JP3373327B2 - 異物検査装置 - Google Patents

異物検査装置

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JP3373327B2
JP3373327B2 JP09854795A JP9854795A JP3373327B2 JP 3373327 B2 JP3373327 B2 JP 3373327B2 JP 09854795 A JP09854795 A JP 09854795A JP 9854795 A JP9854795 A JP 9854795A JP 3373327 B2 JP3373327 B2 JP 3373327B2
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  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体表面上に存在する
異物を検出するための異物検査装置、特に液晶製造工程
又は半導体製造工程おけるパターン付き基板の外観検査
を行う異物検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、計測自動制御学会論文集（vol.
25,No.9,954/961,1989）に示された従来の異物検査装置
の基本構成を図１７に示す。ここで、被検査基板２０１
の表面２０１ａを含み紙面に垂直な面を被検査基板の主
面と定義する。図１７において、移動装置２０４は被検
査基板２０１の主面内を移動可能であり、被検査基板２
０１は被検査基板２０１上に載置されている。被検査基
板２０１上のパターン２０２は被検査基板２０１の主面
に対して４５度をなすように形成されている。Ｓ偏光レ
ーザー光源２０５（Ｓ偏光とは紙面に垂直方向の偏光を
いう）は、被検査基板２０１の主面に対してほぼ平行方
向にＳ偏光レーザー光を照射するように配置されてい
る。被検査基板２０１の主面に対してほぼ垂直な軸Ｌを
光軸とするように、対物レンズ２０６、Ｐ偏光（紙面と
平行な方向の偏光）を透過させる検光子２０７、結像レ
ンズ２０８及び光電変換素子２０９が配置されている。
【０００３】以上のように構成された従来の異物検査装
置についてその動作を説明する。被検査基板２０１にほ
ぼ平行な方向からＳ偏光レーザー光源２０５の光を照射
すると、パターン２０２による反射光２１０の偏光方向
は偏光方向を乱されることなくそのまま反射される。す
なわち、Ｓ偏光の反射光２１０は、対物レンズ２０６を
透過後、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を遮光するように設定さ
れた検光子２０７により遮光される。一方、被検査基板
２０１上に異物２０３が付着していると、Ｓ偏光レーザ
ー光源２０５からの光が異物２０３に照射されると、異
物２０３により散乱が発生し、偏光成分が乱され、Ｐ偏
光成分を含んだ散乱光２１１となる。この反射光２１１
は、対物レンズ２０６を透過後、検光子２０７によりＳ
偏光成分が遮光され、Ｐ偏光成分だけが透過し、結像レ
ンズ２０８により、光電変換素子２０９に結像される。
この光電変換素子２０９からの出力信号より異物２０３
の存在位置を検出することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、パターン２０２からの反射光２１０のＰ
偏光成分は、対物レンズ２０６の光軸上で完全に０とな
るが、光軸Ｌと角度をなす反射光についてはＰ偏光成分
を含み、Ｐ偏光成分がノイズ源となる。図１７において
レーザー光源２０５からの光と対物レンズの光軸とのな
す角を検出角θとした時の、検出角と光電変換素子２０
９で検出される異物２０３からの散乱光２１１のＰ偏光
成分の光強度を図１８に示す。図１８から明らかなよう
に、従来例のように検出角を９０度に構成とした場合、
異物２０３からの散乱光２１１のＰ偏光成分の光強度が
低くなる。従って、ノイズが増え、異物からの信号強度
が下がるため、光学系としての検出精度が悪く、微小な
異物を検出できないという問題を生じていた。
【０００５】本発明は上記従来例の問題点を解決するた
めになされたものであり、光学的検出精度としてのＳ／
Ｎ比が良く、微小な異物まで検出可能な異物検査装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の異物検査装置は、被検査対象の被検査面に
対してほぼ平行な軸を光軸とするように配置され、前記
被検査面に対してＳ偏光となるようにビームを照射する
照明部と、前記照明部により照射された領域を検出し、
前記照明部の光軸と前記被検査面との交点を中心として
前記照明部の光軸の位置から１２０°〜１６０°回転し
た位置で、前記被検査面とのなす角が４５°以内となる
ように配置され、前記照明部の光軸に対して前記回転の
角度で固定された光軸を有し、前記被検査面に付着した
異物からの散乱成分中のＳ偏光成分でありかつ光軸方向
に広がる成分を検出し、光電変換する検出部とを具備し
ている。
【０００７】上記構成において、前記照明部は、レーザ
ー光源と、前記レーザー光源からの光を平行光化するコ
リメータレンズと、偏光子と、平行光をライン状に結像
し前記被検査面を後側の焦点面とするシリンドリカルレ
ンズとを含み、前記検出部は、前記シリンドリカルレン
ズの後側焦点面を前側の焦点面とする対物レンズと、検
光子と、結像レンズと、前記結像レンズの結像面に配置
されたラインセンサとを含むことが好ましい。
【０００８】また、上記構成において、前記ラインセン
サからの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、
異物を検出するために予め設定されたしきい値を記憶し
ているメモリ回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力と前記
メモリ回路に記憶されたしきい値とを比較し、異物を検
査する信号比較回路とを含む信号処理部を具備すること
が好ましい。
【０００９】一方、本発明の別の異物検査装置は、被検
査対象の検査面に対してほぼ平行な軸を光軸とするよう
に配置され、前記被検査対象の検査面に対してＰ偏光と
なるようにビームを照射する第１の照明部と、前記第１
の照明部の光軸と検査面との交点を中心に９０゜以上回
転した位置に配置され、検査面に対してＳ偏光となるよ
うにビームを照射する第２の照明部と、前記第１及び第
２の照明部により照射された領域を検出し、前記第１の
照明部の光軸と検査面との交点を中心に前記第１の照明
部の光軸を１２０゜〜１６０゜回転し、検査面とのなす
角が４５゜以内になるような位置に配置された光軸を有
し、前記第１の照明光による異物の散乱成分中の前方散
乱のＰ偏光成分及び前記第２の照明光による異物の散乱
光成分中の後方散乱のＰ偏光成分を順次検出し光電変換
する検出部と、前記検出部により出力された信号を基に
異物を検出するとともに、前方散乱光信号強度と後方散
乱光信号強度を比較することにより異物の透光性を分類
する信号処理部を具備する。
【００１０】上記構成において、前記第１の照明部は、
第１のレーザー光源と、前記第１のレーザー光源からの
光を平行光化する第１のコリメータレンズと、第１の偏
光子と、平行光をライン状に結像し前記被検査面を後側
の焦点面とする第１のシリンドリカルレンズ５を含み、
前記第２の照明部は、第２のレーザー光源と、前記第２
のレーザー光源からの光を平行光化する第２のコリメー
タレンズと、第２の偏光子と、平行光をライン状に結像
し前記被検査面を後側の焦点面とする第２のシリンドリ
カルレンズとを含み、前記検出部は、前記第１及び第２
のシリンドリカルレンズの後側焦点面を前側の焦点面と
する対物レンズと、検光子と、結像レンズと、前記結像
レンズの結像面に配置されたラインセンサとを含み、前
記信号処理部は、前記ラインセンサからの出力信号をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め
設定された異物検出しきい値と異物分類しきい値を記憶
するメモリ回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と前
記メモリ回路に記憶している各しきい値を比較して異物
判定を行う信号比較回路と、前記第１及び第２のレーザ
ー光源の点灯及び強度を制御する光源制御回路とを含む
ことが好ましい。
【００１１】また、上記構成において、前記第１の照明
部及び第２の照明部は、それぞれ前記被検査対象の表面
の同一領域を照明するように設定され、前記検出部はこ
の前記領域を撮像することが好ましい。
【００１２】また、上記構成において、前記第１の照明
部の第１の偏光子は、前記第１の照明部により照明され
た光のうちＰ偏光成分のみを透過させるように方位設定
され、前記第２の第２の偏光子は、前記第２の照明部に
より照明された光のうちＳ偏光成分のみを透過させるよ
うに方位設定され、前記検出部の検光子は検出部に入射
した光のうちＰ偏光成分のみを透過させるように設定さ
れていることが好ましい。
【００１３】また、本発明のさらに別の異物検査装置
は、被検査対象の検査面に対してほぼ平行な軸を光軸と
するように配置され、前記被検査対象の検査面に対して
Ｐ偏光となるようにビームを照射する第１の照明部と、
前記第１の照明部の光軸と検査面との交点を中心に９０
゜以上回転した位置に配置され、第１の照明部の波長と
異なる波長を用いて検査面に対してＳ偏光となるように
ビームを照射する第２の照明部と、前記第１及び第２の
照明部により照射された領域を検出し、前記第１の照明
部の光軸と検査面との交点を中心に前記第１の照明部の
光軸を１２０゜〜１６０゜回転し、検査面とのなす角が
４５゜以内になるような位置に配置された光軸を有し、
前記第１の照明光による異物の散乱成分中の前方散乱の
Ｐ偏光成分及び前記第２の照明光による異物の散乱光成
分中の後方散乱のＰ偏光成分を波長分離素子により分離
し、それぞれ同時に検出し光電変換する検出部と、前記
検出部により出力された信号を基に異物を検出するとと
もに、前方散乱光信号強度と後方散乱光信号強度を比較
することにより異物の透光性を分類する信号処理部を具
備する。
【００１４】上記構成において、前記第１の照明部は、
波長λ１のレーザー光を出力する第１のレーザー光源
と、前記第１のレーザー光源からの光を平行光化する第
１のコリメータレンズと、第１の偏光子と、平行光をラ
イン状に結像し前記被検査面を後側の焦点面とする第１
のシリンドリカルレンズとを含み、前記第２の照明部
は、波長λ２のレーザー光を出力する第２のレーザー光
源と、前記第２のレーザー光源からの光を平行光化する
第２のコリメータレンズと、第２の偏光子と、平行光を
ライン状に結像し前記被検査面を後側の焦点面とする第
