JP2009074851A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【目的】光源を小型化すると共に、従来必要であったインコヒーレント化するための機器を省略可能な検査装置を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の検査装置１００は、それぞれ基本波を発光する複数の面発光レーザ素子１４６を有する光源１４０と、複数の面発光レーザ素子１４６から発光された複数の基本波をフォトマスク１０１に照射する照明光学系１７０と、フォトマスク１０１を載置するＸＹθテーブル１０２と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様によれば、光源を小型化すると共に、従来必要であったインコヒーレント化するための機器を省略することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。例えば、被検査対象に形成されたパターンを検査する検査装置及び方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化及び大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅はますます狭くなってきている。これらの半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスク或いはレチクルともいう。以下、マスクと総称する）を用いて、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。よって、かかる微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細な回路パターンを描画することができる電子ビームを用いたパターン描画装置を用いる。かかるパターン描画装置を用いてウェハに直接パターン回路を描画することもある。或いは、電子ビーム以外にもレーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発が試みられている。

そして、多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。しかし、１ギガビット級のＤＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に代表されるように、ＬＳＩを構成するパターンは、サブミクロンからナノメータのオーダーになろうとしている。歩留まりを低下させる大きな要因の一つとして、半導体ウェハ上に超微細パターンをフォトリソグラフィ技術で露光、転写する際に使用されるマスクのパターン欠陥があげられる。近年、半導体ウェハ上に形成されるＬＳＩパターン寸法の微細化に伴って、パターン欠陥として検出しなければならない寸法も極めて小さいものとなっている。そのため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクの欠陥を検査するパターン検査装置の高精度化が必要とされている。

一方、マルチメディア化の進展に伴い、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）は、５００ｍｍ×６００ｍｍ、またはこれ以上への液晶基板サイズの大型化と、液晶基板上に形成されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等のパターンの微細化が進んでいる。従って、極めて小さいパターン欠陥を広範囲に検査することが要求されるようになってきている。このため、このような大面積ＬＣＤのパターン及び大面積ＬＣＤを製作する時に用いられるフォトマスクの欠陥を短時間で、効率的に検査するパターン検査装置の開発も急務となってきている。

検査手法としては、拡大光学系を用いてリソグラフィマスク等の試料上に形成されているパターンを所定の倍率で撮像した光学画像と、設計データ、あるいは試料上の同一パターンを撮像した光学画像と比較することにより検査を行う方法が知られている。例えば、パターン検査方法として、同一マスク上の異なる場所の同一パターンを撮像した光学画像データ同士を比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ（ダイ−ツー−ダイ）検査」や、パターン設計されたＣＡＤデータをマスクにパターンを描画する時に描画装置が入力するための装置入力フォーマットに変換した描画データ（設計パターンデータ）を検査装置に入力して、これをベースに設計画像データ（参照画像）を生成して、それとパターンを撮像した測定データとなる光学画像とを比較する「ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ（ダイ−ツー−データベース）検査」がある。かかる検査装置における検査方法では、試料はステージ上に載置され、ステージが動くことによって光束が試料上を走査し、検査が行われる。試料には、光源及び照明光学系によって光束が照射される。試料を透過あるいは反射した光は光学系を介して、センサ上に結像される。センサで撮像された画像は測定データとして比較回路へ送られる。比較回路では、画像同士の位置合わせの後、測定データと参照データとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン欠陥有りと判定する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来のパターン検査装置では、連続光の紫外線レーザを用いて光学画像を取得していた。この紫外線レーザを発生させる光源として、イオンレーザ光源やエキシマレーザ光源といった大型の光源を１つ備えていた。この光源から発生する基本波はコヒーレント光であるため、従来のパターン検査装置では、さまざまな光学機器を介してコヒーレント光をインコヒーレント化している。光源自体だけでも大型の機器であるのに、さらに、例えば、回転位相板、及び四分割ミラー等といったインコヒーレント化するための様々な機器を搭載しなければならないため、従来のパターン検査装置では、自身を設置するために非常に大きな空間が必要であるといった問題があった。
特開２００７−１０２１５３号公報

