JPH08178857A

JPH08178857A - 大型基板用異物検査装置

Info

Publication number: JPH08178857A
Application number: JP6335534A
Authority: JP
Inventors: Tsuneyuki Hagiwara; 恒幸萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-07-12
Also published as: US5646725A

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズ径の大きなｆθレンズやｆsin ^-1θレ
ンズを用いることなく大型の基板表面に付着した異物を
検査することのできる、大型基板用異物検査装置を提供
すること。【構成】本発明では、パターンが形成された基板の表
面に付着した異物を光学的に検査する装置において、前
記基板の表面上において照明光を走査して円弧状の光走
査線を形成するための光走査手段と、前記基板を前記光
走査線に対して所定方向に相対的に移動させるための移
動手段と、前記基板の表面に付着した異物からの散乱光
を受光し、散乱光の強度に応じた電気信号を出力するた
めの受光手段と、前記受光手段からの前記電気信号に基
づいて異物を検出するための信号処理手段とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板用異物検査装置に関
し、さらに詳細には、たとえばパターンが形成された基
板（液晶製造用のマスク等の大型基板）の表面に付着し
た異物を検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の異物検査装置では、たとえばレー
ザ光源から射出された光ビームをガルバノミラーやポリ
ゴンミラーのようなスキャナにより所定方向に偏向し、
ｆθレンズやｆsin ^-1θレンズを介して基板表面上に集
光させる。こうして、検査すべき基板の表面上において
基板のほぼ全幅（スキャン方向に関する基板のほぼ全
部）に亘り直線状の走査線が形成される。さらに、走査
線と直交する方向に基板と走査線（光ビーム）とを相対
移動させることにより、基板表面上全体を光ビームで二
次元的に走査していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
異物検査装置では、ｆθレンズやｆsin ^-1θレンズを介
して基板表面上において直線状の走査線を形成してい
た。したがって、検査すべき基板が大型化すると、ｆθ
レンズやｆsin ^-1θレンズに必要とされる画角が大きく
なる。そして、大画角で高い開口数（ＮＡ）を得ようと
すると、所要のレンズ径が大きくなりコストもかかると
いう不都合があった。

【０００４】また、上述のように、従来の異物検査装置
では、直線状の光走査線の形成に必須なビーム偏向器と
してガルバノミラーやポリゴンミラーが使用されてい
た。しかしながら、ガルバノミラーは往復運動によりス
キャン周波数の上限が決定されるので、検査速度が制限
されていた。また、ポリゴンミラーは面間の面倒れ補正
が非常に困難なため理想的な光学性能を達成することが
難しかった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、レンズ径の大きなｆθレンズやｆsin ^-1θレ
ンズを用いることなく大型の基板表面に付着した異物を
検査することのできる、大型基板用異物検査装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、パターンが形成された基板の表
面に付着した異物を光学的に検査する装置において、前
記基板の表面上において照明光を走査して円弧状の光走
査線を形成するための光走査手段と、前記基板を前記光
走査線に対して所定方向に相対的に移動させるための移
動手段と、前記基板の表面に付着した異物からの散乱光
を受光し、散乱光の強度に応じた電気信号を出力するた
めの受光手段と、前記受光手段からの前記電気信号に基
づいて異物を検出するための信号処理手段と、を備えて
いることを特徴とする異物検査装置を提供する。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記光走
査手段は、前記基板の表面に対して斜めになった反射面
を有する反射手段と、該反射手段を前記基板の表面に垂
直な軸を中心として回転させるための駆動手段と、前記
反射手段で反射した照明光を前記基板の表面上において
スポット状に集光する集光光学系と、前記反射手段の回
転に伴って前記スポット状に集光された光が前記円弧状
の光走査線に沿って移動するように前記駆動手段を制御
する制御手段とを有する。

【０００８】

【作用】本発明によれば、たとえば基板の表面に対して
斜めになった反射面を有し且つ基板の表面に垂直な軸を
中心として回転可能な反射手段（ロータリースキャナ
ー）を回転駆動させ、この反射手段で反射した光を基板
表面上に集光させて円弧状の光走査線を形成する。した
がって、従来技術のような直線状の光走査線を形成する
ためのｆθレンズなどの走査レンズが不要となる。その
結果、画角について制約を受けないレンズを使用するこ
とにより、光走査手段としての光学系の設計および製造
が容易になる。

【０００９】以下、本発明の大型基板用異物検査装置に
おける異物検出原理について説明する。本発明の大型基
板用異物検査装置では、いわゆる大型基板の回路パター
ンについてこれを異物と誤検出しないようになってい
る。ここで、大型基板とは、Ｆ．Ｐ．Ｄ．（Flat Panel
Display）などの製造に用いられる基板（たとえば、液
晶ディスプレイ製造用のマスク）であり、このような基
板の場合φ０．８μｍ程度を越える大きさのゴミを検出
すればよい。この程度の大きさの異物を検出するのに必
要なレーザビームスポットの大きさは、φ５０μｍ程度
である。この程度の径を有するビームスポット内には、
ＤＲＡＭパターンのように複雑な周期パターンは存在し
ない。したがって、孤立パターンのエッジからの光を異
物からの光と誤検出しなければよいことになる。

