特許 6772110 検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6772110

(24)【登録日】2020年10月2日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20201012BHJP

   G01N 21/84 20060101ALI20201012BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20201012BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20201012BHJP

   G03F 1/84 20120101ALI20201012BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/956 A

   G01N21/84 E

   G02B3/00 A

   G02B21/00

   G03F1/84

   H01L21/66 J

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-146953(P2017-146953)

(22)【出願日】2017年7月28日

(65)【公開番号】特開2019-27893(P2019-27893A)

(43)【公開日】2019年2月21日

【審査請求日】2019年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(72)【発明者】

【氏名】長 浜 博 幸

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０８２３５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−２１２１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０２６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９３９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１０７３８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１５／１６４８４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

Ｇ０２Ｂ ２１／００

Ｇ０３Ｆ １／８４

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｆ２１Ｖ ５／００−５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象にレーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光の径を拡大させるエキスパンダレンズと、
前記エキスパンダレンズを通過した前記レーザ光を透過させる複数の要素レンズを有する回転可能なレンズアレイとを備え、
前記複数の要素レンズは、前記レンズアレイ上において該レンズアレイの回転軸の周囲に配置され、前記複数の要素レンズの配置の略中心からの放射線に沿って、かつ、前記略中心に対する複数の同心円に沿って設けられ、
前記レンズアレイの回転軸は、前記略中心からずれている、検査装置。

【請求項2】

前記レンズアレイの回転軸は、前記略中心から、前記放射線の方向における前記要素レンズのピッチの半分以上ずれている、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記レンズアレイの回転軸は、前記略中心から、前記放射線の方向における前記要素レンズのピッチの半分の整数倍ずれている、請求項１に記載の検査装置。

【請求項4】

前記検査対象からの光を受けて該検査対象の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記撮像部の画像取得時間は、前記レンズアレイの回転周期以上である、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。

【請求項5】

前記検査対象からの光を受けて該検査対象の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記撮像部の画像取得時間は、前記レンズアレイの回転周期の整数倍である、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明による実施形態は、検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置は、露光工程において、マスクに形成された回路パターンをウェハ上に転写する。このとき、マスクのパターンに形状欠陥が存在すると、回路パターンだけで無く欠陥もウェハ上に転写され、半導体装置の製造における歩留まりが低下してしまう。そこで、マスクのパターンの検査が必要となる。

【0003】

マスクのパターンを検査する装置では、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。レーザは点光源であるため、ビームエキスパンダによりレーザの径が拡大される。レーザの径の拡大後、レーザがレンズアレイと呼ばれる光学素子を透過することにより、レンズアレイに含まれる要素レンズの数に応じた２次光源が光学系の瞳面に生成される。それぞれの２次光源がマスク全体を照射するため、レーザ光における強度のばらつき（光量ムラ）を抑制してマスクを照射することができる。

【0004】

瞳面に無数の２次光源を均一に配置できれば、光量ムラのない均一な面光源を生成することができる。しかし、要素レンズの配置パターンの精度やコストの面から、実際には要素レンズの数は有限であるため、２次光源に光量ムラが発生する。この光量ムラは、マスクのパターン検査装置で得られる光学像の特性を変化させてしまう。

【0005】

また、この光量ムラにより、光エネルギー密度の高い部分が発生することがある。この光エネルギーによって、照明系の光学素子や対物レンズが劣化したり、不純物が付着して透過率が低下することがある。このように、２次光源の光量ムラは、検査装置で使用している光学素子の劣化を加速させるという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−２０２６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

光学系の瞳面における２次光源の光量ムラを抑制し、かつ、光学素子の劣化を抑制することができる検査装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本実施形態による検査装置は、検査対象にレーザ光を出射する光源と、レーザ光の径を拡大させるエキスパンダレンズと、エキスパンダレンズを通過したレーザ光を透過させる複数の要素レンズを有する回転可能なレンズアレイとを備え、複数の要素レンズは、レンズアレイ上において該レンズアレイの回転軸の周囲に配置され、複数の要素レンズの配置の略中心からの放射線に沿って、かつ、略中心に対する複数の同心円に沿って設けられ、レンズアレイの回転軸は、略中心からずれている。

