JP3453128B2 - Optical scanning device and defect detection device - Google Patents
Optical scanning device and defect detection deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光学式走査装置及びこ
のような光学式走査装置を用いた欠陥検出装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device and a defect detecting device using such an optical scanning device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＳＩの微細化に伴い、半導体ウェハ、
パターン付きウェハ、マスクブランクス、フォトマスク
等の表面に存在する微細な欠陥を正確に検出できる欠陥
検出装置の開発が強く要請されている。特に、半導体素
子の制御プロセスが行われる前の半導体ウェハに欠陥が
存在すると製造の歩留りが大幅に低下するため、５０ｎ
ｍ程度の微細な欠陥を正確に検出できる欠陥検出装置の
開発が要請されている。2. Description of the Related Art With the miniaturization of LSIs, semiconductor wafers,
There is a strong demand for the development of a defect detection apparatus capable of accurately detecting fine defects existing on the surface of patterned wafers, mask blanks, photomasks, and the like. In particular, if there is a defect in the semiconductor wafer before the semiconductor element control process is performed, the manufacturing yield is significantly reduced.
There is a demand for the development of a defect detection device capable of accurately detecting a microscopic defect of about m.
【０００３】微細な欠陥を光学的に検出するためには高
い分解能を有する光学系を用いる必要がある。高分解能
を達成できる光学系として、共焦点光学系が知られてい
る。図１は従来の共焦点光学系の原理を説明するための
線図である。点光源又はレーザ光源１から発生した光ビ
ームは、ビームスプリッタとして機能するハーフミラー
２を経て対物レンズ３に入射する。対物レンズ３は入射
した光ビームを微小スポット状に集束し、対物レンズの
焦点位置に配置した試料４上に投射する。試料表面から
の反射ビームは、ハーフミラー２で反射し、ピンホール
５ａを有する空間フィルタ５を介して光検出器６に入射
する。この共焦点光学系において、対物レンズ３の焦点
位置に配置された試料表面で反射した光はピンホール５
ａを通過することができるが、焦点位置からずれた試料
表面からの反射光はピンホールを通過することができ
ず、光検出器の出力信号強度は低下する。従って、光検
出器からの出力信号強度から試料表面の凹凸情報が検出
される。In order to optically detect minute defects, it is necessary to use an optical system having high resolution. A confocal optical system is known as an optical system capable of achieving high resolution. FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a conventional confocal optical system. The light beam generated from the point light source or the laser light source 1 enters the objective lens 3 via the half mirror 2 that functions as a beam splitter. The objective lens 3 focuses the incident light beam in the form of a minute spot and projects it on the sample 4 arranged at the focal position of the objective lens. The reflected beam from the sample surface is reflected by the half mirror 2 and enters the photodetector 6 through the spatial filter 5 having the pinhole 5a. In this confocal optical system, the light reflected by the sample surface placed at the focal position of the objective lens 3 is pinhole 5
However, the reflected light from the sample surface deviated from the focus position cannot pass through the pinhole, and the output signal intensity of the photodetector is lowered. Therefore, the unevenness information of the sample surface is detected from the output signal intensity from the photodetector.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の共焦点光学系は
試料表面の高さ情報を検出できるものの、試料表面が対
物レンズの焦点位置よりも高いれレベルに位置する及び
低いレベルに位置する場合共に光検出器に入射する光ビ
ームの光量低下として検出されるに止まり、凸状である
か又は凹状であるかを判定することができなかった。従
って、欠陥検出装置に搭載した場合、欠陥の存在を検出
するにとどまり、欠陥の形状や性質を検出することがで
きなかった。この場合、欠陥を検出した位置において対
物レンズ又は試料を光軸方向に掃引することにより試料
の凹凸を検出することができるが、リアルタイムで凹凸
判定することは不可能である。また、検出できる分解能
も高々数１００ｎｍ程度であり、５０ｎｍ程度の微細欠
陥を検出する要請に適合しないものである。Although the conventional confocal optical system can detect the height information of the sample surface, when the sample surface is located at a higher level or a lower level than the focal position of the objective lens. Both of them were detected as a decrease in the light amount of the light beam incident on the photodetector, and it was not possible to determine whether the light beam had a convex shape or a concave shape. Therefore, when it is mounted on a defect detection device, it is only possible to detect the presence of the defect, and it is not possible to detect the shape or property of the defect. In this case, the unevenness of the sample can be detected by sweeping the objective lens or the sample in the optical axis direction at the position where the defect is detected, but it is impossible to determine the unevenness in real time. Moreover, the resolution that can be detected is at most about several 100 nm, which does not meet the requirement for detecting a fine defect of about 50 nm.
【０００５】さらに、高さ方向の分解能を改善するた
め、２光束干渉光学系を組み込む方法が考えられるが、
空気の揺らぎや振動の影響を受けやすいため、光学系の
調整も容易ではない。また、ノマルスキープリズムを用
いたシアリング干渉光学系を導入する方法もあるが、シ
アリング量が小さいことから横方向のサイズが大きくな
り、試料表面が緩やかに傾斜している場合その観察が困
難になってしまう。さらに、ノマルスキープリズムは価
格が高価であるため、光学系のコストが高価になる欠点
もある。Furthermore, in order to improve the resolution in the height direction, a method of incorporating a two-beam interference optical system can be considered.
Adjustment of the optical system is not easy because it is easily affected by air fluctuations and vibrations. There is also a method of introducing a shearing interference optical system using a Nomarski prism, but since the amount of shearing is small, the size in the lateral direction becomes large, making it difficult to observe when the sample surface is gently inclined. I will end up. Further, since the Nomarski prism is expensive, the cost of the optical system is also high.
【０００６】従って、本発明の目的は、上述した欠点を
除去し、欠陥の存在だけでなく試料表面の凹凸形状を正
確に検出できる光学式走査装置を実現することにある。Therefore, it is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned defects and to realize an optical scanning device capable of accurately detecting not only the presence of defects but also the uneven shape of the sample surface.
【０００７】さらに、本発明の別の目的は、５０ｎｍ程
度又はそれ以下の微細な欠陥を正確に検出できる欠陥検
出装置を提供することにある。Further, another object of the present invention is to provide a defect detecting apparatus capable of accurately detecting a minute defect of about 50 nm or less.
【０００８】さらに、本発明の別の目的は、検出した欠
陥情報に基づき、試料についてその後行うべ適切なき処
理プロセスを決定できる欠陥検出装置を提供することに
ある。Further, another object of the present invention is to provide a defect detecting apparatus which can determine an appropriate processing process to be performed on a sample based on the detected defect information.
