JPH0143901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子光学走査装置に関する。

特に、本発明は散乱されたレーザ光線を用いて
レチクル板の表面の微小なほこりの粒子を検出
し、計測し且つその位置を示す装置に関するもの
である。

写真平板によるマイクロ電子回路の製造におい
ては、回路のレイアウトは、先ず一般にレチクル
と称される写真平板マスクの上に所定のパターン
の暗領域の物理形態に縮写されるのがしばしばで
ある。レチクルは投光器の載物台（ステージ）の
上に置かれ、通常は縮尺された露光領域をウエハ
ー上に形成し、該領域は回路の層を形成するもの
である。このウエハーの印刷の際にほこりがある
と暗領域として投影されるので、レチクルはその
両面にほこりやその他の粒状物が付着していない
状態であることが極めて重要である。レチクル上
にほこりが存在すると、これはしばしばマイクロ
電子回路に誤動作を生じさせる電気接続その他の
回路変更の原因となる。この欠陥は通常、一組の
ウエハーチツプが形成された後になつて初めて検
出されるものである。このような回路は廃棄しな
ければならない。従つて、高品質のマイクロ電子
回路を経済的に製造できるかどうかは、レチクル
上に存在し得る微小なほこりの粒子をレチクルが
投光器の光学ステージに載置される以前に検出し
て除去できるかどうかにかかつている。

これまでレチクルは、投光器に載置される前に
クリーンルーム外での手作業の検査により、ほこ
りが付いているかどうかを検査されてきたが、こ
の工程には多くの欠点がある。第一に、レチクル
を検査する人間は比較的高度の熟練と集中力を要
求される。人間による検査は、微粒子、例えば直
径が約１〜５マイクロメートルの粒子に対しては
特に困難である。第二に、視覚による検査でほこ
りの粒子を検出しても、その位置を正確につきと
めて粒子を除去することは困難である。第三に、
検査はクリーンルーム外の未制御な大気雰囲気下
で行なわれるため、検査後にほこりの粒子がレチ
クルに付着することがある。

粒子の検出ないし測定に光線の散乱を利用する
技術の大部分は、流体中に浮遊している粒子から
前方に散乱した光を使用するものである。しかし
ながら、二三の例では固体の表面を検査するため
に光散乱技術が用いられている。例えば、J.F.
ReadyはIndustrial Applications of Lasersの第
331〜333頁において、レーザ光線及び光検出器を
使用した表面検査装置をいくつか記述している。
その装置の１つは、セラミツクの表面に金のノジ
ユール（団塊）が存在することをそのノジユール
によつて散乱する光を用いて検出するものであ
る。また、米国特許第3767306号は、表面を覆う
薄い液体層の中に浸つている粒子によつて光を散
乱させる装置を開示している。しかし、ガラスの
表面にほこりのような微粒子が存在するかどうか
を検査することは、上記のような従来の装置によ
つては解決されない特別の問題を生じさせるもの
である。１つの大きな問題点は、ガラス製レチク
ルの表面それ自体が比較的粗く、そのため光を散
乱させることである。このガラスによつて生ずる
散乱は、微小なほこりの粒子によつて生ずる散乱
を容易に打ち消す通常のバツクグラウンドノイズ
をもたらす。もう１つの問題点は、ほこりの粒子
が極めて小さく、例えば直径が１〜５マイクロメ
ートルにもなることである。光の散乱を使用する
公知の検査装置のいずれも、高ノイズの環境でこ
のように小さいほこりを検出することはできな
い。

ほこりの粒子についてのレチクルの検査に伴う
もう１つの課題は、直径がある所定の値よりも小
さい粒子に対しては検知しない装置を設けること
が非常に望ましいということである。公知の装置
はいずれも粒子の大きさを測定するものではな
く、特に、大きさが１または２マイクロメートル
だけ異なる微粒子を区別するほど十分感度がよい
ものではない。また、散乱光の強度は散乱角と粒
子の大きさの両方の関数として変化し、散乱強度
の最大値または最小値と確実に関連する特定の角
もないので、レチクル上のほこりの検出は複雑で
ある。

そこで、本発明の主たる目的は、ガラス製レチ
クル板のように面積が大きく平らで且つ光学的に
磨かれていない表面上に存在し得るほこりのよう
な微粒子を、高い信頼性をもつて自動的に検出す
るための装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、少なくとも所定の
大きさの粒子のみを検出するように調節できる上
記のような検出装置を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、上述の利点を
有するほか、プレート上の検出したほこり粒子の
位置を計測することができるほこり粒子検出装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、上述の利点を有するほか
プレートの両面を同時に検査することができる装
置を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、上述の利点を
有するほかに、レチクル板が投光器の光学ステー
ジ上に配置される直前にレチクル板の検査を遂行
することができるほこり粒子検出装置を提供する
ことである。

