JPH06294750A - 光学式基板検査装置 - Google Patents
光学式基板検査装置Info
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- JPH06294750A JPH06294750A JP4224325A JP22432592A JPH06294750A JP H06294750 A JPH06294750 A JP H06294750A JP 4224325 A JP4224325 A JP 4224325A JP 22432592 A JP22432592 A JP 22432592A JP H06294750 A JPH06294750 A JP H06294750A
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- Japan
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- substrate
- optical axis
- inspection
- detector
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
- G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting
- G03F1/84—Inspecting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95607—Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method
-
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- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N2021/95676—Masks, reticles, shadow masks
Abstract
(57)【要約】
【目的】基板の欠陥や線幅を透過光及び反射光の少なく
とも一方で自動的に検査・測定する自動基板検査装置を
提供すること。 【構成】ＸＹステ−ジと、光学系と、電子制御解析表示
系とを備えており、ＸＹステ−ジにより検査対象である
基板がＸＹ平面上を蛇行移動し、光学系はレーザと、透
過光検出器と、反射光検出器と、レーザ、基板、両検出
器の間に基準光の光路及び照射光の光路を形成する光学
素子群と、反射光及び基準光の両光線で基板を往復走査
する音響光学的光線スキャナとを備えており、電子制御
解析表示系はＸＹステ−ジ及び光学系の動作を制御し、
両検出器の出力信号を解析及び記憶し、ダイ同士の比較
モード及びダイとデータベースとの比較モードのいずれ
かで動作する自動基板検査装置。
とも一方で自動的に検査・測定する自動基板検査装置を
提供すること。 【構成】ＸＹステ−ジと、光学系と、電子制御解析表示
系とを備えており、ＸＹステ−ジにより検査対象である
基板がＸＹ平面上を蛇行移動し、光学系はレーザと、透
過光検出器と、反射光検出器と、レーザ、基板、両検出
器の間に基準光の光路及び照射光の光路を形成する光学
素子群と、反射光及び基準光の両光線で基板を往復走査
する音響光学的光線スキャナとを備えており、電子制御
解析表示系はＸＹステ−ジ及び光学系の動作を制御し、
両検出器の出力信号を解析及び記憶し、ダイ同士の比較
モード及びダイとデータベースとの比較モードのいずれ
かで動作する自動基板検査装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気光学的検査装置、特
に、フォトマスクやレチクルなどの基板の欠陥を自動的
に検出する光学式基板検査装置に関する。
に、フォトマスクやレチクルなどの基板の欠陥を自動的
に検出する光学式基板検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路は、フォトマスク又はレチクル
と光源とを用いて回路の像をシリコン・ウエハに投影す
る写真製版法により製造される。高い歩留りを得るには
使用するマスクやレチクルに欠陥のないことが必要であ
る。ところが、マスクやレチクルにはどうしても欠陥が
生じてしまうので、マスクを使用する前に欠陥を発見し
て修理しなければならない。
と光源とを用いて回路の像をシリコン・ウエハに投影す
る写真製版法により製造される。高い歩留りを得るには
使用するマスクやレチクルに欠陥のないことが必要であ
る。ところが、マスクやレチクルにはどうしても欠陥が
生じてしまうので、マスクを使用する前に欠陥を発見し
て修理しなければならない。
【０００３】自動マスク検査システムが誕生してから１
５年以上になる。初期の自動マスク検査システムである
ベル・テレホン・ラボラトリーズＡＭＩＳシステム（Jo
hn Bruning et al., "An Automated Mask Inspection S
ystem - AMIS", IEEE Transactions on Electron Devic
es, Vol. ED-22, No. 7 July 1971, pp 487 - 495 ）
は、レーザでマスクを走査するものである。その後登場
した自動マスク検査システムは、マスクにより投影され
た像をリニア・センサで検査するものである。このよう
なシステムは、例えば、「自動フォトマスク検査システ
ム及び装置（Automatic Photomask Inspection System
and Apparatus）」という名称の米国特許第４，２４
７，２０３号に開示されている。この米国特許にはフォ
トマスクに形成される回路のパターン（以下ダイと呼
ぶ）同士の比較検査、即ち、２つの隣接したダイ同士を
比較してフォトマスクを検査することが教示されてい
る。また、「レチクル検査システム（Reticle Inspecti
on System ）」という名称の米国特許第４，９２６，４
８９号には、レチクルに形成されているダイとデータベ
ースとの比較検査、即ち、レチクルに形成されているダ
イとこのダイを形成するためのデータベースとを比較し
てレチクルを検査することが教示されている。
５年以上になる。初期の自動マスク検査システムである
ベル・テレホン・ラボラトリーズＡＭＩＳシステム（Jo
hn Bruning et al., "An Automated Mask Inspection S
ystem - AMIS", IEEE Transactions on Electron Devic
es, Vol. ED-22, No. 7 July 1971, pp 487 - 495 ）
は、レーザでマスクを走査するものである。その後登場
した自動マスク検査システムは、マスクにより投影され
た像をリニア・センサで検査するものである。このよう
なシステムは、例えば、「自動フォトマスク検査システ
ム及び装置（Automatic Photomask Inspection System
and Apparatus）」という名称の米国特許第４，２４
７，２０３号に開示されている。この米国特許にはフォ
トマスクに形成される回路のパターン（以下ダイと呼
ぶ）同士の比較検査、即ち、２つの隣接したダイ同士を
比較してフォトマスクを検査することが教示されてい
る。また、「レチクル検査システム（Reticle Inspecti
on System ）」という名称の米国特許第４，９２６，４
８９号には、レチクルに形成されているダイとデータベ
ースとの比較検査、即ち、レチクルに形成されているダ
イとこのダイを形成するためのデータベースとを比較し
てレチクルを検査することが教示されている。
【０００４】集積回路が複雑になるに連れて、検査法が
益々重要になっている。微細な欠陥を発見できるように
解像度を上げながら、より広範囲な領域を検査しなけれ
ばならなくなってきているので、検査装置は１秒間に処
理することのできる画素数が多くなるように高速で動作
するものでなければならない。このような必要性から以
下に列挙する様々な技術が次々に開発され、それぞれが
特許を取得している。１９８１年１月２７日にはLevy e
t al. の「自動フォトマスク検査システム及び装置（Au
tomatic Photomask Inspection System and Apparatus
）」という名称の米国特許第４，２４７，２０３号が
発行され、１９８６年４月１日にはLevy et al. の「欠
陥検出の改良されたフォトマスク検査装置及び方法（Ph
otomask Inspection Apparatus and Method with Impro
ved Defect Detection）」という名称の米国特許第４，
５７９，４５５号が発行され、１９８６年１２月３０日
にはMark J. Wihlの「映像強調手段を有する自動フォト
マスク検査システム（Automatic Photomask Inspection
System Having Image Enhancement Means）」という名
称の米国特許第４，６３３，５０４号が発行され、１９
８９年２月１４日にはSpecht et al. の「改良型欠陥検
出器及びアラインメント・サブシステムを有する自動フ
ォトマスク及びレチクル検査法及び装置（Automatic Ph
otomask Inspection and Reticle Inspection Method a
nd Apparatus Including Improved Defect Detector an
d Alignment Subsystem ）」という名称の米国特許第
４，８０５，１２３号が発行されている。この他に、ウ
エハの検査の分野にも幾つかの重要な先行技術がある。
その一例としては、１９８７年２月１７日に発行したSa
ndland et al. の「自動ウエハ検査システムの電子制御
（Electronic Control of anAutomatic Wafer Insp ect
ion System ）」という名称の米国特許第４，６４４，
１７２号を挙げることができる。
益々重要になっている。微細な欠陥を発見できるように
解像度を上げながら、より広範囲な領域を検査しなけれ
ばならなくなってきているので、検査装置は１秒間に処
理することのできる画素数が多くなるように高速で動作
するものでなければならない。このような必要性から以
下に列挙する様々な技術が次々に開発され、それぞれが
特許を取得している。１９８１年１月２７日にはLevy e
t al. の「自動フォトマスク検査システム及び装置（Au
tomatic Photomask Inspection System and Apparatus
）」という名称の米国特許第４，２４７，２０３号が
発行され、１９８６年４月１日にはLevy et al. の「欠
陥検出の改良されたフォトマスク検査装置及び方法（Ph
otomask Inspection Apparatus and Method with Impro
ved Defect Detection）」という名称の米国特許第４，
５７９，４５５号が発行され、１９８６年１２月３０日
にはMark J. Wihlの「映像強調手段を有する自動フォト
マスク検査システム（Automatic Photomask Inspection
System Having Image Enhancement Means）」という名
称の米国特許第４，６３３，５０４号が発行され、１９
８９年２月１４日にはSpecht et al. の「改良型欠陥検
出器及びアラインメント・サブシステムを有する自動フ
ォトマスク及びレチクル検査法及び装置（Automatic Ph
otomask Inspection and Reticle Inspection Method a
nd Apparatus Including Improved Defect Detector an
d Alignment Subsystem ）」という名称の米国特許第
４，８０５，１２３号が発行されている。この他に、ウ
エハの検査の分野にも幾つかの重要な先行技術がある。
その一例としては、１９８７年２月１７日に発行したSa
ndland et al. の「自動ウエハ検査システムの電子制御
（Electronic Control of anAutomatic Wafer Insp ect
ion System ）」という名称の米国特許第４，６４４，
１７２号を挙げることができる。
【０００５】位相シフト型マスク技術が出現し、新しい
検査技術が必要になり、検査技術は更に発展した。位相
シフト型マスク技術により、転写できる線の幅が更に狭
くなり、０．２５ミクロン以下の幅の線も印刷可能にな
った。この技術はBurn J. Lin の「光学マスク技術にお
ける位相シフト法その他の課題」、第１０回マイクロリ
ソグラフィー・シンポジウムの紀要、ＳＰＩＥ、光工学
国際学会、第1496巻、５４〜７９ページ（Burn J. Lin,
"Phase-Shifting and Other Challenges in Optical M
ask Technology", Proceedings of the 10th Annual Sy
mposium on Microlithography, SPIE, - the Internati
onal Society of Optical Engineering,Vol. 1496, pp
54 - 79）に記載されている。
検査技術が必要になり、検査技術は更に発展した。位相
シフト型マスク技術により、転写できる線の幅が更に狭
くなり、０．２５ミクロン以下の幅の線も印刷可能にな
った。この技術はBurn J. Lin の「光学マスク技術にお
ける位相シフト法その他の課題」、第１０回マイクロリ
ソグラフィー・シンポジウムの紀要、ＳＰＩＥ、光工学
国際学会、第1496巻、５４〜７９ページ（Burn J. Lin,
"Phase-Shifting and Other Challenges in Optical M
ask Technology", Proceedings of the 10th Annual Sy
mposium on Microlithography, SPIE, - the Internati
onal Society of Optical Engineering,Vol. 1496, pp
54 - 79）に記載されている。
【０００６】以上に、光学マスクやレチクルの欠陥を自
動検出するための従来の技術を列挙したが、いずれの技
術も従前の照明法を用いており、線形に配置したセンサ
群により像を捕らえているに過ぎない。ところで、従来
の照明法やセンサを用いている限り、信号対雑音比に限
界があるので、検査速度も自ずと制約を受けてしまう。
動検出するための従来の技術を列挙したが、いずれの技
術も従前の照明法を用いており、線形に配置したセンサ
群により像を捕らえているに過ぎない。ところで、従来
の照明法やセンサを用いている限り、信号対雑音比に限
界があるので、検査速度も自ずと制約を受けてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の課題
は、透過光及び反射光の両者を用いて基板を検査する全
く新しい自動基板検査装置を提供することである。
は、透過光及び反射光の両者を用いて基板を検査する全
く新しい自動基板検査装置を提供することである。
【０００８】本発明の第２の課題は、基板の表面が基準
の高さを越えていないかどうかを干渉原理を用いて光学
的に判定して、基準の高さを越えていることを欠陥の指
標として利用する自動基板検査装置を提供することであ
る。
の高さを越えていないかどうかを干渉原理を用いて光学
的に判定して、基準の高さを越えていることを欠陥の指
標として利用する自動基板検査装置を提供することであ
る。
【０００９】本発明の第３の課題は、欠陥の検出と線幅
の測定に同一の光学系を用いた自動基板検査装置を提供
することである。
の測定に同一の光学系を用いた自動基板検査装置を提供
することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施態
様は、ＸＹステ−ジ（１２）と、光学系（１６）と、電
子制御解析表示系とを備えており、ＸＹステ−ジ（１
２）により検査対象である基板（１４）がＸＹ平面上を
蛇行移動し、光学系（１６）はレーザ（３０）と、透過
光検出器（３４）と、反射光検出器（３６）と、レー
ザ、基板、両検出器の間に基準光の光路及び照射光の光
路を形成する光学素子群と、反射光及び基準光の両光線
で基板を往復走査する音響光学的光線スキャナ（４０、
４２）とを備えており、電子制御解析表示系はＸＹステ
−ジ及び光学系の動作を制御し、両検出器の出力信号の
解析及び記憶をする。この装置は、ダイ同士を比較する
モード及びダイとデータベースとを比較するモードのい
ずれかで動作する。
様は、ＸＹステ−ジ（１２）と、光学系（１６）と、電
子制御解析表示系とを備えており、ＸＹステ−ジ（１
２）により検査対象である基板（１４）がＸＹ平面上を
蛇行移動し、光学系（１６）はレーザ（３０）と、透過
光検出器（３４）と、反射光検出器（３６）と、レー
ザ、基板、両検出器の間に基準光の光路及び照射光の光
路を形成する光学素子群と、反射光及び基準光の両光線
で基板を往復走査する音響光学的光線スキャナ（４０、
４２）とを備えており、電子制御解析表示系はＸＹステ
−ジ及び光学系の動作を制御し、両検出器の出力信号の
解析及び記憶をする。この装置は、ダイ同士を比較する
モード及びダイとデータベースとを比較するモードのい
ずれかで動作する。
【００１１】
【作用及び効果】本発明では光源にレーザを使用してい
るので、非常に明るい光でマスクを走査することができ
る。更に、機械的機構ではなく電気光学的偏向法を採用
している点でBruning et al.が開示しているＡＭＩＳシ
ステムとは相違している。電気光学的偏向法は機械的機
構よりも早く、融通が利く。しかしながら、従来の電気
光学的偏向法ではまだ速度が不十分なので、これを基板
検査装置に用いても利点はない。本発明では、レーザ光
線による記録に関して１９７４年１２月３日にJason H.
