JPS636444A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造用ホトマスク上の微小異物を高速、
高感度で検出するのに好適な異物検査装置に関する。

〔従来の技術〕

ホトマスク上の異物を検出する装置は、特開昭５９−６
５４２８号および特開昭５４−１０１３９０号にて開示
されている。

特開昭５９−６５４２８号には、直線偏光レーザ、特定
の入射角度で該レーデ光を入射する手段、偏光板および
レンズを用いた結像光学系を特徴とする異物検査装置が
開示されている。この装置では、直線偏光を照射した際
、ホトマスク基板およびパターンからの散乱光は、異物
からの散乱光と偏光方向が異なることを利用して異物だ
けを輝かせ検出している。（このことは、計測自動制御
学会論文集のＶｏｌ、１７　、　ＮＩＩＬ２　、　ｐ２
３２〜７２４２，１９８１．に述べられている。）この
方式によれば、パターンからの散乱光強度は、２〜３μ
ｍ異物からの散乱光と比較して十分ｌζ小さく、２〜３
μ７！異物をパターンと弁別して検出することが可能で
ある。しかし、散乱光強度がパターンと同程度にまで小
さな１μｍ以下の異物、及び平坦状であるために、散乱
光の発生しない異物に関しては、配慮されていなかった
。

また、本発明は、画像微分の手法を参考にしている。こ
の手法は、−般の画像処理の参考書、例えば、日本工業
技術センター編、コンピュータ画像処理入門（総研出版
）第１１９頁から第１２６頁にかけて記載されている。

また、特開昭５４−１０１３９０号には、レーザ光源、
該レーザ光を斜めから照射する手段、レンズによるフー
リエ変換光学系、フーリエ変換面に設置した空間フィル
タおよび結像光学系を特徴とする異物検査装置が開示さ
れている。この装置は、パタンは一般的に視野内で同一
方向かあるいは２〜３の方向の組み合わせで構成されて
いることに着目し、この方向のパタ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、異物からの反射光だけを強調して検出するもので
ある。

また、シュリーレン方法は、−般の光学の参考書、例え
ば、久採田広著、応用光学（岩波全書）第１２９頁から
第１３６頁に記載されている。さらに、関連する技術と
して、位相差顕微鏡を応用した欠陥検査方法が特願昭５
９−１８６３２５号に、反射回折光を利用したパタン欠
陥検査装置が特開昭６０−１５４６３４号および特開昭
６０−１５４６３５号に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の異物検査装置では、斜方照明による散乱光強度の
大小で異物とパターンとの弁別を行っていた。この方式
においては、微小な異物では、斜方照明により発生する
散乱光が、パターンと同程度あるいはそれ以下１ζまで
微弱なため、パターンとの弁別が不能となる問題点を有
し、更に平坦状の異物では、異物の大小に関係なく、斜
方照明による散乱光が発生しないため、検出が不能であ
るという問題点を有していた。

この問題点を明確にする為に行った実験について次に述
べる。

第６図に、従来技術をホトマスクに対して用いた実験に
より、検出された散乱光の大きさを示した。第６図では
、パターンエツジからの散乱光の大きさをパターン角度
に対して示している。ここでのパターン角度とはホトマ
スクを上方から見た場合に、第６図において、同図５を
斜方照明光の方向、同図化をパターンとして、θであら
れされている角度である。第６図には、φ０．５μｍ標
準粒子。

φ１．０μｍ標準粒子、φ２．０μｍ標準粒子からの散
乱光検出信号の大きさＶ。５１’ｌＪ　＋〆２カも併せ
て示しである。

実験によりφ０．５．φ１．０μｍ標準粒子では、散乱
光の発生が微弱なため、散乱光強度の大小では異物とパ
ターンの弁別が不可能となる。このため、従来技術では
、約２μ扉の異物が、安定して検出できる限界であるこ
とが判明した。

一方、ホトマスク上の異物検出に対する要求性能は、Ｌ
ＳＩ加工技術の微細化に伴い、年々より微小な異物まで
検出することが求められている。

ホトマスクの中でも特にレチクルの場合、第ｎ図におけ
る様に、レチクル７１上のＬＳＩチップパターン絽は、
ウェハ５９上に１チツプ毎に繰り返して露光される。そ
こでレチクル７１上に存在する異物４９は、ウェハ５９
において全てのチップに共通して露光されることとなり
、全チップに共通な欠陥７２が発生する。このため、レ
チクル上異物の検査装置には厳格な性能が求められる。

従来の２μｍルールにより微細加工されたＬＳ１．例え
ば２５６Ｋｈ　ＤＲＡＭにおいてはφ２μｍ以上の異物
検出性能がレチクル上異物の検査装置に求められた。し
かし今日の１゜３μ虚ルール、将来の０．８μｍルール
によって加工されたＬＳ１．例えばＩＭｈ　ＤＲＡＭ　
、　４）ｄｌｒ　ＤＲＡ、’ｔにおいては、それぞれφ
１μｍ、φ０．５μｍ以上の異物を検出することが検査
装置に要求されており、従来技術による検出能力とは大
きな差がある。

また、従来技術における問題点を明確にする目的で、従
来技術での異物見逃しの事例を調査した。

その結果、第１２図に示される様な平坦状の異物ｎは、
その大きさにかかわらず、従来技術による検出が不可能
であることが判明した。その解析の結果から、これは第
ｎ図に示す如く、平坦状の異物７３の場合、斜方照明４
７による散乱光が発生しないため、散乱光による検出が
出来ていないためであることが明らかになった。

本発明の目的は、前記問題点を解決することにより、従
来技術で検出が可能な異物に加えて、散乱光の発生がパ
ターンと弁別不可能な程微弱な異物、及び散乱光が発生
しない平坦状異物を検出可能とする異物検査装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

微小異物の検出については、試料の透過光検出信号中か
ら、パターンエツジ部位を抽出する回路（パターン抽出
回路）を設け、その情報に基づき散乱光検出信号中から
異物による散乱光だけを弁別して、異物の有無を判定す
る異物判定回路を設けることにより達成される。また、
特開昭５９−６５４２８号に記載されたフーリエ変換ｆ
上でバタンからの回折光の偏光方向が１つの方向にそろ
っている平面領域が存在することを見い出し、直線偏光
レーザを使用し、この領域に偏光フィルタを配置し、こ
の領域以外の部分には１００％遮光する受量フィルタを
配置した。さらに、直線偏光レーザと結像光学系は上記
開示技術と同じ目的、構成で用いる。

この構成により、バタンからの回折光を遮光し、微小異
物を強調して検出できる。

平坦状異物の検出については、透過光検出信号から、平
坦状異物を検出する平坦状異物検出回路、具体的には、
異物のエツジ部を強調する微分回路を設けることにより
達成される。また薄膜状異物は、レチクル基板（材質：
ＳｉＯ，）上に屈折率の異なる物質が付着したものであ
ることに着目し、透過照明と位相差顕微鏡を用いた構成
とした。この構成により、薄膜状異物をバタンも含めた
背景に対して明るく強調して検出できる。

〔作用〕

斜方照明による散乱光検出信号は、異物およびパターン
エツジ部の両者の散乱光検出信号を含んでいる。パター
ンエツジ抽出回路は、透過光検出信号を処理し、ホトマ
スク上のパターンエツジ部位を抽出する。異物判定回路
は、このパターンエツジ部位の情報に基づき、散乱光検
出信号からパターンエツジ部からの散乱光検出信号を除
去した上で異物検出の判定を行う。これにより、パター
ンエツジ部からの散乱光とは無関係に微小な異物の検出
が可能となる。