本発明の更にもう１つの目的は、上述の利点を
有するほか、検査後のプレートの汚染の可能性を
減らすために制御大気中で使用することができる
検査装置を提供することである。

本発明によれば、レチクルプレートの表面のよ
うな面積が大きく平らで光学的に磨かれていない
表面上に存在し得るほこりのような微小粒子を自
動的に検出するための装置は、表面から測つて非
常に小さい鋭角、好ましくは約1/2度の視射角で
検査中の表面に高強度の細い光ビームを向けるレ
ーザとその関連光学要素とを備えている。プレー
トは検査中のプレート表面と同一平面の長手方向
に前進させられる。好ましい態様においては、振
動する鏡あるいはこれと同等の構成によつて、プ
レートの前進方向に対し全体として横方向（直角
方向）にプレートを横切つて光ビームを走査す
る。レーザからプレートへビームを向ける光学要
素は、そのビームをプレートの両面を照射する実
質的に等強度の２つのビームに分割するビームス
プリツタを含むことが好ましい。

プレートの両面に付着しているほこりの粒子か
ら散乱した光は光学系によつて集光される。好ま
しい態様においては、この光学系は、プレートの
前進方向から測つて60゜〜160゜の範囲にある角度
方向に光学軸を配置した多重円柱レンズである。
このレンズ系は、好ましくは0.15〜0.20の範囲の
大きな開口数にすることと、視野の大きいことに
伴う表面散乱によるバツクグランド信号をできる
だけ小さくするためにレチクルの表面における分
解能を高くすることを特徴とする。換言すれば、
このレンズ系は、１個の粒子によつて発生した円
錐状の散乱光を（集めた光について）約10゜の半
円錐角で受け入れるものである。この光学的収集
装置と共に入射ビームの視射角が信号対ノイズの
比を良くするものである。

上記円柱レンズの長軸は、プレート上のほぼ矩
形の視野と整合している。円柱レンズは、散乱光
を光フアイバの束によつて形成された集光器の上
に集束せしめる。この集光器の光フアイバの受光
端は、円柱レンズ系の像平面においてほぼ矩形の
線状部を構成するように配列される。これらの光
フアイバは、ランダムに方向付けられることが好
ましい。それらの出力端は、集めた光を検出器に
向ける点状のパターン内に密に詰め込まれる。検
出器は、集光器から入射された光の強度に比例す
る電気信号を発生する。プレート表面上にほこり
が存在することによつて散乱が強められると、散
乱光の強度が増大し、そのため検出器によつて生
成される電気信号の振幅が増大する。この信号
は、散乱を誘発するほこり粒子の横断面の面積に
ほぼ比例する。また、好ましい態様において本発
明の検出装置は、少なくとも所定の値を有する上
記検出器からの電気信号にのみ応答することによ
つてほこりの粒子の大きさを自動的に識別する電
子検出回路を具備する。この検出回路は、プレー
トの前進及び光ビームの走査と検出器の出力信号
とを関連させ、検出された粒子のプレート上の位
置をつきとめることもできるものである。

以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。

第１図〜第３図は、比較的大きい面積の平らな
表面上に付着しているほこりのような微粒子を自
動的に検出する本発明の装置１２を示す。この装
置は、マイクロ電子回路の製造に使用されるガラ
ス製の写真平版１４（一般にレチクルと称されて
いる）を検査するのに特に有用である。このレチ
クルは、その一方の面に薄い（例えば0.6マイク
ロメートル）クローム層を付着させて所定のパタ
ーンの暗領域を形成するためのものである。典型
的なレチクルの寸法は127mm×127mm×2.29mmであ
る。このレチクルの、クロームのパターンを含む
投影面積は約105平方ミリメートルである。レチ
クルの重要な特徴は、暗いクロームのパターンと
同様にガラスの面も光を散乱させることである。

上記の検出装置１２は、上面に溝ないしトラツ
ク１８を形成したエアープレート１６を備えてい
る。その表面のトラツク１８は、レチクル１４を
検出装置に通して段階的且つ繰返し投光器（図示
せず）の光学ステージ上に案内する。ここでレチ
クルはウエハーを露光するために使用される。レ
チクルが溝１８を通つて移動するとき、エアープ
レート１６に設置された空気ノズル（図示せず）
が空気によつてレチクルを支承すると共に推進さ
せる。レチクルの前進速度はほぼ一定である。矢
印２０は、トラツク１８から光学ステージへ向か
うレチクルの前進方向を示す。本発明の重要な特
徴は、光学ステージの中心から非常に近い点（代
表的な値は６インチ）でレチクルにほこりが付い
ているかどうかを検査できるということである。

