JPH095252A - マスクの異物検査装置 - Google Patents
マスクの異物検査装置Info
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- JPH095252A JPH095252A JP8073017A JP7301796A JPH095252A JP H095252 A JPH095252 A JP H095252A JP 8073017 A JP8073017 A JP 8073017A JP 7301796 A JP7301796 A JP 7301796A JP H095252 A JPH095252 A JP H095252A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
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- Pathology (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】低段差異物、半透明異物を検出可能な装置を得
る。 【構成】透過光を検出する微分干渉検出系と反射光を検
出する微分干渉検出系とを設ける。2 つの検出系におけ
る回路パターンからの差画像が光学的に零となるように
する。
る。 【構成】透過光を検出する微分干渉検出系と反射光を検
出する微分干渉検出系とを設ける。2 つの検出系におけ
る回路パターンからの差画像が光学的に零となるように
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマスクの異物検査装置に
関し、特にIC等の回路パターンが形成されたフォトマス
クの異物を光学的に検出する装置に関するものである。
関し、特にIC等の回路パターンが形成されたフォトマス
クの異物を光学的に検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来フォトマスクの異物を検出する装置
としては特公昭63-64738号公報に開示されているものが
知られている。この公報にはフォトマスク上にレーザ光
を照射する照射光学系と、フォトマスクからの散乱、回
折光を受光する複数のディテクタとを備えた異物検査装
置が開示されている。この種の装置では異物からの散乱
光と回路パターンからの散乱光との指向性の違いを利用
することにより異物を検出していた。具体的には複数の
ディテクタからの信号の論理積をとり、論理値が「１」
の場合はマスク上に異物が付着しているものとしてい
た。
としては特公昭63-64738号公報に開示されているものが
知られている。この公報にはフォトマスク上にレーザ光
を照射する照射光学系と、フォトマスクからの散乱、回
折光を受光する複数のディテクタとを備えた異物検査装
置が開示されている。この種の装置では異物からの散乱
光と回路パターンからの散乱光との指向性の違いを利用
することにより異物を検出していた。具体的には複数の
ディテクタからの信号の論理積をとり、論理値が「１」
の場合はマスク上に異物が付着しているものとしてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の異物検査
装置では、異物からの散乱光のうち高次（０次以外）の
空間周波数成分のみを受光して異物を検出している。高
次の空間周波数成分の散乱光強度は小さいため、平坦状
の異物や半透明の異物の検出が困難であるという問題点
があった。
装置では、異物からの散乱光のうち高次（０次以外）の
空間周波数成分のみを受光して異物を検出している。高
次の空間周波数成分の散乱光強度は小さいため、平坦状
の異物や半透明の異物の検出が困難であるという問題点
があった。
【０００４】本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので、マスク上に存在する平坦状の異物や半透
明の異物を検出可能なマスクの異物検査装置を提供する
ことを目的とする。
されたもので、マスク上に存在する平坦状の異物や半透
明の異物を検出可能なマスクの異物検査装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、一実施例を表す図１と図９と図１０とに対応付け
て説明すると、請求項１記載のマスクの異物検査装置
は、所定のパターンが形成されたマスク上の異物を光学
的に検出するマスクの異物検査装置であって、マスク
(9) を透過照明する第１の照明系（H1,L1,L2,L5,P2)
と、マスク(9) を落射照明する第２の照明系（H1,L1,L
2,L5,P2) と、マスク(9) を透過した第１の照明系（H1,
L1,L2,L5,P2) からの照明光を受光し、微分干渉像を形
成する第１の受光光学系(L3,L6,W2)と、マスク(9) で反
射された第２の照明系（H1,L1,L2,L5,P2)からの照明光
を受光し、微分干渉像を形成する第２の受光光学系(L4,
L5,W1)と、第１の受光光学系(L3,L6,W2)によって形成さ
れる微分干渉像を検出する第１の光電変換素子(1) と、
第２の受光光学系(L4,L5,W1)によって形成される微分干
渉像を検出する第２の光電変換素子(2) と、第１の光電
変換素子(1) からの信号と第２の光電変換素子(2) から
の信号との差もしくは比信号を算出し、この差もしくは
比信号に基づいて異物を検出する信号処理回路(4) とを
有している。
めに、一実施例を表す図１と図９と図１０とに対応付け
て説明すると、請求項１記載のマスクの異物検査装置
は、所定のパターンが形成されたマスク上の異物を光学
的に検出するマスクの異物検査装置であって、マスク
(9) を透過照明する第１の照明系（H1,L1,L2,L5,P2)
と、マスク(9) を落射照明する第２の照明系（H1,L1,L
2,L5,P2) と、マスク(9) を透過した第１の照明系（H1,
L1,L2,L5,P2) からの照明光を受光し、微分干渉像を形
