JPH04277643A - 透明基板の光学的検査装置 - Google Patents

透明基板の光学的検査装置

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JPH04277643A
JPH04277643A JP3039871A JP3987191A JPH04277643A JP H04277643 A JPH04277643 A JP H04277643A JP 3039871 A JP3039871 A JP 3039871A JP 3987191 A JP3987191 A JP 3987191A JP H04277643 A JPH04277643 A JP H04277643A
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light
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Kinya Kato
欣也 加藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、透明基板の表面を光ス
ポットの走査により検査するための光学的検査装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】                  
                         
             半導体の製造工程における
光リソグラフィ用のパターンを備えたレチクルやマスク
は、極めて清浄な状態で露光に使用される必要があり、
そのため表面上のゴミやホコリを完全に除去することが
必要である。このためにゴミやホコリ等の検査装置とし
て、被検物体の表面上でレーザスポットを斜めから照射
して走査させ、ゴミやホコリ等により散乱される光を検
出する装置が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の装置に
おいては、レチクル(マスク)が透明であるため、表面
の検査の際に、裏面上の形成された所定のパターンによ
る散乱光が迷光として検出系に混入して、誤検出の原因
となり、検出精度を低下させるという問題があった。
【0004】そこで本発明は、このような問題点に鑑み
てなされたもので、レチクルやマスク等の透明基板の表
面検査に際して、裏面での散乱光の影響を極力少なくし
て高い検出精度を有する検査装置を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決する為の手段】上記問題点解決の為に本発
明では、基本的には図1の断面光路図に示す如く、被検
透明基板50上に光スポットを形成して所定の方向(図
1では紙面に垂直方向)で走査するための照射光学系1
0と、該被検透明基板50上表面からの反射散乱光を検
出するための検出光学系20とを有する光学的検査装置
において、前記検出光学系20として、被検透明基板5
0上の光スポットの像を形成するための受光対物レンズ
21と、該受光対物レンズ21の像面上にて前記光スポ
ットの走査軌跡と共役なスリット開口24を有する遮光
板23と、該遮光板23のスリット開口24を通過する
光を検出する光検出手段60とを設け、被検透明基板5
0上において検出光学系20の光軸Ax20を前記照射
光学系10の光軸Ax10と同一方向に傾斜させたもの
である。ここで、被検透明基板50表面からの散乱光が
受光対物レンズ22により集光され、スリット開口24
を通して検出される。そして、照射光学系10光軸の傾
斜角A、検出光学系20光軸の傾斜角B、受光対物レン
ズ21の倍率及び前記スリット24の幅は、前記被検透
明基板の裏面からの散乱光が該スリット内に入射しない
ように組み合わせて構成したものである。
【0006】また、上記の基本構成において、検出光学
系20は、照射光学系10の光軸を挟んで、前記光スポ
ットの走査方向に偏芯して並列配置された2つの受光対
物レンズを有する構成とすることが好ましい。
【0007】
【作用】図1に示した如く、被検透明基板50上におい
て検出光学系20の光軸Ax20を前記照射光学系10
の光軸Ax10と同一方向に傾斜させた構成における、
具体的な構成を図2を用いて説明する。図2は照射光学
系により被検透明基板50の表面50a 上に形成され
る光スポットを中心として、照射ビーム100 と受光
ビーム200 との様子を示した概略断面の拡大図であ
る。被検透明基板50の上面50a 上に集光された光
スポットは、被検透明基板50内で屈折し、裏面50b
 に達し、ここに形成されたパターン面からの散乱光が
発生する。この散乱光のうち、検出光学系に入射して最
も大きな影響を与える恐れがある光は、検出光学系の光
軸Ax20にほぼ平行で被検透明基板50表面50a 
上にて受光ビーム200 に最も近い位置に到達する光
線30である。
【0008】図2に示すように、照射光学系10のビー
ム照射角すわなち照射光学系光軸と被検面法線との角度
A、検出光学系20のビーム受光角すわなち検出光学系
光軸と被検面法線との角度B、受光対物レンズ21の倍
率及び前記スリット24の幅に関して、被検透明基板5
0の裏面50b から生ずる迷光を遮光する為の条件に
ついて説明する。
【0009】被検透明基板50の裏面での散乱光が迷光
とならない条件は、受光光学系20のスリット開口24
