JPH0783844A - Defect inspection device - Google Patents

Defect inspection device

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JPH0783844A
JPH0783844A JP5231279A JP23127993A JPH0783844A JP H0783844 A JPH0783844 A JP H0783844A JP 5231279 A JP5231279 A JP 5231279A JP 23127993 A JP23127993 A JP 23127993A JP H0783844 A JPH0783844 A JP H0783844A
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JP
Japan
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light
opening
area
fourier transform
aperture
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5231279A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumitomo Hayano
史倫 早野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH0783844A publication Critical patent/JPH0783844A/en
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Abstract

PURPOSE:To accurately detect only defects irrespective of conditions such as the proper pattern density or the form of a subject for inspection. CONSTITUTION:Asubstrate 100 to be inspected is irradiated with illuminating light from a light source 105, and a Fourier-transformed image of the light reflected from the substrate 100 to be inspected is picked up by an image pickup element 114 via a half mirror 113, and the light of the Fourier-transformed image within an aperture 112 undergoes inverse Fourier transform via a lens 115 and its image is picked up by an image pickup element 116. The position and size of the apertufe with which the illuminance of the beam passing inside the aperture 112 is at a minimum are calculated from the image pickup signal of the image pickup element 114, and with the aperture 112 set to the position and the size, images of defects are picked up by the image pickup element 116.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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(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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a defect inspection apparatus,
In particular, for example, an exposure mask used when manufacturing a semiconductor device or the like using a photolithography technique, a reticle or a wafer after exposure, or a glass substrate such as an optical disk,
It is suitable for application when inspecting foreign matter, defects, etc. on an object having a regular (periodic) structure such as an iron plate or a mesh.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば半導体素子等を製造する際に使用
される露光用マスク、レチクル又は露光後のウエハのよ
うな規則的な(周期的)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。
図9は従来の欠陥検査装置を示し、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L
2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。
2. Description of the Related Art For example, an exposure mask used for manufacturing a semiconductor device or the like, a reticle, or a wafer after exposure, which has a regular (periodic) structure, has foreign matter or defects on an object to be inspected. A defect inspection device is used when inspecting.
FIG. 9 shows a conventional defect inspection apparatus. In FIG.
The light beam L1 emitted from the light source 1 is deflected by a vibrating mirror (galvano scanner mirror or polygon scanner mirror) 2 and enters a scanning lens 3, and the light beam L2 emitted from the scanning lens 3 is an object to be inspected. Scan on the scan line 5 on the surface 4. At this time, the light beam L
When the surface to be inspected 4 is moved in the R direction perpendicular to the scanning line 5 at a speed slower than the scanning period of 2, the entire surface on the surface to be inspected 4 can be scanned by the light beam L2. In this case, when the light beam L2 is applied to the region where the defect 6 such as a foreign substance exists on the surface of the surface 4 to be inspected, scattered light L3 is generated. Further, a periodic structure (for example, a circuit pattern on a reticle, a circuit pattern on a wafer or a groove of an optical disk) different from a defect such as a foreign substance on the surface 4 to be inspected (hereinafter,
When the light beam L2 is applied to the area where the “pattern” is collectively) 7, the diffracted light L4 is emitted from the pattern 7.
Occurs.

【0003】しかし、欠陥検査装置で検出すべき対象
は、被検査面4に元々存在するパターン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10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は殆ど全方
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。
However, the object to be detected by the defect inspection apparatus is not the pattern 7 originally existing on the surface 4 to be inspected, but the defect 6 that should not originally exist. Therefore, it is necessary to distinguish between the pattern and the defect and detect only the defect.
Therefore, in FIG. 9, the light receivers 8, 9 and 10 are arranged so as to face the scanning line 5 from different directions. The scattered light L3 generated from the defect 6 such as a foreign substance is isotropic scattered light generated in almost all directions.
The diffracted light L4 generated from the pattern 7 is light (light with strong directivity) emitted in spatially discrete directions because it is generated by diffraction. When light is detected by all of the light receivers 8, 9 and 10 using such a difference in properties, the light is scattered light from a defect and the light receivers 8, 9 and 10 are detected.
If there is a light receiver that does not detect even one of the light, it is determined that the light is diffracted light from the pattern.
As a result, only the defect 6 can be detected separately from the pattern 7.

【0004】[0004]

【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。
However, in the conventional defect inspection apparatus as described above, depending on the density and the shape of the pattern on the surface 4 to be inspected, all the light receivers even if the light is diffracted from the pattern. There is a problem that light may be incident on 8, 9 and 10 and may be erroneously determined as a defect.

【0005】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依らずに、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。
In view of the above point, the present invention has an object to provide a defect inspection apparatus capable of detecting only defects without depending on conditions such as the density and shape of the original pattern of an object to be inspected. To do.

【0006】[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に示すように、被検物(100)に検
査用の光を照射する光照射手段(105)と、その被検
物からの光を集光する集光光学系とを有し、このように
集光された光によりその被検物の欠陥を検査する装置に
おいて、被検物(100)からの光をフーリエ変換する
第1変換光学系(107〜109)と、この第1変換光
学系による被検物(100)のフーリエ変換面上で、被
検物(100)のフーリエ変換パターンとの相対位置関
係が可変で且つ面積が可変の開口(112)を設定する
開口設定手段(110A〜110D)とを有する。
A defect inspection apparatus according to the present invention is, for example, as shown in FIG. 5, a light irradiation means (105) for irradiating an inspection object (100) with inspection light, and the inspection object. A light-collecting optical system that collects light from an object and inspects a defect of the object to be inspected by the light thus condensed, in which the light from the object (100) is Fourier-transformed. The relative positional relationship between the first transform optical system (107 to 109) and the Fourier transform pattern of the subject (100) is variable on the Fourier transform surface of the subject (100) by the first transform optical system. And opening setting means (110A to 110D) for setting the opening (112) having a variable area.

【0007】更に本発明は、開口(112)を通過する
光束の単位面積当りの光量を求める照度計測手段と、そ
の開口の面積が検出対象とする最小の欠陥から決定され
る所定の最小面積以上であるという条件下で、その開口
を通過する光束の単位面積当りの光量が最小になるよう
に、その開口設定手段を介してその開口とそのフーリエ
変換パターンとの相対位置関係及びその開口の面積を設
定する制御手段(131)と、その開口を通過した光を
逆フーリエ変換して被検物(100)の共役像を結像す
る第2変換光学系(115)と、被検物(100)の共
役像を観察する観察手段(116)と、を有するもので
ある。
Further, according to the present invention, the illuminance measuring means for obtaining the light quantity per unit area of the light flux passing through the opening (112), and the area of the opening are equal to or more than a predetermined minimum area determined from the smallest defect to be detected. Under such a condition that the light quantity passing through the aperture per unit area is minimized, the relative positional relationship between the aperture and the Fourier transform pattern through the aperture setting means and the area of the aperture. And a second conversion optical system (115) that forms a conjugate image of the object (100) by performing an inverse Fourier transform on the light that has passed through the opening, and the object (100). Observing means (116) for observing the conjugate image of (1).

