欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、半導体デバイス製造方法
【課題】信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる欠陥検査装置は光ビームを発生するレーザー光源１と、光を１次元のマルチビームに変換する１次元回折格子と、マルチビームを集束する対物レンズ９と、試料で反射した光ビームを試料に入射する光ビームから分離するハーフミラー６ａと、分離された光ビームを分岐するウェッジ１７を備えている。そして、試料台１１をラスタ走査して試料全面を検査する。ウェッジによって分岐された一方の光ビームを検出する光検出器１９ａともう一方の光ビームを検出する光検出器１９ｂをさらに備えている。この光検出器１９ａ、１９ｂの信号に基づく和信号によってシミ状欠陥を検査する。
【解決手段】本発明にかかる欠陥検査装置は光ビームを発生するレーザー光源１と、光を１次元のマルチビームに変換する１次元回折格子と、マルチビームを集束する対物レンズ９と、試料で反射した光ビームを試料に入射する光ビームから分離するハーフミラー６ａと、分離された光ビームを分岐するウェッジ１７を備えている。そして、試料台１１をラスタ走査して試料全面を検査する。ウェッジによって分岐された一方の光ビームを検出する光検出器１９ａともう一方の光ビームを検出する光検出器１９ｂをさらに備えている。この光検出器１９ａ、１９ｂの信号に基づく和信号によってシミ状欠陥を検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関し、例えば、半導体ウェハ、マスクブランクスの欠陥検査に好適な、欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の歩留りを向上等のために、半導体装置、半導体ウェハ及びマスクブランクス等の表面の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置が用いられている。この欠陥検査装置では、近年のＬＳＩの微細化に伴い、正確で高精度の検査をより高い空間分解能で行うことが要求されている。
【０００３】
この半導体ウエハ等の表面の検査には、レーザー散乱光方式の欠陥検査装置がよく用いられている。このレーザー散乱光方式の欠陥検査装置では試料の表面状態によって、散乱する光の強度および角度が異なることを利用している。つまり、この方式では試料表面にレーザー光を照射して、その散乱光の強度を検出することによって、欠陥検査を行っている。すなわち、欠陥が有る箇所にレーザー光が照射されると、欠陥の無い箇所に比べて散乱光が強くなる。よって検出した散乱光の強度から欠陥の有無を判別している。そして試料またはレーザービームの一方または両方を走査して試料全面の検査を行う。
【０００４】
一方明視野方式の欠陥検査装置で、一本のレーザービームを試料に照射して、試料表面からの鏡面反射光を検出しているものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。また本件の出願人は、マルチビーム方式の欠陥検査装置を開発し、開示している（例えば、特許文献３）。このマルチビーム方式の欠陥検査装置では、回折格子を用いて１本のレーザービームから一次元のライン状ビームを得て、これを試料に照射して、試料表面での反射光を検出するものである。この方式ではコンフォーカル光学系（共焦点光学系）を用いることにより、さらに高い分解能を得ることが出来る。本件の出願人はさらに、二次元回折格子を用いてアレイ状のマルチビームを発生させて試料に照射する欠陥検出装置を開発し、開示している（例えば、特許文献４）。この装置では、二次元アレイ状のマルチビームを試料に照射して、試料をスパイラル状に走査している。従って、この装置では高分解能の検査を短時間で行うことができる。
【０００５】
これらの欠陥検査装置に関して、欠陥の有無の他に、欠陥が凸状欠陥か凹状欠陥かを検査することが開示されている。または、欠陥の高さを調べることが開示されている。これらの欠陥の詳細な情報を調べるために、従来は光路上に遮蔽板（遮光板、ナイフエッジ）を挿入して、光を半分遮蔽していた。そして１つ又は２つ以上の検出器を用いて、光量の変化を検出し、欠陥の情報を調べていた。
【０００６】
しかし、これらの欠陥検出装置では以下に示す問題点があった。従来の欠陥検査装置では、検出光を半分遮蔽しているために、受光信号強度をロスしていた。従って、受光信号のショットノイズや熱雑音の影響を受けやすく、疑似欠陥を発生したり、欠陥に対する検出感度を上げにくいという問題があった。半導体装置の微細化が進むにつれ、高感度で高速検査が可能な装置が必要となる。例えば、ＥＵＶＬ (極端紫外光)マスクブランクスにおいては、高さが数ｎｍで、大きさが数十ｎｍの欠陥の検出を行う必要がある。よってこの信号強度のロスが高感度で精度の高い検査を行う上で問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２４１５号公報
【特許文献２】特開２００１−７４４２３号公報
【特許文献３】特開２００１−０２７６１１号公報
【特許文献４】特許第３２１０６５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、信号強度のロスが少なく、正確で精度よく測定を行うことができる欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、並びにその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる欠陥検出装置は、光ビームを発生する光源と、試料を載置する試料台と、前記試料台に載置された試料と前記試料に前記光源から照射された光ビームとを、相対的に移動させる走査手段と、前記試料で反射した光ビームを異なる複数の光ビームに分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された第１の光ビームを検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光ビームを検出する第２の光検出手段と、第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号の差分に基づき、差信号を求める回路と、前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路とを備え、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて、前記試料の欠陥検査を行うものである。これにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１０】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換する回折格子をさらに備え、前記第１の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段の複数の受光素子のそれぞれが、前記第１の光検出手段が備えるそれぞれの受光素子と対となり、対となる受光素子が検出した信号に対してそれぞれ差信号を求めてもよい。これにより、高速で精度のよい検査を行うことができる。
【００１１】
前記光分岐手段が瞳の位置以外に設けられていてもよい。これにより、光学系の配置の自由度が拡がる。
【００１２】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光ビームを２次元のマルチビームに変換する２次元回折格子と、前記試料によって反射されたマルチビームを集束する集束手段と、前記集束手段の瞳の位置に設けられ、当該マルチビームを二つのマルチビームに分岐する光分岐手段と、をさらに備え、前記第１の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子であって、各々の受光素子が前記第１の光検出手段が備える複数受光素子の各々と対になる複数の受光素子を備え、前記差信号を求める回路は、前記第１の光検出手段の受光素子と前記第２の光検出手段の受光素子のそれぞれの対から出力された信号に基づき、それぞれの差信号を求め、前記欠陥検査装置は、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて凸状欠陥か凸状欠陥かを判別してもよい。これにより、欠陥検査を高速で精度よく行うことができる。
【００１３】
前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることにより光ビームが分岐されることが好ましい。前記光分岐手段には光ビームの光路上に配置されたウェッジを用いてもよい。
【００１４】
上述の欠陥検査装置は、前記第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号に基づき、和信号を求める回路と、前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、前記第３の比較回路の比較結果に基づいて欠陥の検出を行うことが好ましい。これにより精度よくシミ状欠陥を検出することができる。
【００１５】
本発明にかかる欠陥検出方法は、試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、光ビームを試料に照射するステップと、前記光ビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、前記試料によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップとを備え、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うものである。この構成を有することにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１６】
好ましくは、前記差信号を予め定められた第１の値と比較するステップと、前記差信号を予め定められた第２の値と比較するステップとをさらに備え、前記差信号が前記第１の値を超えたタイミングと前記第２の値を超えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の判別を行うものである。
【００１７】
また、前記反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップにおいて、前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐することが望ましい。これにより、精度良く検査を行うことができる。
【００１８】
上述の検査方法において、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の和信号を求めるステップと、前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップとをさらに備え、前記比較結果に基づいてシミ状欠陥の検出することができる。これにより、シミ状欠陥の検出を高精度で行うことができる。
【００１９】
本発明にかかる光学式走査装置は、光源と前記光源からの光ビームを対象物上で走査する手段と、前記対象物によって反射された光ビームから第１の光ビームと第２の光ビームを分岐する手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、分岐された前記第１の光ビームを検出する手段と分岐された前記第２の光ビームを検出する手段と、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較する手段と、前記比較する手段による比較結果に基づき、前記対象物の状態を検出する手段と、を有するものである。この構成を有することにより、高精度の測定を行うことができる。
【００２０】
前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有することができる。これにより、光学系の配置を簡素化できる。
【００２１】
前記比較する手段は、前記第１の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度と、前記第２の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度との差分に基づく差信号を出力し、前記対象物の状態を検出する手段は、前記光ビーム走査に伴う前記差信号の変化に基づき、前記対象物の状態を決定することができる。
【００２２】
前記分岐する手段は、前記反射された光を、前記第１の光ビームと前記第２の光に分岐することが好ましい。
【００２３】