レチクルの各面は、矩形の走査領域全体にわた
つて細い高強度の単色光ビーム２４を照射され
る。このビームはレーザ２２によつて発生するの
が好ましく、例えば630nmの波長（可視光）を有
するものである。このビームは拡散角度
（angular divergence）が小さいことを特徴とす
るもので、その幅は、走査領域１９においてビー
ム強度曲線の最大値の半分の点の間で測定して、
約0.5mm又はそれ以下であることが好ましい。光
ビームの強度は、レチクル１４の上面１４ａ又は
下面１４ｂに付いているほこりの粒子によつてビ
ームが散乱されるとき、良好な信号対ノイズ比を
得るために高いことが要求される。ビームの強度
として推奨される値は0.1W／mm²である。

レーザ２２からのビーム２４をレチクル走査領
域へ向ける光学装置は、第１の偏向鏡２６、第２
の偏向鏡２８、振動走査鏡３０ａを含む光学スキ
ヤナ３０、ビームスプリツタ３２、第３の偏向鏡
３４、及び二重反射プリズム３６から成る。第１
の鏡２６は、レーザ２２から出て来た上向きのビ
ームを水平方向に変えて第２の鏡２８の方に向け
る。第２の鏡２８は、ビームを水平方向に反射し
て光学スキヤナ３０の走査鏡３０ａに向ける。走
査鏡３０ａは、鏡２６及び２８によつて決められ
たビーム経路の水平面に対して45゜傾いており、
ビームを上方のビームスプリツタ３２へ向ける。
この走査鏡は、第２図に示すようにフアン方式で
ビームを走査するように振動する。ビームスプリ
ツタ３２は、入射ビームを実質的に等強度の上方
走査ビーム２４ａと下方走査ビーム２４ｂとに分
割する慣用の立方体形状のスプリツタであること
が好ましい。上方のビーム２４ａは、上向きに進
んでプレート１６の開口を通り、第３の偏向鏡３
４によつてレチクルの上面１４ａに向けられる。
ビームスプリツタ３２によつて反射された下方の
ビーム２４ｂは、ほぼ水平に進んでプリズム３６
に入り、その面３６ａ及び３６ｂで２度内側に反
射されてプリズム３６から出てレチクルの下面１
４ｂへ向かう。

上記のビーム用光学装置（第３図では全体とし
て符号２５で示されている）は、その構成要素及
びビームの幾可学的条件に関して種々変更可能で
あるが、本発明の基本的な特徴は、細く高強度の
走査ビーム２４ａ及び２４ｂが検査の際レチクル
の表面から測つて極めて小さい角度でレチクルの
表面にぶつかることである。この検査角度は、ノ
イズが多い状態で微粒子を検出するとき良好な信
号対ノイズ比を得るために極めて重要なものであ
る。より詳しくいうと、上記検出装置１２は直径
が１〜５マイクロメートル程度のほこりの粒子を
検出するように設計されている。検査する光がは
るかに大きな視射角で表面上に向けられる従来の
走査システムにおいては、表面それ自体からの散
乱光によつて発生するノイズが、表面に付着して
いるほこりの微粒子からの散乱光によつて発生す
る信号をはるかに上まわつていた。

光学スキヤナ３０は、ゼネラル・スキヤニン
グ・インコーポレーテツド（General Scanning
Inc.）によりModel No.G115という商品番号で売
られているユニツトを用いることができるが、こ
れは約50Hzの周波数で振動する鏡３０ａを有す
る。その振幅は、写真平板で再生される投影像領
域を通るレチクルの進行方向２０に対してほぼ垂
直な方向にビームを横向きに走査するのに充分な
大きさである。従つて、代表的な127mm四方のレ
チクルに対しては、ビームは約105mmの距離にわ
たつて横方向に走査する。検査ビームの視射角の
ため、ビームは約２インチにわたつて長さ方向に
（符号２０で示す方向に）拡がるレチクルの表面
領域を照射するが、その正確な長さは検査角とビ
ーム幅によつて決まる。この照射領域は表面１４
ａ及び１４ｂの走査範囲である。

