JP5046054B2 - Defect inspection apparatus, defect inspection method, optical scanning apparatus, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a defect inspection apparatus that detects and inspects a defect in a sample, a sample inspection method, an optical scanning apparatus, and a semiconductor manufacturing method using the defect inspection apparatus or the optical scanning apparatus. The present invention relates to a defect inspection apparatus, a sample inspection method, an optical scanning apparatus, and a semiconductor manufacturing method using the defect inspection apparatus or optical scanning apparatus, which are suitable for defect inspection of mask blanks.
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。 In order to improve the yield of a semiconductor device, a defect inspection apparatus that detects and inspects a surface defect of a semiconductor device, a semiconductor wafer, a mask blank, or the like is used. This defect inspection apparatus is required to perform accurate and high-precision inspection with higher spatial resolution in accordance with recent miniaturization of LSI.
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。 For the inspection of the surface of the semiconductor wafer or the like, a laser scattered light type defect inspection apparatus is often used. This laser scattered light type defect inspection apparatus utilizes the fact that the intensity and angle of scattered light differ depending on the surface state of the sample. That is, in this method, the defect inspection is performed by irradiating the sample surface with laser light and detecting the intensity of the scattered light. That is, when a laser beam is irradiated to a portion having a defect, the scattered light becomes stronger than a portion having no defect. Therefore, the presence / absence of a defect is determined from the intensity of the detected scattered light. Then, one or both of the sample and the laser beam are scanned to inspect the entire surface of the sample.
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。 On the other hand, a bright-field defect inspection apparatus is known that irradiates a sample with a laser beam and detects specular reflection light from the sample surface (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). . The applicant of the present application has developed and disclosed a multi-beam type defect inspection apparatus (for example, Patent Document 3). In this multi-beam type defect inspection apparatus, a diffraction grating is used to obtain a one-dimensional line-shaped beam from one laser beam, which is irradiated onto the sample, and the reflected light on the sample surface is detected. is there. In this method, a higher resolution can be obtained by using a confocal optical system (confocal optical system). The applicant of the present application has further developed and disclosed a defect detection apparatus that generates an array of multi-beams using a two-dimensional diffraction grating and irradiates a sample (for example, Patent Document 4). In this apparatus, a sample is irradiated with a multi-beam in a two-dimensional array, and the sample is scanned in a spiral shape. Therefore, this apparatus can perform high-resolution inspection in a short time.
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。 Regarding these defect inspection apparatuses, it is disclosed to inspect whether a defect is a convex defect or a concave defect in addition to the presence or absence of a defect. Alternatively, it is disclosed to check the height of a defect. In order to examine detailed information on these defects, conventionally, a light shielding plate (light shielding plate, knife edge) is inserted on the optical path to shield light half. And the change of the light quantity was detected using one or two or more detectors, and the defect information was examined.
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。 However, these defect detection apparatuses have the following problems. In the conventional defect inspection apparatus, since the detection light is half shielded, the received light signal intensity is lost. Therefore, there is a problem in that it is easily affected by shot noise and thermal noise of the received light signal, and pseudo defects are generated, and it is difficult to increase the detection sensitivity for the defects. As miniaturization of semiconductor devices progresses, a device capable of high-sensitivity and high-speed inspection is required. For example, in EUVL (extreme ultraviolet light) mask blanks, it is necessary to detect a defect having a height of several nm and a size of several tens of nm. Therefore, this loss of signal intensity has been a problem in performing highly sensitive and accurate inspection.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and has a defect inspection apparatus, a defect inspection method, an optical scanning apparatus, and a defect thereof that can perform measurement accurately and accurately with little loss of signal intensity. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing method using an inspection device or an optical scanning device.
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。 A defect detection apparatus according to the present invention includes a light source that generates a light beam, a sample stage on which a sample is placed, a sample placed on the sample stage, and a light beam that is emitted from the light source to the sample. Scanning means for relatively moving, light branching means for branching the light beam reflected by the sample into a plurality of different light beams, and first light for detecting the first light beam branched by the light branching means A detection means; a second light detection means for detecting the second light beam branched by the light branching means; a signal output from the first light detection means; and a signal output from the second light detection means. A circuit for obtaining a difference signal based on the difference between the signals, a first comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined first value, the difference signal and a predetermined second value, A second comparison circuit for comparing the first ratio and the first ratio Based on the comparison result of the circuit and a second comparator circuit, and performs defect inspection of the sample. Thereby, defect inspection can be performed with high accuracy.
