JP2571245B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面検査装置に係り、特に、半導体集積回
路等の製造の際に用いられるフォトマスクの材料である
フォトマスクブランク等の表面欠陥を、これら欠陥の種
類を正確に区別して検出できるようにしたものに関す
る。

［従来の技術］ 表面検査装置としては、従来、例えば、特開昭62−22
0837号公報に記載されているものが知られている。すな
わち、この装置は、半導体ウエハ等の被検査物表面に光
ビームを照射して、その反射光を検出することにより、
前記被検査物表面の異物の有無等を判定するようにした
ものである。

しかしながら、このような装置を、例えばフォトマス
クブランクのように、透光性基板表面に遮光性薄膜が形
成されてなるような被検査物の検査にそのまま適用する
と、重大な欠陥の検出洩れを起こす場合がある。すなわ
ち、例えばフォトマスクブランクの場合、その表面欠陥
には大別して２種類あって、遮光性薄膜表面に異物が付
着したりして該薄膜表面に突起状となって形成される欠
陥（以下、このような欠陥をパーティクル欠陥という）
と、遮光性薄膜を貫通する微細な貫通孔（ピンホール）
や該薄膜についた凹状のキズ等によって形成される欠陥
（以下、このような欠陥をピンホール欠陥という）とが
あるが、この場合、前記従来の装置では、パーティクル
欠陥については該欠陥から反射される反射光を検出する
ことにより検出可能であるが、ピンホール欠陥について
は、該欠陥に対応する反射光を得られないことが多く、
したがって、欠陥として検出されない場合が多いからで
ある。しかも、フォトマスクブランクでは、むしろ、パ
ーティクル欠陥よりも、遮光性薄膜が遮光という機能を
果たさなくなるおそれがあるピンホール欠陥のほうが重
大な欠陥（以下、重欠陥という）であるから、この重欠
陥を検出できない装置を適用することはできなかったも
のである。

このようなことから、近年、フォトマスクブランク等
の表面欠陥を検出する表面検査装置として、被検査物表
面から反射される反射光を検出すると同時に、この被検
査物の裏面に透過する透過光を検出するようにして、ピ
ンホール欠陥も確実に検出できるようにした表面検査装
置が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、この提案に係る表面検査装置を実際の製造
ラインに適用する場合、欠陥の検出結果を何等かの表示
手段によって表示し、その表示を見て良品、不良品の判
定をしなければならない。このため、通常、この検査装
置は、フォトマスクブランクの全検査領域を多数の単位
検査領域に分けて、各単位検査領域における欠陥の有無
をCRTディスプレイ等の表示画面にドットの有無により
表示すると同時に、全領域の欠陥の個数をデジタル表示
する方法がとられている。その際、このデジタル表示
は、ピンホール欠陥何個、パーティクル欠陥何個、とい
うように、ピンホール欠陥とパーティクル欠陥とを区別
して各々の個数を別個に表示するようにしている。これ
は、前述のように、ピンホール欠陥とパーティクル欠陥
とでは欠陥の重みが異なるからであり、例えば、全検査
領域において許容される欠陥の個数を見ると、パーティ
クル欠陥では、数十〜百個の欠陥が許されるのに対し、
ピンホール欠陥では０〜数個の欠陥しか許されないため
である。このため、前記単位検査領域内にピンホール欠
陥とパーティクル欠陥とが並存した場合には、これらの
欠陥の大小にかかわらず常にピンホール欠陥を優先させ
て表示している。

ところが、このような検査装置でピンホール欠陥の個
数が許容範囲を越えるとして不良品の判定を下された被
検査物をさらに精密に調査すると、その中には、ピンホ
ール欠陥が前記検査装置で表示された個数よりもはるか
に少ない数しか存在しないものも含まれている場合があ
ることが判明した。すなわち、前記従来の提案に係る検
査装置は本来良品としてもよいものの一部を、不良品と
して無駄にするおそれがあるという欠点があった。

本発明の目的は、上述の欠点を除去した表面検査装置
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者等が前記提案に係る装置が良品を不良品と誤
って判定する原因について種々検討調査したところ、以
下の原因によるものであることが解明された。

