JP7062549B2

JP7062549B2 - 検査装置

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Publication number: JP7062549B2
Application number: JP2018141419A
Authority: JP
Inventors: 博幸長浜; 力小川
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: JP2020016606A

Description

本実施形態は、検査装置に関する。

半導体製造プロセスのリソグラフィ工程では、マスクに設けられた回路パターンを半導体ウェハ上に転写する。マスクのパターンに欠陥が存在すると、欠陥が半導体ウェハに転写され、半導体装置の歩留まりが低下してしまう。そこで、マスクのパターンを検査する必要がある。

マスク検査装置では、光源に深紫外レーザを用いた光学系が一般的に用いられる。レーザの光源は点光源であるので、ビームエキスパンダレンズがレーザの径を拡大し、その拡大後のレーザをレンズアレイに透過させる。レンズアレイは、複数の要素レンズを配列して構成されており、その要素レンズの数に応じた２次光源を生成する。レンズアレイが、その瞳面に無数の２次光源を均一に形成することができれば、光量ムラのない略均一な面光源を生成することができる。

特開平０８－００８１６８号公報特開２０１６－０６２０３８号公報特開２０１３－２３１９４０号公報

しかし、レンズアレイに設けられる要素レンズ数は有限であるため、２次光源に光量ムラが発生する。レーザ光は干渉性が高いため、２次光源の光量ムラによりマスクの検査面に干渉縞が発生し易い。このような干渉縞はマスクの検査面における光量ムラの原因となる。マスクの検査面において光量ムラが生じると、マスクの光学画像から欠陥を正確に検出することが困難になるおそれがある。即ち、光量ムラは、検査感度の安定性を低下させてしまう。

そこで、本発明の目的は、レンズアレイによるマスクの検査面での光量ムラを抑制し、安定した検査を行うことができる検査装置を提供することである。

本実施形態による検査装置は、干渉性を有する光を出射する光源と、光を透過させることによって検査対象に照射する照明光を生成する複数の要素レンズを２次元的に配列して構成されたレンズアレイと、照明光を検査対象に照明することによって検査対象の光学画像を撮像する撮像部とを備え、レンズアレイは、検査対象の走査方向に配列された複数の要素レンズからなる複数のレンズ列を、該走査方向に対して垂直方向に配列して構成され、要素レンズは、垂直方向に隣接する複数のレンズ列間において走査方向にずれている。

本実施形態による検査装置の構成の一例を示す図。画像センサを示す概略図。本実施形態による光学系の構成の一例を示す図。本実施形態によるレンズアレイの一部の構成例を示す平面図。レンズアレイを透過した照明光によってマスクの照射面に形成される干渉縞を示す図。本実施形態によるレンズアレイを用いて得られた光学画像の積算階調値を示すグラフ。比較例によるレンズアレイの一部の構成例を示す平面図。比較例によるレンズアレイを透過した照明光がマスクの照射面に形成する干渉縞を示す図。比較例によるレンズアレイを用いて得られた光学画像の積算階調値を示すグラフ。レンズアレイによる干渉縞ｆｘの傾斜角θの説明図。レンズアレイによる干渉縞ｆｘの傾斜角θの説明図。光源ＬＳ１、ＬＳ２、配列ピッチＰ_ＬＡ、ずれ幅Δｘ、傾斜角θの関係を示す概念図、並びに、干渉縞ｆｘ、干渉縞ピッチＰ_ｆ、検査視野の幅Ｄ、傾斜角θの関係を示す概念図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本実施形態による検査装置１００の構成の一例を示す図である。検査装置１００は、リソグラフィ技術等で使用されるマスク１の光学画像を取得し、マスク１のパターンを検査する。光学画像は、設計パターンデータに含まれる図形データに基づく図形が描画されたマスク１の画像である。尚、検査装置１００は、ナノインプリント技術で使用されるテンプレートのパターンの検査に適用してもよい。

検査装置１００は、ダイ－トゥ－データベース方式によりマスク１を検査する。この場合、マスク１の光学画像と比較される基準画像は、設計パターンデータをベースに作成された参照画像である。しかし、検査装置１００は、ダイ－トゥ－ダイ方式によりマスク１を検査してもよい。この場合、検査装置１００は、マスク１に形成された複数のダイのパターン同士を比較する。

