KR0154686B1 - 결함 레티클 검사장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레티클이나 포토마스크등의 회로패턴상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검사장치로서, 레티클등의 회로패턴상에 부착한 미세한 이물등의 결함을 간단한 구성으로 용이하게 회로패턴에서 분리하여 안정하게 검출하기 위해, 한쪽면(표면)에 차광막 또는 광반투과막 또는 광투과막으로 패턴이 형성된 투명 또는 반투명 기판상에 부착한 이물 등의 결함을 검출하는 방법으로서, 기판의 표면측에서 기판의 표면에 조명광을 조사하고, 조명광의 조사에 의해 표면에서 발생한 광을 표면측에서 검출하고 광전변환해서 제1 전기신호를 발생시키고, 조명광의 조사에 의해 표면에서 발생해서 기판을 투과한 광을 이면측에서 검출하고 광전변환해서 제2 전기신호를 발생시키고, 제1 전기신호와 제2 전기신호를 사용해서 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 구성으로 하였다.

이러한 방법을 이용하는 것에 의해, 이물등의 결함이 부착되지 않는 레티클등의 포토마스크를 사용한 LSI등의 반도체소자의 제조가 가능해진다.

Description

결함 레티클 검사장치 및 방법

본 발명은 레티클에 부착한 이물 등의 결함의 결함을 검출하기 위해 광투과막으로 이루어진 위상시프터 및 회로패턴이 마련된 레티클 또는 포토마스크(이하, 레티클이라 한다)를 검사하는 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼상에 레티클을 전사하기 전에 서브미크론 정도(order)의 크기의 이물질 등의 결함을 검출하기 위해 위상시프터가 마련된 레티클을 검사하는 방법 및 그 레티클 검사방법을 실행하기 위한 레티클 검사장치에 관한 것이다.

LSI칩 또는 프린트 배선기판을 제조하는 경우, 회로패턴을 갖는 레티클을 웨이퍼상에 전사하기 전에 노출공정에서 레티클의 결함을 검사한다. 레티클이 서브미크론 정도의 크기의 미소한 이물등의 결함을 갖고 있으면 레티클을 웨이퍼상에 정확하게 전사할 수 없으므로, 이러한 웨이퍼를 사용하여 제조된 LSI칩은 불량으로 된다. 특히, 최근 LSI의 고집적화에 따라 레티클에 부착한 미소한 이물등의 결함에 기인하는 문제점이 더욱 현저하게 되어 레티클상에서는 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함의 존재도 허용되지 않게 되었다.

레티클의 전사불량을 방지하기 위해, 웨이퍼상에 레티클을 전사하기 전에 레티클의 이물등의 결함에 대한 검사가 불가결하여 종래부터 레티클의 이물등의 결함의 검출을 위한 여러가지 검사기술이 제안되어 있다. 레티클의 이물등의 결함 검사방법으로서는 레이저빔 등의 지향성이 높은 광빔으로 비스듬하게 조사하고 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광을 검출하는 방법이 고속 고감도의 검사가 가능하기 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나, 광빔은 레티클의 패턴의 에지에서도 회절되므로, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광과 회절광을 서로 변별해야 한다. 그래서, 회절광과 산란광을 변별하기 위한 여러가지 기술수단이 제안되어 있다.

첫번째로 제안된 기술수단으로서는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화 54-101390호에 기재된 검사장치가 있다. 이 검사장치는 직선 편광 레이저빔을 방사하는 레이저, 상기 직선 편광 레이저빔이 특정 입사각도로 회로패턴상에 입사되도록 직선 편광 레이저빔을 회로패턴에 비스듬하게 조사하는 조사수단 및 편광판과 렌즈를 구비한 사방(경사방향)집광 광학계로 구성되어 있다. 이 직선 편광 레이저빔을 회로패턴에 조사했을 때, 회로패턴에 의해 회절된 회절광과 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광은 편광면 즉 진동면이 서로 다르기 때문에 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광만을 검출할 수 있게 된다.

두번째로 제안된 기술수단으로서는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소 59-65428, 동 평1-117024호 또는 동 평 1-153943호에 기재된 검사장치가 있다. 이 검사장치는 피검사시료에 비스듬하게 투영된 레이저빔으로 피검사시료를 주사하는 주사수단, 레이저빔의 조사점이 집광점과 실질적으로 일치하도록 피검사시료 상부에 배치되어 산란된 레이저광을 집광하는 제1 렌즈, 이 제1 렌즈의 푸리에 변환 화상면상에 배치되고 피검사시료의 회로패턴에 의해 산란되는 규칙적인 산란광을 차광하는 차광판, 이물등의 결함에 의해 산란되고 차광판을 통해서 얻어진 산란광을 역푸리에 변환하는 제2 렌즈, 이 제2 렌즈의 결상점에 배치되고 피검사시료의 레이저빔의 조사점 이외의 부분으로부터의 산란광을 차광하는 슬릿판, 이물등의 결함에 의해 산란되고 슬릿판의 슬릿을 통과한 산란광을 수광하는 수광장치로 구성되어 있다. 이 검사장치는 회로패턴의 소자가 일반적으로 1방향 또는 2∼3방향으로 연장하는 것에 착안하여 특정 방향으로 연장하는 회로패턴의 소자에 의해 회절된 회절광을 푸리에 변환 화상면에 배치된 공간필터로 차광하는 것에 의해, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광만을 검출하도록 하는 것이다.

세번째로 제안된 기술수단으로서는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소 58-62543호에 기재된 구성의 것이 있다. 이 구성은 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광에는 지향성이 있고, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광에는 지향성이 없는 것에 착안하여 여러개의 비스듬하게 배치된 검출기의 출력의 논리곱에 따라서 이물질을 변별하는 것이다.

네번째로 제안된 기술수단으로서는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소 60-154634호 또는 동 소 60-154635호에 기재된 구성의 것이 있다. 이 구성은 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광이 특정 방향으로만 집속되고, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광은 모든 방향으로 산란된다는 점에 착안하여, 여러개의 검출기의 출력으로부터 이물을 변별하는 것이다.

미소한 이물등의 결함에 대한 피검사시료의 검사에 관한 장치 및 방법으로서는 슈리렌법(schlieren method), 위상차 현미경 및 유한 크기의 회절상에 관한 기술 등이 있고, 예를 들면 쿠보타 히로시, 오요 고가쿠, 이와나미 젠쇼, pp. 129-136에 기재되어 있다.

고체촬상센서의 어레이를 구비한 1차원 고체촬상소자와 같은 어레이형상의 검출기를 사용한 경우, 검출기의 여러개의 소자에서 이물등의 결함이 검출되면 이물등의 결함을 나타내는 출력신호가 여러개의 화소로 분산되고, 결과적으로 검출기의 출력이 감소되어 검출기에 의해 이물등의 결함을 검출할 수 없게 될 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위한 방법으로서 일본국 특허공개공보 소 61-104242호에는 어레이형상의 검출기를 검사대의 주사동작 방향에 대해서 경사지도록 배치하는 방법이 기재되어 있다. 또, 동일한 목적으로 일본국 특허공개공보 소 61-104244호 및 동 소 61-104659호에는 특수한 형상이고 특수한 구성으로 배치된 소자가 마련되어 있는 어레이형상 검출기를 사용하는 발명이 기재되어 있다.

불규칙한 조사 및 조사의 변동은 검출의 정밀도 및 재현성에 악영향을 미친다. 일본국 특허공개공보 소화 60-038827호에는 공지의 특성을 갖는 표준시료를 사용하는 것에 의해 산란광의 강도를 자동적으로 조정하는 발명이 기재되어 있다.

일본국 특허공개공보 소화 56-132549호에는 비교적 큰 이물등의 결함에 의해 산란된 다량의 산란광을 여러개의 비교적 작은 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광으로 오인하는 것을 방지하기 위한 발명이 기재되어 있다.

상술한 바와 같이, 검출할 이물등의 결함의 크기가 점점 작아짐에 따라, LSI칩의 품질에 악영향을 미치는 이물등의 결함을 검출하지 못하게 되는 것이 중요한 문제로 되고 있다. 첫번째로 제안된 기술수단, 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화 54-101390호에 기재된 발명에서는 미소한 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광의 편광면과 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광의 편광면의 편차가 작기 때문에 미소한 이물등의 결함을 검출할 수 없게 된다.

두번째로 제안된 기술수단, 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화 59-65428호, 동 평성 1-117024 및 동 평성 1-153943호에 기재된 발명에서는 차광판과 슬릿판에 의해서 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광과 회로패턴에서 회절된 회절광을 분리하여 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광만을 검출한다. 이들 발명에서는 간단한 2진법에 의해 이물등의 결함을 검출하는 구성이 간단한 검출기구를 사용하지만, 회로패턴 소자의 교차점에서 회절된 회절광을 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광과 같이 1방향으로 이동하지는 않으므로, 공간필터에 의해 회로패턴 소자의 교차점에서 회절된 회절광을 완전하게 차광할 수 없게 된다. 또, LSI의 고집적화에 따른 미크론 정도의 크기의 미소한 회로패턴에서 회절된 회절광은 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광과 움직임이 유사하므로, 간단한 2진법에 의해 회로패턴과 이물등의 결함을 변별하는 것은 실질적으로 곤란하다.

세번째로 제안된 기술수단으로서 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화58-62543호에 기재된 장치와 네번째로 제안된 기술수단으로서 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화60-154634호 및 동 소화60-154635호에 기재된 장치는 그들의 구성상 충분히 높은 집광능력을 갖는 광학계를 사용하는 것이 곤란하므로, 이들 장치가 이물등의 결함에 의해 산란된 미약한 산란광을 검출하는 것은 실질적으로 곤란한다.

다섯번째로 제안된 기술수단, 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화61-104242호 및 동 소화61-104244호에 기재된 장치에는 그 구성상 특수한 검출기와 특수한 광학계가 필요로 되어 코스트가 상승한다는 문제가 있다.

여섯번째로 제안된 기술수단, 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화60-038827호에 기재된 장치는 고속 검출에 적합한 어레이형상 검출기로의 적용이나 미소한 이물등의 결함을 검출하기 위한 구성 정밀도에 있어서 결점을 갖고 있다.

일곱번째로 제안된 기술수단, 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화56-132544호에 기재된 장치는 큰 이물상의 1점만을 검출하므로, 특히 가늘고 긴 이물의 형상을 정확하게 인식할 수 없다는 문제가 있다.

최근, 레티클상에 형성된 회로패턴의 전사해상도를 향상시키기 위해 개발된 레티클에는 노출에 사용된 광파장의 1/2의 기수배의 막두께를 갖고 회로패턴 소자와의 사이의 공간을 덮도록 형성된 위상시프터 또는 위상 시프트막이라 불리는 투명 또는 반투명 박막이 마련되어 있다. 이 박막은 투명 또는 반투명한 것이지만, 이 박막의 두께는 0.1㎛정도의 회로패턴 두께의 수배이다. 결과적으로 박막의 에지에서 회절된 회절광의 강도는 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광의 강도의 수배∼수십배로 되어 이물등의 결함 검출감도를 현저하게 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 투명 또는 반투명한 기판, 특히 전사해상도의 향상을 도모한 위상 시프트막 및 회로패턴을 갖는 레티클등의 회로패턴상에 부착한 서브미크론 정도의 크기의 미소한 이물등의 결함의 결함을 회로패턴에서 분리해서 안정하게 검출할 수 있는 레티클 검사방법과 그 방법을 실행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은 위상 시프트막을 갖는 레티클등의 마스크상에 미세한 이물등의 결함의 결함이 존재하지 않는 상태로 해서 축소 투영노출장치에 의해 상기 마스크상에 형성된 회로패턴을 웨이퍼등의 피노출기판상에 투영노출할 수 있도록 한 투영노출방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 미국출원번호07/902,819에 관한 미국출원번호08/192,036 또는 한국출원번호92-11092호에 관한 한국출원번호94-3209호의 발명을 더욱 개량한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 레티클 검사장치를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 레티클 주사방법을 설명하는 평면도,

도 3은 도 1의 레티클 검사장치에 포함된 대칭적으로 배치된 조사계중의 하나의 개략도,

도 4의 (a)∼(d)는 본 발명에 따른 레티클 검사방법을 설명하는 도면,

도 5는 각도 회로패턴을 설명하는 평면도,

도 6의 (a)∼(c)는 푸리에 변환면상의 산란광 및 회절광의 분포상황을 도시한 도면,

도 7a는 회로패턴의 코너부의 부분평면도,

도 7b는 도 7a의 CO부의 확대도,

도 8은 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광을 검출할 때 발생하는 산란광 검출신호와 회로패턴을 검출할 때 발생하는 검출신호의 관계를 설명하는 그래프,

도 9는 본 발명의 레티클 검사장치에 의해 결함이 검사되는 미소 회로패턴의 평면도,

도 10은 이물등의 결함 및 회로패턴의 코너부를 검출할 때 발생하는 검출신호의 레벨을 도시한 그래프,

도 11은 미립자에 의해 산란된 산란광의 이론적인 강도와 무차원의 값πd/λ(여기서 d는 미립자의 크기, λ는 조명광빔의 파장)의 관계를 도시한 그래프,

도 12의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 고NA를 갖는 광학계를 사용하여 이물등의 결함으로부터의 산란광을 검출하는 방법을 설명하는 도면,

도 13은 이물등의 결함에 의해 회절된 회절광의 이동방향을 도시한 개략도,

도 14는 본 발명에 따른 광학계의 NA의 정의를 설명하는 개략도,

도 15는 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광 강도에 비례하는 산란광의 단면적과 이물등의 결함의 직경d와의 관계를 도시한 그래프,

도 16은 종래 기술의 레티클 검사장치의 구성을 도시한 개략도,

도 17은 본 발명을 구체화하는 레티클 검사장치의 구성을 도시한 개략도,

도 18은 미립자에 의해 산란된 산란광 성분의 분포상황과 d/λ(여기서 d는 미립자의 크기, λ는 조명광빔의 파장)의 관계를 도시한 개략도,

도 19의 (a) 및 도 19의 (b)는 본 발명에 따른 레티클 검사장치의 구성과 이 장치에 의해 검출되는 산란광 성분을 설명하는 개략도,

도 20은 표면조사방식에 있어서의 크롬패턴상의 0. 5㎛의 입자를 검출할 때 및 크롬패턴을 검출할 때 각각 발생하는 검출신호의 각각의 변화량과 조명광빔과의 관계를 도시한 그래프,

도 21은 표면조사방식에 있어서의 크롬패턴상의 1. 0㎛의 입자를 검출할 때 및 위상시프터 패턴을 검출할 때 각각 발생하는 검출신호의 각각의 변화량과 조명광빔과의 관계를 도시한 그래프,

도 22는 표면조사방식에 있어서의 유리기판상의 0. 5㎛의 입자를 검출할 때 및 크롬패턴을 검출할 때 각각 발생하는 검출신호의 각각의 변화량과 조명광빔과의 관계를 도시한 그래프,

도 23은 표면조사방식에 사용되는 변별비(크롬패턴상의 0. 5㎛의 입자/크롬패턴)의 변화량과 조명광빔의 파장과의 관계를 도시한 그래프,

도 24는 표면조사방식에 사용되는 변별비(크롬패턴상의 1. 0㎛의 입자/위상시프터패턴)의 변화량과 조명광빔의 파장과의 관계를 도시한 그래프,

도 25는 표면조사방식에 사용되는 변별비(유리기판상의 0. 5㎛의 입자/크롬패턴)의 변화량과 조명광빔의 파장과의 관계를 도시한 그래프,

도 26은 4화소 가산처리 대신에 2㎛×2㎛화소를 사용하는 처리에 의한 이물등의 결함의 검출을 설명하는 개략도,

도 27은 1㎛×1㎛화소를 사용하는 4화소 가산처리에 의한 이물등의 결함의 검출을 설명하는 개략도,

도 28은 4화소 가산회로의 블럭도,

도 29는 이물등의 결함의 검출에 있어서의 셰이딩효과를 설명하는 그래프,

도 30은 셰이딩의 원리를 설명하는 도면으로서, (a)는 셰이딩의 측정결과(보정전)를 도시한 도면, (b)는 셰이딩 보정데이타를 연산한 결과를 도시한 도면, (c)는 셰이딩의 측정결과(보정후)를 도시한 도면,

도 31은 셰이딩 보정회로의 블럭도,

도 32는 블럭처리회로의 블럭도,

도 33은 셰이딩 보정회로, 4화소 가산회로 및 블럭처리회로의 기능관계를 도시한 블럭도,

도 34는 본 발명에 따른 제2 실시예의 레티클 검사장치의 개략도,

도 35는 본 발명에 따른 제3 실시예의 레티클 검사장치의 개략도,

도 36은 위상시프터막이 마련된 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광과 회절광을 설명하는 개략도,

도 37은 본 발명에 관한 조명계의 전환 상황을 도시한 평면도,

도 38은 본 발명에 관한 조명계의 전환 상황을 도시한 단면도,

도 39는 본 발명에 관한 조명계의 전환 상황을 도시한 단면도,

도 40은 본 발명에 관한 조명계의 전환 상황을 도시한 평면도,

도 41은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 42는 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 43은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 44는 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 45는 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 46은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 47은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 48은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 49는 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 50은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 51은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 52는 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 53은 본 발명에 관한 신호처리계의 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 54는 본 발명에 관한 이면조명계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 55는 본 발명에 관한 이면조명계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 56은 이면조명계의 문제점을 도시한 단면도,

도 57은 이면조명계의 문제점을 해결하는 원리를 설명하는 단면도,

도 58은 본 발명에 관한 이면조명계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 59는 본 발명에 관한 이면조명계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 60은 이면조명계의 문제점을 해결하는 원리를 설명하는 단면도,

도 61은 본 발명에 관한 이면조명계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 62는 본 발명에 관한 관찰계의 1예를 도시한 개략 구성도,

도 63은 본 발명에 관한 공간필터의 상황을 도시한 평면도,

도 64는 본 발명에 관한 장치에 있어서의 공간필터의 상황의 1예를 도시한 개략구성도,

도 65는 본 발명에 관한 마스크 제작공정 및 스테퍼공정을 도시한 도면,

도 66은 본 발명에 관한 레티클 관련공정을 도시한 도면,

도 67은 2화소 가산처리에 의해서 2㎛×1㎛화소로 이물등의 결함의 검출을 실행한 도면,

도 68은 4화소 최대값 처리에 의해서 1㎛×1㎛화소로 이물등의 결함의 검출을 실행한 도면,

도 69는 본 발명에 관한 신호처리계로서, 논리곱의 연산결과에서 검출출력을 출력하는 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 70은 본 발명에 관한 신호처리계로서, 논리합의 연산결과에서 검출출력을 출력하는 블럭의 1예를 도시한 도면,

도 71은 표면/이면 논리곱 검출에 있어서의 산란광의 발생상황과 그 검출출력을 도시한 도면,

도 72는 표면/이면 논리곱 검출에 있어서의 산란광의 발생상황과 그 검출출력을 도시한 도면,

도 73은 각종 회로패턴으로부터의 산란광의 형태와 그것에 대응하는 공간필터형상을 도시한 도면,

도 74는 본 발명에 관한 신호처리계로서, 논리곱의 연산결과에서 검출출력을 출력하는 블럭의 1예를 도시한 도면.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 포토마스크나 레티클등의 회로패턴을 갖는 기판상에 부착한 이물등의 결함등의 결함을 검출하는 결함검사장치에 있어서, 상기 기판을 탑재해서 X, Y, Z의 각 방향으로 임의로 이동가능한 스테이지(段)부, 상기 회로패턴면을 상기 회로패턴면의 표면측 사방에서 대향하고 또한 페리클 유지프레임과의 셰이딩(Shading)을 피한 측의 조명계가 점등하는 대략 780㎚의 파장을 갖는 제1 및 제2의 독립된 광원을 갖는 조명계, 상기 회로패턴면을 상기 회로패턴면의 이면측 사방에서 기판을 투과해서 대향하고 또한 상기 제1 및 제2의 조명계중 점등하고 있는 조명계에 대항하는 측의 조명계가 점등하는 대략 488㎚의 파장을 갖는 제3 및 제4의 독립된 광원을 갖는 조명계, 상기 회로패턴면의 표면측에 위치하고 상기 각 조명계의 조사에 의한 직접 반사광 및 직접 투과광은 집광하지 않고 상기 회로패턴상의 동일 위치에 발생하는 산란광 및 회절광을 집광해서 조사방향별로 파장 분리하고, 분리후의 각 푸리에 변환면상에 마련한 공간필터에 의해 회로패턴의 직선부분으로 부터의 회절광을 차광하고, 조명된 검사영역을 검출기상에 결상하는 NA가 0.4이상인 고개구수의 결상광학계, 상기 각 검출기의 출력을 스레쉬홀드값을 설정한 2진화회로의 2진화결과와 각 2진화결과의 논리곱에 의해 출력되는 신호에 의해 상기 회로패턴상의 이물등의 결함데이타를 연산해서 표시하는 신호처리계를 구비하는 구성으로 한 것이다.

