JPH06300701A

JPH06300701A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH06300701A
Application number: JP5089767A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】迷光の受光を防止するとともに、Ｓ／Ｎ比の
高い異物検出を行う。【構成】光源１からの光は走査ミラー３により一方向
（Ｘ方向）に光走査され、レチクル５上に走査領域Ｌ−
Ｃ−Ｒを形成する。また走査領域Ｌ−Ｃ−Ｒに対して垂
直な方向（Ｙ方向）にレチクル５を移動する駆動手段７
を設ける。集光レンズ１１の光軸２０とレチクル５との
成す角α及びレチクル５の法線を含みＹ方向に平行な平
面への光軸２０の正射影と法線との成す角θを最適化す
ることにより、レチクル５の回路パターンからの迷光を
防止するとともに、異物からの散乱光の強度（Ｓ）に対
して迷光の強度（Ｎ）の大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異物検査装置に関し、特
に半導体素子や液晶基板等の製造に使用されるマスク、
レチクル（以下「レチクル」と称する。）やレチクル表
面に異物が付着するのを防止するためにレチクル上に枠
を介して張設される薄膜（以下「ペリクル」と称す
る。）の表面上の異物を検査する異物検査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にＩＣの製造工程においては、レチ
クル等の基板上に形成された露光用の回路パターンを、
半導体焼き付け装置（ステッパー又はアライナー）によ
り感光剤が塗布されたウェハ面上に転写することが行わ
れている。この際に基板上にゴミ等の異物が存在する
と、回路パターンとともに異物もウェハ上に転写され、
ＩＣ製造の歩留りを低下させる原因となっている。その
為ＩＣ製造過程において基板上の異物の存在を露光に先
立って検出することが不可欠となっている。基板上の異
物を検出する方法としては、例えば特公昭６３−６４７
３８号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明
する。

【０００３】図１３は従来の異物検査装置の一例を示す
図である。レーザ光源１から射出されたレーザ光束Ｉは
ビームエキスパンダ２でビーム径を所定の大きさに調整
された後、走査用ミラー（ガルバノ、ポリゴン等）３、
走査レンズ（ｆ−θレンズ）４を介して基板５（レチク
ル）の表面に所定の角度で斜めに投射される。レチクル
５は平板状のガラス基板であり、その片側表面には所定
の回路パターンが形成されている。そして、走査ミラー
３を回転もしくは振動させてレーザ光束Ｉでレチクル５
をＸ方向に一次元的に走査し、被検査領域（走査領域）
Ｌ−Ｃ−Ｒを形成する。ここで走査レンズ４の光軸とレ
ーザ光束Ｉの走査方向（Ｘ方向）とはほぼ垂直となって
いる。レーザ光束のＸ方向の位置は走査ミラー３の偏向
角を検出するロータリーエンコーダ等の偏向角検出手段
（不図示）により検出される。レーザ光束ＩのＸ方向の
走査と同時にレチクル５を載置するステージ６を駆動手
段７によりＹ方向に移動させる。レチクル５のＹ方向の
位置はリニアエンコーダ等の位置検出手段２３により検
出される。これらによりレチクル５表面のほぼ全域に渡
って基板表面上に付着した異物の検出が可能となる。そ
してレチクル５からの正反射光及び正透過光の光路から
離れた位置に、複数の光電変換素子８、９、１０を設け
る。これらの光電変換素子８、９、１０とレチクル５と
の間には結像レンズ１１、１２、１３が設けられてお
り、被検査領域からの光を複数の光電変換素子に集光し
ている。結像レンズ１１、１２、１３は夫々被検査領域
Ｌ−Ｃ−Ｒを異なる方向から見込むように配置されてお
り、夫々の光軸２０、２１、２２は被検査領域Ｌ−Ｃ−
Ｒの中心Ｃで一致するように配置されている。また光電
変換素子８、９、１０とレチクル５との間には結像レン
ズに関して走査領域Ｌ−Ｃ−Ｒとほぼ共役な位置にスリ
ット形状の開口部１７、１８、１９が設けられた遮光部
１４、１５、１６が配置されており、被検査領域以外か
らの光（迷光）を遮光して光電変換素子８、９、１０に
迷光が入射するのを防止している。なお、結像レンズ１
１、１２、１３と遮光部１４、１５、１６と光電変換素
子８、９、１０とで構成される受光系はいわゆるアオリ
の系を採用しており、迷光防止の効果を高めている。回
路パターンからの散乱光束の空間的分布は指向性が強い
ため、被検査領域Ｌ−Ｃ−Ｒを異なる方向から見込む複
数の光電変換素子夫々からの出力値は大きく異なる。こ
れに対して異物からの散乱光束の空間的分布は指向性を
持たないため複数の光電変換素子夫々からの出力信号は
ほぼ等しくなる。従って各光電変換素子からの出力の例
えば論理積をとることにより異物と回路パターンとを弁
別する。