検査装置１００は、光学系２と、ＸＹテーブル３と、対物レンズ１０４と、撮像部７と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０と、Ｘ軸モータＭｘと、Ｙ軸モータＭｙと、制御計算機１１０と、位置回路１０７と、比較回路１０８と、参照回路１１２と、展開回路１１１と、オートローダ制御回路１１３と、テーブル制御回路１１４と、記憶部１０９と、表示部１１７とを備える。

光学系２は、検査対象としてのマスク１に対して、欠陥検査用のレーザ光を照射する。レーザ光は、例えば、深紫外レーザ光でよく、干渉性を有する。光学系２の詳細は、図２を参照して後で説明する。

ＸＹテーブル３は、マスク１を載置可能であり、かつ、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能である。ＸＹテーブル３は、テーブル制御回路１１４によって制御されたＸ軸モータＭｘおよびＹ軸モータＭｙによって駆動される。これらのモータには、例えば、ステップモータを用いることができる。尚、ＸＹテーブル３は、回転方向（θ方向）にも移動可能な構造とすることができる。

対物レンズ１０４は、マスク１を透過した光を撮像部７に光学像として結像する。本実施形態において、マスク１を透過した透過光を用いてマスク１のパターンの光学画像を取得している。しかし、マスク１を反射した反射光を用いてマスク１のパターンの光学画像を取得してもよい。この場合、対物レンズ１０４は、マスク１で反射した光を撮像部７に光学像として結像させる。

撮像部７は、画像センサ１０５と、センサ回路１０６とを備え、マスク１からの光を受けてマスク１の光学画像を取得する。画像センサ１０５は、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサでよい。図２を参照して説明するように、ＴＤＩセンサは、撮像素子としてのＣＣＤ（Charge Coupled Device）を、例えば、照射光を照射しつつステージを相対的に走査させる方向（以下、走査方向、あるいは、Ｘ方向ともいう）に対して略垂直方向（以下、Ｙ方向）に一列に並べた複数のラインセンサを有する。複数のラインセンサは、走査方向（Ｘ方向）に配列されている。ＴＤＩセンサは、照射光をマスク１の検査面に照射しながら、Ｘ方向に１ラインずつ順に階調値を出力し、その階調値を他のラインからの階調値に蓄積する。これにより、ＴＤＩセンサは、複数のラインセンサからの階調値を積算した階調値（積算階調値）を出力する。積算階調値を用いた光学画像は、高輝度であり、マスク１のパターンの欠陥を検出するのに適している。

レーザ測長システム１２２は、ＸＹテーブル３の移動位置を測定する。レーザ測長システム１２２は、ＸＹテーブル３の測定位置を位置回路１０７へ送る。

オートローダ１３０は、オートローダ制御回路１１３により駆動されて、ＸＹテーブル３上のマスク１を自動的に搬送し、検査終了後に自動的に搬出する。

制御計算機１１０は、マスク１の検査に関連する各種の制御を実行する。制御計算機１１０は、バス１２０を介して、位置回路１０７、比較回路１０８、参照回路１１２、展開回路１１１、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶部１０９および表示部１１７に接続されている。

オートローダ制御回路１１３は、上述の通り、マスク１を搬送するため、オートローダ１３０を制御する。

テーブル制御回路１１４は、ＸＹテーブル３を適切に動作させるためにＸ軸モータＭｘおよびＹ軸モータＭｙを制御する。

位置回路１０７は、レーザ測長システム１２２からＸＹテーブル３の測定位置を受け取り、ＸＹテーブル３の位置を検出する。位置回路１０７は、ＸＹテーブル３の位置を比較回路１０８へ送る。

記憶部１０９は、マスク１のパターン形成時に用いた設計パターンデータを記憶する。記憶部１０９は、例えば、磁気ディスク装置等である。

展開回路１１１は、記憶部１０９から制御計算機１１０を通して設計パターンデータを読み出し、読み出されたマスク１の設計パターンデータを２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）に変換する。展開回路１１１は、このイメージデータを参照回路１１２へ送る。

参照回路１１２は、送られた図形のイメージデータである設計画像データに適切なフィルタ処理を施して、光学画像と比較する参照画像を作成する。参照回路１１２は、この参照画像を比較回路１０８へ送る。

