JPS636443A - マスク上の異物検査装置およびその方法 - Google Patents

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製造でのレチクルおよびマスクを用い
た露光工程で、レチクルおよびマスク上のパタンをウェ
ハ上に転写する前に、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５４−１０１
３９０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、レチクル基板およびバタ
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、レンズによるフー
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、バ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、この方向のバタンによる回折光をフ
ーリエ変換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、異物検査として関連するものには１例えば、久保
田広著、応用光学（岩波全書）第１２９頁から第１３６
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、配線パ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、パタン形成用の
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、平坦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とは不可
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パ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、
レチクル基板（材質；５ｉＯ２）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
付着したものであるため、ここを透過した光の位相が異
物のない部分を透過した光の位相より微かに遅れる。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
ると、薄膜状異物だけを強調して検出することができる
。

〔実施例〕

以下、本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．クランプ３とより構成される試料台部４．
Ｈｅ−Ｎｅ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と空間フィルタ１６と偏光板１７と
干渉フィルタ１８と一次元固体撮像素子１９より構成さ
れる微小異物検出部２０．Ｈｅ　−Ｃｄレーザ３１とレ
ンズ３２．輪帯板３３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照明部３５．対物レン
ズ１３とリレーレンズ１４．空間フィルタ２１と色フィ
ルタ２２と一次元固体撮像素子２３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２５とステージ制御系２６とＣＲＴデイスプ
レィ２８とプリンタ２９とマイクロコンピュータ２７と
より構成される制御部３ｏより構成される。レチクル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−では、ＸＹステージ１上にレチクル５が機械
的なりランプ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周期と
し、最高速度約１ｍ／秒、振幅２００ｗ１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
に周期し、Ｑ、１５ｎｗｎ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
００ｍｍ送ることができる。

この構成により、１１００ｎ四方の領域を約１３０秒で
走査できる。

本実施例では、ＸＹステージにより走査したが、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３３．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３３は０．６＋＋ｍ／ｓｅｃで等速で約７０
Ｉｌ１１１送られる。

従って、１００Ｉ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、Ｈｅ−Ｎｅ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−ｅ　−Ｎ　ｅレーザは直線偏光を射出す
る。Ｈｅ−Ｎ　ｅ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を通してレチクル５
上に入射角度□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、Ｈｅ　−Ｎ　
ｅ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、レチクル上のパタン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０．５〜２ｍ程度とし、
集光レンズ１０からレチクル５までの距離ＬＰを３０〜
１００ｎｎ程度とし、レチクルＳ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だげにより、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Ｓ上
の照明部９７は楕円となりその短軸長さσ、は以下の式
で決定される。

σｉ＝１．２２．　　λ、　　Ｌｐ／ｄ　ｐ　　−−−
（Ｌ）ここでλは照射光の波長である。このσ４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　ｐ　＝　１　
ｗａ　、　Ｌ　ｐ　＝　５０１１Ｉｎとしａ　Ｌ　＝　
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．ｈ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、レチクル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、わく３７により光束３８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４
０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万能領域を小さくする効果
がある。

さらに、Ｈｅ−Ｎｅレーザ８は（波長６３３ｎｍ）は、
Ｈｅ　−Ｃｄレーザ、　Ａ　ｒ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、Ｈｅ　−Ｎ　ｅ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　−Ｎ　ｅレーザ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　ｅ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１３
による、Ｈｅ　−Ｎ　ｅ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
、バ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、バ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３５による
照明光を遮光することができ、Ｈｅ−Ｎｅ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間口４２を有するピンシ
リコンフォトダイオードを５０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、レチクル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、素子を並へたことにより
、−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。ピン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となる。

ところで、ピン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の間の不感帯台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、ピンシリコンフォトダイオードでなく、電荷
移動形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、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長４
４２ｒ＋ｍ）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３３上を照明する。輪帯板３３から
射出した光は、結合レンズ３４を通して、レチクル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３３は、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−Ｃｄ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３３および
結合レンズ３４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、レチク
ル５上に、集光しても良い。微小異物照明部同様、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、Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザ
、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（３２５ｎＩ１１）　、　Ａ　ｒレ
ーザ等地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、Ｈｅ−Ｃｄ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
短い光源を用いた方が、より薄い膜を検出できる。さら
に、Ｈｅ−Ｃｄレーザ光の波長は露光によるレチクル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２４では１輪帯板３３と同じ形状をし
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ｌ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：久保田著、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、１０ｎｍ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ＩＱｎｍ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２７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２３からの信号は
、２値化回路１１４および１１５により２値化され論理
和作成回路２５により結合されマイクロコンピュータ２
７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２８に
表示される。

本実施例では、−次元固体撮像素子２３および１９から
の信号を論理和作成回路２５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２５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２５と同じ機能をマイクロコンピ
ュータ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図はレチクルの拡大図である。方向４８に平行なエ
ツジ４７を持つパタン７が、レチクル基板４６上に形成
されている。パタン７は酸化クロム、基板４６はＳｉＯ
２で形成されている。

第７図は、レチクルに照明する際の、照明光５５と方向
４８のパタン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５
９および６０と球面６５との交点６１．９８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Ｙは円６６になる。

第８図は、第７図の平面図である。パタン方向４８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、任意の入射角りで屈折率ｎ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。

