JP2006276756A - 異物検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出系の構成の簡略化及び異物の検出精度を向上する。
【解決手段】 光源１０１からの照明光で被検体２の被検面２ａを検出系７で検出し、光源１０１とは波長の異なる光源１０２からの照明光で被検面２ａを検出系７で検出して、それぞれの検出結果を比較して、異物の判定を行う。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体素子や液晶表示素子等のデバイスの製造工程において用いられるマスク等に付着した異物を検査する異物検査装置及び異物検査方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子、その他のデバイスの製造工程では、フォトマスクやレチクル（以下、これらを総称する場合はマスクという）に形成されたパターンをウエハやガラスプレート（以下、これらを総称する場合は基板という）に転写する工程が繰り返し行われる。マスクに埃や塵等の異物が付着しているとマスクに形成されたパターンとともに異物の像が転写されてしまい、露光処理を行った複数の基板で同様の欠陥が生ずる虞がある。

マスクは、透明なガラス基板の一方の面にクロム等の遮光材料でパターンを形成し、このパターンが形成された面（以下、パターン面ということがある）への埃や塵等の異物の付着を防止するために、該パターン面側に離間してペリクルを架設して構成されることがある。このようなマスクの露出面、即ちマスクのガラス基板のパターン面と反対側の面（以下、非パターン面ということがある）、及び該ペリクルの外側の面（以下、ペリクル面ということがある）に異物が付着しているかどうかを、露光処理を行う前に検査する必要があり、このために異物検査装置が用いられる。

異物検査装置は、マスクの非パターン面やペリクル面を被検面として照明光を照射し、異物が付着している場合に異物によって生ずる散乱光をフォトディテクタ等の光検出素子によって検出することで異物の有無を検査する装置である。

より詳細には、異物検査装置は、被検体としてのマスクを第１方向（Ｙ方向）に長手方向を有する細長い略矩形状の照明光で照明する照明装置と、該マスクを載置するとともに該第１方向に直交する第２方向（Ｘ方向）に移動するテーブルと、被検面上の異物により生じた散乱光を検出する該第１方向に沿って配列された複数の光検出素子及びテーブル上に載置されたマスクと該光検出素子との間に設けられた光学系とを有する検出系とを備えて構成され、マスクの一部を照明光で照明しつつマスクが載置されたテーブルを移動して、被検面上の異物により散乱された光を光検出素子で検出することにより、異物の有無を検査する。

図１２は従来の異物検査装置における散乱光検出系の構成を示す図である。同図において、マスク（ガラス基板）２の被検面（非パターン面）２ａに光源４からの照明光３が照射され、被検面２ａに付着している異物Ｇで散乱された散乱光３ａが光検出素子７の受光面に結像される。

ところで、異物検査装置を用いてマスクの非パターン面２ａを検査する場合、図１２に示されているように、被検面（非パターン面）２ａに照射された照明光３の一部は該照明光３の入射角とマスク（ガラス基板）２の屈折率に応じた角度でマスク２内に進入する。そして、マスク２のパターン面には様々な空間周波数成分を持ったパターンＰが形成されているため、該パターンＰで回折され、非パターン面２ａで屈折された光のうち該観察方向（光検出素子７を含む検出系の検査領域（照明領域）に対する光学的な指向方向をいう。以下同じ。）に進行する光３ｂが、異物Ｇにより散乱された光３ａに対して、極めて近い位置関係で光検出素子７に入射する場合がある。異物検出においては、パターンＰで回折された光は単なるノイズであり、光検出素子７による検出結果に悪影響を与えることになる。このように、異物Ｇからの光３ａとパターンＰからの光３ｂが極めて近い位置関係であると、これらの検出信号を電気的に正確に区別することが難しくなるとともに、光検出素子７の視野を制限するためのアパーチャなどのフィルタを設けても、これらがほぼ同時に光検出素子７に入射してしまうため、異物の検出を正確に行うことができない場合がある。

なお、マスク２のパターンＰが形成された側に支持部材を介して架設されたペリクルの表面（ペリクル面）２ｃを被検面として異物検出を行う場合には、被検体２を裏返して同様に検出することになるが、この場合にも同様の問題が生じ得る。

