JPH0682378A

JPH0682378A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0682378A
Application number: JP23381992A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】受光レンズ２４の被検査物１９に対するフー
リエ変換面の近傍に開口２５が形成された遮光板２６を
配置し、開口２５を通過した光をレンズ３２で受光器３
３の受光面に集光（結像）する。駆動部２８で遮光板２
６を回転して被検査物１９からの光のフーリエ変換パタ
ーンと開口２５との相対位置を変化させて、受光器３３
の光電変換信号が最小になる所で欠陥検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査装置に関し、
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９は従来の欠陥検査装置装置を示し、こ
の図９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９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。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
することができる欠陥検査装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による欠陥検査装
置は、例えば図５（ａ）に示す如く、被検物（１９）に
検査用の光（Ｌ５）を照射する光照射手段（２３）と、
被検物（１９）からの光を集光する集光光学系（２４）
と、この集光された光を光電変換する受光手段（３３）
とを有し、受光手段（３３）の出力信号に基づいて被検
物（１９）の欠陥を検査する装置において、集光光学系
（２４）の被検物（１９）に対するフーリエ変換面の近
傍に配置され被検物（１９）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受光手段（３３）側に
通過させる開口手段（２６）と、受光手段（３３）の光
電変換信号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（２６）との相対位
置を変化させる相対位置可変手段とを設けたものであ
る。

【０００７】この場合、その相対位置可変手段の一例
は、集光光学系（２４）のフーリエ変換面の近傍で開口
手段（２６）の位置を動かす駆動手段（２８）である。
また、その相対位置可変手段の他の例は、例えば図８に
示すように、光照射手段（４８，４９）から被検物（１
９）に対して照射される検査用の光（Ｌ７）の被検物
（１９）に対する入射方向を変化させる入射方向可変手
段（４２，４４，５０）である。その相対位置可変手段
の更に他の例は、被検物（１９）を回転させる回転手段
である。

【０００８】

【作用】図１を参照して本発明の基礎となる光学原理を
説明する。図１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。

【０００９】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。

【００１０】図１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１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。

【００１１】そこで、本発明では図２のように構成す
る。図１と同じ部分に同一符号を付して示す図２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１と同じである。図２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１参照）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
陥のみを検出するのが本発明の原理である。

【００１２】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３を参照して説明し、後者を図
４を参照して説明する。

【００１３】図３（ａ）は図１及び図２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３
（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２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２
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３（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。

【００１４】そのため、図３（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。

【００１５】次に図４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４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。

【００１６】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３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。

【００１７】また、図２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
フーリエ変換パターン１３Ｆが回転する。従って、被検
査面１１を回転させることによっても、図３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。

【００１８】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。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査装置の一実施例
につき図５〜図７を参照して説明する。図５（ａ）は本
実施例の欠陥検査装置の機構部を示し、この図５（ａ）
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方向に移動自在なテーブル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方向にテーブル２０、ひいては被検査
物１９を移動させることができる。被検査物１９に対し
て、光源２３から射出された光ビームＬ５が斜めに入射
している。光ビームＬ５を被検査物１９に対して表面か
ら垂直に入射させるような構成にしてもよく、裏面から
入射させるような構成にしてもよい。この場合、テーブ
ル２０の移動により、被検査物１９と光ビームＬ５とを
相対移動させることができる。

【００２０】その被検査物１９の表面に垂直なＺ方向に
受光レンズ２４が配置され、受光レンズ２４の瞳面（フ
ーリエ変換面）Ｐ１又はこの瞳面Ｐ１の近傍には、開口
２５が形成された遮光板２６が設けられている。これ
は、受光レンズ２４の焦点距離をｆとしたとき、被検査
物１９から受光レンズ２４の主点までの距離と受光レン
ズ２４の主点から遮光板２６までの距離とを等しくｆと
して、遮光板２６をフーリエ変換面に設置したのと等価
である。遮光板２６は駆動軸２７を中心にして駆動部２
８によりθ方向に回転可能であると同時に、遮光板２６
はステージ２９、駆動部３０及び駆動部３１を介してＸ
方向及びＹ方向に移動自在に支持されている。

【００２１】また、遮光板２６に対して受光レンズ２４
と対称な方向に順にレンズ３２及び受光器３３が配置さ
れ、レンズ３２による遮光板２６及び開口２５と共役な
位置に受光器３３の受光面が配置されている。開口２５
を通過した光がレンズ３２により受光器３３の受光面に
集束（縮小結像）されて、受光器３３により光電変換さ
れ、受光器３３からは開口２５を通過した光の量にほぼ
比例した検出信号Ｓ１が出力される。

