JP3410013B2 - 欠陥または異物の検査方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩあるいはプ
リント基板などの製造工程における欠陥または異物の検
査方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ製造の際に使用される露光工程
は、レチクルと呼ばれる厚板上のクロムパターンを半導
体ウエハに焼付転写している。この工程では、前記レチ
クル上に異物および欠陥が存在した場合、パターンが正
確に前記半導体ウエハに転写しないので、ＬＳＩチップ
全数が不良になる。そのためレチクル管理上露光前の異
物および欠陥の検査は不可欠である。

【０００３】これに加えて最近ではＬＳＩが高集積され
配線パターンが微細になるのに伴なってより小さな異物
が問題になってきている。また、レチクル製作時のレジ
スト残り、パターン形成用のクロムあるいは酸化クロム
のエッチングが残り、さらにはレチクル洗浄液に溶けて
いた不純物が洗浄乾燥時に凝集したものなど平坦状薄膜
の異物が問題になりその数は増加の傾向にある。

【０００４】従来、前記の異物および欠陥の検査装置
は、たとえば特開昭５９−６５４２８に記載されている
ように、レーザ光を斜方から基板に照射し走査する手段
と、このレーザ光の照射点と集光点面がほぼ一致するよ
うに基板の上方に設けられ、このレーザ光の散乱光を集
光する第１のレンズと、第１のレンズのフーリエ変換面
に設けられ、基板パターンからの規則的散乱光を遮光す
る遮光板と、遮光板を通して得られる異物からの散乱光
を逆フーリエ変換する第２のレンズと、第２のレンズの
結像点に設けられ、基板上のレーザ光照射点以外からの
散乱光を遮光するスリットと、スリットを通過した異物
からの散乱光を受光する受光器から構成されたものが提
案されている。

【０００５】この提案は、パターンが一般的に視界内で
同一方向かあるいは２〜３の方向の組合せで構成されて
いることに着目し、この方向のパターンによる回折光を
フーリエ変換面に設置した空間フィルタで除去すること
により、異物からの変遮光だけを強調して検出するもの
である。

【０００６】また、従来、たとえば特開昭５８−１３９
２７８に記載されているように露光装置と同様の照射、
検出光学系を用いて検出したデータと、標準レチクルの
データあるいは設計上のデータとを比較して欠陥を検出
するものが提案されている。

【０００７】さらに、従来技術としてたとえば、暗視野
証明を用いた比較検査が米国特許第４,５９５,２８９号
に記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術のう
ち、特開昭５９−６５４２８においては、異物からの反
射光を遮光板によってパターンからの反射光と分離し、
かつ、スリットにより異物からの反射光のみを検出する
ことにおよび異物を２値化法により検出するので検出機
構が簡単であることなどの特徴を有するが、その反面、
斜上方向からのレーザ光の照明のように本来の露光装置
と異なったいわば間接的な照明によって異物を検出して
いるため、特定の角度のクロムパターンからの反射光だ
けを遮光するので全てのクロムパターンから異物を区別
することができない。

【０００９】また、前記のように間接的な手段によって
検出する場合には、実害にならない異物（以下虚報とい
う）も検出してしまうことになる。とくにパターンが微
細になり問題になる異物の数が増加することは同程度の
害は出すものの実害までに至らない異物の数も増加する
ことになるので、虚報の数が増加し、異物のチェック、
分析および除去といった作業も増加し、作業効率が著し
く低下する課題がある。

【００１０】つぎに前記従来技術のうち、特開昭５８−
１３９７２８号においては、露光装置と同様の光学系を
有するので、前記の従来技術に比較して光学系の構成が
簡単になる特徴を有するが、その反面データを比較する
画像信号処理系が前記の従来技術に比較して複雑で検査
に多くの時間を要する課題がある。

【００１１】また米国特許第４,５９５,２８９号に記載
された方法によっても、検出器１画素の中に、複数の回
路パターンコーナー部が入り、回路パターンからの散乱
光信号が大きくなる場合には、アライメント誤差の影響
を小さくすることは難しいという課題を有していた。即
ちこれは、アライメントずれにより、１画素で検出する
回路パターンコーナーの数が変わってしまうため、互い
に比較する２つの検出系の相対応する１画素が検出する
信号レベルが大きく変わってしまうからである。