成する第１の受光光学系(L3,L6,W2)と、マスク(9) で反
射された第２の照明系（H1,L1,L2,L5,P2)からの照明光
を受光し、微分干渉像を形成する第２の受光光学系(L4,
L5,W1)と、第１の受光光学系(L3,L6,W2)によって形成さ
れる微分干渉像を検出する第１の光電変換素子(1) と、
第２の受光光学系(L4,L5,W1)によって形成される微分干
渉像を検出する第２の光電変換素子(2) と、第１の光電
変換素子(1) からの信号と第２の光電変換素子(2) から
の信号との差もしくは比信号を算出し、この差もしくは
比信号に基づいて異物を検出する信号処理回路(4) とを
有している。
【０００６】このため、請求項１記載の本発明によれ
ば、回路パターンの画像をほとんど消滅させ、光透過性
の異物のみを検出することができる。請求項２記載のマ
スクの異物検査装置は、第１の照明系(H2,L6,L7,L8) か
らの照明光の波長と第２の照明系（H1,L1,L2,L5)からの
波長とが異なっている。請求項３記載のマスクの異物検
査装置は、所定のパターンが形成されたマスク上の異物
を光学的に検出するマスクの異物検査装置において、マ
スク(9) を透過照明する第１の照明系(La,L1,L2,L5)
と、マスク(9) を落射照明する第２の照明系(La,L1,L2,
L5) と、マスク(9) を透過した第１の照明系(La,L1,L2,
L5) からの照明光を受光し、像を形成する第１の受光光
学系(L3,L6,W2)と、マスク(9) で反射された第２の照明
系(La,L1,L2,L5) からの照明光を受光し、像を形成する
第２の受光光学系(L4,L5,W1)と、第１の受光光学系(L3,
L6,W2)によって形成される像を検出する第１の光電変換
素子(31)と、第２の受光光学系(L4,L5,W1)によって形成
される像を検出する第２の光電変換素子(32)と、第１の
光電変換素子(31)と第２の光電変換素子(32)との少なく
とも一方は、マスクパターンのデフォーカス像を検出す
る位置に配置されており、第１の光電変換素子(31)から
の信号と第２の光電変換素子(32)からの信号との差もし
くは比信号を算出し、この差もしくは比信号に基づいて
前記異物を検出する信号処理回路(4) とを有している。
ば、回路パターンの画像をほとんど消滅させ、光透過性
の異物のみを検出することができる。請求項２記載のマ
スクの異物検査装置は、第１の照明系(H2,L6,L7,L8) か
らの照明光の波長と第２の照明系（H1,L1,L2,L5)からの
波長とが異なっている。請求項３記載のマスクの異物検
査装置は、所定のパターンが形成されたマスク上の異物
を光学的に検出するマスクの異物検査装置において、マ
スク(9) を透過照明する第１の照明系(La,L1,L2,L5)
と、マスク(9) を落射照明する第２の照明系(La,L1,L2,
L5) と、マスク(9) を透過した第１の照明系(La,L1,L2,
L5) からの照明光を受光し、像を形成する第１の受光光
学系(L3,L6,W2)と、マスク(9) で反射された第２の照明
系(La,L1,L2,L5) からの照明光を受光し、像を形成する
第２の受光光学系(L4,L5,W1)と、第１の受光光学系(L3,
L6,W2)によって形成される像を検出する第１の光電変換
素子(31)と、第２の受光光学系(L4,L5,W1)によって形成
される像を検出する第２の光電変換素子(32)と、第１の
光電変換素子(31)と第２の光電変換素子(32)との少なく
とも一方は、マスクパターンのデフォーカス像を検出す
る位置に配置されており、第１の光電変換素子(31)から
の信号と第２の光電変換素子(32)からの信号との差もし
くは比信号を算出し、この差もしくは比信号に基づいて
前記異物を検出する信号処理回路(4) とを有している。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例に好
適な異物検査装置の概略構成を示す図である。水銀ラン
プ等の光源H1から射出された光線15はレンズL1、L2を透
過し、ポラライザP2により直線偏光となってハーフミラ
ーHM1 により下方向に反射される。ハーフミラーHM1 で
反射された光線15は光軸AXに沿って進み、ウォラストン
プリズムW1に入射する。ウォラストンプリズムW1から射
出された光線15a 、15b は、レチクル9 のパターン描画
面10内で所定量だけ横ずれした互いに直交する偏光面を
有する直線偏光である。光線15a は紙面に垂直な方向に
偏光方向を有し、光線15b は紙面と平行な方向に偏光方
向を有する。光線15a 、15b はレンズL5を介してレチク
ル9 を照明する。レチクル9 の光透過部分を透過する透
過散乱光を含む光線16a 、16b は、レチクル9 の下に位
置する対物レンズL6に入射し、ウォラストンプリズムW2
に入射する。ウォラストンプリズムW2は光線16a 、16b
を光線16に合成する。透過散乱光を含む光線16はアナラ
イザA1を透過し、可干渉な光線となってレンズL3によ
り、2 次元の光電変換素子1 の光検知面( 受光面) 上に
結像する。
適な異物検査装置の概略構成を示す図である。水銀ラン
プ等の光源H1から射出された光線15はレンズL1、L2を透
過し、ポラライザP2により直線偏光となってハーフミラ
ーHM1 により下方向に反射される。ハーフミラーHM1 で
反射された光線15は光軸AXに沿って進み、ウォラストン
プリズムW1に入射する。ウォラストンプリズムW1から射
出された光線15a 、15b は、レチクル9 のパターン描画
面10内で所定量だけ横ずれした互いに直交する偏光面を
有する直線偏光である。光線15a は紙面に垂直な方向に
偏光方向を有し、光線15b は紙面と平行な方向に偏光方
向を有する。光線15a 、15b はレンズL5を介してレチク
ル9 を照明する。レチクル9 の光透過部分を透過する透
過散乱光を含む光線16a 、16b は、レチクル9 の下に位
