JPH0694633A

JPH0694633A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0694633A
Application number: JP4265553A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】微細回路パターンと異物を高い分離検出率を
もって検出でき、基板表面の欠陥を高精度に検査するこ
とのできる欠陥検査装置を提供する。【構成】受光器２は回転駆動部２０によって任意の角
度に回転可能であり、受光面には独立して光電変換可能
な複数の受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ が設けられている。
集光された入射光束Ｉによって検査点Ｏから発せられた
光束は、フーリエ変換レンズ４１によりフーリエ変換さ
れ、２次元光電変換素子アレイ４２でフーリエスペクト
ルが測定される。このフーリエスペクトル測定結果に基
づいて受光器２が回転され、回折光の間隔が最も大きい
方向に受光領域が配列される。フーリエ変換は、レンズ
４１以外の光学素子を用いても良い。

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
に半導体製造装置で使用されるレチクルやフォトマスク
等の基板上の回路パターン以外の異物の存在や回路パタ
ーンの欠陥を検出する際に好適な欠陥検査装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣ製造工程においては、レチ
クル又はフォトマスク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付け装置（ステッパー又はアラ
イナー）によりレジストが塗布されたウエハ面上に転写
して製造している。この際、基板面上にゴミ等の異物が
存在すると回路パターンと共に異物も転写され、ＩＣ製
造の歩留りを低下させる原因となる。

【０００３】その為、ＩＣ製造過程において、基板上の
異物の存在を検出することが不可欠となっており、従来
より種々の検査方法が提案されている。図３０に従来の
異物検査装置の一例を示す。同図において、レーザ光源
１６１から射出された光束は、ビームエキスパンダー１
６２等により平行拡大された後、走査用ミラー１６３、
走査レンズ１６４を介して、基板１６５の表面に入射す
る。走査用ミラー１６３は、回転若しくは振動可能に構
成されており、基板表面への入射光束を基板１６５上で
走査している。そして、基板１６５からの正反射光及び
正透過光の光路から離れた位置に、複数の受光器１６
６，１６７，１６８を設け、これら複数の受光器１６
６，１６７，１６８からの出力信号に基づいて、基板１
６５上の異物の存在を検出している。異物の存在は、例
えば受光手段１６６，１６７，１６８からの出力信号の
論理積をとることにより行なわれる。即ち、回路パター
ンからの回折光は指向性が強い為、個々の受光手段の出
力値は相異なるが、異物からの散乱光はほとんど指向性
を持たないため受光手段各々の出力信号はほぼ等しくな
る。従って、適当な閾値を設けて受光手段各々の出力値
の論理積をとることにより異物と回路パターンの弁別が
可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ＩＣ回路パターンの微細化に伴って、レチクル又はフォ
トマスク等の基板上の回路パターンも微細化され、従来
の装置では異物と回路パターンの弁別が困難となってき
た。この点について、図３１、図３２を参照して、範囲
Ｈの光を受光器により受光して異物とパターンとを弁別
する場合について具体的に説明する。

【０００５】図３１、図３２は、正反射光の方向に対し
て９０度以上の角度をなす光軸を持つ受光器を各々配置
した例を示しており、縦軸は回折光の強度を表し、横軸
は回折光内の基板上へ正射影図（正射影図については後
に説明する）上における分布位置を表しているものとす
る。又、図３０、図３１で、Ｏ₁ は正反射光の位置、Ｉ
_O は正反射光の強度、Ｖ_O は回折光の幅を示している。

【０００６】図３１は微細度の低いパターンの場合を示
しており、範囲Ｈにおいてパターンからの回折光強度は
点線で示した異物からの散乱光強度Ｎと比較して小さく
なっている。図３１において、強度Ｎの異物散乱光を範
囲Ｈで受光する（範囲Ｈで回折光が発生していないとす
る）ことを考える。この場合受光器に入射する光量Ｓｄ
は、次式にて示される。Ｓｄ＝Ｎ×Ｈ …(1) 従って、受光量Ｓｄ以下に、閾値を設けることにより異
物検出が可能となる。

【０００７】一方、範囲Ｈ内で回折光が発生している場
合、受光されるパターン回折光の光量は、同図の斜線で
示した回折光１０１の積分値と１０２の積分値の和に等
しくなる。図３１に示す場合は、パターン回折光の光量
は、異物散乱光光量Ｓｄより小さいので、閾値により弁
別することが可能である。

【０００８】ところが、パターンの微細度が高くなる
と、図３２に示すように回折光の空間的離散度も大きく
なるとともに、離散的に現れる回折光の強度分布が等方
的となる。図３１の場合と同様に受光器を配置した場
合、パターン回折光の光量は図３２の斜線部分１０３の
積分値であり、回折光の光量が異物散乱光の光量Ｓｄを
越えるため閾値による弁別は不可能となる。

【０００９】本発明は上記のような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、微細な回路パターンを有する基板
（被検査物）の欠陥検査を行なうにあたって、回路パタ
ーン以外の異物を高い分離検出率をもって検出でき、異
物の付着を含む基板表面の欠陥を高精度に検査すること
のできる欠陥検査装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の欠陥検査装置
は、表面に所定のパターンが形成された被検査物上に所
定の光束を照射する光源と、前記光源からの光束を前記
被検査物上の検査点に所定の開口角で集光させる集光手
段と、該集光手段からの入射光束と前記被検査物とを相
対移動させる移動手段と、前記入射光束によって前記検
査点から発生する散乱光束を受光し、該受光光の強度に
応じた信号を出力する受光手段とを有し、該受光手段か
らの信号に基づいて前記被検査物表面の欠陥の有無を検
査する欠陥検査装置において、上記の課題を達成するた
めに、前記散乱光束の分布状態を測定する散乱分布測定
手段を備え、前記受光手段は受光光を独立して光電変換
可能な複数の受光領域を有し、前記散乱分布測定手段の
測定結果に基づいて、前記複数の受光領域の配置を選定
する選定手段を備えた

【００１１】請求項２の欠陥検査装置における前記散乱
分布測定手段は、フーリエ変換レンズと、該レンズの後
焦点面付近のフーリエ変換面に２次元に配列された複数
の光電変換素子を有するものである。

【００１２】請求項３の欠陥検査装置における前記選定
手段は、前記受光手段を機械的に動かすことにより、前
記受光領域の配置を変更するものである。

【００１３】請求項４の欠陥検査装置における前記複数
の受光領域は、前記受光手段の光軸に垂直な平面内で長
手方向同士が平行となるように配列されており、かつ該
受光領域の短手方向の間隔は可変である。

【００１４】請求項５の欠陥検査装置における前記受光
手段の光軸と前記散乱分布測定手段の光軸は同一の光軸
である。

【００１５】請求項６の欠陥検査装置における前記受光
手段の光軸と前記散乱分布測定手段の光軸は、前記検査
点上で所定角度で交差する。

【００１６】請求項７の欠陥検査装置における前記散乱
分布測定手段の光軸は、前記被検査物の表面に対し垂直
である。

【００１７】

【作用】本発明は、回路パターンが微細化して入射光束
の照射領域内に複数の回路パターンが存在すると回折光
が離散的に発生することに着目してなされたものであ
る。このような場合、受光手段の受光面にはパターンか
らの回折光が入射する部分と回折光が入射しない部分と
が存在することになる。又、被検査基板が半導体素子製
造用のレチクルである場合、基板毎に特徴のあるパター
ンが設けられていることが多い。そこで、本発明では、
受光手段の受光面に独立して光電変換可能な複数の受光
領域を設け、回路パターンに応じて受光領域の配置を選
定する構成をとっている。

【００１８】受光領域の配置を選定するにあたって、本
発明では検査点からの散乱光の分布状態を測定し、この
測定結果に基づいて、複数の受光領域の少なくとも一つ
にはパターン回折光が入射しないように受光領域を配置
している。このような配置を選定して各受光領域からの
出力の論理積をとることにより、離散的に発生する回折
光と空間的に連続な異物散乱光を区別することが可能と
なる。

【００１９】散乱光の分布状態を測定する方法として
は、フーリエ変換レンズや図６、７の光学素子（後述）
を用いて検査点からの光を集光し、フーリエ変換面に配
置した２次元光電変換素子アレイ等でフーリエスペクト
ルを検出する。あるいは受光手段の受光面において検査
点からの光の振幅分布を測定しても良い。この場合、必
要に応じて計算によってフーリエスペクトルを求めるこ
とができる。

【００２０】以下、本発明の作用を図面を参照しなが
ら、具体的に説明する。被検査基板上に設けられてい
る、比較的微細度の高いパターニングで製作されるＤＲ
ＡＭ等のメモリＩＣの回路パターンは、２次元の周期パ
ターンを多く含み、基板のＸ方向、Ｙ方向に周期を持つ
ものや、Ｘ或いはＹ方向に線対称の周期を持つパターン
が殆んどである。ここでは、基板のＸ方向、Ｙ方向と以
下の図中のＸ方向、Ｙ方向は一致しているものとし、以
下単にＸ方向、Ｙ方向と言う。

【００２１】まず、２次元の周期パターンにより発生す
る回折光について説明する。図２４は２次元周期パター
ンより発生する回折光の様子を示すために、後述する図
１の一部を模式的に示す図である。図２４で、入射光束
Ｉは、検査点Ｏを中心とした所定の開口角（ｆ−θレン
ズの開口数で決まる角度）γを有する円錐状の光束であ
り、球体Ｓの球面の一部分を貫通している。この貫通部
分（入射光束Ｉと球面との重複部分）を図中では曲断面
ｉとして示す。また曲断面ｉの基板１表面（Ｘ−Ｙ平
面）への正射影をｉ’として図示している。同様に、正
反射光束Ｉ_r についても、球体Ｓとの重複部分である曲
断面をｒ、曲断面ｒのＸ−Ｙ平面への正射影を正射影
ｒ’として図示している。入射光束Ｉのフォーカス点と
検査点０が一致しているので、正射影ｉ’と正射影ｒ’
は合同な図形となる。尚、正射影ｉ’と正射影ｒ’は入
射光束Ｉと正反射光束Ｉ_r のフーリエスペクトルに対応
するが、ここではひとまず基板表面への正射影として説
明する。

