(57)【要約】【課題】表面パターンを含む回折面上の欠陥を検出するための改良された高感度光学検査システムの提供【解決手段】本発明のシステムは、回折面上の所定の領域を照射して、欠陥または表面パタンに応答して散乱強度分布を生成する第１および第２の照射手段と、回折面のまわりの複数の位置において散乱強度分布の強度レベルを検出する手段と、検出された最小強度レベルを確定する手段と、検出された最小強度レベルが閾値強度レベル未満である場合に回折面の照射領域上に欠陥が存在しないことを示し、検出された最小強度レベルが閾値強度レベルを超える場合に回折面の照射領域上に欠陥が存在することを示す、検出された最小強度レベルに応答する手段と、回折面を移動させ回折面上に走査パターンを生成し表面全体を検査する手段とを備える。【選択図】図１
2006284595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面パターンを含む回折面上の欠陥を検出する光学検査システムであって、
該光学検査システムは、
該回折面の第１の領域を照射し、第１の散乱強度分布を生成する第１のビームと、該第１の領域とは異なる該回折面の第２の領域を照射し、第２の散乱強度分布を生成する第２のビームとを提供する少なくとも１つの光源と、
該回折面のまわりに位置する複数の検出器であって、該第１および第２の散乱強度分布を検出する複数の検出器と、
該検出器に接続された検出回路であって、欠陥が該回折面上に存在するか否かを判定する検出回路と、
該回折面を確実に保持する移動可能な実装テーブルであって、該第１および第２のビームに対して該回折面を移動することにより、該回折面上に走査パターンを生成する移動可能な実装テーブルと
を備え、
該第１のビームは、該回折面上に規定された該第１の領域であって、第１のグループの角度セクタを含む該第１の領域を選択的に照射するように制御され、
該第２のビームは、該回折面上に規定された該第２の領域であって、第２のグループの角度セクタを含む該第２の領域を選択的に照射するように制御される、光学検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（本発明の分野）
本発明は、改良された高感度光学検査システムおよびパターン特性を伴う回折面のフローを検出する方法に関し、さらに詳細には、上記面のパターンによる散乱光とキズによる散乱光との間で区別するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
粒子、ホール、バンプ、ピットまたは指紋等の、回折特性を有する面上（現代の半導体フォトリソグラフィで従来的に用いられるフォトリソグラフィのマスク上）のキズの検出は、または、本明細書広範にて「プレート」として属性的に呼ばれるパターン化された面上の任意の他の欠陥の検出は、高いレベルの品質管理を維持するには重要である。
【０００３】
即時的に適用するものとして（ａｓ  ｉｎｓｔａｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｉｔｏｎ）同一の譲受人に譲渡される米国特許第５，６２５，１９３号に開示されている上述の機能を達成するシステムは、全体的に参考されて本明細書に援用される。米国特許第５，６２５，１９３号に開示されるシステムは、プレートの全表面にわたって走査される紫外線レーザー光を提供するレーザーを含む。プレート表面の各点での照射に応答して検出器のアレイによって感知される角度強度分布は、プレート表面のキズの位置およびサイズを決定するために用いられる。
【０００４】
従来技術の限界および欠点を克服して、プレート表面上のパターンによる散乱光、プレート表面上のキズによる散乱光およびシステムノイズとを区別する高感度光学検査システムが必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
（本発明の要旨）
キズにからの散乱光と回折面で規定される面パターンからの散乱光とを区別するように改良された高感度光学検査システムを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、面パターンを含む回折面上のキズを検出する改良された高感度光学検査システムを説明する。システムは、第１のビームを提供する少なくとも１つの光源を含む。第１のビームは、回折面の第１の領域を照射し、第１の散乱強度分布を生成する。光源は、回折面の第２の領域を照射し、第２の散乱強度分布を生成する第２のビームをさらに提供する。複数の検出器は、第１およびだい２の散乱強度分布を検出するように回折面周辺に位置され得る。検出器は、検出回路に接続され得る。検出器は、第１及び第２の散乱強度分布に関する情報を検出回路に提供する。検出回路は、キズが回折面に存在するか否かを決定するために、第１及び第２の散乱強度分布に関する情報を処理する。
【０００７】
システムは、対象ホルダーを確実に保持するように調整された移動可能な実装テーブルを含む。対象ホルダーは、対象を運搬し、その対象の回折面が検査される。対象ホルダーおよび検査中には対象を有する実装テーブルは、回折面上の走査パターンを生成するように、第１および第２のビームに対して移動され得る。
【０００８】
