JPH03189545A

JPH03189545A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH03189545A
Application number: JP1330163A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-19
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2822243B2

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、光透過性の平担物体、例えばガラス、ニトロ
セルロース等の高分子薄膜等に付着した微粒子状の異物
の存在や大きさを検査する装置に関し、特に平担物体の
表裏面の異物欠陥を判別できる欠陥検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置は、−例として第４図に示すような
構造のものが考えられていた。

第４図において半導体素子製造用のレチクル（又はマス
ク）１の表面には、一定の間隔をあけてペリクル（高分
子薄膜）２がフレーム３を介して張設されている。この
ペリクル２はレチクル１の表面に異物が直接付着するこ
とを防止するためのもので、ペリクル２の厚みは１μｍ
程度で露光用照明光（波長４３６ｎｍ、３６５０−等）
に対して９０％以上の透過率を有している。またフレー
ム３の厚さ（スタンドオフ）は数閣程度であり、これは
露光装置の投影光学系のレチクル側での焦点深度との兼
ね合いで決められている。このようなペリクル付レチク
ルを用いてＩＣパターンをウェハ上に投影露光する際、
投影光学系の縮小倍率に応じてレチクル表面上の異物像
は縮小されてウェハ上に転写され得るが、ペリクル２に
付着した同一サイズの異物の像は、ウェハ上では大きく
デフォーカスしてしまい、解像しないことになる。とこ
ろがペリクル２上の異物でも、あまりにもサイズが大き
い（数１０μｍ以上）と、それはデフォーカスした影と
なって現われてしまう。

そのため、第４図のように、ペリクル２に付着した異物
についても検査する必要がある。光源４から射出した照
明光（コヒーレント光、又は準単色光等）ＬＢは集光レ
ンズ５を介してペリクル２に垂直に照射される。

ペリクル２の照射領域内（スポット照射域）に異物が存
在すると、その異物からは比較的指向性の弱い散乱光が
生じる。

そしてこの散乱光のうち一部の散乱光ＤＬは、集光レン
ズ６で光電変換器（フォトマルチプライヤ等）７の受光
面に集光される。ここでは、集光レンズ６の光軸をペリ
クル２の面に対して斜めにし、ペリクル２そのものから
散乱光が光電変換器７に受光されないようにしている。

同時にレチクル１から生じる散乱光に対しても空間的に
避けるように配置される。

そして光電信号のレヘルの大小で異物か否かを判定して
いる。

このときペリクル２の全面について検査を行なう必要が
あるので、照明光ＬＢを一次元（又は二次元）に走査し
たり、ペリクル２（レチクル１）を−次元に移動させた
りする機構が設けられている。

また、その他のペリクル検査装置としては、例えば特開
昭６１−１７６１２９号公報に開示されているように、
被検面（ペリクル）にすれすれの角度でレーザービーム
を照射して、被検査物上に帯状の照射領域を形成すると
ともに、照射領域からの散乱光のうち、側方散乱光を受
ける位置に一次元のアレイセンサー（ＣＣＤ）を配置し
て異物検査するものも知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら第４図のような従来の技術においては、ペ
リクルに付着した異物がペリクルに関してレチクル側（
以下裏面側とする）に付着しているのか、光源側（以下
表面側とする）に付着しているのかを判別できなかった
。また特開昭６１１７６１２９号公報の方法は専ら平担
物体の表面側のみの異物検出しかできない、尚、ガラス
基板（レチクル、マスク等）の表裏面のいずれに異物が
付着しているのかを判別する手法として、特開昭５８−
６２５４４号公報に開示された技術も知られているが、
そこでは基板の表面側の空間に生じる散乱光を受光する
光電素子と、基板の裏面側の空間に生じる散乱光を検出
する光電素子との一対が必要である。

このためペリクル単体については同様の原理で異物付着
の表裏判別が可能であるかもしれないが、ペリクルがレ
チクルに貼りつけられた状態では、散乱光がレチクルの
パターン（クロム層）に遮光されてしまい、検査が不可
能である。

ペリクルに付着した異物が表面側と裏面側のどちらに存
在するのかを知ることは、フォトリングラフィ工程上極
めて重要な意味をもつ。異物がペリクルの裏面側に付着
していると、最悪の場合、その異物がペリクルから離れ
てレチクルへ再付着することが起こり、そのレチクルを
用いた露光ウェハのショットに欠陥が生じることになる
。そのためこのようなレチクルについては、ペリクルを
フレームごとレチクルから取りはずし、レチクル単体の
異物除去作業を行なって新しいペリクルに交換する必要
がある。

従って、新たなペリクルの貼り替えが必要か否かを実デ
バイスへの露光作業前に確実に知ることが重要である。

本発明では、ペリクル等の薄膜、あるいは薄いガラス板
等に付着した異物の有無を検出するとともに、その表裏
面判別（付着面判別）を容易に、しかも確実に実行でき
る欠陥検査装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成するために、本発明では被検査物として
の平担物体を照明する光を、所定の波長帯域を持たせた
多色光、もしくは白色光（ブロードバンド光）にし、異
物等の欠陥からの散乱光を平担物体の面に対して相異な
る角度で配置した少なくとも２つの受光系で受光するよ
うにした。この２つの受光系にはおのおの波長選択性の
ある光学素子（グイクロイックミラー、コールドミラー
プリズム等）を設け、分光された特定波長域毎の散乱光
を個別に光電検出する光電変換器を設ける。