に到達できない条件であり、散乱光30が被検透明基板
50から空気中に射出する時の位置と光スポット位置と
の距離Δが、スリット幅δに受光対物レンズによる倍率
M(実際の光線の向きとは逆に、スリットが被検透明物
体上に投影される倍率)を掛けたものより大きくなるこ
とである。このとき、スリット幅δは、受光対物レンズ
の収差によるスポットの拡がりを考慮して決定されるこ
とが望ましい。
【0010】ここで、受光対物レンズ22のスリット開
口24と被検透明基板表面50a 間の倍率M、及びス
リット幅δに対して、被検透明基板表面50a 上での
スリット開口の幅はMδに相当する。図2で照射光学系
10による集光スポットの開口数、即ち集光対物レンズ
11の開口数NA1 、受光対物レンズ22の被検透明
基板50側開口数NA2 については、以下の関係が成
り立つ。
【0011】α  =  A  − sin−1NA1
       ■β  =  B  + sin−1N
A2         ■ここで、α、βはそれぞれ、
照射ビーム内の最大角度の光の入射角、及び受光ビーム
内の最大角度の光の射出角であり、α’、β’はそれぞ
れの被検透明基板50内での屈折角である。従って、 nsin α’=sin α            
  ■nsin β’=sin β         
     ■の関係が成立しており、散乱光30が被検
透明基板50から空気中に射出する時の位置と光スポッ
ト位置との距離Δは、 Δ=d(tan α’−  tan β’)    ■
と与えられる。
【0012】ここで、最も大きな影響を生ずる恐れのあ
る散乱光線30の射出角をβと考えれば、受光光学系か
ら見た照射スポットとの距離は、Δcosβとなる。従
って、被検透明基板50の裏面での散乱光が迷光となら
ない条件、即ち受光光学系20のスリット開口24に到
達できない条件は、 Δcos β  ≧  Mδ となる。
【0013】いま、■式を用いて書換えれば、α(ta
n α’−tan β’)cos β≧Mδ    ■
となり、この■式が迷光を除くための条件を与える。計
算の都合上■式において、cos βをcos β’に
置き換えると d(tan α’−tan β’)cos β’>d(
tan α’ −tan β’)cos β≧Mδ  
■    tan α’cos β’−sin β’≧
Mδ/d
【0014】
【数2】
【0015】ここで、■式を用いて書き直せば、満たす
べき条件は、
【0016】
【数3】
【0017】となる。パターンからの迷光を小さくする
為には、検出光学系の射出角Bを照射光学系によるビー
ム入射側と同じ側にとり、しかも可能な限り大きくとる
ことが望ましい。その為には■式よりα、n、d一定の
条件下ではMδを小さくすればよいことになる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。好
適な実施例の基本構成は、前述した第1図の断面光路図
に示すとおりであり、光源手段40からのレーザ光が対
物レンズ11及び反射鏡12を介して被検透明基板50
上に集光さる。被検透明基板50からの散乱光は、反射
鏡21を介して受光対物レンズ22により遮光板23の
スポット開口24上に集光され、フィールドレンズ25
を介して検出手段60により光電検出される。
【0019】図3は本発明の実施例の構成を示す斜視図
である。レーザ光源41から供給されるビームは、振動
ミラー42で偏向され、照射対物レンズとしてのfθレ
ンズ11によって、被検透明基板としての被検レチクル
50上の表面50a 上にレーザスポットを形成し、振
動ミラー42の振動に伴って軌跡51が描かれる。反射
鏡12及び13は光路を屈曲して所定の照射角Aでビー
ムを照射するための機能を有している。そして、照射光
学系の光軸Ax20b を挟んで、一対の検出光学系が
並列かつ対象に配置されている。各検出光学系は図1に
示したのと同様の基本構成を有している。具体的には、
被検レチクル50の表面50a 上のゴミやホコリ等の
異物からの散乱光200 は、反射鏡21で反射された
後受光対物レンズ22a,22b により遮光板23a
,23b のスリット開口24a,24b 上に集光さ
れ、フィールドレンズ25a,25b を通して光電検
出器60a,60b によって光電検出される。ここで
、検出光学系の反射鏡22は、検出光学系の受光角度B
を前述した条件を満たすように適切な角度に配置されて
いる。そして、この構成においても、各遮光板のスリッ
ト開口24a,24b が被検透明基板表面50a 上
のレーザスポット軌跡51と共役なのは言うまでもない
【0020】被検透明基板50の裏面での散乱光が迷光
とならない為に、前述した■式よりα、n、d一定の条
件下ではMδを小さくすればよいのであるが、実際上ス
リット幅δは、受光対物レンズの収差による拡がりて決
まり、その値を小さくすることは困難である。このため
、受光対物レンズによる結像倍率Mを小さくすれば良い
ことになるが、スリットの長さが長くなるため、走査軌
跡と受光対物レンズの大きさとの関係から、実用的には
、M≧2.5 程度とすることが好ましい。
【0021】すなわち、このような比較的小さい倍率範
囲においては、レチクル側の開口数を一定とした場合、
スリット側の開口数が小さくなり、スリット長は長くな
るものの、収差によるスポットの拡がりをより小さくす
ることができるのでスリット幅を小さくすることが可能