Evelethに付与された「自己集束音響光学スキャナを備
えた高解像度レーザ光線記録装置」という名称の米国特
許第３，８５１，９５１号に記載されている偏向装置を
用いて高速にしている。
るので、非常に明るい光でマスクを走査することができ
る。更に、機械的機構ではなく電気光学的偏向法を採用
している点でBruning et al.が開示しているＡＭＩＳシ
ステムとは相違している。電気光学的偏向法は機械的機
構よりも早く、融通が利く。しかしながら、従来の電気
光学的偏向法ではまだ速度が不十分なので、これを基板
検査装置に用いても利点はない。本発明では、レーザ光
線による記録に関して１９７４年１２月３日にJason H.
Evelethに付与された「自己集束音響光学スキャナを備
えた高解像度レーザ光線記録装置」という名称の米国特
許第３，８５１，９５１号に記載されている偏向装置を
用いて高速にしている。
【００１２】更に、本発明では僅かに２自由度しかない
ステージを使用している。先行技術では回転可能にする
ためにかなりの費用を掛けて複雑な構成にしているが、
本発明では有効走査方向の制御はステージを２本の軸に
沿って同時に駆動するだけで良い。
ステージを使用している。先行技術では回転可能にする
ためにかなりの費用を掛けて複雑な構成にしているが、
本発明では有効走査方向の制御はステージを２本の軸に
沿って同時に駆動するだけで良い。
【００１３】この他に、本発明では透過光と反射光の両
者を用いて欠陥を同時に検出している。このために情報
量が増えるので欠陥の特徴を正確に捕らえることができ
るようになり、欠陥の自動分類が可能になる。従って、
この要件は重要である。
者を用いて欠陥を同時に検出している。このために情報
量が増えるので欠陥の特徴を正確に捕らえることができ
るようになり、欠陥の自動分類が可能になる。従って、
この要件は重要である。
【００１４】また、本発明では位相シフト型マスク（ph
ase shift mask）の検査も可能である。１９９０年代に
は位相シフト型マスク技術により０．１０ミクロンの線
幅を達成することができると期待されている。本発明で
は、検査システムの通常の走査速度でマスク領域の総て
の標本抽出点において位相シフトをもたらすための移相
材料を測定することができる。
ase shift mask）の検査も可能である。１９９０年代に
は位相シフト型マスク技術により０．１０ミクロンの線
幅を達成することができると期待されている。本発明で
は、検査システムの通常の走査速度でマスク領域の総て
の標本抽出点において位相シフトをもたらすための移相
材料を測定することができる。
【００１５】更に、本発明ではマスクの線幅をも測定す
ることができる。欠陥の検査と線幅の測定にはそれぞれ
別々の装置を用いなければならないのが現状であるか
ら、この機能は重要である。一台の装置で欠陥の検査と
線幅の測定ができるので、時間を節約することができ、
しかもマスクの取り扱い回数を少なくすることができる
ので、汚染の予防にもなる。
ることができる。欠陥の検査と線幅の測定にはそれぞれ
別々の装置を用いなければならないのが現状であるか
ら、この機能は重要である。一台の装置で欠陥の検査と
線幅の測定ができるので、時間を節約することができ、
しかもマスクの取り扱い回数を少なくすることができる
ので、汚染の予防にもなる。
【００１６】本発明は新規な自動焦点法（autofocusing
method ）を採用している。従来のマスク検査システム
に採用されている自動焦点機構は、マスクのパターンの
影響を受けてしまうが、本発明の自動焦点機構はマスク
のパターンの影響を受けず、マスクのパターンとは独立
して機能する。
method ）を採用している。従来のマスク検査システム
に採用されている自動焦点機構は、マスクのパターンの
影響を受けてしまうが、本発明の自動焦点機構はマスク
のパターンの影響を受けず、マスクのパターンとは独立
して機能する。
【００１７】ステージ用空気軸受けの２軸予荷重方式も
優れた刷新である。この角度荷重法により優れた剛性が
得られる。
優れた刷新である。この角度荷重法により優れた剛性が
得られる。
【００１８】光の強度の変化の補正法も新規である。従
来技術では、照明が空間的に均一であるかどうかは検査
の前に判定されるが、検査中に均一性が変化したり、検
査中に強度の絶対水準が変化したりしてもこれを補正す
ることはできない。ところが本発明では、強度を監視し
て実時間で直ちに強度補正を行うので、主光源が経時的
に変化しても検査精度は一切影響を受けない。
来技術では、照明が空間的に均一であるかどうかは検査
の前に判定されるが、検査中に均一性が変化したり、検
査中に強度の絶対水準が変化したりしてもこれを補正す
ることはできない。ところが本発明では、強度を監視し
て実時間で直ちに強度補正を行うので、主光源が経時的
に変化しても検査精度は一切影響を受けない。
【００１９】本発明ではマスクを介してウエハに印刷
（露光）をする際に使用する波長と実質的に同じ波長の
光を使用してマスクの検査をすることができる。技術の
進歩により、益々短い波長の光を印刷に用いることがで
きるようになるが、欠陥の現れ方は照明光の波長に従っ
て変化するので、検査と印刷の両者に同一波長の光源を
使用することが望ましい。
（露光）をする際に使用する波長と実質的に同じ波長の
光を使用してマスクの検査をすることができる。技術の
進歩により、益々短い波長の光を印刷に用いることがで
きるようになるが、欠陥の現れ方は照明光の波長に従っ
て変化するので、検査と印刷の両者に同一波長の光源を
使用することが望ましい。
【００２０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好ましい実施
例を詳述する。
例を詳述する。
【００２１】図１は本発明に基づく光学式自動基板検査
装置１０の概略図である。この装置は、レチクルや、フ
ォトマスクや、半導体ウエハや、位相シフト型マスクな
どの基板を自動的に検査するものである。
装置１０の概略図である。この装置は、レチクルや、フ
ォトマスクや、半導体ウエハや、位相シフト型マスクな
どの基板を自動的に検査するものである。
【００２２】この自動基板検査装置は透過光を用いた検
査、反射光を用いた検査、反射光及び透過光の両者を同
時に用いた併用検査、位相のずれ（移相）の測定などの
ように何種類かの検査や測定を実施することができる。
透過光による検査の場合には、フォトマスクなどの基板
に光を当てて、基板を透過した光の量を検出する。反射
光による検査の場合には、検査対象である基板の表面か
らの反射光を測定する。移相検査の場合には、マスク上
のそれぞれの標本抽出点で反射した２本の干渉性の光線
の間の位相のずれ量（移相量）を検出する一方で、透過
光による検査も同時に実施する。移相量は２本の光線を
反射している表面の相対的な高さの差に比例して変化す
る。以下に詳述するように、透過光信号は移相信号の特
定化に使用される。以上に述べた欠陥の検出の他に、こ
の自動基板検査装置は線幅を測定することもできる。
査、反射光を用いた検査、反射光及び透過光の両者を同
時に用いた併用検査、位相のずれ（移相）の測定などの
ように何種類かの検査や測定を実施することができる。
透過光による検査の場合には、フォトマスクなどの基板
に光を当てて、基板を透過した光の量を検出する。反射
光による検査の場合には、検査対象である基板の表面か
らの反射光を測定する。移相検査の場合には、マスク上
のそれぞれの標本抽出点で反射した２本の干渉性の光線
の間の位相のずれ量（移相量）を検出する一方で、透過
光による検査も同時に実施する。移相量は２本の光線を
反射している表面の相対的な高さの差に比例して変化す
る。以下に詳述するように、透過光信号は移相信号の特
定化に使用される。以上に述べた欠陥の検出の他に、こ
の自動基板検査装置は線幅を測定することもできる。
【００２３】欠陥を検出する際にはどのような場合にも
２種類の画像同士の比較が行われる。ダイとダイとの比
較検査モードでは、基板内で同一の特徴を有する両領域
（ダイ）同士を比較して、不一致が見つかると欠陥とし
て印が付けられる。ダイとデータベースとの比較検査モ
ードでは、検査対象であるダイとＣＡＤＳ（コンピュー
タ支援データベース・システム）データベースから得ら
れる対応する画像情報とを比較することにより欠陥が検
出される。ＣＡＤＳデータベースは米国特許第４，９２
６，４８９号（１９９０年５月１５日に発行したDaniel
son et al.の「レチクル検査システム（Reticle Inspec
tion System ）」）に説明されているように画像フォー
マットに変換される。
２種類の画像同士の比較が行われる。ダイとダイとの比
較検査モードでは、基板内で同一の特徴を有する両領域
（ダイ）同士を比較して、不一致が見つかると欠陥とし
て印が付けられる。ダイとデータベースとの比較検査モ
ードでは、検査対象であるダイとＣＡＤＳ（コンピュー
タ支援データベース・システム）データベースから得ら
れる対応する画像情報とを比較することにより欠陥が検
出される。ＣＡＤＳデータベースは米国特許第４，９２
６，４８９号（１９９０年５月１５日に発行したDaniel
son et al.の「レチクル検査システム（Reticle Inspec
tion System ）」）に説明されているように画像フォー
マットに変換される。
【００２４】図１に概略を示したように、光学式自動基
板検査装置１０は検査対象である基板１４を支持するス
テージ１２と、光学式サブシステム１６と、データベー
ス・アダプタ１８と、電子式サブシステム２０と、表示
装置２２と、制御用コンピュータ２４と、キーボード２
６とを備えている。
板検査装置１０は検査対象である基板１４を支持するス
テージ１２と、光学式サブシステム１６と、データベー
ス・アダプタ１８と、電子式サブシステム２０と、表示
装置２２と、制御用コンピュータ２４と、キーボード２
６とを備えている。
【００２５】ステージ ステージ１２の好ましい実施例は後に詳述するが、ステ
ージ１２は電子式サブシステム２０により制御される精
密駆動装置であり、検査対象である基板１４の表面全体
を隈無く検査することができるように、光学式サブシス
テム１６の光学軸に対して基板１４を同一平面内で蛇行
移動させることができるものである点をここでは指摘す
るに止めておく。
ージ１２は電子式サブシステム２０により制御される精
密駆動装置であり、検査対象である基板１４の表面全体
を隈無く検査することができるように、光学式サブシス
テム１６の光学軸に対して基板１４を同一平面内で蛇行
移動させることができるものである点をここでは指摘す
るに止めておく。
【００２６】光学式サブシステム 図２は光学式サブシステム１６をより詳しく示したブロ
ック図である。光学式サブシステム１６は本質的にレー
ザ走査装置であり、光源３０と、干渉性の光である光線
３２を僅かな角度で前後に偏向させる光学素子とを備え
ている。後に詳述するように、光線は光学系により検査
対象である基板又はフォトマスク１４上をＹ軸に平行に
掃引される。光線がこのように掃引されている間に、検
査対象である基板又はフォトマスク１４を支持している
ステージ１２はＸ軸に沿って一方の方向に移動し、一端
に至るとＹ軸に沿って一方の方向にずれて、Ｘ軸に沿っ
て逆戻りし、他端に至ると再びＹ軸に沿って同一方向に
ずれて、Ｘ軸に沿って再び一方の方向に移動する。ステ
ージ１２はこの一連の動作を繰り返す。このようにし
て、光線３２は図３及び図４に示すように同一基板上の
複数の領域３３、３５、３７（フォトマスクの場合には
個々のダイ）を横切る蛇行路３１に沿って掃引されるの
で、検査対象である基板又はマスク１４は全表面領域が
途切れの無い一続きの掃引帯３９毎にレーザ光線により
走査される。検査対象が透明又は部分的に透明の基板で
ある場合には、映像の検出は透過光検出器３４によりな
される。検査対象が全反射又は部分的に反射する基板で
ある場合には、基板からの反射光は反射光検出器３６に
より検出される。後に詳述するように、位相シフト型マ
スクの検査は前記の両検出器を同時に使用して実施され
る。
ック図である。光学式サブシステム１６は本質的にレー
ザ走査装置であり、光源３０と、干渉性の光である光線
３２を僅かな角度で前後に偏向させる光学素子とを備え
ている。後に詳述するように、光線は光学系により検査
対象である基板又はフォトマスク１４上をＹ軸に平行に
掃引される。光線がこのように掃引されている間に、検
査対象である基板又はフォトマスク１４を支持している
ステージ１２はＸ軸に沿って一方の方向に移動し、一端
に至るとＹ軸に沿って一方の方向にずれて、Ｘ軸に沿っ
て逆戻りし、他端に至ると再びＹ軸に沿って同一方向に
ずれて、Ｘ軸に沿って再び一方の方向に移動する。ステ
ージ１２はこの一連の動作を繰り返す。このようにし
て、光線３２は図３及び図４に示すように同一基板上の
複数の領域３３、３５、３７（フォトマスクの場合には
個々のダイ）を横切る蛇行路３１に沿って掃引されるの
で、検査対象である基板又はマスク１４は全表面領域が
途切れの無い一続きの掃引帯３９毎にレーザ光線により
走査される。検査対象が透明又は部分的に透明の基板で
ある場合には、映像の検出は透過光検出器３４によりな
される。検査対象が全反射又は部分的に反射する基板で
ある場合には、基板からの反射光は反射光検出器３６に