そしてそれらの光電信号の大小関係を比較することによ
って欠陥が平担物体の表裏面のどちらに存在するのかを
判別するように構成した。

〔作　　用〕

第２図は本発明の詳細な説明する図で、ペリクル２の裏
面側に異物１２が付着している状態で、ペリクル２の表
面側から垂直若しくは垂直に近い状態で多色光（又は白
色光）ＳＩを照射した場合を示す。

結論から述べると、第２図のように異物１２からの散乱
光をベクリル２を介して光電検出する場合は、光電検出
器に向かう散乱光の波長分布が多色光Ｓ１の波長分布と
異なったものとなる。

一方、異物がペリクル２の表面側（照明光ＳＩの入射側
）に付着している場合、異物からの散乱光は多色光Ｓｌ
とほぼ同じ波長分布を保って光電検出器に向かう。

従って受光系に入射する散乱光の波長分布の相違を検知
することで、異物の付着面判別が可能となる。

以上のことを、さらに第２図を参照して詳しく説明する
。

第２図の状態で、異物１２から発生する散乱光のうち、
多色光Ｓ１に対して角度θ１で表面側に戻る散乱光Ｓ！
に着目する。

散乱光Ｓｔはさらにペリクル２の表面から射出して受光
系へ向かう光Ｓ、と、内面反射によって裏面側へ進む光
Ｓ、とに別れる。光Ｓ、の射出角θ２はペリクル２の屈
折率をｎとすると次式のようになる。

θｚ　＝ｓｉｎ　−’　（ｎ　−５ｉｎθ１）・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（１）一方、光Ｓ４はべ
りクル２の裏面で再び屈折して射出する光Ｓ、と再び内
面反射する光Ｓ６に分けられ、内面反射した光Ｓ、は、
ペリクル２の表面で再び屈折反射する。光Ｓｂのうち、
ペリクル２の表面で屈折して射出した光Ｓ７は、光Ｓ、
とほぼ平行に受光系に向かう。従って光Ｓ、の射出角も
θ２である。

ここで光Ｓ、とＳ、の位相差δは、ペリクル２の厚さを
ｄとすると、次式で表わされる。

４ｚ−ｎ−ｄ−ｃｏｓθ１ δ＝　　　　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・（２）λ そこで位相差δがちょうど３６０°となる条件、すなわ
ちδ＝２ｍπ（ただしｍは任意の整数）となる波長λｍ
は次式の通りである。

２　・　ｎ　−ｄ　−ＣＯ３θ λｍ− ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）ま
た式（１）より角度θ、は、なので、これを式（３）に代入すると、特定波長λｍは
、・・・・・・・・・・・・（４）となる。

従って散乱光受光系の光軸とペリクル１１の法線との成
す角度を０２にした場合、散乱光受光系に入射する光Ｓ
３　、Ｓｔの分光特性は、波長λｍでピークをもち、そ
の両側の波長域では減衰する。

本発明では、ペリクルに付着した異物からの散乱光の分
光特性と異なる角度θ２で調べることによって、異物の
付着面判別を行なう。すなわち、上記原理から明らかな
ように、散乱光受光系の光軸とペリクル面との角度（９
０°−０２）を適宜調整すると、同一照明条件のもとで
も、散乱光の分光特性上でピークとなる特定波長λｍが
変化することがわかる。

同様に、多色光Ｓ１の照射光軸をペリクルに対して垂直
から傾けることによっても、特定波長λｍは変化するが
、照射光軸の傾きを大きくしていくと、ペリクル表面上
の異物を照射するビーム強度とペリクル裏面上の異物を
照射するビーム強度とに、ペリクル透過率の光入射角度
依存性にともなった差が生じ、しかも裏面に貫けた照射
ビームの分光特性が変わることがある。そのための多色
光（白色光）Ｓｌの照射軸は被検面に対して垂直に近い
方が好ましい。

ここで−例をあげてみると、ペリクルの厚さｄを１μｍ
、屈折率ｎを１．５としたとき、散乱受光角θ２が８０
°であれば、先の式（４）よりピークとなる特定波長λ
ｍは、 λｍ　！：ｉ　２．２６７　ｍ　（ただしｍは整数）・
旧・・（５）となる。ピーク波長λｍが可視域から波長
１１００Ｏｎ以下の近赤外域に現われるものとすると、
ｍ−５としてλ、＝４５２ｎｍ、ｍ＝４としてλ４−５
６５ｎｍ、　ｍ＝３としてλｚ＝７５３ｎｍがある。

また散乱受光角θ２が５０６であれば同様にしてピーク
波長λｍは、 λｍ＃２．５８／ｍ（ただしｍは整数）・・・・・・（
６）となる。同様の波長域内では、ｍ＝６としてλ。