平坦状異物検出回路は、透過光照明による検出信号を微
分処理し、異物のエツジ部分を強調した上で異物検出の
判定を行う。これにより、半透明状の低コントラスト異
物まで含めた平坦状異物が安定して検出できる。

自動制御学会論文集第２１巻第８号「ＬＳＩウェハパタ
ーンからの反射光の解析」（第謁頁から第９２頁）での
解析をさらに進めた結果、フーリエ変換面上でバタンエ
ツジからの回折光の偏光方向が１つの方向にそろってい
る領域があることが判明した。この領域に偏光を通さな
い向きの偏光フィルタを設置すると、バタンエツジから
の回折光は通過しない。これに対し、異物からの反射散
乱光は種々の偏光方向を持つ光束となるためこの偏光フ
ィルタを通過する。さらに、この領域以外の領域は１Ｏ
Ｏｃｓ遮光の空間フィルタにより光を遮光してしまうた
め、これら２つのフィルタの後側には微小異物からの散
乱光だけが到達することになる。

結像光学系により微小異物だけが強調され結像され、こ
れを検出する。

薄膜状異物は、金属あるいは誘電体が薄膜状に付着した
ものであるため、ここを透過した光の位相は異物のない
部分を透過した光の位相より微かに遅れる。従って、位
相差顕微鏡により、フーリエ変換面で異物のない部分を
通過した光の振幅を小さくし、位相をπ／４遅らせると
、異物の部分からだけ光が届いているように見える。す
なわち薄膜状異物だけを強調して検出することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を第１図〜第１９図を用い
て説明する。

（１）　　構成 第１図に本発明の全体構成例を示す。本発明は、ＸＹス
テージ１、ステージ駆動系２、クランプ３より構成され
る試料台部４と、偏光レーザ５、ビームエキスパンダ６
、集光レンズ７、及び入射角度設定手段８より構成され
る斜方照明部９と、対物レンズ１０、ハーフミラ−１１
、リレーレンズ１２・羽、検光子１３、干渉フィルタ１
４、空間フィルタ２６及び−次元固体撮像素子１５、信
号増幅器４２より構成される散乱光検出部１６と、水銀
ランプ１７、リング紋り銘、コンデンサレンズ１８、干
渉フィルタ１９、集光レンズ加より構成される透過光照
明部２１と、対物レンズ１０．ＩＪシレーンズじ・３９
、位相板ｎ１干渉フイルタ４０、−次元固体撮像素子４
１より構成される透過光検出部２２と、パターン部分抽
出回路または後述の特定パターン抽出回路幻、塊状異物
判定回路Ｕ、透過光検出信号微分強調回路５、平坦状異
物判定回路３０、ステージ制御系３１、ＣＲＴデイスプ
レィ３２、プリンタ羽、マイクロコンピュータ３４より
構成される制御部あとから構成される。

（２）　　構成要素間の関係 以下、各構成部内の構成要素の関係を説明する。

試料台部４では、ｘ、ｙステージ１上にホトマスク３６
がクランプ３により固定される。Ｘ、Ｙステージ１は、
被検査面を、ホトマスク３６上の他に、ペリクル膜３７
（これは、ホトマスク３６上へ異物を近づけなくする為
の透明薄膜で、詳しくは特開昭５９−６５４２８等に記
載されている。）上へもとれる様に、２方向への位置決
め機構を有する。

Ｘステージは、約０．１秒の等加速時間と、０．１秒の
等速運動、および０．１秒の等減速時間を、２分の１周
期とし、最高速度約１島／秒、振幅２００　Ｍの周期運
動をする。

Ｙステージは、Ｘステージの等加速時間と等減速時間に
同期し、０．１５’ｗずつステップ状に一方向へ送る。

１回の検査に６７０ステツプ送るとすると、約１３０秒
で１００　ｍ送ることができる。

この構成により、１１００Ｘ１００　の領域を、約１３
０秒で検査できる。

斜方照明部９では、直線偏光レーザから射出された光は
、ビームエキスパンダ６、及び集光レンズ７を通してホ
トマスク３６上へ入射する。この時の入射角度ｉは、入
射角度設定手段８により設定されている。ホトマスク３
６上で散乱した光は、散乱光検出部１６に入り、対物レ
ンズ１０．　　リレーレンズ１２を通じてハーフミラ−
１１で反射する。そして透過照明光を遮断するための干
渉フィルタ１４、空間フィルタ２６、検光子１３を通り
、リレーレンズ３８により一次元固体撮像素子１５上へ
結像される。検出された信号は、信号増幅器４２により
増幅され、制御部３５の異物判定回路Ｕへ導かれる。

第２図では、斜方照明によって散乱光を検出する様子を
示す。第２図（α）において検出器は、単一型の検出器
２９である。第２図（Ａ）において検出器は並列型の固
体撮像素子アレイ招である。固体撮像素子アレイの受光
部はシリコンフォトダイオードやＧａＡ　ｚ　Ｆフォト
ダイオードであり、このうちで特にＰＩＮ接合型のもの
が高速応答性、高感度の特性を有し、本発明の用途に最
適である。

第３図は固体撮像素子アレイ４３の受光部分について説
明する。固体撮像素子アレイの隣接画素の間には不感帯
が存在する。この為、第３図（α）の様な矩形画素の固
体撮像素子アレイでは、不感帯を異物が通過した場合、
不感帯の幅よりも大きな大異物４５は、検出可能である
が、第３図＜ｂ＞に示す微小異物材は検出不能となる。

そこで第３図（ｃ）〜（−）の様に平行四辺形画素の固
体撮像素子アレイを用いることによりこの問題を解決す
る。この場合、異物４６は複数の画素により検出され、
ダブルカウントされる。しかし、このダブルカウントを
避ける方法として特開昭５６−１３２５４９や特開昭５
６−１１８１８７や特開昭５７−６６３４５や特開昭５
６−１２６７４７や特開昭５６−１１８６４７で述べて
いる方法を用いればよい。第４図（、）において、斜方
照射４７されたパターンエツジ化及び塊状異物４９上を
散乱光検出器（資）が走査する場合、検出器間による検
出出力ｒ０は、同図（Ａ）の様に変化する。そこで散乱
光検出の結果としては、第５図（、）に示す変化した検
出出力の最大値Ｖ、Ｅを採用する。最大値ｒαであるこ
とを認識する方式としては、第５図（Ａ）の様に散乱光
出力の微分出カメ０′が正から負になった時点の散乱光
出力値を最大値とする方法、同図（ｃ）の様に一定区間
ｔごとにリセットのかかるピークホールドを行ない、リ
セット時点での散乱光出力値Ｖ、を最大値とする方法、
同図（ｄ）の様に一定閾値より下がるとリセットのかか
るピークホールドを行ない、リセット時点での散乱光出
力値Ｖ、を最大値とする方法等が考えられる。

第２図において、斜方照明はＳ偏光レーザ５にて行なわ
れ、その入射角度ｔは、特開昭５９−８２７２７で述べ
ている様に、ホトマスク上に貼付けられたペリクル枠と
の干渉を避ける様に設定される。散乱光は、対物レンズ
１０にて拡大されＰ検光子１３、リレーレンズ（図示せ
ず）を経て検出器に投影される。本異物検査装置では、
必ずしも偏光レーザ５及び検光子１３、及び空間フィル
タ２６を必要とはしないが、それぞれを用いることによ
り、−層の検出安定化が可能となる。