比較回路１０８は、センサ回路１０６から送られた光学画像と、参照回路１１２が生成した参照画像とを、適切な比較判定アルゴリズムを用いて比較する。

表示部１１７は、マスク１の欠陥箇所の画像を表示する。また、表示部１１７は、欠陥判定の判断条件や、判定の根拠となった光学画像と参照画像をならべて表示する。表示部１１７は、例えば、制御計算機１１０の画面である。しかし、これに限られず、表示部１１７は外部のモニタであってもよい。

図２は、画像センサ１０５を示す概略図である。画像センサ１０５は、Ｘ方向とＹ方向とに並んだ複数の撮像素子（ＣＣＤ）５１を有する。撮像素子５１は、マスク１を照明した光を受光して電荷に変換することでマスク１を撮像する。尚、Ｘ方向は、照射光に対するマスク１の相対的な走査方向であり、Ｙ方向は、走査方向に対して略垂直方向である。

Ｙ方向に並んだ複数の撮像素子５１はラインＬを構成する。画像センサ１０５は、照射光に対してマスク１の検査面を走査しながら、Ｘ方向に１ラインずつ順に階調値を出力し、その階調値を他のラインからの階調値に蓄積する。これにより、積算階調値を用いた光学画像が得られる。

画像センサ１０５は、例えば、＋Ｘ方向へのテーブル３の移動にともなって、テーブル３上のマスク１に対して－Ｘ方向に相対移動する。マスク１に対して－Ｘ方向に相対移動しながら、画像センサ１０５は、１ラインＬずつ順に、マスク１に応じた階調値を電荷として出力する。各ラインＬでの階調値の出力において、画像センサ１０５は、出力された電荷を直後のラインＬに蓄積すなわち転送する。これにより、各ラインＬでの階調値の出力において、画像センサ１０５は、現在のラインＬで出力された階調値に、直前のラインＬで出力された階調値を加算する。このような階調値の蓄積と加算とを繰り返すことで、画像センサ１０５は、最終ラインにおいて、各ラインＬの階調値を積算（即ち、積分）した積算階調値を出力する。尚、階調値の積算は、画像センサ１０５の各ラインＬからの階調値に基づいてセンサ回路１０６が実行してもよい。画像センサ１０５で出力された積算階調値は、比較回路１０８においてパターンの欠陥の検出に用いられる。

図３は、本実施形態による光学系２の構成の一例を示す図である。光学系２は、光源４と、エキスパンダレンズ５と、レンズアレイ６０と、コンデンサレンズ６と、対物レンズ１０２と、結像レンズ１０３と、画像センサ１０５とを備える。

光源４は、マスク１にレーザ光を出射する。レーザ光は、例えば、１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦレーザ光である。しかし、これに限られず、レーザ光は、波長２６６ｎｍ以下の深紫外レーザ光でよい。エキスパンダレンズ５は、光源４から出射されたレーザ光の径を拡大させて光束５２にする。

レンズアレイ６０は、エキスパンダレンズ５を通過したレーザ光を透過させることによってマスク１に照射する照射光を生成する複数の要素レンズ６２を有する。複数の要素レンズ６２は、レーザ光の入射面に２次元的に配列されている。要素レンズ６２は、例えば、球面レンズである。要素レンズ６２の曲率は、任意に設定された瞳面６４にレーザ光を集光するように設計されている。複数の要素レンズ６２は、レーザ光の光束５２の入射により、要素レンズ６２の数に応じた２次光源を瞳面６４に生成する。尚、図３において、複数の要素レンズ６２は、レーザ光の入射面に設けられているが、出射面に設けられてもよい。

コンデンサレンズ６は、レンズアレイ６０を透過した光をマスク１の照射面に集光させる。対物レンズ１０２および結像レンズ１０３は、マスク１からの透過光または反射光を画像センサ１０５の検査面上に結像させる。これにより、画像センサ１０５は、マスク１のパターンの光学画像を取得することができる。

次に、レンズアレイ６０における要素レンズ６２の配置について説明する。

図４は、本実施形態によるレンズアレイ６０の一部の構成例を示す平面図である。レンズアレイ６０は、レーザ光の光束５２を受ける入射面に、２次元的に配列された複数の要素レンズ６２を有する。複数の要素レンズ６２は、走査方向（Ｘ方向）に配列された複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４を構成する。複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４は、それぞれ走査方向（Ｘ方向）に略平行に延伸している。また、複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４は、走査方向（Ｘ方向）に対して垂直方向（Ｙ方向）にほぼ等しい間隔（ほぼ等ピッチ）で配列されている。これにより、レンズアレイ６０は、入射面において、２次元配列された複数の要素レンズ６２を有する。尚、レンズアレイ６０に含まれる要素レンズ６２の数は任意であり限定しない。レンズアレイ６０に含まれるレンズ列の数も任意であり限定しない。