즉, 본 발명은 차광막의 패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란 반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광 및 투과회절광 중 푸리에 변환면상에 마련한 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 검출기상에 결상시키고, 상기 검출기에서 얻어지는 반사산란광에 의한 출력과 투과회절광에 의한 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출방법이다.

또, 본 발명은 차광막의 패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판에 대해서 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란 반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물 등의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출방법이다.

또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 기판이 위상시프터가 마련된 레티클인 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 기판의 표면측에 마련되고 또한 기판표면에 대해서 거의 수직인 광축을 갖는 결상광학계에 의해 상기 반사산란광 및 투과회절광을 집광하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 표면용 조명광을 상기 기판의 표면상의 동일개소에 여러 방향에서 조사하고, 상기 이면용 조명광을 상기 기판의 이면상의 동일개소에 여러 방향에서 조사하는 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 표면용 조명광과 상기 이면용 조명광을 전환해서 조사하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 표면용 조명광과 이면용 조명광의 파장을 다르게 하고 표면용 조명광의 파장을 이면용 조명광의 파장보다 길게 한 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명은 상기 이물등의 결함검출방법에 있어서, 상기 표면용 조명광의 파장을 600∼800㎚로 하고, 상기 이면용 조명광의 파장을 450∼550㎚로 하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클의 양측에 프레임에 투명한 박막을 부착해서 구성된 이물부착 방지수단을 장착한 것에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해서 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 상기 투명한 박막을 통해서 얻어지는 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해서 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 상기 투명한 박막을 통해서 얻어지는 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출공정, 상기 결함검출공정에 있어서 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출장치의 노출위치로 반입하는 반입공정, 상기 반입공정에 의해 반입된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 노출공정을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출방법이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출공정, 상기 결함검출공정에 있어서 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출장치의 노출위치로 반입하는 반입공정, 상기 반입공정에 의해 반입된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 노출공정을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출방법이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 제1 결함검출공정, 상기 제1 결함검출공정에 있어서 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 위상시프터가 마련된 레티클의 양면에 프레임에 투명한 박막을 부착해서 구성된 이물부착 방지수단을 장착하는 이물부착 방지수단 장착공정, 상기 이물부착 방지수단 장착공정에 의해 이물부착 방지수단이 장착된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 상기 투명한 박막을 통해 얻어지는 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 상기 투명한 박막을 통해 얻어지는 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변화면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 제2 결함검출공정, 상기 제2 결함검출공정에 있어서 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출장치의 노출위치로 반입하는 반입공정, 상기 반입공정에 의해 반입된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 노출공정을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출방법이다.

또, 본 발명은 차광막의 패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판에 대해서 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사하는 표면용 조명계, 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사하는 이면용 조명계, 상기 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란반사되는 산란반사광과 상기 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 반사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광해서 결상시키는 결상광학계, 상기 결상광학계에서 집광된 산란반사광 및 투과회절광중 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광하는 푸리에 변환면상에 마련된 공간필터, 상기 공간필터를 통해 상기 결상광학계에 의해 결상된 산란반사광 및 투과회절광을 수광해서 출력신호로 변환하는 검출기, 상기 검출기에서 얻어지는 반사산란광에 의한 출력신호와 투과회절광에 의한 출력신호를 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치이다.

또, 본 발명은 차광막의 패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판에 대해서 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사하는 표면용 조명계, 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사하는 이면용 조명계, 상기 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광과 상기 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하여 결상시키는 결상광학계, 상기 결상광학계에 의해 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하는 분리광학계, 상기 분리광학계에 의해 분리된 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광의 각각을 차광하는 각 푸리에 변환면상에 마련된 제1 및 제2 공간필터, 상기 제1 및 제2 공간필터의 각각을 통해 상기 결상광학계에 의해 결상된 산란반사광과 투과회절광의 각각을 수광하여 출력신호로 변환하는 제1 및 제2 검출기, 상기 제1 및 제2 검출기의 각각에서 얻어지는 반사산란광에 의한 출력신호와 투과회절광에 의한 출력신호를 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클의 양측에 프레임에 투명한 박막을 부착해서 구성된 이물부착 방지수단을 장착한 것에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 상기 투명한 박막을 통해 얻어지는 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 투명한 박막을 통해 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조명해서 상기 투명한 박막을 통해 얻어지는 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출수단, 상기 결함검출수단에 의해 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출수단의 노출위치로 반입하는 반입수단, 상기 반입수단에 의해 반입된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 투영노출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출장치이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출수단, 상기 결함검출수단에 의해 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출수단의 노출위치로 반입하는 반입수단, 상기 반입수단에 의해 반입된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 투영노출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출장치이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란 반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출수단, 상기 결함검출수단에 의해 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출수단의 노출위치로 반입하는 반입수단, 상기 반입수단에 의해 반입된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 투영노출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출장치이다.

또, 본 발명은 차광막의 회로패턴 및 광반투과막 또는 광투과막으로 형성된 패턴을 갖는 투명 또는 반투명 기판으로 형성된 위상시프터가 마련된 레티클에 대해서, 이물부착 방지수단을 탑재하기 전과 후에 표면용 조명계에 의해 표면용 조명광을 상기 기판의 표면에 경사방향에서 조사해서 기판의 표면 및 기판상에 형성된 패턴의 표면에서 산란반사되는 산란반사광을 집광하고, 이면용 조명계에 의해 이면용 조명광을 상기 기판의 이면에 경사방향에서 조사해서 기판 및 기판상에 형성된 패턴을 투과하여 회절되는 투과회절광을 집광하고, 상기 집광된 산란반사광과 투과회절광을 분리하고, 분리후 각 푸리에 변환면상에 마련한 각 공간필터에 의해 패턴으로 부터의 반사산란광 및 투과회절광을 차광해서 각각을 제1 검출기 및 제2 검출기의 각각의 위에 결상시키고, 상기 제1 검출기 및 제2 검출기의 출력을 비교해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 결함검출수단, 상기 결함검출수단에 의해 상기 기판상에 결함이 부착하고 있지 않은 것이 확인된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클을 투영노출수단의 노출위치로 반입하는 반입수단, 상기 반입수단에 의해 반입된 이물부착 방지수단을 장착한 위상시프터가 마련된 레티클에 대해 노출광을 조사하고 결상광학계에 의해 피노출기판상에 인접한 광반투과막 또는 광투과막으로 부터의 광의 위상을 변경해서 간섭을 방지하고 상기 차광막의 회로패턴을 노출전사하는 투영노출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 투영노출장치이다.

그런데, LSI 또는 프린트기판등을 제조하는데 사용되는 레티클 등의 노출공정에 있어서, 레티클등의 회로패턴은 웨이퍼상에 프린트 전사하기 전에 검사되지만, 상기 회로패턴상에 예를 들어 미크론정도의 크기의 미소이물이 존재하고 있는 경우에 있어서도 상기 이물에 의해 상기 회로패턴이 웨이퍼에 정상적으로 전사되지 않으므로, LSI칩 전체가 불량으로 되는 문제를 갖고 있었다.

이러한 문제는 최근의 LSI의 고집적화에 따라 한층 현재화(顯在化)하고 더욱 미소한 서브미크론 치수 또는 그 이하의 디프(deep) 서브미크론 정도의 크기의 이물의 존재도 허용되지 않게 되었다.

이와 같이, 검출할 이물등의 결함이 작아짐에 따라서 LSI의 제조에 영향을 미치는 이물등의 결함의 결함검출누락이 증가하지 않도록 해야한다. 최근에는 크롬등의 금속박막으로 형성된 레티클상의 회로패턴의 전사해상도의 향상을 목적으로 해서 레티클상의 회로패턴 사이에 위상시프트막 또는 위상시프터라 불리는 투명 또는 반투명박막(대략 노출광원 파장의 1/2의 기수배의 막두께를 갖는다)을 마련한 레티클이 개발되었다. 이 막은 투명 또는 반투명한 것이지만, 회로패턴(두께 0.1㎛정도)의 수배의 크기의 구조를 갖고 있기 때문에, 막의 에지부분으로 부터의 회절광은 종래의 회로패턴, 에지부로 부터의 회절광에 비해 수배∼수십배나 큰 것으로 되고, 이물등의 결함의 검출감도를 현저하게 저하시키게 되어 이 문제를 해결할 필요가 있다.

[1] 표면/이면 논리곱검출, 처리회로, 조명의 전환

지금까지 기술한 바와 같이, 위상 시프트 레티클을 비롯한 예를 들어 64M DRAM 이후의 제조에 사용되는 레티클의 회로패턴과 이물을 구별해서 이물만을 검출하는 것은 종래기술에서는 곤란하였다.

본 발명은 이들 레티클의 회로패턴으로 부터의 산란광량이 조명방향에 따라서 변화한다고 하는 본 발명자들에 의해 발견된 실험적 사실에 의해서 상기 과제를 해결한 것이다.

도 10은 그 설명도로서, 도면중 (701), (702)는 0.5㎛ 이하의 미소한 이물등의 결함(70)으로 부터의 산란광 검출출력값, (864), (874), (865), (875), (866), (876), (867), (877)은 0°, 45°, 90°의 각 회로패턴으로 형성되는 모든 코너부(82)로 부터의 산란광의 검출출력값, (861), (871), (862), (872), (863), (873)은 0.5㎛정도의 치수(84)를 갖는 미세구조 회로패턴으로 부터의 산란광의 검출출력값을 각각 나타낸다. 이 중, (701), (861), (862), (863), (864), (865), (866), (867)은 제1 조명계(2)(또는 (3))에 의한 검출력값을, 또 (702), (871), (872), (873), (874), (875), (876), (877)은 제2 조명계(20)(또는 (30))에 의한 검출출력값을 나타내고, 예를 들면 (861) ←→ (871)은 회로패턴의 동일 위치에 있어서의 조명계별 검출출력값으로서, (861)이 제1 조명계(2)(또는 (3))에 의한 값, (871)이 제2 조명계(20)(또는 (30))에 의한 값을 나타낸다. 또, 이물등의 결함(70)은 도면에서도 알 수 있는 바와 같이 회로패턴에 비해서 조사방향에 의한 산란광의 검출출력값의 변동은 작다. 또한, 도면중 점선(91)은 검출출력값의 스레쉬홀드값을 나타낸다.

상기 도 10으로부터 동일한 회로패턴이라도 조사되는 방향에 따라 산란광의 출력이 크게 다르다는 것이 판명되고, 또 레티클(6)의 면상에서 180° 방향을 어긋나게 해서 대향하는 2방향의 사방(斜方)에서 조명한 경우, 어느 한쪽측의 산란광의 출력값은 도면중 ●표로 나타낸 바와 같이, 디프 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함으로 부터의 출력값보다 반드시 작다는 것을 알 수 있다.

이 때문에, 도 1과 같이 레티클(6)의 면상에서 180° 방향을 어긋나게 해서 대향하는 2방향의 사방에서 동시에 조명한 경우, 입자 및 회로패턴의 검출출력은 각각의 조명에 의한 검출출력의 합으로 밖에 되지 않아 역시 스레쉬홀드값으로 2진화하는 것은 곤란하지만, 대향하는 조명에 의한 산란광을 각각 별개의 2개의 검출기로 검출하고, 각각을 별개의 2진화 판정회로에 의해 스레쉬홀드값(91)로 2진화하면, 이물등의 결함의 결함인 경우에는 2개의 판정결과는 양쪽 모두 1로 되고, 회로패턴인 경우에는 2개의 판정결과중 어느 한쪽만이 1로 되거나 또는 양쪽 모두 0으로 되거나 한다. 이것에 의해, 2진화 판정회로의 판정결과의 논리곱을 취하면, 디프 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함을 포함하는 이물등의 결함(70)을 회로패턴에서 분리해서 검출할 수 있다.

[2] 이면조명계, 코히어런트길이, 광량밸런스, 광로길이보정, 조명위치보정

지금까지 기술한 바와 같이, 위상 시프트 레티클을 비롯한 예를 들면 64M DRAM 이후의 제조에 사용되는 레티클의 회로패턴과 이물을 구별해서 이물만을 검출하는 것은 종래기술에서는 곤란하였다.

본 발명은 위상시프터의 에지의 영향을 받지 않고 이물의 검출이 가능한 이면조명 검출방식에 관한 것으로서, 이면에서 사방조명(斜方照明)을 실행한 경우에 유리기판 두께의 종류에 따라서 조명의 집광상태나 조명위치가 변화하는 것을 방지하기 위해, 다른 유리기판을 검사하는 경우에는 그 두께의 차분만큼의 광로길이를 부여하기 위한 유리판을 레티클의 이면측으로 이면과 광학계 사이에 삽입하고, 레티클 등의 포토마스크의 표면(회로패턴면)까지의 광로길이를 레티클등의 포토마스크의 두께에 상관없이 일정하게 하는 것이다.

[3] 관찰용의 공간필터, 관찰용의 레이저 사방조명

검출된 이물의 치수가 미소한 경우(예를 들면 0.3㎛정도), 확인을 위해 관찰광학계를 사용하더라도 통상의 낙사(落射) 또는 투과조명만으로는 관찰이 곤란한 경우가 있다. 또, 이와 같은 대상물에서는 통상의 암시야조명을 실행해도 관찰에 충분한 광량(밝기)을 얻는 것이 어렵다.

이와 같은 대상물에 대해서는 레이저에 의한 사방조명을 실행해서 산란광을 관찰하는 것이 실용적이다. 이 경우, 검출용 레이저를 겸용할 수 있으면 좋지만, 검출용 레이저가 가시광이 아닌 경우에는 그 레이저의 파장에 감도를 갖는 TV카메라등을 개재하지 않으면 안되어 불편하다. 그래서, 검출용과는 별도로 가시광색의 레이저 조명계를 마련하여 관찰시에 사용한다. 이를 위해서는 최근 개발된 가시광 영역에 발진파장을 갖는 레이저 다이오드에 의한 조명을 사용하면, 소형이고 간편한 시스템을 구축할 수 있어 좋다.

또, 레이저에 의한 사방조명에서는 검출계와 마찬가지로, 공간필터에 의한 회로패턴 산란광의 제거가 가능하게 된다는 특징을 갖는다. 이 때문에, 관찰계에도 필요에 따라서 공간필터를 삽입할 수 있는 기구로 해두면, 이물등이 결함으로 부터의 산란광이 강조되어 보다 이물등의 결함의 확인이 용이해진다.

[4] 페리클용 투과율측정

레티클의 회로패턴면을 보호할 목적으로 마련된 페리클막(이하, 레리클이라 한다)은 노출광(대부분의 경우 근자외광∼자외광)에 대해서는 반사방지막등의 투과하는 광량이 감소하지 않도록 하기 위한 연구가 되어 있다. 그러나, 이들 연구는 노출광에 대해서 최적화되어 있으므로, 이물등의 결함검사에 사용되는 광원에 대해서는 일반적으로 최적화되어 있지 않아 검사를 위한 조명광의 감소를 초래한다. 또, 그 감소의 비율은 개개의 페리클에 따라 미묘하게 변화한다. 그 때문에, 개개의 페리클의 변화분이 검사시의 판정기준의 여유를 작게 해 버린다는 문제를 갖는다.

수직으로 페리클을 투과하는 광의 경우(본 발명에 있어서는 시료로 부터의 산란광이 이것에 상당한다)는 개개의 변화량은 작아 문제로는 되지 않는다. 그러나, 비스듬하게 투과하는 광(본 발명에 있어서는 시료를 조명하는 사방조명광이 이것에 상당한다)에서는 그 영향이 큰 문제로 되는 경우도 있다. 이하, 이 문제로 되는 비스듬하게 광이 투과하는 경우의 투과율의 측정방식에 대해서 기술한다.

검사시마다 개개의 레티클의 페리클의 투과율을 측정하고, 검출출력을 보정하는 방식으로서는 일본국 특허공개공보 평성4-151663호에 고안의 1예가 있다. 그것에 의하면, 수직으로 페리클을 거쳐서 레이저빔을 입사시키고, 레티클기판상의 크롬막으로 부터의 정반사광량을 측정하고, 입사전의 광량과의 비에서 페리클막의 투과율을 구하고 있다. 이 종래기술에서는 그 측정값이 페리클 자신뿐만 아니라 레티클기판의 반사율도 포함하므로, 기판반사율의 변화가 측정정밀도에 영향을 미치게 된다. 또, 검출용의 조명으로서 본 발명과 같이 사방조명을 실행하는 경우에는 측정을 위한 레이저빔도 검사시와 동일한 각도로 사방에서 입사시킬 필요가 있기 때문에 이 종래예를 적용할 수는 없다.

그래서, 본 발명에서는 검출용 파장과 동일한 파장 및 동일한 조명각도로 사방에서 페리클에 입사시켜 페리클막으로 부터의 반사광량을 측정하고, 이것과 조명광원의 출력광량에서 페리클막의 반사율을 측정한다. 페리클막의 내부손실이 없다고 가정하면,

(투과광량) = (입사광량) - (반사광량)

또, ( 투과율 ) = (투과광량) / (입사광량)

이므로,

( 투과율 ) = ((입사광량)-(반사광량)) / (입사광량)

으로 투과율을 구하여 검출결과를 보정할 수 있다.

[5] 공간필터폭 전환, 편광판 : 4화소 최대값 검출 및 논리합 검출

본 발명은 레티클등의 포토마스크의 경우, 레티클 등의 포토마스크상에 형성된 회로패턴에서 사방으로 부터의 조명에 의해서 발생하는 회절/산란광(이하, 회절광)이 회로패턴면의 푸리에 변환면상에서는 푸리에 변환면의 특정 장소, 특히 그 중심부분에 직선형상으로 집광된다고 하는 발견에 따라서 이루어진 것이다. 도 73의 (a)∼도 73의 (c)의 좌측열의 사진은 그 상황을 나타내고 있다. 이 사진은 레티클등의 포토마스크상에 형성된 회로패턴에서 사방으로 부터의 조명에 의해서 발생하는 회절광을 회로패턴면의 푸리에 변환면상에서 관찰한 것으로서, 사진중에서 흰 부분이 회로패턴에서 발생한 회절광이고, 도 73의 (a)∼도 73의 (c)는 각각 다른 종류의 레티클등의 포토마스크로 부터의 회절광인 것을 나타내고 있다. 발명자들의 발견에 의하면, 레티클등의 포토마스크에서 발생하는 회절광은 그 종류에 따라서 다른 회절패턴으로 되지만, 회절광의 대부분은 도 73의 사진에 도시된 바와 같이 푸리에 변환면의 중심부에 직선형상으로 집광한다. 따라서, 도 73의 (a)∼도 73의 (c)의 우측열의 도면에 도시한 바와 같이 푸리에 변환면의 중심부분을 차광하는 그 차광부의 폭만큼을 파라미터로 한 2, 3종류의 직선형상의 공간필터를 준비해서 레티클등의 포토마스크마다 전환하여 사용하면, 대부분의 회로패턴에서 발생하는 회절광을 차광하고, 공간필터의 광투과부분을 통해서 이물등의 결함에서 발생하는 산란광(이물등의 결함으로 부터의 산란광은 중심부분에 집광하는 일은 없다)을 검출할 수 있다.

또, 극히 예외적으로 도 73의 (d)와 같이 중심부로의 집광이 적은 레티클등의 포토마스크도 있지만, 이와 같은 대상에 대해서는 푸리에 변환면 전체를 편광필터로 구성한 필터로 전환하면 좋다.

CCD등의 어레이형의 검출기에 있어서, 이물등의 결함의 검출 및 판정을 화소단위로 실행한 경우, 이물등의 결함이 여러개(2∼4개)의 화소 사이에 걸쳐서 검출되는 조건에서는 이물등의 결함으로 부터의 산란광도 여러개의 화소로 분산해 버리고, 그 결과 1개의 화소의 검출출력이 1/2∼1/4로 저하하여 검출의 재현성이 악화된다는 문제에 대해서, 일본국 특허공개공보 평성5-2262호에서는 검출화소치수를 1변의 길이를 1/2(면적은 1/4)로 축소해서 실행하고, 각 화소의 인접하는 4개의 화소의 검출출력을 전기적으로 가산하고 목적 화소에 의한 검출출력을 시뮬레이트하는 4화소 가산처리방식을 고안하고 있다.

