JP3421590B2 - Defect inspection apparatus and defect inspection method, and exposure apparatus and exposure method using the same - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定試料の主表
面上の欠陥検出技術に関し、詳しくは大規模集積回路
（ＬＳＩ）等の半導体装置や液晶表示装置等の製造に使
用されるフォトマスクに形成されたパターンの欠陥およ
びフォトマスク上の異物を検査する欠陥検出装置及び欠
陥検出方法に関する。さらには、これらの欠陥検出装置
及び欠陥検出方法を露光用マスクの主表面上の異物の検
出に用いた露光装置及び露光方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for detecting a defect on a main surface of a sample to be measured, and more specifically, a photomask used for manufacturing a semiconductor device such as a large scale integrated circuit (LSI) or a liquid crystal display device. The present invention relates to a defect detection device and a defect detection method for inspecting defects in a pattern formed on a substrate and foreign matter on a photomask. Further, the present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method using these defect detection apparatus and defect detection method for detecting foreign matter on the main surface of an exposure mask.

【０００２】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）等の半導体装
置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、フォトリソグラフィ技術上の問題がある。即ち、
半導体ウェハ上に形成される微細な回路パターンをフォ
トリソグラフィ技術を用いて描画する際に使用されるフ
ォトマスク上の異物や欠陥が歩留まりの低下の大きな原
因であるとして議論されている。このため、このような
フォトマスク上の異物や欠陥を検査する欠陥検出装置及
び欠陥検出方法の開発が盛んに行われ、一部は実用化さ
れている。2. Description of the Related Art Photolithography technology is one of the major causes of a decrease in yield in the manufacture of semiconductor devices such as large scale integrated circuits (LSI). That is,
It has been argued that foreign substances and defects on a photomask used when a fine circuit pattern formed on a semiconductor wafer is drawn by using a photolithography technique are a major cause of reduction in yield. Therefore, a defect detection device and a defect detection method for inspecting such foreign matters and defects on the photomask have been actively developed, and some of them have been put into practical use.

【０００３】図７に示す従来のマスク欠陥検査装置では
フォトマスク５上のパターン６の欠陥を観察するため
に、パターン６が描かれたフォトマスク５の下面側にフ
ォトダイオードアレイ等の検出手段７を、このフォトマ
スク５を挟んで反対側（フォトマスク５の上面側）に、
透過照明光学系２を用意している。そして、透過照明光
学系２は、照射レンズ１２１を有し、適当な波長の照明
光をフォトマスク５に照射し、フォトマスク５を透過し
てきた光を検出手段７で観察し、欠陥を検出する。即
ち、検出手段７で観察されたデータと、このパターンを
製作するために用いた設計パターンデータとを適当な欠
陥検出アルゴリズムによって比較して欠陥を検出してい
る。あるいは、フォトマスク５の下面側に反射照明光学
系３を用意し、この反射照明光学系３の照射レンズ１２
２から適当な波長の照明光をフォトマスク５に照射し、
パターン６の描かれたフォトマスク面から反射してきた
光を検出手段７で観察し、欠陥を検出する場合もある。
さらには、両方の光学系２，３を組み合わせて、適当な
波長の照明光をフォトマスク５に照射し、パターン６が
描かれた領域を検出手段７で観察し欠陥を検出する装置
や方法が知られている。In the conventional mask defect inspection apparatus shown in FIG. 7, in order to observe defects in the pattern 6 on the photomask 5, a detecting means 7 such as a photodiode array is provided on the lower surface side of the photomask 5 on which the pattern 6 is drawn. On the opposite side (upper surface side of the photomask 5) across the photomask 5,
A transmission illumination optical system 2 is prepared. The transmissive illumination optical system 2 has an irradiation lens 121, irradiates the photomask 5 with illumination light having an appropriate wavelength, observes the light transmitted through the photomask 5 with the detection means 7, and detects a defect. . That is, a defect is detected by comparing the data observed by the detection means 7 with the design pattern data used for manufacturing this pattern by an appropriate defect detection algorithm. Alternatively, the reflection illumination optical system 3 is prepared on the lower surface side of the photomask 5, and the irradiation lens 12 of the reflection illumination optical system 3 is prepared.
The photomask 5 is irradiated with illumination light of an appropriate wavelength from 2,
In some cases, the light reflected from the surface of the photomask on which the pattern 6 is drawn is observed by the detection means 7 to detect a defect.
Furthermore, there is an apparatus or method in which both optical systems 2 and 3 are combined to irradiate the photomask 5 with illumination light having an appropriate wavelength, and the area where the pattern 6 is drawn is observed by the detection means 7 to detect a defect. Are known.

【０００４】具体的には、検出手段７上に結像されたパ
ターンの像は、検出手段７によって光電変換され、測定
信号を出力する。この測定信号はさらにセンサ回路等に
よりによってＡ／Ｄ変換され、測定パターンデータを生
成する。一方、フォトマスク５上へのパターン６の形成
時に用いたパターン設計データが、磁気ディスク等のデ
ータメモリに格納され、ホスト計算機を通して設計デー
タ展開回路に読み出され、設計データ展開回路は、パタ
ーン設計データを２値データに変換し、このデータを比
較回路に送る。比較回路は、測定パターンデータと適切
なフィルタ処理の施された設計データとを適切なアルゴ
リズムに従って比較し、一致しない場合には、パターン
欠陥有りと判定する。Specifically, the image of the pattern formed on the detecting means 7 is photoelectrically converted by the detecting means 7 and a measurement signal is output. This measurement signal is further A / D converted by a sensor circuit or the like to generate measurement pattern data. On the other hand, the pattern design data used when forming the pattern 6 on the photomask 5 is stored in a data memory such as a magnetic disk and read out to a design data expansion circuit through a host computer. The data is converted into binary data and this data is sent to the comparison circuit. The comparison circuit compares the measured pattern data with the design data that has been subjected to appropriate filtering according to an appropriate algorithm, and if they do not match, determines that there is a pattern defect.

【０００５】しかし、このアルゴリズムは、基本的に
は、白／黒の２値の比較であり、フォトマスク面にレジ
ストの様な光透過性のある物質が薄く貼り付いた灰色部
分、即ち、「ソフト欠陥」は、原理的に検出し難いとい
う問題点がある。However, this algorithm is basically a binary comparison of white / black, and a gray portion where a light-transmitting substance such as a resist is thinly adhered to the photomask surface, that is, " The "soft defect" has a problem that it is difficult to detect in principle.

【０００６】ところで、半導体装置の集積度はますます
高くなる傾向にあり、これを構成するＬＳＩ素子の回路
パターンはさらなる微細化が要求されている。このパタ
ーンの微細化には、単に線幅が細くなるだけではなく、
パターンの寸法精度や位置精度の向上も要請される。こ
れらの要請を満たすために多くのリソグラフィー技術の
研究・開発が行われている。By the way, the degree of integration of semiconductor devices tends to be higher and higher, and further miniaturization of circuit patterns of LSI elements constituting the semiconductor devices is required. For the miniaturization of this pattern, not only the line width becomes thin,
It is also required to improve the pattern dimensional accuracy and position accuracy. In order to meet these demands, many researches and developments of lithographic techniques have been conducted.

【０００７】多くのリソグラフィー技術の内で、光露光
方式には、光の波長による解像度の限界がある。このた
め、光の波長をより短くするためにエキシマレーザ光等
の紫外線（ディープＵＶ光）を用いた露光技術が開発さ
れている。さらに、光露光方式で、より微細なパターン
を実現するために、位相シフトマスクが使用され始めて
いる。この位相シフトマスクは、従来のクロム（Ｃｒ）
膜部分からなる遮光パターンの一部に、露光波長の透過
率や光の位相を変化させた位相シフトパターンを形成
し、光の波長レベルの微細なパターンの分離を良好にす
る技術である。したがって、最近はこの位相シフトマス
クの検査が重要になっている。Among many lithography techniques, the light exposure method has a limit of resolution depending on the wavelength of light. Therefore, an exposure technique using ultraviolet rays (deep UV light) such as excimer laser light has been developed in order to further shorten the wavelength of light. Furthermore, phase shift masks have begun to be used in order to realize finer patterns by the light exposure method. This phase shift mask is made of conventional chromium (Cr).
In this technique, a phase shift pattern in which the transmittance of the exposure wavelength and the phase of light are changed is formed in a part of the light-shielding pattern formed of a film portion, which is good in separating fine patterns of light wavelength level. Therefore, recently, the inspection of this phase shift mask has become important.

【０００８】位相シフトマスクのようなハーフトーンマ
スクの欠陥検出感度は従来のＣｒパターンの欠陥検出感
度より劣っている。欠陥検出率の低い原因としては、位
相シフトマスクが低コントラストになっているため、比
較回路において、測定パターンデータと設計データと
を、白／黒の２値判定のアルゴリズムに従って比較する
方式では、無理があるからである。例えば、上述したハ
ーフトーンマスクでは、このフォトマスクが使用される
露光波長での遮光部の透過率は高々数％で、位相差は１
８０度であるが、露光波長より波長の長い検査装置の波
長では数１０％以上の透過率となってしまい、検査装置
の観察光学系としては、低コントラスト、低位相物体を
観察していることになっているからである。The defect detection sensitivity of a halftone mask such as a phase shift mask is inferior to that of a conventional Cr pattern. The reason why the defect detection rate is low is that the phase shift mask has a low contrast. Therefore, in the method of comparing the measurement pattern data with the design data according to the binary judgment algorithm of white / black in the comparison circuit, it is impossible. Because there is. For example, in the above-mentioned halftone mask, the transmittance of the light-shielding portion at the exposure wavelength at which this photomask is used is at most several percent, and the phase difference is 1
Although it is 80 degrees, the transmittance of several tens of percent or more is obtained at the wavelength of the inspection device having a wavelength longer than the exposure wavelength, and the observation optical system of the inspection device is observing a low contrast, low phase object. Because it is.