【０００４】図１２は、従来のこの種のレチクルのガラ
ス面検査の光学系の構成図である。同図は入射側の空間
に受光可能な光線が含まれる例である。同図において、
レーザ光束（入射ビーム）Ｉは、レチクル５のガラス面
（レチクル５のパターン面から所定距離離れた面）上の
検査点Ｃ₁を照明している。検査点Ｃ₁に異物等の欠陥
が存在する場合、入射ビームＩによる照明により散乱光
が発生する。この散乱光を受光するため結像レンズ１
１、遮光部１４を介して、光電変換素子８が設置されて
いる。結像レンズ１１の結像作用により検査点Ｃ₁の共
役像Ｃ₂を形成し、ガラス面とほぼ共役な位置に設けら
れた遮光部１４により不要な迷光を除去している。同図
において、入射ビームＩはレチクルを透過しパターン面
（以下「Ｐ面」とする）の点Ｐを照明する。点Ｐに回路
パターンＰＧが存在する場合、同点からパターンに応じ
た強度分布を有する散乱光が点Ｐ及びその付近のパター
ンから発生する。

【０００５】同図の例では、検査点Ｃ₁から発生する散
乱光のうち結像レンズ１１に入射する光束を光束２４、
光束２５（破線）で示しており、光束２４から光束２５
までの光束が光電変換素子８に導かれる。すなわち、光
束２４（光束２５）と光軸２０とがなす角で結像レンズ
１１の開口数が表される。点Ｐで反射され、レチクル５
内部で反射を繰り返しながら進行する光線Ａ₁は、検査
点Ｃ₁を通過し光線Ａ ₂となり、結像レンズ１１に至
る。光線Ａ₂は検査点Ｃ₁を通り結像レンズ１１の開口
数内に存在する光線であるので、遮光部１４を通過し、
光電変換素子８に至る。すなわち、迷光として光電変換
素子８に入射する。

【０００６】一般に、この種の検査装置は入射ビームを
走査するため検査点は光走査によって走査線となり走査
線の共役像もまた線像となる。これに合わせて迷光除去
のための遮光部はスリット状のものが用いられる。この
ようなスリット状の遮光部を設けたとしても図１２のよ
うな迷光の受光は避けられない。図１１（ａ）、図１１
（ｂ）、図１１（ｃ）を使って迷光を受光してしまう様
子を説明する。図１１は図１２を３次元方向から見た図
である。図１１（ｃ）はＺＸ平面への正写影図を示す。
同図のαは結像レンズ１１の光軸２０とレチクルのガラ
ス面とのなす角を示している。

【０００７】図１１（ａ）はｘ方向、図１１（ｂ）はｚ
方向、図１１（ｃ）はｙ方向からそれぞれ見た図であ
る。図１１（ａ）において結像レンズ１１の光軸２０は
ｙｚ平面内には無く、図１１（ｃ）に示すようにレチク
ル５に対して角度αだけ傾いている。図１１（ａ）にお
いて走査レンズ４を透過した入射光Ｉはレチクル５上の
検査点Ｃ₁においてｘ方向に光走査される。従って、図
１１（ｂ）においてｘ方向に被検査領域（走査線）Ｌ−
Ｃ−Ｒが形成される。また、図１１（ａ）において検査
点Ｃ₁を通過した入射光束Ｉは点Ｐに達する。これは図
１１（ｂ）においてはパターン面側の走査線Ｃｓとな
る。図１１（ａ）において点Ｐに回路パターンがあると
散乱光が発生し、レチクル５内部の点Ｇ₁に至り、ここ
で反射して点Ｐ₁に至る。そして、さらに反射して点Ｃ
₁を通過して光線２６、２７上に一致する。光線２６、
２７と結像レンズ１１の重複部分を線分２８とする。

