JPS636442A

JPS636442A - 異物検査方法及びその装置

Info

Publication number: JPS636442A
Application number: JP61149516A
Authority: JP
Inventors: Minoru Noguchi; 稔野口; Mitsuyoshi Koizumi; 小泉　光義; Hiroaki Shishido; 弘明宍戸; Yukio Uto; 幸雄宇都
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-12

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＬＳＩ製造でのし千クルおよびマスクを用い
た露光工程で、し千クルおよびマスク上ツバタンをウェ
ハ上に転写する前に、し千クルおよびマスク上の異物を
検出する異物検査方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のレチクルおよびマスク上の異物を検出する装置は
、特開昭５９−６５４２８　　号および特開昭５４−１
０１３９０号に開示されている。

特開昭５９−６５４２８号には、直線偏光レーザ、特定
の入射角度で該レーザ光を入射する手段、偏光板および
レンズを用いた結像光学系を特徴とする異物検査装置が
開示されている。この装置では、直線偏光を照射した際
、し千クル基板およびパタンと異物ではその反射光の偏
光方向が異なることを利用して異物だけを輝かせ検出し
ている。

また、特開昭５４−１０１３９０号には、レーザ光源、
該レーザ光を斜めから照射する手段、ルンズによるフー
リエ変換光、学系、フーリエ変換面に設置した空間フィ
ルタおよび結像光学系を特徴とする異物検査装置が開示
されている。この装置は、パタンは一般的に視野内で同
一方向かあるいは２〜３の方向の組み合わせで構成され
ていることに着目し、この方向のパタンにょる回折光を
フーリエ変楔面に設置した空間フィルタで除去すること
により、異物からの反射光だけを強調して検出するもの
である。

なお、異物検査装置として関連するものには、例えば、
久保田広著、応用光学（岩波全書）第１２９頁から第１
３６頁がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＬＳＩが高集積化され、配線バタンか微細になるに従い
、より小さな異物が問題になってきた。

また、レチクル製作時のレジスト残り、バタン形成用の
クロムあるいは酸化クロムのエツチング残り、さらには
レチクル洗浄液に溶けていた不純物が洗浄乾燥時に凝集
したもの等、平旦状薄膜の異物も問題になっている。

上記特開昭５４−１０１３９０号に開示されている技術
では、微小塊状異物および薄膜状異物からの反射１　　
　　光が微弱となりこれらの微小異物および薄膜状異物
をバタンと区別して検出することはできなかった。また
、微小異物については、特開昭５９−６５４２８号の技
術で強調することは可能であるが、消去可能なバタンか
限られ、同一の空間フィルタで全てのバタンを消去する
こきは不可能であった。

本発明の目的は、これらの問題点を解決し、任意のバタ
ンか形成されたレチクルおよびマスク上の微小異物およ
び薄膜状異物を強調し、バタンと区別して検出できるよ
うにした異物検査方法及びその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〕

上記目的は、直線偏光レーザを使用し、この領域に偏光
フィルタを配置し、この領域以外の部分には１００　％
遮光する空間フィルタを配置し、さらに、直線偏光レー
ザと結像光学系とにより、バタンからの回折光を遮光し
て微小異物を強調して検出し、透過照明と位相差顕微鏡
を用いた構成より、薄膜状異物をバタンも含めた背景に
対して明るく強調して検出することにより達成できる。

〔作用〕

フーリエ変換面上でバタンエツジからの回折光の偏光方
向が１つの方向にそろっている領域があることに着目し
、この領域に偏光を通さない向きの偏光フィルタを設置
し、パターンエツジからの回折光は通過させず、これに
対し、異物からの反射散乱光が種々の偏光方向を持つ光
束であるためこの偏光フィルタを通過し、さらに、この
領域以外の領域は１００％遮光の空間フィルタにより光
が遮光され、これら２つのフィルタの後側に微小異物か
らの散乱光だけが到達し、結像光学系により微小異物だ
けを強調して検出することができ、更に薄膜状異物は、
し千クル基板（材質：５ｉ０．）上に屈折率の異なる物
質が付着したもの、即ち金属あるいは誘電体が薄膜状に
付層したものであるため、ここを透過した元の位相が異
物のない部分を透過した光の位相より微かに遅れ、即ち
位相差顕微鏡により、フーリエ変換面で異物のない部分
を通過した光の振幅を小さくし、位相をπ／４遅らせる
さ、薄膜状異物だけを強調して検出することかできる。

