JPH0261540A

JPH0261540A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0261540A
Application number: JP63214138A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Imamura; 今村　和則; Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-03-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光透過性の平面状の被検査物に欠陥として付着
した異物等を検査する装置に関し、特に集積回路の製造
工程において用いられるフォトマスク、レチクル、ある
いは半導体ウェハ、もしくは該フォトマスクやレチクル
に張設された有機物質の薄膜（以下ペリクルと呼ぶ）の
表面に付着した異物を検査する装置に関する。

〔従来の技術〕

集積回路の製造工程の１つであるフォトリソグラフィ工
程においては、レチクルやフォトマスク等（以下代表し
てレチクルで説明する）に形成された回路パターンを半
導体ウェハのレジスト層に焼き付けている。

この際、レチクルにゴミ等の異物が付着していると、半
導体ウェハに転写された回路パターン中に欠陥となって
現われ、その結果歩留り低下を弓き起す、特にステップ
アンドリピート方式でウェハ上の各ショット（又はチッ
プ）領域を露光する場合は、ウェハ上の全ショット領域
に共通の欠陥となって現われ、１枚のウェハから良品と
して採集されるチップ数が激減するといった問題がある
。

そこでレチクルの表面に異物が付着しているのか否かを
検査するために、異物検査装置が用いられるようになっ
た。この異物検査装置は、例えば特開昭５８−６２５４
４号公報に開示されているように、被検査物としてのレ
チクルにレーザビームを照射し、異物からの散乱光を光
電検出手段で受光することによって、レチクル表面上の
異物のを無、付着位置及び異物の大きさ等に関する情報
を自動的に得るように構成されている。

さらに最近では、異物がレチクル表面に付着するのを防
止するために、レチクルの表面から一定間隔（例えば数
ｌｌｌｌ１１）だけ離して、ペリクルと呼ばれる薄膜（
異物付着防止膜）を張設することも行われている。この
ペリクルは角形または円形の支持枠を介してレチクルの
表面を被覆するように装着され、レチクル表面に直接異
物が付着するのを防ぐものである。このペリクル付きレ
チクルを投影露光装置（例えばステッパー）に装着して
ウェハに投影露光すると、ペリクル表面に付着した異物
は、ウェハ表面上において異物像として焦点が合わない
ので、転写されないことになる。しかしながら、ペリク
ル表面に付着した異物が比較的大きい場合は、ウェハ面
上において露光ムラ（露光光量の局所的な不均一性）が
生ずる恐れがある。

またペリクルの下面、すなわちレチクルの表面と対向す
る内側の面に付着した異物は、たとえ露光ムラの原因と
なるような大きさのものでないにしても、ペリクル下面
から離脱してレチクル表面に再付着する可能性がある。

従ってペリクル付きのレチクルの場合でも、ペリクルに
付着した異物の大きさや付着位置を検査する必要性があ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のことから、ペリクルを使用する場合であっても、
従来と同様の異物検査装置を使ってペリクル表面に付着
した異物を自動検査することが要求されてきたが、従来
の異物検査装置では、異物の大きさや付着位置を知るこ
とはできても、その異物がペリクルの上面（レチクルと
反対側の面）に付着しているのか、ペリクルの下面（レ
チクルと対向する面）に付着しているのかを判定するこ
とができなかったという問題点があった。

これは、ペリクル自体の厚みが、検出しようとする異物
の大きさとくらべて同等、もしくはそれ以下の寸法であ
るため、従来の方法では、ペリクル上面の異物からの散
乱光の振舞いと、ペリクル下面の異物からの散乱光の振
舞いとがほとんど変化しないからである。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもの
で、光透過性の平面状の被検査物（薄膜、又は比較的薄
い透明板等）に付着した異物欠陥の位置や大きさのみな
らず、その異物が被検査物の上面、下面のいずれに付着
しているかを容易に判定できる欠陥検査装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記問題点の解決の為に、本発明では、まず被検査物（
光透過性で平面状）上のほぼ同じ照射部分に互いに波長
の異なる２つの光束（第１光束と第２光束）を、同時又
は時系列に照射するための光源を有する照射手段を設け
る。その際、第１光束と第２光束は被検査物に対して互
いに異なる透過率をもつように互いの波長（又は波長域
）を定める。そして第１光束によって被検査物の照射部
分から生じる第１の散乱光と、第２光束によって照射部
分から生じる第２の散乱光とを受光し、それぞれの散乱
光に対応した第１光電信号と第２光電信号とを個別に出
力する光電検出器を設ける。

この光電検出器は、第１及び第２の散乱光を別々に受光
する２つの受光素子で構成してもよいし、第１光束と第
２光束を切り替えて交互に照射する場合は、１つの受光
素子で構成して、その切り替えに同期して信号処理する
ようにしてもよい。

さらに、第１光電信号と第２光電信号の大小関係から、
被検査物の上面と下面のいずれ側に異物欠陥が付着して
いるかを電気的な信号処理で判定する判定手段を設ける
ようにした。

〔作　　用〕

ここで本発明の基礎となる原理について、第２図を参照
して説明する。第２図（Ａ）は被検査物としてニトロセ
ルロース等のを機物を材質としたペリクル（厚さ数μｍ
）の透過率の波長特性の一例を示すグラフであり、横軸
は波長をｎｍで表わし、縦軸は相対的な透過率を表わす
。この種のペリクルの場合、紫外域の光に対しては吸収
率が高くなってしまうため、例えば波長３００ｎｍ以下
の短波長の光に対しては透過率が大きく低下する。

