特開 2024-658 検査装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000658

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/02 20210101AFI20231226BHJP

   G01N 21/956 20060101ALI20231226BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20231226BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20231226BHJP

   G03B 15/02 20210101ALI20231226BHJP

   G03B 15/05 20210101ALI20231226BHJP

   G03B 11/00 20210101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

G02B7/02 C

G01N21/956 A

G01N21/88 H

G02B7/02 E

G02B7/02 Z

G03B15/00 T

G03B15/02 R

G03B15/05

G03B11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099472

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000115902

【氏名又は名称】レーザーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100129953

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 康弘

(72)【発明者】

【氏名】武久 究

(72)【発明者】

【氏名】楠瀬 治彦

【テーマコード（参考）】

2G051

2H044

2H053

2H083

【Ｆターム（参考）】

2G051AA56

2G051AB02

2G051BA11

2G051CA04

2G051CB01

2H044AC04

2H044AE06

2H044AJ07

2H053CA45

2H053DA04

2H083AA06

2H083AA26

(57)【要約】

【課題】気圧の変化による収差の増大を抑制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】本開示に係る検査装置１は、試料８０を照明する照明光Ｌ１０を集光するとともに、試料８０で反射した反射光Ｒ１０を透過させる対物レンズ部３０と、対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０を検出する検出部５０と、対物レンズ部３０に供給するパージガス３６を生成するパージガス生成部７０と、を備え、対物レンズ部３０は、複数のレンズ３２と、レンズ３２とレンズ３２との間にパージガス３６を供給する供給路３５と、を有し、パージガス生成部７０は、第１のガス７４ａの流量を調整する第１の調整部７２ａと、パージガス３６の屈折率を小さくする第２のガス７４ｂの流量を調整する第２の調整部７２ｂと、パージガス３６の屈折率を大きくする第３のガス７４ｃの流量を調整する第３の調整部７２ｃと、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を照明する照明光を集光するとともに、前記試料で反射した反射光を透過させる対物レンズ部と、
前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出する検出部と、
前記対物レンズ部に供給するパージガスを生成するパージガス生成部と、
を備え、
前記対物レンズ部は、
複数のレンズと、
前記レンズと前記レンズとの間に前記パージガスを供給する供給路と、
を有し、
前記パージガス生成部は、
前記パージガスに含まれる第１のガスの流量を調整する第１の調整部と、
前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を小さくする第２のガスの流量を調整する第２の調整部と、
前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を大きくする第３のガスの流量を調整する第３の調整部と、
を有する、
検査装置。

【請求項2】

前記対物レンズ部の近傍の気圧を検出する気圧センサをさらに備え、
前記パージガス生成部は、前記気圧センサが検出した前記気圧に基づいて、前記第１の調整部、前記第２の調整部及び前記第３の調整部を制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、
前記気圧が所定の気圧よりも高い場合に、前記第１のガス及び前記第２のガスを含む前記パージガスを生成し、
前記気圧が所定の気圧よりも低い場合に、前記第１のガス及び前記第３のガスを含む前記パージガスを生成する、
請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記第１のガスは、窒素を含み、
前記第２のガスは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含み、
前記第３のガスは、二酸化炭素及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含む、
請求項１または２に記載の検査装置。

【請求項4】

前記対物レンズ部は、前記パージガスを供給される供給口及び前記パージガスを排出する排出口をさらに有し、
前記排出口は、前記パージガスを、前記試料と試料上の前記レンズとの間に排出する、
請求項１または２に記載の検査装置。

【請求項5】

第１の直線偏光を含む前記照明光を前記対物レンズ部に向かうように反射するとともに、第２の直線偏光を含む前記反射光を透過させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズ部との間に配置されたλ／４波長板と、
をさらに備え、
前記λ／４波長板は、前記第１の直線偏光を含む前記照明光を第１の円偏光を含む前記照明光に変換し、
前記対物レンズ部は、前記第１の円偏光を含む前記照明光を前記試料に集光し、
前記第１の円偏光を含む前記照明光は、前記試料で反射することにより、第２の円偏光を含む前記反射光になり、
前記対物レンズ部は、前記第２の円偏光を含む前記反射光を透過させ、
前記λ／４波長板は、前記第２の円偏光を含む前記反射光を第２の直線偏光を含む前記反射光に変換し、
前記検出部は、前記λ／４波長板及び前記偏光ビームスプリッタを介して、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出し、
前記気圧センサは、前記λ／４波長板と前記試料との間における前記対物レンズ部の近傍の前記気圧を検出する、
請求項２に記載の検査装置。

【請求項6】

パージガスを生成するステップと、
複数のレンズ及びレンズ間に前記パージガスを供給する供給路を有する対物レンズ部に前記パージガスを供給するステップと、
前記対物レンズ部によって照明光を試料に集光するとともに、前記試料で反射した反射光を前記対物レンズ部に対して透過させるステップと、
前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出するステップと、
を備え、
前記パージガスを生成するステップにおいて、
前記パージガスに含まれる第１のガスの流量、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を小さくする第２のガスの流量、及び、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を大きくする第３のガスの流量を調整することにより、前記パージガスを生成する、
検査方法。

