KR20230137824A - Photomask inspection apparatus - Google Patents

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KR20230137824A
KR20230137824A KR1020230025323A KR20230025323A KR20230137824A KR 20230137824 A KR20230137824 A KR 20230137824A KR 1020230025323 A KR1020230025323 A KR 1020230025323A KR 20230025323 A KR20230025323 A KR 20230025323A KR 20230137824 A KR20230137824 A KR 20230137824A
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light source
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료 기시모토
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

(과제) 보다 높은 검출 정밀도로 포토마스크를 검출할 수 있는, 신뢰성이 높은 포토마스크 검사 장치를 제공한다.
(해결 수단) 포토마스크 검사 장치 (1) 는, 유지부와, 제 1 광원 (12a) 과, 제 2 광원 (12b) 과, 혼합부 (14) 와, 조명 광학계 (17) 와, 결상 광학계 (21) 와, 이미지 센서 (25) 와, 연산 처리부 (50) 를 구비한다. 유지부는 포토마스크 (80) 를 유지한다. 제 1 광원 (12a) 은, 제 1 광 (L1a) 을 출사하는 단일의 제 1 반도체 발광 소자 (121) 를 포함한다. 제 2 광원 (12b) 은, 제 2 광 (L1b) 을 출사하는 단일의 제 2 반도체 발광 소자 (121) 를 포함한다. 혼합부 (14) 는 제 1 광 (L1a) 및 제 2 광 (L1b) 을 혼합한다. 조명 광학계 (17) 는 광 (L2) 을 포토마스크 (80) 로 유도한다. 이미지 센서 (25) 는, 결상 광학계 (21) 를 통하여 입사된 광 (L2) 을 수광하여 촬상 화상 (IM1) 을 생성한다. 연산 처리부 (50) 는 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 포토마스크 (80) 의 검사를 실시한다.
(Project) To provide a highly reliable photomask inspection device that can detect photomasks with higher detection accuracy.
(Solution) The photomask inspection device 1 includes a holding portion, a first light source 12a, a second light source 12b, a mixing portion 14, an illumination optical system 17, and an imaging optical system ( 21) It is provided with an image sensor 25 and an arithmetic processing unit 50. The holding portion holds the photomask 80. The first light source 12a includes a single first semiconductor light emitting element 121 that emits first light L1a. The second light source 12b includes a single second semiconductor light emitting element 121 that emits second light L1b. The mixing section 14 mixes the first light L1a and the second light L1b. The illumination optical system 17 guides light L2 to the photomask 80. The image sensor 25 receives the light L2 incident through the imaging optical system 21 and generates a captured image IM1. The arithmetic processing unit 50 inspects the photomask 80 based on the captured image IM1.

Description

포토마스크 검사 장치{PHOTOMASK INSPECTION APPARATUS}Photomask inspection device {PHOTOMASK INSPECTION APPARATUS}

본 개시는, 포토마스크 검사 장치에 관한 것이다.This disclosure relates to a photomask inspection device.

종래부터, 포토마스크 (레티클) 를 검사하는 검사 장치가 제안되어 있다 (특허문헌 1, 2).Conventionally, inspection devices for inspecting photomasks (reticles) have been proposed (Patent Documents 1 and 2).

특허문헌 1 에서는, g 선, h 선 및 i 선을 포함하는 광을 출력하는 광원이 형성되어 있다. 광원으로부터의 광은 파장 선택 필터를 통하여, 포토마스크에 조사되고, 포토마스크를 투과한 광이 촬상 수단의 촬상면에 입사된다. 파장 선택 필터는, g 선만을 투과시키는 제 1 필터, h 선만을 투과시키는 제 2 필터, 및, i 선만을 투과시키는 제 3 필터를 포함한다. 광은 이들 제 1 필터, 제 2 필터 및 제 3 필터를 선택적으로 통과한다. 광이 제 1 필터를 통과했을 때에는, g 선만이 포토마스크를 통하여 촬상 수단에 입사되므로, 촬상 수단은 g 선으로의 촬상 화상을 생성한다. 광이 제 2 필터를 통과했을 때에는 촬상 수단은 h 선으로의 촬상 화상을 생성하고, 광이 제 3 필터를 통과했을 때에는 i 선으로의 촬상 화상을 생성한다. 특허문헌 1 에서는, 이들 3 개의 촬상 화상을 파장 연산 합성하여, g 선, h 선 및 i 선을 포함하는 광으로의 합성 화상을 생성하고, 합성 화상에 기초하여 포토마스크의 검사를 실시한다.In Patent Document 1, a light source that outputs light including the g-line, h-line, and i-line is formed. Light from the light source is irradiated to the photomask through a wavelength selection filter, and the light passing through the photomask is incident on the imaging surface of the imaging means. The wavelength selection filter includes a first filter that transmits only the g-line, a second filter that transmits only the h-line, and a third filter that transmits only the i-line. Light selectively passes through these first, second and third filters. When light passes through the first filter, only the g-line is incident on the imaging means through the photomask, so the imaging means generates a captured image of the g-line. When light passes through the second filter, the imaging means generates an h-line captured image, and when light passes through the third filter, it generates an i-line captured image. In Patent Document 1, these three captured images are synthesized through wavelength calculation to generate a composite image of light including the g-line, h-line, and i-line, and the photomask is inspected based on the composite image.

특허문헌 2 에서는, 복수의 조명원이 형성되어 있고, 각 조명원은 복수의 레이저 다이오드 어레이를 포함하고 있다. 복수의 조명원으로부터 출력된 빔은 빔 결합 옵틱스에 의해 결합되고, 임의의 조명 프로파일로 빔을 시료에 입사시킨다. 그 시료로부터 반사된 빔은 검출기에 입사되고, 그 검출기에 의해 검출된다. 검사 장치는, 검출기로부터 출력되는 신호에 기초하여, 시료의 한계 치수 등의 시료 파라미터를 구한다.In Patent Document 2, a plurality of illumination sources are formed, and each illumination source includes a plurality of laser diode arrays. Beams output from a plurality of illumination sources are combined by beam combining optics, and the beams are incident on the sample with a random illumination profile. The beam reflected from the sample enters the detector and is detected by the detector. The inspection device determines sample parameters, such as the critical dimension of the sample, based on the signal output from the detector.

일본 공개특허공보 2008-256671호Japanese Patent Publication No. 2008-256671 일본 공개특허공보 2020-064063호Japanese Patent Publication No. 2020-064063

그러나, 특허문헌 1 에서는, 상이한 타이밍에 g 선으로의 촬상 화상, h 선으로의 촬상 화상 및 i 선으로의 촬상 화상이 촬상된다. 이 때문에, 검사 장치의 기계 진동에 의한 위치 편차가 촬상 화상에 대해 발생한다. 따라서, 합성 화상에는, 이 위치 편차에서 기인한 오차가 포함되어 버려, 검사 정밀도가 저하되어 버린다는 문제가 있다.However, in Patent Document 1, the captured image along the g-line, the captured image along the h-line, and the i-line are captured at different timings. For this reason, positional deviation due to mechanical vibration of the inspection device occurs with respect to the captured image. Therefore, there is a problem that the composite image contains errors resulting from this positional deviation, which reduces inspection accuracy.

특허문헌 2 에서는, 광원에 레이저 다이오드 어레이가 사용된다. 각 레이저 다이오드 어레이에서는, 복수의 발광 소자가 형성되므로, 각 조명원으로부터 출사되는 광의 파장 및 위상 중 적어도 어느 일방에 있어서, 복수의 소자 사이에서의 편차가 발생해 버린다. 이 때문에, 각 조명원으로부터 출사된 광의 코히어런스성이 저하된다.In Patent Document 2, a laser diode array is used as a light source. Since a plurality of light-emitting elements are formed in each laser diode array, a deviation occurs among the plurality of elements in at least one of the wavelength and phase of the light emitted from each illumination source. For this reason, the coherence of light emitted from each illumination source decreases.

따라서, 가령 조명 프로파일을 노광 장치에 있어서의 광원의 조명 프로파일에 가깝게 했다고 해도, 검사 장치에 있어서 시료에서 발생하는 회절 현상이, 노광 장치에 있어서의 회절 현상과 크게 상이해져 버린다. 이 때문에, 검출기에 의해 검출되는 이미지가 노광 장치에 있어서의 이미지와 상이해져 버려, 검사 정밀도가 저하되어 버린다는 문제가 있다. 또, 복수의 소자 중 어느 1 개에 이상이 발생하면, 전체를 교환할 필요가 있어 신뢰성이 떨어진다.Therefore, even if the illumination profile is close to that of the light source in the exposure apparatus, the diffraction phenomenon occurring in the sample in the inspection apparatus is significantly different from the diffraction phenomenon in the exposure apparatus. For this reason, there is a problem that the image detected by the detector is different from the image in the exposure device, and inspection precision is lowered. Additionally, if a problem occurs in any one of the plurality of elements, the entire device needs to be replaced, which reduces reliability.

그래서, 본 개시는, 보다 높은 검출 정밀도로 포토마스크를 검출할 수 있는, 신뢰성이 높은 포토마스크 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present disclosure aims to provide a highly reliable photomask inspection device that can detect a photomask with higher detection accuracy.

제 1 양태는, 포토마스크 검사 장치로서, 포토마스크를 유지하는 유지부와, 제 1 피크 파장을 갖는 제 1 광을 출사하는 단일의 제 1 반도체 발광 소자를 포함하는 제 1 광원과, 상기 제 1 피크 파장과는 상이한 제 2 피크 파장을 갖는 제 2 광을 출사하는 단일의 제 2 반도체 발광 소자를 포함하는 제 2 광원과, 상기 제 1 광원으로부터의 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광원으로부터의 상기 제 2 광을 혼합하는 혼합부와, 상기 혼합부에 의해 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 혼합한 광을, 상기 포토마스크로 유도하는 조명 광학계와, 대물 렌즈를 포함하고, 상기 포토마스크로부터의 상기 광이 입사되는 결상 광학계와, 상기 결상 광학계를 통하여 입사된 상기 광을 수광하여 촬상 화상을 생성하는 이미지 센서와, 상기 촬상 화상에 기초하여, 상기 포토마스크의 검사를 실시하는 연산 처리부를 구비한다.A first aspect is a photomask inspection device, comprising: a holding portion for holding a photomask; a first light source including a single first semiconductor light emitting device that emits first light having a first peak wavelength; and a second light source including a single second semiconductor light emitting device emitting second light having a second peak wavelength different from the peak wavelength, the first light from the first light source and the second light from the second light source; It includes a mixing unit that mixes second light, an illumination optical system that guides the light mixed with the first light and the second light by the mixing unit to the photomask, and an objective lens, and emits light from the photomask. an imaging optical system into which the light is incident, an image sensor that receives the light incident through the imaging optical system and generates a captured image, and an arithmetic processing unit that inspects the photomask based on the captured image. do.

제 2 양태는, 제 1 양태에 관련된 포토마스크 검사 장치로서, 상기 결상 광학계의 개구수에 대한 상기 조명 광학계의 개구수의 비인 시그마는, 상기 포토마스크가 사용되는 노광 장치에 있어서의 상기 시그마와 동일하다.The second aspect is a photomask inspection device related to the first aspect, wherein sigma, which is a ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the imaging optical system, is the same as the sigma in an exposure apparatus in which the photomask is used. do.

제 3 양태는, 제 1 또는 제 2 양태에 관련된 포토마스크 검사 장치로서, 상기 대물 렌즈의 개구수는, 상기 포토마스크가 사용되는 노광 장치에 있어서의 대물 렌즈의 개구수 이상이다.A third aspect is a photomask inspection device related to the first or second aspect, wherein the numerical aperture of the objective lens is greater than or equal to the numerical aperture of the objective lens in an exposure apparatus in which the photomask is used.

포토마스크 검사 장치에 의하면, 혼합부가, 서로 상이한 피크 파장을 갖는 제 1 광 및 제 2 광을 혼합한다. 그리고, 그 혼합광인 광은 포토마스크를 투과하고, 결상 광학계를 통하여 이미지 센서의 수광면에 입사된다. 따라서, 촬상 화상에는, 제 1 피크 파장 및 제 2 피크 파장을 갖는 광에 의한 포토마스크의 투영 이미지가 포함된다. 요컨대, 한 번의 촬상에 의해, 복수의 피크 파장을 갖는 광에 의한 투영 이미지를 포함한 촬상 화상을 얻을 수 있다.According to the photomask inspection device, the mixing unit mixes first light and second light having different peak wavelengths. Then, the mixed light passes through the photomask and is incident on the light-receiving surface of the image sensor through the imaging optical system. Therefore, the captured image includes a projected image of the photomask by light having the first peak wavelength and the second peak wavelength. In short, a captured image including a projection image by light having a plurality of peak wavelengths can be obtained through a single imaging operation.

이 때문에, 특허문헌 1 과 같이, 서로 상이한 피크 파장을 갖는 광을 순차적으로 조사하여 얻어진 복수의 촬상 화상을 합성할 필요가 없다. 따라서, 특허문헌 1 과는 달리, 촬상 화상에 있어서 피크 파장마다의 위치 편차가 원리적으로 발생하지 않는다. 따라서, 연산 처리부는 보다 높은 검사 정밀도로 촬상 화상에 기초하여 포토마스크를 검사할 수 있다.For this reason, there is no need to synthesize a plurality of captured images obtained by sequentially irradiating light with different peak wavelengths, as in Patent Document 1. Therefore, unlike Patent Document 1, positional deviation for each peak wavelength does not occur in principle in the captured image. Accordingly, the calculation processing unit can inspect the photomask based on the captured image with higher inspection precision.

