JPH08304296A

JPH08304296A - 異物等の欠陥検出方法およびそれを実行する装置

Info

Publication number: JPH08304296A
Application number: JP3167696A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shishido; 弘明宍戸; Shunichi Matsumoto; 俊一松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】サブミクロンオーダーの微細な異物等の欠陥
を、高いS／N比で安定に検出すること。【解決手段】光学的反射手段８として、位相供役鏡８
１を有する位相供役システムで構成すると、レチクル６
上で反射した光が位相供役鏡８１によって再び反射さ
れ、レチクル６上の異物９０２を反対側から照明するの
で、照明光の光束が異物９０２を二回照明することとな
り、そのため、異物９０２からの散乱光量がほぼ二倍の
量となる。従って、位相供役鏡８１によって高Ｓ／Ｎ比
で検査できるので、微粒子であっても、確実に異物等の
欠陥を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レチクルやホトマスク
（以下、レチクル等と云う）の回路パターン上に付着し
た異物、及び回路パターン自身の欠陥（以下、異物等の
欠陥と云う）を検出する欠陥検査方法と、該方法を実行
する欠陥検査装置とに係り、特に、ディープサブミクロ
ンオーダーの微細な異物等の欠陥を、簡単な構成で、レ
チクル等の製造工程およびレチクル等の回路パターンを
ウェハ上に転写する前に行なわれる、前記レチクル等の
異物等の欠陥を検出する検査方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ或いはプリント基板などを製造す
るのに使用されるレチクル等の露光工程において、レチ
クル等の回路パターンはウェハ上に焼付転写する前に検
査される。その際、回路パターン上に例えばミクロンオ
ーダーの微小異物が存在していると、該異物により前記
回路パターンがウェハに正常に転写しないことから、Ｌ
ＳＩチップ全数が不良になることがある。この不具合
は、最近のＬＳＩの高集積化に伴い一層顕在化し、より
微小のサブミクロンオーダー、もしくはそれ以下のディ
ープサブミクロンオーダー異物の存在も許容されなくな
ってきている。

【０００３】上記転写不良防止のため、露光工程前の異
物検査は不可欠であり、レチクル等の管理上、従来から
種々の異物検査技術が提供されており、レチクル等の回
路パターンの検査は、レーザ光等の指向性の良い光源で
斜めから照射し、異物から発生する散乱光を検出する方
法が検査速度および感度の点から有利で一般的に使用さ
れている。ところが上記検査方法においては、レチクル
等の回路パターンのエッジ部からも回折光が発生するた
め、この回折光から異物のみを弁別して検出するための
工夫が必要であり、そのため、従来では種々の技術が提
案されている。

【０００４】従来技術その１としては、直線偏光レーザ
と、特定の入射角度で該レーザ光を斜めから照射する手
段と、偏光板およびレンズを用いた斜方集光光学系とを
有することを特徴とする欠陥検査装置（例えば、特開昭
５４−１０１３９０号公報）であって、直線偏光を照射
した際、回路パターンからの回折光と異物からの散乱光
では、光の偏光方向が異なることを利用し、異物だけを
輝かせて検出するものである。

【０００５】従来技術その２として、レーザ光を斜方か
ら被検査試料に照射し走査する手段と、該レーザ光の照
射点と集光点面がほぼ一致するように被検査試料の上方
に設けられ、該レーザ光の散乱光を集光する第１のレン
ズと、該第１のレンズのフーリエ変換面に設けられ被検
査試料の回路パターンからの規則的回折光を遮光する遮
光板と、遮光板を通して得られる異物からの散乱光を逆
フーリエ変換する第２のレンズと、該第２のレンズの結
像点に設けられ被検査試料上のレーザ光照射点以外から
の散乱光を遮光するスリットと、該スリットを通過した
異物からの散乱光を受光する受光器とから構成された欠
陥検査装置が開示されている（例えば、特開昭５９−６
５４２８号公報，特開平１−１１７０２４号公報，同１
−１５３９４３号公報）。

【０００６】この装置は、回路パターンが一般的に視界
内で同一方向、或いは２〜３の方向の組合せで構成され
ていることに着目し、この方向の回路パターンによる回
折光をフーリエ変換面に設置した空間フィルタで除去す
ることにより、異物からの散乱光だけを強調して検出し
ようとするものである。

【０００７】従来技術その３は、回路パターンエッジか
らの回折光は特定の方向にのみ集中して行くのに対し
て、異物からはすべての方向に散乱していくという現象
を利用し、複数の検出器を試料表面側の斜方に配置して
異物を弁別するものである（例えば、特開昭６０−１５
４６３４号公報，６０−１５４６３５号公報）。

【０００８】さらに、従来技術その４として、被検出対
象に対し、検出のために照明する光を、鏡により反射し
て複数回照明を繰り返して行うものが、特開昭６０−２
４３３４５号公報，特開平６−１９４３２０号公報，同
１−２４５１３７号公報に記載されている。

【０００９】さらに、従来技術その５として、電荷結合
形の光電変換素子の転送効率を向上させるために、光電
変換素子に対し検出光以外のバイアス光を与える考案
が、特公昭５２−４４３６号公報に記載されている。

【００１０】なお、微小異物検査に関連する方法および
装置として、シュリーレン法，位相差顕微鏡，有限の大
きさの光源の回折像等に関する技術が、例えば、久保田
広著「応用光学（岩波全書）第１２９頁〜第１４５
頁」に記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、集積度の増大にともなって、検出すべき異物等の
欠陥が小さくなるに従い、ＬＳＩの製造に影響をおよぼ
す異物等の欠陥の見逃しの増加が問題となり、それに対
処することが課題となってきた。

【００１２】ところが、前記従来技術その１において
は、微小な異物等の欠陥からの散乱光の偏光方向と、回
路パターンエッジからの回折光の偏光方向との差異が小
さくなるので、その偏光を識別することができず、その
ため、微小な異物等の欠陥の弁別検出することが要請さ
れてきている。

【００１３】つぎに前記従来技術その２は、異物等の欠
陥からの散乱光を遮光板によって回路パターンからの回
折光と分離し、かつスリツトにより異物等の欠陥からの
散乱光のみを検出するので、異物等の欠陥を簡単な２値
化法により検出するため検出機構が簡単になる特徴を有
するものの、前記回路パターンの交差部分からの回折光
には、直線部分からの回折光のように特定位置に偏る傾
向は小さく、前記空間フィルタにより回路パターンの交
差部分からの回折光を完全に遮光することはできない問
題があった。また、近年のＬＳＩ高集積化に伴うミクロ
ンオーダーの微細構造パターンを有する回路パターンか
ら発生する回折光は、異物等の欠陥からの散乱光と挙動
が類似してきているためいっそう前記傾向が強く、簡単
な２値化法により微小な異物等の欠陥を回路パターンか
ら分離して検出することが事実上困難であり、新たな検
出システムが求められていた。

【００１４】そして、前記従来技術その３の各装置にお
いては、それらの装置構成上、微小な異物等の欠陥に対
して、十分な集光能力を持つ光学系の採用が困難であ
り、微小な異物等の欠陥から発生する微弱な散乱光を検
出するのは実際上困難な問題があった。一方、最近にな
り、クロム等の金属薄膜で形成されたレチクル上の回路
パターンの転写解像度の向上を目的として、レチクル上
の回路パターン間に位相シフト膜、或いは位相シフタと
呼ばれる透明または半透明薄膜（概ね露光光源の波長の
１／２の奇数倍の光路長に換算される膜厚）を設けたレ
チクルが開発された。

【００１５】この膜は、透明または半透明だが、回路パ
ターン（厚さ０．１μｍ程度）の数倍の厚さの構造を有
しているため、膜のエッジ部分からの回折光は、従来の
回路パターン、エッジ部からの回折光と比べ、数倍から
数十倍のもの大きな光量となり、相対的に異物等の欠陥
からの微小な散乱光を検出するためには、回路パターン
からの大きな光量の散乱光を遮光できるよう、強力なフ
ィルタリングが必要となる。

【００１６】ところが、強力なフィルタリングを行う
と、検出すべき異物からの散乱光も減少してしまい、異
物検出のＳ／Ｎが悪化、結果として、検出感度が大幅に
低下する問題が発生する。

【００１７】Ｓ／Ｎを向上するための手段としては、被
検出対象に対し、検出のために照明する光を、鏡により
反射して複数回照明を繰り返して行うことが、上述の如
き従来技術その４に開示されている。しかし、従来技術
その４のうち、例えば特開平６−１９４３２０号公報に
示す技術のものは、平面的に折り返して照明光束を複数
回用いる構成が記載されているが、本質的に同一地点へ
の折り返しではないため、実用的な一次元ＣＣＤ素子を
用いようとする構成に利用するには不向きとなり、適切
ではない。また、特開昭６０−２４３３４５号公報で
は、試料を透過した光線が凹面鏡により反射し、試料上
の同一地点へ折り返すように構成されており、光軸の調
整を確認する光学系をもたないので、光軸の調整が容易
に行い得るよう、試料に対し垂直な照明を行い、試料の
斜方或いは側方から検出を行うように構成されている。
このため、試料表面に対して検出光学系が焦点を正しく
結べる範囲が狭く、視野を拡げようとすると、視野内で
の検出感度の均一性が低下し、強力なフィルタリングを
必要とする、現在の検出の困難な試料に対して適用する
のが難しい問題があった。

【００１８】従来技術その５は、初期の性能の劣る電荷
結合形の光電変換素子の転送効率を向上させるための技
術であり、素子の性能が向上した現在では使用されな
い。

【００１９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、回路パターンを有する透明または半透明なレチ
クル等の回路パターン，及び鏡面状の半導体ウェハ等の
基板に付着したサブミクロンオーダー以下の微小な異物
等の欠陥を、高いＳ／Ｎで安定して検出ことができる異
物等の欠陥検出方法を提供することにあり、他の目的
は、上記方法を的確に実施し得る欠陥検出装置を提供す
ることにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の手段は、照明方式を高効率化したも
のであって、照明方式の高効率化を図るため、被検体の
裏面側に配置された光学的反射手段と、被検体の表面側
に配置された表面側照明系とを設けたものである。即
ち、本発明方法では、遮光膜と光透過膜との何れか一方
またはその両方で形成された回路パターンを有し、かつ
光透過性または半光透過性の材料からなる被検体を所定
位置にセットし、該被検体の一方の面上の検査視野を照
明して基板上の異物等の欠陥を検出する方法において、
前記セットされた被検体の検査視野に対し、斜め上方か
ら光束を直接照射すると同時に、反射鏡により、斜め下
方から光束を照射することを特徴とするものである。

【００２１】また、本発明装置では、遮光膜と光透過膜
との何れか一方またはその両方により形成されたパター
ンを有し、かつ光透過性または半光透過性の材料からな
る被検体の一方の面上に付着した異物等の欠陥を検出す
る異物等の欠陥検査装置において、前記被検体を所定位
置に移動可能に載置し、かつ被検体を走査する検査ステ
ージ部と、前記被検体の一方の面上の検査視野に検査視
野面側から直接斜方照明する表面側照明系と、前記被検
体を挟んで表面側照明系と反対側に設置され、かつ被検
体を透過してきた前記表面側照明系による照明光を受
け、かつ該照明光を被検体の前記検査視野に対し折り返
し反射させる光学的反射手段と、被検体から発生する散
乱光及び回折光を受光する検出器を具え、かつ該検出器
による検出結果を演算処理して被検体の検査視野に異物
等の欠陥の有無を判定する信号処理系と、被検体から発
生する散乱光および回折光を取込むと共に、被検体の検
査視野を結像した状態で検出器上に集光する検出光学系
とを有することを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明の第２の手段は、被検査試料
に対して、増反射膜を設けることに特徴がある。ま
た、本発明の第３の手段は、散乱光による検出像に対し
て、バイアス光（オフセット光）を与えることに特徴が
ある。

【００２３】また、本発明の第４の手段は、検出信号個
数を、ポアソン分布によるフォトン数の検出確率で除し
た個数を異物等の欠陥検出個数とすることに特徴があ
る。

【００２４】

【作用】まず前記第１の手段に関し、照明方式の高効率
化の有効性について述べると、図６（Ａ）に示すよう
に、例えば十分に大きな球形の粒子ａに光束を左側から
照射した場合、該粒子ａに当たった光束波ｂの殆どが、
粒子で反射するか、粒子に吸収されることとなる。

【００２５】ここで、粒子に照射された光束のパワーに
対し、反射（散乱）する光束のパワーの比に粒子の断面
積を乗じた値を散乱断面積と云う。

【００２６】大きな粒子ａの散乱断面積は、実際の粒子
の大きさとほぼ同じである。これは、粒子に照射された
光束の殆どが、散乱によって消費されてしまうことを意
味する。一方、図６（Ｂ）に示すように小さい粒子ｃの
場合、散乱断面積は、粒子の直径の６乗に比例して小さ
くなる、即ち、粒子ｃの直径の６乗に反比例することが
知られている。この結果、小さい粒子ｃから散乱する光
束ｄが小さくなり、粒子に照射される光束は殆ど粒子に
消費されることなく直進することを意味する。従って、
微粒子の検出の際、光は殆ど消費されないことになる。

【００２７】そこで、微粒子から散乱する光束を、反射
させて被検体上の検出視野に折り返し、これを何度も繰
り返すことにより、実効的に、使用する照射エネルギー
を小さくすることができる。

【００２８】本発明方法では、上述の如く、セットされ
た被検体の検査視野に対し、斜め上方から光束を直接照
射すると同時に、斜め下方から光束を照射するので、異
物等の欠陥を二方向から照射することができ、そのた
め、異物等の欠陥を高いＳ／Ｎで安定して検出すること
ができ、従って、小さい異物でも確実に検出し得る。

【００２９】また、本発明装置では、上述の如く、遮光
膜と光透過膜との何れか一方またはその両方により形成
されたパターンを有し、かつ光透過性または半光透過性
の材料からなる被検体の一方の面上に付着した異物等の
欠陥を検出する異物等の欠陥検査装置において、前記被
検体を所定位置に移動可能に載置し、かつ被検体を走査
する検査ステージ部と、前記被検体の一方の面上の検査
視野に検査視野面側から直接斜方照明する表面側照明系
と、前記被検体を挟んで表面側照明系と反対側に設置さ
れ、かつ被検体を透過してきた前記表面側照明系による
照明光を受け、かつ該照明光を被検体の前記検査視野に
対し折り返し反射させる光学的反射手段と、被検体から
発生する散乱光及び回折光を受光する検出器を具え、か
つ該検出器による検出結果を演算処理して被検体の検査
視野に異物等の欠陥の有無を判定する信号処理系と、被
検体から発生する散乱光および回折光を取込むと共に、
被検体の検査視野を結像した状態で検出器上に集光する
検出光学系とを有するので、上記方法を的確に実施し得
る。

【００３０】そして、上記光束を繰り返す手法を、レチ
クル等の回路パターンが形成された透明基板に適用し、
該基板を透過した照明光を反射させようとした場合、以
下の不具合が生じるおそれがある。それは、基板を透過
する際、基板の屈折率が周辺（一般には空気）の屈折率
と異なるため、光路が周辺によって曲げられ、さらに
は、基板の厚さの変化によってもこの光路の曲げられる
量が変化するため、光軸の調整が困難となることであ
る。

【００３１】これに対処するため、従来技術その４で前
述した如く、基板に対して垂直に照明を行うことにより
光路の屈折を抑え、これに伴い、発生する散乱光の検出
を被検体に対し斜方或いは側方から行っていたが、その
従来技術その４では、被検体表面と検出光学系との距離
が視野の位置によって変化し、被検体表面に対し検出光
学系が焦点を正しく結べる範囲が狭く、視野を拡げよう
とすれば、視野内での検出感度の均一性が低下する。従
って、強力なフィルタリングを必要とするような、現在
の検出の困難と被検体に対しては適用するのは難しい問
題があった。

【００３２】そこで、基板屈折率の影響を受けずに斜方
から照明する手段として、本発明装置では、前述の如
く、光学的反射手段として、位相共役素子と、該位相供
役素子を所定温度に維持する温度制御部とを有して構成
している。

