JPS6182147A - 表面検査方法及び装置 - Google Patents
表面検査方法及び装置Info
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- JPS6182147A JPS6182147A JP60006046A JP604685A JPS6182147A JP S6182147 A JPS6182147 A JP S6182147A JP 60006046 A JP60006046 A JP 60006046A JP 604685 A JP604685 A JP 604685A JP S6182147 A JPS6182147 A JP S6182147A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、表面検査方法及び装置に関し、好適にはフ
ォトリソグラフィックマスク及び半導体ウェーハの欠陥
を検査するための方法及び装置に関するものである。
ォトリソグラフィックマスク及び半導体ウェーハの欠陥
を検査するための方法及び装置に関するものである。
現在、例えばフォトリソグラフィックマスク、光学表面
、あるいは磨かれたウェーハ表面の検査などの多くの製
造工程において、それらの表面のサブミクロン程度の直
径をもつ欠陥を検査することの必要性が高まっている。
、あるいは磨かれたウェーハ表面の検査などの多くの製
造工程において、それらの表面のサブミクロン程度の直
径をもつ欠陥を検査することの必要性が高まっている。
検査装置で特に要求が増大しているのはフォトリソグラ
フィックマスクに関連するものである。
フィックマスクに関連するものである。
というのはマスク自体の正規な形状（例えば導電線の幅
及び間隔）が１μｍ乃至はそれ以下だからである。例え
ばマスクにより解像される最小の構造が１．５μｍであ
るなら、０．５μｍ乃至はそれ以上の直径のマスクの欠
陥が見出されなくてはならない。また、マスクにより解
像される最小の構造が０．７５μｍであるなら、それに
応じて検査の限界は０．２５μｍまで高められる。フォ
トリソグラフィック処理の間の高い歩留りを保証するた
めには、塵粒子などにより新たな欠陥が形成される虞れ
があるので、すべてのマスクを上記した程度の大きさの
欠陥について定期的に検査する必要がめる。
及び間隔）が１μｍ乃至はそれ以下だからである。例え
ばマスクにより解像される最小の構造が１．５μｍであ
るなら、０．５μｍ乃至はそれ以上の直径のマスクの欠
陥が見出されなくてはならない。また、マスクにより解
像される最小の構造が０．７５μｍであるなら、それに
応じて検査の限界は０．２５μｍまで高められる。フォ
トリソグラフィック処理の間の高い歩留りを保証するた
めには、塵粒子などにより新たな欠陥が形成される虞れ
があるので、すべてのマスクを上記した程度の大きさの
欠陥について定期的に検査する必要がめる。
ところが、もしマスク層の数ｍ上に塵やその他の汚れを
防止するための透明な保護フォイル（いわゆるペリクル
（ｐｅｔ Ｉ １ｃｌｅ））が配置されているなら、既
に検査されたそのマスク層の新たな欠陥の像が見逃され
てしまう虞れがある。そこで、高解像度の光学システム
での影像化においては、塵粒子の影像が妨げにならない
ように、保護フォイルは光学システムのきわめて狭い焦
点深度領域からは外されることになる。しかしながら、
このように保護されたマスクは、保護フォイルがあるに
も拘らず実際のマスク平面上にあられれた欠陥粒子につ
き、必要な解像度で最早検査することはできない。そし
て、サブミクロン程度の長さで高い解像度を得ようとす
ると、焦点の長さがマスクと保護フォイルの間の距離よ
シも小さいようなきわめて大きい口径をもつ、例えば暗
視野（ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ）顕微鏡などの、検査用の
光学システムが必要であ゛る。さらに、きわめて微小な
構造をもつ最近の７オトリソグラフイツクマスクにおい
ては、正規のパターンと欠陥粒子とを識別することがま
すます困難になりつつある。従って、そのようなマスク
を視野検査する場合、欠陥はしばしば見逃され勝ちであ
り、それはまたきわめて時間を浪費し眼に酷な作業であ
る。
防止するための透明な保護フォイル（いわゆるペリクル
（ｐｅｔ Ｉ １ｃｌｅ））が配置されているなら、既
に検査されたそのマスク層の新たな欠陥の像が見逃され
てしまう虞れがある。そこで、高解像度の光学システム
での影像化においては、塵粒子の影像が妨げにならない
ように、保護フォイルは光学システムのきわめて狭い焦
点深度領域からは外されることになる。しかしながら、
このように保護されたマスクは、保護フォイルがあるに
も拘らず実際のマスク平面上にあられれた欠陥粒子につ
き、必要な解像度で最早検査することはできない。そし
