JP3020462U - 自動フォトマスク検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 低コスト且つ誤謬の少ない欠陥探索並びにそ
の型分類を自動的に行なう基板検査装置、特にマスク・
レチクル等の基板に於いて欠陥粒子及び設計者の意図と
は異なる欠陥図形を探索発見する自動検査と、それ等欠
陥の型の自動分類とを行なう基板検査装置を提供する。 【解決手段】 光ビームを発生し、その光ビームをして
一定の光路を通過せしめ検査基板の上の表面にほぼ実質
的に直角入射するようにする照明系、その光路に対して
同軸になるように調整して透過光を集めて検出する透過
光検出器３４、同様に反射光を集めて検出する反射光検
出器３６とそれぞれの電気信号を互いに比較して比較値
を提供する為の比較器、別にその比較値の期待値を得て
比較値とその期待値との一致性を判定するプロセッサに
て構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、フォトマスク或いはレチクルについて、その自動検査をする為の電 子光学的システムに関する。更に詳しくは、マスクとレチクル或いはその同類の 基板の検査装置であって欠陥を探索し、発見する為のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

集積回路の製造に際して、フォトリソグラフ工程を用いる。この工程では光源 から発せられた光がフォトマスクかレチクルを透過する課程を使って回路パター ンをシリコンウェハ上に回路パターンを転写する。当然、高い生産歩留の達成は 、欠陥無しのマスクとレチクルを入手すること次第となる。欠陥がマスクに於て 見出されることは、必然的とも言えるので、これらの欠陥を探索しなければなら ない。そしてマスクを使うことより以前に、歩留り向上の点からその修理する必 要があるのは言うまでもない。マスクを修理する為には欠陥を探索してその場所 を正確に測定する必要がある。高性能の自動マスク検査システムが必要になる所 以である。

【０００３】 自動マスク検査システムは、過去１５年間存在し且つ使用されて来た。最も初 期のそのようなシステムは、John Bruning等にて発表された、“An Automated M ask Inspection System - AMIS”、「ＡＭＩＳ自動マスク検査装置」(IEEE Tran sactions on Electron Devices, Vol. ED-22, No.7 July 1971, pp 487-495) で ある。彼等は、レーザを使ってマスクを詳細に調べた。次のシステムは、マスク が投影する画像をリニアセンサを使って調べた例であり、例えば Levy 等によっ て記述されている。それは、米国特許第４，２４７，２０３号、“Automatic Ph otomask Inspection System and Apparatus ”「自動マスク検査装置システムと その機械構造」になっている。この技術は二つの隣接するダイを比較する技術を 教えてくれる。一方、Danielson 達は、米国特許第４，９２６，４８９号、“Re ticle Inspection System ”「レチクル検査装置」でダイ・ツー・データベース を提案している。これは、レチクルが作られた基の設計データベースとダイの比 較によるレチクルの検査技術である。集積回路の複雑さが増すにつれ検査需要も 当然厳しくならざるを得ない。

【０００４】 大面積内に散在する微小欠陥を探索するニーズがあるがこれはとりもなおさず 検査速度向上を意味する。即ち、単位時間のピクセル処理スピードを上げる事が 必須になって来ている。かくして増大するスピードに対する需要が、後続する特 許で記述されている。例えば、１９８１年１月２７日出願、Levy他による、上述 の米国特許第４，２４７，２０３号である。更にLevy 他、１９８６年４月１日 出願、“Photomask Inspection Apparatus and Method with Improved Defect D etection”「欠陥探索能力改善型フォトマスク検査機械と方法」, Levy et al., Apri l 1, 1986 及びMark J. Wihl の米国特許第４，６３３，５０４号（１９ ８６年１２月３０日出願）がある。他に、Specht 等は、１９８９年２月１４日 米国特許第４，８０５，１２３号“Automatic Photomask Inspection and Retic le Inspection Method and Apparatus Including Improved Defect Detector an d Alignment Subsystem ”「欠陥探索及び位置合わせ能力改善型自動フォトマス ク検査方法と機械」を出願した。

【０００５】 ウェハ検査に於ける先行技術も勿論本出願と関係する。１９８７年２月１７日 、Sandland出願の米国特許第４，６４４，１７２“Electronic Control of an A utomatic Wafer Inspection System”「電子制御に依るウエーハ検査装置」であ る。開発推進力となった他の新たな技術は位相マスクに関する改良の出現である 。このテクノロジーの出現によってより一層微小なパターンのプリントが可能に なった。そのライン幅が０．２５マイクロメータあるいはそれ以下が可能となっ た。Burn J. Lin は、このテクノロジー“Phase-Shifting and Other Challenge s in Optical Mask Technology ”「光学マスク技術に於ける位相シフトと他の 挑戦」を公表している。その文献は、“Proceedings of the 10th Annual Sympo sium on Microlithography”「マイクロリソグラフに関する第１０回年次シンポ ジウム」 SPIE, - the International Society of Optical Engineering, Vol. 1496, pages 54 - 79である。

【０００６】 前記改善の記述でもって、陳腐化された光学的マスクとレチクルに関しては、 欠陥の自動的探索技術を教示しているといえる。これら前記のシステム全部に於 いて通常の照明系が使われて居り又画像の捕獲はリニアアレイセンサによって行 なわれているのが特徴である。前記先行例では、これらの２つの技術を選択した 為、検査時の信号雑音比が制限されて劣化せざるを得ず、それ故検査速度を落し てしまうという悪い結果となった。他に注目するべきは、フォトマスクが半導体 製造産業に於てＩＣパターンの基板上への転写に多用されている事実である。

【０００７】 ＩＣの製造に於ける基板としてはシリコンかガリウム砒素とそれ等の同類が考 えられる。フォトマスクは典型的には、鏡面を有する透明な基板たとえば、熔融 石英板を用いて形成されている。そのような基板の表面上に不透明な薄い膜層を 生成し、それをＩＣパターン化或いは図形化するのである。典型的な例では、不 透明な薄い膜層は８００ないし１２００オングストローム程度の厚さのクローム である。このクローム層には片面もしくは両面共に反射防止膜が塗布されている 。しかも、高い 歩留率でＩＣを生産する為、フォトマスクには欠陥が有っては ならない。

【０００８】 本考案のキーワードである「欠陥」を、ここで定義しておく。フォトマスクが その製造時に、又はフォトマスクの使用の結果、設計者の意図と異なるパターン に実質的に修正を受けた時その該当マスクは欠陥を有する。いずれの場合でも、 設計者の意図に依るパターンと変更を受けたパターンの差即ち、違いを「欠陥」 とここでは定義しておく。

【０００９】 欠陥は、これに留まらないが、設計者の意図では存在するパターンが不透明な 薄い膜層に於てその一部が欠落しているもの、逆に設計者の意図では存在しない のに膜層或いは他の異物が余計に存在するもの、化学的汚染や残留物等々多数あ る。それ等はマスク製造時であろうが使用時であろうがその事は問わない。設計 者の意図からの離反が問題になる。当然ゴミや塵芥、レジストの飛沫、皮膚の切 れ端、又或いは、静電破壊で壊れたＩＣパターン或いは図形等、諸々の例がある 。基板素材の歪み傷も欠陥なのである。それらは光の透過特性を変えてしまうで 問題なのであり欠陥となる。

【００１０】 フォトマスクの製造時にその自動検査が必須である。検査に依って始めて欠陥 から解放されるからである。現在マスク、レチクルに関しその自動検査には基本 的に２つの技術が存在する。それらの検査技術の１つはダイ・ツー・ダイと言わ れる。それは、２つの隣接するダイに透過光を通過せしめてその２つのダイ間の 差異を比較して見る技術である。２つ目の技術はダイとＣＡＤ（コンピュータ支 援に依る設計法）のデータベース像との差異を比較して見る技術である。この技 術をダイ・ツー・データベース技術と称する。

【００１１】 前記の２つの技術はいずれも高価につく。その訳はダイの全てのピクセル（絵 素）どうしを比較する為である。しかも必要な条件とは比較時、二つのダイのア ラインメントを高精度に実行しその保持をすることである。この技術は高いコス トを持つ上に更に問題なのは、レチクルの不透明な部分の上に存在する欠陥粒子 が検出不可能という弱点である。その後欠陥粒子は、マスク−レチクルの透明な 部分に移動するかもしれずパターン転写に依ってウェハ上に欠陥を起こす傾向を 持っている。

【００１２】 この検査技術は、Levy等によって米国特許第４，２４７，２０３号と第４，５ ７９，４５５号の両方に記述されている。この２番目の先願に依るマスク自動検 査技術は、マスク上に欠陥粒子物質が存在する場合を取り扱っている。自然現象 論では、かような欠陥粒子物質が光を散乱させるが、本考案は一部この事を利用 している。問題は、パターンの縁も同様に散乱を起こす事である。それ故、これ 等のシステムでは、１ミクロンより小さい欠陥の探索は不適である。その間の事 情は、 Masataka Shiba 等ＳＰＩＥ学会誌、Vol.470 Optical Microlithography III、「光学マイクロリソグラフィー」pages 233-240 (1984)、による題名“Au tomatic Inspection of Contaminates on Reticles”「レチクル上の汚染の自動 検査」なる発表論文に記述されている。

【００１３】 最近、Wihl等は、米国内において本出願がContinuation-In-Part関係にある出 願で透過光のみならず反射光も使ってマスク、レチクルを自動検査する技術を示 した。これは、米国出願シリアルＮｏ．０７／７８４，９８４号に述べられてい る。上述のダイ・ツー・ダイ比較を使うことの必要性を取り除く故に、反射光と 透過光の両方を使う技術は発展的であり大変有効であろう。ダイ・ツー・ダイ比 較を使わずに基板の上の欠陥の位置をも特定し確認することが出来るシステムを 構成するので、効果は大である。以下に順を追って述べる本考案の種々の実施の 形態で、そのようなシステムを詳しく述べる。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の第１の課題は、斬新な欠陥自動検査装置を提供することにある。ここ では、透過光のみならず反射光をも使ってマスク、レチクルを自動検査する装置 を提供する。

【００１５】 本考案の第２の課題は、基板表面の位置が基準値より高い位置に来ている場合 その高さを光学的に干渉法原理を用いて測定する新しい装置を提供するものであ る。この原理は欠陥を同定するインジケータとして応用する事が出来る。

【００１６】 本考案の第３の課題は、同一光学系を使って自動欠陥検査、自動欠陥分類同定 装置と自動線幅測定を行なう事が出来る装置を提供する事である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】

本考案の最初の好ましい実施の形態の欠陥自動検査装置では、先ずテストされ るレチクル基板（１４）をＸ−Ｙ平面内で蛇行状に輸送する為のＸ−Ｙステージ （１２）を有する。更に光学系を持ちレーザ（３０）、透過光検出器（３４）反 射光検出器（３６）基準光路と検査光路を確認検出する光学素子を具備する。検 査光路は、レーザから検査基板へ、検査基板から検出器へ、検出器から音響光学 的ビームスキャナ（４０、４２）へとこのようなの順序で展開する。この音響光 学的ビームスキャナは、検査基板上で基準光路と検査光路のスキャン（走査）作 用をスイッチ逆転させる為のものである。他に電子制御解析盤があってステージ や光学系の作業進行の表示をしてオペレータが制御するのを助ける。検出器から の信号を記録確認する重要な作業もこの電子制御解析盤で行なう。以下に詳述す るこの装置は、ダイ・ツー・ダイ比較モードか或いは、ダイ・ツー・データベー ス技術としても動作することが出来るものである。

【００１８】 本考案の最初の効果は、レーザ光源を使っている為、マスク表面を光線にての スキャンするに際してその高輝度を活用出来る点にある。本考案は、Bruning 等 に依って記述されたＡＭＩＳシステムと異なり、機械的な処理でなくその代わり の電気光学素子を使って光を回折するものである。明らかに、かかる電気光学的 な処理は非常に速く動作するので、機械的処理よりずっと柔軟である利点を有す る。しかしながら、陳腐化された電気光学的素子に依る光回折では、機械的な処 理よりも高速ではあるが、高効率システムに必要な速度条件に応ずる十分な速度 を持っているという訳ではない。そこで本考案の最初の特徴になるスピードに関 し更なる増強を図る為、新たな光回折法を導入する。これは、レーザビーム記録 機の発明である米国特許第３，８５１，９５１号；December 3, 1974、題名 Hig h Resolution Laser Beam Recorder with Self-Focusing Acousto-Optic Scanne r に於てJason H が述べているものである。

【００１９】 更に、本考案の効果に依って、自動欠陥分類同定装置を産む。ここで、二次元 の自由度だけを持つ新しいステージの創出をする。先の技術では、かなりのコス トと複雑さをもって二次元の機能即ち回転性能を取り入れた例がある。しかし本 考案は先行技術と異なる事を以下に示す。そこで、スキャンの方向選定を効率的 に行なう為にステージの二つの軸を同時に制御するようにする。

【００２０】 本考案効果に依って、先行技術との他の重要な違いは、透過光のみならず反射 光からの欠陥に関する同時処理する機能を有する点である。この性能は極めて重 要である。何故なら、欠陥の性質に関する追加情報が「この欠陥が何か」との問 に対する答えを導く上での要の情報となるその性質を知る点で有利な特性を提供 するからである。そしてこの事によって欠陥の自動的分類を可能にする。

【００２１】 又、本考案では、位相シフトマスクを検査する能力を挙げる。位相シフトマス ク技術は勿論１９９０年代を通して使われ、しかもこの年代に０．１ミクロンの 線幅が実現するものと期待されている。位相シフトマスク技術では、位相シフト 材がマスク上に存在するが、マスク上のどんな点でも、システムの通常のスキャ ン速度でこれ等位相シフト材の欠陥を検査することが出来るようにしている。

【００２２】 本考案では、斬新な自動線幅測定装置を提供出来る事を述べた。即ち、マスク の上の幾何図形の自動線幅測定が行なえる機能を有している事を繰り返し付け加 える。総合的な観点からすると、この点が優れている事は申す迄もない。何故な ら、今迄は欠陥探索と自動線幅測定と二つの作業をこなすのには、二つの別な装 置が必要であったのである。一つだけの装置が別の二つの作業をこなすと言う能 力に依って時間節約が可能になった。

【００２３】 更にもっと重要なのはマスクを触る必要即ち取り扱い回数が減った事に尽きるで あろう。

【００２４】 この事は汚染の機会が減る事に繋がるのである。

【００２５】 本考案では新しい自動焦点探索装置を導入している。現行のマスク検査システ ムは、マスクの上のパターン依存性の高い自動焦点探索システムを使っていた。 本考案ではこのような欠点は無くした。即ち、マスクの上のパターン依存性の無 い自動焦点探索システムを導入した。

【００２６】 本案のシステムの別の重要な新考案に依れば、ステージの空気ベアリングにつ いて２軸同時進行を用いたプレローディングを採用している点でもある。優れた 信頼性が前記のステージ並びにプレローディング技術に依って成し遂げられた。

【００２７】 本考案では、他に新たな点をも導入した。それは空間（座標）依存性を有する 光強度の修正機構である。即ち光強度は不均一である事を考慮しなくてはならな い。先の技術では照明強度の空間依存性は検査以前の時点で決定していた。ただ 検査中に発生する光強度の不均一性或いはその時間変動に関しては、全く無視し てしまっていた。しかしながら本考案ではこの点は異なり改良が加えられている 。照明強度の時間依存性を常にモニタ出来るようにした。しかも刻々変わる照明 強度を直ちにリアルタイムで修正出来るようにした。それ故、主光源からもたら される照明強度の時間依存性に依って検査結果が左右される事は全く無くなった 。

【００２８】 本考案は更に以下に示すように新たな効果を有している。それは検査光源の波 長をウエーハ露光時の光源の波長と実質的に合わせてるようにした事である。こ のことが何故重要かは、露光時にマスクを同一波長の光が通過すると言う組合わ せから考えれば当然である。ウエーハ露光波長条件とマスク検査波長条件を揃え た事は画期的である。テクノロジーの進歩と共に、益々ウエーハ露光光源の波長 が短くなる傾向にある。欠陥の見え方は波長に大きく依存する事実からして、検 査と露光を同一波長にするのは賢明であり且つ重要である。