【０００８】図１１（ｂ）を用いて３次元的に考える。
先ず結像レンズ１１上の線分２８と走査線Ｃｓを含む平
面を考える。この平面は図１１（ａ）において光線２
６、２７に一致する。またこの平面内の光束は、図１１
（ａ）の点Ｐ₁を含む領域３０（図１１（ｂ）と図１１
（ａ）の点Ｇ₁を含む領域２９（図１１（ｂ））とで反
射され、ガラス面側の被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒ
に達する。

【０００９】従って、走査線Ｃｓの領域３１より発する
光線のうち、点Ｇ₁、点Ｐ₁を含む領域で反射され、結
像レンズ１１に達する光線は遮光部１４にさえぎられる
ことなく光電変換素子８に達する。走査線Ｃｓのうち、
領域３１以外の部分からの光は被検査領域（走査線）Ｌ
−Ｃ−Ｒを通過して、結像レンズ１１には達しないので
光電変換素子８には達しない。

【００１０】パターン面の走査線Ｃｓの領域３１から発
し、被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒを通過して結像レ
ンズ１１に至る光線により、被検査領域（走査線）Ｌ−
Ｃ−Ｒ上に領域３２が生じる。図１１（ｃ）において、
結像レンズ１側から見たとき光線２６、光線２７が領域
３２の両端を通過し、各々レチクル内で２回反射し、領
域３１の両端に達することがわかる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１１の構成にて、迷
光の受光を防止するには、角度αを小さくして領域３１
を０にすることが考えられる。しかしながら、異物検査
装置ではレチクルへの異物の付着の防止のため、ペリク
ルと呼ばれる薄膜を所定の高さを有するペリクル枠を介
して装着する場合がある。ペリクル枠が装着されている
場合、角度αを小さくするとペリクル枠に邪魔されて枠
で囲われたレチクル面全部の検査ができないという問題
点がある。

【００１２】また、迷光の受光を防止するために、結像
レンズ１１の開口数を小さくして線分２８の長さを０に
する方法も考えられるが、レチクルパターン面（Ｐ面）
の走査線Ｃｓ上の回路パターン以外のその周辺の回路パ
ターンも、走査線Ｃｓ上の回路パターンからの散乱光に
より２次元的な散乱光を発生するため、実際に十分な迷
光除去を行うことは困難である。従って、この種の従来
技術では、レチクルパターン面からの散乱光が迷光とし
て受光されたり、ペリクルフレームの接着材からの散乱
光が迷光として受光されたりして、正確な欠陥検査がで
きないという問題点があった。

【００１３】また、検査点での照明光の輝度をビームス
ポットの縮少により過大に上げ迷光による影響を相対的
に低下させる（迷光の強度に対して異物からの散乱光の
強度を相対的に上げる）必要があったが、この方法では
検査時間が長くなるという問題点がある。本発明は、迷
光が受光器に入射するのを防止し、かつ異物からの散乱
光の強度を迷光の強度に対して大きくなるようにして、
迷光の影響を低下させることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明においては光ビ
ームを射出する光源（１）と光源からの光ビームを所定
の回路パターンが１つの表面に設けられた被検査物
（５）の回路パターンが形成された表面から所定距離離
れた被検査面（Ｇ面、３５）上に集光する照射手段と光
ビームを被検査物上で一次元的に光走査する光偏向手段
（３）と被検査面からの光を集光する受光光学系（１１
ａ、１１ｂ）と集光手段で集光された光のうち被検査面
以外からの光を遮光する遮光手段（１４ａ）と被検査面
からの光を受光し光電信号を出力する光電変換手段（８
ａ）とを有し、光電変換手段からの信号に基づいて被検
査物上の異物を検査する異物検査装置において、光走査
の方向（Ｌ−Ｃ−Ｒ）にほぼ垂直な方向と被検査面の法
線方向を含む平面への集光手段の光軸の正写影と法線と
の成す角度がほぼ２０度〜４５度であり、かつ集光手段
の光軸と被検査面とのなす角度がほぼ２０度〜４０度と
なるように集光手段を配置した。

【００１５】

【作用】本発明では集光手段の光軸を入射ビームの被検
査面での正反射方向に所定の角度で傾けて配置したので
迷光を防止できるとともに、異物からの散乱光の強度を
迷光に対して大きくすることができる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の第１実施例による異物検査装置の
概略構成図であり、異物検査装置の光学系を部分的に示
す図である。図１において図１３と同様の部材には同様
の符号を付してある。本実施例はレチクルのガラス面検
査に最適な光学系の構成を示すものであり、図１３の装
置と比較して一部の検出系の配置が異なっている。具体
的には図１２の結像レンズ１１、光電変換素子８に対応
する結像レンズ１１ａ、光電変換素子８ａの配置がレチ
クルのガラス面検査に最適な光学系の構成となってい
る。

