JP2012237687A - 基板検査装置及びマスク検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による基板検査装置は、検査データの取得と対物レンズ(8)の焦点データ信号の取得を並行して行う。検査中に対物レンズの光軸方向の位置を制御するオートフォーカス装置は、焦点誤差信号を出力する焦点誤差検出手段(40)と、対物レンズ位置信号又は焦点誤差信号が加算された対物レンズ位置信号により構成される焦点データ信号を用いて対物レンズの光軸方向の位置を制御する焦点制御信号を走査ラインごとに生成する焦点制御信号生成手段(60)とを有する。iを正の整数とした場合に、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を用いて生成された焦点制御信号は、(i+2m)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号として用いられる。
【選択図】 図4
Description
本発明の別の目的は、回折光や散乱光等の外乱による影響が軽減され、パターンの微細化に十分対応できる基板検査装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、回折光や散乱光等の外乱による影響が軽減され、パターンの微細化に十分対応できるマスク検査装置を実現する。
前記ステージ又は対物レンズは、第1のスキャン方向、第1のスキャン方向と反対向きの第2のスキャン方向、及び第1及び第2のスキャン方向と直交する第3の方向に沿ってジグザグ状に移動し、前記ステージ又は対物レンズが第1及び第2のスキャン方向の走査ライン上を順次移動する間に基板の検査データが取得されると共に対物レンズの焦点データ信号及び対物レンズの光軸方向の位置データが走査ラインごとに取得される基板検査装置であって、
前記オートフォーカス装置は、対物レンズの基板表面に対する焦点誤差を検出し、焦点誤差信号として出力する焦点誤差検出手段と、
前記対物レンズ位置信号又は焦点誤差信号が加算された対物レンズ位置信号により構成される焦点データ信号を用いて、対物レンズの光軸方向の位置を制御するための焦点制御信号を形成する焦点制御信号生成手段とを有し、
iを正の整数とした場合に、i番目の走査ラインを走査する間に取得した焦点データ信号を用いて、mを自然数とした場合に、(i+2m)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号が生成されることを特徴とする。
(1) フォトマスクの線幅は数100nm程度に微細化されているため、フォトマスクの欠陥を検出するマスク検査装置においても、より厳格な焦点制御が要求されている。このため、多くのXYステージは、エアースライダーとリニアモータとの組み合わせにより駆動されている。しかしながら、エアースライダーを用いても、ステージの移動中にヨーイングやピッチングが発生する。これらヨーイングやピッチングはステージ移動方向と相関性を有するため、同一の走査ラインに沿って互いに反対向きの方向に移動する場合、ステージの挙動及び姿勢は一致せず、差異が発生する。この差異は、焦点検出において焦点誤差信号に含まれてしまう。すなわち、走査ライン上を第1のスキャン方向に沿ってステージが移動する場合、焦点検出器により検出される焦点誤差は、フォトマスク表面の光軸方向の変位と移動中のステージの光軸方向の変位とが加算されたデータである。よって、同一の走査ライン上を第1の方向とは反対向きの第2のスキャン方向にステージが移動する場合、フォトマスク表面の光軸方向の変位が同一であっても、移動中におけるステージの光軸方向の変位が相違するため、焦点検出器により検出される焦点データ信号は、第1のスキャン方向に走査する場合とは相違してしまう。一方、試料表面をジグザグ状に走査する光学装置においては、i番目の走査ラインの走査方向と(i+2m)番目(mは自然数)の走査ラインの走査方向は互いに一致する。従って、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を用いて形成された焦点制御信号を(i+2)番目や(i+4)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号として用いれば、ステージの移動方向が同一であるため、ステージ移動に起因するヨーイングやピッチングによる影響が軽減された焦点制御信号が得られ、より正確な焦点制御が可能になる。