【００２２】図５（ｂ）は本例の信号処理部を示し、こ
の図５（ｂ）において、図５（ａ）の受光器３３の検出
信号Ｓ１が最小値検出回路３７に供給され、最小値検出
回路３７で検出された最小値に対応する信号Ｓ２が例え
ば図示省略されたデジタル／アナログ変換器を介してメ
モリー３８に格納される。また、３９はリニアエンコー
ダ等よりなる座標測定装置を示し、この座標測定装置３
９は図５（ａ）のステージ２０のＸ座標及びＹ座標を検
出する。ステージ２０のＸ座標及びＹ座標に対応する座
標情報ＳＸＹもメモリー３８に格納され、メモリー３８
の記憶内容は、随時表示器４０に表示される。

【００２３】次に、本例の欠陥検査装置による欠陥検出
動作の一例を説明する。先ず、図５（ａ）において、被
検査物１９が保持されたステージ２０のＸ方向及びＹ方
向の位置を固定した状態で、光ビームＬ５を被検査物１
９上にスポット状に照射する。このとき仮に、被検査物
１９上の本来のパターン３４と共に異物等の欠陥が存在
している場合には、その欠陥の光学情報が回折光及び／
又は散乱光となって発生し、この発生した光学情報が受
光レンズ２４によりフーリエ変換され、遮光板２６上
（瞳面上）にフーリエ変換像が形成される。この際に、
駆動部２８を動作させて遮光部２６をθ方向に一回転さ
せる。次いで、駆動軸３０及び３１を動作させてステー
ジ２９のＸ方向及びＹ方向の位置を変えて、開口２５の
位置を変える。このように次第にステージ２９の位置を
変えたときの、ステージ２９のＸ方向及びＹ方向の座標
をそれぞれ（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）、（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）、‥‥、
（Ｘ_i ，Ｙ_i ）、‥‥、（Ｘ_n ，Ｙ_n ）とする。

【００２４】その際に得られる受光器３３の検出信号Ｓ
１は、開口２５のθ方向の回転角（この回転角をもθで
表す）とステージ２９の座標（Ｘ_i ，Ｙ_i ）とをパラメ
ータとして図６のようになる。即ち、図６（ａ）はステ
ージ２９の座標が（Ｘ₁ ，Ｙ ₁ ）の状態で開口２５をθ
方向に回転したときの検出信号Ｓ１の一例を示し、同様
に図６（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれステージ２９の座標
が（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）及び（Ｘ_i ，Ｙ_i ）のときに開口２５
をθ方向に回転したときの検出信号Ｓ１の一例を示す。
回転角θ及び座標（Ｘ_i ，Ｙ_i ）の変化に対応して、図
５（ａ）の開口２５をパターン３４のフーリエ変換像の
光スポットが通過してこの光が受光器３３に至るときに
は、図６のピーク３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃで示すような
検出信号Ｓ１の増加が見られる。一方、パターン３４の
フーリエ変換像の光スポットが開口２５を通過しないと
きには、開口２５を通過する散乱光の光量はほとんど変
化せず図６のレベル３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，
３６Ｅで示すような低い検出信号Ｓ１が得られ、これが
パターン３４の回折光の情報を含まない欠陥からの光学
情報となる。開口２５の大きさはフ−リエ変換面Ｐ１上
でのフ−リエ変換後の光スポットの間隔より小さくして
おくのが望ましい。

【００２５】そこで、図５（ｂ）の信号処理回路により
欠陥を検出する。図５（ｂ）において図５（ａ）の受光
器３３の検出信号Ｓ１は最小値検出器３７に入力され
て、パラメータとしての回転角θ及びステ−ジ２９の座
標（Ｘ_i ，Ｙ_i ）を変えたときの検出信号Ｓ１の最小値
に対応する信号Ｓ２が検出され、その信号Ｓ２がメモリ
ー３８に格納される。同時にこのときの図５（ａ）の被
検査物１９を保持するステージ２０のＸ方向及びＹ方向
の座標（Ｘ，Ｙ）は座標測定装置３９によりモニタさ
れ、座標測定装置３９から出力される座標情報ＳＸＹも
メモリー３８に格納される。光ビ−ムＬ５の照射領域は
被検査領域より小さくしてあるので回転角θ及び座標
（Ｘ_i ，Ｙ_i ）を変えて検出信号Ｓ１を測定した後に、
図５（ａ）のテーブル２０を動かして最終的には被検査
物１９の全面を光ビームＬ５で走査する。そして図５
（ｂ）の表示器４０において、被検査物１９上の欠陥の
Ｘ方向及びＹ方向の位置と最小値の信号Ｓ２の値とを表
示する。

