JPH10221270A

JPH10221270A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH10221270A
Application number: JP9038330A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 兼士山本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、液晶表示装置等の製造において用い
られる異物検査装置に関し、反射光に指向性を有してい
る異物に対しても高い検出率を有し、また異物の大きさ
を測定でき、さらにペリクル膜の表裏のいずれに異物が
付着しているかの判別もできる異物検査装置を提供する
ことを目的とする。【解決手段】異物検査系としての光源１ａ、１ｂ、入射
光学系２ａ、２ｂからの照射光はステージ４上に載置さ
れたペリクル膜３ａ上に、直線状に収束された照明とし
て照射される。また、サイズ測定系として光源１９ａ、
１９ｂ、入射光学系２０ａ、２０ｂを備え、表裏判定系
として白色光源１１、受光系１７ａ、１７ｂを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
表示装置の製造において用いられる異物検査装置に関
し、特に、微細な回路パターンが形成されたレチクルあ
るいはフォトマスク（以下、レチクルという）の表面上
に異物が付着しないようにレチクル上部に貼付する保護
部材の異物、傷などの有無の検査をレチクルに貼付する
前の保護部材単体について行うことができる異物検査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置の製造におい
ては、レチクルあるいはフォトマスク（以下、レチクル
という）に形成された微細な回路パターンを感光基板に
露光して転写する露光工程がある。この露光工程におい
て、レチクルに異物が付着していると、回路パターンと
共に異物までも感光基板に転写されてしまい、この異物
が回路パターンの欠陥として現れ、製造歩留まりの低下
の原因となる。このためレチクルの表面上には、異物が
付着しないようにレチクル上部に保護部材（以下、ペリ
クルという）が貼付される。ペリクルは、フレームの表
面にペリクル膜が張り渡されたもので、フレーム裏面の
接着剤でレチクルに貼付される。

【０００３】従来のこの種の装置においてペリクルの異
物を専用に検査する異物検査装置は存在せず、レチクル
に貼付する前のペリクル単体で、ペリクル膜、あるいは
そのフレーム上の異物、傷等の有無を検査することがで
きる異物検査装置はなかった。従って、ウエハ表面検査
装置や、レチクル検査装置で代用したり、あるいはそれ
らの装置に改造を加えたりしてペリクル膜面の異物検査
を行っていた。

【０００４】これらの従来の異物検査においては、検査
すべきペリクル膜面に対して、ペリクル膜面に対して所
定の一方向からレーザ光を斜めに入射させ、その入射光
軸に対して直角方向に走査させ、被検物であるペリクル
を光軸方向に等速度で移動させるようにして、ペリクル
膜面全面をレーザ走査するようにしている。受光素子と
しては光電変換素子、例えば光電子増倍管を１個または
複数個用い、適切な位置角度をなすように設定配置して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとき従来の技
術によってペリクル膜面上の異物検査を行うことによ
り、ペリクル膜面上に異物が存在するかどうかの確認が
できると共に、上述の受光素子からの検出信号により、
検出された異物のおおまかなサイズ（寸法）を判断する
ことができる。しかしながら、上述のような従来の異物
検査装置は、ウエハ検査装置やレクチル検査装置を代用
しており、それらに搭載されている受光素子は、開口数
（以下、ＮＡと略す）が小さくまた被検物であるペリク
ル膜の周囲の空間に数ヶ所配置されているだけである。

【０００６】従って、照射光を反射する方向に指向性を
有している異物に対しては十分な感度で異物を捉えるこ
とができない可能性が高い。また、異物のサイズを判定
するに際しても、受光素子への入射光量の高低によりそ
の異物のサイズの大小を決定しているので、反射光の方
向に指向性を有している異物のサイズを判定する場合に
は、その指向性に依存して入射光量が変化してしまうた
め、大きい異物を小さい異物と判定してしまうという欠
点も有している。

【０００７】さらに、ペリクル単体を検査するのはペリ
クルをレチクルに貼付する前段階であるから、この検査
時にペリクル膜に異物が付着することがないようにする
ことも必要である。ペリクルをレチクルに貼付した際に
ペリクル膜に付着した異物がレチクル上に落ちるとパタ
ーンの転写時に影響を及ぼすので、ペリクル単体検査で
は、レチクル上に落ちた場合にパターンの転写に影響を
及ぼす異物が有るか無いかを検査する。

【０００８】また、異物がペリクル膜のいずれの面、す
なわち膜の表裏のいずれに付着しているかにより許容さ
れる異物サイズも異なってくる。すなわち、レチクル面
に向き合う面に付着したペリクルの異物の許容できる大
きさは、それと反対の面に付着した異物の大きさよりよ
り小さくなる。ここで、ペリクル膜の表裏については、
レチクルにペリクルを貼付した際にレチクル面と向かい
合う面が裏であり、その逆の面が表になるものとする。
これ以降、ペリクル膜の表裏面については、上述の前提
で説明を進めることにする。