【0008】この場合、その照度計測手段の一例は、被
検物(100)のフーリエ変換パターンを撮像する撮像
手段(113,114)と、この撮像手段からの撮像信
号を処理してその開口とそのフーリエ変換パターンとの
相対位置関係及びその開口の面積を変化させた場合毎
に、それぞれその開口を通過する光束の単位面積当りの
光量を算出する演算手段(130)とを有するものであ
る。
In this case, an example of the illuminance measuring means is an image pickup means (113, 114) for picking up the Fourier transform pattern of the object (100), and an image pickup signal from the image pickup means for processing the aperture. It has an arithmetic means (130) for calculating the light quantity per unit area of the light flux passing through the aperture, when the relative positional relationship with the Fourier transform pattern and the area of the aperture are changed.

【0009】また、その照度計測手段の他の例は、例え
ば図7に示すように、開口(121A,121B)を通
過した光束を光電変換する光電変換手段(124〜12
6)と、開口設定手段(120)により設定される開口
の面積とその光電変換手段からの光電変換信号とよりそ
の開口を通過する光束の単位面積当りの光量を求める演
算手段(132)とを有するものである。
Another example of the illuminance measuring means is, for example, as shown in FIG. 7, photoelectric conversion means (124 to 12) for photoelectrically converting the light flux passing through the openings (121A, 121B).
6) and an arithmetic unit (132) for obtaining the light amount per unit area of the light flux passing through the aperture, based on the area of the aperture set by the aperture setting unit (120) and the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion unit. I have.

【0010】また、その開口設定手段としては、予め設
定された複数の面積から選ばれた面積にその開口の面積
を設定し、その制御手段は、その予め設定された複数の
面積内でその開口を通過する光束の単位面積当りの光量
が最小になるときの面積にその開口の面積を設定するよ
うにしても良い。
As the opening setting means, the area of the opening is set to an area selected from a plurality of preset areas, and the control means sets the opening within the preset plurality of areas. The area of the opening may be set to the area where the amount of light flux passing through the unit area is the minimum.

【0011】[0011]

【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、被検査面11に対し光ビーム
Lが照射されている。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
物体の表面であり、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。
The optical principle underlying the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the surface 11 to be inspected is irradiated with the light beam L. However, in order to simplify the description here, it is assumed that the surface 11 to be inspected is the surface of an object that transmits light at least partially, and the light beam L is incident vertically from the back surface direction of the surface to be inspected 11. The present invention is also applicable to epi-illumination as well as transmitted illumination. Furthermore,
The present invention is applicable to both bright field and dark field illumination methods.

【0012】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。
A light receiving lens 12 is arranged in a direction in which a light beam L is emitted from the surface 11 to be inspected, and a Fourier transform image of a pattern 13 on the surface to be inspected 11 is formed on a pupil plane P1 on the image side of the light receiving lens 12. 13F is formed. The pupil plane P1 of the light receiving lens 12 is also called a Fourier transform plane. Furthermore, the pupil plane P
The lens 14 is arranged in the direction in which the light beam is emitted from the first light source 1, and the lens 14 allows the second pupil surface P2 conjugate with the pupil surface P1.
A reduced image of the Fourier transform image 13F is formed on the top.
The light receiving surface of the light receiver 15 is arranged on the second pupil plane P2, and the reduced image on the second pupil plane P2 is photoelectrically converted by the light receiver 15. Therefore, the position 11C which is conjugate with the surface 11 to be inspected by the light receiving lens 12 and the lens 14 is the second pupil plane P.
Different from 2.

【0013】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。
In FIG. 1, no optical element is placed at the position of the pupil plane P1, and the pupil plane P1 is a virtual plane. That is, in the configuration of FIG. 1, all the optical information on the surface 11 to be inspected is incident on the photodetector 15. Therefore, if it is left as it is, there is a defect along with the optical information of the original pattern 13 on the surface to be inspected 11. If so, the optical information of the defect also enters the light receiver 15. Therefore, it is difficult to distinguish the defect from the pattern and detect only the defect. Similarly, even at the position 11C, which is conjugate with the surface 11 to be inspected, the original pattern and the defect are observed as a mixture, and therefore only the defect cannot be observed.

【0014】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。
Therefore, the present invention is configured as shown in FIG. In FIG. 2 in which the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, the optical positional relationship among the surface 11 to be inspected, the light receiving lens 12, the pupil surface P1, the lens 14, the second pupil surface P2, and the light receiver 15 is illustrated. Same as 1. In FIG. 2, a light shielding plate 17 having an opening 16 is further provided in the pupil plane P1. At this time, when the relative position between the Fourier transform image 13F (see FIG. 1) of the pattern 13 formed on the pupil plane P1 and the aperture 16 is changed, the light spot in the Fourier transform image 13F does not exist in the aperture 16. In some cases, even if a light spot exists in the opening 16, the light amount of the light spot is weak. On the other hand, the scattered light generated from a defect such as a foreign substance existing on the surface 11 to be inspected is isotropically generated as described above, and thus the Fourier transform image 1
Even if the relative position between the 3F and the opening 16 is changed, the opening 16
The increase or decrease in the amount of scattered light that passes through is slight, or the amount of scattered light that passes through the opening 16 hardly changes. By utilizing this characteristic, only the defect is detected by distinguishing the defect from the pattern.

【0015】即ち、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の光スポットが開口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の像を観察すれば欠陥
の像のみを観察することができる。観察手段としては電
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。
That is, at this time, the light passing through the aperture 16 is detected by the light receiver 15 at the pupil conjugate position. If the relative position between the Fourier transform image 13F and the aperture 16 is determined so that the photoelectric conversion signal S of the light receiver 15 becomes the smallest, then the light spot of the Fourier transform image 13F does not pass through the aperture 16 or if it passes through the aperture 16. Since the amount of light is small, relatively more optical information from the defect passes through the opening 16 than the Fourier transform image 13F. At this time, if the image of the surface 11 to be inspected is observed using the light that has passed through the opening 16 at the position 11C that is substantially conjugate with the surface 11 to be inspected, only the image of the defect can be observed. As the observation means, an image pickup means such as a charge-coupled image pickup device (CCD) may be used, or visual observation may be performed. The above is the principle of the present invention.

【0016】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。
As described above, the relative position changing means for changing the relative position between the Fourier transform image 13F and the aperture 16 is roughly classified into two means. The first means is a driving means that moves the light shielding plate 17 in the plane of the pupil plane P1 to change the position of the opening 16. The second means is the incident vector of the light beam L, that is, the surface to be inspected 1 with the position of the opening 16 fixed.
The incident direction changing means changes the incident direction and the incident angle with respect to 1. The former will be described with reference to FIG. 3, and the latter will be described with reference to FIG.

【0017】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。
FIG. 3A shows a state in which the pupil plane P1 shown in FIGS. 1 and 2 is viewed from a direction perpendicular to the pupil plane P1.
In (a), 13F is the Fourier transform image of the pattern 13 of FIG. 1, and the opening 16 is a part of the light shielding plate 17 of FIG. Aperture 1 for given origin PO on pupil plane P1
When the position vector representing the position of 6 is <C>, FIG.
The photoelectric conversion signal S of the light receiver 15 of the position vector <C>
Changes as shown in FIG. 3 (b). That is, when the light spot of the Fourier transform image 13F passes through the opening 16, the photoelectric conversion signal S becomes large, but otherwise, the defect information other than the pattern 13 passes through the opening 16, so that the photoelectric conversion signal S Is small.