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。 The defect inspection apparatus may further include a diffraction grating that converts light from the light source into a one-dimensional multi-beam, and the first light detection unit includes a plurality of light receiving elements arranged in a line. Each of the plurality of light receiving elements of the second light detecting means is paired with each of the light receiving elements of the first light detecting means. Thus, a difference signal may be obtained for each of the signals detected by the paired light receiving elements. As a result, high-speed and high-precision inspection can be performed.
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。 The light branching means may be provided at a position other than the position of the pupil. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of an optical system expands.
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。 In the above defect inspection apparatus, a two-dimensional diffraction grating that converts a light beam from the light source into a two-dimensional multi-beam, a focusing unit that focuses the multi-beam reflected by the sample, and a pupil position of the focusing unit And optical branching means for branching the multibeam into two multibeams, wherein the first light detection means is a light beam of each of the multibeams branched by the light branching means. The second light detecting means is a plurality of light receiving elements for detecting the light beams of the other multi-beams branched by the light branching means. The circuit includes a plurality of light receiving elements paired with each of the plurality of light receiving elements included in the first light detection means, and the circuit for obtaining the difference signal includes the light receiving element of the first light detection means. Each difference signal is obtained based on the signal output from each pair of light receiving elements of the second photodetecting means, and the defect inspection apparatus compares the result of comparison between the first comparison circuit and the second comparison circuit. It may be determined whether the defect is a convex defect or a convex defect. Thereby, defect inspection can be performed at high speed and with high accuracy.
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。 The light branching means is arranged at a position occupying approximately half of the light path of the light beam reflected from a part free of defects of the sample, and the light beam is changed by changing the traveling direction of the light beam incident on the light branching means. It is preferable to be branched. For the light branching means, a wedge disposed on the optical path of the light beam may be used.
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。 The defect inspection apparatus includes a circuit for obtaining a sum signal based on a signal output from the first light detection means and a signal output from the second light detection means, and the sum signal is predetermined. It is preferable that a third comparison circuit for comparing with the third value is further provided, and a defect is detected based on a comparison result of the third comparison circuit. As a result, a spot-like defect can be detected with high accuracy.
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。 A defect detection method according to the present invention is an inspection method for inspecting a defect of a sample by irradiating the sample with a light beam and detecting the reflected light, the step of irradiating the sample with the light beam, and the light Moving the position of the beam relative to the sample, branching the light beam reflected by the sample into a first light beam and a second light beam, and the light intensity of the first light beam Detecting a light intensity of the second light beam; and a difference signal between a signal based on the light intensity of the first light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam. A step of obtaining, and inspecting the convex defect and the concave defect based on the difference signal. By having this configuration, defect inspection can be performed with high accuracy.
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。 Preferably, the method further comprises comparing the difference signal with a predetermined first value and comparing the difference signal with a predetermined second value, wherein the difference signal is the first value. A convex defect and a concave defect are discriminated based on the order of timing exceeding the value and timing exceeding the second value.
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。 Further, in the step of branching the reflected light beam into the first light beam and the second light beam, it is desirable to branch the light beam reflected from a portion having no defect of the sample into approximately half. Thereby, an inspection can be performed with high accuracy.
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。 In the above inspection method, a step of obtaining a sum signal of a signal based on the light intensity of the first light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam; And a step of comparing with a value, and a spot-like defect can be detected based on the comparison result. Thereby, a spot-like defect can be detected with high accuracy.
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。 An optical scanning device according to the present invention includes a light source, a means for scanning a light beam from the light source on an object, and a first light beam and a second light beam from the light beam reflected by the object. Means for branching, the means for branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the object, and the branched first light beam. Means for detecting, means for detecting the branched second light beam, means for comparing the intensity of the detected first light beam with the intensity of the second light beam, and means for comparing And means for detecting the state of the object based on the comparison result of By having this configuration, highly accurate measurement can be performed.
