JPH1097053A - パターン欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過光のみ、または反射光のみを使用した場
合よりも、パタ−ン欠陥検出をより高感度に行うことが
できるパタ−ン欠陥検査装置を提供すること。 【解決手段】 一つの光源と、この光源からの光が導か
れる透過照明光学系と、前記光源からの光が導かれる反
射照明光学系と、これら透過照明光学系および反射照明
光学系を通る光を切り替える切り換え手段と、前記透過
照明光学系および反射照明光学系を通る光の切り替えら
れた一方、または両方を同時に試料に対して照射する手
段と、前記透過光のみ、反射光のみ、または透過光と反
射光とを同時に受光可能な受光素子と、この受光素子か
らの信号に基づき、前記試料面上に形成されたパターン
像に対応する測定データを得る手段と、この測定データ
から、チップ比較方式または設計データ比較方式により
パタ−ンの欠陥を検出する手段とを具備することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造に使用
されるフォトマスクやガラスウエハの試料に形成された
パターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造におけ
る歩留まりの低下の大きな原因の一つとして、デバイス
をフォトリソグラフィ技術で製造する際に使用されるフ
ォトマスクに生じている欠陥があげられる。このため、
このような欠陥を検査する装置の開発が盛んに行われ、
実用化されている。

【０００３】従来のマスク欠陥検査装置は、大きく分け
て、同じパターンが描かれた２つのチップをそれぞれ別
の検出手段で観察し、その両者の違いを適当な欠陥検出
手段によって比較し、検出する方法と、パターンが描か
れたチップを検出手段で観察し、これとパターンの設計
のデータとを適当な欠陥検出手段によって比較して、欠
陥を検出する方法とがある。

【０００４】前者の場合、同じパターンが描かれた２つ
のチップをそれぞれ観察しているため、同じ欠陥が存在
した場合、その欠陥部を検出できないという欠点がある
が、設計データを処理する回路が不要であり、装置構成
が簡単であるという利点がある。しかしながら、後者の
場合、設計データをベースとして検査しているため、欠
陥の検出は完全であるという利点があるものの、構造が
複雑となるという欠点もある。

【０００５】このような欠陥検査装置では、極めて小さ
な欠陥をも検出するために、光学系の解像度の向上、比
較アルゴリズムの改良、測定信号処理の方法の改良など
が行われている。

【０００６】現状で開発されている検査装置では、試料
に適当な光を照射し、その透過光を検出する方式が一般
的であるが、この方法では試料面の遮光部分（Ｃｒ部分
に相当する部分）に付着しているごみのような異物は検
出できない。一方、反射照明光学系を有する検査装置
は、ウエハパターンなどの透過光照明が使用できない分
野で多く使用されている。

【０００７】一例として設計データを用いてマスクパタ
ーンの欠陥を検出する設計データ比較方式（ダイ−ツ−
データベース方式）のマスク欠陥検査装置について説明
する。このようなマスク検査装置の一例は、文献（Jpn.
J. Appl. Phys. Vol.33 1994, pp7156-7162, Part1, N
o.12B, December 1994）に示されており、図１０にその
検査方法および装置構成を示す。

【０００８】検査は、光学系等を用いてマスクパターン
を拡大し、図１０に示すように、幅Ｗ＝３００μｍ程度
の細い短冊状の部分を連続的（実際はテーブルが連続的
に動く）に測定して実行される。ここで、図１１を参照
して、検査方式について簡単に説明する。

【０００９】まず、ＸＹテーブル１上にマスク２を設置
し、適当な光源３によってパターンを照射する。次い
で、対物レンズ４を用いてフォトダイオードアレイ５に
パターン像を結像し、センサ回路６でパターン像を測定
する。この測定データはＡ／Ｄ変換され、位置回路７か
らの位置データと共に比較回路８に送られる。一方、パ
ターンの設計データは、磁気デスク装置９から制御計算
機１０を通してビット展開回路１１に送られ、図形デー
タを２値化し、更にビット展開回路１１から比較回路８
に送られる。

