JP2000315712A - 半導体デバイスの生産方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速、高精度に、全自動で異物等の欠陥を検出
できるようにして、全数の欠陥検査、十分な欠陥検査頻
度の抜き取り検査を実現し、高効率の半導体デバイス生
産方法を提供する。 【解決手段】半導体デバイスの生産方法において、基板
に対して処理を施す前に基板を光学的に検査して基板上
の所定の領域の異物の状態を検出し、異物の状態を検出
した基板を基板処理装置で処理し、処理した基板を再度
光学的に検査して基板上の所定の領域の異物の状態を検
出し、処理前に検出した基板上の所定の領域の異物の状
態と処理後に検出した基板上の所定の領域の異物の状態
とに基づいて、基板処理装置の異物発生状態を監視しな
がら基板を処理し、監視により基板上の所定の領域の異
物の発生の異常を検出したときには警報を発するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ等の半導体製造
工程、液晶表示素子製造工程等で、基板上にパターンを
順次形成して対象物を製作していく半導体デバイスの製
造工程で、発生する異物等の欠陥を検出し、分析して対
策を施す製造工程における異物等の欠陥発生状況を解析
等をする半導体デバイスの生産方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＬＳＩ等の半導体デバイスの製造
工程では半導体基板（ウェハ）上に異物が存在すると配
線の絶縁不良や短絡などの不良原因になり、さらに半導
体素子が微細化して半導体基板中に微小な異物が存在し
た場合にこの異物がキャパシタの絶縁膜やゲート酸化膜
などの破壊の原因にもなる。これらの異物は搬送装置の
稼動部から発生するものや、人体から発生するものや、
プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたものや
薬品や材料等に混入されているものなどの種々の原因に
より種々の状態で混入される。

【０００３】同様に、半導体デバイスである液晶表示素
子の製造工程でも、パターン上に異物が混入したり、何
らかの欠陥が生じると、表示素子として使えないものに
なってしまう。プリント基板の製造工程でも状況は同じ
であって、異物の混入はパターンの短絡、不良接続の原
因に成る。

【０００４】従来のこの種の半導体基板上の異物を検出
する技術の１つとして、特開昭６２−８９３３６号公報
に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射
して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する
異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半
導体基板の検査結果と比較することにより、パターンに
よる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥
検査を可能にするものが、また、特開昭６３−１３５８
４８号公報に開示されているように、半導体基板上にレ
ーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合
に発生する異物からの散乱光を検出し、この検出した異
物をレーザフォトルミネッセンスあるいは２次Ｘ線分析
（ＸＭＲ）などの分析技術で分析するものがある。

【０００５】また、上記異物を検査する技術として、ウ
エハにコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパ
ターンから射出する光を空間フィルターで除去し繰り返
し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が開
示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、半導
体製造工程の量産立上げ時と量産ラインは区別されてお
らず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量
産ラインでも適用されており、量産ラインでは異物等の
欠陥の発生をいち早く感知し対策を施す必要がある。と
ころが従来の検査装置は装置規模が大きく、独立して設
置せざるおえない構成であったため、製造ラインで処理
した半導体基板、液晶表示素子基板およびプリント基板
を検査装置の箇所に持ち込んで異物等の欠陥の検査をす
るものであった。したがって、これら基板の搬送、異物
等の欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しかった
り、抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得ること
は難しいという課題を有していた。また、このような構
成には人手が必要であるという課題を有していた。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、高速、高精度に、全自動で異物等の欠陥を検
出できるようにして、全数の欠陥検査、十分な欠陥検査
頻度の抜き取り検査を実現し、高効率の基板製造ライン
を得るようにした欠陥検出装置およびその方法を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体基板に対して処理を施す処理手段
を複数備えて構成した半導体デバイスの製造ラインによ
る半導体デバイスの生産方法において、半導体デバイス
製造ラインは、複数備えた処理手段の内の第１の処理手
段から第２の処理手段へ半導体基板を搬送する搬送経路
の途中に異物検出手段を設け、この異物検出手段を用い
て第１の処理手段により処理された基板上の所定の領域
の異物の状態を第１の処理手段で半導体基板に対して所
定の処理を施すのに要する時間以内の時間で検出し、検
出した異物の状態のデータを用いて第１の処理手段の異
物の発生の状態を監視しながら半導体デバイスを生産す
るようにした。 また、本発明では、上記目的を達成するために、半導体基
板に対して処理を施す処理手段を複数備えて構成した半
導体デバイスの製造ラインによる半導体デバイスの生産
方法において、半導体デバイス製造ラインは、複数備えた
処理手段の内の一つの処理手段で処理した半導体基板上
の異物を検出する異物検出手段を備え、この異物検出手
段で半導体基板上の所定の領域の異物の状態を処理手段
で１枚の半導体基板の処理に要する時間以内の時間で検
出し、この検出した異物に関するデータを用いて処理手
段の異物の発生の状態を監視し、処理手段の異物の発生
の状態の異常を検出したときには警告を発するようにし
た。 また、本発明では、上記目的を達成するために、半導体基
板に対して処理を施す処理手段を複数備えて構成した半
導体デバイスの製造ラインによる半導体デバイスの生産
方法において、半導体デバイス製造ラインは、複数備えた
処理手段の内の一つの処理手段で処理した半導体基板上
の異物を検出する異物検出手段を備え、この異物検出手
段で半導体基板上の所定の領域にライン状の光を照射
し、この照射による半導体基板からの反射光をラインセ
ンサで受光して所定の領域の異物を検出し、この検出し
た異物の状態のデータを用いて処理手段の異物の発生の
状態を監視しながら半導体デバイスを生産するようにし
た。 また、本発明では、上記目的を達成するために、半導体基
板に対して処理を施す処理手段を複数備えて構成した半
導体デバイスの製造ラインによる半導体デバイスの生産
方法において、半導体デバイス製造ラインは、複数備えた
処理手段の内の第１の処理手段で処理した半導体基板上
の異物を検出する異物検出手段を備え、この異物検出手
段で半導体基板上の繰返しパターンが形成された所定の
領域に光を照射し、この照射による半導体基板からの反
射光を空間フィルタを介して受光素子で受光し、この受
光した反射光の情報から所定の領域の異物を検出し、こ
の検出した異物のデータを用いて第１の処理手段の異物
の発生の状態を監視しながら半導体デバイスを生産する
ようにした。

【０００９】

【作用】本発明では、量産ラインに異物及び欠陥検査装
置を配置し、実時間サンプリングを実現するものであ
り、異物モニタリング装置を小型にし、半導体等の基板
製造ラインの処理装置の入出力口あるいは処理装置間の
搬送系中に載置できるように構成した。

【００１０】即ち、本発明は、複数の処理装置を備えた
量産半導体等の基板製造ラインにおいて、照明アレイか
ら成る斜方照明系とレンズアレイまたはマイクロレンズ
群から構成された結像光学系と該結像光学系のフ−リエ
変換面に配置された空間フィルタと上記結像光学系の結
像位置に配置された検出器とを備えて半導体基板上の異
物の発生状況を検出する異物モニタリング装置を、所定
の処理装置の入口、または該出口、または複数の処理装
置の間の搬送系に設置することにより、板製造工程にお
ける該処理装置による基板上の異物欠陥の発生状態を検
出することができる。この異物欠陥発生状況を処理し、
発生モードを分類することにより、また、発生した異物
欠陥の成分を分析することにより異物欠陥発生原因を究
明することができる。

【００１１】これは、従来技術の装置規模が大きいうえ
に検査時間も長くかかり、これらの従来装置を用いて実
時間モニタを実現するには、大規模な装置を数多く並べ
る必要がありこれは事実上困難であった。現実的には、
１ロット、あるいは数ロットあるいは１日毎に１枚の半
導体基板を検査するのが限界であった。このような頻度
の異物及び欠陥検査では、異物の発生を十分に早く感知
したとはいえない。すなわち、量産ラインに対し、理想
的な実時間サンプリングには程遠いものであった。そこ
で本発明の構成をもつ異物欠陥検査装置により、必要に
して十分な箇所に必要十分なモニタを設置することによ
り量産ラインの工程数及び設備を低減することができ
る。

【００１２】また、全自動の搬送系上に載置可能な異物
検査装置を実現ることにより、人手を介さない検査ライ
ンを構成することができる。

【００１３】ＬＳＩの量産立上げの主要作業のうちの１
つに、これらの異物の発生原因を究明して対策を施す作
業があり、それには発生異物を検出して元素種などを分
析することが発生原因探求の大きな手がかりになる。一
方、量産ラインでは、これらの異物の発生をいち早く感
知し対策を施す必要がある。異物発生から異物発生の感
知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩
留りは下がる。従って、高い歩留りを維持するためには
異物発生からその感知までの経過時間を短縮することが
欠かせない。つまり、モニタのサンプリングタイムを短
くできる異物欠陥検査装置により、量産ラインでの実時
間のサンプリングを可能にし、異物及び欠陥検査の効果
を最大限に出すことができる。

【００１４】本発明では、処理装置の入口、または該出
口、または、複数の処理装置の間の搬送系に設置するこ
とにより、実時間で半導体基板上の異物の発生状況を検
出できる。

【００１５】また、本発明は、量産立上げ時の評価が円
滑、迅速に進むようにサンプリング半導体基板を工夫し
た異物検出分析システムを用いて異物の発生原因を究明
して材料入手時の検査仕様を変更したり設備の発塵源の
対策を立て、その結果がそれぞれの材料、プロセス、装
置等にフィードバックされて発塵しやすいプロセスの仕
様を発塵に対して強い素子の設計仕様とすると同時に、
量産ラインの検査、評価の仕様作りに利用され異物の発
生しやすい箇所に必要に応じて半導体基板上の異物モニ
タを設置し、あるいは、特定箇所の特定の異物の増減の
みをモニタする仕様とするものである。これにより、半
導体製造工程の量産立上げ時には材料、プロセス、装
置、設計等の評価、改良（デバック）を行なうために高
価で高性能な評価設備により各プロセス、設備等を評価
し、量産時には生産ラインの工程数及び設備をできる限
り低減し特に検査、評価の項目を減らして設備の費用お
よび検査、評価に要する時間を短縮することができるの
である。

【００１６】上記のように量産立上げ時と量産ラインを
分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、
評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げ
を迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物
の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタリング装
置にして量産ラインの軽量化が図られる。

【００１７】また、本発明の上記量産ラインのモニタリ
ング装置において、高速小型でかつ従来の大型の装置と
同等の機能を持つ検査装置を現状の技術で解決するため
に、以下の方法に着目した。まず、メモリの繰り返し性
に着目した。従来から繰り返しパターンを除去し欠陥を
検出する方法は知られている。この方法は確実に検出性
能を確保できる。しかし、この方法は上記のモニタリン
グ装置を実現する上で好都合なことは触れられていな
い。さらに、この場合のモニタは半導体基板上の全ての
点をモニタする必要はなくある特定の比率で半導体基板
上を監視していればよく、繰り返しパターンの多いメモ
リの製造では、このメモリの繰り返し部だけをモニタす
るだけでも効果は大きいことに着目した。

【００１８】繰り返しパターンでは、コヒーレント光を
照射するとある特定の方向にだけ光が射出する。すなわ
ちメモリの場合は繰り返し部分から特定の方向に射出す
る光を空間フィルタによって遮光することができ、繰り
返して発生することがない異物を高感度で検出すること
ができる。この際、空間フィルタとして液晶を用いれば
液晶のオンオフで空間フィルタの形状を任意に変更でき
るため任意の繰り返しパターンの検査を自動でできるこ
とになる。

【００１９】上記手段で半導体製造時の歩留りが向上す
るのは以下の理由による。半導体基板上の異物個数の厳
密な検出実験により、異物個数は徐々に増減するもので
はなく、突発的に増減するものであることが新たに判明
した。従来は、異物の個数は徐々に増減するものと考え
られていたため、上述したようにロットで１枚ないし１
日１枚等の頻度で異物等の欠陥について検査されてい
た。ところが、この検査頻度では突発的な異物の増加が
見落とされたり、増加したまましばらくたってから検出
されたりすることになり、相当数の不良が発生すること
になる。すなわち、量産ラインでは異物の発生をいち早
く感知し対策を施す必要があり、異物発生から異物発生
の感知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくな
り歩留りは下がる。従って、異物発生からその感知まで
の経過時間を短縮することにより高い歩留りを維持する
ことができる。つまり、モニタのサンプリングタイムを
短くすること、理想的には、実時間のサンプリングによ
り、異物等の欠陥についての検査の効果を最大限にだす
ことができる。

【００２０】さらに、従来装置では半導体基板を抜き取
って検査しており、この際には半導体基板上に新たな異
物が付着することになり、やはり歩留りを低下させる。
本発明による異物及び欠陥検査装置では半導体基板を抜
き取らないで検査できるためこの半導体基板への異物付
着による歩留り低下もなくすことができる。

【００２１】高速小型の異物検査装置を実現する上で、
この空間フィルターを用いた方法は従来技術（特開昭６
２−８９３３６号公報）に示した偏光検出法より適して
いる理由を図６４、６５、６６を用いて説明する。

【００２２】試料に光を照明し異物からの散乱光を検出
する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散
乱光がノイズになる。このノイズは、図６４（ｃ）に示
したように検出器２００６の画素（１つの信号として検
出される最小単位）サイズが大きいほど大きくなる。ノ
イズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されてい
るため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。

【００２３】一方で、画素数が多いほど検査時間がかか
るため、高速検査を実現するためには画素サイズを大き
くする必要がある。したがって、画素サイズを大きくし
て、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズ
レベルを小さくする方法として、小泉他、「ＬＳＩウエ
ハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論
文集、１７−２、７７／８２（１９８１）に、偏光を利
用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利
用することによって、パターンからの散乱光（ノイズ）
を減衰させることができる。ところがこの方法による散
乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出
器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたよ
うに様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれ
の減衰率を積分すると減衰率は０．１％から０．０１％
程度になる。

【００２４】これに対し、本出願の空間フィルターを用
いた方法では、減衰率を０．００１％から０．０００１
％にできる。この理由を図６５、図６６を用いて説明す
る。

【００２５】繰り返しパターンの形成されたウエハ２０
０１を照明光２００２で照明し、照明した領域をレンズ
系２００３、２００５を用いて検出器２００６に結像す
る。ここで、空間フィルター２００４を載置したフーリ
エ変換面でのパターンからの射出光の強度分布を図６６
に示す。繰り返しパターンからの射出光はパターンのピ
ッチに応じた位置に集中する。この集中の比率を算出し
た例として、複スリットの場合の回折光強度分布が久保
田宏著、「応用光学」（岩波）に説明されている。これ
によれば、スリットの数（本出願では同時に照明される
繰り返しパターンの数）が多くなれば、集中の比率が大
きくなる。この比率はフーリエ変換Ｆ［］を用いても算
出できる。照明されたパターンの形状をａ（ｘ，ｙ）と
すると、空間フィルターの位置の光強度分布はＦ［ａ
（ｘ，ｙ）］となる。空間フィルターの形状をｐ（ｕ，
ｖ）とすると、ｐ（ｕ，ｖ）＊Ｆ［ａ（ｘ，ｙ）］が、
空間フィルターを通過する光となる。また空間フィルタ
ーに相補的な図形の形状を￣ｐ（ｕ，ｖ）とすると、￣
ｐ（ｕ，ｖ）＊Ｆ［ａ（ｘ，ｙ）］は、空間フィルター
によって遮光される光成分である。この２つの成分の比
率が先の減衰率になる。

【００２６】パターンの繰り返し数が３の時のこの減衰
率を算出すると０．００１％程度である。繰り返し数が
５の時０．０００１％程度になり、さらに繰り返し数を
多くすれば減衰率は低下する。従って、偏光を用いるよ
りも減衰率を低できることになる。

【００２７】以上の計算は、パターン形状及びその他の
条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ず
しも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式
よりも１桁から３桁減衰率が低下し、パターンノイズを
低減できるという実験結果を得ている。

【００２８】

【実施例】以下に本発明のオンラインモニターの具体的
実施例の構成をを図１から図７を用いて説明する。

【００２９】本実施例は、図１に示すように、照明手段
１０２、検出光学系１０３、回転合わせ機構１０５、空
間フィルターユニット１０６、検出器１０７、回転検出
手段１０８、オペアンプ２０１、Ａ／Ｄ変換器２０２よ
り構成される検出ヘッド１０１、ピッチ検出手段２１
２、オペレータ処理系２０３、異物データメモリ２０
６、パターンメモリ２０８、ソフト処理系２１０、パラ
メータ伝達手段２０９、異物メモリ２１１、座標データ
作成手段２３２、マイクロコンピュータ２２９、表示手
段２３０より構成される。

【００３０】また、図２に示すように、照明手段１０２
は、半導体レーザ１１２、コリメータレンズ１１３、凹
レンズ１１４、レシーバレンズ１１５よりなるビームエ
キスパンダ、シリンドリカルレンズ１１６、ミラー１１
８より構成され、検出光学系は、フーリエ変換レンズ１
０８、空間フィルターユニット１０６、回転検出手段１
０８、フーリエ変換レンズ１１１より構成される。

【００３１】また、図３に示すように、空間フィルター
ユニット１０６は、コイルばね１２１、１２２、複数の
直線状空間フィルター１４１、コイルばね支え１１９、
１２０、ガイド１２５、右ねじ部１２７、左ねじ部１２
８を有するねじ１２６、ウオームギア１２９、１３０、
モータ１４０より構成される。また、空間フィルターユ
ニット１０６には、回転検出用の検出器１２３、１２４
が設置されている。

【００３２】また、図４に示すように、オペレータ処理
系２０３は、４画素加算手段２１４、８値化手段２１
５、複数のラインメモリ２１６からなる切り出し手段２
０４、バッファメモリ２１７、判定画素切り出し手段２
１８、オペレータ切り出し手段２１９、２３１、複数の
異物比較回路２２０よりなる比較回路群、しきい値設定
回路２２１、ＯＲ回路２２４、ＡＮＤ回路２２６より構
成される。

【００３３】また、図５に示すように、ピッチ検出手段
２１２は、FFT回路２４２、オペレータピッチ算出手段
２４１、フィルターピッチ算出手段２４４、空間フィル
ター制御系２４３より構成される。

【００３４】また、図６に示すように、回転合わせ機構
１０５は、回転ガイド１５１、回転バー１５２、ばね１
５３、ピエゾ素子１５４、ピエゾ素子コントローラー１
５５、架台１５６より構成される。

【００３５】（関係）基板１は照明手段１０２で照明さ
れ、表面の異物、欠陥あるいはパターンからの散乱光あ
るいは回折光が取り込まれ、空間フィルターユニット１
０６で光学的なフィルターリング処理が施され、検出光
学系１０３内の検出器１０７で検出される。検出された
信号は検出ヘッド１０１内のオペアンプ２０１でインピ
ーダンスの大きなノイズののりにくい信号に増幅され、
Ａ／Ｄ変換器２０２でデジタル信号に変換されてオペレ
ータ処理系２０３に伝送される。回転検出手段１０８で
基板１の回転方向が計測され、回転制御手段２１３で制
御される回転合わせ機構１０５で基板１に対して予め回
転方向が合わせられる。また、検出光学系は１０３は、
十分大きな焦点深度を有するため、基板１を搬送系（図
示せず。）で機械精度で搬送してくれば、自動焦点合わ
せは基本的には不要である。具体的には、約８００ｎｍ
の波長を用い開口数０.０８の場合、焦点深度は約±１
００ミクロンで有る。もちろん、自動焦点機構を持って
も問題ない。

【００３６】ピッチ検出手段２１２では、検出信号から
基板１上のパターンの繰り返しピッチ、及びチップのピ
ッチが計測される。オペレータ処理系２０３でパラメー
タ伝達手段２０９により伝達されたチップの繰り返しピ
ッチ等の情報を基に、チップピッチの繰り返し性を利用
してパターン情報が除去される。結果は、異物データメ
モリ２０６、パターンメモリ２０８に格納され、さら
に、パラメータ伝達手段２０９により伝達されたテスト
エレメントグループの位置座標チップの繰り返しピッチ
等の情報を基に、チップ間の繰り返し性を持たないテス
トエレメントグループ等のパターン情報がソフト処理系
２１０で除去され、異物メモリ２１１に格納される。こ
こで、座標データ作成手段２３２により、座標データが
作成され、異物情報と同時に必要に応じ格納される。以
上の処理は、マイクロコンピュータ２２９により管理さ
れ、表示手段２３０より表示される。

【００３７】また、図２に示すように、照明手段１０２
では、半導体レーザ１１２からの光が、コリメータレン
ズ１１３、凹レンズ１１４、レシーバレンズ１１５によ
り平面波としてコリメートされ、シリンドリカルレンズ
１１６、ミラー１１８を通して基板１上を照明する。こ
こで、シリンドリカルレンズ１１６により、照明は、図
に示すように、ｘ方向のみコリメートされ、ｙ方向は基
板上で集光される。検出光学系１０３では、フーリエ変
換レンズ１１０でフーリエ変換された光束が空間フィル
ターユニット１０６により光学的なフィルタリング処理
が施され、さらにフーリエ変換レンズ１１１より検出器
１０７上に基板上の像が結像される。

【００３８】また、図３に示すように、空間フィルター
ユニット１０６では、ガイド１２５にガイドされなが
ら、右ねじ部１２７、左ねじ部１２８を有するねじ１２
６の回転により移動するコイルばね支え１１９、１２０
により、コイルばね１２１、１２２、のコイル間に渡さ
れた黒色の直線状空間フィルター１４１間のピッチが変
化させられる。動力は、ウオームギア１２９、１３０を
介して、モータ１４０より供給される。

【００３９】また、空間フィルターユニット１０６上に
設置された回転検出用の検出器１２３、１２４により基
板の検出ヘッド１０１に対する基板１の回転方向に傾き
が計測される。この図３は図の見やすさの点から、検出
光が上方２の方向から入射するように記述してある。

