JP3168480B2

JP3168480B2 - 異物検査方法、および異物検査装置

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Publication number: JP3168480B2
Application number: JP11845592A
Authority: JP
Inventors: 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH05288688A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光透過性部材を装着し
た被検査面で偏光ビ−ムを走査し、光透過性部材を介し
て被検査面上の異物からの散乱光を検出し、前記散乱光
の検出信号で前記異物を判別する異物検査装置、例え
ば、ペリクル膜を装着した半導体製造用マスク（レチク
ル）の回路パタ−ン面における異物検出を行うための異
物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検査面で偏光ビ−ムを走査し、被検査
面上の異物からの散乱光を検出光学系で検出し、散乱光
の検出信号のレベルで前記異物の大きさを判別する異物
検査方法が種々の用途に実用化されている。例えば、半
導体製造用マスク（レチクル）の回路パタ−ン面におけ
る異物検出を行うための異物検査装置が、ウェハ上に形
成される回路パタ−ンの欠陥を未然に阻止する目的で採
用されている。

【０００３】このような異物検出を行うべき被検査面
は、一般的に、常時高度な清浄度が要求される。少々清
浄度に欠ける環境下においては、被検査面に新たな異物
が追加されたり、酸化等の不必要な化学反応が起きたり
しないように、被検査面に光透過性部材が装着される場
合がある。例えば、半導体製造用マスクの場合、回路パ
タ−ンの周囲に支持枠を配置してペリクル膜を張設し、
回路パタ−ンを外界から遮断する技術が既に実用化され
ている。

【０００４】光透過性部材を装着した被検査面について
異物検出を行う場合、検査光を光透過性部材を介して被
検査面に入射させ、被検査面上の異物からの散乱光は、
光透過性部材を介して検出光学系に入射する。ここで、
光透過性部材を透過した検査光によって発生した散乱光
の強度は、光透過性部材が装着されていない被検査面上
に付着した同程度の異物で発生する散乱光の強度と比較
して、光透過性部材の検査光に対する透過率分にまで低
下する。さらに、光透過性部材を透過して検出光学系に
入射する散乱光の強度は、光透過性部材を透過する際
に、光透過性部材の散乱光に対する透過率分にまで低下
する。従って、光透過性部材を装着した被検査面上の異
物による検出信号のレベルは、光透過性部材が装着され
ていない被検査面上の同程度の異物による検出信号のレ
ベルに、光透過性部材の検査光に対する透過率と光透過
性部材の散乱光に対する透過率とをかけた分にまで低下
している。

【０００５】従って、光透過性部材を装着した被検査面
上の異物と光透過性部材が装着されていない被検査面上
の同程度の異物の大きさを等しく判別するためには、光
透過性部材を装着した被検査面上の異物による検出信号
を［１／（光透過性部材の検査光に対する透過率×光透
過性部材の散乱光に対する透過率）］倍に補正演算する
必要がある。

【０００６】しかし、光透過性部材の検査光に対する透
過率は、検査光の入射角度に応じて変化し、光透過性部
材の散乱光に対する透過率は、散乱光の検出光学系に向
う出射角度に応じて変化する。検査光の入射角度と散乱
光の検出光学系に向う出射角度は、検査光の走査位置に
応じてそれぞれ異なり、特に、光透過性部材の厚さが検
査光の波長程度で検査光が単色光の場合には、光透過性
部材の厚さによる波長選択性が加算される。このため、
入射角度が少しでも異なると光透過性部材の検査光に対
する透過率が大幅に変化し、検出光学系に向う出射角度
が少しでも異なると光透過性部材の散乱光に対する透過
率が大幅に変化する。言い換えれば、光透過性部材を装
着した同じ被検査面上の同程度の異物でも異なった走査
位置に付着していれば検出信号のレベルが大きく異な
る。

【０００７】そこで、被検査面上の各走査位置につい
て、光透過性部材の検査光に対する透過率と光透過性部
材の散乱光に対する透過率とを予め設定しておき、走査
位置に応じて検出信号を補正演算する異物検査方法が提
案されている。

【０００８】走査位置に応じて検出信号を補正演算する
異物検査装置の例が特開昭６３−２０８７４６号公報に
示される。ここでは、ペリクル膜を装着した半導体製造
用マスク（レチクル）の回路パタ−ン上の異物検出が行
われ、Ｘ方向にレ−ザビ−ムを走査しながらＹ方向に被
検査面（レチクル）を送り、レ−ザビ−ム送光系に対し
て位置関係を固定して配置した複数の光電検出器によっ
て、被検査面上の異物からの散乱光を検出している。こ
こでは、Ｘ方向の走査位置に対してレ−ザビ−ムの入射
角度と光電検出器に入射する散乱光の出射角度の両方が
一対一に対応するから、Ｘ方向の走査位置を指定すれ
ば、レ−ザビ−ムの入射時の透過率と散乱光の出射時の
透過率の両方が確定し、予めメモリに蓄えておいたこれ
ら２種類の透過率を呼び出して散乱光の検出信号を補正
している。例えば、これら２種類の透過率が６０％と５
０％であれば、ペリクル膜の無い場合に比較して検出信
号のレベルが３０％（０．６×０．５）に低下している
ことになり、検出信号は自動的に（１／０．３）倍に増
幅される。