【００１０】図１４および図１５は、パターンエッジノ
イズの光学的除去について説明する図である。なお、図
１４は、仮想的な球体Ｓの球面上の各光束の分布を表し
ている。また、図１５（ａ）は球体Ｓをｘｙ平面の法線
方向から見た図であり、図１５（ｂ）および（ｃ）は図
１４の球面をｘｙ平面に正射影した図である。図１４に
おいて、たとえばガラスレチクルのような基板３５の表
面上には、クロムからなる回路パターンＰが形成されて
いる。なお、基板３５の表面は、ｘｙ平面に一致してい
る。図１４において、ｎは基板３５の表面の法線方向で
あってｘ軸およびｙ軸と直交している。

【００１１】図１４において、クロムパターンＰを斜入
射で照射する集光光束Ｉは、点Ｄで散乱され基板３５上
で正反射した入射光が通過する球面上の点ｒを含む帯
Ｄ．Ｂ．上に光を生じる。帯Ｄ．Ｂ．の幅ｗ（たとえば
ｘｙ平面上への帯Ｄ．Ｂ．の正射影の該ｘｙ平面内での
ｘ方向（もしくはｙ方向）の幅で定義される幅ｗ、ある
いはパターンＰのフーリエ変換面での所定方向に関する
幅）は入射光束の立体角αに依存し、点ｒでは、帯Ｄ．
Ｂ．の幅はパターンのない場合に反射光が形成する点ｒ
の輝点の幅（たとえばｘｙ平面上への点ｒの輝点の正射
影の該ｘｙ平面内でのｘ方向（もしくはｙ方向）で定義
される幅、あるいはパターンＰのフーリエ変換面での所
定方向に関する幅）に一致する。図１４では、パターン
Ｐがｘ方向にエッジを有する例を示しているが、図１５
（ａ）では一般的な例としてパターンＰ１のエッジがｘ
軸と角度βをなしている。

【００１２】図１５（ａ）において、散乱光の帯Ｄ．
Ｂ．（β）は、点ｒを含み且つパターンＰ１のエッジの
方向と直交するように発生する。このため、散乱光の帯
Ｄ．Ｂ．（β）は、βの大きさに応じてβ＝β′の角度
で点ｒを中心に振れる。図１４および図１５（ａ）にお
いて、３本の受光素子の各受光面Ａ、Ｂ、Ｃ（受光面
Ａ、Ｂ、Ｃは球体Ｓ上にあるものとする）は、いずれも
後方散乱の領域内にあり、異物からの後方散乱光を受光
する。

【００１３】図１５（ａ）において、β′がさらに小さ
くなると、受光面ＣにはパターンＰからの指向性の高い
反射光すなわち散乱光Ｄ．Ｂ．（β）が入射するが、他
の受光面ＢおよびＡには入射しない。一方、異物からの
散乱光は指向性がないので後方散乱の領域内ではほぼ一
様に発生する。このため、受光面Ａ、Ｂ、Ｃにはほぼ等
しい光強度を有する散乱光が受光される。このように、
パターンエッジの誤検出を回避するには、パターンＰか
らの散乱光が全ての受光素子に入射しない条件が必要で
ある。

【００１４】上述したように、本発明では基板上の１点
から発生する散乱光を互いに異なる方向から見込む複数
の受光素子で受光し、散乱光の指向性を利用してパター
ンエッジからの光をノイズとして除去する。手法を図１
５（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。図１５（ｂ）、
（ｃ）において、受光面Ａ、Ｂ、Ｃをｘｙ平面へ正射影
した領域を領域Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁で表している。

【００１５】ここで、入射光Ｉのｘｙ平面上での入射点
からの各散乱光が通過する球体Ｓ上の各領域をｘｙ平面
へ正射影した領域によって形成される散乱光分布は、パ
ターンＰ１に入射する光波の振幅分布に対するフーリエ
変換パターンをほぼ表し、ゼロ次光位置つまり反射光の
正射影の位置ｒを中心とした空間周波数スペクトルとし
て観察できる。したがって、受光面Ａ、Ｂ、Ｃをｘｙ平
面へ正射影した領域Ａ₁、Ｂ₁、Ｃ₁の各々は、受光面
に入射する空間周波数スペクトルを表す空間周波数領域
である。

【００１６】以下の説明においては、前述した散乱光の
分布パターンの正射影図であるフーリエ変換パターンを
正反射光のスペクトル位置ｒを原点とした二次元のＵＶ
直交座標系内の分布パターンとして取り扱い、簡単のた
めＵＶ平面上の分布と表現する。なお、Ｕ軸はｘ軸と平
行、Ｖ軸はｙ軸と平行とする。

