JPH0682380A

JPH0682380A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0682380A
Application number: JP4235058A
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。【構成】受光レンズ２４による被検査物１９のフーリ
エ変換面の近傍に配置された開口２６を有する遮光板２
５と、開口２６と等価な開口２９を通過した光を光電変
換する受光器３０と、開口２６を通過する光量を最小に
するように被検査物１９からの光のフーリエ変換パター
ンと遮光板２５との相対位置を変化させる駆動部２８
と、開口２６を通過した光を逆フーリエ変換して被検査
物１９の共役像を結像するレンズ３１と、その共役像を
撮像する撮像装置３２とを有する。

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
査する装置において、集光光学系（２４）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（２５，２６）と、この開
口手段又はこの開口手段と等価な開口手段（２５，２
９）を通過した光を光電変換する光検出手段（３０）
と、開口手段（２５，２６）を通過する光量を最小にす
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（２５，２６）との相対位置を変化させる
相対位置可変手段（２８）と、開口手段（２５，２６）
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（３１）と、その共役像を撮
像する撮像手段（３２）とを設けたものである。

【０００７】この場合、その光検出手段（３０）を、開
口手段（２５，２６）又はこの開口手段と等価な開口手
段（２５，２９）の配置面の近傍に配置するようにして
もよい。また、例えば図７に示すように、その開口手段
（３５，３６）を通過した光の一部を分岐する分岐光学
系（３７）を配置し、分岐光学系（３７）で分岐された
光を光検出手段（３９）で受光するようにしてもよい。

【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。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。

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査装置の第１実施
例につき図５及び図６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１９に対し
て、光源３から射出された光ビームＬ５が斜めに入射す
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いし、裏面から入射
させるような構成にしてもよい。

【００２１】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）又はこの瞳面の近傍に開口２６が形成された
遮光板２５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２５までの距離を等しくｆとして、遮光板２５をフ
ーリエ変換面に配置したのと等価である。遮光板２５は
駆動軸２７を中心にして駆動部２８によりθ方向に回転
自在に支持されている。

【００２２】また、図５（ｂ）は遮光板２５をＺ軸方向
に受光レンズ２４側から見た状態を示し、この図５
（ｂ）に示すように、駆動軸２７に関して開口２６と対
称な遮光板２５上の位置に第２の開口２９が形成され、
この第２の開口２９の裏面に受光器３０が密着して固定
されている。即ち、駆動軸２７から開口２６の中心２６
ａまでの距離Ｒ１と駆動軸２７から開口２９の中心２９
ａまでの距離Ｒ２とは等しく、駆動軸２７を中心とした
回転に対して開口中心２６ａと開口中心２９ａとは位相
が１８０゜ずれている。受光器３０は、被検査物１９か
らの光の内で受光レンズ２４及び遮光板２５の開口２９
を経てきた光を光電変換して検出信号Ｓ１を出力する。

【００２３】図５（ａ）において、遮光板２５に対して
受光レンズ２４と対称な方向に順にレンズ３１及び２次
元電荷結合型撮像デバイス（２次元ＣＣＤ）等の撮像装
置３２が設けられ、受光レンズ２４及びレンズ３１によ
り被検査物１９と共役な面に撮像装置３２の撮像面が配
置されている。即ち、撮像装置３２は、被検査物１９か
ら受光レンズ２４、開口２６及びレンズ３１を経てきた
光による被検査物１９の共役像を撮像して、撮像信号Ｓ
２を出力する。図５（ａ）において、実線の光路Ｌ６に
より被検査物１９と撮像装置３２との共役関係が示さ
れ、破線の光路Ｌ７により瞳面の光線が示されている。

【００２４】次に、本実施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。図５（ａ）において、先ず
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が被検査物１９上にスポット状に照射さ
れる。このとき被検査物１９上の本来のパターン３３の
光学情報、及び仮に被検査物１９上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、このように発生した光の受
光レンズ２４によるフーリエ変換像が遮光板２５上（瞳
面上）に形成される。このとき駆動部２８を動作させて
遮光板２５をθ方向に一回転させる。