【0018】そのため、図3(b)の光電変換信号Sの
最小値Smin 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STH2(STH2 >STH1 >0)を定めておき、そ
の光電変換信号Sの最小位置S min が次式を充たすとき
にはその欠陥があるものと判定する。 STH1 ≦Smin ≦STH2 この際に、その最小値Smin 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に依よらずに正確に欠陥のみを検出することができ
る。
Therefore, the photoelectric conversion signal S of FIG.
Minimum value SminIt is possible to detect only defects by detecting
Wear. Specifically, a pair of thresholds S for a predetermined defect
TH1And STH2(STH2> STH1> 0), and
Minimum position S of photoelectric conversion signal S of minSatisfies the following equation
Is determined to have the defect. STH1≤ Smin≤ STH2 At this time, the minimum value SminThe original surface 11
Pattern 13 has almost no effect, so that pattern
It is possible to detect only defects accurately without relying on
It

【0019】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
〈e0 〉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。
Next, a case where the incident vector of the light beam L changes will be described with reference to FIG. In FIG.
When the initial incident vector of the light beam L (vector of unit length parallel to the light beam L incident on the surface 11 to be inspected) is <e 0 >, the 0th-order diffracted light of the pattern 13 is formed on the pupil plane P1. Spots 18 are formed. The position vector of the spot 18 with respect to the aperture 16 fixed on the pupil plane P1 is <C 0 >.

【0020】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
はスポット18′となり、そのスポット18′の開口1
6に対する位置ベクトルは〈C′〉となるが、〈C0
≠〈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。
Then, the surface to be inspected 1 of the incident light beam L
When the incident direction or the incident angle with respect to 1 is changed, the incident vector becomes <e '>. At this time, the 0th-order diffracted light on the pupil plane P1 becomes a spot 18 ', and the aperture 1 of the spot 18'
The position vector for 6 is <C '>, but <C 0 >
≠ <C ′>. That is, as shown in FIG.
Since the position vector <C 0 > changes in the same manner as when the position of is changed, it is possible to obtain only the optical information of the defect by changing the incident vector, that is, the incident direction.

【0021】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上のパターン13
のフーリエ変換像13Fが回転する。従って、被検査面
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。ところが実際には、図3のように本来
のパターン13のフーリエ変換像である光スポットの間
の領域に開口16が設けられる場合は多くなく、例えば
パターン13の周期ピッチが大きい場合は、フーリエ変
換面での光スポットの間隔がパターン13のピッチにほ
ぼ反比例して小さくなるため、開口16を通過する光ス
ポットが存在するようになる。
In FIG. 2, when the surface 11 to be inspected is rotated, the pattern 13 on the surface 11 to be inspected on the pupil plane P1.
The Fourier transform image 13F of is rotated. Therefore, by rotating the surface 11 to be inspected, the position vector <C> in FIG. 3 also changes, and only optical information of the defect can be obtained. However, in practice, the opening 16 is not often provided in the region between the light spots that are the Fourier transform image of the original pattern 13 as shown in FIG. 3. For example, when the periodic pitch of the pattern 13 is large, the Fourier transform is performed. Since the distance between the light spots on the surface becomes smaller in inverse proportion to the pitch of the pattern 13, the light spots passing through the openings 16 are present.

【0022】従って、開口16の大きさもパターン13
の周期ピッチ等の被検査面11の状態に応じて変えられ
ることが望ましいが、このとき当然開口16が小さい程
開口16を通過する光量も小さくなるため、単に開口1
6を通過する光量が最小になるようにすると、開口16
が小さくなり過ぎて欠陥の像が観察できなくなる。そこ
で、本発明では、開口16を通過する光量を単位面積当
たりの光量(照度)に換算したのち、この照度が最小と
なるように開口16の大きさ及び位置を決定する。但
し、開口16が小さくなり過ぎると、欠陥の解像度が悪
くなり過ぎるため、開口16の面積の下限を定めてお
く。
Therefore, the size of the opening 16 also depends on the pattern 13.
It is desirable to change it according to the state of the surface 11 to be inspected such as the cycle pitch of the above. However, of course, the smaller the opening 16 is, the smaller the amount of light passing through the opening 16 is.
When the amount of light passing through 6 is minimized, the aperture 16
Becomes too small to observe the defect image. Therefore, in the present invention, after converting the amount of light passing through the opening 16 into the amount of light (illuminance) per unit area, the size and position of the opening 16 are determined so that this illuminance is minimized. However, if the opening 16 becomes too small, the resolution of the defect becomes too poor, so the lower limit of the area of the opening 16 is set.

【0023】この場合、その開口16内の照度を計測す
るための1つの手法は、瞳面(フーリエ変換面)P1に
おけるフーリエ変換像を一括で撮像し、そのフーリエ変
換像の光量分布から演算により照度が最も小さくなると
きの開口の位置及び大きさを求めることである。また、
その開口16内の照度を計測するための別の手法は、実
際にその開口16の位置及び大きさを種々に設定してそ
れぞれ開口16を通過する光量を計測し、この計測値及
び開口16の面積から照度を算出することである。
In this case, one method for measuring the illuminance in the opening 16 is to collectively capture the Fourier transform images on the pupil plane (Fourier transform plane) P1 and calculate from the light quantity distribution of the Fourier transform images. This is to obtain the position and size of the opening when the illuminance becomes the smallest. Also,
Another method for measuring the illuminance in the opening 16 is to actually set the position and size of the opening 16 variously and measure the amount of light passing through the opening 16, respectively, It is to calculate the illuminance from the area.

【0024】また、その開口16は可変絞り的な機構に
より任意の大きさに設定できるようにすることが望まし
い。しかしながら、開口16の大きさが任意であると最
適な開口16の大きさ及び位置を求めるまでの時間が長
くなる場合があるため、開口16の最適な大きさを近似
的に求めるだけても良い場合には、予め複数個の大きさ
の開口を用意しておき、それら複数個の開口の中から照
度が最も小さくなるものを選択するようにすればよい。
これにより、検査時間が短縮される。
Further, it is desirable that the opening 16 can be set to an arbitrary size by a mechanism like a variable diaphragm. However, if the size of the opening 16 is arbitrary, it may take a long time until the optimum size and position of the opening 16 are obtained. Therefore, the optimum size of the opening 16 may only be approximately calculated. In this case, a plurality of openings having a plurality of sizes may be prepared in advance, and one having the smallest illuminance may be selected from the plurality of openings.
This reduces the inspection time.

【0025】[0025]

【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は本実
施例の欠陥検査装置の構成を示し、この図5において、
レチクル又はウエハ等からなる被検基板100の表面に
周期的な回路パターン等のパターン101が形成されて
いる。パターン101の欠陥又は被検基板100の表面
に付着した異物が検出対象である。被検基板100はX
Yステージ102上に載置されている。被検基板100
の表面に平行な平面の直交座標系をX軸及びY軸とし
て、XYステージ102は、駆動部103及び104に
よりそれぞれX方向及びY方向に移動自在に構成されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the defect inspection apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 5 shows the configuration of the defect inspection apparatus of this embodiment. In FIG.
A pattern 101 such as a periodic circuit pattern is formed on the surface of a substrate 100 to be inspected, which is a reticle or a wafer. A defect of the pattern 101 or a foreign substance attached to the surface of the substrate 100 to be inspected is a detection target. Test board 100 is X
It is mounted on the Y stage 102. Test board 100
The XY stage 102 is configured to be movable in the X direction and the Y direction by driving units 103 and 104, respectively, with an orthogonal coordinate system of a plane parallel to the surface of the X axis and the Y axis.