【0009】

レンズアレイの回転軸は、略中心から、放射線の方向における要素レンズのピッチの半分以上ずれていてもよい。

【0010】

レンズアレイの回転軸は、略中心から、放射線の方向における要素レンズのピッチの半分の整数倍ずれていてもよい。

【0011】

検査対象からの光を受けて該検査対象の画像を取得する撮像部をさらに備え、撮像部の画像取得時間は、レンズアレイの回転周期以上であってもよい。

【0012】

検査対象からの光を受けて該検査対象の画像を取得する撮像部をさらに備え、撮像部の画像取得時間は、レンズアレイの回転周期の整数倍であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態による検査装置の構成の一例を示す図。

【図2】本実施形態による照明装置の構成の一例を示す図。

【図3】本実施形態によるレンズアレイの構成の一例を示す平面図。

【図4】図２に示す瞳面における光量ムラと、レンズアレイの回転軸からレンズアレイ中心までのシフト量との関係を示すグラフ。

【図5】マスクに形成されたパターンの欠陥を検出するための光学画像の取得手順を説明する図。

【図6】図１の検査装置におけるデータの流れを示す概念図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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、フォト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。

【0016】

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を検査しても良い。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。

【0017】

検査装置１００は、照明装置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。

【0018】

照明装置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。照明装置２の詳細は、図２を参照して後で説明する。

【0019】

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。

【0020】

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。尚、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てもよい。

【0021】

撮像部７は、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の画像を取得する。センサ１０５は、画像センサである。センサ１０５は、例えば、フォトダイオードアレイであってもよく、撮像素子としてのＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを一列に並べたラインセンサであってもよい。ラインセンサの例としては、ＴＤＩ（Time Delay Integration）センサが挙げられる。この場合、ＸＹテーブル３がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによってマスク１のパターンが撮像される。センサ１０５上に結像したパターンの像は、センサ１０５によって光電変換され、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換される。センサ回路１０６は、得られた光学画像を比較回路１０８へ送る。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

図２は、本実施形態による照明装置２の構成の一例を示す図である。照明装置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とを備える。

【0034】

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あればよい。

【0035】

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を出射する。

【0036】

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複数の要素レンズ６２を有する。図２に示す複数の要素レンズ６２は、レーザ光の入射面に設けられている。しかし、これに限られず、複数の要素レンズ６２はレーザ光の出射面に設けられてもよい。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、透過した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、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。図２に示す光束５２は、４個の要素レンズ６２を透過している。これにより、透過光が集光する瞳面６４に、４個の２次光源が生成されている。

【0037】

また、レンズアレイ６０には、図示しない回転機構が設けられている。これにより、レンズアレイ６０は、回転軸６０ａを中心として所定の速度で回転可能である。レンズアレイ６０の回転軸６０ａは、例えば、レーザ光の光軸と略平行な軸である。レンズアレイ６０は、回転することにより、レーザ光が透過する要素レンズ６２を平均化し、瞳面６４における２次光源を平均化する。これにより、２次光源の光量ムラを抑制することができる。尚、瞳面６４には絞りが設けられてもよい。

【0038】

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の面に集光させる。

【0039】

図３は、本実施形態によるレンズアレイ６０の構成の一例を示す平面図である。
レンズアレイ６０は、例えば、図３に示すように円盤形状である。レンズアレイ６０の直径は、例えば、１００ｍｍであるが、設計事項であるためこれに限られない。尚、レンズアレイ６０は、円盤形状に限られず、円筒形状であってもよい。

【0040】

複数の要素レンズ６２は、レンズアレイ６０の回転軸６０ａの周囲に配置されている。複数の要素レンズ６２は、複数の要素レンズ６２の配置の略中心（以下、レンズアレイ中心ともいう）６２ａからの放射線に沿って略直線状に配置され、かつ、レンズアレイ中心６２ａに対する複数の同心円に沿って略円形状に配置されている。図３に示す各要素レンズ６２の外形は、上記放射線の線分と上記同心円の円弧とで構成される。従って、複数の要素レンズ６２間の境界線は円弧や放射状の直線で構成される。しかし、実際には、レンズアレイ６０の面積に対する一つひとつの要素レンズ６２の面積の比率は図３に示す比率よりも小さい。即ち、図３に示すよりも多くの要素レンズ６２がレンズアレイ６０上に設けられている。従って、各要素レンズ６２の外形は、矩形（例えば、略長方形または略正方形）とみなすことができる。複数の要素レンズ６２間の境界線は直交する複数の直線とみなすことができる。複数の要素レンズ６２のパターンは、例えば、フォトリソグラフィ技術により作製される。

