JPH0682373A

JPH0682373A - 欠陥検査方法

Info

Publication number: JPH0682373A
Application number: JP4235056A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1992-09-03
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】被検物の本来のパターンの密集度や形状等の
条件によらずに欠陥のみを検出すると共に、検査時間を
短くする。【構成】被検物１９を照明する光源２４と、開口２７
を有する輪帯遮光板２８と、受光レンズ３０のフーリエ
変換面の近傍に配置され開口３１を有する遮光板３２
と、開口３１を通過した光に比例する光を光電変換する
受光器３７と、開口３１を通過した光による被検物１９
の共役像を撮像する撮像装置３５とを有する。１番目の
視野３８−１では輪帯遮光板２８の最適回転角を求め、
２番目の視野３８−２では必ずしも輪帯遮光板２８を回
転させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査方法に関し、
特に例えば半導体素子等をフォトリソグラフィ技術を用
いて製造する際に使用される露光用マスク、レチクル若
しくは露光後のウエハ又は光ディスク等のガラス基板、
鉄板若しくはメッシュ等の規則的な若しくは周期的な構
造を有する被検物上の異物や欠陥等を検査する際に適用
して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子等をフォトリソグラフ
ィ技術を用いて製造する際に使用される露光用マスク、
レチクル若しくは露光後のウエハ又は光ディスク等のガ
ラス基板、鉄板若しくはメッシュ等の規則的な（周期的
な）構造を有する被検物上の異物や欠陥等を検査する際
に欠陥検査装置が使用されている。

【０００３】図３は従来の欠陥検査装置を示し、この図
３において、光源１から射出された光ビームＬ１は、振
動ミラー（ガルバノスキャナーミラー又はポリゴンスキ
ャナーミラー）２により偏向させられて走査レンズ３に
入射し、この走査レンズ３から射出された光ビームＬ２
が、被検査面４上の走査線５上を走査する。この際に、
光ビームＬ２の走査周期よりも遅い速度で被検査面４を
その走査線５に垂直なＲ方向に移動させると、光ビーム
Ｌ２により被検査面４上の全面を走査することができ
る。この場合、被検査面４の表面上に異物等の欠陥６が
存在する領域に光ビームＬ２が照射されると散乱光Ｌ３
が発生する。また、被検査面４上に異物等の欠陥とは異
なる例えば、レチクル上の回路パターン、ウエハ上の回
路パターン又は光ディスクのグルーブ等の周期的な構造
（以下、「パターン」と総称する）７が存在する領域に
光ビームＬ２が照射されると、そのパターン７からは回
折光Ｌ４が発生する。

【０００４】しかし、欠陥検査装置で検出するべき対象
は、被検査面４にもともと存在するパターン７ではな
く、本来存在すべきでない欠陥６である。従って、パタ
ーンと欠陥とを区別して欠陥のみを検出しなければなら
ない。そのために図３においては、受光器８、９及び１
０が相異なる方向から走査線５に対向するように配置さ
れている。異物等の欠陥６から発生する散乱光Ｌ３はほ
とんど全方向に向かって発生する等方的散乱光であるの
に対して、パターン７から発生する回折光Ｌ４は回折に
よって生じるために空間的に離散的な方向に射出される
光（指向性の強い光）である。このような性質の違いを
用いて、受光器８、９及び１０の全てで光を検出した場
合には、その光は欠陥からの散乱光であり、受光器８、
９及び１０の内で１つでも光を検出しない受光器が存在
する場合には、その光はパターンからの回折光であると
判断する。これにより、パターン７と区別して欠陥６の
みを検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の欠陥検査装置においては、被検査面４上のパ
ターンの密集度や形状によっては、パターンからの回折
光であっても全ての受光器８、９及び１０に光が入射し
て、誤って欠陥と判断する場合があるという不都合があ
った。

【０００６】また、仮にパターンからの光と欠陥からの
光とを正確に識別できる欠陥検査方法があったとして
も、検査に要する時間が余りにも長くなることは望まし
くない。特に、その被検査面４の検査対象面積が大きい
場合には、検査時間はできるだけ短いことが望まれる。
本発明は斯かる点に鑑み、被検物の本来のパターンの密
集度や形状等の条件によらずに欠陥のみを検出すること
ができると共に、検査時間が短い欠陥検査方法を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による欠陥検査方
法は、例えば図１及び図２に示す如く、被検物（１９）
に検査用の光を照射する光照射手段（２４，２５）と、
被検物（１９）からの光を集光する集光光学系（３０）
とを有し、この集光された光により被検物（１９）の欠
陥を検査する方法において、被検物（１９）と光照射手
段（２４，２５）との相対位置を変化させる移動手段
（２０〜２２）と、集光光学系（３０）による被検物
（１９）のフーリエ変換面の近傍に配置され被検物（１
９）からの光のフーリエ変換パターンの一部のみに対応
する光を通過させる開口手段（３２）と、開口手段（３
２）を通過した光に比例する光を光電変換する光検出手
段（３７）と、被検物（１９）からの光のフーリエ変換
パターンと開口手段（３２）との相対位置を変化させる
相対位置可変手段（２８，２９）と、開口手段（３２）
を通過した光を逆フーリエ変換して被検物（１９）の共
役像を結像する変換光学系（３４）と、その共役像を撮
像する撮像手段（３５）とを使用する。