前記ビームスプリツタ３２は、このビームスプ
リツタからプリズム３６へ反射される下方の分割
ビーム２４ｂがプレート１６の下方に配置された
エアーベアリング要素（図示せず）に当たるのを
回避するために、プレート１６の下面から間隔を
置いて配置されている。プリズム３６は、ビーム
２４ｂを上昇させて水平にし前述の視射角でレチ
クルの表面１４ｂへ向けるビーム径路の“くの字
形折曲り”を形成するものである。また、ビーム
はスプリツタ３２に入る前に走査鏡によつて扇形
に広げられているので、上方及び下方の分割ビー
ム２４ａ及び２４ｂはいずれもレチクルを横方向
に走査する。

次に、レチクル１４の上下両側の走査領域に関
して対称に一対の電子光学集光アセンブリ３８，
３８が配置されている。各アセンブリ３８は、集
光及び中継装置として、走査領域内での優れた分
解能と大きい開口数とを有する多重円筒レンズ４
０を含んでいる。図示の好ましい態様において
は、各レンズ系４０は、第４図及び第５図に詳細
に示すように３枚のレンズから成る。このレンズ
系４０は、表面１４ａ及び１４ｂの走査領域内に
ある狭い視野１９，１９を分解できるものである
ことが好ましい。視野１９，１９は、それぞれレ
チクル表面上の像領域にわたつて横方向に（代表
的には105mm）且つ縦方向に約0.5mm拡がつてい
る。このレンズ系は、検出領域１９，１９から散
乱光を集めてほぼ矩形の像平面へ中継する。この
集められた光は、光フアイバ集合アセンブリ４２
によつて像平面から光電子増倍管４４へ伝送され
る。

本発明のもう１つの重要な特徴は、レンズ系４
０，４０の主光学軸が、対応する視野１９に対し
信号対ノイズ比を増大させる角度で配置されるこ
とである。集光アセンブリ３８，３８は、レチク
ルの前進方向に対し60゜〜160゜の範囲の値を有す
る角度θで散乱された光を集めることが好まし
い。より詳細にいうと、図示のように約120゜の収
集角にすると、ガラスのレチクル表面から散乱さ
れた微小なほこり粒子に関する信号対ノイズ比が
著しく増大することがわかつた。

本発明の更にもう１つの主要な特徴は、各円柱
レンズ系４０が大開口数、好ましくは0.15〜0.20
の範囲の開口数を有することにある。換言すれ
ば、円柱レンズ系４０，４０は、１つの視野１９
にある粒子からみたとき集束光に対して約10゜の
半円錐角を張る。この大きい開口数は、目的の空
間において相当大きい角度領域にわたつて光を集
積するために重要である。この大きい開口数の重
要性は、２つの微粒子からの散乱光の強度を散乱
角θの関数として表わす第１１図のグラフから理
解されよう。この図において、θ＝0゜は完全に前
方への散乱光、θ＝180゜は完全に後方への散乱光
を示す。グラフ１１ａは、相対的に大きい方の粒
子に関する典型的な強度曲線を表わす。グラフ１
１ｂは、相対的に小さい方の粒子から散乱した光
の典型的なパターンを表わす。一般に、粒子が小
さくなると散乱角に対する光の強度変化は周波数
が低くなり、振幅も小さくなる。しかし、いずれ
の場合にも、検出装置がただ１つの散乱角にて光
を集めるならば、検出角が強度パターンの最小値
と一致し、そのため粒子を検出できないことがあ
る。しかしながら、散乱光がある角度範囲にわた
つて集められるならば、散乱角の変化による強度
の変動が平均的に現われる。また、ある瞬間に狭
いビームによつて照明される“瞬間的な”視野が
非常に小さくても、レンズ系４０は非常に広い
（幅105mm）視野から光を集めることが重要であ
る。この広い視野は、部分的には円柱レンズの使
用によつて形成されるものである。

