JPS6023689Y2 - 微小凹凸の検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、塵埃や異物等の微小凹凸物体及び凹凸で形成
されるパターンの欠陥を検出する装置に関するものであ
る。

塵埃や異物等の微小な凹凸物体の検出には、従来より、
試料に照射された光が異物によって乱反射した乱反射光
を、試料の上方に配置された多数の受光素子によって受
光するようにしたものが提案されている。

しかし、このような装置においては、乱反射光を有効に
受光するために多数の受光素子が必要になり、構成が複
雑になる。

また、いくら多くの受光素子を配置しても、乱反射光の
一部は捕促されない。

さらに、多数の受光素子の各々が受光する光が少ないた
め、受光素子の出力が小さくなる。

このため、微小（試料に照射される光の径より小さい）
な異物が検出されないことがあり、検出装置として十分
な機能を果さない欠点がある。

このような欠点を補うために、試料の検査面側に、試料
に照射する光の光路を囲むように楕円球鏡を配置し、か
つ、試料の裏面側に受光素子を配置したものが提案され
ている。

このような装置においては、試料上の異物によって乱反
射された乱反射光は、楕円球鏡によって反射され受光素
子に集められ、異物を確実に検出することができる。

しかし、試料の周囲に反射光を通過させる通路を形成し
なければならないため、検査し得る試料の大きさが制限
される欠点がある。

さらに、試料の検査面側に、試料に照射される光の光路
を囲むように、回転放物面鏡を設け、この回転放物面鏡
の手前に光の光路を形反した反射鏡を設け、検査面に照
射され、異物によって乱反射された反射光を、回転放物
面鏡で略平行光にして照射側に反射腰反射鏡で反射した
のち、フィルタを通して受光素子で受光するようにした
ものが提案されている。

しかし、回転放物面鏡で反射された反射光が完全な平行
光でないために、検査面から受光素子の受光面までの距
離が長くなると、光が拡散し、受光素子に到達する光が
少くなり、感度が低下するため、微小な異物の検出がで
きない欠点がある。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、試
料の検査面上の微小な凹凸からの乱反射光の強度を高め
ると共にこの少ない乱反射光を有効に集め、精度よく、
しかも能率よく微小な凹凸の存否を検出できるようにし
た微小凹凸の検査装置を提供するにある。

即ち本考案は、上記目的を遠戚するために、レーザ発振
器と、該レーザ発振器から出力されるレーザ光の光径を
拡げるビームエキスパンダと、該ビームエキスパンダで
拡げられたレーザ光を反射して走査される回転多面鏡と
、該回転多面鏡で走査されたレーザ光を集光するレンズ
と、試料の検査面に近接させて設置され、且つ上記レン
ズで集光して拡げられたレーザ光を上記試料の検査面に
集光させる対物レンズと、上記試料の検査面に近接させ
て設置され、且つ上記対物レンズで集光されたレーザ光
が試料上の塵埃、異物、微小凹凸等ぜ乱反射して得られ
る乱反射光をレーザ光入射側に向けて反射する回転放物
面鏡と、上記対物レンズの光軸に対して左右対称に反射
面を形成し、上記対物レンズの上方に設置され、上記回
転放物面鏡からの反射光を左右方向に分岐反射する分岐
鏡と、該分岐鏡に近接して左右に配置され、分岐鏡の左
右の対称面で各々左右に反射された反射光の各々を集光
する一対の集光レンズと、各集光レンズの焦点位置に配
置され、且つ集光レンズによって集光された反射光を受
光する一対の受光素子と、上記試料を載置してＸ方向及
びＹ方向に移動する試料台とを具備したことを特徴とす
る微小凹凸の検出装置であり、上記対物レンズを試料に
接近させたことによりこの対物レンズの焦点距離が短く
なり、レーザ光を微小スポットにすることができてエネ
ルギ密度を高め、微小凹凸等からの散乱光の強度を高め
ることができ、更に、高速化をはかるため、上記回転多
面鏡で走査し、その結果レーザ光の集光点が回転放物面
鏡の焦点かられずか走査されて移動し、回転放物面鏡か
ら反射してくる光が平行でなくなっても、分岐鏡の反射
面を左右対称に猛威したので分岐鏡と回転放物面鏡の距
離を左右対称で且つ近接できるので分岐鏡は有効にとり
込み、集光レンズの各々で受光素子に集め、高感度で、
しかも能率よく微小凹凸等を検出できるようにしたもの
である。

