JP2014153326A - 検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より詳細に検査することができる検査装置、及び検査方法を提供する。
【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡１２と穴付き凹面鏡１３とを有するシュバルツシルト光学系１０と、検査対象で反射した反射光を、シュバルツシルト光学系１０を介して検出する検出器１４と、凸面鏡１２の前記検査対象側に配置され、暗視野照明を行うため、照明光を前記ＥＵＶマスクの方向に反射する落とし込みミラー１１と、を備え、照明光Ｌ１の一部が明視野照明光となるように、検査対象に対する照明光Ｌ１の入射角度を変える手段と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置、及び検査方法に関するものである。

半導体の微細化を担うリソグラフィ技術に関しては、現在、露光波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたＡｒＦリソグラフィが量産適用されている。また、露光装置の対物レンズとウェハとの間を水で満たして、解像度を高める液浸技術（ＡｒＦ液浸リソグラフィと呼ばれる。）も量産に利用され始めている。さらに一層の微細化を実現するために、露光波長１３．５ｎｍのＥＵＶリソグラフィ（Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）の実用化に向けて様々な技術開発が行われている。

ＥＵＶマスクにおける特に基板やブランクにおいて許容できない欠陥の最小の大きさと深さは、従来のＡｒＦマスクの場合に比べると極めて小さくなっている。このことから、ＥＵＶマスクにおける欠陥の検出が難しくなっている。そこで、検査光源にＥＵＶ光、すなわち波長１３．５ｎｍの露光光と同じ波長の照明光によって検査することで、波長の１／１０程度の微小な凹凸欠陥も検出できるとされている。また、露光光と同じ波長で検査するアクティニック（Ａｃｔｉｎｉｃ）検査では、露光により転写する欠陥を検出することができるため、特にＥＵＶマスクでは、アクティニック検査が重要になっている。

特許文献１、２には、ＥＵＶマスクの検査装置が開示されている。特許文献１、２に検査装置では、シュバルツシルト（Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ）光学系が利用されている。シュバルツシルト光学系とは、一般に凹面鏡と凸面鏡の２つの球面鏡で構成される光学系であり、平面像の拡大あるいは縮小に用いられる。また、照明法としては、弱い散乱光を感度良く検出するために暗視野照明が用いられる。

特開２０１２−１１８３０４号公報 特開２０１２−１５４９０２号公報

シュバルツシルト光学系を用いた検査装置の構成を図１１に示す。シュバルツシルト光学系１０は、穴付き凹面鏡１３と凸面鏡１２とを備えている。さらに、シュバルツシルト光学系１０には、照明光Ｌ１をマスク２１に導くための落とし込みミラー１１が設けられている。落とし込みミラー１１で反射された照明光Ｌ１がマスク２１に入射する。マスク２１に欠陥があると、照明光Ｌ１が散乱する。マスク２１の欠陥で散乱された散乱光は、穴付き凹面鏡１３、及び凸面鏡１２で反射して、検出器１４で検出される。このように、凸面鏡１２の直下に、落とし込みミラー１１が配置されている。

なお、明視野照明を行うことで、位相欠陥などを感度よく検出することができる。しかしながら、シュバルツシルト光学系１０には、中心遮光領域が存在するため、明視野照明を実現することが困難である。すなわち、マスク２１で正反射した反射光は穴付き凹面鏡１３等で遮られてしまうため、明視野観察を実現することが困難である。明視野観察を行うことでできないため、詳細な検査が困難になってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、より詳細に検査することができる検査装置、及び検査方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る検査装置は、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、凸面鏡と凹面鏡とを有するシュバルツシルト光学系と、前記検査対象で反射した反射光を、前記シュバルツシルト光学系を介して検出する検出器と、前記凸面鏡の前記検査対象側に配置され、暗視野照明を行うため、照明光を前記検査対象の方向に反射する落とし込みミラーと、を備え、前記照明光の少なくとも一部が明視野照明光となるように、前記検査対象に対する前記照明光の入射角度を変える手段と、を備えたものである。この構成では、明視野照明光で照明することができるため、より詳細に検査することができる。

上記の検査装置において、前記手段が前記落とし込みミラーの反射面の角度を変える駆動機構を有していてもよい。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。

上記の検査装置において、前記手段が前記落とし込みミラーの前段に挿脱可能に設けられた振込ミラーであってもよい。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。

上記の検査装置において、前記照明光を前記落とし込みミラーの方向に導く照明光学系をさらに備え、前記照明光学系には、前記照明光の通過を空間的に制限する遮光部材が配置されていてもよい。これにより、検査対象に対して照明光を適切に入射させることができる。

上記の検査装置において、前記照明光学系の光軸上において前記照明光を通過させる開口部が前記遮光部材に形成され、前記遮光部材が、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に配置されていてもよい。これにより、照明光の立体角を制御することができるため、暗視野照明の成分を効果的に除去することができる。