【００４０】また、図４に示すオペレータ処理系２０３
では、検出信号の周囲の画素２ｘ２が４画素加算手段２
１４により加算され平均化される。この処理は、平均化
による安定検出が目的であるが、検出性能（検出感度）
自体はやや落ちるため、必要に応じバイパスできるよう
バイパス手段が設置されている。加算された信号は、８
値化手段２１５により８値化され、複数のラインメモリ
２１６からなる切り出し手段２０４を通して２次元の画
像データとしてバッファメモリ２１７に格納される。格
納された後、判定画素切り出し手段２１８、オペレータ
切り出し手段２１９、２３１、により、２次元の画像デ
ータの中から必要なデータが切り出され、比較回路２１
９に送られる。ここで、検出器１０７は高速のステージ
走査による高速検出が可能なように１次元のリニアセン
サを用いている。この検出器１０７からのデータを２次
元画像に変換するのがラインメモリ２１６とバッファメ
モリ２１７であり、検出器１０７からの信号が１画素ず
つ送られる度に画像全体がｘ方向に１画素ずつ移動す
る。いわゆるパイプライン処理で有る。複数の異物比較
回路２２０よりなる比較回路群、閾値設定回路２２１、
ＯＲ回路２２４、ＡＮＤ回路２２６により、後に説明す
る論理により異物信号が抽出される。

【００４１】また、図５に示すピッチ検出手段２１２で
は、FFT回路２４２により検出画像のフーリエ変換処理
が施され、この結果からオペレータピッチ算出手段２４
１によりオペレータピッチが、フィルターピッチ算出手
段２４４により空間フィルターピッチが算出され、空間
フィルター制御系２４３及びオペレータ切り出し手段２
１９、２３１に送られる。

【００４２】また、図６に示す回転合わせ機構１０５で
は、回転ガイド１５１をガイドとして、回転バー１５２
を設置した検出光学系ヘッド１０１が、回転検出手段１
０８からの情報を基に、ピエゾ素子コントローラー１５
５により制御されるピエゾ素子１５４の伸縮により回転
制御される。ばね１５３は、ピエゾ素子１５４と回転バ
ー１５２が接するように設置されたもので有り、ばね１
５３をなくして、ピエゾ素子１５４と回転バー１５２を
直接固定しても差しつかえない。この構成により架台１
５６上に設置された、回転ガイド１５１に対して検出光
学系ヘッド１０１が回転制御される。ここでは、ピエゾ
素子を用いた駆動系を示したが、必ずしもピエゾ素子で
ある必要はなく、回転モータを用いた直線移動機構を構
成しても、回転ガイド１５１自体として回転駆動可能な
モータを用いても、また、超音波を用いたようなその他
の、回転、直線駆動機構であっても差しつかえない。こ
こでピエゾ素子を用いたのは、ピエゾ素子１５４が小型
で、高精度の駆動性能を有するからである。

【００４３】（原理）本発明のパラメータ圧縮型空間フ
ィルター（ＰＲＥＳ(Parameter Reduction Spatial)フ
ィルター）の原理について説明する。

【００４４】従来からウエハ表面のパターンの繰り返し
性を用いて、非繰り返し性を有する異物あるいは欠陥を
検出しようとする技術が開示されている。しかしながら
繰り返し性を有するパターンとは言っても繰り返し周
期、基本パターンの形状によって回折パターンの形状は
異なる。そのため、対象となる繰り返しパターンの形状
に合わせて遮光板であるところの空間フィルターの形状
を変えなくてはならなかった。この空間フィルターの変
更方法として、写真乾板を用いた方法などが開示されて
いる。これらの方法では、対象に応じた空間フィルター
を作成するのに時間がかかったり、大規模の装置が必要
だったりした。

【００４５】具体的には図７（ａ）に示すように斜方か
らコヒーレント光すなわち平面波で照明した場合、例え
ば図７（ｂ），（ｃ）に示すような回折パターンがフー
リエ変換の位置で観察されたとする。この場合、基板上
のパターンのピッチが変わった時、回折パターンのピッ
チｐｘ、ｐｙのみならず、全体の位相φが変化する。

【００４６】さらに基板上パターンの基本形状が変わる
と回折パターンを形成する点パターンの配置が変化す
る。すなわち、フーリエ変換面状の回折パターンを記述
するパラメータが多くパターン形状に対応するのは困難
であった。

【００４７】ここで、図８（ａ），（ｂ）に示したよう
な平面波ではなく、図８（ｄ），（ｃ）に示すようなｘ
方向には試料１上で絞り込み、ｙ方向はコヒーレントす
なわち平面波を照明した場合を考える。この場合、フー
リエ変換面ではｕ軸方向には結像せずｕ軸方向に圧縮さ
れた形状の回折パターンとなる。結果的に、空間フィル
ター１０６はｖ軸方向だけの１次元のパラメータに圧縮
されたことになる。ここで、圧縮された回折パターンの
ｖ軸方向のピッチｐは基板表面で照明されている領域の
ｙ軸方向のピッチに応じたピッチとなる。また、１本１
本の線上の回折パターンの太さｗは前側フーリエ変換レ
ンズ１１０のフーリエ変換面への開口数sinβにより決
定される。具体的には、照明系１０２の射出側開口数と
前側フーリエ変換レンズ１１０の開口数により決定され
る。従って、照明系１０２及びフーリエ変換レンズ１１
０が決定されれば決まるものであって、検査対象である
基板１上のパターンの影響を受けない。しかしながら、
照明の開口数を変える場合などもあり、直線状空間フィ
ルター１０６の幅は可変であるほうがよい場合もある。

【００４８】また、実際には、高速の検査を実現するた
めには、検出器１０７としてステージ（図示せず）の連
続走査が可能な１次元のイメージセンサーが適してい
る。この１次元のイメージセンサを用いた場合、照明の
効率を向上するには１次元のセンサの形状すなわち試料
１表面上で直線状の照明が適している。このような照明
を実現するためには、少なくても１方向を絞り込む必要
がある。すなわち、１方向コヒーレント照明は、照明強
度の効率向上のためにも大きな効果を有する。

【００４９】以上説明したように、従来基板上のパター
ンの形状は千差万別であり、この千差万別のパターンに
対応するにはそれぞれのパターンに応じた空間フィルタ
ーが必要とされていた。しかしながら本発明によれば、
これら千差万別の空間フィルターも見方を変えればピッ
チｐのみの関数と考えることができ、多次元のパラメー
タを持つ空間フィルターが１次元に圧縮されたことにな
る。このように空間フィルターのパラメータの次元を圧
縮することにより複雑な形状のため形状変化への対応が
むずかしかった空間フィルターを単純化して、全ての繰
り返しパターンに対応可能にすることができる。

【００５０】以上の構成は、ウエハあるいは液晶表示素
子などの上の異物あるいは欠陥を検出するばかりではな
く、繰り返し性を有するパターンから非繰り返し性を有
する部分を検出すべきあらゆる検査対象に適用可能であ
る。具体的には、半導体マスク、レチクル、半導体行程
を用いるマイクロマシニング部品、その他のマイクロマ
シニング部品、プリント基板などに適用可能である。本
発明はこれら対象を検査する際に、対象毎に空間フィル
ターを交換することなしに空間フィルターリング技術を
適用しながら、照度の高い照明を実現することによっ
て、高速の検査を実現するものである。

【００５１】（空間フィルター制御、オペレータピッチ
制御）図９（ａ），（ｂ）に基づいて（Ａ）空間フィル
ター１０６によるパターン消去方法とオペレータピッチ
処理系２０３における（Ｂ）ショット比較オペレータに
よるパターン消去方法とソフト処理系２１０（２０６〜
２１１）等における（Ｃ）ソフトにＴＥＧパターン消去
方法について説明する。本発明では、数百ミクロンピッ
チ以下のセルの繰り返し性を空間フィルター１０６を用
いてパターン消去し、オペレータ処理系２０３（２１
７）による（Ｂ）ショット比較オペレータによる数百ミ
クロンピッチ以上の繰り返しを隣接するチップ間（場合
によっては、１回の露光を意味するショト間）の繰り返
し性を用いてパターン消去し、さらに繰り返し性を持た
ないチップ（ＴＥＧパターン）はソフト処理系２１０
（２０６〜２１１）等において座標・マトリクスデータ
を用い検査しないようにデータを消去する構成をとって
いる。

【００５２】ここで、それぞれの消去の際にそれぞれ必
要なパラメータがある。空間フィルター１０６による消
去の際には空間フィルターピッチ、チップ間繰り返しに
よる消去の際にはチップ間ピッチ、繰り返しを持たない
チップ（ＴＥＧパターン）の消去の際にはチップの位置
情報がそれぞれ必要になる。従って、本発明の検出ヘッ
ド１０１は、最低２チップを同時に検出できるのが望ま
しい。

【００５３】即ち、検出ヘッド１０１の検出光学系１０
３の視野サイズが最低２チップの長さ以上の長さが必要
になる。もちろんこの視野サイズがあれば望ましいとい
うだけのものであって、複数設置される検出ヘッド１０
１の位置関係を正確に知っておき、この位置関係をパラ
メータ伝達手段２０９に記憶させておき、オペレータ処
理系２０３等で複数の検出ヘッド１０１間でこの比較処
理を実施する場合は、視野サイズが２チップ以上ある必
要はない。但し、光学系（検出ヘッド）１０１の必要精
度、オペレータ処理系２０３およびソフト処理系２１０
におけるデータ処理のための回路系の複雑さを考慮する
と視野サイズが２チップ以上の大きさを有しているのが
望ましい。

【００５４】また、ここでは、２チップ以上として説明
したが、ステッパによりウエハ１上へパターンを転写す
る際に、マスクとして用いるレチクル上に２チップ以上
のチップが書き込まれている場合は、これらのチップ間
にテストエレメントグループ（ＴＥＧ）と呼ばれるパタ
ーンが書き込まれている場合が多く、これらのパターン
も消去するためには、上記繰り返しピッチを用いて消去
する際に、チップ間のピッチを用いるのでなく、ショッ
ト（１回の露光で焼き付けられるパターン、レチクル上
のパターン）間のピッチ（パラメータ伝達手段２０９に
記憶される。）を用いる必要がある。もちろんこの方法
も必ずしも必要なものではなく、これら１ショット内に
形成されたＴＥＧパターンは、後の処理で消去されても
問題ない。

【００５５】これらの情報は基板１に対応させて事前に
測定されてパラメータ伝達手段２０９に記憶、される。
この記憶された情報の中から、基板に対応するパラメー
タが選択され、本発明の異物欠陥検査装置（ソフト処理
系２１０およびパラメータ伝達手段２０９を介してオペ
レータ処理系２０３）にフィードバックされる。従っ
て、この方法を、用いる際には基板を同定する必要があ
る。この同定を目的にして基板には基板に対応した番号
あるいは記号が記載されている。検査に先だってこの記
号を読み取り、番号から基板に製品版号、ロット番号、
品種を知り、本発明の異物検査装置が設置されている個
所のデータから工程を知り、パラメータ伝達手段２０９
を介してピッチ検出手段２１２に設定して空間フィルタ
ー１０６のピッチ、閾値の値を設定しても良い。

【００５６】また本発明の異物欠陥方法を実現するに当
たっては、必ずしも、パラメータを上記説明したように
取得し上記のように本発明の装置に送る必要はない。む
しろ以下説明するように、本発明の装置により独自に取
得される場合の方が望ましい場合もある。上記の方法で
は、事前に入力するパラメータの値を知っておく必要が
あるが、独自に取得される場合はそのような手間がいら
ないからである。またもちろん、基板に記載された番号
を読む必要も無くなる。

【００５７】本発明では、上記説明したように、複雑な
背景パターンを有する基板上に付着した異物あるいは欠
陥と背景パターンとを区別して異物あるいは欠陥を抽出
して検出するために３段階のパターン除去機能を有して
いる。このパターン除去機能は、事実上パターンと判断
された個所は検査対象とせず捨ててしまうことになる。
具体的には、数百ミクロンピッチ以下の繰り返しを空間
フィルター１０６で消去し、パラメータ伝達手段２０９
を介して与えられるパラメータに基づいてオペレータ処
理系２０３において数百ミクロンピッチ以上の繰り返し
をチップ間の繰り返し性を用いて消去し、さらに繰り返
し性を持たないチップはパラメータ伝達手段２０９に記
憶された座標・マトリクスデータに基づいてソフト処理
系２１０等で検査しないようにデータを消去する構成を
とっている。

【００５８】このようにパターンが形成されている領域
を検査対象から外してしまうのは、以下の理由による。
パターンが形成されていても、隣接するチップには同じ
形状を持ち、同じ射出方向に同じ光量を射出するパター
ンが形成されている。従って、この２つのパターンから
の光の検出光強度を比較すれば、空間フィルター１０６
で消去できない形状のパターンが形成されている領域で
も異物あるいは欠陥の検査が可能となる筈である。しか
しながら、これらのパターンは特に散乱光を検出する場
合、検出光の強度は不安定になりやすく、上記説明し
た、比較によるパターン除去を実施すると虚報（異物で
ないパターン情報が異物として検出されてしまう。）
が、多くなる。そこで、パターンが形成されている領域
を検査対象から外してしまうのがむしろ有効になること
があるのである。すなわち、安定性を考えて、特に散乱
光を検出する場合、複雑なパターンが形成されている領
域を検査対象から外してしまうか、隣接するチップパタ
ーンからの光の検出光強度を比較することで異物検査す
るか決定されるべきである。

【００５９】（パラメータの取得方法）以下、具体的な
パラメータの取得方法を図１０を用いて説明する。検出
光学系１０１がウエハ１の繰り返しパターンを取り込め
る位置にウエハ１が搬送された次点で、空間フィルター
制御系２４３が空間フィルター１０６のピッチを最大位
置から最小位置まで変化させる。この時、１次元検出器
１０７に取り込まれた信号を全画素加算回路２４５は、
各画素の値が全て加算され、この加算値がピッチの変化
に対して最小となる位置のピッチがピッチ算出回路２４
６により選択される。この値が、空間フィルター駆動機
構１０６’に送られ、空間フィルター１０６が所定のピ
ッチに設定される。

【００６０】また、この空間フィルター１０６のピッチ
の選択に当たっては、このように空間フィルター１０６
を変化させなくても、図５に示す周波数分析を実施して
も算出できる。検出光学系１０１がウエハ１の繰り返し
パターンを取り込める位置にウエハ１が搬送された次点
での検出器１０７が検出した信号をＦＦＴ回路２４２に
より周波数分析し、この周波数分析の結果から、空間フ
ィルターピッチ算出手段２４４により周波数領域でピー
クとなる空間周波数になるように空間フィルターのピッ
チが選択される。この値が空間フィルター制御系２４３
を介して空間フィルター駆動機構１０６’に送られ、空
間フィルター１０６が所定のピッチに設定される。この
周波数分析に当たっては、高速フーリエ変換が処理速度
等から最も望ましいが、必ずしも高速フーリエ変換であ
る必要はなく他のアダマール変換、積分による周波数解
析、自己相関関数演算による方法等の方法であって問題
ない。またこの周波数解析による方法では、空間フィル
ターのピッチだけでなく、空間フィルターで除去できな
い成分を除去するための方法のためのチップ間ピッチ
（オペレータピッチ）も、オペレータピッチ算出手段２
４１により同時に演算処理される。このチップ間ピッチ
は、周波数解析で算出されたものかつ検出光学系の視野
の１／２より小さいもののうち最大のものを用いるのが
望ましい。これは、最大のものが以下説明するショット
間ピッチに相当するばあいが多いからである。

【００６１】以上のように検査のためのパラメータの値
が設定された後で、検査が実施される。

【００６２】以上説明した方法は、搬送中のウエハ１の
最初の部分は異物検査ができないという問題を有してい
る。一方で、検査装置を他の信号伝達システムに対して
独立させることができると言う効果を有する。

【００６３】（テレセントリック光学系）本発明では、
上記説明したように、数百ミクロンピッチ以下の繰り返
しを空間フィルター１０６で消去し、数百ミクロンピッ
チ以上の繰り返しをチップ間の繰り返し性を用いて消去
し、さらに繰り返し性を持たないチップは検査しないよ
うにデータを消去する構成をとっている。ここで、チッ
プ間の繰り返し性を利用してチップのパターンの検出信
号を消去する為に、チップ間の検出信号を比較してある
値より差の大きいときは異物として検出する構成をとっ
ている。つまり、隣接するチップないのパターンからの
散乱光あるいは回折光は強度が等しいことを前提にして
いる。そこで、隣接するチップの対応する位置からの光
を安定して検出する必要がある。ところが、パターンか
らの回折光は指向性があるため、視野が広く視野内の各
位置からレンズを見込む角度が大きく異なるような場
合、この指向性により視野内の位置により光強度が異な
ってしまう。

【００６４】ここで、テレセントリック光学系１０３’
は、対象物１上の各点からの主光線を互いに平行にする
ことによって、焦点位置がずれた場合でも結像の倍率が
変わらないように開発された技術である。このテレセン
トリック光学系１０３’を本発明に用いることによって
上記の異物からの散乱光あるいは回折光の指向性による
検出光強度の変化を対策して、対象物の各点からの検出
光の強度を安定して一定に保つことができる。本発明に
より、対象物１の全ての点で同じ方向から照明して、全
ての点で同じ方向から検出できるためパターンからの回
折光あるいは散乱光に指向性があった場合でもパターン
の形状が同じであれば検出光の強度は同じになるからで
ある。

【００６５】このように、倍率を変化させるのは画素サ
イズを変えるためである。画素サイズを大きくすると、
１つの信号として検出する領域が大きくなるため結果と
して検査速度を早くできるが、検出系の分解能は落ちる
ため、ちいさな異物あるいは欠陥の検出が難しくなる。
逆に、画素サイズを小さくすると分解能が高くなり、よ
り小さな欠陥あるいは異物を検査できるようになるが、
検査時間は長くかかってしまう。もちろんこの場合、光
学系の分解能も高くする必要が有る。

【００６６】レンズの交換機構について図１１を用いて
説明する。本実施例では、以上説明したように、１対１
の結像倍率のテレセントリック光学系１０３’を用いて
いる。本発明の効果を十分に得るためにはテレセントリ
ックであることが重要であり、図１１(a)に示すように
１対１の倍率である必要はない。従って、他の倍率の光
学系を用いることもでき、この他の倍率の光学系を実現
するに当たって、図１１(b)に示すように、空間フィル
ターを挟んだ２つのフーリエ変換レンズ１１０、１１１
の一方、（具体的には物体側のレンズが最適である
が、）をフーリエ変換レンズ１６１に交換することで倍
率を変更できる。この様な構成により、像側のレンズ１
１１及び検出器１０７を交換する必要がなくなるため、
結果的に倍率の異なる光学系を安価に供給できることに
なる。

【００６７】以上のように、テレセントリック光学系１
０３’、あるいは基板１上の各点から射出する主光線が
検出光学系１０３の瞳（空間フィルター１０６が配置さ
れた面）の中央を通る光学系は、空間フィルター１０６
を用いる異物欠陥検査装置に用いると大きな効果が期待
できるが、必ずしも、空間フィルター１０６を用いる場
合だけでなく、空間フィルター１０６を用いない欠陥異
物検査に適応しても、検出高強度を安定して検出できる
という効果を生む。特に、視野の大きな光学系を用いる
場合、有効である。

【００６８】（ＰＲＥＳフィルター基本概念）以上説明
したように、本発明によるＰＲＥＳフィルターは、テレ
セントリック型の検出レンズと、片軸のみコヒーレント
な照明系と併用すると最大の効果を発揮できるが、本発
明の本来の目的である空間フィルター１０６を用いた異
物等の欠陥検査装置を実現するに際しては、必ずしもこ
れらと併用する必要はない。照明を片側のみコヒーレン
トにするのは空間フィルターを用いる際コヒーレントが
必要であり、片側で十分であるからである。さらに、片
側がコヒーレントでないことにより、物体上で照明光束
を絞り込むことができ、照明強度を大きくできるという
効果がある。逆に言えば、照明光強度を十分に得られる
場合は、照明はｘ方向ｙ方向両側ともコヒーレントであ
っても差しつかえない。つまり、本発明の本質は、１次
元に圧縮して空間フィルター１０６であっても基板（ウ
エハ）１の回転方向を合わせることにより空間フィルタ
ーリングが可能になるところにある。

【００６９】ここでさらに重要なのは、照明手段１０２
により斜めから照明する場合、空間フィルターのパラメ
ータを一つにするには、直線状空間フィルター１０６を
照明の入射面に平行にすることであり、片側のみをコヒ
ーレントにした照明を用いることではない。即ち、照明
の入射面と直線状空間フィルターの長手方向と基板（ウ
エハ）上パターンの繰り返し方向を合わせることが本質
である。

【００７０】また、パラメータを１つにする必要がない
場合は、直線状空間フィルターを照明の入射面に平行に
する必要もなく、直線状空間フィルターを用い、ピッチ
と位相あるいはピッチと回転方向を合わせることで全て
のパターンに対応できる空間フィルターが構成できる。
更に上方からの照明に対しては、照明の入射面と直線状
空間フィルターの方向はは常に一致するため空間フィル
ターと基板（ウエハ）上パターンの繰り返し方向のみを
合わせれば良いという効果もある。

【００７１】しかしながら、上記いずれの場合も、照明
に直線状の形状のビームを用いたり、検出器１０７を１
次元センサを用いたりしている場合は、この方向も合わ
せる必要が出る。しかし、この場合の合わせは、照明の
均一性を得るためであり、或いはチップ間繰り返しを利
用して、大きな周期の繰り返しを除去するためであり、
空間フィルターにより小さい周期のパターン情報を消去
する上では、必要ないことである。

【００７２】光学系のテレセントリック検出光学系１０
３’もここでは両テレセントリック光学系を示したが、
必ずしも両テレセントリックである必要はなく、少なく
とも物体側がテレセントリックで有ればよい。また、テ
レセントリックでなくても、基板上の各点での照明系１
０２の主光線、即ち基板上の各点からの０次回折光が検
出光学系の瞳面（空間フィルターの設置している面）の
中央を通るようにしてあればよい。この様な構成でも各
点のパターンからの０次回折光の分布によるパターン出
力の変動を回避できる。しかしながら、パターンへの照
明の入射方向が異なるようになるため、この方法は上記
のテレセントリック光学系に比べると性能は幾分低下す
る。しかし、対象によっては、この方法で十分な場合も
ある。