【０００８】そして、本発明では、移動手段（２０〜２
２）により被検物（１９）の第１の検出領域（３８−
１）に光照射手段（２４，２５）の光を照射し（ステッ
プ１０１）、相対位置可変手段（２８，２９）により光
検出手段（３７）の光電変換信号（Ｖ）が最小になるよ
うに被検物（１９）からの光のフーリエ変換パターンと
開口手段（３２）との相対位置を設定し（ステップ１０
２，１０３）、このように設定された相対位置のもとで
光検出手段（３７）の光電変換信号（Ｖ₁ ）を記憶する
と共に（ステップ１０４）、撮像手段（３５）により被
検物（１９）の共役像を観察する（ステップ１０５）。
次に、移動手段（２０〜２２）により被検物（１９）の
第２の検出領域（３８−２）に光照射手段（２４，２
５）の光を照射した際に（ステップ１０６）、光検出手
段（３７）の光電変換信号（Ｖ）がその記憶した光電変
換信号（Ｖ₁ ）に対して所定の許容範囲内で等しい場合
には、そのまま撮像手段（３５）により被検物（１９）
の共役像を観察し（ステップ１０７〜１１０）、光検出
手段（３７）の光電変換信号（Ｖ）がその記憶した光電
変換信号（Ｖ₁ ）と所定の許容範囲を超えて異なる場合
には、相対位置可変手段（２８，２９）により光検出手
段（３７）の光電変換信号（Ｖ）が最小になるように被
検物（１９）からの光のフーリエ変換パターンと開口手
段（３２）との相対位置を設定してから（ステップ１１
１，１１２）、撮像手段（３５）により被検物（１９）
の共役像を観察するものである（ステップ１１０）。

【０００９】

【作用】図４を参照して本発明の基礎となる光学原理を
説明する。図４において、１１を被検査面として、被検
査面１１に対し光ビームＬが照射される。但し、ここで
は説明を簡略化するため、被検査面１１が少なくとも部
分的に光を透過する物体であり、被検査面１１の裏面方
向から垂直に光ビームＬが入射するものとしているが、
本発明は透過照明でなくとも落射照明でも同様に適用さ
れる。更に、本発明は、明視野でも暗視野でも何れの照
明方法でも成立する。

【００１０】被検査面１１から光ビームＬが射出される
方向に、受光レンズ１２が配置され、受光レンズ１２の
像側の瞳面Ｐ１には、被検査面１１上のパターン１３の
フーリエ変換像１３Ｆが形成される。受光レンズ１２の
瞳面Ｐ１はフーリエ変換面とも呼ばれる。更に、瞳面Ｐ
１から光ビームが射出される方向にレンズ１４が配置さ
れ、レンズ１４により瞳面Ｐ１と共役な第２の瞳面Ｐ２
上にそのフーリエ変換像１３Ｆの縮小像が結像される。
第２の瞳面Ｐ２に受光器１５の受光面が配置され、受光
器１５により第２の瞳面Ｐ２上の縮小像が光電変換され
る。従って、被検査面１１に対して受光レンズ１２及び
レンズ１４により共役となる位置１１Ｃは第２の瞳面Ｐ
２とは異なっている。

【００１１】図４では瞳面Ｐ１の位置には何らかの光学
素子が置かれているわけではなく、瞳面Ｐ１は仮想的平
面である。即ち、図４の構成では、被検査面１１上の光
学情報の全てが受光器１５に入射するため、このままで
は被検査面１１上の本来のパターン１３の光学情報と共
に、仮に欠陥が存在している場合にはその欠陥の光学情
報も受光器１５に入射する。従って、欠陥とパターンと
を区別して欠陥のみを検出することは困難である。同様
に、被検査面１１と共役な位置１１Ｃにおいても、本来
のパターンと欠陥とが混じって観察されるので、欠陥の
みを観察することはできない。