置する対物レンズL6に入射し、ウォラストンプリズムW2
に入射する。ウォラストンプリズムW2は光線16a 、16b
を光線16に合成する。透過散乱光を含む光線16はアナラ
イザA1を透過し、可干渉な光線となってレンズL3によ
り、2 次元の光電変換素子1 の光検知面( 受光面) 上に
結像する。
【０００８】一方、レチクル9 のガラス部分とパターン
部分との反射率に応じて反射する反射散乱光を含み、互
いに直交する直線偏光の光線17a,17b はウォラストンプ
リズムW1を通過し、ウォラストンプリズムW1によって光
線17に合成される。光線17はアライザA2を透過し、可干
渉となりレンズL4によって屈折され、2 次元の光電変換
素子2 の光検知面( 受光面) 上に結像する。
部分との反射率に応じて反射する反射散乱光を含み、互
いに直交する直線偏光の光線17a,17b はウォラストンプ
リズムW1を通過し、ウォラストンプリズムW1によって光
線17に合成される。光線17はアライザA2を透過し、可干
渉となりレンズL4によって屈折され、2 次元の光電変換
素子2 の光検知面( 受光面) 上に結像する。
【０００９】ポラライザP2、アナライザA1、A2は各々調
整機構25、24、27によって光軸AXに対する光学軸の向き
を可変にできる。ポラライザP2と2 つのアナライザA1,A
2 は各々クロスニコルとする。ウォラストンプリズムW
1,W2 にも調整機構22、23が設けられており、偏光毎に
分離又は合成される互いに直交する２つの直線偏光の相
対的な位相差を調整可能である。
整機構25、24、27によって光軸AXに対する光学軸の向き
を可変にできる。ポラライザP2と2 つのアナライザA1,A
2 は各々クロスニコルとする。ウォラストンプリズムW
1,W2 にも調整機構22、23が設けられており、偏光毎に
分離又は合成される互いに直交する２つの直線偏光の相
対的な位相差を調整可能である。
【００１０】ウォラストンプリズムW1,W2 では、この２
つの直線偏光の相対的な位相差を零に調整する。また、
分離される2 つの光束の振幅比が1:1 になるように楔の
向きを決定する。従って、同図の光線15の偏光面は両プ
リズムW1、W2の楔の向きに45°の方向となる。レチクル
9 はレチクルステージ6 に載置され、レチクルステージ
6 はレチクル駆動部7 により２次元方向に移動可能であ
る。
つの直線偏光の相対的な位相差を零に調整する。また、
分離される2 つの光束の振幅比が1:1 になるように楔の
向きを決定する。従って、同図の光線15の偏光面は両プ
リズムW1、W2の楔の向きに45°の方向となる。レチクル
9 はレチクルステージ6 に載置され、レチクルステージ
6 はレチクル駆動部7 により２次元方向に移動可能であ
る。
【００１１】上記の設定で、パターンなしのレチクルを
観察する場合、2 つの光電変換素子1 、2 の光検知面上
の光強度は零になり、2 つの像、すなわち、反射微分干
渉コントラスト像( 以下R-DIC 像という) 、透過微分干
渉コントラスト像( 以下T-DIC 像という) は所謂、光学
的な暗視野像となる。R-DIC 像,T-DIC像は光電変換さ
れ、撮像信号21、20となる。
観察する場合、2 つの光電変換素子1 、2 の光検知面上
の光強度は零になり、2 つの像、すなわち、反射微分干
渉コントラスト像( 以下R-DIC 像という) 、透過微分干
渉コントラスト像( 以下T-DIC 像という) は所謂、光学
的な暗視野像となる。R-DIC 像,T-DIC像は光電変換さ
れ、撮像信号21、20となる。
【００１２】撮像信号21、20は強度に比例した信号でシ
ングルエード( 正の信号) となる。これらは適当なゲイ
ン設定( 詳細後述) ののちに、比較器3 に入力され、＋
〜−に振れるバイポーラの差信号を得る。この差信号は
高低2 つの閾値（THH とTHL）を持つウインドウコンパ
レータ回路( 比較器3 内の回路) によって欠陥の抽出が
行われる。抽出された欠陥は、位置、大きさ等の情報を
コンピュータ4 に出力する。コンピュータ4 は比較器3
やレチクル駆動部7 を制御し、ディスプレイ5に検査結
果を出力する。インターフェースIFはオペレータ等によ
り装置の制御条件を入力するものである。
ングルエード( 正の信号) となる。これらは適当なゲイ
ン設定( 詳細後述) ののちに、比較器3 に入力され、＋
〜−に振れるバイポーラの差信号を得る。この差信号は
高低2 つの閾値（THH とTHL）を持つウインドウコンパ
レータ回路( 比較器3 内の回路) によって欠陥の抽出が
行われる。抽出された欠陥は、位置、大きさ等の情報を
コンピュータ4 に出力する。コンピュータ4 は比較器3
やレチクル駆動部7 を制御し、ディスプレイ5に検査結
果を出力する。インターフェースIFはオペレータ等によ
り装置の制御条件を入力するものである。
【００１３】透過照明の微分干渉像と落射照明の反射微
分干渉像とでは観察される像は異なる。まず、透過照明
でフォトマスクの回路パターン像を観察する場合につい
て説明する。図２（ａ）は、回路パターンＰの描画され
たマスクブランクMBを示す。
分干渉像とでは観察される像は異なる。まず、透過照明
でフォトマスクの回路パターン像を観察する場合につい
て説明する。図２（ａ）は、回路パターンＰの描画され
たマスクブランクMBを示す。
【００１４】回路パターンp の厚さはｈp である。同図
（ｂ）は２つの光波の偏光干渉により２次元の光電変換
素子1 上にマスクブランクMBと共役な透過微分干渉像を
形成する２つの光波ＷS1、ＷP1の振幅分布を示す。微分
干渉顕微法ではこれらの２つの光波にはＸ方向に横方向
のずれ（シャー）Δw を与える。透過照明光はパターン
Ｐの存在しないガラス部分を透過し、同図（ｂ）のよう
な振幅分布となる。
（ｂ）は２つの光波の偏光干渉により２次元の光電変換
素子1 上にマスクブランクMBと共役な透過微分干渉像を
形成する２つの光波ＷS1、ＷP1の振幅分布を示す。微分
