JPH0627027A

JPH0627027A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH0627027A
Application number: JP4180816A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamamoto; 兼士山本; Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】被検査物上の異物がいずれの面に付着してい
るのかを判定可能とする。【構成】光源８からの照明光ＩＬを対物光学系１０を
介してペリクル１に照射し、ここで反射した光を対物光
学系１０を介して撮像素子１１にて受光する。このと
き、ペリクル１の裏面と対物光学系１０の焦点面とがほ
ぼ一致するように、主制御装置１８はギャップセンサー
１６からの検出信号に基づいてステージ１４をＺ方向に
移動する。画像信号処理部１３は、ペリクル裏面と焦点
面とが一致した状態で撮像素子１１から出力されるビデ
オ信号の波形処理（特徴抽出）を行い、異物２０がペリ
クル１の表面に付着しているのか、裏面に付着している
のかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光透過性を有する被検
査物に付着した微小な異物（塵等）を検出する異物検査
装置に関し、特に半導体素子や液晶表示素子等の製造工
程で使用されるフォトマスク（レチクル）、被露光基板
（ガラスプレート等）、もしくは異物付着防止膜（ペリ
クル）等に付着した異物を検出するのに好適な異物検査
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の製造工程の１つであるフ
ォトリソグラフィ工程においては、露光装置（ステッパ
ー、アライナー等）を用いてフォトマスクやレチクル
（以下、レチクルと称す）に形成された回路パターンを
被露光基板（表面に感光層が塗布された半導体ウエハ、
ガラスプレート）上に転写する。この際、レチクル（特
にパターン形成面）に異物（塵等）が付着していると、
回路パターンとともに異物までも被露光基板に転写され
てしまい、この異物が回路パターンの欠陥として現れ、
歩留り低下等の原因となる。このため、フォトリソグラ
フィ工程ではレチクルに異物が付着しているか否か、さ
らには異物の大きさ、位置、付着面等までも検出するた
めの異物検査装置が用いられている。この種の異物検査
装置は、例えば特公昭６３−６４７３８号公報に開示さ
れているように、スポット光の走査によりレチクルから
生じる散乱光を光電検出器で受光することで、レチクル
上の異物の有無、大きさ、及び位置等を検出するもので
ある。

【０００３】さらに、異物が直接レチクルに付着するの
を防止するため、光透過性薄膜（異物付着防止膜）、い
わゆるペリクルを、支持枠（ペリクルフレーム）により
回路パターンから所定間隔だけ離してレチクルを被覆す
るように装着することも行われている。このペリクルが
装着されたレチクルを用いて投影露光を行う場合には、
ペリクルに異物が付着していても、被露光基板（ウエ
ハ）に異物像が転写されることはない。しかしながら、
ペリクルに付着している異物が比較的大きい場合、レチ
クル面、もしくはウエハ面上で露光むら（照度むら）が
生じる恐れがある。また、特にペリクルの裏面（レチク
ル側の面）に付着した異物は、照度むらを生じる程度の
大きさではなくても、ペリクルから離脱（落下）してレ
チクルのガラス面（ペリクル側の面）に付着し、その像
がウエハに転写され得る。そこで従来では、例えば特公
昭６３−５２６９６号公報に開示された装置を用いて、
ペリクルに付着した異物の位置や大きさを検出してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来の装置では、ペリクル面上の異物の位置及び大き
さは確認できても、その異物がペリクルの上面（レチク
ルと反対側の面で、以下表面と称す）と下面（レチクル
側の面で、以下裏面と称す）のいずれの面に付着してい
るのかを判定することができないという問題点があっ
た。このため、上記装置で検出された異物がいずれも照
度むらを生じない程度の大きさであっても、いくつかの
異物がペリクルの裏面に付着している可能性があるの
で、異物の大きさに関係なくパターン露光に先立って異
物除去を行わなければならなかった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、光透過性の被検査物（ペリク
ル等）に付着した異物の位置及び大きさを検出でき、か
つ異物が被検査物の表面と裏面のいずれの面に付着して
いるのかまでも検出可能な異物検査装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、光透過性を有する被検査物（ペリクル１）に対物
光学系（１０）を介して光ビーム（ＩＬ）を照射する照
明手段（８）と、被検査物（１）のいずれか一方の面と
対物光学系（１０）の焦点面とがほぼ一致するように、
被検査物（１）と焦点面とを対物光学系（１０）の光軸
（ＡＸ）にほぼ沿って相対移動させる調整手段（ステー
ジ１４、及び駆動系１５）と、対物光学系（１０）の焦
点面とほぼ共役な面内に配置され、光ビーム（ＩＬ）の
照射部分から発生する光を検出する撮像手段（１１）
と、撮像手段（１１）からの画像信号に基づいて異物が
付着した面（表面か裏面か）を判定する手段（画像信号
処理部１３）とを設けることとした。

【０００７】

【作用】本発明においては、光透過性の被検査物に光ビ
ームを照射するための対物光学系の焦点面と被検査物と
の対物光学系の光軸方向に関する相対位置関係に応じ
て、撮像手段から出力される異物に対応した画像信号
（波形）が変化することに着目している。すなわち、対
物光学系の焦点面と被検査物のいずれか一方の面、例え
ば裏面とをほぼ一致させた場合、被検査物の表面に異物
が付着していると、撮像手段は異物の上部を観察するこ
とになり、その受光面上で異物像はデフォーカス状態と
なる。これは、撮像手段（受光面）と対物光学系の焦点
面（被検査物の裏面）とが結像（共役）関係となってい
るからである。従って、撮像手段（例えばＣＣＤカメ
ラ）から出力される画像信号は、図５（ａ）に示すよう
になだらかなスロープ状の波形となる。図５（ａ）で横
軸は画素（走査）位置を表し、縦軸は画素毎の信号レベ
ル（電圧）を表している。一方、被検査物の裏面に異物
が付着していると、撮像手段は異物の上部（裏面との接
触部分）を観察することになる。すなわち、撮像手段
（受光面）と異物とは結像関係になっている。従って、
撮像手段から出力される画像信号は、図５（ｂ）に示す
ようにシャープ（急峻）な波形となる。

【０００８】以上のことから、本発明では被検査物のい
ずれか一方の面を対物光学系の焦点面とほぼ一致させた
とき、一方の面に付着した異物の画像信号（波形）と他
方の面に付着した異物の画像信号とが互いに異なること
を利用して、異物が被検査物のいずれの面に付着してい
るのかを簡便に判定することを可能としたものである。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例による異物検査
装置の概略的な全体構成を示す図である。図１におい
て、光透過性の被検査物であるペリクル１は支持枠（ペ
リクルフレーム）２によりレチクル３に装着されてい
る。ここでは、レチクル３の両面にペリクル１が装着さ
れている。レチクル３は、対物光学系１０の光軸ＡＸに
沿った方向（Ｚ方向）に移動可能で、かつ光軸ＡＸと垂
直な面内でＸ、Ｙ方向に２次元移動可能なステージ１４
に載置されている。ステージ１４は駆動系１５により駆
動され、Ｘ、Ｙ方向の位置はレーザ干渉計、リニアエン
コーダ等の測長器１７（図２）によって計測される。

【００１０】また、図１中には対物光学系１０とペリク
ル１（特に表面）との間隔（ペリクル１のＺ方向への移
動量）を検出するためのギャップセンサー１６も設けら
れている。ギャップセンサー１６は斜入射光方式、また
はエアマイクロメータ等であり、予め対物光学系１０の
焦点面が零点基準となるようにキャリブレーションが行
われているものとする。従って、ギャップセンサー１６
の検出信号に基づいてステージ１４を駆動することによ
り、ペリクル１の表面、または裏面を対物光学系１０の
焦点面とほぼ一致させることが可能となっている。