〔実施例〕

以下、不発明の具体的実施例を第１図ないし第１８図を
用いて説明する。

（１）　　構成本発明は、第１図に示すようにｘｙステージ１とステー
ジ駆動系２とクランプ３とより構成される試料台部４、
Ｈｔ　−Ｎ　ｔレーザ８と、ビームエキスパンダ９と集
光レンズ１０と入射光角度設定手段１１とより構成され
る微小異物照明部１２、対物レンズ１３とハーフミラ−
１５とリレーレンズ１４す空間フィルタ１６と偏光板１
７と干渉フィルタ１８と一次元固体撮像素子１９より構
成される微小異物照明部加、Ｈ。

−Ｃｄレーザ３１とレンズ３２と輪帯根羽と結合レンズ
（コンデンサレンズ）３４とより構成される薄膜状異物
検出部３５、対物レンズ１３とリレーレンズ１４と生間
フィルタ２１と、色フィルタ２２と、−次元固体撮像素
子ｎとより構成される薄膜状異物検出部２４．２値化回
路１１４　、１１５と論理和作成回路部とステージ制御
系妬とＣＲＴデイスプレィ四とプリニタ四とマイクロコ
ンピュータ２７とより構成される制御部３０より構成さ
れる。

し千クル５はＸＹステージ１上に載置される。

（２）　　構成要素間の関係以下、各構成部内の構成要素の関係を説明する試料台部
４では、ＸＹステージ１上にし千クル５が機械的なりう
ンプ３により固定される。

Ｘステージ１は、約０．１秒の等加速時間と０．１秒の
等速運動および０．１秒の等減速時間を２分の１周期さ
し、最高速度約１ｒＰＬ／秒、撮幅２００ｍｍの周期運
動をする。

Ｙステージは、Ｘステージ１の等加速時間と等減速時間
に同期し、０．１５ｍｙＬづつステップ状に一方向に送
る。１回の検査時間に６７０回送ると、約１３０秒で１
００ｍｎ５送ることができる。

この構成により、１００ｍｍ四方の領域を約１３０秒で
走査できる。

本実施例では、ｘｙＸステージより走査したが第２図に
示す、Ｘθステージにより走査しても良い。

Ｘθステージは、Ｘステージお、ｘステージ駆動系２、
θステージ９４、θステージギア３２、θステージ駆動
系３１、マスク９５、クランプ３、より構成される。

θステージ９４は、４回／秒で等速回転する。

Ｘステージあは０．６愚ＷＬｌｊ　ｅ　Ｃで等速で約７
０　ｍ送られる。

従って、１００口四方の領域を約１２０秒で走査できる
。

この際、θステージに固定されたマスク９５により、検
査領域以外は遮光される。

微小異物照明部１２では、Ｈ、−Ｎ　、レーザ８および
集光レンズ１０が入射角度設定手段１１により固定され
ている。このＨ、−Ｎ　、レーザは直線偏光を射出する
。Ｈａ　−Ｎ　ｌレーザ８から射出された光はビームエ
キスパンダ９および集光レンズ１０を通してし千クル５
上に入射角度１で入射する。レチクル５で反射回折した
光は、対物レンズ１３、リレーレンズ１４を通して、空
間フィルタ１６上で集光するように設計されている。す
なわち、ビームエキスパンダ９、集光レンズ１０、対物
レンズ１３、リレーレンズ１４、を通して、Ｈ＃　−Ｎ
　ｌレーザ８の光源の実像が、空間フィルタ１６上に結
像する。この構成により、し千クル上のパタン７のフラ
ウンホーファ回折像が空間フィルタ１６を含む平面内に
できることになる。

また、光束５５の偏光の向きは入射面（光束５５と光軸
９６を含む面）に対して垂直（Ｐ偏光）、あるいは平行
（Ｓ偏光）とする。

ただし、装置設計上は上記の構成をとらず近似的に以下
に示す構成とすることができる。すなわち、集光レンズ
１０に入射する光束の径ｄｐを０，５〜２寵程度とし、
集光レンズ１０からし千クル５までの距離り、を３０〜
１００　Ｗ程度とし、し千クル５上に光源の像を結像す
る。さらに対物レンズ１３およびリレーレンズ１４だけ
を考えた時のフーリエ変換面に空間フィルタ１６を設置
する。この構成とした場合、レチクル５上に照射される
光束は平行光束に近いため、事実上は、対物レンズ１３
およびリレーレンズ１４だけによりフーリエ変換される
と、近似的に考えられる。また、この場合、レチクル５
上の照明部ｒは楕円となりその短軸長さα、は以下の式
で決定される。