＝４３０ｎｍ、　ｍ＝５としてλｓ＝５１６ｎｍ、ｍ＝
４としてλ４＝６４５ｎｍ、ｍ＝３としてλ、＝８６０
ｒｖとなる。

今、波長域を４００ｎｍ〜９００ｎｍまで１００ｎｓ毎
に４０（１−５００ｒｖ＋、５００〜６００ｎｍ、、６
００〜７００ｎｍ、　７００〜８００ｎｅ、８００〜９
０Ｑｎｍに区分けするとき４００〜５００ｎｍではθ２
−８０ａではλｓ”４５２ｎｍ、θ、＝５０’ではλ−
＝４３０ｎｍが現われ５００〜６００ｎ＋１ではθ、＝
８０’ではλ４＝　５６５ｎｓ、θ２＝５０゜ではλ５
＝５１６ｒｖ＋が現われる。しかしながら６００〜ｂ θ２＝８０°の受光系では、式（５）を満足する整数ｍ
は存在しない、つまり６００〜７００ｎｓ＋の波長域で
は裏面異物散乱光は受光されない、一方θ２＝５０°の
受光系ではこの同じ波長域ではλｎ＝６４５ｒｖがある
。同様のことが７００〜８００ｎｍ、　８００〜９００
ｎｅの波長域に対しても起こる。７００〜８００ｎ１１
の波長域ではθｚ＝ｓｏ＠ではλｔ＝７５３ｎ麟が現わ
れ、θ２＝５０°では現われない。８００〜９００ｎｓ
の波長域ではθ２＝８０°に対しては現われず、θ、＝
５０”に対してはλ５＝８６０ｎ鴎が存在する。

以上のように異なる散乱受光角（上記の例ではθ２＝８
０°とθ２＝５０°）で裏面異物散乱光を受光する場合
、波長域に応じて一方の受光系では受光できても他方の
受光系では受光できないという現象が現われる。

これに対して、ペリクル２の表面（多色光の照射面側）
に付着した異物では、異物散乱光はべりタルを透過せず
に直接受光系に入射するので相異なる受光角をもつ２つ
の受光系では波長域に依存せず、表面異物散乱光は多色
光の波長分布特性のまま受光できる。

従って相異なる２つの受光角でペリクルの表裏面に付着
した異物からの散乱光を受光し、かつ適当な波長域に分
けておのおのを受光するとき、同じ波長域での受光光量
同志を比較すれば、その異物がペリクルの表面に付着し
ているものなのか裏面に付着しているものなのかの判別
が可能となる。

尚、相異なる２つの受光角で散乱光を検出する系は、こ
こでは−例として角度θ２−８０°、５０°の２つとし
たが、要は先の式（４）に基づいて、最も弁別性がよく
なる角度に設定してやればよいのであって、使用する照
明光の波長特性、ペリクルの厚み等によって適宜、最適
な角度に調整可能にしておくのがよい。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例による検査装置の構成を
示し、光源２１はタングステンランプ、ハロゲンランプ
等の白色光源であり、本実施例では分光特性が連続した
広帯域波長をもち、波長１１０００ｎ程度の赤外域まで
延びた照明光を使うものとする。

光源２１から照明光は集光レンズ２２に入射する。集光
レンズ２２の光軸はレチクル１に張設されたペリクル２
０面と垂直（もしくはほぼ垂直）に設定され、照明光を
ペリクル１の局所領域（例えば１ｍ角）内に集光する。

この際、照明光学系内のペリクル２と共役な位置に照明
視野絞り（開口）を設けて、ベルクル上の照明局所領域
をきれいな矩形、微小スリット状、又は円形にするとよ
い。

一方、散乱光受光系のうち第１の受光系はべりクル２の
法線に対して角度θａだけ傾いた光軸を有する集光レン
ズ２５を含み、ペリクル２の照明領域を見込んでいる。

ここで角度θａは、例えばθａ＝Ｂｏ”　とする。

さて、異物からの散乱光の一部はレンズ２５を介してダ
イクロイックミラー２７Ａで２つの波長域の光に分割さ
れ、ダイクロイックミラー２７Ａで反射された波長域の
散乱光は光電変換器２８Ａに受光される。そしてダイク
ロイックミラー２７Ａを透過した波長域の散乱光は、ダ
イクロイックミラー２７Ｂでさらに２つの波長域に分割
される。

ダイクロイックミラー２７Ｂで反射した波長域の散乱光
は光電変換器２８Ｂで受光され、ダイクロイックミラー
２７Ｂを透過した波長域の散乱光は光電変換器２８Ｃで
受光される。

散乱光受光系のうち第２の受光系はべりクル２の法線に
対して角度θｂ（θｂくθａ）だけ傾いた光軸を有する
集光レンズ２６を含み、ペリクル２の照明領域を見込ん
でいる。ここで角度θｂは、例えばθｂ＝５０°とする
。異物からの散乱光の受光は第１の受光系と同様の構成
にて行なわれる。