【００１１】さらに図１に示した装置には、照明系４と
受光系７とからなる異物検査部が設けられている。この
異物検査部４、７の具体的な構成については、例えば特
公昭６３−５２６９６号公報、または特公昭６３−６４
７３８号公報に開示されているので、ここでは説明を省
略する。異物検査部４、７は、ペリクル１に対して斜め
方向からレーザ光５を照射し、ここで反射した光６を受
光系７で光電検出するもので、ステージ１４をＹ方向
（紙面と垂直な方向）に所定量ずつ移動することによ
り、ペリクル１の全面での異物の有無、及び位置、大き
さを比較的短時間で検出することが可能となっている。

【００１２】さて、光源８はタングステンランプ、ハロ
ゲンランプ、水銀ランプ等の白色光源であり、光源８か
らの照明光ＩＬは半透鏡（ハーフミラー）９で反射され
て対物光学系（集光レンズ）１０に入射する。尚、光源
としては多波長レーザ等も利用でき、異物検出に必要な
波長域に対してブロードなスペクトル分布があるもの、
複数の峻鋭なスペクトルがあるもののいずれであっても
良い。対物光学系１０は照明光ＩＬの波長域に関して色
消し（収差補正）されており、照明光ＩＬをその焦点面
（ペリクル１の表面、または裏面）上の局所領域（例え
ば１ｍｍ角程度）内に集光する。ペリクル１で反射した
光は対物光学系１０、及び半透鏡９を通って撮像素子
（ＣＣＤカメラ等）１１に入射し、その受光面上にはペ
リクル１に付着した局所領域内の異物の像が再結像され
る。ここで、図４に示すようなペリクル１に付着した異
物２０は、不図示の表示装置（図２中の１２）上で画像
として映し出される。尚、本実施例では光源８、半透鏡
９、対物光学系１０、及び撮像素子１１を、以下まとめ
て表裏判定系８〜１１と呼ぶことにする。

【００１３】図２は図１に示した装置の制御系のブロッ
ク図である。撮像素子１１は、図４の如く表示装置（Ｃ
ＲＴ等）１２上に映し出された異物２０の像を走査線Ｖ
Ｌに沿って電気的に走査し、異物２０のビデオ信号を画
像信号処理部１３に出力する。この際、一本の走査線Ｖ
ＬだけではＳ／Ｎ比の点で不利なので、図４中に破線で
示したビデオサンプリング領域ＶＳＡに入る複数の水平
走査線によって得られるビデオ信号のレベルを、水平方
向の同一位置にある各画素毎に垂直方向に加算平均する
と良い。

【００１４】撮像素子１１からのビデオ信号は画像信号
処理部１３、すなわちアナログ−デジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）１３１に出力され、ＡＤＣ１３１はビデオ信号をデ
ジタル値に変換、つまり走査線ＶＬ上の各画素毎のレベ
ルをデジタル値に変換し、このデジタル値を画像情報と
してメモリ１３２に格納する。演算処理部１３３は所定
の演算処理（詳細後述）によって、メモリ１３２に格納
された画像情報を処理することで、ペリクル１上の異物
が表面と裏面のいずれの面に付着しているのかを判定
し、この検出結果を主制御装置１８に出力する。主制御
装置１８は、異物検出部４、７の検査結果（異物の位
置、大きさ）や演算処理部１３３の演算結果（異物の付
着面）を表示装置１２に表示させる他、装置全体を統括
制御する。

【００１５】尚、表裏判定系８〜１１の検出領域（照明
光ＩＬの照射領域）内に複数の異物が存在している場
合、画像信号処理部１３は表示装置１２上に映し出され
た１フレーム分の画像を取り込み、１フレーム分の画像
信号をメモリ１３２に格納しても、あるいはいずれか１
つの異物の画像信号のみをメモリ１３２に格納するよう
にしても良い。但し、１フレーム分の画像信号をメモリ
１３２に格納する場合、演算処理部１３３は１フレーム
分の画像情報から、任意の１つの画像情報のみをソフト
ウエア的に検出できるように構成することが望ましい。

【００１６】次に、上記構成の装置の異物検査動作の一
例について説明する。まず、主制御装置１８は異物検査
部４、７によりペリクル１の全面について異物検出を行
い、ペリクル１に付着した異物（表面、裏面を問わず）
の位置、及び大きさを求める。このとき、主制御装置１
８は上記検査結果、例えばペリクル全面での異物の有
無、及びその位置（さらには大きさ）を表示装置１２上
にマップ表示してオペレータに知らせる。異物の大きさ
はいくかのランクに分けて表示するようにしても、オペ
レータが入力装置（キーボード等）により選択した異物
についてのみ、その大きさを拡大表示するようにしても
良い。また、異物検査部４、７の検査動作中は光源８か
らの照明光がペリクル１に照射されないように、例えば
シャッター等を用いてその光路を閉鎖しておくと良い。

【００１７】さらに、上記の如く検出された異物がペリ
クル１の表面と裏面のいずれの面に付着しているのかを
判定する。このとき、異物検査部４、７で検出された全
ての異物についてその表裏判定を行うようにしても、オ
ペレータが選択した異物、もしくは予め定められた大き
さ（例えば照度むらを生じ得る程度の大きさ）以上の異
物についてのみ表裏判定を行うようにしても良い。これ
は、オペレータが指示しても、主制御装置１８が自動的
に判断する、もしくは予め入力されたプログラムに従っ
て判断するようにしても良い。尚、本実施例では全ての
異物の表裏判定を行うものとする。

【００１８】さて、主制御装置１８は異物検査部４、７
による検査が終了した後、ギャップセンサー１６を用い
て対物光学系１０の焦点面がペリクル面、特に本実施例
では裏面（レチクル側の面）と一致しているか否かを確
認する。一致していなければ、ギャップセンサー１６の
検出信号に基づいてステージ１４をＺ方向に微動し、図
３に示すように対物光学系１０の焦点面とペリクル１の
裏面とをほぼ一致させ、ペリクル１の裏面と撮像素子１
１の受光面とを結像関係にする。このとき、ギャップセ
ンサー１６はペリクル表面を検出しているので、ギャッ
プセンサー１６の検出値にペリクルの膜厚分だけオフセ
ットを与えてステージ１４のＺ方向の位置決めを行うこ
とになる。しかる後、主制御装置１８は異物検査部４、
７の検査結果（異物の位置）に基づいてステージ１４を
順次移動していき、表裏判定系８〜１１、及び画像信号
処理部１３を用いて異物毎にその付着面（表面か裏面
か）を求める。尚、異物検査部４、７の検査結果を用い
るのは表裏判定系８〜１１の検出領域が小さいためであ
る。

【００１９】上記の如くステージ１４を移動して、表裏
判定系８〜１１の検出領域（照明光ＩＬの照射領域）内
に異物を位置決めしたとき、本実施例ではペリクル１の
裏面が撮像素子１１の受光面と結像関係となっているた
め、撮像素子１１（受光面）上にはペリクル１の裏面に
付着した異物が焦点が合った状態で結像され、これに対
して表面に付着した異物はデフォーカスすることにな
る。従って、撮像素子１１から出力されるビデオ信号
は、ペリクル１の表面に付着した異物の場合には図５
（ａ）の如き波形となり、裏面に付着した異物の場合に
は図５（ｂ）の如き波形となる。図５の縦軸は画素毎の
信号レベルを表し、横軸は画素位置を表している。尚、
撮像素子１１の画像信号（図４）とビデオ信号（図５）
とを表示装置１２上に同時に表示するようにしても良
い。