【０００９】そして、ここで用いられる２種類の透過率
は、異物検出に先立って行われる実測操作を通じてメモ
リに蓄えられる。すなわち、実際の異物検査時における
レ−ザビ−ム送光系と被検査面（レチクル）の位置関係
によって定まるレ−ザビ−ムの入射角度の範囲と、レ−
ザビ−ム送光系と被検査面と検出光学系の位置関係によ
って定まる光電検出器に入射する散乱光の出射角度の範
囲とに相当する２つの角度グル−プが設定される。２つ
の角度グル−プの中のそれぞれの角度で実際の検査光
（レ−ザビ−ム）を実際の光透過性部材（ペリクル膜）
に入射して、２つの角度グル−プにおける検査光（レ−
ザビ−ム）に対する光透過性部材の透過率が実測され
る。なお、２つの角度グル−プ内の最小値から最大値ま
での範囲内で例えば１度単位で透過率を実測してもよ
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−２０８７
４６号公報の異物検査装置によれば、走査の各位置ごと
に検出信号が補正される。このため、異なった走査位置
に付着した２つの異物を検出信号で正確に判別でき、光
透過性部材を装着した被検査面上の異物と光透過性部材
が装着されていない被検査面上の異物とを検出信号で正
確に判別できる。しかしながら、偏光ビ−ムを用いて異
物検出を行う場合には、特開昭６３−２０８７４６号公
報に示される方法で実測された透過率では正確な補正が
できなくなることが判明した。

【００１１】一般にレ−ザ光は特定の偏光方向を持つも
のが多用されており、また、被検査面に対する特定の偏
光方向を設定した偏光ビ−ムは、被検査面上の回路パタ
−ンによる検出信号と比較して、異物による検出信号を
相対的に強め、被検査面における異物の存在を際立たせ
る目的のために採用される場合もある。しかしながら、
偏光ビ−ムで照射されても、異物の不規則な反射面によ
る散乱光は偏光状態が崩れており、同一入射角度におけ
る光透過性部材の偏光ビ−ム透過率と散乱光透過率は大
きく異なる（図３参照）。

【００１２】従って、検査光（偏光ビ−ム）を光透過性
部材に入射して計測した透過率を散乱光透過率とみなし
て散乱光の検出信号を補正演算する特開昭６３−２０８
７４６号公報の方法では、被検査面上の異物のサイズに
対する検出信号の大きさの誤差が拡大してしまい、検出
信号による、光透過性部材が装着されていない被検査面
上の異物との判別や、同じ被検査面上の異なった走査位
置に付着した異物同士の判別が正確でなくなる。

【００１３】本発明は、偏光ビ−ムを検査光に用いる場
合について、異物による散乱光の透過率とみなされる光
透過性部材の透過率を用いる異物検出方法、および異物
による散乱光の透過率とみなされる光透過性部材の透過
率を正確に計測できる異物検査装置、すなわち、特開昭
６３−２０８７４６号公報の異物検査装置よりも正確に
検出信号を補正できる異物検出方法、および異物検査装
置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の異物検出方法
は、光透過性部材を装着した被検査面で偏光ビ−ムを走
査し、光透過性部材を介して被検査面上の異物からの散
乱光を検出し、前記散乱光の検出信号で前記異物を判別
する異物検査方法において、前記走査による入射角度に
応じた光透過性部材の偏光ビ−ム透過率と、前記走査に
よる散乱光の検出光路の出射角度に応じた光透過性部材
の非偏光透過率の両方を用いて前記散乱光の検出信号の
感度を補正する方法である。

【００１５】請求項２の異物検出方法は、請求項１の異
物検査方法において、前記非偏光透過率として前記偏光
ビ−ムとほぼ同一波長の非偏光ビ−ムに対する透過率を
用いる方法である。

【００１６】請求項３の異物検査装置は、光透過性部材
を装着した被検査面で偏光ビ−ムを走査し、光透過性部
材を介して被検査面上の異物からの散乱光を検出し、前
記散乱光の検出信号で前記異物を判別する異物検査装置
において、前記走査による入射角度に応じた光透過性部
材の偏光ビ−ムに対する透過率を実測する第１計測手段
と、前記走査による前記散乱光の検出光路の出射角度に
応じた光透過性部材の前記偏光ビ−ムとほぼ同一波長の
非偏光ビ−ムに対する透過率を実測する第２計測手段
と、求められた前記偏光ビ−ムに対する透過率と前記非
偏光ビ−ムに対する透過率の両方を用いて前記散乱光の
検出信号を補正する補正演算回路と、を有するものであ
る。

【００１７】請求項４の異物検査装置は、請求項３の異
物検査装置において、前記第２計測手段は、偏光ビ−ム
の偏光を解除して非偏光ビ−ムに変換する偏光解除手段
と、該非偏光ビ−ムを走査による散乱光の検出光路の出
射角度に応じた角度で光透過性部材に入射させて正反射
光の強度を検出する計測光学系と、該反射光の強度から
非偏光ビ−ムに対する透過率を算出する非偏光ビ−ム透
過率演算回路と、を含むものである。