光源は、光ビームを受け、再度方向付ける第１のミラーを含む。光ビームは、光エミッタ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｅｒ）によって提供され得る。光ビームは、回折面の第１の領域を照射する第１のビームを提供するように、第１のミラーによって再度方向付けられ得る。同様に、光源は、光エミッタによって提供された光ビームを受け、再度方向付ける第２のミラーをさらに含み、これにより、第２の光ビームを提供し得る。第２の光ビームは、回折面の第２の領域を照射する。第１および第２のミラーはそれぞれ、非光軸放物線状ミラー（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｐａｒａｂｏｌｉｃ  ｍｉｒｒｏｒ）を含み得る。光源はまた、光エミッタによって提供される光ビームを受けるように配向される回転可能ミラー（ｐｉｖｏｔａｂｌｅ  ｍｉｒｒｏｒ）を含み得る。
【０００９】
回転可能ミラーは、光ビームを第１のミラーに再度方向付ける第１の位置を提供し得、回転可能ミラーは、第２のミラーに光ビームを再度方向付ける第２の位置を提供し得る。
【００１０】
光エミッタは、紫外線レーザーを含み得る。紫外線レーザーは、回折面上に楕円状のビームスポットを投射し得る。さらに、紫外線レーザーは、上記面の法線方向からほぼ６０度の角度で回折面上に衝突するように垂直に制御され得る。ビーム幅は、サンプルのレボルーション間（ｂｅｔｗｅｅｎ  ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓａｍｐｌｅ）の領域の検査を確実にするように、ビームトレースピッチ（ｂｅａｍ  ｔｒａｃｅ  ｐｉｔｃｈ）と少なくとも同じ大きさであり得る。ビームトレースピッチは、ほぼ３ミクロン以下である。
【００１１】
複数の検出器は、回折面の近くの第１の位置に位置され得る第１の検出器を含み得、これにより上記第１の位置での散乱強度分布の強度レベルを検出し得る。第２の検出器は、回折面の近くの第２の位置に位置され得、これにより上記第２の位置での散乱強度分布の強度レベルを検出し得る。第３の検出器は、回折面の近くの第３の位置に位置され得、これにより上記第３の位置での散乱強度分布の強度レベルを検出し得る。さらに、第１、第２および第３の検出器は、面パターンからの第１および第２の散乱強度分布が閾値強度レベル未満であると期待される回折面周辺に位置され得る。
【００１２】
第１のビームは、角度セクタ（ほぼ３４２．５度〜２２．５°、６７．５°〜１１２．５°、１５７．５°〜２０２．５°および２４７．５°〜２９２．５°の範囲である）の第１のグループを含む回折面上で規定される第１の領域を照射するように制御され得る。第２のビームは、角度セクタ（ほぼ２２．５度〜６７．５°、１１２．５°〜１５７．５°、２０２．５°〜２４７．５°および２９２．５°〜３４２．５°の範囲である）の第２のグループを含む回折面上で規定される第１の領域を照射するように制御され得る。
【００１３】
検出回路は、検出器に接続されるアナログ信号処理回路を含む。アナログ信号処理回路は、デジタル信号処理回路にさらに接続される。デジタル信号処理回路は、コンピュータ制御およびデータ格納装置にさらに接続される。アナログ信号処理回路は、第１および第２の散乱強度分布に関する情報を検出器から受け、デジタル信号処理回路にその情報を提供する。デジタル信号処理回路は、検出器によって検出される第１および第２の散乱強度分布に関して、最小の検出強度レベルを決定する。デジタル信号処理回路は、キズが回折面上にあるか否かを決定し、次いで、キズのサイズを決定するように、最小の検出強度レベルを処理し得る。
【００１４】
実装テーブル上に規定されるエンコーダは、回折面上の照射された領域の位置に関する情報を提供する。この情報が検出回路に提供され得、これにより検出回路が回折面上の検出されたキズの相対位置をさらに決定できる。回折面上で検出されたキズに関する位置およびその他の情報は、コンピュータ制御およびデータ格納装置において、さらに、処理され得るか、および／または、格納され得る。
【００１５】
光学検査システムは、キズおよびその位置を表示するディスプレイを含み得る。
【００１６】
実装テーブルは、回転可能に実装されたプレートホルダーおよびスライド可能な並進移動ステージを含み得る。実装テーブルは、検査中には回折面を含みむ対象を運搬する対象ホルダーを回転させ、並進移動させ得、これにより回折面上で規定された走査パターンを確立し得る。走査パターンは、回折面上での第１および第２のビームの複数のレボルーションを有する螺旋トレースを含み得る。プレートホルダーは、プレートホルダーの回転を制御する回転制御回路に接続され得る。並進移動ステージは、並進移動ステージの線形運動を制御する並進移動制御回路に接続され得る。
【００１７】
回折面上のキズを検出するために面パターンを含む回折面を検査する光学検査システムを用いる方法は、回折面の第１の領域を第１のビームで照射し、これにより第１の散乱強度分布を生成する工程と、回折面の第２の領域を第２のビームで照射し、これにより第２の散乱強度分布を生成する工程と、第１および第２のビームによって生成される第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出する工程であって、強度レベルは、回折面周辺の複数の位置において検出される、工程と、検出された最小強度レベルを確立する工程と、キズが存在するか否かを決定するために、検出された最小強度レベルを処理する工程と、回折面上の走査パターンを生成するために回折面を移動させる工程であって、走査パターンが回折面全体を覆う、工程と、を包含する。
【００１８】
検出された最小強度レベルを処理する工程は、検出された最小強度レベルが所定の閾値レベル未満である場合に、回折面の照射された領域上のキズが存在しないことを示す工程と、検出された最小強度レベルが所定の閾値レベルを超える場合に、回折面の照射された領域上のキズが存在することを示す工程と、を包含する。
【００１９】