【００１７】以下、図１５（ｂ）、（ｃ）を参照して、
各受光素子の受光面の空間周波数領域をどのように設定
するかを説明する。図１５（ｂ）および（ｃ）は、仮想
的な球体Ｓのｘｙ平面への正射影図である。入射光Ｉと
球体Ｓの球面とが交わる部分に形成される輝点部分ｉを
ｘｙ平面へ正射影した領域ｉ₁の（入射光Ｉの空間周波
数領域）のｘ方向の幅は、図１５（ｂ）においてｉ_Wで
ある。

【００１８】本発明では、光走査線はたとえばロータリ
ースキャナーにより形成され、入射面と直交するｘｙ平
面（基板表面）上において円弧状に形成される。そし
て、各受光素子は、上述の円弧状の光走査線に沿った方
向に配置される。なお、入射面は図１４においてｙ−ｎ
平面であり、光走査線ｃ．ｌ．は図１４および図１５
（ｂ）に示すようにｘ−ｙ平面上において円弧状に形成
される。従って、受光素子の配列方向もほぼｘ軸に沿っ
た方向になっている。各受光素子の受光面の大きさは、
入射光Ｉの光量や光電変換素子の特性に依存する電気的
なＳ／Ｎや、光学的な迷光に対する光学的なＳ／Ｎによ
り決定される。

【００１９】図１４では、検査点Ｄに対して、３つの受
光素子の受光面Ａ、Ｂ、Ｃが受光可能な状態にある。こ
のとき、受光素子の受光面Ａの空間周波数領域と受光面
Ｃの空間周波数領域との内側の距離（ＵＶ平面上での距
離）が入射光ＩのＵ方向の空間周波数領域（入射光Ｉが
通過する球体Ｓ上の領域をｘｙ平面へ正射影した領域、
あるいは基板で正反射した入射光Ｉが通過するフーリエ
変換面上の両域）の幅よりも広ければ、パターンのエッ
ジがいかなる向きでもエッジからの反射光が３つの受光
面Ａ〜Ｃに同時に入射することはない。

【００２０】さらに、受光素子の数にかかわらず、受光
可能な受光素子群のうちで最も外側にある２つの受光素
子の受光面の空間周波数領域の内側の距離（ＵＶ平面上
での距離）が入射光のＵ方向（ＵＶ平面上でのｘ方向）
の空間周波数領域の幅よりも広ければ、パターンエッジ
からの反射光がすべての受光素子に同時に入射すること
はない。なぜなら、パターンエッジからの散乱回折光の
空間周波数領域のＵＶ平面上でのＵ方向の幅は、入射光
の空間周波数領域のＵＶ平面上でのｘ方向の幅とほぼ等
しくなるためである。

【００２１】図１５（ｂ）は、入射光の空間周波数領域
を表す領域ｉ₁のＵ方向の幅ｉ_Wに対し、受光素子の受
光面の空間周波数領域Ａ₁とＣ₁とのＵＶ平面上での間
隔ｘ₁が小さい場合すなわち前述した条件を満足してい
ない例を示している。この場合、受光面の空間周波数領
域Ａ₁とＣ₁との内側のＵＶ平面上での距離ｘ₁が入射
光Ｉの空間周波数領域のＵＶ平面上でのＵ方向の幅ｉ_W
よりも小さいので、パターンエッジからの反射光が３つ
の受光面の空間周波数領域Ａ₁〜Ｃ₁に同時に入射す
る。その結果、パターンエッジからの反射光と異物から
の散乱光とを区別することができなくなる。

【００２２】一方、図１５（ｃ）は、入射光Ｉの空間周
波数領域を表す領域ｉ₁のＵＶ平面上でのＵ方向の幅ｉ
_Wに対し受光素子の受光面の空間周波数領域Ａ₁とＣ₁
との間隔ｘ₁が大きい場合、すなわち前述したパターン
エッジからの反射光がすべての受光素子に同時に入射す
ることはないという条件を満足している例を示してい
る。この場合、反射光の輝点位置ｒを中心に帯状の回折
光がどの角度で発生しても、すべての受光面Ａ〜Ｃに同
時にパターン散乱光が入射することはない。その結果、
各受光素子に入射する散乱光の強度により、パターンエ
ッジからの反射光と異物からの散乱光とを区別すること
ができる。なお、ＵＶ平面上で分布パターンｒと分布パ
ターンｉ₁とは相似であって、Ｕ方向の幅は一致する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかる異物
検査装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１は
ｚ方向からｘｙ平面に向かって装置を見た図であり、図
２および図３はｘ方向からｙｚ平面に向かって見た図で
ある。そして、図１から図３は装置の構成を示し、図４
はｘｙ平面内での入射光の軌跡を示している。

【００２４】まず、図３を参照して、基板（たとえば液
晶ディスプレイ製造用のマスク）３５の表面上において
照明光（入射光Ｉ）を走査して円弧状の光走査線を形成
するための光走査手段について説明する。光源であるレ
ーザ３６から射出された入射光Ｉは、エキスパンダＥＸ
により拡大された後、レンズＬにより集光されてミラー
４２に入射する。装置内に固定されたミラー４２で基板
３５に垂直な光軸ＡＸに沿って反射された光線３８は、
回転ミラー３９に入射する。回転ミラー３９は、光軸Ａ
Ｘを軸線とする回転軸４０に取り付けられるとともにそ
の反射面が基板３５の表面に対して斜めになるように位
置決めされ、モーター４１により回転駆動されるように
なっている。