より検出される。後に詳述するように、位相シフト型マ
スクの検査は前記の両検出器を同時に使用して実施され
る。
【００２７】光学式自動基板検査装置１０の光源３０は
レーザであり、例えば、イオン・レーザ・テクノロジー
（Ion Laser Technology）社製のモデル5490A5L-00C-11
5 を光源として使用することができる。光源３０から照
射された光線３２は、空間周波数フィルタ３８を透過
し、音響光学プリスキャナ４０及び音響光学スキャナ４
２の２個の音響光学素子の組み合わせにより偏向され
る。両素子は米国特許第３，８５１，９５１号（１９７
４年１２月３日に発行、Jason H. Eveleth, "HighResol
ution Laser Beam Recorder with Self-focusing Acous
to-optic Scanner"）に記載されている方法と同じ方法
で光線をＹ軸方向に偏向し、Ｘ軸方向に集束させる。偏
向系には光線拡大器４４と四分の一波長板４６も含まれ
ている。
レーザであり、例えば、イオン・レーザ・テクノロジー
（Ion Laser Technology）社製のモデル5490A5L-00C-11
5 を光源として使用することができる。光源３０から照
射された光線３２は、空間周波数フィルタ３８を透過
し、音響光学プリスキャナ４０及び音響光学スキャナ４
２の２個の音響光学素子の組み合わせにより偏向され
る。両素子は米国特許第３，８５１，９５１号（１９７
４年１２月３日に発行、Jason H. Eveleth, "HighResol
ution Laser Beam Recorder with Self-focusing Acous
to-optic Scanner"）に記載されている方法と同じ方法
で光線をＹ軸方向に偏向し、Ｘ軸方向に集束させる。偏
向系には光線拡大器４４と四分の一波長板４６も含まれ
ている。
【００２８】音響光学スキャナ４２から出て来た光線は
Ｙ軸方向には集束しているが、Ｘ軸方向には平行であ
る。円筒状レンズ５０は光線をＸ軸方向に集束させる。
このレンズのＸ及びＹの両軸の焦点面は視野絞り５２上
に位置している。光線は次に四分の一波長板５４とリレ
ー・レンズ５６とを透過する。
Ｙ軸方向には集束しているが、Ｘ軸方向には平行であ
る。円筒状レンズ５０は光線をＸ軸方向に集束させる。
このレンズのＸ及びＹの両軸の焦点面は視野絞り５２上
に位置している。光線は次に四分の一波長板５４とリレ
ー・レンズ５６とを透過する。
【００２９】その後光線は鏡５８により反射される。鏡
５８の唯一の機能は、光学路を変更させることである。
光路を変更した光線は、ビーム・スプリッタ６０に入射
し、ここで光路６２と光路６４とに分岐される。光路６
４は位相測定モードの時にのみ使用され、その他の時に
はシャッタ６６により遮蔽されている。
５８の唯一の機能は、光学路を変更させることである。
光路を変更した光線は、ビーム・スプリッタ６０に入射
し、ここで光路６２と光路６４とに分岐される。光路６
４は位相測定モードの時にのみ使用され、その他の時に
はシャッタ６６により遮蔽されている。
【００３０】光路６２に沿って進む光線は振動鏡６５に
より反射される。振動鏡６５は検査動作の際には固定さ
れていて、位置決めや観察の際に画像表示装置（図２に
は示されていない）に映像を表示するために使用され
る。ドーフェのプリズム６７を用いて走査方向を光軸の
周囲で旋回させている。プリズム６７の出力は、回転タ
レット台７２に取り付けられている拡大鏡６８及び７０
のいずれか一方に供給される。両拡大鏡は検査対象であ
る基板又はフォトマスク１４上の走査スポットの大きさ
を変化させて、検出可能な欠陥の最小の大きさを選択す
るために設けられている。倍率を変更すると走査長も変
化するので、掃引帯３９の線幅が変化し、最終的には検
査速度が変化する。（拡大鏡は２台しか図示されていな
いが、拡大鏡を何台使用しても構わないので、スポット
・サイズを様々に変更することができる。）拡大鏡を出
た光線は鏡７４で反射されて、ビーム・スプリッタ７６
に入射し、ここで再び分割される。ビーム・スプリッタ
７６により反射された光線は検出器８０に入射される。
検出器８０は光線の強度変化を監視する。ビーム・スプ
リッタ７６を透過した光線は対物レンズ８２により基板
１４上に集束する。基板１４を透過した光は集光レンズ
８４により集光され、集束レンズ８６により透過光検出
器３４上に集束される。
より反射される。振動鏡６５は検査動作の際には固定さ
れていて、位置決めや観察の際に画像表示装置（図２に
は示されていない）に映像を表示するために使用され
る。ドーフェのプリズム６７を用いて走査方向を光軸の
周囲で旋回させている。プリズム６７の出力は、回転タ
レット台７２に取り付けられている拡大鏡６８及び７０
のいずれか一方に供給される。両拡大鏡は検査対象であ
る基板又はフォトマスク１４上の走査スポットの大きさ
を変化させて、検出可能な欠陥の最小の大きさを選択す
るために設けられている。倍率を変更すると走査長も変
化するので、掃引帯３９の線幅が変化し、最終的には検
査速度が変化する。（拡大鏡は２台しか図示されていな
いが、拡大鏡を何台使用しても構わないので、スポット
・サイズを様々に変更することができる。）拡大鏡を出
た光線は鏡７４で反射されて、ビーム・スプリッタ７６
に入射し、ここで再び分割される。ビーム・スプリッタ
７６により反射された光線は検出器８０に入射される。
検出器８０は光線の強度変化を監視する。ビーム・スプ
リッタ７６を透過した光線は対物レンズ８２により基板
１４上に集束する。基板１４を透過した光は集光レンズ
８４により集光され、集束レンズ８６により透過光検出
器３４上に集束される。
【００３１】オートフォーカス・サブシステム オートフォーカス（自動焦点）機能は光線が幾つかのア
ナモルフィック素子（anamorphic elements ）を透過し
た後の光線の断面形状の監視に基づいて実施される。オ
ートフォーカスを実施する際の基本原理は、円筒形レン
ズでは非点収差が生じるということである。非点収差が
生じた場合、集束光線は先ず一方向における焦点を通過
し、次にこの一方向に対して垂直の方向における焦点を
通過する。光線が光路に沿って両焦点の間を進む場合、
光線の横断面は一方向が長い長円の形状から、円形状に
なり、やがて一方向に対して垂直な方向に長い長円の形
状になる。本発明では基板に照射される光の最適な焦点
は、基板１４からの反射光の横断面を監視することによ
り検出される。光線の横断面の形状はシリコン四分割型
複合ダイオード９０、９２により監視される。
ナモルフィック素子（anamorphic elements ）を透過し
た後の光線の断面形状の監視に基づいて実施される。オ
ートフォーカスを実施する際の基本原理は、円筒形レン
ズでは非点収差が生じるということである。非点収差が
生じた場合、集束光線は先ず一方向における焦点を通過
し、次にこの一方向に対して垂直の方向における焦点を
通過する。光線が光路に沿って両焦点の間を進む場合、
光線の横断面は一方向が長い長円の形状から、円形状に
なり、やがて一方向に対して垂直な方向に長い長円の形
状になる。本発明では基板に照射される光の最適な焦点
は、基板１４からの反射光の横断面を監視することによ
り検出される。光線の横断面の形状はシリコン四分割型
複合ダイオード９０、９２により監視される。
【００３２】後に詳細に説明するように、実際のオート
フォーカス・システムは非点収差の方向が相互に異なる
２筋の光路から成っている。一方の光路では円筒状レン
ズはＸ軸方向から見た場合に曲率を有していない。他方
の光路では円筒状レンズはＹ軸方向からみた場合に曲率
を有していない。
フォーカス・システムは非点収差の方向が相互に異なる
２筋の光路から成っている。一方の光路では円筒状レン
ズはＸ軸方向から見た場合に曲率を有していない。他方
の光路では円筒状レンズはＹ軸方向からみた場合に曲率
を有していない。
【００３３】オートフォーカス用光線９３は、ビーム・
スプリッタ６０により、反射光検出光路に沿って進む反
射光線９５から分離されて、更にビーム・スプリッタ９
４により分離されて、別のビーム・スプリッタ９６に向
かって進む。ビーム・スプリッタ９６によりオートフォ
ーカス用光線９３は２つに分割されて、それぞれが光路
９８及び１００に沿って進む。図２ではＸ座標は用紙に
垂直なので、円筒状レンズ１０２は湾曲しているが、全
く同じ素子で別の光路にある円筒状レンズ１０４は平行
四辺形素子として示されている。検出器である四分割型
複合ダイオード９０に通じる光路には、球状レンズ１０
６も設けられている。全く同一の検出器である両四分割
複合ダイオード９０、９２は、それぞれに対応する光線
の横断面を検出する。基板の表面の位置が変化すると、
即ち、基板の厚さが変化すると、両四分割複合ダイオー
ド９０、９２により監視されるそれぞれの光線の横断面
が図５及び図６にそれぞれ参照符号１０８、１１０及び
参照符号１０８、１１２として示すようにＸ軸方向に変
化する。いずれのフォトダイオードにおいても照射領域
が垂直方向（Ｙ軸方向）に変化することはないことに注
意されたい。検査対象が合焦点位置にあると、両フォト
ダイオードは共に円形の光線１０８により照射される。
検査対象が合焦点位置からずれると、一方のフォトダイ
オードに照射される光線は照射領域の水平方向の径が縮
み（図５の参照符号１１０）、他方のフォトダイオード
に照射している光線は照射領域の水平方向の径が増大す
る（図６の参照符号１１２）。この変化により両直角位
相フォトダイオードの電気出力が変化する。従って、Ａ
１を直角位相フォトダイオード９０のＸ軸に沿った四分
円から得られる信号、Ａ２を直角位相フォトダイオード
９２のＸ軸に沿った四分円から得られる信号、Ｂ１を直
角位相フォトダイオード９０のＹ軸に沿った四分円から
得られる信号、Ｂ２を直角位相フォトダイオード９２の
Ｙ軸に沿った四分円から得られる信号とすると、焦点補
正信号Ｆｃは次の式で表される。
スプリッタ６０により、反射光検出光路に沿って進む反
射光線９５から分離されて、更にビーム・スプリッタ９
４により分離されて、別のビーム・スプリッタ９６に向
かって進む。ビーム・スプリッタ９６によりオートフォ
ーカス用光線９３は２つに分割されて、それぞれが光路
９８及び１００に沿って進む。図２ではＸ座標は用紙に
垂直なので、円筒状レンズ１０２は湾曲しているが、全
く同じ素子で別の光路にある円筒状レンズ１０４は平行
四辺形素子として示されている。検出器である四分割型
複合ダイオード９０に通じる光路には、球状レンズ１０
６も設けられている。全く同一の検出器である両四分割
複合ダイオード９０、９２は、それぞれに対応する光線
の横断面を検出する。基板の表面の位置が変化すると、
即ち、基板の厚さが変化すると、両四分割複合ダイオー
ド９０、９２により監視されるそれぞれの光線の横断面
が図５及び図６にそれぞれ参照符号１０８、１１０及び
参照符号１０８、１１２として示すようにＸ軸方向に変
化する。いずれのフォトダイオードにおいても照射領域
が垂直方向（Ｙ軸方向）に変化することはないことに注
意されたい。検査対象が合焦点位置にあると、両フォト
ダイオードは共に円形の光線１０８により照射される。
検査対象が合焦点位置からずれると、一方のフォトダイ
オードに照射される光線は照射領域の水平方向の径が縮
み（図５の参照符号１１０）、他方のフォトダイオード
に照射している光線は照射領域の水平方向の径が増大す
る（図６の参照符号１１２）。この変化により両直角位
相フォトダイオードの電気出力が変化する。従って、Ａ
１を直角位相フォトダイオード９０のＸ軸に沿った四分
円から得られる信号、Ａ２を直角位相フォトダイオード
９２のＸ軸に沿った四分円から得られる信号、Ｂ１を直
角位相フォトダイオード９０のＹ軸に沿った四分円から
得られる信号、Ｂ２を直角位相フォトダイオード９２の
Ｙ軸に沿った四分円から得られる信号とすると、焦点補
正信号Ｆｃは次の式で表される。
【００３４】
【数１】 透過光検査モード 透過検査モードは、透明な領域と不透明な領域とを通常
有している光学マスクなどの基板の欠陥検査に用いられ
る。レーザ光線はマスクを走査する際に、透明な部分を
透過し、集光レンズ８４により集光され、集束レンズ８
６により集束されて、マスク１４の背後に位置している
透過光検出器３４により検出され、測定される。
有している光学マスクなどの基板の欠陥検査に用いられ
る。レーザ光線はマスクを走査する際に、透明な部分を
透過し、集光レンズ８４により集光され、集束レンズ８
６により集束されて、マスク１４の背後に位置している
透過光検出器３４により検出され、測定される。
【００３５】反射光検査モード 反射光検査モードは、現像されたフォトレジスト特性の
形態として画像情報を有している不透明な基板の欠陥検
査に用いられる。基板からの反射光は先に述べた照明用
の光路を戻るが、ビーム・スプリッタ６０により進行方
向が変えられて反射光検出器３６に向かって進み、集光
レンズ３５により反射光検出器３６上に集束される。先
に述べたように、反射光の検査時にはシャッタ６６は閉
じている。
形態として画像情報を有している不透明な基板の欠陥検
査に用いられる。基板からの反射光は先に述べた照明用
の光路を戻るが、ビーム・スプリッタ６０により進行方
向が変えられて反射光検出器３６に向かって進み、集光
