KR0127686B1 - 결함용 레티클 검사장치 및 방법 - Google Patents

결함용 레티클 검사장치 및 방법

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KR0127686B1
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쥰이찌 마쯔모또
히로아끼 시시도
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가나이 쯔또무
가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
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Abstract

웨이퍼상에 레티클을 프린트하기 전에 서브마이크론 치수의 사이즈를 갖는 이물질등의 결함을 검출하기 위한 위상 시프터가 마련된 레티클을 검사하는 방법 및 그 레티클 검사방법을 실행하는 레티클 검사장치로서, 위상 시프트막을 갖는 레티클상에 부착한 서브마이크론 치수의 미세한 이물질등의 결함을 안정하게 검출하기 위해, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 반사조명과 투과조명의 회로패턴이 마련된 기판의 표면을 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 접속하지 않고, 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 검출기 및 회로패턴의 직선에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 검출 광학계, 검출기의 출력신호에 따라서 레티클의 결함 데이타를 측정하고, 측정된 결함 데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 구비한다.
이러한 결함검사장치를 이용하는 것에 의해, 레티클에 부착된 이물질등의 결함을 용이하고 안정하게 검출할 수 있으며, 간단한 장치 즉 광학계로 회로패턴에서 결함을 변별할 수 있다.

Description

결함용 레티클 검사장치 및 방법
제1도는 본 발명에 따른 제1실시예의 레티클 검사장치를 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 따른 레티클 주사방법을 설명하기 위해 사용된 레티클의 평면도.
제3도는 제1도의 레티클 검사장치에 구비된 대칭으로 배치된 조사계중의 하나를 도시한 도면.
제4도(A), 제4도(B). 제4도(C) 및 제4도(D)는 본 발명에 따른 레티클 검사방법을 설명하기 위한 도면,
제5도는 각을 이루는 회로패턴을 설명하기 위한 평면도.
제6도(a). 제6도(b) 및 제6도(c)는 푸리에 변환면상의 산란광 및 회절광의 분포를 도시한 도면.
제7도(A)는 회로패턴의 코너의 부분평면도이고 제7도(B)는 제7도(A)의 CO부의 확대도.
제8도는 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출할 때 출력되는 산란광 검출신호와 회로패턴을 검출할 때 출력되는 검출신호의 관계를 설명하기 위한 그래프.
제9도는 결함을 검출하기 위해 본 발명의 레티클 검사장치에 의해 검사될 미소 회로패턴을 도시한 평면도.
제10도는 이물질 및 회로패턴의 코너 검출할 때 출력되는 검출신호의 레벨을 도시한 그래프.
제11도는 미립자에 의해 산란된 산란광의 이론적인 강도와 무차원의 값 πd/λ의 관계를 도시한 그래프이고, 여기에서 d는 미립자의 사이즈 λ는 조사광 빔의 파장.
제12도(A) 및 제12도(B)는 본 발명에 따른 고 NA의 광학계를 사용하여 이물질로 부터의 산란광을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
제13도는 이물질에 의해 회절된 회절광의 이동 방향을 도시한 도면.
제14도는 본 발명에 따른 광학계의 NA의 정의를 설명하기 위한 도면.
제l5도는 이물질에 의해 산란된 산란광의 강도에 비례하는 산란광의 단면적과 이물질의 직경 d의 관계를 도시한 그래프.
제16도는 종래의 레티클 검사장치의 구성을 도시한 도면.
제17도는 본 발명에 따른 레티클 검사장치의 구성을 도시한 도면.
제18도는 미립자에 의해 산란된 산란광 성분의 분포와 d/λ의 관계를 도시한 도면이고, 여기에서 d는 미립자의 사이즈, λ는 조사광 빔의 파장.
제19도의 1 및 제19도의 2는 동일한 레티클 검사장치에 의해 검출할 수 있는 산란광 및 본 발명에 따른 레티클 검사장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
제20도는 조사광 빔 파장의 표면 조사방식에 있어서, 각각 크롬패턴상의 0.5㎛의 미립자를 검출할 때와 크롬패턴을 검출할 때 출력되는 검출신호의 각각의 편차를 도시한 그래프.
제21도는 조사광 빔 파장의 표면 조사방식에 있어서, 각각 크롬패턴상의 1.0㎛의 미립자를 검출할 때와 위상 시프터 패턴을 검출할 때 출력되는 검출신호의 각각의 편차를 도시한 그래프.
제22도는 조사광 빔 파장의 이면 조사방식에 있어서, 각각 유리기판상의 0.5㎛의 미립자를 검출할 때와 크롬패턴을 검출할 때 출력되는 검출신호의 각각의 편차를 도시한 그래프.
제23도는 표면 조사방식에 사용된 조사광 빔의 파장과 변별비(크롬패턴상의 0.5㎛의 미립자 대 크롬패턴)의 편차를 도시한 그래프.
제24도는 표면 조사방식에 사용된 조사광 빔의 파장과 변별비(크롬패턴상의 0.1㎛의 미립자 대 위상시프터 패턴)의 편차를 도시한 그래프.
제25도는 표면 조사방식에 사용된 조사광 빔의 파장과 변별비(유리기판상의 0.5㎛의 미립자 대 크롬패턴)의 편차를 도시한 그래프.
제26도는 4화소 가산처리 대신에 2×2㎛ 화소를 사용하는 처리에 의한 이물질의 검출을 설명하기 위한 도면.
제27도는 1×1㎛ 화소를 사용하는 4화소 가산처리에 의한 이물질의 검출을 설명하기 위한 도면.
제28도는 4화소 가산처리 회로의 블럭도.
제29도는 이물질 검출시의 셰이딩 효과를 설명하기 위한 그래프.
제30도(a). 제30도(b) 및 제30도(c)는 셰이딩의 원리를 설명하기 위한 그래프로서 각각 셰이딩의 측정데이타, 셰이딩의 보상데이타 및 셰이딩의 보상 측징 데이타를 도시한 도면.
제31도는 셰이딩 보상 회로의 블럭도.
제32도는 블럭처리회로의 블럭도.
제33도는 셰이딩 보상회로, 4화소 가산처리회로 및 블럭처리회로의 관계를 도시한 블럭도.
제34도는 본 발명에 따른 제2의 실시예의 레티클 검사장치를 도시한 도면.
제35도는 본 발명에 따른 제3의 실시예의 레티클 검사장치를 도시한 도면.
제36도는 위상 시프터막이 마련된 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 설명하기 위한 도면.
제37도는 포토크로믹 물질로 형성된 가변 공간필터의 개략적인 측면도.
제38도는 포토크로믹 물질의 특성을 설명하기 위한 그래프.
제39도는 가변 공간필터로서 사용된 액정 공간 광학 변조기를 도시한 도면.
제40도는 고 NA 조명하의 주기적인 패턴의 푸리에 변환 화상의 발광 스폿 사이즈를 설명하기 위한 도면.
제41도는 저 NA 조명하의 주기적인 패턴으 푸리에 변환 화상의 발광 스폿 사이즈를 설명하기 위한 도면.
제42도A∼42도I는 본 발명에 따른 레티클 검사장치에 의해 검사될 위상 시프터를 갖는 여러가지 레티클을 도시한 단면도.
본 발명은 레티클에 부착한 이물질등의 결함을 검출하기 위한 광 투과막으로 형성된 위상 시프터 및 회로패턴이 마련된 레티클 또는 포토마스크(이하 레티클 이라 한다)를 검사하는 방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼상에 레티클을 프린트하기 전에 서브마이크론 치수의 사이즈를 갖는 이물질등의 결함을 검출하기 위한 위상 시프터가 마련된 레티클을 검사하는 방법 및 그 레티클 검사방법을 실행하는 레티클 검사장치에 관한 것이다.
LSI칩 또는 프린트 배선기판을 제조하는 경우, 회로패턴을 갖는 레티클은 웨이퍼상에 레티클을 프린트하기 전에 결함을 검출하기 위해 포토그래픽 처리에 의해 검사된다. 레티클이 서브마이크론 치수의 사이즈를 갖는 미소한 이물질을 갖고 있으면, 레티클을 웨이퍼상에 정확하게 프린트할 수 없으므로 이러한 웨이퍼를 사용하여 제조된 LSI칩은 불량으로 된다. 레티클에 부착한 미소한 이물질에 기인하는 문제점이 최근 LSI의 고집적화에 따라 더욱 현저하게 되어 레티클상에서 서브마이크른 치수의 사이즈를 갖는 이물질의 존재도 허용되지 않게 되었다.
웨이퍼상에 레티클을 프린트하기 전의 이물질용 레티클의 검사가 불량한 레티클의 프린트를 방지하기 위해 불가결하여 이물질용 레티클을 검사하는 여러가지의 기술이 제안되어 있다. 고속 고감도의 검사가 가능하여 널리 사용되고 있는 이물질용 레티클을 검사하는 일반적인 방법에서는 레이저 빔등의 높은 지향성을 갖는 광 빔으로 레티클을 비스듬하게 조사하고, 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출한다. 그러나, 광빔은 레티클의 패턴의 에지에서 회절되므로, 이물질에 의해 산란된 산란광 및 회절광을 서로 변별해야 한다. 회절광 및 산란광을 변별하는 여러가지 기술 수단이 제안되어 있다.
첫번째로 제안된 기술 수단에는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화54-101390호에 기재된 검사장치가 있다. 이 검사장치는 직선 편광 레이저 빔, 주어진 입사각도로 직선 편광 레이저 빔이 회로패턴상에 입사되도록 직선 편광 레이저 빔으로 회로패턴을 비스듬하게 조사하는 조사수단 및 편광판 및 렌즈를 구비한 비스듬한 결상 광학계를 포함한다. 회로패턴에 직선 편광 레이저 빔이 조사되는 경우, 회로패턴에 의해 회절된 회절광과 이물질에 의해 산란된 산란광은 편광면 즉 진동면에서 서로 다르게 되므로, 이물질에 의해 산란된 산란광만을 검출할 수 있게 된다.
두번째로 제안된 기술 수단에는 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화59-65428, 일본국 특허공개공보 평성1-117024 또는 일본국 특허공개공보 평성1-153943호에 기재된 검사장치가 있다. 이 검사장치는 피검사시료에 비스듬하게 투영된 레이저 빔으로 피검사시료를 주사하는 주사수단, 피검사시료의 위에 배치되어 레이저 빔의 조사점이 집광점과 거의 일치하도록 산란 레이저광을 집광하는 제l의 렌즈, 제1의 렌즈의 푸리에 변환 화상면에 배치되어 피검사시료의 회로패턴에 의해 산란된 규칙적인 산란광을 필터링하는 필터판, 차광판을 통해 투과되고 이물질에 의해 산란된 산란광의 역 푸리에 변환용 제2의 렌즈, 제2의 렌즈의 결상점에 배치되어 조사점에 대응하는 부분 이외의 피검사시료부로 부터의 산란광을 레이저 빔으로 차광하는 슬릿판 및 슬릿판의 슬릿을 통과하고 이물질에 의해 산란된 산란광을 수광하는 광 수광장치를 포함한다. 이 검사장치는 일반적으로 회로패턴 소자가 한방향 또는 여러방항으로 연장되고, 회로패턴 소자에 의해회절된 회절광을 푸리에 변환상면상에 배치된 공간필터에 의해 필터링하는 것에 착안하여 이물질에 의해 산란된 산란광만을 검출하는 것이다.
세번째로 제안된 기술 수단은 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화58-62543호에 기재된 구성으로 되어있다. 이 구성은 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광은 광을 기향하고, 이물질에 의해 산란된 산란광은 광을 지향하지 않는 것에 착안하여 여러개의 비스듬하게 배열된 검출기의 출력의 논리곱에 따라 이물질을 변별하는 것이다.
네번째로 제안된 기술 수단은 예를 들면 일본국 특허공개공보 소화60-154634호 또는 일본국 특허공개공보 소화60-154635호에 기재된 구성으로 되어 있다. 이 구성은 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광은 특정한 방향으로만 집속하고, 이물질에 의해 산란된 산란광은 모든 방향으로 산란하는 것에 착안한 것으로, 여러개의 검출기의 출력에서 이물질을 변별하는 것이다.
미소한 이물질의 피검사시료의 검사에 관한 장치 및 방법으로서, 굴절무늬법, 위상차 현미경 및 유한한 사이즈를 갖는 회절상에 관한 기술등이 예를 들면 히로시 꾸보따, 오요 고가꾸, 이와나미 젠쇼, pp.129-136에 기재되어 있다.
1차원 고체촬상장치와 같은 어레이형의 검출기에 고체촬상센서의 어레이가 마련되어 있는 경우, 검출기의 여러개의 소자에 이물질이 대응하고 있으면 이물질을 나타내는 출력신호는 여러개의 화소로 분산되고, 결과적으로 검출기의 출력이 감소되어 검출기가 이물질을 검출할 수 없게 될 가능성이 있다. 이러한 가능성을 피하기 위해 일본국 특허공개공보 소화61-104242호에는 시료대의 주사동작의 방향에 대한 각도로 어레이형 검출기를 배치하는 발명이 기재되어 있다. 동일한 목적으로 일본국 특허공개공보 소화61-104244호 및 일본국 특허공개공보 소화61-104659호에는 특수한 구성으로 배열된 소자가 마련되어 있고 특수한 형상으로 되어 있는 어레이형 검출기를 사용하는 다른 발명이 기재되어 있다.
불규칙한 조사 및 조사의 변동은 검출의 정밀도 및 반복성에 악영향을 미친다. 일본국 특허공개공보 소화60-038827호에는 공지의 특성을 갖는 표준샘플을 사용하는 것에 의해 산란광의 강도를 자동적으로 측정하는 발명이 기개되어 있다.
일본국 특허공개공보 소화56-132549호에는 비교적 큰 이물질에 의해 산란된 다량의 산란광을 여러개의 비교적 작은 이물질에 의해 산란된 산란광으로 오인하는 것을 피하기 위한 발명이 기재되어 있다.
상술한 바와 같이, 검출될 이물질의 사이즈가 작아짐에 따라서 LSI칩의 질에 악영향을 미치는 이물질을 검출하지 못하는 것이 중요한 문제로 되고 있다. 첫번째로 제안된 기술 수단 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화54-101390호에 기재된 발명에서는 미소한 이물질에 의해 산란된 산란광의 편광면과 회로패턴의 에지에서 회절된 회절광의 편광면의 편차가 작기 때문에 미소한 이물질을 검출할 수 없다.