干渉顕微法ではこれらの２つの光波にはＸ方向に横方向
のずれ（シャー）Δw を与える。透過照明光はパターン
Ｐの存在しないガラス部分を透過し、同図（ｂ）のよう
な振幅分布となる。
【００１５】同図（ｃ）は、２次元の光電変換素子1 上
の透過微分干渉像Ｉ1 を示す。同図（ｂ）のＷS とＷP
のうち重複している部分以外が、明るく観察される。次
に、落射照明による反射微分干渉法でフォトマスクの回
路パターン像を観察する場合について説明する。図３
（ａ）は図２（ａ）と同じフォトマスクである。
の透過微分干渉像Ｉ1 を示す。同図（ｂ）のＷS とＷP
のうち重複している部分以外が、明るく観察される。次
に、落射照明による反射微分干渉法でフォトマスクの回
路パターン像を観察する場合について説明する。図３
（ａ）は図２（ａ）と同じフォトマスクである。
【００１６】同図（ｂ）は、２つの光波の偏光干渉によ
り、２次元の光電変換素子2 上にマスクブランクMBと共
役な反射微分干渉像を形成する２つの光波ＷS2、ＷP2の
振幅分布である。微分干渉法では、これらの２つの光波
にはＸ方向に横ずれΔw を与える。反射照明光は、マス
クブランクMB上のガラス部分とパターン部分との反射率
に応じた振幅のみで反射される。
り、２次元の光電変換素子2 上にマスクブランクMBと共
役な反射微分干渉像を形成する２つの光波ＷS2、ＷP2の
振幅分布である。微分干渉法では、これらの２つの光波
にはＸ方向に横ずれΔw を与える。反射照明光は、マス
クブランクMB上のガラス部分とパターン部分との反射率
に応じた振幅のみで反射される。
【００１７】また、反射照明光は、反射される際に、パ
ターンの厚みｈP による位相変化を受ける。図３（ｂ）
はπだけ位相変化を受けた場合の図である。同図（ｃ）
は２次元の光電変換素子2 上の反射微分干渉像I2を示
す。同図(b)のWs2 とＷp2のうち重複している部分以外
が明るく観察される。尚、パターン厚みｈP による位相
変化がπでない場合には、強度分布Ｉ2 の波高値は変化
するが位置や形状に変化はない。従って、図２の強度分
布Ｉ1 と図３の強度分布Ｉ2 は、２次元の光電変換素子
1,2 のゲインを調整すれば、全く同一の画像となり、差
画像を消滅させることができる。
ターンの厚みｈP による位相変化を受ける。図３（ｂ）
はπだけ位相変化を受けた場合の図である。同図（ｃ）
は２次元の光電変換素子2 上の反射微分干渉像I2を示
す。同図(b)のWs2 とＷp2のうち重複している部分以外
が明るく観察される。尚、パターン厚みｈP による位相
変化がπでない場合には、強度分布Ｉ2 の波高値は変化
するが位置や形状に変化はない。従って、図２の強度分
布Ｉ1 と図３の強度分布Ｉ2 は、２次元の光電変換素子
1,2 のゲインを調整すれば、全く同一の画像となり、差
画像を消滅させることができる。
【００１８】同様に、撮像信号20,21 の比信号を算出
し、この比信号の強度分布に基づいて異物を検出するこ
とができる。図４はパターンの厚みhpによる位相変化が
φ1 であるとき、またはハーフトーンレチクル等でパタ
ーンとガラス部分でφ1 の位相差がある場合に相当す
る。2つの直交する偏光面であって横ずれΔw をもつ2
つの光波の波面WH1 、WH2 を同図(b) に示す。これらの
振幅分布をベクトル表示すると、図4(c)のように示され
る。本発明では偏光干渉法によって位相差零で振幅比1
の部分で、像強度が零となる光学的な暗視野像を得てい
る。従って図4(c)において、位相差零、振幅比1の部分
は消去される。図4(d)は残留する振幅を考えるために、
片方の光波WH1 に
し、この比信号の強度分布に基づいて異物を検出するこ
とができる。図４はパターンの厚みhpによる位相変化が
φ1 であるとき、またはハーフトーンレチクル等でパタ
ーンとガラス部分でφ1 の位相差がある場合に相当す
る。2つの直交する偏光面であって横ずれΔw をもつ2
つの光波の波面WH1 、WH2 を同図(b) に示す。これらの
振幅分布をベクトル表示すると、図4(c)のように示され
る。本発明では偏光干渉法によって位相差零で振幅比1
の部分で、像強度が零となる光学的な暗視野像を得てい
る。従って図4(c)において、位相差零、振幅比1の部分
は消去される。図4(d)は残留する振幅を考えるために、
片方の光波WH1 に
【００１９】
【数１】
【００２０】（ここで、ｅは自然対数であり、ｉは複素
数である。）を乗じて光波WH1'を得たものである。図よ
り明らかなように、これらの合成振幅WH3 = WH1' ＋ W
H2 は図4(e)、図5 に示すように、実関数がx 軸を中心
にφ2だけ傾いたものとなる。一般に本発明では消去し
たい回路パターンを表す光波が上記のように2 つの光波
を偏光干渉によって光学的に暗視野化したときの、残留
振幅が実関数に位置によらない位相定数を乗じた関数と
なれば、回路パターンの像を2 つの像、R-DIC 像、T-DI
C 像の差をとることで消去できる。
数である。）を乗じて光波WH1'を得たものである。図よ
り明らかなように、これらの合成振幅WH3 = WH1' ＋ W
H2 は図4(e)、図5 に示すように、実関数がx 軸を中心
にφ2だけ傾いたものとなる。一般に本発明では消去し
たい回路パターンを表す光波が上記のように2 つの光波
を偏光干渉によって光学的に暗視野化したときの、残留
振幅が実関数に位置によらない位相定数を乗じた関数と
なれば、回路パターンの像を2 つの像、R-DIC 像、T-DI
C 像の差をとることで消去できる。
【００２１】次に図6 のように、マスクブランクMBにパ
ターンP と異物D が存在しているときを考える。図7
(a) R-DIC 像の強度分布(I) を示している。また、通常
クロムの反射率は30% である。強度分布は反射率で規格
化し、反射率100%で 1として描いてある。誘電体の異物
D とし、シャー量Δw よりも小さく、反射率10% でパタ
ーンと同位相の物を考えるとそのR-DIC 像は波高値約0.