上記の検査装置において、前記遮光部材が前記凸面鏡と共役な位置に配置され、前記照明光学系の光軸上の照明光を通過させていてもよい。これにより、暗視野照明の成分を効果的に除去することができる。

上記の検査装置において、前記照明光学系に含まれる凹面鏡の近傍に配置され、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材が照明光のスポットの途中まで挿入されていてもよい。これにより、照明光を所望の方向から検査対象に入射させることができる。

上記の検査装置において、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材の挿入位置を変えるようにしてもよい。これにより、検査対象に対する照明光の入射方向を制御することができる。

上記の検査装置において、検出された欠陥のサイズに応じて、前記検査対象に形成された多層反射膜における位相欠陥の成長方向を判定するようにしてもよい。これにより、位相欠陥の成長方向を容易に判別することができる。

上記の検査装置において、前記検出器で取得された画像の非対称性の向きに応じて、欠陥の凹凸判定を行うようにしてもよい。これにより、欠陥の凹凸を容易に判別することができる。

本実施形態に係る検査方法は、凸面鏡と凹面鏡とを有するシュバルツシルト光学系を用いて、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、暗視野照明を行うため、前記凸面鏡の前記検査対象側に配置された落とし込みミラーによって、照明光を前記検査対象の方向に反射するステップと、前記検査対象で散乱した散乱光を、前記シュバルツシルト光学系を介して検出するステップと、前記照明光の少なくとも一部が明視野照明光となるように、前記検査対象に対する前記照明光の入射角度を変えるステップと、を備えたものである。この方法によれば、明視野照明光で照明することができるため、より詳細に検査することができる。

上記の検査方法において、前記落とし込みミラーの反射面の角度を変えることで、前記入射角度を変えるようにしてもよい。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。

上記の検査方法において、前記落とし込みミラーの前段に振り込みミラーを挿入することで、前記入射角度を変えるようにしてもよい。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。

上記の検査方法において、前記照明光を前記落とし込みミラーの方向に導く照明光学系には、遮光部材が配置され、前記遮光部材は、前記照明光の通過を空間的に制限するようにしてもよい。これにより、検査対象に対して照明光を適切に入射させることができる。

上記の検査方法において、前記照明光学系の光軸上において前記照明光を通過させる開口部が前記遮光部材に形成され、前記遮光部材が、前記照明光学系の光軸に沿って移動させるようにしてもよい。これにより、照明光の立体角を制御することができるため、暗視野照明の成分を効果的に除去することができる。

上記の検査方法において、前記遮光部材が前記凸面鏡と共役な位置に配置され、前記照明光学系の光軸上の照明光を通過させるようにしてもよい。これにより、暗視野照明の成分を効果的に除去することができる。

上記の検査方法において、前記照明光学系に含まれる凹面鏡の近傍に配置され、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材が照明光のスポットの途中まで挿入されていてもよい。これにより、照明光を所望の方向から検査対象に入射させることができる。

上記の検査方法において、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材の挿入位置を変えるようにしてもよい。これにより、検査対象に対する照明光の入射方向を制御することができる。

上記の検査方法において、検出された欠陥のサイズに応じて、前記検査対象に形成された多層反射膜における位相欠陥の成長方向を判定するようにしてもよい。これにより、位相欠陥の成長方向を容易に判別することができる。

上記の検査方法において、前記検出器で取得された画像の非対称性の向きに応じて、欠陥の凹凸判定を行うようにしてもよい。欠陥の凹凸を容易に判別することができる。

本発明によれば、より詳細に検査することができる検査装置、及び検査方法を提供することができる。

本実施の形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。 落とし込みミラーの可動機構の構成例を示す斜視図である。 落とし込みミラーの可動機構の構成例を示す斜視図である。 本実施の形態２にかかる検査装置の構成を示す図である。 本実施の形態３にかかる検査装置の構成を示す図である。 本実施の形態４にかかる検査装置の構成を示す図である。 凸欠陥を検出する様子を説明するための図である。 凹欠陥を検出する様子を説明するための図である。 位相欠陥を検出する様子を説明するための図である。 位相欠陥を検出する様子を説明するための図である。 シュバルツシルト光学系を用いた検査装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

以下、本発明の実施の形態に係る検査装置、及び検査方法について図面を参照しながら説明する。なお、検査対象としては、ＥＵＶマスクに用いられる基板（サブストレートと呼ばれる。）、この基板に上に多層膜やレジストが付けられたブランク、あるいはパターン形成されたＥＵＶマスクのいずれであってもよい。本明細書では、マスク基板、ブランク、及びパターン付きＥＵＶマスクの全ての検査装置を対象としたものであるため、これらを特に区別しない場合は、単にＥＵＶマスク又はマスクと呼ぶものとする。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる検査装置について、図１を用いて説明する。図１は、ブランクの欠陥を検出することを主目的としたＥＵＶマスクの検査装置１００の全体構成を示した図である。検査装置１００は、シュバルツシルト光学系１０と、落とし込みミラー１１と、検出器１４とを備えている。シュバルツシルト光学系１０は、凸面鏡１２と穴付き凹面鏡１３とを備えている。

