JPH07113759A

JPH07113759A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH07113759A
Application number: JP5256600A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tashiro; 英之田代; Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】異物検出感度を変更した場合でも通常より大
きい異物を確実に検出すると共に、異物と本来のパター
ンとを高精度に弁別する。【構成】フォトマル１１Ａの光電信号ＳＡをコンパレ
ータ１８Ａ，２０Ａの一方の入力端子、及び判別回路２
１Ａの入力端子に供給し、コンパレータ１８Ａ及び２０
Ａの他方の入力端子に、それぞれフォトマル１１Ａの検
出感度Ｋに応じて変更される可変のスライスレベルＴＨ
（Ｋ）及び固定のスライスレベルＴＨ１を設定する。光
電信号ＳＡがスライスレベルＴＨ（Ｋ）を超えるときに
は大きな異物であると判定し、光電信号ＳＡがスライス
レベルＴＨ１とＴＨ（Ｋ）との間にあるときには、判別
回路２１Ａにより光電信号ＳＡの立ち上がりから立ち下
がりまでの時間間隔により異物かパターンかを判別す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造工程
で使用されるレチクル、又はフォトマスク等の基板の表
面の露光用パターン以外の異物（塵等）を検出する際に
適用して好適な異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、フォトマ
スク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）上
に形成された露光用パターンの像を投影光学系を介して
感光基板上に転写する投影露光装置が使用されている。
この場合、レチクル上に許容できる大きさを超える塵等
の異物が付着しているとその異物の像も感光基板上に転
写され、製造される半導体素子等の歩留りが低下してし
まう。そこで、レチクルを投影露光装置にロードする前
に、異物検査装置によりレチクル上の異物の有無並びに
異物の位置及び大きさ等が検査される。

【０００３】この種の異物検査装置では、レチクル上に
既に形成されている露光用パターンの一部を実際の異物
として誤って検出する恐れがあるため、これを防止する
ための技術が各種提案されている。例えば、特公昭６３
−６４７３８号公報に開示されている異物検査装置で
は、異物のみを検出するために、異物からの散乱光と露
光用回路パターンからの回折光との散乱特性の違い、即
ち回路パターンからの回折光は極めて指向性が強いが異
物からの散乱光はほぼ等方的に発生する現象を利用し、
被検査基板からの散乱光を受光する光電変換器を複数個
配置し、それら複数個の光電変換器の全てから同時に所
定値以上の光電信号が発生した場合は異物として判断
し、前記複数個の光電変換器の中に１つでも所定値以上
の光電信号を発生しないものがある場合には、回路パタ
ーンと判断している。

【０００４】また、特開平４−１９０１４４号公報に開
示されている異物検査装置では、光電信号の立ち上がり
から立ち下がりまでの時間差から、露光用パターンと異
物との識別を行っている。即ち、被検査基板を走査する
光ビームのビーム径に対して、一般に異物の大きさは十
分小さく、且つ露光用パターンは複数個入る大きさであ
るため、異物からの散乱光による光電信号（以下、「異
物散乱信号」という）の方がパターンからの散乱光によ
る光電信号（以下、「パターン散乱信号」という）に比
べて、立ち上がりから立ち下がりまでの時間が短くなる
ことを利用して、光電信号の微分信号を生成し、微分信
号の正のピーク値が発生してから所定時間内に負のピー
ク値が存在すれば異物と判断し、所定時間内に負のピー
ク値が存在しなければ露光用パターンと判断している。

【０００５】更に、近年のレチクルの種類の多様化に伴
い、この種の異物検査装置の異物検出感度（管理したい
異物サイズに合わせた検査装置の持つ異物検出能力）も
種々の値が要求されている。そこで、最近の異物検査装
置は、例えば特開昭６３−２８５４４９号公報で開示さ
れているように、電気系の増幅度を変更する方法等で検
出感度を変更することにより、１台で複数の検出感度が
持てるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の技術においては、以下のような不都合があ
る。即ち、レチクルのパターンは、近年の半導体素子の
高集積化に伴って一層微細化し、より微小な異物の検出
が要求されている。つまり、異物検出感度を高くする必
要がある。それに対して、指向性弁別方式の異物検出に
おいては、レチクル表面を走査するビームスポット内の
パターン密度が高くなるとパターンからの散乱信号の信
号レベルが全ての光電変換器において大きくなり、加え
て異物検出感度を高く設定すると、本来のパターンを誤
って異物として検出する誤検出の確率が高くなってしま
う。そのため、通常は誤検出が生じない異物検出感度で
使用することになり、高い異物検出感度が活かせないと
いう不都合があった。