06とやや低くなる。これは平面波の成分が干渉で失われ
るためである。図7(b)は同様に透過率で規格化したT-DI
C 像であって、異物像Dt像は波高値約0.06となる。図7
(c)は差画像であってパターン像の波高値においてR-DIC
像,T-DIC像の値が零になるようにIref/0.3- Itran/0.9
6 としてある。この場合は、異物像は正の値0.13程度を
とるが、異物がシャー量Δw より大きい場合は、光路差
によってT-DIC 像がR-DIC 像よりも著しく明るくなっ
て、Iref/0.3 - Itran/0.96 < 0 の場合もあるので、コ
ンパレータレベルが2 つのTHH 、THL によるウインドウ
コンパレータ回路によって異物の検出を行う必要があ
る。また、異物がシャー量Δw よりも小さくても、パタ
ーンと位相とが異なればR-DIC 像もしくはT-DIC 像にお
いて、高いコントラスト(高い像強度) が得られ、微小
な位相物体の検出が可能である。また、位相物体の異物
のR-DIC 像と位相物体の異物のT-DIC 像とは光路差が異
なるため、像強度が異なり、ゲイン補正後のその差画像
は零となることはほとんどない。
ターンP と異物D が存在しているときを考える。図7
(a) R-DIC 像の強度分布(I) を示している。また、通常
クロムの反射率は30% である。強度分布は反射率で規格
化し、反射率100%で 1として描いてある。誘電体の異物
D とし、シャー量Δw よりも小さく、反射率10% でパタ
ーンと同位相の物を考えるとそのR-DIC 像は波高値約0.
06とやや低くなる。これは平面波の成分が干渉で失われ
るためである。図7(b)は同様に透過率で規格化したT-DI
C 像であって、異物像Dt像は波高値約0.06となる。図7
(c)は差画像であってパターン像の波高値においてR-DIC
像,T-DIC像の値が零になるようにIref/0.3- Itran/0.9
6 としてある。この場合は、異物像は正の値0.13程度を
とるが、異物がシャー量Δw より大きい場合は、光路差
によってT-DIC 像がR-DIC 像よりも著しく明るくなっ
て、Iref/0.3 - Itran/0.96 < 0 の場合もあるので、コ
ンパレータレベルが2 つのTHH 、THL によるウインドウ
コンパレータ回路によって異物の検出を行う必要があ
る。また、異物がシャー量Δw よりも小さくても、パタ
ーンと位相とが異なればR-DIC 像もしくはT-DIC 像にお
いて、高いコントラスト(高い像強度) が得られ、微小
な位相物体の検出が可能である。また、位相物体の異物
のR-DIC 像と位相物体の異物のT-DIC 像とは光路差が異
なるため、像強度が異なり、ゲイン補正後のその差画像
は零となることはほとんどない。
【００２２】同様に、位相物体の異物のR-DIC 像と位相
物体の異物のT-DIC 像との比画像が１になることもほと
んどない。図8 は本発明の第2 の実施例に好適な異物検
査装置を概略を示す図である。図1 と同じ部材には同じ
符号を付し、詳細説明は省略する。第1 実施例では、視
野内を一括して照明していたが、本実施例では、振動ミ
ラーMmが駆動系MPによって回転軸( 紙面に垂直な軸) を
中心に回転する。この振動ミラーMmの回転によって、光
線15がレチクル9 上で走査される。このため本実施例で
は高い輝度が得られるレーザLaを光源としている。振動
ミラーMmはハーフミラーになっており、レチクル9 から
の光線17a 、17b を透過する。従って、第1の実施例と
同様に、光線17は光電変換素子2 に到達する。レーザLa
から射出された光線15は、λ/2波長板HW1 によって偏光
面の角度を調整可能である。光線15の偏光面の向きは2
つのウォラストンプリズムW1、W2のくさびの向きに対し
て45°をなし、かつ、アナライザA1、A2に対してクロス
ニコルとなる。光線15はウォラストンプリズムW1とレン
ズL5によりレチクル9 の表面( パターン面)10 に互いに
直交する直線偏光の2 つのスポットP1、P2を形成する。
これらの間隔はシャー量であって、一定値に保たれたつ
つ、光線15a 、15b は走査される。
物体の異物のT-DIC 像との比画像が１になることもほと
んどない。図8 は本発明の第2 の実施例に好適な異物検
査装置を概略を示す図である。図1 と同じ部材には同じ
符号を付し、詳細説明は省略する。第1 実施例では、視
野内を一括して照明していたが、本実施例では、振動ミ
ラーMmが駆動系MPによって回転軸( 紙面に垂直な軸) を
中心に回転する。この振動ミラーMmの回転によって、光
線15がレチクル9 上で走査される。このため本実施例で
は高い輝度が得られるレーザLaを光源としている。振動
ミラーMmはハーフミラーになっており、レチクル9 から
の光線17a 、17b を透過する。従って、第1の実施例と
同様に、光線17は光電変換素子2 に到達する。レーザLa
から射出された光線15は、λ/2波長板HW1 によって偏光
面の角度を調整可能である。光線15の偏光面の向きは2
つのウォラストンプリズムW1、W2のくさびの向きに対し
て45°をなし、かつ、アナライザA1、A2に対してクロス
ニコルとなる。光線15はウォラストンプリズムW1とレン
ズL5によりレチクル9 の表面( パターン面)10 に互いに
直交する直線偏光の2 つのスポットP1、P2を形成する。
これらの間隔はシャー量であって、一定値に保たれたつ
つ、光線15a 、15b は走査される。
【００２３】本実施例においては、光電変換素子1 、2
として一次元タイプのものが用いられ、ビームスキャン
と同期( ハーフミラーMmの移動と同期) してレチクル9
をy方向に等速で移動することにより、2 次元領域を検
査することができる。図9 は本発明の第3 の実施例を説
明する図である。図9 に示す異物検査装置の構成は図8
とほぼ同一であり、同一の部材には同一の符号を付して
その詳細説明は省略する。図8 の装置と図9 の装置との
相違点は、図9 の装置では光電変換素子31、32がシリコ
ンフォトダイオードやフォトマルチプライヤー等の単一
の画素からなる光電変換素子である点と、光電変換素子
31、32がレンズL3、L4の焦点位置( マスクR のパターン
が結像する位置) からずれており、マスクパターンのデ
フォーカス像を検出する点である。このような構成によ
り、マスク9 からの不要なノイズが光電変換素子に入射
することを防ぐことができる。