となり、迷光をより良好に除去することが可能となり、
相乗効果を生ずる。
【0022】このような観点から求められた好適な数値
例は以下のとおりである。 A=45°、NA1 =0.0357(F/14に相当
)、d=2.3 、n=1.5 、M=3.5 、δ=
0.2のときβ’≒11.3°  と求められる。従っ
て、受光ビーム内の最大角度β=17.1°となり、検
出光学系により集光されるべきビームの射出角、即ち検
出光学系の光軸の傾き角は、B=14.2°となる。こ
れらはほぼ前述の条件■を満足している。
【0023】また、一般に被検透明基板の裏面50b 
からの散乱光のうち、ビームスポットの走査軌跡に垂直
な方向の光の散乱光強度が強く迷光になり易い傾向にあ
るが、上記の構成においては、照射光学系10の光軸を
挟んで、光スポットの走査方向に偏芯して並列に対象に
配置された2つの受光対物レンズを有する構成として、
検出光学系を二組持っていることにより、検出精度の向
上が可能である。すなわち、被検透明基板50上のゴミ
やホコリ等の異物からの散乱光はほぼ一様であるから、
並列に対象配置した二組の検出光学系による検出信号の
アンドを取る等、両者の信号を比較することによって、
迷光によるノイズを取り除くことがで容易となるのであ
る。
【0024】尚、本実施例の構成においては、被検透明
基板50としてのレチクルの厚さが変化した場合には、
受光対物レンズの光軸方向の移動によりピント合わせを
行い、また遮光板を偏芯移動させてスリット開口の位置
を調整することによって、対応することが可能である。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の検査装置によれば
、被検透明物体としてのレチクル等の表面検査の時に、
裏面に形成されたパターンから発生する迷光を良好に遮
光することができるので、S/Nが高く誤検出の少ない
検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による検査装置の基本構成を示す断面光
路図。
【図2】本発明における条件を説明するための拡大光路
図。
【図3】本発明による実施例の構成を示す斜視図。
【主要部分の符号の説明】
10…照射光学系 20…検出光学系 50…被検透明基板 51…スポット走査軌跡 22…受光対物レンズ 24…スリット開口 25…フィールドレンズ 60…検出手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検透明基板上に光スポットを形成して所
    定の方向で走査するための照射光学系と、該被検透明基
    板上表面からの反射散乱光を検出するための検出光学系
    とを有する光学的検査装置において、前記検出光学系は
    前記被検透明基板上の光スポットの像を形成するための
    受光対物レンズと、該受光対物レンズの像面上にて前記
    光スポットの走査軌跡と共役なスリット開口を有する遮
    光板と、該遮光板のスリット開口を通過する光を検出す
    る光検出手段とを有し、前記被検透明基板上において前
    記検出光学系の光軸は前記照射光学系の光軸と同一方向
    に傾斜し、照射光学系10のビーム照射角、該検出光学
    系のビーム入射角、前記受光光学系の受光対物レンズの
    倍率及び前記スリットの幅は、前記被検透明基板の裏面
    からの散乱光が該スリット内に入射しないように構成さ
    れていることを特徴とする透明基板の光学的検査装置。
  2. 【請求項2】前記照射光学系による光スポットの前記被
    検透明基板表面への入射角をA、該照射光学系の被検透
    明基板側の開口数をNA1 、前記検出光学系の受光角
    度をB、前記受光対物レンズの被検透明基板側の開口数
    をNA2 、前記スリットの幅をδ、前記受光光学系に
    よる前記スリット開口と前記被検透明基板との間の結像
    倍率をM、前記被検透明基板の厚さをd、屈折率をnと
    するとき、 【数1】 の条件を満たすことを特徴とする請求項1記載の透明基
    板の光学的検査装置。
  3. 【請求項3】前記受光光学系は、前記照射光学系の光軸
    を挟んで、前記光スポットの走査方向に偏芯して並列配
    置された2つの受光対物レンズを有することを特徴とす
    る請求項1乃至2記載の透明基板の光学的検査装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003509667A (ja) * 1999-09-16 2003-03-11 エムケーエス インストゥルメンツ インコーポレーテッド 層および表面特性の光学測定方法およびその装置
JP2008292171A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Toray Ind Inc 表面検査装置、表面検査方法および高分子フィルム表面検査方法
JP2014044094A (ja) * 2012-08-24 2014-03-13 Hitachi High-Technologies Corp 基板検査方法及び装置
CN112469985A (zh) * 2018-07-26 2021-03-09 株式会社岛津制作所 光散射检测装置

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