上述したように、従来のパターン検査装置は、イオンレーザやエキシマレーザといった大型の光源と、さらに、インコヒーレント化するための様々な機器を搭載しなければならないため、配置するために非常に大きな空間が必要であるといった問題があった。また、従来の光源は高価でありパターン検査装置のコストを押し上げていた。さらに、インコヒーレント化するための様々な機器もコストを押し上げる要因となっていたことは言うまでもない。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、光源を小型化すると共に、従来必要であったインコヒーレント化するための機器を省略可能な検査装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の検査装置は、
それぞれ基本波を発光する複数の面発光レーザ素子を有する光源と、
複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波を被検査対象に照射する照明光学系と、
被検査対象を載置するステージと、
を備えたことを特徴とする。

複数の面発光レーザ素子は、例えば、半導体基板上に形成することができる。そして、複数の面発光レーザ素子から個々にはコヒーレント光である基本波をそれぞれ発光すると、その集合光はインコヒーレント光と同等になる。そのため、照明光学系から従来必要であったインコヒーレント化するための機器を減らすことができる。

また、照明光学系は、透過照明系を構成し、
検査装置は、さらに、
それぞれ基本波を発光する第２の複数の面発光レーザ素子を有する第２の光源と、
第２の複数の面発光レーザ素子から発光された第２の複数の基本波を反射させて被検査対象に照射する第２の照明光学系と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、透過照明系用の光源と反射照明系用の光源との２つの光源を１つの検査装置に搭載することになる。従来、高価でありかつ大型であったために透過照明系と反射照明系とを配置する場合でも１つの光源から発生した光を分岐させて使用していたが、ここでは独立した２つの光源を用いることができる。

また、照明光学系は、複数の基本波中、所定の波長域の成分を減衰させるフィルタと、
所定の波長域の成分が減衰させられた複数の基本波を集光する第１のレンズと、
複数の基本波の視野を絞る視野絞りと、
複数の基本波の開口を絞る開口絞りと、
光軸方向に上述した開口絞りを挟んで配置された第２と第３のレンズと、
を有していればよい。

また、反射照明系では、さらに、ハーフミラーとハーフミラーで反射させた複数の基本波を被検査対象に照射する第４のレンズを有していればよい。このように、従来必要であったインコヒーレント化するための様々な機器を排除することができる。

また、検査装置は、さらに、複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波を入力し、複数の基本波の第２高調波を発生させる非線形結晶を備えると好適である。

本発明の一態様の検査方法は、
複数の面発光レーザ素子からそれぞれ基本波を発光する工程、
複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波をステージ上の被検査対象に照射する工程と、
を備えたことを特徴とする。

上述したように、複数の面発光レーザ素子からそれぞれ基本波を発光することで、その集合光はインコヒーレント光と同等になる。そのため、照明光学系から従来必要であったインコヒーレント化するための機器を減らすことができる。そして、被検査対象に照射された複数の基本波の透過光或いは反射光を用いて被検査対象を検査するための光学像を得ればよい。そして、その光学像を用いて被検査対象を検査することができる。

本発明の一態様によれば、光源を小型化すると共に、従来必要であったインコヒーレント化するための機器を省略することができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図１において、試料、例えばマスクの欠陥を検査する検査装置１００は、光学画像取得部１５０と制御系回路１６０を備えている。光学画像取得部１５０は、複数の面発光レーザ素子を有する光源１４０、ＸＹθテーブル１０２、透過照明系を構成する照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、センサ回路１０６、レーザ測長システム１２２、及びオートローダ１３０を備えている。制御系回路１６０では、コンピュータとなる制御計算機１１０が、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレシキブルディスク装置（ＦＤ）１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、及びプリンタ１１９に接続されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、θ軸モータにより駆動される。ＸＹθテーブル１０２は、ステージの一例となる。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

検査装置１００では、光源１４０、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７０、拡大光学系１０４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。また、ＸＹθテーブル１０２は、制御計算機１１０の制御の下にテーブル制御回路１１４により駆動される。Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向に駆動する３軸（Ｘ−Ｙ−θ）モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Ｘモータ、Ｙモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、ＸＹθテーブル１０２の移動位置はレーザ測長システム１２２により測定され、位置回路１０７に供給される。また、ＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１はオートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後に自動的に排出されるものとなっている。