【００２６】表示器４０に表示するときはステ−ジ２０
の座標（Ｘ，Ｙ）と信号Ｓ２の値とをテーブル状に表と
して表示してもよいが、例えば被検査物１９の形状に合
わせてマップとして２次元的に表示し、欠陥を検出した
座標（Ｘ，Ｙ）に応じて、各欠陥をそのマップ上で点と
して表示してもよい。この場合、大きい欠陥は散乱光量
も大きくなるので、最小値に対応する信号Ｓ２のレベル
が大きいときには大きい欠陥と判断するようにして、信
号Ｓ２の大きさに応じてそのマップ上の点の大きさを変
えたり、アルファベットのＡ、Ｂ、Ｃの文字を用いて例
えばＣは大きい欠陥、Ｂは中程度の欠陥、Ａは小さい欠
陥として欠陥の程度を表したり、更にはカラー表示のＣ
ＲＴディスプレイを用いて色分け表示をしたりしてもよ
い。また、モノクロ表示のＣＲＴディスプレイで階調を
変えて表示する方法も効果的である。

【００２７】また、上記の方法で欠陥を検出するときに
パターン又は欠陥の何れとも異なる光学情報が得られて
しまうことがある。この例としては光学系からのフレア
ー光や、光ビームＬ５が被検査物１９以外の別の構成部
品（例えばステージ２０等）で反射されることによって
発生する迷光等がある。これらを誤って検出しないため
には、図５（ｂ）の最小値検出回路３７とメモリー３８
との間に比較器（不図示）を設け、あまりにも小さい信
号Ｓ２はその比較器により除去するようにすればよい。

【００２８】図５（ａ）の検出信号Ｓ１から欠陥信号を
得る別の方法を図７を参照して説明する。図７の
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ図６の（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）に対応する。また、図７（ａ）〜
（ｃ）において、信号Ｓ３は図５（ａ）の検出信号Ｓ１
を回転角θで微分した信号であり、閾値Ｔ₁ と閾値Ｔ₂
との間に信号Ｓ３があるときにハイレベル“１”とな
り、それ以外のときにローレベル“０”となるようなデ
ィジタル化を行うことにより信号Ｓ４が得られる。信号
Ｓ４においてハイレベル“１”となるのは、図６におい
てレベル３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅの部
分とピーク３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの頂点部分である。

【００２９】図７（ａ）〜（ｃ）において、クロックパ
ルスＣＫは図５（ａ）の遮光板２６の回転角θに応じて
発生するクロックパルス（例えば駆動部２８に設けられ
たロータリエンコーダの出力信号）である。クロックパ
ルスＣＫを基準として信号Ｓ４のハイレベル“１”の部
分の幅が規定のパルス数以上であるときにハイレベル
“１”となり、それ以外の部分ではローレベル“０”と
なるようにして信号Ｓ５が得られる。図７（ａ）〜
（ｃ）の信号Ｓ５は、図６（ａ）〜（ｃ）のレベル３６
Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅのみに対応して
“１”となるので、信号Ｓ５のレベルが“１”のとき
が、欠陥情報を示すことになる。

【００３０】そこで信号Ｓ５のレベルが“１”で且つ検
出信号Ｓ１の信号値が最小又は最大のときの信号量を欠
陥の大きさを表す情報として、図５（ｂ）の信号Ｓ２と
同様に扱い、以下図５（ｂ）と同様の処理を行う。図５
（ｂ）の信号処理部では図６のレベル３６Ａ，３６Ｂ，
３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅの内の最小値しか分からなかっ
たのに対し、図７の処理方法では、検出信号Ｓ１の最大
値や更には検出信号Ｓ１の平均値も分かり、欠陥サイズ
に対してより相関が高い欠陥情報が得られるという利点
がある。

【００３１】なお、図５に示す実施例においてはステー
ジ２０は駆動部２１及び２２によりＸ方向及びＹ方向に
移動自在な構成となっているが、ステージ２０を移動さ
せる目的は光ビームＬ５により被検査物１９の全面を順
次走査して行くことである。従って光ビームＬ５の照射
位置と被検査物１９の位置との相対関係が変われば良い
訳であるから、例えばステージ２０は駆動部２２のみで
Ｙ方向に動かし、光ビームＬ５をスキャナーミラー（例
えばガルバノスキャナーミラーやポリゴンスキャナーミ
ラー）で偏向して、その光ビームＬ５を被検査物１９の
Ｘ方向に走査してもよい。これにより、駆動部２１を除
去でき、更にはより高速に被検査物１９の全面を光ビー
ムＬ５で走査することができる。