【００２９】 本考案は、上述の第１形態の他に、基板検査装置の第２形態を有するので、以 下に第２形態についてその効果を続けて述べる。フォトマスク上でサイズがサブ ミクロンの小さな欠陥を高い感度で探索するには光信号を同期化することが効果 的である。このようにしてサブミクロン程度の小さな粒子、化学的汚染残留物、 或いは基いたの透過特性の小さな狂い等々を欠陥として発見する事が可能になる 。（基板上の同一点に対して同一光線を照射する技術と二つの異なる光線を照射 する技術とがある。後者の二つの異なる光線を使う場合に於てはそれ等の強度、 断面形状は同じにする必要がある。） 本考案にて新しく導入する基板検査の機構は、基準となる欠陥のデータベース を導入提供する事にある。露光に際してマスク基板上の画像が同じものが繰り返 される為、かかるデータベースの存在は欠陥の同定に大変有効となる。それに依 って、サブミクロン程度の小さな粒子、化学的汚染残留物、或いは基板の透過特 性の小さな狂い等々を欠陥として発見し同定する効率が著しく向上する。

【００３０】 本考案は、ＩＣマスクのパターン画像の端部の問題を以下に示すように解決し た。アラインメント即ち位置合わせのサブシステムが不要である。それにも関わ らず本自動検査装置では、サブミクロン程度の小さな粒子、化学的汚染残留物、 或いは基板の透過特性の小さな狂い等々を、たとえ、ＩＣパターン画像の端部に それ等が存在しても問題なく欠陥として発見し同定する事が出来る。この結論と しては、アラインメント機能無しでも欠陥の探索を可能にし、発見した欠陥の自 動型別分類を可能にした事である。勿論、ここで使うのは透過光と反射光のみで ある。

【００３１】 本考案の欠陥自動同定装置を構成するのはレーザスキャナ、光学系サブシステ ム、ステージ、反射系、透過光検出系と自動焦点調整サブシステム機構であって 、前記Wihl特許に述べられているのは前に述べた通りである。本考案に於てその 道の権威が以下の考案の実施の形態並びに図面を一読することに依り考案の斬新 性が明白になると信ずる。

【００３２】

【考案の実施の形態】

以下、図面を参照して本考案の好ましい実施の形態を詳述する。

【００３３】 本考案の基板検査装置は、その第１の実施の形態と第２の実施の形態とから構 成されているので先ずその第１の実施の形態から始める。図１の如く自動マスク レチクル検査システムのブロックダイヤグラム全体を、図中、１０として表す。 このシステムは、基板の検査を可能にする。基板とは例えば、レチクル、フォト マスク、パターンを搭載する半導体ウェハ或いは、位相シフトマスクである。こ のシステムは、いくつかのタイプの検査を実行する事が出来る。透過光に依る検 査、反射光に依る検査、透過光と反射光を同時に用いた検査、並びに位相シフト 原理に基づく検査である。透過光に依る検査では光が基板（例えばフォトマスク ）に入射する。そしてマスクを通過する透過光量を検出する。反射光に依る検査 では光が被検査基板の表面からの反射光量を検出測定する。位相シフト検査に際 しては、２つのコヒーレントな入射光が被検査基板の表面で反射して発生する位 相シフトの量が問題になる。かかる位相シフトの量は、被検査基板表面の各点で 検出する。しかもこの間、同時進行で透過光に依る検査も行なう。位相シフト量 は、入射光が反射する表面の相対的位置、高さに比例して発生する。以下に説明 するが、透過光信号は位相シフト信号の状況をモニタするのに使う事が出来る。

【００３４】 上に述べた欠陥検査且つ探索の作業に加えてこのシステムは、線幅測定を実行 する事も出来る。全ての欠陥探索並びに検査の作業に於ては、２つの画像の比較 を基本として行なう。ダイ・ツー・ダイ検査モードに於ては、ダイが同じパター ンを保有している事実に注目する。即ち２つの独立したダイどうしを互いに比較 する。そして、両者間に相当な差異があれば如何なるものも、欠陥として認知し て欠陥の発見を意味する旗をシステムに揚げさせる。ダイ・ツー・データベース 検査モードに於ては、テストする１つのダイとＣＡＤテープから得られる参照画 像を比較して欠陥を発見する。但し、ここでＣＡＤテープから得られる参照画像 は、ＣＡＤデータベースシステムのダイのレイアウト設計用の画像をコンピュー タ内部に形成して用いる。即ち、ＣＡＤデータベースを画像フォーマットに変え て使用する。この間の詳細は米国特許第４，９２６，４８９号（Danielson 他 “Reticle Inspection System ”「レチクル検査装置」１９９０年５月１５日） にて詳細を説明してある。図１に於て自動マスクレチクル検査システムのブロッ ク・ダイヤグラム全体を１０として示してあり、基板１４を運ぶ為のステージ１ ２、そして光学系サブシステム１６、データベース・アダプタ１８、電子式サブ システム２０、ディスプレイ２２、制御コンピュータ２４とキーボード２６を配 備する。

【００３５】 ［ステージ］ ステージ１２に関し以下に詳述するので、ここでは簡単に述べるに留める。ス テージは電子式サブシステム２０の支配下にある精密駆動装置として機能する。 被検査基板は、ステージに乗って一平面内を光学系サブシステム１６の光軸を中 心に蛇行運動する事が出来る。依って基板表面の全ての点が選択されるので、被 検査基板を隈無く検査する事が出来る。

【００３６】 ［光学系サブシステム］ 図２に光学系サブシステム１６のダイヤグラムを示す。基本的にはこれは、光 源３０を含むレーザスキャナ装置であって、その目的はコヒーレントビーム３２ を前後に小角度振る即ち偏向させる事にある。光学系サブシステム１６に依って 定義される光軸を中心にその片側から別の側へとレーザスキャナ装置はビームを 反復振動させる。更に以下に記述するが、ビームの掃引方向の選び方としては、 ビームが光学系システムを通過した後基板から見てＹ軸と平行に進むようにする 。ビームの掃引に際し、被検査基板１４を運ぶステージ１２はＸ軸方向に前後に 運動する。一方、被検査基板が横断運動をする度にその終端でＹ軸に沿って前進 する。この為にビーム３２は、蛇行しつつ光路３１に沿って基板表面を掃引する 。この時図３、図４に示すが、基板上のサブエリア群３３、３５、３７（マスク ではこれ等は各ダイであるとして差支え無い）にて示される場所を、ビームは通 過する。この様にして、基板（マスク）１４の表面全体をレーザビームは走査す る際、一連の隣接する走査ベルト（スワス）群をそれぞれ繋ぐようにして進む。 透明か、一部透明な基板の場合において画像の検出は、透過光検出器３４に依っ て行なう。反射性或いは一部反射性基板の場合に於て基板からの反射光は、反射 光検出器３６を用いて検出する。後で一層、詳細な議論を展開するが位相シフト マスク検査では、これ等両検出器を同時に使う。このシステムに於て光源３０は 、レーザである。具体例としては、ソルトレイク市（ユタ州）のイオンレーザテ クノロジー社製のレーザ例えば、モデル5490A5L-00C-115 である。

【００３７】 光ビーム３２は、レーザ３０によって発生する。最初に光ビーム３２は空間フ ィルタ３８を通過する。それから、二つの音響光学素子の組合わせ効果に依って 、光ビーム３２は偏向される。ここに二つの音響光学素子とは、各々音響光学効 果を使ったプリスキャナ４０とスキャナ４２の事を指す。これ等二つの素子は、 Ｙ方向に光ビームを進め、Ｘ方向於て焦点を結ばせる様に作用する。この詳細は 米国特許第３，８５１，９５１号(Jason H. Eveleth,“High Resolution Laser Beam Recorder with Selffocusing Acousto-optic Scanner ”「自動焦点光音響 スキャナーを備えた高分解能レーザ光線レコーダー」、１９７４年１２月３日出 願) に記述してある技術と同じある。偏向系は、ビーム展開器４４と４分の１波 長板４６でもって構成する。光ビームがスキャナ４２を通過して現われる時、Ｙ 方向に関し漸次集束傾向にあるだけだが、Ｘ方向には、コリメートしているのが 特徴である。円柱レンズ５０はビームをＸ方向に関しても焦点に集束せしめる。 その為Ｘ及びＹ軸共にフィールドストップ５２の所に焦点面が形成される。光ビ ームは次に４分の１波長板５４を通過してからリレーレンズ５６を通過する。そ して光ビームは、ただそれだけの為に設置した鏡５８に当たって反射される。か ように方向を変えた光線は、立方体型ビームスプリッタ６０に入射して光路６２ と６４にそれぞれ分岐する。後者の光路は位相測定モードでだけ使われる。位相 測定モードで使われ無い時には、シャッター６３によって抑止されている。光ビ ームは続けて光路６２に沿って進み、検査時は固定されている振動鏡６５上で反 射する。この振動鏡６５は作業者が表示中の像を見ている時にのみ使うので図２ には示していない。作業者が表示中の像を観察する作業はレビューと称する。

【００３８】 一方システムはその間、次の基板の位置合わせ即ちアラインメントを行なう事 が出来る。次にダブプリズム６６を導入して、光学軸の周りに掃引方向が回転す るように工夫する。ダブプリズム６６の出力は、回転タレット７２に取付けた望 遠鏡６８と７０の１つに入力するようにする。これ等望遠鏡を設ける意図として は基板１４上で走査の際のビームスポットサイズを調整してこれを変える事にあ る。よって探索可能な最小欠陥サイズの選択を可能とする。倍率を変えると走査 長が変わる。スワス…走査ベルトも同様に変わる。それ故、検査速度も変わる。 （望遠鏡は２基のみしか図示してないが望遠鏡の数は幾つでも良いのであり従っ て、走査の際のビームスポットサイズ調整に関して言えば通常は任意のサイズの スポットにする事が可能である。）望遠鏡から出た光ビームは、鏡７４で反射さ れてビームスプリッタ７６に入力する。光ビーム７８は一部反射されて、光強度 モニタの役目を果たす検出器８０に向う。一方反射されたビーム７８の残りは、 対物レンズ８２を通過する。その際、焦点を被検査基板上の一点に合うようにす る。基板１４を通過するビームは、集光レンズ８４と集束レンズ８６に依って集 める様にする。そして透過光検出器３４上へ焦点を形成するようにする。

【００３９】 ［オートフォーカス（自動焦点）サブシステム］ オートフォーカス（自動焦点）機能は光線が幾つかのアナモルフィック素子(a namorphic elements) を透過した後の光線の断面形状の監視に基づいて実施され る。オートフォーカスを実施する際の基本原理は、円筒形レンズでは非点収差が 生じるということである。非点収差が生じた場合、集束光線はまず一方向におけ る焦点を通過し、次にこの一方向に対して垂直な方向における焦点を通過する。 光線が光路に沿って両焦点の間を進む場合、光線の横断面は一方向が長い長円の 形状から、円形状になり、やがて一方向に対して垂直な方向に長い長円の形状に なる。本考案では基板に照射される光の最適な焦点は、基板１４からの反射光の 横断面を監視することにより検出される。光線の横断面の形状はシリコン四分割 型フォトダイオード９０、９２により監視される。シリコン四分割型フォトダイ オードの製品例としては、米国カリフォルニア州の Si Detector Corp.社がある 。

【００４０】 後に詳細に説明するように、実際のオートフォーカス・システムは非点収差の 方向が相互に異なる２筋の光路からなっている。一方の光路では円筒状レンズは Ｘ軸方向から見た場合に曲率を有していない。他方の光路では円筒状レンズはＹ 軸方向から見た場合に曲率を有していない。オートフォーカス用光線９３は、ビ ーム・スプリッタ９４により、反射光検出光路に沿って進む反射光線９５から分 離されて、更にビーム・スプリッタ９４により分離されて、別のビーム・スプリ ッタ９６に向かって進む。ビーム・スプリッタ９６によりオートフォーカス用光 線９３は２つに分割されて、それぞれが光路９８及び１００に沿って進む。図２ ではＸ座標は用紙に垂直なので、円筒状レンズ１０２は湾曲しているが、全く同 じ素子で別の光路にある円筒状レンズ１０４は平行四辺形素子として示されてい る。検出器である四分割型複合ダイオード９０に通じる光路には、球状レンズ１ ０６も設けられている。全く同一の検出器である両四分割複合ダイオード９０、 ９２はそれぞれに対応する光線の横断面を検出する。基板の表面の位置が変化す ると、即ち、基板の厚さが変化すると、両四分割複合ダイオード９０、９２によ り監視されるそれぞれの光線の横断面が図５及び図６にそれぞれ参照符号１０８ 、１１０及び参照符号１０８、１１２として示すようにＸ軸方向に変化する。い ずれのフォトダイオードおいても照射領域が垂直方向（Ｙ軸方向）に変化するこ とはないことに注意されたい。検査対象基板が合焦点位置にあると、両フォトダ イオードは共に円形の光線１０８により照射される。検査対象基板が合焦点位置 からずれると、一方のフォトダイオードに照射される光線は照射領域の水平方向 の径が縮み（図５の参照符号１１０）、他方のフォトダイオードに照射している 光線は照射領域の水平方向の径が増大する（図６の参照符号１１２）。この変化 により両フォトダイオードの電気出力が変化する。従って、Ａ1 を直角位相フォ トダイオード９０のＸ軸に沿った四分円から得られる信号、Ａ2 を直角位相フォ トダイオード９２のＸ軸に沿った四分円から得られる信号、Ｂ1 を直角位相フォ トダイオード９０のＹ軸に沿った四分円から得られる信号Ｂ2 を直角位相フォト ダイオード９２のＹ軸に沿った四分円から得られる信号とすると、焦点補正信号 Ｆｃは次の（１）式で表される。

【００４１】

【数１】

【００４２】 ［透過光検査モード］ 透過光検査モードは、透明な領域と不透明な領域とを通常有している光学マス クなどの基板の欠陥検査に用いられる。レーザ光線はマスクを走査する際に、透 明な部分を透過し、集光レンズ８４により集光され、集束レンズ８６により集束 されて、マスク１４の背後に位置している透過光検出器３４により検出され、測 定される。

【００４３】 ［反射光検査モード］ 反射光検査モードは、現像されたフォトレジスト等不透明な画像情報を有して いる基板及びその上パターンの欠陥検査に通常は用いられる。基板からの反射光 は先に述べた照射用の光路を戻るが、ビーム・スプリッタ６０により進行方向が 変えられて反射光検出器３６に向かって進み、集光レンズ３５により反射光検出 器３６上に集束される。先に述べたように、反射光の検査時にはシャッタ６３は 閉じている。反射光検査モードは不透明な基板の表面の汚染の検出にも使用する ことができる。

【００４４】 ［位相シフト材料の厚さ測定モード］ 位相のずれ（以下位相シフトと呼称する）の測定は基板が透明である部分につ いてのみ実施される。即ち、位相シフトの測定は基板に不透明な部分がない場合 にのみ実施される。不透明の部分は透過光検出器３４により検出され、不透明の 部分を除いた領域で位相シフトが測定される。位相シフトを測定している間シャ ッタ６６は開いており、ビーム・スプリッタ６０により反射されたレーザ光線が 、望遠鏡１１４を構成しているリレー・レンズ１１０及び１１２、並びに開口数 の低い対物レンズ１１６を透過して、傾斜した鏡１１８に入射する。鏡１１８に より反射したレーザ光線は同じ光路を逆戻りして、ビーム・スプリッタ６０、ビ ーム・スプリッタ９４、集光レンズ３５を次々に透過して反射光検出器３６に入 射する。これと同時に、反射光検出器３６には最初にビーム・スプリッタ６０を 透過し、次に基板上のある点で反射して戻って、ビーム・スプリッタ６０により 反射された光も入射する。これ等の両入射光線は相互に干渉し合うので、反射光 検出器３６により検出される光の強度は両光路６２及び６４の相対的な長さの関 数として変化する。後に詳述するように、このデータは電子式サブシステムによ り解釈されて、基板の所定の点を覆っている位相シフト材料の厚さの変化の判定 が行なわれる。

