JP3020546B2

JP3020546B2 - 異物検査装置

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Publication number: JP3020546B2
Application number: JP10293990A
Authority: JP
Inventors: 弘明穴戸; 稔野口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH042950A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レチクルやホトマスク等（以下レチクル等
という）の回路パターンの欠陥を検出する欠陥検査方法
及びその装置に係わり、特に、サブミクロンオーダーの
微細な欠陥を、簡単な構成で容易に回路パターンから分
離して検出するのに好適な欠陥検査方法及びその装置に
関する。

〔従来の技術〕

LSI或いはプリント基板などを製造するのに使用され
るレチクル等の露光工程において、レチクル等の回路パ
ターンはウェハ上に焼付転写する前に検査されるが、該
回路パターン上にたとえミクロンオーダーの微小異物が
存在している場合においても、該異物により前記回路パ
ターンがウェハに正常に転写しないことから、LSIチッ
プ全数が不良になる問題がある。この問題点は、最近の
LSIの高集積化に伴い一層顕在化し、より微小のサブミ
クロンオーダーの異物の存在も許容されなくなってきて
いる。

上記転写不良防止のため、露光工程前の異物検査は不
可欠であり、レチクル等の管理上、従来から種々の異物
検査技術が提供されているが、レチクル等の回路パター
ンの異物検査は、レーザ光等の指向性の良い光源で斜め
から照射し、異物から発生する散乱光を検出する方法が
検査速度および感度の点から有利で一般的に使用されて
いる。ところが上記検査方法においては、レチクル等の
回路パターンのエッジ部からも回折光が発生するため、
この回折光から異物のみを弁別して検出するための工夫
が必要であり、そのための技術が公開されている。

その１は、直線偏光レーザと、特定の入射角度で該レ
ーザ光を斜めから照射する手段と、偏光板およびレンズ
を用いた結像光学系を特徴とする異物検査装置（例え
ば、特開昭54−101390）で、直線偏光を照射した際、回
路パターンからの回折光と異物からの散乱光では、光の
偏光方向が異なることを利用し、異物のみを輝かせて検
出するものである。

その２として、レーザ光を斜方から被検査試料に照射
して走査する手段と、該レーザ光の照射点と集光点面が
ほぼ一致するように被検査試料の上方に設けられ該レー
ザ光の散乱光を集光する第１のレンズと、該第１のレン
ズのフーリェ変換面に設けられ被検査試料の回路パター
ンからの規則的回折光を遮光する遮光板と、該遮光板を
通して得られる異物からの散乱光を逆フーリェ変換する
第２のレンズと、該第２のレンズの結像点に設けられ被
検査試料上のレーザ光照射点以外からの散乱光を遮光す
るスリットと、該スリットを通過した異物からの散乱光
を受光する受光器とから構成された異物検査装置が開示
されている（例えば、特開昭59−65428号公報）。この
装置は、回路パターンが一般的に視界内で同一方向か或
いは２〜３の方向の組合せで構成されていることに着目
し、この方向の回路パターンによる回折光をフーリェ変
換面に設置した空間フィルタで除去することにより、異
物からの散乱光だけを強調して検出しようとするもので
ある。

その３は、回路パターンエッジ部で生じた回折光には
指向性があるが、異物による散乱光には指向性がないこ
とに着目し、複数個所に設置した検出器のそれぞれの検
出出力の論理積を取ることで異物を弁別する構成のもの
である（例えば、特開昭59−186324号公報）。

その４は、回路パターンエッジからの回折光は或る特
定の方向にのみ集中していくのに対して、異物からはす
べての方向に散乱していくという現象を利用し、複数の
検出器を配置して異物を弁別するものである（例えば、
特開昭60−154634号公報および特開昭60−154635号公
報）。

なお、微小異物検査に関連する方法および装置とし
て、シュリーレン法，位相差顕微鏡，有限の大きさの光
源の回折像等に関する技術が、例えば、久保田広著、
応用光学（岩波全書）第129頁〜136頁に記載されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術その１（例えば、特開昭54−101390）に
おいては、微小異物からの散乱光の偏光方向と、回路パ
ターンエッジからの回折光の偏光方向との差異が小さく
なることから異物の弁別検出ができない問題点を有して
いた。

