JPH10221267A - 微小欠陥検査方法およびその装置並びに露光方法および半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本課題は、半導体ウエハおよびホトマスク、レ
チクル、液晶基板等、微細パターンが形成された基板の
表面における微小異物等の微小欠陥を簡単な構成で、高
感度で検出する微小異物検査方法およびその装置並びに
露光方法および半導体基板の製造方法を提供することに
ある。 【解決手段】基板表面のパターンを構成する主要な直線
群に対し、それら直線群と同方向から斜方照明を行う第
１の照明系(２、２０)と、直交する方向から斜方照明を
行う第２の照明系(３、３０)と、発生する散乱光を集光
して、照明方向別に光線分離し、フーリエ変換面上に設
けた空間フィルタ(４４、４４４)によりパターンからの
回折光を遮光し、検出器(５１、５５１)に結像する検出
光学系(４)と、検出器の出力をしきい値を設定して２値
化する２値化回路（１１３、１２３）と、各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】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハおよ
びホトマスク、レチクル、液晶基板等の電子部品の製造
において、表面にパターンの形成された基板の表面上に
付着した微小異物等の微小欠陥を検出する微小欠陥検査
方法及びその装置に関わり、特にサブミクロンオーダー
の微細な異物を簡単な構成で容易にパターンと分離して
検出する微小欠陥検査方法およびその装置並びに微小異
物等の微小欠陥のないレチクル上に形成されたパターン
を投影光学系で被露光基板上に露光する露光方法および
半導体ウエハや液晶用基板等の半導体基板の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば異物検査においては、レーザ光等
の指向性の高い光源で斜方照明を行い、異物から発生す
る散乱光を検出する方法が検査時間、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
法ではパターンのエッジ部からも散乱光が発生するた
め、これと異物からの散乱光を区別して検出するための
工夫が必要であり、そのための技術が知られている。従
来技術１としては、例えば特開昭５４−１０１３９０号
公報に記載されているように、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入射する手段と、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
異物検査装置で、直線偏光を照射した際、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、異物のみを輝かせて検出するものであ
る。

【０００３】従来技術２としては、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号公報に記載されている
ように、レーザ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面がほぼ一致するよ
うに設けられ、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、
被検査試料のパターンからの規則的回折光を遮光する遮
光板と、該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る異
物検査装置がある。この装置は回路パターンが一般的に
視野内で同一方向かあるいは２〜３の組み合わせで構成
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。

【０００４】従来技術３としては、例えば特開昭６３−
３１５９３６号公報に記載されているように、複数の照
明方向から照明を行い、発生した散乱光をそれぞれの照
明源対応に分離して得た各検出信号の論理積をとること
でパターンエッジ部から発生する回折光をキャンセルし
て、異物等からの散乱光のみを検出するものである。従
来技術４としては、例えば特開昭５８−６２５４３号公
報、および特開昭６３−３３６４８号公報に記載されて
いるように、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無いこ
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。

【０００５】従来技術５としては、例えば特開昭６０−
１５４６３４号公報および特開昭６０−１５４６３５号
公報に記載されているように、回路パターンエッジから
の回折光はある特定の方向にのみ集中していくのに対し
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、複数の検出器を配置して異物を弁別するもの
である。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、位相差顕微鏡等の有限の大き
さ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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＬＳＩの集積度の増大
に伴って、パターンの構造が微細化、複雑化する一方
で、検出すべき異物は微細化していているため、従来技
術ではこれに対応することが困難となってきた。上記従
来技術１では、微小異物等の欠陥からの散乱光の偏光方
向と、パターンのエッジ部分からの回折光の偏光方向と
の際が小さくなることから微小な異物等の欠陥の弁別検
出に関しては困難であった。また、上記従来技術２で
は、異物等の欠陥からの散乱光を遮光板によってパター
ンからの回折光と分離し、かつスリットにより異物等の
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、上記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、上記空間フィルタによりパターンの交差
部からの回折光を完全に遮光することは出来ず、また近
年のＬＳＩ高集積化に伴うサブミクロンオーダーの微細
構造を有するパターンから発生する散乱光は、異物から
の散乱光と挙動が類似しているためいっそう前記傾向が
強く、簡単な２値化法により微小な異物等の欠陥をパタ
ーンから分離して検出することが事実上困難であった。

【０００７】また、上記従来技術３においても同様に、
ミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造を
有するパターンから発生する散乱光が異物からの散乱光
と挙動が似ていることにより、単純な照明方向ごとの論
理積結果では微小な異物等の欠陥をパターンから分離し
て検出することが困難であった。また、上記従来技術４
および前記従来技術５における各装置では、その装置構
成上微小な異物等の欠陥に関しては、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であ
った。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオー
ダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパ
ターンを表面に形成した基板の表面上に付着したサブミ
クロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構
成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して
検出することを可能にした微小欠陥検査方法およびその
装置を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、
サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターン
を表面に形成したレチクルの表面上に付着したサブミク
ロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成
で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検
出することを可能にして、上記微小欠陥のないレチクル
上のミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構
造部分を有するパターンを投影光学系で被露光基板上に
露光して高歩留まりを実現するようにした露光方法を提
供することにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、近年のＬＳＩ
高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオー
ダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した
半導体基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの
微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構
造部分を有するパターンから分離して検出することを可
能にして、半導体基板を高歩留まりで製造することがで
きるようにした半導体基板の製造方法を提供することに
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、表面にパターンが形成された基板（半導
体ウエハおよびホトマスク、レチクル、液晶基板等）上
の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パター
ンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ
方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から
前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向
から斜方照射し、前記基板の表面から発生する散乱光を
集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と
前記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
からの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞ
れの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して
信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得
られる信号を比較して前記基板の表面に存在する微小欠
陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別
して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法であ
る。また本発明は、表面にパターンが形成された透明基
板（ホトマスクやレチクル等）上の所望の個所に、第１
の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直
線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する
と共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直
線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記透明
基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して
前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光によ
る散乱光とに分離し、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散乱光を遮光
し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１お
よび第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第
１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較し
て前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在す
る微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッ
ジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方
法である。

【００１１】また本発明は、表面にパターンが形成され
た透明基板（ホトマスクやレチクル等）上の所望の個所
に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する
主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方
照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直
線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、
前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で
集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照
明光による散乱光とに分離し、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散乱光
を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を
第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換
し、少なくとも該第２の検出器から得られる信号に基い
て透明基板部分に存在する微小欠陥を検出し、前記第１
および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して
前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する
微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジ
と弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法
である。また本発明は、表面にパターンが形成された基
板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パ
ターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ
同じ方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所
望の個所に、第２の照明光を表面側から前記主要な直線
群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射す
る第２の斜方照明系と、前記基板の表面から発生する散
乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光され
た散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の
照明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離
光学系で分離された各散乱光についてパターンからの散
乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１
および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過
したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１お
よび第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々
から得られる信号を比較して前記基板の表面に存在する
微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジ
と弁別して検出する比較判定手段とを備えたことを特徴
とする微小欠陥検査装置である。

【００１２】また本発明は、前記微小欠陥検査装置にお
いて、前記比較判定手段は、第１および第２の検出器の
各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号に変換
する第１および第２の２値化判定回路と、該第１および
第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化信号の
論理積をとる論理積回路とを有することを特徴とする。
また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記第
１および第２の斜方照明系の各々を、相対向する一対の
斜方照明系で構成したことを特徴とする。また本発明
は、前記微小欠陥検査装置において、前記第１の斜方照
明系で照射される第１の照明光と第２の斜方照明系で照
射される第２の照明光との波長を異ならしめ、前記分離
光学系を、波長分離光学系で構成したことを特徴とす
る。また本発明は、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およびその駆動制御系から
成る検査ステージ部と、基板表面のパターンを構成する
主要な直線群に対し、表面上でそれら直線群と同方向、
かつ表面側の斜方から照明を行う第１の斜方照明系と、
表面上で前記パターンを構成する主要な直線群と直交す
る方向、かつ表面側の斜方から照明を行う第２の斜方照
明系と、基板の表面側に位置し、該各照明系による照明
により基板から発生する散乱光および回折光を集光し
て、前記第１の照明、および第２の照明の照明方向別に
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、それぞれ第１、第２の検出器で検出する検出光学
系と、前記第１および第２の検出器の各々の出力を所望
の閾値により２値化信号に変換する第１および第２の２
値化回路、および該第１および第２の２値化回路の各々
の出力信号の論理積をとる論理積回路を有して論理積結
果である微小異物等の微小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。

【００１３】また本発明は、表面にパターンが形成され
た透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側か
ら前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対
してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明
系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前
記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜
方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面か
ら発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学
系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光
と前記第２の照明光による散乱光とに分離する分離光学
系と、該分離光学系で分離された各散乱光についてパタ
ーンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上
に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フ
ィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変
換する第１および第２の検出器と、該第１および第２の
検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板
の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前
記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検
出する比較判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠
陥検査装置である。また本発明は、前記微小欠陥検査装
置において、前記比較判定手段は、第１および第２の検
出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号
に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１
および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化
信号の排他的論理和をとる排他的論理和回路とを有する
ことを特徴とする。また本発明は、前記微小欠陥検査装
置において、前記第１の斜方照明系で照射される第１の
照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光と
の波長を異ならしめ、前記分離光学系を、波長分離光学
系で構成したことを特徴とする。

【００１４】また本発明は、表面にパターンが形成され
た透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側か
ら前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対
してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明
系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前
記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜
方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面か
ら発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学
系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光
と前記第２の照明光による散乱光とに分離する分離光学
系と、該分離光学系で分離された各散乱光についてパタ
ーンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上
に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フ
ィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変
換する第１および第２の検出器と、該第２の検出器から
得られる信号に基いて前記透明基板部分に存在する微小
異物を検出し、前記第１および第２の検出器の各々から
得られる信号を比較して前記基板の表面に形成されたパ
ターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造
部分からなるエッジと弁別して検出する判定手段とを備
えたことを特徴とする微小欠陥検査装置である。また本
発明は、表面にパターンが形成されたレチクル上の所望
の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構
成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向か
ら斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主
要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜
方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を集
光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前
記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
らの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれ
の散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信
号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得ら
れる信号を比較して前記レチクルの表面に存在する微小
欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁
別して検出する微小欠陥検査工程と、該微小欠陥検査工
程で表面に微小欠陥のないレチクルに対して露光光を照
射して前記パターンを投影光学系により被露光基板に投
影露光する露光工程とを有することを特徴とする露光方
法である。

【００１５】また本発明は、表面にパターンが形成され
たレチクル上の所望の個所に、第１の照明光を表面側か
ら前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対して
ほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光
を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ
同じ方向から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生
する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光に
よる散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離
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散乱光を遮光し、空間フィルタを
通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の
各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出
器の各々から得られる信号を比較して前記レチクルの表
面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パ
ターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出す
る微小欠陥検査工程と、該微小欠陥検査工程で表面に微
小欠陥のないレチクルに対して露光光を照射して前記パ
ターンを投影光学系により被露光基板に投影露光する露
光工程とを有することを特徴とする露光方法である。ま
た本発明は、表面にパターンが形成された半導体基板上
の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パター
ンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ
方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から
前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向
から斜方照射し、前記半導体基板の表面から発生する散
乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散
乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
ターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過した
それぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受
光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々
から得られる信号を比較して前記半導体基板の表面に存
在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなる
エッジと弁別して検出し、この検出結果に基いて半導体
基板を製造することを特徴とする半導体基板の製造方法
である。