レンズ３５により反射光検出器３６上に集束される。先
に述べたように、反射光の検査時にはシャッタ６６は閉
じている。
【００３６】反射光検査モードは不透明の基板の表面の
汚れの検出にも使用することができる。
汚れの検出にも使用することができる。
【００３７】移相材料の厚さ測定モード 位相のずれの測定は基板が透明である部分についてのみ
実施される。即ち、位相のずれの測定は基板に不透明な
部分がない場合にのみ実施される。不透明の部分は透過
光検出器３４により検出され、不透明の部分を除いた領
域で位相のずれが測定される。位相のずれを測定してい
る間シャッタ６６は開いており、ビーム・スプリッタ６
０により反射されたレーザ光線が、拡大鏡１１４を構成
しているリレー・レンズ１１０及び１１２、並びに開口
数の低い対物レンズ１１６を透過して、傾斜した鏡１１
８に入射する。鏡１１８により反射したレーザ光線は同
じ光路を逆戻りして、ビーム・スプリッタ６０、ビーム
・スプリッタ９４、集光レンズ３５を次々に透過して反
射光検出器３６に入射する。これと同時に、反射光検出
器３６には最初にビーム・スプリッタ６０を透過し、次
に基板上のある点で反射して戻って、ビーム・スプリッ
タ６０により反射された光も入射する。これらの両入射
光線は相互に干渉し合うので、反射光検出器３６により
検出される光の強度は両光路６２及び６４の相対的な長
さの関数として変化する。後に詳述するように、このデ
ータは電子式サブシステムにより解釈されて、基板の所
定の点を覆っている移相材料の厚さの変化の判定が行わ
れる。
実施される。即ち、位相のずれの測定は基板に不透明な
部分がない場合にのみ実施される。不透明の部分は透過
光検出器３４により検出され、不透明の部分を除いた領
域で位相のずれが測定される。位相のずれを測定してい
る間シャッタ６６は開いており、ビーム・スプリッタ６
０により反射されたレーザ光線が、拡大鏡１１４を構成
しているリレー・レンズ１１０及び１１２、並びに開口
数の低い対物レンズ１１６を透過して、傾斜した鏡１１
８に入射する。鏡１１８により反射したレーザ光線は同
じ光路を逆戻りして、ビーム・スプリッタ６０、ビーム
・スプリッタ９４、集光レンズ３５を次々に透過して反
射光検出器３６に入射する。これと同時に、反射光検出
器３６には最初にビーム・スプリッタ６０を透過し、次
に基板上のある点で反射して戻って、ビーム・スプリッ
タ６０により反射された光も入射する。これらの両入射
光線は相互に干渉し合うので、反射光検出器３６により
検出される光の強度は両光路６２及び６４の相対的な長
さの関数として変化する。後に詳述するように、このデ
ータは電子式サブシステムにより解釈されて、基板の所
定の点を覆っている移相材料の厚さの変化の判定が行わ
れる。
【００３８】様々な種類の検出器による同時検査 透過光の検出、反射光の検出、位相のずれの測定は、そ
れぞれ単独にしかできないということはないことに注意
されたい。透過光の検出と反射光の検出とを同時に行え
ば、透過光検出器により不透明な欠陥を検出することが
できるだけでなく、反射光検出器により欠陥の種類を判
定することができる。例えば、欠陥がクロムによる汚れ
（chrome dot）や粒子である場合には、いずれも不透明
なので透過光検出器からは暗部を示す出力が得られる。
ところで、クロムによる汚れは反射するので、反射光検
出器からは強度の反射光を示す出力が得られるが、粒子
の場合には余り反射しないので、反射光検出器からは強
度の反射光を示す出力は得られない。このように反射光
及び透過光の両者を検出することにより、粒子による欠
陥とクロムによる欠陥とを識別することができる。一般
に、反射光及び透過光の強度の比率を調べることによ
り、欠陥の種類を判定することができる。この情報は欠
陥の自動分類に用いることができる。
れぞれ単独にしかできないということはないことに注意
されたい。透過光の検出と反射光の検出とを同時に行え
ば、透過光検出器により不透明な欠陥を検出することが
できるだけでなく、反射光検出器により欠陥の種類を判
定することができる。例えば、欠陥がクロムによる汚れ
（chrome dot）や粒子である場合には、いずれも不透明
なので透過光検出器からは暗部を示す出力が得られる。
ところで、クロムによる汚れは反射するので、反射光検
出器からは強度の反射光を示す出力が得られるが、粒子
の場合には余り反射しないので、反射光検出器からは強
度の反射光を示す出力は得られない。このように反射光
及び透過光の両者を検出することにより、粒子による欠
陥とクロムによる欠陥とを識別することができる。一般
に、反射光及び透過光の強度の比率を調べることによ
り、欠陥の種類を判定することができる。この情報は欠
陥の自動分類に用いることができる。
【００３９】同様に、透過光の検出と位相のずれの測定
とを同時に実施することもできる。位相シフト型マスク
では移相材料で覆われている領域内の不透明な欠陥を検
出することができ、不透明な材料のないことが透過光検
出器３４により検出されると、位相のずれの測定が停止
される。
とを同時に実施することもできる。位相シフト型マスク
では移相材料で覆われている領域内の不透明な欠陥を検
出することができ、不透明な材料のないことが透過光検
出器３４により検出されると、位相のずれの測定が停止
される。
【００４０】制御用コンピュータ 制御用コンピュータ２４は操作員操作卓（operator con
sole）及び主幹制御器（master controller ）として機
能するもので、カリフォルニア州のサン・マイクロシス
テムズ社（Sun Microsystems）製のスパーク・コンピュ
ータ（SPARC computer）のような装置である。操作員や
使用者の設備などとのシステム・インターフェースは、
制御用コンピュータを通じて行われる。操作員により割
り当てられた仕事を効率よく処理するように、総ての他
のサブシステムへコマンドを伝送したり、総ての他のサ
ブシステムの状態を監視したりしている。
sole）及び主幹制御器（master controller ）として機
能するもので、カリフォルニア州のサン・マイクロシス
テムズ社（Sun Microsystems）製のスパーク・コンピュ
ータ（SPARC computer）のような装置である。操作員や
使用者の設備などとのシステム・インターフェースは、
制御用コンピュータを通じて行われる。操作員により割
り当てられた仕事を効率よく処理するように、総ての他
のサブシステムへコマンドを伝送したり、総ての他のサ
ブシステムの状態を監視したりしている。
【００４１】電子式サブシステム 電子式サブシステム２０は、制御用コンピュータ２４か
らのコマンドを解釈して実行する。即ち、電子式サブシ
ステム２０は、透過光検出器３４及び反射光検出器３６
からの両入力をデジタル化し、入射光の強度の変化に応
じて読み込み値を補正し、映像内の欠陥を検出し、欠陥
データを制御用コンピュータ２４に転送し、ステージ１
２の走査に用いられる干渉計の出力を蓄積し、ステージ
・リニア・モータを駆動させる。
らのコマンドを解釈して実行する。即ち、電子式サブシ
ステム２０は、透過光検出器３４及び反射光検出器３６
からの両入力をデジタル化し、入射光の強度の変化に応
じて読み込み値を補正し、映像内の欠陥を検出し、欠陥
データを制御用コンピュータ２４に転送し、ステージ１
２の走査に用いられる干渉計の出力を蓄積し、ステージ
・リニア・モータを駆動させる。
【００４２】位相のずれ及び線幅の両測定情報を除け
ば、制御用コンピュータ２４及び電子式サブシステム２
０の機能は総てが米国特許第４，２４７，２０３号、米
国特許第４，５７９，４５５号、米国特許第４，６３
３，５０４号、米国特許第４，８０５，１２３号、米国
特許第４，９２６，４８９号、米国特許第４，６４４，
１７２号に記載されている。ここに列挙した米国特許は
いずれも同じ機能を様々な方法で実行しているものであ
り、どの方法を採用するかはシステムを開発する際にど
のような集積回路装置を用いるかに基づいて決まる。本
発明ではどの方法を採用しても構わない。
ば、制御用コンピュータ２４及び電子式サブシステム２
０の機能は総てが米国特許第４，２４７，２０３号、米
国特許第４，５７９，４５５号、米国特許第４，６３
３，５０４号、米国特許第４，８０５，１２３号、米国
特許第４，９２６，４８９号、米国特許第４，６４４，
１７２号に記載されている。ここに列挙した米国特許は
いずれも同じ機能を様々な方法で実行しているものであ
り、どの方法を採用するかはシステムを開発する際にど
のような集積回路装置を用いるかに基づいて決まる。本
発明ではどの方法を採用しても構わない。
【００４３】ステージ ステージ１２は空気軸受けを備えたＸ−Ｙステージであ
り、ＸＹの各軸に設けられたリニア・モータにより駆動
される。ステージ１２はＸＹの各軸に沿った位置が、テ
レトラック・コーポレーション（Teletrac Corporatio
n）社製のモデルＴＩＰＳ Ｖのような干渉計（図示せ
ず）により監視されている。
り、ＸＹの各軸に設けられたリニア・モータにより駆動
される。ステージ１２はＸＹの各軸に沿った位置が、テ
レトラック・コーポレーション（Teletrac Corporatio
n）社製のモデルＴＩＰＳ Ｖのような干渉計（図示せ
ず）により監視されている。
【００４４】ステージ１２の詳細を図７に示す。同図で
は内部の主要な要素が見えるように前方のレールを除去
して図示してある。ステージ１２は２自由度を有してい
る。回転はしない。図７はここに説明している自動基板
検査装置用の例を示したものであるが、マイクロ・リソ
グラフィーや精密加工装置などにも本発明に基づくステ
ージを用いることができる。
は内部の主要な要素が見えるように前方のレールを除去
して図示してある。ステージ１２は２自由度を有してい
る。回転はしない。図７はここに説明している自動基板
検査装置用の例を示したものであるが、マイクロ・リソ
グラフィーや精密加工装置などにも本発明に基づくステ
ージを用いることができる。
【００４５】Ｙ軸方向移動台１２０はフレーム１２２を
有していて、Ｘ軸方向移動台１２４を支えている。両移
動台の動きはリニア・モータ及び空気軸受けにより規制
されている。各リニア・モータのステータとスライダと
の間の引力によりリニア・モータの線形軸受けには与圧
が掛けられている。
有していて、Ｘ軸方向移動台１２４を支えている。両移
動台の動きはリニア・モータ及び空気軸受けにより規制
されている。各リニア・モータのステータとスライダと
の間の引力によりリニア・モータの線形軸受けには与圧
が掛けられている。
【００４６】Ｙ軸方向移動台１２０を構成しているフレ
ーム１２２にはＸ軸方向移動台１２４の動きを規制する
案内面１２６及び１２７が設けられている。両案内面は
２本の側方レール１２８により連結されている。（１２
８と同じものである前方のレールは図示されていな
い。）Ｘ軸リニア・モータのステータ１２９はＸ軸案内
面１２６の内部に埋め込まれていて、空気軸受けハウジ
ング１３１に取り付けられているＸ軸スライダ１３０を
引き付けていて、５個のＸ軸空気軸受けの内１３２、１
３３、１３４、１３５の内の４個に与圧を掛けている。
別個の磁石１３６と強磁性与圧ストリップ１３７とによ
り空気軸受け１３８に与圧が掛けられている。各軸受け
には回り継手が設けられているので、軸受け自体が回転
できるだけでなく、軸受けパッドも２軸を中心に回転す
ることができる。従って、空気軸受けはパッド面に垂直
な方向の移動が阻止されているだけである。
ーム１２２にはＸ軸方向移動台１２４の動きを規制する
案内面１２６及び１２７が設けられている。両案内面は
２本の側方レール１２８により連結されている。（１２
８と同じものである前方のレールは図示されていな
い。）Ｘ軸リニア・モータのステータ１２９はＸ軸案内
面１２６の内部に埋め込まれていて、空気軸受けハウジ
ング１３１に取り付けられているＸ軸スライダ１３０を
引き付けていて、５個のＸ軸空気軸受けの内１３２、１
３３、１３４、１３５の内の４個に与圧を掛けている。
別個の磁石１３６と強磁性与圧ストリップ１３７とによ
り空気軸受け１３８に与圧が掛けられている。各軸受け
には回り継手が設けられているので、軸受け自体が回転
できるだけでなく、軸受けパッドも２軸を中心に回転す
ることができる。従って、空気軸受けはパッド面に垂直
な方向の移動が阻止されているだけである。
【００４７】Ｘ軸方向移動台１２４は検査対象１４を保
持し、５個の空気軸受けにより動きが制限されている。
空気軸受け１３２、１３５はＸ軸方向の動きの縦揺れ及
びＺ軸方向の垂直な並進を防止し、空気軸受け１３３及
び１３４はＸ軸方向の動きの偏揺れ及びＹ軸方向の水平
な並進を防止する。ハウジング１３９に収容されている
空気軸受け１３８は、Ｘ軸移動台の横揺れを防止し、Ｘ
軸移動台のＺ軸方向の垂直な並進を規制している。検査
対象保持アセンブリ１４０は、Ｘ軸移動台の軽量な複合
フレーム１４１に取り付けられている。
持し、５個の空気軸受けにより動きが制限されている。
空気軸受け１３２、１３５はＸ軸方向の動きの縦揺れ及
びＺ軸方向の垂直な並進を防止し、空気軸受け１３３及
び１３４はＸ軸方向の動きの偏揺れ及びＹ軸方向の水平
な並進を防止する。ハウジング１３９に収容されている
空気軸受け１３８は、Ｘ軸移動台の横揺れを防止し、Ｘ
軸移動台のＺ軸方向の垂直な並進を規制している。検査