被検査試料となるフォトマスク１０１は、ＸＹθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられたＸＹθテーブル１０２上に載置される。そして、フォトマスク１０１に形成されたパターンにはインコヒーレント光と実質的に同等な光を発生する光源１４０によって連続光の光線１４１が照明光学系１７０を介して照射される。フォトマスク１０１を透過した光は拡大光学系１０４を介して、フォトダイオードアレイ１０５に光学像として結像し、入射する。

図２は、実施の形態１における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。
光源１４０は、基板１４４と基板１４４上に形成された複数の面発光レーザ素子１４６を有している。基板１４４として、例えば、８インチのシリコンウェハを用いると好適である。そして、シリコンウェハ上に半導体製造プロセスと同様に膜形成やパターニングやエッチングを繰り返すことによって、複数の面発光レーザ素子１４６を形成することができる。従来のイオンレーザやエキシマレーザといった光源のように縦横高さがメートル単位である大型の光源装置に比べ大幅に小さくすることができる。また、同時に高価な光源が不要となるので光源にかかるコストを抑制することができる。そして、発光工程として、これら複数の面発光レーザ素子１４６は、それぞれ基本波を発光する。例えば、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を用いた素子の場合、３８０〜４００ｎｍの波長の紫外線の基本波を発光することができる。或いは、例えば、ＩｎＧａＮを用いる場合に、この素子のＩｎＧａＮ結晶の形状を変化させることで、各面発光レーザ素子１４６に波長が２００ｎｍ以下の第２高調波を発生させるようにしても好適である。通常の（１００）結晶面を基板とするレーザと異なり結晶軸を傾斜させたいわゆる傾斜基板を用いることで上述した第２高調波を発生することができる。

また、ここでは、基板１４４に、例えば、１万個以上の面発光レーザ素子１４６を配置する。配置数は、これに限るものではない。複数であれば１万個より少なくても構わない。所望する光量とインコヒーレント化する精度とに基づいて適宜設定すればよい。また、各面発光レーザ素子１４６は、略同一の光量（出力）の光を発生する。このような複数の面発光レーザ素子１４６から位相調整を行なわずにランダムに発光された複数の基本波は、各基本波がコヒーレント光であっても集合することでインコヒーレント化することができる。よって、複数の面発光レーザ素子１４６からそれぞれ基本波を発生することで、実質的にインコヒーレントな照明光を得ることができる。また、各面発光レーザ素子１４６は、略同一の光量の光を発生するので集合した光線１４１の均一化を図ることができる。

そのため、照明光学系１７０は、図２に示すような構成で済ますことができる。すなわち、照明光学系１７０は、ＮＤフィルタ２０２、集光レンズ２０４（第１のレンズ）、視野絞り２０６、フォーカスレンズ２０８（第２のレンズ）、開口（σ）絞り２１０、及びコンデンサレンズ２１２（第３のレンズ）で構成される。ＮＤフィルタ２０２、集光レンズ２０４、視野絞り２０６、フォーカスレンズ２０８、σ絞り２１０、及びコンデンサレンズ２１２は、光軸方向に向かって順に配置される。例えば、フォーカスレンズ２０８とコンデンサレンズ２１２は、光軸方向にσ絞り２１０を挟んで配置される。また、上述の実施形態では、視野絞り２０６の下流側に開口（σ）絞り２１０が配置される構成であるが、この順番に限定されるものではなく、開口（σ）絞り、視野絞りの順の相対関係に配置されていても良い。実施の形態１では、光源からインコヒーレント光を得ることができるので、従来の単一光源から発生したコヒーレント光をインコヒーレント化するために必要とされていた、例えば、回転位相板、及び四分割ミラー等といった機器を省くことができる。また、一様に均一な光線１４１を得られることからエキスパンダ、及びインテグレータレンズ等といった機器を省くことができる。よって、大幅なコンパクト化を図ることができる。また、同時にこれらの機器のコストが不要となるので検査装置にかかるコストを抑制することができる。そして、複数の面発光レーザ素子１４６から発生された複数の基本波は、ＮＤフィルタ２０２によってその複数の基本波中の所定の波長域の成分を減衰させられる。そして、集光レンズ２０４が所定の波長域の成分が減衰させられた複数の基本波を集光する。そして、視野絞り２０６によって集光された複数の基本波の視野が絞られる。その後、視野が絞られた複数の基本波は、フォーカスレンズ２０８によってσ絞り２１０に焦点が合わされ、σ絞り２１０によって複数の基本波の開口が絞られる。そして、σ絞り２１０を通過した光線１４１は、コンデンサレンズ２１２によって、被検査対象となるフォトマスク１０１に結像される。以上のようにして、照射工程として、複数の面発光レーザ素子１４６から発光された複数の基本波をＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１に照射する。