【００１７】同図はＹＺ平面への写影図として示してあ
り、同図において、レチクル５のＰ面に対する法線ｎを
含みＸ方向（紙面に垂直な方向）に平行な平面で２分割
したとき入射光束側を第１象限、反対側を第２象限とし
た。そして光電変換素子８ａ、遮光部１４ａ、結像レン
ズ１１ａからなる受光系を第２象限に配置した。つま
り、結像レンズ１１ａの光軸２０ａを法線ｎから角度θ
だけ傾けて受光系を配置した。

【００１８】図１２の場合と同様に、検査点点Ｃ₁から
発生する散乱光のうち結像レンズ１１ａに入射する光束
を光束３３、光束３４（破線）で示しており、光束３３
の中心線と光束３４の中心線の間の光束が光電変換素子
８ａに導かれる。結像レンズ１１ａの開口数は光軸２０
ａと光束３３（光束３４）とのなす角で定められる。回
路パターン上の点Ｐから、レチクル５内部で反射を繰り
返しながら進行する光線Ａ₁は、検査点Ｃ₁を通過し光
線Ａ₂となる。しかしながら、図１２の場合とは異な
り、受光系（光電変換素子８ａ、遮光部１４ａ、結像レ
ンズ１１ａ）は第２象限（法線ｎとＸ軸を含む平面に関
して入射光束Ｉの存在する空間とは別の空間）に配置さ
れており、図１に示すように光線Ａ₂は点Ｃ₁を通りレ
ンズ１１ａの開口数内に存在しない光線となる。従っ
て、迷光として光電変換素子８ａに入射しない。

【００１９】次に図１の場合にも、注意しなくてはなら
ない迷光の発生について説明する。図１の点Ｐからの散
乱光はレチクル５内を光線Ａ₁のような光路をとおって
反射を繰り返し、回路パターン上の点Ｑに至ることも場
合によってはある。このとき、回路パターン上の点Ｑか
らさらに散乱光が発生し、この散乱光が受光レンズ１１
ａの開口内に進行する。これを間接散乱光とよぶ。この
ような迷光の発生は条件が複雑なので、発生頻度は図１
２で説明した迷光よりも少ないが、あらゆる回路パター
ンで迷光を発生しないために十分な配慮が必要である。

【００２０】図２は入射光束Ｉと、受光光束Ｊのより詳
細な説明図である。入射光束Ｉはレチクル５中で反射を
繰り返し、パターン面（Ｐ面）上の領域Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ
₃等を照明する。受光光束Ｊはレチクル５中で反射を繰
り返し、Ｐ面上に領域Ｊ₁、Ｊ₂等が生じる。本発明で
はこれら入射光束によりＰ面の領域と、受光光束による
Ｐ面上の領域が重複しないようにした。

【００２１】受光光軸（結像レンズ１１ａの光軸２０
ａ）は入射光軸（走査レンズ４の光軸）の入射面内にあ
る必要はない。従って、図２の受光光束Ｊは入射面への
正射影図としてとらえた方が一般的である。入射光軸が
第１象限にあるとき、受光光束の入射面への正射影図
が、第２象限にあれば後述する条件が満足される。この
間接散乱光を防止するにはレチクル５と結像レンズ１１
ａの光軸２０ａのなす角α（図４参照）を小さくするこ
とにより、レチクル５内からレンズ１１ａの方向へ透過
する際の、透過率を低下させればよい。

【００２２】図３（ａ）は、結像レンズ１１ａをｘ軸方
向から見た図であり、レチクル５のガラス面（以下「Ｇ
面」とする）上を走査レンズ４により、入射ビームＩを
Ｘ方向に光走査している。Ｇ面上のビームスポットサイ
ズは数１００μｍ以下であれば数１０μｍの異物検出に
十分な散乱強度を迷光の影響なしに得られる。ここで入
射ビームの入射角βは４５°以下に設定する。

【００２３】さて、結像レンズ１１ａの光軸２０ａのＹ
Ｚ平面への写影は、Ｘ方向から見て、入射ビームＩとは
反対方向にＺＸ平面に対しθだけ傾いている（θ≧２０
°）。また図４を使って後述するが、光軸２０ａとＸＹ
平面（Ｇ面）のなす角は４０°以下にする。図３（ｂ）
は、結像レンズ１１ａをｚ方向から見た図であり、入射
ビームＩはＸ方向に光走査され、被検査領域（走査線）
Ｌ−Ｃ−Ｒを形成している。図３（ｃ）はＹ方向から見
た図である。尚、図３においても遮光部１４ａで被検査
領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒ以外からの迷光を除去してい
る。