【０００９】上述したように、光露光方式には、光の波
長による解像度の限界があり、ディープＵＶ光で位相シ
フトマスクを採用したとしても、０．１μｍ以下の像度
は実現できない。従って、Ｘ線を用いた露光技術が、紫
外線を用いた露光技術の次の世代の技術として有望視さ
れている。現在開発の進められているＸ線露光技術は、
図８に示すようにシンクロトロン放射リング５２からの
シンクロトロン放射光（ＳＯＲ光）を用い、Ｘ線ミラー
５３、真空隔壁となるＢｅ薄膜５４等で構成されたビー
ムライン５１を経て、ステッパーが内蔵された露光室５
７に導かれる。そして、ステッパーがこのＳＯＲ光（Ｘ
線）を用いて、半導体ウェハ２５の表面に塗布されたフ
ォトレジスト膜を露光するシステムとなっており、通常
は等倍転写によって露光を行う。等倍転写の系を用いて
０．１μｍ以下の微細なパターンを転写する場合には、
パターンのぼけを抑制するために、通常２０μｍ以下の
微少な間隙（ギャップ）をおいて、露光用マスク（露光
原版）となるＸ線マスク２４と被露光基板となるウェハ
２５を対向させて近接露光を行う必要がある。As described above, the light exposure method has a limit of resolution depending on the wavelength of light, and even if a phase shift mask is used for deep UV light, an image degree of 0.1 μm or less cannot be realized. Therefore, the exposure technique using X-rays is regarded as promising as the next generation technique of the exposure technique using ultraviolet rays. The X-ray exposure technology currently being developed is
As shown in FIG. 8, synchrotron radiation light (SOR light) from a synchrotron radiation ring 52 is used, and a stepper is built in via a beam line 51 composed of an X-ray mirror 53, a Be thin film 54 serving as a vacuum partition, and the like. Exposure chamber 5
Guided to 7. Then, the stepper uses this SOR light (X
Line) is used to expose the photoresist film applied to the surface of the semiconductor wafer 25. Normally, the exposure is performed by equal-magnification transfer. When a fine pattern of 0.1 μm or less is transferred using a unity transfer system,
In order to suppress the blurring of the pattern, an X-ray mask 24, which is an exposure mask (exposure master), and a wafer 25, which is a substrate to be exposed, are opposed to each other with a small gap (gap) of usually 20 μm or less facing each other. Need to do.

【００１０】しかし、実際のＳＯＲ光（Ｘ線）を用いた
露光の手順を考慮すると、Ｘ線マスク２４とウェハ２５
の相対位置を調整する作業が必要であり、このための移
動の際には１０μｍ以下の距離に接近することが頻繁に
起こりうる。一方、被露光基板となるウェハ２５の表面
には感光性の高分子樹脂であるレジストが塗布されてい
るため、Ｘ線マスク２４の表面に高々１０μｍ程度の異
物が存在していた場合でも、前述の様にＸ線マスク２４
とウェハ２５が移動の際に１０μｍ程度まで接近する
と、ウェハ２５の表面のレジストが削り取られるため、
パターン欠陥の原因となるばかりでなく、削り取られた
レジストが異物側に付着して異物の見かけの大きさが徐
々に大きくなり、やがては巨大に成長した異物が剥落し
てＸ線マスク２４とウェハ２５の間に巻き込まれること
により高々数μｍの厚さしかないＸ線マスク２４のＸ線
透過性基板（メンブレン）が破壊される事がある。However, considering the procedure of exposure using actual SOR light (X-ray), the X-ray mask 24 and the wafer 25 are
It is necessary to adjust the relative position of the above, and when moving for this, it is possible to frequently approach a distance of 10 μm or less. On the other hand, since the surface of the wafer 25 to be exposed is coated with a resist, which is a photosensitive polymer resin, even if foreign matter of about 10 μm is present on the surface of the X-ray mask 24, X-ray mask 24 like
When the wafer 25 moves to about 10 μm, the resist on the surface of the wafer 25 is scraped off.
Not only is it a cause of pattern defects, but the scraped resist adheres to the foreign matter side, and the apparent size of the foreign matter gradually increases. By being caught between 25, the X-ray transparent substrate (membrane) of the X-ray mask 24 having a thickness of several μm at most may be destroyed.

【００１１】従来、このような問題に対処するためにい
くつかの手段が講じられている。例えば、通常のウェハ
用のゴミ検査装置を転用して、予め露光前のＸ線マスク
２４の表面の異物を検査する方法があるが、このような
方法は、実際に異物の付着し易いエッジ近傍において
は、異物を検出することが困難である。また、ワイヤや
ナイフエッジ等をマスク表面近傍で走査することによ
り、物理的に異物を検出・除去する方法もあるが、この
場合、除去された異物が粉砕されて新たなパターン欠陥
を招く恐れがある。さらに付け加えるならば、上述の２
つの方法では、マスクが露光位置でない場所で異物の検
出を行う必要があるため、実際の露光位置にある状態で
の検出が出来ず、搬送途中で付着した異物や、前述の様
に露光中に形成あるいは成長した異物の検出が困難であ
るという問題がある。Conventionally, some means have been taken to deal with such a problem. For example, there is a method of previously inspecting foreign matter on the surface of the X-ray mask 24 before exposure by diverting a normal wafer dust inspection apparatus. Such a method is, however, used in the vicinity of the edge where foreign matter is actually likely to adhere. In, it is difficult to detect a foreign substance. There is also a method of physically detecting and removing foreign matter by scanning a wire or knife edge in the vicinity of the mask surface, but in this case, the removed foreign matter may be crushed to cause a new pattern defect. is there. To add further, the above 2
With one of the methods, it is necessary to detect foreign matter at a position where the mask is not at the exposure position, so it is not possible to detect it at the actual exposure position. There is a problem that it is difficult to detect the formed or grown foreign matter.

【００１２】このようなマスク表面の異物の付着の問題
は、Ｘ線露光の場合に限られず、光露光方式でも、近接
露光やコンタクト露光を行う場合には発生する問題であ
る。The problem of adhesion of foreign matter on the surface of the mask is not limited to the case of X-ray exposure, and is a problem that occurs when proximity exposure or contact exposure is performed even in the optical exposure method.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来、被
測定試料の主表面上に光透過性のある物質が薄く貼り付
いた灰色部分によるソフト欠陥は、検出し難いという問
題点があった。As described above, conventionally, there has been a problem that it is difficult to detect a soft defect due to a gray portion in which a light-transmitting substance is thinly adhered to the main surface of a sample to be measured. .

【００１４】同様に、位相シフトマスクの欠陥の検査
が、位相シフトパターンを有しないＣｒマスクの欠陥の
検査よりも検出感度が低下する問題があった。Similarly, the inspection of defects of the phase shift mask has a problem that the detection sensitivity is lower than the inspection of defects of the Cr mask having no phase shift pattern.

【００１５】さらに、Ｘ線露光等の近接露光方式やコン
タクト露光方式においてはマスク表面に付着した異物は
転写欠陥のみならず、高価なマスクの破壊の原因とさえ
なりうるにも拘わらず、エッジ近傍を含めたマスク表面
の異物の検出方法として有効な手段は容易に得られない
という問題があった。Further, in the proximity exposure method such as the X-ray exposure method or the contact exposure method, the foreign matter adhering to the mask surface may cause not only a transfer defect but also an expensive mask destruction, but in the vicinity of the edge. However, there is a problem in that an effective method for detecting foreign matter on the mask surface including the above cannot be easily obtained.

【００１６】特に実際の露光時の露光位置において、露
光中に形成あるいは成長した異物の検出を行うことが出
来ないという問題があった。In particular, there is a problem in that it is impossible to detect foreign matter formed or grown during exposure at the exposure position during actual exposure.

【００１７】上記問題点を鑑み、本発明の目的は、位相
シフトマスクの欠陥検査やソフト欠陥の検出感度を向上
させることが可能な欠陥検査装置を提供することにあ
る。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a defect inspection apparatus capable of improving the defect inspection of a phase shift mask and the detection sensitivity of soft defects.

【００１８】本発明の他の目的は、被測定試料の主表面
の異物等の欠陥の検出を、非接触で行う事が可能な欠陥
検出装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a defect detection apparatus capable of non-contact detection of defects such as foreign matter on the main surface of a sample to be measured.

【００１９】本発明のさらに他の目的は、位相シフトマ
スクの欠陥検査やソフト欠陥の検出感度を向上させるこ
とが可能な欠陥検査方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a defect inspection method capable of improving the defect inspection of a phase shift mask and the detection sensitivity of soft defects.

【００２０】本発明のさらに他の目的は、被測定試料の
主表面の異物等の欠陥の検出を、非接触で行う事が可能
な欠陥検出方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a defect detection method capable of non-contact detection of defects such as foreign matter on the main surface of a sample to be measured.

【００２１】本発明のさらに他の目的は、露光用マスク
の主表面の異物等の欠陥の検出を、露光用マスクのエッ
ジ部分を含む全面で、非接触で行う事が出来、転写欠陥
の低減や、露光用マスクの破損の危険の回避を図る事が
可能な露光装置を提供することにある。Still another object of the present invention is to detect defects such as foreign matter on the main surface of the exposure mask in a non-contact manner over the entire surface including the edge portion of the exposure mask, thus reducing transfer defects. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of avoiding the risk of damage to the exposure mask.

【００２２】本発明のさらに他の目的は、露光用マスク
の主表面の異物等の欠陥の検出を、露光用マスクのエッ
ジ部分を含む全面で、非接触で行う事が出来、転写欠陥
の低減や、露光用マスクの破損の危険の回避を図る事が
可能な露光方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to detect defects such as foreign matter on the main surface of the exposure mask in a non-contact manner over the entire surface including the edge portion of the exposure mask, thus reducing transfer defects. Another object of the present invention is to provide an exposure method capable of avoiding the risk of damage to the exposure mask.

【００２３】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の特徴は、対向する第１及び第２の主
表面を有する透明な被測定試料の第２の主表面上に配置
されたパターンの欠陥を検出する装置であって、被測定
試料の屈折率と被測定試料の雰囲気の屈折率とで決定さ
れる全反射する角度となるように、被測定試料の第２の
主表面に対する被測定試料中での入射角を調整し、被測
定試料の側面方向から検査光を入射させる側面照明系
と、第２の主表面から出射した検査光を集光する光学系
と、光学系で集光された検査光を検出する検出器とから
少なくとも構成された欠陥検出装置であることである。
なお、本明細書においては、付着物質や異物と区別した
「狭義の欠陥」と、付着物質や異物及びこの「狭義の欠
陥」とを含む「広義の欠陥」の二通りの用語を用いてい
る。以下の第２乃至第６の特徴においても同様である
が、本発明の第１の特徴における欠陥は「広義の欠陥」
である。同様に、特許請求の範囲記載の欠陥は「広義の
欠陥」であることに留意されたい。また、本発明におけ
る「全反射する角度」とは、全反射臨界角θ_cとほぼ等
しいか、もしくは全反射臨界角θ_cより若干大きな入射
角を意味することに留意されたい。In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is to provide a second main surface of a transparent sample to be measured having opposing first and second main surfaces. An apparatus for detecting defects in an arranged pattern, wherein a second total reflection angle of the sample to be measured is set to an angle of total reflection determined by a refractive index of the sample to be measured and a refractive index of an atmosphere of the sample to be measured. A side illumination system which adjusts an incident angle in the sample to be measured with respect to the main surface and makes inspection light incident from a side surface direction of the sample to be measured, and an optical system which condenses the inspection light emitted from the second main surface, That is, the defect detection device is composed at least of a detector for detecting the inspection light condensed by the optical system.
In the present specification, two terms are used: "a defect in a narrow sense", which is distinguished from an attached substance or a foreign substance, and "a defect in a broad sense", which includes the attached substance or a foreign substance and this "defect in the narrow sense". . The same applies to the following second to sixth features, but the defect in the first feature of the present invention is "a defect in a broad sense".
Is. Similarly, note that the claimed defects are "broad defects." Further, the "total reflection angle" in the present invention, it should be noted that means about equal to, or slightly larger incident angle than the total reflection critical angle theta _c total reflection critical angle theta _c.