すなわち、まず、ピンホール欠陥がないのにピンホー
ル欠陥があると判定された単位検査領域には、多くの場
合、比較的大きなパーティクル欠陥が並存しているとい
う事実、及び、このパーティクル欠陥がある場合、ピン
ホール欠陥を検出するための透過光検出系にピンホール
欠陥があった場合に送出される信号に類似する小さなノ
イズが発生する場合があるという事実が判明した。そこ
でこのノイズをさらに究明したところ、このノイズは、
パーティクル欠陥があったときに、透過光検出手段に入
射する光量がパーティクル欠陥によって遮られて減ぜら
れ、該透過光検出手段から送出される電圧がその分下が
って負のピーク状の電圧信号として送出されるが、この
ピーク信号の伝達過程においてこのピークに伴って正の
小さなオーバーシュートとして生ずるもので、通常の回
路構成では避けることが困難なものであることが判明し
た。そして、さらに究明したところ、この小さなノイズ
をピンホール欠陥であると誤認している場合が多いこと
が突き止められた。

すなわち、この事情を詳細に説明すると、前記提案に
係る装置ではピンホール欠陥を検出するために、透過光
の検出強度が一定強度以上であるか否かを判別し、一定
強度以上である場合にピンホール欠陥があると判断し、
このピンホール欠陥があると判断された場合には、仮
に、同一の単位検査領域内で同時にパーティクル欠陥が
あると判断された場合でも、ピンホール欠陥を優先し、
この検査領域の欠陥はピンホール欠陥であるとして前記
デジタル表示のピンホール欠陥の個数に加算されるよう
になっている。この場合、前記ピンホール欠陥であると
判断する透過光の検出強度は、わずかなピンホール欠陥
をも検出可能なように極めて低い値に設定されている。
このため、前述のようなノイズが発生したとき、これを
ピンホール欠陥と誤認するおそれが高かったものであ
る。

本願発明は、以上の解明結果に基づいてなされたもの
であり、反射光検出手段及び透過光検出手段でそれぞれ
検出される光の強度を予め定められたランクのうちのど
のランクに属するかを判別する反射光強度判別手段及び
透過光強度判別手段を設け、さらに、これら判別手段か
ら送出される信号を比較する比較手段を設けて、この比
較結果に応じた欠陥内容を表示する構成とすることによ
り、前記単位検査領域にパーティクル欠陥とピンホール
欠陥とが並存することを示す信号が得られた場合、これ
を一律にピンホール欠陥として表示するのではなく、各
欠陥をその大きさに応じてランク分けするとともに、ピ
ンホール欠陥を示す信号が小さなピンホール欠陥を示す
ものである場合においては、前述のような比較的大きな
パーティクル欠陥の存在に伴うノイズでないことが明ら
かな場合にだけピンホール欠陥として表示できるように
したもので、これにより、前記提案に係る装置における
ような誤認のおそれを著しく軽減したもので、 具体的には、透光性基板表面の欠陥の有無を検査する
表面検査装置であって、前記透光性基板の一方の側から
前記透光性基板表面に向けて光を照射する光照射手段
と、この光照射手段によって照射された光のうち前記一
方の側の表面から反射される反射光を検出して該反射光
の強度に対応する信号を送出する反射光検出手段と、前
記光照射手段によって照射された光のうち前記透光性基
板を透過して該透光性基板の前記一方の側と反対側に向
かって進行する透過光を検出して該透過光の強度に対応
する信号を送出する透過光検出手段と、前記反射光検出
手段から送出される信号が予め定められた複数の強度ラ
ンクのうちのどのランクに属するかを判別して該当する
ランクを示す信号を送出する反射光強度判別手段と、前
記透過光検出手段から送出される信号が予め定められた
複数の強度ランクのうちのどのランクに属するかを判別
して該当するランクを示す信号を送出する透過光強度判
別手段と、前記反射光強度判別手段から送出される信号
と前記透過光強度判別手段から送出される信号とを比較
して前記反射光強度判別手段から送出される信号で示さ
れる強度ランクが前記透過光強度判別手段から送出され
る信号で示される強度ランクより上のランクである場合
に前記反射光強度判別手段からの信号を送出し、前記透
過光強度判別手段から送出される強度ランクに等しいか
またはそれより下のランクである場合に前記透過光強度
判別手段からの信号を送出する比較手段と、この比較手
段から送出される信号に対応した欠陥内容を表示する欠
陥表示手段とを有することを特徴とした構成を有する。

［作用］ 上述の構成において、前記反射光検出手段及び透過光
検出手段で検出された反射光及び透過光はそれぞれ反射
光強度判別手段と透過光強度判別手段とによってランク
分けされた後、前記比較手段によって比較される。

この比較手段は、前記反射光強度判別手段から送出さ
れる信号で示される強度ランクが前記透過光強度判別手
段から送出される信号で示される強度ランクより上のラ
ンクである場合には前記反射光強度判別手段からの信号
を送出し、前記反射光強度判別手段から送出される信号
で示される強度ランクが前記透過光強度判別手段から送
出される強度ランクに等しいかまたはそれより下のラン
クである場合には前記透過光強度判別手段からの信号を
送出するものである。