【００１８】請求項５の異物検査装置は、請求項３の異
物検査装置において、前記第１計測手段は、被検査面に
走査される偏光ビ−ムの光透過性部材による正反射光の
強度を検出する走査反射光検出器と、該反射光の強度か
ら偏光ビ−ムに対する透過率を算出する偏光ビ−ム透過
率演算回路と、を含むものである。

【００１９】請求項６の異物検査装置は、請求項４の異
物検査装置において、計測光学系を、１つ以上の代表角
度で非偏光ビ−ムを光透過性部材に入射させて正反射光
の強度を検出するもの、また、非偏光ビ−ム透過率演算
回路を、該代表角度での透過率から補正演算回路で必要
な全部の非偏光ビ−ムに対する透過率を類推演算するも
のとしたものである。

【００２０】

【作用】請求項１、２の異物検出方法では、光透過性部
材の検査光（偏光ビ−ム）に対する透過率の代りに、光
透過性部材の偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非偏光ビ−ム
に対する透過率を、実際の異物による散乱光の透過率と
みなして検出信号の補正演算を行う。これは、異物の不
規則な反射面で散乱されて偏光状態を崩した偏光ビ−ム
散乱光に対する光透過性部材の透過率は、偏光ビ−ムに
対する透過率よりも、偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非偏
光ビ−ムに対する透過率により近いものであるという認
識に基く。しかし、走査される検査光の入射に相当する
補正演算には、特開昭６３−２０８７４６号公報の異物
検査装置と同様、光透過性部材の検査光（偏光ビ−ム）
に対する透過率が用いられる。

【００２１】走査による入射角度に応じた光透過性部材
の偏光ビ−ム透過率と、走査による散乱光の検出光路の
出射角度に応じた光透過性部材の散乱光透過率（偏光ビ
−ムとほぼ同一波長の非偏光ビ−ムに対する透過率で代
用）とは、被検査面上の走査位置ごとに設定されて散乱
光の検出信号の補正演算に用いられる。これらの数値の
入力は、偏光ビ−ムの入射角度の範囲、散乱光の出射角
度の範囲、光透過性部材の厚さ、偏光ビ−ムの波長等に
基いて理論計算された数値を被検査面のＸ−Ｙ座標の行
列の各交点に対応させて人手でセットしてもよいが、特
開昭６３−２０８７４６号公報の異物検査装置と同様
に、実際の異物検査に先立って実物の光透過性部材で偏
光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率を実測して蓄える
ようにしてもよい。また、偏光ビ−ム透過率と非偏光ビ
−ム透過率は光透過性部材の厚さに応じた一定の関係に
あるから、偏光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率の一
方だけを実測し、他方についてはこの実測値から演算ま
たは対照表によって求めてもよい。

【００２２】請求項３の異物検査装置では、実際の異物
検査に先立って実物の光透過性部材を用いて偏光ビ−ム
透過率と非偏光ビ−ム透過率を実測して蓄えており、実
際の異物検査で得られた検出信号はこれらの数値に基い
て補正演算される。実物の光透過性部材による偏光ビ−
ム透過率と非偏光ビ−ム透過率の実測は、実際の異物検
査に用いられる偏光ビ−ム送光系を利用して、実際の異
物検査時における被検査面の支持状態のままで行えるよ
うにしてもよいが、特開昭６３−２０８７４６号公報の
異物検査装置と同様に、実際に異物検査を行う場所とは
独立させた透過率専用の実測位置を設定し、この実測位
置に異物検査用の送光光学系とは独立させた専用の送光
光学系を配置してもよい。

【００２３】異物検査の際には被検査面で偏光ビ−ムが
走査されるため、被検査面上の異物に到達できる偏光ビ
−ムの強度は、偏光ビ−ムの入射角度（走査位置）に対
応した光透過性部材の透過率に依存し、検出光学系に検
出される散乱光の強度は、異物に到達した偏光ビ−ムの
強度と、検出光学系に向う散乱光の出射角度（走査位
置）に対応した光透過性部材の透過率とに依存する。第
１計測手段が偏光ビ−ム透過率の実測を行う際には、被
検査面上の走査位置を網羅した偏光ビ−ムの入射角度範
囲について偏光ビ−ムが光透過性部材に入射されて、透
過光または反射光の強度が測定され、この実測値から必
要な偏光ビ−ム透過率が演算される。第２計測手段が非
偏光ビ−ム透過率の実測を行う際には、被検査面上の走
査位置を網羅した散乱光の出射角度範囲について非偏光
ビ−ムが光透過性部材に入射されて、透過光または反射
光の強度が測定され、この実測値から必要な非偏光ビ−
ム透過率が演算される。このようにして求められた偏光
ビ−ム透過率および非偏光ビ−ム透過率は、走査位置に
対応させて引出し可能に記憶される。そして、実際の異
物検査において、補正演算回路は、検出光学系に検出さ
れた散乱光の検出信号を、その走査位置に対応させて呼
び出した偏光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率の両方
を用いて補正演算する。