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法は、光ビームを原板に照射するステップと、前記光ビームと前記原板の位置を相対的に移動するステップと、前記原板によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２４】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光を原板上で走査する手段と、前記原板によって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記原板の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記原板の状態を検査するステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２５】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、光ビームをウェハに照射するステップと、前記光ビームと前記ウェハの位置を相対的に移動するステップと、前記ウェハによって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２６】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光をウェハ上で走査する手段と、前記ウェハによって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記ウェハの状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記ウェハの状態を検査するステップと、検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い測定を行うことができる光学式走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明におけるウェッジでのレーザー光を示す図である。 図２（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図２（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図３】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。 図３（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図３（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図４】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。 図４（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図４（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図５】凹状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図６】シミ状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図７】本発明にかかる信号処理回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１２】光検出器上での２次元マルチビームのスポットを示す断面図である。
【図１３】１次元マルチビームのレーザー光を示す図である。 図１３（ａ）はウェッジ上での１次元マルチビームのスポットを示す断面図である。 図１３（ａ）はウェッジ周辺での１次元マルチビームを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置について図１〜図７を用いて説明する。図１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。図２〜４は反射光の検出を示す図である。図５及び図６は欠陥検出時の検出信号を示した図である。図７は検出信号の信号処理を示す回路図である。１はレーザー、６ａはハーフミラー、１０は試料、１１は試料台、１６はリレーレンズ、１７はプリズムウェッジ、１９ａは光検出器、１９ｂは光検出器である。
【００３０】
レーザー１から出射された略平行な光ビームはハーフミラー６ａに入射する。光ビームの半分はハーフミラー６ａを透過して、対物レンズに入射する。対物レンズ９に入射した光ビームは適当なスポット径に集光され試料１０に入射する。試料１０に入射した光は、その表面で反射する。その反射光は対物レンズ９を透過して、略平行な光ビームになる。その略平行な光ビームはハーフミラー６ａによって、試料に入射する光ビームと分離される。よって、光ビームの半分は光検出器１９ａ、１９ｂの方向に反射される。このハーフミラー６ａで反射した光はリレーレンズ１６を介して光検出器１９に入射される。本実施の形態においては、ハーフミラー６ａとリレーレンズ１６の間の光路中にプリズムウェッジ１７を挿入している。このプリズムウェッジ１７によってレーザー光は２本に分岐され、それぞれ光検出器１９ａ、１９ｂに入射する。それぞれ光検出器１９で検出された光強度に基づいて試料の表面状態の検査を行う。さらに本実施の形態では試料台１１が２次元的に駆動され、試料全面が検査される。本形態においては、ラスタ走査により試料全面を検査することができる。
【００３１】
このプリズムウェッジ１７を用いた反射光の検出について図２〜図４を用いて説明する。以下において、一つの説明の方法として、幾何光学的観点から、反射光の検出が説明される。図２は欠陥の無い正常な箇所を検査している時の様子を示している。図２は、この時におけるプリズムウェッジ１７が挿入されたレーザー光の断面図である。図２（ｂ）はこの時のレーザー光の光路を示した上面図である。ここで３０は試料１０で反射したレーザー光である。なお、説明のため図２（ｂ）において、リレーレンズ１６、ハーフミラー６ａ、対物レンズ９等は省略している。
【００３２】
試料１０において欠陥のない正常な箇所を検査しているときは図２（ａ）に示すようにレーザー光３０の略半分の位置にウェッジ１７が挿入されている。このウェッジ１７は図２（ｂ）に示すように楔状の形状をしており、入射面と出射面の角度が異なっている。よって、このウェッジ１７に入射した光は進行方向が変わって出射される。従って、元のレーザー光３０の半分はウェッジ１７に入射し、進行方向が変わって出射される。この光を検出するように光検出器１９ｂが設けられている。残りの半分はウェッジに入射せずに、同じ進行方向のまま光検出器１９ａに入射する。よって、欠陥のない正常な箇所を検査している時は光検出器１９ａと光検出器１９ｂの光強度は同じになる。なお、光検出器１９ａと光検出器１９ｂはウェッジ１７を通過した光が分離される程度の距離及び間隔になるように設置されている。
【００３３】
次に凸状の欠陥を検査するときの様子について図３、図４を用いて説明する。図３及び図４は試料表面の状態とそれに対応するレーザー光の光路を示している。３１は凸状欠陥である。試料を載せた試料台が移動して凸状欠陥３１にレーザー光が照射される。図３に示すように、まずレーザー光は上り坂のスロープに差し掛かる。そして試料台１１が移動して頂点を越えた後、図４に示す様に下り坂のスロープにレーザー光が照射される。
【００３４】
上り坂のスロープにレーザー光が照射されるとその反射角が変わる。従って、レーザー光３０はウェッジ１７の略半分の位置からずれて入射される。すなわち図２（ａ）で示されたレーザー光３０が左にずれることになる。従って光検出器１９ａに入射する光の強度が光検出器１９ｂに入射する光の強度よりも大きくなる。反対に下り坂のスロープに光が照射されている場合は図２（ａ）で示されたレーザー光３０が右にずれることになる。よって、光検出器１９ｂの光強度が光検出器１９ａの光強度よりも大きくなる。これらの光検出器１９ａ及び光検出器１９ｂの信号強度の変化に基づいて、凸状欠陥及び凹状欠陥の検出を行う。なお、ウェッジ１７は試料台１１のスキャン方向に対応する方向に挿入することが望ましい。レーザー光の走査において、凹凸状欠陥によって幾何光学的に光路が傾く方向にウェッジ１７を挿入することにより、より精度の高い検査を行うことができる。
【００３５】
次に光検出器で検出した信号を用いて、欠陥の詳細な情報を調べる方法について図５を用いて説明する。図５は試料の表面状態に対応した信号強度を示す図である。図５（ａ）に示すように試料の表面に凸状欠陥がある箇所を走査しているものとする。横軸が試料の位置あるいは時間を示している。縦方向は欠陥の高さを示している。図５（ｂ）〜図５（ｄ）は図５（ａ）に対応する信号強度を示している。図５（ｂ）は光検出器１９ａの信号強度、図５（ｃ）は光検出器１９ｂの信号強度を示している。図５（ｅ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の和を、図５（ｄ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の差を示している。なお、説明のため光検出器１９ａの信号強度をＡ，光検出器１９ｂの信号強度をＢとする。従って、図５（ｂ）はＡ、図５（ｃ）はＢを示す。図５（ｄ）はＡ−Ｂ、図５（ｅ）はＡ＋Ｂを示すことになる。
【００３６】
凹凸状欠陥の無い箇所にレーザー光が照射されている時は、ＡとＢは同じ信号強度を示す。なお、欠陥の無い箇所におけるそれぞれの信号強度を０とする。上り坂のスロープに対応する位置に光が照射されると、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。その後、レーザー光はウェッジ１７方向に戻り、徐々にＡが小さくなる。そして欠陥の頂点において、ＡとＢは同じ信号強度を示す。欠陥の頂点を越え、下り坂のスロープに光が照射されると、光はウェッジ１７の方に向かい徐々にＡが小さくなっていく。その後、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。そして、欠陥から光が外れた時、元の状態に戻る。従ってＡは最初に正のピークがあり、その次に負のピークがある。Ｂは図５（ｃ）に示すようにＡと反対の挙動を示す。従って、Ｂは最初に負のピークがあり、その次に正のピークがある。このように凸状の欠陥にレーザー光が照射され試料台上の試料が走査された場合は、Ａは正の値を示した後、負の値を示す。反対にＢは負に振れた後、正の値を示す。この順番を利用して欠陥が凸状欠陥か凹上欠陥かを判別することができるようになる。
【００３７】
Ａ−Ｂは図５（ｄ）に示す様にＡのピークがエンハンスされた信号波形となる。また、Ａ＋Ｂは図５（ｅ）に示すように信号強度は時間（試料の位置）によって変化せず、０のままである。
【００３８】
本形態の検査装置は、２つの検出器からの信号を比較し、相対的強度の相違を利用することによって、試料の状態を検出する。具体的には、Ａ−Ｂの信号を用いて欠陥が凸状か凹状かを判別する。図５（ｄ）に示すスライスレベルＨとスライスレベルＬが設けられている。このスライスレベルを超える順番がＨ→Ｌの時は凸状の欠陥と判別される。Ａ−ＢはＡの信号がエンハンスされているため信号強度のロスが小さく、正確で精度の高い検査を行うことができる。光路上に遮蔽板を設けていないため光の強度を落とさずに検出を行うことができる。よって、信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で欠陥の検出を行うことができる。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。あるいは、レーザー光源１のノイズ等の同相ノイズを効果的に除去することが出来る点で効果的である。すなわち、ノイズ等によって欠陥に入射した光の強度が変動して上下非対称な信号になってしまった場合であっても、スライスレベルでの分別を精度よく行うことができる。
【００３９】
なお、凹状欠陥を検出する場合は、ＡとＢの信号が入れ替わることになり、Ａ−Ｂが反転した挙動を示す。従って、スライスレベルを超える順番がＬ→Ｈである場合は凹状欠陥を示すことになる。よってスライスレベルを超える順番によって凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することができる。これにより、試料に凸状欠陥か凹状欠陥かを精度よく判別することができる
【００４０】
次に試料表面にシミ状欠陥がある場合の欠陥検出について図６を用いて説明する。ここでシミ状欠陥とは反射率が一部分だけ変化している欠陥として検出することができる。図６は試料にシミ状欠陥があり、表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所にレーザー光が照射した時の信号強度を示した図である。図６（ｂ）〜（ｅ）は図５と同様の信号を示している。すなわち、図６（ｂ）は信号Ａを、図６（ｃ）は信号Ｂを、図６（ｄ）は信号Ａ―Ｂを、図６（ｅ）は信号Ａ＋Ｂをそれぞれ示している。
【００４１】
この場合、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっているので、レーザー光のスポット位置は変化せずに光の強度だけが弱くなる。従って図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すようにＡ、Ｂ共に信号強度が弱くなる。よって、Ａ−Ｂは図６（ｄ）に示すように略０のまま一定になっている。従って、図５で示したスライスレベルＨ、Ｌを超えない。試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている場合には反対にＡ＋Ｂの信号がＡ（Ｂ）の信号をエンハンスしたものとなる。従って、このＡ＋ＢがスライスレベルＬを超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所と判別することができる。さらにスライスレベルＨ（図示せず）を設定して、このＡ＋Ｂが超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ強くなっていると判別することも可能である。これにより、シミ状欠陥を検出することができる。Ａ＋ＢはＡ（あるいはＢ）の信号がエンハンスされており、光路上に遮蔽板を設けていないため信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い検査を行うことができる。
【００４２】
以上の信号処理により信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で凸状欠陥、凹状欠陥及びシミ状欠陥の検出を行うことができる。そして、これらの欠陥検出信号と試料台の位置を対応させて、試料のどの位置にどの種類の欠陥があるかを検査する。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。尚、上記の信号Ａ及びＢに、必要であれば、異なる数を加減乗除することが可能である。
【００４３】
次に欠陥検出を行う信号処理回路について図７を用いて説明する。図７は信号処理を行うための回路図である、５０は抵抗、５１は減算回路、５２は加算回路、５３〜５６はコンパレータである。５７〜６０は欠陥検出信号発生回路である。これらの回路は光検出器１９に組み込むことができるし、別の回路とすることもできる。
【００４４】
光検出器１９ａ、１９ｂは受光した光の強度に対応する電流を出力し、この電流は抵抗５０でそれぞれ電圧に変換される。この電圧に変換された信号をそれぞれＡ及びＢとする。ＡとＢはそれぞれ減算回路５１及び加算回路５２に入力される。比較手段である減算回路５１は、差信号であるＡ―Ｂの信号を生成する。このＡ―Ｂの信号はコンパレータ５３、コンパレータ５４に入力される。コンパレータ５３では負のスライスレベルＬが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＬを超えたとき（スライスレベルＬよりも小さいとき）にパルス信号が出力される。コンパレータ５４では正のスライスレベルＨが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＨを超えたとき（スライスレベルＨよりも大きいときに）にパルス信号が出力される。