【０００７】これに対して、異物散乱信号とパターン散
乱信号とを信号の立ち上がり及び立ち下がりの時間差か
ら弁別する異物検出方式においては、上記のような不都
合はなく、微小な異物の検出は可能である。しかしなが
ら、この検出方式では特開平４−１９０１４４号公報に
も開示されているように、極端に大きい異物からの散乱
光による（時間幅が長い）光電信号の検出のためにスラ
イスレベル（閾値）（このスライスレベルを超える場合
は無条件に異物として検出する）を設けているが、パタ
ーンからの散乱光による光電信号が常にそのスライスレ
ベル以下になるように、そのスライスレベルを設定する
必要がある。そのため、パターンが微細化されるとその
スライスレベルを上げなければならない。

【０００８】ところが、前述のようにレチクルの多様化
に伴い、１台の検査装置内で、複数の異物検出感度の設
定が要求された場合、最もパターン散乱信号のレベルが
大きい（異物検出感度が最も高い）状態に対して、その
スライスレベルが固定的に設定されているので、異物検
出感度を低く設定したい（あるいは、パターン密度が低
いレチクルを検査する）ときには、異物散乱信号のレベ
ルが低下して、必ず検出しなければならない大きな異物
の検出漏れの恐れが生じるという不都合があった。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、異物検出感度を
変更した場合でも通常より大きい異物を確実に検出でき
ると共に、異物と本来のパターンとを高精度に弁別でき
る、高い異物検出能力を持つ異物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】本発明による異物検査装
置は、所定のパターンが形成された被検基板（１）の表
面を光ビーム（ＬＢ）で走査し、被検基板（１）の表面
からの光情報を複数個の光電変換手段（１１Ａ〜１１
Ｃ）で受光し、複数個の光電変換手段（１１Ａ〜１１
Ｃ）から得られる光電信号に基づいて被検基板（１）の
表面の異物を検査する異物検査装置において、複数個の
光電変換手段（１１Ａ〜１１Ｃ）の検出感度Ｋを変更す
る検出感度変更手段（１５）と、複数個の光電変換手段
（１１Ａ〜１１Ｃ）からの光電信号と固定の閾値ＴＨ１
とをそれぞれ比較する複数個の第１の比較手段（２０Ａ
〜２０Ｃ）と、複数個の光電変換手段（１１Ａ〜１１
Ｃ）からの光電信号と可変の閾値ＴＨ（Ｋ）とをそれぞ
れ比較する複数個の第２の比較手段（１８Ａ〜１８Ｃ）
と、可変の閾値ＴＨ（Ｋ）を固定の閾値ＴＨ１より大き
いという条件下で複数個の光電変換手段（１１Ａ〜１１
Ｃ）の検出感度Ｋに応じて変更する閾値変更手段（１
７）と、複数個の第１の比較手段（２０Ａ〜２０Ｃ）及
び複数個の第２の比較手段（１８Ａ〜１８Ｃ）からの出
力信号に基づいて、複数個の光電変換手段（１１Ａ〜１
１Ｃ）からの光電信号がそれぞれ固定の閾値ＴＨ１及び
可変の閾値ＴＨ（Ｋ）以上になったときに被検基板
（１）の表面に異物があると判定する異物検出手段（２
２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃ）と、を有するものであ
る。

【００１１】この場合、複数個の光電変換手段（１１Ａ
〜１１Ｃ）からの光電信号ＳＡ〜ＳＣをそれぞれ微分し
て得られた微分信号の立上がりと立下がりとの時間間隔
を所定の基準時間ΔＴと比較する複数個の微分処理手段
（２１Ａ〜２１Ｃ）を設け、その異物検出手段は、複数
個の第１の比較手段（２０Ａ〜２０Ｃ）、複数個の第２
の比較手段（１８Ａ〜１８Ｃ）、及び複数個の微分処理
手段（２１Ａ〜２１Ｃ）からの出力信号に基づいて、そ
れら複数個の光電変換手段からの光電信号がそれぞれ固
定の閾値ＴＨ１と可変の閾値ＴＨ（Ｋ）との間にあっ
て、且つそれら複数の微分信号の立上がりと立下がりと
の時間間隔がそれぞれ所定の基準時間ΔＴより短いとき
に被検基板（１）の表面に異物があると判定することが
望ましい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、光電変換手段（１１Ａ
〜１１Ｃ）の検出感度Ｋに拘らず固定の閾値ＴＨ１と、
固定の閾値ＴＫ１より大きく且つ検出感度Ｋに応じて変
更される可変の閾値ＴＨ（Ｋ）とが設けられている。そ
の固定の閾値ＴＨ１は、例えば検出したい最小の異物か
らの散乱光を光電変換手段（１１Ａ〜１１Ｃ）で光電変
換して得られた光電信号のピークレベル程度に設定さ
れ、光電信号が少なくともその固定の閾値ＴＨ１以上に
なるときに異物かどうかが判定される。そして、可変の
閾値ＴＨ（Ｋ）は例えば極端に大きい異物からの光電信
号を検出するための閾値であり、光電変換手段（１１Ａ
〜１１Ｃ）からの光電信号が全てその可変の閾値ＴＨ
（Ｋ）以上であるときには、被検基板（１）の表面に極
端に大きい異物があると判定される。