【００２４】請求項４の異物検査装置では、第１計測手
段と第２計測手段とで部材を多く共用できる。偏光解除
手段は、第１計測手段および第２計測手段として計測光
学系を時間的に使い分けるための手段、すなわち、検出
光（偏光ビ−ム）を形成する偏光板や検出光（偏光ビ−
ム）の偏光状態を崩す散乱板や光ファイバ−束を挿入撤
退可能に設けたものでもよいが、第１計測手段と第２計
測手段で計測光学系を部分的に共用するための手段、す
なわち、光源から射出された偏光ビ−ムまたは非偏光ビ
−ムの光路を２つに分割し、一方の光路に、非偏光ビ−
ムの場合には偏光板、偏光ビ−ムの場合には散乱板や光
ファイバ−束を固定して取付けたものでもよい。計測光
学系を時間的に使い分ける場合、反射光または透過光の
強度から透過率を演算する手順にも共通点が多く、非偏
光ビ−ム透過率演算回路を偏光ビ−ム透過率演算回路と
しても共用できる。

【００２５】請求項５の異物検査装置では、実際に異物
検査を行うための送光光学系を第１計測手段に共用でき
る。走査反射光検出器は、送光光学系によって被検査面
で走査された偏光ビ−ムの光透過性部材による正反射光
の強度を走査幅の全体で検出できる大きさと取付け位置
を有する。一方、偏光ビ−ム透過率演算回路は、走査反
射光検出器によって検出された正反射光の強度から偏光
ビ−ムに対する透過率を算出する。

【００２６】請求項６の異物検査装置では、走査による
散乱光の出射角度範囲に応じた光透過性部材の非偏光ビ
−ム透過率として、非偏光ビ−ム透過率演算回路で類推
演算された値を採用している。すなわち、計測光学系
は、走査による散乱光の出射角度範囲内の全部の角度に
ついて反射光の強度を実測する訳ではなく、出射角度範
囲内に設定した１つ以上の代表角度で非偏光ビ−ムを光
透過性部材に入射させて正反射光の強度を検出する。そ
して、非偏光ビ−ム透過率演算回路は、この代表角度で
の透過率から補正演算回路で必要な全部の非偏光ビ−ム
に対する透過率を類推演算する。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００２８】図１は第１実施例の異物検査装置の模式
図、図２は図１の異物検査装置における偏光ビ−ムの入
射角度と散乱光の出射角度の線図、図３は図１のペリク
ル膜の透過率の線図、図４は図１の異物検査装置におけ
る補正演算回路および透過率演算回路の回路図である。
ここでは、特開昭６３−２０８７４６号公報の異物検査
装置と同様に、実際に異物検査を行う場所とは独立させ
た透過率の実測位置が設定され、偏光ビ−ムと非偏光ビ
−ムとで光源を共有するものの、異物検査用の検出光学
系とは独立させた透過率計測専用の光学系（第１、第２
計測手段）が設けられる。

【００２９】図１において、レチクル３の回路パタ−ン
の上方には支持枠２に張設されたペリクル膜１が設けら
れている。回路パタ−ン上の異物検出は、ペリクル膜１
を介して回路パタ−ン上に偏光ビ−ムを走査し、偏光ビ
−ムを照射された異物が発生する散乱光をペリクル膜１
を介して検出し、散乱光の検出信号の大きさで異物を判
別することで実行される。偏光ビ−ムの走査は、図中、
紙面と垂直なＸ方向に偏光ビ−ムを揺動する一方でＹ方
向にレチクル３を移動させて行われ、異物検出のための
送光光学系と検出光学系の相互の位置関係が固定されて
いるから、偏光ビ−ムの揺動位置（ｘ）によって、偏光
ビ−ムの入射角度と散乱光の検出光路の出射角度とが一
義的に定まる。

【００３０】異物検出のための送光光学系は、レ−ザ光
の偏光ビ−ムを出力する光源４、ビ−ムスプリッタ−
６、反射ミラ−８、駆動部１０により振動される光走査
ミラ−９、光走査ミラ−９の走査範囲をカバ−して回路
パタ−ン上に偏光ビ−ムの焦点を形成する走査レンズ１
１等を含み、異物検出のための検出光学系は、異物から
の散乱光を検出する光電検出器１３等を含む。光電検出
器１３は、回路パタ−ン面の偏光ビ−ムの揺動中心を囲
んで対称に実際には２個以上（１３ａ、１３ｂ）配置さ
れ、それぞれ集光レンズ等を含む。（図６参照）

【００３１】補正演算回路１２は、実際の異物検出に先
立って、入射角度に応じたペリクル膜１の偏光ビ−ム透
過率と、散乱光の検出光路の出射角度に応じたペリクル
膜１の散乱光透過率（偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非偏
光ビ−ムに対する透過率で代用）とを偏光ビ−ムの揺動
位置（ｘ）ごとに蓄積し、揺動位置（ｘ）で呼び出した
偏光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率との積値の逆数
を光電検出器１３からの散乱光の検出信号に乗じる補正
演算を遂行する。

