JPH1114551A - マスク欠陥検査装置 - Google Patents

マスク欠陥検査装置

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JPH1114551A
JPH1114551A JP9164172A JP16417297A JPH1114551A JP H1114551 A JPH1114551 A JP H1114551A JP 9164172 A JP9164172 A JP 9164172A JP 16417297 A JP16417297 A JP 16417297A JP H1114551 A JPH1114551 A JP H1114551A
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JP
Japan
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mask pattern
laser
laser light
mask
light
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JP9164172A
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English (en)
Inventor
Takehiko Nomura
武彦 野村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細化されたマスクパタ−ンの欠陥を検出す
ることができるマスク検査装置を提供すること。 【解決手段】 深紫外のレ−ザ光をパルス発振可能なレ
−ザ発振源11と、このレ−ザ発振源から出力されるレ−
ザ光をレ−ザ光の空間位相分布を変化させるように反射
する振動ミラ−15と、この振動ミラ−で反射されたレ−
ザ光が照射されるマスクパタ−ン19と、このマスクパタ
−ンを通過したレ−ザ光を受光する受光センサ22と、受
光センサで受光されたマスクパタ−ンの撮像画像とマス
クパタ−ンの参照画像とを比較することによりマスクの
欠陥を抽出する制御回路10とを具備するようにしたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外レ−ザ光を用
いてマスクのパタ−ンの欠陥を検査するようにしたマス
ク検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体メモリ(DRAM)の容量
は、1Gバイト以上に到達しようとしている。このた
め、半導体の最小線幅はますます小さくなるなる傾向に
ある。この傾向により、半導体メモリを形成する上で必
要なマスクパタ−ンが微細化されている。
【0003】このため、マスクの製造工程では、半導体
の最小線幅と同程度のマスクパタ−ンの欠陥の有無を検
査しなければならない。このように、マスクパタ−ンの
欠陥サイズが微小になると検査装置の光源波長を短くし
て光学系の分解能を上げることが必要になる。
【0004】従来のマスク欠陥検査装置ではHgランプ
やHgXeランプ等のランプを照明光源として、その照
明光に分布する広い光のスペクトルの中から、g線のi
線などの必要な短波長の光を選択して検査をしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
マスク欠陥検査装置は、以下に述べるような問題点が発
生してくる。HgランプやHgXeランプ等のランプを
照明光とする場合深紫外の光は光量が弱く、撮像に十分
な光量が得られない。このため、半導体の露光装置分野
では、深紫外光の光源としてエキシマレーザやYAGレ
ーザがよく知られている。
【0006】この場合に、パルスレーザはスペックルと
呼ばれる空間的強度むらがあり、撮像するマスク面の照
明むらが5%以内が要求される検査装置の光源として使
うには難しい。
【0007】このスペックルによる空間的照明むらの解
決方法はエキシマレーザを使ったウェハの露光装置に関
してよく研究されている。まず、第1に光路の途中に回
転する位相板を挿入する方法(特開昭63−17332
2号)や、光路の途中でハエの目レンズで照明光を均一
にする手前に振動するミラーを挿入する方法(文献:牛
田一雄、光学 Vol.23 No.10(1994)
P602)などがある。
【0008】これらの方法はいずれも空間的な照明むら
を変化させて露光を繰り返しウェハ上のレジストに感光
する光量を積分することにより、照明むらを均一にする
ようにしていた。
【0009】このようなマスク検査装置では、検査する
マスクを連続して移動させながら検査するため、同じ場
所に何回も光を当てて光量を積分する手段がとれないと
いう困難があった。
【0010】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、微細化されたマスクパタ−ンの欠陥を
検出することができるマスク欠陥検査装置を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に係わるマスク
欠陥検査装置は、深紫外のレ−ザ光を発振可能なレ−ザ
発振源と、このレ−ザ発振源から出力されるレ−ザ光を
レ−ザ光の空間位相分布を変化させるように反射する振
動ミラ−と、この振動ミラ−で反射されたレ−ザ光が照
