JP2016080374A - 保持装置、検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【目的】
小さなワーキングディスタンス内において、被検査試料を対称の変形状態で保持することができる保持装置を提供する。
【構成】
実施形態の保持装置は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、保持装置、検査装置および検査方法に関する。たとえば、半導体素子の製造等に用いられるマスクなどの被検査試料の保持装置、保持装置に被検査試料を載置してレーザー光を照射してパターン像の光学画像を取得してパターンを検査する検査装置、および検査方法に関する。

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。

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、１０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移り変わっている。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。

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−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−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、光検出器上に結像される。光検出器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。

パターン検査では、パターン欠陥（形状欠陥）検査の他に、パターンの位置ずれの測定も要求されている。従来、パターンの位置ずれの測定は、専用の計測装置を利用していたが、パターン欠陥検査の際に、同時に測定できれば、コスト面および検査時間面からメリットが大きい。そのため、検査装置に、かかる測定機能を求める要求が高まっている。

ここで、パターン検査装置では、パターンが形成されたパターン形成面を下向きに配置する構成が採られる場合がある。これは、例えば、落下する異物がパターン形成面に付着するのを防止するためである。また、例えば、かかるマスクを用いてパターン転写する露光装置においてマスクがパターン形成面を下向きにして配置される場合が多いためである。パターン検査装置では、パターン形成面にレーザー光を照射し、透過した光を用いて検出する透過検査光学系を組み込む必要性があることから、マスク面全体が密着するように支持することは困難である。そのため、ステージでは、パターン形成面の外側を支持することになる。かかる配置構成では、マスクの自重によって、マスクが撓むことになる。そのため、かかる撓みによる面外曲げが生じてパターン形成位置が位置ずれを起こすことになる。

これに対して、マスクにパターンを描画する電子ビーム等を利用した描画装置では、逆にパターン形成面を上向きにマスク基板を配置してパターンを描画する。描画装置でもマスク裏面全体を支持していない。そのため、マスクの自重によって、マスクが撓むことになる。但し、描画装置では、かかる撓みを予め考慮して描画位置を補正している。言い換えれば、水平に理想的にマスクが配置された際に、所望する位置にパターンが形成されるように描画する。

以上のようにパターンが描画されたマスクをパターン検査装置で検査する場合、上述したように検査装置でも撓みが生じる。よって、描画装置でパターン形成位置を補正しても、検査装置での検査時に位置ずれが生じてしまう。形状欠陥検査では、測定パターンの画像と設計パターンの画像とを位置合わせした後に判定するので、かかる撓みによる位置ずれが生じても従来許容することができていた。しかし、パターンの位置ずれ測定では、位置ずれそのものに関わるため、撓みによる位置ずれは許容しかねる問題となる。

また、かかる検査装置のＷＤ（ワーキングディスタンス）は年々小さくなってきている。検査の際にマスクを保持する保持装置は、このワーキングディスタンス内に設置される。そのため、小さなワーキングディスタンス内でマスクを対称の変形状態で保持できることが求められている。

特許文献１には、基板の上面の幅方向一端側の２点と他端側の２点のうちの１点とに当接して上記基板を上面を基準にして位置決め支持する上部固定支持手段と、この上部固定支持手段によって位置決めされた上記基板の上面の幅方向他端側の残りの１点に弾性的に当接する上部弾性支持手段とを具備した基板の保持装置が開示されている。

特開平８−１５３６６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、小さなワーキングディスタンス内において、被検査試料を対称の変形状態で保持することができる保持装置を提供することである。

実施形態の保持装置は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、を備える。

上記態様の保持装置において、他の三隅または他の三隅の近傍の高さを計測する計測機構と、一隅が他の三隅で定まる平面内に配置されるように、計測機構で計測された他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて一隅の高さを決定する決定機構と、一隅の高さが決定機構により決定された一隅の高さになるように駆動部を制御する制御機構と、をさらに備えることが好ましい。

上記態様の保持装置において、高さ可変保持機構が、保持部表面に配置され被検査試料を保持することによって塞がれる第１の開口部を一端に有し、保持部表面に配置される第２の開口部を他端に有する第１の吸着配管と、第２の開口部の近傍に離間して配置される吸着台と、第２の開口部の近傍に離間して吸着台表面に配置される第３の開口部を一端に有し、真空排気手段と接続される他端を有する第２の吸着配管と、を含む真空吸着機構をさらに備え、被検査試料を保持することによって第１の開口部が塞がれた状態で真空排気手段によって排気が行われるときには、第３の開口部と第２の開口部および第１の開口部と被検査試料が真空吸着されることが好ましい。

