JPH046898B2

JPH046898B2 -

Info

Publication number: JPH046898B2
Application number: JP17306482A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Tanimoto; Kazunori Imamura
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1992-02-07
Also published as: JPS5961762A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、微小なゴミ等の異物を検出する装置
に関し、特にLSI用フオトマスク、レテイクル等
の基板上に付着した異物の検査装置に関する。

LSI用フオトマスクやウエハを製造する過程に
おいて、レテイクル、マスク等に異物が付着する
ことがあり、これらの異物は、製造されたマス
ク、ウエハの欠陥の原因となる。特に、縮小投影
型のパターン焼付け装置において、この欠陥は各
マスク、ウエハの全チツプに共通の欠陥として現
われるため製造工程において厳重に検査する必要
がある。このため、一般には目視による異物検査
を行なうことが考えられるがこの方法は通常、検
査が何時間にもおよび、作業者の疲労を誘い、検
査率の低減を招いてしまう。

そこで、近年、マスクやレテイクルに付着した
異物のみをレーザビーム等を照射して自動的に検
出する装置が種々考えられている。例えばマスク
やレテイクルに垂直にレーザビームを照射し、そ
の光スポツトを２次元的に走査する。このとき、
マスクやレテイクル上のパターンエツジ（クロム
等の遮光部のエツジ）からの散乱光は指向性が強
く、異物からの散乱光は無指向に発生する。そこ
でこれらの散乱光を弁別するように光電検出し
て、光スポツトの走査位置からマスクやレテイク
ル上どの部分に異物が付着しているのかを検査す
る装置が知られている。ところが、この装置で
は、マスクやレテイクルの全面を光スポツトで走
査するので、小さな異物を精度よく検出するため
に光スポツトの径を小さくすればそれだけ検査時
間が長くなるという問題があつた。

さらにこの装置では、異物がクロム等の遮光部
の上に付着しているのか、ガラス面（光透過部）
の上に付着しているのか、また、光透過部上に付
着した異物でも、それが被検査物のレーザ光入射
側の面に付着しているのか、その裏面に付着して
いるのかを区別したりすること等の、いわゆる異
物の付着状態を検査することができなかつた。

そこで、本発明の目的は、被検査物上に付着し
た異物を高速に検出すると共に、異物の付着状態
に応じた高速検査、及び異物サイズの正確な特定
ができる異物検査装置を提供することにある。

本発明の実施例を説明する前に、被検査物に光
ビームを照射したとき、異物の付着状態に応じて
生じる散乱光の様子を第１，２，３図により説明
する。尚、ここで光ビームは被検査物上を斜入射
で照射するものとする。これは光ビームを垂直に
入射するよりも、異物からの散乱光とクロム等の
遮光部からの散乱光との分離を良くするためであ
る。

第１図は、被検査物としてマスクやレテイクル
（以下総称してフオトマスクとする。）のパターン
が描画された面に光ビームとしてのレーザ光を照
射し、フオトマスクのガラス板の上に付着した異
物によるレーザ光の散乱と遮光部の上に付着した
異物による散乱の様子を示したものである。第２
図は、ガラス板上に付着した異物による散乱と、
遮光部のエツジ部による散乱との様子を示すもの
である。第３図は、ガラス板の透明部の表面と裏
面とに付着した異物による散乱の様子を示すもの
である。

第１図において、フオトマスク５のガラス板５
ａに密着して設けられた遮光部５ｂを設けた面S₁
（以下、この面のことをパターン面S₁と呼ぶ。）に
斜入射したレーザ光１は、ガラス板５ａ又は遮光
部５ｂによつて正反射される。尚、図中、レーザ
光１以外の光束は散乱光のみを表わす。第１図に
おいて、集光レンズと光電素子とから成る受光部
Ａはその正反射光を受光するように表わしてある
が、実際には正反射したレーザ光を入射しないよ
うな位置に配置する。また受光部Ａは、レーザ光
１の照射部分を斜めに見込むように配置する。こ
れはガラス板５ａのパターン面S₁や遮光部５ｂの
表面の微細な凹凸によつて生じる散乱光をなるべ
く受光しないようにするためである。さらに、ガ
ラス板５ａのパターン面S₁と反対側の面S₂（以下、
裏面S₂とする。）側には、集光レンズと光電素子
を含む受光部Ｂが設けられる。この受光部Ｂは、
ガラス板５ａ（特にそのパターン面S₁）に対して、
受光部Ａと面対称の関係に配置されており、裏面
S₂側からレーザ光１の照射部分を斜めに見込んで
いる。第１図で、受光部Ｂは、ガラス板５ａを直
接透過したレーザ光を受光するように表わしてあ
るが、実際には、直接透過したレーザ光は受光し
ないような位置に設ける。すなわち、受光部Ａ，
Ｂは共に、異物から無指向に発生する散乱光を受
光するような位置に配置される。

そこで、図のように、ガラス板５ａの透過部に
付着した異物ｉと、遮光部５ｂの上に付着した異
物ｊとから生じる散乱光のちがいについて説明す
る。

受光部Ａによつて検出される光電信号の大きさ
は、異物ｉ，ｊともほぼ同じになる。それは、異
物ｉ，ｊにレーザ光１を照射したとき、異物ｉ，
ｊの大きさが共に等しいものであれば、そこで無
指向に生じる散乱光１ａの強さも等しくなるから
である。ところが、異物ｉで生じる一部の散乱光
１ｂはガラス板５ａを透過して受光部Ｂに達す
る。一般に、散乱光１ｂは散乱光１ａにくらべて
小さくなるが、受光部Ａ，Ｂには異物ｉの付着に
よつて、共に何らかの光電信号が発生する。もち
ろん、遮光部５ｂに付着した異物ｊからの散乱光
は受光部Ｂに達しない。

そこで、受光部ＡとＢの光電信号を調べること
により、異物がガラス板５ａの透明部に付着した
ものなのか、遮光部５ｂに付着したものなのかを
判別することができる。

ところで、遮光部５ｂのエツジ部では、かなり
指向性の強い反射光と、無指向性の散乱光とが生
じる。そこで、上記受光部Ａ，Ｂをエツジ部から
の指向性の強い反射光をさけて散乱光のみを受光
するように配置しても、その散乱光が異物による
ものなのか、エツジ部によるものなのかを判別す
る必要がある。このことについて、第２図に基づ
いて原理の説明をする。第２図においても、散乱
光を受光する受光部は、第１図と同様に配置す
る。

斜入射されたレーザ光１はフオトマスク５のパ
ターン面S₁で鏡面反射されるが、異物ｉ又は回路
パターンとしての遮光部５ｂのエツジ部では散乱
される。（正反射光等は省略してある。）遮光部５
ｂは層の厚さが0.1μｍ程度でパターン面S₁に密着
しているため、ガラス板５ａの外部に直接向かう
散乱光１ｃと、ガラス板５ａの内部に向つて進む
散乱光１ｄとの強度はほぼ等しくなる。散乱光１
ｄはガラス板５ａの内部を通過後、裏面S₂より外
部に出る。一方、異物の大きさは数μｍ以上あり
異物ｉによつて散乱される光は、異物ｉが表面S₁
より高く浮き上つているために、パターン面S₁よ
りガラス板５ａの内部に向つて進む散乱光１ｅ
は、面S₁の異物側に進む散乱光１ｆよりも弱い。
この傾向はパターン面S₁に対する受光部Ａ，Ｂの
受光方向の仰角を小さくすればするほど両者の光
電信号の大きさの相異として強くなる。この現象
は、面S₁に密着した遮光部５ｂに対して散乱光は
表面波として振舞うが、異物ｉはその一部でのみ
表面S₁に接触し、大部分は空間に突出しているの
で、自由空間での散乱となり、散乱光がパターン
面S₁にすれすれの角度で入射すると、反射率が高
くなり、パターン面S₁より内部に入る割合が少な
いことからも説明できる。従つてパターン面S₁の
側で散乱光を受光部Ａによつて検出すると共に、
裏面S₂を通過した散乱光も同時に受光部Ｂによつ
て検出し、両者の光量の比が例えば２倍以上ある
かどうかという判定によつて、散乱が異物による
ものか遮光部５ｂのエツジ部によるものかを判別
することができる。