【００１３】次に、光電変換手段（１１Ａ〜１１Ｃ）の
検出感度Ｋを例えば小さい方向に変更した場合には、固
定の閾値ＴＨ１と比べて光電信号のレベルが低下するた
め、固定の閾値ＴＨ１以上になる光電信号が少なくな
り、検出される異物の大きさの下限が大きくなる（検出
感度が低くなる）。ところが、この場合でも、可変の閾
値ＴＨ（Ｋ）は検出感度Ｋに例えば比例して変化するた
め、極端に大きい異物は検出感度を変更する前と同じく
検出される。

【００１４】また、光電変換手段（１１Ａ〜１１Ｃ）か
らの光電信号のレベルが固定の閾値ＴＨ１と可変の閾値
ＴＨ（Ｋ）との間にあるときには、複数個の微分処理手
段（２１Ａ〜２１Ｃ）を用いて異物検出を行う。即ち、
それら光電信号の微分信号の立ち上がりと立ち下がりと
の時間間隔が所定の基準時間ΔＴより短いときに、被検
基板（１）の表面に異物があると判定する。一般に、被
検基板（１）上に照射されるレーザビームのビーム径中
には本来のパターンが並んで配列されているため、被検
基板（１）上の本来のパターンからの散乱光を光電変換
して得られた光電信号の立ち上がりと立ち下がりとの時
間間隔は異物の場合より長くなる。従って、微分処理手
段（２１Ａ〜２１Ｃ）を使用することにより、本来のパ
ターンを誤って異物として検出することがなくなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明による異物検査装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。図２は本実施例の異物
検査装置の光学系の構成を示し、この光学系の基本構成
は例えば特開昭６３−６４７３８号公報に開示された光
学系と同一である。図２において、露光用の回路パター
ンが形成されたレチクル１が載物台２上に載置されてい
る。載物台２は駆動モータ３によりＹ方向（副走査方
向）に移動自在に構成され、載物台２の側面部に載物台
２のＹ方向の位置を検出するためのリニアエンコーダ４
が配設されている。

【００１６】また、図示省略されたレーザ光源から射出
されたレーザビームＬＢが、振動ミラーよりなるスキャ
ナ５に入射し、スキャナ５は加振装置６により規則的に
振動している。スキャナ５で反射されたレーザビームＬ
Ｂが、ｆθレンズ７を介してスポット光として、レチク
ル１上をＹ方向に垂直なＸ方向（主走査方向）に走査す
る。即ち、レチクル１の表面上でレーザビームＬＢは、
端点９Ａ及び９Ｂの間のＸ方向に平行な走査線Ｌ上を走
査している。ｆθレンズ７とレチクル１との間のレーザ
ビームＬＢの走査領域の両端にタイミング設定用の受光
素子８Ａ及び８Ｂが配設され、受光素子８Ａ及び８Ｂで
光電変換して得られた光電信号のタイミングから走査線
Ｌ上でのレーザビームＬＢのスポット光の位置が検出さ
れる。

【００１７】レチクル１上の被検査領域で散乱されたレ
ーザビームは、それぞれ異なる位置に配置されている３
個の集光レンズ１０Ａ〜１０Ｃにより個別に集光され、
集光レンズ１０Ａ〜１０Ｃにより集光された光束がそれ
ぞれフォトマルチプライア（以下、「フォトマル」と略
称する）１１Ａ〜１１Ｃで光電変換される。フォトマル
１１Ａ〜１１Ｃにおいて光電変換して得られた光電信号
は図１に示す異物検出回路に供給される。以下図１の回
路について説明する。

【００１８】図１において、装置全体の動作を制御する
制御部１２には、各種データ及びコマンドを入力するた
めのキーボード１３、及び異物検出結果を表示するため
の表示装置１４を接続する。レチクル１の表面（被検査
面）の異物を検査する際に、オペレータは先ずキーボー
ド１３を介して制御部１２に異物検出感度Ｋを入力す
る。なお、異物検出感度Ｋは不図示のホストコンピュー
タから制御部１２に供給することも可能である。制御部
１２内のメモリには、異物検出感度Ｋに応じてフォトマ
ル１１Ａ〜１１Ｃに供給する印加電圧が予め記憶されて
いる。そして、制御部１２は、可変電圧回路１５を介し
てフォトマル１１Ａ〜１１Ｃの印加電圧を設定された異
物検出感度Ｋに応じた値に設定する。