すなわち、異物からの散乱光の一部はレンズ２６を介し
てダイクロイックミラー２７０で２つの波長域に分割さ
れ、ダイクロインクミラー２７Ｄで反射した波長域の散
乱光は光電変換器２８Ｄに受光される。そしてダイクロ
イックミラー２７Ｄを透過した波長域の散乱光は、ダイ
クロイックミラー２７Ｅでさらに２つの波長域に分割さ
れる。

ダイクロイックミラー２７Ｂで反射した波長域の散乱光
は光電変換器２８Ｅで受光され、ダイクロイックミラー
２７Ｅを透過した波長域の散乱光は光電変換器２８Ｆで
受光される。

本実施例では第１の受光系のダイクロイックミラー２７
Ａ、２７Ｂと第２の受光系のダイクロイックミラー２１
０，２１Ｅはおのおの同じ波長選択性を有するものとし
、例えばダイクロイックミラー２７Ａと２７Ｄは境界波
長が７００ｎｍのコールドミラー（短波長側を反射して
長波長側を透過）とし、ダイクロイックミラー２７Ｂと
２７Ｅは境界波長が８００ｎ＋ｍのコールドミラーとす
る。

また、図示していないが、照明光Ｓ１の波長帯域は、適
当なフィルターによって予め６００〜９００ｎｍの間に
制限する。

このとき光電変換、？５２８Ａと２８Ｄの出力信号の大
きさＶＡ、Ｖ＊は異物（ペリクル照射領域）からの散乱
光のうち、波長が６００〜７００ｎ−の間に分布する散
乱光の総量に応じたものとなる。

さらに光電変換器２８Ｂと２７Ｅの出力信号の大きさＶ
ＩＶＥは、７００〜８００ｎ−の波長域に分布する先の
総量に応じたものとなり、光電変換器２８Ｃと２８Ｆの
出力信号の大きさＶｃ　、Ｖｒは、８００〜９００ｎｍ
の波長域に分布−する散乱光の総量に応じたものとなる
。

従って、本実施例では２種類のグイクロインクミラー、
すなわち２７Ａ、２７Ｄと２７Ｂ、２７Ｅとは散乱光の
波長分布を３つの波長域（６００〜７００ｎＩＩ＋、７
００〜８００ｎＩ＋＋、８００〜９００ｎｍ）に分割す
る分光手段として機能するとともに、グイクロイックミ
ラー２７Ａ、２７Ｂ、光電変換器２８Ａ、２８Ｂ、２８
Ｃによって第１光電検出手段が構成され、グイクロイン
ク迅ラー２７Ｄ、２７Ｆ、、光電変換器２８Ｄ、２８Ｅ
、２８Ｆによって、第２検出手段が構成される。

さて、第３図は個別に特定波長域毎の散乱光を受光する
光電変換器２ＯＡ、２８Ｂ、２８Ｃ１２８Ｄ、２８Ｂ、
２８Ｆの各信号出力を評価する処理回路の一例を示す。

本実施例では説明を簡単にするためペルクル付きレチク
ル１が２次元走査ステージ４０に載置され、照射ビーム
に対してもＸ、Ｘ方向に移動するものとする。また走査
ステージ４０の移動は座標位置測定（エンコーダ等）４
２によって、照明局所領域のサイズよりも細かい分解能
で計測される。

第３図においてプロセッサー４４は、ステージコントロ
ーラー４６に移動１旨令を出力する。ステージコントロ
ーラ４６はエンコーダ４２からの位置情報をフィードバ
ック入力として、モータ４８を制御してステージ４０を
二次元移動する。エンコーダ４２の位置情報は、異物の
存在位置をｌ１角、又は５ｍ角のマツプの上で表示でき
るように変換するマツプ座標作成回路５０に入力する。

各光電変換器２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ，２８Ｄ２８Ｅ、
２８Ｆの各出力信号レベルは、アンプ６０Ａ、６０Ｂ、
６０Ｃ，６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆで増幅された後、割算
１ｉ６１ａ、６１ｂ、６１ｃに入力される。ここではア
ナログ的に割算を行なうが、プロセッサーのプログラム
によって割算を行なってもよい。

割算器６１ａ、６１ｂ、６１ｃは第１受光系と第２受光
系のおのおの同一の波長域の光を受光する光電変換器の
出力値同志で割算処理を行なう。

すなわち、波長６００〜７００ｎｍの散乱光に対しては
、光電変換器２８Ａから出力され、アンプ６０Ａで増幅
された信号ｖＡと、光電変換器２８Ｄから出力され、ア
ンプ６０Ｄで増幅された信号ＶＤとが割算器６１ａに入
力され、割算器６１ａはその比５ａ＝ＶＡ／Ｖ。の値を
出力する。

同様に波長域７００〜８００ｎｍの散乱光に対しては、
光電変換器２８Ｂ、アンプ６０Ｂからの信号ＶＢと光電
変換器２８Ｅ、アンプ６０Ｅからの信号■、とが割算器
６０ｂによって比５ｂ＝ｖ。

／　Ｖ　Ｅの演算が行なわれ、波長域８００〜９００ｎ
ｍの散乱光に対しては、光電変換器２８Ｃ、アップ６０
Ｃからの信号ＶＣと、光電変換器２８Ｆ、アンプ６０Ｆ
からの信号Ｖ、とが割算器６１ｃによって比５ｃ＝Ｖｃ
／Ｖｙの演算が行なわれる。