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。 The branching unit may include a wedge optical element provided on an optical path of light reflected by a flat portion of the object, and an end of the branching unit is in the center of the optical path. Thereby, arrangement | positioning of an optical system can be simplified.
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。 The comparing means generates a difference signal based on a difference between the intensity of the light detected by the means for detecting the first light beam and the intensity of the light detected by the means for detecting the second light beam. The means for outputting and detecting the state of the object can determine the state of the object based on a change in the difference signal accompanying the light beam scanning.
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。 It is preferable that the branching unit branches the reflected light into the first light beam and the second light.
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。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of irradiating an original plate with a light beam, a step of relatively moving positions of the light beam and the original plate, and a light beam reflected by the original plate in a first manner. Branching into a light beam and a second light beam; detecting a light intensity of the first light beam; detecting a light intensity of the second light beam; and the first light beam. Obtaining a difference signal between a signal based on the light intensity of the light and a signal based on the light intensity of the second light beam, inspecting a convex defect and a concave defect based on the difference signal, and the inspection The method includes a step of setting the original plate on an exposure apparatus, a step of exposing the wafer with the exposure pattern of the original plate, and a step of developing the exposed wafer. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
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。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of scanning the light from the light source on the original plate, and the step of branching the first light beam and the second light beam from the light reflected by the original plate. And branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the original plate, and detecting the branched first light beam; In the comparison result of the step of detecting the branched second light beam, the step of comparing the detected intensity of the first light beam and the intensity of the second light beam, and the comparing step. A step of inspecting a state of the original plate, a step of setting the inspected original plate in an exposure apparatus, a step of exposing a wafer with an exposure pattern of the original plate, and an exposed wafer. Comprising the steps of, and has a. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
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。 According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: irradiating a wafer with a light beam; relatively moving a position of the light beam with respect to the wafer; and a light beam reflected by the wafer. Branching into a first light beam and a second light beam, detecting a light intensity of the first light beam, detecting a light intensity of the second light beam, and the first Obtaining a difference signal between a signal based on the light intensity of the light beam and a signal based on the light intensity of the second light beam, inspecting a convex defect and a concave defect based on the difference signal, and the inspection Forming a resist layer on the exposed wafer, exposing the wafer on which the resist layer is formed according to a mask pattern, developing the exposed wafer, Those having. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
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。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, the step of scanning the light from the light source on the wafer, and the step of branching the first light beam and the second light beam from the light reflected by the wafer. And branching so that the relative intensities of the first light beam and the second light beam change based on the state of the wafer, and detecting the branched first light beam; In the comparison result of the step of detecting the branched second light beam, the step of comparing the detected intensity of the first light beam and the intensity of the second light beam, and the comparing step. A step of inspecting the state of the wafer, a step of forming a resist layer on the inspected wafer, and a step of exposing the wafer on which the resist layer has been formed according to a mask pattern. And up, and has the steps of: developing the exposed wafer. By having this structure, it can contribute to the improvement of the yield of a semiconductor device.
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。 According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device that can perform accurate and highly accurate measurement with little loss of signal intensity.
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。
Embodiment 1 of the Invention
A defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of the defect inspection apparatus. 2 to 4 are diagrams showing detection of reflected light. 5 and 6 are diagrams showing detection signals when a defect is detected. FIG. 7 is a circuit diagram showing signal processing of the detection signal. 1 is a laser, 6a is a half mirror, 10 is a sample, 11 is a sample stage, 16 is a relay lens, 17 is a prism wedge, 19a is a photodetector, and 19b is a photodetector.
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。
The substantially parallel light beam emitted from the laser 1 enters the
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。
Detection of reflected light using this
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。
When a normal part having no defect is inspected in the
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。
Next, a state when inspecting a convex defect will be described with reference to FIGS. 3 and 4 show the state of the sample surface and the corresponding optical path of the laser beam. 31 is a convex defect. The sample stage on which the sample is placed moves and the
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。
When the uphill slope is irradiated with laser light, its reflection angle changes. Accordingly, the
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。
Next, a method for examining detailed information on defects using signals detected by the photodetector will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the signal intensity corresponding to the surface state of the sample. As shown in FIG. 5A, it is assumed that a portion having a convex defect is scanned on the surface of the sample. The horizontal axis indicates the position or time of the sample. The vertical direction indicates the height of the defect. FIG. 5B to FIG. 5D show signal intensities corresponding to FIG. FIG. 5B shows the signal intensity of the
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。
A and B show the same signal intensity when a laser beam is irradiated to a portion having no irregular defect. In addition, each signal strength in a location without a defect is set to 0. When light is applied to the position corresponding to the slope of the uphill, the laser light is detached from the
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。 AB is a signal waveform in which the peak of A is enhanced as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5E, the signal intensity of A + B does not change with time (sample position) and remains 0.