【００３３】これは、通常、鏡では発散光が入射する
と、その発散光を反射するのに対し、位相共役素子で
は、図１３に示すように、該位相共役素子８１に入射ビ
ームＡが入射した光路を逆にたどる光Ｂを発生する（反
射する）ものであある。即ち、発散ビームＡが入射する
と、その発散ビームＡの発生点へ向かって集光するビー
ムＢを反射する。そして、この反射光Ｂは、入射光の光
路がどんなに複雑なものであつても正確に遡るのであ
る。

【００３４】位相位相素子としては、種々の動作方式の
ものが知られているが、そのなかでも、フォトリフラク
ティブ結晶材料を用いた自己励起形位相共役鏡と云われ
るものが、異物等の欠陥の検出に適用しやすい。「精密
工学会誌ｖｏｌ．６０，Ｎｏ．８０（１９９４）」に
おいては、「これは図１４に示すごとく、入射ビームＡ
が位相共役鏡８１の内部結晶面により全反射し、結晶内
にリング状のループが生じて干渉縞が形成される。つぎ
に結晶中の不純物などに起因する電荷中心が、光の照射
によって再分布し、電気光学効果によって屈折率分布を
形成し、これが回折格子となり、入射ビームＡを正確に
トレースする反射ビームＢを発生するものである」旨が
論じられている。

【００３５】従って、本発明装置では、前記位相共役素
子を用いているので、反射ビームＢにより入射ビームを
正確にトレースさせることにより、光軸の調整が容易と
なる。

【００３６】また、本発明では、基板屈折率の影響を受
けずに斜方から照明する手段として、被検体の照明光が
透過した側に光路長の補正機構を設けることが好まし
い。

【００３７】ここで、レチクル基板等のガラスの厚さの
変化は、同じ照明を行っているにも拘わらず、照明光の
光路差に影響を及ぼすことがある。例えば図３９（Ａ）
に示すように、厚さが概略０（以下、厚さ０と表現す）
のレチクル５６０１の検査視野１５を照明するよう構成
されている場合、その光路５６１１はレチクル５６０１
内でも直線となるので問題がない。

【００３８】しかし、図３９（Ｂ）に示すように、前記
レチクル５６０１より若干厚みのあるレチクル５６０２
を照明するように構成されている場合、照明光路がレチ
クル５６０２の厚みによる屈折により、本来破線５６２
２の如く通るべきところ、実線５６１２にて示す如く通
るので、結果として視野１５から距離Ｅ２だけずれるこ
とになる。同じく、図３９（Ｃ）に示すように、前記レ
チクル５６０２より厚いレチクル５６０３を用いて照明
した場合では、前記距離Ｅ２より大きい距離Ｅ３だけず
れてしまい、また同図（Ｄ）に示すように、前記レチク
ル５６０３より厚いレチクル５６０４を用いて照明した
場合では、前記距離Ｅ３より大きい距離Ｅ４だけずれる
ことになる。現在でも使用されているレチクル等として
のホトマスクは、各種厚さの基板（２．３ｍｍ，４．６
ｍｍ，６．３ｍｍなど）からなるため、光路が変化する
ことのないような対策が必要となる。

【００３９】また、前記誤差Ｅ２〜Ｅ４までの全てを含
むような広範囲を照明すれば、レチクル等の基板の厚さ
に対処できるが、そのようにした場合、視野１５の照度
がが低下し、Ｓ／Ｎが低下する不具合が生じる。

【００４０】従って、レチクル厚さの差による光路の変
化は、レチクル基板と照明光路との屈折率の差によって
生じるので、屈折率の差をなくせばよいと云うことであ
る。

【００４１】また、屈折率差があると云うことは、照明
系の集光部分に、光路差を生じることを意味する。つま
り、照明を集光する場合、レチクルの厚さの差は、集光
にも影響を与え、十分な焦点深度を持たない集光系の場
合には、焦点を調節して集光位置も調節する手段の必要
があり、それだけ装置の複雑化を招くこととなる。しか
し、何等かの手段によってレチクルの厚さの差による光
路長の変化を補正すれば、前記調節するための手段が不
要になる。

【００４２】その一例の原理を図４３（Ａ）〜（Ｄ）に
示すと、厚さが０，ｔ２，ｔ３，ｔ４のレチクルを用い
る場合があるときであって、現在セットされているレチ
クル５６０１の厚さが０のときには、同図（Ａ）に示す
ように、レチクル５６０１の下に、最も大きい厚いレチ
クル５６０４の厚さｔ４に相当する光路長補正板６００
１を用い、該光路長補正板６００１によって光路５７１
４を屈折することにより、光路５７１４が検査視野１５
を通るようにする。そして、図４３（Ｂ）に示すように
厚さｔ２のレチクル５６０２を用いる場合には、その下
に（ｔ４−ｔ２）の厚さに相当する光路長補正板６００
２を用い、また同図（Ｃ）に示すように厚さｔ３のレチ
クル５６０３を用いる場合には、その下に（ｔ４−ｔ
３）の厚さに相当する光路長補正板６００３を用い、さ
らに同図（Ｄ）に示すように厚さｔ４のレチクル５６０
４を用いる場合には光路長補正板を用いないようにす
る。

【００４３】従って、最も厚いレチクル５６０４以外の
レチクル５６０１〜５６０３を使用するとき、それらの
レチクルの厚さの変化に応じ種々の光路長補正板を適宜
に選定すると、光路５７１４が検査視野１５（即ち、照
明位置）を確実に通るので、レチクルの厚さによる屈折
率の変化に拘わらず、照明位置と焦点位置とが同一とな
ることが理解できる。

【００４４】また、本発明装置では、散乱光を集光し、
さらに照明位置の像を結像し得る検出光学系を有してい
る。これにより、従来技術その４のように検出光学系が
発生した散乱光を集めるための集光光学系にとどまって
いたのに対し、照明位置を結像光学系により認識するこ
とが可能となり、光軸の調整が容易になると同時に、調
整機構にフィードバックをかけることによって光軸を常
に正しく保持しておくことが可能となる。

【００４５】次に、第２の手段の作用について説明す
る。

【００４６】特開平０６−１９４３２０号公報には、検
出率を維持したまま照射エネルギーを小さくできる照明
系の実施例が示されている。図６（ａ）に示すように例
えば球形の十分に大きな粒子に光を照射した場合、粒子
に当たった光束波、そのほとんどが粒子で反射するか、
粒子に吸収される。ここで、粒子に照射された光束のパ
ワーに対する反射（散乱）する光束のパワーの比に粒子
の断面積を乗じた値を散乱断面積という。

【００４７】大きな粒子の散乱断面積は、実際の粒子の
大きさとほぼ同じである。これは、粒子に照射された光
束のほとんどが散乱によって使用されてしまうことを意
味する。

【００４８】図６（ｂ）には粒子が小さい場合の例を示
す。粒子が小さい場合、散乱断面積は、粒子の直径の６
乗に比例して小さくなる、すなわち粒子の直径の６乗に
反比例することが知られている。この結果、散乱する光
束６０３は小さくなり、粒子に照射される光束はほとん
ど粒子に消費されることなく直進することを意味する。
すなわち、本発明の目的である微粒子の検出では、光は
ほとんど消費されないことになる。そこでこの光束を何
度も用いることで、実効的に、使用する照射エネルギー
を小さくすることができるできる。

【００４９】具体的には、図７（ａ）に照明系の側面図
を、（ｂ）に平面図を示す。ウェハを平行なビーム７０
４で照明する。このビーム７０４は、平面的には、図７
（ｂ）のごとく配置されたミラー７０５、７０６により
鏡面状の表面を有するウェハ７０３の表面もミラー面と
して利用し、結果的に大きな面積を有する領域７０７を
を照明する。ここで、ビーム７０５の光束をやや大きな
断面を有する形状とすることにより、領域７０７を均一
に照明することができる。しかしながら、ウェハ面での
反射率は通常１００％からははるかに低く、反射を繰り
返すことにより光の強度は減衰する課題を有する。

【００５０】特開平０６−１９４３２０号公報では、こ
の課題に対し、電気的な信号の補正方法を提案している
が、本発明では、鏡面状のウェハが、プロセスのモニタ
用に用いられるダミーウェハである場合が多いことに着
目し、ウェハ側に簡単な工夫を凝らすことにより容易な
対策を考案した。それは、ダミーウェハ上に増反射膜を
形成することである。金、銀、アルミニウム等の高反射
率の金属の薄膜を成膜したもので良いが、金属薄膜の成
膜には蒸着等の高価なプロセスが必要となる。

【００５１】ここで、薄膜干渉を利用した反射膜を利用
すれば、レジスト等の誘電体による安価な材料により、
塗布のプロセスで成膜した増反射膜を構成できる。図６
４に薄膜干渉の様子を断面図で示した。ダミーウェハ７
７５１上には、屈折率ｎ2の材料で膜厚ｄの増反射膜７
７５２が形成されている。ここに波長λの照明光ビーム
７７５３が入射角θ1で入射した場合、増反射膜の表面
７７５４で反射した照明光ビーム７７５５と増反射膜の
裏面７７５６で反射した照明光ビーム７７５７との光路
差がλの正数倍になったとき、反射光が最大となる。具
体的には、試料外部の屈折率をｎ1（通常は空気なので
ｎ1＝１）とすると、図中のθ2は、θ2＝arcsin（（ｎ1
／ｎ2）sin(θ1)）、光路差ΔＬは、ΔＬ＝２（（ｎ1／
ｎ2）ｄ／cos(θ2)ー２ｄ・tan(θ2)・sin(θ1)）とな
る。従ってこのΔＬがλの正数倍となるように成膜すれ
ばよい。

【００５２】例えば、照明波長λ＝８３０ｎｍ、入射角
θ1＝６０°の場合、屈折率ｎ2＝1.46の酸化シリコン膜
で成膜する場合には、ｄ＝約３５０ｎｍのときに反射が
最大となる。

【００５３】ここでは、増反射膜を図７のような照明光
の表面多数回反射の反射率向上策として述べたが、増反
射膜には、異物等の欠陥からの検出される散乱光を直接
増加させるメリットを有する。それは、異物等の欠陥か
ら発生する散乱光を効率よく反射し、検出光学系に入射
する散乱光量を増加させるためである。（すなわち、照
明により異物等の欠陥から発生する散乱光が検出器側に
折り返される効果がある）しかも、この効果は、発生す
る散乱光に指向性のある照明波長より大きな寸法を有す
る異物等の欠陥では小さく（それは散乱光の指向性が照
射ビームに近く、増反射膜で強く反射される光線が、検
出系をそれていくためである）、逆に、従来検出が困難
だった、発生する散乱光に指向性の少ない、照明光波長
より小さな寸法を有する異物等の欠陥等の欠陥では大き
くなるという特徴を有する。このため、本発明によれ
ば、従来の検査装置であっても、増反射膜を形成したウ
ェハを異物等の欠陥検出用のダミーウェハとして用いれ
ば、より高い異物等の欠陥の検出感度が実現できる。

【００５４】次に、第３の手段の作用について説明す
る。

【００５５】本発明のごとく、光学的に異物等の欠陥を
明るく輝かせて（顕在化させて）検出する方式の検出器
として、ＣＣＤのような電荷蓄積型の素子を用いた場
合、異物等の欠陥から散乱光が発生しているにも関わら
ず、検出器から出力信号を得ることができないという問
題が発生する場合がある。これは、本発明のごとく、散
乱光検出により異物等の欠陥だけが点状に輝いて視野内
に存在し、その他の視野部分が暗くなる検出方式に限っ
て発生し、通常の明視野照明を用いる、すなわち暗い部
分と明るい部分とが混在する検出方式では問題とはなら
ない。その原因について以下に説明する。

【００５６】図６６は、ＣＣＤの動作状況を示してい
る。ＣＣＤ５１０では、検出器に到達した光５１１は、
光電変換されて、ＣＣＤ内部に形成されたＭＯＳ構造の
コンデンサ（以下、コンデンサ）に蓄積電荷５１２とし
て蓄積され、一定時間の後、転送ゲート５１３により出
力信号５１４として出力される。一定時間内に蓄積され
た蓄積電荷の量をＡ、信号出力として得られた電荷の量
をＢとして、その比率Ｂ／Ａを電荷転送効率と呼ぶ。電
荷転送効率は、通常の明視野照明を用いる、すなわち暗
い部分と明るい部分とが混在する検出方式では、ほぼ９
０〜１００％の値を示すが、本発明のごとく散乱光検出
を行う技術では、電荷転送効率が０〜５０％以下に低下
する場合がある。それを図６６の模式図で説明する。

【００５７】ここで、電荷は水滴に、コンデンサはバケ
ツに例えられている。本発明のごとく散乱光検出により
異物等の欠陥だけが点状に輝いて視野内に存在し、その
他の視野部分が暗くなる検出方式に限って発生する検出
方式では、大部分の期間バケツに水滴（電荷）が存在す
ることはなく、バケツは乾いている。このため、たまに
異物等の欠陥からのわずかな水滴がやってきてもバケツ
を濡らすのみでバケツから出力されることはない。（正
確には、長い時間かかってわずかづつ出力される）この
現象は、ＭＯＳ構造コンデンサの界面トラップと呼ばれ
る。一方、通常の明視野照明を用いる、すなわち暗い部
分と明るい部分とが混在する通常の検出画像による方式
では、常時バケツが濡れているいるために、わずかな入
力も出力される。

【００５８】検出素子の性能が現在より劣り、転送効率
が低い時代には、特公昭５２−４４３６号公報に示され
る光バイアス法が転送効率向上のために考案された。こ
れは検出素子の性能が向上した現在では、不要な方式で
ある。しかし、通常の画像ではない本発明のごとき散乱
光検出画像と組み合わせることにより、基板上の微小な
異物等の欠陥の検出Ｓ／Ｎを改善し、検出感度を向上さ
せる新たな効果を奏する。

【００５９】具体的には、図６７に示すごとく、ＣＣＤ
５１０の近傍に光源を設け、意識的に迷光を光によるオ
フセット（光バイアス）として与えることにより、常時
バケツを濡らし、出力を得る方式である。この場合、バ
ケツを濡らす量はわずかで十分効果があり、具体的には
ＣＣＤの飽和光量の１／１００程度でも大きな効果があ
る。従って、光源には、寿命や価格を勘案してＬＥＤを
用いている。もちろん光量はわずかで良いのだから、そ
の他の光源でもかまわない。

【００６０】図６８に、本発明者による、散乱光検出と
光オフセットの組み合わせによる、微小な異物等の欠陥
の検出信号の向上の効果を示した、グラフの縦軸は電荷
転送効率（Ｂ／Ａ）を、横軸は、転送前の蓄積電荷Ａに
よる出力電圧換算値Ｅを示しており、このＣＣＤの飽和
電圧は約２Ｖである。光オフセットがない場合には、Ｅ
が低いほど電荷転送効率が激しく低下し、Ｅ＝５０ｍＶ
でほぼ出力が得られなくなる。これに対し、約２０ｍＶ
の光オフセットを与えた場合、電荷転送効率の低下は緩
やかであり、７０％以上の効率が得られているのがわか
る。

【００６１】このように、本発明では、散乱光検出と光
オフセットの組み合わせにより、微小な異物等の欠陥の
検出信号を向上させる特徴を有する。

【００６２】次に、本発明による第４の手段の作用につ
いて説明する。

【００６３】特開平０６−１９４３２０号公報による
と、微小な異物等の欠陥の検出に関しては、以下に述べ
る光量子ゆらぎによる検出率低下の問題を生ずる。図６
５に光量子ゆらぎによる検出率低下の様子を示す。図６
５（Ａ）のごとく照明光の強度が十分強く、それにとも
ない異物等の欠陥（粒子）から発生する散乱光が十分強
く、検出器に到達する光（検出光）の量が十分な場合に
は、ある一つの異物等の欠陥を考えた場合、その信号は
安定してしきい値を越えて検出され、光ノイズに対して
Ｓ／Ｎが２程度であれば、十分な余裕を持ったしきい値
を設定して、異物等の欠陥からの信号を検出することが
できる。ところが、照明の強度が弱くなり、検出光が微
弱になり（図７８の（Ｂ）〜（Ｃ））、検出フォトン数
が、数十個になると、ある一つの異物等の欠陥からの検
出光量のフォトン数がポアソン分布で知られるゆらぎを
持つようになる。この結果、ノイズと検出信号との間に
しきい値を設定できなくなり、ノイズを誤検出しない十
分な値にしきい値を設定すると、しきい値を越えない、
すなわち検出されない異物等の欠陥からの信号が増加
し、検出率が低下する。このため、特開平０６−１９４
３２０号公報では、十分な光量で照明することを提案し
ている。