なお、図１では、説明の明確化のため、マスク２１の検査面と垂直な方向をＺ方向として、マスク２１の検査面と平行な面において、紙面と平行な方向をＹ方向として示している。Ｚ方向は、シュバルツシルト光学系１０の光軸Ａ１と平行になっている。また、マスク２１の面と平行な面のうち、Ｙ方向と垂直な方向と平行な方向をＸ方向とする。以下の説明では、マスク２１の検査面が上方を向いており、マスク２１に斜め上方から照明光を照射するものとして説明するが、照明方向はマスク２１の検査面の向きに応じて、相対的に変化する。

本実施の形態の検査装置は、暗視野照明光による検査と、暗視野照明光及び明視野照明光の同時照明を切り替えることができる。そのため、落とし込みミラー１１を可動ミラーとしている。なお、暗視野照明光による検査では、図１１で示した構成と同様になる。

まず、暗視野照明による検査について説明する。落とし込みミラー１１は、マスク２１の検査箇所の真上に配置されている。ＥＵＶ光源（不図示）からの照明光Ｌ１は、側方から落とし込みミラー１１に入射する。照明光Ｌ１は、落とし込みミラー１１に当たって下方に反射する。落とし込みミラー１１は、暗視野照明を行うため、照明光Ｌ１をマスク２１の方向に反射する。なお、落とし込みミラー１１で反射した照明光Ｌ１の光軸は、マスク２１の検査面と実質的に垂直になっている。すなわち、落とし込みミラー１１で反射した照明光Ｌ１は、Ｚ軸に沿って伝播する。照明光Ｌ１は図示しない凹面鏡などによって絞られながら伝播しているため、マスク２１の検査箇所に集光している。なお、照明光Ｌ１として露光波長と同じ１３．５ｎｍのＥＵＶ光を用いることで、アクティニック（Actinic）検査を行うことができる。

マスク２１の欠陥箇所に照明光Ｌ１が入射すると、照明光Ｌ１が散乱する。散乱光は、斜め上方に散乱する。マスク２１で散乱した散乱光の一部は、落とし込みミラー１１の外側を通過して、穴付き凹面鏡１３に入射する。すなわち、落とし込みミラー１１の外側であって、穴付き凹面鏡１３の外径の内側に散乱した散乱光Ｌ２は、穴付き凹面鏡１３に入射する。穴付き凹面鏡１３は、散乱光Ｌ２を斜め下方に反射する。すなわち、穴付き凹面鏡１３は、散乱光Ｌ２を凸面鏡１２の方向に反射する。凸面鏡１２は、落とし込みミラー１１の真上に配置されている。換言すると、落とし込みミラー１１は、凸面鏡１２のマスク２１側、すなわち、凸面鏡１２の直下に配置されている。

凸面鏡１２は、穴付き凹面鏡１３からの散乱光を検出器１４の方向に反射する。凸面鏡１２で反射した散乱光Ｌ２は、穴付き凹面鏡１３の穴を通過して、検出器１４に入射する。凸面鏡１２、及び穴付き凹面鏡１３は、散乱光Ｌ２を検出器１４は、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）カメラやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの２次元アレイ光検出器である。例えば、検出器として、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサを用いることができる。シュバルツシルト光学系１０は、マスク２１の照明箇所の像を検出器１４の受光面上に拡大投射する。したがって、検出器１４がマスク２１の拡大像を撮像する。

検出器１４で検出された散乱光Ｌ２の強度と閾値を比較することで欠陥を検出する。また、マスク２１は、図示しないステージ等の上に載置されている。そして、シュバルツシルト光学系１０に対して、ステージを移動させることで、マスク２１の任意の箇所を検査することができる。上記のように、検査装置１００は、暗視野照明検査を行うモードとなっている。すなわち、マスク２１の正常箇所で正反射した正反射光は、落とし込みミラー１１等で遮られ、検出器１４に入射しない構成となる。これにより、マスク２１の欠陥箇所から散乱光のＳ／Ｎを高くすることができる。暗視野照明のみで検査を行う場合、照明光は光軸に対して対称な照明光となる。

さらに、検査装置１００は、暗視野照明検査に加えて、暗視野照明光と明視野照明光を同時に照明する同時照明検査を行うことができる。すなわち、検出器１４が、暗視野照明検査による散乱光と明視野照明検査による正反射光を同時に検出する構成を取ることが可能になる。例えば、暗視野照明検査によって、欠陥検出を行った後、落とし込みミラー１１を変えて、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射角度を変える。そして、暗視野照明光と明視野照明光を同時に照明する同時照明検査を行う。そのため、落とし込みミラー１１を移動させている。すなわち、落とし込みミラー１１を可動ミラーとして、落とし込みミラー１１の反射面の角度を変える。こうすることで、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射角度を変えることができる。