그런데, 상기 방식에서는 검출판정을 실행하는 화소치수(예를 들어 2㎛×2㎛)와 비교해서 검출할 이물등의 결함의 치수가 작은(예를 들어 0.5㎛) 경우에는 4화소 가산처리전의 검출기의 1화소(예를 들어 1㎛×1㎛)중에 이물등의 결함이 포착되기만 하면, 이물등의 결함으로 부터의 검출출력은 4화소 가산처리의 전후에서 동일하다(왜냐하면, 4화소 가산방식은 상술한 바와 같이 1화소에서 포착되지 않고 여러개의 화소에 걸쳐서 있는 경우의 보상을 위한 방식이기 때문이다). 이 경우, 회로패턴으로 부터의 산란광은 검출기의 화소의 면적(화소치수)이 작을수록 1화소중에 들어가는 회로패턴 코너부분 갯수(또는 면적)가 감소하기 때문에 회로패턴으로 부터의 산란광이 감소한다는 것을 고려하면, 화소치수 자체는 작을수록 바람직하고, 보다 고감도의 이물등의 결함의 검출이 가능하게 된다. 따라서, 4화소 가산처리방식은 검출의 안정성과는 반대로 검출감도에 대해서 희생을 치루고 있다고도 할 수 있다. 희생을 치룬후에 검출감도가 충분하면 이 문제에 대해서 새로운 고안을 실행할 필요는 없지만, 프로세스 조건의 변화나 노출방식의 변화에 추종해서 보다 유연한 검출감도를 갖는 검사기술로 하기 위해서는 이러한 문제에 대해서도 배려를 해야할 필요가 있다.

이러한 문제에 대해서는 4화소 가산처리를 실행한 고안정 검출모드와 4화소 가산처리를 실행하지 않는 고감도 검출모드를 선택가능하게 하는 것에 의해 필요로 되는 성능에 따라서 검출방식을 전환하면 좋다.

또, 상기 2개의 모드는 4화소 가산처리의 전후에 이물등의 결함의 검출판정을 실행하면 동시에 동작가능하다는 것에 착안해서, 본 발명에서는 동시에 동작을 실행시켜 2개의 모드의 검출결과의 논리합을 구하는 것에 의해 고안정 검출과 고감도 검출을 동시에 실행하는 구성을 고안하였다.

또, 상기 2개의 모드를 동기해서 동작시킬 때, 4화소 가산처리의 전후에 데이타량이 4배 다르다는(처리후에는 4화소당 1회 데이타가 얻어지므로, 데이타량이 1/4로 된다) 문제를 갖지만, 처리전의 데이타중 인접하는 4개의 화소중의 최대값의 화소의 데이타만을 출력(4화소당 1회 데이타가 얻어지므로, 데이타량이 1/4로 된다)하도록 하면, 처리의 전후에 데이타량이 동일하게 되어 논리합을 구하는 것이 용이해진다.

[6] 2화소 가산처리

CCD등의 어레이형의 검출기에 있어서, 이물등의 결함의 검출 및 판정을 화소단위로 실행한 경우, 이물등의 결함이 여러개(2∼4개)의 화소 사이에 걸쳐 검출되는 조건에서는 이물등의 결함으로 부터의 산란광도 여러개의 화소로 분산해 버리고, 그 결과 1개의 화소의 검출출력이 1/2∼1/4로 저하하여 검출의 재현성이 악화된다는 문제에 대해, 일본국 특허공개공보 평성 5-2262호에서는 검출화소치수를 1변의 길이를 1/2(면적은 1/4)로 축소해서 실행하고, 각 화소의 인접하는 4개의 화소의 검출출력을 전기적으로 가산하고 목적 화소에 의한 검출출력을 시뮬레이트하는 4화소 가산처리방식을 고안하고 있다.

상기 종래예에 있어서, 4화소 가산처리는 검출화소 사이에 걸쳐 있는 검출결과의 출력저하의 방지책이므로, 처리화소는 4화소보다 많은 화소로 처리해도 상관없고, 효과가 바라는 목적을 달성시킬 수 있는 것이라면 2화소 또는 3화소의 처리라도 상관없다.

본 발명에서는 스테이지의 전송속도를 검출기의 축적시간에 비해서 빠르게 하는 것에 의해 실현할 수 있는 장방형 화소에 착안하였다. 예를 들면, 시료상에서 1㎛×2㎛의 화소를 형성하고자 하는 것이라면, 시료상의 크기 1㎛×1㎛의 검출기에 의해 축적시간 T동안에 2㎛스테이지를 전송하면 시료상에서 1㎛×2㎛의 화소를 실현할 수 있다.

이 경우, 2화소를 가산하는 처리를 실행하면 목적 화소의 출력을 얻을 수 있다. 2화소 가산처리는 4개의 화소에 걸친 이물의 출력저하를 방지하는 효과가 작아지지만, 4화소 가산에 비해서 스테이지의 전송속도가 빠르므로 검사속도가 향상한다는 특징을 갖는다.

[7] 페리클/유리면 검출계

본 발명에서 사용되고 있는 기술은 고분해능인 검출기를 사용하므로 고속화가 어렵고, 저감도인 종래의 방법에 비해서 검사시간면에서 불리하게 된다. 한편, 레티클등의 포토마스크의 이물검사에는 고감도인 검출이 필요한 회로패턴면 부분 이외에, 회로패턴이 형성된 면과는 반대의 이면(회로패턴이 없으므로 유리면이라고도 한다)이나 페리클면상의 검출을 실행하는 것도 요구된다. 이들 면에서는 회로패턴면에 비해서 훨씬 저감도인 검출로 충분하므로, 고분해능 및 고감도의 검출방식을 적용하는 것은 불필요하게 검출시간을 소비하게 된다.

일본국 특허공개공보 평성4-273008호에서는 저감도라도 좋다는 것에서 생기는 여유를 고속화가 아닌 초점심도에 착안하여 회로패턴면 검출용의 조명계에 대해 연구를 하는 것에 의해서, 저집광도 대신에 초점심도가 깊은 조명을 실행하는 고안을 하고 있다.

본 발명과 같이 고NA검출의 경우에는 대물렌즈의 배율을 변화시켜서 분해능을 변화시키는 것이 통례이지만, 레티클등의 포토마스크에서는 회로패턴면, 이면 페리클막면이 각각 다른 평면에 존재하므로 초점(검출)위치를 수㎜의 범위를 이동하지 않으면 안되고, 회로패턴면 검출시에는 초점맞춤을 위해 고정밀도와 고분해능이 요구되는 Z스테이지(레티클등의 포토마스크의 두께 방향으로의 이동스테이지)로의 부담이 커진다.

본 발명에서는 이면, 페리클막면용의 저분해능, 고속의 검출유닛을 회로패턴면용과는 독립시켜서 마련하는 것을 고안하였다.

[8] 셰이딩 보정방식 : 검출파장 결정방식: 검출감도의 결정법

본 발명의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에 의해서 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 상세하게 설명한다.

최근 크롬박막(이하, 크롬패턴이라 한다)등의 금속박막의 회로패턴의 전사해상도를 향상시키기 위해, 도 36에 도시한 바와 같은 레티클이 개발되었다. 이하, 이 최근 개발된 레티클을 위상 시프트 레티클이라 한다. 위상 시프트 레티클에는 노출광원에 의해 방사된 광 파장의 1/2의 기수배의 두께를 갖고 위상 시프트막 또는 위상시프터라 불리는 투명 또는 반투명 박막의 패턴(이하, 위상 시프트 패턴이라 한다)이 마련되어 있다. 위상 시프트막을 형성하는 막은 투명 또는 반투명하고, 크롬패턴(두께 0.1㎛정도)의 수배의 두께를 갖는다.

종래의 레티클 검사장치로 레티클을 검사하는 경우, 크롬패턴이 형성되어 있는 레티클의 표면을 조사하고 발생하는 산란광을 상기 표면측에 배치된 검출광학계로 집광한다(표면조사방식, 도 16) 이 표면조사방식으로 위상 시프트 레티클의 이물등의 결함을 검사하는 경우, 위상시프터 패턴의 에지에서 산란된 산란광이 종래의 크롬패턴 에지부에서 회절된 회절광보다 수배∼수십배 크게 검출되어 이물등의 결함의 검출 감도가 현저하게 감소하는 문제가 발생한다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 위상시프터 패턴의 에지부분이 차광막의 크롬패턴상으로 연장하는 것에 착안하였다. 레티클의 이면측에서 조명광을 출사하고 발생하는 산란광을 레티클의 표면측에 배치된 검출광학계에 의해 집광하는 경우(이면조사방식, 도 17), 위상 시프트 패턴의 에지측으로 향하는 조명광이 위상 시프트 레티클의 차광막의 크롬패턴에 의해 차단되고, 이 때문에 조명광이 위상 시프트 패턴에 의해 산란되지 않게 되므로, 이물등의 결함의 검출감도가 저하하지 않는다.

이면조사방식은 광투과부, 즉 크롬패턴의 소자가 형성되어 있지 않은 부분의 이물등의 결함만을 검출 할 수 있다. 실질적으로는 크롬패턴상의 이물등의 결함도 검출해야 한다. 따라서, 표면조사방식과 이면조사방식의 양방식을 병용해서 레티클을 조사하는 것이 바람직하다. 이하, 표면조사방식과 이면조사방식에 관해서 이물등의 결함 및 레티클의 표면에서 산란되는 산란광의 휘도에 대해서 설명한다.

광의 산란이론에 따르면, 입자에 의해 산란된 산란광은 파장과 입자크기의 관계에 대해서 동일한 대응에 있다. 도 18은 입자에 의해 산란된 산란광의 분포와 d/λ(d:입자의 크기, λ:는 광원에서 방사된 광의 파장)의 관계를 도시한 도면이다. 조명광의 이동방향으로 산란되는 광성분은 전방 산란광성분이라 하고, 조명광의 이동방향과는 반대 방향으로 산란되는 광성분은 후방 산란광성분이라 한다.

임의의 크기의 입자에 조명광을 조사하는 경우, 조명광의 파장이 짧을 수록 전방 산란광성분은 증가하고, 조명광의 파장이 길수록 산란광성분의 분포는 균일하게 되고, 모든 산란광성분에 대한 후방 산란광성분의 비율은 커진다.

도 19의 (a)는 표면조사방식을 사용한 경우의 조명광의 이동방향과 검출광학계의 위치관계를 도시한 것이고, 도 19의 (b)는 이면조사방식을 사용한 경우의 조명광의 이동방향과 검출광학계의 위치관계를 도시한 것이다. 표면조사방식으로는 후방 산란광성분을 검출하고, 이면조사방식으로는 전방 산란광성분을 검출한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 전방 산란광성분은 후방 산란광성분보다 항상 크다. 따라서, 높은 이물등의 결함 검출신호를 얻기 위해서는 전방 산란광성분을 검출하는 것이 효과적이다. 즉, 레티클의 위상시프터 패턴의 유무에 관계없이 레티클의 광투과부의 이물등의 결함을 검출하기 위해서는 이면조사방식으로 전방 산란광성분을 검출하는 것이 유리하다.

포토마스크나 레티클등의 차광막으로 형성된 회로패턴을 갖는 투명(반투명)기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 레티클 검사장치에서는 표면조사방식으로 차광부의 이물등의 결함을 검출하고, 또 이면조사방식으로 광투과부의 이물등의 결함을 검출하는 것에 의해 이물등의 결함 검출신호를 크게 할 수 있다.

각각의 조사방식에 있어서, 최적한 파장을 갖는 조명광을 사용하는 것에 의해 이물등의 결함 검출신호를 최대로 할 수 있다. 이물등의 결함 검출신호를 최대로 하는 조명광의 최적한 파장을 구하기 위해, 조명광의 파장에 따른 검출성능의 변화를 실험에 의해서 구한 결과를 나타낸다.

표면조사방식에 있어서, 조명광의 파장을 길게 하는 것에 의해 후방산란광성분과 이물등의 결함 검출신호가 증가한다.

도 20은 표면조사방식에서의 크롬패턴 검출시에 발생하는 크롬패턴 검출신호의 변동과 크롬패턴(차광부)상의 0.5㎛의 입자검출시에 발생하는 이물등의 결함 검출신호의 변동을 조명광의 파장에 대해서 도시한 도면이다. 파장이 각각 830㎚, 780㎚, 633㎚, 532㎚, 515㎚ 및 488㎚인 레이저빔을 조명광빔으로서 사용하였다. 488㎚∼830㎚의 파장범위에서는 파장이 길수록 입자검출신호가 커지고, 파장이 780㎚일때 입자의 검출신호는 피크에 도달한다. 크롬패턴 검출신호는 상대적으로 좁은 범위의 파장으로 변화한다.

도 21은 표면조사방식에서의 시프터 패턴검출시에 발생하는 시프터 패턴 검출신호의 변동과 크롬패턴(차광부분)상의 1.0㎛의 입자검출시에 발생하는 입자검출신호의 변동을 조명광의 파장에 대해서 도시한 도면이다. 파장이 각각 830㎚, 780㎚, 633㎚, 532㎚, 515㎚ 및 488㎚인 레이저빔을 조명광빔으로서 사용하였다. 488㎚∼830㎚의 파장범위에 있어서는 파장길이가 길수록 입자검출신호와 시프터 패턴 검출신호가 커진다.

이면조사방식에 있어서는 조명광의 파장이 짧을 수록 전방 산란광성분이 증가하고, 입자 검출신호가 커진다.

도 22는 이면조사방식에서의 유리판(광투과부)상의 0. 5㎛의 입자검출시에 발생하는 입자검출신호의 변동과 크롬패턴 검출시에 발생하는 크롬패턴 검출신호의 변동을 조사광의 파장에 대해서 도시한 도면이다. 이면조사방식에 있어서 시프터 패턴은 조명광을 전혀 산란시키지 않는다. 파장이 각각 780㎚, 633㎚, 532㎚, 515㎚ 및 488㎚인 레이저빔을 조명광빔으로서 사용하였다. 파장이 짧을수록 입자검출신호는 커진다. 파장이 짧을 수록 크롬패턴 검출신호도 커지지만, 크롬패턴 검출신호는 입자검출신호보다 원만한 파장으로 변화한다.

회로패턴이 마련된 시료상의 이물등의 결함을 검사하는 경우에는 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광 검출시에 발생하는 이물등의 결함 검출신호와 회로패턴에 의해 산란된 산란광 검출시에 발생하는 패턴검출신호의 관계를 고려해야 한다. 이 관계는 (변별비) = (이물등의 결함에 의해 산란된 산란광 검출시에 발생하는 검출기의 출력)/(패턴에 의해 산란된 산란광 검출시에 발생하는 검출기의 출력)으로 정의된 변별비에 의해 나타내어진다.

변별비가 1보다 크면, 간단한 구성의 장치에 의한 산란광 검출신호의 비교(2진화)를 통해서 이물등의 결함을 검출할 수 있다. 실제의 장치에 있어서, 검출신호는 전기적 노이즈, 광학적 노이즈, 기구부의 진동 및 검출 시스템감도의 변동 등에 의해서 영향을 받는다. 따라서, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광의 레벨과 크롬패턴에 의해 산란된 산란광의 레벨 사이에 충분한 간격을 두어야 한다. 즉, 변별비가 클수록 이물등의 결함 검출능력이 커진다.

표면조사방식 및 이면조사방식의 검출능력을 최대로 향상시키는 조명광빔의 파장을 결정하기 위해 상술한 실험결과를 검토하였다.

도 23 및 도 24는 표면조사방식의 검사에 있어서의 변별비의 변동을 조명광빔의 파장에 대해서 도시한 도면이다.

[1] 도 23 : 크롬패턴상의 0.5㎛의 표준입자/크롬패턴(최대값)

[2] 도 24 : 크롬패턴상의 1.0㎛의 표준입자/시프터패턴(최대값)

도 23에서는 파장이 약 780㎚인 조명광빔을 사용할 때, 어떠한 위상 시프트막도 마련되어 있지 않은 레티클상의 0.5㎛의 표준입자를 가장 안정하게 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 24에서는 600㎚∼800㎚의 파장범위의 조명광빔을 사용하는 것에 의해 위상 시프트 레티클의 크롬패턴상의 1.0㎛의 표준입자를 검출할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 23 및 도 24에서 알 수 있는 사실로 부터 표면조사방식에 있어서의 최적한 조명광빔은 파장이 약 780㎚인 조명광빔이라는 것을 고려할 수 있다.

이와 같은 파장이 약 780㎚인 최적한 조명광빔을 방사할 수 있는 광원으로서는 반도체 레이저가 있다. 도 23에서 명확한 바와 같이, 이 최적한 조명광빔을 사용해서 얻어진 변별비는 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 적색 He-Ne 레이저로 방사된 파장이 632. 8㎚인 레이저빔을 사용해서 얻어진 변별비보다 높으므로, 최적한 조명광빔으로 이물등의 결함 검출을 안정하게 실행할 수 있다.

도 25는 이면조사방식에서의 검사시의 조명광빔의 파장에 대한 변별비의 변동을 도시한 도면이다.

[1] 도 25 : 유리기판상의 0.5㎛의 표준입자/크롬패턴(최대값)

도 25에서는 이면조사방식에서의 검사시에 있어서, 파장이 약 488㎚인 조명광빔을 사용할 때 변별비가 최대에 도달한다는 것을 알 수 있다.

파장이 약 488㎚인 광을 방사하는 광원으로서는 Ar(아르곤)이온 레이저가 있다. 대출력용량을 갖는 Ar이온 레이저는 용이하게 제조할 수 있고, 공냉(空冷)의 Ar이온 레이저의 출력은 수십 ㎽나 되고, 수냉(水冷)의 Ar이온 레이저의 출력은 수W나 된다. 따라서, Ar이온 레이저빔을 사용할 때의 검출신호는 적색 He-Ne레이저빔을 사용할 때의 검출신호보다 크다.

따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에서는 위상 시프트막을 갖는 시료상의 회로패턴과 이물등의 결함의 변별검출을 위해, 표면조사방식에서의 파장이 약 780㎚인 조명광빔에 의한 사방조명과 파장이 약 488㎚인 조명광빔에 의한 사방조명의 양자의 조합을 사용한다.

상기한 최적파장은 검출할 이물등의 결함의 최소 치수가 0.5㎛라고 고려하여 선택한 것이다. 이물등의 결함의 치수가 클수록 검출신호 즉 산란광의 양이 증가하므로, 최소치수를 갖는 이물등의 결함을 검출할 때 발생하는 검출신호를 최대로 하는 파장이 최적 파장이다. 또, 산란현상은 관계 d/λ(d: 입자의 크기, λ: 조명광빔의 파장)에 대해서 유사한 대응관계에 있다. 따라서, 상기한 실험결과에 의해 검출할 이물등의 결함의 최소치수를 d로 한 경우의 최적파장은 표면조사방식에서 1. 6d정도이고, 이면조사방식에서 1. 0d정도이다.

표면조사방식에서 최적 파장보다 긴 파장을 갖는 조명광빔을 사용하면 후방 산란광성분은 증가하지만, 산란광의 전체의 양은 조명광빔의 파장의 4승에 반비례해서 감소하므로(레일리 산란영역), 입자검출신호가 감소된다. 사방조명용으로서 이면조사방식에서의 최적파장보다 짧은 파장을 갖는 조명광빔을 사용하면, 전방 산란광성분이 지나치게 증가하여 검출광학계상에 입사되는 광량은 감소하고, 입자검출신호는 감소한다. 검출할 이물등의 결함중 최소 치수가 0.5㎛인 경우, 표면조사방식에서의 파장은 600㎚∼800㎚범위이고, 이면조사방식에서의 파장은 450㎚∼550㎚범위인 것이 필요하다.

도 1에 있어서, 검사 스테이지부(1)은 페리클(7)이 마련되어 있고 Z방향으로 이동가능한 Z스테이지(10), Z스테이지상에 레티클(6)을 고정시키는 고정장치(18), 레티클(6)을 지지하는 Z스테이지(10)을 X방향으로 이동시키는 X스테이지(11), 레티클(6)을 지지하는 Z스테이지(10)을 Y방향으로 이동시키는 Y스테이지(12), 이동을 위해 Z스테이지(10), X스테이지(11), Y스테이지(12)를 구동하는 스테이지 구동계(13), 레티클(6)의 Z방향 위치를 검출하는 초점위치검출용 제어계(14)로 구성되어 있다. 스테이지(10), (11) 및 (12)는 레티클(6)의 검사중에 결상을 위해 필요한 정밀도로 제어된다.

X스테이지(11) 및 Y스테이지(12)는 도 2에 도시한 바와 같이 임의의 이동속도로 주사선을 따라 주사하도록 이동이 제어된다. 예를 들면, X스테이지는 약 0.2sec의 등가속운동, 4. 0sec의 등속운동, 0. 2sec의 등감속운동 및 약 0. 2sec의 정지시간을 1/2 사이클에서 최고속도 약 25㎜/sec, 진폭 105㎜의 주기운동을 하도록 구동된다. Y스테이지(12)는 X스테이지(11)의 등가속운동 및 등감속운동과 동기해서 0. 5㎜스텝씩 Y방향으로 간헐적으로 이동하도록 구동된다. Y스테이지(12)를 0. 5㎜스텝씩 200회 이동시키면, 레티클(6)을 약 960sec동안 100㎜이동시킬 수 있게 되고, 100㎟의 영역을 약 960sec동안 주사할 수 있게 된다.