【００２５】この際に受光器３０は受光量に比例した検
出信号Ｓ１を出力する。その検出信号Ｓ１は、θ方向の
回転角（この回転角をもθで表す）に対して図６のよう
に変化する。そして、図５（ａ）のパターン３３からの
回折光のフーリエ変換像の光スポットが開口２９（図５
（ｂ）参照）を通って受光器３０に入射するのに応じ
て、図６に示すように検出信号Ｓ１にピーク３４Ａ，３
４Ｂ，‥‥，３４Ｉが現れる。しかし、それ以外の回転
角θでは被検査物１９のパターン３３からの回折光が開
口２９に入らず、特に図６の回転角θ₀ では検出信号Ｓ
１は最も小さい出力Ｖ₀ となる。回転角がθ₀ のときは
本来のパターンからの回折光がほとんど開口２９に入ら
ず、欠陥が存在する場合には欠陥からの光学情報のみが
開口２９に入っているとみなすことができる。

【００２６】そこで、図５（ｂ）に示すように、開口２
６と開口２９とは回転角θに対して位相が１８０゜ずれ
ていることを利用して、駆動部２８により遮光板２５の
回転角θを（θ₀ ＋１８０゜）に設定して固定する。こ
れにより、遮光板２５の開口２６を通過する光学情報
が、回転角θがθ₀ のときに開口２９を通過する光学情
報と全く同一になる。そのとき、開口２６を通過する光
による被検査物１９の共役像、即ち被検査物１９の欠陥
のみの像が撮像装置３２で撮像されるので、その撮像装
置３２の撮像信号Ｓ２を不図示のモニター受像機等に供
給することにより、そのモニター受像機等でその欠陥を
画像表示することができる。但し、撮像装置３２を用い
る代わりに、接眼レンズを用いてその欠陥の像を目視で
観察するようにしてもよい。

【００２７】以上の動作を終えた後に、駆動部２１及び
２２を介してステージ２０を適宜Ｘ方向及びＹ方向にス
テップ移動することにより被検査物１９の全面を光ビー
ムＬ５で検査する。被検査物１９の全面の検査が終了し
た後、被検査物１９の欠陥位置を２次元のマップで自動
的に表示してもよい。この場合には、ステージ２０の与
えられたＸ方向及びＹ方向の位置で、回転角θに対する
検出信号Ｓ１の最小値Ｖ₀ を検出し、その最小値Ｖ₀ が
与えられた範囲内であるときには欠陥ありと自動判別す
る。この動作をステージ２０のＸ方向及びＹ方向の位置
を変えて順次繰り返し、欠陥を検出したときのＸ方向及
びＹ方向の位置をステージ２０に設けられた不図示の測
定装置（例えばリアエンコーダ等）により測定する。こ
れにより、欠陥の有無及び欠陥が有る場合の欠陥のＸ方
向及びＹ方向の座標が得られるので、欠陥の分布を２次
元のマップで表示することができる。

【００２８】これとは別に、画像処理手段を用いて撮像
装置３２の撮像信号Ｓ２のＳＮ比を向上させてもよい。
開口２６を通過する回折光が最も少なくなるような回転
角に遮光板２５を設定しても、微弱とはいえその回折光
は本来のパターン３３の回折光の情報を含むので、撮像
装置３２によって得られる画像には、強い光量の欠陥の
像以外にパターン３３の弱い光量の像が重畳されてい
る。従って、画像処理（例えばフィルタリング、微分等
の処理）によりその撮像信号Ｓ２から欠陥像の情報のみ
を得ることにより、欠陥のみをより正確に検出すること
ができる。

【００２９】また、図５（ａ）では受光器３０が設けら
れているが、撮像装置３２の全画素の出力信号の積分値
はその受光器３０の検出信号Ｓ１と同じ信号である。但
し、位相が１８０°ずれている。従って、その撮像装置
３２の全画素の出力信号の積分回路でその受光器３０の
代用をすることができる。このように受光器３０を省い
た場合には、光学系の構成がより簡略化される。

