JPH0582933B2 - - Google Patents

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JPH0582933B2
JPH0582933B2 JP10174587A JP10174587A JPH0582933B2 JP H0582933 B2 JPH0582933 B2 JP H0582933B2 JP 10174587 A JP10174587 A JP 10174587A JP 10174587 A JP10174587 A JP 10174587A JP H0582933 B2 JPH0582933 B2 JP H0582933B2
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JP
Japan
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light
sample
aperture
foreign matter
foreign
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP10174587A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS63268245A (en
Inventor
Minoru Noguchi
Hiroaki Shishido
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62101745A priority Critical patent/JPS63268245A/en
Priority to US07/184,787 priority patent/US4952058A/en
Publication of JPS63268245A publication Critical patent/JPS63268245A/en
Publication of JPH0582933B2 publication Critical patent/JPH0582933B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、LSIあるいはプリント基板などを製
造するのに使用されているレチクルおよびマスク
露光工程において、前記レチクルおよびマスク上
のパターンをウエハ上に転写する前に行なわれる
前記レチクルおよびマスク上の異物および欠陥を
検出する異物検査方法およびその装置に係り、と
くに前記レクウルおよびマスク上の異物および欠
陥を容易な操作にて短時間に検査するのに好適な
異物検査方法およびその装置に関する。 〔従来の技術〕 LSI製造のさいに使用される露光工程は、レチ
クルと呼ばれる厚板上のクロムパターンを半導体
ウエハに焼付転写している。この工程では、前記
レチクル上に異物および欠陥が存在した場合、パ
ターンが正確に前記半導体ウエハに転写しないの
で、LSIチツプ全数が不良になる。そのため、レ
チクル管理上露光前の異物および欠陥の検査は不
可欠である。 これに加えて最近ではLSIが高集積され配線パ
ターンが微細になるのに伴なつてより小さな異物
が問題になつてきている。また、レチクル製作時
のレジスト残り、パターン形成用のクロムあるい
は酸化クロムのエツチングが残り、さらにはレチ
クル洗浄液に溶けていた不純物が洗浄乾燥時に凝
集したものなど平坦状薄膜の異物が問題になり、
その数は増加の傾向にある。 従来、前記の異物および欠陥の検査装置は、た
とえば特開昭59−65428に記載されているように、
レーザ光を斜方から基板に照射し走査する手段
と、このレーザ光の照射点と焦点面がほぼ一致す
るように基板の上方に設けられ、このレーザ光の
散乱光を集光する第1のレンズと、第1のレンズ
のフーリエ変換面に設けられ、基板パターンから
の規則的散乱光を遮光する遮光板と、遮光板を通
して得られる異物からの散乱光を逆フーリエ変換
する第2のレンズと、第2のレンズの結像点に設
けられ、基板上のレーザ光照射点以外からの散乱
光を遮光するスリツトと、スリツトを通過した異
物からの散乱光を受光する受光器から構成された
ものが提案されている。 この提案は、パターンが一般的に視界内で同一
方向かあるいは2〜3の方向の組合せで構成され
ていることに着目し、この方向のパターンによる
回折光をフーリエ変換面に設置した空間フイルタ
で除去することにより、異物からの反射光だけを
強調して検出するものである。 また、従来、たとえば特開昭58−139278に記載
されているように露光装置と同様の照射、検出光
学系を用いて検出したデータと、標準レチクルの
データあるいは設計上のデータとを比較して欠陥
を検出するものが提案されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記の従来技術のうち、特開昭59−65428にお
いては、異物からの反射光を遮光板によつてパタ
ーンからの反射光と分離し、かつ、スリツトによ
り異物からの反射光のみを検出することおよび異
物を2値化法により検出するので検出機構が簡単
であることなどの特徴を有するが、その反面、斜
上方向からのレーザ光の照明のように本来の露光
装置と異なつたいわば間接的な照明によつて異物
を検出しているため、特定の角度のクロムパター
ンからの反射光だけを遮光するので、全てのクロ
ムパターンから異物を区別することができない。 また、前記のように間接的な手段によつて検出
する場合には、実害にならない異物(以下虚報と
いう)も検出してしまうことになる。とくにパタ
ーンが微細になり問題になる異物の数が増加する
ことは同程度の害は出すものの実害までに至らな
い異物の数も増加することになるので、虚報の数
が増加し、異物のチエツク、分析および除去とい
つた作業も増加し、作業効率が著しく低下する問
題がある。 つぎに前記従来技術のうち、特開昭58−139728
号においては、露光装置と同様の光学系を有する
ので、前記の従来技術に比較して光学系の構成が
簡単になる特徴を有するが、その反面データを比
較する画像信号処理系が前記の従来技術に比較し
て複雑で検査に多くの時間を要する問題がある。 本発明の目的は、前記従来技術のそれぞれの問
題点を解決し、実害になる異物のみを任意の角度
で存在するクロムパターンから分離して検出可能