第６図にパターンエツジからの散乱光の大きさをパター
ン角度に対して示す。ここでのパターン角度とは、ホト
マスクを上方から見た場合に、第６図において、同図５
を斜方照明の方向、同図超をパターンエツジとして、θ
であられされる角度である。

第６図には、パターンエツジからの散乱光出力の他にφ
２μ町φ１μｍ、φ０．５μｍ標準粒子からの散乱光検
出出力’！、Ｏ＋　’Ｉ、。＋’Ｏ，Ｉも示しである。

これによるとφ０．５μｍ標準粒子までの検出を考慮し
た場合、散乱光の大きさによる検出だけではパターン角
度θ＝１０°〜３００　のパターン（以下特定パターン
と呼ぶ）と異物との弁別が不可能であることがわかる。

このための異物検出判定法について次に述べる。

第７図に孤立した大異物７ａ、孤立したφ０．５μｍ異
物７ｈ、非特定パターンに接触したφ０．５μ風異物７
ｃ、特定パターンに接触したφ０．５μｍ異物７ｄ。

非特定パターン７ｇ、％定パターン７ｆからの、Ｓ偏光
レーザ５照射による各々の散乱光検出出力を示す。同図
ＶＨ，ＶＬの様に２つの閾値を設ける。

ここで、■Ｖ、を越える散乱光検出出力が得られた場合
は大異物７αまたは特定パターンに接触している異物７
ｄなので「異物あり」と判定する。■ＶＬを越えない散
乱光検出出力が得られた場合は「異物なし」と判定する
。■Ｖ、とＶＬの中間の散乱光検出出力が得られ、かつ
特定パターンが認識され無い場合は、「異物あり」と判
定する。■Ｖ、とＶＬの中間の散乱光検出出力が得られ
、かつ特定パターンが認識された場合は「異物なし］と
判定する。これより、異物の検出結果りは、特定パター
ンの抽出結果Ｐと合わせて、 Ｄ＝（Ｖｏ≧〆ｘ）ＩＪ（ＣＶｏ＜Ｈｉ）ｒＩ　ＣＶｏ
≧ＶＬ）／１ア）で表わされる。第８図に上記アルゴリ
ズムの回路例を示す。散乱光検出部１６の出力Ｖｏは、
閾値ＶＨとの比較回路５１、閾値ＶＬとの比較回路５？
へ入力される。閾値Ｖ、との比較回路５１の出力は、Ｏ
Ｒ回路５６、及びＮＯＴ回路５４へ入力される。−方、
透過光検出部２２の出力は、特定パターン抽出回路幻へ
入力される。特定パターン抽出回路乙の出力Ｐ（特定パ
ターンが抽出された場合に′″１″を出力）は、ＮＯＴ
回路回路法り反転されて、４　Ｎ　Ｄ回路５５へ入力さ
れる。ＡＮＤ回路５５へは、他に閾値ＶＬとの比較回路
５２、ＮＯＴ回路８の出力が入力される。ＡＮＤ回路５
５の出力はＯＲ回路５６へ入力される。

第９図に、パターン角度θがＯ°〜±４５°のパターン
に関する散乱光検出出力Ｖθ、φ０．５μｍ標準粒子か
らの散乱光検出出力’Ｑ、Ｓ　、閾値’Ｌ　ｒ　’ＩＩ
　ｓ及び０゜〜±６°のパターンにφ０．５μ、４準粒
子が近接していた場合の散乱光検出出力Ｖθ＋Ｖｏ−ｓ
、を示す。前述のアルゴリズムによるパターンと異物の
弁別では、第９図Δ７７ｇが、パターンを誤検出しない
ための余裕になる。またΔＶＬが、異物を見逃さないた
めの余裕になる。ここで’ｏ、ｓを１とした場合、Δ’
Ｊｒ　ｓΔＶＬはそれぞれ約０．２５となる。

以上のアルゴリズム及び回路により微小異物の検出は可
能となるが、ΔＶｌ、ΔＶＬを太きくしてさらｌζ安定
した検出を行うアルゴリズムについて次に述べる。

パターンは、そのパターン角度θにより固有の強度の散
乱光を発する（第６図）。そこで■透過光検出によりホ
トマスク上のパターン角度θを認識する。■認識された
パターンに対応した散乱光検出出力値ＦＲ（メモリ上に
あらかじめ登録しである）に基づき第１０図の如く閾値
ＶＭを変化させる。

■Ｖｏ≧ＶＭの場合「異物あり」と判定する。■Ｖｏ＜
ＶＭの場合「異物なし」と判定する。このアルゴリズム
においては、ΔＶＬ、ΔＶＨは第１０図の如くなり、Ｖ
ｏ、ｓを１とした場合の比率はΔ’Ｌ　＋ΔＶ、ともに
約０．５となる。よって、前述のアルゴリズムと比較し
て２倍の余裕を持った検出が可能となる。本テルゴリズ
ムの回路例を第１１図に示す。散乱光検出部１６の出力
Ｖｏは、閾値ＶＭとの比較′回路間へ入力される。透過
光検出部２２の出力は、パターン部分抽出回路器へ入力
される。パターン部分抽出回路％は、入力されたパター
ンのパターン角度θを認識し、θを閾値ＶＭ発生回路５
７へ出力する。閾値ＶＭ発生回路５７の出力ｒＭは、Ｖ
Ｍとの比較回路部へ入力される。

第１２図〜第１７図に特定パターンを抽出する方法につ
いて述べる。パターンの抽出法としては、透過光照明画
像において、特定パターンとして登録されている画像と
パターンマツチングを行う方法が考えられるが、この方
法では特定パターンの抽出を高精度に行うためには、画
素を非常に小さくする必要がある。このため試料の走査
回数が増加し、検査時間が長くなる。例えば、０．５μ
ｍ異物の検出に対し、０．５μｍの画素で検出を行った
場合、試料走査テーブル及び検出器の動作速度の制限か
ら、１００Ｘ１００回の走査に４６分かかる。

以下に、より大きな検出器画素を用いて、高分解能な特
定パターンの抽出を行う方式について述べる。

第１２図（α）に示す様に、光検出器の長方形画素臼（
正方形画素でも良い）内にパターンエツジ化が存在する
場合、その光検出器は、第１１図（ｂ）の如くパターン
エツジ化の検出器画素ω長辺方向に対する平均位置６４
（検出器画素６３短辺方向における中心線上でのパター
ンエツジの位置）に対応する検出出力値Ｖ□ｏｅ　Ａ／
Ａ＋Ｂを示す。従って第１２図（ｃ）の如く検出器を複
数個用いることにより、検出器画素内に存在するパター
ンエツジの角度θを認識することができる。以上の様に
、本方式は、大きな検出器画素を用いても高分解能な特
定パターンの抽出が可能であり、高速な異物検査に適し
ている。