【００１２】本発明の目的は、前記従来技術のそれぞれ
の課題を解決すべく、実害になる異物または欠陥のみを
任意の角度で存在するクロムパターンから分離して検出
可能とするレチクル検査方法およびその装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光を透過する基板上に形成されたパタ
ーンを検出光学系を介して検査する方法において、パタ
ーンを検出光学系の対物レンズを介して照明すると共に
パターンを基板の裏面からコリメータレンズを介して照
明し、対物レンズを介した照明と裏面からコリメータレ
ンズを介した照明とによるパターンからの反射光を０次
回折光を遮光して検出して画像信号を得、この検出した
画像信号をあらかじめ記憶した基準となる画像信号と比
較することにより欠陥または異物を検出し、この検出し
た欠陥または異物に関する情報を画面上に表示するよう
にした。

【００１４】また、上記目的を達成するために、本発明
では、試料上に形成されたパターンを検出光学系を介し
て検査する方法において、パターン上に拡散板と絞りと
を通過した光を検出光学系の対物レンズを介して照明
し、この照明によるパターンからの反射光を位相フィル
タを通過させた後に正反射光を遮光して検出し画像信号
を得、この画像信号を予め設定された信号と比較するこ
とにより欠陥または異物を検出し、この検出した欠陥ま
たは異物に関する情報を画面上に表示するようにした。

【００１５】更に、上記目的を達成するために、本発明
では、試料上に形成されたパターンを対物レンズを有す
る検出光学系を介して検査する装置を、パターンを対物
レンズを介して照明する第１の照明手段と、パターンを
試料の裏面からリレーレンズを介して照射する第２の照
明手段と、第１の照明手段と第２の照明手段との照明に
よるパターンからの反射光のうち０次回折光を遮光して
検出してパターンの画像信号を得る画像検出手段と、こ
の画像検出手段で得た画像信号に基いて欠陥または異物
を検出する欠陥または異物検出手段と、この異物検出手
段で検出した欠陥または異物に関する情報を表示する表
示手段とを備えて構成した。

【００１６】更に、上記目的を達成するために、本発明
では、試料上に形成されたパターンを対物レンズを有す
る検出光学系を介して検査する装置を、パターンを拡散
板と絞りとを通過させた光により対物レンズを介して照
明する照明手段と、この照明手段の照明によるパターン
からの反射光の位相を変える位相フィルタ手段と、この
位相フィルタ手段を通過した反射光のうち正反射光を遮
光して検出することによりパターンの画像信号を得る画
像検出手段と、この画像検出手段で得た画像信号に基い
て欠陥または異物を検出する欠陥または異物検出手段
と、この異物検出手段で検出した欠陥または異物に関す
る情報を表示する表示手段とを備えて構成した。即ち、
本発明は、結像に寄与する光束が異物および欠陥によっ
て回折、散乱してしまうために異物および欠陥による転
写不良を発生することに着目した。

【００１７】一般に縮小投影レンズの入射側（物体側）
の開口数（以下Ｎ．Ａという）は、レチクル上のパター
ンを結像するのに必要十分な分解能を得る値に設計され
ている。そのため、前記パターンの結像に寄与する光束
は、前記縮小投影レンズの入射側の開口を通過するが、
この開口の外側を通過する光束は、パターンの結像に寄
与しない。微細な異物が存在する場合には、この異物に
より散乱回折された光束が縮小投影レンズの入射側Ｎ．
Ａ．より外側を通過し、パターンの結像の障害になる。

【００１８】この点については、たとえば久保田広著
［波動光学］第３８７頁乃至第３８９頁「空間フィルタ
を持つ光学系のレスポンス関数」の記載からさらに理解
することができる。すなわち、前記の文献には、結像光
学系のフーリエ交換面に円板状の空間フィルタを載置す
ることにより、この円板状の空間フィルタの直径により
決められる空間周波数たとえばレンズの内側を半径ｄエ
の円で覆った場合は、この半径ｄエ大きさによって決定
される特定の空間周波数を有するパターンのみ解像しな
いと記載されている。したがってこの記載は、パターン
と異物との空間周波数の違い、いいかえれば、パターン
と異物との大きさの違いを利用して異物のみ検出する本
目的に適用することができる。

【００１９】本発明は前記の原理を利用して露光装置に
使用される照明系と等価な照明系および縮小投影レンズ
のＮ．Ａ．よりも大きなＮ．Ａ．を有する対物レンズを
用い、この対物レンズに入射する光束のうち、縮小投影
レンズの入射側Ｎ．Ａ．と同じ領域すなわち回折光を遮
光板で遮光し、これによって異物からの散乱光のみ取り
込むものである。