て、サブミクロン程度の長さで高い解像度を得ようとす
ると、焦点の長さがマスクと保護フォイルの間の距離よ
シも小さいようなきわめて大きい口径をもつ、例えば暗
視野（ｄａｒｋ−ｆｉｅｌｄ）顕微鏡などの、検査用の
光学システムが必要であ゛る。さらに、きわめて微小な
構造をもつ最近の７オトリソグラフイツクマスクにおい
ては、正規のパターンと欠陥粒子とを識別することがま
すます困難になりつつある。従って、そのようなマスク
を視野検査する場合、欠陥はしばしば見逃され勝ちであ
り、それはまたきわめて時間を浪費し眼に酷な作業であ
る。
上述した理由により、従来知られているフォトリソグラ
フィックマスクの検査装置は保護フォイルを装着したマ
スク上で直径がほぼ３μよりも大きい欠陥しか検出でき
ない（保護フォイルを装着していないマスクでは、０．
５μｍまでの粒子が検出可能である）のみである。その
ような周知の装置として次のものがある： （１）検査されるマスクが、基準マスクと同時に走査さ
れるような光学的な差をとる装置。
フィックマスクの検査装置は保護フォイルを装着したマ
スク上で直径がほぼ３μよりも大きい欠陥しか検出でき
ない（保護フォイルを装着していないマスクでは、０．
５μｍまでの粒子が検出可能である）のみである。その
ような周知の装置として次のものがある： （１）検査されるマスクが、基準マスクと同時に走査さ
れるような光学的な差をとる装置。
（１１）検査されるマスクの影像がディジタル影像に変
換され、その変換されたディジタル影像が予め記憶され
たディジタル影像と比較されるか、影像処理方法を用い
て解析されるかのどちらかであるような影像処理を行う
ことのできる装置。
換され、その変換されたディジタル影像が予め記憶され
たディジタル影像と比較されるか、影像処理方法を用い
て解析されるかのどちらかであるような影像処理を行う
ことのできる装置。
この発明の目的は、特にフォトリングラフインクマスク
に適用可能であり、サブミクロン程度の大きさの欠陥を
確実に見出すことのできる検査装置を提供することにあ
る。
に適用可能であり、サブミクロン程度の大きさの欠陥を
確実に見出すことのできる検査装置を提供することにあ
る。
この発明の他の目的は、検査処理を迅速に行うことがで
き、且つその処理を自動的に実行できる検査装置を提供
することにある。
き、且つその処理を自動的に実行できる検査装置を提供
することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の基本的な着想は、検査すべき表面を異なる２
つのタイプの照明のもとで観察し、こうして得られた２
つの影像を比較することにある。
つのタイプの照明のもとで観察し、こうして得られた２
つの影像を比較することにある。
表面上の欠陥の、例えば分散特性などの光学的性質は正
規のマスク構造の光学的性質とは異なるので、この比較
により欠陥を明確に識別することができる。透明体に対
する好ましいタイプの照明として、マスクの正常な構造
（例えば端部）が強調されるような暗視野反射が一方で
は使用され、また他方では、欠陥が強調されるような暗
視野透過が使用される。その２つのタイプの照明の差異
を明確化するために、マスクは順次（精密な調整装置つ
きの）テレビカメラによって記録され、その記録された
影像はあとでディジタル処理される。
規のマスク構造の光学的性質とは異なるので、この比較
により欠陥を明確に識別することができる。透明体に対
する好ましいタイプの照明として、マスクの正常な構造
（例えば端部）が強調されるような暗視野反射が一方で
は使用され、また他方では、欠陥が強調されるような暗
視野透過が使用される。その２つのタイプの照明の差異
を明確化するために、マスクは順次（精密な調整装置つ
きの）テレビカメラによって記録され、その記録された
影像はあとでディジタル処理される。
また別の実施例では、反射と透過により任意の点で形成
された暗視野信号が同時に記録され、それらは電子回路
で評価される。反射面を有する不透明な物体に対しては
、角度を異ならせた条件で暗視野反射の記録が行なわれ
る。
された暗視野信号が同時に記録され、それらは電子回路
で評価される。反射面を有する不透明な物体に対しては
、角度を異ならせた条件で暗視野反射の記録が行なわれ
る。
本発明に係る装置は比較的短い処理時間で自動的に検査
を行うことができる。レーザー走査を行う場合は、保護
フォイルを装置したマスクに対しても約０．３μｍの欠
陥を解像することができる。
を行うことができる。レーザー走査を行う場合は、保護
フォイルを装置したマスクに対しても約０．３μｍの欠
陥を解像することができる。
第１図は、フォトリングラフインクマスクの光学検査装
置のビーム経路をあられす図である。第１図には、例え
ばクロムからなる不透明なパターンを上面に付着した透
明な基板保持体２と、マスクの上方散開の距離にリング
５によって支持された保護フォイル４とが示されている
