JPH07134104A - 異物検査装置 - Google Patents

異物検査装置

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JPH07134104A
JPH07134104A JP30219493A JP30219493A JPH07134104A JP H07134104 A JPH07134104 A JP H07134104A JP 30219493 A JP30219493 A JP 30219493A JP 30219493 A JP30219493 A JP 30219493A JP H07134104 A JPH07134104 A JP H07134104A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒状異物を精度良く検出できるだけでなく、
シミ等の位相物体をも異物として検出することができる
異物検査装置を得る。 【構成】 所定の入射角で被検査物面上に光束を集光す
る第1の斜入射光学系と、前記被検査物面からの第1の
散乱光を受光する少なくとも1組以上の受光光学系から
なる第1の受光手段とを備え、受光手段からの出力信号
に基づいて前記被検査物面上の異物の有無を検出する異
物検査装置に、第1の斜入射光学系と異なる入射角で前
記被検査物面上に光束を集光する第2の斜入射光学系
と、前記被検査物面からの第2の散乱光を受光する少な
くとも1組以上の受光光学系からなる第2の受光手段と
をさらに備え、第1の斜入射光学系による入射角がθ
1 、第2の斜入射光学系による入射角がθ2 であると
き、45°≦θ1 <90°,0<θ2 <45°を満たす
ものとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば、半導体素子の製
造工程において用いられるフォトマスク、レチクル、半
導体ウエハなどの基板上に付着した回路パターン以外の
異物を検出する異物検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に、半導体素子の製造工程におい
ては、レチクルやフォトマスク等の基板上に形成された
回路パターンを露光装置によって半導体ウエハ上に転写
する工程が含まれる。この時、基板上にゴミ等の異物が
付着していると、その異物像も回路パターンと共に転写
されてしまい、回路パターンの欠陥として現れ、半導体
素子製造の歩留り低下の原因となる。
【0003】そこで、現在は、転写を行なう前に基板上
の異物の有無を検査する工程が必要不可欠となってい
る。このような異物検査には、レチクル上にレーザビー
ムを集光して走査し、異物による散乱光を検出する方式
の異物検査装置が用いられている。
【0004】従来の異物検査装置の一例を図4に示す。
これは、光源101から射出されたレーザービームは、
ビームエキスパンダ102,103によって所定のビー
ム径にされた後、振動ミラー104、走査レンズ105
によって被検面109上に斜入射で集光され、走査スポ
ットが被検面上を所定方向(走査スポットの軌跡107
となるよう)に走査する。
【0005】被検面上に異物が付着していれば、異物か
ら散乱光が生じるので、このうち後方散乱光を、受光レ
ンズ112、フィルター113、レンズ14からならな
る受光系を介して受光レンズ112系の瞳面上にスリッ
ト状に配置されたファイバーA〜Fの端面からなる受光
面115を通して受光することによって異物の有無を検
出していた。
【0006】一般的に、規則正しく並んでいる回路パタ
ーンからの回折光は離散的に発生し、異物からの散乱光
は空間的に連続してほぼ一様な強度で発生することか
ら、各ファイバーA〜Fを介して瞳面で得られる強度
が、予め設定された所定値を超えた場合に異物からの散
乱光、各ファイバー毎に強度のバラツキがあった場合に
はパターンからの回折光と判断していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の異物
検査装置では、被検面へのレーザービームの入射角がで
きるだけ大きくし、かつ入射光とほぼ同じ方向に発生す
る後方散乱光を検出するように設定されている。これ
は、パターンからの回折光との異物からの散乱光との強
度差が大きすぎると、強度の弱い異物散乱光の信号レベ
ルが殆ど0に近くなってノイズに埋もれて検出できなく
なるため、パターンからの回折光の強度分布を考慮し、
0次回折光の方向から離れる程その強度は弱くなること
から、異物の検出にはパターン回折光の強度が十分弱く
なっている後方散乱光を受光することによって異物検出