【００１０】比較回路８内では、２値のビットパターン
データに適当なフィルター処理を施し、２値のパターン
データを多値化する。これは、測定データは対物レンズ
４の解像特性やフォトダイオードアレイ５のアパーチャ
効果によってフィルターが作用した状態となっているた
めである。設計データにフィルター処理を施すことによ
って、測定データに一致させた設計データを得ることが
できる。

【００１１】これら設計データと測定データを適当なア
ルゴリズムに従って比較し、設計データと測定データが
一致しない所を欠陥と判定する。上記方法では、試料を
搭載したＸＹテーブルが平面的に走行し、マスク全面を
観察することになる。

【００１２】このような検査装置に関し、発明者らは、
マスクパターンの検査において透過照明と反射照明を有
し、必要に応じて切り替え可能になるようにしたパター
ン欠陥検査装置を提案した（特開昭５８−５８４４９
号）。このパターン欠陥検査装置は、切り替えによって
それぞれの光学系による検査結果を使うことで、より正
確な欠陥の検査が可能であることを示している。

【００１３】透過光と反射光を同時に照射し、検査を実
行できる検査装置は、最近、注目され、開発されている
ものの、透過光と反射光の波長が異なっている検査装置
が多く、このような検査装置では多くの欠点が発生す
る。即ち、欠陥検査装置の欠陥検出率は、一般に、使用
する波長が短いほど、また光学系の開口数が大きいほど
向上する。多くの場合、光学系の開口数は、透過照明、
反射照明、それぞれの検出光学系では等しいため、波長
が検出率を左右すると言って良い。従って、上述した透
過光、反射光を同時に照射すると、波長が異なることに
よって、即ち、波長の長い光源を用いた検出率に総合性
能が支配されてしまう。

【００１４】また、透過、反射でそれぞれの検出率に差
が出てきてしまう。更に、異なった波長をそれぞれのレ
ンズに通さなければならず、レンズの設計・製作が困難
になる。特に、短波長領域で異なる波長を使用する場
合、色収差を解消するために極端に設計が難しくなるな
どの問題がある。更にまた、それぞれ異なった波長を受
光するため、反射光、透過光を受光するセンサも２個必
要となり、それにともなってその後の信号処理回路が２
系統必要になる。

【００１５】このような繁雑なシステムは、装置を極め
て高価なものとするだけでなく、２つの波長の光学系の
光軸合わせ、倍率調整、同じ場所を観察させるための位
置合わせなどが極めて困難となる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の欠陥検査装置において、透過光、反射光を用いて試料
のパターンの欠陥を検査する場合、それぞれの検出感度
に差が出てしまうという欠点、および装置が複雑で高価
となるという問題があった。

【００１７】本発明は、かかる欠点をなくし、透過光の
み、あるいは反射光のみを使用した場合よりも、パタ−
ンの欠陥の検出をより高感度に行うことができ、さらに
検査装置システムの構成を極めて簡単にしたパタ−ン欠
陥検査装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明（請求項１）は、光源からの光が導かれる透
過照明光学系と、前記光源と同一の波長の光が導かれる
反射照明光学系と、これら透過照明光学系および反射照
明光学系を通る光を切り替える切り換え手段と、前記透
過照明光学系および反射照明光学系を通る光の切り替え
られた一方、または両方を同時に試料に対して照射する
手段と、前記透過光のみ、反射光のみ、または透過光と
反射光とを同時に受光可能な受光素子と、この受光素子
からの信号に基づき、前記試料面上に形成されたパター
ン像に対応する測定データを得る手段と、この測定デー
タから、チップ比較方式または設計データ比較方式によ
りパタ−ンの欠陥を検出する手段とを具備するパターン
欠陥検査装置を提供する。

【００１９】本発明（請求項２）は、光源からの光が導
かれる透過照明光学系と、前記光源と同一の波長の光が
導かれる反射照明光学系と、これら透過照明光学系およ
び反射照明光学系を通る光を切り替える切り換え手段
と、前記透過照明光学系および反射照明光学系を通る光
の切り替えられた一方、または両方を同時に試料に対し
て照射する手段と、前記透過照明光学系のレンズの開口
数と対物レンズの開口数との比、および前記反射照明光
学系のレンズの開口数と対物レンズの開口数との比を、
被測定パターンの種類に応じて独立に制御する手段と、
前記透過光のみ、反射光のみ、または透過光と反射光と
を同時に受光可能な受光素子と、この受光素子からの信
号に基づき、前記試料面上に形成されたパターン像に対
応する測定データを得る手段と、この測定データから、
チップ比較方式または設計データ比較方式によりパタ−
ンの欠陥を検出する手段とを具備するパターン欠陥検査
装置を提供する。