２のシリンドリカルレンズとを含み、前記検出部は、前
記第１及び第２のシリンドリカルレンズの後側焦点面を
前側の焦点面とする対物レンズと、波長λ１のレーザー
光を透過し波長λ２のレーザー光を反射するダイクロイ
ックミラーと、検出面の各波長のＰ偏光成分のみを透過
させるように方位設定された検光子と、前記被検査面の
像を各ラインセンサ上に結像させる結像レンズと、波長
λ１の検出を行う第１のラインセンサと、波長λ２の検
出を行う第２のラインセンサとを含み、前記信号処理部
は、前記第１及び第２のラインセンサの検出信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め設
定された異物検出しきい値と異物分類しきい値を記憶す
るメモリ回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と前記
メモリ回路に記憶している各しきい値を比較して異物判
定を行う信号比較回路とを含むことが好ましい。
【００１５】上記各構成において、前記被検査対象の周
期パターンを除去する空間フィルタを具備することが好
ましい。また、前記空間フィルタは、前記検出部の対物
レンズと結像レンズとの間に設けられていることが好ま
しい。また、前記空間フィルタは、前記被検査対象の被
検査面上の周期パターンデータを用い、前記周期パター
ンのフーリエ変換像を作成し、周期パターンを遮光する
ように写真乾板に記録し作成したものであることが好ま
しい。または、前記空間フィルタは、前記被検査対象の
被検査面上の周期パターンを照射し、対物レンズ後の空
間フィルタの設置位置に設置された写真乾板に周期パタ
ーンの反射光を記録し、周期パターンを遮光するように
写真乾板に記録し作成したものであることが好ましい。
【００１６】または、上記各構成において、前記検出部
により出力された信号のうち前記被検査対象の周期パタ
ーンを除去する信号処理手段を具備することが好まし
い。また、前記信号処理部は、周期的なパターンノイズ
をカットするための周期パターン除去回路を有すること
が好ましい。
【００１７】さらに、上記各構成において、 前記検出
部は、少なくとも焦点距離をｆとし開口径をＤ１とする
対物レンズと、前記対物レンズの主平面から距離Ｌの位
置に主平面が配置され、開口径Ｄ２が（数１）となるよ
うに設定された結像レンズとで構成された光学系を含む
ことが好ましい。また、前記検出部は、テレセントリッ
ク光学系を含むことが好ましい。
【００１８】
【作用】以上のように構成された本発明の異物検査装置
によれば、被検査対象の検査面に対してほぼ平行な軸を
光軸となるように配置された照明部により被検査対象の
検査面に対してＳ偏光となるようにビームを照射し、照
明部の光軸と検査面との交点を中心に照明部の光軸を１
２０゜〜１６０゜回転し検査面とのなす角が４５゜以内
になるような位置に配置された光軸を有し検査面に対し
て異物の散乱成分中Ｓ偏光成分を検出し光電変換する検
出部により照明された領域を検出するので、前方散乱光
を検出することができ、従来方式に比較して異物の存在
を表す信号の量が数百倍以上に大きくなる。一方、被検
査面のパターンからの反射光は、傾斜角が大きいため、
検出部にほとんど入射せず、被検査面のパターンからの
反射光によるノイズを小さくすることができる。その結
果、高精度に異物の存在を検査することができる。
【００１９】また、照明部をレーザー光源と、レーザー
光源からの光を平行光化するコリメータレンズと、偏光
子と、平行光をライン状に結像し被検査面を後側の焦点
面とするシリンドリカルレンズとを含むように構成し、
検出部をシリンドリカルレンズの後側焦点面を前側の焦
点面とする対物レンズと、検光子と、結像レンズと、結
像レンズの結像面に配置されたラインセンサとを含むよ
うに構成したので、簡単な構成でＳ偏光レーザー光を発
生させ、またＳ偏光成分のみを峻別して検出することが
できる。
【００２０】また、ラインセンサからの出力信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物を検出するために予
め設定されたしきい値を記憶しているメモリ回路と、前
記Ａ／Ｄ変換回路の出力と前記メモリ回路に記憶された
しきい値とを比較し、異物を検査する信号比較回路とを
含む信号処理部を設けることにより、異物の存否の判定
を行うことができる。
【００２１】一方、本発明の別の異物検査装置によれ
ば、第１の照明部と第２の照明部とを交互に点灯させ、
信号処理部により、第１の照明部による照明により検出
部で検出した第１の出力信号と、第２の照明部による照
明により検出部で検出した第２の出力信号とを比較する
ように構成したので、被検査面に付着した異物の種類に
より両出力信号に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分の割
合が異なるため、異物の前方散乱と後方散乱を比較で
き、異物の検査のみならず異物の分類も可能となる。
【００２２】また、第１の照明部を第１のレーザー光源
と、第１のレーザー光源からの光を平行光化する第１の
コリメータレンズと、第１の偏光子と、平行光をライン
状に結像し被検査面を後側の焦点面とする第１のシリン
ドリカルレンズで構成し、第２の照明部を第２のレーザ
ー光源と、第２のレーザー光源からの光を平行光化する
第２のコリメータレンズと、第２の偏光子と、平行光を
ライン状に結像し被検査面を後側の焦点面とする第２の
シリンドリカルレンズとで構成し、検出部を第１及び第
２のシリンドリカルレンズの後側焦点面を前側の焦点面
とする対物レンズと、検光子と、結像レンズと、結像レ
ンズの結像面に配置されたラインセンサとで構成し、信
号処理部をラインセンサからの出力信号をＡ／Ｄ変換す
るＡ／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め設定された
異物検出しきい値と異物分類しきい値を記憶するメモリ
回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力信号とメモリ回路に記憶
している各しきい値を比較して異物判定を行う信号比較
回路と、第１及び第２のレーザー光源の点灯及び強度を
制御する光源制御回路とで構成することにより、第１の
照明部と第２の照明部の構成を共通化することができ、
装置の製造コストを低減することができる。
【００２３】また、第１の照明部及び第２の照明部を、
それぞれ被検査対象の表面の同一領域を照明するように
設定し、検出部をこの照明領域を撮像するように設定す
ることにより、第１及び第２の照明部の光学系を必要最
小限にすることができ、装置の小形化を図ることができ
る。
【００２４】また、第１の照明部の第１の偏光子を第１
の照明部により照明された光のうちＰ偏光成分のみを透
過させるように方位設定し、第２の第２の偏光子を第２
の照明部により照明された光のうちＳ偏光成分のみを透
過させるように方位設定し、検出部の検光子を検出部に
入射した光のうちＰ偏光成分のみを透過させるように設
定することにより、被検査面のパターンからの反射光に
よるノイズを少なくすることができる。
【００２５】また、本発明のさらに別の異物検査装置に
よれば、第１の照明部による第１の照明光の波長をλ１
とし、第２の照明部による第２の照明光の波長をλ２と
し、第１の照明光による異物の散乱成分中の前方散乱の
Ｐ偏光成分及び第２の照明光による異物の散乱光成分中
の後方散乱のＰ偏光成分を波長分離素子により分離し、
それぞれ同時に検出し光電変換するように構成したの
で、異物の検査及び異物の分類が可能となるとともに、
異物検査を連続して行うことができる。
【００２６】また、第１の照明部を波長λ１のレーザー
光を出力する第１のレーザー光源と、第１のレーザー光
源からの光を平行光化する第１のコリメータレンズと、
第１の偏光子と、平行光をライン状に結像し被検査面を
後側の焦点面とする第１のシリンドリカルレンズとで構
成し、第２の照明部を波長λ２のレーザー光を出力する
第２のレーザー光源と、第２のレーザー光源からの光を
平行光化する第２のコリメータレンズと、第２の偏光子
と、平行光をライン状に結像し被検査面を後側の焦点面
とする第２のシリンドリカルレンズとで構成し、検出部
を第１及び第２のシリンドリカルレンズの後側焦点面を
前側の焦点面とする対物レンズと、波長λ１のレーザー
光を透過し波長λ２のレーザー光を反射するダイクロイ
ックミラーと、検出面の各波長のＰ偏光成分のみを透過
させるように方位設定された検光子と、被検査面の像を
各ラインセンサ上に結像させる結像レンズと、波長λ１
の検出を行う第１のラインセンサと、波長λ２の検出を
行う第２のラインセンサとで構成し、信号処理部を第１
及び第２のラインセンサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め設定された異物
検出しきい値と異物分類しきい値を記憶するメモリ回路
と、Ａ／Ｄ変換回路の出力信号とメモリ回路に記憶して
いる各しきい値を比較して異物判定を行う信号比較回路
とで構成することにより、第１の照明部と第２の照明部
の主要構成を共通化することができるとともに、信号処
理部の構成を簡単にすることができる。
【００２７】また、上記各構成において、被検査対象の
周期パターンを除去する空間フィルタを設けることによ
り、被検査対象の表面の周期パターンのエッジ部からの
反射光による周期性ノイズを除去することができる。ま
た、空間フィルタを検出部の対物レンズと結像レンズと
の間に設けることにより、検出部の光学系の共役距離が
長くなることを防止することができる。また、空間フィ
ルタを被検査対象の被検査面上の周期パターンデータを
用い、周期パターンのフーリエ変換像を作成し、周期パ
ターンを遮光するように写真乾板に記録し作成し、また
は、被検査対象の被検査面上の周期パターンを照射し、
対物レンズ後の空間フィルタの設置位置に設置された写
真乾板に周期パターンの反射光を記録し、周期パターン
を遮光するように写真乾板に記録し作成することによ
り、空間フィルタと被検査対象の周期が一致し、モアレ
の発生を防止することができる。
【００２８】または、上記各構成において、検出部によ
り出力された信号のうち被検査対象の周期パターンを除
去する信号処理手段を設けることによっても、同様に、
被検査対象の表面の周期パターンのエッジ部からの反射
光による周期性ノイズを除去することができる。また、
信号処理部に周期的なパターンノイズをカットするため
の周期パターン除去回路を設けることにより、照明部や
検出部の構成を変更することなく、容易に周期パターン
によるノイズを除去することができる。
【００２９】また、検出部に、少なくとも焦点距離をｆ
とし開口径をＤ１とする対物レンズと、対物レンズの主
平面から距離Ｌの位置に主平面が配置され、開口径Ｄ２