스테이지 구동계(13)에는 레티클(6)의 초점위치를 결정하기 위해 에어 마이크로미터, 레이저간섭계 또는 스트라이프 패턴을 사용하는 장치를 마련해도 좋다. 도 1 및 도 2에 있어서, X방향, Y방향 및 Z방향은 각각 화살표 X, Y, Z로 나타낸다.

레티클 검사장치는 제1 표면조명계(2), 제2 표면조명계(20), 제1 이면조명계(3) 및 제2 이면조명계(30)을 구비하고, 이들은 독립되어 있으며 또한 동일한 구성으로 되어 있다. 표면조명계(2) 및 (20)에는 파장이 780㎚인 광빔을 방사하는 레이저광원(21) 및 (201)이 각각 마련되어 있다. 이면조명계(3) 및 (30)에는 파장이 488㎚인 광빔을 방사하는 레이저광원(31), (301)이 각각 마련되어 있다. 레이저광원(21), (201), (31), (301)에서 방사된 레이저빔은 집광렌즈(22), (202), (32) 및 (302)에 의해 각각 집광되어 레티클(6)의 표면상에 형성된 회로패턴을 조사한다. 회로패턴상의 레이저광원(21), (201), (31) 및 (301)에서 방사된 각 광빔의 입사각 i는 검출광학계(4)의 대물렌즈(41)상에서의 광빔의 충돌을 피하기 위해 약 30°보다 크게 하고, 레티클(6)상에 탑재된 페리클(7)상에서의 그와 같은 충돌을 피하기 위해 약 80°보다 작게 해야 한다. 따라서, 약 30°i 약 80°로 된다. 각각의 광학계는 셔터(23), (203), (33), (303)을 구비하고, 각 조명계의 광빔을 투과/차광한다. 또, 각각의 셔터는 필요에 따라서 독립해서 동작할 수 있다.

제1 표면조명계(2), 제2 표면조명계(20), 제1 이면조명계(3) 및 제2 이면조명계(30)은 동일한 구조이므로, 제1의 표면조명계(2)만을 도 3을 참조해서 설명하고, 도 1과 동일 또는 대응하는 부분에는 동일부호를 붙인다. 제1 표면조명계(2)에는 볼록렌즈(223), 원기둥렌즈(224), 조준렌즈(collimator lens)(225) 및 집광렌즈(226)으로 이루어진 집광렌즈(22)가 마련되어 있다.

표면조명계(2) 및 (20)의 레이저광원(21) 및 (201)은 레이저광원(21) 및 (201)에서 방사된 광빔이 X'방향으로 포인트를 유지하는 전계백터를 갖는 직선편광빔(S-편광빔)으로 되도록 배치된다. S-편광빔이 사용되는 것은 약 60°의 입사각도 i로 유리기판상에 입사되는 S-편광빔의 반사율이 P-편광빔(Y'방향으로 전계벡터를 갖는 직선편광빔)보다 약 5배정도 크기 때문에 S-편광빔이 P-편광빔보다 작은 입자를 검출하는데 더 적합하기 때문이다.

이면조명계(3) 및 (30)의 레이저광원(31) 및 (301)도 레이저광원(31) 및 (301)에서 방사된 광빔이 S-편광빔으로 되도록 배치되며, 이것은 실험결과에서 나타나는 바와 같이 S편광빔을 사용하는 경우의 변별비가 P-편광빔을 사용하는 경우의 변별비보다 크기 때문이다. 그러나, 기판의 투과율을 고려한 경우에는 P-편광빔이 S-편광빔보다 적합하다.

본 발명에서는 이물등의 결함과 회로패턴을 변별하기 위해 검출광학계(4)의 푸리에 변환면상에 배치된 공간필터를 사용한다. 이 경우, 평행광빔을 사용하면 회로패턴에 의해 회절된 회절광의 확산을 감소시킬 수 있어 변별비를 증가시킬 수 있다. 그러나, 높은 조도의 집광광을 사용하면 검출기의 출력레벨을 높이고, SN비를 향상시킬 수 있다.

각 조명계(2), (20), (3) 및 (30)에서 방사된 레이저빔의 조도를 높이기 위해 집광계의 NA를 약 0. 1로 하고 레이저빔의 직경을 약 10㎛로 줄이면, 초점심도가 검사시야(도 3)의 전체영역S의 크기(500㎛)보다 작은 약 30㎛정도로 짧아져서 검사시야 (15)의 전체영역S에 초점을 맞출 수 없게 된다. 이 레티클 검사장치에 있어서, 원기둥렌즈(224)가 도 3에 도시한 바와 같이 X'축 주위를 회전하고, 예를 들어 입사각 i가 60°인 경우에 검사시야(15)의 전체영역S에 초점을 맞추는 것이 가능하게 된다. 따라서, 신호처리계(5)의 검출기(51) 및 (551)이 1차원 고체촬상소자이고 검사시야(15)의 검사영역이 직선형상으로 되어 있어도 직선 검사영역을 높은 조도로 균일하게 조사할 수 있게 된다.

원기둥렌즈(224)를 X'축과 Y'축 주위를 회전시키면(도 3), 60°의 입사각i로 레티클상에 입사되도록 임의의 방향에서 광빔을 사출하더라도 검사시야(15)의 전체영역S를 높은 조도로 균일하게 직선형상으로 조명할 수 있게 된다.

셔터(23), (203)은 광원(21)로 부터의 광을 필요에 따라서 차광하기 위해서 마련된다. 셔터에 의한 광의 제어는 다음과 같은 경우에 필요로 된다. 도 38은 도 1중의 레티클(6), 페리클(7), 조명계(2)에 의한 사방조명광(3802), 조명계(20)에 의한 사방조명광(3820), 조명계(3)에 의한 사방조명광(3803), 조명계(30)에 의한 사방조명광(3830)과 검사시야(=조명위치)(15)와의 관계를 도시한 것이다. 도 38의 (b)의 상태에서 검사의 진행과 함께 스테이지가 Y축 정방향으로 이동해가면 잠시후 도 38의 (a)의 상태로 되고, 조명계(20)으로 부터의 사방조명광(3820)은 레티클(6)에 마련된 페리클(7)의 유지프레임(3807)에 의해서 셰이딩되게 된다. 또, 도 38의 (b)의 상태에서 스테이지가 Y축의 부방향으로 보내지는 경우에는 도 38의 (c)의 상태로 된다. 이들 상태에서는 검사시야(15)를 조명하는 광량은 셰이딩에 의해 감소하고, 또 그 감소량은 셰이딩량의 변화에 의해서 시시각각 변화하여 안정한 조명이 실행되지 않게 된다. 또, 셰이딩된 광의 일부는 미광으로 되어 검출에 악영향을 미친다. 이 때문에, 셰이딩이 발생하기 이전에 셔터(203)(또는 셔터(23))에 의해서 셰이딩되는 측의 조명계를 차광할 필요가 있다. 따라서, 조명계(2) 또는 조명계(20)에 의해서 조명되는 영역은 사방조명의 각도와 페리클 유지프레임과의 관계로 결정된다. 도 37에 조명영역의 예를 도시한다. 도 37의 예는 페리클 유지프레임이 크기가 102㎜×102㎜이고, 높이가 6.3㎜이며, 조명광의 광축과 레티클 회로패턴면이 이루는 각도가 30°인 경우로서, 영역(3704)에서는 도 38의 (b)의 조명이, 영역(3724)에서는 도 38(c)의 조명이, 영역(3704)에서는 도 38(a)의 조명이 실행된다. 또, 모든 조명을 실행할 수 있어 가장 검출이 안정되어 있는 영역(3704)가 64M DRAM칩의 개략의 영역(3701)을 모두 커버하고 있는 것을 알 수 있다.

이상, 표면측의 조명계(2), (20)에 관해서 설명했지만, 이면측의 조명계에 관해서도 레티클 이면에 페리클이 부착되어 있는 형태의 레티클에 대해서는 동일하다고 할 수 있다.

도 1에서는 소형의 소출력 레이저 2대로 이면조명계(3) 및 이면조명계(30)을 구성하고 있었다. 그러나, 보다 대형이고 고출력인 레이저 1대에서 사출되는 레이저광을 2개로 분기하는 구성도 가능하다. 도 54에 그 예를 도시한다. 도 54에는 도 1의 이면측의 조명계에 상당하는 부분을 도시하고 있다. 고출력의 레이저 1대에서 사출되는 레이저광을 분기하기 때문에 광로가 길어지고, 광원(5401)에서 사출되었을 뿐인 광에서는 광로중의 요란(disturbance)의 영향을 받기 쉽고 또한 광이 확산되기 쉬워지기 때문에 일단 빔신장기(5402)에 의해 빔 지름을 크게 한다. 그 후에 분기수단(5403)에 의해 2개의 광로로 분기한다. 한쪽의 광로는 도 1의 조명계(3)에 상당하고, 셔터기구(33)에 의해 제어되고 광로미러(5406), (5407), (5408)등에 의해 인도되어 집광렌즈(32)에 의해서 시료상에 집광된다. 또, 한쪽의 광로는 도 1의 조명계(30)에 상당하고, 셔터기구(303)에 의해 제어되며 광로미러(5404), (5405)등에 의해 인도되어 집광렌즈(302)에 의해서 시료상에 집광된다. 이들은 1대의 레이저광원에서 2방향의 조명을 실행하기 위한 1예를 나타낸 것에 불과하므로, 동일한 목적을 달성할 수 있는 것이라면 다른 구성이라도 상관없다. 직선편광에 의한 광원을 사용하는 경우에는 광로중의 미러는 조명광의 편광면에 악영향을 미치지 않도록 충분히 배려할 필요가 있다. 또, 분기수단(5403)은 투과율에 따라서 광량을 2분하는 것이나, 편광면에 따라서 분리하는 것이나, 또는 아르곤 레이저와 같이 여러개의 파장을 발진할 수 있는 레이저광원의 경우에는 파장에 따라서 분리하는 것이라도 상관없다. 2개의 광로의 광량은 동일하게 분배되는 것이 바람직하고, 만일 동일하게 분배되는 것이 곤란한 경우에는 도 55에 도시한 바와 같이 분기후의 광로에 가변조절식 ND필터(5409), (5410)을 사용하여 광량을 동일하게 하면 좋다. 또, 편광으로 분리한 경우에는 조명계(3)과 조명계(30)으로 시료상에 조명된 조명광의 편광면이 달라져 버리는 것을 방지하기 위해, 도 55에 도시한 바와 같이 편광분리후의 광로에 1/2파장판(5414), (5412)를 설치해서 편광면을 일치시킬 수도 있고 또 편광소자(5415), (5413)에 의해서 편광의 순도를 높일 수도 있다.

또, 1대의 레이저광원의 광로를 분기해서 재차 각각 시료상의 동일시야를 동시에 조명하는 경우에는 시료상에서 간섭이 발생해 버려 간섭 스트라이프의 발생에 의해 조명에 극단적인 불균일을 발생시킨다. 이 경우, 분기된 2개의 광로를 레이저 발진기의 가(可)간섭거리(예를 들면 수㎜∼수m)이상으로 광로차를 마련하면 좋다. 또, 상기 파장분기수단에 파장분리를 사용한 구성에서는 간섭이 발생하지 않기 때문에 2광로의 간섭의 영향은 고려할 필요가 없다는 장점을 갖는다. 또, 아르곤 레이저의 발진파장중 488㎚와 515㎚를 사용하면, 서로의 파장의 차가 작으므로 검출감도가 크게 달라지는 일이 없을 뿐만 아니라, 미묘한 파장의 차가 이물등의 결함의 형상에서 발생하므로 해석이 곤란한 간섭의 효과에 의해서 발생되는 검출감도의 불균일을 없앨 수 있다는 특징을 갖는다. 또, 이면에서 조명을 실행하는 경우 레티클기판의 유리 두께의 변화는 조명광의 광로차에 영향을 미치고, 도 56에 도시한 바와 같이 동일한 조명을 실행하고 있다고 해도 도 56의 (1)의 두께가 개략 0(이하, 두께 0으로 표현)인 레티클(5601)에서 조명이 시야(15)를 비추도록 구성되어 있는 경우, 동일도면(2)의 두께가 소(小)인 레티클(5602)에서는 조명은 광로(5612)와 같이 진행하고 시야(15)를 조명할 광로(5622)는 통과하지 않고 결과적으로 조명위치가 E2만큼 어긋나게 된다. 마찬가지로, 동일도면(3)의 두께가 중(中)인 레티클(5603)에서는 조명은 광로(5613)과 같이 진행하고 시야(15)를 조명할 광로(5623)은 통과하지 않고 결과적으로 조명위치가 E3만큼 어긋나게 된다. 동일도면(4)의 두께가 대(大)인 레티클(5604)에서는 조명은 광로(5614)와 같이 진행하고 시야(15)를 조명할 광로(5624)는 통과하지 않고 결과적으로 조명위치가 E4만큼 어긋나게 된다. 현재에도 사용되고 있는 레티클 등의 포토마스크는 각종 두께의 기판(예를 들어, 2.3㎜, 4.6㎜, 6.3㎜등)으로 이루어지므로 대책이 필요로 된다.

상기 오차E2에서 E4까지 모든 것을 포함하는 넓은 범위를 조명하면 레티클 등의 기판의 두께의 차에 대응할 수 있지만, 시야의 조도가 저하하여 S/N이 저하하는 문제가 발생한다. 그래서, 조명위치를 선택할 수 있게 하는 것도 하나의 대책이다. 도 57에 그의 1예의 원리를 도시한다. 도 57에서는 두께가 0인 레티클(5601)에서 조명하는 시야(15)의 위치가 조명되도록 레티클의 두께에 맞게 동일도면(2)의 두께가 소(小)인 레티클(5602)용 조명광로(5712), 동일도면(3)의 두께가 중(中)인 레티클(5603)용 조명광로(5713), 동일도면(4)의 두께가 대(大)인 레티클(5604)용 조명광로(5714)로 광로위치를 변경하고 있는 상태를 도시한다. 도 58에는 이 원리를 실현하기 위한 구성의 1예를 도시한다. 도 58에는 도 55의 광로중에 광로이동수단(5811), (5801)과 광로이동수단의 구동기구(5802), (5812)를 마련하여 광로위치를 가변으로 하는 구성을 도시하였다. 또, 도 59에서는 이면조명계의 최후의 조명각도 설정미러(5408), (5405)의 각도를 조명각도 가변수단(5901), (5911)과 조명각도 가변수단의 구동기구(5902), (5912)에 의해 조명각도를 가변으로 하여 조명광로를 변화시키는 구성을 도시하였다.

상기 레티클 두께의 차에 의한 광로로의 영향은 레티클기판과 조명광로의 굴절율의 차에 의해 발생한다(굴절율의 차를 없애면 영향도 없앨 수 있다). 또, 굴절율의 차가 있다는 것은 조명계의 집광부분에 광로차를 발생하는 것을 의미한다. 즉, 조명을 집광하는 경우 레티클의 두께의 차는 집광에도 영향을 주고, 충분한 초점심도를 갖지 않는 집광계의 경우에는 초점을 조절해서 집광위치도 조절할 필요가 있어 장치의 복잡화를 초래한다. 그러나, 어떠한 수단에 의해 레티클의 두께의 차에 의한 광로길이의 변화를 보정하면, 상기 도 58, 도 59와 같은 이동수단이나 초점조절수단은 불필요하게 된다. 그의 1예의 원리를 도 60에 도시한다. 도 60의 (1)에서는 두께가 0인 레티클의 아래에 두께가 대(大)인 레티클의 두께 t4에 상당하는 광로길이의 판(광로길이 보정판)이 배치되어 있다. 도 60의 (2)에서는 두께 t2의 레티클의 아래에 두께 t4-t2에 상당하는 광로길이 보정판이 배치되어 있다. 도 60의 (3)에서는 두께 t3의 레티클의 아래에 두께 t4-t3에 상당하는 광로길이 보정판이 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 두께 0, t2, t3, t4의 모든 경우에서 광로길이는 동일하게 되고, 조명위치도 초점위치도 동일하게 된다. 도 61에서는 이들의 광로길이 보정판을 일체로 한 광로길이 보정유닛(6101), (6111)을 구동수단(6102), (6112)로 전환하고, 각종 두께의 레티클에 대응시키고 있는 상태를 도시한다. 또, 상기 광로길이 보정유닛은 광로길이를 보정할 수 있으면 좋으므로, 판형상인 것 뿐만 아니라 액체를 변형하거나 전기광학적인 수단에 의해 연속적인 광로길이를 얻을 수 있는 것이라도 좋다.

또, 도 1에는 페리클막의 투과율을 측정할 목적으로 검출기(51, 551)가 마련되어 있다. 페리클막은 그의 막두께나 반사방지막 등의 미묘한 차에 의해 그의 투과율이 변화한다. 수직으로 투과하는 광인 경우(본 발명에 있어서는 시료로 부터의 산란광이 이것에 상당한다)에는 그의 변화량은 작아 문제로는 되지 않는다. 그러나, 비스듬하게 투과하는 광(본 발명에 있어서는 시료를 조명하는 사방조명광이 이것에 상당한다)에서는 그의 영향은 큰 문제로 되는 경우도 있다. 이 문제는 페리클막의 투과율을 피검사시료마다 측정하고 검출결과를 보정하면 좋은 것이지만, 페리클막은 레티클에 장착되어 있으므로 투과율을 직접 측정할 수는 없다. 그래서, 검출기에 의해 조명계로 부터의 페리클막에 의한 반사광량을 측정하고, 이것과 조명광원의 출력광량에서 페리클막의 반사율을 측정하고, 페리클막의 내부손실이 없다고 가정하여 (투과율)=1-(반사율)로 투과율을 구하고, 검출결과를 보정하는 구성으로 하고 있다.

또, 도 1에 있어서, 검출광학계(4)는 레티클(6)의 표면에 대향해서 배치된 대물렌즈(41), 대물렌즈(41)의 결상점 부근에 배치된 필드렌즈(43) 및 파장 분리용 미러(42)로 구성되어 있다. 검출광학계(4)상에 입사된 광은 표면조명계(2), (20)의 산란광성분 및 회절광성분과 이면조명계(3), (30)의 산란광성분 및 회절광성분으로 분리된다. 분리된 광성분은 레티클(6)상의 검사시야(15)에 대한 푸리에 변환면상에 배치되고 띠형상의 차광부와 이 띠형상의 차광부의 반대측에 배치된 광투과부를 각각 갖는 공간필터(44), (444) 및 결상렌즈(45), (445)를 거쳐서 이동하고, 레티클(6)상의 검사시야(15)의 상(像)을 신호처리계(5)의 검출기(51), (551)상에 각각 결상한다. 필드렌즈(43)은 대물렌즈(41)상의 초점위치(46)의 상을 공간필터(44) 및 (444)상에 결상한다.

도 17은 이면조명계의 레티클 검사장치를 도시한 도면이다. 레티클 검사장치내에 구비된 조사계(3) 및 검출광학계(4)의 각각의 위치는 레티클(6)에 대해서 서로 바뀌어도 좋다. 도 34는 이면조명계의 다른 레티클 검사장치를 도시한 것으로서, 레티클(6)에 대한 조명계(31) 및 검출광학계(40)의 각각의 위치가 도 17의 레티클 검사장치의 조명계(3) 및 검출광학계(4)의 위치와 반대이다. 도 17의 레티클 검사장치는 레티클(6)의 투명기판상의 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광을 검출하고, 도 34의 레티클 검사장치는 레티클(6)의 투명기판을 통해 투과되고 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광을 검출한다. 산란광이 도 34의 레티클 검사장치에서와 마찬가지로 레티클(6)의 투명기판을 통해서 투과되는 경우, 레티클(6)의 기판에 의해 발생된 수차에 의해 해상도가 저하되어 이물등의 결함의 안정한 검출이 곤란하게 된다. 따라서, 도 34의 레티클 검사장치의 결상광학계에는 레티클(6)의 기판에 의해 발생된 수차를 보상할 수 있는 렌즈를 마련할 필요가 있다.