そこでペリクルに照射すべき２つの光束の波長を、第２
図（Ａ）に示すように、例えば波長域３００〜４００ｎ
ｍの範囲にある波長λ１と、波長域２００〜３００ｎｍ
の範囲にある波長λ２に定める。

まず波長λ１の光束ＩＬ、を、第２図（Ｂ）に示すよう
にペリクル２の表面に対して斜めの光軸Ａ　Ｘ　＋に沿
って照射する。このとき、ペリクル２の上面、すなわち
光束ＩＬ＋の入射側の面に付着した異物４からは、様々
な空間方向に散乱光が生じる。第２図（Ｂ）では異物４
から上方空間に生じる散乱光Ｕ４と、異物４からペリク
ル２を透過して下方空間に生じる散乱光Ｄ４とを代表し
て表しである。同時に、ペリクル２の下面、すなわち光
束ＩＬ、の入射側と反対の面に付着した異物５には、ペ
リクル２を十分な強度で透過した光束ＩＬ、が照射され
、異物５からは様々な空間方向に散乱光が生しる。第２
図（Ｂ）では異物５から下方空間に生じる散乱光り、と
、異物５からペリクル２を透過して上方空間に生じる散
乱光Ｕ、とを代表して表わしである。この第２図ＣＢ）
の場合、光ｉｕＬ、のペリクル２における透過率が高い
ことから、各散乱光Ｕ４、Ｄ４、Ｕｓ　、Ｄｓはあたか
もペリクル２が存在しないときと同様に振舞うことにな
る。

ところが、同一の入射条件でペリクル２に光束ＩＬ２（
波長λりを照射すると、第２図（Ｃ）に示すように各散
乱光の振舞いは第２図（Ｂ）の場合と異なってくる。す
なわちペリクル２の入射面側の異物４から上方空間に進
む散乱光Ｕ４゛は、第２図（Ｂ）のときの散乱光Ｕ４と
同等の光量で生じ得るが、ペリクル２の反対面側の異物
５から上方空間に進む散乱光ＩＪ、＋は、第２図（Ｂ）
のときの散乱光Ｌｌ、に（らぺて格段に小さな光量にな
る。これは光束ＩＬ、がペリクル２を通って異物５を照
射するため、異物５に対する照射光量が格段に小さくな
ることと、異物５から上方空間に向う散乱光Ｕ　、　Ｉ
もペリクル２を通ることがら減衰を受けることに起因し
ている。仮りに、ペリクル２の光束！Ｌ１に関する透過
率を１００％としたとき、光束ＩＬ、に関する透過率が
５０％程度であったものとすると、光束ＩＬ、と［Ｌ、
の強度が同一である条件のもとで、散乱光Ｕ、とＵ、°
の光量の比Ｕ　ｓ’　／　Ｕ　ｓは、原理的に１／４程
度となる。

同様に第２図（Ｃ）の場合、異物４．５の夫々からペリ
クル２を通って下方空間に進む散乱光Ｄ４゛、ＤＳｏの
各光量は、原理的には第２図（Ｂ）の散乱光Ｄ＝、Ｄｓ
の光量の１／２程度に減衰する。

尚、第２図（Ｂ）、（Ｃ）の夫々で示した光束１１は、
照射光束ＴＬ、、ＩＬ！のペリクル２での正反射光であ
る。本発明では、上記のように波長のちがいによって散
乱光量が異なる現象を利用し、特に散乱光Ｕ、　、Ｕ、
°、Ｕ、　、Ｕ、’の夫々の光量のちがいを検出してペ
リクル２に付着した異物４と異物５を判別するようにし
た。

（実　施　例〕玉土Ω裏施■ 第１図は第１の実施例による欠陥検査装置の構成を示す
斜視回であり、第３図はその処理回路の構成を示すブロ
ック図である。

第１図において、レチクル１には矩形のフレーム３を介
してペリクル２がレチクル１の表面とほぼ平行に張設さ
れている。

このペリクル付きレチクル１はコの字型の２次元移動ア
ーム３０上に載置され、駆動部３２によって水平面内で
、直交するＸ方向とＸ方向に移動する。駆動部３２の内
部にはアーム３０の２次元的な位置を検出する位置計測
器が設けられ、この位置計測器から出力される座標位置
情報ＰＤＳは第２図の処理系に送られる。また駆動部３
２は処理系からの駆動情報ＤＲＶに応答してアーム３０
を所定のシーケンスで水平移動させる。

さて、被検査物としてのペリクル２の上方には、ペリク
ル２の面とほぼ垂直な光軸Ａ　Ｘ　ｚに沿って、対物レ
ンズ１３、光路分割プリズム１４、ダイクロイックミラ
ー１５、レンズ系Ｇ１、及び受光素子ｌ゛６が配置され
、さらにプリズム１４で分割された光路上には接眼レン
ズ１８が設けられ、ダイクロイックミラー１５で反射さ
せた光軸上にはレンズ系Ｇ４と受光素子１７が配置され
る。この対物レンズ１３はペリクル２に焦点が合わされ
、対物レンズ１３の視野内の光像は、プリズム１４を介
して接眼レンズ１８によって目視（又はｉＴＶ観察）で
きる顕微鏡の構成を採っている。この第１図において、
光軸ＡＸ、がペリクル２と交わる点を原へとした座標系
ｘｙを考えると、その原点を含むペリクル２上の局所領
域（対物レンズ１３の視野領域）ＡＩには、２つの光源
６．７の夫々からの照射光束２１．２２が同軸に合成さ
れて光束ｒＬとなって、光軸Ａ　Ｘ　＋に沿って斜めに
照射される。