【００１２】そこで、本発明では図５のように構成す
る。図４と同じ部分に同一符号を付して示す図５におい
て、被検査面１１、受光レンズ１２、瞳面Ｐ１、レンズ
１４、第２の瞳面Ｐ２及び受光器１５の光学的位置関係
は図４と同じである。図５においては、更に開口１６を
有する遮光板１７が瞳面Ｐ１内に設けられている。この
とき瞳面Ｐ１に形成されるパターン１３のフーリエ変換
像１３Ｆ（図４参照）と、開口１６との相対位置を変化
させると、フーリエ変換像１３Ｆの内の光スポットが開
口１６内に存在しない場合や、あるいは光スポットが開
口１６内に存在してもその光スポットの光量が弱い場合
等が起こり得る。これに対して、被検査面１１上に存在
する異物等の欠陥から生じる散乱光は既述したように等
方的に発生しているので、そのようにフーリエ変換像１
３Ｆと開口１６との相対位置を変化させても、開口１６
を通過する散乱光の光量の増減は緩やかか、あるいはそ
の開口１６を透過する散乱光の光量はほとんど変化しな
い。この特性を利用して欠陥とパターンとを区別して欠
陥のみを検出する。

【００１３】このとき開口１６を通過する光は瞳共役位
置にある受光器１５で検出される。受光器１５の光電変
換信号Ｓが最も小さくなるようにフーリエ変換像１３Ｆ
と開口１６との相対位置を決定すれば、そのときにはフ
ーリエ変換像１３Ｆのスポットが開口１６を通らない
か、通ってもその光量が少ないことになり、相対的にフ
ーリエ変換像１３Ｆよりも欠陥からの光学情報がより多
く開口１６を通ることになる。このとき被検査面１１と
ほぼ共役な位置１１Ｃにおいて、その開口１６を通過し
た光を用いて被検査面１１の像を観測すれば、欠陥のみ
を検出することができる。観測手段としては電荷結合型
撮像デバイス（ＣＣＤ）等の撮像手段を用いてもよく、
目視観察でもよい。以上が本発明の原理である。

【００１４】前記のようにフーリエ変換像１３Ｆと開口
１６との相対位置を変化させる相対位置可変手段には大
別して２つの手段がある。第１の手段は、瞳面Ｐ１の面
内で遮光板１７を動かして開口１６の位置を変化させる
駆動手段である。第２の手段は、開口１６の位置は固定
したままで光ビームＬの入射ベクトル、即ち被検査面１
１に対する入射方向や入射角度を変化させる入射方向可
変手段である。前者を図６を参照して説明し、後者を図
７を参照して説明する。

【００１５】図６（ａ）は図４及び図５の瞳面Ｐ１をこ
の瞳面Ｐ１に垂直な方向から見た状態を示し、この図６
（ａ）において、１３Ｆが図１のパターン１３のフーリ
エ変換像であり、開口１６は図５の遮光板１７の一部で
ある。瞳面Ｐ１上の与えられた原点ＰＯに対する開口１
６の位置を表す位置ベクトルを〈Ｃ〉としたとき、図５
の受光器１５の光電変換信号Ｓは、位置ベクトル〈Ｃ〉
の変化に対して図６（ｂ）に示すように変化する。即
ち、フーリエ変換像１３Ｆの光スポットが開口１６を通
過するときに、光電変換信号Ｓは大きくなるが、そうで
ない場合にはパターン１３以外の欠陥情報が開口１６を
透過するので、光電変換信号Ｓは小さい。

【００１６】そのため、図６（ｂ）の光電変換信号Ｓの
最小値Ｓ_min を検出すれば欠陥のみを検出することがで
きる。具体的には、所定の欠陥に対する１対の閾値Ｓ
_TH1 及びＳ_TH2 （Ｓ_TH2 ＞Ｓ_TH1 ＞０）を定めておき、
その光電変換信号Ｓの最小値Ｓ _min が次式を充すときに
はその欠陥があるものと判定する。Ｓ_TH1 ≦Ｓ_min ≦Ｓ_TH2 この際に、その最小値Ｓ_min には被検査面１１の本来の
パターン１３の影響がほとんど無いため、そのパターン
１３によらずに正確に欠陥のみを検出することができ
る。

【００１７】次に図７を参照して光ビームＬの入射ベク
トルが変化した場合について説明する。図７において、
光ビームＬの初期の入射ベクトル（被検査面１１に入射
する光ビームＬに平行な単位長さのベクトル）を〈ｅ
₀ 〉としたときに、瞳面Ｐ１上にはパターン１３の０次
回折光のスポット１８が形成される。瞳面Ｐ１上に固定
された開口１６に対するスポット１８の位置ベクトルを
〈Ｃ₀ 〉とする。

