JP4325909B2

JP4325909B2 - Defect inspection apparatus, defect inspection method, optical scanning apparatus, and semiconductor device manufacturing method

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Publication number: JP4325909B2
Application number: JP2002327893A
Authority: JP
Inventors: 治彦楠瀬
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP2004163198A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関し、例えば、半導体ウェハ、マスクブランクスの欠陥検査に好適な、欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の歩留りを向上等のために、半導体装置、半導体ウェハ及びマスクブランクス等の表面の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置が用いられている。この欠陥検査装置では、近年のＬＳＩの微細化に伴い、正確で高精度の検査をより高い空間分解能で行うことが要求されている。
【０００３】
この半導体ウエハ等の表面の検査には、レーザー散乱光方式の欠陥検査装置がよく用いられている。このレーザー散乱光方式の欠陥検査装置では試料の表面状態によって、散乱する光の強度および角度が異なることを利用している。つまり、この方式では試料表面にレーザー光を照射して、その散乱光の強度を検出することによって、欠陥検査を行っている。すなわち、欠陥が有る箇所にレーザー光が照射されると、欠陥の無い箇所に比べて散乱光が強くなる。よって検出した散乱光の強度から欠陥の有無を判別している。そして試料またはレーザービームの一方または両方を走査して試料全面の検査を行う。
【０００４】
一方明視野方式の欠陥検査装置で、一本のレーザービームを試料に照射して、試料表面からの鏡面反射光を検出しているものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。また本件の出願人は、マルチビーム方式の欠陥検査装置を開発し、開示している（例えば、特許文献３）。このマルチビーム方式の欠陥検査装置では、回折格子を用いて１本のレーザービームから一次元のライン状ビームを得て、これを試料に照射して、試料表面での反射光を検出するものである。この方式ではコンフォーカル光学系（共焦点光学系）を用いることにより、さらに高い分解能を得ることが出来る。本件の出願人はさらに、二次元回折格子を用いてアレイ状のマルチビームを発生させて試料に照射する欠陥検出装置を開発し、開示している（例えば、特許文献４）。この装置では、二次元アレイ状のマルチビームを試料に照射して、試料をスパイラル状に走査している。従って、この装置では高分解能の検査を短時間で行うことができる。
【０００５】
これらの欠陥検査装置に関して、欠陥の有無の他に、欠陥が凸状欠陥か凹状欠陥かを検査することが開示されている。または、欠陥の高さを調べることが開示されている。これらの欠陥の詳細な情報を調べるために、従来は光路上に遮蔽板（遮光板、ナイフエッジ）を挿入して、光を半分遮蔽していた。そして１つ又は２つ以上の検出器を用いて、光量の変化を検出し、欠陥の情報を調べていた。
【０００６】
しかし、これらの欠陥検出装置では以下に示す問題点があった。従来の欠陥検査装置では、検出光を半分遮蔽しているために、受光信号強度をロスしていた。従って、受光信号のショットノイズや熱雑音の影響を受けやすく、疑似欠陥を発生したり、欠陥に対する検出感度を上げにくいという問題があった。半導体装置の微細化が進むにつれ、高感度で高速検査が可能な装置が必要となる。例えば、ＥＵＶＬ (極端紫外光)マスクブランクスにおいては、高さが数ｎｍで、大きさが数十ｎｍの欠陥の検出を行う必要がある。よってこの信号強度のロスが高感度で精度の高い検査を行う上で問題となっていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２２４１５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００１−７４４２３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−０２７６１１号公報
【００１０】
【特許文献４】
特許第３２１０６５４号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、信号強度のロスが少なく、正確で精度よく測定を行うことができる欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、並びにその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる欠陥検出装置は、光ビームを発生する光源と、試料を載置する試料台と、前記試料台に載置された試料と前記試料に前記光源から照射された光ビームとを、相対的に移動させる走査手段と、前記試料で反射した光ビームを異なる複数の光ビームに分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された第１の光ビームを検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光ビームを検出する第２の光検出手段と、第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号の差分に基づき、差信号を求める回路と、前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路とを備え、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて、前記試料の欠陥検査を行うものである。これにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１３】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換する回折格子をさらに備え、前記第１の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段の複数の受光素子のそれぞれが、前記第１の光検出手段が備えるそれぞれの受光素子と対となり、対となる受光素子が検出した信号に対してそれぞれ差信号を求めてもよい。これにより、高速で精度のよい検査を行うことができる。
【００１４】
前記光分岐手段が瞳の位置以外に設けられていてもよい。これにより、光学系の配置の自由度が拡がる。
【００１５】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光ビームを２次元のマルチビームに変換する２次元回折格子と、前記試料によって反射されたマルチビームを集束する集束手段と、前記集束手段の瞳の位置に設けられ、当該マルチビームを二つのマルチビームに分岐する光分岐手段と、をさらに備え、前記第１の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子であって、各々の受光素子が前記第１の光検出手段が備える複数受光素子の各々と対になる複数の受光素子を備え、前記差信号を求める回路は、前記第１の光検出手段の受光素子と前記第２の光検出手段の受光素子のそれぞれの対から出力された信号に基づき、それぞれの差信号を求め、前記欠陥検査装置は、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて凸状欠陥か凸状欠陥かを判別してもよい。これにより、欠陥検査を高速で精度よく行うことができる。
【００１６】
前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることにより光ビームが分岐されることが好ましい。前記光分岐手段には光ビームの光路上に配置されたウェッジを用いてもよい。
【００１７】
上述の欠陥検査装置は、前記第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号に基づき、和信号を求める回路と、前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、前記第３の比較回路の比較結果に基づいて欠陥の検出を行うことが好ましい。これにより精度よくシミ状欠陥を検出することができる。
【００１８】
本発明にかかる欠陥検出方法は、試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、光ビームを試料に照射するステップと、前記光ビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、前記試料によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップとを備え、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うものである。この構成を有することにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１９】
好ましくは、前記差信号を予め定められた第１の値と比較するステップと、前記差信号を予め定められた第２の値と比較するステップとをさらに備え、前記差信号が前記第１の値を超えたタイミングと前記第２の値を超えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の判別を行うものである。
【００２０】
また、前記反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップにおいて、前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐することが望ましい。これにより、精度良く検査を行うことができる。
【００２１】
上述の検査方法において、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の和信号を求めるステップと、前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップとをさらに備え、前記比較結果に基づいてシミ状欠陥の検出することができる。これにより、シミ状欠陥の検出を高精度で行うことができる。
【００２２】
本発明にかかる光学式走査装置は、光源と前記光源からの光ビームを対象物上で走査する手段と、前記対象物によって反射された光ビームから第１の光ビームと第２の光ビームを分岐する手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、分岐された前記第１の光ビームを検出する手段と分岐された前記第２の光ビームを検出する手段と、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較する手段と、前記比較する手段による比較結果に基づき、前記対象物の状態を検出する手段と、を有するものである。この構成を有することにより、高精度の測定を行うことができる。
【００２３】
前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有することができる。これにより、光学系の配置を簡素化できる。
【００２４】
前記比較する手段は、前記第１の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度と、前記第２の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度との差分に基づく差信号を出力し、前記対象物の状態を検出する手段は、前記光ビーム走査に伴う前記差信号の変化に基づき、前記対象物の状態を決定することができる。
【００２５】
前記分岐する手段は、前記反射された光を、前記第１の光ビームと前記第２の光に分岐することが好ましい。
【００２６】
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法は、光ビームを原板に照射するステップと、前記光ビームと前記原板の位置を相対的に移動するステップと、前記原板によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２７】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光を原板上で走査する手段と、前記原板によって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記原板の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記原板の状態を検査するステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２８】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、光ビームをウェハに照射するステップと、前記光ビームと前記ウェハの位置を相対的に移動するステップと、前記ウェハによって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２９】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光をウェハ上で走査する手段と、前記ウェハによって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記ウェハの状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記ウェハの状態を検査するステップと、検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置について図１〜図７を用いて説明する。図１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。図２〜４は反射光の検出を示す図である。図５及び図６は欠陥検出時の検出信号を示した図である。図７は検出信号の信号処理を示す回路図である。１はレーザー、６ａはハーフミラー、１０は試料、１１は試料台、１６はリレーレンズ、１７はプリズムウェッジ、１９ａは光検出器、１９ｂは光検出器である。
【００３１】
レーザー１から出射された略平行な光ビームはハーフミラー６ａに入射する。光ビームの半分はハーフミラー６ａを透過して、対物レンズに入射する。対物レンズ９に入射した光ビームは適当なスポット径に集光され試料１０に入射する。試料１０に入射した光は、その表面で反射する。その反射光は対物レンズ９を透過して、略平行な光ビームになる。その略平行な光ビームはハーフミラー６ａによって、試料に入射する光ビームと分離される。よって、光ビームの半分は光検出器１９ａ、１９ｂの方向に反射される。このハーフミラー６ａで反射した光はリレーレンズ１６を介して光検出器１９に入射される。本実施の形態においては、ハーフミラー６ａとリレーレンズ１６の間の光路中にプリズムウェッジ１７を挿入している。このプリズムウェッジ１７によってレーザー光は２本に分岐され、それぞれ光検出器１９ａ、１９ｂに入射する。それぞれ光検出器１９で検出された光強度に基づいて試料の表面状態の検査を行う。さらに本実施の形態では試料台１１が２次元的に駆動され、試料全面が検査される。本形態においては、ラスタ走査により試料全面を検査することができる。
【００３２】
このプリズムウェッジ１７を用いた反射光の検出について図２〜図４を用いて説明する。以下において、一つの説明の方法として、幾何光学的観点から、反射光の検出が説明される。図２は欠陥の無い正常な箇所を検査している時の様子を示している。図２は、この時におけるプリズムウェッジ１７が挿入されたレーザー光の断面図である。図２（ｂ）はこの時のレーザー光の光路を示した上面図である。ここで３０は試料１０で反射したレーザー光である。なお、説明のため図２（ｂ）において、リレーレンズ１６、ハーフミラー６ａ、対物レンズ９等は省略している。
【００３３】
試料１０において欠陥のない正常な箇所を検査しているときは図２（ａ）に示すようにレーザー光３０の略半分の位置にウェッジ１７が挿入されている。このウェッジ１７は図２（ｂ）に示すように楔状の形状をしており、入射面と出射面の角度が異なっている。よって、このウェッジ１７に入射した光は進行方向が変わって出射される。従って、元のレーザー光３０の半分はウェッジ１７に入射し、進行方向が変わって出射される。この光を検出するように光検出器１９ｂが設けられている。残りの半分はウェッジに入射せずに、同じ進行方向のまま光検出器１９ａに入射する。よって、欠陥のない正常な箇所を検査している時は光検出器１９ａと光検出器１９ｂの光強度は同じになる。なお、光検出器１９ａと光検出器１９ｂはウェッジ１７を通過した光が分離される程度の距離及び間隔になるように設置されている。
【００３４】
次に凸状の欠陥を検査するときの様子について図３、図４を用いて説明する。図３及び図４は試料表面の状態とそれに対応するレーザー光の光路を示している。３１は凸状欠陥である。試料を載せた試料台が移動して凸状欠陥３１にレーザー光が照射される。図３に示すように、まずレーザー光は上り坂のスロープに差し掛かる。そして試料台１１が移動して頂点を越えた後、図４に示す様に下り坂のスロープにレーザー光が照射される。
【００３５】
上り坂のスロープにレーザー光が照射されるとその反射角が変わる。従って、レーザー光３０はウェッジ１７の略半分の位置からずれて入射される。すなわち図２（ａ）で示されたレーザー光３０が左にずれることになる。従って光検出器１９ａに入射する光の強度が光検出器１９ｂに入射する光の強度よりも大きくなる。反対に下り坂のスロープに光が照射されている場合は図２（ａ）で示されたレーザー光３０が右にずれることになる。よって、光検出器１９ｂの光強度が光検出器１９ａの光強度よりも大きくなる。これらの光検出器１９ａ及び光検出器１９ｂの信号強度の変化に基づいて、凸状欠陥及び凹状欠陥の検出を行う。なお、ウェッジ１７は試料台１１のスキャン方向に対応する方向に挿入することが望ましい。レーザー光の走査において、凹凸状欠陥によって幾何光学的に光路が傾く方向にウェッジ１７を挿入することにより、より精度の高い検査を行うことができる。
【００３６】
次に光検出器で検出した信号を用いて、欠陥の詳細な情報を調べる方法について図５を用いて説明する。図５は試料の表面状態に対応した信号強度を示す図である。図５（ａ）に示すように試料の表面に凸状欠陥がある箇所を走査しているものとする。横軸が試料の位置あるいは時間を示している。縦方向は欠陥の高さを示している。図５（ｂ）〜図５（ｄ）は図５（ａ）に対応する信号強度を示している。図５（ｂ）は光検出器１９ａの信号強度、図５（ｃ）は光検出器１９ｂの信号強度を示している。図５（ｅ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の和を、図５（ｄ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の差を示している。なお、説明のため光検出器１９ａの信号強度をＡ，光検出器１９ｂの信号強度をＢとする。従って、図５（ｂ）はＡ、図５（ｃ）はＢを示す。図５（ｄ）はＡ−Ｂ、図５（ｅ）はＡ＋Ｂを示すことになる。
【００３７】
凹凸状欠陥の無い箇所にレーザー光が照射されている時は、ＡとＢは同じ信号強度を示す。なお、欠陥の無い箇所におけるそれぞれの信号強度を０とする。上り坂のスロープに対応する位置に光が照射されると、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。その後、レーザー光はウェッジ１７方向に戻り、徐々にＡが小さくなる。そして欠陥の頂点において、ＡとＢは同じ信号強度を示す。欠陥の頂点を越え、下り坂のスロープに光が照射されると、光はウェッジ１７の方に向かい徐々にＡが小さくなっていく。その後、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。そして、欠陥から光が外れた時、元の状態に戻る。従ってＡは最初に正のピークがあり、その次に負のピークがある。Ｂは図５（ｃ）に示すようにＡと反対の挙動を示す。従って、Ｂは最初に負のピークがあり、その次に正のピークがある。このように凸状の欠陥にレーザー光が照射され試料台上の試料が走査された場合は、Ａは正の値を示した後、負の値を示す。反対にＢは負に振れた後、正の値を示す。この順番を利用して欠陥が凸状欠陥か凹上欠陥かを判別することができるようになる。
【００３８】
Ａ−Ｂは図５（ｄ）に示す様にＡのピークがエンハンスされた信号波形となる。また、Ａ＋Ｂは図５（ｅ）に示すように信号強度は時間（試料の位置）によって変化せず、０のままである。
【００３９】
本形態の検査装置は、２つの検出器からの信号を比較し、相対的強度の相違を利用することによって、試料の状態を検出する。具体的には、Ａ−Ｂの信号を用いて欠陥が凸状か凹状かを判別する。図５（ｄ）に示すスライスレベルＨとスライスレベルＬが設けられている。このスライスレベルを超える順番がＨ→Ｌの時は凸状の欠陥と判別される。Ａ−ＢはＡの信号がエンハンスされているため信号強度のロスが小さく、正確で精度の高い検査を行うことができる。光路上に遮蔽板を設けていないため光の強度を落とさずに検出を行うことができる。よって、信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で欠陥の検出を行うことができる。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。あるいは、レーザー光源１のノイズ等の同相ノイズを効果的に除去することが出来る点で効果的である。すなわち、ノイズ等によって欠陥に入射した光の強度が変動して上下非対称な信号になってしまった場合であっても、スライスレベルでの分別を精度よく行うことができる。
【００４０】
なお、凹状欠陥を検出する場合は、ＡとＢの信号が入れ替わることになり、Ａ−Ｂが反転した挙動を示す。従って、スライスレベルを超える順番がＬ→Ｈである場合は凹状欠陥を示すことになる。よってスライスレベルを超える順番によって凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することができる。これにより、試料に凸状欠陥か凹状欠陥かを精度よく判別することができる
【００４１】
次に試料表面にシミ状欠陥がある場合の欠陥検出について図６を用いて説明する。ここでシミ状欠陥とは反射率が一部分だけ変化している欠陥として検出することができる。図６は試料にシミ状欠陥があり、表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所にレーザー光が照射した時の信号強度を示した図である。図６（ｂ）〜（ｅ）は図５と同様の信号を示している。すなわち、図６（ｂ）は信号Ａを、図６（ｃ）は信号Ｂを、図６（ｄ）は信号Ａ―Ｂを、図６（ｅ）は信号Ａ＋Ｂをそれぞれ示している。
【００４２】
この場合、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっているので、レーザー光のスポット位置は変化せずに光の強度だけが弱くなる。従って図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すようにＡ、Ｂ共に信号強度が弱くなる。よって、Ａ−Ｂは図６（ｄ）に示すように略０のまま一定になっている。従って、図５で示したスライスレベルＨ、Ｌを超えない。試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている場合には反対にＡ＋Ｂの信号がＡ（Ｂ）の信号をエンハンスしたものとなる。従って、このＡ＋ＢがスライスレベルＬを超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所と判別することができる。さらにスライスレベルＨ（図示せず）を設定して、このＡ＋Ｂが超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ強くなっていると判別することも可能である。これにより、シミ状欠陥を検出することができる。Ａ＋ＢはＡ（あるいはＢ）の信号がエンハンスされており、光路上に遮蔽板を設けていないため信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い検査を行うことができる。