第１の光ａ６は、ペリクル２に対して高い透過率を有す
る照射光束（波長λ、）２１を射出し、この光束２１は
レンズ系Ｇ、を介してダイクロイックミラー８をほぼ１
００％透過して光軸ＡＸ。

に沿ってペリクル２上の領域Ａ１を照射する。

第２の光源７は、ペリクル２に対して低い透過率を有す
る照射光束（波長λ２）２２を射出し、この光束２２は
レンズ系Ｇ２を介してダイクロイックミラー８でほぼ１
００％反射され、光軸Ａχ、に沿って領域Ａ１を照射す
る。ペリクル２上の領域（照射部分）ＡＩを通った光束
ＩＬは、数飾程度下方に離れたレチクル１の表面の部分
領域Ａ２を照射し、レチクルｌの透明部を通った光束Ｉ
Ｏは光軸ＡＸ、に沿って配置されたレンズ系Ｇ。

を介して受光素子２５に達する。この受光素子２５は、
異物からの散乱光を受光するためのものではなく、本実
施例ではべりクル２の透過率の情報を得るために使われ
る。

ここで本実施例では、照射光束ＩＬをほぼ平行光束とす
るが、ペリクル２上で集光する集束光、あるいは発散光
束にしても同様の効果が得られる。

また照射光束ＩＬの光軸Ａ　Ｘ　＋　は、第１図中でＸ
軸と光軸Ａ　Ｘ　ｚによって規定される面内にあって、
かつペリクル２の面（ｘ−ｙ平面）に対して斜めになっ
ているものとする。この照射光束ＩＬのペリクル２の面
と成す角度は、比較的広い範囲で任意に定め得るが、極
端に小さい角度（入射角としては大きい角度）の場合、
照射光ＩＬはペリクル２の表面でほとんどが正反射光１
１となって進み、ペリクル２の下面へ進む光量が極端に
減少するという不都合が生じる。逆にその角度が大きく
なる（入射角としては小さくなる）と、ペリクル２上の
領域Ａ１とレチクルｌ上の領域Ａ２とが、対物レンズ１
３の検査視野内で重なり、領域Ａ２内に存在する回路パ
ターン（クロムＮ）からの散乱光が、迷光として対物レ
ンズ１３に入射するといった不都合も起り得る。従って
照射光束ＩＬの入射角は、少なくとも上記２つの不都合
が生じないような角度（例えば４５＠程度）に定めるこ
とが望ましい。

さて、ペリクル２上の照射領域Ａ、内に、第２図（Ｂ）
、（Ｃ）で説明したのと同様の異物４．５が付着してい
ると、これら異物４．５からは対物レンズ１３の光軸Ａ
　Ｘ　ｚに−沿って上方空間に進む散乱光１２（第２図
中の散乱光Ｕ、　、Ｕ、°、Ｕ２、Ｕ、″に相当する）
が発生する。

この散乱光１２は、対物レンズ１３、プリズム１４、接
眼レンズ１８を介して目視されるとともに、その散乱光
量が受光素子１６．１７で光電検出される。

この際、ダイクロイックミラー１５の作用で散乱光１２
は、照射光束ＩＬに含まれる２つの波長に対応して２つ
に分離され、一方の波長成分の散乱光２３はダイクロイ
ックミラー１５をほぼ１００％透過して受光素子１６に
達し、他方の波長成分の散乱光２４はダイクロイックミ
ラー１５でほぼ１００％反射されて受光素子１７に達す
る。ここで散乱光２３は照射光束ＩＬに含まれる光源６
からの光束２１によって生じたものであり、散乱光２４
は光源７からの光束２２によって生じたものである。

尚、第１図中に示したレンズ系Ｇ、　、Ｇ、　、Ｇ、は
光を効率より集光するためのもので、必らずしも必要な
ものではない、さらに受光素子１６．１７は、対物レン
ズ１３に入射した散乱光１２を受光できればよいので、
ペリクル２の面と共役を像面や対物レンズ１３の瞳（絞
り）位置と共役な面に限らず、任意の位置に設けること
ができる。

次に第３図を参照して、処理系を説明する。受光素子１
６で受光された散乱光２３の光量に対応したレベルの光
電信号は、アンプ（電流−電圧変換器）４０で所定倍に
増幅され、アナログ−デジタル変換器（以下ＡＤＣとす
る）４１に入力されて、散乱光２３の光量に応じたデジ
タル値Ｄ１に変換される。

同様に、散乱光１７を受ける受光素子１７からの光電信
号はアンプ４２、ＡＤＣ４３によって、散乱光２４の光
量に応じたデジタル値Ｄ２に変換される。

さらに、照射光束ＩＬのペリ、クル２からの透過光１０
を受ける受光素子２５からの光電信号も、アンプ４４、
ＡＤＣ４５によって透過光１０の光量に応じたデジタル
値り、に変換される。

これらデジタル値り、　、Ｄ、、Ｄ、は、本発明の判定
手段としての演算処理系５０に入力される。

この演算処理系５０は、入力した各種情報や定数等を記
憶する記憶部５０ａと、入力した情報と記憶されている
情報に基づいて、異物の有無、大きさ、及び異物の付着
面（上面か下面か）の判定を行ない、その検査結果ＣＰ
を出力する判定部５０ｂと、駆動部３２からの座標位置
情報ＰＤＳに基づいて、異物のペリクル２上での付着位
置情報ＭＰを出力するマツプ作成部５０ｃとで構成され
ている。上記検査結果ＣＰと付着位置情報ＭＰとは、テ
レビモニター、プリンター等の表示装置５２に送られ、
最終的な検査状況が表示される。