【請求項7】

前記パージガスを生成するステップにおいて、
前記対物レンズ部の近傍の気圧を検出する気圧センサが検出した前記気圧に基づいて、前記第１のガスの流量、前記第２のガスの流量、及び、前記第３のガスの流量を調整する際に、
前記気圧が所定の気圧よりも高い場合に、前記第１のガス及び前記第２のガスを含む前記パージガスを生成し、
前記気圧が所定の気圧よりも低い場合に、前記第１のガス及び前記第３のガスを含む前記パージガスを生成する、
請求項６に記載の検査方法。

【請求項8】

前記パージガスを生成するステップにおいて、
前記第１のガスは、窒素を含み、
前記第２のガスは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含み、
前記第３のガスは、炭酸ガス及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含む、
請求項６または７に記載の検査方法。

【請求項9】

前記パージガスを供給するステップにおいて、
前記対物レンズ部は、前記パージガスを供給される供給口及び前記パージガスを排出する排出口を有し、
前記排出口は、前記パージガスを、前記試料と試料上の前記レンズとの間に排出する、
請求項６または７に記載の検査方法。

【請求項10】

前記対物レンズ部に対して透過させるステップにおいて、
第１の直線偏光を含む前記照明光は、偏光ビームスプリッタによって前記対物レンズ部に向かうように反射し、
前記第１の直線偏光を含む前記照明光は、λ／４波長板によって第１の円偏光を含む前記照明光に変換され、
前記第１の円偏光を含む前記照明光は、前記対物レンズ部によって、前記試料に集光され、
前記試料に集光した前記照明光は、前記試料で反射することにより、第２の円偏光を含む前記反射光になり、
前記第２の前記円偏光を含む前記反射光は、前記対物レンズ部を透過し、
前記対物レンズ部を透過した前記反射光は、前記λ／４波長板によって第２の直線偏光を含む前記反射光に変換され、
前記第２の直線偏光を含む前記反射光は、前記偏光ビームスプリッタを透過し、
前記反射光を検出するステップにおいて、
前記λ／４波長板及び前記偏光ビームスプリッタを介して、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出し、
前記パージガスを生成するステップにおいて、
前記気圧センサは、前記λ／４波長板と前記試料との間における前記対物レンズ部の近傍の前記気圧を検出する、
請求項７に記載の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体製造工程で利用されるフォトマスク（以下、単にマスクと呼ぶ。）における欠陥を検出するためのマスクの検査装置及び検査方法に関する。本開示の検査装置及び検査方法は、例えば、回路パターンが形成されたマスクを検査対象とする。このようなマスクを、パターンを付ける前のブランクスと区別して、パターン付きマスクと呼ばれることがある。

【背景技術】

【0002】

一般に、マスクの欠陥を検査する検査装置では、検査対象であるマスクのパターン面を拡大して、ＣＣＤカメラやＴＤＩカメラ等の二次元画像センサでパターン面を観察している。パターン面を拡大するためには、マスクの近傍に配置した対物レンズと、リレーレンズとで構成される拡大光学系が用いられる。つまり、この拡大光学系によって、パターン面の観察領域が二次元画像センサに拡大投影される。

【0003】

一方、半導体製造工程の進歩による微細化と共に、許容できない欠陥サイズが年々小さくなっている。よって、欠陥検出感度を高めるために、対物レンズの開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を高める必要がある。理由としては、式（１）に示したように、解像性能を示す解像限界値Ｒは、ＮＡに反比例するからである。なお、式（１）におけるλは波長を示す。

【0004】

Ｒ＝０．２５・λ／ＮＡ （１）

【0005】

実際のマスクの検査装置では、０．８程度のＮＡの対物レンズが広く利用されている。これまでのマスクの検査装置に関しては、例えば、下記非特許文献１及び２に具体的な構成が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－１１０５３８号公報

【特許文献2】特開２００５－３１７６２６号公報

【特許文献3】特開２００６－０８０５３５号公報

【特許文献4】特開平０６－２０８０５６号公報

【特許文献5】特開平１１－０６７６５１号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】佐久間純「半導体検査装置用ＤＵＶ光源開発の進展」レーザー研究、第４１巻第９号第６９７－７０２頁、２０１３年

【非特許文献2】William Broadbent, Gregg Inderhees, Tetsuya Yamamoto, Isaac Lee and Phillip Lim, "EUV Reticle Inspection with a 193nm Reticle Inspector", Proc. of SPIE Vol. 8701 87010W-1-11