実施形態の検査装置は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、被検査試料に照明光を照射する照明手段と、被検査試料を透過したあるいは被検査試料によって反射された照明光を結像し光学画像を得る結像手段と、光学画像に基づいて検査を行う処理手段と、を備える。

また、実施形態の検査装置は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、他の三隅または他の三隅の近傍の高さを計測する計測機構と、被検査試料の複屈折が最小になるように、計測機構で計測された他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて一隅の高さを決定する決定機構と、一隅の高さが決定機構により決定された一隅の高さになるように駆動部を制御する制御機構と、を有する保持装置と、被検査試料に照明光を照射する照明手段と、複屈折を測定する複屈折センサを有し被検査試料を透過した照明光を結像し光学画像を得る結像手段と、光学画像に基づいて検査を行う処理手段と、を備える。

実施形態の検査方法は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、を備える保持装置に被検査試料を載置し、駆動部に横方向の変位を生じさせ、変位変換部により横方向の変位を高さ方向の変位に変換し、高さ方向の変位に伴い保持部を高さ方向に動かし、被検査試料に照明光を照射し、被検査試料を透過したあるいは被検査試料によって反射された照明光を結像し被検査試料のパターンの光学画像を取得し、光学画像に基づいて被検査試料の検査を行い、検査の結果に基づいてパターンのマップを作成する。

本発明によれば、小さなワーキングディスタンス内において、被検査試料を対称の変形状態で保持することができる保持装置の提供が可能となる。

実施形態における検査装置の模式図である。 実施形態における保持装置の一例を上から見たときの模式図である。 実施形態における保持装置の一例を上から見たときの模式図である。 実施形態における高さ可変保持機構の模式図である。 実施形態における検査方法のフローチャートである。 実施形態におけるマスクＭの複屈折が最小になるようにマスクＭを保持する検査装置を用いた検査方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

本実施形態の保持装置は、横方向の変位を生じさせる駆動部、横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、高さ方向の変位に伴い高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、を備える。

以下の説明において、横方向とは、鉛直方向に垂直な方向をいう。また、高さ方向とは、鉛直方向に平行な方向または鉛直方向に反平行な方向をいう。

図１は、本実施形態における検査装置の模式図である。本実施形態の検査装置においては、マスク（被検査試料）の検査が行われる。本実施形態の検査装置は、マスクの欠陥検査を行うパターン検査装置である。

検査装置１０００は、保持装置１００と、ステージ２００と、移動制御手段３００と、照明手段４００と、結像手段５００と、処理手段６００と、オートフォーカス手段７００と、を備える。

保持装置１００は、後述のとおりマスクＭを、高さ固定保持機構６０と高さ可変保持機構５０で保持する。

計測機構７２は、たとえば公知の高さ検出機構から構成され、高さ固定保持機構６０で保持されているマスクＭの三隅の高さを計測する。ここで、高さ検出機構は特に限定されるものではないが、たとえばマスクＭのパターン形成面と共役の位置に配置される検査視野用のスリットに高さ検出用パターンを設け、この高さ検出用パターンの光量を、高さ検出用パターン画像取得用のフォトダイオードアレイと別個のセンサでモニタすることでマスク高さを検出することが可能である。または、検査光とは別個のパターン面高さ測定用光学系を用いてマスクＭの高さ検出をすることが可能である。なお、計測機構７２はマスクＭの三隅の近傍の高さを測定してもよい。

ステージ２００は保持装置１００の下に配置され、保持装置１００を支持する。ステージ２００は、互いに直交する横方向であるＸ方向およびＹ方向に、それぞれ第１のモーター２１０ａおよび第２のモーター２１０ｂによって移動される。また、ステージ２００は、鉛直方向に垂直な面内において、第３のモーター２１０ｃによって回転される。レーザー測長計２２０は、ステージ２００のＸ方向における位置およびＹ方向における位置を測定する。

移動制御手段３００は、後述する制御計算機６５０にバスライン６７０を介して接続される走査範囲設定部３１０と、走査範囲設定部３１０で設定される走査範囲内でステージ２００が移動されるように第１のモーター２１０ａ、第２のモーター２１０ｂおよび第３のモーター２１０ｃを制御するモーター制御部３２０と、を備える。