【００３２】一方、実物のペリクル膜１を用いて偏光ビ
−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率を計測する手段は、回
転ミラ−２２を用いて非偏光ビ−ム２３を光路２８〜２
９の範囲で変位してペリクル膜１に対する種々の入射角
度を設定し、ペリクル膜１による正反射光３０の強度を
検出するものである。送光光学系は、偏光ビ−ム１６の
偏光状態を解除して非偏光ビ−ム１８に変換する光ファ
イバ−束１７、視野絞り１９、開口絞り２０、レンズ２
１、回転ミラ−２２、レンズ２４、ミラ−２５、レンズ
２６を含む。そして、検出光学系は、レンズ３１、ミラ
−３２、レンズ３３、ビ−ムスプリッタ−３６、偏光ビ
−ムと同一の偏光成分を抽出する偏光板３４、光電検出
器３４、３５、ペリクル膜１へ入射する非偏光ビ−ム２
３の強度を検出する光電検出器３９を含み、開口絞り２
０を透過する光量で視野絞り１９の開口形状がペリクル
膜１上に投影される。光電検出器３４、３５の光電面は
ペリクル膜１を反射面とした開口絞り２０と共役な位置
に配置される。透過率演算回路１４は、光電検出器３９
の検出出力を参照して、光電検出器３４の検出出力から
は偏光ビ−ム透過率を、光電検出器３５の検出出力から
は非偏光ビ−ム透過率をそれぞれ演算する。透過率の演
算は、反射光強度を入射光強度で除して反射率を求め、
全反射率との差（１−反射率）を透過率とする。これ
は、一般に光源として用いられる光の波長域（可視光
域）ではペリクル膜１の吸収率を無視できるからであ
る。

【００３３】このように構成された異物検査装置では、
まず、レチクル３が右側の透過率計測位置に搬入され、
走査による入射角度範囲でペリクル膜１に非偏光ビ−ム
２３が入射されるように回転ミラ−２２を回転２７して
光電検出器３４で反射光３０の強度を計測する。次に、
走査による散乱光の検出光路の出射角度範囲でペリクル
膜１に非偏光ビ−ム２３が入射されるように回転ミラ−
２２を回転して光電検出器３５で反射光３０の強度を計
測する。そして、回転ミラ−２２を９０度回転して非偏
光ビ−ム１８を光電検出器３９に全量入射させてペリク
ル膜１への入射光３０の強度を計測する。これらの計測
値に基いて透過率演算回路１４で演算された「走査によ
る入射角度に応じた偏光ビ−ム透過率」と「走査による
散乱光の検出光路の出射角度に応じた非偏光ビ−ム透過
率」は、出力ｔとして回路パタ−ンのＸ−Ｙ座標値に対
応させて呼び出し可能な状態で補正演算回路１２に蓄え
られる。

【００３４】その後、レチクル３は異物検出位置に送ら
れて、回路パタ−ン上の異物検出が遂行される。光源４
から出力された偏光ビ−ム５から光ファイバ−束１７へ
の入射光１６を除いた偏光ビ−ム７は、光走査ミラ−９
によって回路パタ−ン上でＸ方向に揺動される。一方、
レチクル３がＹ方向に移動して走査線ｌ上に異物が侵入
すると、偏光ビ−ム７に照射された異物から上方の空間
に散乱光が放射され、散乱光のごく一部が検出光路方向
に進んで光電検出器１３に入射する。補正演算回路１２
では、駆動部１０から出力ｓとして出力される偏光ビ−
ム７の揺動位置（ｘ）とＹ方向送り機構から出力される
Ｙ座標とから回路パタ−ン上における偏光ビ−ム７の照
射位置を判別し、該当する「走査による入射角度に応じ
た偏光ビ−ム透過率」と「走査による散乱光の検出光路
の出射角度に応じた非偏光ビ−ム透過率」を呼び出し
て、光電検出器１３の検出信号を補正する。

【００３５】図１の異物検査装置では、レチクル３で異
物検出が行われている間、右側の透過率計測位置には次
のレチクルがセットされて、実物のペリクル膜による偏
光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率の計測が行われて
いる。また、非偏光ビ−ム１８を光電検出器３９に入射
させてペリクル膜１への入射光３０の強度を計測してい
るため、光源４の出力が経時変化するような場合でも反
射率（最終的には透過率）を正確に計測できる。

【００３６】図２において、(a) は走査による偏光ビ−
ムの入射角度の変化、(b) は走査による散乱光の検出光
路の出射角度の変化を示す。図１の偏光ビ−ム７は手前
を−奥側を＋としたＸ方向（紙面と垂直な方向）に揺動
されており、ＬからＲまでの揺動位置ｘに応じて偏光ビ
−ム７の入射角度はθ_iL〜θ_iC〜θ_iRに、一方、散乱光
の検出光路の出射角度はθ_dL〜θ_dC〜θ_dRに変化する。