が（数１）となるように設定された結像レンズとで構成
された光学系を設けることにより、光軸外において共焦
点光学系以上の開口を有する光学系を形成することがで
き、光軸外においても異物からの光量を多く受光するこ
とができる。そのため、光軸外においても高精度で異物
を検査することができる。
【００３０】また、検出部にテレセントリック光学系を
設けることにより、被検査対象の表面がうねっていても
倍率関係が損なわれない。そのため、高精度で異物を検
査することができる。
【００３１】
【実施例】 （第１の実施例）本発明の異物検査装置の第１の実施例
を図１から図５を参照しつつ説明する。図１は第１の実
施例における異物検査装置の構成を示す斜視図であり、
図２は図１におけるベクトルを示す図である。
【００３２】図１において、第１の実施例の異物検査装
置は、レーザー光源２、レーザー光源２からの光を平行
光化するコリメータレンズ３、偏光子４、平行光をライ
ン状に結像し被検査基板１の表面を後側の焦点面とする
シリンドリカルレンズ５、シリンドリカルレンズ５の後
側焦点面を前側の焦点面とする対物レンズ６、検光子
７、結像レンズ８、結像レンズ８の結像面に配置された
ラインセンサ９、ラインセンサ９からの出力信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路１９、異物を検出するために
予め設定されたしきい値を記憶しているメモリ回路２
０、Ａ／Ｄ変換回路１９の出力とメモリ回路２０に記憶
されたしきい値とを比較し異物を検査する信号比較回路
２１、被検査基板１を搭載し２次元的に移動させるＸＹ
移動台２２等で構成されている。ここで、レーザー光源
２、コリメータレンズ３、偏光子４及びシリンドリカル
レンズ５等で照明部を構成する。また、対物レンズ６、
検光子７、結像レンズ８及びラインセンサ９等で検出部
を構成する。Ａ／Ｄ変換回路１９、メモリ回路２０及び
信号比較回路２１とで信号処理部を構成する。
【００３３】また、図１において、法線ベクトル１０は
被検査基板１の表面に垂直な法線を示し、入射方向ベク
トル１１はレーザー光源２、コリメータレンズ３、シリ
ンドリカルレンズ４等で構成される光学系の光軸を示
す。入射方向ベクトル１１と被検査基板１とのなす角を
入射角αとし、入射角αは１〜５゜となるよう設定され
ている。また、入射面１２は法線ベクトル１０と入射方
向ベクトル１１とでなす面を示す。
【００３４】図２において、Ｓ偏光レーザー光１３は入
射面１２に対して電気ベクトル成分が垂直に振動するＳ
偏光レーザー光であり、Ｐ偏光レーザー光１４は入射面
１２内で電気ベクトル成分が振動するＰ偏光レーザー光
である。偏光子４はＳ偏光レーザー光１３のみが透過す
るように設定されている。検出方向ベクトル１５は対物
レンズ６と結像レンズ８からなる光軸を示し、検出方向
ベクトル１５と被検査基板１とのなす角を検出角θと
し、検出角θは０〜４５゜となるように設定されてい
る。また、入射方向ベクトル１１と検出方向ベクトル１
５のそれぞれの被検査基板１への投影ベクトルのなす角
を方位角φとし、方位角φは２０〜６０゜となるように
設定されている。検出面１６は法線ベクトル１０と検出
方向ベクトル１５とでなす面を示す。
【００３５】また、図２において、Ｓ偏光レーザー光１
７は検出面１６に対して電気ベクトル成分が垂直に振動
するＳ偏光レーザー光であり、Ｐ偏光レーザー光１８は
検出面１２内で電気ベクトル成分が振動するＰ偏光レー
ザー光である。検光子７はＳ偏光レーザー光１７のみが
透過するように設定されている。
【００３６】以上のように構成された第１の実施例の異
物検査装置についてその動作を説明する。レーザー光源
２からのレーザー光をコリメーターレンズ３により平行
光とし、入射面１２のＳ偏光レーザー光１３のみを偏光
子４を透過させ、シリンドリカルレンズ５により比較的
低い入射角α（＝１〜５゜程度）で被検査基板１表面の
ライン状の領域を照明する。入射面１２のＳ偏光レーザ
ー光１３は、被検査基板１表面上のパターン２３により
反射され、又は被検査基板上に付着した異物２４により
散乱される。
【００３７】被検査基板１上のパターン２３により反射
されるレーザー光と被検査基板１とのなす角ψ（反射角
と定義する）は、図３から明らかなように、パターンの
傾斜角ηと入射角αにより幾何学的に（数２）のように
求まる。
【００３８】
【数２】
【００３９】また、対物レンズ６に入射可能な反射角ψ
の範囲は、対物レンズ６の開口数ＮＡと検出角θから、
幾何学的に（数３）のように求まる。
【００４０】
【数３】
【００４１】より、対物レンズ６に入射可能なパターン
の傾斜角ηの範囲は、（数２）及び（数３）より、（数
４）のように求まる。
【００４２】
【数４】
【００４３】（数４）において、検出角θを４５゜と
し、対物レンズ６のＮＡを０．３とすると、入射可能な
パターンの傾斜角ηの範囲は、１５゜≦η≦３２゜とな
る。このような傾斜角は、ドライエッジ及びウエットエ
ッジの両プロセスを用いても、ほとんど存在しないた
め、対物レンズ６にはパターン２３からの反射光は入射
しない。ただし、図３に示したように、パターン２３の
アール部２３Ａ等のごく微小部からのみ対物レンズ６に
入射する。このように、検出角を４５゜以下にすること
により、ノイズの影響を小さくすることができる。
【００４４】一方、微小な異物２４により散乱されるレ
ーザー光は、図４示すような強度分布を持っている。こ
のうち、前方散乱光の一部が検出部の対物レンズ６の開
口に入射される。この前方散乱光は、図示したように、
絶対強度が強く、かつ、検出面１６のＳ偏光レーザー光
１７を高い比率で含んでいる。そのため、後方や側方等
の他の方向に検出方向ベクトル１５を設定する場合と比
較して、高い信号強度を得られる。
【００４５】このように、対物レンズ６に入射した光
は、検光子７により検出面１６のＳ偏光レーザー光１７
のみが透過され、結像レンズ８によりラインセンサ９上
に結像される。検出面１６のＳ偏光レーザー光１７はラ
インセンサ９により光電変換され、この検出信号はＡ／
Ｄ変換回路１９によりＡ／Ｄ変換される。信号比較回路
２１により、Ａ／Ｄ変換された検出信号と、メモリ回路
２０にあらかじめ設定しているしきい値とを比較する事
により、異物の判定を行う。以後、試料ＸＹ移動台２３
を移動させて、順次被検査基板１の全表面の異物検査を
することができる。
【００４６】次に、入射偏光としてＳ偏光レーザー光１
３を、検出偏光としてＳ偏光レーザー光１７を用いる理
由を以下に説明する。（表１）は、入射角２゜、検出角
３０゜、方位角４５゜とし、入射面のＳ偏光レーザー光
１３を用いて検出面のＳ偏光レーザー光１７で異物２４
を検出する場合と、入射面のＰ偏光レーザー光１４を用
いて検出面のＰ偏光レーザー光１８で異物２４を検出す
る場合を実験比較したものである。なお各照明光の強度
は同一である。
【００４７】
【表１】
【００４８】表１から明らかなように、入射面のＳ偏光
レーザー光１３を用いて被検査基板１を照明し、検出面
のＳ偏光レーザー光１７を用いて検査を行う場合、異物
２４からの信号強度が高く、パターン２３からのノイズ
が低いので、異物２４の存在を高いＳ／Ｎで検査するこ
とができる。
【００４９】次に、検出方向ベクトル１５の方位角φを
２０゜〜６０゜に設定する理由を以下に説明する。図５
は、検出角θを３０゜として、方位角φを変えて実験し
た場合における、検出部の方位角φに対する異物検出Ｓ
／Ｎ比を表す図である。図５から明らかなように、方位
角φが２０゜〜６０゜の範囲において、高Ｓ／Ｎ比が得
られ、異物２４の存在を高いＳ／Ｎ比で検査することが
できることがわかる。
【００５０】以上のように第１の実施例によれば、入射
角αが１゜〜５゜程度の範囲でＳ偏光レーザー光１３を
ライン状に照明する照明部と、検出角θが０〜４５゜の
範囲及び方位角φが２０〜６０゜の範囲でＳ偏光レーザ
ー光１７を検出する検出部とを設けるたので、前方散乱
光を検出することができ、従来方式に比較して異物の存
在を表す信号の量が数百倍以上に大きくなる。一方、パ
ターン２３からの反射光は、パターン傾斜角が５０゜以
上と大きいため、対物レンズ６にほとんど入射せず、パ
ターン２３からの反射光によるノイズを小さくすること
ができる。その結果、高精度に異物２４の存在を検査す
ることができる。
【００５１】さらに、異物２４の信号量が大きいため、
光源パワーを小さくできる、安価な小出力レーザーを用
いることもできる。また、異物２４の信号量が大きいた
め、対物レンズ６の開口数ＮＡを小さくしても異物検出
に必要なＳ／Ｎ比を確保することができるので、検出部
の焦点深度を深くし、被検査基板の表面の凹凸によるデ
フォーカスの影響をなくすことができる。さらに、異物
検出Ｓ／Ｎ比が良いので、検査倍率を低くしても所定の
Ｓ／Ｎ比を確保できる。そのため、検出部の視野を広く
し、広視野を一括して検査することができる。
【００５２】（第２の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第２の実施例の基本構成を図６に示す。なお、図
６において、図１に示す第１の実施例と同じ番号を付し
た構成要素は、実質的に同一のものである。第１の実施
例と比較して、第２の実施例の装置が異なる点は、対物
レンズ６と結像レンズ８との間に周期的なパターンノイ
ズをカットするための空間フィルタ２５を設けているこ
とである。
【００５３】空間フィルタ２５は、以下のように作成す
ることができる。被検査基板１の周期パターンのＣＡＤ
データを用いて、周期パターンのフーリエ変換像を作成
し、周期パターンを遮光するように写真乾板に記録し作
成する。あるいは、被検査基板１の周期パターンを照射
し、対物レンズ後の空間フィルタの設置位置に設置され
た写真乾板に、周期パターンの反射光を記録し、周期パ
ターンを遮光するように写真乾板に記録し作成する。
【００５４】以上のように構成された第２の実施例の異
物検査装置の動作を説明する。レーザー光源２からのレ
ーザー光をコリメーターレンズ３により平行光とし、偏
光子４により入射面１２のＳ偏光レーザー光１３のみを
透過させ、シリンドリカルレンズ５により比較的低い入
射角α（１〜５゜程度）で被検査基板１の表面のライン
状の領域を照明する。
【００５５】このように照明された光のうちごく一部
は、被検査基板１の表面上のパターン２３のエッジのア
ール部２３Ａ等により反射され、対物レンズ６に入射す
る。このようなパターン２３からの反射光は、パターン
２３の周期パターンに依存して発生するため、周期性を
有する。従来例の説明において述べたように、被検査基
板１の表面上のパターン２３からの反射光が存在する
と、異物検出Ｓ／Ｎ比が低下する。一方、異物２４によ
り散乱される光は、パターン２３からの光に比べてはる