【００２５】回転ミラー３９により基板３５の表面に向
かって反射された入射光Ｉは、基板３５の被検査面Ｍ上
の入射点５０に到達する。上述したように、レンズＬに
より集光された入射光Ｉは基板３５の表面上でスポット
を形成する。基板３５の被検査面Ｍ上において入射光Ｉ
が到達する位置５０は光軸ＡＸに対する回転ミラー３９
の向き（すなわち回転角度）に依存する。すなわち、回
転軸４０を中心として回転ミラー３９を等角速度で回転
させるようにモータ４１を主制御系１００が制御するこ
とにより、レーザスポット（入射光Ｉ）は、図１に示す
ような円弧状の光走査線Ｃを形成しながら基板３５上を
等速度で移動する。モータ４１の回転位置（ミラー３９
の回転角度）は、不図示のロータリエンコーダ等により
モニタされており、このモータ４１の回転位置情報すな
わちミラー３９の回転角度情報は、主制御系１００に入
力される。

【００２６】このように、光源３６、エキスパンダＥ
Ｘ、レンズＬ、ミラー４２および回転ミラー３９は、基
板３５の表面上において入射光Ｉを走査して円弧状の光
走査線を形成するための光走査手段を構成している。

【００２７】図１において、光走査方向は図中時計回り
（ＣＷ）であり、点５１は検査開始点を示している。照
明スポットは、点５０を介してやがて検査終了点である
点５２に達する。点５２より先の光走査線は検査には用
いられないが、破線矢印Ａで示すように回転走査は継続
し、再び点５１に戻る。一方、図１および図４に示すよ
うに、基板３５が載置されたステージＳＴには、モータ
４７と送りねじ４８とが設けられている。そして、モー
タ４７の回転により、ステージＳＴをひいては基板３５
をｙ方向に往復移動させることができるようになってい
る。このように、モータ４７および送りねじ４８は、基
板３５を上記光走査手段に対して相対移動させるための
移動手段を構成している。

【００２８】こうして、上記光走査手段による回転走査
と上記移動手段による基板３５の−ｙ方向への等速移動
（図４において矢印４６で示す）とにより、図４に示す
ように、基板３５の被検査面Ｍ上の領域４５に亘って十
分に少ない輝度ムラで照明光を照射することができる。
すなわち、図４において、矢印４６で示す方向への基板
３５の等速並進移動により、光軸ＡＸがＡＸ′の位置ま
で相対移動し、領域４５内において十分に少ない輝度ム
ラで照明光の照射が行われる。

【００２９】次に、図１および図２を参照して、基板３
５の表面に付着した異物からの散乱光を受光するための
受光手段について説明する。図１において、受光素子１
〜１７はたとえばフォトマルチプライヤからなり、光走
査線Ｃを斜め上方から見込むように等間隔に並置され、
全体として直円錐を形成している。すなわち、図１にお
いて、受光素子１〜１７の中心を通り底面が被検査面Ｍ
上にある直円錐を考えたとき、この直円錐の底面の輪郭
の一部は光走査線Ｃに一致する。また、この直円錐の母
線と基板３５の表面とのなす角度は一定であり、図１の
場合たとえば５５°となる。

【００３０】また、受光素子１〜１７の基板３５に対向
する面すなわち受光面１８〜３４は、光走査線Ｃの一部
からの散乱光を受光することができるように、光走査線
Ｃに対向して円弧状に設置されている。そして、各受光
素子の観測視野（測光領域）は両隣りの受光素子の観測
視野と重複しており、光走査線Ｃ上のいかなる点からの
散乱光も連続する３つの受光素子により受光することが
できるようになっている。すなわち、図１の受光素子５
の受光面２２は走査線Ｃ上の領域Ｃ２２からの光を取り
込むことができる。同様に、受光素子６の受光面２３は
領域Ｃ２３からの光を、受光素子４の受光面２１は領域
Ｃ２１からの光をそれぞれ受光することができる。従っ
て、光走査線Ｃ上の点Ｐからの散乱光は、受光面２１、
２２および２３により検知される。

【００３１】こうして、受光素子１〜１７により光電変
換された電気信号であって各受光素子でそれぞれ受光し
た散乱光量を表わす電気信号４４は、信号処理手段３７
に入力される。信号処理手段３７では、検査位置（照明
光の位置）からの光を受光することのできる３つの隣接
する受光素子を主制御系１００からの回転ミラー３９の
回転角度情報に応じて選択し、選択した受光素子からの
電気信号について信号処理を行う。すなわち、回転ミラ
ー３９の回転角度情報に応じて、光走査線Ｃ上の入射光
Ｉの位置に対応する受光素子およびその受光素子の両端
の受光素子を選択する。そして、散乱指向性の偏ったパ
ターンエッジからの散乱光と散乱指向性のない異物から
の散乱光とを判別するために、パターンエッジからの散
乱光をすでに作用において述べた指向性弁別の技術によ
りノイズとして除去する。