【００３７】図３において、図１の異物検査装置および
レチクルでは、ペリクル膜１の厚さが１μm で偏光ビ−
ム７の波長０．６μm と同程度で、偏光ビ−ム７が単色
光であるため、ペリクル膜１による波長選択性が加算さ
れて、入射角度に応じてペリクル膜１の偏光ビ−ム７に
対する透過率ｉは大幅に変化する。しかし、異物からの
散乱光に対するペリクル膜１の透過率の入射角度に応じ
た変化は、ペリクル膜１の非偏光ビ−ムに対する透過率
ｄの変化に近く、入射角度に応じて、偏光ビ−ム７に対
する透過率ｉよりもなだらかに変化する。従って、特開
昭６３−２０８７４６号公報の異物検査装置に記載され
た方法では、散乱光透過率を検査光透過率（図１の場合
には偏光ビ−ム透過率）で代用するため、非偏光ビ−ム
に対する透過率ｄと偏光ビ−ム７に対する透過率ｉの格
差に相当する誤差が発生する。また、図３の線図中、図
１の異物検査装置で実際に偏光ビ−ムに対する透過率ｉ
が計測される範囲ｐは、図２(a) のθ_iL〜θ_iC〜θ_iRに
相当する範囲、非偏光ビ−ムに対する透過率ｄが計測さ
れる範囲ｑは、図２(b) のθ_dL〜θ_dC〜θ_dRに相当する
範囲だけである。

【００３８】図４において、光電検出器１３ａ、１３ｂ
の出力信号は、増幅器（プリアンプ）４０、４１により
増幅されて可変増幅器４２、４３に入力される。可変増
幅器４２、４３では、走査ミラ−９の駆動部１０から出
力される走査角度、すなわちＸ方向の走査位置に応じて
増幅度を変化させる。これは、ペリクル１が無い状態で
も光電検出器から遠い位置の異物信号の方が近い位置の
異物信号よりも信号量が小さくなるのを補正するためで
ある。例えば、レチクル３の奥側に位置する光電検出器
１３ａにとっては、走査線ｌ上の手前側の点Ｌよりも奥
側の点Ｒのほうが光電検出器１３ａからの距離が短く、
受光する異物信号が大きくなるので、奥側の点Ｒに近づ
くに従って増幅率を小さくし、走査線ｌ上のどの位置に
あっても等しい異物信号が得られるようにしている。こ
のようにして、可変増幅器４２、４３から出力された信
号４４、４５は、ペリクル膜の透過率による光量低下を
補正する直前の信号となる。

【００３９】図１の右側の透過率実測位置におけるペリ
クル透過率補正値の決定は、実際の異物検査に先立って
行われる。このとき、回転ミラ−２２の駆動部４６によ
り回転ミラ−２２が回転し、光電検出器３４では、非偏
光ビ−ムがペリクル膜に反射し、ビ−ムスプリッタ−３
６で分割された光の偏光成分だけが偏光素子３７を通っ
て電気信号に変換される。レ−ザ光源４から出力される
偏光ビ−ムの光量が常に一定ならば、光電検出器３４か
ら得られる電気信号に計数を掛けるだけで反射率が得ら
れる。この計数は増幅器４７の増幅度によって与えられ
ている。回転ミラ−２２を駆動部４６により、θ_iCから
θ_iRの範囲内でθ_i が変化するように駆動するとき、θ
_iCからθ_iRの間での反射率Ｒ（θ_i)が得られるが、ペリ
クル膜での光の吸収はないため、入射透過率Ｔ（θ_i)
は、Ｔ（θ_i)＝１−Ｒ（θ_i)で求められる。

【００４０】この処理は計算部４８において行う。ま
た、図２(a) のように走査線ｌ上のｘ位置と入射角θ_i
の関係は装置として決っているので、換算部４９により
θ_i とｘを換算したときのｘに応じた入射透過率Ｔ
_i(ｘ）が判明する。また、光電検出器３５からは非偏光
ビ−ムのペリクル反射率の電気情報が出力され、増幅器
５０により反射率Ｒ（θ_d)が得られ、計算部５１によ
り、Ｔ（θ_d)＝１−Ｒ（θ_d)によって受光透過率Ｔ（θ
_d)が計算される。さらに換算部５２により図２(b) 等に
基いて受光透過率Ｔ_d(ｘ）が計算される。乗算器５３で
は換算部４９によって得られる入射透過率Ｔ_i(ｘ）と換
算部５２によって得られる受光透過率Ｔ_d(ｘ）とが掛け
合せられて、まずＴ (ｘ）が得られ、さらに検出感度補
正用の値としてＴ(ｘ）の逆数Ｔ (ｘ）^-1が計算され
る。

【００４１】図１において、光電検出器１３ａ、１３ｂ
が左右対称に配置（図６参照）されていて、光電検出器
１３ａから見たときのペリクル透過率補正値がＴ (ｘ）
^-1であった場合、光電検出器１３ｂにおけるペリクル透
過率補正値はｘの符合を逆にしたもの、すなわちＴ (−
ｘ）^-1でよいことは言うまでもなく、この計算は計算部
５４において行う。以上２つのデ−タ、すなわちＴ
(ｘ）^-1とＴ (−ｘ）^-1はそれぞれメモリ５５、５６に
格納される。

【００４２】さて、異物信号処理に説明を戻すと、光走
査駆動部１０の光走査位置（ｘ）の出力信号５７に応じ
て順次メモリ５５、５６から補正デ−タＴ (ｘ）^-1とＴ
(−ｘ）^-1が出力され、乗算器５７、５８においてペリ
クル透過率補正前の異物信号４４、４５と掛け合せる。
こうして得られた信号は、Ａ／Ｄコンバ−タ−（アナロ
グ／デジタル変換器）５９、６０により、それぞれデジ
タル信号に変換され、論理積回路６１により２つの信号
の両方ともある値以上であるならば、異物として検出す
る。これは、レチクル表面には異物以外に回路パタ−ン
も当然ついているわけだが、回路パタ−ンからの回折光
は指向性が強く、２つの光電検出器１３ａ、１３ｂの両
方ともに回折光が入ることはないという性質を利用し
て、回路パタ−ンと異物を区別して異物のみの検出を行
うためである。