すなわち、これにより例えば、単位検査領域内にパー
ティクル欠陥（反射光強度に対応）とピンホール欠陥
（透過光強度に対応）とが並存している場合、パーティ
クル欠陥のランクがピンホール欠陥のランクよりも上で
ある場合にはパーティクル欠陥が優先して表示されるこ
とになる。このため、従来の提案例の装置のように、一
律にピンホール欠陥を優先して表示する場合のような誤
認のおそれが著しく軽減される。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る表面検査装置の全体
構成を示すブロック図である。

第１図において、符号１は被検査物たるフォトマスク
ブランクであり、符号２は該フォトマスクブランク１の
表面（遮光性薄膜が形成されている面）の各点（単位検
査領域）に検査用の参照光（図中矢印ｓで示される）を
照射する光照射手段である。また、符号３は前記光照射
手段２によって照射された光のうち前記フォトマスクブ
ランク１の表面から反射される反射光（図中矢印ｈで示
される）を検出する反射光検出手段であり、符号４は前
記光照射手段２によって照射された光ｓのうち前記フォ
トマスクブランク１を透過して裏面に達した透過光（図
中ｔで示される）を反射する反射鏡であり、さらに、符
号５は前記反射鏡５で反射された透過光ｔを検出する透
過光検出手段であるとともに、符号６はコントロール部
である。

第２図は前記フォトマスクブランク１の部分拡大断面
図であり、図に示されるように、該フォトマスクブラン
クは、ガラス基板1a上にクロムの遮光性薄膜1bが形成さ
れてなるものである。

また、前記光照射手段２は、図示しないが、He−Neレ
ーザー等の光源とポリゴンミラー等からなり、走査駆動
回路2aによって駆動されて前記参照光ｓをフォトマスク
ブランク１の表面をその横方向、すなわち、図中矢印ｐ
方向に走査する。

さらに、前記フォトマスクブランク１は図示しない移
動機構に取り付けられ、この移動機構を制御する移動機
構制御回路2bによって縦方向、すなわち、図中矢印ｑ方
向に前記参照光ｓの走査と同期して間欠的に移動制御さ
れる。

これにより、前記参照光ｓは前記フォトマスクブラン
ク１の表面の全検査領域をくまなく走査されることにな
る。

また、前記コントロール部６は、インターフェイス61
と、該インターフェイス61にデータバス62を通じて連絡
されている中央演算処理回路（CPU）63及びメモリ64
と、前記インターフェイス61に接続されたキーボード6
5、デジタル表示器66及びCRTディスプレイ67とから構成
されている。さらに、このインターフェイス61は、前記
反射光検出手段３、透過光検出手段５、走査駆動回路2
a、移動制御回路2bにも接続されている。すなわち、前
記コントロール部６は前記CPU63を中心にして、あらか
じめくまれているプログラムにしたがって前記各装置を
制御することにより表面検査に必要な手順を遂行するも
のである。すなわち、前記走査駆動回路2a及び移動制御
回路2bをコントロールして、参照光ｓをフォトマスクブ
ランク１の表面の各点における単位検査領域に次々と照
射するとともに、各点の照射位置情報を得る。同時に、
前記反射光検出手段３及び透過光検出手段５から送出さ
れる信号を処理して前記各点における単位検査領域の欠
陥の種類及びランク分けをして表示装置に表示する。

第３図は、前記コントローラ６において、前記単位検
査領域の欠陥の種類及びランク分けするための処理の詳
細構成を示す図である。なお、この構成は、前記CPU63
及びメモリ64にプログラムとして形成されているもので
ある。