おのおのの割算出力Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃはアナログ・デジ
タル変換器（Ａ／Ｄ）６２ａ、６２ｂ、６２Ｃによって
デジタルレイ直に変換され、プロセッサー４４を介して
メモリ５２に格納される。

デイスプレィ５４はカラーブラウン管を用いて検査結果
を表示するもので、マツプ座標作成回路５０からの情報
に基づいてペリクル２の全面を１層角、又は５ｍ角の格
子マツプで表わし、検出した異物が表面側なら、その存
在位置に対応した１閣角又は５ｍｓの領域を例えば緑色
に塗りつぶし、裏面側なら赤色に塗りつぶす。また検出
した異物の大きさを、３ランク程度に分類して、例えば
Ａランク、Ｂランク、Ｃランクの文字表示も同時に行な
う。ランク表示は緑色、又は赤色に塗りつぶすときの階
調（輝度）で表わしてもよいし、わずかずつ色調を変え
て表わしてもよい。あるいは塗りつぶしたところに、キ
ャラクタを重畳させて表示してもよい。

さて実際の検査にあたっては、第５図（Ａ）、（Ｂ）の
ステップ１００〜１３６に詳細に示したように、ステー
ジ４０をＸ方向に一次元に移動させた後、Ｘ方向に照明
局所領域のサイズ分だけステッピングさせて、再びＸ方
向に移動させることを順次くり返す（ステップ１００〜
１ｏ４）。

プロセッサー４４は、例えば１ｆｆＩ１１だけステージ
４０が移動するたびに、マツプ座標作成回路５０から出
力されるサンプリング指令に応答して、Ａ／Ｄ６２ａ、
６２ｂ、６２ｃの各出力値をメモリ５２に記憶しておく
（ステップ１０６〜１１０）。

ステージ４０の走査終了（ステップ１１２．１１４）後
、プロセッサー４４はメモリ５２から各走査位置（サン
プリング位置）毎の検査データ（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ）を
読み出す（ステップ１１６．１１８）。またメモリ５２
には各波長域（６００〜７００ｎ＋ａ、７００〜８００
ｎｍ、８００〜９００ｎｓ）での比の定数α、β、Ｔが
予め所定の実験等によって決定され、記憶されている。

本実施例では裏面異物からの散乱光は、波長域６００〜
７００ｎ−では第２受光系の光電変化器２８Ｄのみが検
知し、第１受光系の光電変換器２８Ａは検知しないので
比５ａ＝Ｖｓ／Ｖｎは定数αに対してＳａ＜αとなる。

同様にして、裏面異物散乱光のうち波長域７００〜８０
０ｎｍの散乱光は第１受光系の光電変換器２８Ｂで検知
されるが第２受光系の光電変換器２８Ｅではほとんど検
知されないため、５ｂ＝Ｖｓ　／Ｖ、＞βとなり、裏面
異物散乱光のうち波長域８００〜９００ｎｍの散乱光は
第２受光系の光電変換器２８Ｆで検知されるが、第１受
光系の光電変換器２８Ｃでは検知されないため、５ｃ＝
Ｖｃ／Ｖ、＜７となる。

そこでＳａ＜αかつｓｂ＞βかつＳｃ＜７　（アルゴリ
ズムＡ）を満足したときその異物はべりタルの裏面にあ
り、この論理式を満足しないときは表面に付着している
との判定を行なう（ステップ１２０．１１２．１２６）
。

あるいはＳａ、Ｓｂ、Ｓｃの３つの値を比較してＳａ＜
Ｓｂ＞Ｓｃ　（アルゴリズムＢ）ならば裏面異物、そう
でなければ表面異物と判定するような論理式にすること
も有効である（ステップ１２０．１２４．１２６）。

この判定処理はメモリ５２から読み出した各マツプ位置
毎の情報に基づいてプロセッサ４４にて順次行ない（ス
テップ１２８．１３０．１３２．１３４）、その結果を
デイスプレィ５４に表示する（ステップ１３６）。

またプロセッサ４４は光電信号レベルの大きさに基づい
て、異物サイズのランク分けを行ない、その結果をデイ
スプレィ５４に表示する。光電信号レベルＶ４　、Ｖ１
＋　、Ｖｃ　、ＶＤ　、ＶＥ　、Ｖｒはおのおの不図示
のルートによりランプ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ，６０Ｄ
、６０Ｅ、６０Ｆからプロセッサ４４へ入力され、プロ
センサ４４では例えば光電信号レベルの最大値に基づい
て異物サイズに応じたランク分けを行なう。

また異物サイズを光電信号レベルで判定する場合、本実
施例では６つの光電変換器２８Ａ〜２８Ｆが設けられて
いるので、それら６つの信号レベルの代数和で規定して
おいてもよい。あるいは、スペクル２の面に対してより
大きな角度をもつ受光系の光ｉ！変換器（ここでは２８
Ｄ、２８Ｅ、２８Ｅ）の信号レベルの代数和で規定して
おいてもよい。これは、ペリクル面に対して大きな角度
をもつ受光系では、ペリクルの裏面異物からの散乱光を
、３つの光電変換器のうち最低１つの光電変換器が必ら
ず受光しているという現象によるものである。