このような問題を緩和するための従来技術としては、複数の照明系を設けて互いに異なる方向から照明光を同時に照射し、照明光方向別に光線分離してそれぞれを照明系に対応して設けられた検出系で検出するようにしたものが知られている（特開平１０−２２１２６７号公報）。また、複数の照明光を同一方向から同時に照射して、照明光別に光線分離してそれぞれを照明系に対応して設けられた検出系で検出するようにしたものも知られている（特開平１１−１９４０９７号公報）。

しかしながら、このような従来技術では、同時に照射されて被検面で散乱等された光を分離手段により光線分離して、照明光の数と同数の光検出素子によりそれぞれ検出する必要があるので、構成が複雑であり、コスト高を招くという問題があった。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、検出系の構成の簡略化、及び異物検出の高精度化を図ることができるようにすることを目的とする。
特開平１０−２２１２６７号公報 特開平１１−１９４０９７号公報

以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。

本発明の第１の観点によると、被検体（２）の被検面（２ａ）上に付着した異物を検査する異物検査装置（１）において、所定波長の第１照明光及び該第１照明光とは波長が異なる第２照明光を選択的に射出して前記被検面上の検査領域（ＩＡ）を照明する照明系（４，５，１０１，１０２）と、前記検査領域を観察するための単一の光検出装置（７）を有する検出系と、前記第１照明光で照明したときの前記光検出装置による第１検出結果と前記第２照明光で照明したときの前記光検出装置による第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する処理装置（３５）とを備える異物検査装置が提供される。

本発明では、第１照明光と第２照明光とは波長が互いに異なっているので、被検体内に入射されて該被検面と反対側の面に存在するパターン等で回折される光（以下、ノイズ光ということがある）は、第１照明光で照明した場合と第２照明光で照明した場合とでは、異なった性質のものとなり、両者の検出結果を比較することにより、異物での散乱光のうち光検出装置による観察方向に進行する光（以下、観察光ということがある）と該ノイズ光とを区別することができ、異物を正確に検出することができるようになる。加えて、本発明では、第１照明光と第２照明光とを選択的に照射して、これらのそれぞれを単一の光検出装置を有する検出系により検出するようにしたので、光線の分離手段や複数の光検出装置を有する検出系を設けることなく、被検面上の異物を正確に検出することができる。

本発明の第２の観点によると、被検体（２）の被検面（２ａ）上に付着した異物を検査する異物検査装置（１）において、照明光を射出して前記被検面上の検査領域を照明する照明系（４，５，１０１）と、前記検査領域を観察するための光検出装置（７）を有する検出系と、前記被検体と前記検出系との相対姿勢を調整する姿勢調整装置（９）と、前記姿勢調整装置により前記被検体を所定の第１姿勢に設定したときの前記光検出装置による第１検出結果と前記第１姿勢とは異なる第２姿勢に設定したときの前記光検出装置による第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する処理装置（３５）とを備える異物検査装置が提供される。

本発明では、姿勢が互いに異なる第１姿勢と第２姿勢で被検面を検出するようにしており、ノイズ光は、第１姿勢の場合と第２姿勢の場合とでは、異なった性質のものとなり、両者の検出結果を比較することにより、該観察光と該ノイズ光とを区別することができ、異物を正確に検出することができるようになる。従って、複数の照明系及び複数の検出系を設ける必要がなく、光学系の構成を簡略化することが可能である。

本発明によると、光学系の構成を簡略化できるとともに、異物の検査を正確に行うことができるようになるという効果がある。従って、本発明を用いて例えば露光処理に用いられるマスクの異物検査を行った場合にその付着の有無を正確に検査することができるので、露光処理を行う場合に複数の基板で同様の欠陥が生ずることを防止することをでき、歩留まりを向上することができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る異物検査装置の概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が被検体としてのマスク２の表面に平行な面に設定され、Ｚ軸がマスク２の表面に直交する方向に設定される。本実施形態においては、比較的に小型のマスク（例えば、６インチマスク：□１５０ｍｍ）に付着した異物を検査する異物検査装置を例に挙げて説明する。

図１において、異物検査装置１は被検体としてのペリクル付マスク２の表面に付着した異物を検査する装置である。図示は省略しているが、ペリクルはマスク２のパターンが形成された面（パターン面）に埃、塵等の異物が付着するのを防止するための透明の薄板であり、マスク２のパターン面に支持部材を介して間隙を有して平行状態で架設されている。