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

マスク検査装置の欠陥検出能力、すなわち、感度を高めるためには、対物レンズの高ＮＡ化が有効である。しかしながら、特に、ＮＡが０．８を超すような高ＮＡ対物レンズを用いると、対物レンズの温度変化や周辺の気圧の変化によって、レンズの収差の増大が問題になってくる。温度変化に対しては、検査装置が設置される周囲の温度（設置場所の空気の温度）を一定にすることは技術的に容易である。しかし、周囲の気圧の変化の影響を受けないようにするのは困難である。理由としては、例えば、装置全体を気密容器で覆うような大規模な改造が必要になるだけでなく、マスクの出し入れや、メンテナンス時の装置内へのアクセスが不便になるからである。

【0009】

ところで、対物レンズの内部を清浄化するために用いられるパージガスには、窒素ガスが一般的に用いられている。対物レンズ内のパージガスの気圧は、周囲の気圧とほぼ等しいため、図４に示したように、気圧が変化すると屈折率が変化する。すなわち、気圧が高くなるほど屈折率が高くなり、気圧が低くなるほど屈折率が低くなる。このような対物レンズ内部に満たされる気体の屈折率の変化が、レンズの収差を特に増大させる要因になっている。

【0010】

本開示の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、高ＮＡ対物レンズを搭載したマスク等の検査装置において、装置が配置された環境の気圧を一定にすることなく、気圧の変化による収差の増大を抑制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である。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係る検査装置は、試料を照明する照明光を集光するとともに、前記試料で反射した反射光を透過させる対物レンズ部と、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出する検出部と、前記対物レンズ部に供給するパージガスを生成するパージガス生成部と、を備え、前記対物レンズ部は、複数のレンズと、前記レンズと前記レンズとの間に前記パージガスを供給する供給路と、を有し、前記パージガス生成部は、前記パージガスに含まれる第１のガスの流量を調整する第１の調整部と、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を小さくする第２のガスの流量を調整する第２の調整部と、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を大きくする第３のガスの流量を調整する第３の調整部と、を有する。

【0012】

上記検査装置では、前記対物レンズ部の近傍の気圧を検出する気圧センサをさらに備え、前記パージガス生成部は、前記気圧センサが検出した前記気圧に基づいて、前記第１の調整部、前記第２の調整部及び前記第３の調整部を制御する制御部をさらに有し、前記制御部は、前記気圧が所定の気圧よりも高い場合に、前記第１のガス及び前記第２のガスを含む前記パージガスを生成し、前記気圧が所定の気圧よりも低い場合に、前記第１のガス及び前記第３のガスを含む前記パージガスを生成してもよい。

【0013】

上記検査装置では、前記第１のガスは、窒素を含み、前記第２のガスは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含み、前記第３のガスは、二酸化炭素及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含んでもよい。

【0014】

上記検査装置では、前記対物レンズ部は、前記パージガスを供給される供給口及び前記パージガスを排出する排出口をさらに有し、前記排出口は、前記パージガスを、前記試料と前記試料上の前記レンズとの間に排出してもよい。

【0015】

上記検査装置では、第１の直線偏光を含む前記照明光を前記対物レンズ部に向かうように反射するとともに、第２の直線偏光を含む前記反射光を透過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタと前記対物レンズ部との間に配置されたλ／４波長板と、をさらに備え、前記λ／４波長板は、前記第１の直線偏光を含む前記照明光を第１の円偏光を含む前記照明光に変換し、前記対物レンズ部は、前記第１の円偏光を含む前記照明光を前記試料に集光し、前記第１の円偏光を含む前記照明光は、前記試料で反射することにより、第２の円偏光を含む前記反射光になり、前記対物レンズ部は、前記第２の円偏光を含む前記反射光を透過させ、前記λ／４波長板は、前記第２の円偏光を含む前記反射光を第２の直線偏光を含む前記反射光に変換し、前記検出部は、前記λ／４波長板及び前記偏光ビームスプリッタを介して、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出し、前記気圧センサは、前記λ／４波長板と前記試料との間における前記対物レンズ部の近傍の前記気圧を検出してもよい。

【0016】

本開示に係る検査方法は、パージガスを生成するステップと、複数のレンズ及びレンズ間に前記パージガスを供給する供給路を有する対物レンズ部に前記パージガスを供給するステップと、前記対物レンズ部によって照明光を試料に集光するとともに、前記試料で反射した反射光を前記対物レンズ部に対して透過させるステップと、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出するステップと、を備え、前記パージガスを生成するステップにおいて、前記パージガスに含まれる第１のガスの流量、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を小さくする第２のガスの流量、及び、前記パージガスに混合させることにより前記パージガスの屈折率を大きくする第３のガスの流量を調整することにより、前記パージガスを生成する。

【0017】

上記検査方法では、前記パージガスを生成するステップにおいて、前記対物レンズ部の近傍の気圧を検出する気圧センサが検出した前記気圧に基づいて、前記第１のガスの流量、前記第２のガスの流量、及び、前記第３のガスの流量を調整する際に、前記気圧が所定の気圧よりも高い場合に、前記第１のガス及び前記第２のガスを含む前記パージガスを生成し、前記気圧が所定の気圧よりも低い場合に、前記第１のガス及び前記第３のガスを含む前記パージガスを生成してもよい。