以上の説明において、アルゴリズムＡで用いる定数α、
β、Ｔは、−例として次のように求める。

まず、ペリクル２の上面に、異物の代りの標準となる微
小粒子（真球ビーズ等）をふきつけた検査工具を用意す
る。そしてこの検査工具を使って、第１図の装置で異物
検査を行なう。このとき粒径のわかっている標準粒子に
対してビームＳ１を照射した状態で、各光電変換器２８
Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ２２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆの増幅さ
れた信号■、〜Ｖ、のレベルを計測する。そして計測さ
れた値から、α−（ＶＡ／Ｖｏ）・Ｋα、β−（Ｖ。

／Ｖｔ）・Ｋβ、α−（Ｖｃ／■Ｆ）・ＫＴによってα
、β、γの値を求める。ここでにα、Ｋβ、ＫＴ、は、
アルゴリズムへの不等号の向きに関連したマージンを考
慮して、Ｋα〉１、Ｋβく１、Ｋ７＞ｌに設定される定
数である。

以上本発明の第１実施例を説明したが、その他にいくつ
かの変形例が考えられるので、以下にそれら変形例につ
いて述べる。

まず第１図の実施例では照明光をスポット光として、ス
テージ４ｏによりＸ方向、Ｘ方向に移動してペリクル全
面を検査する構成にしであるが、シリンドリカルレンズ
等により、照明光をスリット光にしてペリクルを一方向
のみ移動させ、第１受光系、第２受光系の光電変換器に
例えば−次元リニアセンサ等を用いれば、検査時間を大
幅に短縮することが可能となる。そのような構成の一例
を第２実施例として第６図に示す。

多色光Ｓ＋　　（ここでは平行光束とする）は、シリン
ドリカルレンズ（凹）ＧＬ、にょってＸ方向に広げられ
た後、Ｘ方向に伸びた母線を有するシリンドリカルレン
ズ（凸）ＧＬｔによって、−次元の細帯状照明部ＢＡに
集光される。ペリクル付きレチクル１は、矢印３２のよ
うにＸ方向に一次元に走査される。照明部ＢＡはペリク
ル２の全面のＸ方向の幅をほぼカバーする長さをもち、
そのＸ方向の幅は、必要とするマツプ上の細さ（例えば
ＩＭ）に応じて可変できるように設定される。

多色照明光Ｓ、の照射光学系の光軸ＡＸｏは、ペリクル
２の面とほぼ垂直である。尚、シリンドリカルレンズＧ
Ｌ、は通常の球面レンズ系でもよい。

この場合、その球面レンズ系の前側焦点を、シリンドリ
カルレンズＧ　Ｉ−＋　の仮想的なビーム発散点に合致
させ、後側焦点面にペリクル２を合致させるとよい。さ
て、ペリクル２の表面上にＸ方向に延ばした線ｌは、照
明部ＢＡの中心を通ると共に、照明部ＢＡとほぼ直交し
、第１の受光系の光軸ＡＸａは、ミラーＭＲで折り返さ
れて、線２に対してＸ方向に角度θα（θα＝９０６−
θａ）だけ傾いている。また第２の受光系の光軸ＡＸｂ
は、線ｌに対してＸ方向に角度θβ（θβ＝９０゜θｂ
）だけ傾いている。第１の受光系の結像光学系（集光レ
ンズ）２５は、照射部ＢＡの暗視野像を、ダイクロイッ
クミラー２７Ａ、２７Ｂを介して、それぞれ３つの１次
元リニアセンサ（ＣＣＤ、フォトダイオードアレイ等）
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ上に結像する。

第２の受光系についても同様に、結像光学系（集光レン
ズ）２６は、照射部ＢＡの暗視野像を、第１図と同等の
ダイクロイックミラー２７０．２７Ｅを介して、それぞ
れ３つの１次元リニアセンサ（第６図では図示を省略）
上に結像する。

現在、多用されているペリクル２は、縮小投影露光用の
レチクル（５インチ、又は６インチ）に合わせて、それ
よりも−周り小さい寸法である。

従って照明部ＢＡのＸ方向の長さ（ペリクル２の有効幅
）を、最大１５ｃｍ程度に想定したとしても、１ｍｍ角
の分解能で検出する場合、１次元リニアセンサのアレイ
数（画素数）は、２００もあれば十分である。

このような構成の場合、レチクルｌ　（ペリクル２）を
Ｘ方向にほぼ一定速度で移動させつつ、例えば１ｍの移
動毎に、各１次元リニアセンサから１次元の画像信号を
同時に読み出し、第３図と同様な回路によって、各画素
毎に、受光光量の比を求めればよい。