【００２０】本発明（請求項３）は、上述のパターン欠
陥検査装置（請求項１または２）において、前記透過照
明光学系の光源と反射照明光学系の光源とは同一である
ことを特徴とする。

【００２１】本発明（請求項４）は、上述のパターン欠
陥検査装置（請求項１または３）において、前記試料を
透過した透過光の光量強度を独立して調整可能な第１の
光量調整手段と、前記試料を反射した反射光の光量強度
を独立して調整可能な第２の光量調整手段とを更に具備
することを特徴とする。

【００２２】本発明（請求項５）は、上述のパターン欠
陥検査装置（請求項１〜４）において、前記透過照明光
学系のみで検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第
１の欠陥情報格納手段と、前記反射照明光学系のみで検
査を実行して得た欠陥の情報を格納する第２の欠陥情報
格納手段と、前記第１の欠陥情報格納手段に格納された
欠陥の情報と、前記第２の情報格納手段に格納された欠
陥の情報とを合成する情報合成手段とを具備することを
特徴とする。

【００２３】本発明（請求項６）は、上述のパターン欠
陥検査装置（請求項１〜４）において、前記透過光と反
射光を同時に試料に照明し、検査を実行して得た欠陥の
情報を格納する手段を更に具備することを特徴とする。

【００２４】本発明のパターン欠陥検査装置では、透過
光、反射光で使用する波長を同一にしている。これによ
って、従来では波長が異なることによってそれぞれの検
査での欠陥検出率が異なるという問題を解決することが
できる。

【００２５】また、反射光、透過光を検出する受光素子
を共通にし、かつ１個としている。これによって、セン
サ回路、およびその後の信号処理回路を１系統とするこ
とができ、制御回路構成が簡単になる。

【００２６】更に、必要に応じて、透過光、反射光照明
光学系の一部に光量をそれぞれ調整できる手段を設けて
いる。また、透過光学系および反射光学系の照明レンズ
と対物レンズの開口数の比を変更する手段を設けること
によって、反射・透過光によって得られるパターン像の
コントラストを独立に調整できるようになり、マスク種
類に合わせた最適な光学条件で、検査を実行することが
可能である。

【００２７】このような光学システムを備えた本発明の
パターン欠陥検査装置によると、従来よりも高感度な欠
陥の検出を可能とする。以上のように構成される本発明
のパターン欠陥検査装置によると、同じ波長を反射、透
過の検査で使用しているため、それぞれの検査での検出
感度が同じとなり、反射、透過で異なる波長を用いてい
た従来の方法の欠点を無くすことができる。

【００２８】また、センサを同一にしているため、制御
回路が極めて簡単になり、かつ波長が異なった場合に問
題となる光学調整、光軸合わせ、倍率調整などの調整を
極めて簡単にすることができる。また透過、反射同時検
査を１個のセンサを用いて実行することができ、透過、
反射光の光量を調整することによって、色々な検査方法
を提供することができる。

【００２９】例えば透過、反射光の光量を調整すること
によって、それぞれの場合の信号強度の振幅（レンジ）
を同一にした場合、欠陥部分のみの信号が検出され、パ
ターンの信号を消すことも可能である。これによってダ
イ・ツ−・デ−タベ−ス検査の装置でも、設計パターン
を必要とすることなく、検査が実行できるという新しい
検査も可能となり、未知の検査方法を開拓することも可
能である。このように、本発明によると、より実用性の
高い欠陥検査装置を提供することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施の形態
について説明する。図１は、本発明の一実施例に係るパ
ターン欠陥検査装置の光学システムを示す図である。図
１において、まず１個の水銀ランプ３を用いて透過用光
束５１と反射用の光束６１を取り出す。それぞれの光束
５１、６１の途中には、それら光束を独立で遮断するこ
とのできるシャッタ機能５２、６２が設けられている。
さらに適当な位置には、それぞれの光量を調整できる光
量調整機能５３、６３が設けられている。