ここで、各レンズ列Ｃ１～Ｃ４において、要素レンズ６２は、走査方向（Ｘ方向）に略直線状にほぼ等しい間隔（ほぼ等ピッチ）で配列されている。しかし、Ｙ方向に隣接するレンズ列Ｃ１～Ｃ４間において、要素レンズは走査方向（Ｘ方向）にずれて配置されている。例えば、第２レンズ列Ｃ２に含まれる要素レンズ６２は、第１レンズ列Ｃ１に含まれる要素レンズ６２に対して－Ｘ方向に幅Δｘだけずれている。第３レンズ列Ｃ３に含まれる要素レンズ６２は、第２レンズ列Ｃ２に含まれる要素レンズ６２に対して－Ｘ方向に幅Δｘだけずれている。第４レンズ列Ｃ４に含まれる要素レンズ６２は、第３レンズ列Ｃ３に含まれる要素レンズ６２に対して－Ｘ方向に幅Δｘだけずれている。このように、要素レンズ６２は、Ｙ方向に隣接する複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４間においてＸ方向にほぼ一定幅Δｘずつずれている。

図５は、レンズアレイ６０を透過した照明光によってマスク１の照射面に形成される干渉縞を示す図である。図５は、画像センサ１０５の撮像区間に対応する検査視野内の干渉縞を示している。また、この干渉縞は、マスク１のうちパターンの設けられていない領域あるいはテストパターンが設けられている領域における干渉縞である。従って、干渉縞は、マスク１のパターンに依存して形成されるものではなく、レンズアレイ６０の要素レンズ６２の配列に依存して形成される。

ｆｘは、走査方向（Ｘ方向）の干渉縞を示し、ｆｙは、走査方向に対して垂直方向（Ｙ方向）の干渉縞を示す。隣接する複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４において要素レンズ６２がＸ方向にずれていることによって、マスク１の照射面におけるＸ方向の干渉縞ｆｘは、Ｘ方向から傾斜する方向に延伸する。Ｙ方向の干渉縞ｆｙは、ほぼＹ方向に延伸しており、Ｙ方向からほとんど傾斜していない。

複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４がＹ方向にほぼ等ピッチで配列しているので、干渉縞ｆｘは、Ｘ方向から傾斜しつつ、Ｙ方向にほぼ等しい間隔（ほぼ等ピッチ）で配列する。また、各レンズ列Ｃ１～Ｃ４において、要素レンズ６２は、走査方向（Ｘ方向）にほぼ等ピッチで配列されているので、干渉縞ｆｙは、Ｘ方向にほぼ等しい間隔（ほぼ等ピッチ）で配列する。

画像センサ１０５は、マスク１からの透過光または反射光をセンサ面で受けて、矢印Ａで示すように透過光または反射光の階調値を－Ｘ方向またはＸ方向に積算するものとする。このような干渉縞を有する照明光を画像センサ１０５で撮像すると、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すような積算階調値が得られる。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本実施形態によるレンズアレイ６０を用いて得られた光学画像の積算階調値を示すグラフである。図６（Ａ）は、画像センサ１０５から出力される積算階調値のうち走査方向（±Ｘ方向）の成分を示す。走査方向は、階調値の積算方向である。従って、階調値は、画像センサ１０５において走査方向に積算され、走査方向において生じている干渉による階調値のムラ（光量ムラ）は略平均化される。例えば、図５に示すＹ方向に延伸する干渉縞ｆｙが走査方向（±Ｘ方向）に積算されると、光量の大きい部分（ピーク）と光量の小さい部分（ボトム）とが交互に積算される。従って、干渉縞ｆｙは、走査方向（Ｘ方向）に積算されると略平均化される。これにより、図６（Ａ）に示すように、画像センサ１０５か出力される積算階調値の走査方向成分（Ｘ方向成分）は、例えば、Ｇ１からあまりばらつかず安定化している。