として一次元タイプのものが用いられ、ビームスキャン
と同期( ハーフミラーMmの移動と同期) してレチクル9
をy方向に等速で移動することにより、2 次元領域を検
査することができる。図9 は本発明の第3 の実施例を説
明する図である。図9 に示す異物検査装置の構成は図8
とほぼ同一であり、同一の部材には同一の符号を付して
その詳細説明は省略する。図8 の装置と図9 の装置との
相違点は、図9 の装置では光電変換素子31、32がシリコ
ンフォトダイオードやフォトマルチプライヤー等の単一
の画素からなる光電変換素子である点と、光電変換素子
31、32がレンズL3、L4の焦点位置( マスクR のパターン
が結像する位置) からずれており、マスクパターンのデ
フォーカス像を検出する点である。このような構成によ
り、マスク9 からの不要なノイズが光電変換素子に入射
することを防ぐことができる。
【００２４】また、図9 の装置において、レンズL3、L4
を省略して、アナライザA1の後ろ(レチクル9 と反対側)
に光電変換素子31を配置し、アナライザA2の後ろ( レ
チクル9 と反対側) に光電変換素子32を配置するように
してもよい。図9 において、アナライザA1の後ろ( レチ
クル9 と反対側) はレンズL6の瞳位置( レチクル9 のパ
ターンに対するフーリエ変換の関係となる位置) もしく
はそれと同等の関係にあり、アナライザA2の後ろ( レチ
クル9 と反対側) はレンズL5の瞳位置もしくはそれと同
等な関係にある位置である。
を省略して、アナライザA1の後ろ(レチクル9 と反対側)
に光電変換素子31を配置し、アナライザA2の後ろ( レ
チクル9 と反対側) に光電変換素子32を配置するように
してもよい。図9 において、アナライザA1の後ろ( レチ
クル9 と反対側) はレンズL6の瞳位置( レチクル9 のパ
ターンに対するフーリエ変換の関係となる位置) もしく
はそれと同等の関係にあり、アナライザA2の後ろ( レチ
クル9 と反対側) はレンズL5の瞳位置もしくはそれと同
等な関係にある位置である。
【００２５】図10は本発明の第4 の実施例を説明する図
である。図10の装置において図1 と同一の部材には同一
の符号を付してその詳細説明を省略する。本実施例では
R-DIC 像を波長バンドλ1 により形成し、T-DIC 像を波
長バンドλ2 により形成する。このため、図1 の装置か
ら光源が追加される。また、フィルタF1、F2、F1a 、F2
a が付加され、一つの対物レンズL5によりR-DIC 像,T-D
IC像が異なる波長によって形成される。フィルタF1、F1
a は波長バンドλ1 を通し、波長バンドλ2 を通さな
い。フィルタF2、F2a は波長バンドλ2 を通し、波長バ
ンドλ1 を通さない。フィルタF1a 、F2a の通過させる
２つの波長バンドの重複はなるべく少なくなるようにフ
ィルタの特性を決定する。光線19、13は直線偏光であっ
て、偏光面はウォラストンプリズムW 1 、W2のくさびの
方向と45°の角度をなす。アナライザA1とポラライザP
1、アナライザA2とポラライザP2はそれぞれクロスニコ
ルに設定する。光源H1からの光線15はフィルタF1を透過
し、波長λ 1 の光線19となる。光線19はポラライザP2、
レンズL2、ハーフミラーHM2 を経て、ハーフミラーHM1
で光軸AXに沿って反射され、ウォラストンプリズムW1に
よって、互いに直交する2 つの直線偏光19a 、19b とな
る。これらはレンズL5によって屈折され、レチクル9 を
落射照明する。発生する散乱光を含む光線17a 、17bは
ウォラストンプリズムW1を透過して、光線17となり、ハ
ーフミラーHM1 、HM2を経て、フィルターF1a 、アナラ
イザA1を透過して2 次元の光電変換素子1 に入射し、結
像する。2 次元の光電変換素子1 は波長λ1 の照明光を
使った反射像に対応する信号20R を出力する。
である。図10の装置において図1 と同一の部材には同一
の符号を付してその詳細説明を省略する。本実施例では
R-DIC 像を波長バンドλ1 により形成し、T-DIC 像を波
長バンドλ2 により形成する。このため、図1 の装置か
ら光源が追加される。また、フィルタF1、F2、F1a 、F2
a が付加され、一つの対物レンズL5によりR-DIC 像,T-D
IC像が異なる波長によって形成される。フィルタF1、F1
a は波長バンドλ1 を通し、波長バンドλ2 を通さな
い。フィルタF2、F2a は波長バンドλ2 を通し、波長バ
ンドλ1 を通さない。フィルタF1a 、F2a の通過させる
２つの波長バンドの重複はなるべく少なくなるようにフ
ィルタの特性を決定する。光線19、13は直線偏光であっ
て、偏光面はウォラストンプリズムW 1 、W2のくさびの
方向と45°の角度をなす。アナライザA1とポラライザP
1、アナライザA2とポラライザP2はそれぞれクロスニコ
ルに設定する。光源H1からの光線15はフィルタF1を透過
し、波長λ 1 の光線19となる。光線19はポラライザP2、
レンズL2、ハーフミラーHM2 を経て、ハーフミラーHM1
で光軸AXに沿って反射され、ウォラストンプリズムW1に
よって、互いに直交する2 つの直線偏光19a 、19b とな
る。これらはレンズL5によって屈折され、レチクル9 を
落射照明する。発生する散乱光を含む光線17a 、17bは
ウォラストンプリズムW1を透過して、光線17となり、ハ
ーフミラーHM1 、HM2を経て、フィルターF1a 、アナラ
イザA1を透過して2 次元の光電変換素子1 に入射し、結
像する。2 次元の光電変換素子1 は波長λ1 の照明光を
使った反射像に対応する信号20R を出力する。
【００２６】一方、透過用の光源H2より射出する光線11
は、レンズL8、L7を経てフィルタF2に入射する。光源H2
からの光線11はフィルタF2を透過し、波長λ2 の光線13
となる。光線13はミラーM1、ポラライザP1を経て、ウォ
ラストンプリズムW2により互いに直交する直線偏光13a
、13b となる。これらはレチクル9 を透過して、対物
レンズL5、ウォラストンプリズムW1を経て光線16に合成
される。光線16は、ハーフミラーHM1 、フィルターF2a
、アナライザA2、レンズL4を経て、2 次元の光電変換
素子2 に入射し、結像する。2 次元の光電変換素子2 は
波長λ2 の照明光を使った透過像に対応する信号21T を
出力する。