【００４３】
以上の信号処理により信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で凸状欠陥、凹状欠陥及びシミ状欠陥の検出を行うことができる。そして、これらの欠陥検出信号と試料台の位置を対応させて、試料のどの位置にどの種類の欠陥があるかを検査する。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。尚、上記の信号Ａ及びＢに、必要であれば、異なる数を加減乗除することが可能である。
【００４４】
次に欠陥検出を行う信号処理回路について図７を用いて説明する。図７は信号処理を行うための回路図である、５０は抵抗、５１は減算回路、５２は加算回路、５３〜５６はコンパレータである。５７〜６０は欠陥検出信号発生回路である。これらの回路は光検出器１９に組み込むことができるし、別の回路とすることもできる。
【００４５】
光検出器１９ａ、１９ｂは受光した光の強度に対応する電流を出力し、この電流は抵抗５０でそれぞれ電圧に変換される。この電圧に変換された信号をそれぞれＡ及びＢとする。ＡとＢはそれぞれ減算回路５１及び加算回路５２に入力される。比較手段である減算回路５１は、差信号であるＡ―Ｂの信号を生成する。このＡ―Ｂの信号はコンパレータ５３、コンパレータ５４に入力される。コンパレータ５３では負のスライスレベルＬが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＬを超えたとき（スライスレベルＬよりも小さいとき）にパルス信号が出力される。コンパレータ５４では正のスライスレベルＨが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＨを超えたとき（スライスレベルＨよりも大きいときに）にパルス信号が出力される。
【００４６】
これらのパルス信号は欠陥検出信号発生回路５７に入力される。このコンパレータ５３、コンパレータ５４の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凹状欠陥検出信号を出力する。コンパレータ５４、コンパレータ５３の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凸状欠陥検出信号を出力する。このような差動検出を行うことにより、精度良く凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することが出来る。
【００４７】
加算回路５２では和信号であるＡ＋Ｂの信号が生成される。このＡ＋Ｂの信号は５５、５６に入力される。５５では負のスライスレベルＬが設定され、このスライスレベルＬを超えたときにパルス信号が出力される。コンパレータ５６では正のスライスレベルＨが設定され、このスライスレベルＨを超えたときにパルス信号が出力される。
【００４８】
コンパレータ５５から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路５９に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路５９から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が低下している欠陥が存在することを示すことになる。コンパレータ５６から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路６０に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路６０から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が高くなっている欠陥が存在することを示すことになる。これらの欠陥検出信号と試料台の走査のタイミングを対比させて、試料の欠陥が存在する箇所を特定する。これにより、試料に存在する欠陥の位置と種類を特定することができる。また、光検出器に増幅回路等を設けて信号を増幅しても良い。この場合、信号Ａ及びＢは増幅された信号となる。Ａ及びＢの増幅率を異なるものとすることができる。又、差信号は、例えば、各光検出器からの出力のそれぞれに異なる演算を施して後、各出力の差として生成することが可能である。和信号についても、適宜、検出器からの各出力に信号処理を施し、各出力の和として生成することが可能である。
【００４９】
反射光の分岐は、例えば、ナイフエッジプリズムを利用して行うことができる。しかし、ウェッジ１７を用いた上記の光学系で欠陥検出を行うことにより、光検出器用の光学部品（例えば、リレーレンズ１６さらにはウェッジ１７）が１式で差動検出を行うことができる。よって、部品点数の削減を図ることが出来る。従って、低コスト化を図ることができる。また、図示した光学系に限らず、その他の光学部品を追加、変更してもよい。例えば、図１においてレーザー光１と光検出器１９の位置を変更してもよい。この場合でも、試料１０で反射した光ビームはハーフミラー６ａで分離されるため、ウェッジ１７等を光路上に挿入することで同様の効果を得ることができる。さらに、コンフォーカル光学系による検出も容易に行うことができる。すなわち、光検出器１９の前で結像させ、その結像点にピンホールを設けることにより、コンフォーカル光学系による検出を行うことができる。これにより、高精度の欠陥検査を行うことができる。
【００５０】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図８を用いて説明する。図８は本形態にかかる欠陥検査装置の光学系の構成を示す構成図である。本実施の形態では試料台を走査させているのではなく、振動ミラーを用いて光ビームを走査させている。図１で付した符号と同一の符号は同じ構成を示すため説明を省略する。４ａは振動ミラー、６は偏光ビームスプリッター、５ａ、５ｂはリレーレンズ、８は１／４波長板である。
【００５１】
レーザー１から出射された光ビームは偏光ビームスプリッター６によって、Ｐ偏光の光のみ透過する。この光ビームは振動ミラー４ａで試料１０の方向に反射される。リレーレンズ５ａ、リレーレンズ５ｂ、１／４波長板を透過して、対物レンズ９に入射する。対物レンズ９に入射された光は適当なスポット径に集光され、試料１０に入射する。そして、光ビームは再び対物レンズ９、１／４波長板８、リレーレンズ５ｂ、リレーレンズ５ａを透過して、振動ミラー４ａに入射する。振動ミラー４ａに入射した光は偏光ビームスプリッター６の方向に反射される。ここまでの間、往復で１／４波長板８を２回通過しているため、Ｐ偏光の光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、光ビームは偏光ビームスプリッター６では反射される。これにより、光強度の低下を抑制することが出来る。もちろん、実施の形態１で示した光学系に偏光ビームスプリッター及び１／４波長板を用いてもよい。
【００５２】
この偏光ビームスプリッター６で反射した光は、リレーレンズ１６により光検出器１９に集光される。実施の形態１と同様にこの光路上にはウェッジ１７が挿入されている。従って、光ビームの半分は光検出器１９ａ、他の半分は光検出器１９ｂに入射され、光強度が検出される。ここでの検出は実施の形態１で説明した検出と同様の検出が行われるため説明を省略する。本実施の形態では、光ビームを振動ビームによって走査して、試料全面の欠陥を検出している。振動ミラー４ａとしては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いることができる。このような、振動ミラーを用いて走査させることによっても実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５３】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図９、図１０を用いて説明する。図９及び図１０は欠陥検査装置の構成を示す構成図である。図１、図８で付した符号と同位置の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。図９は実施の形態１すなわち図１に対応した光学系を備えている。図１０は実施の形態２すなわち図８に対応した光学系を備えている。
【００５４】
本実施の形態ではウェッジ１７がリレーレンズ１６と光検出器１９の間に設けられている点で実施の形態１、２とは異なる。それ以外の光学系の構成、検出方法及び信号処理は実施の形態１及び実施の形態２と同様なので説明を省略する。
【００５５】
本形態ではウェッジ１７を瞳の位置以外に配置することができる。すなわち、本形態ではレーザー光を２分割できるようにスポットの半分にウェッジ１７を挿入すればよい。従って、図９に示すハーフミラー６と光検出器１９の間のような
【００５６】
試料で反射した光が試料に入射する光から分離されている光路上であればウェッジ１７を配置することが出来る。よって、瞳以外の位置にも配置することができる。このような配置の光学系によっても実施の形態１、２と同様の効果を奏することができる。
【００５７】
本発明にかかる欠陥検査装置では、ウェッジ１７は瞳の位置に配置する必要がないため、光学部品の配置上の制約を受けなくなり、設計の自由度を広げることができる。
【００５８】
発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置について図１１を用いて説明する。図１１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。１はレーザー、２は回折格子、３はフーリエ変換レンズ、４は反射ミラー、５はリレーレンズ、６は偏光ビームスプリッター、７はダイクロイックミラー、８は１／４波長板、９は対物レンズ、１０は試料、１１は試料ステージ、１２は自動焦点光学系、１３はリレーレンズ、１４は反射ミラー、１５は反射ミラー、１６はリレーレンズ、１７はウェッジ、１８はリレーレンズ、１９は光検出器である。本実施の形態では１本の光ビームを回折格子２によって、複数の光ビームにして試料に照射して検査を行っている。
【００５９】
これらの光学系により試料表面にレーザー光が照射され、その散乱光の検出を行うことができる。２０はパーソナルコンピューター（以下、ＰＣ）、２１は欠陥データメモリー、２２はステージコントローラ、２３はステージ駆動部である。これらが試料ステージ１１上の試料を走査するための制御及び検出データの処理を行う。これにより、試料の欠陥位置を特定することができる。
【００６０】
まず、本発明にかかる欠陥検査装置の光学系について図１１を用いて説明する。レーザー１から出射された光は回折格子２に入射し、マルチビームに変換される。ここでは、回折格子２に２次元回折格子を用いているために、マトリクス状の２次元光ビームのビームアレイとなる。このビームアレイを、以下、マルチビームと呼ぶ。マルチビームはフーリエ変換レンズ３に入射され、略平行な光束となる。そして、マルチビームは反射ミラー４で試料の方向に反射される。さらに、マルチビームはリレーレンズ５を透過し、偏光ビームスプリッター６に入射する。偏光ビームスプリッターではＰ偏光の光のみが透過する。さらに、マルチビームはダイクロイックミラー７、１／４波長板８を透過し対物レンズ９に入射する。対物レンズ９はマルチビームを微小スポット上に集束して、試料１０に入射させる。試料１０の異物、段差、傷等の欠陥が存在する場合、入射光がこれらの欠陥により散乱される。この散乱のため、欠陥の有無により検出光量に差が生じる。よって、試料表面からの反射光を検出することにより、試料の欠陥情報を検出することができる。
【００６１】
次に試料で反射された光が検出器までに至る光路について説明する。試料１０で反射された光は対物レンズ９、１／４波長板８を透過して、ダイクロイックミラー７に入射する。ダイクロイックミラー７では一部の光が反射して自動焦点光学系１２に入射される。自動焦点光学系１２はレーザー１と異なる波長の光であって、ダイクロイックミラーで反射する光を出射する光源を備えている。この光源からの光がダイクロイックミラー７で反射して、試料１０に照射される。そしてこの反射光を自動焦点光学系１２で受光する。この受光した光の出力信号を用いて対物レンズ９又は試料１０の位置調整を行い、試料１０と対物レンズ９との距離を最適なものとする。なお、ダイクロイックミラー７の代わりにハーフミラー等を用いてもよい。
【００６２】
ダイクロイックミラー７を透過した光は偏光ビームスプリッター６に入射される。ここまでの光路で１／４波長板８を２回通過しているためにＰ偏光であった光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、偏光ビームスプリッター６で反射される。偏光ビームスプリッター６で反射された光はリレーレンズ１３、反射ミラー１４、反射ミラー１５、リレーレンズ１６の順に入射される。リレーレンズ１６を透過した光は、一度集束された後ズームレンズ１８に入射する。
【００６３】
ズームレンズ１８を透過した光は光検出器１９に入射される。光検出器１９はマトリクス状に構成された受光素子を備え、マルチビームのそれぞれの光ビームに対応する光量を検出することが出来る。この受光素子には例えば、フォトダイオードアレイが用いられる。また、ズームレンズ１８はズームレンズ系から構成され、倍率を調整することができる。従って、それぞれの光ビームがそれぞれの受光素子に入射されるように調整することができる。
【００６４】
本実施の形態ではリレーレンズ１６とズームレンズ１８の間の瞳にウェッジ１７が配置されている。このウェッジ１７は集光されている光スポットの断面の略半分の位置に挿入されている。２次元マルチビームでは瞳の位置にウェッジが配置され、それぞれの光ビームを半分に分岐する。分岐されたそれぞれのマルチビームはリレーレンズ１８を透過し略平行な光ビームとなり光検出器１９に入射される。
【００６５】
そして、試料台１１をスパイラル状に走査して試料全面の走査を行う。このスパイラル状の走査はＰＣに接続されたステージコントローラ２２によって試料台の回転移動と並進移動によって行われる。回転移動はθステージ２３ｄで並進移動はｒステージ２３ｂによって行われる。ＰＣ２１はｒ方向の移動速度及びθ方向の回転数等のステージ制御データを記憶している。このデータに基づいて、ステージコントローラ２２はｒステージ２３ｂ及びθステージ２３ｄを駆動させる。ｒステージ２３ｂの移動は例えば、リニアガイド、ボールネジ及びサーボモータによって行われる。θステージ２３ｄの回転は駆動モータにより行われる。また試料は試料台のチャック機構によりチャックされている。これにより、スパイラル状の走査を行うことができる。
【００６６】
また、θステージ角度検出系２３及びｒステージ位置検出系はエンコーダ８図示せず）を備えており、それぞれの角度及び位置を把握できるようになっている。このエンコーダからの出力は欠陥データメモリー２１に蓄えられる。これらの位置信号は欠陥検出信号と同期が取られているので、欠陥の位置を調べることができる。この欠陥データメモリーに蓄えられデータがＰＣに伝送され、試料の欠陥の詳細な情報を表示する。
【００６７】
次に、光検出器１９に入射されるマルチビームについて図１２を用いて説明する。図１２は光検出器１９上でのマルチビームの断面図である。白抜き（Ａの列）のスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わっていないビームを示している。網掛けのスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わったビームを示している。ウェッジ１７にビームの進行方向が変わっている分だけ、ＡとＢの位置がずれている。すなわち、マルチビーム中の１本のビームがウェッジ１７によってそれぞれＡとＢに分岐されている。このＡとＢの信号をそれぞれ検出し、欠陥の検査をする。光検出器１９はこのマルチビームの検出を行うため、６×３のマトリクス状に配置された受光素子を２組備えている。この６×３の受光素子のそれぞれは対になっており、対となった受光素子の信号に対して信号処理が行われる。すなわち、対となる６×３の光ビームの各々に対して上述の信号処理を行う。それぞれの信号処理は実施の形態１で説明した処理と同様であるので説明を省略する。欠陥が検出されたら、その種類と場所を特定して欠陥検出を行う。従って、信号強度のロスを少なくすることができ、正確で精度の高い欠陥検出を行うことができる。このように２次元のマルチビームを用いても、同様の効果を得ることが出来る。なお、図１２の説明においては、光検出器１９ａと光検出器１９ｂが交互に配置されているが、それぞれの光スポットの位置に応じて、それぞれの光検出器の受光素子を任意の位置に配置することができる。例えば、光検出器１９ａの全部の受光素子と光検出器１９ｂの全部の受光素子が別々に配置されていても良い。もちろんその中間でもよい。この光検出器１９ａ、１９ｂの配置はウェッジの角度と光路長によって決まるものであるため、任意の位置に調整することができる。これにより、多数の光検出器を容易に組み合わせることができる。
【００６８】
また、図１１で示した光学系で２次元回折格子を用いて、欠陥検査を行っているが１次元回折格子を用いてもよい。すなわち、レーザー光源から出射された１本の光ビームを１次元回折格子によって、１次元のライン状のマルチビームに変換する。そして、このマルチビームをフーリエ変換レンズ３によって略平行な光束にする。ウェッジ１７で分岐されたそれぞれの光ビームを受光する受光素子が光検出器１９に設けられている。この場合、４個のライン状の受光素子が２組設けられ、それらが対になっている。対になっている受光素子の信号に対して上述の信号処理を行う。よって、１次元マルチビームでも同様の検査を行うことができる。この場合、図１３に示すように１次元マルチビームのそれぞれの半分にウェッジを挿入することが望ましい。すなわち、実施の形態１〜３で示した、１本の光ビームと同様に瞳以外の位置にウェッジ１７を配置することができる。これにより、瞳の位置にウェッジを配置する必要がなくなるため、設計の自由度が拡がる。なお、１次元あるいは２次元のマルチビームにおいて、スパイラル走査以外のラスタ走査などを用いることができる。
【００６９】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態ではウェッジを用いて光を２方向に分岐しているがこれ以外の光分岐手段を用いても良い。例えば、入射光を２つの分岐光に反射するナイフエッジプリズムを光路上の半分の位置に設けても同様の効果を得ることが出来る。なお、ウェッジを用いれば、光ビームの角度のずれが小さいので検出器を近くに置くことが出来る。これにより、信号処理用の配線等を簡素化することができ、また省スペース化を図ることができる。さらに、ウェッジの角度及び光検出器までの光路長を変えることによって、２つの光検出器の間隔を容易に調整することが出来る。従って、光検出器を検査が行うために適した配置に置くことができ、特にマルチビームを用いる際に好適である。なお、ウェッジで分岐する光は２本に限らず４本等としてもよい。さらにウェッジの入射面と出射面の角度をそれぞれの辺に対して傾けて、出射光を斜めに出射させてもよい。また、ウェッジ１７は光路上の略半分の位置以外に配置してもよい。射出角度の異なる２つのウェッジ、もしくは同等の機能を有する一つのプリズムを、光路上に配置してもよい。この場合でも略同等の効果を得ることができる。また、ウェッジの端部形状は、光路断面において、直線状でなくても良い。
【００７０】
レーザー光のスキャン方法は、例えばステップ走査等のラスタ走査、スパイラル走査以外の走査方法を用いてもよい。また、マルチビームに用いるビームの本数は図示した本数以外でも同様の効果を得ることが出来る。なお、上述の実施の形態で示した図には光ビームが結像する位置に光検出器上に配置させているが、結像位置以外に光検出器を配置させてもよい。さらに、結像位置にピンホールを配置して、ピンホールを通過した光を検出することにより、コンフォーカル光学系を構築することができる。このコンフォーカル光学系を用いることにより、より精度の高い検査を行うことができる。また、光ファイバーを介して光検出器に光を受光させてもよい。なお、実施の形態４で用いたＰＣ、ステージコントローラ、ステージ駆動系、自動焦点光学系、検出系等は実施の形態１〜３にも利用することができる。
【００７１】
本発明は上述した実施例だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、図示した光学系に限られず、その他の種々の光学部品、光学素子を用いることによっても同様の効果を得ることができる。また、マスクブランクス、マスク、半導体デバイス、半導体ウェハの欠陥検査に限らず、これ以外の試料にも利用することが可能である。特に、マスクやマスクブランクスの検査処理、あるいは、半導体ウェハの検査処理に本発明の検査装置を用いることによって、半導体デバイスの製造歩留まりを向上させることができる。典型的な半導体デバイスの製造においては、マスク原板が露光装置にセットされ、光、イオンビームあるいは電子ビームなどを利用して、レジストを形成されたウェハの露光処理がなされる。露光処理がなされた半導体ウェハは現像処理が施され、レジストパターンがウェハ上に形成される。このパターンに従って、広く知られた薄膜堆積処理、エッチング処理、酸化処理、イオン注入処理などがなされ、半導体デバイスが形成される。本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたマスク、あるいはマスクブランクスを用いたマスクによって、半導体デバイスの製造における露光処理を実施することができる。又、本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたウェハに広く知られた半導体デバイス製造処理を施し、半導体デバイスを製造することができる。本発明の光学系は、試料の状態の一つである欠陥の検査装置に限らず、顕微鏡など、一般的な試料の状態を検出する光学式走査装置に適用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い測定を行うことができる光学式走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明におけるウェッジでのレーザー光を示す図である。
図２（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である
図２（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図３】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。
図３（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である
図３（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図４】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。
図４（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である
図４（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図５】凹状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図６】シミ状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図７】本発明にかかる信号処理回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１２】光検出器上での２次元マルチビームのスポットを示す断面図である。
【図１３】１次元マルチビームのレーザー光を示す図である。
図１３（ａ）はウェッジ上での１次元マルチビームのスポットを示す断面図である。
図１３（ａ）はウェッジ周辺での１次元マルチビームを示す上面図である。
【符号の説明】
１レーザー、２回折格子、３フーリエ変換レンズ、
４反射ミラー、４ａ振動ミラー、５、５ａ、５ｂリレーレンズ、
６偏光ビームスプリッター、７ダイクロイックミラー
８１／４波長板、９対物レンズ、１０試料、１１試料ステージ、
１２自動焦点光学系、１３リレーレンズ１４反射ミラー、