次に、ガラス板５ａの表と裏に付着した異物を
判別する原理について、第３図により説明する。
この図中、受光部Ａ，Ｂは、レーザ光１の照射を
受けるフオトマスク上の部分から後方、すなわち
レーザ光１の入射側に斜めに設けられており、い
わゆる異物からの後方散乱光を受光する。

ここでは、レーザ光１をフオトマスク５のパタ
ーンの形成されていない側の面、すなわち裏面S₂
に入射したとき、裏面S₂に付着した異物ｋによる
レーザ光の散乱と、パターンが形成されている側
のパターン面S₁に付着した異物ｉによる散乱の違
いを示している。レーザ光１は裏面S₂に対し、斜
入射し、一部は反射し、一部は透過して、パター
ン面S₁に至る。異物ｋによる散乱光１ｇは受光部
Ａによつて光電変換される。また、パターン面S₁
の透明部分に付着した異物ｉによる散乱光のう
ち、ガラス板５ａの内部を透過して裏面S₂よりレ
ーザ光入射面に散乱光１ｈとなつて表われたもの
が受光部Ａによつて光電変換される。ところで異
物ｉによる散乱光のうち、散乱光１ｈと、パター
ン面S₁よりガラス板５ａの内部には入らない散乱
光１ｉとを比較すると、散乱光１ｈはパターン面
S₁及び裏面S₂による反射損失を受けるので、散乱
光１ｉに比較して強度が弱い。この両者の強度比
は受光部Ａ，Ｂの散乱光の受光方向を裏面S₂又は
パターン面S₁に対してすれすれにすればするほど
大きくなる傾向にある。これは光の入射角が大き
ければ大きい程表面での反射率が増すという事実
に基づく。そこでレーザ光１のフオトマスク５に
対する入射位置を変化させながら、受光部Ａ，Ｂ
の出力をモニターすると、第４図ａ，ｂのような
信号がそれぞれ得られる。そこで第４図ａ，ｂの
縦軸は夫々受光部Ａ，Ｂの受光する散乱光の強さ
に比例した量を、横軸は、時刻又はレーザスポツ
トのフオトマスク５に対する位置を表わすものと
する。異物ｋによるレーザ光の散乱では、第４図
における信号波形Ａ１，Ｂ１のようになり、その
信号の大きさPA1とPB2を比較すると、PA1の方
がPB1の３〜８倍位大きくなり、異物ｉによる散
乱では、信号波形Ａ２，Ｂ２のような波形が得ら
れ、大きさPA2とPB2を比較すると、PB2の方が
PA2の３〜８倍位大きくなる。従つて、散乱光が
ある大きさ以上となる時、受光部Ａの受光部Ｂに
対する出力比がｋ倍、例えば２倍以上あれば、異
物はレーザビーム入射側の裏面S₂に付着している
と判断できる。

次に本発明の基礎となる異物検査装置につい
て、第５，６図を用いて説明する。第５図は基礎
となる装置の斜視図であり、第６図は第５図の構
成に適した異物検出回路の一例を示す回路図であ
る。尚、この装置は、先に本出願人が特願昭56−
161441号（特開昭58−62544号公報）に開示した
ものと同一である。

第５図において、被検査物としてのフオトマス
ク５は載物台９の上に周辺部のみを支えられて載
置される。載置台９は、モータ６と送りネジ等に
より図中矢印４のように一次元に移動可能であ
る。ここで、フオトマスク５のパターン面を図示
の如く座標系xyzのｘ−ｙ平面として定める。こ
の載置台９の移動量はリニアエンコーダのような
測長器７によつて測定される。一方、レーザ光源
８からのレーザ光１は適宜、エキスパンダー（不
図示）や集光レンズ３等の光学部材によつて任意
のビーム径に変換されて、単位面積あたりの光強
度を変える。このレーザ光１は、バイブレータ、
ガルバノミラーの如き振動鏡を有するスキヤナー
２によつてフオトマスク５上のｘ方向の範囲Ｌ内
を走査する。このとき走査するレーザ光１はフオ
トマスク５の表面（ｘ−ｙ平面）に対して、例え
ば入射角70°〜80°で斜めに入射する。従つて、レ
ーザ光１のフオトマスク５上での照射部分は、図
中ほぼｙ方向に延びた楕円形状のスポツトとな
る。このため、スキヤナー２によつてレーザ光１
がフオトマスク５を走査する領域は、ｘ方向に範
囲Ｌでｙ方向に所定の広がりをもつ帯状の領域と
なる。実際にレーザ光１がフオトマスク５の全面
を走査するために、前述のモータ６も同時に駆動
し、レーザ光１の走査速度よりも小さい速度でフ
オトマスク５をｙ方向に移動する。このとき測長
器７は、レーザ光１のフオトマスク５上における
ｙ方向の照射位置に関連した測定値を出力する。

また、フオトマスク５上に付着した異物からの
光情報、すなわち無指向に生じる散乱光を検出す
るために受光素子１１，１３が設けられている。
この受光素子のうち素子１１は、前記受光部Ａに
相当し、レーザ光１が照射されるフオトマスク５
の表側から生じる散乱光を受光するように配置さ
れる。一方、受光素子１３は、前記受光部Ｂに相
当し、裏側から生じる散乱光を受光するように配
置される。さらに、受光素子１１と１３の各受光
面にはレンズ１０，１２によつて散乱光が集光さ
れる。そしてレンズ１０の光軸はｘ−ｙ平面に対
して斜めになるように、レーザ光１の走査範囲Ｌ
のほぼ中央部をフオトマスク５の表側から見込む
ように定められる。一方、レンズ１２の光軸は、
ｘ−ｙ平面に対してレンズ１０の光軸と面対称に
なるように定められる。また、レンズ１０，１２
の各光軸は走査範囲Ｌの長手方向に対して、斜め
になるように、すなわち、ｘ−ｚ平面に対して小
さな角度を成すように定められている。

第６図において、受光素子１１，１３の各光電
信号は、各々増幅器１００，１０１に入力する。
そして増幅された光電信号e₁は２つの比較器１０
３，１０４の夫々に入力する。また増幅された光
電信号e₂は、増幅度Ｋの増幅器１０２を介して比
較器１０４の他方の入力に印加される。尚、受光
素子１１，１３の受光量が等しいとき、信号e₁，
e₂は共に同一の大きさとなる。さらに、比較器１
０３の他方の入力には、スライスレベル発生器１
０６からのスライス電圧Vsが印加される。そし
て比較器１０３，１０４の各出力はアンド回路１
０５に印加する。このスライスレベル発生器１０
６は、スキヤナー２を振動するための走査信号
SCに同期してスライス電圧Vsの大きさを変え
る。これは、レーザ光１の走査により、受光素子
１１からレーザ光１の照射位置までの距離が変化
する、すなわちレンズ１０の散乱光受光の立体角
が変化するためである。そこで、走査に同期し
て、レーザ１の照射位置に応じてスライス電圧
Vsを可変するように構成する。