第１のビームで回折面の第１の領域を照射する工程は、回折面上で規定された所定の角度セクタの第１のグループを照射する工程を包含する。第２のビームで回折面の第２の領域を照射する工程は、回折面上で規定された所定の角度セクタの第２のグループを照射する工程を包含する。
【００２０】
第１のビームで回折面上で規定された所定の角度セクタの第１のグループを照射する工程は、楕円状のビームスポットを回折面上に投射する工程を包含する。さらに、第１のビームで回折面上で規定された所定の角度セクタの第１のグループを照射する工程は、回折面の法線方向からほぼ６０°の角度で回折面に紫外線ビームを方向付ける工程を包含し得る。
【００２１】
同様に、第２のビームで回折面上で規定された所定の角度セクタの第２のグループを照射する工程は、楕円状のビームスポットを回折面上に投射する工程を包含する。さらに、第２のビームで回折面上で規定された所定の角度セクタの第２のグループを照射する工程は、回折面の法線方向からほぼ６０°の角度で回折面に紫外線ビームを方向付ける工程を包含し得る。
【００２２】
第１および第２のビームによって生成された第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出することは、第１の位置に近似する回折面における第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出すること、第２の位置に近似する回折面における第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出すること、および第３の位置に近似する回折面における第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出することを含む。
【００２３】
第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出することは、第１および第２の散乱強度分布の強度レベルがしきい値強度レベル未満になることを予想する回折面の周りの位置における第１および第２の散乱強度分布の強度レベルを検出することをさらに含む。
【００２４】
回折面上のスキャンパターンを生成するために回折面を移動することは、回折面を含む対象ホルダーおよび対象物を回転および平行移動し、回折面上の第１および第２のビームの複数の回転数で螺旋状トレースを確立する。回折面を有する対象ホルダーおよび対象物を回転および平行移動することは、近似の回転数で上記螺旋状トレースの各回転数を重ね合わせ、回折面の全検査を保証する。
【００２５】
回折面を有する対象ホルダーおよび対象物を回転および平行移動することは、およそ３μｍ未満離れて回転の間隔を空けることをさらに含み得る。
【００２６】
回折面を有する対象ホルダーおよび対象物を移動し、スキャンパターンを生成することは、回折面上の照射された領域の位置を判定することを含む。回折面上の照射された領域の判定位置に基づいて、回折面上の欠陥位置が判定され得る。その後、欠陥判定の位置および大きさは、格納され、および/またはディスプレイ上に表示され得る。
【００２７】
光学検査システムを用いる方法は、欠陥の大きさを判定することをさらに含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（発明の詳細な説明）
本発明の前述の目的および他の目的、本発明の様々な特徴および本発明自体は、添付の図面と共に読まれると、次の説明からより完全に理解され得る。
【００２９】
本発明は、回折面上の欠陥を検出する、向上した高感度光学検査システムおよび方法を提供する。本システムおよび方法は、表面上のパターンによって散乱した光と欠陥により散乱した光とを区別する。
【００３０】
米国特許第５，６２５，１９３号に記載されるシステムにおいて、プレートの放射状の配向は、プレートの表面に規定される欠陥またはパターンから散乱または回折した光に対する検出器による感度が減衰する。半導体デバイスの素子の大きさの減少と共に、例えば、検査に基づいて、プレート上のより小さい欠陥を検出することは、より重要性が増している。プレートの第１の端面の配向が、検査に基づいて表面を調査するために使用されるレーザー光ビームに対して非直角（例えば、４５°）であるとき、回折光ビームは、本システムに含まれる第１の検出器によって最大強度で十分に検出され得る。プレートがゆっくり回転されて、検査に基づいて表面一面にレーザービームをスキャンすると、第１の検出器によって検出された回折光ビームは減衰し、第２の検出器によって検出された回折光ビームは増大する。
【００３１】
プレートが、プレートの第２の端面に対して対角位置に回転し続けると、回折光ビームの最大強度は、第２の検出器によって十分に検出される。従って、各プレートの９０°回転の後、回折光ビームの最大強度は、第１の検出器または第２の検出器のどちらかによって十分に検出される。しかし、プレートの端面が入射レーザービームに対して直角であるとき、第１および第２の検出器は共に、検査に基づいて表面からの減衰した強度の回折光ビームを検出し得る。
【００３２】
第１および第２の検出器の両方によって検出される回折光の減衰した強度は、パターンの散乱に対するシステムの感度の全体的な減衰に寄与する。結果として、テストに基づく表面上の実際の欠陥は、テストに基づいて、表面上のパターンからの回折光またはシステムによるノイズからの回折光かを実際に区別され得る。従って、第１および第２の検出器の両方によって検出された減衰した強度の回折光ビームは、検査に基づいて、表面に存在する微小の欠陥に対してシステムのより高い感度をもたらす。
【００３３】
