JPH06222009A

JPH06222009A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH06222009A
Application number: JP5012960A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】写真乾板等を露光して作製された専用の空間
フィルターを使用することなく、種々の回路パターンが
形成された基板の表面状態を共通に検査する。【構成】光束５をアパーチャ板２８を介して４分割し
て半導体ウエハ１上に照射し、反射光をフーリエ変換レ
ンズ１０を介してフーリエ変換面１７上に導き、この面
１７上の光束を反射ミラー３４Ａ及び３５Ａを介してそ
れぞれ逆フーリエ変換レンズ２３Ａ及び２３Ｂの方向に
折り曲げる。レンズ２３Ａ及び２３Ｂの像面に光検出器
アレイ２６Ａ及び２６Ｂを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査装置に関し、
特に半導体素子等を製造する際に原版として使用される
レチクル若しくはフォトマスク上の回路パターンの欠
陥、又は半導体ウエハ等の基板上の異物等を検出する際
に使用して好適な欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子等を製造する際に原版
として使用されるレチクル若しくはフォトマスク上の回
路パターンの欠陥、又は半導体ウエハ等の基板上の異物
等を検出する際に欠陥検査装置が使用されている。図２
２（ａ）は従来の欠陥検査装置を示し、この欠陥検査装
置は、例えば半導体ウエハ上の多数の冗長回路パターン
を具えた周期的構造内に存在する欠陥（異物を含む）を
検出するために使用されている。図２２（ｃ）は検査対
象とする半導体ウエハ１を示し、半導体ウエハ１は一般
に回路ユニット（以下「ダイ」という）２の規則正しい
アレイを含み、各ダイ２は、それぞれｘ軸及びｙ軸に沿
って少なくとも数１０個の冗長回路パターンを有してい
る。各ダイ２は、代表的には１辺が約２０ｍｍの正方形
である。

【０００３】図２２（ａ）において、検査装置はレーザ
光源３を具え、レーザ光源３から射出された単色のレー
ザビームがビームエクスパンダ４により所定の直径の略
々平行な光束５に変換され、光束５がレンズ６によりレ
ンズ６の後側焦点面内に位置する焦点７に集束される。
焦点７から発散した光束８は焦点７の近くに位置する小
さな反射鏡９で反射され、反射鏡９で反射された円形の
断面形状を有する光束がフーリエ変換レンズ１０に向か
う。

【０００４】レンズ１０の実効中心を反射鏡９からレン
ズ１０の焦点距離の１倍より僅かに小さい距離に位置さ
せて、レンズ１０から射出される平行光束１１を半導体
ウエハ１のパターンが形成された表面に投射する。半導
体ウエハ１は２次元平行移動手段１２の一部を構成する
チャック１３内に保持されている。２次元平行移動手段
１２は、レンズ１０の光軸に垂直な平面内で半導体ウエ
ハ１を２次元的に移動させることができる。半導体ウエ
ハ１はレンズ１０の物体面（即ち前側焦点面）１４内に
位置し、平行光束１１が半導体ウエハ１上のパターンが
形成された表面を照明する。

【０００５】図２２（ｂ）に示すように、平行光束１１
は半導体ウエハ１の表面の直径２０ｍｍの照明領域１５
を照明している。図２２（ａ）に示すように、半導体ウ
エハ１上の照明された領域で回折された光束１６は、レ
ンズ１０によりレンズ１０のフーリエ変換面（即ち後側
焦点面）１７に導かれ、フーリエ変換面１７内に半導体
ウエハ１表面の照明された領域内の回路パターンのフー
リエ変換パターンが結像される。

【０００６】なお、図２２（ａ）の光学系の内で反射鏡
９がハーフミラーで、半導体ウエハ１がまだ回路パター
ンが形成されていない回路無しウエハの場合には、図２
３の様になる。図２３の検査装置では、レンズ６の後側
の焦点７でのビームスポットの直径は、レンズ６にビー
ムエクスパンダ４から投射される単色の平行な光束５の
直径と反比例の関係にある。そして、焦点７から発散す
る光束８はハーフミラー１８に向かい、ハーフミラー８
で反射された円形の断面形状を有する光束がフーリエ変
換レンズ１０に向かう。レンズ１０から射出された平行
光束１１は回路無しウエハ１Ａにより反射された後、再
びレンズ１０を透過して光束１９となり、光束１９がレ
ンズ１０のフーリエ変換面１７上にビームスポット２０
を形成する。ビームスポット２０のビーム径は焦点７に
おけるビーム径とほぼ均しい。

【０００７】図２２（ａ）及び（ｃ）に戻り、半導体ウ
エハ１上の直径２０ｍｍの照明領域１５は十分な精度の
フーリエ変換パターンを与える。その理由は、半導体ウ
エハ１は、多数の冗長回路パターンから成るためであ
る。また、フーリエ変換レンズ１０のフーリエ変換面
（後側焦点面）１７内に予め作成した空間フィルタ２１
を配置する。空間フィルタ２１は、写真乾板のような記
録媒体を半導体ウエハ１の全てのダイ２によって回折さ
れた光で露光して作製することができる。これは検査す
べき半導体ウエハ１を用いて行うことができる。その理
由は、仮に半導体ウエハ１のパターンが欠陥を含んでい
ても、比較的低強度の光により搬送される欠陥情報は写
真乾板を露光しないのに対して、半導体ウエハ１の本来
のパターンからの比較的高強度のフーリエ変換情報は写
真乾板を露光するためである。

【０００８】従って、空間フィルタ２１は半導体ウエハ
１上の照明されたダイ２の無誤りフーリエ変換情報の空
間周波数を阻止するが、このダイ２内の欠陥から発生す
る光を通す。空間フィルタ２１により阻止されなかった
欠陥情報を搬送する光束２２は、逆フーリエ変換レンズ
２３に入射する。このレンズ２３は単レンズとして示し
てあるが、複数のレンズエレメントにより構成される場
合を含む。また、レンズ２３はレンズ１０のフーリエ変
換面１７からレンズ２３の焦点距離の１倍だけ離れた所
に位置する。レンズ１０及び２３は同一の光軸２４に沿
って整列し、２次元平行移動手段１２が半導体ウエハ１
を光軸２４に交差する方向に移動させる。レンズ２３
は、照明された半導体ウエハ１上のダイ２のフィルタリ
ングされた光パターンを逆フーリエ変換して、レンズ２
３の後側焦点面、即ち像面２５内にダイ２の欠陥の像を
結像する。

【０００９】２６は光検出器アレイを示し、光検出器ア
レイ２６は、レンズ２３の後側焦点面、即ち欠陥の像が
結像される像面２５上に光軸２４を中心として配置さ
れ、光検出器アレイ２６の各受光エレメントが光軸２４
上のダイ２内に存在する欠陥の像を受光する。このよう
な従来技術においては、電子的又は光学的ノイズを十分
に小さくするためには、フーリエ変換レンズ１０及び逆
フーリエ変換レンズ２３の設計条件は非常に厳しくな
る。

【００１０】光学的ノイズを十分に小さくするために
は、フーリエ変換面１７における最小スポット径ｄ１及
び像面２５における最小スポット径ｄ２に対して厳しい
制限が課せられる。また、電子的ノイズを十分に小さく
するためには、レンズ１０及びレンズ２３は、レンズ１
０の物体面（前側焦点面）１４に位置する視野内の任意
の点から±１５゜以上のテレセントリック円錐内に回折
された光を十分小さな収差で平行光線にして、極めて小
さな幾向歪みで近軸回折光像が最終的に形成されるよう
にしなければならない。

【００１１】以上のような条件から、図２２（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、半導体ウエハ１上の照明領域１５
において、十分に小さい電子的又は光学的ノイズで欠陥
検出ができる視野である観察視野２７はその照明領域１
５に比べて小さくなる。また、空間フィルタ２１を露光
する際に最適な照明領域が照明領域１５であり、観察視
野２７内のみを観察する際にも同じ面積である照明領域
１５を照明しなくてはならない。その理由は、照明され
たダイ２の回路パターンのフーリエ変換パターンを空間
フィルタ２１の作製時と、欠陥検査動作時との両方で同
じにする必要があるからである。このため欠陥検査時に
も、照明領域１５を照明する必要があり、観察視野２７
内に十分な照度の照明光を照射することが困難であっ
た。

【００１２】また、図２２（ｃ）に示す観察視野２７内
の照明光の照度は、検査時間に影響する。つまり、観察
視野２７は、半導体ウエハ１上の各ダイ２の全体を一度
に観察できるほど大きくないため、それぞれのダイ２内
で観察視野２７を相対移動する必要が生じる。相対移動
速度は光検出器アレイ２６の光累積時間と観察視野２７
内の輝度とに依存し、輝度が低くなると当然に相対移動
速度も低下する。また、光検出器アレイ２６で時間遅延
積分（time delay integration：ＴＤＩ）等の光累積方
法を用いることもあるが、この場合、相対移動の動作精
度に対する要求が厳しくなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於いては、空間フィルタ２１により半導体ウエハ１上
の各ダイ２の無誤りパターンからの光を遮光することに
より、各ダイ２の欠陥部からの光のみを光検出器アレイ
２６に導くようにしている。しかしながら、例えば写真
乾板を適正に露光して、欠陥検出を正確に行うことがで
きる空間フィルタ２１を作成するのは困難であるという
不都合があった。また、この空間フィルタ２１は、厳密
には半導体ウエハ１上の回路パターン毎に作成しなくて
はならず、極めて煩雑であるという不都合もあった。

【００１４】本発明は斯かる点に鑑み、検査対象とする
基板上に形成された回路パターン毎に写真乾板等を露光
して作製された専用の空間フィルターを使用することな
く、且つ、本来欠陥でない部分を欠陥とみなす擬似欠陥
を発生させることなく、種々の回路パターンが形成され
た基板の表面状態を共通に検査できる欠陥検査装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の欠陥
検査装置は、例えば図１に示す如く、回路パターンを有
する基板（１）の表面状態を検査する欠陥検査装置にお
いて、照明光を照射する光源と；この光源からの照明光
を基板（１）の被検面上に照射する照明手段と；その被
検面から発生する光束を集光し、その被検面に対するフ
ーリエ変換面（１７）又はその共役面に空間周波数スペ
クトルを発生させるレンズ系（１０）と；その光源と基
板（１）との間に配置され、その照明光の一部を遮光す
ることによりその回路パターンの空間周波数スペクトル
に無スペクトル領域を設定する遮光部材（１８）と；フ
ーリエ変換面（１７）又はその共役面に配置され、基板
（１）からの光束を複数の光束に分割する分割部材（３
４Ａ，３５Ａ）と；このように分割された後の複数の光
束をそれぞれ光電変換信号に変換する複数の受光手段
（２６Ａ，２６Ｂ）と；それら複数の光電変換信号に基
づいて基板（１）の表面状態を検査する信号処理手段
（例えば図１０の６１）とを有するものである。

