JPH04122042A - 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〕 本発明は異物検査装置に関するものである。特に半導体
製造装置で使用されるレチクルやフォトマスク又は半導
体ウェハ等の基板上に付着した異物（不透明な塵埃等）
を検出する異物検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にＩＣ製造工程においては、レチクル又はフォトマ
スク等の基板上に形成された露光用の回路パターンを、
半導体焼付は装置（ステッパー又はアライナ−）により
レジストが筒布されたウェハ面上に転写することが行な
われている。この際、基板面上にゴミ等の異物が存在す
ると、回路パターンと共に異物もウェハ面上に転写され
、ＩＣ製造の歩留りを低下させる原因となっている。そ
の為ＩＣ製造過程において基板上の異物の存在を検出す
ることが不可欠となっており、特開昭５８−６２５４４
号公報等に述へられているように、従来より種々の検査
方法が提案されている。

第１５図に、従来の異物検査装置の一例を示す。

レーザ光源１１から射出されたコヒーレント光束は、ビ
ームエキスパンダー１２によって径の拡大された平行光
束に変換される。この平行拡大された光束は、走査用ミ
ラー１３．走査レンズ又はｆ−θレンズ１４を介して基
板１５の表面に斜めに投射される。その際、走査用ミラ
ー１３を回転若しくは、振動させて、基板１５上をＸ方
向に一次元に走査している。同時に基板１５を載置する
ステージ（不図示）を、Ｘ方向に移動させる。これによ
り、基板１５表面の略全域に渡って基板表面上に付着し
た異物の検出か可能となる。そして、基板からの正規の
反射光及び透過光の光路から離れた位置に、複数の受光
器１６６．１６７．１６８を設ける。これら複数の受光
器１６６．１６７．１６８からの出力信号を用いて、基
板１５上の異物の存在を検出している。これらの装置に
おいて、回路パターンからの散乱光束の空間分布は指向
性か強い為、受光器各々からの出力値は極端に異なる。

これに対して、異物からの散乱光束の空間分布は指向性
を持たないため受光器各々からの出力信号は、レーザ光
の走査位置に応じた所定の大きさになる。従って受光器
各々からの出力値の大小関係を比較することにより異物
と回路パターンの弁別が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから近年、ＩＣ回路パターンの微細化に伴い、
レチクル又はフォトマスク等の基板上の回路パターンも
微細化されてきた。これによって、回路パターンからの
散乱光束の空間分布は等方的となり、指向性を持たなく
なってきた。つまり、回路パターンからの回折光を受光
する受光器各々からの８力値か等しくなってきたという
ことである。

従って、異物と回路パターンとの間で、受光曇天々から
の出力値の差か殆と現れず、両者の弁別が困難になって
きた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、このように比較的無指向な散乱光束を発生する微細
な回路パターンを育する基板上に付着した異物であって
も、異物と回路パターンとを高い分離検出率をもって検
査可能である異物検査装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

表面に回路パターンが形成された被検査物にコヒーレン
ト光束を照射する光源（１１）と：前記光源から射出さ
れた光束を前記被検査物上に所定の開口角（γ）で集光
させる集光手段（１４）と； 前記所定の開口角で集光された入射光束と前記被検査物
を相対移動させる移動手段（１３）と：前記集光された
光束が前記被検査物上に入射することにより発生する散
乱光束を受光する検出手段（Ｌｌ）とを備え、該検出手
段からの信号に基づいて、前記被検査物上の異物を検出
する異物検査装置において、 前記検出手段は、前記入射光束の開口角と略等しい空間
的角度（β１）だけ離した位置に配置した少なくとも２
つの受光素子（１６，１７）を存するとともに、該受光
素子からの信号に基づいて、該受光素子で受光する光束
が空間的に離散的である場合は前記回路パターンである
と判断し、該光束が空間的に連続である場合は前記被検
査物上に付着した異物であると判断する弁別手段（１０
９）を備えた。

〔作　用〕

第６図（ａ）は基板１５上に入射する入射光束Ｉと基板
１５上の回路パターンＡから生じる回折光の説明図であ
る。パターンからは空間強度分布において規則性を持っ
た散乱光束が発生するものであるが、その中でも特に強
い空間強度分布か現れる回折光について以下述べること
とする。

回路パターンＡは、複数本の矩形マーク（バーマーク）
がＹ方向に所定のピッチで配列された回折格子状の繰り
返しパターンとする。

基板１５に垂直な直線ｎを含み、基板１５上の基準座標
軸Ｘに垂直な平面を入射面とし、入射角α、入射面上で
の開口角γで、基板１５上の点Ｏに入射するコヒーレン
ト光束Ｉを考える。