１５反射ミラー、１６リレーレンズ、１７ウェッジ、
１８リレーレンズ、１９、１９ａ、１９ｂ光検出器
２０ＰＣ、２１欠陥データメモリー、２２ステージコントローラ、
２３ステージ駆動部、２３ａｒステージ位置検出系２３ｂｒステージ、
２３ｃ θステージ位置検出系、２３ｄ θステージ、３０レーザー光
５０抵抗、５１減算回路、５２加算回路
５３、５４、５５、５６コンパレータ、
５７、５９、６０欠陥検出信号発生回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect inspection apparatus that detects and inspects a defect in a sample, a sample inspection method, an optical scanning apparatus, and a semiconductor manufacturing method using the defect inspection apparatus or the optical scanning apparatus. The present invention relates to a defect inspection apparatus, a sample inspection method, an optical scanning apparatus, and a semiconductor manufacturing method using the defect inspection apparatus or optical scanning apparatus, which are suitable for defect inspection of mask blanks.
[0002]
[Prior art]
In order to improve the yield of a semiconductor device, a defect inspection apparatus that detects and inspects a surface defect of a semiconductor device, a semiconductor wafer, a mask blank, or the like is used. This defect inspection apparatus is required to perform accurate and high-precision inspection with higher spatial resolution in accordance with recent miniaturization of LSI.
[0003]
For the inspection of the surface of the semiconductor wafer or the like, a laser scattered light type defect inspection apparatus is often used. This laser scattered light type defect inspection apparatus utilizes the fact that the intensity and angle of scattered light differ depending on the surface state of the sample. That is, in this method, the defect inspection is performed by irradiating the sample surface with laser light and detecting the intensity of the scattered light. That is, when a laser beam is irradiated to a portion having a defect, the scattered light becomes stronger than a portion having no defect. Therefore, the presence / absence of a defect is determined from the intensity of the detected scattered light. Then, one or both of the sample and the laser beam are scanned to inspect the entire surface of the sample.
[0004]
On the other hand, a bright-field defect inspection apparatus is known that irradiates a sample with a laser beam and detects specular reflection light from the sample surface (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). . The applicant of the present application has developed and disclosed a multi-beam type defect inspection apparatus (for example, Patent Document 3). In this multi-beam type defect inspection apparatus, a diffraction grating is used to obtain a one-dimensional line-shaped beam from one laser beam, which is irradiated onto the sample, and the reflected light on the sample surface is detected. is there. In this method, a higher resolution can be obtained by using a confocal optical system (confocal optical system). The applicant of the present application has further developed and disclosed a defect detection apparatus that generates an array of multi-beams using a two-dimensional diffraction grating and irradiates a sample (for example, Patent Document 4). In this apparatus, a sample is irradiated with a multi-beam in a two-dimensional array, and the sample is scanned in a spiral shape. Therefore, this apparatus can perform high-resolution inspection in a short time.
[0005]
Regarding these defect inspection apparatuses, it is disclosed to inspect whether a defect is a convex defect or a concave defect in addition to the presence or absence of a defect. Alternatively, it is disclosed to check the height of a defect. In order to examine detailed information on these defects, conventionally, a light shielding plate (light shielding plate, knife edge) is inserted on the optical path to shield light half. And the change of the light quantity was detected using one or two or more detectors, and the defect information was examined.
[0006]
However, these defect detection apparatuses have the following problems. In the conventional defect inspection apparatus, since the detection light is half shielded, the received light signal intensity is lost. Therefore, there is a problem in that it is easily affected by shot noise and thermal noise of the received light signal, and pseudo defects are generated, and it is difficult to increase the detection sensitivity for the defects. As miniaturization of semiconductor devices progresses, a device capable of high-sensitivity and high-speed inspection is required. For example, in EUVL (extreme ultraviolet light) mask blanks, it is necessary to detect a defect having a height of several nm and a size of several tens of nm. Therefore, this loss of signal intensity has been a problem in performing highly sensitive and accurate inspection.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-22415
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2001-74423 A
[0009]
[Patent Document 3]
JP 2001-027611 A
[0010]
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 3210654
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a defect inspection apparatus, a defect inspection method, an optical scanning apparatus, and a defect thereof that can perform measurement accurately and accurately with little loss of signal intensity. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing method using an inspection device or an optical scanning device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A defect detection apparatus according to the present invention includes a light source that generates a light beam, a sample stage on which a sample is placed, a sample placed on the sample stage, and a light beam that is emitted from the light source to the sample. Scanning means for relatively moving, light branching means for branching the light beam reflected by the sample into a plurality of different light beams, and first light for detecting the first light beam branched by the light branching means A detection means; a second light detection means for detecting the second light beam branched by the light branching means; a signal output from the first light detection means; and a signal output from the second light detection means. A circuit for obtaining a difference signal based on the difference between the signals, a first comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined first value, the difference signal and a predetermined second value, A second comparison circuit for comparing the first ratio and the first ratio Based on the comparison result of the circuit and a second comparator circuit, and performs defect inspection of the sample. Thereby, defect inspection can be performed with high accuracy.
[0013]
The defect inspection apparatus may further include a diffraction grating that converts light from the light source into a one-dimensional multi-beam, and the first light detection unit includes a plurality of light receiving elements arranged in a line. Each of the plurality of light receiving elements of the second light detecting means is paired with each of the light receiving elements of the first light detecting means. Thus, a difference signal may be obtained for each of the signals detected by the paired light receiving elements. As a result, high-speed and high-precision inspection can be performed.
[0014]
The light branching means may be provided at a position other than the position of the pupil. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of an optical system expands.
[0015]
In the above defect inspection apparatus, a two-dimensional diffraction grating that converts a light beam from the light source into a two-dimensional multi-beam, a focusing unit that focuses the multi-beam reflected by the sample, and a pupil position of the focusing unit And optical branching means for branching the multibeam into two multibeams, wherein the first light detection means is a light beam of each of the multibeams branched by the light branching means. The second light detecting means is a plurality of light receiving elements for detecting the light beams of the other multi-beams branched by the light branching means. The circuit includes a plurality of light receiving elements paired with each of the plurality of light receiving elements included in the first light detection means, and the circuit for obtaining the difference signal includes the light receiving element of the first light detection means. Each difference signal is obtained based on the signal output from each pair of light receiving elements of the second photodetecting means, and the defect inspection apparatus compares the result of comparison between the first comparison circuit and the second comparison circuit. It may be determined whether the defect is a convex defect or a convex defect. Thereby, defect inspection can be performed at high speed and with high accuracy.
[0016]
The light branching means is disposed at a position occupying approximately half of the light path of the light beam reflected from the part free from defects of the sample, and the light beam is changed by changing the traveling direction of the light beam incident on the light branching means. It is preferable to be branched. For the light branching means, a wedge disposed on the optical path of the light beam may be used.
[0017]
The defect inspection apparatus includes a circuit for obtaining a sum signal based on a signal output from the first light detection means and a signal output from the second light detection means, and the sum signal is predetermined. It is preferable that a third comparison circuit for comparing with the third value is further provided, and a defect is detected based on a comparison result of the third comparison circuit. As a result, a spot-like defect can be detected with high accuracy.
[0018]
A defect detection method according to the present invention is an inspection method for inspecting a defect of a sample by irradiating the sample with a light beam and detecting the reflected light, the step of irradiating the sample with the light beam, and the light Moving the position of the beam relative to the sample, branching the light beam reflected by the sample into a first light beam and a second light beam, and the light intensity of the first light beam Detecting a light intensity of the second light beam; and a difference signal between a signal based on the light intensity of the first light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam. A step of obtaining, and inspecting the convex defect and the concave defect based on the difference signal. By having this configuration, defect inspection can be performed with high accuracy.
[0019]
Preferably, the method further comprises comparing the difference signal with a predetermined first value and comparing the difference signal with a predetermined second value, wherein the difference signal is the first value. A convex defect and a concave defect are discriminated based on the order of timing exceeding the value and timing exceeding the second value.