対象保持アセンブリ１４０は、Ｘ軸移動台の軽量な複合
フレーム１４１に取り付けられている。
【００４８】ステージ１２は新規な特徴を幾つか備えて
いる。新規な特徴の一つはリニア・モータを用いてステ
ージ１２を両方向に与圧して、揺れを防止していること
である。これは断面が三角形状のＸ軸スライダ用鉄心１
３０の配置とステータ１３１の角位置とにより、磁石の
引力が４個の空気軸受け１３２、１３３、１３４、１３
５の総てにある角度で作用することにより達成される。
いる。新規な特徴の一つはリニア・モータを用いてステ
ージ１２を両方向に与圧して、揺れを防止していること
である。これは断面が三角形状のＸ軸スライダ用鉄心１
３０の配置とステータ１３１の角位置とにより、磁石の
引力が４個の空気軸受け１３２、１３３、１３４、１３
５の総てにある角度で作用することにより達成される。
【００４９】別の特徴はリニア・モータのステータ１２
９がＸ軸案内面１２６の両壁に対してある角度をなすよ
うにＸ軸案内面１２６に埋め込まれていることである。
９がＸ軸案内面１２６の両壁に対してある角度をなすよ
うにＸ軸案内面１２６に埋め込まれていることである。
【００５０】また、検査対象保持アセンブリ１４０のフ
レームにカリフォルニア州（California）のヘクスセル
社（Hexcell ）製のブルー・シール（Blue Seal ）のよ
うなハニカム材料を用いたことである。ハニカム材料の
採用によりステージは堅固なままでその質量を減少させ
ることができる。図８は図７の線８−８に沿った断面図
であり、ハニカム構造を示している。蜂の巣構造のイン
サート１４２が表皮１４３に挟まれている。底板１４４
と上板１４５が表皮１４３に接続されていて、インサー
ト１４２を取り囲む箱構造が形成されている。このハニ
カム構造をデュオセル（Duocell ）のような軽量な複合
材料に置き換えても構わない。
レームにカリフォルニア州（California）のヘクスセル
社（Hexcell ）製のブルー・シール（Blue Seal ）のよ
うなハニカム材料を用いたことである。ハニカム材料の
採用によりステージは堅固なままでその質量を減少させ
ることができる。図８は図７の線８−８に沿った断面図
であり、ハニカム構造を示している。蜂の巣構造のイン
サート１４２が表皮１４３に挟まれている。底板１４４
と上板１４５が表皮１４３に接続されていて、インサー
ト１４２を取り囲む箱構造が形成されている。このハニ
カム構造をデュオセル（Duocell ）のような軽量な複合
材料に置き換えても構わない。
【００５１】複合物に個体片１４６を取り付ける方法も
新規である。個体片１４６は、図９に示すように、複合
壁の一方の表皮を貫通して設けられ、壁の貫通部分の周
囲、個体片と対向表皮の内側との間、及び個体片と反対
側の表皮及び板１４４との間に形成された継手１４７に
より上板か底板に取り付けられている。
新規である。個体片１４６は、図９に示すように、複合
壁の一方の表皮を貫通して設けられ、壁の貫通部分の周
囲、個体片と対向表皮の内側との間、及び個体片と反対
側の表皮及び板１４４との間に形成された継手１４７に
より上板か底板に取り付けられている。
【００５２】実施例の動作 アラインメント 自動検査を実行する前に、操作員はマスクを適切な向き
に配置して、「検査領域（care area ）」をコンピュー
タに定義しなければならない。図３には、検査対象であ
るマスク又はレチクル１４に形成されている複数個のダ
イ３３、３５、３７を検査するための蛇行路３１の望ま
しい向きが示されている。検査中に、ステージ１２が蛇
行路３１に従って蛇行移動し、レーザ光線はマスクのＹ
軸に平行に偏向される。ステージ１２がＸ軸方向に移動
するので、レーザ光線のＹ軸方向のこの偏向により生じ
る偏向幅に対応した幅の掃引帯３９が掃引の軌跡として
生じる。通常マスク１４の軸はステージの駆動軸に平行
ではないので、ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に同時
に駆動しなければならない。そのためには先ずステージ
の両軸方向の移動速度の比率を定義しておかなければな
らない。そこで、操作員はある一つのダイのＸ座標上の
識別できる２点を選択し、表示装置２２の映像を観察し
ながら、両選択点の一方から他方までステージを移動さ
せる。この時自動基板検査装置は干渉計（図示せず）で
両駆動軸に沿ったステージの移動距離を測定して、両点
の位置を識別する。この測定によりマスクのＸ軸及びＹ
軸に対するステージの両駆動軸の方向余弦が得られる。
この時、ドーフェのプリズム６６（図２）が回転してレ
ーザ光線の偏向方向がステージのＸ軸方向の移動に垂直
になるように設定される。次に、操作員はダイスの検査
領域４４を指定する（図３）。
に配置して、「検査領域（care area ）」をコンピュー
タに定義しなければならない。図３には、検査対象であ
るマスク又はレチクル１４に形成されている複数個のダ
イ３３、３５、３７を検査するための蛇行路３１の望ま
しい向きが示されている。検査中に、ステージ１２が蛇
行路３１に従って蛇行移動し、レーザ光線はマスクのＹ
軸に平行に偏向される。ステージ１２がＸ軸方向に移動
するので、レーザ光線のＹ軸方向のこの偏向により生じ
る偏向幅に対応した幅の掃引帯３９が掃引の軌跡として
生じる。通常マスク１４の軸はステージの駆動軸に平行
ではないので、ステージをＸ軸方向及びＹ軸方向に同時
に駆動しなければならない。そのためには先ずステージ
の両軸方向の移動速度の比率を定義しておかなければな
らない。そこで、操作員はある一つのダイのＸ座標上の
識別できる２点を選択し、表示装置２２の映像を観察し
ながら、両選択点の一方から他方までステージを移動さ
せる。この時自動基板検査装置は干渉計（図示せず）で
両駆動軸に沿ったステージの移動距離を測定して、両点
の位置を識別する。この測定によりマスクのＸ軸及びＹ
軸に対するステージの両駆動軸の方向余弦が得られる。
この時、ドーフェのプリズム６６（図２）が回転してレ
ーザ光線の偏向方向がステージのＸ軸方向の移動に垂直
になるように設定される。次に、操作員はダイスの検査
領域４４を指定する（図３）。
【００５３】移相測定のための較正 移相測定モードでは、レーザ・スポットがマスクの面に
平行で平らな透過面上をＹ軸方向に走査されると、図１
１に曲線２００で示すように強度が正弦曲線を描いて変
化する。その理由は以下の説明から明らかになる。い
ま、強度をＩ、原点から問題の画素までの距離をｙ、鏡
１１８の傾斜角の関数である定数をＷ、移相材料の厚さ
により通過距離が変化するために生じる位相のずれ（移
相）をＤ、強度の半振幅をＡ、光学素子の迷光による強
度の片寄り２０４をＩｏとするとき、強度Ｉは次の式で
表される。
平行で平らな透過面上をＹ軸方向に走査されると、図１
１に曲線２００で示すように強度が正弦曲線を描いて変
化する。その理由は以下の説明から明らかになる。い
ま、強度をＩ、原点から問題の画素までの距離をｙ、鏡
１１８の傾斜角の関数である定数をＷ、移相材料の厚さ
により通過距離が変化するために生じる位相のずれ（移
相）をＤ、強度の半振幅をＡ、光学素子の迷光による強
度の片寄り２０４をＩｏとするとき、強度Ｉは次の式で
表される。
【００５４】
【数２】 上の式において、Ａ、Ｗ、Ｄ、Ｉｏの値は初期化の一部
である移相測定のための較正中に総て決まる。レーザが
マスクの平坦で均一な透過面を走査しているときには、
各画素の強度はデジタル化されて、コンピュータに記録
される。従って、Ｉｏは全サイクルにわたる強度の平均
値であり、Ａは次式から得られ、値Ｗは正弦の周期であ
る。
である移相測定のための較正中に総て決まる。レーザが
マスクの平坦で均一な透過面を走査しているときには、
各画素の強度はデジタル化されて、コンピュータに記録
される。従って、Ｉｏは全サイクルにわたる強度の平均
値であり、Ａは次式から得られ、値Ｗは正弦の周期であ
る。
【００５５】
【数３】 Ｉｏ及びＡはいずれも透明な領域と移相材料で覆われた
領域とでは相違するので、両領域のそれぞれについて決
定しなければならない。量Ｄは移相材料の厚さの線形関
数なので、この関係は様々な厚さの移相材料の公知のサ
ンプルの較正により決定することができ、検査装置の寸
法が一定である限り、一定である。
領域とでは相違するので、両領域のそれぞれについて決
定しなければならない。量Ｄは移相材料の厚さの線形関
数なので、この関係は様々な厚さの移相材料の公知のサ
ンプルの較正により決定することができ、検査装置の寸
法が一定である限り、一定である。
【００５６】検査処理 レチクルの自動検査は通常は検査領域の左上の隅から開
始されて、蛇行路３１に沿って進む。ステージがゆっく
りとＸ軸方向に進む間に、レーザ光線はＹ軸方向に素早
く前後に掃引される。このようにして、レーザ光線の掃
引幅に対応した幅の掃引帯３９の軌跡が生じ、この軌跡
に沿った走査が行われ、検出器のデジタル出力が電子式
サブシステム２０に記憶される。掃引帯３９が第２のダ
イ３５の検査領域の左の境界に到達すると、ダイ３３か
ら得られ電子式サブシステム２０に記憶されている映像
データが、ダイ３５から得られたデータと比較される。
両者にかなりの相違がある場合には、欠陥と判断され
る。同様に、ダイ３７からのデータもダイ３５から得ら
れるデータと比較される。
始されて、蛇行路３１に沿って進む。ステージがゆっく
りとＸ軸方向に進む間に、レーザ光線はＹ軸方向に素早
く前後に掃引される。このようにして、レーザ光線の掃
引幅に対応した幅の掃引帯３９の軌跡が生じ、この軌跡
に沿った走査が行われ、検出器のデジタル出力が電子式
サブシステム２０に記憶される。掃引帯３９が第２のダ
イ３５の検査領域の左の境界に到達すると、ダイ３３か
ら得られ電子式サブシステム２０に記憶されている映像
データが、ダイ３５から得られたデータと比較される。
両者にかなりの相違がある場合には、欠陥と判断され
る。同様に、ダイ３７からのデータもダイ３５から得ら
れるデータと比較される。
【００５７】走査がダイ３７の検査領域の右側の境界ま
で来ると、ステージが掃引帯３９の幅よりも僅かに少な
い量だけＹ軸方向に移動し、Ｘ軸方向に沿って逆戻りす
る。このようにしてダイの検査領域が蛇行路に沿って走
査される。
で来ると、ステージが掃引帯３９の幅よりも僅かに少な
い量だけＹ軸方向に移動し、Ｘ軸方向に沿って逆戻りす
る。このようにしてダイの検査領域が蛇行路に沿って走
査される。
【００５８】ダイが一個しか設けられていないレチクル
の場合に通常実施されるダイとデータ・ベースとの比較
検査は、データベース・アダプタ１８により生成される
シミュレーション像とダイとを比較するということを除
けば、ダイとダイとの比較検査に類似している。図３に
ダイとデータベースとの比較検査用蛇行路３１′を示
す。
の場合に通常実施されるダイとデータ・ベースとの比較
検査は、データベース・アダプタ１８により生成される
シミュレーション像とダイとを比較するということを除
けば、ダイとダイとの比較検査に類似している。図３に
ダイとデータベースとの比較検査用蛇行路３１′を示
す。
【００５９】再検査 欠陥の自動検査の完了後に、操作員はコンピュータ２４
を操作して、発見された欠陥領域に戻るようにステージ
１２を移動させ、そこにステージ１２を固定して、個々
の欠陥を再検査する。両音響光学スキャナ４０、４２を
用いてＹ軸方向に走査し、振動鏡６５を用いてＸ軸方向
に走査して、デジタル化された映像を表示装置２２に表
示する。この再検査ではどの検出器の出力を用いても良
いし、２個以上の検出器の出力の組み合わせを用いても
良い。或いは、異なる検出器の出力を表示手段にスーパ
ーインポーズ（重畳）して、それぞれを別個の色で表示
しても良い。
を操作して、発見された欠陥領域に戻るようにステージ
１２を移動させ、そこにステージ１２を固定して、個々
の欠陥を再検査する。両音響光学スキャナ４０、４２を
用いてＹ軸方向に走査し、振動鏡６５を用いてＸ軸方向
に走査して、デジタル化された映像を表示装置２２に表
示する。この再検査ではどの検出器の出力を用いても良
いし、２個以上の検出器の出力の組み合わせを用いても
良い。或いは、異なる検出器の出力を表示手段にスーパ
ーインポーズ（重畳）して、それぞれを別個の色で表示
しても良い。
【００６０】移相材料の厚さの測定 図１０に位相シフト型マスクの断面の一例を示す。ここ
に示す例は特定のマスクに関するものであるが、どのよ
うなマスクも移相材料の厚さを制御しなければならない
ので、以下に述べる技術はあらゆる位相シフト型マスク
に適用することができる。
に示す例は特定のマスクに関するものであるが、どのよ
うなマスクも移相材料の厚さを制御しなければならない
ので、以下に述べる技術はあらゆる位相シフト型マスク
に適用することができる。
【００６１】基板１６０は表面に不透明部１６４が堆積
している石英である。不透明部はクロムの薄い層であ
る。移相部１６１、１６２は透明な材料で形成されてい
て、クロムの不透明部１６４の一部及びこの不透明部１
６４に挟まれている透明な領域の幾つか１８１、１８３
を覆っている。即ち、この図では移相材料は透明な領域
１８１、１８３を覆っているが、透明な領域１８０、１
８４を覆ってはいない。移相部１６２の上面１７３は石
英基板の上面１７４よりも高いので、石英基板の上面１
７４と同一で移相材料により覆われていない透明な領域