【００２２】正射影ｉ’と正射影ｒ’（以下正射影ｉ’
（ｒ’）と表記する）の形状は入射光束Ｉの開口角γ
と、入射角θにより決定される。いま、球体Ｓの半径を
１／λ（λ＝入射光の波長）とすると、正射影ｉ’
（ｒ’）のＵ方向の長さＵ₀ とＶ方向の長さＶ₀ は式
(2) ，(3) で示される。Ｕ₀ ＝２ sinγ／λ …(2) Ｖ₀ ＝２ sinγ・ cosθ／λ …(3)

【００２３】ここで、入射光束Ｉの照射領域が回路パタ
ーンよりも小さく複数の回路パターンが照射領域に入ら
ない場合は、回折光の発生は単純であり、従来の装置で
も対応可能であった。しかしパターンが微細化し、照射
領域中に複数の回路パターンが存在すると、回折光は離
散的に発生し、また、マクロ的には等方的な回折光分布
となる。このため、前述のような方法で異物と回路パタ
ーンとを弁別することが困難となった。

【００２４】次に、微細な２次元周期パターンの周期性
に着目して回折光の分布状態を説明する。まず、図２５
(a) に示すＸ，Ｙ直交座標に沿った２次元周期パターン
（Ｘ方向のピッチはＰ_X 、Ｙ方向のピッチはＰ_Y ）の回
折光の発生状態を考える。図２５(a) のようなＸ，Ｙ直
交座標に沿った２次元周期パターンはＤＲＡＭではキャ
パシタコンタクトホール等に多く用いられる。図２５
(b) は、図２４の正射影ｒ’（ｉ’）の作図と同様な手
順で、回路パターンからの回折光と球体Ｓとの重複領域
である曲断面の正射影を示す図である。図２５(b) での
Ｕ、Ｖ座標軸は、正反射光Ｉ_r の正射影ｒ’の中心を原
点０’とした新たな座標軸であり、Ｘ、Ｙ座標軸が実在
平面を示し、単位は長さであるのに対し、ＵＶ座標軸は
回折光の方向余弦を表示するためのフーリエ平面であ
り、単位は空間周波数である。微細な回路パターンから
の回折光は、空間的に離散度をもって発生し、図２５
(b) に示すように回折光の正射影も離散的となる。ま
た、離散的な回折光各々の正射影は、正反射光の正射影
ｒ’と合同な形状となっている。更に回折光の正射影の
ピッチは、実際のパターンのピッチに逆比例しており、
Ｕ軸方向のピッチは１／Ｐ_X ，Ｖ軸方向のピッチは１／
Ｐ_Y となる。

【００２５】図２６(a) は、ａ軸、ｂ軸方向に各々ピッ
チＰｂで配列された周期パターンを示している。ａ軸と
ｂ軸とはＸ軸及びＹ軸に対して線対称な関係となってお
り、各々Ｙ軸に対してφ₁ だけ傾いている。図２６(a)
に示すパターンはＤＲＡＭでは、素子分離体として多く
用いられる。図２６(b) は回路パターンからの回折光の
正射影を示しており、図２６(a) と図２６(b) との関係
は図２５(a) と図２５(b) との関係と同様である。図２
６(b) における回折光の周期方向ａ’，ｂ’はそれぞれ
パターンの周期方向ａ，ｂに直交しており、回折光の正
射影の周期方向ａ’，又はｂ’のピッチは１／Ｐ_b とな
り、パターンのピッチＰ_b と逆比例する。

【００２６】図２７(a) は、Ｘ軸、及びＹ軸に対称なｃ
軸とｄ軸とに周期方向をもつ一般的なパターンが各周期
方向に各々ピッチＰｂで配列された例を示す図である。
ｃ軸とｄ軸とは各々Ｙ軸に対してφ₂ だけ傾いている。
回折光の分布するＵＶ座標系の座標位置はパターン１つ
ずつの形状に左右されないため、丸印で存在箇所のみ示
した。図２７(b) は図２７(a) の回路パターンからの回
折光の正射影を示しており、図２７(a) と図２７(b) と
の関係は図２５(a) と図２５(b) との関係と同様であ
る。図２７(b) の回折光の正射影はｃ’軸とｄ’軸上に
分布する。図２６の場合と同様に、ｃ軸とｃ’軸、ｄ軸
とｄ’軸とは直交し、回折光の周期方向のピッチ１／Ｐ
_b はパターンのＰ_b に逆比例する。

【００２７】さて、ここで図１７、１８を参照して、基
板上の回路パターンと異物との弁別の基本原理を説明す
る。図１７(a) は図２５〜２７に示したような２次元周
期パターンによる回折光の発生状態を正射影上における
Ｖ軸方向の強度分布として、１次元的にとらえたもので
ある。同図において、離散的に発生する回折光（正射
影）のピッチＰ₁,Ｐ₂,Ｐ₃ はパターンの周期方向とピッ
チにより決定される。図１７(b) は図１７(a)の回折光
の分布をＵＶ座標系で示したものである。図１７(a) の
ハッチングと図１７(b) のハッチングはそれぞれ対応し
ている。一方、図１８(a) ，(b) は異物からの散乱光の
強度分布を示すもので、パターン回折光が離散的である
のに対して異物散乱光は空間的に連続して発生する。ま
た、図１７(c) は検査点からの光を受光する独立した受
光領域の正射影をＵＶ座標系で示したもので、ここでは
図１の３つの受光領域に対応する正射影Ａ₁ ’，Ｂ
₁ ’，Ｃ₁ ’が示してある。

【００２８】パターン回折光の離散性と異物散乱光の連
続性を利用して両者を弁別するためには、各受光領域は
正射影図上で以下の条件を満たすように配置されなけれ
ばならない。先ず、受光領域の中の最も離れた受光領域
同士の間隔（受光領域Ａ₁ ’と受光領域Ｃ₁ ’との間
隔）βがパターン回折光の幅Ｖ₀ 以上であることが条件
となる。そして、ここでは、β＝Ｖ₀ とすると、以下の
(4) 式も満たす必要がある。 δ＝Ｐ−Ｖ₀ ≧２Ｄ₀ ＋｛Ｖ₀ −（ｎ−２）Ｄ₀ ｝／
（ｎ−１）＝Ｒ（ｎ）…(4) δ：パターン回折光の間隔Ｐ：パターン回折光のピッチ、ｎ：受光領域の数（独立した受光信号の数）、Ｄ₀ ：第１受光領域の幅、Ｖ₀ ：パターン回折光の幅（＝入射光束の幅）。なお、Ｒは弁別能力を示す評価値であり、この値が小さ
い程弁別能力が高くなる。図２５（ｃ），図２６
（ｃ），図２７（ｃ）は、受光領域に対応する正射影Ａ
₂ ”，Ａ₂ ”がＵ軸と平行に配置されている場合、２５
（ｄ），２６（ｄ），２７（ｄ）は受光領域に対応する
正射影Ｂ₁ ”，Ｂ₂ ”がＶ軸に平行に配置されている場
合、図２６（ｅ），２７（ｅ）は受光領域に対応する正
射影Ｃ₁ ”，Ｃ₂”がｂ’軸、ｄ’軸に平行な場合を示
している。

【００２９】次に、本発明で欠陥検査に先立って測定す
るフーリエスペクトルについて説明する。基板上の回路
パターンに入射ビームＩを基板上で集光するように入射
させると、入射光Ｉは基板上で平面波となる。基板上の
照射領域には、回路パターンの有無及び反射率等によっ
て決まる光の振幅分布が形成される。この入射平面波の
振幅分布により生じる回折現象を入射光束の照明領域の
無限遠点で観測した場合、フラウンホーファー回折とし
て扱える。基板面における２次元回路パターンにより決
定する入射平面波の振幅分布をＦ（ｘ，ｙ）とすると、
無限遠点における回折像（ｕ，ｖ）との関係は、次の
(5) 式に示すフーリエ変換の関係がある。ｆ（ｕ，ｖ）＝Ｃ∬Ｆ（ｘ，ｙ）exp[-2πi(ux+vy)]dxdy …(5)

【００３０】この(5) 式において、Ｃは定数であり、積
分記号∬は変数ｘ及びｙに関する−∞から＋∞までの積
分を表す。また、基板面における位置の座標ｘ，ｙと、
無限遠の観測面の空間周波数空間の座標ｕ，ｖとの間に
は(6) 式の関係がある。（ｌ−ｌ₀ ）／λ＝ｕ，（ｍ−ｍ₀ ）／λ＝ｖ …(6) ここに、λは入射平面波の波長、ｌ₀ 及びｍ₀ はそれぞ
れ入射平面波が基板面に入射する際のｘ軸及びｙ軸の方
向余弦、ｌ及びｍはそれぞれ基板面から無限遠の座標
（ｕ，ｖ）の観測点に向かう光の方向余弦である。

【００３１】次に、フーリエ変換光学素子の条件につい
て図２１〜２３を参照して説明する。図２１（ｂ）にお
いて、Ｘ方向に沿った１次元の周期パターンＡ（図２１
（ｃ）参照）がフーリエ変換レンズＬの物体面Ｂ上に配
置されている。周期パターンＡは照明領域に対して十分
に大きいものとする。また周期パターンＡは図２１
（ｃ）の斜線の部分が光反射性であるのに対し、斜線部
以外の部分は光透過性であるとする。そして、パターン
Ａは平行光Ｉ’により回路パターン上の領域ｌにわたっ
て照明されている。レンズＬの後焦点面Ｆはフーリエ変
換面であり、領域ｌから発生する光束１〜４は図２１
（ａ）に示すようにフーリエ変換面Ｆ（ｕ，ｖ平面）上
に回折像を形成し、点状のフーリエスペクトルｄ₁ 〜ｄ
₄ が観測される。このフーリエ変換レンズＬの条件は以
下の２つである。