【０００９】異物の表裏判別については、同じ膜であっ
ても、入射角及び使用波長が違えば、膜の透過率が変わ
り、同じ受光角でみていても、受光光量が大きく異なっ
てくる。固定した入射角、波長、受光角の場合、膜厚、
膜種が異なっても上述のような不具合は生じ得る。例え
ば、膜の上面（表）と膜の下面（裏）に同一形状、特性
の異物が付着していた場合、あるペリクル膜では表裏の
受光光量比が２：１だとしても、別のペリクル膜ではほ
ぼ同程度の受光光量かもしれないため簡単に比をとって
処理することは難しい。

【００１０】従って、従来の異物検査装置においては、
ペリクル面の表裏の判定ができず、すべて裏面に付着し
ていると仮定して処理されてきた。そのため本来はレチ
クルに十分貼付して使用できるペリクル膜であっても、
その表面に比較的大きな異物が存在しているために不良
として扱われることも多く、ペリクルの製造歩留まりを
低下させる原因ともなっているという問題点も有してい
る。

【００１１】本発明の目的は、反射光に指向性を有して
いる異物に対しても高い検出率を有し、また異物の大き
さを測定でき、さらにペリクル膜の表裏のいずれに異物
が付着しているかの判別もできる異物検査装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光透過性を
有する薄膜状の被検査物の表面に対して第１の光ビーム
を斜めから照射する第１の照明手段と、被検査物の表面
に対してほぼ垂直上方に位置した第１の対物光学系と、
第１の光ビームで照射された被検査物上の照射領域から
の光を第１の対物光学系を介して受光する第１の受光手
段とを有し、第１の受光手段からの信号に基づいて被検
査物の表面または裏面に付着した異物の位置を測定する
異物検査系と、被検査物の表面に対して斜めから第２の
光ビームを照射する第２の照明手段と、被検査物の表面
に対してほぼ垂直上方に位置し、第１の対物光学系より
高倍率で開口数の大きい第２の対物光学系と、第２の光
ビームで照射された被検査物上の照射領域からの光を第
２の対物光学系を介して受光する撮像手段とを有し、撮
像手段からの画像信号に基づいて異物の大きさを測定す
る異物寸法測定系と、被検査物の表面に対して第２の対
物光学系を介して第３の光ビームを照射する第３の照明
手段と、第３の光ビームで照射された被検査物上の照射
領域からの光を被検査物の表面に対して異なる受光角度
で斜めから受光する複数の受光部を配置した第２の受光
手段とを有し、複数の受光部からの各受光量の割合に基
づいて、異物が被検査物の表面あるいは裏面のいずれに
付着しているかを判定する異物付着面判定系とを備えて
いることを特徴とする異物検査装置によって達成され
る。

【００１３】そして、上記異物検査装置において、被検
査物は、２次元的に移動可能なステージ上に載置されて
おり、ステージが２次元的に移動することにより、異物
検査系の第１の光ビームに対して被検査物の表面が相対
的に走査されることを特徴としている。

【００１４】また、上記異物検査装置は、異物の位置を
測定する際の第１の対物光学系の光軸位置と、異物の大
きさの測定及び異物の付着面の判定を行う際の第２の対
物光学系の光軸位置とがほぼ一致するように、第１及び
第２の対物光学系の位置を切り替える切替手段を有して
いることを特徴としている。

【００１５】さらに、上記異物検査装置において、第１
の対物光学系と第２の対物光学系とは、両光軸が平行に
所定距離だけ離れて固定されていることを特徴としてい
る。また、第１の照明手段は、第１の光ビームを複数の
異なる方向から被検査物の同一の照射領域上に照射する
ことを特徴としている。さらに、第１の光ビームは、被
検査物の照射領域上でスリット状の照射形状に形成され
ていることを特徴としている。また、第３の光ビーム
は、白色光であることを特徴としている。

【００１６】また上記目的は、光透過性を有する薄膜状
の被検査物の表面に対して白色光を照射する照明手段
と、白色光で照射された被検査物上の照射領域からの光
を被検査物の表面に対して異なる受光角度で斜めから受
光する複数の受光部を配置した受光手段とを有し、複数
の受光部からの各受光量の割合に基づいて、異物が被検
査物の表面あるいは裏面のいずれに付着しているかを判
定することを特徴とする異物検査装置によって達成され
る。また上述の異物検査装置において、複数の受光部の
被検査物表面に対する受光角度は、約３０°及び約２°
であることが好ましい。