【００２４】従来の照明方法においては、マスク等の被
測定試料の主表面上（第２の主表面上）に薄く貼り付い
た光透過性の有る欠陥は、照明光の光量の減少があまり
無くそのまま光は透過してしまうため検出し難い。そこ
で、本発明の第１の特徴においては、被測定試料の側面
から被測定試料内へ照明光を誘導する。この時、被測定
試料内に誘導された照明光は、パターンの描かれている
第２の主表面で全反射する角度となるように光が入射す
るように設定されている。もし、この時、被測定試料面
に光透過性のある欠陥が付着していた場合、この部分で
の全反射の角度は全反射臨界角θ_cよりも大きくなり、
被測定試料面から欠陥内へ光が進入する事になる。そし
て、欠陥から漏れ出す光により、ソフト欠陥や位相シフ
トマスクが検出し易くなり欠陥検出の感度を向上させる
ものである。In the conventional illumination method, a light-transmitting defect that is thinly adhered to the main surface (second main surface) of the sample to be measured, such as a mask, does not significantly reduce the amount of illumination light. Light is transmitted as it is, making it difficult to detect. Therefore, in the first feature of the present invention, the illumination light is guided from the side surface of the measured sample into the measured sample. At this time, the illumination light guided into the sample to be measured is set so that the light is incident so that the illumination light has an angle of total reflection on the second main surface on which the pattern is drawn. If, at this time, a defect having optical transparency is attached to the surface of the sample to be measured, the angle of total reflection at this portion becomes larger than the total reflection critical angle θ _c ,
Light will enter the defect from the surface of the sample to be measured. Then, the light leaking from the defect makes it easier to detect the soft defect and the phase shift mask, and improves the sensitivity of defect detection.

【００２５】本発明の第１の特徴は、従来検出し難い光
透過性のあるハーフトーンマスクの欠陥検出やソフト欠
陥等を、被測定試料の側面から検査光を照射し、被測定
試料面で全反射する角度で反射するようにし、被測定試
料面に付着している欠陥の所から漏れ出す検査光により
欠陥の検出を行うものである。したがって、本発明の第
１の特徴の方式は、従来技術の透過照明、反射照明の照
明光学系をそのまま用いることができる。即ち、従来の
照明光学系を使用して、従来技術と同様の検査を行い、
それでも検出し難い欠陥についての補助的な検査を本発
明の側面証明系を用いて実行する事によって、従来の照
明方法の利点はそのまま使用し、従来技術が苦手とした
位相シフトマスクの欠陥検査やソフト欠陥の検出パター
ンの欠陥検査等の検出感度を向上できる。この結果、総
合的な欠陥検出感度を向上させることができる。The first feature of the present invention is to irradiate an inspection light from the side surface of the sample to be measured to detect defects such as a defect detection and a soft defect of a light-transmitting halftone mask which is difficult to detect in the past, and The light is reflected at the angle of total reflection, and the defect is detected by the inspection light leaking from the defect adhering to the surface of the sample to be measured. Therefore, the method of the first feature of the present invention can use the illumination optical system of the transmission illumination and the reflection illumination of the prior art as they are. That is, using the conventional illumination optical system, perform the same inspection as the conventional technique,
Still, by performing an auxiliary inspection for a defect that is difficult to detect by using the side proof system of the present invention, the advantage of the conventional illumination method is used as it is, and the defect inspection of the phase shift mask, which the conventional technique is not good at, is performed. It is possible to improve the detection sensitivity of the defect inspection of the soft defect detection pattern. As a result, the overall defect detection sensitivity can be improved.

【００２６】本発明の第２の特徴は、被測定試料の主表
面に近接して配置された第１の主表面およびこの第１の
主表面に対向した第２の主表面とを有する光学素子と、
この光学素子の屈折率と光学素子の雰囲気の屈折率とで
決定される全反射する角度となるように、光学素子の第
２の主表面に対する光学素子中での入射角を調整し、検
査光を光学素子に入射させる照明系と、第２の主表面か
ら出射した検査光を集光する光学系と、この光学系で集
光された検査光を検出する検出器とから少なくとも構成
された欠陥検出装置であることである。A second feature of the present invention is an optical element having a first main surface arranged in the vicinity of the main surface of a sample to be measured and a second main surface facing the first main surface. When,
The incident angle in the optical element with respect to the second main surface of the optical element is adjusted so that the angle of total reflection is determined by the refractive index of the optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element. A defect including at least an illumination system that makes light incident on an optical element, an optical system that collects the inspection light emitted from the second main surface, and a detector that detects the inspection light collected by the optical system. It is a detection device.

【００２７】本発明の第２の特徴においては、光学素子
に検査光を入射し、光学素子の表面に減衰波（いわゆる
エバネッセント光）を形成する。この減衰波の到達距離
内に、光学素子の屈折率と異なる屈折率を有する欠陥が
存在すると、この欠陥が光学素子に直接接していなくて
も、減衰波の一部が散乱される。エバネッセント光は、
光学素子内の元々の検査光と異なる角度で伝播するが、
元々の検査光の入射角が全反射臨界角θ_cとほぼ同じ
か、もしくは全反射臨界角θ_cより若干大きな入射角に
設定されているので、散乱を受けた検査光の一部は再び
全反射を起こすこと無く、光学素子の第２の主表面から
放出される。そこで、この光学素子の第２の主表面から
放出される光を光学系を用いて検出器で検知する事によ
り、光学素子の表面の減衰波の到達領域内にある欠陥を
非接触のまま検知することが可能となる。したがって、
被測定試料破壊や破損の危険性を伴うことなく、被測定
試料のエッジ部分を含む全面で、簡単に被測定試料表面
の欠陥の検出をする事が出来る。In the second aspect of the present invention, the inspection light is made incident on the optical element to form an attenuation wave (so-called evanescent light) on the surface of the optical element. If a defect having a refractive index different from the refractive index of the optical element exists within the reaching distance of the damped wave, a part of the damped wave is scattered even if the defect is not in direct contact with the optical element. Evanescent light
It propagates at a different angle than the original inspection light in the optical element,
Original incidence angle of the inspection light or substantially the same as the total reflection critical angle theta _c, or because it is set slightly larger incident angle than the total reflection critical angle theta _c, part of the inspection light received scattered All again It is emitted from the second major surface of the optical element without causing reflection. Therefore, by detecting the light emitted from the second main surface of the optical element with a detector using an optical system, the defect in the arrival region of the attenuated wave on the surface of the optical element can be detected without contact. It becomes possible to do. Therefore,
Defects on the surface of the sample to be measured can be easily detected on the entire surface including the edge portion of the sample to be measured without risk of destruction or breakage of the sample to be measured.

【００２８】本発明の第３の特徴は、対向する第１及び
第２の主表面を有する透明な被測定試料の第２の主表面
上に配置されたパターンの欠陥を検出する方法であっ
て、被測定試料の屈折率と被測定試料の雰囲気の屈折率
とで決定される全反射する角度となるように、被測定試
料の第２の主表面に対する被測定試料中での入射角を調
整し、被測定試料の側面方向から検査光を入射させるス
テップと、第２の主表面から出射した検査光を集光する
ステップと、集光された検査光を検出するステップとか
ら少なくとも構成され欠陥検出方法であることである。A third feature of the present invention is a method for detecting a defect of a pattern arranged on a second main surface of a transparent sample to be measured having opposing first and second main surfaces. Adjusting the incident angle in the measured sample with respect to the second main surface of the measured sample such that the angle of total reflection is determined by the refractive index of the measured sample and the refractive index of the atmosphere of the measured sample. Then, the inspection light is incident from the side surface of the sample to be measured, the inspection light emitted from the second main surface is condensed, and the condensed inspection light is detected. It is a detection method.

【００２９】本発明の第３の特徴においては、本発明の
第１の特徴と同様な原理により、被測定試料面から欠陥
内へ光が進入する事になる。そして、欠陥から漏れ出す
光により、ソフト欠陥や位相シフトマスクが検出でき
る。In the third feature of the present invention, light enters the defect from the surface of the sample to be measured according to the same principle as the first feature of the present invention. The soft defect and the phase shift mask can be detected by the light leaking from the defect.

【００３０】本発明の第３の特徴に係る欠陥検出方法に
よれば、従来の欠陥検出装置の透過照明、反射照明の照
明光学系をそのまま用いて、簡単に、従来技術が苦手と
した位相シフトマスクの欠陥検査やソフト欠陥の検出パ
ターンの欠陥検査の検出感度を向上できる。この結果、
総合的な欠陥検出感度を向上させることができる。According to the defect detecting method of the third aspect of the present invention, the phase shift which the conventional technique is not good at can be simply performed by using the illumination optical system of the conventional illumination detecting device for transmitting illumination and reflecting illumination. It is possible to improve the detection sensitivity of mask defect inspection and soft defect detection pattern defect inspection. As a result,
The overall defect detection sensitivity can be improved.

【００３１】本発明の第４の特徴は、被測定試料の主表
面に近接して、第１の主表面およびこの第１の主表面に
対向した第２の主表面とを有する光学素子を配置するス
テップと、光学素子の屈折率と光学素子の雰囲気の屈折
率とで決定される全反射する角度となるように、光学素
子の第２の主表面に対する光学素子中での入射角を調整
し、検査光を光学素子に入射させるステップと、第２の
主表面から出射した検査光を集光するステップと、集光
された検査光を検出するステップとから少なくとも構成
された欠陥検出方法であることである。A fourth feature of the present invention is to dispose an optical element having a first main surface and a second main surface facing the first main surface in the vicinity of the main surface of the sample to be measured. And the angle of incidence in the optical element with respect to the second main surface of the optical element so that the angle of total reflection is determined by the refractive index of the optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element. A defect detection method comprising at least a step of causing inspection light to enter an optical element, a step of condensing the inspection light emitted from the second main surface, and a step of detecting the condensed inspection light. That is.

【００３２】本発明の第４の特徴によれば、本発明の第
２の特徴と同様な原理により、光学素子の第２の主表面
から放出される光を検知する事により、欠陥を非接触の
まま検知することが可能となる。したがって、被測定試
料破壊や破損の危険性を伴うことなく、被測定試料のエ
ッジ部分を含む全面で、簡単に被測定試料表面の欠陥の
検出をする事が出来る。According to the fourth feature of the present invention, by detecting the light emitted from the second main surface of the optical element according to the same principle as the second feature of the present invention, the defect is not contacted. It is possible to detect as it is. Therefore, it is possible to easily detect a defect on the surface of the measured sample on the entire surface including the edge portion of the measured sample without the risk of destruction or breakage of the measured sample.