[0020]
Further, in the step of branching the reflected light beam into the first light beam and the second light beam, it is desirable to branch the light beam reflected from a portion having no defect of the sample into approximately half. Thereby, an inspection can be performed with high accuracy.
[0021]
In the above inspection method, a step of obtaining a sum signal of a signal based on the light intensity of the first light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam; And a step of comparing with a value, and a spot-like defect can be detected based on the comparison result. Thereby, a spot-like defect can be detected with high accuracy.
[0022]
An optical scanning device according to the present invention includes a light source, a means for scanning a light beam from the light source on an object, and a first light beam and a second light beam from the light beam reflected by the object. Means for branching, the means for branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the object, and the branched first light beam. Means for detecting, means for detecting the branched second light beam, means for comparing the intensity of the detected first light beam with the intensity of the second light beam, and means for comparing And means for detecting the state of the object based on the comparison result of By having this configuration, highly accurate measurement can be performed.
[0023]
The branching unit may include a wedge optical element provided on an optical path of light reflected by a flat portion of the object, and an end of the branching unit is in the center of the optical path. Thereby, arrangement | positioning of an optical system can be simplified.
[0024]
The comparing means generates a difference signal based on a difference between the intensity of the light detected by the means for detecting the first light beam and the intensity of the light detected by the means for detecting the second light beam. The means for outputting and detecting the state of the object can determine the state of the object based on a change in the difference signal accompanying the light beam scanning.
[0025]
It is preferable that the branching unit branches the reflected light into the first light beam and the second light.
[0026]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of irradiating an original plate with a light beam, a step of relatively moving positions of the light beam and the original plate, and a light beam reflected by the original plate in a first manner. Branching into a light beam and a second light beam; detecting a light intensity of the first light beam; detecting a light intensity of the second light beam; and the first light beam. Obtaining a difference signal between a signal based on the light intensity of the light and a signal based on the light intensity of the second light beam, inspecting a convex defect and a concave defect based on the difference signal, and the inspection The method includes a step of setting the original plate on an exposure apparatus, a step of exposing the wafer with the exposure pattern of the original plate, and a step of developing the exposed wafer. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
[0027]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of scanning the light from the light source on the original plate, and the step of branching the first light beam and the second light beam from the light reflected by the original plate. And branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the original plate, and detecting the branched first light beam; In the comparison result of the step of detecting the branched second light beam, the step of comparing the detected intensity of the first light beam and the intensity of the second light beam, and the comparing step. A step of inspecting a state of the original plate, a step of setting the inspected original plate in an exposure apparatus, a step of exposing a wafer with an exposure pattern of the original plate, and an exposed wafer. Comprising the steps of, and has a. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
[0028]
According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a wafer with a light beam; relatively moving a position of the light beam with respect to the wafer; Branching into a first light beam and a second light beam, detecting a light intensity of the first light beam, detecting a light intensity of the second light beam, and the first Obtaining a difference signal between a signal based on the light intensity of the light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam, inspecting a convex defect and a concave defect based on the difference signal, and the inspection Forming a resist layer on the exposed wafer, exposing the wafer on which the resist layer is formed according to a mask pattern, developing the exposed wafer, Those having. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
[0029]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of scanning the light from the light source on the wafer, and the step of branching the first light beam and the second light beam from the light reflected by the wafer. And branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the wafer, and detecting the branched first light beam; In the comparison result of the step of detecting the branched second light beam, the step of comparing the detected intensity of the first light beam and the intensity of the second light beam, and the comparing step. A step of inspecting the state of the wafer, a step of forming a resist layer on the inspected wafer, and a step of exposing the wafer on which the resist layer has been formed according to a mask pattern. And up, and has the steps of: developing the exposed wafer. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the Invention
A defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the defect inspection apparatus. 2 to 4 are diagrams showing detection of reflected light. 5 and 6 are diagrams showing detection signals when a defect is detected. FIG. 7 is a circuit diagram showing signal processing of the detection signal. 1 is a laser, 6a is a half mirror, 10 is a sample, 11 is a sample stage, 16 is a relay lens, 17 is a prism wedge, 19a is a photodetector, and 19b is a photodetector.
[0031]
The substantially parallel light beam emitted from the laser 1 enters the half mirror 6a. Half of the light beam passes through the half mirror 6a and enters the objective lens. The light beam incident on the objective lens 9 is condensed to an appropriate spot diameter and incident on the sample 10. The light incident on the sample 10 is reflected on the surface. The reflected light passes through the objective lens 9 and becomes a substantially parallel light beam. The substantially parallel light beam is separated from the light beam incident on the sample by the half mirror 6a. Therefore, half of the light beam is reflected in the direction of the photodetectors 19a and 19b. The light reflected by the half mirror 6 a enters the photodetector 19 through the relay lens 16. In the present embodiment, a prism wedge 17 is inserted in the optical path between the half mirror 6 a and the relay lens 16. The laser beam is split into two beams by the prism wedge 17 and enters the photodetectors 19a and 19b, respectively. Each of the surface states of the sample is inspected based on the light intensity detected by the photodetector 19. Furthermore, in this embodiment, the sample stage 11 is driven two-dimensionally and the entire surface of the sample is inspected. In this embodiment, the entire sample surface can be inspected by raster scanning.
[0032]
Detection of reflected light using this prism wedge 17 will be described with reference to FIGS. In the following, detection of reflected light will be described as a method of explanation from the viewpoint of geometric optics. FIG. 2 shows a state in which a normal part having no defect is inspected. FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser beam with the prism wedge 17 inserted at this time. FIG. 2B is a top view showing the optical path of the laser light at this time. Here, 30 is a laser beam reflected by the sample 10. For the sake of explanation, the relay lens 16, the half mirror 6a, the objective lens 9, and the like are omitted in FIG.
[0033]
When a normal part having no defect is inspected in the sample 10, the wedge 17 is inserted at a substantially half position of the laser beam 30 as shown in FIG. The wedge 17 has a wedge shape as shown in FIG. 2B, and the angles of the entrance surface and the exit surface are different. Therefore, the light incident on the wedge 17 is emitted with its traveling direction changed. Accordingly, half of the original laser beam 30 enters the wedge 17 and is emitted with the traveling direction changed. A photodetector 19b is provided to detect this light. The remaining half is not incident on the wedge, but is incident on the photodetector 19a with the same traveling direction. Therefore, when inspecting a normal part without a defect, the light intensity of the photodetector 19a and the photodetector 19b is the same. The light detector 19a and the light detector 19b are installed so as to have a distance and an interval that allow the light that has passed through the wedge 17 to be separated.
[0034]
Next, a state when inspecting a convex defect will be described with reference to FIGS. 3 and 4 show the state of the sample surface and the corresponding optical path of the laser beam. 31 is a convex defect. The sample stage on which the sample is placed moves and the convex defect 31 is irradiated with laser light. As shown in FIG. 3, first, the laser light reaches an uphill slope. Then, after the sample stage 11 moves and exceeds the apex, the downhill slope is irradiated with laser light as shown in FIG.
[0035]
When the uphill slope is irradiated with laser light, its reflection angle changes. Accordingly, the laser beam 30 is incident with a deviation from a substantially half position of the wedge 17. That is, the laser beam 30 shown in FIG. 2A is shifted to the left. Accordingly, the intensity of the light incident on the photodetector 19a is larger than the intensity of the light incident on the photodetector 19b. On the other hand, when the light is irradiated on the slope of the downhill, the laser beam 30 shown in FIG. 2A is shifted to the right. Therefore, the light intensity of the photodetector 19b becomes larger than the light intensity of the photodetector 19a. A convex defect and a concave defect are detected based on changes in signal intensity of the photodetector 19a and the photodetector 19b. The wedge 17 is desirably inserted in a direction corresponding to the scanning direction of the sample stage 11. In scanning with laser light, the wedge 17 is inserted in a direction in which the optical path is inclined geometrically and optically due to the concavo-convex defect, whereby a more accurate inspection can be performed.
