JPH07260703A - 異物・欠陥検査装置 - Google Patents

異物・欠陥検査装置

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JPH07260703A
JPH07260703A JP5590894A JP5590894A JPH07260703A JP H07260703 A JPH07260703 A JP H07260703A JP 5590894 A JP5590894 A JP 5590894A JP 5590894 A JP5590894 A JP 5590894A JP H07260703 A JPH07260703 A JP H07260703A
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JP5590894A
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Masayoshi Mori
正芳 森
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明な位相物体を高精度に検出することが可
能な異物・欠陥検査装置を提供する。 【構成】 試料3を透過した直接光および回折光のうち
のいずれか一方の位相を1/4波長だけ変化させるため
の位相板1を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、異物・欠陥検査装置
に関し、特に、位相物体を有する試料の異物・欠陥検査
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フォトマスク上の異物や欠陥など
を検査する装置として、異物・欠陥検査装置が知られて
いる。図8は、従来の異物・欠陥検査装置の構成を示し
た概略図である。図8を参照して、従来の異物・欠陥検
査装置では、まず光を発生するためのコヒーレント光源
2が設けられている。コヒーレント光源2から所定の距
離を離れてコヒーレント光源2からの光を平面波10に
修正するためのレンズ20が設けられている。レンズ2
0から所定の距離を隔てて試料3を透過した光を検出す
るための検出器23が設置されている。検出器23はた
とえばCCDによって構成されている。
【0003】図8に示した従来の異物・欠陥検査装置の
動作としては、レンズ20と検出器23との間にフォト
マスクやLCD基板などの試料3を設置する。ここで
は、試料3がフォトマスクの場合について説明する。試
料3の石英基板3aの裏表面上の所定領域には遮光パタ
ーン3bが形成されている。石英基板3aの裏表面上に
はさらに遮光パターン3bと所定の間隔を隔てて位相パ
ターン3cが形成されている。このような試料3をレン
ズ20と検出器23との間に設置した後、コヒーレント
光源2から光を発射する。コヒーレント光源2から発射
された光はレンズ20によってコヒーレントな平面波1
0に修正される。そしてそのコヒーンレントな平面波1
0が試料3の石英基板3aに照射される。遮光パターン
3bが存在する部分ではコヒーレントな平面波10は遮
断されて試料3を透過しない。
【0004】その一方位相パターン3cが形成されてい
る部分ではコヒーレントな平面波10は試料3を透過す
る。また、遮光パターン3bおよび位相パターン3cが
形成されていない部分に入射されるコヒーレントな平面
波10は当然試料3を透過する。検出器23では石英基
板3aを透過した光と石英基板3aおよび位相パターン
3cを透過した光の振幅強度が検出される。
【0005】このように従来では試料3を透過する光の
振幅強度を検出器23によって検出することによって試
料3の異物や欠陥を検出していた。具体的には、石英基
板3a上に遮光パターン3bを形成する際に遮光パター
ン3bのパターニング残り(異物)などが存在する場合
には、そのパターニング残り部分ではコヒーレントな平
面波10は試料3を透過しない。このため、遮光パター
ン3bに対応する部分以外の検出器23の部分で光が検
出されない状態になる。その結果、遮光パターン3bの
パターニング残り(異物)があることが検出される。従
来の異物・欠陥検査装置では上記のようにして異物など
が検出されていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の異物・欠陥検査装置では、透明な位相パターン
3cのパターニング残り(異物)などを検出するのは困
難であった。図9は、透明基板3a上に遮光パターン3
b,位相パターン3cおよび位相パターンのパターニン
グ残り(異物)3eが形成された試料3の検出結果を説
明するための概略図である。図9を参照して、従来で
は、透過光の振幅強度のみ検出していたため、透明な位
相パターン3cのパターニング残り(異物)3eを検出
することができなかった。
【0007】すなわち、位相パターン3cおよび位相パ
ターン3cのパターニング残り(異物)3eは透明であ
るため、それらを透過する光の振幅強度は変化せず、石
英基板3aのみを透過した光と同じ振幅強度になる。し
たがって、遮光パターン3bに入射された光だけが遮光
パターン3bによって遮られることによって、検出され
る光の振幅強度が0になる。
【0008】つまり、図9に示したような試料3では遮