【００７３】更に、基板上の各点での照明系の主光線、
即ち物体上の各点からの０次回折光が検出光学系の瞳
（空間フィルターの設置している面）の中央を通るよう
にしなくても、即ち通常の高視野レンズを用いても、本
発明の本来の目的である空間フィルターを用いた異物等
の欠陥検査装置を実現することができる。

【００７４】（事前にθを測定する方法）以上の、検査
装置では、検査装置をウエハあるいは基板の角度に合わ
せる必要がある。具体的には、基板上に形成されたパタ
ーンの繰り返し方向に垂直あるいは平行に検出器及び照
明の光軸を設定する必要がある。これを実現するため
に、基板の搬送時の角度を角度検出機構で高精度に検出
して、その結果により検出光学系全体を基板の面の法線
を軸として回転させ、パターンの方向と検出器の方向を
一致させる。

【００７５】具体的な構成を図１２に示す。図１２(ａ)
は、フーリエ変換面に構成される空間フィルターユニッ
ト１０６と回転方向検出器１２３、１２４の配置を示
し、検出光学系１０３を基板側から見た図であり、直線
状空間フィルター１４１、瞳大きさを制限するための絞
り１４２も同時に示している。検出光学系１０３は開口
数がやや大きく作ってあり、パラメータが圧縮された基
板１からの回折パターンが絞り１４２の外側にはみ出
し、検出器１２３、１２４で検出される。そこで、検出
器１２３、１２４により、回折パターンの内０次回折光
を検出し、そのピーク位置の変動を検出すれば、基板１
に対する、検出光学系ヘッド１０１の回転方向が計測さ
れる。具体的には、２つの検出器１２３、１２４の間隔
をＬｐ、検出器１２３、１２４中心からの検出された、
回折光のピーク位置間での距離をｈｐ１、ｈｐ２とす
る。回転位置がずれている際の回折光はフーリエ変換面
で図１２(ｂ)のような形状を示すため、回転角度θｐは
概ね以下の（数１）式で示される。図１２（ｂ）はフー
リエ変換面を含む球面をフーリエ変換面の方向から見た
もので、円３は、上記球面と基板面の光線を示し、円４
は上記球面と瞳面１４２の光線を示し、点５は照明光の
０次回折光即ち反射光と上記球面の交点を示す。

【００７６】

【数１】 sinθｐ＝ｈｐ１／Ｌｐ （数１） ここで、厳密には、回折光ピッチＬｄｐが未知数である
ため、既知の微小回転角度θｋだけ回転した位置で、回
折光のピーク位置間での距離を計測仕直し、ｈｐ１１、
ｈｐ２１として、連立方程式を立てれば、Ｌｐｄ及び、
θｐが算出できる。また、別の方法として、ｈｐ１、ｈ
ｐ２が共に０になるように、θを回転させながら合わせ
込む方法もある。

【００７７】ここで、検出光学系１０３の方向を検出し
安い方向に回転させる際には、基板１上に形成されたパ
ターンを空間フィルターによって消去するのが目的であ
るため、必ずしも光学系１０１全体を回転する必要はな
く空間フィルター１０６を回転しても良い。また、光学
系１０１の回転に当たっては、いくつかのユニットを同
時に回転させても、また、各ユニットごとに回転させて
も問題ない。

【００７８】この構成で重要なのは、ウエハあるいは基
板１を支持するステージを回転せずに基板との回転合わ
せは検出光学系１０１の可動で対応している点である。
ここでは、本発明による異物検出装置が、基板（ウエ
ハ）１の流れの方向に対して完全に垂直でなくても検出
可能な構成になっているから実現できる物である。ま
た、基板１の回転に対しては光学系１０１の回転で対応
し、基板１に対する光学系１０１の走査には基板１の搬
送系（図示せず）を用いることで、２つの自由度を２つ
の機構に独立に持たせることで、それぞれの機構を単純
化している点が重要である。

【００７９】また、角度検出機構１０８は図１２に示し
たような方法をとらずに、検出器１０７により取り込ん
だ画像から、基板１上に形成されたパターンの方向を算
出してもよい。この場合、実時間の計測が難しいが、検
出器１２３、１２４などの機構が不要になるという効果
がある。

【００８０】更には、図１３に示したように、検出ヘッ
ド１０１内に実装されるのでなく、搬送中の基板に対し
て、予め計測を澄ませてしまう構成であってもよい。ま
た、検出結果は、回転機構１８１により、検出ヘッド１
０１あるいは検出ヘッドアレイ１８０を回転して回転ず
れを合わせる。このような構成では、事前に計測がすん
でいるため、基板全域に対して検査可能になるという効
果がある。また、この際の回転検出ヘッド１６２は、上
記説明した、回折光を検出するものであっても、基板１
の像を結像し処理しても、あるいは他のセンサで例えば
ウエハのオリフラ等の基板１のエッヂを検出してもよ
い。

【００８１】以上、角度検出、基板搬送は、本発明の実
施例では、直線状に搬送される場合を示しているが、か
ならずしもこれに限定されるものではなく、回転機構、
回転のアーム等にも適用可能である。但し、このような
おか移転アームの場合は、検出光学系１０１の検出エリ
アの長て方向が回転アームの中心軸を通るように設定さ
れているのが望ましい。このように構成することで、本
発明を回転系の搬送機構にも全く意識なしに適用できる
ものである。

【００８２】（光学系の回転制御）本発明では、空間フ
ィルター１０６を用いているため、基板１と光学系１０
１の回転方向の位置あわせが必要になる。この回転合わ
せは、他のパラメータの設定に対して事前になされるの
が望ましい。本発明では、図３および図１２あるいは図
１３に示したようにウエハ回転検出光学系１２３、１２
４或いは１６２を有している。この光学系１２３、１２
４或いは１６２は、搬送中の基板１の最初の部分でウエ
ハの回転ずれを検出し、この検出結果を光学系回転機構
１８１に送りこの情報をもとに光学系１０１または１８
０を回転する。回転合せ機構１０５を図６に示す。

【００８３】また、この回転ずれ検出結果をもとに光学
系１０１または１８０を回転するのでなく、電気処理に
より回転をずれを補正することができる。図４に示す如
く、バッファメモリ２１７に切り出された矩形オペレー
タを、検出されたウエハの回転ずれに合わせてθ方向に
シフトさせることにより、あたかも基板（ウエハ）１の
回転ずれを機械的に補正したような効果をうむ。この方
法は、光学系１０１または１８０を動かす必要がないた
め補正にかかる時間を短縮できるという効果を有する。
また、この回路を用いることによって、回転ずれθを計
測せずに、オペレータ２１９、２３１をθ方向に常時移
動させ、最も検出異物が少なくなるような条件で（この
条件が基板１と検出ヘッド１０１の回転ずれがない状態
に当たる）検査を続けるという方法もある。この方法は
高速の信号処理系を有することは言うまでもない。ある
いは、高速の信号処理系を用いずとも、事前に上記説明
した方法で上記条件を設定し、その後、検査すること
で、あたかも基板（ウエハ）１の回転ずれを機械的に補
正したように検査を実施することができる。

【００８４】勿論、ここで開示した方法は、必ずしも必
要なものではなく、例えば、縮小投影露光装置に搬入さ
れるように、基板（ウエハ）１の回転ずれを搬送方向に
対して有る一定の許容範囲で機械的に合わせた後、搬送
される場合は、上記の如く検出制御系は必要ない。

【００８５】（ログスケールしきい値）図１４に空間フ
ィルター等光学的な処理方法を前処理として用いた場合
の比較検査と、このような処理を用いずに電気信号だけ
で比較検査を実施したときの検出信号の様子を図１４に
模式的にに示す。空間フィルター１０６による方法はパ
ターン部内の欠陥の情報をなくさずにパターンの情報の
みを除去できるが、チップ比較による方法は異物および
欠陥情報とパターンの情報を重ね合わせた形で検出し、
電気信号としているため、光電変換時のダイナミックレ
ンジの範囲でしか異物欠陥信号を検出できない。つまり
パターン信号が極めて大きく異物欠陥信号が極めて小さ
い場合にはパターン信号に異物欠陥信号がうずもれてし
まい、異物欠陥信号をパターン信号から区別して検出す
ることは難しい。

【００８６】図１４は、横軸に、検出位置を示し、縦軸
に検出信号強度を示す。左側に、異物あるいは異物欠陥
情報４を含んだ信号１８、右側に比較対象になる異物欠
陥情報を含まない信号１９を示す。ここで、一つの信号
として検出する画素サイズを１３として検出した場合、
斜線を施した、１６と１７の面積に相当する検出光が検
出される。この場合異物欠陥情報４が総面積に対して小
さいため、この２つの検出信号１６、１７の比較は安定
してできない。具体的にはノイズに埋もれてしまう。こ
の場合、照明の光強度等を大きくしても、異物欠陥情報
４を検出可能とするには大きなダイナミックレンジの検
出器が必要になる。ここで、画素サイズを１３から１４
にすると検出信号は７と８のなり、異物欠陥情報４は比
較により検出できるようになる。画素サイズを小さくす
ることはこのような効果を生むわけである。これとは逆
に、検出信号１８、１９を安定して（電気信号等に変え
ずに本質的な比較で）オフセットを消去できれば、具体
的には検出信号を例えば１０の位置以上できって検出で
きれば、検出信号は５と６になり比較検査できるレベル
になる。この場合は、画素サイズはさきの１３のままで
有るので、大画素による高速検出が可能になる。照明の
光強度等を大きくすれば、小さなダイナミックレンジの
検出器でも異物等の欠陥情報４を検出できる。本発明の
空間フィルター１０６を用いた方法は上記の画素１３を
用いたままで、微小な異物欠陥情報４を検出することに
ある。

【００８７】以上説明したように、光学系の工夫等で比
較すべき隣接チップ間の部内のパターン信号を極めて安
定にできたとしても光強度を１：１００あるいは１：１
０００程度のダイナミックレンジで検出するのが限界で
ある。従って、さらにこれ以上のダイナミックレンジを
必要とするように異物欠陥信号が小さかったり、パター
ン信号が大きかったりした場合、隣接チップ間の信号強
度を比較することにより何方かの信号に異物欠陥信号が
含まれているか含まれていないかを判断することはでき
ない。パターンの信号に対する異物欠陥の信号の比率が
十分に大きい場合のみ、比較によって異物の有無を検査
できる。この比率が小さいときは、異物を見逃してしま
うか、異物を検査しようとしきい値を小さくすると虚報
が多くなる。

【００８８】そこで、これらパターン上に存在する異物
を虚報無く検査することは困難であり、虚報をなくす
か、異物検出感度を小さくして大きな異物のみを検出可
能とするかしかない。本発明でこのようにパターンが形
成されている領域を検査対象から外してしまう実施例を
用いているのは、以上説明した虚報をなくすことを目的
にしている。

【００８９】また、異物検出感度を小さくして大きな異
物のみを検出可能とするためには、以下に説明するよう
なログスケールの比較検査が必要になる。確かに、隣接
するチップには同じ形状を持ち同じ射出方向に同じ光量
を射出するパターンが形成されていても、これら２つの
パターンからの検出光は完全に同一ではない。従って、
この２つのパターンからの光の検出光強度はばらつく可
能性が大きく比較は難しい。そこで、比較の際に、オペ
レータ２１９および２３１に切り出されたａとオペレー
タ２１８に切り出されたｐを複数の異物比較回路２２０
および複数のノイズ比較回路２２により比較する際、
（数２）式を満たす場合２つの信号は異なり、異物が存
在すると判断することができる。

【００９０】

【数２】 （ａ−ｐ）＞δ （数２） ところがこの方法では、信号の絶対レベルが大きいとき
その絶対量に対する比率で変動するばらつきが有った場
合異物が無いのに異物があると判断するいわゆる虚報の
可能性が大きくなる。そこで、２つの信号の比率が（数
３）式を満たすとき、異物と判断する。

【００９１】

【数３】 （ａ／ｐ）＞δ （数３） ところが、実際は、２つの信号の割り算は演算回路の規
模が大きくなるため、実際は、閾値を対数で設定し、
（数４）式が成立するとき異物が存在すると判断する。

【００９２】

【数４】 log（ａ／ｐ）＝logａ−logｐ＞δ （数４） このように、（数４）式を用いることにより、量子化の
閾値を対数軸を用いて設定しておけば、本来割り算をす
る必要がある演算を、比較回路２２０において引き算で
処理することができる。以上説明した論理を実現するの
が、図４に示した回路構成である。以上説明したような
対数の処理は、図４に示した、８値化処理系２１５の閾
値を対数で設定すればよい。

【００９３】また、図４では、上記説明した８値化処理
系２１５での対数の８値化処理を用いた比較回路２２０
での引き算処理を示したが、必ずしもこの方法ではな
く、上記の割り算処理のままの方法を用いても、また、
８値化以外の多値化を用いても差しつかえない。この場
合、３値化を用いると全てのパターン上の異物を検出し
ないで捨ててしまうことになり、さらにおおきな多値化
を用いると光学系が安定であれば、パターン上のより小
さな異物の検出が可能になる。

【００９４】ここで閾値設定回路２２１では上記のδが
設定され、複数の異物比較回路２２０では、上記の（数
２）または（数３）または（数４）式に基づく比較がな
され、オペレータ（画素）２１８とオペレータ（画素）
２１９および２３１との差が上記閾値δ以上のものにつ
いてＯＲ回路２２４でＯＲをとり、全ての異物比較回路
２２０から“０”が出力されてチップ（ショット）間の
繰り返しパターンが消去され、何れか異物比較回路２２
０から閾値δ以上のものが“１”として異物出力され、
異物データメモリ２０６に記憶される。また、複数の異
物比較回路２２０では、上記の（数２）または（数３）
または（数４）式に基づく比較がなされ、オペレータ
（画素）２１８とオペレータ（画素）２１９および２３
１との差が全て上記閾値δ以下のとき全ての異物比較回
路２２０から“０”が出力され、ＡＮＤ回路２２６にお
いてＡＮＤがとれ、チップ（ショット）間の繰り返しパ
ターンとして検出され、パターンメモリ２０８に記憶さ
れる。

【００９５】また、以上の対数閾値による量子化の様子
を図３０に示す。横軸は、検出位置、縦軸は検出信号を
示す。対数の閾値５０、５１、５２、５３、５４が設定
され、ピッチｐ離れた部分にある信号が比較処理され
る。ここで、多値にし、比較時に同一と判定する許容範
囲をたとえば１賭することにより、同一の値に量子化さ
れているパターン信号５５、５８だけでなく、１つ異な
る値に量子化されているパターン信号５６、５９、およ
び５７、６０がパターンと判定され、虚報にならない。
即ち、量子化の際の対数しきい値の比を大きくとること
で、許容範囲が大きくなり虚報を小さくできる半面、パ
ターン上では、よりおおきな異物しか検出できなくな
る。また、異物信号６１、６２ともに検出できる。さら
に、オペレータ２３１を平面方向に広げていることによ
り平面方向の量子化の誤差を許容することができる。

【００９６】以上のように、空間フィルター１０６によ
るパターン消去とチップ比較によるパターン消去には、
本質的な違いが有る。つまり、空間フィルターによる方
法はパターン部内の欠陥を強調して検出できるが、チッ
プ比較による方法はパターン部内の異物欠陥情報をその
ままの形で光電変換し検出した後で比較するため、大き
なダイナミックレンジを必要とする点である。ちょう
ど、空間フィルターによる方法は、ちょうど、干渉を用
いたセル比較により欠陥だけを強調したような形になっ
てる。

【００９７】（平面方向の量子化誤差と深さ方向の量子
化誤差）ここで、使用したチップ間の繰り返しを用いた
方法は、基本的には、比較検査であるが、短波長、点光
源のレーザ光源を用いた散乱光検出でこのような比較検
査を安定して実現するために以下の構成を用いている。
チップ間の繰り返しを用いたパターン除去方法を実現す
るオペレータは平面方向にｘ方向、ｙ方向とも複数画素
で形成されている。また、信号が、同一レベルと判断さ
れるべきか、一方に欠陥あるいは異物が存在するために
信号レベルが異なっていると判断されるべきかの比較
は、（数２）、（数３）、（数４）式を用いている。こ
れらの比較の際の比較数値の平面方向及び光強度方向へ
のサンプリングの拡大処理により、安定して異物とパタ
ーンを区別することができる。

【００９８】（フィルターサイズ）以下、空間フィルタ
ー１０６の設計思想について説明する。本発明の異物お
よび欠陥検査装置では、ピッチの大きなパターンはオペ
レータによるチップ間繰り返しを用いてパターンの情報
を消去している。従って、「オペレータによって消去可
能な空間周波数」より「空間フィルターによって消去可
能な空間周波数」が大きい必要がある。以下、理由を説
明する。

【００９９】図１５に示すように基板１上に、パターン
ピッチＬ1およびＬ2（Ｌ1＜Ｌ2）のパターンが形成され
ている場合を考える。このパターンにより照明光はθ
1、θ2の方向に回折され、空間フィルター１０６上でピ
ッチｐｆ1、ｐｆ2（ｐｆ1＞ｐｆ2）の回折パターンを作
る。従って、以下の式が成立する。

【０１００】

【数５】 Ｄｆ／(２・N.A.)=ｐｆ1／sinθ1 （数５）

【０１０１】

【数６】 sinθ1＝λ／Ｌ1 （数６） ここで、Ｄｆは、光学系１１０、１１１の瞳面上の直
径、Ｎ．Ａ．(NumericalAparture)は光学系１１０の開
口数である。

【０１０２】この回折パターンの内、ピッチｐｆ1 の回
折パターンは空間フィルター１０６で遮光されるが、ピ
ッチｐｆ2 の回折パターンはピッチが小さすぎるため、
空間フィルター１０６では遮光できないとする。即ち、
パターンピッチＬ1 の基板上パターンは空間フィルター
で消去されて検出器１０７上に結像しないが、パターン
ピッチＬ2 のパターンは空間フィルターで遮光されずに
検出器１０７上に結像してしまい消去されない。（以
下、「パターンが消去される」とは、このように「パタ
ーンから射出する光、つまりパターン情報をもった光を
空間フィルター１０６で遮光することにより、検出器１
０７上に光を届かないようにし検出器上にパターンの像
を結像しないようにする」ことを意味する。）従って、
（数５）、（数６）式より、以下の（数７）式が成立す
る。

【０１０３】

【数７】 Ｌ1＝（Ｄｆ・λ）／（２・ｐｆ1・N.A.） （数７） ここで、空間フィルター１０６は、製作上の精度とし
て、照明１０２の開口数等の限定から或る大きさ以上必
要になる。従って、（数７）式より、ｐｆ1 を大きく保
つと、空間フィルター１０６で消去可能なパターンのピ
ッチは小さくなってしまう。

【０１０４】ここで、図１６に示すように、基板１上に
は、ピッチＬt で複数個のチップが形成されている。こ
のチップ間の繰り返しを用いて、パターンピッチＬ2 の
パターンの情報を消去する。具体的には、チップピッチ
Ｌt で繰り返して検出される信号はパターンピッチＬ2
のパターンからの信号だと判断して、検出信号自体を削
除する。（この場合、「パターン情報を消去する」と
は、文字通り「信号を削除する、捨てる」ことを意味す
る。） ここで、後に説明する平面方向の量子化誤差を回避する
ために、先に説明したオペレータ２１９、２３１はｘ方
向nx画素、ｙ方向ny画素の大きさをもっており、このオ
ペレータ内にパターンが存在した場合、判断画素はパタ
ーンであると判断する。従って、このオペレータ２１
９、２３１の大きさにより検出エリアの率αは、以下の
式（数８）で示される。

【０１０５】

【数８】 α＝１−（ｗ・nx／Ｌ2） （数８） 逆に、（数８）式より、

【０１０６】

【数９】 Ｌ2＝１−（ｗ・nx／α） （数９） 従って、検出エリア率αを大きく保つと、消去できるパ
ターンのピッチは大きくなってしまう。

【０１０７】ここで、基板上の全てのピッチのパターン
を消去するためには、図１８に示すように、上記の空間
フィルターで消去できるパターンピッチＬ１がオペレー
タにより消去できるパターンピッチＬ２より大きければ
よい。即ち、図１８に示す如く、空間フィルターによる
消去とオペレータによる消去とがオーバラップすること
が必要である。これにより、あるピッチの繰り返しパタ
ーンが基板上に表れても、空間フィルター１０６かオペ
レータによってパターンを消去することができ、その結
果微小異物のみを検出することができる。

【０１０８】ここで、図１７に示すように、ピッチ可変
のＰＲＥＳフィルター１４１は最小ピッチｐｆ1 ＝１ｍ
ｍから最大ピッチ２・ｐｆ1 ＝２ｍｍまで連続的にピッ
チを変化できるように形成されている。

【０１０９】また、空間フィルター１０６（１４１）に
よる検出器１０７上での干渉現象を防ぐあるいは押さえ
るために、フィルター本数、ピッチ、フィルター幅を制
限する必要がある。つまり、上記の最小空間フィルター
ピッチは製作上の限定だけでなく、干渉現象を押さえる
ためにも限定される。この際、以上のフィルター本数、
フィールドサイズ、オペレータサイズの間の関係式が重
要になる。

【０１１０】また、空間フィルター１０６（１４１）に
よるパターン消去の可否は以下説明するように、消去す
るパターンのピッチによるのではなく、直線状空間フィ
ルター１４１の本数によるものである。空間フィルター
面の大きさをＤ、最小空間フィルターピッチをｐｆｓ、
直線状空間フィルターの本数をｎｆ、ｐｆｓの空間フィ
ルターにより遮光可能な最大パターンピッチをＬｍとす
る。検出器の視野をＸ、画素サイズをｗ、画素数をＮと
する。オペレータによる２チップ比較の際のオペレータ
サイズをｎoとする。