【００６４】しかし、上記ゆらぎはポアソン分布で表現
されることがわかっているのであるから、異物等の欠陥
からの検出フォトン数を、予め測定しておけば、設定し
たしきい値に対しての検出率も知ることができる。従っ
て、本発明では、しきい値を越えて検出された異物等の
欠陥信号個数を上記検出率で除することにより、被検査
試料上に付着している異物等の欠陥の個数を知る。この
方式によれば、十分な光量のない光源（従って、安価な
光源）でも異物等の欠陥個数を知ることができる特徴を
有する。特に、鏡面状のウェハなどはプロセスのモニタ
用として、異物等の個数を測定することを目的として使
用されることが多く、このような検査方式でも十分使用
する事ができる。

【００６５】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１乃至図６８に
より説明する。図１、は本発明方法を実施するための欠
陥検査装置の一実施例を示す全体概略図である。

【００６６】図１において、１は標準試料１１１及び被
検体を検査する検査ステージ部である。この検査ステー
ジ部１は、標準試料１１１及び被検体としてのレチクル
６を、固定手段１８により上面に固定し、かつＺ方向に
移動可能なＺステージ１０と、Ｚステージ１０を介して
レチクル６をＸ方向へ移動させるＸステージ１１と、同
じくレチクルをＹ方向へ移動させるＹステージ１２とを
有している。標準試料１１１は後述するが、異物等の欠
陥を検出するに際し、レチクル６の前に検査して信号処
理系５で補正値を得るため、レチクル６の前に検査され
るものであり、レチクル６はペリクル７を有しており、
その基板が例えば６４ＭＤＲＡＭの原盤をなすものであ
る。

【００６７】これら、Ｚステージ１０，Ｘステージ１
１，Ｙステージ１２の各ステージはステージ駆動系１３
によって選択的に駆動され、またレチクル６のＺ方向位
置が、焦点位置検出用の制御系１４によって検出され
る。焦点位置検出用の制御系１４は、エアーマイクロメ
ータを用いるもの、或いはレーザ干渉法で位置を検出す
るもの、さらには縞パターンを投影し、そのコントラス
トを検出する構成のものの何れでもよい。そして、前記
各ステージ１０〜１２は、レチクル６の検査中常に必要
な精度で焦点合せ可能に制御される。なお、Ｘ方向，Ｙ
方向，Ｚ方向は図１に示すように座標Ｘ，Ｙ，Ｚに対応
している。

【００６８】Ｘステージ１１およびＹステージ１２は図
２に示す如く走査され、その走査速度は任意に設定する
ことができる。例えば、Ｘステージ１１を、約０．２秒
の等加速時間と、４．０秒の等速運動と、０．２秒の等
減速時間とに設定し、約０．２秒の停止時間を１／２周
期で最高速度約２５ｍｍ／秒、振幅１０５ｍｍの周期運
動をするように形成し、Ｙステージ１２を、Ｘステージ
１１の等加速時間および等減速時間に同期してレチクル
６を０．５ｍｍずつステップ状にＹ方向に移送するよう
に構成すれば、１回の検査時間中に２００回移送する場
合、約９６０秒で１００ｍｍ移送することが可能とな
り、１００ｍｍ四方の領域を約９６０秒で走査すること
ができる。

【００６９】２は第１の表面側照明系、２０は第２の表
面側照明系である。第１，第二の表面側照明系の夫々は
互いに独立していて、かつ同一の構成要素からなってお
り、大別すると図１に示すように、レーザ光源２１，２
０１と、集光レンズ２２，２０２と、シャッタ２３，２
０３とを有している。

【００７０】レーザ光源２１，２０１の波長は、例えば
７８０ｎｍである。集光レンズ２２，２０２は、レーザ
光源２１，２０１より射出された光束を夫々集光してレ
チクル６の回路パターン面を照明する。この場合、回路
パターンに対する入射角ｉは、後述する検出光学系４の
対物レンズ４１を避けるため約３０°より大きくし、ま
た、被検体としてペリクル７を装着したレチクル６を用
いたときには、ペリクル７を避けるためにほぼ８０°よ
り小さくしなければならないことから、おおよそ３０°
＜ｉ＜８０°にされる。シャッタ２３，２０３は、前記
照明系２，２０からの光ビームを透過／遮光する。これ
ら各シャッタ２３，２０３は、必要に応じて独立して動
作する。

【００７１】前記第１の表面側照明系２及び第２の表面
側照明系２０の詳細な構成例を、図３を用いて述べる。
図３には第１の表面側照明系２しか図示していないが、
第２の表面側照明系２０は反対向きの配置構成となる。
図３において、レーザ光源２１の出力側には、凹レンズ
２２３，シリンドリカルレンズ２２４，コリメータレン
ズ２２５，集光レンズ２２６，シャッタ２３が順次配設
され、これら２２３〜２２６により図１に示す集光レン
ズ２２を構成している。

【００７２】レーザ光源２１，２０１は、図３に示す
Ｘ’方向に電界ベクトルを持つ直線偏光（この状態をＳ
偏光と呼ぶ）を有するように配置される。Ｓ偏光にする
のは、例えば、入射角ｉが約６０°の場合、ガラス基板
上における反射率が、Ｐ偏光（Ｙ’方向に電界ベクトル
を持つ直線偏光）の場合より約５倍程度高い（例えば、
久保田広著、「応用光学（岩波全書）第１４４頁」）
からで、より小さい異物まで検出することが可能になる
ためである。その理由として、本発明者による実験結果
によれば、Ｐ偏光照明よりもＳ偏光照明の場合、異物と
回路パターンの弁別比を大きくできるためである。

【００７３】実施例では、レチクル６上に存在する異物
を回路パターンと区別して検出するため、後述する検出
光学系４のフーリエ変換面に設置した空間フィルタ４４
を用いる。この場合、平行光で照明を行なえば、パター
ンから発生する回折光の広がりを小さくすることがで
き、弁別比を大きくすることが可能になる。そして、照
明を集光光で行ない、照明光の照度を高めれば、検出器
で受光される光の出力レベルを大きくすることができ、
Ｓ／Ｎを良くすることができる。

【００７４】しかし、第１，第２の表面側照明系２，２
０の照度を高めるため、たとえば集光系の開口数（Ｎ
Ａ）を約０.１にし、レーザビームを約１０μｍまで絞
り込んだ場合、この絞り込みにより焦点深度は約３０μ
ｍと短くなり、図３に示すように、検査視野１５の全域
Ｓ（例えば５００μｍ）に焦点を合わせることができな
くなるおそれがある。

【００７５】そこで、本実施例においては、この対策と
して、シリンドリカルレンズ２２４を、図３に示すＸ’
軸回りに傾動可能に取付け（図３はすでに傾動した状態
を示す）、該シリンドルカルレンズ２２４を、図示しな
い手段で形動させることにより、検査視野１５の全域Ｓ
に、焦点を確実に合わせることができるようにしてい
る。例えば、入射角ｉが６０°でも、検査視野１５の全
域Ｓに焦点を合わせることが可能になっており、後述す
る信号処理系５の検出器５１に一次元固体撮像素子とし
てのＣＣＤを使用した場合、検査視野１５の検査領域が
検出器５１と同様に直線状になっても、該直線状の検査
領域を高い照度でかつ均一な分布で照明をすることが可
能になる。さらに、シリンドリカルレンズ２２４を図３
に示すＸ’軸周りに加えて、Ｙ’軸回りにも傾動可能に
取付け、図示しない手段でその軸周りに傾動させると、
例えば、入射角ｉが６０°で任意の方向から射出した場
合でも、検査視野１５の全域Ｓ上を高い照度で、かつ均
一な分布の直線状の照明をすることができるようにして
いる。

【００７６】前記シャッタ２３，２０３は、前述の如く
レーザ光源２１からの光を必要に応じて遮光するもので
あるが、その理由は以下の通りである。即ち、図５３
は、図１におけるペリクル７を有するレチクル６と、第
１の表面側照明系２による斜方照明光２Ａと、第２の表
面側照明系２０による斜方照明光２０Ａと、検査視野
（即ち、照明位置）１５との関係を示している。

【００７７】例えば、図５３（Ｂ）に示すように、レチ
クル６の検査位置１５を第１，第２の表面側照明傾２，
２０の双方で照明し、その状態から検査の進行に伴い、
Ｙステージ１２によってレチクル６がＹ軸正方向へ送ら
れて行くと、やがて図５３（Ａ）に示す位置形態とな
り、第２の表面側照明系２０からの斜方照明光２０Ａ
は、レチクル６に設けられたペリクル７の保持枠７Ａに
よってけられるようになる。また逆に、図５３（Ｂ）の
状態よりレチクル６がＹ軸負方向へ送られている場合に
は、図５３（Ｃ）に示すように、第１の表面側照明系２
による斜方照明光２Ａが保持枠７Ａによってけられるよ
うになる。これ等の状態では、検査視野１５を照明する
光量はけられによって減少し、しかもその減少量は、け
られ量の変化によって刻々と変化し、安定な照明が行わ
れなくなる。しかも、けられた光の一部は、迷光とな
り、検出に悪影響を及ぼす。

【００７８】このため、けられが起こる以前に、シャッ
タ２０３（或いはシャッタ２３）により、けられる側の
照明系を遮光する必要がある。従って、第１の表面側照
明系２または第２の表面側照明系２０によって照明され
る領域は、斜方照明の角度と、ペリクル保持枠７Ａとの
位置関係で定まることとなり、その角度と位置関係との
関係に基づいた照明領域の例を図５４に示す。

【００７９】図５４は、ペリクル保持枠７Ａが大きさ１
０２ｍｍ×１０２ｍｍ、高さ６．３ｍｍ、照明光の光軸
とレチクル６の回路パターン面とのなす角度が３０度の
場合であり、検査視野１５が保持枠７Ａの中央側となる
照明領域３１では図５３（Ｂ）の如く、第１，第２の表
面側照明系２，２０の双方によって照明し、検査視野１
５が保持枠７Ａにおいて前記照明領域３１より右側とな
る照明領域３２では図５３（Ａ）の如く、第１の表面側
照明系２のみによって照明し、逆に検査視野１５が前記
照明領域３１より左側となる照明領域３３では図５３
（Ｃ）の如く、第２の表面側照明系２０のみによって照
明するようにしている。その場合、被検体として例えば
６４ＭＤＲＡＭチップの場合には、その概略のエリア６
Ａが、双方の照明系２，２０によって照明された照明領
域３１を安定して検出することが可能となる。

【００８０】そのため、シャッタ２３，２０３は、レチ
クル６の移動する位置に応じ第１，第２の表面側照明系
２，２０の双方が照明したり、また何れか一方の表面側
照明系を遮光すると共に、他方のみの照明光を透過させ
るよう選択的に切り換え動作するように構成されてい
る。

【００８１】或いは、被検体の種類等により、被検体の
中央側の照明領域が第１，第２の表面側照明系２，２０
の双方によって照明しなくとも、十分なＳ／Ｎを確保し
得る場合には、図５５に示すように、保護枠７Ａ内を左
右二つの領域３４，３５に分け、左領域３５が、第２の
表面側照明系２０からの照明光２０Ａによって照明さ
れ、右領域３４が、第１の表面側照明系２からの照明光
２Ａによって照明されるようにしてもよい。従って、こ
の場合、シャッタ２３，２０３はレチクル６の移動位置
に応じ、第１，第２の表面側照明系２，２０による照射
光の何れか一方を選択的に遮光させると共に、他方を透
過するように互いに切り換え動作するように構成されて
いる。

【００８２】また、シャッタ２３，２０３は、以下の機
能も果たす。表面側照明系２，２０からの照明光がレチ
クル６にあたって反射した場合、該反射した照明光が光
路を逆にたどり、光源へ逆流する。ここで、光源である
表面側照明系２，２０は、実施例のような半導体レーザ
２１・２０１やアルゴンイオンレーザの場合、光出力を
内部の受光素子で受光してフィードバック制御をかけ、
光出力の安定化を図っているので、逆流した照明光によ
り受光素子への入射光量に誤差が生じ、正確なフィード
バック制御が行われなくなる。その際、検査開始前の段
階で、シャッタ２３，２０３を閉じた状態でフィードバ
ックを行い、そのフィードバック量（一般に、光源へ供
給する電流量）を検査中の間に保持することにより、逆
流光の影響を除去するようにしている。

【００８３】図１に戻って説明すると、前記検出光学系
４は、レチクル６の回路パターン面に相対する対物レン
ズ４１と、該対物レンズ４１の結像位置付近に配置され
た視域レンズ（以下、フィールドレンズと云う）４３
と、直線状の空間フィルタ４４と、結像レンズ４５とを
有し、レチクル６上の検査視野１５を信号処理系５の検
出器５１に結像し得るように構成されている。

【００８４】フィールドレンズ４３は、対物レンズ４１
の上方の焦点位置４６を空間フィルタ４４上に結像する
ものである。空間フィルタ４４は、レチクル６の検査視
野１５に対するフーリェ変換位置に設けられた帯状の遮
光部（図中、黒い部分）と、その外部に配置された透過
部とを有して形成され、レチクル６の回路パターンの検
査視野１５が照明されたとき、前記遮光部により回路パ
ターンにおいて照射方向と直交する角度の回路パターン
から発生する一次以上の回折光を遮光する一方、前記透
過部により回路パターンに付着した異物から発生する散
乱光、或いは回路パターンの欠陥部分等から発生する散
乱光を透過するようにしている。また空間フィルタ４４
は、異物の付着していない部分から発生する散乱光のフ
ーリェ変換像に合わせて書換え可能、もしくは交換可能
とし、例えば空間光変調素子からなっていて、かつ光学
的に光路長の十分短い（薄い）部品で構成されていても
よい。

【００８５】従って、検出光学系４の対物レンズ４１に
入射した光は、フィールドレンズ４３，空間フィルタ４
４，結像レンズ４５を経ることにより検出器５１上に結
像される。

【００８６】また、光オフセットのために検出器５１の
近傍に配置される光源として、寿命や価格を勘案してＬ
ＥＤからなる光源６１を用い、該光源６１を電源６２に
て点灯するようにしている。この場合、光源６１として
の光量は勿論わずかで良いのだから、その他の光源でも
かまわない。

【００８７】次に空間フィルタ４４の役割についてさら
に説明する。

【００８８】図５６において、７０は固定手段１８によ
りＺステージ１０上に固定されたレチクル６上の異物等
の欠陥、８１は回路パターン８０の一方の側端面の直線
部分、８２は回路パターン８０のコーナー部である。

【００８９】レチクル６を表面側照明系２（または２
０）で斜方より照明し、直接反射光は集光せず、発生す
る散乱光及び回折光のみを対物レンズ４１で集光すれ
ば、図５７に示すレチクル６上の回路パターン８０と照
明系２（または２０）のレチクル６の面上への投影像６
０との位置関係で定義される角度θは、０゜となるとき
の角度パターン（以下０゜パターンという）の回折光の
みが、対物レンズ４１のフーリエ変換面上で図５８
（ａ）に示すように帯状に表れる。ここで前記回路パタ
ーン８０の角度θの種類は、０゜，４５゜，９０゜の角
度パターンに限られていて、図５６に示すように４５゜
および９０゜のパターンからの回折光（ｂ)，(ｃ）は、
対物レンズ４１の瞳に入射しないため、検出に影響を及
ぼさない。なお、図６８（ａ），（ｄ），（ｅ）は、図
５６に示す夫々の回折光（ａ），（ｄ），（ｅ）に対応
させている。