【００１６】以上説明したように、前記構成によれば、
近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブ
ミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表
面に形成した基板の表面上に付着したサブミクロンオー
ダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記
微細構造部分を有するパターンから分離して検出するこ
とができる。また、前記構成によれば、近年のＬＳＩ高
集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダ
ーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成したレ
チクルの表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小
な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部
分を有するパターンから分離して検出することを可能に
して、上記微小欠陥のないレチクル上のミクロンオーダ
ー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパタ
ーンを投影光学系で被露光基板上に露光して高歩留まり
を実現することができる。また、前記構成によれば、近
年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミ
クロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面
に形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導体基板の表
面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の
微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有する
パターンから分離して検出することを可能にして、半導
体基板を高歩留まりで製造することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に係る異物等の欠陥検査方
法およびその装置並びに露光方法および半導体基板の製
造方法の実施の形態について、図を用いて説明する。被
検査対象物としては、半導体ウエハ、レチクル等のホト
マスクおよび液晶基板等のように、ミクロンオーダー、
サブミクロンオーダーの微細構造を持つパターンが表面
に形成された基板７９がある。これらの基板７９におい
て、異物等の欠陥を検査する際、ミクロンオーダー、サ
ブミクロンオーダーの微細構造を持つパターン（回路パ
ターン）と異物等の欠陥とを区別して検出する必要があ
る。本発明は、これらパターン（回路パターン）の微細
構造を持つ主要な直線群の方向に対する照明方向によっ
てパターンの微細構造からの散乱光量が大きく変化する
という本発明者によって確認された実験的事実に基づく
ものである。即ち、本発明は、図１に示すようなミクロ
ンオーダーより微細な微細構造部分（０．４〜１．５μ
ｍ程度の長さを有する微小変化部分）８４を有するパタ
ーン（回路パターン）８０を有する基板上に存在する異
物等の欠陥を微細構造を有するパターン８０と弁別して
検出できるようにしたものである。８３は最も狭いパタ
ーン８０の間隔を示す。

【００１８】まず、本発明に係る異物等の欠陥検査方法
およびその装置の基本原理について、図２乃至図７を用
いて説明する。まず、基板上に形成されたパターンの微
細構造部分（微小変化部分）の長さ（大きさ）Ｗを変化
させた場合における散乱光の出力［Ｖ］と、標準粒子径
を変えた場合の散乱光の出力との関係について図２を用
いて説明する。なお、散乱光の出力は、後述する図８に
示す検出光学系４により空間フィルタ４４を通して一方
の検出器５１で検出される検出出力(Ｖ)を示す。図２
は、パターンの微細構造部分の長さＷを０．２〜１．５
μｍに変化させた時のパターンの微細構造部分からの散
乱光の出力の大きさを表した実験結果を示すもので、１
１０ａはパターンの微細構造部分に対して直角方向に斜
方照明（図３（ａ）における１０５ａ）したときの散乱
光の出力［Ｖ］を示し、１１０ｂはパターンの微細構造
部分に対して平行方向（図３（ａ）における１０６ａ）
に斜方照明したときの散乱光の出力［Ｖ］を示す。ま
た、１０９ｂは約０.３４μｍの標準粒子からの散乱光
の出力を示し、１０９ａは約０.２５μｍの標準粒子か
らの散乱光の出力を示す。

【００１９】このように標準粒子径が約０.３４μｍの
場合には、該粒子径からの散乱光の出力１０９ｂ（約２
５０Ｖ）が、パターンの微細構造部分の長さＷが０．２
〜１．５μｍに変化したとしても、どちらの斜方照明に
よっても散乱光の出力１１０ａ、１１０ｂ（最大約２０
０Ｖ）よりも大きくなり、弁別することは可能である。

【００２０】しかしながら、標準粒子径が約０.２５μ
ｍになると、パターンの微細構造部分の長さＷが約０．
３〜０．６μｍの範囲におけるパターンの微細構造部分
に対して平行方向に斜方照明したときの散乱光の出力１
１０ｂ（最大２００Ｖ）の方が、約０.２５μｍの粒子
径からの散乱光の出力１０９ａ（約１３０Ｖ）よりも大
きくなるという現象が生じることになる。一方、約０.
２５μｍの粒子径からの散乱光の出力１０９ａは二つの
斜方照明に対して一定の値（約１３０Ｖ）を示し、長さ
Ｗが約０．３〜０．６μｍの範囲におけるパターンの微
細構造部分から生じる散乱光の出力は二つの斜方照明の
うち一方の斜方照明について約０.２５μｍの粒子径か
らの散乱光の出力１０９ａより著しく小さくなる特性を
示す。そこで、二つの斜方照明の各々において検出され
る散乱光の出力を例えば約１００Ｖの閾値で２値化信号
に変換し、この２値化信号の論理積をとることによっ
て、約０.２５μｍまでの異物を、約０．２〜０．７μ
ｍ程度の長さを有する微細構造部分と弁別して検出する
ことが可能となる。なお、０．７μｍ程度以上の長さを
有する微細構造部分から生じる散乱光については、二つ
の斜方照明によるものが、ともに約０.２５μｍの粒子
径からの散乱光の出力１０９ａに接近してくるので、後
述する対向斜方照明を用いることによって閾値を設定し
やすくして約０.２５μｍまでの異物を、０．７μｍ程
度以上の長さを有する微細構造部分と容易に弁別して検
出することが可能となる。

【００２１】以上説明したように、本発明に係る検出方
式により、約０．２μｍ程度以上の長さＷを有する微細
構造部分を有するパターン（回路パターン）が形成され
た基板上に存在する約０.２５μｍまでの異物を検出す
ることが可能となる。図４（ａ）は、基板上に形成され
た微細構造部分を有するパターンと異物のモデルである
標準粒子と第１の照明系による斜方照明光および第２の
照明系による斜方照明光とを示す平面図である。１０２
は基板７９の平面上に形成されたパターン８０の微細構
造部分（パターンの境界がパターンの幅方向に僅か直線
状に変化する０．４〜０．６μｍ程度の長さを有する微
小変化部分）、１０１は異物のモデルである０．２〜
０．３μｍ程度の大きさを有する標準粒子、１０６ａは
パターン８０における微細構造部分の方向と直交する方
向から該パターン面を斜方照明する第１の照明系による
照明光、１０５ａはパターン８０における微細構造部分
の方向と同方向から該パターン面を斜方照明する第２の
照明系による照明光である。図中のＷはパターン８０に
おける微細構造部分（微小変化部分）の大きさを表す寸
法である。

【００２２】図４（ｂ）（ｃ）は、標準粒子の径が約
０．２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さ
Ｗが約０．５μｍの場合において各々から発生する散乱
光について、後述する図８に示す検出光学系４により空
間フィルタ４４を通して一方の検出器５１で検出される
検出出力(Ｖ)を示したグラフである。即ち、図４（ｂ）
に示す１０２ａは斜方照明１０５ａによってパターン８
０の微細構造部分（微小変化部分）１０２から発生する
散乱光の大きさ、図４（ｃ）に示す１０２ｂは斜方照明
１０６ａによってパターン８０の微細構造部分（微小変
化部分）１０２から発生する散乱光の大きさ、図４
（ｂ）に示す１０１ａは斜方照明１０５ａによって標準
粒子から発生する散乱光の大きさ、図４（ｃ）に示す１
０１ｂは斜方照明１０６ａによって標準粒子から発生す
る散乱光の大きさを示す。基板上に形成されたパターン
８０は断面構造を有し（厚さを持ち）、この場合パター
ン８０から発生する散乱光は斜方照明の方向によって大
きく変化を示す。例えば図４（ｂ）（ｃ）に１０２ｂと
１０２ａとで示すように、斜方照明１０６ａによりパタ
ーンの微細構造部分１０２から発生する散乱光は大き
く、一方斜方照明１０５ａによりパターンの微細構造部
分１０２から発生する散乱光はＷが約０．５μｍである
ため、殆ど一次以上の回折光が発生せず、極僅かとな
る。一方、図４（ｂ）（ｃ）に１０１ｂと１０１ａとで
示すように、異物のごとく、微小な物体で明確には異方
性を示さない物体からの散乱光は、照明方向によって大
きな変化を示さない。 しかしながら、斜方照明１０６
ａでは、標準粒子からの散乱光１０１ｂよりもパターン
８０の微細構造部分からの散乱光１０２ｂ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
が出来ない。その一方、斜方照明１０５ａでは、標準粒
子からの散乱光１０１ａがパターンからの散乱光１０２
ａよりも大きく、単純な２値化しきい値Ｔｈ１で、０．
２〜０．３μｍ程度までの大きさの微小異物を検出する
ことが出来る。

【００２３】図３（ａ）に示す場合のパターン８０の微
細構造部分１０２では、斜方照明１０５ａによる散乱光
を検出すれば微小な異物を弁別することができるが、パ
ターンの微細構造部分の方向はもう一つあり、その様子
を図４（ａ）に示す。即ち、図４（ａ）に示すパターン
の微細構造部分（微小変化部分）１０３は、図３（ａ）
に示す場合を９０度回転させた状態である。図４（ｂ）
（ｃ）に示すように、斜方照明１０５ａによりパターン
の微細構造部分１０３から発生する散乱光は大きく、一
方斜方照明１０６ａによりパターンの微細構造部分１０
３から発生する散乱光は小さい。一方、図４（ｂ）
（ｃ）に示すように、異物のごとく、微小な物体で明確
には異方性を示さない物体からの散乱光は、照明方向に
よって大きな変化を示さない。図４（ｂ）（ｃ）は、標
準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造部分（微小変
化部分）の長さＷが約０．５μｍの場合において各々か
ら発生する散乱光について、後述する図８に示す検出光
学系４により空間フィルタ４４を通して一方の検出器５
１で検出される検出出力(Ｖ)を示したグラフである。こ
れら図４（ｂ）（ｃ）に示すように、斜方照明１０５ａ
では、標準粒子からの散乱光１０１ｅよりもパターンの
微細構造部分１０３からの散乱光１０３ａ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
が出来ない。その一方、斜方照明１０６ａでは、標準粒
子からの散乱光１０１ｆがパターンの微細構造部分１０
３からの散乱光１０３ｂよりも大きく、単純な２値化し
きい値Ｔｈ１で、異物のみを検出することが出来る。こ
のように図４（ａ）に示すパターンの微細構造部分１０
３に対しては、斜方照明１０６ａによる散乱光を検出す
れば、０．２〜０．３μｍ程度までの大きさの微小な異
物を弁別することができる。

【００２４】しかしながら、パターン８０の微細構造部
分は、図３（ａ）に示す場合と図４（ａ）に示す場合と
が、検査中に任意に現れるため、どちらか一方を選択的
に検出することは不可能である。そこで、本発明に係る
検出方式においては、図３および図４に示すどちらの場
合でも、異物に対しては２つの斜方照明の１０５ａ、１
０６ａの両方の検出結果において、２値化閾値Ｔｈ１、
Ｔｈ２の両方よりも散乱光が大きくなっており、またパ
ターンの微細構造部分（パターンの境界がパターンの幅
方向に僅か直線状に変化する０．４〜０．６μｍ程度の
長さを有する微小変化部分）に対しては、２値化閾値Ｔ
ｈ１、Ｔｈ２の両方に対して散乱光が大きくなることは
ないことを利用して、斜方照明１０５ａおよび１０６ａ
による散乱光をそれぞれ分離して検出し、それぞれを２
値化閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２により２値化してその論理積を
求めることで、０．２〜０．３μｍ程度までの大きさの
微小異物からの散乱光だけを検出する構成としている。
なお、２つの斜方照明の１０５ａ、１０６ａの両方によ
る散乱光の出力を示すディジタル信号に対して同様な演
算処理を施すことによっても異物からの散乱光だけを検
出することが可能である。また、上記の動作は、直交す
る斜方照明の光源の波長をそれぞれ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
ることができるため、二つの直交する斜方照明による検
出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができ
る。また、斜方照明１０５ａおよび１０６ａを、それぞ
れ対向する２方向から照明を行うように構成した場合、
さらに大きな効果を得ることができる。