【００２４】次に、以上説明した迷光回避のための条件
を図４を用いて３次元的に説明する。図で入射ビームＩ
の入射角をβ、結像レンズ１１ａの開口角をγ、結像レ
ンズ１１ａの光軸２０ａとレチクル５の成す角をαとす
る。そして以上述べてきた要件をまとめると、異物検査
装置を構成する条件として、入射角β，入射ビームＩの
ビームスポットサイズ，結像レンズ１１ａ（正確には結
像レンズ１１ａ，遮光部１４ａ及び光電変換素子８ａ）
の配置等がある。これらを最適化して回路パターンの誤
検出をすることなく必要なサイズの異物検出を可能とし
なければならない。

【００２５】これらの条件のうち、入射ビームＩの入射
角βは回路パターンから発生する散乱光の影響を少なく
するため、なるべく大きい方がよい。しかしながら、こ
の種の異物検査装置ではレチクル５に異物が付着しない
ように異物付着防止用の薄膜（ペリクル）を所定の高さ
を有する枠を介して装着する場合がある。ペリクルが装
着されたレチクルを検査する場合、入射角βを大きくす
ると枠の影響により入射ビームＩが遮光されてしまう。
また、ペリクルが装着されていないガラス面とペリクル
付レチクルのレチクルガラス面とペリクル面との３つの
検査面を１つの装置で検査するには入射角βをあまり大
きくできない。一般的なペリクル枠の高さ等を考えると
実用的な入射角βは４５°〜７０°程度となる。

【００２６】同様の理由により、結像レンズ１１ａ，遮
光部１４ａ及び光電変換素子８ａからなる受光光学系の
配置についてもペリクル付レチクルのレチクルガラス面
の検査を行うことを考えると、角度αは２０°〜４０
°，角度θは２０°〜４５°の範囲内が受光光束にけら
れが生じない範囲である。以上の制約を考慮し、角度θ
の最適化実験を行った。図４における実験系のセットア
ップは角度α＝３０°，入射角β＝４５°とする。

【００２７】レチクル５上に入射ビームＩを照射し、被
検査領域Ｌ−Ｃ−Ｒを形成する。入射ビームＩはレチク
ル５の中心線ｌとレチクル法線ｎによる入射面内で入射
角βをなす。レチクル５には大きさ１２５×１２５ｍｍ
²，厚さｔ＝２．３ｍｍのものを使用した。入射ビーム
Ｉは被検査領域Ｌ−Ｃ−Ｒに対し、常にほぼ垂直（９０
°±３°）になるように入射され、そのビームスポット
サイズは直径数十μｍ（１０μｍ以上）とした。被検査
領域Ｌ−Ｃ−Ｒの長さＬＲは１００ｍｍとした。入射光
はＨｅ−Ｎｅレーザ光のランダム偏光（波長λ＝６３３
ｎｍ）を用いた。結像レンズ１１ａの入射瞳Ｅｐの中心
Ｄを通る光軸２０ａとレチクルのガラス面（Ｇ面）とは
角度αを成す。入射瞳Ｅｐの中心Ｄとレチクル上の点Ｃ
との距離ＣＤが３００ｍｍとなるように結像レンズ１１
ａを設ける。受光光束の開口角γ（結像レンズ１１ａの
開口角）はレチクル上の点Ｃを中心として３°となるよ
うにした。

【００２８】実験には種々の回路パターンを用い、最も
パターンノイズの大きなものとして、図５に示す回路パ
ターンを選択した。図５において、ａ＝４μｍ，ｂ＝２
μｍ，ｃ＝４μｍ，ｄ＝１μｍとし、斜線部分はＣｒパ
ターンを示す。図５に示すパターンが図４のレチクル５
のパターン面（Ｐ面）全面に分布するようにレチクル５
を配置する。また、パターンの向きは図５のＸＹ方向が
図４のＸＹ方向に一致するようにした。次にθ＝０°、
２０°、４０°、６０°の夫々について、レチクル５の
ガラス面（Ｇ面）上に、直径２μｍの真球ビーズを散布
し、異物検査を実行する。そして真球ビーズから発生す
る散乱光のうち、入射瞳Ｅｐ内に入射する全光量を光電
変換し、基準レベルＳを得る。尚、図４では図示省略し
ているが、光電変換素子８は遮光部（不図示）１７，結
像レンズ１１ａ（不図示）と共に、光軸２０ａに沿っ
て、図１のように配置する。この条件と同じ条件により
受光される回路パターンからの散乱光の光量Ｎと真球ビ
ーズからの散乱光との比を夫々の角度（θ＝０°、２０
°、４０°、６０°）において測定した。