【００１７】本発明における異物検査装置によれば、光
透過性を有する薄膜状の被検査物に対して片面側から収
束した一直線状のレーザ光を斜入射させ、その光により
発せられた薄膜上に付着する異物、傷の散乱光を、垂直
方向に設置した受光レンズにて受光し、ＣＣＤ等の個体
撮像素子等の受光素子により検出し、異物、傷の存在を
判明する。

【００１８】また異物検査系により検出された異物につ
いて異物検査系の受光レンズが切り替え可能となってお
り、より高倍率で開口数（ＮＡ）の大きい受光レンズに
切り替えた後、異物をその視野内に追い込み、異物検査
系の光源よりは別の波長の短いビームを収束して異物に
照射し、高倍率の受光レンズで垂直に受光する。ミラー
により光路を切り替え、異物検査用受光素子とは別のＣ
ＣＤ等２次元の個体撮像素子等の受光素子上に結像さ
せ、その像が何画素に結像したかで異物のサイズを測定
することができるサイズ測定系を有している。

【００１９】また、上記状態で同一異物に対し、サイズ
測定系では受光レンズとして用いた高倍率、高ＮＡレン
ズ側より白色光を垂直に照射し、異物により散乱された
光を被検査物表面に対して約３０°及び約２°近辺に設
けられた受光系により受光し、双方の受光系の受光量比
により異物が光透過性薄膜の上面、下面のどちらに付着
しているかを判定する。

【００２０】そして、入射系、受光系の切替のみにより
全てが同一のステージ上にて実行される、すなわち１つ
の系において、１ステージで入射、受光の切替のみで上
記３機能を実行できる点に特徴を有している。

【００２１】また、異物検査系の入射光は、「一の字」
状をした細長ビームであり、異物の反射光に指向性を有
する場合でも、少なくとも異なる２方向から入射光を入
射させるようにしている。

【００２２】また、入射用レンズ、異物検査、サイズ測
定レンズ系を、切替手段により切り替えて使用してもよ
く、あるいはこれら光学系を等間隔で固定して設置し、
各機能毎に原点を有するようにして、それぞれの機能毎
にオフセットとして原点調整しステージの移動によって
必要なレンズ系の下に追い込んでいくようにすることも
可能である。

【００２３】このように本発明によれば、反射光に指向
性を有する異物については、異物検査用の照明を一方向
入射でなく、２方向あるいは２方向より多い多方向入射
とし、受光系での受光ＮＡを大きくすることにより、微
小な異物のみならず、反射光に指向性のある異物に対し
ても十分な感度で検査することができるようになる。さ
らに、ペリクル全面の異物検査の後に、検出した異物に
対して異物のサイズ及び異物の付着面の表裏の判別を行
うことができる。異物のサイズの判別は、従来用いられ
ていたような異物からの散乱強度に依存した判別方法で
なく、画像取り込みによる測定を行うようにしている。

【００２４】異物の付着面の表裏判定に関しては、ペリ
クル膜厚及び、膜の波長依存性、入射角依存性の影響を
少なくするため、白色光源を使用して光学系で収束させ
ることにより輝度をあげ、且つペリクル面に対して垂直
入射としている。これをペリクル面に対する設置角度が
異なった複数の受光系で受光し、各受光素子での受光量
比により表裏の判別を行うようにしている。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による異物
検査装置を図１乃至図７を用いて説明する。図１は、本
実施の形態による異物検査装置の全体構成を示してい
る。図１に示すように本実施の形態による異物検査装置
の構成は、異物検査系、サイズ測定系、表裏判別系に大
別することができ、またそれらを構成する部材を部分的
に共有している。図２、図３、図４でこれら３つの系の
それぞれの構成について示している。

【００２６】まず、図２を用いて本実施の形態による異
物検査装置の異物検査系の構成を説明する。なお、図１
乃至図４の各図に渡って同一の符号を付した構成要素
は、各系で共有して用いられる同一構成要素であること
を示している。

【００２７】図１中の番号１ａ、１ｂは光源であり高出
力の半導体レーザ（以下、ＬＤと略す）を使用してい
る。光源１ａ、または光源１ｂより射出された光線は、
それぞれ入射光学系２ａ、２ｂを通過し、被検物である
ペリクル膜３ａ上に、直線状に収束された照明として照
射される。ペリクル膜３ａはフレーム３ｂ上に張り渡さ
れており、フレーム３ｂは、本実施の形態による異物検
査装置のステージ４上にペリクル固定具５で固定されて
載置されている。

【００２８】入射系は、図５に示すようにペリクル膜３
上の所定のエリアに対し４方向からの光入射が可能なよ
うに配置されている。しかしながら、実際の検査時には
同時に４方向あるいは３方向から入射させることも可能
だが、主として同時２方向からの光入射が用いられる。
光の入射方向は、入射系の配置とペリクル膜３のエリア
によって決まる。