두번째로 제안된 기술 수단 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화59-65428호, 일본국 특허공개공보 평성1-117024호 및 일본국 특허공개공보 평성1-153943호에 기재된 발명에서는 필터판과 슬릿판으로 회로패턴에 의해 회절된 회절광에서 이물질에 의해 산란된 산란광을 분리하여 이물질에 의해 산란된 산란광만을 검출한다. 이들 발명에서는 그러한 이점에 따라 간단한 구성을 갖는 간단한 2진화법으로 이물질을 검출하는 검출기구를 사용하지만, 회로패턴 소자의 교차점에서 회절된 회절광은 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광처럼 한방향으로 이동하지 않으므로, 공간필터는 회로패턴 소자의 교차점에서 회절된 회절광을 완전하게 필터링할 수 없게 된다. 또, 매우 높은 집적도를 갖는 LSI의 마이크론 치수의 미소한 회로패턴에 의해 회절된 회절광은 이물질에 의해 산란된 산란광과 움직임이 유사하므로, 간단한 2진화법에 의해 회로패턴과 이물질을 변별하는 것은 실질적으로 곤란하다.
세번째로 제안된 기술 수단으로서 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화58-62543호에 기재된 장치와 네번째로 제안된 기술 수단으로서 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화60-154634호 및 일본국 특허공개공보 소화60-154635호에 기재된 장치는 그들의 구성상 충분히 높은 집광능력을 갖는 광학계를 사용하는 것이 곤란하므로, 이들 장치가 이물질에 의해 신란된 미약한 산란광을 검출하는 것은 실질적으로 곤란하다.
다섯번째로 제안된 기슬 수단 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화61-104242호 및 일본국 특허공개공보 소화61-104144호에 기재된 장치에는 특수한 검출기와 특수한 광학계가 필요로 되어 코스트가 상승한다.
여섯번째로 제안된 기술 수단 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화60-038827호에 기재된 장치는 고속검출에 적합한 어레이형 검출기에의 적용 및 미소한 이물질을 검출하는 구성 정밀도에 있이서 결점을 갖고 있다.
일곱번째로 제안된 기술 수단 예를 들어 일본국 특허공개공보 소화56-132544호에 기재된 장치는 큰 이물질의 1점만을 검출하므로, 이 장치는 가늘고 긴 이물질의 형상을 정확하게 인식할 수 없게 된다.
레티클상에 형성된 회로패턴의 전사해상도를 향상시키기 위해 최근 개발된 레티클에는 노출에 사용된 광 파장의 1/2의 기수배와 같은 두께를 갖고 회로패턴 소자사이의 공간을 덮도록 형성된 위상 시프터 또는 위상시프트막이라 불리는 투명 또는 반투명한 후막이 마련되어 있다. 이 후막은 투명 또는 반투명하지만, 이 후막의 두께는 0.1μm 정도의 회로패턴 두께의 몇배이다. 결과적으로 후막의 에지에서 회절된 회절광의 강도는 회로패턴의 에지에서 회절된 회질광의 강도의 수배∼수십배로 되어 이물질 검출강도를 현저하게 저하시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 투명 또는 반투명한 기판상의 전사해상도를 향상시키기 위해 위상 시프트막 및 회로패턴을 형성하여 제조된 레티클등의 회로패턴상에 부착하는 서브미크론 치수의 사이즈를 갖는 미소한 이물질등의 결함을 간단한 구성으로 용이하게 회로패턴에서 분리해서 안정하게 검출할 수 있는 레티클 검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 기판상에 회로패턴을 형성하여 제조된 포토마스크등의 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지, 검사 스테이지상에 지지된 레티클의 표면에 형성된 회로패턴상에 비스듬하게 약 780nm의 파장의 광 빔을 투영하도록 레티클의 표면측에 서로 대향해서 배치된 제1 및 제2의 광원을 갖는 제1의 조사계, 검사 스테이지상에 지지된 레티클의 기판을 통해서 회로패턴상에 비스듬하게 약 488nm의 파장의 광 빔을 투영하도록 레티클의 이면측에 서로 대향해서 배치된 제3 및 제4광원을 갖는 제2의 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 회로패턴의 위치에서 산란된 산란광 및 회로패턴의 동일위치에서 회절된 회질광만을 집속하도록 기판의 표면상에 배치되고, 조사방향 및 파장에 따라서 집속광을 분리하며, 검출기 및 회로패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 검출기상에 결상하는 0.4 이상의 고 NA(개구수)를 갖는 결상광학계, 각각의 검출기의 출력과 스레쉬홀드를 위해 설정된 2진화 회로의 출력에 따라서 회로패턴의 결함 데이타를 측징하여 측정결과를 표시하는 신호처리계를 갖는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제1의 특징에 있어서의 상기한 레티클 검사장치를 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 회로패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제2의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 기지하고 X축, Y축 및 Z축에 따든 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 상기 패턴의 투과조명 및 반사조명용 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광만을 집속하도록 배치되고, 산란광과 회절광이 결상되는 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 각각 배치된 공간필터가 마련된 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제2의 특징에 있어서의 상기한 레티클 검사장치를 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제3의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어자는 검사 스테이지계, 레티클의 표면측에서 패턴상에 비스듬하게 약 780nm의 파장의 광 빔을 투영하고, 기판의 이면측에서 기판을 통해 패턴상에 비스듬하게 약 488nm의 파장의 광 빔을 투영하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광만을 집속하도록 배치되고, 조사방향 및 파장에 따라 집속광을 분리하며, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 각각 배치된 공간필터가 마련되며, 검출기상에 결상하는 검출 광학계. 검출기에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제3의 특징에 있어서의 상기한 레티클 검사장치롤 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제4의 특징에 있어서 기판이 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 기판의 표면에 형성된 패턴상에 비스듬하게 약 780nm의 파장의 광 빔을 투영하도록 기판의 표면측에 배치된 제1의 조사계, 직접 반사광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 배치된 공간필터가 마련되고, 검출기상에 결상하는 검출 광학계, 기판을 통해서 패턴상에 비스듬하게 약 488nm의 파장의 광 빔을 투영하도록 기판의 이면측에 배치된 제2의 조사계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제4의 특징에 있어서의 상기한 레티클 검사장치를 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 레티클의 표면측에서 패턴상에 비스듬하게 약 780nm의 파장의 광 빔을 투영하고, 기판의 이면측에서 기판을 통해 패턴상에 비스듬하게 약 488nm의 파장의 광 빔을 투영하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광만을 집속하도록 배치되고, 조사방향 및 파장에 따라 집속광을 분리하며, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 각각 배치된 공간필터가 마련되며, 검출기상에 결상하는 검출 광학계, 검출기에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다. 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제5의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 약 1.6d(여기에서 d는 검출될 결함중에서 가장 작은 결함의 사이즈)의 파장의 광 빔으로 패턴의 반사조명을 조사하고, l.0d의 파장의 광 빔으로 패턴의 투과조명을 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하기 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 조사방향에 따라 집속광을 분리하며, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하는 공간필터가 마련되고, 검출기상에 결상하는 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제5의 특징에 있어서의 상기한 레티클 검사장치를 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제6의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지자하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 기판의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 파장의 단일한 광 빔 또는 600nm∼800nm 범위의 다른 파장의 여러개의 광 빔으로 패턴을 비스듬하게 조사하고, 기판의 이면측에서 기판을 통해 450nm∼550nm 범위의 파장의 단일한 광 빔 또는 450nm∼550nm 범위의 다른 파장의 여러개의 광 빔으로 패턴을 비스듬하게 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도륵 배치되고, 조사방향 및 파장에 따라 집속광을 분리하며, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링 하도록 푸리에 변환상면에 배치된 공간필터가 마련되고, 검출기상에 결상하는 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제6의 특징에 있어서의 레티클 검사장치를 사용하여 레티클의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 것이다.
본 발명의 제7의 특징에 있어서 기판에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 기판상에 차광막 또는 광 투과막의 패턴을 형성하여 제조된 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동가능한 검사 스테이지 및 그 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어기는 검사 스테이지계, 600nm∼800nm 범위의 파장의 단일한 광 빔 또는 600nm∼800nm 범위의 다른 파장의 여러개의 광 빔으로 기판의 표면에 형성된 패턴을 비스듬하게 조사하는 제1의조사계, 직접 반사광은 집속하지 않고 각각 기판에 의해 회절되고 산란된 산란광 및 회절광을 집속하도록기판의 표면측에 배치되고, 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하는 공간필터가 마련되고 결상하는 제1의 검출 광학계, 기판의 이면측에서 기판을 통해 450nm∼550nm 범위의 파장의 광 빔 또는 450nm~550nm 범위의 다른 파장의 광 빔으로 패턴을 비스듬하게 조사하는 제2의 조사계, 직접 투과광은 집속하지않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 검출기 및 패턴의 직선위치에서 회절된 회절광을 필터링하도록 푸리에 변환상면에 배치된 공간필터가 마련되고, 검출기상에 결상하는 공간필터가 마련된 제2의 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타릍 측정하고 그 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명의 제8의 특징에 있어서 기판의 광투과부에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판을 검사하는 레티클 검사장치는 기판을 지지하는 이동가능한 검사 스테이기 및 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 488nm의 파장의 광 빔으로 기판의 투과조명을 조사하는 조사계, 직접 투과광을 집속하기 않도록 배치되고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 수광하는 검출기가 마련된 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제8의 특징에 있어서의 기판 검사 장치를 사용하여 기판내의 결함을 검출하기 위해 기판을 검사하는 것이다.
본 발명의 제9의 특징에 있어서 기판의 광투과부에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판을 검사하는 레티클 검사장치는 기판을 지지하는 이동가능한 검사 스테이지 및 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지, 1.0d(여기에서 d는 검출될 결함중에서 가장 작은 결함의 사이즈)의 파장의 광 빔으로 기판의 투과조명을 조사하는 조사계, 직접 투과광은 집속하지 않고, 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광은 집속하도록 배치되고, 산란광 및 회절광을 수광하는 검출기가 마련된 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제9의 특징에 있어서의 상기한 기판 검사 장치를 사용하여 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판을 검사하는 것이다.
본 발명의 제10의 특징에 있어서 기판의 광투과부에 부착하는 이물질등의 결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판을 검사하는 레티클 검사장치는 기판을 지지하는 이동가능한 검사 스테이지 및 검사 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 제어계로 이루어지는 검사 스테이지계, 450nm∼550nm 범위의 파장의 광 빔 또는 450nm∼550nm 범위의 다른 파장의 광 빔으로 기판의 투과조명을 조사하는 조사계, 직접 투과광은 집속하지 않고 각각 상기 기판에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 집속된 산란광 및 회설광을 수광하는 검출기가 마련된 검출 광학계, 검출기의 출력에 따라서 기판상의 결함 데이타를 측정하고 측정결과를 표시하는 신호처리계를 포함한다.
결함을 검출하기 위해 투명 또는 반투명한 기판을 검사하는 본 발명에 따른 레티클 검사방법은 본 발명의 제10의 특징에 있어서의 상기한 기판 검사 장치를 사용하여 결함을 검출하기 위해 기판내의 결함을 검출하기 위해 기판을 검사하는 것이다.
본 발명은 미국 특허출원 No. 07/902,819 및 한국 특허출원 92-11092에 관한 것이다.
다음에 본 발명의 특성동작에 대해서 설명한다.
예를 들어 종래의 문헌 Wolf, Principle of Optics, pp.647∼664에 의하면, 미소한 미립자가 조사광의 파장과 사이즈가 거의 동일한 경우, 이물질로 부터의 산란광은 균일하지 않고, 날카롭게 분포된다.
본 발명은 상술한 바와 같이 이물질을 검출하지 못하는 경우가 증가하는 것은 이들 미소한 미립자로 부터의 산란광의 분포에 기인한다는 것에 착안한 것이다.
이것은 검출 광학계의 개구수에 대해서 언급되어 있지 않을 뿐만 아니라, 검출 광학계가 이물질을 해상할 수 없는 경우라도 이물질을 검출할 수 있다고 고려되기 때문이다. 그러나 상기 문헌에 도시된 바와 같이 미소한 미립자로 부터의 산란광은 불규칙한 지향성을 갖으므로, 그들은 개구수가 작은 검출 광학계로는 검출하지 못할 가능성이 있다. 그 결과, 이물질을 검출하지 못하는 경우가 발생한다는 것을 고려할 수 있다.
본 발명의 이데올로기는 종래 기술의 행상도를 갖는 검출 광학계는 미소한 이물질은 검출할 수 있지만 그들을 안정하게 검출할 수는 없다는 것을 나타낸다. 또한 이물질의 검출이라는 목표를 달성하기 위해서 검출해야할 이물질의 사이즈를 해상하기 위한 해상도가 필요하다는 것이 판명되었다. 이하에 그 검토과정에 대해서 기술한다.
광산란의 물리학은 매우 복잡하다. 공기내에 부유된 싱글 볼에 평면파가 조사되었다고 하는 가장 간단한 문제가 1908년 Gustav Mie에 의해 처음 분석되었다.
Mie의 이론으로 알려진 해법에는 구면 조화라는 수학적 함수의 요약 급수가 있다. 본 발명의 요지를 벗어나므로 여기에서는 언급하지 않는다.
라텍스 볼등의 미립자는 반사, 굴절, 흡수 및 회절 프로세스의 조합에 의해 입사빔의 광을 산란한다. 제11도는 이물질과 같은 볼에서 부터의 산란광의 강도를 도시한 것이다.
제11도는 레이저빔의 파장 λ 및 이물질 직경 d를 사용하는 무차원수 πD/λ에 의해 이물질로 부터의 산란광 강도의 이론값과 Mie의 산란의 이론값을 본 발명의 적용예와 같이 기판상에 부착된 미립자의 경우로 변형한 것이다.
횡축은 검출된 광의 파장 λ(예를 들어, 550nm) 및 검출된 이물질의 직경 d를 사용한 무차원수를 나타낸다.
πd/λ의 값이 약 4보다 작은 영역(λ=550nm 일때 d=0.7μm보다 작은 이물질)은 특히 레일리 산란영역이라 하고, 이물질로 부터의 산란광은 직경의 6승에 반비례해서 급격하게 감소한다. 따라서, 이 영역내에서의 이물질의 검출에는 검출기 감도에 상당한 주의를 필요로 한다.