つぎに前記従来技術その２（例えば、特開昭59−6542
8号公報）は、異物からの散乱光を遮光板によって回路
パターンからの回折光と分離し、かつスリットにより異
物からの散乱光のみを検出するもので、異物を簡単な２
値化法により検出するため検出機構が簡単になる特徴を
有するが、前記回路パターンの交差部分からの回折光に
は、直線部分からの回折光のように特定位置に偏る傾向
は小さく、前記空間フィルタにより回路パターンの交差
部分からの回折光を完全に遮光することはできず、ま
た、近年のLSI高集積化に伴うミクロンオーダーの微細
構造パターンを有する回路パターンから発生する回折光
は、異物からの散乱光と挙動が類似してきているため一
層前記傾向が強く、簡単な２値化法により異物を回路パ
ターンから分離して検出することは事実上困難で問題点
となっていた。

また、前記従来技術その３（例えば、特開昭59−1863
24号公報）および前記従来技術その４（例えば、特開昭
60−154634号公報および特開昭60−154635号公報）にお
ける各装置においては、その装置の構成上、十分な集光
能力を持つ光学系の採用が困難であり、微小な異物から
発生する微弱な散乱光を検出するのは実際上困難な問題
点を有していた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、レチクル等
の回路パターンに発生したサブミクロンオーダーの微細
な欠陥を、簡単な構成で容易に回路パターンから分離し
て検出することができる欠陥検査方法及びその装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、基板上に形
成した回路パターンの欠陥を検査する欠陥検査装置を、
基板を載置して移動可能なステージ手段と、このステー
ジ手段上に載置した基板を斜方から照射する第１の光源
部とこの第１の光源部と対向して基板を斜方から照射す
る第２の光源部とを有する照射手段と、この照射手段に
より照射されて基板上の回路パターンから発生した散乱
光および回折光を集光して第１の光源部の照射により発
生した第１の散乱光および回折光と第２の光源部の照射
により発生した第２の散乱光および回折光とを分離する
集光分離光学系手段と、この集光分離光学系手段により
分離された第１の散乱光および回折光に基づく光を検出
する第１の検出部と集光分離光学系手段により分離され
た第２の散乱光および回折光に基づく光を検出する第２
の検出部とを備えた検出手段と、この検出手段の第１の
検出部で検出した信号を２値化して得た第１の２値化信
号と第２の検出部で検出した信号を２値化して得た第２
の２値化信号との論理積から基板上に形成した回路パタ
ーンの欠陥を判定する欠陥判定手段とを備えて構成し
た。

また、上記目的を達成するために、本発明では、基板
上に形成した回路パターンの欠陥を検出する欠陥検査装
置を、基板に第１の波長の光を照射する第１の光照射手
段と、基板に第２の波長の光を照射する第２の光照射手
段と、第１の光照射手段と第２の光照射手段とにより第
１の波長の光と第２の波長の光とが照射された基板から
の光を集光する光学系手段と、この光学系手段により集
光された第１の波長の光による基板からの第１の光と光
学系手段により集光された第２の波長の光による基板か
らの第２の光とを分離する分離手段と、この分離手段に
より分離された基板からの第１の光による像を検出する
第１の像検出手段と、基板からの第２の光による像を検
出する第２の像検出手段と、第１の像検出手段で第１の
光による像を検出して得た信号を２値化した第１の２値
化信号と第２の像検出手段で第２の光による像を検出し
て得た信号を２値化した第２の２値化信号との論理積か
ら基板上に形成した回路パターンの欠陥を検出する欠陥
検出手段とを備えて構成した。

また、上記目的を達成するために、本発明では、基板
上に形成した回路パターンの欠陥を検出する欠陥検査方
法において、ステージ上に載置した基板に第１のレーザ
と第２のレーザとを斜方からそれぞれ対向させて照射
し、この照射により基板上の回路パターンから発生する
散乱光および回折光を集光し、この集光した散乱光およ
び回折光を第１のレーザの照射により基板上の回路パタ
ーンから発生した第１の散乱光および回折光と第２のレ
ーザの照射により基板上の回路パターンから発生した第
２の散乱光および回折光とに分離し、この分離した第１
の散乱光および回折光のうち回路パターンの直線部分か
らの回折光を遮光して第１の検出器で検出し、分離した
第２の散乱光および回折光のうち回路パターンの直線部
分からの回折光を遮光して第２の検出器で検出し、第１
の検出器で検出した出力を２値化した第１の２値化信号
と第２の検出器で検出した出力を２値化した第２の２値
化信号との論理積から基板上に形成した回路パターンの
欠陥を判定するようにした。