【００３１】透過光学系５０からの光束５１は、対物レ
ンズ７０、検出光学系８０を通って撮像センサ９０に集
光され、マスク像を結像する。一方、反射光学系６０
は、対物レンズ７０と検出光学系８０との間にハーフミ
ラー６４を挿入することで構成することができる。この
ハーフミラー６４は、固定的に図の位置に挿入されても
良いし、出し入れが可能な構造となっていても良い。こ
のような構成とすることにより、透過光と反射光あるい
は透過／反射光同時に一つのセンサー９０でマスク像を
観察することができる。

【００３２】一般的に、透過光のみの測定や反射光のみ
の測定が行われることがあっても、透過／反射光同時に
一つのセンサー９０でマスク像を観察することは行われ
ることはなかった。これは、一般に透過光のみを用いた
場合、ガラス基板１を透過する部分と遮光部分２の信号
からは、図２（ａ）に示すようなセンサー出力が得られ
る。一方、反射光のみを用いた場合、光量は透過光に比
べ低く、且つ、図２（ｂ）に示すようなセンサー出力が
得られる。図２（ａ）と図２（ｂ）の信号は、強弱が逆
転している。また、同一光源を用いた場合、反射光量よ
り透過光の光量のほうが圧倒的に大きいのが通常であ
る。そのため、このまま、光束を加え合わせても、コン
トラストが低下するだけで、何ら利点は無いと考えられ
てきた。

【００３３】しかし、発明者らは、透過光と反射光によ
る観察像の詳細な観察結果から、次のような透過光／反
射光同時照明による検査の可能性が現実的であることを
見出だした。

【００３４】まず、本発明の第１の特徴について説明す
る。本発明の第１の特徴は、１つの光源を用い、透過光
学系と反射光学系とを切り替え可能とするとともに、透
過光と反射光とを同時に照明可能とし、かつなそれらを
１つのセンサ−で受光可能な仕組みとしたことにある。

【００３５】図１に示したように、透過光束５１と反射
光束６１とを遮ることのできるシャッター機能５２、６
２は、単独でそれぞれの光束５１、６１を遮ることがで
きる（逆にいえば単独で照明することができる）構成に
した。これによって、従来と同様に、透過光のみの検
査、反射光のみの検査が同一の撮像センサ９０を用いて
実行することができる。且つ、シャッター機能５２、６
２の操作によって、透過光、反射光の同時照明が可能な
ようになる。

【００３６】一方、透過光照明系５０と反射照明系６０
の適当な位置に、それぞれの光量を調整できる光量調整
機能５３、６３を設ける構成とした。上述したように、
同一光源を用いた場合、検出器で得られる光量は、反射
光量より透過光の光量のほうが圧倒的に大きいのが通常
であるため、最適な光量比で試料を照明する必要がある
からである。この際、透過照明系５０での光量低下が反
射光学系６０での光量低下より大きくなるように設計す
ることが重要である。

【００３７】当然のことではあるが、光源部分は、危険
防止のため、オペレータが不意にランプハウスを開けて
も問題がないように、ドアセンサーで電源オフのインタ
ーロックが働くようになっているし、温度センサーによ
って何らかの事故に対しても、電源オフのインターロッ
クが働くようになっている。

【００３８】さらに、透過照明光学系５０には、撮像セ
ンサ９０に試料面のパターンを正確に結像させるため、
マスクの厚さの変化に対応して駆動することのできる補
正レンズ５４が組み込まれている。また、正確に対物レ
ンズ７０の焦点位置に試料面を位置決めするために、オ
ートフォーカス系１００が設置され、試料の光軸方向の
位置決めができる構造になっている。