。現在使用されているマスクにおいては、クロムのパタ
ーン３の特徴的な最小の長さは１．５μｍｌ＝るいはそ
れ以下である。そのようなマスクについては、好適な照
明手段として選定された暗視野反射照明装置を用いれば
視覚的に最もよく検査される。このため光ビーム６によ
って散乱されマスク表面上の斜め方向に入射する光は顕
微鏡の対物レンズ７中に集められる。対物レンズ７が明
確に像を結ぶための基板２からの最小作用距離ｄは、保
護フォイル４に対応してリング５の高さにより決定され
る。リング５の高さはふつう数ｍである。しかし、もし
作用距離ｄが大きい（従って対物し／ズ７の焦点距離が
長い）ならば、その結果レンズの口径（ＮＡ’） ＝ｓ
ｉｎαは比較的小さくなシ、これはすなわち対物レンズ
７の影像の解像度を限定してしまう。
置のビーム経路をあられす図である。第１図には、例え
ばクロムからなる不透明なパターンを上面に付着した透
明な基板保持体２と、マスクの上方散開の距離にリング
５によって支持された保護フォイル４とが示されている
。現在使用されているマスクにおいては、クロムのパタ
ーン３の特徴的な最小の長さは１．５μｍｌ＝るいはそ
れ以下である。そのようなマスクについては、好適な照
明手段として選定された暗視野反射照明装置を用いれば
視覚的に最もよく検査される。このため光ビーム６によ
って散乱されマスク表面上の斜め方向に入射する光は顕
微鏡の対物レンズ７中に集められる。対物レンズ７が明
確に像を結ぶための基板２からの最小作用距離ｄは、保
護フォイル４に対応してリング５の高さにより決定され
る。リング５の高さはふつう数ｍである。しかし、もし
作用距離ｄが大きい（従って対物し／ズ７の焦点距離が
長い）ならば、その結果レンズの口径（ＮＡ’） ＝ｓ
ｉｎαは比較的小さくなシ、これはすなわち対物レンズ
７の影像の解像度を限定してしまう。
すなわち、いわゆるレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）の定
義によって決定される解像可能な２点間のΔＸは次のよ
うになる： 他方、約０．３μｍの直径をもつ欠陥粒子の解像に十分
な口径には約１ｍかそれ以下の作用距離が必要であろう
。
義によって決定される解像可能な２点間のΔＸは次のよ
うになる： 他方、約０．３μｍの直径をもつ欠陥粒子の解像に十分
な口径には約１ｍかそれ以下の作用距離が必要であろう
。
第２Ａ図は、比較的小さい倍率における、上述した暗視
野反射照明によるフォトリソグラフィックマスクの写真
である。この種の照明によれば、正規なマスク構造の、
特にその端部は明確にあられれるけれども、（点状の）
欠陥は検出するのが困難である。
野反射照明によるフォトリソグラフィックマスクの写真
である。この種の照明によれば、正規なマスク構造の、
特にその端部は明確にあられれるけれども、（点状の）
欠陥は検出するのが困難である。
第１図において、ガラスプレート２の下方にはいわゆる
暗視野透過照明である、第２の種類のビーム経路が図示
されている。対物し／ズ８は、ガラスプレート２上の分
散部材によって分散されガラスプレート２自身を透過す
る光を集める。しかしながら、照明に使用される（ビー
ム６に対応する）光は、対物レンズ８の傍を通シすぎる
。
暗視野透過照明である、第２の種類のビーム経路が図示
されている。対物し／ズ８は、ガラスプレート２上の分
散部材によって分散されガラスプレート２自身を透過す
る光を集める。しかしながら、照明に使用される（ビー
ム６に対応する）光は、対物レンズ８の傍を通シすぎる
。
ここでもし、第２Ａ図に示したものと同一のマスクが暗
視野透過照明装置を用いて記録されたならば、その結果
は、正規のマスク構造は第２Ａ図よシもやや弱められて
いるけれどもマスクの欠陥がきわめて明るい点としてあ
られれる第２Ｂ図となる。第２Ｂ図の記録は第２Ａ図と
同一の倍率（〜５００）且つ第２Ａ図よりも少しだけ大
きい口径のレンズを用いてなされたものである。
視野透過照明装置を用いて記録されたならば、その結果
は、正規のマスク構造は第２Ａ図よシもやや弱められて
いるけれどもマスクの欠陥がきわめて明るい点としてあ
られれる第２Ｂ図となる。第２Ｂ図の記録は第２Ａ図と
同一の倍率（〜５００）且つ第２Ａ図よりも少しだけ大
きい口径のレンズを用いてなされたものである。
第２Ａ図と第２Ｂ図の記録の間の明白な相違は一方が端
面における光学的分散であるのに対し、他方が小さな粒
子における光学的分散である、ということによる。後者
の場合、暗視野透過光が照射される粒子の大きさの関数
として明確な前方散乱（いわゆるミー（Ｍｉｅ）散乱）
があられれる。
面における光学的分散であるのに対し、他方が小さな粒
子における光学的分散である、ということによる。後者
の場合、暗視野透過光が照射される粒子の大きさの関数
として明確な前方散乱（いわゆるミー（Ｍｉｅ）散乱）
