異物検査装置および異物検査方法
【課題】 レティクルやマスクなどパターンが形成された基板上の異物検査において、パターンからの散乱や回折光による誤検出を低減しながら、かつ、異物の見逃しも低減することができる異物検査装置および異物検査方法を提供する。
【解決手段】 検査対象基板１の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光Ｌを走査しながら照射する光源部２と、検査対象基板１の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段１１を設け、その出力信号Ｒｍを検出する主検出器１３と、前記散乱／回折光Ｒを透過する光学手段１２を設け、その出力信号Ｒｒを検出する参照用検出器１４と、主検出器１３の偏光成分出力から参照用検出器１４の偏光成分を減算して差信号Ｄを求め、この差信号Ｄに含まれるパターンによる幅の広い信号Ｐad, Ｐbdと異物Ａａ，Ａｂによる鋭いピークを持つ信号Ａad, Ａbdをその周波数によって弁別して取出す信号処理部２０とを有する。
【解決手段】 検査対象基板１の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光Ｌを走査しながら照射する光源部２と、検査対象基板１の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段１１を設け、その出力信号Ｒｍを検出する主検出器１３と、前記散乱／回折光Ｒを透過する光学手段１２を設け、その出力信号Ｒｒを検出する参照用検出器１４と、主検出器１３の偏光成分出力から参照用検出器１４の偏光成分を減算して差信号Ｄを求め、この差信号Ｄに含まれるパターンによる幅の広い信号Ｐad, Ｐbdと異物Ａａ，Ａｂによる鋭いピークを持つ信号Ａad, Ａbdをその周波数によって弁別して取出す信号処理部２０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＬＳＩ製造プロセスにおいて半導体ウェーハに回路パターンを焼き付けるのに用いられるレティクルやマスク、あるいは、半導体ウェーハなどパターンが形成された平面基板における異物を検査する異物検査装置および異物検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レティクルやマスクなどの表面上における異物検査においては、ＬＳＩなどの高集積化に伴い、レティクルやマスク上に形成される回路パターンも高集積化および微細化が進み、回路パターンを異物と誤検出しやすくなってきている。このような誤検出をなくすため、従来より、偏光を利用したり、検出器の配置を変えたり、検出器前面に空間フィルタを配置するなど種々の対策が講じられている。
【０００３】
特許文献１は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射するレーザ光源部と、レーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち異なる２つの偏光角度の偏光成分を透過させる検光子と、各々その強度をそれぞれ検出可能に構成された２つの光検出器（主検出器と参照用検出器）を有してなる検出部を有する異物有無検査装置を示す。この異物有無検査装置は、偏光差動法と呼ばれる方法によって異物の有無を判断するものであり、２つの光検出器によってそれぞれ検出された異なる２つの偏光角度の偏光成分の強度を比較し、その比の大きさおよび／または差の正負を判断することにより、異物の有無の判断を行うものである。
【０００４】
図１０は偏光差動法を用いた信号処理の例を説明する図である。図１０においてＩmp1 は検査対象基板の表面に対して特定の偏光角度の偏光成分の強度信号（以下、Ｍ偏光成分という）、Ｉrp1 は前記各検査対象基板の表面に対して前記と異なる（例えばＭ偏光成分に対して直角な）偏光角度の偏光成分（以下、Ｒ偏光成分という）の強度信号を示している。また、Ａma1,Ａmb1,Ａra1,Ａrb1 は異物に起因する信号、Ｐm1，Ｐr1は前記検査対象基板に形成されたパターンに起因する信号である。
【０００５】
図１０に示すように、パターンに起因する信号Ｐr1は極めて大きく検出され、同じパターンに起因する信号Ｐm1は小さく検出される。一方、ある異物に起因する信号Ａma1,Ａra1 については信号Ａra1 が信号Ａma1 に比べて小さく検出される傾向があり、別の異物に起因する信号Ａmb1,Ａrb1 は、その信号Ａmb1 も、その信号Ａrb1 も同じ程度検出される。
【０００６】
したがって、Ｒ偏光角度の信号Ｐr1がそれとはＭ偏光成分の信号Ｐm1と同程度のレベルになるように、強度信号Ｉrp1 の増幅率（感度）を調整して、この感度調整した信号Ｉrp1'と信号Ｉrp1 との差Ｄp1を求め、この差Ｄp1が所定のしきい値Ｔｈ以下の場合はこれをノイズとしてカットし、しきい値Ｔｈ以上のときに異物信号Ａda1,Ａdb1 として出力する。一般的には、パターンに起因する信号Ｐr1は、信号Ｐm1に比べて十分に大きいから、強度信号Ｉrp1 の増幅率（感度）を強度信号Ｉmp1 の増幅率（感度）の１／１０〜１／１００倍に設定するのが望ましい。
【０００７】
特許文献２は光検出器の出力側にローパス特性を備えた第１信号処理ラインと、ローパス特性を備えない第２信号ラインとを互いに並列に設けるとともに、これらの２つの信号処理ラインの出力の差をとることにより、パターンからの散乱／回折光を異物からの散乱／回折光から弁別するもの（以下、この弁別方法をローパス差を用いた方法という）を示す。
【０００８】
すなわち、前記ローパス差を用いた方法では、パターンに起因する信号は、台形もしくは矩形の（周波数の低い）信号に周波数の高い信号が重畳したものとなるので、この信号を２系統に分岐し、一方はローパス特性を持った回路に通し、もう一方は、遅延特性を持った回路に通し、ローパス特性を持った回路による遅れだけ信号を遅延させ、両信号の同期をとる。次いで、両信号の差をとることにより、異物に起因する周波数の高い信号だけを検出することができる。
【特許文献１】特開平１−２４５１３６号公報
【特許文献２】特開平９−２１８１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に示すような偏光差動法を用いる場合、偏光特性を利用するため、パターンからの散乱／回折光が多重回折／散乱を起こすようなパターン構成の場合などにおいて、十分有効な手段とはならなかった。
【００１０】
図１１は多重回折や多重散乱を起こすような検査対象基板の表面に対して偏光差動法を用いた信号処理を行う例を説明する図であり、Ｉmp2 はＭ偏光成分の強度信号、Ｉrp2 はＲ偏光成分の強度信号Ｉrp2 を示している。また、Ａma2,Ａmb2,Ａra2,Ａrb2 は前記検査対象基板にある異物による散乱／回折光に起因する信号、Ｐm2，Ｐr2は前記検査対象基板に形成されたパターンに起因する信号である。
【００１１】
図１１に示すように、パターンからの散乱／回折光が多重回折／散乱を起こす場合、パターンに起因する信号Ｐr2は信号Ｐm2に比べて大きく検出されるものの、その差は図１０に示す例ほど大きくならない。このため、異物に起因する信号Ａma2,Ａra2,Ａmb2,Ａrb2 が、何れも図１０の場合と同程度検出されている場合であっても、パターンに起因する信号Ｐr2に比べて異物に起因する信号Ａra2,Ａrb2 が大きくなる。
【００１２】
ゆえに、符号Ｉmp2'に示すようにパターンに起因する信号Ｐr2のレベルを信号Ｐm2のレベルに合わせた場合に、異物に起因する信号Ａra2', Ａrb2'が幾らか残るので、両信号Ｉrp2,Ｉmp2'の差Ｄp2において、異物に起因する信号Ａda2,Ａdb2 が小さくなり、これがしきい値Ｔｈ以下になれば、ノイズとしてカットされるという問題があった。つまり、Ｓ偏光差動においても比較的強い光を散乱するような異物に起因する信号Ａdb2 が小さくなって感度が低下し、異物を見逃してしまう可能性があった。
【００１３】
また、特許文献２に示すようなローパス差を用いた信号処理を行う場合には、疎な配置となるパターン構成に対しては効果が低いため、様々のパターン全てに対して、十分有効な手段とはならなかった。
【００１４】