【００４５】
これらのパルス信号は欠陥検出信号発生回路５７に入力される。このコンパレータ５３、コンパレータ５４の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凹状欠陥検出信号を出力する。コンパレータ５４、コンパレータ５３の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凸状欠陥検出信号を出力する。このような差動検出を行うことにより、精度良く凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することが出来る。
【００４６】
加算回路５２では和信号であるＡ＋Ｂの信号が生成される。このＡ＋Ｂの信号は５５、５６に入力される。５５では負のスライスレベルＬが設定され、このスライスレベルＬを超えたときにパルス信号が出力される。コンパレータ５６では正のスライスレベルＨが設定され、このスライスレベルＨを超えたときにパルス信号が出力される。
【００４７】
コンパレータ５５から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路５９に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路５９から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が低下している欠陥が存在することを示すことになる。コンパレータ５６から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路６０に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路６０から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が高くなっている欠陥が存在することを示すことになる。これらの欠陥検出信号と試料台の走査のタイミングを対比させて、試料の欠陥が存在する箇所を特定する。これにより、試料に存在する欠陥の位置と種類を特定することができる。また、光検出器に増幅回路等を設けて信号を増幅しても良い。この場合、信号Ａ及びＢは増幅された信号となる。Ａ及びＢの増幅率を異なるものとすることができる。又、差信号は、例えば、各光検出器からの出力のそれぞれに異なる演算を施して後、各出力の差として生成することが可能である。和信号についても、適宜、検出器からの各出力に信号処理を施し、各出力の和として生成することが可能である。
【００４８】
反射光の分岐は、例えば、ナイフエッジプリズムを利用して行うことができる。しかし、ウェッジ１７を用いた上記の光学系で欠陥検出を行うことにより、光検出器用の光学部品（例えば、リレーレンズ１６さらにはウェッジ１７）が１式で差動検出を行うことができる。よって、部品点数の削減を図ることが出来る。従って、低コスト化を図ることができる。また、図示した光学系に限らず、その他の光学部品を追加、変更してもよい。例えば、図１においてレーザー光１と光検出器１９の位置を変更してもよい。この場合でも、試料１０で反射した光ビームはハーフミラー６ａで分離されるため、ウェッジ１７等を光路上に挿入することで同様の効果を得ることができる。さらに、コンフォーカル光学系による検出も容易に行うことができる。すなわち、光検出器１９の前で結像させ、その結像点にピンホールを設けることにより、コンフォーカル光学系による検出を行うことができる。これにより、高精度の欠陥検査を行うことができる。
【００４９】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図８を用いて説明する。図８は本形態にかかる欠陥検査装置の光学系の構成を示す構成図である。本実施の形態では試料台を走査させているのではなく、振動ミラーを用いて光ビームを走査させている。図１で付した符号と同一の符号は同じ構成を示すため説明を省略する。４ａは振動ミラー、６は偏光ビームスプリッター、５ａ、５ｂはリレーレンズ、８は１／４波長板である。
【００５０】
レーザー１から出射された光ビームは偏光ビームスプリッター６によって、Ｐ偏光の光のみ透過する。この光ビームは振動ミラー４ａで試料１０の方向に反射される。リレーレンズ５ａ、リレーレンズ５ｂ、１／４波長板を透過して、対物レンズ９に入射する。対物レンズ９に入射された光は適当なスポット径に集光され、試料１０に入射する。そして、光ビームは再び対物レンズ９、１／４波長板８、リレーレンズ５ｂ、リレーレンズ５ａを透過して、振動ミラー４ａに入射する。振動ミラー４ａに入射した光は偏光ビームスプリッター６の方向に反射される。ここまでの間、往復で１／４波長板８を２回通過しているため、Ｐ偏光の光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、光ビームは偏光ビームスプリッター６では反射される。これにより、光強度の低下を抑制することが出来る。もちろん、実施の形態１で示した光学系に偏光ビームスプリッター及び１／４波長板を用いてもよい。
【００５１】
この偏光ビームスプリッター６で反射した光は、リレーレンズ１６により光検出器１９に集光される。実施の形態１と同様にこの光路上にはウェッジ１７が挿入されている。従って、光ビームの半分は光検出器１９ａ、他の半分は光検出器１９ｂに入射され、光強度が検出される。ここでの検出は実施の形態１で説明した検出と同様の検出が行われるため説明を省略する。本実施の形態では、光ビームを振動ビームによって走査して、試料全面の欠陥を検出している。振動ミラー４ａとしては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いることができる。このような、振動ミラーを用いて走査させることによっても実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５２】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図９、図１０を用いて説明する。図９及び図１０は欠陥検査装置の構成を示す構成図である。図１、図８で付した符号と同位置の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。図９は実施の形態１すなわち図１に対応した光学系を備えている。図１０は実施の形態２すなわち図８に対応した光学系を備えている。
【００５３】
本実施の形態ではウェッジ１７がリレーレンズ１６と光検出器１９の間に設けられている点で実施の形態１、２とは異なる。それ以外の光学系の構成、検出方法及び信号処理は実施の形態１及び実施の形態２と同様なので説明を省略する。
【００５４】
本形態ではウェッジ１７を瞳の位置以外に配置することができる。すなわち、本形態ではレーザー光を２分割できるようにスポットの半分にウェッジ１７を挿入すればよい。従って、図９に示すハーフミラー６と光検出器１９の間のような
【００５５】
試料で反射した光が試料に入射する光から分離されている光路上であればウェッジ１７を配置することが出来る。よって、瞳以外の位置にも配置することができる。このような配置の光学系によっても実施の形態１、２と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
本発明にかかる欠陥検査装置では、ウェッジ１７は瞳の位置に配置する必要がないため、光学部品の配置上の制約を受けなくなり、設計の自由度を広げることができる。
【００５７】
発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置について図１１を用いて説明する。図１１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。１はレーザー、２は回折格子、３はフーリエ変換レンズ、４は反射ミラー、５はリレーレンズ、６は偏光ビームスプリッター、７はダイクロイックミラー、８は１／４波長板、９は対物レンズ、１０は試料、１１は試料ステージ、１２は自動焦点光学系、１３はリレーレンズ、１４は反射ミラー、１５は反射ミラー、１６はリレーレンズ、１７はウェッジ、１８はリレーレンズ、１９は光検出器である。本実施の形態では１本の光ビームを回折格子２によって、複数の光ビームにして試料に照射して検査を行っている。
【００５８】
これらの光学系により試料表面にレーザー光が照射され、その散乱光の検出を行うことができる。２０はパーソナルコンピューター（以下、ＰＣ）、２１は欠陥データメモリー、２２はステージコントローラ、２３はステージ駆動部である。これらが試料ステージ１１上の試料を走査するための制御及び検出データの処理を行う。これにより、試料の欠陥位置を特定することができる。
【００５９】
まず、本発明にかかる欠陥検査装置の光学系について図１１を用いて説明する。レーザー１から出射された光は回折格子２に入射し、マルチビームに変換される。ここでは、回折格子２に２次元回折格子を用いているために、マトリクス状の２次元光ビームのビームアレイとなる。このビームアレイを、以下、マルチビームと呼ぶ。マルチビームはフーリエ変換レンズ３に入射され、略平行な光束となる。そして、マルチビームは反射ミラー４で試料の方向に反射される。さらに、マルチビームはリレーレンズ５を透過し、偏光ビームスプリッター６に入射する。偏光ビームスプリッターではＰ偏光の光のみが透過する。さらに、マルチビームはダイクロイックミラー７、１／４波長板８を透過し対物レンズ９に入射する。対物レンズ９はマルチビームを微小スポット上に集束して、試料１０に入射させる。試料１０の異物、段差、傷等の欠陥が存在する場合、入射光がこれらの欠陥により散乱される。この散乱のため、欠陥の有無により検出光量に差が生じる。よって、試料表面からの反射光を検出することにより、試料の欠陥情報を検出することができる。
【００６０】
次に試料で反射された光が検出器までに至る光路について説明する。試料１０で反射された光は対物レンズ９、１／４波長板８を透過して、ダイクロイックミラー７に入射する。ダイクロイックミラー７では一部の光が反射して自動焦点光学系１２に入射される。自動焦点光学系１２はレーザー１と異なる波長の光であって、ダイクロイックミラーで反射する光を出射する光源を備えている。この光源からの光がダイクロイックミラー７で反射して、試料１０に照射される。そしてこの反射光を自動焦点光学系１２で受光する。この受光した光の出力信号を用いて対物レンズ９又は試料１０の位置調整を行い、試料１０と対物レンズ９との距離を最適なものとする。なお、ダイクロイックミラー７の代わりにハーフミラー等を用いてもよい。
【００６１】
ダイクロイックミラー７を透過した光は偏光ビームスプリッター６に入射される。ここまでの光路で１／４波長板８を２回通過しているためにＰ偏光であった光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、偏光ビームスプリッター６で反射される。偏光ビームスプリッター６で反射された光はリレーレンズ１３、反射ミラー１４、反射ミラー１５、リレーレンズ１６の順に入射される。リレーレンズ１６を透過した光は、一度集束された後ズームレンズ１８に入射する。
【００６２】
ズームレンズ１８を透過した光は光検出器１９に入射される。光検出器１９はマトリクス状に構成された受光素子を備え、マルチビームのそれぞれの光ビームに対応する光量を検出することが出来る。この受光素子には例えば、フォトダイオードアレイが用いられる。また、ズームレンズ１８はズームレンズ系から構成され、倍率を調整することができる。従って、それぞれの光ビームがそれぞれの受光素子に入射されるように調整することができる。
【００６３】
本実施の形態ではリレーレンズ１６とズームレンズ１８の間の瞳にウェッジ１７が配置されている。このウェッジ１７は集光されている光スポットの断面の略半分の位置に挿入されている。２次元マルチビームでは瞳の位置にウェッジが配置され、それぞれの光ビームを半分に分岐する。分岐されたそれぞれのマルチビームはリレーレンズ１８を透過し略平行な光ビームとなり光検出器１９に入射される。
【００６４】
そして、試料台１１をスパイラル状に走査して試料全面の走査を行う。このスパイラル状の走査はＰＣに接続されたステージコントローラ２２によって試料台の回転移動と並進移動によって行われる。回転移動はθステージ２３ｄで並進移動はｒステージ２３ｂによって行われる。ＰＣ２１はｒ方向の移動速度及びθ方向の回転数等のステージ制御データを記憶している。このデータに基づいて、ステージコントローラ２２はｒステージ２３ｂ及びθステージ２３ｄを駆動させる。ｒステージ２３ｂの移動は例えば、リニアガイド、ボールネジ及びサーボモータによって行われる。θステージ２３ｄの回転は駆動モータにより行われる。また試料は試料台のチャック機構によりチャックされている。これにより、スパイラル状の走査を行うことができる。
【００６５】
また、θステージ角度検出系２３及びｒステージ位置検出系はエンコーダ８図示せず）を備えており、それぞれの角度及び位置を把握できるようになっている。このエンコーダからの出力は欠陥データメモリー２１に蓄えられる。これらの位置信号は欠陥検出信号と同期が取られているので、欠陥の位置を調べることができる。この欠陥データメモリーに蓄えられデータがＰＣに伝送され、試料の欠陥の詳細な情報を表示する。
【００６６】