【００２９】図６に以上の条件による実験結果を示す。
直径２μｍの真球ビーズからの散乱光量は微小な寸法公
差などにより厳密な一定値とはならないため、検出閾値
は基準レベルＳの５０％程度にする必要があり、すなわ
ち基準レベルＳと光量Ｎとの比がＳ／Ｎ＞２でないと実
用性はない。図６から以上の条件ではθ＞２０°でＳ／
Ｎ＞８となり、θ≧２０°のとき迷光の影響の少ない異
物検査を実行できることが分かる。

【００３０】図７は本発明の第２実施例の光学系の構成
図である。本実施例はペリクル上の異物を検査する場合
に最適な光学系の配置に関するものである。装置の全体
構成は図１２の装置と同様であり、同様の部材には同様
の符号を付してある。また、本実施例は被検査面がペリ
クルであるため、受光系の配置条件が異なるもので、基
本的な受光系の配置は図３の場合と同様であり、同様の
条件、部材には同様の符号を付してある。図７（ａ）は
結像レンズ１１ｂをＸ方向から見た図であり、図７
（ｂ）は結像レンズ１１ｂをＺ方向から見た図であり、
図７（ｃ）は結像レンズ１１ｂをＹ方向から見た図であ
る。走査レンズ４より射出した入射ビームＩはレチクル
５上のＧ面上に数十μｍ（１０μｍ以上）のビームスポ
ットを形成しており、図７（ｂ）に示すようにＧ面上に
走査線ｇを形成している。走査線ｇから発生する散乱光
は、専用の受光光学系（不図示）により受光される。図
７（ａ）おいて、ペリクル３５は、枠３６により、接着
層３７を介してレチクル５上に装着されている。入射ビ
ームＩはペリクル３５上を照明する。この際のビームス
ポットサイズは、点Ｃにおいて、数１００μｍ〜数mmと
する。

【００３１】図７（ｂ）に示すように、入射ビームＩの
ｘ方向の光走査によりペリクル上に被検査領域（走査
線）Ｌ−Ｃ−Ｒが形成される。被検査領域（走査線）Ｌ
−Ｃ−Ｒから発生する散乱光は、結像レンズ１１ｂを通
して受光される。結像レンズ１１ｂの光軸２０ｂはＸ方
向から見て、入射ビームＩのペリクル３５による正反射
方向にｚｘ平面（法線ｎ）に対し角度θだけ傾いている
（この角度θの定義は図４で説明したものと同様であ
る。）。本実施例ではペリクル上のビームスポットサイ
ズが大きいため、欠陥からの散乱強度が迷光に対し相対
的に低下するので余分な迷光を十分減衰する必要があ
る。このためθ≧４５°にすることが望ましい。ペリク
ル３５の全面を検査するために、被検査領域（走査線）
Ｌ−Ｃ−Ｒとペリクル３５をＹ方向に相対移動すること
を考える。

【００３２】図７（ｂ）に示す位置からペリクル３５の
枠３６の辺３８に隣接する部分まで、被検査領域（走査
線）Ｌ−Ｃ−ＲをＹ方向に相対移動してゆくと、レチク
ル上の走査線ｇが図７（ｂ）に示す接着層の辺３８部分
に命中する現象が生じる。一般に接着層３７は、透明性
の樹脂であるので光が接着層内部に進入し、内部で乱反
射しながら伝達し、接着層３７全体が発光する。接着層
の辺３８部分からの散乱光が最も強いが、辺３８とは別
の辺３９付近からも散乱光が発生する。