【0018】

上記検査方法では、前記パージガスを生成するステップにおいて、前記第１のガスは、窒素を含み、前記第２のガスは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含み、前記第３のガスは、炭酸ガス及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含んでもよい。

【0019】

上記検査方法では、前記パージガスを供給するステップにおいて、前記対物レンズ部は、前記パージガスを供給される供給口及び前記パージガスを排出する排出口を有し、前記排出口は、前記パージガスを、前記試料と前記試料上の前記レンズとの間に排出してもよい。

【0020】

上記検査方法では、前記対物レンズ部に対して透過させるステップにおいて、第１の直線偏光を含む前記照明光は、偏光ビームスプリッタによって前記対物レンズ部に向かうように反射し、前記第１の直線偏光を含む前記照明光は、λ／４波長板によって第１の円偏光を含む前記照明光に変換され、前記第１の円偏光を含む前記照明光は、前記対物レンズ部によって、前記試料に集光され、前記試料に集光した前記照明光は、前記試料で反射することにより、第２の円偏光を含む前記反射光になり、前記第２の前記円偏光を含む前記反射光は、前記対物レンズ部を透過し、前記対物レンズ部を透過した前記反射光は、前記λ／４波長板によって第２の直線偏光を含む前記反射光に変換され、前記第２の直線偏光を含む前記反射光は、前記偏光ビームスプリッタを透過し、前記反射光を検出するステップにおいて、前記λ／４波長板及び前記偏光ビームスプリッタを介して、前記対物レンズ部を透過した前記反射光を検出し、前記パージガスを生成するステップにおいて、前記気圧センサは、前記λ／４波長板と前記試料との間における前記対物レンズ部の近傍の前記気圧を検出してもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、気圧の変化による収差の増大を抑制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。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】実施形態１に係る検査装置を例示した構成図である。

【図2】実施形態１に係る対物レンズ部の構成を例示した断面図である。

【図3】実施形態１に係るパージガス生成部を例示した構成図である。

【図4】実施形態１に係る窒素ガスの屈折率の圧力依存性を例示したグラフであり、横軸は、気圧を示し、縦軸は、屈折率を示す。

【図5】実施形態１に係るアルゴン及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおけるアルゴンの混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。

【図6】実施形態１に係る二酸化炭素及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおける二酸化炭素の混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。

【図7】実施形態１に係るヘリウム及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおけるヘリウムの混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。

【図8】実施形態１に係る六フッ化硫黄及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおける六フッ化硫黄の混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。

【図9】実施形態１に係る各種のガスの屈折率を例示した図である。

【図10】実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本開示の好適な実施の形態を示すものであって、本開示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。

【0024】

（実施形態１）
実施形態１に係る検査装置を説明する。本実施形態の検査装置は、例えば、半導体製造工程で用いられるマスクの検査装置である。まず、検査装置の構成を説明する。図１は、実施形態１に係る検査装置を例示した構成図である。図１に示すように、検査装置１は、偏光ビームスプリッタ１０、λ／４波長板２０、対物レンズ部３０、リレーレンズ４０、検出部５０、気圧センサ６０及びパージガス生成部７０を備えている。検査装置１は、これ以外の光学部材等を含んでもよい。検査装置１は、パターンが形成されたマスク等の試料８０を検査する。ここで、検査装置１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。試料８０の検査面をＸＹ面とし、試料８０の検査面に直交する方向をＺ軸方向とする。

【0025】

光源ＬＳから生成された照明光Ｌ１０は、偏光ビームスプリッタ１０に入射する。照明光Ｌ１０は、直線偏光を含んでもよい。例えば、照明光Ｌ１０は、Ｓ偏光を含んでもよい。Ｓ偏光を含む照明光Ｌ１０は、偏光ビームスプリッタ１０によって反射する。このように、偏光ビームスプリッタ１０は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ１０を対物レンズ部３０に向かうように反射する。Ｓ偏光を第１の直線偏光と呼ぶ場合がある。対物レンズ部３０に向かうように反射した照明光Ｌ１０は、λ／４波長板２０を通過する。

【0026】

λ／４波長板２０は、偏光ビームスプリッタ１０と対物レンズ部３０との間に配置されている。λ／４波長板２０は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ１０を右回りの円偏光を含む照明光Ｌ１０に変換する。右回りの円偏光を、第１の円偏光と呼ぶ場合がある。

【0027】

対物レンズ部３０は、右回りの円偏光を含む照明光Ｌ１０を試料８０に集光する。照明光Ｌ１０は、例えば、試料８０におけるマスクのパターン面を照明する。右回りの円偏光を含む照明光Ｌ１０は、試料８０で反射することにより、左回りの円偏光を含む反射光Ｒ１０になる。左回りの円偏光を、第２の円偏光と呼ぶ場合がある。