πd/λ의 값이 약 4보다 큰 영역에서 산란광은 회절이론에 따라 방향성을 갖고 산란한다.
그 상태를 제12도에 도시한다.
제12도는 이물질로 부터의 산란광이 본 발명에 따른 고 NA 광학계를 사용하여 검출되는 것을 도시한 도면이다. 이물질로 부터의 산란광은 분포를 가지므로, 이 영역에서 이물질을 검출할 경우에는 산란광 분포를 고려하여 검출기의 개구수(NA)를 결정할 필요가 있다.
제13도는 이물질로 부터의 회절광의 방향을 도시한 개략도이다.
제13도는 레이저 빔(2221)이 레티클(6)상의 이물질(70)에 입사되는 경우, 회절광의 방향을 도시한 도면이다. 회절광은 각도θ로 0차원 회절광(2222), 1차원 회절광(2223), 2차원 회절광, … 로 이어진다.
0차원 회절광(2222)는 레이저빔(2221)의 정반사이고, 이물질로 부터의 산란광의 검출은 1차원 이상의 회절광의 검출을 의미한다.
상기한 θ는 회절광의 식 d0·sinθ=λ에서 구한다(dO은 직경, 폭, 길이 또는 직경의 평균값등 여러가지로 정의된다). 다음의 논의는 dO의 값과 관계없이 성립된다.
따라서, 상술한 어떠한 정의도 결과에 영향을 미치지 않는다.
따라서, 여기에서는 dO=d 또는 dO은 이물질의 직경을 나타내는 것으로 한다.
검출 광학계의 필요한 개구수(NA)는 가장 엄격한 조건 πd/λ=4하에서 구한다.
π·d/λ=4
d/λ=1.27
λ/d=0.79
sinθ=λ/d에서
θ=sin-1(0.79)
=52˚
이것은 회절광의 최대 간격이 52°라는 것을 의미한다. 따라서 52°이상의 개구를 갖는 검출 굉학계를 사용하면, 최소한 1차원 회절광은 검출할 수 있게 되어 이물질을 검출할 수 없게 되는 일은 없다.
제14도는 광학계의 개구수(NA)의 정의를 도시한 개략도이다.
제14도에 있어서, 검출계의 대물렌즈(41)의 개구수(NA)는 NA=n·sin(θ/S)(n : 광로의 굴절률, 공기내에서 n=1)에서 구한다. NA=1·sin(52°/2)=0.44로 된다.
따라서, 이물질로 부터의 산란광은 약 0.44 이상의 NA를 갖는 검출계에 의해 빠짐없이 검출된다.
이 경우에 NA가 증가할수록 검출 가능성도 증가하여 레일리 영역내의 이물질을 더욱 양호하게 검출할 수 있게 된다. 반대로 NA가 0.44 이하라도 0.4에 가까우면, 회절광이 어느정도의 폭을 가지므로, 실질적으로 이물질을 검출할 수 있게 된다. 반대로 NA가 0.5 이상이면, 다음에 기술하는 이유에 의해 회로패턴으로부터의 산란광이 검출계로 입사하여 이물질로 부터의 산란광만을 검출하는 요구가 방해를 받고, NA를 특별히 증가시키는 이점이 감소한다. 따라서, 0.4∼0.6 정도까지의 NA가 실용상 적합하게 된다.
다음에 레일리내의 이물질의 검출에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 종래기술의 해상도를 갖는 검출 광학계는 미소한 이물질을 검출할 수 있을지는 모르지만, 그들을 안정하게 검출할 수는 없다. 이물질의 검출이라는 목표를 달성하기 위해서는 검출될 이물질의 사이즈를 해상하기 위한 해상도가 필요하게 된다.
본 발명은 검출된 이물질을 해상하는 정도의 개구수(NA)를 갖는 검출 광학계를 갖는다. 구체적으로, NA는 이하의 식(1)에 의해 산출된다.
d=0.6( λ/NA ) ……………………………………………………………… (1)
이 NA에 가까운 값을 갖는 광학계가 바람직하다. 상기한 식에 있어서, d는 검출될 이물질의 사이즈, λ는 조사광의 파장, NA는 개구수를 나타낸다. 식(1)을 만족시키도록 검출계의 NA를 설정할 수 없는 경우, 식(1)을 만족시키기 위해 조사계의 λ을 짧게할 필요가 있다.
이물질 검사를 위한 종래의 검출 광학계에는 이물질을 해상하는 해상도가 필요하다고 고려되어 있지 않다. 본 발명은 식(1)에 나타낸 바와 같은 이물질을 해상하는 검출 광학계가 필요하다고 하는 새로운 생각에 착안한 것이다.
그러나, 식(1)의 계수는 0.6이라고 하는 일반적인 해상도를 계산할 때의 값만큼 클 필요는 없다. 본 발명의 발명자에 의해 실시된 실험에 의하면 NA가 0.24∼0.6의 범위이면 필요한 이물질 검출 성능이 얻어진다. 다음에, 그 이유에 대해서 설명한다.
제15도는 산란 단면적을 도시한 도면으로서, 이물질의 직경에 대한 이물질로 부터의 산란광의 강도에 비례한다.
제15도에 있어서 횡축은 이물질의 직경이고, 종축은 산란 단면적이다. 이 산란 단면적은 이물질에서 발생된 산란광에 비례하고, Mie의 산란이론에서 구해진다. 그 해석은 발생된 산란광을 관찰한 경우, 그것이 마치 도면에시 실선으로 나타낸 이물질에서 발생된 산란광인 것처럼 관찰되는 것을 의미한다. 도면은 또한 점선을 사용하여 기하학적인 단면적을 나타낸다. 도면은 산란광을 사용하여 관찰한 경우, 관찰하는 이물질 사이즈가 실제 사이즈보다 크다는 것을 나타낸다(그것은 분명히 이물질이 산란광에 의해 검사되고 있는 이유이다). 제15도에서의 비율은 면적비에서 3배∼6배 정도이므로, 직경에서 √3배~√6배로 된다.
이 경우에 식(1)는 다음과 같이 나타내어진다.
d=(0.6/ √3~√6)·(λ/ NA)
=(0.24~0.35)·(λ/NA) ……………………………………………… (1)
이전의 실험결과를 이 식으로 잘 설명할 수 있다.
레티클상의 이물질을 검사하는 경우에 있어서 검출될 이물질 사이즈는 최소 레티클 사이즈의 약 1/4로되어 있다. 따라서, 레티클상에서 최소 사이즈가 2.5μm(5 : l의 축소 전사의 경우, 16MDRAM과 같은 웨이퍼상 0.5μm)이면 이물질 사이즈는 0.6㎛이고, 또는 레티클상에서 최소 사이스가 1.05㎛(64MDRAM과 상등)이면 이물질의 사이즈는 0.4μm이다.
따라서, 이전의 검토에서 구해진 NA=0.4의 검출 광학계로 0.4μm의 이물질을 검출하기 위해서는, λ=660nm∼460nm보다 파장이 짧은 광원이 식(1)에서 변형된 다음의 식에 필요하게 된다.
λ =d·NA/(0.35∼0.24) ……………………………………………… (2)
다음에, 이러한 파장범위에서 형성된 회로패턴을 갖는 레티클과 같은 샘플상의 이물질 검사에 적합한 파장의 선택에 대해서 검토한다. 먼저. 파장의 선택에 필요한 회로패턴에서 이물질을 광학적으로 분리해서 검출하는 원리에 대해서 설명한다.
본 발명은 레티클의 회로패턴이 종, 횡 및 경사의 3방향의 직선과 상기한 직선의 교차부(이하, 회로패턴코너부라 한다)를 포함하는 것에 착안한 것이다. 상기한 회로패턴이 지향성 레이저 빔에 의해 입사각도i(i90°)로 비스듬하게 조사되는 경우, 회로패턴의 직선으로 부터의 산란광의 푸리에 변환상은 조사 필드내의 회로패턴의 위치 대신에 가는 직선으로 푸리에 변환면상의 특정한 위치로 집광되고, 이물질로 부터의 산란광은 푸리에 변환면상의 특성한 위치로 치우치지 않는다.
본 발명은 푸리에 변환상면에 배치된 직선 필터링판 즉 공간필터에 의해 회로패턴의 직선부분에서 산란된 산란광을 필터링하고, 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출한다. 그러나, 회절광의 코너부 및 연속한 코너부로 이루어지는 미소한 구조부에서 산란된 산란광은 필터링할 수 없다. 따라서, 검출된 이물질의 정보를 처리 기억하는 처리 및 메모리부(4271)에 따른 검사시에 필터링할 수 없는 산란광의 영향을 조사해야 한다.
최근 크롬 박막(이하, 크롬패턴이라 한다) 등의 금속 박막의 회로패턴을 전사하는 해상도를 향상시키기 위해 제36도에 도시한 바와같은 레티클이 개발되었다. 최근 개발된 레티클을 이하 위상 시프트 레티클이라 한다. 위상 시프트 레티클에는 위상 시프트막 또는 위상 시프티라 블리며, 노출 광원에 의해 방사된 광의 파장의 1/2의 기수배와 같을 두께를 갖은 투명 또는 반투명한 박막(이하, 위상 시프트 패턴이라한다)이 마련되어 있다. 위상 시프트 패턴을 형성하는 막은 투명 또는 반투명하고, 크롬패턴의 두께 0.1μm정도의 및배의 두께를 갖는다.
종래의 레티클 검사 장치로 레티클을 검사하는 경우, 크롬패턴이 형성되어 있는 레티클의 표면을 조사하고, 표면측에 배치된 검출 광학계로 산란광을 접속하다(제16도, 표면 조사방식). 이러한 표면 조사방식으로 위상 시프트 레티클의 이물질을 검사하는 경우, 위상 시프트 패턴의 에지에서 산란된 산란광이 크롬패턴의 에기에서 회절된 회절광보다 수배∼수십배 커져서 이물질 검출 감도가 현저하게 저하하는 문제가 발생한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 위상 시프터 패턴의 예지가 차광막의 크롬패턴상에 연장하는 것에 착안한 것이다. 조사광을 레티클의 이면측에서 투영하고 산란광을 레티클의 표면측에 배치된 검출 광학계에 의해 접속하는 경우(제17도, 이면 조사방식), 위상 시프트 패턴의 에지를 향해 이동하는 조사광을 위상 시프트 레티클의 차광막의 크롬패턴에 의해 차광되고, 그 결과 조사광은 위상 시프트 패턴에 의해 산란되지 않으므로 이물질 검출 감도는 저하하지 않는다.
어떤 조사방식은 광 투과부 즉 크롬패턴의 어떠한 소자도 형성되어 있지 않은 부분내의 이물질만 검출할 수 있다. 실질적으로 크롬패턴상의 이물질도 검출해야 한다. 따라서, 표면 조사방식 및 이면 조사방식의 양방식을 병용해서 레티클을 조사하는 것이 바람직하다. 이하, 표면 조사방식 및 이면 조사방식을 이물 및 레티클의 표면에서 반사된 반사광의 강도에 대해서 설명한다.
광 산란 이론에 따르면, 미립자에 의해 산란된 산란광은 파장과 미립자 사이즈에 관계에 대해서 마찬가지의 대응관계에 있다. 제18도는 미립자에 의해 산란된 산란광의 분포와 d/λ(d : 미립자의 사이즈,λ는 광원에서 방사된 광의 파장)의 관계를 도시한 도면이다. 조사광의 이동 방향으로 산란된 광 성분은 정방향산란 광 성분이라 하고, 조사광의 이동 방향과 반대방향으로 산란된 광 성분은 역방향 산란 광 성분이라 한다.
조사광이 어떤사이즈의 미립자에 입사한 경우, 모든 산란광 성분에 대해서 조사광의 파장이 짧을수록 정방향 산란광 성분은 더 커지고, 조사광의 파장이 길수록 산란광 성분의 분포는 균일화하고, 역방향 산란광 성분의 비율은 더 커진다.
제19도의 1은 표면 조사방식의 검출 광학계와 조사광의 이동방향의 위치관계를 도시한 도면이고, 제19도의 2는 어떤 조사방식의 검출 광학계와 조사광의 이동 방향의 위치관계를 도시한 도면이다. 표면 조사방식은 역방향 산란광 성분을 검출하고, 이면 조사방식은 정방향 산란광 성분을 검출한다. 제18도에 도시한 바와 같이, 정방향 산란광 성분은 항상 역방향 산란광 성분보다 크다. 따라서, 높은 이물질 검출 신호를 얻기 위해서는 정방향 산란광 성분을 검출하는 것이 효과적이다. 따라서, 레티클의 위상 시프터 패턴의 유무에 관계없이, 레티클의 광 투과부의 이물질을 검출하기 위해서는 이면 조사방식의 정방향 산란광 성분을 검출하는 것이 유리하다.
기판상에 부착한 이물질을 검출하기 위해 투명(또는 반투명)한 기판상에 차광막의 회로패턴을 형성하는것에 의해 재조된 포토마스크등의 레티클을 검사하는 레티클 검사장치는 표면 조사방식으로 차광부분의 이물질을 검출하고, 이면 조사방식으로 광투과부의 이물질을 검출하는 것에 의해 높은 이물질 검출 신호를 출력할 수 있다.
어느 한쪽의 조사방식에 있어서, 최대 이물질 검출 신호는 최적파장을 갖는 조사광을 사용하는 것에 의해 얻을 수 있다. 조사광의 파장에 대한 검출 능력의 의존성 시험을 통해서 최대 이물질 검출 신호를 얻도록 최적파장을 갖는 조사광을 결정하기 위해 실험을 실시하였다.
표면 조사방식에 있어서, 역방향 산란광 성분 및 이물질 검출신호는 조사광의 파장을 길게함에 따라서 증가된다.
제20도는 크론패턴을 검출할 때 출력되는 크롬패턴 검출신호의 편차와 크롬패턴(차광부)상의 0.5μm의 미립자를 검출할 때 출력되는 미립자 검출신호의 편차를 도시한 도면이다. 파장이 각각 830nM, 780nm, 633nm, 532nm, 515nm 및 488nm인 레이저 빔을 조사광 빔으로서 사용하였다. 488nm~830nm의 파장범위에서는 파장이 길수록 미립자 검출신호는 커지고, 파장이 780nm이 경우에 미립자 검출신호는 피크에 도달한다. 크롬패턴의 검출신호는 비교적 좁은 범위의 파장으로 변화한다.