照明手段４００は、光源４１０と、第１の照明手段用レンズ４２０と、第２の照明手段用レンズ４３０と、第１の照明手段用ミラー４４０と、コンデンサレンズ４５０と、第１の照明手段用ハーフミラー４６０と、第２の照明手段用ミラー４７０と、第２の照明手段用ハーフミラー４８０と、対物レンズ４９０と、を備える。

光源４１０から出射されたレーザー光などの照明光は、第１の照明手段用レンズ４２０および第２の照明手段用レンズ４３０により平行な光束に拡径される。拡径された光束は、第１の照明手段用ミラー４４０とコンデンサレンズ４５０によりマスクＭの上面に照射される。第１の照明手段用レンズ４２０と、第２の照明手段用レンズ４３０と、第１の照明手段用ミラー４４０と、コンデンサレンズ４５０は、透過照明系を構成する。

また、光源４１０から出射されたレーザー光などの照明光は、第１の照明手段用レンズ４２０および第２の照明手段用レンズ４３０により平行な光束に拡径された後、第２の照明手段用レンズ４３０と第１の照明手段用ミラー４４０との間に配置された第１の照明手段用ハーフミラー４６０により反射される。第１の照明手段用ハーフミラー４６０により反射された照明光は、第２の照明手段用ミラー４７０と第２の照明手段用ハーフミラー４８０によりマスクＭの下面に照射される。第１の照明手段用ハーフミラー４６０と第２の照明手段用ミラー４７０と第２の照明手段用ハーフミラー４８０は反射照明系を構成する。

結像手段５００は、第１の光検出器５１０と、第１の結像手段用レンズ５２０と、第２の光検出器５３０と、第２の結像手段用レンズ５４０と、分離ミラー５５０と、複屈折センサ５６０と、を備える。

透過照明系によりマスクＭの上面に照射されマスクＭを透過した照明光は、透過光と呼ばれる。また、反射照明系によりマスクＭの下面に照射された後、マスクＭにより反射された照明光は、反射光と呼ばれる。透過光と反射光は、対物レンズ４９０と第２の照明手段ハーフミラー４８０を通して分離ミラー５５０に入射される。透過光は、分離ミラー５５０から第１の結像手段レンズ５２０を通して第１の光検出器５１０に結像される。また、反射光は、分離ミラー５５０から第２の結像手段レンズ５４０を通して第２の光検出器５３０に結像される。なお、透過光が複屈折センサ５６０に入射されることにより、マスクＭの複屈折が測定されてもよい。ここで複屈折センサは、たとえば、第１の偏光面を有する第１の偏光板と、第１の偏光面に対し垂直に配置された第２の偏光面を有する第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板との間に配置された光学的異方性を有する第３の偏光板と、を有する。これにより、屈折率差を好ましく計測することができる。または、干渉計またはプリズムを有する複屈折センサを用いて、好ましく複屈折を計測することができる。複屈折センサ５６０は図示しない駆動機構によって光束（光路）に挿入され、複屈折を測定することが出来る。

処理手段６００は、比較部６１０と、参照部６２０と、磁気ディスク６３０と、位置検出部６４０と、制御計算機６５０と、マップ作成部６６０と、複屈折測定部６８０と、を備える。参照部６２０は、磁気ディスク６３０から制御計算機６５０を用いてマスクＭの設計データを読み出し、設計データに基づく参照画像を作成する。比較部６１０には、参照画像と、第１の光検出器５１０と第２の光検出器５３０により得られた光学画像と、位置検出部６４０により得られたステージ２００の位置とが入力される。ここで、位置検出部６４０はレーザー測長計２２０に接続されており、レーザー測長計２２０で測定されたステージ２００の位置を求めることができる。そのため、位置検出部６４０は、ステージ２００の位置から、ステージ２００上の保持装置１００上で支持されたマスクＭの位置を求めることができる。複屈折測定部６８０は、複屈折センサ５６０に接続されており、マスクＭの複屈折を求めることが出来る。また、複屈折センサ５６０は決定機構７４に接続されていて、マスクＭの複屈折が決定機構に入力される構成となっていてもよい。

比較部６１０は、光学画像と参照画像とを所定のアルゴリズムに従って比較し、マスクＭの欠陥や位置ずれ等の有無を判定する検査（ｄｉｅ ｔｏ ｄａｔａｂａｓｅ検査）をおこなう。なお、光学画像データ同士を比較する検査（ｄｉｅ ｔｏ ｄｉｅ検査）も好ましく行うことができる。