【０００９】本発明による光学式走査装置は、試料を支
持する試料ステージと、光ビームを発生する光源と、前
記光ビームを集束して試料表面に光スポットを形成する
対物レンズと、ピンホールにより受光面が制限され、試
料表面からの反射光を受光する光検出器と、前記光源と
対物レンズとの間の光路中に配置され、光源から試料に
向かう光ビームと試料から前記光検出器に向かう反射ビ
ームとを分離するビームスプリッタと、前記試料と光ス
ポットとを相対的に移動させる手段とを具え、試料表面
を光スポットにより走査し、試料表面からの反射光によ
り試料の表面領域の情報を検出する光学式走査装置にお
いて、前記ビームスプリッタと光検出器との間の光路中
に遮光板を配置し、この遮光板により、試料表面におけ
る光スポットの走査方向と対応する方向の片側半分の光
路を遮光することを特徴とする。The optical scanning device according to the present invention comprises a sample stage for supporting a sample, a light source for generating a light beam, an objective lens for focusing the light beam to form a light spot on the sample surface, and a pinhole. A photodetector having a limited light-receiving surface and receiving reflected light from the sample surface, and a light beam arranged from the light source to the sample and disposed in the optical path between the light source and the objective lens, and from the sample to the photodetector. A beam splitter that separates the reflected beam that is directed and means for moving the sample and the light spot relative to each other, scans the sample surface with the light spot, and information on the surface area of the sample by the reflected light from the sample surface. In the optical scanning device for detecting the light spot, a light shielding plate is arranged in the optical path between the beam splitter and the photodetector, and the light shielding plate allows the light spot to travel on the sample surface. Characterized by shielding the optical path in the direction of one half corresponding to the direction.
【００１０】半導体ウェハやマスクブランクス等の試料
においては、多くの欠陥は凸状又は凹状の傾斜面を有し
ている。そして、試料表面が傾斜している場合、光スポ
ットからの反射光は、反射の法則により光軸から離れる
方向に変位する。よって、結像光学系の光路中に、試料
表面における光スポットの走査方向と対応する方向の片
側半分の光路を遮光する遮光板を配置することにより、
傾斜面が凹状か又は凸状かに応じて光検出器の受光素子
に入射する光量が大幅に変化する。この光量変化により
欠陥の検出感度の分解能を大幅に高めることができる。
さらに、凸状の欠陥の場合受光素子からの出力信号には
正のピークと負のピークとが交互に発生し、凹状欠陥の
場合負のピークと正のピークとが交互に現れる。従っ
て、受光素子からの出力信号に基づき欠陥の形状を判別
することができる。In samples such as semiconductor wafers and mask blanks, many defects have a convex or concave inclined surface. When the sample surface is inclined, the reflected light from the light spot is displaced in the direction away from the optical axis according to the law of reflection. Therefore, by disposing a light shielding plate that shields the optical path of one half of the direction corresponding to the scanning direction of the light spot on the sample surface in the optical path of the imaging optical system,
The amount of light incident on the light receiving element of the photodetector changes significantly depending on whether the inclined surface is concave or convex. This change in the amount of light can significantly improve the resolution of defect detection sensitivity.
Further, in the case of a convex defect, a positive peak and a negative peak are alternately generated in the output signal from the light receiving element, and in the case of a concave defect, a negative peak and a positive peak appear alternately. Therefore, the shape of the defect can be determined based on the output signal from the light receiving element.
【００１１】本発明による光学式走査装置の好適な実施
例は、試料を支持する試料ステージと、放射ビームを発
生する光源と、ｍ及びｎを２以上の自然数とした場合
に、前記放射ビームをｍ行ｎ列のマトリックス状に配列
された光ビームのビームアレイに変換する２次元回折格
子と、前記ビームアレイを第１の走査方向に偏向するビ
ーム偏向装置と、前記ビームアレイの光ビームをスポッ
ト状に集束して試料上にｍ×ｎ個の光スポットのアレイ
を形成する対物レンズと、前記光源と対物レンズとの間
の光路中に配置され、光源から試料に向かう光ビームと
試料から光検出器に向かう反射ビームとを分離するビー
ムスプリッタと、ｍ’及びｎ’を２以上の自然数とした
場合にｍ’行ｎ’列のマトリックス状に配列した受光素
子であって、各受光素子の受光面がピンホールにより制
限されている受光素子を有し、各受光素子が前記試料上
に形成された光スポットからの反射光をそれぞれ受光す
る光検出器と、前記ビームスプリッタと光検出器との間
の光路中の瞳位置に配置され、試料表面における光スポ
ットの走査方向と対応する方向の片側半分の光路を遮光
する遮光板とを具え、前記試料表面からの反射ビームを
前記ビーム偏向装置を介して光検出器の受光素子に入射
させ、前記試料上に形成される光スポットアレイを、こ
れら光スポットを前記第１の方向と直交する方向に投影
した場合互いに隣接する光スポット間の間隔が等間隔と
なるように形成することを特徴とする。A preferred embodiment of the optical scanning device according to the present invention is a sample stage for supporting a sample, a light source for generating a radiation beam, and a radiation beam for the radiation beam when m and n are natural numbers of 2 or more. A two-dimensional diffraction grating for converting into a beam array of light beams arranged in a matrix of m rows and n columns, a beam deflecting device for deflecting the beam array in a first scanning direction, and a light beam of the beam array for spotting. An objective lens that converges in a circular pattern to form an array of m × n light spots on the sample, and a light beam that is disposed in the optical path between the light source and the objective lens and that travels from the light source to the sample and the light from the sample. A beam splitter for separating a reflected beam toward a detector, and a light receiving element arranged in a matrix of m ′ rows and n ′ columns when m ′ and n ′ are natural numbers of 2 or more, A photodetector having a light receiving element whose light surface is limited by a pinhole, each light receiving element receiving the reflected light from the light spot formed on the sample, the beam splitter, and the photodetector. And a light-shielding plate disposed at a pupil position in the optical path between the light-shielding plate and a light-shielding plate that shields one half of the optical path in the direction corresponding to the scanning direction of the light spot on the sample surface, and the beam reflected by the sample surface is deflected by the beam deflecting device. When the light spot array formed on the sample is made incident on the light receiving element of the photodetector through the, and these light spots are projected in the direction orthogonal to the first direction, the space between the light spots adjacent to each other. Are formed so as to be at equal intervals.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図２は本発明による光学式走査装
置の原理を説明するための線図である。図１で用いた部
材と同一の部材には同一符号を付して説明する。試料４
の表面には凸状の欠陥が存在し、図２（ａ）は上方に向
けて高くなる傾斜面を光スポットが走査する状態を示
し、図２（ｂ）は徐々に低くなる傾斜面を走査する状態
を示す。図２（ａ）及び（ｂ）において、光スポットは
矢印方向に沿って試料表面を走査するものとし、実線は
対物レンズの焦点面に位置する平坦な試料表面からの仮
想した反射光を示し、破線は欠陥の傾斜面からの反射光
を示す。本発明では、ビームスプリッタ２と光検出器６
との間の光路中に遮光板７を配置し、この遮光板７によ
り試料４から光検出器６に向かう光路の光スポットが試
料表面を走査する走査方向の前側又は後側の片側の光路
を遮光する（図２においては、光路の前側を遮光してい
る）。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the optical scanning device according to the present invention. The same members as those used in FIG. 1 will be described with the same reference numerals. Sample 4
2A shows a state in which the light spot scans an inclined surface that rises upward, and FIG. 2B shows an inclined surface that gradually decreases. Indicates the state to do. In FIGS. 2A and 2B, the light spot scans the sample surface along the arrow direction, and the solid line represents virtual reflected light from the flat sample surface located at the focal plane of the objective lens. The broken line shows the reflected light from the inclined surface of the defect. In the present invention, the beam splitter 2 and the photodetector 6 are
A light-shielding plate 7 is arranged in the optical path between and, and the light-shielding plate 7 allows a light spot on the optical path from the sample 4 to the photodetector 6 to scan one surface of the front side or the rear side in the scanning direction for scanning the sample surface. The light is shielded (in FIG. 2, the front side of the optical path is shielded).