【００３２】条件１．無限遠点での観測結果と等価の観
測結果を得るため、物体面Ｂ上の異なる点から発生する
回折光（例えば同じ回折角の回折光１）を１点に集束し
なければならない。そのためフーリエ変換レンズＬの前
側焦点面に回路パターンＡを、後側焦点面にフーリエ変
換Ｆを一致させなくてはならない。この条件が満足され
ないと、空間周波数と方向余弦が１対１に対応しない。

【００３３】条件２．像高と空間周波数とを比例関係
に設定するために、Ｘ軸方向の像高をＵとすると(6) 式
より次の(7) 式の条件を満足しなくてはならない。Ｕ∝ｕ＝（ｌ−ｌ₀ ）／λ …(7) 以下では、上記の条件１を「集束の条件」、条件２を
「像高の条件」と呼ぶ。また、方向余弦の定義より次の
関係がある。ｌ−ｌ₀ ＝ｓｉｎθ_S −ｓｉｎθ₀ …(8) ここに、Ｘ軸方向の角度θ_S は物体面Ｂの法線と光束と
がなすＸ軸方向の角度、角度θ₀ は物体面Ｂの法線と平
面波Ｉの入射方向とがなす角度である。

【００３４】又、(7) 式及び(8) 式より次式が成立す
る。Ｕ∝ｕ＝（ｓｉｎθ_S −ｓｉｎθ₀ ）／λ …(9) 通常のレンズでは、像高Ｈと光軸と観測方向のなす角η
との間には、Ｈ＝ｆ・ｔａｎηなる関係があるが、フー
リエ変換レンズＬでは、Ｈ＝ｆ・ｓｉｎη₀ なる関係が
成立する。これにより次式が成立して像高の条件が達成
される。

【００３５】Ｕ＝ｆ（ｓｉｎθ_S −ｓｉｎθ₀ ）＝ｆ・ｕ・λ …(10) (10)式の導出過程で、Ｈ₁ ＝ｆ・ｓｉｎθ，Ｈ₀ ＝ｆ・
ｓｉｎθ₀ ，Ｕ＝Ｈ₁−Ｈ₀ の演算が適用されている。
また、Ｙ方向についても同様に成り立つため、結局、Ｕ＝ｆ（ｌ−ｌ₀ ）＝ｕλｆ …(11) Ｖ＝ｆ（ｍ−ｍ₀ ）＝ｖλｆ …(12) の２式が成り立つ。尚、図２１（ｂ）ではｆ＝１／λと
して、(11)、(12) 式よりＵ＝ｕ、Ｖ＝ｖとなる構成を示
している。

【００３６】以上の条件より、フーリエ変換レンズＬの
後側焦点面のフーリエ変換面Ｆに、回折像が形成され
る。フーリエ変換面Ｆの空間周波数空間の直交座標系は
（ｕ，ｖ）であり、(5) 式に対応させると、物体面Ｂの
回路パターンＡにおける入射平面波Ｉの振幅分布がＦ
（ｘ，ｙ）、フーリエ変換面における回折像の振幅分布
がｆ（ｕ，ｖ）で表される。また、その回折像の強度は
｜ｆ（ｕ，ｖ）｜² であるが、この強度分布は図２１
（ａ）のごとく観測される。以下では回折像強度分布を
単にフーリエスペクトルと呼ぶ。

【００３７】さてここで、半導体素子製造用のレチクル
等の欠陥検査装置においては、十分な光量で欠陥を照明
して欠陥による散乱光の光量を光電変換可能なレベルに
する必要がある。このためこの種の欠陥検査装置では、
照明光を光学系により集光し、検査対象物の微小部分の
み照明することにより、欠陥部への照明光量を確保して
いる。

【００３８】図２２（ｂ）に示すように、フーリエ変換
レンズＬの前側焦点面（物体面Ｂ）上のフーリエ変換さ
れるべき対象の存在範囲が十分に小さい場合、レンズに
よる集束作用を用いなくともフラウン・ホーファー回折
の条件である無限遠の観測点における光量分布と等価の
光量分布を得ることができる。

【００３９】具体的に、フーリエ変換されるべき対象つ
まり回路パターンＡ上の被照明領域がｘ軸方向に±ｘ
_e 、ｙ方向（図２２の紙面に垂直な方向）に±ｙ_e の内
側に限定される時、次の(13)式を満足することで回折光
５〜８は１点から発生しているとみなせ、フーリエ変換
レンズＬの後ろ側焦点面のフーリエ変換面Ｆで光束を集
光する特性はフーリエ変換レンズＬには必要ない。ｆ≫｛２（ｘ_e ²＋ｙ_e ²）｝／λ…(13) 例えば、λ＝６３８［ｎｍ］、ｘ_e ＝ｙ_e ＝０．１［ｎ
ｍ］とすれば、ｆ≫６０［ｎｍ］となる。つまり、変換
対象の存在範囲ｘ_e 及びｙ_e と焦点距離ｆとの兼ね合い
により、前述したフーリエ変換用光学素子の第１条件で
ある「集束の条件」は不要となる。

【００４０】図２２（ｂ）は、上記の「集束の条件」が
不要である光学系の構成例であり、(11)式の条件を満た
している。図２２（ｂ）の光学系で観測されるフーリエ
スペクトルは、第２２図（ａ）の明点ｄ₅ 〜ｄ₈ に示さ
れるように、楕円状の明点のくり返しとなる。これは斜
入射する入射集光光束Ｉ（照射光学系の光軸と物体面Ｂ
のなす角は例えば１０）のフーリエスペクトルの影響
である。図２２（ａ）の明点ｄ₅ 〜ｄ₈ の中心座標は図
２１（ａ）の明点ｄ₁ 〜ｄ₄ の中心座標に対応する。

【００４１】ところで、上述したフーリエ変換レンズＬ
を用いる光学系では、広帯域の空間周波数におけるフー
リエ変換を行うためにはレンズの直径が大きくなる。ま
た、レンズの光軸方向の厚みも考慮すると、例えば回折
角θ_d が９０付近の回折光に対するフーリエ変換をそ
のフーリエ変換レンズで行うのは実用上非常に困難であ
る。これに関して、そのように回折角θ_d が大きくなる
のは入射平面波で照明される物体の構造が微細である場
合である。

【００４２】一方、半導体素子の回路パターンは年々微
細化が進んでおり、回折角θは拡大する方向にある。こ
のため、この種の欠陥検査装置においては検査点からの
光束（図２２（ｂ）においてＤで示す）を受光して欠陥
と回路パターンを弁別するための受光手段（図中瞳面を
Ｐで示す）は、その光軸と物体面のなす角が例えば３０
程度である位置に配置される。従って、図２２（ｂ）
において受光手段に入射する光束のフーリエスペクトル
を測定するためには、レンズＬの直径を非常に大きくし
なくてはならない。

【００４３】この際、大口径のフーリエ変換レンズを用
いることが困難である場合には、フーリエスペクトルを
直接観測する変わりに、図２２（ｂ）の受光手段の対物
レンズＬ₁ の開口Ｓによって決まる入射瞳と共役な光軸
と垂直な平面Ｐ₁ の近傍上での散乱光分布状態を２次元
センサにより測定しても良い。なお、本例では、物体が
点Ｏであるため、瞳と共役な平面Ｐ₁ は像点Ｏ’を前焦
点位置においた第２対物レンズＬ₂ （焦点距離ｆ₂ ）に
よる開口絞りＳの像Ｓ’が形成される平面でもある。異
物検査時には、平面Ｐ，Ｐ’等受光面を配置した高感度
なフォトマルチプライヤなどを用いて行う。本発明は平
面Ｐ’等の瞳共役面に配した光電変換素子の配置を最適
化することに関するものであり、比較的低感度な多くの
セグメントを有するＣＣＤ等の２次元光電変換素子を用
いた散乱分布測定手段を設けたことを特徴とする。ま
た、異物とパターンの散乱光の弁別に重要である周期パ
ターンからの散乱光は異なる光軸の検査用高感度受光手
段に入射する散乱分布が、散乱分布測定手段による結果
により推定できることを応用している。それぞれ光軸付
近の散乱分布はフーリエ変換面上で関連づけられるが
（図１９参照）、特に高感度受光手段には厳密なフーリ
エ変換面はない。この場合、適当な座標変換により瞳共
役面をフーリエ変換面に変換する必要がある。

【００４４】又、図２３（ｂ）に示すような光学素子を
用いてフーリエ変換することもできる。この光学素子に
ついては、実施例で詳述するが、入射光束の集光点を中
心として模式的に描いた半径ｆの球体Ｓ球面に形成され
る光パターン（光束５〜８と球体Ｓとの重複領域）を物
体面Ｂに平行なフーリエ変換面Ｆに正射影する作用を有
するものであり、得られるフーリエスペクトルｄ₅ 〜ｄ
₈ （図２３（ａ）参照）は、図２２（ａ）のフーリエス
ペクトルｄ₅ 〜ｄ₈ と一致する。図２３（ｂ）の光学系
では、物体面Ｂの法線とのなす角が９０までの任意の
角度で点Ｏから射出する光束に対応するフーリエスペク
トルが得られる。従って、受光手段の瞳共役面に入射す
る光束に対応するフーリエスペクトルｊ₀ 、及び入射光
束Ｉのフーリエスペクトルｉ₀ も測定可能である。