これに対して、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を用いて(i+2)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号を生成すれば、i番目の走査ラインの走査により取得された焦点データ信号について、ステージが反対向きに移動する(i+1)番目の走査ラインの走査中に平滑化処理を行うことが可能である。従って、平滑化処理に必要な演算時間として、1走査ライン分の走査時間が割り当てられるので、焦点制御のデータ数を相当増加することができる。且つ、演算に比較的長時間かかる複雑な平滑化処理も可能になり、焦点制御の正確性が格段に向上する。
これに対して、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を用いて(i+2)番目の走査ライン用の焦点制御信号を生成する場合、データの配列順序が同一であるため、データを並び替える必要がない利点がある。
さらに、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を用いて(i+2)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号を形成しているので、(i+1)番目の走査ラインの走査中に各種平滑化処理を実行することができるので、欠陥検査のスループットが大幅に改善される。
さらに、平滑化処理された焦点データ信号を用いて目標値が形成されているので、基板表面に複雑なパターンが高密度に形成されている場合であっても、回折光や散乱光による影響を受けない焦点制御を実行することができる。
2 全反射ミラー
3 コンデンサレンズ
4 フォトマスク
5 ステージ
6 位置センサ
7 信号処理装置
8 対物レンズ
9 アクチュエータ
10 位置センサ
11 ハーフミラー
12 全反射ミラー
13 結像レンズ
14 撮像素子
15 増幅器
20 オートフォーカス装置
21 光源
22 全反射ミラー
23 光検出手段
24 光スポット
25 信号処理装置
40 焦点誤差検出手段
50 目標値形成手段
60 焦点制御信号形成手段
前記ステージ又は対物レンズは、第1のスキャン方向、第1のスキャン方向と反対向きの第2のスキャン方向、及び第1及び第2のスキャン方向と直交する第3の方向に沿ってジグザグ状に移動して、前記第3の方向に順次設定された走査ラインを順次走査し、各走査ラインの走査中に基板の検査データが取得されると共に対物レンズの光軸方向の位置データが取得され、
前記オートフォーカス装置は、対物レンズと基板の表面との間の焦点誤差を検出し、焦点誤差信号を出力する焦点誤差検出手段と、
前記対物レンズ位置信号又は対物レンズ位置信号に焦点誤差信号が加算された信号により構成される焦点データ信号を用いて、対物レンズの光軸方向の位置を制御するための焦点制御信号を形成する焦点制御信号生成手段とを有し、
iを正の整数とした場合に、i番目の走査ラインを走査する間に取得した焦点データ信号を用いて、mを自然数とした場合に、(i+2m)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号が生成されることを特徴とする。
Claims (21)
- 検査されるべき基板を支持するステージと、基板に向けて照明ビームを投射する照明光学系と、基板から出射する透過光又は反射光を集光する対物レンズと、対物レンズの光軸方向の位置を検出して対物レンズ位置信号として出力する位置センサと、対物レンズの光軸方向の位置を制御するオートフォーカス装置とを具え、
前記ステージ又は対物レンズは、第1のスキャン方向、第1のスキャン方向と反対向きの第2のスキャン方向、及び第1及び第2のスキャン方向と直交する第3の方向に沿ってジグザグ状に移動し、前記ステージ又は対物レンズが第1及び第2のスキャン方向の走査ライン上を順次移動する間に基板の検査データが取得されると共に対物レンズの焦点データ信号及び対物レンズの光軸方向の位置データが走査ラインごとに取得される基板検査装置であって、
前記オートフォーカス装置は、対物レンズの基板表面に対する焦点誤差を検出し、焦点誤差信号として出力する焦点誤差検出手段と、
前記対物レンズ位置信号又は焦点誤差信号が加算された対物レンズ位置信号により構成される焦点データ信号を用いて、対物レンズの光軸方向の位置を制御するための焦点制御信号を形成する焦点制御信号生成手段とを有し、