【００３９】反射光学系６０のハーフミラー６４は、駆
動部分６５によって光軸に対して直角に出入れができ、
透過光のみで検査する場合の光量低下に対応できる構造
となっている。透過照明光学系５０や反射照明光学系６
０の途中には、それぞれの光学系の開口数と対物レンズ
７０の開口数との比を変更できる、σ絞り変更機構５
６、６６が設けられている。

【００４０】また、検出光学系８０によって、撮像セン
サ９０での光学倍率を変更できる変倍レンズ８１が組み
込まれ、検出感度の切り替えが可能となっている。その
途中に観察光学系１１０が組み込まれ、ＩＴＶカメラ１
１１あるいは眼視観察により、パターン形状が観察でき
る。この観察光学系１１０は主に、検査が終了し、欠陥
を確認するレビューモードで使用される。

【００４１】以上のような構成とすることによって、透
過光と反射光あるいは透過／反射光同時に一つのセンサ
ー９０でマスク像を観察することができる。特に、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、透過光が比較的大きい場
合（ａ）、反射光が比較的大きい場合（ｂ）、透過光と
反射光がほぼ同等な場合（ｃ）の検査が実行でき、試料
の特性に合った検査が実行できる。図中、太線で示した
センサ信号がそれぞれのケースで得られる。すなわち、
上述した構成とすることによって、このような検査が可
能となる。このような信号の変化に対応して、例えば、
データ比較欠陥検査では、センサ出力に合わせて設計デ
ータの白黒反転やオフセットなどの追加が必要である。

【００４２】次に、本発明の第２の特徴について説明す
る。本発明の第２の特徴は、透過照明、反射照明同時照
明により、いずれか一方の照明では困難であったパタ−
ンの欠陥を、感度よく検出可能としたことにある。

【００４３】上述したように、反射光と透過光から得ら
れる信号は、図２（ａ）と図２（ｂ）に示したように、
逆転している。仮に透過光と反射光とから得られるパタ
ーンのコントラストがほぼ等しくなるように、上記光学
システムを用いて作り出し、同一センサで合成された信
号を得たとする。

【００４４】図４（ａ）に示すように、パターンの一部
に欠陥ａがあった場合（ここではガラス基板１上に欠陥
が存在する、ピンドット欠陥の場合を考える。一般的に
は、透過光、反射光で得られる欠陥の信号は打ち消され
るため、センサー９０の信号としては何も出てこなくな
るとこれまで考えられてきた。しかしながら、実際はそ
のようなことはなく、同じ欠陥を観察しても、図４
（ｂ）に示すように（今度はＣｒに欠陥ｂが存在する、
ピンホール欠陥の場合を考える）、欠陥ｂに対応した部
分に信号は発生する。これは、透過光で観察した欠陥の
信号強度と反射光で観察した欠陥の信号強度とが異なる
ためである。Ｃｒパターンの上にゴミなどの欠陥ｃがあ
る場合は当然ながら図４（ｃ）に示すような信号が得ら
れる。

【００４５】次に、ガラス部分に半透明状の欠陥が付着
している場合には、透過光では、図５（ａ）に示すよう
に、欠陥の信号を取り出すことは困難である。しかし、
このような欠陥を反射光学系で観察すると、図５（ｂ）
に示すように、かなり明瞭に半透明欠陥の信号を検出す
ることができる。図５（ｃ）は、透過光と反射光の同時
照明の場合を示す。

【００４６】図５（ａ）〜（ｃ）は、コントラストを同
じくするように光量調整を行った結果を示すが、透過
光、反射光で光量が異なっている場合も、図５（ａ）´
〜（ｃ）´に示すように、パターン部の信号と欠陥部の
信号を計測することができる。

【００４７】このように、反射光で半透明欠陥が検出し
やすいのは、図６（ａ）に示すように、透過照明では圧
倒的に透過光量が強く、半透明部分での干渉が生じても
その影響は小さく、半透明欠陥がない部分を通過した光
量との差は極めて少ないと考えられるが、反射照明で
は、図６（ｂ）に示すように、Ｓ１表面（例えばガラス
面）で反射した光量とＳ２表面（半透明膜部分）で反射
した光量とが同程度であると考えられるからである。