射されるマスクパタ−ンと、このマスクパタ−ンを通過
したレ−ザ光を受光する受光センサと、上記受光センサ
で受光されたマスクパタ−ンの撮像画像とマスクパタ−
ンの参照画像とを比較することによりマスクの欠陥を抽
出する手段とを具備するようにしたことを特徴とする。
【0012】請求項2に係わるマスク欠陥検査装置は、
深紫外のレ−ザ光を発振可能なレ−ザ発振源と、このレ
−ザ発振源から出力されるレ−ザ光をレ−ザ光の空間位
相分布を変化させるように反射する振動ミラ−と、この
振動ミラ−で反射されたレ−ザ光が照射されるマスクパ
タ−ンと、このマスクパタ−ンを通過したレ−ザ光を受
光するCCDラインセンサとを具備し、上記マスクパタ
−ンをY方向にΔLだけ移動させる毎に上記レ−ザ発振
源からレ−ザ光を出力させ、CCDラインセンサで撮像
したマスクパタ−ン像を蓄積し、その蓄積されたマスク
パタ−ン像とマスクパタ−ンの参照画像とを比較するこ
とによりマスクの欠陥を抽出する手段とを具備したこと
を特徴とする。
【0013】請求項2においては、レ−ザ光源から出力
された深紫外レ−ザ光は、例えばマイクロアレイレンズ
と回転位相板よりなる照明部において干渉がなくなるよ
うに制御される。この照明部から出力される干渉がない
レ−ザ光は、微動する振動ミラ−により反射されてコン
デンサレンズ、対物レンズを介してマスクパタ−ンに入
射される。
【0014】そして、このマスクパタ−ンを通過した光
は、集光レンズを介して受光センサで受光される。この
受光センサとして積算型CCDラインセンサを用いた場
合には、ラインセンサがステ−ジの移動方向(Y方向)
に合わせて連続して形成されており、1ラインごとのピ
ッチをΔLとすると、ステ−ジの移動がΔLだけ変位す
る毎に、パルスレ−ザに同期信号を発生して発振させ
る。
【0015】回転位相板は常に回転しており、パルスレ
−ザから出力された光が通過する位相板の位置は発振の
度に変わり光の位相が変化する。揺動ミラ−はミラ−が
揺動することでマスク面上の光軸の位置を変化させマス
ク面に発生するスペックルの位置が変化する。この結
果、レ−ザが発振する度にセンサ面上に現れるスペック
ルの位置は異なり、1ラインの素子で蓄積した電荷を次
の1ラインの素子に電気的に積算し、それを何段にも積
算することにより光量むらが平均化される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一実
施の形態について説明する。図1はマスク検査装置の全
体構成を示す図である。図1において、11は例えば1
80ないし300nmの波長のパルスレ−ザを発振する
深紫外パルスレ−ザ装置である。このパルスレ−ザ装置
11は、YAGレ−ザの基本波からSHGあるいはFH
Gの結晶で、その4倍(波長:266 nm)を取り出し、
その波長を狭帯域化素子で±0.5nm程度に狭帯域化
したYAGレ−ザを光源とする。
【0017】この深紫外パルスレ−ザ装置11から出力
されるパルスレ−ザはマイクロレンズアレイ12及び回
転位相板13を通過してレンズ14に入射される。この
マイクロレンズアレイ12と回転位相板13によりレ−
ザ光の干渉をなくす照明部が構成される。ここで、13
aは回転位相板13を回転させるモ−タである。
【0018】レンズ14に入射されたレ−ザ光は揺動す
る揺動ミラ−15に入射される。この揺動ミラ−15は
図示しない揺動機構により揺動される。この揺動ミラ−
15の鏡面で反射されたレ−ザ光は、マスク板圧補正レ
ンズ16を介してコンデンサレンズ17に入射される。
このコンデンサレンズ17を介して集光されたレ−ザ光
は、対物レンズ18を介してマスクパタ−ン19に照射
される。このマスクパタ−ン19には半導体メモリ用の
微細パタ−ンが形成されている。
【0019】そして、このマスクパタ−ン19を通過し
たレ−ザ光はコンデンサレンズ20、変倍レンズ21を
介して受光センサとしての積算型CCDラインセンサ2
2で受光される。
【0020】このラインセンサ22は基台23上に設置
されている。また、ラインセンサ22のすぐ横には、共
焦点フォ−カス系の光検知器24が設置されている。こ
の光検知器24は、CCDラインセンサ22と同一高さ
でかつ同一照明エリアに設けてある。この構造によっ
て、温度、大気変動があってもオ−トフォ−カスが可能
となる。
【0021】ところで、マスクパタ−ン19はXYステ
−ジで一定方向により移動される。このXYステ−ジの
移動は制御回路10により制御される。この制御回路1
0により、XYステ−ジの位置を観測することにより、
マスクパタ−ンの位置を観測するようにしている。
【0022】ところで、積算型CCDラインセンサ22
は図2に示すように形成されている。図2において、ラ
インセンサ31がステ−ジのY方向の移動方向に合わせ
て複数連続して形成されている。この1ライン毎のピッ
チをΔLとする。
【0023】制御回路10はステ−ジの移動がΔLだけ
変位する毎に、同期信号をパルスレ−ザ装置11に出力
して、その変位に同期したパルスレ−ザを出力する。こ
の制御回路10は、マスクパタ−ン19の参照画像を発
生する手段及びCCDラインセンサ22で積分されたマ
スクパタ−ン19の撮像画像とを比較することによりマ
スクパタ−ン19の欠陥を抽出するようにしている。
【0024】例えば、CCDラインセンサ22として大
きさが13μmで64段蓄積型のセンサ素子を使うと