本発明の一実施形態において、図１を参照すると、向上した高感度の光学検査システム１０は、例えば、プレート１２の表面のように、欠陥および回折面上に規定された規則的なパターンとを検出し、区別するように示している。プレート１２は、複数のクロムパターンの表面の１つの上に有するガラスまたは石英の形状を成すフォトリソグラフィのマスクであり得る。一実施形態において、プレート１２は、幅約４〜９インチ、厚さ約０．０９〜０．３５インチの長さ約４〜９インチの範囲の寸法を有し得る。
【００３４】
プレート１２は、対象ホルダー１２ａに位置し得る。対象ホルダー１２ａおよびプレート１２は、回転プレートホルダー１４上に取り付けられ、例えば、対象ホルダー１２ａの各コーナーにおける基準ピッチ面およびタブのように、外すことができる取り付け機構１６によってプレート１２上に固定され得る。プレートホルダー１４は、スピンドル（この図では見えない）によって矢印１５の方向に回転され、矢印２１ａによって示される方向に平行移動する平行移動ステージ１８に取り付けられる。検査点２１は、紫外光ビーム２４を生成する定常紫外レーザー２６によって共に提供される第１のレーザービーム３４ａまたは第２のレーザービーム３４ｂのどちらかによって照射される。定常紫外レーザー２６は、一実施形態において、３５１ｎｍおよび３６４ｎｍである少なくとも２つの波長でビーム２４を提供し得る。レーザービーム２４は、ビーム２４を拡大ビーム３０に拡大するエキスパンダ２８を通過させる。拡大したビーム３０は、第１の軸外の放物面ミラー３１ａの反射する面上に、拡大したビーム３０を方向転換するミラー４８に影響を与え得る。放物面ミラー３１ａは、プレート１２の表面上に第１のビーム３４ａを提供し、第１のビーム３４ａの焦点を小さい点に合わせる。第１の軸外の放物面ミラー３１ａは、矢印３３ａの方向に平行移動する集光アクチュエータ３２ａに取り付けられる。第１の軸外の放物面ミラー３１ａは、軸規定されたプレート１２の表面の法線からおよそ６０°の角度で検査点２２における第１のビーム３４ａを集光するために位置される。ミラー４８は、拡大したビーム３０を可能にするピボットを制御して、第２のビーム３４ｂを提供し、第２のビーム３４ｂの焦点をプレート１２の表面上の小さい点に合わせる第２の軸外の放物面ミラー３１ｂの反射表面上に当たり得る。第２の軸外の放物面ミラー３１ｂは、矢印３３ｂの方向に平行移動する第２の集光アクチュエータ３２ｂに取り付けられる。第２の軸外放物面ミラー３１ｂは、軸規定されたプレート１２の表面の法線からおよそ６０°の角度で検査点２２における第２のビーム３４ｂを集光するように位置される。
【００３５】
システム１０の操作中、プレートホルダー１４は回転され、平行移動ステージ１８はプレート１２を平行移動する。従って、検査に基づく点２２におけるビーム３４ａまたは３４ｂのどちらかは、プレート１２の表面上の複数の回転を有する螺旋状の経路を効果的にトレースする。実施形態において、プレートホルダー１４は、垂直位置のプレートを固定するように垂直に方向を合わされ、空気中の粒子によるプレート１２の汚染量を最小化し得る。第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂは、ビーム３４ａおよび３４ｂが共にプレート１２の表面上にある回折面をスキャンするように制御され得る。２つのレーザービームのみを使用してこの構成でプレートをスキャンするが、複数のレーザービームがプレートをスキャンするために使用され得るように、このことは本発明の必要な限定ではない。
【００３６】
ある実施形態において、第１のビーム３４ａは、移動ステージ１８の方向２１ａに対するプレート１２の回転角度が第１のグループの所定の角度セクタ（ａｎｇｕｌａｒ  ｓｅｃｔｏｒ）内である場合、プレート１２の表面上にある回折面をスキャンするように制御される。第２のビーム３４ｂは、移動ステージ１８に対するプレートの回転位置が第２のグループの所定の角度セクタ内である場合、プレート１２の表面上にある回折面をスキャンするように制御される。第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂは、それぞれ、プレート１２の周囲に円周方向に配置されて、散乱強度分布（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を生成するために、第１のビーム３４ａまたは第２のビーム３４ｂのいずれかがプレート１２上にあるパターンに入射し得る。さらに、第１のビーム３４ａまたは第２のビーム３４ｂは、プレート１２上に規定される第１および第２のグループの角度セクタの回転位置に基づいて、プレート１２に選択的に加えられ得る。例えば、第１のビーム３４ａは、第１のグループの所定の角度セクタが第１のビームの近傍までくると、プレート１２上に規定される第１のグループの所定の角度セクタに加えられ得る。同様に、第２のビーム３４ａは、第２のグループの所定の角度セクタが第２のビームの近傍までくると、プレート１２上に規定される第２のグループの所定の角度セクタに加えられ得る。従って、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの円周方向の位置、ならびに、プレート１２上に規定される第１および第２のグループの所定の角度セクタの角度の位置に基づいて、ビーム３４ａまたはビーム３４ｂのいずれかがプレート１２に選択的に加えられ得る。さらに、どのビームが低検出光パターン散乱（ｌｏｗｅｒ  ｄｅｔｅｃｔｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を生成するかに基づいて、ビーム３４ａまたはビーム３４ｂのいずれかがプレート１２に選択的に加えられ得る。従って、いずれのビームも低検出光パターン散乱を生成する場合に、ビーム３４ａまたはビーム３４ｂのいずれかをプレート１２に選択的に加えることによって、光パターン散乱に対する感度が全体的に減少されたスキャンパターンがプレート１２上にまとめて生成され得る。