【００１６】この場合、その照明手段はその被検査面に
入射するその照明光を集光する集光手段（１０）を有
し、その被検査面上に集光されるその照明光と基板
（１）とを相対走査する相対走査手段（２９，１３）を
設けることが望ましい。また、その分割部材（３４Ａ，
３５Ａ）としては複数のミラーを使用することができ
る。更に、その分割部材（３４Ａ，３５Ａ）はその光束
を波面分割するものであってもよい。

【００１７】また、その分割部材（３４Ａ，３５Ａ）は
その無スペクトル領域内に設けることが望ましい。ま
た、その分割部材（３４Ａ，３５Ａ）は、例えば図１３
に示すように、複数のミラー（３４Ａ，３５Ａ）と基板
（１）上の回路パターンの空間周波数スペクトル成分を
遮る空間フィルター（６８）とを有するものであっても
よい。また、その照明光としては、単色光、複数の単色
光又は連続的な波長スペクトルを有する光の何れでも使
用できる。

【００１８】また、例えば図１５に示すように、その照
明光の入射面を基板（１）の被検面に対して傾斜させて
もよい。次に、本発明の第２の欠陥検査装置は、例えば
図１３に示すように、回路パターンを有する基板（１）
の表面状態を検査する欠陥検査装置において、照明光を
照射する光源と；この光源からの照明光を基板（１）の
被検面上に照射する照明手段と；その被検面から発生す
る光束を集光し、その被検面に対するフーリエ変換面
（１７）又はその共役面に空間周波数スペクトルを発生
させるレンズ系（１０）と；その光源と基板（１）との
間に配置され、基板（１）の回路パターンの空間周波数
スペクトルを遮断する空間フィルター（６８）と；フー
リエ変換面（１７）又はその共役面に配置され、基板
（１）からの光束を複数の光束に分割する分割部材（３
４Ａ，３５Ａ）と；このように分割された後の複数の光
束をそれぞれ光電変換信号に変換する複数の受光手段
（２６Ａ，２６Ｃ）と；それら複数の光電変換信号に基
づいて基板（１）の表面状態を検査する信号処理手段と
を有するものである。

【００１９】この場合、その照明手段は、基板（１）の
回路パターン上に傾斜した方向から照明光を照射し、そ
の分割手段は、基板（１）の欠陥がない場合の回路パタ
ーンの空間周波数スペクトルが存在しない領域に設けら
れていることが望ましい。

【００２０】

【作用】斯かる本発明の第１の欠陥検査装置によれば、
遮光部材（２８）により、被検面上の回路パターンが欠
陥の無い無誤り回路パターンである場合に、その回路パ
ターンのフーリエ変換面（１７）上に無スペクトル領域
が設定される。そして、その被検面上の回路パターンに
欠陥がある場合には、その無スペクトル領域にスペクト
ル成分が生じる。そこで、分割部材（３４Ａ，３５Ａ）
によりその無スペクトル領域の光を分割して、それぞれ
を複数の受光手段（２６Ａ，２６Ｂ）に導くことによ
り、ほぼ欠陥情報のみが抽出される。更に、信号処理手
段でそれら複数の受光手段からの光電変換信号の内の小
さい方の信号を選択することにより、真の欠陥に対応す
る信号を検出することができる。

【００２１】次に、その照明手段が、基板（１）に入射
するその照明光を集光する集光手段（１０）を有し、基
板（１）に集光されたその照明光と基板（１）とを相対
走査する相対走査手段（３３，１３）を設けた場合に
は、被検面が高い照度の照明光で照明されるので、受光
手段（２６Ａ，２６Ｂ）から出力される信号のＳＮ比が
向上する。また、その分割部材（３４Ａ，３５Ａ）が、
例えば図１３に示すように、複数のミラー（３４Ａ，３
５Ａ）と基板（１）上の回路パターンの空間周波数スペ
クトル成分を遮る空間フィルター（６８）とを有する場
合には、その回路パターン自体の空間周波数スペクトル
をより完全に除去することができ、欠陥に対応する検出
信号のＳＮ比が向上する。

【００２２】更に、例えば図１５に示すように、その照
明光の入射面をその被検面上のパターンに対して傾斜さ
せた場合には、被検面上の回路パターンからの０次光を
容易に除去できるので、本来の回路パターンの影響を更
に低減することができる。次に、本発明の第２の欠陥検
査装置によれば、遮光部材（２８）により基板（１）の
回路パターンの空間周波数スペクトルが遮断される。こ
の遮断後の空間周波数スペクトルは、被検面上の回路パ
ターンが欠陥の無い無誤り回路パターンである場合に
は、無スペクトルとなる。そして、その被検面上の回路
パターンに欠陥がある場合には、その遮断後の空間周波
数スペクトルにスペクトル成分が生じる。そこで、分割
部材（３４Ａ，３５Ａ）によりその無スペクトル領域の
光を分割して、それぞれを複数の受光手段（２６Ａ，２
６Ｃ）に導くことにより、ほぼ欠陥情報のみが抽出され
る。更に、信号処理手段でそれら複数の受光手段からの
光電変換信号の内の小さい方の信号を選択することによ
り、真の欠陥に対応する信号を検出することができる。

【００２３】また、その照明手段が、基板（１）の回路
パターン上に傾斜した方向から照明光を照射し、その分
割手段が、基板（１）の欠陥がない場合の回路パターン
の空間周波数スペクトルが存在しない領域に設けられて
いる場合には、基板（１）上の本来の回路パターンのフ
ーリエスペクトルがほぼ完全に除去され、欠陥情報を高
いＳＮ比で検出することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査装置の第１実施
例につき図１を参照して説明する。本実施例は、半導体
ウエハ上の多数の冗長回路パターンを具える周期的構造
内に存在する欠陥を検出する装置に本発明を適用したも
のであり、この図１において図２２に対応する部分には
同一符号を付してその詳細説明を省略する。図１（ａ）
は、本実施例の欠陥検査装置の機構部の正面図、図１
（ｂ）はその機構部の平面図であり、図１（ａ）におい
て、不図示のレーザ光源からの単色のレーザビームが不
図示のビームエキスパンダにより直径Ｇ０の略々平行な
光束５に変換され、この光束５がアパーチャ板２８に入
射する。図１（ａ）の紙面（ｘｚ平面）に垂直な方向
（即ち、ｙ軸に平行な方向）に延びた光束５の中心を通
るようにＷ軸を設定すると、アパーチャ板２８は図１
（ｃ）に示すように、Ｗ軸に沿って光束５の中心を横切
る幅Ｇ２の遮光部２８ａ及びＷ軸に垂直な軸ＡＸ１に沿
って光束５の中心を横切る幅Ｇ２の遮光部２８ｂを有す
る。従って、外形Ｇ０の光束５は、Ｗ軸及び軸ＡＸ１に
沿う幅Ｇ２の十字型の領域がアパーチャ板２８により遮
光される。幅Ｇ２は、光束５の直径Ｇ０の２０％程度と
する。

【００２５】図１（ａ）において、アパーチャ板２８を
通過した光束５は、フーリエ変換レンズ１０の後側焦点
面（フーリエ変換面）１７付近に位置する振動ミラー２
９に入射する。振動ミラー２９は、ｘｚ平面に垂直な回
転軸を中心に振動自在に支持され、光束５は振動ミラー
２９に反射されて、光束３０又は光束３１等の方向に反
射される。光束３０及び光束３１等は、フーリエ変換レ
ンズ１０を介して半導体ウエハ１上に集束される。

【００２６】即ち、フーリエ変換レンズ１０の実効中心
を半導体ウエハ１の表面（ｘｙ平面）からレンズ１０の
焦点距離の１倍の距離に配置して、振動ミラー２９の角
度により走査される光束３０及び光束３１等を半導体ウ
エハ１の表面上に集束し、それぞれ集束点を形成する。
振動ミラー２９の角度変化により、ｘ軸に沿う距離Ｌの
線状の照明領域３２をそれら集束点で連続的に走査でき
る。その照明領域３２の中心はフーリエ変換レンズ１０
の光軸２４上にある。

【００２７】図１（ａ）において、半導体ウエハ１は２
次元平行移動手段１２（図２２（ａ）参照）の一部であ
るチャック１３上に取り付けられている。半導体ウエハ
１のパターン形成面は、フーリエ変換レンズ１０の物体
面（前側焦点面）１４上に位置し、集束された光束３
０，３１等が、半導体ウエハ１上のパターンが形成され
た表面を照明する。半導体ウエハ１の照明された領域で
回折された光束３３は、フーリエ変換レンズ１０を通過
してレンズ１０のフーリエ変換面（後側焦点面）１７に
達し、このフーリエ変換面１７上に半導体ウエハ１上の
回路パターンのフーリエ変換パターンが形成される。

【００２８】次に、半導体ウエハ１の照明された領域中
の回路パターンと発生するフーリエ変換パターンとの関
係を説明する。先ず、フーリエ変換レンズ１０の後側焦
点面１７内に、レンズ１０の光軸２４と後側焦点面１７
との交点を原点とした直交座標系のＵ軸及びＶ軸をと
る。これらＵ軸及びＶ軸はフーリエ変換レンズ１０の像
高を示す。ここで、フーリエ変換レンズ１０は次の
（１）式及び（２）式の特性を有する。

【００２９】Ｕ＝ｆ・ｓｉｎθ_x ＝ｆ・ｌ（１）Ｖ＝ｆ・ｓｉｎθ_y ＝ｆ・ｍ（２）この場合、ｆはフーリエ変換レンズ１０の焦点距離、θ
_x は視野角のｘ成分、θ_y は視野角のｙ成分である。と
ころで、フーリエ変換情報は通常、空間周波数ｕ及びｖ
の直交座標系上に示され、半導体ウエハ１上に集束され
る照明光の波長をλとすると、フーリエ変換の定義によ
り次式が成立する。

【００３０】ｕ＝（ｌ−ｌ₀ ）／λ （３）ｖ＝（ｍ−ｍ₀ ）／λ （４）ここで、各変数は次のように定義されている。ｌ：回折光の方向余弦（ｘ軸に平行な成分）ｌ₀ ：０次回折光の方向余弦（ｘ軸に平行な成分）ｍ：回折光の方向余弦（Ｙ軸に平行な成分）ｍ₀ ：０次回折光の方向余弦（Ｙ軸に平行な成分）次に、ＵＶ平面上での０次回折光の位置Ｕ₀ 及びＶ₀
は、以下の式により表される。