光パターン3bの存在のみ検知可能であり、透明な位相
パターン3cおよび位相パターン3cのパターニング残
り(異物)3eを検知するのは困難であった。
【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、請求項1〜5に記載の発明の目
的は、透明位相物体を高精度に検知することが可能な異
物・欠陥検査装置を提供することである。
【0010】請求項1〜5に記載の発明のもう1つの目
的は、透明な位相物体の形状や位相量を精度良く検出す
ることである。
【0011】請求項1〜5に記載の発明のさらにもう1
つの目的は、透明な位相物体からなる異物を検出するこ
とである。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1〜3における異
物・欠陥検査装置は、光源と位相板と光検出器とを備え
ている。光源は試料に光を照射するためのものである。
位相板は試料を透過した直接光および回折光のうちのい
ずれか一方の位相を1/4波長だけ変化させるためのも
のである。光検出器は位相板を透過した光の強度を検出
するためのものである。
【0013】また、好ましくは、上記した位相板を透明
基板と、シフタ部とを含むように構成してもよい。その
シフタ部は、透明基板の表面上の直接光が透過する領域
に形成されるとともに直接光の位相を1/4波長だけ変
化させるものである。さらに好ましくは、上記した位相
板を透明基板と、シフタ膜とを含むように構成し、上記
のシフタ膜を回折光が透過する領域に形成されるととも
に回折光の位相を1/4波長だけ変化させるものとして
形成してもよい。
【0014】請求項4〜5における異物・欠陥検査装置
では、光源と、位相板と、光検出器とを備えている。位
相板は試料を透過した光の位相を1/4波長だけ変化さ
せるとともに光の振幅を減衰させるためのものである。
また、好ましくは、上記位相板を透明基板とシフタ部と
半透過性の遮光膜とを含むように構成してもよい。その
場合、シフタ部は透明基板の表面上の直接光が透過する
領域に形成されるとともにその直接光の位相を1/4波
長だけ変化させる。半透過性の遮光膜はシフタ部上に形
成されるとともに直接光の振幅を減衰させるものであ
る。
【0015】
【作用】請求項1〜3に係る異物・欠陥検査装置では、
位相板によって試料を透過した直接光および回折光のう
ちのいずれか一方の位相が1/4波長だけ変化されるの
で、位相差法を用いればその位相の変化量が光の強度と
して観測され、さらに位相を1/4波長だけ変化させる
ことによって像平面上でのコントラストが増大される。
これにより、透明な位相物体が精度よく検出される。
【0016】請求項4〜5に係る異物・欠陥検査装置で
は、位相板によって試料を透過した光の位相が1/4波
長だけ変化されるので位相差法を用いればその位相の変
化量が光の強度として観測される。これに加えて、光の
位相が1/4波長だけ変化されるとともに光の振幅が減
衰されるので、従来に比べて像平面上でのコントラスト
がさらに増大される。これにより、透明な位相物体の検
出がより高精度に行なわれる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0018】図1は、本発明の第1実施例による位相差
法を用いた異物・欠陥検査装置を示した模式図である。
図1を参照して、この第1実施例では、図8に示した従
来の異物・欠陥検査装置と同様に、コヒーレント光源2
とレンズ20とCCDなどの検出器23とが設けられて
いる。この第1実施例の異物・欠陥検査装置では、さら
に、試料3の下方に試料3を透過した直接光11,13
および一次回折光12aならびに二次回折光12bを集
光するためのレンズ21が設けられている。レンズ21
の下方にはレンズ21によって集光された直接光11,
13の位相を1/4波長変化(遅らせるか進ませるか)
するとともに直接光の強度を減衰させるための位相板1
が設けられている。
【0019】すなわち、位相板1は、基板1aと位相膜
1bと半透性の遮光膜1cとを含んでいる。位相膜1b
は基板1aの裏表面上の直接光11,13が通過する領
域に形成されており、その位相膜1bの表面上に半透性
の遮光膜1cが形成されている。この位相膜1bによっ
て直接光11,13の位相を1/4波長だけ変化させる
とともに、半透性の遮光膜1cによって直接光11,1
3の強度を減衰させる。位相板1の下方には位相板1を
透過した光を集光するためのレンズ22が設けられてい
る。
【0020】本実施例では、位相の変化量を強度として
観測する方法である位相差法を用いて試料3の欠陥検出
を行なう。位相差法に関しては、たとえば、J.Picht, Z
eitschr.f.Instrkde, 58(1938), 1 に開示されており、
検出される光の強度は以下の式(1)によって表され、
コントラストは以下の式(2)によって表される。
【0021】 I(x1 ,y1 )=|c|2 {a2 +2aφ(x,y)sinα}…(1) 2aφ(x,y)sinα/a2 =2φ(x,y)sinα/a…(2) 上記式(1)を参照して、I(x1 ,y1 )は像平面上
の点(x1 ,y1 )での光の強度,cは定数,aは光の
吸収率(光の透過率),αは位相の変化量,φ(x,
y)は円周率である。式(1)から位相差法を用いれば