また、上記目的を達成するために、基板上に形成した
回路パターンの欠陥を検出する欠陥検査方法において、
ステージ上に載置した基板に波長の異なる第１の照明光
と第２の照明光とを照射し、この照射により基板上の回
路パターンから発生した光を集光し、この集光した光を
第１の照明光の照射により基板上の回路パターンから発
生した第１の光と第２の照明光の照射により基板上の回
路パターンから発生した第２の光とに分離し、この分離
した第１の光に基づく回路パターンの像を撮像して第１
の画像を得、分離した第２の光に基づく第２のパターン
の像を撮像して第２の画像を得、第１の画像を２値化し
て得た第１の２値化画像と第２の画像を２値化して得た
第２の２値化画像との論理積から基板上に形成した回路
パターンの欠陥を検出するようにした。

〔作用〕

本発明は、レチクル等の回路パターンが縦・横・斜め
の３方向の直線および該直線の交差部で構成されている
ことに着目してなされている。前記回路パターンが、指
向性のよいレーザ光等で斜方から入射角ｉ（ｉ＜90゜）
で照射された場合、回路パターンの直線部分からの回折
光のフーリェ変換像は、照射視野内の回路パターンの位
置によらず、フーリェ変換像面上の特定の位置へ細い直
線状に集光され、一方、異物からの散乱光はフーリェ変
換像面上の特定の位置へ偏らないことが知られている。
ところが、前記回路パターンの交差部分および微細構造
部分からの回折光の強度変化については明らかにされて
おらず、今回発明者等の行った回路パターンの存在し得
るすべての交差部分および微細構造部分の形状について
の測定により、同一形状の回路パターンの交差部分およ
び微細構造部分を同一の入射角度の光源で照射した場合
でも、光源が回路パターンを照射する方向によって回路
パターンからの回折光の強度が著しく変化することが明
らかにされた。

上記測定結果に基づき、前記検査ステージ部上に載置
した基板の回路パターンを、180゜方向をずらして対称
に配置された独立した光源を有する第１および第２の照
明系によりそれぞれ斜方から入射角ｉで照射すると、該
照射で回路パターンの同一位置に発生した散乱光および
回折光は、前記検出光学系により集光されて照射方向別
に光線分離され、分離後の各フーリェ変換面上に配置し
た空間フィルタにより回路パターンの直線部分からの回
折光を遮光して除去し、逆フーリェ変換像が作成されて
照明系列の各検出器上に結像して検出される。各検出器
の出力は、しきい値を設定した前記信号処理系における
第１および第２の２値化回路によりそれぞれ２値化さ
れ、論理積回路により該２値化出力の論理積がとられ
る。この論理積をとることにより前記回路パターン上の
サブミクロンオーダーの異物が回路パターンから分離し
て検出され、異物のみを検出することが可能になる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例の構成を第１図を参照して説明
する。図において、１は検査ステージ部で、検査ステー
ジ部１は、ペリクル７を有するレチクル６を固定手段８
により上面に固定してＺ方向に移動可能なＺステージ９
と、Ｚステージ９を介してレチクル６をＸ方向へ移動さ
せるＸステージ10と、同じくレチクル６をＹ方向へ移動
させるＹステージ11と、Ｚステージ9,Xステージ10,Yス
テージ11の各ステージを駆動するステージ駆動系12と、
レチクル６のＺ方向位置を検出する焦点位置検出用の制
御系13とから構成されており、各ステージは、レチクル
６の検査中常に必要な精度で焦点合わせ可能に制御され
るようになっている。

Ｘステージ10およびＹステージ11の走査速度は任意に
設定することができるが、例えば、Ｘステージ10を、約
0.2秒の等加速時間と、4.0秒の等速運動と、0.2秒の等
減速時間とに設定し、約0.2秒の停止時間を1/2周期で最
高速度約25mm/秒、振幅105mmの周期運動をするように形
成し、Ｙステージ11を、Ｘステージ10の等加速時間およ
び等減速時間に同期してレチクル６を0.5mmずつステッ
プ状にＹ方向に移送するように構成すれば、１回の検査
時間内に200回移送することにすると、約960秒で100mm
移送することが可能になり、100mm四方の領域を約960秒
で走査することができることになる。