図１２は疎なパターンが形成された検査対象基板５０の一つの例を示す図であり、Ｉm3はこの検査対象基板を検査したときに検出される信号の一例を示している。図１２（Ａ）に示すように、検査対象基板５０にはレーザ光の照射によって光りやすいパターン５１と光りにくいパターン５２がある。
【００１５】
そして、光りやすいパターン５１が疎に分布しているような検査対象基板５０を検査すると、図１２（Ｂ）に示すように、パターン５１に起因する局所的な鋭い信号５３が検出される。このような信号５３にローパス差を用いた信号処理を施したとしても、この信号５３を取り除くことは困難であり、これを異物によるものと誤検出してしまう可能性があった。
【００１６】
また、比較的大きな（周波数の低い）パターンが形成されている場合にも、このパターンに起因する信号の立上り部分において周波数の高い成分が含まれているので、これをローパス差を用いた信号処理によって取り除き切れないことがあり、パターンに起因する信号の立上り部分を異物として誤検出してしまう可能性があった。それゆえにローパス差を用いた信号処理によってカットする周波数の上限を幾らか引き上げる必要があり、これが異物を見逃す原因となることもあった。
【００１７】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、レティクルやマスクなどパターンが形成された基板上の異物検査において、パターンからの散乱や回折光による誤検出を低減しながら、かつ、異物の見逃しも低減することができる異物検査装置および異物検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の異物検査装置は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射する光源部と、このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号を検出する主検出器と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号を検出する参照用検出器と、主検出器によって検出された偏光成分の強度から参照用検出器によって検出された偏光成分の強度を減算して差信号を求める一方、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出す信号処理部とを有することを特徴としている。
【００１９】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してあってもよい（請求項２）。
【００２０】
請求項３に記載の異物検査方法は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射し、このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号をそれぞれ検出し、パターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号から、パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号を減算して差信号を求め、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出すことを特徴としている。
【００２１】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出してもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明では、例えば、疎な間隔で並ぶパターンが形成された検査対象基板の場合に、パターンに起因する信号をその偏光差動法を用いて十分に低くすることができるので、これを異物に起因する信号と明確に弁別することができる。また、多重反射や多重回折が検出器に入射するようなパターンにおいては、後段のローパス差を用いた信号処理が台形状の周波数の低い信号を取り除くことができるので、パターンに起因する信号を偏光差動法によって完全に取り除く必要がない。したがって、偏光差動法の減算処理は差信号に含まれる異物信号の感度を落とすことがない程度に行って、高感度に異物を検出することができる。
【００２３】
加えて、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板は発光点がもとのレーザ光が照射されたスポットよりも広くなるので、直接入光する散乱光や回折光の信号より少し鈍ったような遅い信号（低い周波数のみを含む信号）となる。ゆえに、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板はローパス差を用いた信号処理に適しており、このローパス差を用いた信号処理によってパターンに起因する信号を確実に取り除くことができる。
【００２４】
また、偏光差動法とローパス差の信号処理の両方で効果の薄いパターンを有する検査対象基板を測定する場合、つまり、例えば疎に並ぶパターンが形成されており、かつ、多重反射するような検査対象基板を検査する場合には、それぞれの効果はうすいものの、偏光差動によってパターンに起因する信号レベルが下げられ、さらにローパス差の効果も得ることができるので、パターンに起因する信号を効果的に取り除くことができる。すなわち偏光差動法とローパス差を用いた信号処理の組み合わせが、パターンに起因する信号レベルを下げると同時に異物を確実に検出するのに重要である。
【００２５】
つまり、本発明の異物検査装置は疎で粗なパターン構成から、密で微細なパターン構成まで、様々のパターン構成を持ったサンプルについて、パターンによる誤検出を低減することができ、かつ、異物を見逃すことなく検出することができる。
【００２６】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる場合（請求項２）には、主検出器と参照用検出器によって検出される検出対象となる散乱／回折光の光束を一つにすることが可能であるから、より正確な測定を行うことができる。したがって、角度によって異なる分布で散乱するような検査対象基板を検査する場合にも、異物を正確に弁別することができる。
【００２７】
請求項３に記載の異物検査方法では、疎な間隔で並ぶパターンが形成された検査対象基板であっても、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板であっても、また、疎な間隔で並ぶパターンが形成されると共に多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板であっても、偏光差動法とローパス差を用いた信号処理の組み合わせによって効果的にパターンに起因する信号レベルを下げることができるので、異物に起因する信号を高感度にて検出することができる。
【００２８】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出する場合（請求項４）には、主検出器と参照用検出器によって検出される検出対象となる散乱／回折光の光束を一つにして、角度によって異なる分布で散乱するような検査対象基板を検査する場合にも、異物を正確に弁別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、異物検査装置の一般的なハードウェア構成を示すもので、図１において、１は表面に回路パターン（図示せず）が描かれた検査対象基板（例えばレチクル）で、検査ステージ上Ｓｔに水平に載置されている。なお、検査ステージＳｔは、図中の矢印Ｘ方向およびこれと直交する矢印Ｙ方向にそれぞれスライド移動できるようにしてある。
【００３０】
２は検査対象基板１（以下サンプルという）の表面にレーザ光Ｌを直線的に矢印Ｙ方向に走査しながら照射するための光源部（入射光学系）であり、一定の偏光角を有するレーザ光Ｌを発する例えばＨｅ−Ｎｅレーザ発振器３、ビームエキスパンダ４、ガルバノミラー５および集光レンズ６などを有し、レーザ発振器３からのレーザ光Ｌを、サンプル１の所定角度斜め上方向から、Ｙ方向における所定範囲内で往復直線走査しながら照射するように構成されている。
【００３１】