【００４５】 ［様々な種類の検出器による同時検査］ 透過光の検出、反射光の検出、位相シフトの測定は、それぞれ単独にしか出来 ないというものではない事に注意されたい。透過光の検出と反射光の検出とを同 時に行なえば、透過光検出器により不透明な欠陥を検出することが出来るだけで なく、反射光検出器により欠陥の種類を判定することが出来る。例えば、欠陥が 点状の余剰クロムによる汚れ(chrome dot)や粒子である場合には、いずれも不透 明なので透過光検出器からは暗部を示す出力が得られる。ところで、クロムによ る汚れは反射するので、反射光検出器からは強度の反射光を示す出力が得られる が、粒子の場合には余り反射しないので、反射光検出器からは強度の反射光を示 す出力は得られない。このように反射光及び透過光の両者を検出することにより 、粒子による欠陥とクロムによる欠陥とを識別することが出来る。一般に、反射 光及び透過光の強度の比率を調べることにより、欠陥の種類を判定することが出 来る。この情報は欠陥の自動分類に用いることが出来る。同様に、透過光の検出 と位相シフトの測定とを同時に実施することも出来る。位相シフト型マスクでは 位相シフト材料で覆われている領域内の不透明な欠陥を検出することが出来、不 透明な材料の無いことが透過光検出器３４により検出されると、位相シフトの測 定が停止される。

【００４６】 ［制御用コンピュータ］ 制御用コンピュータ２４は操作員操作卓(operator console)及び主幹制御器(m aster controller) として機能するもので、カリフォルニア州のサン・マイクロ システムズ社(Sun Microsystems)製のスパーク・コンピュータ(SPARC computer) のような装置である。操作員や使用者の設備などとのシステム・インターフェー スは、制御用コンピュータを通じて行なわれる。操作員により割り当てられた仕 事を効率よく処理するように、総ての他のサブシステムへコマンドを伝送したり 、総ての他のサブシステムの状態を監視する。

【００４７】 ［電子式サブシステム］ 電子式サブシステム２０は、制御用コンピュータ２４からのコマンドを解釈し て実行する。即ち、電子式サブシステム２０は、透過光検出器３４及び反射光検 出器３６からの両入力をデジタル化し、入射光の強度の変化に応じて読みこみ値 を補正し、画像内の欠陥を検出し、欠陥データを制御用コンピュータ２４に転送 し、ステージ１２の走査に用いられる干渉計の出力を蓄積し、ステージ用のリニ ア・モータを駆動させる。位相シフト及び線幅の両測定情報を除けば、制御用コ ンピュータ２４及び電子式サブシステム２０の機能は総てが米国特許第４、２４ ７、２０３号、米国特許第４、５７９、４５５号、米国特許第４、６３３、５０ ４号、米国特許第４、８０５、１２３号、米国特許第４、９２６、４８９号、米 国特許第４、６４４、１７２号に記載されている。ここに列挙した米国特許はい ずれも同じ機能を様々な技術で実現しているものであり、どの技術を採用するか はシステムを開発する際にどのような集積回路装置を用いるかに基づいて決まる 。本考案ではどの技術を採用しても構わない。

【００４８】 ［ステージ］ ステージ１８は空気軸受けを備えたＸ−Ｙステージであり、Ｘ，Ｙの各軸に設 けられたリニア・モータにより駆動される。ステージ１２はＸ，Ｙの各軸に沿っ た位置が、テレトラック・コーポレーション(Teletrac Corporation)社製のモデ ルＴＩＰＳ Ｖのような干渉計（図示せず）により監視されている。ステージ１ ８の詳細を図７に示す。同図では内部の主要な要素が見えるように前方のレール を除去して図示してある。ステージ１８は２つの自由度を有している。回転はし ない。図７はここに説明している自動プリント基板検査装置用の例を示したもの であるが、マイクロ・リソグラフィーや精密加工装置などにも本考案に基づくス テージを用いることが出来る。

【００４９】 Ｙ軸方向移動台１２０はフレーム１２２を有していて、Ｘ軸方向移動台１２４ を支えている。両移動台の動きはリニア・モータ及び空気軸受けにより規制され ている。各リニア・モータのステータとスライダとの間の引力によりリニア・モ ータの線形軸受けには与圧が掛けられている。Ｙ軸方向移動台１２０を構成して いるフレーム１２２にはＸ軸方向移動台１２４の動きを規制する案内面１２６及 び１２７が設けられている。両案内面は２本の側方１２２レール１２８により連 結されている。（１２８と同じものである前方のレールは図示されていない。） Ｘ軸リニア・モータのステータ１２９はＸ軸案内面１２６の内部に埋めこまれて いて、空気軸受けハウジング１３１に取付けられているＸ軸スライダ１３０を引 き付けていて、５個のＸ軸空気軸受けの内１３２、１３３、１３４、１３５の内 の４個に与圧を掛けている。別個の磁石１３６と強磁性与圧ストリップ１３７と により空気軸受け１３８に与圧が掛けられている。各軸受けには回り繼手が設け られているので、軸受け自体が回転出来るだけでなく、軸受けパッドも２軸を中 心に回転することが出来る。従って、空気軸受けはパッド面に垂直な方向の移動 が阻止されているだけである。

【００５０】 Ｘ軸方向移動台１２４は検査対象１４を保持し、５個の空気軸受けにより動き が制限されている。空気軸受け１３２、１３５はＸ軸方向の動きの縦揺れ及びＺ 軸方向の垂直な並進を防止し、空気軸受け１３３及び１３４はＸ軸方向の動きの 偏揺れ及びＹ軸方向の水平な並進を防止する。ハウジング１３９に収容されてい る空気受け１３８は、Ｘ軸移動台の横揺れを防止し、Ｘ軸移動台のＺ軸方向の垂 直な並進を規制している。検査対象保持アセンブリ１４０は、Ｘ軸移動台の軽量 な複合フレーム１４１に取付けられている。ステージ１２は新規な特徴を幾つか 備えている。新規な特徴の一つはリニア・モータを用いてステージ１２を両方向 に与圧して、揺れを防止していることである。これは断面が三角状のＸ軸スライ ダ用鉄心１３０の配置とステータ１３１の角位置とにより、磁石の引力が４個の 空気軸受け１３２、１３３、１３４、１３５の総てにある角度で作用することに より達成される。別の特徴はリニア・モータのステータ１２９がＸ軸案内面１２ ６の両壁に対してある角度をなすようにＸ軸案内面１２６に埋めこまれているこ とである。

【００５１】 また、検査対象保持アセンブリ１４０のフレームにカリフォルニア州(Califor nia)のヘクスセル社(Hexcell) 製のブルー・シール(Blue Seal) のようなハニカ ム材料を用いたことである。ハニカム材料の採用によりステージは堅固なままで その質量を減少させることが出来る。図８は図７の線８−８に沿った断面図であ り、ハニカム構造を示している。蜂の巣構造のインサート１４２が表皮１４３に 挟まれている。底板１４４と上板１４５が表皮１４３に接続されていて、インサ ート１４２を取り囲む箱構造が形成されている。このハニカム構造を、カリフォ ルニア州にある ERG社製デュオセル(Duocell) のような軽量な複合材料に置き換 えても構わない。複合物に個体片１４６を取付ける技術も新規である。個体片１ ４６は、図９に示すように、複合壁の一方の表皮を貫通して設けられ、壁の貫通 部分の周囲、個体片と対向表皮の内側との間、及び個体片と反対側の表皮及び板 １４４との間に形成された継手１４７により上板か底板に取付けられている。

【００５２】 ［実施の形態の動作］ ［アラインメント］ 自動検査を実行する前に、操作員はマスクを適切な向きに配置して「検査領域 (care area) 」を定義してコンピユータに教えなければならない。図３には、検 査対象であるマスク又はレチクル１４に形成されている複数個のダイ３３、３５ 、３７を検査するための蛇行路３１の望ましい向きが示されている。検査中に、 ステージ１２が蛇行路３１に従って蛇行移動し、又レーザ光線をマスクのＹ軸に 平行に偏向する。ステージ１２がＸ軸方向に移動するので、レーザ光線のＹ軸方 向のこの偏向により生ずる偏向幅に対応した幅のスワス３９が掃引の軌跡として 生じる。通常マスク１４の軸はステージの駆動軸に平行ではないので、ステージ をＸ軸方向及びＹ軸方向に同時に駆動しなければならない。そのためには先ずス テージの両軸方向の移動速度の比率を定義しておかなければならない。そこで、 操作員はある一つのダイのＸ座標上の識別出来る２点を選択し、表示装置２２の 映像を観察しながら、両選択点の一方から他方までステージ移動させる。この時 自動基板検査装置は干渉計（図示せず）で両駆動軸に沿ったステージの移動距離 を測定して、両点の位置を識別する。この測定によりマスクのＸ軸及びＹ軸に対 するステージの両駆動軸の方向余弦が得られる。この時、いわゆるダブ型のプリ ズム６６（図２）を回転してレーザ光線の偏向方向がステージのＸ軸方向の移動 に垂直になるように設定する。次に、操作員はダイの検査領域４４を指定する（ 図３）。

【００５３】 ［位相シフト量測定のための較正］ 位相シフト量測定モードでは、レーザ・スポットがマスク面そのものであって それと平行で透明且つ平らな表面上をＹ軸方向に走査すると、図１１に曲線２０ ０で示すように透過光強度が正弦曲線を描いて変化する。その理由は以下の説明 から明らかになる。今、強度をＩ、原点から問題の画素までの距離をｙ、鏡１１ ８の傾斜角の関数である定数をｗ、位相シフト材料の厚さにより通過距離が変化 するために生じる位相シフトの量をＤ、強度の半振幅をＡ、光学素子の迷光によ る強度の片寄り２０４をＩ₀ とするとき、強度Ｉは、次の式で表される。

【００５４】

【数２】

【００５５】 上の式において、Ａ，ｗ，Ｄ，Ｉ₀ の値は初期化の一部である位相シフト測定 のための較正中に総て決まる。レーザがマスクの平坦で均一な透過面を走査して いるときには、各画素の強度はデジタル化されて、コンピユータが具備するメモ リに記録される。従って、Ｉ₀ は全サイクルにわたる強度の平均値であり、Ａは 次式から得られ、値ｗは正弦の周期である。

【００５６】

【数３】

【００５７】 Ｉ₀ 及びＡはいずれも透明な領域と位相シフト材料で覆われた領域とでは相違 するので、両領域のそれぞれについて決定しなければならない。量Ｄは位相シフ ト材料の厚さの線形関数なので、この関係は様々な厚さの位相シフト材料の公知 のサンプルの較正により決定することが出来、検査装置の寸法が一定である限り 一定である。

【００５８】 ［検査プロセス］ レチクルの自動検査は通常は検査領域の左上の隅から開始されて、蛇行路３１ に沿って進む。ステージがゆっくりとＸ軸方向に進む間に、レーザ光線はＹ軸方 面に素早く前後に掃引される。このようにして、レーザ光線の掃引幅に対応した 幅のスワス３９の軌跡が生じ、この軌跡に沿った走査が行なわれ、検出器のデジ タル出力は、電子式サブシステム２０が具備するメモリに記憶される。前出のス ワス３９が第２のダイ３５の検査領域の左の境界に到達すると、ダイ３３から得 られ電子式サブシステム２０に含まれるメモリに記憶されている画像データが、 ダイ３５から得られたデータと比較される。両者にかなりの相違がある場合には 、欠陥と判断される。同様に、ダイ３７からのデータもダイ３５から得られるデ ータと比較される。走査がダイ３７の検査領域の右側の境界迄来ると、ステージ がスワス３９の幅よりも僅かに少ない量だけＹ軸方向に移動し、Ｘ軸方向に沿っ て逆戻りする。このようにしてダイの検査領域を蛇行路に沿って走査する。ダイ が一個しか設けられていないレチクルの場合に通常実施されるダイ・ツー・デー タベースと称する比較検査は、データベース・アダプタ１８により生成されるシ ミュレーション像とダイとを比較するということを除けば、ダイ・ツー・ダイの 比較検査に類似している。図３にダイ・ツー・データベースの比較検査用蛇行路 ３１を示す。

【００５９】 ［再検査］ 欠陥の自動検査の完了後に、操作員はコンピュータ２４を操作して、発見され た欠陥領域に戻るようにステージ１２を移動させ、そこにステージ１２を固定し て、個々の欠陥を再検査する。両音響光学スキャナ４０、４２を用いてＹ軸方向 に沿って走査し、振動鏡６５を用いてＸ軸方向に走査して、デジタル化された画 像を表示装置２２に表示する。この再検査ではどの検出器の出力を用いても良い し、２個以上の検出器の出力の組み合わせを用いても良い。あるいは、異なる検 出器の出力を表示手段にスーパーインポーズ（重畳）して、それぞれを別個の色 で表示してもよい。

【００６０】 ［位相シフト材料の厚さの測定］ 図１０に位相シフト型マスクの断面の一例を示す。ここに示す例は特定のマス クに関するものであるが、どのようなマスクも位相シフト材料の厚さを制御しな ければならないので、以下に述べる技術はあらゆる位相シフト型マスクに適用す ることが出来る。基板１６０は表面に不透明部１６４が堆積している石英である 。不透明部はクロムの薄い層である。位相シフト部１６１、１６２は透明な材料 で形成されていて、クロムの不透明部１６４の一部及びこの不透明部１６４に挟 まれている透明な領域の幾つか１８１、１８３を覆っている。即ち、この図では 位相シフト材料は透明な領域１８１、１８３を覆っているが、透明な領域１８０ 、１８４を覆ってはいない。位相シフト部１６２の上面１７３は石英基板の上面 １７４よりも高いので、石英基板の上面１７４と同一で位相シフト材料により覆 われていない透明な領域１８０のサンプリング抽出点に対して位相が１８０度ず れる。

【００６１】 位相シフト型マスクの欠陥は幾つかの要因により生じる。透明な領域ではクロ ムが余分に形成されていたり、埃が付着していたりする事等により欠陥が生ずる し、不透明部１６４のクロムが無かったりして欠陥が生ずることもある。このよ うな欠陥は透過光検出器３４（図２）により検出される。この検出技術は先に述 べた従来技術に属する。本考案の第１形態である基板検査装置でもって、位相シ フト部である層１６１又は１６２の欠陥を検出することが出来る。この欠陥には ２種類ある。一つは位相シフト部の層の厚さが急に変わる欠陥であり、今一つは 位相部の厚さが一定であるが所望の厚さではない場合や、所望の厚さから徐々に ずれていくような場合の欠陥である。前者の種類の欠陥は、例えば、層１６１の くぼみ１６８がこれに該当し、透過光検出器３４で検出することが出来る。即ち 、凹み１６８のような欠陥があるとレーザ光が散乱してその部分だけ位相シフト 材料を透過しなくなるので、透過光による画像に黒い点が生じる。位相シフト部 １６１に示すように位相シフト部の層の厚さが不適切であるために緩やかな傾斜 面１７２が生じている場合の欠陥は、以下に述べる干渉計により検出される。

【００６２】 位相シフト部１６２の上面１７３のようにマスク面に平行で完全に平らな好ま しい面は、光路長Ｌでマスクが走査されるにつれて、鏡１１８の傾斜により基準 光線の波面が基板の面に平行ではなくなるので、干渉模様が発生する（位相の変 化の方向が曖昧になることを防止するために、鏡１１８の傾斜は位相部１６１の ような表面の最大傾斜よりも大きくする必要がある）。位相シフト部１６２の上 面１７３のような場合の検出器の出力は、図１１に示すような正弦波である。上 面１７３と平行であるが光路長Ｌ＋Ｄに位置する平面である透明な領域１８０ （図１０参照）は、同じ周波数で曲線２００に対して位相がＤだけずれている正 弦波を生成する。このＤだけ位相のずれている第２の正弦波を波形２０２として 図１１に示す。