この実施形態では、ペリクル付マスク２のパターン面（ペリクルが設けられた面）と反対側の非パターン面を被検面２ａとして検査するものとし、マスク２は被検面２ａを上側に向けて、異物検査装置１に保持されている。なお、ペリクルの表面の異物検査は、マスク２の天地を逆にして異物検査装置１に載置することにより、非パターン面の検査と同様に行うことができるので、その説明は省略する。

マスク２の一方の側方（＋Ｙ側）には、照明装置４及び反射ミラー５を含む照明系が配置されている。照明装置４は、Ｙ方向に長手方向を有する楕円形状の照明光３を下方（−Ｚ方向）へ向けて照射する。反射ミラー５は照明装置４の下方に設けられており、照明装置４からの照明光３は該反射ミラー５で反射されて被検面２ａ上の線状の検査領域（照明領域）ＩＡを所定の幅で照明するようになっている。

即ち、図２及び図３にその詳細が示されているように、照明装置４からの照明光３は反射ミラー５で反射されて、反射された照明光（反射光）はマスク２の被検面２ａを斜め横方向から極めて小さな角度（この実施形態では、Ｚ方向に対して８９°の角度）で被検面２ａに照射されることにより、マスク２の被検面２ａのＹ方向の全体に渡るようにＹ方向に長手方向を有する細長い形状の検査領域ＩＡを形成する。

照明光３の幅（Ｘ方向の最大寸法）は、なるべく小さく設定されるのがよく、後述する検出系による観察方向から見た寸法で、実用的には０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定される。この実施形態では１ｍｍに設定している。照明光３の長手方向の寸法（Ｙ方向の最大寸法）は、この実施形態では、照明装置４により射出され反射ミラー５で反射される前の照明光３の長手方向の寸法は４ｍｍ程度に設定されており、照明光３の被検面２ａに対する入射角度は８９°なので、被検面２ａ上における照明光の長手方向（Ｙ方向）の長さは、被検体としてのマスク２のＹ方向の寸法（この実施形態では約１５０ｍｍ）よりも十分大きくなるが、概略矩形状とみなせる中央部の１５０ｍｍ程度が有効な照明光として使用される。

この照明装置４は、図４及び図５に示されているように、２個の光源１０１，１０２、反射ミラー１０３及びハーフミラー１０４等を備えて構成されている。光源１０１，光源１０２は例えばレーザダイオードからなり、その発振波長は互いに異なるように設定されている。一例として、光源１０１の発振波長が例えば７８０ｎｍである場合、光源１０２の発振波長は５８０ｎｍに設定することができる。光源１０１からの光は反射ミラー１０３で反射されて−Ｚ方向に偏向され、ハーフミラー１０４を透過して、反射ミラー５を介して被検面２ａに照射される。光源１０２からの光はハーフミラー１０４で反射されて−Ｚ方向に偏向され、反射ミラー５を介して被検面２ａに照射される。光源１０１，１０２による発振は、不図示の制御装置によって制御される。

なお、図４及び図５では、反射ミラー５は図示を省略している。また、光源１０１，１０２としては、レーザダイオードに限定されず、レーザダイオードを一次元的に所定の間隔をもって均等に配列したＬＥＤアレイを用いてもよい。また、冷陰極蛍光管等の円柱状の光源を使用したものや、ハロゲンランプ等の光源からの光線を光ファイバにより導光し、光ファイバの照射部を検査領域の幅に合わせて広げたものを使用してもよい。

図１に戻り、被検面２ａの検査領域ＩＡに存在する異物からの散乱光は、光検出装置（この実施形態では、１次元ラインセンサかるなるセンサ７）を有する検出系で検出される。検出系は複数のレンズや反射ミラー等を有する結像光学系を備え（いずれも不図示）、当該散乱光はこの結像光学系を介して所定の縮小倍率（例えば、１／５）で複数の光検出素子を配列してなるセンサ７で検出される。センサ７としては、この実施形態では、ＭＯＳ型の１次元センサを用いている。なお、センサ７としては、光検出素子を一次元的あるいは二次元的に配置したＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いてもよい。結像光学系は、例えばライン状のマイクロレンズアレイを備え、ライン状の検査領域ＩＡの像を縮小してセンサ７に結像させる。