【００２５】図５はそれを説明するための図で、（ａ）
はパターンの微細構造部分と異物のモデルである標準粒
子と対向する方向からパターン面を斜方照明する照明光
とを示す断面図である。図５（ａ）に示す１０７ａはパ
ターン面を斜方照明する照明光（１０５ａまたは１０６
ａが対応）、１０７ｂは１０７ａと対向する方向からパ
ターン面を斜方照明する照明光（１０５ｂまたは１０６
ｂが対応）である。１０４はパターンの微細構造部分
（１０２または１０３が対応）を示し、１０１は異物の
モデルである標準粒子を示す。この場合、パターン８０
の微細構造部分１０４からの散乱光の大きさは、対向す
る照明方向によって異なり、斜方照明１０７ａにより発
生する散乱光は大きく、それに対し斜方照明１０７ｂに
より発生する散乱光は小さくなる。発明者らの実験によ
れば、照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分１０
４からの散乱光の大きさは照明１０７ａによる散乱光の
大きさのおよそ１／２〜１／４になることが確認されて
いる。一方で、異物のごとく微小で明確には異方性を示
さない物体からの散乱光は、照明方向によって大きな変
化は示さない。その様子を示すと、図５（ｂ）（ｃ）
（ｄ）の散乱光の検出出力(Ｖ)を示したグラフの様にな
る。図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、標準粒子の径が約０．
２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さＷが
約０．８μｍの場合を示す。斜方照明１０７ａでは、標
準粒子１０１からの散乱光１０１ｇとパターン８０の微
細構造部分１０４からの散乱光１０４ａとがほとんど同
じで、異物検出のための２値化閾値の設定が困難とな
る。しかし、それと対向する斜方照明１０７ｂでは、標
準粒子１０１からの散乱光１０１ｈの方がパターンの微
細構造部分１０４からの散乱光１０４ｂよりも大きくな
る。これにより、対向した照明１０７ａおよび１０７ｂ
の両方で照明した場合、パターンの微細構造部分１０４
からの散乱光出力は１０４ａと１０４ｂとの和で１０４
ｃとなり、また標準粒子１０１からの散乱光の出力は１
０１ｇと１０１ｈとの和で１０１ｉとなり、検出のため
の２値化閾値Ｔｈ３により異物の検出が可能となる。こ
のように、対向する２方向から照明を行うことにより、
さらに微細な異物の検出が可能になる。図２に示すよう
に微細構造部分の長さＷが０．８μｍより小さくなれ
ば、２つの斜方照明１０５ａ、１０６ａによる散乱光の
出力１０２ａ、１０３ａが小さくなるので、対向する斜
方照明１０７ａと斜方照明１０７ｂによる散乱光の和の
出力をすることによって益々小さくなり２値化閾値Ｔｈ
３により異物の検出がますます容易となる。

【００２６】また、上記の動作は、直交する斜方照明の
光源の波長をそれぞれ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でき
るため、二つの直交する斜方照明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。さらに、以
上までに説明した、パターン８０の微細構造部分１０
２、１０３からの散乱光の大きさと、照明方向との関係
から、パターンの微細構造部分の方向に対する平行、直
角の４方向からの照明による散乱光の論理積結果をとる
ことによって、さらに大きな効果を上げることができ
る。図６はそれを説明するための図で、（ａ）はパター
ンの微細構造部分と異物のモデルである標準粒子と４方
向からパターン面を斜方照明する照明光とを示す平面図
である。図６（ａ）に示す１０２はパターンの微細構造
部分、１０１は異物のモデルである標準粒子である。斜
方照明は１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂの４
方向から行うものとする。図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）
（ｅ）は、標準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造
部分（微小変化部分）の長さＷが約０．８μｍの場合を
示す。これら図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示すよう
に、斜方照明１０５ａによってパターンの微細構造部分
１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の大き
さをそれぞれ１０２ａ、１０１ａに、また斜方照明１０
６ａによってパターンの微細構造部分１０２および標準
粒子１０１から発生する散乱光の大きさをそれぞれ１０
２ｂ、１０１ｂに、また斜方照明１０５ｂによってパタ
ーンの微細構造部分１０２および標準粒子１０１から発
生する散乱光の大きさをそれぞれ１０２ｃ、１０１ｃ
に、また斜方照明１０６ｂによってパターンの微細構造
部分１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の
大きさをそれぞれ１０２ｄ、１０１ｄに示す。

【００２７】そこで、４方向の照明毎に得られる散乱光
の出力に基づく２値化信号の論理積をとれば、さらに微
細な異物をパターンの微細構造部分と弁別して検出する
ことができる。即ち、散乱光の出力を２値化信号に変換
する際の２値化閾値は、４方向から照明されることによ
ってパターンの微細構造部分から発生する散乱光の出力
１０２ａ〜１０２ｄの内一番小さいもの１０２ｃよりも
大きければよいので、図６（ｂ）〜（ｅ）に示すように
Ｔｈ４と非常に低く設定することができ、さらに微細な
異物の検出が可能となる。なお、４方向の照明毎に得ら
れる散乱光の出力を示すディジタル信号に対して同様な
演算処理を施すことによっても微細な異物について検出
することが可能となる。この場合も、上記の動作は、斜
方照明１０５ａ、１０６ａ、１０５ｂ、１０６ｂ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できるため、斜方
照明１０５ａ、１０６ａ、１０５ｂ、１０６ｂ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。

【００２８】次に、基板７９に対して平面上で直交する
２方向の照明を、一方については基板のパターン面（表
面）側から、他方については基板のパターン面（表面）
に対して裏面側から行う場合について図７を用いて説明
する。これは、レチクル、マスク等の光を透過する基板
７９上に遮光膜でパターン８０が形成された被検査対象
物上の微小異物の検出に有効な方法である。すなわち、
基板７９のパターン面（表面）に対して裏面側から照明
することにより基板の光透過部分上に存在する異物等の
欠陥から発生する出力の大きい前方散乱光を検出するこ
とにより、基板の光透過部分における検出感度を向上さ
せることができる。また基板７９の遮光膜パターン８０
上に存在する異物等の欠陥に関しては、基板のパターン
面（表面）側からの照明による散乱光と、基板の平面上
ではそれと直交する方向からの基板の裏面側からの照明
による散乱光の排他的論理和をとることで、パターンの
微細構造部分と弁別して高感度で検出することができ
る。その原理を図７に示す。図７（ａ）は、基板上に形
成された微細構造部分（０．４〜０．６μｍ程度の長さ
を有する微小変化部分）を有するパターンと異物のモデ
ルである標準粒子と一方を基板のパターン面（表面）側
から、他方を基板のパターン面に対する裏面側から行う
平面上で直交する２方向の照明とを示した斜視図であ
る。１０６ａは基板７９の表面側からパターンの微細構
造部分１０２の方向と平行な方向から斜方で行われる照
明、１０８は基板の裏面側からパターンの微細構造部分
１０２の方向と直角な方向から斜方で行われる照明、１
０２はパターン８０の微細構造部分、１０１は異物のモ
デルである標準粒子、７９は基板、８０は透明な基板上
に形成された遮光性を有する金属膜のパターンである。

【００２９】ところで、基板７９の表面側からの照明１
０６ａによって、図７（ｂ）に示すように遮光膜パター
ン上に存在する標準粒子（異物等の欠陥）１０１から散
乱光の出力１０１ｊが発生するが、基板７９の裏面側か
らの照明１０８は遮光膜パターン８０によって遮られる
ため、図７（ｃ）に示すように遮光膜パターン上の異物
から散乱光の出力１０１ｋは発生しない。一方、パター
ンの微細構造部分１０２からは基板の表面側からの照明
１０６ａによっても図７（ｂ）に示すように散乱光の出
力１０２ｅは発生し、基板の裏面側からの照明１０８に
よっても図７（ｂ）に示すように散乱光の出力１０２ｆ
が発生する。この両者の照明による散乱光の検出結果を
示す２値化信号の排他的論理和をとれば、基板７９の遮
光膜パターン８０上の異物等の欠陥を検出することがで
きる。この場合、図７（ｂ）に示すように表面側の照明
１０５ａによる検出のしきい値Ｔｈ５を非常に低くとる
ことができるため、基板の遮光膜上の異物等の欠陥を高
感度で検出することが可能となる。図７（ｃ）に示すＴ
ｈ６は検出の閾値を示す。なお、排他的論理和をとって
異物等の欠陥を検出する場合、必ずしも２値化信号の排
他的論理和を取る必要はなく、両者の照明による散乱光
の出力結果を示すディジタル信号に対して同様な演算処
理することによって基板７９の遮光膜パターン８０上の
異物等の欠陥を検出することができる。ところで、ここ
では、パターンの微細構造部分の方向が０°、９０°の
２方向の場合を想定したが、パターンの微細構造部分の
方向がそれ以外の方向も有する場合には、それに応じて
照明系および検出器を増やして設ける必要がある。

【００３０】次に本発明に係る異物等の欠陥検査方法お
よびその装置についての具体的な実施の形態について説
明する。図８は、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の
一実施の形態を示す構成図である。座標ｘ、ｙ、ｚは図
に示す方向を示す。被検査対象物６は、基板７９上に
０．２〜１．２μｍ（特に０．４〜０．６μｍ程度）程
度の長さＷの微細構造部分（微小変化部分）を有するパ
ターン８０を形成したものである。検査ステージ部１
は、被検査対象物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１
０を介して被検査対象物６をｘ方向に移動させるｘステ
ージ１１と、同じく被検査対象物６をｙ方向に移動させ
るｙステージ１２と、ｚステージ１０、ｘステージ１
１、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、被検査対象物６のｚ方向位置を検出する焦
点位置検出用の制御系１４から構成されており、各ステ
ージは、被検査対象物６の検査中常に必要な精度で焦点
合わせ可能に制御される。焦点位置検出用の制御系１４
はエアマイクロメータを用いるものでも、あるいはレー
ザ干渉法で位置を検出するものでも、またあるいは縞パ
ターンを投影し、そのコントラストを検出する構成のも
のでも良い。なお、ステージ駆動系１３および制御系１
４は、マイクロコンピュータ５４からの指令に基いて制
御される。図９には、被検査対象物６として微細構造部
分（微小変化部分）を有するパターン８０を形成したレ
チクルにペリクル膜７ａを付けた枠７ｂを装着したもの
を示す。図９に示すごとく、ｘステージ１１およびｙス
テージ１２は、ＣＣＤ投影部１５を鎖線の矢印１３１で
示すように走査する。その走査速度は任意に設定するこ
とが出来るが、例えば、ｘステージ１１を約０.２秒の
等加速時間と、４.０秒の等速時間と、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被検査対象物
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
ることが出来る。１３３はｘ方向の連続送りを示し、１
３４はｙ方向のステップ送りを示す。

【００３１】２および２０は各々対向させて第１の波長
の光を斜方照射する第１の斜方照明系、３および３０は
各々対向させて第１の波長と異なる第２の波長の光を斜
方照射する第２の斜方照明系である。これらは独立して
おり、かつ同一の構成要素から成っている。２１、２０
１は第１の斜方照明系の光源であり、３１、３０１は第
２の斜方照明系の光源である。２２、２０２、３２、３
０２は集光光学系であり、光源２１、２０１、３１、３
０１より射出された光束をそれぞれ集光して被検査対象
物６上のパターン面（の同一位置）を照明する。上記集
光光学系２２、２０２、３２、３０２の各々は、図１０
に示すように、光束径を拡大する凹レンズ２２３と、凹
レンズ２２３で拡大された光束をｘ’軸方向に集束する
シリンドリカルレンズ２２４と、シリンドリカルレンズ
２２４で得られる光束を被検査対象物６上に集束させる
コリメータレンズ２２５および集光レンズ２２６とから
構成される。この場合、図１０に示すように検出光軸４
７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を避ける程度の大きさを持つ必要がある。な
お、被検査対象物６のパターン面に対する入射角は（９
０°−ｉ）で表すことができる。また被検査対象物６が
レチクル等のマスクであって、これに異物付着防止用の
ペリクル膜７ａを付着した枠７ｂを装着したものである
ような場合にはこの枠７ｂを避けるために、被検査対象
物６のパターン面に対する入射角ｉは、ほぼ８０°より
小さくする必要がある。斜方照明系２、２０、３、３０
は、照明を行う面に対して平行な方向に電界ベクトルを
持つ直線偏光（Ｓ偏光と称する）を持つように構成す
る。Ｓ偏光にするのは、例えば入射角ｉが６０°の場
合、ガラス基板７９上における反射率がＰ偏光(照明を
行う面に対して直角方向に電界ベクトルを持つ直線偏
光)の場合に比べてやく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）ことにより、
より小さい異物まで検出することが可能になるからであ
る。

【００３２】各斜方照明系２、２０、３、３０の照度を
高めるため、例えば集光光学系２２、２０２、３２、３
０２の開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を約０.１
にし、照明スポットを約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と小さくな
り、図１０に示す検査視野１５の全域Ｓ(例えば５００
μｍ)に焦点を合わせることが出来なくなる。しかし、
本実施の形態ではこの対策として、シリンドレカルレン
ズ２２４を図１０に示すＸ’軸周りに傾け、(図１０は
すでに傾けた状態を示す)、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、５５
１に一次元固体撮像素子を使用した場合に、検査視野１
５が検出器５１、５５１と同様に直線状になっても、こ
の領域を高い照度でかつ均一な分布で照明することが可
能となる。