第１３図に本方式の抽出例を示す。１３　ａは、並列形
の検出器又は、単−型の検出器を走査することにより得
られた透過光照明画像である。１３　ｂは、パターン形
状を認識するための着目画素６５及び、その周辺を３×
３画素で１３αから切り出した様子である。１３　ｃは
、１３　Ａにおける各画素の検出出力値を示したもので
あり、各検出出力値は、検出器の飽和出力値を１００と
して正規化しである。１３　ｄは、１３　ｃの検出出力
値をＸ方向に３画素分加算した結果である。この結果は
、第１２図（Ａ）に対応する。隣接する２組の３画素で
の加算値からパターン角度θは求められる。１３　ｉは
１３　ｄの加算結果からパターン角度を算出したもので
ある。パターン角度の算出を、上部２列及び下部２列の
画素から行うことにより、第１４図の如く、着目画素中
にパターン角部が存在した場合の判別も可能となる。本
方式では、第１２図（α）に対して、第１５図（α）　
、　（ｈ）の如く検出器臼の長手方向にパターンエツジ
絽が°横断している場合には、算出結果が不正確となる
。このため、３×３画素をＸ方向に加算した結果から求
めたパターン角度θ１の他に、Ｙ方向に加算した結果か
らもパターン角度の算出θ、を行い、算出結果θ１゜θ
２がθ度≦１０．．ｌ＜４５度及び１３５度≦１θｌ、
！Ｉ＜１８０度の場合θ、を、また４５度≦１θｔ＋ｔ
ｌ＜１３５度の場合θ、をパターン角度θと決定する。

さらに、第１６図（α）　、　Ｃｂ）の如く、同じ検出
値でも２通りの状態が考えられる為、第１３図において
、右端縦３画素及び左端縦３画素の和の大小を比較し、
左端の方が大きい（明るい）場合には第１６図（、）の
、右端の方が大きい（明るい）場合には第１６図Ｃｈ）
の状態にあると判定する（　Ｖ□ｃｌＡ／Ａ＋Ｂ　、　
Ｃ／Ｃ＋Ｄ）。以上から、第１７図の如＜、ｐＨ〜Ｐ、
３　　までの検出画素において検出器出力’Ｉｔ〜Ｖａ
ｓ　が得られた場合、着目画素Ｐ、におけるパターン角
度θは、 となる。尚、パターン抽出法は、透過光検出法によらず
に、他の照明法でも適用できる。

次に、第１図中の空間フィルタあの効果について述べる
。

第１図において、斜方照明部９では、直線偏光レーザ５
が入射角度設定手段により固定されている。直線偏光レ
ーザ５から射出された光はビームエキスパンダ６及び集
光レンズ７を通してホトマスク３６上に入射角度ｉで入
射する。ホトマスクあて反射回折した光は、対物レンズ
１０、リレーレンズ１２を通して空間フィルタ２６上で
集光する様に設計されている。すなわち、ビームエキス
パンダ０１集光レンズ７、対物レンズ１０、リレーレン
ズ１２ヲ通して直線偏光レーザ５の光源の実像が、空間
フィルタ２６上に結像する。この構成により、ホトマス
ク上のパターン化のフラウンホーファ回折像が空間フィ
ルタ２６を含む平面内にできることになる。

また、光束７４の偏光の向きは、入射面（光束７４と光
軸７５を含む面）に対して垂直（Ｐ偏光）、あるいは平
行（Ｓ偏光）とする。

ただし、装置設計上は上記の構成をとらず近似的に以下
に示す構成とすることができる。すなわち、集光レンズ
７に入射する光束の径ｄｐをＱ、５〜２鱈程度とし、集
光レンズ７からホトマスク３６マテの距離ＬＰを３０〜
１００　Ｗ程度とし、ホトマスク３６上に光源の像を結
像する。さらに対物レンズ１０およびリレーレンズ１２
だけを考えた時のフーリエ変換面に空間フィルタ２６を
設置する。この構成とした場合、ホトマスク３６上に照
射される光束は平行光束に近いため、事実上は、対物レ
ンズ１０およびリレーレンズ１２だけによりフーリエ変
換されると、近似的に考えられる。また、この場合、ホ
トマスク３６上の被照明部分は楕円となりその短軸長さ
α。

は以下の式で決定される。

αｊ＝１．２２・λ・Ｌｐｌｄｐ　　　−＋ｓ）ここで
λは、照射光の波長である。このαｉは検出に必要な光
強度゛と照明すべき対象の大きさにより決定されるべき
ものである。本実施例では、ｄｐ＝　１　ｍｓ　、Ｌｐ
　＝　５００としα・＝４叫罵としている。

散乱光検出部１６では、対物レンズ１０およびリレーレ
ンズ１２により、ホトマスクお上のパターン化や異物４
９が一次元固体撮像素子１５上に結像される。

ここで、直線偏光レーザ５の光源のビームエキスパンダ
６、集光レンズ７、リレーレンズ１２および対物レンズ
１０の結像面に、空間フィルタ２６が設置される。また
、検光子（偏光フィルタ）１３もこの位置に設置される
。

検光子１３の向きは、直線偏光レーザ５の光束を遮断す
る方向にする。具体的には、Ｓ偏光入射の時は、偏光軸
が入射面に垂直に、Ｐ偏光入射の時は平行に設置する。

ここで検光子１３は、上記の位置でなく、ホトマスク３
６と、−次元固体撮像素子１５の間のどの位置に設置さ
れていても良い。

また、空間フィルタ２６の位置は、ホトマスク３６と対
物レンズ１０の間で、対物レンズ１０の直前の位置であ
っても良い。これは、直線偏光レーザ５による光束７４
は近似的に平行光であり、またホトマスク上のパターン
砺は微細であるので、対物レン□ ズ１０等を用いなくてもフラウンホーファ回折像が得ら
れるためである。しかし、平坦状異物の検出も行う場合
は、平坦状異物検出部内に入れない方が良い。

リレーレンズ１２は用いなくても良いが、実際は対物レ
ンズ１０として集合レンズを用いる場合が多く、ビーム
エキスパンダ６、集光レンズ７、対物レンズ１０による
直線偏向レーザ５の光源の結像位置が、対物レンズ１０
の内部になることがある。この場合、リレーレンズ１２
を通過した後の結像位置に、空間フィルタ２６を設置す
べきである。さらに、リレーレンズ１２として、フーリ
エ変換レンズを用いることもできる。この際、パターン
化のフーリエ変換像がシャープになるため、空間フィル
タ１こより、効果的に、パターン化からの光を遮光でき
る。

干渉フィルタ１４により、透過光照明部２１による照明
光を遮光することができ、直線偏光レーザ５からの光だ
けを検出することができる。

次に、空間フィルタ２６の形状について、第７４図ない
し第羽図を用いて説明する。この形状は、照明光の照明
方法、偏光方法により最適なものに設計されるべきもの
である。

まず、照明光の挙動について説明する。

第７４図はホトマスク１０５の拡大図である。方向１４
８に平行なエツジ１４７を持つパタン１０７が、ホトマ
スク基板則上に形成されている。パタン１０７は酸化ク
ロム、基板１４６はＳｉｎ、で形成されている。

また第７５図は、ホトマスクに照明する際の照明光１５
５き方向１４８のパタン１０７による回折光１５９゜１
６０および対物レンズ１０の開口１６４の関係を示す見
取図である。偏光方向を矢印１５８　、１６２　、１６
３で示しである。また、対物レンズ１０の開口１６４と
接する球面１６５を想点し、回折光１５９および１６０
と球面１６５との交点１６１　、１９８上に、それぞれ
の回折光の偏光１６２　、１６３を示しである。また、
これら交点１６１　、１９８を含む曲線は円１６６にな
る。

第７６図は、第７５図の平面図である。パタン方向１４
８を変えた時の回折光と球面１６５の交点を含む円は直
線１９９ないし２０２で示されている。

また、入射光１５６および射出光１５７と球面１６５と
の交点はそれぞれ点２０５および点１５７で示される。

ここで、任意の入射角ｔで屈折率５なる物質に入射した
直線偏光の反射光の偏光方向は以下の式で求められる。

（「ＬＳＩウェハパタンの反射光の解析」より） ＣＲｓ、Ｒｐ）＝（Ｓ（ｉ）Ｅｓ、ＰｊｉｌＥｐ）　　
　・−・（２１ここで、Ｅｓ、Ｅ、は入射光の、Ｒｓ、
Ｒ，は反射光のそれぞれＳ偏光成分、Ｐ偏光成分の強さ
である。