７はサンプル１に照射されたレーザ光Ｌの照射表面からの散乱／回折光Ｒを検出するための検出光学系で、サンプル１のＹ方向における一端側の斜め上方に配置されており、この検出光学系７は、レーザ光Ｌが照射された部分で生じる散乱／回折光Ｒを平行光にするための集光レンズ８、散乱／回折光Ｒに対する入射光制限用の細長いスリット９ａを形成したスリット部材９、集光レンズ８により集められた散乱／回折光Ｒを２光路に分けるハーフミラー１０、それぞれの光路に挿入された光学手段の一例である検光子１１，１２、ハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる例えば光電子倍増管からなる前記主検出器１３および参照用検出器１４などを有する。また、集光レンズ８の焦点は走査線のほぼすべての領域でサンプル１上に一致するように調整しておく。
【００３２】
このように構成された異物検査装置においては、検査ステージＳｔを矢印Ｘ方向に直線的に移動させつつ、レーザ発振器３からのレーザ光Ｌを、サンプル１の所定角度斜め上方向から、Ｙ方向における所定範囲内で往復直線走査しながら照射し、そのときのサンプル１の表面からの散乱／回折光Ｒを光検出器１３，１４に入射させるようにしている。そして、本実施例では光検出器１３が主検出器、光検出器１４が参照用検出器である。
【００３３】
図２はハーフミラー１０より後の受光系ユニットの構成を示す図である。図２に示すように、主検出器１３の前に置く検光子１１はサンプル１のパターンからの散乱光や回折光を消光する特定の偏光角度（例えばサンプル１の表面に対してほゞ直角な偏光角度であり、以下、Ｍ偏光角度という）に配置した偏光フィルタであり、参照用検出器１４の前に置く検光子は、サンプル１上のパターンからの散乱光および回折光を透過する別の偏光角度（例えば前記Ｒ偏光角度に対して直角な偏光角度であり、以下、Ｒ偏光角度という）に配置した偏光フィルタである。
【００３４】
また、ハーフミラー１０から主検出器１３までの距離とハーフミラー１０から参照用検出器１４までの距離を同じにすることにより、主検出器１３と参照用検出器１４によって検出できる信号の同時性を保つように構成してあることが望ましい。
【００３５】
上記構成の異物検査装置を用いることにより、前記レーザ光Ｌをガルバノミラー５によってＹ軸方向に走査しながら照射することができる。そして、その状態でステージＳｔをＸ方向に一定速度で移動させることにより、サンプル全面にレーザ光Ｌを照射し、サンプル１の各部の表面から散乱／回折光Ｒを得ることができる。なお、本実施例ではサンプル１上を光が走査する領域を含む概ね矩形の領域１ａが、集光レンズ８を間に挟みスリット９ａと共役な関係となるように、集光レンズ８、スリット部材９を配置してあるので、余分な迷光や多重回折や多重散乱による光をできるだけカットすることができる。また、多重回折や多重散乱はサンプル１の表面だけでなく内部でも生じるので、前記散乱／回折光Ｒが生じる表面とはサンプル１の表面およびその近傍も含まれる。
【００３６】
そして、集光レンズ８で集光し、スリット９ａを通り抜けた散乱／回折光Ｒをハーフミラー１０で２つの光路に分け、２つの検光子１１，１２によってそれぞれＭ偏光角度，Ｒ偏光角度の偏光成分Ｒｍ，Ｒｒだけを透過させ、この偏光成分Ｒｍ，Ｒｒの強度を検出器１３，１４によって検出する。つまり、サンプル１上にレーザ光Ｌを散乱する物体があった場合に、それぞれの検出器１３、１４から信号が生じる。とりわけ、主検出器１３はサンプル１上に形成されたパターンからの散乱／回折光をできるだけ消光した状態で異物から生じた散乱／回折光を検出し、参照用検出器１４はサンプル１上に形成されたパターンからの散乱／回折光をできるだけ強く検出すると共に、異物から生じた散乱／回折光も検出する。
【００３７】
本実施例の検出器１３，１４は何れも光電子倍増管からなり、その印加電圧によって感度を調整することができる。つまり、主検出器１３と参照用検出器１４の検出感度はそれぞれ独立して調整できると共に、連続的な感度調整を別途の増幅器などを用いることなく行うことができる。また、参照側の信号が強い場合、参照用検出器１４の感度は、パターンに起因する信号が主検出器１３によって検出されるパターンに起因する信号とほぼ等しくなる程度かやや低い程度となるように調整される。
【００３８】
図３は前記両検出器１３，１４から出力される信号Ｉｍ，Ｉｒの信号処理回部の構成を示す図である。図３に示すように、本実施例の信号処理部２０は検出器１３，１４の出力を増幅するプリアンプ２１，２２と、増幅された信号Ｉｍ，Ｉｒの差を求める減算器２３と、この減算よって求められた差信号Ｄの所定周波数以下だけを通すように構成されたローパスフィルタ２４と、このローパスフィルタ２４による信号の遅れと同じだけ差信号Ｄを遅れさせる遅延回路２５と、遅延回路２５の出力信号Ｄｂからローパスフィルタ２４の出力信号Ｄａを減算して出力信号Ｏを得るための減算器２６とを有する。
【００３９】
図４は本実施例の異物検査装置による作用効果を説明するためのサンプル１の例を示す図であり、図５はこのサンプル１を測定したときに検出される信号Ｉｍ，Ｉｒや、各信号処理の方法を説明する図である。
【００４０】
図４に示すサンプル１には疎に配置されたパターンＰａおよびパターンＰｂが形成されている。また、パターンＰａは比較的大きな面積を有し、パターンＰｂはパターンＰａの間に配置された小さな面積を有するパターンである。そして、Ａａ，Ａｂはサンプル１の表面部分に付着した異物である。図５において、仮想線で示す信号Ｉｒ’は参照用検出器１４を主検出器１３と同じ感度で検出した場合の参照用検出器１４の出力信号である。
【００４１】
図５に示すように、主検出器１３によって検出される信号ＩｍにはパターンＰａに起因する略台形状の信号ＰamとパターンＰｂに起因する幾らか鋭いピーク信号Ｐbmが含まれており、かつ、異物Ａａに起因する鋭いピーク信号Ａamと、異物Ａｂに起因する鋭いピーク信号Ａbmが含まれている。同様に参照用検出器１４によって検出される信号ＩｒにはパターンＰａに起因する略台形状の信号ＰarとパターンＰｂに起因する幾らか鋭いピーク信号Ｐbrが含まれており、かつ、異物Ａａに起因する鋭いピーク信号Ａarと、異物Ａｂに起因する鋭いピーク信号Ａbrが含まれている。
【００４２】
本実施例に示すサンプル１は多重回折や多重散乱が生じているために、参照用検出器１４によって検出される信号ＩｒにおいてパターンＰａに起因する信号ＰarとパターンＰｂに起因する信号Ｐbrは、異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａar, Ａbrに比べて十分に高い信号ではない。それゆえに、信号Ｉｒに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐar, Ｐbrが信号Ｉｍに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐam, Ｐbmよりも幾らか低い信号となる程度に、参照用検出器１４の増幅率を調整することにより、信号Ｉｒに含まれる異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａar, Ａbrを低く抑えるようにしている。
【００４３】
したがって、前記減算器２３によって求められる信号Ｉｍ，Ｉｒの差信号Ｄには、図５に示すようにパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad，Ｐadが含まれている。一方、異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａad, Ａbdは図１１を用いて説明した例に比べて高い信号となる。つまり、前記参照用検出器１４の感度（増幅率）は、差信号Ｄに現れる異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａad, Ａbdが確実に検出できる程度に小さく設定し、主検出器１３によって検出される信号ＩｒからパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号を幾らか弱める程度であることが望ましい。
【００４４】
なお、信号Ｉｒに含まれる異物に起因する信号Ａar, Ａbr…の全てがパターンに起因する信号Ｐar, Ｐbrよりも十分に小さい場合には、この信号Ｐar, Ｐbrが前記信号Ｉｍに含まれる信号Ｐam, Ｐbmと同じ強度になるように、参照用検出器１４の増幅率を調整することにより、差信号ＤにパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad，Ｐadが現れないようにしてもよい。