【0028】

対物レンズ部３０は、試料８０で反射された左回りの円偏光を含む反射光Ｒ１０を透過させる。このように、対物レンズ部３０は、試料８０を照明する照明光Ｌ１０を集光するとともに、試料８０で反射した反射光Ｒ１０を透過させる。対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０は、λ／４波長板２０を通過する。

【0029】

λ／４波長板２０は、左回りの円偏光を含む反射光Ｒ１０を、Ｐ偏光を含む反射光Ｒ１０に変換する。Ｐ偏光の直線偏光を、第２の直線偏光と呼ぶ場合がある。Ｐ偏光を含む反射光Ｒ１０は、偏光ビームスプリッタ１０に入射する。偏光ビームスプリッタ１０は、Ｐ偏光を含む反射光Ｒ１０を透過させる。

【0030】

なお、Ｓ偏光を第１の直線偏光、Ｐ偏光を第２の直線偏光、右回りの円偏光を第１の円偏光、左回りの円偏光を第２の円偏光としたが、これに限らず、Ｓ偏光を第２の直線偏光、Ｐ偏光を第１の直線偏光、右回りの円偏光を第２の円偏光、左回りの円偏光を第１の円偏光としてもよい。

【0031】

偏光ビームスプリッタ１０を透過した反射光Ｒ１０は、リレーレンズ４０で集光され、画像センサ等の検出部５０で検出される。このように、検出部５０は、対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０を検出する。具体的には、検出部５０は、λ／４波長板２０及び偏光ビームスプリッタ１０を介して、対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０を検出する。検出部５０は、例えば、ＴＤＩを用いたカメラでもよい。

【0032】

気圧センサ６０は、検査装置１内の気圧を検出する。具体的には、気圧センサ６０は、対物レンズ部３０の近傍の気圧を検出する。例えば、気圧センサ６０は、λ／４波長板２０と試料８０との間における対物レンズ部３０の近傍の気圧を検出してもよい。気圧センサ６０は、検出した気圧情報をパージガス生成部７０に出力する。

【0033】

次に、対物レンズ部３０の構成を説明する。図２は、実施形態１に係る対物レンズ部３０の構成を例示した断面図である。図２に示すように、対物レンズ部３０は、筐体３１、複数のレンズ３２、供給口３３、排出口３４及び供給路３５を有している。筐体３１は、例えば、円筒等の筒状である。筐体３１の＋Ｚ軸方向における端部は、レンズ３２で密閉されている。筐体３１の－Ｚ軸方向における端部は、排出口３４を除いてレンズ３２で密閉されている。複数のレンズ３２は、例えば、光軸を合わせて、光軸方向に間隔を空けて配置されている。供給路３５は、レンズ３２とレンズ３２との間に形成されている。これにより、供給路３５は、レンズ３２とレンズ３２との間にパージガス３６を供給する。

【0034】

供給口３３は、筐体３１の上部に設けられている。供給口３３は、パージガス３６を供給される。よって、パージガス３６は、供給口３３から筐体３１の内部に供給される。筐体３１の内部に供給されたパージガス３６は、レンズ３２間の供給路３５を通りながら上方から下方へ流れる。このように、対物レンズ部３０は、複数のレンズ３２と、レンズ３２とレンズ３２との間にパージガス３６を供給する供給路３５と、を有している。なお、隣接するレンズ３２とレンズ３２との間のパージガス３６が、次のレンズ３２とレンズ３２との間に進むことができるようにするために、各レンズ３２を保持している筐体３１の内側面の一部には図示しない隙間が設けられており、これによって、供給路３５は空間的につながっている。

【0035】

排出口３４は、筐体３１の下部に設けられている。排出口３４は、パージガス３６を排出する。よって、筐体３１の内部を流れたパージガス３６は、排出口３４から筐体３１の外部へ排出される。排出口３４は、試料８０の検査面に向いている。例えば、排出口３４は、試料８０におけるマスクのパターン面に向いている。排出口３４は、パージガス３６を試料８０と試料８０上のレンズ３２との間に排出する。よって、排出口３４から排出されたパージガス３６は、試料８０の検査面を流れる。

【0036】

パージガス生成部７０は、対物レンズ部３０に供給するパージガス３６を生成する。図３は、実施形態１に係るパージガス生成部７０を例示した構成図である。図３に示すように、パージガス生成部７０は、混合容器７１、複数の調整部７２ａ～７２ｃ、及び、制御部７３を有している。複数の調整部７２ａ～７２ｃは、例えば、第１の調整部７２ａ、第２の調整部７２ｂ及び第３の調整部７２ｃを含んでいる。なお、複数の調整部７２ａ～７２ｃは、４個以上の調整部を含んでもよい。