게다가, 포토마스크 검사 장치에 의하면, 제 1 광원 및 제 2 광원이 단일의 반도체 발광 소자를 포함하고 있다. 이 때문에, 특허문헌 2 와 같은 다이오드 어레이에서의 파장 또는 위상의 편차가 원리적으로 발생하지 않아, 제 1 광원은 보다 코히어런스한 제 1 광을 출사할 수 있고, 제 2 광원은 보다 코히어런스한 제 2 광을 출사할 수 있다. 따라서, 노광 장치에 있어서의 회절 현상과 동등한 회절 현상을, 포토마스크를 투과하는 광에 발생시킬 수 있다. 따라서, 연산 처리부는 보다 높은 검사 정밀도로 포토마스크를 검사할 수 있다. 게다가, 제 1 광원 및 제 2 광원의 신뢰성도 높다.Moreover, according to the photomask inspection device, the first light source and the second light source include a single semiconductor light emitting device. For this reason, in principle, no deviation in wavelength or phase occurs in the diode array as in Patent Document 2, so the first light source can emit more coherent first light, and the second light source can emit more coherent first light. A balanced second light can be emitted. Accordingly, a diffraction phenomenon equivalent to the diffraction phenomenon in the exposure apparatus can be generated in the light passing through the photomask. Accordingly, the calculation processing unit can inspect the photomask with higher inspection precision. Moreover, the reliability of the first light source and the second light source is also high.

도 1 은, 포토마스크 검사 장치의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 포토마스크 검사 장치의 광학적인 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 노광 장치의 광학적인 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 는, 제 1 다이크로익 미러의 투과율 및 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 제 2 다이크로익 미러의 투과율 및 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 촬상 화상의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7 은, 포토마스크 검사 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로 차트이다.
도 8 은, 각 촬상 화상의 라인에 있어서의 투영 이미지의 휘도 분포를 나타내는 도면이다.
도 9 는, Z 축 위치와 초점 평가값의 관계, 및, Z 축 위치와 투영 이미지 폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10 은, 결함을 포함하는 촬상 화상의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11 은, Z 축 위치와 초점 평가값의 관계, 및, Z 축 위치와 결함 휘도의 관계를 나타내는 그래프이다.
1 is a perspective view schematically showing an example of the configuration of a photomask inspection device.
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the optical configuration of a photomask inspection device.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the optical configuration of an exposure apparatus.
Figure 4 is a graph showing the transmittance and reflectance of the first dichroic mirror.
Figure 5 is a graph showing the transmittance and reflectance of the second dichroic mirror.
Fig. 6 is a diagram schematically showing an example of a captured image.
Fig. 7 is a flow chart showing an example of the operation of the photomask inspection device.
Fig. 8 is a diagram showing the luminance distribution of the projection image in the line of each captured image.
Fig. 9 is a graph showing the relationship between the Z-axis position and the focus evaluation value, and the relationship between the Z-axis position and the projection image width.
Fig. 10 is a diagram schematically showing an example of a captured image containing a defect.
Fig. 11 is a graph showing the relationship between the Z-axis position and the focus evaluation value, and the relationship between the Z-axis position and defect luminance.

이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한 도면에 있어서는, 이해 용이의 목적에서, 필요에 따라 각 부의 치수나 수를 과장 또는 간략화하여 그리고 있다. 또 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는 동일한 부호가 부여되어 있고, 하기 설명에서는 중복 설명이 생략된다. 또 도면에 있어서는, 각 구성의 위치 관계를 나타내기 위해, XYZ 직교 좌표가 적절히 나타나 있다. 예를 들어, Z 축은 연직 방향을 따라 배치되어 있고, X 축 및 Y 축은 수평 방향을 따라 배치되어 있다. 또 하기 설명에서는, Z 축 방향의 일방측을 +Z 측이라고도 부르고, 타방측을 -Z 측이라고도 부른다. X 축 및 Y 축에 대해서도 동일하다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Additionally, in the drawings, for the purpose of ease of understanding, the dimensions and numbers of each part are exaggerated or simplified as necessary. In addition, parts having the same structure and function are given the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted in the following description. Additionally, in the drawings, XYZ orthogonal coordinates are appropriately shown to indicate the positional relationship of each component. For example, the Z axis is located along a vertical direction, and the X and Y axes are located along a horizontal direction. In addition, in the description below, one side of the Z axis direction is also called the +Z side, and the other side is also called the -Z side. The same goes for the X and Y axes.

또, 이하에 나타내는 설명에서는, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 도시하고, 그들의 명칭과 기능에 대해서도 동일한 것으로 한다. 따라서, 그들에 대한 상세한 설명을, 중복을 피하기 위해 생략하는 경우가 있다.In addition, in the description shown below, like symbols are given to like components, and their names and functions are also assumed to be the same. Therefore, detailed descriptions of them may be omitted to avoid duplication.

또, 이하에 기재되는 설명에 있어서,「제 1」또는「제 2」등의 서수가 사용되는 경우가 있어도, 이들 용어는, 실시형태의 내용을 이해하는 것을 용이하게 하기 위해 편의상 사용되는 것이며, 이들 서수에 의해 발생할 수 있는 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the description described below, although ordinal numbers such as “first” or “second” may be used, these terms are used for convenience to facilitate understanding of the content of the embodiment, There is no limitation to the order that can occur by these ordinal numbers.

상대적 또는 절대적인 위치 관계를 나타내는 표현 (예를 들어「일방향으로」「일방향을 따라」「평행」「직교」「중심」「동심」「동축」등) 이 사용되는 경우, 그 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 그 위치 관계를 엄밀하게 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 범위에서 상대적으로 각도 또는 거리에 관하여 변위된 상태도 나타내는 것으로 한다. 동등한 상태인 것을 나타내는 표현 (예를 들어「동일」「동등하다」「균질」등) 이 사용되는 경우, 그 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 정량적으로 엄밀하게 동등한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차 혹은 동일한 정도의 기능이 얻어지는 차가 존재하는 상태도 나타내는 것으로 한다. 형상을 나타내는 표현 (예를 들어,「사각형상」또는「원통형상」등) 이 사용되는 경우, 그 표현은, 특별히 언급하지 않는 한, 기하학적으로 엄밀하게 그 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 정도의 효과가 얻어지는 범위에서, 예를 들어 요철이나 모따기 등을 갖는 형상도 나타내는 것으로 한다. 하나의 구성 요소를「갖춘다」「마련한다」「구비한다」「포함한다」또는「갖는다」라는 표현이 사용되는 경우, 그 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적 표현은 아니다. 「A, B 및 C 중 적어도 어느 1 개」라는 표현이 사용되는 경우, 그 표현은, A 만, B 만, C 만, A, B 및 C 중 임의의 2 개, 그리고, A, B 및 C 의 전부를 포함한다.When expressions expressing relative or absolute positional relationships (e.g., “in one direction,” “along one direction,” “parallel,” “orthogonal,” “center,” “concentric,” “coaxial,” etc.) are used, the expressions are not specifically mentioned. Unless otherwise specified, it not only strictly represents the positional relationship, but also represents a relatively displaced state in terms of angle or distance within the range where tolerance or the same degree of function is obtained. When expressions that indicate an equivalent state (e.g., “same,” “equal,” “homogeneous,” etc.) are used, the expression not only expresses a state of exact equality quantitatively, unless specifically stated, but also indicates a state of tolerance or It shall also indicate a state in which a car exists that achieves the same degree of function. When an expression representing a shape (e.g., “rectangular” or “cylindrical”) is used, unless otherwise specified, the expression not only strictly represents the shape geometrically, but also has the same degree of effect. In the range where , for example, shapes having irregularities, chamfers, etc. are also shown. When the expressions “to have,” “to provide,” “to be provided,” “to include,” or “to have” are used to describe one component, the expression is not an exclusive expression that excludes the presence of other components. When the expression “at least one of A, B, and C” is used, the expression means A only, B only, C only, any two of A, B, and C, and A, B, and C. includes everything.

<포토마스크 검사 장치><Photomask inspection device>

도 1 은, 포토마스크 검사 장치 (1) 의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2 는, 포토마스크 검사 장치 (1) 의 광학적인 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 포토마스크 검사 장치 (1) 는, 포토마스크 (80) 를 검사하는 장치이다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the configuration of the photomask inspection device 1, and FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the optical configuration of the photomask inspection device 1. The photomask inspection device 1 is a device that inspects the photomask 80.

<포토마스크><Photomask>

먼저, 검사 대상인 포토마스크 (80) 에 대해 설명한다. 포토마스크 (80) 는, 노광 장치 (1000) 에 사용되는 포토마스크이다. 도 3 은, 노광 장치 (1000) 의 광학적인 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 노광 장치 (1000) 는 포토마스크 (80) 를 사용하여 기판 (W) 에 대해 노광 처리를 실시함으로써, 포토마스크 (80) 의 패턴을 기판 (W) 에 전사할 수 있다. 기판 (W) 은, 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이용의 기판이다. 또한, 기판 (W) 에는, 반도체 기판 및 태양 전지용 기판 등의 다양한 기판을 적용하는 것도 가능하다.First, the photomask 80, which is an inspection target, will be described. The photomask 80 is a photomask used in the exposure apparatus 1000. FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the optical configuration of the exposure apparatus 1000. The exposure apparatus 1000 can transfer the pattern of the photomask 80 to the substrate W by performing exposure processing on the substrate W using the photomask 80 . The substrate W is, for example, a substrate for a flat panel display. In addition, it is also possible to apply various substrates such as a semiconductor substrate and a solar cell substrate to the substrate W.

포토마스크 (80) 는 판상의 형상을 갖고 있고, 평면에서 보았을 때에 있어서, 예를 들어 직사각형상의 형상을 갖고 있다. 포토마스크 (80) 의 한 변의 길이는 예를 들어 수 m 정도로 설정된다. 보다 구체적인 일례로서, 포토마스크 (80) 의 각 변의 길이는, 각각 1.8 m 및 2.0 m 이고, 포토마스크 (80) 의 두께는 예를 들어 2.1 ㎜ 이다. 포토마스크 (80) 의 일방의 주면에는, 차광막 (도시 생략) 이 소정의 패턴으로 형성되어 있다. 요컨대, 포토마스크 (80) 에는, 광을 투과시키는 투과부와, 광을 차단하는 차단부가 형성된다. 또한, 포토마스크 (80) 는, 투과부보다 낮은 투과율로 광을 투과시키는 위상 시프트막이 형성된 위상 시프트 마스크여도 된다.The photomask 80 has a plate-shaped shape, for example, a rectangular shape when viewed from the top. The length of one side of the photomask 80 is set to several meters, for example. As a more specific example, the length of each side of the photomask 80 is 1.8 m and 2.0 m, respectively, and the thickness of the photomask 80 is, for example, 2.1 mm. On one main surface of the photomask 80, a light-shielding film (not shown) is formed in a predetermined pattern. In short, the photomask 80 is formed with a transmitting portion that transmits light and a blocking portion that blocks the light. Additionally, the photomask 80 may be a phase shift mask formed with a phase shift film that transmits light with a lower transmittance than the transmission portion.

포토마스크 (80) 는 노광 장치 (1000) 에 있어서 도시 생략된 마스크 유지부에 의해 유지된다. 마스크 유지부는 포토마스크 (80) 를 그 두께 방향이 Z 축 방향을 따르는 자세로 유지한다. 마스크 유지부는 예를 들어 포토마스크 (80) 의 주연부만을 지지한다.The photomask 80 is held in the exposure apparatus 1000 by a mask holding portion (not shown). The mask holding portion holds the photomask 80 in an attitude whose thickness direction follows the Z-axis direction. The mask holding portion supports only the peripheral portion of the photomask 80, for example.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 노광 장치 (1000) 는, 조명부 (1100) 와, 결상부 (1200) 를 포함하고 있다. 조명부 (1100) 및 결상부 (1200) 는 포토마스크 (80) 에 대해 서로 반대측에 형성되어 있다. 도 3 의 예에서는, 조명부 (1100) 는 포토마스크 (80) 에 대해 +Z 측에 형성되어 있고, 결상부 (1200) 는 포토마스크 (80) 에 대해 -Z 측에 형성되어 있다.As shown in FIG. 3 , exposure apparatus 1000 includes an illumination unit 1100 and an imaging unit 1200. The lighting unit 1100 and the imaging unit 1200 are formed on opposite sides of the photomask 80. In the example of FIG. 3 , the illumination portion 1100 is formed on the +Z side with respect to the photomask 80, and the imaging portion 1200 is formed on the −Z side with respect to the photomask 80.

조명부 (1100) 는, 광원 (1110) 과, 조명 광학계 (1120) 를 포함하고 있다. 광원 (1110) 은 노광용의 광을 조명 광학계 (1120) 를 향하여 출사한다. 노광용의 광은 예를 들어 자외선이고, 광원 (1110) 은, 예를 들어 수은 램프 (예를 들어 고압 수은 램프) 등의 자외선 조사기이다. 광원 (1110) 으로부터의 광은 조명 광학계 (1120) 를 통하여 포토마스크 (80) 에 조사된다.The lighting unit 1100 includes a light source 1110 and an illumination optical system 1120. The light source 1110 emits light for exposure toward the illumination optical system 1120. The light for exposure is, for example, ultraviolet rays, and the light source 1110 is, for example, an ultraviolet irradiator such as a mercury lamp (eg, a high-pressure mercury lamp). Light from the light source 1110 is irradiated to the photomask 80 through the illumination optical system 1120.