ここで、便宜上中心点を０として模式的に描いた球体Ｓ
を考える。基板１５の回路パターン面が球体Ｓの赤道面
（球体Ｓの直径を含む平面）に−致しているものとし、
光束Ｉの主光線か球体Ｓと交差する点をＲｉとする。ま
た、正反射光の入射面上での開口角は入射光Ｉの開口角
γと略等しくなっており、正反射光の主光線か球体Ｓと
交差する点をＲｅとする。

入射光束ｌが回路パターンＡに入射すると回路パターン
Ａからは、空間的に離散的な回折光が発生する。第６図
（ａ）の白丸は回折光を表している。

この場合の回折光の空間分布は単純であり、球体Ｓと入
射面との交線上、つまり、点線で示すように球体Ｓの中
心０（光束Ｉの基板１５への入射点）を中心として曲線
内に点Ｒｉ、Ｒｅを含む半円と球体Ｓとの交線Ｓｅ上で
空間的に離散的となるように分布する。すなわち、回折
光の光軸を含む平面と球体Ｓとの交線上に分布すること
となる。

第６図ら）は、直線ｎの方向から見た球体Ｓ上の回折光
の空間分布の赤道面への写影図を表すものである。本図
に示すように、回折光は交線Ｓｅ上（この場合は直線ｎ
方向から見ると基板Ｉ５の基準軸Ｙ軸と重なっている。

）に分布する。第６図（ａ）でＥｄ、Ｓｔは交線Ｓｅと
基板１５との交点を示しており、θ。は正反射光（０次
回針先）の射出角を示している。射出角とは交線上（回
折光の分布する平面と球体Ｓとの交線上）で交点Ｓｔか
ら交点Ｅｄの方向に点０を中心として基板１５からの角
度を言う。

次に、第７図（ａ）に示すように、第６図で説明した場
合と同様に光束Ｉを基板１５上の回路パターンＡ２に入
射した場合を考える。回路パターンＡ２は、複数本の矩
形マーク（バーマーク）が基準軸Ｙについて角度βだけ
傾いた直線Ｙ′の方向に所定のピッチで配列された回折
格子状の繰り返しパターンとする。この場合の回折光の
空間分布は、第７図（ａ）に白丸で示すように、基準軸
Ｘについて角度βだけ傾いた直線Ｘ゛を中心線とし、球
体Ｓの中心Ｏを頂点として曲面内に点Ｒｅを含む回折光
の飛散方向が曲面と一致するような円錐と、球体Ｓの交
線Ｓｅ’上に分布する。

第７図（ｂ）は、直線ｎの方向から見た球体Ｓ上の回折
光分布の赤道面への写影図を表すものである。

本図に示すように、回折光は球体Ｓの中心０を通る直線
Ｘ゛を中心線とし、球体Ｓの中心０を頂点として曲面内
に点Ｒｅを含む円錐と、球体Ｓの交線Ｓｅ“上に分布す
る。第７図（ａ）でＥｄ’、Ｓｔ′は交線Ｓｅ’　と基
板１５との交点を示している。０．１は正反射光の射出
角を示すものである。

この場合射出角は交線Ｓｅ’上で基準軸Ｘ°に対して交
点Ｓｔ°から交点Ｅｄ’　の方向に点Ｏを中心とした基
板１５からの角度となる。

以上第６図、第７図に示すように、単一方向のみに、周
期性をもつ繰り返し平行パターンの場合に発生する回折
光は、単純な空間分布をとる。

更に、第６図（ａ）のパターンＡ及び、第７図（ａ）の
パターンＡ２が繰り返しパターンでなく、孤立パターン
である場合について第８図、第９図を参照にして考える
。第８図（ａｌに示すように長手方向が基準軸Ｘと平行
な方向に延びた孤立パターンをＢとし、第９図（ａ）に
示すように長手方向がＸ°軸（第７図と同様にＸ°軸は
Ｘ軸が角度βだけ傾いたもの）に平行な孤立パターンを
Ｂ２とする。

まず、回折光の飛散する方向についてみると、孤立パタ
ーンＢ及びＢ２からの回折光の主光線を含む平面は夫々
、第６図及び第７図に示した繰り返しパターンＡ及びＡ
２からの離散的回折光の主光線を含む平面と一致する。

従って、直線ｎ方向から見た球体Ｓ上の回折光分布の赤
道面への写影図第８図（ｂ）、第９図Ｔｂ）に示すよう
にパターンＢからの回折光は交線Ｓｅ上に分布し、パタ
ーンＢ２からの回折光は交線Ｓｅ’上に分布する。しか
しながら、孤立パターンの空間分布は離散的にならず連
続的な回折コーンになる。