α、＝１．２２．れＬＰ／ｃｉＰ　　　・・・（１）こ
こでλは照射光の波長である。このα、は検出に必要な
光強度と照明すべき対象の大きさにより決定されるべき
ものである。本実施例では、ｄ、＝１肩、ＬＰ＝５０譚
としα、＝４０μｍとしている。

また、照明は、斜方からでなく、第３図に示すように、
ハーフミラ−３５を通して上方から行ってもよい。この
場合の、空間フィルタ１６、対物レンズ１３等の位置お
よび結像関係は斜方からの場合と同様である。

このように上方から照明する場合、第４図に示すような
薄膜３６、わ＜３７、により構成される異物・付着防止
具が設けられたレチクルの検査で有効である。（この異
物付着防止具は、し千クル５上に異物を近づけないよう
にすることを目的に設置さ。

れるもので詳しくは特開昭５９−６５４２８　号等に記
載。

されている。）すなわち、斜方から照明する場合、−わ
＜３７により光束あが遮られ照明できない領域３９゜が
できるのに対し、上方からの光束４０により照明する場
合は、この領域３９は、きわめてわずかになる。以上、
上方からの照明は検出本能領域を小さくする効果がある
。

さらに、Ｈ，−Ｎ、レーザ８（波長：　６３３ｎｍ　）
は、ＨＬ−Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ、など他の波長を持
つレーザでも良くさらには、レーザ以外のキセノンラン
プ、ハロゲンランプなどであっても良い。ただし、これ
らの光源のいずれの場合も、直線偏光であることが望ま
しく、直線偏光でない光源の場合は光源の直後に、偏光
フィルタを設置する必要がある。

微小異物検出部では、対物レンズ１３およびリレーレン
ズ１４により、レチクル５上のパタン７や異物６が、−
次元固体撮像素子１９上に結像される。

ここで、　Ｈ，−Ｎ、レーザ８の光源のビームエキスパ
ンダ９、集光レンズ１０．　　リレーレンズ１４および
対物レンズ１３の結像面に、空間フィルタ１６が設置さ
れる。また、偏光フィルタ１７もこの位置・に設置され
る。

偏光フィルタ１７の向きは、Ｈｅ−Ｈｅ　Ｉ−＝ザ８　
の光束を遮断する方向にする。具体的には、Ｓ偏光入射
の時は、偏光軸が入射面に垂直に、Ｐ偏光入射の時は平
行に設置する。

ここで偏光フィルタ１７は、上記の位置でなく、レチク
ル５と、−次元固体撮像素子１９間のどの位置に設置さ
れても良い。

また、空間フィルタ１６の位置は、レチクル５と対物レ
ンズ１３の間で対物レンズ１３の直前の位置であっても
良い。これは、Ｈｅ−Ｎ−レーザ８による光束５５は近
似的に平行光でありまた、パタン７は微細であるので、
対物レンズ１３等を用いなくてもフラウンホーファ回折
像が得られるためである。しかし、薄膜状異物の検出を
行う場合は、薄膜状異物検出部内に入らないほうが望ま
しい。

リレーレンズ１４は用いなくてもよいが実際は、対物レ
ンズ１３として、集合レンズを用いる場合が多くビーム
エキスパンダ９、集光レンズ１０、対物レンズ１３ｉζ
よる、Ｅ　、−Ｎ　、レーザ８の光源の結像位置が、対
物レンズ１３の内部になることがある。この場合、リレ
ーレンズ１４を通過した後の結像位置に、空間フィルタ
を設置すべきである。さらに、リレーレンズ１４として
、フーリエ変換レンズを用いることもできる。この際、
パタンのフーリエ変換像がシャープになるため、空間フ
ィルタにより、効果的に、パタンからの光を遮光できる
。

干渉フィルタ１８により、薄膜状異物照明部あによる照
明光を遮光するこさができ、ＨｇＮｅレーザ８からの光
だけを検出することができる。

ここで、−次元固体撮像素子１９として、第５図に示し
たような、平行四辺形の検出部開口４２を有するビニシ
リコンフォトダイオードを（資）個並べたものを、Ｘス
テージの方向に垂直に設置している。

また、１素子に対して、し千クル５上の約３μｍ四方程
度の領域が結像するように、光学系の倍率および、素子
の大きさを設計している。

これにより、異物以外からの光が検出器に入射しないた
め、より微弱な光を散乱する異物すなわち微小な異物の
検出を可能にしている。また、素子を並べたことにより
、−度に多くの領域を検出することができ検査速度を向
上している。ビニシリコンフォトダイオードは高感度で
応答速度も速いため、微弱光の高速検出が可能きなる。

ところで、ビニシリコンダイオードの開口を平行四辺形
にした理由は、ＸＹステージ１の走査により、異物６の
像が、開口４２の間の不感帯招に入ってしまい検出不能
になることをなくすためである。