【０１１１】

【数１０】 ｐｆｓ／Ｄ＝λ／（N.A.・Ｌｍ） （数１０） 検出エリア率αを十分に大きくとるには、

【０１１２】

【数１１】 ｋ・no・ｗ＝Ｌｍ （ｋ＞＞１） （数１１）

【０１１３】

【数１２】 Ｄ／ｐｆｓ＝ｎｆ （数１２） が、必要。

【０１１４】また、画素サイズは光学系の分解能付近に
設定されれば、検査時間からも検出性能からも必要十分
であるから、

【０１１５】

【数１３】 ｗ＝ｋ０・λ／N.A. （数１３） （数１１）式、（数１２）式、（数１３）式より、

【０１１６】

【数１４】 ｐｆｓ＝Ｄ／（ｋ・ｋ０・no） （数１４）

【０１１７】

【数１５】 α＝１−（１／ｋ）＝１−（（no・ｋ０）／ｎｆ） （数１５） となり、検出エリア率αはオペレータサイズと直線状フ
ィルター本数のみにより決定される。ｋ０は約１で有
り、オペレータサイズnoを３とすると、検出エリア率を
例えば、８０％以上とするには、１５本以上の直線状空
間フィルターがあればよいことになる。

【０１１８】以上の検討結果は、検出すべき対象のパタ
ーンのピッチにかかわらず、画素サイズを検出器サイズ
と同等にし、概ね１５本程度以上の直線状空間フィルタ
ーを用いれば、全てのピッチのパターンに対応できるこ
とを意味する。

【０１１９】（製作方法）以下、上記空間フィルター１
０６の製作方法を説明する。本発明の空間フィルター１
０６は、バネ状支持具に直線状フィルターを複数設置し
た形状を有していればよく、必ずしもここに説明した方
法によらないが、ここに説明した方法は本発明の空間フ
ィルターを効率よく安価に製作できるものである。

【０１２０】図１９に製作方法を示す。本発明は、コイ
ルバネ１２１、１２１上に、等間隔に直線状フィルター
をエッチングで形成したフィルターシート１６５をのせ
各直線状フィルター１４１をはんだづけ、あるいは接着
剤等で設置する。ここで、コイルばね１２１、１２２及
び直線状フィルター１４１は強度の点からステンレス性
で有ることが望ましいが、ステンレス性の場合、半田が
のりにくいと言う欠点を有する。そこで、ステンレスに
表面にクロムをめっきしさらにクロムの酸化を防ぐため
に金をめっきするとよい。しかしながら、これらのめっ
きは必要不可決のものではなく半田をのりやすくするだ
けの目的である。従って、ステンレスの表面に直接作用
して半田をのりやすくするフラックスを用いることもで
きる。このような場合、クロム及び金めっきは必要な
い。

【０１２１】フィルターシート１６５内の直線状フィル
ター１４１は、上記説明した光学系１０３において基板
１上に照射された光源１１２の像のフーリエ変換の位置
での大きさか、１０％から１００％程度の余裕を持った
大きさに設定されるのが望ましい。ここで、フィルター
シート１６５のコイルばね１２１、１２２との接点に当
たる位置はコイルばねと同程度の太さが望ましい。従っ
て、直線状フィルター１４１のフィルター部と接点部は
太さを変える必要がある。この太さの変化する部分で
は、応力集中を避けるために滑らかに太さが変わる必要
がある。

【０１２２】上記フィルターシート１６５を、予めフィ
ルターシート１６５と等間隔に設置されたコイルばね１
２１、１２２上にのせ、接点に半田とフラックスを混合
した半田ペースト１６６を適量のせる。ここで、半田ペ
ーストはフィルターシート１６５上に事前にのせておい
てもよい。

【０１２３】ここで、直線状フィルター１４１の間隔を
変えた際も中央の直線状フィルターの位置が変わらない
ようにするために、つまり０次回折光を常に遮光するよ
うな構成にするために、フィルターシート１６５をのせ
る際に、コイルばね可動機構１３１の中心にフィルター
シート１６５の中心が来る必要がある。そのため、予め
可動機構１３１を稼働させ、可動機構１３１の中央部
（図１９に如く、２４、２５に直角な一点鎖線で示
す。）にコイルばね１２１、１２２のフィルターシート
との接点部が来ていないときは、図２０に示すようにコ
イルばねをコイルばね自身の中心軸２３の周りに回転さ
せ、コイルばね可動機構１３１の中心２４にフィルター
シート１６５の中心２５が来るようにする必要がある。

【０１２４】以上のコイルばね可動機構１３１の上に半
田ペースト１６６をのせたフィルターシート１６５をの
せ、全体を加熱して半田ペースト１６６を溶融させたあ
と自然冷却して完成する。ここでコイルばね可動機構全
体を加熱するのは加熱による残留応力を予防するためで
ある。

【０１２５】本発明の空間フィルター機構１０６はコイ
ルばね１２１、１２２という弾性係数の小さいものを用
いているため残留応力に対してひずみが大きくなり、フ
ィルターの位置ずれにより、遮光性能つまり上記説明し
た空間フィルターリングの性能が劣ってしまう。このよ
うな残留応力によるひずみを取るためには上記可動機構
全体を加熱するのがよい。また、本空間フィルターは、
回折光を遮光するものであるため遮光時に乱反射等をな
くすために黒色に処理されたいるのが望ましい。この黒
色処理は、塗料を塗布したものであっても、黒染め処理
と言われる熱処理を伴うものであってもよい。また、こ
の黒色処理は、半田付けのあとにされても、フィルター
シート１６５上の接合部以外の部分、遮光部に対してだ
けフィルターシート１６５に対して成されるものであっ
てもよい。

【０１２６】以上、半田ぺースト１６６を用いた方法を
説明したが、必ずしも半田ペーストを用いる必要が有る
わけではなく、上記フィルターシート内の直線状フィル
ターを１本１本半田付けする方法であっってもよいのは
言うまでもない。

【０１２７】（コンボルーションによる画像復元）図２
１に示すように、本発明による装置では、等ピッチに配
列された空間フィルター１４１により光線が回折し、結
像面に回折パターンを形成する。具体的には、点像の回
折像が結像面に形成される。この像は、０次の回折光の
周囲に±１次の回折光が現われている。このような回折
光が現われると、例えば本来のピークの周囲に±１次の
ピークが現われた信号２６のような形状になり、異物が
３個に増えて検出されるばかりでなく、パターンの場合
は、パターンとして判断され消去あるいは検出感度が落
ちてしまうケ所が大きくなってしまう。これを回避する
ためには、直線状空間フィルターの幅を狭くすればよ
い。具体的には、空間フィルター１４１のピッチに対し
て直線状空間フィルターの幅が１／２の場合、上記１次
回折光は０次回折光の１／２倍なのに対し、空間フィル
ターのピッチに対して直線状空間フィルターの幅が１／
８の場合、上記１次回折光は０次回折光の１／３０倍に
低減する。これらの結果は、空間フィルター１０６の形
状Ｌ(u,v)をフーリエ変換することによって算出された
ものである。従って、必要に応じ、空間フィルターのピ
ッチに対する直線状空間フィルター１４１の幅を選択す
る必要がある。また、特に、比率を小さく知る必要があ
る場合、回折パターンが空間フィルターによって十分に
遮光されるように、照明系１０２による基板１上に照射
された光源のフーリエ変換の位置での集光の仕方も変え
る必要がる。具体的には、照明の基板１に対する入射光
の内ｙ方向成分の開口数を大きくすることによって達成
される。この際の照明のフーリエ変換面上での結像の大
きさはコヒーレント光の結像理論により算出される。

【０１２８】また、ウイーナフィルターとして知られて
いる画像処理の方法によっても、上記の回折の影響は回
避できる。具体的には図２１に示すように、空間フィル
ターの形状をＬ(u,v)とすると、予め１／Ｌ(u,v)の値を
求めてそのフーリエ変換を算出しておき、この結果を畳
み込み手段２５１により検出した画像に畳み込めばよ
い。このように畳み込み手段２５１により検出した画像
に畳み込めば、空間フィルター１４１による回折光を取
り除くことができる。ここで、１／Ｌ(u,v)の値は無限
大に発散する部分があるため、この値を必要十分な大き
なあたいに近似する必要がある。また、フーリエ変換の
結果得られる複素数の値は、概ね位相の反転する数値を
正負とし、大きさが複素数の絶対値になるように近似さ
れる。また、畳み込みされる画像を切り出す際も十分に
効果の有る最小の大きさになるように設定されるべきで
ある。

【０１２９】（微細パターンに合わせてウエハを回転す
る）以上の、空間フィルターおよび繰り返しチップによ
るパターン除去では、空間フィルターにより除去される
パターンのピッチが小さい方がよく、繰り返しチップに
よる方法で除去されるパターンのピッチが大きい方がよ
い。特に、パターンとして除去されてしまう面積を少な
くするためには、繰り返しチップによる方法で除去され
るパターンのピッチは大きい方が望ましい。そこで、検
査に当たって、パターンとして除去されてしまう面積を
少なくなるように、基板上に形成されたパターンの形状
に応じて基板搬送時の基板の回転方向を決定するのがよ
い。具体的には、図２２に示したように、空間フィルタ
ーで消せないパターンピッチＬ１１、Ｌ１２が有った場
合、より大きなパターンピッチＬ１１の方向がセンサの
方向になるように方向２８に走査するほうがよい。この
ような方向になるように、予め基板１を９０度回転して
検査する構成とする。

【０１３０】（真上からの照明）ここで、例えば、微細
化と低抵抗の確保を実現するために、現状あるいは今後
の半導体デバイスは、高アスペクト比化が進んでいる。
このため、この段差の陰に隠れた異物あるいは欠陥は検
出できない。本発明は、このような対象に対しても焦点
深度がふかいため検査可能である。さらに、図２３に示
すようにミラー１６８及びハーフミラー１６９を用い
て、上方から照明する照明光学系を用いることにより、
陰に隠れた異物あるいは欠陥も照明することができ、検
出可能となる。

【０１３１】（ＴＦＴへの応用）ＴＦＴ基板等基板が大
きく厚さが薄いものは、支持した際のひずみが大きい。

【０１３２】このような場合、図２４に示すように、基
板３０を支持部１７１、１７２で両持ち自由端支持し、
照明のスポットの長手方向３１及び検出器の長て方向を
支持端を結ぶ方向３２に垂直に設定し基板を方向３２に
平行に走査する構成にする。このような構成により、周
辺部だけしか支持できずひずみが大きくなる場合も、ひ
ずみの方向を照明及び検出器の方向に対して垂直にでき
るため、照明及び検出器の方向ではひずみが生じないた
め、検出視野内で検査対象を焦点深度内に入れることが
できる。さらに、基板全体のひずみが大きい場合も、基
板のひずみの形状を計算により算出しやすいと言う効果
もある。このため、基板の厚さ、長さ、幅、縦弾性係
数、横弾性係数等のパラメータをもとに、両持ち自由端
支持のひずみを算出し、この形状に合わせて、焦点が合
うようにステージを焦点方向に駆動させながら検査する
ことを可能のできる。このような構成では、自動焦点検
出機構が必要ないという利点がある。以上の構成で、Ｔ
ＦＴのような大型の基板３０の異物等の欠陥の検査も可
能となる。

【０１３３】また、検出ヘッドアレイを３３、３４に示
すように複数列用いた場合、それぞれの位置でひずみが
異なるため、基板３０をｚ方向に調整するのでなく、検
出ヘッドアレイ３３、３４を独立に調整する必要があ
る。

【０１３４】また、このような基板の検査で基板を平ら
な支持台に固定して検査する場合はこのような構成は必
ずしも必要ないの言うまでもない。また、基板３０の４
すみを支持することによって、ひずみを低減できる。

【０１３５】（高精度異物検査装置）以上の、空間フィ
ルターを用いて検査装置は、以上説明したように、高速
小型だけを実現することだけが目的ではない。以上と全
く同じ構成で、図１１に示すように物体側のフーリエ変
換レンズを交換することにより分解能を向上すれば、具
体的には、分解能を１ミクロン程度にすれば、最小0.1
から0.3ミクロンていどの異物あるいは欠陥を高速に検
査できる。また、分解能を３ミクロン程度にすれば、最
小0.３から0.８ミクロンていどの異物あるいは欠陥を高
速に検査できる。

【０１３６】このような構成は、パターンの繰り返し性
を利用してノイズとなるパターンの信号を上手に消去で
きるため、設計データ比較、あるいはセル比較、チップ
比較のパターン検査装置に比べて、大きな画素サイズを
用いても小さな異物あるいは欠陥を検査できるため、結
果的に高速な検査を実現できる。

【０１３７】このような検査でも、基本的に繰り返しパ
ターンのみの検査で有るため、繰り帰し性をもたない、
パターン部は検査対象外になる。この検査対象外の部分
は、別の検査装置で検査する、目視検査を実施する等の
工夫が必要になる。

【０１３８】（検出ヘッドの利用）以上説明した異物欠
陥検出装置は、図２５に示すように、基板１の１方向の
搬送中に検査するのが最も効果的であるため、基板１の
全域を検査するために、図２５に示すように複数の検査
装置（検出ヘッド）を並列に配置して検査するのが望ま
しい。しかしながら、図２６に示すように１ユニットの
検出ヘッド１０１を用いて基板の一部３５だけを検査し
ても効果が十分発揮される場合が多い。一部の異物欠陥
検査で十分異物欠陥発生と言う以上事態を検出できるか
らである。もちろん、これは１ユニットである必要はな
く、必要に応じて複数のユニットを配置することができ
る。

【０１３９】また、１ユニットあるいはそれ以上の検出
ヘッドを用い、図２７(a), (b)に示すようにステージの
ｘｙ走査で基板全域を検査する構成を用いてもよい。

【０１４０】（パターン形状に合わせたダイナミック検
査）図２８に、繰り返しパターンのピッチが基板内で変
化する場合の検査装置について示す。この実施例は、繰
り返しパターンピッチ検出部１７４、検出ヘッド１０１
から構成される。

【０１４１】基板が搬送されると、まず、繰り返しパタ
ーンピッチ検出部１７４で検出された信号を基に、パラ
メータ算出手段２１２で上記説明した周波数解析の方法
などを用い繰り返しパターンのピッチが算出される。こ
こで算出されたピッチは、検出ヘッド１０１に送られ、
空間フィルターのピッチ、オペレータのピッチが変更さ
れる。検出ヘッド１０１では、ピッチ検出部１７４ピッ
チが算出された部分が検出ヘッド１０１の検査位置に搬
送された時点で、検査される。検査は常時ピッチが算出
されながら、進行する。ここで、パターンのピッチが不
連続に変化しない場合は、この方法で検査可能である。
ピッチが不連続に変化した場合は、特にピッチの設定が
間に合わない可能性がある。このような場合は、ピッチ
の設定が終了するまで、搬送系送りをとめておく必要が
ある。

【０１４２】（サインカーブ回折格子による回折干渉
法）以下、回折光と干渉光を組み合わせたパターン検査
方法について図２９を用いて説明する。

【０１４３】この装置は、基本的には、以上説明した空
間フィルターを用いた検査装置と同じであり、照明系１
０２、検出光学系１０３空間フィルターユニット１０
６、検出記１０７から構成され、さらに、空間フィルタ
ーの位置に透明な基板で作成された、サインカーブの位
相分布を持つ回折格子１７５、及び、駆動機構１７６を
追加したものである。ここで、上記説明した方法は、チ
ップの繰り返しを用いたパターン除去処理を図４に示し
た電気処理系で実現している。以上説明したようにこの
方法では、パターン内にある異物は特に大きなものでな
いと検査できないという問題を有していた。さらに、図
１４に示したように、以上説明したように、このような
大きな背景ノイズのなかにある情報は、均一に確実にオ
フセットをなくすことができる光処理等の方法によって
のみ検出できる。そこで、以上のチップの繰り返しを用
いたパターン除去処理を光学的な方法、具体的には、干
渉法で実現しようとするものである。

【０１４４】ここで、図２９に示した照明は基板に対し
て、透過光で示しているが、透過光であっても、反射光
であっっても差しつかえない。ここで、照明は、すくな
くても１軸方向はコヒーレントに照明される。ここで、
繰り替えしパターン３７、３８が有った場合、それぞれ
から射出した光の主光線（０次回折光）は、それぞれの
光軸を進み、検出記１０７上にそれぞれの像を結像す
る。ところが、フーリエ変換面に回折格子１７５が設置
されているために、光は、回折し、±１次方向に回折光
を射出する。ここで、重要なのは、回折格子１７５とし
て、サインカーブ（コサインンカーブもお同じ）を用い
ているため、０次回折光はなくなり（光強度が０）、±
１次光だけになて射出する点である。ここで、駆動機構
により回折格子１７５を光軸方向に調整することによ
り、パターン３７からの＋１次光とパターン３８からの
−１次光を検出器上で重ねることができる。さらに、照
明側、あるいは光軸の適当な位置に位相をπずらすよう
な位相板１７８を載置すれば、検出記１０７上で２つの
光束を干渉させることができる。結果的に、途中の光束
の位相へかも補正できるように位相板１７８の位相変化
を微調整できるようにすれば、干渉によりチップの繰り
返しを用いたパターン除去処理実現できる。

【０１４５】さらに、回折格子１７５と駆動機構１７６
をSAW等の超音波による表面波による屈折率可変機構を
用いて、回折格子の格子間距離を超音波の波長を変えて
適当に可変すれば、回折格子１７５から射出するそれぞ
れの＋１次光−１次光を全く同一の方向に射出させ、検
出器上で重ねることができる。この方法では、回折格子
１７５上にサインカーブを自動的に作成できる効果があ
る。また、回折格子１７５を光軸方向に可動させる必要
はない。もちろん、これらを併用してもよい。

【０１４６】また、以上は回折格子としてサインカーブ
のものを用いたが、必ずしもこのかぎりでなく、十分お
おきな間隔はなれたパターン３７、３８を比較する場合
は、サインカーブでないことから生じる０次回折光の影
響を押さえることができるため、サインカーブで有る必
要はない。

【０１４７】また、図２９(ｂ)には、パターンを照明す
る際にそれぞれパターンのピッチ分離れた場所のみをス
ポットで照明する構成を示した。この構成では、光源１
７９は、走査装置を有しており、ハーフミラー１８０、
ミラー１８１を介して、パターンのピッチ分離れた場所
のみをスポットで照明する。このような構成により、正
確な位相ずれπを作り出せ、検出性能を向上できる。

【０１４８】（その他）以上の検査装置は、以上説明し
たように、搬送中の基板上の異物あるいは欠陥を検査す
るものであるから、搬送中に基板が検出光学系の焦点深
度内に入っている必要がある。そこで、精度のさほど高
くない搬送系中でも検査可能とするために焦点深度は深
いほうがよい。そこで、検出分解能より焦点深度を優先
するために、検出光学系中に絞りを設置し、焦点深度を
大きくしてもよい。

【０１４９】以上説明した検査装置では、直線状フィル
ターを用いているが、このフィルターは必ずしもこのよ
うなフィルターである必要はなく、液晶表示素子を用い
たフィルターであっても、また、塩化銀をもちいた可逆
的な光カットフィルターであっても、また、複素共役型
の非線形素子を用いてもよい。

【０１５０】また、以上の実施例は、照明光が情報から
の光、即ち、反射光の場合を示したが、本発明の効果を
得る場合は、これに限定されるものではなく、透過光の
照明を持つ構成であって、何ら差しつかえない。

【０１５１】また、本発明の検査装置で検出した異物欠
陥情報は、異物欠陥の数をカウントすることにより異常
を検出するばかりでなく、異物欠陥の発生分布を知るこ
とにより異物欠陥の発生原因を類推する手掛かりにもな
りうる。また、高精度の検査装置による結果から、本発
明のモニターの配置、配置数、感度等が設定されるとよ
い。

【０１５２】本発明の照明系は、照明系１０２として検
出系に独立して構成されているが、この照明系は検出系
の一部を用いることで、省略することができる。具体的
には、検出光学系のフーリエ変換面に半導体レーザ及び
適切な焦点距離のシリンドリカルレンズを載置すること
で実現可能である。このようにすることにより検出ヘッ
ドをさらに小型、軽量にでき、また、安価にできる。

【０１５３】以上の構成では、半導体レーザを用いてい
るが必ずしもこれに限らずガスレーザ、固体レーザ、ほ
ぼ短波長、点光源の白色光でも本発明の効果は得られ
る。

【０１５４】また、以上の小型異物検出ヘッドは、空間
フィルターユニット１０６を用いているが、これを用い
ずに、半導体レーザ１１２を偏光照明として、空間フィ
ルター１０６の位置にこの照明の偏光を遮光する方向の
偏光板を載置してもほぼ同様の異物検出効果を期待でき
る。この場合、偏光の方向は、ｐ偏光であっても、ｓ偏
光であっても差しつかえないが、ｓ偏光の方が検出性能
を期待できる。また、偏光板は、必ずしも空間フィルタ
ー１０６の位置に入れる必要はなく検出光学系１０３内
のどこでもよく、また、半導体レーザ１１２も偏光出力
のものである必要はなく、照明系１０２内の適当な位置
に偏光板を挿入してもよい。もちろんこの場合、偏光を
利用する他の異物検査装置のように検出性能は、空間フ
ィルターを用いた場合よりやや落ちるが、空間フィルタ
ーのパラメータ設定、調整等の面倒な手間や、装置を省
略できるという効果を有する。またこのように偏光板を
用いる場合であっても、上記説明したように繰り返しパ
ターン周囲の非繰り返しパターンからの散乱光は十分に
消去できないため、本発明のオペレータ処理系２０３は
効果を発揮する。同時に、オペレータ処理系２０３の機
能を向上するためのテレセントリック光学系１０３’の
効果も大きい。従って、基板１の回転ずれ調整機構も必
要である。しかしながら、基本的には、偏光板を用いる
方法は基板の回転ずれには強いものであって、回転ずれ
は、必ずしも合わせる必要はない。さらに、テストエレ
メントグループのパターンを消去するための手段も同様
に必要になる。これらの手段は、以上説明したように、
全て同時に必要になるものではなく、それぞれ一つづつ
あるいは任意の複数の組み合わせで用いてもおおきな効
果が期待できるものである。従って、検出すべき異物の
大きさ、必要な検出性能、検出すべき対象基板の条件等
に応じて、実験的にあるいは、高精度欠陥異物検査装置
の検出条件に合わせて組み合わせられるべきものであ
る。