以上は、基板上に単純なパターンが形成されている場合
について述べてきたが、現在使用されているＩＣ回路パ
ターンとして基板上喜、；形成されている形状は、例え
ば基準座標軸Ｘに対し０°、３０°、４５″、９０°等
の角度をなす直線から成り立っている。このように、実
際の回路パターンは種々の回路パターンが重なり合って
形成されるため、様々な形状であり、発生する回折光の
分布は複雑になる。例えば、第１０図ｆａ）に示すよう
な基準座標軸Ｘ、Ｙの両方向に配列方向を持つ繰り返し
矩形パターンＣが存在する場合、この様なパターンは、
多くの周期性を有する。このため、第７図（ａ）の直線
Ｘ′に相当するような直線、すなわち、回折光の飛散方
向が曲面と一致し、球体Ｓの中心Ｏを頂点として曲面内
に点Ｒｅを含む円錐と、球体Ｓの交線上に分布する円錐
の中心線となる直線は複数存在する。従って、実際に発
生する回折光は球体Ｓ上では、第１０図ｆａ）に破線で
示すような、複数の円錐と球体Ｓの交線上に分布するこ
とになる。この回折光の分布する複数の交線の内幾つか
を破線で表したのが直線ｎの方向から見た球体Ｓ上の回
折光分布の赤道面への写影図第１Ｏ図（ｂ）である。

次に、第６〜ｌＯ図に示す球体Ｓ上の回折光の強度分布
について第１１図（ａｌ、　’　（ｂ）を参照にして考
えてみる。ここで縦軸は回折光の強度を表し、横軸は射
出角θを表す。γは入射光束Ｉの開口角を表し、αは入
射光束Ｉの入射角、δは回折光のピッチ（所定の方向に
発生する少なくとも２つの離散的な回折光の光軸を含む
平面内での回折光間のなす最小の空間的角度）を表す。

球体Ｓ上では、上述のいずれのパターンの場合において
もＯ次回行光の通る点Ｒｅ（射出角θ。）において強度
は最大となり、点Ｒｅから離れるに従って概ね弱くなる
。例えば、簡単な例として第６図（ａ）、　（ｂ）に示
すようなパターンＡからの回折光が中心を点Ｏとした半
円と球体Ｓの交線上に分布する回折光の強度を考える。

この場合の強度分布は交線上での射出角θ（点Ｏを中心
として基板面と射出光束とのなす角）をパラメータとす
れば第１Ｉ図（ｂ）のように０次光の方向（Ｒｅの方向
）を最大とするほぼ山形の強度分布となり、射出角θが
０次光の方向であるθ。から離れるはと強度は低下して
いく傾向にある。従って第１５図に示す従来の検査装置
では、０次光の影響を防止して最大限の受光感度で検査
を行えるようにする為、このようなθ。から離れて、強
度分布が十分低下した位置に受光器を配置していたこと
になる。

では次に、第６図（ａ）の回路パターンＡと相似の回路
パターンでより微細な線幅をもつ回路パターンの場合を
考える。この場合の回折光の空間強度分布は、第１１図
（ａ）のようになり球体Ｓ上での回折光のピッチδが大
きくなるとともに、射出角θが０次光の方向θ。から離
れても、強度があまり弱くならない。

つまり、第１０図（ａ）に示す回路パターンＣのように
多くの周期性を有する回路パターンか微細化した場合、
回路パターンの回折光は、マクロ的に見ればその空間分
布は等方的指向性に近づく。このような回路パターンを
有する基板上に付着した異物を検査する場合、第１５図
に示した既存の異物検査装置では、回路パターンからの
回折光の空間分布の指向性と異物からの散乱光束の空間
分布の無指向性を利用した弁別が困難となる。

そこで本発明による異物検査装置では、被検査物から射
出される散乱光束が、空間的に離散的な光束であるか否
かによって、回路パターンと異物の弁別を行えるように
するものである。

以下にその原理を述べる。第６図、第７図の球体Ｓ上に
白丸で示したように空間的に離散的な回折光が発生する
場合、半円又は円錐と球体Ｓとの交線上での回折光束の
開口角は、はぼ一定と見なすことができ、入射光束Ｉの
開口角γと略等しくなる。従って、第６図〜第１１図に
示した回折光束の開口角は、入射点Ｒｉ（射出角９０°
＋α）と射出点Ｒｅ付近て略等しくなる。又、上述の如
く回路パターンか微細化することによって、第１１図（
ａ）に示すように回折光のピッチδは、パターンのピッ
チが小さくなるにしたかって大きくなる。

つまり、空間的離散度が太き（なる。

本発明ではこのような球体Ｓ上ての回折光の空間分布が
離散的であるか否かを最小限の受光手段（受光器）で弁
別しようとするものである。

この弁別の原理を第１２図〜第１４図を参照にして説明
する。第１２図〜第１４図で縦軸は回路パターンからの
回折光の強度及び異物からの散乱光の強度を示し、横軸
は射出角を示す。Ｄ、　Ｅ。