センサ７は、図６に示すように、複数の光検出素子７ａをＹ方向に一列に並べて構成される。この実施形態では、センサ７のＹ方向の全長は２５ｍｍ程度に設定され、各光検出素子７ａの長さ（Ｙ方向の寸法）は５００μｍ、幅５０μｍ程度に設定されている。なお、本実施形態においては、センサ７の各素子７ａが一次元的に配置された電気的な走査方向がＹ軸方向に設定され、後述する機械的な駆動装置によるマスクテーブル８の走査方向がＹ軸と直交するＸ軸方向として設定されている。

再び図１を参照する。ペリクル付マスク２はマスクテーブル８上にホルダ９を介して載置固定され、マスクテーブル８は駆動装置１０によってＸ軸方向に移動される。駆動装置１０はベース板１１に固定した２本のリニアガイド１１ａ，１１ｂ、ボールねじ１２、及び駆動モータ１３から構成され、マスクテーブル８はリニアガイド１１ａ，１１ｂでＸ軸方向に直動可能に支持されている。

ボールねじ１２はベース板１１のＸ軸方向の両端近傍に固定された支持板１１ｃ，１１ｄに支持されており、支持板１１ｃ，１１ｄ間の中心にリニアガイド１１ａ，１１ｂと平行に回動可能に支持されている。そして、ボールねじ１２に噛み合うナット１２ａがマスクテーブル８に固定されており、ボールねじ１２は駆動モータ１３により回動される。

駆動モータ１３としては、例えばステッピングモータ又はエンコーダを備えるサーボモータ等が使用される。駆動装置１０は、センサ７及び結像光学系を含む検出系に対してマスク２をＸ軸方向に一次元的に移動走査させるものである。なお、図１においてはセンサ７及び結像光学系を含む検出系に対してマスク２を移動走査させる構成を図示したが、マスク２に対して照明装置４及び反射ミラー５を含む照明系、並びにセンサ７及び結像光学系を含む検出系を一次元的に移動走査させるように構成してもよい。なお、ここでは駆動モータ１３には駆動モータ１３の回転量を検出するエンコーダ１４が設けられている。

マスクテーブル８の一端にはゲイン補正板１５が取り付けられている。このゲイン補正板１５はセンサ７の各光検出素子７ａに設けられた増幅器のゲイン（増幅率）を補正する際に用いるものである。各増幅器の増幅率を補正することで、各セルの感度特性が補正される。ゲイン補正板１５は照明装置４から射出される光を散乱させる材質、例えば白色の樹脂板で形成されている。ゲイン補正板１５の上面はマスクテーブル８上に載置されたマスク２の表面高さとほぼ等しい高さに設定されている。

ここで、センサ７の検出信号を処理する信号処理回路について説明する。図７は、この異物検査装置が備える信号処理回路の構成を示すブロック図である。図７において、照明系ドライバ３１は照明装置４内の光源１０１，１０２に選択的に電力を供給して、各光源１０１，１０２の発光を制御する。

センサ７に接続されたセンサドライバ３２は、センサ７に対してクロック信号を含む駆動信号Ｄ１を供給してセンサ７を駆動するとともに、駆動信号Ｄ１の供給によってセンサ７から順次出力される検出信号Ｄ２を受けとる。センサドライバ３２の出力端子はアナログデジタル変換器（以下、ＡＤＣという）３３に接続されている。

Ｙ座標カウンタ３４は、センサクロック信号及びＡＤＣクロック信号を生成してセンサドライバ３２及びＡＤＣ３３に対してそれぞれ供給する。また、Ｙ座標カウンタ３４は、センサドライバ３２に供給するセンサクロック信号と同一のクロック信号をＹ座標データとして信号処理部３５に供給する。ＡＤＣ３３はセンサ７から出力された散乱光強度を示す検出信号Ｄ２を例えば２５６階調にデジタル化し、散乱光強度データとして信号処理部３５へ出力する。