【００３３】ペリクル３５の辺３９付近を検査するため
に、辺３９付近の接着層を受光系の視野外にすることは
困難である。そのため、ペリクル３５と受光光軸２０ｂ
のなす角をなるべく小さくし、接着層部分から結像レン
ズ２０ｂの方向に進行する光線のペリクル３５での透過
率をなるべく小さくすることが望ましい。実際にはペリ
クル３５と受光光軸２０ｂのなす角は３０°以下にする
ことが望ましい。尚本実施例でも受光光学系は図１２に
示すような結像レンズと像面のスリット、光電変換素子
により構成し、視野内の被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−
Ｒ以外からの迷光を除去する。本実施例においても角度
θの最適化実験を行った。レチクル５には高さｔ＝６．
３ｍｍのペリクル枠３６を介してペリクル膜３５が設け
られている。レチクルパターン面（Ｐ面）には図５に示
す回路パターンが全面に分布している。分布方向は図４
の実験系と同じ方向である。ペリクル膜３５上には入射
ビームＩが照射され被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒを
形成している。実験系の条件を以下に述べる。ペリクル
膜３５は大きさ１１０×１１０ｍｍ²のものを使用し
た。被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒは長さ１００ｍｍ
とし、入射ビームＩは被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒ
に対し常にほぼ垂直（９０°±３°）になるよう入射さ
せる。ビームスポットサイズはペリクル膜３５上で直径
２００μｍとした。入射光はＨｅＮｅレーザのランダム
偏光（波長λ＝６３３ｎｍ）を用いた。結像レンズ１１
ｂの入射瞳Ｅｐの中心Ｄを通る光軸２０ｂとペリクル面
とは角度αを成し、入射瞳Ｅｐの中心Ｄとレチクル上の
点Ｃとの距離ＣＤが３００ｍｍとなるように結像レンズ
１１ｂを設けた。そして角度α＝３０°，入射角β＝４
５°とし、被検査領域（走査線）Ｌ−Ｃ−Ｒの長さＬＲ
は１００ｍｍとした。また受光光束の開口角（結像レン
ズ１１ｂの開口角）γはレチクル上の点Ｃを中心として
３°となるようにした。

【００３４】ペリクル膜３５の上に直径１５μｍの真球
ビーズを散布し、異物検査を実行する。そして真球ビー
ズから発生する散乱光のうち、結像レンズ１１ｂの入射
瞳Ｅｐ内に入射する全光量を光電変換し、基準レベルＳ
を得る。尚、本実施例でも第１の実施例と同様に遮光部
が設けられている。この条件により受光される回路パタ
ーンからの散乱光の光量Ｎと基準レベルＳとの比Ｓ／Ｎ
を角度θ＝２０°，４０°，４５°，６０°において測
定した実験結果を図８に示す。本実施例によるセットア
ップ条件ではθ≧４０°でＳ／Ｎ≧８となることがわか
る。

【００３５】図９は本発明の第３の実施例の光学系の構
成図である。本実施例はペリクル付きレチクルのレチク
ル面の検査に好適な例である。本実施例では、ほぼ第１
実施例と同等な構成をとっており、前述の第１、第２の
実施例と同様の部材には同様の符号を付してある。図９
（ａ）は結像レンズ１１ａをＸ方向から見た図であり、
図９（ｂ）は結像レンズ１１ａをＺ方向から見た図であ
り、図９（ｃ）は結像レンズ１１ａをＹ方向から見た図
である。本実施例ではペリクル３５の枠３６越しに散乱
光を受光しなくてはならないため、結像レンズ１１ａの
配置を枠３６で受光光が妨げられないようにする必要と
なる。まず結像レンズ１１ａに入射する光束について考
える。図９においてレチクル５上の被検査領域ｇ₁（Ｌ
−Ｃ−Ｒ）が、相対移動によりペリクル３５の枠３９の
辺３８に近ずくと、受光光束は図９（ｃ）の光線４１で
示す部分からけられることがある。従って、角度θは２
０°〜４５°程度がよい。また、光軸２０ａとｘｙ平面
とのなす角は、小さいことが望ましいが、図９（ｃ）に
示すように、受光光束は、辺４０により、光線４２の部
分からけられてしまうので、少なくとも走査線の点Ｃか
ら点Ｒまでの点からの光束はけられなく結像レンズ１１
ａに入射することがのぞましい。受光系１つでは走査線
ｇの全体からの光束をけられなく受光するには無理があ
るため、本実施例では点Ｃを含みＹＺ平面に対して対称
な位置に、もう１つの受光系を設けてある。これを結像
レンズ１１ｃで示す。従って、被検査領域（走査線）の
Ｒ−Ｃの間で発生する光束は結像レンズ１１ａで受光
し、被検査領域（走査線）のＬ−Ｃの間で発生する光束
は結像レンズ１１ｃで受光して被検査領域全体から発生
する光を受光可能とする。