【００３３】本発明の第５の特徴は、露光用マスクを保
持するマスクステージと、露光用マスクの主表面に近接
して配置された第１の主表面および第１の主表面に対向
した第２の主表面とを有する光学素子と、被露光基板お
よび光学素子とを保持するウェハステージと、露光用マ
スクと被露光基板との間隔および露光用マスクと光学素
子の第１の主表面との間隔を調整し、露光用マスクの位
置に被露光基板および光学素子を逐次移動する駆動機構
と、光学素子の屈折率と光学素子の雰囲気の屈折率とで
決定される全反射する角度となるように、第２の主表面
に対する光学素子中での入射角を調整し、検査光を光学
素子に入射させる照明系と、第２の主表面から出射した
検査光を集光する光学系と、この光学系で集光された検
査光を測定して、露光用マスクの主表面上の欠陥を検出
する検出器とから少なくとも構成された露光装置である
ことである。A fifth feature of the present invention is that the mask stage for holding the exposure mask, the first main surface arranged close to the main surface of the exposure mask, and the first main surface facing the first main surface. An optical element having two main surfaces, a wafer stage for holding the substrate to be exposed and the optical element, an interval between the exposure mask and the substrate to be exposed, and the first main surface of the exposure mask and the optical element. A drive mechanism that adjusts the distance and sequentially moves the substrate to be exposed and the optical element to the position of the exposure mask, and an angle for total reflection determined by the refractive index of the optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element. In addition, an illumination system that adjusts an incident angle in the optical element with respect to the second main surface and makes the inspection light incident on the optical element, and an optical system that condenses the inspection light emitted from the second main surface, By measuring the inspection light collected by the optical system, It is that from a detector for detecting defects on the main surface of the light mask is at least configured exposure apparatus.

【００３４】本発明の第５の特徴によれば、本発明の第
２の特徴と同様な原理により、露光用マスクの主表面に
付着した欠陥を非接触のまま検知することが可能とな
る。したがって、露光用マスクの主表面の欠陥の検出
を、露光用マスクのエッジ部分を含む全面で、非接触で
行う事が出来、転写欠陥の低減や、高価で破損しやすい
露光用マスクの破損の危険の回避を図る事が可能とな
る。According to the fifth feature of the present invention, it is possible to detect the defects adhering to the main surface of the exposure mask without being contacted by the same principle as the second feature of the present invention. Therefore, it is possible to detect defects on the main surface of the exposure mask in a non-contact manner over the entire surface including the edge portion of the exposure mask, reduce transfer defects, and prevent damage to the exposure mask that is expensive and easily damaged. It is possible to avoid danger.

【００３５】本発明の第６の特徴は、露光用マスクの主
表面に近接して光学素子を配置するステップと、この光
学素子の屈折率と光学素子の雰囲気の屈折率とで決定さ
れる全反射する角度となるように、光学素子の一方の主
表面に対する光学素子中での入射角を調整し、検査光を
光学素子に入射させるステップと、第２の主表面から出
射した検査光を測定して、露光用マスクの主表面上の欠
陥を検出するステップとから少なくとも構成された露光
方法であることである。The sixth feature of the present invention is determined by the step of arranging the optical element close to the main surface of the exposure mask, and the refractive index of this optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element. Adjusting the incident angle in the optical element with respect to one main surface of the optical element so that the reflection angle is obtained, and making the inspection light incident on the optical element, and measuring the inspection light emitted from the second main surface. And the step of detecting defects on the main surface of the exposure mask.

【００３６】本発明の第６の特徴によれば、本発明の第
２の特徴と同様な原理により、露光用マスクの主表面に
付着した欠陥を非接触のまま検知することが可能とな
る。したがって、露光用マスクの主表面の欠陥の検出
を、露光用マスクのエッジ部分を含む全面で、非接触で
行う事が出来、転写欠陥の低減や、高価で破損しやすい
露光用マスクの破損の危険の回避を図る事が可能とな
る。According to the sixth feature of the present invention, it is possible to detect the defects adhering to the main surface of the exposure mask without contacting them by the same principle as the second feature of the present invention. Therefore, it is possible to detect defects on the main surface of the exposure mask in a non-contact manner over the entire surface including the edge portion of the exposure mask, reduce transfer defects, and prevent damage to the exposure mask that is expensive and easily damaged. It is possible to avoid danger.

【００３７】例えば、露光用マスクが、露光の際に載置
される場所に新たに載置され、最初の被露光基板の露光
が行われる前に、少なくとも１回、欠陥を検出するステ
ップを行うようにすればよい。また、この少なくとも１
回の検査の後に、所定の露光処理毎に、露光用マスクの
検査を繰り返すようにしても良い。For example, the step of detecting a defect is performed at least once before the exposure mask is newly placed at a place to be placed during the exposure and the first exposure of the substrate to be exposed is performed. You can do it like this. Also, this at least 1
After the inspection is performed once, the inspection of the exposure mask may be repeated every predetermined exposure process.

【００３８】[0038]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００３９】（第１の実施の形態）図１に本発明の第１
の実施の形態に係る欠陥検査装置の照明光学系の概略図
を示す。本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検査装置
は、対向する第１及び第２の主表面を有する透明な被測
定試料（フォトマスク）５の第２の主表面（図１におい
てフォトマスク５の下面）上に配置されたパターン６の
欠陥を検出する装置であって、被測定試料（フォトマス
ク）５の屈折率ｎ₂とフォトマスク５の雰囲気の屈折率
ｎ₁とで決定される全反射臨界角θ_cとなるように、第２
の主表面に対するフォトマスク５中での入射角を調整
し、フォトマスク５の側面方向から検査光を入射させる
側面照明系４と、第２の主表面から出射した検査光を集
光する光学系（結像光学系）１２２と、光学系（結像光
学系）１２２で集光された検査光を検出する検出器７と
から少なくとも構成されている。側面照明系４は、光源
１３と照明レンズ１２３、及び入射角を調整するための
照明レンズ１２３を移動させるゴニオメータ等の角度調
整機構（図示省略）とから構成されている。本発明の第
１の実施の形態に係る欠陥検査装置は、さらに、このフ
ォトマスク５を挟んで反対側（フォトマスク５の上面
側）に、透過照明光学系２を用意している。透過照明光
学系２は、光源１１と照明レンズ１２１とから構成され
ている。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of an illumination optical system of the defect inspection apparatus according to the embodiment of FIG. The defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a second main surface (photomask in FIG. 1) of a transparent sample to be measured (photomask) 5 having first and second main surfaces facing each other. Is a device for detecting a defect of the pattern 6 arranged on the lower surface 5) and is determined by the refractive index n _{2 of the} sample (photomask) 5 to be measured and the refractive index n ₁ of the atmosphere of the photomask 5. The second so that the critical angle for total internal reflection is θ _c
Side illumination system 4 for adjusting the incident angle in the photomask 5 with respect to the main surface of the photomask 5 and allowing the inspection light to enter from the side surface of the photomask 5, and an optical system for concentrating the inspection light emitted from the second main surface. It is composed at least of (imaging optical system) 122 and a detector 7 that detects the inspection light condensed by the optical system (imaging optical system) 122. The side illumination system 4 includes a light source 13, an illumination lens 123, and an angle adjustment mechanism (not shown) such as a goniometer that moves the illumination lens 123 for adjusting the incident angle. The defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention further has a transmission illumination optical system 2 on the opposite side (upper surface side of the photomask 5) with the photomask 5 interposed therebetween. The transmissive illumination optical system 2 includes a light source 11 and an illumination lens 121.

【００４０】図示を省略しているが、本発明の第１の実
施の形態に係る欠陥検査装置は、さらに、ホスト計算機
とこれに接続された周辺機器からなる欠陥判定システム
を具備している。この欠陥判定システムにより、検出手
段７で観察されたデータと、このパターンを製作するた
めに用いた設計パターンデータとを適当な欠陥検出アル
ゴリズムによって比較される。すなわち、検出手段７に
はセンサ回路が接続され、検出手段７によって光電変換
された測定信号をセンサ回路等によりによってＡ／Ｄ変
換して測定パターンデータを生成するように構成されて
いる。一方、フォトマスク５上へのパターン６の形成時
に用いたパターン設計データは、磁気ディスク等のデー
タメモリに格納されている。ホスト計算機には、設計デ
ータ展開回路が接続され、設計データ展開回路にはフィ
ルタが接続されている。フィルタの出力とセンサ回路の
出力はともに比較回路に接続されている。Although not shown, the defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention further includes a defect judgment system including a host computer and peripheral devices connected thereto. With this defect judgment system, the data observed by the detection means 7 and the design pattern data used for manufacturing this pattern are compared by an appropriate defect detection algorithm. That is, a sensor circuit is connected to the detection means 7, and the measurement signal photoelectrically converted by the detection means 7 is A / D converted by the sensor circuit or the like to generate measurement pattern data. On the other hand, the pattern design data used when forming the pattern 6 on the photomask 5 is stored in a data memory such as a magnetic disk. A design data expansion circuit is connected to the host computer, and a filter is connected to the design data expansion circuit. The output of the filter and the output of the sensor circuit are both connected to the comparison circuit.

【００４１】図１に示した欠陥検出装置における透過照
明の照明方法は、光源１１を出た照明光が、透過照明系
２の照明レンズ１２１によりフォトマスク５を照射し、
マスクを透過した光が検出手段７により光の強度分布と
なって検出手段７により検出される。検出手段７上に結
像されたパターンの像は、検出手段７によって光電変換
され、測定信号を出力する。この測定信号はさらにセン
サ回路等によりによってＡ／Ｄ変換され、測定パターン
データを生成する。一方、データメモリに格納されたパ
ターン設計データは、ホスト計算機を通して設計データ
展開回路に読み出され、設計データ展開回路は、パター
ン設計データを２値データに変換し、このデータをフィ
ルタを介して比較回路に送る。フィルタは、送られてき
た図形のデータに適切なフィルタ処理を施す。これはセ
ンサ回路から得られた測定パターンデータは、拡大光学
系（結像光学系）１２２の解像特性や検出手段７のアパ
ーチャ効果等によってフィルタが作用した状態にあるた
め、設計側のデータにもフィルタ処理を施して、測定パ
ターンデータに合わせるためである。比較回路は、測定
パターンデータと適切なフィルタ処理の施された設計デ
ータとを適切なアルゴリズムに従って比較し、一致しな
い場合には、パターン欠陥有りと判定する。In the illumination method of transmitted illumination in the defect detection apparatus shown in FIG. 1, the illumination light emitted from the light source 11 illuminates the photomask 5 by the illumination lens 121 of the transmitted illumination system 2,
The light transmitted through the mask is detected by the detecting means 7 as a light intensity distribution of the detecting means 7. The image of the pattern formed on the detection means 7 is photoelectrically converted by the detection means 7 and a measurement signal is output. This measurement signal is further A / D converted by a sensor circuit or the like to generate measurement pattern data. On the other hand, the pattern design data stored in the data memory is read out to the design data developing circuit through the host computer, and the design data developing circuit converts the pattern design data into binary data and compares this data through a filter. Send to the circuit. The filter performs appropriate filtering on the sent graphic data. This is because the measurement pattern data obtained from the sensor circuit is in a state in which the filter acts due to the resolution characteristics of the magnifying optical system (imaging optical system) 122, the aperture effect of the detecting means 7, etc. This is also for performing filter processing to match the measurement pattern data. The comparison circuit compares the measured pattern data with the design data that has been subjected to appropriate filtering according to an appropriate algorithm, and if they do not match, determines that there is a pattern defect.