【００４５】
次いで、前記差信号Ｄをローパスフィルタ２４（図３参照）に通すことにより鋭いピークを持つ異物Ａａ，Ａｂに起因する信号を取り除き、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐal, Ｐblだけを通過させることができる。このとき、多重散乱や多重回折を起こさないサンプル１を検査した場合の差信号Ｄに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad, Ｐbdは多重散乱や多重回折を起こさないサンプルを検査した場合に比べて、レーザ光Ｌの焦点から外れた表面部分における多重散乱光や多重回折光を含んでいるので、幾らか滑らかな信号となることが考えられる。それゆえに、多重散乱や多重回折を起こすサンプル１の場合、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad, Ｐbdをローパスフィルタ２４によってより確実に弁別することができる。
【００４６】
一方、同じ差信号Ｄを遅延回路２５に通すことによりローパスフィルタ２４を通した場合と同程度、前記差信号Ｄを遅らせることができる。なお、図５には、図示を簡単にするためにこの時間的遅れを無視して差信号Ｄが遅延回路２５の出力信号Ｄｂと同じであるとして示す。
【００４７】
次いで、減算器２６によって遅延回路２５の出力信号Ｄｂからローパスフィルタ２４の出力信号Ｄａを減算することにより、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号を消去して鋭いピークを持つ異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａao, Ａboだけを含む信号Ｏを出力することができる。得られた出力信号Ｏは所定のしきい値Ｔｈと比較することにより、これを越えるものを異物信号として検出することができる。
【００４８】
図６は本発明の異物検査装置および異物検査方法の作用効果を実証するために測定した検査対象基板の一例を示し、図７はこの検査対象基板を、本発明の異物検査方法と従来のローパス差を用いた方法で測定したときの結果を示している。
【００４９】
図６に示す検査対象基板３０（サンプル）は、一片が２００μｍ程度の大きさの略正方形で、角部が半径５０μｍの円弧であるパターン３１を、縦横に並べて配置して形成したものである。このような構成のサンプル３０を図１〜５において説明した異物検査装置において検査し、その検査の途中のある時点で参照用検出器１４からの出力信号Ｉｍを切断して検査を行った。
【００５０】
図７に示すように、検査対象の測定範囲は前記サンプル３０の直径１２０ｍｍの領域３２であり、図示左側から順に検査を行った。そして、矢印３３の位置を検査しているときに参照用検出器１４からの出力信号Ｉｍを切断するようにした。符号３４に示す多数の点は異物検査装置が検知した異物を示している。なお、異物検査が途中で終了しているのは、異物３４の数が余りに多いゆえに、検査が中断されたためである。
【００５１】
図７から分かるように、比較的大きなパターン３１を形成したサンプル３０においては、パターン３１の角部などにおいて強く鋭いピークの反射光が生じるので、従来のローパス差を用いた方法ではパターン３１の角部における反射と異物との区別が付かずに誤検出を十分に低減できないことが分かる。一方、本発明のように偏光差動を組み合わせて用いることにより、誤検出を効果的に削減することができることがわかる。
【００５２】
次に、図８は本発明の異物検査装置および異物検査方法の作用効果を実証するために測定した別の検査対象基板の例を示し、図９はこの検査対象基板を、本発明の異物検査方法と従来の偏光差動法を用いて測定したときの結果を示している。
【００５３】
図８に示す検査対象基板４０（サンプル）は、５ｍｍ角の領域に最も細かい所で１μｍの幅のパターン４１を分布して形成されたものであり、このサンプル４０は多重散乱や多重回折を起こす基板である。図９（Ａ）はこのサンプル４０を従来の偏光差動法を用いて検査した結果を示しており、図９（Ｂ）は本願発明の異物検査装置を用いて検査した結果を示している。図９において、４２は異物として検出されたパターンを示し、４３は検出された異物を示している。
【００５４】
図９（Ａ），９（Ｂ）を比較すると明らかなように、図９（Ａ）に示す偏光差動法だけでは多重散乱や多重回折を起こすサンプル４０の異物を検出できるように感度を調整するとパターン４１も異物として検出しており、目的とする異物の位置を確認することが困難である。一方、図９（Ｂ）に示すように偏光差動法とローパス差を用いた方法を組み合わせることにより、異物４３をパターン４１から分けて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の基板検査装置の一例の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】前記基板検査装置の一部の構成を示す図である。
【図３】前記基板検査装置の信号処理部の構成を説明する図である。
【図４】検査対象となる検査対象基板の例を示す図である。
【図５】本発明の異物検査方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の異物検査装置および異物検査方法の有用性を実証する実験に用いた検査対象基板の例を示す図である。
【図７】図６に示す検査対象基板を用いて本発明の異物検査方法で検査を行った場合と、そうでない場合を比較して示す図である。
【図８】本発明の異物検査装置および異物検査方法の有用性を実証する別の実験に用いた検査対象基板の例を示す図である。
【図９】図８に示す検査対象基板を用いて本発明の異物検査方法で検査を行った場合と、そうでない場合を比較して示す図である。
【図１０】従来の偏光差動法を説明する図である。
【図１１】従来の偏光差動法の問題点を示す図である。
【図１２】従来のローパス差をとる方法の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 検査対象基板
２ 光源部
８ 集光レンズ
１０ ハーフミラー
１１，１２ 検光子
１３ 主検出器
１４ 参照用検出器
２０ 信号処理部
Ａａ，Ａｂ 異物
Ａad, Ａbd 異物による鋭いピークを持つ信号
Ｄ 差信号
Ｉｍ 偏光成分Ｒｍの強度
Ｉｒ 偏光成分Ｒｒの強度
Ｌ レーザ光
Ｐａ，Ｐｂ パターン
Ｐad, Ｐbd パターンによる幅の広い信号
Ｒ 散乱／回折光
Ｒｍ パターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分
Ｒｒ パターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＬＳＩ製造プロセスにおいて半導体ウェーハに回路パターンを焼き付けるのに用いられるレティクルやマスク、あるいは、半導体ウェーハなどパターンが形成された平面基板における異物を検査する異物検査装置および異物検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レティクルやマスクなどの表面上における異物検査においては、ＬＳＩなどの高集積化に伴い、レティクルやマスク上に形成される回路パターンも高集積化および微細化が進み、回路パターンを異物と誤検出しやすくなってきている。このような誤検出をなくすため、従来より、偏光を利用したり、検出器の配置を変えたり、検出器前面に空間フィルタを配置するなど種々の対策が講じられている。
【０００３】
特許文献１は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射するレーザ光源部と、レーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち異なる２つの偏光角度の偏光成分を透過させる検光子と、各々その強度をそれぞれ検出可能に構成された２つの光検出器（主検出器と参照用検出器）を有してなる検出部を有する異物有無検査装置を示す。この異物有無検査装置は、偏光差動法と呼ばれる方法によって異物の有無を判断するものであり、２つの光検出器によってそれぞれ検出された異なる２つの偏光角度の偏光成分の強度を比較し、その比の大きさおよび／または差の正負を判断することにより、異物の有無の判断を行うものである。