があられれる。
さまざまな散乱中心を自動的に評価し、結果として正規
のマスク構造と欠陥の間を差異を明確化するために、暗
視野反射と暗視野透過の記録の差かもとめられる。この
差をもとめた結果大きな局所的な差異があられれていれ
ば、これは欠陥粒子が存在することを意味する。この差
異の大きさにより、欠陥のおおよそのサイズをもとめる
ことができる（というのは、小さな粒子の散乱特性はそ
の粒子のサイズに依存するからである）。
のマスク構造と欠陥の間を差異を明確化するために、暗
視野反射と暗視野透過の記録の差かもとめられる。この
差をもとめた結果大きな局所的な差異があられれていれ
ば、これは欠陥粒子が存在することを意味する。この差
異の大きさにより、欠陥のおおよそのサイズをもとめる
ことができる（というのは、小さな粒子の散乱特性はそ
の粒子のサイズに依存するからである）。
ここに提示された比較を行うためＫ、２つの映像の間の
差異を検出するための装置を使用することができる。こ
れらは、例えば、２つの影像が重なるように投影される
厳密に光学的な処理であってもよい。このとき同時に多
色照光（すなわち、同一でない箇所、が色づけされ強張
される）されるか、同一でない点が点滅箇所として位置
決めされる。あるいは、上記した２つの影像をディジタ
ル化するようなデジタル処理を行うことも可能であり、
この処理においてはディジタル化のあと、見出された色
づけされた、あるいは灰色の値につき算術的に比較が行
なわれる。
差異を検出するための装置を使用することができる。こ
れらは、例えば、２つの影像が重なるように投影される
厳密に光学的な処理であってもよい。このとき同時に多
色照光（すなわち、同一でない箇所、が色づけされ強張
される）されるか、同一でない点が点滅箇所として位置
決めされる。あるいは、上記した２つの影像をディジタ
ル化するようなデジタル処理を行うことも可能であり、
この処理においてはディジタル化のあと、見出された色
づけされた、あるいは灰色の値につき算術的に比較が行
なわれる。
上述した比較処理を行うためには特に好都合な装置のブ
ロック図が第３図と第５図とに示されている。第３図に
よれば、保護マスクを装着されたマスクが、レーザー３
０から放射され、焦点を絞られたレーザービームによっ
て点毎に走査される。
ロック図が第３図と第５図とに示されている。第３図に
よれば、保護マスクを装着されたマスクが、レーザー３
０から放射され、焦点を絞られたレーザービームによっ
て点毎に走査される。
そして、レーザービームはビーム拡大器３１を通過した
あと、振動用の鏡３２で反射されて焦点をあわせるため
の対物レンズ７に入射する。マスクの表面で分散された
反射光を集めるために、対物レンズ７の上方に光波案内
体（光ファイバー）３３が環状に配置されている。尚、
それらの光ファイバー３３は、対物レンズを通って反射
された正規でない光のみを吸収するようになされている
。
あと、振動用の鏡３２で反射されて焦点をあわせるため
の対物レンズ７に入射する。マスクの表面で分散された
反射光を集めるために、対物レンズ７の上方に光波案内
体（光ファイバー）３３が環状に配置されている。尚、
それらの光ファイバー３３は、対物レンズを通って反射
された正規でない光のみを吸収するようになされている
。
そのような光ファイバー付きの顕微鏡対物レンズは例え
ば欧州特許第１１７０９号に記載されている。すべての
光ファイバー３３は単一のフォトダイオード３５ａに接
続されており、フォトダイオード３５ａの出力信号は差
動回路３６の一方の入力として使用される。マスク１の
下方では、第１図に対応するように第２の対物レンズ８
が設けられておシ、この対物レンズ８にもやはシ光ファ
イバー３４が環状に配置されている。
ば欧州特許第１１７０９号に記載されている。すべての
光ファイバー３３は単一のフォトダイオード３５ａに接
続されており、フォトダイオード３５ａの出力信号は差
動回路３６の一方の入力として使用される。マスク１の
下方では、第１図に対応するように第２の対物レンズ８
が設けられておシ、この対物レンズ８にもやはシ光ファ
イバー３４が環状に配置されている。
このとき、照射の角度を変更するために、光ファイバー
の端部を対物レンズの光軸と平行して移動可能としても
よい。また、たとえば鏡付きの、他の種類の暗視野照明
を使用することも可能である。
の端部を対物レンズの光軸と平行して移動可能としても
よい。また、たとえば鏡付きの、他の種類の暗視野照明
を使用することも可能である。
反射記録と透過記録の間の最適なコントラストを見出す
ために、暗視野照明の角度は調節可能である必要がある
。多くの場合、暗視野の観察角の近くに照明の角度を設
定すると良好なコントラストが保証される。
ために、暗視野照明の角度は調節可能である必要がある
。多くの場合、暗視野の観察角の近くに照明の角度を設
定すると良好なコントラストが保証される。