【００２０】したがって、本発明においては、異物およ
び欠陥により散乱、回折して露光装置の縮小投影レンズ
の入射側の開口の外側で対物レンズの開口内を通過する
光束のみを選択して検出することができるので、実害に
なる異物のみをパターンから区別して検出することがで
きる。

【００２１】また、異物の結像分解能を落とすことによ
り、パターンユーナーからの散乱光の情報が、検出器１
画素の全体にひろがるので、アライメートずれの影響が
小さくなり、異物を安定して検出できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を、図１乃
至図４を用いて説明する。

【００２３】図１に示すように、本発明による欠陥又は
異物検査装置は、試料台部１と、透過照明部２および１
０２と、落射照明部３および１０３と、検出部４および
１０４と、信号処理部５とから構成されている。

【００２４】前記試料台部１は、ぺリクル７を有するレ
チクル６を固定手段８により固定しＺ方向に走査するＺ
ステージ９と、このＺステージ９を介して前記レチクル
６をＸ方向に走査するＸステージ１０と、このＸステー
ジ１０およびＺステージ９を介してレチクル６をＹ方向
に走査するＹステージ１１と、前記各ステージ９、１
０、１１を駆動させるステージ駆動系１２と、前記レチ
クル６のＺ方向位置を検出する焦点位置検出系１３と、
この焦点位置検出系１３からの指令により前記ステージ
駆動系１２を駆動させる処理系１４とを有し、前記レチ
クル６を検査中常に必要最小限の制度で焦点合せ可能に
構成されている。

【００２５】前記Ｘステージ１０は、約０.１秒の等加
速時間と、０.１秒の等速運動と、０.１秒の等減速時間
を１／２周期で最高速度約１mm／秒、振幅２００mmの周
期運動をするように形成されている。

【００２６】前記Ｙステージ１１は、前記Ｘステージ１
０の等加速時間と等減速時間に同期して０.１５mmづつ
ステップ状に前記レチクル６をＹ方向に移送するように
形成され、１回の検査時間中に６７０回移送すると約１
３０秒で１００mm移送することが可能であるから、１０
０mm四方の領域を約１３０秒で走査することができる。

【００２７】なお、本実施例ではＸ，Ｙステージ１０、
１１を実施しているが、これに限定されるものでなく、
たとえば回転方向とＸ方向とを走査するＸΘステージを
用いることも可能であり、かつ走査速度も前記は一例を
示したものであって必要に応じて任意に設定すればよい
ことは云うまでもないところである。

【００２８】また、前記焦点位置検出系１３はエアーマ
イクロメータを用いるものでも、レーザ干渉法で位置を
検出するものでも、あるいは縞パターンを投影し、その
コントラストを検出するものでもよい。

【００２９】前記透過照明部２および１０２は、同一の
構成要素からなるので、透過照明部２について説明す
る。

【００３０】透過照明部２は水銀ランプ２１より射出し
た光束から色分解フィルタ２２により露光装置（図示せ
ず）で使用されるｇ線（波長４３６mm）あるいは１線
（波長３６５mm）を選択し、集光レンズ２３により拡散
板２４上に集光したとき、この拡散板２４により拡散さ
れた光を円形の絞り２５により限定された部分より射出
し、コリメータレンズ２６に入って前記レチクル６に照
射するように形成されている。

【００３１】なお前記絞り２５は前記コリメータレンズ
２６の略焦点位置に設置され、前記コリメータレンズ２
６および前記検出部４の対物レンズ４１上方の鎖線にて
示す焦点位置４６に結像されるように形成されている。

【００３２】また、本発明の前記目的を達成するために
は、照明光の波長を露光装置に使用される照明光の波長
と同一にするのみでなく、前記レチクルｂ上の１点１５
に入射する光束の角度Θを同一にする必要がある。ここ
ではsinΘを「空間コヒーレンス度」と定義する。

【００３３】さらに前記露光装置の照明では、前記レチ
クル１上の全範囲を均一に照明する必要があるため、前
記拡散板２４の代りにロッド状のレンズを集合した積分
器（以下インデクレータという）と呼ばれる光学素子を
用いている。このインデクレータの機能は基本的には前
記拡散板２４と同一であり、本発明が適用する検査範囲
は前記レチクル６の数百ミクロンから１.２mmまでであ
るので、前記拡散板２４で十分である。