【００３１】Ｕ₀ ＝ｆ・ｌ₀ （５）Ｖ₀ ＝ｆ・ｍ₀ （６）上述の（１）〜（６）式より次の関係が導出される。ｕ＝（Ｕ−Ｕ₀ ）／（λ・ｆ）（７）ｖ＝（Ｖ−Ｖ₀ ）／（λ・ｆ）（８）これら（７）式及び（８）式は、ＵＶ平面上に、点（Ｕ
₀ ，Ｖ₀ ）を原点として、空間周波数ｕ，ｖの直交座標
をλ・ｆの係数で相似変換したスペクトル分布が観察さ
れることを示している。

【００３２】次に、本実施例との対比を行うために、図
４（ａ）の光学系を想定する。図４（ａ）において、半
導体ウエハ１Ａの表面にはパターンが形成されていな
い。そして、ビームエクスパンダ４より射出される断面
が直径Ｇ０の円形である平行な光束５は、ハーフミラー
１８によって反射されて、半導体ウエハ１Ａに垂直なｚ
軸と一致する光軸２４を有するフーリエ変換レンズ１０
に向かう。フーリエ変換レンズ１０の実効中心を、パタ
ーンが無い半導体ウエハ１Ａの表面からレンズ１０の焦
点距離の１倍の距離に配置して、レンズ１０により集束
される光束５をパターンが無い半導体ウエハ１Ａの表面
の集光点４４に照射する。

【００３３】半導体ウエハ１Ａの表面は、レンズ１０の
物体面（前側焦点面）１４上に位置し、集束された光束
５は半導体ウエハ１Ａにより反射されて、半導体ウエハ
１Ａに入射する際と同じ光路を遡ってハーフミラー１８
に達する。ハーフミラー１８を通過した光束４５は、フ
ーリエ変換レンズ１０の後側焦点面１７内に照明光束自
身のフーリエ変換パターン４６を形成する。図４（ｂ）
は、フーリエ変換面（ＵＶ平面）上でのフーリエ変換パ
ターン４６を示す。このフーリエ変換パターン４６は光
束５の断面形状（即ち、直径Ｇ０の円）にほかならな
い。

【００３４】次に、図１（ａ）の光学系と等価で図４
（ａ）に対応する光学系は図３（ａ）のようになる。図
３（ａ）において、ビームエクスパンダ４より射出され
る断面が直径Ｇ０の円形の平行な光束５は、アパーチャ
板２８により４分割される。アパーチャ板２８は、図３
（ｂ）に示すように、断面が円形の光束５の中心を十字
型に横切る遮光部２８ａ及び２８ｂを有する。即ち、遮
光部２８ｂは、図３（ａ）の紙面に垂直なＷ軸を中心と
して幅Ｇ２の矩形の遮光領域であり、遮光部２８ａはＷ
軸に垂直な軸を中心として幅Ｇ２の矩形の遮光領域であ
る。この図３（ｂ）に示すように、光束５はＷ軸及びＷ
軸に垂直な軸に沿う幅Ｇ２の十字型の領域がアパーチャ
板２８により遮光される。幅Ｇ２は光束５の直径Ｇ０の
２０％程度とする。

【００３５】図３（ａ）において、アパーチャ板２８を
通過した光束５は、ハーフミラー１８により反射され
て、半導体ウエハ１Ａに垂直なｚ軸と一致する光軸２４
を光軸とするフーリエ変換レンズ１０に向かう。フーリ
エ変換レンズ１０の実効中心は、パターンの無い半導体
ウエハ１Ａの表面からレンズ１０の焦点距離の１倍だけ
離れた所に位置し、フーリエ変換レンズ１０により集束
された光束３０がパターンの無い半導体ウエハ１Ａ上に
照射される。半導体ウエハ１Ａの表面はレンズ１０の物
体面（前側焦点面）１４内に位置し、集束された光束３
０は点４１に集束する。集束された光束３０は半導体ウ
エハ１Ａにより反射され、半導体ウエハ１Ａに入射する
までの光路と同じ光路を逆向きに遡って、ハーフミラー
１８に達する。ハーフミラー１８を透過した光束４２
が、フーリエ変換レンズ１０の後側焦点面１７内に照明
光束自身のフーリエ変換パターン４３を形成する。この
フーリエ変換面パターン４３は、図３（ｃ）に示すよう
に、直径がＧ０の円形パターンから中心を通るＶ軸及び
Ｕ軸に沿って幅Ｇ２の十字型の領域を無スペクトル部と
したものである。

【００３６】図４（ａ）の光学系と図３（ａ）の本例の
光学系との比較を行うために、先ず図４（ａ）の光学系
において、パターンの無い半導体ウエハ１Ａの代わり
に、図５（ａ）〜（ｄ）に示すような線状の回路パター
ン４８〜５１がダイ２内に形成された半導体ウエハ１の
観察を行うものとする。図５（ａ）〜（ｄ）において、
照明領域４７は図４（ａ）の光束５が照射される領域で
あり、図５（ａ）及び（ｂ）の照明領域４７内の回路パ
ターン４８及び４９は、それぞれｘ軸及びｙ軸に沿う所
定幅の線状パターンである。また、図５（ｃ）及び
（ｄ）の照明領域４７内の回路パターン５０及び５１
は、それぞれ回路パターン４８及び４９を反時計方向に
４５°回転したものである。

【００３７】図４（ａ）の光学系で図５（ａ）〜（ｄ）
の回路パターン４８〜５１をフーリエ変換すると、フー
リエ変換面１７であるＵＶ平面上には、それぞれ図６
（ａ）〜（ｄ）の変換領域５２内に示すフーリエ変換面
パターン４８Ａ〜５１Ａが得られる。変換領域５２は、
フーリエ変換レンズ１０により決まる空間周波数領域で
の限界領域である。この場合、図６（ａ）及び（ｂ）の
フーリエ変換パターン４８Ａ及び４９ＡはそれぞれＶ軸
及びＵ軸に沿う幅Ｇ０の帯状パターンであり、図６
（ｃ）及び（ｄ）のフーリエ変換パターン５０Ａ及び５
１Ａは、それぞれフーリエ変換パターン４８Ａ及び４９
Ａを反時計回りに回転させたパターンである。それらフ
ーリエ変換パターン４８Ａ〜５１Ａの幅Ｇ０は、図４
（ｂ）に示す照明光束自身のフーリエ変換パターン４６
の幅Ｇ０と同じである。

【００３８】従って、図６（ａ）〜（ｄ）の帯状のフー
リエ変換パターン４８Ａ〜５１Ａの幅及び方向に一致さ
せた遮光体５３を、図６（ｅ）に示すようにＵＶ平面に
配置し、変換領域５２内の遮光体５３の間の領域５４か
らの光束のみを通過させるようにすれば、図５（ａ）〜
（ｄ）に示す半導体ウエハ上のダイ内の回路パターン４
８〜５１によるフーリエ変換パターンは通過しない。一
方、本例の図３（ａ）の光学系において、図５（ａ）に
示す回路パターン４８が照明領域４７内に存在すると
き、フーリエ変換面１７上には図７（ａ）の変換領域５
２内に示すフーリエ変換パターン４８Ｂが発生する。変
換領域５２は、フーリエ変換レンズ１０により決まる空
間周波数領域での限界領域である。フーリエ変換パター
ン４８ＢはＶ軸に沿う幅Ｇ０の帯状パターンであるが、
中央部に幅Ｇ２の無スペクトル部が形成されている。こ
れらＵ方向の幅Ｇ０及びＧ２は、それぞれ図３（ｃ）に
示す、照明光束自身のフーリエ変換パターン４３の外径
及び無スペクトル部の幅と同じである。

【００３９】同様に、図５（ｂ）〜（ｄ）の各方向の回
路パターン４９〜５１を図３（ａ）の光学系によりフー
リエ変換した場合に発生する帯状のフーリエ変換パター
ンは、それぞれ図７（ｂ）のフーリエ変換パターン４９
Ｂ〜５１Ｂとなり、これらフーリエ変換パターンの幅
も、それぞれ照明光束自身のフーリエ変換パターン４３
に依存する。これらの回路パターンにより発生するフー
リエ変換パターンを遮光するためには、図６（ｅ）の遮
光体５３で十分である。しかしながら、図７（ｂ）に示
すように、フーリエ変換パターン４８Ｂ及び４９Ｂで
は、それぞれＶ軸及びＵ軸上の幅Ｇ２の領域が無スペク
トル部であるため、図７（ｂ）に示すように、遮光体５
３からＵ軸上の幅Ｇ２の矩形領域５５Ａ，５５Ｂ及びＶ
軸上の幅Ｇ２の矩形領域５６Ａ，５６Ｂを取り除いた遮
光体を用いても、図５（ａ）〜（ｄ）の回路パターン４
８〜５１を図３（ａ）の光学系でフーリエ変換して得ら
れるフーリエ変換パターンは通過しない。

【００４０】次に、図８（ａ）〜（ｃ）に示す２次元周
期パターン５８〜６０が、図３（ａ）の本例の光学系が
検査対象とする半導体ウエハ上のダイ２内の照明領域内
に存在するものとする。即ち、図８（ａ）の２次元周期
パターン５８は、正方形のパターンをｘ軸方向及びｙ軸
方向にそれぞれピッチＰｘ及びＰｙで配列したものであ
り、図８（ｂ）の２次元周期パターン５９は、ｘ方向に
長い矩形のパターンをａ軸方向及びｂ軸方向にそれぞれ
ピッチＰａ及びＰｂで配列したものであり、図８（ｃ）
の２次元周期パターン６０は、円形のパターンをｃ軸方
向及びｄ軸方向にそれぞれピッチＰｄで配列したもので
ある。

【００４１】２次元周期パターン５８〜６０のフーリエ
変換パターンは、それぞれ図９（ａ）〜（ｃ）のフーリ
エ変換パターン５８Ａ〜６０Ａとなり、何れも照明光束
自身のフーリエ変換パターン（フーリエスペクトル）４
３が離散的に分布している。即ち、フーリエ変換パター
ン５８Ａは、フーリエ変換パターン４３がそれぞれＵ軸
及びＶ軸に沿ってピッチ１／Ｐｘ及び１／Ｐｙで配列さ
れたものであり、フーリエ変換パターン５９Ａは、フー
リエ変換パターン４３がそれぞれａ軸に直交するａ′軸
及びｂ軸に直交するｂ′軸に沿ってピッチ１／Ｐｂ及び
１／Ｐａで配列されたものであり、フーリエ変換パター
ン６０Ａは、フーリエ変換パターン４３がそれぞれｃ軸
に直交するｃ′軸及びｄ軸に直交するｄ′軸に沿ってピ
ッチ１／Ｐｄで配列されたものである。