【００４５】ここで、図２３（ａ）の楕円状の明点ｄ₅
〜ｄ₈ のくり返しは、入射ビームＩのフーリエスペクト
ルと、回路パターンＡのフーリエスペクトルの畳み込み
積分（コンボリュージョン）としてとらえることができ
る。即ち、Ａ（ｘ，ｙ）：物体面上の回路パターンの振幅反射率分
布ａ（ｕ，ｖ）：Ａ（ｘ，ｙ）のフーリエスペクトルＪ（ｘ，ｙ）：物体面上の照明光の振幅分布ｊ（ｕ，ｖ）：Ｊ（ｘ，ｙ）のフーリエスペクトルと定義すると、回折像は(14)式で表される。Ｆ（Ａ（ｘ，ｙ）×Ｊ（ｘ，ｙ））＝Ｆ（Ａ（ｘ，ｙ）＊Ｆ（Ｊ（ｘ，ｙ））＝ａ（ｕ，ｖ）＊ｊ（ｕ，ｖ） …(14) (14)式において、実空間の関数ｆ（ｘ，ｙ）のフーリエ
変換をＦ［ｆ（ｘ，ｙ）］で示し、畳み込み積分を＊で
示した。又、（Ａ（ｘ，ｙ）×Ｊ（ｘ，ｙ））は物体面
の照明領域内の照明光の振幅分布である。

【００４６】従って、図２３（ａ）の楕円ｉ₀ と楕円ｄ
₅ 〜ｄ₈ は合同な楕円となる。図の例では入射角は８０
（＝９０ −１０）であるので１０の楕円とな
る。即ち、図２３（ａ）において観測されるフーリエス
ペクトルは、ｕ，ｖ平面上の座標位置にかかわらず互い
に合同であり、画像処理が容易である。

【００４７】次に、フーリエスペクトルの測定結果に基
づいて受光領域の配置を最適化する方法について図１
９、２０を参照して説明する。以下においては、入射光
Ｉの集光点を中心とする半径ｆ（＝１／λ、λ：入射光
の波長）の仮想球体Ｓを考える。この球体Ｓ上の点を検
査基板上に正射影すると、フーリエ変換面Ｆの座標ｕ，
ｖに比例したＵＶ座標に変換され、原点は０次光位置
（Ｏ’）になる。以下では簡単のためＵＶ平面をフーリ
エ平面と呼び、フーリエ平面上の散乱分布状態をフーリ
エスペクトルと呼ぶ。又、以下においては前述の(11)式
を満たすものとして説明する。

【００４８】図１９に２次元周期パターンのフーリエス
ペクトルの一例を示す。２次元周期パターンのフーリエ
スペクトルは領域Ｓ内で一様に散乱し周期方向とピッチ
は領域Ｓ内のどの部分領域でも一様であるので、フーリ
エスペクトルのピッチを測定するためには領域Ｓ内の任
意の座標に測定領域を設定して良い。ここでは仮に測定
領域Ｇや領域６０を設定する。又、領域Ｇの中心０”と
座標Ｕ’，Ｖ’を設定する。座標Ｕ’は座標Ｕと平行で
あり、座標Ｖ’は座標Ｖと平行である。ここでは、領域
６０における座標系もＵ’，Ｖ’とする。なお、後述の
１〜６の実施例において散乱分布測定系は領域６０ない
を測定する。

【００４９】図１９では、領域Ｓ内の領域Ｔと領域Ｇ内
には離散的に発生する楕円状のフーリエスペクトルを示
し、それ以外の領域では離散的に発生するフーリエスペ
クトルの中心点（破線の交点として）のみ示してある。
また入射光Ｉのフーリエスペクトルをｉ’で、正反射光
ｒのフーリエスペクトルをｒ’で示す。前述したよう
に、フーリエスペクトルｒ’の中心Ｏ’を原点とする直
交座標系がＵＶ座標系である。また、領域Ｔは受光面に
対応する領域を示しており、領域Ｔの中心Ｐと座標Ｗ、
Ｚ”を設定する。フーリエ平面内で、受光面の中心点を
通り、Ｘ平面に平行な軸をＷ軸、また中心点を通りＷ軸
に垂直な軸をＺ”とする。

【００５０】次に測定領域内のフーリエスペクトルの画
像処理の方法の一例を説明する。図２０（ｂ）に示すよ
うにＵ’軸とのなす角がαである軸Ｈに直交する直線上
に配置されたコンボリューションマスク（スリット板）
４０を用い、αをパラメータとして軸Ｈに添って、スリ
ットの空隙のフーリエスペクトルの畳み込み積分を行
う。

【００５１】フーリエスペクトルが図２０（ａ）のよう
である場合（Ｕ’軸及びＶ’軸に対して線対称で、各々
Ｖ’軸に対してある角度傾いているａ，ｂ軸方向に所定
のピッチで配列：前述した図２６の例に対応）、畳み込
み積分の結果はαがα₁ ，α₂ ，α₃ となる３方向のい
ずれにおいても周期的な帯列となる。これらを図２０
（ｃ）〜（ｅ）に示す。図中（ｃ）はＵ’軸とＷ軸のな
す角度がα₁ 、（ｄ）はＵ’軸とＨ軸のなす角度がα
₂ 、（ｅ）はＵ’軸とＨ軸のなす角度がα₃ の場合を示
す。帯列の各帯の幅Ｂ（α）は、図２０（ｆ）に示すよ
うに、入射光束のフーリエスペクトルのα方向の幅とな
る。

【００５２】受光領域の配置を最適化するには、上記の
図２０（ｃ）〜（ｅ）の周期的な帯列のうち、帯の間隔
ｇ（α）が最大となる角度αを求める。間隔ｇ（α）は
パターンによる回折光の存在しない領域を示し、ｇ
（α）が大きいほどパターンと異物の離散性による弁別
が容易となる。(4) 式はＶ軸方向での離散性の弁別のた
めの条件式である。これをＨ軸の方向に変更すると、(1
5)式を得る。

【００５３】ｇ（α）≧ ２×ｄ（α）＋｛Ｂ（α）−（ｎ−２）×ｄ（α）｝／（ｎ−１）＝Ｒ’ …(15) (15)式において、ｄ（α）：受光光束のＨ軸に垂直な方向のフーリエスペ
クトルの幅ｇ（α）：回折光の存在しないフーリエスペクトル領域
のＨ軸に垂直方向の幅、Ｂ（α）：入射光束のＨ軸方向のフーリエスペクトルの
幅、ｎ：受光領域の数、である。即ち、先に述べた畳み込み積分によって求めた
帯列の間隔ｇ（α）が最大となる角度αに対するＨ軸方
向に(15)式を満足するように受光領域を配置すれば良
い。

【００５４】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の構成を示す斜
視図である。図１でレーザ光源６から射出された光束
は、ビームエキスパンダ５を経て、基板１（レチクル、
ウエハ等）と光束とを相対移動させる移動手段の一部を
構成するｆ−θレンズ（走査レンズ）３を介して、回路
パターンが形成されている基板１の検査点Ｏに集光され
る。集光された入射光束Ｉは、振動ミラー４によりＸ軸
に沿って対物レンズ４１の視野内の距離ｌだけ光走査さ
れる。走査レンズ３は焦点距離の大きいレンズ系であ
り、入射光束Ｉの入射面は走査範囲ｌ上の各点におい
て、図中のＹ方向とほぼ平行となっている。基板１は
Ｘ，Ｙ方向に移動可能なステージ１８上に載置されてお
り、ステージ１８と走査光学系（振動ミラー４、走査レ
ンズ３）との協調動作により基板１上全面に渡って異物
検査することが可能である。

【００５５】光走査範囲ｌの中心点を通り基板１に対し
て垂直な軸（Ｚ軸）上には散乱分布測定手段２５設けら
れている。散乱分布測定手段２５は前側焦点面が基板１
の表面と一致するように配置されたフーリエ変換レンズ
（対物レンズ）４１と２次元光電変換素子アレイ４２を
備えている。素子アレイ４２はレンズ４１の後側焦点面
Ｆ（フーリエ変換面Ｆ）にほぼ一致するように配置され
ており、レンズ４１の光軸とＺ軸はほぼ一致している。

【００５６】受光器２はＺ軸とほぼ平行な光軸１９に沿
って配置されている。受光器２の受光面８には、受光領
域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ が設けられており、各受光領域Ａ
₁ , Ａ₂ , Ａ₃ の長手方向に延びた長辺部は直線状とな
っている。各受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ の長手方向同士
が平行となっており、両端の受光領域Ａ₁ ，Ａ₃ の間隔
Ｋは、例えばフーリエ平面Ｆ上に観察される離散的なフ
ーリエスペクトルの長手方向の幅、即ち図１９のｖ₀ と
一致している。幅ｖ₀ はレンズ４１の像高がＨ＝ｆ・ｓ
ｉｎη、ｆ＝１／λとすれば(16)式で示される。ｕ₀ ＝２Ｈ₀ ／ｆλ＝２ｆ・sinγ／ｆλ＝２sin γ／λ …(16) ここで、ｆはレンズ４１の焦点距離、Ｈ₀ はｆ・ｓｉｎ
γ、γは入射光束Ｉの開口角である。また、Ｋ＝ｖ₀ と
したのは図１９に示すようにこの場合の離散的なフーリ
エスペクトルは楕円であり、楕円の長径がｕ方向に平行
であるためである。なお、図１９においてレンズ４１が
フーリエスペクトルを測定可能な範囲は領域６０に示さ
れている。

【００５７】さて、図１の各受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃
は弁別能力の点で有利となるように短手方向の幅Ｄ₀ は
各々等しくなっている、これらの受光領域に入射した光
は、光ファイバ７により各々独立に光電変換素子１０に
伝送される。光電変換素子１０は３つの光電変換素子ａ
₁ ，ａ₂ ，ａ₃ を有している。光ファイバ７は点線２
１，２２，２３に示すように受光領域まで延長されてお
り、受光領域への入射光は光電変換素子ａ₁ ，ａ₂ ，ａ
₃ で光電変換されて出力Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，Ａ_OUT3とな
る。

【００５８】受光器２と光ファイバ７と回転駆動部５１
とで受光手段２４が構成されており、回転駆動部５１は
受光器２を軸１９を中心として回転可能となっている。
受光器２は、アーム２９により２次元光電変換素子アレ
イ４２と連結している。アーム２９は切り換え部５０に
より回転軸６を中心に１８０度回転可能であり、これに
より受光面８や２次元光電変換素子アレイ４２をフーリ
エ変換面Ｆ上に配置されせることが可能である。また、
受光面８は回転駆動部５１により光軸（回転軸）１９を
中心に±１８０度回転可能であり、基板１からの散乱光
の分布に基づいて受光領域Ａ₁ , Ａ₂ ,Ａ₃ の方向を任
意の方向とすることができる。