第３図において、前記反射光検出手段３及び透過光検
出手段５から送出される信号は一定の処理が施されて検
出信号としてステップＡの処理手段に加えられる。この
ステップＡでは、欠陥信号の有無が判断され、欠陥信号
がない場合は前記メモリ64の番地ｘ（１）に（0,0）を
いれ、欠陥信号がある場合には同番地に（0,1）をい
れ、Ｂステップに移行する。このＢステップでは前記番
地ｘ（１）が（0,0）であるか（0,1）であるかを判断
し、（0,0）である場合には、ステップＡに戻って次の
単位領域の処理タイミングを待って再びＡステップから
開始する。一方前記番地が（0,1）である場合には、次
のＣステップに進む。このＣステップでは欠陥の種類を
区別する。すなわち、第４図（ａ）に示されるよう
に、，前記検出信号が反射光検出手段３から送出された
ものでパーティクル欠陥（図中、PARと表示する）を示
すときは、番地ｘ（２）に（0,1）を、また、第５図
（ｂ）に示されるように、前記透過光検出手段５から送
出されたものでピンホール欠陥（図中、PINと表示す
る）を示すときは同番地に（0,2）を、さらに、第４図
及び第５図（ｃ）に示されるように、パーティクル欠陥
とピンホール欠陥とが並存する場合（図中、PAR/PINと
表示する）には、同番地に（0,4）をそれぞれいれてＤ
ステップに進む。Ｄステップでは、前記番地ｘ（２）が
（0,1）もしくは（0,4）であるときは、Ｅステップに進
み、一方同番地が（0,2）であるときは、Ｆステップに
進む。前記Ｅステップは、パーティクル欠陥をランク分
けする作業をなすもので、前記反射光検出手段３から送
出される反射光強度がS,M,L（ただし、Ｓ＜Ｍ＜Ｌであ
り、Ｌが最上位のランクである）のいずれのランクに属
するかを判別する反射光強度判別手段を構成するもので
ある。すなわち、例えば、第４図（ａ）に示される場合
は、Ｌランクとされ、番地ｘ（３）に（0,4）がいれら
れる。同様に、Ｍランクのときは、同番地に（0,2）
が、Ｓランクのときは、同番地に（0,1）がそれぞれい
れられてＧステップに進む。なお、前述の番地ｘ（２）
が（0,2）のときは、番地ｘ（３）に（0,0）がいれら
れ、他の作業は行われず、次のＧステップに進む。Ｇス
テップでは、前記番地ｘ（２）が（0,2）または（0,4）
のときＨステップに進み、同番地が（0,1）のときはＩ
ステップに進む。前記Ｈステップはピンホール欠陥をラ
ンク分けする作業をなすもので、前記透過光検出手段５
から送出される透過光強度がS,M,Lのいずれのランクに
属するかを判別する透過光強度判別手段を構成するもの
である。すなわち、例えば、第５図（ｂ）に示される場
合は、Ｍランクとされ、番地ｘ（４）に（0,2）がいれ
られる。同様に、Ｓランクのときは、同番地に（0,1）
が、Ｌランクのときは、（0,4）がそれぞれいれられて
Ｊステップに進む。なお、前述の番地ｘ（２）が（0,
1）のときは、番地ｘ（４）に（0,0）がいれられ、他の
作業は行われず、次のＪステップに進む。

Ｊステップは、ピンホール欠陥とパーティクル欠陥の
ランク同士を比較するもので、前記反射光強度判別手段
３から送出される信号と前記透過光強度判別手段５から
送出される信号と比較して前記反射光強度判別手段（前
記Ｅステップ）から送出される信号で示される強度ラン
クが前記透過光強度判別手段（前記Ｈステップ）から送
出される信号で示される強度ランクより上のランクであ
る場合に前記反射光強度判別手段からの信号を送出し、
前記透過光強度判別手段から送出される強度ランクに等
しいかまたはそれより下のランクである場合に前記透過
光強度判別手段からの信号を送出する比較手段を構成す
るものである。

すなわち、このような比較作業を行うために、前記Ｊ
ステップでは前記番地ｘ（３）に格納されている内容と
番地ｘ（４）に格納されている内容とが比較され、ｘ
（３）＞ｘ（４）であるときはKaステップに進み、ｘ
（３）の内容、すなわち、S,MもしくはＬとランク付け
されたパーティクル欠陥を表示する。一方、ｘ（３）≦
ｘ（４）であるときはKbステップに進み、ｘ（４）の内
容、すなわち、前記と同様にランク付けされたピンホー
ル欠陥を表示する。第６図は、このような表示の関係を
表に示したものである。

なお、前記KaもしくはKbステップの終了により単位検
査領域の処理は終了し、再びＡステップに戻って次の単
位検査領域の処理が行われる。また、第３図において点
線で示したように、前記デジタル表示器66に欠陥の個数
が、また、CRTディスプレイ67にドットの有無等の周知
の表示形式で欠陥の位置がそれぞれ表示され、さらに、
前記メモリ64にそれらの内容が記憶される。

以上のようにして各単位検査領域の検査処理が次々と
行われ、その結果が表示され、したがってこの表示を見
て前記フォトマスク１の良・不良を判定することができ
るものである。