図１の点Ｏの位置を中心に落とし込みミラー１１が回転移動する。すなわち、点Ｏを通り、紙面と垂直なＸ軸を回転軸として、落とし込みミラー１１が回転する。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。例えば、落とし込みミラー１１は、図１の二点鎖線に沿って回転する。落とし込みミラー１１はＹＺ平面内を移動するよう可動機構を駆動する。そして、可動機構の回転角度に応じて、落とし込みミラー１１が変位するとともに、落とし込みミラー１１の反射面の角度が変化する。例えば、点Ｏを通るＸ軸を回転軸として１°回転すると、落とし込みミラー１１の反射面も１°回転する。すると、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射方向が２度変化する。

ここで、落とし込みミラー１１を回転させても、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射位置が変化しないようにする。すなわち、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射位置が変化しないような条件で、回転軸となる点Ｏの位置を決定する。落とし込みミラー１１から点Ｏまでの距離は、マスク２１と落とし込みミラー１１までの距離に２倍程度となる。

このようにすることで、照明光Ｌ１の少なくとも一部が明視野照明光となる。すなわち、マスク２１の正常箇所（非欠陥箇所）から正反射された正反射光の一部が、落とし込みミラー１１の外側を通過して、穴付き凹面鏡１３に入射する。照明光Ｌ１の一部は、暗視野照明用の照明光となり、残りが明視野照明用の照明光となる。

欠陥の検査を実行するときには、スループットの優れる暗視野光学系を用いることができる。そして、検査の後に欠陥を観察する際には、落とし込みミラー１１を移動させる。こうすることで、暗視野照明に明視野の成分を追加する光学系を用いることができる。暗視野照明光と明視野照明光とによって同時照明を行っている。これにより、暗視野照明検査に加えて、同時照明による検査を行うことができる。より詳細な検査が可能となる。

なお、ＥＵＶ光の平面鏡では、有効な反射率を得ることができる反射面の角度が限られる。基準となる入射角度の場合、最も反射率（通常、６５％程度）が高く、基準となる入射角度からずれるにつれて、反射率が低下していく。例えば、入射角度が基準となる角度から±２度以上ずれてしまうと、落とし込みミラー１１の反射率が低下してしまう。この場合、落とし込みミラー１１の反射面の向きを変えても、十分な反射率を得ることができる角度範囲は＋２度から−２度までの４度となる。そして、落とし込みミラー１１の傾きを３度変更すると入射角度は６°ずらすことができる。照明光Ｌ１の中心光軸がＺ軸に対して６度傾く。Ｚ軸に対して２〜１０度（６度±４度）の範囲で傾斜した照明光Ｌ１がマスク２１に入射する。のこのため、暗視野照明と６度の明視野照明を共存させることができる。

具体的には、光の入射方向に対して落とし込みミラー１１の反射面が４４度傾いた状態を基準となる入射角度とする。すなわち、入射角度が４４度のときに、反射率が最大となるような落とし込みミラー１１を用意する。この場合、４４度±２度、すなわち、４２〜４６度の範囲で落とし込みミラー１１の反射率が高くなる。そして、反射面が４５度傾いた状態で、暗視野照明による検査を行う。暗視野照明光と明視野照明光とで同時照明を行う場合、光の入射方向に対して落とし込みミラー１１の反射面を４２度傾いた状態とする。これにより、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射角度を６度とすることができる。さらに、４２度と４５度は落とし込みミラー１１の反射率が十分に高い４４度±２度の範囲に含まれる。よって、落とし込みミラー１１の反射率が十分に高い状態で、落とし込みミラー１１を配置することができる。あるいは、落とし込みミラー１１の基準となる入射角度を４６度としてもよい。この場合、暗視野照明光を用いるときは、落とし込みミラー１１を４５度とし、同時照明を行うときは落とし込みミラー１１を４８度とする。

マスク２１を用いた露光機と同様の明視野照明(代表的には６度)を行う利点について説明する。従来の暗視野検査装置で欠陥を観察する場合、暗視野照明なので、露光機の照明角度6度と異なる。このため観察する欠陥の転写特性が大きく異なってしまう。本実施の形態の検査装置１００のように、明視野成分を加えることでより現実の転写特性に近づく。従来、転写性の変化は、露光機と同等の光学系を有した装置で評価することが一般的である。これに対して、上記の光学系を適用することにより、検査と同時に転写特性を評価することができる。

暗視野検査のシュバルツシルト光学系１０は実用的なＥＵＶ光量を得るため凸面鏡１２による５度程度の中心遮光領域が必要である。ＥＵＶ露光で用いられる６度の入射角度を持った明視野光学系をシュバルツシルト光学系１０に追加すると、暗視野照明において凸面鏡１２によってＥＵＶ光が遮られる領域が現れ、明視野と暗視野が共存した照明となる。明視野と暗視野の照明強度の割合を適切に混ぜることで、明視野の観察でありながら、暗視野によるエッジからの散乱光を強調することができる。