도 3 의 예에서는, 조명 광학계 (1120) 는, 집광 렌즈 (1130), 시야 조리개 (1140), 집광 렌즈 (1150), 개구 조리개 (1160) 및 콘덴서 렌즈 (1170) 를 포함하고 있다. 집광 렌즈 (1130), 시야 조리개 (1140), 집광 렌즈 (1150), 개구 조리개 (1160) 및 콘덴서 렌즈 (1170) 는 Z 축 방향에 있어서 광원 (1110) 으로부터 멀어짐에 따라 이 순서로 형성되어 있다. 요컨대, 집광 렌즈 (1130) 가 광원 (1110) 에 가장 가까운 위치에 형성되어 있다. 광원 (1110) 으로부터의 광은 집광 렌즈 (1130) 에 의해 집광되어, 시야 조리개 (1140) 를 통과한다. 시야 조리개 (1140) 의 개구 직경은 가변이고, 조명 범위를 조정할 수 있다. 시야 조리개 (1140) 를 통과한 광은 집광 렌즈 (1150) 에 의해 집광되어, 개구 조리개 (1160) 를 통과한다. 개구 조리개 (1160) 를 통과한 광은 콘덴서 렌즈 (1170) 에 의해 포토마스크 (80) 에 집광된다. 개구 조리개 (1160) 의 개구 직경은 가변이고, 조명 광학계 (1120) 의 개구수를 조정할 수 있다.In the example of FIG. 3 , the illumination optical system 1120 includes a condenser lens 1130, a field stop 1140, a convergence lens 1150, an aperture stop 1160, and a condenser lens 1170. The condenser lens 1130, field stop 1140, condenser lens 1150, aperture stop 1160, and condenser lens 1170 are formed in this order as they move away from the light source 1110 in the Z-axis direction. In short, the converging lens 1130 is formed at the position closest to the light source 1110. Light from the light source 1110 is collected by the condenser lens 1130 and passes through the field stop 1140. The aperture diameter of the field stop 1140 is variable, and the illumination range can be adjusted. The light that has passed through the field stop 1140 is condensed by the condenser lens 1150 and passes through the aperture stop 1160. Light passing through the aperture stop 1160 is condensed onto the photomask 80 by the condenser lens 1170. The aperture diameter of the aperture stop 1160 is variable, and the numerical aperture of the illumination optical system 1120 can be adjusted.

또한, 광원 (1110) 으로부터의 광 중, 소정의 파장 영역 내의 광만을 투과시키는 광 필터가 조명 광학계 (1120) 에 형성되어도 된다.Additionally, an optical filter that transmits only light within a predetermined wavelength range among the light from the light source 1110 may be formed in the illumination optical system 1120.

조명부 (1100) 로부터의 노광용의 광은 포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한다. 포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한 패턴상의 광은 결상부 (1200) (결상 광학계) 에 입사된다. 결상부 (1200) 는, 대물 렌즈 (1210) 와, 개구 조리개 (1220) 와, 결상 렌즈 (1230) 를 포함한다. 대물 렌즈 (1210), 개구 조리개 (1220) 및 결상 렌즈 (1230) 는 Z 축 방향에 있어서 포토마스크 (80) 로부터 멀어짐에 따라 이 순서로 형성되어 있다. 포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한 광은 대물 렌즈 (1210) 및 결상 렌즈 (1230) 를 통하여 확대된다. 개구 조리개 (1220) 의 개구 직경은 가변이고, 결상부 (1200) 의 개구수를 조정할 수 있다. 기판 (W) 이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 노광 장치 (1000) 에 있어서, 결상부 (1200) 의 개구수는 작게 설정되고, 예를 들어, 0.1 정도로 설정된다.Light for exposure from the illumination unit 1100 passes through the transmission part of the photomask 80. The patterned light passing through the transmission portion of the photomask 80 is incident on the imaging portion 1200 (imaging optical system). The imaging unit 1200 includes an objective lens 1210, an aperture stop 1220, and an imaging lens 1230. The objective lens 1210, the aperture stop 1220, and the imaging lens 1230 are formed in this order as they move away from the photomask 80 in the Z-axis direction. The light passing through the transmission part of the photomask 80 is expanded through the objective lens 1210 and the imaging lens 1230. The aperture diameter of the aperture stop 1220 is variable, and the numerical aperture of the imaging unit 1200 can be adjusted. When the substrate W is a substrate for a flat panel display, in the exposure apparatus 1000, the numerical aperture of the imaging portion 1200 is set small, for example, about 0.1.

기판 (W) 은 결상부 (1200) 에 대해 포토마스크 (80) 와는 반대측에 형성된다. 도 3 의 예에서는, 기판 (W) 은 결상부 (1200) 보다 -Z 측에 형성되어 있다. 기판 (W) 은 도시 생략된 기판 유지부에 의해 수평 자세로 유지된다. 여기서 말하는 수평 자세란, 기판 (W) 의 두께 방향이 Z 축 방향을 따르는 자세이다.The substrate W is formed on the side opposite to the photomask 80 with respect to the imaging portion 1200. In the example of FIG. 3 , the substrate W is formed on the -Z side of the imaging portion 1200. The substrate W is held in a horizontal position by a substrate holding portion not shown. The horizontal posture referred to here is an posture in which the thickness direction of the substrate W follows the Z-axis direction.

결상부 (1200) 로부터의 패턴상의 광은 기판 (W) 의 +Z 측의 주면에 조사된다. 이로써, 기판 (W) 의 주면에 형성된 레지스트가 패턴상으로 노광된다. 요컨대, 포토마스크 (80) 의 투과부의 패턴이 기판 (W) 의 주면에 전사된다.The patterned light from the imaging unit 1200 is irradiated to the main surface on the +Z side of the substrate W. Thereby, the resist formed on the main surface of the substrate W is exposed in a pattern. In short, the pattern of the transparent portion of the photomask 80 is transferred to the main surface of the substrate W.

포토마스크 (80) 가 불량품이면, 기판 (W) 에 전사되는 패턴이 설계상의 패턴으로부터 어긋나므로 바람직하지 않다. 그래서, 포토마스크 검사 장치 (1) 는 포토마스크 (80) 를 검사한다.If the photomask 80 is a defective product, the pattern transferred to the substrate W deviates from the designed pattern, which is not preferable. So, the photomask inspection device 1 inspects the photomask 80.

<포토마스크 검사 장치의 개요><Overview of photomask inspection equipment>

도 2 에 예시되는 바와 같이, 포토마스크 검사 장치 (1) 는, 포토마스크 (80) 를 투과한 광을 수광하는 이미지 센서 (광학 센서) (25) 를 포함하고 있다. 포토마스크 검사 장치 (1) 는 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 검사 대상인 포토마스크 (80) 를 노광 장치 (1000) 에 사용했을 때에 기판 (W) 상에 조사되는 패턴상의 광을, 이 이미지 센서 (25) 의 수광면 (촬상면) 상에 의사적 (疑似的) 으로 재현시킨다. 이미지 센서 (25) 는 수광면 상의 광을 검출하고, 포토마스크 검사 장치 (1) 는 그 검출 결과에 기초하여 포토마스크 (80) 의 검사를 실시한다. 요컨대, 포토마스크 검사 장치 (1) 는, 의사적으로 노광 장치 (1000) 에 있어서의 기판 (W) 상의 광에 기초하여 포토마스크 (80) 를 검사할 수 있다.As illustrated in FIG. 2 , the photomask inspection device 1 includes an image sensor (optical sensor) 25 that receives light that has transmitted through the photomask 80 . As will be described in detail later, the photomask inspection device 1 uses this image sensor to transmit patterned light irradiated onto the substrate W when the photomask 80, which is an inspection target, is used in the exposure device 1000. It is simulated and reproduced on the light-receiving surface (imaging surface) of (25). The image sensor 25 detects light on the light-receiving surface, and the photomask inspection device 1 inspects the photomask 80 based on the detection result. In short, the photomask inspection device 1 can simulate the photomask 80 based on the light on the substrate W in the exposure device 1000.

포토마스크 검사 장치 (1) 는 조명부 (10) 와 검출부 (20) 와 이동 기구 (40) 와 제어부 (50) 와 승강 기구 (60) 와 유지부 (90) 를 구비하고 있다. 이하에서는, 먼저, 포토마스크 검사 장치 (1) 의 구성의 개요를 설명하고, 그 후, 각 구성의 일례에 대해 상세하게 서술한다.The photomask inspection device 1 includes an illumination unit 10, a detection unit 20, a moving mechanism 40, a control unit 50, a lifting mechanism 60, and a holding unit 90. Below, an outline of the configuration of the photomask inspection device 1 will first be described, and then an example of each configuration will be described in detail.

유지부 (90) 는 포토마스크 (80) 를 유지하는 부재이다. 이 유지부 (90) 는 포토마스크 (80) 의 두께 방향이 Z 축 방향을 따르도록, 포토마스크 (80) 를 유지한다. 도 1 의 예에서는, 유지부 (90) 는 포토마스크 (80) 의 주연부만을 지지하고 있다. 단, 유지부 (90) 는, 투광성의 부재에 의해 포토마스크 (80) 의 하면을 전체적으로 지지해도 상관없다.The holding portion 90 is a member that holds the photomask 80. This holding portion 90 holds the photomask 80 so that the thickness direction of the photomask 80 follows the Z-axis direction. In the example of FIG. 1, the holding portion 90 supports only the peripheral portion of the photomask 80. However, the holding portion 90 may support the entire lower surface of the photomask 80 by being a light-transmitting member.

조명부 (10) 및 검출부 (20) 는 Z 축 방향에 있어서 포토마스크 (80) 에 대해 서로 반대측에 형성되어 있다. 도 1 및 도 2 의 예에서는, 조명부 (10) 는 포토마스크 (80) 에 대해 -Z 측에 형성되고, 검출부 (20) 는 포토마스크 (80) 에 대해 +Z 측에 형성되어 있다.The illumination unit 10 and the detection unit 20 are formed on opposite sides of the photomask 80 in the Z-axis direction. In the examples of FIGS. 1 and 2 , the illumination portion 10 is formed on the -Z side with respect to the photomask 80, and the detection portion 20 is formed on the +Z side with respect to the photomask 80.

조명부 (10) 는 포토마스크 (80) 를 향하여 광 (L2) 을 조사한다. 도 2 의 예에서는, 조명부 (10) 는, 의사광 조사부 (11) 와, 조명 광학계 (17) 를 포함한다. 의사광 조사부 (11) 는, 노광 장치 (1000) 의 광원 (1110) 이 조사하는 광의 파장 범위 중 노광에 사용되는 광의 스펙트럼과 유사한 스펙트럼을 갖는 광 (L2) 을 출사한다. 요컨대, 광 (L2) 은, 노광 장치 (1000) 에서 기판 (W) 의 노광에 사용되는 광을 모방한 광이다. 이 광 (L2) 은 조명 광학계 (17) 를 통하여 -Z 측으로부터 포토마스크 (80) 에 입사된다. 바꿔 말하면, 조명 광학계 (17) 는, 조명부 (10) 로부터의 광 (L2) 을 포토마스크 (80) 로 유도한다. 포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한 패턴상의 광 (L2) 은 검출부 (20) 에 입사된다.The lighting unit 10 irradiates light L2 toward the photomask 80. In the example of FIG. 2 , the illumination unit 10 includes a pseudo-light irradiation unit 11 and an illumination optical system 17. The pseudo-light irradiation unit 11 emits light L2 having a spectrum similar to the spectrum of the light used for exposure in the wavelength range of light irradiated by the light source 1110 of the exposure apparatus 1000. In short, the light L2 is light that imitates the light used to expose the substrate W in the exposure apparatus 1000. This light L2 is incident on the photomask 80 from the -Z side through the illumination optical system 17. In other words, the illumination optical system 17 guides the light L2 from the illumination unit 10 to the photomask 80. The patterned light L2 passing through the transmission part of the photomask 80 is incident on the detection part 20.

검출부 (20) 는 결상 광학계 (21) 와 이미지 센서 (25) 를 포함한다. 결상 광학계 (21) 는, 포토마스크 (80) 를 투과한 광 (L2) 을 이미지 센서 (25) 의 수광면에 결상시킨다. 결상 광학계 (21) 의 개구수 N2 에 대한 조명 광학계 (17) 의 개구수 N1 의 비인 시그마 (= N1/N2) 는, 노광 장치 (1000) 의 결상부 (1200) 의 개구수 N20 에 대한 조명 광학계 (1120) 의 개구수 N10 의 비인 시그마 (= N10/N20) 와 동일한 값으로 설정된다. 이로써, 이미지 센서 (25) 의 수광면에 입사되는 광 (L2) 의 휘도 분포는, 기판 (W) 상에 조사되는 패턴상의 광의 휘도 분포를 모방한 것이 된다. 요컨대, 포토마스크 (80) 를 노광 장치 (1000) 에 사용했을 때에 기판 (W) 상에 조사되는 광의 휘도 분포가, 이미지 센서 (25) 의 수광면에 있어서 의사적으로 재현된다.The detection unit 20 includes an imaging optical system 21 and an image sensor 25. The imaging optical system 21 forms an image of the light L2 that has transmitted through the photomask 80 on the light-receiving surface of the image sensor 25. Sigma (=N1/N2), which is the ratio of the numerical aperture N1 of the illumination optical system 17 to the numerical aperture N2 of the imaging optical system 21, is the illumination optical system relative to the numerical aperture N20 of the imaging portion 1200 of the exposure apparatus 1000. It is set to the same value as sigma (=N10/N20), which is the ratio of the numerical aperture N10 of (1120). As a result, the luminance distribution of the light L2 incident on the light-receiving surface of the image sensor 25 mimics the luminance distribution of the patterned light irradiated on the substrate W. In short, when the photomask 80 is used in the exposure apparatus 1000, the luminance distribution of light irradiated onto the substrate W is simulated on the light-receiving surface of the image sensor 25.

<조명부><Lighting Department>

도 2 에 예시되는 바와 같이, 의사광 조사부 (11) 는, 복수의 광원 (12) 과, 혼합부 (14) 를 포함하고 있다.As illustrated in FIG. 2 , the pseudo-light irradiation unit 11 includes a plurality of light sources 12 and a mixing unit 14.