次に、光検出器１９に入射されるマルチビームについて図１２を用いて説明する。図１２は光検出器１９上でのマルチビームの断面図である。白抜き（Ａの列）のスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わっていないビームを示している。網掛けのスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わったビームを示している。ウェッジ１７にビームの進行方向が変わっている分だけ、ＡとＢの位置がずれている。すなわち、マルチビーム中の１本のビームがウェッジ１７によってそれぞれＡとＢに分岐されている。このＡとＢの信号をそれぞれ検出し、欠陥の検査をする。光検出器１９はこのマルチビームの検出を行うため、６×３のマトリクス状に配置された受光素子を２組備えている。この６×３の受光素子のそれぞれは対になっており、対となった受光素子の信号に対して信号処理が行われる。すなわち、対となる６×３の光ビームの各々に対して上述の信号処理を行う。それぞれの信号処理は実施の形態１で説明した処理と同様であるので説明を省略する。欠陥が検出されたら、その種類と場所を特定して欠陥検出を行う。従って、信号強度のロスを少なくすることができ、正確で精度の高い欠陥検出を行うことができる。このように２次元のマルチビームを用いても、同様の効果を得ることが出来る。なお、図１２の説明においては、光検出器１９ａと光検出器１９ｂが交互に配置されているが、それぞれの光スポットの位置に応じて、それぞれの光検出器の受光素子を任意の位置に配置することができる。例えば、光検出器１９ａの全部の受光素子と光検出器１９ｂの全部の受光素子が別々に配置されていても良い。もちろんその中間でもよい。この光検出器１９ａ、１９ｂの配置はウェッジの角度と光路長によって決まるものであるため、任意の位置に調整することができる。これにより、多数の光検出器を容易に組み合わせることができる。
【００６７】
また、図１１で示した光学系で２次元回折格子を用いて、欠陥検査を行っているが１次元回折格子を用いてもよい。すなわち、レーザー光源から出射された１本の光ビームを１次元回折格子によって、１次元のライン状のマルチビームに変換する。そして、このマルチビームをフーリエ変換レンズ３によって略平行な光束にする。ウェッジ１７で分岐されたそれぞれの光ビームを受光する受光素子が光検出器１９に設けられている。この場合、４個のライン状の受光素子が２組設けられ、それらが対になっている。対になっている受光素子の信号に対して上述の信号処理を行う。よって、１次元マルチビームでも同様の検査を行うことができる。この場合、図１３に示すように１次元マルチビームのそれぞれの半分にウェッジを挿入することが望ましい。すなわち、実施の形態１〜３で示した、１本の光ビームと同様に瞳以外の位置にウェッジ１７を配置することができる。これにより、瞳の位置にウェッジを配置する必要がなくなるため、設計の自由度が拡がる。なお、１次元あるいは２次元のマルチビームにおいて、スパイラル走査以外のラスタ走査などを用いることができる。
【００６８】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態ではウェッジを用いて光を２方向に分岐しているがこれ以外の光分岐手段を用いても良い。例えば、入射光を２つの分岐光に反射するナイフエッジプリズムを光路上の半分の位置に設けても同様の効果を得ることが出来る。なお、ウェッジを用いれば、光ビームの角度のずれが小さいので検出器を近くに置くことが出来る。これにより、信号処理用の配線等を簡素化することができ、また省スペース化を図ることができる。さらに、ウェッジの角度及び光検出器までの光路長を変えることによって、２つの光検出器の間隔を容易に調整することが出来る。従って、光検出器を検査が行うために適した配置に置くことができ、特にマルチビームを用いる際に好適である。なお、ウェッジで分岐する光は２本に限らず４本等としてもよい。さらにウェッジの入射面と出射面の角度をそれぞれの辺に対して傾けて、出射光を斜めに出射させてもよい。また、ウェッジ１７は光路上の略半分の位置以外に配置してもよい。射出角度の異なる２つのウェッジ、もしくは同等の機能を有する一つのプリズムを、光路上に配置してもよい。この場合でも略同等の効果を得ることができる。また、ウェッジの端部形状は、光路断面において、直線状でなくても良い。
【００６９】
レーザー光のスキャン方法は、例えばステップ走査等のラスタ走査、スパイラル走査以外の走査方法を用いてもよい。また、マルチビームに用いるビームの本数は図示した本数以外でも同様の効果を得ることが出来る。なお、上述の実施の形態で示した図には光ビームが結像する位置に光検出器上に配置させているが、結像位置以外に光検出器を配置させてもよい。さらに、結像位置にピンホールを配置して、ピンホールを通過した光を検出することにより、コンフォーカル光学系を構築することができる。このコンフォーカル光学系を用いることにより、より精度の高い検査を行うことができる。また、光ファイバーを介して光検出器に光を受光させてもよい。なお、実施の形態４で用いたＰＣ、ステージコントローラ、ステージ駆動系、自動焦点光学系、検出系等は実施の形態１〜３にも利用することができる。
【００７０】
本発明は上述した実施例だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、図示した光学系に限られず、その他の種々の光学部品、光学素子を用いることによっても同様の効果を得ることができる。また、マスクブランクス、マスク、半導体デバイス、半導体ウェハの欠陥検査に限らず、これ以外の試料にも利用することが可能である。特に、マスクやマスクブランクスの検査処理、あるいは、半導体ウェハの検査処理に本発明の検査装置を用いることによって、半導体デバイスの製造歩留まりを向上させることができる。典型的な半導体デバイスの製造においては、マスク原板が露光装置にセットされ、光、イオンビームあるいは電子ビームなどを利用して、レジストを形成されたウェハの露光処理がなされる。露光処理がなされた半導体ウェハは現像処理が施され、レジストパターンがウェハ上に形成される。このパターンに従って、広く知られた薄膜堆積処理、エッチング処理、酸化処理、イオン注入処理などがなされ、半導体デバイスが形成される。本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたマスク、あるいはマスクブランクスを用いたマスクによって、半導体デバイスの製造における露光処理を実施することができる。又、本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたウェハに広く知られた半導体デバイス製造処理を施し、半導体デバイスを製造することができる。本発明の光学系は、試料の状態の一つである欠陥の検査装置に限らず、顕微鏡など、一般的な試料の状態を検出する光学式走査装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ レーザー、２ 回折格子、３ フーリエ変換レンズ、
４ 反射ミラー、４ａ 振動ミラー、５、５ａ、５ｂ リレーレンズ、
６ 偏光ビームスプリッター、７ ダイクロイックミラー
８ １／４波長板、９ 対物レンズ、１０ 試料、１１ 試料ステージ、
１２ 自動焦点光学系、１３ リレーレンズ １４ 反射ミラー、
１５ 反射ミラー、１６ リレーレンズ、１７ ウェッジ、
１８ リレーレンズ、 １９、１９ａ、１９ｂ 光検出器
２０ ＰＣ、２１ 欠陥データメモリー、２２ ステージコントローラ、
２３ ステージ駆動部、２３ａ ｒステージ位置検出系 ２３ｂ ｒステージ、
２３ｃ θステージ位置検出系、２３ｄ θステージ、３０ レーザー光
５０ 抵抗 、５１ 減算回路、５２ 加算回路
５３、５４、５５、５６ コンパレータ、
５７、５９、６０ 欠陥検出信号発生回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関し、例えば、半導体ウェハ、マスクブランクスの欠陥検査に好適な、欠陥検査装置、試料の検査方法、光学式走査装置、及びその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の歩留りを向上等のために、半導体装置、半導体ウェハ及びマスクブランクス等の表面の欠陥を検出し、検査を行う欠陥検査装置が用いられている。この欠陥検査装置では、近年のＬＳＩの微細化に伴い、正確で高精度の検査をより高い空間分解能で行うことが要求されている。
【０００３】
この半導体ウエハ等の表面の検査には、レーザー散乱光方式の欠陥検査装置がよく用いられている。このレーザー散乱光方式の欠陥検査装置では試料の表面状態によって、散乱する光の強度および角度が異なることを利用している。つまり、この方式では試料表面にレーザー光を照射して、その散乱光の強度を検出することによって、欠陥検査を行っている。すなわち、欠陥が有る箇所にレーザー光が照射されると、欠陥の無い箇所に比べて散乱光が強くなる。よって検出した散乱光の強度から欠陥の有無を判別している。そして試料またはレーザービームの一方または両方を走査して試料全面の検査を行う。
【０００４】
一方明視野方式の欠陥検査装置で、一本のレーザービームを試料に照射して、試料表面からの鏡面反射光を検出しているものが知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。また本件の出願人は、マルチビーム方式の欠陥検査装置を開発し、開示している（例えば、特許文献３）。このマルチビーム方式の欠陥検査装置では、回折格子を用いて１本のレーザービームから一次元のライン状ビームを得て、これを試料に照射して、試料表面での反射光を検出するものである。この方式ではコンフォーカル光学系（共焦点光学系）を用いることにより、さらに高い分解能を得ることが出来る。本件の出願人はさらに、二次元回折格子を用いてアレイ状のマルチビームを発生させて試料に照射する欠陥検出装置を開発し、開示している（例えば、特許文献４）。この装置では、二次元アレイ状のマルチビームを試料に照射して、試料をスパイラル状に走査している。従って、この装置では高分解能の検査を短時間で行うことができる。
【０００５】
これらの欠陥検査装置に関して、欠陥の有無の他に、欠陥が凸状欠陥か凹状欠陥かを検査することが開示されている。または、欠陥の高さを調べることが開示されている。これらの欠陥の詳細な情報を調べるために、従来は光路上に遮蔽板（遮光板、ナイフエッジ）を挿入して、光を半分遮蔽していた。そして１つ又は２つ以上の検出器を用いて、光量の変化を検出し、欠陥の情報を調べていた。
【０００６】
しかし、これらの欠陥検出装置では以下に示す問題点があった。従来の欠陥検査装置では、検出光を半分遮蔽しているために、受光信号強度をロスしていた。従って、受光信号のショットノイズや熱雑音の影響を受けやすく、疑似欠陥を発生したり、欠陥に対する検出感度を上げにくいという問題があった。半導体装置の微細化が進むにつれ、高感度で高速検査が可能な装置が必要となる。例えば、ＥＵＶＬ (極端紫外光)マスクブランクスにおいては、高さが数ｎｍで、大きさが数十ｎｍの欠陥の検出を行う必要がある。よってこの信号強度のロスが高感度で精度の高い検査を行う上で問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２４１５号公報
【特許文献２】特開２００１−７４４２３号公報
【特許文献３】特開２００１−０２７６１１号公報
【特許文献４】特許第３２１０６５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、信号強度のロスが少なく、正確で精度よく測定を行うことができる欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、並びにその欠陥検査装置もしくは光学式走査装置を用いた半導体製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる欠陥検出装置は、光ビームを発生する光源と、試料を載置する試料台と、前記試料台に載置された試料と前記試料に前記光源から照射された光ビームとを、相対的に移動させる走査手段と、前記試料で反射した光ビームを異なる複数の光ビームに分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段によって分岐された第１の光ビームを検出する第１の光検出手段と、前記光分岐手段によって分岐された第２の光ビームを検出する第２の光検出手段と、第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号の差分に基づき、差信号を求める回路と、前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路とを備え、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて、前記試料の欠陥検査を行うものである。これにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１０】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換する回折格子をさらに備え、前記第１の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段がライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段の複数の受光素子のそれぞれが、前記第１の光検出手段が備えるそれぞれの受光素子と対となり、対となる受光素子が検出した信号に対してそれぞれ差信号を求めてもよい。これにより、高速で精度のよい検査を行うことができる。
【００１１】
前記光分岐手段が瞳の位置以外に設けられていてもよい。これにより、光学系の配置の自由度が拡がる。
【００１２】
上述の欠陥検査装置において、前記光源からの光ビームを２次元のマルチビームに変換する２次元回折格子と、前記試料によって反射されたマルチビームを集束する集束手段と、前記集束手段の瞳の位置に設けられ、当該マルチビームを二つのマルチビームに分岐する光分岐手段と、をさらに備え、前記第１の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子を備え、前記第２の光検出手段は、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々の光ビームを検出する複数の受光素子であって、各々の受光素子が前記第１の光検出手段が備える複数受光素子の各々と対になる複数の受光素子を備え、前記差信号を求める回路は、前記第１の光検出手段の受光素子と前記第２の光検出手段の受光素子のそれぞれの対から出力された信号に基づき、それぞれの差信号を求め、前記欠陥検査装置は、前記第１の比較回路及び第２の比較回路の比較結果に基づいて凸状欠陥か凸状欠陥かを判別してもよい。これにより、欠陥検査を高速で精度よく行うことができる。
【００１３】
前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることにより光ビームが分岐されることが好ましい。前記光分岐手段には光ビームの光路上に配置されたウェッジを用いてもよい。
【００１４】