【００５９】次に、散乱光分布の測定について説明す
る。切り換え部５０を駆動して２次元光電変換素子アレ
イ４２をフーリエ変換面Ｆ上に配置させる。次に振動ミ
ラー４を振動し光走査範囲ｌを形成しながらステージ１
８を移動し、基板表面上を全面にわたって、ほぼ同一の
光エネルギーをもって光走査を行う。この間、２次元光
電変換素子４２に入射する光エネルギーを電荷として蓄
積させる。これを光走査が終了した後、主制御系１００
は２次元光電変換素子アレイ４２に蓄積された電荷を画
像データとして読み出す。そして主制御系１００は画像
データを画像処理することにより前述のごとく散乱光分
布を測定し、受光面８上の受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ の
フーリエ変換面Ｆ上での最適な方向、つまりｕ’軸に対
する最適な角度αを決定する。角度αは作用の項でも述
べたように角度αで決まる方向（Ｈ軸方向）に垂直な方
向のフーリエスペクトルの幅が最大となるようにすれば
良い。

【００６０】次に異物検査の方法を説明する。主制御系
１００は切り換え駆動部５０を駆動してアーム２９を１
８０度回転し、Ｚ軸と光軸１９を一致させる。さらに、
主制御系１００は受光面８を回転駆動部５１により光軸
１９を中心に回転させ、受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ を散
乱光分布の測定により求められた最適な方向に合わせ
る。そして振動ミラー４を振動させ、走査範囲ｌを形成
しながらステージ１８を移動し、基板１の表面上を全面
に渡ってほぼ同一の光エネルギーをもって光走査を行
う、この間受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ に入射する光束を
光電変換素子ａ₁ , ａ₂ , ａ₃ により電気信号に変換
し、実時間で異物検査を行う。

【００６１】図１４は本実施例の信号処理系の概略的な
構成図である。図において、光電変換素子アレイ４２か
ら出力されるフーリエスペクトルの測定結果は回転駆動
部５１に入力される。回転駆動部５１はフーリエスペク
トルの測定結果から、受光面８における回折光の間隔が
最大となる方向を判断し、この方向と受光領域の長手方
向が一致するように受光器２を光軸１９の回りに回転さ
せる。この状態で基板１を光走査し、検査点Ｏからの光
を受光する。各受光領域からの出力信号Ａ_OUT1，
Ａ_OUT2，Ａ_OUT3は、比較器１２ｇ，１２ｈ，１２ｉに出
力される。比較器１２ｇ，１２ｈ，１２ｉでは、閾値Ｔ
Ｈと選択された各出力信号が比較され、出力信号
Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，Ａ_OUT3が閾値ＴＨを越えた場合に信号
をアンド回路１３ｂに出力する。アンド回路１３ｂにお
いて比較器１２ｇ，１２ｈ，１２ｉからの信号の論理積
をとることによって異物と回路パターンの弁別が行われ
る。

【００６２】図２は本発明第２の実施例の構成を示す斜
視図である。第１の実施例と同様の部材には同様の符号
を付してある。本実施例は受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ の
方向と各々の受光領域の間隔は直線駆動部５２により可
変となっており、両端の受光領域Ａ₁ ，Ａ₃ の間隔Ｋは
任意に設定可能となっている。また、第１の実施例と同
様に受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃ は光軸１９を中心に回転
可能となっており、フーリエ変換面Ｆ上での各受光領域
の長手方向の向きをｕ’軸に対して任意の角度に設定で
きる。本実施例における入射光束Ｉの入射角はθであ
る。

【００６３】従って、離散的に発生するフーリエスペク
トル１つ１つの形状は楕円であり（図１９参照）、次の
ように長径ｕ₀ ，短径ｖ₀ は計算できる。前述の(2)
式、(3) 式で説明したようにｕ₀ ，ｖ₀ は、ｕ₀ ＝２ sinγ／λ …(2) ｖ₀ ＝２ sinγ・ cosθ／λ ＝［ｓｉｎ（θ＋γ）−ｓｉｎ（θ−γ）］／λ …(3) で表される。

【００６４】また、受光領域の間隔Ｋを例えば図２０
（ｆ）のＢ（α）に一致させればよく、Ｋ＝Ｂ（α）の
ようにする。また、図２０（ｆ）より楕円ｒ’の方程式
は次のようになる。（４Ｕ² ／ｕ₀ ²）＋（４Ｖ² ／ｖ₀ ²）＝１ …(17) また、Ｂ（α）＝２sin α√｛（ｕ₀ ／２）² （１／ tanα）² ＋（ｖ₀ ／２）² ｝＝sin α√｛（ｕ₀ ／tan α）² ＋ｖ₀ ²｝ …(18) ここでαは前述のごとくｕ’軸に対する角度である。

【００６５】以上のように、受光領域の間隔Ｋを角度α
により変化させる。尚、図２０（ｆ）はｕ軸に対して角
度αを定めているが、図２においてはｕ軸に平行なｕ’
軸に対して角度αを定めればよい。また、本実施例にお
いても、２次元光電変換素子アレイ４２により散乱光分
布を測定する。そして測定結果は主制御系１００に入力
され、主制御系１００はこの測定結果に基づいて、回転
駆動部５１、直線駆動部５２を制御して受光領域Ａ₁ ,
Ａ₂ , Ａ₃ の方向や間隔を後述する(33)式に従って変化
できるようになっている。ここで、第１第２実施例では
２次元光電変換素子アレイ４２と受光器２を切り換えて
いたが、素子アレイ４２を欠陥検出にも用い、電気的又
は遮光帯により受光領域を選択するようにしてもよい。

【００６６】図３は本発明の第３の実施例の構成を示す
斜視図である。第１の実施例と同様の部材には同様の符
号を付してある。受光器２は図２２（ｂ）に示した場合
と同様に瞳面もしくは瞳共役面に受光領域Ａ₁ , Ａ₂ ,
Ａ₃ を有している。これらの受光領域に入射した光束
は、光ファイバ７により光電変換器１０に導かれ、ここ
で光電変換されて出力Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，Ａ_OUT3となる。
受光面８の中心点Ｐを通るｘ，ｙ平面に平行な軸をＷ
軸、または中心点Ｐを通りＷ軸に垂直な軸をＺ’軸とす
る。受光器２は回転駆動部２０を介して、支持手段３０
に設置されており、受光器２の光軸３０ａを中心として
回転可能となっており、受光領域Ａ₁ , Ａ₂ , Ａ₃の長
編とＷ軸のなす角φを任意の角度に設定することができ
る。

【００６７】なお、本実施例では受光器２に入射する離
散的な回折光ｊの受光面８上の直径ｅが受光器２の回転
角ωによらず、ほぼ一定となるように、受光光軸３０ａ
と入射光学系の光軸Ｉａとのなす角εを比較的小さくし
てある。角εを小さくすることによってｊの形状は円に
近づき、両端の受光領域Ａ₁ ，Ａ₃ の間隔が常に回折光
の幅と略同一にすることがができる。又、走査レンズ
（ｆ−θレンズ）３の射出瞳７０は、本実施例では円形
であるが、受光器２に入射する回折光ｊが円形になるよ
うに射出瞳７０の形状を変更しても良い。

【００６８】本実施例においても図１４に示す信号処理
系を用いて異物と回路パターンと弁別を行う。異物と回
路パターンとの弁別に先立ち、第１実施例と同様の手順
で測定されたフーリエスペクトル測定結果は主制御系１
００を介して回転駆動部２０に入力される。主制御系１
００はフーリエスペクトルの測定結果から、受光面８に
おける回折光の間隔が最大となる方向を判断し、この方
向と受光領域の長手方向が一致するように受光器２を光
軸３０ａの回りに回転駆動部２０により回転させる。

【００６９】さてここで、受光器２の受光面８に入射す
る離散的な回折光のうちの１つｊ（回折光ｊという）に
着目して考える。受光面８は受光光軸３０ａに垂直な平
面であり、入射光束Ｉは正円錐形であるとする。回折光
ｊは受光器光軸３０ａと集光手段の光軸Ｉａとのなす角
εによって変化する。回折光ｊの形状は角ε＝０のとき
ほぼ円になり、角ε≠０ではさまざまな楕円率の楕円、
つまりフーリエ変換面での楕円を受光面８に写像した楕
円となる。図４〜６は受光器２の受光面８を受光光軸３
０ａ方向から見た図である。角度φはＷ軸に対して受光
領域の長手方向がなす角である。また、後述するように
角度φは角度αから求まる。

【００７０】まず、図６（ａ）はε＝０の時を示してお
り、受光面８に入射する離散的な回折光の回折像（ｊ
₁ ）はほぼ円形となっている。図６は受光領域Ａ₁ Ａ₃
が軸Ｚ’と平行に配置されている状態を示す。また、
（ｂ）はＺ’軸となす角度がφ₁となる方向と受光領域
の長手方向とが一致するように受光領域Ａ₁ Ａ₃ が配置
された場合を示す。前述したように本実施例では、フー
リエスペクトルの測定結果に基づいて、回折光の間隔が
最大となる方向に角度φ₁ が設定されるものである。ま
た、図４のように受光面８上での回折光の形状が円であ
る場合、回折光の幅はいずれの方向でも同じであるか
ら、受光領域の配列方向によらず、常に受光領域の間隔
と回折光の幅を一致させることができる。