제21도는 표면 조사방식에서의 크롬패턴(차광부분)상의 1.0μm의 미립자를 검출할때 출력된 미립자 검출신호의 편차와 시프터 패턴을 검출할 때출력되는 시프터 패턴 검출신호의 편차를 조사광의 파장에 대해서 나타낸 도면이다. 파장이 각각 830nm, 780nm, 633nm, 532nm, 515nm 및 488nm인 레이저빔을 조사광빔으로서 사용하였다. 488nm∼830nm의 파상 범위으로서 파장이 길수록 미립자 검출신호 및 시프터 패턴검출신호가 모두 커진다.
이면 조사방식에서는 조사광의 파장이 짧을수록 정방향 산란광 성분이 증가하고 미립자 검출신호가 커진다.
제22도는 어떤 조사방식에서의 크롬패턴을 검출할 때 검출된 크롬패턴 검출신호의 편차와 유리판(과 투과부)상의 0.5μm의 미립자를 검출할 때 출력된 미립자 검출신호의 편차를 조사광의 파장에 대해서 도시한 도면이다. 어떤 조사방식에 있어서 시프터 패턴은 조사광을 전혀 산란시키지 않는다. 파장이 각각 780nm, 633nm, 532nm, 515nm 및 488nm인 레이저 빔을 조사광 빔으로서 사용하였다. 이 경우에 파장이 짧을수록 미립자 검출신호는 커진다. 파장이 짧을수록 크롬패턴 검출신호도 커지지만, 크롬패턴 검출신호는 미립자 검출신호보다 덜 날카로운 파장으로 변화한다.
이물질에 대한 회로패턴이 마련된 샘플을 검사하는 경우, 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출할 때 출력된 이물질 검출신호와 회로패턴에 의해 산란된 산란광을 검출할 때 출력된 패턴 검출신호의 관계틀 고려해야 한다. 이 관계는 (변별비)=(이물질에 의해 산란된 산란광올 검출할 때 출력된 검출기의 출력)/(패턴에 의해 산란된 산란광을 검출할 때 출력된 검출기의 출력)으로 정의된 변별비에 의해 나타내어진다.
변별비가 1보다 크면, 이물질을 간단한 구성의 장치에 의한 산란광 검출신호의 비교(2진화)를 통해 검출할 수 있다. 실제의 장치에 있어서 검출신호는 전기적 노이즈, 광학적 노이즈, 기구부의 진동 및 검출 시스템등의 감도에 영향을 받는다. 따라서 이물질에 의해 산란된 산란광의 레벨과 크롬패턴에 의해 산란된 산란광의 레벨 사이에 충분한 간격을 두어야 한다. 즉, 변별비가 클수록 이물질 검출 능력이 높아진다.
표면 조사방식 및 이면 조사방식의 검출능럭을 최대로 높이도록 조사광 빔의 파장을 결정하기 위해 상술한 실험결과를 검토하였다.
제2도 및 제24도는 표면 조사방식의 검사에 있어서의 변별비의 편차를 조사광빔의 파장에 대해서 도시한 도면이다.
(1) 제23도는 크롬패턴상의 0.5μm의 표준 미립자 대 크롬패턴(최대값)
(2) 제24도는 크롬패턴상의 1.0μm의 표준 미립자 대 시프터 패턴(최대값)
제23도에서 알수 있는 바와 같이 약 780nm의 파장을 갖는 조사광 빔을 사용하는 경우, 어떤 위상 시프트막도 마련되어 있자 않은 레티클상의 0.5μm의 표준 미립자를 가장 안정하게 검출할 수 있다.
제24도에서 알 수 있는 바와 같이 위상 시프트 레티클의 크롬 패턴상의 1.0μm의 표준 미립자를 약 600nm∼800nm 범위의 파장을 갖는 조사광 빔을 사용하여 검출할 수 있다.
제23도 및 제24도에서 알 수 있는 바와 같이 약 780nm의 파장을 갖는 조사광이 표면 조사방식의 최적 조사광 빔이라고 고려된다.
이러한 약 780nm의 파장을 갖는 최적 조사광 빔을 방사할 수 있는 광은 반도체 레이저이다. 제23도에서 명확한 바와 같이 이 최적 조사광 빔을 사용하여 얻어진 변별비는 폭넓게 사용되고 있는 적색 He-Ne 레이저에 의해 방사된 632.8nm의 파장을 갖는 레이저 빔을 사용하여 얻어진 변별비보다 높으므로, 최적 조사광 빔을 안정한 이물질 검출을 할 수 있다.
제25도는 어떤 조사방식의 검사에 있어서의 변별비의 편차를 조사광 빔의 파장에 대해서 도시한 도면이다.
(1) 제25도 : 유리기판상의 0.5μm의 표준 미립자 대 크롬패턴(최대값)
제25도에서 알수 있는 바와 같이 약 488nm의 파장을 갖는 조사광 빔을 이면 조사방식의 검사에 사용하는 경우, 변별비가 최대에 도달한다.
약 488nm의 파장을 갖는 광을 방사하는 광원은 Ar 이온 레이저이다. 큰 출력 용량을 갖는 Ar 이온 레이저는 용이하게 제조되며, 즉 공랭 Ar 이온 레이저는 수십 mW 정도의 출력을 출력하고, 수냉 Ar 이온레이저는 수 W정도의 출력을 출력할 수 있다. 따라서, Ar 이온 레이저 빔이 사용되는 검출신호는 적색 He-Ne 레이저 빔이 사용되는 검출신호보다 크다.
따라서 이상의 것에서, 본 발명은 위상 시프트막이 마련된 샘플상의 회로패턴 및 이물질의 빈별 검출의 조합에서 약 488nm의 파장을 갖는 조사광 빔에 의한 비스듬한 조명과 표면 조사방식의 약 780nm의 파장을 갖는 조사광 빔에 의한 비스듬한 조명을 사용한다.
상이한 최적 파장은 검출될 이물질중 최소 이물질 사이즈가 0.5μm이라는 조건하에서 선택한다. 이물질의 사이즈가 클수록 검출신호 즉 산란광의 양이 증가하므로, 최소 사이즈를 갖는 이물질을 검출할 때 출력된 검출신호를 최대로 하는 파장이 최적 파장이다. 산란은 d/λ 관계에 대해서 마찬가지의 대응관계에 있다(d는 미림자의 사이즈, λ는 조사광 빔의 파장). 따라서 상기한 실험결과에서, 최적파장은 표면 조사방식에서 l.6d정도이고, 어떤 조사방식에서 1.0d정도이다.
최적 파장보다 큰 파장을 갖는 조사광 빔이 표면조사 방식에 사용되면 역방향 산란광 성분은 증가하지만, 산란광의 전체의 양은 조사광 빔의 파장의 4배에 반비례해서 감소하므로, 미립자 검출신호가 감소된다. 이면 조사방식의 최적파장보다 작은 파장을 갖는 조사광 빔이 비스듬한 조명으로 사용되면, 정방향 산란광 성분은 자나지게 증가하고 검출 광학계에 입사되는 그 광의 양은 감소하므로, 미립자 검출신호가 감소된다. 검출된 미립자중 가장 작은 미립자의 사이즈가 0.5μm인 경우, 표면 조사방식의 파장은 600nm∼800nm 범위이고, 이면 조사방식의 파장은 450nm∼550nm 범위로 되어야 한다.
제1도에 있어서, 검사 스테이지부(1)은 Z방향으로 이동가능한 페리클(7)이 마련된 Z스테이지(10), Z스테이지상에 레티클(6)을 고정하는 고정장치(18), 레티클(6)을 지지하는 Z스테이지(10)을 X방향으로 이동시키는 X스테이지(11), 레티클(6)을 지지하는 Z스테이지(10)을 Y방향으로 이동시키는 Y스테이지(12), 이동용 Z스테이지(10), X스테이지(11) 및 Y스테이지(12)를 구동하는 스테이지 구동계(13), 결상용 레티클(6)을 위치맞춤하도록 Z방향에 대한 레티클(6)의 위치를 검출하는 제어계(14)로 구성되어 있다. 스테이지(10), (11) 및 (12)는 레티클(6)의 검사중 결상을 위해 필요한 정밀도로 제어된다.
X스테이지(11) 및 Y스테이자(12)는 제2도에 도시한 바와 같이 주사선을 따라 주사하도록 임의의 이동속도로 이동이 제어된다. 예를 들어, X스테이자는 약 0.2sec의 등가속운동, 4.0sec의 등속운동, 0.2sec의 등감속운동 및 약 0.2sec의 정지시간의 1/2사이클에서 진폭 l05mm, 최고속도 약 25mm/sec로 주기운동을 하도록 구동된다. Y스테이지(12)는 X스테이지(11)의 등가속운동 및 등감속운동에 동기해서 0.5mm스템씩 Y방향으로 간헐적으로 이동하도록 구동된다. Y스테이지(12)가 0.5nln1스텝씩 200회 이동하면, 레티클(6)은 약 960sec동안 100mm 이동할 수 있게 되고 100mm2의 영역을 약 960sec 동안 주사할 수 있게 된다.
스테이지 구동계(13)에는 에어 마이크로미터, 레이저 간섭계 또는 결상용 레티클(6)을 위치맞춤하도록 스트립 패턴을 사용하는 장치를 마련해도 좋다. 제l도 및 제2도에 있어서, X방향, Y방향 및 Z방향은 각각 화살표 X,Y 및 Z로 나타낸다.
레티클 검사 장치는 제1의 표면 조사계(2), 제2의 표면 조사계(20), 제1의 이면조사계(3) 및 제2의 이면조사계(30)을 갖고 있으며, 이들은 독립되어 있고 동일한 구조로 되어 있다. 정면 조사계(2) 및 (20)에는 각각 파장이 780mm인 광 빔을 방사하는 레이저 광원(21) 및 (201)이 마련되어 있다. 이면 조사계(3) 및 (30)에는 각각 파장이 488mm인 광 빔을 방사하는 레이저 광원(31) 및 (301)이 마련되어 있다. 레이저 광원(21)및 (201),(31) 및 (301)에서 방사된 레이저 빔을 각각 집광 렌즈(22)(202),(32) 및 (302)으로 집광하여 레티클(6)의 정면에 형성된 회로패턴을 조사한다. 회로패턴상의 레이저 광원(21),(201)(3l) 및 (301)에서 방사된 광 빔의 각각의 입사각 i는 검출광학계(4)의 대물렌즈(41)상에서의 광 빔의 충돌을 피하기 위해 약 30°보다 크게 하고, 레티클(6)상에 탑재된 페리클(7)상에서의 동일한 충돌을 피하기 위해 약 80°보다 작게해야 한다. 따라서, 약 30°i약 80°로 된다.
제1의 표면 조사계(2) 제2의 표면 조사계(20), 제1의 이면 조사계(3) 및 제2의 이면 조사계(30)은 동일한 구조이므로, 제1의 표면 조사계(2)만을 제3도를 참조해서 설명하고, 제l도와 동일한 부분에는 동일부호를 붙인다. 제1의 표면 조사계(2)에는 볼록렌즈(223), 원기둥 렌즈(224), 콜리메이터 렌즈(225) 및 집광렌즈(226)으로 이루어진 집광렌즈(22)가 마련되어 있다.
표면 조사계(2) 및 (20)의 레이저 광윈(21) 및 (201)은 레이저 광원(21) 및 (201)에서 방사된 광 빔이 X´방향에 포인트를 둔 전계벡터를 갖는 직선편광 빔(S-편광 빔)으로 되도록 배치된다. S-편광 빔이 사용되는 것은 약 60'의 입사각도 i로 유리 기판상에 입사되는 S-편광 빔의 반사율이 P-편광 빔보다 약 5배정도 크고, S-편광 빔이 P-편광빔보다 작은 미립자를 검출하는데 더 적합하기 때문이다.
이면 조사계(3) 및 (30)의 레이저 광원(31) 및 (301)은 레이저 광원(31) 및 (301)에서 방사된 광 빔이 S-편광 빔으로 되도록 배치되며, 이것은 실험결과에서 나타나는 바와 같이 S-편광 빔을 사용하는 경우의 변별비가 P-편광 빔을 사용하는 경우의 변별비보다 크기 때문이다. 그러나, 기판의 투과율을 고려한 경우에는 P-편광 빔이 S-편광 빔보다 적합하다.
본 발명에서는 이물질과 회로패턴을 변별하기 위해 검출 광학계(4)의 푸리에 변환면상에 배치된 공간필터를 사용한다. 평행광빔의 사용은 회로 패턴에 의해 회절된 회절광의 확산을 감소시키고 편별비를 증가시킨다. 그러나, 고강도의 집광의 사용은 검출기의 출력레벨을 높이고, SN비를 향상시킨다.
조사계(2),(20),(3) 및 (30)의 각각에서 방사된 레이저 빔의 강도를 증가시키기 위해 레이저 빔의 직경을 10μm로 줄이고 집속계의 NA를 약 0.1로 하면 초점 심도는 검사필드(15)의 전체 영역 S(제3도)의 사이즈(500μm)보다 작은 약 30μm로 작아지고, 검사필드(15)의 전체영역에서는 결상을 할 수 없게 된다. 이 레티클 검사 장치에 있어서, 원기둥 렌즈(224)는 제33도에 도시한 바와 같이 X´축 주위를 회전하여 입사각 i가 예를 들어 60˚인 경우 검사필드(15)의 전체 영역 S에 결상을 실행한다. 따라서, 신호처리계(5)의 검출기(51) 및 (551)이 일차원 고체 촬상소자이고, 검사필드(15)가 직선형상으로 되어 있어도 직선 검사영역을 높은 조도로 균일하게 조사할 수 있게 된다.
원기동 렌즈(224)가 X´축과 Y´축(제3도)의 주위를 회전하는 경우, 광빔이 60˚의 입사각 i로 임의의 방향에서 레티클상에 입사되도록 투영되어도 검사필드(l5)의 전체영역 S를 높은 조도로 균일적이고 또한 직선적으로 조사할 수 있게 된다.