Ｆ、　Ｇ、　Ｈ，Ｊ、　Ｋは受光器を示し、Ｄｏ、Ｄｏ
、Ｄｌ　、Ｄｓは受光器に入射する受光光束の開口角を
示している。この場合受光すべき回折光の開口角は入射
光束Ｉの開口角γと略等しくなっている。ピッチδ。、
δ３、δ、は回折光のピッチを示す。尚、以下の説明で
は受光器の受光光学系を考えないものとし、基板からの
光は受光器に直接入射するものとする。

第１２図に示すように受光光束か所定の開口角り、とな
るように形成された２個の受光器り、　Ｅ間のなす空間
的角度（以下単に「受光器間のなす角度」と言う）を入
射光束Ｉの開口角γと略等しい分だけ離して配置する。

この角度は受光器間めなす最小の角度である。

ところで同図中の■〜■はそれぞれ違う交線上に分布す
る回折光の様子を示しており、それぞれの開口角は略γ
である。■〜■それぞれの場合の回折光のピッチδ。、
δ１、δ、は回路パターンに依存することから２個の受
光器り、Ｅによりパターンと異物の弁別を行うためには
、第（１）式を満たす必要がある。

δ＞　Ｒｅｓ　　（ｎ　＝２　）　＝　７　＋　２　Ｄ
　＋　−（１１そして、（１１式がらＤｌを小さくする
ことで、より回折光分解能が向上し、その限界は、Ｄ、
＃０のときＲｅ５（ｎ　＝　２　）　＝γであることが
わかる。

■〈■いずれの場合においても、（１）式の条件を満た
すように受光器を配置することによって、前述の半円又
は円錐と球体Ｓとの交線上において開口角γ、ピッチδ
。、δ３、δ、で発生する空間的に離散的な回折光は、
どちらか一方の受光器にしか入射しない。これに対して
、異物から発生する発生する空間的に連続的な散乱光は
両方の受光器に入射する。これら２つの受光器からの光
電信号を２値化し論理積をとる。

第１表 すると上記第１表（論理値表）に示すように、パターン
からの離散的な回折光ではＤＸＥ＝０となり、異物から
の連続的な散乱光ではＤＸＥ＝１となる。従って、２つ
の受光器からの信号に基づいて回路パターンと異物が弁
別可能となる。

ここで、受光器間のなす角度を開口角γと略等しくして
おくことは、分解能の点で有利であり、さらに回路パタ
ーンに依存する回折光のピッチより分解能を小さくする
という（１）式を満たす上で有利である。

また、第１３図に示すように、受光器に入射する入射光
束の開口角り、をγ／２以下とした受光器、Ｊ、Ｋを２
本用いることで受光器の開口角（受光器への受光光束の
開口角）Ｄａが受光すべき回折光の開口角γと等しい受
光器Ｆ、ＧＳＨを３本並列配置した場合と同等以上の弁
別能力を持たせることができる。

第２−ａ表 以下余白 第２−ｂ表 このときの論理値表を第２−ａ表、第２−ｂ表に示す。

一方、第１１図（ｂ’ｌに示したような回折光強度分布
を持ち離散的度合いの低い回路パターンの場合には、従
来の異物検査装置と同様に受光器を入射光束の入射点付
近（射出角９０°＋α付近）に配置する゛ことにより、
０次回行光の影響を十分避けることができる。しかし、
このような回路パターンが形成されている基板上に付着
したさらに微小な異物を検出するためには第１１図（′
ｂ）の射出角９０°＋α付近での十分に減衰して、かつ
、離散的度合いの低い回折光をも微小な異物と弁別しな
くはならない。この様な場合には３本以上の受光器を用
い、回折光分解能をγ以下に引き下げる必要かある。

一般にｎ本の同じ開口角Ｄ０の受光器を用い、そのうち
両端に位置する２本のなす角度を入射光束Ｉの開口角γ
と略等しい角度だけ離し、のこり（ｎ　−２）本の受光
器を開口角γ中に等間隔で配置する場合の回折光分解能
Ｒｅ５（ｎ）は、第（２）式で示され、回折光を弁別す
るためには、δ〉Ｒｅ５（ｎ）でなければならない。

第（２）式でｎ＝２とすれば、第（１）式が得られる。

第１４図はパターン■〜■から発生した微弱な回折光と
微細な異物からの微弱な散乱光を弁別し、異物を検出す
るため、３本の受光器り、　Ｍ、　Ｎを配置し、（２）
式においてｎ＝３、Ｄｏ＝γ／３とした場合を示す。ま
た、分解能Ｒｅ５（ｎ　＝　３　）は、（２）式よりγ
となり、回折光分解能の限界は、Ｄ、ζ０のときγ／２
となる。

第３表 このときの論理値表を第３表に示す。

従って、受光器を２本並べた場合に比べて高い回折光分
解能で異物とパターンを弁別することができる。この場
合でも、両端に位置する受光器のなす最小の角度を入射
光束Ｉの開口角γと略等しくすることが、分解能の点か
らも有利であり、ピッチと分解能の条件を満たす上でも
有利である。