【００９０】一方、異物等の欠陥７０からの散乱光は、
図６８（ｅ）に示すようにフーリエ変換面上に広がる。
このため、フーリエ変換面上に帯状の遮光部と、その外
部に透過部とを有する空間フィルタ４４を配置し、図５
６に示す０゜パターンからの回折光（ａ）を遮光するこ
とにより,異物等の欠陥７０を回路パターン８０と弁別
して検出できる。また、フーリエ変換面は、ここで示す
ように、対物レンズの後方に出来るだけでなく、対物レ
ンズの入射瞳面にも出来るので、対物レンズの直前に空
間フィルタを配置することもできる。この場合、レンズ
系を経ていないので検出光の波長による収差が無く、す
べての波長のフーリエ変換面が同一平面となる利点もあ
る。また、この場合、空間フィルタの遮光部分に相当す
る位置を避けて単体の検出レンズまたは複数の検出レン
ズを配置するものでも良い。

【００９１】また、ここでフーリエ変換面上で直接検出
しないのは、後で述べるように、フーリエ変換像をさら
に逆フーリエ変換した像面上で検査視野を小さくして検
出した方が高感度な検出が可能となるためである。しか
し、逆フーリエ変換は数学的な演算であるため、フーリ
エ変換面上でフーリエ変換像の振幅と位相差量を直接検
出し、計算機で逆フーリエ演算を行って検出しても良
い。またこの場合、計算機処理によるため、空間フィル
タリングの自由度が増すメリットもある。

【００９２】但し、回路パターンコーナー部分（図５６
（Ｄ）に示す）からの散乱光は、直線状の空間フィルタ
では十分に遮光しきれない。このため従来のような１０
×２０μｍの検出画素で検出を行った場合（図５６
（Ａ）に示す）、画素中に複数のパターンコーナー部分
からの散乱光が入射してしまい、異物等の欠陥だけを検
出することができなくなる。

【００９３】そこで実施例では、検出器５１の画素を例
えば２μｍ×２μｍにまで高分解能化し（図５６（Ｃ）
に示す）、回路パターンからの影響を極力排除、大きさ
０.５μｍ以下の異物等の欠陥の検出を可能とした。ま
たここで、検出器５１の画素を２μｍ×２μｍと設定し
たが、この理由は以下に述べるものであり、必ずしも２
μｍ×２μｍである必要はない。この場合画素寸法は、
レチクル上の最もパターン寸法Ｌよりも小さければ良
い。即ち、０.８μｍプロセスＬＳＩを縮小率１／５の
ステッパで露光する場合のレチクルでは、おおむね、
０.８μｍ×５＝４μｍ、０.５μｍプロセスＬＳＩでは
おおむね０.５μｍ×５＝２.５μｍよりも小さい画素で
検出すれば良い。

【００９４】また、実際には、画素寸法がパターンコー
ナーからの影響を十分に小さくできる値であれば、さら
に大きくても、小さくても良い。具体的には、検査対象
となるレチクル上の最小パターン寸法程度が望ましい。
この最小パターン寸法程度の大きさであれば、検出器の
１画素に２個以下のコーナーのみが入ることになり、異
物等の欠陥を十分検出できることが実験によって確認さ
れている。すなわち、最小寸法が１.５μｍ程度の６４
ＭＤＲＡＭ〜２５６ＭＤＲＡＭ用レチクルでは、１〜２
μｍ程度の画素寸法が望ましい。

【００９５】上記内容を図５９を用いて再度説明する。
図５９（Ａ）に示す回路パターン８０の交差部分にでき
るコーナー部８２は、該コーナー部８２を微視的に見た
同図（Ｂ）に示すように、連続的な角度のコーナー８２
０で構成されているため、コーナー部８２からの回折光
（Ｄ）もフーリエ変換面上で広がる傾向があり、空間フ
ィルタ４４、により完全に遮光することができず図５８
（ｄ）に示すようになる。このため、検出器の一画素に
複数のコーナー部８２からの回折光が入射すると、検出
器５１出力が増大して、異物等の欠陥７０と弁別して検
出ができなくなる。

【００９６】この不具合の対策として実施例では、レチ
クル６上の検査視野１５を対物レンズ４１，結像レンズ
４５等を介して検出器５１に結像するように構成し、検
出器５１の寸法と結像倍率を選択することにより、レチ
クル６面上における検査視野１５を任意の寸法（例えば
２μｍ×２μｍ２）に設定し、簡易な検出光学系４であ
りながら複数のコーナー部８２からの回折光が検出器５
１の一画素に同時に入射しないようにしている。

【００９７】もし、以上とは別に、遮光膜のパターニン
グがされていない透明（半透明）基板の検査を行う場合
は、回路パターンからの回折光は存在しないので、空間
フィルタ４４は無くても良い。なお、空間フィルタ４４
の無い場合、検査時のステージ走査はＸ−Ｙ走査方式だ
けでなく、回転走査方式を用いても良い。

【００９８】従って、空間フィルタ４４は、必要に応じ
て切り換えられるように構成するのが望ましい。また、
単に空間フィルタ４４の抜き差しだけでなく、直線状空
間フィルタの幅を変化させた物など、複数の空間フィル
タを切り換えられるように構成すると良い。

【００９９】これについてもう少し詳細に説明すると、
異物等の欠陥などの不規則な形状の物体の付着した被検
体に対して、レーザー光等のコヒーレント光で斜方から
照明を行うと、発生する散乱光は、一般的にあらゆる方
向へ発散するか、またはそれに近い状態になる。

【０１００】一方、半導体の回路パターンなどの規則的
な形状のパターンが形成された被検体に対して、レーザ
ー光等のコヒーレント光で斜方から照明を行うと、発生
する散乱光は、回折により特定の方向へ集光する。図６
０は、発生する散乱光パターンを被検体の上方から観察
した様子を示す。それぞれの写真は、散乱光の発生点か
ら３０°の立体角の範囲を写し、図中の白い部分が散乱
光である。

【０１０１】ここで、図６０（Ａ）は、被検体上の回路
パターンが直線状の回路パターンだけの場合の散乱光パ
ターン７１である。この場合、散乱光パターンは、直線
状に集光する。このため、この直線状部分を遮光する幅
ＷAの直線状空間フィルタ４４Ａにより回路パターンか
らの散乱光は遮光でき、遮光部分以外の部分から異物等
の欠陥からの発散した散乱光を集光でき、結果として回
路パターンと異物等の欠陥を区別して検出することがで
きる。

【０１０２】図６０（Ｂ）は、被検体上の回路パターン
がコーナー部を有し、かつ規則的な回路パターンが一定
のピッチで整列している回路パターンからの散乱光パタ
ーン７２である。この場合、散乱光パターンは、直線状
には集光せず、分布する。しかし、その散乱光の大部分
は、中心付近に直線状に集光している。このため、この
直線状部分を遮光する、先の幅ＷＡの直線状空間フィル
タ４４Ａよりも広い幅ＷＢの直線状空間フィルタ４４Ｂ
によりの回路パターンからの大部分の散乱光は遮光で
き、遮光部分以外の部分から異物等の欠陥からの発散し
た散乱光を集光でき、結果として回路パターンと異物等
の欠陥を区別して検出することができる。

【０１０３】図６０（Ｃ）は、図６０（Ｂ）とは別の被
検体上の回路パターンがコーナー部を有し、かつ規則的
な回路パターンが一定のピッチで整列している回路パタ
ーンからの散乱光パターン７３である。この場合、中心
付近の直線状の集光は、図６０（Ｂ）の場合より幅が広
いため、この直線状部分を遮光する、先の幅ＷＢの直線
状空間フィルタ４４Ｂよりも広い幅ＷＣの直線状空間フ
ィルタ４４Ｃにより、回路パターンからの大部分の散乱
光は遮光でき、遮光部分以外の部分から異物等の欠陥か
らの発散した散乱光を集光でき、結果として回路パター
ンと異物等の欠陥を区別して検出することができる。

【０１０４】以上のように、直線状空間フィルタ４４の
幅を広くすれば、対応できる回路パターンの種類は増え
る。しかし、直線状空間フィルタ４４の幅は、狭いほど
異物等の欠陥からの散乱光が通過する部分が広くなり検
出が安定になるため、直線状空間フィルタの幅を、必要
最低限の幅に抑えることが望ましい。

【０１０５】このため、図１に示す実施例では図示して
いないが、複数の幅の直線状空間フィルタを選択的に切
り換える機構を有している。切り換える直線状空間フィ
ルタの幅は連続的に変化する必要はなく、離散的に数種
類、最低２〜３種類でも効果のあることが発明者らによ
る実験で確認されている。

【０１０６】また、図６０（Ｄ）は、図６０（Ｂ）或い
は図６０（Ｃ）とは別の被検体上の回路パターンがコー
ナー部を有し、かつ規則的な回路パターンが一定のピッ
チで整列している回路パターンからの散乱光パターン７
４である。この場合、回路パターンからの散乱光が離散
的に集光してしまい、直線状空間フィルタ４４では遮光
が不十分となる。この場合は、偏光フィルタの利用が効
果的であることが特開昭５４−１０１３９０号公報など
に記載されている。これは、直線状に偏光したレーザに
よる照明で発生する、回路パターンからの回折光と異物
からの散乱光では、光の偏光方向が異なることを利用
し、異物からの散乱光のうち、回路パターンと同じ成分
を偏光フィルタにより遮光して、異物だけを輝かせて検
出するものである。この検出方法では、検出光の波長以
下に微小な異物では、偏光方向の違いが微小なため、偏
光フィルタにより大部分の散乱光が遮光されてしまい、
非常にＳ／Ｎを悪化させるため、主たる検出方式として
使用するのは不適当であるが、前述のごとく、直線空間
フィルタで遮光することが困難な回路パターンを有する
被検体に対して補助的に、前述の直線状空間フィルタと
切りかえて用いることは効果的である。

【０１０７】また、図６０（Ｂ）或いは図６０（Ｃ）の
ように、回路パターンからの回折光が、中心付近の直線
状の集光と、それ以外の場所への離散的な分布になって
いる場合には、図６０（Ｂ）或いは図６０（Ｃ）のごと
き直線状空間フィルタとその光透過部分には、偏光フィ
ルタを配置したハイブリット型のフィルタでも良い。

【０１０８】従って、実施例においては、空間フィルタ
４４として、被検体上の回路パターンのごとき構造物か
ら発生する回折光の状況に合わせるようにするため、数
種類の直線状空間フィルタと、偏光フィルタまたは直線
状空間フィルタ付の偏光フィルタを切りかえて最適なフ
ィルタにより効率良く異物等の欠陥を検出するようにし
ている。

【０１０９】即ち、空間フィルタ４４は図１では詳細に
図示していないが、図６１に示すように、通常の直線状
空間フィルタ４４Ａと、直線状空間フィルタと偏光板を
組み合わせて空間フィルタ検出と偏光検出を同時に行い
回路パターン散乱光の除去能力を高めたフィルタ４４
Ｄ′と、直線状空間フィルタの幅を増して回路パターン
散乱光の除去能力を高めたフィルタ４４Ｃと、遮光部分
無しのフィルタ４４Ｅとを有し、これら各フィルタが図
６２に示すように、駆動手段４４Ｆに直線上に配置され
て取付けられ、駆動手段４４Ｆの駆動によって必要なフ
ィルタが選択的に切り換えられる構成にしている。なお
図６５において、信号処理系５及び光学的反射手段８は
省略してある。

【０１１０】以上のレチクルの如く、工程毎に回路パタ
ーンの形成状況と要求される検出感度とが変化する検査
対象では、その要求検出感度を工程毎に変化させた装置
仕様が考えられので、空間フィルタ４４を、その仕様に
応じ適宜に組合せかつ選定するように構成すればよい。

【０１１１】再び図１に戻り、検出器５１は、前述した
ようにＣＣＤ（電荷結合形の光電変換素子）５１０から
なる一次元固定撮像素子にて構成され、Ｘステージ１０
を走査したとき、検出光学系４により検査視野１５を結
像した状態で受光することにより、レチクル６上からの
信号を検出する。この場合、レチクル６上の異物等の欠
陥が検査視野１５に存在するとき、入力信号レベル及び
光強度が大きくなるため、それに伴い検出器５１自体の
信号処理系５への出力も大きくなるようにしている。

【０１１２】前記信号処理系５は、前述した検出器５１
と、２値化回路５２と、マイクロコンピュータ５４と、
表示手段５５とを有し、Ｘステージ１０を走査したと
き、レチクル６における回路パターンの検査位置での検
出信号が入力されることにより、回路パターン上の異物
等の欠陥を検出し、その検出した異物等の欠陥の座標や
検出出力等の情報をメモリに記憶するとともに、表示手
段５５に示す動作を行う。

【０１１３】マイクロコンピュータ５４は、前述のごと
く検出された結果を格納するメモリを有し、Ｘステージ
１０およびＹステージ１１の位置情報、単素子ではない
検出器５１の場合にその素子中の画素位置から計算され
る欠陥の位置情報および検出器５１の検出出力値を欠陥
データとして記憶し、その結果を表示手段５５に出力す
るように形成される。また装置各部の機構の制御および
作業者とのインターフェイスも行う。

【０１１４】また、マイクロコンピュータ５４による検
査結果は表示手段５５により表示されるだけでなく、該
結果に基づいて検査位置を観察手段等に呼び出して作業
者が確認し得るようにしても良い。

【０１１５】またマイクロコンピュータ５４は、検出個
数の処理に関して、ポアソン分布で表現される検出確率
で除することにより、被検査試料上に付着している異物
等の欠陥の個数を予測することもできる。

【０１１６】なお、前記の如く検出器５１に一次元固体
撮像素子を用いれば、分解能を維持したまま検査視野を
広くすることができる利点を有するが、これに限定され
ることなく２次元のもの、或いは、単素子のものでも使
用可能である。

【０１１７】さらに、本発明においては、レチクル６に
対し、表面側照明系２，２０によって表面側を照明する
にみならず、その背面側を斜め下方から照明する光学的
反射手段８を有している。

【０１１８】即ち、前記光学的反射手段８は、図１に示
すレチクル６が、照明光を透過する材料で形成されてい
る場合、前記光学的反射手段８は、レチクル６を透過し
た照明光を受光し、その受光した光をレチクルの検査視
野１５に向かって反射させるように構成されている。

【０１１９】さらに具体的に述べると、レチクル６が光
の透過材料で形成されている場合の光学的反射手段８と
しては、図１に示すように、レーザ光源２，２０の夫々
と対向するよう、レチクル６及びＺステージ１０，Ｙス
テージ１１，Ｘステージ１２の後方位置に配置され、レ
ーザ光源２，２０によってレチクル６の検査視野１５を
照明したとき、該レチクル６上の回路パターンを除く部
分を透過した照明光を反射させ、該反射光をレチクル６
上の検査視野１５に折り返すように構成されている。そ
のため、レーザ光源２からの照明光がこれと対向する一
方の光学的反射手段８に、かつレーザ光源２０からの照
明光がこれと対向する他方の光学的反射手段に夫々入射
すると共に、各光学的反射手段によってレチクル６を後
方から照明し得るよう、Ｚ，Ｙ，Ｘの各ステージ１０，
１１，１２の中央部に照明通過孔９が設けられている。

【０１２０】前記の如く、レチクル６の透過光を反射さ
せる光学的反射手段８としては、レーザ光源２，２０か
らの照明光を単に反射させ、平面鏡からなる反射ミラー
８ａと、レーザ光源２，２０からの照明光を検査視野１
５に対し集光し得るように反射させ、凹面鏡からなる反
射ミラー８ｃと、後述する位相共役鏡８１を有する位相
共役鏡システムとの何れか一方で構成されている。

【０１２１】また、前記光学的反射手段８は、レチクル
６の代わりとして、照明光を透過しない材料により被検
体６′が形成されている場合、一方のレーザ光源によっ
て被検体６′の検査視野が照明されたとき、該被検体
６′によって反射した光を受光し、その反射光を再び被
検体６′の検査視野に向かって折り返すように構成され
ている。そのため、光学的反射手段８は、レーザ光源
２，２０からの照明光が被検体６′によって反射したと
き、その反射光を被検体６′に向かって反射し得るよ
う、図９に示すように平面鏡からなる反射ミラー８ａ
と、図１０に示すように複数個の反射ミラー８ｂとの何
れかで構成されてる。この場合、反射ミラーとして図
９，図１０に示す如く平面鏡で構成した場合、平面鏡に
よって反射すると、その反射した光束が図１１に示すよ
うに拡がってしまい、レクチル６′上に集光させること
ができなくなるおそれがある。このような場合には、図
１２に示すような凹面鏡からなる反射ミラー８ｃと、図
１５に示すような位相共役鏡８１を有する位相共役鏡シ
ステムとの何れか一方で構成することが好ましい。なお
図９〜図１２において、符号２００は、表面側照明系２
と２０との何れか、若しくは両方を表し、符号１１０２
は集光光学系である。