【００３２】すなわち、受光素子１〜１７のうち隣接す
る３つの受光素子の両端に位置する受光素子の受光面の
走査線Ｃの方向（円周方向）の間隔（受光素子が並ぶ円
弧に対応するＵＶ平面上での円弧方向に関するＵＶ平面
上での２つの受光面の空間周波数領域間の間隔）が、入
射光Ｉの空間周波数領域（正確には受光素子が配置され
た空間に分布する散乱光の空間周波数領域）とほぼ等し
くなるように、受光面の大きさ（および配置）が定めら
れている。

【００３３】図５は、図１の信号処理手段の内部構成を
示す図である。また、図６は、図５の信号処理手段にお
けるゲイン補正を説明する図である。図１、図５の信号
処理手段は、受光素子１〜１７からの電気信号が入力さ
れる信号切換手段ＳＥＬを備えている。信号切換手段Ｓ
ＥＬは、主制御系１００から入力された回転ミラー３９
の回転角度ωに基づいて、１７個の受光素子のうち回転
角度ωに対応する検査点からの散乱光を受光することの
できる３つの受光素子を選択し、選択した３つの受光素
子からの電気信号を出力する。

【００３４】上述したように、受光素子１〜１７のうち
光走査線Ｃ上のある１点（検査点）からの散乱光を同時
に受光することができるのは、３つの隣接する受光素子
だけである。したがって、回転ミラー３９の回転角度ω
に依存する検査点の位置に応じて、検査点からの光を同
時に受光することができる３つの隣接する受光素子が１
７個の受光素子から適宜選択される。

【００３５】たとえば、図１において、点Ｐからの光は
受光素子４〜６によって受光可能である。したがって、
回転ミラー３９の回転角度ωが特定の角度に達し、照明
光が点Ｐに達すると選択される受光素子は４〜６であ
る。図５では、信号切換手段ＳＥＬにおいて、受光面２
１、２２および２３に対応する受光素子４、５および６
が選択され、受光素子４、５および６からの電気信号Ｏ
２１、Ｏ２２およびＯ２３が出力されている。そして、
出力信号Ｏ２１、Ｏ２２およびＯ２３は、それぞれゲイ
ン可変アンプＫ１、Ｋ２およびＫ３に入力されている。

【００３６】ゲイン可変アンプＫ１、Ｋ２およびＫ３
は、主制御系１００から入力された回転ミラー３９の回
転角度ωに基づいてゲイン補正を行なう。以下、図６を
参照して、ゲイン補正動作について説明する。図６
（ａ）では、縦軸が信号の大きさを、横軸が回転角度ω
をそれぞれ示しており、回転ミラーの角度ωに対する各
電気出力信号Ｏ２１、Ｏ２２およびＯ２３の変化を表わ
している。このとき、基板表面には、光が光走査線上の
どの位置を照明しても同じ散乱光量が発生するような感
度校正用の均一な散乱体が設置されているものとする。

【００３７】図６（ａ）において、電気信号Ｏ２２は受
光素子５の受光面２２に対応し、回転角度ω１からω２
に応じた照明領域が図１の領域Ｃ２２に相当する。した
がって、回転角度ω１からω２の間に、電気信号Ｏ２２
が検出される。一定の散乱光量にもかかわらず受光面２
２の物体側の開口数（ＮＡ）の変化により、電気信号Ｏ
２２の分布は図中上に凸状の曲線となる。また、角度ω
１〜ω２の幅をＬで示すとＬ／３だけ位相がずれて、図
中左側には電気信号Ｏ２１が、図中右側には電気信号Ｏ
２３が同様に図中上に凸状の曲線となって出力される。

【００３８】このように、電気信号Ｏ２１、Ｏ２２およ
びＯ２３は、回転ミラー３９の回転角度ωすなわち照明
光の走査位置に依存して出力信号が変動する。したがっ
て、図６（ｂ）に示すような補正曲線ｋ１、ｋ２および
ｋ３を有するゲイン可変アンプＫ１、Ｋ２およびＫ３に
より電気信号Ｏ２１、Ｏ２２およびＯ２３をゲイン補正
する。こうして、図６（ｃ）に示すように、補正後の各
電気信号ｋ１×Ｏ２１、ｋ２×Ｏ２２およびｋ３×Ｏ２
３が、回転角度ωに依存することなくほぼ一定となる。
なお、図６（ａ）〜（ｃ）において、横軸の位相は一致
している。