【0026】被検基板100の表面上の点Qを囲む所定
面積の観察視野には、光源105から射出された光ビー
ム106が照射されている。点Qを囲む観察視野内のパ
ターン101から発生する回折光、及びその観察視野内
の欠陥(不図示)から発生する散乱光は、受光レンズ1
07により集光された後、被検基板100の表面と共役
な面上に設けられた視野絞り108を通過する。視野絞
り108により不要な(光ビーム106の照射領域外あ
るいは観察視野外の)光が遮光された後の回折光及び散
乱光は、更にレンズ109によりフーリエ変換され、レ
ンズ109の瞳面(フーリエ変換面)上に被検基板10
0の表面のフーリエ変換パターンが形成される。
A light beam 106 emitted from a light source 105 is applied to an observation visual field of a predetermined area surrounding a point Q on the surface of the substrate 100 to be inspected. The diffracted light generated from the pattern 101 in the observation field surrounding the point Q and the scattered light generated from the defect (not shown) in the observation field are received by the light receiving lens 1.
After being focused by 07, the light passes through a field stop 108 provided on a surface conjugate with the surface of the substrate 100 to be inspected. The diffracted light and scattered light after the unnecessary light (outside the irradiation region of the light beam 106 or outside the observation visual field) is blocked by the field stop 108 are further Fourier transformed by the lens 109, and the pupil plane (Fourier transform) of the lens 109 is obtained. Surface) to be inspected substrate 10
A Fourier transform pattern of the zero surface is formed.

【0027】レンズ109の瞳面又はこの瞳面の近傍の
面上に4枚の遮光板110A,110B,110C及び
110Dが移動自在に配置され、遮光板110A,11
0B,110C及び110Dで囲まれた矩形の開口11
2内をフーリエ変換パターンの光束が通過する。この場
合、遮光板110A及び110Bはそれぞれ駆動部11
1A及び111BによりY方向に独立に移動させること
ができ、遮光板110C及び110Dはそれぞれ駆動部
111C及び111DによりX方向に独立に移動させる
ことができる。即ち、駆動部111A〜111Dを介し
て遮光板110A〜110Dを並進駆動することによ
り、ほぼ瞳面上での矩形の開口112の位置及び大きさ
をそれぞれ任意の位置及び任意の大きさに設定すること
ができる。この矩形の開口112の各頂点をA,B,
C,Dとして、X軸に平行な1対の辺AB及び辺CDの
長さをΔX、Y軸に平行な1対の辺BC及び辺DAの長
さをΔYと定義しておく。
Four light shields 110A, 110B, 110C and 110D are movably arranged on the pupil surface of the lens 109 or on a surface in the vicinity of the pupil surface, and the light shields 110A, 11A are provided.
Rectangular opening 11 surrounded by 0B, 110C and 110D
The light flux of the Fourier transform pattern passes through the inside of 2. In this case, the light blocking plates 110A and 110B are respectively provided in the driving unit 11
The light shielding plates 110C and 110D can be independently moved in the X direction by 1A and 111B, and the light shielding plates 110C and 110D can be independently moved in the X direction by the driving units 111C and 111D, respectively. That is, the light shielding plates 110A to 110D are translationally driven through the driving units 111A to 111D, thereby setting the position and size of the rectangular opening 112 on the pupil plane to arbitrary positions and arbitrary sizes, respectively. be able to. The vertices of this rectangular opening 112 are denoted by A, B,
As C and D, the length of a pair of sides AB and CD parallel to the X axis is defined as ΔX, and the length of a pair of sides BC and DA parallel to the Y axis is defined as ΔY.

【0028】また、レンズ109と遮光板110A〜1
10Dとの間にハーフミラー113が設けられ、ハーフ
ミラー113で反射された光束が被検基板100の表面
のフーリエ変換パターンを形成する。このフーリエ変換
パターンの形成面に、フーリエ変換像モニター用の2次
元CCD等よりなる撮像素子(以下、「瞳面撮像素子」
と呼ぶ)114の撮像面が配置されている。瞳面撮像素
子114の撮像面は遮光板110A〜110Dと光学的
に等価な位置、即ちレンズ109の瞳面(フーリエ変換
面)上に設けられ、瞳面撮像素子114の撮像面はレン
ズ109の瞳径と同程度の大きさの像、即ち矩形の開口
112が形成されるX方向、Y方向の範囲と等価な範囲
の像を全て撮像できる大きさである。
Further, the lens 109 and the light blocking plates 110A-1
The half mirror 113 is provided between the half mirror 113 and 10D, and the light flux reflected by the half mirror 113 forms a Fourier transform pattern on the surface of the test substrate 100. On the surface on which the Fourier transform pattern is formed, an image pickup device (hereinafter referred to as "pupil plane image pickup device") including a two-dimensional CCD for a Fourier transform image monitor.
Image pickup surface 114. The image pickup surface of the pupil plane image pickup element 114 is provided at a position optically equivalent to the light shielding plates 110A to 110D, that is, on the pupil plane (Fourier transform plane) of the lens 109, and the image pickup plane of the pupil plane image pickup element 114 is the lens 109. The size is such that an image having a size similar to the pupil diameter, that is, an image in a range equivalent to the range in the X and Y directions in which the rectangular opening 112 is formed can be captured.

【0029】瞳面撮像素子114は被検基板100の表
面のフーリエ変換像を撮像して得られた撮像信号を、演
算部130に供給する。演算部130は、その撮像信号
より後述のように、そのフーリエ変換像中で照度が最も
小さくなるときの開口の位置及び大きさを求め、その開
口の位置及び大きさの情報を制御部131に供給する。
但し、その開口の大きさには所定の下限が設けられてい
る。制御部131は、駆動部111A〜111Dを介し
て遮光板110A〜110Dを並進駆動することによ
り、開口112の位置及び大きさを演算部130で決定
された位置及び大きさに設定する。
The pupil plane image pickup element 114 supplies an image pickup signal obtained by picking up a Fourier transform image of the surface of the substrate 100 to be inspected to the arithmetic section 130. As will be described later, the calculation unit 130 obtains the position and size of the opening when the illuminance becomes the smallest in the Fourier transform image, and the control unit 131 receives the information of the position and size of the opening, as described later. Supply.
However, a predetermined lower limit is set for the size of the opening. The control unit 131 translationally drives the light blocking plates 110A to 110D via the driving units 111A to 111D to set the position and size of the opening 112 to the position and size determined by the calculation unit 130.