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。 The inspection apparatus of the present embodiment compares the signals from the two detectors and detects the state of the sample by utilizing the difference in relative intensity. Specifically, it is determined whether the defect is convex or concave by using the signal AB. A slice level H and a slice level L shown in FIG. When the order of exceeding the slice level is H → L, it is determined as a convex defect. In A-B, since the A signal is enhanced, the loss of signal strength is small, and an accurate and highly accurate inspection can be performed. Since no shielding plate is provided on the optical path, detection can be performed without reducing the light intensity. Therefore, loss of signal intensity is reduced, and defects can be detected with a high S / N ratio. Thus, since the defect inspection apparatus according to the present invention can perform inspection with high signal quality, it can perform more accurate and accurate inspection. Alternatively, it is effective in that common mode noise such as noise of the laser light source 1 can be effectively removed. In other words, even when the intensity of light incident on the defect fluctuates due to noise or the like and becomes a vertically asymmetric signal, it is possible to accurately perform classification at the slice level.
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 In addition, when detecting a concave defect, the signal of A and B will interchange and it will show the behavior which AB reversed. Therefore, when the order of exceeding the slice level is L → H, a concave defect is indicated. Therefore, it is possible to determine whether the defect is a convex defect or a concave defect based on the order exceeding the slice level. This makes it possible to accurately determine whether the sample has a convex defect or a concave defect.
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。 Next, defect detection when there is a spot-like defect on the sample surface will be described with reference to FIG. Here, a spot-like defect can be detected as a defect whose reflectance is changed only partially. FIG. 6 is a diagram showing the signal intensity when the sample has a spot-like defect and the laser beam is irradiated to a portion where the reflectance of the surface is weakened only partially. 6B to 6E show the same signals as in FIG. 6B shows the signal A, FIG. 6C shows the signal B, FIG. 6D shows the signal AB, and FIG. 6E shows the signal A + B.
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。 In this case, since the reflectance of the sample surface is weakened only partially, the spot position of the laser light is not changed, and only the light intensity is weakened. Accordingly, as shown in FIGS. 6B and 6C, the signal strengths of both A and B become weak. Therefore, AB is substantially constant at 0 as shown in FIG. 6 (d). Therefore, the slice levels H and L shown in FIG. 5 are not exceeded. On the other hand, when the reflectance of the sample surface is weakened only partially, the A + B signal is an enhancement of the A (B) signal. Therefore, if A + B exceeds the slice level L, it can be determined that the reflectance of the sample surface is weakened only partially. Further, by setting a slice level H (not shown) and exceeding this A + B, it is possible to determine that the reflectance of the sample surface is only partially increased. Thereby, a spot-like defect can be detected. In A + B, the signal of A (or B) is enhanced, and since no shielding plate is provided on the optical path, there is little loss of signal intensity, and an accurate and highly accurate inspection can be performed.
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。 With the above signal processing, loss of signal intensity is reduced, and convex defects, concave defects, and spot-like defects can be detected with a high S / N ratio. Then, the defect detection signal and the position of the sample stage are made to correspond to inspect which position of the sample has which type of defect. Thus, since the defect inspection apparatus according to the present invention can perform inspection with high signal quality, it can perform more accurate and accurate inspection. Note that different numbers can be added / subtracted / divided from / to the signals A and B if necessary.
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。
Next, a signal processing circuit for detecting defects will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram for performing signal processing. 50 is a resistor, 51 is a subtracting circuit, 52 is an adding circuit, and 53 to 56 are comparators.