この構成において、増幅器１０２の増幅率Ｋ
は、1.5〜2.5の範囲、例えば２に定められてい
る。これは、レーザ光１の入射側に付着した異物
から生じる散乱光のうち、入射側に生じる散乱光
の大きさと、フオトマスク５を透過した散乱光の
大きさとの比が第３図、４図で説明したように２
倍以上になるからである。

また、比較器１０３は、信号e₁がスライス電圧
Vsよりも大きいときのみ論理値「１」を出力す
る。また、比較器１０４は信号e₁と信号e₂をＫ倍
にしたKe₂を比較して、e₁＞Ke₂のときのみ論理
値「１」を出力する。従つて、アンド回路１０５
は比較器１０３，１０４の出力が共に論理値
「１」のときのみ、論理値「１」を発生する。

次に、上記構成の装置の作用、動作を説明す
る。まず異物がレーザ光１の入射側の面に付着し
ていた場合、レーザ光１がその異物のみを照射す
ると、信号e₁は、スライス電圧Vsよりも大きく
なり、比較器１０３は論理値「１」を出力する。
また、このとき、e₁＞Ke₁になり、比較器１０４
も論理値「１」を出力する。このためアンド回路
１０５は論理値「１」を発生する。

次に異物が裏面に付着していた場合、レーザ光
１は、フオトマスク５に斜入射しているから、大
部分がフオトマスク５のガラス面で正反射し、一
部が裏面の異物を照射する。このため、異物から
の散乱光のうち、受光素子１１に達する散乱光
は、受光素子１３に達する散乱光よりも小さな
値、すなわちe₁＜Ke₂になり、比較器１０４は論
理値「０」を出力する。このため、こときe₁＞
Vsが成立していたとしても、アンド回路１０５
は論理値「０」を発生する。また、遮光部のエツ
ジ部から散乱光が生じた場合、第２図に示したよ
うに、受光素子１１，１３の受光量はほぼ等しく
なるから、e₁＜Ke₂となり、比較器１０４は論理
値「０」を出力する。従つてアンド回路１０５は
論理値「０」を発生する。

尚、スライス電圧Vsの大きさは、異物の検知
能力に関連し、スライス電圧Vsが小さければ小
さいほど、より小さな異物の検出が可能となる。

このように、異物がフオトマスク５の表側（レ
ーザ光入射側）に付着していたときのみ、検査結
果としてアンド回路１０５は論理値「１」を出力
する。

以上述べた如くこの装置は回路パターン等によ
る散乱が弱く、大きな異物の検出しか要求されな
い場合にきわめて簡単な構成で、異物の付着状態
として、表側と裏側のどちらの面に付着している
のかを弁別して高速に検査できる特徴を備えるも
のである。

以上はレーザ光を、回路パターンが形成された
面側から入射し、入射した面に付着した異物の検
出を行なう場合について述べたものである。とこ
ろで、縮小投影露光装置に用いられるレテイク
ル、マスクでは、回路パターン側に付着した異物
だけでなく、裏面のパターンのない面に付着した
異物も転写されてしまう。1/10倍で開口数0.35の
縮小レンズを用いると、転写されるパターンのな
い裏面に付着した異物で転写可能な最小の大きさ
は、回路パターンのある面に付着した異物で転写
可能な最小の大きさの、長さで約1.5倍、面積比
で約２倍である。従つて裏面に付着した異物の検
出も、必要な感度で行なうことが必要である。裏
面の異物を検出するには、第５図で説明した装置
において、フオトマスクを裏返した形で使用すれ
ばよい。ところがこのようにしても、複雑なパタ
ーンを有するフオトマスクでは次のような問題が
生じる。即ち、回路パターンのない面側の異物に
よる散乱光の検出強度を異物の大きさとの関係に
より、異物の大きさを判定しようとする場合、回
路パターン面側の異物による散乱光の検出強度と
異物の大きさの関係は違つたものになるので、異
物の大きさの判定に誤りを生じることになる。そ
ればかりか、パターンの遮光部のエツジからの散
乱光の影響によつて異物の検出そのものも困難と
なる。

そこで、本発明の第１の実施例を第７〜９図に
基づいて説明する。第７図は、第１の実施例によ
る異物検査装置の斜視図を示し、第５図の装置と
異なる点は、さらにもう１組の受光部を設けたこ
とである。第８図は、異物からの散乱光による各
受光素子の光電出力の様子を示す図である。さら
に、第９図は第１の実施例に好適な異物検出回路
（異物検知手段に相当）の一例を示すブロツク図
である。

第７図において、第５図の装置と同一の構成、
作用を有するものは説明を省略する。この第１の
実施例において、さらに、フオトマスク５のレー
ザ光１の入射側と、それと反対側にほぼ等しい受
光立体角を有する受光系を設ける。この受光系は
第７図に示すように、フオトマスク５の表側（レ
ーザ光入射側）を斜めに見込む集光レンズ２０と
受光素子２１、及びフオトマスク５の裏側を斜め
に見込む集光レンズ２２と受光素子２３とから構
成されている。もちろんレンズ２０，２２の各光
軸は、走査範囲Ｌのほぼ中央部を向いている。さ
らに、その各光軸は、走査範囲Ｌの長手方向ｘを
含む面（xyz座標系のｘ−ｚ面と平行な面）と一
致するように定められている。また、この際、レ
ンズ２０とレンズ１０の光軸が成す角度は30〜45
度前後に定められる。レンズ２２とレンズ１２の
光軸が成す角度についても同様である。

従つてこの実施例では異物と回路パターンによ
る散乱光の指向性がフオトマスク５の表側に進む
光について異なることを利用する上に、さらに異
物と回路パターンとによつてフオトマスク５の表
側と裏側に進む光の強度比の違いも利用して、異
物の検査を行う。

第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄは受光素子２１，１１，
２３，１３からの光電信号の大きさをそれぞれ縦
軸にとり、横軸に第８図ａ〜ｄ共通に時間をとつ
て示したものである。レーザ光１のスポツトをフ
オトマスク５上で等速走査すれば、横軸はスポツ
ト位置にも対応している。レーザ光が回路パター
ンに入射して散乱された場合、第７図の光電素子
２１，１１，２３，１３からの出力は第８図でそ
れぞれＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１のようになり、そ
れぞれのピーク値はPA1，PB1，PC1，PD1とな
る。この場合、散乱光に指向性があるために、受
光素子２１と１１の光電出力として、ピークPB1
よりもPA1の方が大きいが、完全な指向性ではな
いので、ピークPB1は零ではない。フオトマスク
５の裏側の受光素子２３，１３の出力ピーク値、
PC1，PD1はそれぞれPA1，PB1に近い値を持つ
ている。このことは、前記第２図で説明した通り
である。ところが、異物によつてレーザ光が散乱
された場合、各受光素子からの出力はＡ２，Ｂ
２，Ｃ２，Ｄ２となり、それぞれピーク値は
PA2，PB2，PC2，PD2となる。散乱光の指向性
が少ないために、PA2とPB2の間では差は小さい
が、PA2とPC2の間、及びPB2とPD2の間には大
きな差があり、３〜８倍位の比でPA2，PB2の方
が大きい。回路パターンからの散乱信号のうち例
えば小さい方のピーク値PB1より小さなレベル
SLをスライス電圧として、第８図ａ，ｂの各信
号をスライスし、できるだけ小さな異物による弱
い散乱光を検出しようとした場合、このままでは
回路パターンも異物として判定してしまう。しか
し、第７図の受光素子２１と受光素子２３の出力
の比、及び受光素子１１と受光素子１３の出力の
比を求め、第８図ａの信号がSLを越え、かつ第
８図ｂの信号もSLを越えている場合に、さらに
この比が一定以上例えば２倍以上ある場合にのみ
異物と判定すれば、上記のような低いレベルSL
を用いても異物のみを正しく検出できる。