とする異物検出方法およびその装置を提供するこ
とにある。 〔問題点を解決するための手段〕 前記の目的は、試料を露光するに当つてその試
験の表面に付着する異物を検査する異物検査方法
において、前記試料に透過照明する手段の空間コ
ヒーレンス度とほぼ同一に絞り、かつ前記試料を
検出器上に結像し検出信号を処理する結像光学系
のフーリエ変換面に配置された遮光板にて前記試
料からの異物による散乱光以外の回折光を遮光す
ることによつて達成され、また試料を露光装置に
より露光するに当つてその試料の表面に付着する
異物を検査する異物検査装置において、前記試料
を載置する手段と、前記試料を透過照明する空間
コヒーレンス度を調整可能に形成された透過照明
手段と、前記試料を検出器上に結像し、検出信号
を処理する結像光学系と、この結像光学系のフー
リエ変換面に配置され前記試料からの異物による
散乱光以外の回折光を遮断する遮光板とを設ける
ことによつて達成される。 〔作用〕 本発明は、結像に寄与する光束が異物および欠
陥によつて回折、散乱してしまうために異物およ
び欠陥による転写不良を発生することに着目し
た。 一般に縮小投影レンズの入射側(物体側)の開
口数(以下N.A.という)は、レチクル上のパタ
ーンを結像するのに必要十分な分解能を得る値に
設計されている。そのため、前記パターンの結像
に寄与する光束は、前記縮小投影レンズの入射側
の開口を通過するが、この開口の外側を通過する
光束は、パターンの結像に寄与しない。微細な異
物が存在する場合には、この異物により散乱回折
された光束が縮小投影レンズの入射側N.A.より
外側を通過し、パターンの結像の障害になる。 この点については、たとえば久保田広著「波動
光学」第387頁乃至第389頁「空間フイルタを持つ
光学系のレスポンス関数」の記載からさらに理解
することができる。すなわち、前記の文献には、
結像光学系のフーリエ変換面に円板状の空間フイ
ルタを載置することにより、この円板状の空間フ
イルタの直径により決められる空間周波数たとえ
ばレンズの内側を半径d′の円で覆つた場合、この
半径d′の大きさによつて決定される特定の空間周
波数を有するパターンのみ解像しないと記載され
ている。したがつてこの記載は、パターンと異物
との空間周波数の違い、いいかえれば、パターン
と異物との大きさの違いを利用して異物のみ検出
する技術にも適用することができる。 本発明は前記の原理を利用して露光装置に使用
される照明系と等価な照明系および縮小投影レン
ズのN.A.よりも大きなN.A.を有する対物レンズ
を用い、この対物レンズに入射する光束のうち、
縮小投影レンズの入射側N.A.と同じ領域すなわ
ち回折光を遮光板で遮光し、これによつて異物か
らの散乱光のみ取り込むものである。 したがつて、本発明においては、異物および欠
陥により散乱、回折して露光装置の縮小投影レン
ズの入射側の開口の外側で対物レンズの開口内を
通過する光束のみを選択して検出することができ
るので、実害になる異物のみをパターンから区別
して検出することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例である第1図乃至第4
図について説明する。 第1図に示すように本発明による異物検査装置
は、試料台部と、透過照明部と、落射照明部
3と、検出部と検出処理部とから構成されて
いる。 前記試料台部は、ペリクル7を有するレチク
ル6を固定手段8により固定しZ方向に走査する
Zステージ9と、このZステージ9を介して前記
レチクル6をX方向に走査するXステージ10
と、このXステージ10およびZステージ9を介
してレチクル6をY方向に走査するYステージ1
1と、前記各ステージ9,10,11を駆動させ
るステージ駆動系12と、前記レチクル6のZ方
向位置を検出する焦点位置検出系13と、この焦
点位置検出系13からの指令により前記ステージ
駆動系12を駆動させる処理系14とを有し、前
記レチクル6を検査中常に必要最小限の精度で焦
点合せ可能に構成されている。 前記Xステージ10は、約0.1秒の等加速時間
と、0.1秒の等速運動と、0.1秒の等減速時間を1/
2周期で最高速度約1mm/秒、振幅200mmの周期運
動をするように形成されている。 前記Yステージ11は、前記Xステージ10の
等加速時間と等減速時間に同期して0.15mmづつス
テツプ状に前記レチクル6をY方向に移送するよ
うに形成され、1回の検査時間中に670回移送す
ると約130秒で100mm移送することが可能であるか
ら、100mm四方の領域を約130秒で走査することが
できる。 なお、本実施例ではX・Yステージ10,11
を実施しているが、これに限定されるものでな
く、たとえば回転方向とX方向とを走査するXΘ
ステージを用いることも可能であり、かつ走査速
度も前記は一例を示したものであつて必要に応じ
て任意に設定すればよいことは云うまでもないと
ころである。 また、前記焦点位置検出系13はエアーマイク
ロメータを用いるものでも、レーザ干渉法で位置
を検出するものでも、あるいは縞パターンを投影
し、そのコントラストを検出するものでもよい。 前記透過照明部は水銀ランプ21より射出し
た光束から色分解フイルタ22により露光装置
(図示せず)で使用されるg線(波長436mm)ある
いはi線(波長365mm)を選択し、集光レンズ2
3により拡散板24上に集光したとき、この拡散
板24により拡散された光を円形の絞り25によ
り限定された部分より射出し、コリメータレンズ
26に入つて前記レチクル6に照射するように形
成されている。 なお前記絞り25は前記コリメータレンズ26
の略焦点位置に設置され、前記コリメータレンズ
26および前記検出部の対物レンズ41上方の
鎖線にて示す焦点位置46に結像されるように形
成されている。 また、本発明の前記目的を達成するためには、
照明光の波長を露光装置に使用される照明光の波
長と同一にするのみでなく、前記レチクルb上の
1点15に入射する光束の角度Θを同一にする必要
がある。ここではsinΘを「空間コヒーレンス度」
と定義する。 さらに前記露光装置の照明では、前記レチクル
1上の全範囲を均一に照明する必要があるため、
前記拡散板24の代りにロツド状のレンズを集合
した積分器(以下インデクレータという)と呼ば
れる光学素子を用いている。このインデクレータ
の機能は基本的には前記拡散板24と同一であ