【００４２】また、光源１３を出た照明光は、側面照明
系４の照明レンズ１２３により、フォトマスク５の右側
面よりマスク内へ誘導される。フォトマスク５の内部に
誘導された光は、図２（ａ）の様にマスク面内で光が全
反射するような全反射臨界角 θ_c≧sin^-1（ｎ₂／ｎ₁） …(1) に設定されているので、フォトマスク５の第２の主表面
（下面）に何も付着物質が無ければ、光は全て反射し左
側面から出て行く事になる（なお、本発明の実施の形態
の記載においては、請求項記載の「広義の欠陥」ではな
く、「付着物質」や「異物」を明記して、より具体的に
説明する）。The illumination light emitted from the light source 13 is guided by the illumination lens 123 of the side illumination system 4 into the mask from the right side surface of the photomask 5. The light guided inside the photomask 5 has a total reflection critical angle θ _c ≧ sin ⁻¹ (n ₂ / n ₁ ) ... () so that the light is totally reflected on the mask surface as shown in FIG. Since it is set to 1), if there is no attached substance on the second main surface (lower surface) of the photomask 5, all the light will be reflected and will go out from the left side surface (note that in the present invention, In the description of the embodiments, "adherent substances" and "foreign substances" will be clearly described instead of "defective defects in a broad sense" in the claims for more specific description).

【００４３】もしこの時、図２（ｂ）に示す様に、フォ
トマスク５の第２の主表面に屈折率ｎ₃（ｎ₃＞ｎ₁）の
透過性のある物質１００が付着していれば（例えばソフ
ト欠陥が生じた場合）、フォトマスク５の第２の主表面
で全反射していた光が付着物質１００内へ進入し、付着
物質１００の表面から大気（フォトマスク５の雰囲気）
中へ漏れる事になる。この光を結像光学系１２２で集光
し、検出手段７で検出すれば、付着物質１００の有無が
判定できる。At this time, as shown in FIG. 2B, the transparent substance 100 having the refractive index n ₃ (n ₃ > n ₁ ) is adhered to the second main surface of the photomask 5. If (for example, a soft defect occurs), the light that has been totally reflected on the second main surface of the photomask 5 enters the adhering substance 100, and the atmosphere from the surface of the adhering substance 100 (the atmosphere of the photomask 5).
It will leak inside. If this light is collected by the imaging optical system 122 and detected by the detecting means 7, the presence or absence of the attached substance 100 can be determined.

【００４４】また図２（ｃ）の様に、フォトマスク５の
第２の主表面に屈折率ｎ₃（ｎ₃＞ｎ₁）の光透過性のあ
る物質で位相シフト部１０１が作成されたハーフトーン
マスクの場合も同様である。この場合も、光源１３を出
た照明光は、側面照明系４の照明レンズ１２３により、
フォトマスク５の右側面よりマスク内へ誘導される。フ
ォトマスク５の内部に誘導された光は、図２（ｃ）の様
にマスク面内で光が全反射するような全反射臨界角θ_c
に設定されているので、フォトマスク５の第２の主表面
（下面）に位相シフト部１０１が無ければ、光は全て反
射し左側面から出て行く事になる。しかし、フォトマス
ク５の第２の主表面（下面）に位相シフト部１０１が形
成されていれば、位相シフト部１０１へ進入した光は、
位相シフト部の表面形状にもよるが、基本的には位相シ
フト部１０１のエッジ部分から漏れ出し、この漏れ出し
た光を結像光学系１２２で集光し、検出手段７で検出す
る事により位相シフト部の形状を認識する事ができる。Further, as shown in FIG. 2C, the phase shift portion 101 is formed on the second main surface of the photomask 5 with a light-transmitting substance having a refractive index n ₃ (n ₃ > n ₁ ). The same applies to the case of a halftone mask. In this case also, the illumination light emitted from the light source 13 is reflected by the illumination lens 123 of the side illumination system 4.
It is guided from the right side surface of the photomask 5 into the mask. The light guided inside the photomask 5 has a total reflection critical angle θ _c such that the light is totally reflected on the mask surface as shown in FIG. 2C.
Therefore, if there is no phase shift portion 101 on the second main surface (lower surface) of the photomask 5, all the light is reflected and goes out from the left side surface. However, if the phase shift portion 101 is formed on the second main surface (lower surface) of the photomask 5, the light that has entered the phase shift portion 101 is
Although it depends on the surface shape of the phase shift unit, basically, by leaking from the edge portion of the phase shift unit 101, condensing the leaked light by the imaging optical system 122, and detecting it by the detecting means 7, The shape of the phase shift part can be recognized.

【００４５】図３は本発明の第１の実施の形態の変形例
に係る欠陥検査装置の照明光学系の概略図を示す。この
変形例に係る欠陥検査装置は、図１の構成に加え、フォ
トマスク５の第２の主表面（下面）側に反射照明光学系
３を具備している。反射照明光学系３は、光源１２、ハ
ーフミラー８及び結像光学系を兼ねた照射レンズ１２２
とから構成されている。FIG. 3 shows a schematic view of an illumination optical system of a defect inspection apparatus according to a modification of the first embodiment of the present invention. The defect inspection apparatus according to this modification includes a reflection illumination optical system 3 on the second main surface (lower surface) side of the photomask 5 in addition to the configuration of FIG. The reflective illumination optical system 3 includes a light source 12, a half mirror 8, and an irradiation lens 122 that also serves as an imaging optical system.
It consists of and.

【００４６】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る
欠陥検査装置においては、光源１２から出た適当な波長
の照明光を、ハーフミラー８及び照射レンズ（結像光学
系）１２２を用いて、フォトマスク５に照射し、パター
ン６の描かれたフォトマスク５の第２の主表面（下面）
から反射してきた光を結像光学系１２２で集光し、検出
手段７で観察し、欠陥を検出できる。光源１１を出た照
明光が、透過照明系２の照明レンズ１２１によりフォト
マスク５を照射し、マスクを透過した光を結像光学系１
２２で集光し、検出手段７で観察し、欠陥を検出するの
は、図１と同様である。このようにして検出された光の
強度分布からフォトマスク５上のパターン６を測定し、
パターンデータとの比較などを行い、マスクに描画され
たパターンの欠陥を検出する。In the defect inspection apparatus according to the modified example of the first embodiment of the present invention, the illumination light having an appropriate wavelength emitted from the light source 12 is passed through the half mirror 8 and the irradiation lens (imaging optical system) 122. The second main surface (lower surface) of the photomask 5 on which the pattern 6 is drawn by irradiating the photomask 5 with
It is possible to detect the defect by collecting the light reflected by the imaging optical system 122 and observing it with the detecting means 7. The illumination light emitted from the light source 11 irradiates the photomask 5 with the illumination lens 121 of the transmissive illumination system 2, and the light transmitted through the mask is image-forming optical system 1
It is the same as in FIG. 1 that a defect is detected by collecting light at 22 and observing by the detecting means 7. The pattern 6 on the photomask 5 is measured from the intensity distribution of the light thus detected,
The defect of the pattern drawn on the mask is detected by comparing with the pattern data.

【００４７】さらに本発明の第１の実施の形態の変形例
に係る欠陥検査装置は、図１と同様に、側面照明系４を
有し、光源１３を出た照明光は、側面照明系４の照明レ
ンズ１２３により、フォトマスク５の右側面よりフォト
マスク５の内部へ誘導される。フォトマスク５の内部へ
誘導された光は、図２（ａ）の様に、被測定試料（フォ
トマスク）５の屈折率ｎ₂とフォトマスク５の雰囲気の
屈折率ｎ₁とで決定される全反射臨界角θ_cとなるよう
に、第２の主表面に対するフォトマスク５中での入射角
を調整し、マスク面内で光が全反射するような全反射臨
界角θ_cに設定しておけば、フォトマスク５の第２の主
表面（下面）に何も付着物質が無ければ、光は全て反射
し左側面から出て行く事になる。しかし、フォトマスク
５の第２の主表面に透過性のある物質が付着していれ
ば、全反射すべき光が付着物質内へ進入し、付着物質の
表面から大気中へ漏れるので、付着物質の有無が判定で
きる。Further, the defect inspection apparatus according to the modification of the first embodiment of the present invention has a side illumination system 4 as in FIG. 1, and the illumination light emitted from the light source 13 is emitted from the side illumination system 4. The illumination lens 123 of the right side guides the light from the right side surface of the photomask 5 to the inside of the photomask 5. The light guided to the inside of the photomask 5 is determined by the refractive index n _{2 of the} sample to be measured (photomask) 5 and the refractive index n ₁ of the atmosphere of the photomask 5, as shown in FIG. as a total reflection critical angle theta _c, adjusts the angle of incidence in the photomask 5 with respect to the second main surface, by setting the total reflection critical angle theta _c as light is totally reflected in the mask plane In other words, if there is no attached substance on the second main surface (lower surface) of the photomask 5, all the light is reflected and goes out from the left side surface. However, if a transparent substance is attached to the second main surface of the photomask 5, the light to be totally reflected enters the attached substance and leaks from the surface of the attached substance into the atmosphere. The presence or absence of can be determined.

【００４８】なお、本発明の第１の実施の形態の欠陥検
査装置の側面照明系４は、図１及び図３に示すような光
源１３、照明レンズ１２３から構成される構造に限定さ
れる必要はない。例えば、光ファイバー等を用いて、第
２の主表面に対する被測定試料中での入射角が全反射臨
界角θ_cとなるように、被測定試料の側面方向から検査
光を入射させてもよい。さらに、図１及び図３において
は、被測定試料の右側面から検査光を入射させた場合を
示したが、フォトマスクのような４角形の平板形状の被
測定試料であれば、４つの側面の内のいずれから検査光
を入射させてもよい。さらに、４つの側面の内の２以上
から検査光を入射させてもよい。４つの側面の内の全部
から検査光を入射させればより高感度な欠陥検出が可能
となる。The side illumination system 4 of the defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention needs to be limited to the structure including the light source 13 and the illumination lens 123 as shown in FIGS. There is no. For example, using an optical fiber or the like, the inspection light may be incident from the side surface direction of the measured sample such that the incident angle in the measured sample with respect to the second main surface becomes the total reflection critical angle θ _c . Further, although FIGS. 1 and 3 show the case where the inspection light is made incident from the right side surface of the sample to be measured, if the sample to be measured is a quadrangular flat plate like a photomask, it has four side surfaces. The inspection light may be incident from any of the above. Furthermore, the inspection light may be incident from two or more of the four side surfaces. If the inspection light is made incident from all of the four side surfaces, it becomes possible to detect defects with higher sensitivity.

