JPH0820371B2 - 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents

欠陥検査装置及び欠陥検査方法

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JPH0820371B2
JPH0820371B2 JP1172588A JP1172588A JPH0820371B2 JP H0820371 B2 JPH0820371 B2 JP H0820371B2 JP 1172588 A JP1172588 A JP 1172588A JP 1172588 A JP1172588 A JP 1172588A JP H0820371 B2 JPH0820371 B2 JP H0820371B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は微小なゴミ等の異物を検査する装置、特に
集積回路の製造工程において用いられるフォトマスク、
レチクル、半導体ウェハまたはフォトマスクもしくはレ
チクル用薄膜等(以下ペリクルという)の表面に付着し
た異物等の欠陥を検査する装置に関するものである。
〔従来の技術〕
集積回路の製造工程の1つであるフォトリソグラフィ
工程においては、レチクルやフォトマスク等(以下「レ
チクル」という)を用いて回路パターンの半導体ウェハ
への転写が行われる。
この場合において、レチクル等にゴミ等の異物が付着
していると、半導体ウェハに転写される際に回路パター
ンの欠陥として現われ、その結果、歩留り低下等の原因
となる。
このためレチクル等の表面に異物が付着しているかど
うかを検査するために、異物検査装置が用いられる。こ
の異物検査装置は、被検査物に光を当て、異物からの散
乱光を光電検出手段で検出することにより、該レチクル
等の表面上の異物の位置及び大きさに関する情報が得ら
れ、上記の不都合を防止するのに役立っている。
また最近では、異物がレチクル等の表面上に付着する
ことを防止する方法として、レチクル等の表面上にペリ
クルと呼ばれる薄膜(異物付着防止膜)を装着すること
も行われている。ペリクルを支持枠を介してレチクル等
の表面を被覆するように装着することにより、レチクル
等に直接異物が付着するのを防ぐものである。このペリ
クルを使用して露光装置による投影露光を行う場合に
は、ペリクルの表面上に異物が付着しても、被投影物体
すなわち半導体ウェハ面上において異物像の焦点が合わ
ないので、かかる異物像は転写されないことになる。
しかし、ペリクルの表面上に付着している異物が比較
的大きい場合には、半導体ウェハ面上において露光ムラ
が生ずるおそれがある。また、ペリクルの下面、すなわ
ちレチクル側に付着した異物はたとえ露光ムラの原因と
なるような大きなものではなくても、ペリクル表面から
離脱してレチクル等の表面に付着する可能性があり、そ
の場合には半導体ウェハへ異物像が転写されてしまうこ
とになる。
従って、ペリクルを使用する場合でも、ペリクルに付
着した異物の位置や大きさを検査する必要があり、さら
に異物がペリクルの上面(レチクル等と反対側の面)に
付着しているのか、下面(レチクル等側の面)に付着し
ているのかをも判定する必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以下説明したように、例えばペリクルを使用する場合
には、ペリクルに付着した異物の位置や大きさのみなら
ず、異物がペリクルの上面あるいは下面(すなわち外面
か内面)のいずれの面に付着しているかをも検査する必
要があるが、従来の異物検査装置ではペリクルの表面上
の異物の位置及び大きさを知ることはできても、異物が
ペリクルの上面(レチクル等と反対側の面)に付着して
いるのか下面(レチクル等側の面)に付着しているのか
を判定することができないという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、薄膜に付着した異物の位置や大きさのみなら
ず、その異物が薄膜の上面あるいは下面のいずれの面に
付着しているのかをも判定することができる欠陥検査装
置を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決する為の手段〕
上記目的のために本発明では、ペリクルのいずれか一
方の面に波長の異なる2つの光ビームを照射する照射手
段と前記2つの光ビームの入射角を変える入射角可変手
段と、前記光ビームのペリクルによる反射光もしくは、
透過光を受光する第一の光電検出手段と、前記光ビーム
の異物による散乱光を受光する第二の光電検出手段と、
この第二の光電検出手段による検出信号に基づいて、ペ
リクルにおける異物付着面を判定する判定手段と、2つ
の光ビームの各々の波長における被検査対象の透過率の
比が最も大きくなるように入射角可変手段を制御する制
御手段を有すること及びこれらを実行する方法を技術点
要点とする。また、2種類の角度で2つの光ビームを入
射し、各々の入射角において被検査対象からの散乱光を
受光して異物の付着面を判定する際、各々の角度での透
過率の比をPα、Pβとしたとき、PαとPβとの比が
最大となるように、各々の角度を定めることを技術的要
点とした。
あるいは、2つのビームの入射角は一定としたまま、
第二の光電検出手段の検出中心軸(光軸)とペリクルと
の成す角度を変化させるようにして、第一の光電検出手
段の機能を第二の光電検出手段に持たせるようにした。
〔作用〕
一般にペリクルは半導体ウェハへ回路パターンを転写
する露光装置の与えられた露光波長に対して垂直入射の
ときその透過率が最も大きくなるようにペリクル膜厚を
設定している。
従って、入射する光の波長あるいはその入射角が異な
ればそれにともなってペリクルへの光の透過率も変化す
ることが本発明者によって確認されている。この様子を
図を用いて説明する。第2図(a)は同一のペリクルに