図６（Ｂ）は、画像センサ１０５か出力される積算階調値のうち走査方向に対する垂直方向（Ｙ方向）の成分を示す。走査方向に対して垂直方向（Ｙ方向）は、階調値の積算方向に対して垂直方向である。従って、階調値は、画像センサ１０５においてＹ方向には積算されず、Ｙ方向において生じている干渉による階調値のムラ（光量ムラ）は平均化されない。

しかし、本実施形態において、干渉縞ｆｘは、Ｘ方向に対して傾斜する方向に延伸する。干渉縞ｆｘの傾斜角θについては後で説明するが、或る程度傾斜角θを大きくすれば、干渉縞ｆｘは、走査方向（±Ｘ方向）において、光量の大きい部分（ピーク）と光量の小さい部分（ボトム）とが交互に現れる。従って、干渉縞ｆｘを走査方向に積算すると、光量の大きい部分（ピーク）と光量の小さい部分（ボトム）とが交互に積算される。従って、干渉縞ｆｘも略平均化され、図６（Ｂ）に示すように、積算階調値の走査方向の成分（Ｙ方向成分）は、例えば、Ｇ２からあまりばらつかず安定化する。

これに対し、図７は、比較例によるレンズアレイ６１の一部の構成例を示す平面図である。レンズアレイ６１は、複数の要素レンズ６２を備えている。また、複数の要素レンズ６２は、走査方向（Ｘ方向）に配列された複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４を構成する。各レンズ列Ｃ１～Ｃ４において、要素レンズ６２は、走査方向（Ｘ方向）に略直線状に配列されている。複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４は、走査方向に対して垂直方向（Ｙ方向）に配列している。

ここで、比較例によるレンズアレイ６１では、Ｙ方向に隣接するレンズ列Ｃ１～Ｃ４間において、要素レンズ６２は走査方向（Ｘ方向）にほとんどずれておらず、揃っている。即ち、比較例によるレンズアレイ６１では、要素レンズ６２は、Ｘ方向およびＹ方向に直線状に配列されている。

図８は、比較例によるレンズアレイ６１を透過した照明光がマスク１の照射面に形成する干渉縞を示す図である。比較例では、隣接する複数のレンズ列Ｃ１～Ｃ４において要素レンズ６２が揃っているので、マスク１の照射面におけるＸ方向の干渉縞ｆｘは、Ｘ方向に略平行に延伸し、傾斜していない。また、Ｙ方向の干渉縞ｆｙは、Ｙ方向に略平行に延伸している。

このような干渉縞を有する照明光は、画像センサ１０５で撮像されると、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すような積算階調値で表される。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、比較例によるレンズアレイ６１を用いて得られた光学画像の積算階調値を示すグラフである。図９（Ａ）は、積算階調値のうち走査方向（±Ｘ方向）の成分を示す。走査方向における階調値は、画像センサ１０５において積算され、干渉による階調値のムラ（光量ムラ）が略平均化される。これは、本実施形態と同様である。

一方、図９（Ｂ）は、積算階調値のうち走査方向に対して垂直方向（Ｙ方向）の成分を示す。図８に示すように、干渉縞ｆｘはＸ方向に対してほぼ平行に延伸しており傾斜していないので、走査方向（Ｘ方向）へ階調値を積算しても、干渉縞ｆｘの光量の高い部分（ピーク）と光量の低い部分（ボトム）とは、重複せずに平均化されない。例えば、干渉縞ｆｘを走査方向（Ｘ方向）へ積算しても、光量の大きな部分（ピーク）はピークに積算され、光量の小さな部分（ボトム）は、ボトムに積算される。即ち、干渉縞ｆｘは、走査方向（Ｘ方向）にほぼ平行であるため、光量のほぼ同じ部分同士が積算される。この場合、図９（Ｂ）に示すように、干渉縞ｆｘによる階調値のムラ（光量ムラ）は平均化されない。

このように、本実施形態によるレンズアレイ６０を用いた場合、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、画像センサ１０５から出力される積算階調値は、走査方向のＸ方向だけでなく、Ｙ方向にも略平均化されている。即ち、レンズアレイによる光量ムラが抑制される。これにより、マスク１の実際のパターンを撮像したときに、光学画像からマスク１の欠陥を正確に検出することができる。即ち、検査感度が安定化する。