또 제1도에 있어서, 검출 광학계(4)는 레티클(6)의 표면에 대향하여 배치된 대물렌즈(41), 대물렌즈(41)의 결상점 부근에 배치된 필드렌즈(43) 및 파장 분리 미러(42)로 구성되어 있다. 검출 광학계(4)상에 입사된광은 조사계(2) 및 (20)의 산란광 성분과 회절광 성분, 이면 조사계(3)(30)의 산란광 성분과 회절광 성분으로 분리된다. 분리된 광성분은 각각 레티클(6)상의 검사필드(15)에 따른 푸리에 번환면상에 배치되고 띠형상의 차광부 및 띠형상의 차광부에 대향하는 광투과부를 갖는 공간필터(44),(444) 및 결상렌즈(45),(445)를 거쳐 이동하고, 각각 신호처리계(5)의 검출기(51),(551)상에 레티클(6)상의 검사필드(15)를 결상한다. 필드렌즈(43)은 대물렌즈(41)상의 결상부(46)의 상을 공간필터(44) 및 (444)상에 형성한다.
신호처리계(5)는 검출기(51) 및 (55l), 검출기(51) 및 (551)의 출력을 각각 2진화처리하는 제1의 2진화 회로(52) 및 제2의 2진화회로(552), 마이크로컴퓨터(54) 및 디스플레이(55)로 구성된다.
예를 들어, 검출기(51) 및 (551)의 각각은 전하 이동형 1차원 고체 촬상소자이다. X스테이지(10)을 이동하여 레티클(6)상의 회로패턴을 주사하지만 이물질등과 같은 결함이 검사필드(15)에서 발견되며, 회로패턴을 나타내는 광신호의 레벨 즉 입사광의 강도가 증가하므로 검출기(51) 및 (551)의 출력도 증가하게 된다. 일차원 고체 촬상소자는 해상도를 감소시키는 일없이 검사필드(15)를 넓힐 수 있어 유리하다. 검출기(51) 및 (551)는 2차원 고체 촬상소자나 고체촬상 센서라도 좋다.
2진화 스레쉬홀드가 2진화 회로(52) 및 (552)에 대해서 설정되어 있다. 검출된 이물질 사이즈에 대응하는 반사광 강도의 레벨을 넘는 검출기(51) 및 (551)의 출력이 2진화회로(52) 및 (552)에 입력되는 경우, 2진화 회로(52) 및 (552)는 논리 1을 출력한다.
셰이딩 보상회로(113) 및 (123), 4화소 가산처리회로(114) 및 (124)은 다음에 설명한다. 블럭처리회로(112)는 2진화 회로(52) 및 (552)의 출력신호를 받아 2개의 신호의 이중 카운트를 방지하지만, 이것에 관해서는 다음에 설명한다.
블럭처리회로(112)로부터 논리 1을 수신한 경우, 마이크로 컴퓨터(54)는 결함이 있다고 판정하고, X스테이지(10) 및 Y스테이지(11)의 각각의 위치에 대한 정보, 결함에 대응한 검출기(51) 및 (551) 즉 고체 촬상 센서의 화소에 따른 계산에 의해 판정된 결함의 위치정보 및 검출기(51) 및 (551)의 출력값을 포함하는 결함 데이타를 기억하여 디스플레이(55)상에 결함 데이타를 표시한다.
레티클 검사 장치의 작용을 제4도∼제10도을 참조해서 설명하고, 제1도와 동일부분에는 동일부분를 붙인다. 제4도는 레티클 주사방법을 설명하는 도면, 제5도는 회로패턴의 각을 이루는 부분을 설명하는 평면도, 제6도(a)∼(c)는 푸리에 변환면상의 회절광과 산란광의 분포를 도시한 도면, 제7도(A)는 회절패턴의 코너를 도시한 부분단면도, 제7도(B)는 제7도(A)의 CO부의 확대도, 제8도는 이물질에 의해 산란된 산란광의 검출된 경우 출력되는 산란광 검출신호와 회로패턴이 검출되는 경우 출력되는 검출신호의 관계를 설명하는 그래프, 제9도는 미소 회로패턴을 도시한 평면도, 제10도는 이물질 및 회로패턴의 코너가 검출될 때 출력되는 검출신호의 레벨을 도시한 그래프이다.
제4도(A)에는 고정장치(18)에 의해 Z스테이지(10)에 고정된 레티클(6)상의 이물질(70), 회로패턴(80)의 직선부분(8l) 및 회로패턴(80)의 코너(82)가 도시되어 있다.
레티클(6)은 조사계(2)(또는 조사계(20),(3) 및 (30)중 어느하나)에 의해 비스듬하게 조사된다. 직집 반사광 및 직접 투과광은 집광되지 않는다. 산란광 및 회절광만이 대물렌즈(41)에 의해 집광된다. 0°에지라고 하는 조사계(2)(또는 조사계(20),(3) 및 (30)중 어느하나에서 방사된 조사광의 이동방향의 수평성분(60)과 직각을 이루는 방향으로 각 θ=0°로 연장하는 회로패턴(80)의 에지에서 회절된 회절광만이 제6도에 도시한바와 같이 대물렌즈(41)의 푸리에 변환면상에 띠형상으로 결상된다. 회로패턴(80)의 에지의 각도 θ는 0°, 45°또는 90°이다. 45°의 에지에서 회절된 회절광(b) 및 90°의 에지에서 회절된 회절광(c)는 제4도(A)에 도시된 바와 같이 대물렌즈(41)상에 입사하지 않으므로 레티클의 검사에 영향을 미치치 않는다. 이물질(70)에 의해 산란된 산란광은 제6도(c)에 도시된 바와 같이 푸리에 변환면의 전체 영역에 걸쳐 산란된다. 따라서, 푸리에 변환면상에 배치되고 각각 띠형상의 차광부와 차광분에 대향하는 측에 광투과부를 갖는 공간필터(44) 및 (444)에 의해 제4도(A)에 도시된 0°패턴으로 회절된 회절광(a)를 차광하여 이물질(70)을 회로패턴(80)과 변별할 수 있게 된다.
따라서, 이 검출 광학계(4)는 고 NA를 갖는다. NA=0.5이면, 검출 광학계(4)의 구경면적은 저 NA(NA=0.1)를 갖는 종래의 검출 광학계의 구경면적의 약 20배로 된다. 회로패턴(80)의 코너부(제4도(D))에서 산란된 산란광은 직선공간 필터로는 완전히 차광할 수 없다. 따라서, 10×20μ㎡의 검출화소를 검출에 사용하는 경우(제4도(B)), 여러개의 코너부에서 산란된 산란광이 화소내로 입사하여 이물질만을 검출하는 것이 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 고 해상도의 2×2μ㎡ 화소를 사용하여 각각 회로패턴(80)에 의해 산란되고 회절된 산란광 및 회절광의 영향을 가능한한 완전하게 배제한다. 화소사이즈는 반드시 2×2μ㎡일 필요는 없다. 화소는 어떠한 사이즈라도 좋고, 회로패턴(80)의 가장 작은 부분의 사이즈 L보다 작게 마련하면 좋다. 0.8μm 프로제스 LSI를 제조할 때 1/5의 측소율을 갖는 스테퍼로 레티클을 노출시키는 경우, 0.8μm×5=4μ㎡이하의 화소가 적합하고, 0.5μm 프로세스 LSI를 제조할 때에는 0.5μm ×5=2.5μ㎡이하의 화소가 적합하다.
실질적으로, 회로패턴의 코너부에서 산란된 산란광의 영향을 최소한으로 감소시킬 수 있으면, 화소의 사이즈를 상기한 사이즈보다 크게해도 좋고 작게해도 좋다. 구체적으로 화소 사이즈는 회로패턴의 가장 작은 부분의 사이즈와 거의 동일한 것이 바람직하다. 화소 사이즈가 회로패턴의 가장 작은 부분의 사이즈와 거의 비슷하면, 2개미만의 코너부만이 1화소에 대응되고, 제10도에 도시된 실험결과에서도 명확한 바와 같이 화소 사이즈는 매우 작다. 64M DRAM을 제조하는 레티클을 검사하기 위해서는 1∼2μ㎡ 정도의 화소 사이즈가 적합하다.
제7도(A)에 도시된 회로패턴(80)의 코너(82)가 제7도(B)에 도시한 바와 같이 연속적인 곡선 에지(820)으로 구성되어 있으므로, 코너(82)에서 회절된 회절광(d)는 제6도(b)에 도지된 바와 같이 푸리에 변환면상에 산란되고 공간필터(44) 및 (444)는 회절광(d)를 완전하게 차광할 수 없게 된다. 이 때문에, 여러개의 코너(82)에 의해 회절된 회절광의 검출기(51) 또는 (551)로 입사하면, 제8도에 도시한 바와 같이 검출기(51) 또는 (551)의 출력 V가 증가해서 이물질(70)을 회로패턴(80)과 변별할 수 없게 된다. 제8도에 도시한 바와 같이,여러개의 코너(82)를 검출할 때 출력되는 검출기(51) 또는 (551)의 출력(822)는 1개의 코너(82)를 검출할때 출력되는 동일한 출력(821)보다 높게 된다. 검출기(51) 또는 (551)의 출력이 점선으로 표시된 2진화 스레쉬 홀드(90)을 사용하는 것에 의해 2진화 처리되면, 이물질(70)을 나타내는 검출기(51) 또는 (51)의 출력(701)을 여러개의 코너(82)를 나타내는 검출기(51) 또는 (551)의 출력(822)와 변별할 수 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 제8도를 참조해서 설명한 본 발명은 대물렌즈(42) 및 결상렌즈(45)의 수단에 의해 검출기(51) 및 (551)상에 검사필드(15)를 결상하고, 검출기(51) 및 (551)의 사이즈와 결상 배율을 선택적으로 결정하는 것에 의해, 검사필드(15)의 사이즈(예를 들어, 2μm×2μm)를 임의로 결정하고 여러개의 코너(82)에 의해 회절된 회절광이 검출기(51) 및 (551)에 동시에 입사하지 않도록 한다. 그러나, 이러한 구성은 회로패턴(80)의 코너(82)에서 서브마이크론치수의 이물 사이즈를 변별하기에는 충분하지 않다. 또한, 제9도에 도시한 바와 같이 회로패턴(80)의 다른 부분의 사이즈(83)보다도 작은 서브마이크론 치수의 사이즈부(84)에서 회절된 회절광의 움직임은 이물질(70)에 의해 산란된 산란광과 비슷하므로, 이물질(70)을 이러한 미소 회로패턴과 변별하는 것이 곤란하게 된다.
본 발명의 레티클 검사 장치는 서브마이크론 치수의 사이즈부(84)를 갖는 이러한 미소 회로패턴에 있어서도 이물질(70)을 검출할 수 있게 되어 있다. 제l0도에 있어서, (70l),(702)는 서브마이크론 치수 사이즈의 미소한 이물질(70)에 의해 산란된 산란광의 검출시에 출력된 검출신호, (864),(874),(865),(875),(866).(876),(867) 및 (877)은 0˚, 45˚ 및 90˚의 모든 코너(82)에서 산란된 산란광의 검출시에 출력된 검출신호, (861),(862),(872),(863) 및 (873)은 서브마이크론 치수의 미소 사이즈부(84)에서 산란된 산란광의 검출시에 출력된 검출신호이다. 검출신호(701),(861),(862),863),(864),(865),(866) 및 (867)은 제l의 표면 조사계(2)(또는 제1의 이면조사계(3))에 의해 투영되고 미소 회로패턴에 의해 산란된 조사 광 빔을 검출하는 경우 검출기에 의해 출력되고, 검출신호(702),(871),(872),(873),(874),(875),(876) 및 (877)은 제2의 표면 조사계(20)(또는 제2의 이면조사계(30))에 의해 투영되고, 미소 회로패턴에 의해 산란된 조사 광 빔을 검출하는 경우 검출기에 의해 출력된다. 예를 들어, 검출신호(861)←→(871)은 각각 제1의 표면 조사계(2)(또는 제l의 이면조사계(3))에 의해 투영되고 미소 회로패턴에 의해 산란된 조사 광 빔을 검출기로 검출하는 경우, 또 제2의 표면 조사계(20)(또는 제2의 이면 조사계(30))에 의해 투영되고 동일한 미소 회로패턴부에 의해 산란된 조사 광 빔을 검출기로 검출하는 경우 출력된다. 제10도에서 명확한 바와 같이, 이물질(70)의 검출시에 출력된 검출신호값은 미소 회로 패턴부의 검출시에 출력된 검출신호값보다 조사광 빔의 투영 방향에 대한 의존도가 적다.
제10도에 있어서. 점선(9l)은 2진값의 스레쉬홀드를 나타낸다. 제10도에서 명확한 바와 같이, 미소 회로패턴부의 검출시에 검출기에 의해 출력된 검출신호값은 조사광 빔의 투영방향에 대한 의존도가 크고, 조사부분에서 레티클(6)의 표면의 수선에 대해서 대칭인 경로를 따라 개별적으로 이동하는 2개의 조사광 빔이 레티클(6)의 표면을 비스듬하게 조사하는 경우, 조사부분에서 산란된 2개의 조사광 빔의 검출시에 출력된 검출신호중의 하나는 ●으로 표시된 바와 같이 서브마이크론 치수의 사이즈의 이물질에 의해 산란된 산란광의 검출시에 출력된 검출신호보다 작아야 한다. 조사부분에서 레티클(6)의 표면의 수선에 대해서 대칭으로 배치된 제1의 표면 조사계(2) 및 제2의 표면 조사계(20) 또는 조사부분에서 레티클(6)의 표면의 수선에 대해서 대칭으로 배치된 제1의 이면 조사계(3) 및 제2의 이면 조사계(30)에 의해 조사광 범이 비스듬하게 투영되는 경우, 검출신호는 2개의 표면(이면) 조사계중의 하나에 의해 투영되고 이물질 또는 회로패턴부에 의해 산란된 산란 조사빔의 검출시에 출력된 검출신호와 다른 표면(이면) 조사계에 의해 투영되고 동일한 이물질 또는 동일한 회로패턴부에 의해 산란된 산란 조사빔의 검출시에 출력된 검출신호의 합이다. 따라서, 회로패턴을 조사하는 조도보다 높은 조도로 이물질을 조사할 수 있으므로, 서브마이크론 치수의 사이즈의 이물질(70)을 회로패턴(80)과 변별할 수 있게 된다.