また、焦点位置検出用の制御系13は、エアーマイクロ
メータを用いるものでも、或いはレーザ干渉法で位置検
出するものでも、さらには縞パターンを投影し、そのコ
ントラストを検出する構成のものでもよい。なお、座標
X,Y,Zは、図に示す方向である。

２は第１の照明系、３は第２の照明系で、両者は独立
しており、かつ同一の構成要素からなっていて、180゜
方向をずらして対称に配置されて検査視野15を照射す
る。21,31はレーザ光源で、両者の波長は、レーザ光源2
1の波長λ_１を例えば830nm、レーザ光源31の波長λ_２を
例えば780nmとして光学的に分離可能な異なる波長とし
ているが、光学的に分離可能であれば他の波長でもよ
い。22,32は集光レンズで、レーザ光源21,31より射出さ
れた光束をそれぞれ集光してレチクル６の回路パターン
上に照射する。この場合、回路パターンに対する両者の
入射角ｉは、後述する検出光学系４の対物レンズ41を避
けるため約30゜より大きくし、また、被検体がペリクル
７を装着したレチクル６の場合は、ペリクル７を避ける
ためにほぼ80゜より小さくしなければならないことか
ら、おおよそ30゜＜ｉ＜80゜にされる。

上記第１の照明系２および第２の照明系３の詳細な構
成例を、第２図および第３図を参照して説明する。第２
図は第１の照明系２の構成例を示す図（この場合、第２
の照明系３側は同一構成のため省略している）、第３図
はレーザ光源21より射出された光束を任意のＺ位置でＸ
−Ｙ面に平行に断面した状態を示す斜視図である。図
中、第１図と同符号のものは同じものを示す。21は半導
体レーザを使用したレーザ光源である。221はコリメー
タレンズ、222は1/2波長板、223は凹レンズ、224はシリ
ンドリカルレンズ、225はコリメータレンズ、226は集光
レンズで、符号221〜226により集光レンズ22を形成して
いる。レーザ光源21は、横（Ｘ方向）約１μｍ以下×縦
（Ｙ方向）数μｍ〜数十μｍの長方形の発光点211を有
しており、発光点211より射出されたレーザ光が、発光
点211における回折現象により横（Ｘ方向）に広い角度
で回折して、第３図に示すような楕円形状の光束212を
形成し、また、レーザ光源21は半導体レーザを使用して
いるため、通常、Ｙ方向に磁界ベクトルを持つ直線偏光
を有しており、さらに、検査視野15にレーザビームを小
さく絞り込むためには、レーザ光源21より広い角度でコ
リメータレンズ221に射出する必要がある。このような
ことから、シリンドリカルレンズ224により第２図に示
すＹ′方向が長手方向になるレーザビームを形成し、光
路中に1/2波長板222を設けてＰ偏光のレーザビームを90
゜回転してＳ偏光にしている。Ｓ偏光にするのは、例え
ば、入射角ｉが約60゜の場合、ガラス基板上における反
射率が、Ｐ偏光の場合より約５倍程度高い（例えば、久
保田広著、応用光学（岩波全書）第144頁）からで、
より小さい異物まで検出することが可能になる。

そして第１の照明系２の照度を高めるため、集光系の
開口数（NA）を約0.1にし、レーザビームを約10μｍま
で絞り込んでいるが、この絞り込みにより焦点深度は約
30μｍと短くなり、第２図に示す検査視野15の全域Ｓ
（約500μｍ）に焦点を合わせることができなくなる。
しかし、本実施例においてはこの対策として、シリンド
リカルレンズ224を第２図に示すＸ′軸回りに傾動させ
（第２図はすでに傾動した状態を示す）、例えば、入射
角ｉが60゜でも検査視野15の全域Ｓに焦点を合わせるこ
とが可能になっており、後述する信号処理系５の検出器
51,551に一次元固体撮像素子を使用した場合に、検査視
野15の検査領域が検出51,551と同様に直線状になって
も、該直線状の検査領域を高い照度で、かつ均一な分布
で照明をすることが可能になる。

さらに、シリンドリカルレンズ224を第２図に示す
Ｘ′軸回りに加えて、Ｙ′軸回りにも傾動させると、例
えば、入射角ｉが60゜で任意の方向から照射した場合で
も、検査視野15の全域Ｓ上を高い照度で、かつ均一な分
布の直線状の照明をすることが可能である。