また、この演算処理系５０は、検査動作を統括制御する
とともに、２つの光源６．７の夫々に点灯制御のための
信号Ｓ＋、Ｓｚを出力する。

この信号Ｓ、　、Ｓ、は、第１図中で光束２１．２２を
単独に遮へい、開放するシャンク−が設けられていると
きは、そのシャッターの開閉信号として使われる。

次に本実施例の動作を、第４図も参照して説明する。第
４図はレチクル１、フレーム３、ペリクル１のＸ方向の
部分断面を示すものである。

（ステップＩ）まず、ペリクル２の透過率を測定するために、駆動部３
２を制御してアーム３０を、例えば第１図中でＸ方向に
水平移動させて照射光束ＩＬの光路中からレチクル１、
ペリクル２を退避させ、照射光束ＩＬが直接受光素子２
５で受光されるようにする。

（ステップ２）次に信号ｓ、、Ｓｌによって光源６．７からの光束２１
．２２を択一的に受光素子２５に投射し、受光素子２５
の受光量に応じたデジタル値り、を、記憶部５０ａに順
次ＰＯ＋　、ＰＯｘとして記憶する。ここで光束２１（
波長λ、）の受光量に対応した値をＰｏ＋、光束２２（
波長λ２）の受光量に対応した値をＰａ、とする。

（ステップ３）次に、アーム３０を移動させて、レチクル１を第１図の
ような位置に戻し、再び信号Ｓ、　、Ｓ。

にによって光束２１．２２を択一的に投射し、ペリクル
２、レチクル１の透過光１０の受光量に応じたデジタル
値り、を、記憶部５０ａに順次ｐＨ、ｐａｔとして記憶
する。ここで光束２１のみを投射したときの透過光１０
の受光量に対応した値をＰ目とし、光束２２のみを投射
したときの透過光ＩＯの受光量に対応した値をｐａｔと
する。

尚、このとき、レチクル１には通常クロムを蒸着した光
（光性の薄膜（層）がパターンとして付着しているので
、受光素子２５が見込む照射光束ＩＬの光路中に、この
クロムパターンが入り込まないように予め位置設定して
測定する必要がある。

すなわち第４図にも示すように、照射光束【Ｌ（光束２
１．２２）によるレチクル１上の照射領域Ａ！の内部に
クロムパターンが存在しないように、アーム３０によっ
てレチクル１を照射光束！Ｌに対して位置決めする。こ
の場合、レチクル１上のパターン形状は設計上子めわか
っているので、その設計情報に基づいて駆動部３２へ駆
動情報ＤＲＶを出力することで、容易に位置決め可能で
あ・る。

また、レチクルｌ上のクロムパターンのない透明部の大
きさが照射領域Ａ２よりも小さいこともあるので、先の
ステップ２の時点から照射光束夏Ｌ（光束２１．２２）
のビーム径を絞っておいてもよい。

（ステンブ４）以上の測定により演算処理系５０は、記憶された値Ｐ　
Ｏ，、Ｐ　Ｏｘ　、Ｐ＋＋、ｐａｔに基づいて、ペリク
ル２とレチクル１を合わせた光束２１．２２の夫々の透
過率α１、α２を次式により算出し、記憶部５０ａに記
憶する。

（ｒ＋　−Ｐ　＋＋／Ｐ　Ｏ＋　、　（Ｘｚ　＝Ｐ　Ｂ
／　Ｐ　Ｏｘここで、レチクル１の材質は通常、紫外域
の光を吸収しにくい石英であるため、２つの光束２１．
２２の夫々に対して十分に透過率が高い。

そこで光源７からの光束２２の波長λ２は、石英に対し
て十分に透過率が高く、かつペリクル２にトロセルロー
ス膜）に対しては透過率が低い波長２００〜３００　ｎ
ｍの範囲に定め、光源６からの光束２１の波長λ、は、
石英、ペリクルのいずれに対しても透過率が高い波長３
００〜４００ｎｍの範囲に定めるものとする。この場合
、先に求めた透過率α１、α２は、ペリクル２単体に対
する光束２１．２２の透過率として扱っても構わないこ
とになる。

（ステ・ンフ゛５）次にアーム３０をｘ、Ｘ方向に移動させて、照射領域Ａ
１、すなわち対物レンズ１３の検出視野がペリクル２上
を相対走査されるようにレチクル１を動かし、実際の検
査動作を開始する。このとき信号Ｓ、　、Ｓ、によって
光ａｌＸ６．７からの光束２１．２２を同時に投射して
おく。

そして、照射光束ＩＬが第４図に示すようにペリクル２
に付着した異物４、又は５を照射すると、各異物からの
散乱光１２が対物レンズ１３を介して受光素子１６．１
７で光電検出される。この際、先に第２図（Ｂ）、（Ｃ
）で説明した原理に基づいて、ペリクル２の上面に付着
した異物４からの散乱光１２には、２つの波長（λ２、
λ２）成分の散乱光２３．２４の夫々が光束２１．２２
の光量に応じた強さで含まれ、ペリクル２による減衰を
受けないため、受光素子１６．１７の光電信号は上面異
物４に関してはともに大きなレベルとなり得る。