上述の欠陥検査装置は、前記第１の光検出手段から出力された信号と前記第２の光検出手段から出力された信号に基づき、和信号を求める回路と、前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、前記第３の比較回路の比較結果に基づいて欠陥の検出を行うことが好ましい。これにより精度よくシミ状欠陥を検出することができる。
【００１５】
本発明にかかる欠陥検出方法は、試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、光ビームを試料に照射するステップと、前記光ビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、前記試料によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップとを備え、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うものである。この構成を有することにより、欠陥検査を高精度で行うことができる。
【００１６】
好ましくは、前記差信号を予め定められた第１の値と比較するステップと、前記差信号を予め定められた第２の値と比較するステップとをさらに備え、前記差信号が前記第１の値を超えたタイミングと前記第２の値を超えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の判別を行うものである。
【００１７】
また、前記反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップにおいて、前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐することが望ましい。これにより、精度良く検査を行うことができる。
【００１８】
上述の検査方法において、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の和信号を求めるステップと、前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップとをさらに備え、前記比較結果に基づいてシミ状欠陥の検出することができる。これにより、シミ状欠陥の検出を高精度で行うことができる。
【００１９】
本発明にかかる光学式走査装置は、光源と前記光源からの光ビームを対象物上で走査する手段と、前記対象物によって反射された光ビームから第１の光ビームと第２の光ビームを分岐する手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、分岐された前記第１の光ビームを検出する手段と分岐された前記第２の光ビームを検出する手段と、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較する手段と、前記比較する手段による比較結果に基づき、前記対象物の状態を検出する手段と、を有するものである。この構成を有することにより、高精度の測定を行うことができる。
【００２０】
前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有することができる。これにより、光学系の配置を簡素化できる。
【００２１】
前記比較する手段は、前記第１の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度と、前記第２の光ビームを検出する手段によって検出された光の強度との差分に基づく差信号を出力し、前記対象物の状態を検出する手段は、前記光ビーム走査に伴う前記差信号の変化に基づき、前記対象物の状態を決定することができる。
【００２２】
前記分岐する手段は、前記反射された光を、前記第１の光ビームと前記第２の光に分岐することが好ましい。
【００２３】
本発明にかかる半導体デバイスの製造方法は、光ビームを原板に照射するステップと、前記光ビームと前記原板の位置を相対的に移動するステップと、前記原板によって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２４】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光を原板上で走査する手段と、前記原板によって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記原板の状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記原板の状態を検査するステップと、前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２５】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、光ビームをウェハに照射するステップと、前記光ビームと前記ウェハの位置を相対的に移動するステップと、前記ウェハによって反射された光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームに分岐するステップと、前記第１の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第２の光ビームの光強度を検出するステップと、前記第１の光ビームの光強度に基づく信号と前記第２の光ビームの光強度に基づく信号の差信号を求めるステップと、前記差信号に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、前記検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【００２６】
本発明にかかる他の半導体デバイスの製造方法は、前記光源からの光をウェハ上で走査する手段と、前記ウェハによって反射された光から第１の光ビームと第２の光ビームを分岐するステップであって、前記ウェハの状態に基づいて第１の光ビームと第２の光ビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、分岐された前記第１の光ビームを検出するステップと分岐された前記第２の光ビームを検出するステップと、検出された前記第１の光ビームの強度と前記第２の光ビームの強度とを比較するステップと、前記比較するステップによる比較結果に基づき、前記ウェハの状態を検査するステップと、検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、露光されたウェハを現像するステップと、を有するものである。この構成を有することにより、半導体デバイスの歩留まり向上に寄与することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い測定を行うことができる光学式走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明におけるウェッジでのレーザー光を示す図である。 図２（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図２（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図３】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。 図３（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図３（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図４】本発明における欠陥検出時のウェッジでのレーザー光を示す図である。 図４（ａ）はウェッジでのレーザー光を示す断面図である 図４（ｂ）はウェッジ周辺でのレーザー光を示す上面図である
【図５】凹状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図６】シミ状欠陥検出時の光検出器の信号を示す図である。
【図７】本発明にかかる信号処理回路を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図９】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置の構成を示す構成図である。
【図１２】光検出器上での２次元マルチビームのスポットを示す断面図である。
【図１３】１次元マルチビームのレーザー光を示す図である。 図１３（ａ）はウェッジ上での１次元マルチビームのスポットを示す断面図である。 図１３（ａ）はウェッジ周辺での１次元マルチビームを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる欠陥検査装置について図１〜図７を用いて説明する。図１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。図２〜４は反射光の検出を示す図である。図５及び図６は欠陥検出時の検出信号を示した図である。図７は検出信号の信号処理を示す回路図である。１はレーザー、６ａはハーフミラー、１０は試料、１１は試料台、１６はリレーレンズ、１７はプリズムウェッジ、１９ａは光検出器、１９ｂは光検出器である。
【００３０】
レーザー１から出射された略平行な光ビームはハーフミラー６ａに入射する。光ビームの半分はハーフミラー６ａを透過して、対物レンズに入射する。対物レンズ９に入射した光ビームは適当なスポット径に集光され試料１０に入射する。試料１０に入射した光は、その表面で反射する。その反射光は対物レンズ９を透過して、略平行な光ビームになる。その略平行な光ビームはハーフミラー６ａによって、試料に入射する光ビームと分離される。よって、光ビームの半分は光検出器１９ａ、１９ｂの方向に反射される。このハーフミラー６ａで反射した光はリレーレンズ１６を介して光検出器１９に入射される。本実施の形態においては、ハーフミラー６ａとリレーレンズ１６の間の光路中にプリズムウェッジ１７を挿入している。このプリズムウェッジ１７によってレーザー光は２本に分岐され、それぞれ光検出器１９ａ、１９ｂに入射する。それぞれ光検出器１９で検出された光強度に基づいて試料の表面状態の検査を行う。さらに本実施の形態では試料台１１が２次元的に駆動され、試料全面が検査される。本形態においては、ラスタ走査により試料全面を検査することができる。
【００３１】
このプリズムウェッジ１７を用いた反射光の検出について図２〜図４を用いて説明する。以下において、一つの説明の方法として、幾何光学的観点から、反射光の検出が説明される。図２は欠陥の無い正常な箇所を検査している時の様子を示している。図２は、この時におけるプリズムウェッジ１７が挿入されたレーザー光の断面図である。図２（ｂ）はこの時のレーザー光の光路を示した上面図である。ここで３０は試料１０で反射したレーザー光である。なお、説明のため図２（ｂ）において、リレーレンズ１６、ハーフミラー６ａ、対物レンズ９等は省略している。
【００３２】
試料１０において欠陥のない正常な箇所を検査しているときは図２（ａ）に示すようにレーザー光３０の略半分の位置にウェッジ１７が挿入されている。このウェッジ１７は図２（ｂ）に示すように楔状の形状をしており、入射面と出射面の角度が異なっている。よって、このウェッジ１７に入射した光は進行方向が変わって出射される。従って、元のレーザー光３０の半分はウェッジ１７に入射し、進行方向が変わって出射される。この光を検出するように光検出器１９ｂが設けられている。残りの半分はウェッジに入射せずに、同じ進行方向のまま光検出器１９ａに入射する。よって、欠陥のない正常な箇所を検査している時は光検出器１９ａと光検出器１９ｂの光強度は同じになる。なお、光検出器１９ａと光検出器１９ｂはウェッジ１７を通過した光が分離される程度の距離及び間隔になるように設置されている。
【００３３】
次に凸状の欠陥を検査するときの様子について図３、図４を用いて説明する。図３及び図４は試料表面の状態とそれに対応するレーザー光の光路を示している。３１は凸状欠陥である。試料を載せた試料台が移動して凸状欠陥３１にレーザー光が照射される。図３に示すように、まずレーザー光は上り坂のスロープに差し掛かる。そして試料台１１が移動して頂点を越えた後、図４に示す様に下り坂のスロープにレーザー光が照射される。
【００３４】
上り坂のスロープにレーザー光が照射されるとその反射角が変わる。従って、レーザー光３０はウェッジ１７の略半分の位置からずれて入射される。すなわち図２（ａ）で示されたレーザー光３０が左にずれることになる。従って光検出器１９ａに入射する光の強度が光検出器１９ｂに入射する光の強度よりも大きくなる。反対に下り坂のスロープに光が照射されている場合は図２（ａ）で示されたレーザー光３０が右にずれることになる。よって、光検出器１９ｂの光強度が光検出器１９ａの光強度よりも大きくなる。これらの光検出器１９ａ及び光検出器１９ｂの信号強度の変化に基づいて、凸状欠陥及び凹状欠陥の検出を行う。なお、ウェッジ１７は試料台１１のスキャン方向に対応する方向に挿入することが望ましい。レーザー光の走査において、凹凸状欠陥によって幾何光学的に光路が傾く方向にウェッジ１７を挿入することにより、より精度の高い検査を行うことができる。
【００３５】
次に光検出器で検出した信号を用いて、欠陥の詳細な情報を調べる方法について図５を用いて説明する。図５は試料の表面状態に対応した信号強度を示す図である。図５（ａ）に示すように試料の表面に凸状欠陥がある箇所を走査しているものとする。横軸が試料の位置あるいは時間を示している。縦方向は欠陥の高さを示している。図５（ｂ）〜図５（ｄ）は図５（ａ）に対応する信号強度を示している。図５（ｂ）は光検出器１９ａの信号強度、図５（ｃ）は光検出器１９ｂの信号強度を示している。図５（ｅ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の和を、図５（ｄ）は光検出器１９ａの信号強度と光検出器１９ｂの信号強度の差を示している。なお、説明のため光検出器１９ａの信号強度をＡ，光検出器１９ｂの信号強度をＢとする。従って、図５（ｂ）はＡ、図５（ｃ）はＢを示す。図５（ｄ）はＡ−Ｂ、図５（ｅ）はＡ＋Ｂを示すことになる。
【００３６】