【００３７】
ある実施形態において、第１のビーム３４ａは、プレート１２に対して約０°（または、約３時の方向）に円周方向に配置され、第２のビーム３４ａは、プレート１２に対して約２２５°（または、約７時と８時との間の方向）に円周方向に配置される。
【００３８】
ある実施形態において、第１のグループの所定の角度セクタは、約３４２．５°〜２２．５°、６７．５°〜１１２．５°、１５７．５°〜２０２．５°、および２４７．５°〜２９２．５°の範囲に及んでいると規定される。第２のグループの所定の角度セクタは、約２２．５°〜６７．５°、１１２．５°〜１５７．５°、２０２．５°〜２４７．５°、および２９２．５°〜３４２．５°の範囲に及んでいると規定される。
【００３９】
欠陥または正規の表面のパターンによってプレート１２の表面上の検査点２２から散乱する多数の光線３５、３６、および３７は、検出器３８、４０、および４２によって受け取られる。正規の表面のパターンに入射する光が散乱されて、表面上のパターンの周囲にかなり規則正しく分布された多数の非常に低い強度レベルによって分離される多数の実質的な強度レベルを生成する。しかし、表面の欠陥に入射する光は、欠陥の周囲に、かなり均一で強度の高い光の散乱を生成する。従って、システム１０は、以下により詳細に示すように、パターンからの低レベルの散乱光が予想される領域に検出器３８、４０、および４２を置いて、検出器３８、４０、および４２からの最小検出強度レベルを判断することによって、欠陥と表面のパターンとを容易に区別することができる。検出器３８、４０、および／または４２のうちの少なくとも１つによって、所定の閾値より低い、非常に低いレベルが検出される場合、欠陥は存在しない。検出器３８、４０、および／または４２によって閾値より上のレベルが検出される場合、表面欠陥は存在する。この構成において検出器を３つしか用いていないが、これは本発明の必然的な制限ではなく、少なくともいくつかの検出器がパターン散乱分布の予期される低散乱方向に近接して配置される限り、３つ以上の任意の数の検出器が用いられ得る。
【００４０】
特定の一実施形態において、プレート１２の表面上の検査点２２が第１のグループの所定の角度セクタによって規定される角度の範囲に沿って回転するように制御される場合、第１のビーム３４ａは、検査点２２をスキャンするように制御される。同時に、検出器３８および４０は、プレート１２の回折面上に規定されるパターンまたは欠陥のいずれかからの光の散乱を受け取る。検出点２２を任意の第１の所定の角度セクタ内に配置させて、第１のビーム３４ａを利用してプレート１２の回折面の一部分を検出することによって、パターンによって生成され、かつ、検出器３８および４０によって受け取られる回折光の強度が減少する。検査点２２を任意の第１の所定の角度セクタ内で移動させて、第１のビーム３４ａと検出点２２との間で規定される半径方向の角度（ｒａｄｉａｌ  ａｎｇｌｅ）を出来る限り直交するように維持するため、検出器３８および４０によって受け取られる回折光の強度は減少する。この様に、回折面上のパターンから回折される光散乱強度が、欠陥からより正確に区別され得るため、システム１０の強度は増加する。
【００４１】
同様に、第２のビーム３４ｂを利用して、第２の所定の角度セクタによって規定されるプレート１２の回折面の他の部分を検査することによって、検出器４０および４２によって受け取られる回折光の強度は減少する。検査点２２を任意の第２の所定の角度セクタ内で移動させて、第２のビーム３４ｂと検出点２２との間で規定される半径方向の角度を出来る限り直行するように維持するため、検出器４０および４２によって受け取られる回折光の強度は減少される。
【００４２】
第１のビーム３４ａが回折面の一部分をスキャンすることによって収集されるデータ、および、第２のビーム３４ｂが回折面の他の部分をスキャンすることによって収集されるデータを足して、プレートの回折面全体に関する感度テストの結果が改善され得る。
【００４３】
システム１０は、さらに、自動焦点式センサヘッド４６を含む。この自動焦点式センサヘッドは、プレート１２の位置を感知して、それに従って、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂのそれぞれの焦点が検査点２２で適切に合うように第１および第２のオフ軸放射焦点（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｐａｒａｂｏｌｉｃ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ）アクチュエータ３２ａおよび３２ｂを配置するために用いられる。
【００４４】
第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂのそれぞれは、同じ特徴および特性を有するように一致される。図２は、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの特徴および特性を示す。図２において、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂは、断面５４ａおよび５４ｂによってそれぞれ示されるように、約２×５ミクロンの楕円形の断面を有する。第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂがプレート１２の表面上で集まると、検査点２２において楕円形のビームスポット５６が形成される。プレート１２の表面上に射影されたビームスポット５６の大きさは、約２×１０ミクロンである。従来の検査システムは、１５〜５０ミクロンの大きさのスポットを生成するビームを利用する。大きなビームスポットによって、解像度および感度が減少する。従って、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの両方に、より小さなビームスポット（例えば、スポット５６）を生成する紫外線レーザを用いることによって、システム１０の感度および解像度は著しく増加する。さらに、より短い波長を有する紫外線レーザを用いることによって、感度はさらに増加する。