【００７１】これに対し、図４は、ε≠０の場合であ
り、受光面８に入射する離散的な回折光は楕円である。
このため、回折光の幅は方向によって異なることにな
る。従って、Ｚ’軸と平行に受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ を配置
して間隔をｊ_max とした状態から、Ｚ’軸となす角度が
φ₁ である方向に受光領域の長手方向が一致するように
受光器２を回転させると、図４（ｂ）における回折光の
幅（受光領域の配列方向の幅）はｊ_max より小さいｊ
（φ₁ ）となる。離散性によって回路パターンと欠陥を
弁別するには、前述したように(15)式を満足することが
望ましい。即ち、受光器２を回転させた場合にも回折光
の幅と受光領域の間隔が一致していることが望ましい。
そこで、後述する第４の実施例ではε≠０のときには角
度αに応じて受光領域Ａ₁ ，Ａ₃ の間隔を後述する(33)
式に従って変化できるようにしている。。

【００７２】図７の第４の実施例の装置は基本的に第３
実施例と同様であるが、受光領域Ａの間隔調整機構を備
えている点で第３の実施例と異なる。即ち、受光領域Ａ
₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ の長手方向と直交するように溝１４が設
けられていて調整部材１３は溝１４にそって平行移動で
きるようになっており、主制御系１００は調整部材１３
をスライドさせることによって角度αに応じて受光領域
Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ａ₃ の間隔を後述する(33)式に従って変化
できるようになっている。

【００７３】受光領域の間隔の調整について、図５を参
照して説明する。図５（ａ）では受光領域Ａ₁ とＡ₃ の
間隔がｊ₀ であることを示す。図５（ｂ）は図５（ａ）
の状態から受光器２を回転させた場合を示し、受光領域
の長手方向とＷ軸のなす角をφで示している。φ＝φ₁
のときの回折光の間隔はｊ（φ₁ ）、φ＝０（又は１
８０）のとき回折光の間隔はｊ（φ₀ ）となり、ｊ₀
よりも小さくなるが、本実施例では調整部材１３をスラ
イドさせることにより、受光領域Ａ₁ ，Ａ₃ の間隔をφ
の応じて変えることができる。即ち、受光領域Ａ₁ ，Ａ
₃ の間隔をφ＝φ₁ のときｊ（φ₁ ）、φ＝０（又は
１８０）のときｊ（φ₀ ）とすることができ、これに
より常に(15)式を満足させることができる。

【００７４】さて、次に第３、第４実施例の場合に角度
αに応じて受光領域の配置を変化させる場合について詳
述する。第３、第４実施例においては、受光光軸と２次
元光電変換素子アレイ４２（散乱分布測定手段）の光軸
が一致していない。このため、散乱分布測定手段によっ
て得られるフーリエスペクトルの画像処理の結果によっ
て得られるｕ’軸と受光領域とのなす角度αをそのまま
用いて受光領域Ａを最適化することはできない。つまり
受光器２の受光面８はフーリエ平面を写像変換した平面
であるため、若干の演算が必要となる。

【００７５】図３において、受光面８と受光面８の中心
点Ｐと検査点Ｏを通り、受光面８に垂直な光軸３０ａを
考える。中心点Ｐの座標は（ａ，ｂ，ｃ）で示されるも
のとする。受光面８を含む平面は(18)式によって示され
る。ａ（ｘ−ａ）＋ｂ（ｙ−ｂ）＋ｃ（ｚ−ｃ）＝０…(19) 受光面８上の点の方向余弦（ｌ，ｍ）は(20)式、(21) 式
で示される。ｌ＝ｘ／√（ｘ² ＋ｙ² ＋ｚ² ） …(20) ｍ＝ｘ／√（ｘ² ＋ｙ² ＋ｚ² ） …(21) 空間周波数の定義によりＵ’＝Ｕ＋ｌ₀ ／λ＝ｌ／λ＝ｘ／λ・√（ｘ² ＋ｙ² ＋ｚ² ） …(22) Ｖ’＝Ｖ＋ｍ₀ ／λ＝ｍ／λ＝ｙ／λ・√（ｘ² ＋ｙ² ＋ｚ² ） …(23) （ｘ，ｙ，ｚ）が点Ｐ近傍、√（ｘ² ＋ｙ² ＋ｚ² ）≒
√（ａ² ＋ｂ² ＋ｃ² ）となり、また、λ√（ａ² ＋ｂ
² ＋ｃ² ）＝１とすれば、Ｕ’＝ｘ…(24) Ｖ’＝ｙ…(25) となる。即ち、受光面８上の各点をＸＹ平面に正射影す
ることでＰ点近傍についてはフーリエスペクトルとな
る。受光面８の中心点Ｐを通り、ＸＹ平面に平行な軸を
Ｗ軸とする。Ｗ軸に垂直な受光面８上の軸をＺ’軸とす
る。図１９に示すようにＺ’軸のＸＹ平面への正射影を
Ｚ”軸とするとＺ”＝Ｚ’・√（ａ² ＋ｂ² ）／√（ａ² ＋ｂ² ＋ｃ² ） …(26)

【００７６】さて、ここでＸＹ平面即ちＵ’Ｖ’平面と
ＷＺ’平面の関係を考える。図１９にＺ”軸とＶ’軸の
なす角δを示す。なお、図１９のＵ’Ｖ’軸は(22)式、
(23)式を満たし、点Ｏ”と点Ｏは一致するものとする。

【００７７】

【数１】

【００７８】Ｕ’Ｖ’平面上でのＵ’軸に対する角度α
（図２０）とＷＺ’平面上でのＷ軸に対する角度φ（図
４、図５、図６）の関係は、 tan α＝Ｖ’／Ｕ’ …(28) tan φ＝Ｚ’／Ｗ …(29) (27)式、(28)式、(29)式より(30)式が得られる。

【００７９】

【数２】

【００８０】また、受光領域の最適な幅に関するＢ
（α）とｊ（φ）の関係はＵ’Ｖ’平面上でαに直角方
向の単位ベクトルをＷＺ’平面に写像したベクトルの大
きさを求めれば、これを(18)式に乗じて求めることがで
きる。Ｕ’Ｖ’平面で角度αの単位ベクトルは（cos
α，sin α）となり、これに直交する単位ベクトルは
（−sin α，cos α）となる。式２７より(31)式が得ら
れる。

【００８１】

【数３】

【００８２】ベクトル（Ｗ（α），Ｚ’（α））の大き
さは(32)式となる。従って、(33)式が得られる。

【００８３】

【数４】

【００８４】

【数５】

【００８５】図４、図５、図６はＺ’Ｗ平面における受
光面８に入射する離散的な回折光ｊを示している。図
４、図５ではε≠０のとき、図４ではε＝０のときを示
している。第３実施例においては、受光領域Ａ₁ とＡ₃
の間隔を(33)式より求まる最大値ｊ_max に合致させ、間
隔はそのままで角度φのみを(30)式により求まる方向に
変化させる。これを図４、図６に示した。第４の実施例
では、(33)式に基づいてｊ（φ）を変化させる。これを
図５に示した。

【００８６】次に本発明の第５実施例を図８〜１０を参
照して説明する。図８に示された本実施例の装置は、基
本的な構成は第３実施例の装置とほぼ同じであり、受光
器と受光領域の配置を選定する手段の構成が第３実施例
と異なっている。フーリエスペクトル測定手段４２につ
いては、第１実施例と同様にフーリエ変換レンズと光電
変換素子アレイを用いているので重複する説明は省略す
る。

【００８７】図８において、受光器２は受光面８に各々
独立して光電変換可能な受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ₁ ，Ｂ
₂ を持ち、各受光領域は長手方向と短手方向とを有す
る。受光面領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ の配置について
は後述する。受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ に入射し
た光束は光ファイバ７によってそれぞれ光電変換素子１
０に入力されて光電変換される。各光電変換素子１０か
らは、受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ 毎に独立した出
力信号Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，Ｂ_OUT1，Ｂ_OUT2が出力される。

【００８８】ここで検査点０（入射光束Ｉの集光点）を
中心として、模式的に描いた球体Ｓを図８の装置を部分
的に示した図９を参照して考える。図９では、入射光束
Ｉと球体Ｓの球面との重複領域である曲断面をｉ、ま
た、曲断面ｉの基板１表面（ＸＹ平面）上への正射影、
即ち入射光束Ｉのフーリエスペクトルをｉ’で示す。
又、受光面８は球体Ｓの球面上の曲断面８’に対応し、
曲断面８’の基板１表面への正射影、即ち受光面全体に
入射する光束のフーリエスペクトルは８”となる。

【００８９】受光面８上の図形ｊは、離散的に発生する
回折光が受光面８の中央に入射する際の照射領域（回折
像）を示している。図では、この回折光と球体Ｓの球面
との重複領域である曲断面をｊ’で、曲断面ｊ”の基板
１表面への正射影、即ち回折光のフーリエスペクトルを
ｊ”で示している。このフーリエスペクトルｊ”は入射
光束Ｉのフーリエスペクトルｉ’と合同な図形である。
又、検査点Ｏから受光領域Ａ₁,Ａ₂,Ｂ₁,Ｂ₂ にいたる光
束と球体Ｓとの重複領域である曲断面Ａ₁'，Ａ₂'，
Ｂ₁'，Ｂ₂'の基板１上への正射影、即ちフーリエスペク
トルは、Ａ₁ ”，Ａ ₂ ”，Ｂ₁ ”，Ｂ₂ ”となる。フー
リエスペクトルＡ₁ ”とＡ₂ ”は、長手方向がＹ軸に平
行であり、短手方向の間隔は回折光のフーリエスペクト
ルｊ”のＸ軸方向の幅に等しくなっている。又、フーリ
エスペクトルＢ₁ ”とＢ₂ ”は長手方向がＸ軸に平行で
あり、短手方向の間隔は回折光のフーリエスペクトル
ｊ”のＹ軸方向の幅に等しくなっている。即ち、本実施
例における受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ₁ ，Ｂ₂ はフーリエ
平面上で回折光のフーリエスペクトルを囲むように設け
られている。受光面のＷＺ’平面をフーリエ平面（ｕｖ
平面）に写像する方法は、第３、４実施例と同様であ
る。