上述の実施例によれば、単位検査領域にパーティクル
欠陥とピンホール欠陥とが並存することを示す信号が得
られた場合、これを一律にピンホール欠陥として表示す
るのではなく、各欠陥をその大きさに応じてランク分け
するとともに、ピンホール欠陥を示す信号が小さなピン
ホール欠陥を示すものである場合においては、前述のよ
うな比較的大きなパーティクル欠陥の存在に伴うノイズ
でないことが明らかな場合にだけピンホール欠陥として
表示するようにしているので、前記提案に係る従来の装
置におけるような誤認のおそれを著しく軽減できる。

また、このように構成したことにより、ノイズによる
誤認の心配をすることなくピンホール欠陥の検出レベル
を十分に低く設定することができ、検査洩れのおそれを
除去できる。

さらに、前記実施例では、コントロール部６をCPU6
3、メモリ64等で構成し、これらに施したプログラムに
よって一連の制御を行うようにしており、これら、CPU6
3やメモリ64等は周知のIC等によって比較的簡単に構成
でき、かつ、信頼性が高いものであるから、単純なハー
ド構成で高信頼性の装置とすることができる。

なお、本発明は、上記一実施例に限られるものではな
く、前記一実施例ののようにIC等を用いることなく、同
様の動作を行う周知の回路（いわゆる、ディスクリート
回路）で構成してもよいことは勿論である。

また、前記実施例では、透光性基板表面に遮光性薄膜
が形成された例について述べたが、本発明は、この遮光
性薄膜の上にさらにレジストを塗布したものについても
適用できるとともに、例えば、磁気デスクのようにフォ
トマスクブランク以外のものにも適用できることは勿論
である。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明は、反射光検出手段及
び透過光検出手段でそれぞれ検出される光の強度を予め
定められたランクのうちのどのランクに属するかを判別
する反射光強度判別手段及び透過光強度判別手段を設
け、さらに、これら判別手段から送出される信号を比較
する比較手段を設けて、この比較結果に応じた欠陥内容
を表示する構成とすることにより、前記単位検査領域に
パーティクル欠陥とピンホール欠陥とが並存することを
示す信号が得られた場合、これを一律にピンホール欠陥
として表示するのではなく、各欠陥をその大きさに応じ
てランク分けするとともに、ピンホール欠陥を示す信号
が小さなピンホール欠陥を示すものである場合において
は、前述のような比較的大きなパーティクル欠陥の存在
に伴うノイズでないことが明らかな場合にだけピンホー
ル欠陥として表示できるようにしたもので、これによ
り、従来の提案に係る装置におけるような誤認のおそれ
を著しく軽減したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る表面検査装置の全体構
成を示すブロック図、第２図は第１図におけるフォトマ
スクブランク１の一部拡大断面図、第３図は第１図にお
けるコントロール部６の処理内容の詳細構成を示す図、
第４図及び第５図は第１図における反射光検出手段３及
び透過光検出手段５から送出される欠陥信号を示す図、
第６図は欠陥の表示の優先関係を示す表である。 １……被検査物を構成するフォトマスクブランク、２…
…光照射手段、３……反射光検出手段、５……透過光検
出手段、６……反射光強度判別手段、透過光強度判別手
段、比較手段及び表示手段を構成するコントロール部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性基板表面の欠陥の有無を検査する表
   面検査装置であって、 前記透光性基板の一方の側から前記透光性基板表面に向
   けて光を照射する光照射手段と、この光照射手段によっ
   て照射された光のうち前記一方の側の表面から反射され
   る反射光を検出して該反射光の強度に対応する信号を送
   出する反射光検出手段と、前記光照射手段によって照射
   された光のうち前記透光性基板を透過して該透光性基板
   の前記一方の側と反対側に向かって進行する透過光を検
   出して該透過光の強度に対応する信号を送出する透過光
   検出手段と、前記反射光検出手段から送出される信号が
   予め定められた複数の強度ランクのうちのどのランクに
   属するかを判別して該当するランクを示す信号を送出す
   る反射光強度判別手段と、前記透過光検出手段から送出
   される信号が予め定められた複数の強度ランクのうちの
   どのランクに属するかを判別して該当するランクを示す
   信号を送出する透過光強度判別手段と、前記反射光強度
   判別手段から送出される信号と前記透過光強度判別手段
   から送出される信号とを比較して、前記反射光強度判別
   手段から送出される信号で示される強度ランクが前記透
   過光強度判別手段から送出される信号で示される強度ラ
   ンクより上のランクである場合に前記反射光強度判別手
   段からの信号を送出し、前記透過光強度判別手段から送
   出される強度ランクに等しいかまたはそれより下のラン
   クである場合に前記透過光強度判別手段からの信号を送
   出する比較手段と、この比較手段から送出される信号に
   対応した欠陥内容を表示する欠陥表示手段とを有するこ
   とを特徴とする表面検査装置。