【００４２】これらフーリエ変換パターン５８Ａ〜６０
Ａは、Ｕ軸の近傍及びＶ軸の近傍においてそれぞれフー
リエ変換パターンが存在しないが、ＵＶ平面上の他の部
分においては、様々な分布を示している。従って、これ
らの２次元周期パターンのフーリエ変換パターン５８Ａ
〜６０Ａをも全て遮断するには、図７（ｃ）に示すよう
に、Ｕ軸に沿う幅Ｇ２のほぼ矩形な領域５５Ａ，５５Ｂ
及びＶ軸に沿う幅Ｇ２のほぼ矩形な領域５６Ａ，５６Ｂ
だけを光が通過できる遮光体５７を使用すればよい。そ
れら４個のほぼ矩形な領域は、欠陥の無い回路パターン
のフーリエ変換パターンが存在しない無スペクトル領域
の一部である。本実施例では、その遮光体５７そのもの
を使用する代わりに、図１（ｂ）に示すように、それら
の領域５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ及び５６Ｂにそれぞれ反
射ミラー３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ及び３５Ｂを斜めに配
置している。

【００４３】以上の説明は、照明光を単色光としていた
が、照明光が白色光又は複数の単色光等の場合でも、図
７（ｃ）の遮光体５７は原理的に全く問題なく動作す
る。本実施例では、以上で説明したように、照明光束自
体の有する空間周波数成分と、受光光束の空間周波数成
分とを制限することにより、半導体ウエハ上の誤りの無
い回路パターンにより回折されるフーリエ変換パターン
の影響を受けない無スペクトル領域を図１（ａ）のフー
リエ変換面１７上に設定する。この無スペクトル領域
は、図７（ｃ）の遮光体５７上の４個の領域５５Ａ，５
５Ｂ，５６Ａ及び５６Ｂに対応する。

【００４４】図１（ｂ）において、フーリエ変換レンズ
１０のフーリエ変換面（後側焦点面）１７上のＵＶ座標
上に形成されたフーリエ変換パターンの内、図７（ｃ）
の領域５６Ａ，５６Ｂに相当する領域を通過する光束
を、反射ミラー３５Ａ，３５Ｂによりｚ軸に対して９０
゜折り曲げて、Ｕ軸方向に反射する。反射された光束３
７、即ち第１の欠陥搬送光束は、Ｕ軸を光軸とする逆フ
ーリエ変換レンズ２３Ｂに入射する。

【００４５】逆フーリエ変換レンズ２３Ｂは、半導体ウ
エハ１上の照明されたダイからの光の内で反射ミラー３
５Ａ，３５Ｂで反射された光パターンを逆フーリエ変換
する。逆フーリエ変換レンズ２３Ｂは、フーリエ変換レ
ンズ１０の後側焦点面１７上のＶ軸からレンズ２３Ｂの
焦点距離の１倍の距離の所に配置されている。また、逆
フーリエ変換レンズ２３Ｂの後側焦点面である像面２５
Ｂ上に、１次元の光検出器アレイ２６Ｂの受光面が光軸
３８Ｂを中心に配置され、半導体ウエハ１上のｘ軸及び
ｙ軸と共役な光検出器アレイ２６Ｂの受光面上の座標軸
をそれぞれｘ₂軸及びｙ₂ 軸とする。光検出器アレイ２
６Ｂの撮像素子４０は、図１（ｅ）に示すように、ｘ軸
と共役なｘ₂ 軸上で長さＬ２の範囲に整列している。

【００４６】フーリエ変換面１７上に形成されたフーリ
エ変換パターンの内、図７（ｃ）の領域５５Ａ，５５Ｂ
に相当する領域を通過する光束を、図１（ｂ）に示すよ
うに、反射ミラー３４Ａ，３４Ｂによりｚ軸に対して９
０゜折り曲げて、Ｖ軸方向に反射する。反射された光束
３６、即ち第２の欠陥搬送光束は、Ｖ軸を光軸３８Ａと
する逆フーリエ変換レンズ２３Ａに入射する。逆フーリ
エ変換レンズ２３Ａは、半導体ウエハ１上の照明された
ダイからの光の内で反射ミラー３４Ａ，３４Ｂで反射さ
れた光パターンを逆フーリエ変換する。逆フーリエ変換
レンズ２３Ａは、フーリエ変換レンズ１０の後側焦点面
１７上のＵ軸からレンズ２３Ａの焦点距離の１倍の距離
の所に配置されている。また、逆フーリエ変換レンズ２
３Ａの後側焦点面である像面２５Ａ上に、１次元の光検
出器アレイ２６Ａの受光面が光軸３８Ａを中心に配置さ
れ、半導体ウエハ１上のｘ軸及びｙ軸と共役な光検出器
アレイ２６Ａの受光面上の座標軸をそれぞれｘ₁軸及び
ｙ₁ 軸とする。光検出器アレイ２６Ａの撮像素子３９
は、図１（ｄ）に示すように、ｘ軸と共役なｘ₁ 軸上で
長さＬ１の範囲に整列している。

【００４７】本実施例では、像面２５Ａ及び２５Ｂに
は、それぞれ図１（ａ）の半導体ウエハ１上の線状の照
明領域３２内の欠陥の同じ倍率の像３２Ａ及び３２Ｂが
得られるように構成されている。そして、半導体ウエハ
１上に照明される光束３０，３１等の集束点におけるス
ポット径ｄ₁ に対する像面２５Ａ及び２５Ｂ上のスポッ
ト径をそれぞれｄ₂₁及びｄ₂₂とすると、１次元の光検出
器アレイ２６Ａは、スポット径ｄ₂₁と略々同じ大きさで
且つｘ₁ 方向に整列した複数の撮像素子３９を有してい
る。これら撮像素子３９は、半導体ウエハ１上の長さＬ
の照明領域３２に対応する像面２５Ａ上の長さＬ１の領
域を覆う数だけ配列されている。

【００４８】同様に、１次元の光検出器アレイ２５Ｂ
も、スポット径ｄ₂₂と略々同じ大きさでｘ₂ 方向に整列
した複数の撮像素子４０を有している。これら撮像素子
４０は、半導体ウエハ１上の長さＬの照明領域３２に対
応する像面２５Ｂ上の長さＬ２の領域を覆う数だけ配列
されている。また、本実施例では、光検出器アレイ２６
Ａ及び２６Ｂの各々の撮像素子が１対１で対応し、且つ
対応する撮像素子が同一の物点の像を撮像するように構
成されている。

【００４９】［信号処理系の説明］次に、本実施例の第
１の信号処理系について説明する。本実施例では、１次
元の光検出器アレイが２個あるので欠陥の撮像信号が２
個得られる。そこで、これら２個の欠陥の撮像信号から
欠陥検査結果を求める方法を説明する。図１０（ａ）
は、信号処理系の第１の構成例を示し、この図１０
（ａ）において、光検出器アレイ２６Ａから出力される
撮像信号Ｓ１及び光検出器アレイ２６Ｂから出力される
撮像信号２６Ｂを低レベル選択器６１に供給し、低レベ
ル選択器６１は、２個の撮像信号Ｓ１及びＳ２を各撮像
素子（画素）毎に比較して、それぞれ小さい方の撮像信
号を選択して、撮像信号Ｓ３として出力する。この撮像
信号Ｓ３が欠陥画像に対応するものである。

【００５０】それら撮像信号Ｓ１及びＳ２の一例をそれ
ぞれ図１０（ｂ）及び（ｃ）に示し、図１０（ｂ）にお
いて、横軸は幅Ｌ１の範囲内のｘ₁ 軸,縦軸は各撮像素
子（画素）３９−１，３９−２，‥‥，３９−ｎの撮像
信号である。同様に、図１０（ｃ）において、横軸は幅
Ｌ２の範囲内のｘ₂ 軸,縦軸は各撮像素子（画素）４０
−１，４０−２，‥‥，４０−ｎの撮像信号である。こ
れら撮像信号Ｓ１及びＳ２は、図１（ａ）で振動ミラー
２９により半導体ウエハ１上の照明領域３２を照明光で
１回走査して得られる信号を示す。また、Ｄ１及びＤ２
はそれぞれ欠陥の像、Ｐ１１，Ｐ２１及びＰ１２，Ｐ２
２はそれぞれフーリエ面におけるフィルタリングで除去
しきれなかった回路パターンの像を示している。図１０
（ｂ）及び（ｃ）において、閾値Ｔ１は、電気的なノイ
ズや、回路からの残留ノイズを除去するために設定され
たものであり、その閾値Ｔ１を超える撮像信号Ｓ１，Ｓ
２が有効とみなされる。図１０（ｂ）において、閾値レ
ベルＴ１を超える部分は欠陥の像Ｄ１及び回路パターン
の像Ｐ１１であり、図１０（ｃ）において閾値レベルＴ
１を超える部分は欠陥の像Ｄ２及び回路パターンの像Ｐ
２２である。図１０（ａ）及び（ｂ）において、ｘ₁ 軸
上の撮像素子３９−１〜３９−ｎと、ｘ₂ 軸上の撮像素
子４０−１〜４０−ｎは、共に半導体ウエハ１上で同じ
位置に相当する。従って、ｘ₁ 軸上の撮像素子３９−２
の欠陥の像Ｄ１と、ｘ₂ 軸上の撮像素子４０−２の欠陥
の像Ｄ２とは、半導体ウエハ１上で一致し、同一の欠陥
からの信号であることになる。同様に、回路パターンの
像Ｐ１１及びＰ１２は同一の回路パターンであり、回路
パターンの像Ｐ２１及びＰ２２も同一の回路パターンの
像である。

【００５１】一般に、欠陥のフーリエ変換パターンはフ
ーリエ変換面の全体に分布するため、一次元の光検出器
アレイ２６Ａ及び２６Ｂには、ほぼ同等の像が得られ
る。これに比べて、回路パターンのフーリエ変換パター
ンは、フーリエ変換面上で偏った分布をする。そのた
め、このように場所により著しく異なったフーリエスペ
クトルの逆フーリエ変換に相当する像を受光すると、光
検出器アレイ２６Ａ上の像と光検出器アレイ２６Ｂ上の
像とは、同一の回路パターンの像であっても強度が多少
異なることがある。つまり、回路パターンに依存して、
空間フィルター上の無スペクトル領域の最適な方向も多
少変化する。例えば回路パターンの像Ｐ１１，Ｐ１２は
同一の回路パターンであるが強度が異なり、別の回路パ
ターンの像Ｐ２１，Ｐ２２についても同様である。