次に、干渉縞ｆｘの傾斜角θについて説明する。図１０および図１１は、レンズアレイ６０による干渉縞ｆｘの傾斜角θの説明図である。レンズアレイ６０のレンズ列Ｃ１内の或る要素レンズ６２＿１の二次光源をＬＳ１とする。要素レンズ６２＿１に最も近いレンズ列Ｃ２内の要素レンズ６２＿２の光源をＬＳ２とする。要素レンズ６２＿２に最も近いレンズ列Ｃ３内の要素レンズ６２＿３の光源をＬＳ３とする。要素レンズ６２＿３に最も近いレンズ列Ｃ４内の要素レンズ６２＿４の光源をＬＳ４とする。

ここで、干渉縞ｆｙは、同一レンズ列内において隣接する２つの要素レンズ間において生じる干渉縞である。干渉縞ｆｘは、隣接するレンズ列間において生じる干渉縞である。従って、ここでは、隣接するレンズ列間において生じる干渉に着目して説明する。

隣接するレンズ列Ｃ１、Ｃ２間において、光源ＬＳ１は、光源ＬＳ２に最も近い。従って、光源ＬＳ１のレーザ光は、光源ＬＳ２のレーザ光と大きく干渉し、干渉縞ｆｘを形成する。同様に、隣接するレンズ列Ｃ２、Ｃ３間において、光源ＬＳ２は、光源ＬＳ３に最も近い。従って、光源ＬＳ２のレーザ光は、光源ＬＳ３のレーザ光と大きく干渉し、干渉縞ｆｘを形成する。隣接するレンズ列Ｃ３、Ｃ４間において、光源ＬＳ３は、光源ＬＳ４に最も近い。従って、光源ＬＳ３のレーザ光は、光源ＬＳ４のレーザ光と大きく干渉し、干渉縞ｆｘを形成する。他の要素レンズについてもこのような干渉を繰り返すと、図１１に示すように、傾斜する干渉縞ｆｘが形成される。このとき、Ｘ方向に対する干渉縞ｆｘの傾斜角θは、図１０に示す光源ＬＳ１～ＬＳ４の直線とＹ方向の成す角θと等しくなる。

レーザ光の波長をλとする。隣接する複数のレンズ列の配列ピッチをＰ_ＬＡとする。例えば、レンズ列Ｃ１、Ｃ２間の配列ピッチ、レンズ列Ｃ２、Ｃ３間の配列ピッチ、および、レンズ列Ｃ３、Ｃ４間の配列ピッチはＰ_ＬＡである。レンズ列Ｃ１～Ｃ４間におけるＸ方向のずれ幅は、Δｘである。また、図１１に示すように、複数のレンズ列によってマスク１の照射面に生じる干渉縞ｆｘのピッチをＰ_ｆとする。さらに、図１１に示すように、マスク１の照射面上で、走査方向（Ｘ方向）における検査視野の幅をＤとする。さらに、コンデンサレンズ６の焦点距離をｆとする。ｎは正数である。

例えば、図１２（Ａ）は、図１０の光源ＬＳ１、ＬＳ２、配列ピッチＰ_ＬＡ、ずれ幅Δｘ、傾斜角θの関係を示す概念図である。図１２（Ｂ）は、図１１の干渉縞ｆｘ、干渉縞ピッチＰ_ｆ、検査視野の幅Ｄ、傾斜角θの関係を示す概念図である。
図１２（Ａ）から次式１が成り立つ。

図１２（Ｂ）から次式２が成り立つ。

式１および式２から、式３が成り立つ。

また、Δｘおよびλ／Ｐ_ＬＡが非常に小さい場合、干渉縞ｆｘのピッチＰ_ｆは、式４で表される。

式３および式４から式５が導出される。

式５において、レーザ光の波長λ、コンデンサレンズ６の焦点距離ｆ、検査視野の幅Ｄが予め決まっているものとすると、要素レンズ６２のずれ幅Δｘは、ｎに依存する。即ち、干渉縞ｆｘの傾斜角θを大きくするためには、要素レンズ６２のずれ幅Δｘを大きくして、ｎを大きくすればよい。逆に、干渉縞ｆｘの傾斜角θを小さくするためには、要素レンズ６２のずれ幅Δｘを小さくして、ｎを小さくすればよい。