【0041】

光束５２は、図２に示すエキスパンダレンズ５を通過して要素レンズ６２に入射するレーザ光を示している。光束５２の直径は、例えば、１０ｍｍであるが、設計事項であるためこれに限られない。光束５２は、複数の要素レンズ６２に入射している。図３に示す光束５２は、４個の要素レンズ６２を透過している。しかし、上述のように、レンズアレイ６０の面積に対する各要素レンズ６２の面積の比率は、図３に示すその比率よりも小さいため、例えば、光束５２は１０から２０個程度の要素レンズ６２を透過してもよい。

【0042】

レンズアレイ６０上における光束５２の入射位置は、レンズアレイ６０の回転により変化する。光束５２の軌道５２ａは、レンズアレイ６０上における光束５２の入射位置の軌道を示す。光束の軌道５２ａは、レンズアレイ６０の回転軸６０ａを中心とした軌道となる。

【0043】

光束５２は、図３に示すように、レンズアレイ６０が１回転する毎に、レンズアレイ中心６２ａに対する同心円の方向（以下、同心円方向Ｄ１）に配列するｎ個（ｎは自然数）の要素レンズ６２を透過する。従って、２次光源は、レンズアレイ６０が１回転することにより、同心円方向にｎ個分に平均化される。これにより、瞳面６４における２次光源の光量ムラが抑制される。

【0044】

また、レンズアレイ６０の回転軸６０ａは、図３に示すように、レンズアレイ中心６２ａからずれている。これにより、レンズアレイ６０上における光束５２の入射位置とレンズアレイ中心６２ａとの間の距離は、レンズアレイ６０の回転により変化する。上記放射線の方向（以下、放射方向Ｄ２）の要素レンズ６２の幅（あるいは長さ）を１ピッチとした場合、レンズアレイ中心６２ａと回転軸６０ａとの間のずれの大きさは、０．５ピッチの整数倍にする。例えば、図３に示す例では、レンズアレイ中心６２ａと回転軸６０ａとの間のずれは、放射方向に１ピッチ分である。従って、レンズアレイ６０が１８０°回転したとき、光束５２は２ピッチ分ずれる。即ち、レンズアレイ６０が１回転するごとに、放射方向に配列する要素レンズ６２の２個分（２ピッチ分）の２次光源が平均化される。これにより、瞳面６４における２次光源の光量ムラが抑制される。

【0045】

図４は、図２に示す瞳面６４における光量ムラと、レンズアレイ６０の回転軸６０ａからレンズアレイ中心６２ａまでのシフト量との関係を示すグラフである。縦軸に示す光量ムラは、レンズアレイ６０が１回転したときに、瞳面６４における光量の最大値と最小値との差（ばらつき）である。瞳面６４における２次光源は点であるが、要素レンズ６２の面積の１０分の１の面積に光が集光していると仮定して計算している。また、光量ムラは、シフト量が０の場合を１とした相対値である。横軸に示すシフト量は、レンズアレイ６０の回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとの間の距離を、要素レンズ６２の放射方向の１ピッチで割った値である。従って、回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとが一致する場合、シフト量は０である。回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとの間のずれが大きくなるほど、シフト量は大きくなる。例えば、図３に示すレンズアレイ６０において、回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとの間のずれが１ピッチである場合、シフト量は１（１ピッチ）となる。

【0046】

まず、図４においてシフト量が０の場合について説明する。シフト量が０である場合、レンズアレイ６０上における光束５２の入射位置とレンズアレイ中心６２ａとの間の距離は、レンズアレイ６０の回転によっては変化しない。この場合、光束５２から見て要素レンズ６２は、同心円方向に相対的に移動するが、放射方向には移動しない。従って、２次光源は、同心円方向に配列する要素レンズ６２によって平均化されるが、放射方向に配列する要素レンズ６２によっては平均化されない。例えば、図３の回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとが一致しているものとすると、光束５２のうち、要素レンズ６２の中心が通過する位置５２＿１では、２次光源の光量は平均化される。また、放射方向に隣接する要素レンズ６２間の境界線Ｂが通過する位置５２＿２でも、２次光源の光量は平均化される。しかし、位置５２＿１と位置５２＿２との間では、２次光源の光量は平均化されない。従って、光束５２内において、位置５２＿１と位置５２＿２とで、２次光源の光量差が大きくなる。このときの２次光源の光量の最大値と最小値との差（光量ムラ）を１とする。