【００４９】また、構造が若干複雑化するが、側面照明
系４に対する専用の結像光学系を、第２の主表面から出
射した検査光が最も効率よく集光できる位置に配置して
も良い。たとえば、この専用の結像光学系は、第２の主
表面から出射した検査光の光軸に沿って、被測定試料の
第２の主表面上に対して斜め方向となるように配置すれ
ば良い。さらに、この専用の結像光学系を光ファイバー
を含めて構成してもよい。Although the structure is slightly complicated, a dedicated imaging optical system for the side illumination system 4 may be arranged at a position where the inspection light emitted from the second main surface can be condensed most efficiently. . For example, if this dedicated imaging optical system is arranged along the optical axis of the inspection light emitted from the second main surface so as to be oblique to the second main surface of the sample to be measured. good. Furthermore, this dedicated imaging optical system may be configured to include an optical fiber.

【００５０】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態に係る欠陥検査装置の主要部分を示す断面
図である。そして、図４のプリズム部分８２を拡大した
断面図を図５に示す。図４に示すように、本発明の第２
の実施の形態に係る欠陥検査装置は、被測定試料（Ｘ線
マスク）２４の主表面に近接して配置された、第１の主
表面およびこの第１の主表面に対向した第２の主表面と
を有する光学素子（プリズム）８２と、この光学素子の
屈折率ｎ₂と光学素子の雰囲気の屈折率ｎ₁とで決定され
る全反射臨界角θ_cとなるように、第２の主表面に対す
る光学素子（プリズム）８２中での入射角を調整し、検
査光を光学素子（プリズム）８２に入射させる照明系８
３ａ，８３ｂと、第２の主表面から出射した検査光を集
光する光学系（結像光学系）１２２と、この光学系（結
像光学系）１２２で集光された検査光を検出する検出器
７とから少なくとも構成されている。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a main part of the defect inspection device according to the embodiment of FIG. An enlarged sectional view of the prism portion 82 of FIG. 4 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the second aspect of the present invention
The defect inspecting apparatus according to the embodiment of the present invention includes a first main surface and a second main surface facing the first main surface, which are arranged close to the main surface of the sample to be measured (X-ray mask) 24. An optical element (prism) 82 having a surface, and a second main reflection angle θ _c determined by the refractive index n ₂ of this optical element and the refractive index n ₁ of the atmosphere of the optical element. Illumination system 8 that adjusts the incident angle in the optical element (prism) 82 with respect to the surface and makes the inspection light incident on the optical element (prism) 82.
3a and 83b, an optical system (imaging optical system) 122 that condenses the inspection light emitted from the second main surface, and the inspection light condensed by this optical system (imaging optical system) 122 is detected. At least a detector 7 is provided.

【００５１】本発明の第２の実施の形態の欠陥検査装置
においては、シリコンの単結晶から形成された光学素子
であるプリズム８２に赤外光を入射しプリズム８２の表
面に減衰波（いわゆるエバネッセント光）を形成する。
プリズム８２の表面の平坦度は、被測定試料（Ｘ線マス
ク）２４の表面の平坦度と同程度か、それ以上であれば
良い。指数関数的に減衰するエバネッセント光の到達距
離（振幅が１／ｅになる距離）は、全反射臨界角θ_cと
ほぼ同じ角度で光が入射した場合に最も大きくなり、そ
の大きさは波長の長さ程度にすることが可能である。こ
の減衰波の到達距離内に、異物のように、光学素子（プ
リズム）８２の屈折率ｎ₂と異なる屈折率を有する物質
が存在すると、異物が光学素子（プリズム）８２に直接
接していなくても、減衰波の一部が散乱される。エバネ
ッセント光は、プリズム８２内の元々の光と異なる角度
で伝播するが、元々の光の入射角が全反射臨界角θ_cと
ほぼ同じに設定されているので、散乱を受けた光の一部
は再び全反射を起こすこと無く、プリズム８２の第２の
主表面（下面）から放出される。そこで、このプリズム
８２の第２の主表面（下面）から放出される光を結像光
学系１２２を用いて検出器７で検知する事により、プリ
ズム８２の表面の減衰波の到達領域内にある異物を非接
触のまま検知することが可能となる。この検知方法は、
消光状態の背景から輝点を検出するので、検出系のノイ
ズにも強く、検出感度も良いという特徴がある。In the defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention, infrared light is incident on a prism 82, which is an optical element formed of a silicon single crystal, and an attenuation wave (so-called evanescent light) is incident on the surface of the prism 82. Light).
The flatness of the surface of the prism 82 may be the same as or higher than the flatness of the surface of the sample (X-ray mask) 24 to be measured. The arrival distance of exponentially decaying evanescent light (the distance at which the amplitude becomes 1 / e) becomes the largest when the light is incident at an angle substantially the same as the total reflection critical angle θ _c, and the magnitude of the wavelength is It can be about the length. If a substance having a refractive index different from the refractive index n ₂ of the optical element (prism) 82 exists within the reaching distance of the damping wave, the foreign matter is not in direct contact with the optical element (prism) 82. Also, part of the damped wave is scattered. The evanescent light propagates at a different angle from the original light in the prism 82, but since the incident angle of the original light is set to be substantially the same as the total reflection critical angle θ _c , a part of the scattered light is obtained. Is emitted from the second main surface (lower surface) of the prism 82 without causing total reflection again. Therefore, the light emitted from the second main surface (lower surface) of the prism 82 is detected by the detector 7 using the imaging optical system 122, so that it is within the arrival region of the attenuation wave on the surface of the prism 82. It is possible to detect a foreign object without contacting it. This detection method is
Since the bright spots are detected from the background in the extinguished state, it is resistant to noise in the detection system and has good detection sensitivity.

【００５２】例えば、波長５μｍの赤外線を検知光とし
て用いると、この波長に対するシリコンの屈折率ｎ₂は
約３．４２３である。従って、全反射臨界角θ_cは空気
の屈折率ｎ₁＝１として、 sinθ_c＝ｎ₁／ｎ₂ ＝１／ｎ₂ …(2) より約１７°である。この全反射臨界角θ_cが正確に設
定出来るように、赤外線照明光学系８３ａ，８３ｂに
は、出力光の角度を微調整する機構が備わっている。図
５に示すようにプリズム８２に光を入射する際には、側
面で全反射させる方法が用いられるが、この全反射を可
能とするためには、 ９０−（α−９０＋θ_c）＞θ_c …(3) すなわち、 α＜２（９０−θ_c） …(4) であることが要請される。また、検出光の分布に死角を
作らないためには、プリズム８２のＸ線マスク２４に対
向した部分の厚さをｄとして、プリズム８２の最大厚さ
Ｌの大きさが以下の条件を満たしている事が要請され
る。For example, when infrared rays having a wavelength of 5 μm are used as the detection light, the refractive index n _{2 of} silicon with respect to this wavelength is about 3.423. Therefore, the total reflection critical angle θ _c is about 17 ° from sin θ _c = n ₁ / n ₂ = 1 / n ₂ (2) with the refractive index n ₁ = 1 of air. The infrared illumination optical systems 83a and 83b are provided with a mechanism for finely adjusting the angle of output light so that the total reflection critical angle θ _c can be accurately set. As shown in FIG. 5, when light is incident on the prism 82, a method of causing total reflection on the side surface is used. To enable this total reflection, 90− (α−90 + θ _c )> θ _c (3) That is, it is required that α <2 (90−θ _c ) (4). Further, in order not to create a blind spot in the distribution of the detected light, the thickness of the portion of the prism 82 facing the X-ray mask 24 is set to d, and the maximum thickness L of the prism 82 satisfies the following conditions. Required to be present.

【００５３】 Ｌ＞２ｄ／（１−（tanαtanθ_c）^-1） …(５) 式(5)は正弦定理の応用である以下の式(6)を変形するこ
とにより得られる。L> 2d / (1− (tan αtan θ _c ) ⁻¹ ) (5) Equation (5) is obtained by modifying the following equation (6), which is an application of the sine theorem.

【００５４】[0054]

【数１】 ２ｄtanθ_c／sin（α−９０＋θ_c）＜（Ｌ／sinα）／sin（９０−θ_c） …(６) さらにプリズムへの入射角βは、プリズムの屈折率をｎ
₂、雰囲気の屈折率をｎ₁とすると、良く知られた屈折の
式を用いて、以下の条件を満たす必要があることがわか
る。[Number 1] _{2dtanθ c / sin (α-90} + θ c) <(L / sinα) / sin (90-θ c) ... (6) is further incident angle β of the prism, the refractive index of the prism n
_{2. If} the refractive index of the atmosphere is n ₁ , it is understood that the following conditions must be satisfied using a well-known refraction formula.

【００５５】 ｎ₁sinβ＝−ｎ₂sin（２α＋θ_c） …(7) 良く用いられる垂直入射（β＝０の近傍）の場合には、 ２α＋θ_c＝１８０ …(8) すなわち、 α＝９０−θ_c／２ …(9) とすれば良い。N ₁ sin β = −n ₂ sin (2α + θ _c ) ... (7) In the case of the normal incidence (near β = 0), 2α + θ _c = 180 (8) That is, α = 90− It may be θ _c / 2 (9).

【００５６】以上の条件に基づいて欠陥検査装置の設計
を行った。波長５μｍの赤外光を検出光として用いた場
合、シリコンのプリズム８２中の減衰波の到達距離は５
μｍ以上となる。本発明の第２の実施の形態において
は、赤外線検出器７の出力をモニターしつつ、面間隔測
定機能を有する位置決め機構を用いて、Ｘ線マスク２４
の表面とプリズム８２の表面を徐々に近づけることによ
り、異物がプリズム８２に接触する前に、異物の存在を
検知する事が出来る。前述のように、通常のＸ線露光条
件でのＸ線マスク２４とウェハの間隔は２０μｍ以下で
ある。したがって、異物の検知の際には、Ｘ線マスク表
面とプリズム表面を約３０μｍ離した状態から、たとえ
ば５μｍまで近づける事により検査できる。A defect inspection apparatus was designed based on the above conditions. When infrared light having a wavelength of 5 μm is used as the detection light, the reaching distance of the attenuated wave in the silicon prism 82 is 5
It becomes more than μm. In the second embodiment of the present invention, while monitoring the output of the infrared detector 7, an X-ray mask 24 is used by using a positioning mechanism having a surface distance measuring function.
The presence of the foreign matter can be detected before the foreign matter comes into contact with the prism 82 by gradually bringing the surface of the prism 82 and the surface of the prism 82 closer to each other. As described above, the distance between the X-ray mask 24 and the wafer under normal X-ray exposure conditions is 20 μm or less. Therefore, when detecting a foreign substance, the inspection can be performed by bringing the surface of the X-ray mask and the surface of the prism apart from each other by about 30 μm to, for example, 5 μm.