이물질(70)에 의해 산란된 산란광을 검출하는 경우, 마이크로 컴퓨터(54)는 X스테이지(10) 및 Y스테이지(l1)의 각각의 위치정보, 대응하는 화소의 위치에 따라 측정되는 이물질(70)의 위치정보 및 검출기(51) 및 (551)의 검출신호를 포함하는 이물질 데이타를 기억장치내에 기억하고, 이물질 데이타를 CRT등의 디스플레이(55)상에 표시한다.
제17도는 이면 조사계의 레티클 검사 장치를 도시한 도면이다. 레티클 검사 장치내에 포함된 조사계(3)및 검출 광학계(4)의 각각의 위치는 레티클(6)에 대해서 서로 바뀌어도 좋다. 제34도는 레티클(6)에 대한 조사계(31) 및 검출 광학계(40)의 각각의 위치가 제17도의 레티클 검사 장치의 조사계(3) 및 검출 광학계(4)의 위치와 반대인 이면 조사계의 다른 레티클 검사 장치를 도시한 것이다. 제17도의 레티클 검사 장치는 레티클(6)의 투명기판상의 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출하고, 제34도의 레티클 검사 장치는 레티클(6)의 투명한 기판을 통해 투과되고 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출한다. 산란광이 제34도의 레티클 검사 장치에서 처럼 레티클(6)의 투명한 기판을 통해서 투과되고 경우, 레티클(6)의 기판에 의해 발생된 수차에 의해 해상도가 저하되어 이물질의 안정한 검출을 곤란하게 한다. 따라서, 제34도의 레티클 검사 장치의 결상 광학계에는 레티클(6)의 기판에 의해 발생된 수차를 보상할 수 있는 렌즈를 마련할 필요가 있다.
제35도에 도시된 레티클 검사 장치는 제34도에 도시된 레티클 검사 장치의 구성과 비슷하다. 제35도의 레티클 검사 장치는 레티클(6)의 전면을 검사하는 경우에 적합하다. 제35도에 도시된 레티클 검사 장치는 레티클(6)의 표면측에 배치된 제1의 표면 조사계(21), 제2의 표면 조사계(31), 레티클(6)의 표면측에 배치된 표면 검출 광학계(4) 및 레티클(6)의 표면측에 배치된 표면 검출 광학계(4) 및 레티클(6)의 이면측에 배치된 이면 검출 광학계(40)으로 구성되어 있다. 표면 검출 광학계(4)는 레티클(6)의 불투명한 부분에 의해 산란된 산란광 즉 반사광을 검출하고, 이면 검출 광학계는 레티클(6)의 광투과부에 의해 산란된 산란광 즉 투과광을 검출한다. 표면 검출 광학계(4) 및 이면 검출 광학계(40)에는 각각 반사광과 투과광만을 검출하도록 적절한 파장 필터를 각각 마련해야 한다.
레티클의 크롬패턴 즉 차광막상의 이물질은 레티클의 화상을 포토그래픽 프로제스로 프린트하는 경우에는 결함을 발생시키지 않는다. 유리기판상에 노출된 이물질은 레티클의 화상의 포토그래픽적으로 프린트된 경우에 결함을 발생시킨다. 따라서, 크롬패턴에서 크롬패턴 이외의 부분으로 이동할 가능성이 있는 이물질 즉 이동성 이물질을 검출해야 한다. 이하, 이물질의 이동성에 대해서 설명한다. Mittal, Patricles on Surface, pp.129∼141등의 미립자의 이동성에 대한 문헌에 따르면, 3종류의 힘 즉, van der Waals력, 정전기력 및 관성력이 있다. van der Waals력은 기판으로 이물질을 끌어당기는 인력이고, 정전기력은 인력 또는 반발력이며, 관성력은 이물질에 작용하는 가속도의 방향에 대응하는 방향으로 이물질상에 작용한다. 정전기력이 공기의 절연내력의 1/10의 치수이고, 중력가속도가 이물질상에 작용하고 있는 경우에는 van der Waals력이 지배적이며, 이물질이 작을수록 van der Waals력이 지배적으로 된다. 이물질은 반송시에 레티클에 작용하는 가속도(충격)에 의해 이동하는 것으로 고려되고 있다. 따라서, 이물질이 작을수록 이물질의 이동 가능성이 작아진다.
상술한 바와 같이, 이물질의 사이즈가 1.1μm라면, 정전기력은 van der Waals력의 1/102이고, 관성력은 van der Waals력의 1/106이다, 즉, 1.0μm의 이물질을 이동시키기 위해서는 가속도의 106배의 중력가속도가 필요하다. 실질적으로, 이정도의 높은 가속도가 이물질에 작용하는 일은 없으므로, 1.0μm미만의 사이즈의 이물질은 이동하지 않는다. 따라서, 크롬패턴상의 1.0μm이상의 사이즈를 갖는 이물질을 검출할 수 있는 능력이 있으면 실질적으로 유해한 이물질을 검출하기에 충분하다.
크롬패턴상의 이물질의 검출온 이동성 이물질의 검출 이외에 다음의 목적을 위해 중요하다. 어뗘한 경우에는 위상 시프터가 마련된 레티클을 제조하는 경우에 크롬패턴상의 이물질이 문제로 된다. 일반적으로, 위상 시프터가 마련된 레티클은 기판상에 크롬패턴을 형성하는 공정, 기판의 전면예 걸쳐 코팅이나 스퍼터링에 의해 위상 시프트막을 형성하는 공정 및 위상 시프터를 완성시키기 위해 바라는 시프터 패턴으로 위상 시프트막을 에칭하는 공정에 의해 제조된다. 위상 시프트막을 형성하기 진에 크롬패턴상에 이물질이 있으며, 위상 시프트막에 기포와 크랙등의 결함이 발생한다. 따라서, 시프터패턴 형성후의 검사 이외에 크랙, 기포 및 오목볼록을 갖는 결함을 검출하기 위한 시프터막의 형성 전후에 기판의 전면을 검사할 필요가 있다. 본 발명에 따른 레티클 검사 장치는 이물질 뿐만 아나라 이러한 결함을 검출할 수 있다. 시프터 패턴을 형성하기 전에 기판 표면을 검사하는 경우, 시프터 패턴에 의해 산란된 산란광이 존재하지 않으므로 제1도에도시한 바와 같은 레티클 검사 장치는 고감도의 결함의 검출에 사용된다.
제17도 또는 제34도에 도시된 레티클 검사 장치는 차광막을 패터닝하기 전의 차광막이 마련되어 있는 투명(또는 반투명)한 기판의 검사에 적합하다. 회로패턴에 의해 산란된 산란광이 존재하지 않으므로, 공간필터(44)는 없어도 좋다. 이 방식에서 이물질에 의해 산란된 광의 전방의 산란광 성분의 검출시에 출력된 검출신호는 동일한 이물질에 의해 반사된 반사광의 검출시에 출력된 신호보다 더 크다. 공간필터(44)가 없는 경우, 레티클은 XY 주사방식 또는 회전주사방식중의 어느것으로 주사해도 좋다.
어레이형의 검출기의 각 화소의 출력에 따라 이물질의 검출 및 판정을 실행하는 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다.
2×2μ㎡의 화소를 갖는 검출기를 이물질의 검출 및 판정에 사용한다고 한다. 그후, 제26도에 도시한 바와 같이 이물질이 4개의 화소에서 검출되면 이물질에 의해 산란된 산란광이 여러개의 화소로 분산되어 버리고, 각 화소의 출력은 이물질이 단일 화소에 의해 검출되는 경우에 얻어지는 출력의 1/2∼1/4(실질적으로 화소간의 크로스토크의 영향으로 약 1/3)정도이므로, 검출 가능성이 저하해 버린다. 또, 검출기의 화소와 미소 이물질과의 위치관계는 미소하여 매우 변화하기 쉽고, 매회의 검사로 변화하여 검사의 반복성을 저하시킨다. 이러한 문제점은 이물질이 4개의 화소에서 검출되는 경우 뿐만 아니라 이물질이 3개의 화소 또는 2개의 화소에서 검출되는 경우에도 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 제27도에 도시한 바와 같이 1×1μ㎡의 화소가 사용되고, 각각 4개의 인접하는 1×1μ㎡ 화소가 사용되고, 각각 4개의 인접하는 1×1μ㎡ 화소에서 출력된 검출신호를 진기적으로 가산하여 2×2μ㎡ 화소의 검출신호를 시뮬레이트한다. 4개의 중복된 화소군 a,b,c 및 d의 각각의 4개의 인접하는 화소의 각 검출신호의 합을 계산하고, 출력의 최대값 즉 제27도의 화소군의 화소 출력의 총합을 2×2μ㎡의 출력의 이물질 검출신호로서 사용된 것으로 판정한다. 이러한 이물 검출 방법에 있어서, 이물질을 나타내는 검출신호는 ±10%이내이고, 모든 이물질에 대해서 검출 반복성은 80%이상이다.
제28도는 4화소 가산처리회로의 블럭도이다. 이 4화소 가산처리회로는 1μ㎡ 화소의 512의 어레이가 마련된 1차원형 촬상장치와 함께 사용되고, 기수번째 화소의 출력(2502) 및 우수번째 화소의 출력(2503)이 따로 따로 출력된다. 1화소씩 4방향으로 시프트된 4계의 1×1μ㎡ 화소(2×2화소)의 출력온 256스테이지의 시프트 레지스터(2501), 1스테이지의 시프트 레지스터(2504) 및 가산기(2505∼(2508)에 의해 가산되고, 제산기(2509)∼(2512)은 화소 출력의 평균값의 평균값을 측정한다. 최대값 선택회로(2513)은 4개의 평균값중에서 최대 평균값을 이물질 검출신호(2514)로서 선택한다.
본 발명의 레티클 검사 장치는 검출을 위해 광학적으로 이물질만을 현재화하고, 이물질을 검출하기 위해 스레쉬홀드보다 검출신호가 큰 경우 검출신호를 2진화 한다. 그러나, 검출신호는 (1) 화소간 감도의 편자(약 ±15%) 및 (2) 레티클상의 조도 분포에 기인하는 출력레벨의 편차(셰이딩)에 따라 변화하기 쉽다. 따라서, 제29도에 도시한 바와 같이 서로 다른 화소는 동일한 이물질에 대해서 다른 검출신호를 출력하고, 출력신호의 레벨은 Y측 방향에 대한 화소의 위치에 의존하게 된다. 따라서, 스레쉬홀드를 초과하는 검출신호의 2진화를 통해서 이물질을 안정하게 검출하는 것이 불가능하게 된다.
본 발명은 미리 표준 레티클(111)(제1도)를 사용하여 상기한 (1) 및 (2)의 셰이딩효과를 측정하고(제30도(a)), 측정된 셰이딩 효과의 역수를 계산하여 셰이딩 보상데이타를 설정하고(제30도(b)), 셰이딩 효과의 영향을 제거하여 화소의 보상출력을 얻도록 화소의 각각의 출력에 대한 검출기의 검출신호를 증폭하는 증폭기의 게인을 제어하다(제30도(c)). 표준 레티클(111)은 검사 스테이지부(1)의 Z스테이지(l0)상에 탑재 또는 그 근방에 배치해도 좋고, 또한 셰이딩효과를 측정하는 경우에만 Z스테이지상에 탑재해도 좋다.
표준 레티클(111)은 미소한 오목볼록의 표면과 균일한 산란특성을 갖는다. 예를 들면, 표준 레티클(111)은 연삭에 의해 형성된 미소한 오목볼록의 표면을 갖는 유리판이라도 좋고, 특정한 사이즈의 표준 미립자가 균일하게 부착되어 있는 표면을 갖는 유리판이라도 좋고, 또는 스퍼터링에 의해 형성된 알루미늄막이 마련된 판이라도 좋다. 특히, 표준 레티클(111)에 대해서 1×1μ㎡ 화소에 대응한 미소한 오목볼록을 균일하게 형성하는 것이 곤란하다. 따라서, 셰이딩 효과의 측정을 여러회, 예를 들어 1000회 반복하고, 측정된 데이타의 평균값에 따라서 보상데이타를 결정한다.
미소한 오목블록을 갖는 표준 레티클(111)의 표준부분에서만 빛을 산란하고, 표준 레티클(111)의 전면에서는 빛을 산란하지 않으므로, 측정을 1000회 반복하는 것에 의해 얻어진 측정값의 가산은 표준 레티클(11l) 표면의 전체 조사영역에 걸친 1000회의 조도분포의 가산보다 휠씬 작다. 따라서 측정된 데이타의 총합을 측정의 반복 회수로 나누는 것에 의해 얻어진 측정된 데이타의 평균값과 같은 단순한 핑균값은 정확하게 계산해도 매우 작다. 이러한 상태하에서 평균값은 측정된 데이타의 합계를 측정의 반복회수 예를 들어1000의 단편인 제수 예를 들어 200으로 나누는 것에 의해 결정해도 좋다.
제30도(a) 및 제30도(c)의 비교 실험에서 명확한 바와 같이, 약 50%의 셰이딩(제30도(a))은 보상에 의해 5%이하로 낮아진다. 검사를 실시할 때마다 보상데이타를 결정 및 갱신하는 것예 의해 검출 광학계 및 조사계의 실행에 대한 시간 의존변수에 기인하는 보상데이타의 변수를 일으기는 광학성분의 역효과를 제거할수 있다.
제31도에 도시한 바와 같이 셰이딩을 보상하는 셰이딩 보상회로는 각 화소의 암전류를 나타내고 1차원 촬상장치에 의해 출력된 검출신호의 A/D 변환을 거쳐 얻어진 8비트값(3212)(256스텝)에서 동기회로(3205)에 의해 제어된 메모리(3206)에서 리드된 데이타를 감산하는 감산회로(3209), 동기회로(3205)에 의해 제어된 메모리(3207)에서 리드된 각 화소에 대한 데이타에 셰이딩 보장요인을 승산하는 승산회로(3210),1차원 장치에 의해 출력된 검출신호의 A/D 변환을 거쳐 얻어진 8비트값(3212)의 비트수의 2배 즉 8비트의 2배인 16비트로 계산된 값의 비트수를 초기 비트수 즉 8비트로 변화시키는 중간 비트신호 출력 회로(32l1)를 포함한다. 이 셰이딩 보상회로는 디지탈값을 처리하는 디지탈 회로이지만, 아날로그 데이타를 보상하는데 사용해도 좋다.