モータドライバ３６は、マスクテーブル８をＸ軸方向に移動させる駆動装置１０を構成する駆動モータ１３に対して駆動信号を供給してマスクテーブル８の移動を制御する。駆動モータ１３の出力軸に連結したエンコーダ１４は、駆動モータ１３の回転量を示す信号をＸ座標カウンタ３７に出力する。Ｘ座標カウンタ３７は、エンコーダ１４から出力される回転量を示す信号に基づいてマスクテーブル８のＸ方向の座標を示すＸ座標データを算出して信号処理部３５に出力する。また、Ｘ座標カウンタ３７は、Ｘ座標に同期してＹ座標カウンタ３４に同期信号を出力する。Ｙ座標カウンタ３４は、Ｘ座標カウンタ３７から出力された同期信号に基づいて、センサドライバ３２へのスキャニング信号を発生する。また、ＡＤＣ３３にも同期信号を出力し、センサ７からの信号をデジタル化する。

信号処理部３５は、ＡＤＣ３３から出力される光強度データ、Ｙ座標カウンタ３４から出力されるＹ座標データ、及びＸ座標カウンタ３７から出力されるＸ座標データから、二次元の散乱光強度データを作成する。

ここで、この実施形態では、被検面２ａを２回スキャンして、上述の散乱光強度データを２つ得る。まず、図４に示されているように、照明系ドライバ３１を介して照明装置４の光源１０１が駆動され、第１照明光としての波長７８０ｎｍの照明光が照射される。このとき光源１０２の発振は停止されている。この状態で、１回目のスキャンが実施され、第１検出結果としての散乱光強度データが作成され、信号処理部３５が備える不図示のメモリに記録される。

次いで、図５に示されているように、照明系ドライバ３１を介して照明装置４の光源１０２が駆動され、第２照明光としての波長５８０ｎｍの照明光が照射される。このとき光源１０２の発振は停止されている。この状態で、２回目のスキャンが実施され、第２検出結果としての散乱光強度データが作成され、当該メモリに記録される。１回目のスキャン動作と２回目のスキャン動作とは、同一方向に行っても勿論良いが、全体としての処理速度の向上の点からは、例えば、１回目は＋Ｘ方向に、２回目は−Ｘ方向に、というように、往復で実施することが好ましい。

信号処理部３５は、メモリにそれぞれ記録された第１検出結果と第２検出結果とを、画素毎にあるいは所定数の画素をグループとして該グループ毎に比較し、２つの検出結果の双方において異物と推測されるものを最終的に異物と判定する。即ち、いずれか一方の検出結果のみにおいて異物と推測されるものは除外する。具体的には、第１検出結果と第２検出結果との間で、画素毎あるいはグループ毎に論理積を取り、所定の閾値以上であるものを最終的に異物と判定する。信号処理部３５は、この判定結果に基づいて、被検面２ａ上の異物に関する分布図を作成し、ＣＲＴ又は液晶ディスプレイ等の表示装置３８に表示する。

上述した通り、第１検出結果と第２検出結果には、それぞれ実際の異物からの散乱光に加えてパターン等からの回折光によるノイズが含まれ、いずれか一方の検出結果のみではこれを異物と判定してしまうことになる。しかし、パターン等からの回折光は、照明光の波長が異なればその方向を含む性質が変化するため、本実施形態のように、波長の異なる２種類の照明光によりそれぞれ被検面２ａをスキャンして、２つの検出結果を得て、これらを比較することにより、散乱光か回折光かを区別することができ、異物検出の精度を高くすることができる。

例えば、図４に示されているように、光源１０１からの照明光３によるパターンＰでの回折光３ｂがセンサ７に入射してしまうような場合であっても、図５に示されているように、光源１０１とは波長の異なる光源１０２からの照明光３で照明した場合にはパターンＰでの回折光３ｂの回折ないし屈折方向が変化し、センサ７には入らないようにすることができるので、これにより散乱光か回折光かを区別することができるのである。

一例として、図８に光源１０１からの照明光３の照射による検出結果（分布図ＭＡＰ１）と、図９に光源１０２からの照明光３の照射による検出結果（分布図ＭＡＰ２）を示す。図８において、異物と推測される部分（同図中○で表示）のうち、Ｇａは回折光によるノイズであり、その余のものは異物での散乱光であるものとすると、図９に示すように、波長を変えて検出することにより、回折光によるノイズＧａは消失するので、これら２つの検出結果を比較することにより、異物検出の精度を向上することができる。

ここで、光源１０１から射出する照明光の波長と、光源１０２から射出する照明光の波長は、下記の（１）式及び（２）式を用いて選定される。これらの式を満足するように、２つの光の波長を選定することにより、誤検出を防止することができる。
（ｃｏｓθｂ／ｃｏｓθａ）＝（λｂ／λａ） … （１）
（ｔａｎθｂ−ｔａｎθａ）×ｈ×ｃｏｓθｄ＞（ｔ／β） … （２）