【００２０】そこで、演算処理部１３３はメモリ１３２
に格納された画像情報をＦＦＴ（高速フーリエ変換）に
かけ、画像情報（ビデオ信号）のスペクトルを検出す
る。図５（ａ）、（ｂ）に示すようなビデオ信号をＦＦ
Ｔにかけたときに得られるスペクトル分布を図６
（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）から明らか
なように、デフォーカス状態（ペリクル表面に付着した
異物）の場合（図６（ａ））、焦点が合っている状態
（ペリクル裏面に付着した異物）の場合（図６（ｂ））
に対して、高周波数域の信号のスペクトルが得られない
か、または非常に微弱である。そこで、本実施例では異
物の付着面を判別するにあたって高周波成分に着目する
こととし、表裏判定を自動化するため、予めメモリ１３
２内に異物がペリクル１の表面、または裏面に付着して
いる場合のサンプルデータ（図６（ａ）、（ｂ）中の破
線）を格納しておく。

【００２１】ところで、ペリクル１に付着している異物
の大きさは大小様々であり、得られる画像信号も異物の
大きさに応じて異なるため、本実施例では次式のような
比をとることにする。

【００２２】

【数１】

【００２３】ここで、ｆ_L、ｆ_hはそれぞれ得られた信
号の低周波部，高周波部の大きさ、ｆ_SL、ｆ_Shはそれぞ
れサンプルデータにおける低周波部，高周波部の大きさ
である。従って、ペリクル１の表面に付着している異物
の場合の上記比をα₁、β₂、γ₁、裏面の場合の比を
α₂、β₂、γ₂とすると、α₁＜α₂、β₁＞β₂、
γ₁＜γ₂なる関係が成り立つ。

【００２４】そこで、本実施例では上記比α、β、γの
各々に対して、基準値α₀、β₀、γ₀を予め設定して
おき、α₀≦α、β₀≧β、 γ₀≦γが成り立つ場合に
は異物が裏面に付着していると判断し、α₀＞α、β₀
＜β、 γ₀＞γが成り立つ場合には異物が表面に付着し
ていると判断する。以上の表裏判定（ＦＦＴ、及び数式
１の比較）は、全て演算処理部１３３でハードウエア
的、またはソフトウエア的に行われる。また、上記基準
値はメモリ１３２に記憶されているものとする。以下、
主制御装置１８はステージ１４を順次移動しながら、上
記と同様の動作でペリクル１に付着した全ての異物につ
いて表裏判定を行う。演算処理部１３３での判定結果は
主制御装置１８に出力され、主制御装置１８は既に異物
検査部４、７にて検出された検査結果に、演算処理部１
３３の判定結果を加えて表示装置１２にマップ表示す
る。一例としては、異物検査部４、７で検出された異物
のうち、ペリクル１の裏面に付着した異物のみを、表示
装置１２上で反転表示（例えば白黒反転）してオペレー
タに知らせるようにする。

【００２５】以上のように、本実施例では表裏判定系８
〜１１及び画像信号処理部１３により簡単に異物の付着
面を検出できる。従って、異物の大きさとともにその付
着面までも考慮して、これらの異物が付着したペリクル
１を装着したレチクル３を露光装置で使用するか否かを
判断できることになる。例えば、ペリクルに付着した全
ての異物が照度むらを生じない程度の大きさであって
も、いくつかの異物がペリクル裏面に付着していたら露
光装置での使用を止めることにより、露光装置での歩留
りの低下を防止することが可能となる。尚、本実施例に
よる異物検査装置の検査結果から、ペリクルに付着した
異物が露光装置で歩留りを低下させ得ると判断されたレ
チクルについは、例えばペリクル張り付け機においてペ
リクルの張り替え、または異物除去が行われた後、再度
上記装置にて異物検査が行われることになる。

【００２６】ところで、図３に示すように本実施例で
は、ペリクル１の裏面と撮像素子１１の受光面とを結像
関係にしていたが、図３中に点線で示すようにペリクル
１の表面に照明光ＩＬを照射する、すなわちペリクル表
面と撮像素子１１の受光面とを結像関係にするようにし
ても良い。但し、一般にペリクルの膜厚は１．２μｍ程
度であるため、本実施例のようにペリクル１の裏面（照
明光ＩＬが入射する面と反対側の面）と撮像素子１１の
受光面とを結像関係にすることが望ましい。これは、本
実施例では異物がペリクルの表面に付着しているか、裏
面に付着しているかを、撮像素子１１からの検出信号の
波形、すなわちその受光面上での合焦状態（合焦してい
るか、デフォーカスしているか）から判定するためであ
る。つまり、ペリクル１の裏面と撮像素子１１の受光面
とを結像関係にした場合、ペリクル表面と受光面とを結
像関係にした場合に比べて、受光面上で裏面に付着した
異物の像はほぼ合焦状態となるのに対して、表面に付着
した異物の像はよりデフォーカスすることになるからで
ある。

【００２７】また、本実施例では表裏判定系８〜１１と
は別に異物検査部４、７を設け、この異物検査部４、７
の検査結果を用いて表裏判定系８〜１１により異物の付
着面を判定するようにした。しかしながら、上記の如き
異物検査部４、７を設けずとも、表裏判定系８〜１１の
みを用いてペリクル全面の異物の有無（大きさ、位
置）、及びその付着面を検出するようにしても良い。こ
の場合、ステージ１４を所定量（表裏判定系８〜１１の
検出領域にほぼ対応した量）ずつ移動しながら、撮像素
子１１からのビデオ信号、及び測長器１７からの位置信
号に基づいて、異物の大きさ、位置、及びその付着面を
検出すれば良い。また、表裏判定系８〜１１のみを設け
る場合には低倍と高倍とを切換可能に構成し、低倍のも
とでペリクルに付着した異物を検出した後、高倍に切り
換えてその表裏判定を行うようにすることが望ましい。
尚、異物の大きさを求める場合には、当該異物が付着し
た面と撮像素子１１の受光面とを結像関係にしておくこ
とが望ましい。上記実施例でペリクル表面に付着した異
物の大きさを検出するときには、異物の位置、及びその
付着面を検出した後、ステージ１４をＺ方向に移動して
ペリクル表面と撮像素子１１の受光面とを結像関係にし
てから異物の大きさを求めることになる。

【００２８】さらに、上記実施例では表裏判定系８〜１
１の検出領域を１ｍｍ角程度としていたが、検出領域の
大きさは任意で良く、例えば上記装置で検出すべき異物
の大きさ（最大値）と同程度以上に広げておけば良い。
また、表裏判定系８〜１１の内部（ペリクル１の裏面と
共役な面内）に可変視野絞りを配置し、表裏判定にあた
っては可変視野絞りによりその検出領域内の任意の１つ
の異物のみを選択するようにしても良い。また、図４中
に示すビデオサンプリング領域ＶＳＡの水平走査線と垂
直な方向に関する幅を、上記装置で検出すべき異物の最
小サイズ（検出分解能）程度以下に定めておく、もしく
はステージ１４を微動して上記検出領域内に１つの異物
のみが入るようにするだけでも良い。

【００２９】また、上記実施例ではその検出原理から明
らかなように、表裏判定系（対物光学系）の焦点深度は
狭い方が望ましい。しかしながら、その焦点深度を極端
に狭くすると、ギャップセンサー１６の検出精度やステ
ージ１４の位置決め精度等にもよるが、ペリクル１の裏
面に付着した異物であっても、撮像素子１１の受光面上
でデフォーカスし得る。このため、対物光学系１０の瞳
面に可変開口絞り（ＮＡ絞り）を設け、上記装置の検出
分解能（異物の最小サイズ）、ペリクルの膜厚等に応じ
て対物光学系１０の開口数（すなわち焦点深度）を調整
可能に構成することが望ましい。