iを正の整数とした場合に、i番目の走査ラインを走査する間に取得した焦点データ信号を用いて、mを自然数とした場合に、(i+2m)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号が生成されることを特徴とする基板検査装置。 - 請求項1に記載の基板検査装置において、前記オートフォーカス装置は、さらに、前記焦点データ信号から、焦点制御に用いられる目標値を走査ラインごとに生成する目標値生成手段を有し、
前記焦点制御信号生成手段は、走査ラインごとに生成された目標値を用いて焦点制御信号を生成することを特徴とする基板検査装置。 - 請求項2に記載の基板検査装置において、前記目標値生成手段は、前記焦点データ信号を平滑化する平滑化手段を含み、
前記mは1とされ、前記目標値生成手段は、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を(i+1)番目の走査ラインの走査中に平滑化処理し、平滑化された焦点データ信号を(i+2)番目の走査ラインを走査するための目標値として出力することを特徴とする基板検査装置。 - 請求項1に記載の基板検査装置において、前記焦点データ信号は、前記位置センサから出力される対物レンズ位置信号により構成されることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項1に記載の基板検査装置において、前記焦点データ信号は、前記位置センサから出力される対物レンズ位置信号と光軸方向の変位量に変換された焦点誤差信号とを含むことを特徴とする基板検査装置。
- 請求項2、3、4又は5に記載の基板検査装置において、前記目標値生成手段は、さらに、前記焦点データ信号を記憶する第1のメモリと、前記平滑化手段により平滑化された焦点データ信号を記憶する第2のメモリとを含み、
i番目の走査ラインの走査により取得され第1のメモリに記憶された焦点データ信号は、(i+1)番目の走査ラインの走査中に平滑化され、平滑化された焦点データ信号は第2のメモリに記憶され、第2のメモリに記憶した焦点データ信号を(i+2)番目の走査ラインの目標値として出力することを特徴とする基板検査装置。 - 請求項6に記載の基板検査装置において、前記第1及び第2のメモリは、奇数番目の走査ラインの走査により取得したデータを記憶する奇数メモリ及び偶数番目の走査ラインの走査により取得したデータを記憶する偶数メモリをそれぞれ有することを特徴とする基板検査装置。
- 請求項3に記載の基板検査装置において、前記平滑化手段は、入力した焦点データ信号について移動平均処理を実行することを特徴とする基板検査装置。
- 請求項5に記載の基板検査装置において、前記焦点制御信号生成手段は、前記第2のメモリから出力される目標値と位置センサから出力される対物レンズ位置信号との差分を形成する減算手段と、減算手段からの出力信号に基づいて焦点制御信号を形成するPID制御信号形成手段とを有することを特徴とする基板検査装置。
- 請求項4に記載の基板検査装置において、焦点制御信号形成手段は、前記焦点誤差検出手段から出力される焦点誤差信号に基づいて第1のPID制御信号を形成する第1のPID制御信号形成手段と、前記第2のメモリから出力される目標値と位置センサから出力される対物レンズ位置信号との差分に基づいて第2のPID制御信号を形成する第2のPID制御信号形成手段と、第1のPID制御信号と第2のPID制御信号とを加算する加算手段とを有し、焦点誤差信号を用いるフィードバック制御と対物レンズ位置信号を用いるフィードバック制御とのハイブリッド制御により焦点制御信号を形成することを特徴とする基板検査装置。
- 請求項10に記載の基板検査装置において、前記第1のPID制御信号は高周波数領域における応答性が低くなるようにゲイン調整され、前記第2のPID制御信号は高周波数領域における応答性が高くなるようにゲイン調整されていることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項11に記載の基板検査装置において、前記第1のPID制御信号は、積分ゲインが大きく微分ゲインが小さくなるようにゲイン調整されていることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項3に記載の基板検査装置において、前記焦点制御信号生成手段は、前記焦点誤差信号を用いてPID制御信号を生成する手段を含み、
前記目標値生成手段は平滑化された対物レンズ位置信号を制御電圧値に変換する手段を含み、変換された制御電圧値は前記第2のメモリに目標値として記憶され、