【００４５】
第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂによってプレート１２の表面全体を検査するために、プレート１２は、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの螺旋パス５８（図３に示す）がプレート１２の表面上で追跡されるように、矢印１５（図１）の方向に回転され、矢印２１ａ（図１）の方向に移動される。螺旋パス５８の近傍の回転の適切なオーバーラップを保証するために、螺旋の追跡ピッチ（各ビームの回転の中心からその近傍の回転の中心までの距離）は、約３ミクロンに設定される。これは、図４に示され、図４において、螺旋追跡５８の３つの連続する回転（Ｎ−１、Ｎ、Ｎ＋１）の強度の特徴は、回転６０、６２、および６４としてそれぞれ示される。回転６０、６２、および６４は、Ｙ軸上に追跡の強度のプロットを示し、Ｘ軸上に半径を示す。２×１０マイクロメータのビームによる３マイクロメータのピッチ（連続する回転の中心を３マイクロメータの間隔をおいて配置する）を選択することによって、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの強度レベル８０％において示されるように、適切なオーバーラップが得られる。第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂのガウスの特徴から分かるように、８０％の強度において、第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂの幅は、約３．３３ミクロンである。従って、３ミクロンのピッチを選択することによって、適切なオーバーラップが保証され、螺旋追跡５８の連続する回転間で検査されずに残される表面１２の部分はない。
【００４６】
図５〜７の散乱光強度分布は、正規の表面のパターンから散乱される光が、明確に規定され、かつ、ノイズレベル以下の領域によって分離される実質的な規模のピークを有する強度分布を生成する。対照的に、欠陥から散乱される光は、低間隔のない、実質的に均一で高い強度のレベルを生成する。
【００４７】
図５Ａは、検査点２２において正規の表面のパターンに入射する第１のレーザービーム３４ａおよび第２のレーザービーム３４ｂからの散乱光分布７０を示す。表面の光散乱の分布は、照明ビーム３４ａおよび３４ｂに関して、角度φの範囲にわたって均一でない。むしろ、表面の光散乱の分布は、多数の異なる強度レベルを有し、いくつかは、かなり高い強度であり、他は、より低い強度である。対照的に、図６Ａに示すように、プレート１２の表面上の検査点２２における欠陥に入射する第１のビーム３４ａおよび第２のビーム３４ｂは、角度φにわたって、より均一な散乱光分布を生成する。角度φにわたって欠陥および表面のパターンから散乱される光は、同様に、角度αの範囲にわたって、検査点２２の周囲に分配される。従って、散乱光分布７０および７２は、実際には、３次元の半球の散乱光分布である。分布７０は、多数のピークおよび低いレベルを有する分布であり、分布７２は、おおよそ、均一で半球の分布である。
【００４８】
角度αの範囲にわたって、検査点２２において、正規の表面のパターンおよび欠点の両方から散乱される光の分布の強度レベルは、図５Ｂおよび６Ｂにそれぞれ示される。図５Ｂにおいて、パターンからの散乱光分布７０の強度応答７４は、角度αにわたって、多数のピーク７６、７８、および８０、ならびに、多数の低いレベル８２、８４、８６、および８８を含むように示される。対照的に、角度αの範囲にわたって、検査点２２において、欠陥からの散乱光分布７２の強度応答９０は、より均一である。強度レベルは、光が検出される角度の範囲にわたってほぼ等しい。
【００４９】
パターン強度応答７４および傷強度応答９０がスーパーインポーズされ、検出器３８（Ｄ１）、４０（Ｄ２）および４２（Ｄ３）によって検出された強度レベルが図７に示されている。図７は、本発明による高感度光学検査システム１０が、どのように傷と表面パターンとを区別しているかを表す。角度α１に位置する検出器３８（Ｄ１）は、プレート１２の表面上に傷があることに起因して、光散乱分布７２が生成される場合、光強度レベルＦ１を受け取る。角度α３の検出器４２（Ｄ３）は、光強度Ｆ３を検出する。本発明によるシステムは、以下に記載するように、最小の検出された強度レベルを判定し（この場合は、Ｆ１である）、そのレベルを閾値レベル９２と比較する。検出器３８（Ｄ１）、４０（Ｄ２）、および４２（Ｄ３）から検出された最小の検出された強度レベルが、閾値レベル９２を超える場合、検査した点に傷が存在する。検出された強度レベルから、おおよその粒子サイズが判定され得る。強度が大きくなるほど傷のサイズが大きい。他方、通常の表面パターンが、散乱光分布７０の原因である場合、角度α１の検出器３８（Ｄ１）は、強度レベルＰ１を検出し、角度α２の検出器４０（Ｄ２）は、レベルＰ２を検出し、角度α３の検出器４２（Ｄ３）は、レベルＰ３を検出する。強度レベルＰ３は、最小の検出された強度レベルであると判定され、このレベルは閾値９２より低いので、システムは、検査した点で通常の表面パターンが検出され、傷がなかったということを示す。