【0047】

次に、図４においてシフト量が０から０．５までの間にある場合について説明する。この場合、レンズアレイ６０の回転によって、要素レンズ６２は、光束５２に対して、同心円方向に相対移動し、かつ、放射方向にも０〜１ピッチだけ相対移動（往復運動）する。これにより、上記境界線Ｂは、レンズアレイ６０の回転に伴って、放射方向に移動する。従って、位置５２＿１と位置５２＿２との間でも、２次光源の光量は放射方向に平均化されていき、光量ムラは１から低下する。

【0048】

しかし、回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとの間のシフト量が０．５未満の場合、レンズアレイ６０の回転によって、光束５２に対する要素レンズ６２の放射方向への相対的な移動距離（１８０°回転するごとの移動距離）は、１ピッチ未満となる。即ち、境界線Ｂの放射方向への移動距離は１ピッチ未満となる。従って、２次光源の光量は、光束５２の全体としてはまだ平均化されていない。よって、図４に示すように、シフト量が０．５未満の場合、光量ムラは、０になっていない。

【0049】

次に、シフト量が０．５である場合について説明する。回転軸６０ａとレンズアレイ中心６２ａとの間のシフト量が０．５になると、レンズアレイ６０の回転によって、光束５２に対する要素レンズ６２の放射方向への相対的な移動距離（１８０°回転するごとの移動距離）は、１ピッチとなる。即ち、境界線Ｂの放射方向への移動距離が１ピッチとなる。従って、２次光源の光量は、放射方向においても光束５２の全体に亘って平均化される。よって、図４に示すように、シフト量が０．５の場合、光量ムラは、ほぼ０になっている。つまり、瞳面６４全体において、２次光源の光量は平均化され、ほぼ一定となる。

【0050】

次に、シフト量が０．５から１までの間について説明する。

【0051】

この場合、レンズアレイ６０の回転によって、要素レンズ６２は、光束５２に対して、同心円方向に相対移動し、かつ、放射方向にも１〜２ピッチだけ相対移動（往復運動）する。シフト量が０．５よりも大きくかつ１未満の場合、レンズアレイ６０の回転によって、光束５２に対する要素レンズ６２の放射方向への相対的な移動距離（１８０°回転するごとの移動距離）は、１ピッチより大きくかつ２ピッチ未満となる。即ち、境界線Ｂの放射方向への移動距離は、１ピッチより大きくかつ２ピッチ未満となる。従って、２次光源の光量は、光束５２の全体としては平均化されていない。よって、図４に示すように、シフト量が０．５〜１未満の場合、光量ムラは、０になっていない。

【0052】

シフト量が１になると、レンズアレイ６０の回転によって、境界線Ｂの放射方向への移動距離が２ピッチとなる。従って、２次光源の光量は、放射方向においても光束５２の全体に亘って平均化され、光量ムラはほぼ０になる。

【0053】

同様に、シフト量が０．５の整数倍のときに、光量ムラはほぼ０となる。一方、シフト量が０．５の整数倍でないときに、光量ムラは０より大きい値となる。
例えば、シフト量が０．５の整数倍である場合、レンズアレイ６０の回転によって、境界線Ｂの放射方向への移動距離が１ピッチの整数倍となる。これにより、瞳面６４全体の光量が均一になるため、光量ムラは０になる。

【0054】

一方、シフト量が０．５の整数倍からずれている場合、レンズアレイ６０の回転によって、境界線Ｂの放射方向への移動距離が１ピッチの整数倍からずれる。この場合、瞳面６４全体の光量は均一にならず、光量ムラが発生する。また、図４に示すように、シフト量が大きくなるにつれて、光量ムラのピークは小さくなる傾向にある。シフト量が大きくなるにつれて、レンズアレイ６０が回転したときに、光束５２を放射方向へ相対的に通過する要素レンズ６２の数が多くなり、光束５２の光量がより平均化されるからである。

【0055】

従って、シフト量を調整して光量ムラを抑制することにより、瞳面６４における２次光源の光量ムラを抑制することができる。その結果、マスク１の照射面における光の光量ムラを抑制することができる。

【0056】

シフト量が小さくなるにつれ、シフト量が０．５の整数倍からずれると、光量ムラの増加率（増加度合い）は大きくなる。従って、シフト量が小さい場合には、シフト量は０．５の整数倍に近い方が好ましい。すなわち、レンズアレイ６０の回転軸６０ａは、レンズアレイ中心６２ａから、放射方向の要素レンズ６２のピッチの半分の略整数倍ずれていることが好ましい。