尚、走査方向（Ｘ方向）に対して傾斜する干渉縞ｆｘは、走査方向における検査視野の幅Ｄに対して、ほぼｎピッチ（ｎ周期）だけ垂直方向（Ｙ方向）へずれる。ｎは、正整数であることが好ましい。ｎが整数であることによって、検査視野の走査ごとに整数ｎ個の干渉縞ｆｘが平均化されるので、光量ムラがより抑制され易くなる。例えば、ｎ＝１とすれば、検査視野の幅Ｄにおいて、干渉縞ｆｘは、１ピッチ（即ち、Ｐ_ｆ）だけＹ方向にずれるように傾斜する。従って、検査視野の幅Ｄだけマスクを走査するごとに１つの干渉縞ｆｘが平均化される。ｎ＝２とすれば、検査視野の幅Ｄにおいて、干渉縞ｆｘは、２ピッチ（即ち、２Ｐ_ｆ）だけＹ方向にずれるように傾斜する。従って、検査視野の幅Ｄだけマスクを走査するごとに２つの干渉縞ｆｘが平均化される。ｎが大きいほど、傾斜角θは大きくなるので、干渉縞ｆｘの平均化の効果が大きくなる。ｎが充分に大きければ、干渉縞ｆｘは充分に平均化されるので、ｎは必ずしも整数である必要はない。一方、ｎが小さい場合（例えば、ｎ＜１の場合）、干渉縞ｆｘは或る程度平均化されるものの、その平均化の度合いは低下する。従って、ｎが比較的小さい場合には、整数であることが好ましく、ｎが比較的大きい場合には、整数であっても整数でなくてもよい。

本実施形態によれば、レンズアレイ６０自体は傾斜させず、レンズ列Ｃ１～Ｃ４において要素レンズ６２を走査方向へ少しずつずらすことによって、マスク１の照射面に形成される干渉縞ｆｘをＸ方向およびＹ方向から傾斜させている。従って、マスク１に照射される照射光が画像センサ１０５の撮像領域から回転方向にずれない。よって、マスク１からの光を画像センサ１０５に効率良く集光することができ、検査視野の無駄を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００検査装置、２光学系、３ＸＹテーブル、１０４対物レンズ、７撮像部、１２２レーザ測長システム、１３０オートローダ、ＭｘＸ軸モータ、ＭｙＹ軸モータ、１１０制御計算機、１０７位置回路、１０８比較回路、１１２参照回路、１１１展開回路、１１３オートローダ制御回路、１１４テーブル制御回路、１０９記憶部、１１７表示部、４光源、５エキスパンダレンズ、６０レンズアレイ、６２要素レンズ、６コンデンサレンズ、Ｃ１～Ｃ４レンズ列、ｆｘ，ｆｙ干渉縞

Claims

干渉性を有する光を出射する光源と、
前記光を透過させることによって検査対象に照射する照明光を生成する複数の要素レンズを２次元的に配列して構成されたレンズアレイと、
前記照明光を前記検査対象に照明することによって前記検査対象の光学画像を撮像する撮像部とを備え、
前記レンズアレイは、前記検査対象の走査方向に配列された複数の前記要素レンズからなる複数のレンズ列を、該走査方向に対して垂直方向に配列して構成され、
前記要素レンズは、前記垂直方向に隣接する複数の前記レンズ列間において前記走査方向にずれており、
前記要素レンズは、前記複数のレンズ列間において前記走査方向にほぼ一定幅ずつずれており、
前記複数のレンズ列間における前記要素レンズの前記走査方向へのずれ幅Δｘは、前記光源からの光の波長をλとし、前記レンズアレイからの透過光を前記検査対象に集光させるレンズの焦点距離をｆとし、前記検査対象の照射面上の前記走査方向における検査視野の幅をＤとし、ｎを正数とすると、
Δｘ＝ｎ×ｆ×λ／Ｄ（式５）
式５で表される、検査装置。
前記複数のレンズ列は、前記垂直方向にほぼ等ピッチで配列し、
前記レンズ列において、前記複数の要素レンズは、前記走査方向にほぼ等ピッチで配列されている、請求項１に記載の検査装置。
前記複数のレンズ列は、前記走査方向に略平行に延伸している、請求項１または請求項２に記載の検査装置。
前記要素レンズは、前記検査対象の照射面上の干渉縞のうち、前記走査方向に対して傾斜する干渉縞が、前記検査対象の照射面上の前記走査方向における検査視野の幅に対して、ほぼｎピッチだけ前記垂直方向へずれるように、前記複数のレンズ列間において前記走査方向にずれている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の検査装置。