【０００４】
図１０は偏光差動法を用いた信号処理の例を説明する図である。図１０においてＩmp1 は検査対象基板の表面に対して特定の偏光角度の偏光成分の強度信号（以下、Ｍ偏光成分という）、Ｉrp1 は前記各検査対象基板の表面に対して前記と異なる（例えばＭ偏光成分に対して直角な）偏光角度の偏光成分（以下、Ｒ偏光成分という）の強度信号を示している。また、Ａma1,Ａmb1,Ａra1,Ａrb1 は異物に起因する信号、Ｐm1，Ｐr1は前記検査対象基板に形成されたパターンに起因する信号である。
【０００５】
図１０に示すように、パターンに起因する信号Ｐr1は極めて大きく検出され、同じパターンに起因する信号Ｐm1は小さく検出される。一方、ある異物に起因する信号Ａma1,Ａra1 については信号Ａra1 が信号Ａma1 に比べて小さく検出される傾向があり、別の異物に起因する信号Ａmb1,Ａrb1 は、その信号Ａmb1 も、その信号Ａrb1 も同じ程度検出される。
【０００６】
したがって、Ｒ偏光角度の信号Ｐr1がそれとはＭ偏光成分の信号Ｐm1と同程度のレベルになるように、強度信号Ｉrp1 の増幅率（感度）を調整して、この感度調整した信号Ｉrp1'と信号Ｉrp1 との差Ｄp1を求め、この差Ｄp1が所定のしきい値Ｔｈ以下の場合はこれをノイズとしてカットし、しきい値Ｔｈ以上のときに異物信号Ａda1,Ａdb1 として出力する。一般的には、パターンに起因する信号Ｐr1は、信号Ｐm1に比べて十分に大きいから、強度信号Ｉrp1 の増幅率（感度）を強度信号Ｉmp1 の増幅率（感度）の１／１０〜１／１００倍に設定するのが望ましい。
【０００７】
特許文献２は光検出器の出力側にローパス特性を備えた第１信号処理ラインと、ローパス特性を備えない第２信号ラインとを互いに並列に設けるとともに、これらの２つの信号処理ラインの出力の差をとることにより、パターンからの散乱／回折光を異物からの散乱／回折光から弁別するもの（以下、この弁別方法をローパス差を用いた方法という）を示す。
【０００８】
すなわち、前記ローパス差を用いた方法では、パターンに起因する信号は、台形もしくは矩形の（周波数の低い）信号に周波数の高い信号が重畳したものとなるので、この信号を２系統に分岐し、一方はローパス特性を持った回路に通し、もう一方は、遅延特性を持った回路に通し、ローパス特性を持った回路による遅れだけ信号を遅延させ、両信号の同期をとる。次いで、両信号の差をとることにより、異物に起因する周波数の高い信号だけを検出することができる。
【特許文献１】特開平１−２４５１３６号公報
【特許文献２】特開平９−２１８１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に示すような偏光差動法を用いる場合、偏光特性を利用するため、パターンからの散乱／回折光が多重回折／散乱を起こすようなパターン構成の場合などにおいて、十分有効な手段とはならなかった。
【００１０】
図１１は多重回折や多重散乱を起こすような検査対象基板の表面に対して偏光差動法を用いた信号処理を行う例を説明する図であり、Ｉmp2 はＭ偏光成分の強度信号、Ｉrp2 はＲ偏光成分の強度信号Ｉrp2 を示している。また、Ａma2,Ａmb2,Ａra2,Ａrb2 は前記検査対象基板にある異物による散乱／回折光に起因する信号、Ｐm2，Ｐr2は前記検査対象基板に形成されたパターンに起因する信号である。
【００１１】
図１１に示すように、パターンからの散乱／回折光が多重回折／散乱を起こす場合、パターンに起因する信号Ｐr2は信号Ｐm2に比べて大きく検出されるものの、その差は図１０に示す例ほど大きくならない。このため、異物に起因する信号Ａma2,Ａra2,Ａmb2,Ａrb2 が、何れも図１０の場合と同程度検出されている場合であっても、パターンに起因する信号Ｐr2に比べて異物に起因する信号Ａra2,Ａrb2 が大きくなる。
【００１２】
ゆえに、符号Ｉmp2'に示すようにパターンに起因する信号Ｐr2のレベルを信号Ｐm2のレベルに合わせた場合に、異物に起因する信号Ａra2', Ａrb2'が幾らか残るので、両信号Ｉrp2,Ｉmp2'の差Ｄp2において、異物に起因する信号Ａda2,Ａdb2 が小さくなり、これがしきい値Ｔｈ以下になれば、ノイズとしてカットされるという問題があった。つまり、Ｓ偏光差動においても比較的強い光を散乱するような異物に起因する信号Ａdb2 が小さくなって感度が低下し、異物を見逃してしまう可能性があった。
【００１３】
また、特許文献２に示すようなローパス差を用いた信号処理を行う場合には、疎な配置となるパターン構成に対しては効果が低いため、様々のパターン全てに対して、十分有効な手段とはならなかった。
【００１４】
図１２は疎なパターンが形成された検査対象基板５０の一つの例を示す図であり、Ｉm3はこの検査対象基板を検査したときに検出される信号の一例を示している。図１２（Ａ）に示すように、検査対象基板５０にはレーザ光の照射によって光りやすいパターン５１と光りにくいパターン５２がある。
【００１５】
そして、光りやすいパターン５１が疎に分布しているような検査対象基板５０を検査すると、図１２（Ｂ）に示すように、パターン５１に起因する局所的な鋭い信号５３が検出される。このような信号５３にローパス差を用いた信号処理を施したとしても、この信号５３を取り除くことは困難であり、これを異物によるものと誤検出してしまう可能性があった。
【００１６】
また、比較的大きな（周波数の低い）パターンが形成されている場合にも、このパターンに起因する信号の立上り部分において周波数の高い成分が含まれているので、これをローパス差を用いた信号処理によって取り除き切れないことがあり、パターンに起因する信号の立上り部分を異物として誤検出してしまう可能性があった。それゆえにローパス差を用いた信号処理によってカットする周波数の上限を幾らか引き上げる必要があり、これが異物を見逃す原因となることもあった。
【００１７】
本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであって、その目的は、レティクルやマスクなどパターンが形成された基板上の異物検査において、パターンからの散乱や回折光による誤検出を低減しながら、かつ、異物の見逃しも低減することができる異物検査装置および異物検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の異物検査装置は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射する光源部と、このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号を検出する主検出器と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号を検出する参照用検出器と、主検出器によって検出された偏光成分の強度から参照用検出器によって検出された偏光成分の強度を減算して差信号を求める一方、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出す信号処理部とを有することを特徴としている。
【００１９】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してあってもよい（請求項２）。
【００２０】
請求項３に記載の異物検査方法は、検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射し、このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号をそれぞれ検出し、パターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号から、パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号を減算して差信号を求め、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出すことを特徴としている。