【００３２】次に、本発明の他の実施例につき図８を参
照して説明する。図８において図５（ａ）に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図８
は本実施例の欠陥検査装置の機構部を示し、この図８に
おいて、被検査物１９、ステージ２０、駆動部２１及び
駆動部２２は図５（ａ）の実施例と同じ構成である。本
実施例では、被検査物１９に対して垂直なＺ方向に受光
レンズ４１が配置され、受光レンズ４１のほぼ瞳面（図
５（ａ）の遮光板２６の配置面に対応する面）には、輪
帯状の遮光板４２とこの遮光板４２にほぼ内接する円板
状の遮光板４３とが設けられ、遮光板４２及び４３はそ
れぞれ開口４４及び４５を有する。

【００３３】遮光板４２及び４３に関して受光レンズ４
１と対称な方向に順次レンズ４６及び受光器４７が配置
され、レンズ４６による遮光板４３と共役な位置に受光
器４７の受光面が配置されている。受光器４７からは受
光した光量にほぼ比例する検出信号Ｓ６が出力されてい
る。また、４８は光源を示し、光源４８で発生した光Ｌ
６は集光レンズ４９によりほぼ平行光束となって遮光板
４２に達し、遮光板４２の開口４４を通過した光ビーム
Ｌ７が受光レンズ４１により被検査物１９上に照射され
る。本実施例の遮光板４２は外形が円形の輪帯状であ
り、遮光板４２の外周には駆動部５０が接するように設
けられ、駆動部５０により円周方向であるθ方向に遮光
板４２が回転できる構成となっている。

【００３４】今、駆動部５０により遮光板４２をθ方向
に回転させると（回転角をもθとする）、光ビームＬ７
が被検査物１９に入射するときの入射ベクトルが回転角
θに応じて変化する。従って、既述した原理に従い、受
光レンズ４１の瞳面（遮光板４３の位置）において、被
検査物１９のパターン３４のフーリエ変換像の開口４５
に対する相対位置が変化する。従って開口４５を通って
受光器４７に入射する光学情報による受光器４７の検出
信号Ｓ６は、図６（ａ）、図６（ｂ）又は図６（ｃ）の
検出信号Ｓ１と同様の振る舞いを示すことになり、図５
の実施例で説明した検出原理がほとんどそのまま利用で
きる。唯一の違いはパラメータが回転角θのみであるこ
とであるが、図５の実施例を組み合わせること、即ち開
口４４と開口４５とを２つとも動かすことにより、ほと
んど図５の実施例の検出原理が適用できる。これにより
受光器４７がより多くの光学情報を得ることができる利
点がある。

【００３５】次に、以上述べた２つの実施例の種々の変
形例等を説明する。（１）図５（ａ）及び図８のそれぞれの受光レンズ２４
及び４１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３４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３４からの
光を受光することができるので、図６の回折光のピーク
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの値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。

【００３６】（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５（ａ）及び図８の光学系（受光レンズ２４又
は４１等）を被検査物１９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。

【００３７】（５）半導体製造工程の１つであるフォト
マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）
の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）に矩形の枠（ペリクルフ
レーム）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。ペリクル付きレチクルのレチクル
面の異物を検出するために、ペリクルが張設されたレチ
クル面に光ビームを照射してその面からの光学情報（異
物からの散乱光等）を検出する場合、ペリクルフレーム
が邪魔になってペリクルフレーム近傍のレチクル面を検
査できない場合がある。そのような場合でも、図５
（ａ）の実施例においては、開口２５が１８０゜連続的
に回転可能であり、図８の実施例においては開口４４が
１８０゜連続的に回転可能である。従って、これら１８
０゜の角度範囲の内にペリクルフレームに邪魔されない
角度範囲が必ず存在するので、この角度範囲において検
出処理することにより、ペリクル付きレチクルの全面の
欠陥検査を行うことができる。

【００３８】（６）図５中の受光器３３及び図８中の受
光器４７はそれぞれ開口２５、開口４５を透過する光量
を測定するための目的に使用するためであるから、開口
２５、開口４５の直後の遮光板２６，４３の裏面に密着
固定して開口２５，４５の透過光量を測定できるように
してもよい。

【００３９】また、作用の項で説明したように被検査物
１９を回転させることにより被検査物１９上のパタ−ン
３４のフ−リエ変換像と開口（２５あるいは４５）との
相対位置を変化させることができる。さらに、被検査物
１９を垂直に照明するようにしてもよく、作用の項で説
明したように透過照明や落射照明でもよいし、明視野で
も暗視野でも何れの照明方法でもよい。又、被検査面を
一括照射するような系であってもかまわない。更に、欠
陥検査の能力を向上させるためには、被検査面１９上の
パタ−ン３４のフ−リエ変換像と開口（２５あるいは４
５）との相対位置変化についての前記３つの方法（開口
部移動、入射ビ−ム位置変更、被検査面回転）を組み合
わせてもよい。