かに大きい。そのため、周期的なパターンノイズをカッ
トしても、異物２４からの反射光の強度はほとんど低下
しないと考えられる。
【００５６】パターン２３からの反射光及び異物２４か
らの散乱光のうち、対物レンズ６に入射した光は、検光
子７により検出面１６のＳ偏光レーザー光１７のみが透
過される。検光子７を透過したパターン２３からの反射
光及び異物２４からの散乱光は、空間フィルタ２５によ
りパターン２３のエッジのアール部２３Ａ等による周期
パターン成分が除去されるため、空間フィルタ２５を透
過する光はほとんど異物２４からの散乱光のみとなる。
空間フィルタ２５を透過した光は、結像レンズ８により
ラインセンサ９上に結像される。検出面１６のＳ偏光レ
ーザー光１７はラインセンサ９により光電変換され、こ
の検出信号はＡ／Ｄ変換回路１９によりＡ／Ｄ変換され
る。Ａ／Ｄ変換された検出信号は、信号比較回路２１に
より、メモリ回路２０にあらかじめ設定しているしきい
値と比較され、異物２４の存否が判定される。以後試料
ＸＹ移動台２２を移動させ、順次被検査基板１の全表面
の異物検査をする。
【００５７】以上のように、第２の実施例によれば、第
１の実施例の効果に加えて、パターン２３のエッジアー
ル部２３Ａ等により周期的に発生する反射光によるノイ
ズを空間フィルタ２５により遮光されるため、極めてノ
イズを小さくすることができ、高精度に異物２４の存在
を検査することができる。
【００５８】（第３の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第３の実施例の構成を図７に示す。なお、図７に
おいて、図１に示す第１の実施例と同一番号を付した構
成要素は、実質的に同一のものである。第１の実施例と
比較して、第３の実施例の異物検査装置が異なる点は、
信号処理部に周期的なパターンノイズをカットするため
の周期パターン除去回路２６を設けていることである。
周期パターン除去回路２６は、周期パターンの発生する
間隔で画素比較を行うことにより、周期的なパターンノ
イズをカットするものである。
【００５９】以上のように構成された第３の実施例の異
物検査装置その動作を説明する。第２の実施例と同様
に、レーザー光源２からのレーザー光をコリメーターレ
ンズ３により平行光とし、偏光子４により入射面１２の
Ｓ偏光レーザー光１３のみを透過させ、シリンドリカル
レンズ５により比較的低い入射角α（１〜５゜程度）で
被検査基板１の表面のライン状の領域を照明する。
【００６０】このように照明された光のうちごく一部
は、被検査基板１の表面上のパターン２３のエッジのア
ール部２３Ａ等により反射され、対物レンズ６に入射す
る。このようなパターン２３からの反射光は、パターン
２３の周期パターンに依存して発生するため、周期性を
有する。従来例の説明において述べたように、被検査基
板１の表面上のパターン２３からの反射光が存在する
と、異物検出Ｓ／Ｎ比が低下する。一方、異物２４によ
り散乱される光は、パターン２３からの光に比べてはる
かに大きい。そのため、周期的なパターンノイズをカッ
トしても、異物２４からの反射光に相当する出力信号の
強度はほとんど低下しないと考えられる。
【００６１】パターン２３からの反射光及び異物２４か
らの散乱光のうち、対物レンズ６に入射した光は、検光
子７により検出面１６のＳ偏光レーザー光１７のみが透
過され、結像レンズ８によりラインセンサ９上に結像さ
れる。検出面１６のＳ偏光レーザー光１７はラインセン
サ９により光電変換され、この検出信号はＡ／Ｄ変換回
路１９によりＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換された検出
信号は、周期パターン除去回路２６により、パターン２
３のエッジアール部２３Ａ等により発生する周期パター
ン成分が除去される。このため、周期パターン除去回路
２６の出力信号は、ほとんど異物２４からの散乱光成分
に相当する信号となる。周期パターン除去回路２６の出
力信号は、信号比較回路２１により、メモリ回路２０に
あらかじめ設定しているしきい値と比較され、異物２４
の存否が判定される。以後試料ＸＹ移動台２２を移動さ
せ、順次被検査基板１の全表面の異物検査をする。
【００６２】以上のように第３の本実施例によれば、第
２の実施例と同様に、第１の実施例の効果に加えて、パ
ターン２３のエッジアール部２３Ａ等により周期的に発
生する反射光によるノイズを空間フィルタ２５により遮
光されるため、極めてノイズを小さくすることができ、
高精度に異物２４の存在を検査することができる。
【００６３】（第４の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第４の実施例の構成を図８に示す。なお、図８に
おいて、図１に示す第１の実施例と同一番号を付した構
成要素は、実質的に同一のものである。第１の実施例と
比較して、第４の実施例の異物検査装置が異なる点は、
シリンドリカルレンズ５の後側焦点面を前側の焦点面と
し、焦点距離ｆ１及び径Ｄ１を有する対物レンズ２７
と、焦点距離ｆ２及び径Ｄ２を有する結像レンズ２８を
設けていることである。だだし、結像レンズ２８は以下
の（数５）の関係を満足している。（数５）において、
Ａはラインセンサ９の検出幅と対物レンズ２７及び結像
レンズ２８との倍率関係により決まる検査領域、Ｌは対
物レンズ２７と結像レンズ２８の主平面間距離を示して
いる。なお、第４の実施例の異物検査装置の基本動作は
第１の実施例と同様である。
【００６４】
【数５】
【００６５】さらに、第４の実施例の異物検査装置は、
対物レンズ２７及び結像レンズ２８を設けているため、
第１の実施例の異物検査装置の効果に加えて、軸外での
Ｓ／Ｎ比が良くなるという効果を有する。以下、それに
ついて説明する。
【００６６】図９は、検出部の光軸を水平方向とする側
面図である。図９において、光軸からｈ離れた位置での
パターン２３又は異物２４からの光は、紙面上方に対し
ては、以下の（数６）で表されるξ１の角度内であれ
ば、ラインセンサ９に結像可能である。
【００６７】
【数６】
【００６８】また、紙面下方に対しては（数７）で表さ
れるξ２の角度内であればラインセンサ９に結像可能で
ある。
【００６９】
【数７】
【００７０】（数６）及び（数７）からわかるように、
ξ１は対物レンズ２７のみで決まるが、ξ２は結像レン
ズ２８の径Ｄ２と主平面間距離Ｌにより決まる。このよ
うに、光軸から離れるにしたがって、すなわち、軸外に
なるほど、ラインセンサ９により受光できる角度が減少
するため、異物２４からの光量は減少する。
【００７１】一方、パターン２３からの反射光は鏡面反
射であるため、対物レンズ２７全体に分布を持っている
のではなく、ある一部のみに光が集中している。そのた
め、受光できる角度が減少してもパターン２３からの反
射光の強度はほとんど減少しない。このため、軸外にな
るほどＳ／Ｎ比が低下するという問題が発生する。
【００７２】このような問題に対して、異物２４からの
散乱光をできるだけ多く受光できるようにするため、少
なくとも、対物レンズ２７により遮光される量よりも結
像レンズ２８により遮光される量が小さくならないよう
に、条件を設定する。すなわち、最大像高ｈ＝Ａ／２
（Ａ：検査領域）において、ξ２≧ξ１となるように設
定する。この関係に上記（数６）及び（数７）を代入し
整理すると、前記（数５）となる。
【００７３】一般に、対物レンズ２７と結像レンズ２８
の径を同一にする場合が多いこと、及び説明を簡単にす
るため、Ｄ１＝Ｄ２として、以下説明する。この場合に
は、（数５）は（数８）のように書ける。
【００７４】
【数８】
【００７５】すなわち、主平面間距離Ｌを対物レンズ２
７の焦点距離ｆ１の２倍以内にする。ここで、Ｄ１＝Ｄ
２として、主平面間距離Ｌと光軸からの距離ｈとを変化
させた場合のＳ／Ｎ比を、計算機シミュレーションした
結果を図１０に示す。図１０から明らかなように、Ｌ≦
２ｆ１の場合にはＳ／Ｎ比の低下の割合が小さく、Ｌが
２ｆ１以上の場合に比べＳ／Ｎ比が良いことがわかる。
このように、（数５）又は（数８）のように結像レンズ
２８を設定することにより、光軸外でのＳ／Ｎ比の低下
の割合を低減できる。
【００７６】以上のように第４の実施例によれば、第１
の実施例の効果に加えて、さらに、結像レンズ２８を
（数５）又は（数８）のように設定することにより、光
軸外においても高精度に異物２４を検査することができ
る。また、前記第２又は第３の実施例の構成と組み合わ
せることにより、さらに、高精度に異物を検査できるこ
とはいうまでもない。
【００７７】（第５の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第５の実施例の構成を図１１に示す。なお、図１
１において、図１に示す第１の実施例と同一番号を付し
た構成要素は、実質的に同一のものである。第１の実施
例と比較して、第５の実施例の異物検査装置が異なる点
は、対物レンズ２９と結像レンズ３０が両テレセントリ
ック光学系で構成されていることである。例えば、結像
レンズ３０の前側焦点面を対物レンズ２９の後側焦点面
とすることにより実現できる。なお、第５の実施例の異
物検査装置の基本的動作は第１の実施例と同様である。
【００７８】さらに、第５の本実施例によれば、対物レ
ンズ２９と結像レンズ３０を両テレセントリックとして
いるため、仮に被検査基板１にうねり等が生じても、倍
率関係が変化しない。そのため、異物２４の大きさを正
確に測定することができる。また、前記第２又は第３の
実施例の構成と組み合わせることにより、さらに、高精
度に異物を検査できることはいうまでもない。
【００７９】（第６の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第６の実施例を図１２から図１５を参照しつつ説
明する。図１２は第６の実施例における異物検査装置の
構成を示す斜視図であり、図１３は図１２におけるベク
トルを示す図である。なお、図１２及び図１３に示す第
６の実施例において、図１及び図２に示す第１の実施例
と同一番号を付した構成要素は実質的に同一のものを示
す。図１２及び図１３に示す第６の実施例の異物検査装
置は、図１及び図２に示した第１の実施例の異物検査装
置と比較して、さらに、第２の照明部を設けた点が異な
っている。
【００８０】図１２に示すように、第６の実施例の異物
検査装置は、第１のレーザー光源２、第１のレーザー光
源２からの光を平行光化する第１のコリメータレンズ
３、第１の偏光子１０９、平行光をライン状に結像し被
検査基板１の表面を後側の焦点面とする第１のシリンド
リカルレンズ５等で構成される第１の照明部と、第２の
レーザー光源１０４、第２のレーザー光源１０４からの
光を平行光化する第２のコリメータレンズ１０５、第２
の偏光子１０６、平行光をライン状に結像し被検査基板