しかし、微小異物の検出という本発明の目的を達成する
ためには、ビニシリコンフォトダイオードでなく、電荷
移動前の固体素子でも良く、また特開昭５９−６５４２
８　　号に示されているピンホールと光電子倍増管を用
いた構成であっても良い。

薄膜状異物照明部３５では、Ｈ／−Ｃｄレーザ（波長４
４２ｉｓ　）からの光が、レンズ３２を通して、輪帯状
の開口を持つ輪帯板お上を照明する。輪帯板おから射出
した光は、結合レンズあを通して、し千クル５を裏側か
ら照明し、対物レンズ１３、ハーフミラ−１４、および
リレーレンズ１４を通して、空間フィルタ２１上に結像
する。

ここで、レーザ光源が十分な強度の場合、レンズ３２は
、ビームエキスパンダであってもよく、また、なくても
よい。また、輪帯板おけ、ピンホールを開口に持つもの
であっても良い。これも光源が十分な強度の場合である
。

さらに、Ｈｅ−Ｃｃｔレーザ３１等のレーザ光源は、空
間的にコヒーレントな光を射出するため、輪帯板おおよ
び結合レンズ具を用いずに、直接レチクル５を照明して
も良い。この場合も、Ｈｅ　−Ｃｄレーザ３１の光源の
像ができる位置に空間フィルタ２１を設置する。また、
十分な光強度を得るために、レンズ３２は残して、し千
クル５上に、集光しても良い。

微小異物検出部同様、近似により、空間フィルタ２１の
位置を設計すれば良い。

また、Ｈｅ　−Ｃｄレーザ３１は、Ｈ、−Ｎ　、レーザ
、Ｈ，−Ｃｄ　　レーザ（３２５ａｓ　）　、Ａｙレー
ザ等他のレーザ光源であっても良く、水銀ランプ、キセ
ノンランプ、ハロゲンランプなどの他の光源であっても
良い。

また、薄膜状異物が、特定の波長に対し透過率が低い場
合、位相差顕微鏡法を用いなくても良い。

ただしこの場合、パタン７との識別のため、検出信号を
計算機上に処理する構成を用いる。

ここで、Ｈ，−Ｃｃｔレーザを用いる場合、照明光の波
長の違いにより、微小異物と薄膜状異物とを区別して検
出する効果がある。また、位相差顕微鏡としては、波長
の煙い光源を用いた方が、より薄い膜を検出できる。さ
らに、Ｈ，−Ｃｄレーザ光の波長は露光によるし千クル
５からのパタンの転写を行う際と、近い波長であるため
、実際に問題になる異物を同じ条件で検出できる効果が
ある。

薄膜状異物検出部冴では、輪帯板真上同じ形状をした空
間フィルタ２１により位相差顕微鏡が形成される。位相
差顕微鏡については、多くの文献に説明されているので
、ここでは説明を省略する。

（例：久保田者、応用光学、岩波全書、第１２９頁から
第１３６頁）色フィルタ２２により、微小異物照明部１２からの光を
遮光し、薄膜状異物だけの光を検出する。

また、レーザを光源とした際、輪帯板をピンホールとす
る場合や、輪帯板を用いない場合、空間フィルタの形状
は、別に設計する必要がある。すなわち、これらの光源
の実像は、点となるので、空間フィルタも中央の一点の
光強度をおとし、位相を１／２波長だけ遅らせるものと
する。

さらに、薄膜状異物のエツジ部を明るくすれば検出は可
能であるから、位相を１／２波長遅らせるのでなく、遮
光してしまう空間フィルタでもよい。

これは、シュリーレン法であり、周知の方法である。

一次元固体撮像素子は、微小異物検出部と同様に、電荷
移動形の素子でも良く、ピンシリコンフォトダイオード
を一次元に並列に並べたものでも良い。また、特開昭５
９−６５４２８号に記載されているような、ピンホール
と、光電子倍増管などの検出器を組み合わせた構成でも
良い。

この検出系で検出できる薄膜状異物は、位相差がでれば
良いから、１０　ｎｍ程度以上のものである。

また厚い場合も、異物の厚さの不均一さから、位相差が
生じ検出できる。従って実際は１０ｎｒｎから数μｍま
での任意の厚さの異物の検出が可能である。

制御部では、マイクロコンピュータｎにより、ステージ
制御系２６が制御されＸＹステージが駆動される。同時
に、−次元固体撮像素子１９およびｎからの信号は、２
値化化回Ｍ　１１４および１１５により２値化され論理
和作成回路邪により結合されマイクロコンピータｎにと
りこまれる。