도 35에 도시된 레티클 검사장치는 도 34에 도시된 레티클 검사장치의 구성과 유사하다. 도 35의 레티클 검사장치는 레티클(6)의 전면을 검사하는 경우에 적합하다. 도 35에 도시된 레티클 검사장치는 레티클(6)의 표면측에 배치된 제1 표면조명계(21), 제2 표면조명계(31), 레티클(6)의 표면측에 배치된 표면검출광학계(4) 및 레티클(6)의 이면측에 배치된 이면검출광학계(40)으로 구성되어 있다. 표면 검출광학계(4)는 레티클(6)의 차광부분에서 산란된 산란광 즉 반사광을 검출하고, 이면 검출광학계(40)은 레티클(6)의 광투과부분에서 산란된 산란광 즉 투과광을 검출한다. 표면 검출광학계(4) 및 이면검출광학계(40)에는 반사광 및 투과광만을 각각 검출하도록 적절한 파장 필터를 각각 마련해야 한다.

레티클의 크롬패턴 즉 차광막상의 이물등의 결함은 그대로는 노출시의 전사불량의 원인으로는 되지 않지만, 유리기판상의 노출된 부분의 이물등의 결함은 전사불량의 원인으로 되어 버린다. 따라서, 크롬패턴에서 크롬패턴 이외의 부분으로 이동할 가능성이 있는 이물등의 결함, 즉 이동성 이물등의 결함을 검출해야 한다.

이동성 이물등의 결함 검출 이외에, 다음과 같은 경우에 크롬부분상의 이물등의 결함을 검출할 필요가 있다고 고려된다.

위상시프터를 갖는 레티클에서는 그 제조공정에 있어서 크롬부분상의 이물등의 결함이 문제로 되는 경우가 있다. 위상시프트막이 마련되어 있는 레티클은 일반적으로 크롬에 의한 회로패턴의 형성을 실행하고(지금까지는 시프터가 없는 레티클과 동일한 프로세스이다), 그 후에 전면에 시프트막재료를 도포 또는 스퍼터에 의해 성막하고, 에칭 프로세스에 의해 시프트막에 의한 패턴(시프터패턴)이 형성된다. 여기에서, 성막전에 크롬부분상에 이물등의 결함이 존재하면, 시프트막에 기포나 결락(缺落) 등의 결함을 발생시키고, 이것이 전사불량의 원인으로 되는 경우가 있다. 이 때문에, 지금까지 기술한 시프터패턴 형성후의 이물등의 결함검사 이외에 성막의 전후에 크롬부분상을 포함한 전면의 검사(본 발명의 방식에서는 기포나 결락 등의 결함도 이물등의 결함과 마찬가지로 검출할 수 있다)를 실행할 필요가 있다.

이상과는 달리, 차광막의 패터닝이 이루어져 있지 않은 투명(반투명)기판의 검사를 실행하는 경우, 도 17 또는 도 34의 구성에서 전면 검사가 가능하다. 또, 이 경우 회로패턴으로 부터의 회절광은 존재하지 않으므로 공간필터(44)는 없어도 좋다. 이와 같은 구성에서 전방산란광을 검출하도록 하면, 반사조명방식에 비해서 이물등의 결함의 검출출력을 크게 할 수 있다. 또한, 공간필터(44)가 없는 경우, 검사시의 스테이지주사는 X-Y주사방식뿐만 아니라, 회전주사방식을 사용해도 좋다.

따라서, 공간필터는 필요에 따라서 전환되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또, 단지 공간필터(44)를 삽입하거나 삽입하지 않는 것뿐만 아니라 직선형상 공간필터의 폭을 변화시킨 것 등 여러개의 공간필터를 전환할 수 있도록 구성하면 좋다. 도 63중에서는 통상의 직선형상 공간필터(6301), 직선형상 공간필터와 편광판을 조합해서 공간필터와 편광검출을 동시에 실행하여 회로패턴 산란광의 제거능력을 높인 필터(6302), 필터가 없는 것 및 예비의 빈슬롯이 배열되어 있는 상황을 도시하고 있다. 또, 도 64에서는 도 63중의 공간필터군(6401), (6411)을 구동수단(6402), (6412)에 의해 전환할 수 있는 구성으로 한 것을 도시한 것이다(도 64에서는 처리계는 생략되어 있다).

이상과 같이, 레티클과 같이 공정마다 회로패턴의 형성 상황과 요구되는 검출감도가 변화하는 검사대상에서는 그 요구검출감도를 공정마다 변화시킨 장치사양이 고려되고, 또 그 사양을 교묘하게 이용한 장치구성이 고려된다.

(5)는 신호처리계로서, 신호처리계(5)는 상기 검출기(51), (551), 상기 검출기(51), (551)의 출력을 보정하는 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소가산회로(114), (124), 2진화 판정회로(52), (53), (552), (553), 논리합회로(56), (556), 논리곱회로(57), 블럭처리회로(58), (558)과 마이크로컴퓨터(54), 표시수단(55)로 이루어진다.

검출기(51), (551)은 각각 예를 들어 전하 이동형 1차원 고체촬상소자이다. X스테이지(10)을 이동시키면서 레티클(6)의 회로패턴을 주사할 때 이물등의 결함이 검사시야(15)에서 발견되는 경우, 회로패턴을 나타내는 광신호의 레벨 즉 입사광의 강도가 커지므로, 검출기(51), (551)의 출력도 증가한다. 1차원 고체촬상소자는 분해능을 저하시키는 일 없이 검사시야(15)를 넓힐 수 있기 때문에 유리하다. 검출기(51), (551)은 2차원 고체 촬상소자 또는 고체 촬상센서라도 좋다.

2진화회로(52) 및 (552)에는 2진화 스레쉬홀드값이 설정되어 있다. 2진화회로(52), (552)에 입력되는 검출기(51), (551)의 출력이 검출할 크기의 이물등의 결함에 상당하는 반사광 강도의 레벨을 초과하는 경우, 2진화회로(52), (552)는 논리 1을 출력한다.

논리레벨(판정결과)와 함께 검출값도 출력하는 것은 최종적인 이물등의 결함의 검출결과에 그 검출값도 남겨져 있는 쪽이 크기등의 추정 또는 검출판정 스레쉬홀드값의 설정에 편리하기 때문이다.

셰이딩 보정회로(113) 및 (123), 4화소가산회로(114), (124)에 대해서는 다음에 설명한다. 블럭처리회로(112)는 2진화회로(52), (552)의 출력신호를 받고 2개의 신호의 이중 카운트를 방지하지만, 이것에 관해서는 다음에 설명한다.

블럭처리회로(112)로 부터 논리1을 수신한 경우, 마이크로컴퓨터(54)는 결함이 있다고 판정하고, X스테이지(10) 및 Y스테이지(11)의 각각의 위치에 대한 정보, 결함에 대응한 검출기(51), (551)의 화소 즉 고체촬상센서에 따른 계산에 의해 판정된 결함의 위치정보 및 검출기(51) 및 (551)의 출력값을 포함하는 결함 데이타를 기억하고 표시수단(55)상에 결함데이타를 표시한다.

또, 장치 각부의 제어 및 작업자와의 인터페이스도 실행한다.

또, 검사결과는 표시될 뿐만 아니라 결과에 따라서 검출위치를 관찰수단으로 호출해서 작업자가 확인할 수 있도록 형성된다. 레티클이나 포토마스크등의 시료에서는 LSI구조의 원반(原盤)으로 되므로, LSI구조의 노출시에 노출전사에 영향을 미치는 이물등의 결함은 1개라도 존재가 허용되지 않는다. 이 때문에 검출된 이물등의 결함이 전사에 영향을 미치는지 아닌지를 작업자가 엄중하게 확인하는 기능은 중요한 구성요소이다. 이 때문에, 검출결과를 관찰용의 다른 스테이션으로 전송하고 관찰하는 등의 기능이 필요로 된다. 도 62에서는 관찰기능의 1예로서 검출광학계의 광로를 전환해서 검사와 동일한 장치에 의해 관찰을 가능하게 하는 구성에 대해서 도시한다. 이것에 의해 다른 장치는 불필요하게 되어 관찰정밀도의 향상, 작업의 효율화가 가능하고 다른 장치로 이동하는 동안의 오염을 방지할 수 있다. 도 62에서는 검사의 처리계, 조명계는 생략하고 있다. 관찰계용의 조명계는 셔터기구(6222)를 갖는 투과조명계(6221), 하프미러(6212)와 그 구동수단(6213)을 갖는 조사조명계(6211), 레이저 조명수단에 의한 사방조명계(6231)이 도시되어 있다. 사방조명계(6231)은 표면으로 부터의 검사용 사방조명계(도 1의 (2)와 (20))가 가시광의 파장영역에 없는 경우에 마련해야 하지만, 표면으로 부터의 검사용 사방조명계가 가시광의 파장영역에 있는 경우에는 그것으로 대용할 수 있다. 상기 관찰용 조명은 필요에 따라서 전환되고 조합되어 사용된다. 조명된 이물등의 결함의 검출위치의 상은 대물렌즈(41)에서 집광되고, 구동수단(6203)에 의해 전환되는 미러(6202)를 거쳐서 TV카메라나 육안 등의 관찰수단(6201)에 의해 관찰된다. 또, 관찰계중에는 검사시와 마찬가지로 공간필터(6232)가 필요에 따라서 구동수단(6233)에 의해서 삽입된다.

도 62중에는 페리클막용의 검사유닛(6251)도 아울러 도시하였다. 페리클이나 레티클등의 이면(비회로패턴면)의 검사에는 회로패턴면과 같은 고감도는 요구되지 않으므로, 별도로 저감도이면서 간이하고 고속인 검사유닛을 마련하는 구성으로 하면 검사시간의 단축 및 장치구조의 간이화로 된다. 또, 회로패턴이 형성되기 이전의 경면형상 레티클의 기판(예를 들면 유리기판이나 그 위에 금속박막을 성막한 상태의 기판)의 검사에서는 이물등의 결함의 검출의 장해로 되는 회로패턴이 존재하지 않으므로, 간이한 구성으로 고속에서도 고감도인 검출유닛을 구성할 수 있으므로 별도로 장치내에 경면형상 레티클 검사유닛을 마련해도 좋다.

레티클 검사장치의 동작에 대해서 도 4∼도 10을 참조해서 설명하고, 도 1과 동일 또는 대응하는 부분에는 동일부호를 붙인다. 도 4는 레티클 주사방법을 설명하는 도면, 도 5는 회로패턴의 각을 이루는 부분을 설명하는 평면도, 도 6의 (a)∼(c)는 푸리에 변환면상의 회절광 및 산란광의 분포상황을 도시한 도면, 도 7a는 회로패턴의 코너부를 도시한 부분단면도, 도 7b는 도 7a의 CO부의 확대도, 도 8은 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광을 검출하는 경우에 발생하는 산란광 검출신호와 회로패턴을 검출하는 경우에 발생하는 검출신호의 관계를 설명하는 그래프, 도 9는 미소회로패턴을 도시한 평면도, 도 10은 이물등의 결함 및 회로패턴의 코너부를 검출할 때 발생하는 검출신호의 레벨을 도시한 그래프이다.

도 4의 (a)에는 고정장치(18)에 의해 Z스테이지(10)상에 고정된 레티클(6)상의 이물등의 결함(70), 회로패턴(80)의 직선부분(81) 및 회로패턴(80)의 코너부(82)가 도시되어 있다.

레티클(6)을 조명계(2)(또는 조명계(20), (3) 및 (30)중의 어느 하나)에서 비스듬하게 조사한다. 직접반사광 및 직접투과광을 집광하지 않는다. 단지 산란광 및 회절광만을 대물렌즈(41)에 의해 집광한다. 조명계(2)(또는 조명계(20), (3) 및 (30)중 어느 하나)에서 방사된 조명광의 주행방향의 수평성분(60)과 수직인 방향으로 각도θ=0°로 연장하는 회로패턴(80)의 에지(이하, 0도 에지라 한다)에서 회절된 회절광만이 대물렌즈(41)의 푸리에 변환면상에 도 6에 도시한 바와 같이 띠형상으로 초점맞춤된다. 회로패턴(80)의 에지의 각도θ는 0°, 45°또는 90°이다. 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 45°의 에지에서 회절된 회절광b 및 90°의 에지에서 회절된 회절광c는 대물렌즈(41)상에 입사되지 않으므로, 레티클의 검사에 영향을 미치지 않는다. 이물등의 결함(70)에서 산란된 산란광은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 푸리에 변환면의 전역에 걸쳐 산란된다. 따라서, 푸리에 변환면상에 배치되고 띠형상의 차광부 및 이 차광부와는 반대측에 배치된 광투과부를 각각 갖는 공간필터(44)와 (444)에 의해 도 4의 (a)에 도시된 0°패턴에서 회절된 회절광a를 차광하는 것에 의해서 이물등의 결함(70)을 회로패턴(80)과 변별할 수 있게 된다. 또, 푸리에 변환면은 여기에서 설명하는 바와 같이 대물렌즈 후방에 생길뿐만 아니라 대물렌즈의 입사 퓨필(pupil)면에도 생기므로, 대물렌즈의 바로앞에 공판필터를 배치할 수도 있다. 이 경우, 렌즈계를 경유하지 않으므로 검출광의 파장에 의한 수차가 없고 모든 파장의 푸리에 변환면이 동일평면으로 되는 이점도 있다.

또, 여기에서 푸리에 변환면상에서 직접 검출하지 않는 것은 후술하는 바와 같이 푸리에 변환상을 다시 역푸리에 변환한 상(像)의 면상에서 검출시야를 작게 해서 검출하는 쪽이 고감도의 검출이 가능하게 되기 때문이다. 그러나, 역푸리에 변환은 수학적인 연산이므로, 푸리에 변환면상에서 푸리에 변환상의 진폭과 위상차의 양을 직접 검출하고, 계산기로 역푸리에 연산을 실행해서 검출해도 좋다. 또, 이 경우, 계산기 처리에 의하기 때문에, 공간필터링의 자유도가 증가하는 이점도 있다.

따라서, 이 검출광학계(4)는 고NA를 갖게 된다. NA=0. 5이면, 검출광학계(4)의 개구면적은 종래의 저NA(NA=0. 1)를 갖는 검출광학계의 개구면적의 약 20배로 된다. 회로패턴(80)의 코너부(도 4의 (d))에서 산란된 산란광은 직선공간필터로는 완전히 차광할 수 없다. 따라서, 10×20㎛²의 검출화소를 검출에 사용하는 경우(도 4의 (b)), 여러개의 코너부에서 산란된 산란광이 화소내로 입사하는 이물등의 결함만을 검출하는 것이 불가능하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 고분해능의 2×2㎛²화소를 사용하여(도 4의 (d)) 각각 회로패턴(80)에서 산란된 산란광 및 회절된 회절광의 영향을 가능한 한 완전하게 배제한다. 화소크기는 반드시 2×2㎛²일 필요는 없다. 화소크기는 회로패턴(80)의 가장 작은 부분의 크기L보다 작으면 좋다. 0. 8㎛프로세스 LSI를 제조할 때 1/5의 축소율을 갖는 스테퍼로 레티클을 노출시키는 경우, 0. 8×5=4㎛²이하의 화소가 적합하고, 0. 5㎛ 프로세스LSI를 제조할 때에는 0. 5×5=2. 5㎛²이하의 화소가 적합하다.

실질적으로, 화소의 크기는 회로패턴의 코너부에서 산란된 산란광의 영향을 최소한으로 줄일 수 있는 값이라면 상기한 크기보다 크게 해도 좋고 작게 해도 좋다. 구체적으로, 화소크기는 최소 회로패턴부의 크기와 거의 동일한 것이 바람직하다. 화소크기가 최소 회로패턴부의 크기정도의 크기이면, 1화소에 2개 미만의 코너부만이 대응되어 도 10에 도시된 실험결과에서도 명확한 바와 같이 화소크기는 충분히 작다. 64M DRAM 제조용의 레티클을 검사하기 위해서는 1㎛²∼2㎛²정도의 화소크기가 적합하다.

도 7a에 도시된 회로패턴(80)의 코너부(82)는 도 7b에 도시한 바와 같이 연속적인 곡선에지(820)으로 구성되어 있으므로, 코너부(82)에서 회절된 회절광d는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 푸리에 변환면상으로 산란되고, 공간필터(44) 및 (444)는 이 회절광d를 완전하게 차광할 수 없게 된다. 이 때문에, 여러개의 코너부(82)에서 회절된 회절광이 검출기(51) 또는 (551)로 입사하면, 도 8에 도시한 바와 같이 검출기(51) 또는 (551)의 출력V가 증가해서 이물등의 결함(70)을 회로패턴(80)에서 변별할 수 없게 된다. 도 8에 도시한 바와 같이 여러개의 코너부(82)를 검출할 때 발생하는 검출기(51) 또는 (551)의 출력(822)는 1개의 코너부(82)를 검출할 때 발생하는 검출기의 출력(821)보다 높게 된다. 검출기(51) 또는 (551)의 출력을 점선으로 나타낸 2진화 스레쉬홀드값(90)을 사용하여 2진화 처리하면, 이물등의 결함(70)을 나타내는 검출기(51) 또는 (551)의 출력(701)을 여러개의 코너부(82)를 나타내는 검출기(51) 또는 (551)의 출력(812)에서 변별할 수 없게 된다,

도 8에서 설명한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 대물렌즈(41) 및 결상렌즈(45)의 수단에 의해 검출기(51) 또는 (551)상에 검사시야(15)를 결상하고, 검출기(51) 또는 (551)의 크기와 결상 배율을 선택적으로 결정하는 것에 의해, 검출시야(15)의 크기(예를 들어, 2㎛×2㎛)를 임의로 결정하여 여러개의 코너부(82)에서 회절된 회절광이 검출기(51) 또는 (551)에 동시에 입사하지 않도록 한다. 그러나, 이러한 구성은 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함을 회로패턴(80)의 코너부(82)에서 변별하기에는 그다지 효과적이지 않다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이 회로패턴(80)의 통상의 구조부분의 크기부(83)보다도 작은 서브미크론정도의 크기부(84)에서 회절된 회절광의 움직임이 이물등의 결함(70)에 의해 산란된 산란광과 동일하므로, 이물등의 결함(70)을 미소한 회로패턴에서 변별하는 것이 곤란하다.

본 발명의 레티클 검사장치는 서브미크론 정도의 크기부(84)를 갖는 미소한 회로패턴에 있어서도 이물등의 결함(70)을 검출하는 것이 가능하다. 도 10에 있어서, (701), (702)는 서브미크론 정도의 크기의 미소한 이물등의 결함(70)에서 산란된 산란광의 검출시에 발생하는 검출신호(864), (874), (865), (875), (866), (876), (867) 및 (877)은 0°, 45°및 90°의 모든 코너부(82)에서 산란된 산란광의 검출시에 발생하는 검출신호, (861), (871), (862), (872), (863) 및 (873)은 서브미크론 정도의 미소한 크기부(84)에서 산란된 산란광의 검출시에 발생하는 검출신호이다. 검출신호(701), (861), (862), (863), (864), (865), (866) 및 (867)은 제1 표면조명계(2)(또는 제1 이면조명계(3))에 의해 투영되고 미소 회로패턴에 의해 산란된 조명광빔을 검출할 때 검출기에서 출력되고, 검출신호(702), (871), (872), (873), (874), (875), (876) 및 (877)은 제2 표면조명계(20)(또는 제2의 이면조명계(30))에 의해 투영되고 미소 회로패턴에 의해 산란된 조명광빔을 검출할 때 검출기에서 출력된다. 예를 들어, 검출신호 (861) ←→ (871)은 각각 제1 표면조명계(2)(또는 제1 이면조명계(3))에 의해 투영되고 미소 회로패턴부에서 산란된 조명광빔을 검출할 때 및 제2 표면조명계(20)(또는 제2 이면조명계(30))에 의해 투영되고 동일한 미소회로패턴부에서 산란된 조사광빔을 검출할 때 검출기에서 출력된다. 도 10에서 명확한 바와 같이, 이물등의 결함(70)의 검출시에 발생하는 검출신호값은 미소 회로패턴부의 검출시에 발생하는 검출신호값보다 조사광빔의 투영방향에 대한 의존도가 적다. 도 10에 있어서, 점선(91)은 2진화의 스레쉬홀드값을 나타낸다.

도 10에서 명확한 바와 같이, 미소 회로패턴부의 검출시에 검출기에서 발생되는 검출신호값은 조명광빔의 투영방향에 대한 의존도가 크고, 조사부분에서 레티클(6)의 표면에 대해 수직방향으로 대칭인 경로를 따라 개별적으로 이동하는 2개의 조명광빔에 의해 레티클(6)의 표면을 비스듬하게 조사하는 경우, 조사부분에서 산란된 2개의 조명광빔의 검출시에 발생하는 검출신호중의 하나는 ●으로 표시한 바와 같이 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광의 검출시에 발생하는 검출신호보다 반드시 작다. 조사부분에서 레티클(6)의 표면에 대해 수직방향으로 대칭으로 배치된 제1 표면조명계(2) 및 제2 표면조명계(20) 또는 조사부분에서 레티클(6)의 표면에 대해 수직방향으로 대칭으로 배치된 제1 이면조명계(3) 및 제2 이면조명계(30)에 의해 조명광빔을 비스듬하게 투영하는 경우, 검출신호는 2개의 표면(이면)조명계중의 하나에 의해 투영되고 이물등의 결함 또는 회로패턴부에서 산란된 산란조사빔의 검출시에 발생하는 검출신호와 다른 하나의 표면(이면)조명계에 의해 투영되고 동일한 이물등의 결함 또는 동일한 회로패턴부에서 산란된 산란조사빔의 검출시에 발생하는 검출신호의 합이다. 이것에 의해, 회로패턴을 조사하는 조도보다 높은 조도로 이물등의 결함을 조사할 수 있으므로, 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함(70)을 회로패턴(80)에서 변별할 수 있게 된다.