１８０の標本抽出点に対して位相が１８０度ずれる。
している石英である。不透明部はクロムの薄い層であ
る。移相部１６１、１６２は透明な材料で形成されてい
て、クロムの不透明部１６４の一部及びこの不透明部１
６４に挟まれている透明な領域の幾つか１８１、１８３
を覆っている。即ち、この図では移相材料は透明な領域
１８１、１８３を覆っているが、透明な領域１８０、１
８４を覆ってはいない。移相部１６２の上面１７３は石
英基板の上面１７４よりも高いので、石英基板の上面１
７４と同一で移相材料により覆われていない透明な領域
１８０の標本抽出点に対して位相が１８０度ずれる。
【００６２】位相シフト型マスクの欠陥は幾つかの要因
により生じる。透明な領域ではクロムが余分に形成され
ていたり、ほこりが付着していたりすることなどにより
欠陥が生じるし、不透明部１６４のクロムがなかったり
して欠陥が生じることもある。このような欠陥は透過光
検出器３４（図２）により検出される。この検出技術は
先に述べた従来技術に属する。本発明は移相部である層
１６１又は１６２の欠陥をも検出することができる。こ
の欠陥には２種類ある。一つは移相部の層の厚さが急に
変わる欠陥であり、今一つは位相部の厚さが一定である
が所望の厚さではない場合や、所望の厚さから徐々にず
れていくような場合の欠陥である。前者の種類の欠陥
は、例えば、層１６１のくぼみ１６８がこれに該当し、
透過光検出器３４で検出することができる。即ち、くぼ
み１６８のような欠陥があるとレーザ光が散乱してその
部分だけ移相材料を透過しなくなるので、透過光による
映像に黒い点が生じる。移相部１６１に示すように移相
部の層の厚さが不適切であるために緩やかな傾斜面１７
２が生じている場合の欠陥は、以下に述べる干渉計によ
り検出される。
により生じる。透明な領域ではクロムが余分に形成され
ていたり、ほこりが付着していたりすることなどにより
欠陥が生じるし、不透明部１６４のクロムがなかったり
して欠陥が生じることもある。このような欠陥は透過光
検出器３４（図２）により検出される。この検出技術は
先に述べた従来技術に属する。本発明は移相部である層
１６１又は１６２の欠陥をも検出することができる。こ
の欠陥には２種類ある。一つは移相部の層の厚さが急に
変わる欠陥であり、今一つは位相部の厚さが一定である
が所望の厚さではない場合や、所望の厚さから徐々にず
れていくような場合の欠陥である。前者の種類の欠陥
は、例えば、層１６１のくぼみ１６８がこれに該当し、
透過光検出器３４で検出することができる。即ち、くぼ
み１６８のような欠陥があるとレーザ光が散乱してその
部分だけ移相材料を透過しなくなるので、透過光による
映像に黒い点が生じる。移相部１６１に示すように移相
部の層の厚さが不適切であるために緩やかな傾斜面１７
２が生じている場合の欠陥は、以下に述べる干渉計によ
り検出される。
【００６３】移相部１６２の上面１７３のようにマスク
面に平行で完全に平らな好ましい面は、光路長Ｌでマス
クが走査されるに連れて、鏡１１８の傾斜により基準光
線の波面が基板の面に平行ではなくなるので、干渉模様
を発生させる。（位相の変化の方向が曖昧になることを
防止するために、鏡１１８の傾斜は位相部１６１のよう
な表面の最大傾斜よりも大きくする必要がある。）移相
部１６２の上面１７３のような場合の検出器の出力は、
図１１に示すような正弦波である。上面１７３と平行で
あるが光路長Ｌ＋Ｄに位置する平面である透明な領域１
８０（図１０参照）は、同じ周波数で曲線２００に対し
て位相がＤだけずれている正弦波を生成する。このＤだ
け位相のずれている第２の正弦波を波形２０２として図
１１に示す。
面に平行で完全に平らな好ましい面は、光路長Ｌでマス
クが走査されるに連れて、鏡１１８の傾斜により基準光
線の波面が基板の面に平行ではなくなるので、干渉模様
を発生させる。（位相の変化の方向が曖昧になることを
防止するために、鏡１１８の傾斜は位相部１６１のよう
な表面の最大傾斜よりも大きくする必要がある。）移相
部１６２の上面１７３のような場合の検出器の出力は、
図１１に示すような正弦波である。上面１７３と平行で
あるが光路長Ｌ＋Ｄに位置する平面である透明な領域１
８０（図１０参照）は、同じ周波数で曲線２００に対し
て位相がＤだけずれている正弦波を生成する。このＤだ
け位相のずれている第２の正弦波を波形２０２として図
１１に示す。
【００６４】マスクがＹ軸方向に走査されると、透過光
検出器３４は個々の画素が完全に透明であるかどうかを
判定する。完全に透明な画素のみで反射光の強度が測定
されてデジタル化される。これは図１０の下側に表示さ
れている。同図には透過光検出器３４の出力により不透
明部１６４が走査されているかどうかが判定され、不透
明部１６４が走査されているときは、反射光検出器３６
の出力が無視されることが示されている。電子式サブシ
ステム２０は、強度値、画素のＹ座標、較正中に決めら
れたＡ、Ｗ、Ｉｏから式２のＤ及び画素の対応する光路
長、即ち、石英基板の上面１７４より高い不透明部の上
面の高さの変化を決定する。
検出器３４は個々の画素が完全に透明であるかどうかを
判定する。完全に透明な画素のみで反射光の強度が測定
されてデジタル化される。これは図１０の下側に表示さ
れている。同図には透過光検出器３４の出力により不透
明部１６４が走査されているかどうかが判定され、不透
明部１６４が走査されているときは、反射光検出器３６
の出力が無視されることが示されている。電子式サブシ
ステム２０は、強度値、画素のＹ座標、較正中に決めら
れたＡ、Ｗ、Ｉｏから式２のＤ及び画素の対応する光路
長、即ち、石英基板の上面１７４より高い不透明部の上
面の高さの変化を決定する。
【００６５】正弦波には周期性があるので、３６０度の
位相のずれに対応する光路長の変化を区別することはで
きないという曖昧さがある。しかしながら、３６０°の
位相のずれを引き起こす急激な変化は、移相材料に隆起
部（ridge ）が含まれている場合にしか生じない。とこ
ろで、隆起部は回折を引き起こすので、透過モードでこ
れを検出することができる。従って、３６０°の位相の
ずれにより生じる曖昧さはこのようにして解決されるの
で、移相材料の厚さを総ての画素について継続して検査
することができる。
位相のずれに対応する光路長の変化を区別することはで
きないという曖昧さがある。しかしながら、３６０°の
位相のずれを引き起こす急激な変化は、移相材料に隆起
部（ridge ）が含まれている場合にしか生じない。とこ
ろで、隆起部は回折を引き起こすので、透過モードでこ
れを検出することができる。従って、３６０°の位相の
ずれにより生じる曖昧さはこのようにして解決されるの
で、移相材料の厚さを総ての画素について継続して検査
することができる。
【００６６】実際には、マスク基板が像面に完全に平行
であるということはないし、マスク基板が完全に平らで
あるということもない。しかしながら、両変化は緩やか
であり、1/5 縮小投影露光用の位相シフト型マスクでは
半径４〜５ミクロンまでの変化を考慮すれば良い。特
に、互いに隣接した異なる領域間の相対的な位相のず
れ、例えば、符号１８０、１６２、１８４で示す領域相
互の間の相対的な位相のずれが重要である。これらの標
本抽出点相互の離隔距離は４ミクロン未満である可能性
が高い。
であるということはないし、マスク基板が完全に平らで
あるということもない。しかしながら、両変化は緩やか
であり、1/5 縮小投影露光用の位相シフト型マスクでは
半径４〜５ミクロンまでの変化を考慮すれば良い。特
に、互いに隣接した異なる領域間の相対的な位相のず
れ、例えば、符号１８０、１６２、１８４で示す領域相
互の間の相対的な位相のずれが重要である。これらの標
本抽出点相互の離隔距離は４ミクロン未満である可能性
が高い。
【００６７】基板に欠陥のあることを示す程度の位相の
ずれがないかどうかを判定するために、移相材料１６２
により覆われている透明画素毎に光路長が計算される
（図１０）。この値が移相材料により覆われていない部
分の隣接した２点、例えば、点１８０と１８４における
光路長の平均と比較される。光路長の差が焼き付け波長
（print wave length ）での所定のしきい値を越えて許
容値からずれている場合には、検査地点での移相材料の
厚さに欠陥の印が付けられる。
ずれがないかどうかを判定するために、移相材料１６２
により覆われている透明画素毎に光路長が計算される
（図１０）。この値が移相材料により覆われていない部
分の隣接した２点、例えば、点１８０と１８４における
光路長の平均と比較される。光路長の差が焼き付け波長
（print wave length ）での所定のしきい値を越えて許
容値からずれている場合には、検査地点での移相材料の
厚さに欠陥の印が付けられる。
【００６８】自動基板検査装置は、同一領域内の異なる
標本抽出点における光路長を相互に比較して同領域内の
幾何学的特徴（模様）を検査する他に、パターンを生成
する際に幾何学的特徴（模様）に過不足が生じたかどう
かの検査をも行う。ダイとダイとの比較検査モードで
は、ダイ３３（図３）の画素１７３、１８０、１８４の
光路長（図１０）がダイ３５の対応する画素の光路長と
比較される。この比較によりダイ３３及び３５に同一の
欠陥が存在する場合を除いて無視された幾何学的特徴が
明らかになる。同様に、ダイとデータベースとの比較検
査モードでは、以前に指定された画素に関連した光路長
とＣＡＤデータベース内の画素の情報とが比較される。
標本抽出点における光路長を相互に比較して同領域内の
幾何学的特徴（模様）を検査する他に、パターンを生成
する際に幾何学的特徴（模様）に過不足が生じたかどう
かの検査をも行う。ダイとダイとの比較検査モードで
は、ダイ３３（図３）の画素１７３、１８０、１８４の
光路長（図１０）がダイ３５の対応する画素の光路長と
比較される。この比較によりダイ３３及び３５に同一の
欠陥が存在する場合を除いて無視された幾何学的特徴が
明らかになる。同様に、ダイとデータベースとの比較検
査モードでは、以前に指定された画素に関連した光路長
とＣＡＤデータベース内の画素の情報とが比較される。
【００６９】交互移相測定法 以上に述べた測定技術ではデジタル技術を用いて、網の
目のように配置された標本抽出点（grid points ）での
相対的な光路長を判定し、各標本抽出点での移相角を決
定している。以下に説明するように、アナログ技術を用
いて移相角を調べることもできる。
目のように配置された標本抽出点（grid points ）での
相対的な光路長を判定し、各標本抽出点での移相角を決
定している。以下に説明するように、アナログ技術を用
いて移相角を調べることもできる。
【００７０】移相角の判定に必要なアナログ式補助回路
機構を図１２に示す。この補助回路機構は図１の装置の
符号２０８のブロックに挿入されるものである。反射光
検出器３６により得られるアナログ信号がアナログ位相
検出器２１０の一方の入力２０９に供給される。アナロ
グ位相検出器２１０の他方の入力２１１には数字によっ
て制御される発振器２１２から別の信号が供給される。
両信号の位相差に比例した信号が８ビットのＡ／Ｄ変換
器２１４によりデジタル・フォームに変換され、エンコ
ーダ２１６及びデジタル低域フィルタ２１８を順に通過
する。デジタル低域フィルタ２１８及びエンコーダ２１
６は、透過光検出器３４から得られるゲート信号により
制御される。デジタル低域フィルタ２１８は積分器とし
て機能し、マスクの検査地点が透明であることが透過光
検出器３４により示されたときにのみ入力を受け付け
る。エンコーダ２１６はＡ／Ｄ変換器２１４の８ビット
出力信号を受け取る。その地点の画素が透明である場合
には、エンコーダはデジタル信号の最上位の位置にゼロ
を挿入して、残りの信号を位相信号として電子式サブシ
ステム２０に転送する。透過光検出器３４により画素が
不透明であることが示された場合には、デジタル信号は
総てが１として符号化され、１１１１１１１１になる。
この信号は電子式サブシステム２０に対して位相信号が
無効であり、無視すべきものであることを示す。
機構を図１２に示す。この補助回路機構は図１の装置の
符号２０８のブロックに挿入されるものである。反射光
検出器３６により得られるアナログ信号がアナログ位相
検出器２１０の一方の入力２０９に供給される。アナロ
グ位相検出器２１０の他方の入力２１１には数字によっ
て制御される発振器２１２から別の信号が供給される。
両信号の位相差に比例した信号が８ビットのＡ／Ｄ変換
器２１４によりデジタル・フォームに変換され、エンコ
ーダ２１６及びデジタル低域フィルタ２１８を順に通過
する。デジタル低域フィルタ２１８及びエンコーダ２１
６は、透過光検出器３４から得られるゲート信号により
制御される。デジタル低域フィルタ２１８は積分器とし
て機能し、マスクの検査地点が透明であることが透過光
検出器３４により示されたときにのみ入力を受け付け
る。エンコーダ２１６はＡ／Ｄ変換器２１４の８ビット
出力信号を受け取る。その地点の画素が透明である場合
には、エンコーダはデジタル信号の最上位の位置にゼロ
を挿入して、残りの信号を位相信号として電子式サブシ
ステム２０に転送する。透過光検出器３４により画素が
不透明であることが示された場合には、デジタル信号は
総てが１として符号化され、１１１１１１１１になる。
この信号は電子式サブシステム２０に対して位相信号が