以上説明したように本発明によれば、被検査物からの発
生する光束の空間分布が離散的か否かに基づいて、異物
と回路パターンとを高分解能で弁別することができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の第１実施例の構成を示す斜視図であ
り、第２図は、第１図の構成に適した検出回路の一例を
示す図である。

第１図で、レーザ光源１１から射出されたコヒーレント
光束はビームエキスパンダ１２を経て、光束と回路パタ
ーンが形成されている基板１５（レチクル、ウェハ等）
とを相対移動させる移動手段を構成する振動ミラー１３
及び、光束を基板１５上に集光する集光手段を構成する
ｆ−θレンズ１４を介して基板１５上に開口角γで集光
する。

このとき入射光束■は所定の入射角で基板１５上に集光
される。集光された入射光束Ｉは、振動ミラー１３の振
動によって、基板１５上の走査線Ｌ−Ｏ−Ｒ（ｘ方向）
に沿って光走査される。ｆ−θレンズ１４は比較的焦点
距離の長いレンズであり基板１５上での振れ角を小さく
している。基板１５はｙ方向に移動可能なステージ（不
図示）上に載置されており、これによって、基板１５上
全面に渡って異物を検査することか可能となる。

基板１５上には第１０図に示すような周期性を持った微
細な回路パターンが形成されているものとする。このよ
うな回路パターンを持った基板１５に入射光束Ｉが入射
することによって発生する回折光束は、基板面を赤道面
として中心を０とした球体Ｓを模式的に考えた場合、Ｏ
次回行光（正反射光）と球体Ｓの交点Ｒｅを曲面内に含
み、点０を中心とする円錐と球体Ｓとの交線上に分布す
る。この場合、前述の如く複数の交線が存在する。

この複数の交線上の１つに受光器１６．１７を含む検出
手段Ｌ１を配置し、他の交線上に受光器１８．１９を含
む検出手段Ｒ１を設置するものとする（この交線を２点
鎖線で示す）。ここで、回折光束のうち、Ｏ次回行光の
影響を受けないようにするため、０次光束の進行方向か
ら遠い位置、すなわちｆ−θレンズ１４付近に検出手段
Ｌｌ、Ｒ１を設置するものとし、各受光器の受光面は球
体Ｓの接線上にあるものとする。受光すべき回折光の開
口角と入射光束１の開口角とは略等しくなっている。尚
、入射光束１の開口角γは、ｆ−θレンズ１４の特性に
より定まるものである。このため、開口角γを予め求め
ておくことが可能となる。

受光器１６と１７とのなす最小の角度βｌ　（受光器１
６で受光する光束と受光器１７で受光する光束のなす最
小の角度）は開口角γと略等しくなっている。

夫々の受光器の開口角（受光光束の開口角）をそれぞれ
α１．α２とすると、両受光器のなす最大の角度（α１
＋β１＋α２）は、前記交線上に分布する回折光束のピ
ッチ（このような位置で受光器１６．１７が受光する回
折光間のなす最小の空間的角度）より小さくなっている
ものとし、（１）式の条件を満たしている。

同様にして検出手段Ｒ１においても、受光器１８．１９
は交線上に配置され、夫々の開口角をα３、α４とする
。

そして、両受光器１８．１９間のなす最小の角度β２は
開口角γとなるように配置され、両受光器間のなす最大
の角度（α３＋β２＋α４）は交線上に分布する回折光
束のピッチより小さくなっているものとし、これは（１
）式の条件を満たしている。パターンと異物との弁別に
際しては検出手段Ｌｌ、Ｒ１どちらか一方で弁別可能で
あるがより検出精度を高める為、２カ所に検出手段を設
けるものである。

また、入射光束Ｉによる光束（ビームスポット）位置が
走査線上の中心０にあるときの両受光器間のなす最小の
角度、すなわち、同図中のβ１、β２は入射ビームＩの
開口角γとは略等しい。しかし、光束が走査線上の中心
０にない場合は、入射ビーム■の開口角γは小さくなる
（両受光器間のなす最小の角度βｌ、β２は開口角γよ
り大きくなる）が、（１）式の条件を満たしている限り
、弁別に支障はない。

しかしながら、このようなミラー走査による微少変動を
防ぎたい場合には、振動ミラー１３を固定ミラーとし、
光束Ｉと基板１５の相対走査はステージの移動により行
なうこととし、走査線り一〇−Ｈに対して光束Ｉの傾き
が生じないようにすればよい。あるいは、ｆ−〇レンズ
１４をテレセントリックな光学系として、基板１５に入
射する光束が一定の角度で入射するようにしてもよい。