前記焦点制御信号生成手段は、前記PID制御信号と第2のメモリから出力される目標値とを加算する加算手段を有し、当該加算手段からの出力信号を用いて焦点制御信号が形成されることを特徴とする基板検査装置。 - 請求項1に記載の基板検査装置において、前記焦点誤差検出手段は、対物レンズを介して基板に向けて光ビームを投射する光源と、基板からの反射光を対物レンズを介して受光する光検出手段とを有し、前記光検出手段は、光検出手段上に形成される光スポットが焦点誤差に応じて変位する方向に配列された第1及び第2の光検出器を有し、これら2つの光検出器の出力信号の差分に基づいて焦点誤差信号が形成されることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項1に記載の基板検査装置において、前記焦点誤差検出手段は、対物レンズを介して基板に向けて光ビームを投射する光源と、基板からの反射光を対物レンズを介して受光する光検出手段とを有し、前記光検出手段は、光検出手段上に形成される光スポットが焦点誤差に応じて変位する方向に配列された複数の受光素子を有し、これら受光素子からの出力信号に基づいて焦点誤差信号が形成されることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項1から15までのいずれか1項に記載の基板検査装置において、検査開始後初めの2本の走査ラインの走査中、前記対物レンズの光軸方向の位置は、前記焦点誤差信号を用いるフィードバック制御により制御されることを特徴とする基板検査装置。
- 請求項16に記載の基板検査装置において、検査開始後初めの2本の走査ラインは、基板に設定されている検査領域の外側に位置することを特徴とする基板検査装置。
- 検査されるべきフォトマスクを支持するステージと、フォトマスクに向けて照明ビームを投射する照明光学系と、フォトマスクから出射する透過光又は反射光を集光する対物レンズと、対物レンズの光軸方向の位置を検出して対物レンズ位置信号として出力する位置センサと、対物レンズの光軸方向の位置を制御するオートフォーカス装置とを具え、
前記ステージは、第1のスキャン方向、第1のスキャン方向と反対向きの第2のスキャン方向、及び第1及び第2のスキャン方向と直交する第3の方向に沿ってジグザグ状に移動し、前記ステージが第1及び第2のスキャン方向の走査ライン上を順次移動する間にフォトマスクの検査データが取得されると共に対物レンズの焦点データ信号及び対物レンズの光軸方向の位置データが走査ラインごとに取得される基板検査装置であって、
前記オートフォーカス装置は、対物レンズのフォトマスク表面に対する焦点誤差を検出し、焦点誤差信号として出力する焦点誤差検出手段と、
前記対物レンズ位置信号又は焦点誤差信号が加算された対物レンズ位置信号により構成される焦点データ信号を用いて、対物レンズの光軸方向の位置を制御するための焦点制御信号を形成する焦点制御信号生成手段とを有し、
iを正の整数とした場合に、i番目の走査ラインを走査する間に取得した焦点データ信号を用いて、mを自然数とした場合に、(i+2m)番目の走査ラインを走査するときの焦点制御信号が生成されることを特徴とするマスク検査装置。 - 請求項18に記載のマスク検査装置において、前記オートフォーカス装置は、さらに、前記焦点データ信号から、焦点制御に用いられる目標値を走査ラインごとに生成する目標値生成手段を有し、
前記焦点制御信号生成手段は、走査ラインごとに生成された目標値から焦点制御信号を生成することを特徴とするマスク検査装置。 - 請求項19に記載のマスク検査装置において、前記目標値生成手段は、前記焦点データ信号を平滑化する平滑化手段を含み、
前記mは1とされ、前記目標値生成手段は、i番目の走査ラインの走査により取得した焦点データ信号を(i+1)番目の走査ラインの走査中に平滑化処理し、平滑化された焦点データ信号を(i+2)番目の走査ラインを走査するための目標値として出力することを特徴とするマスク検査装置。 - 請求項20に記載のマスク検査装置において、前記目標値生成手段は、さらに、前記焦点データ信号を記憶する第1のメモリと、前記平滑化手段により平滑化された焦点データ信号を記憶する第2のメモリとを含み、
i番目の走査ラインの走査により取得され第1のメモリに記憶された焦点データ信号は、(i+1)番目の走査ラインの走査中に平滑化され、平滑化された焦点データ信号は第2のメモリに記憶され、第2のメモリに記憶した焦点データ信号を(i+2)番目の走査ラインの目標値として用いることを特徴とするマスク検査装置。
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