【００３０】尚、上記実施例では撮像素子１１からのビ
デオ信号をデジタル値に変換してメモリ１３２に格納し
た後に、ＦＦＴをかけて基準値との比較を行うようにし
ていたが（図２）、撮像素子１１から出力されたビデオ
信号に直接ＦＦＴをかけるようにしても良い。次に、本
発明の第２の実施例について説明する。本実施例では、
異物の表裏判定方法が第１の実施例と異なっているの
で、ここではその差異についてのみ説明する。

【００３１】本実施例では、図５（ａ）、（ｂ）に示し
たビデオ信号のピーク値ｈ、及び半値幅ｄに着目し、そ
の比ｄ／ｈ＝εを利用する。すなわち、図５（ａ）と
（ｂ）の各々での上記比εをε₁、ε₂とすると、ε₁
＞ε₂なる関係が成り立つ。そこで、上記比εに対して
基準値ε_oを予め設定しておき、ε₁＞ε_oが成り立つ
場合には異物が表面に付着していると判断し、ε_o＞ε
₂が成り立つ場合には異物が表面に付着していると判断
する。以上の表裏判定は、演算処理部１３３がメモリ１
３２に格納された画像情報を読み出すことによりハード
ウエア的、またはソフトウエア的に行う。

【００３２】次に、本発明の第３の実施例について説明
するが、ここでも上記実施例との差異（表裏判定方法）
についてのみ説明する。本実施例では、図５（ａ）、
（ｂ）に示したビデオ信号（メモリ１３２に格納された
画像情報）を所定のスライスレベルにて波形処理するこ
とで異物の表裏判定を行うものである。すなわち、図５
（ａ）、（ｂ）の信号波形から明らかなように、ペリク
ル裏面に異物が付着していると、ペリクル表面に異物が
付着している場合に比べて、その波形はシャープとな
り、かつその強度（ピーク値）も高く（大きく）なる。
そこで、演算処理部１３３は上記波形（特にピーク値）
の違いに応じて定められたスライスレベルのもとでメモ
リ１３２に格納された画像情報を処理し、このスライス
レベルにより波形が認識された（換言すれば交点が検出
された）ときには異物が裏面に付着していると判断し、
交点が検出されなかったときには異物が表面に付着して
いると判断する。以上の表裏判定は演算処理部１３３に
てハードウエア的、またはソフトウエア的に行われ、こ
れによって簡便に異物の表裏判定を行うことが可能とな
っている。

【００３３】但し、異物の大きさ、種類（材質）等によ
っては、ペリクル表面に付着した異物であっても、その
なだらかな信号のピーク値が先のスライスレベルを越え
得る。そこで、演算処理部１３３はメモリ１３２に格納
された画像情報をスライスレベルで処理するとともに、
その２つの交点の間隔Δｔまでも検出するようにし、こ
の間隔Δｔと所定の基準値Δｔ₀とを比較して、Δｔ＞
Δｔ₀が成り立つときは異物が表面に付着していると判
断し、Δｔ₀＞Δｔが成り立つときには異物が表面に付
着していると判断する。これは、図５（ａ）、（ｂ）の
各々での上記間隔ΔｔをΔｔ₁、Δｔ₂とすると、Δｔ
₁＞Δｔ₂なる関係が成り立つためである。さらに、異
物の大きさに関する情報は既に異物検査部４、７で検出
されているので、ここでの検査結果（表裏判定すべき異
物の大きさ）に基づいてスライスレベルを適宜変更する
ようにしても良い。また、予め複数本のスライスレベル
を設定しておき、各スライスレベルでの検出結果を用い
て表裏判定を行うようにしても構わない。

【００３４】次に、本発明の第４の実施例について説明
するが、ここでも上記実施例との差異（表裏判定方法）
についてのみ説明する。本実施例では、撮像素子１１か
ら出力されるビデオ信号（図５（ａ）、（ｂ））につい
て、以下の数式２を用いて近似曲線を算出する。

【００３５】

【数２】

【００３６】このとき、αの値はグラフ（信号波形）の
傾きを与えるパラメータである。そこで、本実施例では
異物に対してベストフォーカスな場合（すなわち、本実
施例では異物がペリクル裏面に付着している場合）のサ
ンプルデータ（図５（ｂ）の如き波形）における近似曲
線（数式３）を予め求めておき、この数式３中のαsと
先の数式２から求めたαとを比較する。

【００３７】

【数３】

【００３８】そして、演算処理部１３３はαがαs 近傍
の値、例えば以下の数式４の関係を満足する場合には、
異物がペリクル裏面に付着していると判断し、満足しな
い場合には異物がペリクル表面に付着していると判断す
る。これにより、本実施例においても表裏判定を簡便に
行うことが可能となる。

【００３９】

【数４】

【００４０】尚、先に述べたサンプルデータはメモリ１
３２に格納されており、例えば異物の大きさ、または大
きさのランク（さらには材質）に応じて複数のサンプル
データが格納されている。このとき、サンプルデータは
波形データでも、近似曲線の形（またはαs のみ）でも
良い。また、上記の如き大きさ、またはランク毎のサン
プルデータは、複数個のほぼ同一の大きさ、またはラン
クの異物の各々から得られるビデオ信号を統計処理（ま
たは平均化処理）して算出したデータ（波形、または近
似曲線）であることが望ましい。さらに定数δも、当然
ながら表裏判定すべき異物の大きさ、またはランク（さ
らには材質）に応じて異なる。本実施例では、異物検査
部４、７で検出した異物の大きさに基づいて、表裏判定
すべき異物とほぼ同一の大きさ、またはランクの異物に
関するデータ（近似曲線、またはαs)、及び定数δをメ
モリ１３２から読み出すことで表裏判定を行うものとす
る。

【００４１】ところで、上記実施例では数式４を利用し
て表裏判定を行うものとしたが、上記の如き近似曲線を
微分して得られる曲線を用いて表裏判定を行うようにし
ても良い。以下、図７を参照して簡単に説明する。図７
は、数式２、３に示した図５やサンプルデータの波形の
近似曲線ｆ（ｘ）、ｆs(ｘ）を微分して得られた曲線を
表している。図７において、縦軸は近似曲線の傾きの変
化を表し、横軸は画素位置を表している。また、図７中
に一点鎖線で示す曲線（ａ）、実線で示す曲線（ｂ）、
及び点線で示す曲線（ｓ）は、それぞれ図５（ａ）、
（ｂ）、及びサンプルデータ（図５中には不図示）の微
分曲線を表している。

【００４２】図７から明らかなように、裏面に付着した
異物の微分曲線（ａ）と表面に付着した異物の微分曲線
（ｂ）とでは、サンプルデータの微分曲線（ｓ）の最大
（極大）値Ｉｓ、及びその位置Ｚｓに対する最大値Ｉ
ａ、Ｉｂ、及び位置Ｚａ、Ｚｂの関係が大きく異なる。
すなわち、以下の数式５が成り立つ。

【００４３】

【数５】

【００４４】そこで、以下に示す条件式（数式６）を設
定し、この数式６を用いて表裏判定を行うようにする。

【００４５】

【数６】

【００４６】従って、演算処理部１３３は数式６の関係
が満足される場合には異物がペリクル裏面に付着してい
ると判断し、数式６の関係が満足されない場合には異物
がペリクル表面に付着していると判断する。以上のよう
に近似関数（数式２）を微分しても、数式６から簡単に
異物の表裏判定を行うことができる。ここでも、サンプ
ルデータ（すなわち微分曲線（ｓ）の最大値Ｉｓ、及び
その位置Ｚｓ）はメモリ１３２に、異物の大きさ、また
はランク（さらには材質）に応じて複数個格納されてお
り、表裏判定すべき異物とほぼ同一の大きさ、またはラ
ンクの異物に関するデータ（Ｉｓ、Ｚｓ）、及び定数δ
_I、δｚをメモリ１３２から読み出すことで表裏判定を
行うことになる。