の精度を向上させている。
【0008】しかしながら、このような構成の異物検査
装置では、粒状異物は精度良く検出されるが、基板上に
油膜、シミ汚れ等の位相物体が付着している場合、この
位相物体を異物として検出することが非常に困難であっ
た。位相物体は、粒状異物と異なり高さのない薄いもの
であるため、入射角が大きいと散乱光が殆ど生じない。
従って、従来の異物検査装置では、位相物体からの回折
光に相当する光は強度が弱過ぎて検出することができな
かった。
【0009】本発明は、上記問題点を解消し、粒状異物
を精度良く検出できるだけでなく、シミ等の位相物体を
も異物として検出することができる異物検査装置を得る
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明に係る異物検査装置では、第
1の光源と該光源からの光束を所定の入射角で被検査物
面上に集光する第1の集光手段とからなる第1の斜入射
光学系と、前記被検査物面からの第1の散乱光を受光す
る少なくとも1組以上の受光光学系からなる第1の受光
手段とを備え、受光手段からの出力信号に基づいて前記
被検査物面上の異物の有無を検出する異物検査装置にお
いて、第2の光源と該光源からの光束を前記第1の斜入
射光学系と異なる入射角で前記被検査物面上に集光する
第2の集光手段とからなる第2の斜入射光学系と、前記
被検査物面からの第2の散乱光を受光する少なくとも1
組以上の受光光学系からなる第2の受光手段とをさらに
備えると共に、前記被検査物面に対する前記第1の斜入
射光学系による入射角がθ1 、前記第2の斜入射光学系
による入射角がθ2 であるとき、以下の条件を満たすも
のとした。 45°≦θ1 <90°,0<θ2 <45°
【0011】また、請求項2に記載の発明に係る異物検
査装置では、請求項1に記載の異物検査装置において、
前記第1の受光光学系は前記第1の斜入射光学系による
第1の散乱光をのみを受光し、かつ前記第2の受光光学
系は前記第2の斜入射光学系による第2の散乱光をのみ
を受光するための手段を有するものである。
【0012】
【作用】本発明は、第1の斜入射光光学系において第1
の光源からの光束を第1の集光手段によって所定の入射
角で被検査物面上に集光し、被検査物面からの第1の散
乱光を少なくとも1組以上の受光光学系からなる第1の
受光手段によって受光する一方、第2の散乱光を少なく
とも1組以上の受光光学系からなる第2の受光手段によ
って受光し、受光手段からの出力信号に基づいて前記被
検査物面上の異物の有無を検出する異物検査装置であ
る。
【0013】ここで、第1の斜入射光学系による入射角
θ1 が、45°≦θ1 <90°という条件を満たすもの
とした。従って、被検物面に対する入射角を大きく設定
し、パターンからの回折光の強度が弱くなる0次回折光
の方向から離れた位置で後方散乱光を受光することとな
り、粒状異物に関しては高い検出精度が得られる。な
お、入射角θ1 が上記条件の下限より小さい場合、検出
感度が落ちて実用的ではない。
【0014】一方、本発明は、第2の斜入射光光学系に
おいて第2の光源からの光束を第2の集光手段によって
前記第1の斜入射光学系と異なる入射角で被検査物面上
に集光し、被検査物面からの第2の散乱光を少なくとも
1組以上の受光光学系からなる第2の受光手段によって
受光し、受光手段からの出力信号に基づいて前記被検査
物面上の異物の有無を検出するものであり、この第2の
斜入射光学系による入射角θ2 が、0<θ2 <45°と
いう条件を満たすものとした。
【0015】従って、第2の斜入射光学系による光束は
被検物面に対する入射角が小さく、通常の異物検査装置
では受光できないような強度の弱い位相物体からの散乱
光も検出することができる。なお、このような入射角の
小さい設定において得られる後方散乱光は、あまり強度
の弱まっていないパターンからの回折光も混入するが、
位相物体としての異物に関しては、微小なものまで検出
する必要がなく、ある程度大きさのあるものがラフに検
出できれば良く、パターンからの回折光の影響は第1の
受光光学系ほど問題にならない。また、第2の集光手段
による被検物面上でのスポットサイズについても、第1
の集光手段によるもの程小さくする必要はない。なお、
入射角θ2 が上記条件の上限を超えた場合、位相物体か
らの散乱光は強度が弱くなり過ぎて検出が困難である。
【0016】このように、本発明の異物検査装置によれ
ば、粒状異物が精度良く検出できるだけでなく、位相物
体としての異物をも検出することができる。
【0017】また、本発明では、第1の受光光学系は第