第４図と第５図を参照して説明すると、各円柱
レンズ系４０は第１のレンズ要素４０ａと第２の
レンズ要素４０ｂと第３のレンズ要素４０ｃとを
備え、第１のレンズ要素４０ａと第２のレンズ要
素４０ｂの間には開口制限部材４６が配置されて
いる。各レンズ要素４０ａ，４０ｂ，４０ｃは円
柱形で、その長さ方向の軸は少なくとも視野１９
の幅だけ延び、レチクルの像領域の端縁の一点か
らみたとき10゜の半円錐角を張るに十分な距離だ
け関連の視野１９の両側端を越えて延びることが
好ましい。限定ではなく例示として説明すると、
レンズ要素４０ａ，４０ｂ及び４０ｃは約2.44の
屈折率をもつガラスで形成することが好ましい。
各レンズ要素は、その長さ方向の軸に沿つて測つ
て約135mmの長さと、約10mmの高さとを有する。
第１のレンズ要素４０ａは、平面状の第１表面と
曲率半径が8.91mmの第２表面とを有する凸レンズ
である。第２のレンズ要素４０ｂもまた凸レンズ
であり、第１のレンズ４０ａから１mmの間隔をお
いて配置されている。この第２のレンズ要素４０
ｂは、曲率半径が約8.91mmの凸状の第１表面と平
面状の第２表面とを有する。第３のレンズ要素４
０ｃは、曲率半径が14.21mmの凹状の第１表面と
平面状の第２表面とを有する凹レンズである。第
２のレンズ要素と第３のレンズ要素の周縁部は接
触している。第１のレンズ要素４０ａの第１表面
は、視野１９から約13mm離れて配置されている。
各レンズ要素４０ａ，４０ｂ及び４０ｃは、主光
学軸に沿つて測つて約3.5mmの最大厚さを有する。
以上のレンズ系４０は、第３のレンズ要素４０ｃ
の第２表面の後方約9.15mmのところに位置する像
平面を有する。

前述したフアイバ集合アセンブリ４２は、多数
の細い光フアイバ５０を包含する全体としてフア
ン形状のハウジング４８を備えており、各光フア
イバの一端（第７図参照）は円柱レンズ系４０の
像平面内にあつて、レンズによつて集められた散
乱光を受けるようになつている。各光フアイバ５
０は、その一端５０ａで集めた光を効率良く出力
端５０ｂへ伝送するように金属で被覆されてい
る。光フアイバ端５０ａは、円柱レンズ系４０の
全幅にわたつて且つ軸方向に十分な距離をとつて
全体として一直線に配列され、その対応するレン
ズ系４０への入射光の実質的に全部を集めて光フ
アイバ５０に沿つて伝送するようになつている。
好ましい態様において、光フアイバは約0.05mmの
直径を有し、その入力端５０ａでは幅方向に約10
本ずつ積層されている（第７図参照）。これらの
フアイバは、向きをランダムに配置されると共に
４本ないし５本ずつの束に分けられて密に束ねら
れ、前記光電子増倍管４４の陰極を照射する点状
の発光部を形成している。光フアイバの両端５０
ａ及び５０ｂは、全体として平行で且つ光フアイ
バの軸線に関し矩形を形成している。上記の集光
アセンブリ４２は、対応するレンズ系４０の光出
力を線から点へ変換する有効な装置を構成するも
のである。

第３図を参照して説明すると、本発明による検
出装置１２は、種々の電子部品、すなわちスキヤ
ナ駆動回路５１、アナログ信号処理回路５２及び
信号比較回路５４を備えている。スキヤナ駆動回
路５１は、所望の周波数と振幅でスキヤナ３０を
駆動する出力信号を発生する。また、この回路５
１は論理出力信号７２（第８図）をも発生する。
ミニコンピユータ９８がこの論理信号を用いて走
査鏡の位置、従つて走査ビームの横方向位置を時
間の関数として与える。各光電子増倍管４４は、
集光アセンブリの出力端５０ｂからの入射光を、
その強度に比例するアナログ電気信号に変換す
る。アナログ信号処理回路５２は、光電子増倍管
４４から出力されるアナログ信号を、信号比較回
路５４によつて評価するのに適した電気信号に変
換する。

上記信号比較回路５４は、少なくとも１つ好ま
しくは４つの調節可能な所定の電圧レベルを有す
る。この電圧レベルは、それぞれ予め与えられた
粒子の大きさに対応するものである。比較回路５
４は、信号が所定の電圧レベルを越えたかどうか
に応じて、対応する大きさの粒子の存在または不
存在を示すデイジタル信号を出力する。このデイ
ジタル信号は、種々の信号発生装置のいずれかに
印加することができるが、上記ミニコンピユータ
９８に印加することが好ましい。このミニコンピ
ユータ９８は、適当な信号発生装置を制御するこ
とに加えて、粒子の存在をスキヤナ駆動回路５１
からの論理信号出力と関連させ、レチクル上の粒
子の横方向位置を決定する。検出された粒子の縦
方向位置に関する情報は、レチクルが検出装置内
を通過するときレチクルの前縁及び後縁によつて
発生する信号から決定される。より詳しく説明す
ると、レチクルの両縁は検出装置１２が１回の走
査で極めて多数の粒子が存在するものと判断する
極めて大きい角度の散乱光を発生する。この多数
の粒子が存在するという状態は、コンピユータに
よりレチクルの縁の１つと判断される。レチクル
は一定速度で前進しており、その前縁及び後縁が
検出装置を通る時刻がわかるので、粒子の縦方向
位置は容易に計算される。