り、本発明が適用する検査範囲は前記レチクル6
の数百ミクロンから1.2mmまでであるので、前記
拡散板24で十分である。 また前記レチクル6上に入射する光束の入射角
Θは前記インデクレータの大きさすなわち拡散板
24の後方に設置した前記絞り25の径によつて
決定されるので、前記レチクル1を使用する露光
装置に使用される照明と同一の空間コヒーレンス
度になるように前記絞り25の開口を設定してい
る。 さらに露光装置では、前記インデクレータの位
置を必ずしも前記コリメータレンズ26の焦点位
置に設置していないので、前記絞り14の位置を
必ずしもコリメータレンズ26の焦点位置に設置
する必要はない。 しかしながら、前記レチクル6上の光の照射範
囲内任意の位置で光束の入射角度Θを一定にする
ためには、前記絞り25が前記コリメータレンズ
26の焦点位置に設置する方が望ましい。これは
測定範囲内の光束の照明条件を同一にして異物の
検出条件を同一にすることができる効果がある。 前記落射照明部は、水銀ランプ31から射出
し色分解フイルタ32と、集光レンズ33と拡散
板34と絞り35とを通過した光をリレーレンズ
36を通過し、前記検出部のハーフミラー42
と対物レンズ41とを介して前記レチクル6に照
射するように形成されている。 なお、前記対物レンズ41は前記透過照明部
のコリメータレンズ26と同一機能を有してい
る。 また前記リレーレンズ36は、前記対物レンズ
41の上方の焦点位置46にみかけ上の絞りを作
成するために設置されている。具体的には、前記
絞り35の実像を前記焦点位置46に結像してい
る。 さらに前記落射照明部においても、前記透過
照明部と同様に照射光の波長と前記レチクル6
上の任意の1点15に入射する光束の角度Θ2
露光装置に使用される照明光のそれと同一になる
ように前記絞り35の開口を決定している。 また前記落射照明部は前記レチクル6上のク
ロムパターン上の異物を検出するために設置され
ているので、前記クロムパターン上の異物を検出
する必要がない場合には不要である。 さらに前記落射照明部を前記透過照明部
同時に使用する場合には、パターンのエツジから
の信号が大きくなるという問題を有するので、こ
れが問題になるときには別々に使用する必要があ
る。 前記照射光の波長は必ずしもg線およびi線に
する必要はなく、g線およびi線を含んだ他の広
帯域の光であつてもよい。その理由は、異物とパ
ターンとでは、全ての波長の光で回折状況が異な
るため、光帯域の光であつても異物をパターンと
区別して検出できるからである。 前記検出部は対物レンズ41と、ハーフミラ
ー42とフイールドレンズ43と遮光板44と結
像45とを有し、前記レチクル6上の検査点15
を前記対物レンズ41および結像レンズ45によ
り検査器51に結像するように形成されている。
また前記検出部には、前記対物レンズ41の結
像位置付近に視域レンズ(以下フイールドレンズ
という)43を有する。このフイールドレンズ4
3は前記対物レンズ41の上側の焦点位置46を
前記円形状の遮光板44上に結像する。すなわ
ち、前記透過照明部の絞り25は前記コリメー
タレンズ26および対物レンズ41を通過し、前
記レチクル6上で反射して再び前記対物レンズ4
1を通り前記フイールドレンズ46を通つて前記
遮光板44上に結像する。このとき、前記遮光板
44の位置は、光源の位置すなわち絞り25の位
置について前記レチクル6の位置のフーリエ変換
の位置になつている。 ここで、一般に露光装置の縮小投影レンズの前
記レチクル6側のN.A.は露光装置の照明系の空
間コヒーレンス度よりも(前記透過照明部のも
つ空間コヒーレンス度と同等)よりも1割乃至4
割程度で大きく設定され、その多くは約1割程度
である。 また前記対物レンズ41は前記縮小投影レンズ
の入射側開口の外側を通る光束を開口内に通過さ
せる必要があるため、そのN.A.を前記縮小投影
レンズのN.A.よりも大きくし、前記縮小投影レ
ンズのN.A.内に入射する光束を断光するため、
前記遮光板44を設けている。 したがつて、本発明の目的を達成するために
は、前記遮光板44の直径dmはつぎの式(1)によ
り算式するのが望ましい。すなわち、 dm=dS・α・N.A./sinΘS・(1+δ) ……(1) が望ましい。ここでdSは絞り25の直径、αは絞
り25と遮光板44の結像系の倍率、N.A.は縮
小投影レンズのレチクル6側の値sinΘSは露光装
置の空間コヒーレンス度である。 この場合Θ=ΘSとすると異物の検出条件を同
一にすることができることは既に述べたとおりで
ある。またδは余裕分で数%でよいことは実験に
より確認している。 なお、前記レチクル6上のすべての検査領域を
同時に検査した場合には、前記対物レンズ41の
形状が大形化し、実際上製作困難になる。そこで
本発明は、前記レチクル6上の検査領域を限定
し、レチクル6を前記試料台部により走査して
全ての検査領域を検査可能にしているので、通常
使用されている縮小投影レンズよりもN.A.の大
きい対物レンズ41を使用することができる。 また、前記遮光板44は、実害になる異物に限
らず異物を検出するためには、必ずしも露光装置
に使用される縮小投影レンズの入射側のN.A.に
合せる必要はなく、前記透過照明部および落射
照明部の空間コヒーレンス度に合せれば良い。
すなわち、前記透過照明部および透過照明部
からの照明光の0次回折光を遮光すれば良く、ま
たこの大きなよりも大きくても良い。具体的には
前記式(1)におけるN.A./sinθ=1のとおき、δを数% より大きな任意の値にすれば良い。 さらに、前記照明光の空間コヒーレンス度は必
ずしも露光装置のコヒーレンス度に合せる必要が
なく、前記遮光板44により0次回折光を遮光で
きるようにすなわち、前記式(1)を満足する範囲内
で前記絞り25,35と前記遮光板44の大きさ
を決定すればよい。 また前記落射照明部を設置しない場合には、
前記ハーフミラ42、フイールドレンズ43およ
び結像レンズ45も省略し、遮光板44を焦点位
置46にかつ検出器51をフイールドレンズ43
が設置されていた位置にそれぞれ設置しても本発
明の効果を得ることが可能である。この場合、き
わめて簡単な構成の光学系を得ることができる。 前記信号処理部は検出器51と、2値化処理
回路52と、マイクロコンピユータ53とCRT
54とを有している。 前記検出器51はたとえば電荷移動形の一次元
固体撮像素子などにて形成され、Xステージ10