第９図は本実施例の異物検出回路のブロツク図
であつて、第７図に示した受光素子２１，１１，
２３，１３は夫々、増幅器１１０，１１１，１１
２，１１３に入力する。この４つの増幅器１１０
〜１１３は、受光素子２１，１１，２３，１３に
入射する光量が共に等しければ、その出力信号
e₁，e₂，e₃，e₄も等しくなるように作られてい
る。

比較器１１４は、出力信号e₁と、第８図ａに示
したレベルSLとしてのスライス電圧Vs₁とを比較
して、e₁＞Vs₁のとき論理値「１」を出力する。
比較器１１５は、出力信号e₂と第８図ｂに示した
レベルSLとしてのスライス電圧Vs₂とを比較して
e₂＞Vs₂のとき論理値「１」を出力する。また、
異物とエツジ部とによりフオトマスク５の表側と
裏側に生じる散乱光のちがいを判別するために、
出力信号e₃とe₄は夫々増幅度Ｋの増幅器１１６，
１１７に入力する。この増幅度Ｋは、第６図の回
路と同様に1.5〜2.5の範囲の１つ値、例えば２に
定められている。

比較器１１８は、出力信号e₁と増幅器１１６の
出力信号Ke₃とを比較して、e₁＞Ke₁のときのみ
論理値「１」を出力する。比較器１１９は出力信
号e₂と増幅器１１７の出力信号Ke₄とを比較し
て、e₂＞Ke₄のときのみ論理値「１」を出力す
る。そして、比較器１１４，１１５，１１８，１
１９の各出力はアンド回路１２０に入力し、アン
ドが成立したとき、検査結果として異物が存在す
ることを表わす論理値「１」を発生する。またス
ライス電圧Vs₁，Vs₂はスライスレベル発生器１
２１から出力され、第６図の回路と同様、走査信
号SCに応答してその大きさが変化する。

ただし、スライス電圧Vs₁，Vs₂の個々の大き
さ、変化の程度は、少しずつ異なつている。この
ことについて、第１０図ａ，ｂにより説明する。
第１０図ａは第７図における斜視図をフオトマス
ク５の上方から見たときの図である。

ここで、レーザ光１のフオトマスク５上の走査
範囲Ｌにおいて、その中央部を位置C₁、両端部
を各々位置C₂，C₃とする。前述のように、受光
素子２１と１１とから位置C₁までの各距離は共
に等しい。そこで、同一の異物が位置C₁，C₂，
C₃に付着していたものとして以下に述べる。異
物が位置C₁に付着していた場合、その異物から
生じる散乱光に対して受光素子２１，１１の各受
光立体角はほぼ等しくなるから、前述の信号e₁，
e₂の大きさもほぼ等しくなる。このためレーザ光
１のスポツトが位置C₁にあるとき、スライス電
圧Vs₁，Vs₂は等しい大きさに定められる。

また異物が位置C₂に付着していた場合、受光
素子２１の受光量よりも、受光素子１１の受光量
の方が多くなる。このため信号e₂の方が信号e₁よ
りも大きくなるから、スライス電圧はVs₂＞Vs₁
に定める必要がある。しかしながら、位置C₂は
各受光素子２１，１１から共に遠方にあるため、
信号e₁，e₂の大きさは大差ない。従つて、スライ
ス電圧としてそれ程差のない大きさでVs₂＞Vs₁
を満足し、位置C₁のときスライス電圧よりも小
さく定められる。

一方、異物が位置C₃に付着した場合、位置C₃
は受光素子２１に最も近づいた場所であるから、
信号e₁は極めて大きな値となる。また、受光素子
１１は、位置C₃を見込む受光立体角が、位置C₁，
C₂に対して大きく変化するから、信号e₂は位置
C₁，C₂でのそれよりも小さな値となる。このた
め、スライス電圧はかなり大きな差でVs₁＞Vs₂
を満足し、位置C₁のときのスライス電圧よりも
それぞれ大きく定められる。

以上述べた位置C₁〜C₃に対する各スライス電
圧の変化の様子を第１０図ｂに示す。第１０図ｂ
で、縦軸はスライス電圧の大きさを、横軸には走
査範囲Ｌの位置を取つてある。

前述のように、スライス電圧Vs₁，Vs₂の大き
さは位置C₁において、共に等しくなり、位置C₂
において、Vs₂＞Vs₁、位置C₃においてVs₁＞Vs₂
となるように連続的に変化する。この変化は、か
ならずしも直線的になるとは限らず、スライス電
圧Vs₁の変化のように、曲線的になることが多
い。この曲線的な変化を得るには、スライスレベ
ル発生器１２１に例えば対数特性を有する変換回
路や、折線近似回路等を用いればよい。

さて、第１１図は第７図に示した実施例に適し
た異物の大きさ判定回路のブロツク図である。こ
の実施例ではフオトマスク５の表面及び裏面に２
個ずつ受光素子が配置されているが、異物の大き
さの判別として受光素子１１，２１を用いるもの
とする。

第９図のように受光素子２１，１１の各光電信
号は夫々アンプ１１０，１１１によつて増幅され
て、信号e₁，e₂となる。この信号e₁，e₂は第１１
図のように可変ゲイン回路２０３，２０４に夫々
入力する。この可変ゲイン回路２０３，２０４は
前述のスライスレベル発生器１２１と同様に関数
的な制御電圧GS１，GS２を出力する関数発生器
２０１，２０２によつて、伝送系のゲインが変え
られる。この関数発生器２０１，２０２は走査信
号SCを入力して、受光素子１１，２１の空間的
な配置に応じて、第１０図ｂのような特性の制御
電圧GS１，GS２を出力する。この制御電圧GS
１，GS２の特性はスキヤナー２の性質上、近似
的にはのこぎり波形となるが、直線部分を折れ線
や曲線でより補正した波形にして発生させること
もできる。従つて、可変ゲイン回路２０３，２０
４は信号e₁，e₂の大きさを、スポツトの走査位置
に応じて変化させ、スポツト位置と受光素子１
１，２１との空間的な配置による信号e₁，e₂の大
きさを補正する。

さて、コンパレータ２０５は可変ゲイン回路２
０３と２０４の出力信号e₁′，e₂′を比較して、信
号e₂′が信号e₁′よりも小さい論理値「１」を出力
する。切換えスイツチ２０６は、コンパレータ２
０５が論理値「１」を出力すると、スイツチをｂ
側に切替え、信号e₂′を通し、論理値「０」によ
つて、スイツチをａ側に切替え信号e₁′を通す。
すなわち、コンパレータ２０５と切換えスイツチ
２０６とは、本発明の選択手段に相当し、本発明
の少なくとも２つの光電検出手段（受光素子１
１，２１）からの光電信号e₁，e₂、すなわち本発
明の補正手段〔可変ゲイン回路２０３，２０４〕
から出力される光電信号e₁′，e₂′を比較して、最
も大きな光電信号を除く他の１つの光電信号
（e₂′＜e₁′の時は信号e₂′、e₁′＜e₂′の時は信号
e₁′）を選んで出力する。切換えスイツチ２０６
を通した信号e₁′又はe₂′はピークホールド回路を
含むアナログ・デジタル変換回路（以下、ADC
とする）２０７に入力する。ADC２０７のデジ
タル出力は異物の大きさに対応しており、マイク
ロ・コンピユータ等のCPU２０８に取り込まれ
る。CPU２０８は取り込んだデジタル値から異
物の大きさを判別する。さて、ADC２０７中の
ピーク・ホールド回路は第９図に示したアンド回
路１２０の出力信号、すなわち異物検出信号に応
答して、一定時間切換スイツチ２０６からの信号
をホールドする。また、CPU２０８は、走査信
号SCを入力して、フオトマスク５上のスポツト
の走査位置を検出する。