【００５７】本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検査
装置を用いたＸ線露光装置を図６に示す。図６に示すＸ
線露光装置はＳＯＲ光源５２とビームライン５１に接続
されたマスクステージ２６とウェハステージ２７から構
成されている。ＳＯＲ光源５２には、エネルギー６００
ＭｅＶの電子が周回しているＳＯＲリングが用いられて
いる。ＳＯＲリングの曲線部の曲率半径は０．６６ｍで
ある。そして、露光用のＸ線として、このＳＯＲリング
５２から輻射されたＳＯＲ光が、真空に排気されたビー
ムライン５１に導かれる。ビームライン５１を通る光
は、Ｘ線反射ミラー５３により反射された後、真空隔壁
となる膜厚２０μｍのＢｅ薄膜５４を経て、一気圧のＨ
ｅで満たされた露光室５７中に導かれる。FIG. 6 shows an X-ray exposure apparatus using the defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. X shown in FIG.
The line exposure apparatus is composed of a mask stage 26 and a wafer stage 27 connected to an SOR light source 52 and a beam line 51. The SOR light source 52 has energy 600
A SOR ring in which MeV electrons are orbiting is used. The radius of curvature of the curved portion of the SOR ring is 0.66 m. Then, as X-rays for exposure, the SOR light radiated from this SOR ring 52 is guided to the beam line 51 which is evacuated to a vacuum. The light passing through the beam line 51 is reflected by the X-ray reflection mirror 53, and then passes through a Be thin film 54 having a film thickness of 20 μm, which serves as a vacuum partition wall, and H of 1 atm.
It is guided into the exposure chamber 57 filled with e.

【００５８】この露光室５７の内部には、露光用マスク
（Ｘ線マスク）２４を保持するマスクステージ２６と、
被露光基板（ウェハ）２５および光学素子（プリズム）
８２とを保持するウェハステージ２７と、図４に示した
欠陥検査装置９３とが配置されている。Inside the exposure chamber 57, a mask stage 26 for holding an exposure mask (X-ray mask) 24,
Exposed substrate (wafer) 25 and optical element (prism)
The wafer stage 27 holding 82 and the defect inspection apparatus 93 shown in FIG. 4 are arranged.

【００５９】この露光室５７中に導かれたＳＯＲ光は、
マスクステージ２６のＸ線マスク２４を透過し、被露光
基板となるウェハ２５上に導かれる。このＳＯＲ光は、
ウェハ２５上で、０．７ｎｍ程度にピークを持つ波長分
布の白色光である。また露光室５７に充填されているＨ
ｅはＨｅ循環精製部５８に連結されており、露光室５７
内のＨｅ純度の低下をある程度抑制する機構となってい
る。The SOR light guided into the exposure chamber 57 is
The light passes through the X-ray mask 24 of the mask stage 26 and is guided onto the wafer 25 which is a substrate to be exposed. This SOR light is
It is white light having a wavelength distribution having a peak at about 0.7 nm on the wafer 25. Further, the H filled in the exposure chamber 57
e is connected to the He circulation refining unit 58, and is exposed to the exposure chamber 57.
It is a mechanism for suppressing a decrease in the He purity in the inside to some extent.

【００６０】マスクステージ２６上にはＸ線マスク２４
を保持する機構と共に、Ｘ線マスク２４とウェハステー
ジ２７に保持されたウェハ２５のアライメントとギャッ
プ設定を行う機構が備えられている。ウェハステージ２
７には被露光基板（ウェハ）２５を保持する機構と共
に、欠陥検査装置９３が備えられている。ウェハステー
ジ２７上で、ウェハ２５の表面と欠陥検査装置９３のプ
リズム８２の表面は、概略同一平面上に位置するように
構成されている。そしてウェハステージ駆動部５６によ
り、ウェハ２５のステップ・アンド・リピート動作だけ
でなく、欠陥検査装置９３のプリズム８２のマスク位置
への移動も行える様になっている。また、Ｘ線マスク２
４と欠陥検査装置９３のプリズム８２との間隔の測定・
制御は、露光装置が露光の際に使用するＸ線マスク２４
とウェハ２５の間隔の測定・制御装置を、そのまま利用
している。The X-ray mask 24 is placed on the mask stage 26.
A mechanism for holding the X-ray mask 24 and the wafer 25 held on the wafer stage 27 for aligning and setting the gap. Wafer stage 2
7 is equipped with a mechanism for holding the substrate (wafer) 25 to be exposed and a defect inspection device 93. On the wafer stage 27, the surface of the wafer 25 and the surface of the prism 82 of the defect inspection apparatus 93 are configured to be located substantially on the same plane. Then, the wafer stage drive unit 56 can perform not only the step-and-repeat operation of the wafer 25 but also the movement of the prism 82 of the defect inspection apparatus 93 to the mask position. Also, the X-ray mask 2
4 and the prism 82 of the defect inspection device 93
The control is performed by the X-ray mask 24 used by the exposure apparatus during exposure.
The measurement / control device for the distance between the wafer 25 and the wafer 25 is used as it is.

【００６１】図６に示すＸ線露光装置は、Ｘ線マスク２
４の主表面に近接して光学素子８２を配置するステップ
と、全反射臨界角θｃとなるように、光学素子８２の一
方の主表面に対する光学素子８２中での入射角を調整
し、検査光を光学素子８２に入射させるステップと、第
２の主表面から出射した検査光を測定して、Ｘ線マスク
２４の主表面上の異物を検出するステップとにより、異
物のないことを確認した後に、ウェハ２５上のフォトレ
ジストをＳＯＲ光で露光する。具体的には、Ｘ線マスク
２４がマスクステージ２６に搭載された直後に、ウェハ
ステージ２７上に設けられている本発明の欠陥検査装置
９３の位置が、Ｘ線マスク２４の位置まで、ウェハステ
ージ駆動部５６により移動し、Ｘ線マスク２４上に異物
のないことを確認する。このように、Ｘ線マスク２４
が、マスクステージ２６に新たに載置され、最初の被露
光基板（ウェハ）２５の露光が行われる前に、少なくと
も１回、異物を検出する。そして、同一ロットの露光処
理中も、一枚のウェハ２５の露光が終了する毎にウェハ
２５のロード・アンロード時間を利用して、欠陥検査装
置９３によりＸ線マスク２４上に異物のないことを確認
する。これは前述のように、露光中に成長する可能性の
ある異物が存在するためである。但し、その間隔は一枚
毎である必要は無く、必要性に応じて変化させて構わな
い。これらの設定は、露光装置に接続されている制御系
６０を用いて制御されている。The X-ray exposure apparatus shown in FIG.
The step of disposing the optical element 82 close to the main surface of No. 4 and the incident angle in the optical element 82 with respect to one main surface of the optical element 82 are adjusted so that the total reflection critical angle θc is obtained. After it is confirmed that there is no foreign matter by the steps of making the light incident on the optical element 82 and measuring the inspection light emitted from the second main surface to detect the foreign matter on the main surface of the X-ray mask 24. , The photoresist on the wafer 25 is exposed with SOR light. Specifically, immediately after the X-ray mask 24 is mounted on the mask stage 26, the position of the defect inspection apparatus 93 of the present invention provided on the wafer stage 27 reaches the position of the X-ray mask 24 until the wafer stage. It is moved by the drive unit 56, and it is confirmed that there is no foreign matter on the X-ray mask 24. In this way, the X-ray mask 24
However, the foreign matter is newly placed on the mask stage 26 and the foreign matter is detected at least once before the exposure of the first exposed substrate (wafer) 25 is performed. Further, even during the exposure processing of the same lot, the defect inspection apparatus 93 uses the load / unload time of the wafer 25 every time the exposure of one wafer 25 is completed, so that the X-ray mask 24 has no foreign matter. To confirm. This is because, as described above, there is a foreign substance that may grow during exposure. However, the interval does not have to be one by one, and may be changed according to need. These settings are controlled using the control system 60 connected to the exposure apparatus.

【００６２】一方、異物の存在が確認された場合は、直
ちにＸ線マスク２４を洗浄する必要がある。通常はＸ線
マスク２４を一旦取り外し、洗浄装置を用いて洗浄を行
う。異物がオゾン（Ｏ₃）処理等で分解可能な物であれ
ば、Ｘ線マスク２４をマスクステージ２６から取り外す
ことなく、その場での酸素（Ｏ₂）を含む雰囲気でＵＶ
ランプ６１を用いて紫外線照射等を用いて洗浄すること
も可能である。酸素は酸素ボンベ６２からマスフローコ
ントローラ６３，バルブ６４等を介して露光室５７に導
入すればよい。図示を省略しているが好ましくは、Ｘ線
マスク２４の近傍にまで酸素導入用の配管を設け、ノズ
ルを介してＸ線マスク２４の表面に酸素を噴出させ、同
時にこの酸素にＵＶランプ６１からの紫外線照射を行う
ことによりオゾンを発生させればよい。ＵＶランプ６１
はウェハステージ２７に配設して、異物をオゾン処理す
る必要が生じれば、ＵＶランプ６１をＸ線マスク２４の
位置へ、移動すればよい。つまり、ＵＶランプ６１は、
ウェハステージ駆動部５６によりＸ線マスク２４の位置
へ移動できるように構成されている。On the other hand, when the presence of foreign matter is confirmed, it is necessary to immediately wash the X-ray mask 24. Usually, the X-ray mask 24 is once removed, and cleaning is performed using a cleaning device. If the foreign matter is a substance that can be decomposed by ozone (O ₃ ) treatment or the like, UV irradiation is performed in the atmosphere containing oxygen (O ₂ ) without removing the X-ray mask 24 from the mask stage 26.
It is also possible to perform cleaning by using the lamp 61 and irradiating ultraviolet rays. Oxygen may be introduced from the oxygen cylinder 62 into the exposure chamber 57 via the mass flow controller 63, the valve 64 and the like. Although illustration is omitted, it is preferable to provide a pipe for introducing oxygen up to the vicinity of the X-ray mask 24 so that oxygen is jetted to the surface of the X-ray mask 24 through a nozzle, and at the same time, this oxygen is emitted from the UV lamp 61. The ozone may be generated by performing the ultraviolet irradiation. UV lamp 61
If it is necessary to dispose the wafer on the wafer stage 27 and treat the foreign matter with ozone, the UV lamp 61 may be moved to the position of the X-ray mask 24. That is, the UV lamp 61
The wafer stage drive unit 56 is configured to be movable to the position of the X-ray mask 24.