を走査しながら該検出器51にて信号を検出す
る。すなわち、もし、レチクル6上に異物が存在
している場合には、レベルおよび光強度が大きく
なるので、該検出器51の出力は大きくなるよう
に形成されている。 なお、前記検出器51は、前記のように一次元
固体撮像素子に限定されるものでなく、2次元の
ものあるいは単素子のものでも使用可能である。 前記2値化処理回路52は2値化のしきい値を
あらかじめ設定して異物の有無を判定するように
形成されている。 前記マイクロコンピユータ53はあらかじめ評
価関数すなわち、異物により転写不良という実害
になるか否かは、この異物による散乱光の強度と
異物の大きさとの関数であるので、実害になる異
物の関数をあらかじめ評価し、この評価関数によ
り実害となる異物の存在の有無を判定し、その結
果を前記CRT54に出力するように形成されて
いる。 本発明による異物検査装置は前記のように構成
されているから、つぎに検査方法について第2図
乃至第4図により説明する。 第2図に示すように、ガラス基板16上にパタ
ーン17と、2個の異物18a,18bと欠陥1
9とが存在する場合について述べると、一方の小
さい異物18aは微小であるため、パターン17
のエツジ17aに比較して光をより散乱あるいは
回折する。すなわち遮光板44により遮光される
範囲Θより外側に散乱する光束56がパターン1
7のエツジ17a光束55よりも多くなる。 また他方の大きい異物18bあるいはパターン
17の欠陥19もその周囲の空間周波数が高いた
め、遮光板44により遮光される範囲Θより外側
に散乱する光束57,58がパターン17aのエ
ツジ17aの光束55よりも多くなる。 したがつて、検出器51の出力は第3図に示す
ように前記各光束55,56,57,58による
出力ピーク59,60,61,62を発生する。 一方、2値化処理化回路52で第3図に示すよ
うにしきい値63を設定すると、このしきい値63
以上の出力として前記3個の出力ピーク60,6
1,62が突出するので、これにより2個の異物
18a,18bおよびパターン17の欠陥19の
みを検出することができる。 このときのX、Yステージ10,11の座標
と、前記出力ピーク60,61のレベルを前記マ
イクロコンピユータ53が管理するメモリに記憶
するとともに、この記憶内容を処理して前記
CRT54に出力する。 〔発明の効果〕 本発明によれば、露光装置の照明と光学的に等
価な照明を使用し、異物および欠陥により散乱、
回折し、露光装置の縮小投影レンズに入射しなく
なつた光を選択的に検出できるので、実害になる
異物だけをパターンから区別して検出することが
できる。 またレチクル上の検査領域を限定し、レチクル
を走査して全ての検査領域を検査可能にしたの
で、通常使用されている縮小投影レンズよりも
N.A.の大きい対物レンズを使用することができ
る。 さらに照明系の構成を簡単にすることができる
とともに2値化処理回路を用いているので検出系
の構成を簡単にすることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is directed to a reticle and mask exposure process used to manufacture LSIs or printed circuit boards, in which patterns on the reticle and mask are transferred onto a wafer. This invention relates to a foreign matter inspection method and apparatus for detecting foreign matter and defects on the reticle and mask before transfer, particularly for inspecting foreign matter and defects on the reticle and mask in a short time with easy operation. The present invention relates to a suitable foreign substance inspection method and device. [Prior Art] In the exposure process used in LSI manufacturing, a chrome pattern on a thick plate called a reticle is printed and transferred onto a semiconductor wafer. In this process, if foreign matter or defects are present on the reticle, the pattern will not be accurately transferred to the semiconductor wafer, resulting in all LSI chips being defective. Therefore, inspection for foreign matter and defects before exposure is essential for reticle management. In addition, as LSIs have become highly integrated and wiring patterns have become finer, smaller foreign particles have become a problem. In addition, foreign matter on the flat thin film, such as resist residue from reticle manufacturing, etching of chromium or chromium oxide for pattern formation, and impurities dissolved in the reticle cleaning solution that aggregated during cleaning and drying, can become a problem.