以下、本考案の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図ないし第５図は本考案の一実施例を示すもので、
同図において、１１は試料６に近接するように、かつ対
物レンズ５を囲むようにして配置される円形の放物面鏡
で、対物レンズ５の焦点１２に凹凸物がある場合に生ず
る反射光を略平行光束１３としてレーザ光の入射側に反
射させるものである。

１４は該反射光１３の通過位置に設置され、中央に試料
へのレーザ光２を通す孔１５を有し、レーザ光の走査方
向に反射光を分岐するように左右に反射面１６．１７を
形成した分岐鏡である。

１８．１９はそれぞれ反射面１６．１７によって反射さ
れた反射光を集光するレンズ、２０゜２１はそれぞれレ
ンズ１８．１９の焦点位置に設けた受光素子である。

このような構成においては、乱反射光はレーザ光の入射
側に反射されるから、試料６がいかに大きいものであっ
ても放射面鏡１１は大形のものとする必要がない。

はぼ机の形をなす台２３上にはレーザ発振器２４と、レ
ーザ発振器から出たレーザ光を太いレーザ光にするビー
ムエキスパンダ２５と、ビームエキスパンダ２５から出
たレーザ光から断面円形のレーザ光を得る孔を有する板
２６と、周囲に多数の反射鏡２８を有しモータ２７で回
転されることによって板２６から出た光をＸ方向に振ら
せるための回転多面鏡２９と、回転反射鏡で反射された
レーザ光を受けるハーフミラ−３０と、ハーフミラ−３
０の裏面に設置した２個の同期検出用受光素子３１が取
り付けられ、ハーフミラ−３０で反射されるレーザ光は
台２３に開けた穴３２から下方に照射されるようになっ
ている。

一方、台２３の下方には、基板３３と、該基板上にＸ方
向に移動可能に取り付けられたＸ方向移動板３４と、該
Ｘ方向移動板を駆動するパルスモータ３４を含むＸ方向
駆動装置３５と、Ｘ方向移動板３４上にＹ方向に移動可
能に取り付けられたＹ方向移動板３６と、該Ｙ方向移動
板３６を駆動するモータ３７を含むＹ方向駆動装置３８
−とからなる可動の試料台が設置され、試料としてのホ
トマスク３９が試料を載せるテーブルとしてのＹ方向移
動板３６上にｉｔされている。

ホトマスク３９の上部には第３図で示した放物面鏡１１
．分岐鎖１４、集光レンズ１８，１９、受光素子２０．
２１が設置される。

また、この装置は、試料の表面を観察する装置が付設さ
れている。

すなわち、試料へのレーザ光の光路の途中にハーフミラ
−４０が設置され、光源４１からの光を試料に照射し、
その反射光をハーフミラ−４０を通過させ、さらにハー
フミラ−を有する装置４２でその反射光を横方向に取り
出して試料面を観察するようにしている。

この構成において、レーザ光は、回転多面鏡２９を回転
させることによりホトマスク３９の表面にＸ方向に揺動
しつつ照射される。

一方、第２図に示すように、Ｘ方向駆動装置３５とＹ方
向駆動装置３８を下記のように駆動することにより、ホ
トマスク３９の全面にわたって順次レーザ光が照射され
、異物等の検出がなされる。

すなわち、ます、Ｘ方向駆動装置３５を停止させておい
てＹ方向駆動装置３８を駆動することにより、Ｙ方向移
動板３６をＹ方向に移動させる。

ところが試料へ照射されるレーザは揺動しているから、
ホトマスク３９上のレーザ光の照射軌跡は第２図イのよ
うになる。

Ｙ方向の所定距離だけＹ方向移動板３６を移動させた後
、Ｘ方向駆動装置３５を一時的に駆動して所定距離（照
射ビームの揺動幅程度）だけＸ方向移動板３４をＸ方向
に移動させ、かつ今度はＹ方向移動板３６を前記と逆方
向に移動させる。