また５（ｉｌ、Ｐｌｉｌは以下の式で求められる。

この式を用いて、Ｐｆｉ！ｆ、（入射面に平行な電界ベ
クトルを持つ直線偏光）を入射した際の、回折光１５９
の交点１６１での偏光１６２を計算する。この際、第７
４図において、パタン１０７のエツジ１４７は、法線ベ
クトル１５２　、１５３および１５４を持つ平面１４９
゜１５０、および１５１の集合と考え、それぞれの平面
での反射を考えている。すなわち、該平面１４９ないし
１５１に入射角ｔで入射する光の反射光の方向と偏光方
向を式（２）で計算し、これを回折光１５９の方向と偏
光１６２としている。

この結果を第７６図に偏光方向１６２の矢印で示してい
る。

以下、バタンからの回折光の遮断について説明する。バ
タンからの回折光の遮断は、入射光１５５の入射角度ｔ
１空間フィルタ２６、検光子１３の３要素を用いて効果
的に遮断している。

第７６図によれば、範囲１６７の範囲に回折する光は、
レンズ開口１６４内に入射しない。すなわち、これらの
回折光は、照明光の入射角度の設定により遮断される。

入射角度番を大きくとった時、射出点１５７がレンズ開
口１６４から離れ射出点１７４になるため、遮断できる
回折光の範囲１６７は範囲魚となりより広範囲な回折光
を遮断できる。

この入射角度ｌの設定により、この回折光を示す円１６
６に垂直な方向１４８のバタンすなわち、第７６図に示
した範囲１７１の方向を持つバタンからの回折光を遮断
できる。

次に、第７６図において、範囲１６８内の偏光は、近似
的に入射面に平行であることがわかる。これに対し、範
囲１６９および１７０内の偏光方向は、平行でない。

そこで、範囲１６８に入射する回折光は、偏光フィルタ
１３により遮断する。さらに、範囲１６９および１７０
に入射する回折光は、空間フィルタ１６により遮断する
。空間フィルタ２６の形状を第７７図に示す。

遮光部１７５、透過部１７６により形成される。ここで
、空間フィルタ２６のエツジ２０８が曲線なのは、レン
ズ開口１６４が平面であり、回折光１５９がレンズ開口
１６４と交わる点の集合が曲線となるからである。レン
ズ開口１６４は、フーリエ変換面になっているため、こ
こでの形状を考えれば良い。

すなわち空間フィルタ２６はレンズ開口１６４上での回
折光の状態を考えて、その相似形に設計すれば良い。た
だし開口１６４は平面であることは注意を要する。

範囲１６８に入射するのは、範囲１７２の方向を持つバ
タンからの回折光であり、範囲１６９および１７０に入
射するのは、範囲１７３および１７４の方向を持つバタ
ンからの回折光である。

以上の、３要素（入射角度番、偏光フィルタ１３、空間
フィルタ２６）により、全ての方向を°持つバタンから
の回折光が遮断される。

これに対し、異物からの散乱光の偏光方向は、上記回折
光のごとく、一つの方向にそろわないため、範囲１６８
にも、方向２０９以外の偏光が入射するため、これらの
フィルタにより遮光されることになり、異物からの散乱
光の偏光方向の解析は、Ｂｏｒｒｂ　＆　ＷＯｑ著、Ｐ
ｒ１ｒｃｉｐｔａｚ　ｏｆ　０ｐｔｉｃｓ第６５２頁か
ら第６５６頁に記載されている。

同様Ｊζ、Ｓ偏光（入射面に垂直な電界ベクトルを持つ
直線偏光）を入射した際の回折光の偏光方向を第７８図
に示す。

この場合は、第７７図に示すのと同じ空間フィルタによ
り、範囲１７８および２１０に入射する回折光を遮断し
、範囲１７７に入射する回折光は、第７７図に示す様に
第７６図の場合の検光子を（資）°回転して設置したも
のにより遮断する。

また、第７９図に、垂直に入射した際の、入射光の偏光
方向２１１と、回折光の偏光方向２１２を示す。

この場合は、範囲１７９　、１８０　、１８１　、１８
２および１８７に人、射する回折光を、空間フィルタ部
で遮光し、範囲１８５　、１８６　、１８７および１８
８に入射する回折光を検光子１３により遮光すれば良い
。

また、直線偏光レーザ５の光束の入射角度を釣菌“にし
た場合、パターン角度θが約ｎ°のパターンからの反射
光が強いことが実験によりわかりた。

そこで第８１図に示すような形状を持つ空間フィルタを
用いるとよい。このフィルタは、上記ｎ°のパターンか
らの回折光を効果的−ζ遮光し、異物からの散乱光をよ
り多くとりこむことができる。

さらに、この入射角度を大きくとった方が、異物からの
散乱光を大きくすることができることも実験により判明
した。

ホトマスク１０５は、第８２図に示した様な透明薄膜（
ペリクル膜）１３６とそれを穆持する枠（ペリクル枠）
１３７から構成される異物付着防止具（ペリクル）を用
いる場合もある。この場合、入射角度ｉを大きくとると
、枠１３７により遮光されて、照明できない領域１３９
が生じる。ここで、１８０＠回転させた側からの照明と
して、斜方照明部９と同じ構成の斜方照明部１２０も合
わせて用いる構成により、この領域に照明し、検査を可
能にする。この場合、第あ図に示す様に、ハーフミラ−
１８８により光束を分け、空間フィルタ１８９、検光子
（偏光フィルタ）１９０．干渉フィルタ】９１、リレー
レンズ１１０．−次元固体撮像素子１９２による構成を
追加し、それぞれに、第８１図に示した空間フィルタあ
を２６及び１８９として互いに１８０°回転して用いて
、領域１３９を検査する場合は、光束１４１の照明によ
り、検出器１９２で検査する。これにより検査不能領域
がなくなる。

もちろん、この検査不能領域は、レチクル５を１８０°
回転させることにより、検査することも可能である。

また、斜方照明部１２と、斜方照明部２２０の光源１　
　　　の波長を変え、光束１５５と２１９の波長をそれ
ぞれλ１．λ、とし、ハーフミラ−１８８の変わりに波
長分離ミラーを用いλ１．λ雪を分離する構成でも良い
。

この方法によれば、光源のスイッチングをしなくて良い
。

さらに、これらの２方向照明には、別の効果もある。第
７４図に示したように実際の微小異物は、対称なもので
ない。光束１５５による照明と光束２１９による照明で
は、反射面２２１　、２２２の大きさ、形状の相違によ
り散乱光の強度、偏光などが異なる。

このような場合、−方だけの場合、誤検出の恐れがある
のに対し、二方向照射の場合、２つの照明が同時に照射
される第８図の領域２２０では、どちらか−方では検出
できる可能性が高くなり検出の信頼性が向上する。

また第あ図に示した空間フィルタを用いて、微小異物検
出部１６は１つの光学系で検出することも可能である。

また、この計算結果を用いれば、第％図に示したように
、部分的に検光子の向きを変えて効果的に、パタン１０
７からの反射光を遮光することができる。また、微小な
領域内で偏光方向が極端に変わる場合は、近似すること
ができないため、遮光板と並用しても良い。