The number is on the rise. Conventionally, the above-mentioned foreign object and defect inspection apparatuses have been used, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 59-65428,
means for irradiating and scanning the substrate with laser light from an oblique direction; and a first means for condensing the scattered light of the laser light, which is provided above the substrate so that the irradiation point of the laser light and the focal plane approximately coincide with each other. a lens, a light-shielding plate provided on the Fourier transform surface of the first lens to block regularly scattered light from the substrate pattern, and a second lens for inverse Fourier-transforming the scattered light from foreign objects obtained through the light-shielding plate. , consisting of a slit that is provided at the imaging point of the second lens and blocks scattered light from sources other than the laser beam irradiation point on the substrate, and a light receiver that receives scattered light from foreign objects that have passed through the slit. is proposed. This proposal focuses on the fact that patterns generally consist of the same direction or a combination of two or three directions within the field of view, and uses a spatial filter installed on the Fourier transform surface to filter out the diffracted light from the patterns in these directions. By removing the foreign matter, only the light reflected from the foreign object is emphasized and detected. In addition, conventionally, for example, as described in JP-A-58-139278, data detected using the same irradiation and detection optical system as an exposure device is compared with standard reticle data or designed data. Defect detection methods have been proposed. [Problems to be Solved by the Invention] Among the above-mentioned conventional techniques, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-65428 uses a light shielding plate to separate the light reflected from a foreign object from the light reflected from a pattern, and a slit to separate the light reflected from a foreign object from the light reflected from a pattern. The detection mechanism is simple because it detects only the reflected light from the foreign object and the foreign object is detected using a binarization method, but on the other hand, it is difficult to detect the foreign object by using a laser beam illumination from an oblique direction. Since foreign objects are detected using indirect illumination, which is different from the original exposure equipment, only the reflected light from chrome patterns at a specific angle is blocked, making it impossible to distinguish foreign objects from all chrome patterns. Can not. Furthermore, when detecting by indirect means as described above, foreign objects that do not cause actual damage (hereinafter referred to as false alarms) may also be detected. In particular, as patterns become finer and the number of foreign objects that become a problem increases, the number of foreign objects that cause the same degree of harm but do not cause actual damage also increases, which increases the number of false alarms and increases the number of foreign objects that cause foreign object checks. , analysis, and removal work increases, resulting in a significant decrease in work efficiency. Next, among the above-mentioned conventional techniques, JP-A No. 58-139728
In this patent, the optical system has the same optical system as the exposure device, so the configuration of the optical system is simpler than that of the prior art described above. However, on the other hand, the image signal processing system for comparing data is There are problems that are more complex than the technology and require a lot of time to inspect. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting foreign matter that solves each of the problems of the prior art and makes it possible to separate and detect only foreign matter that causes actual damage from a chrome pattern that is present at an arbitrary angle. It is in. [Means for Solving the Problems] The above object is to improve the degree of spatial coherence of the means for transmitting illumination to the sample in a foreign matter inspection method for inspecting foreign matter adhering to the surface of the test sample during exposure of the sample. A light-shielding plate placed on the Fourier transform surface of the imaging optical system, which focuses the sample almost uniformly on the detector and processes the detection signal, blocks diffracted light other than light scattered by foreign matter from the sample. In a foreign matter inspection device that inspects foreign matter that adheres to the surface of a sample when the sample is exposed to light by an exposure device, the device includes a means for placing the sample, and a means for placing the sample on the surface of the sample by transmitting illumination. a transmitted illumination means formed to be able to adjust the degree of spatial coherence; an imaging optical system that images the sample on a detector and processes a detection signal; This is achieved by providing a light shielding plate that blocks diffracted light other than light scattered by foreign matter from the sample. [Function] The present invention focuses on the fact that the light beam contributing to image formation is diffracted and scattered by foreign objects and defects, which causes transfer failures. Generally, the numerical aperture (hereinafter referred to as NA) on the entrance side (object side) of a reduction projection lens is designed to a value that provides sufficient resolution to image a pattern on a reticle. Therefore, the light beam that contributes to the image formation of the pattern passes through the aperture on the entrance side of the reduction projection lens, but the light beam that passes outside this aperture does not contribute to the image formation of the pattern. If a minute foreign object is present, the light beam scattered and diffracted by the foreign object passes outside the incident side NA of the reduction projection lens and becomes an obstacle to pattern imaging. This point can be further understood from, for example, the description in ``Response Function of Optical System with Spatial Filter'' in ``Wave Optics'' by Hiroshi Kubota, pages 387 to 389. That is, in the above literature,
By placing a disc-shaped spatial filter on the Fourier transform surface of the imaging optical system, the spatial frequency determined by the diameter of this disc-shaped spatial filter can be obtained. For example, if the inside of the lens is covered with a circle with radius d' , it is stated that only patterns having a specific spatial frequency determined by the size of this radius d' are not resolved. Therefore, this description can also be applied to a technique that detects only foreign objects by utilizing the difference in spatial frequency between the pattern and the foreign object, or in other words, the difference in size between the pattern and the foreign object. The present invention utilizes the above-mentioned principle to use an illumination system equivalent to the illumination system used in an exposure apparatus and an objective lens having an NA larger than the NA of the reduction projection lens.
The same area as the incident side NA of the reduction projection lens, that is, the diffracted light, is blocked by a light shielding plate, thereby allowing only the scattered light from foreign objects to be taken in. Therefore, in the present invention, it is possible to select and detect only the light beam that is scattered and diffracted by foreign objects and defects and passes through the aperture of the objective lens outside the aperture on the entrance side of the reduction projection lens of the exposure device. Therefore, it is possible to detect only foreign substances that cause actual damage by distinguishing them from patterns. [Example] Below, Figs. 1 to 4, which are an example of the present invention, are shown.
The diagram will be explained. As shown in FIG. 1, the foreign matter inspection apparatus according to the present invention includes a sample stage section 1 , a transmitted illumination section 2 , an epi-illumination section 3, a detection section 4, and a detection processing section 5. The sample stage section 1 includes a Z stage 9 that fixes a reticle 6 having a pellicle 7 by a fixing means 8 and scans it in the Z direction, and an X stage 10 that scans the reticle 6 in the X direction via this Z stage 9.