対して異なる2波長λ1、λ2の光を入射したときのペリ
クルへの光の透過率T(縦軸)の入射角θ(横軸)依存
性を示す。第2図中実線が波長λ1の光、一点鎖線が波
長λ2の光に対する透過率をそれぞれ示す。第2図
(b)は、波長λ1の光に対するペリクルの透過率T1
波長λ2の光に対するペリクルの透過率T2の比T1/T
2(縦軸)の入射角θ依存性を示す。第2図(a)、
(b)ともに図中入射角θ2、θ4のときは波長λ1に対
するペリクルの透過率T1と波長λ2に対する透過率T2
等しくT1=T2になり、入射角θ1、θ2のときは2つの透
過率T1、T2の関係はT1<T2になり、また入射角θ3ではT
1>T2である。
さて、被検査対象であるペリクルが2つの波長λ1
λ2の光に対して第2図(a)、(b)のような透過性
特性をもっていると、このペリクルのいずれか一方の面
に2つの波長λ1、λ2の光を照射する場合、光の入射角
θがθ=θ2、またはθ=θ4のときは光を照射する側
(以下、上面と称す)と反対のペリクル面(以下、下面
と称す)では、おのおのの光の絶対光量が低下すること
はあっても、波長λ1、λ2の光の光量比がペリクル面の
上面と下面で変わることはない。これに対して、波長λ
1、λ2の光をθ=θ1またはθ=θ5の入射角で照射する
とペリクルの下面では波長λ2の光の方が波長λ1の光よ
り多く透過し、θ=θ3ではこの関係は逆転して波長λ1
の光の方が波長λ2の光より多く透過する。
仮りに、入射角θ=θ3で、2つの波長λ1、λ2の光
をペリクルに照射したとき、ペリクルの上面に付着した
ある異物からの散乱光の光量を波長λ1、λ2に対応して
I1、I2とすると、この2つの入射光の光量が同じであれ
ば散乱光量もほぼ同じ(I1I2)になる。しかしペリク
ルの下面では波長λ1の光の方が波長λ2の光より多く透
過するので、波長λ1の光による異物からの散乱光量I1
の方が、波長λ2の光による散乱光量I2よりも大きくな
る。従って2つの波長λ1、λ2による異物の散乱光量の
比I1/I2によってその異物がペリクルの上面、下面のい
ずれに付着しているかを判定することが可能となる。
上記判定方法以外にも異なる2つの入射角で2つの波
長λ1、λ2の光を入射してもよい。すなわち、第2図
(b)で例えば入射角がθ1とθ3の組合せもしくはθ5
とθ3の組合せで、そのおのおのの2つの入射角につい
ておのおの2つの波長λ1、λ2の光を照射し、ペリクル
に付着した異物からの散乱光量の比I1/I2を比較すると
き、ペリクルの下面に付着した異物では散乱光量比I1
I2は入射角がθ=θ1ではI1/I2<1、θ=θ3ではI1
I2>1と逆転する。これに対してペリクルの上面に付着
した異物では入射角θがθ1であってもθ3であっても散
乱光量比I1/I2は常にほぼ1である。同じことは別の入
射角の組合せ(例えばθ=θ5とθ=θ3)でも起こる。
これにより異物の付着面の判定が可能となる。
以上述べたように、ペリクルの透過率が照射する光の
波長及び光の入射角で異なり、与えられた波長に対して
は、ある入射角では、ペリクルの裏面にいたる透過光量
が少なくなるという作用を用いて、異なる2つの波長の
光をペリクル面に同一入射角で照射したときのペリクル
上の異物からの散乱光量の比がペリクルの上面に付着し
た異物と、下面に付着した異物とでは異なるので、これ
によって異物の付着面の判定が可能となる。
別の方法としてある決まった一つの入射角で波長
λ1、λ2のレーザビームをペリクル上の異物に照射し、
その異物から得られる散乱光を受光角(ペリクルに対す
る上下方向の角度)を変えて受光しても同様の効果が得
られる。
すなわち、レーザビームの照射と同じ側(ペリクルの
上面側)で散乱光を受光する場合、ペリクルの下面に付
着した異物からの散乱光はペリクルを透過したのちに受
光されるので、受光角が変わると第2図(a)に示した
ペリクル透過率の入射角依存性に対応した散乱光量の変
化があらわれる。例えば、受光角がθ3のとき(このと
き波長λ1の光に対するペリクルの透過率の方が波長λ2
の光に対するペリクルの透過率より大きい)、ペリクル
上面に付着した異物では波長λ1波長λ2のおのおののレ
ーザビームを照射したときの受光光量が同じであって
も、ペリクル下面に付着した異物では波長λ1のレーザ
ビームを照射したときの散乱光の方が、波長λ2のレー
ザビームを照射したときの散乱光に比べて、受光光量も
多い。この受光光量の大小によってペリクルに付着した
異物の付着面の判定が可能となる。もちろん入射角と受
光角の各々をかえて最適な状態をつくる事も可能である
のはいうまでもない。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について、添付の図面を参照しな
がら説明する。
まず第1図を参照しながら、本発明の第1実施例の構
成について説明する。
第1図において、被検査物としてのペリクル1は支持
枠2を介してレチクルまたはフォトマスク(以下レチク
ルで代表する)3に装着されている。レチクル3は、図
中x方向及び紙面と垂直なy方向に移動可能な不図示の
載物台に載置されている。従ってこの載物台をx方向、
y方向に移動することによってペリクル1の任意の位置
の異物検査が可能となる。
一方ペリクル1の一方の面(第1図ではペリクル1の
上方の面)側には波長λ1の光ビームを出力するレーザ
光源4と波長λ2の光ビームを出力するレーザ光源5が
置かれている。波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビーム
のおのおのの光量はほぼ等しくなるように設定される。
レーザ光源4、5のおのおのから出力されたレーザビー
ム6、7はダイクロイックミラー8によって同軸上の光
路9となる。ダイクロイックミラー8は、波長λ1の光
は反射せずに透過し、かつ波長λ2の光は透過せずに反
射するという波長選択性をもつ。同軸光路9を通る波長