【００６３】 マスクがＹ軸方向に走査されると、透過光検出器３４は個々の画素が完全に透 明であるかどうかを判定する。完全に透明な画素のみで反射光の強度が測定され てデジタル化される。これは図１０の下側に表示されている。同図には透過光検 出器３４の出力により不透明部１６４が走査されているかどうかが判定され、不 透明部１６４が走査されているときは、反射光検出器３６の出力が無視されるこ とが示されている。電子式サブシステム２０は、強度値、画素のＹ座標、較正中 に決められたＡ，ｗ，Ｉ₀ から式（２）のＤ及び画素の対応する光路長、即ち、 石英基板の上面１７４より高い不透明部の上面の高さｄの変化を決定する。正弦 波には周期性があるので、３６０度の位相のずれに対応する光路長の変化を区別 することは出来ないという曖昧さがある。しかしながら、３６０度の位相のずれ を引き起こす急激な変化は、位相シフト材料に隆起部(ridge) が含まれている場 合にしか生じない。ところで、隆起部は回折を引き起こすので、透過モードでこ れを検出することが出来る。従って、３６０度の位相のずれにより生じる曖昧さ はこのようにして解決されるので、位相シフト材料の厚さを総ての画素について 継続して検査することが出来る。

【００６４】 実際には、マスク基板が像面に完全に平行であるということはないし、マスク 基板が完全に平であるということもない。しかしながら、両変化は緩やかであり 、１／５縮小投影露光用の位相シフト型マスクでは半径４〜５ミクロンまでの変 化を考慮すればよい。特に、互いに隣接した異なる領域間の相対的な位相シフト 、例えば、符号１８０、１６２、１８４で示す領域相互の間の相対的な位相シフ トが重要である。これらのサンプリング抽出点相互の離隔距離は４ミクロン未満 である可能性が高い。

【００６５】 基板に欠陥のあることを示す程度の位相のずれがないかどうかを判定するため に、位相シフト材料１６２により覆われている透明画素毎に光路長を計算する （図１０）。この値を位相シフト材料により覆われていない部分の隣接した２点 、例えば、点１８０と１８４における光路長の平均と比較する。光路長の差が露 光波長(print wave length) での所定のしきい値を越えて許容値からずれている 場合には、検査地点での位相シフト材料の厚さに欠陥の印を付ける。

【００６６】 自動基板検査装置は、同一領域内の異なるサンプリング抽出点における光路長 を相互に比較して同領域内の幾何学的特徴であるＩＣのレイアウトパターン（模 様）を検査するほかに、このパターンを生成する際にその幾何学的形状に過不足 が生じたかどうかの検査をも行なう。ダイ・ツー・ダイ比較検査モードでは、ダ イ３３（図３）の画素１７３、１８０、１８４の光路長（図１０）がダイ３５の 対応する画素の光路長と比較される。この比較によりダイ３３及び３５に同一の 欠陥が存在する場合を除いて無視された幾何学的特徴が明らかになる。同様に、 ダイ・ツー・データベースの比較検査モードでは、以前に指定された画素に関連 した光路長とＣＡＤデータベース内の画素の情報とを比較する。

【００６７】 ［別の位相シフト測定技術］ 以上に述べた測定技術ではデジタル技術を用いて、網の目のように配置された 標本抽出点(grid points) での相対的な光路長を判定し、各標本抽出点での位相 シフト角を決定している。以下に説明するように、アナログ技術を用いて位相シ フト角を調べると言う別の装置も実現出来る。

【００６８】 位相シフト角の判定に必要なアナログ式補助回路機構を図１２に示す。この補 助回路機構は図１の装置の符号２０８のブロックに挿入されるものである。反射 光検出器３６により得られるアナログ信号がアナログ位相検出器２１０の一方の 入力２０９に供給される。アナログ位相検出器２１０の他方の入力２１１には数 字によって制御される発振器２１２から別の信号が供給される。両信号の位相差 に比例した信号を８ビットのＡ／Ｄ変換器２１４に依りデジタル信号に変換し、 エンコーダ２１６及びデジタル低域フィルタ２１８を順にそのデジタル信号通過 する。デジタル低域フィルタ２１８及びエンコーダ２１６は、透過光検出器３４ から得られるゲート信号により制御される。デジタル低域フィルタ２１８は積分 器として機能し、マスクの検査地点が透明であることが透過光検出器３４により 示された時にのみ入力を受付ける。エンコーダ２１６はＡ／Ｄ変換器２１４の８ ビット出力信号を受け取る。その地点の画素が透明である場合には、エンコーダ はデジタル信号の最上位の位置にゼロを挿入して、残りの信号を位相信号として 電子式サブシステム２０に転送する。透過光検出器３４により画素が不透明であ ることが示された場合には、デジタル信号は総てが１として符号化され、１１１ １１１１１になる。この信号は電子式サブシステム２０に対して位相信号が無効 であり、無視すべきものであることを示す。上に説明した回路機構は、マスクが 完全に平ではないような場合のように緩やかに変化する現象により生じる位相の 緩やかな変化に従う位相ロック・ループ（ＰＬＬ）回路である。エンコーダ２１ ６の出力は、有効な場合には、局部領域の光路長の変化を示す。

【００６９】 ［前記別技術に依る位相光学システムの搭載］ 場合によっては、相対的な光路長から位相を推論するよりも、実際の位相を直 接に測定することが望ましいことがある。これは透過光干渉計を用いることによ り達成される。透過光干渉計を使用し、反射及び透過の両干渉パターンの同時測 定を行なうことが出来、透過光モード又は反射光モード又は両モードのいずれか による測定の可能な変形例の概略を図１３（ａ），（ｂ）に示す。簡略化のため に図２と同じ素子は省略してある。

【００７０】 この変形例を透過モードで動作させるには、図１３（ａ）に示すように、ビー ム・スプリッタ６０からの光を反射して、傾斜鏡２３２、対物レンズ２３４、別 のビーム・スプリッタ２３６を取る光路２３１を介して透過光検出器３４に到達 する基準光線を生成するペリクル・ビーム・スプリッタ(pelicle beam splitter ) ２３０を付け加える。基準光線と光路２４０に沿って進み基板１４を透過する 撮像光線との干渉が透過光検出器３４により検出される。

【００７１】 反射光モードでは、図１３（ｂ）に示すように、基準光線がビーム・スプリッ タ６０により２つに分かれ、一方が鏡１１８に向かって光路２５０上を進み、鏡 １１８により反射されて反射光検出器３６に入射し、他方が透過して基板１４に 向かって光路２６０上を進み、基板１４で反射して光路２６０上を戻って、ビー ム・スプリッタ６０により反射されて撮像光として反射光検出器３６に入射する 。両入射光は反射光検出器３６で干渉し合う。当然であるが、この変形例でも反 射透過の両モードによる位相のの同時測定が可能である。レーザ光線では反射及 び透過光の両干渉モードにおいて干渉性である距離が制限されているので、撮像 光線の光路と基準光線の光路とは光路長がほぼ等しくなければならない。

【００７２】 ［線幅の測定］ 図１４にマスクの小さな部分２７０の平面図を示す。領域２７２は透明であり 、線２７４がこの領域を横切っている。領域２７４は、クロムまたは他の材料で 形成されているときは不透明であり、マスクの石英基板が位相シフト材料により 覆われている領域であるときは透明である。自動基板検査装置は網の目状に相互 に等間隔に配置されているサンプリング抽出点２７６で強度を測定する。以下に 詳述するように、強度の測定は線幅、即ち、線２７４を横断する距離２７８の測 定に用いられる。

【００７３】 格子点２７６の各々で光強度がは、ＩＣパターンがその透過率特性を有する光 学系と考えた場合、その点拡散関数のたたみ込み(convolution) で表現出来る事 に注目すべきである。当然ここで、典型的な透過プロフィールは階段関数である から、図１４に示すような直線の場合には、特定のサンプリング抽出点の強度は その抽出点から線２７４の側端までの垂直距離の一次関数である。従って、線２ ７４の近くの特定のサンプリング抽出点２８０又は２８２の強度は、その点から 線までの垂直距離とみなすことが出来る。この距離は制御用コンピュータ２４ （図１）で予め数表を作製しておき、それの簡単な参照動作をすることにより得 られる。このように標本抽出点２８０、２８２の強度により距離Ｓ1 及びＳ2 が わかるので、標本抽出点２８０と標本抽出点２８２との距離をa 角度２８４をG とすれば、線の側端の傾斜は次式

【数４】

【００７４】 により得られる。線の一方の側端の傾斜が解かると、反対側の側端も同様に位置 している可能性が高く、先に計算した一方の側端に平行であるかどうかを確かめ ることが出来る。線の両側端に沿った強度に基づいて、線幅を制御用コンピュー タ２４により計算する。通常はここに述べた線の測定処理は、厳密にいえば、表 面領域が位相シフト材料で覆われていない従来のマスクにのみ適用可能である。 しかしながら、ここに述べた技術は位相特性の測定にも使用することが出来る。 何故ならば、位相シフト材料に覆われていない領域と、位相シフト材料に覆われ ている領域との境界では入射光線の回折が生ずるので、この境界では光が透過し ないからである。線幅は一方の側の境界の中心と反対側の境界の中心との距離で ある。

【００７５】 さて、本考案の基板検査装置の第２形態に進む。本考案の第２形態に関しては 、以下の論議から解かるように、先のダイ・ツー・ダイ比較技術とは全く異なる ものである。既知のダイ・ツー・ダイ比較技術に於ては（或いはダイ・ツー・デ ータベースもそうであるが）検査される基板の種々特性を既に正しいと即ち良品 と解かっている他の同様な基板上のダイ或いはデータベースと比較するものであ った。この既知の技術では、二つの光学筒を用いて得られる二つの同じような情 報に関して同時処理を必要とする、と言うのはダイ・ツー・ダイ比較では検査さ れるダイと参照するダイとを上述のように二つ取扱うからである、即ち結果はデ ータ処理とそのハードウェアが膨大なものになってしまう。以下に示すが、本考 案の第２形態では全ての検査作業を唯一の光学筒を用いて達成するようにしてあ り且つ検査される基板に関してのみデータ処理をすれば良い。以下に示すように 、これは基板から発する二つもしくはそれ以上の透過光と反射光の信号対の関係 を解析し且つそれ等の誘導関数を解析し又透過光と反射光の信号を単信号として の各々の特性を調べ、又それ等の二次微分を分析して達成する。

【００７６】 ［システム概観］ 本考案の第２形態に関し充分な説明を加えその理論と動作を知る、或いはそれ から派生する全ての変形を論ずる前に、システムの基本構造を図１５と更なる詳 細な内容をを図１６に示すがそれ等は、本考案の第１形態を表現している図１， 図２と各々大変に類似しているものである。図１と図１５の違いは、データベー ス・アダプター１８が本考案の第２形態に於て不要である点にある。同様に図２ と図１６の違いは、ビームスプリッタ６０の左に伸展して存在する位相シフト兼 線幅測定部を本考案の第２形態では不要とする点にある。しかし簡単化されたと は言え、本考案の第２形態の技術を用いると、検査に使うのと同じ透過光データ だけで、位相シフト且つ線幅測定は実行可能なのである。図１５と図１６から自 動光学検査システム１０が三つの特別なシステムを保有する事が解かる、即ちそ れ等は、レーザ光学系１１、ＸＹステージとサーボドライブ１２から成るサブシ ステム並びに表示器と電子制御サブシステム１９である。図１５は基板１４がＸ Ｙステージ１２上に置かれて欠陥検査を受ける様子をも示している。上で述べた が透過光、反射光の観察は同時でも別々でも良く、照射光線に要求される他の諸 条件を優先して構わない。以下に動作理論を詳しく展開するが、動作に必要なの は、透過光線と反射光線のそれぞれと、それ等の信号の誘導関数を用いて欠陥の 存在を示すプロセスが最重要になる。

【００７７】 透過光検出器３４から得られる透過光強度と反射光検出器３６から得られる反 射光強度は、システムが先ず必要とする二つの測定値である。同時にシステムは この二つの測定値を比較する能力を必要とするので比較器を導入する。これ等二 つの測定値は、データを処理して欠陥を発見した時はその存在を提示するが、こ の時透過光と反射光は基板と同一点から発せられたものである必要がある。一例 を述べると、透過光検出器３４から得られる透過光強度について、クローム点欠 陥と欠陥粒子は共に透明基板上で不透明であり、暗い出力（低い信号強度）しか 発しないが一方、反射光に於てはクローム点欠陥は金属的な強い反射光を発する 、一方通常の欠陥粒子では、光はそんなに強く反射しない。それで一例であるが クロームにて形成されたＩＣパターン図形上にある欠陥を探索する際、透過光と 反射光を共に用いて始めて可能でありもし一方の光のみで試みてもうまく行かな いのである。一般的に言うと、或種の欠陥の個性的な特徴は、それは欠陥の「署 名」とも言えるが、透過光と反射光強度の比に良く現われるのでその比を測定し て探索の緒とする事も可能である。それで次にここで得られた情報は、欠陥を自 動的に分類する為に使うことが出来る。

【００７８】 ［ＸＹステージとサーボドライブ］ ＸＹステージは精密な基板のドライバーと言えるが、電子式サブシステム２０ が制御を司るようになって居り基板１４はその全面積が入射光でもってカバーさ れる如くレーザ光学１１の光軸に関して垂直に蛇行運動をするように構成され、 かくして基板の全面を隈なく照射する事が可能であり、この事は基板全面が検査 可能である事を意味する。本考案の第２形態に関わる検査システムでは、ステー ジ１２は空気ベアリングに基づくＸＹステージであり、リニアモーター即ちサー ボ系がこれを駆動する時にその軸は図に示していないが光の干渉原理に基づく技 術で監視制御されていて、このような機構の一例としては、モデルTIPS Vがあり 、そのメーカーはTelectrac Corporation である。

【００７９】 ［電子制御サブシステム］ 図１に示されるように、電子制御サブシステム１９は、いくつかの要素から成 立っている。電子式サブシステム２０と制御コンピュータ２４、キーボード２６ とディスプレイ２２がこれに含まれる。キーボード２６は、ディスプレイ（表示 装置）２２、制御コンピュータ２４に回線で繋がり、ユーザインターフェイスと して、本考案の第２形態である基板検査装置の構成要素となる。その上に、電子 式サブシステム２０は、ＸＹステージ１２、透過、反射光検出器各３４と３６及 び制御コンピュータ２４とも通信回線でもって互いに繋がる。制御コンピュータ ２４は、オペレータ・コンソール（操作員操作卓）として機能し、従ってシステ ムのマスター・コントローラと言えるものであり、米カリフォルニア州 Mountai n View市にあるサン・マイクロシステムズ社(Sun Microsystems)製スパーク・コ ンピュータ(SPARC Computer)が一例であり、この制御コンピュータを通じて全て のオペレータ或いはユーザ設備とのシステム・インターフェイスとしての役割を 担っている。制御コンピュータ２４は、全ての他のサブシステム等に向けてコマ ンドを発し且つ又それ等サブシステム等の現状況をモニタしてオペレータ（操作 員）に割当られた仕事を完了させる。電子式サブシステム２０の機能は、制御コ ンピュータ２４によって出されたコマンドを解釈して、そして実行することにあ る。これ等の機能は具体的には、透過、反射光検出器各３４と３６からの出力信 号をデジタル化する、入射光強度が時間変化する場合はその読取り値を補正する 、ステージ１２の動きを追跡する干渉計の出力を集積する、ステージ１２のサー ボに駆動力を供給する、そして現状況を報告するセンサ類のデータをモニタする 等々である。