光ファイバー３４は差動回路３６に対して第２の出力信
号を供給するためのフォトダイオード３５ｂに接続され
ている。
号を供給するためのフォトダイオード３５ｂに接続され
ている。
差動回路３６の出力端子はしきい値回路３７に接続され
ている。しきい値回路３７は現在走査中の点の光学信号
の差が予定の調節可能な値を超えているかどうか判断し
、こうして欠陥の存在を表示する。次に、しきい値回路
３７により見出された欠陥は、マスク表面上に焦点を合
わせたレーザービームの個別の位置に対応してアドレス
される記憶回路３８中に記録される。
ている。しきい値回路３７は現在走査中の点の光学信号
の差が予定の調節可能な値を超えているかどうか判断し
、こうして欠陥の存在を表示する。次に、しきい値回路
３７により見出された欠陥は、マスク表面上に焦点を合
わせたレーザービームの個別の位置に対応してアドレス
される記憶回路３８中に記録される。
マスクは直列に配列した２枚の振動用の鏡３２あるいは
単一の鏡３２を用いレーザービームの入射方向に直交す
る方向にマスクｌを機械的に移動させること、のどちら
かによりラスターモードで走査される。
単一の鏡３２を用いレーザービームの入射方向に直交す
る方向にマスクｌを機械的に移動させること、のどちら
かによりラスターモードで走査される。
それゆえ第３図の装置は継起する２個の信号を記録する
のではなくて、マスクの個々の点につき暗視野反射及び
暗視野透過の信号を同時に判断するのである。また、レ
ーザーによって生成される高いレベルの照射により、対
雑音比のすぐれた信号が得られるが、その対雑音比はフ
ォトダイオード３５の代わりにフォト増幅器を用いるこ
とにより一層改善される。この装置においては、光学的
解像度よりもむしろ信号の対雑音比によって主に感度が
決定されるので、約０３μｍまでの大きさの欠陥を見出
すことができる。さらに、出力信号の大きさに基づき欠
陥粒子の大きさを大まかに分類することも可能である。
のではなくて、マスクの個々の点につき暗視野反射及び
暗視野透過の信号を同時に判断するのである。また、レ
ーザーによって生成される高いレベルの照射により、対
雑音比のすぐれた信号が得られるが、その対雑音比はフ
ォトダイオード３５の代わりにフォト増幅器を用いるこ
とにより一層改善される。この装置においては、光学的
解像度よりもむしろ信号の対雑音比によって主に感度が
決定されるので、約０３μｍまでの大きさの欠陥を見出
すことができる。さらに、出力信号の大きさに基づき欠
陥粒子の大きさを大まかに分類することも可能である。
（約１０ａｎの直径をもつ）マスクの検査を完了するの
に必要な時間は概ね振動する鏡３２の偏位周波数に依存
する。この周波数はその振動の固有共振によって決定さ
れ、結局鏡の慣性質量によって、最大４０００回／秒と
なる。この振動周波数は、レーザービームを約９０°偏
位させる場合に振動用の鏡をその角度の２分軸でなく、
レーザービームの入射光に対して垂直に向けたならば２
倍になる。従って鏡の直径は７丁倍小さく、結局鏡の質
量は２倍小さい。
に必要な時間は概ね振動する鏡３２の偏位周波数に依存
する。この周波数はその振動の固有共振によって決定さ
れ、結局鏡の慣性質量によって、最大４０００回／秒と
なる。この振動周波数は、レーザービームを約９０°偏
位させる場合に振動用の鏡をその角度の２分軸でなく、
レーザービームの入射光に対して垂直に向けたならば２
倍になる。従って鏡の直径は７丁倍小さく、結局鏡の質
量は２倍小さい。
第４図には、（偏光された）レーザービーム（７０）が
矢印７４方向に向けられてなる装置が示されている。こ
のために、ビーム７０は先ずビームの軸とは４５°傾斜
した偏光用ビームスプリッタ−７１を通過し、λ／４板
７２を介して振動用の鏡７３の反射面に達する。鏡７３
は入射ビーム７０の全体を反射しうるに十分な程度の大
きさでなくてはならない。そして、その反射光はビーム
スプリッタ−７１で向きを変更される。というのは、ビ
ーム７０がλ／′４板７２全７２通過し、これによりそ
の偏光方向が９０°回転しているからである。尚、この
装置においては振動用の鏡７３の偏位角度が小さく（約
７°）、従って偏位が最大である場合ですらその傾斜角
によってビームの経路に乱れが生じることはないだろう
。
矢印７４方向に向けられてなる装置が示されている。こ
のために、ビーム７０は先ずビームの軸とは４５°傾斜
した偏光用ビームスプリッタ−７１を通過し、λ／４板
７２を介して振動用の鏡７３の反射面に達する。鏡７３
は入射ビーム７０の全体を反射しうるに十分な程度の大
きさでなくてはならない。そして、その反射光はビーム
スプリッタ−７１で向きを変更される。というのは、ビ
ーム７０がλ／′４板７２全７２通過し、これによりそ
の偏光方向が９０°回転しているからである。尚、この
装置においては振動用の鏡７３の偏位角度が小さく（約
７°）、従って偏位が最大である場合ですらその傾斜角