【００２９】図７は、異物検査系の入射系をより具体的
に表した斜視図である。レーザ光源１ａからでた光はコ
リメータレンズ系２０１ａにより収差補正されて平行光
にされる。平行光にされた光はさらにエキスパンダ系２
０２ａに入射してビーム径が拡大されて集光レンズ系２
０３ａに入射する。集光レンズ系２０３ａに入射した光
は、本実施の形態による異物検査に必要な直線状光線と
して出射する。ここで、コリメータレンズ系２０１ａ、
エキスパンダ系２０２ａ、及び集光レンズ系２０３ａを
一つにまとめて表したものが図１及び図２における入射
光学系２ａ、２ｂであり、図５における入射光学系２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに相当している。

【００３０】図５及び図６において、上面からみてほぼ
正方形形状の被検面であるペリクル膜３ａ面は、その中
心を通り各辺の中点を通る２本の仮想直線により４つの
領域（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に分割されてい
る。このとき分割領域（Ａ）においては光源１ａ、１ｃ
が使用される。また、分割領域（Ｂ）においては光源１
ａ、１ｄが使用され、分割領域（Ｃ）においては光源１
ｂ、１ｃが使用され、分割領域（Ｄ）においては光源１
ｂ、１ｄがそれぞれ使用される。

【００３１】ペリクル膜３ａ上に照射された直線状の照
射光は、ペリクル膜上に異物が存在すれば、その異物よ
り散乱されて散乱光を発する。受光レンズ６ａは、ペリ
クル膜３ａ上に直線状に照明された部分よりも多少大き
な領域をその視野に入れることができるようになってい
るので、ペリクル膜３ａ上で発生した散乱光を十分受光
することができる。このとき図１に示したミラー１２
は、光受光レンズ６ａの光路を遮光しないように待避し
ている。受光レンズ６ａで受光された散乱光は、拡大
（または縮少）光学系７を通過して、受光素子８上に結
像する。なお、受光レンズ６ａと拡大光学系７との間に
は自動焦点系（ＡＦ系）９が設けられている。

【００３２】異物検査中にペリクル膜３ａ上に常に受光
レンズ６ａの焦点が合うようにＡＦ系９による焦点位置
の自動焦点調整が行われている。本実施の形態による異
物検査系では、被検物であるペリクル３は異物検査ステ
ージ４上に固定載置されておりステージ４はペリクル３
の一辺に対して平行に等速度で移動することができるよ
うになっている。ここでは、ステージ４の移動方向をＹ
方向とする。入射ビームは直線状であり、このＹ方向に
対してペリクル膜３ａ上で直角方向、すなわちＸ方向に
照射される。

【００３３】また、入射ビームのペリクル膜３ａ上での
ビーム長さはペリクル３のＸ方向の長さに対して短いの
で、ステージ４がＹ方向に移動し、フレーム３ｂの一端
からＹ方向の他端まで移動したら、ステージ４はＸ方向
にほぼ有効ビーム長分だけステップして、前回と反対方
向にＹ方向に沿って移動を始め、フレーム３ｂの一端側
へと移動する。ステージ４がこの動作を所定回数繰り返
すことによりペリクル膜３ａ全面を検査することができ
る。

【００３４】なお、Ｘ方向にステップする際に、未検査
域が残らないように、検査済みの領域と次の検査領域で
ある隣接した検査領域とが一部重ね合うようにステップ
４の移動量を制御する。この重ね合わせ量は検査領域の
Ｘ方向のビーム長の１０％程度で十分である。このよう
に、２方向入射及び受光レンズにて高ＮＡのレンズを使
用することにより従来の検査装置では十分な検査ができ
なかった反射光に指向性を有する異物の検出が容易にな
るだけでなく、検出率もさらに向上させることができる
ようになる。

【００３５】次に図３を用いて本実施の形態による異物
検査装置のサイズ測定系について説明する。図３は、異
物のサイズを測定するサイズ測定系の概略の構成を示し
ている。入射系及び受光系の配置については、異物検査
系と変わりない。入射系について光源１ａ、２ａ、１
ｂ、２ｂは、図２を用いて説明した異物検査用の光源で
あり、これらの光源とは別に異物のサイズを測定する光
源及び光学系が用意されている。図３において、光源１
９ａとその入射光学系２０ａ、及び光源１９ｂとその入
射光学系２０ｂがサイズ測定用光源及び入射光学系であ
る。これら光源及びその入射光学系によりペリクル膜３
ａ上の所定のエリアを照射する。