【００４３】図５は、第２実施例の異物検査装置の模式
図、図６は図５の異物検査装置の光学系の斜視図であ
る。ここでは、異物検出を行う同じ位置で異物検出に先
立つペリクル膜の透過率の計測を行い、異物検出を行う
ための送光光学系を透過率の計測を行うため送光光学系
としてそのまま利用し、ペリクル透過率を測定する光電
検出器１００を設けた。

【００４４】図５、図６において、異物検出のための基
本的な送光光学系は、第１実施例と同様であるが、ここ
では、非偏光ビ−ムを使用することとした。本実施例に
よる異物検査装置は、非偏光ビ−ムを出力する光源４、
ビ−ムスプリッタ−６、偏光板７０、反射ミラ−８、駆
動部１０により振動される光走査ミラ−９、光走査ミラ
−９の走査範囲をカバ−して回路パタ−ン上に偏光ビ−
ムの焦点を形成する走査レンズ１１等を含み、異物検出
のための検出光学系は、異物からの散乱光を検出する光
電検出器１３等を含む。さらに、本実施例においては、
偏光ビ−ムによる入射透過率を測定する光電検出器１０
０を設けた。光電検出器１００は、複数の光電検出器を
間隔を開けて並べたものである。

【００４５】補正演算回路１２は、第１実施例と同様
に、実際の異物検出に先立って、走査による入射角度に
応じたペリクル膜１の偏光ビ−ム透過率と、走査による
散乱光の検出光路の出射角度に応じたペリクル膜１の散
乱光透過率（偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非偏光ビ−ム
に対する透過率で代用）とを偏光ビ−ムの揺動位置
（ｘ）ごとに蓄積し、偏光ビ−ムの揺動位置（ｘ）で呼
び出した偏光ビ−ム透過率と非偏光ビ−ム透過率の積値
を光電検出器１３からの散乱光の検出信号に乗じる補正
演算を遂行する。

【００４６】このように構成された異物検査装置では、
レチクル３が異物検出を開始する位置に搬入されると、
偏光板７０を介してペリクル膜１に偏光ビ−ムが走査さ
れ、光電検出器アレイ１００により、走査位置ｘのとび
とびの値に相当する入射角度における正反射光の強度が
計測される。そして、これらの反射光強度に基いて透過
率演算回路１４が演算した偏光ビ−ム透過率は、補正演
算回路１２に、光走査ミラ−９による走査位置（ｘ）に
対応させて蓄えられる。本実施例においても、実測され
た走査位置ｘのとびとびの値に相当しない走査位置ｘの
偏光ビ−ム透過率については、両側の実測値に基いて類
推演算されて蓄えられる。類推演算は、補間法、あるい
は４次方程式等の高次方程式で最小二乗法近似する方法
等で行われる。

【００４７】その後、実際の異物検出は、偏光板７０を
介した偏光ビ−ムを光走査ミラ−９で走査して、図１の
実施例の場合と同様に行われ、補正演算回路１２は、蓄
えた偏光ビ−ム透過率および非偏光ビ−ム透過率の両方
を用いて光電検出器１３による検出信号を補正する。

【００４８】さて、図６において、視野絞り１９以降の
装置構成については、一部簡略化されているが、図１に
おける視野絞り１９以降とほぼ同一構成となっている。
光電検出器１００のｘ方向の長さは光走査していてもペ
リクル反射光をもれなく受光できるように長くなってい
る。この場合、図６の視野絞り１９以降の構成も図１と
比較して簡略になる。何故ならば、非偏光ビ−ムを使っ
ているのでファイバ−は必要なく、また、光電検出器１
００が入射透過率測定の役目を果たしているため、図１
の光電検出器３４、偏光素子（検光子）３７、ビ−ムス
プリッタ−３６が不要になることにより、光電検出器３
５に入る光量が増え、Ｓ／Ｎが向上するだけではなく、
回転ミラ−２２は入射角θがθ_ic〜θ_irの範囲になるよ
うにする必要がなくなる。なお、本実施例において、偏
光ビ−ムを射出する光源４を用い、入射透過率測定を光
電検出器１００を用いて行うようにしてもよい。この場
合ファイバ−１７等の偏光状態解除手段は必要となる。
また、偏光板７０を光路７から退去可能な構成としても
よい。偏光板７０を退去させて非偏光ビ−ムをペリクル
に入射して同様な操作を繰返すことにより、検出信号を
補正するために必要なペリクルの非偏光ビ−ム透過率も
また求めることができる。