露光イメージである明視野像に欠陥からの暗視野散乱光成分を本構造によって任意に加えることができるため、欠陥の転写性の強弱を明視野と暗視野の成分比によって変化させられるため、転写性の評価に有効な手段となる。これにより、より詳細に検査することができる。

（駆動機構について）
落とし込みミラー１１を駆動する駆動機構は、照明光Ｌ１の一部が明視野照明光となるように、マスク２１に対する前記照明光の入射角度を変える手段となる。ここで、図２に落とし込みミラー１１を移動させる駆動機構の構成例を示す。図２は、駆動機構５０の構成を模式的に示す斜視図である。ここでは、駆動機構５０が３軸＋１軸並進アクチュエータを備えている。３本の伸縮するアクチュエータ５２で落とし込みミラー１１の角度を調整して、位置はアクチュエータ５７によって１自由度のみ持たせている。

落とし込みミラー１１は、アーム５５を介して、円環状のフレーム５６に連結されている。さらに、アーム５５には、落とし込みミラー１１を並進移動させるためのアクチュエータ５７が設けられている。アクチュエータ５７はＸＹ平面内において、伸縮する。アクチュエータ５７を駆動することで、落とし込みミラー１１がＸＹ面内を並進移動する。

フレーム５６は、３つのアクチュエータ５２によって取り付けられている。アクチュエータ５２はＺ方向に延びている。すなわち、アクチュエータ５２が支柱となって、フレーム５６を支持している。アクチュエータ５２は、Ｚ方向に伸縮する。アクチュエータ５２は、フレーム５６とベースプレート５１とを連結している。したがって、３つのアクチュエータ５２を独立に駆動すれば、フレーム５６がＸＹ平面から傾く。これにより、３軸の動作が可能になり、反射面の角度を変えることができる。

このような構成とすることで、落とし込みミラー１１を適切な位置、及び反射角度にすることができる。例えば、落とし込みミラー１１を円弧に近い軌道で移動させることができる。なお、アクチュエータ５２やアクチュエータ５７はシリンダや圧電素子などを用いることができる。アクチュエータ５２やアクチュエータ５７の伸縮長が制御される。

また、図３に駆動機構５０の別の構成例を示す。図３は、６軸のアクチュエータ５２を用いた駆動機構５０を示す斜視図である。６本の伸縮するアクチュエータ５２で落とし込みミラー１１の位置と角度の６自由度を制御する。落とし込みミラー１１は、アーム５５を介して、円環状のフレーム５６に連結されている。フレーム５６は、６つのアクチュエータ５２によって取り付けられている。アクチュエータ５２が支柱となって、フレーム５６を支持している。アクチュエータ５２はＺ方向から傾斜した斜め方向に延びている。アクチュエータ５２は、Ｚから傾斜した斜め方向に伸縮する。アクチュエータ５２は、フレーム５６とベースプレート５１とを連結している。したがって、６つのアクチュエータ５２を独立に駆動すれば、フレーム５６をＸＹ平面から傾けることができるとともに、並進運動させることも可能となる。これにより、６軸の動作が可能になる。

このような構成とすることで、落とし込みミラー１１を任意の位置、及び反射角度にすることができる。例えば、落とし込みミラー１１を円弧に沿った軌道で移動させることができる。なお、アクチュエータ５２をシリンダとする６軸アクチュエータを駆動機構５０に用いることができる。

図２、図３のような構造の場合、細いアーム５５を介して、落とし込みミラー１１を移動可能な構造体であるフレーム５６に保持している。よって、シュバルツシルト光学系１０の光軸から外した位置にアクチュエータ５２やアクチュエータ５７を配置することができる。これにより、結像光学系の有効ＮＡ範囲を遮らない構造が可能である。また、落とし込みミラー１１も暗視野のみの場合と、明視野と暗視野の場合とで共通で使える利点がある。他にも、図１に示した回転に対して円周方向に移動する構造をガイドとリンク構造で実現する方式も考えられる。あるいは、リンク機構などを用いて、落とし込みミラー１１を移動させてもよい。

実施の形態２．
本実施の形態にかかる検査装置１００について、図４を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１の駆動機構に変えて、振込ミラー１５が設けられている。なお、シュバルツシルト光学系１０などの基本的な構成については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

振込ミラー１５は、照明光Ｌ１の光路中に挿脱可能に設けられている。振込ミラー１５は、落とし込みミラー１１の前段に挿脱可能に設けられている。例えば、振込ミラー１５をＸ方向に沿って移動させることで、振込ミラー１５を光路中に挿入することができる。これにより、簡便に明視野照明光での照明が可能になる。

暗視野照明を行う場合、振込ミラー１５を光路中から取り除く。したがって、照明光Ｌ１が落とし込みミラー１１で反射して、マスク２１を照明する。一方、同時照明を行う場合、振込ミラー１５を光路中に挿入する。したがって、照明光Ｌ１が振込ミラー１５で反射して、マスク２１を照明する。すなわち、振込ミラー１５を落とし込みミラー１１の前段に挿入することで、照明光Ｌ１が落とし込みミラー１１に入射することなく、振込ミラー１５で反射する。