1の斜入射光学系による第1の散乱光をのみを受光し、
かつ第2の受光光学系は前記第2の斜入射光学系による
第2の散乱光をのみを受光するための手段を備えたもの
であるため、各々の受光光学系に異なる光学系からの信
号が混入することを回避できる。
【0018】このような手段としては、例えば、第1の
光源と第2の光源とで各々波長の異なるレーザ光源を用
い、各受光光学系に干渉フィルター等の波長選択性フィ
ルターを設ける方法がある。この時、照射光の波長が短
いほど散乱光の強度が大きくなることから、より高精度
な検出感度が要求される粒状異物を対象とした第1の斜
入射光学系の第1の光源に波長の短い方を用いることが
望ましい。
【0019】また、波長の異なる2つの光源を用いる以
外にも、第1及び第2の光源に同波長のものを用い、空
間的あるいは時間的にずらすことによって第1、第2の
散乱光に対応する各受光光学系を区別することも可能で
ある。
【0020】
【実施例】以下に、本発明を実施例を以て説明する。図
1は、第1の斜入射光学系と第2の斜入射光学系とで各
々波長の異なる光源を用いてレチクル9表面を検査する
場合の異物検査装置を示したものである。ここでは、第
1の光源1に比較的波長の短いレーザ(例えばアルゴ
ン)を、第2の光源2として波長の長い方のレーザ(例
えばヘリウムネオン)を用いた。
【0021】図1に示すように、まず、第1の斜入射光
学系において、第1の光源1から射出されたレーザビー
ムは、ビームエキスパンダ2,3によって所定のビーム
径に拡大された後、振動ミラー4で反射され、走査レン
ズ5を介してレチクル9表面上に比較的大きな入射角で
集光され走査スポットを形成する。走査スポットは、振
動ミラー4の振動によってレチクル9表面上をx方向に
軌跡7のように走査し、レチクル9が載置される台(不
図示)のy方向への駆動によってレチクル9の全表面が
走査される。レチクル9表面上に(粒状)異物が付着し
ていれば、散乱光が生じ、この散乱光のうち後方散乱光
が第1の受光光学系へ入射する。
【0022】第1の受光光学系において、異物からの散
乱光は、反射ミラー11で反射され、受光レンズ12、
スリット13、レンズ14を通った後、検出部に到達し
検出される。本実施例では、検出部として、その受光面
が受光レンズ12の瞳面と共役な位置に来るよう配置さ
れた二次元イメージセンサを用いた。ここでは、大きな
入射角と同方向に発生する後方散乱光を受光するため、
粒状異物が高精度で検出できる。
【0023】一方、第2の斜入射光学系において、第2
の光源21から射出されたレーザビームは、ビームエキ
スパンダ22,23によって所定のビーム径に拡大され
た後、振動ミラー24で反射され、走査レンズ25を介
してレチクル9表面上に第1の斜入射光学系の場合より
小さい入射角で集光され走査スポットを形成する。この
走査スポットは、振動ミラー24の振動によってレチク
ル9表面上をx方向に走査し、レチクル9載置台のy方
向への駆動によってレチクル9全表面が走査される。レ
チクル9表面上に異物(位相物体)が付着していれば、
この異物からの後方散乱光が第2の受光光学系へ入射す
る。
【0024】第2の受光光学系において、異物からの散
乱光は、反射ミラー31で反射され、受光レンズ32、
スリット33、レンズ34を通った後、その受光面が受
光レンズ32の瞳面と共役な位置に来るよう配置された
二次元イメージセンサ35に到達し検出される。ここで
は、小さい入射角と同方向に発生する後方散乱光を検出
するので、高さのない位相物体であるシミなどの汚れを
検出することができる。
【0025】なお、両受光光学系において、スリット1
3、スリット33は、各々スポット走査軌跡と共役であ
り、且つ干渉フィルタで構成されているため、各々他方
の斜入射光学系からの光はセンサまで到達することがで
きず、信号の混入はない。なお、これらのスリットは、
干渉フィルタに限らず、各々他方の光に対してフィルタ
効果のあるものであれば良い。
【0026】ここで、二次元センサ15、35における
瞳画像情報の処理方法について説明する。まず、各二次
元センサ上には、各受光レンズの瞳面の像が形成され
る。被検面上に規則的に形成されているパターンによる
回折光は離散的に生じるため、瞳面での像は図2(a)
に示すように格子点状となり、その一走査線の画像信号
は図2(b)に示す通りである。また、異物による散乱
光は、空間的に連続して発生するため、瞳面上における
強度分布はほぼ一様であり、パターンによる回折光と異
物散乱光とが混在した瞳面での像は図2(c)のような
強度分布となり、その一走査線の画像信号は図2(d)