結果は、プリンタ２９およびＣＲＴデイスプレィ四に表
示される。

本実施例では、−次元固体撮像素子おおよび１９からの
信号を論理和作成回路５により処理した後に、マイクロ
コンピュータ２７にとりこんでいる。

しかし、論理和作成回路部を省いて２値化回路１１４お
よび１１５の信号を直接マイクロコンピュータ２７にと
りこんでもよい。この場合、２種の異物を、区別して検
出することができる。

また、論理和作成回路５と同じ機能をマイクロコンピー
タ２７にもたせ、２種の異物を区別しないで検出するこ
ともできる。

さらに、制御部３０は第２０図に示すように、アナログ
加算回路１１６．２値化回路１１７によって構成しても
良い。

（３）空間フィルタの形状の設計ここで、微小異物検出に用いる空間フィルタの形状につ
いて、第６図ないし第１８図を用いて説明する。この形
状は、照明光の照明方法、偏光方法によって最適なもの
に設計されるべきものである。

まず、照明光の挙動について説明する。

第６図はし千クルの拡大図である。方向絽に平行なエツ
ジ４７を持つバタン７′が、し千クル基板４６上に形成
されている。バタン７′は酸化クロム、基板４６はｓｉ
ｏ、で形成されている。

第７図は、し千クルに照明する際の、照明光５５と方向
絽のバタン７による回折光５９　、６０および対物レン
ズ１３の開口６４の関係を示す見取図である。

偏光方向を矢印５８　、６２　、６３で示しである。ま
た対物レンズ１３の開口６４と接する球面６５を想点し
、回折光５９および６０と球面６５との交点６１　、９
８上に、それぞれの回折光の偏光６２　、６３を示しで
ある。また、これら交点６１　、９８を含む曲線は円（
資）になる。

第８図は、第７図の平面図である。バタン方向絽を変え
た時の回折光と球面６５の交点を含む円は直線９９ない
し１０２で示されている。

また、入射光５６および射出光５７と球面６５との交点
はそれぞれ点１０５および点５７で示される。

ここで、任意の入射角１で屈折率ルなる物質に入射した
直線偏光の反射光の偏光方向は以下の式で求められる。

（「ＬｓＩウェハパタンの反射光の解析」より）（４、Ｒｐ　）　＝　（５（ｉｌＥｓ　、ＰＩｉ＆ｐ　
）　　　−（２１ここで、Ｅ、、Ｅｐは入射光の、Ｒ，
、ＲＰは反射光のそれぞれＳ偏光成分、Ｐ偏光成分の強
さである。

また、Ｓ（φ）、Ｐ（φ）は以下の式で求められる。

この式を用いて、Ｐ偏光（入射面に平行な電界ベクトル
を持つ直線偏光）を入射した際の、回折光５９の交点６
１での偏光６２を計算する。この際、バタン７のエツジ
４７は、法線ベクトル５２　、５３および５４を持つ平
面４９　、５０、および５１の集合七考え、それぞれの
平面での反射を考えている。すなわち、該平面４９ない
し５１に入射角１で入射する光の反射光の方向と偏光方
向を式（２）で計算し、これを回折光５９の方向と偏光
６２としている。

この結果を第８図に偏光方向６２　、６３等の矢印で示
している。

以下、バタンからの回折光の遮断について説明する。バ
タンからの回折光の遮断は、入射光５５の入射角度ｊ１
間フィルタ１６、偏光フィルタ１７の３要素を用いて効
果的に遮断している。

第８図によれば、範囲６７の範囲に回折する光はレンズ
開口−内に入射しない。すなわち、これらの回折光は、
照明光の入射角度の設定により遮断される。入射角度ｔ
を大きくとった時、射出点５７がレンズ開口Ｉから離れ
射出点７４になるため、遮断できる回折光の範囲６７は
範囲１０６となり、より広範囲な回折光を遮断できる。

この入射角度ｔの設定により、この回折光を示す円６６
に垂直な方向絽のバタンすなわち、第８図に示した範囲
７１の方向を持つバタンからの回折光を遮断できる。

次に、範囲部内の偏光は、近似的に入射面に平行である
ことがわかる。これに対し、範囲６９および７０内の偏
光方向は、平行でない。

そこで、範囲部に入射する回折光は、偏光フィルタ１７
により遮断する。さらに、範囲６９および７０に入射す
る回折光は、空間フィルタ１６により遮断する。空間フ
ィルタ１６の形状を第９図に示す。遮光部７５、透過部
７６により形成される。ここで、空間フィルタ１６のエ
ツジ１０８が曲線なのは、レンズ開口−が平面であり、
回折光５９がレンズ開口−と交わる点の集合が曲線とな
るからである。レンズ開口−は、フーリエ変換面になっ
ているため、ここでの形状を考えれば良い。即ち空間フ
ィルタ１６はレンズ開口−上での偏光状態を考えて、そ
の相似形に設計すればよい。ただし開口図は平面である
ことは注意を要する。