λ1、λ2の2つのレーザビームは更に光路中に置かれた
可変濃度フィルター(可変NDフィルター)10を通る。可
変NDフィルター10はフィルターの位置によって透過率が
異なり、駆動部11によって可変NDフィルター10を矢印12
の方向に移動することによって光路9上の2つの波長λ
1、λ2のレーザビームの光量を同時に、かつ常に同じ減
光率で変えることができる。駆動部11と可変NDフィルタ
ー10によって照射レーザビーム9の光量を波長の違いに
よらず同じ比率で調節するのは以下の理由による。すな
わち、既に作用の項で説明したようにペリクル1の下面
にある異物に光を照射する場合、異物付着面の判定を確
度よく行うために、光ビームの入射角を変えるが、この
とき入射角によってはペリクル1の透過率が低く、特に
ペリクル1の下面に付着した微小な異物からは十分な散
乱光量が得られず、検出信号のS/N比の低下により異物
の付着面を誤まって判定してしまう場合もありうる。ま
た、逆に大きな異物の場合、光量が強すぎて検出信号が
飽和することを防ぐ必要がある。つまり、いかなる場合
でも適切な散乱光量が得られるようにするためである。
また、本発明においては、異なる2つの波長の光を異物
に照射するが、このとき2つの波長の光の光量の比は常
に同じでなければ異物付着面を誤まって判定する可能性
がある。上記光量調整を2つの波長の光で別々に行うに
は、例えば第1図中、光路6と光路7で別々に光量調整
を行わなければならず、おのおのの光量の比を常に一定
にするのは同軸光路9で光量調整するよりも制御が難し
くなるからである。
可変NDフィルター10を透過したレーザビームは、偏光
板25によってペリクル1に対してS偏光(紙面と垂直な
偏光)で斜入射するように偏光されたのちに角度可変ミ
ラー13を矢印26の方向に回転することによって、光路14
と光路15の範囲内に偏向され、次いでレンズ16によって
屈折してペリクル1上の点Qに入射する。角度可変ミラ
ー13の回転中心Pはペリクル1上の点Qと光学的に共役
な位置関係にあるので、角度可変ミラー13の角度を変え
ることにより、レーザビーム9の入射角を入射角θA
らθBの範囲で連続的に変え、かつ常にペリクル1上の
点Qを照射することが可能となる。レーザビーム9の入
射角としては10°〜90°の間が好ましい。
ペリクル1の上面側にはペリクル1によるレーザビー
ム9の正反射光を受光するためにレンズ17と光電検出器
18が配置されている。光電検出器18はペリクル1上の照
射位置Qと光学的に共役な点S1に置かれているので、レ
ーザビーム9の入射角が変化しても常に正反射光を受光
することが可能となる。レンズ17と光電検出器18の光路
中にはダイクロイックミラー19が置かれ、ダイクロイッ
クミラー19で分岐された正反射光はやはりペリクル1上
の照射位置Qと光学的に共役な点S2に置かれた光電検出
器20によって受光される。ダイクロイックミラー19は波
長λ1の光は反射せずに透過し、波長λ2の光は逆に透過
せずに反射する波長選択性をもっているので、光電検出
器18は波長λ1の正反射光のみを、光電検出器20は波長
λ2の正反射光のみを受光し、おのおの光量に比例した
光電信号を出力する。
ここでペリクル1によるレーザビーム9の正反射光を
受光するレンズ17及び2つの光電検出器18、20、ダイク
ロイックミラー19が、ペリクル1による正反射光を受光
する位置に配置されているのは、ペリクル1が支持枠2
を介してレチクル3に装着された状態ではペリクル1の
透過光を受光して直接透過率を正確に測定することが困
難だからである。すなわち、ペリクル1の透過率だけで
はなくレチクル3の透過率、更にもしレチクル3の上下
面両方にペリクルを装着するような場合は、レーザビー
ムを照射する面側(上側)のペリクルだけではなく、そ
れと反対の側(下側)に貼付されるペリクルの透過率も
影響して、被検査面である上側のペリクルの透過率の測
定は著しく困難となるからである。従って第1図のよう
に既にペリクル1がレチクル3に装着された状態でのペ
リクル1の異物検査においては、被検査面であるペリク
ル1の透過率を直接測定するのではなく、ペリクル1の
正反射光を検出して、2つの波長λ1、λ2に対してペリ
クル1内部での吸収がないときは、透過率と反射率の和
が1であるという関係からペリクル1の透過率を推し測
る。もちろん、ペリクルがレチクルに装着されずペリク
ルが単体である場合は、レンズ17、光電検出器18、20及
びダイクロイックミラー19はペリクルに対して、光を照
射する側(上面側)と反対の側(下面側)に配置して、
ペリクルの透過率を直接測定することは可能であること
はいうまでもない。
ペリクル1の上面にはペリクル1上の異物からの散乱
光を検出するための受光レンズ21及び光電検出器22、24
が配置されている。受光レンズ21と光電検出器22の間の
光路中にはダイクロイックミラー23が置かれていて、波
長λ1の散乱光のみを透過し、光電検出器22へ導き、ま
た波長λ2の散乱光のみを反射し光電検出器24へ導くよ
うになっている。散乱光検出用の光学系、すなわち受光
レンズ21、ダイクロイックミラー23、光電検出器22、24
はレーザビーム9の正反射光の光路外の光の照射面側
(上側)であれば、どこに配置してもよい。もちろん下
面の異物からの散乱光がペリクルを透過する際、減光さ
れるべき角度を定めれば、より一層効果がある。更にペ
リクル1がレチクル3に装着されず、ペリクル1を単体
で異物検査するような場合は、照射面側と反対の面側
(下側)に散乱光検出の光学系を配置して、散乱光を受
光してもよい。第1図に示した第一実施例はXY方向に微
動可能な載物台付きの顕微鏡に組み込んでもよい。この
場合は同時に異物の目視検査もできるという利点があ
る。
次に光電検出器18、20、22、24から出力される光電信
号の処理装置について第3図を参照しながら説明する。
光電検出器18、20、22、24の光電出力はおのおの増幅