次に、第９図に示した異物検出回路の動作から
説明する。

パターンのエツジ部から生じた散乱光に対し
て、この散乱光は指向性が強く、例えば受光素子
２１の受光量よりも受光素子１１の受光量の方が
大きくなつたとする。このため、出力信号e₁とe₂
はe₂＞e₁になる。さらに、第２図に示したよう
に、受光素子２３，１３の受光量は、夫々、対を
なす受光素子２１，１１の受光量とほぼ等しくな
り、出力信号e₃とe₄は、e₃≒e₁、e₄≒e₂となる。
このため、e₁＜Ke₃、e₂＜Ke₄であり、比較的１
１８，１１９は共に論理値「０」を出力する。従
つてエツジ部からの散乱光に対して、アンド回路
１２０は論理値「０」を発生する。

また、フオトマスクのパターン面に付着した異
物から散乱光が生じた場合、出力信号e₁，e₂は共
にスライス電圧Vs₁，Vs₂よりも大きくなり、ま
た出力信号e₃，e₄は、夫々出力信号e₁，e₂に対し
て1/3〜1/8倍の大きさになる。そして、出力信号
e₃，e₄はＫ倍になるが、Ｋが1.5〜2.5に定められ
ているため、e₁＞Ke₃、e₂＞Ke₄となる。このた
め、比較回路１１４，１１５，１１８，１１９は
共に論理値「１」を出力し、アンド回路１２０は
論理値「１」を出力する。

フオトマスクの裏面に付着した異物から散乱光
が生じた場合、第３図に示したように、受光素子
２３，１３の受光量は、受光素子２１，１１の受
光量よりも大きくなる。このためかならずe₁＜
Ke₃、e₂＜Ke₄となり、比較器１１８，１１９の
各出力は共に論理値「０」となる。従つて、裏面
に付着した異物に対して、アンド回路１２０は論
理値「０」を出力する。

一方、大きさ判定回路は、コンパレータ２０５
と切換スイツチ２０６によつて、信号e₁′とe₂′の
うち、小さい方をADC２０７に出力している。
そして、異物検出回路のアンド回路１２０が論理
値「１」を出力すると、ADC２０７はその小さ
い方の信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル値をCPU
２０８に出力する。CPU２０８はそのデジタル
値を異物の大きさに応じて予め定められたデータ
と比較して、例えば大きさ別に３種にランク分け
する。そして、その結果は不図示のブラウン管表
示器上に、異物の検出位置に対応して表示される
か、又は検出位置とタンクとがピリントアウトさ
れる。

以上のように、第１の実施例によれば、パター
ンのエツジ部で生じる散乱光を選択的に強く受光
するように受光素子１１，１３の対と受光素子２
１，２３の対との２つの対を設けてあるので、複
雑なパターンを有するフオトマスクに対してもそ
のパターンによる散乱の影響をさけて、付着した
異物のみを正確に検出することができる。

しかも、異物の判別のために、受光素子１１，
２１のうち、光電信号の小さい方を用いるので、
パターンのイツジ付近に付着した異物も、エツジ
からの強い散乱光の影響を受けることなく、極め
て正確な大きさ判別が達成される。

次に本発明の第２の実施例として、第１の実施
例における異物検出回路の構成を変えたものを第
１２図により説明する。基本的な構成は第１の実
施例で説明した検出回路と同じである。しかし、
この実施例では、レーザ光入射側に配置した受光
素子２１，１１のうち、出力が小さい方が受光素
子に着目し、その受光素子と対をなすように、裏
面側に配置された受光素子との間で、出力の比が
Ｋ倍以上あるかどうかを判別するように構成され
ている。

第１２図において、第９図と同じ作用、動作す
るものについては同一の符号をつけてある。そこ
で、第９図と異なる構成について説明する。増幅
器１１０，１１１の各出力信号e₁，e₂は、コンパ
レータ１３０に入力し、出力信号e₁，e₂の大小を
検出する。このコンパレータ１３０は例えばe₁＞
e₂のとき、論理値「１」を出力し、e₁＜e₂のとき
論理値「０」を出力する。コンパレータ１３０の
そのままの出力と、その出力をインバータ１３１
で反転したものとは夫々アンドゲート１３３，１
３２の一方の入力に接続される。また、アンドゲ
ート１３２，１３３の他方の入力には、夫々比較
器１１８，１１９からの出力信号が接続される。
このアンドゲート１３２，１３３の各出力信号は
オアゲート１３４を介して、検査結果を発生する
アンド回路１２０へ入力する。

このような構成において、例えば受光素子２１
の受光量が受光素子１１の受光量よりも大きい場
合（パターンのエツジ部等の散乱による）出力信
号e₁，e₂はe₁＞e₂となる。このためコンパレータ
１３０は論理値「１」を出力し、アンドゲート１
３２は閉じられ、アンドゲート１３３は開かれ
る。従つてこの時比較器１１８，１１９が例えば
共に論理値「１」を出力していれば、比較器１１
９の出力のみがアンドゲート１３３を介してオア
ゲート１３４に印加される。このようにオアゲー
ト１３４の出力は、受光素子２１，１１のうち受
光量の少ない方の受光素子と、それと対になる受
光素子（素子２３，１３のいずれか一方）との光
電信号のと比によつて異物か、エツジ部かを判別
した結果を表わす。

以上のように、本実施例の如く出力信号e₁とe₂
の小さい方を選択することは、回路パターンの散
乱の影響の小さい受光方向を選択することを意味
し、細かい回路パターンから指向性の強い散乱光
が一方向の受光系のみに入り、信号処理系の飽
和、特に増幅器の出力信号の飽和を引き起して、
被検査物の表裏の受光系の強度比較が不能となる
のを防止するのみならず、フオトマスクの表裏を
見込む受光系の集光レンズの幾可学的配置に誤差
があつて、表裏の集光方向が完全に対称でない場
合、異物の誤検出を低減するという利点も生じ
る。

尚、以上の実施例において、比較器１１８，１
１９は、第４図ａ，ｂのような光電信号に対し
て、e₁−Ke₃、e₂−Ke₄を求め、この結果が正か
負かによつて出力を決めている。しかしながら、
割算器等によつて、e₁とKe₃及びe₂とKe₄との比
を演算し、その結果がＫ以上か否かを判別するよ
うな回路を設けても上記実施例を同様の機能を果
たすことができる。

次に本発明の第３の実施例について第１３図，
１４図に基づいて説明する。この実施例は第１の
実施例にさらにもう１つの受光素子３１を設け、
パターンからの散乱光の影響をさらに低減するも
のである。

第１３図において、第７図の構成と異なる点
は、集光レンズ３０と受光素子３１が、レンズ２
０、レンズ１０の光軸とは反対側の方向から、フ
オトマスク５のレーザ光入射側の面、すなわちパ
ターン面を見込むように配置されていることであ
る。

ここで、レンズ１０，２０，３０の各光軸の関
係について述べる。尚、この３つのレンズ１０，
２０，３０、は同一の光学特性とし、３つの受光
素子１１，２１，３１の特性も同一であるとす
る。また、各光軸を各々l₁，l₂，l₃とする。光軸
l₁，l₂，l₃は共にフオトマスク５のパターン面に
対して、小さな角度、例えば10〜30°前後に定め
られている。また、レーザ光１の走査範囲Ｌの中
央部から各受光素子１１，２１，３１まで距離は
共に等しく定められている。そして、図中、フオ
トマスク５を上方より見たとき、光軸l₂は、走査
範囲Ｌの長手方向（走査方向）と一致し、光軸
l₁，l₃は走査範囲Ｌに対して小さな角度、例えば
30°前後に定められている。