（１）式及び（２）式において、λａは光源１０１から射出する照明光の波長を、λｂは光源１０２から射出する照明光の波長を、θａは波長λａの照明光のパターンＰによる回折光の回折角を、θｂは波長λｂの照明光のパターンＰによる回折光の回折角を、θｄは検出角（検出系の検査領域に対する指向方向と被検面２ａとのなす角度）を、ｔは光検出装置（センサ７）の受光部の寸法（受光部の画素の配列方向に直交する方向の幅であり、受光部の前段に視野を制限するアパーチャが設けられている場合にはその幅）を、ｈはマスク２の厚さ（被検面２ａとパターン面２ｂとの間の寸法）を、βは検出系に含まれる結像光学系の倍率を示している。

一例として、マスクの厚さｈ＝６．３５ｍｍ、受光素子の寸法ｔ＝５００μｍ、結像光学系の倍率β＝０．１２、検出角θｄ＝８５度、一方の照明光（光源１０１からの照明光とする）の波長λａ＝７８０ｎｍとすると、他方の照明光（光源１０２からの照明光とする）の波長λｂは、λｂ＜５９０ｎｍ又はλｂ＞８１２ｎｍとなり、この範囲で波長λｂを選定することにより、誤検出を生じることなく、異物の検出を行うことができる。

なお、上述した第１実施形態に係る異物検査装置は、マスク２の片面のみを検査する構成であったが、図１のマスク２を保持するための構成を改良して、マスク２を載せ替えることなく、両面を同時に検査できるように構成することができる。この場合には、図４及び図５に示されているように、マスク２のペリクル面２ｃ側を検査するため、照明装置４’及び反射ミラー（５）等を含む照明系及びセンサ７’及び結像光学系等を含む検出系を下側にも設ける。照明装置４’は照明装置４と同様に、光源１０１、１０２、反射ミラー１０３、ハーフミラー１０４を備え、光源１０１，１０２から波長の異なる照明光をそれぞれ照射して、２つの検出結果から異物を判定することは、上記の場合と同様である。

また、上述した第１実施形態に係る異物検査装置では、２回のスキャンにより第１照明光（光源１０１による照明光）による検出結果と第２照明光（光源１０２による照明光）による検出結果とを得ていた。従って、異物検出の精度は向上するものの、検査に要する時間は１回のスキャンで検査するものと比較して２倍かかることになる。これを改善するためには、スキャン速度との関係で、第１照明光の照射と第２照明光の照射を極めて短い周期で切り換え、それぞれについて別々にデータ処理することにより、１回のスキャン動作で２つの検出結果を得られるようにすれば良い。例えば、スキャン速度を１０ｍｍ／秒とした場合に、１／１０秒程度で切り換えるようにすると良い。この実施形態では、光源１０１，１０２として半導体レーザを用いているので、このような高速切換も容易に実現することができる。

なお、スキャン中は光源１０１及び光源１０２の双方を発振状態としておき、光源１０１及び光源１０２の光路上にシャッターを設けて、該シャッターを高速動作させることにより、光源１０１からの照明光の照射と光源１０２からの照明光の照射とを切り換えるようにしても良い。シャッターとしては、例えば、略半円弧状の光遮断部と光透過部を有する略円板状の部材を、光遮断部及び光透過部の一方が光源１０１からの照明光の光路上に位置しているときに他方が光源１０２からの照明光の光路上に位置するように配置して、これを高速回転させるようにしたものを用いることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、互いに異なる波長の２つの照明光をそれぞれ被検面に照射して、これらをそれぞれ検出した２つの検出結果に基づいて判定を行うことにより、異物検出の精度を向上させていた。これに対して、この第２実施形態では、単一の照明光を被検体としてのマスクに照射し、照明系及び検出系に対するマスクの姿勢を変更して、互いに異なる２つの姿勢でそれぞれ検出した２つの検出結果に基づいて判定を行うことにより、同様に異物検出の精度を向上させるようにしている。