位相の変化量αを光の強度Iとして観測することができ
るのがわかる。
【0022】また、式(2)で表されるコントラストは
式(1)の{}内の第1項目と第2項目との比で表され
る。式(2)からコントラストは、光の吸収率が小さい
ほど、また位相の変化量αが含まれるsinαが大きい
ほど増大することがわかる。ここで、位相の変化量が1
/4波長である場合にはαはπ/2となりそのときsi
nαは1となり最大になる。したがって、位相の変化量
が1/4波長の場合にコントラストが最も大きくなるこ
とがわかる。また、式(2)から、光の強度振幅をある
程度減衰させることによって光の吸収率(光の透過率)
aが小さくなり、その結果さらにコントラストが増大す
ることがわかる。
【0023】これにより、本実施例では、位相差法の原
理を利用して透明な位相物体を検出できるのに加えて、
より高精度な位相物体の検出をも行なうことが可能であ
る。具体的には、図1に示したような透明な位相パター
ン3cを検出できるのみならず、透明な位相パターン3
cのパターニング残り(異物)が存在する場合にもその
異物を高精度に検出することができる。
【0024】図2は、基板3a上に透明な位相パターン
3cと透明な異物3eが存在する場合の位相パターン3
cと異物3eとの識別方法を説明するための概略図であ
る。図2を参照して、まず位相の変化量に対応する検出
信号強度の波形が表されている。そして、その検出信号
強度の波形を一階微分した波形がその上方に表されてい
る。さらに、その一階微分した波形を強度ごとにヒスト
グラムをとったものが信号強度分布として一階微分波形
の左右に示されている。
【0025】図2に示す透明な位相パターン3cと透明
な異物3eとの識別方法は以下のようにして行なう。ま
ず、位相の変化量に対応した検出信号強度をCCDなど
の検出器(図示せず)で検出する。つぎに、その検出結
果を一階微分する。さらに、その一階微分のヒストグラ
ムを作って位相パターン3cに対応するヒストグラムと
異物3eに対応するヒストグラムとを比較する。これに
より、容易に透明な位相パターン3cと透明な異物3e
とを識別することができる。
【0026】なお、位相シフトマスクなどの膜厚異常の
判定は、次のようにして行なう。まず、位相に対応した
検出信号強度をCCDなどの光検出器(図示せず)で検
出する。そしてその検出結果と予め設定された規格強度
とを比較する。規格強度と検出結果との差が予め設定さ
れた公差以上である場合には膜厚異常の判定がなされ
る。このようにして、位相シフトマスクなどの膜厚異常
の判定が行なわれる。
【0027】図3は、図1に示した第1実施例の異物・
欠陥検査装置の位相板の詳細な構成を説明するための断
面図である。図3を参照して、この第1実施例の位相板
1では、溶融石英などからなる基板1aの裏表面上の直
接光が通過する領域に、基板1aと同じ光学特性を持つ
SOGなどからなる位相膜1bが形成されている。位相
膜1bの表面上にはCrX Y やMoSiX Y などの
金属酸化膜からなる半透性の遮光膜1cが形成されてい
る。位相膜1bの厚みは、屈折率と検査に使用する波長
とに依存するが、位相をλ/4進めるか遅らせるだけの
厚みがあればよい。たとえば、屈折率1.5,波長63
0nmならば、315+630n(n=1,2,3…)
nmである。半透性の遮光膜1cは、透過光の強度をた
とえば1/4〜1/9に減衰させるものを用いるのが好
ましい。
【0028】図4は、本発明の第2実施例による異物・
欠陥検査装置に用いる位相板の構成を示した断面図であ
る。図4を参照して、この第2実施例の異物・欠陥検査
装置に用いる位相板では、基板1aの裏表面上の直接光
が透過する領域に、位相をλ(波長)/4変化させるた
めの位相膜1bのみが形成されている。このように構成
することによっても、コントラストをある程度増大させ
ることができ、透明な位相物体の検出を精度よく行なう
ことができる。
【0029】図5は、本発明の第3実施例による異物・
欠陥検査装置に用いる位相板の構成を示した断面図であ
る。図5を参照して、この第3実施例の異物・欠陥検査
装置に用いる位相板では、基板1aの裏表面上の回折光
が透過する領域にその回折光の位相をλ/4変化させる
ための位相膜1dが形成されている。位相膜1dは基板
1aと同じ光学特性を持つSOGなどによって形成され
ている。この第3実施例の異物・欠陥検査装置に用いら
れる位相板では、直接光の位相は変化させずに回折光の
位相をλ/4進めるか遅らせる構造である。このように
構成することによっても上述した第1実施例および第2
実施例の異物・欠陥検査装置に用いられる位相板と同様
の効果が得られる。すなわち、透明な位相物体を精度よ
く検出することができる。
【0030】図6は、本発明の第4実施例による異物・
欠陥検査装置に用いられる位相板の構成を示した断面図
である。図6を参照して、この第4実施例の異物・欠陥
検査装置の位相板では、基板1aの直接光が透過する領
域に凸部を設けることによって、直接光の位相をλ/4
進めるか遅らせるように構成している。このような凸型
形状は、基板1aをエッチングすることにより容易に形
成可能である。
【0031】図7は、本発明の第5実施例による異物・
欠陥検査装置に用いられる位相板の構成を示した断面図
である。図7を参照して、この第5実施例の異物・欠陥
検査装置の位相板では、基板1aの直接光が透過する領