【００２１】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出してもよい（請求項４）。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明では、例えば、疎な間隔で並ぶパターンが形成された検査対象基板の場合に、パターンに起因する信号をその偏光差動法を用いて十分に低くすることができるので、これを異物に起因する信号と明確に弁別することができる。また、多重反射や多重回折が検出器に入射するようなパターンにおいては、後段のローパス差を用いた信号処理が台形状の周波数の低い信号を取り除くことができるので、パターンに起因する信号を偏光差動法によって完全に取り除く必要がない。したがって、偏光差動法の減算処理は差信号に含まれる異物信号の感度を落とすことがない程度に行って、高感度に異物を検出することができる。
【００２３】
加えて、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板は発光点がもとのレーザ光が照射されたスポットよりも広くなるので、直接入光する散乱光や回折光の信号より少し鈍ったような遅い信号（低い周波数のみを含む信号）となる。ゆえに、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板はローパス差を用いた信号処理に適しており、このローパス差を用いた信号処理によってパターンに起因する信号を確実に取り除くことができる。
【００２４】
また、偏光差動法とローパス差の信号処理の両方で効果の薄いパターンを有する検査対象基板を測定する場合、つまり、例えば疎に並ぶパターンが形成されており、かつ、多重反射するような検査対象基板を検査する場合には、それぞれの効果はうすいものの、偏光差動によってパターンに起因する信号レベルが下げられ、さらにローパス差の効果も得ることができるので、パターンに起因する信号を効果的に取り除くことができる。すなわち偏光差動法とローパス差を用いた信号処理の組み合わせが、パターンに起因する信号レベルを下げると同時に異物を確実に検出するのに重要である。
【００２５】
つまり、本発明の異物検査装置は疎で粗なパターン構成から、密で微細なパターン構成まで、様々のパターン構成を持ったサンプルについて、パターンによる誤検出を低減することができ、かつ、異物を見逃すことなく検出することができる。
【００２６】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる場合（請求項２）には、主検出器と参照用検出器によって検出される検出対象となる散乱／回折光の光束を一つにすることが可能であるから、より正確な測定を行うことができる。したがって、角度によって異なる分布で散乱するような検査対象基板を検査する場合にも、異物を正確に弁別することができる。
【００２７】
請求項３に記載の異物検査方法では、疎な間隔で並ぶパターンが形成された検査対象基板であっても、多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板であっても、また、疎な間隔で並ぶパターンが形成されると共に多重反射や多重回折が生じるような検査対象基板であっても、偏光差動法とローパス差を用いた信号処理の組み合わせによって効果的にパターンに起因する信号レベルを下げることができるので、異物に起因する信号を高感度にて検出することができる。
【００２８】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出する場合（請求項４）には、主検出器と参照用検出器によって検出される検出対象となる散乱／回折光の光束を一つにして、角度によって異なる分布で散乱するような検査対象基板を検査する場合にも、異物を正確に弁別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、異物検査装置の一般的なハードウェア構成を示すもので、図１において、１は表面に回路パターン（図示せず）が描かれた検査対象基板（例えばレチクル）で、検査ステージ上Ｓｔに水平に載置されている。なお、検査ステージＳｔは、図中の矢印Ｘ方向およびこれと直交する矢印Ｙ方向にそれぞれスライド移動できるようにしてある。
【００３０】
２は検査対象基板１（以下サンプルという）の表面にレーザ光Ｌを直線的に矢印Ｙ方向に走査しながら照射するための光源部（入射光学系）であり、一定の偏光角を有するレーザ光Ｌを発する例えばＨｅ−Ｎｅレーザ発振器３、ビームエキスパンダ４、ガルバノミラー５および集光レンズ６などを有し、レーザ発振器３からのレーザ光Ｌを、サンプル１の所定角度斜め上方向から、Ｙ方向における所定範囲内で往復直線走査しながら照射するように構成されている。
【００３１】
７はサンプル１に照射されたレーザ光Ｌの照射表面からの散乱／回折光Ｒを検出するための検出光学系で、サンプル１のＹ方向における一端側の斜め上方に配置されており、この検出光学系７は、レーザ光Ｌが照射された部分で生じる散乱／回折光Ｒを平行光にするための集光レンズ８、散乱／回折光Ｒに対する入射光制限用の細長いスリット９ａを形成したスリット部材９、集光レンズ８により集められた散乱／回折光Ｒを２光路に分けるハーフミラー１０、それぞれの光路に挿入された光学手段の一例である検光子１１，１２、ハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる例えば光電子倍増管からなる前記主検出器１３および参照用検出器１４などを有する。また、集光レンズ８の焦点は走査線のほぼすべての領域でサンプル１上に一致するように調整しておく。
【００３２】
このように構成された異物検査装置においては、検査ステージＳｔを矢印Ｘ方向に直線的に移動させつつ、レーザ発振器３からのレーザ光Ｌを、サンプル１の所定角度斜め上方向から、Ｙ方向における所定範囲内で往復直線走査しながら照射し、そのときのサンプル１の表面からの散乱／回折光Ｒを光検出器１３，１４に入射させるようにしている。そして、本実施例では光検出器１３が主検出器、光検出器１４が参照用検出器である。
【００３３】
図２はハーフミラー１０より後の受光系ユニットの構成を示す図である。図２に示すように、主検出器１３の前に置く検光子１１はサンプル１のパターンからの散乱光や回折光を消光する特定の偏光角度（例えばサンプル１の表面に対してほゞ直角な偏光角度であり、以下、Ｍ偏光角度という）に配置した偏光フィルタであり、参照用検出器１４の前に置く検光子は、サンプル１上のパターンからの散乱光および回折光を透過する別の偏光角度（例えば前記Ｒ偏光角度に対して直角な偏光角度であり、以下、Ｒ偏光角度という）に配置した偏光フィルタである。
【００３４】
また、ハーフミラー１０から主検出器１３までの距離とハーフミラー１０から参照用検出器１４までの距離を同じにすることにより、主検出器１３と参照用検出器１４によって検出できる信号の同時性を保つように構成してあることが望ましい。
【００３５】
上記構成の異物検査装置を用いることにより、前記レーザ光Ｌをガルバノミラー５によってＹ軸方向に走査しながら照射することができる。そして、その状態でステージＳｔをＸ方向に一定速度で移動させることにより、サンプル全面にレーザ光Ｌを照射し、サンプル１の各部の表面から散乱／回折光Ｒを得ることができる。なお、本実施例ではサンプル１上を光が走査する領域を含む概ね矩形の領域１ａが、集光レンズ８を間に挟みスリット９ａと共役な関係となるように、集光レンズ８、スリット部材９を配置してあるので、余分な迷光や多重回折や多重散乱による光をできるだけカットすることができる。また、多重回折や多重散乱はサンプル１の表面だけでなく内部でも生じるので、前記散乱／回折光Ｒが生じる表面とはサンプル１の表面およびその近傍も含まれる。
【００３６】
そして、集光レンズ８で集光し、スリット９ａを通り抜けた散乱／回折光Ｒをハーフミラー１０で２つの光路に分け、２つの検光子１１，１２によってそれぞれＭ偏光角度，Ｒ偏光角度の偏光成分Ｒｍ，Ｒｒだけを透過させ、この偏光成分Ｒｍ，Ｒｒの強度を検出器１３，１４によって検出する。つまり、サンプル１上にレーザ光Ｌを散乱する物体があった場合に、それぞれの検出器１３、１４から信号が生じる。とりわけ、主検出器１３はサンプル１上に形成されたパターンからの散乱／回折光をできるだけ消光した状態で異物から生じた散乱／回折光を検出し、参照用検出器１４はサンプル１上に形成されたパターンからの散乱／回折光をできるだけ強く検出すると共に、異物から生じた散乱／回折光も検出する。