に示すとおりである。
【0027】従って、パターン回折光と異物散乱光が混
在している場合に、異物散乱光による信号のみを検出す
るためには、パターン回折光の格子状部以外の部分の信
号強度B1 、B2 、B3 が0以上あるいは所定値以上か
どうかを検出することによって異物の有無を判断するこ
とができる。また被検面全体でパターンの周期が一定の
場合は、パターン回折光の位置も一定であるので、回折
光のこない部位の画像信号を取り出せば良い。
【0028】なお、第1、第2の受光光学系への他方の
光学系からの信号の混入を避けるための手段として、上
記実施例では波長の異なる2種のレーザ光を用いたが、
本発明はこれに限らず、同一波長のレーザ光を用いた構
成であっても、2種の光学系を区別する手段があればよ
い。
【0029】例えば、図3に示すようにレチクル9表面
上で第1の斜入射光学系によるスポット走査位置(67
A)と第2の斜入射光学系のスポット走査位置(67
B)とを空間的にずらして検出を行なう方法や、AOM
(超音波変調器)や光チョッパーを用いて同一波長のレ
ーザ光を第1の光学系用と第2の光学系用とで交互に用
いるなど時間的に分離する方法をがある。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、粒状異物
が精度良く検出できるだけでなく、位相物体としての異
物をも検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による異物検査装置の概略構
成図である。
【図2】図1の異物検査装置の二次元センサにおける瞳
画像情報の処理方法を説明する模式図である。
【図3】本発明の実施例の変形例におけるレチクル上で
のスポット走査軌跡を示す模式図である。
【図4】従来の異物検査装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1,21,101:光源 4,24,104:振動ミラー 5,25,105:走査レンズ 7,107,67A,67B:走査スポット軌跡 9,109:レチクル 11,111:反射ミラー 12,32,112:受光レンズ 13,33:スリット(干渉フィルタ) 113:スリット 35:二次元イメージセンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の光源と該光源からの光束を所定の
    入射角で被検査物面上に集光する第1の集光手段とから
    なる第1の斜入射光学系と、前記被検査物面からの第1
    の散乱光を受光する少なくとも1組以上の受光光学系か
    らなる第1の受光手段とを備え、受光手段からの出力信
    号に基づいて前記被検査物面上の異物の有無を検出する
    異物検査装置において、 第2の光源と該光源からの光束を前記第1の斜入射光学
    系と異なる入射角で前記被検査物面上に集光する第2の
    集光手段とからなる第2の斜入射光学系と、前記被検査
    物面からの第2の散乱光を受光する少なくとも1組以上
    の受光光学系からなる第2の受光手段とをさらに備える
    と共に、 前記被検査物面に対する前記第1の斜入射光学系による
    入射角がθ1 、前記第2の斜入射光学系による入射角が
    θ2 であるとき、以下の条件を満たすことを特徴とする
    異物検査装置。 45°≦θ1 <90°,0<θ2 <45°
  2. 【請求項2】 前記第1の受光光学系は前記第1の斜入
    射光学系による第1の散乱光をのみを受光し、かつ前記
    第2の受光光学系は前記第2の斜入射光学系による第2
    の散乱光をのみを受光するための手段を有することを特
    徴とする請求項1に記載の異物検査装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR980010412A (ko) * 1996-07-09 1998-04-30 고노 시게오 이물질 검사 장치
JP2008175653A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Hitachi High-Technologies Corp 基板検査装置及び基板検査方法
JP2010133864A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Nikon Corp 異物検出装置及び方法、並びに露光装置及び方法

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