【0030】そして、矩形の開口112を通過した光束
はレンズ115により逆フーリエ変換され、被検基板1
00の表面と共役な面上に欠陥の像を結像する。その被
検基板100の表面と共役な面上に、2次元CCD等よ
りなる観察用撮像素子(以下、「像面撮像素子」と呼
ぶ)116の撮像面が配置され、像面撮像素子116に
より欠陥の像が撮像される。なお、像面撮像素子116
の代わりに接眼レンズを配置して、欠陥の像を目視観察
できるようにしてもよい。
Then, the light flux passing through the rectangular aperture 112 is subjected to inverse Fourier transform by the lens 115, and the substrate 1
An image of the defect is formed on a plane conjugate with the surface of 00. An image pickup surface of an observation image pickup element (hereinafter, referred to as “image plane image pickup element”) 116 including a two-dimensional CCD or the like is arranged on a surface conjugate with the surface of the substrate 100 to be inspected. An image of the defect is taken. In addition, the image plane imaging device 116
Alternatively, an eyepiece lens may be provided so that the image of the defect can be visually observed.

【0031】次に、被検基板100の表面の欠陥検査を
行う場合の動作につき説明する。この場合、図5の瞳面
撮像素子114の撮像面には、被検基板100上のパタ
ーン101のフーリエ変換パターンである、図6に示す
周期的なフーリエ変換像117が形成される。瞳面撮像
素子114は、図6のフーリエ変換像117の全体を撮
像信号に変換する。
Next, the operation for inspecting the surface of the substrate 100 to be inspected for defects will be described. In this case, a periodic Fourier transform image 117 shown in FIG. 6, which is a Fourier transform pattern of the pattern 101 on the test substrate 100, is formed on the image pickup surface of the pupil plane image pickup element 114 of FIG. The pupil plane image sensor 114 converts the entire Fourier transform image 117 of FIG. 6 into an image pickup signal.

【0032】以下では、瞳面撮像素子114の撮像信号
から、演算部130において開口112内の単位面積当
りの光量(照度)を算出する方法、及び開口112の大
きさ、位置の最適制御方法について説明する。図6は、
瞳面撮像素子114で撮像されるフーリエ変換像117
の2次元的な画素構成を示し、図6においてフーリエ変
換像117はM行×N列の画素118から成るものとす
る。そして、任意のm行且つn列の位置にある画素の光
量データをI(m,n)で表す。
In the following, a method for calculating the amount of light (illuminance) per unit area in the opening 112 in the calculation unit 130 from the image pickup signal of the pupil plane image pickup device 114 and a method for optimally controlling the size and position of the opening 112 will be described. explain. Figure 6
Fourier transform image 117 imaged by the pupil plane image sensor 114
2 shows a two-dimensional pixel configuration of the Fourier transform image 117 in FIG. 6 and is composed of M rows × N columns of pixels 118. Then, the light amount data of the pixel at an arbitrary m row and n column position is represented by I (m, n).

【0033】この場合、n列から(n+i)列まで且つ
m行から(m+j)行までの画素から構成される矩形の
パターン119の位置及び大きさを、図5の矩形の開口
112の位置及び大きさに対応させ、その太い実線で示
すパターン119内の単位面積当たりの光量を求める。
そのパターン119内の光量の積分値IT は、添字aに
関する0からjまでの和をΣa 、添字bに関する0から
iまでの和をΣb として、次のようになる。
In this case, the position and size of the rectangular pattern 119 composed of pixels from the nth column to the (n + i) th column and from the mth row to the (m + j) th row are set to the position and the size of the rectangular opening 112 of FIG. The amount of light per unit area in the pattern 119 indicated by the thick solid line is calculated in correspondence with the size.
The integrated value I T of the light quantity in the pattern 119 is as follows, where Σ a is the sum from 0 to j regarding the subscript a and Σ b is the sum from 0 to i regarding the subscript b.

【0034】IT =Σa Σb I(m+a,n+b) 従って、各画素118の列方向の幅をΔp、行方向の幅
をΔqとすると、パターン119内での単位面積当たり
の光量f(i,j,m,n) は、画素上では次のようになる。 f(i,j,m,n)=IT/{(i+1)Δp・(j+1)Δq} ={Σa Σb I(m+a,n+b)}/{(i+1)Δp・(j+1)Δq} (1) 但し、矩形のパターン119は確実に全画素を含むフー
リエ変換像117の中に単一に存在するパターンでなけ
ればならないので、(1)式における0以上の整数i,
j,m,nは以下の条件を満足する必要がある。
[0034] I T = Σ a Σ b I (m + a, n + b) Accordingly, the width in the column direction of the pixels 118 Delta] p, and the width of the row direction and [Delta] q, per unit area within the pattern 119 The light quantity f (i, j, m, n) of the pixel is as follows on the pixel. f (i, j, m, n) = I T / {(i + 1) Δp · (j + 1) Δq} = {Σ a Σ b I (m + a, n + b)} / {(i +1) Δp · (j + 1) Δq} (1) However, the rectangular pattern 119 must surely be a single pattern in the Fourier transform image 117 including all pixels, so (1) An integer i greater than or equal to 0 in the formula,
j, m, and n need to satisfy the following conditions.

【0035】(n+i)≦N (2A) (m+j)≦M (2B) 実際の処理としては、被検基板100の表面に光ビーム
106を照射したとき得られるフーリエ変換像を瞳面撮
像素子122で撮像し、演算部130内の記憶部(メモ
リ)のM行×N列の番地に2次元画素データとして格納
する。次いで(2A)式、(2B)式の条件の下で、
(1)式の単位面積当りの光量f(i,j,m,n) が最小値と
なるときの整数i,j,m,nの値を求める。但し、整
数i及びjにはそれぞれ検出すべき欠陥の分解能に応じ
て定める下限値α及びβがある。
(N + i) ≦ N (2A) (m + j) ≦ M (2B) In actual processing, the Fourier transform image obtained when the surface of the substrate 100 to be inspected is irradiated with the light beam 106 is used as the pupil plane image pickup element 122. Then, the image is captured and stored as two-dimensional pixel data in the address of M rows × N columns of the storage unit (memory) in the arithmetic unit 130. Then, under the conditions of the expressions (2A) and (2B),
The values of the integers i, j, m, and n when the light quantity f (i, j, m, n) per unit area in the equation (1) becomes the minimum value are obtained. However, the integers i and j have lower limit values α and β determined according to the resolution of the defect to be detected, respectively.

【0036】このようにして整数i,j,m,nの値が
定められた後、図5の制御部131は、駆動部111A
〜111Dを介して遮光板110A〜110Dを並進駆
動して、矩形の開口112の位置及び大きさを整数i,
j,m,nの値に対応する状態に設定する。具体的に、
図6の矩形のパターン119の頂点AP,BP,CP,
DPをそれぞれ図5の矩形の開口112の頂点A,B,
C,Dに対応させ、更に遮光板110A〜110Dの配
置面でのフーリエ変換像の大きさと瞳面撮像素子114
の撮像面でのフーリエ変換像の大きさとが1:1(同倍
率)であるとする。このとき、瞳面撮像素子114の撮
像面でのパターン119の辺AP〜BP又は辺CP〜D
Pの方向(列方向)の画素のピッチはΔp、辺BP〜C
P又は辺DP〜APの方向(行方向)の画素のピッチは
Δqであるため、矩形の開口112のX方向の幅ΔX、
及びY方向の幅ΔYは次のようになる。
After the values of the integers i, j, m, and n are determined in this way, the control unit 131 of FIG.
Through 111D, the light shielding plates 110A to 110D are translationally driven to set the position and size of the rectangular opening 112 to an integer i,
Set to the state corresponding to the values of j, m, and n. Specifically,
The vertices AP, BP, CP of the rectangular pattern 119 of FIG.
DP is respectively the vertices A, B, and A of the rectangular opening 112 of FIG.
Corresponding to C and D, the size of the Fourier transform image on the arrangement surface of the light shielding plates 110A to 110D and the pupil plane image pickup element 114
It is assumed that the size of the Fourier transform image on the image pickup surface of 1 is 1: 1 (same magnification). At this time, sides AP to BP or sides CP to D of the pattern 119 on the image pickup surface of the pupil plane image pickup device 114.
Pixel pitch in the P direction (column direction) is Δp, sides BP to C
Since the pixel pitch in the direction of P or in the direction of the sides DP to AP (row direction) is Δq, the width ΔX of the rectangular opening 112 in the X direction,
And the width ΔY in the Y direction is as follows.