【００３６】所定のエリアにはあらかじめ被測定対象で
ある異物検査時に検出された異物が受光レンズの視野内
に追い込まれている。ここで入射光により照明される所
定エリアは、受光用レンズ６ｂの視野に対し大きいか、
または同等の大きさに設定されている。受光用レンズ６
ｂの視野内に追い込まれた異物からの散乱光は、受光レ
ンズ６ｂからＡＦ系９を通過して、光路内に移動したミ
ラー１２により光路を曲げられてミラー１３に入射し、
さらに光路を曲げられて結像光学系１５に入射して受光
素子１６である２次元ＣＣＤ上に結像し、画素数により
そのサイズが決定される。

【００３７】入射系において、異物検査用光源１ａ、１
ｂではＬＤ（半導体レーザ）を使用しているが、異物の
サイズ測定系では受光用レンズ６ｂのＮＡが大きくても
使用する入射光の波長が異物検査用光源１ａ、１ｂのよ
うな赤外域になると、測定に必要な高い分解能が得られ
なくなってしまうため、できる限り波長の短い光源を使
う必要がある。従ってサイズ測定系の光源は異物検査系
で用いた光源とは別の光源を用意する必要がある。つま
り、異物検査系の光源はより出力の大きいものが要求さ
れ、サイズ測定系の光源は波長の短い光源が必要とされ
る。

【００３８】また、入射光学系についても、異物検査系
では、被検面上で直線状ビームとなるように光学系を形
成しているが、サイズ測定系の場合、直線状形状でなく
楕円状のスポットを被検面上に形成するようにしてい
る。また、受光用レンズについても異物検査用受光レン
ズ６ａはある程度大きいＮＡと広い視野を必要とするた
めＮＡは１以上であり、ＮＡ＝１．５、有効視野として
約４〜５ｍｍ程度（倍率約５倍）としているが、サイズ
測定系の場合には、必要な分解能を確保するためには使
用する受光素子の画素サイズが考慮されて使用する受光
用レンズが決定され、視野の広さよりも高いＮＡのレン
ズが優先される。

【００３９】例えば、分解能として、すなわちＣＣＤ１
画素あたりの分解能として０．３μｍは必要であるとす
ると、画素サイズが１５μｍｘ１５μｍサイズの場合、
倍率として最小でも５０倍は必要となる。また、顕微鏡
対物レンズと比較した場合でも５０倍相当でＮＡは０．
５〜０．６となり必要条件でもある高いＮＡも備わって
くる。高倍率のレンズを使用する場合、レンズの有効視
野はφ０．４ｍｍ程度であり、その有効視野中、長方形
形状のＣＣＤ受光素子が感知可能なエリアは更に小さく
なり、その２／３〜１／２倍のエリアになる。目的の異
物はこのエリア内に追い込まれねばならない。異物のサ
イズは受光素子上に結像した異物の像の画素数により計
測される。このとき入手できるパラメータはＸ方向の画
素長さｌｘ及び、Ｙ方向画素長さｌｙ、結像画素面積Ｓ
である。少数の画素にしか結像しない小さな異物につい
ては、ｌｘ、ｌｙがそのサイズとなる。

【００４０】多くの画素に結像する異物については、上
記パラメータｌｘ、ｌｙ、より長径Ｌ＝（ｌｘ²＋ｌ
ｙ²）^1/2とし、短径Ｒ＝Ｓ／Ｌとして、Ｌ×Ｒをサイ
ズとして決定する。また、測定時のデータｌｘ、ｌｙ、
ｓをそのままサイズとしても問題はない。

【００４１】次に本実施の形態による異物検査装置の表
裏判定系の構成を図４を用いて説明する。本実施の形態
による表裏判定系は、図１に示した本実施の形態による
異物検査装置の全体構成において、被検物のペリクル３
がステージ４上にその膜面３ａを上に向けて載置された
とき、その膜面の上側（表面）３１か下側（裏面）３２
のいずれに異物が付着しているかを判定する機能であ
る。

【００４２】図４に示すように入射光源は白色光源１１
である。白色光源１１としては、ハロゲンランプ、メタ
アルハライドランプ、キセノンランプ、水銀ランプ等を
用いることができる。異物が付着している被検物のペリ
クル膜３ａに対して垂直に、収束させた白色光を照明す
る。白色光源１１からの白色光は波長域が長いため、受
光角度をある特定の角度に固定しても、ペリクルの膜種
による透過率の影響をほとんど受けることなく受光光量
の比較により表裏の判別をすることが可能となる。白色
光は入射側レンズ６ｂを通して明視野照明される。被検
物である異物は、入射レンズ６ｂ下方の照明領域に追い
込まれている。