き、130倍の光学倍率の条件でステ−ジが10mm/
s移動すると、約4kHz の発振周波数でレ−ザを発光す
ると1ラインあたり8回の同一画像を重ねて撮像するこ
とができる。
【0025】次に、上記のように構成された本発明の一
実施の形態の動作について説明する。制御回路10は、
XYステ−ジのY方向の移動量がΔLだけ変位する毎
に、同期信号をパルスレ−ザ装置11はに出力する。こ
の同期信号に応答して、パルスレ−ザ装置11は、YA
Gレ−ザを出力する。
【0026】このYAGレ−ザは、マイクロレンズアレ
イ12と常に回転している回転位相板13を介してレ−
ザ光の干渉をなくす処理がなされる。つまり、回転位相
板13は常に回転しており、パルスレ−ザから出力され
た光が通過する位相板の位置は発振の度に変わり光の位
相が変化する。
【0027】レンズ14に入射されたレ−ザ光は揺動す
る揺動ミラ−15に入射される。この揺動ミラ−15は
図示しない揺動機構により揺動される。この揺動ミラ−
15の鏡面で反射されたレ−ザ光は、マスク板圧補正レ
ンズ16を介してコンデンサレンズ17に入射される。
このコンデンサレンズ17を介して集光されたレ−ザ光
は、対物レンズ18を介してマスクパタ−ン19に照射
される。このマスクパタ−ン19には半導体メモリ用の
微細パタ−ンが形成されている。
【0028】そして、このマスクパタ−ン19を通過し
たレ−ザ光はコンデンサレンズ20、変倍レンズ21を
介して受光センサとしての積算型CCDラインセンサ2
2で受光される。
【0029】揺動ミラ−はミラ−が揺動することでマス
ク面上の光軸の位置を変化させマスク面に発生するスペ
ックルの位置が変化する。この結果、レ−ザが発振する
度にセンサ面上に現れるスペックルの位置は異なり、1
ラインの素子で蓄積した電荷を次の1ラインの素子に電
気的に積算し、それを何段にも積算することにより光量
むらが平均化される。
【0030】制御回路10において、マスクパタ−ン1
9の参照画像とCCDラインセンサ22で積分されたマ
スクパタ−ン19の撮像画像とを比較することによりマ
スクパタ−ン19の欠陥を抽出するようにしている。
【0031】このようにすることにより、深紫外レ−ザ
光を用いてマスクパタ−ンの欠陥を検査する場合におい
て、光量むらをなくすことができるので、0.1μmの
微細なオ−ダでマスクパタ−ンの欠陥を検出することが
できる。
【0032】なお、上記実施の形態では、マイクロレン
ズアレイ12を用いるようにしたが、ハエの目レンズを
使用することもできる。また、本発明においてはパルス
発振可能なレ−ザ発振源にかえて、Arレ−ザのような
連続発振のレ−ザ発振源を用いても良い。
【0033】
【発明の効果】請求項1乃至3記載の発明によれば、深
紫外レ−ザ光を用いた場合でも、光量むらをなくすこと
ができるので、0.1μmの微細なオ−ダでマスクパタ
−ンの欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係わるマスク検査装置
の構成を示す図。
【図2】同実施の形態に係わるラインセンサの構成を示
す図。
【符号の説明】
11…パルスレ−ザ装置、12…マイクロレンズアレ
イ、13…回転位相板、14…レンズ、15…揺動ミラ
−、16…マスク板圧補正レンズ、17…コンデンサレ
ンズ、18…対物レンズ、19…マスクパタ−ン、20
…コンデンサレンズ、21…変倍レンズ、22…ライン
センサ、23…基台、24…光検知器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 深紫外のレ−ザ光を発振可能なレ−ザ発
    振源と、 このレ−ザ発振源から出力されるレ−ザ光をレ−ザ光の
    空間位相分布を変化させるように反射する振動ミラ−
    と、 この振動ミラ−で反射されたレ−ザ光が照射されるマス
    クパタ−ンと、 このマスクパタ−ンを通過したレ−ザ光を受光する受光
    センサと、 上記受光センサで受光されたマスクパタ−ンの撮像画像
    とマスクパタ−ンの参照画像とを比較することによりマ
    スクの欠陥を抽出する手段とを具備するようにしたこと
    を特徴とするマスク欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 深紫外のレ−ザ光を発振可能なレ−ザ発
    振源と、 このレ−ザ発振源から出力されるレ−ザ光をレ−ザ光の
    空間位相分布を変化させるように反射する振動ミラ−
    と、 この振動ミラ−で反射されたレ−ザ光が照射されるマス
    クパタ−ンと、 このマスクパタ−ンを通過したレ−ザ光を受光するCC
    Dラインセンサとを具備し、 上記マスクパタ−ンをY方向にΔLだけ移動させる毎に
    上記レ−ザ発振源からレ−ザ光を出力させ、CCDライ
    ンセンサで撮像したマスクパタ−ン像を蓄積し、その蓄
    積されたマスクパタ−ン像とマスクパタ−ンの参照画像
    とを比較することによりマスクの欠陥を抽出する手段と
    を具備したことを特徴とするマスク欠陥検査装置。
  3. 【請求項3】 上記レ−ザ光は波長が180〜300n
    mであることを特とする請求項1あるいは請求項2記載
    のマスク欠陥検査装置。
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