【００５２】第１の信号処理系は、この点に着目して構
成されたものである。そして、図１０（ａ）の低レベル
選択器６１は、同一の物点に対応する撮像素子毎にそれ
ら２個の撮像信号Ｓ１及びＳ２の信号レベルを比較し
て、低い方の信号レベルを出力する。但し、閾値値Ｔ１
を超えた撮像素子の信号についてのみ演算を行い、結果
として、図１０（ｄ）の撮像閾値値Ｓ３が得られる。
尚、閾値値Ｔ１を超えない場合の撮像素子の信号強度は
０とみなされる。従って、同一物点に対応する２つの撮
像信号の両方が閾値値を超えたとき、初めて０以外の信
号レベルが出力されることになる。これは、閾値値Ｔ１
で２値化した信号の論理積により欠陥の有無を判断し、
欠陥の強度を小さい方の信号強度によって判定する方法
と等価である。

【００５３】図１１（ａ）は第２の信号処理系を示し、
この図１１（ａ）において、光検出器アレイ２６Ａの撮
像信号Ｓ１及び光検出器アレイ２６Ｂの撮像信号Ｓ２を
それぞれ特徴抽出器６２及び６３に供給し、特徴抽出器
６２から出力される撮像信号Ｓ４及び特徴抽出器６３か
ら出力される撮像信号Ｓ５をそれぞれ高レベル選択器６
４に供給する。高レベル選択器６４から欠陥の像に対応
する撮像信号Ｓ６が出力される。

【００５４】図１１（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ撮像信
号Ｓ１及びＳ２を示し、これら図１１（ｂ）及び（ｃ）
は図１０（ｂ）及び（ｃ）と同じである。この信号処理
系では、２個の１次元の光検出器アレイ２６Ａ，２６Ｂ
上の画像から、それぞれ一般的な画像処理により余分な
回路パターンの像を除去して、欠陥の像のみを抽出す
る。図１１（ａ）に示す特徴抽出器６２，６３として
は、予想される欠陥信号の特徴を抽出できる処理系が用
いられる。検出される欠陥は一般に非常に小さく、半導
体ウエハ１上の照明光束が形成するビームスポット径ｄ
１よりも小さい。従って検出される欠陥像は、それら１
次元の光検出器アレイ２６Ａ，２６Ｂ上で１個〜数個分
の撮像素子程度の大きさしかもたない。これは、本実施
例では、スポット径ｄ１に対応する像面上のスポット径
ｄ２１及びｄ２２を各撮像素子と略々一致させているた
めである。

【００５５】そこで、この信号処理系において、特徴抽
出器６２，６３は、閾値値Ｔ１を超えた撮像信号に対応
する像の大きさが何個の撮像素子分あるか計数し、これ
により欠陥の像Ｄ１及びＤ２を抽出している。これによ
り、図１１（ｄ）の撮像信号Ｓ４及び図１１（ｅ）の撮
像信号Ｓ５が得られる。これら撮像信号Ｓ４及びＳ５
は、高レベル選択器６４に入力され、対応する撮像素子
毎に比較され、常に大きな信号値が出力される。従って
結果として、図１１（ｆ）に示す撮像信号Ｓ６が得られ
る。

【００５６】図１２（ａ）は第３の信号処理系を示し、
この図１２（ａ）において、光検出器アレイ２６Ａの撮
像信号Ｓ１が高レベル選択器６５及び低レベル選択器６
６に共通に供給され、光検出器アレイ２６Ｂの撮像信号
Ｓ２が高レベル選択器６５及び低レベル選択器６６に共
通に供給される。そして、高レベル選択器６５から出力
される撮像信号Ｓ７及び低レベル選択器６６から出力さ
れる撮像信号Ｓ８が、それぞれ高レベル選択器６７に供
給され、高レベル選択器６７から欠陥の像に対応する撮
像信号Ｓ６が出力される。

【００５７】図１２（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ撮像信
号Ｓ１及びＳ２を示し、これら図１２（ｂ）及び（ｃ）
は図１０（ｂ）及び（ｃ）と同じである。但し、この信
号処理系では、第１の信号処理系と同等の閾値値Ｔ１
と、より高い値の閾値値Ｔとが設定されている。この場
合、低レベル選択器６６の動作は図１０（ａ）の低レベ
ル選択器６１の動作と同じであり、閾値値Ｔ１を用いた
低レベル選択器６６による演算結果である図１２（ｅ）
の撮像信号Ｓ８は、図１０の第１の信号処理系の撮像信
号Ｓ３と同じである。

【００５８】この信号処理系では、更に閾値値Ｔ２を用
いて、並列に別な処理が行われる。これは、図１２
（ｂ）及び（ｃ）において、閾値値Ｔ２を超える撮像素
子を選択し、且つ常に同一の物点に対応する２個の光検
出器アレイ２６Ａ，２６Ｂの対応する撮像信号の内の高
い信号を出力する、高レベル選択器６５によって行われ
る。従って、閾値値Ｔ２を超えない撮像信号の信号強度
は０とみなされ、同一物点に対応する２つの撮像素子の
信号の内、１つでも閾値値Ｔ２を超える信号があれば、
その内の大きい信号が撮像信号Ｓ７として出力される。
これにより図１２（ｄ）の撮像信号Ｓ７が得られる。こ
れは、閾値値Ｔ２で２値化された信号の論理和により欠
陥の有無を判断し、欠陥の強度を大きい方の信号強度に
より判定する方法と等価である。

【００５９】更に、この信号処理系では、撮像信号Ｓ７
及びＳ８を高レベル選択器６７で撮像素子毎に比較し
て、同一物点に対応する２つの撮像信号の内の常に大き
い方の信号が撮像信号Ｓ６として出力される。これによ
り、図１２（ｆ）の撮像信号Ｓ６が得られる。これによ
り、確実に欠陥の像に対応する撮像信号のみを検出でき
ると共に、その撮像信号のＳＮ比を更に高めることがで
きる、次に、図１（ａ）の半導体ウエハ１上の各ダイ内
の照明領域（検査領域）の相対走査について説明する。

【００６０】図２は半導体ウエハ１上の各ダイ２を示
し、この図２において、ダイ２内の右下の点を図１
（ａ）の光軸２４上に位置させて、振動ミラー２９を振
動させて照明領域３２−１上を集束光で走査する。次
に、２次元平行移動手段によりダイ２をｙ方向に移動
し、光軸２４を相対的に上に移して、照明領域３２−２
上を集束光で走査する。この様に、振動ミラー２９によ
る走査及び２次元平行移動手段による移動を繰り返し
て、ダイ２の右上の照明領域３２−ｎまで順次集束光で
走査を行い、次に２次元平行移動手段によりダイ２を
ｘ，ｙ方向に移動して、ダイ２の中央下部の点を光軸２
４上に位置させて、照明領域３２−（ｎ＋１）上を集束
光で走査する。以降は先程の照明領域３２−１〜３２−
ｎを走査した場合と同様に、照明領域３２−（ｎ＋１）
〜３２−ｍ上を順次集束光で走査する。以上のような相
対走査を繰り返して、ダイ２内全体を集束光で相対走査
し、この走査中に発生する欠陥の像を光検出器アレイ２
６Ａ，２６Ｂの撮像素子で受光する。各撮像素子で取り
込まれた欠陥の像は、欠陥に対応する撮像信号に変換さ
れる。

【００６１】上述のように、本例によれば、ビームエク
スパンダと半導体ウエハ１との間のアパーチャ板２８に
より、照明光としての光束３０，３１等の半導体ウエハ
１に対する入射角が制限され、これによりフーリエ変換
レンズ１０のフーリエ変換面１７において、半導体ウエ
ハ１上の回路パターンに欠陥が無い場合に光成分が現れ
ない無スペクトル領域が設定される。そして、反射ミラ
ー３４Ａ，３５Ａ等がその無スペクトル領域の光成分を
抽出するので、半導体ウエハ１上の欠陥のパターンから
の光のみが光検出器アレイ２６Ａ，２６Ｂに供給され
る。従って、光検出器アレイ２６Ａ，２６Ｂはその欠陥
の像のみを受光することができる。

【００６２】なお、図１（ａ）において、光束５の光路
中に必ずしもアパーチャ板２８を設ける必要はない。そ
の代わりに、半導体ウエハ１に対する照明光の主光線の
入射角を調整することにより、フーリエ変換面１７上に
無スペクトル領域を設定して、この無スペクトル領域に
反射ミラー３４Ａ，３５Ａ等を配置してもよい。次に、
本発明の第２実施例につき図１３及び図１４を参照して
説明する。この第２実施例は図１の第１実施例を改良し
たものであり、この図１３及び図１４において図１に対
応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略す
る。

【００６３】図１３（ａ）は本例の欠陥検査装置の機構
部の正面図、図１３（ｂ）はその機構部のフーリエ変換
面１７上から見た平面図であり、この図１３（ａ）及び
（ｂ）において、フーリエ変換面１７上の反射ミラー３
４Ａ，３４Ｂ及び反射ミラー３５Ａ，３５Ｂの中間部近
傍をそれぞれ覆うように空間フィルタ６８を配置する。
更に、光軸２４に沿ってフーリエ変換面１７の上方に逆
フーリエ変換レンズ２３Ｃを配置する。逆フーリエ変換
レンズ２３Ｃはフーリエ変換面１７からレンズ２３Ｃの
焦点距離の１倍の距離に位置し、逆フーリエ変換レンズ
２３Ｃの像面（後側焦点面）に１次元の光検出器アレイ
２６Ｃの受光面を配置する。

【００６４】光検出器アレイ２６Ｃの受光面は、その像
面内に光軸２４を中心として配置され、光検出器アレイ
２６Ｃの撮像素子はｘ軸と共役なｘ₃ 軸上に整列してい
る。フーリエ変換面１７上の空間フィルタ６８は、図１
３（ｂ）の斜線部で示すように、光透過部７０を有す
る。空間フィルタ６８は、図６（ｅ）の遮光体５３に相
当し、光透過部７０は図６（ｅ）の光透過部５４に相当
する。従って、その空間フィルタ６８によれば、図５
（ａ）〜（ｄ）に示す単純な回路パターン４８〜５１、
又は半導体ウエハ１上の照明光束によるビームスポット
サイズとほぼ同等な大きさの粗い回路パターンのフーリ
エ変換パターンを最も効率的に除去する。その他の構成
は図１の実施例と同様であるため、その説明を省略す
る。