【００１８】そして、入射する光ビームＬの被検査面１
１に対する入射方向や入射角度を変えると入射ベクトル
は〈ｅ′〉となる。このとき、瞳面Ｐ１上の０次回折光
のスポットは１８′となり、そのスポット１８′の開口
１６に対する位置ベクトルは〈Ｃ′〉となるが、〈Ｃ
₀ 〉≠〈Ｃ′〉である。即ち、図６に示したように開口
１６の位置を変えた場合と全く同様に、位置ベクトル
〈Ｃ₀ 〉が変化するので、入射ベクトル、即ち入射方向
を変えることによっても欠陥の光学情報のみを得ること
ができる。

【００１９】また、図４において、被検査面１１を回転
させると、瞳面Ｐ１上で被検査面１１のパターン１３の
フーリエ変換像１３Ｆが回転する。従って、被検査面１
１を回転させることによっても、図６の位置ベクトル
〈Ｃ〉が変化することになり、欠陥の光学情報のみを得
ることができる。

【００２０】更に、欠陥の検出能力を向上させるために
は、上記の３個の方法を組み合わせてもよいし、また瞳
空間内で複数の開口１６を形成するようにしてもよい。
例えば受光レンズ１２を１つとして受光レンズ１２の瞳
面Ｐ１内に複数の開口１６を有する構成や、受光レンズ
１２を１つではなく複数にして複数の瞳面と複数の開口
とを有する構成なども本発明に含まれていることは言う
までもない。

【００２１】さて、図５の被検査面１１上の光ビームＬ
が照射している照明領域を仮に「視野」と呼ぶことにす
ると、被検査面１１と共役な位置１１Ｃで得られる情報
は、その視野内の情報に限られる。その被検査面１１の
全領域を検査するには、光ビームＬを被検査物１１上で
走査する又は被検査物１１をステージ等で移動させる等
の方法を用いればよい。しかしながら、光ビームＬと被
検査物１１とが相対的に移動して視野が変わる度に、受
光器１５の光電変換信号Ｓが最小になるように開口１６
とフーリエ変換像１３Ｆとの位置関係を設定するという
動作（以下、「開口の最適化動作」という）を繰り返す
のでは、検査時間が長くなってしまう。

【００２２】そこで、被検査面１１上の第１の視野（第
１の照明領域）で開口の最適化を行ってから第２の視野
（第２の照明領域）に移動したときに、開口１６を通過
する光量が第１の視野の場合の光量からそれほど変化し
ていなければ、開口の最適化動作は行わない。即ち、第
２の視野での開口１６とフーリエ変換像１３Ｆとの位置
関係は、第１の視野の場合の位置関係と同じままで欠陥
検査を行う。逆に、開口１６を通過する光量が第１の視
野の場合の光量とかなり違っていれば、開口の最適化動
作を行う。

【００２３】特に、周期的なパターンが連続するレチク
ル若しくはマスク、光ディスクのグルーブ又はメッシュ
等においては、視野が変わっても開口の最適化条件がほ
とんど一定である場合が多い。従って、被検査面１１が
そのような周期的なパターンが連続するものである場合
に本発明を適用すると、それぞれの視野において開口の
最適化動作の時間が大幅に短縮され、被検査面１１の全
面の検査を高速に行うことができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査方法の一実施例
につき図１及び図２を参照して説明する。本実施例は、
被検物に対する光の入射ベクトルの方向を変えることに
より、受光レンズの瞳面上で開口とフーリエ変換像との
相対位置を変化させる場合を扱っているが、その入射ベ
クトルの方向を固定してその開口の位置を変える場合に
も本発明は同様に適用される。

【００２５】図２は本実施例の欠陥検査装置の機構部を
示し、この図２において、１９は被検査物であり、被検
査物１９は互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動自在
なステージ２０に支持固定されている。駆動部２１及び
２２によりそれぞれＸ方向及びＹ方向にステージ２０及
び被検査物１９を移動させることができる。被検査物１
９上には、本来のパターン２３が形成されている。

【００２６】２４は光源を示し、光源２４から発生した
光Ｌ５はレンズ２５によりほぼ平行な光束となる。但
し、レンズ２５の光源２４と対称な方向に円形の遮光板
２６が配置され、レンズ２５から射出された光は遮光板
２６により中央部の光束が遮光されて、輪帯照明光Ｌ７
となって開口２７を有する輪帯遮光板２８に入射する。
輪帯照明光Ｌ７の光束の外径は輪帯遮光板２８の外径よ
り僅かに小さく、輪帯照明光Ｌ７の光束の内径は輪帯遮
光板２８の内径より僅かに大きい。輪帯遮光板２８は駆
動部２９により円周方向であるθ方向（その回転角をも
θで表す）に回転自在に支持されている。なお、開口２
７は並進移動（Ｘ，Ｙ方向への移動）させてもよい。