以上のように、複数の面発光レーザ素子１４６を有する光源１４０を搭載することで、大幅なコンパクト化を図ることができる。さらに、コストも大幅に抑制することができる。

図３は、実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。
被検査領域１０は、図３に示すように、例えばＸ方向に向かって、スキャン幅Ｗの短冊状の複数の検査ストライプ２０に仮想的に分割される。そして、その分割された各検査ストライプ２０が連続的に走査されるようにＸＹθテーブル１０２の動作が制御される。ＸＹθテーブル１０２の移動によってフォトダイオードアレイ１０５が相対的にＹ方向に連続移動しながら光学画像が取得される。フォトダイオードアレイ１０５では、図３に示されるようなスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。実施の形態１では、１つの検査ストライプ２０における光学画像を撮像した後、スキャン幅ＷだけＸ方向にずれた位置で今度は逆方向に移動しながら同様にスキャン幅Ｗの光学画像を連続的に撮像する。すなわち、往路と復路で逆方向に向かうフォワード（ＦＷＤ）−バックワード（ＢＷＤ）の方向で撮像を繰り返す。

フォトマスク１０１を透過した光線１４１は、拡大光学系１０４によってフォトダイオードアレイ１０５上に結像される。フォトダイオードアレイ１０５上に結像されたパターンの像は、光電変換され、更にセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。その後、フォトダイオードアレイ１０５の各画素データは、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータと共に比較回路１０８に送られる。測定データは例えば８ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調（光量）を表現している。

ダイ−ツー−データベース検査を行う場合には、参照回路１１２で参照データ（参照画像）が作成される。具体的には、参照回路１１２が磁気ディスク装置１０９から制御計算機１１０を通して設計データを読み出す。そして、参照回路１１２が読み出されたフォトマスク１０１の設計データを２値ないしは多値のイメージデータに変換して、参照データを作成する。参照データは、比較回路１０８に送られる。

そして、比較回路１０８内にて、まず、測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

他方、ダイ−ツー−ダイ検査を行う場合には、以下のように検査する。被検査試料と共に撮像された参照試料の測定データ（参照画像）が、位置回路１０７から出力されたＸＹθテーブル１０２上におけるフォトマスク１０１の位置を示すデータとともに比較回路１０８に送られる。そして、比較回路１０８内にて、まず、測定データと参照データとの位置合わせを行なう。そして、測定データの各画素データと参照データの参照画素データとを所定のアルゴリズムに従って比較し、欠陥の有無を判定する。そして、比較された結果は出力される。比較された結果は、例えば、磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、ＦＤ１１６、ＣＲＴ１１７、パターンモニタ１１８、或いはプリンタ１１９に出力される。或いは、外部に出力されても構わない。

以上のように、複数の面発光レーザ素子１４６を有する光源１４０を搭載することで、インコヒーレント化するための機器を省くことができる。さらに、インテグレータ等の機器を用いなくとも一様な均一光を得ることができる。その結果、大幅なコンパクト化を図ることができる。同時に、検査装置の製造にかかるコストも大幅に低減することができる。さらに、製造期間の短縮化及びメンテナンスの容易化を図ることもできる。