範囲部に入射するのは、範囲７２の方向を持つバタンか
らの回折光であり、範囲６９および７０に入射するのは
、範囲７３および７４の方向を持つバタンからの回折光
である。

以上の、３要素（入射角度器、偏光フィルタ１７、空間
フィルタ１６）により、全ての方向を持つバタンからの
回折光が遮断される。

これに対し、異物からの散乱光の偏光方向は、上記回折
光のごとく、一つの方向にそろわないため、範囲簡にも
、方向１０９以外の偏光が入射するため、これらのフィ
ルタにより遮光されることはない。異物からの散乱光の
偏光方向の解析は、Ｂ６ｒ、　＆　Ｗ、ｌｆ著、Ｐｒ１
ｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　０ｐｔｉｃｓ第６５２頁から第
６５６頁に記載されている。

同様に、Ｓ偏光（入射面に垂直な電界ベクトルを持つ直
線偏光）を入射した際の回折光の偏光方向を第１０図に
示す。

この場合は、第９図に示すと同じ空間フィルタにより、
範囲７８および１１０に入射する回折光を遮断し、範囲
７７に入射する回折光は、第９図に示す偏光フィルタを
（３）°回転して設置した偏光フィルタにより遮断する
。

また、第１１図に、垂直に入射した際の、入射光の偏光
方向１１１と、回折光の偏光方向１１２を示す。

この場合は、範囲７９　、８０　、８１　、８２および
８７に入射する回折光を、空間フィルタ１６で遮光し、
範囲８５゜８６　、８７お゛よび羽に入射する回折光を
、偏光フィルタ１７により遮光すれば良い。

また、Ｈａ　−Ｎ　ｅレーザ８の光束の入射角度を約６
０゜にした場合、パタン角度βが約田°のパタンからの
反射光が強いことが実験によりわかった。そこで、第１
３図に示すような形状を持つ空間フィルタを用いるとよ
い。このフィルタは、上記悠°のパタンからの回折光を
効果的に遮光し、異物からの散乱光をより多くとりこむ
ことができる。

さらに、この入射角度を大きくとった方が、異物からの
散乱光を大きくすることができることも実験により、わ
かった。

し千クル５は、第４図に示したような、わ＜３７、薄膜
３６から構成される異物付着防止具を用いる場合もある
。この場合、入射角度を大きくとるき、わ＜３７により
遮光されて、照明できない領域３９が生じる。ここで、
１８０°回転させた側からの照明として、微小異物照明
部１２と同じ構成の微小異物照明部１２０も合わせて用
いる構成により、この領域に照明し、検査を可能にする
。この場合、第１４図に示すように、ハーフミラ−羽に
より光束を分は空間フィルタ８９、偏光フィルタ頒、干
渉フィルタ９１、−次元固体撮像素子９２による構成を
追加し、それぞれに、第１３図に示した空間フィルタ１
６を１６および８９として互いに１８０°回転して用い
て、領域３９を検査する際は、光束４１により照明だけ
により、検出器９２で検査する。これにより、検査不能
領域がなくなる。

もちろん、この検査不能領域は、レチクル５を１８０°
回転させるこきにより、検査することも可能である。

また、微小異物照明部１２と、微小異物照明部１２０の
光源を変え、光束５５と１１９の波長をそれぞれλ１゜
λ、（！：Ｌハーフミラ−あの変わりに波長分離ミラー
を用いλ１．λ、を分離する構成でも良い。この方法に
よれば、光源のスイッチングをしなくて良い。

さらに、これらの２方向照明には、別の効果もある。第
６図に示したように実際の微小異物は、対称なものでな
い。光束５５による照明上光束１１９による照明では、
反射面１２１　、１２２の大きさ、形状の異いにより散
乱光の強度、偏光などが異なる。

このような場合、−方だけの場合、誤検出の恐れがある
のに対し、二方向照射の場合、どちらか−方では検出で
きる可能性が高くなり検出の信頼性が向上する。

また第１５図に示した空間フィルタを用いて、微小異物
検出部２０は１つの光学系で検出することも可能である
。

また、この計算結果を用いれば、第１６図に示したよう
に、部分的に偏光フィルタの向きを変えて効果的に、パ
タン７からの反射光を遮光することができる。また、微
小な領域内で偏光方向が極端に変わる場合は、近似する
こきができないため、遮光板と並用しても良い。