【００２７】その輪帯遮光板２８の開口２７を通過した
光ビームＬ８は、受光レンズ３０により光ビームＬ９と
なって被検査物１９に対して斜めに入射する。被検査物
１９から発生する回折光及び散乱光等の光Ｌ１０は、受
光レンズ３０により集光されて、受光レンズ３０の瞳面
（即ち、被検査物１９の受光レンズ３０によるフーリエ
変換面）に配置された円形の遮光板３２に入射する。こ
れは、受光レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、被検
査物１９から受光レンズ３０の主点までの距離と、受光
レンズ３０の主点から遮光板３２までの距離とを等しく
ｆに設定することにより、遮光板３２をフーリエ変換面
に配置することと等価である。その遮光板３２には開口
３１が形成されており、遮光板３２及び開口３１の位置
は固定されている。また、本例では輪帯遮光板２８の内
側にその円形の遮光板３２がほぼ内接するように配置さ
れている。なお、開口３１を回転させるようにしてもよ
く、更に並進移動させてもよい。

【００２８】遮光板３２から円形の遮光板２６の方向に
順に、ハーフミラー３３、レンズ３４及び２次元ＣＣＤ
等の撮像装置３５を配置し、ハーフミラー３３で遮光板
３２の開口３１からの光を反射した方向にレンズ３６及
び受光器３７を配置する。被検査物１９と撮像装置３５
の撮像面とは共役であり、遮光板３２の開口３１と受光
器３７の受光面とは共役である。この場合、被検査物１
９から発生した光Ｌ１０の内で、遮光板３２の開口３１
を通過した光Ｌ１１はハーフミラー３３に入射し、ハー
フミラー３３を透過した光は、レンズ３４を介して撮像
装置３５の撮像面に達し、この撮像面に被検査物１９の
共役像が２次元画像として結像される。撮像装置３５の
代わりに接眼レンズを配置して被検査物３５の共役像を
目視で観察するようにしてもよい。

【００２９】一方、遮光板３２の開口３１を通過した光
Ｌ１１の内でハーフミラー３３で反射された光は、レン
ズ３６により瞳面の開口３１と共役な受光器３７の受光
面に集束される。従って、その開口３１を通過した光に
比例する光量が受光器３７により光電変換され、受光器
３７から検出信号Ｖが出力される。この実施例におい
て、駆動部２９を動作させて輪帯遮光板２８をθ方向に
回転させると、光ビームＬ９の被検査物１９に対する入
射ベクトルが連続的に変わるので、遮光板３２の開口３
１と被検査物１９のパターン２３のフーリエ変換像との
相対位置関係が変化する。

【００３０】従って、例えば被検査物１９上の或る狭い
視野（照明領域）の欠陥の検査を行う場合には、ステー
ジ２０を動かしてその視野に光ビームＬ９を照射する。
その後、輪帯遮光板２８をθ方向に１回転させて、受光
器３７の検出信号Ｖが最小になる回転角θの位置にその
輪帯遮光板２８を固定する。この状態では、遮光板３２
の開口３１の中には、被検査物１９の本来のパターン２
３のフーリエ変換像の強い光スポットは存在せず、その
開口３１を通過する光としてはパターン２３からの光よ
りも被検査物１９上の欠陥からの光の方が光量が多くな
る。従って、その開口３１を通過した光を用いて、撮像
装置３５で被検査物１９の共役像を観察すると、被検査
物１９のその視野内の欠陥を明瞭に観察することができ
る。

【００３１】但し、この場合でもパターン２３からの光
の量は０ではなく欠陥の観察がしにくいことがあるた
め、その撮像装置３５の撮像信号にフィルタリング処理
や微分処理等の画像処理を施してＳＮ比を向上させるよ
うにしてもよい。これにより、被検査物１９の欠陥のみ
を例えば輝点としてＣＲＴディスプレイ上に表示するこ
ともでき、より効率的に欠陥検出を行うことができる。
また、被検査物１９の全面の欠陥検査を行う場合、その
全面の細かに分割された各視野でそれぞれ輪帯遮光板２
８をθ方向に１回転して最適な条件を求めるものとする
と、検査時間が長くなってしまう。そこで、本実施例で
は次のようにして検査時間を短縮する。