2×2μ㎡ 화소를 2μm보다 큰 사이즈의 이물질을 검출하는데 사용하며, 검출된 이물질의 화소수는 검출된 이물질의 수와 같지 않게 된다. 2×2μ㎡ 화소를 10μm의 이물질 A를 검출하는데 사용하는 경우 25화소(102/22=25)의 검출신호를 출력하고, 검출된 이물질을 관찰하기 위해 25개의 검출신호를 조사해야 한다.
종래의 레디클 검사 방법은 소프트 웨어적으로 검출된 이물질의 화소간의 위치관계를 조사하고. 이물질을 검출한 화소가 인접한 화소인 경우, 많은 검출신호를 조사하는 것을 피하기 위해 그룹핑처리에 의해 1개의 이물질을 검출한다. 그러나 이러한 종래의 방법은 소프트웨어 처리가 필요하고, 많은 검출신호를 처리하기 위해서는 많은 시간, 예를 들어 1000개의 검출신호를 처리하는데 약 10분이 필요하게 된다.
본 발명은 전 검사 영역을 32×32μ㎡의 각각의 필드블럭과 같은 동시에 관찰할 수 있는 여러개의 필드블럭으로 분할하고, 각 필드블럭에 대응하는 모든 검출신호를 동일한 이물질을 검출하는 것에 의해 얻어진 검출신호로서 간주한다. 이것에 의해 큰 이물질이라도 그의 형상에 관계없이 필드블럭내에서 관찰할 수 있게 된다. 블럭처리는 기능적으로 그룹핑과 동일하지만, 블럭처리는 하드웨어에 의해 간단히 달성할 수 있다. 본 발명은 실시간에서 하드웨어로 블럭처리를 실행하여 검사시간을 단축하고, 레티클 검사장치의 생산성을 향상시킨다. 본 발명의 레티클 검사 장치는 종래의 레티클 검사 장치에 필요해던 시간의 2/3배의 시간으로 1000개의 검출신호를 조사할 수 있다.
제32도에 따르면, 블럭처리 회로는 검출기에 의해 출력된 검출신호를 3개의 랭크 즉 큰 이물질에 대응한 대 랭크(큰 이물질 검출신호), 중간 이물질에 대응한 중간 랭크(중간 이물질 검출신호) 및 작은 이물질에 대응한 낮은 랭크(작은 이물질 검출신호)의 검출신호로 등급에 따라 분류하고, 256화소(=16×16화소)의 각 화소블럭내의 큰 이물질 검출신호, 중간 이물질 검출신호 및 작은 이물질 검출신호의 각각의 수를 계수하고, 각 화소 블럭내의 이물질의 수가 1이상일 때에만 각 화소블럭내에 포함된 대,중,소의 이물질의 각각의 수, 각 블럭의 화소에서 출력된 산호중 최대 검출신호 및 기억장치내의 각 블럭의 좌표를 라이트한다.
CPU는 래치(4201)를 검출된 이물질의 상한수로서 이물질의 최대수로 설정한다. 이물지의 수가 최대수를 넘으면, 많은 이물질을 갖는 레티클의 다른 검사는 무의미하므로, 검사는 중단된다. 카운터가 검출된 이물질의 수를 계수하고, 비교기(4211)은 카운터(4221)의 계수와 래치(4201)에 설정되는 최대수를 비교한다. 카운터(4221)의 계수가 최대수보다 크면, 조사는 중단된다.
CPU는 래치(4202)를 중간 및 작은 이물질을 나타내는 검출신호에서 큰 이물질을 나타내는 검출신호를 변별하고 고 스레쉬홀드로 설정한다. 검축신호의 레벨이 고 스레쉬홀드보다 높은 경우, 검출신호는 큰 이물질의 검출이라 판정된다. 비교기(4212)는 검출신호와 스레쉬홀드는 비교하고, 검출신호가 스레쉬홀드보다 높은면 큰 이물질의 수를 계수하는 카운터(4222)의 계수는 1씩 증가된다.
CPU는 래치(4203)를 작은 이물질을 나타내는 검출신호에서 중간 이물질을 나타내는 검출신호를 변별하는 중간 스레쉬홀드로 설정한다. 비교기(4213)은 검출신호와 중간 스레쉬홀드를 비교하여 검출신호가 중간 스레쉬홀드보다 높은면, 검출신호는 중간 이물질이라 판정하고, 카운터(223)의 계수는 1씩 증가된다.
CPU는 래치(42어)를 이물질 이외의 물질을 나타내는 검출신호에서 작은 이물질을 나타내는 검출신호를 변별하는 낮은 스레쉬홀드로 설정한다. 비교기(4214)는 검출신호와 낮은 스레쉬홀드를 비교하여 검출신호가 낮은 스레쉬홀보다 높은면, 검출신호는 작은 이물질이라 판정되고, 카운터(4224)의 계수는 1씩 증가된다.
상술한 이물질 계수 동작에 있어서, 큰 이물질의 수는 모든 카운터, 즉 큰 이물질을 계수하는 카운터(4222), 중간 이물질을 계수하는 카운터(4223) 및 작은 이물질을 계수하는 카운터(4224)에 의해 계수되고, 중간 이물질의 수는 중간 이물질을 계수하는 카운터(4223)과 작은 이물질을 계수하는 카운터(4224)에 의해 계수된다. 따라서, 작은 이물질의 수는 작은 이물질을 계수하는 카운터(4224)의 출력예서 중간 이물질의 수를 빼는 것에 의해 결정되고, 중간 이물질의 수는 중간 이물질을 계수하는 카운터(4223)의 출력에서 큰 이물질의 수를 빼는 것에 결정된다. 큰 이물질, 중간 이물질 및 작은 이물질의 각각의 수는 검사 결과를 표시하거나 출력하는 경우에 결정하면 좋다. 검출신호는 대, 중 및 소 이물질을 나타내는 검출신호를 변별하도록 2개의 비교기로 비교하면 좋다. 예를 들어, 큰 이물질용 하이스레쉬홀드와 중간 이물질용 중간 스레쉬홀드 사이의 검출신호만을 중간 이물질을 나타내는 검출신호로서 선택하고, 중간 스레쉬홀드와 작은 이물질을 나타내는 낮은 스레쉬홀드 사이의 검출신호만을 작은 이물질을 나타내는 검출신호로서 선택한다.
가산기(4232), (4233) 및 (4234)와 시프트 레지스터(4242), (4243) 및 (4244)는 CCD 검출기 등의 1차원 검출기의 어레이를 예를 들어 16×l6=256 화소의 각각의 2차원 블럭으로 블럭처리한다. 시프트 레지스터의 단수는 (CCD 어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)와 같다. 이러한 경우에 CCD 어레이의 화소수는 256이고, 블럭처리한 한쪽의 화소수는 16이므로, 시스트 레지스터의 단수는 256/16=16이다. 이예에서 시프트 레지스터의 단수는 256/16=16이다. 이 예에서 시프트 레지스터의 단수가 블럭처리한 한쪽의 화소수와 동일하지만, 이들 수가 일치한 것은 우연이고, 레지스터의 단수와 블럭리한 한쪽의 화소수가 반드시 서로 같을 필요는 없다. 그러나(CCD 어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)의 값이 정수가 아니면, 복잡한 구성을 갖는 블럭처리회로가 필요로 된다. 따라서,(CCD 어레이의 화소수)/(블럭처리한 한쪽의 화소수)의 값인 정수로 되도록 CCD 어레이의 화소수와 블럭처리한 한쪽의 화소수를 결정하는 것이 바람직하다.
큰 이물질의 수를 계수하는 카운터(4222)의 내용은 각 블럭의 한쪽의 화소(16화소)가 계수되어 검출신호가 출력될 때마다 클리어(제로로 리제트)된다. 클리어신호는 분주기(카운터)(426l)의 수단에 의해 검출기의 Y축을 따라 배열된 각 화소에 대해서 출력되는 클럭을 16분할하는 것에 의해 얻어진다. 이 경우에 CCD 어레이의 전송클럭은 Y축을 따라 배열된 각 화소의 클럭으로서 사용하면 좋다. 크리어되기 직전의 카운터(4222)의 계수 즉 Y축을 따라 배일된 16화소에 대한 검출신호의 계수는 가산기(4232)에 의해 큰 이물질용 16단 시프트 레지스터(4242)의 출력 단자의 값에 가산되고, 가산기(4232)의 출력신호는 큰 이물질용 l6단 시프트 레지스터(4242)의 입력단자에 입력된다. 이것에 의해 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 Y축을 따라 배열된 각각의 16화소에 대해서 출력되는 클럭을 분할하는 것에 의해 얻어진 클리어신호에 의해 1단씩 시프트된다. 따라서, 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 Y축을 따라 배열된 16화소마다 1단식 시프트된다. 동일한 내용이 16단씩 시프트될 때마다 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용이 출력단자에 나타난다. 이때, CCD 어레이는 X축을 따라 1화소에 대응한 거리만큼 시프트되고, Y축을 따라 배열된 16화소만큼 검출된 큰 이물질의 수가 가산기(4232)에 의해 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용에 가산된다. 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 CCD 얼이가 X축을 따라 1화소에 대한 거리만큼 시프트될때마다 출력되는 인코더의 펄스를 분주기(카운터)(4262)의 수단에 의해 16으로 나누어 얻은 신호에 의해 클리어된다. 즉, 16단 시프트 레지스터(4242)의 내용은 CCD 어레이가 X축을 따라 배열된 16화소에 대응한 거리만큼 시프트될 때마다 클리어된다. 따라서, 큰 이물질에 대한 16단 시프트 레지스터(42042)의 내용은 16×16=256 화소만큼 검출된 큰 이물질의 수이다. 선택기(4251)이 큰 이물질의 수가 제로가 아닌 것을 나타내는 경우 이물질의 수와 블럭의 좌표를 나타내는 신호는 처리 및 메모리 수단(4271)로 출력되고, 이물질의 수는 대,중,소 이물질의 각각의 수의 합계와 동일한 카운터(4224)의 계수로 된다. 중간 이물질과 작은 이물질용 블럭처리회로의 작동모드는 상술한 큰 이물질용 블럭처리회로와 동일하다.
검출신호 선택순서에 따라서 각 블럭내에 포함된 검출신호중에서 최대 검출신호를 선택하는 회로가 16×16=256 화소를 처리하는 것은 래치(4201),(4202),(4203) 및 카운터(4222),(4223),(4224) 대신에 Y축을 따라 배열된 16화소중의 하나에서 출력된 최대 검출신호를 유지하는 래치(4205), 가산기(4232),(4233),(4234) 대신에 비교기(4217) 및 선택기(425l)를 사용하는 것을 제외하고, Y축을 따라 배열된 16화소의 클리어신호와 16단 시프트 레지스터(4245)를 사용하는 것에 의해 검출된 이물질의 수를 계수하는이물질 계수순서와 동일하다.
제33도는 A/D 변환기(3302), 셰이딩 보상회로(3303), 4화소 가산처리회로(3304) 및 블럭처리회로(3305)의 기능 관계를 도시한 도면이다. 제33도에 있어서 (3301)은 검출신호이고, (3306)은 이물질의 검출 결과이다.
이하, 가변 공간필터(44) 및 (444)에 대해서 구체적으로 설명한다.
제37도에 도시한 가변 공간필터(44) 및 (444)는 디벨로프를 필요로 하지 않는 공간 광 변조기이다. 이공간 광변조기는 염화은으로 유리판을 도프하여 제조된 포토크로믹 유리판을 사용한다. 포토크로믹 유리판(2301)의 투과율은 광을 유리판에 입사시키는 것에 의해 반대로 변화시킬 수 있다. 포토크로믹 유리판(2301)은 거의 영구적이다. 제38도에 도시한 바와 같이, 포토크로믹 유리판(2301)의 투과율 TR(%)은 포토크로믹 유리판(2301)에 예를 들어 488nm의 파장의 조사광이 입사되는 약 1분동안 20%씩 감소하고(어두워지고), 조사광이 제거된 후 약 5∼10분동안 그의 원래의 투과율로 되돌아간다(표백된다). 포토크로믹 유리판(2301)의 표백은 가열시에 촉진된다. 이들 특성은 이물질을 검출하는데 사용된다.
(l) 레티클내에 형성된 주기적인 회로패턴이 검사필드내에 배치된다.
(2) 주기적인 회로패턴에 약 1분동안 조사광을 조사시키고 포토크로믹 유리판(2301)을 주기적인 회로 패턴의 푸리에 변환 상에 노출시키므로, 주기적인 회로패턴에 대응하는 포토크로믹 유리판(2301) 부가 어두워진다.
(3) 레티클은 검사시에 주사되고, 이물질에 의해 산란된 산란광은 포토크로믹 유리판(2301)의 투명한 부분을 통해서 이동한다. 포토크로믹 유리판(2301)에는 이물질에 의해 산란된 산란광이 순간적으로 입사하므로, 동일한 산란광이 입사된 부분은 어두워지지 않아 다음의 이물질이 검출에 영향을 미치지 않는다. 레티클 표면의 대부분을 차지하는 주기적인 회로패턴에 의해 회절된 회절광이 대부분의 검사시간동안 포토크로믹 유리판(2301)상에 연속적으로 입사되므로, 구기적인 회로패턴의 어두운 푸리에 변환 상이 포토크로믹 유리판(2301)상에 유지된다.
(4) 포토크로믹 유리판(2301)은 검사 완료후 다음 검사를 위한 포토크로믹 유리판(2301)을 마련하도록 포토크로믹 유리판(2301)을 표백하기 위해 가열부(2302)에 의해 가열된다.
이 예에 있어서, 포토크로믹 유리판(2301)은 신속하게 표백되도록 가열부(2302)에 의해 가열되지만, 포토크로믹 유리판(2301)을 반드시 가열할 필요는 없다. 가열부(2302)는 동일면장에 배치된 여러개의 포토크로믹 유리판(230l) 예를 들어 2개의 포토크로믹 유리판(2301)과 포토크로믹 유리판(2301)을 가동시키는 가동기구(2302)를 사용하는 경우에 생략해도 좋다. 2개의 포토크로믹 유리판(2301)중의 하나는 검사시에그의 작업위치에 배치되고, 레티클의 검사 완료후 포토크로믹 유리판(2301)은 작업위치에서 떨어져 대기위치로 이동하고, 다른 포토크로믹 유리판(2301)이 다음 레티클의 검사를 위해 작업위치에 배치된다. 전자의 포토크로믹 유리판상에 형성된 푸리에 변환상이 사라지고, 후자의 포토크로믹 유리판이 사용되는 동안 포토크로믹 유리판(2)가 자연적으로 표백된다. 공간필터(44) 또는 (444)로서 포토크로믹 유리판을 사용하므로 포토그래픽 공간필터를 제조하는 번거러운 포토크래픽 처리를 생각할 수 있다. 선형 공간필터의 상을 다수의 노출에 의해 가변 공간필터장에 형성하여 선형 공간필터(44) 또는 (444)를 생략해도 좋다.