マップ作成部６６０は、比較部６１０において検査されたマスクＭの欠陥のマップを作成する。ここで、マスクＭの欠陥とは、マスクＭのパターンエッジのラフネス、マスクＭの線幅の分布、マスクＭのパターンの位置ずれ、マスクＭの複屈折などがあげられる。

オートフォーカス手段７００は、オートフォーカスハーフミラー７１０と、フォーカスずれ検出部７２０と、フォーカス制御部７３０と、オートフォーカス手段用モーター７４０と、を備える。

オートフォーカスハーフミラー７１０は、反射光をフォーカスずれ検出部７２０に入射する。フォーカスずれ検出部７２０は、入射された反射光からフォーカスずれの程度を検出し、フォーカス制御部７３０にフォーカスずれの程度を入力する。フォーカス制御部７３０は、入力されたフォーカスずれの程度に基づいて、オートフォーカス手段用モーター７４０を制御して対物レンズ４９０を高さ方向に動かし、対物レンズ４９０の焦点をマスクＭ上にあわせる。なお、ステージ２００を鉛直方向に動かしてもよい。

マスクＭの検査方法としては、たとえばＸ軸方向を主走査方向、Ｙ軸方向を副走査方向として、ステージ２００のＸ軸方向の移動により照明光をＸ軸方向に走査し、ステージ２００のＹ軸方向の移動により走査位置をＹ軸方向に所定のピッチで移動させる。なお、マスクＭの検査方法は、上記の記載に限定されない。

図２と図３は、本実施形態における保持装置１００の一例を上から見たときの模式図である。図４は、本実施形態における高さ可変保持機構５０の模式図である。図４（ａ）は高さ可変保持機構５０を上から見たときの模式図であり、図４（ｂ）は高さ可変保持機構５０を図４（ａ）のＡ−Ａ’断面で見たときの模式図である。

保持装置１００は、高さ可変保持機構５０と、高さ固定保持機構６０と、を備える。

高さ可変保持機構５０は、マスクＭの一隅を保持し、駆動部１０と、変位変換部２０と、保持部３０と、真空吸着機構４０と、を備える。

駆動部１０は、たとえば、ピエゾ素子、リニアモーター、くさび機構、エアシリンダーおよびばねからなる群より選択された少なくとも一つからなる。駆動部１０は、第１の駆動部端１１と第２の駆動部端１２とを有し、駆動部１０が伸縮することにより、横方向の変位を生じさせる。

変位変換部２０は、鉛直方向に対して平行に配置されＬａの長さを有する第１の板部２２と、鉛直方向に対して垂直に配置されＬｂの長さを有する第２の板部２３と、駆動部１０が生じる横方向の変位を第１の板部２２の下部に伝える変位変換部端２１と、第３の板部２６と、固定部２７と、を備える。

図４（ｂ）において、第１の凹部２４ａと第２の凹部２４ｂとの右側には第２の板部２３が配置される。一方、第１の凹部２４ａと第２の凹部２４ｂとの左側には第３の板部２６が配置される。このように、第２の板部２３と第３の板部２６の間に第１の凹部２４ａと第２の凹部２４ｂを設けると、第３の板部２６に対して第２の板部２３が曲がりやすくなるため、駆動部１０の横方向の変位に対する高さ方向の変位を大きくすることができる。

固定部２７は第２の駆動部端１２と第３の板部２６を固定する。なお、第３の板部２６は、連結部２８に固着されていてもよい。

保持部３０は、図４（ｂ）において第２の板部２３の右端に接続されている。保持部３０と第２の板部２３との間には、第５の凹部２４ｅおよび第６の凹部２４ｆが配置されている。保持部３０は、たとえば保持台３１を有し、保持台３１上でマスクＭの一隅を保持する。なおマスクＭを保持する機構はこれに限定されない。

梃子でいえば、凹部２４ａと凹部２４ｂで構成される支点、凹部２４ｃと凹部２４ｄで構成される力点、第２の板部２３の右端が作用点という関係となっている。ここで駆動部１０が伸長したときは、変位変換部端２１が駆動部１０により押され、結果として第１の板部２２の下部が図４（ｂ）において右方向に移動する。このため、第２の板部２３が、上記支点を中心に傾き、第２の板部２３の右端が高くなる。したがって、保持部３０の高さが高くなる。よって、駆動部１０の横方向の変位（伸長）が変位変換部２０により高さ方向の変位に変換されることとなる。