[0036]
Next, a method for examining detailed information on defects using signals detected by the photodetector will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the signal intensity corresponding to the surface state of the sample. As shown in FIG. 5A, it is assumed that a portion having a convex defect is scanned on the surface of the sample. The horizontal axis indicates the position or time of the sample. The vertical direction indicates the height of the defect. FIG. 5B to FIG. 5D show signal intensities corresponding to FIG. FIG. 5B shows the signal intensity of the photodetector 19a, and FIG. 5C shows the signal intensity of the photodetector 19b. FIG. 5E shows the sum of the signal intensity of the photodetector 19a and the signal intensity of the photodetector 19b, and FIG. 5D shows the difference between the signal intensity of the photodetector 19a and the signal intensity of the photodetector 19b. ing. For the sake of explanation, the signal intensity of the photodetector 19a is A, and the signal intensity of the photodetector 19b is B. Accordingly, FIG. 5B shows A and FIG. FIG. 5D shows AB and FIG. 5E shows A + B.
[0037]
A and B show the same signal intensity when a laser beam is irradiated to a portion having no irregular defect. In addition, each signal strength in a location without a defect is set to 0. When light is applied to the position corresponding to the slope of the uphill, the laser light is detached from the wedge 17 and A gradually increases. Thereafter, the laser light returns in the direction of the wedge 17, and A gradually decreases. At the apex of the defect, A and B show the same signal intensity. When light is applied to the downhill slope beyond the apex of the defect, the light goes toward the wedge 17 and A gradually decreases. Thereafter, the laser beam is removed from the wedge 17, and A gradually increases. When the light is removed from the defect, the original state is restored. Thus, A has a positive peak first, followed by a negative peak. B shows the opposite behavior to A as shown in FIG. Thus, B has a negative peak first, followed by a positive peak. When the convex defect is irradiated with the laser beam and the sample on the sample stage is scanned in this way, A shows a negative value after showing a positive value. On the contrary, B shows a positive value after swinging negatively. Using this order, it is possible to determine whether the defect is a convex defect or a concave defect.
[0038]
AB is a signal waveform in which the peak of A is enhanced as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5E, the signal intensity of A + B does not change with time (sample position) and remains 0.
[0039]
The inspection apparatus of the present embodiment compares the signals from the two detectors and detects the state of the sample by utilizing the difference in relative intensity. Specifically, it is determined whether the defect is convex or concave by using the signal AB. A slice level H and a slice level L shown in FIG. When the order of exceeding the slice level is H → L, it is determined as a convex defect. In A-B, since the A signal is enhanced, the loss of signal strength is small, and an accurate and highly accurate inspection can be performed. Since no shielding plate is provided on the optical path, detection can be performed without reducing the light intensity. Therefore, loss of signal intensity is reduced, and defects can be detected with a high S / N ratio. Thus, since the defect inspection apparatus according to the present invention can perform inspection with high signal quality, it can perform more accurate and accurate inspection. Alternatively, it is effective in that common mode noise such as noise of the laser light source 1 can be effectively removed. In other words, even when the intensity of light incident on the defect fluctuates due to noise or the like and becomes a vertically asymmetric signal, it is possible to accurately perform classification at the slice level.
[0040]
In addition, when detecting a concave defect, the signal of A and B will interchange and it will show the behavior which AB reversed. Therefore, when the order of exceeding the slice level is L → H, a concave defect is indicated. Therefore, it is possible to determine whether the defect is a convex defect or a concave defect based on the order exceeding the slice level. This makes it possible to accurately determine whether the sample has a convex defect or a concave defect.
[0041]
Next, defect detection when there is a spot-like defect on the sample surface will be described with reference to FIG. Here, a spot-like defect can be detected as a defect whose reflectance is changed only partially. FIG. 6 is a diagram showing the signal intensity when the sample has a spot-like defect and the laser beam is irradiated to a portion where the reflectance of the surface is weakened only partially. 6B to 6E show the same signals as in FIG. 6B shows the signal A, FIG. 6C shows the signal B, FIG. 6D shows the signal AB, and FIG. 6E shows the signal A + B.
[0042]
In this case, since the reflectance of the sample surface is weakened only partially, the spot position of the laser light is not changed, and only the light intensity is weakened. Accordingly, as shown in FIGS. 6B and 6C, the signal strengths of both A and B become weak. Therefore, AB is substantially constant at 0 as shown in FIG. 6 (d). Therefore, the slice levels H and L shown in FIG. 5 are not exceeded. On the other hand, when the reflectance of the sample surface is weakened only partially, the A + B signal is an enhancement of the A (B) signal. Therefore, if A + B exceeds the slice level L, it can be determined that the reflectance of the sample surface is weakened only partially. Further, by setting a slice level H (not shown) and exceeding this A + B, it is possible to determine that the reflectance of the sample surface is only partially increased. Thereby, a spot-like defect can be detected. In A + B, the signal of A (or B) is enhanced, and since no shielding plate is provided on the optical path, there is little loss of signal intensity, and an accurate and highly accurate inspection can be performed.
[0043]
With the above signal processing, loss of signal intensity is reduced, and convex defects, concave defects, and spot-like defects can be detected with a high S / N ratio. Then, the defect detection signal and the position of the sample stage are made to correspond to inspect which position of the sample has which type of defect. Thus, since the defect inspection apparatus according to the present invention can perform inspection with high signal quality, it can perform more accurate and accurate inspection. Note that different numbers can be added / subtracted / divided from / to the signals A and B if necessary.
[0044]
Next, a signal processing circuit for detecting defects will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram for performing signal processing. 50 is a resistor, 51 is a subtracting circuit, 52 is an adding circuit, and 53 to 56 are comparators. Reference numerals 57 to 60 denote defect detection signal generation circuits. These circuits can be incorporated into the photodetector 19 or can be separate circuits.
[0045]
The photodetectors 19a and 19b output currents corresponding to the intensity of the received light, and these currents are converted into voltages by the resistors 50, respectively. The signals converted into this voltage are A and B, respectively. A and B are input to the subtraction circuit 51 and the addition circuit 52, respectively. A subtracting circuit 51, which is a comparison means, generates an AB signal that is a difference signal. This AB signal is input to the comparator 53 and the comparator 54. The comparator 53 sets a negative slice level L, and outputs a pulse signal when the AB signal exceeds this slice level L (less than the slice level L). The comparator 54 sets a positive slice level H, and outputs a pulse signal when the AB signal exceeds the slice level H (when it is greater than the slice level H).
[0046]
These pulse signals are input to the defect detection signal generation circuit 57. When pulse signals are input in the order of the comparator 53 and the comparator 54, the defect detection signal generation circuit 57 outputs a concave defect detection signal. When pulse signals are input in the order of the comparator 54 and the comparator 53, the defect detection signal generation circuit 57 outputs a convex defect detection signal. By performing such differential detection, it is possible to accurately determine whether the defect is a convex defect or a concave defect.
[0047]
The adder circuit 52 generates an A + B signal that is a sum signal. This A + B signal is input to 55 and 56. In 55, a negative slice level L is set, and when this slice level L is exceeded, a pulse signal is output. The comparator 56 sets a positive slice level H, and a pulse signal is output when the slice level H is exceeded.
[0048]
The pulse signal output from the comparator 55 is input to the defect detection signal generation circuit 59. Therefore, when a defect detection signal is output from the defect detection signal generation circuit 59, this indicates that there is a defect having a reduced reflectance on the sample surface. The pulse signal output from the comparator 56 is input to the defect detection signal generation circuit 60. Therefore, when a defect detection signal is output from the defect detection signal generation circuit 60, this indicates that there is a defect having a high reflectance on the sample surface. By comparing these defect detection signals with the scanning timing of the sample stage, the location where the sample defect exists is specified. Thereby, the position and kind of the defect which exists in a sample can be specified. In addition, an amplifier circuit or the like may be provided in the photodetector to amplify the signal. In this case, the signals A and B are amplified signals. The amplification factors of A and B can be different. The difference signal can be generated, for example, as a difference between the outputs after performing different operations on the outputs from the photodetectors. The sum signal can also be generated as a sum of outputs by subjecting each output from the detector to signal processing as appropriate.
[0049]