そこで演算処理系５０は、受光素子１６．１７の夫々で
受光された散乱光２３．２４の光量に対応したデジタル
値Ｄ１、Ｄ２をそれぞれＱ、　、Ｑ２として記憶部５０
ａに一時的に記憶する。第４図に示した上面異物４の場
合、散乱光２３と２４の比Ｑ、／Ｑ２は、先に求めた光
束２１．２２の各光量の比Ｐｏ、／Ｐｏ・２とほぼ同じ
値になる。

一方、ペリクル２の下面に付着した異物５から発生して
対物レンズ１３に入射する散乱光１２にも、２つの波長
（λ３、λり成分の散乱光２３．２４が含まれるが、散
乱光２４（波長λ２）は、ペリクル２による光束２２（
波長λ８）の減衰等を受けて、散乱光２３（波長λ１）
よりもかなり小さな光量となる。そこで、予め計測した
透過率のデータから、下面異物５の場合の散乱光２３．
２４の各光量に対応した光電信号の大きさの値Ｑ１“、
Ｑ２°を定量化して表わしてみると、次の（１）、（２
）式のようになる。

ＱＩ’＝Ｋ　・（ｐＨ／Ｐ　ｏ＋　）　”　＝Ｋ　・ｔ
ｚｔ・・・・・・・・・・・・（１）Ｑ２°＝Ｋ・　（Ｐ＋ｚ／Ｐｏｔ　　）”−Ｋ・ａｚ・
・・・・・・・・・・・（２）ここで（１）、（２）式中のＫは定数である。

この（１）、（２）式から、下面異物５から発生して受
光素子１６で受光される散乱光２３（波長λ、）の光量
値Ｑ、＋と、受光素子１７で受光される散乱光２４（波
長λりの光量値Ｑ８°との比は、光電２１．２２の光量
比Ｐ　ｏｌ　／ｐ　ｏｘも考慮して、（３）式で表され
る。

Ｑ　＋’／Ｑｔ’＝α＋　”　／ａｔ　”　ｘＰ　０１
　／Ｐ　ｏｘ・・・・・・・・・・・・（３）ところが、先に説明した上面異物４の場合の光量値Ｑ、
　、Ｑ、の比Ｑ、／Ｑ、はほぼＰ　ｏ　＋　／　Ｐｏ８
であるため、比Ｑ、’／Ｑ、’は比Ｑ、／Ｑ、にくらべ
てα　１／α２′だけ値が大きい。

すなわち下面異物５の場合、光量値Ｑ１°は上面異物４
における光量値Ｑ１に対してそれ程大きく変化しないが
、光量（Ｊ　Ｑ　ｔ　’は上面異物４における光量値Ｑ
２に対してかなり小さくなる。

従って、例えば光束２１に対するペリクル２の透過率α
１を１とし、光束２２に対する透過率α２を０．５とす
ると、α１２／α２ｚ＝４となり、下面異物５から発生
した散乱光のうち、散乱光２３（波長λｌ）の光量の方
が、散乱光２４（波長λ２）の光量に対して４倍程大き
くなる。

そこで、異物検査時に受光素子１６．１７で検出した光
量値Ｑ、、Ｑ、と、先のステップ２．３．４で求めたＰ
　０１　ｓ　Ｐ　ｏｘ　、αｌ　、αＫを用いて、演算
処理系５０の判定部５０ｂは、異物がペリクル２の上下
面のいずれに付着しているかを判定する。

判定部５０ｂは、次の（４）式の比較演算を行ない、（
４）式が真であれば、上面異物４と判定し、偽であれば
下面異物５と判定する。

Ｑ＋　　／（ｈ　　＞　（Ｐｏ＋　　／Ｐｏｔ　）ｘ　
　（ｃｒｔ　　／ｃｘｚ　　）・・・・・・・・・（４
）この（４）式からも明らかなように、右辺は実際の検査
前に求められるから、検査時点では一定の基準値として
記憶部５０ａに記憶される。従って、（Ｐｏ、　／Ｐｏ
ｔ　）　Ｘ　（αｔ　／ａｘ　）　＝Ｖｒ　（基準（Ｉ
ｉりとすると、実際の異物検査時には、単にＱ＋／Ｑｚ
＞Ｖｒの関係が真か偽かを演算すればよいことになる。

以上のことから、アーム３０を２次元的に順次移動させ
、受光素子１６で検出した散乱光２３の光Ｎ値Ｑ、が、
所定のレベルより大きいときには、判定部５０ｂは何ら
かの異物がペリクル２に付着していることを表わす信号
ＣＰａを出力するとともに、その位置で、さらに受光素
子１７で検出される光量値Ｑ、を用いてＱ＋／Ｑｚ＞Ｖ
ｒの真偽を判定した信号ＣＰｂを出力する。

この２つの信号ＣＰａ５ＣＰｂは第３図に示した検査結
果ＣＰとして表示装置５２に送られるとともに、信号Ｃ
Ｐａはマツプ作成部５０ｃに送られ、その異物の付着位
置が作成され、座標位置情報ＭＰとして表示装置５２に
送られる。

以上のステップ１〜５によってペリクル２全面の異物検
査、及び異物の付着面の判定が実行される。

ところで、ペリクル２の全面を検査する場合、本実施例
ではレチクル１をｘ、ｙ方向に移動させることになるが
、このとき異物を検出する毎にレチクルｌの移動を止め
ると、スループット上は不利になる。そこでレチクルｌ
の移動を止めることなく、高速に走査しつつ同様の検査
を行なうのに好適な処理系５０の変形例を、第５図を参
照して説明する。