복수의 광원 (12) 은, 서로 상이한 피크 파장을 갖는 광 (L1) 을 출사한다. 도 2 의 예에서는, 복수의 광원 (12) 으로서 3 개의 광원 (12a ∼ 12c) 이 형성되어 있다. 각 광원 (12) 은 단일의 반도체 발광 소자 (121) 를 포함한다. 반도체 발광 소자 (121) 는, 예를 들어, 발광 다이오드 소자 또는 레이저 소자를 포함한다. 이와 같은 단일의 반도체 발광 소자 (121) 는, 예를 들어, 단일의 p 형 반도체층 및 단일의 n 형 반도체층을 갖는 단일의 반도체 적층 구조를 포함하고 있다.The plurality of light sources 12 emit light L1 having different peak wavelengths. In the example of FIG. 2 , three light sources 12a to 12c are formed as the plurality of light sources 12. Each light source 12 includes a single semiconductor light emitting element 121. The semiconductor light-emitting device 121 includes, for example, a light-emitting diode device or a laser device. Such a single semiconductor light emitting device 121 includes, for example, a single semiconductor stacked structure having a single p-type semiconductor layer and a single n-type semiconductor layer.

광원 (12a) 은, 제 1 피크 파장을 갖는 광 (L1a) 을 출사한다. 제 1 피크 파장은 예를 들어 365 ㎚ 이다 (이른바 i 선의 파장). 광원 (12b) 은, 제 1 피크 파장과는 상이한 제 2 피크 파장을 갖는 광 (L1b) 을 출사한다. 제 2 피크 파장은 예를 들어 405 ㎚ 이다 (이른바 h 선의 파장). 광원 (12c) 은, 제 1 피크 파장 및 제 2 피크 파장의 양방과 상이한 제 3 피크 파장을 갖는 광 (L1c) 을 출사한다. 제 3 피크 파장은 예를 들어 436 ㎚ 이다 (이른바 g 선의 파장). 각 광원 (12) 이 출사하는 광 (L1) 의 광 분광 분포 (스펙트럼) 에 있어서, 피크 파장은 1 개뿐이어도 된다. 요컨대, 광 (L1) 은 단독 파장의 광이어도 된다. 구체적으로는, 각 광원 (12) 이 출사하는 광의 스펙트럼은, 피크 파장에 있어서의 강도를 최대 강도로 한 급준한 산상 (山狀) 의 형상을 갖고 있어도 된다. 반도체 발광 소자 (121) 가 발광 다이오드 소자인 경우, 약간 폭이 넓은 산상의 스펙트럼을 갖는 광 (L1) 을 출사하고, 반도체 발광 소자 (121) 가 레이저 소자인 경우, 비교적 폭이 좁은 산상의 스펙트럼을 갖는 광 (L1) 을 출사한다.The light source 12a emits light L1a having a first peak wavelength. The first peak wavelength is for example 365 nm (the so-called i-line wavelength). The light source 12b emits light L1b having a second peak wavelength different from the first peak wavelength. The second peak wavelength is for example 405 nm (the wavelength of the so-called h line). The light source 12c emits light L1c having a third peak wavelength that is different from both the first peak wavelength and the second peak wavelength. The third peak wavelength is for example 436 nm (the so-called g-line wavelength). In the optical spectral distribution (spectrum) of the light L1 emitted from each light source 12, there may be only one peak wavelength. In short, the light L1 may be light of a single wavelength. Specifically, the spectrum of light emitted from each light source 12 may have a steep mountain shape with the intensity at the peak wavelength being the maximum intensity. When the semiconductor light-emitting device 121 is a light-emitting diode device, light L1 having a slightly wide acid-phase spectrum is emitted, and when the semiconductor light-emitting device 121 is a laser device, light L1 is emitted with a relatively narrow acid-phase spectrum. Light (L1) with

각 반도체 발광 소자 (121) 에는 도시 생략된 전원부로부터 개별로 전력이 공급된다. 각 반도체 발광 소자 (121) 는, 그 전원부로부터의 전력에 따른 휘도로 광 (L1) 을 출사한다. 그 전원부는, 예를 들어, 전류원이고, 예를 들어, 스위칭 전원 회로를 포함한다. 이 경우, 그 전원부는, 반도체 발광 소자 (121) 에 공급하는 전류를 제어함으로써, 광 (L1) 의 휘도를 제어한다. 각 전원부는 제어부 (50) 에 의해 개별로 제어되므로, 각 광원 (12) 으로부터의 광 (L1) 의 휘도는 제어부 (50) 에 의해 개별로 제어된다.Power is individually supplied to each semiconductor light emitting device 121 from a power supply unit (not shown). Each semiconductor light emitting element 121 emits light L1 with luminance according to the power from its power supply unit. The power supply is, for example, a current source and includes, for example, a switching power supply circuit. In this case, the power supply unit controls the luminance of light L1 by controlling the current supplied to the semiconductor light emitting device 121. Since each power supply unit is individually controlled by the control unit 50, the luminance of light L1 from each light source 12 is individually controlled by the control unit 50.

각 광원 (12) 에는, 반도체 발광 소자 (121) 로부터의 광 (L1) 의 강도 (혹은 조도, 광량) 를 측정하는 도시 생략된 센서가 형성되어도 된다. 그 센서는 검출값을 나타내는 신호를 제어부 (50) 에 출력한다. 제어부 (50) 는 검출값에 기초하여 전원부를 제어하여, 전원부로부터 반도체 발광 소자 (121) 에 공급하는 전류를 제어한다. 이로써, 제어부 (50) 는, 광원 (12) 으로부터 출사되는 광 (L1) 의 강도를 보다 높은 정밀도로 제어할 수 있다.A sensor (not shown) that measures the intensity (or illuminance, light quantity) of the light L1 from the semiconductor light-emitting device 121 may be formed in each light source 12. The sensor outputs a signal representing the detection value to the control unit 50. The control unit 50 controls the power supply unit based on the detected value, and controls the current supplied from the power supply unit to the semiconductor light emitting device 121. Thereby, the control unit 50 can control the intensity of light L1 emitted from the light source 12 with higher precision.

광원 (12a) 으로부터 출사된 광 (L1a) 은 렌즈 (13a) 를 통하여 혼합부 (14) 에 입사되고, 광원 (12b) 으로부터 출사된 광 (L1b) 은 렌즈 (13b) 를 통하여 혼합부 (14) 에 입사되고, 광원 (12c) 으로부터 출사된 광 (L1c) 은 렌즈 (13c) 를 통하여 혼합부 (14) 에 입사된다.Light L1a emitted from the light source 12a enters the mixing section 14 through the lens 13a, and light L1b emitted from the light source 12b enters the mixing section 14 through the lens 13b. The light L1c emitted from the light source 12c is incident on the mixing section 14 through the lens 13c.

혼합부 (14) 는, 복수의 광원 (12) 으로부터 각각 입사되는 복수의 광 (L1) 을 혼합한다. 여기서 말하는 광의 혼합이란, 복수의 광 (L1) 의 광로를 실질적으로 일치시키는 것을 말한다. 도 2 의 예에서는, 혼합부 (14) 는 제 1 다이크로익 미러 (141) 및 제 2 다이크로익 미러 (142) 를 포함하고 있다.The mixing unit 14 mixes the plurality of lights L1 incident from the plurality of light sources 12, respectively. Mixing of light as used herein refers to substantially matching the optical paths of a plurality of lights L1. In the example of FIG. 2, the mixing section 14 includes a first dichroic mirror 141 and a second dichroic mirror 142.

광 (L1a) 및 광 (L1b) 은 제 1 다이크로익 미러 (141) 에 입사된다. 도 2 의 예에서는, 광원 (12a) 은 제 1 다이크로익 미러 (141) 보다 -X 측에 형성되어 있고, X 축 방향을 따라 +X 측으로 광 (L1a) 을 조사한다. 광원 (12b) 은 제 1 다이크로익 미러 (141) 보다 +Z 측에 형성되어 있고, Z 축 방향을 따라 -Z 측으로 광 (L1b) 을 조사한다. 제 1 다이크로익 미러 (141) 는 판상의 형상을 갖고 있고, 그 두께 방향이 +X 측 또한 +Z 측으로부터 -X 측 또한 -Z 측을 향하는 방향을 따르는 자세로 배치된다. 제 1 다이크로익 미러 (141) 는 광 (L1a) 을 반사시키고, 광 (L1b) 을, 광 (L1a) 의 반사 방향과 동일한 방향으로 투과시킨다. 도 4 는, 제 1 다이크로익 미러 (141) 의 투과율 및 반사율을 나타내는 그래프이다. 제 1 피크 파장 (여기서는 365 ㎚) 의 광 (L1a) 에 대한 제 1 다이크로익 미러 (141) 의 투과율은 낮고, 반사율은 높다. 한편, 제 2 피크 파장 (여기서는 405 ㎚) 의 광 (L1b) 및 제 3 피크 파장 (여기서는 436 ㎚) 의 광 (L1c) 에 대한 제 1 다이크로익 미러 (141) 의 투과율은 높고, 반사율은 낮다.Light L1a and light L1b are incident on the first dichroic mirror 141. In the example of FIG. 2, the light source 12a is formed on the -X side of the first dichroic mirror 141, and radiates light L1a toward the +X side along the X-axis direction. The light source 12b is formed on the +Z side of the first dichroic mirror 141, and irradiates the light L1b toward the -Z side along the Z-axis direction. The first dichroic mirror 141 has a plate-like shape, and is arranged in an attitude whose thickness direction is from the +X side and +Z side to the -X side and -Z side. The first dichroic mirror 141 reflects light L1a and transmits light L1b in the same direction as the reflection direction of light L1a. FIG. 4 is a graph showing the transmittance and reflectance of the first dichroic mirror 141. The transmittance of the first dichroic mirror 141 for light L1a of the first peak wavelength (here 365 nm) is low, and the reflectance is high. On the other hand, the transmittance of the first dichroic mirror 141 for the light L1b of the second peak wavelength (here 405 nm) and the light L1c of the third peak wavelength (here 436 nm) is high and the reflectance is low. .

이와 같은 제 1 다이크로익 미러 (141) 에 의해, 광 (L1a) 은 반사되어 Z 축 방향을 따라 -Z 측으로 반사되고, 광 (L1b) 은 제 1 다이크로익 미러 (141) 를 투과하여 -Z 측으로 나아간다. 이로써, 광 (L1a) 및 광 (L1b) 의 광로가 이상적으로는 일치한다. 요컨대, 광 (L1a) 및 광 (L1b) 이 혼합된다.By this first dichroic mirror 141, the light L1a is reflected and reflected toward the -Z side along the Z axis, and the light L1b passes through the first dichroic mirror 141 to -Z. Proceed to the Z side. As a result, the optical paths of light L1a and light L1b ideally coincide. In short, light (L1a) and light (L1b) are mixed.

이 혼합광 및 광 (L1c) 은 제 2 다이크로익 미러 (142) 에 입사된다. 도 2 의 예에서는, 제 2 다이크로익 미러 (142) 는 제 1 다이크로익 미러 (141) 보다 -Z 측에 형성되어 있다. 광원 (12c) 은 제 2 다이크로익 미러 (142) 보다 -X 측에 형성되어 있고, X 축 방향을 따라 +X 측으로 광 (L1c) 을 조사한다. 제 2 다이크로익 미러 (142) 는 판상의 형상을 갖고 있고, 그 두께 방향이 +X 측 또한 +Z 측으로부터 -X 측 또한 -Z 측을 향하는 방향을 따르는 자세로 배치된다. 제 2 다이크로익 미러 (142) 는 혼합광을 반사시키고, 광 (L1c) 을, 혼합광의 반사 방향과 동일한 방향으로 투과시킨다. 도 5 는, 제 2 다이크로익 미러 (142) 의 투과율 및 반사율을 나타내는 그래프이다. 광 (L1a) 및 광 (L1b) 에 대한 제 2 다이크로익 미러 (142) 의 투과율은 낮고, 반사율은 높다. 한편, 광 (L1c) 에 대한 제 2 다이크로익 미러 (142) 의 투과율은 높고, 반사율은 낮다.This mixed light and light L1c are incident on the second dichroic mirror 142. In the example of FIG. 2, the second dichroic mirror 142 is formed on the -Z side of the first dichroic mirror 141. The light source 12c is formed on the -X side of the second dichroic mirror 142, and irradiates the light L1c toward the +X side along the The second dichroic mirror 142 has a plate-like shape, and is arranged in an attitude whose thickness direction is from the +X side and +Z side to the -X side and -Z side. The second dichroic mirror 142 reflects the mixed light and transmits light L1c in the same direction as the reflection direction of the mixed light. FIG. 5 is a graph showing the transmittance and reflectance of the second dichroic mirror 142. The transmittance of the second dichroic mirror 142 for light L1a and light L1b is low, and the reflectance is high. On the other hand, the transmittance of the second dichroic mirror 142 for light L1c is high and the reflectance is low.

이와 같은 제 2 다이크로익 미러 (142) 에 의해, 광 (L1a) 및 광 (L1b) 을 포함하는 혼합광은 반사되어 X 축 방향을 따라 +X 측으로 반사되고, 광 (L1c) 은 제 2 다이크로익 미러 (142) 를 투과하여 +X 측으로 나아간다. 이로써, 광 (L1a), 광 (L1b) 및 광 (L1c) 의 광로가 이상적으로는 일치한다. 요컨대, 광 (L1a), 광 (L1b) 및 광 (L1c) 이 혼합된다. 광 (L1a), 광 (L1b) 및 광 (L1c) 을 포함하는 혼합광이 광 (L2) 에 상당한다.By this second dichroic mirror 142, the mixed light including the light L1a and the light L1b is reflected to the +X side along the It passes through the wing mirror 142 and proceeds to the +X side. As a result, the optical paths of light L1a, light L1b, and light L1c ideally coincide. In short, light (L1a), light (L1b) and light (L1c) are mixed. A mixed light containing light (L1a), light (L1b), and light (L1c) corresponds to light (L2).