これによって第２図口に示すようにホトマスク上にレー
ザ光が照射される。

このような動作をくりかえすことにより、ホトマスク上
の凹凸の検出がなされるのである。

第５図は試料上に異物７がある場合の受光素子２０．２
１の総合した出力を示す図である。

レーザ光の揺動により、異物７の右方斜面にレーザ光が
あたる時点では、主として右方向に位置する受光素子２
１に乱反射光が受光され、受光素子出力４３が得られる
。

一方異物７の左方斜面にレーザ光があたる時点では、主
として左方向に位置する受光素子２０に乱反射光が受光
され、受光素子出力４４が得られる。

従って乱反射光がむだに拡散することがないのでホトマ
スク上の異物等の微小凹凸物体を検出することができる
。

なお、本考案は、塵埃異物等の検出のみならず、例えば
ウェハ等の凹凸パターンの検査が可能であるとは上記説
明から容易に理解しうろことである。

以上説明したように、本考案においては、乱反射光を入
射側に反射させる放物面鏡と、その反射光を左右に分岐
させる分岐鎖と、分岐鎖からの反射光を受光する受光素
子とを備え、試料上の凹凸を検出するようにしたので、
受光素子からの乱反射光が有効に受光素子に集められ、
受光素子で大きな光量が受光されることとなるので、た
とえ乱反射光が微弱であるような場合であっても凹凸を
検出することが可能となった。

また受光素子の数も多くする必要がない。

さらに試料の大きさによって検査が実際上不可能となる
ことはなく例えばホトマスク上の塵埃、異物及び凹凸を
有するパターンの検査、ウェハ等の凹凸パターンの検査
が可能となった。

このことにより、従来、目視で検査されていたホトマス
クやウェハの検査時間が大幅に短縮された。

例えばホトマスクの場合、１枚当りの検査に３時間かか
つていたが、これが３０分に短縮された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による検出装置の斜視図、第２図は検出
装置における試料上のレーザ光の走査を説明する図、第
３図は本考案の要部を示す構成国、第４図は第３図のＡ
−Ａ断面図、第５図は試料上に異物がある場合の受光素
子の出力を示す図である。 ６・・・・・・試料、７・・・・・・異物、１１・・・
・・・放物面鏡、１４・・・・・・分岐鎖、１８．１９
・・・・・・集光レンズ、２０．２１・・・・・・受光
素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レーザ発振器と、該レーザ発振器から出力されるレーザ
   光の光径を拡げるビームエキスパンダと、該ビームエキ
   スパンダで拡げられたレーザ光を反射して走査させる回
   転多面鏡と、該回転多面鏡で走査されたレーザ光を集光
   するレンズと、試料の検査面に近接させて設置され、且
   つ上記レンズで集光して拡げられたレーザ光を上記試料
   の検査面に集光させる対物レンズと、上記試料の検査面
   に近接させて設置され、且つ上記対物レンズで集光され
   たレーザ光が試料上の塵埃、異物、微小凹凸等で乱反射
   して得られる乱反射光をレーザ光入射側に向けて反射す
   る回転放物面鏡と、上記対物レンズの光軸に対して左右
   対称に反射面を形成し、上記対物レンズの上方に設置さ
   れ、上記回転放物面鏡からの反射光を左右方向に分岐反
   射する分岐鏡と、該分岐鏡に近接して左右に配置され、
   分岐鏡の左右の対称面で各々左右に反射された反射光の
   各々を集光する一対の集光レンズと、各集光レンズの焦
   点位置付近に配置され、且つ集光レンズによって集光さ
   れた反射光を受光する一対の受光素子と、上記試料を載
   置してＸ方向及びＹ方向に移動する試料台とを具備した
   ことを特徴とする微小凹凸の検出装置。