【００８０】 ［動作理論］ 瞬時でも或いは連続的にでも透過光検出器３４は、基板１４を透過して進む透 過光を受けてその強度に比例して透過光電気信号１５を出力する事が出来る。透 過光信号１５は、それから増幅され、電子式サブシステム２０にて信号ピーク間 の振幅値を０と１の間の値に正規化されそしてオフセット化（原点調整）される 。同じく、反射光検出器３６は、瞬時でも或いは連続的にでも、基板１４から反 射して進む反射光を受けてその強度に比例して反射光電気信号１７を出力する事 が出来る。同様に、反射光信号１７は、電子式サブシステム２０に入力して、信 号ピーク間の振幅値を０と１の間の値に正規化する。本考案の第２形態に関して 論議を進める為に、基板１４は不透明な層を有しその下の基板１４の素材を覆う ものとする。その不透明な層は、レーザ入射光１３の大部分を反射してしまい、 その下の基板１４の素材からの反射は少ないと言うモデルを考える。例えば先行 技術で知られているように、４８８ｎｍの波長に於て反射防止型クローム（不透 明な層）は反射率１１％だがその下の基板素材の石英はそれが、４．５％と低い 。

【００８１】 図１７は、光ビーム１３が基板１４の表面を走査しつつ進むと言う仮説のもと で、各々正規化透過光信号と正規化反射光信号３５０と３５２を示すが、ここで 横軸は時間或いは走査距離と考えて良い。光ビーム１３が基板１４の表面の覆わ れていない露出部である透明石英面を走査する時は、正規化透過光３５０信号の レベルは１であり正規化反射光信号３５２のレベルは０であってこれは図の領域 ３４０に示した。更に、光ビーム１３が基板１４の表面の覆われている不透明層 上を走査する時は、正規化透過光３５０のレベルは０であり正規化反射光信号３ ５２のレベルは１であってこれは図の領域３４２（遷移領域）に示した。光ビー ム１３が基板１４の表面の覆われている不透明層或いはクローム回路図形の端部 に来た時は、正規化透過光３５０のレベルは１から０へ変わり、一方で正規化反 射光信号３５２のレベルは０から１へと変わるのであって、この事情は図の領域 ３４１に示した。

【００８２】 以上の仮説ではもし欠陥さえ無ければ、基板１４の上の同じ点に於て透過光信 号と反射光信号の関係は常に互いに補完的であるので、その結果それ等の和は一 定値即ち不変である。この模様は、図１７に於て和信号３５４があって各信号３ ５０と３５２から０．５のオフセット（ずれ）となって示してある。かくして、 もし和信号に於て前記特性からの逸脱があれば、それは欠陥の探索信号と解釈す る事が出来る。以下の文では、本考案の基板検査装置の第２形態に於て、この仮 説モデルの幾許かの欠点を述べ且つかかる欠点を全く無くする。即ち最終的には 、以下好ましい実施の形態を詳述する事に依って前記欠点に支配されない装置を 提供する。

【００８３】 図１８には現実的な光学系に於て、そこで観察される典型的な諸信号を図１７ と同様な状況で示した。描かれているのは、透過光信号３７０、反射光信号３７ ２と和信号３７４であって左端では０．５のオフセットが見られ、これは図１７ の領域３４０と同じ状況である。図１８のこの領域では、信号値は欠陥が無い場 合の透明基板の代表的例である。図１８に於て、正規化光信号３７２に凹線３７ ３が観察され結果として和信号３７４にも凹線３７６が観察されるが、これは基 板１４上の不透明クローム図形上の欠陥に起因する。図１８で正規化透過光信号 ３７０にて右端に見られる凹線３７１と、対応する正規化反射光信号に３７２見 られる凹線３７５とは結果として和信号３７４に凹線３７７を形成するがこれ等 全て基板１４上の透明露出部上での粒子汚染に起因する。前記の典型的状況の場 合、図１７の３４１領域と同じように和信号３７４も遷移点で一定値０．５の値 からずれて逸脱する事に留意するべきである。

【００８４】 これらの遷移領域は基板１４上でクローム図形端部の近傍点（これは基板上の 不透明層と露出している透明基板素材の境界点）と一致する。そのような逸脱の 例は、図１８に於て凹線３７８として現われる。そのような逸脱が凹線３７８と して現われるのは、基板１４上のクローム図形端部での光散乱現象に依るものと 、透過光と反射光との光路が部分的にコヒーレンス・パラメータのミスマッチを 起こす事に起因する。典型的なケースでは、和信号に於てクローム図形端部で見 られる一定値からの逸脱はその幅に於て基板１４の上のサブミクロンサイズの汚 染で凹線３７７の場合と凡そ同程度である。従って、反射光信号１７と透過光信 号１５との和信号を用いてサブミクロン粒子汚染とクローム図形端部に関して充 分に良い識別をする事は出来ない。基板１４上で、現実的且つ実現可能な光学の サブシステムをもって自動的に表面のクローム図形と汚染を識別可能にする処理 については、以下の図１９から図２２に示そう。

【００８５】 図１９は、基板１４上を光ビーム１３が偏向し走査する時その各点で、各正規 化透過光と反射光信号対の一群を示すが、この場合欠陥は一切無いものとする。 図１９では、正規化透過光信号は横軸４００に対してプロットしてあるが、基板 １４上で同一点に於てのこの透過光と対をなす正規化反射光信号は縦軸４０１に 対してプロットしてある。以上、図１５の系に於ける結果について述べたが、電 子式サブシステム２０は、透過光信号１５と反射光信号１７を共に０と１の間の 値に正規化し且つオフセット化する。それで例えば、図１９の領域４５０の信号 対は、基板上では反射光信号が透過光信号に比べて格段に大きい点に対応してお り不透明層即ちクローム層を意味する。勿論、不透明層即ちクローム層は入射光 を減衰させる為に透過光は小さいが一方に於てその反射率は１１％にも及び反射 光は光検出器３６に入射される。同様に、図１９の領域４５２の信号対は、レー ザビーム１３が石英基板の露出部を走査する場合に対応している。領域４５２の 値は光ビーム１３を相当量透過させるような基板１４の点から得られる結果で透 過光は大きな値として検出されるが、一方に於てその反射率は４．５％と小さく 検出される。それで、図１９の中間領域４５５はレーザビーム１３がクローム図 形の端部を走査している場合を表す。

【００８６】 Ｔ−Ｒ（Ｔは透過光をＲは反射光を表す）空間に於て（座標系は横軸がＴで縦 軸がＲ）現実的且つ実現可能な光学的サブシステムの実験結果を曲線４２０で示 すがこれはなだらかな包絡曲線４２１で囲まれた領域の中に包含されている（留 意するべきは、曲線４２０の形は諸条件で変わって来る事であり、その要因は、 レーザ光学系１１の動作特性、基板１４の素材とその表面状態等である。従って 、各光学系とか基板の素材の設計に依ってそれぞれ独特な曲線４２０をＴ−Ｒ空 間で形成する）。それで、基板１４上の各々の観察点、もしくはピクセルは、Ｔ −Ｒ空間にて点として表され、そこでのＴ値、Ｒ値がそれぞれ透過光及び反射光 の正規化された信号値として理解する事が出来る。透過光及び反射光の正規化さ れた信号値を与えるピクセルがもし許容包絡領域４２１の中にある時は、欠陥は 無しと考える事が出来それ以外のケースは全て欠陥の存在を意味するかもしくは 雑音が発生した場合であろう。検査が実行されるに際して許容値があり、あるピ クセル対がその許容範囲を越えると欠陥と考えられるのであるが、その許容範囲 は包絡領域４２１の幅及びその境界の曲線４２０からの距離で決められる。

【００８７】 包絡領域４２１の幅はかくして検査許容値を意味するが曲線４２０上の点に依 って種々の条件で変わるのでユーザは、その許容値を調整する事が出来るので、 有害な欠陥は厳しく又有害で無い欠陥は緩めれば良い。一例を述べると、基板上 の露出部での欠陥を同定する際の感度と不透明クローム膜上の粒子欠陥を同定す る際の感度とを別々に独立して決める事が出来る。ユーザは、必要に応じてＴ− Ｒ空間全体を含んだ複雑な許容値のセットを設定する（包絡領域４２１の幅はＴ −Ｒ曲線４２０に沿って均一である必要は無い）事が出来る。ここで、本考案の 第２形態である基板検査装置の一つの特徴は図１９のＴ−Ｒ座標空間系に集約さ れると言って良い。それで、上述の許容値を決めそれで包絡領域４２１が定義さ れておりその範囲からＴ−Ｒ曲線の構成点が外に出た時は、実空間でのその存在 場所はどうであれ欠陥が確認された事になる。今迄のところ、基板のアラインメ ント（位置関係の）仕様に関して或いは、欠陥の存在場所の座標をメモリの中で どう管理するかについては、未だ触れていない事に注意すべきである。先願と違 い、本考案のシステムは比較処理ではないので基板上の欠陥の位置即ち物理的座 標を知って欠陥を実際に再確認する必要はない。全ては、各検査に際しての基板 の表面条件に従って正しい許容値を決める事、そして包絡領域４２１の定義に従 ってその範囲からＴ−Ｒ曲線の構成点が外に出るかどうかを調べて、もし出た点 が見つかれば、欠陥が確認された事になる。

【００８８】 本考案の第２の実施の形態である基板検査装置においては、Ｔ−Ｒ曲線の構成 点が連続的である必要は無く、又重要でもない事を述べておく。例えば、第１点 は４５０で示される領域に来る事もあろうし次の５５点は４５２領域に来るかも しれないし、更に次の６点は再び４５０領域に来て次は１点が４５５領域そして その又次の２点が再び４５２領域等々と続く場合もあって、それでも良いと考え る。即ち、欠陥の存在を確認するのに前記の状況での事柄の順序も又重要でない と言える。

【００８９】 本考案の第２形態である基板検査装置の開発時に他に先駆けて発見した特徴は 、Ｔ−Ｒ曲線の構成点のＴ−Ｒ平面内での位置は基板表面の単位ピクセルの物理 的特性を、或いは欠陥の場合はその種類を表す事が解かった。それで、本考案の 第２形態である基板検査装置の第２の特徴は、自動欠陥分類を実施するに当たっ て、前記のＴ−Ｒ探索空間を応用する事である。これ等の発見及び考案をもって 、本考案の第２形態である基板検査装置は少なくともＴ−Ｒ空間を使って欠陥の 種類を同定する課程を有する事にある。それを行なう為、Ｔ−Ｒ空間で欠陥無し とされる包絡領域４２１を先ず決めるならば、検査されている基板１４の上ピク セルに関して、Ｔ−Ｒ対が作る曲線の構成点を見て、それが包絡領域４２１の外 か内かで欠陥か非欠陥かを直ちに決定する事が出来る。その上、Ｔ−Ｒ対が作る 曲線の構成点の位置でもって、もし望むなら、欠陥の型と種類に関しての解析を 可能とする。前記の如く無欠陥境界を決定する処理で使う平面座標系の図形並び に種々欠陥分類する為のゾーンを含む図形を総合的にＴ−Ｒ参照地図と命名し更 に以下に議論を進める。

【００９０】 本考案の第２形態である基板検査装置では、ＴとＲで代表される基板上の一点 での測定値にだけ依存するようにしているので、欠陥探索プロセスは、 参照比 較（ダイ・ツー・ダイ或いはダイ・ツー・データベース処理）に依存することは なく、従って基板を全くアラインメント（位置合わせ）する必要も無く、この点 も米国特許第４，９２６，４８９号と異にするところである。前記を確認した上 で、全体的位置合わせ課程を導入し基板を参照格子に位置合わせすると、もしユ ーザが望むなら、レチクル基板上で欠陥の存在位置の決定に役立たせる事が出来 る。しかしながら上に述べたように良、不良を検査するだけなら、欠陥の物理的 位置情報は無用である。

【００９１】 図２０は、代表的なＴ−Ｒ参照地図であってこの議論で関心のある基板で種々 の欠陥領域を有する場合についてプロットしたものである。一例を述べると、反 射防止型クローム図形上にある粒子汚染は、４７０領域に代表される如く低いＴ 値を有し中間のＲ値を持つだろうし、露出基板上にある粒子汚染は、４７４領域 に代表される如く高いＴ値を有し低いＲ値を持つだろうし、クローム図形の端部 にある粒子汚染は、４７２領域に代表される如く広い範囲のＴ値とＲ値を持つだ ろうが、この場合共に低い値、或いは一つだけ高い値で他は低い値とか諸々にな ろうし、反射防止型クローム図形があるべき所に無い様な欠陥では、４７８領域 に代表される如く高いＲ値と低いＴ値の組合わせになろうし、大きな欠陥の場合 は、４８０領域に代表される如く共に低いＴ値とＲ値を持つだろうし、反射防止 型クローム図形がエッチングで薄く残った汚染膜では透過性を有し、特性曲線４ ２０の右上の領域４８１にピクセル点が来るのである。

【００９２】 或種の欠陥の場合、Ｔ−Ｒ成点のみでは欠陥探索に於て感度不十分な事（Ｔ値 或いはＲ値の変化が基板１４上のこのピクセルに関し充分でない事もある）も起 こる。そのような或種の欠陥とは、石英基板内部に完全に潜っている例が考えら れる。上の例では、透過光信号値Ｔは若干変わっても、反射光信号値Ｒは全く変 わらない。図２０から解かるように、正規化特性曲線４２０は大きいＴ値に対し て勾配はやや小さくなっている。それ故に、例え透過光信号値Ｔだけが変わって もＴ−Ｒ構成点の組み合わせで考えると包絡領域４２１の外にはみ出る事は起ら ず従って、Ｔ−Ｒ空間のみでは検知不可となる。

【００９３】 しかしながら、もし仮に正規化透過信号値を走査距離に関して二次微分演算Ｔ ″を行ない透過光信号値Ｔに対してプロットして見ると、Ｔ″は「端」の存在を 表し図２１のようになり、上述の如き不可能であった欠陥ですら同定出来ること がわかる。図２１に示すような座標平面をＴ−Ｔ″検知空間と呼ぶ事にするが、 更に本考案の第２形態である基板検査装置の第３の特徴は、自動欠陥分類を実施 するに当たって、このＴ−Ｔ″検知空間を使用する事である。Ｔ−Ｒ空間と同様 、Ｔ−Ｔ″参照地図が考えられるが同様に欠陥無しの領域に注目すると、包絡曲 線５０６で囲まれる領域に相当するが、他にも興味ある領域は存在する。 この 場合、透過光信号に変化がもたらされると５２０域内であってしかも包絡曲線５ ０６で囲まれる無欠陥領域の外側でＴ−Ｔ″曲線に変化に対応する点が形成され る、即ち新たにプロット点が見い出される時、稀に観測ピクセルがクローム図形 端部の近傍にあって欠陥とは異なると言う紛らわしいケースも発生する。従って 、Ｔ−Ｔ″空間のみでは、端部と欠陥の必要な区別は出来難い。この状況に於け る検査を以下に更に突込んでで説明しよう。

【００９４】 本考案の第２形態である基板検査装置を開発している際、反射光信号Ｒに関し その二次微分値Ｒ″をＲに対し上と同様にプロットするＲ−Ｒ″図の重要性を本 考案者等が発見した。前と同様に図２２は、Ｒ−Ｒ″空間を描いているが、この 活用は本考案の第２形態である基板検査装置に於ける第４の特徴であると言える 。特性曲線６０３は、Ｒ−Ｒ″空間でのＲ−Ｒ″の基本的な関係を示しそして領 域６０７は、欠陥でないピクセルの集合から構成されこれが最も関心ある領域と 言える。一つの興味ある領域は、仮に考えられる無欠陥６０７領域でありこれを 中心に、Ｒ−Ｒ″参照地図が考えられる。その他関心を寄せるべきは、６０５域 であってこの中に存在するピクセルがある時は、多分レーザ光が不透明膜上を走 査している状態を示すと考えられ従って、Ｒ値は高く、Ｔ値は低く、Ｒ″も小さ い。更に関心を寄せるべきは、６０９域であってこの中に存在するピクセルがあ る時は、レーザ光の走査は仮に石英の露出部上にて行なわれている状態を示すと 考えられる。更に三番目関心を寄せるべきは、６３０域内の点であって、クロー ム図形端部の近傍とは異なり、図２１でのＴ−Ｔ″空間に於ける５２０域にこの 同じ点が存在する場合がある。以上の二条件が揃うと、このピクセルは透過率欠 陥が考えられる。最後に、不透明膜であるクローム図形上に残留物の汚染がある とそれに対応するピクセルは、Ｒ−Ｒ″平面に於て領域６２０に含まれて存在し 、この場合相当するＲ、Ｒ″の値からそれは反射欠陥を意味する。