【００１９】３個のフォトマル１１Ａ，１１Ｂ及び１１
Ｃからの光電信号を、それぞれ増幅器１６Ａ，１６Ｂ及
び１６Ｃにより増幅して光電信号ＳＡ，ＳＢ及びＳＣを
得る。先ず光電信号ＳＡを、コンパレータ１８Ａの非反
転入力端子、コンパレータ２０Ａの非反転入力端子、及
び判別回路２１Ａの入力端子に供給する。同様に光電信
号ＳＢを、コンパレータ１８Ｂの非反転入力端子、コン
パレータ２０Ｂの非反転入力端子、及び判別回路２１Ｂ
の入力端子に供給し、光電信号ＳＣを、コンパレータ１
８Ｃの非反転入力端子、コンパレータ２０Ｃの非反転入
力端子、及び判別回路２１Ｃの入力端子に供給する。ま
た、制御部１２は、可変スライスレベル設定回路１７を
介して、３個のコンパレータ１８Ａ〜１８Ｃのそれぞれ
の反転入力端子に異物検出感度Ｋに応じた可変のスライ
スレベル（閾値）ＴＨ（Ｋ）を設定する。可変のスライ
スレベルＴＨ（Ｋ）は、例えば異物検出感度Ｋに比例す
る値に設定される。この場合、検出感度が低くなる（Ｋ
が小さくなる）と、スライスレベルＴＨ（Ｋ）も小さく
なり、検出感度が高くなる（Ｋが大きくなる）と、スラ
イスレベルＴＨ（Ｋ）も大きくなる。

【００２０】それと並行して、制御部１２は、固定スラ
イスレベル設定回路１９を介して、３個のコンパレータ
２０Ａ〜２０Ｃのそれぞれの反転入力端子に異物検出感
度Ｋに拘らず固定のスライスレベルＴＨ１を設定する。
固定のスライスレベルＴＨ１は、検出したい最小の異物
からの散乱光をフォトマル１１Ａ〜１１Ｃで光電変換し
て得られた光電信号ＳＡ〜ＳＣ程度のレベルに設定さ
れ、それら光電信号ＳＡ〜ＳＣが全てその固定のスライ
スレベルＴＨ１以上になった場合にのみ、更に可変のス
ライスレベルＴＨ（Ｋ）及び判別回路２１Ａ〜２１Ｃを
用いて異物の有無が判別される。一方、それら光電信号
ＳＡ〜ＳＣの内の少なくとも１つがその固定のスライス
レベルＴＨ１より小さいときには、異物は存在しないと
判定される。

【００２１】図１において、コンパレータ１８Ａの出力
信号ＳＡ１及び判別回路２１Ａの出力信号ＳＡ２をオア
ゲート２２Ａの入力端子に供給し、オアゲート２２Ａの
出力信号及びコンパレータ２０Ａの出力信号ＳＡ３をア
ンドゲート２３Ａに供給し、アンドゲート２３Ａの出力
信号ＳＡ４を３入力のアンドゲート２４の第１の入力端
子に供給する。また、コンパレータ１８Ｂの出力信号及
び判別回路２１Ｂの出力信号をオアゲート２２Ｂの入力
端子に供給し、オアゲート２２Ｂの出力信号及びコンパ
レータ２０Ｂの出力信号をアンドゲート２３Ｂに供給
し、アンドゲート２３Ｂの出力信号ＳＢ４をアンドゲー
ト２４の第２の入力端子に供給する。同様に、コンパレ
ータ１８Ｃの出力信号及び判別回路２１Ｃの出力信号を
オアゲート２２Ｃの入力端子に供給し、オアゲート２２
Ｃの出力信号及びコンパレータ２０Ｃの出力信号をアン
ドゲート２３Ｃに供給し、アンドゲート２３Ｃの出力信
号ＳＣ４をアンドゲート２４の第３の入力端子に供給
し、アンドゲート２４の出力信号である異物検出信号Ｓ
Ｄを制御部１２に供給する。