この第２実施形態に係る異物検出装置の構成は、図１〜図７に示した第１実施形態に係る異物検出装置とほぼ同様であるので、相違する部分についてのみ説明する。即ち、第１実施形態の異物検出装置の照明装置４は２つの光源１０１，１０２を備えていたが、図１０及び図１１に示すように、この第２実施形態の異物検出装置は単一の光源１０１のみを備えている。また、この実施形態では、図１におけるマスク２を保持するホルダ９は、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りにそれぞれ微少回転できるように、姿勢調整テーブル（不図示）を備えており、マスク２を保持する保持部はこの姿勢調整テーブルを介してステージ８上に設置されている。この姿勢調整テーブルにより、不図示の制御装置による制御に基づいて、保持されたマスク２の姿勢を任意に調整することができるようになっている。

図１０に示されているように、姿勢調整ステージを制御して、マスク２の姿勢を所定の第１姿勢に設定した状態で１回目のスキャンを実施し、第１検出結果としての散乱光強度データを作成する。次いで、図１１に示されているように、マスク２の姿勢を当該第１姿勢とは異なる第２姿勢に設定した状態で２回目のスキャンを実施し、第２検出結果としての散乱光強度データを作成する。１回目のスキャン動作と２回目のスキャン動作とは、同一方向に行っても勿論良いが、全体としての処理速度の向上の点からは、例えば、１回目は＋Ｘ方向に、２回目は−Ｘ方向に、というように、往復で実施することが好ましい。姿勢の調整は、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回り、又はこれらの２以上の組み合わせにおいて行われる。

そして、上述した第１実施形態と同様に、第１検出結果と第２検出結果との間で、画素毎あるいはグループ毎に論理積を取り、所定の閾値以上であるものを最終的に異物と判定し、この判定結果に基づいて、被検面上の異物に関する分布図を作成する。

この場合においても、第１検出結果と第２検出結果には、それぞれ実際の異物からの散乱光に加えてパターン等からの回折光によるノイズが含まれ、いずれか一方の検出結果のみではこれを異物と判定してしまうことになる。しかし、パターン等からの回折光は、照明光に対する相対姿勢が異なればその方向を含む性質が変化するため、本実施形態のように、互いに異なる２つの姿勢でそれぞれ被検面２ａをスキャンして、２つの検出結果を得て、これらを比較することにより、散乱光か回折光かを区別することができ、異物検出の精度を高くすることができる。

例えば、図１０に示されているように、光源１０１からの照明光３によるパターンＰでの回折光３ｂがセンサ７に入射してしまうような場合であっても、図１１に示されているように、相対姿勢が異なれば、パターンＰでの回折光３ｂの回折ないし屈折方向が変化し、センサ７には入らないようにすることができるので、これにより散乱光か回折光かを区別することができるのである。

なお、図１１では、図示の都合から、一例としてＹ軸回りに回転させた状態を示しており、また回転量がかなり誇張されて示されている。回転量（姿勢調整量）θｙは、実際にはごく僅かである。なお、姿勢調整のための基準軸としては、その調整量は僅かであるから、Ｘ軸回り又はＹ軸回りに行っても勿論良いが、ここでは図２及び図３に示したような照明方法を採用した関係で、Ｘ軸回り又はＹ軸回りに姿勢調整すると被検面２ａ上での照明領域の形状が変化してしまうため、Ｚ軸回りに行うようにしている。

このＺ軸回りの適正な姿勢調整量θｚは、検査対象であるレチクル上に形成されたパターンの状態（パターンピッチや形状、パターン密度など）や、異物検査装置側の構造（検出角θｄや受光部の寸法ｔなど）に依存するものである。換言すれば、上記レチクルパターンの分布状態や異物検査装置の構造を入力パラメータとしながら、それらパラメータの値によって適正回転量θｚが変化するものである。

一例として、異物検査装置の検出角θｄ＝８５度、受光部の寸法ｔ＝５００μｍの異物検査装置を使用する場合の適正回転量θｚは、被検査対象レチクル上に形成されたレチクルパターンにもよるが、概ね、数ｍｒａｄ〜数百ｍｒａｄの範囲の何れかとなる。

なお、上述した第２実施形態では、照明光は単一として、被検体としてのマスクの姿勢を変更して２つの検出結果を得るようにしたが、上述した第１実施形態と同様に２つの光源１０１，１０２を有する照明装置４を設けて、波長の変更と姿勢の変更を組み合わせて、２つのあるいは３つ以上の検出結果を得て、これらの比較から異物の判定を行うようにしても良い。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