これに対して、駆動部１０が収縮したときは、第１の板部２２の下部が図４（ｂ）において左方向に移動する。このため、第２の板部２３が、上記支点を中心に傾き、第２の板部２３の右端が低くなる。したがって、保持部３０の高さが低くなる。よって、駆動部１０の横方向の変位（収縮）が変位変換部２０により高さ方向の変位に変換されることとなる。

なお、Ｌｂ／Ｌａは、１以上５以下であることが好ましい。Ｌｂ／Ｌａが１を下回ると、変位変換部を用いてマスクＭの高さの変化量を大きくすることが難しくなる。一方、Ｌｂ／Ｌａが５を上回ると、Ｌｂが長くなりすぎるため、マスクＭを保持台３１上に配置した際に第２の板部２３の保持部３１に近い部分がマスクＭの重さで下方向に曲がってしまい、マスクＭの高さを制御することが難しくなる。

高さ固定保持機構６０は、たとえば突起６１を高さ固定保持機構６０の上面に有し、高さ可変保持機構５０に保持されたマスクＭの一隅以外の他のマスクＭの三隅を、突起６１上で保持する。なお、図２では三隅それぞれに別個の高さ固定保持機構６０が配置されているが、図３のように高さ固定保持機構６０が一体となって三隅を保持するものであってもよい。

また、高さ固定保持機構６０のすべてを高さ可変保持機構５０でおきかえ、四隅すべてを高さ可変保持機構５０で支持してもよい。高さ可変保持機構５０の保持部３０の高さを変化させなければ、高さ可変保持機構５０はその高さを固定したままでマスクＭの隅を保持するという点において、高さ固定保持機構６０と同じ機能を有するためである。

真空吸着機構４０は、第１の吸着配管４３と、吸着台４６と、第２の吸着配管４５と、を含む。

第１の吸着配管４３は、一端に第１の開口部４１を、他端に第２の開口部４２を有する。第１の開口部４１は保持部３０の、たとえば保持台３１表面に配置される。そして、マスクＭが保持台３１上に保持されることにより、第１の開口部４１はマスクＭで塞がれる。

吸着台４６は、第２の開口部４２の近傍に離間して配置され、連結部２８により固定部２７に固定されている。

第２の吸着配管４５は、第２の開口部４２の近傍に離間して吸着台４６表面に配置される第３の開口部４４と、真空排気手段４７と接続される他端と、を有する。真空排気手段４７は、たとえば公知の真空ポンプである。ここで、上記第２の吸着配管４５の他端と真空排気手段４７との間には、流量制御機構４８が配置されていることが好ましい。流量制御機構４８は、真空排気手段４７により排気される気体の流量を制御し、それにより後述するマスクＭの真空吸着の制御をおこなう。流量制御機構４８は、たとえば公知のバルブが好ましく用いられる。また第３の開口部４４の面積は、第２の開口部４２より大きいことが、確実に真空吸着をさせる上で好ましい。

マスクＭを保持することによって第１の開口部４１が塞がれた状態で、真空排気手段４７によって排気が行われるときは、第３の開口部４４と第２の開口部４２、および第１の開口部４１とマスクＭが真空吸着される。これにより、吸着台４６に保持部３０が固定される。なお真空吸着の際、第５の凹部２４ｅおよび第６の凹部２４ｆが設けられていると、第２の板部２３に対して保持部３０が曲がりやすくなり、吸着台４６に保持部が固定されやすくなるため好ましい。

決定機構７４（図１）は、マスクＭの一隅がマスクＭの他の三隅で定まる平面内に配置されるように、計測機構７２で計測された他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて、マスクＭの一隅の高さを決定する。

決定機構７４によるマスクＭの一隅の高さの決定の手法は特に限定されないが、たとえば、図２と図３のように、高さ可変保持機構５０により保持されているマスクＭの隅の高さをａ４、高さ可変保持機構５０により保持されているマスクＭの隅に隣接するマスクＭの２つの隅の高さをそれぞれａ１およびａ３、高さ可変保持機構５０により保持されているマスクＭの隅に向かい合うマスクＭの隅の高さをａ２として、数式「ａ４＝ａ１＋ａ３−ａ２」により求めることができる。

また、決定機構７４（図１）は、マスクＭの複屈折が最小になるように、計測機構７２で計測された他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて、マスクＭの一隅の高さを決定してもよい。