この場合、パタン１０７を形成する材質、および基板１
４６の材質により、偏光の分布が異なるため、式（２）
により計算し、偏光板２１３の組み合わせを設計しなお
せば良い。

また、照明手段は、Ｓ偏光あるいはＰ偏光を用いて説明
したが、Ｓ偏光あるいはＰ偏光以外の偏光方向を持つ直
線偏光照明に対する反射光の偏光を計算することで、任
意の偏光の直線偏光照明に対して効果的にパタンからの
反射光を遮光する偏光フィルタを設計することができる
。

また、実際のホトマスク１０５のパターン１０７は、第
８７図に示した様に、θ＝Ｏ°及び匍°のパターンだけ
の組み合わせによる場合がある。この場合、第８図に示
した様な空間フィルタによって、θ＝０゛のパターンか
らの散乱光を遮光部１７５により遮光するフィルタを設
置すれば良い。斜方からの照明によりθ＝匍°のパター
ンからの散乱光は、対物レンズ１０に入射しないことは
すでに説明した。パターンのコーナ部２２３からの散乱
光は、無視できる強度である。

入射光の偏光方向、入射角度、空間フィルタの形状、偏
光フィルタの向きは、上記の考え方によって設計される
べきものである。

第１図及び第１８図〜第２２図を用いて平坦状異物の検
出について述べる。

第１図の透過光照明部２１において、水銀ランプ又はキ
セノン−水銀ランプ等の透過光光源１７を出た光は、リ
ング紋りｎ、コンデンサレンズ１Ｂ、波長選択フィルタ
１９、集光レンズ四を通りホトマスクへ照射されるリン
グ紋りは、後述の位相差顕微鏡を構成する場合のみ用い
られる。ホトマスク７３６を透過した透過は対物レンズ
１０で集光され、リレーレンズ１２、ハーフミラ−１１
、散乱光と波長分離するための干渉フィルタ４０、位相
板２７、リレーレンズ３９を通り一次元固体撮像素子４
１上へ結像する。

位相板は、後述の位相差顕微鏡を構成する場合のみ用い
られる。検出された透過光像は、平坦状異物を強調する
ための透過光検出信号の微分強調回路５へ送られ、平坦
状異物判定回路３０においてパターンと弁別して異物を
検出される。

また、低遮光性の異物では、透過光が通過する際内部で
多重干渉を起こし、透過光量が減少する場合がある。こ
の現象は光の干渉によるものなので、透過光の波長によ
り、発生状況が変化する。

そこで、露光時に有害となる異物を発見するためには、
検査の透過光を露光光と同一の波長にする必要がある。

このため、透過光照明部２１には、露光光と同一の波長
を選択するためのフィルタ１９を設ける。

透過光検出信号の微分強調回路５について説明する。第
１８図の如く、ホトマスク３６上の異物が高遮光性間の
場合、ウェハ５９上での光強度分布Ｉは著しく小さくな
り、その結果、高遮光性異物ωが転写に及ぼす影響は大
きい。

一方、ホトマスク３６上の異物が低遮光性６１の場合、
ウェハ５９上での光強度分布Ｉは、高遮光性異物（イ）
の場合より小さくならない。従って、低遮光性異物６１
が転写に及ぼす影響は高遮光性異物６０の場合と比較し
て小さい。

しかし、異物を構成する物質が低遮光性の物質であって
も、異物に微小な凹凸またはエツジ部が存在する場合、
異物が露光へ及ぼす影響が大きくなることが実験により
明らかにされた。

これは、第１９図ｔζ示すごとく、微小な凹凸部、エツ
ジ郡部で露光光（透過光）６９が回折７０を起こし、そ
の結果、透過光ｉＶｒが減少するためである。

そこで、低遮光性の異物の場合、微小な凹凸部、エツジ
を顕在化させて検出する必要がある。その方法としては
、透過光検出回路を位相差顕微鏡で構成する方法や、透
過光検出信号を電気的に微分処理して行う方法等が考え
らｎる。第１９図（ｈ）に示す如く、透過光検出信号Ｖ
Ｔを微分処理）Ｖｒ’　ｌでは、微小な凹凸部、エツジ
郡部が頂在化されている。

次に異物とパターンの弁別について述べる。第１８図（
、）は、ホトマスク３６上のパターン化及び低遮光性平
坦状大異物６６、及び高遮光性の平坦状小異物６７であ
る。パターン化は高遮光性の金属膜で形成されているた
めに、透過光照明による検出出力は著しく小さい。また
、第１８図（ｂ）〜（ｄ）は、同図（、）の透過光照明
による検出信号Ｖｒである。同図（ｈ）では、高遮光性
の平坦状小異物６７とパターン化による検出信号を閾値
により弁別することは不可能である。第１８図（ｃｌは
、同図（６）よりも低解像な光学系による検出結果であ
る。第１８図（ｄ）は、同図（Ａ）よりも大きな寸法の
検出器による検出結果である。どちらも、検出系の分解
能が低く、高遮光性の平坦状異物６月こよる検出信号Ｖ
Ｔは、パターン化による検出信号Ｖｒまでは低くならな
い。このため、閾値Ｖｎ、　Ｖ、、を設定することによ
りパターンとの弁別が可能である。この様に、適度な分
解能と閾値により透過光検出信号を２値化した信号Ｖｐ
Ｃ第１８図（、ｌから、これを画素拡大した信号Ｖｘ　
（第１８図（７１）を作る。このＶＭを用いて第２１図
の如く透過光検出信号ＶＴを微分処理した信号１１”ｒ
’　Ｉをマスキング処理することにより、異物だけを、
パターン化と弁別して検出した信号Ｖｓが得られ、異物
が検出できる。

第２２図に平坦状異物検出回路３０の構成を示す。

透過光検出回路７１により得られた検出信号ＶＴは、微
分強調回路５にて微分強調される（ｌＦｒ’ｌ）。−方
、Ｖ７は比較回路７７にて閾値ｒ、Ｓ又はＶ９と比較さ
れ、パターン部分が認識される。（ＶＰ）　　画素拡大
回路７８はＦ、を拡大し、マスキング用信号ＶＭを作る
。そして、ｒＭは反転回路部を通り、ＡＮＤ回路（資）
によ・すＩＶｒ’　ｌと論理積がとられ、パターンの影
響を除いた透過光微分強調信号Ｖｓを得る。Ｖｓは、比
較回路７９にて閾値Ｖｋと比較され、異物検出信号りを
得る。

次に透過光検出部を位相差顕微鏡として構成した場合に
ついて述べる。

第１図において透過光照明部では、光源１７からの光が
輪帯状の開口を有するリング紋り路上を照明する。リン
グ紋りから射出した光は、コンデンサレンズ１８、干渉
フィルタ１９、集光レンズ２ｏを通してホトマスク３６
を裏側から照明し、対物レンズ１３、リレーレンズ１２
、ハーフミラ−１１、斜方照明部９からの光を遮光する
干渉フィルタ４ｏを通して位相板ｎ上に結像する。

位相差顕微鏡については、多くの文献に説明されている
ので、ここでは説明を省略する。（例：久保田著、応用
光学、岩波全書、第１２９頁から第１３６頁） この検出系で検出できる平坦状異物は、位相差が生じれ
ば良いので、１０１程度以上のものである。

また厚い場合でも、異物の不均一さから位相が生じて検
出可能となる。従って実際には、１侃罵から数μ肩まで
の任意の厚さの異物の検出が可能となる。

位相差顕微鏡による構成では、位相差の生じた部分、即
ち異物が存在する部分のみが明るくなり検出することが
可能であり、この場合前述の様なパターン部分を認識す
る必要がなく、装置構成が簡単になる特徴を有する。