このように、各光軸l₁，l₂，l₃を定めることに
よつて、パターンのエツジ部で生じる散乱光は、
３つの受光素子１１，２１，３１のうち、確実に
１つの受光素子ではほとんど受光されない。ま
た、一般的な傾向として、パターンのエツジ部か
らの散乱光が、受光素子１１，２１に共に強く受
光されているときは、受光素子３１の受光量は極
めて小さくなる。また異物からは無指向に散乱光
が発生するので、各受光素子１１，２１，３１の
受光量はほぼ同程度になる。この受光量素子３１
の出力は、第１４図に示す異物検出回路で処理さ
れる。基本的には第１２図の異物検出回路と同じ
である。受光素子３１の出力は増幅器１４０を経
て比較器１４１に入力する。比較器１４１にはス
ライスレベル発生器１２１から走査信号SCに応
答してレーザ光のスポツト位置に応じたスライス
電圧Vs₃が入力する。この比較器１４１は、増幅
器１４０の出力信号e₅がスライス電圧Vs₃を越え
ると、論理値「１」を、その他の場合は論理値
「０」を出力する。第１４図の他の回路要素は第
２の実施例と同じである。この第３の実施例は、
第２の実施例と比べると、１つの冗長な方向の受
光系（受光素子３１、レンズ３０）を持つため
に、回路パターンによる散乱光を誤つて異物とし
て検出してしまう確率が極めて小さくなるという
特徴がある。もちろん、異物判定回路も第１１図
と同一のものが、そのまま利用される。

尚、受光素子１１，２１と受光素子３１とは互
いに反対の方向から走査範囲Ｌの中央部を見込ん
でいるから、スライス電圧Vs₁，Vs₂に対して、
スライス電圧Vs₃の変化の傾向は逆になるように
する。すなわち、前述した第１０図ｂにおけるス
ライス電圧Vs₂の傾きを逆にしたものをスライス
電圧Vs₃とする。

第１５，１６図は第４の実施例による異物検出
回路と異物判定回路を示すブロツク図である。第
１５図において第３の実施例と比較して異なる点
は、３個のコンパレータ１５０，１５１，１５
２、アンド回路１５３、オア回路１５４、及びス
ライス電圧Vs₁，Vs₂，Vs₃として夫々２種の電圧
を発生するスライスレベル発生器１６０が付加さ
れたことである。各スライス電圧の２つの電圧は
互いに所定の差を保ち、走査信号SCに応じて変
化する。プレアンプ１１０，１１１，１４０の出
力信号e₁，e₂，e₅はそれぞれ、コンパレータ１５
０，１５１，１５２によりスライスレベル発生器
１６０から出力されるスライス電圧Vs₁，Vs₂，
Vs₃と比較される。この際、コンパレータ１５
０，１５１，１５２に入力するスライス電圧は比
較器１１４，１１５，１４１に入力するスライス
電圧よりも高く、回路パターンによる光の散乱が
どのように強く起る場合でも、出力信号e₁，e₂，
e₅の最小値よりも高くなるように設定されてい
る。従つて、コンパレータ１５０，１５１，１５
２とアンド回路１５３によつて、アンド回路１５
３は、異物から非常に強い散乱光が生じたときだ
け、論理値「１」を発生する。アンド回路１５３
の出力はアンド回路１２０の出力と共にオア回路
１５４に入力する。このためオア回路１５４は検
査結果として異物の大小にかかわらず、異物を検
出した場合に論理値「１」を出力する。前記各実
施例と比較して次のような特徴がある。異物によ
る散乱で、大きな光電信号が信号処理系に入り、
各増幅器の出力が電源電圧に近くなつて、被検物
の裏側にある受光素子２３，１３用の増幅器１１
２，１１３の出力の大きさのＫ倍と、増幅器１１
０，１１１からの出力の大きさを比較する比較器
１１８，１１９が正確に動作せず、異物からの散
乱光であるのに、比較器１１８，１１９が両方共
回路パターンからの散乱光を検出したかのように
動作する場合、他の実施例では異物を検出できな
いが、本実施例では検出が可能である。それは以
上のように低いスライス電圧との比較を行なう比
較器１１４，１１５，１４１の他に、高いスライ
ス電圧との比較を行なうコンパレータ１５０，１
５１，１５２を設け、強い散乱光を生ずる異物は
このコンパレータにより検出するからである。

この実施例のように、低いスライス電圧を用い
て異物を検出することは、異物の検知能力を高め
ること、すなわち、より小さな異物を検知するこ
とに寄与し、一方高いスライス電圧を用いること
は、増幅器の飽和等による誤検出を防止すること
に寄与する。従つて、より小さな異物からの弱い
散乱光を検出できると共に、強い散乱光に対して
も正確に異物のみを検出できる利点がある。この
ことは、異物の検出レンジを拡大したことを意味
する。

さて、この実施例では、フオトマスクの表側に
３つの受光素子１１，２１，３１が配置されてい
るので、異物判定回路は第１６図のように構成さ
れる。基本的には第１１図の判定回路と同じであ
るが、受光素子３１のために、制御電圧GS3を出
力する関数電圧発生器２１０と可変ゲイン回路２
１１が設けられる。そして、信号e₁，e₂，e₃は第
１１図で説明したのと同様に所定のゲイン補正を
受けた信号e₁′，e₂′，e₅′となり、最小値検出器
２１２に入力する。最小値検出器２１２は、３接
点１回路の切換スイツチ２１３を切替える信号を
出力し、切換スイツチ２１３は信号e₁′，e₂′，
e₅′のうち最小の大きさのものをADC２０７に出
力する。尚、ADC２０７中のピーク・ホールド
回路は、第１５図のオア回路１５４の出力信号、
すなわち異物検出信号に応答して、切換スイツチ
２１３からの信号を一定時間ホールドする。

そして、異物の大きさ判別は、第１１図の回路
と同様に、最も大きなレベルの光電信号を除く他
の１つの光電信号を選択して実行される。この実
施例のように、フオトマスク５の表側の３つの受
光素子１１，２１，３１のうち、最小の光電信号
に基づいて、異物の大きさを判定するので、複雑
な回路パターン中に付着した異物でも精度よく大
きな判定ができる。

尚第１２，１４，１５図においては、コンパレ
ータ１３０とアンドゲート１３２，１３３及びオ
ア回路１３４を用いているが、第９図のように比
較器１１８，１１９の各出力を直接アンド回路１
２０に印加するように接続してもよい。

次に本発明の第５の実施例を第１７図に基づい
て説明する。この実施例は第４の実施例に加えて
さらにもう１つの受光素子４１と集光レンズ４０
を設けたものである。このレンズ４０の光軸はフ
オトマスク５のパターン面に対してレンズ３０の
光軸と面対称になるように定められている。もち
ろん、レンズ４０の光軸は、走査範囲Ｌの中央部
をフオトマスク５の裏面から見込むように決めら
れる。この実施例において、レーザ光入射側から
の散乱光を受光する受光素子１１，２１，３１の
各光電信号は、前述の実施例と同様に各々スライ
ス電圧と比較して、アンドを求めるように処理さ
れる。これにより、パターンのエツジ部からの散
乱光が異物からの散乱光かを判別する。一方、フ
オトマスク５の裏面からの散乱光を処理するため
の受光素子１３，２３の光電信号は、前述の実施
例のような異物検出回路にて処理してもよいが、
より簡単な検出回路によつても処理できる。