このように、マスク２１に対する照明光Ｌ１の入射角度を変える手段が、挿脱可能に設けられた振込ミラー１５となっている。そして、振込ミラー１５と落とし込みミラー１１の位置が異なっている。さらに、振込ミラー１５の反射面と、落とし込みミラー１１の反射面の角度が異なっている。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態に係る検査装置１００について、図５を用いて説明する。図５は、検査装置１００の全体構成を示す図である。本実施の形態では、図１の構成に加えて、照明光学系３０の構成が設けられている。なお、照明光学系３０以外の構成については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態３では、照明光学系３０にピンホール３２を設けることで、照明立体角を制御している。

照明光学系３０は、光源３５と凹面鏡３１とピンホール３２と凹面鏡３３とを備えている。凹面鏡３１と凹面鏡３３は、例えば楕円面鏡である。光源３５は、ＥＵＶ光を照明光Ｌ１として出射する。なお、光源３５に照明光Ｌ１を均一化するホモジナイザーを設けてもよい。光源３５からの照明光Ｌ１は、凹面鏡３１で反射する。凹面鏡３１で反射した照明光Ｌ１は、ピンホール３２に入射する。ピンホール３２は、照明光Ｌ１を空間的に遮光する遮光部材である。

ピンホール３２の開口部は、照明光学系３０の光軸を中心に配置されている。ピンホール３２は、凹面鏡３１で反射した照明光Ｌ１の一部を遮光する。ピンホール３２を通過した照明光Ｌ１は、凹面鏡３３に入射する。凹面鏡３３は、照明光Ｌ１を落とし込みミラー１１に向けて反射する。そして、ピンホール３２を照明光学系３０の光軸方向（矢印方向に沿って移動可能に配置する。こうすることで、照明立体角を制御することができる。

さらに、ピンホール３２を凸面鏡１２の位置と共役な位置に配置するようにしてもよい。こうすると、コントラストは焦点位置ほど得られないが、ピンホール３２の像が凸面鏡１２の近傍に形成される。なお、凸面鏡１２の位置は、散乱光Ｌ２がマスク２１で反射して穴付き凹面鏡１３に向かう間における凸面鏡１２の位置である。

明視野照明のみを行いたい場合に、穴付き凹面鏡１３により遮られる光を効率よく除去することができる。すなわち、ピンホール３２の開口径を十分小さくすることで、照明光の通過が空間的に制限され、ビーム径が小さくなる。これにより、マスク２１からの正反射光が凸面鏡１２の外側を通過するようになる。マスク２１で散乱した暗視野成分を効率よく除去することができる。正反射光の成分と散乱光の成分比を容易に調整することができる。さらに、ピンホール３２を開口径の大きなアパーチャとすることもできる。あるいは、ピンホール３２を開口部分が可変な絞りとすることも可能である。こうすることで、正反射光の成分と散乱光の成分比を容易に調整することができる。

実施の形態４．
本実施の形態に係る検査装置１００について、図６を用いて説明する。図６は、検査装置１００の全体構成をした図である。実施の形態４では、実施の形態３のピンホール３２に代えて、遮光板３４を用いている。なお、実施の形態１、３と同様の構成については、説明を省略する。

本実施の形態にかかる検査装置１００では、遮光板３４を凹面鏡３３の近傍に配置している。遮光板３４は、空間的に照明光Ｌ１を遮光する遮光部材である。遮光板３４は、例えば、照明光Ｌ１の断面において、光路の片側半分に挿入されている。こうすることで、マスク２１に照射する照明光Ｌ１の角度成分の分布を変えることができる。照明光学系３０の光軸と垂直な面において、遮光板３４が照明光Ｌ１のスポットの途中まで配置されている。照明光学系３０の光軸と垂直な面において、片側半分の照明光Ｌ１は遮光され、もう片側半分の照明光Ｌ１は、マスク２１を照明する。遮光板３４は、散乱光Ｌ２の角度分布を制御している。

暗視野照明からの散乱光角度分布を調整できる構造を実現でき、明視野と暗視野の比率を変更する構造も可能である。光軸と垂直な方向において、遮光板３４の挿入位置を変えることで、明視野と暗視野の比率を変更することができる。このようにすることで、簡便な構成で、照明光の比率を変えることが可能になる。このように、遮光板３４は、正反射光、及び散乱光の角度成分を制限する絞りとなる。このため、遮光板３４を凹面鏡３３のより近傍、すなわち、瞳面に近い位置に配置することが好ましい。

例えば、Ｚ軸から６度傾いた方向を照明光Ｌ１の光軸とする場合、遮光板３４を照明光学系３０の光路の半分まで挿入すると、６度〜１０度の照明角度範囲で照明することができる。よって、照明角度範囲を容易に制御することができる。このように、実施の形態３、４によって、照明光を所望の角度でマスク２１に入射させることができる。また、遮光板３４の代わりにピンホールやアパーチャなどを配置してもよい。ピンホールやアパーチャの開口部を照明光学系３０の光軸からずれた位置に配置する。このようにしても同様の効果を得ることができる。