【００３２】次に、図１のフローチャートを参照して、
図２の被検査物１９上のほぼ全面の欠陥検査を行う際の
本実施例の動作つき説明する。ここでは、フーリエ変換
像１３Ｆと開口３１との相対位置を変化させる手段とし
て光ビームの入射ベクトルを変化させる手段を例に挙げ
て説明する。先ず、図１のステップ１０１において、図
２の駆動部２１及び２２を動作させて、光ビームＬ９の
照射領域を被検査物１９上の１番目の視野３８−１に設
定する。そして、ステップ１０２において、駆動部２９
を動作させて輪帯遮光板２８をθ方向に１回転させる。
次に、受光器３７の検出信号Ｖが最小になるときの輪帯
遮光板２８の回転角θ₁ とそのときの検出信号Ｖの値Ｖ
₁ とを求め（ステップ１０３）、それら回転角θ₁ 及び
値Ｖ₁ を不図示のメモリーに１番目の視野３８−１の最
適開口条件として記憶させる（ステップ１０４）。そし
て、輪帯遮光板２８の回転角をθ₁ に固定して、撮像装
置３５によりその１番目の視野３８−１の欠陥を観察す
る（ステップ１０５）。

【００３３】その後、ステップ１０６において、ステー
ジ２０を移動させて光ビームＬ９の照射領域を被検査物
１９の２番目の視野３８−２に移す。整数ｉの初期値を
２に設定して、その２番目の視野３８−２を一般化し
て、ｉ番目の視野３８−ｉとする。この場合、輪帯遮光
板２８の回転角は（ｉ−１）番目の視野３８−（ｉ−
１）の観察で使用された回転角θ_i-1 に設定されてい
る。この回転角θ_i-1 の状態で、受光器３７の検出信号
Ｖを測定して値Ｖ_i を得る（ステップ１０７）。次に、
ｉ番目の視野の回転角θ_i-1 での検出信号Ｖとして記憶
されている値をＶ_i-1として、ステップ１０８におい
て、図２の図示省略された判定部は今回の値Ｖ_iが記憶
されている値Ｖ_i-1 に対して、次の関係を充足するかど
うかを調べる。 αＶ_i-1 ＜Ｖ_i ＜βＶ_i-1 （１）

【００３４】（１）式において、係数αは１より小さい
係数、βは１より大きい係数であり、例えば係数α及び
βを次のように設定する。 α＝０．９，β＝１．１（２）この場合には、ｉ番目の視野での検出信号Ｖの値Ｖ_i
が、第（ｉ−１）番目の視野での検出信号Ｖとして記憶
されている値Ｖ_i-1 に対して±１０％の範囲内で合致す
るかどうかが判定される。

【００３５】この判定の結果、（１）式が充たされてい
れば、動作はステップ１０９に移行して、このｉ番目の
視野での輪帯遮光板２８の最適な回転角θ_i として（ｉ
−１）番目の視野での最適開口条件として記憶されてい
る回転角θ_i-1 がメモリーに記憶される。同時に、この
ｉ番目の視野での最適開口条件での検出信号Ｖの値Ｖ _i
として（ｉ−１）番目の視野での検出信号Ｖとして記憶
されている値Ｖ_i-1 がメモリーに記憶される。これを次
のように表す。 θ_i ＝θ_i-1 ，Ｖ_i ＝Ｖ_i-1 （３）

【００３６】その後、動作はステップ１１０に移行し
て、輪帯遮光板２８の回転角θを（ｉ−１）番目の視野
で設定されていた値θ_i-1 に設定した状態で、撮像装置
３５でそのｉ番目の視野３８−ｉの欠陥の観察を行う。
一方、ステップ１０８において、（１）式の条件が充さ
れていない場合、即ち、（Ｖ_i ≦αＶ_i-1 ）又は（βＶ
_i-1 ≦Ｖ_i ）が成立する場合には、動作はステップ１１
１に移行して、再び輪帯遮光板２８の開口２７の回転角
の最適化が行われる。即ち、駆動部２９を動作させて輪
帯遮光板２８をθ方向に１回転させた後に、ステップ１
１２において、受光器３７の検出信号Ｖが最小になると
きの輪帯遮光板２８のθ方向の回転角θ_i とそのときの
検出信号Ｖの値Ｖ_i とを求める。そして、それら回転角
θ_i 及び値Ｖ_i をメモリーにｉ番目の視野３８−ｉの最
適開口条件として記憶させる（ステップ１１３）。その
後ステップ１１０において、輪帯遮光板２８の回転角を
ステップ１１３で記憶した回転角θ_i に固定して、撮像
装置３５によりそのｉ番目の視野３８−ｉの欠陥を観察
する。なお、ステップ１０８では、例えば（βＶ_i-1 ≦
Ｖ_i ）となるときにのみステップ１１１へ移行して、開
口位置を変更するようにしても良い。