도 2 의 예에서는, 광 (L2) 은 렌즈 (15) 에 의해 라이트 가이드 (16) 의 입사단에 집광된다. 광 (L2) 은 라이트 가이드 (16) 의 내부를 나아가고, 라이트 가이드 (16) 의 출사단으로부터 출사된다. 라이트 가이드 (16) 는, 예를 들어, 광을 투과시키는 액체가 충전된 튜브를 포함하는 액체 라이트 가이드여도 되고, 혹은, 복수의 광 파이버가 묶인 파이버 라이트 가이드여도 된다. 도 2 의 예에서는, 라이트 가이드 (16) 의 출사단이 의사광 조사부 (11) 의 출사단에 상당한다.In the example of FIG. 2 , light L2 is focused by lens 15 at the entrance end of light guide 16. Light L2 travels inside the light guide 16 and is emitted from the emission end of the light guide 16. The light guide 16 may be, for example, a liquid light guide including a tube filled with a liquid that transmits light, or may be a fiber light guide in which a plurality of optical fibers are bundled. In the example of FIG. 2, the emission end of the light guide 16 corresponds to the emission end of the pseudo-light irradiation unit 11.

이 의사광 조사부 (11) 가 출사하는 광 (L2) 의 스펙트럼이, 노광 장치 (1000) 에 있어서 노광에 사용되는 광의 스펙트럼과 유사하도록, 복수의 광원 (12) 이 제어된다. 구체적인 일례로서, 노광 장치 (1000) 에 있어서, 조명부 (1100) 가 출사하는 광에 i 선, h 선 및 g 선이 포함되는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 그 광에 포함되는 i 선, h 선 및 g 선의 강도의 피크가, 각각, 광 (L1a), 광 (L1b) 및 광 (L1c) 의 강도의 피크와 일치하도록, 광원 (12a), 광원 (12b) 및 광원 (12c) 이 제어된다. 이로써, 의사광 조사부 (11) 는, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 광을 모방한 광 (L2) 을 출사할 수 있다.The plurality of light sources 12 are controlled so that the spectrum of the light L2 emitted from the pseudo-light irradiation unit 11 is similar to the spectrum of the light used for exposure in the exposure apparatus 1000. As a specific example, a case where, in the exposure apparatus 1000, the light emitted from the lighting unit 1100 includes the i-line, h-line, and g-line will be described. In this case, the light source 12a is installed so that the intensity peaks of the i-line, h-line, and g-line included in the light coincide with the intensity peaks of the light L1a, light L1b, and light L1c, respectively. Light source 12b and light source 12c are controlled. As a result, the pseudo-light irradiation unit 11 can emit light L2 that imitates the light in the exposure apparatus 1000.

또한, 각 광원 (12) 으로부터의 광 (L1) 의 강도의 피크에 관한 목표값은 예를 들어 미리 설정되고, 도시 생략된 비일시적인 기억부 (예를 들어 메모리 또는 하드 디스크) 에 기록되어도 된다. 혹은, 사용자가 도시 생략된 입력 디바이스 (예를 들어 키보드 혹은 마우스) 를 사용하여 각 광 (L1) 의 강도의 피크를 입력해도 된다. 제어부 (50) 는, 광원 (12) 에 포함된 센서의 검출값과, 그 목표값에 기초하여, 광원 (12) 을 제어한다. 이로써, 광 (L1a), 광 (L1b) 및 광 (L1c) 을 포함하는 광 (L2) 의 스펙트럼을, 보다 높은 정밀도로 노광 장치 (1000) 에 있어서의 광의 스펙트럼에 가깝게 할 수 있다.Additionally, the target value regarding the peak intensity of light L1 from each light source 12 may be set in advance, for example, and recorded in a non-transitory storage unit (for example, memory or hard disk), not shown. Alternatively, the user may input the peak intensity of each light L1 using an input device (eg, keyboard or mouse) not shown. The control unit 50 controls the light source 12 based on the detection value of the sensor included in the light source 12 and the target value. As a result, the spectrum of light L2 including light L1a, light L1b, and light L1c can be made closer to the spectrum of light in the exposure apparatus 1000 with higher precision.

도 2 의 예에서는, 라이트 가이드 (16) 의 출사단은 조명 광학계 (17) 보다 -Z 측에 형성되어 있고, 조명 광학계 (17) 를 향하여 광 (L2) 을 출사한다. 도 2 의 예에서는, 조명 광학계 (17) 는, 집광 렌즈 (171), 시야 조리개 (172), 집광 렌즈 (173), 개구 조리개 (174) 및 콘덴서 렌즈 (175) 를 포함하고 있다. 집광 렌즈 (171), 시야 조리개 (172), 집광 렌즈 (173), 개구 조리개 (174) 및 콘덴서 렌즈 (175) 는 Z 축 방향에 있어서, 라이트 가이드 (16) 의 출사단으로부터 멀어짐에 따라 이 순서로 형성되어 있다.In the example of FIG. 2 , the emission end of the light guide 16 is formed on the -Z side of the illumination optical system 17, and emits light L2 toward the illumination optical system 17. In the example of FIG. 2 , the illumination optical system 17 includes a converging lens 171, a field stop 172, a converging lens 173, an aperture stop 174, and a condenser lens 175. The condenser lens 171, the field stop 172, the condenser lens 173, the aperture stop 174, and the condenser lens 175 are arranged in this order as they move away from the exit end of the light guide 16 in the Z-axis direction. It is formed by

라이트 가이드 (16) 의 출사단으로부터의 광 (L2) 은 집광 렌즈 (171) 에 의해 집광되어, 시야 조리개 (172) 를 통과한다. 시야 조리개 (172) 의 개구 직경은 조리개 기구에 의해 가변이고, 조명 범위를 조정할 수 있다. 시야 조리개 (172) 를 통과한 광 (L2) 은 집광 렌즈 (173) 에 의해 집광되어, 개구 조리개 (174) 를 통과한다. 개구 조리개 (174) 를 통과한 광 (L2) 은 콘덴서 렌즈 (175) 에 의해 포토마스크 (80) 에 집광된다. 개구 조리개 (174) 의 개구 직경은 조리개 기구에 의해 가변이고, 조명 광학계 (17) 의 개구수 N1 을 조정할 수 있다. 시야 조리개 (172) 및 개구 조리개 (174) 의 조리개 기구는 제어부 (50) 에 의해 제어되어도 된다.Light L2 from the exit end of the light guide 16 is condensed by the converging lens 171 and passes through the field stop 172. The aperture diameter of the field stop 172 is variable by the stop mechanism, and the illumination range can be adjusted. Light L2 that has passed through the field stop 172 is condensed by the condenser lens 173 and passes through the aperture stop 174. Light L2 that has passed through the aperture stop 174 is condensed onto the photomask 80 by the condenser lens 175. The aperture diameter of the aperture stop 174 is variable by the aperture mechanism, and the numerical aperture N1 of the illumination optical system 17 can be adjusted. The aperture mechanisms of the field stop 172 and the aperture stop 174 may be controlled by the control unit 50 .

<검출부><Detection unit>

포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한 패턴상의 광 (L2) 은 검출부 (20) 에 입사된다. 검출부 (20) 는, 결상 광학계 (21) 와, 이미지 센서 (25) 를 포함한다.The patterned light L2 passing through the transmission part of the photomask 80 is incident on the detection part 20. The detection unit 20 includes an imaging optical system 21 and an image sensor 25.

결상 광학계 (21) 는, 포토마스크 (80) 의 투과부를 투과한 패턴상의 광 (L2) 을 이미지 센서 (25) 의 수광면에 결상시킨다. 도 2 의 예에서는, 결상 광학계 (21) 는, 대물 렌즈 (22) 와, 개구 조리개 (23) 와, 결상 렌즈 (24) 를 포함한다. 대물 렌즈 (22), 개구 조리개 (23) 및 결상 렌즈 (24) 는 Z 축 방향에 있어서 포토마스크 (80) 로부터 멀어짐에 따라 이 순서로 형성되어 있다. 대물 렌즈 (22) 의 개구수는, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 대물 렌즈 (1210) 의 개구수 이상이다. 포토마스크 (80) 를 투과한 광은 대물 렌즈 (22) 및 결상 렌즈 (24) 를 통하여 확대된다. 개구 조리개 (23) 의 개구 직경은 조리개 기구에 의해 가변이고, 결상 광학계 (21) 의 개구수를 조정할 수 있다. 개구 조리개 (23) 의 조리개 기구는 제어부 (50) 에 의해 제어되어도 된다.The imaging optical system 21 forms an image of the patterned light L2 that has passed through the transmission portion of the photomask 80 on the light-receiving surface of the image sensor 25. In the example of FIG. 2 , the imaging optical system 21 includes an objective lens 22, an aperture stop 23, and an imaging lens 24. The objective lens 22, the aperture stop 23, and the imaging lens 24 are formed in this order as they move away from the photomask 80 in the Z-axis direction. The numerical aperture of the objective lens 22 is equal to or greater than the numerical aperture of the objective lens 1210 in the exposure apparatus 1000. The light passing through the photomask 80 is expanded through the objective lens 22 and the imaging lens 24. The aperture diameter of the aperture stop 23 is variable by the aperture mechanism, and the numerical aperture of the imaging optical system 21 can be adjusted. The diaphragm mechanism of the aperture stop 23 may be controlled by the control unit 50.

결상 렌즈 (24) 를 투과한 광 (L2) 은 이미지 센서 (25) 의 수광면에 입사된다. 이미지 센서 (25) 는, 예를 들어, CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서이다. 이미지 센서 (25) 는, 자신의 수광면에 입사된 광에 기초하여 촬상 화상 (IM1) 을 생성하고, 그 촬상 화상 (IM1) 을 제어부 (50) 에 출력한다. 제어부 (50) 는 이 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 포토마스크 (80) 를 검사한다.Light L2 that passes through the imaging lens 24 is incident on the light-receiving surface of the image sensor 25. The image sensor 25 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The image sensor 25 generates a captured image IM1 based on light incident on its light-receiving surface, and outputs the captured image IM1 to the control unit 50 . The control unit 50 inspects the photomask 80 based on this captured image IM1.

<이동 기구><Movement equipment>

이동 기구 (40) 는 유지부 (90) 를 XY 평면 내에서 이동시킨다. 이로써, 유지부 (90) 에 유지된 포토마스크 (80) 도 XY 평면 내에서 이동한다. 이동 기구 (40) 는 예를 들어 볼 나사 기구를 갖고 있고, 제어부 (50) 에 의해 제어된다. 포토마스크 (80) 가 XY 평면 내에서 이동함으로써, 조명부 (10) 및 검출부 (20) 를 포토마스크 (80) 에 대해 주사시킬 수 있다. 이 때문에, 조명부 (10) 는 포토마스크 (80) 의 각 측정 영역에 광 (L2) 을 조사하고, 이미지 센서 (25) 는 포토마스크 (80) 의 각 측정 영역에 있어서의 촬상 화상 (IM1) 을 생성할 수 있다. 따라서, 제어부 (50) 는 포토마스크 (80) 의 복수의 측정 영역에 대한 검사를 실시할 수 있다. 또한, 이동 기구 (40) 는, 조명부 (10) 및 검출부 (20) 에 대해 포토마스크 (80) 를 상대적으로 이동시키는 기능 및 구조를 갖고 있으면 되고, 예를 들어, 조명부 (10) 및 검출부 (20) 를 일체적으로 이동시켜도 된다.The moving mechanism 40 moves the holding portion 90 within the XY plane. Thereby, the photomask 80 held on the holding portion 90 also moves within the XY plane. The moving mechanism 40 has a ball screw mechanism, for example, and is controlled by the control unit 50. By moving the photomask 80 within the XY plane, the illumination unit 10 and the detection unit 20 can be scanned with respect to the photomask 80. For this reason, the lighting unit 10 irradiates light L2 to each measurement area of the photomask 80, and the image sensor 25 captures the captured image IM1 in each measurement area of the photomask 80. can be created. Accordingly, the control unit 50 can inspect a plurality of measurement areas of the photomask 80. Additionally, the moving mechanism 40 may have a function and structure to move the photomask 80 relative to the lighting unit 10 and the detection unit 20, for example, the lighting unit 10 and the detection unit 20. ) can be moved integrally.

<승강 기구><Elevating mechanism>

승강 기구 (60) 는 유지부 (90) 를 Z 축 방향으로 승강시킨다. 이로써, 유지부 (90) 에 유지된 포토마스크 (80) 도 승강한다. 승강 기구 (60) 는 예를 들어 볼 나사 기구를 갖고 있고, 제어부 (50) 에 의해 제어된다. 승강 기구 (60) 가 포토마스크 (80) 를 승강시킴으로써, 포토마스크 (80) 를 대물 렌즈 (22) 의 초점으로 이동시킬 수 있다. 또한, 승강 기구 (60) 는, 검출부 (20) 에 대해 포토마스크 (80) 를 상대적으로 승강시키는 기능 및 구조를 갖고 있으면 되고, 예를 들어, 검출부 (20) 를 승강시켜도 된다.The lifting mechanism 60 raises and lowers the holding portion 90 in the Z-axis direction. As a result, the photomask 80 held by the holding portion 90 is also raised and lowered. The lifting mechanism 60 has a ball screw mechanism, for example, and is controlled by the control unit 50. By the lifting mechanism 60 lifting the photomask 80, the photomask 80 can be moved to the focus of the objective lens 22. In addition, the lifting mechanism 60 may have a function and structure to raise and lower the photomask 80 relative to the detection unit 20, and may, for example, raise and lower the detection unit 20.