（３１装置構成のブロック図 以上の考案は、以下第５図〜第７２図のブロック図で示
す様に構成される。

第５図において、試料３６は、透過光検出用の透過光照
明２１と散乱光検出用の斜方月明９により照明される。

透過光象は、透過光検出系２２にて光電変換される。平
坦状異物判定回路羽は、透過光検出信号を必要によって
は微分強調するなどの処理を行い、平坦状異物を検出す
る。散乱光像は、散乱光検出系１６にて光電変換される
。塊状異物検出回路９３は、散乱光検出信号から塊状異
物を検出する。検出された平坦状異物と塊状異物は、Ｏ
Ｒ回路８１にて２つの検出系の結果の重なりを除去され
た後に異物表示装置８２にて表示される。第２６図の構
成は、第５図のものに平坦状異物表示装置あと塊状異物
表示装置間を設け、ＯＲ回路８１に入る前の検出結果を
も表示させる様にしたものである。

第ｎ図の構成は、第２５図の構成に、パターン抽出回路
四を設け、平坦状異物判定回路８６（必要に応じて微分
強調回路５を含む）の平坦状異物判定結果から、透過光
検出用のパターン部分インヒビ７５回路８７にてパター
ン部分の虚報をインヒビットし、さらに塊状異物判定回
路部の判定結果から、散乱光検出用のパターン部分イン
ヒビ７５回路８９にてパターン部分からの散乱光による
虚報をインヒビットする様にしたものである。

第２８図の構成は、第２６図の構成に、パターン抽出回
路ｎ、及びパターン部分のインヒビット回路８７　、８
９を設けたものである。

第９図の構成は、第ｎ図の構成がパターン部分のインヒ
ビット回路８７　、８９を異物判定回路謁、８８の後に
設けたのに対して、前に設けたものである。

第（支）図の構成は、第四図の構成がパターン部分のイ
ンヒビット回路８７　、８９を異物判定回路８６．．８
８の後に設けたのに対して、前に設けたものである。

又は検光子又は空間フィルタと検光子１０１を設け、光
学的にパターン部分からの検出像をインヒビットするも
のである。

第３１図、第３２図の薄酸は、第５図、第２６図の構成
に散乱光検出用の空間フィルタ又は検光子、又は空間フ
ィルタと検光子９６及び位相差顕微鏡用の光源９４と位
相差顕微鏡用の空間フィルタ９５を設け、光学的（こパ
ターン部分からの検出像をインヒビットするものである
。

第お図〜第３６図の構成は、第２７図〜第３０図の構成
に、空間フィルタ又は検光子又は空間フィルタと検光子
９５　、９６を設け、パターン抽出回路ｎ１インヒビツ
ト回路８７　、８９と併用することにより、パターン部
分からの検出信号のインヒビットを電気的にも光学的に
も行うものである。

第３７　、３８　、４０　、４１　、４３　、４４　、
４６　、４７　、４９　、５０　。

５２　、５３図の構成は、第５図〜第３６図の構成に試
料郭を走査するステージ１、及びその駆動系２を設けた
ものである。異物検出の結果は、駆動系２から得られた
ステージの座標、つまり検出された異物の座標と合わせ
て、異物表示装［８２にて表示される。

第３９　、４２　、４５　、４８　、５１　、５４図の
構成は、第あ。

４１　、４４　、４７　、５０　、５３図の構成が、ス
テージの座標を異物表示装置８２にて異物検出結果と合
わせて表示しているのに対し、ステージの座標を、ＯＲ
回路８１の前に異物検出結果と合わせ、平坦状異物表示
装置編または、塊状異物表示装置門にて検出結果とその
異物の座標を示す。

第５５図〜第７２図の構成は、第３７図〜第５４図の構
成が試料絽を走査する手段１，２を有しているのに対し
、検出系（社）を走査する手段、検出系走査機構９１、
検出系走査駆動系９２を有するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したよう正こ本発明によれば、ホトマスクの透
過光信号を用いてパターンを認識し、異物からの散乱光
とパターンからの散乱光を弁別できるので、従来技術で
は不可能なサブミクロンの異物検出が可能となる効果を
奏する。