【００４３】異物からの散乱光は、図４に示すように受
光角度の異なる２つの受光系、すなわち第１受光系１８
ａ及び第２受光系１８ｂを介してそれぞれ受光素子１７
ａ、１７ｂで受光される。第２受光系１８ｂは、ペリク
ル膜３ａに対してわずかな角度を成しており（本例で
は、ペリクル膜３ａに対して角度２°〜３°である）、
第１受光系１８ａはペリクル膜３ａに対して大きい角度
（本例では、ペリクル膜３ａに対して角度約３０°であ
る）を成して配置されている。

【００４４】ここで、第１及び第２受光系１８ａ、１８
ｂの受光素子１７ａ、１７ｂとしては２次元ＣＣＤある
いは１次元ＣＣＤが用いられる。なお、１次元ＣＣＤを
受光素子として用いる場合には受光系１８ａ、１８ｂの
後に収束用の光学系がさらに必要となる。また、受光系
１８ａ、１８ｂはここで異物からの散乱光のうちわずか
な角度範囲からの光のみを受光せねばならない。そこ
で、受光レンズとして、シリンドリカルレンズと同様な
効果を有する光学系を構成してもよい。例えば図７に示
されているような受光光学系とすることができる。

【００４５】表裏の判定は第１受光系の光量と第２受光
系の光量の比により判定する。すなわち図４に示したよ
うにペリクル膜３ａの表面３１に付着した異物の場合、
第１、第２受光系１８ａ、１８ｂでの受光光量に多少の
差が生じたとしてもその差は数％であり、大きくても１
０％程度である。ペリクル膜３ａの裏面３２に異物が付
着している場合には、第１受光系１８ａでの受光光量は
表面に異物が付着した場合と大差なく、ペリクル膜３ａ
を通過する分だけ多少のロスは生じるもののほぼ同等量
の光量を受光する。しかし、ペリクル膜３ａに対し微少
角度で配置された第２受光系１８ｂの場合には、第１受
光系１８ａに対して約半分程度（但し、異物の大きさに
よっても相違するが、概ね４０％〜７０％程度である）
の受光量になってしまう。

【００４６】仮に第１受光系１８ａの配置位置を第２受
光系１８ｂの位置にまで降ろしてくると、多少のバラツ
キはあるがペリクル膜３ａに対して３〜５°近辺までは
受光光量に大きな差はないが、ペリクル膜３ａの面とほ
とんど平行に近い角度（約１〜３°）近辺になると、著
しく差が生じてくる。よって、本実施の形態における表
裏判定の方法では、第１受光系１８ａで受光した光量と
第２受光系１８ｂで受光した光量を比較することにより
異物の存在する面の表裏判別を行う。このとき表裏を判
別するために受光光量の比（例えば、第１受光系１８ａ
の受光光量）／（第２受光系１８ｂの受光光量）で表さ
れ、ペリクル表面に付着した異物の場合には、この比が
約１〜０．９、０．８（前述の通り、付着した異物のサ
イズにも依存するため、必ずしも比の値が１近辺の値に
なるとは限らない。）となる。

【００４７】一方、ペリクル膜３ａの裏面側に異物が付
着している場合の比の値は０．４〜０．６程度の値にな
る。そこで、この比の値の大小によりペリクル膜３ａに
付着した異物の表裏面付着を判定することができる。判
定に際して問題になるのが異物の付着面を判定するため
の受光光量の比のスライスレベル値、すなわち閾値をど
の値に設定するかが重要になってくる。後に詳述する
が、異物検査後に検出した異物を一つずつ視野内に追い
込み、個々の異物についてそれぞれサイズ測定及び表裏
判別を連続して行う。また、上述のように判定する異物
のサイズにより高角低角での受光光量にバラツキもでて
くる。

【００４８】従って、スライスレベル値を一律に０．
５、０．６等々と決めてしまうことも可能であるが、例
えば異物サイズ毎に範囲を定め、異物のサイズが１μｍ
以上１０μｍ以下の場合はスライスレベル値を０．６５
に設定し、異物のサイズが１０μｍ以上５０μｍ以下の
場合はスライスレベル値を０．５５に設定するように、
異物のサイズ別にスライスレベル値を設定することも有
効である。また、異物の大きさに基づいてスライスレベ
ル値を設定する方法は、異物の大きさの範囲をより細か
く分割することによりより詳しい判定が可能となる利点
もある。

【００４９】なお、スライスレベル値を算定するに際し
ては、予め調査、実験を十分に行って、実験値をそのま
ま、あるいは一部修正し、あるいはシミュレーションデ
ータと比較して修正して使用することが望ましい。この
ようなスライスレベルの設定のための実験に使用される
仮想異物として、異物サイズが予め判明している真球ビ
ーズ（ＰＳＬ粒子）を使用することができる。この真球
ビーズは、その粒径がｎｍ単位程度まで管理されている
ため大きさによる違いを明確に調べることができる。