【００９５】 かくして今日の先端を行くマスク、レチクル基板上で、積極的に可能な限りの 欠陥を探索し分類する為には、Ｔ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″且つＲ−Ｒ″空間でどの欠陥対 応領域にピクセルが分布するかを調べれば良い事が分かる。そこでこの情報をも ってすれば、電子式サブシステム２０でもって座標情報と前記欠陥対応領域とを 関連づけて前記各超空間に関して別々に欠陥対応領域毎の（４５２、４５５、４ ７０、４７２、４７２、４７８、４８０、４８１、５０５、５０７、５０９、５ ２０、６０５、６０７、６２０、６３０の各領域等々）レポートを発生する事が 可能である。更に、以上のようなレポートをもって電子式サブシステム２０はそ の後論理的に前記複数レポートを加え合わせ意味ある「最終レポート」に纏め上 げる事が出来るが、このレポートは前記各Ｔ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″且つＲ−Ｒ″空間と の関連に於て種々な情報を含む事になる。この「最終レポート」はピクセルの型 コード及び２進数に依る欠陥表示値を示す事が出来、ここに欠陥表示値とは欠陥 の存在或いは非存在を示すものとする。

【００９６】 このような情報をもってして、且つ特にプログラムする事に依って多くのレポ ートをこのシステムは発生するように出来る。その一例は、全基板上で欠陥の種 類別に分類合計を計算する等である。多数の欠陥の「型分類項目」が考えられる が、これは二つの変数、Ｔ，Ｒに於てＴ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″及びＲ−Ｒ″の組み合わ せがあって、前記のようにそれを活用し得る為である。しかしながら前記で論じ たように、例えば或種の透過不良のように、図２１のＴ−Ｔ″の５２０域と同時 に図２２のＲ−Ｒ″の６３０域でもピクセルが存在して始めて欠陥として確認さ れる形で見つかる場合がある。

【００９７】 前記例では、透過不良の「最終レポート」は二つの別空間から共に透過不良の 事象があって始めて報告されるようになる。この種のレポートでは論理積のＡＮ Ｄが実施されるがその条件は、Ｔ−Ｔ″空間で５２０域にピクセルが存在し且つ Ｒ−Ｒ″空間で６３０域でピクセルが報告された時に限る。前記両方の出来事が 明白に確認されて始めて、透過率欠陥型の欠陥の存在を示す「最終レポート」を 発生する。よって、最終の欠陥探索とその分類作業は多数の中間レポートを前記 で示した如く論理的に確認してその課程を経て達成する。

【００９８】 或種の欠陥は多数のレポート群によって特定条件下でのみ決定される、と言う のは前記で論じた欠陥不良がそうだし、一方他種の欠陥の場合は一つのレポート 群のみで無条件に決定される。超空間の投影図を調べて見て解かった事は、或種 の欠陥は二次元空間で決定されるし（この場合上述の一つのレポート群で可能な ケースを意味し、Ｔ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″且つＲ−Ｒ″空間を用いる）他のもっと難し い例では三次元空間が必要になり（この場合上述の多数のレポート群で可能なケ ースを意味し、例えばＴ−Ｒ−Ｔ″空間を用いる）、それでも難しい場合は４次 元或いは５次元等々となる。

【００９９】 それで、予めプログラムされている電子式サブシステム２０が、必要な論理命 令を必要な順序で実行して前記最終レポートを作るが、この時先に述べたように 各領域からの個別レポートが先行して使われる。最終欠陥レポートは、先ず種々 条件付きのレポートを全て集めてその論理積であるＡＮＤ操作を適当な順序で行 なって構成し、次に他の条件付きでないレポートとの間で論理和である OR 操作 をして、もしいずれかの超空間の領域に欠陥がある時は、条件付きであろうがな かろうが、それを示すようにし（勿論超空間モデルは２つ、３つ、４つ、５つ等 の各空間を考慮する）、それから次に欠陥分類型コードも対応して示すようにし て、欠陥の分類特性を示す領域がどれかを解かるようにする。

【０１００】 実際には、検査するべきレチクル基板が決まると、３種の検出超空間からの結 果を集積して種々欠陥型分類された欠陥が検出されるが、この時４つのピクセル に関わる変数ＴとＲとＴ″及びＲ″を使用するがこの間の詳細は上に述べたよう に二つの変数を組み合わせて二次元検出空間を構成する技術が、本考案の第２形 態である基板検査装置に於ける初期条件を簡単化したものである。実際は、Ｔと ＲとＴ″及びＲ″を四次元超検出空間として構成して、即ち四次元ベクトルを取 り扱って検査を実施する。更に追加すると、二次元に関しては図２０〜図２２等 で説明済みであるが、更に種々に平面分割して分類の為の超多次元的な項目分類 領域を構成する時、もしも或る検査基板及び材料の組合わせに於て、先に述べた 例での超空間群では不足の場合は、前記検出超空間の別の組合わせとしてＴ−Ｒ ″、Ｒ−Ｔ″且つＴ″−Ｒ″超空間を活用する場合がある。

【０１０１】 検査済み基板で、もし欠陥無しとなったなら、ＴとＲとＴ″及びＲ″を四次元 超検出空間にて相当の相関関係を持つと考える事が出来るので、本考案の第２形 態である基板検査装置に於いてはこの冗長性を利用する事が可能であって、この 事実は観察因子を対で解析し且つこの観察可能な因子、即ち四次元ベクトルの二 つを選んで二次元の平面（以下サブスペースと呼ぶ事とする）に投影する事も出 来る、即ち基本的には、四次元を分解して二つの座標系を選んで二次元の平面に 投影する時三つの組合わせがあり、その方が視覚的に単純なので、欠陥に関して 種々計算して同定する作業が簡単化されるのである。

【０１０２】 それで、本考案の第２形態の別の実施の形態では、この事を効果的に使う事が 出来て前記四次元ベクトルの或る二つ、例えば、ＴとＲ″を選んで上述の作業を しても良い。更に進めて、上述の代替の超空間は必ずしもここで述べる二次元平 面への投影であることに留まらず、当然であるが全四次元超空間を欠陥検出にそ のまま用いても良く、この事は上で推論的に述べた。

【０１０３】 図２４にてそのブロック図に示したが、更に進めて、測定されたＴとＲ信号に 関し交流フィルタをかけて変調し他の観察因子を発生させる事が出来る。例えば 、測定値であるＴとＲ信号とに加えて、他の高次元の観察因子をある測定値を用 いて導入して相当する画像地図を創造する事が出来る。よって、上述の二次微分 関数に加えて、より大きな特異係数を持ったたたみ込み演算子（コンボリューシ ョン・オペレータ）にて演算を実施すれば、他の信号が新たに得られてそれでも って別の解析が可能になろうしこれ等に依って検査基板の新たな別の特性を明確 にあぶり出す事が出来る。

【０１０４】 更に一般化した議論を展開する。今、任意の数の観察因子（種々の次元の微分 等の派生関数、又そのような選ばれた派生関数が限定的な信号値しか取らない事 を考慮、積分関数、他の関数であってＴとＲを用いて発生させる）が与えられる と、観察因子の超空間から派生する幾つかの任意のサブスペースを用いて解析す る事が出来且つそのようなサブスペースは多次元即ちｎ次元であってここに、ｎ は２から自然数ｎの間で任意の値をとる。

【０１０５】 既に論述したが、広範囲に行なわれる包括的欠陥検出処理では低次元のサブス ペースの観察超空間を使う場合はこのサブスペースの全てからの全情報を集める 作業が必要であって、最終結果を出す時に参考にするのが良い。特に図２４に於 ては、検査基板の表面の透過光成分と反射光成分のピクセル画像地図を用いて、 ７００で示した実際の透過信号Ｔに対しＭ回の演算を実行し、７０２で示した実 際の反射信号Ｒに対しＮ回の演算を実行した状況を、図示している。ブロックの 最初の段に於て各々の種々演算は、一連のフィルタによって確認され、それ等は 、ｆｘ（Ｔ）とｇｙ（Ｒ）にて表現されている。上述の課程で、フィルタ群ｆ1 （Ｔ）７０４とかｇ1 （Ｒ）７０６は各々全パスフィルタであって、フィルタ群 ｆ2 （Ｔ）７０８とかｇ2 （Ｒ）７１０は各々二次微分フィルタなのでそれ等を 通過すると、ＴとＲは、夫々Ｔ″とＲ″になる。ブロックの最初の段に示されて いる他のフィルタはここでは、ｆM （Ｔ）７１２及びｇN （Ｒ）７１４で表され て居て、Ｔ且つＲ信号に対し上とは別の機能で作用するので当然別の信号値を形 成するがこれ等は基板１４の他の特性を見極める上で有用である。

【０１０６】 図２４に於て、一段目のフィルタが考えられる二次元サブスペースを種々組合 わせて欠陥検出を試みる事を意味するのでそのフィルタを通った種々信号を組合 わせて、或いは少なくとも関心ある２つの座標の組合わせて成るサブスペースの フィルタを配合するのが、図の二段目の役割である。更に詳しく例でもって述べ ると、もしフィルタｆ1 （Ｔ）７０４とｇ1 （Ｒ）７０６は各々全パスフィルタ であるとし、フィルタｆ2 （Ｔ）７０８とかｇ2 （Ｒ）７１０は各々二次微分フ ィルタとすると、ブロック７１６ではＴ−Ｒ空間情報が集められ、ブロック７１ ８ではＴ−Ｔ″空間情報が集められ、ブロック７２０ではＲ−Ｒ″空間情報が集 められ、ブロック７２２ではＴ−Ｒ″空間情報が集められ、ブロック７１４では Ｒ−Ｔ″空間情報が集められ、ブロック７２６ではＴ″−Ｒ″空間情報が集めら れる。図に於てこの段に示された他のブロックは他の組合わせの信号を集める事 に依って、対応する二次元空間の信号値を提供する事を目的としている。

【０１０７】 それから、図の二段目の各ブロックでの検出結果は三段目の論理的欠陥収集機 能７２８に入力する。論理的欠陥収集機能７２８は実際は、二段目の各ブロック に於て、独自の欠陥信号対値を確認するべくプログラムされたマイクロプロセッ サをもって実現させ、全欠陥に関わる包括的な報告、当然であるが二段目の種々 のブロックの各信号対が表わしている欠陥全てを網羅しつつ、準備させるように 構築する。 ［二次微分値の計算］ ここでは、ＴとＲ各信号から、上述の二次微分値の計算のやり方を論ずる。こ の変換の実施に点集合関数が関わるわけではないが、実際には画像の質を保ちつ つ二次微分値の計算と解析する事が重要であり、その為には或るピクセルに関し 、その近傍で多くのピクセルのデータが存在する事を要する。本考案の第２の実 施の形態である基板検査装置では、参考データを還元して座標を持たない統計的 表記にするのが有効である。参照地図は、或る観測点での基板の期待特性に関わ る情報を保有するものではないが、どちらかと言えば、全体の中ではその観測点 或いはその近傍領域での統計的特性を表現している。再び強調するが、本考案の 第２の実施の形態である基板検査装置に於ては、参考画像とテストされる画像と を直接比較する事は、一切必要が無い。即ち、ダイ・ツー・ダイも、ＣＡＤを用 いるダイ・ツー・データベースも、必要は無い。

【０１０８】 二次微分値の計算処理を議論する前に、図２３（ａ）を参照し、基板１４上の 今関心ある領域でのピクセルの透過光信号値に注目したい。議論の為、画像は各 ピクセルの透過光信号値に依る行列即ちマトリックスｔ_x,y として示してあって 、そのサイズは、ｎ×ｍ（ｎ行ｍ列）なるマトリックスを意味する。ここで注目 すべきは、基板１４上の現検査領域でのピクセルの反射光信号値は同様領域で同 様面積を観測すれば同様の値となる。反射光信号値に関しては透過光信号値と同 じく扱い図２３（ａ）で唯ｔをｒと書き変えれば済む。二次微分値の計算する目 的は、観察点が何処かとの問に対して、クロームパターンの端にあるのかあるい は、欠陥の上にあるのかについての情報を与える為である。二次微分値の計算は 、与えられた画像に関して線形コンボリューション計算（たたみ込み演算）をす れば良い。

【０１０９】 図２３（ａ）のｔ_x,y にて示される一例のように、画像の中の各ピクセルは、 それを中心にその周りの矩形Ｌを考えそれを構成するピクセル群を想定し、この 例では３×３であり、 ｔ_x-1,y-1 ｔ_x-1,y ｔ_x-1,y+1 ｔ_x,y-1 ｔ_x,y ｔ_x,y+1 ｔ_x+1,y-1 ｔ_x+1,y ｔ_x+1,y+1 が前記線形計算の入力値であって、これでもって中心値、即ち前記ピクセル値の 二次微分値ｔ″_x,y をｔ_x,y から計算する事が出来る。そのたたみ込みの演算式 は、次のようにマトリックス演算子を用いてせ表わすことが出来る、

【数５】

【０１１０】 かくして、図２３（ｂ）で定義される二次微分マトリックス演算子の内容は、数 学的には以下に表す事が出来る。

【０１１１】

【数６】

【０１１２】 しかしながらこのマトリックス演算子では、透過光ピクセル画像の端部で劣化 即ち精度が落ちてしまって、結果のＴ″画像マトリックスは、図２３（ｂ）に-- で示す様にその行列の最外行並びに最外列の所でそれ等の値が確定しない。

【０１１３】 二次微分関数の演算を実行する為の矩形マトリックス演算子Ｌの選択に関して は多くの選択肢がある。矩形マトリックス演算子Ｌに関してここで論ずるのはラ ンバート法（Ｌは、ランバートの演算子）と言われ広く知られているが、これは 二次元にて変換が行なわれている故に、二次元でその対称性がある。この例でＬ が選ばれた理由は、それになるべく強い円対称性を残すことが出来るような他の 観察域に於て仮想的な反応が生ずる事を狙った為である。それで、このようにし て、ＴからＴ″へと同様にＲからＲ″の変換を前記のような演算をしている。内 容を解かり易くする為、ここでピクセル画像に於けるＴとＲの二次微分値の上述 の計算は近似的にハイパスフィルタＬ即ちマトリックス（７）式にて実施したが 、ここに、ｃ＝0.1817536 、ｄ＝0.01539003、且つｖ＝ｈ＝-0.0648287としてい る。

【０１１４】

【数７】

【０１１５】 デジタル化されたされたピクセルデータに関し他の別のたたみ込みマトリック ス計算の例は、次のように画像を光学的に処理する際、サンプリング以前に、広 く知られたコヒーレント光のフーリエ法に依るフィルタ技術を使う事も出来る。