【００３９】補正後の信号Ｏ２１×ｋ１、Ｏ２２×ｋ２
およびＯ２３×ｋ３は、それぞれゲイン可変アンプＫ
１、Ｋ２およびＫ３から最小値選択器ＭＩＮに入力され
る。最小値選択器ＭＩＮでは、入力された３つの補正後
の信号値の最も小さい値Ｓ_minを求め、主制御系１００
に出力する。主制御系１００では、この最小値Ｓ_minに
基づいて異物の大きさを特定する。異物の大きさの特定
に最小値を用いるのは、パターンエッジと異物とが共存
しているような場合にエッジからのノイズを消すためで
ある。

【００４０】また、補正後の信号Ｏ２１×ｋ１、Ｏ２２
×ｋ２およびＯ２３×ｋ３は、それぞれ３つのコンパレ
ータＣ１、Ｃ２およびＣ３にも並列に入力される。各コ
ンパレータでは、電気的ノイズや光学的ノイズのレベル
から見て十分に高いレベルの閾値Ｖref との比較により
各入力信号を２値化する。２値化された３つの信号は、
ＡＮＤゲートＡに入力され、３つのコンパレータへの入
力信号がすべて閾値Ｖref を越えたときに、異物検出信
号Ｄｅｔを主制御系１００に出力する。主制御系１００
は、この異物検出信号Ｄｅｔをトリガとし、最小値選択
回路ＭＩＮからの最小値を取り込む。そして、上述した
ように、最小値に基づいて異物の大きさを決定し、さら
に被検面上の異物の位置とともに異物の大きさおよび形
状などをディスプレイ部ＤＳに出力する。

【００４１】図７は、本発明の第２実施例にかかる異物
検査装置の構成を概略的に示す図である。本実施例は、
第１実施例の装置とほぼ同じ構成を有するが、第１実施
例では受光素子がたとえばフォトマルチプライヤからな
り光電変換を行なっているのに対し、本実施例では受光
素子１〜１７が単なる光ファイバであり受光素子１〜１
７にそれぞれ接続された光電変換素子１′〜１７′にお
いて光電変換している点だけが基本的に相違する。以
下、第１実施例との構成上の相違点に着目して本実施例
を説明し、全体的な動作について重複する説明を省略す
る。

【００４２】すなわち、本実施例では、受光面１８〜３
４は単なる光ファイバの入射端面であり、光ファイバ１
〜１７の出力端面部分がそれぞれ光電変換素子１′〜１
７′に接続されている。したがって、受光面１８〜３４
における受光光量は、光電変換素子１′〜１７′におい
て電気信号に変換され、信号処理手段３７に入力され
る。なお、信号処理手段３７における動作は第１実施例
と全く同じであり、重複する説明を省略する。

【００４３】図８および図９は、本発明の第３実施例に
かかる異物検査装置の構成を概略的に示す図である。な
お、図８はｘｙ平面図であり、図９はｙｚ平面図であ
る。本実施例の装置は、第２実施例の装置とほぼ同じ構
成を有するが、第２実施例では各受光素子１〜１７の受
光面１８〜３４が基板３５上の光走査線Ｃに直接対向し
ているのに対し、本実施例では各受光素子１〜１７の受
光面１８〜３４（受光面２２〜３４は不図示）はドーナ
ツ型レンズ５４により形成される光走査線像Ｃ′に対向
している点だけが基本的に相違する。なお、各受光素子
１〜１７の受光面１８〜３４とドーナツ型レンズ５４と
の間には円弧状スリット５３が設置されている。以下、
第２実施例との構成上の相違点に着目して本実施例を説
明し、全体的な動作について重複する説明を省略する。

【００４４】図９に示すように、基板３５上において照
明される検査点５０から発生する散乱光Ｓが円弧状レン
ズ５４に屈折されて点５５に点像を形成する。円弧状レ
ンズ５４は、たとえば光ファイバーからなり、周方向に
は屈折力を有することなく径方向にのみ屈折力を有す
る。このように、検査点５０の像５５が円弧状レンズ５
４により円弧状スリット５３の光透過部分に形成され、
光束Ｓ′として受光面に入射する。したがって、検査点
より発生する散乱光の空間周波数成分のうち周方向（受
光素子の配列方向）の成分は保存されて受光素子に達す
る。すなわち、円弧状レンズ５４の周方向に関しては、
受光素子の受光面は、基板上のパターンに対するフーリ
エ変換面（ＵＶ平面）上に配置されているとみなすこと
ができる。図８に示すように、回転走査動作により、検
査点５０は円弧状光走査線Ｃを構成し、その点像５５は
円弧状の光走査線像Ｃ′を構成する。なお、円弧状スリ
ット５３により光走査線像Ｃ′以外から発生する不要な
迷光を遮断することができる。

【００４５】図１０は、本発明の第４実施例にかかる異
物検査装置の構成を概略的に示す図である。本実施例の
装置は、第２実施例の装置とほぼ同じ構成を有するが、
第２実施例では各受光素子１〜１７の選択を信号処理手
段３７内で行っているのに対し、本実施例では各受光素
子１〜１７の選択を信号処理手段３７の前段において行
っている点だけが基本的に相違する。以下、第２実施例
との構成上の相違点に着目して本実施例を説明し、全体
的な動作について重複する説明を省略する。