さて、第７図は本発明の第３の実施例による検査装置の
構成を示し、第１図、又は第６図と同効のものには同じ
符号を付しである。

ここでは、第１の受光系（ミラーＭＲ，集光しンズ２５
、ダイクロインクミラー２１Ａ、２１Ｂ、及び光電変換
器２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ）の光軸ＡＸａが角度θａで
ビーム照射部を図中右方向から見込み、第２の受光系（
集光レンズ２６、ダイクロイックミラー２７Ｄ、２７Ｅ
、及び光電変換器２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ）の光軸ＡＸ
ｂは角度θｂでビーム照射部を図中左方向から見込むよ
うに配置した。このように第１の受光系と第２の受光系
との配置を、ペリクル２の平面」二で見たとき、互いに
異なるようにしておくと、２つの受光系の配置が極めて
容易になるとともに、異物の表裏面判別を同等の精度で
実行できる。

また第７図において、多色照明光Ｓ１は照明視野絞り（
アパーチャ）ＡＰを−様な強度で照明する。アパーチャ
ＡＰを通った照明光Ｓ、はレンズ系Ｇ　Ｌ　）　、ビー
ムスプリッタＮＢＳを介して、照射用の集光レンズ２２
に入射し、ペリクル２上にアパーチャＡＰの像（矩形、
円形、又はスリット状）として結像される。ビームスプ
リンタＮＢＳを透過した一部の照明光Ｓｔ’は、光源の
強度ゆらぎや、波長分布の変動をモニターするための基
準受光系に入射する。基準受光系は、第１、第２受光系
と同様の分光特性を持たせ、各特定波長域（例えば６０
０ｎｍ〜７００ｎｍ、　７００ｎｍ〜８００ｒｖ、及び
８００ｎｍ〜９００ｎｍの３つの領域）毎に照明光Ｓ、
ｌの光強度を常時計測するように構成される。

第８図は第４の実施例による検査装置の構成を示し、こ
れまで説明してきた各実施例と異なり、ペリクル２の照
明光の送り方を工夫することで、第１の受光系と第２の
受光系の夫々に分光素子（ダイクロイックミラー等）を
設けることなく、かつ各受光系につき１つの光電変換器
（フォトマル、１次元リニアセンサ等）で済む構成にし
たものである。第８図において、光源２１Ａ、２１Ｂ、
２ＩＣはともに発光ダイオード、反導体レーザ等で構成
され、それぞれ射出する光の波長域を、ダイクロイック
ミラー２７Ａ、２７Ｂの分光特性（第１図のものと同等
）に合わせて異ならせである。３つの光源２１Ａ、２１
Ｂ、２１Ｇの各々からの照明光は、同し光軸ＡＸｏに沿
って、ビームスプリンタＮＢＳで反射され、集光レンズ
２２でペリクル２に集光される。第１、第２の受光系は
高速応答タイプの光電変換器（フォトマル等）３２Ａ、
３２Ｂを有し、その光電信号Ｖ　ｉ　ａ、Ｖ　ｂ　ｂは
検査処理回路７２に入力される。処理回路７２には２つ
の光電信号Ｖ　ａ　ａ、Ｖ　ｂ　ｂの比（Ｖ　、　、　
／　Ｖ　−ｂ　）を求める割算器、その比をデジタル変
換するサンプル・ホールド付きのＡ／Ｄコンバータ、及
びプロセッサー、メモリ等が組み込まれている。

さて、３つの光源２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、タイミン
グ制御回路７０によって高速に、かつ択一的にパルス発
光するように制？′ｎされ、その各発光タイミングの信
号は処理回路７２に送られる。

このような構成において、例えば光軸ＡＸｏがペリクル
２上の１つのマツプ座標位置にきたとき、光源２１Ａ、
２１Ｂ、２１Ｃは順番にパルス発光する。各パルス発光
は時間的に互いに重ならないように、むしろわずかなラ
グ・タイムをあけるように行なわれる。そして処理回路
７２は、１つのパルス発光が行なわれるたびに、サンプ
ル・ホルトを働らかせて、Ａ／Ｄコンバークの出力値を
メモリの指定番地に順次記憶していく。すなわら、マツ
プ上の１つのエリア（例えば１Ｍ角）を光源２１Ａのパ
ルス光で照明したときに得られた比（Ｖａｎ／Ｖｂｂ）
の値Ｓａと、同じエリアを光ｇ２１Ｂのパルス光で照明
したときに得られた比の値ｓｂと、同しエリアを光源２
１Ｃのパルス光で照明したときの比の値Ｓｃとが、メモ
リ上の指定番地に格納される。そして、照明領域が隣り
のエリアに移ったら、再び同様にして３つの光源２１Ａ
、２１Ｂ、２１Ｃを順番にパルス発光させる。ペリクル
２上の指定領域内の全てについて計測が終了したら、後
は第５図（Ｂ）と全く同し手順によって検査（評価）が
行なわれる。

本実施例では、互いに異なる波長域の光を射出する３つ
の光源を順次発光させる必要があるため、これまでの実
施例とくらべると、検査動作の時間が長くなることがあ
るが、その代りに、受光系の構成が極めて単純になり、
処理回路の規模が小さくて済むといった利点がある。