【００１３】光スポットが徐々に高くなる凸状の傾斜面
を走査する場合、図２（ａ）に示すように、試料表面で
反射した反射ビームは、反射の法則により、試料表面が
対物レンズの焦点面に位置する平坦な基準面を走査する
場合に比べて走査方向の後側に変位する。一方、光スポ
ットが徐々に低くなる凹状の傾斜面を走査する場合、図
２（ｂ）に示すように、試料表面で反射した反射ビーム
は、反射の法則により基準面を走査する場合に比べて走
査方向の前側に変位する。従って、本発明に基づき、遮
光板７が光路の走査方向の前側半分を遮光する場合、凸
状の傾斜面を走査する場合、基準面を走査する場合に比
べて遮光板７により遮光される反射ビームの光量が減少
し、一層多くの反射光が光検出器６に入射することな
る。一方、光スポットが徐々に低くなる凹状の傾斜面を
走査する場合、基準面を走査する場合に比べて遮光板７
により遮光される反射ビームの光量が増加し、一層少量
の反射光が光検出器６に入射することなる。When scanning a convex inclined surface in which the light spot gradually rises, as shown in FIG. 2 (a), the reflected beam reflected by the sample surface is caused by the law of reflection so that the sample surface is the objective lens. It is displaced rearward in the scanning direction as compared with the case of scanning a flat reference surface located on the focal plane. On the other hand, when scanning a concave inclined surface where the light spot gradually lowers, as shown in FIG. 2B, the reflected beam reflected on the surface of the sample is compared with the case where the reference surface is scanned according to the law of reflection. It is displaced to the front side in the scanning direction. Therefore, according to the present invention, when the light shield plate 7 shields the front half of the optical path in the scanning direction, when the convex inclined surface is scanned, and when the reference plane is scanned, the light shield plate 7 shields the light. The light amount of the beam is reduced, and more reflected light is incident on the photodetector 6. On the other hand, when scanning a concave inclined surface in which the light spot gradually lowers, compared with the case of scanning the reference surface, the light blocking plate 7
As a result, the light amount of the reflected beam that is shielded increases, and a smaller amount of reflected light enters the photodetector 6.
【００１４】図３は、光スポットが試料表面に凸状欠陥
が存在する部分を走査した際の光検出器の出力信号と凹
状欠陥が存在する部分を走査した際の光検出器の出力信
号を示す。曲線ａは凸状欠陥を走査した際の出力信号強
度を示し、曲線ｂは凹状欠陥を走査した際の出力信号強
度を示し、曲線ｃは遮光板７が存在しない場合に光スポ
ットが凸状欠陥又は凹状欠陥を走査した際の出力信号強
度を示す。光スポットが試料表面の凸状欠陥が存在する
部分を走査すると、初めに凸状のピークが発生し時間的
に連続して凹状のピークが発生する。一方、光スポット
が凹状の欠陥が存在する部分を走査すると、初めに凹状
のピークが発生し時間的に連続して凸状のピークが発生
する。尚、遮光板を用いない場合、曲線ｃに示すよう
に、単に緩やかに変化する凹状のピークが発生するだけ
である。従って、光検出器の出力信号から欠陥の形状を
判定することができ、凸状のピークと凹状のピークとが
交互に発生する場合凸状欠陥が存在するものと判定する
ことができ、凹状のピークと凸状のピークとが交互に発
生する場合凹状欠陥が存在するものと判定することがで
きる。尚、遮光板の配置位置を逆にした場合、すなわち
光路の走査方向の後側に配置した場合、凸状のピークと
凹状のピークとの発生順序が反対になるだけであり、凸
状欠陥が存在する場合初めに凹状のピークが発生し、そ
の後凸状のピークが発生する。FIG. 3 shows the output signal of the photodetector when the light spot scans the portion where the convex defect exists on the sample surface and the output signal of the photodetector when the portion where the light spot scans the concave defect. Show. A curve a shows an output signal intensity when scanning a convex defect, a curve b shows an output signal intensity when scanning a concave defect, and a curve c shows a light spot having a convex defect when the light shielding plate 7 is not present. Or, it shows the output signal intensity when the concave defect is scanned. When the light spot scans a portion of the sample surface where a convex defect exists, a convex peak is generated first, and then a concave peak is generated continuously in time. On the other hand, when the light spot scans a portion where a concave defect is present, a concave peak is generated first, and a convex peak is generated continuously in time. When the light-shielding plate is not used, as shown by the curve c, only a gradually changing concave peak is generated. Therefore, the shape of the defect can be determined from the output signal of the photodetector, and when the convex peak and the concave peak are alternately generated, it can be determined that the convex defect is present, and When peaks and convex peaks alternate, it can be determined that a concave defect is present. In addition, when the arrangement position of the light shielding plate is reversed, that is, when the light shielding plate is arranged on the rear side in the scanning direction of the optical path, only the generation order of the convex peak and the concave peak is opposite, and the convex defect is When present, a concave peak is generated first, and then a convex peak is generated.
【００１５】図４は本発明による光学式走査装置の一例
の構成を示す線図である。レーザ光源１０から発生した
レーザビームは１次元回折格子１１に入射する。回折格
子１１は、入射したレーザビームをｎ本のサブビームに
変換する。これらサブビームは紙面内で整列しているも
のとする。回折格子１１から出射したｎ本のサブビーム
は第１及び第２のリレーレンズ１２及び１３を通過し、
ビームスプリッタ１４を経て対物レンズ１５に入射す
る。対物レンズは入射したｎ本の光ビームを微小スポッ
ト状に集束して検査すべき試料上にｎ個の光スポットを
形成する。試料１６を支持する試料ステージ１７はｘｙ
駆動機構を有するｘｙステージとする。試料ステージ１
７が紙面と直交する方向に移動することにより、試料表
面はｎ個の光スポットにより走査されることになる。FIG. 4 is a diagram showing the construction of an example of the optical scanning device according to the present invention. The laser beam generated from the laser light source 10 enters the one-dimensional diffraction grating 11. The diffraction grating 11 converts the incident laser beam into n sub beams. It is assumed that these sub-beams are aligned in the plane of the paper. The n sub beams emitted from the diffraction grating 11 pass through the first and second relay lenses 12 and 13,
The light enters the objective lens 15 via the beam splitter 14. The objective lens focuses the incident n light beams into minute spots to form n light spots on the sample to be inspected. The sample stage 17 supporting the sample 16 is xy
The xy stage has a drive mechanism. Sample stage 1
By moving 7 in a direction orthogonal to the paper surface, the sample surface is scanned by n light spots.