実施の形態２．
実施の形態１では、透過照明系を用いた構成について説明したが、これに限るものではない。実施の形態２では、反射照明系を用いた構成について説明する。

図４は、実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図４において、透過照明系を構成する照明光学系１７０の代わりに、反射照明系を構成する照明光学系１７２を配置した点と、光源１４０の代わりに、同様に複数の面発光レーザ素子を有する光源１４２を照明光学系１７２の光軸方向に合わせて配置した点と、拡大光学系１０４の代わりに、フォーカスレンズ１７４を配置した点以外は、図１と同様である。ここで、図４では、実施の形態２を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

検査装置１００では、光源１４２、ＸＹθテーブル１０２、照明光学系１７２、フォーカスレンズ１７４、フォトダイオードアレイ１０５、及びセンサ回路１０６により高倍率の検査光学系が構成されている。

図５は、実施の形態２における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。
光源１４２は、基板１４５と基板１４５上に形成された複数の面発光レーザ素子１４７を有している。基板１４５として、基板１４４と同様、例えば、８インチのシリコンウェハを用いると好適である。そして、シリコンウェハ上に半導体製造プロセスと同様に膜形成やパターニングやエッチングを繰り返すことによって、複数の面発光レーザ素子１４７を形成することができる。光源１４２は、配置向きが異なる点以外は、光源１４０と同様である。よって、ここでも、例えば、ＩｎＧａＮを用いた素子の場合、３８０〜４００ｎｍの波長の紫外線の基本波を発光することができる。或いは、例えば、この素子のＩｎＧａＮ結晶の形状を変化させることで、波長が２００ｎｍ以下の第２高調波を発生するようにしても好適である。

そして、ここでも、基板１４５に、例えば、１万個以上の面発光レーザ素子１４７を配置する。また、各面発光レーザ素子１４６は、略同一の光量（出力）の光を発生する。このような複数の面発光レーザ素子１４７から位相調整を行なわずにランダムに発光された複数の基本波は、各基本波がコヒーレント光であっても集合することでインコヒーレント化することができる。よって、ここでも実質的にインコヒーレントな照明光を得ることができる。また、各面発光レーザ素子１４７は、略同一の光量の光を発生するので集合した光線１４３の均一化を図ることができる。

そのため、反射照明系を用いた場合に、照明光学系１７２は、図５に示すような構成で済ますことができる。すなわち、照明光学系１７２は、ＮＤフィルタ２０３、集光レンズ２０５（第１のレンズ）、視野絞り２０７、フォーカスレンズ２０９（第２のレンズ）、開口（σ）絞り２１１、コンデンサレンズ２１３（第３のレンズ）、ハーフミラー２１５、及び対物レンズ２１７で構成される。図２の構成に、ハーフミラー２１５、及び対物レンズ２１７を追加した点以外は、照明光学系１７０と同様である。ＮＤフィルタ２０３、集光レンズ２０５、視野絞り２０７、フォーカスレンズ２０９、σ絞り２１１、コンデンサレンズ２１３、及びハーフミラー２１５は、水平方向の光軸方向に向かって順に配置される。例えば、フォーカスレンズ２０９とコンデンサレンズ２１３は、光軸方向にσ絞り２１１を挟んで配置される。また、上述の実施形態では、視野絞り２０７の下流側に開口（σ）絞り２１１が配置される構成であるが、この順番に限定されるものではなく、開口（σ）絞り、視野絞りの順の相対関係に配置されていても良い。実施の形態２でも、光源１４２からインコヒーレント光を得ることができるので、従来の単一光源から発生したコヒーレント光をインコヒーレント化するために必要とされていた、例えば、回転位相板、及び四分割ミラー等といった機器を省くことができる。また、一様に均一な光線１４３を得られることからエキスパンダ、及びインテグレータレンズ等といった機器を省くことができる。よって、大幅なコンパクト化を図ることができる。また、同時にこれらの機器のコストが不要となるので検査装置にかかるコストを抑制することができる。そして、複数の面発光レーザ素子１４７から発生された複数の基本波は、実施の形態１と同様、ＮＤフィルタ２０３、集光レンズ２０５、視野絞り２０７、フォーカスレンズ２０９、σ絞り２１１、及びコンデンサレンズ２１３を介してハーフミラー２１５に照射される。そして、ハーフミラー２１５によって、光軸の向きが９０度偏向され、被検査対象となるフォトマスク１０１に向けられる。そして、ハーフミラー２１５で反射された光線１４３は、対物レンズ２１７によって、被検査対象となるフォトマスク１０１の裏面に結像される。以上のようにして、照射工程として、複数の面発光レーザ素子１４６から発光された複数の基本波をＸＹθテーブル１０２上のフォトマスク１０１に照射する。そして、フォトマスク１０１から反射された光線１４３は、対物レンズ２１７及びハーフミラー２１５を通過した後、フォーカスレンズ１７４によってフォトダイオードアレイ１０５上に結像される。以降の動作は、実施の形態１と同様である。