【0057】

一方、シフト量が大きくなるにつれ、シフト量が０．５の整数倍から多少ずれても、光量ムラの増加率はあまり大きくならない。従って、シフト量が大きい場合には、シフト量は０．５の整数倍から或る程度ずれていても許容される場合がある。従って、光量ムラを抑制するためには、シフト量は大きい方が好ましいと言える。例えば、シフト量が０．５以上の場合の光量ムラは、シフト量が０．５未満の場合の光量ムラに比べて十分小さい。従って、シフト量は０．５以上であることが好ましい。すなわち、レンズアレイ６０の回転軸６０ａは、レンズアレイ中心６２ａから、放射方向の要素レンズ６２のピッチの半分以上ずれていることが好ましい。

【0058】

次に、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数（回転速度）と２次光源の光量ムラとの関係について説明する。尚、画像取得時間を一定として回転数を変化させてもよく、回転速度を一定として画像取得時間を変化させてもよい。

【0059】

シフト量が０．５の整数倍の場合、画像取得時間（あるいは単位時間）におけるレンズアレイ６０の回転数が整数倍であれば、光束５２は、レンズアレイ６０に対して放射方向に１ピッチの整数倍だけ往復する。この場合、瞳面６４全体の光量が均一になるため、光量ムラはほぼ０である。

【0060】

一方、シフト量が０．５の整数倍の場合であっても、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数が整数倍でなければ、光束５２は、レンズアレイ６０に対して放射方向に１ピッチの整数倍±α（α＜１ピッチ）だけ往復する。従って、光量ムラが存在する。

【0061】

また、回転速度が速くなるにつれ、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数が大きくなり、２次光源の光量ムラの増大は抑制される。これは、回転速度が速くなると、単位時間に光束５２を通過する要素レンズ６２の数が多くなるので、光束５２の光量がより均一に平均化されるからである。よって、レンズアレイ６０の回転速度が速ければ、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数が整数倍からずれても、２次光源の光量ムラの増大は抑制される。従って、レンズアレイ６０の回転速度が速い場合には、画像取得時間は、レンズアレイ６０の回転周期の整数倍であってもよく、整数倍から或る程度ずれていてもよい。例えば、画像取得時間においてレンズアレイ６０が１回転すれば、光量は比較的均一に平均化される。従って、レンズアレイ６０は、画像取得時間において、少なくとも１回転すればよい。すなわち、画像取得時間は、レンズアレイ６０の回転周期以上であればよい。

【0062】

逆に、レンズアレイ６０の回転速度が比較的遅い場合、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数は、整数であることが好ましい。すなわち、画像取得時間は、レンズアレイ６０の回転周期の略整数倍であることが好ましい。レンズアレイ６０の回転速度が比較的遅い場合、画像取得時間におけるレンズアレイ６０の回転数が整数からずれると、２次光源の光量ムラの増加率は大きくなるからである。

【0063】

次に、本実施形態に従った検査装置１００によるマスク１のパターン検査の動作について説明する。

【0064】

検査工程は、マスク１の光学画像を取得する工程（光学画像取得工程）と、マスク１に形成されたパターンの設計パターンデータを記憶する工程（記憶工程）と、参照画像を生成する工程の一例となる展開工程およびフィルタ処理工程と、光学画像と参照画像を比較する工程（比較工程）とを有する。

【0065】

＜光学画像取得工程＞
光学画像取得工程では、検査装置１００は、マスク１の光学画像（測定データ）を取得する。

【0066】

図５は、マスク１に形成されたパターンの欠陥を検出するための光学画像の取得手順を説明する図である。

【0067】

図５のマスク１は、図１のＸＹテーブル３の上に載置されているものとする。また、マスク１上の検査領域は、図５に示すように、短冊状の複数のストライプ２０_１，２０_２，２０_３，２０_４，・・・に仮想的に分割されている。各ストライプは、例えば、幅が数百μｍであって、長さがマスク１のＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の領域とすることができる。