この場合、パタン７を形成する材質、および基板４６の
材質により、偏光の分布が異なるため、式（２）により
、計算し、偏光板１１３の組み合わせを設計しなおせば
良い。

また、照明手段は、Ｓ偏光あるいはＰ偏光を用いて説明
したが、Ｓ偏光あるいはＰ偏光以外の偏光方向を持つ直
線偏光照明に対する反射光の偏光を計算することで、任
意の偏光の直線偏光照明に対して効果的にパタンからの
反射光を遮光する偏光フィルタを設計することができる
。

また、実際のレチクル５のパタン７は、第１７図に示し
たようにβ＝　ｏ’および９０°のパタンだけの組み合
わせによる場合がある。この場合、第１８図に示したよ
うな空間フィルタによって、β＝　ｏ”のパタンからの
回折光を遮光部７５により遮光するフィルタを設置すれ
ば良い。斜方からの照明によりβ＝９０°のパタンから
の回折光は、対物レンズ１３に入射しないことは既に説
明した。パタンの端部１２３からの散乱光は、無視でき
る強度である。

また、このようなパタンの検査に、第３図に示した垂直
入射による装置を用いた場合の空間フィルタを第１９図
に示した。

第１８図および第１９図に示した空間フィルタ１６によ
れば、パタン７からの回折光を完全に遮光できる。した
がって、第１７図に示したようなパタンであることがあ
らかじめわかっている場合、これらの空間フィルタは有
効である。従って、空間フィルタ１６は、交換ができる
機構にしておき、第１７図に示したパタンであることが
わかっている場合に第１８図または第１９図に示した空
間フィルタ１６にっけかえて用いる。

以上、３つの場合の説明をしたが、入射光の偏向方向、
入射角度、空間フィルタの形状、偏光フィルタの向きは
、上記の考え方によって設計されるべきものである。

（４）動作レチクル５が載置され、Ｈｇ　−Ｎ　ｇレーザ８および
Ｈａ−Ｃｄレーザ３１から光が照射される。

Ｈ、−Ｎ　、レーザ８からの光は、パタン７および異物
６から反射あるいは散乱し、そのうち、パタン７からの
光は空間フィルタ１６および偏光フィルタ１７により遮
光され、異物６からの散乱光のみが、対物レンズ１３お
よびリレーレンズ１４により一次元固体撮像素子１９上
に結像される。

Ｈ、−Ｃｄレーザ３１からの光は、対物レンズ１３、輪
帯板おおよび空間フィルタ２１により構成される位相差
顕微鏡により、薄膜状異物からの透過光だけが強調され
、−次元固体撮像素子ｎ上に結像される。

ここで、ＸＹステージ１が駆動され、−次元固体撮像素
子１９およびおからの信号が２値化回路１１４゜１１５
および論理和作成回路５を通してマイクロコンピュータ
２７にきりこまれる。待時にマイクロコンピュータｎは
ステージ制御系２６を制御するため、異物が検出された
際の、ＸＹステージ１の位置が、マイクロコンピュータ
２７内のメモリに記憶される。

異物の検出に際しては、あるしきい値を決めておき、そ
の値より大きな信号が入った場合、異物と判断する。

以下、第２１図に示した試料を検出した際の信号処理を
、第２２ないし第四図を用いて説明する。

パタン７の形成されたし千クル５上に、微小異物６およ
び薄膜状異物１１８が載っている。

このレチクル５をＸＹステージ１上に載置しＸステージ
により、方向１２４の走査をする。この場合、−次元固
体撮像素子１９内の１素子からの信号を、第ｎ図に示し
た。微小異物６からの散乱光がピーク１２５となって検
出される。

また、−次元固体撮像素子ｎ内の１素子からの信号は、
第ｎ図に示した。薄膜状異物１１８からの信号がピーク
１２６となって検出される。

また、通常の透過光照明による検出信号を第２２図に示
した。この信号は本実施例で、薄膜状異物照明部のラン
プをキセノンランプとし、空間フィルタ２１および色フ
ィルタ四を除いた時に、−次元固体撮像素子ｎ内の７素
子により検出される信号である。

この信号は、パタン７と、基板４６を区別しているが、
微小異物６および薄膜状異物１１８を検出していない。

本発明による効果は、第２２図と第ｎ図および第ｎ図を
比較すると明確である。

第ｎ図および第四図に示した信号は、２値化回路１１４
および１１５内で設定されたしきい値１２７および１２
８により２値化されそれぞれ第５図および第２６図に示
した信号、ピーク１２９および１３０が得られる。論理
和作成回路四により第四図に示した信号が作られ、マイ
クロコンピュータ２７にとりこまれる。