【０１２２】このうち、位相共役鏡システムの位相共役
鏡８１は、レーザ光源２，２０によってレチクル６の検
査視野１５が照明されたとき、該レチクル６上の回路パ
ターンを除く部分を透過した光が各位相共役鏡８１に入
射すると、各位相共役鏡８１がその入射光を、該入射光
の経路と同様の経路をたどるように反射させるものであ
る。即ち、前記位相共役鏡８１は、通常の鏡が発散光の
入射によって該発散光を反射するのに対し、図１３，図
１４に示すように、入射光Ａが入射した光路を逆にたど
る光Ｂを発生する（反射する）光学素子のことである。
従って、発散ビームＡが入射すると、その発散ビームの
発生点へ向かって集光するビームＢをほぼ全体的に反射
し、その際、入射光Ａの光路がどんなに複雑なものであ
っても、その反射光Ｂが正確に遡るのである。このこと
は、レーザ発振による光源の場合、発振器の共振状態を
乱したり、発振器に余計な熱負荷を与えるデメリットを
もたらす場合があるが、この場合には、偏光素子と１／
４波長板による、一般に光アイソレータと呼ばれる機構
を設ければよい。

【０１２３】位相共役鏡８１としては、種々の動作方式
のものが知られているが、そのなかでも、フォトリフラ
クティブ結晶材料を用いた自己励起形位相共役鏡と云わ
れるものが、異物等の欠陥の検出に適用しやすい。自己
励起形位相共役効果を示すフォトリフラクティブ結晶材
料としては、ＢａＴｉＯ３，ＬｉＮｂＯ３、ＢｉＳｉＯ
２０などの酸化物誘電体であり、特にＣｅをドープした
ＢａＴｉＯ３は性能が高いことが知られている。

【０１２４】また、前記各位相共役鏡８１の夫々には図
１６に示すように、温度センサ８２が設けられれると共
に、ヒータ８３が設けられている。温度センサ８２の出
力部がコントローラ８４に接続され、コントローラ８４
の指令によりヒータ電源８５を介しヒータ８３が加熱す
るように構成されている。コントローラ８４は、温度セ
ンサ８２により位相共役鏡８１が機能しなくなるような
低温以下になったことを検出すると、ヒータ電源８５に
よってヒータ８３を加熱させ、該ヒータの加熱により位
相共役鏡８１が正常に機能する所定の温度に保つように
している。

【０１２５】これは、位相共役鏡８１として、結晶を用
いた自己励起形位相共役鏡の場合には、温度変化によっ
て結晶の相転移が起こると、内部結晶による全反射が起
こらなくなることがあり、相転移の原因となる温度の変
化を防止し、これによって、周囲温度の変化に拘ること
なく位相共役鏡が常に正常に機能し得るようにしてい
る。従って、光学的反射手段としての位相共役鏡システ
ム８は、図１６に示すように位相共役鏡８１を有する
他、温度センサ８２と、ヒータ８３と、コントローラ８
４と、ヒータ電源８５とからなる温度制御部を有して構
成されている。

【０１２６】また、位相共役鏡システムは、図１７に示
すように、ヒータ８３，ヒータ電源８５の他、位相共役
鏡８１を冷却するために冷却素子８６及びその電源８７
を有し、コントローラ８４の指令により電源８７を介し
冷却素子８６を動作させ、該冷却素子８６により位相共
役鏡８１を冷却することにより、位相共役鏡８１が過熱
され過ぎることがないようにもしている。従って、この
場合の位相共役鏡システムは、位相共役鏡８１を有する
他、温度センサ８２と、ヒータ８３及びその電源８５
と、冷却素子８６及びその電源８７とからなる温度制御
部を有して構成され、その構成をもつものが図１にて図
示されている。

【０１２７】実施例の欠陥検査装置は、上記の如き構成
よりなるので、次にその作用に関連して本発明方法の一
実施例について述べる。

【０１２８】まず、被検体として光を透過しない材料
６′で形成されている場合について述べる。

【０１２９】例えば、図４及び図５に示す従来技術で
は、レチクル６上の異物等の欠陥を検出する場合、第１
の表面側照明系２，２０によりレチクル６の上部斜方向
から照明を行い、そのときの照明によって異物等の欠陥
から発生する散乱光を検出していた。なお、図４及び図
５において、図１と同一符号は、夫々同じものを表して
いる。

【０１３０】このとき、図６（Ａ）に示すように、異物
として十分に大きな球形の粒子ａに光ｂを照射した場
合、粒子ａに当たった光束波の殆どが、粒子ａによって
反射するか、粒子ａに吸収されることとなる。粒子に照
射された光束のパワーに対し反射（散乱）する光束のパ
ワーの比に粒子の断面積を乗じた値を散乱断面積と云う
が、上述の如き大きな粒子ａの散乱断面積は、実際の粒
子の大きさとほぼ同じである。これは、粒子ａに照射さ
れた光束の殆どが種々の方向の散乱に使用されてしまう
ことを意味する。

【０１３１】これに対し、図６（Ｂ）に示すように球形
の小さい粒子ｃの場合、散乱断面積は、粒子ｄの直径の
６乗に比例して小さくなる。即ち、粒子ｃの直径の６乗
に反比例する。この結果、散乱する光束ｄは小さくな
り、粒子ｃに照射される光束は、殆ど該粒子ｃに消費さ
れることなく直進することを意味する。即ち、微粒子を
照明すると、その光は消費されず直進することとなる。

【０１３２】実施例では、図９に示す如く、表面側照明
系２００によって被検体６′の検査位置にある異物９０
２を照明したとき、該被検体６′から反射した光を、平
面鏡からなる反射ミラー８ａによって受け、該受けた光
を異物９０２に向かって折り返し反射させるので、異物
９０２を二方向から照明することができる。そのため、
異物９０２を周囲にわたりより明るく照明でき、しかも
小さい異物９０２の場合には上述の如く消費されないの
で、異物等の欠陥の検出を確実に行うことができる。

【０１３３】また、図１０に示す如く複数個の反射ミラ
ー８ｂで構成し、該複数個の反射ミラー８ｂによって異
物９０２を周囲から照明すれば、異物９０２からの散乱
光量がさらに大きくなるので、異物等の欠陥の検出をよ
り確実に行うことができる。

【０１３４】さらに、図１２に示す如く凹面鏡からなる
反射ミラー８ｃで構成し、該反射ミラー８ｃにより集光
させ、異物９０２に対し光が拡散するのを防止しても、
確実に検査することができる。これは、反射ミラーとし
て図９に示す如く平面鏡で構成した場合、平面鏡によっ
て反射すると、その反射した光束が図１１に示すように
拡がってしまい、レクチル６′上に集光させることがで
きなくなるのを防止する。この場合、反射ミラー８ｃは
凹面鏡であるので、レーザ光源の出射側に配置された集
光光学系８ｄの焦点距離と同じ焦点距離となるように配
置するのは当然である。

【０１３５】またさらに、図１５において、図１６にて
示すような位相共役鏡８１を有する位相共役システムで
構成すれば、位相共役鏡８１が入射した光と同様の光路
を経て反射するので、異物９０２からの散乱光量を増大
させることができるばかりでなく、凹面鏡を用いた場合
のような焦点距離に左右されることがないので、それだ
け配置構成が容易となる。しかも、位相供役鏡８１は、
温度センサ８２，ヒータ８３，電源８５，事ローラ８４
からなる温度制御部によって温度が保たれ、その機能を
かなりの低温下であっても維持し得るので、安定した照
明を得ることができる。

【０１３６】そして、図１及び図１７に示す如き位相供
役鏡８１を位相供役システムで構成すれば、温度制御部
の冷却素子８６によって位相供役鏡８１を冷却すること
もできるので、かなりの高温下においてもかなり安定し
た照明を得ることができる。

【０１３７】次に、被検体として、図１に示す如く、光
の透過材料から形成されたレチクル６を用いた場合の説
明に際し、異物等の欠陥からの散乱光の分布について図
１８及び図１９を用いて説明する。

【０１３８】図１８において、異物等の欠陥の寸法（同
図中の記号ｄ）が小さい場合、照明により異物等の欠陥
から発生する散乱光はほぼ均一に方向性なく発生し、照
明方向にさほど注意はいらない。しかし異物等の欠陥の
寸法が大きくなるに従い、照明方向と同じ方向、即ち、
図１８中にて「前方散乱光」と表示された方向領域に散
乱する散乱光が、照明方向と反対方向である「後方散乱
光」に比較し、増加することとなる。一方、異物等の欠
陥の寸法が大きくなるに従い、照明方向と反対方向であ
る「後方散乱光」の領域に散乱する散乱光は減少するこ
ととなる。

【０１３９】図１９はレチクル等のホトマスクなどの透
過性のガラス基板でできている被検体における、散乱光
と検出光学系の関係を示す。なお、赤外線または近赤外
線の光に対しては、シリコンで形成されているウェハも
光透過性と考えて差し支えない。図１９（Ａ）では被検
体の表面側からの照明による散乱光と検出光学系の関係
を示す。ここでは、発生した散乱光のうち強い前方散乱
光が基板の裏面側へ透過してしまい、検出光学系へ入射
するのは、わずかに発生した後方散乱光であることを表
している。

【０１４０】図１９（Ｂ）では、レチクル等のホトマス
クが光透過性のガラス基板でできていることに着目し、
被検体の裏面側からの照明による散乱光と検出光学系の
関係を示した。ここでは、発生した散乱光のうち強い前
方散乱光が検出光学系へ入射しており、検出のＳ／Ｎが
向上できるのがわかる。

【０１４１】次に、図２０は、レチクル６のホトマスク
が光透過性のガラス基板からなる被検体の裏面側からの
照明（裏面側照明）により欠陥検査装置を構成し、該装
置を図５の従来技術との対比で示したものであり、裏面
側照明光源３１からの出力光が、集光光学系３２を介
し、レチクル６の裏面側から該被検体１を通して集光し
ている。

【０１４２】裏面側照明による検出では、レチクル６の
ホトマスクの基板において、クロム等の金属の薄膜によ
る回路パターンが形成されていない部分では、裏面側照
明光源３１からの出力光によって異物７０を照明できる
ので、透過部分での異物等の欠陥の検出率向上が望め
る。しかし、レクチル６なにおいてクロム等の金属の薄
膜による回路パターンが形成されている部分では、その
回路パターン上に異物が存在すると、裏面側照明して
も、回路パターンによって遮光されるので、遮光部分上
に付着した異物等の欠陥を検出することはできなくおそ
れもある。

【０１４３】そこで、図２１に示す原理図の如く、表面
側と裏面側との両方から同時に斜方照明を行い、光と透
過部分と遮光部分の双方を高感度で検出する構成（表裏
面同時斜方照明方式）する。この方式によれば、図２２
及び図４７に示すように、光透過部分の異物等の欠陥か
らは、表面側照明系２，２０と裏面側照明である光学的
反射手段８とによる散乱光が同時に発生するため、特に
光透過部分の異物等の欠陥に対する検出感度が数倍向上
する。

【０１４４】この場合、以下に述べるメリットが生ず
る。表面側照明だけのときでは、図４６において、遮光
部分である回路パターン８０は金属等の薄膜で形成され
ており、光透過部分より反射率が高い。このため、遮光
部分上の異物７０等の欠陥から発生する散乱光のうち、
前方散乱光部分もある程度反射されて検出されるため、
特に前方散乱光が透過してしまうような光透過部分上の
異物７１等の欠陥からの散乱光に比較し、散乱光が数倍
強く検出されることとなる。しかし、上述の如く、表裏
面同時照明方式にすれば、図４７に示す如く照明され、
両方向からの差が相殺されて、異物等の欠陥の付着位置
によらず、感度が一定することになる。

【０１４５】本発明は、レチクル６のホトマスクが光透
過性のガラス基板からなる被検体を用いた場合、上述の
如き大きなメリットのある表裏面同時照明方式を、図２
３に示すように、被検体の裏面側に配置した反射ミラー
８ａで簡単に実現するものである。

【０１４６】即ち、レチクル６の検査視野１５に対し、
図１に示すように、その斜め上方に配置されたレーザ光
源２，２０によって照明する一方、検査視野１５の下方
に配置された平面鏡からなる反射ミラー８ａと、凹面鏡
からなる反射ミラー８ｃと、位相共役鏡８１を有する位
相共役鏡システムとの何れかで構成された光学的反射手
段８によって照明しているので、表面側照明系２，２０
からの照明光がレチクル６を透過すると、その光を上記
反射ミラー（或いは位相共役鏡）で受け、該受けた光を
反射ミラー（或いは位相共役鏡）で折り返しレチクル６
の検査視野１５に向かって反射させ、検査視野を二方向
から照明することとなる。このため、回路パターンによ
って遮光部分があっても、異物等の欠陥の付着位置に拘
わることなく検出感度を一定に得ることができる。

【０１４７】また、光学的反射手段８として、図２４に
示す如く、反射ミラー８ａを設置する一方、レーザ光源
２００の出力側に集光光学系１０２を配置し、レーザ光
源２００からの出力が、集光光学系１０２により被検体
９０３上に集光して照明を行う場合、反射ミラー８ａが
平面鏡であることにより、反射した光束が矢印のように
拡がってしまい、レチクル６へ２度と集光できなくなる
おそれが発生する。

【０１４８】これに対して、レーザ光源２００の出力側
に集光光学系１０２を用い、また光学的反射手段８とし
て、図２５に示す如く凹面鏡からなる反射ミラー８ｃを
用い、該反射ミラー８ｃにより、拡がろうとする反射光
を、再び集光して照明を行うようにすれば、反射した光
束の拡散を防止することができ、レチクル６の異物７０
等の欠陥をより確実に検出し得る。この場合、集光光学
系１０２の焦点距離と同じ焦点距離の凹面鏡を、共役の
位置に用いればよい。

【０１４９】また、光学的反射手段８として、反射ミラ
ー８ｃの代わりに図２６に示す如く位相共役鏡８１を有
する位相共役鏡システムを用い、位相共役鏡８１が、こ
れによって反射した光を、入射光の光路に遡って折り返
すように構成してもよい。位相共役鏡８１を用いると、
必ず入射光と同じ光路を折り返して反射させるので、該
位相共役鏡８１の位置は融通が利き、光軸に対するアラ
イメントもラフでよい。

【０１５０】また、透過する基板の状況に、基板厚さや
屈折率の分布などの異常事態があっても、正確に光線が
反射されるため、特に表裏面同時照明用の鏡として適し
ている。位相共役鏡の動作原理は先に述べたが、回折格
子となる結晶内部の屈折率分布を高いコントラストでつ
くるためには、強い光を入射させるのが良く、そのため
には、図２７に示すように、集光レンズ８８で光密度を
高めて位相共役鏡８１に入射すればよい。

【０１５１】但し、あまり小さく集光してしまうと、結
晶内部でのビームと格子と相互作用を起こす光路の長さ
が短くなり、悪影響を及ぼすので、この場合には、集光
レンズ８８をシリンドリカルレンズで構成することによ
り、異方性をつけた集光で入射すれば良好な結果が得ら
れる。

【０１５２】ところで、位相共役鏡８１にするメリット
の一つに、透過する基板の状況に左右されず正確に光線
を反射することがあることを先に述べた。このメリット
は、照明光の集光によらず関係するのであるから、図２
８のように、レーザ光源２００からの出射光が平行光束
によるものでも構わないが、この場合でも図２９に示す
ように、集光光学系８８で集光して用いるのがなおよ
い。