第５図（Ａ）は、判定信号ＣＰａ、ＣＰｂをアナログ演
算により作る例を示し、受光素子１６で検出した光量値
Ｑ１はコンパレータ５３、ＡＤＣ４１、及び割算器５４
へ入力され、受光素子１７で検出した光量値Ｑ、は割算
器５４の分母として入力される。コンパレータ５３は適
当なスライスレベル（電圧）Ｖｓと光量値Ｑ１を比較し
、Ｑ。

＞Ｖｓのとき信号ＣＰａを出力する。ＡＤＣ４１は、光
量値Ｑ、をデジタル値に変換して、検出した異物の大き
さに対応した信号ＣＰｃ　（Ｄｌ）を出力する。さらに
割算器５４はＱ、／Ｑの演算を行ない、その結果をコン
パレータ５６に出力する。

一方、デジタル−アナログ変換器（以下ＤＡＣとする）
５５は、予め測定、演算によって求められた基準値Ｖｒ
　（Ｐｏ＋　／Ｐａ、Ｘα＋　／ａｔ　）の情報を、対
応するアナログ値に変換して、コンパレータ５６に出力
する。このコンパレータ５６はＱ＋／Ｑｚ＞Ｖｒのとき
、上面異物４を表わす論理値ｒＨ，の判定信号ＣＰｂを
出力する。

そして演算処理系５０内の不図示のプロセッサーは、上
記信号ＣＰａ、ＣＰｂ、ＣＰｃを入力し、レチクル１が
２次元に順次移動していく間、信号ＣＰａを受けたとき
は、信号ＣＰｂ、ＣＰｃ及びマツプ作成部５０ｃからの
位置情報ＭＰを順次記憶していく。

ペリクル２全面の走査が終了した時点で、表示装置５２
は、ペリクル２全面を一定ピンチ（例えば２則）でｘｙ
方向に分割したマトリックス状の領域を表示し、各領域
内に存在する異物のサイズや付着面の区別を同時に表示
する。

このとき表示装置５２をカラーブラウン管を使、ったテ
レビモニターにし、ペリクル２の上面の異物４と下面の
異物５との区別を色で行なってもよい。例えば、テレビ
モニター上に第５図（Ｂ）に示すように、白線ＷＬでマ
トリックス状に分割した矩形部分のエリア（ペリクル上
で例えば２〜５−角）内に異物が存在する場合、上面異
物のときは矩形エリアの上半分を色ＣＬ、で塗りつぶし
、下面異物のときは矩形エリアの下半分を、他の色ＣＬ
、で塗りつぶすようにしてもよい。そしてさらに各色Ｃ
Ｌ、　、ＣＬｔの階！Ｆｌ（濃度）によって、異物の大
きさを３ランク程度に分けて表示してもよい。

第５図（Ｃ）は付着面の判定信号ＣＰｂを作る他の回路
例であって、ここでは割算器５４の代わって、光量値Ｑ
！を基準値Ｖｒに応じた増幅率で増幅する電圧制御増幅
器（以下ＶＣＡとする）５８を設ける。基準値ＶｒはＤ
ＡＣ５７によりアナログ値に変換され、ＶＣＡ５Ｂの制
御電圧となる。

先にも説明したように、付着面の判定はＱ、／Ｑ、＞Ｖ
ｒが真か偽かによって行われる。この式を変形すると、
Ｑｌ　＞Ｖ　ｒ−Ｑｚとなるから、■ＣＡ３Ｂでこの式
の右辺の値を作り出し、それと光量値Ｑ、をコンパレー
タ５９で比較すれば、全く同様に信号ＣＰｂを得ること
ができる。

第ｍ虹炎第６図は第２の実施例による欠陥検査装置の散乱光検出
系の構成を示し、第１図の部材と同じ作用、機能の部材
には同一の符号を付しである。本実施例では落射暗視野
照明顕微鏡の構成を利用するものとする。

対物レンズ１３の下側にはミラーＭ、　、Ｍ、が設けら
れ、照明光束ＩＬａ、ＩＬｂがミラーＭ。

、Ｍｔで反射してペリクル２を斜めに照射する。

この照明光束ＩＬａ、ＩＬｂ、それぞれ波長λ。

、λ２の２つの成分を有し、ペリクル２上の照射領域Ａ
１を多方向から同時に照射する。ペリクル２の異物から
の散乱光１２は、対物レンズ１２、瞳（絞り）面ｅｐを
通ってビームスプリッタ（又は全反射ミラー）ＢＳで反
射され、レンズ系Ｇ。

を介してグイクロイックミラー１５に達する。散乱光１
２はここで波長域に応じて２つの散乱光２３．２４に分
割され、それぞれレンズ系Ｇｓ、Ｇ４を介して受光素子
１６．１７に達する。第６図中、ＩＭはペリクル２の共
役像面を表わす。本実施例では、受光素子１６．１７の
各受光面を対物レンズ１３の瞳面ｅｐ、すなわち前側焦
点面とほぼ共役な関係にし、それら受光面上に瞳面ｅｐ
の像ができるようにする。尚、第６図中で実線で示した
光線は、ペリクル２と共役な関係を示すもので、破線で
示した光線は瞳６ｐと共役な関係を示す。

本実施例では対物レンズ１３の瞳ｅｐを通る散乱光１２
のほぼ全てが受光素子１６．１７に検知されるため、受
光効率が高くなる。

また、レンズ系Ｇ、の後にはべりクル２と共役な像面Ｉ
Ｍ’ができるので、ここに視野絞りとしてのアパーチャ
やスリットを入れることで、迷光の受光を防止すること
ができる。