【００３４】また前記レチクル６上に入射する光束の入
射角Θは前記インデクレータの大きさすなわち拡散板２
４の後方に設置した前記絞り２５の径によって決定され
るので、前記レチクル１を使用する露光装置に使用され
る照明と同一の空間コヒーレンス度になるように前記絞
り２５の開口を設定している。

【００３５】さらに露光装置では、前記インデクレータ
の位置を必ずしも前記コリメータレンズ２６の焦点位置
に設置していないので、前記絞り１４の位置を必ずしも
コリメータレンズ２６の焦点位置に設置する必要はな
い。

【００３６】しかしながら、前記レチクル６上の光の照
射範囲内任意の位置で光束の入射角度Θを一定にするた
めには、前記絞り２５が前記コリメータレンズ２６の焦
点位置に設置する方が望ましい。これは測定範囲内の光
束の照明条件を同一にして異物の検出条件を同一にする
ことができる効果がある。

【００３７】前記落射照明部３および１０３は、同じ構
成要素からなるので、落射照明部３について説明する。

【００３８】落射照明部３は、水銀ランプ３１から射出
し色分解フィルタ３２と、集光レンズ３３と拡散板３４
と絞り３５とを通過した光をリレーレンズ３６を通過
し、前記検出部４のハーフミラー４２と対物レンズ４１
とを介して前記レチクル６に照射するように形成されて
いる。

【００３９】なお、前記対物レンズ４１は前記透過照明
部２のコリメータレンズ２６と同一機能を有している。

【００４０】また前記リレーレンズ３６は、前記対物レ
ンズ４１の上方の焦点位置４６にみかけ上の絞りを作成
するために設置されている。具体的には、前記絞り３５
の実像を前記焦点位置４６に結像してる。

【００４１】さらに前記落射照明部３においても、前記
透過照明部２と同様に、照明光の波長を露光装置に使用
される照明光の波長と同一になるようにすると共に 、前
記レチクル６上の任意の１点１５に入射する光束の角度
Θ_２を露光装置に使用される照明光が前記レチクル６上
の任意の１点１５に入射する光束の角度と同一になるよ
うに前記絞り３５の開口を決定している。

【００４２】また前記落射照明部３は前記レチクル６上
のクロムパターン上の異物を検出するために設置されて
いるので、前記クロムパターン上の異物を検出する必要
がない場合には不要である。

【００４３】さらに前記落射照明部３を前記透過照明部
２と同時に使用する場合には、パターンのエッジからの
信号が大きくなるという問題を有するので、これが問題
になるときには別々に使用する必要がある。

【００４４】前記照射光の波長は必ずしもｇ線およびｉ
線にする必要はなく、ｇ線およびｉ線を含んだ他の広帯
域の光であってもよい。その理由は、異物とパターンと
では、全ての波長の光で回折状況が異なるため、広帯域
の光であっても異物をパターンと区別して検出できるか
らである。

【００４５】前記検出部４および１０４は、同じ要素か
ら構成されるので、検出部４について説明する。

【００４６】前記検出部４は対物レンズ４１と、ハーフ
ミラー４２とフィールドレンズ４３と遮光板４４と結像
レンズ４５とを有し、前記レチクル６上の検査点１５を
前記対物レンズ４１および結像レンズ４５により検出器
５１に結像するように形成されている。

【００４７】また前記検出部４には、前記対物レンズ４
１の結像位置付近に視域レンズ（以下フィールドレンズ
という）４３を有する。このフィールドレンズ４３は前
記対物レンズ４１の上側の焦点位置４６を前記円形状の
遮光板４４上に結像する。すなわち、前記透過照明部２
の絞り２５は前記コリメータレンズ２６および対物レン
ズ４１を通過し、前記レチクル６上で反射して再び前記
対物レンズ４１を通り前記フィールドレンズ４６を通っ
て前記遮光板４４上に結像する。このとき、前記遮光板
４４の位置は、光源の位置すなわち絞り２５の位置につ
いて前記レチクル６の位置のフーリエ変換の位置になっ
ている。

【００４８】ここで、一般に露光装置の縮小投影レンズ
の前記レチクル６個のＮ．Ａ．は露光装置の照明系の空
間コヒーレンス度よりも（前記透過照明部２のもつ空間
コヒーレンス度と同等）よりも１割乃至４割程度で大き
く設定され、その多くは約１割程度である。