凹凸状欠陥の無い箇所にレーザー光が照射されている時は、ＡとＢは同じ信号強度を示す。なお、欠陥の無い箇所におけるそれぞれの信号強度を０とする。上り坂のスロープに対応する位置に光が照射されると、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。その後、レーザー光はウェッジ１７方向に戻り、徐々にＡが小さくなる。そして欠陥の頂点において、ＡとＢは同じ信号強度を示す。欠陥の頂点を越え、下り坂のスロープに光が照射されると、光はウェッジ１７の方に向かい徐々にＡが小さくなっていく。その後、レーザー光はウェッジ１７から外れていき、徐々にＡが大きくなっている。そして、欠陥から光が外れた時、元の状態に戻る。従ってＡは最初に正のピークがあり、その次に負のピークがある。Ｂは図５（ｃ）に示すようにＡと反対の挙動を示す。従って、Ｂは最初に負のピークがあり、その次に正のピークがある。このように凸状の欠陥にレーザー光が照射され試料台上の試料が走査された場合は、Ａは正の値を示した後、負の値を示す。反対にＢは負に振れた後、正の値を示す。この順番を利用して欠陥が凸状欠陥か凹上欠陥かを判別することができるようになる。
【００３７】
Ａ−Ｂは図５（ｄ）に示す様にＡのピークがエンハンスされた信号波形となる。また、Ａ＋Ｂは図５（ｅ）に示すように信号強度は時間（試料の位置）によって変化せず、０のままである。
【００３８】
本形態の検査装置は、２つの検出器からの信号を比較し、相対的強度の相違を利用することによって、試料の状態を検出する。具体的には、Ａ−Ｂの信号を用いて欠陥が凸状か凹状かを判別する。図５（ｄ）に示すスライスレベルＨとスライスレベルＬが設けられている。このスライスレベルを超える順番がＨ→Ｌの時は凸状の欠陥と判別される。Ａ−ＢはＡの信号がエンハンスされているため信号強度のロスが小さく、正確で精度の高い検査を行うことができる。光路上に遮蔽板を設けていないため光の強度を落とさずに検出を行うことができる。よって、信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で欠陥の検出を行うことができる。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。あるいは、レーザー光源１のノイズ等の同相ノイズを効果的に除去することが出来る点で効果的である。すなわち、ノイズ等によって欠陥に入射した光の強度が変動して上下非対称な信号になってしまった場合であっても、スライスレベルでの分別を精度よく行うことができる。
【００３９】
なお、凹状欠陥を検出する場合は、ＡとＢの信号が入れ替わることになり、Ａ−Ｂが反転した挙動を示す。従って、スライスレベルを超える順番がＬ→Ｈである場合は凹状欠陥を示すことになる。よってスライスレベルを超える順番によって凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することができる。これにより、試料に凸状欠陥か凹状欠陥かを精度よく判別することができる
【００４０】
次に試料表面にシミ状欠陥がある場合の欠陥検出について図６を用いて説明する。ここでシミ状欠陥とは反射率が一部分だけ変化している欠陥として検出することができる。図６は試料にシミ状欠陥があり、表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所にレーザー光が照射した時の信号強度を示した図である。図６（ｂ）〜（ｅ）は図５と同様の信号を示している。すなわち、図６（ｂ）は信号Ａを、図６（ｃ）は信号Ｂを、図６（ｄ）は信号Ａ―Ｂを、図６（ｅ）は信号Ａ＋Ｂをそれぞれ示している。
【００４１】
この場合、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっているので、レーザー光のスポット位置は変化せずに光の強度だけが弱くなる。従って図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すようにＡ、Ｂ共に信号強度が弱くなる。よって、Ａ−Ｂは図６（ｄ）に示すように略０のまま一定になっている。従って、図５で示したスライスレベルＨ、Ｌを超えない。試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている場合には反対にＡ＋Ｂの信号がＡ（Ｂ）の信号をエンハンスしたものとなる。従って、このＡ＋ＢがスライスレベルＬを超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ弱くなっている箇所と判別することができる。さらにスライスレベルＨ（図示せず）を設定して、このＡ＋Ｂが超えれば、試料表面の反射率が一部分だけ強くなっていると判別することも可能である。これにより、シミ状欠陥を検出することができる。Ａ＋ＢはＡ（あるいはＢ）の信号がエンハンスされており、光路上に遮蔽板を設けていないため信号強度のロスが少なく、正確で精度の高い検査を行うことができる。
【００４２】
以上の信号処理により信号強度のロスが少なくなり、高いＳ／Ｎ比で凸状欠陥、凹状欠陥及びシミ状欠陥の検出を行うことができる。そして、これらの欠陥検出信号と試料台の位置を対応させて、試料のどの位置にどの種類の欠陥があるかを検査する。このように本発明にかかる欠陥検査装置は高い信号品質で検査を行うことができるため、より正確で精度の良い検査を行うことができる。尚、上記の信号Ａ及びＢに、必要であれば、異なる数を加減乗除することが可能である。
【００４３】
次に欠陥検出を行う信号処理回路について図７を用いて説明する。図７は信号処理を行うための回路図である、５０は抵抗、５１は減算回路、５２は加算回路、５３〜５６はコンパレータである。５７〜６０は欠陥検出信号発生回路である。これらの回路は光検出器１９に組み込むことができるし、別の回路とすることもできる。
【００４４】
光検出器１９ａ、１９ｂは受光した光の強度に対応する電流を出力し、この電流は抵抗５０でそれぞれ電圧に変換される。この電圧に変換された信号をそれぞれＡ及びＢとする。ＡとＢはそれぞれ減算回路５１及び加算回路５２に入力される。比較手段である減算回路５１は、差信号であるＡ―Ｂの信号を生成する。このＡ―Ｂの信号はコンパレータ５３、コンパレータ５４に入力される。コンパレータ５３では負のスライスレベルＬが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＬを超えたとき（スライスレベルＬよりも小さいとき）にパルス信号が出力される。コンパレータ５４では正のスライスレベルＨが設定され、Ａ―Ｂの信号がこのスライスレベルＨを超えたとき（スライスレベルＨよりも大きいときに）にパルス信号が出力される。
【００４５】
これらのパルス信号は欠陥検出信号発生回路５７に入力される。このコンパレータ５３、コンパレータ５４の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凹状欠陥検出信号を出力する。コンパレータ５４、コンパレータ５３の順番でパルス信号が入力されたとき、欠陥検出信号発生回路５７は凸状欠陥検出信号を出力する。このような差動検出を行うことにより、精度良く凸状欠陥か凹状欠陥かを判別することが出来る。
【００４６】
加算回路５２では和信号であるＡ＋Ｂの信号が生成される。このＡ＋Ｂの信号は５５、５６に入力される。５５では負のスライスレベルＬが設定され、このスライスレベルＬを超えたときにパルス信号が出力される。コンパレータ５６では正のスライスレベルＨが設定され、このスライスレベルＨを超えたときにパルス信号が出力される。
【００４７】
コンパレータ５５から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路５９に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路５９から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が低下している欠陥が存在することを示すことになる。コンパレータ５６から出力されたパルス信号は欠陥検出信号発生回路６０に入力される。従って、欠陥検出信号発生回路６０から欠陥検出信号が出力された時は、試料表面の反射率が高くなっている欠陥が存在することを示すことになる。これらの欠陥検出信号と試料台の走査のタイミングを対比させて、試料の欠陥が存在する箇所を特定する。これにより、試料に存在する欠陥の位置と種類を特定することができる。また、光検出器に増幅回路等を設けて信号を増幅しても良い。この場合、信号Ａ及びＢは増幅された信号となる。Ａ及びＢの増幅率を異なるものとすることができる。又、差信号は、例えば、各光検出器からの出力のそれぞれに異なる演算を施して後、各出力の差として生成することが可能である。和信号についても、適宜、検出器からの各出力に信号処理を施し、各出力の和として生成することが可能である。
【００４８】
反射光の分岐は、例えば、ナイフエッジプリズムを利用して行うことができる。しかし、ウェッジ１７を用いた上記の光学系で欠陥検出を行うことにより、光検出器用の光学部品（例えば、リレーレンズ１６さらにはウェッジ１７）が１式で差動検出を行うことができる。よって、部品点数の削減を図ることが出来る。従って、低コスト化を図ることができる。また、図示した光学系に限らず、その他の光学部品を追加、変更してもよい。例えば、図１においてレーザー光１と光検出器１９の位置を変更してもよい。この場合でも、試料１０で反射した光ビームはハーフミラー６ａで分離されるため、ウェッジ１７等を光路上に挿入することで同様の効果を得ることができる。さらに、コンフォーカル光学系による検出も容易に行うことができる。すなわち、光検出器１９の前で結像させ、その結像点にピンホールを設けることにより、コンフォーカル光学系による検出を行うことができる。これにより、高精度の欠陥検査を行うことができる。
【００４９】
発明の実施の形態２．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図８を用いて説明する。図８は本形態にかかる欠陥検査装置の光学系の構成を示す構成図である。本実施の形態では試料台を走査させているのではなく、振動ミラーを用いて光ビームを走査させている。図１で付した符号と同一の符号は同じ構成を示すため説明を省略する。４ａは振動ミラー、６は偏光ビームスプリッター、５ａ、５ｂはリレーレンズ、８は１／４波長板である。
【００５０】
レーザー１から出射された光ビームは偏光ビームスプリッター６によって、Ｐ偏光の光のみ透過する。この光ビームは振動ミラー４ａで試料１０の方向に反射される。リレーレンズ５ａ、リレーレンズ５ｂ、１／４波長板を透過して、対物レンズ９に入射する。対物レンズ９に入射された光は適当なスポット径に集光され、試料１０に入射する。そして、光ビームは再び対物レンズ９、１／４波長板８、リレーレンズ５ｂ、リレーレンズ５ａを透過して、振動ミラー４ａに入射する。振動ミラー４ａに入射した光は偏光ビームスプリッター６の方向に反射される。ここまでの間、往復で１／４波長板８を２回通過しているため、Ｐ偏光の光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、光ビームは偏光ビームスプリッター６では反射される。これにより、光強度の低下を抑制することが出来る。もちろん、実施の形態１で示した光学系に偏光ビームスプリッター及び１／４波長板を用いてもよい。
【００５１】
この偏光ビームスプリッター６で反射した光は、リレーレンズ１６により光検出器１９に集光される。実施の形態１と同様にこの光路上にはウェッジ１７が挿入されている。従って、光ビームの半分は光検出器１９ａ、他の半分は光検出器１９ｂに入射され、光強度が検出される。ここでの検出は実施の形態１で説明した検出と同様の検出が行われるため説明を省略する。本実施の形態では、光ビームを振動ビームによって走査して、試料全面の欠陥を検出している。振動ミラー４ａとしては、例えばガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いることができる。このような、振動ミラーを用いて走査させることによっても実施の形態１と同様の効果を得ることが出来る。
【００５２】
発明の実施の形態３．
本実施の形態にかかる欠陥検査装置について図９、図１０を用いて説明する。図９及び図１０は欠陥検査装置の構成を示す構成図である。図１、図８で付した符号と同位置の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。図９は実施の形態１すなわち図１に対応した光学系を備えている。図１０は実施の形態２すなわち図８に対応した光学系を備えている。
【００５３】
本実施の形態ではウェッジ１７がリレーレンズ１６と光検出器１９の間に設けられている点で実施の形態１、２とは異なる。それ以外の光学系の構成、検出方法及び信号処理は実施の形態１及び実施の形態２と同様なので説明を省略する。
【００５４】
本形態ではウェッジ１７を瞳の位置以外に配置することができる。すなわち、本形態ではレーザー光を２分割できるようにスポットの半分にウェッジ１７を挿入すればよい。従って、図９に示すハーフミラー６と光検出器１９の間のような
【００５５】
試料で反射した光が試料に入射する光から分離されている光路上であればウェッジ１７を配置することが出来る。よって、瞳以外の位置にも配置することができる。このような配置の光学系によっても実施の形態１、２と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
本発明にかかる欠陥検査装置では、ウェッジ１７は瞳の位置に配置する必要がないため、光学部品の配置上の制約を受けなくなり、設計の自由度を広げることができる。
【００５７】
発明の実施の形態４．
本発明の実施の形態４にかかる欠陥検査装置について図１１を用いて説明する。図１１は欠陥検査装置の全体の構成を示した構成図である。１はレーザー、２は回折格子、３はフーリエ変換レンズ、４は反射ミラー、５はリレーレンズ、６は偏光ビームスプリッター、７はダイクロイックミラー、８は１／４波長板、９は対物レンズ、１０は試料、１１は試料ステージ、１２は自動焦点光学系、１３はリレーレンズ、１４は反射ミラー、１５は反射ミラー、１６はリレーレンズ、１７はウェッジ、１８はリレーレンズ、１９は光検出器である。本実施の形態では１本の光ビームを回折格子２によって、複数の光ビームにして試料に照射して検査を行っている。
【００５８】
これらの光学系により試料表面にレーザー光が照射され、その散乱光の検出を行うことができる。２０はパーソナルコンピューター（以下、ＰＣ）、２１は欠陥データメモリー、２２はステージコントローラ、２３はステージ駆動部である。これらが試料ステージ１１上の試料を走査するための制御及び検出データの処理を行う。これにより、試料の欠陥位置を特定することができる。
【００５９】