第８図は、スキヤナ駆動回路５１の簡略ブロツ
ク図である。シユミツトトリガ回路５６は方形波
出力信号５８を発生する。このシユミツト回路５
６のパルス出力の幅は、幅調節回路６０によつて
調節することができる。出力信号５８は積分器６
２に印加され、この積分器はのこぎり波の出力信
号６４を発生する。この信号は、本質的に信号の
強さを増加させるパワー増幅器であるドライバ６
６に印加される。ドライバ６６の出力は、ライン
６８を介してスキヤナ３０に印加される。横方向
掃引幅は幅調節回路６０によつて制御されるが、
オフセツト調節回路５７によつて移動させること
もできる。不可能化信号回路７０はドライバ６６
のオン／オフ制御を行う。これはスキヤナ３０を
停止するための便利な方法を与えるものである。
これは、スキヤナのモータによつて発生する振動
が写真平板工程に悪影響を及ぼすので、例えばレ
チクルが光投射ステージに到達するときに望まし
いものである。

前述した論理信号出力７２は、横方向掃引ビー
ムが像領域に最初に入つたとき“真”（OV）と
なり、ビームが像領域を最初に出たとき“偽”
（＋5V）となる。この論理信号は、ドライバ６６
からのスキヤナ信号を直流ブロツキングステージ
７４及び零軸比較器７６に通すことによつて発生
する。スキヤナ信号が０ボルトより大きいときは
いつでも比較器７６は“真”の論理信号を発生す
る。この論理信号７２の“偽”から“真”への変
化は、オフセツト調節回路７８を調節することに
より、像領域へ最初に入る掃引ビームと一致する
ように設定される。

第９図は、前記集光アセンブリ３８の１つと接
続するアナログ信号処理回路５２の詳細を示す。
従つて、前述したアナログ信号処理回路５２は、
それぞれ集光アセンブリ３８と接続される第９図
の独立した回路を２つ有するものである。前記光
電子増倍管４４の出力信号は、電荷−電圧変換器
及び低域通過フイルタ回路８０に印加される。低
域通過フイルタは、光電子増倍管の出力電圧信号
から非常に高い周波数のノイズを除去する。次
に、回路８０の出力信号は、予め定めたパルス幅
の範囲に入らない信号を全てカツトする帯域通過
フイルタ８２に印加される。この帯域通過フイル
タ８２の出力は、ゲイン制御回路８５を備えた増
幅器８４に印加される。また、上記信号処理回路
は、高電圧調節回路８６と、対応する光電子増倍
管の高電圧源への入力電圧を制御する電圧レギユ
レータ８８とを含んでいる。

第１０図は、集光アセンブリ３８の１つと接続
する信号比較回路５４の半分を示す。前述したア
ナログ信号処理回路５２の増幅器８４の出力信号
は直流ブロツキングステージ９０に印加され、更
に、その出力は後続のコンパレータ回路９４の動
作に悪影響を与えるに十分な大きさの負電圧にな
らないようにする低オフセツトバツフア９２に印
加される。このバツフア９２の出力は４個のコン
パレータ９４に印加されることが好ましく、各コ
ンパレータは光電子増倍管のアナログ出力信号を
所定の粒子の大きさに対応する所定の電圧レベル
と比較する。これら４個のコンパレータのそれぞ
れに対するコンパレータ調節回路９６が、４つの
閾値すなわち識別レベルを設定する。これらの閾
値の代表的な値はそれぞれ直径が５，10，20及び
40マイクロメートルの粒子に対応する。このよう
にいくつかのコンパレータを設けることは、粒子
の大きさに関する直接の情報を与えると共に、閾
値が最も低いコンパレータをトリガするのに十分
な大きさの粒子が存在するかどうかについての情
報をも与えるものである。４個のコンパレータの
出力は、ミニコンピユータ９８（第３図）のバス
に送出されるデイジタル信号である。ミニコンピ
ユータ９８は種々の制御及び処理動作、例えば警
報装置やカウンタを始動させる信号を送出した
り、或いは粒子の存在をスキヤナ駆動回路の論理
信号出力と関連させてレチクル上の検出された粒
子の横方向位置を示したりする等の動作を与える
ことができる。また、前述のように、１回の走査
で検出される極めて多数の粒子の存在をレチクル
の前縁及び後縁と判定するようにミニコンピユー
タがプログラムされているときは、レチクル上の
粒子の大体の縦方向位置を計算することができ
る。