によってビームの経路に乱れが生じることはないだろう
。
他の実施例
第５図は、マスクの自動検査装置の他の実施例をあられ
す図であり、その光学的構造は第１図にほぼ対応する。
す図であり、その光学的構造は第１図にほぼ対応する。
そして、暗視野透過及び暗視野反射に対する傾斜する光
ビームはそれぞれ光ファイバー４３．４４を介して入射
される。光ファイノく−４３，４４は第３図の場合と同
様に対物レンズ７．８に対して環状に配置されている。
ビームはそれぞれ光ファイバー４３．４４を介して入射
される。光ファイノく−４３，４４は第３図の場合と同
様に対物レンズ７．８に対して環状に配置されている。
暗視野透過照明及び暗視野反射照明は例えば、光ファイ
バー４３の群または光ファイバー４４の群を、前面にレ
ンズ４１を配置したランプ４０のビーム経路中に配置す
ることによって周期的に切換えられる。
バー４３の群または光ファイバー４４の群を、前面にレ
ンズ４１を配置したランプ４０のビーム経路中に配置す
ることによって周期的に切換えられる。
第５図によれば、この切換えは上下に移動するプリズム
４２によって行なわれ、プリズム４２の側方の反射面が
ランプ４０の光をどちらかの光フアイバー中に反射させ
る。尚、この場合も、光が対物レンズ７．８を通過する
ように、光ファイバーの端面が対物レンズ７．８の背後
に配置されている。そして、２つの暗視野影像はテレビ
カメラ４５により観測され、テレビカメラ４５は切換ス
イッチ４６を介して２つの影像記憶装置４７ａ、４７ｂ
のうちの一方に選択的に接続される。切換スイッチ４６
の位置は偏位用のプリズム４２の位置と同期している。
４２によって行なわれ、プリズム４２の側方の反射面が
ランプ４０の光をどちらかの光フアイバー中に反射させ
る。尚、この場合も、光が対物レンズ７．８を通過する
ように、光ファイバーの端面が対物レンズ７．８の背後
に配置されている。そして、２つの暗視野影像はテレビ
カメラ４５により観測され、テレビカメラ４５は切換ス
イッチ４６を介して２つの影像記憶装置４７ａ、４７ｂ
のうちの一方に選択的に接続される。切換スイッチ４６
の位置は偏位用のプリズム４２の位置と同期している。
影像記憶装置４７ａ、４７ｂ中のおのおののディジタル
影像信号は演算評価処理を行うため影像処理装置４８に
転送され、影像処理装置４８は周知のディジタル処理方
法を用いて局所的な影像の差異を検出する。この検出の
ためそれに対応してプログラムされたコンピュータ４８
が使用され、その結果は表示モニタ４９上に表示される
。
影像信号は演算評価処理を行うため影像処理装置４８に
転送され、影像処理装置４８は周知のディジタル処理方
法を用いて局所的な影像の差異を検出する。この検出の
ためそれに対応してプログラムされたコンピュータ４８
が使用され、その結果は表示モニタ４９上に表示される
。
第５図の装置においては、マスクの欠陥をシミュレート
するので、異なる照明に関する２つの記録の期間でマス
クを異動させないことが保証されなければならない。第
５図の装置の光学的解像度は、焦点を絞った走査用レー
ザービームを使用する場合よりも小さいが、影像信号中
の対雑音比がすぐれているので、実際の光学的解像度を
下まわる粒子をも位置を識別することが可能である。と
いうのは、第５図の装置においてはそのような粒子の存
在が局所的な信号レベルを高めるので、これらの信号は
他の信号から分離され、結局十分に高い対雑音比が得ら
れる。また、第５図の装置の長所は、影像の差異を評価
するために周知のディジタル技術と電子装置とが使用可
能である、ということにある。
するので、異なる照明に関する２つの記録の期間でマス
クを異動させないことが保証されなければならない。第
５図の装置の光学的解像度は、焦点を絞った走査用レー
ザービームを使用する場合よりも小さいが、影像信号中
の対雑音比がすぐれているので、実際の光学的解像度を
下まわる粒子をも位置を識別することが可能である。と
いうのは、第５図の装置においてはそのような粒子の存
在が局所的な信号レベルを高めるので、これらの信号は
他の信号から分離され、結局十分に高い対雑音比が得ら
れる。また、第５図の装置の長所は、影像の差異を評価
するために周知のディジタル技術と電子装置とが使用可
能である、ということにある。
上述した、透明な物体の表面を検査するための方法は不
透明な物体の表面検査にも適用可能である。このために
は、暗視野反射記録のかわりに、もう一つ別の暗視野反
射記録を行う必要がある。
透明な物体の表面検査にも適用可能である。このために
は、暗視野反射記録のかわりに、もう一つ別の暗視野反
射記録を行う必要がある。
この別の暗視野反射記録ははじめの暗視野反射記録に対
して照明の入射角が異なっている。そして適当に選定さ
れた照明に対しては、マスクパターンの端部などの正規
の構造と、塵の粒子などの欠陥とでは光学的な散乱の性