【００３３】図１０においてシャッタ２３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、ペリクルを装着したレチクル等の基板
の検査の際に必要となる。斜方照明で基板を検査する場
合、に検査対象の基板にペリクルが装着されていると、
基板の端部を照明しようとしたときに、照明がペリクル
枠に当たり、けられが生じることがある。照明がペリク
ルの枠７ｂにけられた場合、検査視野を照明する光量は
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、枠７ｂによってけられが起こ
る以前に、図１０に示すシャッタ２３によって枠７ｂ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
て斜方照明系２、２０、３、３０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７ｂとの関係
で定まる。図１１（ａ）に枠７ｂ内の照明領域２７１０
〜２７１８の例を示す。図１１（ｂ）には枠７ｂ内の照
明領域２７１０〜２７１７に照射する光束を示す図であ
る。１０５ａは斜方照明系２により照射される光束、１
０５ｂは斜方照明系２０により照射される光束、１０６
ａは斜方照明系３により照射される光束、１０６ｂは斜
方照明系３０により照射される光束を示す。図１１
（ａ）に示す照明領域２７１０では図１１（ｂ）に示す
（Ａ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７
１１では図１１（ｂ）に示す（Ｂ）の状態で、また図１
１（ａ）に示す照明領域２７１２では図１１（ｂ）に示
す（Ｃ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２
７１３では図１１（ｂ）に示す（Ｄ）の状態で、また図
１１（ａ）に示す照明領域２７１４では図１１（ｂ）に
示す（Ｅ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域
２７１５では図１１（ｂ）に示す（Ｆ）の状態で、また
図１１（ａ）に示す照明領域２７１６では図１１（ｂ）
に示す（Ｇ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領
域２７１７では図１１（ｂ）に示す（Ｈ）の状態で照明
を行うように各斜方照明系２、２０、３、３０に設置さ
れたシャッタ２３を制御する。また図１１（ａ）に示す
照明領域２７１８は、４つの斜方照明系２、２０、３、
３０によって４方向からの照明が可能な領域である。図
１０および図１１はペリクル保持枠７ｂが大きさ１０２
×１０２ｍｍ、高さ６．３ｍｍ、照明光の光軸とレチク
ルの表面とのなす角度が３０°（入射角ｉは６０°）の
場合であり、また、すべての照明が行えてもっとも検出
が安定している照明領域２７１８は、レチクル内でもっ
とも検出感度が必要な領域をカバーするように設定され
る。裏面側の照明を行う場合に関しても、レチクルの裏
面にペリクル膜７ａが取り付けられているタイプのレチ
クルに関しては同様のことが言える。

【００３４】一方図１２に示すように、レチクルへの照
明を対物レンズ４１の周りから行って枠７ｂによってさ
えぎられるのを少なくすれば、上記に説明したシャッタ
３４の切り替え制御は不要となる。即ち、斜方照明系
２、２０、３、３０の各々から得られる照射光束を上方
から対物レンズ４１の周囲に沿って下方へ導いて、対物
レンズ４１の周囲の下端に設置されたミラー２８３１〜
２８３４によって反射させてレチクルの表面上に斜め方
向から集光して照射し、枠７ｂによってさえぎられるの
を少なくすれば、切り替えなしで照明することが可能と
なる。検出光学系４は、０．４〜０．６程度のＮＡを有
する対物レンズ４１と、該対物レンズ４１の結像位置付
近に設けられる視野レンズ(以下フィールドレンズと呼
ぶ)４３、フィールドレンズ４３により集光された光束
の波長分離用プリズム（あるいはミラー）４２とを有す
る。検出光学系４に入射した光は、波長分離用プリズム
４２により、第１の斜方照明系２、２０によって被検査
対象物６の表面から発生した散乱光（回折光も含む）
と、第２の斜方照明系３、３０によって被検査対象物６
の表面から発生した散乱光（回折光も含む）とに分離さ
れる。この分離された光は、それぞれ被検査対象物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４
４、４４４、および結像レンズ４５、４５５を経て、被
検査対象物６上の検査視野１５が、検出器（ＣＣＤセン
サ）５１、５５１上に結像される。フィールドレンズ４
３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を設置した位置に結像する。な
お、第１の斜方照明系２、２０によって被検査対象物６
の表面から発生した散乱光（回折光も含む）と、第２の
斜方照明系３、３０によって被検査対象物６の表面から
発生した散乱光（回折光も含む）とに分離するのを、上
記波長分離用プリズム４２で行う必要はなく、上記波長
分離用プリズム４２の位置にハーフミラーを設置して２
つの光路に分岐し、分岐光路の各々に第１の斜方照明系
２、２０および第２の斜方照明系３、３０の各々による
波長の散乱光を通すフィルタを設置することによっても
可能となる。

【００３５】ところで、被検査対象物６は基板７９上に
パターン８０が形成されて構成される。パターン８０の
エッジには、ミクロンオーダーより微細な微細構造部分
８４（１０２、１０３）の他に図１３に示すように通常
のエッジの直線部分８１とエッジの微細なコーナ部分８
２とを有することになる。そこで、第１の斜方照明系
２、２０および第２の斜方照明系３、３０の各々によっ
て照射された光束１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０
６ｂの各々によって図１３に示す通常のエッジの直線部
分８１から発生し、対物レンズ４１に入射する散乱光
（回折光も含む）１３１を、検出光学系４のフーリエ変
換面に設置した空間フィルタ４４、４４４によって遮光
することによって微小異物７０からの散乱光１３２を検
出器（ＣＣＤセンサ）５１、５５１で受光して検出する
ことができる。即ち、パターン８０の微細構造部分８４
（１０２、１０３）からの散乱光については、上記空間
フィルタ４４、４４４では遮光されずに通過して検出器
（ＣＣＤセンサ）５１、５５１で受光して検出されるこ
とになる。なお、照明光が平行光であれば、パターン８
０のエッジ８１、８２、８４から発生する回折光の広が
りを小さくすることができる（弁別比を大きくすること
ができる。）。しかし、照明を集光光で行い、照明光の
照度を高めればＣＣＤセンサ（検出器）５１、５５１で
受光される光の出力レベルを大きくすることができ、高
いＳ／Ｎで検出することができる。

【００３６】図８に示す信号処理系５は、検出器５１、
５５１の出力を補正するシェーディング補正回路１１
３、１２３と、４画素加算回路１１４、１２４と、２値
化判定回路５２、５５２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とから構成される。検出器５１、５５
１は、例えば電荷移動形の一次元固体撮像素子等により
構成され、ｘステージ１０を走査しながら被検査対象物
６上のパターン面からの信号を検出するが、この場合被
検査対象物６上の異物７０等の欠陥が検出視野に存在す
るとき、図１３に示すように、パターン８０の微細構造
部分（コーナ部分）８２から発生して空間フィルタ４
４、４４４を通過する散乱光１３５よりも、異物７０か
ら発生する散乱光によ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。
前述したように、これとは逆にパターン８０においてＷ
が０．３〜０．６μｍ程度の微細構造部分（微小変化部
分）８４から発生して空間フィルタ４４、４４４を通過
する散乱光１３５は、０．２５μｍ程度の異物７０から
発生する散乱光に比して大きくなる。なお、前述のごと
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はなく、２
次元のもの、あるいは単素子のものでも使用可能であ
る。

【００３７】シェーディング補正回路１１３、１２３お
よび４画素加算回路１１４、１２４については後述す
る。２値化判定回路５２、５５２は、検出判定のための
２値化のしきい値があらかじめ任意に設定出来るように
なっており、検出器５１、５５１からの出力が、図５に
示すように設定された閾値Ｔｈ３以上となった場合に、
論理レベル“１”、あるいは論理レベル“１”と検出値
を出力するように形成する。即ち、各検出器５１、５５
１から得られる図５（ｄ）に示す出力信号に対して閾値
Ｔｈ３で２値化することによって、０．２〜０．３μｍ
程度の微小異物を、パターン８０の０．２μｍ程度以上
の微細構造部分８４（１０２、１０３）から弁別して論
理レベル“１”として検出することができる。ところ
で、２値化判定回路５２、５５２の各々において、論理
レベル（判定結果）とともに検出器５１、５５１の各々
から検出される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加えて、その検出値を付随させるこ
とで、検出された異物等の欠陥の大きさ等の推定、およ
び検出判定のための２値化の閾値の設定の利便のためで
ある。論理積回路５７は、２値化判定回路５２および５
５２からの２つの論理出力の積を取るものであり、その
結果互いに直角をなす２つの斜方照射光束１０５ａ，１
０５ｂ；１０６ａ、１０６ｂの各々によって被検査対象
物６から発生して各空間フィルタ４４；４４４を通過し
て検出器５１；５５１の各々によって検出されて２値化
判定回路５２；５５２の各々で２値化された論理レベル
の論理積をとることによって、パターン８０の微細構造
部分の向きが図３（ａ）に示す場合と図４（ａ）に示す
場合との論理積がとられてパターン８０の微細構造部分
の向きに関係なく、０．２〜０．３μｍ程度の微小異物
を、パターン８０の０．２〜１．２μｍ程度の微細構造
部分８４（１０２、１０３）から弁別して検出すること
ができることになる。即ち、論理積回路５７の出力が
０．２〜０．３μｍ程度の微小異物からなる欠陥の検出
判定結果となる。またその際の出力にも論理レベルの判
定結果のみでなく、検出値も出力した方が良いことは先
にも述べたとおりである。

【００３８】ブロック処理回路５８、５５８は、検出結
果信号を取り込み、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。また、マ
イクロコンピュータ５４は、ブロック処理回路５８、５
５８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の場合にはその素子中の
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に出力する様に形成される。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
ースも行う。次に、微小異物７０から生じる散乱光を有
効に対物レンズ４１の瞳に入射させて分解能を高めて各
検出器５１、５５１における各画素によっ検出すること
について説明する。即ち、Ｗｏｌｆ著、“光学の原理
“ｐｐ９５０−９７１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、異物か
らの散乱光は均一ではなく、鋭い分布を持つ。このよう
に微小異物からの散乱光は不規則な指向性をもつため、
対物レンズ４１の開口数（ＮＡ）が小さいと、微小異物
からの散乱光をできるかぎり対物レンズ４１の瞳に入射
させることができず、その結果異物の検出見逃しが起こ
ることが生じることになる。すなわち、微小異物を検出
することができるようにするためには、検出すべき異物
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。

【００３９】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Ｇｕｓｔａｖ Ｍｉｅに
よって初めて解析された。ラテックス球などの微小物体
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（粒子）からの散
乱光強度を図１７に示す。図１７は、Ｍｉｅ散乱の理論
値を、基板上に付着した粒子の場合に変形したもので、
異物からの散乱光強度に比例する散乱光断面積（μ
ｍ²）を異物の径ｄ（μｍ）に対して示した図である。
図１７に示すように、照明光の光源波長：λを用いた無
次元数πｄ／λがおおむね４より小さな領域、即ちλ＝
５５０ｎｍの時ｄ＝０.７μｍより小さな異物において
は、特にレーリー散乱領域と呼ばれ、異物からの散乱光
の強度は、縦軸に散乱断面積（μｍ²）で示す如く横軸
に示す異物の直径ｄの６乗に比例（照明光源波長λの４
乗に反比例）して、急激に減少する。ところで、πｄ／
λがおおむね４より大きな領域、即ちλ＝５５０ｎｍの
時ｄ＝０.７μｍより大きな異物においては、その散乱
光は、回折の理論に従って図１４において１４１で示す
ように主な成分は方向性を持って散乱することになる。
従って、この領域、即ち０．７μｍ程度より大きな異物
を検出するためには、異物からの散乱光が分布を持つこ
とにより検出光学系４における対物レンズ４１のＮＡを
微小異物からの散乱光の分布に注意して決定する必要が
ある。

【００４０】図１５には、被検査対象物（例えばレチク
ル）６上の異物７０に対してレーザ光斜め照明２２２１
（１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂ）を行った
場合における回折光の方向を示す。回折光は、０次回折
光（正反射光）２２２２、１次回折光２２２３、さらに
角度θだけ離れて２次回折光……と続く。０次回折光２
２２２は、レーザ照明２２２１の正反射光であり、異物
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。ここでθは、回折光の式からｄ₀
・ｓｉｎθ＝λで求められる。（ｄ₀は、不定形な異物
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ｄ₀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を異物の径と仮定した。検出光学系４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。 π・ｄ／λ＝４ ｄ／λ＝１.２７ λ／ｄ＝０.７９ ｓｉｎθ＝λ／ｄより θ＝ｓｉｎ~¹ （０.７９） ＝５２°となる。