（ｒＬＳＩウェハパタンの反射光の解析」より） （Ｒｓ、　Ｒｐ）　”　（Ｓ　（ｉ　）Ｅｓ、　Ｐ　（
ｉ　）Ｅｐ）　−−（２）ここで、Ｅｓ、Ｅｐは入射光
の、Ｒｓ、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６１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　
＋　０３および５４を持つ平面４９．５０および５１の
集合と考え、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□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、、
空間フィルタ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６４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
、を大きくとった時。

射出点５７がレンズ開口６４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。

この入射角度りの設定によりこの回折光を示す円６６に
垂直な方向４８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６８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６８に入射する回折光は、偏光フィルタ１
７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６４が平面であ
り、回折光５９がレンズ開口６４と交わる点の集合が曲
線となるからである。レンズ開口６４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６４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６４
は平面であることは注意を要する。

範囲６８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（入射角度り、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６８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、Ｂｏｒｎ　Ｉ！ｔ　Ｗｏｌｆ著、
Ｐｒ１ｒｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　０ｐｔｉｅｓ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９０’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１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８５，８
６．８７および８８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、Ｈｅ−Ｎｅレーザ８の光束の入射角度を約６０°
にした場合、バタン角度βが約２３゜のバタンからの反
射光が強いことが実験によりわかった。そこで、第１３
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２３“のバ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。

レチクル５は、第４図に示したような、わく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と、わく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、
１８００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−８８により光束を分け、空間フィルタ８９
．偏光フィルタ９０．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１６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°
回転させることにより、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λ□、
λ２とし、ハーフミラ−８８の変わりに波長分離ミラー
を用いλ０．λ２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による照明と光束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
ことができないため、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＝０°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。従っ
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につけかえて用いる。

以上、３つの場合の説明をしたが、入射光の偏光方向、
入射角度、空間フィルタの形状、偏光フィルタの向きは
５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、Ｈｅ−Ｎｅレーザ８およびＨｅ
−Ｃｄレーザ３１から光が照射される。

Ｈｅ−Ｎｅ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。

Ｈｅ−Ｃｄレーザ３１からの光は、対物レンズ１３．輪
帯板３３および空間フィルタ２１により構成される位相
差顕微漿により、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２３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２３からの信号が２値化回路１１４，１１
５および論理和作成回路２５を通してマイクロコンピュ
ータ２７にとりこまれる。待時にマイクロコンピュータ
２７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２８図を用いて説明する。

パタン７の形成されたレチクル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２３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２３内の１素子からの信号は
、第２３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２２を除いた時に、−次元固体撮像素子２３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２３図および第２４
図を比較すると明確である。

第２３図および第２８図に示した信号は、２値化回路１
１４および１１５内で設定されたしきい値１２７および
１２８により２値化されそれぞれ第２５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
２５により第２８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。

マイクロコンピュータ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
１３０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２８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２７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１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２９図に示した。この際、Ｈｅ　−Ｎ
　ｅレーザ８およびＨｅ−Ｃｄ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２３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２８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１第４図は
レチクルの側面図、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１５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２０図は制御部のブロック図、第２１図はレチクルの
断面図、第２２図ないし第２８図は信号を示す図、第２
９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、８・・・Ｈｅ
　−Ｎｅレーザ、３Ｌ−Ｈｅ−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・・・−次
元固体撮像素子、２７・・マイクロコンピュータ。 ７・・− 代理人弁理士　小　川　勝　男、− 躬　１　固 躬２０ も３０ 第　５　［８ 塙ｄ 筋　７η 馬　８図 躬９匿 ワ５ 躬ＩＯ虐 第　１１Ｌ 綱 第１４圀 躬／６”ｎ 躬１’７　ｉ Ａ 躬　１８力 第２１図 ス〒−ジイ装置× 括２３虐 ス子−シ狙胃【Ｘ 第　２５１１１］ ／３ｊ 又チー：／４′！Ｌ置　Ｋ 第２ｂ［ｆｌ ７干−シイｆＬ　Ｌ　Ｘ 躬２′７月 ス子−ンイｍＩ　Ｘ 第　２８７ ス↑−シイ１置−Ｘ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料を載置する台と、該試料を照明する第１の照明
   手段と、該試料からの反射光を検出する検出手段より構
   成される異物検査装置であって、該試料を透過照明する
   手段を設けたことを特徴とする異物検査装置。 ２、上記検出手段に結像する結像手段を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。 ３、試料を載置する走査ステージと、該試料に対して上
   方から照明する直線偏光照明手段と、光検出器と、該光
   検出器上に該試料面を結像する光学系と、該光学系内に
   設置された偏光板と、該光検出器と走査ステージを駆動
   する駆動回路から構成される異物検査装置であって、該
   試料面の該光学系の光路に遮光板を設けたことを特徴と
   する異物検査装置。 ４、試料を載置する試料台と、透過照明手段と、光検出
   器と、該光検出器上に該パタン面を結像する光学系と、
   該試料面の該光学系の光路中に設置された遮光部と通過
   部より成る光学素子とから構成される位相差顕微鏡を設
   け、走査ステージと、該走査ステージおよび光検出器を
   駆動する駆動回路とを設けたことを特徴とする異物検査
   装置。