【００３６】以上の第１〜３実施例では遮光部として遮
光スリットを用いた。すなわち、図１０（ａ）に示すよ
うに被検査領域（光走査線ｌ₁）Ｌ−Ｃ−Ｒが結像レン
ズＬａにより、光走査線像ｌ₁’（Ｌ’−Ｃ’−Ｒ’）
として結像され周囲の余分な迷光をスリットＳにより除
去し、光走査線像ｌ₁’を形成する光束のみを光電変換
素子の受光面Ｄｓに導いていた。しかしながら、遮光部
はこのような遮光スリットに限定されるものではない。

【００３７】図１０（ｂ）はスリットの代わりに、反射
ミラーＭを配した例である。反射ミラーＭの反射面の大
きさは光走査線像ｌ₁’とほぼ同等にする。これによ
り、光走査線線像ｌ₁’を形成する光束のみを光電変換
素子の受光面Ｄに反射可能となる。また図１０（ｃ）は
スリットの代わりに光伝達素子Ｂを配した例である。光
伝達素子Ｂは、光走査線像ｌを含む平面ｈと、受光面Ｄ
内の平面ｆを有する異形６面体である。平面ｎと平面ｄ
は光透過性であり、他の平面は光反射性である。このよ
うな構成にすることで、光走査線像ｌを形成する光束の
みを受光面Ｄに伝達している。

【００３８】以上説明したように、受光光学系（結像レ
ンズ１１ａ、遮光部１４ａ、光電変換素子８等）の配置
を工夫して迷光を防止するとともに、異物からの散乱光
強度が迷光に対して大きくしたので、入射ビームＩの輝
度はあまり必要なくなる。従って、被検査領域の幅を大
きくする（光走査線の線幅を太くする）ことが可能とな
り投光光学系（光源１、走査レンズ４）の非焦点位置で
も十分な感度により欠陥検査が可能となる。また、光走
査線の線幅を太くすることで検査時間を短縮できる。

【００３９】本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、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。例えば、本発明は透過型の異物検出装置にも
同様に適用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、迷光の受光
を防止するとともに、異物からの散乱光の強度が迷光に
対して相対的に大きくなるように、受光光学系を配置し
たので迷光の影響を受けずに高感度で欠陥検査が行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に好適な受光光学系を説
明する図である。

【図２】入射光束と受光光束との関係を示す図である。

【図３】(a)、(b)、(c)図１の光学系を３次元方向から
見た図である。

【図４】受光光学系の最適配置を説明する図である。

【図５】実験に使用したパターンを説明する図である。

【図６】図３の受光光学系における散乱光量と迷光（回
路パターンからの光）の光量との比を説明する図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例に好適な受光光学系を説明
する図である。

【図８】図７の受光光学系における散乱光量と迷光（回
路パターンからの光）の光量との比を説明する図であ
る。

【図９】本発明の第３実施例に好適な受光光学系を説明
する図である。

【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）光選択素子（遮光ス
リット）の変形例を示す図である。

【図１１】従来の異物検査装置の受光光学系を３次元方
向から見た図である。

【図１２】従来の異物検査装置の受光光学系を示す図で
ある。

【図１３】従来の異物検査装置の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…光源３…走査用ミラー４…走査レンズ５…レチクル７…駆動手段８、９、１０…光電変換素子１１、１２、１３…結像レンズ１４、１５、１６…遮光部１７、１８、１９…開口部Ｌ−Ｃ−Ｒ…走査領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを射出する光源と前記光源からの
光ビームを所定の回路パターンが１つの表面に設けられ
た被検査物の該回路パターンが形成された表面から所定
距離離れた被検査面上に集光する照射手段と前記光ビー
ムを前記被検査物上で一次元的に光走査する光偏向手段
と前記被検査面からの光を集光する集光手段と前記集光
手段で集光された光のうち前記被検査面以外からの光を
遮光する遮光手段と前記被検査面からの光を受光し、光
電信号を出力する光電変換手段とを有し、前記光電変換
手段からの信号に基づいて前記被検査物上の異物を検査
する異物検査装置において、前記光走査の方向にほぼ垂直な方向と前記被検査面の法
線方向を含む平面への前記集光手段の光軸の正写影と該
法線との成す角度がほぼ２０度〜４５度であり、かつ前
記集光手段の光軸と前記被検査面とのなす角度がほぼ２
０度〜４０度となるように前記集光手段を配置したこと
を特徴とする異物検査装置。