【００４１】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４の対物レンズ４１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、異物は見逃しと
はならない。

【００４２】図１６において、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ／２）
（ｎ：光路の屈折率、空気ではｎ≒１）で検出光学系４
の対物レンズ４１のＮＡは求められ、ＮＡ＝１・ｓｉｎ
（５２°／２）＝０.４４となる。よって、概ね０.４４
より大きなＮＡをもつ検出光学系４により異物からの散
乱光を見逃しなく検出できる。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ＮＡ＝０.４程度ならば、回折光にある程度の幅
があるため、実用上は異物の検出は可能である。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
パターン８０からの散乱光が検出光学系４に入射してし
まい、異物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、検出光学系４における対物レンズ４１の
ＮＡは、おおよそ０．４から０．６位までが実用上適切
な値となる。

【００４３】次にレーリー領域の異物の検出について述
べる。ところで、「微小異物の検出」と言う目標を達成
するためには、検出すべき異物の大きさを解像する程度
の分解能が必要である。そのため、検出光学系４におけ
る対物レンズ４１は、検出すべき微小異物を解像する程
度の開口数（ＮＡ）を有する必要がある。具体的には次
の（数１）式により、算出される。 ｄ＝０．６（λ／ＮＡ） …………（数１） このＮＡに概ね近い値を有する検出光学系４が望まし
い。ここで、ｄは検出すべき微小異物の寸法、λは照明
光の波長、ＮＡは開口数である。また検出光学系４のＮ
Ａを（数１）式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（数１）式を満たす必要がある。すな
わち、微小異物検査のための検出光学系４は、（数１）
式に示すような微小異物を解像する必要であるという新
規な考え方に立っている。ただし、（数１）式における
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、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微
小異物の検出性能は発揮される。

【００４４】その理由について、以下に説明する。図１
７には、横軸に異物径ｄ（μｍ）をとり、縦軸に散乱断
面積（μｍ²）をとってある。この散乱断面積は、異物
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、幾何学的な断面積も合わせて示した。こ
れにより、散乱光で観察した場合には、実際の異物寸法
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１７より面積比で約３倍〜６倍、
従って直径では√３〜√６倍となる。この場合、上記
（数１）式は、次に示す（数２）式の関係となり、先の
実験結果を説明できる。 ｄ＝（０．６／(√３〜√６)）・（λ／ＮＡ） ＝（０．２４〜０．３５）・（λ／ＮＡ） …………（数２） また、レチクル上の微小異物検査をとれば、検出すべき
微小異物のサイズｄはレチクル最小寸法の１／４程度と
されているため、レチクル上のパターンの最小寸法が約
１．５μｍ（５：１縮小転写の場合、ウェハ上で０．３
μｍ、これは、６４ＭＤＲＡＭ相当）の場合約０．４μ
ｍ、レチクル上のパターンの最小寸法が約１．０μｍ
（２５６ＭＤＲＡＭ相当）の場合約０．２５μｍであ
る。

【００４５】従って、約０．２５μｍの微小異物を、先
の検討から求められたＮＡ＝０.５の検出光学系４で検
出するためには、上記(数２)式を変形した次の（数３）
式の関係から、斜方照射する光の波長は、λ＝５２０ｎ
ｍ〜３６０ｎｍよりも短くする必要がある。即ち、第１
の斜方照明系の光源２１、２０１および第２の斜方照明
系の光源３１、３０１は、λ＝５２０ｎｍ〜３６０ｎｍ
よりも短い波長の光を出射するレーザ光源等で構成する
必要がある。 λ＝ｄ・ＮＡ／(０.３５〜０.２４) …………(数３) 図１３（ａ）には、レチクルである被検査対象物６を示
している。即ち、透明基板７９上には、直線部分８１と
コーナ部分８２および微小変化部分８４からなる微細構
造部分とのエッジを有するパターン８０が形成される。
７０は透明基板上に付着した微小異物を示す。ところ
で、本発明においては、０．２５〜０．３μｍ程度の微
小異物７０を検出する必要がある。レチクル６を斜方照
明系２（または斜方照明系２０、３、３０のいずれか）
で斜方より照射し、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４
１で集光すれば、図１８に示す基板７９上のパターン８
０と斜方照明系２（または斜方照明系２２、３、３３の
いずれか）の基板７９の面上への投影像６０との位置関
係で定義される角度ψ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４
１のフーリエ変換面上で図１９（ａ）に示すように帯状
に表れる。ここで前記パターン８０の角度ψの種類は、
０゜４５゜、９０゜の角度パターンに限られていて、図
１３（ａ）に示すように４５゜および９０゜のパターン
からの回折光１３３、１３４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
７０からの散乱光は、図１９（ｃ）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１３（ａ）に示すパ
ターン８０の直線部分（エッジにおいてψが０゜の部
分）８１からの回折光１３１を遮光することにより、検
出器５１、５５１は微小異物７０をパターン８０の直線
部分８１から弁別して検出することができる。

【００４６】この構成により検出光学系４のＮＡを０．
４〜０．６程度にすることによって高ＮＡを実現して微
小異物７０からの散乱光である回折光を入射せしめ、し
かも空間フィルタ４４、４４４でパターン８０の直線部
分８１からの散乱光である回折光を遮光することによっ
て微小異物７０をパターン８０の直線部分８１から弁別
して検出することができる。但し、パターン８０の微細
構造部分８２、８４からの散乱光は、直線状の空間フィ
ルタ４４、４４４では十分に遮光しきれない。そこで、
図１３（ｂ）に示すように、ＣＣＤセンサ５１、５５１
の一つの画素中に一度に複数の微細構造部分８２、８４
から生じる散乱光を入射させないように、ＣＣＤセンサ
５１、５５１が受光する画素を、パターン８０の最小寸
法（レチクルにおいて６４ＭＤＲＡＭ相当の場合には約
１．５μｍ、２５６ＭＤＲＡＭ相当の場合には約１．０
μｍ）に対応するように被検査対象物６上での換算で２
×２μｍ〜０．８×０．８μｍ程度にまで高分解能化し
て、パターン８０の微細構造部分８２、８４からの散乱
光による影響を極力排除した。即ち、ＣＣＤセンサ５
１、５５１の画素寸法が、例えば１３×１３μｍである
場合には、被検査対象物６上での換算で２×２μｍ〜
０．８×０．８μｍ程度にまで高分解能化するには、検
出光学系４の拡大倍率を７倍〜１６倍程度にすることが
必要となる。被検査対象物６上での換算によるＣＣＤセ
ンサ５１、５５１の画素寸法は、被検査対象物６のパタ
ーン８０の寸法Ｌよりも小さければ良い。実際にはパタ
ーン８０の微細構造部分８２、８４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、被検査対象６となる基板上の最小
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、ＣＣＤセンサ（検出器）５１、５
５１の１画素には１つの微細構造部分からの散乱光のみ
が受光されることになり十分である。例えば、パターン
の最小寸法が１.０μｍ程度の２５６ＭＤＲＡＭ用レチ
クルでは、０．８〜１．５μｍ程度の画素寸法が望まし
い。この場合、ＣＣＤセンサ５１、５５１の画素寸法を
例えば１３×１３μｍとしたとき検出光学系４の拡大倍
率を９倍〜１６倍程度にし、ＣＣＤセンサ５１、５５１
の画素寸法を例えば７×７μｍとしたとき検出光学系４
の拡大倍率を５倍〜９倍程度にすることが必要となる。

【００４７】次に図８に示す実施の形態についての作用
について、更に説明する。図２０（ａ）には、パターン
８０のコーナ部分に形成された微細構造部分８２を示
し、図２０（ｂ）には、該微細構造部分８２を微視的に
示したものである。即ち、図２０（ｂ）に示すようにパ
ターン８０のコーナ部分に形成された微細構造部分８２
は、連続的な角度８２０で構成されているため、該微細
構造部分８２からの回折光１３５も図１３に示すように
フーリエ変換面上で広がる傾向があり、空間フィルタ４
４、４４４により完全に遮光することができず、図１９
（ｂ）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７０と弁別して検出ができなくなる。図２１は
この状態を示したもので、複数のコーナー部からなる微
細構造部分８４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で示す閾値のレベルで２値化した
のでは、異物７０からの検出出力値７０１を分離して検
出することができないことを示している。

【００４８】上記図２１にて説明した不具合点の対策と
して、前述したとおり、被検査対象物６上の検査視野１
５を対物レンズ４１、結像レンズ４５、４４５等を介し
て検出器５１、５５１に結像するように構成し、検出器
５１、５５１の寸法と検出光学系４の結像倍率を選択す
ることにより、被検査対象物６の面上における検出視野
１５を任意の寸法（例えば２×２μｍ〜０．８×０．８
μｍ程度に設定し、簡易な検出光学系４でありながらパ
ターン８０の複数の微細構造部分８２からの回折光が検
出器５１、５５１に同時に入射しないようにしている。
しかし、サブミクロンオーダー以下の微小異物の検出に
おいては、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、図１に示すように、パターン８０の通
常の構造部分の寸法８３よりも微細なミクロンオーダー
以下の寸法を有する微細構造部分８４から発生するよう
な回折光は、異物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くる。

【００４９】そこで、前述した基本原理で説明したよう
に構成することによって、ミクロンオーダー以下の微細
構造部分８４を有するパターンに対しても、０．２〜
０．３μｍ程度の微小異物を検出することができる。す
なわち、図８に示す構成において、斜方照明系２、２０
と斜方照明系３、３０との各々から５２０ｎｍ〜３６０
ｎｍよりも短い波長で、且つ互いに波長を異ならして、
斜方照明１０５ａ、１０５ｂと斜方照明１０６ａ、１０
６ｂとを、基板７９上に微細構造部分８２、８４および
直線部分８１のエッジを有するパターン８０を形成した
被検査対象物６に対して検査視野１５の全域Ｓに焦点が
結ぶように行う。その結果、被検査対象物６上の微小異
物からの散乱光（一次以上の回折光）およびパターン８
０のエッジからの散乱光（一次以上の回折光）が高ＮＡ
の対物レンズ４１の瞳に入射する。そして、波長分離用
プリズム４２によって、斜方照明１０５ａ、１０５ｂに
よる散乱光と斜方照明１０６ａ、１０６ｂによる散乱光
とに波長分離されて各々の第１および第２の光路にそっ
て進むことになる。 一方第１の光路においてフーリエ
変換面に設置された空間フィルタ４４により、斜方照明
１０５ａ、１０５ｂによる散乱光の内パターン８０のエ
ッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直
線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光され
て、空間フィルタ４４を通過した散乱光（微小異物７０
からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造
部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセ
ンサ５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１の
各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、
相対向する斜方照明１０５ａによる散乱光と斜方照明１
０５ｂによる散乱光とが、図５（ｄ）に示すように加え
られてＣＣＤセンサ５１の各画素に受光されることにな
る。

【００５０】他方第２の光路においてフーリエ変換面に
設置された空間フィルタ４４４により、斜方照明１０６
ａ、１０６ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの
直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部
分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、
空間フィルタ４４４を通過した散乱光（微小異物７０か
らの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部
分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセン
サ５５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１
の各画素によって受光されて信号が得られる。この場
合、相対向する斜方照明１０６ａによる散乱光と斜方照
明１０６ｂによる散乱光とが、図５（ｄ）に示すように
加えられてＣＣＤセンサ５１の各画素に受光されること
になる。何れのＣＣＤセンサ５１、５５１においても、
微細構造部分８４の長さＷが約０．７μｍ以上になって
も、この微細構造部分８４から発生する散乱光の出力と
約０．２〜０．３μｍから発生する散乱光の出力との間
に差をだすことが可能となり、容易に閾値Ｔｈ３を設定
することが可能となる。それは図５において説明したよ
うに、斜方照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分
１０４から発生する散乱光の大きさが、斜方照明１０７
ａによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散
乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になるからであ
る。