【００５０】
通常の表面パターンは、図５Ｂに示すようなレベル８２、８４、８６および８８のような低い強度レベルを有する、非常に類似した散乱光分布を生成する。このようなレベルは、通常、表面上の検査される点の周りの既知の位置に存在する。従って、検出器３８、４０、および４２（および任意のさらなる検出器）を、パターンからの低い散乱光分布が予想される、検査される表面の周りの位置に位置付けることが望ましい。閾値レベルは、変数であるが、常に、表面パターンの結果として検出器のうちの１つから検出されることが予想される最小レベルよりわずかに高く設定する必要がある。従って、このレベルは、検出され得る傷の最小サイズを限定する。存在し得る最も低い閾値９２より低いか、または、パターン応答７４の最小の検出される強度レベルより低い強度応答９０を有する傷は、傷として検出されない。
【００５１】
図８を参照すると、図１に関して以前に説明された光学検査システム１０と、検出回路１０５とを含む光学検査ステーション１００が、説明されている。検出回路１０５は、検出器３８、４０、および４２に結合されたアナログ信号処理回路１２７を含む。検出回路は、アナログ信号処理回路に結合されたデジタル信号処理回路１２９と、デジタル信号処理回路１２９に結合されたコンピュータ制御およびデータ格納機器１３７とをさらに含む。
【００５２】
アナログ信号処理回路１２７は、複数のアンプ１２４、１２５、および１２６を含む。各アンプ１２４、１２５、または１２６は、検出器３８、４０、または４２のうちの少なくとも１つに結合され得る。さらに、各アンプ１２４、１２５、または１２６は、感度回路１３２に結合されており、各アンプ１２４、１２５、または１２６の感度が調節されることが可能になる。
【００５３】
デジタル信号処理回路は、複数の信号コンパレータ１２８、１３０、および１３１を含み、各コンパレータ１２８、１３０、または１３１は、アンプ１２４、１２５、または１２６のうちの少なくとも１つに結合され得る。デジタル信号処理回路１２９は、信号コンパレータ１２８、１３０、および１３１に結合され得る最小化回路１３４をさらに含む。最小化回路１３４は、極座標粒子検出器１２０にさらに結合され得る。
【００５４】
コンピュータ制御およびデータ格納機器１３７は、デジタル信号処理回路１２９において規定される、極座標粒子検出器１２０と通信するカルテシアン変換プログラム１３６を含む。カルテシアン変換プログラム１３６は、傷マッピングプログラム１４０とさらに通信する。傷マッピングプログラム１４０は、合格および／または不合格プログラム１４２とさらに通信する。
【００５５】
光学検査ステーション１００は、紫外線レーザ１０３を駆動する、紫外線レーザ電源および制御部１０２を有するレーザ源２６をさらに含む。ビーム形成光学１０４を通る紫外線レーザ１０３は、ミラー１０６および４８に提供されるレーザービーム３０を生成し、レーザービーム３０は、第１のオフ軸放物面ミラー３１ａまたは第２のオフ軸放物面ミラー３１ｂのいずれかに再方向付けされる。第１または第２のオフ軸放物面ミラー３１ａまたは３１ｂは、それぞれ、プレート１２の表面上に焦点が合わせられ得る第１のまたは第２の収束ビーム３４ａまたは３４ｂを形成する。プレート１２は、プレートホルダ１４内に取り付けられ、プレートホルダ１４自体が、回転スピンドル１０８上に取り付けられ、回転スピンドル１０８によって、反時計回りに回転する。プレート１２を保護するペリクル１１０が含まれる。
【００５６】
ペリクル１１０、プレート１２、プレートホルダ１４および回転スピンドル１０８は、全て、矢印２１ａの方向にレール上を並進させる並進ステージ１８に取り付けられる。回転スピンドルは、矢印２１ｂの方向にも移動されて、プレート１２の高さを調節し得る。並進エンコーダ１１２は、プレート１２の上の検査される点２２の放射線上の正確な位置を、検査の開始点から追跡する。回転モータ１１４は、回転スピンドル１０８を駆動し、回転エンコーダ１１６は、プレート１２の正確な回転（角度）位置、すなわち、プレート１２の表面上の検査される点２２を追跡する。並進および回転信号は、それぞれ、ライン１１７および１１８の上に、極座標粒子検出器１２０まで提供される。また、極座標傷検出器１２０への入力は、プレート１２の表面上でパターンが検出されるか、または何も検出されない場合、検出された傷のサイズを示す信号、または０レベル信号である。傷検出器１２０は、表面１２上に位置する傷の極座標および傷のサイズの出力を提供する。
【００５７】
検出された傷の位置およびサイズは、まず、プレート１２の表面上の検査される点２２の紫外線照射から、検出器３８、４０、および４２によって受け取られた散乱光分布のレベルを検出することによって、判定される。検出器３８、４０、および４２は、ライン１２１、１２２、および１２３の上で検出された光の強度に対応する電気信号を、それぞれ、アナログ信号処理回路１２７内のアンプ１２４、１２５、および１２６に提供する。増幅された信号は、デジタル信号処理回路１２９内の信号コンパレータ１２８、１３０、および１３１に提供される。コンパレータ１２８、１３０、および１３１は、Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製のＬＴ１０１６回路であり得、それぞれ、デジタルワードを最小化器１３４に出力する。０に等しいコンパレータ出力信号は、いずれの検出器３８、４０、および４２も、閾値レベルより上の強度レベルを検出していないことを示す。閾値レベルを超える信号は、信号のサイズ、すなわち、検出された傷のサイズに対応する異なるデジタルワードを生成する。