【００４０】また、フ−リエ変換面Ｐ１内で複数の開口
（図５の２５，図８の４５）を形成するようにしてもよ
い。そして複数の開口に時分割絞りを設け、複数の開口
部を順番に用いることにより、回転やステ−ジの移動を
行わずにフ−リエ変換像と開口との相対位置を変化させ
ることができ、図６と同様の信号を得ることができる。
また、複数の開口については、受光レンズ（２４，４
１）を１つではなく複数にして複数のフ−リエ変換面と
複数の開口を用いる構成にしてもよい。また、フ−リエ
変換面Ｐ１に２次元ＣＣＤアレイセンサ等の光電変換素
子を設け、所定領域単位で順番に検出信号を得るように
しても図６と同様の信号を得ることができる。

【００４１】また、受光器３３，４７の光電信号Ｓ１，
Ｓ６が最も小さくなるようにフ−リエ変換像と開口（２
５，４５）との相対位置を決定すれば、そのときにはフ
−リエ変換像のスポットが開口（２５，４５）を通らな
いか、通ってもフ−リエ変換像のスポットの光量が少な
いことになり、相対的にフ−リエ変換像よりも欠陥から
の光学情報がより多く開口（２５，４５）を通ることに
なる。その開口（２５，４５）を通過した光を用いて欠
陥のみを検出することができる。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。

【００４２】

【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受光手段
で受光することができ、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。

【００４３】また、その相対位置可変手段が、集光光学
系のフーリエ変換面の近傍で開口手段の位置を動かす駆
動手段である場合には、構成が簡略である。また、その
相対位置可変手段が、光照射手段からその被検物に対し
て照射される検査用の光のその被検物に対する入射方向
を変化させる入射方向可変手段である場合は、被検物に
よっては有効である。更に、その相対位置可変手段が、
その被検物を回転させる回転手段である場合にも、構成
が簡略である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の検出原理の説明に供する斜視図であ
る。

【図２】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３】（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２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４】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。

【図５】（ａ）は本発明による欠陥検査装置の一実施例
の機構部の構成を示す斜視図、（ｂ）はその実施例の信
号処理部を示すブロック図である。

【図６】（ａ）はステージ２９の座標が（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）
のときの回転角θに対する検出信号Ｓ１の変化の一例を
示す波形図、（ｂ）はその座標が（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）のとき
の回転角θに対する検出信号Ｓ１の変化の一例を示す波
形図、（ｃ）はその座標が（Ｘ_i ，Ｙ_i ）のときの回転
角θに対する検出信号Ｓ１の変化の一例を示す波形図で
ある。

【図７】（ａ）は図６（ａ）の検出信号Ｓ１に信号処理
を施した場合に得られる信号及びクロックパルスを示す
波形図、（ｂ）は図６（ｂ）の検出信号Ｓ１に信号処理
を施した場合に得られる信号及びクロックパルスを示す
波形図、（ｃ）は図６（ｃ）の検出信号Ｓ１に信号処理
を施した場合に得られる信号及びクロックパルスを示す
波形図である。

【図８】本発明の他の実施例の機構部の構成を示す斜視
図である。

【図９】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１９被検査物２０，２９ステージ２３，４８光源２４，４１受光レンズ２５，４４，４５開口２６，４２，４３遮光板２８，５０駆動部３２，４５レンズ３３，４７受光器

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、該
集光された光を光電変換する受光手段とを有し、該受光
手段の出力信号に基づいて前記被検物の欠陥を検査する
装置において、前記集光光学系の前記被検物に対するフーリエ変換面の
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前記受光手段側に通過さ
せる開口手段と、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を設
け、前記受光手段からの前記開口手段を通過した光に対
応する光電信号の最小値に基づいて前記欠陥を検査する
事を特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記相対位置可変手段は、前記集光光学
系のフーリエ変換面の近傍で前記開口手段の位置を動か
す駆動手段である事を特徴とする請求項１記載の欠陥検
査装置。
【請求項３】前記相対位置可変手段は、前記光照射手
段から前記被検物に対して照射される検査用の光の前記
被検物に対する入射方向を変化させる入射方向可変手段
である事を特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】前記相対位置可変手段は、前記被検物を
回転させる回転手段である事を特徴とする請求項１記載
の欠陥検査装置。