【００１６】試料１６上に形成された光スポットからの
反射ビームは、再び対物レンズ１５を経てビームスプリ
ッタ１４で反射し、リレーレンズ１８を経て光検出器１
９に入射する。光検出器１９は、ライン状に配列された
複数の受光素子を有するリニァイメージセンサとする。
そして、試料上の各光スポットからの反射ビームは対応
する受光素子にそれぞれ入射する。リニァイメージセン
サの各受光素子は、遮光部材により互いに分離され、遮
光部材又はその枠が受光素子に入射する光を規制するピ
ンホールとしての機能を果たす。従って、リニァイメー
ジセンサ自体がピンホールを有する空間フィルタを有し
ている。本例では、リレーレンズ１８と光検出器１９と
の間の光路中に遮光板２０を配置する。尚、図面の都合
上、遮光板２０は、光路の走査方向と直交する方向の片
側半分を遮光するように表示したが、実際は走査方向
（紙面と直交する方向）の前側又は後側の片側半分を遮
光するものとする。The reflected beam from the light spot formed on the sample 16 again passes through the objective lens 15 and is reflected by the beam splitter 14, and passes through the relay lens 18 and the photodetector 1
It is incident on 9. The photodetector 19 is a linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a line.
Then, the reflected beams from the respective light spots on the sample respectively enter the corresponding light receiving elements. The light receiving elements of the linear image sensor are separated from each other by a light blocking member, and the light blocking member or the frame thereof functions as a pinhole for restricting light incident on the light receiving element. Therefore, the linear image sensor itself has a spatial filter having pinholes. In this example, the light shielding plate 20 is arranged in the optical path between the relay lens 18 and the photodetector 19. For the sake of convenience of the drawings, the light shield plate 20 is shown so as to shield one half of the optical path in the direction orthogonal to the scanning direction, but in reality, the one half on the front side or the rear side in the scanning direction (the direction orthogonal to the paper surface). Shall be shaded.
【００１７】図５は本発明による欠陥検出装置の一例の
構成を示す線図である。レーザ光源３０から発生したレ
ーザビームを回折格子３１に入射させ、第１の方向に整
列した複数本の光ビームに変換する。尚、図面を明瞭に
するため、回折光は紙面内に回折されているものとす
る。これら光ビームは第１及び第２のリレーレンズ３２
及び３３を経て偏光ビームスプリッタ３４に入射し、こ
の偏光ビームスプリッタ３４を透過してカルバノミラー
３５に入射する。ガルバノミラー３５は、入射した光ビ
ームを第１の方向と直交する第２の方向（紙面と直交す
る走査方向）に所定の周波数で周期的に偏向する。ガル
バノミラーで反射した複数の光ビームは第３及び第４の
リレーレンズ３６及び３７並びに１／４波長板３８を経
て対物レンズ３９に入射する。この対物レンズは入射し
た複数の光ビームを微小スポット状に集束して欠陥検査
すべき試料４０に投射する。従って、試料４０上には複
数の微小な光スポットが第１の方向と対応する方向に沿
ってライン状に形成される。これら光スポットは、光ス
ポット列の方向と直交する第２の方向に偏向されるの
で、試料４０は複数の光ビームにより走査され、従って
試料４０は複数の光ビームにより２次元的に走査され
る。FIG. 5 is a diagram showing the structure of an example of the defect detecting apparatus according to the present invention. A laser beam generated from the laser light source 30 is incident on the diffraction grating 31 and converted into a plurality of light beams aligned in the first direction. For the sake of clarity of the drawing, it is assumed that the diffracted light is diffracted within the plane of the paper. These light beams are transmitted to the first and second relay lenses 32.
And 33 to enter the polarization beam splitter 34, and the light passes through the polarization beam splitter 34 and enters the carbano mirror 35. The galvanometer mirror 35 periodically deflects the incident light beam at a predetermined frequency in a second direction orthogonal to the first direction (scanning direction orthogonal to the paper surface). The plurality of light beams reflected by the galvanometer mirror enter the objective lens 39 via the third and fourth relay lenses 36 and 37 and the quarter-wave plate 38. This objective lens focuses a plurality of incident light beams in the form of minute spots and projects them onto the sample 40 to be inspected for defects. Therefore, a plurality of minute light spots are formed in a line on the sample 40 along the direction corresponding to the first direction. Since these light spots are deflected in the second direction orthogonal to the direction of the light spot row, the sample 40 is scanned by the plurality of light beams, and thus the sample 40 is two-dimensionally scanned by the plurality of light beams. .
【００１８】試料４０はｘｙ駆動機構を有するステージ
４１上に配置する。ステージ４１は所定の速度でガルバ
ノミラーの偏向方向と直交する方向（第１の方向）に移
動する。従って、試料は複数の光スポットにより２次元
的に走査されることになる。試料上の各光スポットから
の反射光は対物レンズ３９により集光され、１／４波長
板３８、リレーレンズ３７及び３６を経てガルバノミラ
ー３５に入射する。そして、ガルバノミラーによりデス
キャンされ、偏光ビームスプリッタ３４に入射する。入
射した反射ビームは１／４波長板３８を２回透過してい
るので、その偏光面は９０°回転している。この結果、
試料からの反射ビームは偏光ビームスプリッタの偏光面
で反射し、光源からの照明ビームから分離される。偏光
ビームスプリッタを出射した反射ビームはリレーレンズ
４２を経てリニァイメージセンサ４３に入射する。リニ
ァイメージセンサ４３は、試料上の光スポットと対応す
る方向に沿ってライン状に配置した複数の受光素子を有
する。The sample 40 is placed on a stage 41 having an xy drive mechanism. The stage 41 moves at a predetermined speed in a direction (first direction) orthogonal to the deflection direction of the galvanometer mirror. Therefore, the sample is two-dimensionally scanned by the plurality of light spots. The reflected light from each light spot on the sample is condensed by the objective lens 39 and is incident on the galvanometer mirror 35 via the quarter-wave plate 38, the relay lenses 37 and 36. Then, it is descanned by the galvanometer mirror and enters the polarization beam splitter 34. Since the incident reflected beam is transmitted through the quarter-wave plate 38 twice, its polarization plane is rotated by 90 °. As a result,
The reflected beam from the sample reflects off the plane of polarization of the polarizing beam splitter and is separated from the illumination beam from the light source. The reflected beam emitted from the polarization beam splitter passes through the relay lens 42 and enters the linear image sensor 43. The linear image sensor 43 has a plurality of light receiving elements arranged in a line along a direction corresponding to the light spot on the sample.