【0037】ΔX=(i+1)・Δp (3A) ΔY=(j+1)・Δq (3B) 且つ、図6の1行1列目の画素に対応する図5の遮光板
110A〜110Dの配置面上の位置から、X方向にn
・Δp、Y方向にm・Δqだけ移動した位置に矩形の開
口112が形成されるように駆動部111A〜111D
を介して遮光板110A〜110Dを移動させる。
ΔX = (i + 1) Δp (3A) ΔY = (j + 1) Δq (3B) and on the arrangement surface of the shading plates 110A to 110D of FIG. 5 corresponding to the pixels in the first row and first column of FIG. From the position n in the X direction
-Drive units 111A to 111D so that a rectangular opening 112 is formed at a position that is moved by Δp and m · Δq in the Y direction.
The light blocking plates 110A to 110D are moved via the.

【0038】この状態で像面撮像素子116からの撮像
信号を不図示のテレビモニターに供給して得られるモニ
ター画面での観察、又は前述した接眼レンズによる目視
観察を行うと、被検基板100上のパターン101から
の回折光を除去して欠陥のみの検査を行うことができ
る。次に、別の処理方法として、図5の矩形の開口11
2の大きさを示す幅ΔX及びΔYは、例えば3段階の組
み合わせ(ΔX1,ΔY1)、(ΔX2,ΔY2)、(ΔX 3
3)の中から選択するものとする。このためには、図5
の構成では、駆動部111A〜111Dの制御シーケン
スをそれら3段階の組み合わせの中の何れかの大きさに
のみ開口112の大きさを設定するように制限しておい
てもよいし、予め3種類の矩形の開口を用意しておい
て、切り換え又は交換可能な構成にしておいてもよい。
In this state, the image pickup from the image plane image pickup device 116 is performed.
A monitor obtained by supplying the signal to a TV monitor (not shown).
On the monitor screen or visually with the eyepieces mentioned above
When observed, from the pattern 101 on the substrate 100 to be inspected
Only the defects can be inspected by removing the diffracted light of
It Next, as another processing method, the rectangular opening 11 of FIG.
The widths ΔX and ΔY indicating the size of 2 are, for example, a set of three stages.
Matching (ΔX1, ΔY1), (ΔX2, ΔY2), (ΔX 3, Δ
Y3). To do this,
In the above configuration, the control sequence of the drive units 111A to 111D is
To the size of one of these three combinations
Please limit the size of the opening 112 only.
Or you can prepare three types of rectangular openings in advance.
Therefore, it may be configured to be switchable or replaceable.

【0039】この場合、(ΔX1,ΔY1)、(ΔX2,ΔY
2)、(ΔX3,ΔY3)の開口の大きさに対応して、図6の
瞳面撮像素子114上のパターン119の大きさを示す
整数i,jも3つの組み合わせである(i1,j1)、(i
2,j2)、(i3,j3)だけを考えればよいことになる。但
し、(ΔXk,ΔYk)と(ik,jk)とは(k=1〜3)、
ΔXk=(ik+1)・Δp、ΔYk=(jk+1)・Δq で
関係付けられる。この条件のもとで、(1)式が最小値
をとるときの整数i,jの組み合わせと、整数m,nの
値とを求めるようにすると、矩形の開口112の位置及
び大きさを計算するのに要する時間が短縮できる。
In this case, (ΔX 1 , ΔY 1 ), (ΔX 2 , ΔY)
2 ), corresponding to the size of the aperture of (ΔX 3 , ΔY 3 ), the integers i and j indicating the size of the pattern 119 on the pupil plane image sensor 114 of FIG. 6 are also three combinations (i 1 , j 1 ), (i
It is only necessary to consider ( 2 , j 2 ), (i 3 , j 3 ). However, (ΔX k , ΔY k ) and (i k , j k ) are (k = 1 to 3),
ΔX k = (i k +1) · Δp, are related by ΔY k = (j k +1) · Δq. Under this condition, if the combination of the integers i and j when the expression (1) takes the minimum value and the values of the integers m and n are obtained, the position and size of the rectangular opening 112 are calculated. The time required to do this can be shortened.

【0040】次に、本発明の第2実施例につき図7を参
照して説明する。この図7において、図5と同一の部材
には同一の符号を付してその詳細説明を省略する。図7
において、被検基板100の表面のレンズ109による
フーリエ変換面又はこの近傍の面上に、大きさの異なる
複数(図7では2種類)の矩形(円形等でも可)の開口
121A及び121Bを設けた遮光板120を配置す
る。遮光板120は駆動部122及び駆動部123によ
りそれぞれY方向及びX方向へ駆動自在に支持され、更
に駆動部123は矩形の開口121A及び121Bの切
り換え(光路中への出し入れ)動作も兼用して行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, the same members as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Figure 7
In the above, a plurality of (two types in FIG. 7) rectangular openings 121A and 121B having different sizes are provided on the Fourier transform surface of the lens 109 on the surface of the substrate 100 to be inspected or a surface in the vicinity thereof. The light shielding plate 120 is arranged. The light shielding plate 120 is supported by a drive unit 122 and a drive unit 123 so as to be freely driven in the Y direction and the X direction, respectively, and the drive unit 123 also serves to perform switching (moving in and out of the optical path) of the rectangular openings 121A and 121B. To do.

【0041】また、遮光板120とレンズ115との間
にハーフミラー124を設け、ハーフミラー124で反
射された光束を集光レンズ125を介して光電検出器1
26の受光面に集光する。光電検出器126としては、
シリコンフォトダイオードやフォトマルチプライア等が
使用され、矩形の開口121A又は121B(図7の状
態では開口121A)を通過した光量に比例する光量が
光電検出器126で光電変換され、光電検出器126の
光電信号が演算部132に供給されている。演算部13
2には、遮光板120から現在フーリエ変換パターン上
に設定されている開口121A又は121Bの情報も供
給され、演算部132は開口121A又は121Bを通
過する光の照度を算出して制御部133に供給する。制
御部133は駆動部122及び123を介して、開口1
21A又は121Bを通過する光束の照度が最も小さく
なるように、遮光板120の位置決めを行う。その他の
構成は図5と同様である。
Further, a half mirror 124 is provided between the light shielding plate 120 and the lens 115, and the luminous flux reflected by the half mirror 124 is passed through the condenser lens 125 to the photoelectric detector 1.
The light is condensed on the light receiving surface of 26. As the photoelectric detector 126,
A silicon photodiode, a photomultiplier, or the like is used, and the photoelectric detector 126 photoelectrically converts the amount of light that is proportional to the amount of light that has passed through the rectangular opening 121A or 121B (opening 121A in the state of FIG. 7). The photoelectric signal is supplied to the arithmetic unit 132. Calculation unit 13
2 is also supplied with the information of the aperture 121A or 121B currently set on the Fourier transform pattern from the light shielding plate 120, and the calculation unit 132 calculates the illuminance of the light passing through the aperture 121A or 121B and causes the control unit 133 to calculate the illuminance. Supply. The controller 133 controls the opening 1 via the drivers 122 and 123.
The light shielding plate 120 is positioned so that the illuminance of the light flux passing through 21A or 121B is minimized. Other configurations are the same as those in FIG.