A Y stage 1 scans the reticle 6 in the Y direction via the X stage 10 and the Z stage 9.
1, a stage drive system 12 that drives each of the stages 9, 10, and 11; a focus position detection system 13 that detects the position of the reticle 6 in the Z direction; The reticle 6 has a processing system 14 that drives the system 12, and is configured to be able to focus the reticle 6 with the minimum necessary accuracy at all times during inspection. The X stage 10 has a uniform acceleration time of about 0.1 seconds, a uniform motion of 0.1 seconds, and a uniform deceleration time of 0.1 seconds.
It is designed to move in two cycles at a maximum speed of about 1 mm/sec and an amplitude of 200 mm. The Y stage 11 is formed to move the reticle 6 in the Y direction in steps of 0.15 mm in synchronization with the uniform acceleration time and uniform deceleration time of the X stage 10, and transfers the reticle 6 in the Y direction in steps of 0.15 mm during one inspection period. Since it is possible to move 100 mm in about 130 seconds by transferring the probe once, it is possible to scan an area of 100 mm square in about 130 seconds. Note that in this embodiment, the X/Y stages 10 and 11
However, it is not limited to this, for example, XΘ that scans the rotation direction and the
It goes without saying that a stage may be used, and the scanning speed may be set as desired, as the above is just an example. Further, the focal position detection system 13 may be one that uses an air micrometer, one that detects the position by laser interferometry, or one that projects a striped pattern and detects its contrast. The transmitted illumination unit 2 uses a color separation filter 22 to select the g-line (wavelength 436 mm) or i-line (wavelength 365 mm) used in an exposure device (not shown) from the light beam emitted from the mercury lamp 21, and selects the g-line (wavelength 436 mm) or i-line (wavelength 365 mm) from the light beam emitted from the mercury lamp 21, 2
3, when the light is focused on the diffuser plate 24, the light diffused by the diffuser plate 24 is emitted from a portion limited by the circular aperture 25, enters the collimator lens 26, and irradiates the reticle 6. has been done. Note that the aperture 25 is the collimator lens 26.
, and is formed so that the image is formed at a focal position 46 shown by a chain line above the collimator lens 26 and the objective lens 41 of the detection unit 4 . Furthermore, in order to achieve the above object of the present invention,
It is necessary not only to make the wavelength of the illumination light the same as that of the illumination light used in the exposure apparatus, but also to make the angle Θ of the light beam incident on one point 15 on the reticle b the same. Here, sinΘ is the "spatial coherence degree"
It is defined as Furthermore, since the illumination of the exposure device needs to uniformly illuminate the entire range on the reticle 1,
In place of the diffuser plate 24, an optical element called an integrator (hereinafter referred to as an indexer), which is a collection of rod-shaped lenses, is used. The function of this indexer is basically the same as that of the diffuser plate 24, and the inspection range to which the present invention is applied is the reticle 6.
Since the thickness ranges from several hundred microns to 1.2 mm, the diffusion plate 24 is sufficient. Furthermore, since the incident angle Θ of the light beam incident on the reticle 6 is determined by the size of the indexer, that is, the diameter of the aperture 25 installed behind the diffuser plate 24, the exposure apparatus using the reticle 1 The aperture of the diaphragm 25 is set to have the same degree of spatial coherence as the illumination used. Furthermore, in the exposure apparatus, since the position of the indexer is not necessarily installed at the focal position of the collimator lens 26, the position of the aperture 14 does not necessarily need to be installed at the focal position of the collimator lens 26. However, in order to make the incident angle Θ of the light beam constant at any position within the irradiation range of the light on the reticle 6, it is preferable that the aperture 25 be installed at the focal position of the collimator lens 26. This has the effect that the illumination conditions for the light beam within the measurement range can be made the same and the conditions for detecting foreign objects can be made the same. The epi-illumination section 3 passes the light emitted from the mercury lamp 31, passes through the color separation filter 32, the condensing lens 33, the diffuser plate 34, and the diaphragm 35, and passes the light through the relay lens 36 to the half mirror of the detection section 4 . 42
and an objective lens 41 so that the reticle 6 is irradiated with the light. Note that the objective lens 41 is connected to the transmitted illumination section 2.
It has the same function as the collimator lens 26. Further, the relay lens 36 is installed at a focal point 46 above the objective lens 41 to create an apparent aperture. Specifically, a real image of the aperture 35 is formed at the focal point position 46. Furthermore, in the epi-illumination section 3 as well, the wavelength of the irradiation light and the reticle 6 are determined similarly to the transmission illumination section 2 .
The aperture of the diaphragm 35 is determined so that the angle Θ 2 of the light beam incident on any one point 15 above is the same as that of the illumination light used in the exposure device. Further, since the epi-illumination section 3 is installed to detect foreign matter on the chrome pattern on the reticle 6, it is unnecessary if there is no need to detect foreign matter on the chrome pattern. Furthermore, if the epi-illumination section 3 is used simultaneously with the transmitted-illumination section 2 , there is a problem that the signal from the edge of the pattern becomes large, so if this becomes a problem, it is necessary to use them separately. The wavelength of the irradiation light does not necessarily have to be g-line and i-line, and may be other broadband light including g-line and i-line. The reason for this is that the foreign matter and the pattern have different diffraction conditions for light of all wavelengths, so even if the light is in the optical band, the foreign matter can be detected separately from the pattern. The detection unit 4 has an objective lens 41, a half mirror 42, a field lens 43, a light shielding plate 44, and an image forming unit 45, and has an inspection point 15 on the reticle 6.
is formed so as to be imaged onto the inspection device 51 by the objective lens 41 and the imaging lens 45.