【００１９】試料とリニァイメージセンサとの間の光学
系は結像光学系を構成し、偏光ビームスプリッタ３４と
光検出器４３との間の光路中に遮光板４４を配置する。
図面上、遮光板４４はガルバノミラーの走査方向と直交
する方向の光路を遮光するように図示したが、実際には
第２の方向であるガルバノミラーの走査方向の光路の片
側半分の光路を遮光するように配置する。尚、リニァイ
メージセンサの各受光素子を分離する遮光部材又は枠は
受光素子に入射する光ビームを規制するピンホールを有
する空間フィルタとして機能する。An optical system between the sample and the linear image sensor constitutes an image forming optical system, and a light shielding plate 44 is arranged in the optical path between the polarization beam splitter 34 and the photodetector 43.
In the drawing, the light shielding plate 44 is shown so as to shield the optical path in the direction orthogonal to the scanning direction of the galvano mirror, but in reality, it shields one half of the optical path in the scanning direction of the galvano mirror which is the second direction. Arrange to do. The light blocking member or frame that separates each light receiving element of the linear image sensor functions as a spatial filter having a pinhole that restricts the light beam incident on the light receiving element.
【００２０】試料４０上の各光スポットからの反射ビー
ムはガルバノミラー３５によりデスキャンされているの
で、試料上の各光スポットからの反射ビームはリニァイ
メージセンサ４３の対応する各受光素子にそれぞれ入射
し、静止した状態に維持される。光検出器の各受光素子
からの出力信号は増幅器４５により増幅して欠陥検出回
路４６に供給する。Since the reflected beam from each light spot on the sample 40 is descanned by the galvanometer mirror 35, the reflected beam from each light spot on the sample is incident on each corresponding light receiving element of the linear image sensor 43. And stay stationary. The output signal from each light receiving element of the photodetector is amplified by the amplifier 45 and supplied to the defect detection circuit 46.
【００２１】図６は欠陥検出回路の一例の構成を示す回
路図である。本例では、光検出器４３の各受光素子から
の出力信号を負の限界値と比較する第１の比較器５０と
正の限界値と比較する第２の比較器５１とを具え、これ
ら第１及び第２の比較器の出力をオア回路５３に接続す
る。前述したように、受光素子から正のピークと負のピ
ークとが交互に発生した場合凸状の欠陥と判定し、負の
ピークと正のピークとが交互に発生した場合凸状の欠陥
と判定する。尚、負のピークだけが発生した場合、急峻
な傾斜面の欠陥と判定する。また、正のピークだけが発
生した場合、反射率の高い物質が局部的に付着した欠陥
と判定することができる。従って、本発明を利用するこ
とにより、欠陥の存在だけでなく、欠陥の形状や性状も
判別することができ、検査後の処理プロセスを的確に決
定することができる。FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of an example of the defect detection circuit. This example comprises a first comparator 50 for comparing the output signal from each light receiving element of the photodetector 43 with a negative limit value and a second comparator 51 for comparing with a positive limit value. The outputs of the first and second comparators are connected to the OR circuit 53. As described above, when a positive peak and a negative peak are alternately generated from the light receiving element, it is determined as a convex defect, and when a negative peak and a positive peak are alternately generated, it is determined as a convex defect. To do. If only a negative peak occurs, it is determined that the defect is a steep slope. Further, when only a positive peak is generated, it can be determined that the substance having high reflectance is locally attached. Therefore, by using the present invention, not only the existence of a defect but also the shape and property of the defect can be determined, and the processing process after the inspection can be accurately determined.
【００２２】尚、光検出器の各受光素子に蓄積された電
荷を所定の読出周波数で読み出すことにより、映像信号
を発生させることができるので、図５の光学系を顕微鏡
として用いることもできる。Since the video signal can be generated by reading the charge accumulated in each light receiving element of the photodetector at a predetermined reading frequency, the optical system shown in FIG. 5 can be used as a microscope.
【００２３】図７は本発明による光学式走査装置の変形
例を示す線図である。光源６１から放出された放射ビー
ムは全反射ミラー６２により反射し、回折格子６３に入
射する。この回折格子は、入射した放射ビームをｍ行ｎ
列（ｍ及びｎは２以上の自然数）のマトリックス状に配
列された２次元ビームアレイに変換する。これらｍ×ｎ
本の光ビームは行及び列方向に等間隔で離間する光ビー
ムから成る２次元ビームアレイを形成する。ｍ×ｎ本の
光ビームはフーリェ変換レンズ６４を経て偏光ビームス
プリッタ６５に入射する。ビームアレイは偏光ビームス
プリッタ６５を透過してガルバノミラー６６に入射す
る。このガルバノミラー６６は、ｍ×ｎ本の光ビームを
第１の方向（主走査方向）に所定の周波数で偏向する。
ガルバノミラーで反射した光ビームは、リレーレンズ６
７及び１／４波長板６８を経て対物レンズ６９に入射す
る。対物レンズ６９は、ｍ行ｎ列の光ビームアレイを微
小スポット状に集束して試料７０上にｍ行ｎ列の光スポ
ットアレイを形成する。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the optical scanning device according to the present invention. The radiation beam emitted from the light source 61 is reflected by the total reflection mirror 62 and enters the diffraction grating 63. This diffraction grating directs an incoming radiation beam into m rows and n
It is converted into a two-dimensional beam array arranged in a matrix of columns (m and n are natural numbers of 2 or more). These m × n
The light beams of the book form a two-dimensional beam array of light beams that are equally spaced in the row and column directions. The m × n light beams enter the polarization beam splitter 65 via the Fourier transform lens 64. The beam array passes through the polarization beam splitter 65 and enters the galvanometer mirror 66. The galvanometer mirror 66 deflects m × n light beams in a first direction (main scanning direction) at a predetermined frequency.
The light beam reflected by the galvanometer mirror is relay lens 6
The light enters the objective lens 69 through the 7 and 1/4 wavelength plates 68. The objective lens 69 focuses the light beam array of m rows and n columns into a minute spot shape to form a light spot array of m rows and n columns on the sample 70.
【００２４】図８は試料７０上に形成される光スポット
アレイとガルバノミラーのビーム偏向方向（第１の方
向）、すなわち主走査方向との関係を示す線図である。
図８において、白丸は光スポットを示し、黒丸は光スポ
ットの主走査方向直交する方向の軸線Ｌに対する投影を
示す。図面を明瞭にするため、４行４列の光スポットア
レイを示す。各行方向の光スポット間の間隔をｐ１と
し、列方向の光スポットの間隔をｐ２とする。ｍ行ｎ列
の光スポットアレイにより、試料表面を隙間なく且つ光
スポットが重なることなく走査するには、主走査方向と
直交する方向の軸線に対する光スポットの投影が等間隔
となるように光スポットを形成する必要がある。以下、
この条件について説明する。光スポットアレイの行方向
の軸線Ｌc と主走査方向軸線Ｌとのなす角度をθとす
る。行方向の光スポット間の間隔ｐ１の軸線Ｌに対する
投影長はｐ１×cos θとなる。この投影長内に列方向の
ｎ個の光スポットの投影が存在する必要がある。この条
件は、ｐ１×cos θ＝ｐ２×sinθで表すことができ
る。従って、以下の式、
tan θ＝（１／ｎ）×（ｐ１／ｐ２）
を満たす場合、ｍ行ｎ列の光スポットアレイの各光スポ
ットの主走査方向と直交する方向に対する投影が等間隔
で形成される。尚、行及び列方向の光スポット間の間隔
が等しい（ｐ１＝ｐ２）場合、以下の式を満たすように
光スポットアレイを形成する。
tan θ＝１／ｎFIG. 8 is a diagram showing the relationship between the light spot array formed on the sample 70 and the beam deflection direction (first direction) of the galvanometer mirror, that is, the main scanning direction.