【００３７】
本実施例の検出器１３，１４は何れも光電子倍増管からなり、その印加電圧によって感度を調整することができる。つまり、主検出器１３と参照用検出器１４の検出感度はそれぞれ独立して調整できると共に、連続的な感度調整を別途の増幅器などを用いることなく行うことができる。また、参照側の信号が強い場合、参照用検出器１４の感度は、パターンに起因する信号が主検出器１３によって検出されるパターンに起因する信号とほぼ等しくなる程度かやや低い程度となるように調整される。
【００３８】
図３は前記両検出器１３，１４から出力される信号Ｉｍ，Ｉｒの信号処理回部の構成を示す図である。図３に示すように、本実施例の信号処理部２０は検出器１３，１４の出力を増幅するプリアンプ２１，２２と、増幅された信号Ｉｍ，Ｉｒの差を求める減算器２３と、この減算よって求められた差信号Ｄの所定周波数以下だけを通すように構成されたローパスフィルタ２４と、このローパスフィルタ２４による信号の遅れと同じだけ差信号Ｄを遅れさせる遅延回路２５と、遅延回路２５の出力信号Ｄｂからローパスフィルタ２４の出力信号Ｄａを減算して出力信号Ｏを得るための減算器２６とを有する。
【００３９】
図４は本実施例の異物検査装置による作用効果を説明するためのサンプル１の例を示す図であり、図５はこのサンプル１を測定したときに検出される信号Ｉｍ，Ｉｒや、各信号処理の方法を説明する図である。
【００４０】
図４に示すサンプル１には疎に配置されたパターンＰａおよびパターンＰｂが形成されている。また、パターンＰａは比較的大きな面積を有し、パターンＰｂはパターンＰａの間に配置された小さな面積を有するパターンである。そして、Ａａ，Ａｂはサンプル１の表面部分に付着した異物である。図５において、仮想線で示す信号Ｉｒ’は参照用検出器１４を主検出器１３と同じ感度で検出した場合の参照用検出器１４の出力信号である。
【００４１】
図５に示すように、主検出器１３によって検出される信号ＩｍにはパターンＰａに起因する略台形状の信号ＰamとパターンＰｂに起因する幾らか鋭いピーク信号Ｐbmが含まれており、かつ、異物Ａａに起因する鋭いピーク信号Ａamと、異物Ａｂに起因する鋭いピーク信号Ａbmが含まれている。同様に参照用検出器１４によって検出される信号ＩｒにはパターンＰａに起因する略台形状の信号ＰarとパターンＰｂに起因する幾らか鋭いピーク信号Ｐbrが含まれており、かつ、異物Ａａに起因する鋭いピーク信号Ａarと、異物Ａｂに起因する鋭いピーク信号Ａbrが含まれている。
【００４２】
本実施例に示すサンプル１は多重回折や多重散乱が生じているために、参照用検出器１４によって検出される信号ＩｒにおいてパターンＰａに起因する信号ＰarとパターンＰｂに起因する信号Ｐbrは、異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａar, Ａbrに比べて十分に高い信号ではない。それゆえに、信号Ｉｒに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐar, Ｐbrが信号Ｉｍに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐam, Ｐbmよりも幾らか低い信号となる程度に、参照用検出器１４の増幅率を調整することにより、信号Ｉｒに含まれる異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａar, Ａbrを低く抑えるようにしている。
【００４３】
したがって、前記減算器２３によって求められる信号Ｉｍ，Ｉｒの差信号Ｄには、図５に示すようにパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad，Ｐadが含まれている。一方、異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａad, Ａbdは図１１を用いて説明した例に比べて高い信号となる。つまり、前記参照用検出器１４の感度（増幅率）は、差信号Ｄに現れる異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａad, Ａbdが確実に検出できる程度に小さく設定し、主検出器１３によって検出される信号ＩｒからパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号を幾らか弱める程度であることが望ましい。
【００４４】
なお、信号Ｉｒに含まれる異物に起因する信号Ａar, Ａbr…の全てがパターンに起因する信号Ｐar, Ｐbrよりも十分に小さい場合には、この信号Ｐar, Ｐbrが前記信号Ｉｍに含まれる信号Ｐam, Ｐbmと同じ強度になるように、参照用検出器１４の増幅率を調整することにより、差信号ＤにパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad，Ｐadが現れないようにしてもよい。
【００４５】
次いで、前記差信号Ｄをローパスフィルタ２４（図３参照）に通すことにより鋭いピークを持つ異物Ａａ，Ａｂに起因する信号を取り除き、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐal, Ｐblだけを通過させることができる。このとき、多重散乱や多重回折を起こさないサンプル１を検査した場合の差信号Ｄに含まれるパターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad, Ｐbdは多重散乱や多重回折を起こさないサンプルを検査した場合に比べて、レーザ光Ｌの焦点から外れた表面部分における多重散乱光や多重回折光を含んでいるので、幾らか滑らかな信号となることが考えられる。それゆえに、多重散乱や多重回折を起こすサンプル１の場合、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号Ｐad, Ｐbdをローパスフィルタ２４によってより確実に弁別することができる。
【００４６】
一方、同じ差信号Ｄを遅延回路２５に通すことによりローパスフィルタ２４を通した場合と同程度、前記差信号Ｄを遅らせることができる。なお、図５には、図示を簡単にするためにこの時間的遅れを無視して差信号Ｄが遅延回路２５の出力信号Ｄｂと同じであるとして示す。
【００４７】
次いで、減算器２６によって遅延回路２５の出力信号Ｄｂからローパスフィルタ２４の出力信号Ｄａを減算することにより、パターンＰａ，Ｐｂに起因する信号を消去して鋭いピークを持つ異物Ａａ，Ａｂに起因する信号Ａao, Ａboだけを含む信号Ｏを出力することができる。得られた出力信号Ｏは所定のしきい値Ｔｈと比較することにより、これを越えるものを異物信号として検出することができる。
【００４８】
図６は本発明の異物検査装置および異物検査方法の作用効果を実証するために測定した検査対象基板の一例を示し、図７はこの検査対象基板を、本発明の異物検査方法と従来のローパス差を用いた方法で測定したときの結果を示している。
【００４９】
図６に示す検査対象基板３０（サンプル）は、一片が２００μｍ程度の大きさの略正方形で、角部が半径５０μｍの円弧であるパターン３１を、縦横に並べて配置して形成したものである。このような構成のサンプル３０を図１〜５において説明した異物検査装置において検査し、その検査の途中のある時点で参照用検出器１４からの出力信号Ｉｍを切断して検査を行った。
【００５０】
図７に示すように、検査対象の測定範囲は前記サンプル３０の直径１２０ｍｍの領域３２であり、図示左側から順に検査を行った。そして、矢印３３の位置を検査しているときに参照用検出器１４からの出力信号Ｉｍを切断するようにした。符号３４に示す多数の点は異物検査装置が検知した異物を示している。なお、異物検査が途中で終了しているのは、異物３４の数が余りに多いゆえに、検査が中断されたためである。
【００５１】
図７から分かるように、比較的大きなパターン３１を形成したサンプル３０においては、パターン３１の角部などにおいて強く鋭いピークの反射光が生じるので、従来のローパス差を用いた方法ではパターン３１の角部における反射と異物との区別が付かずに誤検出を十分に低減できないことが分かる。一方、本発明のように偏光差動を組み合わせて用いることにより、誤検出を効果的に削減することができることがわかる。