【００６５】次に本例の動作につき説明する。図１３
（ａ）において、空間フィルタ６８を透過した欠陥搬送
光束６９は、逆フーリエ変換レンズ２３Ｃに入射する。
レンズ２３Ｃは、フィルタリングされた光パターンを逆
フーリエ変換し、像面上の光検出器アレイ２６Ｃの受光
面に半導体ウエハ１上の欠陥の像３２Ｃを生成する。本
実施例では、３個の光検出器アレイ２６Ａ，２６Ｂ及び
２６Ｃの受光面上に各々同じ倍率の欠陥の像が得られる
ように構成されている。従って、本実施例では、フィル
タリングされた光パターンの逆フーリエ変換に相当する
３つの欠陥の像が得られる。

【００６６】また、図１４（ｂ）は、Ｕｚ平面内のフー
リエ変換面１７上の空間フィルタ６８及び反射ミラー３
４Ａ，３４Ｂの断面図である。反射ミラー３５Ａは、Ｕ
方向に幅Ｇ１の光束を９０°折り返してＵ軸方向に送出
し、反射ミラー３４Ａ，３４Ｂは、Ｖ方向に幅Ｇ１の光
束を９０°折り返してＶ軸方向に送出する。図１３
（ａ）の逆フーリエ変換レンズ２３Ｂによって逆フーリ
エ変換される光束３７は、反射ミラー３５Ａ，３５Ｂに
より反射されたものであるが、その後空間フィルタ６８
による多少のケラレが生じる。このケラレを最小にとど
めるため、空間フィルタ６８のｚ方向の厚さｔをできる
だけ薄くすることが望ましい。また、ケラレを０とする
には、空間フィルタ６８をフーリエ変換面１７には設置
せず、リレー光学系により、光軸２４上にもう一度フー
リエ変換面１７と共役な面を作り、その共役面に空間フ
ィルタ６８、逆フーリエ変換レンズ２３Ｃ及び１次元の
光検出器アレイ２６Ｃを設置すればよい。

【００６７】また、図１４（ｃ）〜（ｅ）はそれぞれ１
次元の光検出器アレイ２６Ａ〜２６Ｃを示し、光検出器
アレイ２６Ａ〜２６Ｃ上の各撮像素子は、互いに１対１
の対応関係で同一の物点に対応するように構成されてい
る。更に、半導体ウエハ１上の照明光束３０，３１等の
集束点における半導体ウエハ１上でのスポット径ｄ１に
対するレンズ２３Ｃの像面上のスポット径をｄ２３とし
て、光検出器アレイ２６Ｃは、略々同じ大きさで且つ１
次元のｘ₃ 軸方向に整列した複数の撮像素子を有し、撮
像素子の個数は半導体ウエハ１上の長さＬの照明領域３
２に対応する像面上の長さＬ３の領域を覆う数だけあ
る。

【００６８】本実施例では、１次元の光検出器アレイ２
６Ａ〜２６Ｃが３個あるので、欠陥の像に対応する撮像
信号が３個得られる。これらの３個の撮像信号から欠陥
検査結果を求める信号処理系は、基本的に第１実施例に
示した信号処理系で何ら差し支えない。即ち、本実施例
では、図１０（ａ）、図１１（ａ）又は図１２（ａ）に
示す信号処理系の処理対象を２個から３個に増やせばよ
い。また、半導体ウエハ１上の照明領域３２（検査領
域）の相対移動方法も、第１実施例の方法全く同じでよ
い。

【００６９】次に、本発明の第４実施例につき図１５〜
図１８を参照して説明する。本実施例は第１実施例と同
様に半導体ウエハ上の欠陥を検出する欠陥検査装置に本
発明を適用したものであり、この図１５〜図１８におい
て、図１及び図７に対応する部分には同一符号を付して
その詳細説明を省略する。図１５（ａ）は本例の欠陥検
査装置の側面図、図１５（ｂ）はその図１５（ａ）の照
明系の光軸及びｘ軸を含む平面での照明系の構成を示す
図である。図１５（ｂ）において、図示省略されたビー
ムエクスパンダから射出された単色光よりなる略々平行
な直径Ｇ４の光束５は、光束５の中心を通り図１５
（ｂ）の紙面に垂直なＷ軸を中心として幅Ｇ２の矩形の
遮光体７１に入射する。図１５（ｃ）はその遮光体７１
の形状を示し、光束５は遮光体７１によりＷ軸を中心と
して幅Ｇ２の領域が遮光される。

【００７０】図１５（ｂ）において、遮光体７１を通過
した光束５は、走査レンズ７３の入射瞳近傍に位置する
振動ミラー２９により反射され、軸２９ａを中心に回転
する振動ミラー２９で反射された光束７２は走査レンズ
７３により集束光束７４となる。集束光束７４は、半導
体ウエハ１の表面と照明系の光軸４ａ（図１５（ａ）参
照）との交点上にビームスポットを形成する。振動ミラ
ー２９及び走査レンズ７３の協調動作により、集束光束
７４は例えば集束光束７５となり、半導体ウエハ１の表
面上の長さＬ１の線状の照明領域３２上をビームスポッ
トが移動できる。この照明領域３２の長手方向は、図１
５（ａ）の紙面に垂直なｘ方向と一致している。また、
走査レンズ７３はテレセントリックスキャンレンズであ
り、ビームスポットが照明領域３２上の一方の端点から
他方の端点に移動する間、集束光束の光軸が常にｘ軸に
垂直に入射する。

【００７１】更に、例えば集束光束７４の断面におい
て、遮光体７１により遮光される領域の長手方向の向き
が、常にｘ軸に垂直になるように、その遮光体７１の方
向が定められている。このため本実施例では、図１５
（ｂ）において、遮光体７１の長手方向であるＷ軸は、
ｘ軸と光軸４ａとを含む平面に対して垂直である。ま
た、図１５（ｂ）に示すｘ軸は、半導体ウエハ１上に形
成される回路パターンの描画時の基準直交座標の何れか
の軸に対して平行に設定されている。

【００７２】図１５（ａ）において、照明系の光軸４ａ
は半導体ウエハ１の表面に斜めに入射している。また、
半導体ウエハ１上の照明領域３２（図１５（ｂ）参照）
の中心は、フーリエ変換レンズ１０の光軸２４上に位置
し、且つ光軸２４はｚ軸に一致する。フーリエ変換レン
ズ１０の物体面（前側焦点面）１４は、ｘｙ平面であ
り、そのｘｙ平面上に線状の照明領域３２が位置する。
半導体ウエハ１の照明領域３２内に含まれる回路パター
ンにより回折された光束７６は、フーリエ変換レンズ１
０を通過してフーリエ変換面（後側焦点面）１７に達
し、このフーリエ変換面１７内にフーリエ変換パターン
が形成される。

【００７３】本実施例では、照明光学系の光軸４ａが、
ｚ軸に対して角度Ｍで交差している。このため、フーリ
エ変換レンズ１０のフーリエ変換面１７内に観察される
フーリエ変換パターンの領域は、図１の第１実施例のフ
ーリエ変換面１７に観察されるフーリエ変換パターンの
領域に対して、Ｖ軸に沿ってＶ₀ （＝ｆｍ₀ ＝ｆ・ｓｉ
ｎＭ）（（６）式参照）だけずれている。そこで本例で
は、フーリエ変換面１７上の空間フィルターとして、第
１実施例の場合よりも単純な空間フィルタが用いられ
る。

【００７４】これについて詳細に説明するに、本実施例
の照明系の照明領域３２内に、図５（ａ）に示す回路パ
ターン４８が存在するときに、フーリエ変換面１７で観
察されるフーリエ変換パターンは、図１７（ａ）のフー
リエ変換パターン４８Ｃとなる。第１実施例では、図１
７（ａ）のＶ軸とＵ′軸との交点を中心とした変換領域
５２内を観察可能であったが、本実施例では照明系の光
軸４ａが半導体ウエハ１に対して斜めに入射しているた
め、図１７（ａ）において、Ｖ軸に沿ってＶ₀だけシフ
トしたＵ軸とＶ軸との交点を中心とした変換領域５２Ａ
内が観察されることになる。そのＶ軸とＵ′軸との交点
は、０次回折光又は正反射光の方向を示す。

【００７５】図１５の本例の半導体ウエハ１上に図５
（ｂ）〜（ｄ）の各方向の回路パターン４９〜５１が形
成されている場合に、フーリエ変換面１７上に発生する
フーリエ変換パターンは、図１７（ｂ）のフーリエ変換
パターン４９Ｃ〜５１Ｃとなる。第１実施例では変換領
域５２内を観察したが、本実施例では斜め入射によりＶ
₀ だけシフトした変換領域５２Ａ内を観察するため、Ｖ
軸近傍の幅Ｇ２の領域８２を隔てた２本の帯状パターン
のみが観察される。この変換領域５２Ａ内のフーリエ変
換パターンは、図１７（ａ）のフーリエ変換パターン４
８Ｃと同じである。

【００７６】同様に、図８（ａ）〜（ｃ）に示す２次元
周期パターン５８〜６０が図１５（ａ）の半導体ウエハ
１上に形成されている場合に、フーリエ変換面１７上に
発生するパターンは、それぞれ図１８（ａ）〜（ｃ）に
示すフーリエ変換パターン５８Ｂ〜６０Ｂとなる。これ
らフーリエ変換パターン５８Ｂ〜６０Ｂについても、そ
れぞれＶ軸についてＶ₀ だけシフトした領域で観察が行
われることになる。また、図１９（ａ）〜（ｃ）に示す
Ｖ軸とＵ軸との交点が、それぞれ０次回折光の方向を示
す。

【００７７】以上の全てのフーリエ変換パターンを遮光
して、且つ無パターン領域の光を通過させるには、図１
７（ｃ）に示す空間フィルター５７Ｂを用いればよい。
空間フィルタ５７Ｂは、Ｖ軸に沿って第１実施例で想定
された空間フィルタ５７に対応する空間フィルタ５７Ａ
の幅Ｇ２の光透過性の領域を延長した形状でよい。即
ち、空間フィルタ５７ＢにはＶ軸に沿って幅Ｇ２の光透
過性の領域８２が形成され、その他の領域は遮光部であ
る。