【０１５５】また、偏光板と空間フィルター１０６を組
み合わせて用いると異物欠陥の検出性能はさらに向上す
る。この場合も、これらの手段は、以上説明したよう
に、全て同時に必要になるものではなく、それぞれ一つ
づつあるいは任意の複数の組み合わせで用いてもおおき
な効果が期待できるものである。検出光量がやや落ちる
ため、照明の照度を向上する必要がある。この場合も、
具体的には、N.A.の大きな光学系を用いるなどの構成に
より、基板上のビーム幅を小さくし、ステージの精度を
向上する必要が有る。このような場合、例えば、縞パタ
ーンを投影する方法やレーザビームの変位を検出するな
どの周知の自動焦点機構が必要になる。

【０１５６】半導体製造工程の量産立上げ及び量産ライ
ンの異物検査方法及びその装置の構成ブロック図の一例
を図３１に示す。

【０１５７】図３１において、この半導体製造工程の量
産立上げ及び量産ラインの異物検査装置は、露光装置５
１１エッチング装置５１２と洗浄装置５１３とイオン打
込装置５１４とスパッタ装置５１５とＣＶＤ装置５１６
等から成る半導体製造装置群５１０と、温度センサ５２
１と搬送系内異物モニタ５２２と圧力センサ５２３と処
理装置内異物モニタ５２４等から成るセンシング部５２
０およびそのセンシング部コントロールシステム５２５
と、ガス供給部５３１と水供給部５３２からなるユーテ
ィリティ群５３０と、水質サンプリングウェハ５４１と
ガスサンプリングウェハ５４２と装置内サンプリングウ
ェハ５４３とデバイスウェハ５４４と雰囲気サンプリン
グウェハ５４５から成るサンプリング部５４０と、ウェ
ハ異物検出部５５１とパターン欠陥検出部５５２から成
る検出部５５０と、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）と２次
イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）５６２と走査形トンネ
ル顕微鏡／分光装置（ＳＴＭ／ＳＴＳ）５６３と赤外分
光分析装置５６４等から成る分析部５６０と、異物致命
性判定システム５７１と微小異物原因究明システム５７
２と汚染源対策システム５７３とから成る対応システム
５７０とより構成される。またこれらの構成要素はライ
ン対応のオンライン異物検査システム５８１と量産立上
げライン対応のオフライン異物検査システム５８２とに
分けられ、これらをあわせて半導体製造工程の量産立上
げおよび量産ライン異物検査システム５８０を成す。

【０１５８】従って、図に示すように、量産立上げ時と
量産ラインを分けることにより、量産立上げ時の異物の
検出、分析、評価装置を効率よく稼動させることができ
て量産立上げを迅速にできるとともに、量産ラインで用
いられる異物の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモ
ニタリング装置にして量産ラインの軽量化が図られる。

【０１５９】次に、オンライン異物検査システム５８１
のオンラインモニタである搬送系内異物モニタ５２２と
処理装置内異物モニタ５２４について、一実施例を示
す。図３２は半導体製造装置群５１０の中でも特に大量
不良の多い枚葉式ＣＶＤ装置５１６の搬送系にオンライ
ンモニタである異物モニタ３１０１（図１に概略構成を
示す。）を適用した例である。異物モニタ３１０１を有
するローダ３１０２と予備室３１０３と反応室３１０４
と加熱部３１０５とガスシステム３１０６とコントロー
ラ３１０７と上位ＣＰＵ３１０８から構成されている。
ローダ部３１０２に置かれたローダカセット３１０９か
ら予備室３１０３に製品ウェハ３１１１を搬送し、ゲー
トバルブ３１１２を閉じ、予備室３１０３を排気する。
次に、ゲートバルブ３１１３を開け、予備室３１０３と
反応室３１０４の製品ウェハ３１１１（１）を交換し、
ゲートバルブ３１１３を閉じ、反応室３１０４で膜生成
を開始する。膜生成中に予備室３１０３を大気圧に戻
し、ゲートバルブ３１１２を開け、製品ウェハ３１１１
を回収し、アンローダカセット３１１０に搬送する途中
で、異物モニタ３１０１（図１に概略構成を示す。）で
製品ウェハ３１１１（１）上の異物を計測する。ゲート
バルブ３１１２直前に異物モニタ３１０１を配し、膜生
成前後の異物を比較しても良い。

【０１６０】次に、異物モニタ３１０１（図１に概略構
成を示す。）の構成について図３３より説明する。ま
ず、異物モニタ３１０１の異物検査開始側に設けたウェ
ハ回転方向検出器３１２１（１６２）で製品ウェハ３１
１１（１）のオリフラの方向を検出し、製品ウェハ３１
１１（１）の回転方向を検出する。その後、異物検出光
学系３１２２（１０１）で製品ウェハ３１１１（１）上
の異物検査を全面において行う。次に異物モニタ３１０
１より得られた異物情報を異物情報処理系３１２３で処
理し、異物の異常発生があれば、アラーム等で知らせ
る、あるいは装置停止機能３１２４により装置本体３１
２５を停止することができる。また、キーボード３１２
６とＣＲＴ３１２７（２３０）により異物表示を行な
う。さらに、異物解析システム３１２８と連動されてお
り、データのやり取りが可能である。例えば、システム
３１２８より製品ウェハ３１１１（１）の名前、場所、
サンプリング等ほしいデータの命令を送信することによ
り、異物情報処理系３１２３よりそれらのデータを得る
ことができる。ここで、本異物モニタ３１０１では、異
物検出光学系３１２２（１０１）は異物情報処理系３１
２３（２０２、２０３、２０６−２１１、２１２−２１
３、２２９、２３０、２３２）とは別体に成っており、
さらに、ステージ系を有しておらず、処理装置の搬送系
を利用する構成と成っている。しかし、もちろんステー
ジ系を有する構成も可能である。したがって、本異物モ
ニタ３１０１の外形寸法は、幅Ｗ、奥行きＬ、高さＨが
それぞれ１ｍ以内、あるいは、本異物モニタ３１０１の
幅Ｗがウェハの幅Ｗｗより短く、小型を可能にしてい
る。また、本異物モニタ３１０１は、自動較正機能を有
しており、製造装置間及び工程間で製品ウェハ表面の反
射率が異なるので、反射率を自動計測し、異物検出光学
系の照明光量にフィードバックすることにより対処で
き、めんどうな較正を必要としない。さらに、異物検出
光学系３１２２（１０３）の検出レンズの焦点深度ｄは
次式から算出され、０．１〜０．５mmと深いため自動焦
点を必要としない。

【０１６１】

【数１６】 ｄ＝０．５λ／(Ｎ．Ａ．)² （数１６） ここで、λは光の波長、Ｎ．Ａ．は検出レンズの開口数
である。さらに、小型なので、ユニット交換が可能であ
り、装置への搭載及びセッティングが容易な構造に成っ
ており、メンテナンスが楽である。

【０１６２】図３４よりウェハ回転方向検出器３１２１
（１６２）の検出方法について説明する。数個以上の発
光点３１３１を有する照明系の下を製品ウェハ３１１１
（１）がウェハ移動方向３１３３に沿って通過し、３１
３２の位置から３１３４の位置に移動する。図にウェハ
回転方向検出器３１２１の照明系の発光点から出た照明
光の製品ウェハ３１１１（１）上の軌跡３１３５を示
す。発光点Ａの場合、照明光が製品ウェハ３１１１
（１）に当たる時間Ａsと製品ウェハ３１１１からはず
れる時間Ａeを測定し、これを他の発光点Ｂ〜Ｇについ
ても行う。以上のデータと製品ウェハ３１１１の移動時
間により製品ウェハ３１１１のオリフラの方向を求め、
製品ウェハ３１１１の回転方向を計算する。また、製品
ウェハ３１１１の回転方向の検出方法として、スクライ
ブエリア検出、チップ検出、アライメントマーク等特殊
マーク検出がある。

【０１６３】従って、本異物モニタ３１０１（図１に概
略構成を示す。）は、ウェハ回転方向検出器３１２１
（１６２）で得られた製品ウェハ３１１１（１）の回転
方向と、図５に示すように、オリフラの延長線Ｘ軸とそ
れと直交し製品ウェハ３１１１（１）の外周と接するＹ
軸の交点を仮想原点３１４１とするオリフラ基準の座標
あるいは回路パターン３１４２の延長線の交点を仮想原
点１４３とする回路パターン３１４２基準の座標によ
り、製品ウェハ３１１１（１）上の検出した異物の位置
の情報を得ることができる異物座標管理が可能である。

【０１６４】また、装置内の発塵分布を知るため、図３
６に示すように、各製品ウェハ３１１１（１）の回転方
向が様々な方向３１４２、３１４３、３１４４、３１４
５で搬送されてきても、３１４５のように、搬送方向３
１５０と製品ウェハ３１１１（１）の外周が接するｘ軸
とそれと直行し製品ウェハ３１１１（１）の外周が接す
るｙ軸から成る製品ウェハ３１１１（１）の回転方向に
よらない装置基準の異物座標管理も有している。装置内
に発塵があれば、３１４６のように規則的な異物分布を
示す。

【０１６５】更に、本異物モニタ３１０１（図１に概略
構成を示す。）のウェハ回転方向検出器３１２１（１６
２）は、製品ウェハ３１１１（１）の回転方向を検出す
ると同時に製品ウェハ３１１１の搬送速度を求めること
ができるので、製品ウェハ３１１１の搬送速度に同期し
て検出器、例えば、ＣＣＤリニアセンサのスキャンスピ
ードが変えられるように成っている。したがって、製品
ウェハ３１１１（１）の搬送速度によらず、安定した検
出性能が得られる。

【０１６６】図３７に製品ウェハ３１１１（１）上の異
物検査が高速でかつ構造が小型である空間フィルタを用
いた異物検出光学系３１２２（１０１）の構成図の一実
施例を示す。斜方照明光学系３１５１と検出光学系３１
５２から成る。斜方照明光学系３１５１は図に示すよう
に１個以上の照明アレイに成っている。検出光学系３１
５２は検出レンズとしてレンズアレイ３１５３、レンズ
アレイのフーリエ変換面に空間フィルタ３１５４（１０
６）、レンズアレイの結像位置に検出器３１５５（１０
７）から成っている。

【０１６７】図３８に斜方照明光学系３１５１の構成図
を示す。ここで、斜方照明とは製品ウェハ３１１１
（１）の法線３１６３からθ傾けた方向３１６４より照
明することを意味する。照明光源として小型で高出力の
半導体レーザ３１６１を用い、アナモルフィックプリズ
ム３１６２で高輝度コヒーレント光照明を可能にしてい
る。製品ウェハ３１１１（１）上をコヒーレント光照明
することにより検出レンズ３１５３のフーリエ変換面に
おいて製品ウェハ３１１１（１）のパターンのシャープ
なフーリエ変換像が得られるためである。さらに、アナ
モルフィックプリズム３１６２は照明アレイの隣接照明
成分が影響しない広領域照明を可能にしている。隣接照
明光の影響があると、検出レンズ３１５３のフーリエ変
換面において、隣接照明によるパターンのフーリエ変換
像がずれて重なりフーリエ変換像の面積が増え、空間フ
ィルターのフィルタ部分の面積も増えることになり、空
間フィルター３１５４（１０６）を通過する異物からの
散乱光量が少なくなり、異物検出性能が低下するからで
ある。

【０１６８】図３９に検出光学系３１５２の検出幅を示
す。検出光学系３１５２の検出幅３１７０は製品ウェハ
３１１１（１）の幅と同一であり、製品ウェハ３１１１
の送り３１５６の１スキャン３１５６のみで製品ウェハ
３１１１の全面を一括で検査することができ、高速検査
が可能となる。

【０１６９】図４０に検出器３１５５（１０７）として
ＣＣＤリニアセンサを用いた場合を示す。製品ウェハ３
１１１（１）の幅を一括で検出するため、図のようにＣ
ＣＤリニアセンサ３１７１をちどり状に配置する。ま
た、センサの重なり部分となる３１７２についてはＢ列
を削除し、Ａ列のデータを有効とする。

【０１７０】図４１に空間フィルタ３１５４（１０６）
の構成図を示す。レンズアレイ３１５３（１０７）の各
レンズ素子３１８１にそれぞれの空間フィルター３１８
２が対応する。

【０１７１】図４２に空間フィルタ３１５４の詳細図を
示す。製品ウェハ３１１１の規則性のある繰返しパター
ンからの回折光３１９１はレンズアレイ３１５３のフー
リエ変換面上の空間フィルタ３１５４位置では規則的な
像３１９２となる。したがって、図に示すような空間フ
ィルタ３１５４で製品ウェハ３１１１の規則性のある繰
返しパターンを遮光することができ、検出器であるＣＣ
Ｄリニアセンサ３１５５には取り込まれない。

【０１７２】空間フィルター３１５４には、製品ウェハ
３１１１の繰返しパターンのフーリエ変換像を乾板に焼
き付けて作成する乾板方式の空間フィルターを用いる。
したがって、空間フィルター３１５４の焼き付けた部分
は製品ウェハ３１１１の規則性のある繰返しパターンか
らの光は通過しない。または、液晶を用いた液晶方式の
空間フィルターがある。まず、製品ウェハ３１１１の規
則性のある繰返しパターンからの回折光３１９１のレン
ズアレイ３１５３のフーリエ変換面上の空間フィルタ３
１５４位置での規則的な像３１９２をＴＶモニタ等によ
り検出し、像３１９２に対応した液晶素子の位置を記憶
させる。次に、記憶された液晶素子部分に電圧を加える
ことにより、その部分に当った光を遮蔽することができ
る。したがって、各工程の製品ウェハ毎の像に対応した
駆動液晶素子を記憶し、フォーマット化することによ
り、各工程の製品ウェハ毎の液晶のオンオフによる空間
フィルタが可能となる。

【０１７３】図４３に各工程の製品ウェハ３１１１に対
応した乾板方式による空間フィルター群３２０１を示
す。各工程の製品ウェハ１１１に対応した空間フィルタ
を乾板方式により作成し、図のようにリニアガイドステ
ージ等の移動機構により交換し、検出レンズ３１５３に
対して位置決めすることにより、全ての工程の製品ウェ
ハ３１１１に対応することができる。

【０１７４】図４４に乾板方式によるアンド空間フィル
ター３２２１を示す。数種類の工程の空間フィルターの
アンドを取ることにより、空間フィルターの数を減らす
ことができ、一つのアンド空間フィルター３２２２、３
２２３で数種類の工程の製品ウェハ３１１１の繰返しパ
ターンからの光を遮蔽することができる。従って、アン
ド空間フィルター３２２１を用いることにより、工程の
多い場合でも空間フィルターの数を減らすことができ、
装置構成を簡単化することができる。また、この方法
は、液晶方式の空間フィルターにも利用でき記憶するフ
ォーマットの数を減らすことができる。しかし、全ての
工程の空間フィルターのアンドを取り、１個のアンド空
間フィルターも可能であるが、アンド空間フィルターを
通過する異物からの散乱光量が少なくなり、異物検出性
能が低下する。

【０１７５】次に、図４５に部分検査による異物検出光
学系３１２２の構成図の一実施例を示す。検出レンズと
してマイクロレンズ群３２３１を用い、各マイクロレン
ズ３２３１のフーリエ変換面に空間フィルタ３２３２
（１０６）を配置し、さらに、検出器としてＣＣＤリニ
アセンサ３２３３（１０７）を配置する。したがって、
解像度の高いマイクロレンズ３２３１を用いることによ
り、レンズアレイ３１５３を用いるより、さらに微小の
異物を検出することができる。ただし、この方式におい
ては、検出レンズとしてマイクロレンズ３２３１ではな
く、もちろん従来のレンズを用いた場合でも検査が可能
である。部分検査の一実施例としてマイクロレンズ群３
２３１のピッチを製品ウェハ３１１１のチップの間隔に
合わせることにより、検査領域を有効にすることができ
る。

【０１７６】しかし、図４６の斜線部に示すように、マ
イクロレンズ群３２３１一列だけでは製品ウェハ３１１
１上の部分検査となり、異物のモニタリング機能は果た
せるが、製品ウェハ３１１１の全面を検査することはで
きない。ここで、３２３６はマイクロレンズ３２３１が
１個の検出幅である。しかし、製品ウェハ３１１１を数
スキャンすることにより、製品ウェハ３１１１の全面検
査が可能となる。または、図４７に示すようにマイクロ
レンズ３２４１を２列あるいは数列のちどり状に配置す
ることにより、製品ウェハ３１１１の１スキャン３１５
６のみで全面検査が可能となる。尚、マイクロレンズ３
２４１のフーリエ変換面に空間フィルター３２４２を配
置し、さらに、検出器としてＣＣＤリニアセンサ３２４
３を配置している。

【０１７７】また、図４５において、他の実施例とし
て、斜方照明系３１５１にパルス発光レーザを用いて製
品ウェハ３１１１上を広領域かつ高照度で照明する。さ
らに、検出器として２次元ＣＣＤセンサあるいはＴＶカ
メラ３２３３を用いれば広領域で検出することができ
る。ここで、斜方照明系３１５１において、パルス発光
を行う場合は、検出器もそれに同期させて検出する。

【０１７８】以上において、空間フィルターを用いる場
合は、各製品ウェハ３１１１の回転方向が一定で搬送さ
れてくる場合は、例えば、装置の搬送系途中にオリフラ
位置合せ機構を設置し、空間フィルタの方向に製品ウェ
ハ３１１１の方向を合せることにより、空間フィルター
検出が可能となる。しかし、各製品ウェハ３１１１の回
転方向が様々な方向で搬送されてくる場合は、製品ウェ
ハ３１１１の繰返しパターンの方向も変わるため、製品
ウェハ３１１１の回転方向に合せ空間フィルターも回転
する必要がある。図４５、図４７に示すマイクロレンズ
を用いると、隣接する空間フィルタは独立しているた
め、個々の空間フィルターを製品ウェハ３１１１の回転
方向に合せ回転すれば良い。しかし、レンズアレイを用
いる場合は、隣接する空間フィルタは連なっているた
め、図４８に示すように製品ウェハ３１１１の回転方向
（オリフラの回転位置）３２５１に合せ異物検出光学系
３１２２（３２５３）を３２５４のように回転し、３２
５２の方向にする必要がある。

【０１７９】もちろんマイクロレンズを用いる場合で
も、製品ウェハ３１１１の回転方向３２５１に合せ異物
検出光学系３１２２を回転しても良い。ここで、３２５
１の方向と３２５２の方向は同一である。回転角は最大
４５°であり、図４８の場合、回転する分、検出幅が長
くなる。

【０１８０】また、空間フィルターを用いる場合は、製
品ウェハ３１１１上の規則的な繰返しパターン部の検査
を行うことはできるが、それ以外の部分は検査できな
い。したがって、製品ウェハ３１１１上の規則的な繰返
しパターン部以外は、ソフト等で無効データあるいは検
出禁止エリアとする。しかし、この場合、製品ウェハ３
１１１上の全ての点を異物をモニタするのではなく、あ
る特定の比率で製品ウェハ３１１１上を監視している
が、繰り返しパターンの多いメモリの製造では、このメ
モリの繰り返し部だけをモニタするだけでも効果は大き
い。

【０１８１】次に、図４９に白色光照明による異物検出
光学系３１２２の構成図の一実施例を示す。白色光によ
る斜方照明系３２６１と検出光学系３２６２としてレン
ズアレイ３１５３と検出器３１５５から成っている。こ
の方式を用いると、空間フィルタ方式に比べ異物の検出
性能は低下する。しかし、図５０に示すように白色光照
明検出３２７１は空間フィルターを用いないレーザ照明
検出３２７２に比べて検出性能は高く、また、製品ウェ
ハ３１１１上の規則的な繰返しパターン部に限定せず、
全面を検査することができる。ここで、異物からの検出
出力は製品ウェハ３１１１上の全てのパターンのピーク
値を基準３２７３にとっている。

【０１８２】次に、図５１にウェハ比較検査による異物
検出光学系の構成図の一実施例を示す。斜方照明光学系
３１５１と検出光学系３１５２から成る。斜方照明光学
系３１５１は図に示すように１個以上の照明アレイに成
っている。検出光学系３１５２は検出レンズとしてレン
ズアレイ３１５３あるいはマイクロレンズ群、検出レン
ズ３１５３のフーリエ変換面に空間フィルター３１５
４、検出レンズ３１５３の結像位置に検出器３１５５、
さらに、検出器からの検出信号を画像処理する画像処理
系３２８０から成っている。まず、製品ウェハ３１１１
の１枚目を検出し画像としてメモリ３２８２に記憶す
る。次に、２枚目の製品ウェハ３１１１を検出した検出
画像３２８１と１枚目の記憶画像３２８２を比較回路３
２８３により比較することにより、異物の顕在化を行な
う。３枚目以降の製品ウェハ３１１１検出画像３２８１
は、１枚目もしくは直前の２枚目の記憶画像３２８２と
比較する。本実施例では、空間フィルター３１５４を用
いてパターンの情報を少なくしている。したがって、本
異物検出光学系で検出する前にオリフラ位置合せ機構等
を設置し、全ての製品ウェハ３１１１の回転方向を空間
フィルタの回転方向に合わせる。

【０１８３】図５２に異物モニタ３１０１（図１に概略
構成を示す。）を用いた半導体ＦＡ（Factory Automati
on）のシステム図を示す。製品ウェハ３１１１（１）を
一貫処理可能な一貫処理ステーション３２９１、各種特
殊処理に対応した各種ジョブステーション３２９２、検
査ステーション３２９３、解析ステーション３２９４か
ら構成されており、各ステーションはクリーントンネル
中の搬送系により結合されている。一貫処理ステーショ
ン３２９１と各種ジョブステーション３２９２におい
て、特に大量不良の可能性の高いＣＶＤ装置やエッチン
グ装置などには異物モニタ３１０１を搭載して、装置内
の異物監視を行なう。また、３２９６、３２９７のよう
にステーションの出入口の搬送系に異物モニタ３１０１
を搭載して、ステーション全体における異物監視を行な
う。