【００５１】そして、２値化判定回路５２において、Ｃ
ＣＤセンサ５１の各画素から得られる信号に対して、設
定された閾値Ｔｈ３によって２値化信号に変換する。２
値化判定回路５５２においても、ＣＣＤセンサ５５１の
各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ
３によって２値化信号に変換する。更に論理積回路５７
において、２値化判定回路５２および５５２からの２つ
の論理出力の積をとることによって、０．２〜０．３μ
ｍ程度までの微小異物については論理積がとれ、微細構
造部分８４については論理積がとれないことにより、
０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物について微細構
造部分８４と弁別した論理出力を得ることができる。そ
の理由は、図２に１１０ｂで示すように微細構造部分８
４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）において
は１０６ａ、図４（ａ）においては１０５ａ）による微
細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示す
ように０．２〜０．３μｍ程度の微小異物から発生する
散乱光の強度より越えることがあるが、１１０ａで示す
ように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照明
（図３（ａ）においては１０５ａ、図４（ａ）において
は１０６ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の強
度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３μｍ程度ま
での微小異物から発生する散乱光の強度よりも小さくな
るからである。以上説明したように、直交する斜方照明
の光源の波長をそれぞれ異なるものとしておけばその散
乱光を色分離用フィルタや色分離用プリズム等の波長分
離光学系により簡単に分離することができるため、二つ
の直交する斜方照明による０．２〜０．３μｍ程度まで
の微小異物の検出を同時に行え、検出判定も実時間で行
うことができる。

【００５２】２値化判定回路５２、５５２の各々におい
て、論理レベルとともに検出器５１、５５１の各々から
検出される検出値も出力するのは、最終的な微小異物等
の欠陥の検出結果に加えて、その検出値を付随させるこ
とで、検出された微小異物等の欠陥の大きさ等の推定、
および２値化の閾値の設定のためである。この場合論理
積回路５７においても２値化判定回路５２、５５２の各
々から得られる検出値もそのまま出力するように構成す
る。ブロック処理回路５８、５５８の各々は、論理積回
路５７から得られる検出結果信号を取り込み、複数の信
号のダブルカウントを防止することを実行する。

【００５３】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
は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
うに処理する。またマイクロコンピュータ５４は、装置
各部の機構の制御および作業者とのインターフェースも
行う。なお、図８に示す実施の形態においては、斜方照
明系２および３の各々について対向斜方照明系２０およ
び３０を設置する場合を示したが、図３および図４で説
明した基本原理に示すように、対向斜方照明系２０およ
び３０をなくしてもよい。

【００５４】次に、本発明に係る他の実施の形態につい
て図２２を用いて説明する。図２２に示す構成におい
て、斜方照明系２と斜方照明系２０と斜方照明系３と斜
方照明系３０との各々から５２０ｎｍ〜３６０ｎｍより
も短い波長で、且つ互いに波長を異ならして、斜方照明
１０５ａと斜方照明１０５ｂと斜方照明１０６ａと斜方
照明１０６ｂとを直交する４方向から、基板７９上に微
細構造部分８２、８４および直線部分８１のエッジを有
するパターン８０を形成した被検査対象物６に対して検
査視野１５の全域Ｓに焦点が結ぶように行う。その結
果、被検査対象物６上の微小異物からの散乱光（一次以
上の回折光）およびパターン８０のエッジからの散乱光
（一次以上の回折光）が高ＮＡの対物レンズ４１の瞳に
入射する。そして、波長分離用プリズム４２によって、
斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光と斜方照明１
０６ａ、１０６ｂによる散乱光とに分岐分離されて第１
および第２の光路にそって進むことになる。一方第１の
光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ
４４により、斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光
の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対し
て直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光
（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４を通過した
散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエ
ッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とか
らなる。）がハーフミラー４６によって分岐され、斜方
照明１０５ａによる散乱光が波長分離用フィルタ４７ａ
によって分離されてＣＣＤセンサ５１ａの各画素上に結
像されて、ＣＣＤセンサ５１ａの各画素によって受光さ
れて信号が得られ、斜方照明１０５ｂによる散乱光が波
長分離用フィルタ４７ｂによって分離されてＣＣＤセン
サ５１ｂの各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１ｂ
の各画素によって受光されて信号が得られる。この場
合、ＣＣＤセンサ５１ａの各画素からは図６（ｂ）に示
す信号が得られ、ＣＣＤセンサ５１ｂの各画素からは図
６（ｄ）に示す信号が得られることになる。

【００５５】他方第２の光路においてフーリエ変換面に
設置された空間フィルタ４４４により、斜方照明１０６
ａ、１０６ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの
直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部
分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、
空間フィルタ４４４を通過した散乱光（微小異物７０か
らの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部
分８２、８４からの散乱光とからなる。）がハーフミラ
ー４４６によって分岐され、斜方照明１０６ａによる散
乱光が波長分離用フィルタ４４７ａによって分離されて
ＣＣＤセンサ５５１ａの各画素上に結像されて、ＣＣＤ
センサ５５１ａの各画素によって受光されて信号が得ら
れ、斜方照明１０６ｂによる散乱光が波長分離用フィル
タ４４７ｂによって分離されてＣＣＤセンサ５５１ｂの
各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素
によって受光されて信号が得られる。この場合、ＣＣＤ
センサ５５１ａの各画素からは図６（ｃ）に示す信号が
得られ、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素からは図６
（ｅ）に示す信号が得られることになる。何れのＣＣＤ
センサ５１ａ、５１ｂ、５５１ａ、５５１ｂにおいて
も、微細構造部分８４の長さＷが約０．７μｍ以上にな
っても、この微細構造部分８４から発生する散乱光の出
力と約０．２〜０．３μｍから発生する散乱光の出力と
の間に大きく差をだすことが可能となり、容易に閾値Ｔ
ｈ４を設定することが可能となる。それは図５において
説明したように、斜方照明１０７ｂによるパターンの微
細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさが、斜方
照明１０７ａによるパターンの微細構造部分１０４から
発生する散乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になる
からである。即ち、微細構造部分８４の長さＷが約０．
７μｍ以上になっても、図６（ｅ）に示す斜方照明１０
６ｂによる出力１０２ｄを非常に小さくできるので、閾
値Ｔｈ４を低くすることができる。

【００５６】そして、２値化判定回路５２ａにおいて、
ＣＣＤセンサ５１ａの各画素から得られる信号に対し
て、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信号に変換す
る。２値化判定回路５２ｂにおいても、ＣＣＤセンサ５
１ｂの各画素から得られる信号に対して、設定された閾
値Ｔｈ４によって２値化信号に変換する。２値化判定回
路５５２ａにおいても、ＣＣＤセンサ５５１ａの各画素
から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によ
って２値化信号に変換する。２値化判定回路５５２ｂに
おいても、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素から得られる
信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信
号に変換する。更に論理積回路５７において、２値化判
定回路５２ａ、５２ｂ、５５２ａおよび５５２ｂからの
４つの論理出力の積をとることによって、０．２〜０．
３程度までの微小異物については論理積がとれ、微細構
造部分８４については論理積がとれないことにより、
０．２〜０．３程度までの微小異物について微細構造部
分８４と弁別した論理出力“１”を得ることができる。
その理由は、図２に１１０ｂで示すように微細構造部分
８４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）におい
ては１０６ａ、図４（ａ）においては１０５ａ）による
微細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示
すように０．２〜０．３μｍ程度の微小異物から発生す
る散乱光の強度より越えることがあるが、１１０ａで示
すように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照
明（図３（ａ）においては１０５ａ、図４（ａ）におい
ては１０６ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の
強度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３程度の微
小異物から発生する散乱光の強度よりも小さくなり、し
かも図５において説明したように、斜方照明１０７ｂに
よるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光
の大きさが、斜方照明１０７ａによるパターンの微細構
造部分１０４から発生する散乱光の大きさのおよそ１／
２〜１／４になるからである。即ち、論理積回路５７に
おいて、４方向の斜方照明による散乱光の出力の論理積
をとれば、微小異物検出のための２値化閾値Ｔｈ４は、
４つの散乱光の出力のうち、最も小さい散乱光の出力よ
りも大きければよいので、図６（ｂ）〜（ｅ）に示すよ
うに非常に低く設定することができ、さらに微細な異物
の検出が可能となる。

【００５７】また、直交する４つの斜方照明の光源の波
長をそれぞれ異なるものとしておけばその散乱光を波長
分離用フィルタ等の波長分離光学系により簡単に分離す
ることができるため、直交する４つの斜方照明による
０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物の検出を同時に
行え、検出判定も実時間で行うことができる。なお、こ
こでは空間フィルタ４１、４４４に１次元（直線状遮光
帯）のものを利用することとして説明を行なったが、空
間フィルタはこれに限らず、２次元（周期性を持つ遮光
帯）でも、あるいはパターンからの散乱光（の下部分）
を遮光できるものであれば、どのような形式でも良い。
また、ここでは、空間フィルタ４１、４４４を通過後、
散乱光を検出器上に結像するものとして説明を行なった
が、本発明に係るパターンの微細構造部分から発生する
散乱光の大きさが照明方向によって大きく変化すること
を利用する形式であれば、必ずしも結像させる必要はな
く、結像せずに散乱光を検出する方式でも良い。

【００５８】次に、本発明に係る他の実施の形態につい
て図２３を用いて説明する。図２３に示す構成は、レチ
クル、マスク等の光を透過する基板上に遮光膜でパター
ンが形成された被検査対象物上の微小異物検出に有効な
方法である。図２３に示す構成において、被検査対象物
６の表面側（パターン８０の面側）からの斜方照明系３
と被検査対象物６の裏面側からの斜方照明系２’との各
々から５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短い波長で、且つ
互いに波長を異ならして、斜方照明１０６ａと斜方照明
１２８とを直交する２方向から、基板７９上に微細構造
部分８２、８４および直線部分８１のエッジを有するパ
ターン８０を形成した被検査対象物６に対して検査視野
１５の全域Ｓに焦点が結ぶように行う。その結果、被検
査対象物６上の微小異物からの散乱光（一次以上の回折
光）およびパターン８０のエッジからの散乱光（一次以
上の回折光）が高ＮＡの対物レンズ４１の瞳に入射す
る。そして、波長分離用プリズム４２によって、表面側
からの斜方照明１０６ａによる散乱光と裏面側からの斜
方照明１０８による散乱光とに分離されて各々の散乱光
が分岐された第１および第２の光路にそって進むことに
なる。一方第１の光路においてフーリエ変換面に設置さ
れた空間フィルタ４４により、斜方照明１０６ａによる
散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向
に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する
散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４を通
過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８
０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱
光とからなる。）がＣＣＤセンサ５１の各画素上に結像
されて、ＣＣＤセンサ５１の各画素によって受光されて
信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５１の各画素
からは図７（ｂ）に示す信号が得られることになる。他
方第２の光路においてフーリエ変換面に設置された空間
フィルタ４４４により、斜方照明１０８による散乱光の
内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して
直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光
（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４４を通過し
た散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０の
エッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光と
からなる。）がＣＣＤセンサ５５１の各画素上に結像さ
れて、ＣＣＤセンサ５５１の各画素によって受光されて
信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５５１の各画
素からは図７（ｃ）に示す信号が得られることになる。

【００５９】そして、２値化判定回路５２において、Ｃ
ＣＤセンサ５１の各画素から得られる信号に対して、設
定された閾値Ｔｈ５によって２値化信号に変換する。２
値化判定回路５５２においても、ＣＣＤセンサ５５１の
各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ
６によって２値化信号に変換する。このように２値化判
定回路５５２から得られる２値化信号のみで、基板光透
過部分に存在する微小異物を検出することができる。そ
の理由は、パターン面の裏面側から斜方照明１０８をす
ることにより、基板光透過部分に存在する微小異物から
発生する出力の大きい前方散乱光が対物レンズ４１に入
射されることになり、上記微小異物が０．２〜０．３程
度であっても、上記０．２〜０．７μｍ程度の微細構造
部分８４からの散乱光の出力よりも大きくなることによ
るものである。そこで、図２３に示すように、２値化判
定回路５５２から得られる２値化信号をブロック処理回
路５５８に入力するように構成している。しかしなが
ら、２値化判定回路５５２から得られる２値化信号で
は、パターン８０上に存在する微小異物は検出できな
い。そこで、排他的論理和回路５９において、２値化判
定回路５２および５５２の各々から得られる２つの論理
出力の排他的論理和をとることによって、“０”なる信
号としてパターン８０上に存在する０．２〜０．３μｍ
程度までの微小異物について高感度で検出することがで
きる。即ち、表面側からの斜方照明１０６ａおよび裏面
側からの斜方照明１０８によりパターン８０の微細構造
部分８２、８４から発生する散乱光によって２値化判定
回路５２および５５２の各々から得られる信号は、図７
（ｂ）および（ｃ）に示すように両方共に“１”なる信
号となり、２つの論理出力の排他的論理和をとることが
できる。また表面側からの斜方照明１０６ａによりパタ
ーン８０上に存在する微小異物から発生する散乱光によ
って２値化判定回路５２から得られる信号は“１”とな
り、裏面側からの斜方照明１０８によりパターン８０上
に存在する微小異物へは照射されないことにより微小異
物から発生する散乱光はなく２値化判定回路５２から得
られる信号は“０”となり、２つの論理出力の排他的論
理和をとることができず、パターン８０上に存在する微
小異物として検出することができる。他の部分について
は、ＣＣＤセンサ５１、５５１によって受光されないこ
とにより２値化判定回路５２および５５２の各々から得
られる信号は、両方共に“０”なる信号となり、２つの
論理出力の排他的論理和をとることができ、パターン８
０の微細構造部分８２、８４と同じ結果を得ることがで
きる。すなわち、パターン面の裏面側から斜方照明１０
８をすることにより、基板光透過部分上に存在する異物
等の欠陥からは、出力の大きい前方散乱光として検出す
ることができ、その結果、基板光透過部分の検出感度を
向上させることができる。また遮光膜であるパターン上
に存在する異物等の欠陥に関しては、表面側からの斜方
照明１０６ａによる散乱光と、基板平面上ではそれと直
交する方向からの裏面側からの斜方照明１０８による散
乱光との排他的論理和をとることで、高感度で検出する
ことができる。その原理については図７を用いて説明し
た。