さらに、６度照明の付随した効果として、明視野と暗視野照明を組み合わせる際に、照明光の中心軸がシュバルツシルト光学系１０の中心軸（Ｚ軸）からずれて非対称な照明となる。このため、画像の輝度分布の非対称性の向きを調べることにより、欠陥の凹凸判定が可能となる。以下、凹凸欠陥を判定する方法を説明する。図７は、マスク２１の表面から突起した凸欠陥２２を検出する様子を示す図であり、図８はマスク２１の表面から窪んだ凹欠陥２３を検出する様子を示す図である。図７（ａ）、及び図８（ａ）は、欠陥箇所を示すＹＺ断面図を示している。図７（ｂ）、及び図８（ｂ）は、欠陥箇所を示すＸＹ平面図を示している。図７（ｃ）、及び図８（ｃ）は、検出器１４で検出される検出光強度のＹ方向プロファイルを示している。

照明光Ｌ１がＺ軸に対して非対称になっている。したがって、凸欠陥２２と凹欠陥２３とで、Ｙ方向における検出光強度のプロファイルが変化する。例えば、図７、図８では、斜め左上方から照明光Ｌ１がマスク２１に入射している。よって、非対称に照明しているため、凸欠陥２２か凹欠陥２３かによって、正反射光の強度が変化する。

例えば、凸欠陥２２の左半分において検出光強度が低くなり、右半分において、検出光強度が高くなる。反対に、凹欠陥２３の左半分において、検出光強度が低くなり、右半分において、検出光強度が高くなる。凸欠陥２２と凹欠陥２３とでは、表面の傾斜角が異なるため、Ｙ方向のプロファイルに変化が生じる。プロファイルの凹凸の順番によって、凹欠陥か凸欠陥かを判別することができる。したがって、検出器１４で取得された画像の非対称性の向きに応じて、欠陥の凹凸判定を容易に行うことができる。

さらに、位相欠陥の内部構造に非対称性がある場合、欠陥内部の成長方向を判定することができる。欠陥の成長方向を判定する方法について、図９、及び図１０を用いて説明する。図９は、照明光Ｌ１の入射方向に沿って欠陥が成長している構成を示し、図９は、照明光Ｌ１の入射方向から傾いて位相欠陥２６が成長している構成を示している。図９（ａ）、図１０（ａ）は、マスク２１の位相欠陥箇所を示す断面図である。なお、図９（ａ）、図１０（ａ）では、同じサイズの位相欠陥２６が存在している。図９（ｂ）、図１０（ｂ）は、同じサイズの位相欠陥２６によって検出される欠陥サイズを示す図である。

マスクサブストレートとなる石英上に欠陥がある場合、その上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜２４を形成する際に位相欠陥が成長してしまう。マスク２１の検査面と垂直方向に対して、位相欠陥が非対称に成長する。異方性の位相欠陥２６の成長方向を欠陥サイズに基づいて、判定することができる。

マスク２１での正反射する正反射光の方向が、位相欠陥２６の成長方向によって変化することになる。例えば、位相欠陥２６の成長方向が照明光Ｌ１の入射方向に近い場合、欠陥サイズが小さくなる。位相欠陥２６の成長方向が照明光Ｌ１の入射方向から大きくずれている場合、欠陥サイズが大きくなる。したがって、落とし込みミラー１１の傾きや、マスク２１を回転させることで、照明方向を変えることができる。照明方向を変えることで、位相欠陥２６の欠陥サイズが変わることになる。そして、欠陥サイズが最も小さくなる方向を位相欠陥２６の成長方向とすることができる。照明の向きの変更により欠陥の形状が異なるため、欠陥内部の成長方向を判定することができる。このように、位相欠陥２６の検出や凹凸判定に敏感な光学系を実現することができる。暗視野の非対称照明も欠陥の深さや内部構造などの特性を分類する上で有効な情報となる。このような、凹凸欠陥や位相欠陥２６の検出処理は、検出器１４からの検出データを取り込む処理装置で行うことができる。

また、実施の形態１〜４を適宜組み合わせても良い。例えば、実施の形態２の構成に、実施の形態３、４の構成を適用してもよい。さらに、実施の形態３、４の構成を同時に適用してもよい。

検査対象は、ＥＵＶマスクに用いられるものとすることが可能である。例えば、ＥＵＶマスクに用いられるマスクサブストレート、マスクサブストレートに多層膜やレジストが設けられたブランク（マスクブランク）、又はパターン形成されたパターン付きＥＵＶマスクを検査対象とすることができる。上記の検査装置での検査で良品と判定されたマスクサブスレートやブランクを用いることで、パターン付きＥＵＶマスクを生産性よく製造することができる。さらに、このＥＵＶマスクや検査で良品と判定されたパターン付きＥＵＶマスクを用いて、ウェハ上のレジストを露光する。そして、レジストを現像し、エッチング工程を経ることで、ウェハ上にパターンを形成することができる。このようにすることで、高い生産性で、パターン付きウェハを製造することができる。もちろん、検査対象は、ＥＵＶ露光用のＥＵＶマスク、マスクサブストレート、マスクブランク、パターン付きマスク等に限定されるものではない。