４は検出光学系で、検出光学系４は、レチクル６に相
対する対物レンズ41、対物レンズ41の結像位置付近に設
けられる視域レンズ（以下フィールドレンズという）4
3、フィールドレンズ43により集光された光束の波長分
離用のミラー42、レチクル６の検査視野15に対するフー
リェ変換の位置に設けられた帯状の遮光部とその外部に
透過部を有する空間フィルタ44,444、および結像レンズ
45,445とからなっており、レチクル６上の検査視野15を
後述する信号処理系５の検出器51,551に結像するように
構成されている。フィールドレンズ43は、対物レンズ41
の上方の焦点位置46を空間フィルタ44,444上に結像する
ものである。

５は信号処理系で、信号処理系５は、前記検出器51,5
51と、該検出器51,551の出力を２値化処理する第１およ
び第２の２値化回路52,552と、論理積回路53と、マイク
ロコンピュータ54と、表示手段55とからなっている。

検出器51,551は、例えば電荷移動形の一次元固体撮像
素子などにて形成され、Ｘステージ10を走査しながらレ
チクル６上の回路パターンからの信号を検出するが、こ
の場合、レチクル６上に異物が存在していると、入力す
る信号レベルおよび光強度が大きくなるため、検出器5
1,551の出力も大きくなるように形成されている。な
お、前記の如く検出器51,551に一次元固体撮像素子を用
いれば、分解能を維持したまま検出視野を広くすること
ができる利点を有するが、これに限定されることなく２
次元のもの、或いは単素子のものでも使用可能である。

２値化回路52,552は、２値化のしきい値が予め設定さ
れており、検出器51,551から出力された検出したい大き
さの異物に相当する反射光強度以上の出力値が入力され
た場合に、論理レベル“1"を出力するように形成されて
いる。

論理積回路53は、２値化回路52,552からの信号を取り
込み、２つの信号の論理積を出力する。また、マイクロ
コンピュータ54は、論理積回路53が論理レベル“1"を出
力した場合に「異物あり」と判定し、Ｘステージ10およ
びＹステージ11の位置情報、単素子ではない検出器51,5
51の場合にその素子中の画素位置から計算される異物の
位置情報および検出器51,551の検出出力値を異物データ
として記憶し、その結果を表示手段55に出力するように
形成されている。

つぎに検査装置の作用について、第４図ないし第10図
を参照して説明する。図中、第１図と同符号のものは同
じものを示す。第４図はレチクル６の検査状況を示す
図、第５図は回路パターンの角度パターンを説明する平
面図、第６図はフーリェ変換面上における散乱光および
回折光の分布状況を示す図、第７図（ａ）は回路パター
ンのコーナー部を示す図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）
の“ア”部の詳細部、第８図は異物からの散乱光検出出
力値と回路パターンからの検出出力値との関係説明図、
第９図は微細構造パターンを有する回路パターンを示す
図、第10図は異物および回路パターンコーナー部から検
出される検出信号の出力値レベルを示す図である。

第４図において、70は固定手段８によりＺステージ９
上に固定されたレチクル６上の異物、81は回路パターン
80の直線部分、82は回路パターンの80のコーナー部であ
る。

レチクル６上を第１の照明系２または第２の照明系３
によって斜方より照射し、発生する散乱光を対物レンズ
41で集光すると、第５図に示すレチクル６上の回路パタ
ーン80と照明系２または３のレチクル６面上への投影像
60との位置関係で定義される角度θが０゜のときの角度
パターン（以下０゜パターンという）の回折光は、対物
レンズ41のフーリェ変換面上では第６図（ａ）に示すよ
うに帯状に表れる。ここで前記回路パターン80の角度θ
の種類は、０゜,45゜,90゜の角度パターンに限られてい
て、第４図に示すように45゜および90゜のパターンから
の回折光（ｂ），（ｃ）は、対物レンズ41の瞳に入射し
ないため検出に影響を及ぼすことがない。一方、異物70
からの散乱光は、方向性が無いため第６図（ｅ）に示す
ようにフーリェ変換面上の全面に広がる。このため、フ
ーリェ変換面上に帯状の遮光部と、その外部に透過部と
を有する空間フィルタ44,444を配置して、第４図に示す
０゜パターンからの回折光（ａ）を遮光することによ
り、異物70を回路パターン80と弁別して検出することが
可能になる。