【００４８】半透明部分からの反射による光量損失（対
物レンズに光が戻ってこない）やＳ１とＳ２での反射光
の干渉があった場合の光量変化は、半透明欠陥が無い部
分の反射光に比べ、大きく光量が変化するためである。
また、反射では同じ部分を２回通るために透過の場合に
比べ光量低下が多く、その分明暗が強調されることもあ
るし、位相差があるために、上述したように、干渉しや
すくなっているとも考えられる。

【００４９】さらに、パターンのエッジ部分が図７
（ａ）に示すようにテーパを持っている場合やエッジの
長手方向にその形にむらがある場合、反射光学系ではエ
ッジ部分の乱反射による光量損失、パターン部（ここで
はガラス面上に形成されたＣｒ部分）からの反射光とガ
ラス部分からの反射光との間に段差があるため、それぞ
れの反射光の位相が異なることになり、その境界では光
量のアンダーシュートが生じやすくなる。いわゆるＣｒ
パターンとは言え、位相シフトマスクを観察しているの
に近い状態となる。

【００５０】従って、透過光では、図７（ｂ）に示すよ
うに、パターンの投影形状が見えるのに対して、反射光
では図７（ｃ）に示すように、エッジ部分の光量損失が
大きいため、エッジ部分が強調された信号が得られる。
この状態で透過光を若干加えると、ハッチングの部分が
明るくなり、一層エッジ部分がくっきり観察することが
できる。

【００５１】このように、透過照明、反射照明でのパタ
ーン観察での特性の違いから、同一のセンサーを用いて
透過照明、反射照明同時照明でも、十分パターンの欠陥
を検出できるという結論に達することができる。このよ
うな特性の違いは、上述したそれぞれの光学系の開口数
と対物レンズ７０の開口数との比を変更できるσ絞り変
更機構５６、６６によっても変更することが可能であ
り、実際の検査では、検査する試料に応じて、σ絞り変
更機構５６、６６を自由に変更して実施するのが良い。

【００５２】実際にこれらの考え方が正しいかどうかを
実験によって確認した結果を図８に示す。図８（ａ）
は、透過光のみでパターンを観察したセンサー信号強度
を示し、図８（ｂ）は、反射光のみでパターンを観察し
たセンサー信号強度を示す。図８（ａ）で暗い部分（斜
線の部分）はＣｒパターン部を、明るい部分（斜線がな
い部分）はガラス部分を示す。Ａ丸部分で囲われたガラ
ス部分に半透明状の欠陥が存在するが、図８（ａ）の透
過光のみでは全く検出されていない。

【００５３】一方、図８（ｂ）では、ガラス部分が暗く
（斜線）、パターン部分が明るく（斜線がない）観察さ
れているが、Ａ丸部分で囲われたガラス部分にある半透
明状の欠陥が検出されているのが判る。さらに、暗くな
ったガラス部分全体に亘って光量むら（交差線で示す）
が観察されている。これは、ガラス部分にＣｒのエッチ
ング残りカスが付着し、半透明欠陥となっていることを
示している。上述したように、反射光学系ではこのよう
な欠陥をも検出することができる。

【００５４】図８（ｃ）は、透過光と反射光とを適当な
光量比で合成し、同一センサーで観察した結果を示す。
先に示したＡ丸部分で囲われたガラス部分に半透明状の
欠陥は、図８（ａ）、（ｂ）よりも鮮明に観察されてい
ることが判る。加えて、エッジ部分での強調も鮮明にな
っていることもわかる。このように、実際の観察結果か
らも、上述した考えの検査技術は妥当であることがわか
る。

【００５５】本発明のパターン欠陥検査装置は、透過光
での検査、反射光での検査が実行できることから、４つ
の検査モードを設定することができる、第１のモードは
透過光のみによる検査である。この検査は、従来技術の
範疇である。第２のモードは、反射光のみによる検査で
ある。この検査も、従来技術の範疇である。しかし、場
合に因っては、１枚のマスクを、まず透過照明光学系の
みで検査を実行し、次に、反射照明光学系のみの検査を
実行する第３の検査モードが考えられる。このために装
置としては、透過照明光学系のみで検査して得た欠陥の
情報を格納する第１の欠陥情報格納手段と、反射照明光
学系のみの検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第
２の欠陥情報格納手段と、第１の欠陥情報格納手段に格
納された欠陥の情報と、第２の欠陥情報格納手段に格納
された欠陥の情報とを合成する情報合成手段を具備する
装置が考えられ、かかる装置により、マスクを検査する
のが都合が良い場合もある。