In FIG. 8, white circles indicate light spots, and black circles indicate projections of the light spots on the axis L in the direction orthogonal to the main scanning direction. For clarity of the drawing, a 4 × 4 array of light spots is shown. The interval between the light spots in each row direction is p1, and the interval between the light spots in the column direction is p2. In order to scan the sample surface without gaps and without overlapping of the light spots with the light spot array of m rows and n columns, the light spots should be projected at equal intervals on the axis line in the direction orthogonal to the main scanning direction. Need to be formed. Less than,
This condition will be described. The angle formed by the axis L c in the row direction of the light spot array and the axis L in the main scanning direction is θ. The projection length of the interval p1 between the light spots in the row direction with respect to the axis L is p1 × cos θ. There must be n light spot projections in the column direction within this projection length. This condition can be expressed by p1 × cos θ = p2 × sin θ. Therefore, if the following equation, tan θ = (1 / n) × (p1 / p2) is satisfied, the projections of the respective light spots of the light spot array of m rows and n columns in the direction orthogonal to the main scanning direction are equally spaced. It is formed. When the intervals between the light spots in the row and column directions are equal (p1 = p2), the light spot array is formed so as to satisfy the following formula. tan θ = 1 / n
【００２５】光ビームアレイはガルバノミラーにより主
走査方向に走査されるため、試料表面はｍ行ｎ列のマト
リックス状に配置された光スポットアレイにより走査さ
れることになる。試料７０を支持するステージ７１はｘ
ｙステージとし、第１の方向である主走査方向と直交す
る方向に所定の速度で移動する。このように構成するこ
とにより、試料表面はｍ×ｎ個の光スポットにより２次
元的に走査される。Since the light beam array is scanned in the main scanning direction by the galvanometer mirror, the surface of the sample is scanned by the light spot array arranged in a matrix of m rows and n columns. The stage 71 that supports the sample 70 is x
The y stage is moved at a predetermined speed in a direction orthogonal to the main scanning direction which is the first direction. With this configuration, the sample surface is two-dimensionally scanned with m × n light spots.
【００２６】試料表面で反射した光スポットからの反射
光は、再び対物レンズ６９、１／４波長板６８及びリレ
ーレンズ６７を経てガルバノミラー６６に入射しデスキ
ャンされ、ビームスプリッタ６５に入射する。この反射
ビームは１／４波長板を２回通過しているので偏光面が
９０°回転し、ビームスプリッタの偏光面で反射する。
ビームスプリッタで反射した反射ビームは、リレーレン
ズ７２、全反射ミラー７２、並びにリレーレンズ７３及
び７４を経て光検出器７５に入射する。The reflected light from the light spot reflected on the sample surface again passes through the objective lens 69, the quarter-wave plate 68 and the relay lens 67, enters the galvanometer mirror 66, is descanned, and enters the beam splitter 65. Since this reflected beam has passed through the quarter-wave plate twice, the plane of polarization is rotated by 90 ° and is reflected by the plane of polarization of the beam splitter.
The reflected beam reflected by the beam splitter enters the photodetector 75 via the relay lens 72, the total reflection mirror 72, and the relay lenses 73 and 74.
【００２７】図９は光検出器の一例の構成を示す線図で
有る。光検出器７５は行及び列方向に等間隔で形成され
た２次元マトリックス状の受光素子アレイを７６（ｉ，
ｊ）有し、各受光素子は試料上に形成された各光スポッ
トからの正反射光をそれぞれ受光する。各受光素子はフ
ォトダイオードで構成され、遮光部材７７により互いに
分離する。各受光素子の光入射領域は、試料表面に形成
される光スポットの正反射光だけが入射するように遮光
部材７６により規制する。従って、本例の光学系は共焦
点光学系を構成し、一層高い分解能を得ることができ
る。FIG. 9 is a diagram showing the structure of an example of the photodetector. The photodetector 75 includes a two-dimensional matrix light receiving element array 76 (i,
j), and each light receiving element receives the specularly reflected light from each light spot formed on the sample. Each light receiving element is composed of a photodiode and is separated from each other by a light shielding member 77. The light incident area of each light receiving element is regulated by the light shielding member 76 so that only the specularly reflected light of the light spot formed on the sample surface is incident. Therefore, the optical system of this example constitutes a confocal optical system, and higher resolution can be obtained.
【００２８】ビームスプリッタ６５と光検出器７５との
間の結像光学系の瞳位置に遮光板８０を配置する。この
遮光板は、試料上における主走査方向と対応する方向の
片側の光路を遮光する。このように、瞳位置に１つの遮
光板を配置することにより、ｍ×ｎ個の反射ビームの片
側を遮光することができる。A light shielding plate 80 is arranged at the pupil position of the image forming optical system between the beam splitter 65 and the photodetector 75. The light blocking plate blocks the light path on one side of the sample in the direction corresponding to the main scanning direction. In this way, by disposing one light shielding plate at the pupil position, one side of the m × n reflected beams can be shielded.
【００２９】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変更や変形が可能である。例えば、上述した実施
例では、半導体ウェハやフォトマスクブランクス等の試
料表面に存在する欠陥を検出する装置を例に説明した
が、本発明による光学式走査装置は、レーザ顕微鏡のよ
うに光ビームにより試料表面を走査して試料画像を撮像
する撮像装置にも適用することができ、試料から光検出
器に向かう結像光学系の光路中に遮光板を配置すること
により解像度の一層高い撮像装置を実現することができ
る。例えば、図５に示す装置の光検出器から所定の読出
周波数で各受光素子の電荷を読み出すことにより容易に
映像信号を形成することができる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made. For example, in the above-described embodiments, the apparatus for detecting the defects existing on the sample surface such as the semiconductor wafer and the photomask blanks has been described as an example, but the optical scanning apparatus according to the present invention uses a light beam like a laser microscope. It can also be applied to an image pickup device that scans the sample surface to pick up a sample image, and by placing a light shielding plate in the optical path of the imaging optical system from the sample to the photodetector, an image pickup device with higher resolution can be obtained. Can be realized. For example, a video signal can be easily formed by reading the charge of each light receiving element at a predetermined read frequency from the photodetector of the device shown in FIG.
【００３０】また、欠陥検出回路として種々の欠陥検出
回路を用いることができ、例えば、隣接する受光素子の
出力信号を比較し、その比較結果から欠陥の発生を検出
することも可能である。Various defect detection circuits can be used as the defect detection circuit. For example, it is possible to compare the output signals of adjacent light receiving elements and detect the occurrence of a defect from the comparison result.