【００６０】以上説明した本発明に係る実施の形態は、
パターン８０の微細構造部分８４の方向が０°、９０°
の２方向の場合を想定したが、微細構造部分の方向がそ
れ以外の方向も有する場合には、それに応じて斜方照明
系および検出器を増やして設ける必要がある。また、特
にアレイ型の検出器５１、５５１において、微小異物の
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。被検査対象物６上での検出器５１、５５１
の画素寸法が２×２μｍで微小異物の検出・判定を行っ
た場合について説明すると、図２４に示すごとく、微小
異物が複数（２から４個）の画素間にまたがって検出さ
れる条件では、微小異物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、微小異物の
検出率が低下する。また、検出器の画素と微小な異物と
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、同一被検査対象物でも検査ごと
に結果が異なり、検出の再現性が低下する。そこで、図
２５に示すごとく、検出画素を例えば１×１μｍに縮小
して行い、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各々において得
られる各画素の隣接する４つの１×１μｍ画素の検出出
力を、４画素加算回路１１４、１２４の各々において電
気的に加算して、２×２μｍ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２５
中でａ、ｂ、ｃ、ｄ）、最大値（図中でａ）を２×２μ
ｍ画素による代表出力として微小異物の検出判定を行う
ようにした。このように４画素加算回路１１４、１２４
を設けることにより、同一微小異物からの検出出力の変
動は実績で±１０％におさまり、全ての微小異物に対し
て検出再現性８０％以上を確保できる。

【００６１】図２６は、４画素加算回路１１４、１２４
の具体的構成を示すブロック図である。この４画素加算
回路１１４、１２４は、ＣＣＤセンサ５１、５５１とし
て１μｍに縮小した場合の画素を５１２画素並べ、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
元型撮像素子で構成した場合を示す。４画素加算回路１
１４、１２４の各々は、２５６段シフトレジスタ２５０
１と１段シフトレジスタ２５０５と加算器２５０５〜２
５０８により縮小した１画素（１μｍ）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２５０
９〜２５１２により各々の平均値の平均値を求め、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、微小異物からの検出値２５１４として出力する
構成である。本方式では、光学的な処理により微小異物
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「異物有り」
と判定(２値化)して異物の検出が可能である。しかし、
検出信号には、(１)一次元撮像素子検出器５１、５５１
の各画素ごとの感度特性のばらつき（±１５％程度）及
び(２)照明光源の照度分布に起因する感度ムラ（シェー
ディング）が存在する。これにより図２７に示す様に、
同一微小異物でも検出する画素（Ｙ方向の位置）により
検出信号の大きさが異なり、閾値による２値化で微小異
物を安定に検出することは不可能である。そこで、シェ
ーディング補正回路１１３、１２３の各々は、予め標準
試料（図８に示す。）１１１を用いて、ＣＣＤセンサ５
１、５５１の各々から得られる上記(１)と(２)を含んだ
シェーディング（図２８（ａ）に示す。）を測定し、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（図２８（ｂ）に示す。）を作成する。実際に微小異
物７０を検出する際には、シェーディング補正回路１１
３、１２３の各々は、予め作成されたシェーディング補
正データによりＣＣＤセンサ５１、５５１の各々から得
られる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する（図２８（ｃ）に
示す。）補正を行う。標準試料１１１は、図８に示す検
査ステージ１２上に載置あるいは、検査ステージ１２の
近傍に設置されるが、シェーディング測定時だけ被検査
対象物６に代えて試料台１２に載置される構成も可能で
ある。

【００６２】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、標準試料１１１上の微小凹凸を画素１×１μｍ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。また、
微小凹凸からの散乱光には強弱のムラが有るため、単純
な平均値（たとえば１０００回の繰返しデータを１００
０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１０００回の繰
返しで２００）にすれば良い。図２８に示す様に、補正
前のシェーディング（ａ）及び補正後（ｃ）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。

【００６３】図２９には、シェーディング補正回路１１
３，１２３の具体例のブロック図を示す。シェーディン
グ補正回路１１３，１２３の各々は、ＣＣＤセンサ５
１、５５１の各々からの検出値をＡ／Ｄ変換（ここでは
２５６階調、８ｂｉｔ）し、このＡ／Ｄ変換した値３２
１２からＣＣＤセンサ（一次元撮像素子）の暗電流部分
の値を、各画素ごとに同期回路３２０５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、ＣＣ
Ｄセンサの検出値を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とか
らなる。同図からも判るように本実施例は、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。異物判
定を例えば１×１μｍの画素単位で行っている場合、１
μｍ以上の大きさの異物が存在した場合、異物を検出し
た画素の数は、実際の異物の個数と異なることになる。
仮に５μｍの大きさの異物が１個存在した場合、(５μ
ｍ／１μｍ)＝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、検出した異物を観察しようとした場
合、２５個検出結果全てを確認する必要が有り、不都合
が生じる。この不都合を回避するために、ソフトウェア
的に、異物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個の異物を検出した」と判
断するグルーピング処理機能により行うことができる。
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。

【００６４】そこで、ブロック処理回路５８、５５８の
各々において、全検査領域を１度に観察のできる視野範
囲（例えば３２×３２μｍ）のブロックに分割し、同一
のブロック内の検出信号をすべて同一の異物として判定
（ブロック処理）する様にした。これにより、大きな異
物でもその形状に関係無く、１度で視野範囲内に収め
て、観察・確認が可能となる。ブロック処理回路５８、
５５８の各々におけるブロック処理は、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。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、検査時間を含めた
装置のスループットを大幅（検出信号１０００個の場
合、比で２／３以下）に向上することができる。図３０
にはブロック処理回路５８、５５８の具体例のブロック
図を示す。図３０には、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各
々からの検出信号を、その値によって大、中、小、の３
ランクの異物に分類し、検出器画素の１６画素×１６画
素＝２５６画素を１ブロックとして、ブロック毎に大、
中、小異物の個数をカウントし、１ブロック内の異物の
個数が０以上の場合にのみ、異物メモリに対して、１ブ
ロック内の、ランク毎の異物個数と、１ブロック内での
検出器信号の最大値と、ブロックの座標を書き込むため
のブロック処理回路を示す。

【００６５】ラッチ４２０１にはＣＰＵ５４から検出す
べき異物の個数が設定される。これは、あまりに検出異
物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、異物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４２２
１の内容とを比較器４２２１で比較することにより行わ
れる。ラッチ４２０２には、検出器信号の値がラッチ４
２０２以上である場合に、検出器信号が大異物からの信
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４２０２の設定値以上の場
合、大異物と判定され、カウンタ４２２２で計数され
る。ラッチ４２０３には、検出器信号の値がラッチ４２
０３以上である場合に、検出器信号が中異物からの信号
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４２０３の設定値以上の場合、
中異物と判定され、カウンタ４２２３で計数される。

【００６６】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４
２１４によって比較され、ラッチ４２０４の設定値以上
の場合、小異物と判定され、カウンタ４２２４で計数さ
れる。以上の動作では、大異物は、中異物用カウンタ４
２２３と小異物用カウンタ４２２４にも重複して計数さ
れる。また、中異物は、小異物用カウンタ４２２４にも
重複して計数される。よって、小異物の実数は、本ブロ
ック処理回路から出力された値から中異物の値を引いた
ものであり、中異物の実数は、本ブロック処理回路から
出力された値から大異物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、大異物用の設定
値と中異物用の設定値の中間にあるものだけを中異物と
判定し、中異物用の設定値と小異物用の設定値の中間に
あるものだけを小異物と判定する様にすれば、本ブロッ
ク処理回路の出力値をそのまま表示または出力すること
もできる。

【００６７】ＣＣＤ検出器等の一次元検出器アレイ５
１、５５１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、４２３４、およびシフトレジスタ
４２４２、４２４３、４２４４である。シフトレジスタ
の段数は、（ＣＣＤアレイの画素数）／（ブロック処理
の一辺の画素数）で求められ、この例では、ＣＣＤアレ
イの画素数が２５６画素、ブロック処理の一辺の画素数
が１６画素であるので、２５６／１６＝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アレイ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アレイの画素
数）／（ブロック処理の一辺の画素数）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アレイの画素数）／（ブロック処理の一辺
の画素数）が整数となるように、ＣＣＤアレイの画素数
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。

【００６８】大異物カウンタ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１６分周することにより得る。
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によって大異物用１６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
大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の入力端に入力
される。ここで大異物用１６段シフトレジスタ４２４２
の内容は、１段シフトされる。大異物用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
れる。そして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４２４２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個数が加算され
る。大異物用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、異物メモリへ異物の個数およびブロ
ック座標を出力する。但し、比較器４２１５と比較すべ
き検出異物個数は、大、中、小、の異物の個数のすべて
を含んでいる（前述）小異物の検出個数である。ここで
は、大異物用の個数を例にとり説明を行ったが、中異
物、小異物用の回路も動作は同じである。

【００６９】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。以上説明したように、被検
査対象物がペリクル膜を貼付た枠を装着し、表面に微細
構造部分８２、８４のエッジを有するパターンを形成し
たレチクル上の場合には、微小異物等の微小欠陥検査装
置の実施の形態により、露光する前の検査工程において
上記レチクルの表面に０．２〜０．３μｍまでの微小異
物が存在しないか否かについて検査され、次に０．２〜
０．３μｍまでの微小異物が存在しないことが確認され
たペリクル膜が装着されたレチクルが投影露光装置のレ
チクルステージに搬入され、露光工程においてレチクル
上に形成されたパターンが露光光により投影露光光学系
で被露光基板に転写されて露光される。また被検査対象
物が、表面に微細構造部分８２、８４のエッジを有する
パターンを形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導体
基板の場合には、微小異物等の微小欠陥検査装置の実施
の形態により、半導体基板の表面に微小異物等の微小欠
陥について検査され、その結果が、半導体基板の前工程
（例えばスパッタやＣＶＤ等の成膜工程や、エッチング
工程）や後工程（組立工程やモールド工程）にフィード
バックされて半導体基板が高歩留まりで製造される。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエハおよびホ
トマスク、レチクル、液晶基板等の被検査対象物におい
て、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、
サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターン
を表面に形成した被検査対象物の表面上に付着したサブ
ミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な
構成で、上記微細構造部分を有する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。また、本
発明によれば、表面にパターンの形成されたレチクル等
の被検査対象物上に付着した０．２〜０．３μｍ程度の
サブミクロンオーダーの微小な異物等の欠陥を簡単な構
成でエッジに０．２μｍ程度までの微細構造部分を有す
る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。

【００７１】また、本発明によれば、近年のＬＳＩ高集
積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダー
の微細構造部分を有するパターンを表面に形成したレチ
クルの表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な
異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分
を有するパターンから分離して検出することを可能にし
て、上記微小欠陥のないレチクル上のミクロンオーダ
ー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパタ
ーンを投影光学系で被露光基板上に露光して高歩留まり
を実現することができる効果を奏する。また、本発明に
よれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダ
ー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパタ
ーンを表面に形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導
体基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小
な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部
分を有するパターンから分離して検出することを可能に
して、半導体基板を高歩留まりで製造することができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る微細構造部分を有するパターンを
示す図である。