【０１１６】 ［参照地図の作成処理］ 上述のように、探索超空間としてはＴ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″それからＲ−Ｒ″が使わ れており、検査基板の検査特性を調べることが出来、この時欠陥が無い領域は飛 ばして進める事が出来る。実に、本考案の第２形態である基板検査装置に於ては 、各Ｔ−Ｒ、Ｔ−Ｔ″且つＲ−Ｒ″超空間にて、検査を飛ばす事が出来る。即ち 、無欠陥領域の境界を定義する上での巧妙な処理は、「飛ばし」に尽きるのであ る。満足な欠陥探索を実行する上で各参照地図内での前記無欠陥領域を正しく定 義する事は必須であるが、その上で各参照地図は欠陥分類地帯を内包し得るので 、必要に応じて検査課程に於てその結果の内容に応じて前記欠陥分類地帯を調整 する事が出来る。実験結果に依れば、基板特性は種々条件で色々に変動するので それ故に無欠陥領域の境界は各基板で個別に決定する必要があるのは自明であり 、それに依って始めて検査感度が最適化される事になる。反対に、欠陥分類の領 域は、更に一般的であって検査技術に依存しない、むしろ基板の特性に依存する と言えるので分類に伴う誤謬は欠陥探索に於ける誤謬と比べてそれが与える損失 は少ない。それゆえに分類のゾーンに関してはは、実際上それ程頻繁に調節する 必要は無く従って経験的に長期に亘って欠陥の内容を統計的に分析して調節すれ ば良い。この節の意図は、通常の無欠陥の基板情報が如何にして得られるかを説 明する事にあり、それに関連して探索超空間内でその結果を如何に記号化するか の詳細（実験的な欠陥の形状の判定技術並びにＴ−Ｒ及びＴ−Ｔ且つＲ−Ｒ″空 間内の無欠陥と認定する領域を如何に決めれば良いのか）を論ずる。

【０１１７】 さて以下に、Ｔ−Ｒ参照地図内で無欠陥領域を解析的に決める処理を示し、よ ってこの参照地図に引かれるべき無欠陥領域の境界線をＴ−Ｔ″並びにＲ−Ｒ″ 参照地図上で如何に決定するかを論ずる。生産現場で、欠陥か否かの或る許容境 界を得て基板検査を実行するに際し、一般的には、参照地図を製作する作業事自 体は教育課程と同様と見做す事が出来る、と言うのは、選ばれた同種の複数の基 板に於て、標準的な基板特性をサンプリングに依ってその代表例を探しその無欠 陥領域の検査例をコンピュータ内に集積して後の活用の為の参照ファイル（教師 ）とする事の反復実行であって教育課程と類似している。参考曲線を確定する作 業は、一つの基板だけを使って行なう事が出来るが、但し勿論多数を用いた方が 統計的に正確になるしその上、偶々、欠陥が紛れ込むと言うエラーも統計的に薄 められるので望ましいと言う点に注意すべきでる。かくして、先ず検査装置セッ トアップ即ち稼働の為の準備が必要になり、このため基板からサンプル領域を設 定し、この同一領域に於てＴ、Ｒ、Ｔ″且つＲ″信号をサンプル点にて測定しそ の後これ等信号値は探索超空間内でサンプル自体の記録としてグラフにする。各 種の参照地図上で無欠陥領域のセットアップデータを確立する為に使う或種の特 に選ばれた基板に於て欠陥を含まないピクセル群の真の統計的性質を近似的に表 現する為に、上に続いて前記データ記録は以下に記述するフィルタを通す変換作 業を行なう。よって、これは２進数でもって欠陥有無を表現する各点を多数集合 させて参照地図を作製する課程そのものである。このようにして開発する参照地 図は、他の値にも発展して展開する事が出来て、欠陥の分類作業をする目的で更 に符号化をする事が出来る。或る出来の良い検査基板を探しそれを代表的参考サ ンプルとして使う為に、特にその基板の上の代表的なフォトリソグラフのパター ンを選んで、先ずその中の或る代表領域を選ぶ。

【０１１８】 このようなサンプル領域は検査装置のオペレータ（操作員）が選ぶ事が出来る が、勿論システムコンピュータが制御して自動的に選ぶ事も出来る。参考サンプ ル領域の選択に関しては、上の２種のどちらの処理で前記地域の特性調査を行な っても、重要な事はこの参考サンプル領域が無欠陥である事を本当に確認する事 にある。一旦、参考サンプルが選択されれば、それの透過光反射光の像はすぐ得 られる。この時点で、各参照地図内の無欠陥領域を選ぶ為に沢山の技術が応用出 来る。これ等多数の中から自動計算で行なう事が出来るものについて以下３つの 例を述べる。例えば、Ｔ−Ｒ平面を考えバイナリー（２進数）の１が割付けられ た少なくとも１つのサンプルのピクセルが占有するとした時、このサンプルの全 ピクセルに関するバイナリー散乱プロット(binary scatter plot) をそのＴ−Ｒ 平面内に描く事が出来る。前記Ｔ−Ｒ平面で残り全ての領域は、占有されていな いので当然ながらバイナリー（２進数）の０を割付ける。これが即ち、バイナリ ー散乱プロットである。

【０１１９】 さて図２０に戻って典型的な例では、前記の占有されている点は包絡領域４２ １の中の塊りに集中してしまうと考えて良いが、但し非占有点がその包絡領域４ ２１に稀に紛れ込んでも良いし、もしサンプルに異常があれば占有点の一部がそ の包絡領域４２１からはみ出す事もあろう。次に、このバイナリー散乱プロット を使って包絡領域４２１の中に全構成点が唯一つの値を持つような接触領域を形 成し、残りのＴ−Ｒ平面は全て０であって、この接触領域を囲むようにする。前 記を実行する為には、例えば著者 Anil K. Jain （ジャイン）に依る文献“Digi tal I mage Operation デジタル画像操作”１９８９年 Prentice-Hall, Englew ood Cliffs 社刊の３８４ー３８９頁にあるような、標準２進形態学的演算を行 なう事が出来る。代表的議論をすれば、最初に捕捉したピクセル間に存在するサ ンプルの塊り全体の中に存在する全空隙を少くとも取り除くに充分な大きさの対 称カーネルを用いて、「絞り」作用を最初に施す事が出来る。結果は、２進数の 分布であってその中は満たされており、その分布は展開して広がる。同様に、対 称カーネルを用いて必要なサイズの参考包絡領域を生成する為に浸食作用を施す 事が出来る。

【０１２０】 このようにして最終参照包絡領域のサイズを調整して、検査感度は操作する事 が可能であるので従って最終の検査作業の性格と規模も操作する事が出来る。包 絡領域に与える絞り作用が感度を減らす一方で、侵食作用は、反対の効果を与え て感度を上げる。一般に最終の包絡は、サンプルの塊りより大きいがその理由は 最終のサンプルの塊りは単に統計的な無欠陥点の分布の一部を代表するに留まる 為である。サンプルデータをもっと正確に表現するには、前出のバイナリー散乱 プロットよりは、Ｔ−Ｒ超空間に於て前記参照サンプルの多値ヒストグラムを用 いる方がむしろ望ましい。

【０１２１】 Ｔ−Ｒ超空間内で無欠陥領域を定義する為サンプル基板が検査且つ走査されて いる時、この前記技術を用いて、Ｔ−Ｒ超空間内の各座標について実際に前記デ ータの数量管理を行なう事が出来る。この多値ヒストグラムを次に積分フィルタ を通じて円滑化を実施して後、閾値にて選りわけて２進数値の参照地図へと変換 する事が出来る。前記多値ヒストグラム処理の長所とは、Ｔ−Ｒデータ点がその 発生頻度に応じて加重平均化されてその為に滅多に起こらないＴ−Ｒデータ点は この課程で頻繁に起こるデータ点が強調されるので実体をより良く表わす事が出 来る点にある。また、最後に閾値にてよりわけてので滅多に起こらない異常値は 最終Ｔ−Ｒ参照地図から除外する事が出来る。更に、積分フィルタの幅を調整し て感度制御を幾分成し遂げる事が出来る。

【０１２２】 別の技術があって、無欠陥域を定義する目的でサンプルのヒストグラム加工が 可能な事を示すが、それはハラリック(Haralick)氏等の論文によって説明が試み られている多値形態学(Multi-valued Morphology) を用いるものである。その文 献は、論文“Image Analysis Using Mathem atical Morphology ”「数学的形態 学に依る画像解析」であって、１９８７年７月発行の IEEE Transactions on Pa ttern Analysis and Machine Intelligence, Vol PAMI-9, No. 4 に記載がある 。この処理は、既に述べた２進法形態学の多値への延長であって、絞り込み作用 と侵食作用を多値機能に応用した事に集約される。この処理は前の二つの処理を 複合化したものであって積分フィルタの代わりに多値を扱う絞り込みと侵食の両 作用を用いて円滑化されたヒストグラムを得て更に最後に適当な閾値で「よりわ け操作」を行なって参照地図を２進数値の散乱図に還元するものである。

【０１２３】 ［他の実施の形態］ 本考案の第２の実施の形態である基板検査装置に関しては前記で論述したよう に、レーザを備えた掃引光学系でもって透過光信号並びに反射光信号を対として 同時発生を行なう事が出来るが、欠陥検査且つその分類をする目的の為には、他 の適当な画像走査技術を考えても良い事は当然であって、そのような技術の十分 条件は、透過光信号並びに反射光信号を対として同時発生を行なう事が出来れば 良いのである。更に、欠陥検査且つその分類をする上述の技術は如何なる画像走 査課程に対しても応用が可能であって、この時に画像走査課程としては時間的に 整合している多数の光学的信号を発生するように整える事が出来れば良く、基板 との位置及び方向関係を考慮して光検出器をセットし基板に光源からの光を任意 の角度で入射させるようになっていれば十分である。探索超空間の所で述べてあ るが、観察可能な物理量として、Ｔ、Ｒ、Ｔ″及びＲ″に限定する必要は無く、 観察可能な物理量相互間に相当な相関関係が確立していて参照地図を製作出来 るような組み合わせなら十分に検査並びに分類が出来ると考えて良い。

【０１２４】 欠陥を探索し分類する別の処理は、神経のネットワーク網を使うものである。 例としては、探索超空間と参照地図を使う処理を上に公開したが、３層の後方伝 播型ネットワーク（backpropagation これをＢＰＮと略称す）に於ける入出力地 図に依る処理に応用出来る事をも見出した。ここでＢＰＮに関しては、著者 J.A . Freeman and D.M. Skapura、文献、“Neural Networks - Algorithms, Applic ations, and Programming Techniques”「ニューラルネットワーク--- アルゴリ ズム、応用そしてプログラム技術」出版社 Addison-Wesley （マサチュセッツ州 レディング）の８９乃至１２６頁に詳しい。前述の神経のネットワークの応用で は、その必要条件は以下の点を除いて前記と同じである。

【０１２５】 典型的ＢＰＮに関しては図２５に示したように、３層のニューロンで構成され ている。即ちそれ等はそれぞれ入力層、中に隠されたプロセス層及び出力層であ る。ニューロンの各入力層は観察可能な物理量（これに関しては上にて述べてあ るが、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）のＴ，Ｒ信号に関して矩形ピクセル群の近 傍の単一ピクセルがその例である）を受け入れて入力とする事が出来てそれを隠 されたプロセス層である第２層に送り込むのでその２層の各ニューロンは各々該 当する第１層からの信号を受け入れ、それぞれ独自にプロセスを加えて出来た信 号を出力すると各第３層のニューロンは前記信号を各々対応する隠された層から 受け入れてそれぞれ独自の出力信号を出力する。よって、各ニューロンは前段の 層の回路節を通じて入力信号を受け入れ、それを組み合わせてその重み平均に依 る線形活性化関(linear activation function)にて決まる各信号を出力する。そ の各々の重み平均に依る線形活性化関数にて決まる各出力信号は、前記第２層及 び第３層の各回路節に於て独自にバイアスがかかりそれに応じて変化を起こす事 に依って学習するプロセスを経て決まる。

【０１２６】 バイアス関数は計算後各バイアスユニットにデータを入力する場合と、或いは そうでは無く教育を実行してデータを修得させる場合とに分けられる。後者では 、ダイナミックな環境で教育が実施されるので、ある場合は他の作業が進行中で あって全ての可能な結果が出力端で解かっていない事態も起こる。この学習課程 を更に詳しく記述する為、以下にもっと議論を展開する。ここで重要な事は、実 際の動作では、たとえ第２、３層の各回路節が前段の各回路節を通じて信号を受 け入れる時、或る特別な回路節の特別な機能に注目した場合に必ずしも全ての入 力信号が活性化して使われている訳では無いと言う事である。

【０１２７】 前段の全回路節と次層の各回路節への結線は、ＢＰＮの製造時に単に標準化さ れた結果であるに過ぎなく実際は種々信号の効果は、時として前記信号に興味が 無いようなケースでは決定的にその回路節で無視される事もあるのである。即ち 、本考案の第２形態である基板検査装置に於ては、隠れた第２層の回路節に加わ るバイアスを調整して、例えば入力層（第１層）からのＲとＲ″信号を無視して しまいＴ、Ｔ″空間にて種々データの値の近似値を発生させる事が出来る。よっ てそのようなBPN は、入力層に４つのニューロンを持たせ４つの観測可能な物理 量Ｔ、Ｒ、Ｔ″及びＲ″をそれぞれ受け持たせるようにし、データの異なる相関 性に対応して異なる活性化エネルギーを測定するような隠れた層即ちプロセス層 を備え、出力層である第３層としてはその各回路節に欠陥分類と対応したメンバ ー値を割り付ける事が出来てメンバー値のセットを出力する事が出来る、即ち欠 陥分類（メンバー分類）を達成する。最後の評価は、前記メンバー値が最大にな るような分類項目を選んで決定する。このような実現技術は実際は同じ入出力の 関係を解明する上で使う前述の場合の代替技術であって、この関係を示す図を参 照地図と呼んで来たが、これが本考案の一般的な考え方である。実際、探索超空 間に於て、ＢＰＮの入力層は座標軸と一致させて考える事が出来るし、出力層は 欠陥を分類項目に割り付ける事に相当し、隠れたプロセス層は解析論理結果の最 適化して各入力信号に或る分類項目を割り付ける課程に相当するのであってその 結果参照地図を作る事が出来る。そのようなネットワークの後方伝播特性は、隠 れた層と出力層に於てその重み付けをする時に使って望ましい地図作製が可能に なるようにし誤謬を最小にする。

【０１２８】 前に述べた学習課程はこの際採用する事は容易である、と言うのはサンプルデ ータを前述の後方伝播方式に乗るように供給し、この時重みを調整しつつ好まし い出力を入力に組み合わせる事で達成される。その上、後方伝播は、検査装置使 用中でも欠陥の確認作業が必要な時には何時でもＢＰＮが学習を続けるように配 慮するように出来る。この技術の他の変形は次の場合に応用が出来る即ち、ネッ トワークにてＴ及びＲ信号を更にフィルタを通過させて、１８ヶの入力ニューロ ンから成る入力層を備えるようにし、この構成で９つの透過光信号値と９つの反 射光信号値を受け入れるようにし、それを３×３の近傍ピクセルにデータとして 書き込むようにする。

【０１２９】 本考案の第２の実施の形態である基板検査装置に関して、種々の動作態様を例 として重要なルーチンプロセス及び装置に関しの幾つかを列挙して述べて来たが 、本関連技術に精通している個人が前記記述を図を見ながら精読すれば当然新た なる種々の代替的処理及び技術が浮かぶ筈である。それ故に、本考案の第２形態 である基板検査装置の精神に於て、上述の請求項は、本明細の精読に依って当然 考え付く代替案や変形例を全て含むものである。以上に好ましい実施の形態に基 づいて本考案を説明したが、この技術分野で通常の技術を有する者であれば、本 考案に種々様々な変更及び修正を加えることが出来ることはいうまでもない。例 えば、走査中にレーザ光線を掃引しないですむように、実施の形態のような線形 の検出器３４を用いる代わりに、米国特許第４、５７９、４５５号に記載されて いるような時間遅れ集積センサを用いることも出来る。このように修正した場合 、レーザを光源として用いると、回転研磨ガラスを併用することによりＹ軸方向 の干渉性が破壊され、時間遅延集積センサによりＸ軸方向の干渉性が破壊される 。従って、実用新案登録請求の範囲にはそのような修正や変更も含まれるものと 解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の特徴である斬新な欠陥自動検査
装置に関し、レーザを用いたマスク検査装置の簡単な機
能ブロック図を示す。