【０１８４】なお、本発明は量産立上げ時においても、
量産ラインの監視に有効であることは当然である。

【０１８５】次に本発明に係る小型異物モニタの他の具
体的実施例を図５３から図６２を用いて説明する。

【０１８６】以下、本実施例の構成を図５３を用いて説
明する。本実施例は、半導体レーザ１１１１、コリメー
タレンズ１１１２、ｘ拡散レンズ１１１３、集光レンズ
１１１４、ｙ拡散レンズ１１１５、ミラー１１１６より
構成される照明光学系１１１０と、結像レンズ１２１
１，１２２１、空間フィルター１２１２，１２２２、偏
光板１２１３，１２２３、１次元検出器１２１４，１２
２４より構成される検出光学系１２１０と、ウエハ搬送
手段１３０１、自動焦点検出器１３１２、自動焦点位置
決め機構１３１３より構成されるステージ系１３００
と、Ａ／Ｄ変換器１４１１、閾値回路１４１２、２次元
画像切り出し回路１４１３、パターン異物判断回路１４
１４、パターン情報メモリ１４１８，１４１６、異物情
報メモリ１４１７，１４１５より構成される信号処理系
１４０１と、ＦＦＴ回路１５１１、繰り返し部除去回路
１５１２、データメモリ１５１３、マイクロコンピュー
タ１５１５、データ表示系１５１６、異常表示アラーム
１５１７より構成されるデータ処理系１５０１とにより
構成される。

【０１８７】照明光学系１１１０では、半導体レーザ１
１１１から射出した光が、コリメータレンズ１１１２に
より平面波になりｘ拡散レンズ１１１３によりｘ方向の
み広げられる。ｘ拡散レンズ１１１３より射出した光は
集光レンズ１１１４によりｘ方向は平行な光束つまり平
面波に、ｙ方向は集光される。その後ｙ拡散レンズ１１
１５によりｙ方向のみ平行光束まで拡散される。結果的
に、ｘ，ｙ方向とも平行光束つまり平面波でありｙ方向
に長い直線上のビームとなり、ウエハ（半導体基板）１
００１上を照明する。

【０１８８】図５４に照明光学系１１１０をｘ方向から
見た構成を示し、図５５にｙ方向から見た構成を示す。
ｙ方向には、ウエハ（半導体基板）１００１上の照明エ
リアを十分照明できるだけ広がり、ｘ方向には十分な照
度になるよう絞り込んでいる。ただし、照明は平面波す
なわちｘ方向にもｙ方向にも平行な光束になっている。

【０１８９】ここで、本実施例では、ｘ，ｙ方向とも平
行光束つまり平面波にして照明しているが、近似的に平
面波になる光学系であればよい。また、ここでは、磁界
ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直線偏光を
照射している。これにより、異物からの散乱光をパター
ンからの散乱光に対して相対的に向上する効果がある。
但し、必ずしもｓ偏光である必要はなく、その他の直線
偏光あるいは楕円、円偏光であっても本発明の目的を達
成する上では差し支えない。

【０１９０】検出光学系１２１０では、ウエハ１００１
上の検査位置１００２から射出した光束を結像レンズ１
２１１，１２２１により、空間フィルター１２１２，１
２２２、偏光板１２１３，１２２３を通して、１次元検
出器１２１４，１２２４上に結像する。偏光板１２１
３，１２２３は、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直な
光（Ｓ偏光）を遮光している。この偏光板は、異物から
の散乱光をパターンからの散乱光に対して相対的に向上
する効果がある。但し、必ずしも必要ではなく、省いて
も本発明の目的を達成する上では差し支えない。

【０１９１】また、検出光学系の結像レンズ１２１１
は、図５６に示したような通常のレンズを用いても、あ
るいは、図５７に示したような屈折率変化型のレンズア
レイを用いてもよい。いずれの場合も、照明光学系１１
１０として、図５４及び図５５に示したような平面波を
照明できるような光学系を用いる場合、空間フィルター
１２１２，１２２２をはじめとした構成上の相違点はな
い。

【０１９２】図５８に照明光学系及び検出光学系の平面
図を示す。検出光学系１２１０，１２２０，１２３０，
１２４０，１２５０，１２６０および１次元検出器１２
１４，１２２４，１２３４，１２４４，１２６４を複数
配置し、ウエハの直径Ｌ全域をカバーできるようにして
いる。また、各照明光学系１１１０，１１２０，１１３
０，１１４０，１１５０，１１６０はそれぞれ１次元検
出器１２１４〜１２６４の検出エリアを照明するように
配置している。この構成で、ウエハ全域を平行光束すな
わち平面波で照明できる。この構成では、一つの検査領
域にたいして一つの照明方向から照明している。この構
成により、空間フィルタ−の効果が十分に発揮される。
仮に一つの照明領域が複数の方向から照明された場合、
空間フィルタ−上でこれら複数の照明による回折パタ−
ンが重複するため空間フィルタ−による遮光領域を大き
くする必要がある。このように遮光領域を大きくした場
合、この遮光領域により検出すべき光信号をも遮光して
しまうことになる。一つの方向から照明することにより
これを防ぐことができる。

【０１９３】図５３に示すように、ステージ系１３００
では、ウエハ１００１をウエハ搬送手段１３０１上に載
置した後、ウエハ搬送手段１３０１はｘ方向に移動す
る。ここで、ウエハ搬送手段１３０１は、他の処理装
置、具体的には、成膜装置、エッチング装置、露光装置
などの半導体製造検査装置のもつ搬送系である。もちろ
ん、本発明の異物検査装置が、この搬送手段を持ち合わ
せていてもよい。また、自動焦点検出系１３１２によ
り、ウエハ１００１と本発明による装置との距離が測定
され、その結果を基に自動焦点制御系１３１３によりウ
エハ１００１と本発明による装置との距離が最適になる
よう制御される。この制御は検査開始前に１度だけされ
れば十分であるが、ウエハ搬送手段１３０１の精度によ
っては、検査中に実時間で制御される必要がある場合も
ある。

【０１９４】信号処理系１４１０では、１次元検出器１
２１４からの検出信号をＡ／Ｄ変換器１４１１、閾値回
路１４１２を通過し、２値化された１ビットの信号が５
×５の２次元画像切り出し回路１４１３に送られ、図に
示した論理式によるパターン異物判定回路１４１４によ
りパターンと異物が判定される。すなわち、中央の点の
論理値をＰ（０、０）とすると、以下の式（数１７）が
成立するときｐ（０，０）の信号を異物と判断し、以下
の式（数１８）が成立するときパターンと判断する。

【０１９５】

【数１７】

【０１９６】

【数１８】

【０１９７】判断された結果は、１次元検出器１２１４
の基本クロックから求められる座標信号によりパターン
メモリ１４１５および異物メモリ１４１６に格納され
る。ここで、閾値回路１４１２から異物メモリ１４１６
までの回路は、３系統等の複数用意してあり、閾値回路
１４１２の閾値を段階的に変えておく。このような回路
構成により必要十分な機能を有しながら回路規模が小型
になるという効果を持つ。

【０１９８】ここで、この信号処理系は各検出光学系１
２１０〜１２６０の信号を処理するため、信号処理系１
４１０〜１４６０が設けられている。

【０１９９】データ処理系１５０１では、異物メモリ１
４１６のデータからＦＦＴ回路１５１１により異物マッ
プデータがフーリエ変換され、繰り返し部除去回路１５
１２によりチップ間の繰り返し部が除去される。こうし
て得られた異物データは異物メモリ１５１３に座標及び
閾値が格納されると共に、この異物数が許容範囲より大
きい場合、アラーム１５１７より警報信号が出される。
この警報信号が出された場合、作業者は、ラインの動作
を止めると共に、異物の発生原因を追求し、対策を施
す。また、マイクロコンピュータ１５１５より指令する
ことにより、異物のマップデータ、座標データ等が表示
系１５１６に出力される。また、本発明では、パターン
のデータもメモリ１４１６に格納されている。このデー
タは、このパターン部では異物検査を実施していないこ
とを意味する。従って、パターンデータの全体面積に対
する比率は、検査面積比率を意味する。この検査面積比
率が、所定の値より小さい場合は、検査装置のエラーあ
るいは、ウエハプロセスのエラーの可能性がある。従っ
て、この場合も、アラーム１５１７より警報を出す。

【０２００】図８１に、信号処理系１４１０とデータ処
理系１５０１の機能を兼ねた異物パターン判断系を示
す。データ処理系１５０１では、ウエハ内のチップの繰
り返し性を利用してチップ周辺の非繰り返しパターンを
識別除去している。この機能は、図８１に示した回路に
よっても達成される。

【０２０１】この実施例は、２次元画像切り出し回路１
４１３に替えて画像切り出し回路１４２０をもつ。画像
切り出し回路１４２０（オペレータ処理系２０３の２１
６、２１７）は切り出し部１４２１（２１９）、１４２
２（２３１）及び被判断部１４２３（２１８）より構成
される。この切り出し部１４２１（２１９）、１４２２
（２３１）は、被判断部１４２３（２１８）に対して試
料上でのチップピッチｐ離れた位置の画像を切り出せる
ように配置されている。ここで、ウエハは、回転誤差Δ
α、チップ転写誤差、結像倍率誤差、２値化による誤差
などによるチップ間隔誤差Δｐを持っているため、画像
切り出し部１４２１、１４２２は被判断部１４２３に対
して概ね±Δα、±Δｐの余裕を持っている。この値
は、実験的に、あるいは装置の製作精度を基に設計され
ればよい値であるが、本実施例の場合画素サイズを７μ
ｍとして、Δｐを１．５画素、Δαを０．５度とし、ピ
ッチが１０ｍｍ程度として、Δｗ（＝Δα・ｐ）を１
２．５画素としている。この画像切り出し回路１４２０
から切り出された信号は、図５３に示した信号処理系に
準じて処理される。２次元切り出し回路１４１３では切
り出された正方形の周辺部を式１に従ってロの字形に論
理積を取るのに対し、切り出し部１４２１、１４２２の
全域にわたって論理積が取られる。すなわち、２次元切
り出し回路１４１３では切り出された正方形の周辺部を
Ｐ（ｉ，ｊ）としているのに対し、切り出し部１４２
１、１４２２では切り出された全域をＰ（ｉ，ｊ）とし
ている。このＰ（ｉ，ｊ）の形状が異なるだけでパター
ンの判断は式１で、異物の判断は前記式（数１７）で示
される。

【０２０２】この構成では、ＦＦＴ回路１５１１および
繰り返し部除去回路１５１２を省略することができる。

【０２０３】以下、動作を図５３ないし図６２により説
明する。

【０２０４】本発明では、超微細パターンの形成された
超ＬＳＩ上の異物を高速高精度でしかも小型の装置で検
査するため、パターンの繰り返し性に着目している。従
来の装置では、ウエハの全面積を高速高精度で検査する
ため、高性能の大型の装置が用いられていた。ところ
が、半導体生産の歩留りを向上するためには、必ずし
も、全面積に付いて異物検査をするよりも、むしろ、全
面積検査を犠牲にして、全ウエハ検査を実施した方が良
いという結果が判明した。従来装置を用いる限り、ウエ
ハを適当な頻度でサンプリングして検査するしかなく、
この検査方法では、一度、不良が発生したとき大量の不
良をつくり込んでしまう可能性がある。このような、全
ウエハ検査をする場合、ウエハの全面積を検査しなくて
も、装置発塵、プロセス発塵等の不良を発見できる。

【０２０５】そこで、メモリーに代表されるＬＳＩに
は、繰り返しのパターンが大きな比率で存在することに
着目した。ＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ等では、８０％以上、マ
イクロコンピュータ、カスタムＬＳＩ等でも多くの場
合、３０％以上である。このような比率で有れば、この
繰り返し部だけの検査で十分である。繰り返し部の欠
陥、異物の検査では、光学的なフィルターリングを用い
た非繰り返し部の強調検出技術が有効である。そこで、
この技術を適した。この方法は、空間フィルターの作成
方法が課題である。

【０２０６】図５９に示したような基本パターン１０１
０の繰り返しパターンに図５３に示した装置で光を照明
した場合、図６０に示したような規則的な回折パターン
１０１１が空間フィルター１２１２，１２２２で観察さ
れる。この回折パターン１０１１は図５９に示したパタ
ーンからの回折にによるものである。ここで、図２９上
に異物１０１２が存在した場合、この異物１０１２から
の回折光は、規則的な回折パターン１０１１とは異なっ
た不規則な形状になり、例えば図６０上のパターン１０
１３のように観察される。そこで、この空間フィルター
１２１２，１２２２上で回折パターン１０１１を遮光す
るようなフィルターを設ければ、パターン１０１４の情
報は削除され１次元検出器１２１４，１２２４上では、
異物１０１２の情報のみが図４１のように観測される。
すなわち本発明により、異物１０１２のみが選択的に検
出されたことになる。

【０２０７】ここで、パターン１０１４のピッチｐと回
折パターン１０１１のピッチθ（観測点２から結像レン
ズ１２１１，１２２１へ入射する回折パターンの角度で
示している。）との関係は、照明光学系１１１０の射出
する光の波長λとして以下の（数１９）式で示される。

【０２０８】

【数１９】sinθ＝λ／ｐ （数１９） 従って、ｐが小さいほどθは大きくなる。すなわち、Ｌ
ＳＩがより微細化し、ｐが小さくなるほど回折パターン
のθは大きくなり結像レンズ３２１１に入射する回折パ
ターンは減少し空間フィルターの形状は簡単になるとい
う利点がある。

【０２０９】また、同じ製品の場合、基本パターン１０
１０の形状は変わっても位置ピッチは変わらないため回
折パターンの基本的な形状は変わらない。つまり、同じ
製品を検査する限り、回折パターンの形状はほぼ変わら
ず、従ってこれを遮光する空間フィルターの形状もほぼ
変わらないという特徴を有する。この特徴を利用し、各
製品毎に各工程の回折パターンの形状を測定しそれら全
ての回折パターンを遮光するような空間フィルターを作
成しても、そのフィルターが結像レンズの開口全てを遮
光するようなことはないことに着目した。このように各
工程毎の回折パターンをすべて遮光するようなフィルタ
ーを用いることにより空間フィルターの交換を省くこと
ができる。また、特にメモリの製造ラインでは製品が少
なく製品の変更も少ないため効果的である。

【０２１０】ここで、本発明では、結像レンズ１２１
２，１２２２に屈折率変化型のレンズアレイを用いると
装置をさらに小型に構成できる。屈折率変化型レンズア
レイは、小型の光学系が構成できるためファクシミリ、
電子複写機等に用いられている。光学系を小型にすると
いう目的を達成する為にはこの屈折率変化型のレンズア
レイは効果的である。しかしながら本発明では空間フィ
ルターを用いる必要がある。従来、屈折率変化型のレン
ズアレイにもフーリエ変換面があり空間フィルターを用
いることができることは着目されていなかった。本発明
では、この屈折率変化型のレンズアレイに空間フィルタ
ーを用いることができることに着目して、屈折率変化型
のレンズアレイを用いた小型の異物モニターを実現し
た。空間フィルターの構成、作用は上述したものと同一
であり、各レンズ１つ１つに上述の空間フィルターを設
置すればよい。またこの屈折率変化型のレンズアレイの
空間フィルターの位置は図６１に示すようにレンズの射
出側の端面になる。

【０２１１】図６２に空間フィルターの形状を示す。特
に、最も簡便にかつ任意のパターンに対し効果を出すに
は図６２（ａ）に示した直線上のものがよい。また、こ
の直線上の空間フィルターよりパターンとの弁別性能を
出すには図６２（ｂ）に示した様な形状のものが必要に
なる。さらに、製品内の各工程全てで使用できる形状の
１例を図６２（ｃ）に示す。

【０２１２】図６３に異物の検出例を示す。

【０２１３】ここで高速小型の異物検査装置を実現する
上で、この空間フィルターを用いた方法は従来技術（特
許公開昭和６２−８９３３６号）に示した偏光検出法よ
り適している。この理由を図６４、６５、６６を用いて
説明する。

【０２１４】試料に光を照明し異物からの散乱光を検出
する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散
乱光がノイズになる。このノイズは、図６４（ｃ）に示
したように検出器２００６の画素（１つの信号として検
出される最小単位）サイズが大きいほど大きくなる。ノ
イズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されてい
るため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。

【０２１５】一方で、画素数が多いほど検査時間がかか
るため、高速検査を実現するためには画素サイズを大き
くする必要がある。したがって、画素サイズを大きくし
て、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズ
レベルを小さくする方法として、小泉他、「ＬＳＩウエ
ハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論
文集、１７−２、７７／８２（１９８１）に、偏光を利
用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利
用することによって、パターンからの散乱光（ノイズ）
を減衰させることができる。ところがこの方法による散
乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出
器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたよ
うに様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれ
の減衰率を積分すると減衰率は０．１％から０．０１％
程度になる。

【０２１６】これに対し、本出願の空間フィルターを用
いた方法では、減衰率を０．００１％から０．０００１
％にできる。この理由を図６５、６６を用いて説明す
る。繰り返しパターンの形成されたウエハ２００１を照
明光２００２で照明し、照明した領域をレンズ系２００
３、２００５を用いて検出器２００６に結像する。ここ
で、空間フィルター２００４を載置したフーリエ変換面
でのパターンからの射出光の強度分布を図６６に示す。
繰り返しパターンからの射出光はパターンのピッチに応
じた位置に集中する。この集中の比率を算出した例とし
て、複スリットの場合の回折光強度分布が久保田宏著、
「応用光学」（岩波）に説明されている。

【０２１７】これによれば、スリットの数（本出願では
同時に照明される繰り返しパターンの数）が多くなれ
ば、集中の比率が大きくなる。この比率はフーリエ変換
Ｆ［］を用いても算出できる。照明されたパターンの形
状をａ（ｘ，ｙ）とすると、空間フィルターの位置の光
強度分布はＦ［ａ（ｘ，ｙ）］となる。空間フィルター
の形状をｐ（ｕ，ｖ）とすると、ｐ（ｕ，ｖ）＊Ｆ［ａ
（ｘ，ｙ）］が、空間フィルターを通過する光となる。
また空間フィルターに相補的な図形の形状を￣ｐ（ｕ，
ｖ）とすると、￣ｐ（ｕ，ｖ）＊Ｆ［ａ（ｘ，ｙ）］
は、空間フィルターによって遮光される光成分である。
この２つの成分の比率が先の減衰率になる。パターンの
繰り返し数が３の時のこの減衰率を算出すると０．００
１％程度である。繰り返し数が５の時０．０００１％程
度になり、さらに繰り返し数を多くすれば減衰率は低下
する。従って、偏光を用いるよりも減衰率を低くでき、
パターンノイズを低減できることになる。

【０２１８】以上の計算は、パターン形状及びその他の
条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ず
しも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式
よりも１桁から３桁減衰率が低下し、パターンノイズを
低減できるという実験結果を得ている。

【０２１９】次に本発明の小型異物モニタの他の実施例
を図６４から図７７を用いて説明する。図６４に異物検
出器の検出画素サイズとノイズレベルの関係を示す。小
型異物モニタの課題として高速・小型化がある。同図
（ａ）に異物検出光学系を示す。ウェハ２００１上のパ
ターンと異物からの散乱光を検出レンズ２００３を通し
て、検出器２００６で検出する。検出器２００６からの
検出信号は検出器２００６の１画素毎に出力される。同
図（ｂ）に検出器２００６の１画素に相当するウェハ上
の大きさが小画素の場合と大画素の場合を示す。検出時
間Ｔはウェハの面積Ｓ、検出器のデータ取り込み時間
ｔ、検出器の画素サイズｗ、検出器の画素数ｎとして以
下の（数２０）式で示される。

【０２２０】

【数２０】 Ｔ＝（Ｓ・ｔ）／（ｗ・ｎ） （数２０） 式（数２０）より、高速・小型を実現するためには、ｗ
を大きくすることと、ｎを増やして並列処理を行うこと
が最も有効である。しかし、同図（ｃ）に示すように、
ｗを大きくすると、ｗに比例してウェハ２００１上のパ
ターンからのノイズレベルも増加する。したがって、ｗ
を大きくして、異物検出性能を維持するためには、パタ
ーンからのノイズレベルを低減する必要がある。

【０２２１】そこで、次に、パターンからのノイズレベ
ルを低減するために、空間フィルタ法によるノイズ低減
の効果について説明する。図６５は空間フィルタを用い
た異物検出光学系の構成図を示す。検出レンズ２００３
のフーリエ変換面に空間フィルタ２００４を設置してい
る。ノイズであるウェハ２００１上の繰返し性のあるメ
モリパターンからの回折光２００７は、検出レンズ２０
０３を通過後、空間フィルタ２００４で遮光する。ま
た、ウェハ２００１上の異物からの散乱光２００８は検
出レンズ２００３、空間フィルタ２００４、結像レンズ
２００５を通過して検出器２００６で検出される。

【０２２２】ここで、図６５の空間フィルタ２００４面
におけるパターン回折光２００７のｘ方向の光強度分布
を図６６に示す。同図において、空間フィルタ２００４
の透過部分（Ａ）と遮光部分（Ｂ）に相当するパターン
回折光２００７の光強度の比、即ちＡ：Ｂは１：１０⁵
となり、空間フィルタ２００４を設置することにより、
パターンノイズを１／１０⁵に低減することができる。
従来の異物検査装置に用いられた偏光フィルタ法では、
パターンノイズ低減は１／１０²であるため、検出器の
画素サイズが同一であれば、ノイズ低減レベルは１０³
向上し、異物検出感度も向上する。したがって、異物検
出感度の目標設定を従来の異物検査装置の性能以下にす
ることにより、検出器の画素サイズの大画素化を行うこ
とができ、異物検出光学系の高速・小型化が可能とな
る。