ところが、第７図（ａ）に示す回路パターン80の交差
部分にできるコーナー部82は、該部を微視的に見た第７
図（ｂ）に示すように連続的な角度のコーナー820で構
成されているため、コーナー部82からの回折光（ｄ）も
フーリェ変換面上で広がる傾向があり、空間フィルタ4
4,444により完全に遮光することができず第６図（ｄ）
に示すようになる。このため、一つの検出器51または55
1に複数のコーナー部82からの回折光が入射すると、検
出器51または551の出力Ｖが増大して、異物70との弁別
検出ができなくなる。第８図はこの状態を示したもの
で、複数のコーナー部82からの検出出力値822が、単一
のコーナー部82からの検出出力値821に比べて高い値に
なり、図に示す点線90のレベルで２値化したのでは、異
物70からの検出出力値701を分離して検出することがで
きないことを示している。

上記第８図にて説明した不具合点の対策として本発明
は、レチクル６上の検査視野15を対物レンズ41,結像レ
ンズ45,445等を介して検出器51,551に結像するように構
成し、検出器51,551の寸法と結像倍率とを選択すること
により、レチクル６面上における検出視野15を任意の寸
法（例えば４μｍ×４μｍ）に設定し、簡易な検出光学
系４でありながら複数のコーナー部82からの回折光が検
出器51,551に同時に入射しないようにしている。しか
し、前記従来の寸法の異物では検出ができても、サブミ
クロンオーダーの異物の検出においては、回路パターン
80の形状によっては一部のコーナー部82との分離検出が
不十分であり、また、LSIの高集積化により、回路パタ
ーン80の通常の構造部分の寸法83よりも微細な第９図に
示すようなミクロンオーダーの寸法84を有する回路パタ
ーンから発生するような回折光は、異物70からの散乱光
と挙動が更に類似してきているため、異物70を回路パタ
ーンから分離して検出することが一層難しくなってきて
いる。

本発明は、上記第９図に示すようなミクロンオーダー
の寸法84を有する回路パターンに対しても、以下に説明
する対策を有し異物を検出することができるようにして
いる。第10図はその説明図で、図中、701,702はサブミ
クロンオーダーの微小の異物70からの散乱光検出出力
値、864,874,865,875,866,876,867,877は、０゜,45゜,9
0゜の各回路パターンで形成されるすべてのコーナー部8
2からの回折光の検出出力値、861,871,862.872,863,873
は、ミクロンオーダーの寸法84を有する微細構造回路パ
ターンからの回折光の検出出力値をそれぞれ示す。この
うち、701,861,862,863,864,865,866,867は、第１の照
明系２による検出出力値を、また、702,871,872,873,87
4,875,876,877は、第２の照明系３による検出出力値を
示し、例えば、861←→871は、回路パターンの同一位置
における照明系別の検出出力値で、861が第１の照明系
２による値、871が第２の照明系３による値を示す。ま
た、異物70は、図からも分かるように、回路パターンに
比べて照射方向による散乱光の検出出力値の変動は小さ
い。なお、図中の点線91は、検出出力値のしきい値を示
す。

上記第10図から、同一の回路パターンでも照射される
方向により回折光の出力が大きく異なることが判明し、
しかも、レチクル６面上を180゜方向をずらした対向す
る２方向の斜方から照射した場合、いずれか一方の側の
回折光の出力値は、図中◎印で示すように、サブミクロ
ンオーダーの異物からの出力値よりも必ず小さいことが
分かる。このため、本発明は、レチクル６面上の同一位
置からの上記各出力値を、検出器51と551とにより別個
に検出し、前記◎印で示した値の小さい方の検出出力値
を採用し、２値化回路52と552とにより２値化した後、
論理積回路53で論理積をとり、サブミクロンオーダーの
異物70のみを回路パターン80から分離して検出すること
を可能にしたのである。

第10図に示すように、２値化回路52と552にしきい値9
1を設定すると、しきい値91以上の値は、異物70の検出
出力値701,702と、回路パターンの検出出力値861,863,8
74,875とになるが、これら回路パターンからの２値化出
力は、２値化回路52または552のいずれか一方からのみ
の出力となるため、論理積回路53からは出力されず、従
って異物70のみを回路パターンから分離して検出するこ
とができる。そして、検出時のＸステージ10およびＹス
テージ11の位置情報のほか、検出器51,551が単素子でな
い場合には、その素子中の画素位置から計算される異物
70の位置情報および検出器51,551の検出出力値が、異物
データとしてマイクロコンピュータ54が管理するメモリ
に記憶されるとともに、該記憶内容が演算処理されてCR
T等の表示手段55に表示される。