【００４９】また前記対物レンズ４１は前記縮小投影レ
ンズの入射側開口の外側を通る光束を開口内に通過させ
る必要があるため、そのＮ.Ａ.を前記縮小投影レンズの
Ｎ．Ａ．よりも大きくし、前記縮小投影レンズのＮ．
Ａ．内に入射する光束を断光するため、前記遮光板４４
を設けている。

【００５０】したがって、本発明の目的を達成するため
には、前記遮光板４４の直径ｄｍはつぎの（数１）によ
り算式するのが望ましい。すなわち、

【００５１】

【数１】

【００５２】が望ましい。ここではｄ_Sは絞り２５の直
径、αは絞り２５と遮光板４４の結像系の倍率、Ｎ．
Ａ．は縮小投影レンズのリチクル６側の値sinΘ_Sは露光
装置の空間コヒーレンス度である。

【００５３】この場合Θ＝Θ_Sとすると異物の検出条件
を同一にすることができることは既に述べたとおりであ
る。またδは余裕分で数％でよいことは実験により確認
している。

【００５４】なお、前記レチクル６上のすべての検査領
域を同時に検査した場合には、前記対物レンズ４１の形
状が大形化し、実際上製作困難になる。そこで本発明
は、前記レチクル６上の検査領域を限定し、レチクル６
を前記試料台部１により走査して全ての検査領域を検査
可能にしているので、通常使用されている縮小投影レン
ズよりもＮ．Ａ．の大きい対物レンズ４１を使用するこ
とができる。

【００５５】また、前記遮光板４４は、実害になる異物
に限らず異物を検出するためには、必ずしも露光装置に
使用される縮小投影レンズの入射側のＮ．Ａ．に合せる
必要はなく、前記透過照明部２および落射照明部３の空
間コヒーレンス度に合せれば良い。すなわち、前記透過
照明部２および前記落射照明部３からの照明光の０次回
折光を遮光すれば良く、またこの大きさよりも大きくて
良い。具体的には前記（数１）における

【００５６】

【数２】

【００５７】とおき、δを数％より大きな任意の値にす
れば良い。

【００５８】さらに、前記照明光の空間コヒーレンス度
は必ずしも露光装置のコヒーレンス度に合せる必要がな
く、前記遮光板４４により０次回折光を遮光できるよう
にすなわち、前記（数１）を満足する範囲内で前記絞り
２５，３５と前記遮光板４４の大きさを決定すればよ
い。

【００５９】また前記落射照明部３を設置しない場合に
は、前記ハーフミラ４２、フィールドレンズ４３および
結像レンズ４５も省略し、遮光板４４を焦点位置４６に
かつ検出器５１をフィールドレンズ４３が設置されてい
た位置にそれぞれ設置しても本発明の効果を得ることが
可能である。この場合、極めて簡単な構成の光学系を得
ることができる。

【００６０】前記信号処理部５は比較回路７０と２値化
処理回路５２と、マイクロコンピュータ５３と表示手段
５４とを有している。

【００６１】前記検出器５１はたとえば電荷移動形の一
次元固体撮像素子などにて形成され、Ｘステージ１０を
走査しながら該検出器５１にて信号を検出する。すなわ
ち、もし、レチクル６上に異物が存在している場合に
は、レベルおよび光強度が大きくなるので該検出器５１
の出力は大きくなるように形成されている。

【００６２】なお、前記検出器５１は、前記のように一
次元団体撮像素子に限定されるものでなく、２次元のも
のあるいは単素子のものでも使用可能である。

【００６３】前記比較回路７０は、前記検出器５１およ
び１５１からの信号をとりこみ、２つの信号の差を出力
するものである。

【００６４】前記２値化処理回路５２は２値化のしきい
値をあらかじめ設定して異物の有無を判定するように形
成されている。

【００６５】前記マイクロコンピュータ５３はあらかじ
め評価関数すなわち、異物により転写不良という実害に
なるか否かは、この異物による散乱光の強度とは異物の
大きさとの関数であるので、実害になる異物の関数をあ
らかじめ評価し、この評価関数により実害となる異物の
存在の有無を判定し、その結果を前記表示手段５４に出
力するように形成されている。