The branching of the reflected light can be performed using, for example, a knife edge prism. However, by performing defect detection with the above-described optical system using the wedge 17, the optical components for the photodetector (for example, the relay lens 16 and the wedge 17) can perform differential detection with one set. Therefore, the number of parts can be reduced. Therefore, cost reduction can be achieved. Further, the optical system is not limited to the illustrated optical system, and other optical components may be added or changed. For example, the positions of the laser beam 1 and the photodetector 19 in FIG. 1 may be changed. Even in this case, since the light beam reflected by the sample 10 is separated by the half mirror 6a, the same effect can be obtained by inserting the wedge 17 or the like on the optical path. Furthermore, detection by a confocal optical system can be easily performed. That is, it is possible to detect with the confocal optical system by forming an image in front of the light detector 19 and providing a pinhole at the image formation point. Thereby, a highly accurate defect inspection can be performed.
[0050]
Embodiment 2 of the Invention
The defect inspection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of the optical system of the defect inspection apparatus according to this embodiment. In this embodiment, the sample stage is not scanned, but the light beam is scanned using a vibrating mirror. Since the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. 4a is a vibrating mirror, 6 is a polarization beam splitter, 5a and 5b are relay lenses, and 8 is a quarter-wave plate.
[0051]
The light beam emitted from the laser 1 is transmitted through the polarization beam splitter 6 only by the P-polarized light. This light beam is reflected in the direction of the sample 10 by the vibrating mirror 4a. The light passes through the relay lens 5a, the relay lens 5b, and the quarter wavelength plate and enters the objective lens 9. The light incident on the objective lens 9 is condensed to an appropriate spot diameter and enters the sample 10. Then, the light beam again passes through the objective lens 9, the quarter wavelength plate 8, the relay lens 5b, and the relay lens 5a, and enters the vibrating mirror 4a. The light incident on the oscillating mirror 4 a is reflected in the direction of the polarization beam splitter 6. Up to this point, the light passes through the quarter-wave plate 8 twice in a reciprocating manner, so that P-polarized light is polarized into S-polarized light. Accordingly, the light beam is reflected by the polarization beam splitter 6. Thereby, the fall of light intensity can be suppressed. Of course, a polarizing beam splitter and a quarter wavelength plate may be used in the optical system shown in the first embodiment.
[0052]
The light reflected by the polarization beam splitter 6 is condensed on the photodetector 19 by the relay lens 16. As in the first embodiment, a wedge 17 is inserted on this optical path. Accordingly, half of the light beam is incident on the photodetector 19a and the other half is incident on the photodetector 19b, and the light intensity is detected. Since the detection here is the same as the detection described in the first embodiment, the description thereof is omitted. In the present embodiment, a light beam is scanned with a vibration beam to detect defects on the entire surface of the sample. As the vibrating mirror 4a, for example, a galvanometer mirror or a polygon mirror can be used. The same effect as in the first embodiment can be obtained by scanning using such a vibrating mirror.
[0053]
Embodiment 3 of the Invention
The defect inspection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are configuration diagrams showing the configuration of the defect inspection apparatus. 1 and 8 indicate the same configuration and the description thereof is omitted. FIG. 9 includes the optical system corresponding to the first embodiment, that is, FIG. FIG. 10 includes an optical system corresponding to the second embodiment, that is, FIG.
[0054]
This embodiment is different from the first and second embodiments in that the wedge 17 is provided between the relay lens 16 and the photodetector 19. Since other optical system configurations, detection methods, and signal processing are the same as those in the first and second embodiments, description thereof is omitted.
[0055]
In this embodiment, the wedge 17 can be arranged at a position other than the position of the pupil. That is, in this embodiment, the wedges 17 may be inserted in half of the spots so that the laser light can be divided into two. Accordingly, the half mirror 6 and the photodetector 19 shown in FIG.
[0056]
If the light reflected by the sample is on an optical path separated from the light incident on the sample, the wedge 17 can be disposed. Therefore, it can also be arranged at a position other than the pupil. The same effects as those of the first and second embodiments can be obtained by the optical system having such an arrangement.
[0057]
In the defect inspection apparatus according to the present invention, since the wedge 17 does not need to be arranged at the position of the pupil, it is not subject to restrictions on the arrangement of optical components, and the degree of freedom of design can be expanded.
[0058]
Embodiment 4 of the Invention
A defect inspection apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a configuration diagram showing the overall configuration of the defect inspection apparatus. 1 is a laser, 2 is a diffraction grating, 3 is a Fourier transform lens, 4 is a reflection mirror, 5 is a relay lens, 6 is a polarization beam splitter, 7 is a dichroic mirror, 8 is a quarter-wave plate, 9 is an objective lens, 10 Is a sample, 11 is a sample stage, 12 is an autofocus optical system, 13 is a relay lens, 14 is a reflection mirror, 15 is a reflection mirror, 16 is a relay lens, 17 is a wedge, 18 is a relay lens, and 19 is a photodetector. is there. In the present embodiment, inspection is performed by irradiating a sample with a single light beam by the diffraction grating 2 as a plurality of light beams.
[0059]
Laser light is irradiated on the sample surface by these optical systems, and the scattered light can be detected. 20 is a personal computer (hereinafter referred to as PC), 21 is a defect data memory, 22 is a stage controller, and 23 is a stage drive unit. These perform control for scanning the sample on the sample stage 11 and processing of detection data. Thereby, the defect position of a sample can be specified.
[0060]
First, the optical system of the defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Light emitted from the laser 1 enters the diffraction grating 2 and is converted into a multi-beam. Here, since a two-dimensional diffraction grating is used for the diffraction grating 2, a beam array of a matrix-like two-dimensional light beam is obtained. Hereinafter, this beam array is referred to as a multi-beam. The multi-beam is incident on the Fourier transform lens 3 and becomes a substantially parallel light beam. The multi-beam is reflected by the reflecting mirror 4 in the direction of the sample. Further, the multi-beam passes through the relay lens 5 and enters the polarization beam splitter 6. In the polarization beam splitter, only P-polarized light is transmitted. Further, the multi-beam passes through the dichroic mirror 7 and the quarter wavelength plate 8 and enters the objective lens 9. The objective lens 9 focuses the multi-beam on a minute spot and makes it incident on the sample 10. When the sample 10 has defects such as foreign matter, steps, and scratches, the incident light is scattered by these defects. Due to this scattering, a difference occurs in the amount of detected light depending on the presence or absence of defects. Therefore, the defect information of the sample can be detected by detecting the reflected light from the sample surface.
[0061]
Next, an optical path where the light reflected by the sample reaches the detector will be described. The light reflected by the sample 10 passes through the objective lens 9 and the quarter-wave plate 8 and enters the dichroic mirror 7. A part of the light is reflected by the dichroic mirror 7 and enters the autofocus optical system 12. The autofocus optical system 12 includes a light source that emits light having a wavelength different from that of the laser 1 and reflected by a dichroic mirror. The light from this light source is reflected by the dichroic mirror 7 and applied to the sample 10. The reflected light is received by the autofocus optical system 12. The position of the objective lens 9 or the sample 10 is adjusted using the output signal of the received light, and the distance between the sample 10 and the objective lens 9 is optimized. A half mirror or the like may be used instead of the dichroic mirror 7.
[0062]
The light transmitted through the dichroic mirror 7 is incident on the polarization beam splitter 6. Since it has passed through the quarter-wave plate 8 twice in the optical path so far, the light that was P-polarized light is polarized to S-polarized light. Therefore, it is reflected by the polarization beam splitter 6. The light reflected by the polarization beam splitter 6 enters the relay lens 13, the reflection mirror 14, the reflection mirror 15, and the relay lens 16 in this order. The light transmitted through the relay lens 16 is once focused and then enters the zoom lens 18.
[0063]
The light transmitted through the zoom lens 18 enters the photodetector 19. The light detector 19 includes light receiving elements configured in a matrix, and can detect the amount of light corresponding to each light beam of the multi-beams. For example, a photodiode array is used as the light receiving element. The zoom lens 18 is composed of a zoom lens system, and the magnification can be adjusted. Therefore, it can adjust so that each light beam may inject into each light receiving element.
[0064]
In the present embodiment, a wedge 17 is arranged at the pupil between the relay lens 16 and the zoom lens 18. The wedge 17 is inserted at a position substantially half the cross section of the focused light spot. In the two-dimensional multi-beam, a wedge is arranged at the position of the pupil, and each light beam is split in half. Each of the branched multi-beams passes through the relay lens 18 to become a substantially parallel light beam and enters the photodetector 19.
[0065]
Then, the sample stage 11 is scanned in a spiral manner to scan the entire surface of the sample. This spiral scanning is performed by rotating and translating the sample stage by a stage controller 22 connected to the PC. The rotational movement is performed by the θ stage 23d and the translational movement is performed by the r stage 23b. The PC 21 stores stage control data such as the moving speed in the r direction and the rotational speed in the θ direction. Based on this data, the stage controller 22 drives the r stage 23b and the θ stage 23d. The r stage 23b is moved by, for example, a linear guide, a ball screw, and a servo motor. The rotation of the θ stage 23d is performed by a drive motor. The sample is chucked by the chuck mechanism of the sample stage. Thereby, spiral scanning can be performed.