更に当業者にとつて容易に理解されることであ
るが、ミニコンピユータは粒子の大きさの分布状
態の解析のような、より高度の動作を遂行するこ
ともできる。

以上のとおり、それ自体光を散乱させる広い表
面領域に存在する極めて小さいほこりの粒子を検
出する高信頼性の装置について説明したが、この
検出装置は自動化されており、予め定めた１また
は２以上の大きさを上まわる粒子を検出するだけ
でなく、表面領域上の検出した粒子の位置に関す
る情報をも提供するものである。この検出装置
は、段階的且つ繰返し投光器の光学ステージに非
常に近接した点でレチクルの検査を行うことがで
きる。また、検出領域及び露光領域の全体を真空
或いは浄化された気体から成る清浄な雰囲気のよ
うな調整された環境に維持することもできる。

以上、本発明の好ましい態様について説明した
が、本発明の装置を構成する種々の要素の機能は
当業者に周知の種々の手段で達成できる。例え
ば、レーザからレチクルプレートへの光ビームの
伝送を制御するビーム光学装置をそれぞれがプレ
ートの一面を検査する２つのレーザまたはプレー
トの前進方向に対して横方向に向けた検査用光ビ
ームで変更できる。この後者の配置の場合には、
光ビームではなく検出アセンブリ３８，３８を視
野の上で走査することができる。視野を走査する
ための１つの慣用手段は、レンズ系４０の前方に
配置される可動開口である。同様に、当業者であ
れば、走査鏡を駆動し或いは光電子増倍管の出力
信号を処理し評価するための種々の電子回路を容
易に設計することができよう。

また、前記実施例では偏光ではない検査ビーム
を用いているが、他の実施例としては、偏光した
入射光を用いるかまたは（偏光器によつて）ただ
１つの散乱偏光を集めることにより、或いはこの
両者により、信号対ノイズ比を更に向上させるこ
とができる。また、慣用の電子光学偏光要素を用
いて１回ごとに異なる偏光幾可によりプレート上
の各粒子を数回走査することもできる。