質が異なるので、得られた暗視野反射記録の差をとるこ
とにより欠陥が同定される。
して照明の入射角が異なっている。そして適当に選定さ
れた照明に対しては、マスクパターンの端部などの正規
の構造と、塵の粒子などの欠陥とでは光学的な散乱の性
質が異なるので、得られた暗視野反射記録の差をとるこ
とにより欠陥が同定される。
第６図は上述した、不透明な物体の表面を検査するため
の装置の一例を示すものである。第６図において、例え
ば磨かれた半導体ウェーハの表面である表面６０に対し
て、対物レンズ６４を介して２つの暗視野反射記録が交
互になされ、それらの記録はあとの（差をとる）処理の
ためにテレビカメラ６８上に影像化される。第６図にお
いて２つの暗視野反射照明６２．６３は入射角が異なシ
またそれらの照明は光軸のまわシに環状に配置された光
ファイバー６６．６７を介して行なわれる。
の装置の一例を示すものである。第６図において、例え
ば磨かれた半導体ウェーハの表面である表面６０に対し
て、対物レンズ６４を介して２つの暗視野反射記録が交
互になされ、それらの記録はあとの（差をとる）処理の
ためにテレビカメラ６８上に影像化される。第６図にお
いて２つの暗視野反射照明６２．６３は入射角が異なシ
またそれらの照明は光軸のまわシに環状に配置された光
ファイバー６６．６７を介して行なわれる。
鋭角で入射する暗視野照明用の光ファイバー６７は、こ
の場合対物レンズ６４の背後に配置される。
の場合対物レンズ６４の背後に配置される。
表面６０に鈍角で入射する暗視野照明は、光軸のまわり
に環状に配置された光ファイバー６６から射出され、カ
ージオイド型集光レンズ６１に入射する。集光レンズ６
１中ではビームは繰りかえし反射し、集光レンズ６１か
ら出るとビームは光軸に対して所望の傾斜角を有するこ
とになる。
に環状に配置された光ファイバー６６から射出され、カ
ージオイド型集光レンズ６１に入射する。集光レンズ６
１中ではビームは繰りかえし反射し、集光レンズ６１か
ら出るとビームは光軸に対して所望の傾斜角を有するこ
とになる。
暗視野照明の２つの入射角は、一方が正規の端面に対応
し、他方が欠陥粒子に対応し、これら２つの暗視野記録
中で最大の差が得られるように選、定される。そして、
得られた記録は第５図に示したものと同様のシステムを
用いて評価される。
し、他方が欠陥粒子に対応し、これら２つの暗視野記録
中で最大の差が得られるように選、定される。そして、
得られた記録は第５図に示したものと同様のシステムを
用いて評価される。
以上のように、この発明によれば、検査すべき表面に暗
視野照明を行い、それにより異なる２つの影像信号の大
きさの差を評価するようにしたので、表面の欠陥の影像
がより強調され、解像度を高めることができるという効
果がある。
視野照明を行い、それにより異なる２つの影像信号の大
きさの差を評価するようにしたので、表面の欠陥の影像
がより強調され、解像度を高めることができるという効
果がある。
第１図は、本発明に係る光学検査装置においてビーム経
路をあられす図、 第２Ａ図は、暗視野反射照明によるフォトリングラフイ
ックマスクの像の写真、 第２Ｂ図は、暗視野透過照明によるフォトリングラフイ
ンクマスクの像の写真、 第３図は、２つの暗視野照明によって得られた記録の比
較処理を行うための第１の実施例に係るシステムのブロ
ック図、 第４図は、レーザービームを偏位させるための光学シス
テムの図、 第５図は、２つの暗視野照明によって得られた記録の比
較処理を行うための第２の実施例に係るシステムのブロ
ック図、 第６図は、２つの暗視野反射照明を用いた実施例に係る
光学システムの図である。 ６・・・・ビーム、７．８・・・・対物レンズ、３３．
３４．４３・・・・光ファイバ、３６・・・・差動回路
、３７・・・・しきい値回路。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 １）
次 生（外１名） 出あ ＦＩＧ。２Ａ ＦＩＧ、 ２．ｌ３ ＦＩＧ、６ 手続補正書動式） 昭和６０年５月２３日
路をあられす図、 第２Ａ図は、暗視野反射照明によるフォトリングラフイ
ックマスクの像の写真、 第２Ｂ図は、暗視野透過照明によるフォトリングラフイ
ンクマスクの像の写真、 第３図は、２つの暗視野照明によって得られた記録の比
較処理を行うための第１の実施例に係るシステムのブロ
ック図、 第４図は、レーザービームを偏位させるための光学シス
テムの図、 第５図は、２つの暗視野照明によって得られた記録の比
較処理を行うための第２の実施例に係るシステムのブロ
ック図、 第６図は、２つの暗視野反射照明を用いた実施例に係る
光学システムの図である。 ６・・・・ビーム、７．８・・・・対物レンズ、３３．
３４．４３・・・・光ファイバ、３６・・・・差動回路
、３７・・・・しきい値回路。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 １）