【００５０】一方、現実の異物は真球でなく形状的にも
凹凸を有しており、真球に対して散乱状態も変わってく
るため、真球ビーズで得られた表裏判定用の比の値に対
して、散乱状態の変化分によるバラツキも考慮し、スラ
イスレベル値を設定することが望ましい。また、別の観
点から受光系を異物あるいはペリクル膜上の照明領域を
中心にある角度回転可能に取り付けて、所定角度毎に測
定して統計的に結果を求めるようにしてもよい。受光方
位角を変えることにより散乱状態も変わりより詳細な判
定を可能とすることができる。

【００５１】以上が、本実施の形態による異物検査装置
における各系の個々の構成及び動作であるが、次に、本
実施の形態による異物検査装置の有する３つの機能を用
いた異物検査方法について説明する。被検物であるペリ
クル３は、ステージ４に載置されており、まず異物検査
系によりペリクル膜３ａ面上の異物検査を行う。ペリク
ル膜３ａ全面の異物検査が終了したら、検出された異物
のそれぞれについてのサイズ判定、及び表裏判別を行
う。検査ステージ４は異物検査時と同じステージを共用
するため他系への搬送・移動は必要ない。

【００５２】検出された異物は、異物検査系の受光レン
ズ６（この受光レンズ６は、同時にサイズ測定系の受光
レンズであり、また表裏判定系の入射側レンズとなって
いる。）の下に追い込まれ、サイズ測定系受光レンズの
視野内に追い込まれてサイズ判定が行われる。サイズ判
定終了後に異物は当該位置から動くことなくその場にて
表裏判定が行われる。すなわち、サイズ測定後、入射系
受光系の切り換えだけで表裏判別系へ自動的に切り換え
られる。このように本実施の形態による異物検査装置に
よれば、検査対象のペリクル３は一旦検査ステージ４に
搬送されるとその後他のステージに移動するようなこと
なく異物検査から、表裏判別まで一貫して同一ステージ
上にて異物に関する種々の検査、測定が行われることに
なる。

【００５３】このように本実施の形態による異物検査装
置は、異物検査系、サイズ測定系、表裏判定系の３機能
を一つに備えている点に特徴を有している。異物検査系
については、反射光に指向性を有する異物についても、
いわゆる取りこぼしがないように、従来であれば一方向
からの入射であったが、複数方向（２方向）から入射さ
せることにより、異物の反射光の指向性を弱めると共
に、受光側のＮＡを高ＮＡ化することで、検出率を向上
させることが可能である。検出異物のサイズ計測につい
ては、受光光学系での倍率を高くするか、切り換えによ
り像を拡大し、ＣＣＤ等の固体撮像素子で取り込み、実
測に近い形で測定してサイズを決めることができる。倍
率及び、ＣＣＤサイズ等により最小測定サイズは決まっ
てくるが、従来よりもはるかに信頼性の高い異物サイズ
を得ることができる。

【００５４】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、図１乃至図４にてレンズ系
６、６ａ、６ｂ、６ｃで示した垂直に設置されているレ
ンズ系は切り換え式としているが、これは被検物である
ペリクル面上に設置されている。ペリクル面上でこれら
のレンズ系の切り替える毎にレボルバー方式あるいはス
ライド方式などの可動部分から塵がペリクル面上に落下
してくる可能性がある。そこでこの点を鑑み、上記レン
ズ系を一列にあるいは三角形の頂点配置に設置して、各
機能を使用する際はステージ４を各レンズ系の原点位置
までオフセット分移動させて異物に対する検査、測定を
行わせるようにしてもよい。すなわち予めレンズ系を固
定しておいて、種々の検査、測定に合わせてステージを
移動させて必要なレンズ系の下にペリクルを移動させる
ことにより、ペリクル上部での装置可動部をなくして発
塵を防止させることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ペリクル
単体（レチクルに貼付する前の未使用の状態）時のペリ
クル膜面の、異物検査だけでなく、異物検査に続いて異
物のサイズ測定及び異物が膜面に対して裏、表どちらに
付着しているかの判定という、ペリクル単体検査時に必
要な３機能が、分割された系やステージ上で検査される
のではなく、一つの系で一つのステージ上で３機能が可
動、検査、測定できる構成となっているため、よりコン
パクトな装置として組み立てることが可能である。ま
た、一台で３機能を同一のステージ上で備えているた
め、被検物のペリクルを様々に移動させなくて済みより
クリーンでもある。また、本発明による異物検査装置
は、異物検査機能のみならず、サイズ測定、表裏判別の
付加的機能も備わっているため、ペリクルだけでなく、
同様な薄膜やガラス基板のような透明な板状のものに対
しても利用価値が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による異物検査装置の全
体の概略の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
ける異物検査系の概略の構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
けるサイズ測定系の概略の構成を示す図である。