制御機構７６は、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４で決定された高さになるように、駆動部１０を制御する。センサ９４は、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４で決定された高さになっているかを計測する。ここでセンサ９４には、静電容量型変位センサ、レーザ変位センサなどの公知の変位センサを好ましく用いることができる。

以下、図１〜図４を参照しつつ、本実施形態の検査方法について説明する。図５は、本実施形態における検査方法のフローチャートである。

マスクＭの検査をおこなうときには、まず、保持装置１００上にマスクＭを載置する（Ｓ１０）。次に、計測機構７２が、マスクＭの他の三隅または他の三隅の近傍の高さを計測する（Ｓ１２）。次に、決定機構７４が、マスクＭの一隅がマスクＭの他の三隅で定まる平面内に配置されるように、計測機構７２により計測されたマスクＭの他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて、マスクＭの一隅の高さを決定する（Ｓ１４）。

次に、制御機構７６が、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４により決定された高さになるように、駆動部１０に横方向の変位を生じさせる（Ｓ１６）。次に、変位変換部２０が、駆動部１０により生じた横方向の変位を高さ方向の変位に変換する（Ｓ１８）。次に、変位変換部２０が、上記の高さ方向の変位に伴い保持部３０を高さ方向に動かす（Ｓ２０）。

次に、センサ９４により、マスクＭの一隅の高さが、決定機構７４により決定された高さになっているかどうかを計測する（Ｓ２２）。決定機構７４により決定された高さになっていなければ、もう一度制御機構７６が、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４により決定された高さになるまで、駆動部１０に横方向の変位を生じさせる（Ｓ１６）。

マスクＭの一隅の高さが、決定機構７４により決定された高さになっていれば、照明手段４００が、マスクＭに照明光を照射する（Ｓ２４）。次に、結像手段５００が、マスクＭを透過したあるいはマスクＭによって反射された照明光を結像し、光学画像を得る（Ｓ２６）。次に、処理手段６００が、上記光学画像に基づいて、マスクＭの検査を行う（Ｓ２８）。次に、マスクＭの検査結果に基づいて、処理手段６００が、マスクＭの欠陥のマップを作成する（Ｓ３０）。ここでマスクＭの欠陥とは、マスクＭのパターンエッジのラフネス、マスクＭの線幅の分布、マスクＭのパターンの位置ずれなどがあげられる。作成されたマップは磁気ディスク６３０に保存されてもよいし（Ｓ３２）、あるいは外部に出力されてもよい。

図６は、本実施形態における、マスクＭの複屈折が最小になるようにマスクＭを保持する検査装置を用いた検査方法のフローチャートである。

まず、保持装置１００上にマスクＭを載置する（Ｓ５０）。次に、計測機構７２が、マスクＭの他の三隅または他の三隅の近傍の高さを計測する（Ｓ５２）。次に、照明手段４００が、マスクＭに照明光を照射する（Ｓ５４）。次に、複屈折センサ５６０を有する結像手段が、照明光を結像し光学画像を得る（Ｓ５６）。次に、複屈折センサ５６０がマスクＭの複屈折を測定する（Ｓ５８）。なお、測定されたマスクＭの複屈折は、たとえば、決定機構７４に送られる。

次に、決定機構７４が、マスクＭの複屈折が最小になるように、計測機構７２により計測されたマスクＭの他の三隅または他の三隅の近傍の高さを用いて、マスクＭの一隅の高さを決定する（Ｓ６０）。次に、制御機構７６が、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４により決定された高さになるように、駆動部１０に横方向の変位を生じさせる（Ｓ６２）。次に、変位変換部２０が、駆動部１０により生じた横方向の変位を高さ方向の変位に変換する（Ｓ６４）。次に、変位変換部２０が、上記の高さ方向の変位に伴い保持部３０を高さ方向に動かす（Ｓ６６）。

次に、センサ９４により、マスクＭの一隅の高さが、決定機構７４により決定された高さになっているかどうかを計測する（Ｓ６８）。決定機構７４により決定された高さになっていなければ、もう一度制御機構７６が、マスクＭの一隅の高さが決定機構７４により決定された高さになるまで、駆動部１０に横方向の変位を生じさせる（Ｓ６２）。マスクＭの一隅の高さが、決定機構７４により決定された高さになっていれば、処理手段６００が、光学画像に基づいて、マスクＭの検査を行う（Ｓ７０）。そして、マスクＭの検査結果に基づいて、処理手段６００が、マスクＭの欠陥のマップを作成する（Ｓ７２）。作成されたマップは磁気ディスク６３０に保存されてもよいし（Ｓ７４）、あるいは外部に出力されてもよい。