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。
The
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。
These pulse signals are input to the defect detection
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。
The
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。
The pulse signal output from the
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。
The branching of the reflected light can be performed using, for example, a knife edge prism. However, by performing defect detection with the above-described optical system using the
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。
Embodiment 2 of the Invention
The defect inspection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of the optical system of the defect inspection apparatus according to this embodiment. In this embodiment, the sample stage is not scanned, but the light beam is scanned using a vibrating mirror. Since the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same configuration, the description thereof is omitted. 4a is a vibrating mirror, 6 is a polarization beam splitter, 5a and 5b are relay lenses, and 8 is a quarter-wave plate.
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。
The light beam emitted from the laser 1 is transmitted through the
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。
The light reflected by the
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。
Embodiment 3 of the Invention
The defect inspection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 are configuration diagrams showing the configuration of the defect inspection apparatus. 1 and 8 indicate the same configuration and the description thereof is omitted. FIG. 9 includes the optical system corresponding to the first embodiment, that is, FIG. FIG. 10 includes an optical system corresponding to the second embodiment, that is, FIG.
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。
This embodiment is different from the first and second embodiments in that the
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
In this embodiment, the
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。
If the light reflected by the sample is on an optical path separated from the light incident on the sample, the
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。
In the defect inspection apparatus according to the present invention, since the
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。
Embodiment 4 of the Invention
A defect inspection apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a configuration diagram showing the overall configuration of the defect inspection apparatus. 1 is a laser, 2 is a diffraction grating, 3 is a Fourier transform lens, 4 is a reflection mirror, 5 is a relay lens, 6 is a polarization beam splitter, 7 is a dichroic mirror, 8 is a quarter-wave plate, 9 is an objective lens, 10 Is a sample, 11 is a sample stage, 12 is an autofocus optical system, 13 is a relay lens, 14 is a reflection mirror, 15 is a reflection mirror, 16 is a relay lens, 17 is a wedge, 18 is a relay lens, and 19 is a photodetector. is there. In the present embodiment, inspection is performed by irradiating a sample with a single light beam by the diffraction grating 2 as a plurality of light beams.
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。
Laser light is irradiated on the sample surface by these optical systems, and the scattered light can be detected. 20 is a personal computer (hereinafter referred to as PC), 21 is a defect data memory, 22 is a stage controller, and 23 is a stage drive unit. These perform control for scanning the sample on the
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。
First, the optical system of the defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Light emitted from the laser 1 enters the diffraction grating 2 and is converted into a multi-beam. Here, since a two-dimensional diffraction grating is used for the diffraction grating 2, a beam array of a matrix-like two-dimensional light beam is obtained. Hereinafter, this beam array is referred to as a multi-beam. The multi-beam is incident on the Fourier transform lens 3 and becomes a substantially parallel light beam. The multi-beam is reflected by the reflecting mirror 4 in the direction of the sample. Further, the multi-beam passes through the relay lens 5 and enters the
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。
Next, an optical path where the light reflected by the sample reaches the detector will be described. The light reflected by the
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。
The light transmitted through the dichroic mirror 7 is incident on the
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。
The light transmitted through the
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。
In the present embodiment, a
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。
Then, the
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。
Further, the θ stage
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。
Next, the multi-beams incident on the
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。
Further, the defect inspection is performed using the two-dimensional diffraction grating in the optical system shown in FIG. 11, but a one-dimensional diffraction grating may be used. That is, one light beam emitted from the laser light source is converted into a one-dimensional line-shaped multi-beam by a one-dimensional diffraction grating. Then, this multi-beam is converted into a substantially parallel light beam by the Fourier transform lens 3. A light receiving element for receiving each light beam branched by the
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。
Other embodiments.