【0037】

混合容器７１と供給口３３とは、ガス配管によって接続されている。混合容器７１と、第１の調整部７２ａ、第２の調整部７２ｂ及び第３の調整部７２ｃとは、それぞれガス配管によって接続されている。第１の調整部７２ａ、第２の調整部７２ｂ及び第３の調整部７２ｃは、それぞれ、ガス配管を介して、第１のガス７４ａ、第２のガス７４ｂ及び第３のガス７４ｃを供給されている。各調整部７２ａ～７２ｃは、各ガス７４ａ～７４ｃの流量を調整する。また、各調整部７２ａ～７２ｃは、各ガス７４ａ～７４ｃの流量を測定する質量流量計を備えてもよい。混合容器７１は、各調整部７２ａ～７２ｃが流量を調整した各ガス７４ａ～７４ｃを混合させてパージガス３６を生成する。そして、混合容器７１は、パージガス３６を供給口３３に供給する。

【0038】

制御部７３は、気圧センサ６０及び各調整部７２ａ～７２ｃに有線または無線の信号回線を介して情報伝達可能な状態に接続されている。制御部７３は、気圧センサ６０から気圧データを受信する。制御部７３は、気圧センサ６０が検出した気圧に基づいて、第１の調整部７２ａ、第２の調整部７２ｂ及び第３の調整部７２ｃを制御する。

【0039】

図４は、実施形態１に係る窒素ガスの屈折率の圧力依存性を例示したグラフであり、横軸は、気圧を示し、縦軸は、屈折率を示す。図４に示すように、窒素ガスの屈折率は、図に示す範囲において、気圧が大きくなるにつれて大きくなる。１気圧の場合の窒素ガスの屈折率は、略１．０００３４４である。

【0040】

図５は、実施形態１に係るアルゴン及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおけるアルゴンの混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。図５に示すように、アルゴンの混合比が０、すなわち、窒素ガスの場合には、屈折率は、略１．０００３４４である。アルゴンの混合比が大きくなるにつれて、混合ガスの屈折率は小さくなる。

【0041】

図６は、実施形態１に係る二酸化炭素及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおける二酸化炭素の混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。図６に示すように、二酸化炭素の混合比が０、すなわち、窒素ガスの場合には、屈折率は、略１．０００３４４である。二酸化炭素の混合比が大きくなるにつれて、混合ガスの屈折率は大きくなる。

【0042】

図７は、実施形態１に係るヘリウム及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおけるヘリウムの混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。図７に示すように、ヘリウムの混合比が０、すなわち、窒素ガスの場合には、屈折率は、略１．０００３４４である。ヘリウムの混合比が大きくなるにつれて、混合ガスの屈折率は小さくなる。

【0043】

図８は、実施形態１に係る六フッ化硫黄及び窒素ガスの混合ガスの屈折率を例示したグラフであり、横軸は、混合ガスにおける六フッ化硫黄の混合比を示し、縦軸は、屈折率を示す。図８に示すように、六フッ化硫黄の混合比が０、すなわち、窒素ガスの場合には、屈折率は、略１．０００３４４である。六フッ化硫黄の混合比が大きくなるにつれて、混合ガスの屈折率は大きくなる。

【0044】

図９は、実施形態１に係る各種のガスの屈折率を例示した図である。図９に示すように、ガス種が窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウム、六フッ化硫黄、クリプトン及びキセノンにおける波長５８９ｎｍの光の屈折率は、それぞれ、１．０００２９８、１．０００２７１、１，０００２８１、１．０００４４９、１．００００３４４、１．０００７２９、１．０００４２７５及び１．０００６８９４である。

【0045】

第１のガス７４ａは、例えば、窒素ガスを含む。第１の調整部７２ａは、パージガス３６に含まれる第１のガス７４ａの流量を調整する。第２のガス７４ｂは、例えば、アルゴンを含む。第２のガス７４ｂは、パージガス３６に混合させることによりパージガス３６の屈折率を小さくする。第２の調整部７２ｂは、パージガス３６に含まれる第２のガス７４ｂの流量を調整する。第３のガス７４ｃは、例えば、二酸化炭素を含む。第３のガス７４ｃは、パージガス３６に混合させることによりパージガス３６の屈折率を大きくする。第３の調整部７２ｃは、パージガス３６に含まれる第３のガス７４ｃの流量を調整する。

【0046】

制御部７３は、気圧センサ６０が検出した気圧が所定の気圧よりも高い場合に、第１のガス７４ａ及び第２のガス７４ｂを含むパージガス３６を生成する。第１のガス７４ａは、例えば、窒素ガスであり、第２のガス７４ｂは、例えば、アルゴンである。なお、第２のガス７４ｂは、ヘリウムでもよい。すなわち、第２のガス７４ｂは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含んでもよい。所定の気圧は、例えば、１気圧である。