それは、例えば受光素子１３，２３，４１の光
電信号を、受光素子１１，２１，３１の検出回路
と同様に構成した回路で処理することである。こ
のようにすると、レーザ光入射側の受光素子１
１，２１，３１が異物を検出し、裏面側の受光素
子１３，２３，４１によつても、異物が検出され
た場合、その異物はフオトマスク５の透明部上に
付着したものと判別できる。この場合、第１１
図、又は第１６図の判定回路を用いて異物を検出
したときの各受光素子の光電信号のピーク値を、
フオトマスク５の表側と裏側とで考慮することに
よつて、極めて正確に異物の大きさが求まるとい
う利点がある。

また、第３、第４の実施例における異物検出回
路をそのまま用いるときは、第１８図のような切
替回路３００を設けるとよい。この切替回路３０
０は、レーザ光入射側の受光素子１１，２１，３
１の各光電信号と、裏面側の受光素子１３，２
３，４１の各光電信号とを夫々切替えて出力信号
e₁〜e₅を発生するように構成されている。もちろ
ん、この切替える場所は、各受光素子の光電信号
を一度増幅した後の方がよい。この切替えは、信
号301により行なわれる。このように構成するこ
とにより、例えばフオトマスク５の裏面を検査す
る場合、フオトマスク５を裏返して載置する操作
が不用となる。このために、レーザ光１を、適宜
光路切替部材によつて、第１４図におけるフオト
マスク５の裏面へ表側を照射するのと同様に導く
ようにすればよい。

そこで、光路切替部材の切替えに応答して、信
号301を変えてやれば、フオトマスク５を裏返す
操作を必要としないから、両面に付着した異物が
極めて短時間に、しかも正確に検出されることに
なる。

次に第６の実施例について説明する。第６の実
施例において、各受光素子の配置は第１の実施例
の説明に用いた第７図と同じであるものとする。
先に第１図を用いて説明したように、フオトマス
クのガラス板５ａの透過部に付着した異物ｉから
散乱光は受光部Ａと受光部Ｂによつて検出される
が、遮光部５ｂの上に付着した異物ｊからの散乱
光は受光部Ａのみによつて検出され、受光部Ｂに
よつては検出されない。このことを、第７図の各
受光素子の光電信号として第１９図により説明す
る。第１９図ａ，ｂ，ｃ，ｄは夫々受光素子２
１，１１，２３，１３からの光電信号の大きさを
それぞれ縦軸にとり、横軸に共通に時間をとつて
示したもので、横軸はレーザスポツト位置にも対
応している。ここで第１図に示すような異物ｊに
よつてレーザ光が散乱された場合、受光素子２
１，１１は夫々第１９図ａ，ｂの如く光電信号Ａ
３，Ｂ３を発生する。一方、受光素子２３，１３
は第１９図ｃ，ｄの如く、夫々光電信号Ｃ３，Ｄ
３として略零を出力する。また第１図に示したよ
うな異物ｉによつてレーザ光が散乱された場合、
第１９図のように、受光素子２１，１１，２３，
１３は夫々光電信号Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４を発
生する。即ち、第１９図ｃ，ｄに示すように受光
素子２３，１３の各光電信号Ｃ４，Ｄ４は零では
なく、いくらかの出力が得られる。尚、PA4，
PB4，PC4，PD4は光電信号Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，
Ｄ４の各ピーク値である。そこで、小さなスライ
ス電圧Vs₄，Vs₅を各々ピーク値PC4，PD4の中
間に設定すれば、異物ｉの場合受光素子２３，１
３の光電信号は共にスライス電圧Vs₄，Vs₅を越
えるが、異物ｊの場合はスライス電圧Vs₄，Vs₅
を越えず、異物ｉとｊとの区別ができる。そこで
次に第６の実施例を具体的に述べる。

第２０図は本実施例による異物検出回路のブロ
ツク図である。第２０図において、受光素子２
１，１１，２３，１３、アンプ１１０〜１１３、
コンパレータ１１４，１１５，１１８，１１９及
び増幅器１１６，１１７は第９図の、第１の実施
例における回路と同じ機能を持つている。異なる
点はコンパレータ３０４，３０５が設けられてお
り、その出力がアンド回路３０２にパラレルに入
力されていることである。コンパレータ３０４は
増幅器１１２の出力e₃をスライスレベル発生器３
０３から出力されるスライス電圧Vs₄と比較し、
e₃＞Vs₄ならば論理値「１」を、そうでなければ
論理値「０」を出力し、一方コンパレータ３０５
は増幅器１１３の出力e₄をスライス電圧Vs₅と比
較し、e₄＞Vs₅ならば論理値「１」を、そうでな
ければ論理値「０」を出力する。ここでスライス
電圧Vs₄，Vs₅の大きさは、上記第１９図で説明
したように定められると共に、スポツト位置に対
応して大きさが変化する。その変化のし方は上記
の各実施例において説明した通りである。このよ
うな構成において、ガラス板上（光の透過部）に
付着した異物にレーザ光が当つた場合、コンパレ
ータ３０４，３０５は論理値「１」を出力し、他
のコンパレータ１１４，１１５，１１８，１１９
も論理値「１」を出力するので、アンド回路３０
２の出力は論理値「１」となり異物を検出したこ
とを示す。ところが、遮光部上に付着した異物に
レーザ光が入射する時にはコンパレータ３０４，
３０５の出力は論理値「０」となり、アンド回路
３０２の出力は論理値「０」となる。従つて異物
が光透過部のみに付着している場合のみ、異物の
存在を検出でき、マスクパターンの焼付けに影響
を与えない遮光部に付着した異物は無視すること
ができる。

このように本実施例は異物の付着した場所が光
透過部か遮光部かを区別せずに検出する場合に比
べ、遮光部のみに異物が付着していてフオトマス
クの洗浄度がパターンの焼付けに耐え得るのにも
かかわらず、汚染されているものとして再度洗浄
を行つたり、同一パターンを持つた別のフオトマ
スクと交換したりする等の必要性が低減される。
このため、半導体装置の製造において、時間的、
経済的に有利な特徴がある。

この第６の実施例においてはコンパレータ３０
４，３０５の出力を共にアンド回路３０２に入力
しているが、コンパレータ３０４又は３０５のど
ちらかの出力のみをアンド回路３０２に入力して
もよい。その場合、構成は簡単になる特徴がある
が、一方雑音が光電信号に入つた場合、誤動作し
易いという欠点もある。またコンパレータ３０４
と３０５の各出力のオアを求め、その結果をアン
ド回路３０２に入力することも考えられる。

以上述べたように、この第６の実施例は第１の
実施例に、光透過部にのみ付着した異物を検出す
るという新しい機能を付加したものとして説明し
てきたが、この機能は他の各実施例においても同
様に付加できることは言うまでもない。

以上、説明した各実施例において、レーザ光入
射側で発生した散乱光を受光する受光素子と、裏
面で発生した散乱光を受光する受光素子とは被検
査物の面に対して対称に配置されている。

これは、被検査物としてフオトマスクを用いる
からであり、例えば透明基板上に遮光部によるパ
ターンを描いたものでも、エツジ部が存在しない
ような被検査物の検査を行なう場合など、基板の
表側と裏側とを見込む１対の受光素子は、かなら
ずしも面対称に配置する必要はない。また、レー
ザ光入射側の面を見込む受光素子は複数個設け、
裏面を見込む受光素子は１個にしてもよい。

また、以上の各実施例の異物検出回路におい
て、スライス電圧はレーザ光のスポツト走査の位
置に応じて変化させるものとしたが、そのスポツ
ト走査の位置に対して各受光素子の散乱光の受光
立体角の変化が小さい場合には、スライスレベル
は一定で変化させる必要はない。また、散乱光受
光の立体角がレーザスポツト走査により変化する
場合でも、必ずしもスライス電圧を変化させる必
要はなく、異物判定回路と同様に光電信号の伝送
系のゲインをレーザスポツト走査の位置に対応し
て、すなわち走査信号SCに同期して変化させる
ようにすれば、スライス電圧を一定値に固定でき
る。