이물등의 결함(70)에 의해 산란된 산란광을 검출하는 경우, 마이크로컴퓨터(54)는 X스테이지(10) 및 Y스테이지(11)의 각각의 위치정보, 대응하는 화소의 위치에 따라 계산되는 이물등의 결함(70)의 위치정보 및 검출기(51) 및 (551)의 검출신호를 포함하는 이물등의 결함데이타를 기억장치내에 기억하고, 이물등의 결함 데이타를 CRT등의 표시수단(55)상에 표시한다.

즉, 상술한 바와 같이 도 10에서 동일한 회로패턴이라도 조사되는 방향에 따라 산란광의 출력이 크게 다르다는 것이 판명되고, 또 레티클(6)의 면상에서 180°방향을 어긋나게 하고 대향하는 2방향의 사방(斜方)에서 조명하는 경우, 어느 한쪽측의 산란광의 출력값은 도면중 ●로 표시한 바와 같이, 디프 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함으로 부터의 출력값보다 반드시 작다는 것을 알 수 있다.

이 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이 레티클(6)의 면상에서 180°방향을 어긋나게 하고 대향하는 2방향의 사방에서 동시에 조명한 경우, 입자 및 회로패턴의 검출출력은 각각의 조명에 의한 검출출력의 합으로 밖에 되지 않아 역시 스레쉬홀드값으로 2진화하는 것은 곤란하지만, 대향하는 조명에 의한 산란광을 각각 별도의 2개의 검출기로 검출하고 각각을 별도의 2진화 판정회로에 의해 스레쉬홀드값(91)로 2진화하면, 이물등의 결함의 결함인 경우에는 2개의 판정결과가 양쪽 모두 1로 되고, 회로패턴인 경우에는 2개의 판정결과중 어느 한쪽만이 1로 되거나 또는 양쪽 모두 0으로 되거나 한다. 이것에 의해, 2진화 판정회로의 판정결과의 논리곱을 취하면, 디프 서브미크론 정도의 크기의 이물등의 결함을 포함하는 이물등의 결함(70)을 회로패턴에서 분리해서 검출할 수 있다.

상기 논리곱회로에 의한 검출을 실현하기 위해서는 대향하는 조명에 의한 산란광을 분리해서 검출하는 구성을 갖을 필요가 있다. 표면측에 배치된 조명계(2) 및 조명계(20)에서 광원의 파장을 변경하여 파장분리(색분리)를 실행하거나 또는 광원의 편광특성을 변경하여 편광분리를 실행하는 등의 구성이 고려된다. 그러나, 상술한 페리클 유지프레임에 의한 셰이딩의 문제때문에 표면측에 배치된 조명계(2) 및 조명계(20)에서 레티클의 전면에 대해서 대향하는 조명을 실행할 수 없다는 문제를 갖는다(도 37의 영역(3724) 및 영역(3704)에서는 페리클 유지프레임의 영향에 의해 대향하는 조명을 실행할 수 없다). 그래서, 본 발명에서는 다음의 점에 착안하였다. [1] 검출감도가 얻어지는 것은 이물등의 결함으로 부터의 산란광의 출력이 작은 레티클의 광투과부분상(유리부분상)이고, 레티클의 차광부분(크롬등의 금속박막부분상)의 이물등의 결함은 산란광의 출력이 커서 상기 논리곱에 의한 검출은 불필요하다. [2] 표면측의 조명계의 광원과 이면측의 조명계의 광원에서는 파장이 다르다. [3] 표면과 이면에서 대향하는 조명을 실행하면 페리클 유지프레임의 영향을 피해서 전면을 조명할 수 있다(후술).

즉, 레티클의 광투과부분상의 이물등의 결함에 대하여 표면측과 이면측에서 대향하는 조명계, 구체적으로는 조명계(2)와 조명계(30), 또는 조명계(20)과 조명계(3)에 의해 조명을 실행하고, 파장분리에 의해 대향하는 각각의 조명계에 의한 산란광 검출값의 2진화 판정을 실행하는 구성으로 하였다.

도 71, 도 72는 그 효과를 설명하기 위한 단면도로서, 도면중(6901)은 레티클등의 포토마스크의 유리기판, (6904)는 회로패턴면을 표면측에서 조명하는 파장λ1의 사방조명광, (6905)는 회로패턴면을 이면측에서 사방조명광(6904)와 180°상대해서 조명하는 파장λ2의 사방조명광, (6902), (7002)는 회로패턴의 에지부분, (6942)는 표면측의 사방조명광(6904)에 의해서 회로패턴의 에지부분(6902)에서 발생하는 산란광, (6952)는 이면측으로 부터의 사방조명광(6905)에 의해서 회로패턴의 에지부분(6902)에서 발생하는 산란광, (7042)는 표면측의 사방조명광(6904)에 의해서 회로패턴의 에지부분(7002)에서 발생하는 산란광, (7052)는 이면측으로 부터의 사방조명광(6905)에 의해서 회로패턴의 에지부분(7002)에서 발생하는 산란광, (6903), (7003)은 0. 3㎛정도의 크기의 이물의 모델인 표준입자, (6943)은 표면측의 사방조명광(6904)에 의해서 표준입자(6903)에서 발생하는 산란광, (6953)은 이면측으로 부터의 사방조명광(6905)에 의해서 표준입자(6903)에서 발생하는 산란광, (7043)은 표면측의 사방조명광(6904)에 의해서 표준입자(7003)에서 발생하는 산란광, (7053)은 이면측으로 부터의 사방조명광(6905)에 의해서 표준입자(7003)에서 발생하는 산란광을 나타내고 있다.

레티클등의 포토마스크의 회로패턴과 같이 미소하면서도 단면구조를 갖는(두께가 있는) 회로패턴에서는 사방조명의 방향에 따라서 발생하는 산란광의 강도가 크게 변화한다. 예를 들면, 도 71에서는 회로패턴의 에지부분으로 부터의 산란광은 사방조명광(6905)에 의한 조명에서 발생하는 산란광이 크고, 반면 사방조명광(6904)에 의한 조명에서 발생하는 산란광은 작다. 또, 이물과 같이 미소한 물체로서 명확한 이방성을 나타내지 않는 물체로 부터의 산란광은 큰 변화를 나타내지 않는다.

그 상태는 도 71중의 산란광의 검출출력(V)를 도시한 그래프와 같이 되고, 사방조명(6905)에 의한 산란광에서는 표준입자로 부터의 산란광(6953)보다도 회로패턴으로 부터의 산란광(6952)쪽이 커서 단순한 2진화 스레쉬홀드값Th2로는 이물등의 결함만을 검출할 수는 없다. 그러나, 사방조명광(6904)에 의한 산란광에서는 표준입자로 부터의 산란광(6943)쪽이 회로패턴으로 부터의 산란광(6942)보다 커서 단순한 2진화 스레쉬홀드값Th1로 이물만을 검출할 수 있다.

도 71의 경우의 방향의 회로패턴(6902)에서는 사방조명광(6904)에 의한 산란광을 검출하면 좋지만, 회로패턴의 에지의 방향은 하나 더 있고 그 경우의 상태를 도 72에 도시한다.

도 72에서는 회로패턴의 에지부분으로 부터의 산란광은 사방조명광(6904)에 의한 조명에서 발생하는 산란광이 크고, 반면 사방조명광(6905)에 의한 조명에서 발생하는 산란광은 작다. 또, 이물과 같이 미소한 물체로서 명확한 이방성을 나타내지 않는 물체로 부터의 산란광은 큰 변화를 나타내지 않는다.

그 상태는 도 72중의 산란광의 검출출력(V)를 도시한 그래프와 같이 되고, 사방조명광(6904)에 의한 산란광에서는 표준입자로 부터의 산란광(7043)보다도 회로패턴으로 부터의 산란광(7042)쪽이 커서 단순한 2진화 스레쉬홀드값Th1로는 이물만을 검출할 수는 없다. 그러나, 사방조명광(6905)에 의한 산란광에서는 표준입자로 부터의 산란광(7053)쪽이 회로패턴으로 부터의 산란광(7052)보다 커서 단순한 2진화 스레쉬홀드값Th2로 이물등의 결함만을 검출할 수 있다.

도 72의 경우의 방향의 회로패턴(7002)에서는 사방조명광(6905)에 의한 산란광을 검출하면 좋지만, 도 71의 경우 및 도 72의 경우는 검사중에 임의로 나타나기 때문에 어느 한쪽을 선택적으로 검출하는 구성으로는 할 수 없다. 그래서, 본 발명에서 고안된 검출방식에서는 도 71과 도 72의 어느쪽의 경우라도 이물에 관해서는 2개의 사방조명광(6904), (6905)의 양쪽의 검출결과에 있어서 2진화 스레쉬홀드값Th1, Th2의 양쪽보다 산란광이 크게 되어 있고, 또 회로패턴에 관해서는 2진화 스레쉬홀드값Th1, Th2의 양쪽보다 산란광이 크게 되는 일은 없다. 이 때문에, 사방조명광(6904), (6905)에 의한 산란광을 각각 검출하고, 각각을 2진화 스레쉬홀드값Th1, Th2에 의해 2진화해서 그 논리곱을 구하면, 이물로부터의 산란광만을 검출할 수 있다.

또, 이 동작은 2개의 사방조명광(6904), (6905)의 광원의 파장을 다른 것으로 해두면 그 산란광을 색분리필터등에 의해 간단히 분리할 수 있으므로, 2개의 사방조명광(6904), (6905)에 의한 검출을 동시에 실행할 수 있어 검출판정도 실시간으로 실행할 수 있다는 특징을 갖는다.

도 39는 도 38과 마찬가지로, 도 1중의 레티클(6), 페리클(7), 조명계(2)에 의한 사방조명광(3802), 조명계(20)에 의한 사방조명광(3820), 조명계(3)에 의한 사방조명광(3803) 및 조명계(30)에 의한 사방조명광(3830)과 검사시야(=조명위치)(15)와의 관계를 도시하고 있다. 도 39의 (a)는 도 40에 도시한 페리클 유지프레임의 중심선(4001)을 경계로 해서 분할된 영역(4024)를 검사하는 경우의 조명상황을 나타내고, 표면측, 이면측에서 대향하는 한쌍의 조명계에 의한 사방조명광(3820) 및 사방조명광(3803)에 의한 조명이 실행되고 있는 상황을 나타내고 있다. 검사의 진행과 함께 스테이지가 Y축의 정방향으로 보내지면, 도 40중의 영역(4004)에서는 잠시후 도 39의 (b)의 상태로 되고, 표면측, 이면측에서 대향하는 한쌍의 조명계에 의한 사방조명광(3820) 및 사방조명광(3830)에 의해 조명이 실행된다. 영역을 2개로 분할해서 조명의 조를 전환하는 것은 페리클 유지프레임(3807)에 의한 셰이딩을 피하기 위해서이고, 따라서 전환의 타이밍은 반드시 페리클 유지프레임의 중심선(4001)을 경계로 해서 실행될 필요는 없다.

이상의 조명방식에 대한 검출결과의 신호처리의 블럭도를 도 41에 도시한다. 도 41은 도 1중의 신호처리계(5)의 부분을 도시한 도면으로서, 도 1과 동일한 번호의 것은 동일한 것을 나타낸다.

이면측의 사방조명계(3)(도 41에서는 생략) 또는 사방조명계(30)(도 41에서는 생략)에 의한 산란광은 파장분리미러(42)(도 41에서는 생략)을 투과해서 검출기(51)에 의해 검출된다. 표면측의 사방조명계(2)(도 41에서는 생략) 또는 사방조명계(20)(도 41에서는 생략)에 의한 산란광은 파장분리미러(42)(도 41에서는 생략)에서 반사되고 검출기(551)에 의해 검출된다.

검출기(51)의 검출출력(4101)의 2진화 판정결과인 2진화 판정회로(52)의 논리출력(4103)과 검출기(551)의 검출출력(4111)의 2진화 판정결과인 2진화 판정회로(552)의 논리출력(4113)과의 논리곱출력, 즉 논리곱회로(57)의 출력(4102)가 이물등의 결함의 검출판정결과로 된다. 또, 출력(4102)에는 논리레벨의 판정결과 뿐만 아니라 검출값도 출력하는 쪽이 좋은 것은 앞에서도 기술하였다. 그리고, 최종적인 판정결과에 논리레벨의 판정결과 뿐만 아니라 검출값도 출력하는 쪽이 좋은 것은 다음에 기술하는 것에도 공통이다.

이 경우, 도 69에 도시한 바와 같은 구성으로 된다. 2진화회로(6701)에는 이면측 조명에 의해서 발생한 산란광의 검출(이것을 「이면측 조명에 의한 검출」이라 하고, 표면측 조명의 경우도 마찬가지이다)용의 스레쉬홀드값(6702)가 미리 설정된다. 또, 2진화회로(6711)에는 표면측 조명에 의한 검출용의 스레쉬홀드값(6712)가 미리 설정된다. 그리고, 2진화회로(6701)에는 이면측 조명에 의한 검출값(6703)이, 또 2진화회로(6711)에는 표면측 조명에 의한 검출값(6713)이 입력되어 2진화 판정된다. 각각의 판정결과는 논리곱수단(6721)에서 연산되고, 결과가 논리레벨 1인 경우에 데이타 셀렉터(6731)에서 표면측 조명에 의한 검출값(6732)가 검출결과로서 출력된다. 이 경우, 검출결과의 출력은 이면측 조명에 의한 검출값이라도 좋다.

단, 지금까지 기술한 구성이면 레티클등의 포토마스크의 광투과부분상의 이물등의 결함에 대해서는 유효하지만, 차광부분상의 이물등의 결함의 검출에서는 다음과 같은 문제를 발생한다. 즉, 차광부분상의 이물등의 결함은 이면측으로 부터의 조명이 미치지 않기 때문에 이면측으로 부터의 조명에 의해 산란광이 발생하지 않는다. 따라서, 큰 치수의(즉 검출할 필요가 있는) 이물등의 결함이 표면측으로 부터의 조명에 의해 큰 산란광을 발생하고, 도 69에 있어서의 2진화회로(6711)의 출력이 논리레벨 1로 된 점에서 2진화회로(6701)의 출력은 논리레벨 1로는 되지 않아 이물등의 결함이라 판정되는 일은 없다.

그래서, 이것을 방지하기 위해, 표면측의 조명에 의해 발생한 산란광이 큰 경우에는 이면측으로 부터의 조명에 의해 발생하는 산란광이 없는 경우에도 이물등의 결함이라 판정하도록 할 필요가 있다. 그렇게 하면, 차광부분상의 이물등의 결함은 발생하는 산란광이 작은 미소한 이물등의 결함은 검출되지 않지만, 본원의 작용에 대한 설명부분에서 기술한 이유(차광부분상의 이물등의 결함은 노출시에 전사되지 않고, 광투과부분으로 이동할 가능성이 있는 큰 이물등의 결함만을 검출하면 좋다)에 의해 실용상 지장이 없다.

이 경우의 처리회로의 블럭을 도 74에 도시한다. 도 69의 블럭도와 다른점은 표면측 조명에 의한 검출결과의 2진화회로로서 2진화회로(7201)과 판정결과의 논리합 연산회로(7221)이 부가된 점이다. 2진화회로(7201)에는 표면측 조명에 의한 검출용의 스레쉬홀드값(7212)가 미리 설정된다. 이 스레쉬홀드값(7212)는 다른 한쪽의 스레쉬홀드값(6712)보다 큰 값, 구체적으로는 회로패턴으로 부터의 산란광의 검출값보다 크게 해둔다. 이 스레쉬홀드값을 초과하는 정도의 큰 검출값이 검출된 경우에 2진화회로(7201)은 논리레벨 1을 출력한다. 2진화회로(7201)의 출력과 논리곱회로(6721)의 출력은 논리합 연산회로(7221)에 의해 논리합이 연산되고, 그 결과가 논리레벨 1인 경우에 데이타 셀렉터(6731)에 의해 표면측 조명에 의한 검출값(6732)가 검출결과로서 출력된다. 이 경우, 검출결과로서 출력되는 것은 표면측 조명에 의한 검출값에 한정된다. 왜냐하면, 차광부분상의 이물등의 결함에서는 이면측조명에 의한 검출결과는 얻어지지 않기 때문이다.

또, 예를 들면 도 46에 도시한 바와 같이 논리곱처리회로(57) 또는 논리곱처리회로(57)의 주변을 구성하면, 논리곱연산기(4157)의 입력의 한쪽을 전환수단(4133)에 의해서 검출결과(4103)으로 전환하면, 출력(4102)에는 논리곱방식에 의한 검출판정결과가 얻어지고, 또 논리곱연산기(4157)의 입력의 한쪽을 전환수단(4133)에 의해서 논리레벨 1입력(4123)으로 전환하면, 출력(4102) 및 (4112)에는 논리곱방식을 사용하지 않는 검출방식의 검출결과가 얻어지고, 필요에 따라서 검사장치의 검출방식을 선택할 수 있다. 그 경우, 도 41에 도시한 구성은 도 47과 같이 된다. 또, 도 46의 목적은 동일장치라도 전환에 의해 검출방식을 선택가능하게 하는 점에 있으므로, 목적이 달성되는 것이라면 물론 소프트웨어처리에 의한 것 등 다른 구성이라도 상관없다.

이상의 구성에서 이물등의 결함으로 부터의 산란광이 검출되었다고 판정된 경우, 검출시의 X스테이지(10) 및 Y스테이지(11)의 위치정보 이외에 검출기(51), (551)이 단소자가 아닌 경우에는 그 소자중의 화소위치에서 계산되는 이물등의 결함(70)의 위치정보 및 검출기(51), (551)의 검출출력값(4101), (4111)이 이물등의 결함 데이타로서 마이크로컴퓨터(54)가 관리하는 메모리에 기억됨과 동시에, 상기 기억내용이 연산처리되어 CRT등의 표시수단(55)에 표시된다.

어레이형 검출기의 각 화소의 출력에 따라 이물등의 결함의 검출 및 판정을 실행하는 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.

2×2㎛²의 화소를 갖는 검출기로 이물등의 결함의 검출 및 판정을 실행하는 것으로 한다. 그 때, 도 26에 도시한 바와 같이 이물등의 결함이 4개의 화소에서 검출되면, 이물등의 결함에 의해 산란된 산란광은 여러개의 화소로 분산되어 버리고, 각 화소의 출력은 1개의 화소에서 이물을 검출한 경우에 얻어지는 출력의 1/2∼1/4(실질적으로는 화소간의 크로스토크의 영향으로 약 1/3)정도로 되어 결과적으로 이물등의 결함의 검출율이 저하해 버린다. 또, 검출기의 화소와 미소한 이물등의 결함과의 위치관계는 미묘하고 또한 매우 변화하기 쉬워 검사를 실행할 때마다 변화하므로, 검사의 재현성을 저하시킨다. 이러한 문제점은 이물등의 결함이 4개의 화소에서 검출되는 경우 뿐만 아니라 이물이 3개의 화소 또는 2개의 화소에서 검출되는 경우에도 발생한다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 도 27에 도시한 바와 같이 1×1㎛²의 화소를 사용하고, 각각의 인접하는 4개의 1×1㎛²화소에서 출력된 검출신호를 전기적으로 가산하여 2×2㎛²화소의 검출신호를 시뮬레이트한다. 중복된 4개의 화소군a, b, c, d의 각각의 인접하는 4개의 화소의 각 검출신호의 합을 계산하고, 출력의 최대합 즉 도 27의 화소군의 화소출력의 총합을 2×2㎛²화소의 출력의 대표출력으로 해서 이물등의 결함 검출신호로서 사용한다. 이러한 이물등의 결함 검출방법에 있어서, 이물등의 결함을 나타내는 검출신호는 ±10%이내이고, 모든 이물등의 결함에 대한 검출반복성은 80%이상이다.