【0047】

制御部７３は、気圧センサ６０が検出した気圧が所定の気圧よりも低い場合に、第１のガス７４ａ及び第３のガス７４ｃを含むパージガス３６を生成する。第１のガス７４ａは、例えば、窒素ガスであり、第３のガス７４ｃは、例えば、二酸化炭素である。なお、第３のガス７４ｃは、六フッ化硫黄でもよい。すなわち、第３のガス７４ｃは、炭酸ガス及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含んでもよい。また、第３のガス７４ｃは、クリプトン及びキセノンの少なくともいずれかを含んでもよい。

【0048】

次に、本実施形態の検査方法を説明する。図１０は、実施形態１に係る検査方法を例示したフローチャート図である。図１０のステップＳ１１に示すように、パージガス３６を生成する。具体的には、パージガス３６を生成するステップＳ１１において、パージガス３６に含まれる第１のガス７４ａの流量、第２のガス７４ｂの流量、及び、第３のガス７４ｃの流量を調整することにより、パージガス３６を生成する。第２のガス７４ｂは、パージガス３６に混合させることにより、パージガス３６の屈折率を小さくする。第３のガス７４ｃは、パージガス３６に混合させることにより、パージガス３６の屈折率を大きくする。

【0049】

例えば、パージガス３６を生成するステップＳ１１において、対物レンズ部３０の近傍の気圧を検出する気圧センサ６０が検出した気圧に基づいて、第１のガス７４ａの流量、第２のガス７４ｂの流量、及び、第３のガス７４ｃの流量を調整してもよい。この際に、気圧が所定の気圧よりも高い場合に、第１のガス７４ａ及び第２のガス７４ｂを含むパージガス３６を生成してもよい。一方、気圧が所定の気圧よりも低い場合に、第１のガス７４ａ及び第３のガス７４ｃを含むパージガス３６を生成してもよい。

【0050】

ここで、第１のガス７４ａは、窒素を含み、第２のガス７４ｂは、アルゴン及びヘリウムの少なくともいずれかを含み、第３のガス７４ｃは、炭酸ガス及び六フッ化硫黄の少なくともいずれかを含んでもよい。また、気圧センサ６０は、λ／４波長板２０と試料８０との間における対物レンズ部３０の近傍の気圧を検出する。

【0051】

次に、ステップＳ１２に示すように、対物レンズ部３０にパージガス３６を供給する。例えば、対物レンズ部３０は、複数のレンズ３２及びレンズ３２間にパージガス３６を供給する供給路３５を有する。よって、供給路３５を介してレンズ３２間にパージガス３６を供給する。パージガス３６を供給するステップＳ１２において、対物レンズ部３０は、パージガス３６を供給される供給口３３及びパージガス３６を排出する排出口３４を有してもよい。また、排出口３４は、パージガス３６を試料８０と試料８０上のレンズ３２との間に排出してもよい。

【0052】

次に、ステップＳ１３に示すように、対物レンズ部３０によって照明光Ｌ１０を試料８０に集光するとともに、試料８０で反射した反射光Ｒ１０を対物レンズ部３０に対して透過させる。ステップＳ１３において、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ１０は、偏光ビームスプリッタ１０によって対物レンズ部３０に向かうように反射する。そして、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ１０は、λ／４波長板２０によって右回りの円偏光を含む照明光Ｌ１０に変換される。

【0053】

右回りの円偏光を含む照明光Ｌ１０は、対物レンズ部３０によって試料８０に集光される。試料８０に集光した照明光Ｌ１０は、試料８０で反射することにより、左回りの円偏光を含む反射光Ｒ１０になる。左回りの円偏光を含む反射光Ｒ１０は、対物レンズ部３０を透過する。対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０は、λ／４波長板２０によってＰ偏光を含む反射光Ｒ１０に変換される。Ｐ偏光を含むＲ１０反射光は、偏光ビームスプリッタ１０を透過する。

【0054】

次に、ステップＳ１４に示すように、対物レンズ部３０を透過した反射光Ｒ１０を検出する。具体的には、反射光Ｒ１０を検出するステップにおいて、λ／４波長板２０及び偏光ビームスプリッタ１０を介して、対物レンズ部３０を透過したＲ１０反射光を検出する。このようにして、試料８０を検査する。

【0055】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態では、気圧センサ６０が検出した気圧が所定の気圧（例えば、１気圧）よりも高い場合には、パージガス３６の屈折率を小さくするために、例えば、アルゴンガスを窒素ガスに加えた混合ガスをパージガス３６として対物レンズ部３０に供給する。その結果、図５に示したように、アルゴンガスの混合比率に比例して、パージガス３６の屈折率が小さくなる。これにより、窒素ガスのみのパージガス３６の場合に、気圧の上昇で屈折率が大きくなることと相殺されて、一定の屈折率に保つことができる。