【００５２】
次に、図８は本発明の異物検査装置および異物検査方法の作用効果を実証するために測定した別の検査対象基板の例を示し、図９はこの検査対象基板を、本発明の異物検査方法と従来の偏光差動法を用いて測定したときの結果を示している。
【００５３】
図８に示す検査対象基板４０（サンプル）は、５ｍｍ角の領域に最も細かい所で１μｍの幅のパターン４１を分布して形成されたものであり、このサンプル４０は多重散乱や多重回折を起こす基板である。図９（Ａ）はこのサンプル４０を従来の偏光差動法を用いて検査した結果を示しており、図９（Ｂ）は本願発明の異物検査装置を用いて検査した結果を示している。図９において、４２は異物として検出されたパターンを示し、４３は検出された異物を示している。
【００５４】
図９（Ａ），９（Ｂ）を比較すると明らかなように、図９（Ａ）に示す偏光差動法だけでは多重散乱や多重回折を起こすサンプル４０の異物を検出できるように感度を調整するとパターン４１も異物として検出しており、目的とする異物の位置を確認することが困難である。一方、図９（Ｂ）に示すように偏光差動法とローパス差を用いた方法を組み合わせることにより、異物４３をパターン４１から分けて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の基板検査装置の一例の全体構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】前記基板検査装置の一部の構成を示す図である。
【図３】前記基板検査装置の信号処理部の構成を説明する図である。
【図４】検査対象となる検査対象基板の例を示す図である。
【図５】本発明の異物検査方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の異物検査装置および異物検査方法の有用性を実証する実験に用いた検査対象基板の例を示す図である。
【図７】図６に示す検査対象基板を用いて本発明の異物検査方法で検査を行った場合と、そうでない場合を比較して示す図である。
【図８】本発明の異物検査装置および異物検査方法の有用性を実証する別の実験に用いた検査対象基板の例を示す図である。
【図９】図８に示す検査対象基板を用いて本発明の異物検査方法で検査を行った場合と、そうでない場合を比較して示す図である。
【図１０】従来の偏光差動法を説明する図である。
【図１１】従来の偏光差動法の問題点を示す図である。
【図１２】従来のローパス差をとる方法の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 検査対象基板
２ 光源部
８ 集光レンズ
１０ ハーフミラー
１１，１２ 検光子
１３ 主検出器
１４ 参照用検出器
２０ 信号処理部
Ａａ，Ａｂ 異物
Ａad, Ａbd 異物による鋭いピークを持つ信号
Ｄ 差信号
Ｉｍ 偏光成分Ｒｍの強度
Ｉｒ 偏光成分Ｒｒの強度
Ｌ レーザ光
Ｐａ，Ｐｂ パターン
Ｐad, Ｐbd パターンによる幅の広い信号
Ｒ 散乱／回折光
Ｒｍ パターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分
Ｒｒ パターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射する光源部と、
このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号を検出する主検出器と、
前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号を検出する参照用検出器と、
主検出器によって検出された偏光成分の強度から参照用検出器によって検出された偏光成分の強度を減算して差信号を求める一方、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出す信号処理部とを有することを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】
検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射し、
このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号をそれぞれ検出し、
パターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号から、パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号を減算して差信号を求め、
この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出すことを特徴とする異物検査方法。
【請求項４】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出する請求項３に記載の異物検査方法。
【請求項１】
検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射する光源部と、
このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号を検出する主検出器と、
前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号を検出する参照用検出器と、
主検出器によって検出された偏光成分の強度から参照用検出器によって検出された偏光成分の強度を減算して差信号を求める一方、この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出す信号処理部とを有することを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
前記散乱／回折光を集光する集光レンズと、この集光レンズにより集められた散乱／回折光を２光路に分けるハーフミラーと、それぞれの光路に挿入された検光子とを有し、前記主検出器および参照用検出器をハーフミラーによって分けられたそれぞれの光路の終端に配置してなる請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】
検査対象基板の表面に対して一定の偏光角を有するレーザ光を走査しながら照射し、
このレーザ光の照射に伴って検査対象基板の表面で生じる散乱／回折光のうち、検査対象基板の表面に形成されたパターンによる散乱／回折光を消光する光学手段を設け、その出力信号と、前記パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段を設け、その出力信号をそれぞれ検出し、
パターンによる散乱／回折光を消光する光学手段の出力信号から、パターンによる散乱／回折光を透過する光学手段の出力信号を減算して差信号を求め、
この差信号に含まれるパターンによる幅の広い信号と異物による鋭いピークを持つ信号をその周波数によって弁別して取出すことを特徴とする異物検査方法。
【請求項４】
前記散乱／回折光を集光し、集められた散乱／回折光をハーフミラーによって２光路に分けると共に、分けられた光路のうち一方にパターンによる散乱／回折光を消光する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出し、前記光路のもう一方にパターンによる散乱／回折光を透過する偏光角度の偏光成分を透過する検光子を配置してその偏光成分の強度を検出する請求項３に記載の異物検査方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３２４５（Ｐ２００６−３２４５Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８０５７７（Ｐ２００４−１８０５７７）
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１８日（２００４．６．１８）
【出願人】（０００１５５０２３）株式会社堀場製作所 (638)
【Ｆターム（参考）】
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