【００３１】さらに、上述した実施例では、試料表面を
ラスタ走査する例について説明したが、試料と光ビーム
アレイとを相対的に移動させる手段として、試料を支持
する試料ステージに連結され、ステージを回転させる回
転駆動装置及び回転軸線と直交する方向に並進移動させ
る並進駆動装置とを具えるステージ駆動装置を用いこと
ができる。この場合、試料ステージを回転及び並進移動
させることにより、試料はｍ×ｎ個の光スポットアレイ
によりスパイラルスキャンされるので、試料を一層高速
で走査できると共に高い分解能で試料表面を走査するこ
とができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the example in which the sample surface is raster-scanned has been described, but as a means for relatively moving the sample and the light beam array, it is connected to the sample stage supporting the sample and the stage is connected. It is possible to use a stage drive device that includes a rotation drive device that rotates and a translation drive device that translates in a direction orthogonal to the rotation axis. In this case, since the sample is spirally scanned by the m × n light spot arrays by rotating and translating the sample stage, the sample can be scanned at higher speed and the sample surface can be scanned with high resolution. .
【図１】 共焦点光学系の原理を説明するための線図で
ある。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a confocal optical system.
【図２】 本発明による光学式走査装置の原理を説明す
るための線図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the optical scanning device according to the present invention.
【図３】 光スポットが欠陥部分を走査する際の反射ビ
ームの光路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an optical path of a reflected beam when a light spot scans a defective portion.
【図４】 本発明による光学式走査装置の一例の構成を
示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an example of an optical scanning device according to the present invention.
【図５】 本発明による欠陥検出装置の一例の構成を示
す線図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an example of a defect detection device according to the present invention.
【図６】 欠陥検出回路の一例の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an example of a defect detection circuit.
【図７】 本発明による光学式走査装置の変形例を示す
線図である。FIG. 7 is a diagram showing a modification of the optical scanning device according to the present invention.
【図８】 試料上に形成される光スポットアレイと主走
査方向との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a light spot array formed on a sample and a main scanning direction.
【図９】 光検出器の一例を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing an example of a photodetector.
【符号の説明】 １ 光源 ２ ビームスプリッタ ３ 対物レンズ ４ 試料 ５ 空間フィルタ ６ 光検出器[Explanation of symbols] 1 light source 2 beam splitter 3 Objective lens 4 samples 5 Spatial filter 6 Photodetector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2001−74423（ＪＰ，Ａ) 特開2000−275188（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−167793（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−282010（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP 2001-74423 (JP, A) JP 2000-275188 (JP, A) JP 7-167793 (JP, A) JP 10-282010 ( (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958 G01B 11/00-11/30
Claims (12)
る対物レンズと、ピンホールにより受光面が制限され、 試料表面からの反
射光を受光する光検出器と、 前記光源と対物レンズとの間の光路中に配置され、光源
から試料に向かう光ビームと試料から前記光検出器に向
かう反射ビームとを分離するビームスプリッタと、 前記試料と光スポットとを相対的に移動させる手段とを
具え、 試料表面を光スポットにより走査し、試料表面からの反
射光により試料の表面領域の情報を検出する光学式走査
装置において、 前記ビームスプリッタと光検出器との間の光路中に遮光
板を配置し、この遮光板により、試料表面における光ス
ポットの走査方向と対応する方向の片側半分の光路を遮
光することを特徴とする光学式走査装置。1. A sample stage that supports a sample, a light source that generates a light beam, an objective lens that focuses the light beam to form a light spot on the sample surface, and a light receiving surface is limited by a pinhole. a photodetector for receiving reflected light from the surface, the disposed in the optical path between the light source and the objective lens, to separate the reflected beam toward the photodetector from the light beam and the sample directed from the light source to the sample An optical scanning device comprising a beam splitter and means for relatively moving the sample and the light spot, scanning the sample surface with the light spot, and detecting information on the surface area of the sample by the reflected light from the sample surface. In, a light-shielding plate is arranged in the optical path between the beam splitter and the photodetector, and by this light-shielding plate, one side of the direction corresponding to the scanning direction of the light spot on the sample surface is provided. An optical scanning device characterized by blocking half of the optical path.
させる手段を、光スポットに対して試料ステージを移動
させる手段としたことを特徴とする請求項１に記載の光
学式走査装置。2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the means for relatively moving the light spot and the sample are means for moving the sample stage with respect to the light spot.
させる手段を、前記ビームスプリッタと試料ステージと
の間の光路中に配置したビーム偏向装置としたことを特
徴とする請求項１に記載の光学式走査装置。3. The beam deflecting device arranged in the optical path between the beam splitter and the sample stage, as the means for relatively moving the light spot and the sample. Optical scanning device.
路中に、光源から発生した光ビームをライン状に配列さ
れたｍ本（ｍは２以上の自然数）のサブビームの１次元
ビームアレイに変換する１次元回折格子を配置し、試料
上に形成したｍ個の光スポットにより試料表面を走査す
ることを特徴とする請求項１に記載の光学式走査装置。4. A light beam generated from the light source is converted into a one-dimensional beam array of m (m is a natural number of 2 or more) sub-beams arranged in a line in an optical path between the light source and the beam splitter. 2. The optical scanning device according to claim 1, wherein a one-dimensional diffraction grating is arranged, and the surface of the sample is scanned by m light spots formed on the sample.
路中に、ｍ及びｎを２以上の自然数とした場合に、光源
から発生した放射ビームをｍ行ｎ列のマトリックス状に
配列されたサブビームの２次元ビームアレイに変換する
２次元回折格子を配置し、ｍ×ｎ個の２次元光スポット
アレイにより試料表面を走査し、前記遮光板を前記ビー
ムスプリッタと光検出器との間の光学系の瞳の位置に配
置したことを特徴とする請求項１に記載の光学式走査装
置。5. A sub-beam in which a radiation beam generated from a light source is arranged in a matrix of m rows and n columns when m and n are natural numbers of 2 or more in an optical path between the light source and the beam splitter. A two-dimensional diffraction grating for converting into a two-dimensional beam array, the sample surface is scanned by m × n two-dimensional light spot arrays, and the light shielding plate is an optical system between the beam splitter and the photodetector. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is arranged at the position of the pupil.
相対的に移動させる手段として、前記試料ステージを回
転回転させる回転駆動装置及び試料ステージをその回転
軸線と直交する軸線に沿って移動させる並進駆動装置を
用い、２次元光スポットアレイにより試料をスパイラル
スキャンすることを特徴とする請求項５に記載の光学式
走査装置。6. As a means for relatively moving the sample and the two-dimensional light spot array, a rotation drive device for rotating and rotating the sample stage and a translation for moving the sample stage along an axis orthogonal to the rotation axis thereof. The optical scanning device according to claim 5, wherein a sample is spirally scanned by a two-dimensional light spot array using a driving device.