【0068】

検査装置１００は、ストライプ毎に光学画像を取得する。すなわち、図５で光学画像を取得する際には、各ストライプ２０_１，２０_２，２０_３，２０_４，・・・を連続的に走査するように、検査装置１００はＸＹテーブル３の動作を制御する。具体的には、ＸＹテーブル３が図５の−Ｘ方向に移動しながら、撮像部７がマスク１の光学画像を取得する。このとき、マスク１への照射光は、図２の２次光源（瞳面６４）から得られる光であり、光量ムラの無い略均一な光量を有する光である。そして、図１のセンサ１０５に、図５に示されるような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。すなわち、第１のストライプ２０_１における画像を取得した後、第２のストライプ２０_２における画像を取得する。この場合、ＸＹテーブル３が−Ｙ方向にステップ移動した後、第１のストライプ２０_１における画像の取得時の方向（−Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ方向）に移動しながら光学画像を取得して、走査幅Ｗの画像がセンサ１０５に連続的に入力される。第３のストライプ２０_３における画像を取得する場合には、ＸＹテーブル３が−Ｙ方向にステップ移動した後、第２のストライプ２０_２における画像を取得する方向（Ｘ方向）とは逆方向、すなわち、第１のストライプ２０_１における画像を取得した方向（−Ｘ方向）に、ＸＹテーブル３が移動する。尚、図５の矢印は、光学画像が取得される方向と順序を示しており、斜線部分は、光学画像の取得が済んだ領域を表している。

【0069】

センサ回路１０６は、以上のようにして得られた光学画像を、図１の比較回路１０８へ送る。

【0070】

図６は、図１の検査装置１００におけるデータの流れを示す概念図である。

【0071】

図６に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されてマスク１に形成されるパターンデータが格納される。設計中間データ２０２は、レイヤ毎に各検査装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に検査装置１００に入力される。

【0072】

＜記憶工程＞
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。

【0073】

＜展開工程＞
展開工程では、図１の展開回路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す。

【0074】

図形データとなる設計パターンデータが展開回路１１１に入力されると、展開回路１１１は、設計パターンデータを図形毎のデータにまで展開し、その図形データの図形形状を示す図形コード、図形寸法などを解釈する。そして、所定の量子化寸法のグリッドを単位とするマス目内に配置されるパターンとして２値ないしは多値のイメージデータ（設計画像データ）を展開する。

【0075】

そして、展開回路１１１は、このイメージデータを参照回路１１２に送る。

【0076】

＜フィルタ処理工程＞
フィルタ処理工程では、参照回路１１２は、展開回路１１１から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す。これにより、光学画像と比較する参照画像を作成する。

【0077】

＜比較工程＞
上述した通り、センサ回路１０６は、得られた光学画像データを比較回路１０８へ送る。また、参照回路１１２は、参照画像データを比較回路１０８へ送る。

【0078】

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で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。

【0079】

比較判定の結果、光学画像と参照画像との差が所定の値を超えたとき、その箇所は欠陥と判定される。次いで、欠陥の座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像および参照画像とが、記憶部１０９に保存される。

【0080】

検査結果２０５は、レビュー装置５００に送られる。レビューは、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。

【0081】

レビュー工程を経て判別された欠陥情報は、図１の記憶部１０９に保存される。レビュー装置５００で１つでも修正すべき欠陥が確認されると、マスク１は、欠陥情報リスト２０７とともに、検査装置１００の外部装置である修正装置６００に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リスト２０７には、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。このように、マスク検査は実行される。

【0082】

以上のように、本実施形態による検査装置１００において、複数の要素レンズ６２は、レンズアレイ６０の回転軸６０ａの周囲に配置される。また、複数の要素レンズ６２は、レンズアレイ中心６２ａからの放射線に沿って配置され、かつ、レンズアレイ中心６２ａに対する複数の同心円に沿って配置される。さらに、レンズアレイ６０の回転軸６０ａは、レンズアレイ中心６２ａからずれている。これにより、レンズアレイ６０の回転によって、光束５２が透過する要素レンズ６２は、放射方向および同心円方向の両方において平均化される。従って、光学系の瞳面６４における２次光源の光量ムラが抑制され、マスク１の照射面における照射光の光量ムラも抑制される。

【0083】

また、２次光源の光量ムラが抑制されることにより、光エネルギー密度がより均一になる。これにより、照明系の光学素子や対物レンズが劣化したり、不純物が付着して透過率が低下することを抑制することができる。

【0084】

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。

【符号の説明】

【0085】

１００ 検査装置、１ マスク、４ 光源、５ エキスパンダレンズ、６０ レンズアレイ、６０ａ 回転軸、６２ 要素レンズ、６２ａ レンズアレイ中心、７ 撮像部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】