【０１５３】図３０乃至図３３は、欠陥検査装置におけ
る光学的反射手段の他の例を示している。

【０１５４】表面側照明系２００のレーザ光源から出射
される平行光束を折り返す装置の例としては、微粒子に
よるレーザ光の散乱を用いた液体中や気体中の粒子の検
出手段がある。これは、粒子からの散乱光の強度を増大
させ効率よく検出するための方法として、レーザ発振器
を構成する２枚の反射鏡の間、即ち、レーザ共振器内の
強い光の場を利用する方法である。これを基板上の異物
等の検出に適用すると、図３０のようになる。レーザ光
源として、ガスレーザチューブ２１０を用い、該チュー
ブ２１０の窓２１１から出たレーザ光は、裏面側のミラ
ー８００で反射し、再びレーザチューブ２１０に戻る。
そしてレーザチューブ２１０の反対側の窓（図では省
略）から射出し、その先のミラー（図では省略）で反射
し、レーザチューブ２１０に戻り、再びガスレーザチュ
ーブの窓２１１から射出することを繰り返すと、この２
つのミラーの間がレーザ共振器となる。ところがこの場
合、レーザ発振器内部に、被検体である基板を配置する
と、光に対し擾乱を及ぼし、反射ミラー８ａによる正確
な反射ができなくなり、レーザの発振が停止してしま
う。

【０１５５】これに対する対策として、従来技術その４
の特開昭６１−２４３３４５号公報では図８に示すよう
に、ほぼ１００％の反射率をもったミラー８５１と８５
２の間で第１の共振器を形成し、ミラー８５２から漏れ
るわずかなレーザ光（ミラー８５２で反射される光の１
％程度）を、ミラー８５２と８５３との間で形成した第
２の共振器の内部で反射し、その内部に被検体８５４を
配置するものである。

【０１５６】これによれば、第２の共振器での発振が停
止しても、第１の共振器は発振を停止しない。しかし、
第２の共振器内部の光出力は第１の共振器内部の１％程
度であるため、光出力の大きな第１の共振器内部に被検
体を配置できることが要請されていた。

【０１５７】本発明では、この第１の共振器を構成する
ミラーを、位相共役鏡８を有する位相共役鏡システムに
代えることにより、上記問題を対処することができた。
その様子を図３１に示す。レーザチューブ２１０を出た
光は、位相共役鏡２６５１で反射される。位相共役鏡
は、途中の被検体６０による擾乱に関せず、入射光を正
確にもとの光路へ反射する。

【０１５８】このため、発振は停止することなく継続す
る。図３２は、さらに位相共役鏡８１のための集光光学
系８８を加えて、効率を向上させたものである。なお、
検査時、レチクル６が検査ステージ部１のＹステージ１
２により、図５２（Ａ），（Ｂ）に示すようにＹ軸正方
向，負方向に走査しても、光学的反射手段８が表面側照
明系２また２０からの照明光を受け、その受けた光を確
実に折り返し、反射光３８０３，３８３０として反射さ
せるので、確実に照明することができ、従って、レチク
ル６の走査位置に影響されることがない。

【０１５９】図３３乃至図３８は、欠陥検査装置のさら
に他の実施例を夫々示す。

【０１６０】これまでの実施例では、被検体としてレチ
クル６のように透明材料からなる基板を、その検査視野
の上面からだけ照明する表面側照明方式と、表面側照明
方式及び検査視野の背面側から照明する裏面側照明方式
からなる表裏面同時照明方式とについて述べたが、その
表裏面同時照明方式と表面側照明方式とを組み合わせた
実施例を説明する。以下の実施例は、全て透明材料から
なる基板を被検体６０としている。

【０１６１】図３３に示す実施例は、被検体６０に対
し、上面側に配置された反射ミラー８００ａと、被検体
６０の下方においてレーザ光源２００に対しその出射光
を反射させるように配置された反射ミラー８ａ，前記反
射ミラー８００ａとの間で互いに光を反射させる反射ミ
ラー８０ａとが設けられている。これら反射ミラー８
ａ，８０ａ，８００ａは、全て平面鏡で構成されてい
る。そして、レーザ光源２００によって被検体６０上の
異物７０を照明すると、異物７０からの散乱光が２個の
反射ミラー８０ａと８００ａとの間で反射される一方、
レーザ光源２００からの照明光を反射ミラー８ａによっ
て反射させるようにしている。

【０１６２】実際の異物７０の形状や欠陥部は、球形で
あること希であり、少なからず異方性を有している。そ
こで、実施例の如く、異物７０等の欠陥に対し、レーザ
光源２００と反射ミラー８ａ，８０ａ，８００ａとによ
り、４つの方向から照明すれば、それだけ検査視野をよ
り強く照明することができるばかりでなく、多くの方向
から照明できるので、検出器４による検出感度をいっそ
う安定化させることができる。

【０１６３】図３４に示す実施例において図３３の実施
例と異なるのは、レーザ光源２００の出射側に集光光学
系１０２が、また反射ミラー８０ａ，８００ａの代わり
に凹面鏡からなる反射ミラー８ｂ，８０ｂが設けられた
ことにあり、基本的には図３３の実施例と同様である。
但し、反射ミラー８ｂ，８０ｂのうち、被検体６０の上
方に配置される反射ミラー８０ｂは、光が入射したと
き、入射した方向にそのまま光を反射させるようにして
いる。

【０１６４】図３５に示す実施例において図３４の実施
例と異なるのは、被検体６０の上方に配置される反射ミ
ラー８０ｂの代わりとして、位相共役鏡８１を用いたこ
とにある。この場合、平面鏡からなる反射ミラー８ａと
凹面鏡からなる反射ミラー８ｂとは図３５に限定される
ものではなく、図３６に示すように、両者８ａと８ｂの
左右の位置を互いに変えてもよく、また図３７に示すよ
うに、被検体６０に下方に凹面鏡からなる反射ミラー８
ｂ，８０ｂが配置されてもよい。

【０１６５】図３８に示す実施例は、被検体６０の上方
位置及び下方位置に複数個のミラー８ｂが配置され、こ
れによって異物７０等の欠陥を多方向から照明するよう
にしている。複数個のミラー８ｂとしては、平面鏡，凹
面鏡，位相共役鏡の何れでもよいのは勿論である。

【０１６６】従って、これらの実施例によれば、被検体
６０上の検査視野をより強く照明し、かつ多くの方向か
ら照明することにより、検出器４による検出感度をいっ
そう安定化させることができるので、異物等の欠陥の検
出を的確に行うことができる。

【０１６７】図４１及び図４２は、図３３〜図３８の実
施例の変形例を夫々示している。この場合は、例えば図
３７に前述したように、被検体６０（及び検査ステージ
部１）の下方において、一方の反射ミラー８０ｂからの
光を反射ミラー８ｂにより反射させ、被検体６０上の検
査視野を照明する場合、厚さが異なる被検体６０を用い
ると、該被検体６０の厚さの違いによって屈折率が異な
り、該被検体６０を通る光路長が変化するおそれがある
ことから、反射ミラー８ｂによって反射された光が、被
検体６０の厚さの差に拘わらず、常に被検体６０上の検
査視野に向かうようにしたものである。

【０１６８】図４１，図４２の実施例を述べる前に、そ
の必要性について述べると、レチクル基板等のガラスの
厚さの変化は、同じ照明を行っているにも拘わらず、照
明光の光路差に影響を及ぼすことがある。例えば図３９
（Ａ）に示すように、厚さが概略０（以下、厚さ０と表
現す）のレチクル６０１の視野１５を照明するよう構成
されている場合、その光路６１１はレチクル６０１内で
も直線となるので問題がない。

【０１６９】しかし、図３９（Ｂ）に示すように、前記
レチクル６０１より若干厚みのあるレチクル６０２を照
明するように構成されている場合、照明光路が、レチク
ル６０２の厚みによる屈折により、本来破線６２２の如
く通るべきところ、実線６１２にて示す如く通るので、
結果として、視野１５から距離Ｅ２だけずれることにな
る。同じく、図３９（Ｃ）に示すように、前記レチクル
６０２より厚いレチクル６０３を用いて照明した場合で
は、前記距離Ｅ２より大きい距離Ｅ３だけずれてしま
い、また同図（Ｄ）に示すように、前記レチクル６０３
より厚いレチクル６０４を用いて照明した場合では、前
記距離Ｅ３より大きい距離Ｅ４だけずれることになる。
現在でも使用されているレチクル等としてのホトマスク
は、各種厚さの基板（２．３ｍｍ，４．６ｍｍ，６．３
ｍｍなど）からなるため、光路が変化することのないよ
うな対策が必要となる。

【０１７０】また、前記誤差Ｅ２〜Ｅ４までの全てを含
むような広範囲を照明すれば、レチクル等の基板の厚さ
に対処できるが、そのようにした場合、視野１５の照度
がが低下し、Ｓ／Ｎが低下する不具合が生じる。

【０１７１】そこで、基板の照明視野１５に対し照明位
置を選択的に位置決めすることが必要となる。図４０に
その一例の原理を示している。

【０１７２】即ち、図４０（Ａ）に示すように、厚さ０
のレチクル６０１を用いた場合、光路５６１１がレチク
ル５６０１の検査視野１５に位置決めされるよう、レチ
クルに向かって照明するミラーの位置を合わせておく。
そして、厚さｔ１のレチクル６０２を用いた場合には光
路７１２が図４０（Ｂ）に示す如く、また厚さｔ２のレ
チクル６０３を用いた場合には光路７１３が同図（Ｃ）
に示す如く、さらに厚さｔ３のレチクル６０４を用いた
場合には光路７１４が同図（Ｄ）に示す如く、夫々変化
することにより、レチクル６０４の厚さの差に拘わるこ
となく検査視野１５を照明することができる。

【０１７３】即ち、図４１に示す実施例は、互いに組み
合わされることによってくの字形をなし、かつ光路移動
ミラー４１５３及び４１５４と、これらのミラー４１５
３，４１５４を支持体４１５１を介しロッドの先端部に
取付け、かつ被検体としてのレチクル６の面に沿って水
平移動し得る駆動機構４１５２とを有して光路移動手段
が構成されている。

【０１７４】この場合、光路移動ミラー４１５３，４１
５４は、例えば図３７に示す実施例の場合、反射ミラー
８０ｂからの光を反射させる反射ミラー８ｂに相当する
ものであり、通常ではレチクル６が図４０（Ａ）のよう
に厚さ０のときに、検査視野１５に向かう光路５６１１
となるように位置決めされている。

【０１７５】従って、光路移動ミラー４１５３，４１５
４のうち、光路移動ミラー４１５４は反射ミラー８０ｂ
からの入射ビーム４１５５を光路移動ミラー４１５３に
反射させ、反射したビームが、光路移動ミラー４１５３
によりレチクル６の背面側から該レチクル６を通って検
査視野１５に向かう。この場合、レチクル６の厚さが厚
くなると、その厚さの違いによってレチクル６を通る光
路長が変化するので、駆動機構４１５２の駆動により光
路移動ミラー４１５４，４１５３を進退させることによ
り、レチクル６を通るビームが検査視野１５を照明する
ようにしている。即ち、入射するビーム４１５５の光路
位置を可変にしている。

【０１７６】また、図４２に示す実施例においては、く
の字形をなす光路移動ミラー４２５３，４２５４と、こ
れらのミラーを支持する支持体４２５１と、上方に位置
する光路移動ミラー４２５３を傾動可能に取付けた駆動
機構４２５２とを有して光路移動手段が構成されてい
る。そして、レチクル６の厚さが異なるとき、駆動機構
４２５２によって光路移動ミラー４２５３を傾動させ、
該ミラー４２５３と４２５４との角度を調節することに
より、入射ビーム４１５５がレチクル６の検査視野１５
に向かうようにしている。

【０１７７】従って、図４１に示す実施例の如く、光路
移動手段の駆動機構４１５２により光路移動ミラー４１
５３，４１５４を進退移動させ、若しくは図４２に示す
実施例の如く、光路移動ミラー４２５３を傾動させるこ
とにより、レチクルに入射するビーム４１５５の光路位
置を可変にできるように構成したので、レチクルが図４
０に示す６０１〜６０４のように厚さが異なった場合、
その厚さに応じミラー４１５３，４１５４の位置を調節
すれば、同図（Ａ）〜（Ｄ）に示す如く、光路５７１を
検査視野１５に位置決めさせることができる。

【０１７８】なお、図４１及び図４２の実施例において
は、例えば図３７のように、反射ミラー８０ｂからの入
射ビーム４１５５を検査視野に向かって反射させる反射
ミラー８ｂを対象とした例を示したが、反射ミラー８ｂ
のみならず、反射ミラー８０ｂをも同様に構成すれば、
より的確な照明を行うことができる。

【０１７９】図４４及び４５は、レチクルの厚さの変化
に応じた光路長補正機構を用いた場合の実施例を示して
いる。

【０１８０】ところで、レチクル厚さの差による光路の
変化は、レチクル基板と照明光路との屈折率の差によっ
て生じるので、屈折率の差をなくせばよいと云うことで
ある。また、屈折率の差があると云うことは、照明系の
集光部分に、光路差を生じることを意味する。つまり、
照明光を集光する場合、レチクルの厚さの差は、集光に
も影響を与え、十分な焦点深度を持たない集光系のとき
には、焦点を調節して集光位置も調節する必要があり、
そのため、図４１及び図４２に示す光路移動手段を設け
たが、それだけ装置が複雑となるおそれがある。

【０１８１】そこで、図４４に示す実施例は、検査ステ
ージ部１の下方に、光路長補正ユニット４４５１と、該
補正ユニット４４５１を検査ステージ部１，レチクル６
の面に沿って移動させる駆動手段４４５２とを有してい
る。光路長補正ユニット４４５１は、レチクル６の厚さ
が変化したとき、その変化に応じ光路長が常に一定とな
るよう、図４４及び図４５に示す如く、三枚の光路長補
正板４４５１ａ〜４４５１ｃを水平方向に連続的に設け
てある。即ち、これらのうち、光路長補正板４４５１ａ
は、例えば、レチクル６が図４３（Ａ）〜（Ｄ）に示す
如く４種類の厚さのものを用いることがある場合であっ
て、かつ同図（Ａ）に示す如く厚さが０のレチクル６０
１を使用する場合、最も大きな厚さｔ４のレチクル６０
４に相当する光路長の変化が得られるように、厚さｔ４
をなしている。同様にして、光路長補正板４４５１ｂ
は、図４３（Ｂ）のような厚さｔ２のレチクル６０２を
使用する場合、（ｔ４−ｔ２）に相当する厚さをなし、
光路長補正板４４５１ｃは、同図（Ｃ）のような厚さｔ
３のレチクル６０３を使用する場合、（ｔ４−ｔ３）に
相当する厚さをなしている。

【０１８２】駆動手段４４５２は例えばシリンダで構成
され、図４４に示すように、そのロッドの先端部に光路
長補正板４４５１ａ〜４４５１ｃを移動方向に沿う連続
的に取付けている。そして、厚さが０となるレチクル６
０１を使用する場合、駆動手段４４５２の駆動により、
光路移動ミラー４１５３による光路位置に４４５１ａを
前進させ、また厚さｔ２のレチクル６０２を使用する場
合、光路位置に４４５１ｂを前進させ、さらに厚さｔ３
のレチクル６０３を使用する場合、光路位置に４４５１
ｃを前進させ、かくして使用するレチクルの厚さに応じ
光路長補正板４４５１ａ〜４４５１ｃを選択的に移動し
位置決めすることにより、レチクルの厚さに拘わらず常
に一定の光路が得られるようにしている。なお、ミラー
１５３及び１５４は互いに固定されている。

【０１８３】実施例によれば、光路長補正板４４５１ａ
〜４４５１ｃを一体にした光路長補正ユニット４４５１
を駆動手段４４５２で切り換え、各種厚さのレチクルに
対応させて、入射ビーム４１５５の光路を変化させてい
るので、レチクルの種々の厚さによってレチクル自体を
通る光路長が変化しても、それに拘わることなく光路長
を一定に補正し、常に検査視野１５にビームが集光する
ことにより、レチクルの厚さによる屈折率の差の影響を
なくすことができる。

【０１８４】しかも、ミラー１５３，１５４が固定さ
れ、使用するレチクルおのおのの厚さに応じ、光路長補
正板４４５１ａ〜４４５１ｃを選定すればよいので、図
４１，図４２にて示した光路移動手段の比べ、構成の簡
素化を図ることができる。

【０１８５】また、上記光路長補正ユニット４４５１
は、光路長を補正できれば良いので、図示例のような板
状の物だけでなく、液体を変形や、電気光学的な手段に
より、連続的な光路長を得られるものでも良い。