この実施例においては、５つの異なる傷のサイズ（Ａ〜Ｅ）のみが示されているが、より多数のサイズが用いられてもよい。感度セットアップ回路１３２は、レベルＡ〜Ｅの調節を可能にし、そのことによって、オペレータが異なる用途について感度レベルを変更することができる。コンパレータ１２８、１３０、および１３１から検出された信号に対応するデジタルワードは、検出器３８、４０、および４２によって検出された最小の強度レベルを出力する最小化器１３４に提供される。最小化器１３４のデジタル出力が０に等しい場合、これは、プレート１２上で傷が検出されていないことを示す。非０出力は、傷が存在することを示し、それぞれ、並進および回転エンコーダ１１２および１１６から検出された傷の位置の極座標Ｒおよびθを同時に受け取るデータが極座標粒子検出器１２０に提供される。傷のサイズおよび極座標は、極座標Ｒおよびθをカルテシアン座標ＸおよびＹに変換し、傷のサイズ信号を受け取るコンピュータ制御およびデータ格納機器１３７内のカルテシアン変換プログラム１３６に提供される。ウィンドウセットアッププログラム１３８は、オペレータが、プレート１２のサイズおよび検査される品質領域を入力することを可能にして、そのことによって、適切なカルテシアン座標ＸおよびＹが判定され得る（例えば、ペリクルフレーム内の領域のみ）。
【００５８】
カルテシアン座標および傷のサイズは、検出された各傷の位置およびサイズを格納する傷マッピングプログラム１４０に提供される。プレート１２の完全な表面１２が検査され、プレート１２の表面上の各傷の位置およびサイズが傷マッピングプログラム１４０に格納された後、合格／不合格プログラム１４２は、オペレータパラメータリスト１４４によって提供されたある特定の基準に基づいて、検査中の特定のプレートを合格にするか、不合格にするかを判定する。例えば、検出された傷の合計数が、所定の数を超える場合、または、ある特定のサイズの傷の所定の数が越えられる場合、プレートは不合格になる。また、傷マッピングプログラム１４０は、位置および傷のサイズ情報をディスプレイ１４６に提供する。ディスプレイ１４６の詳細な図を、図９に示す。ディスプレイ１４６は、プレート１２上の傷の位置の描写をユーザに提供する。複数の傷１４８を有するプレート１２のマップが表示されている。また、プレート１２上の傷の合計カウント、およびそれぞれの異なる傷のサイズのカウントが、ディスプレイ部分１５０に示されている。
【００５９】
また、ステーション１００は、ペリクル１１０から鏡面反射された光を検出し、信号を反射率信号処理回路１５２に提供する反射率計検出器４９が含まれる。反射率信号処理回路１５２は、制御信号を紫外線レーザ電源および制御部１０２に提供する。反射率信号処理回路１５２からの信号は、レーザ源２６から出力したレーザビーム３０の強度を増大させて、検出器３８、４０、および４２によって受け取られる入力ビームおよび分散光信号を減衰させるペリクル１１０の表面から反射された光について補償するために、紫外線電力および紫外線レーザ１０３への制御信号を増大させる。あるいは、検出器３８、４０、および４２への感度レベルは、それに応じて、増大される。
【００６０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態を記載したが、当業者であれば、各種の変更、改変および改良に容易に想到する。このような変更、改変、および改良は、本発明の範囲および精神に含まれるように意図される。従って、上記の記載は、例示に過ぎず、限定するように意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の実施形態による向上した光学検査システムの三次元の図である。
【図２】図２は、図１のシステムに示される検査に基づくプレートの表面上に投影された第１および第２のレーザービームの拡大した三次元の図である。
【図３】図３は、図１のシステムにおけるプレート面上をトレースしたレーザビームの螺旋状経路を示す検査に基づくプレートの概略の平面図である。
【図４】図４は、プレート上の紫外レーザービームの三つの隣接した連続トレースに対する強度分布対半径のプロットである。
【図５Ａ】図５Ａは、表面パターン上に当たる紫外レーザービームの結果として、散乱強度分布の概略図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、検査に基づく点の周りの角度の範囲に亘る図５Ａの散乱強度分布の強度のプロットをである。
【図６Ａ】図６Ａは、粒子に当たる紫外レーザービームの結果として散乱強度分布の概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、検査に基づく点の周りの角度の範囲に亘る図６Ａの散乱分布の強度のプロットである。
【図７】図７は、図５Ｂおよび６Ｂに示される角度強度分布を含んで上書きされたプロットである。
【図８】図８は、本発明による光学検査システムの概略ブロック図である。
【図９】図９は、図８に示されるディスプレイ上に作成される検出した欠陥の位置を示すイメージの詳細な図である。
【図１】
2006284595.tif 000003
【図２】
2006284595.tif 000004
【図３】
2006284595.tif 000005
【図４】
2006284595.tif 000006
【図５Ａ】
2006284595.tif 000007
【図５Ｂ】
2006284595.tif 000008
【図６Ａ】
2006284595.tif 000009
【図６Ｂ】
2006284595.tif 000010
【図７】
2006284595.tif 000011
【図８】
2006284595.tif 000012
【図９】
2006284595.tif 000013