１の表面を後側の焦点面とする第２のシリンドリカルレ
ンズ１０７等で構成される第２の照明部と、第１及び第
２のシリンドリカルレンズ５及び１０７の後側焦点面を
前側の焦点面とする対物レンズ６、検光子１１０、結像
レンズ８、結像レンズ８の結像面に配置されたラインセ
ンサ９等で構成される検出部と、ラインセンサ９からの
出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路１９、異物検
査のために予め設定された異物検出しきい値と異物分類
しきい値を記憶するメモリ回路１１１、Ａ／Ｄ変換回路
１９の出力信号とメモリ回路１１１に記憶している各し
きい値を比較して異物判定を行う信号比較回路１１２、
第１のレーザー光源２と第２のレーザー光源１０４の点
灯及び強度を制御する光源制御回路１１３等で構成され
た信号処理部と、被検査基板１を搭載し２次元的に移動
させるＸＹ移動台２２等で構成されている。
【００８１】第１の照明部と第２の照明部は、それぞれ
被検査基板１の表面の同一領域を照明するように設定さ
れ、検出部はこの照明領域を撮像する。また、第１の実
施例の照明部と本実施例の第１の照明部とを比較する
と、本実施例の第１の偏光子１０９は、第１の入射面１
２のＰ偏光レーザー光１４のみを透過させるように方位
設定されている点が異なる。また、本実施例の第２の偏
光子１０６は、第２の入射面１０１のＳ偏光レーザー光
１０２のみを透過させるように方位設定されている。さ
らに、第１の実施例の検出部と本実施例の検出部とを比
較すると、本実施例の検光子１１０が検出面１６のＰ偏
光レーザー光１８のみを透過させるように設定されてい
る点が異なる。
【００８２】図１３において、第２の照明部の光軸を第
２の入射方向ベクトル１００、被検査基板１の法線ベク
トル１０と第２の入射方向ベクトル１００とで張られる
第２の入射面を１０１、第２の入射面１０１のＳ偏光レ
ーザー光を１０２と定義する。Ｓ偏光レーザー光１０２
とは、第２の入射面１０１に対して電気ベクトル成分が
垂直に振動する光である。また、第２の入射面のＰ偏光
レーザー光１０３は、第２の入射面１０１のＳ偏光レー
ザー光１０２と直交する振動成分の光である。なお第２
の入射方向ベクトル１００の方位角φは２０〜６０゜で
あり、また入射角βは１゜〜５゜であるように設定され
ている。なお、図１３では、第２の入射面１０１と検出
面１６を一致させた形で表示しているので方位角が同一
になるが、それぞれ違う方位角であってもよい。
【００８３】以上のように構成された第６の実施例の異
物検査装置についてその動作を説明する。光源制御回路
１１０を制御し、第１の照明部の第１のレーザー光源２
を点灯させ、第２の照明部の第２のレーザー光源１０４
を消灯させる。この状態で、第１の照明部により前方散
乱光を検出する。第１の照明部は、第１の入射方向ベク
トル１１を光軸として、第１のレーザー光源２からのレ
ーザー光を第１のコリメーターレンズ３により平行光と
し、第１の入射面１２のＰ偏光レーザー光１４のみを透
過させるように方位設定された第１の偏光子１０９によ
り第１の入射面１２のＰ偏光レーザー光１４を透過さ
せ、第１のシリンドリカルレンズ５により比較的低い入
射角α（１゜〜５゜）で被検査基板１の表面のライン状
領域を照明する。第１の入射面１２のＰ偏光レーザー光
１４は、被検査基板１の表面上のパターン２３により反
射され、又は異物２４により散乱される。
【００８４】被検査基板１上のパターン２３により反射
されたレーザー光の大部分は、方位角φ（２０〜６０
゜）及び検出角θ（４５〜０゜）に設定された検出方向
ベクトル１５を光軸とする検出部の対物レンズ６の開口
には、入射しない。一方、微小な異物２４により散乱さ
れたレーザー光は、図４に示すような強度分布を有し、
異物２４により散乱されたレーザー光の内前方散乱光の
一部が、検出部の対物レンズ６の開口に入射する。この
前方散乱光は、図４に示すように絶対強度が高く、検出
面のＰ偏光レーザー光１８を高い比率で含んでいるた
め、後方や側方等の他の方向に検出方向ベクトル１５を
設定する場合と比較して、高い信号強度を得られる。
【００８５】このように対物レンズ６に入射した光は、
検光子１１０により検出面のＳ偏光レーザー光１７が遮
光され、検出面のＰ偏光レーザー光１８のみが透過さ
れ、結像レンズ８によりラインセンサ９上に結像され
る。検出面のＰ偏光レーザー光１８はラインセンサ１９
により光電変換され、ラインセンサ１９はその検出信号
を信号処理部に出力する。信号処理部は検出信号ＳAを
Ａ／Ｄ変換回路１９によりＡ／Ｄ変換し、メモリ回路１
１１は検出信号ＳAを一時記憶する。
【００８６】次に、光源制御回路１１３を制御して、第
１の照明部の第１のレーザー光源２を消灯させ、第２の
照明部の第２のレーザー光源１０４を点灯させる。この
状態で、第２の照明部により後方散乱光を検出する。第
２の照明部は、第２の入射方向ベクトル１００を光軸と
して、第２のレーザー光源１０４からのレーザー光を第
２のコリメーターレンズ１０５で平行光とし、第２の入
射面１０１のＳ偏光レーザー光１０２のみを透過させる
ように方位設定された第２の偏光子１０６により第２の
入射面のＳ偏光レーザー光１０２のみを透過させ、第２
のシリンドリカルレンズ１０７により比較的低い入射角
β（１゜〜５゜）で被検査基板１の表面のライン状の領
域を照明する。第２の入射面のＳ偏光レーザー光１０２
は、被検査基板１の表面上のパターン２３により反射さ
れ、又は異物２４により散乱される。
【００８７】パターン２３に第２の入射面のＳ偏光レー
ザー光１０２が照射されると、その反射光の偏光方向は
保たれているので、この反射光の一部は検出面のＳ偏光
レーザー光１７になる。このＳ偏光レーザー光１７は、
対物レンズ６の開口に入射後、検出面のＰ偏光レーザー
光１８のみを透過させるように設定された検光子１１０
により遮光される。一方、異物２４に第２の入射面のＳ
偏光レーザー光１０２が照射されると、異物２４により
散乱が発生し、偏光成分が乱されて、検出面のＳ偏光レ
ーザー光１７及び検出面のＰ偏光レーザー光１８を含ん
だ反射光となる。この反射光の一部は、対物レンズ６に
入射後、検光子１１０により検出面のＳ偏光レーザー光
１７は遮光され、検出面のＰ偏光レーザー光１８のみが
透過され、結像レンズ８により、ラインセンサ９上に結
像される。ラインセンサ９に結像された光は、ラインセ
ンサ９により光電変換され、検出信号が信号処理部に出
力される。信号処理部は検出信号をＡ／Ｄ変換回路１９
によりＡ／Ｄ変換し、メモリ回路１１１は検出信号ＳB
を一時記憶する。
【００８８】このように、第２の照明部と検出部との検
出角を１３５゜以上とし、後方散乱光を検出することに
より、図１８に示したように、異物２４からの検出光量
が増加する。同時に、パターン２３からの反射光を低減
することができるため、後方散乱光を用いることによ
り、高精度に異物２４を検出することができる。
【００８９】ここで第１の照明部による検出信号ＳAと
第２の照明部による検出信号ＳBには次の特徴がある。
図１４に示すように、異物２４が透明状である場合、異
物２４による散乱光は透過性が強いため、前方散乱光は
後方散乱光や側方散乱光と比較して信号強度が強い。第
１の入射面のＰ偏光レーザー光１４による前方散乱光
は、検出面のＰ偏光レーザー光１８を高い比率で含んで
おり、検出信号ＳAは高い信号レベルである。一方、第
２の入射面のＳ偏光レーザー光１０２による後方散乱光
は、検出面のＰ偏光レーザー光１８を高い比率で含んで
はいるが、後方散乱光は前方散乱光の１／１０以下の強
度であるため、後方散乱光による検出信号Ｓ Bは前方散
乱光での検出信号ＳAに比較して小さくなる傾向があ
る。一方、図１５に示すように、異物２４が金属性であ
る場合、異物２４による散乱光は、金属性の異物に透光
性が無いため、前方散乱光は後方散乱光に比較して信号
強度が弱くなり、検出信号ＳAは検出信号ＳBに比較して
小さくなる傾向がある。
【００９０】信号比較回路１１２は、メモリ回路１１１
にあらかじめ設定している複数個の異物検出しきい値と
第１の照明部による検出信号ＳA及び第２の照明部によ
る検出信号ＳBを用いて、異物判定を以下のように行
う。ここでは、しきい値としてＳ（サイズ小）、Ｌ（サ
イズ大）、異物分類のしきい値としてＣＬを用いて説明
する。
【００９１】まず、Ｓ＜ＳB＜Ｌの場合、サイズ小の異
物と判定する。また、Ｌ＜ＳBの場合、サイズ大の異物
と判定する。次に、異物が存在すると判定した場合、異
物分類パラメータを前方散乱の検出信号と後方散乱の検
出信号の比（ＳA／ＳB）とおけば、透明状の異物では
（ＳA／ＳB）の値が大きいのに対し、金属性の異物では
この値が小さくなる。そこで、ＣＬ＜（ＳA／ＳB）の場
合、検出異物を金属性の異物と分類する。
【００９２】従来の異物検査では、別途目視検査やＳＥ
Ｍ分析等の方法により異物の分類を行い異物発生のモー
ドを特定した後に、異物低減対策を行っていた。一般
に、被検査基板１に付着する異物は、大別すると透光性
を有している異物と透光性の無い金属性の異物に分けら
れる。そこで、本実施例のように、第１の照明部による
前方散乱光ＳAと第２の照明部による後方散乱光ＳBを順
次検出するように構成することにより、後方散乱光によ
る検出信号ＳBを用いて異物検出を行い、さらに後方散
乱光による検出信号ＳBと前方散乱光による検出信号ＳA
の信号強度比から透明状の異物と金属性の異物を分類し
て異物検査を行うことができる。以後、試料ＸＹ移動台
２２を移動させることにより、順次被検査基板１の全表
面の異物検査をすることができる。その結果、異物の検
出信号の大小から異物の大きさを分類することができる
だけでなく、これに加えて異物の内容も分類することが
でき、異物発生のモードを推定し、迅速な異物低減対策
に結び付けることができる。また、第２から第５の実施
例と組み合わせることにより、さらに、高精度に異物を
検査できることはいうまでもない。
【００９３】（第７の実施例）次に、本発明の異物検査
装置の第７の実施例の構成を図１６に示す。図１６にお
いて、図１２及び図１３に示す第６の実施例と同一番号
を付した構成要素は実質的に同一のものを示す。
【００９４】図１６に示すように、第７の実施例の異物
検査装置は、第１のレーザー光源２、第１のレーザー光
源２からの光を平行光化する第１のコリメータレンズ
３、第１の偏光子１０９、平行光をライン状に結像し被
検査基板１の表面を後側の焦点面とする第１のシリンド
リカルレンズ５等で構成される第１の照明部と、第２の
レーザー光源１０４、第２のレーザー光源１０４からの
光を平行光化する第２のコリメータレンズ１０５、第２
の偏光子１０６、平行光をライン状に結像し被検査基板
１の表面を後側の焦点面とする第２のシリンドリカルレ
ンズ１０７等で構成される第２の照明部と、第１及び第