【０１８６】さて、表裏面同時照明方式は、散乱光分布
の違いを利用したものだが、図１８にて前述した如く、
散乱光の分布は粒子径だけでなく、照明光の波長によっ
ても変化する。表面側からのみ照明を行う検出方式で
は、照明光の入射方向と検出光学系の位置関係から粒子
からの後方散乱光が検出される。また、裏面側からのみ
照明を行う検出方式では、照明光の入射方向と検出光学
系の位置関係から粒子からの前方散乱光が検出される。
しかも、異物等の欠陥から発生する前方散乱光が、後方
散乱光より小さくなることはない。

【０１８７】異物等の欠陥の検出出力を大きくするため
には、この前方散乱光を検出することが有効である。こ
れはホトマスクやレチクル等に対してだけでなく、シリ
コンウェハ等の異物等の欠陥の検出に対しても適用で
き、シリコンウェハ等を透過する波長、例えば近赤外か
ら赤外にかけての波長の光源を用いれば、前方散乱光検
出を実現することができる。

【０１８８】即ち、レチクル等のホトマスクの光透過部
分上の異物等の欠陥検出は、裏面側からの照明によって
前方散乱光を検出する構成が有利である。また、裏面側
からの照明が行えない、遮光部分上の異物等の欠陥の検
出のためには、表面側からの照明を行う。

【０１８９】即ち、ホトマスクやレチクル等の遮光膜で
形成された回路パターンを有する透明（半透明）基板上
に付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検査装
置では、遮光部分の異物等の欠陥を表面側照明方式で、
透過部分の異物等の欠陥を裏面側照明方式で検出する構
成をとることによって異物等の欠陥の検出出力を大きく
することが可能になる。

【０１９０】また、それぞれの照明方式において、光源
波長の最適化を行うことにより、異物等の欠陥からの散
乱光分布を、検出光学系の方向へ偏らせることによっ
て、異物等の欠陥からの検出出力を最大にすることが可
能になる。そこで、本発明者らは、上記理論的考察と実
験的検証により、それぞれの照明方式において、異物等
の欠陥からの検出出力を最大にする光源波長を求めた。

【０１９１】回路パターン付の被検体上の異物等の欠陥
検査では、異物等の欠陥からの散乱光の検出出力と、パ
ターンからの散乱光との両方に着目し、以下の式、即
ち、（弁別比）＝（異物等の欠陥からの散乱光を検出し
た検出器の出力）／（パターンからの散乱光を検出した
検出器の出力）で定義される弁別比に基づいた検討を行
う必要がある。

【０１９２】弁別比が１より大きければ散乱光検出出力
の大小比較（２値化）だけの簡単な装置構成により異物
等の欠陥の検出が可能である。実際の装置では、電気的
・光学的なノイズの影響や、機構部の振動、更には検出
系の感度ばらつきなど様々な要因によって検出出力のバ
ラツキが生じる、このため異物等の欠陥からの散乱光と
クロムパターン部分からの散乱光のレベルの間に余裕が
必要である。即ち、弁別比が大きいほど異物等の欠陥の
検出性能が高いことになる。

【０１９３】この弁別比により、最適な照明波長を検討
すると、例えば、０．５μｍの大きさの粒子に対して
は、表面側照明方式では、図４８に示すように、照明光
の波長を長くすることで、粒子からの後方散乱光成分を
増やし、異物等の欠陥からの検出出力を大きくすること
ができ、波長７８０ｎｍにピークが存在する。この近傍
の光源としては、半導体レーザを利用することが考えら
れる。この波長では、従来から一般に用いられている赤
色ヘリウム−ネオンレーザ光（波長６３２．８ｎｍ）よ
り高い弁別比が得られ、安定な検出が可能である。

【０１９４】これに対して、裏面側照明方式では、図４
９に示すように、照明光源の波長を短くするほど、前方
散乱光成分が増え、これにより粒子からの検出出力を上
げることが可能になる。

【０１９５】この近傍の光源としては、アルゴンイオン
レーザを利用することが考えられる。アルゴンイオンレ
ーザは大きな出力の光源を得ることが容易であり、その
出力は空冷で数百ｍＷ（水冷では数Ｗ）にもなり、赤色
ヘリウム−ネオンレーザ光と比べ、大きな検出出力を得
ることができる。

【０１９６】以上を総合して、回路パターン面表面側か
らの、光源波長約７８０ｎｍの斜方照明と、回路パター
ン面裏面側からの、光源波長約４８８ｎｍの斜方照明と
の両者を組み合わせることにより、被検体上の異物等の
欠陥を、回路パターンから分離して、被検体全面にわた
って検出することができる。

【０１９７】上に示した波長は、検出したい異物等の欠
陥の最小寸法を例えば０．５μｍ程度として考えた場合
である。異物等の欠陥の大きさが大きいほど検出出力
(発生する散乱光量)は大きいので検出したい最小の大き
さの異物等の欠陥の検出出力を最大にする波長が最適波
長である。また、散乱現象は粒子の大きさｄと、照明光
源波長λの相対的な関係ｄ／λに関して相似であるか
ら、上の結果より、検出したい異物等の欠陥の最小寸法
をｄとした場合の最適波長は、表面側からの照明で１.
６ｄ程度、裏面側からの照明で１.０ｄ程度となる。

【０１９８】表面側からの照明方式で、これより波長を
長くすると、粒子からの後方散乱成分は増えるものの、
全体の散乱光量が波長の４乗に反比例して低下（レーリ
ー散乱領域）するため、粒子の検出出力は低下する。ま
た、裏面側からの照明方式において、斜方照明で異物等
の欠陥の検出を行う場合には、これより波長を短くする
と、前方への散乱成分が大きくなりすぎ、検出光学系へ
入射できる光量は減少してしまい、粒子の検出出力は低
下する。検出したい異物等の欠陥の最小寸法が０．５μ
ｍ程度の場合、表面照明の波長は６００〜８００ｎｍ、
裏面照明の波長は４５０〜５５０ｎｍの程度であること
が必要である。

【０１９９】上記のように異なる波長を用いた表裏面同
時照明方式での、反射鏡を用いた照明は以下のようにな
る。図５０では、表面側照明２００からのレーザ光をを
集光光学系５５２で被検体上に集光する。そして、試料
基板６を透過したレーザ光は、裏面側に設けられた凹面
フィルタ５５４に入射する。凹面フィルタ５５４の凹面
側（被検体側）には、色分離薄膜５５５が形成されてい
る。この薄膜５５５は、表面側からの照明光の波長は反
射し、従って、表面側照明に対しては凹面鏡として作用
し、逆に裏面側からの照明光源５５６の波長に対しては
透過するように、従って、裏面側からの照明光に対して
は、凹レンズとして作用するように、膜の設計がなされ
ている。このため、表面側からの照明光は、被検体上へ
再び集光される。また、光源５５６からのレーザ光は、
凹面フィルタを透過して被検体上へ集光される。裏面側
照明系の集光光学系５５７は、凹レンズとして作用する
凹面フィルタ５５４ごしに被検体上へ集光するように設
計されている。

【０２００】図５１では、被検体の表面側にも凹面フィ
ルタ５５８が設けられている。凹面フィルタ５５８の色
分離膜５５９は、凹面フィルタ５５４の色分離膜５５５
とは逆に、裏面側照明の波長の光を反射し、表面側照明
手段の波長の光を透過するように設計されている。

【０２０１】従って、図５０若しくは図５１に示す実施
例の如く、凹面フィルタ，色分離薄膜を利用すれば、表
面側照明系により光源波長約７８０ｎｍの照明を行うこ
とができると共に、光学的反射手段により光源波長約４
８８ｎｍの照明を行うことができるので、被検体上の異
物の欠陥を回路パターンから分離し、被検体全面にわた
り確実に検出することができる。

【０２０２】図６３は欠陥検査装置に観察手段を設けた
実施例を示している。

【０２０３】欠陥検査装置による検査結果は、信号処理
系５の表示手段５５により表示されるだけでなく、結果
に基づき、検出位置を観察手段に呼び出して、作業者が
確認出来るように形成される。レチクルやホトマスク等
の被検体では、ＬＳＩ製造の原盤となるため、ＬＳＩ製
造の露光の際に露光転写に影響を及ぼす異物等の欠陥は
一個たりとも存在は許されない。このため、検出された
異物等の欠陥が転写に影響を及ぼすかどうかを作業者が
厳重に確認を行うことは、重要な構成要素となる。この
ため、検出結果を観察用の別ステーションに転送し、観
察するなどの機能が必要となる。

【０２０４】図６３に示す実施例においては、観察機能
の一例として、検出光学系４を二系統とし、その二系統
の検出光学系４の光路を選択的に切りかえて、欠陥検査
と同一の装置で観察を可能にしたものである。即ち、図
６３において、検出光学系４の対物レンズ４１とフィー
ルドレンズ４３との間に、二つのハーフミラー６２１
２，６２０２が配置され、夫々のハーフミラー６２１
２，６２０２がシリンダ等からなる傾動機構６２１３，
６２０３に傾動可能に支持されている。そして、一方の
ハーフミラー６２０２からの光は、図示されているよう
なＴＶカメラ或いは図示しない目視等の観察手段６２０
１に導かれ、該観察手段６２０１とハーフミラー６２１
２との間には、駆動手段６２３３によって選択的に位置
決めされる空間フィルタ６２３２が移動可能に支持され
ている。この空間フィルタ６２３２は、図６１にて前述
した如き種々の種類のフィルタであり、観察するのに最
適な種類のフィルタを選択することができる。

【０２０５】また、他方のハーフミラー６２１２に対し
光を照射し得るように落斜照明系６２１１が設置され、
該落斜照明系６２１１からの光がハーフミラー６２１１
を介しレチクル６の観察部位（検査視野１５）を真上か
ら照明する。そして、レチクル６の真下にはシャッタ機
構６２２２を有する透過照明系６２２１が設置され、該
透過照明系６２２１によりレチクル６を真下から照明
し、さらに、斜方照明系６２３１によりレチクル６を斜
め上方から照明する。斜方照明系６２３１は、図１に示
す如き表面側照明系２，２０によって代用することがで
きるが、その表面側照明系２，２０が可視光の波長域に
ない場合に設置されるものである。

【０２０６】この実施例の場合、落斜照明系６２１１と
透過照明系６２２１と斜方照明系６２３１とからなる観
察用照明は、必要に応じて切り換え、組合わされて用い
られるものであり、従って、レチクル６に対し、斜方照
明系６２３１によって斜め上方からの照明と、落斜照明
系６２１１によって真上からの照明と、透過照明系６２
２１によって真下からの照明とを適宜選択すれば、観察
目的に応じた良好な照明を得ることができる。特に、レ
チクル６に対し真上からの照明光を、ハーフミラー６２
１２及び落斜照明系６２１１によって得られるので、検
出光学系４の位置をずらす必要がなく、従って、観察用
としての別装置を準備することが不要になりばかりでな
く、別装置に移動する間に汚染されると云うことを防
げ、しかも、観察精度の向上、作業の効率化を図り得
る。

【０２０７】なお、検出光学系４のフィールドレンズ４
３と空間フィルタ４４との間には、フィールドレンズ４
３により集光された光束の波長分離用のミラー４２が配
置され、該ミラー４２によって分離された光束が、前記
直線状の空間フィルタ４４と異なる直線状の空間フィル
タ４４４，前記結像レンズ４５と異なる結像レンズ４４
５を経て、検出器５５１に結像するように配設されてい
る。この検出器５５１も前記検出器５１とは別個に設け
られるものであるが、基本的構成は互いに同様であるば
かりでなく、信号処理系５全体構成も同様であるので、
省略している。

【０２０８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セッ
トされた被検体の検査視野に対し、斜め上方から光束を
直接照射すると同時に、斜め下方から光束を照射するよ
うに構成したので、被検体に付着した異物等の欠陥が微
小であっても、簡単な構成で容易に高いＳ／Ｎで安定し
て検出することができ、従って、小さい異物でも確実に
検出し得ると云う顕著な効果がある。

【０２０９】特に、斜め下方から光束を照射する照明手
段は、上方から直接照射された光束が被検体を透過した
とき、該透過した光束を、被検体の検査視野面側と反対
側の面で受けると共に、該受けた光束を被検体の検査視
野に折り返し反射させる一方、該反射光が被検体の前記
検査視野を照明したとき、被検体により検査視野面と反
対側の面で発生する反射光を受け、かつ該反射光を被検
体の検査視野に折り返して反射させるように構成し、従
って、被検体の検査視野と反対側で異物を他方向から照
明するので、被検体として、ホトマスク等の回路パター
ン付基板であっても、該基板上に付着したサブミクロン
オーダーの微細な異物等の欠陥でも、確実に検出できる
効果がある。

【０２１０】また、本発明によれば、被検体を所定位置
に移動可能に載置し、かつ被検体を走査する検査ステー
ジ部と、前記被検体の一方の面上の検査視野に検査視野
面側から直接斜方照明する表面側照明系と、前記被検体
を挟んで表面側照明系と反対側に設置され、かつ被検体
を透過してきた前記表面側照明系による照明光を受け、
かつ該照明光を被検体の前記検査視野に対し折り返し反
射させる光学的反射手段と、被検体から発生する散乱光
及び回折光を受光する検出器を具え、かつ該検出器によ
る検出結果を演算処理して被検体の検査視野に異物等の
欠陥の有無を判定する信号処理系と、被検体から発生す
る散乱光および回折光を取込み、検出器上に集光する検
出光学系とを有して構成したので、請求項１〜３の方法
を的確に実施することができる効果がある。

【０２１１】そして、特に光学的反射手段として、位相
共役素子と、該位相供役素子を所定温度に維持する温度
制御部とを有して構成したので、位相供役素子により入
射した光のほぼ全てを、入射した光と同様の光路で反射
させることができ、また温度制御部により位相供役素子
の機能を十分維持することができる結果、異物等の欠陥
の検出を、極めて高いＳ／Ｎでかつ安定して行うことが
できると云う効果がある。

【０２１２】さらに、本発明によれば、光学的反射手段
が、第１の反射部，第２の反射部の他、第２の反射部が
第１の反射部からの反射光を受けたとき、被検体の厚さ
の差に応じ、第２の反射部により被検体に向けて反射す
る光路長を調節する光路長補正機構を有しているので、
被検体の厚さによって光路長が変わっても、第２の反射
部からの反射光を常に被検体の検査視野に向かうことが
でき、異物等の欠陥をより高Ｓ／Ｎで照明することがで
きる効果がある。

【０２１３】また、本発明によれば、ダミー検査基板の
みの改良により、検査装置本体を改良することなく、微
細な異物等の欠陥からの検出光量を増加させ、検出時の
Ｓ／Ｎを向上し、安定な検出を実現する効果がある。

【０２１４】また、本発明によれば、斜方照明や暗視野
照明による検出時の、検出画像におけるＳ／Ｎを、簡易
な補助光の構成の追加により、大幅に向上させる効果が
ある。

【０２１５】また、本発明によれば、検査装置の限界Ｓ
／Ｎ以下の微弱な散乱光しか発生しない微細な異物等の
欠陥の検出において、簡易な計算方式の追加により、異
物等の欠陥の検出個数を、より正確に知ることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するための、欠陥検査装置の
一実施例を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係るレチクルの走査状況を示す説明図
である。