本発明の上記のような改変その他の変更は、以
上の説明及び図面の記載から当業者が本発明の範
囲において容易になし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるほこり粒子自動検出装
置の概略側面図、第２図は、第１図に示された検
出装置の平面図、第３図は、関連する電子回路を
含む第１図及び第２図の検出装置のブロツク図、
第４図は、ほこりの粒子によつて散乱された光を
集めるために使用される第１図に示された３枚円
柱レンズの側面図、第５図は、第４図に示された
３枚レンズの第１要素の正面図、第６図は、第１
図及び第２図に示されたフアイバ集光器の平面
図、第７図は、第６図の線７−７に沿う集光器の
図、第８図は、第１図及び第２図に示された走査
鏡の駆動回路のブロツク図、第９図は、第１図及
び第２図に示された光電子増倍管の１つから送ら
れる信号を処理する回路と前記光増倍管のための
高電圧源のブロツク図、第１０図は、光電子増倍
管の１つからの出力信号を既知の粒子の大きさに
対応する所定の信号値と比較する回路のブロツク
図、第１１図は、粒子からの散乱光の強度を散乱
角の関数として表わすグラフである。 １２……検出装置、１４……レチクル、１６…
…エアープレート、１９……走査領域、２０……
レチクル進行方向、２２……レーザ、２４……光
ビーム、２５……光学装置、３０……光学スキヤ
ナ、３２……ビームスプリツタ、３８……集光ア
センブリ、４０……多重円筒レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 全体として平坦な大きな面積を有し光学的に
   研磨されていない表面上の微小粒子の存在を前記
   表面を該表面と大体共面である第１の方向に進め
   ながら検出するための装置であつて、 高強度の細い単色光ビームを発生する手段と、 前記表面から測つて約1/2゜の鋭角で該表面上
   に前記ビームを向ける手段と、 前記ビームが前記微小粒子および前記光学的に
   研磨されていない表面によつて散乱された光を集
   めるように前記表面に対し前記表面の進行方向に
   約60゜ないし160゜の角度で配向され、前記表面上
   の視野における高い分解能と約0.15ないし0.20の
   範囲にある開口数とを有する光学手段とを具備し
   ていることを特徴とする光学的に研磨されていな
   い表面上の微粒子の自動検出装置。 ２ 前記第１の方向に対してほぼ横方向に前記視
   野を横切つて前記ビームを走査するための走査手
   段を具備した特許請求の範囲第１項記載の検出装
   置。 ３ 前記光学手段に作動連結され、前記粒子から
   の散乱光を前記光学手段によつて集められた光の
   強度に対応する振幅を有するアナログ電気信号に
   変換する手段を具備した特許請求の範囲第２項記
   載の検出装置。 ４ 前記アナログ電気信号をデイジタル信号に変
   換するための電子変換手段を具備した特許請求の
   範囲第３項記載の検出装置。 ５ 前記電子変換手段がコンパレータを含んでい
   る特許請求の範囲第４項記載の検出装置。 ６ 前記アナログ電気信号から前記表面からの光
   の散乱によつて生じたノイズを除去する電子手段
   を具備した特許請求の範囲第３項記載の検出装
   置。 ７ 前記光学手段は長軸を前記ビームの走査方向
   にほぼ一致させた多重円柱レンズを含んでいる特
   許請求の範囲第２項記載の検出装置。 ８ 前記散乱光をアナログ電気信号に変換する手
   段が光電子増倍管である特許請求の範囲第７項記
   載の検出装置。 ９ 前記光学手段はレンズの像平面から光電子増
   倍管へ光を伝送する光フアイバガイドを含んでい
   る特許請求の範囲第８項記載の検出装置。 １０ 前記走査手段及び変換手段を関連させて前
   記表面の粒子の位置を決定する手段を具備した特
   許請求の範囲第３項記載の検出装置。 １１ 前記粒子の位置を決定する手段は、走査に
   おいて多数の粒子を検出するとこれを前記表面の
   前縁または後縁と解釈する手段を含んでいる特許
   請求の範囲第１０項記載の検出装置。 １２ レチクルのほぼ平行な全体として平坦な大
   きな面積を有し光学的に研磨されていない２つの
   表面のそれぞれにおいて少なくとも予め定めた大
   きさの微小粒子を前記レチクルを前記表面と大体
   共面である第１の方向に進めながら自動的に検出
   するための装置であつて、拡散角度が小さく且つ
   高強度の細い単色光ビームを発生するレーザ光源
   と 前記ビームをほぼ等しい強度で方向が異なる２
   つのビームに分割する手段と、 前記２つの分割されたビームをそれぞれ前記２
   つの表面のうちの上側および下側の走査領域に各
   前記表面から測つて約1/2゜の鋭角で向けるビー
   ム偏向手段と、 前記第１の方向に対してほぼ横方向に前記走査
   領域を横切つて前記２つの分割ビームを走査する
   手段と、 前記２つの分割ビームから、前記走査領域内の
   視野にある粒子および前記光学的に研磨されてい
   ない表面によつて散乱された光を集めるように前
   記２つの表面の各々に対し前記表面の進行方向に
   約60゜ないし160゜で配向され、前記視野における
   高い分解能と約0.15ないし0.20の範囲にある開口
   数とを有する光学手段とを具備することを特徴と
   する光学的に研磨されていない表面上の微粒子の
   自動検出装置。 １３ 前記光学手段に作動連結され、前記粒子か
   らの散乱光を前記光学手段によつて集められた光
   の強度に対応する振幅を有するアナログ電気信号
   に変換する手段を具備した特許請求の範囲第１２
   項記載の検出装置。 １４ 前記散乱光をアナログ電気信号に変換する
   手段が光電子増倍管である特許請求の範囲第１３
   項記載の検出装置。 １５ 前記光学手段は長軸を前記ビームの走査方
   向にほぼ一致させた多重円柱レンズを含んでいる
   特許請求の範囲第１５項記載の検出装置。 １６ 前記光学手段はレンズの像平面から光電子
   増倍管へ光を伝送する光フアイバガイドを含んで
   いる特許請求の範囲第１５項記載の検出装置。 １７ 前記アナログ電気信号に応答する電子コン
   パレータ手段を具備した特許請求の範囲第１３項
   記載の検出装置。 １８ 前記走査手段及び変換手段を関連させて前
   記表面上の粒子の位置を決定する手段を具備した
   特許請求の範囲第１３項記載の検出装置。 １９ 前記光が偏光である特許請求の範囲第１２
   項記載の検出装置。 ２０ 前記光学手段が予め定められた偏光を有す
   る散乱光を検出する手段を含んでいる特許請求の
   範囲第１２項記載の検出装置。 ２１ 前記光学手段が前記ビームの走査方向に大
   きな視野を有する特許請求の範囲第１２項記載の
   検出装置。