以下、本実施形態の作用および効果について説明する。

近年、検査装置のワーキングディスタンスは、光学系の条件での制約により、ますます小さくなっている。本実施形態の保持装置では、駆動部で横方向の変位を生じさせ、その変位を変位変換部で高さ方向の変位に変換している。したがって、小さなワーキングディスタンスという限られた空間内に効率的に機構を配置した、高さ方向の厚みが薄い保持装置を提供できる。

本実施形態の保持装置においては、マスクの一隅が他の三隅で定まる平面内に配置されるように、４隅（４点）で支持する。したがって、マスクの中央が鉛直方向に撓んだ、重力に対しほぼ対称の変形状態での支持が可能となる。また、個々のマスクの材料ばらつきや内部のひずみに対応して、支持の仕方を変化させることが可能となる。そのため、本実施形態の保持装置を備える検査装置を用いれば、マスクの全面を計測し、かつずれの絶対的な精度測定が要求されるパターンの位置ずれマップなどの作成精度が向上する。

また、本実施形態の保持装置においては、真空吸着機構をさらに備えることにより、検査中などにおいてマスクがずれることのない、信頼性の高いマスク支持機構を実現することができる。

さらに、本実施形態の保持装置においては、センサ９４を備えるため、駆動部等がヒステリシスをもっていたり、あるいは保持装置を構成する材料がクリープ現象を示したりしても、それに対応して精度よくマスクを保持することができる。

マスクの基板には通常ガラスが用いられるが、ガラスは光学的に等方的と考えられ通常複屈折を示さない。しかし、パターン検査装置にマスクを保持させると、マスクの基板に用いられているガラスに応力が加わるため、複屈折を生じる。そのため、検査装置１０００により得られる光学画像にも複屈折の影響があらわれることとなる。

個々のマスクで応力のかかり方や応力に対する撓み方が異なる場合、複屈折の現れ方も異なる。そのため、作成されるパターンの位置ずれも、複屈折のあらわれ方によって異なることとなる。本実施形態の検査装置においては、マスクを４点で支持することまたはマスクの４点目を駆動・保持することで、マスクの基板の屈折率をより等方的な状態、あるいはマスクの基板の複屈折をできるだけ小さくした状態にすることができる。そのため、パターンの位置ずれマップなどのマップを高い精度で作成することができる。

以上のように、本実施形態の保持装置、検査装置および検査方法によれば、小さなワーキングディスタンス内でマスクを対称の変形状態で保持することができる、保持装置、検査装置および検査方法の提供が可能となる。

以上の説明において、計測機構７２、決定機構７４、制御機構７６、センサ９４、移動制御手段３００、走査範囲設定部３１０、モーター制御部３２０、結像手段５００、処理手段６００、比較部６１０、参照部６２０、位置検出部６４０、制御計算機６５０、マップ作成部６６０、オートフォーカス手段７００、フォーカスずれ検出部７２０、フォーカス制御部７３０は、電子回路等のハードウェアで構成することができる。或いは、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。

実施形態では、装置構成や検査方法等、本発明の説明に直接必要と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検査方法等を適宜選択して用いることができる。また、たとえば、実施形態の保持装置は、描画装置の被検査試料（マスク）の保持装置にも好ましく用いることができる。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保持装置、検査装置および検査方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