は、レンズL8、L7を経てフィルタF2に入射する。光源H2
からの光線11はフィルタF2を透過し、波長λ2 の光線13
となる。光線13はミラーM1、ポラライザP1を経て、ウォ
ラストンプリズムW2により互いに直交する直線偏光13a
、13b となる。これらはレチクル9 を透過して、対物
レンズL5、ウォラストンプリズムW1を経て光線16に合成
される。光線16は、ハーフミラーHM1 、フィルターF2a
、アナライザA2、レンズL4を経て、2 次元の光電変換
素子2 に入射し、結像する。2 次元の光電変換素子2 は
波長λ2 の照明光を使った透過像に対応する信号21T を
出力する。
【００２７】本実施例では解像力が、R-DIC 、T-DIC に
おいて変わらないように、なるべく近い波長域に波長バ
ンドλ1 、λ2 を設定するのが望ましい。これが不可能
であれば、λ1 、λ2 の中心波長λ10、λ20において、
λ10/NA R = λ20/NA T とするように、色フィルタで対
物レンズL5の瞳に瞳制限フィルタFPを設ける。これは、
中心波長λ10、λ20のうち、短い方の波長をブロック
し、長い方を通す色フィルタである。
おいて変わらないように、なるべく近い波長域に波長バ
ンドλ1 、λ2 を設定するのが望ましい。これが不可能
であれば、λ1 、λ2 の中心波長λ10、λ20において、
λ10/NA R = λ20/NA T とするように、色フィルタで対
物レンズL5の瞳に瞳制限フィルタFPを設ける。これは、
中心波長λ10、λ20のうち、短い方の波長をブロック
し、長い方を通す色フィルタである。
【００２８】図11は本発明の第5 の実施例を示す図であ
る。図1 と同様の部材には同様の符号を付す。光源のレ
ーザLa1 、La2 は同一の波長のレーザである。光線15、
光線20は各々落射照明、透過照明用の光線である。λ/2
板 HW1、HW2 によってウォラストンプリズムW1、W2の両
方のくさびの向きに45°の向きに偏光面が向くように、
そして、光線15は紙面に平行な偏波面となり、光線20は
紙面に垂直な偏波面となるように光線を調整する。ミラ
ーM1、M2は小型の反射ミラーであり、対物レンズ L5 、
コンデンサーレンズL6の瞳近傍に位置し、0 次光を阻止
する空間フィルターの役割も果たす。ウォラストンプリ
ズムW1の位置は、調整器22によって光線15a 、15b の位
相差がゼロとなるように、調整される。ウォラストンプ
リズムW2の位置は調整器23によって、光線19a 、19b(偏
光方向が直交する2 つの光線) が透過する際に与える位
相差が零となるように調整される。偏光ビームスプリッ
タPBS1は紙面に平行な偏波面の偏光を透過させ、垂直な
偏波面の偏光を反射する。このような設定でレーザLa2
を点灯させ、レーザLa1 を消灯すると、光電変換素子2
上には光学的な暗視野となったR-DIC 像がほぼそのまま
得られ、光電変換素子1 上には光学的な明視野となった
R-DIC 像のシュリーレン法による像が得られる。反対に
レーザLa1 を点灯させ、レーザLa2 を消灯すると、光電
変換素子1 上には光学的な暗視野となったT-DIC 像がほ
ぼそのまま得られ、光電変換素子2 上には、光学的に明
視野となったT-DIC 像のシュリーレン法による像が得ら
れる。両方のレーザを同時に点灯させると以下のように
なる。
る。図1 と同様の部材には同様の符号を付す。光源のレ
ーザLa1 、La2 は同一の波長のレーザである。光線15、
光線20は各々落射照明、透過照明用の光線である。λ/2
板 HW1、HW2 によってウォラストンプリズムW1、W2の両
方のくさびの向きに45°の向きに偏光面が向くように、
そして、光線15は紙面に平行な偏波面となり、光線20は
紙面に垂直な偏波面となるように光線を調整する。ミラ
ーM1、M2は小型の反射ミラーであり、対物レンズ L5 、
コンデンサーレンズL6の瞳近傍に位置し、0 次光を阻止
する空間フィルターの役割も果たす。ウォラストンプリ
ズムW1の位置は、調整器22によって光線15a 、15b の位
相差がゼロとなるように、調整される。ウォラストンプ
リズムW2の位置は調整器23によって、光線19a 、19b(偏
光方向が直交する2 つの光線) が透過する際に与える位
相差が零となるように調整される。偏光ビームスプリッ
タPBS1は紙面に平行な偏波面の偏光を透過させ、垂直な
偏波面の偏光を反射する。このような設定でレーザLa2
を点灯させ、レーザLa1 を消灯すると、光電変換素子2
上には光学的な暗視野となったR-DIC 像がほぼそのまま
得られ、光電変換素子1 上には光学的な明視野となった
R-DIC 像のシュリーレン法による像が得られる。反対に
レーザLa1 を点灯させ、レーザLa2 を消灯すると、光電
変換素子1 上には光学的な暗視野となったT-DIC 像がほ
ぼそのまま得られ、光電変換素子2 上には、光学的に明
視野となったT-DIC 像のシュリーレン法による像が得ら
れる。両方のレーザを同時に点灯させると以下のように
なる。
【００２９】光電変換素子 1: A 暗視野T-DIC 像＋ B
明視野R-DIC 像( シュリーレン法) 光電変換素子 2: C 暗視野R-DIC 像＋ D 明視野T-DIC
像( シュリーレン法) ここで光量比に関してA:B = C:D とするために、アナラ
イザA1によって、透過照明の光量を調整する。画像に関
し物体が回路パターンの場合、A とC は光量が違うだ
け、B とD も光量が異なるだけであり、光量比に関し A
/D = C/B の関係があるため、パターン像の強度に関
し、A = C となるようにアナライザA1を調整すればよ
い。また異物画像の強度については一般にA/D ≠ C/Bと
なるのでパターン像を光電変換素子1 、2 によって消去
しても、消去されずに残留するため、差画像を前記の1
〜4 の実施例と同じ処理をすればよい。
明視野R-DIC 像( シュリーレン法) 光電変換素子 2: C 暗視野R-DIC 像＋ D 明視野T-DIC
像( シュリーレン法) ここで光量比に関してA:B = C:D とするために、アナラ
イザA1によって、透過照明の光量を調整する。画像に関
し物体が回路パターンの場合、A とC は光量が違うだ
け、B とD も光量が異なるだけであり、光量比に関し A
/D = C/B の関係があるため、パターン像の強度に関
し、A = C となるようにアナライザA1を調整すればよ