【図２】図１で描写されたマスク検査装置の一部サブシ
ステムに関する詳細な図。

【図３】ダイツーダイ検査モードに於ける光ビームの走
査経路を例証する図。

【図４】ダイツーデータベース検査モードに於ける光ビ
ームの走査経路を例証する図。

【図５】オートフォーカス（自動焦点）システムで使用
される光線の横断面を例として示す図。

【図６】オートフォーカス（自動焦点）システムで使用
される光線の横断面を例として示す図。

【図７】Ｘ−Ｙステージの投影図であり表面のカバーの
一部分を取除き中が解かるようにした透視図。

【図８】ステージの構造フレームの詳細を示している
が、図７において８−８の線に沿って切取った所の断面
図。

【図９】ステージの構造フレームの詳細を示している
が、図７において９−９の線に沿って切取った所の断面
図。

【図１０】反射光線検出器からの出力が位相シフトされ
る模様を誇張拡大して示す典型的な位相シフトマスクの
断面図。

【図１１】正弦波状に変化する検出信号を示す。これは
位相シフト検査モードに於てマスクを走査して得られた
ものである。

【図１２】位相シフト材の厚さを測定する時に使用する
フェーズロックループ（ＰＬＬ）サブシステムのブロッ
ク図。

【図１３】それぞれ透過光モード並びに反射光モードで
位相シフト材厚を測定する為の光学サブシステムの構成
原理図。

【図１４】線幅測定の処理を記述する為の図。

【図１５】本考案の第２の実施の形態に関わるマスク検
査装置の簡単な機能ブロック図。

【図１６】図１５で描写されたマスク検査装置の一部サ
ブシステムに関し、図２を改訂して得られる詳細な図。

【図１７】レーザスキャナで一回走査を行なった時、セ
ンサから検出される透過光と反射光を正規化して得たプ
ロット図。

【図１８】透過光と反射光並びにその両者の和信号を正
規化したたプロットで、粒子汚染の例を示す図。

【図１９】欠陥不在時に見られる透過光と反射光信号対
の関係を示すグラフ。

【図２０】図１９の欠陥不在時と比べ、粒子汚染が不透
明層上と、パターンの端部と、更に透明基板上にある場
合の透過光と反射光信号対の関係を示すグラフ。

【図２１】透過光とその二次微分値を示したグラフ。

【図２２】反射光とその二次微分値を示したグラフ。

【図２３】マスク基板検査に於てピクセルレベルでの透
過光像を示す図、及びマスク基板検査に於てピクセルレ
ベルでの透過光像二次微分値を示す図。

【図２４】３段のブロック図であり、入射光が種々異な
る特別に選ばれたフィルタを通って来る場合、第２段に
は、対になったフィルタ出力信号、第３段は、第２段で
対になった信号の各々の組み合わせに依って欠陥が検出
され且つ同定される場合の合成関数を表示する図。

【図２５】ＢＰＮ神経のネットワークの典型的描写例を
示す図。

【符号の説明】

１１…レーザ光学系、１２…Ｘ−Ｙステージ、１４…レ
チクル基板、１６…光学系サブシステム、１８…データ
ベース・アダプタ、１９…電子制御サブシステム、２０
…電子式サブシステム、２２…ディスプレイ、２４…制
御コンピュータ、２６…キーボード、３０…レーザ、３
１…光路、３２…光ビーム、３３…基板のサブエリア、
３４…透過光検出器、３６…反射光検出器、３９…スワ
ス、４０、４２…音響光学的ビームスキャナ、４４…ビ
ーム展開器、４６…４分の１波長板、６０…ビームスプ
リッタ、９０、９２…四分割型フォトダイオード、１６
０…位相シフトマスク基板。

フロントページの続き (72)考案者 デイビッド・ガース・エマリー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95126、サンノゼ、エモリー・ストリート 995 (72)考案者 ザイン・カフナ・サイディン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94086、サニーベール、ストーウエル・ア ベニュー 382 (72)考案者 マーク・ジェイ・ウィル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95376、トレイシー、ブリチェット・コー ト 34669 (72)考案者 タオ − イー・フー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94539、フレモント、ウインドミル・ドラ イブ 46612 (72)考案者 マーレック・ジウノー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95120、サンノゼ、ブレサート・ドライブ 7049 (72)考案者 デーモン・エフ・クバンム アメリカ合衆国、ミシガン州 48105、ア ン・アーバー、 フューラー・ロード 2222、アパートメント 313エー (72)考案者 マイケル・イー・フェイン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94040、マウンテン・ビュー、ライム・ツ リー・レーン 1909

Claims (21)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上の不必要な欠陥粒子及び設計者の
   意図とは異なる欠陥図形を探索発見する事を目的とする
   基板検査装置に於て、前記基板は上面並びに下面の両面
   を有し、 光ビームを発生し、その光ビームをして一定の光路を通
   過せしめ前記基板の上の表面にほぼ実質的に直角入射す
   るようにした照明系と、 前記基板の下の表面にほぼ隣接して設置し、上述の決め
   られた光路に関してそれと同軸になるように調整して、
   光ビームの透過した一部を検出する事が出来るように配
   備し、前記光ビームの透過光に対応する電気信号が得ら
   れるようにする透過光検出器と、 同様に前記基板の上の表面にほぼ隣接して設置し、上述
   の決められた光路に関してそれと同軸になるようにし
   て、光ビームの内基板のある点を反射した一部を検出す
   る事が出来るように配備する事に依り、光ビームの反射
   光に対応する電気信号が得られるようにする反射光検出
   器と、 前記透過、反射各々の光から得た電気信号を入力するよ
   うにして基板上同一点に於て透過光と反射光を互いに比
   較して比較値を提供する為の比較器と、 前記比較値の期待値を記憶保存させる為の第１のメモリ
   と、 前記比較器と第１メモリに結合して比較値と期待値との
   関係を判断してその結果を報告するプロセッサと、を具
   備することを特徴とする基板検査装置。
2. 【請求項２】 前記基板検査装置は更に、前記基板に対
   して独立な運動を賦課する事を可能とする為基板を固定
   し、入射する光ビームに対して前記基板が運動する事に
   依り変位して走査が行なわれて多くの点が観察出来る可
   動ステージを具備し、 前記比較器は、多くの観察点に於ける透過、反射光信号
   をそれに入力する事に依り基板上の同一の観察点各々に
   於て光ビームの透過部分と反射部分を比較し、 前記プロセッサは、多くの観察点で比較値と期待値との
   関係を判断し、たとえ一点でも期待値から逸脱したらそ
   の結果を報告することを特徴とする請求項１記載の基板
   検査装置。
3. 【請求項３】 前記基板検査装置は、一組の透過光検出
   器と反射光検出器から出力される基板上の同一点に於け
   る信号のいずれか一方を、前記同一点に於ける他の検出
   器から出力される信号が決定する迄の間保持する第２の
   メモリを具備し、 前記比較器は、前記透過光信号、及び前記反射光信号を
   第２のメモリ、透過光検出器、反射光検出器からそれぞ
   れ組み合わせて受けて前記信号値をそれぞれ比較するこ
   とを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
4. 【請求項４】 前記基板検査装置は、一組の前記透過光
   検出器と前記反射光検出器から出力される基板上の同一
   点に於ける一の検出器からの信号と、更に前記観察点の
   情報をも加えて保持し、同一観察点に於ける他の検出器
   から出力される対応する信号が決定する迄の間前記と併
   せて保持する第２のメモリを具備し、 前記比較器は、その透過、反射光信号を前記第２のメモ
   リ、前記透過光検出器、前記反射光検出器からそれぞれ
   組み合わせて受けて前記信号値をそれぞれ比較すること
   を特徴とする請求項２記載の基板検査装置。
5. 【請求項５】 前記基板検査装置は、前記透過光検出器
   と前記反射光検出器から出力される対信号について、そ
   のばらつき範囲を知る為に同じ設計パターンを有する複
   数の基板上のお互い同一点に於けるそれぞれの基板の同
   じ複数だけの組み合わせになる対信号を保持する第３の
   メモリを具備し、 前記プロセッサを第３のメモリに結合して、期待値の範
   囲を表す情報を発生することを特徴とする請求項１記載
   の基板検査装置。
6. 【請求項６】 前記基板検査装置は、前記透過光検出器
   と前記反射光検出器から出力される対信号について、そ
   のばらつき範囲を知る為に同じ設計パターンを有する複
   数の基板上のお互い同一点に於けるそれぞれの基板の同
   じ複数だけの組み合わせになる対信号を保持する第３の
   メモリを具備し、 前記プロセッサを第３のメモリに結合して、期待値の範
   囲を表す情報を発生することを特徴とする請求項２記載
   の基板検査装置。
7. 【請求項７】 前記基板検査装置は、前記透過光検出器
   と前記反射光検出器から出力される複数の信号の１とそ
   の観察点に対応する位置情報を組織的に保持する第４の
   メモリと、 前記第４のメモリに保持された値を受けて、一定の関数
   を発生する関数発生器を具備し、 前記比較器は、その信号が保持されていない透過光検出
   器、或いは反射光検出器からのいずれかの信号並びに発
   生させた関数を数えると２或いはそれ以上になりそれ等
   ２或いはそれ以上をそれぞれ比較することを特徴とする
   請求項２記載の基板検査装置。
8. 【請求項８】 前記第４のメモリに保存された対応する
   透過光信号値を受けて、関数発生器は選ばれた第１の関
   数を発生し、又反射光信号値を受けて、選ばれた第２の
   関数を発生することを特徴とする請求項７記載の基板検
   査装置。
9. 【請求項９】 前記一定の関数は２次微分関数であるこ
   とを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の関数は２次微分関数である
    ことを特徴とする請求項８記載の基板検査装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の関数は２次微分関数である
    ことを特徴とする請求項８記載の基板検査装置。
12. 【請求項１２】 前記第１のメモリは、有害な可能性が
    ある欠陥性粒子及び設計者の意図に反する欠陥性パター
    ン図形の型分類とそれ等に関わる比較値の範囲を記憶
    し、 前記プロセッサは、期待と異なる上述の欠陥候補を検知
    した時に、これに対応して前記第１のメモリの中から上
    述の欠陥性粒子情報及び設計者の意図に反する欠陥性パ
    ターン図形の型分類と比較値の情報とを呼び出してその
    結果をも含めて報告することを特徴とする請求項１記載
    の基板検査装置。
13. 【請求項１３】 前記第１のメモリは、有害な可能性が
    ある欠陥性粒子及び設計者の意図に反する欠陥性パター
    ン図形の型分類とそれ等に関わる比較値の範囲を記憶
    し、 前記プロセッサは、期待と異なる上述の欠陥候補の信号
    を受信した時に、これに対応して前記第１のメモリの中
    から上述の欠陥性粒子情報及び設計者の意図に反する欠
    陥性パターン図形情報とを呼び出してその結果をも含め
    て報告することを特徴とする請求項２記載の基板検査装
    置。
14. 【請求項１４】 前記可動ステージは観察点に対応する
    位置信号を発生し、そして比較器にその信号を送り込む
    ように配備され、 前記比較器は、前記透過光及び反射光検出器の比較値と
    併せて前記位置信号を出力し、 前記プロセッサは、期待と異なる欠陥候補の比較値を受
    信した時は、その位置信号を解読し、その報告に欠陥候
    補の位置情報をも加えることを特徴とする請求項１３記
    載の基板検査装置。
15. 【請求項１５】 前記可動ステージは、観察点に対応す
    る位置信号を発生するように配備され、 前記プロセッサは、可動ステージ系と結合させ、併せて
    位置信号を受信し、期待と異なる欠陥候補の比較値を受
    信した時は、その位置信号を解読し、その報告に欠陥候
    補の位置情報をも加えることを特徴とする請求項１３記
    載の基板検査装置。
16. 【請求項１６】 前記第１メモリは保存された期待値に
    ついてその許容値を持つようにすることを特徴とする請
    求項１記載の基板検査装置。
17. 【請求項１７】 前記各透過光検出器と反射光検出器に
    イメージスキャナを用いたことを特徴とする請求項１記
    載の基板検査装置。
18. 【請求項１８】 前記各透過光検出器と反射光検出器に
    神経回路網を用いたことを特徴とする請求項１記載の基
    板検査装置。
19. 【請求項１９】 上下両面を有する基板上の欠陥や有害
    な欠陥性粒子及び設計者の意図に反する欠陥性パターン
    図形を全て同時に探索発見する基板検査装置に於て、 光ビームを発生し、その光ビームをして一定の光路を通
    過せしめ前記基板の上部表面にほぼ実質的に直角入射す
    るようにした照明系と、 前記基板の下部表面にほぼ隣接して設置し、上述の決め
    られた光路に関してそれと同軸になるように調整して、
    光ビームの透過した一部を検出する事が出来るように配
    備し、前記光ビームの透過光に対応する電気信号が得ら
    れるようにする透過光検出器と、 同様に前記基板の上部表面にほぼ隣接して設置し、上述
    の決められた光路に関してそれと同軸になるようにし
    て、光ビームの内基板のある点を反射した一部を検出す
    る事が出来るように配備する事に依り、光ビームの反射
    光に対応する電気信号が得られるようにする反射光検出
    器と、 前記透過、反射各々の光から得た電気信号を入力するよ
    うにして基板上同一点に於て透過光と反射光を互いに比
    較して第１比較値を提供する為の第１比較器と、 前記第１比較値の期待値を記憶保存させる為のメモリ
    と、 一定の基板に於て透過光と反射光の期待される信号対を
    内蔵するデータベースと、 透過、反射各々の光から得た電気信号を入力するように
    して基板上同一点に於て透過光と反射光を前記データベ
    ースのそれ等と互いに比較して欠陥の有無の情報を提供
    する為の第２比較器と、 前記第１、第２比較器と第１メモリに結合して第１比較
    値が期待値から逸脱した時に欠陥の分類型を報告するプ
    ロセッサと、を具備することを特徴とする基板検査装
    置。
20. 【請求項２０】 基板検査装置は、更に可動ステージを
    具備し、 前記第１比較器は、前記透過、反射各々の光から得た電
    気信号を入力するようにして基板上で可動する多数の同
    一観察点に於て透過光と反射光を互いに比較して第１比
    較値を提供し、 前記データベースは、一定の基板に於て透過光と反射光
    の期待される信号対とその位置情報を内蔵し、 前記第２比較器は、透過、反射各々の光から得た電気信
    号を入力するようにして基板上で可動する多数の同一観
    察点に於て透過光と反射光を前記データベースのそれ等
    の期待値と互いに比較して欠陥の有無の情報を提供し、 前記プロセッサは、第１比較値が期待値から逸脱する点
    がある時はその内容を確認し一例でも逸脱があれば、そ
    の欠陥の分類型を報告することを特徴とする請求項１９
    記載の基板検査装置。
21. 【請求項２１】 上面及び下面の両面を有する基板上の
    欠陥を検知する基板検査装置において、 光ビームを発生し、その光ビームを一定の光路を通過さ
    せ、前記基板上の表面に対し、実質的に垂直入射させる
    照射手段と、 前記基板の下面に隣接して設置され、前記照射手段にお
    ける光路と同軸になるように調整して前記基板を透過し
    た光ビームの一部を検出し、検出した光ビームの強度に
    対応する第１検出値を得る透過光検出器と、 前記基板の上面に隣接して設置され、前記照射手段にお
    ける光路と同軸になるように調整して前記基板を反射し
    た光ビームの一部を検出し、検出した光ビームの強度に
    対応する第２検出値を得る反射光検出器と、 前記基板上の検査点における前記第１及び第２検出値を
    入力し、これら第１及び第２検出値、及びこれら第１及
    び第２検出値それぞれに対して関数処理を施して得られ
    る値の内、少なくとも２つの値に基づいて前記検査点の
    欠陥有無を判定する判定手段とを具備することを特徴と
    する基板検査装置。