無効であり、無視すべきものであることを示す。
【００７１】先に説明した回路機構は、マスクが完全に
平らではないような場合のように緩やかに変化する現象
により生じる位相の緩やかな変化に従う位相ロック・ル
ープ（ＰＬＬ）回路である。エンコーダ２１６の出力
は、有効な場合には、局部領域の光路長の変化を示す。
平らではないような場合のように緩やかに変化する現象
により生じる位相の緩やかな変化に従う位相ロック・ル
ープ（ＰＬＬ）回路である。エンコーダ２１６の出力
は、有効な場合には、局部領域の光路長の変化を示す。
【００７２】交互移相光学システムの搭載 場合によっては、相対的な光路長から移相を推論するよ
りも、実際の移相を直接に測定することが望ましいこと
がある。これは透過光干渉計を用いることにより達成さ
れる。透過光干渉計を使用し、反射及び透過の両干渉パ
ターンの同時測定を行うことができ、透過光モード又は
反射光モード又は両モードのいずれかによる測定の可能
な変形例の概略を図１３に示す。簡略化のために図２と
同じ素子は省略してある。
りも、実際の移相を直接に測定することが望ましいこと
がある。これは透過光干渉計を用いることにより達成さ
れる。透過光干渉計を使用し、反射及び透過の両干渉パ
ターンの同時測定を行うことができ、透過光モード又は
反射光モード又は両モードのいずれかによる測定の可能
な変形例の概略を図１３に示す。簡略化のために図２と
同じ素子は省略してある。
【００７３】この変形例を透過モードで動作させるに
は、図１３の（ａ）に示すように、ビーム・スプリッタ
６０からの光を反射して、傾斜鏡２３２、対物レンズ２
３４、別のビーム・スプリッタ２３６を通る光路２３１
を介して透過光検出器３４に到達する基準光線を生成す
るペリクル・ビーム・スプリッタ（pelicle beam split
ter ）２３０が付け加えられている。基準光線と光路２
４０に沿って進み基板１４を透過する撮像光線との干渉
が透過光検出器３４により検出される。
は、図１３の（ａ）に示すように、ビーム・スプリッタ
６０からの光を反射して、傾斜鏡２３２、対物レンズ２
３４、別のビーム・スプリッタ２３６を通る光路２３１
を介して透過光検出器３４に到達する基準光線を生成す
るペリクル・ビーム・スプリッタ（pelicle beam split
ter ）２３０が付け加えられている。基準光線と光路２
４０に沿って進み基板１４を透過する撮像光線との干渉
が透過光検出器３４により検出される。
【００７４】反射光モードでは、図１３の（ｂ）に示す
ように、基準光線がビーム・スプリッタ６０により２つ
に分かれ、一方が鏡１１８に向かって光路２５０上を進
み、鏡１１８により反射されて反射光検出器３６に入射
し、他方が透過して基板１４に向かって光路２６０上を
進み、基板１４で反射して光路２６０上を戻って、ビー
ム・スプリッタ６０により反射されて撮像光として反射
光検出器３６に入射する。両入射光は反射光検出器３６
で干渉し合う。
ように、基準光線がビーム・スプリッタ６０により２つ
に分かれ、一方が鏡１１８に向かって光路２５０上を進
み、鏡１１８により反射されて反射光検出器３６に入射
し、他方が透過して基板１４に向かって光路２６０上を
進み、基板１４で反射して光路２６０上を戻って、ビー
ム・スプリッタ６０により反射されて撮像光として反射
光検出器３６に入射する。両入射光は反射光検出器３６
で干渉し合う。
【００７５】この変形例でも反射透過の両モードによる
位相の同時測定が可能である。
位相の同時測定が可能である。
【００７６】レーザ光線では反射及び透過の両干渉モー
ドにおいて干渉性である距離が制限されているので、撮
像光線の光路と基準光線の光路とは光路長がほぼ等しく
なければならない。
ドにおいて干渉性である距離が制限されているので、撮
像光線の光路と基準光線の光路とは光路長がほぼ等しく
なければならない。
【００７７】線幅の測定 図１４にマスクの小さな部分２７０の平面図を示す。領
域２７２は透明であり、線２７４がこの領域を横切って
いる。領域２７４は、クロムまたは他の材料で形成され
ているときは不透明であり、マスクの石英基板が移相材
料により覆われている領域であるときは透明である。自
動基板検査装置は網の目状に相互に等間隔に配置されて
いる標本抽出点２７６で強度を測定する。以下に詳述す
るように、強度の測定は線幅、即ち、線２７４を横断す
る距離２７８の測定に用いられる。 各標本抽出点２７
６における強度は、線の透過プロフィールを有する光学
系の標本抽出点拡散関数の畳み込み(convolution) であ
る。典型的な透過プロフィールは階段関数であるから、
図１４に示すような直線の場合には、特定の標本抽出点
の強度はその標本抽出点から線２７４の側端までの垂直
距離の関数である。従って、線２７４の近くの特定の標
本抽出点２８０又は２８２の強度は、その点から線まで
の垂直距離とみなすことができる。この距離は制御用コ
ンピュータ２４（図１）で簡単な参照動作をすることに
より得られる。このように標本抽出点２８０、２８２の
強度により距離Ｓ１及びＳ２が分かるので、標本抽出点
２８０と標本抽出点２８２との距離をａ、角度２８４を
Ｇとすれば、線の側端の傾斜は次式により得られる。
域２７２は透明であり、線２７４がこの領域を横切って
いる。領域２７４は、クロムまたは他の材料で形成され
ているときは不透明であり、マスクの石英基板が移相材
料により覆われている領域であるときは透明である。自
動基板検査装置は網の目状に相互に等間隔に配置されて
いる標本抽出点２７６で強度を測定する。以下に詳述す
るように、強度の測定は線幅、即ち、線２７４を横断す
る距離２７８の測定に用いられる。 各標本抽出点２７
６における強度は、線の透過プロフィールを有する光学
系の標本抽出点拡散関数の畳み込み(convolution) であ
る。典型的な透過プロフィールは階段関数であるから、
図１４に示すような直線の場合には、特定の標本抽出点
の強度はその標本抽出点から線２７４の側端までの垂直
距離の関数である。従って、線２７４の近くの特定の標
本抽出点２８０又は２８２の強度は、その点から線まで
の垂直距離とみなすことができる。この距離は制御用コ
ンピュータ２４（図１）で簡単な参照動作をすることに
より得られる。このように標本抽出点２８０、２８２の
強度により距離Ｓ１及びＳ２が分かるので、標本抽出点
２８０と標本抽出点２８２との距離をａ、角度２８４を
Ｇとすれば、線の側端の傾斜は次式により得られる。
【００７８】
【数４】 線の一方の側端の傾斜が分かると、反対側の側端も同様
に位置している可能性が高く、先に計算した一方の側端
に平行であるかどうかを確かめることができる。線の両
側端に沿った強度に基づいて、線幅が制御用コンピュー
タ２４により計算される。
に位置している可能性が高く、先に計算した一方の側端
に平行であるかどうかを確かめることができる。線の両
側端に沿った強度に基づいて、線幅が制御用コンピュー
タ２４により計算される。
【００７９】通常はここに述べた線の測定法は、厳密に
言えば、表面領域が移相材料で覆われていない従来のマ
スクにのみ適用可能である。しかしながら、ここに述べ
た技術は移相特性の測定にも使用することができる。な
ぜならば、移相材料に覆われていない領域と、移相材料
に覆われている領域との境界では入射光線の回折が生じ
るので、この境界では光が透過しないからである。線幅
は一方の側の境界の中心と反対側の境界の中心との距離
である。
言えば、表面領域が移相材料で覆われていない従来のマ
スクにのみ適用可能である。しかしながら、ここに述べ
た技術は移相特性の測定にも使用することができる。な
ぜならば、移相材料に覆われていない領域と、移相材料
に覆われている領域との境界では入射光線の回折が生じ
るので、この境界では光が透過しないからである。線幅
は一方の側の境界の中心と反対側の境界の中心との距離
である。
【００８０】以上に好ましい実施例に基づいて本発明を
説明したが、この技術分野で通常の技術を有する者であ
れば、本発明に種々様々な変更及び修正を加えることが
できることは言うまでもない。例えば、走査中にレーザ
光線を掃引しないで済むように、実施例のような線形の
検出器３４を用いる替わりに、米国特許第４，５７９，
４５５号に記載されているような時間遅れ集積センサを
用いることもできる。このように修正した場合、レーザ
を光源として用いると、回転研磨ガラスを併用すること
によりＹ軸方向の干渉性が破壊され、時間遅延集積セン
サによりＸ軸方向の干渉性が破壊される。従って、特許
請求の範囲にはそのような修正や変更も含まれるものと
解釈するべきである。
説明したが、この技術分野で通常の技術を有する者であ
れば、本発明に種々様々な変更及び修正を加えることが
できることは言うまでもない。例えば、走査中にレーザ
光線を掃引しないで済むように、実施例のような線形の
検出器３４を用いる替わりに、米国特許第４，５７９，
４５５号に記載されているような時間遅れ集積センサを
用いることもできる。このように修正した場合、レーザ
を光源として用いると、回転研磨ガラスを併用すること
によりＹ軸方向の干渉性が破壊され、時間遅延集積セン
サによりＸ軸方向の干渉性が破壊される。従って、特許
請求の範囲にはそのような修正や変更も含まれるものと
解釈するべきである。
【図１】本発明に基づく自動基板検査装置の概略を示す
ブロック図。
ブロック図。
【図２】図１に示した光学式サブシステムをより詳しく
示した概略図。
示した概略図。
【図３】ダイどうしを比較する検査モードに用いられる
走査路を示す概略図。
走査路を示す概略図。
【図４】ダイとデータベースとを比較する検査モードに
用いられる走査路を示す概略図。
用いられる走査路を示す概略図。
【図５】自動焦点合せシステムに用いられる光線の横断
面を示す図。
面を示す図。
【図６】自動焦点合せシステムに用いられる光線の横断
面を示す図。
面を示す図。
【図７】ＸＹステージを一部断面して示す斜視図。
【図８】ＸＹステージのフレームの内部構造を示す図７
の線８−８に沿った断面図。
の線８−８に沿った断面図。
【図９】ＸＹステージのフレームの別の部分の内部構造
を示す図７の線９−９に沿った断面図。
を示す図７の線９−９に沿った断面図。
【図１０】位相シフト型マスクを拡大して示す断面図及
び反射光検出器の移相出力を示すグラフ。
び反射光検出器の移相出力を示すグラフ。
【図１１】移相測定モードでマスクを走査すると正弦曲
線を描いて変化する信号の強度を示すグラフ。
線を描いて変化する信号の強度を示すグラフ。
【図１２】移相材料の厚さの検出に用いられる移相同期
ループ・サブシステムの概略を示すブロック図。
ループ・サブシステムの概略を示すブロック図。
【図１３】透過光及び反射光の両者を用いたモードにお
いて移相材料の厚さの測定に用いられる光学式サブシス
テムの動作を示す概略図。
いて移相材料の厚さの測定に用いられる光学式サブシス
テムの動作を示す概略図。
【図１４】線幅の測定法を説明するための概略図。
１８…データベース・アダプタ、２０…電子式サブシス
テム、２２…表示装置、２４…制御用コンピュータ、２
６…キーボード、３４…透過光検出器、３６…反射光検
出器、２１０…アナログ移相検出器、２１２…数字によ
り制御される発振器、２１４…Ａ／Ｄ変換器、２１６…
エンコーダ、２１８…デジタル低域フィルタ。
テム、２２…表示装置、２４…制御用コンピュータ、２
６…キーボード、３４…透過光検出器、３６…反射光検
出器、２１０…アナログ移相検出器、２１２…数字によ
り制御される発振器、２１４…Ａ／Ｄ変換器、２１６…
エンコーダ、２１８…デジタル低域フィルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・ジョセフ・ウイル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95376、トレーシィ、ブリチェット・コー ト 34669 (72)発明者 タオ ー イー・フゥ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94539、フレモント、ウインドミル・ドラ イブ 46612 (72)発明者 マレック・ズイノー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95120、サン・ホセ、ブレット・ハート・ ドライブ 7049 (72)発明者 ダモン・フロイド・クバンム アメリカ合衆国、ミシガン州 48105、ア ン・アーバー、アパートメント 313エー、 フラー・ロード 2222 (72)発明者 マイケル・イー・フェイン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94040、マウンテン・ビュー、ライム・ツ リー・レーン 1909
Claims (41)
- 【請求項１】 フォトマスク及び半導体ウエハーのごと
き基板を検査する光学式基板検査装置において、 検査面の中で所定のパスに沿って検査基板を保持するス
テージ手段と；画素の照明を行う光束を送り出すレーザ
手段と；上記検査面と交わり且つそれに沿って上記光束
が通過する第１の光軸を規定する光学手段であり、上記
光束を検査基板上の画素に、１回当り１画素づつ、焦点
を結ぶように作動する光学手段と；上記第１の光軸に沿
って配置され、上記第１の光軸の両側を往復振動する形