[0066]
Further, the θ stage angle detection system 23 and the r stage position detection system are provided with an encoder 8 (not shown) so that the respective angles and positions can be grasped. The output from this encoder is stored in the defect data memory 21. Since these position signals are synchronized with the defect detection signal, the position of the defect can be checked. The data stored in the defect data memory is transmitted to the PC, and detailed information on the defect of the sample is displayed.
[0067]
Next, the multi-beams incident on the photodetector 19 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view of the multi-beam on the photodetector 19. A white spot (line A) indicates a beam whose traveling direction is not changed by the wedge 17. A shaded spot indicates a beam whose traveling direction has been changed by the wedge 17. The positions of A and B are shifted by the amount that the traveling direction of the beam has changed to the wedge 17. That is, one beam in the multi-beam is branched into A and B by the wedge 17 respectively. The A and B signals are detected, respectively, and the defect is inspected. The photodetector 19 includes two sets of light receiving elements arranged in a 6 × 3 matrix in order to detect this multi-beam. Each of the 6 × 3 light receiving elements is paired, and signal processing is performed on the signals of the paired light receiving elements. That is, the above-described signal processing is performed on each pair of 6 × 3 light beams. Since each signal processing is the same as the processing described in the first embodiment, the description is omitted. If a defect is detected, the defect type is detected by specifying the type and location. Therefore, loss of signal intensity can be reduced, and accurate and highly accurate defect detection can be performed. Thus, the same effect can be obtained even if a two-dimensional multi-beam is used. In the description of FIG. 12, the light detectors 19a and the light detectors 19b are alternately arranged. However, the light receiving elements of the light detectors are placed at arbitrary positions according to the positions of the light spots. Can be arranged. For example, all the light receiving elements of the photodetector 19a and all the light receiving elements of the photodetector 19b may be arranged separately. Of course, it may be in the middle. Since the arrangement of the photodetectors 19a and 19b is determined by the angle of the wedge and the optical path length, it can be adjusted to an arbitrary position. Thereby, a large number of photodetectors can be easily combined.
[0068]
Further, the defect inspection is performed using the two-dimensional diffraction grating in the optical system shown in FIG. 11, but a one-dimensional diffraction grating may be used. That is, one light beam emitted from the laser light source is converted into a one-dimensional line-shaped multi-beam by a one-dimensional diffraction grating. Then, this multi-beam is converted into a substantially parallel light beam by the Fourier transform lens 3. A light receiving element for receiving each light beam branched by the wedge 17 is provided in the photodetector 19. In this case, two sets of four line-shaped light receiving elements are provided and are paired. The signal processing described above is performed on the signals of the paired light receiving elements. Therefore, the same inspection can be performed with a one-dimensional multi-beam. In this case, it is desirable to insert a wedge in each half of the one-dimensional multi-beam as shown in FIG. That is, the wedge 17 can be arranged at a position other than the pupil as in the case of one light beam shown in the first to third embodiments. This eliminates the need to place a wedge at the position of the pupil, thus increasing the degree of design freedom. Note that raster scanning other than spiral scanning can be used in a one-dimensional or two-dimensional multi-beam.
[0069]
Other embodiments.
In the above-described embodiment, light is branched in two directions using a wedge, but other light branching means may be used. For example, the same effect can be obtained by providing a knife edge prism that reflects incident light into two branched lights at a half position on the optical path. If the wedge is used, the detector can be placed close to the optical beam because the angle deviation of the light beam is small. Thereby, wiring for signal processing and the like can be simplified, and space saving can be achieved. Furthermore, the interval between the two photodetectors can be easily adjusted by changing the wedge angle and the optical path length to the photodetector. Therefore, the photodetector can be placed in an arrangement suitable for inspection, and is particularly suitable when using a multi-beam. Note that the number of lights branched by the wedge is not limited to two, and may be four. Further, the angle of the entrance surface and the exit surface of the wedge may be inclined with respect to the respective sides to emit the exit light obliquely. Further, the wedge 17 may be arranged at a position other than substantially half the position on the optical path. Two wedges having different emission angles or one prism having an equivalent function may be arranged on the optical path. Even in this case, substantially the same effect can be obtained. Moreover, the edge part shape of a wedge does not need to be linear in an optical path cross section.
[0070]
As the laser light scanning method, for example, a scanning method other than raster scanning such as step scanning or spiral scanning may be used. Further, the same effect can be obtained even if the number of beams used for the multi-beam is not the number shown. In the figure shown in the above embodiment, the light detector is arranged at a position where the light beam is imaged, but a light detector may be arranged at a position other than the image forming position. Furthermore, a confocal optical system can be constructed by arranging a pinhole at the imaging position and detecting light that has passed through the pinhole. By using this confocal optical system, inspection with higher accuracy can be performed. Further, the light may be received by the photodetector via the optical fiber. The PC, stage controller, stage drive system, autofocus optical system, detection system, etc. used in the fourth embodiment can also be used in the first to third embodiments.
[0071]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the same effect can be obtained by using other various optical components and optical elements without being limited to the illustrated optical system. Further, the present invention can be used not only for defect inspection of mask blanks, masks, semiconductor devices, and semiconductor wafers but also for other samples. In particular, the manufacturing yield of semiconductor devices can be improved by using the inspection apparatus of the present invention for inspection processing of masks or mask blanks or inspection processing of semiconductor wafers. In the manufacture of a typical semiconductor device, a mask original plate is set in an exposure apparatus, and a wafer on which a resist is formed is exposed using light, an ion beam, an electron beam, or the like. The semiconductor wafer subjected to the exposure process is subjected to a development process, and a resist pattern is formed on the wafer. According to this pattern, a widely known thin film deposition process, etching process, oxidation process, ion implantation process, and the like are performed to form a semiconductor device. With the mask inspected using the inspection apparatus or inspection method of the present invention, or the mask using mask blanks, the exposure process in the manufacture of the semiconductor device can be carried out. Also, a semiconductor device manufacturing process can be performed on a wafer inspected using the inspection apparatus or inspection method of the present invention to manufacture a semiconductor device. The optical system of the present invention can be applied not only to a defect inspection apparatus which is one of sample states, but also to an optical scanning device that detects a general sample state such as a microscope.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device that can perform accurate and highly accurate measurement with little loss of signal intensity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing laser light at a wedge according to the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view showing laser light at the wedge.
FIG. 2B is a top view showing laser light around the wedge.
FIG. 3 is a diagram showing laser light at a wedge when a defect is detected in the present invention.
FIG. 3A is a cross-sectional view showing laser light at the wedge.
FIG. 3B is a top view showing laser light around the wedge.
FIG. 4 is a diagram showing laser light at a wedge when a defect is detected in the present invention.
FIG. 4A is a cross-sectional view showing laser light at the wedge.
FIG. 4B is a top view showing laser light around the wedge.
FIG. 5 is a diagram showing a signal of a photodetector when a concave defect is detected.
FIG. 6 is a diagram showing a signal of a photodetector when a spot-like defect is detected.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a signal processing circuit according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of a defect inspection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a spot of a two-dimensional multi-beam on a photodetector.
FIG. 13 shows a one-dimensional multi-beam laser beam.
FIG. 13A is a cross-sectional view showing a one-dimensional multi-beam spot on the wedge.
FIG. 13A is a top view showing a one-dimensional multi-beam around the wedge.
[Explanation of symbols]
1 laser, 2 diffraction grating, 3 Fourier transform lens,
4 reflective mirror, 4a vibrating mirror, 5, 5a, 5b relay lens,
6 Polarizing beam splitter, 7 Dichroic mirror
8 quarter wave plate, 9 objective lens, 10 sample, 11 sample stage,
12 autofocus optical system, 13 relay lens, 14 reflecting mirror,
15 reflection mirror, 16 relay lens, 17 wedge,
18 Relay lens 19, 19a, 19b Photodetector
20 PC, 21 defect data memory, 22 stage controller,
23 stage drive unit, 23 a r stage position detection system 23 b r stage,
23c θ stage position detection system, 23d θ stage, 30 laser light
50 resistance, 51 subtraction circuit, 52 addition circuit
53, 54, 55, 56 Comparator,
57, 59, 60 Defect detection signal generation circuit