１０ シュバルツシルト光学系
１１ 落とし込みミラー
１２ 凸面鏡
１３ 穴付き凹面鏡
１４ 検出器
１５ 振込ミラー
２１ マスク
２２ 凸欠陥
２３ 凹欠陥
２６ 位相欠陥
３０ 照明光学系
３１ 凹面鏡
３２ ピンホール
３３ 凹面鏡
３４ 遮光板
５０ 駆動機構
５１ ベースプレート
５２ アクチュエータ
５５ アーム
５６ フレーム
５７ アクチュエータ
Ｌ１ 照明光
Ｌ２ 散乱光

Claims (20)

1. ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査装置であって、
   凸面鏡と凹面鏡とを有するシュバルツシルト光学系と、
   前記検査対象で反射した反射光を、前記シュバルツシルト光学系を介して検出する検出器と、
   前記凸面鏡の前記検査対象側に配置され、暗視野照明を行うため、照明光を前記検査対象の方向に反射する落とし込みミラーと、を備え、
   前記照明光の少なくとも一部が明視野照明光となるように、前記検査対象に対する前記照明光の入射角度を変える手段と、を備えた検査装置。
2. 前記手段が前記落とし込みミラーの反射面の角度を変える駆動機構を有している請求項１に記載の検査装置。
3. 前記手段が前記落とし込みミラーの前段に挿脱可能に設けられた振込ミラーである請求項１に記載の検査装置。
4. 前記照明光を前記落とし込みミラーの方向に導く照明光学系をさらに備え、
   前記照明光学系には、前記照明光の通過を空間的に制限する遮光部材が配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記照明光学系の光軸上において前記照明光を通過させる開口部が前記遮光部材に形成され、
   前記遮光部材が、前記照明光学系の光軸に沿って移動可能に配置されている請求項４に記載の検査装置。
6. 前記遮光部材が前記凸面鏡と共役な位置に配置され、前記照明光学系の光軸上の照明光を通過させる請求項４、又は５に記載の検査装置。
7. 前記照明光学系に含まれる凹面鏡の近傍に配置され、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材が照明光のスポットの途中まで挿入されている請求項４〜６のいずれか１項に記載の検査装置。
8. 前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材の挿入位置を変えることができる請求項７に記載の検査装置。
9. 検出された欠陥のサイズに応じて、前記検査対象に形成された多層反射膜における位相欠陥の成長方向を判定する請求項１〜８のいずれか１項に記載の検査装置。
10. 前記検出器で取得された画像の非対称性の向きに応じて、欠陥の凹凸判定を行う請求項１〜９のいずれか１項に記載の検査装置。
11. 凸面鏡と凹面鏡とを有するシュバルツシルト光学系を用いて、ＥＵＶマスクに用いられる検査対象を検査する検査方法であって、
    暗視野照明を行うため、前記凸面鏡の前記検査対象側に配置された落とし込みミラーによって、照明光を前記検査対象の方向に反射するステップと、
    前記検査対象で散乱した散乱光を、前記シュバルツシルト光学系を介して検出するステップと、
    前記照明光の少なくとも一部が明視野照明光となるように、前記検査対象に対する前記照明光の入射角度を変えるステップと、を備えた検査方法。
12. 前記落とし込みミラーの反射面の角度を変えることで、前記入射角度を変える請求項９に記載の検査方法。
13. 前記落とし込みミラーの前段に振り込みミラーを挿入することで、前記入射角度を変える請求項９に記載の検査方法。
14. 前記照明光を前記落とし込みミラーの方向に導く照明光学系には、遮光部材が配置され、
    前記遮光部材は、前記照明光の通過を空間的に制限する請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の検査方法。
15. 前記照明光学系の光軸上において前記照明光を通過させる開口部が前記遮光部材に形成され、
    前記遮光部材が、前記照明光学系の光軸に沿って移動させる請求項１４に記載の検査方法。
16. 前記遮光部材が前記凸面鏡と共役な位置に配置され、前記照明光学系の光軸上の照明光を通過させる請求項１４、又は１５に記載の検査方法。
17. 前記照明光学系に含まれる凹面鏡の近傍に配置され、前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材が照明光のスポットの途中まで挿入されている請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の検査方法。
18. 前記照明光学系の光軸と垂直な面において、前記遮光部材の挿入位置を変える請求項１７に記載の検査方法。
19. 検出された欠陥のサイズに応じて、前記検査対象に形成された多層反射膜における位相欠陥の成長方向を判定する請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の検査方法。
20. 取得された検査対象の画像の非対称性の向きに応じて、欠陥の凹凸判定を行う請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の検査方法。

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