Further, the detection unit 4 includes a viewing zone lens (hereinafter referred to as a field lens) 43 near the image forming position of the objective lens 41. This field lens 4
3 forms an image of the upper focal point 46 of the objective lens 41 on the circular light shielding plate 44 . That is, the diaphragm 25 of the transmitted illumination unit 2 passes through the collimator lens 26 and the objective lens 41, is reflected on the reticle 6, and is reflected again into the objective lens 4.
1, passes through the field lens 46, and forms an image on the light shielding plate 44. At this time, the position of the light shielding plate 44 is the position of the Fourier transform of the position of the reticle 6 with respect to the position of the light source, that is, the position of the aperture 25. Generally, the NA of the reduction projection lens of the exposure apparatus on the reticle 6 side is 10% to 40% higher than the degree of spatial coherence of the illumination system of the exposure apparatus (equivalent to the degree of spatial coherence of the transmitted illumination section 2 ).
It is set to a large value of around 10%, and in most cases it is around 10%. Further, since it is necessary for the objective lens 41 to pass the light beam passing outside the entrance side aperture of the reduction projection lens into the aperture, its NA is made larger than the NA of the reduction projection lens. In order to cut off the luminous flux that enters the
The light shielding plate 44 is provided. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, it is desirable to calculate the diameter dm of the light shielding plate 44 using the following equation (1). That is, it is desirable that dm=d S・α・NA/sinΘ S・(1+δ) (1). Here, d S is the diameter of the aperture 25, α is the magnification of the imaging system of the aperture 25 and the light shielding plate 44, and NA is the value on the reticle 6 side of the reduction projection lens. sinΘ S is the degree of spatial coherence of the exposure device. As already mentioned, in this case, if Θ= ΘS , the foreign object detection conditions can be made the same. Furthermore, it has been confirmed through experiments that δ may be a margin of several percent. Note that if all the inspection areas on the reticle 6 are inspected at the same time, the shape of the objective lens 41 becomes large, making it practically difficult to manufacture. Therefore, the present invention limits the inspection area on the reticle 6 and scans the reticle 6 with the sample stage 1 so that the entire inspection area can be inspected. An objective lens 41 with a large NA can be used. In addition, in order to detect not only foreign substances that cause actual damage but also foreign substances, the light shielding plate 44 does not necessarily need to match the NA of the incident side of the reduction projection lens used in the exposure apparatus, and the It is sufficient to match the degree of spatial coherence of the epi-illumination unit 3 .
That is, the transmitted illumination section 2 and the transmitted illumination section 3
It is sufficient to block the 0th order diffracted light of the illumination light from the above, and it may be larger than this. Specifically, in equation (1) above, NA/sin θ=1, and δ may be set to any value larger than several percent. Furthermore, the degree of spatial coherence of the illumination light does not necessarily have to match the degree of coherence of the exposure apparatus, and the degree of spatial coherence of the illumination light does not necessarily have to be adjusted to the degree of coherence of the exposure apparatus. 25, 35 and the size of the light shielding plate 44 may be determined. Moreover, when the epi-illumination section 3 is not installed,
The half mirror 42, field lens 43, and imaging lens 45 are also omitted, and the light shielding plate 44 is placed at the focal point 46, and the detector 51 is placed at the field lens 43.
It is possible to obtain the effects of the present invention even if the devices are installed in the positions where the devices were previously installed. In this case, an optical system with an extremely simple configuration can be obtained. The signal processing section 5 includes a detector 51, a binarization processing circuit 52, a microcomputer 53, and a CRT.
54. The detector 51 is formed of, for example, a charge transfer type one-dimensional solid-state image sensor, and is mounted on the X stage 10.
The detector 51 detects the signal while scanning. That is, if a foreign object is present on the reticle 6, the level and light intensity will increase, so the output of the detector 51 is designed to increase. Note that the detector 51 is not limited to the one-dimensional solid-state imaging device as described above, but may also be a two-dimensional one or a single element one. The binarization processing circuit 52 is configured to determine the presence or absence of foreign matter by setting a binarization threshold in advance. The microcomputer 53 pre-evaluates an evaluation function, that is, a function of the foreign material causing actual damage, since whether or not a foreign material causes actual damage such as poor transfer is a function of the intensity of the scattered light due to the foreign material and the size of the foreign material. The evaluation function is used to determine the presence or absence of a foreign substance that may cause actual damage, and the result is output to the CRT 54. Since the foreign matter inspection apparatus according to the present invention is constructed as described above, the inspection method will next be explained with reference to FIGS. 2 to 4. As shown in FIG. 2, a pattern 17, two foreign objects 18a and 18b, and a defect 1 are formed on a glass substrate 16.
Regarding the case where pattern 17 exists, one of the small foreign particles 18a is minute, so pattern 17
The edge 17a scatters or diffracts light more than the edge 17a. That is, the light beam 56 scattered outside the range Θ blocked by the light shielding plate 44 is pattern 1.
The number of the edges 17a of 7 is larger than the luminous flux 55 of the edge 17a. Furthermore, since the spatial frequency around the other large foreign object 18b or the defect 19 of the pattern 17 is high, the light beams 57 and 58 scattered outside the range Θ blocked by the light shielding plate 44 are larger than the light beams 55 of the edge 17a of the pattern 17a. There will also be more. Therefore, the output of the detector 51 generates output peaks 59, 60, 61, 62 due to the respective light beams 55, 56, 57, 58 as shown in FIG. On the other hand, if the threshold value 63 is set in the binarization processing circuit 52 as shown in FIG.