このように、伝送系のゲインをコントロールす
る場合、例えば、第９，１２図におけるスライス
電圧Vs₁，Vs₂は共通の一定電圧とする。そして、
増幅器１１０，１１１のゲインをレーザ光１のス
ポツト位置に応じて可変とする。その一例とし
て、増幅器１１０，１１１の各ゲインの関係を第
２１図に示すように定めるとよい。この図は、前
述の第１０図ｂに対応するもので、位置C₁にお
いて、増幅器１１０のゲインG₁と増幅器１１１
のゲインG₂とは共に等しくする。このときのゲ
インを正規化して１とする。

そして例えば位置C₂において、位置C₁におけ
るゲインに対して、ゲインG₁は約２倍、ゲイン
G₂は1.2〜1.5倍に定め、位置C₃において位置C₁に
おけるゲインに対して、ゲインG₁は0.2〜0.4倍、
ゲインG₂は0.7〜0.9倍に定めるとよい。このこと
は、上記各実施例の異物判定回路の関数電圧発生
器において、同様に適用できる。

また、以上の各実施例では、被検査物の表裏に
対応して設けられた対の受光素子の出力の比を、
ある値Ｋと比較していたが、例えば表側に位置し
た受光素子１１と２１の出力の和と、裏側に位置
した受光素子１３と２３の出力の和とを、それぞ
れ求めておき、２つの和の比がＫより大きいかど
うかの判断によつても、異物であるか回路パター
ンであるかの識別又は、レーザ光入射側に付着し
た異物かどうかの判別を行なうことができる。

また異物判定回路は、フオトマスク５の表側の
みに配置した受光素子の各光電信号を入力するよ
うにした。しかし、フオトマスク５の裏側に配置
した受光素子の各光電信号から、異物の大きさを
判定する場合、表面用と裏面用の２組の判定回路
を用意しなくても、第１８図に示したような切替
回路３００を付加することによつて、１組の判定
回路で検査ができる利点もある。

以上のように、本発明によれば被検査物上を光
ビームで走査し、その照射部から生じる光情報
を、互いに異なる方向から受光するような複数の
光電検出器を配置したので、被検査物上の回路パ
ターン等の影響を受けずに、異物のみを高速に検
出できる。さらに、その複数の光電検出器のう
ち、最も小さい光電信号（すなわち最大となる光
電信号を除く他の１つの光電信号）に基づいて異
物の大きさを判定しているので、回路パターン
（クロム層）の近傍に付着した異物も、孤立した
異物と同等の正確さで、大きさ判別が可能とな
る。このため、露光装置等で回路パターンを転写
する際、解像力等の限界で転写されることのない
小さな異物は、回路パターンからの強い散乱光に
よつて誤つて大きな異物として判定されることが
なくなる。従つて、転写の際、真に害をもたらす
大きさの異物のみが検出でき、本来、露光、転写
に使用できるレチクルやマスクを汚染されたもの
として再洗浄するという時間的な損失を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はフオトマスクのパターンが描画された
面上の異物によるレーザ光の散乱を示す図、第２
図はガラス板上に付着した異物による散乱と遮光
部のエツジ部による散乱とを示す図、第３図はガ
ラス板の透明部の表面と裏面とに付着した異物に
よる散乱の様子を示す図、第４図は第３図の受光
部が受光する散乱光強度を示す図、第５図及び第
６図は本発明の基礎技術による異物検査装置の一
例を示す図、第７図は本発明の第１の実施例によ
る異物検査装置の斜視図、第８図は第７図の装置
において、異物からの散乱光を受光する受光素子
の光電出力を示す図、第９図は異物検知回路のブ
ロツク図、第１０図はレーザスポツト光の走査位
置とスライス電圧との関係を説明する図、第１１
図は異物の大きさ判定回路のブロツク図、第１２
図は本発明の第２の実施例による異物検知回路の
ブロツク図、第１３図及び第１４図は本発明の第
３の実施例による異物検査装置を示す図、第１５
図及び第１６図は本発明の第４の実施例による異
物検出回路と判定回路のブロツク図、第１７図は
第５の実施例による異物検査装置の斜視図、第１
８図は切替回路のブロツク図、第１９図は受光素
子の光電信号強度を示す図、第２０図は本発明の
第６の実施例による異物検知回路のブロツク図、
第２１図は増幅器の利得とレーザスポツト光の走
査位置との関係を示す図である。主要部分の符号の説明、１……レーザ光、２…
…スキヤナー、５……被検査物、１１，１３，２
１，２３，３１，４１……光電検出器、２０１〜
２１３……大きさ判定回路。

Claims

【特許請求の範囲】１幾何学的なパターンを有する物体の被検面に
光ビームを照射するとともに、該被検面上で該光
ビームを集光して絞つたスポツト光に形成する照
射光学系と、該光ビームのスポツト光を前記被検
面上でほぼ一次元に走査する走査手段と、前記光
ビームのほぼ一次元の走査による軌跡を、互いに
異なる複数の方向から見込むように配置され、該
走査軌跡内に存在する前記パターンもしくは異物
から生じる散乱光を受光する複数の光電検出手段
と、該複数の光電検出手段からの各光電信号に基
づいて前記被検面上の異物の存在を表す検知信号
を出力する異物検知手段とを有する異物検査装置
において、前記複数の光電検出手段のうち少なくとも２つ
は、前記被検面の光ビーム入射側の空間に配置さ
れており；前記スポツト光が前記被検面上を走査する時、
前記スポツト光の前記走査軌跡上での位置変化に
応じて前記少なくとも２つの光電検出手段の各々
から出力される光電信号のゲインを補正する補正
手段と；該補正された少なくとも２つの光電信号の大き
さを比較して、最も大きな光電信号を除く他の１
つの光電信号を選んで出力する選択手段と；前記検知信号が出力された時点で、前記選択手
段から出力された光電信号の大きさに基づいて前
記異物の大きさを判定する判定手段とを備えたこ
とを特徴とする異物検査装置。２前記判定手段は、前記選択手段によつて選択
された光電信号の大きさをサンプリングするピー
クホールド回路と、該サンプリングされた値を前記検知信号に応答
して記憶する記憶回路とを含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。３前記物体は光透過性の薄板状であり；前記複数の光電検出手段は、前記光ビーム入射
側の互いに異なる位置に配置された少なくとも２
つの第１光電素子と、前記被検面の光ビーム透過
側の互いに異なる位置に配置された少なくとも１
つの第２光電素子とから成り；前記異物検知手段は、前記第１光電素子からの
光電信号と前記第２光電素子からの光電信号との
大小関係を比較する比較回路を含み、該比較回路
の検知結果に基づいて前記被検面上に前記異物が
存在することを表す前記検知信号を発生すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の異物検査装置。４前記第２光電素子は、前記被検面に関して前
記少なくとも２つの第１光電素子の各々と空間的
にほぼ対称な位置に少なくとも２つ配置され；前記判定手段は、前記少なくとも２つの第１光
電素子の各光電信号のうち、最も大きな光電信号
を除く他の１つの光電信号に基づいて前記被検面
上に存在する異物の大きさを判定する状態と、前
記少なくとも２つの第２光電素子の各光電信号の
うち、最も大きな光電信号を除く他の１つの光電
信号に基づいて前記被検面の裏側に存在する異物
の大きさを判定する状態とに切り替える切替回路
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の異物検査装置。