【0042】図7で被検基板100の表面の欠陥検査を
行う場合の動作につき説明する。先ず、矩形の開口12
1Aがレンズ109を通過した光束(フーリエ変換パタ
ーン)中に入った状態で、駆動部122及び123を介
して遮光板120をほぼ瞳面上でX方向及びY方向に動
かして、光電検出器126の光電信号(受光光量に比例
する)が最小になるときの遮光板120のXY座標を求
め、制御部133の内部のメモリ等の記憶部にそのXY
座標とそのときの単位面積当りの光量のデータとを格納
しておく。次いで、駆動部123により矩形の開口12
1Bがフーリエ変換パターン中に入るように遮光板12
0を大きくX方向に移動させた後、開口121Aのとき
と全く同じ動作を繰り返し、制御部133の内部の記憶
部にデータを格納する。
The operation in the case of performing the defect inspection of the surface of the substrate 100 to be inspected will be described with reference to FIG. First, the rectangular opening 12
With 1A entering the light flux (Fourier transform pattern) that has passed through the lens 109, the light shielding plate 120 is moved in the X direction and the Y direction on the pupil plane through the driving units 122 and 123, and the photoelectric detector 126 is used. XY coordinates of the light shielding plate 120 when the photoelectric signal (in proportion to the amount of received light) is minimized, and the XY coordinates are stored in a storage unit such as a memory inside the control unit 133.
The coordinates and the data of the amount of light per unit area at that time are stored. Then, the rectangular opening 12 is formed by the driving unit 123.
Light-shielding plate 12 so that 1B is included in the Fourier transform pattern
After 0 is largely moved in the X direction, exactly the same operation as in the case of the opening 121A is repeated to store the data in the storage unit inside the control unit 133.

【0043】仮に、開口121Aと開口121Bとの面
積比が1:4である場合、演算部132では開口121
Aのときの光電検出器126の光電信号と、開口121
Bのときの光電検出器126の光電信号とをそれぞれ比
率が1:4の係数で除算したものが、単位面積当たりの
光量データとして求められる。従って、開口121A,
121Bのどちらが単位面積当たりの開口を透過する光
量が少ないかを判定し、照度が低い方のデータ(即ち遮
光板120のXY座標)を用いて、照度が低い方の開口
に切り換えるように遮光板120の位置を設定する。
If the area ratio between the openings 121A and 121B is 1: 4, the calculation unit 132 opens the openings 121.
The photoelectric signal of the photoelectric detector 126 at A and the opening 121
A value obtained by dividing the photoelectric signal of the photoelectric detector 126 in the case of B by a coefficient having a ratio of 1: 4 is obtained as light amount data per unit area. Therefore, the opening 121A,
121B determines which of the light amounts passing through the opening per unit area is small, and uses the data of the lower illuminance (that is, the XY coordinates of the light shielding plate 120) to switch to the opening of the lower illuminance. Set the position of 120.

【0044】なお、演算部133において、光電検出器
126の光電信号をそれぞれ開口面積比で定まる係数で
除算する代わりに、例えば矩形の開口121A,121
Bの切り換え動作と連動して、図8に示すように駆動部
128により光電検出器126の前面に配置されたフィ
ルター板127の透過率を切り換えるようにしてもよ
い。即ち、フィルター板127は互いに透過率の異なる
ガラス板129A及び129Bとを並列に組み合わせた
ものであり、矩形の開口121Aと121Bとの面積比
が1:4のとき、ガラス板129A及び129Bの透過
率をそれぞれ100%及び25%とする。そして、開口
121Aが光路中に入っているときはガラス板129A
が光電検出器126の直前に配され、開口121Bが光
路中に入っているときはガラス板129Bが光電検出器
126の直前に入るようにする。これにより、光電検出
器126の光電信号は、どちらの開口121A,121
Bを使用するときでもそのまま単位面積当たりの開口透
過光量を表すので、単純な数値比較だけで済むことにな
る。
In the arithmetic unit 133, instead of dividing the photoelectric signal of the photoelectric detector 126 by a coefficient determined by the aperture area ratio, for example, rectangular apertures 121A, 121.
In association with the switching operation of B, the transmittance of the filter plate 127 arranged in front of the photoelectric detector 126 may be switched by the driving unit 128 as shown in FIG. That is, the filter plate 127 is a combination of glass plates 129A and 129B having different transmittances in parallel, and when the area ratio of the rectangular openings 121A and 121B is 1: 4, the transmission of the glass plates 129A and 129B is reduced. The rates are 100% and 25%, respectively. When the opening 121A is in the optical path, the glass plate 129A
Is arranged immediately before the photoelectric detector 126, and the glass plate 129B is arranged immediately before the photoelectric detector 126 when the opening 121B is in the optical path. As a result, the photoelectric signal from the photoelectric detector 126 is transmitted to which of the openings 121A and 121A.
Even when B is used, the amount of light transmitted through the aperture per unit area is represented as it is, so that only a simple numerical comparison is required.

【0045】更にこの実施例を発展させると、図7の矩
形の開口121A及び121Bのそれぞれに直接図8の
ガラス板129A及び129Bの透過率と同じ透過率の
ガラス板(フィルター)を貼り付けて、即ち大きい開口
を通過する光量をその面積分だけ透過率の低いフィルタ
ーにより減光して光電検出器126で受光するようにし
てもよいことが分かる。この場合には、図7の演算部1
32を省くことができる。
When this embodiment is further developed, a glass plate (filter) having the same transmittance as that of the glass plates 129A and 129B of FIG. 8 is directly attached to each of the rectangular openings 121A and 121B of FIG. That is, it can be seen that the amount of light passing through the large aperture may be reduced by a filter having a low transmittance by that area and received by the photoelectric detector 126. In this case, the calculation unit 1 of FIG.
32 can be omitted.

【0046】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。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、フーリエ変換パターン
からの本来の周期的なパターンの光スポットを除去する
ための開口の大きさ及び位置を、開口を通過する光束の
照度を計測する照度計測手段の計測結果に応じて最適化
しているため、被検物の本来のパターンの密集度や形状
等の条件に依らずに、欠陥のみを検出することができる
利点がある。
According to the present invention, the illuminance measurement for measuring the illuminance of the light flux passing through the aperture, and the size and position of the aperture for removing the original periodic pattern light spot from the Fourier transform pattern. Since the optimization is performed according to the measurement result of the means, there is an advantage that only the defect can be detected without depending on the conditions such as the density and shape of the original pattern of the test object.