【０２２３】なお、空間フィルタで遮光できるパターン
は繰返し性のあるメモリパターンであり、メモリパター
ン部以外はソフト等で無効データあるいは検出禁止エリ
アとする。

【０２２４】図６７に空間フィルタ法を適応した場合の
異物検出光学系における弁別比を示す。ここで、異物検
出系光学系における検出レンズ２００３は結像レンズも
兼ねているため、結像レンズを必要としない。検出器２
００６からの検出信号分布より、異物の検出信号をＳ、
パターンノイズをＮとすると弁別比をＳ／Ｎで表す。

【０２２５】次に、図６８に検出器の画素サイズと弁別
比の関係を示す。ここでは、異物として２μｍ標準粒子
の例を示す。異物をパターンから安定して弁別するため
には、弁別比１以上を必要とする。したがって、同図よ
り、２μｍ標準粒子をパターンから弁別して検出するた
めには、検出器の画素サイズは20μｍ以下であれば良い
ことがわかる。

【０２２６】次に、図６９に照明領域と検出領域を示
す。検査時間Ｔは、検査幅Ｌｘ、Ｌｙ、検出器の画素サ
イズｗ、検出器の読みだしクロック周波数ｆとして以下
の（数２１）式で示される。

【０２２７】

【数２１】 Ｔ＝（Ｌｘ・Ｌｙ／ｗ²）・（１／ｆ） （数２１） また、有効照明光強度Ｐは、照明パワーＰ₀、照明幅Ｗ
ｘ、Ｗｙとして以下の（数２２）式で示される。

【０２２８】

【数２２】 Ｐ＝Ｐ₀・（ｗ・Ｌｘ）／（Ｗｘ・Ｗｙ） （数２２） ここで、Ｗｘ≒Ｌｘであるため、（数２２）式は（数２
３）式で示される。

【０２２９】

【数２３】 Ｐ＝Ｐ₀・（ｗ／Ｗｙ） （数２３） 総照明光量Ｐｔは（数２１）式と（数２３）式より、
（数２４）式で示される。

【０２３０】

【数２４】 Ｐｔ＝Ｔ・Ｐ ＝Ｐ₀・（Ｌｘ・Ｌｙ／Ｗｙ）・（１／（ｗ・ｆ）） ＝Ｋ₁・（１／（ｗ・ｆ）） （数２４） したがって、検出信号強度Ｉは、異物信号係数Ｋ₂と
（数２４）式より、（数２５）式で示される。

【０２３１】

【数２５】 Ｉ＝Ｋ₂・Ｐｔ ＝Ｋ₁・Ｋ₂・（１／（ｗ・ｆ）） （数２５） 式（数２５）より、Ｉはｗ・ｆの関数となる。

【０２３２】以上の結果を基に、図７０に装置仕様を決
定するための性能図を示す。画素サイズと検査時間の関
係、画素サイズと弁別比の関係、画素サイズ・検出器の
クロック周波数と検出信号の関係の３つの図により装置
仕様を決定する。例えば、２０秒の検査時間を実現する
ために、画素サイズと検査時間の関係より、検出器のク
ロック周波数を２ＭＨｚに設定すれば、検出器の画素サ
イズは13μｍで良い。

【０２３３】その時、画素サイズと弁別比の関係より、
２μｍ異物のパターンからの弁別比は２であり、パター
ンから弁別することができる。最後に、画素サイズ・検
出器のクロック周波数と検出信号の関係より、２μｍ異
物の検出信号は、画素サイズ・クロック周波数で決ま
り、60mVであり、検出器で検出可能である。以上の様
に、３つの性能図により、装置の検出異物寸法と検査時
間の仕様を任意に決定することができる。

【０２３４】図７１は空間フィルタ法を用いた異物検出
光学系の装置構成を示す図である。

【０２３５】異物検出光学系は、製品ウェハ２００１の
一軸走査２０１０で製品ウェハ２００１全面が検査可能
な構成に成っている。そのため、異物検出光学系は照明
光学系２０１１と検出光学系２０１３に分け、それぞれ
ユニット構成に成っている。検査対象ウェハがφ２００
ｍｍの場合について以下に説明する。例えば、８ユニッ
トでウェハ２００１全幅を検査するためには、１ユニッ
トの照明領域及び検出領域２０１２は、２５ｍｍにすれ
ば良い。したがって、検査対象ウェハがφ１５０ｍｍの
場合は、８ユニットのうち６ユニットを用いれば良い。
１ユニットの検出光学系２０１３は、検出レンズ２０１
４、検出レンズ２０１４のフーリエ変換面に設置された
空間フィルタ２０１５、検出器としてリニアセンサ２０
１６で構成されている。検出レンズ２０１４の外形寸法
が検出幅より大きい場合は、本実施例の同図に示すよう
にちどり状に配置することによりウェハ２００１全幅を
確保することができる。また、検出レンズ２０１４の外
形寸法が検出幅以下の場合、あるいは、ウェハ上を限定
する検査すなわち部分検査の場合には直線状に配置する
ことができる。ここで用いている空間フィルタ２０１５
は検出光学系２０１３がちどり状の場合は４ユニット構
成を２組使用し、検出光学系２０１３が直線状の場合は
８ユニット構成を１組使用する。リニアセンサ２０１６
からの検出信号は異物検出処理（別体）２０１７で処理
され、異物データとして出力する。

【０２３６】なお、検出光学系２０１３がちどり状の場
合は２組、検出光学系２０１３が直線状の場合は１組の
空間フィルタ２０１５の交換は、ウェハ２００１の品種
間により行う必要があるが、工程にはほとんど依存せ
ず、１品種ウェハを１種類の空間フィルタ２０１５で対
応可能である。

【０２３７】次に本実施例のうちの仕様の一例を示す。
照明光学系は、照明光源として波長７８０ｎｍ、出力２
００ｍＷの半導体レーザを用い、照明光入射角度は上方
から６０°でウェハ上の２６×１ｍｍ²の領域を照明す
る。検出光学系は、検出レンズとして投影レンズ（５０
ｍｍＦ２．８を用い、検出倍率１倍（検出ＮＡ＝０．
１）で検出する。検出器には画素サイズ１３μｍ、画素
数２０４８、駆動周波数４ＭＨｚのＣＣＤリニアセン
サ、あるいは、異物弁別性能の高い画素サイズ７μｍ、
画素数４０９６、駆動周波数４ＭＨｚのＣＣＤリニアセ
ンサを用いる。

【０２３８】次に、図７２はパターンノイズ光のウェハ
回転角度による影響を示す一例図である。ウェハ２００
１が回転すると、ウェハ２００１のパターンからの回折
光もウェハ２００１に応じて回転する。したがって、異
物検出光学系２０２１に対してウェハ２００１が回転し
ていると、異物検出光学系２０２１の空間フィルタの遮
光部分からウェハ２００１のパターンからの回折光が漏
れてくる。したがって、パターンからの回折光の漏れ光
すなわちパターンノイズ光は、空間フィルタの遮光幅と
ウェハの回転角度の関数となる。ここで、ウェハの回転
角度θは、異物検出光学系２０２１の中心線２０２０と
ウェハ２００１の中心線２０００の角度を表す。しか
し、空間フィルタの遮光幅を広げると異物からの散乱光
も減光するため、最適幅を求める必要がある。そこで、
従来のプリアライメント装置ではウェハの回転角度を±
２°以内に抑えることができるので、異物検出性能、例
えば、２μｍ異物をパターンから弁別して検出できる空
間フィルタの遮光幅を最適幅とした場合のウェハの回転
によるパターンノイズ光の変化の一例を同図に示す。

【０２３９】異物検査のモニタとしての機能を有するた
めには、できるだけ焦点深度の深い異物検出系が必要で
ある。

【０２４０】焦点深度は、検出画素サイズの大きさによ
り、検出レンズのＮＡから計算される焦点深度より大き
い値を得ることができる。

【０２４１】検出画素サイズが検出異物サイズより十分
小さければ、焦点深度ｄは、検出レンズの開口数に依存
し、光の波長λ、検出レンズの開口数ＮＡとして以下の
（数２６）式で示される。

【０２４２】

【数２６】 ｄ＝0.5・λ／(ＮＡ)² （数２６） （数１１）式において、例えば、λ＝780nm、ＮＡ＝0.1
の場合はｄ＝39μｍとなる。また、検出画素サイズが検
出異物サイズより十分大きければ、焦点深度は、検出画
素サイズに依存する。この場合、検出画素サイズを相当
解像度ａ’とすると、相当開口数ＮＡ’との関係は以下
の（数２７）式で示される。

【０２４３】

【数２７】 ａ’＝0.61・λ／ＮＡ’ （数２７） さらに、（数２７）式におけるＮＡ’を（数２６）式の
ＮＡに代入すると、実際の焦点深度ｄが得られる。例え
ば、ａ’＝13μｍとすると、ＮＡ’＝0.037となり、ｄ
＝285μｍとなる。

【０２４４】従って、検出器の大画素化により、異物検
出系の焦点深度を深くする効果がある。

【０２４５】図７３はウェハステージの高さによる異物
検出出力の変化を示す一例図である。λ＝780nm、ＮＡ
＝0.1、検出画素サイズ13μｍを用いた場合の５μｍ異
物の検出出力の変化を示している。同図より、焦点深度
は±70μｍである。この値は検出レンズの開口数から得
られる値（39μｍ）と検出画素サイズから得られる値
（285μｍ）の間の値に成っている。したがって、13μ
ｍの検出画素サイズは５μｍ異物に対して十分大きくな
いが、焦点深度を深くしている。

【０２４６】以上のように、検出レンズの開口数を小さ
くすることと、検出画素サイズを大きくすることによ
り、焦点深度を深くすることができ、ウェハの搬送系の
高さ方向の位置制御をラフにすることが可能である。

【０２４７】次に、本小形異物モニタリング装置に用い
る照明光学系の１ユニットの構成を示す。ウェハ上を片
側は検査領域を十分照明できるように広げ、片側は十分
な照度になるように絞り込み、線状照明が可能な構成と
なっている。照明光源が点光源であれば、両側とも平面
波すなわち平行な光束ができる。ここで、照明光を平行
光にすると、検出光学系の空間フィルタ位置の像をシャ
ープにすることができ、空間フィルタによるパターンの
遮光性能を高くし、異物検出性能も高くすることができ
る。しかし、例えば、照明光源として小形の半導体レー
ザを用いる場合、高出力になるにしたがって、発光点の
片側の長さが長くなる。したがって、片側は平面波すな
わち平行な光束はできない。そこで、それに対応した照
明光学系の実施例を２種類示す。ただし、ウェハ上の線
状照明のうち、ビームの長い方向をｙ方向、ビームの短
い方向をｘ方向とする。

【０２４８】１つ目の方式の構成を図７４に示し、同図
（ａ）にｘ方向から見た構成を示し、同図（ｂ）にｙ方
向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ２１０１
の発光点２１００の長い方向がｘ方向、発光点２１００
の短い（点光源に近い）方向がｙ方向である。ただし、
ウェハ上においてＰ偏光照明であればＳ偏光照明になる
ようにλ／２板を挿入する。

【０２４９】同図（ａ）のｘ方向は、半導体レーザ２１
０１から射出した光はレンズ２１０２〜レンズ２１０６
を用い、光束を絞ってウェハ２００１上を照明する。同
図（ｂ）のｙ方向は、半導体レーザ２１０１から射出し
た光はレンズ２１０２〜レンズ２１０６を用い、光束を
広げ平行光にする。この方式はｘ方向の光束を容易に絞
り込むことができるので、照明の高照度化が可能であ
る。この方法では、ｘ方向の光束を平行光ではなくある
角度をもって絞り込むため検出光学系の空間フィルタ面
におけるｘ方向の回折パターンは長くなるが、図６２に
示すような直線状の空間フィルタ−を用いることによっ
てパタ−ンからの回折光を遮光することができる。図７
５は図７４の照明光学系を用いた場合の検出検出光学系
の空間フィルタ面におけるウェハ上の回折パターンの平
面図の一例を示す。ウェハ上のパターンからの回折パタ
ーンの１点の大きさは、ｘ方向は照明の開口数に依存し
ｘ１＝数ｍｍ、ｙ方向は平行光であるためｙ１＝数μｍ
になり、ｙ方向のみシャープな光となる。ウェハの向き
により同図（ａ）に示すようにｙ方向のピッチｐｙがｘ
方向のピッチｐｘより短い場合には空間フィルタの遮光
率が高くなり、異物からの検出出力も低下する。そこ
で、ウェハを９０°回転することにより、ウェハ上のパ
ターンからの回折パターンは同図（ｂ）に示すようにな
り、ｙ方向のピッチは同図（ａ）におけるｐｘと同一で
あり、空間フィルタの遮光性能を向上することができ
る。このように、ｙ方向に回折パターンのピッチの長い
方がくるようにウェハの向きを予め設定することによ
り、異物からの検出出力を更に向上することができる。
このウエハの最適な向きは、予めデ−タとして入力する
ことができる。また、一度回折パターンの向きを見てウ
ェハの最適な向きを検出し、以後はその最適な向きの上
方を用いる。

【０２５０】２つ目の方式の構成を図７６に示し、同図
（ａ）にｘ方向から見た構成を示し、同図（ｂ）にｙ方
向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ２１０１
の発光点２１００の短い（点光源に近い）方向がｘ方
向、発光点２１００の長い方向がｙ方向である。ただ
し、ウェハ上においてＰ偏光照明であればＳ偏光照明に
なるようにλ／２板を挿入する。

【０２５１】同図（ａ）のｘ方向は、半導体レーザ２１
０１から射出した光はレンズ２２０２〜レンズ２２０７
を用い、光束を絞って平行光にする。同図（ｂ）のｙ方
向は、半導体レーザ２１０１から射出した光はレンズ２
２０２〜レンズ２２０７を用い、光束を広げウェハ２０
０１上を照明する。しかし、ｘ方向の発光点２１００の
長さが数十μｍと長いため、平行光にすることができな
い。ここで光源２１００は、レンズ２２０２〜レンズ２
２０７、結像レンズ２０１４を通して空間フィルタ２０
１５の位置に結像する。この総合結像倍率は空間フィル
タの遮光性能より数十μｍ以下が最適であるため、１倍
前後になるようにする。

【０２５２】図７７に図７６の照明光学系を用いた場合
の検出検出光学系の空間フィルタ面におけるウェハ上の
パターンからの回折パターンの平面図の一例を示す。空
間フィルタ面におけるウェハ上のパターンからの回折パ
ターンの１点の大きさは、ｘ方向は平行光であるためｘ
２＝１００μｍ程度、ｙ方向は照明光源の大きさに比例
するのでｙ２＝数十μｍになり、ウェハの向きに依ら
ず、ｘ方向、ｙ方向とも比較的シャープな光が得られ、
空間フィルタの遮光性能を高くすることができる。

【０２５３】次に本発明の小型異物モニタの偏光検出法
による異物検出光学系の他の実施例を図７８から図７９
を用いて説明する。

【０２５４】偏光検出法はメモリパターンに限定しない
でウェハ全面の全てのパターンから異物を弁別して検出
することが可能である。

【０２５５】図７８は検出レンズとして屈折率変化型の
レンズアレイを用いた異物検出光学系の構成図を示す。
斜方照明光学系３００２と検出光学系３００３から成
る。斜方照明光学系３００２は図に示すように１個以上
の照明アレイに成っている。検出光学系３００３は検出
レンズとして屈折率変化型のレンズアレイ３００４、偏
光素子として偏光板３００５、屈折率変化型のレンズア
レイ３００４の結像位置に検出器３００６から成ってい
る。照明アレイによりウェハ全幅を照明する線状照明に
し、ウェハ全幅を検出する。したがって、ウェハ３００
１の一軸走査３０１０でウェハ３００１全面を検査でき
る。照明アレイ３００２の照明角度は水平方向から数度
上方より行い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直にな
るような直線偏光（Ｓ偏光）でウェハ３００１上を照射
する。また、ウェハ３００１上のパターン及び異物から
の散乱光は、屈折率変化型のレンズアレイ３００４を通
過後、偏光板３００５でＰ偏光（磁界ベクトルが照明の
入射面に平行な成分の直線偏光）のみを通過させ、パタ
ーンからの散乱光を減じ異物からの散乱光を強調させ
て、検出器３００６で検出する。

【０２５６】図７９は検出レンズとして通常のレンズを
用いた異物検出光学系の装置構成図を示す。異物検出光
学系は、製品ウェハ３００１の一軸走査３１１０で製品
ウェハ３００１全面が検査可能な構成に成っている。そ
のため、異物検出光学系は照明光学系３１１１と検出光
学系３１１３に分け、それぞれユニット構成に成ってい
る。検査対象ウェハがφ２００ｍｍの場合について以下
に説明する。例えば、８ユニットでウェハ３００１全幅
を検査するためには、１ユニットの照明領域及び検出領
域３１１２は、２５ｍｍにすれば良い。したがって、検
査対象ウェハがφ１５０ｍｍの場合は、８ユニットのう
ち６ユニットを用いれば良い。１ユニットの検出光学系
３１１３は、検出レンズ３１１４、偏光板３１１５、検
出器としてリニアセンサ３１１６で構成されている。検
出レンズ３１１４の外形寸法が検出幅より大きい場合
は、本実施例の同図に示すようにちどり状に配置するこ
とによりウェハ３００１全幅を確保することができる。
また、検出レンズ３１１４の外形寸法が検出幅以下の場
合、あるいは、ウェハ上を限定する検査すなわち部分検
査の場合には直線状に配置することができる。照明ユニ
ット３１１１の照明角度は水平方向から数度上方より行
い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直
線偏光（Ｓ偏光）でウェハ３００１上を照射する。ま
た、ウェハ３００１上のパターン及び異物からの散乱光
は、検出レンズ３１１４を通過後、偏光板３１１５でＰ
偏光（磁界ベクトルが照明の入射面に平行な成分の直線
偏光）のみを通過させ、パターンからの散乱光を減じ異
物からの散乱光を強調させて、リニアセンサ３１１６で
検出する。リニアセンサ３１１６からの検出信号は異物
検出処理（別体）３１１７で処理され、異物データとし
て出力する。

【０２５７】図８０に本発明の位置付けと機能を示す。
ＬＳＩの量産立上げの主要作業のうちの１つに、異物の
発生原因を究明して対策を施す作業があり、それには発
生異物を検出して元素種などを分析することが発生原因
探求の大きな手がかりになる。一方、量産ラインでは、
これらの異物をいち早く感知し対策を施す必要がある。
異物発生からその感知までの時間が経過した場合、不良
の発生数は大きくなり歩留まりは下がる。したがって、
高い歩留まりを維持するためには異物発生からその感知
までの経過時間を短縮することが欠かせない。また、ウ
ェハ上の異物個数の厳密な検出実験により、異物個数は
徐々に増減するものではなく、突発的に増減することが
新たに判明した。同図（ａ）にＣＶＤ等の処理装置内で
発生する製品ウェハ上の異物数の時間推移を示す。同図
（ｂ）に従来方式を示す。従来装置はスタンドアローン
型であり、量産ラインで処理したウェハを検査装置の個
所に持ち込んで異物の検査をする抜取り検査であった。
したがって、ウェハの搬送、異物検査に時間を要したた
め、検査の頻度すなわちサンプリングは、同図（ａ）に
示すように、１ロット、あるいは数ロット、あるいは１
日毎に１枚であり、検査枚数に限界があった。このよう
なサンプリングでは突発的な異物の増加が見落とされた
り、増加したまましばらく経ってから検出されたりする
ことになり、相当数の不良（ドカ不良）が発生すること
になる。すなわち、このようなサンプリングでは、異物
の発生を十分に早く感知したとはいえない。そこで、同
図（ｃ）に示すように、異物モニタリング装置を小型に
した小形異物モニタを処理装置の入出力口あるいは処理
装置間の搬送系中に載置し、小形異物モニタからの異物
データを異物管理システムに取り込むことにより、異物
管理を枚葉で行うことができる。したがって、本小形異
物モニタを用いることにより、同図（ａ）に示すよう
に、モニタのサンプリングタイムを短くでき、枚葉の実
時間サンプリングが可能で、異物検査の効果を最大限に
出すことができる。

【０２５８】本発明の機能としては次の５項目があ
る。、処理装置の搬送系に取付け可能な大きさ、すなわ
ち、小形であり、ウェハの枚葉検査ができる高速検査が
可能であり、処理装置毎の異物管理ができるように処理
装置のオプションになりうる安価な価格である。また、
モニタであるためセッティングが容易でメンテナンスフ
リーになっている。

【０２５９】以下、空間フィルターの実施例を図８２か
ら図８５を用いて説明する。この空間フィルターは、液
晶表示素子を用いて構成しても良いが、液晶素子の場
合、特定の偏光方向の光だけしか使用できない。また、
光の減衰率が小さいためパターンからの回折光を十分に
遮光できない問題がある。そこで、空間フィルターを金
属板等を用い機械的に構成するのが良い。

【０２６０】空間フィルターは、図７４、７５で説明し
たように直線状のパターンの集合で構成される。（もち
ろん空間フィルターは図７５（ａ）に示したような点の
集合を遮光するように一回り大きい点の集合であるのが
望ましいが、ここで示したような直線の集合であっても
十分その機能は果たし、かつ構成が単純であるという効
果もある。）この直線状パターンのピッチと位相を合わ
せればよい。図８２にこの金属板を用いたピッチ可変空
間フィルター１２７０の一実施例を示す。

【０２６１】この実施例は、照明光学系１１１０、検出
光学系１２１０、ステージ系１３００、信号処理系１４
０１、データ処理系１５０１より構成される点は、図５
３に示した実施例と同じである。

【０２６２】ここで半導体レーザ１１１１の射出口１０
２１が図８２に示すように縦長に配置された場合、図７
４の照明系を用いると、空間フィルターの直線方向は、
図８２に示したように照明光束の入射面に平行になる。
この場合、空間フィルターの位置合わせとして、空間フ
ィルターの中心にある直線状パターンを基準にして直線
状パターンのピッチを合わせるだけでよい。この場合、
空間フィルターのピッチ可変機構は単純に構成できる。