１０ 駆動部
１１ 第１の駆動部端
１２ 第２の駆動部端
２０ 変位変換部
２１ 変位変換部端
２２ 第１の板部
２３ 第２の板部
２４ａ 第１の凹部
２４ｂ 第２の凹部
２４ｃ 第３の凹部
２４ｄ 第４の凹部
２４ｅ 第５の凹部
２４ｆ 第６の凹部
２６ 第３の板部
２７ 固定部
２８ 連結部
３０ 保持部
３１ 保持台
４０ 真空吸着機構
４１ 第１の開口部
４２ 第２の開口部
４３ 第１の吸着配管
４４ 第３の開口部
４５ 第２の吸着配管
４６ 吸着台
４７ 真空排気手段
４８ 流量制御機構
５０ 高さ可変保持機構
６０ 高さ固定保持機構
６１ 突起
７２ 計測機構
７４ 決定機構
７６ 制御機構
９４ センサ
１００ 保持装置
２００ ステージ
２１０ａ 第１のモーター
２１０ｂ 第２のモーター
２１０ｃ 第３のモーター
２２０ レーザー測長計
３００ 移動手段
３１０ 走査範囲設定部
３２０ モーター制御部
４００ 照明手段
４１０ 光源
４２０ 第１の照明手段用レンズ
４３０ 第２の照明手段用レンズ
４４０ 第１の照明手段用ミラー
４５０ コンデンサレンズ
４６０ 第１の照明手段用ハーフミラー
４７０ 第２の照明手段用ミラー
４８０ 第２の照明手段用ハーフミラー
４９０ 対物レンズ
５００ 結像手段
５１０ 第１の光検出器
５２０ 第１の結像手段用レンズ
５３０ 第２の光検出器
５４０ 第２の結像手段用レンズ
５５０ 分離ミラー
５６０ 複屈折センサ
６００ 処理手段
６１０ 比較部
６２０ 参照部
６３０ 磁気ディスク
６４０ 位置検出部
６５０ 制御計算機
６６０ マップ作成部
６７０ バスライン
６８０ 複屈折測定部
７００ オートフォーカス手段
７１０ オートフォーカスハーフミラー
７２０ フォーカスずれ検出部
７３０ フォーカス制御部
７４０ オートフォーカス手段用モーター
１０００ 検査装置
Ｍ マスク

Claims (5)

1. 横方向の変位を生じさせる駆動部、前記横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、前記高さ方向の変位に伴い前記高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、
   前記被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、
   を備える保持装置。
2. 前記他の三隅または前記他の三隅の近傍の高さを計測する計測機構と、
   前記一隅が前記他の三隅で定まる平面内に配置されるように、前記計測機構で計測された前記他の三隅または前記他の三隅の近傍の高さを用いて前記一隅の高さを決定する決定機構と、
   前記一隅の高さが前記決定機構により決定された前記一隅の高さになるように前記駆動部を制御する制御機構と、
   をさらに備える請求項１に記載の保持装置。
3. 前記高さ可変保持機構が、
   前記保持部表面に配置され前記被検査試料を保持することによって塞がれる第１の開口部を一端に有し、前記保持部表面に配置される第２の開口部を他端に有する第１の吸着配管と、
   前記第２の開口部の近傍に離間して配置される吸着台と、
   前記第２の開口部の近傍に離間して前記吸着台表面に配置される第３の開口部を一端に有し、真空排気手段と接続される他端を有する第２の吸着配管と、
   を含む真空吸着機構をさらに備え、
   前記被検査試料を保持することによって前記第１の開口部が塞がれた状態で前記真空排気手段によって排気が行われるときには、前記第３の開口部と前記第２の開口部および前記第１の開口部と前記被検査試料が真空吸着される請求項１または請求項２に記載の保持装置。
4. 横方向の変位を生じさせる駆動部、前記横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、前記高さ方向の変位に伴い前記高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、
   前記被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、
   前記他の三隅または前記他の三隅の近傍の高さを計測する計測機構と、
   前記被検査試料の複屈折が最小になるように、前記計測機構で計測された前記他の三隅または前記他の三隅の近傍の高さを用いて前記一隅の高さを決定する決定機構と、
   前記一隅の高さが前記決定機構により決定された前記一隅の高さになるように前記駆動部を制御する制御機構と、
   を有する保持装置と、
   前記被検査試料に照明光を照射する照明手段と、
   前記複屈折を測定する複屈折センサを有し前記被検査試料を透過した前記照明光を結像し光学画像を得る結像手段と、
   前記光学画像に基づいて検査を行う処理手段と、
   を備える検査装置。
5. 横方向の変位を生じさせる駆動部、前記横方向の変位を高さ方向の変位に変換する変位変換部、前記高さ方向の変位に伴い前記高さ方向に動き被検査試料の一隅を保持する保持部、を有する高さ可変保持機構と、前記被検査試料の他の三隅を保持する高さ固定保持機構と、を備える保持装置に前記被検査試料を載置し、
   前記駆動部に前記横方向の変位を生じさせ、
   前記変位変換部により前記横方向の変位を前記高さ方向の変位に変換し、
   前記高さ方向の変位に伴い前記保持部を前記高さ方向に動かし、
   前記被検査試料に照明光を照射し、
   前記被検査試料を透過したあるいは前記被検査試料によって反射された前記照明光を結像し前記被検査試料のパターンの光学画像を取得し、
   前記光学画像に基づいて前記被検査試料の検査を行い、
   前記検査の結果に基づいて前記パターンのマップを作成する検査方法。

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