도 28은 4화소가산회로의 블럭도이다. 이 4화소가산회로는 1㎛²화소를 512개 배열해서 얻어진 1차원형 촬상소자와 함께 사용되고, 기수번째 화소의 출력(2503) 및 우수번째 화소의 출력(2502)가 따로따로 출력된다. 1화소씩 4방향으로 시프트된 4개의 1×1㎛²화소(2×2화소)의 출력은 256스테이지(段)의 시프트 레지스트(2501), 1스테이지의 시프트 레지스터(2504) 및 가산기(2505)∼(2508)에 의해 가산되고, 제산기(2509)∼(2512)에 의해 화소출력의 가산값의 평균값을 측정한다. 최대값 선택회로(2513)은 4개의 평균값중에서 최대 평균값을 이물등의 결함 검출신호(2514)로서 선택한다.

이와 같이 구성하면, 판정에 필요한 2㎛단위로 판정결과가 출력되고, 데이타량이 1/4로 되어 있으므로, 이 이후의 처리회로에서 필요한 신호처리의 속도가 1/4로 감소하고, 회로설계상 및 회로동작상 유리하게 된다. 이와 같은 구성에 의해 안정한 이물등의 결함의 검출이 가능하게 된다.

이상의 예에서는 4화소의 가산 또는 평균처리는 검출화소간에 걸친 검출결과의 출력저하의 방지책이므로, 처리화소는 4화소보다 많은 화소로 처리해도 상관없고, 효과가 바라는 목적을 달성할 수 있는 것이라면 2화소 또는 3화소의 처리라도 상관없다. 도 67에 2화소가산의 경우에 관해서 그의 1예를 도시한다. 동일도면에서는 화소의 형상이 정방형이 아니라 장방형으로 되어 있다. 이것은 장방형 형상을 한 검출기 또는 스테이지의 전송속도를 검출기의 축적시간에 비해서 빠르게 하는 것에 의해 실현할 수 있다(예를 들면, 시료상에서 1㎛×2㎛의 화소를 형성하고자 하는 것이라면, 시료상의 크기1㎛×1㎛의 검출기에 의해 축적시간T 동안에 2㎛스테이지를 보내면 실현할 수 있다). 그리고, 도 67에 도시한 바와 같이 2화소를 가산해서 처리를 실행하면 좋다.

동일도면의 실시예에서는 도면중 b2의 타이밍에서,

(a1+a2)/2

(a2+a3)/2

(b1+b2)/2

(b2+b3)/2

(a1+b1)/2

(b1+c1)/2

(a2+b2)/2

(b2+c2)/2

를 연산하고, 그 중의 최대값을 검출결과로서 출력한다. 즉, 4화소의 경우와 마찬가지로 가산값의 평균값의 최대값을 구하고 있다. 2화소가산은 4개의 화소에 걸친 이물의 출력저하를 방지하는 효과가 작아지지만, 4화소 가산에 비해서 스테이지의 전송속도가 빠르므로 검사속도가 향상한다.

그런데, 상기 예에서는 검출판정을 실행하는 화소치수(2㎛×2㎛)에 비해서 검출해야할 이물등의 결함의 치수는 작다(예를 들어 0. 5㎛). 이와 같은 경우에는 4화소 가산처리전의 검출기의 1화소(상기 예에서는 1㎛×1㎛)중에 이물등의 결함이 포착되기만 하면, 이물등의 결함으로 부터의 검출출력은 4화소 가산처리의 전후에서 동일하다(왜냐하면 4화소 가산방식은 상술한 바와 같이 1화소에서 포착되지 않고 여러개의 화소에 걸쳐져 있는 경우의 보상을 위한 방식이기 때문이다). 이 경우, 회로패턴으로 부터의 산란광은 검출기의 화소의 면적(화소치수)이 작을 수록 1화소중에 들어가는 회로패턴 코너부분 갯수(또는 면적)가 감소하기 때문에, 회로패턴으로 부터의 산란광이 감소하는 것을 고려하면 화소치수 자체는 작을 수록 바람직하고, 보다 고감도인 이물등의 결함의 검출이 가능하게 된다. 따라서, 4화소 가산처리방식은 검출의 안정성과는 반대로 검출감도에 대해서 희생을 치루고 있다고도 할 수 있다. 희생을 치룬후에 검출감도가 충분하다면 이 문제에 대해서 새로운 고안을 실행할 필요는 없지만, 프로세스 조건의 변화나 노출방식의 변화에 추종해서 보다 유연한 검출감도를 갖는 검사기술로 하기 위해서는 이 문제에도 배려를 하는 것이 필요하다.

이 문제에 대해서는 4화소 가산처리를 실행한 고안정 검출모드와 4화소 가산처리를 실행하지 않는 고감도 검출모드를 선택가능하게 하는 것에 의해, 필요로 되는 성능에 따라서 검출방식을 전환하면 좋다.

또, 상기 2개의 모드는 4화소 가산처리의 전후에서 이물등의 결함의 검출판정을 실행하면 동시에 동작가능하다는 것에 착안하여, 본 발명에서는 도 42에 도시한 바와 같은 구성으로 고안정 검출과 고감도 검출을 실행하는 구성을 고안하였다.

도 42에서는 검출기(51) 또는 검출기(551)에 의해 검출된 신호는 4화소 가산회로(114) 또는 4화소 가산회로(124)에 의해 처리가 실행된 결과의 검출판정(2진화)회로(52) 또는 검출판정(2진화)회로(552)에 의해 검출판정됨과 동시에 4화소 가산처리를 실행하지 않는 결과의 검출판정(2진화)회로(53) 또는 검출판정(2진화)회로(553)에 의해 검출판정된다. 이 결과를 컴퓨터(54)에 입력, 저장하고, 표시수단(55)에 표시한다.

또, 이물등의 결함의 검출을 달성하기 위해서는 검출판정(2진화)회로(52) 또는 검출판정(2진화)회로(552)에 의해 검출되거나 또는 4화소 가산처리를 실행하지 않는 결과의 검출판정(2진화)회로(53) 또는 검출판정(2진화)회로(553)에 의해 검출되면 좋으므로, 도 43과 같이 각각의 검출결과를 논리합회로(56) 또는 논리합회로(556)으로 연산하고, 이 결과를 컴퓨터(54)에 입력, 저장하도록 하면 회로상에서 이물등의 결함검출의 데이타량을 작게 할 수 있다. 이 경우, 4화소 가산결과가 본 실시예의 4화소 가산처리와 같이 최대값으로 얻어지고 데이타량이 감소하고 있는 경우에는 단순하게 4화소 가산을 실행하고 있지 않은 결과와 논리합을 연산하는 것이 곤란하게 된다. 이 경우에는 도 68에 도시한 바와 같이 가산처리를 실행하지 않은 상태에서의 4화소의 최대값을 구하는 처리를 실행하고, 데이타량을 1/4로 저감해두면 논리합을 연산하기 쉬워진다. 여기에서는 도면중 b2의 타이밍에서,

a 1

a 2

a 3

a 4

중의 최대의 것을 검출결과로서 출력한다.

또, 검출결과의 출력에 논리레벨의 판정결과 뿐만 아니라 검출값도 출력하는 쪽이 좋다는 것은 논리곱연산과 마찬가지로 논리합연산에도 적용된다.

이 경우, 도 70에 도시한 바와 같은 구성으로 된다. 2진화 판정회로(6801)에는 4화소 가산처리를 실행하지 않는 검출용 스레쉬홀드값(6802)가 미리 설정된다. 또, 2진화 판정회로(6811)에는 4화소 가산처리를 실행한 검출용의 스레쉬홀드값(6812)가 미리 설정된다. 그리고, 2진화 판정회로(6801)에는 4화소 가산처리를 실행하지 않는 검출값(6803)이, 또 2진화 판정회로(6811)에는 4화소 가산처리를 실행한 검출값(6813)이 입력되어 2진화 판정된다. 각각의 판정결과는 논리합수단(6821)에 의해 연산되고, 그 결과가 논리레벨 1인 경우에 데이타 셀렉터(6831)에서 4화소 가산처리를 실행한 검출값(6832)가 검출결과로서 출력된다.

도 42와 같이, 논리합회로(56) 또는 논리합회로(556)을 마련하지 않는 경우에는 표시수단(55)에 표시하기 전에 소프트웨어적으로 이물등의 결함검출 데이타의 논리합을 연산하는 것이 바람직하다.

또, 상술한 논리곱을 사용한 검출을 실행하지 않는 경우에는 도 44와 같이 검출판정(2진화)회로(52), 검출판정(2진화)회로(552), 검출판정(2진화)회로(53) 및 검출판정(2진화)회로(553)의 결과를 논리합회로(5556)에 의해 연산하거나 또는 소프트웨어적으로 연산하는 구성도 가능하다.

또, 논리곱을 사용한 검출을 실행하는 경우에는 도 45와 같이 논리합회로(56) 및 논리합회로(556)의 출력을 논리곱회로(57)에 의해 연산하면 좋다. 이 경우의 논리곱연산은 이물등의 결함의 검출의 최종결과이므로, 검사의 진행과 동시에 실행되는 것이 바람직하고, 소프트웨어에 의한 연산보다는 회로에 의한 연산쪽이 실제적이다.

본 발명의 레티클 검사장치는 검출 광학적으로 이물등의 결함만을 현재화하여 검출하고, 검출신호가 스레쉬홀드값보다 큰 경우 검출신호를 2진화해서 이물등의 결함을 검출한다. 그러나, 검출신호는 [1] 화소간 감도의 편차(약 ±15%) 및 [2] 화소간의 레티클상의 조도분포에 기인하는 출력레벨의 편차(셰이딩)에 따라 변화하기 쉽다. 따라서, 도 29에 도시한 바와 같이 각각의 화소는 동일한 이물등의 결함에 대해서 다른 검출신호를 출력하고, 출력신호의 레벨은 Y축 방향에 대한 화소의 위치에 의존하게 된다. 따라서, 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 2진화에 의해 이물등의 결함을 안정하게 검출하는 것이 불가능하다.

본 발명은 미리 표준 레티클(111)(도 1)를 사용하여 상기한 [1]및 [2]의 셰이딩효과를 측정하고(도 30에 있어서 (a)), 측정된 셰이딩효과의 역수를 계산하여 셰이딩 보정데이타를 결정하고(도 30에 있어서 (b)), 셰이딩 효과의 영향을 제거하는 것에 의해서 화소의 각각의 출력에 대해 검출기의 검출신호를 증폭하는 증폭기의 이득(gain)을 제어하고 화소의 보정출력을 얻는다(도 30에 있어서 (c)). 표준레티클(111)은 검사 스테이지부(1)의 Z스테이지(10)상에 탑재 또는 그 근방에 배치해도 좋고, 또는 셰이딩효과의 측정시에만 Z스테이지상에 탑재해도 좋다.

표준 레티클(111)은 미소한 오목볼록의 표면과 균일한 산란특성을 갖는다. 예를 들면, 표준 레티클(111)은 표면에 연삭에 의해 형성된 미소한 오목볼록을 갖는 유리판이라도 좋고, 표면에 특정한 크기의 표준 미립자가 균일하게 부착되어 있는 유리판이라도 좋으며, 또는 스퍼터링에 의해 형성된 알루미늄막이 성막된 판이라도 좋다. 단, 표준 레티클(111)상의 미소한 오목볼록을 화소 1×1㎛²에 대해서 균일하게 가공하는 것은 실질적으로 어렵다. 따라서, 셰이딩 효과의 측정을 여러회 예를 들어 1000회 반복하고, 측정된 데이타의 평균값에 따라서 보정데이타를 결정한다.

미소한 오목볼록을 갖는 표준 레티클(111)의 표면부분에서만 빛을 산란하고 표준레티클(111)의 전체면에서는 빛이 산란되지 않으므로, 측정을 1000회 반복하는 것에 의해 얻어진 측정값의 가산은 표준 레티클(111) 표면의 전체 조사영역에 걸친 1000회의 조도분포의 가산보다 훨씬 작다. 따라서, 측정된 데이타의 총합을 측정의 반복회수로 나누는 것에 의해 얻어진 측정 데이타의 평균값과 같은 단순한 평균값은 너무 작아 연산의 정밀도가 저하한다. 이러한 조건에서, 평균값은 측정된 데이타의 합계를 제수, 예를 들면 측정 반복회수 예를 들어 1000회의 단편인 200으로 나누는 것에 의해 결정하면 좋다.

도 30의 (a) 및 도 30의 (c)의 비교 실험에서 명확한 바와 같이, 약 50%의 셰이딩(도 30의 (a))은 보정에 의해 5%이하로 낮아진다. 검사를 실시할 때마다 보정데이타를 결정하고 갱신하는 것에 의해, 검출광학계 및 조사계의 실행에 따른 시간 의존변수에 기인하는 보정데이타의 변수에 의한 광학성분의 역효과를 제거할 수 있다.

도 31에 도시한 바와 같이, 셰이딩을 보정하는 셰이딩 보정회로는 1차원 촬상소자에 의해 출력된 검출신호를 A/D변환한 8비트값(3212)(256단)에서 암전류부분의 값을 각 화소마다 나타내고, 동기회로(3205)에 의해 제어된 메모리(3206)에서 리드된 데이타를 감산하는 감산회로(3209), 셰이딩 보정배율을 각 화소마다 동기회로(3205)에 의해 제어된 메모리(3207)에서 리드된 데이타에 의해 승산하는 승산회로(3210) 및 1차원 촬상소자에 의해 출력된 검출신호를 A/D변환한 8비트값 3212의 2배의 비트수, 즉 8비트의 2배인 16비트로 제산된 값의 비트수를 초기 비트수 즉 8비트로 복귀시키는 중위비트신호 출력회로(3211)로 이루어진다. 이 셰이딩 보정회로는 디지탈값을 처리하는 디지탈회로이지만, 아날로그 데이타로 보정을 실행해도 좋다.

2㎛이상의 크기의 이물등의 결함을 검출하는데 2×2㎛²의 화소를 사용하면, 이물등의 결함이 검출된 화소수는 검출된 이물등의 결함의 수와 달라지게 된다. 10㎛의 이물등의 결함A를 검출하는데 2×2㎛²의 화소를 사용하면, 25개의 화소(10²/2²=25)수의 검출신호가 출력되고, 검출된 이물등의 결함을 관찰하기 위해서는 25개의 검출신호를 조사해야 한다.

종래의 레티클 검사방법은 소프트 웨어적으로 검출된 이물등의 결함의 화소간 위치관계를 조사하고, 이물등의 결함이 검출된 화소가 서로 인접해 있는 경우에는 그룹처리에 의해 1개의 이물등의 결함을 검출하며, 많은 검출신호를 조사해야 하는 불합리를 회피하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법은 소프트웨어 처리가 필요하고, 많은 검출신호를 처리하기 위해서는 많은 시간 예를 들어 1000개의 검출신호를 처리하는데 약 10분이 필요하게 된다.

본 발명은 전체 검사영역을 동시에 관찰할 수 있는 여러개의 시야블럭, 예를들어 각각 32×32㎛²의 시야블럭으로 분할하고, 각 시야블럭에 대응한 모든 검출신호를 동일한 이물등의 결함을 검출하여 얻은 검출신호로서 간주한다. 이것에 의해 큰 이물등의 결함이라도 그의 형상에 관계없이 시야블럭내에서 관찰, 확인할 수 있게 된다.

블럭처리는 기능적으로 그룹처리와 동일하지만, 블럭처리는 하드웨어에 의해 간단히 달성할 수 있다. 본 발명은 실시간으로 하드웨어에 블럭처리를 실행하여 검사시간을 단축하고, 레티클 검사장치의 스루풋(제조능률)을 향상시킨다. 본 발명의 레티클 검사장치는 종래의 레티클 검사장치에서 필요로 했던 시간의 2/3배의 시간으로 1000개의 검출신호를 검사할 수 있다.

도 32에 따르면, 블럭처리회로는 검출기에서 출력된 검출신호를 그 크기에 따라 3개의 랭크, 즉 큰 이물등의 결함에 대응한 대(大)랭크(큰 이물등의 결함 검출신호), 중간 이물등의 결함에 대응한 중(中)랭크(중간 이물등의 결함 검출신호) 및 작은 이물등의 결함에 대응한 소(小)랭크(작은 이물등의 결함 검출신호)의 검출신호로 분류하고, 256화소(=16×16화소)의 각 화소블럭내의 큰 이물등의 결함검출신호, 중간 이물등의 결함 검출신호 및 작은 이물등의 결함 검출신호의 각각의 수를 카운트하고, 각 화소블럭내의 이물등의 결함의 수가 1이상일 때에만 각 화소블럭내에 포함된 대, 중, 소의 각각의 이물등의 결함의 수, 각 블럭의 화소에서 출력된 신호중의 최대 검출신호 및 기억장치내의 각 블럭의 좌표를 라이트한다.

CPU는 검출될 이물등의 결함의 상한수로서 이물등의 결함의 최대수를 래치(4201)에 설정한다. 이물등의 결함의 수가 최대수를 초과하면, 너무 많은 이물등의 결함을 갖는 레티클의 검사는 더이상 무의미하므로 검사는 중단된다. 카운터는 검출된 이물등의 결함의 수를 카운트하고, 비교기(4211)은 카운터(4221)의 카운트와 래치(4201)에 설정된 최대수를 비교한다. 카운터(4221)의 카운트가 최대수보다 크면 검사는 중단된다.

CPU는 중 및 소의 이물등의 결함A를 나타내는 검출신호와 큰 이물등의 결함을 나타내는 검출신호를 변별하기 위해 래치(4202)에 고(高)스레쉬홀드값을 설정한다. 검출신호의 레벨이 고스레쉬홀드값보다 높은 경우, 검출신호는 큰 이물등의 결함의 검출을 나타낸다고 판정된다. 비교기(4212)는 검출신호와 스레쉬홀드값을 비교하여 검출신호가 스레쉬홀드값보다 높으면 큰 이물등의 결함의 수를 카운트하는 카운터(4222)의 카운트는 1씩 증가된다.

CPU는 작은 이물등의 결함을 나타내는 검출신호와 중간 이물등의 결함을 나타내는 검출신호를 변별하기 위해 래치(4203)에 중간(中) 스레쉬홀드값을 설정한다. 비교기(4213)은 검출신호와 중간 스레쉬홀드값을 비교하여 검출신호가 중간 스레쉬홀드값보다 높으면 검출신호가 중간 이물등의 결함을 나타낸다고 판정하고, 카운터(4223)의 카운트는 1씩 증가된다.

CPU는 이물등의 결함 이외의 물질을 나타내는 검출신호와 작은 이물등의 결함을 나타내는 검출신호를 변별하기 위해 래치(4204)에 저(低)스레쉬홀드값을 설정한다. 비교기(4214)는 검출신호와 저스레쉬홀드값을 비교하여 검출신호가 저 스레쉬홀드값보다 높으면, 검출신호가 작은 이물등의 결함을 나타낸다고 판정하고, 카운터(4224)의 카운트는 1씩 증가된다.

상술한 이물등의 결함의 카운트 동작에 있어서, 큰 이물등의 결함의 수는 모든 카운터 즉 큰 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4222), 중간 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4223) 및 작은 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4224)에 의해 카운트되고, 중간 이물등의 결함의 수는 중간 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4223)과 작은 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4224)에 의해 카운트된다. 따라서, 작은 이물등의 결함의 수는 작은 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4224)의 출력에서 중간 이물등의 결함의 수를 빼는 것에 의해 결정되고, 중간 이물등의 결함의 수는 중간 이물등의 결함을 카운트하는 카운터(4223)의 출력에서 큰 이물등의 결함의 수를 빼는 것에 의해 결정된다. 큰 이물등의 결함, 중간 이물등의 결함 및 작은 이물등의 결함의 각각의 수는 검사결과를 표시하거나 출력하는 경우에 판정하면 좋다. 검출신호는 대, 중 및 소의 이물등의 결함을 나타내는 검출신호를 변별하도록 2개의 비교기로 비교하면 좋다. 예를 들어, 큰 이물등의 결함용 고 스레쉬홀드값과 중간 이물등의 결함용 중간 스레쉬홀드값 사이의 검출신호만을 중간 이물등의 결함을 나타내는 검출신호로서 선택하고, 중간 스레쉬홀드값과 작은 이물등의 결함을 나타내는 저 스레쉬홀드값 사이의 검출신호만을 작은 이물등의 결함을 나타내는 검출신호로서 선택한다.