器30、31、32、33によって増幅され、受光光量に比例し
た電気信号R1、R2、I1、I2を得る。すなわちペリクル1
による正反射光のうち波長λ1の光に対しては光電信号R
1、波長λ2の光に対しては光電信号R2が得られ、ペリク
ル1に付着した異物からの散乱光のうち波長λ1の光に
対しては光電信号I1、波長λ2の光に対しては光電信号I
2がおのおの得られる。一方制御部34からの出力信号35
により角度可変ミラー13を角度を指定して駆動させて、
レーザビーム9の入射角を変える。このとき光電信号
R1、R2は演算部36においてまず入射角θの関数として反
射率R1(θ)、R2(θ)におのおの変換される。更に演
算部36では波長λ1、λ2の光でのペリクル1の反射率R1
(θ)、R2(θ)の比が求められ、反射率R1(θ)、R2
(θ)の比が最も大きくなる入射角θ0が求められ、こ
の入射角でレーザビーム9がペリクル1に入射するよう
に角度可変ミラー13を駆動させるために信号37を制御部
に出力する。
角度可変ミラー13を駆動させて、波長λ1、λ2に対す
るペリクル1の反射率R1(θ)、R2(θ)を求めたの
ち、ペリクル1上の照射位置Qに検査したい異物を不図
示のx−y駆動装置により移動させる。このとき波長λ
1、λ2の照射光に対する前記異物からの散乱光の光電信
号I1、I2は、角度可変ミラー13を制御部34によって駆動
して先に演算部36で求めた入射角θ0に固定した角度でI
1(θ0)、I2(θ0)を得る。演算部38では、波長λ1
λ2に対するおのおのの光電信号I1(θ0)、I2(θ0
の比が求められ、その出力信号39は判定部40に入力され
る。判定部40ではI1(θ0)、I2(θ0)の比から前記異
物がペリクル1の照射面側(上面)に付着しているが照
射面と反対面側(下面)に付着しているかの判定を行
う。そのためには、あるしきい値αと、I1(θ)とI
2(θ)の比との大小関係によって判定するが、そのと
きのしきい値αは先に求めた反射率R1(θ)、R2(θ)
から演算部36において求められ、そのしきい値信号41が
判定部40に入力され、これによって前記異物の付着面を
判定し、その結果を例えば上面異物であるか、下面異物
であるかの状態に対応した2値化されたデジタル信号42
を出力する。
次に第4図を用いて第1の異物付着面判定方法につい
て説明する。
まず波長λ1、λ2の光をペリクル面に照射し(ステッ
プ50参照)、制御部34により角度可変ミラー13を駆動し
てレーザビーム9のペリクル1への入射角θをθAから
θBの所定の角度範囲で変える。入射角θは連続的に変
えてもよいし数度ごとに離散的に変えてもよい。入射角
θは角度可変ミラー13に例えばガルバノスキャナーを用
いた場合は、ガルバノスキャナーから出力される角度検
出信号から知ることができる。このとき同時に波長
λ1、λ2の光に対するペリクル1の正反射光を光電検出
器18、20によっておのおの受光し、おのおのの波長の光
に対する反射率R1(θ)、R2(θ)が入射角θの関数と
して求められる(ステップ51参照)。次に波長λ1、λ2
の光に対するペリクル1の透過率、すなわち1−R
1(θ)、1−R2(θ)の比が最大となる入射角θ0をθ
A、θBの角度範囲で求めるために、演算部36においてlo
g〔(1−R1(θ))/(1−R2(θ))〕の絶対値が
最大となる入射角θ0を求める(ステップ52参照)。次
に角度可変ミラー13を駆動してレーザビーム9の入射角
をθ0に設定する(ステップ53参照)。入射角θ0では、
波長λ1、λ2の光に対するペリクル1の透過率の比が最
も大きいので、異物の付着面の判定が他の入射角で2波
長の光を照射した場合よりも容易になる。ここで入射角
θ0での波長λ1、λ2の光に対する異物からの散乱光量I
1(θ0)、I2(θ0)の比から異物の付着面を判定する
ためには、散乱光量の光電信号I1(θ0)、I2(θ0)の
比と、あるしきい値αとの大小関係を調べればよいが、
そのしきい値αは入射角θ0での波長λ1、λ2の光に対
するペリクル1の反射率R1(θ0)、R2(θ0)によって
決まる。例えば波長λ1の光に対して、R1(θ0)=0%
すなわち、透過率100%、波長λ2の光に対してR
2(θ0)=50%すなわち透過率50%であった場合は、し
きい値αはおのおのの透過率の平均値すなわち75%に対
応した値、例えばα=|log 0.75|に設定するというよう
に、その入射角θ0におけるおのおのの透過率によって
その都度しきい値αを、α=|log 〔(1−R1(θ0)+
1−R2(θ0))/2〕|というように設定する(ステッ
プ54参照)。
次に、検査したい異物をレーザビームの照射部Qに移動
させる(ステップ55参照)。第1図に示した第一実施例
を例えばXY方向に移動可能な載物台を有した顕微鏡に組
み込んだ場合、照射部Qを対物レンズの光軸上に設定し
ておけば、検査したい異物を目視観察しながら視野の中
心に移動させるという作業で容易に行われる。更に撮像
素子例えばiTV等を接続すればiTVによる異物観察と散乱
光量の測定が同時に行うことが可能となる。次に光電検
出器22、24により、入射角θ0での波長λ1、λ2に対す
る前記異物からの散乱光を受光して、光量信号I
1(θ0)、I2(θ0)をおのおの得る(ステップ56参
照)。この測定値I1(θ0)、I2(θ0)に基づいて第3
図中の演算部38においてI1(θ0)、I2(θ0)の比、す
なわちlog〔I1(θ0)/I2(θ0)〕の絶対値を求め、
次いで判定部50において先にステップ54で求めた異物付
着面判定のしきい値αとの大小関係により異物付着面の
判定を行う(ステップ57参照)。既に述べたようにペリ
クル1に照射する波長λ1の光と波長λ2の光の光量はお
のおのほぼ等しい。従ってもし異物がペリクル1の上面
(照射面側)に付着している場合は、波長λ1の光に対
する異物からの散乱光量の光電信号I1(θ0)と、波長