【００４７】以上の第１〜第４の実施例では、ペリクル
のいずれか一方の面と撮像素子１１の受光面とを結像関
係にした状態（すなわち、ペリクルの一方の面と対物光
学系の焦点面とを一致させた状態）で撮像素子１１から
出力されるビデオ信号を用い、所定の処理をビデオ信号
に施すことにより異物が表面と裏面のいずれの面に付着
しているのかを判定するようにした。そこで、以下では
ペリクルのいずれか一方の面と対物光学系１０の焦点面
とをＺ方向（光軸方向）に段階的、もしくは連続的に相
対移動させることにより、撮像素子１１から順次出力さ
れる複数の画像信号を用いて表裏判定を行う場合につい
て述べる。

【００４８】ここで、以下で用いる検出原理について簡
単に説明する。図３に示すように、ペリクル１の裏面と
対物光学系１０の焦点面とを一致させたとき、ペリクル
裏面に付着した異物のビデオ信号は図５（ｂ）の如きシ
ャープな波形となる。次に、ペリクル１を光軸方向（Ｚ
方向）に微動してその裏面と対物光学系１０の焦点面と
をずらしたとき、ペリクル裏面に付着した異物のビデオ
信号は図５（ａ）の如きなだらかな（ブロードな）波形
となる。つまり、ペリクル裏面に付着した異物のビデオ
信号は、最初は異物と撮像素子１１の受光面とが結像関
係であることからシャープな波形となっている。そし
て、ペリクルをＺ方向に移動していくと、次第に撮像素
子１１の受光面上で異物像はデフォーカスすることから
ブロードな波形となる。一方、ペリクル表面に付着した
異物のビデオ信号は、裏面の異物とは逆に、ブロードな
波形から徐々にシャープな波形へと変化していくことに
なる。従って、以下の実施例では上記原理を利用し、ペ
リクルのいずれか一方の面と対物光学系の焦点面とを光
軸方向に段階的、もしくは連続的に相対移動させること
により、撮像素子１１からのビデオ信号の波形変化、特
にシャープな波形からブロードな波形へと変化している
か、またはその逆かを検出することで、異物の付着面が
ペリクルの表面か、裏面かを判定する。

【００４９】次に、本発明の第５の実施例について説明
するが、本実施例による異物検査装置は第１の実施例
（図１、図２）と全く同一構成であるので、ここでは第
１の実施例との差異（検査シーケンス、表裏判定方法）
についてのみ説明する。尚、本実施例では異物検査部
４、７の検査結果に基づいてステージ１４を移動し、表
裏判定系８〜１１の検出領域内に異物を位置決めしてか
ら表裏判定を行うようにしても、表裏判定系８〜１１の
みを用いて異物を検出してからその表裏判定を行うよう
にしても良い。ここでは後者のシーケンスを採用するも
のとして説明を行う。また、図示していないが、表裏判
定系８〜１１は低倍、高倍の切り換えが可能に構成され
ているものとする。

【００５０】図１において、主制御装置１８はギャップ
センサー１６を用いて、ペリクル１のいずれか一方の
面、ここでは裏面と対物光学系１０の焦点面とを一致さ
せ、ペリクル裏面と撮像素子１１の受光面とを結像関係
にする。しかる後、ステージ１４をＸ、Ｙ方向に所定量
ずつ移動しながら、表裏判定系８〜１１を用いてペリク
ル１に付着した異物を検出する。このとき、表裏判定系
８〜１１の観察倍率は低倍に定められ、その検出領域
（視野）は表裏判定時に比べて広く（例えば１０ｍｍ角
程度に）なっている。また、ステージ１４の移動量はこ
の検出領域に応じて一義的に定められている。尚、表裏
判定系８〜１１で異物を検出した後に、ギャップセンサ
ー１６を用いてペリクル裏面と撮像素子１１の受光面と
を結像関係にするようにしても良い。

【００５１】さて、ステージ１４を所定量ずつ移動させ
ていき、表裏判定系８〜１１がペリクル１に付着した異
物を検出した（すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示すよ
うなビデオ信号が得られた）時点でその観察倍率を高倍
に切り換える。この倍率切換に伴って表裏判定系８〜１
１の検出領域から異物が外れ得るときには、ステージ１
４を微動して当該異物が検出領域内に入るようにする。
しかる後、主制御装置１８はギャップセンサー１６を用
いてステージ１４を光軸方向（Ｚ方向）に所定量ずつ段
階的に移動していく。特に本実施例では、ペリクル裏面
と撮像素子１１の受光面とが結像関係になっているの
で、図１において紙面内下方向にペリクル１を順次移動
していく。画像信号処理部１３は、撮像素子１１から順
次出力されるビデオ信号をＡ／Ｄ変換し、ステージ１４
の位置（ギャップセンサー１６の出力）に対応させてメ
モリ１３２に格納した後、演算処理部１３３によりステ
ージ１４の移動に応じたビデオ信号の波形変化を検出す
ることで、異物がペリクル１の表面に付着しているの
か、裏面に付着しているのかを判定する。

【００５２】ここで、ステージ１４を移動したときに得
られるビデオ信号について考える。ステージ１４を移動
する直前ではペリクル裏面と撮像素子１１の受光面とが
結像関係になっているので、ペリクル裏面に付着した異
物に対して焦点が合っており、図５（ｂ）に示すような
ビデオ信号が得られる。これに対してステージ１４を移
動すると、次第に異物と撮像素子１１の受光面との合焦
状態が崩れていき、図５（ａ）に示すようなビデオ信号
が得られることになる。一方、ペリクル表面に付着した
異物については逆に、デフォーカス状態から合焦状態へ
と変化していくため、ビデオ信号は図５（ａ）から図５
（ｂ）へと変化することになる。

【００５３】そこで、演算処理部１３３はペリクル裏面
と撮像素子１１の受光面とが結像関係となっているとき
に得られたビデオ信号をメモリ１３２から読み出し、こ
のビデオ信号のピーク値Ｅ₀を検出する。さらに、ステ
ージ１４を所定量、例えば０．１μｍずつ移動させたと
きに撮像素子１１から順次出力されたビデオ信号のピー
ク値を各位置毎に検出していき、ｉ番目のピーク値Ｅｉ
と（ｉ＋１）番目のピーク値Ｅ_i+1との差ΔＥｉ＝Ｅ
_i+1−Ｅｉを算出する。但し、ｉ＝１、２、・・・ｎ・
・・なる整数とする。このとき、ΔＥｉ＞Ｏなる関係が
成り立つときには異物がペリクル表面に付着していると
判断し、ΔＥｉ≦Ｏなる関係が成り立つときには異物が
ペリクル裏面に付着していると判断する。

【００５４】ここで、上記実施例では対物光学系１０の
焦点面とペリクル裏面とがほぼ一致している状態からペ
リクル１を下方（対物光学系１０と反対方向）に移動し
たが、対物光学系１０の焦点面とペリクル裏面とが一致
している状態からペリクル１を上方に移動したときに
は、ΔＥｉ＜０なる関係が成り立てば、異物がペリクル
表面に付着していると判断し、ΔＥｉ≧０なる関係が成
り立てば、異物がペリクル裏面に付着していると判断す
れば良い。