域に凹部を設けるとともに、その凹部内表面に半透性の
遮光膜1cを形成している。透明基板1aの凹部は直接
光の位相をλ/4変化させる役割を果たし、半透性の遮
光膜1cは直接光の振幅強度を減衰させる役割を果た
す。この第5実施例の異物・欠陥検査装置の位相板の形
成方法としては、まず基板1aの直接光が通過する領域
の裏表面をエッチングする。これにより、凹部を形成す
る。そしてその凹部の表面上にスパッタ法またはCVD
法を用いて半透性の遮光膜1cを形成する。この図7に
示した構造では、エッチングによる凹部表面の表面荒れ
に起因する散乱を遮光膜1cで吸収することができると
いう利点がある。
【0032】
【発明の効果】請求項1〜3に記載の異物・欠陥検査装
置によれば、試料を透過した直接光および回折光のうち
のいずれか一方の位相を1/4波長だけ変化させる位相
板を設けることによって、位相差法を用いて位相の変化
量に対応する光強度を検出する際にコントラストを増大
させることができる。これにより、透明な位相物体を高
精度に観測することができる。
【0033】請求項4〜5に記載の異物・欠陥検査装置
によれば、試料を透過した光の位相を1/4波長だけ変
化させるとともに光の振幅を減衰させるための位相板を
設けることによって、位相差法を用いて位相の変化量に
対応する光強度を検出する際に、コントラストをより増
大させることができる。その結果、より高精度に透明な
位相物体を観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による異物・欠陥検査装置
の概略構成を示した断面図である。
【図2】透明な位相パターンおよび透明な異物が存在す
る場合の位相パターンと異物との識別方法を説明するた
めの概略図である。
【図3】図1に示した第1実施例の異物・欠陥検査装置
の位相板の構成を示した断面図である。
【図4】本発明の第2実施例による異物・欠陥検査装置
に用いる位相板の構成を示した断面図である。
【図5】本発明の第3実施例による異物・欠陥検査装置
に用いる位相板の構成を示した断面図である。
【図6】本発明の第4実施例による異物・欠陥検査装置
に用いる位相板の構成を示した断面図である。
【図7】本発明の第5実施例による異物・欠陥検査装置
に用いる位相板の構成を示した断面図である。
【図8】従来の異物・欠陥検査装置の構成を示した断面
図である。
【図9】従来の遮光パターン,透明な位相パターンおよ
び透明な異物を含む試料を検出する場合の問題点を説明
するための概略図である。
【符号の説明】
1:位相板 1a:基板 1b:位相膜 1c:遮光膜 2:コヒーレント光源 3:試料 23:検出器(CCD) なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 J 7630−4M

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相物体を有する試料の異物・欠陥検査
    装置であって、 前記試料に光を照射するための光源と、 前記試料を透過した直接光および回折光のうちのいずれ
    か一方の位相を1/4波長だけ変化させるための位相板
    と、 前記位相板を透過した光の強度を検出するための光検出
    器とを備えた、異物・欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記位相板は、 透明基板と、 前記透明基板の表面上の直接光が透過する領域に形成さ
    れ、前記直接光の位相を1/4波長だけ変化させるため
    のシフタ部とを含む、請求項1に記載の異物・欠陥検査
    装置。
  3. 【請求項3】 前記位相板は、 透明基板と、 前記透明基板の表面上の回折光が透過する領域に形成さ
    れ、前記回折光の位相を1/4波長だけ変化させるため
    のシフタ膜とを含む、請求項1に記載の異物・欠陥検査
    装置。
  4. 【請求項4】 位相物体を有する試料の異物・欠陥検査
    装置であって、 前記試料に光を照射するための光源と、 前記試料を透過した光の位相を1/4波長だけ変化させ
    るとともに前記光の振幅を減衰させるための位相板と、 前記位相板を透過した光の強度を検出するための光検出
    器とを備えた、異物・欠陥検査装置。
  5. 【請求項5】 前記位相板は、 透明基板と、 前記透明基板の表面上の直接光が透過する領域に形成さ
    れ、前記直接光の位相を1/4波長だけ変化させるため
    のシフタ部と、 前記シフタ部上に形成され、前記直接光の振幅を減衰さ
    せるための半透過性の遮光膜とを含む、請求項4に記載
    の異物・欠陥検査装置。
JP5590894A 1994-03-25 1994-03-25 異物・欠陥検査装置 Pending JPH07260703A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014020870A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Kurabo Ind Ltd 表面形状検査装置及び表面形状検査方法

Cited By (1)

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