【図４】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
ける表裏判別系の概略の構成を示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
ける異物検査系の入射系の配置を示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
けるレーザ入射方向とそのエリアの分割を示す図であ
る。

【図７】本発明の一実施の形態による異物検査装置にお
ける異物検査系の入射光学系の詳細を示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ異物検査用光源２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ入射光学系３ａペリクル膜３ｂペリクルフレーム４ステージ５ペリクル固定具６ａ異物検査用受光レンズ６ｂサイズ測定用受光レンズ兼表裏判定用入射系レン
ズ７異物検査系受光光学系８異物検査用受光素子９ＡＦ系１１表裏判定用光源１２、１３ミラー１５サイズ測定系受光光学系１６サイズ測定用受光素子１７ａ、１７ｂ受光素子１８ａ第１受光系１８ｂ第２受光系１９ａ、１９ｂサイズ測定用光源２０ａ、２０ｂサイズ測定系用入射光学系２０１ａ異物検査系コリーメ−タレンズ系２０２ａビ−ムエクスペンダ系２０３ａレーザ収束入射系レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性を有する薄膜状の被検査物の表面
に対して第１の光ビームを斜めから照射する第１の照明
手段と、前記被検査物の表面に対してほぼ垂直上方に位
置した第１の対物光学系と、前記第１の光ビームで照射
された前記被検査物上の照射領域からの光を前記第１の
対物光学系を介して受光する第１の受光手段とを有し、
前記第１の受光手段からの信号に基づいて前記被検査物
の表面または裏面に付着した異物の位置を測定する異物
検査系と、前記被検査物の表面に対して斜めから第２の光ビームを
照射する第２の照明手段と、前記被検査物の表面に対し
てほぼ垂直上方に位置し、前記第１の対物光学系より高
倍率で開口数の大きい第２の対物光学系と、前記第２の
光ビームで照射された前記被検査物上の照射領域からの
光を前記第２の対物光学系を介して受光する撮像手段と
を有し、前記撮像手段からの画像信号に基づいて前記異
物の大きさを測定する異物寸法測定系と、前記被検査物の表面に対して前記第２の対物光学系を介
して第３の光ビームを照射する第３の照明手段と、前記
第３の光ビームで照射された前記被検査物上の照射領域
からの光を前記被検査物の表面に対して異なる受光角度
で斜めから受光する複数の受光部を配置した第２の受光
手段とを有し、前記複数の受光部からの各受光量の割合
に基づいて、前記異物が前記被検査物の表面あるいは裏
面のいずれに付着しているかを判定する異物付着面判定
系とを備えていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】請求項１記載の異物検査装置において、前記被検査物は、２次元的に移動可能なステージ上に載
置されており、前記ステージが２次元的に移動すること
により、前記異物検査系の第１の光ビームに対して前記
被検査物の表面が相対的に走査されることを特徴とする
異物検査装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の異物検査装置にお
いて、前記異物の位置を測定する際の前記第１の対物光学系の
光軸位置と、前記異物の大きさの測定及び前記異物の付
着面の判定を行う際の前記第２の対物光学系の光軸位置
とがほぼ一致するように、前記第１及び第２の対物光学
系の位置を切り替える切替手段を有していることを特徴
とする異物検査装置。
【請求項４】請求項１又は２に記載の異物検査装置にお
いて、前記第１の対物光学系と前記第２の対物光学系とは、両
光軸が平行に所定距離だけ離れて固定されていることを
特徴とする異物検査装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の異物検
査装置において、前記第１の照明手段は、前記第１の光ビームを複数の異
なる方向から前記被検査物の同一の照射領域上に照射す
ることを特徴とする異物検査装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の異物検
査装置において、前記第１の光ビームは、前記被検査物の照射領域上でス
リット状の照射形状に形成されていることを特徴とする
異物検査装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の異物検
査装置において、前記第３の光ビームは、白色光であることを特徴とする
異物検査装置。
【請求項８】光透過性を有する薄膜状の被検査物の表面
に対して白色光を照射する照明手段と、前記白色光で照射された前記被検査物上の照射領域から
の光を前記被検査物の表面に対して異なる受光角度で斜
めから受光する複数の受光部を配置した受光手段とを有
し、前記複数の受光部からの各受光量の割合に基づいて、前
記異物が前記被検査物の表面あるいは裏面のいずれに付
着しているかを判定することを特徴とする異物検査装
置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の異物検
査装置において、前記複数の受光部の前記被検査物表面に対する受光角度
は、約３０°及び約２°であることを特徴とする異物検
査装置。