なお、前記第１の照明系２および第２の照明系３の他
の構成として、第１の照明系２および第２の照明系３の
光軸を、第２図に示す光軸23の回りに90゜回転させる
（第２の照明系３は省略しているが同様に回転させる）
とともに、同じく第２図に示す検出光学系４の光軸47の
回りに90゜回転させ、1/2波長板222を除いた構成にして
もよい。この構成にした場合は、例えば、入射角ｉを60
゜にしたとき、照明系の照度が約半減し、レーザビーム
の絞り込み寸法が前記実施例より大きくなるが、シリン
ドリカルレンズ224を傾動させる必要がなく、検査視野1
5の全域Ｓが同一焦点位置になるため、検査領域全面に
焦点が合うという効果を有する。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
レチクル等の回路パターンに発生したサブミクロンオー
ダーの微細な欠陥を、主として光学的な簡単な構成で容
易に回路パターンから分離して検出することができる顕
著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は、いずれも本発明の一実施例の説明図で、第１図
は全体の概略構成を示す図、第２図は第１図の照明系の
構成例を示す図（この場合、対称側は同一構成のため省
略している）、第３図は第２図のレーザ光源より射出さ
れた光束を任意のＺ位置でＸ−Ｙ面に平行に断面した状
態を示す斜視図、第４図はレチクルの検査状況を示す
図、第５図は回路パターンの角度パターンを説明する平
面図、第６図はフーリェ変換面上における散乱光および
回折光の分布状況を示す図、第７図（ａ）は回路パター
ンのコーナー部を示す図、第７図（ｂ）は第５図（ａ）
の“ア”部の詳細図、第８図は異物からの散乱光検出出
力値と回路パターンからの検出出力値との関係説明図、
第９図は微細構造パターンを有する回路パターンを示す
図、第10図は異物および回路パターンコーナー部から検
出される検出信号の出力値レベルを示す図である。１……検査ステージ部、２……第１の照明系、３……第
２の照明系、４……検出光学系、５……信号処理系、６
……レチクル、９……Ｚステージ、10……Ｘステージ、
11……Ｙステージ、21,31……レーザ光源、44,444……
空間フィルタ、51,551……検出器、52……第１の２値化
回路、552……第２の２値化回路、53……論理積回路、7
0……異物、80……回路パターン、221……コリメータレ
ンズ、222……1/2波長板、223……凹レンズ、224……シ
リンドリカルレンズ、225……コリメータレンズ、226…
…集光レンズ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−70739（ＪＰ，Ａ) 特開平１−224692（ＪＰ，Ａ) 特開平１−153943（ＪＰ，Ａ) 特開平２−16438（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−91547（ＪＰ，Ａ) 特開平４−204144（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/90