As the above output, the three output peaks 60, 6
1 and 62 protrude, so that only the two foreign objects 18a and 18b and the defect 19 of the pattern 17 can be detected. At this time, the coordinates of the X and Y stages 10 and 11 and the levels of the output peaks 60 and 61 are stored in the memory managed by the microcomputer 53, and the stored contents are processed and
Output to CRT54. [Effects of the Invention] According to the present invention, illumination that is optically equivalent to the illumination of an exposure device is used to eliminate scattering and scattering caused by foreign objects and defects.
Since it is possible to selectively detect the light that is diffracted and no longer enters the reduction projection lens of the exposure device, it is possible to distinguish only foreign substances that cause actual damage from the pattern and detect them. In addition, since the inspection area on the reticle is limited and the entire inspection area can be inspected by scanning the reticle, it is better than the normally used reduction projection lens.
An objective lens with a large NA can be used. Furthermore, the configuration of the illumination system can be simplified, and since a binarization processing circuit is used, the configuration of the detection system can be simplified.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例である異物検査装置
のブロツク図、第2図は試料上の異物およびパタ
ーンの欠陥の散乱、回折状態を示す説明図、第3
図は第2図に示す試料上の異物およびパターンの
欠陥による検出器からの出力曲線図、第4図は第
3図に示す出力信号を2値化した図である。 ……試料台部、……透過照明部、……落
射照明部、……検出部、……検出処理部、
……レチクル、……ベリフル。
FIG. 1 is a block diagram of a foreign matter inspection device that is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the scattering and diffraction states of foreign matter and pattern defects on a sample, and FIG.
The figure is a diagram of the output curve from the detector due to foreign matter and pattern defects on the sample shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram in which the output signal shown in FIG. 3 is binarized. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...Sample table part, 2 ...Transmitted illumination part, 3 ...Epi-illumination part, 4 ...Detection part, 5 ...Detection processing part, 6
...Reticle, 7 ...Verifle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料を露光するに当つて前記試料の表面に付
着する異物を検査する異物検査方法において、前
記試料を透過照明する手段の空間コヒーレンス度
を前記露光時に使用される透過照明手段の空間コ
ヒーレンス度とほぼ同一に絞り、かつ前記試料を
検出器上に結像し検出信号を処理する検出手段の
フーリエ変換面に配置された遮光板にて前記露光
時に使用される縮小投影レンズの開口内を通過す
る光速を遮光することを特徴とする異物検査方
法。 2 前記検出手段は、検出信号を2値化処理する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の異
物検査方法。 3 前記検出手段は、前記縮小投影レンズの開口
度よりも大きい開口度を有する対物レンズを有
し、前記異物による散乱光のうち、前記縮小投影
レンズの開口に入らない光束を通過させることを
特徴とする特許請求の範囲第1項もしくは第2項
記載の異物検査方法。 4 試料を露光するに当つて前記試料の表面に付
着する異物を検査する異物検査装置において、前
記試料を走査可能に載置する手段と、前記試料を
透過照明する空間コヒーレンス度を調整可能に形
成された透過照明手段と、前記試料を検出器上に
結像し、検出信号を処理する検出手段と、この検
出手段のフーリエ変換面に配置され、前記露光時
に使用される縮小投影レンズの開口内を通る光束
を遮光する遮光坂とを設けたことを特徴とする異
物検査装置。 5 前記検出手段は、前記検出器からの検出信号
を2値化処理するように構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の異物検査装
置。 6 前記検出手段は、前記縮小投影レンズの開口
度よりも大きい開口度を有し、前記異物による散
乱光のうち、前記縮小投影レンズの開口に入らな
い光束を開口内に通過させる対物レンズを設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の異
物検査装置。
[Scope of Claims] 1. In a foreign matter inspection method for inspecting foreign matter adhering to the surface of a sample during exposure of the sample, the degree of spatial coherence of means for transmitting illumination of the sample is determined by the degree of spatial coherence of the means for transmitting illumination used during the exposure. a reduction projection lens used during the exposure with a light-shielding plate disposed on the Fourier transform plane of the detection means, which is apertured to approximately the same degree of spatial coherence as the means, and which images the sample on the detector and processes the detection signal; A foreign object inspection method characterized by blocking the speed of light passing through an aperture. 2. The foreign substance inspection method according to claim 1, wherein the detection means binarizes the detection signal. 3. The detection means has an objective lens having an aperture larger than the aperture of the reduction projection lens, and allows a light beam that does not enter the aperture of the reduction projection lens to pass among the light scattered by the foreign object. A foreign matter inspection method according to claim 1 or 2. 4. A foreign matter inspection device for inspecting foreign matter adhering to the surface of a sample when exposing the sample to light, including a means for placing the sample in a scannable manner and a spatial coherence degree for transmitting illumination of the sample so as to be adjustable. a transmission illumination means for imaging the sample on a detector and processing a detection signal; and a detection means for imaging the sample on a detector and processing a detection signal; What is claimed is: 1. A foreign object inspection device comprising: a light-shielding slope that blocks a light flux passing through the foreign matter inspection device. 5. The foreign object inspection device according to claim 4, wherein the detection means is configured to binarize the detection signal from the detector. 6. The detection means is provided with an objective lens having an aperture larger than the aperture of the reduction projection lens, and allowing a light beam that does not enter the aperture of the reduction projection lens to pass through the aperture, out of the light scattered by the foreign object. A foreign matter inspection device according to claim 5, characterized in that:
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