次 生（外１名） 出あ ＦＩＧ。２Ａ ＦＩＧ、 ２．ｌ３ ＦＩＧ、６ 手続補正書動式） 昭和６０年５月２３日
Claims (6)
- （１）検査すべき物体の表面に暗視野照明を行い、上記
暗視野照明による影像を異なる２つの角度から個別に検
出し、 上記検出して得られた２つの影像のレベルをそれぞれそ
のレベルに対応する値をもつ電気信号に変換し、 上記変換された電気信号の値の差を計算し、上記計算し
た差の値を予定のしきい値と比較することにより物体の
表面の欠陥の存在を判断する表面検査方法。 - （２）上記暗視野照明によって検出される一方の影像が
暗視野反射による影像であり、他方の影像が暗視野透過
による影像である特許請求の範囲第（１）項に記載の表
面検査方法。 - （３）上記暗視野照明によって検出される２つ影像がど
ちらも暗視野反射による影像である特許請求の範囲第（
１）項に記載の表面検査方法。 - （４）検査すべき物体の表面に暗視野照明を行うための
手段と、 上記暗視野照明によって異なる角度から得られた２つの
影像を個別に検出してそれらのレベルをそれぞれ該レベ
ルに対応する値をもつ電気信号に変換するための手段と
、 上記２つの電気信号の値の差を演算するための手段と、 上記差の値を予定のしきい値と比較して検査すべき物体
の表面に欠陥があるか否かを判断するための手段、 とを具備する表面検査装置。 - （５）上記変換するための手段により検出される一方の
影像が暗視野反射による影像であり、他方の影像が暗視
野透過による影像である特許請求の範囲第（４）項に記
載の表面検査装置。 - （６）上記変換するための手段により検出される２つの
影像がどちらも暗視野反射による影像である特許請求の
範囲第（４）項に記載の表面検査装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP84105425.7 | 1984-05-14 | ||
| EP84105425A EP0162120B1 (de) | 1984-05-14 | 1984-05-14 | Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenprüfung |
| DE84105425.7 | 1984-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182147A true JPS6182147A (ja) | 1986-04-25 |
| JPH07117496B2 JPH07117496B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=8191940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60006046A Expired - Lifetime JPH07117496B2 (ja) | 1984-05-14 | 1985-01-18 | 表面検査方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4681442A (ja) |
| EP (1) | EP0162120B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07117496B2 (ja) |
| DE (1) | DE3475566D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006030194A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | August Technology Corp | 暗視野検査照明装置 |
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-
1985
- 1985-01-18 JP JP60006046A patent/JPH07117496B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-03-18 US US06/713,077 patent/US4681442A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3475566D1 (en) | 1989-01-12 |
| JPH07117496B2 (ja) | 1995-12-18 |
| EP0162120B1 (de) | 1988-12-07 |
| US4681442A (en) | 1987-07-21 |
| EP0162120A1 (de) | 1985-11-27 |
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