【０２６３】図８２のピッチ可変空間フィルター１２７
０の構成を図８３に示す。ピッチ可変空間フィルター１
２７０は、金属あるいは金属酸化物あるいはプラスチッ
ク等の遮光率の高い材料で形成された複数の直線上パタ
ーン１２７１、ばね状支持具１２７２、支持具１２７
３、固定手段１２７４、ねじ１２７５、ネジ駆動手段１
２７６、より構成される。ここで、ネジ１２３５には、
１２７７部に右ネジ、１２７８部に左ネジが形成されて
いる。ここで、ネジ駆動手段１２７６によりねじ１２７
５を回転させることにより直線状パターン１２７１間の
ピッチを変えることができる。この、ネジ駆動手段１２
７６の駆動は、ウエハ搬入時に、ウエハ上のチップピッ
チｐと同時にチップ内のセルピッチｄを受け取ることに
より、直線上パターン１２７１間のピッチが算出された
値に従って制御される。ここで、ばね状支持具１２７２
はゴムであってもよい。

【０２６４】またここで、この空間フィルター１２７０
のピッチは広いダイナミックレンジで変えることは難し
い。例えば、ピッチを１／１０にする場合、ねじ１２７
５は空間フィルターとして必要な長さの１０倍の長さが
必要になるからである。そこで、空間フィルター１２７
０を複数個重ねて設置しておき、ピッチを小さく変化さ
せる場合は、重ねたまま先の可変機構で可変し、大きく
変化させる場合は重ねたそれぞれの空間フィルターをず
らすことによって小さなピッチを実現できる。

【０２６５】もちろん必要に応じ、可変機構とずらすこ
とを同時にもできる。

【０２６６】ここで、空間フィルター１２７０の中央部
の直線状パターン１２７９は、他の直線状パターンより
太く構成されるのが望ましい。これは、中央部の回折光
すなわち０次回折光は光強度が強く回折光の強度分布の
幅がひろいため、十分に回折光を遮光するためには幅の
広い直線状パターンを必要とするためである。

【０２６７】また、ここでは、駆動機構の一実施例を示
したが、本発明を実施するに当たって、ここに示した実
施例である必要はなく、遮光性の高い直線状パターン１
２７１を駆動する構成であれば他の駆動機構であっても
良い。具体的には、図８４に示すような構成であっても
よい。この実施例では、直線状パターン１２７１はリン
ク１２９１で支持されており、リンク駆動機構１２９２
でリンク１２９１の傾きを変えることによりピッチを変
える構成である。

【０２６８】また、空間フィルターのピッチが大きくで
きる方向、すなわちウエハ上のパターンのピッチｄが小
さい方向にウエハの向きを設定すれば尚良い。

【０２６９】図８５、８６に示すように、照明光学系１
１１０として、図７５に示した光学系を用いた場合、空
間フィルターの中央部にやや大きめの直線状空間フィル
ター１２７９を照明の入射面に平行に配置し、これに垂
直に直線状パターンを配置する必要がある。この場合、
空間フィルターの位置合わせとしてピッチと位相を調整
する必要がある。照明の入射角をα、直線状回折パター
ンの射出角をθn、照明光の波長をλ、ウエハ上のパタ
ーンの基本ピッチをｄとすると、以下の（数２８）式が
成り立つ。

【０２７０】

【数２８】 ｓｉｎ（α−θn）＝n・λ／ｄ （数２８） 従って、この式（数２８）を成立するような可変機構を
構成する必要がある。

【０２７１】具体的には、図８５に示したピッチ可変空
間フィルター１２７０を９０度回転した方向に配置し、
ピッチの調整の他に、ピッチ可変空間フィルター１２７
０全体を直線状パターン１２７１に垂直な方向に移動す
ることによって、位相を調整する。この位相の調整は位
相調整手段１２８１により行う。また、この構成では、
空間フィルターの中心位置に照明の入射面に平行にやや
太め具体的には、直線状パターンの１から３倍程度の遮
光板を配置するとよい。

【０２７２】直線状パターンの太さは、実験的に求める
のがよいが、設計的には、照明系の光源１１１１の空間
フィルター上での像の大きさの１割から２割増しに設定
されるべきである。但し、空間フィルターの調整機構の
精度を考慮する場合、さらに大きな余裕を設ける必要が
ある。

【０２７３】また、図５３の構成は６チャンネルの並列
で説明しているが、６チャンネルでなくても良く、ウエ
ハのサイズ、検査時間等の仕様により決定されるもので
ある。

【０２７４】ここでは、図７４、７５に示した光学系で
照明光学系を構成した場合の空間フィルター機構を説明
したが、ここに、説明しない他の照明系を用いた場合で
あっても機械的な空間フィルターを用いることによっ
て、遮光率を向上できるため、パターンからの回折光を
効率的に遮光でき、異物の検出感度を向上することがで
きる。

【０２７５】また、空間フィルターのピッチ及び幅をさ
らに細かくしたい場合、ここに示した機械構成では精度
が不足することになる。この場合、「マイクロメカニズ
ム」として紹介されている方法を用いて可変空間フィル
ターを作ることができる。

【０２７６】以上の構成は、製品のチップ間ピッチ、セ
ルピッチ等のデータを受け取ることにより、自動的に空
間フィルターのピッチを変えることができるため、空間
フィルターを製品毎に交換する手間が省けるという効果
を有する。

【０２７７】空間フィルターを製品毎に作成しておき、
この空間フィルターを自動的に交換してもよい。その一
例を図４３に示す。この方法は、図５８に示した検出器
１２５４、１２３４、１２１４の３つのフィルターを一
つの基板上に設置し、これを交換するものである。

【０２７８】

【発明の効果】本発明によれば、繰り返し情報を高速に
省くことができるので、非繰り返し情報として存在する
異物等の欠陥を繰り返しパターンの中から高速に検出で
き、その結果小形異物モニタをラインに導入すること
で、ラインを通過するウェハ全てを検査することがで
き、異物の増加を実時間で検出できる。これにより、異
物発生による大量の不良品の生産を未然に防止すること
ができ歩留りを向上できる。

【０２７９】即ち、本発明によれば、半導体製造工程の
量産ラインにおいて簡便な小形モニタリング装置だけで
異物をモニタリングすることにより、生産ラインを軽量
化して製造コストの低減を可能にすると共に、該モニタ
リング装置は異物検査を実時間で実施できるため、不良
の作り込みを最小限にでき、製品の歩留り向上に大きく
寄与できる。更に、本発明によれば、半導体製造工程の
量産立上げ時と量産ラインでの異物検査システムを分け
ることにより、また、高精度の異物検査装置を用いるこ
とにより、量産立上げ時に必要な異物の検出・分析・評
価の機能を最大限にできるため、量産ラインへのフィー
ドバックを円滑に進め、量産立上げ期間を短縮でき、量
産ラインでは、必要最小限の小形異物モニタを用いて全
数検査に近い高頻度サンプリングを実現でき、製品の高
品質、高歩留り生産を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。

【図２】図１に示す検出ヘッド例を示す構成ブロック図
である。

【図３】図１に示す空間フィルター機構を示す斜視図で
ある。

【図４】図１に示すオペレータ処理部を示す構成ブロッ
ク図である。

【図５】図１に示すパラメータ検出系を示す構成ブロッ
ク図である。

【図６】図１に示す回転合わせ機構を示す斜視図であ
る。

【図７】従来の方法を示す構成ブロック図である。

【図８】本発明の基本概念を示す構成ブロック図であ
る。

【図９】本発明のパターン除去方法を示す構成ブロック
図である。

【図１０】本発明に係るパラメータ検出系の他の実施例
を示す構成ブロック図である。

【図１１】本発明に係る検出レンズの構成ブロック図で
ある。

【図１２】本発明に係る回転ずれ検出系を示す構成ブロ
ック図である。

【図１３】本発明に係る回転ずれ検出系の他の実施例を
示す構成ブロック図である。

【図１４】本発明に係る光学的フィルターリングによる
比較検査の効果を示す模式図である。

【図１５】本発明に係る空間フィルターによる遮光時の
様子を示す斜視図である。

【図１６】本発明に係るオペレータ処理を説明する模式
図である。

【図１７】本発明に係る空間フィルターの形状を説明す
る模式図である。

【図１８】本発明に係るパターン消去の条件を説明する
模式図である。

【図１９】本発明に係る空間フィルター機構の製作方法
を示す斜視図である。

【図２０】本発明に係る空間フィルター機構においてコ
イルばねの調整方法を説明する斜視図である。

【図２１】本発明に係る空間フィルター機構における回
折の影響を除去する方法を説明するための構成ブロック
図である。

【図２２】本発明に係るセンサの走査方向を説明する模
式図である。

【図２３】本発明に係る垂直照明を実現する構成の構成
ブロック図である。

【図２４】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。

【図２５】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。

【図２６】本発明に係る検出ヘッドの利用法を示す斜視
図である。

【図２７】本発明に係るステージの走査方法を示す模式
図である。

【図２８】本発明に係るパターンピッチの測定手段を示
す構成ブロック図である。

【図２９】本発明に係る干渉を用いたパターン除去方法
を示す構成ブロック図である。

【図３０】本発明の信号処理方法を説明する図である。

【図３１】本発明の一実施例を示す半導体製造工程の量
産立上げ及び量産ラインの異物検査方法及びその装置の
構成ブロック図である。

【図３２】本発明の一実施例を示す異物モニタを搭載し
た枚葉式ＣＶＤ装置の平面図である。

【図３３】本発明に係る異物モニタの構成図である。

【図３４】本発明に係るウェハ回転方向検出器の検出方
法を示す図である。

【図３５】本発明に係る異物座標管理のための製品ウェ
ハ基準の座標を示す図である。

【図３６】本発明に係る異物座標管理のための装置基準
の座標を示す図である。

【図３７】本発明に係る異物検出光学系の構成図であ
る。

【図３８】本発明に係る斜方照明光学系の構成図であ
る。

【図３９】本発明に係る検出光学系の検出幅を示す図で
ある。

【図４０】本発明に係る検出器の構成図である。

【図４１】本発明に係る空間フィルタの構成図である。

【図４２】本発明に係る空間フィルタの詳細図である。

【図４３】本発明に係る各工程の製品ウェハに対応した
乾板方式による空間フィルタ群の構成図である。

【図４４】本発明に係る乾板方式によるアンド空間フィ
ルタの構成図である。

【図４５】本発明に係る部分検査による異物検出光学系
の構成図である。

【図４６】本発明に係る部分検査による異物検出光学系
の検出エリアを示す図である。

【図４７】本発明に係る２列に配置したマイクロレンズ
方式による異物検出光学系の構成図である。

【図４８】本発明に係るレンズアレイを用いた場合のウ
ェハ回転による空間フィルタ検出方法を示す図である。

【図４９】本発明に係る白色光照明による異物検出光学
系の構成図である。

【図５０】本発明に係る白色光照明による異物検出性能
を示す図である。

【図５１】本発明に係るウェハ比較検査による異物検出
光学系の構成図である。

【図５２】本発明に係る異物モニタを用いた半導体ＦＡ
のシステム図である。

【図５３】本発明に係る異物検査装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図５４】図５３においてｘ方向からみた照明光学系の
側面図である。

【図５５】図５３においてｙ方向からみた照明光学系の
側面図である。

【図５６】図５３における結像レンズの一実施例を示す
図である。

【図５７】図５３における結像レンズの一実施例を示す
図である。

【図５８】図５３に示す光学系の配列を示す平面図であ
る。

【図５９】本発明に係るウエハ上パターンを示す平面図
である。

【図６０】本発明に係る回折パターンを示す平面図であ
る。

【図６１】本発明に係る屈折率変化型レンズを示す図で
ある。

【図６２】本発明に係る空間フィルターを示す平面図で
ある。

【図６３】本発明に係る異物の検出例を示す図である。

【図６４】本発明に係る検出画素サイズとノイズレベル
の関係を示す図である。

【図６５】本発明に係る空間フィルタを用いた異物検出
光学系の構成図である。

【図６６】本発明に係る空間フィルタ面における光強度
分布を示す図である。

【図６７】本発明に係る異物検出光学系における弁別比
を示す図である。

【図６８】本発明に係る検出画素サイズと弁別比の関係
を示す図である。

【図６９】本発明に係る照明領域と検出領域を示す図で
ある。

【図７０】本発明に係る装置仕様を決定するための性能
図である。

【図７１】本発明に係る異物検出光学系の装置構成を示
す図である。

【図７２】本発明に係るパターンノイズ光のウェハ回転
角度による影響を示す一例図である。

【図７３】本発明に係るウェハステージ高さによる異物
検出出力の変化を示す一例図である。

【図７４】本発明に係る照明ユニットの側面図である。

【図７５】本発明に係る空間フィルター面における回折
パターンの平面図である。

【図７６】本発明に係る照明ユニットの側面図である。

【図７７】本発明に係る空間フィルター面における回折
パターンの平面図である。

【図７８】本発明に係る偏光検出による異物検出光学系
の構成図である。

【図７９】本発明に係る偏光検出による異物検出光学系
の装置構成図である。

【図８０】本発明の位置付けと機能を示す図である。

【図８１】本発明に係る信号処理系の実施例を示すブロ
ック図である。

【図８２】本発明に係る可変空間フィルターを用いた本
発明の一実施例を示す構成図である。

【図８３】図８２に示す場合の可変空間フィルターの具
体的構成図である。

【図８４】図８２に示す場合の可変空間フィルターの他
の具体的構成図である。

【図８５】本発明に係る可変空間フィルターを用いた他
の一実施例を示す構成図である。

【図８６】図８５に示す場合の可変空間フィルターの具
体的構成図である。

【符号の説明】

１…基板（ウエハ）、 １０１…検出ヘッド（検出光学
系）、 １０２…照明手段、 １０３…検出光学系、
１０５…回転合わせ機構、 １０６…空間フィルターユ
ニット、 １０７…検出器、 １０８…回転検出手段、
１１０、１１１…フーリエ変換レンズ、 １１２…半導
体レーザ、 １１３…コリメータレンズ、１１４…凹レ
ンズ、 １１５…レシーバレンズ、 １１６…シリンド
リカルレンズ、 １１８…ミラー、 １１９、１２０…
コイルばね支え、 １２１、１２２…コイルばね、 １
２３、１２４…回転検出用の検出器、 １２５…ガイ
ド、１２６…ねじ、 １２７…右ねじ部、 １２８…左
ねじ部、 １２９、１３０…ウオームギア、 １４０…
モータ、 １４１…複数の直線状空間フィルター、１５
１…回転ガイド、 １５２…回転バー、 １５３…ば
ね、 １５４…ピエゾ素子、 １５５…ピエゾ素子コン
トローラー、 １５６…架台、 ２０１…オペアンプ、
２０２…Ａ／Ｄ変換器、 ２１２…ピッチ検出手段、
２０３…オペレータ処理系、 ２０４…切り出し手
段、 ２０６…異物データメモリ、 ２０８…パターン
メモリ、 ２０９…パラメータ伝達手段、 ２１０…ソ
フト処理系、 ２１１…異物メモリ、 ２１４…４画素
加算手段、 ２１５…８値化手段、 ２１６…複数のラ
インメモリ、２１７…バッファメモリ、 ２１８…判定
画素切り出し手段、 ２１９、２３１…オペレータ切り
出し手段、 ２２０…異物比較回路、 ２２１…閾値設
定回路、 ２２４…ＯＲ回路、 ２２６…ＡＮＤ回路、
２１２…ピッチ検出手段、 ２４１…オペレータピッ
チ算出手段、 ２４２…FFT回路、 ２４３…空間フィ
ルター制御系、２４４…フィルターピッチ算出手段、
２３２…座標データ作成手段、 ２２９…マイクロコン
ピュータ、２３０…表示手段、 ５１０…半導体製造装
置群、 ５２０…センシング部、５２４…真空内異物モ
ニタ、 ５３０…ユーティリティ群、５４０…サンプリ
ング部、 ５５０…検出部、 ５６０…分析部、 ５６
３…ＳＴＭ／ＳＴＳ、 ５７０…対応システム、 ５８
０…半導体製造工程の量産立上げおよび量産ライン異物
検査システム、 ５８１…オンライン異物検査装置シス
テム、 ５８２…オフライン異物検査システム、 ３１
０１…異物モニタ、 ３１１１…製品ウェハ、 ３１２
１…ウェハ回転方向検出器、 ３１２２…異物検出光学
系、 ３１２３…異物情報処理系、 ３１２４…装置停
止機能、 ３１２８…異物解析システム、 ３１５１…
斜方照明光学系、 ３１５２…検出光学系、 ３１５３
…レンズアレイ、 ３１５４…空間フィルタ、 ３１５
５…検出器、 ３２０１…空間フィルタ群、 ３２２１
…アンド空間フィルタ、 ３２３１…マイクロレンズ
群、 ３２８０…画像処理系、 １１１０…照明光学
系、 １２１０…検出光学系、 １４１０…信号処理
系、 １２１１，１２２１…結像レンズ、 １２１２、
１２２２…空間フィルター

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月７日（２０００．４．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８１】以上、角度検出、基板搬送は、本発明の実
施例では、直線状に搬送される場合を示しているが、か
ならずしもこれに限定されるものではなく、回転機構、
回転のアーム等にも適用可能である。但し、このような
回転アームの場合は、検出光学系１０１の検出エリアの
長て方向が回転アームの中心軸を通るように設定されて
いるのが望ましい。このように構成することで、本発明
を回転系の搬送機構にも全く意識なしに適用できるもの
である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｄ (72)発明者 西山 英利 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 見坊 行雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 大島 良正 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松岡 一彦 群馬県高崎市西横手町111番地株式会社日 立製作所高崎工場内 (72)発明者 執行 義春 群馬県高崎市西横手町111番地株式会社日 立製作所高崎工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板に対して処理を施す処理手段を
   複数備えて構成した半導体デバイスの製造ラインによる
   半導体デバイスの生産方法であって、前記半導体デバイ
   ス製造ラインは、前記複数備えた処理手段の内の第１の
   処理手段から第２の処理手段へ半導体基板を搬送する搬
   送経路の途中に異物検出手段を設け、該異物検出手段を
   用いて前記第１の処理手段により処理された基板上の所
   定の領域の異物の状態を前記第１の処理手段で半導体基
   板に対して所定の処理を施すのに要する時間以内の時間
   で検出し、該検出した前記異物の状態のデータを用いて
   前記第１の処理手段の異物の発生の状態を監視しながら
   前記半導体デバイスを生産することを特徴とする半導体
   デバイスの生産方法。
2. 【請求項２】前記異物の状態を検出する基板上の所定の
   領域が、規則的な繰返しパターンが形成されている領域
   であることを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス
   の生産方法。
3. 【請求項３】前記異物検出手段による前記半導体基板上
   の異物の検出を、前記第１の処理手段の内部で行うこと
   を特徴とする請求項１記載の半導体デバイスの生産方
   法。
4. 【請求項４】半導体基板に対して処理を施す処理手段を
   複数備えて構成した半導体デバイスの製造ラインによる
   半導体デバイスの生産方法であって、前記半導体デバイ
   ス製造ラインは、前記複数備えた処理手段の内の一つの
   処理手段で処理した半導体基板上の異物を検出する異物
   検出手段を備え、該異物検出手段で前記半導体基板上の
   所定の領域の異物の状態を前記一つの処理手段で１枚の
   半導体基板の処理に要する時間以内の時間で検出し、該
   検出した前記異物に関するデータを用いて前記一つの処
   理手段の異物の発生の状態を監視し、前記一つの処理手
   段の異物の発生の状態の異常を検出したときには警告を
   発することを特徴とする半導体デバイスの生産方法。
5. 【請求項５】前記異物の状態を検出する基板上の所定の
   領域が、規則的な繰返しパターンが形成されている領域
   であることを特徴とする請求項４記載の半導体デバイス
   の生産方法。
6. 【請求項６】半導体基板に対して処理を施す処理手段を
   複数備えて構成した半導体デバイスの製造ラインによる
   半導体デバイスの生産方法であって、前記半導体デバイ
   ス製造ラインは、前記複数備えた処理手段の内の一つの
   処理手段で処理した半導体基板上の異物を検出する異物
   検出手段を備え、該異物検出手段で前記半導体基板上の
   所定の領域にライン状の光を照射し、該照射による前記
   半導体基板からの反射光をラインセンサで受光して前記
   所定の領域の異物を検出し、該検出した前記異物の状態
   のデータを用いて前記一つの処理手段の異物の発生の状
   態を監視しながら前記半導体デバイスを生産することを
   特徴とする半導体デバイスの生産方法。
7. 【請求項７】前記異物の状態を検出する基板上の所定の
   領域が、規則的な繰返しパターンが形成されている領域
   であることを特徴とする請求項６記載の半導体デバイス
   の生産方法。
8. 【請求項８】半導体基板に対して処理を施す処理手段を
   複数備えて構成した半導体デバイスの製造ラインによる
   半導体デバイスの生産方法であって、前記半導体デバイ
   ス製造ラインは、前記複数備えた処理手段の内の第１の
   処理手段で処理した半導体基板上の異物を検出する異物
   検出手段を備え、該異物検出手段で前記半導体基板上の
   繰返しパターンが形成された所定の領域に光を照射し、
   該照射による前記半導体基板からの反射光を空間フィル
   タを介して受光素子で受光し、該受光した前記反射光の
   情報から前記所定の領域の異物を検出し、該検出した前
   記異物のデータを用いて前記第１の処理手段の異物の発
   生の状態を監視しながら前記半導体デバイスを生産する
   ことを特徴とする半導体デバイスの生産方法。
9. 【請求項９】前記第１の処理手段の異物の発生の状態の
   異常を検出しなかったときには、前記異物検出手段で異
   物の検出を行った半導体基板を、前記複数備えた処理手
   段の内の第２の処理手段で次の処理を施すことを特徴と
   する請求項８記載の半導体デバイスの生産方法。