【００９０】次に、図１０はフーリエ平面の模式的な図
であり、各受光領域のフーリエスペクトルＡ₁ ”，Ａ
₂ ”，Ｂ₁ ”，Ｂ₂ ”が示されている。図中ｒ’は正反
射光束Ｉ_r のフーリエスペクトル、ｉ’は入射光束のフ
ーリエスペクトル、ｊ”は回折光のフーリエスペクトル
であり、図形ｉ’，ｊ”，ｒ’は相似図形である。また
図１０のＵＶ座標軸はフーリエスペクトルｒ’の中心位
置を原点Ｏ’とした新たな直交座標系である。

【００９１】図１０において、フーリエスペクトルＡ
₁ ”Ａ₂ ”は同図Ｕ軸（Ｘ軸）と平行で間隔がＶ₀ とな
るように、受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ はＶ軸と平行で間隔がｕ
₀ となるように受光領域の配置及び形状が設定されてい
る。また両者の短手方向の幅は受光感度を同じにするた
めに同じ幅Ｄ₀ となっている。なお、幅Ｄ₀ を同じにし
ても、図８の受光器２の受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ の受光面積
は同じになるとは限らず、適宜調整を要することもあ
る。幅Ｄ₀ は、パターンと異物との弁別能力を考慮する
と短い方が好ましい。これにより減少する受光領域の面
積の減少は長手方向の長さを長くすることで補うことが
でき、電気的なＳＮ比の低下を防止できる。

【００９２】又、ｆ−θレンズ３や受光器２は、光走査
距離に比べて十分遠くに配置することが望ましい。これ
は、振動ミラー４により光走査を行なって検査点Ｏが移
動した場合に、各フーリエスペクトルの関係が前述した
関係からなるべく変化しないようにするためである。

【００９３】次に、第５実施例における信号処理の方法
を図１５を参照して説明する。同図において、各受光領
域からの出力信号Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，Ｂ_OUT1，Ｂ_OUT2は、
本発明における選定手段を構成する信号切換部１７に入
力される。この信号切換部１７にはフーリエスペクトル
の測定結果も入力され、これに基づいて出力信号
Ａ_OU _T1，Ａ_OUT2，Ｂ_OUT1，Ｂ_OUT2の中から信号処理に用
いる信号を選択する。フーリエスペクトルの測定結果か
ら得られる情報は図２０で説明した角度αに相当するも
のであり、信号切換部１７は、角度αに応じて回折光の
間隔が最大となる方向に配置されている受光領域を選択
する。

【００９４】具体的には、図８の受光領域Ａ₁ ，Ａ₂ は
１８０ −α₁ の場合に最適となるように長手方向及び
間隔が設定され、受光領域Ｂ₁ ，Ｂ₂ は１８０ −α₂
の場合に最適となるように長手方向及び間隔が設定され
ている。本実施例では、１８０ −α₁ と１８０ −α
₂ の２つの場合に対応して最適化された２組受光領域を
もつので、フーリエスペクトルの測定結果から求められ
たαに応じて１８０−α₁ 又は１８０ −α₂ のいずれ
か近い方の受光領域を選択する。

【００９５】図１５において、信号切換部１７からは、
選択された受光領域（Ａ_OUT1，Ａ_OU _T2）又は（Ｂ_OUT1，
Ｂ_OUT2）が比較器１２ａ，１２ｂに出力される。比較器
１２ａ，１２ｂでは閾値ＴＨと出力信号（Ａ_OUT1，Ａ
_OUT2）又は（Ｂ_OUT1，Ｂ_OUT2）が夫々比較され、信号切
換部１７からの出力信号が閾値を越えた場合に信号をア
ンド回路１３に出力する。アンド回路１３において比較
器１２ａ，１２ｂからの信号の論理積をとることによっ
て異物と回路パターンの弁別が行なわれる。即ち、本実
施例では受光領域の組（Ａ₁ ，Ａ₂ ）、（Ｂ₁ ，Ｂ₂ ）
のうち、式(13)を満たす（少なくとも一方の受光領域に
パターンからの回折光が入射しない）組が選択されてい
るので、基板１表面に異物がなければ、アンド回路１３
の演算結果は０となる。これに対し、異物が存在すれば
異物散乱光は空間的に連続的に発生するので受光領域か
らの出力信号Ａ_OUT1，Ａ_OUT2（又はＢ_OUT1，Ｂ_OUT2）は
両方とも閾値を越え、アンド回路１３の演算結果は
「１」となる。即ち、異物が検出される。信号切り換え
部に入力される出力は、光強度に対応していれば良く、
光出力であっても光電変換後の出力であっても良い。光
出力を信号切り換え部により切り換え、選択された光出
力のみを光電変換する構成をとると、光電変換素子の数
を４つから２つに削減できる。但しこの場合は信号切り
換え部の構成が複雑になる。

【００９６】次に本発明の第６の実施例を図１１に示
す。本実施例の装置は基本的には第５実施例の構成と同
じであるが、受光領域ＣＣ、ＤＤを増設している点が第
５実施例と異なる。図１２は、フーリエ変換面上におけ
る受光領域と回折光のフーリエスペクトルたものであ
り、受光領域（Ａ₁ ，Ａ₂ ）、（Ｂ₁ ，Ｂ₂ ）、（Ｃ
₁ ，Ｃ₂ ）、（Ｄ₁ ，Ｄ₂ ）の各組は、Ｕ軸とのなす角
がそれぞれ１８０ −α₁ 、１８０ −α₂ 、１８０
−α₃ となるように配置されている。また、各受光領域
の間隔は(13)式を満たすように設定されている。

【００９７】このように受光領域を増設することによっ
て、Ｘ，Ｙ軸に線対称な関係にある回路パターン（例え
ば図２５の例）のだけでなく、様々な方向に周期をもっ
た回路パターン（例えば図２６、２７の例）の検査につ
いて受光領域の配置を最適化できる。一般的に図２６に
示されるような２次元周期パターンでは、ａ軸及びｂ軸
の角度はある程度限定されている場合が多いので、図１
２中の１８０ −α₃の値を適切に設定することで弁別
能力の高い配置が実現できる。この際、２つの方向（図
２６のａ軸方向とｂ軸方向）のピッチが等しい場合に
は、何れの方向と直交する方向の受光領域を選択しても
良い。又、両方の方向に受光領域を配置しても良い。

【００９８】本実施例の信号処理系の構成を図１６に示
す。基本的な構成は図１５の場合と同様である。図１６
において、各受光領域からの出力信号Ａ_OUT1，Ａ_OUT2，
Ｂ_OU _T1，Ｂ_OUT2，Ｃ_OUT1，Ｃ_OUT2，Ｄ_OUT1，Ｄ_OUT2は、
信号切換部１７に入力される。この信号切換部１７には
フーリエスペクトル測定結果も入力され、この測定結果
に基づいて各受光領域に対応する出力信号の中から信号
処理に用いる信号を選択する。信号切換部１７からは、
選択された出力信号（例えばＡ_OUT1，Ａ_OUT2とＢ_OUT1，
Ｂ_OUT2）が比較器１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆに出
力される。比較器１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆでは
閾値ＴＨと選択された各出力信号が比較され、信号切換
部１７からの出力信号が閾値ＴＨを越えた場合に信号を
アンド回路１３ａに出力する。アンド回路１３ａにおい
て比較器１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆからの信号の
論理積をとることによって異物と回路パターンの弁別が
行なわれる。

【００９９】なお、上記の例では受光領域からの出力信
号を信号切換部で切り換えることによって特定の受光領
域を選択しているが、先に述べたように受光領域を回路
パターンの周期方向として可能性のあるすべての方向に
対応する方向に設け、すべての受光領域からの信号を光
電変換し、これらの論理積によって異物とパターン信号
の弁別を行なってもなんらさしつかえない。また、使用
しない受光領域を遮光部材でマスキングする構成として
も良い。マスキングは、スリット等の他、液晶やエレク
トロクロミック素子などを用いて電気的に行なっても良
い。

【０１００】次に、図１３は上述した第６実施例の受光
領域の他の配置例をフーリエ変換面上で示したものであ
る。図１２との相違点は、φ₃ の角度が異なっているこ
とである。即ち、図１３においては受光領域（Ａ₁ ，Ａ
₂ ）、（Ｂ₁ ，Ｂ₂ ）、（Ｃ₁ ，Ｃ₂ ）、（Ｄ₁ ，Ｄ
₂ ）の各組は、Ｕ軸とのなす角φがそれぞれ１８０ −
α₁ 、１８０ −α₂ 、１８０ −α₃ となるように配
置されている。

【０１０１】次に、図２８、２９を参照して本発明の第
７実施例を説明する。上記の第１、２実施例ではフーリ
エ変換素子としてレンズを用いているが、本実施例では
フーリエ変換レンズとは別の新たな光学素子を用いてフ
ーリエ変換を行う構成をとっている点で第１、２実施例
とは異なる。欠陥検出の原理自体は、第１、２実施例と
同様であるので以下の説明では主としてフーリエスペク
トル測定手段について説明する。

【０１０２】図２８において、ｘ軸とｙ軸とよりなる直
交座標上の原点Ｏを中心として所定半径の半球の面Ｓを
想定する。又、ｘ軸及びｙ軸とよりなる平面（ｘｙ平
面）から距離Ｌだけ離れた位置にｕ軸とｖ軸とからなる
直交座標系想定し、ｘ軸とｕ軸を平行、かつｙ軸とｖ軸
を平行にする。又、ｘｙ平面の原点Ｏとｕ軸及びｖ軸よ
りなる平面（ｕｖ平面）の原点を貫く直線はそれぞれｘ
ｙ平面及びｕｖ平面に垂直である。