【００６３】以上のように本発明によりＸ線マスク２４
の表面の異物の検出を、実際の露光位置において、Ｘ線
マスク２４のエッジ部分を含む全面で、非接触で行う事
が可能となる。従って、転写欠陥の低減や、Ｘ線マスク
２４の破壊の危険の回避を図る事が可能となった。As described above, the X-ray mask 24 according to the present invention.
It is possible to detect foreign matter on the surface of the X-ray mask in the actual exposure position without contact on the entire surface including the edge portion of the X-ray mask 24. Therefore, it is possible to reduce transfer defects and avoid the risk of breaking the X-ray mask 24.

【００６４】本発明の第２の実施の形態の実施に係る欠
陥検査装置９３は、種々の変形が可能である。たとえば
Ｘ線マスク２４の全面を同時に検査するためには、図４
のプリズム８２の裏面の開口部がＸ線マスク２４の表面
部分よりも大きい必要があるが、プリズム８２を走査し
てＸ線マスク２４の全面を検査する場合には、大きさの
制限はなく、小さいプリズム８２を用いても構わない。
またプリズム８２の材質に関しても、シリコン以外に
も、ゲルマニウム、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ−５（Ｔ
ｉＢｒＩ混晶）、溶融石英等、他の赤外光用光学材料を
用いる事が可能である。The defect inspection apparatus 93 according to the implementation of the second embodiment of the present invention can be variously modified. For example, in order to simultaneously inspect the entire surface of the X-ray mask 24, as shown in FIG.
The opening on the back surface of the prism 82 must be larger than the front surface portion of the X-ray mask 24. However, when the prism 82 is scanned to inspect the entire surface of the X-ray mask 24, there is no limitation on the size. A small prism 82 may be used.
Regarding the material of the prism 82, germanium, ZnS, ZnSe, KRS-5 (T
It is possible to use other infrared optical materials such as iBrI mixed crystal) and fused quartz.

【００６５】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の欠陥検出
装置及び欠陥検出方法によれば、位相シフトマスクや、
レジストの様な光透過性のある欠陥が被測定試料の主表
面上に薄く貼り付いたソフト欠陥でも、有効に欠陥を検
出できる。As described above, according to the defect detecting apparatus and the defect detecting method of the present invention, a phase shift mask,
Even a soft defect, such as a resist, which has a light-transmitting property and is thinly attached to the main surface of the sample to be measured, can be effectively detected.

【００６６】本発明の欠陥検出装置及び欠陥検出方法に
よれば、被測定試料の主表面の欠陥の検出を、非接触で
行う事が可能となる。According to the defect detecting apparatus and the defect detecting method of the present invention, it is possible to detect the defects on the main surface of the sample to be measured without contact.

【００６７】本発明の露光装置及び露光方法によれば、
露光用マスクの主表面の欠陥の検出を、露光用マスクの
エッジ部分を含む全面で、非接触で行う事が出来、転写
欠陥の低減や、露光用マスクの破損の危険の回避を図る
事が可能となる。According to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention,
Defects on the main surface of the exposure mask can be detected in a non-contact manner over the entire surface including the edge portion of the exposure mask, which reduces transfer defects and avoids the risk of damage to the exposure mask. It will be possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検査装置
の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図２】図２（ａ）は図１に示した検査装置でフォトマ
スクを側面から照明する方法を説明するための図、図２
（ｂ）はマスク面に透過性のある物質が付着していた場
合の説明図、図２（ｃ）はハーフトーンマスクの位相シ
フト部を照明した場合の説明図である。2A is a diagram for explaining a method of illuminating a photomask from the side by the inspection apparatus shown in FIG. 1, FIG.
FIG. 2B is an explanatory diagram when a transparent substance is attached to the mask surface, and FIG. 2C is an explanatory diagram when a phase shift portion of the halftone mask is illuminated.

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る欠陥
検査装置の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus according to a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検査装置
の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図５】図４に示した欠陥検査装置の検査原理を説明す
るための光路を示す図である。5 is a diagram showing an optical path for explaining an inspection principle of the defect inspection apparatus shown in FIG.

【図６】図４に示した欠陥検査装置を用いたＸ線露光装
置の概略構成図である。6 is a schematic configuration diagram of an X-ray exposure apparatus using the defect inspection apparatus shown in FIG.

【図７】従来の欠陥検査装置の概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional defect inspection apparatus.

【図８】従来のＸ線露光装置の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a conventional X-ray exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ 透過照明系 ３ 反射照明系 ４ 側面照明系 ５ 被測定試料（フォトマスク） ６ パターン ７ 検出器 ８ ハーフミラー １１，１２，１３ 光源 ２４ Ｘ線マスク ２５ ウェハ ２６ マスクステージ ２７ ウェハステージ ５１ ビームライン ５２ ＳＯＲ光源 ５３ Ｘ線反射ミラー ５４ Ｂｅ薄膜 ５５ マスクステージ駆動部 ５６ ウェハステージ駆動部 ５７ 露光室 ５８ Ｈｅ循環精製部 ５９ ミラー駆動部 ６０ 制御系 ６１ ＵＶランプ ６２ Ｏ₂ボンベ ６３ マスフローコントローラ ６４，６５ バルブ ８２ プリズム ８３ａ，８３ｂ 赤外線照明光学系 ８４ａ，８４ｂ 赤外線光源 ９３ 欠陥検査装置 １００ 付着物質 １０１ 位相シフト部 １２１，１２３ 照明レンズ １２２ 結像光学系2 Transmission Illumination System 3 Reflection Illumination System 4 Side Illumination System 5 Sample to be Measured (Photomask) 6 Pattern 8 Detector 8 Half Mirrors 11, 12, 13 Light Source 24 X-ray Mask 25 Wafer 26 Mask Stage 27 Wafer Stage 51 Beamline 52 SOR light source 53 X-ray reflection mirror 54 Be thin film 55 mask stage drive unit 56 wafer stage drive unit 57 exposure chamber 58 He circulation refining unit 59 mirror drive unit 60 control system 61 UV lamp 62 O ₂ cylinder 63 mass flow controller 64, 65 valve 82 Prisms 83a and 83b Infrared illumination optical systems 84a and 84b Infrared light source 93 Defect inspection device 100 Adhered substance 101 Phase shift parts 121 and 123 Illumination lens 122 Imaging optical system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 被測定試料の主表面に近接して配置され
た第１の主表面および該第１の主表面に対向した第２の
主表面とを有する光学素子と、 該光学素子の屈折率と該光学素子の雰囲気の屈折率とで
決定される全反射する角度となるように、前記第２の主
表面に対する該光学素子中での入射角を調整し、前記検
査光を該光学素子に入射させる照明系と、 前記第２の主表面から出射した前記検査光を集光する光
学系と、 該光学系で集光された前記検査光を検出する検出器とか
ら少なくとも構成されたことを特徴とする欠陥検出装
置。1. An optical element having a first main surface arranged in the vicinity of the main surface of a sample to be measured and a second main surface facing the first main surface, and refraction of the optical element. The angle of incidence in the optical element with respect to the second main surface is adjusted so that the angle of total reflection is determined by the refractive index of the optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element, and the inspection light is emitted from the optical element. At least an illumination system, an optical system for condensing the inspection light emitted from the second main surface, and a detector for detecting the inspection light condensed by the optical system. A defect detection device characterized by: 【請求項２】 被測定試料の主表面に近接して、第１の
主表面および該第１の主表面に対向した第２の主表面と
を有する光学素子を配置するステップと、 該光学素子の屈折率と該光学素子の雰囲気の屈折率とで
決定される全反射する角度となるように、前記第２の主
表面に対する該光学素子中での入射角を調整し、前記検
査光を該光学素子に入射させるステップと、 前記第２の主表面から出射した前記検査光を集光するス
テップと、 集光された前記検査光を検出するステップとから少なく
とも構成されたことを特徴とする欠陥検出方法。2. A step of disposing an optical element having a first main surface and a second main surface facing the first main surface in the vicinity of the main surface of the sample to be measured, and the optical element. The angle of incidence in the optical element with respect to the second main surface is adjusted so that the angle of total reflection is determined by the refractive index of the optical element and the refractive index of the atmosphere of the optical element. A defect comprising at least a step of entering the optical element, a step of condensing the inspection light emitted from the second main surface, and a step of detecting the condensed inspection light. Detection method. 【請求項３】 露光用マスクを保持するマスクステージ
と、 前記露光用マスクの主表面に近接して配置された第１の
主表面および該第１の主表面に対向した第２の主表面と
を有する光学素子と、 被露光基板および前記光学素子とを保持するウェハステ
ージと、 前記露光用マスクと前記被露光基板との間隔および前記
露光用マスクと前記光学素子の前記第１の主表面との間
隔を調整し、前記露光用マスクの位置に前記被露光基板
および前記光学素子を逐次移動する駆動機構と該光学素
子の屈折率と該光学素子の雰囲気の屈折率とで決定され
る全反射する角度となるように、前記第２の主表面に対
する該光学素子中での入射角を調整し、前記検査光を該
光学素子に入射させる照明系と、 前記第２の主表面から出射した前記検査光を集光する光
学系と、 該光学系で集光された前記検査光を測定して、前記露光
用マスクの主表面上の欠陥を検出する検出器とから少な
くとも構成されたことを特徴とするた露光装置。3. A mask stage for holding an exposure mask, a first main surface arranged in the vicinity of the main surface of the exposure mask, and a second main surface facing the first main surface. An optical element having: a wafer stage that holds the substrate to be exposed and the optical element; an interval between the exposure mask and the substrate to be exposed; the exposure mask; and the first main surface of the optical element. The total reflection determined by the drive mechanism for sequentially moving the substrate to be exposed and the optical element to the position of the exposure mask, the refractive index of the optical element, and the refractive index of the atmosphere of the optical element. The angle of incidence in the optical element with respect to the second main surface so that the inspection light enters the optical element, and the light emitted from the second main surface. Optics for collecting inspection light If, by measuring the inspection light condensed by the optical system, an exposure apparatus is characterized in that at least consists of a detector for detecting defects on the main surface of the exposure mask. 【請求項４】 露光用マスクの主表面に近接して光学素
子を配置するステップと、 該光学素子の屈折率と該光学素子の雰囲気の屈折率とで
決定される全反射する角度となるように、該光学素子の
一方の主表面に対する該光学素子中での入射角を調整
し、検査光を該光学素子に入射させるステップと、 前記第２の主表面から出射した前記検査光を測定して、
前記露光用マスクの主表面上の欠陥を検出するステップ
とから少なくとも構成されたことを特徴とする露光方
法。4. A step of disposing an optical element close to the main surface of the exposure mask, and an angle for total reflection determined by a refractive index of the optical element and a refractive index of an atmosphere of the optical element. A step of adjusting an incident angle in the optical element with respect to one main surface of the optical element, and injecting inspection light into the optical element; and measuring the inspection light emitted from the second main surface. hand,
An exposure method comprising at least a step of detecting a defect on the main surface of the exposure mask.