In the above-described embodiment, light is branched in two directions using a wedge, but other light branching means may be used. For example, the same effect can be obtained by providing a knife edge prism that reflects incident light into two branched lights at a half position on the optical path. If the wedge is used, the detector can be placed close to the optical beam because the angle deviation of the light beam is small. Thereby, wiring for signal processing and the like can be simplified, and space saving can be achieved. Furthermore, the interval between the two photodetectors can be easily adjusted by changing the wedge angle and the optical path length to the photodetector. Therefore, the photodetector can be placed in an arrangement suitable for inspection, and is particularly suitable when using a multi-beam. Note that the number of lights branched by the wedge is not limited to two, and may be four. Further, the angle of the entrance surface and the exit surface of the wedge may be inclined with respect to the respective sides to emit the exit light obliquely. Further, the
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。 As the laser light scanning method, for example, a scanning method other than raster scanning such as step scanning or spiral scanning may be used. Further, the same effect can be obtained even if the number of beams used for the multi-beam is not the number shown. In the drawings shown in the above-described embodiments, the light detector is disposed at a position where the light beam is imaged, but a light detector may be disposed at a position other than the image formation position. Furthermore, a confocal optical system can be constructed by arranging a pinhole at the imaging position and detecting light that has passed through the pinhole. By using this confocal optical system, inspection with higher accuracy can be performed. Further, the light may be received by the photodetector via the optical fiber. The PC, stage controller, stage drive system, autofocus optical system, detection system, etc. used in the fourth embodiment can also be used in the first to third embodiments.
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the same effect can be obtained by using other various optical components and optical elements without being limited to the illustrated optical system. Further, the present invention can be used not only for defect inspection of mask blanks, masks, semiconductor devices, and semiconductor wafers but also for other samples. In particular, the manufacturing yield of semiconductor devices can be improved by using the inspection apparatus of the present invention for inspection processing of masks or mask blanks or inspection processing of semiconductor wafers. In manufacturing a typical semiconductor device, a mask original plate is set in an exposure apparatus, and a resist-formed wafer is exposed using light, an ion beam, an electron beam, or the like. The semiconductor wafer subjected to the exposure process is subjected to a development process, and a resist pattern is formed on the wafer. According to this pattern, a widely known thin film deposition process, etching process, oxidation process, ion implantation process, and the like are performed to form a semiconductor device. With the mask inspected using the inspection apparatus or inspection method of the present invention, or the mask using mask blanks, the exposure process in the manufacture of the semiconductor device can be carried out. Also, a semiconductor device manufacturing process can be performed on a wafer inspected using the inspection apparatus or inspection method of the present invention to manufacture a semiconductor device. The optical system of the present invention can be applied not only to a defect inspection apparatus that is one of sample states, but also to an optical scanning device that detects a general sample state, such as a microscope.
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
1 laser, 2 diffraction grating, 3 Fourier transform lens,
4 reflective mirror, 4a vibrating mirror, 5, 5a, 5b relay lens,
6 polarizing beam splitter, 7
12 autofocus optical system, 13 relay lens, 14 reflecting mirror,
15 reflection mirror, 16 relay lens, 17 wedge,
18
20 PC, 21 defect data memory, 22 stage controller,
23 stage drive unit, 23 a r stage
23c θ stage position detection system, 23d θ stage, 30
53, 54, 55, 56 Comparator,
57, 59, 60 Defect detection signal generation circuit
Claims (9)
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、
前記差信号が略一定のときに、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。 A light source that generates a light beam;
A sample stage on which the sample is placed;
A one-dimensional diffraction grating for converting light from the light source into a one-dimensional multi-beam;
Scanning means for relatively moving the sample placed on the sample stage and the multi-beam irradiated to the sample from the light source;
The multi-beams are arranged at positions where the multi-beams are arranged in one row, and the direction of incident light is changed to branch each of the multi-beams reflected by the sample into two multi-beams. Means,
A plurality of light receiving elements arranged in a line, and a first light detecting means for detecting each of the multi-beams branched by the light branching means;
A second light detection comprising a plurality of light receiving elements arranged in a line in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means, and detecting each of the other multi-beams branched by the light branching means Means,
A circuit for obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
A first comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined first value;
A second comparison circuit for comparing the difference signal with a predetermined second value;
A circuit for obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
A third comparison circuit for comparing the sum signal with a predetermined third value;
Based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference value exceeds the second value, it is determined whether it is a convex defect or a concave defect,
When the difference signal is substantially constant , a defect inspection apparatus that detects a spot-like defect in which the reflectance is changed only partially based on a comparison result of the third comparison circuit.