<제어부><Control section>

제어부 (50) 는 포토마스크 검사 장치 (1) 를 전체적으로 통괄할 수 있다. 예를 들어 제어부 (50) 는 상기 서술한 바와 같이, 조명부 (10), 이동 기구 (40) 및 승강 기구 (60) 를 제어한다. 또 제어부 (50) 는, 이미지 센서 (25) 에 의해 생성된 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 포토마스크 (80) 의 마스크 특성을 구하는 연산 처리부로서도 기능한다. 마스크 특성이란, 예를 들어, 포토마스크 (80) 에 형성되는 패턴의 선폭, 패턴끼리의 간격, 혹은, 다양한 결함을 포함한다. 마스크 특성을 구하는 방법에 대해서는 이후에 상세하게 서술한다.The control unit 50 can control the photomask inspection device 1 as a whole. For example, the control unit 50 controls the lighting unit 10, the moving mechanism 40, and the lifting mechanism 60, as described above. Additionally, the control unit 50 also functions as an arithmetic processing unit that determines the mask characteristics of the photomask 80 based on the captured image IM1 generated by the image sensor 25. Mask characteristics include, for example, the line width of the pattern formed on the photomask 80, the spacing between patterns, or various defects. The method for obtaining mask characteristics will be described in detail later.

제어부 (50) 는 전자 회로 기기로서, 예를 들어 연산 처리 장치 및 기억부를 갖고 있어도 된다. 연산 처리 장치는 예를 들어 CPU (Central Processor Unit) 등의 연산 처리 장치여도 된다. 기억부는 비일시적인 기억부 (예를 들어 ROM (Read Only Memory) 또는 하드 디스크) 및 일시적인 기억부 (예를 들어 RAM (Random Access Memory)) 를 갖고 있어도 된다. 비일시적인 기억부에는, 예를 들어 제어부 (50) 가 실행하는 처리를 규정하는 프로그램이 기억되어 있어도 된다. 처리 장치가 이 프로그램을 실행함으로써, 제어부 (50) 가, 프로그램에 규정된 처리를 실행할 수 있다. 물론, 제어부 (50) 가 실행하는 처리의 일부 또는 전부가 하드웨어에 의해 실행되어도 된다.The control unit 50 is an electronic circuit device and may have, for example, an arithmetic processing unit and a storage unit. For example, the arithmetic processing unit may be an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processor Unit). The storage unit may have a non-transitory storage unit (for example, ROM (Read Only Memory) or a hard disk) and a temporary storage unit (for example, RAM (Random Access Memory)). In the non-transitory storage unit, for example, a program that specifies the processing to be executed by the control unit 50 may be stored. When the processing device executes this program, the control unit 50 can execute the processing specified in the program. Of course, part or all of the processing executed by the control unit 50 may be executed by hardware.

<마스크 특성의 산출 방법><Calculation method of mask characteristics>

다음으로, 이미지 센서 (25) 에 의해 촬상된 촬상 화상 (IM1) 에 기초하는, 포토마스크 (80) 의 마스크 특성의 산출 방법의 일례에 대해 설명한다.Next, an example of a method for calculating mask characteristics of the photomask 80 based on the captured image IM1 captured by the image sensor 25 will be described.

도 6 은, 촬상 화상 (IM1) 의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 촬상 화상 (IM1) 에는 패턴상의 광 (L2) 이 포함되어 있다. 이 광 (L2) 의 휘도 분포는, 포토마스크 (80) 의 투과부의 투영 이미지에 상당한다. 도 6 의 예에서는, 투영 이미지는, 세로 방향으로 연장되는 세로 부분과, 세로 부분의 도중부터 우방향으로 연장되는 가로 부분을 포함하고 있다.FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of the captured image IM1. The captured image IM1 contains pattern-shaped light L2. The luminance distribution of this light L2 corresponds to the projected image of the transparent portion of the photomask 80. In the example of Fig. 6, the projection image includes a vertical portion extending vertically and a horizontal portion extending to the right from the middle of the vertical portion.

도 6 의 예에서는, 세로 부분의 폭 방향으로 연장되는 라인 (A) 에 있어서의 휘도 분포의 일례도 개략적으로 나타내고 있다. 제어부 (50) 는 그 휘도 분포에 있어서, 휘도값이 제로로부터 상승하는 상승 에지의 위치, 및, 휘도값이 제로로 하강하는 하강 에지의 위치를 구하고, 양 위치에 기초하여 세로 부분의 폭 (투영 이미지 폭) 을 구한다.In the example of Fig. 6, an example of the luminance distribution in the line A extending in the width direction of the vertical portion is also schematically shown. In the luminance distribution, the control unit 50 determines the position of the rising edge where the luminance value rises from zero and the position of the falling edge where the luminance value falls to zero, and determines the width (projection) of the vertical portion based on both positions. Find the image width).

그런데, 포토마스크 (80) 에 대한 대물 렌즈 (22) 의 위치가 초점 위치로부터 Z 축 방향으로 어긋나면, 촬상 화상 (IM1) 에 있어서 투영 이미지는 변동될 수 있다. 요컨대, 승강 기구 (60) 가 유지부 (90) 를 초점 위치로부터 어긋난 위치에서 정지시키면, 투영 이미지는 초점 위치에 있어서의 투영 이미지와 상이할 수 있다.However, if the position of the objective lens 22 with respect to the photomask 80 deviates from the focus position in the Z-axis direction, the projected image in the captured image IM1 may change. In short, if the lifting mechanism 60 stops the holding portion 90 at a position offset from the focus position, the projected image may be different from the projected image at the focus position.

기판 (W) 이 플랫 패널 디스플레이용의 기판인 경우, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 결상부 (1200) 의 개구수는 0.1 정도로 작으므로, 결상부 (1200) 의 초점 심도는 크다. 그러나, 이후에 상세하게 서술하는 바와 같이, 초점 위치로부터의 10 ㎛ 정도의 근소한 어긋남이라도, 촬상 화상 (IM1) 에 있어서의 투영 이미지의 폭은 변동되어 버린다.When the substrate W is a substrate for a flat panel display, the numerical aperture of the imaging portion 1200 in the exposure apparatus 1000 is as small as about 0.1, so the depth of focus of the imaging portion 1200 is large. However, as will be described in detail later, even if there is a slight deviation of about 10 μm from the focus position, the width of the projection image in the captured image IM1 changes.

그래서, 여기서는, 대물 렌즈 (22) 에 대한 유지부 (90) 의 Z 축 방향의 위치 (이하, Z 축 위치라고 부른다) 를 순차적으로 변경하고, 그때마다 이미지 센서 (25) 가 촬상 화상 (IM1) 을 생성하고, 제어부 (50) 는 이들 복수의 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 검사를 실시한다. 이하, 검사 방법의 일례를 구체적으로 서술한다.So, here, the position of the holding portion 90 in the Z-axis direction (hereinafter referred to as the Z-axis position) with respect to the objective lens 22 is sequentially changed, and the image sensor 25 captures the captured image IM1 each time. generates, and the control unit 50 performs inspection based on these plurality of captured images IM1. Below, an example of an inspection method is described in detail.

도 7 은, 포토마스크 검사 장치 (1) 의 동작의 일례를 나타내는 플로 차트이다. 여기서는, 이동 기구 (40) 는 유지부 (90) 를 소정의 측정 위치로 이동시키고 있다. 제어부 (50) 는 복수의 광원 (12) 에 광 (L1) 을 조사시킨다 (스텝 S1). 이로써, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 광을 모방한 광 (L2) 이 포토마스크 (80) 의 소정의 측정 영역 내의 투과부를 투과하고, 패턴상의 광 (L2) 이 결상 광학계 (21) 을 통하여 이미지 센서 (25) 의 수광면에 입사된다.FIG. 7 is a flow chart showing an example of the operation of the photomask inspection device 1. Here, the moving mechanism 40 moves the holding portion 90 to a predetermined measurement position. The control unit 50 irradiates light L1 to the plurality of light sources 12 (step S1). As a result, the light L2 imitating the light in the exposure apparatus 1000 passes through the transmission portion in the predetermined measurement area of the photomask 80, and the patterned light L2 passes through the imaging optical system 21 to produce an image. It is incident on the light-receiving surface of the sensor 25.

다음으로, 제어부 (50) 는 승강 기구 (60) 및 이미지 센서 (25) 를 제어하여, 각 Z 축 위치에 있어서의 촬상 화상 (IM1) 을 이미지 센서 (25) 에 생성시킨다 (스텝 S2). 예를 들어, 승강 기구 (60) 는, 초점 위치를 포함하는 소정의 승강 범위 (포커스 범위) 내에서 유지부 (90) 를 이동시키면서, 이미지 센서 (25) 가 순차적으로 촬상 화상 (IM1) 을 생성한다. 또한, 승강 기구 (60) 는 촬상 타이밍에 있어서 유지부 (90) 를 정지시켜도 된다. 이로써, 복수의 Z 축 위치에 대응한 복수의 촬상 화상 (IM1) 을 얻을 수 있다.Next, the control unit 50 controls the lifting mechanism 60 and the image sensor 25 to generate the captured image IM1 at each Z-axis position in the image sensor 25 (step S2). For example, the lifting mechanism 60 moves the holding portion 90 within a predetermined lifting range (focus range) including the focus position, while the image sensor 25 sequentially generates the captured image IM1. do. Additionally, the lifting mechanism 60 may stop the holding unit 90 at the imaging timing. In this way, a plurality of captured images IM1 corresponding to a plurality of Z-axis positions can be obtained.

다음으로, 제어부 (50) 는 복수의 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 마스크 특성을 구한다 (스텝 S3). 여기서는, 마스크 특성으로서 투영 이미지 폭을 구한다. 도 8 은, 각 촬상 화상 (IM1) 의 라인 (A) 에 있어서의 투영 이미지의 휘도 분포를 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 도 8 은, 초점 위치에 있어서의 휘도 분포 (LD1) 와, 초점 위치로부터 +Z 측 및 -Z 측으로 10 ㎛ 씩 떨어진 Z 축 위치에서의 휘도 분포를 나타내고 있다. 도 8 로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 초점 어긋남이 발생하면, 휘도 분포가 초점 어긋남량에 따라 변동된다. 이 때문에, 각 휘도 분포에 기초하여 구해진 투영 이미지 폭은 서로 상이하다.Next, the control unit 50 determines mask characteristics based on the plurality of captured images IM1 (step S3). Here, the projection image width is obtained as a mask characteristic. FIG. 8 shows the luminance distribution of the projection image on line A of each captured image IM1. More specifically, FIG. 8 shows the luminance distribution (LD1) at the focus position and the luminance distribution at the Z-axis positions 10 μm away from the focus position on the +Z side and -Z side. As can be understood from Fig. 8, when defocus occurs, the luminance distribution changes depending on the amount of defocus. For this reason, the projection image widths obtained based on each luminance distribution are different from each other.

그래서, 제어부 (50) 는 복수의 촬상 화상 (IM1) 의 각각의 초점 평가값을 산출한다. 초점 평가값이란, 초점이 어느 정도 맞고 있는지를 나타내는 지표이며, 초점 평가값이 높을수록 초점이 맞고 있다. 초점 평가값은, 예를 들어, 촬상 화상 (IM1) 의 휘도 분포를 푸리에 변환하여 얻어지는 주파수 성분 중, 고주파 성분으로 나타내는 지표여도 된다. 고주파 성분이 높을수록 휘도 분포는 급준하게 변화하고 있으므로, 투영 이미지의 윤곽은 명료하고, 초점이 맞고 있게 된다. 혹은, 초점 평가값으로서, 촬상 화상 (IM1) 의 콘트라스트 및 샤프니스 등의 다양한 지표를 채용해도 된다.Therefore, the control unit 50 calculates focus evaluation values for each of the plurality of captured images IM1. The focus evaluation value is an indicator of the extent to which focus is achieved, and the higher the focus evaluation value, the more focus is achieved. For example, the focus evaluation value may be an index representing a high-frequency component among the frequency components obtained by Fourier transforming the luminance distribution of the captured image IM1. The higher the high-frequency component, the more rapidly the luminance distribution changes, so the outline of the projected image becomes clearer and more focused. Alternatively, various indices such as contrast and sharpness of the captured image IM1 may be employed as focus evaluation values.

복수의 촬상 화상 (IM1) 은 복수의 Z 축 위치에 대응하고 있으므로, 각 촬상 화상 (IM1) 의 휘도 분포에 기초하여 산출되는 초점 평가값도 Z 축 위치에 대응하고 있다. 마찬가지로, 각 촬상 화상 (IM1) 의 라인 (A) 에 있어서의 휘도 분포에 기초하여 산출되는 투영 이미지 폭도 Z 축 위치에 대응하고 있다. 도 9 는, Z 축 위치와 초점 평가값의 관계, 및, Z 축 위치와 투영 이미지 폭의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 9 의 예에서는, 근사 곡선 (G1) 및 근사 곡선 (G2) 도 나타내고 있다. 근사 곡선 (G1) 은, Z 축 위치와 초점 평가값의 관계를 나타내는 플롯점에 기초하여 산출되고, 근사 곡선 (G2) 은, Z 축 위치와 투영 이미지 폭의 관계를 나타내는 플롯점에 기초하여 산출된다.Since the plurality of captured images IM1 correspond to a plurality of Z-axis positions, the focus evaluation value calculated based on the luminance distribution of each captured image IM1 also corresponds to the Z-axis position. Similarly, the projection image width calculated based on the luminance distribution in line A of each captured image IM1 also corresponds to the Z-axis position. Fig. 9 is a graph showing the relationship between the Z-axis position and the focus evaluation value, and the relationship between the Z-axis position and the projection image width. In the example of Fig. 9, an approximate curve (G1) and an approximate curve (G2) are also shown. The approximation curve G1 is calculated based on plot points indicating the relationship between the Z-axis position and the focus evaluation value, and the approximation curve G2 is calculated based on the plot points indicating the relationship between the Z-axis position and the projection image width. do.