【図３】表面側照明系の構成例を示す説明図である。

【図４】従来の欠陥検査装置の一構成例を示す図であ
る。

【図５】従来技術の欠陥検査装置の要部を示す概略説明
図である。

【図６】粒子の大きさと照明光の散乱の様子を説明した
概念図である。

【図７】従来の照明方式及び走査状況を示す説明図であ
る。

【図８】従来のガスレーザチューブの一構成例を示す説
明図である。

【図９】本発明に係る表面側で反射する照明光路を示す
説明図である。

【図１０】本発明に係る表面側で反射する照明光路を示
す説明図である。

【図１１】本発明に係る表面側で反射する照明光路を示
す説明図である。

【図１２】本発明に係る表面側で反射する照明光路を示
す説明図である。

【図１３】位相共役素子の動作状況を示す概念図であ
る。

【図１４】位相共役素子の動作原理を示す概念図であ
る。

【図１５】本発明に係る表面側で反射する照明光路を示
す説明図である。

【図１６】位相共役素子システムを示す説明図である。

【図１７】位相共役素子システムを示す説明図である。

【図１８】粒子から発生する散乱光分布とｄ／λ（ｄ：
粒子の大きさ、λ：照明光源波長）との関係を示す説明
図である。

【図１９】欠陥検査装置と検出される散乱光成分との関
係を示す説明図である。

【図２０】従来技術の一例を示す概略構成図である。

【図２１】従来技術の一例を示した概略構成図である。

【図２２】装置の構成と検出される散乱光成分との関係
を示した図である。

【図２３】本発明に係るレチクルの裏面側で反射する光
路を示す説明図である。

【図２４】同じくレチクルの裏面側で反射する光路を示
す説明図である。

【図２５】凹面鏡の反射ミラーを用い、レチクルの裏面
側で反射する光路を示す説明図である。

【図２６】位相共役鏡を用い、レチクルの裏面側で反射
する光路を示す説明図である。

【図２７】位相供役鏡と集光レンズとを用い、レチクル
の裏面側で反射する光路を示す説明図である。

【図２８】位相供役鏡を用い、裏面側で反射する光路を
示す説明図である。

【図２９】位相共役鏡と集光光学系とを用い、レチクル
の裏面側で反射する光路を示す説明図である。

【図３０】ガスレーザチューブを用いた欠陥検査装置に
おける光学的反射手段に発生し得る不具合を説明するた
めの要部図である。

【図３１】同じく欠陥検査装置における光学的反射手段
の他の一例を示す要部説明図である。

【図３２】同じく欠陥検査装置における光学的反射手段
の他の一例を示す要部説明図である。

【図３３】平面鏡を用いた光学的反射手段のさらに他の
一例を示す表裏面同時照明方式と表面側照明方式とを組
み合わせた説明図である。

【図３４】平面鏡と凹面鏡とを用いた光学的反射手段の
さらに他の一例を示す表裏面同時照明方式と表面側照明
方式とを組み合わせた説明図である。

【図３５】平面鏡，凹面鏡，位相供役鏡を用いた光学的
反射手段のさらに他の一例を示す表裏面同時照明方式と
表面側照明方式とを組み合わせた説明図である。

【図３６】図３５の変形例を示す説明図である。

【図３７】凹面鏡と位相供役鏡とを用いた光学的反射手
段のさらに他の一例を示す表裏面同時照明方式と表面側
照明方式とを組み合わせた説明図である。

【図３８】複数個のミラーを用いた光学的反射手段のさ
らに他の一例を示す表裏面同時照明方式と表面側照明方
式とを組み合わせた説明図である。

【図３９】レチクル基板の厚さの変化により裏面照明系
からの照明光路が変化する問題点を示す断面説明図であ
る。

【図４０】照明系の問題点を解決する原理を説明する断
面説明図である。

【図４１】欠陥検査装置に光路移動手段を設けた例を示
す説明図である。

【図４２】欠陥検査装置に光路移動手段を設けた他の例
を示す説明図である。

【図４３】レチクルの厚さに応じた厚さの光路長補正板
を用いたときの、原理説明図である。

【図４４】光路長補正機構を用いた例を示す断面説明図
である。

【図４５】照明系の問題点を解決する構成を説明する断
面説明図である。

【図４６】本発明に係る異物等の欠陥の付着位置による
差を説明する説明図である。

【図４７】本発明に係る異物等の欠陥の付着位置による
差を解消する構成を説明する説明図である。

【図４８】表面側照明方式における弁別比（クロム上
０．５μｍ粒子／クロムパターン）と光源波長の関係を
示す説明図である。

【図４９】裏面側照明方式における弁別比（ガラス上
０．５μｍ粒子／クロムパターン）と光源波長の関係を
示す説明図である。

【図５０】本発明に係る表面と裏面からそれぞれ異なる
波長で照明する構成を示す説明図である。

【図５１】本発明に係る表面と裏面からそれぞれ異なる
波長で照明する構成を示す説明図である。

【図５２】両方の表面側照明系による切りかえの状況を
示す説明図である。

【図５３】同じく表面側照明による切りかえの状況を示
す断面説明図である。

【図５４】同じく表面側照明系による切りかえの状況を
示すレチクル基板の平面説明図である。

【図５５】同じく表面側照明系による切りかえの状況を
示す基板の平面説明図である。

【図５６】微細な画素で検出することの長所を説明する
説明図である。

【図５７】パターン角度θを説明する説明図である。

【図５８】本発明に係るフーリエ変換面上における散乱
光および回折光の分布状況を示す説明図である。

【図５９】回路パターンのコーナー部を示す図（Ａ）及
び図７（Ａ）の”ア”部の詳細図（Ｂ）である。

【図６０】各種回路パターンからの散乱光の様子とそれ
に対応する空間フィルタ形状を示す説明図である。

【図６１】種々のフィルタを有する空間フィルタを示す
平面説明図である。

【図６２】欠陥検出装置が空間フィルタを切り換える手
段有するを概略構成図である。

【図６３】欠陥検査装置に観察手段を設けた実施例を示
す概略構成図である。

【図６４】増反射膜の原理を説明する断面説明図であ
る。

【図６５】ポアソン分布によって異物等の欠陥の検出が
確率的になることを説明した説明図である。

【図６６】ＣＣＤで構成された検出器による蓄積電荷の
トラップの状況を模式的に示した説明図である。

【図６７】オフセット光によりトラップを解除する状況
を、模式的に説明した説明図である。

【図６８】オフセット光の効果を示した説明図である。

【符号の説明】

１…検査ステージ部、１０…Ｚステージ、１１…Ｘステ
ージ、１２…Ｙステージ、２００…表面側照明系、２…
第１の表面側照明系、２０…第２の表面側照明系、２
１，２０１…レーザ光源、４…検出光学系、４４…空間
フィルタ、４４５１…光路長補正ユニット、４４５１ａ
〜４４５１ｃ…光路長補正板、４４５２…駆動手段、５
…信号処理系、５１…検出器、５２…第１の２値化回
路、５３…第２の２値化回路、５８…ブロック処理回
路、５４…マイクロコンピュータ、５５…表示手段、５
６…論理和演算回路、５９…４画素最大値処理回路、１
１３…シェーディング補正回路、１１４…４画素加算処
理回路、６，５６０１…レチクル、６′…遮光材料から
なる被検体、８…光学的反射手段、８ａ…平面鏡からな
る反射ミラー、８ｂ…凹面鏡からなる反射ミラー、８１
…位相共役素子、７０，７１，９０２…異物等の欠陥、
８０…回路パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方で形成された回路パターンを有する光透過性また
は半光透過性の材料からなる被検体を、所定位置にセッ
トし、該被検体の一方の面上の検査視野を照明して基板
上の異物等の欠陥を検出する方法であって、前記セット
された被検体の検査視野に対し、斜め上方から光束を直
接照射すると同時に、斜め下方から光束を照射すること
を特徴とする異物等の欠陥検出方法。
【請求項２】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方で形成された回路パターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体を所定位置にセ
ットし、該被検体の一方の面上の検査視野を照明して基
板上の異物等の欠陥を検出する方法であって、前記セッ
トされた被検体の検査視野に対し、斜め上方から光束を
直接照射すると同時に、斜め下方から光束を照射し、該
斜め下方から光束を照射する照明手段は、上方から直接
照射された光束が被検体を透過したとき、該透過した光
束を、被検体の検査視野面側と反対側の面で受けると共
に、該受けた光束を被検体の検査視野に折り返し反射さ
せることを特徴とする異物等の欠陥検出方法。
【請求項３】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方で形成された回路パターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体を所定位置にセ
ットし、該被検体の一方の面上の検査視野を照明して基
板上の異物等の欠陥を検出する方法であって、前記セッ
トされた被検体の検査視野に対し、斜め上方から光束を
直接照射すると同時に、斜め下方から光束を照射し、該
斜め下方から光束を照射する照明手段は、上方から直接
照射された光束が被検体を透過したとき、該透過した光
束を、被検体の検査視野面側と反対側の面で受けると共
に、該受けた光束を被検体の検査視野に折り返し反射さ
せる一方、該反射光が被検体の前記検査視野を照明した
とき、被検体により検査視野面と反対側の面で発生する
反射光を受け、かつ該反射光を被検体の検査視野に折り
返して反射させることを特徴とする異物等の欠陥検出方
法。
【請求項４】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の、一方の面上
に付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装
置であって、前記被検体を所定位置に移動可能に載置
し、かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検
体の一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方
照明する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照
明系と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前
記表面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被
検体の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反
射手段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光
する検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算
処理して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定
する信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回
折光を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態
で検出器上に集光する検出光学系とを有することを特徴
とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項５】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上に
付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装置
において、前記被検体を所定位置に移動可能に載置し、
かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検体の
一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方照明
する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照明系
と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前記表
面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体
の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反射手
段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光する
検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算処理
して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定する
信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回折光
を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態で検
出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的反射
手段は、平面鏡と凹面鏡と位相共役素子との何れか一方
からなることを特徴とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項６】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上に
付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装置
において、前記被検体を所定位置に移動可能に載置し、
かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検体の
一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方照明
する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照明系
と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前記表
面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体
の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反射手
段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光する
検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算処理
して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定する
信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回折光
を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態で検
出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的反射
手段は、位相共役素子と、該位相供役素子を所定温度に
維持する温度制御部とを有して構成することを特徴とす
る異物等の欠陥検出装置。
【請求項７】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上に
付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装置
において、前記被検体を所定位置に移動可能に載置し、
かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検体の
一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方照明
する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照明系
と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前記表
面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体
の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反射手
段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光する
検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算処理
して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定する
信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回折光
を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態で検
出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的反射
手段は、夫々が被検体の検査視野面側と反対側の位置に
対向して配置され、被検体を透過してきた前記表面側照
明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体の前記
検査視野に対し折り返して反射させる第１の反射部と、
該第１の反射部が被検体の前記検査視野に照明光を反射
したとき、被検体により検査視野面と反対側の面で発生
する反射光を受け、かつ該反射光を被検体の検査視野に
折り返し反射させる第２の反射部とを有することを特徴
とすることを特徴とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項８】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上に
付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検査装置
であって、前記被検体を所定位置に移動可能に載置し、
かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検体の
一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方照明
する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照明系
と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前記表
面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体
の前記検査視野に対し折り返して反射させる光学的反射
手段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光す
る検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算処
理して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定す
る信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回折
光を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態で
検出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的反
射手段は、夫々が被検体の検査視野面側と反対側の位置
に対向して配置され、被検体を透過してきた前記表面側
照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体の前
記検査視野に対し折り返して反射させる第１の反射部
と、該第１の反射部が被検体の前記検査視野に照明光を
反射したとき、被検体により検査視野面と反対側の面で
発生する反射光を受け、かつ該反射光を被検体の検査視
野に折り返して反射させる第２の反射部とを有し、該第
１，第２の反射部の夫々が、互いに平面鏡と凹面鏡と位
相供役素子との何れか一方からなることを特徴とする異
物等の欠陥検出装置。
【請求項９】遮光膜と光透過膜との何れか一方またはそ
の両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過性
または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上に
付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装置
において、前記被検体を所定位置に移動可能に載置し、
かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検体の
一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方照明
する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照明系
と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前記表
面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体
の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反射手
段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光する
検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算処理
して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定する
信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回折光
を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態で検
出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的反射
手段は、夫々が被検体の検査視野面側と反対側の位置に
対向して配置され、被検体を透過してきた前記表面側照
明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体の前記
検査視野に対し折り返し反射させる第１の反射部と、該
第１の反射部が被検体の前記検査視野に照明光を反射し
たとき、被検体により検査視野面と反対側の面で発生す
る反射光を受け、かつ該反射光を被検体の検査視野に折
り返し反射させる第２の反射部とを有し、該第１，第２
の反射部の夫々が、位相共役素子と、該位相供役素子を
所定温度に維持する温度制御部とを有して構成すること
を特徴とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項１０】遮光膜と光透過膜との何れか一方または
その両方により形成されたパターンを有し、かつ光透過
性または半光透過性の材料からなる被検体の一方の面上
に付着した異物等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装
置であって、前記被検体を所定位置に移動可能に載置
し、かつ被検体を走査する検査ステージ部と、前記被検
体の一方の面上の検査視野に検査視野面側から直接斜方
照明する表面側照明系と、前記被検体を挟んで表面側照
明系と反対側に設置され、かつ被検体を透過してきた前
記表面側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被
検体の前記検査視野に対し折り返し反射させる光学的反
射手段と、被検体から発生する散乱光及び回折光を受光
する検出器を具え、かつ該検出器による検出結果を演算
処理して被検体の検査視野に異物等の欠陥の有無を判定
する信号処理系と、被検体から発生する散乱光および回
折光を取込むと共に、被検体の検査視野を結像した状態
で検出器上に集光する検出光学系とを有し、前記光学的
反射手段は、夫々が被検体の検査視野面側と反対側の位
置に対向して配置され、被検体を透過してきた前記表面
側照明系による照明光を受け、かつ該照明光を被検体の
前記検査視野に対し折り返し反射させる第１の反射部
と、該第１の反射部が被検体の前記検査視野に照明光を
反射したとき、被検体により検査視野面と反対側の面で
発生する反射光を受け、かつ該反射光を被検体の検査視
野に折り返し反射させる一方、第１の反射部との間で互
いに光を反射させると共に、第１の反射部からの反射光
を受けて被検体の検査視野に折り返し反射させる第２の
反射部と、該第２の反射部及び被検体間に設置され、第
２の反射部が第１の反射部からの反射光を受けたとき、
被検体の厚さの差に応じ、第２の反射部により被検体に
向けて反射する光路長を調節する光路長補正機構とを有
することを特徴とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項１１】斜方照明により、基板上に付着した異物
等の欠陥からの散乱光を検出する異物等の欠陥検出方法
であって、ダミー試料を検査することにより異物等の欠
陥の発生状況をモニタする場合に、ダミー試料の表面
に、検査光を対象とした増反射膜を形成したダミー試料
により検査を行うことを特徴とした異物等の欠陥検出方
法。
【請求項１２】上記増反射膜は金属薄膜であることを特
徴とする請求項１１に記載の異物等の欠陥検出方法。
【請求項１３】上記増反射膜は誘電体薄膜であることを
特徴とする請求項第１１項に記載の異物等の欠陥検出方
法。
【請求項１４】被検体を照明し該被検体からの反射光を
検出光学系の電荷蓄積型の光電変換素子により受光して
前記被検体の面上に付着した異物等の欠陥を検出する方
法であって、目的とする検出光とは別の光源からの光を
同時に前記光電変換素子の受光面に照明しながら前記異
物等の欠陥を検出することを特徴とする異物等の欠陥検
査方法。
【請求項１５】前記被検体の照明を、斜方照明または暗
視野照明により行うことを特徴とする請求項１４に記載
の異物等の欠陥検査方法。
【請求項１６】前記被検体を、前記検出光学系の光軸か
ら傾いた方向から照明し、前記検出光学系で前記照明に
よる前記被検体からの反射光のうち正反射光は受光せず
に、散乱光を受光することを特徴とする請求項１４に記
載の異物等の欠陥検査方法。
【請求項１７】照明手段により被検体を照明し、前記被
検体の面上に付着した異物等の欠陥からの反射光を受光
手段で受光することにより被検体の面上に付着した異物
等の欠陥を検出する異物等の欠陥検出装置であって、前
記受光手段が電荷を蓄積する構造を有する光電変換素子
を備え、該光電変換素子の光電変換面に対して前記照明
手段とは異なる光を照明する第２の照明手段を有するこ
とを特徴とする異物等の欠陥検出装置。
【請求項１８】前記照明手段が、前記被検体に対して斜
方照明または暗視野照明を行うことを特徴とする請求項
１７記載の異物等の欠陥検出装置。
【請求項１９】前記受光手段が、前記被検体を、前記受
光手段の光学系の光軸から傾いた方向から照明し、前記
受光手段で前記照明による前記被検体からの反射光のう
ち正反射光は受光せずに、散乱光を受光することを特徴
とする請求項１７に記載の異物等の欠陥検出装置。