い。また異物画像の強度については一般にA/D ≠ C/Bと
なるのでパターン像を光電変換素子1 、2 によって消去
しても、消去されずに残留するため、差画像を前記の1
〜4 の実施例と同じ処理をすればよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、回路パターンの画像を
ほとんど消滅させ、光透過性の異物のみを検出すること
が可能となる。また、位相物体などの低コントラストの
異物の検出も行える。
ほとんど消滅させ、光透過性の異物のみを検出すること
が可能となる。また、位相物体などの低コントラストの
異物の検出も行える。
【図１】本発明の第１の実施例の異物検査装置を示す図
である。
である。
【図２】、
【図３】、
【図４】、
【図５】、
【図６】、
【図７】は反射像と透過像との関係を説明する図であ
る。
る。
【図８】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の第４の実施例を説明する図である。
【図１１】本発明の第５の実施例を説明する図である。
１、２─ 光電変換素子 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５─レンズ ３─比較器 ４─コンピュータ ９─マスク
Claims (3)
- 【請求項１】所定のパターンが形成されたマスク上の異
物を光学的に検出するマスクの異物検査装置において、 前記マスクを透過照明する第１の照明系と、 前記マスクを落射照明する第２の照明系と、 前記マスクを透過した前記第１の照明系からの照明光を
受光し、微分干渉像を形成する第１の受光光学系と、 前記マスクで反射された前記第２の照明系からの照明光
を受光し、微分干渉像を形成する第２の受光光学系と、 前記第１の受光光学系によって形成される微分干渉像を
検出する第１の光電変換素子と、 前記第２の受光光学系によって形成される微分干渉像を
検出する第２の光電変換素子と、 前記第１の光電変換素子からの信号と前記第２の光電変
換素子からの信号との差もしくは比信号を算出し、この
差もしくは比信号に基づいて前記異物を検出する信号処
理回路とを有することを特徴とするマスクの異物検査装
置。 - 【請求項２】前記第１の照明系からの照明光の波長と前
記第２の照明系からの波長とが異なることを特徴とする
マスクの異物検査装置。 - 【請求項３】所定のパターンが形成されたマスク上の異
物を光学的に検出するマスクの異物検査装置において、 前記マスクを透過照明する第１の照明系と、 前記マスクを落射照明する第２の照明系と、 前記マスクを透過した前記第１の照明系からの照明光を
受光し、像を形成する第１の受光光学系と、 前記マスクで反射された前記第２の照明系からの照明光
を受光し、像を形成する第２の受光光学系と、 前記第１の受光光学系によって形成される像を検出する
第１の光電変換素子と、 前記第２の受光光学系によって形成される像を検出する
第２の光電変換素子と、 前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との
少なくとも一方は、前記マスクパターンのデフォーカス
像を検出する位置に配置されており、 前記第１の光電変換素子からの信号と前記第２の光電変
換素子からの信号との差もしくは比信号を算出し、この
差もしくは比信号に基づいて前記異物を検出する信号処
理回路とを有することを特徴とするマスクの異物検査装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8073017A JPH095252A (ja) | 1995-04-19 | 1996-03-28 | マスクの異物検査装置 |
| US08/891,067 US5790251A (en) | 1995-04-19 | 1997-07-10 | Defect inspecting apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-94061 | 1995-04-19 | ||
| JP9406195 | 1995-04-19 | ||
| JP8073017A JPH095252A (ja) | 1995-04-19 | 1996-03-28 | マスクの異物検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095252A true JPH095252A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=26414155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8073017A Pending JPH095252A (ja) | 1995-04-19 | 1996-03-28 | マスクの異物検査装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5790251A (ja) |
| JP (1) | JPH095252A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014052217A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 異物検査装置、異物検査方法 |
| KR20220158463A (ko) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | (주)퀀텀플라즈마 | 투명 박막 표면 검사 장치 및 방법 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6049220A (en) | 1998-06-10 | 2000-04-11 | Boxer Cross Incorporated | Apparatus and method for evaluating a wafer of semiconductor material |
| US6885444B2 (en) | 1998-06-10 | 2005-04-26 | Boxer Cross Inc | Evaluating a multi-layered structure for voids |
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