２のシリンドリカルレンズ５及び１０７の後側焦点面を
前側の焦点面とする対物レンズ６、波長λ１のレーザー
光を透過し波長λ２のレーザー光を反射するダイクロイ
ックミラー１１７、検出面１６の各波長のＰ偏光レーザ
ー光のみを透過させるように方位設定された検光子１１
０、被検査基板１の像を各ラインセンサ上に結像させる
結像レンズ８、波長λ１の検出を行う第１のラインセン
サ９、波長λ２の検出を行う第２のラインセンサ１１８
等で構成された検出部と、第１及び第２のラインセンサ
９及び１１８の検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回
路１９、異物検査のために予め設定された異物検出しき
い値と異物分類しきい値を記憶するメモリ回路１１９、
Ａ／Ｄ変換回路１９の出力信号とメモリ回路２０に記憶
している各しきい値を比較して異物判定を行う信号比較
回路１２０等で構成された信号処理部と、被検査基板１
を搭載し２次元的に移動させるＸＹ移動台２２等で構成
されている。なお、第２の照明部の第２のレーザー光源
１１４の波長λ２と第１の照明部の第１のレーザー光源
２の波長λ１とは波長が異なる。また、検出部は、方位
角φが２０゜〜６０゜であり、検出角θが４５゜〜０゜
であるように設定された検出方向ベクトル１５を光軸と
する。
【００９５】また、図１６において、検出面１６のＳ偏
光レーザー光（波長λ１）を１７、検出面１６のＳ偏光
レーザー光（波長λ２）を１１５、検出面１６のＰ偏光
レーザー光（波長λ１）を１８、検出面１６のＰ偏光レ
ーザー光（波長λ２）を１１６とする。また、検出方向
ベクトル１５の検出角をθ、方位角をφとする。なお、
図１６では、第２の入射面１０１と検出面１６を一致さ
せた形で表示しているので方位角が同一になるが、それ
ぞれ違う方位角であってもかまわない。第６の実施例と
同様に、第１の照明部と第２の照明部は、それぞれ被検
査基板１の表面の同一の領域を照明するように設定さ
れ、検出部はこの照明領域を撮像する。
【００９６】以上のように構成された第７の実施例の異
物検査装置について、まず、波長λ１の第１の照明部に
よる前方散乱光の検出について説明する。第１の照明部
は、第１の入射方向ベクトル１１を光軸とし、第１のレ
ーザー光源からの波長λ１のレーザー光を第１のコリメ
ーターレンズ３で平行光とし、第１の入射面のＰ偏光レ
ーザー光のみを透過させるように方位設定された第１の
偏光子１０９により第１の入射面のＰ偏光レーザー光１
４を透過させ、第１のシリンドリカルレンズ５により比
較的低い入射角α（１゜〜５゜）で被検査基板１表面の
ライン状の領域を照明する。第１の入射面のＰ偏光レー
ザー光１４は、被検査基板１表面上のパターン２３によ
り反射され、又は異物２４により散乱される。
【００９７】被検査基板１上のパターン２３により反射
されたレーザー光の大部分は、方位角φ（＝２０〜６０
゜）及び検出角θ（４５〜０゜）の検出方向ベクトル７
を光軸とした検出部の対物レンズ６の開口には、入射し
ない。一方、微小な異物２４により散乱されたレーザー
光は、図４に示すような強度分布を有する。検出部の対
物レンズ６の開口に入射した波長λ１の前方散乱光の一
部は、ダイクロイックミラー１１７により透過された
後、検光子１１０により検出面のＳ偏光レーザー光（波
長λ１）１７は遮光され、検出面のＰ偏光レーザー光
（波長λ１）１８のみが透過され、結像レンズ８により
第１のラインセンサ９上に結像され、第１のラインセン
サ９により光電変換され、検出信号を信号処理部に出力
される。信号処理部は、検出信号ＳAをＡ／Ｄ変換回路
１９によりＡ／Ｄ変換し、メモリ回路１１９は検出信号
ＳAを記憶する。
【００９８】次に、第２の照明部による波長λ２の後方
散乱光の検出を説明する。第２の照明部は、第２の入射
方向ベクトル１００を光軸とし、波長λ２の第２のレー
ザー光源１１４からのレーザー光を第２のコリメーター
レンズ１０５で平行光とし、第２の入射面のＳ偏光レー
ザー光（波長λ２）１０２を透過させるように方位設定
された第２の偏光子１０６により第２の入射面のＳ偏光
レーザー光（波長λ２）１０２のみを透過させ、第２の
シリンドリカルレンズ１０７により比較的低い入射角β
（１゜〜５゜）で被検査基板１表面のライン状の領域を
照明する。第２の入射面のＳ偏光レーザー光（波長λ
２）１０２は、被検査基板１表面上のパターン２３によ
り反射され、又は異物２４により散乱される。パターン
２３に第２の入射面のＳ偏光レーザー光１０２が照射さ
れると、その反射光の偏光方向は保たれているので、こ
の反射光は検出面のＳ偏光レーザー光１１５（波長λ
２）になる。対物レンズ６開口に入射した反射光は、ダ
イクロイックミラー１１７により反射された後、Ｐ偏光
を透過するように設定された検光子１１０により遮光さ
れる。一方、異物２４に第２の入射面のＳ偏光レーザー
光１０２が照射されると、異物２４により散乱が発生し
て、偏光成分が乱されて、検出面のＳ偏光レーザー光１
１５（波長λ２）及び検出面のＰ偏光レーザー光１１６
（波長λ２）を含んだ反射光となる。この反射光の一部
は、対物レンズ６に入射して、ダイクロイックミラー１
１７により反射された後、検光子１１０により検出面の
Ｓ偏光レーザー光１１５は遮光され、検出面のＰ偏光レ
ーザー光１１６のみが透過され、結像レンズ８により、
第２のラインセンサ１１８上に結像される。第２のライ
ンセンサ１１８に結像された光は、ラインセンサ１１８
により光電変換され、検出信号が信号処理部に出力され
る。信号処理部は検出信号をＡ／Ｄ変換回路１９により
Ａ／Ｄ変換し、メモリ回路１１９は検出信号ＳCを記憶
する。
【００９９】第１の照明部による検出信号ＳAと第２の
照明部による検出信号ＳCには次の特徴がある。図１４
に示すように、異物２４が透明状の場合、異物２４によ
る散乱光は前方散乱光は後方散乱光や側方散乱光に比較
して信号強度が強い。第１の入射面のＰ偏光レーザー光
による前方散乱光は検出面のＰ偏光レーザー光を高い比
率で含んでおり、検出信号ＳAは高い信号レベルであ
る。一方、第２の入射面のＳ偏光レーザー光による後方
散乱光は検出面のＰ偏光レーザー光を高い比率で含んで
はいるが、後方散乱光は前方散乱光の１／１０以下の強
度であるため、後方散乱光による検出信号ＳCは前方散
乱光での検出信号ＳAに比較して小さくなる傾向があ
る。一方、図１５に示すように、異物２４が金属性の場
合、異物２４による散乱光は、前方散乱光は後方散乱光
に比較して信号強度が弱くなり、検出信号ＳAは検出信
号ＳCに比較して小さくなる傾向がある。
【０１００】信号比較回路１２０は、メモリ回路１１９
にあらかじめ設定している複数個の異物検出しきい値と
第１の照明部による検出信号ＳA及び第２の照明部によ
る検出信号ＳCを用いて、異物判定を以下のように行
う。ここでは、しきい値としてＳ（サイズ小）、Ｌ（サ
イズ大）、異物分類のしきい値としてＣＬを用いて説明
する。
【０１０１】Ｓ＜ＳC＜Ｌの場合、サイズ小の異物と判
定する。また、Ｌ＜ＳCの場合、サイズ大の異物と判定
する。異物が存在すると判定した場合、異物分類パラメ
ータを前方散乱の検出信号と後方散乱の検出信号の比
（ＳA／ＳC）とおけば、金属性の異物はこの値が小さく
なるので、異物分類のしきい値ＣＬ＜（ＳA／ＳC）の場
合は検出異物を金属性の異物と分類する。このように、
新たに異物分類パラメータを用いる事により、従来方式
の様に単に異物を検出するだけではなく、異物の種類を
分類する事が可能である。また、２種類の波長を用いて
第１の照明部による前方散乱光と第２の照明部による後
方散乱光を検出部で分光し、前方散乱光による検出信号
ＳAと後方散乱光による検出信号ＳCを同時に検出し、後
方散乱光による検出信号ＳCを用いて異物検出を行い、
さらに後方散乱光による検出信号ＳCと前方散乱光によ
る検出信号ＳAの信号強度比から金属性の異物を分類し
て異物検査を行うことができるので、第６の実施例のよ
うに各照明部の光源を切り替えて点灯させる必要がな
く、安定した出力が得易い連続点灯で使用できる。ま
た、第６の実施例では前方散乱光と後方散乱光を順次検
出しているため、この間は試料を静止させておく必要が
あったが、各散乱光を同時に検出しているので試料ＸＹ
移動台を連続的に移動させて検査することができる。な
お、第２から第５の実施例と組み合わせることにより、
さらに、高精度に異物を検査できることはいうまでもな
い。
【０１０２】なお、上記各実施例では、検出部にライン
センサを用い、試料移動手段としてＸＹ移動台を用いた
が、検出部にフォトダイオードやフォトマル等の光電変
換素子を用い、試料移動手段として回転移動を併用した
ものを用いてもよい。また、照明部にシリンドリカルレ
ンズ５を用いたが、スリット等を用いてライン状の照明
光を実現してもよい。
【０１０３】
【発明の効果】以上のように、本発明の異物検査装置に
よれば、被検査対象の検査面に対してほぼ平行な軸を光
軸となるように配置された照明部により被検査対象の検
査面に対してＳ偏光となるようにビームを照射し、照明
部の光軸と検査面との交点を中心に照明部の光軸を１２
０゜〜１６０゜回転し検査面とのなす角が４５゜以内に
なるような位置に配置された光軸を有し検査面に対して
異物の散乱成分中Ｓ偏光成分を検出し光電変換する検出
部により照明された領域を検出するので、前方散乱光を
検出することができ、従来方式に比較して異物の存在を
表す信号の量が数百倍以上に大きくなる。一方、被検査
面のパターンからの反射光は、傾斜角が大きいため、検
出部にほとんど入射せず、被検査面のパターンからの反
射光によるノイズを小さくすることができる。その結
果、高精度に異物の存在を検査することができる。
【０１０４】また、照明部をレーザー光源と、レーザー
光源からの光を平行光化するコリメータレンズと、偏光
子と、平行光をライン状に結像し被検査面を後側の焦点
面とするシリンドリカルレンズとを含むように構成し、
検出部をシリンドリカルレンズの後側焦点面を前側の焦
点面とする対物レンズと、検光子と、結像レンズと、結
像レンズの結像面に配置されたラインセンサとを含むよ
うに構成したので、簡単な構成でＳ偏光レーザー光を発
生させ、またＳ偏光成分のみを峻別して検出することが
できる。
【０１０５】また、ラインセンサからの出力信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物を検出するために予
め設定されたしきい値を記憶しているメモリ回路と、前
記Ａ／Ｄ変換回路の出力と前記メモリ回路に記憶された
しきい値とを比較し、異物を検査する信号比較回路とを
含む信号処理部を設けることにより、異物の存否の判定
を行うことができる。
【０１０６】一方、本発明の別の異物検査装置によれ
ば、第１の照明部と第２の照明部とを交互に点灯させ、