ｌ生災施勇第７図は、第１図に示した装置の散乱光検出系の変形例
を示し、対物レンズ１３に入射した散乱光１２は、グイ
クロイックミラー１５で２つの波長成分の散乱光２３．
２４に分離される。散乱光２３．２４の夫々は、照明光
束ＩＬに含まれる光束２１と２２の各波長λ１、λ２を
厳密に選別する色フイルタ−（干渉フィルター等）６０
ａ、６０ｂを通って、ペリクル２とほぼ共役に配置され
たスリット板６１ａ、６１ｂに達する。このスリシ日反
６１ａ、６１ｂは、対物レンズ１３の検出視野内をスリ
ット状に制限するもので、照射光束ＩＬの光軸ＡＸ、を
ペリクル２へ写影したときの線分に対してほぼ直交する
方向にスリットが伸びるように配置するとよい。

そして各スリット板６１ａ、６１ｂを通った散乱光２３
．２４は受光素子（フォトマルチプライヤ等）１６．１
７によって受光される。

本実施例によれば、色フイルタ−６０ａ、６０ｂとスリ
ット板６１ａ、６１ｂとを設けたので、ペリクル２や異
物から生じる蛍光を受光することなく、しかも迷光の受
光をさけることができるため、より高精度に異物検査及
び付着面判別が可能となる。

１土産１施撚第８図は２波長域の照射光束ＩＬを作る他の例を示す図
であり、本実施例では光源として水銀放電灯（Ｈｇラン
プ、又はＸｅ−Ｈｇランプ等）を用いる。ランプ７０は
、発光管に封入する原素個有のスペクトル分布をもって
発光する。Ｈｇ、又はＸｅ−Ｈｇランプでは紫外域から
５００　ｎｍ程度までの間に多数のスペクトルが分散し
ている。

このランプ７０からの光は楕円鏡７１で集光され、グイ
クロイックミラー７２で２つの波長域に分けられ、波長
λ１を含む光はグイクロイックミラー７２を透過してレ
ンズ系７３ａで平行光束にされた後、色フイルタ−（干
渉フィルター等）７４ａ、シャッター７５ｂを通り、グ
イクロイックミラー７８をそのまま透過して照射光束Ｉ
Ｌとなる。

方、グイクロイックミラー７２で反射された波長λ２を
含む光は、レンズ系７３ｂで平行光束にされた後、色フ
イルタ−（干渉フィルター等）７４ｂ、シャッター７５
ｂ、及びミラー７６．７７を介してグイクロイックミラ
ー７８に達し、ここで波長λ１を含む光と合成されて同
軸となり、照射光束ＩＬとなって進む、尚、シャンク−
７５ａ、７５ｂは先に説明した演算処理系５０からの信
号ｓ、、３ｔに応答して開閉する。

本実施例によれば、広い波長分布をもつ単一のランプ７
０を用いて、所望の波長λ１を含む第１光束と、波長λ
意を含む第２光束とを作りだすので、光源が簡単になる
といった利点がある。

策ｌ■実施■ 第９図は照射光束ＩＬをレーザ光源８０から作り出す例
を示す図であり、構造上は最も簡単になる。レーザ光源
８０は、発振波長が約４４０　ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ
、あるいは約４９６　ｎｍのＡ「イオンレーザであり、
その発振ビームＬＢｏはＳＨＧ　（第２高調波発生器）
素子８２に入射する。

ＳＨＯ素子８２は、入射したビームの丁度半分の波長の
ビーム（すなわち高調波）を作り出す、このＳＨＧ素子
８２から射出するビームＬＢ、には、ＳＨＧの波長変換
効率にもよるが、基本波と高調波がある一定の光量比で
含まれている０例えばＡｒイオンレーザの場合、波長４
９６ｎｍの基本波と、波長２４８ｎｍの高調波とが射出
し、高調波の方はペリクル２に対する透過率が低い紫外
域になる。

さて、ビームＬＢ、は可動の波長切替え板８４を介して
照射光束ＩＬとなって取り出される。波長切替え板８４
は、石英の透過部８４ａと２つの色フィルタ一部８４ｂ
、８４ｃがビームＬＢ、の光路中に択一的に切替えて配
設可能に構成される。

色フィルタ一部８４ｂは基本波（４９６ｎｍ）のみを透
過し、色フィルタ一部８４ｃは高調波（２４８ｎｍ）の
みを透過するように定められる。これらフィルタ一部８
４ｂ、８４ｃは、先に説明したペリクル２の透過率α１
、α２を測定する際に使われ、実際の異物検査時にはｉ
；ｈａ部８４ａがビームＬＢ、の光路中に位置する。

本実施例によれば、ＳＨＧ素子８２で波長変換される高
調波のビームが２００〜３００ｎｍの紫外域にあればよ
いので、いろいろなレーザ光源が利用可能となり、装置
化が極めて容易になるといった利点がある。さらにレー
ザビームを使うため、異物からの散乱光量を格段に増大
させることができ、高いＳ／Ｎ比を確保できる。

ヱ９１ぼとＡＩ桝以上、本発明の各実施例では、ペリクル付きレチクルの
検査について述べたが、ペリクル単体の異物検査の場合
も全く同様に実行できる。

さらに、散乱光検出系の光軸ＡＸ、と照射光束ＬＬの光
軸ＡＸ、との配置は逆にしてもよい。

また散乱光検出系には各波長用に２つの受光素子１６．
１７を個別に設けたが、波長の異なる２つの光束２１．
２２（又はレーザビームの基本波と高調波）を信号Ｓ１
、Ｓ２に応答して、時系列的に交互に高速切替えでペリ
クル２に照射する構成が採用できる場合は、対物レンズ
１３を通った散乱光１２を１つの受光素子で検知し、光
電信号を信号Ｓ＋、Ｓｔに応答して択一的にスイッチン
グして処理することもできる。