ージと、 光ビームを発生する光源と、 前記光ビームを集束して試料表面に光スポットを形成す
る対物レンズと、 前記試料と光スポットとを相対的に移動させる手段と、ピンホールにより受光面が制限され、 試料表面からの反
射光を受光する光検出器と、 前記光源と対物レンズとの間の光路中に配置され、光源
から試料に向かう光ビームと試料から光検出器に向かう
反射ビームとを分離するビームスプリッタと、 前記光検出器からの出力信号から試料表面に存在する欠
陥を検出する欠陥検出回路とを具える欠陥検出装置にお
いて、 前記ビームスプリッタと光検出器との間の光路中に配置
され、試料表面における光スポットの走査方向と対応す
る方向の片側半分の光路を遮光する遮光板を有し、 前記欠陥検出回路が、前記光検出器からの出力信号が凹
状のピークと凸状のピークとが時間的に連続して交互に
発生したことを検出した場合、凸状又は凹状の欠陥が存
在すると判定することを特徴とする欠陥検出装置。7. A sample stage for supporting a sample to be detected for defects, a light source for generating a light beam, an objective lens for converging the light beam to form a light spot on the sample surface, the sample and the light spot. Is disposed in the optical path between the light source and the objective lens, the light detector that receives the reflected light from the sample surface , the light receiving surface being limited by the pinhole, Defect detecting device comprising a beam splitter for separating a light beam directed to the sample and a reflected beam directed from the sample to the photodetector, and a defect detection circuit for detecting a defect existing on the sample surface from an output signal from the photodetector. In, in the optical path between the beam splitter and the photodetector, a light-shielding plate for shielding one half of the optical path in the direction corresponding to the scanning direction of the light spot on the sample surface. Having the defect detection circuit, when the output signal from the photodetector detects that a concave peak and a convex peak alternately occur continuously in time, a convex or concave defect A defect detection device characterized by determining that there is a defect.
路中に、光源から発生した光ビームをライン状に配列さ
れたｍ本（ｍは２以上の自然数）のサブビームの１次元
ビームアレイに変換する１次元回折格子を配置し、試料
上に形成したｍ個の光スポットにより試料表面を走査す
ることを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出装置。8. The light beam generated from the light source is converted into a one-dimensional beam array of m (m is a natural number of 2 or more) sub-beams arranged in a line in an optical path between the light source and the beam splitter. 8. The defect detecting apparatus according to claim 7, wherein a one-dimensional diffraction grating is arranged, and the surface of the sample is scanned with m light spots formed on the sample.
路中に、ｍ及びｎを２以上の自然数とした場合に、光源
から発生した放射ビームをｍ行ｎ列のマトリックス状に
配列されたサブビームの２次元ビームアレイに変換する
２次元回折格子を配置し、ｍ×ｎ個の光スポットの光ス
ポットアレイにより試料表面を走査し、前記遮光板を前
記ビームスプリッタと光検出器との間の光学系の瞳の位
置に配置したことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検
出装置。9. A sub-beam in which a radiation beam generated from a light source is arranged in a matrix of m rows and n columns when m and n are natural numbers of 2 or more in an optical path between the light source and the beam splitter. A two-dimensional diffraction grating for converting into a two-dimensional beam array is arranged, the sample surface is scanned by a light spot array of m × n light spots, and the light shielding plate is placed in front of the light shield plate.
The pupil position of the optical system between the beam splitter and the photodetector.
The defect detection device according to claim 7, wherein the defect detection device is disposed in a stationary position .
ムをｍ行ｎ列のマトリックス状に配列された光ビームの
ビームアレイに変換する２次元回折格子と、 前記ビームアレイを第１の走査方向に偏向するビーム偏
向装置と、 前記ビームアレイの光ビームをスポット状に集束して試
料上にｍ×ｎ個の光スポットのアレイを形成する対物レ
ンズと、 前記光源と対物レンズとの間の光路中に配置され、光源
から試料に向かう光ビームと試料から光検出器に向かう
反射ビームとを分離するビームスプリッタと、 ｍ’及びｎ’を２以上の自然数とした場合にｍ’行ｎ’
列のマトリックス状に配列した受光素子であって、各受
光素子の受光面がピンホールにより制限されている受光
素子を有し、各受光素子が前記試料上に形成された光ス
ポットからの反射光をそれぞれ受光する光検出器と、 前記ビームスプリッタと光検出器との間の光路中の瞳位
置に配置され、試料表面における光スポットの走査方向
と対応する方向の片側半分の光路を遮光する遮光板とを
具え、 前記試料表面からの反射ビームを前記ビーム偏向装置を
介して光検出器の受光素子に入射させ、 前記試料上に形成される光スポットアレイを、これら光
スポットを前記第１の方向と直交する方向に投影した場
合互いに隣接する光スポット間の間隔が等間隔となるよ
うに形成することを特徴とする光学式走査装置。10. A sample stage for supporting a sample, a light source for generating a radiation beam, and a light arraying the radiation beam in a matrix of m rows and n columns when m and n are natural numbers of 2 or more. A two-dimensional diffraction grating for converting the beam into a beam array; a beam deflecting device for deflecting the beam array in a first scanning direction; An objective lens that forms an array of light spots, and a beam splitter that is disposed in the optical path between the light source and the objective lens and separates a light beam from the light source toward the sample and a reflected beam from the sample toward the photodetector. And, when m'and n'are natural numbers of 2 or more, m'row n '
A light receiving elements arranged in a column matrix of each receiving
The light receiving surface of the optical element is limited by the pinhole.
A light detector having an element , each light receiving element receiving a reflected light from a light spot formed on the sample, and arranged at a pupil position in an optical path between the beam splitter and the light detector. A light-shielding plate that shields the optical path of one half of the direction corresponding to the scanning direction of the light spot on the sample surface, and the reflected beam from the sample surface is incident on the light receiving element of the photodetector via the beam deflecting device. Then, the light spot array formed on the sample is formed such that when these light spots are projected in the direction orthogonal to the first direction, the intervals between the adjacent light spots are equal to each other. Characteristic optical scanning device.
スポットアレイの行方向の軸線と前記第１の方向と直交
する方向の軸線とのなす角度をθとし、光スポットアレ
イの行方向のスポット間隔をｐ１とし、列方向のスポッ
ト間隔をｐ２とした場合に、式 ｔａｎθ＝（１／ｎ）×（ｐ１／ｐ２） を満たすように角度θを設定することを特徴とする請求
項９に記載の光学式走査装置。11. An angle formed by an axis line in the row direction of an m-th row and n-column light spot array formed on the sample and an axis line in a direction orthogonal to the first direction is θ, and rows of the light spot array are set. The angle θ is set so as to satisfy the expression tan θ = (1 / n) × (p1 / p2) where p1 is the spot interval in the direction and p2 is the spot interval in the column direction. 9. The optical scanning device according to item 9.
方向の光スポット間の間隔ｐ１及びｐ２を、ｐ１＝ｐ２
となるように設定し、式 ｔａｎθ＝１／ｎ を満たすように光スポットアレイを形成することを特徴
とする請求項９に記載の光学式走査装置。12. The intervals p1 and p2 between the light spots in the row and column directions of the light spot array are defined as p1 = p2.
10. The optical scanning device according to claim 9, wherein the light spot array is formed so as to satisfy the expression tan θ = 1 / n 2.
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