【0056】

一方、気圧センサ６０が検出した気圧が所定の気圧（例えば、１気圧）よりも低い場合には、パージガス３６の屈折率を大きくするために、例えば、二酸化炭素ガスを窒素ガスに加えた混合ガスをパージガス３６として対物レンズ部３０に供給する。その結果、図６に示したように、二酸化炭素ガスの混合比率に比例して、パージガス３６の屈折率が大きくなる。これにより、窒素ガスのみのパージガス３６の場合に、気圧の低下で屈折率が小さくなることと相殺されて、一定の屈折率に保つことができる。

【0057】

このように、本実施形態の検査装置１は、高ＮＡの対物レンズ部３０を搭載し、マスク等の検査において、装置が配置された環境の気圧を一定にすることなく、気圧の変化による収差の増大を抑制することができる。

【0058】

また、図７に示したように、パージガス３６の屈折率を小さくするガスとして、ヘリウムを用いると、混合比が小さくても、所望の屈折率を得ることができる。さらに、図８に示すように、パージガス３６の屈折率を大きくするガスとして、六フッ化硫黄を用いると、混合比が小さくても、所望の屈折率を得ることができる。

【0059】

なお、パージガスの屈折率を小さくするガスとして、人体に無害で無臭のものには、酸素も該当する。しかしながら、酸素は、紫外光の吸収によって、検査装置に有害なオゾンを発生させる。このため、酸素をパージガスに含めることは適さない。一方、パージガスの屈折率を大きくするガスとして、人体に無害で無臭のものには、キセノンやクリプトンも該当するが、これらは高価であることから、ランニングコストの点で好ましくない。

【0060】

本実施形態によれば、対物レンズ部３０等の装置内において、気圧の変化があっても、対物レンズ部３０内のパージガス３６の屈折率を一定にすることができる。これにより、パージガス３６の流路を周囲空間から分離して、パージガス３６を一定の圧力（すなわち一定の屈折率）に保てる気密構造にする必要がない。したがって、検査装置１を構造的に簡素化することができる。

【0061】

これに対して、例えば、露光装置の縮小投影光学系では、収差を抑制するために、光学系内の空間に一定の圧力でガスが満たされるように、光学系内を気密構造にする必要がある。よって、そのような露光装置は、構造的に複雑になっている。なお、露光装置の縮小投影光学系のパージ機構に関しては、例えば、特許文献１～５に示されている。

【0062】

本実施形態の検査装置１は、気密構造にする必要がないため、対物レンズ部３０内に注入したパージガス３６を、マスク等の試料８０上の空間に排出することができる。このため、対物レンズ部３０と試料８０との間を、空気を含まないパージガス３６で満たすことができる。気密構造としない構成では、空気に含まれる酸素が紫外光の照射によってオゾンを発生することがある。しかしながら、本実施形態では、対物レンズ部３０と試料８０との間の空間にパージガス３６を排出するため、オゾンの発生を抑制することができる。よって、オゾンによるレンズ３２表面のコーティングの劣化等を抑制することができる。

【0063】

また、本実施形態の照明光Ｌ１０及び反射光Ｒ１０は、直線偏光及び円偏光を含む。λ／４波長板２０は、Ｓ偏光を右回りの円偏光に変換し、左回りの円偏光をＰ偏光に変換する。偏光ビームスプリッタ１０は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過させる。よって、偏光ビームスプリッタ１０は、ハーフミラーと異なり、反射した照明光Ｌ１０と同量の反射光Ｒ１０を透過させる。このような構成の場合には、検出部５０で検出される反射光Ｒ１０の光量が大きいので、仮に屈折率に変化がある場合には屈折率の変化の影響が大きい。しかしながら、本実施形態の検査装置１は、屈折率の変化を抑制するので、検出部５０の検出精度を向上させることができる。

【0064】

また、様々な偏光状態が混在した無偏光の照明光を用いると、屈折率の変化が平均化される。一方、直線偏光及び円偏光は、屈折率の変化が平均化されないので、影響が大きくなる。本実施形態では、例えば、λ／４波長板２０と試料８０との間の気圧に基づいて、パージガス３６の屈折率を調整している。これにより、円偏光の照明光Ｌ１０及び反射光Ｒ１０が通過する部分の屈折率の変化を抑制することができ、気圧の変化による収差の増大を抑制することができる。

【0065】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。また、実施形態１における各構成は、適宜、組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１ 検査装置
１０ 偏光ビームスプリッタ
２０ λ／４波長板
３０ 対物レンズ部
３１ 筐体
３２ レンズ
３３ 供給口
３４ 排出口
３５ 供給路
３６ パージガス
４０ リレーレンズ
５０ 検出部
６０ 気圧センサ
７０ パージガス生成部
７１ 混合容器
７２ａ 第１の調整部
７２ｂ 第２の調整部
７２ｃ 第３の調整部
７３ 制御部
７４ａ 第１のガス
７４ｂ 第２のガス
７４ｃ 第３のガス
８０ 試料
Ｌ１０ 照明光
ＬＳ 光源
Ｒ１０ 反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】