【0048】また、その照度計測手段が、フーリエ変換
パターンを撮像する撮像手段と、この撮像手段からの撮
像信号を画像処理して開口を通過する光束の照度を算出
する演算手段とを有する場合には、機械的な動作が少な
いため開口の最適化を高速に行うことができる。一方、
その照度計測手段が、その開口を通過した光束を光電変
換する光電変換手段と、その開口の面積とその光電変換
手段からの光電変換信号とよりその開口を通過する光束
の照度を求める演算手段とを有する場合には、実際の照
度を正確に計測できる。
When the illuminance measuring means has an image pickup means for picking up a Fourier transform pattern and an arithmetic means for image-processing the image pickup signal from the image pickup means to calculate the illuminance of the light flux passing through the aperture. Since the number of mechanical operations is small, the aperture can be optimized at high speed. on the other hand,
The illuminance measuring means, photoelectric conversion means for photoelectrically converting the light flux passing through the opening, and an operation means for obtaining the illuminance of the light flux passing through the opening based on the area of the opening and the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion means. When it has, the actual illuminance can be accurately measured.

【0049】また、その開口の大きさが予め設定された
複数の面積から選ばれた面積に設定される場合には、近
似的ではあるが、より高速に開口の最適化を行うことが
できる。
Further, when the size of the opening is set to an area selected from a plurality of areas set in advance, the opening can be optimized at a higher speed, although it is approximate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の欠陥の検出原理の説明に供する斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view for explaining the principle of defect detection of the present invention.

【図2】本発明の欠陥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。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a defect detection principle of the present invention, and is a perspective view showing a case where a light shielding plate having an opening is arranged on a pupil plane P1.

【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6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。
3A is a front view showing a positional relationship between an aperture 16 and a Fourier transform image 13F on the pupil plane P1, and FIG. 3B is a diagram showing a case where the positional relationship between the aperture 16 and the Fourier transform image 13F is changed. 5 is a waveform diagram showing an example of a change in photoelectric conversion signal S of the light receiver 15 of FIG.

【図4】本発明の欠陥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。
FIG. 4 is an explanatory view of a defect detection principle of the present invention, and is a perspective view showing a case where the incident vector of the light beam L on the surface to be inspected changes.

【図5】本発明の第1実施例の欠陥検査装置の構成を示
す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図6】第1実施例の撮像素子114の撮像データの処
理方法の説明に供する図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of processing image pickup data of the image pickup device 114 according to the first embodiment.

【図7】本発明の第2実施例の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.

【図8】第2実施例の変形例の要部を示す斜視図であ
る。
FIG. 8 is a perspective view showing a main part of a modified example of the second embodiment.

【図9】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a conventional defect inspection apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 被検基板 101 パターン 102 XYステージ 107 受光レンズ 108 視野絞り 109 フーリエ変換用のレンズ 110A〜110D 遮光板 111A〜111D 駆動部 112 開口 113 ハーフミラー 114 瞳面撮像素子 115 逆フーリエ変換用のレンズ 116 像面撮像素子 126 光電検出器 100 substrate to be inspected 101 pattern 102 XY stage 107 light receiving lens 108 field stop 109 lens for Fourier transform 110A to 110D light blocking plate 111A to 111D drive unit 112 aperture 113 half mirror 114 pupil surface image sensor 115 lens for inverse Fourier transform 116 image Area image sensor 126 Photoelectric detector

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、 前記被検物からの光をフーリエ変換する第1変換光学系
と、 前記第1変換光学系による前記被検物のフーリエ変換面
上で、前記被検物のフーリエ変換パターンとの相対位置
関係が可変で且つ面積が可変の開口を設定する開口設定
手段と、 前記開口を通過する光束の単位面積当りの光量を求める
照度計測手段と、 前記開口の面積が検出対象とする最小の欠陥から決定さ
れる所定の最小面積以上であるという条件下で、前記開
口を通過する光束の単位面積当りの光量が最小になるよ
うに、前記開口設定手段を介して前記開口と前記フーリ
エ変換パターンとの相対位置関係及び前記開口の面積を
設定する制御手段と、 前記開口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第2変換光学系と、 前記被検物の共役像を観察する観察手段と、を有するこ
とを特徴とする欠陥検査装置。
1. A light irradiating means for irradiating a test object with inspection light, and a condensing optical system for condensing light from the test object. In a device for inspecting a defect of an inspection object, a first conversion optical system for Fourier-transforming light from the inspection object, and the inspection object on the Fourier transform surface of the inspection object by the first conversion optical system. Of the Fourier transform pattern of the relative positional relationship is variable, the aperture setting means for setting the aperture of the variable area, the illuminance measuring means for obtaining the light amount per unit area of the light flux passing through the opening, the area of the opening Under the condition that it is equal to or larger than a predetermined minimum area determined from the smallest defect to be detected, the light amount per unit area of the light flux passing through the opening is minimized through the opening setting means. Relative between the aperture and the Fourier transform pattern Control means for setting the positional relationship and the area of the aperture, a second conversion optical system for forming a conjugate image of the subject by performing an inverse Fourier transform on the light passing through the aperture, and a conjugate of the subject A defect inspection apparatus comprising: an observation means for observing an image.
【請求項2】 前記照度計測手段は、前記被検物のフー
リエ変換パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手段か
らの撮像信号を処理して前記開口と前記フーリエ変換パ
ターンとの相対位置関係及び前記開口の面積を変化させ
た場合毎に、それぞれ前記開口を通過する光束の単位面
積当りの光量を算出する演算手段とを有することを特徴
とする請求項1記載の欠陥検査装置。
2. The illuminance measuring means, an image pickup means for picking up a Fourier transform pattern of the object to be examined, and a relative positional relationship between the aperture and the Fourier transform pattern by processing an image pickup signal from the image pickup means. 2. The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a calculation unit that calculates a light amount per unit area of a light flux that passes through each of the openings when the area of the opening is changed.
【請求項3】 前記照度計測手段は、前記開口を通過し
た光束を光電変換する光電変換手段と、前記開口設定手
段により設定される開口の面積と前記光電変換手段から
の光電変換信号とより前記開口を通過する光束の単位面
積当りの光量を求める演算手段と、を有することを特徴
とする請求項1記載の欠陥検査装置。
3. The illuminance measuring means uses the photoelectric conversion means for photoelectrically converting the light flux passing through the opening, the area of the opening set by the opening setting means, and the photoelectric conversion signal from the photoelectric conversion means. 2. The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising a calculation unit that obtains a light amount per unit area of a light flux passing through the opening.
【請求項4】 前記開口設定手段は、予め設定された複
数の面積から選ばれた面積に前記開口の面積を設定し、 前記制御手段は、前記予め設定された複数の面積内で前
記開口を通過する光束の単位面積当りの光量が最小にな
るときの面積に前記開口の面積を設定することを特徴と
する請求項1、2、又は3記載の欠陥検査装置。
4. The opening setting means sets the area of the opening to an area selected from a plurality of preset areas, and the control means sets the opening within the plurality of preset areas. The defect inspection apparatus according to claim 1, 2, or 3, wherein the area of the opening is set to an area at which a light amount per unit area of a passing light flux is minimized.
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