λ2の光に対する異物からの散乱光量の光電信号I
2(θ0)はほぼ等しく、log〔I1(θ0)/I2(θ0)〕
の絶対値はほぼゼロとなる。これに対して、異物がペリ
クル1の下面(照射面と反対の面側)に付着している場
合は、I1(θ0)とI2(θ0)は、ペリクル1の波長
λ1、λ2に対する透過率の比と同程度の比となるので、
log〔I1(θ0)/I2(θ0)〕の絶対値はゼロとはなら
ない。そこで、先のしきい値αと比較してもしlog〔I1
(θ0)/I2(θ0)〕の絶対値がしきい値αより大きけ
ればその異物はペリクル1の下面(照射面側と反対の
面)に付着していると判定し(ステップ58参照)、それ
以外、すなわちlog〔I1(θ0)/I2(θ0)〕の絶対値
がしきい値αと等しいかまたは小さい(ゼロも含む)場
合は、前記異物はペリクル1の上面(照射面側)に付着
していると判定し(ステップ59参照)、異物付着面がペ
リクル1の上面か下面かの判定を例えば2値化されたデ
ジタル信号42として判定部40から出力する。
次に本発明による第2の異物付着面判定方法について
第5図のフローチャート図を参照して説明する。
まず波長λ1、λ2の光をペリクル面に照射し(ステッ
プ60参照)、制御部34により角度可変ミラー13を駆動し
て、レーザビーム9のペリクル1への入射角θをθA
らθBの所定の角度範囲で変える。このとき同時に波長
λ1、λ2の光に対するペリクル1の正反射光を光電検出
器18、20によっておのおの受光し、おのおのの波長の光
に対する反射率R1(θ)、R2(θ)が入射角θの関数と
して求められる(ステップ61参照)。
次にペリクル1の透過率、すなわち1−R1(θ)、1
−R2(θ)の比が最大となる入射角を、1−R1(θ)が
1−R2(θ)より大きい場合と、1−R1(θ)が1−R2
(θ)より小さい場合の2通りで求める。まず波長λ1
に対するペリクル1の透過率1−R1(θ)が波長λ2
対する透過率1−R2(θ)より大きい場合、すなわちlo
g〔(1−R1(θ))/(1−R2(θ))〕が正の値
で、かつlog〔(1−R1(θ))/(1−R2(θ))〕
の絶対値が最大となる入射角θ3が求められる(ステッ
プ62参照)。同様にして、1−R1(θ)が1−R2(θ)
より小さい、すなわちlog〔(1−R1(θ))/(1−R
2(θ))〕が負の値で、かつlog〔(1−R1(θ))/
(1−R2(θ))〕の絶対値が最大となる入射角θ1
求められる(ステップ63参照)。つまり入射角θ3のと
きはθAからθBの所定の角度範囲内で波長λ1の光が波
長λ2の光に比べて最も多くペリクル1を透過し、逆に
入射角θ1のときは波長λ2の光が波長λ1の光に比べて
最も多くペリクル1を透過する。このおのおのの入射角
θ3、θ1で第4図に示した第1の異物付着面判定方法を
実施すれば、更に高い確率で異物の付着面の判定が可能
となる。そのために第1の異物付着面判定方法に準じ
て、まず入射角θ3での波長λ1、λ2の光に対する反射
率R1(θ3)、R2(θ3)から異物の付着面判定のしきい
値β3(正の値)を(ステップ64参照)求め、入射角θ1
での波長λ1、λ2の光に対する反射率R1(θ1)、R
2(θ1)からしきい値β1(正の値)を(ステップ65参
照)求め、それぞれ例えばβ3=|log〔(1−R1(θ3
+1−R2(θ3))/2〕|、β1=|log〔(1−R
1(θ1)+1−R2(θ1))/2〕|というように決め
る。次いで検査したい異物をペリクル1上のレーザビー
ム9の照射部Qに移動する(ステップ66参照)。角度可
変ミラー13を駆動して、レーザビーム9の入射角をθ3
に設定したのち(ステップ67参照)、光電検出器22、24
により、波長λ1、λ2に対する異物からの散乱光を受光
し、おのおの光電信号I1(θ3)、I2(θ3)を得る(ス
テップ68参照)。同様にして、今度は入射角をθ1に設
定して(ステップ69参照)、波長λ1、λ2に対する異物
からの散乱光の光電信号I1(θ1)、I2(θ1)のおのお
のを得る(ステップ70参照)。こうして得られた光電信
号I1(θ3)、I2(θ3)、I1(θ1)、I2(θ1)に基づ
いて異物の付着面の判定を行う(ステップ71参照)。ペ
リクル1の下面(照射面側と反対の面)に付着した異物
では、入射角θ3については波長λ1の光に対するペリク
ル1の透過率の方が大きいので、波長λ1の光に対する
異物からの散乱光の光電信号I1(θ3)の方が波長λ2
光に対する異物からの散乱光の光電信号I2(θ3)より
多くかつ入射角θ1については、逆に波長λ2の光に対す
るペリクル1の透過率の方が大きいので、波長λ2の光
に対する異物からの散乱光の光電信号I2(θ1)の方
が、波長λ1の光に対する異物からの散乱光の光電信号I
1(θ1)より多い。このことから入射角θ3における波
長λ1、λ2の光に対する散乱光の光電信号の比log〔I1
(θ3)/I2(θ3)〕がステップ64で求めたしきい値β
3(>0)よりも大きく、かつ入射角θ1における波長λ
1、λ2の光に対する散乱光の光電信号の比log〔I
1(θ1)/I2(θ1)〕がステップ65で求めたしきい値
β1(>0)の負数−β1よりも小さければペリクル1の
下面に付着した異物と判定する(ステップ72参照)。そ
してこの判定条件(ステップ71)を満足しなければ、そ
の異物はペリクル1の上面(照射面側)に付着している
と判定する(ステップ73参照)。
以上述べた第2の異物付着面判定方法は、波長λ1
λ2に対するペリクル透過率の比が逆転する2つの入射
角θ3、θ1に対して、同時に判定条件(ステップ71)を
満足するかどうかで異物の付着面の判定を行うので、第
4図に示した第1の付着面判定方法よりも、判定確率は
高いという利点がある。
なお、ペリクルの膜特性として、波長λ1、λ2に対す
る光透過率の入射角依存性(R1(θ)及びR2(θ))が
予めわかっている場合、第4図におけるステップ50から
ステップ54や、第5図におけるステップ60からステップ