【図２】本発明に係るパターンの微細構造部分８４の長
さＷと径が０．３４μｍおよび０．２５μｍの標準粒子
とにおいて検出器が検出する散乱光の出力を示す図であ
る。

【図３】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図
で、（ａ）は微細構造部分１０２および微小標準粒子１
０１に対して互いに直交する第１および第２の斜方照明
１０５ａ、１０６ａをする状態を示す平面図、（ｂ）は
第１の斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力
を示す図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得
られる散乱光の出力を示す図である。

【図４】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図
で、（ａ）は微細構造部分１０３および微小標準粒子１
０１に対して互いに直交する第１および第２の斜方照明
１０５ａ、１０６ａをする状態を示す平面図、（ｂ）は
第１の斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力
を示す図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得
られる散乱光の出力を示す図である。

【図５】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図
で、（ａ）は微細構造部分１０４および微小標準粒子１
０１に対して互いに対向する斜方照明１０７ａ、１０７
ｂをする状態を示す平面図、（ｂ）は斜方照明１０７ａ
によって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は斜方
照明１０７ｂａによって得られる散乱光の出力を示す
図、（ｄ）は対向斜方照明１０７ａ、１０７ｂによって
得られる散乱光の合成出力を示す図である。

【図６】本発明に係る４方向斜方照明の論理積検出の基
本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０２および
微小標準粒子１０１に対して４つの方向からの第１の斜
方照明１０５ａ、１０５ｂおよび第２の斜方照明１０６
ａ、１０６ｂをする状態を示す平面図、（ｂ）は第１の
斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力を示す
図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得られる
散乱光の出力を示す図、（ｄ）は対向第１の斜方照明１
０５ｂによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｅ）
は対向第２の斜方照明１０６ｂによって得られる散乱光
の出力を示す図である。

【図７】本発明に係る表面側から微細構造部分１０２に
対して平行な方向からの斜方照明１０６ａと裏面側から
の直角な斜方照明１０８による排他的論理和検出の基本
原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０２および微
小標準粒子１０１に対して表面側からの斜方照明１０６
ａと裏面側からの斜方照明１０８をする状態を示す平面
図、（ｂ）は表面側からの斜方照明１０６ａによって得
られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は裏面側からの斜
方照明１０８によって得られる散乱光の出力を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る微小欠陥検査装置の一実施の形態
を示す構成図である。

【図９】本発明に係るレチクルに対してＣＣＤ投影部の
走査状況を示す図である。

【図１０】斜方照明系の具体的な一実施の形態を示す構
成図である。

【図１１】本発明に係るレチクルの検査状況を説明する
ための図である。

【図１２】対物レンズの周囲に沿って照明光を導いて対
物レンズの周囲から斜方照明を行う実施の形態を示す図
である。

【図１３】本発明に係る斜方照明によってパターンのエ
ッジおよび微小異物から発生する散乱光の対物レンズに
入射し、空間フィルタによってパターンの直線部分のエ
ッジから生じる散乱光を遮光し、空間フィルタを通して
ＣＣＤセンサに結像して受光される散乱光の状態を説明
するための図である。

【図１４】本発明に係る斜方照明によって微小異物から
の散乱光の対物レンズに入射する状態を説明するための
図である。

【図１５】本発明に係る斜方照明によって微小異物から
の０次、１次回折光の発生状態を示す図である。

【図１６】本発明に係る対物レンズについてのＮＡの定
義を示した図である。

【図１７】異物からの散乱光強度に比例する散乱光断面
積を異物径ｄに対して示した図である。

【図１８】パターンにおける角度パターンを示した図で
ある。

【図１９】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である。

【図２０】パターンの微細構造部分の一つの実施例であ
るコーナー部を示す図である。

【図２１】微小異物からの散乱光検出出力値とパターン
の微細構造部分からの検出出力値との関係を説明するた
めの図である。

【図２２】本発明に係る微小欠陥検査装置の他の実施の
形態を示す構成図である。

【図２３】本発明に係る微小欠陥検査装置の更に他の実
施の形態を示す構成図である。

【図２４】４画素加算処理を行わずに２×２μｍ画素で
異物を検出した場合を説明するための図である。

【図２５】本発明に係る４画素加算回路において行う４
画素加算処理によって１×１μｍ画素で異物の検出を行
った場合を説明するための図である。

【図２６】本発明に係る４画素加算処理回路の具体的構
成を示すブロック図である。

【図２７】シェーディングによる微小異物検出への影響
を示した図である。

【図２８】本発明に係るシェーディングの原理を示した
図で、（ａ）はシェーディング補正前の検出出力を示す
図、（ｂ）はシェーディング補正データを演算した結果
を示す図、（ｃ）はシェーディング補正後の検出出力を
示す図である。

【図２９】本発明に係るシェーディング補正回路の具体
的構成を示すブロック図である。

【図３０】本発明に係るブロック処理回路の具体的構成
を示したブロック図である。

【符号の説明】

１…検査ステージ部、 ２、２０…第１の斜方照明系、
２’…裏面側からの斜方光学系、 ３、３０…第２の
斜方照明系、 ２１、２１’、２０１、３１、３０１…
光源、 ４…検出光学系、 ６…被検査対象物（基
板）、 １０…ｚステージ、 １１…ｘステージ、 １
２…ｙステージ、 １４…焦点位置検出用の制御系、
４１…対物レンズ、 ４２…波長分離用プリズム、 ４
３…フィールドレンズ、 ４５、４５５…結像レンズ、
４４、４４４…空間フィルタ、 ５…信号処理系、
４６、４４６…ハーフミラー、 ４７ａ、４７ｂ…波長
分離用フィルタ、 ４４７ａ、４４７ｂ…波長分離用フ
ィルタ、 ５１、５１ａ、５１ｂ…第１の検出器（ＣＣ
Ｄセンサ）、 ５５１、５５１ａ、５５１ｂ…第２の検
出器（ＣＣＤセンサ）、 １１３、１１３ａ、１１３
ｂ、１２３、１２３ａ、１２３ｂ…シェーディング補正
回路、 １１４、１１４ａ、１１４ｂ、１２４、１２４
ａ、１２４ｂ…４画素加算回路、 ５２、５２ａ、５２
ｂ、５５２、５５２ａ、５５２ｂ…２値化判定回路、
５７…論理積回路、 ５８、５８ａ、５８ｂ、５５８、
５５８ａ、５５８ｂ…ブロック処理回路、 ５４…マイ
クロコンピュータ、 ５５…表示手段、 ５９…排他的
論理和回路、 ７０…微小異物、 ７９…基板、 ８０
…パターン（回路パターン）、 ８１…直線部分、 ８
２…微細構造部分（コーナー部） ８４…微細構造部分
（微小変化部分）、 １０１…標準粒子（微小異物）、
１０２、 １０３…微細構造部分（微小変化部分）、
１０５ａ、１０５ｂ…第１の斜方照明、 １０６ａ、１
０６ｂ…第２の斜方照明、 １０８…裏面側からの斜方
照明

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にパターンが形成された基板上の所望
   の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構
   成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向か
   ら斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主
   要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜
   方照射し、前記基板の表面から発生する散乱光を集光光
   学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第
   ２の照明光による散乱光とに分離し、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
   散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散
   乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に
   変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる
   信号を比較して前記基板の表面に存在する微小欠陥を前
   記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検
   出することを特徴とする微小欠陥検査方法。
2. 【請求項２】表面にパターンが形成された透明基板上の
   所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターン
   を構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方
   向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前
   記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜
   方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集
   光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前
   記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
   らの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれ
   の散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信
   号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得ら
   れる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパ
   ターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造
   部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とす
   る微小欠陥検査方法。
3. 【請求項３】表面にパターンが形成された透明基板上の
   所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターン
   を構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方
   向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前
   記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜
   方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集
   光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前
   記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
   らの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれ
   の散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信
   号に変換し、少なくとも該第２の検出器から得られる信
   号に基いて透明基板部分に存在する微小欠陥を検出し、
   前記第１および第２の検出器の各々から得られる信号を
   比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に
   存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からな
   るエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥
   検査方法。
4. 【請求項４】表面にパターンが形成された基板上の所望
   の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構
   成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向か
   ら斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所
   に、第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線
   方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第２の
   斜方照明系と、前記基板の表面から発生する散乱光を集
   光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光
   を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光に
   よる散乱光とに分離する分離光学系と、該分離光学系で
   分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮
   光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第
   ２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれ
   ぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２
   の検出器と、該第１および第２の検出器の各々から得ら
   れる信号を比較して前記基板の表面に存在する微小欠陥
   を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別し
   て検出する比較判定手段とを備えたことを特徴とする微
   小欠陥検査装置。
5. 【請求項５】前記比較判定手段は、第１および第２の検
   出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号
   に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１
   および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化
   信号の論理積をとる論理積回路とを有することを特徴と
   する請求項４記載の微小欠陥検査装置。
6. 【請求項６】前記第１および第２の斜方照明系の各々
   を、相対向する一対の斜方照明系で構成したことを特徴
   とする請求項４記載の微小欠陥検査装置。
7. 【請求項７】前記第１の斜方照明系で照射される第１の
   照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光と
   の波長を異ならしめ、前記分離光学系を、波長分離光学
   系で構成したことを特徴とする請求項４記載の微小欠陥
   検査装置。
8. 【請求項８】表面にパターンが形成された透明基板上の
   所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターン
   を構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交す
   る方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望
   の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群
   の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第２
   の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散乱
   光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された
   散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照
   明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離光
   学系で分離された各散乱光についてパターンからの散乱
   光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１お
   よび第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過し
   たそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１およ
   び第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々か
   ら得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成さ
   れたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微
   細構造部分からなるエッジと弁別して検出する比較判定
   手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置。
9. 【請求項９】前記比較判定手段は、第１および第２の検
   出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号
   に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１
   および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化
   信号の排他的論理和をとる排他的論理和回路とを有する
   ことを特徴とする請求項８記載の微小欠陥検査装置。
10. 【請求項１０】前記第１の斜方照明系で照射される第１
    の照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光
    との波長を異ならしめ、前記分離光学系を、波長分離光
    学系で構成したことを特徴とする請求項８記載の微小欠
    陥検査装置。
11. 【請求項１１】表面にパターンが形成された透明基板上
    の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パター
    ンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交
    する方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所
    望の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線
    群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第
    ２の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散
    乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光され
    た散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の
    照明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離
    光学系で分離された各散乱光についてパターンからの散
    乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１
    および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過
    したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１お
    よび第２の検出器と、該第２の検出器から得られる信号
    に基いて前記透明基板部分に存在する微小異物を検出
    し、前記第１および第２の検出器の各々から得られる信
    号を比較して前記基板の表面に形成されたパターン上に
    存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からな
    るエッジと弁別して検出する判定手段とを備えたことを
    特徴とする微小欠陥検査装置。
12. 【請求項１２】表面にパターンが形成されたレチクル上
    の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パター
    ンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ
    方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から
    前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向
    から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱
    光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱
    光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
    ーンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそ
    れぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光
    して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々か
    ら得られる信号を比較して前記レチクルの表面に存在す
    る微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッ
    ジと弁別して検出する微小欠陥検査工程と、 該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに
    対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系によ
    り被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを
    特徴とする露光方法。
13. 【請求項１３】表面にパターンが形成されたレチクル上
    の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パター
    ンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する
    方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から
    前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から
    斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を
    集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と
    前記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
    からの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞ
    れの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して
    信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得
    られる信号を比較して前記レチクルの表面に形成された
    パターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構
    造部分からなるエッジと弁別して検出する微小欠陥検査
    工程と、 該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに
    対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系によ
    り被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを
    特徴とする露光方法。
14. 【請求項１４】表面にパターンが形成された半導体基板
    上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パタ
    ーンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同
    じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側か
    ら前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方
    向から斜方照射し、前記半導体基板の表面から発生する
    散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による
    散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、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
    パターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過し
    たそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で
    受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各
    々から得られる信号を比較して前記半導体基板の表面に
    存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からな
    るエッジと弁別して検出し、この検出結果に基いて半導
    体基板を製造することを特徴とする半導体基板の製造方
    法。