초점 평가값은, Z 축 위치가 초점 위치 (P0) 가 될 때에 최대값을 취한다. 그래서, 먼저, 제어부 (50) 는 초점 평가값이 최대값이 되는 Z 축 위치 (요컨대, 초점 위치 (P0)) 를 구한다. 예를 들어, 제어부 (50) 는 복수의 Z 축 위치에 각각 대응한 복수의 초점 평가값에 기초하여, 최소 이승법 등의 근사 수법에 의해 근사 곡선 (G1) 을 산출한다. 그리고, 제어부 (50) 는 근사 곡선 (G1) 에 있어서 초점 평가값이 최대값 (Fmax) 이 될 때의 Z 축 위치를 초점 위치 (P0) 로서 산출한다.The focus evaluation value takes the maximum value when the Z-axis position becomes the focus position (P0). So, first, the control unit 50 finds the Z-axis position (in short, the focus position (P0)) at which the focus evaluation value becomes the maximum. For example, the control unit 50 calculates the approximation curve G1 by an approximation method such as the least squares method, based on a plurality of focus evaluation values each corresponding to a plurality of Z-axis positions. Then, the control unit 50 calculates the Z-axis position when the focus evaluation value reaches the maximum value (Fmax) in the approximation curve G1 as the focus position P0.

다음으로, 제어부 (50) 는 초점 위치 (P0) 에 있어서의 투영 이미지 폭 (LW) 을 구한다. 먼저, 제어부 (50) 는 촬상 화상 (IM1) 마다 투영 이미지 폭을 구한다. 이로써, 복수의 Z 축 위치에 각각 대응한 복수의 투영 이미지 폭을 얻을 수 있다. 다음으로, 제어부 (50) 는 복수의 Z 축 위치 및 복수의 투영 이미지 폭에 기초하여, 최소 이승법 등의 근사 수법에 의해 근사 곡선 (G2) 을 산출한다. 그리고, 제어부 (50) 는 근사 곡선 (G2) 과 초점 위치 (P0) 에 기초하여, 초점 위치 (P0) 에 있어서의 투영 이미지 폭 (LW) 을 산출한다.Next, the control unit 50 determines the projection image width LW at the focus position P0. First, the control unit 50 determines the projection image width for each captured image IM1. Accordingly, a plurality of projection image widths corresponding to a plurality of Z-axis positions can be obtained. Next, the control unit 50 calculates the approximation curve G2 by an approximation method such as the least squares method, based on the plurality of Z-axis positions and the plurality of projection image widths. Then, the control unit 50 calculates the projection image width LW at the focus position P0 based on the approximation curve G2 and the focus position P0.

다음으로, 제어부 (50) 는 마스크 특성 (여기서는 투영 이미지 폭 (LW)) 에 기초하여 포토마스크 (80) 의 양부를 판정한다 (스텝 S4). 예를 들어, 제어부 (50) 는, 투영 이미지 폭 (LW) 과 목표 폭의 차가 소정의 폭 허용값 이하인지의 여부를 판정하고, 그 차가 폭 허용값보다 클 때에, 포토마스크 (80) 는 불량품인 것으로 판정한다. 폭 허용값은 예를 들어 미리 설정되고, 기억부에 기억된다.Next, the control unit 50 determines whether the photomask 80 is good or bad based on the mask characteristics (here, the projection image width (LW)) (step S4). For example, the control unit 50 determines whether the difference between the projection image width LW and the target width is less than or equal to a predetermined width tolerance value, and when the difference is greater than the width tolerance value, the photomask 80 is considered defective. It is determined that it is. The width tolerance value is set in advance, for example, and stored in the storage unit.

<실시형태에 있어서의 효과><Effects in the embodiment>

이상과 같이, 포토마스크 검사 장치 (1) 에 의하면, 조명부 (10) 는, 노광 장치 (1000) 의 광을 모방한 광 (L2) 을 출사하고 있고, 또, 포토마스크 검사 장치 (1) 의 시그마가 노광 장치 (1000) 의 시그마와 동일하게 설정된다. 이로써, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 기판 (W) 상의 광 (투영 이미지) 을, 이미지 센서 (25) 의 수광면에서 의사적으로 재현할 수 있다. 이 때문에, 포토마스크 검사 장치 (1) 는, 기판 (W) 상의 투영 이미지에 기초하여, 포토마스크 (80) 의 양부를 판정할 수 있다.As described above, according to the photomask inspection device 1, the lighting unit 10 emits light L2 that imitates the light of the exposure device 1000, and also emits light L2 that imitates the light of the exposure device 1000. is set equal to the sigma of the exposure apparatus 1000. As a result, the light (projected image) on the substrate W in the exposure apparatus 1000 can be simulated on the light-receiving surface of the image sensor 25. For this reason, the photomask inspection device 1 can determine whether the photomask 80 is good or bad based on the projected image on the substrate W.

게다가, 포토마스크 검사 장치 (1) 에 의하면, 혼합부 (14) 가, 서로 상이한 피크 파장을 갖는 복수의 광 (L1) 을 혼합한다. 그리고, 조명부 (10) 가 그 혼합광인 광 (L2) 을, 포토마스크 (80) 에 조사하고, 포토마스크 (80) 를 투과한 광 (L2) 이 이미지 센서 (25) 의 수광면에 입사된다. 따라서, 촬상 화상 (IM1) 에는, 복수의 피크 파장을 갖는 광 (L2) 에 의한 포토마스크 (80) 의 투영 이미지가 포함된다. 요컨대, 한 번의 촬상에 의해, 복수의 피크 파장을 갖는 광 (L2) 에 의한 투영 이미지를 포함한 촬상 화상 (IM1) 을 얻을 수 있다.Furthermore, according to the photomask inspection device 1, the mixing section 14 mixes a plurality of lights L1 having different peak wavelengths. Then, the illumination unit 10 radiates light L2, which is the mixed light, to the photomask 80, and the light L2 transmitted through the photomask 80 is incident on the light-receiving surface of the image sensor 25. Accordingly, the captured image IM1 includes a projection image of the photomask 80 by light L2 having a plurality of peak wavelengths. In short, a captured image IM1 including a projection image by light L2 having a plurality of peak wavelengths can be obtained through one imaging operation.

이 때문에, 특허문헌 1 과 같이, 서로 상이한 피크 파장을 갖는 광을 순차적으로 조사하여 얻어진 복수의 촬상 화상을 합성할 필요가 없다. 따라서, 특허문헌 1 과는 달리, 촬상 화상 (IM1) 에 있어서 피크 파장마다의 위치 편차가 원리적으로 발생하지 않는다. 따라서, 제어부 (50) 는 높은 정밀도로 투영 이미지 폭을 산출할 수 있고, 보다 높은 검사 정밀도로 포토마스크 (80) 를 검사할 수 있다.For this reason, there is no need to synthesize a plurality of captured images obtained by sequentially irradiating light with different peak wavelengths, as in Patent Document 1. Therefore, unlike Patent Document 1, in principle, position deviation for each peak wavelength does not occur in the captured image IM1. Accordingly, the control unit 50 can calculate the projection image width with high precision and inspect the photomask 80 with higher inspection precision.

게다가, 포토마스크 검사 장치 (1) 에 의하면, 각 광원 (12) 이 단일의 반도체 발광 소자 (121) 를 포함하고 있다. 이 때문에, 특허문헌 2 와 같은 다이오드 어레이에서의 파장 또는 위상의 편차가 원리적으로 발생하지 않아, 각 광원 (12) 은 보다 코히어런스한 광 (L1) 을 출사할 수 있다. 따라서, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 회절 현상과 동등한 회절 현상을, 포토마스크 (80) 를 투과하는 광 (L2) 에 발생시킬 수 있다. 따라서, 제어부 (50) 는 보다 높은 검사 정밀도로 포토마스크 (80) 를 검사할 수 있다.Moreover, according to the photomask inspection device 1, each light source 12 includes a single semiconductor light emitting element 121. For this reason, in principle, no deviation in wavelength or phase occurs in the diode array as in Patent Document 2, and each light source 12 can emit more coherent light L1. Accordingly, a diffraction phenomenon equivalent to the diffraction phenomenon in the exposure apparatus 1000 can be generated in the light L2 passing through the photomask 80. Accordingly, the control unit 50 can inspect the photomask 80 with higher inspection precision.

또, 단일의 반도체 발광 소자 (121) 를 포함하는 광원 (12) 에는, 출사 방향의 편차도 원리적으로 발생하지 않으므로, 라이트 가이드 (16) 에 입사되는 광의 편차도 억제할 수 있다. 이것에 의해서도, 제어부 (50) 는 보다 높은 검사 정밀도로 포토마스크 (80) 를 검사할 수 있다. 게다가, 광원 (12) 의 신뢰성도 높다.In addition, since deviation in the emission direction does not occur in principle in the light source 12 including a single semiconductor light-emitting element 121, deviation of light incident on the light guide 16 can also be suppressed. This also allows the control unit 50 to inspect the photomask 80 with higher inspection precision. Moreover, the reliability of the light source 12 is high.

<마스크 특성 : 결함 휘도><Mask characteristics: defect luminance>

상기 서술한 예에서는, 마스크 특성으로서 투영 이미지 폭을 채용하여, 검사 방법을 설명하였다. 그러나, 마스크 특성으로서, 결함 휘도를 채용해도 된다. 도 10 은, 결함 (D1) 을 포함하는 촬상 화상 (IM1) 의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 10 에서는, 결함 (D1) 은, 포토마스크 (80) 에 형성된 차광막의 결함이다. 구체적으로는, 결함 (D1) 은, 차광막이 적절히 형성되지 않고 광 (L2) 이 투과한 결함이며, 백결함이라고도 불린다.In the example described above, the inspection method was explained by employing the projection image width as the mask characteristic. However, defect brightness may be adopted as the mask characteristic. FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of a captured image IM1 including a defect D1. In FIG. 10, defect D1 is a defect in the light-shielding film formed on the photomask 80. Specifically, the defect (D1) is a defect through which the light (L2) transmitted without the light-shielding film being properly formed, and is also called a white defect.

여기서는, 결함 (D1) 의 휘도값을 구한다. 이하에서는, 결함 (D1) 의 휘도값을 결함 휘도라고도 부른다. 이 결함 휘도도 유지부 (90) 의 Z 축 방향의 위치에 따라 변동되므로, 제어부 (50) 는, 투영 이미지 폭과 마찬가지로, 복수의 촬상 화상 (IM1) 에 기초하여 결함 휘도를 구하면 된다.Here, the luminance value of defect (D1) is obtained. Hereinafter, the luminance value of defect (D1) is also called defect luminance. Since this defect luminance also changes depending on the position of the holding unit 90 in the Z-axis direction, the control unit 50 may determine the defect luminance based on the plurality of captured images IM1, similar to the projection image width.

구체적으로는, 스텝 S3 에 있어서, 먼저, 제어부 (50) 는 결함 휘도 및 초점 평가값을 촬상 화상 (IM1) 마다 구한다. 이로써, 복수의 Z 축 위치에 각각 대응한 복수의 결함 휘도, 및, 복수의 Z 축 위치에 각각 대응한 복수의 초점 평가값을 얻을 수 있다. 도 11 은, Z 축 위치와 초점 평가값의 관계, 및, Z 축 위치와 결함 휘도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11 의 예에서는, 근사 곡선 (G1) 및 근사 곡선 (G3) 도 나타내고 있다. 근사 곡선 (G3) 은, Z 축 위치와 결함 휘도의 플롯점에 기초하여 산출된다.Specifically, in step S3, first, the control unit 50 obtains defect brightness and focus evaluation values for each captured image IM1. As a result, it is possible to obtain a plurality of defect luminances respectively corresponding to a plurality of Z-axis positions and a plurality of focus evaluation values respectively corresponding to the plurality of Z-axis positions. Fig. 11 is a graph showing the relationship between the Z-axis position and the focus evaluation value, and the relationship between the Z-axis position and defect luminance. In the example of Fig. 11, an approximate curve (G1) and an approximate curve (G3) are also shown. The approximate curve G3 is calculated based on the plot points of the Z-axis position and defect brightness.

제어부 (50) 는 상기와 마찬가지로, 근사 곡선 (G1) 에 기초하여 초점 평가값이 최대값 (Fmax) 이 되는 초점 위치 (P0) 를 구한다. 다음으로, 제어부 (50) 는 복수의 Z 축 위치 및 복수의 결함 휘도에 기초하여, 최소 이승법 등의 근사 수법에 의해 근사 곡선 (G3) 을 산출한다. 그리고, 제어부 (50) 는 근사 곡선 (G3) 과 초점 위치 (P0) 에 기초하여, 초점 위치 (P0) 에 있어서의 결함 휘도 (DL) 를 산출한다.As above, the control unit 50 determines the focus position P0 at which the focus evaluation value becomes the maximum value Fmax based on the approximation curve G1. Next, the control unit 50 calculates the approximate curve G3 by an approximation method such as the least squares method, based on the plurality of Z-axis positions and the plurality of defect brightnesses. Then, the control unit 50 calculates the defect luminance DL at the focus position P0 based on the approximation curve G3 and the focus position P0.