まず、本発明にかかる欠陥検査装置の光学系について図１１を用いて説明する。レーザー１から出射された光は回折格子２に入射し、マルチビームに変換される。ここでは、回折格子２に２次元回折格子を用いているために、マトリクス状の２次元光ビームのビームアレイとなる。このビームアレイを、以下、マルチビームと呼ぶ。マルチビームはフーリエ変換レンズ３に入射され、略平行な光束となる。そして、マルチビームは反射ミラー４で試料の方向に反射される。さらに、マルチビームはリレーレンズ５を透過し、偏光ビームスプリッター６に入射する。偏光ビームスプリッターではＰ偏光の光のみが透過する。さらに、マルチビームはダイクロイックミラー７、１／４波長板８を透過し対物レンズ９に入射する。対物レンズ９はマルチビームを微小スポット上に集束して、試料１０に入射させる。試料１０の異物、段差、傷等の欠陥が存在する場合、入射光がこれらの欠陥により散乱される。この散乱のため、欠陥の有無により検出光量に差が生じる。よって、試料表面からの反射光を検出することにより、試料の欠陥情報を検出することができる。
【００６０】
次に試料で反射された光が検出器までに至る光路について説明する。試料１０で反射された光は対物レンズ９、１／４波長板８を透過して、ダイクロイックミラー７に入射する。ダイクロイックミラー７では一部の光が反射して自動焦点光学系１２に入射される。自動焦点光学系１２はレーザー１と異なる波長の光であって、ダイクロイックミラーで反射する光を出射する光源を備えている。この光源からの光がダイクロイックミラー７で反射して、試料１０に照射される。そしてこの反射光を自動焦点光学系１２で受光する。この受光した光の出力信号を用いて対物レンズ９又は試料１０の位置調整を行い、試料１０と対物レンズ９との距離を最適なものとする。なお、ダイクロイックミラー７の代わりにハーフミラー等を用いてもよい。
【００６１】
ダイクロイックミラー７を透過した光は偏光ビームスプリッター６に入射される。ここまでの光路で１／４波長板８を２回通過しているためにＰ偏光であった光がＳ偏光の光に偏光されている。従って、偏光ビームスプリッター６で反射される。偏光ビームスプリッター６で反射された光はリレーレンズ１３、反射ミラー１４、反射ミラー１５、リレーレンズ１６の順に入射される。リレーレンズ１６を透過した光は、一度集束された後ズームレンズ１８に入射する。
【００６２】
ズームレンズ１８を透過した光は光検出器１９に入射される。光検出器１９はマトリクス状に構成された受光素子を備え、マルチビームのそれぞれの光ビームに対応する光量を検出することが出来る。この受光素子には例えば、フォトダイオードアレイが用いられる。また、ズームレンズ１８はズームレンズ系から構成され、倍率を調整することができる。従って、それぞれの光ビームがそれぞれの受光素子に入射されるように調整することができる。
【００６３】
本実施の形態ではリレーレンズ１６とズームレンズ１８の間の瞳にウェッジ１７が配置されている。このウェッジ１７は集光されている光スポットの断面の略半分の位置に挿入されている。２次元マルチビームでは瞳の位置にウェッジが配置され、それぞれの光ビームを半分に分岐する。分岐されたそれぞれのマルチビームはリレーレンズ１８を透過し略平行な光ビームとなり光検出器１９に入射される。
【００６４】
そして、試料台１１をスパイラル状に走査して試料全面の走査を行う。このスパイラル状の走査はＰＣに接続されたステージコントローラ２２によって試料台の回転移動と並進移動によって行われる。回転移動はθステージ２３ｄで並進移動はｒステージ２３ｂによって行われる。ＰＣ２１はｒ方向の移動速度及びθ方向の回転数等のステージ制御データを記憶している。このデータに基づいて、ステージコントローラ２２はｒステージ２３ｂ及びθステージ２３ｄを駆動させる。ｒステージ２３ｂの移動は例えば、リニアガイド、ボールネジ及びサーボモータによって行われる。θステージ２３ｄの回転は駆動モータにより行われる。また試料は試料台のチャック機構によりチャックされている。これにより、スパイラル状の走査を行うことができる。
【００６５】
また、θステージ角度検出系２３及びｒステージ位置検出系はエンコーダ８図示せず）を備えており、それぞれの角度及び位置を把握できるようになっている。このエンコーダからの出力は欠陥データメモリー２１に蓄えられる。これらの位置信号は欠陥検出信号と同期が取られているので、欠陥の位置を調べることができる。この欠陥データメモリーに蓄えられデータがＰＣに伝送され、試料の欠陥の詳細な情報を表示する。
【００６６】
次に、光検出器１９に入射されるマルチビームについて図１２を用いて説明する。図１２は光検出器１９上でのマルチビームの断面図である。白抜き（Ａの列）のスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わっていないビームを示している。網掛けのスポットはウェッジ１７によって進行方向が変わったビームを示している。ウェッジ１７にビームの進行方向が変わっている分だけ、ＡとＢの位置がずれている。すなわち、マルチビーム中の１本のビームがウェッジ１７によってそれぞれＡとＢに分岐されている。このＡとＢの信号をそれぞれ検出し、欠陥の検査をする。光検出器１９はこのマルチビームの検出を行うため、６×３のマトリクス状に配置された受光素子を２組備えている。この６×３の受光素子のそれぞれは対になっており、対となった受光素子の信号に対して信号処理が行われる。すなわち、対となる６×３の光ビームの各々に対して上述の信号処理を行う。それぞれの信号処理は実施の形態１で説明した処理と同様であるので説明を省略する。欠陥が検出されたら、その種類と場所を特定して欠陥検出を行う。従って、信号強度のロスを少なくすることができ、正確で精度の高い欠陥検出を行うことができる。このように２次元のマルチビームを用いても、同様の効果を得ることが出来る。なお、図１２の説明においては、光検出器１９ａと光検出器１９ｂが交互に配置されているが、それぞれの光スポットの位置に応じて、それぞれの光検出器の受光素子を任意の位置に配置することができる。例えば、光検出器１９ａの全部の受光素子と光検出器１９ｂの全部の受光素子が別々に配置されていても良い。もちろんその中間でもよい。この光検出器１９ａ、１９ｂの配置はウェッジの角度と光路長によって決まるものであるため、任意の位置に調整することができる。これにより、多数の光検出器を容易に組み合わせることができる。
【００６７】
また、図１１で示した光学系で２次元回折格子を用いて、欠陥検査を行っているが１次元回折格子を用いてもよい。すなわち、レーザー光源から出射された１本の光ビームを１次元回折格子によって、１次元のライン状のマルチビームに変換する。そして、このマルチビームをフーリエ変換レンズ３によって略平行な光束にする。ウェッジ１７で分岐されたそれぞれの光ビームを受光する受光素子が光検出器１９に設けられている。この場合、４個のライン状の受光素子が２組設けられ、それらが対になっている。対になっている受光素子の信号に対して上述の信号処理を行う。よって、１次元マルチビームでも同様の検査を行うことができる。この場合、図１３に示すように１次元マルチビームのそれぞれの半分にウェッジを挿入することが望ましい。すなわち、実施の形態１〜３で示した、１本の光ビームと同様に瞳以外の位置にウェッジ１７を配置することができる。これにより、瞳の位置にウェッジを配置する必要がなくなるため、設計の自由度が拡がる。なお、１次元あるいは２次元のマルチビームにおいて、スパイラル走査以外のラスタ走査などを用いることができる。
【００６８】
その他の実施の形態．
上述の実施の形態ではウェッジを用いて光を２方向に分岐しているがこれ以外の光分岐手段を用いても良い。例えば、入射光を２つの分岐光に反射するナイフエッジプリズムを光路上の半分の位置に設けても同様の効果を得ることが出来る。なお、ウェッジを用いれば、光ビームの角度のずれが小さいので検出器を近くに置くことが出来る。これにより、信号処理用の配線等を簡素化することができ、また省スペース化を図ることができる。さらに、ウェッジの角度及び光検出器までの光路長を変えることによって、２つの光検出器の間隔を容易に調整することが出来る。従って、光検出器を検査が行うために適した配置に置くことができ、特にマルチビームを用いる際に好適である。なお、ウェッジで分岐する光は２本に限らず４本等としてもよい。さらにウェッジの入射面と出射面の角度をそれぞれの辺に対して傾けて、出射光を斜めに出射させてもよい。また、ウェッジ１７は光路上の略半分の位置以外に配置してもよい。射出角度の異なる２つのウェッジ、もしくは同等の機能を有する一つのプリズムを、光路上に配置してもよい。この場合でも略同等の効果を得ることができる。また、ウェッジの端部形状は、光路断面において、直線状でなくても良い。
【００６９】
レーザー光のスキャン方法は、例えばステップ走査等のラスタ走査、スパイラル走査以外の走査方法を用いてもよい。また、マルチビームに用いるビームの本数は図示した本数以外でも同様の効果を得ることが出来る。なお、上述の実施の形態で示した図には光ビームが結像する位置に光検出器上に配置させているが、結像位置以外に光検出器を配置させてもよい。さらに、結像位置にピンホールを配置して、ピンホールを通過した光を検出することにより、コンフォーカル光学系を構築することができる。このコンフォーカル光学系を用いることにより、より精度の高い検査を行うことができる。また、光ファイバーを介して光検出器に光を受光させてもよい。なお、実施の形態４で用いたＰＣ、ステージコントローラ、ステージ駆動系、自動焦点光学系、検出系等は実施の形態１〜３にも利用することができる。
【００７０】
本発明は上述した実施例だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、図示した光学系に限られず、その他の種々の光学部品、光学素子を用いることによっても同様の効果を得ることができる。また、マスクブランクス、マスク、半導体デバイス、半導体ウェハの欠陥検査に限らず、これ以外の試料にも利用することが可能である。特に、マスクやマスクブランクスの検査処理、あるいは、半導体ウェハの検査処理に本発明の検査装置を用いることによって、半導体デバイスの製造歩留まりを向上させることができる。典型的な半導体デバイスの製造においては、マスク原板が露光装置にセットされ、光、イオンビームあるいは電子ビームなどを利用して、レジストを形成されたウェハの露光処理がなされる。露光処理がなされた半導体ウェハは現像処理が施され、レジストパターンがウェハ上に形成される。このパターンに従って、広く知られた薄膜堆積処理、エッチング処理、酸化処理、イオン注入処理などがなされ、半導体デバイスが形成される。本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたマスク、あるいはマスクブランクスを用いたマスクによって、半導体デバイスの製造における露光処理を実施することができる。又、本発明の検査装置あるいは検査方法を用いて検査されたウェハに広く知られた半導体デバイス製造処理を施し、半導体デバイスを製造することができる。本発明の光学系は、試料の状態の一つである欠陥の検査装置に限らず、顕微鏡など、一般的な試料の状態を検出する光学式走査装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１ レーザー、２ 回折格子、３ フーリエ変換レンズ、
４ 反射ミラー、４ａ 振動ミラー、５、５ａ、５ｂ リレーレンズ、
６ 偏光ビームスプリッター、７ ダイクロイックミラー
８ １／４波長板、９ 対物レンズ、１０ 試料、１１ 試料ステージ、
１２ 自動焦点光学系、１３ リレーレンズ １４ 反射ミラー、
１５ 反射ミラー、１６ リレーレンズ、１７ ウェッジ、
１８ リレーレンズ、 １９、１９ａ、１９ｂ 光検出器
２０ ＰＣ、２１ 欠陥データメモリー、２２ ステージコントローラ、
２３ ステージ駆動部、２３ａ ｒステージ位置検出系 ２３ｂ ｒステージ、
２３ｃ θステージ位置検出系、２３ｄ θステージ、３０ レーザー光
５０ 抵抗 、５１ 減算回路、５２ 加算回路
５３、５４、５５、５６ コンパレータ、
５７、５９、６０ 欠陥検出信号発生回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生する光源と、
試料を載置する試料台と、
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換する１次元回折格子と、
前記試料台に載置された試料と前記試料に前記光源から照射されたマルチビームとを、相対的に移動させる走査手段と、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置され、入射光の進行方向を変えて、前記試料で反射した１列のマルチビームの各々を分岐して、２つのマルチビームにする光分岐手段と、
ライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める回路と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路と。
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める回路と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミング、及び第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別し、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検出を行う欠陥検査装置。
【請求項２】
前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることによりマルチビームが分岐されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記光分岐手段が光ビームの光路上に配置されたウェッジであることを特徴とする請求項１、又は２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、
光ビームを発生するステップと、
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換するステップと、