以上のように、複数の面発光レーザ素子１４７を有する光源１４２を搭載することで、反射照明系の場合でもインコヒーレント化するための機器を省くことができる。そして、同様に、インテグレータ等の機器を用いなくとも一様な均一光を得ることができる。その結果、大幅なコンパクト化を図ることができる。同時に、検査装置の製造にかかるコストも大幅に低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、透過照明系を用いた構成について、実施の形態２では、反射照明系を用いた構成について説明したが、これに限るものではない。実施の形態３では、透過照明系及び反射照明系の２系統の照明系を用いた構成について説明する。

図６は、実施の形態３におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。
図６において、透過照明系を構成する照明光学系１７０の他にさらに反射照明系を構成する照明光学系１７２（第２の照明光学系）を配置した点と、透過照明系用の光源１４０の他にさらに反射照明系用の光源１４２（第２の光源）を配置した点と、拡大光学系１０４の代わりに、フォーカスレンズ１７４を配置した点以外は、図１と同様である。ここで、図６では、実施の形態３を説明する上で必要な構成部分について記載している。検査装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

図７は、実施の形態３における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。
図７では、図２に示した光源１４０と透過照明系の照明光学系１７０の構成の他に、さらに、図５に示した光源１４２と反射照明系の照明光学系１７２の構成を配置した。すなわち、第１の光源１４０の複数の面発光レーザ素子１４６がそれぞれ基本波を発光する。そして、第１の照明光学系１７０が、第１の複数の面発光レーザ素子１４６から発光された第１の複数の基本波を被検査対象であるフォトマスク１０１に照射する。そして、フォトマスク１０１を透過して得られたパターンの像を検査する。そして、第２の光源１４２の複数の面発光レーザ素子１４７からもそれぞれ基本波を発光する。そして、第２の照明光学系１７２が、第２の複数の面発光レーザ素子１４７から発光された第２の複数の基本波を反射させて被検査対象であるフォトマスク１０１に照射する。そして、フォトマスク１０１を反射して得られたパターンの像を検査する。このように、透過して得られる像と反射して得られる像の両方を検査することができる。よって、検査精度を向上させることができる。

ここで、従来のイオンレーザやエキシマレーザといった光源のように縦横高さがメートル単位である大型の光源装置では、透過用と反射用とに２台を設置することが困難であった。また、従来の光源装置は高価であったことからも透過用と反射用とに２台を設置することが困難であった。その結果、１台の光源装置から発生する照明光を分岐して透過用と反射用と用いていた。そのため、光量が１／２ずつになってしまうという欠点があった。これに対し、実施の形態３では、例えば、８インチと小さい基板１４４上に配置される複数の面発光レーザ素子１４６から照明光を発生させるので、大幅なコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。そのため、分岐しなくても２台の光源１４０，１４２を搭載することができる。また、光源を２つ搭載することから分岐用の光学系も省くことができる。そのため、装置構成をシンプルにすることができる。よって、さらに、コンパクト化を達成することができる。その他の構成及び動作は、実施の形態１，２と同様である。