【００２２】判別回路２１Ａ〜２１Ｃは同一構成であ
り、特開平４−１９０１４４号公報で開示されている構
成と同一である。図３は、それらの内の判別回路２１Ａ
を示し、この図３において、光電信号ＳＡを入力端子を
介して微分回路２５に供給し、微分回路２５で光電信号
ＳＡを微分して得られた微分信号ＳＡ２１をコンパレー
タ２６の非反転入力端子、反転回路２７の入力端子、及
びピークホールド回路２８の入力端子に供給する。ま
た、コンパレータ２６の反転入力端子をスライスレベル
ＴＨ２に設定し、コンパレータ２６からの出力信号ＳＡ
２４をワンショット回路２９の入力端子に供給する。ス
ライスレベルＴＨ２は、微分信号ＳＡ２１のノイズレベ
ルを超える値に設定されている。ワンショット回路２９
は、出力信号ＳＡ２４がハイレベル“１”になる毎に一
定の時間ΔＴだけハイレベル“１”となる出力信号ＳＡ
２５を生成し、この出力信号ＳＡ２５をピークホールド
回路２８の保持解除端子、及びアンドゲート３０の一方
の入力端子に供給する。

【００２３】また、ピークホールド回路２８の出力信号
ＳＡ２２を減衰器３１により所定の割合で減衰して得ら
れたスライスレベル信号ＴＨ３を、コンパレータ３２の
反転入力端子に供給し、反転回路２７の出力信号ＳＡ２
３をコンパレータ３２の非反転入力端子に供給する。そ
して、コンパレータ３２の出力信号ＳＡ２６をアンドゲ
ート３０の他方の入力端子に供給し、アンドゲート３２
の出力信号ＳＡ２を出力端子を介して、図１のオアゲー
ト２２Ａの入力端子に供給する。図１の他の判別回路２
１Ｂ及び２１Ｃも、図３の回路と同じ構成である。

【００２４】次に、本実施例の異物検査動作につき説明
する。先ず、異物検出感度Ｋを変えた場合、即ち可変電
圧回路１５を介してフォトマル１１Ａ〜１１Ｃに対する
印加電圧を変えた場合の、異物と本来のパターンとの弁
別方法につき図４を参照して説明する。本例の異物検査
装置の最も高い異物検出感度ＫをＫ₁ としたとき、図１
の制御部１２は可変スライスレベル設定回路１７を介し
て、コンパレータ１８Ａ〜１８Ｃに供給する可変のスラ
イスレベルＴＨ（Ｋ）をＴＨ（Ｋ₁)に設定するものとす
る。スライスレベルＴＨ（Ｋ₁)は、本来の通常のパター
ンからの散乱光を光電変換して得られたパターン散乱信
号よりも大きくなるように、且つ検出対象とする所定の
大きな面積を有する異物からの散乱光を光電変換して得
られた異物散乱信号よりも小さくなるように設定する。
従って、可変のスライスレベルＴＨ（Ｋ）はスライスレ
ベルＴＨ１より大きな値を有する。この場合、図２のレ
チクル１の表面をレーザビームＬＢで走査したときに、
レチクル１の表面上のパターンや異物からの散乱光をフ
ォトマル１１Ａ〜１１Ｃで光電変換した後、増幅器１６
Ａ〜１６Ｃで増幅することにより光電信号ＳＡ〜ＳＣが
得られる。

【００２５】図４（ａ）はそれらの内の光電信号ＳＡを
示し、この図４（ａ）において、波形Ａ１は微小な異物
に対応する異物散乱信号、波形Ｄ１はパターン密度が非
常に高い状態で配列されたパターンからの散乱光を光電
変換したパターン散乱信号である。また、波形Ｂ１はパ
ターン散乱信号Ｄ１の時間幅に近い幅を有するが、面積
の大きな異物に対応する異物散乱信号、波形Ｃ１は通常
の異物に対応する異物散乱信号である。本例では、異物
散乱信号Ａ１のピークはスライスレベルＴＨ１より僅か
に大きく、異物散乱信号Ｂ１のピークはスライスレベル
ＴＨ（Ｋ₁)より大きく、異物散乱信号Ｃ１、及びパター
ン散乱信号Ｄ１のピークはスライスレベルＴＨ１とＴＨ
（Ｋ₁)との間にあるものとする。この場合、図４（ａ）
の４つの信号Ａ１〜Ｄ１は全て異物検出の最低条件であ
るスライスレベルＴＨ１を超えている。

【００２６】一般に、面積の大きな異物からの散乱光に
対応する異物散乱信号は、パターン散乱信号に比べて十
分レベルが高く、異物散乱信号Ｂ１よりレベルが高いた
め、可変のスライスレベルＴＨ（Ｋ₁)を超える。従っ
て、図１のオアゲート２２Ａの出力信号はハイレベル
“１”となり（出力信号ＳＡ３は当然にハイレベル
“１”となっている）、アンドゲート２３Ａの出力信号
ＳＡ４はハイレベル“１”となる。同様に、他のアンド
ゲート２３Ｂ及び２３Ｃの出力信号ＳＢ４及びＳＣ４も
ハイレベル“１”となるため、アンドゲート２４から出
力される異物検出信号ＳＤもハイレベル“１”となり、
制御部１２では異物検出と判定することができる。

【００２７】また、異物散乱信号Ａ１，Ｃ１とパターン
散乱信号Ｄ１とについては、後述のように図１の判別回
路２１Ａにより異物からの信号かパターンからの信号か
が判別される。次に、図２のレチクル１の異物検出感度
Ｋを感度Ｋ₁ から感度Ｋ₂ へと落として異物検査を行う
ことを考える。この場合、図１において制御部１２は、
可変電圧回路１５を介してフォトマル１１Ａ〜１１Ｃに
感度Ｋ₂に対応する印加電圧を供給する。これにより、
感度Ｋ₁のときの図４（ａ）に示す異物散乱信号Ａ１，
Ｂ１，Ｃ１及びパターン散乱信号Ｄ１は、図４（ｂ）に
示すように、それぞれ異物散乱信号Ａ２，Ｂ２，Ｃ２及
びパターン散乱信号Ｄ２へと信号レベルが落ちる。ま
た、制御部１２は、フォトマル１１Ａ〜１１Ｃの検出感
度を感度Ｋ₂に落とすのと並行して、図１の可変スライ
スレベル設定回路１７を介して可変のスライスレベルＴ
Ｈ（Ｋ）のレベルをＴＨ（Ｋ₁)からＴＨ（Ｋ₂)へと低下
させる。これは、異物検出感度Ｋを感度Ｋ₁より低い感
度Ｋ₂に設定した場合には、可変のスライスレベルＴＨ
（Ｋ）をレベルＴＨ（Ｋ₁)より低いレベルＴＨ（Ｋ₂)に
設定することを意味する。

【００２８】この場合でも、図４（ｂ）に示すように、
固定のスライスレベルＴＨ１は図４（ａ）の場合と変わ
っていないため、異物散乱信号Ａ２のピークはスライス
レベルＴＨ１より小さくなる。従って、図１のコンパレ
ータ２０Ａの出力信号ＳＡ３がローレベル“０”とな
り、異物検出信号ＳＤもローレベル“０”となり、異物
散乱信号Ａ２に対応する異物は検出されなくなる。これ
は異物検出感度Ｋを感度Ｋ₂に落としたことに依る。こ
れに対して、可変のスライスレベルＴＨ（Ｋ）はレベル
ＴＨ（Ｋ₂)に低下しているため、大きな異物からの異物
散乱信号Ｂ２のピークは図４（ａ）の場合と同様にレベ
ルＴＨ（Ｋ₂)を超えている。従って、その大きな異物は
異物として確実に検出される。

【００２９】これに対して、図４（ｂ）の場合でも、可
変のスライスレベルＴＨ（Ｋ）を図４（ａ）の場合のレ
ベルＴＨ（Ｋ₁)に維持しておくと、異物散乱信号Ｂ２の
ピークはレベルＴＨ（Ｋ₁)より小さくなり、大きな異物
としての検出は行われなくなり、判定回路２１Ａにおい
て異物からの信号かパターンからの信号かの判別が行わ
れる。しかしながら、後述のように、異物散乱信号Ｂ２
は比較的長いパルス状の信号であるため、パターンから
の信号と判定されて、大きな異物が見逃されることにな
る。従って、本実施例のように可変のスライスレベルＴ
Ｈ（Ｋ）のレベルを異物検出感度Ｋに応じて変更するこ
とにより、検出感度を変更した場合でも、大きな異物を
見逃すことがない。

【００３０】次に、図４（ａ）のスライスレベルＴＨ１
とスライスレベルＴＨ（Ｋ₁)との間にピークを有する異
物散乱信号Ｃ１及びパターン散乱信号Ｄ１、並びに図４
（ｂ）のスライスレベルＴＨ１とスライスレベルＴＨ
（Ｋ₂)との間にピークを有する異物散乱信号Ｃ２及びパ
ターン散乱信号Ｄ２に対する図１の判別回路２１Ａ（即
ち、図３の回路）の動作につき、図５を参照して説明す
る。図４の異物散乱信号Ｃ１，Ｃ２、パターン散乱信号
Ｄ１，Ｄ２、及びスライスレベルＴＨ（Ｋ₁)，ＴＨ（Ｋ
₂)を、それぞれ図５（ａ）の異物散乱信号Ｃ、パターン
散乱信号Ｄ、及びスライスレベルＴＨ（Ｋ）として共通
化して示す。

【００３１】図５（ａ）においては、パターン密度が非
常に高く、中程度の異物による異物散乱信号Ｃのピーク
とパターン散乱信号Ｄのピークとが接近している場合を
示している。更に、図２のレチクル１の表面には露光用
の微細なパターンが規則的に形成され、レーザビームＬ
Ｂのビームスポット内に複数のパターンが収まるのが一
般的であるため、図５（ａ）に示すように、パターン散
乱信号Ｄの立ち上がりから立ち下がりまでの時間が異物
散乱信号Ｃの場合に比べて長くなっている。

【００３２】先ず、図５（ａ）の光電信号ＳＡを図３の
微分回路２５で微分することにより、図５（ｂ）に示す
ように光電信号ＳＡの立ち上がりで正極性のパルスＣｄ
及びＤｄとなる微分信号ＳＡ２１が得られる。この微分
信号ＳＡ２１の正極性のパルスＣｄ及びＤｄがスライス
レベルＴＨ２を超えるときに、図３のコンパレータ２６
の出力信号ＳＡ２４は、図５（ｅ）に示すようにそれぞ
れハイレベル“１”のパルスとなり、これらのパルスに
同期して図３のワンショット回路２９からの出力信号Ｓ
Ａ２５は、図５（ｆ）に示すようにそれぞれ期間ΔＴだ
けハイレベル“１”となるパルスである。

【００３３】また、図３のピークホールド回路２８は、
図５（ｆ）の出力信号ＳＡ２５がハイレベル“１”の期
間において微分信号ＳＡ２１のピーク値を保持し、出力
信号ＳＡ２５がローレベル“０”の期間では入力信号を
そのまま出力する。従って、ピークホールド回路２８の
出力信号ＳＡ２２は、図５（ｃ）に示すように、ほぼΔ
Ｔの期間だけ微分信号ＳＡ２１のパルスＣｄ及びＤｄの
ピーク値ＰＣｄ及びＰＤｄを維持する。そして、図３の
減衰器３１の出力信号であるスライスレベル信号ＴＨ３
は、図５（ｄ）に破線で示すように出力信号ＳＡ２２の
レベルを減衰させた信号となる。図５（ｄ）には、微分
信号ＳＡ２１を図３の反転回路２７で反転して得た出力
信号ＳＡ２３を実線で示している。その出力信号ＳＡ２
３とスライスレベル信号ＴＨ３とが図３のコンパレータ
３２で比較される。

【００３４】この場合、異物散乱信号Ｃは短いため、出
力信号ＳＡ２３の中で異物散乱信号Ｃの立ち下がりに対
応する正極性のパルスＲＣｄは、出力信号ＳＡ２５がハ
イレベル“１”の期間ΔＴでスライスレベル信号ＴＨ３
を超えるのに対して、パターン散乱信号Ｄは長いため、
パターン散乱信号Ｄの立ち下がりに対応する正極性のパ
ルスＲＤｄは、出力信号ＳＡ２５がハイレベル“１”の
期間ΔＴではスライスレベル信号ＴＨ３を超えない。従
って、図３のコンパレータ３２の出力信号ＳＡ２６は、
図５（ｇ）に示すように、出力信号ＳＡ２５がハイレベ
ル“１”の期間ΔＴでは、異物散乱信号Ｃに対応する部
分でのみハイレベル“１”となる。但し、出力信号ＳＡ
２５がローレベル“０”の期間では、コンパレータ３２
の出力信号ＳＡ２６は不安定である。

【００３５】そして、最終的に図３のアンドゲート３０
から出力される出力信号ＳＡ２は、図５（ｆ）の出力信
号ＳＡ２５と図５（ｇ）の出力信号ＳＡ２６との論理積
であるため、図５（ｈ）に示すように、図５（ａ）の光
電信号ＳＡ内で異物散乱信号Ｃに対応する部分でのみハ
イレベル“１”のパルスとなる。これは、本例の判別回
路２１Ａでは、図５（ａ）の光電信号ＳＡの内で、立ち
上がりから立ち下がりまでの時間間隔がほぼΔＴより短
い部分（例えば異物散乱信号Ｃ）のみを異物を示す信号
として検出することを意味する。他の判別回路２１Ｂ，
２１Ｃも同様に動作する。

【００３６】このように、本実施例によれば、例えば図
４（ａ）に示すようにスライスレベルＴＨ１とＴＨ（Ｋ
₁)との間にピークがある異物散乱信号Ａ１，Ｃ１及びパ
ターン散乱信号Ｄ１の内で、異物散乱信号Ａ１，Ｃ１の
みが異物を示す信号として検出され、パターン散乱信号
Ｄ１が誤って異物を示す信号として検出されることがな
い。同様に、異物検出感度をＴＨ（Ｋ₂)に落とした図４
（ｂ）の場合でも、異物散乱信号Ｃ２のみが異物を示す
信号として検出され、パターン散乱信号Ｄ２は異物を示
す信号として誤検出されることがない。従って、異物検
出感度ＴＨ（Ｋ）を変更した場合でも、異物とパターン
とが高い精度で弁別される。

【００３７】なお、異物の形状や種類（例えば透明、半
透明、不透明等）によって、比較的大きな面積を持つ異
物でも異物散乱信号のレベルが低い場合もある。しかし
ながら、この場合の異物散乱信号でも立ち上がりから立
ち下がりまでの時間間隔は、一般にパターン散乱信号よ
り短いため、判別回路２１Ａ〜２１Ｃにより確実に異物
を示す信号として検出される。

【００３８】また、上述実施例では個別部品で異物検出
回路を構成しているが、図１の回路及び図３の回路の機
能をコンピュータのソフトウェアで実行してもよいこと
は明かである。このように、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。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、光電変換手段からの光
電信号に対して固定の閾値ＴＨ１と可変の閾値ＴＨ
（Ｋ）とを設定し、可変の閾値ＴＨ（Ｋ）を光電変換手
段の検出感度Ｋに応じて変更している。従って、固定の
閾値ＴＨ１により検出感度に応じた異物検出が行われる
と共に、検出感度に応じた可変の閾値ＴＨ（Ｋ）により
大きな異物からの光電信号の検出が行われるため、異物
検出感度を変更した場合でも大きな異物を確実に検出で
きる利点がある。

【００４０】また、微分処理手段を設けて光電信号の立
ち上がりから立ち下がりまでの時間を所定の基準時間と
比較するようにした場合には、光電信号が固定の閾値Ｔ
Ｈ１と可変の閾値ＴＨ（Ｋ）との間にある際に、異物か
らの光電信号とパターンからの光電信号とを正確に弁別
でき、異物検出能力が高まる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異物検査装置の一実施例の異物検
出回路を示すブロック図である。

【図２】その実施例の光学系の構成を示す斜視図であ
る。

【図３】図１の異物検出回路中の判別回路２１Ａを示す
ブロック図である。

【図４】（ａ）は異物検出感度ＫがＫ₁の場合の光電信
号ＳＡを示す波形図、（ｂ）は異物検出感度ＫがＫ₂の
場合の光電信号ＳＡを示す波形図である。

【図５】図３の判別回路の動作の説明に供するタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１１Ａ〜１１Ｃフォトマルチプライア（フォトマル）１２制御部１５可変電圧回路１７可変スライスレベル設定回路１８固定スライスレベル設定回路１８Ａ〜１８Ｃ，２０Ａ〜２０Ｃ，２６，３２コンパ
レータ２１Ａ〜２１Ｃ判別回路２５微分回路２７反転回路２８ピークホールド回路２９ワンショット回路３１減衰器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のパターンが形成された被検基板の
表面を光ビームで走査し、前記被検基板の表面からの光
情報を複数個の光電変換手段で受光し、該複数個の光電
変換手段から得られる光電信号に基づいて前記被検基板
の表面の異物を検査する異物検査装置において、前記複数個の光電変換手段の検出感度を変更する検出感
度変更手段と、前記複数個の光電変換手段からの光電信号と固定の閾値
とをそれぞれ比較する複数個の第１の比較手段と、前記複数個の光電変換手段からの光電信号と可変の閾値
とをそれぞれ比較する複数個の第２の比較手段と、前記可変の閾値を前記固定の閾値より大きいという条件
下で前記複数個の光電変換手段の検出感度に応じて変更
する閾値変更手段と、前記複数個の第１の比較手段及び前記複数個の第２の比
較手段からの出力信号に基づいて、前記複数個の光電変
換手段からの光電信号がそれぞれ前記固定の閾値及び前
記可変の閾値以上になったときに、前記被検基板の表面
に異物があると判定する異物検出手段と、を有すること
を特徴とする異物検査装置。
【請求項２】前記複数個の光電変換手段からの光電信
号をそれぞれ微分して得られた微分信号の立上がりと立
下がりとの時間間隔を所定の基準時間と比較する複数個
の微分処理手段を設け、前記異物検出手段は、前記複数個の第１の比較手段、前
記複数個の第２の比較手段、及び前記複数個の微分処理
手段からの出力信号に基づいて、前記複数個の光電変換
手段からの光電信号がそれぞれ前記固定の閾値と前記可
変の閾値との間にあって、且つ前記複数の微分信号の立
上がりと立下がりとの時間間隔がそれぞれ前記所定の基
準時間より短いときに前記被検基板の表面に異物がある
と判定することを特徴とする請求項１記載の異物検査装
置。