【００６６】本発明によるパターン欠陥または異物検査
装置は、前記のように構成されている。

【００６７】次に検査方法及び３の動作について、図２
乃至図６に基いて説明する。

【００６８】検査対象となるレチクル６の平面図を図２
（ａ）に示し、直線８０での断面図を図６（ａ）に示
す。

【００６９】同様に、検査標準とするレチクルの平面図
を図５（ｂ）に示し、その断面図を図６（ｂ）に示す。

【００７０】図５に示すように、レチクル６および１０
６上に、異物８１および８２、パターン欠陥８３、正常
パターンのエッジ部８４，１８４、正常パターンのコー
ナー部８５，１８５、微細な正常パターン８５，１８５
が存在する場合を例にとって、本発明の動作について説
明する。

【００７１】異物８２は、微小であるため、正常パター
ンのエッジ部８４に比較して光をより散乱あるいは回折
する。すなわち、遮光板４４により遮光される範囲θよ
り外側に散乱する光束８８がエッジ部８４およびコーナ
ー部８６の光束９０、９１よりも多くなる。異物８１お
よびパターン欠陥８３についても同様であり、異物８１
の周辺部の空間周波数が高いため、遮光板４４により遮
光される範囲θより外側に散乱する光束８７、がエッジ
部８４およびコーナー部８６の光束９０、９２よりも多
くなる。

【００７２】透過光による位置８０，１８０での検出信
号を図７（ａ），（ｂ）に示している。本発明による検
出信号は、上記作用により、異物部コーナー部が強い出
力となり、図８（ａ），（ｂ）のようになる。

【００７３】従って、これらの場合、直線９３の位置で
２値化すれば、パターンのエッジ部８４とコーナー部８
６に対して、異物８１および８２を分けて検出すること
ができる。

【００７４】ところが、ＬＳＩが微細になり、パターン
８５のような、微細な正常パターンが用いられる。この
ようなパターンでは、空間周波数が高いため遮光板４４
により遮光される範囲θより外側に散乱する光束９２
が、異物８１，８２およびパターン欠陥８３と同等以上
になってしまう。

【００７５】この結果、直線９３の位置で２値化したの
では、パターン９２と、異物８１，８２，欠陥８３とを
分けて検出することはできない。

【００７６】図６（ｂ）に示した検査標準レチクルの検
出位置１８０での検出信号を図８（ｂ）に示す。

【００７７】検査対象レチクル６の検出信号図８（ａ）
と検査標準レチクル１０６の検出信号図８（ｂ）をとり
こみ比較回路７０では、この２つの信号の違いの絶対値
を得る。図９に結果を示す。

【００７８】図９の場合、しきい値９４を設けると、異
物８１，８２および欠陥８３をパターン８４，８５，８
６と弁別して検出できる。

【００７９】ここで、比較回路７０の出力は図９のごと
く絶対値で出力したが、必ずしもこの限りではない。図
１０に示したごとく、２回路の差として出力しても良
い。図１０には、信号図８（ａ）から信号図８（ｂ）を
差し引いた値を示している。ここで、しきい値９５は信
号図８（ａ）の値が高い場合に、異物あるいは欠陥とし
て検出する。すなわち、信号図８（ａ）を出力した被検
査対象レチクル６に買物あるいは欠陥が存在することを
示している。一方、しきい値９６は、信号図８（ｂ）の
値が高いこと、すなわち、標準レチクル１０６に異物あ
るいは欠陥が存在することを示す。

【００８０】次に動作について説明する。

【００８１】被検査対象レチクル６および同一のパター
ンを描画した標準レチクル１０６をそれぞれ検査ステー
ジ９上の固定治具、８および１０８で固定する。

【００８２】２つのレチクル６および１０６は、合せマ
ーク検出手段７１および１７１により合せマークを検出
する。この信号に基づいて、ＸＹθ微調機構９，１０，
１１が移動し、２つのレチクル６および１０６の検査対
象位置が、検出器４５および１４５の相対応する位置に
結像するように調整する。

【００８３】次に、Ｘステージ９およびＹステージ１０
を、前述のように走査する。この時、レチクル６および
１０６は同時に移動する。走査中は、自動焦点機構１３
および１１３により２つのレチクルの焦点を独立に合わ
せる。

【００８４】この時、２つのレチクルの位置合せには、
必ず誤差δが生じる。

【００８５】この誤差δが生じた場合、検出信号図８
（ａ）および（ｂ）は、比較回路７０により図１１のよ
うに重なるため、比較回路７０の出力は、図１２のよう
になる。この場合、しきい値９５によって、異物８１，
８２，８３を、正常パターン８４，８５，８６から弁別
して検出することはできない。