【００５５】以下、主制御装置１８はステージ１４を順
次移動していき、異物を検出した時点で上記と全く同様
の動作にてその異物の表裏判定を行う。以下、上記動作
を繰り返し行うことによりペリクル全面にわたる異物検
査が終了し、演算処理部１３３はその検査結果（全ての
異物の位置、大きさ、及び付着面）を主制御装置１８に
出力する。主制御装置１８は上記検査結果を表示装置１
２上にマップ表示、特にペリクル裏面に異物については
反転表示する。

【００５６】以上のように、本実施例では表裏判定系８
〜１１のみを用いてペリクル全面での異物の位置、大き
さ、及び付着面を検出することができる。ところで、上
述した第１〜第４の実施例ではステージ１４を固定した
状態で撮像素子１１から出力されるビデオ信号を用いる
ため、ペリクルに付着した異物の大きさや種類等によっ
ては表裏判定精度が低下し得る。これに対して本実施例
では、ステージ１４の移動に伴うビデオ信号の波形変化
を用いて表裏判定を行うこととしたので、異物の大きさ
や種類等に関係なく、常に精度良く異物の付着面を判定
できるといった利点がある。

【００５７】さて、本実施例では表裏判定にあたり１回
だけステージ１４を移動し、互いに異なる２つの位置の
各々で撮像素子１１から出力されるビデオ信号を用いる
だけでも、上記と全く同様に異物の表裏判定を行うこと
ができる。すなわち、ステージ１４は少なくとも１回移
動させれば良い。また、上記実施例ではステージ１４を
所定量ずつ移動させることとしたが、ステージ１４は２
つのビデオ信号のピーク値に差が生じる程度の距離（対
物光学系１０の開口数等に応じて一義的に定まる値）だ
け移動させれば良い。但し、ステージ１４の移動距離が
大き過ぎると、例えば移動直前のビデオ信号がブロード
な波形であるとき、移動後のビデオ信号の波形もシャー
プな波形を通り越してブロードな波形となってしまう。
このため、ステージ１４の移動距離（最大値）はビデオ
信号がブロードな波形からシャープな波形（またはその
逆）へと変化する程度の範囲内で定めることが望まし
い。さらに、上記実施例では表裏判定に先立ってペリク
ル１のいずれか一方の面（実施例では裏面）と対物光学
系１０の焦点面とを一致させ、しかる後ステージ１４を
（下方に）移動させることとした。しかしながら、予め
ペリクル１の一方の面と対物光学系１０の焦点面とを一
致させずとも、例えばペリクル１の表面から裏面（また
はその逆）まで、対物光学系１０の焦点面とペリクル１
とを段階的に相対移動させるだけでも構わない。尚、ス
テージ１４のＺ方向の位置（移動量）は、ギャップセン
サー１６以外、例えばリニアエンコーダ、ポテンショメ
ータ等を用いて検出するようにしても良い。

【００５８】次に、本発明の第６の実施例について説明
する。本実施例では、異物の表裏判定方法が第５の実施
例と異なっているので、ここではその差異についてのみ
説明する。本実施例では、ステージ１４を段階的に移動
させて各位置毎に撮像素子１１から順次出力されるビデ
オ信号をメモリ１３２に格納した後、演算処理部１３３
は各位置毎のビデオ信号のピーク値Ｅｉ（ｉ＝１、２、
・・・・) 、及び信号波形がピークとなるステージ１４の位
置（移動開始位置からの距離）Ｚｉを所定の波形処理に
より算出する。このとき、対物光学系１０の焦点面とペ
リクル裏面とがほぼ一致した状態からペリクル１をその
膜厚以上、下方（対物光学系１０と反対方向）に移動し
ていくものとする。また、初期状態（すなわちペリクル
１の移動開始位置）Ｚ₀のときに得られるビデオ信号の
ピーク値をＥ₀とする。

【００５９】さて、演算処理部１３３は上記の如く算出
した複数のピーク値の中から最大となる値Ｚ_M、及びそ
の位置Ｚ_Mを求める。そして、Ｚ_M−Ｚ₀≒０、または
Ｚ_M−Ｚ₀＝δ_Z（δ_Z：ペリクル１の膜厚ｄｐに対し
てδ_Z＜ｄｐなる定数）なる関係が成り立つときには異
物がペリクル裏面に付着していると判断する。一方、Ｚ
_M−Ｚ₀≒ｄｐ（または、Ｚ_M−Ｚ₀≒ｄｐ＋δ_ZG、δ
_ZG：表裏判定すべき異物の大きさにほぼ対応した定数）
なる関係が成り立つときには、異物がペリクル表面に付
着していると判断する。尚、本実施例の如き表裏判定方
法を採用するときには、初期状態（移動開始位置）をど
こ（裏面、表面、または任意の位置）に設定しているの
か、さらにはペリクル１を初期状態から上方、下方のい
ずれの方向に移動するのかまでも明確にし、これらの条
件毎に上記の如き判定式を設定して表裏判定を行う必要
がある。これは、上記条件が変化すると、これに伴って
表裏判定式も変わり得るためである。

【００６０】次に、本発明の第７の実施例について述べ
るが、本実施例でも第５の実施例との差異（表裏判定方
法）についてのみ説明する。ここでは、ステージ１４を
段階的に移動させたときに撮像素子１１から順次出力さ
れるビデオ信号のピーク値とステージ１４の位置との関
係（図８）を用いる。図８（ａ）、（ｂ）の縦軸はビデ
オ信号のピーク値Ｅ₀を表し、横軸はステージ１４の位
置Ｚを表している。

【００６１】本実施例では、まず図８（ａ）、（ｂ）に
示した関係について、以下の数式７を用いて近似曲線を
算出する。

【００６２】

【数７】

【００６３】このとき、ギャップセンサー１６を用いて
ペリクル１の表面と対物光学系１０の焦点面とを一致さ
せたときのステージ１４の位置ＺをＺ＝０とする。ま
た、対物光学系１０の焦点面とペリクル表面とが一致し
た状態からステージ１４を上方（対物光学系１０側）に
段階的に移動していき、対物光学系１０の焦点面とペリ
クル裏面とが一致した後も所定距離だけステージ１４を
移動させているものとする。従って、図８（ａ）はペリ
クル裏面に付着した異物におけるビデオ信号のピーク値
の変化を表し、図８（ｂ）はペリクル表面に付着した異
物におけるビデオ信号のピーク値の変化を表しているこ
とになる。

【００６４】さて、演算処理部１３３は数式７中のｂの
値に注目し、ｂ＞０のときには上記関係が図８（ａ）の
ようになっており、異物が裏面に付着していると判断
し、ｂ≦０のときには上記関係が図８（ｂ）のようにな
っており、異物が表面に付着していると判断する。これ
により、本実施例においても表裏判定を簡便に行うこと
が可能となる。

【００６５】次に、本発明の第８の実施例について述べ
るが、本実施例でも第５の実施例との差異（表裏判定方
法）についてのみ説明する。本実施例でも、第７の実施
例と同様に、ステージ１４を段階的に移動させたときに
撮像素子１１から順次出力されるビデオ信号のピーク値
とステージ１４の位置との関係（図８）を用いる。そこ
で、演算処理部１３３は上記の如き関係（メモリ１３２
に格納されている）における半値幅を算出する。すわな
ち、図８（ａ）、（ｂ）に示すような関係（波形）から
求めたピーク値Ｅ₀に応じて定めたスライスレベル（Ｅ
₀／２）により波形処理を行い、両者の交点（ステージ
１４の位置）Ｚ₁、Ｚ₂(但しＺ₂＞Ｚ₁＞０）を算出す
る。ここで求めた値（Ｚ₂−Ｚ₁)が半値幅である。