【００７８】本実施例では、空間フィルタ５７ＢのＶ方
向に沿った領域８２（図１７（ｃ）参照）に相当するフ
ーリエ変換面１７上の光情報を、図１５（ａ）の部分反
射ミラー７７により選択する。図１６（ａ）は図１７
（ａ）の左側面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）中の部
分ミラー７７の拡大図であり、これら図１６（ａ）及び
（ｂ）において、部分反射ミラー７７の反射部７７ａ
は、フーリエ変換面１２上のＶ軸に沿った幅Ｇ３の領域
の光情報を、光軸２４に対して約９０°折り曲げてＵ軸
方向に反射する。幅Ｇ３は、図１７（ｃ）の幅Ｇ２と同
様に、照明光束自身のフーリエ変換パターン８１に基い
て決定する。

【００７９】Ｕ軸方向に折り曲げられた第１の欠陥搬送
光束８０は、Ｕ軸を光軸とする逆フーリエ変換レンズ２
３Ａに入射する。逆フーリエ変換レンズ２３Ａにより、
レンズ２３Ａの像面（後側焦点面）２５Ａ上に、照明さ
れた半導体ウエハ１上のダイのフィルタリングされた光
パターンが逆フーリエ変換される。逆フーリエ変換レン
ズ２３Ａは、フーリエ変換レンズ１０の後側焦点面１７
上のＶ軸から、レンズ２３Ａの焦点距離の１倍の距離に
位置する。その像面２５Ａ上に１次元の光検出器アレイ
２６Ａの受光部がＵ軸を中心に配置され、光検出器アレ
イ２６Ａの撮像素子はｘ軸と共役なｘ₁ 軸上に配列され
ている。

【００８０】また、図１６（ｂ）において、フーリエ変
換面１７上に配置された部分ミラー７７の両端には光吸
収部材７７ｂ及び７７ｃが設けられ、これら光吸収部材
７７ｂ及び７７ｃは、フーリエ変換レンズ１０からフー
リエ変換面１７に向かう光束の内、フーリエ変換面１７
上のＶ軸に沿った幅Ｇ４の領域の光情報を遮光又は反射
する。幅Ｇ４は、図１７（ｂ）の幅Ｇ０に相当するよう
に定められる。図１６（ａ）において、部分反射ミラー
７７の周囲を通過した第２の欠陥搬送光束７８は、逆フ
ーリエ変換レンズ２３Ｂに入射する。逆フーリエ変換レ
ンズ２３Ｂは、フィルタリングされた光束７８を逆フー
リエ変換し、レンズ２３Ｂの像面（後側焦点面）２５Ｂ
上に半導体ウエハ１上の欠陥の像が結像される。逆フー
リエ変換レンズ２３Ｂは、フーリエ変換レンズ１０の後
焦点面１７からレンズ２３Ｂの焦点距離の１倍の距離に
位置する。その像面２５Ｂ上に１次元の光検出器アレイ
２６Ｂの受光部が光軸２４を中心に配置され、光検出器
アレイ２６Ｂの撮像素子はｘ軸と共役なｘ₂ 軸上に配列
されている。

【００８１】図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、光
検出器アレイ２６Ａ及び２６Ｂの受光面には、それぞれ
半導体ウエハ１上の照明領域３２内のダイ内に存在する
欠陥の像３２Ａ及び３２Ｂが結像される。本実施例で
は、光検出器アレイ２６Ａ及び２６Ｂの受光面には同じ
倍率の欠陥像が得られるように構成されている。それら
受光面には、欠陥像の他に、図５（ａ）〜（ｄ）に示す
単純な回路パターン４８〜５１又は半導体ウエハ１上の
照明光束によるビームスポットサイズとほぼ同等の大き
さの粗い回路パターン以外の回路パターンの像が生成さ
れる。

【００８２】本実施例では、以上のような構成とするこ
とで、フィルタリングされた光パターンの逆フーリエ変
換に相当する２つの欠陥像が得られる。更に、図１６
（ｃ）及び（ｄ）において、１次元の光検出器アレイ２
６Ａ及び２６Ｂの各撮像素子は、１対１で対応付けが行
われ、且つ同一の物点に対応するように構成されてい
る。これら光検出器アレイ２６Ａ及び２６Ｂの詳細な構
造は図１の第１実施例の光検出器アレイと同じである。

【００８３】本実施例で、それら２つの欠陥像に対応す
る撮像信号から欠陥検査結果を得るには、第１実施例に
示した信号処理系を使用することができる。また、半導
体ウエハ１上の照明領域３２の相対移動も、基本的に第
１実施例と同じでよい。本実施例によれば、図１７を参
照して説明したように、観察のために使用されるフーリ
エ変換スペクトル（空間周波数成分）は、フーリエ変換
面１７の０次回折光成分から離れた領域のフーリエスペ
クトルである。また、微細な構造からの回折光ほどフー
リエ変換面１７上での位置は０次回折光から離れる。従
って、本来の回路パターンの影響を低減した上で、微細
な欠陥の検出を正確に行うことができる。

【００８４】次に、本発明の第４実施例につき図１９を
参照して説明する。本例は、第３実施例の受光系の光軸
をｚ軸から照明系の光軸側に傾斜させたものであり、こ
の図１９において、図１５及び図１６に対応する部分に
は同一符号を付してその詳細説明を省略する。即ち、図
１９（ａ）は本実施例の欠陥検査装置を示し、本実施例
は受光系の光軸２４が、ｙｚ平面内においてｚ軸に対し
て角度Ｎだけ傾いている他は、図１５及び図１６の第３
実施例と全く同じである。

【００８５】また、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の照明
系を示し、図１９（ｃ）は図１９（ａ）の受光系を示
し、図１９（ａ）〜（ｃ）において、半導体ウエハ１の
表面に対して光軸２４が傾いているため、フーリエ変換
レンズ１０のフーリエ変換面１７、即ちＵＶ平面に観察
されるフーリエ変換パターンは、第３実施例よりも更に
０次回折光から離れたパターンとなるが、空間フィルタ
ーとしての部分反射ミラー７７は第３実施例と同じでよ
い。これは、光軸２４がｙｚ平面内で傾いても、空間周
波数のｕ成分に関して（１）式が成り立つためである。

【００８６】本実施例では、第３実施例に比べて、フー
リエ変換面１７上の観察領域がより０次回折光から離れ
ているので、無誤りパターンの影響が更に低減されてい
ると共に、より微細な欠陥を検出することができる。次
に、本発明の第５実施例につき図２０及び図２１を参照
して説明する。本実施例は第３実施例を改良したもので
あり、これら図２０及び図２１において、図１５及び図
１６に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明
を省略する。本実施例と第３実施例との相違点は、フー
リエ変換面１７でのフィルタリングの方法である。

【００８７】図２０は本実施例の欠陥検査装置の正面
図、図２１（ａ）は図２０の照明系をフーリエ変換面１
７側から見た図、図２１（ｃ）は図２１の受光系の左側
面図である。そして、図２１（ｃ）に示すように、本実
施例ではフーリエ変換面１７上にＶ軸に沿って矩形の反
射ミラー８３が配置され、この反射ミラー８３により反
射された光束を第１の欠陥搬送光束８０として逆フーリ
エ変換レンズ２３Ａに導く。このように、第１の欠陥搬
送光束８０をフーリエ変換面１７で分離する点は、フー
リエ変換面１７上の部分反射ミラー７７で第１の欠陥搬
送光束８０と第２の欠陥搬送光束７８とを分離する第３
実施例と同じである。

【００８８】しかしながら、本実施例では、フーリエ変
換面１７上で反射ミラー８３の周囲を通過した第２の欠
陥搬送光束７８をそのまま光検出器アレイ２６Ｃに導く
ことなく、図２０に示すように、その第２の欠陥搬送光
束７８を逆フーリエ変換レンズ２３Ｂにより、レンズ２
３Ｂの像面（後側焦点面）２５Ｂ上に結像する。逆フー
リエ変換レンズ２３Ｂは、フーリエ変換面１７からレン
ズ２３Ｂの焦点距離の１倍の距離の所に位置し、像面２
５Ｂ上に半導体ウエハ１上の照明領域３２内の欠陥の空
間像３２Ｂが結像される。

【００８９】更に、その像面２５Ｂから焦点距離の１倍
の位置に設けたフーリエ変換レンズ８５により、レンズ
８５の後側焦点面１７Ａ上にその空間像３２Ｂのフーリ
エ変換パターンを生成する。フーリエ変換面１７Ａ上の
Ｕ₂ 軸及びＶ₂ 軸は、それぞれフーリエ変換面１７上の
Ｕ軸及びＶ軸に共役であり、本実施例では２つのフーリ
エ変換面１７及び１７Ａの間の倍率が１となるように構
成する。また、フーリエ変換面１７Ａ上のＶ₂ 軸に沿っ
て、幅Ｇ４の遮光体８４が設置されている。遮光体８４
のＵ₂ 軸方向の幅Ｇ４は図１７（ａ）の幅Ｇ０に相当
し、照明光束自身のフーリエ変換パターンにより決定さ
れる。

【００９０】遮光体８４によりフィルタリングされた後
の欠陥搬送光束８６は、逆フーリエ変換レンズ２３Ｃに
より逆フーリエ変換され、レンズ２３Ｃの後側焦点面２
５Ｃ上に欠陥の像３２Ｃが生成される。本実施例では、
共役な２つの像面２５Ｂと像面２５Ｃとの間の倍率は１
である。他の構成及び動作は第３実施例と同様である。
本実施例では、以上の様なフィルタリング方法により、
第３実施例のフィルタリングに比べてより厳密なフィル
タリングが行われる。これは、図１６（ａ）に示す第３
実施例の空間フィルタとしての光吸収体７７ｂ及び７７
ｃが、フーリエ変換面１７から若干離れてしまうことに
起因するフィルタリングの不確実性を無くすことによ
る。

【００９１】また、以上の実施例では被検査基板からの
反射光を検出する場合について述べた。しかしながら、
本発明はこれに限定されるものではなく、光透過性の被
検査基板からの透過光により欠陥検査を行うようにして
もよい。さらに、光源と被検査基板との間の遮光体を設
けずに、ミラー等により検出光を分割して夫々に対応す
る複数の撮像素子の信号を比較してもよい。なお、本発
明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

【００９２】

【発明の効果】本発明の第１の欠陥検査装置によれば、
無スペクトル領域を設定する遮光部材と、その無スペク
トル領域内の光を分割す分割部材とが設けられているの
で、検査対象とする基板上に形成された回路パターン毎
に写真乾板等を露光して作製された専用の空間フィルタ
ーを使用することなく、且つ、本来欠陥でない部分を欠
陥とみなす擬似欠陥を発生させることなく、種々の回路
パターンが形成された基板の表面状態を共通に検査でき
る利点がある。