実施の形態４．
上述した各実施の形態では、複数の面発光レーザ素子から発生する基本波をそのまま用いていたが、これに限るものではない。
図８は、実施の形態４における第２高調波を発生させる構成を示す概念図である。
図８において、光源１４０（或いは光源１４２）とＮＤフィルタ２０２（或いはＮＤフィルタ２０３）の間に固体の非線形結晶２０１を配置する。そして、非線形結晶２０１は、複数の面発光レーザ素子１４６（或いは、複数の面発光レーザ素子１４７）から発光された複数の基本波を入力し、複数の基本波の第２高調波を発生させる。例えば、複数の面発光レーザ素子１４６（或いは、複数の面発光レーザ素子１４７）にＩｎＧａＮを用いる場合に、波長が３８０〜４００ｎｍの光線１４１（或いは、光線１４３）から波長が２００ｎｍ以下の第２高調波１４８を発生させることができる。非線形結晶２０１として、例えば、ＢＢＯ（β−ＢａＢ_２Ｏ_４）或いはＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ_６Ｏ_１０）を用いると好適である。その他の構成及び動作は、上述した各実施の形態の少なくとも１つを同様である。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、検査装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての光源、照明光学系、パターン検査装置及びパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。 実施の形態１における光学画像の取得手順を説明するための概念図である。 実施の形態２におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。 実施の形態３におけるパターン検査装置の構成を示す概念図である。 実施の形態３における光源と照明光学系の内部構成を示す概念図である。 実施の形態４における第２高調波を発生させる構成を示す概念図である。

符号の説明

１０ 被検査領域
２０ 検査ストライプ
１００ 検査装置
１０１ フォトマスク
１０２ ＸＹθテーブル
１０４ 拡大光学系
１０５ フォトダイオードアレイ
１０６ センサ回路
１０７ 位置回路
１０８ 比較回路
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１２ 参照回路
１１３ オートローダ制御回路
１１４ テーブル制御回路
１１５ 磁気テープ装置
１１６ ＦＤ
１１７ ＣＲＴ
１１８ パターンモニタ
１１９ プリンタ
１２０ バス
１２２ レーザ測長システム
１３０ オートローダ
１４０，１４２ 光源
１４１，１４３ 光線
１４４，１４５ 基板
１４６，１４７ 面発光レーザ素子
１４８ 第２高調波
１５０ 光学画像取得部
１６０ 制御系回路
１７０，１７２ 照明光学系
１７４，２０８，２０９ フォーカスレンズ
２０１ 非線形結晶
２０２，２０３ ＮＤフィルタ
２０４，２０５ 集光レンズ
２０６，２０７ 視野絞り
２１０，２１１ σ絞り
２１２，２１３ コンデンサレンズ
２１５ ハーフミラー
２１７ 対物レンズ

Claims (5)

1. それぞれ基本波を発光する複数の面発光レーザ素子を有する光源と、
   前記複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波を被検査対象に照射する照明光学系と、
   前記被検査対象を載置するステージと、
   を備えたことを特徴とする検査装置。
2. 前記照明光学系は、透過照明系を構成し、
   前記検査装置は、さらに、
   それぞれ基本波を発光する第２の複数の面発光レーザ素子を有する第２の光源と、
   前記第２の複数の面発光レーザ素子から発光された第２の複数の基本波を反射させて前記被検査対象に照射する第２の照明光学系と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 前記照明光学系は、
   前記複数の基本波中、所定の波長域の成分を減衰させるフィルタと、
   前記所定の波長域の成分が減衰させられた前記複数の基本波を集光する第１のレンズと、
   前記複数の基本波の視野を絞る視野絞りと、
   前記複数の基本波の開口を絞る開口絞りと、
   光軸方向に前記開口絞りを挟んで配置された第２と第３のレンズと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の検査装置。
4. 前記検査装置は、さらに、前記複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波を入力し、前記複数の基本波の第２高調波を発生させる非線形結晶を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の検査装置。
5. 複数の面発光レーザ素子からそれぞれ基本波を発光する工程、
   前記複数の面発光レーザ素子から発光された複数の基本波をステージ上の被検査対象に照射する工程と、
   を備えたことを特徴とする検査方法。

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