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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- aperture
- foreign matter
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- 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)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (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１と、透過照明部２と、落射照明部
３と、検出部４と検出処理部５とから構成されて
いる。 前記試料台部１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２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４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３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４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２
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３においても、前記透過
照明部２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を
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３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３を前記透過照明部２と
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４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４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２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２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１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２および落射
照明部３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２および透過照明部３
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３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５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。
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１と、透過照明部２と、落射照明部
３と、検出部４と検出処理部５とから構成されて
いる。 前記試料台部１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２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４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３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４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２
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３においても、前記透過
照明部２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を
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３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３を前記透過照明部２と
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４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４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２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２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１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２および落射
照明部３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２および透過照明部３
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３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５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。
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。 １……試料台部、２……透過照明部、３……落
射照明部、４……検出部、５……検出処理部、６
……レチクル、７……ベリフル。
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。 １……試料台部、２……透過照明部、３……落
射照明部、４……検出部、５……検出処理部、６
……レチクル、７……ベリフル。
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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62101745A JPS63268245A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 異物検査方法およびその装置 |
| US07/184,787 US4952058A (en) | 1987-04-27 | 1988-04-22 | Method and apparatus for detecting abnormal patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62101745A JPS63268245A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 異物検査方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63268245A JPS63268245A (ja) | 1988-11-04 |
| JPH0582933B2 true JPH0582933B2 (ja) | 1993-11-24 |
Family
ID=14308782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62101745A Granted JPS63268245A (ja) | 1987-04-27 | 1987-04-27 | 異物検査方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63268245A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0498149A (ja) * | 1990-08-15 | 1992-03-30 | Nec Corp | 欠陥検査装置 |
-
1987
- 1987-04-27 JP JP62101745A patent/JPS63268245A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63268245A (ja) | 1988-11-04 |
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