尚、受光器の配置する位置は交線上としていたが、これ
に限るものではない。例えば交線と交線の間で実際には
回折光の分布はないが点Ｒｅを含む仮想的な交線を考え
、この仮想的な交線上に受光器を配置してもよい。

さらに以上では、周期性を有する矩形状のパターンにつ
いて述べてきたが、他にもその形状にいろいろな方向性
を有する非周期性パターンが存在する場合がある。この
ときには第８図で示したような孤立パターンからの回折
コーンと同様の連続した空間分布を持つ回折光が発生す
る。しかしこの場合でも、回折コーンの発生する方向は
、回路パターンの形状の方向性より限定される。このた
め回折コーンを避ける位置に受光器を配置すれば、受光
器に入射する回折光が離散的なものか否かを判別するこ
とにより、このような回折コーンかあ、っても異物と回
路パターンとの弁別が可能となる。

さて、第２図を参照にして信号処理系について説明する
。

受光ｆｉ１６．１７の各光電信号は、夫々増幅器１０１
．１０２に入力する。そして増幅された信号ｅ１．ｅ２
は夫々比較器１０５．１０６に入力する。比較器の入力
の他方にはスライスレベル発生器１１１からのスライス
電圧Ｖｓか印加される比較器１０５．１０６では信号ｅ
ｌ、ｅ２の電圧値とスライス電圧Ｖｓとの比較が行われ
、比較器１０５．２０６は、信号ｅ１．ｅ２の電圧値が
スライス電圧Ｖｓよりも大きいときアンド回路１０９に
、信号ｅ３．ｅ４の夫々を出力する。信号ｅ１、ｅ２の
電圧値かスライス電圧Ｖｓよりも小さいときは比較器１
０５，１０６からアンド回路１０９へ信号は出力されな
い。このスライス電圧ＶＳをスライスレベル発生器１１
１によって調整することにより、検出すべき異物の大き
さを設定することができる。

同様に、受光器１８．１９の各光電信号はアンプ１０３
，１０４で増幅され、増幅された信号ｅ５、ｅ６は比較
器２０７，１０８に入力される。

そして、スライスレベルＶｓと比較され、その結果スラ
イス電圧Ｖｓ以上となったとき信号ｅ７゜ｅ８が比較器
１０７．１０８からアンド回路１０９に出力される。

アンド回路１０９で信号６３．　　ｅ４．　　ｅ７．　
　ｅ８の論理積をとることによって、回路パターンと異
物を弁別することができる。受光器１６．１？、１８．
１９を前述の如く所定の条件て配置することにより、回
路パターンからの空間的に離散的な回折光は受光器１６
．１７，１８．１９に同時に受光されず、演算結果はＯ
となる。これに対して、異物からの空間的に連続的な散
乱光は各受光器に同時に入力され、演算結果は１となる
。以上より、容易に回路パターンと異物の弁別を行うこ
とかできる。

次に、本発明の第２の実施例について、第３図を参照に
して説明する。受光器の開口角αＸ”は、前述のように
小さいほど、回路パターンと異物の弁別能力（分解能）
か向上する。本実施例はこの点を考慮し、異物の検出感
度を上げる為に、受光器の開口角か小さくなるように工
夫したものである。本実施例は、第１の実施例から受光
器（受光面）の形状を変えたもので、他の構成、弁別の
方法は第１の実施例と同様とし、第１の実施例と同様の
部材には同様の符号を付しである。検出手段Ｌ２を構成
する受光器２１．２２と検出手段Ｒ２を構成する受光器
２３．２４は夫々交線上に配置され、受光面は球体Ｓの
接線上にあるものとする。

第４図（ａ）は第３図における受光器２１．２２の特徴
と配置を説明したものである。

ここで、ｘｌは前述の交線方向を表し、ｙ″はＸ′″方
向と垂直な方向を示すものとする。

同図において各検出手段における受光器間のなす最小の
角度βＸ”は入射光束Ｉの開口角γに略等しくなってい
る。

受光器２１．２２のＸ”方向の夫々の開口角αＸ″はｙ
”方向の開口角αｙ”よりも小さくなるよう設定してい
る。これは、回路パターンと異物の弁別能力の向上を計
りつつ、異物からの散乱光を十分な面積で受光し電気的
なＳ／Ｎ比を高（するためである。両受光器のなす最大
の角度（αＸ″十βＸ”十αｙ”）は、受光器を配置し
た位置近辺におけるｘ”上に分布する回折光束間の最小
のピッチより小さくなっているものとする。受光器２３
．２４についても同様の関係で構成されている。

又、より弁別の分解能を高めるには、第４図（ｂｌに示
すように検出手段Ｌ２の受光器を２５．２６゜２７の夫
々３つで構成する。そして、開口角αＸ”は開口角αｙ
′よりも小さく設定している。