다음으로, 스텝 S4 에서, 제어부 (50) 는 마스크 특성 (여기서는 결함 휘도 (DL)) 에 기초하여 포토마스크 (80) 의 양부를 판정한다. 예를 들어, 제어부 (50) 는, 결함 휘도 (DL) 가 소정의 결함 허용값 이하인지의 여부를 판정하고, 결함 휘도 (DL) 가 결함 허용값보다 클 때에, 포토마스크 (80) 는 불량품인 것으로 판정한다.Next, in step S4, the control unit 50 determines whether the photomask 80 is good or bad based on the mask characteristics (here, defect luminance (DL)). For example, the control unit 50 determines whether the defect luminance DL is less than or equal to a predetermined defect tolerance value, and when the defect luminance DL is greater than the defect tolerance value, the photomask 80 is a defective product. judged to be

이상과 같이, 포토마스크 검사 장치 (1) 는 결함 (D1) 의 휘도값에 기초하여 포토마스크 (80) 의 양부를 판정할 수 있다. 또한, 상기 서술한 예에서는, 결함 (D1) 으로서 백결함을 채용하여 설명했지만, 결함 (D1) 으로서 예를 들어 흑결함 등의 다양한 결함을 채용할 수도 있다.As described above, the photomask inspection device 1 can determine whether the photomask 80 is good or bad based on the luminance value of the defect D1. In addition, in the above-described example, white defects were used as the defect (D1), but various defects such as black defects, for example, can also be used as the defect (D1).

<노광 장치 (1000) 에 있어서의 투영 이미지의 편차><Deviation of projected image in exposure apparatus 1000>

포토마스크 검사 장치 (1) 는, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 기판 (W) 상의 패턴상의 광의 휘도 분포 (투영 이미지) 를, 이미지 센서 (25) 의 수광면에 의사적으로 재현한다. 요컨대, 포토마스크 검사 장치 (1) 에 있어서 초점 어긋남이 발생했을 때의 촬상 화상 (IM1) 은, 노광 장치 (1000) 에 있어서 동일한 초점 어긋남이 발생했을 때의 기판 (W) 상의 투영 이미지에 상당한다. 이 때문에, 초점 어긋남에서 기인한 기판 (W) 상의 투영 이미지의 편차를, 포토마스크 검사 장치 (1) 에서 평가할 수도 있다.The photomask inspection device 1 simulates the luminance distribution (projection image) of light on the pattern on the substrate W in the exposure device 1000 on the light-receiving surface of the image sensor 25. In short, the captured image IM1 when defocus occurs in the photomask inspection device 1 corresponds to the projected image on the substrate W when the same defocus occurs in the exposure device 1000. . For this reason, the deviation of the projected image on the substrate W resulting from defocus can also be evaluated by the photomask inspection device 1.

예를 들어, 도 9 의 Z 축 위치와 투영 이미지 폭의 관계는, 노광 장치 (1000) 에 있어서의 Z 축 위치와 투영 이미지 폭의 관계로 간주할 수 있다. 요컨대, 노광 장치 (1000) 에 있어서, 대물 렌즈 (1210) 에 대한 포토마스크 (80) 의 위치 (Z 축 위치) 와, 기판 (W) 상의 투영 이미지 폭의 관계는, 도 9 의 관계에 상당한다.For example, the relationship between the Z-axis position and the projection image width in FIG. 9 can be regarded as the relationship between the Z-axis position and the projection image width in the exposure apparatus 1000. In short, in the exposure apparatus 1000, the relationship between the position of the photomask 80 (Z-axis position) with respect to the objective lens 1210 and the projected image width on the substrate W corresponds to the relationship in FIG. 9 .

노광 장치 (1000) 의 기계 오차 등에 의해 발생할 수 있는 초점 어긋남량 (ΔZ) (최대값) 은, 미리 구할 수 있으므로, 노광 장치 (1000) 에 있어서 발생하는 투영 이미지 폭의 편차를, 도 9 의 관계에 기초하여 구할 수 있다. 초점 어긋남량 (ΔZ) 은 예를 들어 미리 설정되어, 기억부에 기억되어도 되고, 혹은, 사용자가 도시 생략된 입력 디바이스 (예를 들어 키보드 혹은 마우스) 를 사용하여 초점 어긋남량 (ΔZ) 을 입력해도 된다.Since the amount of defocus ΔZ (maximum value) that may occur due to mechanical errors in the exposure apparatus 1000, etc. can be obtained in advance, the deviation in the projection image width that occurs in the exposure apparatus 1000 can be calculated using the relationship in FIG. 9 It can be obtained based on . The amount of defocus (ΔZ) may, for example, be set in advance and stored in the memory, or the user may input the amount of defocus (ΔZ) using an input device (e.g., keyboard or mouse) not shown. do.

제어부 (50) 는, 초점 위치 (P0) 로부터 -Z 측으로 초점 어긋남량 (ΔZ) 만큼 어긋난 위치와, 초점 위치 (P0) 로부터 +Z 측으로 초점 어긋남량 (ΔZ) 만큼 어긋난 위치 사이의 범위에 있어서의, 투영 이미지 폭의 최대값 (LWmax) 과 최소값 (LWmin) 을, 근사 곡선 (G2) 에 기초하여 산출한다. 이 최소값 (LWmin) 으로부터 최대값 (LWmax) 까지의 범위가, 노광 장치 (1000) 에 있어서 발생하는 투영 이미지 폭의 편차에 상당한다.The control unit 50 operates in a range between a position deviated by the defocus amount ΔZ from the focus position P0 to the -Z side and a position deviated by the defocus amount ΔZ from the focus position P0 to the +Z side. The maximum value (LWmax) and minimum value (LWmin) of the projection image width are calculated based on the approximation curve (G2). The range from this minimum value (LWmin) to the maximum value (LWmax) corresponds to the deviation of the projection image width that occurs in the exposure apparatus 1000.

제어부 (50) 는 투영 이미지 폭의 최소값 (LWmin) 및 최대값 (LWmax) 에 기초하여, 포토마스크 (80) 의 양부를 판정해도 된다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는 최소값 (LWmin) 이 기판 (W) 상의 투영 이미지 폭의 편차의 허용 하한값 이상인지의 여부, 및, 최대값 (LWmax) 이 허용 상한값 이하인지의 여부를 판정한다. 제어부 (50) 는, 최소값 (LWmin) 이 허용 하한값 미만일 때, 및/또는, 최대값 (LWmax) 이 허용 상한값보다 클 때에, 포토마스크 (80) 가 불량품인 것으로 판정한다.The control unit 50 may determine whether the photomask 80 is good or bad based on the minimum value (LWmin) and maximum value (LWmax) of the projection image width. Specifically, the control unit 50 determines whether the minimum value LWmin is greater than or equal to the allowable lower limit of the deviation of the projection image width on the substrate W, and whether the maximum value LWmax is less than or equal to the allowable upper limit. The control unit 50 determines that the photomask 80 is a defective product when the minimum value (LWmin) is less than the allowable lower limit and/or the maximum value (LWmax) is greater than the allowable upper limit.

마찬가지로, 제어부 (50) 는, 초점 어긋남량 (ΔZ) 에서 기인한 결함 휘도의 편차를 산출해도 된다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는, 초점 위치 (P0) 로부터 -Z 측으로 초점 어긋남량 (ΔZ) 만큼 어긋난 위치와, 초점 위치 (P0) 로부터 +Z 측으로 초점 어긋남량 (ΔZ) 만큼 어긋난 위치 사이의 범위에 있어서의, 결함 휘도의 최대값 (DLmax) 과 최소값 (DLmin) 을, 근사 곡선 (G3) 에 기초하여 산출한다 (도 11 도 참조). 이 최소값 (DLmin) 으로부터 최대값 (DLmax) 까지의 범위가, 노광 장치 (1000) 에 있어서 발생하는 결함 휘도의 편차에 상당한다.Similarly, the control unit 50 may calculate the deviation in defect luminance resulting from the amount of defocus ΔZ. Specifically, the control unit 50 controls the range between a position that is shifted by the defocus amount (ΔZ) from the focus position (P0) to the -Z side and a position that is shifted by the defocus amount (ΔZ) to the +Z side from the focus position (P0). The maximum value (DLmax) and minimum value (DLmin) of defect luminance in are calculated based on the approximate curve G3 (see also FIG. 11). The range from this minimum value (DLmin) to the maximum value (DLmax) corresponds to the variation in defect luminance that occurs in the exposure apparatus 1000.

제어부 (50) 는, 결함 휘도의 최대값 (DLmax) 에 기초하여, 포토마스크 (80) 의 양부를 판정해도 된다. 구체적으로는, 제어부 (50) 는, 최대값 (DLmax) 이 결함 허용값 이하인지의 여부를 판정한다. 제어부 (50) 는, 최대값 (DLmax) 이 결함 허용값보다 클 때에, 포토마스크 (80) 가 불량품인 것으로 판정해도 된다.The control unit 50 may determine whether the photomask 80 is good or bad based on the maximum value (DLmax) of defect luminance. Specifically, the control unit 50 determines whether the maximum value DLmax is less than or equal to the defect tolerance value. The control unit 50 may determine that the photomask 80 is a defective product when the maximum value DLmax is greater than the defect tolerance value.

여기서, 과제를 해결하기 위한 수단의 란에 있어서의 용어와, 발명을 실시하기 위한 형태의 란에 있어서의 용어를 대응시켜 둔다. 제 1 광원은 광원 (12a ∼ 12c) 중 어느 1 개에 상당하고, 제 2 광원은 광원 (12a ∼ 12c) 중 제 1 광원과는 상이한 1 개에 상당한다. 제 1 반도체 발광 소자는, 제 1 광원에 속하는 반도체 발광 소자 (121) 에 상당하고, 제 2 반도체 발광 소자는, 제 2 광원에 속하는 반도체 발광 소자 (121) 에 상당한다. 제 1 광은, 제 1 반도체 발광 소자가 출사하는 광 (L1) 에 상당하고, 제 2 광은, 제 2 반도체 발광 소자가 출사하는 광 (L1) 에 상당한다.Here, the terms in the section on means for solving the problem and the terms in the section on forms for carrying out the invention are matched. The first light source corresponds to any one of the light sources 12a to 12c, and the second light source corresponds to one of the light sources 12a to 12c that is different from the first light source. The first semiconductor light-emitting device corresponds to the semiconductor light-emitting device 121 belonging to the first light source, and the second semiconductor light-emitting device corresponds to the semiconductor light-emitting device 121 belonging to the second light source. The first light corresponds to the light L1 emitted from the first semiconductor light-emitting device, and the second light corresponds to the light L1 emitted from the second semiconductor light-emitting device.

이상과 같이, 포토마스크 검사 장치 (1) 는 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시로서, 이 개시가 그것에 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 서술한 각종 변형예는, 서로 모순되지 않는 한 조합하여 적용 가능하다. 그리고, 예시되어 있지 않은 다수의 변형예가, 이 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다.As described above, the photomask inspection device 1 has been described in detail, but the above description is illustrative in all aspects and the disclosure is not limited thereto. In addition, the various modifications described above can be applied in combination as long as they do not contradict each other. In addition, it is construed that many modifications not illustrated can be assumed without departing from the scope of this disclosure.

1 : 포토마스크 검사 장치
10 : 조명부
12, 12a ∼ 12c : 제 1 광원, 제 2 광원 (광원)
121 : 제 1 반도체 발광 소자, 제 2 반도체 발광 소자
14 : 혼합부
17 : 조명 광학계
21 : 결상 광학계
22 : 대물 렌즈
25 : 이미지 센서
50 : 연산 처리부 (제어부)
80 : 포토마스크
90 : 유지부
1: Photomask inspection device
10: lighting unit
12, 12a to 12c: first light source, second light source (light source)
121: first semiconductor light-emitting device, second semiconductor light-emitting device
14: mixing section
17: Lighting optical system
21: imaging optical system
22: objective lens
25: image sensor
50: Operation processing unit (control unit)
80: Photomask
90: maintenance part

Claims (3)

포토마스크를 유지하는 유지부와,
제 1 피크 파장을 갖는 제 1 광을 출사하는 단일의 제 1 반도체 발광 소자를 포함하는 제 1 광원과,
상기 제 1 피크 파장과는 상이한 제 2 피크 파장을 갖는 제 2 광을 출사하는 단일의 제 2 반도체 발광 소자를 포함하는 제 2 광원과,
상기 제 1 광원으로부터의 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광원으로부터의 상기 제 2 광을 혼합하는 혼합부와,
상기 혼합부에 의해 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 혼합한 광을, 상기 포토마스크로 유도하는 조명 광학계와,
대물 렌즈를 포함하고, 상기 포토마스크로부터의 상기 광이 입사되는 결상 광학계와,
상기 결상 광학계를 통하여 입사된 상기 광을 수광하여 촬상 화상을 생성하는 이미지 센서와,
상기 촬상 화상에 기초하여, 상기 포토마스크의 검사를 실시하는 연산 처리부를 구비하는, 포토마스크 검사 장치.
A holding part that holds the photomask,
a first light source including a single first semiconductor light emitting device that emits first light having a first peak wavelength;
a second light source including a single second semiconductor light emitting device that emits second light having a second peak wavelength different from the first peak wavelength;
a mixing unit that mixes the first light from the first light source and the second light from the second light source;
an illumination optical system that guides light mixed with the first light and the second light by the mixing unit to the photomask;
an imaging optical system including an objective lens and into which the light from the photomask is incident;
an image sensor that receives the light incident through the imaging optical system and generates a captured image;
A photomask inspection device comprising an arithmetic processing unit that inspects the photomask based on the captured image.
제 1 항에 있어서,
상기 결상 광학계의 개구수에 대한 상기 조명 광학계의 개구수의 비인 시그마는, 상기 포토마스크가 사용되는 노광 장치에 있어서의 상기 시그마와 동일한, 포토마스크 검사 장치.
According to claim 1,
A photomask inspection device wherein sigma, which is a ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the imaging optical system, is the same as the sigma in an exposure apparatus in which the photomask is used.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 대물 렌즈의 개구수는, 상기 포토마스크가 사용되는 노광 장치에 있어서의 대물 렌즈의 개구수 이상인, 포토마스크 검사 장치.
The method of claim 1 or 2,
A photomask inspection device, wherein the numerical aperture of the objective lens is equal to or greater than the numerical aperture of the objective lens in an exposure apparatus in which the photomask is used.
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