以上、本発明の各実施例を説明したが、照明光としては
、水銀放電灯のように、複数の輝線スペクトルをもつ光
を利用したり、互いに中心波長の異なる発光ダイオード
（又は半導体レーザ）の複数個からの光、あるいはＳＨ
Ｏ結晶を通した高調波光をビームスプリンタを介して同
軸に合成した光も利用できる。散乱光受光系に使う波長
選択素子としてグイクロイックミラーは他の色フイルタ
−プリズムにしてもよい。

ところで本発明の詳細な説明したように、ペリクルの裏
面側の異物からの散乱光の特定波長λｍは式（４）に従
って、ペリクルの厚さｄ、屈折率ｎに存在する。そこで
各種の厚さ、屈折率の異なるペリクルに対して予め弐（
４）に基づいて特定波長を求めておき、その都度２つの
受光系の角度θａ、θｂを適宜可変にしたり、グイクロ
インクフィルターを交換して選択波長を最適化するよう
にすれば各種のペリクルに対しても表裏面判定が可能と
なる。

〔発明の効果］以上の様に本発明によれば、ペリクル等の薄い透明物体
に付着した異物等の欠陥有無を検出するだけではなく、
その欠陥が透明体の表裏のいずれの面に付着しているの
かの判定もでき、リソグラフィ工程での欠陥の発生を未
然に防ぐことができる。

さらに、この検査装置を自動ペリクル貼付装置と一体に
して使えば、ペリクルをマスクやレチクルに仮止めした
状態でペリクルの裏面の異物付着がチエツクできるとと
もに、裏面に異物がなければ、そのまま本貼りを行ない
、問題があれば仮止めをはずして別のペリクルと交換す
るといった一連の作業を完全に自動化することも可能で
ある。

その他、本発明は、比較的薄いガラス基板やＸ線露光用
のメンブレン・マスク等のリングラフィ材の検査以外に
、異物の混入をきらう医療用、理化学用の薄膜の欠陥検
査にも応用できる。

【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
成を示す図、第２図は本発明の詳細な説明する図、第３図は第１の実施例における信号処理処理系の構成を
示すブロック図・第４図は従来技術を説明する図、第５図（Ａ）、第５図（Ｂ）は第１の実施例の動作を説
明するフローチャート図、第６図は第２の実施例による欠陥検査装置の構成を示す
斜視図、第７図は第３の実施例による欠陥検査装置の構成を示す
図、第８図は第４の実施例による欠陥検査装置の構成を示す
図である。（主要部分の符号の説明〕１・・・・・・レチクル２・・・・・・ペリクル１２・・・・・・異物２１．２１Ａ、２１Ｂ、２ＩＣ・・・・・・光源２２・
・・・・・・・・照射用集光レンズ２５．２６・・・受
光用集光レンズ２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｄ、２７Ｅ・・・・・・グイクロイックミラー２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ１２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ、３
２Ａ、３２Ｂ・・・光電変換器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ
・・・１次元リニアセンサー４４・・・・・・プロセッ
サー５４・・・・・・デイスプレィ６１ａ、６１ｂ、６１　ｃ　−割算器Ｓ１・・・・・・多色照明光Ｓ、　、Ｓ、・・・・・・散乱光

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光透過性の平担物体を照明し、該照明部から生じ
る光情報を光電検出することによって、前記平担物体の
表裏面に存在する異物等の欠陥を検査する装置において
、所定の波長帯域に渡って強度分布を有する多色光を前記
平担物体に向けて照射する照射手段と；前記多色光の照
射部内の欠陥から生じる散乱光を、前記平担物体の面に
対して所定の角度方向から受光する第１受光系と；前記
平担物体の面に対して前記第１受光手段とは異なる角度
方向から前記散乱光を受光する第２受光系と；前記第１受光系で受光された散乱光を所定の分光特性で
分光するとともに、特定の波長域毎の光量を個別に光電
検出する第１光電検出手段と；前記第２受光系で受光さ
れた散乱光を、前記第１光電検出手段とほぼ等しい特性
で分光するとともに、特定の波長域毎の光量を個別に光
電検出する第２光電検出手段と；前記第１光電検出手段と第２光電検出手段の夫々からの
出力信号の大きさの比を前記特定波長域毎に求めるとと
もに、互いに異なる特定波長域間での該比の大小関係に
基づいて、前記欠陥が前記平担物体の表裏面のどちらの
面に存在するかを判定する判定手段とを備えたことを特
徴とする欠陥検査装置。
（２）前記照射手段は、連続したブロードな波長帯域、
もしくは離散的な複数の輝線スペクトルで発光する単一
の光源を有することを特徴とする請求項（１）に記載の
装置。
（３）前記照射手段は、互いに異なる中心波長で発光す
る複数の光源を有し、該複数の光源からの各光を同軸に
合成して前記平担物体へ指向することを特徴とする請求
項（２）に記載の装置。
（４）前記第１光電検出手段と第２光電検出手段の夫々
は、前記散乱光を前記特定の波長域毎に分離する波長選
択素子と、該波長選択素子で分離された各波長域の光量
を個別に受光する複数の光電変換素子とを含むことを特
徴とする請求項（１）、（２）、（３）のいずれか一項
に記載の装置。