このようにすることによって、異物からの散乱光を十分
な面積で受光し、かつ、回路パターンと異物の弁別能力
の向上を計っている。尚、両端に位置する受光器間のな
す角度βＸ”は開口角γと略等しくなっている。また、
隣接する受光器２５゜２６又は２６．２７のなす最大の
角度ＢＭは回折光束間のなす最小のピッチより小さくな
っているものとする。検出手段Ｒ２についても同様の関
係で構成する。このように、３本の受光器の組み合わせ
から成る検出手段を用いる場合、２本の受光器を組み合
わせた場合の分解能とくらべて（３）式の条件を満足す
ることで、第４図（ａ）の構成では不可能な回折光分離
能力を得ることができる。

βｘ”／３＞αｘ　　−（３） 尚、検出手段Ｌ２．Ｒ２どちらの場合でも３本の受光曇
天々からの信号は別々に処理され、それぞれアンド回路
１０９に入力する。従って、アンド回路！０９には最大
６つの信号が入力することになる。以上より少なくとも
２つの受光器を開口角γと略等しくなるように配置する
ことにより、異物と回路パターンとを弁別することがで
きる。

次に本実施例の変形例について、第４図（ｃｌ、　ｆｄ
ｌを参照にして説明する。第２の実施例ではＸ”方向の
分解能を上げる方法について述べたが、以下変形例とし
てｙ”方向についても分解能を持たせることにより、検
出精度の向上を図る方法について述べる。回折光の分布
する交線は無数に存在するわけではなく、回折光はｙ”
方向にも空間的離散度を持ち、ｙ”方向について回折光
間にピッチ（回折光間のなす最小の空間的角度）を持つ
ことになる。本変形例は、このようにｙ′方向の空間的
離散度にも着目したものである。

第４図（ａ）、　（ｂ）のようにＸ”方向に並んだ受光
器をｙ　方向に並べるような構成とすることによりｙ”
方向の分解能か得られることは言うまでもない。この場
合でもｙ”方向において、両端に位置する受光器間のな
す最小の角度は、Ｘ”方向で述べた場合と同様の条件を
満たす必要があり、入射光束Ｉの開口角γと略等しくな
っている。又、隣接する受光器間のなす最大の角度は、
ｙ″方向の回折光間のなす最小のピッチより小さくなっ
ているものとする。

このようにｙ”方向に分解能をもたせることにより、前
述の孤立パターンからの回折光の如く連続した空間強度
分布をもつ回折光を避けて、ｙ方向に空間的に分布した
回折光を使って異物とパターンを弁別することか可能と
なる。

さらに、別の変形例として第４（ｂ）に示したＸ”方向
の３つの受光器をｙ”方向に３つに分解した受光器を設
け、ｙ”方向にも回折光分離能力を有する受光器群を構
成し、ｘ、ｙ”両方向での分解能を上げるものである。

隣接する受光器間のなす最大の角度ＢＭ、ＢＮはｘ、ｙ
”夫々の方向での回折パターンからの回折光の分布に応
じて回折光間のなす最小のピッチより小さくなっている
ものとする。また、ｘ”、ｙ’夫々の方向で両端に位置
する受光器間のなす最小の角度βＸ　、βｙ”は入射光
束Ｉの開口角γと略等しくなっている。第４図（Φはさ
らに分解能を上げる為に受光器を折目状に密集して配列
した別の変形例を示したものである。ここでも隣接する
受光器間のなす最大の角度ＢＭ’　、ＢＮ’　はｘ、ｙ
”夫々の方向での回折パターンからの回折光の分布に応
じて回折光間のなす最小のピッチより小さ（なっている
ものとする。また、ｘ”、ｙ”夫々の方向で両端に位置
する受光器間のなす最小の角度βＸ　、βｙ′″は入射
光束Ｉの開口角と略等しくなっている。

尚、Ｘ”方向の限界の分解能はＢＭ“、ｙ”方向の限界
の分解能はＢＮ”となる。ここで、このような密集した
受光器を構成することが困難な場合は、受光面をファイ
バーの束で構成し、受光した夫々の光束をファイバーを
介して受光器に導くような構成としてもよい。

このように、第４図（Ｃ１，（ｄｌのような受光器を設
けた場合、夫々の受光器（第４図（Ｃ）は９個、第４図
１ｄ）は４９個）からの信号は別々処理され、アンド回
路１０９に入力されるようになっている。