本発明の第１実施形態に係る異物検査装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の照明装置による照明方法を説明するための側面図である。 本発明の第１実施形態の照明装置による照明方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態の照明装置の構成及び回折光がセンサに入射する場合を模式的に表した図である。 本発明の第１実施形態の照明装置の構成及び回折光がセンサに入射しない場合を模式的に表した図である。 本発明の第１実施形態のセンサの構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る異物検査装置が備える信号処理回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の第１照明光で照明した場合の検査結果を示す図である。 本発明の第１実施形態の第２照明光で照明した場合の検査結果を示す図である。 本発明の第２実施形態の第１姿勢において回折光がセンサに入射する場合を模式的に表した図である。 本発明の第１実施形態の第２姿勢において回折光がセンサに入射しない場合を模式的に表した図である。 従来の異物検査装置の概略構成及び問題点を説明するための図である。

符号の説明

１…異物検査装置
２…マスク
２ａ…非パターン面
２ｂ…パターン面
３…照明光
３ａ…観察光
３ｂ…ノイズ光
４…照明装置
５…反射ミラー
６…レンズ
７…センサ
８…マスクテーブル
９…ホルダ（姿勢調整装置）
１０…駆動装置
Ｐ…パターン
Ｇ…異物
１０１，１０２…光源

Claims (8)

1. 被検体の被検面上に付着した異物を検査する異物検査装置において、
   所定波長の第１照明光及び該第１照明光とは波長が異なる第２照明光を選択的に射出して前記被検面上の検査領域を照明する照明系と、
   前記検査領域を観察するための単一の光検出装置を有する検出系と、
   前記第１照明光で照明したときの前記光検出装置による第１検出結果と前記第２照明光で照明したときの前記光検出装置による第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する処理装置と
   を備えることを特徴とする異物検査装置。
2. 前記第１照明光及び前記第２照明光による照明を交互に切り換えつつ前記被検面上を走査検出して、一度の走査により前記第１検出結果及び前記第２検出結果を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
3. 被検体の被検面上に付着した異物を検査する異物検査方法において、
   所定波長の第１照明光により前記被検面上の検査領域を照明して該検査領域を観察する光検出装置による第１検出結果を得る第１工程と、
   前記第１照明光とは波長の異なる第２照明光により前記被検面上の前記検査領域を照明して前記光検出装置による第２検出結果を得る第２工程と、
   前記第１検出結果と前記第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する第３工程と
   を備えることを特徴とする異物検査方法。
4. 前記第１照明光及び前記第２照明光による照明を交互に切り換えつつ前記被検面上を走査検出して、一度の走査により前記第１工程及び前記第２工程を行うようにしたことを特徴とする請求項３に記載の異物検査方法。
5. 被検体の被検面上に付着した異物を検査する異物検査装置において、
   照明光を射出して前記被検面上の検査領域を照明する照明系と、
   前記検査領域を観察するための光検出装置を有する検出系と、
   前記被検体と前記検出系との相対姿勢を調整する姿勢調整装置と、
   前記姿勢調整装置により前記被検体を所定の第１姿勢に設定したときの前記光検出装置による第１検出結果と前記第１姿勢とは異なる第２姿勢に設定したときの前記光検出装置による第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する処理装置と
   を備えることを特徴とする異物検査装置。
6. 前記姿勢調整装置による前記被検体の姿勢の調整は、前記被検面に実質的に直交する軸回りに行うことを特徴とする請求項５に記載の異物検査装置。
7. 被検体の被検面上に付着した異物を検査する異物検査方法において、
   所定の第１姿勢に設定された前記被検体の前記被検面上の検査領域に照明光を射出して、該検査領域を観察して第１検出結果を得る第１工程と、
   前記第１姿勢とは異なる第２姿勢に設定された前記被検体の前記被検面上の前記検査領域に照明光を射出して、該検査領域を観察して第２検出結果を得る第２工程と、
   前記第１検出結果と前記第２検出結果とに基づいて、前記被検面上の異物を特定する第３工程と
   を備えることを特徴とする異物検査方法。
8. 前記第１姿勢と前記第２姿勢とは、前記被検面に実質的に直交する軸回りに異なる姿勢であることを特徴とする請求項７に記載の異物検査方法。

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