で、上記所定のパスに対して実質的に横方向に上記光束
を偏向させ、検査基板の検査区域を隣接した掃引帯で走
査する光束偏向手段と；検査基板上の照明された画素に
よって生ずる上記光束の強度の変化を検出し、これに該
当する走査信号を送り出すように作動する光検出手段
と；上記走査信号を対応する基準信号と比較し、その間
の実質的差異が検査基板の欠陥を同定するごとくに用い
られる電子的手段と；を含む、光学式基板検査装置。 - 【請求項２】 上記ステージ手段が２自由度以下で動く
ように制限されており、又、電気的手段によって発せら
れるｘ方向及びｙ方向の入力によって駆動される、請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】 上記ステージ手段が、空気軸受け手段に
よって分離されたステータとスライダとを含むリニヤー
モーターによって駆動されるＸ／Ｙ空気軸受けステージ
であり、上記ステータが各スライダの空気軸受けを少な
くとも２方向に動くように設置している、請求項２記載
の装置。 - 【請求項４】 上記レーザ手段が、後にウエハー処理の
間に検査基板と共同して使用される光源と実質的に等し
い波長を持つように選択されている、請求項１記載の装
置。 - 【請求項５】 上記光学手段が、上記光束の偏向の方向
を上記所定のパスに対して好ましい関係を持つように回
転させる手段を含む、請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 又、上記光学手段が、上記光束が通過す
る第２の光軸を規定し、その一部が上記第１の光軸の一
部と共通であるごとくにする手段を含み、上記第１及び
第２の光軸の光路長が実質的に同じで、これにより、こ
れら２つの軸が実質的に同等の熱変化を経験し、又、上
記第２の光軸が、光束を上記第２の光軸に沿い、上記光
検出手段に向けて反射させて、これを上記第１の光軸に
沿い検査中の基板から反射する光と干渉比較を行うため
の、傾いた鏡を含む、請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 上記光検出手段が、上記基板から反射し
た光の強度を検出し、第１の走査信号を発する第１の検
出器を含む、請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 上記光検出手段が、更に、検査中の基板
を通過する上記光束からの光の強度を検出し、第２の走
査信号を発する第２の検出器を含む、請求項７記載の装
置。 - 【請求項９】 上記電子的手段が、上記第１及び第２の
走査信号を第１及び第２の基準信号と比較し、遭遇した
欠陥の存在及びその型を決定する、請求項８記載の装
置。 - 【請求項１０】 上記光検出手段が、検査中の基板を通
過する上記光束の光の強度を検出し、それに相当する走
査信号を発する透過光検出器を含む、請求項１記載の装
置。 - 【請求項１１】 上記光検出手段が、上記光束の強度を
モニターし、上記電子的手段が使用する出力を出し、上
記走査信号に対して光束強度の変化修正を行う手段を含
む、請求項１記載の装置。 - 【請求項１２】 上記光束偏向手段が、上記光束を比較
的小いさな角度範囲で前後に偏向させる音響光学的変調
器を含み、この場合、上記角度が各走査列の幅を決定す
る因子である、請求項１記載の装置。 - 【請求項１３】 更に、検査中の基板に対応する理想デ
ータを含むデータベース手段を持ち、上記データが選択
的に読み取られ、上記基準信号を発する、請求項１記載
の装置。 - 【請求項１４】 更に、上記走査信号を記憶する手段を
持ち、この記憶された信号が、走査中の信号と比較され
る上記基準信号を与えるために順次用いられる、請求項
１記載の装置。 - 【請求項１５】 上記光検出手段が、検査中の基板を透
過した光を検出する第１の検出器と、検査中の基板から
反射した光を検出する第２の検出器と、を含み、上記第
１及び第２の検出器が、それぞれ、第１及び第２の信号
を出し、これによって、上記電子的手段が欠陥の存在及
び検出した欠陥の型を共に決定することの出来る、請求
項１記載の装置。 - 【請求項１６】 更に、上記第１の光軸と交わる第２の
光軸に沿って配置され、検査中の基板から反射される光
と干渉する光束を発する手段を含み、これにより、上記
光検出手段によって検出した干渉光の強度を、上記電子
的手段を使用して、検査した表面材料の高さの変化を決
定するようにする、請求項１記載の装置。 - 【請求項１７】 上記第１の光軸と交わる自動焦点合わ
せに関わる光軸を定義する部分を備え、該自動焦点合わ
せに関わる光軸が検査基板試料表面から反射して入射し
てくる通過光束に非点収差変調効果をもたらすように配
備され、且つ、上記非点収差変調された光線の形状を測
定して自動焦点合わせを確認し、そしてそれをもって系
が焦点外れの場合はその数値を定量的に決定し、この数
値情報から焦点合致のための電気信号を発生せしめ、こ
の電気信号を該電子制御系に入力することを特徴とする
請求項１に記載の装置。 - 【請求項１８】 該自動焦点合わせ装置の光軸を互いに
直角となるように２本の枝に分岐し、一方の枝には１つ
の非点収差変調部を導入し、又他方の枝には他の１つの
非点収差変調部を導入し、非点収差変調素子が変調効果
をもたらすことにより、通過光が変調の結果として形状
が変わることをうけて、各光束は各々画像形状検出器に
て測定することにより該各光束が焦点合致状態にあるか
否かを決め、この場合もし焦点が合っていないと認めた
ときは、その定量的数値及びその方向を決定し、この数
値及び方向情報から焦点合致のための電気信号を発生せ
しめ、この電気信号を該電子制御系に入力することを特
徴とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 上記画像形状検出器が適切な方向に向
けられた四分割複合型検出手段である、請求項１８記載
の装置。 - 【請求項２０】 上記電子的手段が、検査中の基板の表
面上の所定の格子点に対応する上記走査信号の大きさを
測定し、次に、この測定値を用いて、基板形状の表面寸
法を決定する、請求項１記載の装置。 - 【請求項２１】 上記光検出手段が、検査中の基板から
反射された光の強度を検出して、これに比例した第１の
走査信号を発する第１の検出器を含む、請求項１４記載
の装置。 - 【請求項２２】 上記光検出手段が、更に、検査中の基
板を通過する上記光束からの光の強度を検出して、これ
に比例した第２の走査信号を発する第２の検出器を含
む、請求項２１記載の装置。 - 【請求項２３】 上記電子的手段が上記第１及び第２の
走査信号を、対応する第１及び第２の基準信号と比較
し、出会った欠陥の存在とその型とを共に決定する、請
求項２２記載の装置。 - 【請求項２４】 上記光検出手段が、上記光束の強度を
モニターし、上記電子的手段によって使用出来る出力を
出し、上記走査信号の光束強度変化修正を行う手段を含
む、請求項２３記載の装置。 - 【請求項２５】 上記第１の光軸と交わる自動焦点合わ
せに関わる光軸を定義する部分を備え、該自動焦点合わ
せに関わる光軸が検査基板試料表面から反射して入射し
てくる通過光束に非点収差変調効果をもたらすように配
備され、且つ、上記非点収差変調された光線の形状を測
定して自動焦点合わせを確認し、そしてそれをもって系
が焦点外れの場合はその数値を定量的に決定し、この数
値情報から焦点合致のための電気信号を発生せしめ、こ
の電気信号を該電子制御系に入力することを特徴とする
請求項２４に記載の装置。 - 【請求項２６】 該自動焦点合わせ装置の光軸を互いに
直角となるように２本の枝に分岐し、一方の枝には１つ
の非点収差変調部を導入し、又他方の枝には他の１つの
非点収差変調部を導入し、非点収差変調素子が変調効果
をもたらすことにより、通過光が変調の結果として形状
が変わることをうけて、各光束は各々画像形状検出器に
て測定することにより該各光束が焦点合致状態にあるか
否かを決め、この場合もし焦点が合っていないと認めた
ときは、その定量的数値及びその方向を決定し、この数
値及び方向情報から焦点合致のための電気信号を発生せ
しめ、この電気信号を該電子制御系に入力することを特
徴とする請求項２５に記載の装置。 - 【請求項２７】 上記画像形状検出器が適切な方向に向
けられた四分割複合型検出手段である、請求項２６記載
の装置。 - 【請求項２８】 上記電子的手段が、検査中の基板の表
面上の所定の格子点に対応する上記走査信号の大きさを
測定し、次に、この測定値を用いて、基板形状の表面寸
法を決定する、請求項２７記載の装置。 - 【請求項２９】 上記ステージ手段が、空気軸受け手段
によって分離されたステータとスライダとを含むリニヤ
ーモーターによって駆動されるＸ／Ｙ空気軸受けステー
ジであり、上記ステータが各スライダの空気軸受けを少
なくとも２方向に動くように設置している、請求項２８
記載の装置。 - 【請求項３０】 上記光学手段が、上記光束の偏向の方
向を上記所定のパスに対して好ましい関係を持つように
回転させる手段を含む、請求項２９記載の装置。 - 【請求項３１】 上記光検出手段が、上記基板から反射
した光の強度を検出し、これに比例した第１の走査信号
を発する第１の検出器を含む、請求項１３記載の装置。 - 【請求項３２】 上記光検出手段が、更に、検査中の基
板を通過する上記光束からの光の強度を検出し、これに
比例した第２の走査信号を発する第２の検出器を含む、
請求項３１記載の装置。 - 【請求項３３】 上記電子的手段が、上記第１及び第２
の走査信号を第１及び第２の基準信号と比較し、遭遇し
た欠陥の存在及びその型を決定する、請求項３２記載の
装置。 - 【請求項３４】 上記第１の光軸と交わる自動焦点合わ
せに関わる光軸を定義する部分を備え、該自動焦点合わ
せに関わる光軸が検査基板試料表面から反射して入射し
てくる通過光束に非点収差変調効果をもたらすように配
備され、且つ、上記非点収差変調された光線の形状を測
定して自動焦点合わせを確認し、そしてそれをもって系
が焦点外れの場合はその数値を定量的に決定し、この数
値情報から焦点合致のための電気信号を発生せしめ、こ
の電気信号を該電子制御系に入力することを特徴とする
請求項３３に記載の装置。 - 【請求項３５】 該自動焦点合わせ装置の光軸を互いに
直角となるように２本の枝に分岐し、一方の枝には１つ
の非点収差変調部を導入し、又他方の枝には他の１つの
非点収差変調部を導入し、非点収差変調素子が変調効果
をもたらすことにより、通過光が変調の結果として形状
が変わることをうけて、各光束は各々画像形状検出器に
て測定することにより該各光束が焦点合致状態にあるか
否かを決め、この場合もし焦点が合っていないと認めた
ときは、その定量的数値及びその方向を決定し、この数
値及び方向情報から焦点合致のための電気信号を発生せ
しめ、この電気信号を該電子制御系に入力することを特
徴とする請求項３４に記載の装置。 - 【請求項３６】 上記電子的手段が、検査中の基板の表
面上の所定の格子点に対応する上記走査信号の大きさを
測定し、次に、この測定値を用いて、基板形状の表面寸
法を決定する、請求項３５記載の装置。 - 【請求項３７】 上記ステージ手段が、空気軸受け手段
によって分離されたステータとスライダとを含むリニヤ
ーモーターによって駆動されるＸ／Ｙ空気軸受けステー
ジであり、上記ステータが各スライダの空気軸受けを少
なくとも２方向にプレロードするように形成されてい
る、請求項３６記載の装置。 - 【請求項３８】 上記光検出手段が、上記レーザ手段を
含む側と向き合う上記検査面の側の上記第１の光軸に沿
って配置され、検査基板を通過する透過光を検出するこ
との出来る透過光検出器を含み、上記光学手段が、更
に、上記光束が通過する第２の光軸を規定する手段を含
み、上記第２の光軸が上記検査基板とは交わらず、少な
くともその一部分が上記第１の光軸と共通で、上記透過
光検出器と交わり、これにより、上記光束と上記透過光
との間の干渉比較が行われる、請求項１記載の装置。 - 【請求項３９】 上記光学手段が、又、上記光束が通過
する第３の光軸を規定し、その一部分が上記第１の光軸
と共通であるごとくにする手段を含み、上記第２及び第
３の光軸の光路長が実質的に等しく、従ってこれら２つ
の軸が実質的に同じ熱変化を経験し、又、上記第３の光
軸が、これにより空間的にずれた光束を上記第３の軸に
沿って、上記反射検出器に向けて空間的にずらし且つ反
射させて、これを検査基板から上記第１の光軸に沿って
反射する光と干渉比較を行うための傾いた鏡を含む、請
求項３８記載の装置。 - 【請求項４０】 更に、上記第１及び第２の走査信号に
応答し、上記電子的手段に入力するゲート信号を作り出
すことの出来る回路手段を含み、これにより、検査基板
の欠陥を、基板の表面から反射した光と検査基板を通過
した光との間の位相誤差の関数とし示すことが出来る、
請求項８記載の装置。 - 【請求項４１】 上記回路手段が：上記第１の走査信号
を基準信号と比較し、その間の位相差に比例するアナロ
グ信号を作り出すアナログ位相検出器と；上記アナログ
信号をデジタル信号に変換する手段と；及び、 上記第２の走査信号によってゲート処理され、上記ゲー
ト処理された信号を発するエンコーダ手段と；を含む、
請求項４０記載の装置。
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