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成した回路パターンの欠陥を検
査する欠陥検査装置であって、前記基板を載置して移動
可能なステージ手段と、該ステージ手段上に載置した前
記基板を斜方から照射する第１の光源部と該第１の光源
部と対向して前記基板を斜方から照射する第２の光源部
とを有する照射手段と、該照射手段により照射されて前
記基板上の回路パターンから発生した散乱光および回折
光を集光して前記第１の光源部の照射により発生した第
１の散乱光および回折光と前記第２の光源部の照射によ
り発生した第２の散乱光および回折光とを分離する集光
分離光学系手段と、該集光分離光学系手段により分離さ
れた前記第１の散乱光および回折光に基づく光を検出す
る第１の検出部と該集光分離光学系手段により分離され
た前記第２の散乱光および回折光に基づく光を検出する
第２の検出部とを備えた検出手段と、該検出手段の第１
の検出部で検出した信号を２値化して得た第１の２値化
信号と前記第２の検出部で検出した信号を２値化して得
た第２の２値化信号との論理積から前記基板上に形成し
た回路パターンの欠陥を判定する欠陥判定手段とを備え
たことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記集光分離光学系手段は、前記分離した
前記第１の散乱光および回折光の光路上のフーリェ変換
面に第１の空間フィルタと、前記第２の散乱光および回
折光の光路上のフーリェ変換面に第２の空間フィルタと
を有し、前記第１と第２の空間フィルタによりそれぞれ
前記回路パターンの直線部分からの回折光を遮光するこ
とを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】前記第１の光源部と前記第２の光源部と
が、Ｓ偏光したレーザビームを前記基板上に照射し、前
記第１の検出部と前記第２の検出部とが、それぞれ１次
元の固体撮像素子を備えていることを特徴とする請求項
１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】基板上に形成した回路パターンの欠陥を検
出する欠陥検査装置であって、前記基板に第１の波長の
光を照射する第１の光照射手段と、前記基板に第２の波
長の光を照射する第２の光照射手段と、前記第１の光照
射手段と前記第２の光照射手段とにより前記第１の波長
の光と前記第２の波長の光とが照射された前記基板から
の光を集光する光学系手段と、該光学系手段により集光
された前記第１の波長の光による前記基板からの第１の
光と該光学系手段により集光された前記第２の波長の光
による前記基板からの第２の光とを分離する分離手段
と、該分離手段により分離された前記基板からの第１の
光による像を検出する第１の像検出手段と、前記基板か
らの第２の光による像を検出する第２の像検出手段と、
前記第１の像検出手段で前記第１の光による像を検出し
て得た信号を２値化した第１の２値化信号と前記第２の
像検出手段で前記第２の光による像を検出して得た信号
を２値化した第２の２値化信号との論理積から前記基板
上に形成した回路パターンの欠陥を検出する欠陥検出手
段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】前記第１の光照射手段と前記第２の光照射
手段とが、それぞれレーザを前記基板に斜め方向から照
射することを特徴とする請求項４記載の欠陥検査装置。
【請求項６】前記光学系手段が、前記基板に照射された
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光との散乱光を
集光するすることを特徴とする請求項４記載の欠陥検査
装置。
【請求項７】基板上に形成した回路パターンの欠陥を検
出する欠陥検査方法であって、ステージ上に載置した前
記基板に第１のレーザと第２のレーザとを斜方からそれ
ぞれ対向させて照射し、該照射により前記基板上の回路
パターンから発生する散乱光および回折光を集光し、該
集光した散乱光および回折光を前記第１のレーザの照射
により前記基板上の回路パターンから発生した第１の散
乱光および回折光と前記第２のレーザの照射により前記
基板上の回路パターンから発生した第２の散乱光および
回折光とに分離し、該分離した前記第１の散乱光および
回折光のうち前記回路パターンの直線部分からの回折光
を遮光して第１の検出器で検出し、該分離した前記第２
の散乱光および回折光のうち前記回路パターンの直線部
分からの回折光を遮光して第２の検出器で検出し、前記
第１の検出器で検出した出力を２値化した第１の２値化
信号と前記第２の検出器で検出した出力を２値化した第
２の２値化信号との論理積から前記基板上に形成した回
路パターンの欠陥を判定することを特徴とする欠陥検査
方法。
【請求項８】前記基板を照射する第１のレーザと第２の
レーザとが、それぞれＳ偏光であることを特徴とする請
求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】前記第１のレーザと第２のレーザとを前記
基板に対して相対的に移動させながら前記基板を照射し
て前記基板上に形成したパターンの欠陥を検査すること
を特徴とする請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】基板上に形成した回路パターンの欠陥を
検出する欠陥検査方法であって、ステージ上に載置した
前記基板に波長の異なる第１の照明光と第２の照明光と
を照射し、該照射により前記基板上の回路パターンから
発生した光を集光し、該集光した光を前記第１の照射光
の照射により前記基板上の回路パターンから発生した第
１の光と前記第２の照明光の照射により前記基板上の回
路パターンから発生した第２の光とに分離し、該分離し
た前記第１の光に基づく前記回路パターンの像を撮像し
て第１の画像を得、該分離した前記第２の光に基づく前
記第２のパターンの像を撮像して第２の画像を得、前記
第１の画像を２値化して得た第１の２値化画像と前記第
２の画像を２値化して得た第２の２値化画像との論理積
から前記基板上に形成した回路パターンの欠陥を検出す
ることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１１】前記第１の照明光と前記第２の照明光と
が、それぞれレーザであることを特徴とする請求項10記
載の欠陥検査方法。