【００３７】そのステップ１１０から動作はステップ１
１４に移行して、更に次の被検査物１９上の視野の検査
を行うかどうかの判定を行う。即ち、変数ｉの値に１を
加算した後に、ステップ１１５において、変数ｉが整数
（Ｎ＋１）に達したかどうかを調べる。整数Ｎは被検査
物１９上のほぼ全面を分割して得られた視野の個数を表
す。そして、ステップ１１５で変数ｉが整数（Ｎ＋１）
に達していない場合には、動作はステップ１０６に移行
して、被検査物１９上の次のｉ番目の視野の欠陥検査が
行われる。そして、ステップ１０６〜１１５までの動作
が（Ｎ−１）回繰り返されて、被検査物１９上の２番目
以降の視野３８−２，３８−３，‥‥の検査が行われ、
被検査物１９上のＮ個の視野の欠陥検査が終了する。

【００３８】このように本例によれば、例えば被検査物
１９上のｋ（ｋはＮより小さい正の整数）番目の視野の
検査後に（ｋ＋１）番目の視野の検査を行う際には、必
ずしも輪帯遮光板２８をθ方向に回転させて最適開口条
件を求める必要がない。従って、各視野毎に最適開口条
件を求めながら検査を行う場合に比べて検査時間を短縮
できる。特に、被検査物１９上の本来のパターン２３が
周期的なパターンである場合には、ｋ番目の視野を検査
する際でも（ｋ＋１）番目の視野を検査する際でも、パ
ターン２３の遮光板３２上でのフーリエ変換像の強度分
布はほぼ同一である。即ち、パターン２３が周期的なパ
ターンであるような場合には、被検査物１９上の１番目
の視野に対して求めた最適開口条件で、残りのほぼ全て
の視野の欠陥検査を行うことができ、被検査物１９の全
面の欠陥検査に要する時間が大幅に短縮される。

【００３９】なお、上述の実施例では開口２７（又は３
１）の最適化動作では受光器３７からの出力Ｖを用いる
ようにしていた。しかしながら、受光器３７を設けずと
も、撮像素子３５からの撮像信号を用いて開口位置を変
更するか否かを決定するようにしても良い。このとき、
撮像素子、例えばＣＣＤの各アレイ毎の出力を加算した
値を用いるようにする。これにより、撮像素子３５で受
光器３７を兼用でき装置を簡略化できる。また、上述の
実施例ではｋ番目の視野を検査する際、１番目の視野で
求めた条件（信号Ｖ）を用いて開口位置を変更するか否
かを決定していた。しかしながら、この決定に際しては
１番目から（ｋ−１）番目までの視野の何れの条件を用
いても良い。又は、常に検査を行うべきｋ番目の視野の
１つ前、即ち（ｋ−１）番目の視野での条件を用いるよ
うにしても良い。

【００４０】更に、ｋ番目の視野を検査する際に開口位
置を変更すると決定した場合、ここで改めて開口位置を
変化させながら最適位置を求める動作を行わずとも、例
えばｋ番目の視野内のパターン情報（配列）と同一（な
いしはほぼ近似）のパターン配列を持つ視野が１番目〜
（ｋ−１）番目までの視野の中にあれば、その視野を選
び出し、この選び出した視野で求めておいた条件（即
ち、開口の最適位置）をそのまま用いて開口位置を設定
するようにしても良い。また、予め被検物上の検査範囲
内でのパターン情報をメモリに持たせておき、ｋ番目の
視野を検査するのに先立ち、当該視野内のパターン情報
と、１つ前、即ち（ｋ−１）番目の視野内のパターン情
報とを比較し、両者の配列条件（ピッチ、周期方向等）
が大きく異る場合にのみ、上記実施例の如き受光器３７
からの信号Ｖを用いた比較を行うようにしても良い。つ
まり、視野毎に比較を行うのではなく、視野内のパター
ン情報が変化するときだけ比較を行って、開口位置を変
更するか否を決定するようにしても良い。

【００４１】次に、半導体素子等をフォトリソグラフィ
技術を用いて製造する際のフォトマスク又はレチクル
（以下、「レチクル」と総称する）の回路パターンのウ
エハへの露光工程においては、レチクルのパターン形成
面又は両面にそれぞれ支持枠を介してペリクルと呼ばれ
る異物付着防止膜を張設することがある。ペリクルの厚
さは例えば１μｍ程度である。そして、図２の被検査物
１９がペリクル付きのレチクルである場合には、光ビー
ムＬ９の照射の際又は被検査物１９からの光Ｌ１０の受
光の際に、その支持枠（以下、「ペリクルフレーム」と
いう）が邪魔になって、そのペリクルフレームの近傍の
レチクル面を検査できない場合も考えられる。

【００４２】そのような場合でも、図２の実施例では、
輪帯遮光板２８の開口２７が１８０°連続的に回転可能
であり、この１８０°の角度範囲の中に光ビームＬ９及
び光Ｌ１０が共にペリクルフレームに遮光されない角度
範囲が必ず存在する。従って、このペリクルフレームに
遮光されない角度範囲を使用することにより、ペリクル
付きのレチクルの全面の欠陥検査を迅速に行うことがで
きる。