【００４９】以上の発明に共通した応用例としては、異
物検査用の偏光レ−ザと又はレ−ザと偏光素子の組合せ
と、ペリクル透過率測定用のレ−ザを別々にして、例え
ば、異物検査用は直線偏光Ｈe −Ｎe レ−ザを用い、透
過率測定用としてはランダム偏光Ｈe −Ｎe レ−ザを用
いて、ランダム（非偏光）成分と偏光成分とに分けてペ
リクル透過率を測定してもよい。この場合は、偏光解消
素子として光ファイバ−を用いていないだけの違いであ
る。

【００５０】さらに、本発明は、異物検査装置の光入射
角度、受光角度、光走査等を限定するものではなく、例
えば、落射暗視野照射方法にてペリクル越しにレチクル
上の異物を顕微鏡検査する場合にも適用されるし、ま
た、ペリクルに限らず光透過性基板を通して異物等の欠
陥を検査する装置にも適用される。

【００５１】

【発明の効果】請求項１〜２の異物検出方法によれば、
偏光ビ−ムを検査光に用いても、光透過性部材を装着し
た被検査面上の異物を感度ムラなく検出することがで
き、検出精度が向上する。また、光透過性部材を装着し
ていない被検査面上の異物との判別や、同じ被検査面上
の異なった走査位置に付着した異物同士の判別が正確で
ある。

【００５２】請求項３の異物検査装置によれば、実物の
光透過性部材を用いて必要な透過率を実測するから検出
信号の補正が正確である。

【００５３】請求項４〜５の異物検査装置によれば、光
学系を共有できるので、透過率を実測する光学系が簡単
で済む。

【００５４】請求項６の異物検査装置によれば、必要な
透過率の実測が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の異物検査装置の模式図である。

【図２】図１の異物検査装置における偏光ビ−ムの入射
角度と散乱光の出射角度の線図である。

【図３】図１のペリクル膜の透過率の線図である。

【図４】図１の異物検査装置における補正演算回路およ
び透過率演算回路の回路図である。

【図５】第２実施例の異物検査装置の模式図である。

【図６】図５の異物検査装置の光学系の斜視図である。

【符号の説明】

１ペリクル膜２支持枠３レチクル４光源６ビ−ムスプリッタ− ８反射ミラ− ９光走査ミラ− １０駆動部１１走査レンズ１２補正演算回路１３光電検出器１４透過率演算回路１７光ファイバ−束１９視野絞り２０開口絞り２１レンズ２２回転ミラ− ２４レンズ２５ミラ− ２６レンズ３１レンズ３２ミラ− ３３レンズ３４光電検出器３５光電検出器３６ビ−ムスプリッタ− ３７偏光素子３９光電検出器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性部材を装着した被検査面で偏光
ビ−ムを走査し、光透過性部材を介して被検査面上の異
物からの散乱光を検出し、前記散乱光の検出信号で前記
異物を判別する異物検査方法において、前記走査による
入射角度に応じた光透過性部材の偏光ビ−ム透過率と、
前記走査による散乱光の検出光路の出射角度に応じた光
透過性部材の非偏光透過率の両方を用いて前記散乱光の
検出信号の感度を補正することを特徴とする異物検査方
法。
【請求項２】請求項１の異物検査方法において、前記
非偏光透過率として前記偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非
偏光ビ−ムに対する透過率を用いることを特徴とする異
物検査方法。
【請求項３】光透過性部材を装着した被検査面で偏光
ビ−ムを走査し、光透過性部材を介して被検査面上の異
物からの散乱光を検出し、前記散乱光の検出信号で前記
異物を判別する異物検査装置において、前記走査による
入射角度に応じた光透過性部材の偏光ビ−ムに対する透
過率を実測する第１計測手段と、前記走査による前記散
乱光の検出光路の出射角度に応じた光透過性部材の前記
偏光ビ−ムとほぼ同一波長の非偏光ビ−ムに対する透過
率を実測する第２計測手段と、求められた前記偏光ビ−
ムに対する透過率と前記非偏光ビ−ムに対する透過率の
両方を用いて前記散乱光の検出信号を補正する補正演算
回路と、を有することを特徴とする異物検査装置。
【請求項４】請求項３の異物検査装置において、前記
第２計測手段は、偏光ビ−ムの偏光を解除して非偏光ビ
−ムに変換する偏光解除手段と、該非偏光ビ−ムを走査
による散乱光の検出光路の出射角度に応じた角度で光透
過性部材に入射させて正反射光の強度を検出する計測光
学系と、該反射光の強度から非偏光ビ−ムに対する透過
率を算出する非偏光ビ−ム透過率演算回路と、を含むこ
とを特徴とする異物検査装置。
【請求項５】請求項３の異物検査装置において、前記
第１計測手段は、被検査面に走査される偏光ビ−ムの光
透過性部材による正反射光の強度を検出する走査反射光
検出器と、該反射光の強度から偏光ビ−ムに対する透過
率を算出する偏光ビ−ム透過率演算回路と、を含むこと
を特徴とする異物検査装置。
【請求項６】請求項４の異物検査装置において、計測
光学系は、１つ以上の代表角度で非偏光ビ−ムを光透過
性部材に入射させて正反射光の強度を検出するもの、ま
た、非偏光ビ−ム透過率演算回路は、該代表角度での透
過率から補正演算回路で必要な全部の非偏光ビ−ムに対
する透過率を類推演算するものとしたことを特徴とする
異物検査装置。