【００５６】図９に示す装置では、それぞれの工程で欠
陥情報格納手段１２０、１３０が必要であり、さらにこ
れらを合成する合成手段１４０と、この欠陥情報を格納
する欠陥情報格納手段１５０が必要となる。これは、検
査終了後に欠陥部分をレビューするときに必要となる。

【００５７】検査方法としては、マスク全体の１枚検査
を終了した後、光学系を透過照明から反射照明に切り替
えて、再度マスク全体の１枚検査を実行する方法や、図
１０に示すように、Ｗ＝３００μｍ程度の細かい短冊状
の部分を連続的（実際はテーブルが連続的に動く）に測
定して、端部に来たときに光学系を透過照明から反射照
明に交互に切り替えて検査を実行する方法などが考えら
れる。

【００５８】一般的に、後者のほうが、検査時間の短縮
と言う意味で都合が良いと思われる。そして、透過・反
射を同時に照明して検査を実行する、第４のモードがあ
る。以上、主としてフォトマスクの結果の検査について
説明したが、本発明はこれに限らず、ガラスウエハ上に
転写されたパターンを検査することも可能である。この
検査によって、ウエハ上に転写されるパターンの検査も
可能となる。

【００５９】上述した光学系の構成、制御回路構成によ
って、パタ−ン欠陥検査装置は、様々なパタ−ンの検査
に対応でき、且つパターンの欠陥を高感度で検出するこ
とができる。なお、光源は一つと定義したが、発明の趣
旨はそれに限らず、図１２に示すように、波長がほぼ同
一の２個の光源３ａ，３ｂを持ってもよく、この場合
は、検査波長が透過、反射でほぼ同じであることを意味
している。その他、ここで示した各光学系の構成は、パ
ターン像をセンサーに結像させるという大きな趣旨を逸
脱しない限り、そのレイアウトを変更しても問題はな
い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
透過光と反射光を同時に照射し、検査を実行可能な検査
装置が提供される。従来、そのような検査装置には種々
の問題点があったが、本発明の検査装置によると、光学
系の構成として、まず１個のランプを用いて同一波長の
透過用光束と反射用光束を取り出し、それぞれの光束を
独立で遮断することのできるシャッタ機能、透過光と反
射光あるいは透過／反射光同時に一つのセンサーでマス
ク像を観察するようにすることによって、そのような問
題点をすべて解決することができた。その結果、透過照
明のみでは観察されない遮光部分に付着した欠陥を、反
射照明で観察できるとともに、透過照明のみでは見逃し
ていたガラス部分にある半透明状の欠陥が検出でき、透
過照明のみ或いは反射照明のみの場合より高感度で欠陥
を検出することが可能となった。加えて、パターンのエ
ッジ部分での欠陥も従来より高感度で検出することがで
きるようになった。

【００６１】また、本発明のパターン欠陥検査装置は、
透過光では検査、反射光での検査が実行できることか
ら、透過光のみの検査、反射光のみの検査、１枚のマス
クを透過照明光学系のみで検査し、次に反射照明光学系
のみで検査してそれらの検査結果を合成する検査、そし
て、透過・反射を同時に照明する検査の４つの検査モー
ドを設定することができ、マスクの検査目的に合った検
査を選択することができるとともに、これら４つの検査
モードを使い分けることによって、欠陥の種類や形状、
分類が容易になり、欠陥情報の解析が従来より情報が多
い分精度が向上し、より実用性の高い検査装置とするこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学システムの１例を示す図。