【０１０３】そして、それぞれｕ方向の幅がＤ_u でｖ軸
方向の幅がＤ_v の底面を有する多数の四角柱状光ファイ
バを密に束ねてある。それら四角柱状の光ファイバの内
の代表的な２個を１１−ｉ及び１１−ｊで表し、他の四
角柱状光ファイバの本体を省略する。この場合、ｕｖ平
面上ではそれらの多数の四角柱状光ファイバの一方の端
面（例えば斜線を施した端面１１−ｉｂ，１１−ｊｂ）
がそれぞれ方眼紙の角ますに位置している一方、それら
多数の四角柱状光ファイバ他方の端面（例えば斜線を施
した端面１１−ｉａ，１１−ｊａ）は夫々半球の面Ｓの
一部をなしている。又、他方の端面の半球Ｓ上にない四
角柱状光ファイバは省略している。

【０１０４】図２９は図２８の半球Ｓの中心を通る面に
沿う概略断面図であり、この図２９において、半球Ｓの
端部から四角柱状光ファイバ１１−１，１１−２，１１
−３，…が密に配置されている。また、角四角柱状光フ
ァイバはそれぞれコア１１−１ｃ，１１−２ｃ，１１−
３ｃ，…及びクラッド１１−１ｄ，１１−２ｄ，１１−
３ｄ，…より構成されている。この場合、例えば四角柱
状光ファイバ１１−６の他方の端面１１−６ａのコアの
部分には、半球Ｓの中心からの光の内で射出角がθ₁ 〜
θ₂ の光が入射し、一方の端面１１−６ｂからその光が
射出する。同様に四角柱状光ファイバ１１−２の他方の
端面１１−２ａのコア部には射出角θ₃の近傍の光が入
射し、一方の端面１１−２ｂからその光を射出する。

【０１０５】そして、その半球Ｓの半径をｆとすると、
例えば四角柱状光ファイバ１１−２に関してはその他方
（入射側）の端面１１−２ａに入射する光のｘ方向の射
出角θ₃ と一方（射出側）の端面１１−２ｂのｕ軸上の
座標ｕ₃ との間には図２９より明らかなように次の関係
がある。

【０１０６】ｕ₃ ＝ｆ／ｓｉｎθ₃ …(34) 他の四角柱状光ファイバ１１−Ｋ（Ｋ＝１，２，３，４
…）についても同様の関係が成立している。これにより
それら四角柱状光ファイバを束ねて構成される光学素子
がフーリエ変換用光学素子として作用することがわか
る。

【０１０７】この例では、半球Ｓの中心付近から光軸に
対して９０程度の角度で射出される光は四角柱状光フ
ァイバにより効率的にｕｖ平面に伝播するので、ｕｖ平
面に第１実施例と同様な光電変換素子アレイを配置すれ
ば、広い周波数帯域のフーリエスペクトルを良好なＳＮ
比で観察できる。尚、四角柱状光ファイバ１１−ｉの変
わりに通常の円柱状光ファイバを使用しても良い。円柱
状の光ファイバの場合は集光効率が多少劣るが、製造が
容易である。

【０１０８】本実施例では、上述した光学素子を用いて
フーリエスペクトルを測定し、その測定結果に基づいて
受光器の受光領域の配置を選定する。受光領域の配置を
選定する手段としては、第３、４実施例のように受光器
を機械的に回転させるものでも良いし、それ以外のもの
であっても良い（例えば、第５、第６実施例のように受
光領域を選択する等）。本実施例では、９０に近い回
折角の光束についてもフーリエ変換レンズなしにフーリ
エ変換を行うことができる。また、第１、第２の実施例
においても第５、第６実施例のようにフーリエスペクト
ルの測定結果に基づく受光領域を選択するようにしても
よいことは言うまでもない。

【０１０９】又、上記の説明では、異物を検出する例に
ついて説明したが、本発明の欠陥検査装置は上記のよう
な異物検査以外にも用いることができる。例えば、パタ
ーン自体に不要な突起等の欠陥がある場合も同様にして
検出することは言うまでもない。

【０１１０】又、本発明の装置はクロム等の遮光パター
ンが形成されたレチクルに限らず、位相シフトレチクル
の欠陥検査にも適用することができる。即ち、集光光束
を照射することによって、位相部材（誘電体膜）で形成
されたパターンからも離散的な回折光が発生するので、
位相シフトパターンと異物の分離検出や、位相シフトパ
ターン自体の欠陥を検出することができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、検査
点から発生される光束のフーリエスペクトルを測定し
て、この測定結果に基づいて受光領域の配置を選定する
ようにしているので、微細な２次元パターンと異物とを
効率よくかつ高い精度で弁別することができる。又、微
細な周期パターン自体のピッチずれや不要な突起や欠け
等の欠陥も存在も高精度に検出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による欠陥検査装置の要部
の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例による欠陥検査装置の要部
の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の第３実施例による欠陥検査装置の要部
の構成を示す斜視図である。

【図４】受光器の瞳面上における回折光と受光領域の位
置関係を説明するための概念図である。

【図５】受光器の瞳面上における回折光と受光領域の位
置関係を説明するための概念図である。

【図６】受光器の瞳面上における回折光と受光領域の位
置関係を説明するための概念図である。

【図７】本発明の第４実施例による欠陥検査装置の欠陥
検査装置の要部の構成を示す斜視図である。

【図８】本発明の第５実施例による欠陥検査装置の要部
の構成を示す斜視図である。

【図９】図８に対応する概念図である。

【図１０】第５実施例におけるフーリエ平面上の回折光
と受光領域の位置関係を説明するための概念図である。

【図１１】本発明の第６実施例による欠陥検査装置の要
部の構成を示す斜視図である。

【図１２】第６実施例でのフーリエ平面上での回折光と
受光領域の関係を示す概念図である。

【図１３】第６実施例でのフーリエ平面上での回折光と
受光領域の関係を示す概念図である。

【図１４】本発明の第１実施例による欠陥検査装置の信
号処理系の構成を示すブロック図である。

【図１５】本発明の第５実施例による欠陥検査装置の信
号処理系の構成を示すブロック図である。

【図１６】本発明の第６実施例による欠陥検査装置の信
号処理系の構成を示すブロック図である。

【図１７】(a) 〜(c) は回路パターンと異物の弁別の基
本原理を説明するための概念図である。

【図１８】異物から発生される光の強度分布を示す図で
ある。

【図１９】(a) 〜(f) は回折光のフーリエ平面上での分
布を説明するための概念図である。

【図２０】フーリエスペクトルの画像処理を説明するた
めの概念図である。

【図２１】フーリエ変換について説明するための模式的
な光路図である。

【図２２】フーリエ変換素子としてレンズを用いた場合
の模式的な光路図である。

【図２３】フーリエ変換素子としてレンズ以外の新たな
光学素子を用いた場合の模式的な光路図である。

【図２４】図１の装置に対応する概念図である。

【図２５】(a) ，(b) ，(c) ，(d) は回路パターンの
例、正射影図上における回折光の分布及び受光領域の配
置を説明するための説明図である。

【図２６】(a) ，(b) ，(c) ，(d) ，(e) は回路パター
ンの例、正射影図上における回折光の分布及び受光領域
の配置を説明するための説明図である。

【図２７】(a) ，(b) ，(c) ，(d) 、(e) は回路パター
ンの例、正射影図上における回折光の分布及び受光領域
の配置を説明するための説明図である。

【図２８】本発明の第７実施例による欠陥検査装置のフ
ーリエスペクトル測定手段を説明するための模式的な斜
視図である。

【図２９】本発明の第７実施例による欠陥検査装置のフ
ーリエスペクトル測定手段を説明するための模式的な断
面図である。

【図３０】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図３１】微細度の低い回路パターンからの回折光の強
度分布を示す図である。

【図３２】微細度の高い回路パターンからの回折光の強
度分布を示す図である。

【符号の説明】

１…基板、２…受光器、３…ｆ−θレンズ、４…振動ミ
ラー、５…ビームエクスパンダー、６…レーザ光源、８
…受光面、１０…光電変換器、１１−ｉ，１１−ｊ…四
角柱状光ファイバ、１３…間隔調整部材、１４…溝、１
７…信号切換部、１２ａ〜１２ｉ…比較器、１３，１３
ａ，１３ｂ…アンド回路、２０…回転駆動部、３０…支
持手段、４１…フーリエ変換レンズ、４２…光電変換素
子アレイ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に所定のパターンが形成された被検
査物上に所定の光束を照射する光源と、前記光源からの
光束を前記被検査物上の検査点に所定の開口角で集光さ
せる集光手段と、該集光手段からの入射光束と前記被検
査物とを相対移動させる移動手段と、前記入射光束によ
って前記検査点から発生する散乱光束を受光し、該受光
光の強度に応じた信号を出力する受光手段とを有し、該
受光手段からの信号に基づいて前記被検査物表面の欠陥
の有無を検査する欠陥検査装置において、前記散乱光束の分布状態を測定する散乱分布測定手段を
備え、前記受光手段は受光光を独立して光電変換可能な
複数の受光領域を有し、前記散乱分布測定手段の測定結
果に基づいて、前記複数の受光領域の配置を選定する選
定手段を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記散乱分布測定手段は、フーリエ変換
レンズと、該レンズの後焦点面付近のフーリエ変換面に
２次元に配列された複数の光電変換素子を有することを
特徴とする請求項１の欠陥検査装置。
【請求項３】前記選定手段は、前記受光手段を機械的
に動かすことにより、前記受光領域の配置を変更するも
のであることを特徴とする請求項１の欠陥検査装置。
【請求項４】前記複数の受光領域は、前記受光手段の
光軸に垂直な平面内で長手方向同士が平行となるように
配列されており、かつ該受光領域の短手方向の間隔は可
変であることを特徴とする請求項１の欠陥検査装置。
【請求項５】前記受光手段の光軸と前記散乱分布測定
手段の光軸は同一の光軸であることを特徴とする請求項
１の欠陥検査装置。
【請求項６】前記受光手段の光軸と前記散乱分布測定
手段の光軸は、前記検査点上で所定角度で交差すること
を特徴とする請求項１の欠陥検査装置。
【請求項７】前記散乱分布測定手段の光軸は、前記被検
査物の表面に対し垂直であることを特徴とする請求項１
の欠陥検査装置。