Claims

光ビームを発生する光源と、
試料を載置する試料台と、
前記光源からの光ビームを２次元のマルチビームに変換する２次元回折格子と、
前記試料台に載置された試料と前記試料に照射されたマルチビームとを、相対的に移動させる走査手段と、
前記試料によって反射されたマルチビームを集束する集束手段と、
前記２次元のマルチビームの各々が重なり合う前記集束手段の瞳の位置に設けられ、入射光の進行方向を変えて前記試料で反射したマルチビームの各々を分岐して２つのマルチビームにする光分岐手段と、
マトリクス状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってマトリクス状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める回路と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路とを備え、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミング、及び第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別する、欠陥検査装置。A light source that generates a light beam;
A sample stage on which the sample is placed;
A two-dimensional diffraction grating for converting a light beam from the light source into a two-dimensional multi-beam;
Scanning means for relatively moving the sample placed on the sample stage and the multi-beam irradiated on the sample;
Focusing means for focusing the multi-beams reflected by the sample;
Optical branching provided at the position of the pupil of the focusing means where each of the two-dimensional multi-beams overlaps, and branching each of the multi-beams reflected by the sample by changing the traveling direction of incident light into two multi-beams Means,
A plurality of light receiving elements arranged in a matrix, and a first light detecting means for detecting each of the multi-beams branched by the light branching means;
Second light detection comprising a plurality of light receiving elements arranged in a matrix in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means, and detecting each of the other multi-beams branched by the light branching means Means,
A circuit for obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
A first comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined first value;
A second comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined second value;
A defect inspection apparatus that determines whether the difference signal is a convex defect or a concave defect based on the order of timing when the difference signal exceeds the first value and timing when the difference signal exceeds the second value.

前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることによりマルチビームが分岐されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。 The light branching means is disposed at a position that occupies approximately half of the light beam reflected from a portion of the sample where there is no defect, and the multibeam is changed by changing the traveling direction of the light beam incident on the light branching means. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the defect inspection apparatus is branched.

前記光分岐手段が光ビームの光路上に配置されたウェッジであることを特徴とする請求項１、又は２に記載の欠陥検査装置。 3. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the light branching means is a wedge arranged on an optical path of a light beam.

前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める回路と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて欠陥の検出を行う請求項１乃至３いずれかに記載の欠陥検査装置。A circuit for obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
A third comparison circuit for comparing the sum signal with a predetermined third value;
The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein a defect is detected based on a comparison result of the third comparison circuit.

試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、
光ビームを発生するステップと、
前記光ビームを２次元のマルチビームに変換するステップと、
前記マルチビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、
前記試料によって反射されたマルチビームを集束手段によって集束するステップと、
前記マルチビームの各々が重なり合う前記集束手段の瞳の位置に設けられた光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記マルチビームの各々を分岐して２つのマルチビームにするステップと、
前記マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記光分岐手段からの一方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となって前記マトリクス状に配置されて複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記光分岐手段からの他方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別するステップと、を備える欠陥検査方法。An inspection method for inspecting a defect of a sample by irradiating the sample with a light beam and detecting the reflected light,
Generating a light beam;
Converting the light beam into a two-dimensional multi-beam;
Relatively moving the position of the multi-beam and the sample;
Focusing the multi-beam reflected by the sample by a focusing means;
Branching each of the multi-beams into two multi-beams by changing the traveling direction of the incident light by the light branching means provided at the position of the pupil of the focusing means where each of the multi-beams overlaps;
Detecting each of one multi-beam from the light branching means by a first light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix;
Each of the other multi-beams from the light branching means is detected by a second light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means. And steps to
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a predetermined first value;
Comparing the difference signal with a predetermined second value;
And a step of discriminating whether the difference signal is a convex defect or a concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value.

前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐する光分岐手段によって、前記マルチビームを分岐して２つのマルチビームにすることを特徴とする請求項５記載の欠陥検査方法。 6. The defect inspection method according to claim 5, wherein the multi-beam is split into two multi-beams by an optical branching unit that splits a light beam reflected from a portion free of defects of the sample into approximately half. .

前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップとをさらに備え、
前記比較結果に基づいてシミ状欠陥の検出する請求項５、又は６記載の欠陥検査方法。Obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the sum signal with a predetermined third value;
The defect inspection method according to claim 5, wherein a spot-like defect is detected based on the comparison result.

光源と
前記光源からの光ビームを２次元のマルチビームに変換する手段と、
前記マルチビームを対象物上で走査する手段と、
前記試料によって反射されたマルチビームを集束する集束手段と、
前記２次元のマルチビームの各々が重なり合う前記集束手段の瞳の位置に設けられ、入射光の進行方向を変えることで、前記対象物によって反射されたマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにする手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、
マトリクス状に配置された複数の受光素子を有し、前記分岐する手段からの前記第１のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってマトリクス状に配置された複数の受光素子を有し、前記分岐する手段からの前記第２のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める手段と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する手段と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する手段と、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別する手段と、を備える光学式走査装置。A light source and means for converting a light beam from the light source into a two-dimensional multi-beam;
Means for scanning the multi-beam on an object;
Focusing means for focusing the multi-beams reflected by the sample;
Each of the two-dimensional multi-beams is provided at the position of the pupil of the converging means where each of the two-dimensional multi-beams overlaps, and each of the multi-beams reflected by the object is branched by changing the traveling direction of the incident light, Means for making a multi-beam and a second multi-beam, branching so as to change the relative intensities of the first multi-beam and the second multi-beam based on the state of the object;
A plurality of light receiving elements arranged in a matrix, and paired with a first light detecting means for detecting each of the first multi-beams from the branching means and a light receiving element of the first light detecting means A plurality of light receiving elements arranged in a matrix, and second light detecting means for detecting each of the second multi-beams from the branching means,
Means for obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Means for comparing the difference signal with a predetermined first value;
Means for comparing the difference signal with a predetermined second value;
An optical scanning device comprising: means for discriminating whether the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value is a convex defect or a concave defect.

前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有する、請求項８に記載の光学式走査装置。 9. The branching means according to claim 8, comprising a wedge optical element provided on an optical path of light reflected by a flat portion of the object, and an end of the branching means being in the center of the optical path. Optical scanning device.

前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める手段と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて欠陥の検出を行う請求項８に記載の光学式走査装置。Means for obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
A third comparison circuit for comparing the sum signal with a predetermined third value;
The optical scanning device according to claim 8, wherein a defect is detected based on a comparison result of the third comparison circuit.

光源からの光を２次元のマルチビームにするステップと、
マルチビームを原板に照射するステップと、
前記マルチビームと前記原板の位置を相対的に移動するステップと、
集束手段によって前記原版で反射されたマルチビームを集束するステップと、
前記２次元のマルチビームの各々が重なり合う前記集束手段の瞳の位置に設けられた光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記原板によって反射されたマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップと、
マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってマトリクス状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、
前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。Converting the light from the light source into a two-dimensional multi-beam;
Irradiating the original with a multi-beam; and
Relatively moving the positions of the multi-beam and the original plate;
Focusing the multi-beams reflected from the original by a focusing means;
Each of the multi-beams reflected by the original plate is branched by changing the traveling direction of the incident light by the light branching means provided at the position of the pupil of the focusing means where each of the two-dimensional multi-beams overlaps, Making a first multi-beam and a second multi-beam;
Detecting each of the first multi-beams by first photodetecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix;
Detecting each of the second multi-beams by a second light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means;
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a first value;
Comparing the difference signal with a second value;
Inspecting the convex defect and the concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Setting the inspected original plate on an exposure apparatus;
Exposing the wafer with an exposure pattern of the original plate;
Developing the exposed wafer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

光ビームを２次元のマルチビームにするステップと、
前記マルチビームと前記マスクの位置を相対的に移動するステップと、
集束手段によって前記マスクで反射したマルチビームを集束するステップと、
前記２次元のマルチビームの各々が重なり合う前記集束手段の瞳の位置に設けられた光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記マスクによって反射されたマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップと、
マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってマトリクス状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、
レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。Converting the light beam into a two-dimensional multi-beam;
Relatively moving the position of the multi-beam and the mask;
Focusing the multi-beam reflected from the mask by a focusing means;
Each of the multi-beams reflected by the mask is branched by changing the traveling direction of the incident light by the light branching means provided at the pupil position of the focusing means where each of the two-dimensional multi-beams overlaps, Making a first multi-beam and a second multi-beam;
Detecting each of the first multi-beams by first photodetecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix;
Detecting each of the second multi-beams by a second light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a matrix in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means;
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a first value;
Comparing the difference signal with a second value;
Inspecting the convex defect and the concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Forming a resist layer on the inspected wafer;
Exposing the wafer on which the resist layer is formed according to a mask pattern;
Developing the exposed wafer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: