JPH0772093A

JPH0772093A - 異物等の欠陥検出方法および検査装置

Info

Publication number: JPH0772093A
Application number: JP6139848A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shishido; 弘明宍戸; Shunichi Matsumoto; 俊一松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ホトマスク等の回路パターン付基
板、特に転写解像度の向上等を目的とした位相シフト膜
を有するレチクル上に付着したサブミクロンオーダーの
微細な異物等の欠陥等の欠陥を安定して検出する装置を
提供することにある。【構成】試料表面側（２、２０、波長約７８０ｎｍ）お
よび試料裏面側（３、３０、波長約４８８ｎｍ）から斜
方照明を行い、試料表面側のＮＡ０．４以上の光学系
（４１）で、発生する散乱光を集光、照明方向別に波長
分離して、フーリエ変換面上に設けた空間フィルタ（４
４、４４４）により回路パターンからの回折光を遮光、
検出器（５１）上に結像させる検出光学系（４）と、検
出器の検出値を照明むらに合わせて補正する回路（１１
３、１２３）と２×２画素の検出値の加算値を求める回
路および検出器がその周囲４方向へ１画素ずつシフトし
た４つの加算値の最大値を求める回路（１１４、１２
４）と、最大値をの２値化結果の論理積を求める回路
（５７）等から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レチクルやホトマスク
等（以下レチクル等という）の回路パターン上に付着し
た異物等の欠陥を検出する欠陥検査装置に係り、特に、
ディープサブミクロンオーダーの微細な異物等の欠陥
を、簡単な構成で、レチクル等の製造工程およびレチク
ル等の回路パターンをウェハ上に転写する前に行なわれ
る前記レチクル等の異物等の欠陥を検出する検査方法お
よびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ或いはプリント基板などを製造す
るのに使用されるレチクル等の露光工程において、レチ
クル等の回路パターンはウェハ上に焼付転写する前に検
査されるが、該回路パターン上にたとえばミクロンオー
ダーの微小異物が存在している場合においても、該異物
により前記回路パターンがウェハに正常に転写しないこ
とから、ＬＳＩチップ全数が不良になる問題がある。こ
の問題点は、最近のＬＳＩの高集積化に伴い一層顕在化
し、より微小のサブミクロンオーダーあるいはそれ以下
のディープサブミクロンオーダー異物の存在も許容され
なくなってきている。上記転写不良防止のため、露光工
程前の異物検査は不可欠であり、レチクル等の管理上、
従来から種々の異物検査技術が提供されているが、レチ
クル等の回路パターンの検査は、レーザ光等の指向性の
良い光源で斜めから照射し、異物から発生する散乱光を
検出する方法が検査速度および感度の点から有利で一般
的に使用されている。ところが上記検査方法において
は、レチクル等の回路パターンのエッジ部からも回折光
が発生するため、この回折光から異物のみを弁別して検
出するための工夫が必要であり、そのための技術が公開
されている。その１は、直線偏光レーザと、特定の入射
角度で該レーザ光を斜めから照射する手段と、偏光板お
よびレンズを用いた斜方集光光学系を特徴とする異物検
査装置（例えば、特開昭５４−１０１３９０）で、直線
偏光を照射した際、回路パターンからの回折光と異物か
らの散乱光では、光の偏光方向が異なることを利用し、
異物だけを輝かせて検出するものである。その２とし
て、レーザ光を斜方から被検査試料に照射し走査する手
段と、該レーザ光の照射点と集光点面がほぼ一致するよ
うに被検査試料の上方に設けられ、該レーザ光の散乱光
を集光する第１のレンズと、該第１のレンズのフーリエ
変換面に設けられ被検査試料の回路パターンからの規則
的回折光を遮光する遮光板と、遮光板を通して得られる
異物からの散乱光を逆フーリエ変換する第２のレンズ
と、該第２のレンズの結像点に設けられ被検査試料上の
レーザ光照射点以外からの散乱光を遮光するスリット
と、該スリットを通過した異物からの散乱光を受光する
受光器とから構成された異物検査装置が開示されている
（例えば、特開昭５９−６５４２８号公報および特開平
１−１１７０２４号公報および特開平１−１５３９４３
号公報）。この装置は、回路パターンが一般的に視界内
で同一方向か或いは２〜３の方向の組合せで構成されて
いることに着目し、この方向の回路パターンによる回折
光をフーリエ変換面に設置した空間フィルタで除去する
ことにより、異物からの散乱光だけを強調して検出しよ
うとするものである。

【０００３】その３は、回路パターンエッジ部で生じた
回折光には指向性があるが、異物による散乱光には指向
性がないことに着目し、試料の表面側および裏面側の斜
方に設置した検出器のそれぞれの検出出力を比較するこ
とで異物の付着面や形状等を判別する構成のものである
（例えば、特開昭５８−６２５４３号公報、特開昭６３
−３３６４８号公報）。その４は、回路パターンエッジ
からの回折光は或る特定の方向にのみ集中して行くのに
対して、異物からはすべての方向に散乱していくという
現象を利用し、複数の検出器を試料表面側の斜方に配置
して異物を弁別するものである。（例えば、特開昭６０
−１５４６３４号公報および特開昭６０−１５４６３５
号公報）また、その５は、１次元固体撮像素子の様なア
レイ状の検出器を使用した場合、アレイを構成する各画
素と画素とにまたがって異物が検出された場合、異物か
らの出力が複数の画素に分散されて検出される。結果と
して、検出器からの出力は分散された分だけ小さなもの
となり、異物を見逃す可能性がある。これを避ける発明
として特開昭６１−１０４２４２号公報にはアレイ状の
検出器の配置を試料台の走査方向に対して傾斜させる方
法が、また特開昭６１−１０４２４４号公報、特開昭６
１−１０４６５９号公報には、特殊な形状・配列の、ア
レイ状検出器を使用する方法が記述されている。また、
その６は、照明のむらや、変動は、検出の再現性や精度
に影響をおよぼすが、特開昭５３−００５５２５号公報
にアレイ状の検出画素に対して照明のむらによる検出の
誤差を補正する基本的な考えが、また、特開昭６０−０
３８８２７号公報に散乱光の強度を予め測定した標準試
料を用いて、自動校正する発明が記載されている。ま
た、その７は、レチクル等に異物等の付着防止のために
設けられたペリクル膜のために発生する光損失による検
出出力の変化を補正するため、ペリクルに対して垂直に
ビームを入射し、入射前後の光量比からペリクルによる
光損失（或いは透過率）を測定、検査時の検出値を補正
する発明が特開平４−１５１６６３号公報に記載されて
いる。

【０００４】また、その８は、特開昭５６−１３２５４
９号公報には、大きな異物から発生する多量の散乱光を
多数の小異物からの散乱光と誤認しないための発明が記
載されている。また、目的、構成、効果が異なるが、被
検査試料の表面、裏面からの照明を行う検査方式に関す
る発明が特開昭４７−４１７８４号公報および特開昭６
３−３３６４９号公報などに、多種の波長の照明による
検査方式に関する発明が特開昭５２−８８０８５号公報
および特開平２−６１５４０号公報に記載されている。
なお、微小異物検査に関連する方法および装置として、
シュリーレン法、位相差顕微鏡、有限の大きさの光源の
回折像等に関する技術が、例えば、久保田広著、応用
光学（岩波全書）第１２９頁〜第１４５頁に記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、集積
度の増大にともなって、検出すべき異物等の欠陥が小さ
くなるに従い、ＬＳＩの製造に影響をおよぼす異物等の
欠陥の見逃しの増加が問題となり、それに対処すること
が課題となってきた。前記従来技術その１（例えば、特
開昭５４−１０１３９０）においては、微小異物等の欠
陥からの散乱光の偏光方向と、回路パターンエッジから
の回折光の偏光方向との差異が小さくなることから微小
な異物等の欠陥の弁別検出に対しては新たな考案が求め
られていた。

【０００６】つぎに前記従来技術その２（例えば、特開
昭５９−６５４２８号公報および特開平１−１１７０２
４号公報および特開平１−１５３９４３号公報）は、異
物等の欠陥からの散乱光を遮光板によって回路パターン
からの回折光と分離し、かつスリツトにより異物等の欠
陥からの散乱光のみを検出するもので、異物等の欠陥を
簡単な２値化法により検出するため検出機構が簡単にな
る特徴を有するが、前記回路パターンの交差部分からの
回折光には、直線部分からの回折光のように特定位置に
偏る傾向は小さく、前記空間フィルタにより回路パター
ンの交差部分からの回折光を完全に遮光することはでき
ず、また、近年のＬＳＩ高集積化に伴うミクロンオーダ
ーの微細構造パターンを有する回路パターンから発生す
る回折光は、異物等の欠陥からの散乱光と挙動が類似し
てきているため一層前記傾向が強く、簡単な２値化法に
より微小な異物等の欠陥を回路パターンから分離して検
出することが事実上困難であり、新たな考案が求められ
ていた。

【０００７】また、前記従来技術その３（例えば、特開
昭５８−６２５４３号公報、特開昭６３−３３６４８号
公報）および前記従来技術その４（例えば、特開昭６０
−１５４６３４号公報および特開昭６０−１５４６３５
号公報）における各装置においては、その装置構成上、
微小な異物等の欠陥に対しては、十分な集光能力を持つ
光学系の採用が困難であり。微小な異物等の欠陥から発
生する微弱な散乱光を検出するのは実際上困難なため、
新たな考案が求められていた。また、前記従来技術その
５（例えば特開昭６１−１０４２４４や特開昭−１０４
２４２）における各装置においては、その構成上特殊な
検出器を特別に製作する必要や、特殊な光学系を構成す
る必要が有り、実用上コストがかさむ問題を有してい
た。また、前記従来技術その６（例えば、特開昭６０−
０３８８２７）における装置では、高速検出に適したア
レイ状検出器への対応や、微小異物等の欠陥検出に対応
する構成精度の点で、難点を有していた。また、前記従
来技術その７は、近年使用されているペリクル膜上の反
射防止膜の影響で、垂直に入射し測定ビームでは、検出
時の照明ビームの損失を推定することが困難であるた
め、新たな考案が求められていた。

【０００８】また、前記従来技術その８（例えば、特開
昭５６−１３２５４４）における装置では、大異物等の
欠陥の１点だけを代表とするため、特に長細い異物等の
欠陥の形状を正確に認識できない問題点があった。最近
になり、クロム等の金属薄膜で形成されたレチクル上の
回路パターンの転写解像度の向上を目的として、レチク
ル上の回路パターン間に位相シフト膜、あるいは位相シ
フタと呼ばれる透明または半透明薄膜（概ね露光光源の
波長の１／２の奇数倍の膜厚を有する）を設けたレチク
ルが開発された。この膜は、透明または半透明だが、回
路パターン（厚さ０．１μｍ程度）の数倍の厚さの構造
を有しているため、膜のエッジ部分からの回折光は、従
来の回路パターン、エッジ部からの回折光と比べ、数倍
から数十倍のもの大きな光量となり、相対的に異物等の
欠陥からの微小な散乱光を検出することを困難にし、異
物等の欠陥の検出感度を著しく低下させるという問題が
ある。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、回路パターンを有する透明、または半透明の基
板、特に転写解像度の向上を図った位相シフト膜を有す
るレチクル等の回路パターン上に付着したサブミクロン
オーダーの微細な異物等の欠陥等の欠陥を、簡単な構成
で容易に回路パターンから分離し、安定して検出ことが
できる異物等の欠陥検出方法およびそれを実行する装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ホトマスクやレチクル等の回路パターン
を有する基板上に付着した異物等の欠陥等の欠陥を検出
する欠陥検査装置において、前記基板を載置してＸ、
Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステージ部と、前記
回路パターン面を前記回路パターン面の表面側斜方から
対向し、かつペリクル保持枠とのけられを避けた側の照
明系が点灯する概ね７８０ｎｍの波長を有する第１およ
び第２の独立した光源を有する照明系と、前記回路パタ
ーン面を前記回路パターン面の裏面側斜方から、基板を
透過して、対向し、かつ前記第１および第２の照明系の
うち点灯している照明系に対抗する側の照明系が点灯す
る概ね４８８ｎｍの波長を有する第３および第４の独立
した光源を有する照明系と、前記回路パターン面の表面
側に位置し、該各照明系の照射による直接反射光および
直接透過光は集光せず、前記回路パターン上の同一位置
に発生する散乱光および回折光を集光して照射方向別に
波長分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間
フィルタにより回路パターンの直線部分からの回折光を
遮光し、照明された検査領域を検出器上に結像するＮ．
Ａ．が０．４以上の高開口数の結像光学系と、前記各検
出器の出力をしきい値を設定した２値化回路の２値化結
果と、各２値化結果の論理積により出力される信号によ
り前記回路パターン上の異物等の欠陥データを演算表示
する信号処理系とを備える構成にしたものである。

【００１１】

【作用】

表／裏面論理積検出、処理回路、照明の切換これまで述べたように、位相シフトレチクルをはじめと
する、例えば６４ＭＤＲＡＭ以降の製造に用いられるレ
チクルの回路パターンと異物を区別して異物だけを検出
することは、従来技術では困難である。

【００１２】本発明では、これ等のレチクルの回路パタ
ーンからの散乱光量が照明の方向によって変化すると言
う本発明者によって発見された実験的事実によって上記
問題点を解決している。

【００１３】図６９、図７０はその説明のための断面図
で、図中、６９０１はレチクル等のホトマスクのガラス
基板、６９０４は回路パターン面を表面側から照明する
波長λ１の斜方照明光、６９０５は回路パターン面を裏
面側から斜方照明６９０４と１８０°相対して照明する
波長λ２の斜方照明光、６９０２、７００２は回路パタ
ーンのエッジ部分、６９４２は表面側の斜方照明６９０
４によって回路パターンのエッジ部分６９０２から発生
する散乱光、６９５２は裏面側からの斜方照明６９０５
によって回路パターンのエッジ部分６９０２から発生す
る散乱光、７０４２は表面側の斜方照明６９０４によっ
て回路パターンのエッジ部分７００２から発生する散乱
光、７０５２は裏面側からの斜方照明６９０５によって
回路パターンのエッジ部分７００２から発生する散乱
光、６９０３、７００３は０．３μｍ程度の大きさの異
物のモデルである標準粒子、６９４３は表面側の斜方照
明６９０４によって標準粒子６９０３から発生する散乱
光、６９５３は裏面側からの斜方照明６９０５によって
標準粒子６９０３から発生する散乱光、７０４３は表面
側の斜方照明６９０４によって標準粒子７００３から発
生する散乱光、７０５３は裏面側からの斜方照明６９０
５によって標準粒子７００３から発生する散乱光を示し
ている。

【００１４】レチクル等のホトマスクの回路パターンの
ように微小ながらも断面構造を有する（厚さのある）回
路パターンでは、斜方照明の方向によって、発生する散
乱光の強度が大きく変化する。例えば、図６９では、回
路パターンのエッジ部分からの散乱光は、斜方照明６９
０５による照明で発生する散乱光が大きく、一方、斜方
照明６９０４による照明で発生する散乱光は小さい。ま
た、異物のごとく、微小な物体で明確な異方性を示さな
い物体からの散乱光は、大きな変化を示さない。

【００１５】その様子は、図６９中の散乱光の検出出力
（Ｖ）を示したグラフのようになり、斜方照明６９０５
による散乱光では、標準粒子からの散乱光６９５３より
も回路パターンからの散乱光６９５２の方が大きく、単
純な２値化しきい値Ｔｈ２では異物だけを検出すること
はできない。しかし、斜方照明６９０４による散乱光で
は、標準粒子からの散乱光６９４３の方が回路パターン
からの散乱光６９４２よりも大きく、単純な２値化しき
い値Ｔｈ１で、異物だけを検出することができる。

【００１６】図６９の場合の方向の回路パターン６９０
２では、斜方照明６９０４による散乱光を検出すればよ
いが、回路パターンのエッジの方向はもう一つあり、そ
の場合の様子を図７０に示す。

【００１７】図７０では、回路パターンのエッジ部分か
らの散乱光は、斜方照明６９０４による照明で発生する
散乱光が大きく、一方、斜方照明６９０５による照明で
発生する散乱光は小さい。また、異物のごとく、微小な
物体で明確な異方性を示さない物体からの散乱光は、大
きな変化を示さない。

【００１８】その様子は、図７０中の散乱光の検出出力
（Ｖ）を示したグラフのようになり、斜方照明６９０４
による散乱光では、標準粒子からの散乱光７０４３より
も回路パターンからの散乱光７０４２の方が大きく、単
純な２値化しきい値Ｔｈ１では異物だけを検出すること
はできない。しかし、斜方照明６９０５による散乱光で
は、標準粒子からの散乱光７０５３の方が回路パターン
からの散乱光７０５２よりも大きく、単純な２値化しき
い値Ｔｈ２で、異物だけを検出することができる。

【００１９】図７０の場合の方向の回路パターン７００
２では、斜方照明６９０５による散乱光を検出すればよ
いが、図６９の場合、図７０の場合は、検査中に任意に
現れるため、どちらか一方を選択的に検出する構成には
できない。そこで、本発明で考案された検出方式では、
図６９、図７０のどちらの場合でも、異物に関しては２
つの斜方照明６９０４、６９０５の両方の検出結果にお
いて、２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方よりも散乱
光が大きくなっており、また、回路パターンに関して
は、２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方よりも散乱光
が大きくなることはない。このため、斜方照明６９０
４、６９０５による散乱光をそれぞれ検出し、それぞれ
を２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２により２値化してその
論理積を求めれば、異物からの散乱光だけを検出でき
る。

【００２０】また、この動作は、２つの斜方照明６９０
４、６９０５の光源の波長を異なるものとしておけば、
その散乱光を色分離フィルタ等により簡単に分離するこ
とが出来るため、２つの斜方照明６９０４、６９０５に
よる検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことが
できる特長を有する。

【００２１】裏面照明系、コヒーレント長、光量バラン
ス、光路長補正、照明位置補正これまでに述べたよう
に、位相シフトレチクルをはじめとする、例えば６４Ｍ
ＤＲＡＭ以降の製造に用いられるレチクルの回路パター
ンと異物を区別して異物だけを検出することは、従来技
術では困難である。

【００２２】本発明では、位相シフタのエッジの影響を
受けずに異物の検出が可能な裏面照明検出方式に関し、
裏面から斜方照明を行った場合に、ガラス基板の厚の種
類によって照明の集光状態や、照明位置が変化するのを
防ぐため、異なるガラス基板を検査する場合にはその厚
みの差の分だけの光路長を与えるためのガラス板をレチ
クルの裏面側に裏面と光学系の間に挿入し、レチクル等
のホトマスクの表面（回路パターン面）までの光路長を
レチクル等のホトマスクの厚みにかかわらず一定にする
ことにより、照明の集光状態や、照明位置が変化を防
ぐ。

【００２３】また上記目的は、照明系を低ＮＡの集光
（Ｓ／Ｎでは不利だが）にして、光路長の変化が照明の
集光状態に影響を及ぼしにくくすれば、照明位置の補正
をミラーの角度や位置の変化で補正することによっても
達成される。

【００２４】観察用の空間フィルタ、観察用のレーザ斜
方照明検出されるた異物の寸法が微小な場合（例えば０．３μ
ｍ程度）、確認のため、観察光学系に呼び出しても、通
常の落射または透過照明だけでは観察が困難なことがあ
る。また、このような対象物では通常の暗視野照明を行
っても観察に十分な光量（明るさ）を得るのが難しい。

【００２５】このような対象物に対しては、レーザによ
る斜方照明を行って、散乱光を観察するのが実用的であ
る。この場合、検出用のレーザを兼用できればいいが、
検出用のレーザが可視光ではなかった場合には、そのレ
ーザの波長に感度を有するＴＶカメラ等を介さなければ
ならず、不便である。そこで、検出用とは別に、可視光
色のレーザ照明系を設け、観察時に使用する。このため
には、近年開発された可視光域に発振波長を有するレー
ザダイオードによる照明を用いると、小型で簡便なシス
テムを構築出来て良い。

【００２６】また、レーザによる斜方照明では、検出系
と同様に、空間フィルタによる回路パターン散乱光の除
去が可能となる特長を有する。このため、観察系にも必
要に応じて空間フィルタを挿入できる機構にしておけ
ば、異物等の欠陥からの散乱光が強調され、より異物等
の欠陥の確認が容易になる。

【００２７】ペリクル用透過率測定レチクルの回路パターン面を保護する目的で設けられた
ペリクル膜（以下、ペリクル）は、露光光（大抵の場合
近紫外光〜紫外光）に対しては、反射防止膜などの、透
過する光量が減少しないための工夫がなされている。し
かし、これ等の工夫は、露光光に対して最適化されてい
るため、異物等の欠陥検査に用いられる光源に対して
は、一般的に最適化されておらず、検査のための照明光
の減少をもたらす。しかも、その減少の割合は、個々の
ペリクルにより微妙に変化する。そのため、個々のペリ
クルの変化分が、検査の際の判定基準の余裕を小さくし
てしまう問題点を有する。

【００２８】垂直にペリクルを透過する光の場合（本発
明においては、試料からの散乱光がこれにあたる）は、
個々の変化量は小さく、問題とはならない。しかし、斜
めに透過する光（本発明においては、試料を照明する斜
方照明光がこれにあたる）では、その影響は大きな問題
となる場合もある。以下に、この問題となる斜めに光が
透過する場合の透過率の測定方式について述べる。

【００２９】検査の毎に個々のレチクルのペリクルの透
過率を測定し、検出出力を補正する方式としては、特開
平４−１５１６６３号公報に考案の一例がある。それに
よると、垂直に、ペリクルを介してレーザビームを入射
させ、レチクル基板上のクロム膜からの正反射光量を測
定し、入射前の光量との比からペリクル膜の透過率を求
めている。この従来技術では、その測定値が、ペリクル
自身だけでなく、レチクル基板の反射率も含むため、基
板反射率の変化が測定精度に影響を及ぼすことになる。
また、検出用の照明として、本発明のごとく斜方照明を
行う場合には、測定のためのレーザビームも、検査時と
同じ角度で斜方から入射させる必要があり、この従来例
を適用することはできない。

【００３０】そこで、本発明では、検出用の波長と同じ
波長で、同じ照明角度で斜方からペリクルに入射させペ
リクル膜からの反射光量を測定、これと照明光源の出力
光量から、ペリクル膜の反射率を測定する。ペリクル膜
の内部損失がないと仮定すれば、（透過光量）＝
（入射光量）−（反射光量）また、（透過率）＝（透過光量）／（入射光量）なので、（透過率）＝（（入射光量）−（反射光量））／（入射
光量）で透過率を求め、検出結果を補正できる。

【００３１】空間フィルタ幅切換、偏光板異物等の欠陥などの不規則な形状の物体の付着した試料
に対して、レーザー光等のコヒーレント光で斜方から照
明を行うと、発生する散乱光は、一般的にあらゆる方向
へ発散するか、またはそれに近い状態になる。一方、半
導体の回路パターンなどの規則的な形状のパターンが形
成された試料に対して、レーザー光等のコヒーレント光
で斜方から照明を行うと、発生する散乱光は、回折によ
り特定の方向へ集光する。図７１中の写真は、発生する
散乱光パターンを試料の上方から観察した様子を示す。
それぞれの写真は、散乱光の発生点から３０°の立体角
の範囲を写したものであり、写真中白い部分が散乱光で
ある。

【００３２】図７１（Ａ）は、試料上の回路パターンが
直線状の回路パターンだけの場合の散乱光パターン７１
０１である。この場合、散乱光パターンは、直線状に集
光する。このため、この直線状部分を遮光する幅ＷAの
直線状空間フィルタ７１１１により回路パターンからの
散乱光は遮光でき、遮光部分以外の部分から異物等の欠
陥からの発散した散乱光を集光でき、結果として回路パ
ターンと異物等の欠陥を区別して検出することができ
る。

【００３３】図７１（Ｂ）は、試料上の回路パターンが
コーナー部を有し、かつ規則的な回路パターンが一定の
ピッチで整列している回路パターンからの散乱光パター
ン７１０２である。この場合、散乱光パターンは、直線
状には集光せず、分布する。しかし、その散乱光の大部
分は、中心付近に直線状に集光している。このため、こ
の直線状部分を遮光する、先の幅ＷAの直線状空間フィ
ルタ７１１１よりも広い幅ＷBの直線状空間フィルタ７
１１２によりの回路パターンからの大部分の散乱光は遮
光でき、遮光部分以外の部分から異物等の欠陥からの発
散した散乱光を集光でき、結果として回路パターンと異
物等の欠陥を区別して検出することができる。

【００３４】図７１（Ｃ）は、図７１（Ｂ）とは別の試
料上の回路パターンがコーナー部を有し、かつ規則的な
回路パターンが一定のピッチで整列している回路パター
ンからの散乱光パターン７１０３である。この場合、中
心付近の直線状の集光は、図７１（Ｂ）の場合より幅が
広いため、この直線状部分を遮光する、先の幅ＷBの直
線状空間フィルタ７１１２よりも広い幅ＷCの直線状空
間フィルタ７１１３によりの回路パターンからの大部分
の散乱光は遮光でき、遮光部分以外の部分から異物等の
欠陥からの発散した散乱光を集光でき、結果として回路
パターンと異物等の欠陥を区別して検出することができ
る。

【００３５】以上のように、直線状空間フィルタの幅を
広くすれば、対応できる回路パターンの種類は増える。
しかし、直線状空間フィルタの幅は、狭いほど異物等の
欠陥からの散乱光が通過する部分が広くなり検出が安定
になるため、直線状空間フィルタの幅は、必要最低限の
幅に抑えることが望ましい。このため、本発明では、複
数の幅の直線状空間フィルタを切り変える機構を設ける
ことを考案した。切り変える直線状空間フィルタの幅は
連続的に変化する必要はなく、離散的に数種類、最低２
〜３種類でも効果のあることが発明者らによる実験で確
認されている。

【００３６】また、図７１（Ｄ）は、図７１（Ｂ）ある
いは図７１（Ｃ）とは別の試料上の回路パターンがコー
ナー部を有し、かつ規則的な回路パターンが一定のピッ
チで整列している回路パターンからの散乱光パターン７
１０４である。回路パターンからの散乱光が離散的に集
光してしまい、直線状空間フィルタでは遮光が不十分と
なる。この場合は、偏光フィルタの利用が効果的である
ことが特開昭５４−１０１３９０号公報などに記載され
ている。これは、直線状に偏光したレーザによる照明で
発生する、回路パターンからの回折光と異物からの散乱
光では、光の偏光方向が異なることを利用し、異物から
の散乱光のうち、回路パターンと同じ成分を偏光フィル
タにより遮光して、異物だけを輝かせて検出するもので
ある。この検出方法では、検出光の波長以下に微小な異
物では、偏光方向の違いが微小なため、偏光フィルタに
より大部分の散乱光が遮光されてしまい、非常にＳ／Ｎ
を悪化させるため、主たる検出方式として使用するのは
不適当であるが、前述のごとく直線空間フィルタで遮光
することが困難な回路パターンを有する試料に対して補
助的に、前述の直線状空間フィルタと切りかえて用いる
ことは効果的である。

【００３７】また、図７１（Ｂ）あるいは図７１（Ｃ）
のように回路パターンからの回折光が、中心付近の直線
状の集光と、それ以外の場所への離散的な分布になって
いる場合には、図７１（Ｂ）あるいは図７１（Ｃ）のご
とき直線状空間フィルタとその光透過部分には偏光フィ
ルタを配置したハイブリット型のフィルタでも良い。以
上のように、本発明中の検出技術では、試料上の回路パ
ターンのごとき構造物から発生する回折光の状況に合わ
せて、数種類の直線状空間フィルタと、偏光フィルタま
たは直線状空間フィルタ付の偏光フィルタを切りかえて
最適なフィルタにより効率良く異物等の欠陥を検出する
ものである。

【００３８】４画素最大値検出および論理和検出ＣＣＤなどのアレイ型の検出器において、異物等の欠陥
の検出・判定を画素単位で行った場合に、異物等の欠陥
が複数（２から４個）の画素間にまたがって検出される
条件では、異物等の欠陥からの散乱光も複数の画素に分
散してしまい、結果として１つの画素の検出出力が複数
の画素間にまたがらない場合に比較して１／２〜１／４
に低下し、検出の再現性が悪化する問題に対して、特開
平５−２２６２号公報では、検出画素寸法を一辺の長さ
を１／２（面積で１／４）に縮小して行い、各画素の隣
接する４つの画素の検出出力を電気的に加算、目的の画
素による検出出力をシミュレートする４画素加算処理方
式を考案している。

【００３９】さて、上記方式では、検出判定を行う画素
寸法（例えば２μｍ×２μｍ）に比較して検出すべき異
物等の欠陥の寸法は小さい（例えば０.５μｍ）場合で
は、４画素加算処理前の検出器の１画素（例えば１μｍ
×１μｍ）中に異物等の欠陥が捕らえられさえすれば、
異物等の欠陥からの検出出力は４画素加算処理の前後で
同一である。（なぜなら、４画素加算方式は、前述のご
とく、１画素で捕らえられずに、複数の画素にまたがっ
てしまった場合の補償のための方式であるからであ
る。）この場合、回路パターンからの散乱光は、検出器
の画素の面積（画素寸法）が小さいほど１画素中に入っ
てしまう回路パターンコーナー部分個数（あるいは面
積）が減少するために、回路パターンからの散乱光は減
少することを考えると、画素寸法自体は、小さいほど好
ましく、より高感度な異物等の欠陥の検出が可能とな
る。従って、４画素加算処理方式は、検出の安定性と引
き換えに、検出感度に対して犠牲を払っているとも言え
る。犠牲を払った上で、検出感度が十分ならばこの問題
に対して新たな考案を行う必要はないが、プロセス条件
の変化や、露光方式の変化に追従してより柔軟な検出感
度を有した検査技術とするためには、この問題にも配慮
を行うことが必要である。

【００４０】この問題に対しては、４画素加算処理を行
った高安定検出モードと、４画素加算処理を行わない高
感度検出モードとを選択可能にすることにより必要とさ
れる性能に応じて検出方式を切りかえれば良い。

【００４１】また、上記２つのモードは、４画素加算処
理の前後で異物等の欠陥の検出判定を行えば、同時に動
作可能であることに着目し、本発明では、同時に動作を
行わせ、２つのモードの検出結果の論理和を求めること
で、高安定検出と高感度検出を同時に行う構成を考案し
た。

【００４２】また、上記２つのモードを同期して動作さ
せる際に、４画素加算処理の前後でデータ量が４倍異な
る（処理後は、４画素につき一回データが得られるの
で、データ量が１／４になる）問題を有するが、処理前
のデータのうち隣接する４つの画素のうちの最大値の画
素のデータだけを出力する（４画素につき一回データが
得られるので、データ量が１／４になる）ようにすれ
ば、処理の前後でデータ量が同一となり、論理和を求め
ることが容易となる。

【００４３】２画素加算処理ＣＣＤなどのアレイ型の検出器において、異物等の欠陥
の検出・判定を画素単位で行った場合に、異物等の欠陥
が複数（２から４個）の画素間にまたがって検出される
条件では、異物等の欠陥からの散乱光も複数の画素に分
散してしまい、結果として１つの画素の検出出力が１／
２〜１／４に低下し、検出の再現性が悪化する問題に対
して、特開平５−２２６２号公報では、検出画素寸法を
一辺の長さを１／２（面積で１／４）に縮小して行い、
各画素の隣接する４つの画素の検出出力を電気的に加
算、目的の画素による検出出力をシミュレートする４画
素加算処理方式を考案している。

【００４４】上記の従来例では、４画素加算処理は、検
出画素間にまたがる検出結果の出力低下の防止策である
から、処理画素は４画素より多い画素で処理しても構わ
ないし、効果が所望の目的を達せられるのであれば２画
素、あるいは３画素の処理でも構わない。

【００４５】本考案では、ステージの送り速度を検出器
の蓄積時間に比べて早くすることにより、実現できる長
方形画素に着目した。例えば、試料上で１μｍ×２μｍ
の画素を形成しようとするのなら、試料上の大きさ１μ
ｍ×１μｍの検出器で、蓄積時間Ｔの間に、２μｍステ
ージを送れば、試料上で１μｍ×２μｍの画素を実現で
きる。

【００４６】この場合、２画素を加算する処理を行えば
目的の画素の出力を得られる。２画素加算処理は、４つ
の画素にまたがる異物の出力低下を防止する効果が小さ
くなるが、４画素加算に比べてステージの送り速度が早
いため、検査速度が向上する特長を有する。

【００４７】ペリクル／ガラス面検出系本発明で用いられている技術は、高分解能な検出器を用
いるため、高速化が難しく、低感度な従来の方法に比べ
て検査時間の点で不利になる。一方、レチクル等のホト
マスクの異物検査には、高感度な検出の必要な回路パタ
ーン面部分のほかに、回路パターンの形成された面とは
逆の裏面（回路パターンがないのでガラス面とも言う）
やペリクル膜面上の検出を行うことも求められる。これ
等の面では回路パターン面と比べてはるかに低感度な検
出で十分なため、高分解能で高感度な検出方式を適用す
ることは、無用に検出時間を費やすことになる。

【００４８】特開平４−２７３００８号公報では、低感
度で良いことから生じる余裕を、高速化ではなく焦点深
度に着目し、回路パターン面検出用の照明系に工夫をす
ることにより低集光度のかわりに焦点深度の深い照明を
行う考案をしている。

【００４９】本発明のように高ＮＡ検出の場合には、対
物レンズの倍率を変化させて分解能を変化させるのが通
例であるが、レチクル等のホトマスクでは、回路パター
ン面、裏面、ペリクル膜面がそれぞれ異なる平面に存在
するため、焦点（検出）位置を数ｍｍの範囲を移動しな
くてはならず、回路パターン面検出時には焦点合わせの
ために高精度と高分解能を要求されるＺステージ（レチ
クル等のホトマスクの厚み方向への移動ステージ）への
負担が大きくなる。

【００５０】本発明では、裏面、ペリクル膜面用の低分
解能、高速の検出ユニットを回路パターン面用とは独立
させて、設けることを考案した。

【００５１】シェーディング補正方式本発明者は、散乱光検出方式の異物等の欠陥検査装置に
おいて、照明による被検査面の照度分布による検出信号
の出力の変化を補正する手段として、特開平５−２２６
２号公報に、標準試料からの散乱光分布を複数回測定
し、その平均値により照度分布を決定し、検出信号を補
正する方式を提案した。

【００５２】しかし、散乱光検出用の標準試料を、検査
視野全域に渡って均質に作成することはは難しいため、
（特に、検出器をＣＣＤセンサのような並列型の検出器
を用いた場合に）測定回数を多くしても、なかなか良好
な照度分布の決定が不可能な場合がある。その場合は、
連続する２画素以上（例えば３画素とか５画素）の画素
間で平均化（スムージング）処理を施して照度分布を決
定したほうが、良い結果を得られる場合もあるので、こ
れ等のアルゴリズムを選択可能にしておくと大きな効果
が得られ、より高精度な検出が可能となる。

【００５３】検出波長決定方式本発明のごとく、試料の表面側あるいは裏面側の斜方か
らの照明による散乱光を検出する検査技術においては、
検出すべき異物等の欠陥から検出される散乱光量は、異
物等の欠陥の大きさと照明光源の波長と照明／検出方向
により大きく変化する。

【００５４】光の散乱理論によれば、粒子からの散乱光
は、波長と粒子径の相対的な関係について相似となる。
また、照明する光の入射方向と同じ方向に散乱する光の
成分を前方散乱光、逆に散乱する光の成分は後方散乱光
と呼ぶ。

【００５５】ある大きさの粒子を考えたとき、照明光源
の波長が短いほど、前方散乱光成分が増え、照明光源の
波長が長いほど、散乱光の分布は均一化し、後方散乱光
成分の割合が大きくなる。

【００５６】表面側から照明を行う検出方式では、照明
光の入射方向と検出光学系の位置関係から粒子からの後
方散乱光が検出される。また、裏面側から照明を行う検
出方式では、照明光の入射方向と検出光学系の位置関係
から粒子からの前方散乱光が検出される。また、異物等
の欠陥から発生する前方散乱光が、後方散乱光より小さ
くなることはない。

【００５７】異物等の欠陥の検出出力を大きくするため
には、この前方散乱光を検出することが有効である。
（これはホトマスクやレチクル等に対してだけでなく、
シリコンウェハ等の異物等の欠陥の検出に対しても適用
でき、シリコンウェハ等を透過する波長、例えば近赤外
から赤外にかけての波長の光源を用いれば、前方散乱光
検出を実現することができる）すなわち、レチクル等の
ホトマスクの光透過部分上の異物等の欠陥検出は、裏面
側からの照明によって前方散乱光を検出する構成が有利
である。また、裏面側からの照明が行えない、遮光部分
上の異物等の欠陥の検出のためには、表面側からの照明
を行う。

【００５８】すなわち、ホトマスクやレチクル等の遮光
膜で形成された回路パターンを有する透明（半透明）基
板上に付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検
査装置では、遮光部分の異物等の欠陥を表面照明方式
で、透過部分の異物等の欠陥を裏面照明方式で検出する
構成をとることによって異物等の欠陥の検出出力を大き
くすることが可能になる。

【００５９】また、それぞれの照明方式において、光源
波長の最適化を行うことにより、異物等の欠陥からの散
乱光分布を、検出光学系の方向へ偏らせることによっ
て、異物等の欠陥からの検出出力を最大にすることが可
能になる。そこで、本発明者らは、上記理論的考察と実
験的検証により、それぞれの照明方式において、異物等
の欠陥からの検出出力を最大にする光源波長を求めた。

【００６０】表面照明方式では、照明光の波長を長くす
ることで、粒子からの後方散乱光成分を増やし、異物等
の欠陥からの検出出力を大きくすることができ、波長７
８０ｎｍにピークが存在する。

【００６１】これに対して、裏面照明方式では、照明光
源の波長を短くするほど、前方散乱光成分が増え、これ
により粒子からの検出出力を上げることが可能になる。

【００６２】回路パターン付の試料上の異物等の欠陥検
査では、異物等の欠陥からの散乱光の検出出力と、パタ
ーンからの散乱光との両方に着目し、で定義される弁別比に基づいた検討を行う必要がある。

【００６３】弁別比が１より大きければ散乱光検出出力
の大小比較（２値化）だけの簡単な装置構成により異物
等の欠陥の検出が可能である。実際の装置では、電気的
・光学的なノイズの影響や、機構部の振動、更には検出
系の感度ばらつきなど様々な要因によって検出出力のバ
ラツキが生じる、このため異物等の欠陥からの散乱光と
クロムパターン部分からの散乱光のレベルの間に余裕が
必要である。すなわち弁別比が大きいほど異物等の欠陥
の検出性能が高いことになる。

【００６４】この弁別比により、最適な照明波長を検討
すると、表面側からの照明方式で異物等の欠陥検出性能
の最も良い光源は、波長７８０ｎｍ付近であると判断さ
れる。

【００６５】この近傍の光源としては、半導体レーザを
利用することが考えられる。この波長では、従来から一
般に用いられている赤色ヘリウム−ネオンレーザ光（波
長６３２．８ｎｍ）より高い弁別比が得られ、安定な検
出が可能である。

【００６６】裏面側からの照明方式の場合、弁別比が最
良となるのは波長４８８ｎｍ付近であることが判明し
た。

【００６７】この近傍の光源としては、アルゴンイオン
レーザを利用することが考えられる。アルゴンイオンレ
ーザは大きな出力の光源を得ることが容易であり、その
出力は空冷で数百ｍＷ（水冷では数Ｗ）にもなり、赤色
ヘリウム−ネオンレーザ光と比べ、大きな検出出力を得
ることができる。

【００６８】以上を総合して、本発明では回路パターン
面表面からの、光源波長約７８０ｎｍの斜方照明と、回
路パターン面裏面からの、光源波長約４８８ｎｍの斜方
照明との両者を組み合わせることにより、位相シフト膜
を持つ試料上の異物等の欠陥を、回路パターンから分離
して、試料全面にわたって検出することができる。

【００６９】上に示した波長は、検出したい異物等の欠
陥の最小寸法を例えば０．５μｍとして考えた場合であ
る。異物等の欠陥の大きさが大きいほど検出出力(発生
する散乱光量)は大きいので検出したい最小の大きさの
異物等の欠陥の検出出力を最大にする波長が最適波長で
ある。また、散乱現象は粒子の大きさｄと、照明光源波
長λの相対的な関係ｄ／λに関して相似であるから、上
の結果より、検出したい異物等の欠陥の最小寸法をｄと
した場合の最適波長は、表面側からの照明で１.６ｄ程
度、裏面側からの照明で１.０ｄ程度となる。

【００７０】表面側からの照明方式で、これより波長を
長くすると、粒子からの後方散乱成分は増えるものの、
全体の散乱光量が波長の４乗に反比例して低下（レーリ
ー散乱領域）するため、粒子の検出出力は低下する。ま
た、裏面側からの照明方式において、斜方照明で異物等
の欠陥の検出をおこなう場合には、これより波長を短く
すると、前方への散乱成分が大きくなりすぎ、検出光学
系へ入射できる光量は減少してしまい、粒子の検出出力
は低下する。検出したい異物等の欠陥の最小寸法が０．
５μｍの場合、表面照明の波長は６００〜８００ｎｍ、
裏面照明の波長は４５０〜５５０ｎｍの程度であること
が必要である。

【００７１】検出感度の決定法レチクルのクロム部分（遮光膜）上にある異物等の欠陥
は、そのままでは露光時の転写不良の原因とはならない
が、これがガラス部分上に移動した場合には転写不良の
原因となってしまう。このためクロム部分上から他の部
位へ移動する可能性のある異物等の欠陥（移動性異物等
の欠陥）の検出が必要である。

【００７２】この場合、１μｍより小さな異物等の欠陥
では、付着力である分子間力が支配的になり、移動しし
なくなるため、クロム部分（遮光膜）上にある異物等の
欠陥に関しては、ガラス部分上より検出感度は緩やかに
できる。

【００７３】ただし、位相シフタのような層構造をもつ
レチクルでは、その製造工程において、クロム部分上の
異物等の欠陥が問題となる場合がある。位相シフト膜付
きのレチクルは、一般に、クロムによる回路パターンの
形成を行い（ここまではシフタ膜のないレチクルと同じ
プロセスである）、その後に全面にシフタ膜材料を塗布
またはスパッタにより成膜し、エッチングプロセスによ
りシフタ膜によるパターン（シフタパターン）が形成さ
れる。ここで、成膜前にクロム部分上に異物等の欠陥が
存在すると、シフタ膜に気泡や欠け等の欠陥を発生さ
せ、これが転写不良の原因となる場合がある。このた
め、これまでに述べたシフタパターン形成後の異物等の
欠陥検査の他に、成膜の前後にクロム部分上を含む全面
の検査（本発明の方式では気泡や欠け等の欠陥も異物等
の欠陥と同様に検出できる）を行なう必要がある。ただ
し、この場合はシフタパターンの形成前であり、シフタ
パターンからの散乱光は存在しないため、表面側・裏面
側の２系統の照明系で照明を行なうことにより全面で高
感度の検出が可能となる。

【００７４】以上とは別に、遮光膜のパターニングがさ
れる以前の透明（半透明）基板の検査を行う場合は、回
路パターンからの回折光は存在しないので、空間フィル
タは無くても良い。このような構成で前方散乱光を検出
するようにすれば、反射照明方式に比べて異物等の欠陥
の検出出力を大きくすることができる。

【００７５】以上のように、レチクルのごとく工程毎
に、回路パターンの形成状況と要求される検出感度が変
化する検査対象では、その要求検出感度を工程毎に変化
させた装置仕様が考えられ、本発明は、その仕様を巧み
に利用した装置構成を提案するものである。

【００７６】

【実施例】以下本発明の一実施例の構成を図１を参照し
て説明する。図において、１は検査ステージ部で、検査
ステージ部１は、ペリクル７を有するレチクルを６を固
定手段１８により上面に固定してＺ方向に移動可能なＺ
ステージ１０と、Ｚステージ１０を介してレチクル６を
Ｘ方向へ移動させるＸステージ１１と、同じくレチクル
をＹ方向へ移動させるＹステージ１２と、Ｚステージ１
０、Ｘステージ１１、Ｙステージ１２の各ステージを駆
動するステージ駆動系１３と、レチクル６のＺ方向位置
を検出する焦点位置検出用の制御系１４とから構成され
ており、各ステージは、レチクル６の検査中常に必要な
精度で焦点合せ可能に制御される。

【００７７】Ｘステージ１１およびＹステージ１２は図
２に示すごとく走査され、その走査速度は任意に設定す
ることができるが、例えば、Ｘステージ１１を、約０．
２秒の等加速時間と、４．０秒の等速運動と、０．２秒
の等減速時間とに設定し、約０．２秒の停止時間を１／
２周期で最高速度約２５mm／秒、振幅１０５mmの周期運
動をするように形成し、Ｙステージ１２を、Ｘステージ
１１の等加速時間および等減速時間に同期してレチクル
６を０．５mmずつステップ状にＹ方向に移送するように
構成すれば、１回の検査時間中に２００回移送すること
にすると、約９６０秒で１００mm移送することが可能と
なり、１００mm四方の領域を約９６０秒で走査すること
ができる。

【００７８】また、焦点位置検出用の制御系１３は、エ
アーマイクロメータを用いるものでも、或いはレーザ干
渉法で位置を検出するものでも、さらには縞パターンを
投影し、そのコントラストを検出する構成のものでもよ
い。なお、座標Ｘ、Ｙ、Ｚは、図に示す方向である。

【００７９】２は第１の表面照明系、２０は第２の表面
照明系である。また３は第１の裏面照明系、３０は第２
の裏面照明系である。これらは独立しており、かつ同一
の構成要素からなっている。２１、２０１は表面照明系
のレーザ光源で、両者の波長は、例えば７８０ｎｍ、ま
たレーザ光源３１、３０１は裏面照明系のレーザ光源
で、両者の波長は、例えば４８８ｎｍである。２２、２
０２、３２、３０２は集光レンズで、レーザ光源２１、
２０１、３１、３０１より射出された光束をそれぞれ集
光してレチクル６の回路パターン面を照明する。この場
合、回路パターンに対する入射角ｉは、後述する検出光
学系４の対物レンズ４１を避けるため約３０°より大き
くし、また、被検体がペリクル７を装着したレチクル６
の場合は、ペリクル７を避けるためにほぼ８０°より小
さくしなければならないことから、おおよそ３０°＜ｉ
＜８０°にされる。それぞれの光学系は、シャッタ２
３、２０３、３３、３０３を備え、各照明系の光ビーム
を透過／遮光する。また、それぞれのシャッタは、必要
に応じて独立して動作できる。

【００８０】上記第１の表面照明系２及び第２の表面照
明系２０、および第１の裏面照明系３及び第２の裏面照
明系３０の詳細な構成例を、図３を参照して説明する。
図３は図１の照明系２の構成例を示す図（他の照明系２
０、３、３０も同一構成のため省略）である。図中、図
１と同符号のものは同じものを示す。２０はレーザ光源
である。２２３は凹レンズ、２２４はシリンドリカルレ
ンズ、２２５はコリメータレンズ、２２６は集光レンズ
で、符号２２３〜２２６により集光レンズ２２を形成す
る。

【００８１】表面照明系２、２０の光源２１、２０１
は、Ｘ’方向に電界ベクトルを持つ直線偏光（この状態
をＳ偏光と呼ぶ）を有する様に配置する。Ｓ偏光にする
のは、例えば、入射角ｉが約６０°の場合、ガラス基板
上における反射率が、Ｐ偏光（Ｙ’方向に電界ベクトル
を持つ直線偏光）の場合より約５倍程度高い（例えば、
久保田広著、応用光学（岩波全書）第１４４頁）から
で、より小さい異物まで検出する事が可能になるからで
ある。

【００８２】また、裏面照明系３または３０の光源３
１、３０１もＳ偏光を有するように配置する。その理由
としては、本発明者による実験結果によれば、Ｐ偏光照
明よりもＳ偏光照明の場合、異物と回路パターンの弁別
比を大きくできるためである。ただし、基板の透過率等
を考慮した場合には、前述のごとくＰ偏光の方が反射率
が低く（従って透過率が高い）、裏面照明をＰ偏光で行
う方がＳ／Ｎを高くでき、結果として検出性能が安定す
る場合もある。

【００８３】本発明では、異物をパターンと区別して検
出するため、検出光学系のフーリエ変換面に設置した空
間フィルタを用いる、この場合、平行光で照明を行なえ
ば、パターンから発生する回折光の広がりを小さくする
ことができ、弁別比を大きくすることが可能になる。し
かし、照明を集光光で行ない、照明光の照度を高めれ
ば、検出器で受光される光の出力レベルを大きくするこ
とができ、Ｓ／Ｎを良くすることができる。

【００８４】各照明系２、２０、３、３０の照度を高め
るため、たとえば集光系の開口数（ＮＡ）を約０.１に
し、レーザビームを約１０μmまで絞り込んだ場合、こ
の絞り込みにより焦点深度は約３０μmと短くなり、図
２に示す検査視野１５の全域Ｓ（例えば５００μｍ）に
焦点を合わせることができなくなる。しかし、本実施例
においてはこの対策として、シリンドリカルレンズ２２
４を図３に示すＸ’軸回りに傾動させ（図３はすでに傾
動した状態を示す）、例えば、入射角ｉが６０°でも検
査視野１５の全域Ｓに焦点を合わせることが可能になっ
ており、後述する信号処理系５の検出器５１、５５１に
一次元固体撮像素子を使用した場合に、検査視野１５の
検査領域が検出器５１、５５１と同様に直線状になって
も該直線状の検査領域を高い照度でかつ均一な分布で照
明をすることが可能になる。

【００８５】さらに、シリンドリカルレンズ２２４を図
３に示すＸ’軸回りに加えて、Ｙ’軸回りにも傾動させ
ると例えば、入射角ｉが６０°で任意の方向から射出し
た場合でも、検査視野１５の全域Ｓ上を高い照度で、か
つ均一な分布の直線状の照明をすることが可能である。

【００８６】シャッタ２３、２０３は、光源２１からの
光を必要に応じて遮光するためにある。シャッタによる
光の制御は、以下の場合に必要となる。図３８は、図１
中のレチクル６、ペリクル７、照明系２による斜方照明
光３８０２、照明系２０による斜方照明光３８２０、照
明系３による斜方照明光３８０３、照明系３０による斜
方照明光３８３０と検査視野（＝照明位置）１５との関
係を示している。図３８（Ｂ）の状態から、検査の進行
と共に、ステージがＹ軸正方向へ送られて行くと、やが
て図３８（Ａ）の状態となり、照明系２０からの斜方照
明光３８２０は、レチクル６に設けられたペリクル７の
保持枠３８０７によってけられるようになる。また、図
３８（Ｂ）の状態よりステージがＹ軸負方向へ送られて
入る場合には、図３８（Ｃ）の状態となる。これ等の状
態では、検査視野１５を照明する光量はけられによって
減少し、しかもその減少量は、けられ量の変化によって
刻々と変化し、安定な照明が行われなくなる。しかも、
けられた光の一部は、迷光となり、検出に悪影響を及ぼ
す。このため、けられが起こる以前に、シャッタ２０３
（或いはシャッタ２３）によって、けられる側の照明系
を遮光する必要がある。従って、照明系２または照明系
２０によって照明される領域は、斜方照明の角度と、ペ
リクル保持枠との関係で定まる。図３７に照明領域の例
を示す。図３７の例は、ペリクル保持枠が大きさ１０２
ｍｍ×１０２ｍｍ、高さ６．３ｍｍ、照明光の光軸とレ
チクル回路パターン面とのなす角度が３０度の場合であ
り、領域３７０４では図３８（Ｂ）の照明が、領域３７
２４では図３８（Ｃ）の照明が、領域３７０４では図３
８（Ａ）の照明が行われる。また、、すべての照明が行
えて最も検出が安定している領域３７０４が６４ＭＤＲ
ＡＭチップの概略のエリア３７０１をすべてカバーして
いることが分かる。

【００８７】以上は、表面側の照明系２、２０に関する
ことであったが、裏面側の照明系に関しても、レチクル
裏面にペリクルが取り付けられているタイプのレチクル
については同様のことがいえる。

【００８８】図１では、小型の小出力レーザ２台を以て
裏面照明系３、および裏面照明系３０を構成していた。
しかし、より大型で高出力のレーザ１台から射出される
レーザ光を２つに分岐する構成も可能である。図５４に
その例を示す。図５４では、図１の裏面側の照明系に相
当する部分を示している。高出力のレーザ１台から出る
レーザ光を分岐するため、光路が長くなり、光源５４０
１から射出されただけの光では、光路中のじょう乱の影
響を受け易くなるため、また、光が広がり易くなるた
め、一旦、ビームエクスパンダ５４０２によりビーム径
を大きくする。その後に分岐手段５４０３にて２つの光
路に分ける。一方の光路は、図１の照明系３に相当し、
シャッタ機構３３により制御され、、光路ミラー５４０
６、５４０７、５４０８等により導かれ、集光レンズ３
２により試料上へ集光される。また、一方の光路は、図
１の照明系３０に相当し、シャッタ機構３０３により制
御され、、光路ミラー５４０４、５４０５等により導か
れ、集光レンズ３０２により試料上へ集光される。これ
等は、１台のレーザ光源から２方向の照明を行うための
一例を示したに過ぎないので、同じ目的を達成できるの
であれば、他の構成でも構わない。直線偏光による光源
を用いる場合には、光路中のミラーは、照明光の偏光面
に悪影響を与えないように、十分配慮する必要がある。
また、分岐手段５４０３は、透過率によって光量を２分
するものや、偏光面によって分離するものや、或いは、
アルゴンレーザの様に複数の波長を発振できるレーザ光
源の場合には、波長によって分離するものでも構わな
い。二つの光路の光量は、等しく分配されるのが望まし
く、もし、等しく分配されるのが困難な場合には、図５
５に示すごとく、分岐後の光路に、可変調節式のＮＤフ
ィルタ５４０９、５４１０を用い、光量を等しくすれば
良い。また、偏光で分離した場合には、照明系３と照明
系３０とで、試料上に照明された照明光の偏光面が異な
ってしまうのを防ぐため、図５５に示すごとく、偏光分
離後の光路に、１／２波長板５４１４、５４１２を設置
して偏光面を揃えることも出来、更に偏光素子５４１
５、５４１３によって偏光の純度を高めることもでき
る。

【００８９】また、１台のレーザ光源の光路を分岐し
て、再びそれぞれ試料上の同一視野を同時に照明する場
合には、試料上で干渉が起きてしまい、干渉縞の発生に
より照明に極端な不均一を生じる。この場合、分岐され
た２つの光路を、レーザ発振器の可干渉距離（例えば、
数ｍｍから数ｍ）以上に光路差を設ければ良い。また、
前記波長分岐手段に波長分離を用いた構成では、干渉が
起こらないため、２光路の干渉の影響は考慮する必要が
ないメリットを有する。また、アルゴンレーザの発振波
長のうち４８８ｎｍと５１５ｎｍを用るならば、互いの
波長の差が小さいので、検出感度が大きく異なることは
ないだけではなく、微妙な波長の差が、異物等の欠陥の
形状から生ずるために、解析が困難な干渉の効果によっ
て引き起こされる検出感度のむらをキャンセルできる特
徴を有する。

【００９０】また、裏面から照明を行う場合、レチクル
基板のガラスの厚さはの変化は、照明光の光路差に影響
を及ぼし、図５６に示すごとく、同じ照明を行っている
つもりでも、図５６（１）の厚さが概略０（以下、厚さ
０と表現）のレチクル５６０１で照明が視野１５を照ら
すように構成されている場合、同図（２）の厚さ小のレ
チクル５６０２では照明は光路５６１２のごとく進み、
視野１５を照明するはずの光路５６２２は通らず、結果
として照明位置がＥ2だけずれることになる。同様に、
同図（３）の厚さ中のレチクル５６０３では照明は光路
５６１３のごとく進み、視野１５を照明するはずの光路
５６２３は通らず、結果として照明位置がＥ3だけずれ
ることになる。また、同図（４）の厚さ大のレチクル５
６０４では照明は光路５６１４のごとく進み、視野１５
を照明するはずの光路５６２４は通らず、結果として照
明位置がＥ4だけずれることになる。現在でも使用され
ているレチクル等のホトマスクは各種厚さの基板（例え
ば、２．３ｍｍ，４．６ｍｍ，６．３ｍｍなど）からな
るため、対策が必要となる。

【００９１】前記誤差Ｅ2からＥ4まですべてを含むよう
な広い範囲を照明すればレチクル等の基板の厚さの差に
対応できるが、視野の照度が低下し、Ｓ／Ｎが低下する
問題が生じる。そこで、照明位置を選択できるようにす
るのも一つの対策である。図５７にその一例の原理を示
す。図５７では、厚さ０のレチクル５６０１で照明する
視野１５の位置が照明されるように、レチクルの厚さに
合わせ、同図（２）の厚さ小のレチクル５６０２のため
の照明光路５７１２、同図（３）の厚さ中のレチクル５
６０３のための照明光路５７１３、同図（４）の厚さ大
のレチクル５６０４のための照明光路５７１４と光路位
置を変えている様子を示す。図５８にはこの原理を実現
するための、構成の一例を示す。図５８には図５５の光
路中に、光路移動手段５８１１、５８０１と光路移動手
段の駆動機構５８０２、５８１２を設け、光路位置を可
変にした構成を示した。また、図５９では、裏面照明系
の最後の照明角度設定ミラー５４０８、５４０５の角度
を照明角度可変手段５９０１、５９１１と照明角度可変
手段の駆動機構５９０２、５９１２によって照明角度を
可変し、照明光路を変化させる構成を示した。

【００９２】上記レチクル厚さの差による光路への影響
は、レチクル基板と照明光路の屈折率の差によって生じ
る。（屈折率差をなくせれば、影響もなくせる。）ま
た、屈折率差があると言うことは、照明系の集光部分
に、光路差を生ずることを意味する。つまり、照明を集
光する場合、レチクルの厚さの差は、集光にも影響を与
え、十分な焦点深度を持たない集光系の場合には、焦点
を調節して集光位置も調節する必要があり装置の複雑化
を招く。しかし、何らかの手段によってレチクルの厚さ
の差による光路長の変化を補正すれば、前記図５８、図
５９のような移動手段や焦点調節手段は不要となる。そ
の一例の原理を図６０に示す。図６０（１）では厚さ０
のレチクルの下に、厚さ大のレチクルの厚さｔ4に相当
する光路長の板（光路長補正板）が配置されている。図
６０（２）では厚さｔ2のレチクルの下に、厚さｔ4−ｔ
2に相当する光路長補正板が配置されている。図６０
（３）では厚さｔ3のレチクルの下に、厚さｔ4−ｔ3に
相当する光路長補正板が配置されている。このようにす
ると、厚さ０、ｔ2、ｔ3、ｔ4のすべての場合で光路長
は同一となり、照明位置も焦点位置も同一となる。図６
１では、これ等の光路長補正板を一体にした光路長補正
ユニット６１０１、６１１１を駆動手段６１０２、６１
１２で切り変え、各種厚さのレチクルに対応させている
様子を示す。また、上記光路長補正ユニットは、光路長
を補正できれば良いので、板状の物だけでなく、液体を
変形や、電気光学的な手段により、連続的な光路長を得
られるものでも良い。

【００９３】また、図１にはペリクル膜の透過率を測定
する目的で検出器４９が設けられている。ペリクル膜
は、その膜厚や反射防止膜等の微妙な差によりその透過
率が変化する。垂直に透過する光の場合（本発明におい
ては、試料からの散乱光がこれにあたる）は、その変化
量は小さく、問題とはならない。しかし、斜めに透過す
る光（本発明においては、試料を照明する斜方照明光が
これにあたる）では、その影響は大きな問題となる場合
もある。この問題は、ペリクル膜の透過率を被検査試料
毎に測定し、検出結果を補正すれば良いのだが、ペリク
ル膜は、レチクルに装着されてしまっているために、透
過率を直接測定することはできない。そこで、検出器４
９により、照明系からのペリクル膜による反射光量を測
定、これと照明光源の出力光量から、ペリクル膜の反射
率を測定、ペリクル膜の内部損失がないと仮定し、（透
過率）＝１−（反射率）で透過率を求め、検出結果を補
正する構成としてある。

【００９４】図１中の４は検出光学系で、レチクル６の
パターン面に相対する対物レンズ４１、対物レンズ４１
の結像位置付近に設けられる視域レンズ（以下フィール
ドレンズという）４３、フィールドレンズ４３により集
光された光束の波長分離用のミラー４２を持つ。検出光
学系に入射した光は、波長分離用ミラー４２により、表
面照明系２、２０によって発生した散乱、回折光と、裏
面照明系３、３０によって発生した散乱、回折光とに分
離される。

【００９５】分離された光は、それぞれレチクル６の検
査視野１５に対するフーリエ変換面に設けられた帯状の
遮光部とその外部に透過部を有する空間フィルタ４４、
４４４、および結像レンズ４５、４４５を経て、レチク
ル６上の検査視野１５が後述する信号処理系５の検出器
５１、５５１上に結像される。フィールドレンズ４３
は、対物レンズ４１上の上方の焦点位置４６の像を空間
フィルタ４４、４４４上に結像する。

【００９６】裏面照明方式（図１７）はレチクル６の光
透過部分上（ガラス部分上）の異物等の欠陥からの散乱
光を検出する。図１７中で、裏面からの斜方照明系３に
より発生した散乱光は、検出光学系４で、対物レンズ４
１、フィールドレンズ４３、空間フィルタ４４、結像レ
ンズ４５を介して検出器５１で検出される。

【００９７】図１７では、レチクル、照明系３、検出光
学系４を同図中に示した配置にしているが、照明系３
と、検出光学系４がレチクル６に対して、それぞれ反対
側にあれば良いため図３４のような構成でも良い。図３
４中で、表面からの斜方照明系２により発生した散乱光
は、検出光学系４０で、対物レンズ４０１、フィールド
レンズ４０３、空間フィルタ４０４、結像レンズ４０５
を介して検出器５５１で検出される。

【００９８】ただし、図３４のように、レチクル基板を
通して、検出光学系で回路パターン面を結像する構成で
は、レチクル基板による収差の影響で、解像が不十分に
なり、安定な検出が困難となる。安定な検出を行うに
は、結像光学系にレチクル基板の収差を補正する機能を
持つレンズを使用するなどの対策が必要となる。

【００９９】また、レチクルの遮光部分上を含め全面の
検査を行いたい場合に、図３４の構成を利用するには、
図３５のように、レチクルの表面に照明系を、表面、裏
面の両方に検出系を設け、表面検出光学系４で遮光部分
上を、裏面検出光学系４０で透過部分を検査する方式で
も、図１の構成と同様の目的を達成できる。なお、この
形式の場合、表面検出系４ではレチクル６の遮光部分上
（クロム等の金属薄膜回路パターン上）のみを、裏面検
出光学系４０では、レチクル６の光透過部分上（ガラス
部分上）のみを検出する様にしたい場合には、それぞれ
の照明系２と照明系２０の波長を異なる波長として、そ
れぞれの検出光学系に波長フィルタを設ければ良い。

【０１００】レチクルのクロム部分（遮光膜）上にある
異物等の欠陥は、そのままでは露光時の転写不良の原因
とはならないが、これがガラス部分上に移動した場合に
は転写不良の原因となってしまう。このためクロム部分
上から他の部位へ移動する可能性のある異物等の欠陥
（移動性異物等の欠陥）の検出が必要である。ここで異
物等の欠陥の移動性について説明する。Ｍｉｔｔａｌ
編、”ＰａｒｔｉｃｌｅｓｏｎＳｕｒｆａｃｅ”ｐ
ｐ．１２９−１４１などの文献によれば、基板に付着し
た異物等の欠陥に働く力は(1)van der Waals力、(2)静
電気力、(3)慣性力の３つである。(1)は異物等の欠陥が
基板に付着する力としてのみ働き、(2)は基板と異物等
の欠陥の間に引力、または斥力として働く。(3)は異物
等の欠陥に加えられる加速度の方向によって任意の方向
に働く。ここで、(2)に関しては、異物等の欠陥および
基板が通常可能な程度に帯電している場合（空気の絶縁
耐力の１／１０程度）、(3)に関しては異物等の欠陥に
重力加速度が加わっている場合を想定すると、異物等の
欠陥に働く力は、異物等の欠陥が小さいほど(1)が支配
的となる。異物等の欠陥は、レチクル搬送時にレチクル
に加えられる加速度（衝撃）によって移動すると推定さ
れている。すなわち異物等の欠陥が小さいほど、移動す
る可能性は小さくなる。

【０１０１】例えば１０μｍ程度の大きさの異物等の欠
陥を考えると、前述の条件において(2)は(1)の１／１
０、(3)はの１／１０である。すなわち大きさ１０μ
ｍの異物等の欠陥を移動させるには重力加速度の１０
倍以上の加速度が必要である。現実にこれほどの加速度
が加えられることは有りえず、１０μｍより小さい異物
等の欠陥は移動しないと考えられる。以上の検討より、
クロム上の移動性異物等の欠陥に関しては、例えば１０
μｍまでの検出能力でも実用上、対応が可能であるとい
う考えも成り立つ。あるいは、レチクル等のホトマスク
に形成される回路パターンの大きさを考慮すると、１μ
ｍ程度の検出を考えれば良い。いずれにせよ、クロム部
分上の検出感度よりは緩くできる。

【０１０２】移動性異物等の欠陥の検出の他に、以下の
ような場合にクロム部分上の異物等の欠陥検出のニーズ
があると考えられる。

【０１０３】位相シフタをもつレチクルでは、その製造
工程において、クロム部分上の異物等の欠陥が問題とな
る場合がある。位相シフト膜付きのレチクルは、一般
に、クロムによる回路パターンの形成を行い（ここまで
はシフタ膜のないレチクルと同じプロセスである）、そ
の後に全面にシフタ膜材料を塗布またはスパッタにより
成膜し、エッチングプロセスによりシフタ膜によるパタ
ーン（シフタパターン）が形成される。ここで、成膜前
にクロム部分上に異物等の欠陥が存在すると、シフタ膜
に気泡や欠け等の欠陥を発生させ、これが転写不良の原
因となる場合がある。このため、これまでに述べたシフ
タパターン形成後の異物等の欠陥検査の他に、成膜の前
後にクロム部分上を含む全面の検査（本発明の方式では
気泡や欠け等の欠陥も異物等の欠陥と同様に検出でき
る）を行なう必要がある。

【０１０４】ただし、この場合はシフタパターンの形成
前であり、シフタパターンからの散乱光は存在しないた
め、図１の様な構成で表面・裏面の２系統の照明系で照
明を行なうことにより全面で高感度の検出が可能とな
る。

【０１０５】以上とは別に、遮光膜のパターニングがさ
れていない透明（半透明）基板の検査を行う場合は、図
１７、あるいは図３４の構成で全面の検査が可能であ
る。また、この場合回路パターンからの回折光は存在し
ないので、空間フィルタ４４は無くても良い。このよう
な構成で前方散乱光を検出するようにすれば、反射照明
方式に比べて異物等の欠陥の検出出力を大きくすること
ができる。なお、空間フィルタ４４の無い場合、検査時
のステージ走査はＸ−Ｙ走査方式だけでなく、回転走査
方式を用いても良い。（検査時のステージ走査が回転式
であっても、空間フィルタ４４に回転機構を設け、検査
時のステージ回転と同期して回転させるようにすれば、
空間フィルタ４４を用いながら、回転走査することもで
きる。）従って、空間フィルタは、必要に応じて切り替
えられるように構成するのが望ましい。また、単に空間
フィルタ４４の抜き差しだけでなく、直線状空間フィル
タの幅を変化させた物など、複数の空間フィルタを切り
替えられるように構成すると良い。図６３中では通常の
直線状空間フィルタ６４０１と、直線状空間フィルタと
偏光板を組み合わせて空間フィルタ検出と偏光検出を同
時に行い回路パターン散乱光の除去能力を高めたフィル
タ６４０２と、フィルタ無しと、予備の空きスロットが
並んでいる状況を示している。また図６４では、図６３
中の空間フィルタ群６４０１、６４１１を駆動手段６４
０２、６４１２によって切り替えられる構成にしたもの
を示した。（図６４では処理系は略されている。）以上
のように、レチクルのごとく工程毎に、回路パターンの
形成状況と要求される検出感度が変化する検査対象で
は、その要求検出感度を工程毎に変化させた装置仕様が
考えられ、またその仕様を巧みに利用した装置構成が考
えられる。

【０１０６】５は信号処理系で、信号処理系５は、前記
検出器５１、５５１と、該検出器５１、５５１の出力を
補正するシェーディング補正回路１１３、１２３と、４
画素加算回路１１４、１２４と、２値化判定回路５２、
５３、５５２、５５３と、論理和回路５６、５５６と、
論理積回路５７と、ブロック処理回路５８、５５８とマ
イクロコンピュータ５４と、表示手段５５とからなる。

【０１０７】検出器５１、５５１は、例えば電荷移動形
の一次元固体撮像素子などにて形成され、Ｘステージ１
０を走査しながらレチクル６上の回路パターンからの信
号を検出するが、この場合、レチクル６上の異物等の欠
陥が検出視野に存在するとき、入力する信号レベルおよ
び光強度が大きくなるため、検出器５１、５５１の出力
も大きくなるように形成されている。なお、前記の如く
検出器５１、５５１に一次元固体撮像素子を用いれば、
分解能を維持したまま検出視野を広くすることができる
利点を有するが、これに限定されることなく２次元のも
の、或いは、単素子のものでも使用可能である。

【０１０８】シェーデイング補正回路１１３、１２３お
よび４画素加算処理回路１１４、１２４および論理和回
路５６、５５６および論理積回路５７に関しては後述す
る。

【０１０９】２値化判定回路５２、５３、５５２、５５
３は、２値化のしきい値が予め設定されており、検出器
５１、５５１からの出力が、検出したい大きさの異物等
の欠陥に相当する散乱光強度以上の値となった場合に、
論理レベル”１”または論理レベル”１”および検出値
を出力するように形成される、論理レベル（判定結果）
とともに検出値も出力するのは、最終的な異物等の欠陥
の検出結果に、その検出値も残されていたほうが、大き
さ等の推定または検出判定しきい値の設定に便利なため
である。ブロック処理回路５８、５５８は、検出結果信
号をとりこみ、複数の信号のダブルカウントを防止する
回路であるが、これに関しても後述する。

【０１１０】また、マイクロコンピュータ５４は、ブロ
ック処理回路５８、５５８によって処理された結果を格
納するメモリを有し、Ｘステージ１０およびＹステージ
１１の位置情報、単素子ではない検出器５１、５５１の
場合にその素子中の画素位置から計算される欠陥の位置
情報および検出器５１、５５１の検出出力値を欠陥デー
タとして記憶し、その結果を表示手段５５に出力するよ
うに形成される。また装置各部の機構の制御および作業
者とのインターフェイスも行う。

【０１１１】また、検査結果は、表示されるだけでな
く、結果に基づき、検出位置を観察手段に呼び出して作
業者が確認出来るように形成される。レチクルやホトマ
スク等の試料では、ＬＳＩ製造の原盤となるため、ＬＳ
Ｉ製造の露光の際に露光転写に影響を及ぼす異物等の欠
陥は一個たりとも存在は許されない。このため、検出さ
れた異物等の欠陥が転写に影響を及ぼすかどうかを作業
者が厳重に確認を行う機能は、重要な構成要素である。
このため、検出結果を観察用の別ステーションに転送
し、観察するなどの機能が必要となる。図６２では、観
察機能の一例として、検出光学系の光路を切りかえて、
検査と同一の装置で観察を可能にする構成について示
す。これにより別装置は不要となり、観察精度の向上、
作業の効率化と、別装置へ移動する間の汚染を防止でき
る。図６２では検査の処理系、照明系は省略してある。
観察系用の照明系は、シャッタ機構６２２２を持った透
過照明系６２２１、ハーフミラー６２１２とその駆動手
段６２１３を持った落射照明系６２１１と、レーザ照明
手段による斜方照明系６２３１が示されている。斜方照
明系６２３１は、表面からの検査用の斜方照明系（図１
の２と２０）が可視光の波長域にない場合には設けるべ
きであるが、表面からの検査用の斜方照明系が可視光の
波長域にある場合には、それを持って代用できる。上記
観察用照明は必要に応じて切り変え、組合わされて用い
られる。照明された異物等の欠陥の検出位置の像は、対
物レンズ４１で集光され、駆動手段６２０３によって切
り変えられるミラー６２０２を経て、ＴＶカメラや目視
等の観察手段６２０１によって観察される。また、観察
系中には検査時と同様に空間フィルタ６２３２が必要に
応じて駆動手段６２３３によって挿入される。

【０１１２】図６２中には、ペリクル膜用の検査ユニッ
ト６２５１も合わせて示した、ペリクルやレチクル等の
裏面（非回路パターン面）の検査には、回路パターン面
のような高感度は求められないため、別途低感度ながら
簡易で高速な検査ユニットを設ける構成にすれば検査時
間短縮、装置構成の簡易化になる。また、回路パターン
の形成される以前の、鏡面上レチクルの基板（例えばガ
ラス基板やその上に金属薄膜を成膜しただけの状態の基
板）の検査では、異物等の欠陥の検出の障害となる回路
パターンが存在しないため、簡易な構成で、高速でも高
感度な検出ユニットを構成できるため、別途装置内に鏡
面上レチクル検査ユニットを設けるのも良い。

【０１１３】つぎに検査装置の作用について、図４〜図
１０を参照して説明する。図中、図１と同符号のものは
同じものを示す。図４は回路パターンと異物等の欠陥と
の弁別の光処理による部分を説明する斜視図、図５は回
路パターンの角度パターンを説明する平面図、図６はフ
ーリエ変換面上における散乱光および回折光の分布状況
を示す図、図７（Ａ）は回路パターンのコーナー部を示
す図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の ”ア”部の詳細図、
図８は異物からの散乱光検出出力値と回路パターンから
の検出出力値との関係を説明する図、図９は微細構造パ
ターンを有する回路パターンを示す図、図１０は異物お
よび回路パターンコーナー部から検出される検出信号の
出力値レベルを示す図である。

【０１１４】さて、Ｗｏｌｆ著、“ＰＲＩＮＣＩＰＬＥ
ＳＯＦＯＰＴＩＣＳ(光学の原理)“ｐｐ６４７−６
６４などの文献によれば、微小な粒子が照明光の波長と
同程度の大きさになった場合、異物等の欠陥からの散乱
光は均一ではなく、鋭い分布を持つ。

【０１１５】本発明では、前述の異物等の欠陥の見逃し
が増加してきたのは、この微小な粒子からの散乱光が分
布を持つためであることに着目した。

【０１１６】従来は、検出光学系の開口数に関して言及
されていなかっただけでなく、異物等の欠陥を検出する
場合、検出光学系が異物等の欠陥を解像できない場合で
あっても検出は可能であると考えられていた。ところ
が、上記の文献に示されたように微小異物等の欠陥から
の散乱光は不規則な指向性をもつため、開口数（ＮＡ）
の小さな検出光学系では検出できない可能性があり、こ
の結果、異物等の欠陥の検出見逃しが起こる。

【０１１７】すなわち、本発明の思想により、従来技術
の有する分解能の検出光学系では、「微小異物等の欠陥
を検出できることもある。」のであって、「安定して検
出できる。」のではないことが明らかになった。「異物
等の欠陥の検出」と言う目標を達成するためにも、検出
すべき異物等の欠陥の大きさを解像する程度の分解能が
必要であることが判明した。以下にその検討の過程を述
べる。

【０１１８】光散乱の物理学の歴史は古く、空間に浮遊
した単一の球に平面波が照射された場合といったもっと
も簡単な問題が、１９０８年にＧｕｓｔａｖＭｉｅに
よって初めて解析された。

【０１１９】ラテックス球などのパーティクルは、反
射、屈折、吸収そして回折といったプロセスの組合せ
で、照明光を散乱する。球状異物等の欠陥（粒子）から
の散乱光強度を図１１に示す。図１１は、Ｍｉｅ散乱の
理論値を、本発明の適用先のごとく基板上に付着した粒
子の場合に変形したものである。

【０１２０】横軸は、異物等の欠陥の大きさ：ｄ、およ
び照明光の光源波長：λを用いた無次元数πｄ／λであ
る。ここでπｄ／λがおおむね４より小さな領域（λ＝
５５０ｎｍの時ｄ＝０.７μｍより小さな異物等の欠
陥）は、特にレーリー散乱領域と呼ばれ、異物等の欠陥
からの散乱光は、直径の６乗に比例（照明光源波長の４
乗に反比例）して、急激に減少する。

【０１２１】πｄ／λがおおむね４より大きな領域で
は、その散乱光は、回折の理論に従って方向性を持って
散乱する。

【０１２２】その様子は、図１２に示すとおりである。
この領域の異物等の欠陥を検出するためには、異物等の
欠陥からの散乱光が分布を持つため、検出器のＮＡを分
布に注意して決定する必要がある。

【０１２３】図１３にレチクル６上の異物等の欠陥７０
に対し、レーザ照明２２２１を行った場合の回折光の方
向を示す。回折光は、０次回折光２２２２、１次元回折
光２２２３、さらに角度θだけ離れて２次元回折光……
と続く。

【０１２４】０次回折光２２２２は、レーザ照明２２２
１の正反射光であり、異物等の欠陥の散乱光を検出する
ということは、１次以上の回折光を検出することにな
る。

【０１２５】ここでθは、回折光の式からｄ0・ｓｉｎ
θ＝λで求められている。（ｄ0は、不定形な異物等の
欠陥に対しては、直径、幅、長さあるいは直径の平均値
など様々な定義が考えられる。しかし、以下の議論はｄ
0の値によらず成り立つので、上記のいずれの定義で
も、結果に影響をおよぼさない。そこで、ここではｄ0
＝ｄ、すなわちｄ0を異物等の欠陥径と仮定した。

【０１２６】検出光学系の必要なＮＡを、最も条件の厳
しいπｄ／λ＝４の場合について求める。

【０１２７】π・ｄ／λ＝４ｄ／λ＝１.２７ λ／ｄ＝０.７９ｓｉｎθ＝λ／ｄより θ＝ｓｉｎ~1（０.７９）＝５２°となる。

【０１２８】これは、回折光の間隙が最大で５２°にな
ることを意味し、従って、５２°以上の開口を有する検
出光学系を用いれば、最低でも１次の回折光だけは検出
できることになり、異物等の欠陥は見逃しとはならな
い。

【０１２９】図１４において、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ／２）（ｎ：光路の屈折率、空気ではｎ≒１）で検出系対物レ
ンズ４１のＮＡは求められ、ＮＡ＝１・ｓｉｎ（５２°
／２）＝０.４４となる。

【０１３０】よって、概ね０.４４より大きなＮＡをも
つ検出系により異物等の欠陥からの散乱光を見逃しなく
検出できる。

【０１３１】この場合、ＮＡが大きい程検出に余裕がで
き、またレーリー領域の異物等の欠陥の検出にも都合が
良くなる。逆にＮＡ≧０.４４を満たさない場合でもＮ
Ａ＝０.４程度ならば、回折光にある程度の幅があるた
め、実用上は異物等の欠陥の検出は可能である。

【０１３２】逆に、ＮＡを０．５より大きくすると後で
述べる理由によって回路パターンからの散乱光が検出系
に入射してしまい、異物等の欠陥からの散乱光だけを検
出する要求に障害をおよぼし、ＮＡをわざわざ大きくす
るメリットが減少する。このため、おおよそ０．４から
０．６位までのＮＡが実用上適切なＮＡとなる。

【０１３３】次にレーリー領域の異物等の欠陥の検出に
ついて述べる。

【０１３４】先に述べたごとく、従来技術の有する分解
能の検出光学系では、「微小異物等の欠陥を検出できる
こともある。」のであって、「安定して検出できる。」
のではない。

【０１３５】「異物等の欠陥の検出」と言う目標を達成
するためには、検出すべき異物等の欠陥の大きさを解像
する程度の分解能が必要である。

【０１３６】本発明は、この検出すべき異物等の欠陥を
解像する程度の開口数（ＮＡ）を有する検出光学系を有
する。

【０１３７】具体的には以下の式（１）により、算出さ
れる。

【０１３８】ｄ＝０.６（λ／ＮＡ） ……(１）このＮＡに概ね近い値を有する光学系が望ましい。ここ
で、ｄは検出すべき異物等の欠陥の寸法、λは照明光の
波長、ＮＡは開口数である。また検出系のＮＡを式
（１）を満たすように設定できない場合、照明系のλを
短くして式（１）を満たす必要がある。

【０１３９】すなわち、異物等の欠陥検査のための検出
光学系では、従来は異物等の欠陥を解像する解像力が必
要と考えられていなかったが、本発明では式（１）に示
すような異物等の欠陥を解像する検出光学系が必要であ
るという新規な考え方に立っている。

【０１４０】ただし、式（１）の係数は、０.６という
一般の解像度を算出する際の値ほど大きい必要はなく、
本発明に際して発明者により実施された実験によると、
０.２４〜０.６の範囲であれば必要とされる異物等の欠
陥検出性能は発揮される。（但し、大きいほど検出性能
が高いことはもちろんである。）その理由について、以
下に説明する。図１５には、横軸に異物等の欠陥径を縦
軸に散乱断面積をとってある。この散乱断面積は、異物
等の欠陥から発生する散乱光に比例し、Ｍｉｅの散乱の
理論から求められる。その解釈は、発生する散乱光を観
察した場合、あたかも図中の実線で示される異物等の欠
陥から発生する散乱光であるかのように観察されること
を意味する。図中には、点線で、幾何学的に断面積も合
わせて示した。

【０１４１】これにより、散乱光で観察した場合には、
実際の異物等の欠陥寸法よりも大きく観察されることが
わかる。（これは、まさしく異物等の欠陥検査が散乱光
で行われている理由である。）そして、その比率は、図
１５より面積比で約３倍〜６倍、従って直径では√３〜
√６倍となる。

【０１４２】この場合、式（１）は、ｄ＝(０.６／(√３〜√６))・(λ／ＮＡ) ＝(０.２４〜０.３５)・(λ／ＮＡ) …(１)’ となり、先の実験結果を説明できる。

【０１４３】また、レチクル上の異物等の欠陥検査で
は、検出すべき異物等の欠陥サイズｄはレチクル最小寸
法の１／４程度とされているため、レチクル上最小寸法
２.５μｍ（５：１縮小転写の場合、ウェハ上０.５μ
ｍ、これは、１６ＭＤＲＡＭ相等）の場合、０.６μ
ｍ、レチクル上最小寸法１.５μｍ（６４ＭＤＲＡＭ相
等）の場合０.４μｍである。

【０１４４】従って、０.４μｍの異物等の欠陥を、先
の検討から求められたＮＡ＝０.５の検出光学系で検出
するためには、(１)’式を変形した λ＝ｄ・ＮＡ／(０.３５〜０.２４) …(２) より、λ＝８２５ｎｍ〜５７５ｎｍよりも波長の短い光
源が必要となる。

【０１４５】図４（Ａ）において、７０は固定手段１８
によりＺステージ１０上に固定されたレチクル６上の異
物等の欠陥、８１は回路パターン８０の直線部分、８２
は回路パターン８０のコーナー部である。レチクル６を
照明系２（または照明系２０、３、３０のいずれか）で
斜方より照明し、直接反射光および直接透過光は集光せ
ず、発生する散乱光および回折光のみを対物レンズ４１
で集光すれば、図５に示すレチクル６上の回路パターン
８０と照明系２（または照明系２２、３、３３のいずれ
か）のレチクル６の面上への投影像６０との位置関係で
定義される角度θが０゜のときの角度パターン（以下０
゜パターンという）の回折光のみが、対物レンズ４１の
フーリエ変換面上で図６（ａ）に示すように帯状に表れ
る。ここで前記回路パターン８０の角度θの種類は、０
゜４５゜、９０゜の角度パターンに限られていて、図４
に示すように４５゜および９０゜のパターンからの回折
光（ｂ)、(ｃ）は、対物レンズ４１の瞳に入射しないた
め、検出に影響を及ぼさない。一方、異物等の欠陥７０
からの散乱光は、図６（ｅ）に示すようにフーリエ変換
面上の全面に広がる。このため、フーリエ変換面上に帯
状の遮光部と、その外部に透過部とを有する空間フィル
タ４４、４４４を配置し、図４（Ａ）に示す０゜パター
ンからの回折光（ａ）を遮光することにより,異物等の
欠陥７０を回路パターン８０と弁別して検出できる。ま
た、フーリエ変換面は、ここで示すように、対物レンズ
の後方に出来るだけでなく、対物レンズの入射瞳面にも
出来るので、対物レンズの直前に空間フィルタを配置す
ることもできる。この場合、レンズ系を経ていないので
検出光の波長による収差が無く、すべての波長のフーリ
エ変換面が同一平面となる利点もある。

【０１４６】また、ここでフーリエ変換面上で直接検出
しないのは、後で述べるように、フーリエ変換像をさら
に逆フーリエ変換した像面上で検出視野を小さくして検
出した方が高感度な検出が可能となるためである。しか
し、逆フーリエ変換は数学的な演算であるため、フーリ
エ変換面上でフーリエ変換像の振幅と位相差量を直接検
出し、計算機で逆フーリエ演算を行って検出しても良
い。またこの場合、計算機処理によるため、空間フィル
タリングの自由度が増すメリットもある。

【０１４７】以上のような構成により高ＮＡ検出光学系
が初めて実現でき、ＮＡを０.５に選んだ場合、その開
口面積は、従来の低ＮＡ検出光学系（ＮＡ＝０．１）の
約２０倍になる。

【０１４８】但し、回路パターンコーナー部分（図４
（Ｄ）に示す）からの散乱光は、直線状の空間フィルタ
では十分に遮光しきれない。このため従来のような１０
×２０μmの検出画素で検出を行った場合（図４（Ｂ）
に示す）、画素中に複数のパターンコーナー部分からの
散乱光が入射してしまい、異物等の欠陥だけを検出する
ことができない。そこで本発明では、検出器の画素を例
えば２μｍ×２μmにまで高分解能化し（図４（Ｃ）に
示す）、回路パターンからの影響を極力排除、０.５μm
の異物等の欠陥検出を可能とした。またここで、検出器
の画素を２μｍ×２μmと設定したが、この理由は以下
に述べるものであり、必ずしもも２μｍ×２μmである
必要はない。この場合画素寸法は、レチクル上の最もパ
ターン寸法Ｌよりも小さければ良い。すなわち、０.８
μmプロセスＬＳＩを縮小率１／５のステッパで露光す
る場合のレチクルでは、おおむね、０.８μｍ×５＝４
μm、０.５μmプロセスＬＳＩではおおむね０.５μｍ×
５＝２.５μmよりも小さい画素で検出すれば良い。

【０１４９】また、実際には、画素寸法がパターンコー
ナーからの影響を十分に小さくできる値であれば、さら
に大きくても、小さくても良い。具体的には、検査対象
となるレチクル上の最小パターン寸法程度が望ましい。
この最小パターン寸法程度の大きさであれば、検出器の
１画素に２個未満のコーナーのみが入ることになり図１
０に示した実験によってもこの値で十分である。すなわ
ち、最小寸法が１.５μm程度の６４ＭＤＲＡＭ〜２５６
ＭＤＲＡＭ用レチクルでは、１〜２μm程度の画素寸法
が望ましい。

【０１５０】上記内容を図７を用いて再度説明する。図
７（Ａ）に示す回路パターン８０の交差部分にできるコ
ーナー部８２は、該部を微視的に見た図７（Ｂ）に示す
ように連続的な角度のコーナー８２０で構成されている
ため、コーナー部８２からの回折光（ｄ）もフーリエ変
換面上で広がる傾向があり、空間フィルタ４４、４４４
により完全に遮光することができず図６（ｄ）に示すよ
うになる。このため、一つの検出器５１または５５１に
複数のコーナー部８２からの回折光が入射すると、検出
器５１または５５１の出力Ｖが増大して、異物等の欠陥
７０と弁別して検出ができなくなる。図８はこの状態を
示したもので、複数のコーナー部８２からの検出出力値
８２２が単一のコーナー部８２からの検出出力値８２１
に比べて高い値になり、図に示す点線９０のレベルで２
値化したのでは、異物等の欠陥７０からの検出出力値７
０１を分離して検出することができないことを示してい
る。

【０１５１】上記図８にて説明した不具合点の対策とし
て本発明では、レチクル６上の検査視野１５を対物レン
ズ４１、結像レンズ４５、４４５等を介して検出器５
１、５５１に結像するように構成し、検出器５１、５５
１の寸法と結像倍率を選択することにより、レチクル６
面上における検出視野１５を任意の寸法（例えば２μｍ
μｍ×２μｍ）に設定し、簡易な検出光学系４であり
ながら複数のコーナー部８２からの回折光が検出器５
１、５５１に同時に入射しないようにしている。しか
し、前記従来の寸法の異物等の欠陥では検出ができて
も、ディープサブミクロンオーダーの異物等の欠陥の検
出においては、回路パターン８０の形状によっては一部
のコーナー部８２との分離検出が不十分であり、また、
ＬＳＩの高集積化により、回路パターン８０の通常の構
造部分の寸法８３よりも微細な図７に示すようなサブミ
クロンオーダーの寸法８４を有する回路パターンから発
生するような回折光は、異物等の欠陥７０からの散乱光
と挙動が更に類似して来ているため、異物等の欠陥７０
を回路パターンから分離して検出することが一層難しく
なってきている。

【０１５２】本発明は、上記図９に示すようなサブミク
ロンオーダーの寸法８４を有する回路パターンに対して
も、以下に説明する対策を有し、異物等の欠陥を検出す
ることができるようにしている。図１０はその説明図
で、図中、７０１、７０２はディープサブミクロンオー
ダーの微小な異物等の欠陥７０からの散乱光検出出力
値、８６４、８７４、８６５、８７５、８６６、８７
６、８６７、８７７は、０゜、４５゜、９０゜の各回路
パターンで形成されるすべてのコーナー部８２からの散
乱光の検出出力値、８６１、８７１、８６２、８７２、
８６３、８７３は、サブミクロンオーダーの寸法８４を
有する微細構造回路パターンからの散乱光の検出出力値
をそれぞれ示す。このうち、７０１、８６１、８６２、
８６３、８６４、８６５、８６６、８６７は、第１の照
明系２（または３）による検出出力値を、また、７０
２、８７１、８７２、８７３、８７４、８７５、８７
６、８７７は、第２の照明系２０（または３０）による
検出出力値を示し、例えば８６１←→８７１は、回路パ
ターンの同一位置における照明系別の検出出力値で、８
６１が第１の照明系２（または３）による値、８７１が
第２の照明系２０（または３０）による値を示す。ま
た、異物等の欠陥７０は、図からもわかるように、回路
パターンに比べて照射方向による散乱光の検出出力値の
変動は小さい。なお、図中の破線９１は、検出出力値の
しきい値を示す。

【０１５３】上記図８から、同一の回路パターンでも照
射される方向により散乱光の出力が大きく異なることが
判明し、しかも、レチクル６の面上で１８０°方向をず
らし、対向する２方向の斜方から照明した場合、いずれ
か一方の側の散乱光の出力値は、図中●印で示すよう
に、ディープサブミクロンオーダーの異物等の欠陥から
の出力値よりも必ず小さいことが分かる。

【０１５４】このため、図１のように、レチクル６の面
上で１８０°方向をずらし、対向する２方向の斜方から
同時に照明した場合、粒子、および回路パターンの検出
出力は、それぞれの照明による検出出力の和にしかなら
ず、やはり、しきい値で２値化することは困難である
が、対向する照明による散乱光をそれぞれ別々の２つの
検出器で検出し、それぞれを別々の２値化判定回路によ
り、しきい値９１で２値化すると、異物等の欠陥の欠陥
の場合には２つの判定結果は両方共”１”となり、回路
パターンの場合には、２つの判定結果のうちどちらか１
方だけが”１”となるかまたは両方共”０”であるかの
いずれかとなる。これにより、２値化判定回路の判定結
果の論理積をとれば、ディープサブミクロンオーダーの
異物等の欠陥を含む異物等の欠陥７０を回路パターンか
ら分離して検出できる。

【０１５５】上記論理積回路による検出を実現するため
には、対向する照明による散乱光を分離して検出する構
成を持つ必要がある。表面側に配置された照明系２およ
び照明系２０で光源の波長を変えて波長分離（色分離）
を行う、または光源の偏光特性を変えて偏光分離を行う
等の構成が考えられる。しかし、前述のペリクル保持枠
によるけられの問題から、表面側に配置された照明系２
および照明系２０でレチクルの全面に対して対向する照
明を行えない問題を有する。（図３７の領域３７２４お
よび領域３７０４ではペリクル保持枠の影響で対向する
照明を行えない）そこで本発明では、以下の点に着目し
た。(1)検出感度が求められるのは、異物等の欠陥から
の散乱光の出力が小さいレチクルの光透過部分上（ガラ
ス部分上）であり、レチクルの遮光部分（クロム等の金
属薄膜部分上）の異物等の欠陥は、散乱光の出力が大き
く、前記論理積による検出は不要である。(2)表面側の
照明系の光源と、裏面側の照明系の光源では波長が異な
る。(3)表面と裏面で対向する照明を行うとペリクル保
持枠の影響を避けて全面を照明できる（後述）。

【０１５６】即ち、レチクルの光透過部分上の異物等の
欠陥に対し、表面側と裏面側とで対向する照明系、具体
的には、照明系２と照明系３０、あるいは照明系２０と
照明系３により照明を行い、波長分離により対向するそ
れぞれ照明系による散乱光検出値の２値化判定を行う構
成とした。

【０１５７】図６９、図７０はその効果を説明するため
の断面図で、図中、６９０１はレチクル等のホトマスク
のガラス基板、６９０４は回路パターン面を表面側から
照明する波長λ１の斜方照明光、６９０５は回路パター
ン面を裏面側から斜方照明６９０４と１８０°相対して
照明する波長λ２の斜方照明光、６９０２、７００２は
回路パターンのエッジ部分、６９４２は表面側の斜方照
明６９０４によって回路パターンのエッジ部分６９０２
から発生する散乱光、６９５２は裏面側からの斜方照明
６９０５によって回路パターンのエッジ部分６９０２か
ら発生する散乱光、７０４２は表面側の斜方照明６９０
４によって回路パターンのエッジ部分７００２から発生
する散乱光、７０５２は裏面側からの斜方照明６９０５
によって回路パターンのエッジ部分７００２から発生す
る散乱光、６９０３、７００３は０．３μｍ程度の大き
さの異物のモデルである標準粒子、６９４３は表面側の
斜方照明６９０４によって標準粒子６９０３から発生す
る散乱光、６９５３は裏面側からの斜方照明６９０５に
よって標準粒子６９０３から発生する散乱光、７０４３
は表面側の斜方照明６９０４によって標準粒子７００３
から発生する散乱光、７０５３は裏面側からの斜方照明
６９０５によって標準粒子７００３から発生する散乱光
を示している。

【０１５８】レチクル等のホトマスクの回路パターンの
ように微小ながらも断面構造を有する（厚さのある）回
路パターンでは、斜方照明の方向によって、発生する散
乱光の強度が大きく変化する。例えば、図６９では、回
路パターンのエッジ部分からの散乱光は、斜方照明６９
０５による照明で発生する散乱光が大きく、一方、斜方
照明６９０４による照明で発生する散乱光は小さい。ま
た、異物のごとく、微小な物体で明確な異方性を示さな
い物体からの散乱光は、大きな変化を示さない。

【０１５９】その様子は、図６９中の散乱光の検出出力
（Ｖ）を示したグラフのようになり、斜方照明６９０５
による散乱光では、標準粒子からの散乱光６９５３より
も回路パターンからの散乱光６９５２の方が大きく、単
純な２値化しきい値Ｔｈ２では異物だけを検出すること
はできない。しかし、斜方照明６９０４による散乱光で
は、標準粒子からの散乱光６９４３の方が回路パターン
からの散乱光６９４２よりも大きく、単純な２値化しき
い値Ｔｈ１で、異物だけを検出することができる。

【０１６０】図６９の場合の方向の回路パターン６９０
２では、斜方照明６９０４による散乱光を検出すればよ
いが、回路パターンのエッジの方向はもう一つあり、そ
の場合の様子を図７０に示す。

【０１６１】図７０では、回路パターンのエッジ部分か
らの散乱光は、斜方照明６９０４による照明で発生する
散乱光が大きく、一方、斜方照明６９０５による照明で
発生する散乱光は小さい。また、異物のごとく、微小な
物体で明確な異方性を示さない物体からの散乱光は、大
きな変化を示さない。

【０１６２】その様子は、図７０中の散乱光の検出出力
（Ｖ）を示したグラフのようになり、斜方照明６９０４
による散乱光では、標準粒子からの散乱光７０４３より
も回路パターンからの散乱光７０４２の方が大きく、単
純な２値化しきい値Ｔｈ１では異物だけを検出すること
はできない。しかし、斜方照明６９０５による散乱光で
は、標準粒子からの散乱光７０５３の方が回路パターン
からの散乱光７０５２よりも大きく、単純な２値化しき
い値Ｔｈ２で、異物だけを検出することができる。

【０１６３】図７０の場合の方向の回路パターン７００
２では、斜方照明６９０５による散乱光を検出すればよ
いが、図６９の場合、図７０の場合は、検査中に任意に
現れるため、どちらか一方を選択的に検出する構成には
できない。そこで、本発明で考案された検出方式では、
図６９、図７０のどちらの場合でも、異物に関しては２
つの斜方照明６９０４、６９０５の両方の検出結果にお
いて、２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方よりも散乱
光が大きくなっており、また、回路パターンに関して
は、２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方よりも散乱光
が大きくなることはない。このため、斜方照明６９０
４、６９０５による散乱光をそれぞれ検出し、それぞれ
を２値化しきい値Ｔｈ１、Ｔｈ２により２値化してその
論理積を求めれば、異物からの散乱光だけを検出でき
る。

【０１６４】また、この動作は、２つの斜方照明６９０
４、６９０５の光源の波長を異なるものとしておけば、
その散乱光を色分離フィルタ等により簡単に分離するこ
とが出来るため、２つの斜方照明６９０４、６９０５に
よる検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことが
できる特長を有する。

【０１６５】図３９は図３８と同様に、図１中のレチク
ル６、ペリクル７、照明系２による斜方照明光３８０
２、照明系２０による斜方照明光３８２０、照明系３に
よる斜方照明光３８０３、照明系３０による斜方照明光
３８３０と検査視野（＝照明位置）１５との関係を示し
ている。図３９（Ａ）は、図４０に示すペリクル保持枠
の中心線４００１を境に分けられた領域４０２４を検査
する場合の、照明状況を示し、表面側、裏面側で対向す
る１対の照明系による斜方照明光３８２０および斜方照
明光３８０３による照明が行われている状況を表してい
る。検査の進行と共に、ステージがＹ軸正方向へ送られ
て行くと、図４０中の領域４００４では、やがて図３９
（Ｂ）の状態となり、表面側、裏面側で対向する１対の
照明系による斜方照明光３８２０および斜方照明光３８
３０により照明が行われる。領域を２つに分けて照明の
組を切り換えるのは、ペリクル保持枠３８０７によるけ
られを避けるためであり、従って、切り換えのタイミン
グは必ずしもペリクル保持枠の中心線４００１を境に行
われる必要はない。

【０１６６】以上の照明方式に対する検出結果の信号処
理のブロック図を図４１に示す。図４１は、図１中の信
号処理系５の部分を表し、図１と同じ番号のものは、同
じものを表す。

【０１６７】裏面側の斜方照明系３（図４１では省略）
または斜方照明系３０（図４１では省略）による散乱光
は、波長分離ミラー４２（図４１では省略）を透過して
検出器５１により検出される。表面側の斜方照明系２
（図４１では省略）または斜方照明系２０（図４１では
省略）による散乱光は、波長分離ミラー４２（図４１で
は省略）で反射され、検出器５５１により検出される。

【０１６８】検出器５１の検出出力４１０１の２値化判
定結果である２値化判定回路５２の論理出力４１０３
と、検出器５５１の検出出力４１１１の２値化判定結果
である２値化判定回路５５２の論理出力４１１３との論
理積出力、すなわち論理積回路５７の出力４１０２が異
物等の欠陥の検出判定結果となる。また、出力４１０２
には論理レベルの判定結果だけでなく検出値も出力した
ほうがいいことは、さきにも述べた。そして、最終的な
判定結果に、論理レベルの判定結果だけでなく検出値も
出力したほうがいいことは以下に述べることにも共通で
ある。

【０１６９】この場合、図６７に示されるような構成に
なる。２値化回路６７０１には、裏面側照明によって発
生した散乱光の検出（これを「裏面側照明による検出」
と呼ぶ、表面側照明の場合も同様）用のしきい値６７０
２があらかじめ設定される。また、２値化回路６７１１
には、表面側照明による検出用のしきい値６７１２があ
らかじめ設定される。そして２値化回路６７０１には裏
面側照明による検出値６７０３が、また、２値化回路６
７１１には表面側照明による検出値６７１３が入力さ
れ、２値化判定される。それぞれの判定結果は、論理積
手段６７２１で演算され、結果が論理レベル”１”の場
合にデータセレクタ６７３１で表面側照明による検出値
６７３２が検出結果として出力される。この場合、検出
結果の出力は、裏面側照明による検出値でも良い。

【０１７０】ただし、これまでに述べた構成だと、レチ
クル等のホトマスクの光透過部分上の異物等の欠陥に対
しては有効だが、遮光部分上の異物等の欠陥の検出では
以下のような問題を生じる。つまり、遮光部分上の異物
等の欠陥は、裏面側からの照明があたらないために、裏
面側からの照明により散乱光が発生しない。従って、大
きな寸法の（すなわち検出する必要のある）異物等の欠
陥が表面側からの照明により大きな散乱光を発生し、図
６７における２値化回路６７１１の出力が論理レベル”
１”となったところで、２値化回路６７０１の出力は論
理レベル”１”にはならず、従って異物等の欠陥と判定
されることはない。

【０１７１】そこで、これを防ぐために、表面側の照明
により発生した散乱光が大きい場合には、裏面側からの
照明により発生する散乱光がない場合でも異物等の欠陥
と判定するようにする必要がある。これだと、遮光部分
上の異物等の欠陥は、発生する散乱光が小さい微小な異
物等の欠陥は検出されないが、作用の欄で述べた理由
（遮光部分上の異物等の欠陥は露光の際に転写されず、
光透過部分へ移動する可能性のある大きな異物等の欠陥
だけを検出すれば良い）から実用上は支障ない。

【０１７２】この場合の、処理回路のブロックを図７２
に示す。図６７のブロック図との違いは表面側照明によ
る検出結果の２値化回路として、２値化回路７２０１
と、判定結果の論理和演算回路７２２１が加わったこと
である。２値化回路７２０１には、表面側照明による検
出用のしきい値７２１２があらかじめ設定される。この
しきい値７２１２は、もう一方のしきい値６７１２より
も大きな値、具体的には、回路パターンからの散乱光の
検出値よりも大きくしておく。このしきい値を越えるよ
うな大きな検出値が検出された場合に、２値化回路７２
０１は論理レベル”１”を出力する。２値化回路７２０
１の出力と論理積回路６７２１の出力は、論理和演算回
路７２２１により論理和が演算され、結果が論理レベ
ル”１”の場合にデータセレクタ６７３１で表面側照明
による検出値６７３２が検出結果として出力される。こ
の場合、検出結果として出力されるのは、表面側照明に
よる検出値に限られる。なぜならば、遮光部分上の異物
等の欠陥では裏面側照明による検出結果は得られないか
らである。

【０１７３】また、例えば図４６に示すごとく論理積処
理回路５７、あるいは論理積処理回路５７の周辺を構成
すれば、論理積演算器４１５７の入力の一方を切りかえ
手段４１３３によって検出結果４１０３に切りかえれ
ば、出力４１０２には論理積方式による検出判定結果が
得られ、また、論理積演算器４１５７の入力の一方を切
りかえ手段４１３３によって論理レベル”１”入力４１
２３に切りかえれば、出力４１０２および４１１２に
は、論理積方式を用いない検出方式の検出結果が得ら
れ、必要に応じて検査装置の検出方式を選択することが
できる。その場合、図４１に示す構成は図４７のごとく
なる。また、図４６の目的は、同一装置でも、切りかえ
により検出方式を選択可能とすることにあるので、目的
が達成されるのであるならば、勿論、ソフトウェア処理
によるものなど他の構成でも構わない。

【０１７４】以上の構成より、異物等の欠陥からの散乱
光が検出されたと判定された場合、検出時のＸステージ
１０およびＹステージ１１の位置情報のほか、検出器５
１、６５１が単素子でない場合には、その素子中の画素
位置から計算される異物等の欠陥７０の位置情報および
検出器５１、５５１の検出出力値４１０１、４１１１
が、異物等の欠陥データとしてマイクロコンピュータ５
４が管理するメモリに記憶されるとともに、該記憶内容
が演算処理されてＣＲＴ等の表示手段５５に表示され
る。

【０１７５】また、（特にアレイ型の検出器において）
異物等の欠陥の検出・判定を画素単位で行った場合、以
下のような不都合が生ずる。２μｍ×２μｍ検出器の画
素寸法で異物等の欠陥の検出・判定を行った場合を例に
すると、第２６図に示すごとく、異物等の欠陥が複数
（２から４個）の画素間にまたがって検出される条件で
は、異物等の欠陥からの散乱光も複数の画素に分散して
しまい、結果として１つの画素の検出出力は複数の画素
間にまたがらない場合と比較して、１／２〜１／４（実
際には、検出器画素間のクロストークの影響で１／３程
度）にまで低下してしまい、異物等の欠陥の検出率が低
下する。また、検出器の画素と微小な異物等の欠陥との
位置関係はその寸法から大変微妙であり、毎回の検査で
変化する。この場合、同一試料でも検査ごとに結果が異
なり、検出の再現性が低下する。

【０１７６】そこで今回は、図２７に示すごとく、検出
画素を１μｍ×１μｍに縮小して行い、各画素の隣接す
る４つの１μｍ×１μｍ画素の検出出力を電気的に加
算、２μｍ×２μｍ画素による検出出力をシミュレート
する。これを１μｍずつ重複して求め（図中でａ、ｂ、
ｃ、ｄ）、最大値（図中でａ）を２μｍ×２μｍ画素に
よる代表出力として異物等の欠陥の検出判定を行うよう
にした（４画素加算処理、あるいは４画素加算方式）。
これにより、同一異物等の欠陥からの検出出力の変動は
実績で±１０％におさまり、全ての異物等の欠陥に対し
て検出再現性８０％以上を確保できる。

【０１７７】図２８に４画素加算処理回路の具体例のブ
ロック図を示す。これは、１μｍに縮小した場合の画素
を５１２画素並べた１次元型撮像素子で、１次元型撮像
素子の奇数番目の画素からの出力２５０３と偶数番目の
画素の出力２５０２がそれぞれ別々に出力される（一般
的な）１次元型撮像素子による例である。２５６段シフ
トレジスタ２５０１と１段シフトレジスタ２５０５と加
算器２５０５〜２５０８により縮小した１画素（１μ
ｍ）ずつ４方向にシフトした４画素（２×２画素）を加
算し、除算器２５０９〜２５１２により各々の加算値の
平均値を求める。（ここで平均値を取るのは、加算の結
果、桁数が増加し、後の処理回路の規模が大きくなるの
を防ぐためである）そして最大値判定回路２５１３によ
りそ４方向の内の最大値を求め、異物等の欠陥からの検
出値２５１４として出力する。

【０１７８】このように構成すると、判定に必要な２μ
ｍ単位に判定結果が出力され、データ量が１／４になっ
ているため、これ以降の処理回路で必要な信号処理の速
度が、１／４に減少し、回路設計上、回路動作上有利と
なる。このような構成により安定な異物等の欠陥の検出
が可能となる。

【０１７９】以上の例では、４画素の加算あるいは平均
処理は、検出画素間にまたがる検出結果の出力低下の防
止策であるから、処理画素は４画素より多い画素で処理
しても構わないし、効果が所望の目的を達せられるので
あれば２画素、あるいは３画素の処理でも構わない。図
６５に２画素加算の場合に関してその一例を示す。同図
では、画素の形状が正方形ではなく、長方形になってい
る。これは、長方形形状をした検出器あるいは、ステー
ジの送り速度を検出器の蓄積時間に比べて早くすること
により実現できる（例えば、試料上で１μｍ×２μｍの
画素を形成しようとするのなら、試料上の大きさ１μｍ
×１μｍの検出器で、蓄積時間Ｔの間に、２μｍステー
ジを送れば、実現できる）。そして、図６５に示すごと
く、２画素を加算すれ処理を行えば良い。

【０１８０】同図の実施例では、図中ｂ２のタイミング
で、（ａ１＋ａ２）／２（ａ２＋ａ３）／２（ｂ１＋ｂ２）／２（ｂ２＋ｂ３）／２（ａ１＋ｂ１）／２（ｂ１＋ｃ１）／２（ａ２＋ｂ２）／２（ｂ２＋ｃ２）／２を演算し、そのうちの最大値を検出結果として出力す
る。即ち、４画素の場合と同様に加算値の平均値の最大
値を求めている。２画素加算は、４つの画素にまたがる
異物の出力低下を防止する効果が小さくなるが、４画素
加算に比べてステージの送り速度が早いため、検査速度
が向上する。

【０１８１】さて、上記例では、検出判定を行う画素寸
法（２μｍ×２μｍ）に比較して検出すべき異物等の欠
陥の寸法は小さい（例えば０.５μｍ）。このような場
合では、４画素加算処理前の検出器の１画素（上記例で
は１μｍ×１μｍ）中に異物等の欠陥が捕らえられさえ
すれば、異物等の欠陥からの検出出力は４画素加算処理
の前後で同一である。（なぜなら、４画素加算方式は、
前述のごとく、１画素で捕らえられずに、複数の画素に
またがってしまった場合の補償のための方式であるから
である。）この場合、回路パターンからの散乱光は、検
出器の画素の面積（画素寸法）が小さいほど１画素中に
入ってしまう回路パターンコーナー部分個数（あるいは
面積）が減少するために、回路パターンからの散乱光は
減少することを考えると、画素寸法自体は、小さいほど
好ましく、より高感度な異物等の欠陥の検出が可能とな
る。従って、４画素加算処理方式は、検出の安定性と引
き換えに、検出感度に対して犠牲を払っているとも言え
る。犠牲を払った上で、検出感度が十分ならばこの問題
に対して新たな考案を行う必要はないが、プロセス条件
の変化や、露光方式の変化に追従してより柔軟な検出感
度を有した検査技術とするためには、この問題にも配慮
を行うことが必要である。

【０１８２】この問題に対しては、４画素加算処理を行
った高安定検出モードと、４画素加算処理を行わない高
感度検出モードとを選択可能にすることにより必要とさ
れる性能に応じて検出方式を切りかえれば良い。

【０１８３】また、上記２つのモードは、４画素加算処
理の前後で異物等の欠陥の検出判定を行えば、同時に動
作可能であることに着目し、本発明では、図４２に示す
ような構成で、高安定検出と高感度検出を同時に行う構
成を考案した。

【０１８４】図４２では、検出器５１あるいは検出器５
５１で検出された信号は、４画素加算処理回路１１４あ
るいは４画素加算処理回路１２４にて処理を行われた結
果の検出判定（２値化）回路５２あるいは検出判定（２
値化）回路５５２で検出判定されると同時に、４画素加
算処理を行わない結果の検出判定（２値化）回路５３あ
るいは検出判定（２値化）回路５５３にて検出判定され
る。この結果をコンピュータ５４に入力、格納し、表示
手段５５に表示する。

【０１８５】また、異物等の欠陥の検出を達成するため
には、検出判定（２値化）回路５２あるいは検出判定
（２値化）回路５５２で検出されるか、または、４画素
加算処理を行わない結果の検出判定（２値化）回路５３
あるいは検出判定（２値化）回路５５３にて検出されれ
ばいいのであるから、図４３のごとく、それぞれの検出
結果を論理和回路５６あるいは論理和回路５５６で演算
し、この結果をコンピュータ５４に入力、格納するよう
にすれば、回路上で、異物等の欠陥検出のデータ量小さ
くすることができる。この場合、４画素加算結果が、本
実施例の４画素加算処理ごとく最大値で得られデータ量
が減っている場合には、単純に４画素加算を行っていな
い結果と論理和を演算することが困難となる。この場合
には、図６６に示すごとく加算処理を行わない状態での
４画素の最大値を求める処理を行い、データ量を１／４
に減らしておけば、論理和が演算しやすくなる。ここで
は、図中ｂ２のタイミングで、ａ１ａ２ａ３ａ４のうちの最大のものを検出結果として出力する。

【０１８６】また、検出結果の出力には論理レベルの判
定結果だけでなく検出値も出力したほうがいいことは、
論理積演算と同様、論理和演算にもあてはまる。

【０１８７】この場合、図６８に示されるような構成に
なる。２値化判定回路６８０１には、４画素加算処理を
行わない検出用のしきい値６８０２があらかじめ設定さ
れる。また、２値化判定回路６８１１には、４画素加算
処理を行った検出用のしきい値６８１２があらかじめ設
定される。そして２値化判定回路６８０１には４画素加
算処理を行わない検出値６８０３が、また、２値化判定
回路６８１１には４画素加算処理を行った検出値６８１
３が入力され、２値化判定される。それぞれの判定結果
は、論理和手段６８２１で演算され、結果が論理レベ
ル”１”の場合にデータセレクタ６８３１で４画素加算
処理を行った検出値６８３２が検出結果として出力され
る。この場合、検出結果として出力されるのは、４画素
加算処理を行わない検出値６８０３でも良い。

【０１８８】図４２のごとく、論理和回路５６あるいは
論理和回路５５６を設けない場合には、表示手段５５に
表示する前に、ソフトウェア的に異物等の欠陥検出デー
タの論理和を演算することが望ましい。

【０１８９】また、前述の論理積を用いた検出を行わな
い場合には、図４４のごとく、検出判定（２値化）回路
５２および検出判定（２値化）回路５５２および検出判
定（２値化）回路５３および検出判定（２値化）回路５
５３の結果を論理和回路５５５６で演算するかあるいは
ソフトウェア的に演算する構成も可能である。

【０１９０】また、論理積を用いた検出を行う場合に
は、図４５のごとく、論理和回路５６および論理和回路
５５６の出力を、論理積回路５７で演算すれば良い。こ
の場合の、論理積演算は異物等の欠陥の検出の最終結果
であるから、検査の進行と同時に行われることが望まし
く、ソフトウェアによる演算よりは、回路による演算の
ほうが実際的である。

【０１９１】本発明では、光学的な処理により異物等の
欠陥のみを明るく顕在化し、検出を行うため、設定され
たしきい値より検出された信号が大きい場合に「異物等
の欠陥有り」と判定(２値化)して異物等の欠陥の検出が
可能である。しかし、検出結果には、(1)一次元撮像素
子検出器の各画素ごとの感度特性の差（ばらつき、±１
５％程度）による検出信号の不均一、(2)照明光源の被
検査面上での照度分布に起因する、被検査試料から発生
する散乱光量（強度）の不均一(シェーディング)によ
り、感度の分布が存在する。これにより図２９に示す様
に、同一の異物等の欠陥でも検出する画素(Ｙ方向の位
置)により検出信号の大きさが異なり、しきい値による
２値化で異物等の欠陥を安定に検出することは不可能で
ある。

【０１９２】本発明では、図３０に示すように、予め図
１の標準試料１１１にて、上記(1)と(2)を含んだシェー
ディングを測定(a)し、この測定データの逆数を演算し
たシェーディング補正データ(b)を求め、これにより検
出器検出信号の増幅器ゲインを各画素ごとに変化させ、
シェーディングの影響を無くして(c)異物等の欠陥を検
出している。また、本発明のごとく、照明を複数の方向
から複数の組み合わせで行う方式の場合には、それぞれ
の照明の組み合わせに対応し、検出器毎に、個別に補正
データを採取する必要がある。

【０１９３】標準試料１１１は、図１の検査ステージ上
に載置あるいは、検査ステージの近傍に設置されるが、
シェーディング測定時だけレチクルに代えて試料台に載
置される構成も可能である。

【０１９４】標準試料１１１は、微小凹凸表面で、均一
な散乱特性を有する試料であれば良い。例えば、ガラス
基板を研磨し微細な加工痕を付けたものや、ガラス基板
に特定の大きさの標準粒子を一様に付着させたもの、ア
ルミニウムをスパッタ処理して基板上に成膜したもの等
の微小な凹凸のできる薄膜を付けたものを用いる。ただ
し、本発明においては、裏面側からの照明の補正も行う
必要があるため、レチクル等のホトマスクを検査時に照
明するのと同じ状況を再現できる補正試料である必要が
ある。即ち、ガラス基板を通して裏面側から照明を行
い、表面側に発生する散乱光を補正データとして採取で
きる構造の補正試料であるべきである。

【０１９５】また、標準試料１１１上の微小凹凸を画素
１μｍ×１μｍに対して均一に加工することは現実的に
は困難である。そこで、シェーディングの測定を多数回
（たとえば1000回）繰り返した平均値から補正データを
求める。

【０１９６】また、標準試料１１１上で散乱光を発生す
るのは、標準試料１１１上で照明された部分のうち、上
記の形成された微小凹凸からの部分であり、標準試料１
１１上で照明された全体から散乱光が発生するわけでは
ない。

【０１９７】従って、前述のごとく１０００回測定を繰
り返してそれらの検出値を加算しても、標準試料１１１
上で照明された部分全体の照度分布を１０００回加算し
たことにはならず、はるかに小さな加算値にしかならな
い。従って、単純な平均値（たとえば１０００回測定を
繰り返した場合、その１０００回の測定結果を加算した
値を１０００で割ったもの）では、その値が小さくなり
すぎて、演算の精度が低下する場合がある。このような
条件では、割る値を繰返し回数の数分の１（例えば１０
００回の繰返しで２００）にすれば良い。

【０１９８】また、標準試料１１１上の微小凹凸が適切
に形成することが不可能で、１０００回加算平均値で
も、凹凸の不均一さの影響を受ける場合には、さらに、
加算回数を増加させるか、あるいは、連続する２画素以
上（例えば３画素とか５画素）の画素間で平均化（スム
ージング）処理を施して補正データを求めた方が良い結
果を得られる場合もあるので、これ等のアルゴリズムを
選択可能にしておくと大きな効果が得られ、より高精度
な検出が可能となる。

【０１９９】図３０に示す様に、補正前のシェーディン
グ(a)及び補正後(b)を比較すると,補正前には５０％程
度存在したシェーディングが５％以下に補正されている
様子がわかる。なお、上記補正データを毎回の検査ごと
に再測定・更新すれば、照明・検出系等が時間的に不安
定でも、光学的な変動成分を除去することができる。図
３１にシェーディング補正回路の具体例のブロック図を
示す。１次元撮像素子の検出値をＡ／Ｄ変換（ここでは
２５６階調、８ｂｉｔ）した値３２１２から１次元撮像
素子の暗電流部分の値を、各画素ごとに同期回路３２０
５により制御されるメモリ３２０６からのデータによっ
て減算する減算回路３２０９と、シェーディング補正倍
率を、各画素ごとに同期回路３２０５により制御される
メモリ３２０７からのデータによって乗算する乗算回路
３２１０と、１次元撮像素子の検出値をＡ／Ｄ変換（こ
こでは２５６階調、８ｂｉｔ）した値３２１２の２倍の
ｂｉｔ数（ここでは１６ｂｉｔ）になった乗算結果をも
とのｂｉｔ数（ここでは８ｂｉｔ）に戻す中位ｂｉｔ出
力回路３２１１からなる。同図からも判るように本例
は、デジタル回路によって補正を行う例であるが、Ａ／
Ｄ変換前にアナログ的に補正を行っても同様の結果が得
られる。

【０２００】異物等の欠陥判定を例えば２μｍ×２μｍ
の画素単位で行っている場合、２μｍ以上の大きさの異
物等の欠陥が存在した場合、異物等の欠陥を検出した画
素の数は、実際の異物等の欠陥の個数と異なることにな
る。仮に１０μｍの大きさの異物等の欠陥が１個存在し
た場合、（１０μｍ／２μｍ）×（１０μｍ／２μｍ）
＝２５個程度の画素数で検出されることになりこのまま
では、検出した異物等の欠陥を観察しようとした場合、
２５個の検出結果全てを確認する必要が有り、不都合が
生じる。

【０２０１】従来は、ソフトウェア的に、異物等の欠陥
を検出した画素間の連結関係を調べ、画素が隣接してい
る場合には、「１個の異物等の欠陥を検出した」と判断
するグルーピング処理機能によりこの不都合を回避して
いた。しかしこの方法では、ソフトウェア的な処理を必
要とするため、検出信号が多数の場合に処理に多大な時
間（例えば検出信号１０００個で約１０分）を要し新た
な不都合を生じる。

【０２０２】そこで本発明では、全検査領域を、１度に
観察系視野に呼び出せる視野範囲（例えば３２μｍ×３
２μｍ）を単位とするブロックに分割し、同一のブロッ
クの範囲内の検出信号を、すべて同一の異物等の欠陥か
らの検出信号として判定（ブロック処理）する様にし
た。これにより、大きな異物等の欠陥でもその大きさに
関係無く、１度で視野範囲内に収めて、観察・確認が可
能となる。

【０２０３】ブロック処理は、機能からすると簡易なグ
ルーピング処理であるが、ハードウェア化が容易である
という特徴を有する。本発明では、ブロック処理のハー
ドウェア化により処理が実時間で行われ、装置のスルー
プット（被検査試料を装置に投入してから、異物の自動
検出、検出結果の観察／確認、被検査試料の排出までの
時間）を大幅（検出信号１０００個の場合、従来比で２
／３以下の時間）に向上出来る。図３２にブロック処理
回路の具体例のブロック図を示す。

【０２０４】図３２には、検出器信号を、その検出値
（大きい異物ほど大きな（強い）散乱光が発生し、検出
値は大きくなる）によって検出値の大きなほうの信号か
ら、大きい寸法の異物に相当する検出信号（以下、大異
物）、中位の寸法の異物に相当する検出信号（以下、中
異物）、小さい寸法の異物に相当する検出信号（以下、
小異物）の３種類のランクを持った異物等の欠陥のグル
ープに分類し、検出器画素の１６画素×１６画素＝２５
６画素を１ブロックとして、ブロック毎に大、中、小異
物等の欠陥の個数をカウントし、１ブロック内の異物等
の欠陥の検出信号の個数が１以上の場合にのみ、１ブロ
ック内の、グループ毎の異物等の欠陥個数と、１ブロッ
ク内での検出信号の最大値と、ブロックの座標を異物検
出結果格納用メモリ（以下、異物等の欠陥メモリ）４２
７１に書き込むための、ブロック処理回路を示す。検出
された異物等の欠陥に相当する検出信号と、検出された
異物等の欠陥とは、情報と物質であるから本来同一の物
ではないものの１対１に対応するものであるので、ここ
では、便宜上同一の物とし、『検出された異物等の欠陥
に相当する検出信号』を『検出された異物等の欠陥』と
表記する。

【０２０５】ラッチ４２０１には使用者が設定した検出
すべき異物等の欠陥の個数の最大値がＣＰＵにより設定
される。これは、あまりに検出異物等の欠陥の個数が多
い場合には、検査を続行することの意義が小さいため、
使用者が設定した検出すべき異物等の欠陥の個数の最大
値より検出異物数が多くなった場合には異物等の欠陥検
査を途中で打ち切る判定とする個数である。この回路で
は、検出された異物等の欠陥の個数は、結果としてカウ
ンタ４２２１で計数されるので、検査途中打ち切りの判
定はラッチ４２０１の内容とカウンタ４２２１の内容と
を比較器４２１１で比較することにより行われる。

【０２０６】ラッチ４２０２には、検出器信号の値がラ
ッチ４２０２の内容以上である場合に、検出器信号が大
異物等の欠陥からの信号であると考えられる値がＣＰＵ
により設定される。検出器信号は、ラッチ４２０２の設
定値と比較器４２１２によって比較され、ラッチ４２０
２の設定値以上の場合、大異物等の欠陥と判定され、カ
ウンタ４２２２で計数される。

【０２０７】ラッチ４２０３には、検出器信号の値がラ
ッチ４２０３の内容以上である場合に、検出器信号が中
異物等の欠陥からの信号であると考えられる値がＣＰＵ
により設定される。検出器信号は、ラッチ４２０３の設
定値と比較器４２１３によって比較され、ラッチ４２０
３の設定値以上の場合、中異物等の欠陥と判定され、カ
ウンタ４２２３で計数される。

【０２０８】ラッチ４２０４には、検出器信号の値がラ
ッチ４２０４以上である場合に、検出器信号が小異物等
の欠陥からの信号であると考えられる値がＣＰＵにより
設定される。検出器信号は、ラッチ４２０４の設定値と
比較器４２１４によって比較され、ラッチ４２０４の設
定値以上の場合、小異物等の欠陥と判定され、カウンタ
４２２４で計数される。

【０２０９】以上の動作では、大異物等の欠陥は、中異
物等の欠陥用カウンタ４２２３と小異物等の欠陥用カウ
ンタ４２２４にも重複して計数される。また、中異物等
の欠陥は、小異物等の欠陥用カウンタ４２２４にも重複
して計数される。よって、小異物等の欠陥の実数は、小
異物等の欠陥用カウンタ４２２４の値から中異物等の欠
陥用カウンタ４２２３の値を引いたものであり、中異物
等の欠陥の実数は、中異物等の欠陥用カウンタ４２２３
の値から大異物等の欠陥の値を引いたものである。この
ことは、検出結果の表示または出力時に注意すれば良い
事であるが、比較回路を２段に設けて（即ち、上下限値
を設けて）、大異物等の欠陥用の設定値と中異物等の欠
陥用の設定値の中間にあるものだけを中異物等の欠陥と
判定し、中異物等の欠陥用の設定値と小異物等の欠陥用
の設定値の中間にあるものだけを小異物等の欠陥と判定
する様にすれば、中異物等の欠陥用カウンタ４２２３の
値と小異物等の欠陥用カウンタ４２２４の値がそれぞれ
中異物、小異物の実数を表す。

【０２１０】ＣＣＤ検出器等の一次元検出器アレイ（複
数の受光素子直線状に配列した検出器）からの信号を２
次元的な面積（この例では、１６画素×１６画素）でブ
ロック処理するのが、加算器４２３２、４２３３、４２
３４、およびシフトレジスタ４２４２、４２４３、４２
４４である。シフトレジスタの段数は、（ＣＣＤの画素
数）／（ブロック処理の一辺の画素数）で求められ、こ
の例では、ＣＣＤの画素数が２５６画素、ブロック処理
の１ブロックの一辺の画素数が１６画素であるので、２
５６／１６＝１６となり、この例では１６段シフトレジ
スタが用いられている。この例では、シフトレジスタの
段数が、１６段であり、ブロック処理の１ブロックの１
辺の画素数と同一になっているが、これは上記のように
ＣＣＤの画素数とブロック処理の１辺の画素数から求め
られた画素数が、偶然同一だったためであり、シフトレ
ジスタの段数とブロック処理の１辺の画素数とは独立で
ある。但し、（ＣＣＤの画素数）／（ブロック処理の１
ブロックの一辺の画素数）が整数とならない場合には、
更に処理回路が複雑になるため、可能な限り、（ＣＣＤ
の画素数）／（ブロック処理の１ブロックの一辺の画素
数）が整数となるように、ＣＣＤの画素数およびブロッ
ク処理の一辺の画素数を定めるのが望ましい。

【０２１１】大異物等の欠陥カウンタ４２２２の内容
は、１ブロックの１辺（この例では１６画素）毎にクリ
ア（ゼロリセット）される。クリア信号は検出器のＹ方
向の１画素毎に出されるクロックを分周器４２６１によ
り１６分周することにより得る。この時、Ｙ方向の１画
素毎のクロックは、ＣＣＤの転送クロックを用いれば良
い。クリアされる直前の計数値（Ｙ方向１６画素分の計
数値）は、加算器４２３２によって大異物等の欠陥用１
６段シフトレジスタ４２４２の出力端に出力された値と
加算されて大異物等の欠陥用１６段シフトレジスタ４２
４２の入力端に入力される。ここで大異物等の欠陥用１
６段シフトレジスタ４２４２の内容は、１段シフトされ
る。大異物等の欠陥用１６段シフトレジスタ４２４２の
内容は、検出器のＹ方向の１画素毎に出されるクロック
を１６分周したクリア信号でシフトされるので、結果的
にＹ方向の１６画素毎に１段シフトされ、１６段シフト
後に再び出力端に現れる。この時、ＣＣＤアレイは、１
画素Ｘ方向に移動しているので、シフトレジスタ４２４
２内容には、加算器４２３２によってＹ方向１６画素分
の検出大異物等の欠陥個数が加算される。大異物等の欠
陥用１６段シフトレジスタ４２４２の内容は、Ｘ方向の
１画素移動毎に出力されるエンコーダのパルスを分周器
４２６２で１６分周して得られる信号によりクリアされ
る。即ち、Ｘ方向の１６画素毎にクリアされる。従っ
て、クリアされる直前の大異物等の欠陥用１６段シフト
レジスタ４２４２には１６画素×１６画素分の検出大異
物等の欠陥の個数が蓄えられている。よって、個数が０
個より大きいことを比較器４２１５で判定し、異物等の
欠陥メモリ４２７１へ異物等の欠陥の個数およびブロッ
ク座標を出力する。但し、比較器４２１５で比較すべき
検出異物等の欠陥個数は、大、中、小、の異物等の欠陥
の個数のすべてを含んでいる（前述）小異物等の欠陥カ
ウンタ４２２４の値である。

【０２１２】ここでは、大異物等の欠陥用の個数を例に
とり説明を行ったが、中異物等の欠陥、小異物等の欠陥
用の回路も動作は同じである。

【０２１３】次に、１つのブロック内での、検出器信号
の最大値を求める回路に関しても、１６画素×１６画素
の処理を、Ｙ方向１６画素毎のクリア信号と、Ｘ方向１
６段のシフトレジスタ４２４５を用いている点で検出個
数の計数と同様である。但し、この部分では、目的が最
大値検出なので、ＣＰＵにより設定されるラッチ４２０
１、４２０２、４２０３およびカウンタ４２２２、４２
２３、４２２４に代えて、Ｙ方向１６画素内の最大値を
保持するラッチ４２０５を、加算器４２３２、４２３
３、４２３４に代えて比較器４２１７およびセレクタ４
２５１を用いる点が異なる。

【０２１４】このようにして、異物データが蓄えられる
メモリ上には、異物が存在すると判定されたブロック
の、(1)大異物等の欠陥判定しきい値をこえた検出信号
の個数（大異物等の欠陥個数）、(2)中異物等の欠陥判
定しきい値をこえた検出信号の個数（中異物等の欠陥個
数）、(3)小異物等の欠陥判定しきい値をこえた検出信
号の個数（小異物等の欠陥個数）、(4)検出信号のうち
の最大値、(5)そのブロックの座標が蓄えられる。

【０２１５】表示の際には、これ等のデータを表示し、
上記(5)に基づき、確認のため、順次呼び出して、観察
系により確認するすることになるが、場合によっては、
これ等全部のデータを表示することが望ましくない場合
がある。

【０２１６】本発明のごとく、２値化処理で異物等の欠
陥を検出する装置では、２値化しきい値（特に小異物等
の欠陥の判定しきい値）の設定は検出感度に大きな影響
を及ぼす。即ち、しきい値を必要以上に大きく設定した
場合、実際に存在する小異物等の欠陥を異物等の欠陥と
判定できずに見落とす（見逃す）場合が発生する。用途
によっては、見落としは、大きな問題とはならない場合
もある（例えば工程で異物等の欠陥の増減状況をモニタ
することにより工程の健全性を確認するような用途）。
しかし、レチクル等のホトマスクの場合には、見落とさ
れた異物等の欠陥は、全製品の露光転写結果に影響を及
ぼすため、見落としはゼロを目指す必要がある。このた
め、判定しきい値は、可能な限り低め（小さめ）に設定
する。この場合、しきい値を必要以上に小さく設定した
場合、正常な回路パターンを異物等の欠陥と誤判定する
こともある。もちろん、本発明では、検出された異物等
の欠陥と思われる位置を呼び出して、作業者が異物等の
欠陥かまたは正常な回路パターンであるかを判定し、或
いは判定結果により誤検出結果をメモリ上から消去すれ
ば、誤検出があっても異物等の欠陥だけの検出結果を得
ることはできるし、また、そのように検査装置は構成さ
れるのが望ましく、また、本発明は、メモリ上に異物等
の欠陥が存在すると判定されたブロックの座標が記憶さ
れているために、その構成をとるように考慮されてい
る。

【０２１７】しかし、誤検出された正常パターンの個数
が、多過ぎると（ＬＳＩ中に存在する正常パターンの個
数が数百万個以上であることは日常的である）確認作業
に時間がかかり実用的でなくなる。このため、異物等の
欠陥と判定された検出信号の個数が余りにも多い（この
ような場合、大部分が誤検出された正常な回路パターン
である）場合は、しきい値をより大きく設定し直して、
再検査することになる。このことは、再検査のために時
間が余計にかかることを意味する。このため、しきい値
の設定が確立されるまでは、検査領域を小さく限定して
（従って検査時間も短い）、しきい値の設定のための検
査を繰り返し、しきい値の確立後に必要な検査領域全体
を検査する検査方式や、異物等の欠陥と判定された検出
信号の個数が設定された値より大きくなった場合にはし
きい値設定が不適切だということで検査を中断する検査
方式や、その中断後にしきい値を設定値分だけ大きくし
て再検査を自動的に開始する検査方式や、或いは、一定
区画当たりの異物等の欠陥と判定された検出信号の個数
（異物等の欠陥と判定された検出信号の増加率）をチェ
ックし設定値以上になった場合には検査を中断する検査
方式や、その中断後にしきい値を設定値分だけ大きくし
て再検査を自動的に開始する検査方式などの考案を付加
するとより実用的となる。図３２中のラッチ４２０１は
これ等の考案を実現するための重要な構成要素である。

【０２１８】また、前述の、グルーピング処理とは別
に、検出信号または異物等の欠陥と判定された検出信号
全部をメモリ上に蓄えておき、検査終了後に改めてしき
い値を設定してしきい値以上の検出信号だけを異物等の
欠陥からの検出信号と判断する構成も考えられる。但
し、この構成では、前述の、グルーピング処理回路が解
決を図ろうとした『大異物を複数の小異物と誤認識し、
検査結果の呼び出し確認に時間がかかる』あるいはその
問題を回避するための『ソフトウェアによる検査後のグ
ルーピングでは処理のために余計な時間が取られる』と
いった問題を解決できない。

【０２１９】そこで、本発明では、異物等の欠陥の検出
結果の表示および呼び出しはブロックを単位として行わ
れ、図３２に示されるブロック処理回路の動作の結果、
メモリ上に異物等の欠陥の検出データとして、(1)大異
物等の欠陥判定しきい値をこえた検出信号の個数（大異
物等の欠陥個数）、(2)中異物等の欠陥判定しきい値を
こえた検出信号の個数（大異物等の欠陥および中異物等
の欠陥個数）、(3)小異物等の欠陥判定しきい値をこえ
た検出信号の個数（大異物等の欠陥、中異物等の欠陥お
よび小異物等の欠陥個数）、(4)検出信号のうちの最大
値、(5)そのブロックの位置座標、が蓄えられているこ
とに着目した。

【０２２０】即ち、表示および呼び出しを行う際に、小
異物等の欠陥判定しきい値をこえた検出信号すべての検
出信号を表示および呼び出しの対象とするのではなく、
中異物等の欠陥の欠陥判定しきい値をこえた信号、ある
いは大異物等の欠陥の判定しきい値をこえた信号が含ま
れるブロックだけを対象とすれば、対象ブロック数が減
らせ、高効率が実現できる。これは、上記(1)〜(3)につ
いて演算してもよいが、上記(4)の内容で判断するのが
最も短時間で達成される。

【０２２１】また、上記(4)で判定するのであれば、表
示あるいは呼び出しの判定を大、中、小の３ランクだけ
でなく、任意の設定値と比較して判定しても良い。即
ち、表示時に、該任意の設定値を少しずつ変化（増加）
させ、検出ブロック数が呼び出し確認に妥当なブロック
数になるまで変化（減少）させ、その後に呼び出しを行
うか、あるいは、減少後の該任意設定値を新たな、欠陥
の検出判定しきい値として再検査を行うか、あるいは上
記動作を自動のシーケンスで行っても良い。

【０２２２】図３３には、検出器出力４１０１、４１１
１、、シェーディング補正回路１１３、１２３、４画素
加算処理回路１１４、１２４、ブロック処理回路５８、
５５８、異物等の欠陥検出結果３３０１、３３１１の関
係の例を示す。図４８には、図４１にシェーディング補
正回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１
２４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例
を示す。

【０２２３】図４９には、図４２にシェーディング補正
回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１２
４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例を
示す。

【０２２４】図５０には、図４３にシェーディング補正
回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１２
４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例を
示す。

【０２２５】図５１には、図４４にシェーディング補正
回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１２
４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例を
示す。

【０２２６】図５２には、図４５にシェーディング補正
回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１２
４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例を
示す。

【０２２７】図５３には、図４６にシェーディング補正
回路１１３、１２３、４画素加算処理回路１１４、１２
４、ブロック処理回路５８、５５８を適用した実施例を
示す。

【０２２８】

【発明の効果】本発明は、試料表面側（概ね波長７８０
ｎｍ）および試料裏面側（概ね波長４８８ｎｍ）から斜
方照明を行い、試料表面側のＮＡ０．４以上の光学系
で、発生する散乱光を集光、照明方向別に波長分離し
て、フーリエ変換面上に設けた空間フィルタにより回路
パターンからの回折光を遮光、検出器上に結像させる検
出光学系と、検出器の検出値を照明むらに合わせて補正
する回路と２×２画素の検出値の加算値を求める回路お
よび検出器がその周囲４方向へ１画素ずつシフトした４
つの加算値の最大値を求める回路等で構成することによ
り、ホトマスク等の回路パターン付基板、特に転写解像
度の向上等を目的とした位相シフト膜を有するレチクル
上に付着したサブミクロンオーダーの微細な異物等の欠
陥等の欠陥を、主として光学的な簡単な構成で容易に安
定して回路パターンから分離して検出することができる
顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体概略構成図

【図２】本発明に係るレチクルの走査状況を示す図

【図３】図１の照射系の構成例を示す図（この場合対称
側は同一構成のため省略している）

【図４】本発明に係るレチクルの検査状況を示す図

【図５】本発明に係る回路パターンの角度パターンを説
明する平面図

【図６】本発明に係るフーリエ変換面上における散乱光
および回折光の分布状況を示す図

【図７】（Ａ）は回路パターンのコーナー部を示す図（Ｂ）は図７（Ａ）の”ア”部の詳細図

【図８】異物等の欠陥からの散乱光検出出力値と回路パ
ターンからの検出出力値との関係説明図

【図９】微細構造パターンを有する回路パターンを示す
図

【図１０】異物等の欠陥および回路パターンコーナー部
から検出される検出信号の出力値レベルを示す図

【図１１】異物等の欠陥からの散乱光強度の理論値を粒
子の大きさ：ｄ、照明光源波長：λによる無次元数πｄ
／λについて示した図

【図１２】本発明に係る高ＮＡ光学系を用いて異物等の
欠陥からの散乱光を検出した図

【図１３】異物等の欠陥からの回折光の方向を示す図

【図１４】光学系のＮＡの定義を示した図

【図１５】異物等の欠陥からの散乱光強度に比例する散
乱光断面積を異物等の欠陥径ｄに対して示した図

【図１６】従来技術の一例を示した概略構成図

【図１７】本発明の一実施例を示した概略構成図

【図１８】粒子から発生する散乱光分布とｄ／λ（ｄ：
粒子の大きさ、λ：照明光源波長）の関係を示した図。

【図１９】装置の構成と検出される散乱光成分との関係
を示した図。

【図２０】表面照明方式での各光源波長における、クロ
ム上粒子（０．５μｍ）およびクロムパターンの検出出
力

【図２１】表面照明方式での各光源波長における、クロ
ム上粒子（１．０μｍ）の検出出力、および位相シフタ
パターンの検出出力

【図２２】表面照明方式における弁別比（クロム上０．
５μｍ粒子／クロムパターン）と光源波長の関係

【図２３】表面照明方式における弁別比（クロム上１．
０μｍ粒子／シフタパターン）と光源波長の関係

【図２４】裏面照明方式での各光源波長における、ガラ
ス上粒子（０．５μｍ）およびクロムパターンの検出出
力

【図２５】裏面照明方式における弁別比（ガラス上０．
５μｍ粒子／クロムパターン）と光源波長の関係

【図２６】４画素加算処理を行わずに２μｍ×２μｍ画
素で異物等の欠陥を検出した場合の図

【図２７】４画素加算処理によって１μｍ×１μｍ画素
で異物等の欠陥の検出を行った図

【図２８】４画素加算処理回路の例のブロック図

【図２９】シェーディングによる異物等の欠陥検出への
影響を示した図

【図３０】シェーディングの原理を示した図（ａ）はシェーディングの測定結果（補正前）の図（ｂ）はシェーディング補正データを演算した結果の図（ｃ）はシェーディングの測定結果（補正後）の図

【図３１】シェーディング補正回路の例のブロック図

【図３２】ブロック処理回路の例のブロック図

【図３３】シェーディング補正回路、４画素加算処理回
路、ブロック処理回路の関係の例を示した図

【図３４】本発明の他の一実施例を示した概略構成図

【図３５】本発明の他の一実施例を示した概略構成図

【図３６】本発明に係る位相シフタ膜付レチクルからの
散乱光・回折光を示す図

【図３７】本発明に係る照明系の切りかえの状況を示す
平面図

【図３８】本発明に係る照明系の切りかえの状況を示す
断面図

【図３９】本発明に係る照明系の切りかえの状況を示す
断面図

【図４０】本発明に係る照明系の切りかえの状況を示す
平面図

【図４１】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４２】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４３】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４４】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４５】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４６】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４７】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４８】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図４９】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図５０】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図５１】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図５２】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図５３】本発明に係る信号処理系のブロックの一例を
示す図

【図５４】本発明に係る裏面照明系の一例を示す概略構
成図

【図５５】本発明に係る裏面照明系の一例を示す概略構
成図

【図５６】裏面照明系の問題点を示す断面図

【図５７】裏面照明系の問題点を解決する原理を説明す
る断面図

【図５８】本発明に係る裏面照明系の一例を示す概略構
成図

【図５９】本発明に係る裏面照明系の一例を示す概略構
成図

【図６０】裏面照明系の問題点を解決する原理を説明す
る断面図

【図６１】本発明に係る裏面照明系の一例を示す概略構
成図

【図６２】本発明に係る観察系の一例を示す概略構成図

【図６３】本発明に係る空間フィルタの状況を示す平面
図

【図６４】本発明に係る装置における空間フィルタの状
況の一例を示す概略構成図

【図６５】２画素加算処理によって２μｍ×１μｍ画素
で異物等の欠陥の検出を行った図

【図６６】４画素最大値処理によって１μｍ×１μｍ画
素で異物等の欠陥の検出を行った図

【図６７】本発明に係る信号処理系で、論理積の演算結
果から、検出出力を出力するブロックの一例を示す図

【図６８】本発明に係る信号処理系で、論理和の演算結
果から、検出出力を出力するブロックの一例を示す図

【図６９】表裏面論理積検出における散乱光の発生状況
とその検出出力の図

【図７０】表裏面論理積検出における散乱光の発生状況
とその検出出力の図

【図７１】各種回路パターンからの散乱光の様子とそれ
に対応する空間フィルタ形状を示した図

【図７２】本発明に係る信号処理系で、論理積の演算結
果から、検出出力を出力するブロックの一例を示す図

【符号の説明】

１…検査ステージ部、２…第１の表面照明系、２０…第
２の表面照明系、３…第１の裏面照明系、３０…第２の
裏面照明系、４…検出光学系、５…信号処理系、６…
レチクル、１０…Ｚステージ、１１…Ｘステージ、１２
…Ｙステージ、２１、２０１、３１、３０１…レーザ光
源、４４、４４４…空間フィルタ、５１、５５１…検出
器、５２…第１の２値化回路、５５２…第２の２値化回
路、７０…異物等の欠陥、８０…回路パターン、１１１
…標準試料、１１２…ブロック処理回路、１１３…第１
のシェーディング補正回路、１２３…第２のシェーディ
ング補正回路、１１４…第１の４画素加算処理回路、１
２４…第２の４画素加算処理回路、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜で
形成されたパターンを有する透明または半透明基板試料
の製造時、あるいは該試料の保管時、運搬時、使用時に
用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検出する
異物等の欠陥検出方法および検査装置において、前記を
載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステー
ジおよびその駆動制御系からなる検査ステージ部と、前
記基板のパターン面に反射照明を行う第１の照明系と、
透過照明を行う第２の照明系と、直接反射光および直接
透過光は集光せず、基板から発生する散乱光および回折
光を集光して、照明方向別に光線分離し、分離後の各フ
ーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンか
らの回折光および散乱光を遮光して、各々第１、第２の
検出器上に結像する検出光学系と、検出結果を前記基板
試料上の異物等の欠陥データとして演算表示する信号処
理系とを備えることを特徴とする異物等の欠陥の検出方
法および検査装置において、前記第１、第２の検出器の
出力を比較手段により異物等の欠陥の検出を判定する手
段を備えたことを特徴とする異物等の欠陥の検出方法お
よび検査装置。
【請求項２】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜で
形成されたパターンを有する透明または半透明基板上に
付着した異物等の欠陥を検出する欠陥検査装置におい
て、前記を載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可
能なステージおよびその駆動制御系からなる検査ステー
ジ部と、前記基板のパターン面をその表面側から照明す
る第１の照明系と、前記パターン面の表面側に位置し、
該第１の照明系の照射による直接反射光は集光せず、該
第１の照明系の照射による基板から発生する散乱光およ
び回折光を集光して、フーリエ変換面上に設けた空間フ
ィルタによりパターンからの回折光を遮光して、第１の
検出器上に結像する第１の検出光学系と、前記基板のパ
ターン面を、その表面側から照明する第２の照明系と、
前記パターン面の裏面側に位置し、該第２の照明系の照
射による直接透過光は集光せず、該第２の照明系の照射
による基板から発生する散乱光および回折光を集光し
て、フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパタ
ーンからの回折光を遮光して、第２の検出器上に結像す
る第２の検出光学系と、第１、第２の検出器による検出
結果を前記基板試料上の異物等の欠陥データとして演算
表示する信号処理系とを備えることを特徴とする異物等
の欠陥の検出方法および検査装置において、前記第１、
第２の検出器の出力の比較手段により異物等の欠陥の検
出を判定する手段を備えたことを特徴とする異物等の欠
陥の検出方法および検査装置。
【請求項３】上記比較手段は、上記第１、第２の検出光
学系の検出器の出力をしきい値を設定した２値化手段に
より２値化した第１、第２の２値化結果を、必要に応じ
て前記第１、第２の検出結果を論理積演算手段によって
演算した論理積演算結果を検出結果とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項および第２項記載の異物等の
欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項４】上記比較手段は、上記第１の検出光学系の
検出器の出力を２個の異なる高いしきい値と低いしきい
値を設定した２個の２値化手段により２値化した高いし
きい値による第１の２値化結と低いしきい値による第３
の２値化結果と、上記第２の検出光学系の検出器の出力
をしきい値を設定した２値化手段により２値化した第２
の検出結果から、必要に応じて前記第１、第２の２値化
結果を論理積演算手段によって演算した論理積演算結果
を、第３の２値化結果と論理和演算した論理和演算結果
を検出結果とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項および第２項記載の異物等の欠陥の検出方法および検
査装置。
【請求項５】必要に応じ、上記第１、第２のそれぞれの
検出器の検出画素による第１、第２の１画素検出結果
と、該検出画素の周囲２画素以上の検出出力の加算値ま
たは平均値である第１、第２の複数画素検出結果から、
第１の１画素検出結果と第１の複数画素検出結果とを比
較した結果を上記第１の検出出力とし、第２の１画素検
出結果と第２の複数画素検出結果とを比較した結果を上
記第２の検出出力とすることを特徴とする特許請求の範
囲第１項、第２項、第３項および第４項記載の異物等の
欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項６】上記比較手段は、上記第１、第２のそれぞ
れの検出器の検出画素による検出出力をしきい値を設定
した２値化手段により２値化した第１、第２の１画素２
値化結果と、該検出画素の周囲２画素以上の検出出力の
加算値または平均値をしきい値を設定した２値化手段に
より２値化した第１、第２の複数画素２値化結果とによ
り、第１の１画素２値化結果と第１の複数画素２値化結
果との論理和を演算した論理和演算結果を上記第１の２
値化結果とし、第２の１画素２値化結果と第２の複数画
素２値化結果との論理和を演算した論理和演算結果を上
記第２の２値化結果とすることを特徴とする特許請求の
範囲第５項記載の異物等の欠陥の検出方法および検査装
置。
【請求項７】上記第１の照明系の光源の波長を概ね波長
７８０ｎｍとし、上記第２の照明系の光源の波長を概ね
波長４８８ｎｍあるいは概ね波長４８８ｎｍおよび概ね
波長５１５ｎｍとしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項、第２項、第３項、第４項、、第５項および第６
項記載の異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項８】上記検出を望む異物等の欠陥の最小寸法を
ｄとしたとき、上記第１の照明系の光源の波長を概ね波
長１．６ｄとし、上記第２の照明系の光源の波長を概ね
波長１．０ｄあるいは概ね波長１．０ｄ近傍の複数の波
長としたことを特徴とする、特許請求の範囲第１項、第
２項、第３項、第４項、、第５項および第６項記載の異
物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項９】上記第１の照明系の光源の波長を概ね波長
６００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長範囲のうち、単一
または複数の波長とし、上記第２の照明系の光源の波長
を波長４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲のう
ち、単一または複数の波長としたことを特徴とする、特
許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項
および第６項記載の異物等の欠陥の検出方法および検査
装置。
【請求項１０】上記第１、第２の検出器の検出出力を、
あらかじめ採取した第１、第２の照明系による照明光の
試料上での照度分布によって補正を行う手段を設けたこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、および
第９項記載の異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１１】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造時、あるいは該試料の保管時、運搬時、使用時
に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検出す
る異物等の欠陥検出方法および検査装置において、前記
を載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステ
ージおよびその駆動制御系からなる検査ステージ部と、
前記基板のパターン面に照明を行う照明系と、該照明系
による直接反射光および直接透過光は集光せず、基板か
ら発生する散乱光および回折光を集光して、検出器上に
結像する検出光学系と、該検出器の検出出力をあらかじ
め設定されたしきい値によって、２値化して異物等の欠
陥検出を判定し、該判定結果を前記基板試料上の異物等
の欠陥データとして演算表示する信号処理系とを備える
ことを特徴とする異物等の欠陥の検出方法および検査装
置において、該ステージ上の透明あるいは半透明基板上
に形成された標準試料によって、あらかじめ採取した該
照明系による照明光の試料上での照度分布にから、該検
出器の検出出力の補正を行う手段を設けたことを特徴と
する異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１２】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造時、あるいは該試料の保管時、運搬時、使用時
に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検出す
る異物等の欠陥検出方法および検査装置において、前記
を載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステ
ージおよびその駆動制御系からなる検査ステージ部と、
前記基板のパターン面に照明を行う高輝度な第１の照明
系と、該第１の照明系による直接反射光および直接透過
光は集光せず、基板から発生する散乱光および回折光を
集光して、第１の検出器上に高分解能で結像する第１の
検出光学系と、前記第１の照明系、第１の検出光学系と
は別に、第１の照明系と比較して広い視野を照明する第
２の照明系と、該第２の照明系による直接反射光および
直接透過光は集光せず、基板から発生する散乱光および
回折光を集光して、第１の検出光学系と比較して広い視
野で第２の検出器上に結像する第２の検出光学系と、該
検出器の検出出力をあらかじめ設定されたしきい値によ
って、２値化して異物等の欠陥検出を判定し、該判定結
果を前記基板試料上の異物等の欠陥データとして演算表
示する信号処理系とを備えることを特徴とする異物等の
欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１３】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造時、あるいは該試料の保管時、運搬時、使用時
に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検出す
る異物等の欠陥検出方法および検査装置において、前記
を載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステ
ージおよびその駆動制御系からなる検査ステージ部と、
前記基板のパターン面に透過照明を行う照明系と、該照
明系による直接反射光および直接透過光は集光せず、基
板から発生する散乱光および回折光を集光して、検出器
上に結像する検出光学系と、該検出器の検出出力をあら
かじめ設定されたしきい値によって、２値化して異物等
の欠陥検出を判定し、該判定結果を前記基板試料上の異
物等の欠陥データとして演算表示する信号処理系とを備
えることを特徴とする異物等の欠陥の検出方法および検
査装置において、被検査試料の屈折率、厚みに応じて、
前記照明系の照明位置を補正する手段を設けたことを特
徴とする異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１４】上記照明系の照明位置補正手段は、照明
系の光路を、被検査試料平面に対して平行に移動する機
構であることを特徴とする、特許請求の範囲第１３項記
載の異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１５】上記照明系の照明位置補正手段は、照明
系の入射角度を変化させる機構であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１３項記載の異物等の欠陥の検出
方法および検査装置。
【請求項１６】上記照明系の照明位置補正手段は、照明
系と被検査試料の間に、挿入される透明あるいは半透明
基板であることを特徴とする、特許請求の範囲第１３項
記載の異物等の欠陥の検出方法および検査装置。
【請求項１７】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造工程中、あるいは該試料の保管時、運搬時、使
用時に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検
出する異物等の欠陥検出方法および検査装置において、
製造工程中のパターン形成状況、および異物等の欠陥の
付着位置によって、異物等の欠陥の最小検出可能感度を
異なるものとする異物等の欠陥検出方法および検査装
置。
【請求項１８】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造工程中、あるいは該試料の保管時、運搬時、使
用時に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検
出する異物等の欠陥検出方法および検査装置において、
製造工程中のパターン形成前の検査時には最小検出可能
感度をｄ０とし、パターンの形成後の検査時には最小検
出可能感度をｄ１（ｄ０≦ｄ１）とする異物等の欠陥検
出方法および検査装置。
【請求項１９】遮光膜、光半透過膜、あるいは光透過膜
で形成されたパターンを有する透明または半透明基板試
料の製造工程中、あるいは該試料の保管時、運搬時、使
用時に用いられる該試料上に付着した異物等の欠陥を検
出する異物等の欠陥検出方法および検査装置において、
製造工程中のパターン形成前の検査時には最小検出可能
感度をｄ０とし、パターンの形成後の検査時には、遮光
膜上に付着したの異物等の欠陥に対しては最小検出可能
感度をｄ２とし、光半透過膜、あるいは光透過膜、ある
いは膜の形成されない部位等の光透過、光半透過部分上
に付着した異物等の欠陥に対しては最小検出可能感度を
ｄ３（ｄ０≦ｄ２≦ｄ３）とした検出方法および検査装
置。
【請求項２０】多層の、遮光膜、光半透過膜、あるいは
光透過膜で形成されたパターンを有する透明または半透
明基板試料の製造工程中、あるいは該試料の保管時、運
搬時、使用時に用いられる該試料上に付着した異物等の
欠陥を検出する異物等の欠陥検出方法および検査装置に
おいて、製造工程中のパターン形成前の検査時には最小
検出可能感度をｄ０とし、中間層のパターンの形成後の
検査時には最小検出可能感度をｄ１（ｄ０≦ｄ１）と
し、中間層のパターンの上に成膜がなされ、パターン形
成前の検査時には最小検出可能感度をｄ２（ｄ２≦ｄ
１）とし、最終層のパターンの形成後の検査時には、遮
光膜上に付着したの異物等の欠陥に対しては最小検出可
能感度をｄ３とし、光半透過膜、あるいは光透過膜、あ
るいは膜の形成されない部位等の光透過、光半透過部分
上に付着した異物等の欠陥に対しては最小検出可能感度
をｄ４（ｄ２≦ｄ４≦ｄ３）とした検出方法および検査
装置。