【００８６】以下、許容可能な位置合せ誤差δを求めて
見る。回路パターンコーナー部８６の本検出光学系によ
る像は図１３のようになる。回路パターンコーナー部８
６の全出力信号をＴ_C，回路パターンコーナー部８６の
像の直径をＤ_C，同様に異物の全出力信号をＴ_f，直径を
Ｄ_fとする。Ｗ×Ｗの検出画素による回路パターンコー
ナー部８６および異物８２の検出を考える。

【００８７】合せずれδによるコーナー部の検出信号の
変化ΔＩ_Cは以下の（数３)となる。検出波形を図１３の
ごとく直径Ｄ_C，高さｈの円すい形に近似し、変化が極
大値をとっている。

【００８８】

【数３】

【００８９】また、異物の像が、図１４に示すように隣
接する検出画素にまたがって結像される場合、異物の検
出信号Ｉｆは（数４）に示すように最小になる。

【００９０】

【数４】

【００９１】（数３），（数４）より、比較回路７０に
よって異物８２を検出するために許容される合せ誤差δ
は以下の（数５）を満たす必要がある。

【００９２】

【数５】

【００９３】（数５）より、パターン出力信号の直径Ｄ
_Cを大きくすると許容誤差δを大きくできる。一方で、
異物の全出力信号Ｔ_Cを検出器の１画素に効率良くとり
こむためには、以下の式を満たす必要がある。

【００９４】

【数６】

【００９５】従って、Ｄ_C〜Ｗとするのが最も効率が良
い。

【００９６】一方、

【００９７】

【数７】

【００９８】程度の異物まで検出するには（数５），
（数７）より

【００９９】

【数８】

【０１００】ここで、δ＜０.２μｍとするにはＤ_C＝
７.６μｍとなる。

【０１０１】すなわち７.６μｍに像の分解能を落とせ
ば良い。

【０１０２】次に、結像分解能をいかに落とすか説明す
る。結像の分解能は対物レンズの開口数により設定され
る。したがって、開口数を小さくすれば良い。ところ
が、開口数を小さくすると、検出信号レベルも下がって
しまう。そこで、開口数を小さくせずに分解能を下げる
ため図１５および図１６に示すような形状の位相フィル
タ７２を図１像のフーリエ変換の位置に設置する。

【０１０３】位相フィルタ７２は、図１５に示すように
輪帯状の部分に分け、各部分の位相をπずつ変えてい
る。また図１６には直線状に分けたものを示している。
この場合の各部分の幅ｌを以下の式に示される値程度に
する事により、像を概ね目的のＤ_fまで広げることがで
きる。

【０１０４】

【数９】

【０１０５】ここで、Ｎ．Ａ．は対物レンズの開口数、
Ｌはフーリエ変換面の大きさである。

【０１０６】本発明は、検出系４のみ、すなわち比較せ
ずに２値化するだけでも、特定の大きさ以上の異物を検
出できる。以下、この原理および動作を説明する。

【０１０７】図２に示すように、ガラス基板１６上にパ
ターン１７と、２個の異物１８ａ，１８ｂと欠陥１９と
が存在する場合について述べると、一方の小さい異物１
８ａは微小であるため、パターン１７のエッジ１７ａに
比較して光をより散乱あるいは回折する。すなわち遮光
板４４により遮光される範囲Θより外側に散乱する光束
５６がパターン１７のエッジ１７ａ光束５５よりも多く
なる。

【０１０８】また他方の大きい異物１８ｂあるいはパタ
ーン１７の欠陥１９もその周辺部の空間周波数が高いた
め、遮光板４４により遮光される範囲Θより外側に散乱
する光束５７，５８がパターン１７ａのエッジ１７ａの
光束５５よりも多くなる。

【０１０９】したがって、検出器５１の出力は図３に示
すように前記各光束５５，５６，５７，５８による出力
ピーク５９，６０，６１，６２を発生する。

【０１１０】一方、２値化処理化回路５２で図３に示す
ようにしきい値６３を設定すると、このしきい値６３以
上の出力として前記３個の出力ピーク６０，６１，６２
が突出するので、これにより２個の異物１８ａ，１８ｂ
およびパターン１７の欠陥１９のみを検出することがで
きる。

【０１１１】このときのＸ，Ｙステージ１０，１１の座
標と、前記出力ピーク６０，６１，６２が突出するの
で、これにより２個の異物１８ａ，１８ｂおよびパター
ン１７の欠陥１９のみを検出することができる。