【図２】透過光と反射光によって得られる信号出力の違
いを説明する図。

【図３】本発明の光学システムによって得ることのでき
るパターン観察信号の一例を示す図。

【図４】透過光、反射光同時照明により検査が可能なこ
とを示す図。

【図５】半透明欠陥を、透過光、反射光同時照明により
検出することができることを示す図。

【図６】反射光により半透明欠陥を検出することができ
る理由を説明する図。

【図７】透過光、反射光同時照明により、エッジ部分の
信号の強調ができることを示す図。

【図８】透過光、反射光同時照明で検査が可能なことを
示す実験結果を示す図。

【図９】本発明の光学システムでの検査モードに対応し
た概略制御図。

【図１０】ＸＹテ−ブル上に設置されたマスクパタ−ン
を示す図。

【図１１】従来の欠陥検査装置を示す図。

【図１２】本発明の光学システムの他の例を示す図。

【符号の説明】

１… ２…マスク ３…光源 ４…対物レンズ ５…フォトダイオードアレイ ６…センサ回路 ７…位置回路 ８…比較回路 ９…磁気デスク装置 １０…制御計算機 １１…ビット展開回路 ５０…透過光学系 ５１…透過用光束 ５２，６２…シャッタ機能 ５３，６３…光量調整機能 ６０…反射光学系 ６１…反射用光束 ６４…ハ−フミラ− ７０…対物レンズ ８０…検出光学系 ９０…撮像センサ １２０，１３０，１５０…欠陥情報格納手段 １４０…合成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真田 恭 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 芳野 寿和 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 田谷 真 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光が導かれる透過照明光学系
   と、前記光源と同一の波長の光が導かれる反射照明光学
   系と、これら透過照明光学系および反射照明光学系を通
   る光を切り替える切り換え手段と、前記透過照明光学系
   および反射照明光学系を通る光の切り替えられた一方、
   または両方を同時に試料に対して照射する手段と、前記
   透過光のみ、反射光のみ、または透過光と反射光とを同
   時に受光可能な受光素子と、この受光素子からの信号に
   基づき、前記試料面上に形成されたパターン像に対応す
   る測定データを得る手段と、この測定データから、チッ
   プ比較方式または設計データ比較方式によりパタ−ンの
   欠陥を検出する手段とを具備するパターン欠陥検査装
   置。
2. 【請求項２】 光源からの光が導かれる透過照明光学系
   と、前記光源と同一の波長の光が導かれる反射照明光学
   系と、これら透過照明光学系および反射照明光学系を通
   る光を切り替える切り換え手段と、前記透過照明光学系
   および反射照明光学系を通る光の切り替えられた一方、
   または両方を同時に試料に対して照射する手段と、前記
   透過照明光学系のレンズの開口数と対物レンズの開口数
   との比、および前記反射照明光学系のレンズの開口数と
   対物レンズの開口数との比を、被測定パターンの種類に
   応じて独立に制御する手段と、前記透過光のみ、反射光
   のみ、または透過光と反射光とを同時に受光可能な受光
   素子と、この受光素子からの信号に基づき、前記試料面
   上に形成されたパターン像に対応する測定データを得る
   手段と、この測定データから、チップ比較方式または設
   計データ比較方式によりパタ−ンの欠陥を検出する手段
   とを具備するパターン欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 前記透過照明光学系の光源と反射照明光
   学系の光源とは同一であることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のパターン欠陥検査装置。
4. 【請求項４】 前記試料を透過した透過光の光量強度を
   独立して調整可能な第１の光量調整手段と、前記試料を
   反射した反射光の光量強度を独立して調整可能な第２の
   光量調整手段とを更に具備する請求項１または３に記載
   のパターン欠陥検査装置。
5. 【請求項５】 前記透過照明光学系のみで検査を実行し
   て得た欠陥の情報を格納する第１の欠陥情報格納手段
   と、前記反射照明光学系のみで検査を実行して得た欠陥
   の情報を格納する第２の欠陥情報格納手段と、前記第１
   の欠陥情報格納手段に格納された欠陥の情報と、前記第
   ２の欠陥情報格納手段に格納された欠陥の情報とを合成
   する情報合成手段とを具備することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。
6. 【請求項６】 前記透過光と反射光を同時に試料に照明
   し、検査を実行して得た欠陥の情報を格納する第３の欠
   陥情報格納手段を更に具備することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載のパターン欠陥検査装置。