65は、既知としてただちに異物の散乱光を受光するステ
ップに入れる。また同種のペリクルを検査する場合、予
め、前のペリクルを検査時に求めた入射角やしきい値を
不図示の記憶装置に記憶しておき、同種のペリクルを検
査する場合にそのデータを用いることももちろん可能で
ある。
次に第6図に基づいて本発明の第2実施例の装置構成
を説明する。
第6図においてはレーザビームの入射角を変える手段
以外の構成部分、すなわち、波長λ1、λ2のビームを発
振するレーザ光源4、5、可変NDフィルター10、偏光板
25等で構成される光源部、レンズ17、光電検出器18、20
等のペリクルによる正反射光検出部、及び受光レンズ2
1、光電検出器22、24等の異物散乱光受光部はすべて第
1図の第1実施例と同じである。レンズ82はペリクル1
上の照射部Qが焦点と一致するように配置されている。
移動ミラー80は矢印81の方向に不図示の駆動手段によっ
て移動可能であり、かつ2波長のレーザビーム9が常に
レンズ82の光軸lと平行に移動するような角度に設定さ
れている。従って移動ミラー80によって移動されたのち
のレーザビーム83は、移動ミラー80を矢印81の方向に移
動することによって照射部Qを中心に入射角θAからθB
の範囲で連続的にペリクル1への入射角を変えることが
できる。この入射角は移動ミラー80の矢印81方向の移動
量によって知ることができ、それには例えば移動ミラー
80に接続されたリニアエンコーダー等の測長器(図示せ
ず)によって測長される。第6図の第2実施例の場合、
入射角可変のためのレンズ82は、第1図の第1実施例に
おける同じ目的のためのレンズ16よりも弱い屈折力で済
み、その分レンズ82の設計が容易になるという利点があ
る。
次に第7図に基づいて本発明の第3実施例の構成を説
明する。
波長λ1、λ2のレーザビームを出力するレーザ光源
4、5と可変NDフィルター10との間の光路中には切り換
えミラー90が配置されている。切り換えミラー90は矢印
91の方向に移動可能で、第7図のように実線の位置に配
置されているときはレーザ光源5から出力されたレーザ
ビーム92は切り換えミラー90によって反射、偏向され、
光路93にいたる。このときレーザ光源4から出力された
レーザビーム94は、切り換えミラー90によりしゃ断され
光路93にいたることはできない。これに対して切り換え
ミラーを図中破線の位置に移動すると、今度は逆にレー
ザビーム94のみが光路93にいたる。つまり切り換えミラ
ー90を矢印91の方向に出し入れすることによって波長λ
1のレーザビーム94かあるいは波長λ2のレーザビーム92
かを選択していずれか一方のレーザビームのみを光路93
に導くことが可能となる。
こうして得られた単波長のレーザビームは角度可変ミ
ラー13及び、レンズ16によって第1図に示した第1実施
例と同様にペリクル1上に斜入射し、その入射角をペリ
クル1上の照射部Qを中心にして変えることができる。
本実施例においてペリクル1に入射するレーザ光は切
り換えミラー90を矢印91の方向に出し入れすることによ
って波長λ1の光か波長λ2の光かいずれか一方の光であ
るので、正反射光95及び異物からの散乱光96を受光する
光電検出器も波長λ1、λ2用におのおの2個用いる必要
はない。ペリクル1による正反射光95はレンズ17及びペ
リクル1上の照射部Qと共役な位置Sに配置された光電
検出器97によって受光され、かつ正反射光95の光量に比
例した光電信号を出力する。一方ペリクル1上の異物か
らの散乱光96は受光レンズ20によって集光され、光電検
出器98によって受光されて、散乱光96の光量に比例した
光電信号を出力する。
もちろん本実施例においてはペリクル1へのレーザビ
ームの入射角を変えるための角度可変ミラー13の代わり
に、第6図の第2実施例で用いた移動ミラー80を利用し
てもよい。
次に第8図に基づいて第7図中の光電検出器97、98か
ら出力される光電信号の処理装置を本発明の第3実施例
として説明する。
光電検出器97、98の光電出力はおのおの増幅器99、10
0によって増幅され、受光光量に比例した電気信号を出
力する。光電検出器97、98は2つの波長λ1、λ2の光を
受光するが、光電検出器97、98の波長特性によっては波
長λ1の光に対する感度と波長λ2の光に対する感度が異
なる場合があるので、増幅器99、100をVCA(ボルテージ
・コントロール・アンプ)構成とし、波長選択制御部10
1の出力102、103によって増幅器99、100の増幅度を波長
λ1の光のときと波長λ2の光のときとで切り換えて、光
電検出器97、98の波長λ1、λ2による感度差を補正す
る。波長選択制御部101は、さらに切り換えミラー90の
制御も行い、波長λ2の光をペリクル上に入射したいと
きは切り換えミラー90を光路93中に挿入し、波長λ1
光をペリクル1上に入射したいときは切り換えミラー90
を矢印91の方向に移動し、破線95の位置に配置するよう
に信号104を出力する。同時に波長選択制御部101は信号
105、106を演算部107、108に出力し、増幅器99、100か
ら入力される光電信号が波長λ1、λ2のいずれの光の光
電信号であるのかを決定して、波長λ1の光に対するペ
リクルの正反射光であるならR1(θ)を、波長λ2の光
に対する正反射光であるならR2(θ)を演算部107にお
いて得る。同様にして演算部108においては信号106に基
づいて、異物からの散乱光のうち波長λ1の光に対して
はI1(θ)を、波長λ2の光に対してはI2(θ)をおの
おの入射角θの関数として得る。その後の信号処理、す
なわち演算部107、108における光量比の演算、制御部34
による角度可変ミラー13の駆動制御及び判定部40による
異物付着面の判定はすべて第3図に示した第1実施例に
おける信号処理装置の機能と同じである。尚、第3実施
例においても、異物付着面の判定方法は第4図、第5図