【００６６】ここで、図８（ａ）では上記の如き波形処
理により半値幅、すなわち２つの位置Ｚ₁、Ｚ₂を算出
できるが、図８（ｂ）では１つの位置Ｚ₁しか求めるこ
とができない。つまり、本実施例では図８の如き関係
（波形）を所定のスライスレベル（ピーク値Ｅ₀の半分
の値）で処理したときに求まる交点（位置）の数の違い
（換言すれば半値幅が求めるか否か）を利用して表裏判
定を行うようにしたものである。従って、演算処理部１
３３は２つの位置（半値幅）が求まったときには異物が
裏面に付着していると判断し、１つの位置のみが求まっ
たときには異物が表面に付着していると判断する。

【００６７】尚、本実施例では図８に示した関係の特徴
を利用するため、例えばペリクル１の表面、または裏面
（もしくはそこに付着した異物）のいずれか一方が対物
光学系１０の焦点面と一致したときのステージ１４の位
置を中心とした所定範囲内でステージ１４をＺ方向に移
動する必要がある。また、図８中のステージ１４の位置
Ｚは離散的であるため、上記交点Ｚ₁、Ｚ₂が計測点
（ステージ１４のステップ位置）Ｚｉと一致しないこと
がある。そこで、例えば隣り合う２つの位置Ｚ_i、Ｚ
_i+1の各ピーク値を用いて平均化処理等により２つの位
置の間のデータ（ピーク値）を補完することで上記交点
Ｚ₁、Ｚ₂を算出するようにしても良い。

【００６８】ところで、上記実施例ではスライスレベル
による波形処理を用いていたが、図８（ａ）、（ｂ）に
示した関係について、以下の数式８を用いて近似曲線を
算出し、この数式８を用いて上記と同様のアルゴリズム
で表裏判定を行うようにしても良い。

【００６９】

【数８】

【００７０】尚、上記数式８を用いる場合、ステージ１
４の移動条件（移動開始位置、停止位置）によっては、
図８（ｂ）でも２つの位置が算出され得る。しかしなが
ら、一方の値（位置）は負（−）となることから、数式
８を用いて算出した２つの位置の符号（正、負）を判断
することにより、上記と全く同様に表裏判定を行うこと
が可能となっている。

【００７１】次に、本発明の第９の実施例について述べ
るが、本実施例は第８の実施例で算出した近似曲線（数
式７）を微分した式を用いることを特徴としている。こ
こで、図８（ａ）、（ｂ）の近似曲線を微分して得られ
た曲線を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）、
（ｂ）中の位置Ｚｂ（正確には数式７と対応させると、
Ｚｂ＝ｂとなる）は、図８（ａ）、（ｂ）に示した曲線
がピークとなるときのステージ１４の位置である。

【００７２】さて、本実施例では上記の如き微分式につ
いてＺ＝０からＺ＝２Ｚｂまで積分を行い、ここで算出
した積分値（面積）Ｓを用いて表裏判定を行う。すなわ
ち、図９（ａ）での積分値ＳａはＳａ≒０となるのに対
し、図９（ｂ）での積分値ＳｂはＳｂ＜０となる。従っ
て、演算処理部１３３は積分値Ｓがほぼ零となっている
ときには異物が裏面に付着していると判断し、積分値Ｓ
が負となっているときには異物が表面に付着していると
判断する。これにより、本実施例においても表裏判定を
簡便に行うことが可能となる。

【００７３】尚、図９（ｂ）での積分値（面積）Ｓｂを
正の値として求めるため、予め微分式（曲線）の符号を
正負逆転しておくようにしても良い。この場合、図９の
微分式をＺ＝０からＺ＝Ｚｂまで積分した値Ｓ_b1と、Ｚ
＝ＺｂからＺ＝２Ｚｂまで積分した値Ｓ_b2とを算出し、
Ｓ_b1≒Ｓ_b2ならば裏面付着と判断し、Ｓ_b1≫Ｓ_b2ならば
表面付着と判断する。

【００７４】次に、本発明の第１０の実施例について述
べるが、本実施例は図８に示した関係（曲線）のピーク
値Ｅ₀及び半値幅ｗ_hを用いることを特徴としている。
さて、本実施例ではメモリ１３２に格納された上記関係
（図８）を読み出し、当該波形のピーク値Ｅ₀及び半値
幅ｗ_hを算出してその比Ｒ（Ｒ＝ｗ_h／Ｅ₀)を求める。
ここで、比Ｒの値は異物の大きさや種類に依存しない
値、すなわち異物の大きさや種類の違いによる補正を行
う必要のない値である。さらに、メモリ１３２に格納さ
れているサンプルデータ（図８（ａ）の如き波形）のピ
ーク値Ｅ_S、及び半値幅ｗ_Sから比Ｒ_S（Ｒ_S＝ｗ_S／
Ｅ_S）を算出する。そして、Ｒ≒Ｒ _Sなる関係（図８
（ａ))が成り立つときには裏面付着と判断し、Ｒ≒Ｒ_S
／２なる関係（図８（ｂ))が成り立つときには表面付着
と判断する。

【００７５】尚、先に述べたサンプルデータ（ピーク
値、及び半値幅のみでも可）はメモリ１３２に格納され
ており、例えば異物の大きさ、または大きさのランク
（さらには材質）に応じて複数のサンプルデータが格納
されている。このとき、上記の如き大きさ、またはラン
ク毎のサンプルデータは、複数個のほぼ同一の大きさ、
またはランクの異物の各々から得られるビデオ信号を統
計処理（平均化処理等）して算出したデータであること
が望ましい。本実施例では、異物検査部４、７で検出し
た異物の大きさに基づいて、表裏判定すべき異物とほぼ
同一の大きさ、またはランクの異物に関するデータ（ピ
ーク値等）をサンプルデータとしてメモリ１３２から読
み出すことで表裏判定を行うものとする。また、上記判
定式（大小関係、係数等）はステージ１４の移動開始位
置、移動方向、及び移動距離等に応じて変化し得るの
で、これらの移動条件毎に判定式を設定して表裏判定を
行う必要がある。

【００７６】以上の通り第５〜第１０の実施例では、異
物の表裏判定にあたりステージ１４を段階的に移動させ
ることを前提としていた。そこで、以下ではステージ１
４を連続的に移動させる場合について述べる。次に、本
発明の第１１の実施例について説明するが、本実施例は
ステージ１４を連続的に移動する点のみが第５〜第１０
の実施例と異なっている。本実施例では、ステージ１４
を連続的に移動するため、画像信号処理部１３は撮像素
子１１から連続的に出力されるビデオ信号を入力し、図
１０（ａ）、（ｂ）に示すような関係（波形）を求め
る。図１０（ａ）、（ｂ）の縦軸はビデオ信号のピーク
値を表し、横軸はステージ１４のＺ方向の位置を表して
いる。また、本実施例ではペリクル裏面が対物光学系１
０の焦点面とほぼ一致している状態からステージ１４を
下方に連続的に移動していき、ペリクル表面が対物光学
系１０の焦点面と一致した後も所定距離だけ移動させて
いるものとする。従って、図１０（ａ）は異物がペリク
ル表面に付着している場合、図１０（ｂ）は異物がペリ
クル裏面に付着している場合に得られるものである。

【００７７】ところで、図１０において任意の位置にお
ける信号値は連続量（アナログ値）となる。このため、
画像信号処理部１３は上記信号を離散信号に変換した
後、例えば第５〜第９の実施例のいずれかの方法を利用
して離散信号を処理することにより、上記実施例と全く
同様に表裏判定を行うことが可能となる。このとき、離
散信号に含まれている信号の最大周波数をＴとすると、
例えば１／Ｔの間隔で上記信号（図１０）を標本化すれ
ば良い。また、Ａ／Ｄ変換も行っておく。