ここで、異物１１８の種類や空間フィルタ２１の形状に
よっては、異物１１８のエツジが強調され信号１３３の
ようになることがある。この場合、２値化信号は、第２
６図、ピーク１３４．１３５となり、２つの異物として
カウントされるが、異物検出の本来の目的を達成すると
いう意味からはさしつかえない。

マイクロコンピータ２７では、ステージ制御系２６を制
御する際の信号から、この２つのピーク１２９および１
３０の位置１３１および１３２が計算される。

ここで、第２０図に示した回路構成によれば、アナログ
加算回路１１６により、第２７図に示した信号が得られ
、２値化回路１１７により、第四図に示した２値化信号
が得られる。この信号がマイクロコンピュータｎにとり
こまれ、位置１３１および１３２が計算される。

以上、実施例により、本発明を説明した。この実施例で
は、ハーフミラ−１５、干渉フィルタ１８および色フィ
ルタ２２により、微小異物および薄膜状異物を別の検出
系で検出する構成とした。これにより２種の異物を区別
できる′効果がある。

しかし、２種の異物検出そのものが本発明の目的である
ため、ハーフミラ−１５、干渉フィルタ１８、色フィル
タ２２を用いず、検出部２４だけとすることも可能であ
る。この構成を第四図に示した。この際、Ｈ，−Ｎｃレ
ーザ８およびＨ、−ｃｃｔレーザ３１の出力を制御する
ことで、２種の異物からの検出信号を同じレベルにする
。また、空間フィルタとしては、空間フィルタ１６、空
間フィルタ２１および偏光フィルタ１７を重ねて用いれ
ば良い。

この構成により、より単純な構成で上記目的を達成でき
る。

この構成の場合、−次元固体撮像素子器による検出信号
は第２７図のものとなり、その２値化信号は第四図のも
のとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ＬＳＩ製造でのレ
チクルおよびマスクを用いた露光工程で、任意のパタン
を有するレチクルおよびマスク上の異物を検出する異物
検査装置で、該パタンからの反射光を効果的に消去でき
るので、微小異物および薄膜状異物だけを強調して検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はステ
ージの断面図、第３図は照明部のブロック図、第４図は
レチクルの側百図、第５図は一次元固体撮像素子の斜視
図、第６図はレチクルの拡大図、第７図は射出光の偏光
方向を示した射視図、第８図、第１０図および第１１図
は第７図の平面図、第９図、第１２図、第１３図、第１
５図、第１８図および第１９図は空間フィルタの平面図
、第１４図は検出部のブロック図、第１６図は偏光フィ
ルタの平面図、第１７図はパタンの平面図、第四図は制
御部のブロック図、第２１図はし千クルの断面図、第２
２図ないし第四図は信号を示す図、第四図は実施例のブ
ロック図である。１・・・ｘＹステージ　　　５・・・レチクルｓ、−、
Ｈ，−Ｈｅレーザ　　　３１”・Ｈｔ−Ｃｄレーザ１３
・・・対物レンズ１６・・・空間フィルタ１７・・・偏
光フィルタ　　　２１・・・空間フィルタ１９．２３・
・−一次元固体撮像素子ｎ・・・マイクロコンピュータ７・−へ・１、代理人　弁理士　　小　川　勝　男〜１１　図憲２図鬼　３　回Ｌ−−−；＋５５仰１７　口ｊ　８　回ｉ　］　■ 掌　１０回１１１　口５　１４　　辺十山　１５図ｒ′ＩＬヌ１し画気　１７図１２（のヌテージ位置　乙Ｊ、　　Ｚ３　　コステージ゛Ａｆ装置× ステージＡ立置　× 塞　２ぢ　回ｚ２４．図ステージ４立！　Ｘ蕩　２７　旧ステージλｆＬｙ　　Ｘ又チー　ミｊ“スｆＬＸＸ

Claims

【特許請求の範囲】１、直線偏光レーザにより試料表面を照明して試料表面
からの散乱光を偏光板を通して検出し、透過照明により
試料を照明して試料表面の明暗情報あるいは位相情報を
検出し、該試料表面の塊状微小異物と平坦状薄膜異物と
を検査することを特徴とする異物検査方法２、直線偏光レーザと対物レンズと偏光板と検出器より
なる第１の光学系と、光源と結合レンズよりなる第２の
光学系とを備え付けたことを特徴とする異物検査装置。