【００４３】次に、以上述べた実施例の種々の変形例等
を説明する。（１）図２の受光レンズ３０の光軸を被検査物１９に対
して傾ける。この場合、被検査物１９のパターン２３の
０次回折光に対して空間的により離れた方向から、その
パターン２３からの光を受光することができるので、そ
のパターン２３のフーリエ変換像の強度が小さくなり検
出の精度が向上する。この現象は、０次光から離れれば
離れるほど回折光量は小さくなるという回折の光学原理
に基づいたものである。

【００４４】（２）被検査物１９が部分的にであっても
光透過性を有したガラス基板や金網（メッシュ）等であ
る場合には、透過照明にすることができる。（３）被検査物１９を照明する光としては単一波長の光
でも白色光でも良い。但し、単一波長の光の方がフーリ
エ変換像の明暗の差がはっきりする点で好ましい。（４）図８の光学系（受光レンズ３０等）を被検査物１
９に対して複数組設け、被検査物１９から複数の方向に
発生する光学情報を得るようにしてもよい。この場合、
より多くの光学情報が得られる利点がある。

【００４５】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、相対位置可変手段によ
り被検物からの光の内の欠陥に関する光のみを開口手段
を介して撮像手段に送ることができ、被検物上の本来の
パターンの密集度や形状等の条件によらずに、欠陥のみ
を検出することができる利点がある。しかも、その撮像
手段によりその欠陥の形状等を観察することができる。
また、被検物上の第２の検出領域では必ずしもその相対
位置可変手段を動作させる必要がないので、検査時間が
短い利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の欠陥検査動作の一例を示す
フローチャートである。

【図２】本発明による欠陥検査方法の一実施例が適用さ
れる欠陥検査装置の機構部の構成を示す斜視図である。

【図３】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の検出原理の説明に供する斜視図であ
る。

【図５】本発明の検出原理の説明図であり、瞳面Ｐ１に
開口を有する遮光板を配置した場合を示す斜視図であ
る。

【図６】（ａ）は瞳面Ｐ１における開口１６とフーリエ
変換像１３Ｆとの位置関係を示す正面図、（ｂ）は開口
１６とフーリエ変換像１３Ｆとの位置関係が変化した場
合の図５の受光器１５の光電変換信号Ｓの変化の一例を
示す波形図である。

【図７】本発明の検出原理の説明図であり、被検査面に
対する光ビームＬの入射ベクトルが変化した場合を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１９被検査物２０ステージ２４光源２５，３４，３６レンズ２６，３２遮光板２７，３１開口２８輪帯遮光板２９駆動部３０受光レンズ３３ハーフミラー３５撮像装置３７受光器３８−１，３８−２視野

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物に検査用の光を照射する光照射手
段と、前記被検物からの光を集光する集光光学系とを有
し、該集光された光により前記被検物の欠陥を検査する
方法において、前記被検物と前記光照射手段との相対位置を変化させる
移動手段と、前記集光光学系による前記被検物のフーリ
エ変換面の近傍に配置され前記被検物からの光のフーリ
エ変換パターンの一部のみに対応する光を通過させる開
口手段と、該開口手段を通過した光に比例する光を光電
変換する光検出手段と、前記被検物からの光のフーリエ
変換パターンと前記開口手段との相対位置を変化させる
相対位置可変手段と、前記開口手段を通過した光を逆フ
ーリエ変換して前記被検物の共役像を結像する変換光学
系と、前記共役像を撮像する撮像手段とを備え、前記移動手段により前記被検物の第１の検出領域に前記
光照射手段の光を照射し、前記相対位置可変手段により前記光検出手段の光電変換
信号が最小になるように前記被検物からの光のフーリエ
変換パターンと前記開口手段との相対位置を設定し、該設定された相対位置のもとで前記光検出手段の光電変
換信号を記憶すると共に、前記撮像手段により前記被検
物の共役像を観察し、次に、前記移動手段により前記被検物の第２の検出領域
に前記光照射手段の光を照射した際に、前記光検出手段の光電変換信号が前記記憶した光電変換
信号に対して所定の許容範囲内で等しい場合には、その
まま前記撮像手段により前記被検物の共役像を観察し、前記光検出手段の光電変換信号が前記記憶した光電変換
信号と所定の許容範囲を超えて異なる場合には、前記相
対位置可変手段により前記光検出手段の光電変換信号が
最小になるように前記被検物からの光のフーリエ変換パ
ターンと前記開口手段との相対位置を設定してから、前
記撮像手段により前記被検物の共役像を観察する事を特
徴とする欠陥検査方法。