【００７８】次に、本発明の第１２の実施例について説
明するが、本実施例では第１１の実施例との差異（表裏
判定方法）についてのみ述べる。さて、本実施例ではペ
リクル裏面が対物光学系１０の焦点面とほぼ一致してい
る状態からステージ１４を上方に連続的に移動していく
ものとする。従って、ペリクル１の表面と裏面のいずれ
の面に付着した異物であっても、ステージ１４の移動に
伴って撮像素子１１の受光面上ではデフォーカスしてい
くことになる。このとき得られるビデオ信号のピーク値
とステージ１４のＺ方向の位置との関係を図１１に示
す。

【００７９】ここで、ペリクル１の表面、または裏面が
対物光学系１０の焦点面と一致しているときに得られる
ビデオ信号のピーク値をＥ_Rとし、その状態からステー
ジ１４を上方、または下方に所定距離Ｚａだけ移動した
ときに得られるビデオ信号のピーク値をＥａとする。本
実施例では、ΔＥ（ΔＥ＝Ｅ_R−Ｅａ）が所定の基準設
定値Δｒ（ステージ移動条件や対物光学系の開口数等に
応じて定められる）に対してΔＥ＞Δｒのときには、図
１１（ｂ）のような関係が成り立ったいるものとし、異
物がペリクル裏面に付着していると判断する。一方、Δ
Ｅ≦Δｒのときには図１１（ａ）のような関係が成り立
ったいるものとし、異物がペリクル表面に付着している
と判断する。

【００８０】次に、本発明の第１３の実施例について説
明するが、本実施例では図１１において隣り合ったピー
ク値の差分を検出したもの（または、図１１の近似曲線
（数式９）を微分した式）を用いることを特徴としてい
る。ここで、図１１（ａ）、（ｂ）のピーク値の差分を
検出して（数式９を微分して）得られた曲線を図１２
（ａ）、（ｂ）に示す。

【００８１】さて、本実施例では図１２（ｂ）において
差分の最小値ｍ_Lに対応したステージ１４の位置を
Ｚ_L、図１２（ａ）においてＺ＝０での差分の値をｍ₀
とすると、Ｚ_L＞Ｏ、かつｍ_L≪ｍ₀のときには図１２
（ｂ）、すなわち裏面付着と判断すれば良い。次に、本
発明の第１４の実施例について説明するが、本実施例は
図１２における面積（積分値）Ｓを用いることを特徴と
している。

【００８２】さて、本実施例では図１２においてＺ＝０
での差分値ｍ₀及び面積（積分値）Ｓを算出する。この
とき、積分範囲をＺ＝ＯからＺ＝Ｚｅまでとする。そし
て、積分値ＳがＳ≦ｍ₀×Ｚｅなる関係のときには表面
付着と判断し、Ｓ＞ｍ₀×Ｚｅなる関係のときには裏面
付着と判断する。尚、第５〜第１４の実施例ではステー
ジ１４を段階的、または連続的に移動させていたが、そ
れ以外、例えば対物光学系１０の焦点面、もしくは撮像
素子１１の受光面を光軸方向に移動させるようにしても
良い。

【００８３】ところで、以上の各実施例においては、照
明方法として明視野照明（図１３（ａ）、暗視野照明
（図１３（ｂ））のいずれを用いても良く、さらに両者
を切換可能に構成しても良い。また、照明光源としてレ
ーザ光源を使用しても構わない。この場合、図１３
（ｃ）に示すようにレーザ光源３０からのレーザ光をペ
リクル１に対して斜めから入射させ、ここで反射した光
を対物光学系１０を介して撮像素子１１で受光するよう
に構成すれば良い。さらに、本発明の異物検査装置に適
用する照明方式は、落射照明、斜入射照明、透過光照明
のいずれであっても構わない。

【００８４】また、ペリクルに付着している異物の大き
さは大小様々であり、大きな異物の場合にはビデオ信号
のピーク値が大きくなってレンジオーバし得る。逆に小
さい異物では出力（信号レベル）が小さ過ぎることがあ
る。そこで、自動的に照明光量を調節して信号処理を行
うための光量自動調節部を備えるようにしても良い。さ
らに、ステージ１４上の焦点スポットのサイズ（表裏判
定系８〜１１の検出領域）を、検査対象の異物をスポッ
トの中心に持ってきたとき、スポット範囲内に他の異物
がない程にできる限りスポットを絞る。これは、範囲内
に他の異物がある場合、検査対象の異物のみの信号の確
認が困難になるためである。このとき、一度スポット
（検出領域）を絞った後、表示装置１２のモニターを見
ながら検査対象の異物にさらに焦点を絞っていくような
微調節装置を備えておくと便利である。

【００８５】尚、対物光学系１０としては開口数の大き
なものを使用することが望ましい。これは、焦点深度が
浅くなって異物の特徴を顕著にとらえやすくなるという
利点を利用するためである。また、撮像素子１１から出
力されるビデオ信号をＡ／Ｄ変換してメモリ１３２に格
納する際、数値フィルター等を用いてスムージング処理
を行ってから格納することが望ましい。さらに、本発明
による異物検査装置を適用できる被検査物はペリクルに
限られるものではなく、光透過性であれば良く、レチク
ルや液晶表示素子が形成されるガラスプレート等であっ
ても良い。

【００８６】

【発明の効果】以上ように本発明によれば、被検査物に
付着した異物が被検査物のいずれの面に付着しているの
かを自動的に、かつ良好に判定することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による異物検査装置の概
略的な構成を示す図。

【図２】図１に示した装置の制御系のブロック図。

【図３】ペリクルに付着した異物の様子を示す図。

【図４】表示装置のモニター上に表示された異物の様子
を示す図。

【図５】本発明の原理説明に供する図。

【図６】本発明の第１の実施例による装置での表裏判定
方法の説明に供する図。

【図７】本発明の第４の実施例による装置での表裏判定
方法の説明に供する図。

【図８】本発明の第７の実施例による装置での表裏判定
方法の説明に供する図。

【図９】本発明の第９の実施例による装置での表裏判定
方法の説明に供する図。

【図１０】本発明の第１１の実施例による装置での表裏
判定方法の説明に供する図。

【図１１】本発明の第１２の実施例による装置での表裏
判定方法の説明に供する図。

【図１２】本発明の第１４の実施例による装置での表裏
判定方法の説明に供する図。

【図１３】本発明による異物検査装置に好適な照明方法
の説明に供する図。

【符号の説明】

１ペリクル２支持枠３レチクル４、７異物検査部８白色光源１０対物光学系１１撮像素子１２表示装置１３画像信号処理部１４ステージ１５駆動系１６ギャップセンサー１７測長器１８主制御装置２０異物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性を有する被検査物に付着した異
物を検出する異物検査装置において、前記被検査物に対物光学系を介して光ビームを照射する
照明手段と；前記被検査物のいずれか一方の面と前記対
物光学系の焦点面とがほぼ一致するように、前記被検査
物と前記焦点面とを前記対物光学系の光軸にほぼ沿って
相対移動させる調整手段と；前記対物光学系の焦点面と
ほぼ共役な面内に配置され、前記光ビームの照射部分か
ら発生する光を検出する撮像手段と；該撮像手段からの
画像信号に基づいて、前記異物が付着した面を判定する
手段とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】前記調整手段は、前記光ビームが入射す
る面と反対側の面を前記対物光学系の焦点面とほぼ一致
させることを特徴とする請求項１に記載の異物検査装
置。