また第１の実施例で説明したペリクル２の透過率α■、
α＝を求めるステップでは、光源６．７０点灯を制御し
て、交互に光束２１．２２のいずれか一方を受光素子２
５で受けるようにしたが、受光素子２５の前に切替え式
の２つの色フィルターを設け、光束２１．２２を同時に
投射した場合でも２つの色フィルターを切替えて光束２
１．２２の夫々に対応した光量値Ｐｏ＋　、Ｐｏ、に、
Ｐｌｌ、Ｐ１□を求めるようにしてもよい。

さらに、２つの波長の異なるレーザビームを集光してス
ポット光にし、ペリクル面を斜めに照射しつつ、−次元
に走査するビーム走査方式にしても同様の効果が得られ
る。この場合、ペリクル２はビームの一次元の走査軌跡
に対して直交する方向に一次元に移動させるだけでよく
、ペリクル２に付着した異物からの散乱光は、例えばペ
リクル２上の走査軌跡を上方空間から見込むレンズ系と
光電検出器とで受光するようにし、さらに光電検出器内
にはグイクロイックミラーを設けて、波長の異なる散乱
光を別々の受光素子で検知するようにすればよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば光透過性の平面状の被検査物に付
着した異物欠陥が、被検査物のどちらの面倒に存在する
のかを確実に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による欠陥検査装置の
構成を示す斜視図、第２図は（Ａ）はペリクルの透過率
の波長特性の一例を示す図、第２図（Ｂ）、（Ｃ）はべ
りタルの上面異物と下面異物とからの散乱光の振舞いを
説明する原理図、第３図は第１の実施例による処理系の
構成を示すブロック図、第４図はべりタル付きレチクル
の部分断面を示す図、第５図（Ａ）は処理系の他の構成
を示すブロック図、第５図（Ｂ）は検査結果の表示の一
例を示す図、第５図（Ｃ）は付着面の判定信号を作る他
の回路例を示す図、第６図は第２の実施例による散乱光
検出系の構成を示す図、第７図は第３の実施例による散
乱光検出系の構成を示す図、第８図は第４の実施例によ
る照射光学系の構成を示す図、第９図は第５の実施例に
よる照射系の構成を示す図である。〔主要部分の符号の説明〕１・・・・・・レチクル、２・・・・・・ペリクル、４．５・・・・・・異物、６．７・・・・・・光源、８．１５．７２．７８・旧・・グイクロイックミラー１
２・・・・・・異物散乱光、１３・・・・・・対物レンズ、１６．１７．２５・・・・・・受光素子、２１．２２・
・・・・・照射用の別波長の光束、２３．２４・・・・
・・波長分離された散乱光、５０・・・・・・信号処理
系、５０ａ・・・・・・判定部、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光透過性を有する平面状の被検査物に光束を照射
する照射手段と、前記光束による前記被検査物上の照射
部分から生じる散乱光を受光して、該散乱光の強度に応
じた光電信号を出力する散乱光検出手段とを備え、該光
電信号に基づいて前記被検査物に付着した異物欠陥を検
出する装置において、前記照射手段には、互いに異なる波長域に分布するとと
もに、前記被検査物に対して異なる光透過率を有する第
１光束と第２光束を前記被検査物の照射部分に照射する
ための光源を設け；前記散乱光検出手段には、前記第１光束の照射により前
記照射部分から生じる第１の散乱光と、前記第２光束の
照射により前記照射部分から生じる第２の散乱光とを受
光し、該第１の散乱光に対応した第１光電信号と前記第
２の散乱光に対応した第２光電信号とを個別に出力する
光電検出器を設け；さらに、前記第１光電信号と第２光電信号の大小関係に基づいて
、前記異物欠陥が前記被検査物の光束入射面側と他面側
のいずれに付着しているかを判定する判定手段を設けた
ことを特徴とする欠陥検査装置。
（２）前記光源は、前記第１光束として所定の第１の波
長域内に分布した光を射出する第１の光源と、前記第２
光束として前記第１の波長域と異なる第２の波長域内に
分布した光を射出する第２の光源とを備え、前記照射手段は前記第１光束と第２光束をほぼ同軸に合
成して前記被検査物へ照射する光束合成部材を有するこ
とを特徴とする請求項第１項記載の装置。
（３）前記散乱光検出手段は、前記被検査物の照射部分
から生じる散乱光を入射する対物光学系と、該対物光学
系で集光された前記第１及び第２の散乱光を波長で分離
する分割部材とを備え、前記光電検出器は該分割部材に
よって分離された前記第１の散乱光を受光する第１受光
素子と、前記第２の散乱光を受光する第２受光素子とを
有することを特徴とする請求項第１項又は第２項記載の
装置。
（４）前記判定手段は、前記第１光束の被検査物におけ
る透過率に関連した第１情報と、前記第２光束の被検査
物における透過率に関連した第２情報とを予め記憶する
記憶部と；前記第１光電信号と第２光電信号の大きさの
比に関連した測定値を算出する演算部と；前記第１情報
と第２情報とに基づいて決定された基準値と前記測定値
との大小関係を比較する比較部とを備え、該比較結果に
よって前記異物欠陥の付着面を判別することを特徴とす
る請求項第１項記載の装置。