信号処理部により、第１の照明部による照明により検出
部で検出した第１の出力信号と、第２の照明部による照
明により検出部で検出した第２の出力信号とを比較する
ように構成したので、被検査面に付着した異物の種類に
より両出力信号に含まれるＰ偏光成分とＳ偏光成分の割
合が異なるため、異物の前方散乱と後方散乱を比較で
き、異物の検査のみならず異物の分類も可能となる。
【０１０７】また、第１の照明部を第１のレーザー光源
と、第１のレーザー光源からの光を平行光化する第１の
コリメータレンズと、第１の偏光子と、平行光をライン
状に結像し被検査面を後側の焦点面とする第１のシリン
ドリカルレンズで構成し、第２の照明部を第２のレーザ
ー光源と、第２のレーザー光源からの光を平行光化する
第２のコリメータレンズと、第２の偏光子と、平行光を
ライン状に結像し被検査面を後側の焦点面とする第２の
シリンドリカルレンズとで構成し、検出部を第１及び第
２のシリンドリカルレンズの後側焦点面を前側の焦点面
とする対物レンズと、検光子と、結像レンズと、結像レ
ンズの結像面に配置されたラインセンサとで構成し、信
号処理部をラインセンサからの出力信号をＡ／Ｄ変換す
るＡ／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め設定された
異物検出しきい値と異物分類しきい値を記憶するメモリ
回路と、Ａ／Ｄ変換回路の出力信号とメモリ回路に記憶
している各しきい値を比較して異物判定を行う信号比較
回路と、第１及び第２のレーザー光源の点灯及び強度を
制御する光源制御回路とで構成することにより、第１の
照明部と第２の照明部の構成を共通化することができ、
装置の製造コストを低減することができる。
【０１０８】また、第１の照明部及び第２の照明部を、
それぞれ被検査対象の表面の同一領域を照明するように
設定し、検出部をこの照明領域を撮像するように設定す
ることにより、第１及び第２の照明部の光学系を必要最
小限にすることができ、装置の小形化を図ることができ
る。
【０１０９】また、第１の照明部の第１の偏光子を第１
の照明部により照明された光のうちＰ偏光成分のみを透
過させるように方位設定し、第２の第２の偏光子を第２
の照明部により照明された光のうちＳ偏光成分のみを透
過させるように方位設定し、検出部の検光子を検出部に
入射した光のうちＰ偏光成分のみを透過させるように設
定することにより、被検査面のパターンからの反射光に
よるノイズを少なくすることができる。
【０１１０】また、本発明のさらに別の異物検査装置に
よれば、第１の照明部による第１の照明光の波長をλ１
とし、第２の照明部による第２の照明光の波長をλ２と
し、第１の照明光による異物の散乱成分中の前方散乱の
Ｐ偏光成分及び第２の照明光による異物の散乱光成分中
の後方散乱のＰ偏光成分を波長分離素子により分離し、
それぞれ同時に検出し光電変換するように構成したの
で、異物の検査及び異物の分類が可能となるとともに、
異物検査を連続して行うことができる。
【０１１１】また、第１の照明部を波長λ１のレーザー
光を出力する第１のレーザー光源と、第１のレーザー光
源からの光を平行光化する第１のコリメータレンズと、
第１の偏光子と、平行光をライン状に結像し被検査面を
後側の焦点面とする第１のシリンドリカルレンズとで構
成し、第２の照明部を波長λ２のレーザー光を出力する
第２のレーザー光源と、第２のレーザー光源からの光を
平行光化する第２のコリメータレンズと、第２の偏光子
と、平行光をライン状に結像し被検査面を後側の焦点面
とする第２のシリンドリカルレンズとで構成し、検出部
を第１及び第２のシリンドリカルレンズの後側焦点面を
前側の焦点面とする対物レンズと、波長λ１のレーザー
光を透過し波長λ２のレーザー光を反射するダイクロイ
ックミラーと、検出面の各波長のＰ偏光成分のみを透過
させるように方位設定された検光子と、被検査面の像を
各ラインセンサ上に結像させる結像レンズと、波長λ１
の検出を行う第１のラインセンサと、波長λ２の検出を
行う第２のラインセンサとで構成し、信号処理部を第１
及び第２のラインセンサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換回路と、異物検査のために予め設定された異物
検出しきい値と異物分類しきい値を記憶するメモリ回路
と、Ａ／Ｄ変換回路の出力信号とメモリ回路に記憶して
いる各しきい値を比較して異物判定を行う信号比較回路
とで構成することにより、第１の照明部と第２の照明部
の主要構成を共通化することができるとともに、信号処
理部の構成を簡単にすることができる。
【０１１２】また、上記各構成において、被検査対象の
周期パターンを除去する空間フィルタを設けることによ
り、被検査対象の表面の周期パターンのエッジ部からの
反射光による周期性ノイズを除去することができる。ま
た、空間フィルタを検出部の対物レンズと結像レンズと
の間に設けることにより、検出部の光学系の共役距離が
長くなることを防止することができる。また、空間フィ
ルタを被検査対象の被検査面上の周期パターンデータを
用い、周期パターンのフーリエ変換像を作成し、周期パ
ターンを遮光するように写真乾板に記録し作成し、また
は、被検査対象の被検査面上の周期パターンを照射し、
対物レンズ後の空間フィルタの設置位置に設置された写
真乾板に周期パターンの反射光を記録し、周期パターン
を遮光するように写真乾板に記録し作成することによ
り、空間フィルタと被検査対象の周期が一致し、モアレ
の発生を防止することができる。
【０１１３】または、上記各構成において、検出部によ
り出力された信号のうち被検査対象の周期パターンを除
去する信号処理手段を設けることによっても、同様に、
被検査対象の表面の周期パターンのエッジ部からの反射
光による周期性ノイズを除去することができる。また、
信号処理部に周期的なパターンノイズをカットするため
の周期パターン除去回路を設けることにより、照明部や
検出部の構成を変更することなく、容易に周期パターン
によるノイズを除去することができる。
【０１１４】また、検出部に、少なくとも焦点距離をｆ
とし開口径をＤ１とする対物レンズと、対物レンズの主
平面から距離Ｌの位置に主平面が配置され、開口径Ｄ２
が（数１）となるように設定された結像レンズとで構成
された光学系を設けることにより、光軸外において共焦
点光学系以上の開口を有する光学系を形成することがで
き、光軸外においても異物からの光量を多く受光するこ
とができる。そのため、光軸外においても高精度で異物
を検査することができる。
【０１１５】また、検出部にテレセントリック光学系を
設けることにより、被検査対象の表面がうねっていても
倍率関係が損なわれない。そのため、高精度で異物を検
査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異物検査装置の第１の実施例の構成を
示す斜視図
【図２】第１の実施例におけるベクトルを説明するため
の斜視図
【図３】第１の実施例におけるパターン反射光を説明す
るための側面図
【図４】異物による散乱光強度分布を示す図
【図５】第１の実施例における検出部方位角とＳ／Ｎ比
との関係を示す特性図
【図６】本発明の異物検査装置の第２の実施例の構成を
示す斜視図
【図７】本発明の異物検査装置の第３の実施例の構成を
示す斜視図
【図８】本発明の異物検査装置の第４の実施例の構成を
示す斜視図
【図９】第４の実施例における光学系を示す図
【図１０】第４の実施例における光軸からの距離とＳ／
Ｎ比との関係を示す特性図
【図１１】本発明の異物検査装置の第５の実施例の構成
を示す斜視図
【図１２】本発明の異物検査装置の第６の実施例の構成
を示す斜視図
【図１３】第６の実施例におけるベクトルを説明するた
めの斜視図
【図１４】透明性異物の散乱光分布を示す図
【図１５】金属性異物の散乱光分布を示す図
【図１６】本発明の異物検査装置の第７の実施例の構成
を示す図
【図１７】従来の異物検査装置の構成を示す側面図
【図１８】検出角と検出強度との関係を示す特性図
【符号の説明】
１ ：被検査基板 ２ ：レーザー光源 ３ ：コリメータレンズ ４ ：偏光子 ５ ：シリンドリカルレンズ ６ ：対物レンズ ７ ：検光子 ８ ：結像レンズ ９ ：ラインセンサ １０ ：法線ベクトル １１ ：入射方向ベクトル １２ ：入射面 １３ ：Ｓ偏光レーザー光 １４ ：Ｐ偏光レーザー光 １５ ：検出方向ベクトル １６ ：検出面 １７ ：Ｓ偏光レーザー光 １８ ：Ｐ偏光レーザー光 １９ ：Ａ／Ｄ変換回路 ２０ ：メモリ回路 ２１ ：信号比較回路 ２２ ：試料ＸＹ移動台 ２３ ：パターン ２４ ：異物 ２５ ：空間フィルタ ２６ ：周期パターン除去回路 ２７ ：対物レンズ ２８ ：結像レンズ ２９ ：対物レンズ ３０ ：結像レンズ １００ ：第２の入射方向ベクトル １０１ ：第２の入射面 １０２ ：Ｓ偏光レーザー光 １０３ ：Ｐ偏光レーザー光 １０４ ：第２のレーザー光源 １０５ ：第２のコリメータレンズ １０６ ：第２の偏光子 １０７ ：第２のシリンドリカルレンズ １０９ ：第１の偏光子 １１０ ：検光子 １１１ ：メモリ回路 １１２ ：信号比較回路 １１３ ：光源制御回路 １１４ ：第２のレーザー光源 １１５ ：検出面のＳ偏光レーザー光 １１６ ：検出面のＰ偏光レーザー光 １１７ ：ダイクロイックミラー １１８ ：第２のラインセンサ １１９ ：メモリ回路 １２０ ：信号比較回路 ２０１ ：被検査物体 ２０２ ：パターン ２０３ ：異物 ２０４ ：移動装置 ２０５ ：レーザー ２０６ ：対物レンズ ２０７ ：検光子 ２０８ ：結像レンズ ２０９ ：光電変換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長崎 達夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 下野 健 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−300701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−67845（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281135（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−118994（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347415（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G01N 21/84 - 21/958

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検査対象の被検査面に対してほぼ平行