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、
前記差信号が略一定のときに、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。 An inspection method for inspecting a defect of a sample by irradiating the sample with a light beam and detecting the reflected light,
Generating a light beam;
Converting light from the light source into a one-dimensional multi-beam;
Relatively moving the position of the multi-beam and the sample;
By changing the traveling direction of the incident light by the light branching means arranged at the position where the multi-beams are arranged in one row, each of the one row of multi-beams reflected by the sample is branched, and two multi-beams A step to beam,
Detecting each of one multi-beam from the light branching means by a first light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a line;
Each of the other multi-beams from the light branching means is detected by a second light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a line in pairs with the light receiving elements of the first light detecting means. And steps to
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a predetermined first value;
Comparing the difference signal with a predetermined second value;
Determining whether the difference signal is a convex defect or a concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the sum signal with a predetermined third value;
A defect inspection method comprising: detecting a spot-like defect in which the reflectance changes only in part when the difference signal is substantially constant based on a comparison result between the sum signal and the third value. .
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、
前記差信号が略一定のときに、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。 A light source and means for converting a light beam from the light source into a one-dimensional multi-beam;
Means for scanning the multi-beam on an object;
The multi-beams are arranged at positions arranged in a row, and each row of multi-beams reflected by the object is branched by changing a traveling direction of incident light, so that the first multi-beams are branched. And a second multi-beam means for branching such that the relative intensities of the first multi-beam and the second multi-beam change based on the state of the object,
A plurality of light receiving elements arranged in a line, and a pair of a first light detecting means for detecting each of the first multi-beams and a light receiving element of the first light detecting means; A second light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged and detecting each of the second multi-beams;
Means for obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Means for comparing the difference signal with a predetermined first value;
Means for comparing the difference signal with a predetermined second value;
Means for determining whether the difference signal is a convex defect or a concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Means for obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
A third comparison circuit for comparing the sum signal with a predetermined third value;
An optical scanning device that detects a spot-like defect in which the reflectance changes only in part when the difference signal is substantially constant , based on a comparison result of the third comparison circuit.
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、
前記差信号が略一定のときに、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。 Converting the light from the light source into a one-dimensional multi-beam;
Scanning the multi-beam on an original plate;
By changing the traveling direction of the incident light by the light branching means arranged at the position where the multibeams are arranged in one row, each of the one row of multibeams reflected by the original plate is branched, Branching to change the relative intensities of the first and second multi-beams based on the state of the original plate, and
A plurality of light receiving elements arranged in a line; and detecting each of the branched first multi-beams; and being arranged in a line with the light receiving elements of the first light detecting means. Detecting each of the second multi-beams by a second light detecting means having a plurality of light receiving elements;
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a first value;
Comparing the difference signal with a second value;
Inspecting the convex defect and the concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the sum signal with a predetermined third value;
When the difference signal is substantially constant , based on a comparison result between the sum signal and the third value, a step of inspecting a spot-like defect in which the reflectance changes only partially, and the inspected original plate Setting the exposure apparatus to the exposure apparatus;
Exposing the wafer with an exposure pattern of the original plate;
Developing the exposed wafer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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、
前記差信号が略一定のときに、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。 Converting light from the light source into a one-dimensional multi-beam;
Scanning the multi-beam over a mask;
By changing the traveling direction of the incident light by the light branching means arranged at the position where the multibeams are arranged in one row, each of the one row of multibeams reflected by the mask is branched, Branching to change the relative intensities of the first and second multi-beams based on the state of the original plate, and
A step of detecting each of the first multi-beams by a first light detecting means having a plurality of light receiving elements arranged in a line, and a pair of light receiving elements of the first light detecting means. Detecting each of the second multi-beams by a second photodetecting means having a plurality of light receiving elements arranged in
Obtaining a difference signal for each of the multi-beams based on a difference between signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the difference signal with a first value;
Comparing the difference signal with a second value;
Inspecting the convex defect and the concave defect based on the order of the timing when the difference signal exceeds the first value and the timing when the difference signal exceeds the second value;
Obtaining a sum signal for each of the multi-beams based on signals output from the pair of light receiving elements;
Comparing the sum signal with a predetermined third value;
When the difference signal is substantially constant , based on a comparison result between the sum signal and the third value, a step of inspecting a spot-like defect in which the reflectance changes only partially, and an inspection wafer Forming a resist layer;
Exposing the wafer on which the resist layer is formed according to a mask pattern;
Developing the exposed wafer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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