また、本発明によれば、透過光信号を微分処理すること
により、平坦状異物のエツジ部分を強調できるので、従
来技術では不可能な平坦状異物の検出が可能となる効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は異物
検査の斜視図、第３図は検出器と異物の平面図、第４図
は異物検出の側面図、第５図は異物検出出力のグラフ、
第６図はパターンからの散乱光検出出力のグラフ、第７
図は異物及びパターンからの散乱光検出出力のグラフ、
第８図、第１１図は塊状異物判定回路のブロック図、第
９図、第１０図は塊状異物判定回路の動作を説明するグ
ラフ第１２図は、検出器画素の平面図、第１３図はパタ
ーン角度抽出のアルゴリズム、第１４図〜第１７図は検
出器画素の平面図、第１８図は、異物転写の側面図、第
１９図はＶＴのグラフ、第四図はＶＴ　、　Ｖ、　、　
ＶＭ　　のグラフ、第２１図はＶＴ　、１Ｍ　、　ＶＳ
　　のグラフ、第２２図は平坦状異物判定回路のブロッ
ク図、第ｎ図は全チップ共通欠陥の斜視図、第ｎ図は斜
方照明の側面図、第５図乃至第７２図は本発明の構成の
ブロック図、第７３図、及び第８図は塊状異物検出系の
ブロック図、第７４図はホトマスクの斜視図、第７５図
はパターン回折光の斜視図、第７６図、及び第７８図は
パターン回折光の平面図、第７７図及び第７９図図と平
面図、第８７図はホトマスクの平面図である。 １・・・ｘＹステージ　　　２・・・ステージ駆動系３
・・・クランプ　　　　　４・・・試料台部５・・・直
線偏光レーザ　　６・・・ビームエキスパンダ７・・・
集光レンズ　　　　８・・・入射角度設定手段９・・・
斜方照明部　　　　１０・・・対物レンズ１１・・・ハ
ーフミラ−１２・・・リレーレンズ１３・・・検光子　
　　　　　１４・・・干渉フィルタ１５・・・−次元固
体撮像素子 １６・・・散乱光検出部　　　１７・・・水銀ランプ１
８・・・コンデンサレンズ　１９山干渉フイルタ加・・
・集光レンズ　　　　２１山透過光照明部２２・・・透
過光検出部 ％・・・パターン部分抽出回路又は特定パターン抽出回
路 ス・・・塊状異物判定回路 妬・・・透過光検出信号微分強調回路 ２６・・・空間フィルタ　　　２７山位相板あ・・・リ
ング紋り　　　　四・・・単一型検出器３０・・・平坦
状異物判定回路 ３１・・・ステージ制御系　　３２・・ＣＲＴデイスプ
レィお・・・プリンタ あ・・・マイクロコンピュータ あ・・・制御部　　　　　　３６・・・試料又はホトマ
スク３７・・・ペリクル膜　　　　あ・・・リレーレン
ズ３９・・・リレーレンズ　　　４０・・・干渉フィル
タ４１・・・−次元固体撮像素子 ４２・・・信号増幅器 ４・・・並列型固体撮像素子アレイ 必・・・微小異物　　　　　４５・・・大異物柘・・・
ダブルカウントされる異物 ４７・・・斜方照明　　　　　絽・・・パターン（エツ
ジ）４９・・・塊状異物　　　　・（資）・・・散乱光
検出器５１・・・Ｓ偏光レーザ　　　５２・・・Ｖ、と
の比較回路５２・・・ＶＬとの比較回路　　５３．５４
・・・ＮＯＴ回路５５・・・３人力ＡＮＤ回路　５６・
・・２人力ＯＲ回路５７・・・ＶＭ発生回路　　　　５
８・・・Ｖ、との比較回路５９・・・ウェハ　　　　　
　印・・・高遮光性異物６１・・・低遮光性異物　　　
６２・・露光レンズθ・・・光検出器の長方形画素 −・・・パターンエツジ平均位置 ６５・・・パターン形状を認識するための着目画素６６
・・・低遮光性平坦状大異物 ６７・・・高遮光性平坦状小異物 絽・・・異物の凹凸又はエツジ部 ６９・・・露光光　　　　　　７０・・・回折光７１・
・・レチクル ７２・・・全チップに共通な欠陥 ７３・・・平坦状異物　　　　７４・・・光束７５・・
・光軸　　　　　　　７６・・・スリット７７・・・Ｖ
ｎ、Ｖ、との比較回路 ７８・・・画素拡大回路　　　７９・・・Ｖｋとの比較
回路（資）・・・ＡＮＤ回路　　　　８１・・・ＯＲ回
路８２・・・異物表示装置　　　田・・・平坦状異物検
出回路あ・・・平坦状異物表示装置 あ・・・塊状異物表示装置 郭・・・平坦状異物判定回路又は平坦状異物判定回路と
微分強調回路 ８７・・・透過光検出用のパターン部分インヒビ７８回
路 羽・・・塊状異物判定回路 羽・・・散乱光検出用のパターン部分インヒビ７８回路 １　　　　９０・・・検出系　　　　　　９１・・・検
出系走査機構９２・・・検出系走査駆動系　９３・・・
塊状異物検出装置９４・・・位相差顕微鏡光源 ９５・・・位相差顕微鏡用の空間フィルタ（位相板）９
６・・・散乱光検出用の空間フィルタ又は検光子又は空
間フィルタと検光子 １０５・・・ホトマスク　　　１０７・・・パターン１
１０・・・リレーレンズ　　１２０・・・斜方照明部１
３６・・・ペリクル膜　　　１３７・・・ペリクル枠１
４６・・・ホトマスク基板　１４７・・・パターンエツ
ジ１５５・・・照明光光束　　　１５６・・・入射光１
５７・・・射出光　　　　　１５８・・・偏光方向２５
９．１６０・・・回折光 １６１・・・回折光と球面との交点 １６２．１６３・・・回折光の偏光方向１６４・・・対
物レンズ開口 １６５・・・対物レンズの開口と接する球面１７５・・
・空間フィルタ遮光部 １７６・・・空間フィルタ透過部 １８８・・・ハーフミラ−１８９・・・空間フィルタ１
９０・・・検光子（偏光フィルタ） １９１・・・干渉フィルタ １９２・・・−次元固体撮像素子 １９８・・・回折光と球面の交点 ２０８・・・空間フィルタエツジ ２１９・・・斜方照明の光束 ２２０・・・２方向照射領域 、色、 代理人　弁理士　　小　川　勝　男′−猶　１　図 第？又　　　　　　　艷３（２） 串４図 （Ｑ−） ５０　ｔ：ｌｔ＄’ｔｉ’６　　　４８　　ノｆ９−ン
ＬｖＶ４’７　　ｌ；４ｊテ、弓もＢ目 ４９慝朕異物 Ｖｔ５Ｌｔａ記ｙカ も６図 第７図 追６図 ｉＡ 第１０５ 第１１　図 第１２図 （Ｑ−） ４８ノ寸ターニノ 第１４図 も１５図 も１７図 第１６図 （ｂ） 第ｔＱ図 ｔ７露先先 第２Ｏｒ２ ３６　　ホトマスフ ４８　　へ〇ターソ Ａ７η胚４讐蓚鳩泊 第２７図 半２３図 第２Ｓ図 半２６図 ｔｂ　ｔｔＬｔ−検出卸　９３．　ｓ九状異物香士回路
第２７図 第２８図 δ８　　ｔｋｔＬ尤イ灸工用の・ぐ２−シτン矩イシし
ピット回さ第２ｑ区 亭３０図 棄３１１ｆｆｉ 第３２図 Ｑｌｒ　　’１ＪＡ７４’し７ 第３３図 第３４２ 串３Ｓ図 第３６図 第３δ図 ２、ステージ左動累 第３ｑ図 雫４０図 車４１図 猶４３図 第４４図 劉４５１￥］ 第４６図 嘱４７り 皐４８Ｕ 弔４９図 雫５０図 第ｓｒ図 もＳ２図 ｈ　ち３　■ 主　５４　回 ｌ　５ワ　ロ ’ＩＩ　　　　ｑ２ 箪　ｌ３ｉ８　図 塞　ｓ’１　図 ２１　　　　６−図 ３　ら１　口 １　　乙２　図 ヱ　５　凹 駕　ら７　図 鷺、　ら９　口 １７０口 篤■１　図 、Ｘ　７２記 児　ワ３　図 Ｌ−−Ｊ− Ｌ　科　固 １０ら　Ｉ’！　Ｔ’ｔＢ　　　　　　＋４８　　ノで
ターン方向１７ら　（２） 扇７７　図 ＋１ら　ヱ閤フＡ）ｌ−９１６１交点　　　　１“５■
叡面１４８　ノ寸タンカ菌　　　　１ら２　η銚セ蘭　
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料を照明する第１の照明手段と、該第１の照明手
   段による該試料からの散乱光を検出する第１の光電変換
   手段と、該第１の光電変換手段の検出信号から異物の存
   在状況を判定する第１の異物判定手段と、試料を照明す
   る第２の照明手段と、該第２の照明手段による該試料か
   らの透過光を検出する第２の光電変換手段と、該第２の
   光電変換手段の検出信号から異物の存在状況を判定する
   第２の異物判定手段と、上記第１、及び第２の異物判定
   手段による判定結果の論理和を演算する演算手段とを備
   えたことを特徴とする異物検査装置。 ２、第２の光電変換手段による検出信号から該試料上の
   パターン部分を認識する手段と、該認識結果に基づき第
   １又は第２の光電変換手段による検出信号中よりパター
   ンに起因する信号を除去する手段を第１及び第２の異物
   判定手段中に備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の異物検査装置。 ３、第２の光電変換手段による検出結果からパターン部
   分を認識する手段と、該認識結果に基づき第１又は第２
   の異物判定手段による判定結果からパターンに起因する
   結果を除去する手段を第１及び第２の異物判定手段の中
   に備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   異物検査装置。 ４、第２の光電変換手段の検出信号を微分処理する手段
   を第２の異物判定手段の中に備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項または第３項の異物検
   査装置。 ５、第１の照明手段による該試料からの散乱光の中から
   、パターンに起因する散乱光を遮光する光学的手段を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項または第３項記載の異物検査装置。 ６、第２の照明手段による該試料の透過光の中から、位
   相差の変化量成分を通過させる光学的手段を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、または第２項また
   は第３項記載の異物検査装置。 ７、試料を載置する試料台と、該試料台を走査する手段
   と、該走査位置情報を発生する手段と、該走査位置情報
   を表示する手段を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項または第３項の異物検査装置。 ８、第１及び第２の光電変換手段を試料上で同時に走査
   する手段と、該走査位置情報を発生する手段と、該走査
   位置情報を表示する手段を備えたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項または第３項記載の異物
   検査装置。