次に第３の実施例について説明する。

上記の実施例では回折光は直接受光器に入射することと
していたが、本実施例では基板１５上の光走査位置以外
から発生する迷光を遮光するためレンズ系を介して受光
するものである。この原理は第５図（ａｌに示すように
結像レンズ５１を介して基板１５と像共役な位置で走査
線Ｌ−０−Ｒと略平行に設けられた像面スリット５２を
用いて迷光を除去し、像面に配置された受光器１６で受
光を行なうものである。本発明の第１．第２の実施例で
の検出手段は第１図、第３図に示すように、接近した複
数の受光器により成り立っているため１つの結像レンズ
を複数の受光器で兼用した方が便利である。このときの
受光光学系を含む検出手段の一例を第５図（ｂｌに示す
。この場合でも検出手段は第１．第２の実施例と同様に
ｆ−θレンズ１４付近に設けられている。同図で、回折
光と受光器の間の光路中に設けられた結像レンズ５３に
入射した光束は基板工５と像共役な位置で走査ＪＩＩＬ
−ＯＲと略平行に設けられた像面スリット５４により、
迷光の除去がなされ、フィールドレンズ５５に入射し、
さらに、フィールドレンズ５５の瞳共役面近傍に配置さ
れた受光器２５．２７に入射するものである。この際、
受光器２５．　２６．　２７の受光面の前に可変可能な
絞り５６を設けることによって、受光光束の角度幅、角
度間隔（受光面の角度幅、角度間隔）及び受光器の本数
を、異物や回路パターンに応じて、調整可能としている
。

同図においては、受光器２６の前面の絞りは閉じられて
おり、２本の受光器を選択した場合を示しである。この
絞りはレンズ系を通さない場合、つまり、第１．第２の
実施例の場合でも配置可能である。

〔発明の効果〕 以上の様に本発明によれば、微細な回路パターンからの
散乱光束か空間的に離散的か否かに基づいて、回路パタ
ーンと異物とを高分解能て弁別可能となり、多方向に周
期性を持った回路パターンが形成されている被検査面上
に付着した微細な異物を検出できる。更に、受光器に入
射する光束の角度幅及び受光器の本数を検出すべき異物
の大きさや回路パターンに合わせ最適化することにより
所望の性能の異物検査装置か構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図、第
２図は本発明の第１の実施例に好適な検出回路の一例を
示す図、第３図は本発明の第２の実施例の構成を示す斜
視図、第４図（ａｔ、　（ｂ）、　ｆｃ）、　ｆｄ）は
本発明の第２の実施例における受光器の特徴を示す図、
第５図（ａ）は本発明の第３の実施例の原理を示す斜視
図、第５図（ｂ）は本発明の第３の実施例に好適な構成
の一例を示す斜視図、第６図（ａ）、　（ｂ）第７図ｆ
ａｎ、　（ｂ）は繰り返しパターンからの回折光の空間
分布を示す図、第８図（ａ）、ｆｂ）、第９図（ａ）、
　（ｂ）は孤立パターンからの回折光の空間分布を示す
図、第１θ図（ａｌ、　（ｂ）は繰り返し方形パターン
からの回折光の空間分布を示す図、第１１図（ａ）、　
（ｂ）は射出角をパラメータとして回折光の強度を示す
図、第１２図、第１３図、第１４図はパターンからの回
折光と異物からの散乱光との弁別の原理を示す図、第１
５図は従来の異物検査装置の構成を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １１・・・レーザ光源、１３・・・振動ミラー、１４・
・・ｆ−θレンズ、１５・・・基板、Ｉ・・・入射ビー
ム、１６゜１７、　１８．　１９．　２１．　２２．　
２３．　２４．　２５．２６．２７・・・受光器、γ・
・・入射光束Ｉの開口角、αｌ、α２．α３．α４．α
Ｘ　、αｙ　−・・受光器の開口角、β１．β２．βＸ
　、βｙ　・・・受光器間のなす最小の角度、ＢＭ、Ｂ
Ｎ、ＢＮ”・・・隣接する受光器間のなす最大の角度、
５１，４２・・−結像レンズ、５６・・・可変絞り、１
０９・・・アンド回路、δ、δ。、δ１．δ１．δ８．
δ４・・・回折光のピッチ、δ５・・・分離角、Ｓ・・
・模式的に描いた球体 第６図 第７図 Ｙ 第８図 第９図 第１０１ 笛１１図 ！７，３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面に回路パターンが形成された被検査物にコヒーレン
   ト光束を照射する光源と： 前記光源から射出された光束を前記被検査物上に所定の
   開口角で集光させる集光手段と： 前記所定の開口角で集光された入射光束と前記被検査物
   を相対移動させる移動手段と； 前記集光された光束が前記被検査物上に入射することに
   より発生する散乱光束を受光する検出手段とを備え、該
   検出手段からの信号に基づいて、前記被検査物上の異物
   を検出する異物検査装置において、 前記検出手段は、前記入射光束の開口角と略等しい空間
   的角度だけ離した位置に配置した少なくとも２つの受光
   素子を有するとともに、該受光素子からの信号に基づい
   て、該受光素子で受光する光束が空間的に離散的である
   場合は前記回路パターンであると判断し、該光束が空間
   的に連続である場合は前記被検査物上に付着した異物で
   あると判断する弁別手段を備えたことを特徴とする異物
   検査装置。