    な軸を光軸とするように配置され、前記被検査面に対し
    てＳ偏光となるようにビームを照射する照明部と、 前記照明部により照射された領域を検出し、前記照明部
    の光軸と前記被検査面との交点を中心として前記照明部
    の光軸の位置から１２０°〜１６０°回転した位置で、
    前記被検査面とのなす角が４５°以内となるように配置
    され、前記照明部の光軸に対して前記回転の角度で固定
    された光軸を有し、前記被検査面に付着した異物からの
    散乱成分中のＳ偏光成分でありかつ光軸方向に広がる成
    分を検出し、光電変換する検出部とを具備する異物検査
    装置。
  2. 【請求項２】 前記照明部は、レーザー光源と、前記レ
    ーザー光源からの光を平行光化するコリメータレンズ
    と、偏光子と、平行光をライン状に結像し前記被検査面
    を後側の焦点面とするシリンドリカルレンズとを含み、 前記検出部は、前記シリンドリカルレンズの後側焦点面
    を前側の焦点面とする対物レンズと、検光子と、結像レ
    ンズと、前記結像レンズの結像面に配置されたラインセ
    ンサとを含む請求項１記載の異物検査装置。
  3. 【請求項３】 前記ラインセンサからの出力信号をＡ／
    Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物を検出するために予
    め設定されたしきい値を記憶しているメモリ回路と、前
    記Ａ／Ｄ変換回路の出力と前記メモリ回路に記憶された
    しきい値とを比較し、異物を検査する信号比較回路とを
    含む信号処理部を具備する請求項１又は２記載の異物検
    査装置。
  4. 【請求項４】 被検査対象の検査面に対してほぼ平行な
    軸を光軸とするように配置され、前記被検査対象の検査
    面に対してＰ偏光となるようにビームを照射する第１の
    照明部と、 前記第１の照明部の光軸と検査面との交点を中心に９０
    ゜以上回転した位置に配置され、検査面に対してＳ偏光
    となるようにビームを照射する第２の照明部と、 前記第１及び第２の照明部により照射された領域を検出
    し、前記第１の照明部の光軸と検査面との交点を中心に
    前記第１の照明部の光軸を１２０゜〜１６０゜回転し、
    検査面とのなす角が４５゜以内になるような位置に配置
    された光軸を有し、前記第１の照明光による異物の散乱
    成分中の前方散乱のＰ偏光成分及び前記第２の照明光に
    よる異物の散乱光成分中の後方散乱のＰ偏光成分を順次
    検出し光電変換する検出部と、 前記検出部により出力された信号を基に異物を検出する
    とともに、前方散乱光信号強度と後方散乱光信号強度を
    比較することにより異物の透光性を分類する信号処理部
    を具備する異物検査装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の照明部は、第１のレーザー光
    源と、前記第１のレーザー光源からの光を平行光化する
    第１のコリメータレンズと、第１の偏光子と、平行光を
    ライン状に結像し前記被検査面を後側の焦点面とする第
    １のシリンドリカルレンズ５を含み、 前記第２の照明部は、第２のレーザー光源と、前記第２
    のレーザー光源からの光を平行光化する第２のコリメー
    タレンズと、第２の偏光子と、平行光をライン状に結像
    し前記被検査面を後側の焦点面とする第２のシリンドリ
    カルレンズとを含み、 前記検出部は、前記第１及び第２のシリンドリカルレン
    ズの後側焦点面を前側の焦点面とする対物レンズと、検
    光子と、結像レンズと、前記結像レンズの結像面に配置
    されたラインセンサとを含み、 前記信号処理部は、前記ラインセンサからの出力信号を
    Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物検査のために予
    め設定された異物検出しきい値と異物分類しきい値を記
    憶するメモリ回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と
    前記メモリ回路に記憶している各しきい値を比較して異
    物判定を行う信号比較回路と、前記第１及び第２のレー
    ザー光源の点灯及び強度を制御する光源制御回路とを含
    む請求項４記載の異物検査装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の照明部及び第２の照明部
    は、それぞれ前記被検査対象の表面の同一領域を照明す
    るように設定され、前記検出部はこの前記領域を撮像す
    る請求項４又は５記載の異物検査装置。
  7. 【請求項７】 前記第１の照明部の第１の偏光子は、前
    記第１の照明部により照明された光のうちＰ偏光成分の
    みを透過させるように方位設定され、前記第２の第２の
    偏光子は、前記第２の照明部により照明された光のうち
    Ｓ偏光成分のみを透過させるように方位設定され、前記
    検出部の検光子は検出部に入射した光のうちＰ偏光成分
    のみを透過させるように設定されていることを特徴とす
    る請求項５記載の異物検査装置。
  8. 【請求項８】 被検査対象の検査面に対してほぼ平行な
    軸を光軸とするように配置され、前記被検査対象の検査
    面に対してＰ偏光となるようにビームを照射する第１の
    照明部と、 前記第１の照明部の光軸と検査面との交点を中心に９０
    ゜以上回転した位置に配置され、第１の照明部の波長と
    異なる波長を用いて検査面に対してＳ偏光となるように
    ビームを照射する第２の照明部と、 前記第１及び第２の照明部により照射された領域を検出
    し、前記第１の照明部の光軸と検査面との交点を中心に
    前記第１の照明部の光軸を１２０゜〜１６０゜回転し、
    検査面とのなす角が４５゜以内になるような位置に配置
    された光軸を有し、前記第１の照明光による異物の散乱
    成分中の前方散乱のＰ偏光成分及び前記第２の照明光に
    よる異物の散乱光成分中の後方散乱のＰ偏光成分を波長
    分離素子により分離し、それぞれ同時に検出し光電変換
    する検出部と、 前記検出部により出力された信号を基に異物を検出する
    とともに、前方散乱光信号強度と後方散乱光信号強度を
    比較することにより異物の透光性を分類する信号処理部
    を具備する異物検査装置。
  9. 【請求項９】 前記第１の照明部は、波長λ１のレーザ
    ー光を出力する第１のレーザー光源と、前記第１のレー
    ザー光源からの光を平行光化する第１のコリメータレン
    ズと、第１の偏光子と、平行光をライン状に結像し前記
    被検査面を後側の焦点面とする第１のシリンドリカルレ
    ンズとを含み、 前記第２の照明部は、波長λ２のレーザー光を出力する
    第２のレーザー光源と、前記第２のレーザー光源からの
    光を平行光化する第２のコリメータレンズと、第２の偏
    光子と、平行光をライン状に結像し前記被検査面を後側
    の焦点面とする第２のシリンドリカルレンズとを含み、 前記検出部は、前記第１及び第２のシリンドリカルレン
    ズの後側焦点面を前側の焦点面とする対物レンズと、波
    長λ１のレーザー光を透過し波長λ２のレーザー光を反
    射するダイクロイックミラーと、検出面の各波長のＰ偏
    光成分のみを透過させるように方位設定された検光子
    と、前記被検査面の像を各ラインセンサ上に結像させる
    結像レンズと、波長λ１の検出を行う第１のラインセン
    サと、波長λ２の検出を行う第２のラインセンサとを含
    み、 前記信号処理部は、前記第１及び第２のラインセンサの
    検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、異物検査
    のために予め設定された異物検出しきい値と異物分類し
    きい値を記憶するメモリ回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の
    出力信号と前記メモリ回路に記憶している各しきい値を
    比較して異物判定を行う信号比較回路とを含む請求項８
    記載の異物検査装置。
  10. 【請求項１０】 前記被検査対象の周期パターンを除去
    する空間フィルタを具備する請求項１から９のいずれか
    に記載の異物検査装置。
  11. 【請求項１１】 前記空間フィルタは、前記検出部の対
    物レンズと結像レンズとの間に設けられていることを特
    徴とする請求項２、５及び９のいずれかに記載の異物検
    査装置。
  12. 【請求項１２】 前記空間フィルタは、前記被検査対象
    の被検査面上の周期パターンデータを用い、前記周期パ
    ターンのフーリエ変換像を作成し、周期パターンを遮光
    するように写真乾板に記録し作成したものである請求項
    １０又は１１記載の異物検査装置。
  13. 【請求項１３】 前記空間フィルタは、前記被検査対象
    の被検査面上の周期パターンを照射し、対物レンズ後の
    空間フィルタの設置位置に設置された写真乾板に周期パ
    ターンの反射光を記録し、周期パターンを遮光するよう
    に写真乾板に記録し作成したものである請求項１０又は
    １１記載の異物検査装置。
  14. 【請求項１４】 前記検出部により出力された信号のう
    ち前記被検査対象の周期パターンを除去する信号処理手
    段を具備する請求項１から９のいずれかに記載の異物検
    査装置。
  15. 【請求項１５】 前記信号処理部は、周期的なパターン
    ノイズをカットするための周期パターン除去回路を有す
    ることを特徴とする請求項１４記載の異物検査装置。
  16. 【請求項１６】 前記検出部は、少なくとも焦点距離を
    ｆとし開口径をＤ１とする対物レンズと、前記対物レン
    ズの主平面から距離Ｌの位置に主平面が配置され、開口
    径Ｄ２が 【数１】 となるように設定された結像レンズとで構成された光学
    系を含む請求項１から１５のいずれかに記載の異物検査
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記検出部は、テレセントリック光学
    系を含む請求項１から１６のいずれかに記載の異物検査
    装置。
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