【００４６】図１０において、受光素子１〜１７は光フ
ァイバであり、大きな幹から小さな枝に分割された様な
光ファイバである。すなわち、受光素子は、４つ目毎に
大きな幹となる光ファイバＯ１〜Ｏ３に接続されてい
る。たとえば、受光素子１、４、７、１０、１３および
１６は光ファイバＯ１に接続され、受光素子３、６、
９、１２および１５は光ファイバＯ２に接続され、受光
素子２、５、８、１１、１４および１７は光ファイバＯ
３に接続されている。さらに、光ファイバＯ１、Ｏ２お
よびＯ３は、それぞれ光電変換素子１′、２′および
３′に接続されている。

【００４７】本実施例および上述の各実施例では、各受
光素子はそれに隣接する２つの受光素子とは測光領域を
共有するが、それより外側の受光素子とは測光領域を共
有していない。したがって、図１０に示すような方式で
各受光素子１〜１７を光ファイバＯ１〜Ｏ３に接続する
ことにより、任意の隣接する３つの受光素子がそれぞれ
光ファイバＯ１、Ｏ２およびＯ３に接続されることにな
る。さらに、光ファイバＯ３に接続された受光素子６お
よび９について考えると、それぞれの受光面２３および
２６にそれぞれ対応する光走査線Ｃ上の測光領域Ｃ２３
およびＣ２６は連続的につながっているものの、測光領
域Ｃ２３または測光領域Ｃ２６上の１点からの光はそれ
ぞれ受光面２３または受光面２６で受光され、受光面２
３および受光面２６で同時に受光されることはない。す
なわち、クロストークの発生しない構成になっている。

【００４８】このように、第１実施例において図５の信
号切換手段ＳＥＬで行われている受光素子１〜１７の選
択が、本実施例では上記受光素子１〜１７と光ファイバ
Ｏ１〜Ｏ３との接続によりなされている。したがって、
本実施例では、信号処理手段３７内に信号切換手段ＳＥ
Ｌを設ける必要がない。すなわち、本実施例のような接
続構成により、光電変換素子の所要数は最小限の３つで
済み、光電変換素子１′〜３′に接続される信号処理手
段３７の構成も簡単になる。

【００４９】図１１は、本実施例の図１０の信号処理手
段の内部構成を示す図である。また、図１３は、図１１
の信号処理手段におけるゲイン補正を説明する図であ
る。図１１の本実施例の信号処理手段は、図５の第１実
施例の信号処理手段と同様の構成を有するが、本実施例
では信号選択器ＳＥＬが省かれ、光電変換素子１′、
２′および３′からそれぞれゲイン可変アンプＫ１、Ｋ
２およびＫ３に電気信号Ｏ１、Ｏ２およびＯ３が直接入
力される点だけが基本的に相違する。

【００５０】なお、ゲイン可変アンプＫ１、Ｋ２および
Ｋ３が、主制御系１００から入力された回転ミラー３９
の回転角度ωに基づいて、図１３に示すようにゲイン補
正を行なう点は第１実施例と同様であり、重複する説明
を省略する。図１２は、本実施例に適用可能な信号処理
手段の変形例を示す図である。図１２の装置では、コン
パレータＣ４において、電気的ノイズや光学的ノイズの
レベルから見て十分に高いレベルの閾値Ｖref との比較
により最小値選択回路ＭＩＮからの最小値を２値化して
いる。すなわち、コンパレータＣ４は、最小値選択回路
ＭＩＮからの最小値が閾値Ｖref を越えたときに、異物
検出信号Ｄｅｔを主制御系１００に出力する。主制御系
１００は、この異物検出信号Ｄｅｔをトリガとし、最小
値選択回路ＭＩＮからの最小値を取り込む。そして、最
小値に基づいて異物の大きさを決定し、さらに被検面上
の異物の位置とともに異物の大きさおよび形状などをデ
ィスプレイ部ＤＳに出力する。

【００５１】なお、上述の実施例および作用の説明で
は、基板上の１点を観察可能な受光素子が３つある場合
を例にとって説明しているが、１点からの散乱光を受光
可能な受光素子の数は２つ以上であればいくつでもよい
ことはいうまでもない。

【００５２】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、従来技
術のような直線状の光走査線を形成するためのｆθレン
ズなどの走査レンズが不要となる。その結果、画角につ
いて制約を受けないレンズを使用することにより、光走
査手段としての光学系の設計および製造が容易になる。
また、直線状の光走査線の形成に必須なビーム偏向器と
してガルバノミラーやポリゴンミラーが不要となるの
で、検査速度が律速されたり光学性能が低下することが
ない。

【００５３】また、本発明によれば画角を制約するレン
ズ系がないため、大型の基板、例えば５００ｍｍ×６０
０ｍｍ程度の基板上に異物を検出する装置を容易に構成
することができる。さらに、第４実施例によれば光電変
換素子を最小限の本数にすることができ、信号処理手段
の構成も単純化することができるのでコスト面および省
スペース面などにおいて利点が多い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｘｙ平面図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｙｚ平面図である。