【０１１２】このときのＸ，Ｙステージ１０，１１の座
標と、前記出力ピーク６０、６１のレベルを前記マイク
ロコンピュータ５３が管理するメモリに記憶するととも
に、この記憶内容を処理して前記ＣＲＴ５４に出力す
る。

【０１１３】

【発明の効果】本発明によれば、露光装置の照明と光学
的に等価な照明を使用し、異物および欠陥により散乱、
回折し、露光装置の縮小投影レンズに入射しなくなった
光を選択的に検出できるので、パターンから検出信号を
消去して実害となる欠陥や異物からの検出信号を顕在化
して欠陥や異物を検出することができる。

【０１１４】またレチクル上の検査領域を限定し、レチ
クルを走査して全ての検査領域を検査可能にしたので、
通常使用されている縮小投影レンズよりもＮ．Ａ．の大
きい対物レンズを使用することができる。

【０１１５】さらに照明系の構成を簡単にすることがで
きるとともに検出系の構成を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】検査するレチクルを示す断面図である。

【図３】図１に示す検出器５１の出力信号を示す図であ
る。

【図４】図３に示す信号を２値化回路で２値化した２値
化信号波形を示す図である。

【図５】異物、欠陥が存在する被検査レチクルと標準レ
チクルとを示す平面図である。

【図６】図５の断面を示す図である。

【図７】従来技術による検出信号を示した図である。

【図８】図１に示す被検査レチクル側及び標準レチクル
側の検出器５１の出力信号波形を示す図である。

【図９】図１に示す被検査レチクル側及び標準レチクル
側の検出器５１の出力信号波形を示す図である。

【図１０】図１に示す被検査レチクル側及び標準レチク
ル側の検出器５１の出力信号波形を示す図である。

【図１１】図１に示す被検査レチクル側及び標準レチク
ル側の検出器５１の出力信号波形を示す図である。

【図１２】図１に示す被検査レチクル側及び標準レチク
ル側の検出器５１の出力信号波形を示す図である。

【図１３】本発明に係る回路パターンコーナー部及び異
物から検出される検出信号の模式図である。

【図１４】検出器上に結像された異物の模式図である。

【図１５】各々図１に示す位相フィルタ７２の構成例を
示す平面図である。

【図１６】各々図１に示す位相フィルタ７２の構成例を
示す平面図である。

【符号の説明】１ …試料台部、２…透過照明部、３…落射照明部、４…
検出部、５…検出処理部、６…レチクル、７…ぺリク
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 光義 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 秋山 伸幸 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中田 俊彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−65428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−30354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−244029（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料上に形成されたパターンを検出光学系
   を介して検査する方法であって、拡散板を通過し、前記
   試料に入射する光束の角度が前記試料上のパターンの露
   光に用いる露光装置の照明光の前記試料に入射する光束
   の角度と同一になるように設定された開口絞りを通過し
   た光により前記検出光学系の対物レンズを介して前記試
   料を照明し、該照明による前記パターンからの反射光を
   位相フィルタを通過させた後に正反射光を遮光して検出
   し画像信号を得、該画像信号を予め記憶した基準となる
   信号と比較することにより欠陥または異物を検出し、該
   検出した欠陥または異物に関する情報を画面上に表示す
   ることを特徴とする欠陥または異物の検査方法。
2. 【請求項２】 試料上に形成されたパターンを対物レンズ
   を有する検出光学系を介して検査する装置であって、拡
   散板を通過し、前記試料に入射する光束の角度が前記試
   料上のパターンの露光に用いる露光装置の照明光の前記
   試料に入射する光束の角度と同一になるように設定され
   た開口絞りを通過した光により前記検出光学系の対物レ
   ンズを介して前記試料を照明する照明手段と、該照明手
   段の照明による前記パターンからの反射光の位相を変え
   る位相フィルタ手段と、該位相フィルタ手段を通過した
   前記反射光のうち正反射光を遮光して検出することによ
   り前記パターンの画像信号を得る画像検出手段と、該画
   像検出手段で得た画像信号を予め記憶した基準となる信
   号と比較することにより欠陥または異物を検出する欠陥
   または異物検出手段と、該異物検出手段で検出した前記
   欠陥または異物に関する情報を表示する表示手段とを備
   えたことを特徴とする欠陥または異物の検査装置。