【００３０】次に本発明の第２実施例を図７を参照して
説明する。図７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が、この第２
実施例の被検査物１９、ステージ２０、駆動部２１、駆
動部２２、光源２３、受光レンズ２４、レンズ３１及び
撮像装置３２は、全て図５（ａ）の第１実施例と同じで
ある。

【００３１】図７において、図５（ａ）の遮光板２５と
同じ位置、即ち受光レンズ２４の瞳面には開口３５を有
する遮光板３６が配置され、遮光板３６とレンズ３１と
の間にハーフミラー３７が配置されている。開口３５を
通過した光をハーフミラー３７を介して取り出し、この
取り出した光をレンズ３８により受光器３９の受光面に
集束（縮小結像）する。この場合、そのレンズ３８によ
り遮光板３６と共役な位置に受光器３９の受光面が配置
され、受光器３９からは開口３５を通過した光の量にほ
ぼ比例した検出信号Ｓ３が出力される。即ち、図７にお
いて、実線の光路Ｌ８により被検査物体１９と撮像装置
３２との共役関係が示され、破線の光路Ｌ９により瞳面
の遮光板３６と受光器３９との共役関係が示されてい
る。

【００３２】また、遮光板３６は駆動部２８により駆動
軸２７を中心にθ方向に回転可能であり、このときの回
転角をもθで表すと、受光器３９は開口３５を通過する
光学情報に比例する光量を受光することになるので、検
出信号Ｓ３は図６の検出信号Ｓ１と全く相似な信号とな
る。しかも、第１実施例では受光器３０の検出信号Ｓ１
が最小となるときの遮光板２５の回転角θ₀ と開口２６
を通る光の量が最小となるときの遮光板２５の回転角と
は１８０゜ずれていたのに対して、この図７の第２実施
例においては、受光器３９の検出信号Ｓ３が最小となる
ときが開口３５を通る光の量が最小となるときである。
従って、この検出信号Ｓ３が最小となる状態に遮光板３
６の回転角を設定するだけで、撮像装置３２により第１
実施例と同様に欠陥のみを観察することができる。

【００３３】次に、図８を参照して本発明の第３実施例
につき説明する。図５（ａ）に対応する部分に同一符号
を付して示す図８において、本来のパターン３３が形成
された被検査物１９はステージ２０に載置され、駆動部
２１及び２２を介してステージ２０及び被検査物１９を
Ｘ方向及びＹ方向に移動できるようになっている。

【００３４】図８において、４０は光源を示し、光源４
０から発生した光Ｌ１０はレンズ４１によりほぼ平行な
光束となる。但し、レンズ４１の光源４０と対称な方向
に円形の遮光板４２が配置され、レンズ４１から射出さ
れた光は遮光板４２により輪帯照明光Ｌ１１となって開
口４３を有する輪帯遮光板４４に入射する。輪帯照明光
Ｌ１１の光束の外径は輪帯遮光板４４の外径とほぼ等し
く、輪帯照明光Ｌ１１の光束の内径は輪帯遮光板４４の
内径とほぼ等しい。

【００３５】その輪帯遮光板４４の開口４３を通過した
光ビームＬ１２は、受光レンズ４７により被検査物１９
上に斜めに入射する。被検査物１９から発生する回折光
及び散乱光等の光Ｌ１３は、受光レンズ４７により集光
されて、受光レンズ４７の瞳面（即ち、被検査物１９の
受光レンズ４７によるフーリエ変換面）に配置された円
形の遮光板４６に設けられた開口４５を通過する。遮光
板４６及び開口４５の位置は固定されている。また、本
例では輪帯遮光板４４の内側にその円形の遮光板４６が
ほぼ内接するように配置されている。

【００３６】遮光板４６から円形の遮光板４２の方向に
順に、ハーフミラー４８、レンズ４９及び２次元ＣＣＤ
等の撮像装置５０を配置し、ハーフミラー４８で遮光板
４６の開口４５からの光を反射した方向にレンズ５１及
び受光器５２を配置する。この場合、遮光板４６の開口
４５を通過した光の内で、ハーフミラー４８を通過した
光は、レンズ４９により被検査物１９と共役な位置に配
置された撮像装置５０の撮像面に２次元画像として結像
される。撮像装置５０の代わりに接眼レンズを配置して
被検査物１９の共役像を目視で観察するようにしてもよ
い。