に示した方法と同じ方法を用いることが可能である。
次に第9図を用いて本発明第4実施例を説明する。
第9図においてレーザ光源4、5、切り換えミラー9
5、可変NDフィルター10、偏光板25等で構成される光源
部はすべて第7図で示した第3実施例と同じである。こ
の光源部から得られる波長λ1又は波長λ2のレーザビー
ム110は固定ミラー111により偏向され、適当な入射角θ
cでペリクル1上の点Qに照射される。一方ペリクルの
点Qに付着した異物から得られる散乱光112は受光レン
ズ113、光電検出器114によって構成される受光部115に
よって受光され受光光量に比例した光電信号を出力す
る。受光部115は不図示の駆動手段によって点Qを回転
中心として矢印116の方向にペリクルに対して上下に駆
動可能である。受光部115は入射レーザビーム110のペリ
クル1による正反射レーザビーム117が受光レンズで113
に入射しない位置であればどのような位置に配置しても
よく、また受光部115の受光角θDの可変範囲も正反射レ
ーザビームが受光レンズ113に入射しない範囲であれば
どのように駆動させてもよい。しかしながら実際上は受
光角θDは広範囲の方が異物の付着面判定の際の精度
(判定確率)が良く、0°〜90°の間が好ましい。
この第4実施例に基づいた異物付着面判定方法につい
て以下に説明する。異物がペリクルの上面に付着してい
ても、下面に付着していても異物から生じる散乱光112
の散乱光量は、受光部115を駆動して受光角θDを変える
にしたがい変化する。一般には散乱特性としては前方散
乱光量の方が後方散乱光量に比べて多いので、受光角θ
Dが大きいほど受光する散乱光量も多い。もし異物がペ
リクルの上面に付着している場合には、波長λ1、波長
λ2、いずれのレーザビームを異物に照射してもこの散
乱特性は波長λ1、波長λ2の場合で同じである。これに
対してペリクル下面に付着した異物からの散乱光はペリ
クル1を透過したのち受光されるので、ペリクルの透過
率が波長λ1と波長λ2の場合で異なる場合は、受光角θ
Dを変えたとき異なった散乱特性を示す。従って、光電
検出器114の光電信号を不図示の判定回路に入力し、こ
の判定回路において、不図示の駆動手段により受光部11
5を駆動し、受光角θDを変えて波長λ1のレーザビーム
による異物からの散乱光、波長λ2のレーザビームによ
る異物からの散乱光を受光し、その散乱光量の受光角θ
Dに対する変化がおのおのの波長の場合で異なれば、ペ
リクル1の下面に付着した異物、同じであればペリクル
1の上面に付着した異物として判定することが可能であ
る。従って本実施例においては、第1図に示した第1と
第2の光電検出器を設けなくとも単一の方向のみからペ
リクルのQ点を見込む光電検出器により実質同等の効果
を得ることができる。
以上本発明の各実施例においては、ペリクル上の付着
位置がすでに明らかとなっている異物を対象として、そ
の異物がペリクルの上面(照射面側)、下面(照射面側
と反対の面)のいずれかに付着しているかという付着面
の判定を行うが、ペリクル上を全面検査する機能を付加
して、これによって異物の有無とそのペリクル上の位置
を検出し、次に適宜の移動手段によりペリクル1上のレ
ーザ照射部Q上に前記異物を移動して、異物付着面の判
定を行う。又は、全面検査時に同時に並行して行うこと
も可能である。これによって異物の検出とその付着面の
判定を自動化することが可能となり、更に、先に述べた
ように本実施例を顕微鏡に組み込めばその異物の大きさ
等の観察も可能となるという利点がある。
また、各実施例におけるレーザ光源4、5は気体レー
ザ、固体レーザ、半導体レーザ等のうち、所望の発振波
長を持つものを適宜組み合わせて使うことができる。
先に述べたように、ペリクル上に付着した異物の有無
を検査し、その付着位置を検出する手法としては、例え
ば実開昭57-128834号公報、又は特開昭58-62543号公報
に開示されている方式が応用できる。ここに開示されて
いる方式では、レーザビームを斜入射にして一次元スキ
ャンするとともに被検査物を副走査し、異物からの散乱
光を多方向から光電検出することによって異物検出を行
なうもので、ビームスキャンの主走査位置と被検査物の
副走査位置とを求めて、異物の付着座標位置を決定して
いる。このような異物検査装置と本発明の各実施例によ
る装置とを組み合わせれば、ペリクル上の表裏のどちら
に異物が付着したのかを極めて短時間のうちに、かつ高
精度(高い確率)に求められる。
また各実施例に示したレーザ光源4、5からのレーザ
ビームそのものを使って、斜入射方式の異物検査装置と
してもよい。この場合は、制御部34で決定された角度可
変ミラー13の角度、すなわちレーザビーム(波長λ1
λ2)の所定の入射角を保ったまま、一次元走査するた
めのビームスキャナー(ポリゴンミラー、又は別のガル
バノミラー等)を設ける必要がある。また、レンズ16、
21、(又はレンズ82)等をビームの走査方向に母線を合
わせたシリンドリカルレンズにするとよい。また本発明
の各実施例において、受光系内のペリクル面(Q点)と
共役な位置にスリット等のアパーチャを設け、ペリクル
面、又はレチクル面からの多重反射光が迷光として光電
検出されるのを防止すると効果的である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、被検査対象に
付着した異物が該対象の上面に付着しているのか下面に
付着しているのかを良好に判定することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による欠陥検査装置の構
成を示す図、第2図はペリクル透過率の入射角の依存性
を示す図、第3図は第1図の装置に適用される信号処理
回路の構成を示す回路ブロック図、第4図は異物の付着
面の判定を行なう第1の判定方法を示すフローチャート
図、第5図は第2の判定方法を示すフローチャート図、