前記マルチビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記試料で反射した１列のマルチビームの各々を分岐して、２つのマルチビームにするステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記光分岐手段からの一方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となって前記ライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記光分岐手段からの他方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥を検出するステップと、を備える欠陥検査方法。
【請求項５】
前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐する光分岐手段によって、前記マルチビームを分岐して２つのマルチビームにすることを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
光源と
前記光源からの光ビームを１次元のマルチビームに変換する手段と、
前記マルチビームを対象物上で走査する手段と、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置され、入射光の進行方向を変えることで、前記対象物によって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにする手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、
ライン状に配置された複数の受光素子を有し、前記第１のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有し、前記第２のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める手段と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する手段と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する手段と、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別する手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める手段と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路と、を備え、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検出を行う光学式走査装置。
【請求項７】
前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有する、請求項６に記載の光学式走査装置。
【請求項８】
光源からの光を１次元のマルチビームにするステップと、
前記マルチビームを原板上で走査するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記原板によって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップであって、前記原板の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有し、分岐された前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検査を行うステップと
前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、
前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換するステップと、
前記マルチビームをマスク上で走査するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記マスクによって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップであって、前記原板の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検査を行うステップと
検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、
レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項１】
光ビームを発生する光源と、
試料を載置する試料台と、
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換する１次元回折格子と、
前記試料台に載置された試料と前記試料に前記光源から照射されたマルチビームとを、相対的に移動させる走査手段と、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置され、入射光の進行方向を変えて、前記試料で反射した１列のマルチビームの各々を分岐して、２つのマルチビームにする光分岐手段と、
ライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された一方のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を備え、前記光分岐手段によって分岐された他方のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める回路と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する第１の比較回路と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する第２の比較回路と。
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める回路と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路をさらに備え、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミング、及び第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別し、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検出を行う欠陥検査装置。
【請求項２】
前記光分岐手段は、前記試料の欠陥がない部分から反射した光ビームの光路上の略半分を占める位置に配置され、当該光分岐手段に入射した光ビームの進行方向が変わることによりマルチビームが分岐されることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記光分岐手段が光ビームの光路上に配置されたウェッジであることを特徴とする請求項１、又は２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
試料に光ビームを照射して、その反射光を検出することによって試料の欠陥を検査する検査方法であって、
光ビームを発生するステップと、
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換するステップと、
前記マルチビームと前記試料の位置を相対的に移動するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記試料で反射した１列のマルチビームの各々を分岐して、２つのマルチビームにするステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記光分岐手段からの一方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記第１の光検出手段の受光素子と対となって前記ライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記光分岐手段からの他方のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥を検出するステップと、を備える欠陥検査方法。
【請求項５】
前記試料の欠陥が無い部分から反射された光ビームを略半分に分岐する光分岐手段によって、前記マルチビームを分岐して２つのマルチビームにすることを特徴とする請求項４に記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
光源と
前記光源からの光ビームを１次元のマルチビームに変換する手段と、
前記マルチビームを対象物上で走査する手段と、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置され、入射光の進行方向を変えることで、前記対象物によって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにする手段であって、前記対象物の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐する手段と、
ライン状に配置された複数の受光素子を有し、前記第１のマルチビームの各々を検出する第１の光検出手段と
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有し、前記第２のマルチビームの各々を検出する第２の光検出手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求める手段と、
前記差信号と予め定められた第１の値とを比較する手段と、
前記差信号と予め定められた第２の値とを比較する手段と、
前記差信号が前記第１の値を越えたタイミングと第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて、凸状欠陥か凹状欠陥かを判別する手段と、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求める手段と、
前記和信号と予め定められた第３の値とを比較する第３の比較回路と、を備え、
前記第３の比較回路の比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検出を行う光学式走査装置。
【請求項７】
前記分岐する手段は、前記対象物の平坦な部分によって反射された光の光路上に設けられ、前記分岐する手段の端が前記光路の中央にあるウェッジ光学素子を有する、請求項６に記載の光学式走査装置。
【請求項８】
光源からの光を１次元のマルチビームにするステップと、
前記マルチビームを原板上で走査するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記原板によって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップであって、前記原板の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有し、分岐された前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検査を行うステップと
前記検査された原板を露光装置にセットするステップと、
前記原板の露光パターンでウェハを露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記光源からの光を１次元のマルチビームに変換するステップと、
前記マルチビームをマスク上で走査するステップと、
前記マルチビームが１列に配列されている位置に配置された光分岐手段によって入射光の進行方向を変えることで、前記マスクによって反射された１列のマルチビームの各々を分岐して、第１のマルチビームと第２のマルチビームにするステップであって、前記原板の状態に基づいて第１のマルチビームと第２のマルチビームの相対的強度が変化するように分岐するステップと、
ライン状に配置された複数の受光素子を有する第１の光検出手段によって、前記第１のマルチビームの各々を検出するステップと
前記第１の光検出手段の受光素子と対となってライン状に配置された複数の受光素子を有する第２の光検出手段によって、前記第２のマルチビームの各々を検出するステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号の差分に基づき、前記マルチビームの各々に対する差信号を求めるステップと、
前記差信号と第１の値とを比較するステップと、
前記差信号と第２の値とを比較するステップと、
前記差信号が第１の値を越えたタイミングと前記第２の値を越えたタイミングの順番に基づいて凸状欠陥及び凹状欠陥の検査を行うステップと、
前記対となる受光素子から出力された信号に基づき、前記マルチビームの各々に対する和信号を求めるステップと、
前記和信号を予め定められた第３の値と比較するステップと、
前記和信号と前記第３の値との比較結果に基づいて、反射率が一部分だけ変化しているシミ状欠陥の検査を行うステップと
検査されたウェハにレジスト層を形成するステップと、
レジスト層を形成されたウェハを、マスクパターンに従って露光するステップと、
露光されたウェハを現像するステップと、
を有する、半導体デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１５０９１０（Ｐ２００９−１５０９１０Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８９８９０（Ｐ２００９−８９８９０）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【分割の表示】特願２００２−３２７８９３（Ｐ２００２−３２７８９３）の分割
【原出願日】平成１４年１１月１２日（２００２．１１．１２）
【出願人】（０００１１５９０２）レーザーテック株式会社 (184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【分割の表示】特願２００２−３２７８９３（Ｐ２００２−３２７８９３）の分割
【原出願日】平成１４年１１月１２日（２００２．１１．１２）
【出願人】（０００１１５９０２）レーザーテック株式会社 (184)
【Ｆターム（参考）】
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