【００３７】一方、遮光板４６の開口４５を通過した光
の内ハーフミラー４８で反射された光Ｌ１４は、レンズ
５１により瞳面の開口４５と共役な位置に設けられた受
光器５２の受光面に集束される。即ち、受光器５２の受
光面と開口４５とは共役であり、その開口４５を通過し
た光に比例する光量が受光器５２により光電変換され
る。また、輪帯遮光板４４は駆動部５３により円周方向
であるθ方向に回転自在に支持されている。

【００３８】この第３実施例において、駆動部５３を動
作させて輪帯遮光板４４をθ方向に回転させると（この
回転角をもθで表す）、光ビームＬ１２の被検査物１９
に対する入射ベクトルが変わるので、遮光板４６の開口
４５とパターン３３のフーリエ変換像との相対位置関係
が変化する。従って、受光器５２からは図６の検出信号
Ｓ１と同様の検出信号が得られ、第２実施例と全く同様
の処理により撮像装置５０を用いて欠陥のみの観察を行
うことができる。

【００３９】次に、以上述べた第１実施例〜第３実施例
の種々の変形例等を説明する。（１）図５（ａ）、図７の受光レンズ２４又は図８の受
光レンズ４７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３３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の検出信号の
ピーク３４Ａ，３４Ｂ，‥‥，３４Ｉ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。

【００４０】（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）、図７又は図８の光学系（受光レンズ
２４又は４７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。

【００４１】（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）の実施例又は図７の実施例においては、開口２６
又は開口３５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４３が１８０゜連続的に回転可
能である。従って、これら１８０゜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。

【００４２】更に、被検査面１９を観察する光学系（図
５（ａ）の２４，３１又は図８の４７，４９）の倍率を
低倍と高倍との間で変化させることができるように構成
しても良い。この場合、先ず低倍で被検査面１９の全面
を検査し、その後ステージ２０を欠陥が検出された座標
位置まで移動して高倍に切り替えて、欠陥が検出された
領域の近傍のみを観察するような応用例が考えられる。
また、作用の項で述べたように、フーリエ変換像と開口
との相対移動を行う３個の手法（開口部の移動、入射ビ
ーム位置の変更、被検査面の回転）を組み合わせた手法
を前述の実施例に適用しても良い。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。

【００４３】

【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。

【００４４】また、光検出手段を、開口手段又はこの開
口手段と等価な開口手段の配置面の近傍に配置した場合
には、構成が簡略である。更に、その開口手段を通過し
た光の一部を分岐する分岐光学系を配置し、この分岐光
学系で分岐された光をその光検出手段で受光するようし
た場合には、欠陥の検出をより高速に行うことができ
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第１実施
例の機構部の構成を示す斜視図、（ｂ）はその第１実施
例の遮光板２５の受光レンズ２４側からの正面図であ
る。

【図６】図５（ａ）の実施例の回転角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】本発明の第２実施例の欠陥検査装置の機構部の
構成を示す斜視図である。

【図８】本発明の第３実施例の欠陥検査装置の機構部の
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ステージ２３，４０光源２４，４７受光レンズ２６，２９，３５，４３，４５開口２５，３６，４２，４４，４６遮光板２８，５３駆動部３１，３８，４９，５１レンズ３０，３９，５２受光器３２，５０撮像装置

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
装置において、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、該開口手段又は該開口手段と等価な開口手段を通過した
光を光電変換する光検出手段と、前記開口手段を通過する光量を最小にするように前記被
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設けた事を特徴とす
る欠陥検査装置。
【請求項２】前記光検出手段を、前記開口手段又は該
開口手段と等価な開口手段の配置面の近傍に配置した事
を特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】前記開口手段を通過した光の一部を分岐
する分岐光学系を配置し、該分岐光学系で分岐された光
を前記光検出手段で受光するようにした事を特徴とする
請求項１記載の欠陥検査装置。