第6図は本発明の第2の実施例による検査装置の構成を
示す図、第7図は第3の実施例による検査装置の構成を
示す図、第8図は第7図の装置に適用される信号処理回
路の構成を示す回路ブロック図、第9図は本発明の第4
の実施例による検査装置の構成を示す図、である。 〔主要部分の符号の説明〕 1……ペリクル、4、5……レーザ光源、10……可変ND
フィルター、13……角度可変ミラー、8、19、23……ダ
イクロイックミラー、18、20、22、24、97、98……光電
検出器。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光透過性を有する被検査対象の表裏のいず
    れに異物等の欠陥が存在しているかを検出する欠陥検査
    装置において、 前記被検査対象のいずれか一方の面に波長の異なる2つ
    の光ビームを照射する照射手段と; 前記光ビームの入射角を変える入射角可変手段と; 前記光ビームの前記被検査対象による反射光もしくは透
    過光を受光する第一の光電検出手段と; 前記光ビームの前記欠陥による散乱光を受光する第二の
    光電検出手段と; 第二の光電検出手段の検出出力に基づいて前記被検査対
    象における欠陥付着面を判定する判定手段と; 前記2つの光ビームの各々の波長における前記被検査対
    象の透過率の比が最も大きくなるように前記入射角可変
    手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする欠
    陥検査装置。
  2. 【請求項2】光透過性を有する被検査対象の表裏のいず
    れに異物等の欠陥が存在しているかを検出する欠陥検査
    方法において、 前記被検査対象のいずれか一方の面に波長の異なる2つ
    の光ビームを照射する第1工程; 前記2つの光ビームの各々の波長における前記被検査対
    象の透過率の比が最も大きくなるように前記光ビームの
    入射角を設定する第2工程と; 前記2つの光ビームの前記欠陥による散乱光を検出する
    第3工程と; 前記第3工程によって検出された散乱光情報に基づいて
    前記被検査対象における欠陥付着面を判定する第4工程
    とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
  3. 【請求項3】前記第4工程は、前記2つの光ビームの一
    方の光ビームの前記欠陥による散乱光情報と他方の光ビ
    ームの前記欠陥による散乱光情報との比と所定の基準値
    との比較結果に基づいて前記欠陥付着面を決定すること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の欠陥検査方
    法。
  4. 【請求項4】光透過性を有する被検査対象の表裏のいず
    れに異物等の欠陥が存在しているかを検出する欠陥検査
    方法において、 前記被検査対象のいずれか一方の面に波長の異なる2つ
    の光ビームを照射する第1工程; 前記光ビームの入射角を角度θαに設定する工程と前記
    光ビームの入射角を前記角度θαとは異なる角度θβに
    設定する工程とを含む第2工程と; 前記2つの光ビームの前記欠陥による散乱光を検出する
    第3工程と; 前記第3工程によって検出された散乱光情報に基づいて
    前記被検査対象における欠陥付着面を判定する第4工程
    とを有し、 前記第3工程は、前記角度θαと角度θβとの各々の入
    射角において、前記2つの光ビームの前記欠陥による散
    乱光を検出し、 前記第4工程は前記角度θαでの散乱光情報と角度θβ
    での散乱光情報に基づいて前記被検査対象における欠陥
    付着面を判定するものであって、 前記2つの光ビームの一方の光ビームの波長をλa、他
    方の光ビームの波長をλbとし、前記角度θαでの前記
    一方の光ビームにおける前記被検査対象の透過率をTα
    a、前記他方の光ビームにおける前記被検査対象の透過
    率をTαbとし、前記角度θβでの前記一方の光ビーム
    における前記被検査対象の透過率をTβa、前記他方の
    光ビームにおける前記被検査対象の透過率をTβbと
    し、前記角度θαでの透過率の比をPα(Pα=Tαa/
    Tαb)、前記角度θβでの透過率の比をPβ(Pβ=
    Tβa/Tβb)としたとき、 前記第2工程は前記Pαと前記Pβとの比が最大となる
    ように、前記角度θα、θβを設定することを特徴とす
    る欠陥検査方法。
  5. 【請求項5】前記θαは前記Pαが1より大きく、かつ
    前記Pαが最大となる角度であり、前記θβは前記Pα
    が1より小さく、かつ前記Pβが最大となる角度である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4記載の欠陥検査方
    法。
  6. 【請求項6】光透過性を有する被検査対象の表裏のいず
    れに異物等の欠陥が存在しているかを検出する欠陥検査
    装置において、 前記被検査対象のいずれか一方の面に波長の異なる2つ
    の光ビームを照射する照射手段と; 前記光ビームの前記被検査対象からの散乱光を受光する
    光電検出手段と; 前記光ビームの入射角と前記光電検出手段の検出中心軸
    と前記被検査対象との成す角度との少なくとも一方を変
    える角度可変手段と; 前記光電検出手段の検出出力に基づいて前記被検査対象
    における欠陥付着面を判定する判定手段と; 前記2つの光ビームの各々の波長における前記被検査対
    象を透過する光の透過率の比が最も大きくなるように前
    記角度可変手段を制御する制御手段とを有することを特
    徴とする欠陥検査装置。
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