광 어드레싱 공간 광 변조기 대신에 전기 어드레싱 공간 광 변조기를 사용해도 좋다. 제39는 전기어드레싱 공간 광 변조기로서, 액정 공간 광변조기(2901)을 사용한 가변 공간필터(47)은 도시한 도면이다. 액정 공간 광 변조기(2901)은 (수백분의 셔터)×(수백분의 셔터)의 매트럭스로서 간주된다. 액정 공간 광 변조기(2901)온 액정의 2중 반사특성을 사용하므로, 조사광의 편광면과 액정에 의해 차단될 광의 편광면의 관계에 주의해야 한다.
액정 공간 광 변조기(2901)의 셔터는 전기 신호로 이루어진 외부 액정 구동회로(2902)에 의해 제어된다. 액정 공간 광 변조기 자체가 광 검출기능이나 신호 기억기능을 갖고 있지 않은 것은 아니다. 따라서, 제39도에 도시한 바와 같이 미러(2002)는 미러가동기구(2201)로 기록하기 위해 액정 공간 광 변조기(2001)의 뒤에 배치되어 액정 공간 광 변조기(2901)을 통해 투과된 광을 굴절시키고, 액정 공간 광 변조기(2901)의 상은 결상렌즈(210l)에 의해 TV 카메라(2102) 등에 형성되어 TV카메라(2102)에 의해 화상이 기록되도록 푸리에 변환화상을 검출하고, 검출된 푸리에 변환 화상은 화상몌모리(2903)내에 일시 기억되며, 그 후 푸리에 변환상은 액정구동회로(2902)로 출력된다. 미러(2002) 대신에 하프미러를 사용해도 좋다. 제39도에 도시한 구성은 TV카메라장치(2102)에 의해 레티클 위치의 확인을 가능하게 한다.
즉, 주기적인 회로패턴에 수렴 광 빔이 조사되는 경우, 이산 광스폿에 의해 주기적인 회로패턴의 푸리에 변환 화상이 형성된다. 섬광의 사이즈는 집속 광 범이 큰 N·A(Numerical Aperture)를 갖는 경우 크고, 집속 광 빔이 작은 N·A를 갖는 경우 작다. 집광렌즈의 촛점거리가 고정되어 있으면, 빔 익스팬더등에 의해 형성된 직경이 큰 광 빔(3501)이 제40도에 도시한 바와 같이 조사광 빔으로서 집속광 빔을 사용하도록 집광렌즈(3502)에 의해 집속 광 빔으로 집속되고, 주기적인 회로패턴의 푸리에 변환 화상(3504)는 제40도의 확대도에 도시된 바와 같이 이산적인 큰 광 스풋(3503)으로 구성된다. 한편, 제41도에 도시한 바와 같이 직경이 작은 광빔(3601)이 렌즈계(3503)이나 구경이 작은 구경판(3605)에 의해 형성되고 광빔을 조사광빔으로서 사용하면, 주기적인 회로패턴의 푸리에 변환 화상(3604)는 이산적인 작은 광 스풋(3603)으로 구성된다. 이러한 현상은 집광 광학계의 NA에 의존하고, 광 스풋의 사이즈는 광 빔의 직경을 고정시기고 렌즈의 촛점거리를 변화시기거나 또는 광 빔의 직경과 렌즈의 촛점거리를 변화시키는 것에 의해 조정할 수 있다. 광 스폿의 사이즈는 공간필터상에 푸리에 변환 화상을 기록하는 비교적 큰 광 스풋으로 푸리에 변환화상울 형성하고, 검사시예 비교적 작은 광 스풋으로 푸리에 변환화상을 형성하도록 조정한다. 비교적 큰 섬광의 사이즈와 비교적 작은 섬광의 사이즈의 다른점은 공간필터를 위치맞춤하는데 있어서의 정확성의 마진이다.
제42도(A)∼제42도(I)는 본 발명에 따른 레티클 검사장치에 의해 검사될 수 있는 위상 시프터를 갖는 여러가지의 레티클을 도시한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 레티클 검사 장치는 레티클의 표면에 파장이 약 780nm인 광 빔을 비스듬하게 조사하고 레티클의 이면에 파장이 약 488nm인 광 빔을 조사하며, 산란광을 집을 집속하고, 조사방향에 따라 집속광을 분리하고 0.4 이상의 NA를 갖고 레티클의 표면측에 배치된 광학계로 파장을 분리하며, 푸리에 변환면상에 베치된 공간필터로 레티클의 표면상에 형성된 회로패턴에 의해 회절된 회절광을 차광하고 검출기상에 결상시키는 검출광학계, 조사의 불규칙성에 따라 검출기에서 출력된검출신호를 정정하는 회로, 2×2μ㎡ 화소에서 출력된 검출신호를 가산하는 회로 및 1화소의 거리만큼 4방향으로 검출기를 시프트하여 얻어진 4개의 합게중에서 최대값을 선택하는 회로를 포함한다. 이러한 구성으로 된 레티클 검사 장치는 서브마이크론 치수의 사이즈를 갖고, 포토마스크 등의 회로패턴이 마련된 기판 특히 프린트 해상도를 향상시키는 위장 시피트막이 마련된 레티클에 부착된 이물질 등의 결함을 용이하고 안정하게 검출할 수 있고, 간단한 장치 즉 광학계로 회로 패턴에서 결함을 변별할 수 있다.

Claims (18)

  1. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 반사조명과 투과조명의 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고 조사방향에 따라 상기 집속된 광을 분리할 수 있으며, 검출기 및 회로페턴의 직선 에지에서 회절된 회질광을 차광하도록 푸리에 변환 면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상의 집속광을 결상하는 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  2. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 반사조명에 대한 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 제1의 파장을 갖는 조사광 빔 및 투과조명에 대한 상기 레티클의 이면측에서 450nm∼550nm 범위의 제2의 파장을 갖는 좌사광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 상기 레티클의 표면측에 배치되고, 조사 방향 및 파장에 따라 집속된 광을 분리할 수 있으며, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고. 상기 검출기상에 집속광을 결상하는 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  3. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 반사조명에 대한 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 제1의 파장을 갖는 제1의 조사광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 제1의 조사계, 상기 레티클에 의해 반사광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 레티클의 표면에 배치되고, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 제1의 검출광학계, 상기 레티클의 이면측에서 450nm∼550nm 범위의 제2의 파장을 갖는 제2의 조사광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 제2의 조사계, 상기 레티클에 의해 반사된 직접 반사광은 집속한지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회질광을 집속하도록 상기 레티클의 이면측에 배치되고, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회질광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 제2의 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  4. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 1.6d(여기에서 d는 검출될 결함중에서 가장 작은 결함의 사이즈)의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면의 반사조명과 l.0d의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면의 투과조명에 대한 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광을 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호치리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  5. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임으로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 반사조명에 대한 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 조사광 빔으로 상기 회로 패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하고, 투과조명에 대한 상기 레티클의 이면측에서 450nm∼550nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 상기 레티클의 표면측에 배치되고, 조사 방향 및 파장에 따라 집속된 광을 분리할 수 있으며, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환변상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  6. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임으로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 제1의 조사광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 제1의 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 레티클의 표면에 배치되고, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 제1의 검출광학계, 상기 레티클의 이면측에서 450nm∼550nm 범위의 제2의 파장을 갖는 단일 또는 여리개의 광 빔으로 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하는 제2의 조사계, 직접 반사광 및 직접 투과광온 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회질광을 집속하도록 상기 레티클의 표면측에 배치되고, 검출기 및 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하도록 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터가 마련되고, 상기 검출기상에 집속된 광을 결상하는 제2의 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  7. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 무과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어시, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임으로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 투명조명에 대한 약 488nm의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 레티클을 조사하는 조사계, 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회설광을 집속하도록 배치되고, 집속된 광을 수광하는 검출기가 마련된 검출 광하계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 데아타를 계산하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  8. 적어도 투명 또는 반루명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로페턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사 장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 투과조명에 대해서 약 1.0d(여기에서 d는 검출된 결함중에서 가장 작은 사이즈)의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 레티클을 조사하는 조사계, 적접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 집속된 광을 수광하는 검출기가 마련된 검출광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 상기 레티클의 결함 테이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  9. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투광막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 레티클 검사장치에 있어서, 레티클을 지지하고 X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동 가능한 스테이지와 이동을 위해 스테이지를 구동하는 스테이지 구동계를 포함하는 검사 스테이지부, 투과조명에 대해서 450~550nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 조사광 빔으로 상기 레티클을 조사하는 조사계, 직접 투과광은 집속하지 않고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하도록 배치되고, 집속된 광을 수광하는 검출기가 마련된 검출 광학계 및 상기 검출기의 출력신호에 따라서 결함 데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 신호처리부를 갖는 신호처리계를 포함하는 결함검사장치.
  10. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 조사계에 의해 반사조명 및 투과조명의 회로패턴이 마련된 기판의 표면을 조사하고, 검출 광학계로 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속해서 조사 방향에 따르 집속된 광을 분리하고, 상기 검출광학계내에 마련되고, 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터로 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하고, 상기 검출 광학계내에 마련된 검출기상에 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  11. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 상기 레티클의 표면측에서 약 780nm의 파장을 갖는 조사광 빔과 상기 레티클의 이면측에서 약 488nm의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하계 조사하고. 상기 레티클의 표면측에 배치된 검출 광학계로 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회질광을 집속해서 조사 방향 및 파장에 따라 집속된 광을 분리하고, 푸리에 변환면상에 각각 배치되고, 상기 검출 광학계내에 마련된 공간필터로 상기 회로패턴의 적선 에지에서 회설된 회설광을 차광하고, 상기 검출 광학계내에 마련된 검출기상에 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  12. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 상기 레티클의 표면측에서 조사계에 의해 약 780nm의 제1의 파장을 갖는 제1의 조사광 빔과 상기 레티클의 이면측에서 상기 조사계에 의해 약 488nm의 제2의 파장을 갖는 제2의 조사광 빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하고, 상기 레티클의 표면측에 배치된 검출 광학계로 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속하고, 상기 검출 광학계내에 마련되고, 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터로 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하고, 상기 검출 광학계내에 마련된 검출기상에 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  13. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 조사계에 의해 반사조명에 대해서 약 1.6d(여기에서 d는 검출될 결함중에서 가장 작은 결함의 사이즈)의 파장을 갖는 조사광과 투과조명에 대해서 약 1.0d의 파장을 갖는 조사광 빔으로 상기 레티클의 표면을 조사하고, 상기 검출 광학계에 의해 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속해서 조사 방향에 따라 집속된 광을 분리하고, 상기 검출 광학계내에 마련되고, 푸리에 변환면상에 각각 배치된 공간필터로 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하고, 상기 검출광학계내에 마련된 검출기상에 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  14. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축, Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 반사조명에 대해서 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 제1의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 제1의 조사광 빔과 투과조명에 대해서 450nm~550nm 범위의 제2의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 제2의 조사광빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하고, 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 상기 레티클의 표면측에 배치된 검출광학계에 의해 집속해서 조사방향 및 파장에 따라 집속된 광을 분리하며, 푸리에 변환면상에 각각 배치되고, 상기 검출 광학계내에 마련된 공간필터로 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광울 차광하고, 상기 검출 광학계내에 마련된 검출기상에 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  15. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 검사 스테이지상에 상기 레티클을 고착 지지하고, X축. Y축 및 Z축에 따른 방향으로 임의로 이동시키고, 조사계에 의해 상기 레티클의 표면측에서 600nm∼800nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 제1의 조사광 빔과 상기 레티클의 이면측에서 450nm∼550nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는여러개의 제2의 조사광빔으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 비스듬하게 조사하고, 상기 레티클의 표면측에 배치된 검출 광학계로 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 집속해서 조사 방향 및 파장에 따라 집속된 광을 분리하며, 푸리에 변환면상에 각각 배치되고, 상기 검출광학계내에 마련된 공간필터로 상기 회로패턴의 직선 에지에서 회절된 회절광을 차광하고, 상기 검출 광학계내에 마련된 검출기상엥 집속광을 결상시키고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  16. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 겸사하는 방법에 있어서, 상기 레티클을 고정 지지하는 검사 스테이지를 이동시키고, 조사계에 의해 투과조명에 대해서 약 488nm의 파장을 갖는 조사광으로 상기 회로패턴이 마련된 상기 기판의 표면을 조사하고, 검출기상의 상시 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 검출 광학계에 의해 집속하고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타롤 표시하는 결함검사방법.
  17. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 시판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 상기 레티클을 고정 지지하는 검사 스테이지를 이동시키고, 조사계에 의해 투과조명에 대해서 1.0d(여기에서 d는 검출될 결함중에서 가장 작은 결함의 사이즈)의 파장을 갖는 조사광으로 상기 레티클을 조사하고, 검출기상의 상기 레티클에 의해 각각 산란되고 회절된 산란광 및 회절광을 검출 광학계에 의해 집속하고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
  18. 적어도 투명 또는 반투명한 기판, 상기 기판의 표면에 형성된 회로패턴 및 상기 기판의 표면상의 광 투과막으로 형성된 위상 시프터를 포함하고, 레티클의 표면에 부착한 이물질 등의 결함을 검사하는 방법에 있어서, 상기 레티클을 고정 지지하는 검사 스테이지를 이동시키고, 조사계에 의해 투과조명에 대해서 450nm∼550nm 범위의 파장을 갖는 단일 또는 여러개의 조사광으로 상기 레티클을 조사하고 검출기상의 상기 레티클에 의해 각각 산란되곤 회절된 산란광 및 회절광을 직접 투과광을 집속하지 않는 검출 광학계에 의해 집속하고, 상기 검출기의 출력신호에 따라 결함데이타를 계산하고, 상기 계산된 결함데이타를 표시하는 결함검사방법.
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