【図３】本発明の第１実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｙｚ平面図である。

【図４】本発明の第１実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｘｙ平面図であって、異物検査の実施
過程を示している。

【図５】図１の信号処理手段の内部構成を示す図であ
る。

【図６】図５の信号処理手段におけるゲイン補正を説明
する図である。

【図７】本発明の第２実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示す図である。

【図８】本発明の第３実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｘｙ平面図である。

【図９】本発明の第３実施例にかかる異物検査装置の構
成を概略的に示すｙｚ平面図である。

【図１０】本発明の第４実施例にかかる異物検査装置の
構成を概略的に示す図である。

【図１１】第４実施例の図１０の信号処理手段の内部構
成を示す図である。

【図１２】第４実施例に適用可能な信号処理手段の変形
例を示す図である。

【図１３】図１１の信号処理手段におけるゲイン補正を
説明する図である。

【図１４】パターンエッジノイズの光学的除去について
説明する図であって、仮想的な球体Ｓの球面上の各光束
の分布を表している。

【図１５】パターンエッジノイズの光学的除去について
説明する図であって、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は図
１４の球面をｘｙ平面に正射影した図である。

【符号の説明】

１〜１７受光素子１８〜３４受光面Ｃ光走査線Ｃ′ 光走査線の像Ｃ２１〜２３測光領域３５基板３６光源３７信号処理手段３９回転ミラー４０回転軸４１モーター４２ミラー４４電気信号ＥＸエキスパンダＬレンズＡＸ光軸Ｍ被検査面４７モータ４８送りねじ５０検査点５３円弧状スリット５４円弧状レンズＳＥＬ信号切換手段Ｋ１〜Ｋ３ゲイン可変アンプＣ１〜Ｃ３コンパレータＭＩＮ最小値選択器ＡＡＮＤゲート１００主制御系ＤＳディスプレイ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成された基板の表面に付着
した異物を光学的に検査する装置において、前記基板の表面上において照明光を走査して円弧状の光
走査線を形成するための光走査手段と、前記基板を前記光走査線に対して所定方向に相対的に移
動させるための移動手段と、前記基板の表面に付着した異物からの散乱光を受光し、
散乱光の強度に応じた電気信号を出力するための受光手
段と、前記受光手段からの前記電気信号に基づいて異物を検出
するための信号処理手段と、を備えていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】前記光走査手段は、前記基板の表面に対
して斜めになった反射面を有する反射手段と、該反射手段を前記基板の表面に垂直な軸を中心として回
転させるための駆動手段と、前記反射手段で反射した照明光を前記基板の表面上にお
いてスポット状に集光する集光光学系と、前記反射手段の回転に伴って前記スポット状に集光され
た光が前記円弧状の光走査線に沿って移動するように前
記駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴と
する請求項１に記載の異物検査装置。
【請求項３】前記受光手段は、前記円弧状の光走査線
を見込む位置に円弧状に位置決めされ、前記散乱光の光
強度に応じた電気信号を個別に出力する複数の受光素子
を有し、前記複数の受光素子の各々は、前記基板の表面に入射端
面を向けた光ファイバーを有することを特徴とする請求
項１または２に記載の異物検査装置。
【請求項４】前記受光手段は、前記散乱光を受光する
受光面と、前記円弧状の光走査線の像を前記受光面上に
結ばせるための、光走査線に平行方向に屈折力を有する
ことなく垂直方向に屈折力を有する円弧状レンズとを有
することを特徴とする請求項２に記載の異物検査装置。
【請求項５】前記円弧状レンズは、前記光走査線に沿
って円弧状に曲げられた光ファイバーからなることを特
徴とする請求項４に記載の異物検査装置。
【請求項６】前記受光手段は、前記円弧状レンズを通
過した散乱光を制限するための円弧状スリットからなる
視野絞りを有し、該視野絞りは前記円弧状レンズに関し
て前記照明光をスポット状に集光する基板表面と光学的
にほぼ共役な位置に設けられていることを特徴とする請
求項４または５に記載の異物検査装置。
【請求項７】前記基板の表面上における前記照明光の
位置に応じて、前記複数の受光素子のうち隣接する２つ
以上の受光素子を選択するための選択手段をさらに備
え、前記信号処理手段は、前記選択された２つ以上の受光素
子からの電気信号の値と所定の閾値とをそれぞれ比較す
るための比較手段を有し、前記所定の閾値を越えた電気
信号の数に基づいて異物を検出することを特徴とする請
求項３に記載の異物検査装置。
【請求項８】前記信号処理手段は、前記基板の表面上
における前記照明光の位置に応じて前記選択された２つ
以上の受光素子からの電気信号のゲインをそれぞれ補正
するためのゲイン補正手段を有することを特徴とする請
求項７に記載の異物検査装置。
【請求項９】前記ゲイン補正手段は、ゲイン可変アン
プであることを特徴とする請求項８に記載の異物検査装
置。