가산기(4232), (4233) 및 (4234)와 시프트 레지스터(4242), (4243) 및 (4244)는 CCD검출기등의 1차원 검출기의 어레이를 2차원적인 블럭, 예를 들면 16×16=256화소의 각각의 블럭으로 블럭처리한다. 시프트 레지스터의 단수는 (CCD어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)와 동일하다. 이 경우, CCD어레이의 화소수는 256이고 블럭처리한 한쪽의 화소수는 16이므로, 시프트 레지스터의 단수는 256/16=16이다. 이 예에서 시프트 레지스터의 단수는 블럭처리한 한쪽의 화소수와 동일하지만 이들 수가 일치한 것은 우연이고, 레지스터의 단수와 블럭처리한 한쪽의 화소수가 반드시 서로 동일할 필요는 없다. 그러나, (CCD어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)의 값이 정수가 아닌 경우에는 복잡한 구성을 갖는 블럭처리회로가 필요하게 된다. 따라서, (CCD어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)의 값이 정수로 되도록 CCD어레이의 화소수와 블럭처리한 한쪽의 화소수를 결정하는 것이 바람직하다.

큰 이물등의 결함의 수를 카운트하는 카운터(4222)의 내용은 각 블럭의 한쪽의 화소(16화소)를 카운트해서 검출신호가 출력될 때마다 클리어(0으로 리세트)된다. 클리어신호는 분주기(카운터)(4261)에 의해 검출기의 Y축을 따라 배열된 각 화소에 대해서 출력되는 클럭을 16분주하는 것에 의해 얻어진다. 이 경우에 CCD어레이 전송클럭을 Y축을 따라 배열된 각 화소의 클럭으로서 사용하면 좋다. 클리어되기 직전의 카운터(4222)의 카운트, 즉 Y축을 따라 배열된 16화소에 대한 검출신호의 카운트는 가산기(4232)에 의해 큰 이물등의 결함용 16단 시프트 레지스터(4242)의 출력단자에서 출력된 값에 가산되고, 가산기(4232)의 출력신호는 큰 이물등의 결함용 16단 시프트 레지스터(4242)의 입력단자에 입력된다. 이것에 의해 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 Y축을 따라 배열된 16개의 각 화소마다 출력되는 클럭을 분주하는 것에 의해 얻어진 클리어신호에 의해 1단씩 시프트된다. 따라서, 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 Y축을 따라 배열된 16화소마다 1단씩 시프트된다. 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 그 내용이 16단씩 시프트될 때마다 출력단자에 나타난다. 이 때, CCD어레이는 X축을 따라 1화소에 대응하는 거리만큼 시프트되고, Y축을 따라 배열된 16화소에서 검출된 큰 이물등의 결함의 수는 가산기(4232)에 의해 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용에 가산된다. 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 CCD어레이가 X축을 따라 1화소에 대응하는 거리만큼 시프트될 때마다 출력되는 인코더의 펄스를 분주기(카운터)(4262)에 의해 분주해서 얻어지는 신호에 의해 클리어된다. 즉, 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 CCD어레이가 X축을 따라 배열된 16화소에 대응하는 거리만큼 시프트될 때마다 클리어된다. 따라서, 큰 이물등의 결함용 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용에는 16×16=256화소에서 검출된 큰 이물등의 결함의 수가 축적되어 있다. 비교기(4215)에 의해 큰 이물등의 결함의 수가 0이 아니라고 판정된 경우에는 이물등의 결함의 수와 블럭의 좌표를 나타내는 신호를 처리 및 메모리수단(4271)로 출력되고, 여기에서 이물등의 결함의 수는 대, 중, 소의 이물등의 결함의 각각의 수의 합계와 동일한 카운터(4224)의 카운트이다. 중간 이물등의 결함과 같은 작은 이물등의 결함용 블럭처리회로의 작동모드는 상술한 큰 이물등의 결함등의 결함용 블럭처리회로와 동일하다.

각 블럭내에 포함된 검출신호중에서 최대 검출신호를 선택하는 회로는 최대 검출신호 선택절차에 따라 16×16=256화소를 처리하고, 이 절차는 래치(4201), (4202), (4203) 및 카운터(4222), (4223), (4224) 대신에 Y축을 따라 배열된 16화소중의 하나에서 출력된 최대검출신호를 유지하는 래치(4205)를 사용하는 것과 가산기(4232), (4233), (4234) 대신에 비교기(4217) 및 선택기(4251)을 사용하는 것을 제외하고는 Y축을 따라 배열된 16화소마다의 클리어신호와 16단 시프트 레지스터(4245)를 사용하여 검출된 이물등의 결함의 수를 카운트하는 상기한 이물등의 결함 카운트절차와 동일하다.

이와 같이 해서, 이물데이타가 축적되는 메모리상에는 이물이 존재한다고 판정된 블럭의 [1] 큰 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(큰 이물등의 결함 갯수), [2] 중간 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(중간 이물등의 결함 갯수), [3] 작은 이물등의 결함 판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(작은 이물등의 결함 갯수), [4] 검출신호중의 최대값, [5] 그 블럭의 좌표가 축적된다.

표시시에는 이들의 데이타를 표시하고, 상기 [5]에 따라서 확인을 위해 순차 호출해서 관찰계에 의해 확인하게 되지만, 경우에 따라서는 이들 전부의 데이타를 표시하는 것이 바람직하지 않은 경우가 있다.

본 발명과 같이 2진화 처리로 이물등의 결함을 검출하는 장치에서는 2진화 스레쉬홀드값(특히 작은 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값)의 설정은 검출감도에 큰 영향을 미친다. 즉, 스레쉬홀드값을 필요 이상으로 크게 설정한 경우, 실제로 존재하는 작은 이물등의 결함을 이물등의 결함이라 판정하지 못하고 빠뜨리는(놓치는)경우가 발생한다. 용도에 따라서는 빠뜨리는 것이 큰 문제로 되지 않는 경우도 있다(예를 들어 공정에서 이물등의 결함의 증감상황을 모니터하는 것에 의해 공정의 건전성을 확인하는 용도). 그러나, 레티클등의 포토마스크의 경우에는 빠뜨린 이물등의 결함은 전제품의 노출전사결과에 영향을 미치기 때문에 빠뜨리는 것은 0(zero)을 지향할 필요가 있다. 이 때문에, 판정 스레쉬홀드값은 가능한 한 낮게(작게) 설정한다. 이 경우, 스레쉬홀드값을 필요 이상으로 작게 설정한 경우, 정확한 회로패턴을 이물등의 결함으로서 오판정하는 경우도 있다. 물론, 본 발명에서는 검출된 이물등의 결함이라 생각되는 위치를 호출해서 작업자가 이물등의 결함인지 또는 정상 회로패턴인지를 판정하거나 또는 판정결과에 따라 오검출결과를 메모리상에서 소거하면, 오검출이 있어도 이물등의 결함만의 검출결과를 얻을 수 있다. 그러나, 오검출된 정상 패턴의 갯수가 너무 많으면(LSI중에 존재하는 정상 패턴의 갯수가 수백만개 이상인 것은 일상적이다) 확인작업에 시간이 걸려 실용적이지 못하게 된다. 이 때문에, 이물등이 결함이라 판정된 검출신호의 갯수가 너무 많은 경우(이와 같은 경우, 대부분이 오검출된 정상 회로패턴인 경우)는 스레쉬홀드값을 더욱 크게 재설정하여 재검사하게 된다. 이것은 재검사를 위해 시간이 더 걸리는 것을 의미한다. 이 때문에, 스레쉬홀드값의 설정이 확립될 때까지는 검사영역을 작게 한정해서(따라서, 검사시간도 단축) 스레쉬홀드값의 설정을 위한 검사를 반복하고 스레쉬홀드값의 확립후에 필요한 검사영역 전체를 검사하는 검사방식이나, 이물등의 결함이라 판정된 검출신호의 갯수가 설정된 값보다 크게 된 경우에는 스레쉬홀드값 설정이 부적절하다는 이유로 검사를 중단하는 검사방식이나, 그 중단후에 스레쉬홀드값을 설정값 분만큼 크게 해서 재검사를 자동적으로 개시하는 검사방식이나, 또는 일정 구획당의 이물등의 결함이라 판정된 검출신호의 갯수(이물등의 결함이라 판정된 검출신호의 증가율)를 체크하고 설정값 이상으로 된 경우에는 검사를 중단하는 검사방식이나, 그 중단후에 스레쉬홀드값을 설정값 분만큼 크게 해서 재검사를 자동적으로 개시하는 검사방식 등의 고안을 부가하면 더욱 실용적으로 된다. 도 32중의 래치(4201)은 이들의 고안을 실현하기 위한 중요한 구성요소이다.

또, 상술한 그룹화처리와는 달리 검출신호 또는 이물등의 결함이라 판정된 검출신호 전부를 메모리상에 축적해 두고, 검사종료후에 다시 스레쉬홀드값을 설정해서 스레쉬홀드값 이상의 검출신호만을 이물등의 결함으로 부터의 검출신호라 판단하는 구성도 고려된다. 단, 이 구성에서는 상술한 그룹화 처리회로가 해결하려고 했던 「큰 이물을 여러개의 작은 이물이라 잘못 인식하고, 검사결과의 호출확인에 시간이 걸린다」 또는 그 문제를 회피하기 위한 『소프트웨어에 의한 검사후의 그룹화에서는 처리를 위해 불필요한 시간이 걸린다』라고 하는 문제를 해결할 수 없다.

그래서, 본 발명에서는 이물등의 결함의 검출결과의 표시 및 호출은 블럭을 단위로 해서 실행되고, 도 32에 도시되는 블럭처리회로의 동작의 결과, 메모리상에 이물등의 결함의 검출데이타로서 [1] 큰 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(큰 이물등의 결함 갯수), [2] 중간 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(큰 이물등의 결함 및 중간 이물등이 결함 갯수), [3] 작은 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 갯수(큰 이물등의 결함, 중간 이물등의 결함 및 작은 이물등의 결함 갯수), [4] 검출신호중의 최대값, [5] 그 블럭의 위치좌표가 축적되어 있는 것에 착안하였다.

즉, 표시 및 호출을 실행할 때, 작은 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 검출신호의 모든 검출신호를 표시 및 호출의 대상으로 하는 것이 아니고, 중간 이물등의 결함의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 신호 또는 큰 이물등의 결함판정 스레쉬홀드값을 초과한 신호가 포함되는 블럭만을 대상으로 하면, 대상블럭수가 감소되어 높은 효율을 실현할 수 있다. 이것은 상기 [1]∼[3]에 대해서 연산해도 좋지만, 상기 [4]의 내용으로 판단하는 것이 가장 단시간에 달성된다.

또, 상기 [4]로 판정하는 것이라면 표시 또는 호출의 판정을 대, 중, 소의 3랭크 뿐만 아니라, 임의의 설정값과 비교해서 판정해도 좋다. 즉, 표시시에 상기 임의의 설정값을 조금씩 변화(증가)시키고 검출블럭수가 호출확인에 타당한 블럭수로 될때까지 변화(감소)시키고, 그 후에 호출을 실행하거나 또는 감소후의 상기 임의의 설정값을 새로운 결함의 검출판정 스레쉬홀드값으로 해서 재검사를 실행하거나 또는 상기 동작을 자동 시퀀스로 실행해도 좋다.

도 33에는 검출기출력(3301), 셰이딩 보정회로(3303), 4화소 가산회로(3304), 블럭처리회로(3305), 이물등의 결함 검출회로(3306)의 관계의 예를 도시한다.

도 48에는 도 41에 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소 가산회로(114), (124), 블럭처리회로(58)을 적용한 실시예를 도시한다. 도 49에는 도 42에 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소 가산회로(114), (124), 블럭처리회로(58), (558)을 적용한 실시예를 도시한다. 도 50에는 도 43에 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소 가산회로(114), (124), 블록처리회로(58), (558)을 적용한 실시예를 도시한다. 도 51에는 도 44에 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소 가산회로(114), (124), 블럭처리회로(58), (558)을 적용한 실시예를 도시한다. 도 52에는 도 45에 셰이딩 보정회로(113), (123), 4화소 가산회로(114), (124), 블럭처리회로(58)을 적용한 실시예를 도시한다. 도 53에는 도 47에 셰이딩 보정회로(113), (123), 블럭처리회로(58), (558)을 적용한 실시예를 도시한다.

본 발명에 의하면, 시료표면측(대략 파장780㎚) 및 시료이면측(대략 파장488㎚)에서 사방조명을 실행하고, 시료표면측의 NA0.4이상의 광학계에 의해 발생하는 산란광을 집광하고, 조명방향 별로 파장 분리해서 푸리에 변환면상에 마련한 공간필터에 의해 회로패턴으로 부터의 회절광을 차광하고, 검출기상에 결상시키는 검출광학계, 검출기의 검출값을 불균일한 조명에 맞게 보정하는 회로와 2×2화소의 검출값의 가산값을 구하는 회로 및 검출기가 그 주위 4방향으로 1화소씩 시프트한 4개의 가산값의 최대값을 구하는 회로 등으로 구성하는 것에 의해, 포토마스크등의 회로패턴이 마련된 기판, 특히 전사 해상도의 향상등을 목적으로 한 위상 시프트막을 갖는 레티클상에 부착한 서브미크론 정도의 크기의 미세한 이물등의 결함등의 결함을 주로 광학적인 간단한 구성으로 용이하고 안정되게 회로패턴에서 분리해서 검출할 수 있는 현저한 효과를 얻는다.

레티클등의 포토마스크는 도 65a에 도시한 바와 같이 레티클 등의 포토마스크 제조공정에 있어서, 회로패턴형성(651)에 의해 금속박막이나 위상시프터에 의해 회로패턴이 형성된 후, 세정(652)에 의해 엄중하게 세정된다. 그 후, 이물검사(653)에 의해 본 발명기술에 의한 이물등의 결함 검사장치에 의해 이물등의 결함이 검사된다. 여기에서 이물등의 결함의 부착 또는 실질적으로 해가되는 이물등의 결함의 부착이 검출된 경우는 재차 세정등에 의해 이물등의 결함의 제거가 실행되고, 이물등의 결함의 부착이 없어질 때까지 반복된다.

이물등의 결함이 제거된 레티클등의 포토마스크에는 페리클부착(654)에 의해 이물등의 결함 부착방지를 위한 페리클이 장착된다. 여기에서, 또 이물검사(655)에 의해 본 발명기술에 의한 이물등의 결함검사장치에 의해 이물등의 결함이 검사된다. 이 단계에서 이물등의 결함의 부착이 검출된 경우에는 페리클을 떼어내고 재차 세정등에 의해 이물등의 결함의 제거가 실행되고, 이물등의 결함의 부착이 없어질 때까지 반복된다.

이물등의 결함이 제거된 레티클등의 포토마스크는 스테퍼등에 의한 노출공정으로 송출된다.

한편, 도 65b에 도시한 바와 같이, 레티클등의 포토마스크를 받아들인 스테퍼공정에서는 곧 사용하지 않을 경우에는 스토커(656)에 의해 레티클등의 포토마스크의 보관고에 레티클등의 포토마스크를 보관한다. 그리고, 사용직전 또는 보관중인 적당한 시기에 이물검사(657)에 의해 본 발명기술에 의한 이물등의 결함 검사장치에 의해 이물등의 결함의 검사가 실행된다. 이 단계에서 이물등의 결함의 부착이 검출된 경우에는 레티클등의 포토마스크는 레티클등의 포토마스크의 제조공정으로 되돌려 보내지고 이물등의 결함의 제거작업이 실행된다. 포토마스크상에 이물등의 결함의 부착이 검출되지 않은 경우에는 스테퍼에 있어서 더미 노출(658)이 실행되고, 웨이퍼등의 피노출기판에 대해서 레지스트 패턴검사(레티클 에러체크(659))가 실행되고, OK로 된 경우에는 제품의 노출 착공으로 된다. 이들 공정에 대해서는 도 66에도 도시되어 있다.

이상과 같이, 레티클등의 포토마스크의 제조공정이나 노출공정과 밀접하게 연결지어서 규칙적으로 본 발명기술에 의한 이물등의 결함 검사장치가 사용되어 엄중한 검사가 실행되는 것에 의해, 비로소 이물등의 결함의 부착이 없는 레티클 등의 포토마스크를 사용한 LSI등의 반도체소자의 제조가 가능하게 된다.

Claims (15)

1. 한쪽면(표면)에 차광막 또는 광반투과막 또는 광투과막으로 패턴이 형성된 투명 또는 반투명 기판상에 부착한 이물 등의 결함을 검출하는 방법으로서,

   상기 기판의 상기 표면측에서 상기 기판의 표면에 조명광을 조사하고, 상기 조명광의 조사에 의해 상기 표면에서 발생한 광을 상기 표면측에서 검출하고 광전변환해서 제1 전기신호를 발생시키고, 상기 조명광의 조사에 의해 상기 표면에서 발생해서 상기 기판을 투과한 광을 상기 이면측에서 검출하고 광전변환해서 제2 전기신호를 발생시키고, 상기 제1 전기신호와 상기 제2 전기신호를 사용해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조명광을 상기 기판의 상기 표면측에서 상기 기판의 표면에 자동초점맞춤을 실행하면서 조사하는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 조명광의 조사에 의해 상기 표면에서 발생해서 상기 기판을 투과한 광의 광로를 상기 기판의 두께에 따라서 보정하고, 상기 광로를 보정한 광을 상기 이면측에서 검출하고 광전변환해서 제2 전기신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출방법.
4. 한쪽면(표면)에 차광막 또는 광반투과막 또는 광투과막으로 패턴이 형성된 투명 또는 반투명 기판상에 부착한 이물 등의 결함을 검출하는 장치로서,

   상기 기판의 상기 표면측에서 상기 기판의 표면에 조명광을 조사하는 조사수단(21, 22, 31, 32),

   상기 조사수단에 의해 조사되어 상기 기판의 표면에서 발생한 광을 상기 기판의 표면측에서 집광하는 제1 집광광학계수단(41, 43, 44, 45),

   상기 제1 집광광학계수단에 의해 집광된 광을 검출해서 제1 전기신호를 출력하는 제1 검출수단(51),

   상기 조사수단에 의한 조사에 의해 상기 표면에서 발생해서 상기 표면과는 반대측의 면(이면)측으로 투과된 광을 상기 이면측에서 집광하는 제2 집광광학계수단(401, 403, 404, 405),

   상기 제2 집광광학계수단에 의해 집광된 광을 검출해서 제2 전기신호를 출력하는 제2 검출수단(551),

   상기 제1 전기신호와 상기 제2 전기신호를 사용해서 상기 기판상에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 검출수단(5)를 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 집광광학계수단의 광축이 상기 기판의 표면에 대해서 대략 수직인 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제2 집광광학계수단의 광축이 상기 기판의 표면에 대해서 대략 수직인 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 조사수단은 레이저(21, 31)을 광원으로서 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 레이저(21, 31)이 아르곤가스 레이저인 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
9. 제4항에 있어서,

   상기 기판(6)과 상기 제2 집광광학계수단(401, 403, 404, 405) 사이에 상기 기판을 투과한 광의 광로를 보정하는 광로보정판(6102)를 설치가능하게 한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
10. 제4항에 있어서,

    상기 제1 집광광학계수단의 NA가 0. 4이상인 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 조사수단의 초점위치를 상기 기판의 표면과 맞추기 위한 자동초점맞춤수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
12. 제4항에 있어서,

    상기 기판은 상기 표면에 대해서 간극을 유지하기 위한 유지프레임에 의해서 지지된 패턴보호용 투명막을 구비하고 있고, 상기 결함검출장치가 상기 패턴보호용 막의 표면에 부착한 이물을 검출하는 패턴보호용막 결함검출수단(6251)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
13. 한쪽면(표면)에 차광막(80) 또는 광반투과막 또는 광투과막(1003)으로 패턴이 형성되고 상기 패턴이 형성된 표면에 대해서 간극을 유지하기 위한 유지프레임에 의해서 지지된 패턴보호용 투명막을 구비한 기판에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 장치로서,

    상기 기판의 상기 표면에 제1 조명광을 조사해서 상기 기판의 표면에서 발생한 광을 검출하는 것에 의해 상기 기판의 표면에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 수단(5) 및

    상기 패턴보호용 투명막에 제2 조명광을 조사해서 상기 패턴보호용 투명막에서 발생한 광을 검출하는 것에 의해 상기 패턴보호용 투명막의 표면에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 수단(6251)을 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 기판의 표면에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 수단(5)와 상기 패턴보호용 투명막의 표면에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 수단(6251)은 다른 광학배율을 갖는 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.
15. 한쪽면(표면)에 차광막(80) 또는 광반투과막 또는 광투과막(1003)으로 패턴이 형성된 기판에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 장치로서,

    상기 기판의 상기 표면에 제1 조명광을 조사해서 상기 기판의 표면에서 발생한 광을 검출하는 것에 의해 상기 기판의 표면에 부착한 이물등의 결함을 검출하는 수단(5),

    상기 기판에 대해서 경사진 방향에서 상기 기판을 조명하는 조명수단(6231) 및

    상기 결함을 검출하는 수단에 의해 검사한 상기 기판의 표면을 관찰하는 관찰수단(6201)을 구비한 것을 특징으로 하는 이물등의 결함검출장치.