【００９３】また、照明手段が、基板に入射する照明光
を集光する集光手段を有し、その基板に集光された照明
光とその基板とを相対走査する相対走査手段を設けた場
合には、受光手段から得られる検出信号のＳＮ比を改善
できる。従って、その分割部材はその無スペクトル領域
に配置されたときに、特に高いＳＮ比で欠陥検出が行わ
れる。また、分割部材が複数のミラーと空間フィルター
とを有する場合にも、本来の回路パターンの影響を低減
して欠陥検出を行うことができる。

【００９４】また、照明光の入射面をその被検面上のパ
ターンに対して傾斜させた場合には、本来の回路パター
ンの０次光を容易に除去することができ、検出信号のＳ
Ｎ比がより改善される。なお、その照明光は単色光、複
数の単色光又は連続的な波長スペクトルを有する光の何
れでも、高いＳＮ比で欠陥検出を行うことができる。次
に、本発明の第２の欠陥検査装置によれば、主に無スペ
クトル領域内の光を分割する分割部材と、この分割部材
からの光束を受光する複数の受光手段とが設けられてい
るので、検査対象とする基板上に形成された回路パター
ン毎に写真乾板等を露光して作製された専用の空間フィ
ルターを使用することなく、且つ、本来欠陥でない部分
を欠陥とみなす擬似欠陥を発生させることなく、種々の
回路パターンが形成された基板の表面状態を共通に検査
できる利点がある。

【００９５】この場合も、その分割部材が無スペクトル
領域に配置されたときに、特に高いＳＮ比で欠陥検出が
行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施例の欠陥検査装置を
示す正面図、（ｂ）は図１（ａ）の平面図、（ｃ）は図
１（ａ）のアパーチャ板２８を示す図、（ｄ）及び
（ｅ）はそれぞれ図１（ｂ）の光検出器アレイ２６Ａ及
び２６Ｂを示す図である。

【図２】図１（ａ）の半導体ウエハ１上のダイ２と照明
領域との相対移動方法の一例を示す平面図である。

【図３】（ａ）は第１実施例の光学系と等価な光学系の
要部を示す構成図、（ｂ）はアパーチャ板２８の正面
図、（ｃ）は図３（ａ）の光学系のパターンの無い半導
体ウエハに対するフーリエ変換パターンを示す図であ
る。

【図４】（ａ）は第１実施例からアパーチャ板２８を除
いた光学系と等価な光学系の要部を示す構成図、（ｂ）
は図４（ａ）の光学系のパターンの無い半導体ウエハに
対するフーリエ変換パターンを示す図である。

【図５】欠陥検査の対象となる種々の方向の線状パター
ンの例を示す平面図である。

【図６】図５の線状パターンを図４の光学系でフーリエ
変換して得られるフーリエ変換パターンを示す平面図で
ある。

【図７】（ａ）は図５（ａ）の線状パターンを図３の第
１実施例の光学系でフーリエ変換して得られるフーリエ
変換パターンを示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）〜
（ｃ）の線状パターンの混合パターンを図３の第１実施
例の光学系でフーリエ変換して得られるフーリエ変換パ
ターンを示す平面図、（ｃ）は第１実施例に対応する空
間フィルタを示す平面図である。

【図８】半導体ウエハ上の種々の２次元周期パターンを
示す平面図である。

【図９】図８の種々の２次元周期パターンを図１の第１
実施例の欠陥検査装置でフーリエ変換して得られるフー
リエ変換パターンを示す平面図である。

【図１０】（ａ）は第１の信号処理系のブロック図、
（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）中の撮像信号を
示す波形図である。

【図１１】（ａ）は第２の信号処理系のブロック図、
（ｂ）〜（ｆ）はそれぞれ図１１（ａ）中の撮像信号を
示す波形図である。

【図１２】（ａ）は第３の信号処理系のブロック図、
（ｂ）〜（ｆ）はそれぞれ図１２（ａ）中の撮像信号を
示す波形図である。

【図１３】（ａ）は本発明の第２実施例の欠陥検査装置
を示す正面図、（ｂ）は図１３（ａ）のフーリエ変換面
１７に対する平面図である。

【図１４】（ａ）は図１３（ａ）のアパーチャ板２８を
光束５の進行方向に見た図、（ｂ）は図１３（ａ）のフ
ーリエ変換面１７付近の拡大図、（ｃ）〜（ｅ）はそれ
ぞれ図１３の光検出器アレイ２６Ａ〜２６Ｃを示す図で
ある。

【図１５】（ａ）は本発明の第３実施例を示す正面図、
（ｂ）は図１５（ａ）の振動ミラー２９及び半導体ウエ
ハ１上の照明領域等を上方から見た図、（ｃ）はこの第
３実施例の遮光体７１を光束５の進行方向に見た図であ
る。

【図１６】（ａ）は図１５（ａ）の受光系の左側面図、
（ｂ）は部分反射ミラー７７を示す拡大図、（ｃ）及び
（ｄ）はそれぞれ図１６（ａ）の光検出器アレイ２６Ａ
及び２６Ｂを示す図である。

【図１７】（ａ）は図５（ａ）の線状パターンを第３実
施例の光学系でフーリエ変換して得られるフーリエ変換
パターンを示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）〜（ｃ）の
線状パターンの混合パターンを第３実施例の光学系でフ
ーリエ変換して得られるフーリエ変換パターンを示す平
面図、（ｃ）は第３実施例に対応する空間フィルター５
７Ｂを示す図である。

【図１８】図８の種々の２次元周期パターンを第３実施
例の欠陥検査装置でフーリエ変換して得られるフーリエ
変換パターンを示す平面図である。

【図１９】（ａ）は本発明の第４実施例を示す正面図、
（ｂ）は図１９（ａ）の振動ミラー２９及び半導体ウエ
ハ１上の照明領域等を上方から見た図、（ｃ）は図１９
（ａ）の受光系をＶ軸方向から見た図である。

【図２０】本発明の第５実施例を示す正面図である。

【図２１】（ａ）は図２０の振動ミラー２９及び半導体
ウエハ１上の照明領域等を上方から見た図、（ｂ）は図
２０の遮光体７１を光束５の進行方向に見た図、（ｃ）
は図２０の受光系の左側面図、（ｄ）及び（ｅ）はそれ
ぞれ図２１（ａ）の光検出器アレイ２６Ａ及び２６Ｃを
示す図である。

【図２２】（ａ）は従来の欠陥検査装置を示す構成図、
（ｂ）は図２２（ａ）の半導体ウエハ１上の照明領域を
示す平面図、（ｃ）は図２２（ａ）の半導体ウエハ１上
の回路パターンを示す平面図である。

【図２３】従来の欠陥検査装置の他の例を示す要部の構
成図である。

【符号の説明】

１半導体ウエハ２ダイ３レーザ光源４ビームエクスパンダ１０フーリエ変換レンズ１２２次元平行移動手段１３チャック１４フーリエ変換レンズ１０の物体面（前側焦点面）１７フーリエ変換レンズ１０のフーリエ変換面（後側
焦点面）２３Ａ，２３Ｂ逆フーリエ変換レンズ２５Ａ，２５Ｂ逆フーリエ変換レンズの像面（後側焦
点面）２６Ａ，２６Ｂ１次元の光検出器アレイ２８アパーチャ板２９振動ミラー３２線状の照明領域３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ反射ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路パターンを有する基板の表面状態を
検査する欠陥検査装置において、照明光を照射する光源と；該光源からの照明光を前記基
板の被検面上に照射する照明手段と；前記被検面から発
生する光束を集光し、前記被検面に対するフーリエ変換
面又はその共役面に空間周波数スペクトルを発生させる
レンズ系と；前記光源と前記基板との間に配置され、前
記照明光の一部を遮光することにより前記回路パターン
の空間周波数スペクトルに無スペクトル領域を設定する
遮光部材と；前記フーリエ変換面又はその共役面に配置
され、前記基板からの光束を複数の光束に分割する分割
部材と；該分割された後の複数の光束をそれぞれ光電変
換信号に変換する複数の受光手段と；前記複数の光電変
換信号に基づいて前記基板の表面状態を検査する信号処
理手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記照明手段は前記被検査面に入射する
前記照明光を集光する集光手段を有し、前記被検査面上
に集光される前記照明光と前記基板とを相対走査する相
対走査手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の欠
陥検査装置。
【請求項３】前記分割部材は複数のミラーであること
を特徴とする請求項１又は２記載の欠陥検査装置。
【請求項４】前記分割部材は前記光束を波面分割する
ことを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。
【請求項５】前記分割部材は前記無スペクトル領域内
に設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載
の欠陥検査装置。
【請求項６】前記分割部材は、複数のミラーと前記基
板上の回路パターンの空間周波数スペクトル成分を遮る
空間フィルターとを有することを特徴とする請求項１又
は２記載の欠陥検査装置。
【請求項７】前記照明光は単色光であることを特徴と
する請求項１、２、３、４、５又は６記載の欠陥検査装
置。
【請求項８】前記照明光は複数の単色光又は連続的な
波長スペクトルを有する光であることを特徴とする請求
項１、２、３、４、５又は６記載の欠陥検査装置。
【請求項９】前記照明光の入射面を前記基板の被検面
に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１又は２記
載の欠陥検査装置。
【請求項１０】回路パターンを有する基板の表面状態
を検査する欠陥検査装置において、照明光を照射する光源と；該光源からの照明光を前記基
板の被検面上に照射する照明手段と；前記被検面から発
生する光束を集光し、前記被検面に対するフーリエ変換
面又はその共役面に空間周波数スペクトルを発生させる
レンズ系と；前記光源と前記基板との間に配置され、前
記基板の回路パターンの空間周波数スペクトルを遮断す
る空間フィルターと；前記フーリエ変換面又はその共役
面に配置され、前記基板からの光束を複数の光束に分割
する分割部材と；該分割された後の複数の光束をそれぞ
れ光電変換信号に変換する複数の受光手段と；前記複数
の光電変換信号に基づいて前記基板の表面状態を検査す
る信号処理手段とを有することを特徴とする欠陥検査装
置。
【請求項１１】前記照明手段は、前記基板の回路パタ
ーン上に傾斜した方向から照明光を照射し、前記分割手
段は、前記基板の欠陥がない場合の回路パターンの空間
周波数スペクトルが存在しない領域に設けられているこ
とを特徴とする請求項１０記載の欠陥検査装置。