JPH0783844A

JPH0783844A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH0783844A
Application number: JP5231279A
Authority: JP
Inventors: Fumitomo Hayano; 史倫早野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】被検物の本来のパターンの密集度や形状等の
条件によらずに欠陥のみを正確に検出する。【構成】光源１０５からの照明光を被検基板１００に
照射し、被検基板１００からの反射光のフーリエ変換像
をハーフミラー１１３を介して撮像素子１１４で撮像
し、そのフーリエ変換像の開口１１２内の光をレンズ１
１５を介して逆フーリエ変換して撮像素子１１６で撮像
する。撮像素子１１４の撮像信号から開口１１２内を通
過する光束の照度が最も小さくなるときの開口の位置及
び大きさを求め、その位置及び大きさに開口１１２を設
定して、撮像素子１１６で欠陥の像を撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査装置に関し、
特に例えば半導体素子等をフォトリソグラフィ技術を用
いて製造する際に使用される露光用マスク、レチクル若
しくは露光後のウエハ又は光ディスク等のガラス基板、
鉄板若しくはメッシュ等の規則的な（周期的な）構造を
有する被検物上の異物や欠陥等を検査する際に適用して
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体素子等を製造する際に使用
される露光用マスク、レチクル又は露光後のウエハのよ
うな規則的な（周期的）構造を有する被検物上の異物や
欠陥等を検査する際に欠陥検査装置が使用されている。
図９は従来の欠陥検査装置を示し、この図９において、
光源１から射出された光ビームＬ１は、振動ミラー（ガ
ルバノスキャナーミラー又はポリゴンスキャナーミラ
ー）２により偏向させられて走査レンズ３に入射し、こ
の走査レンズ３から射出された光ビームＬ２が、被検査
面４上の走査線５上を走査する。この際に、光ビームＬ
２の走査周期よりも遅い速度で被検査面４をその走査線
５に垂直なＲ方向に移動させると、光ビームＬ２により
被検査面４上の全面を走査することができる。この場
合、被検査面４の表面上に異物等の欠陥６が存在する領
域に光ビームＬ２が照射されると散乱光Ｌ３が発生す
る。また、被検査面４上に異物等の欠陥とは異なる例え
ば、レチクル上の回路パターン、ウエハ上の回路パター
ン又は光ディスクのグルーブ等の周期的な構造（以下、
「パターン」と総称する）７が存在する領域に光ビーム
Ｌ２が照射されると、そのパターン７からは回折光Ｌ４
が発生する。

【０００３】しかし、欠陥検査装置で検出すべき対象
は、被検査面４に元々存在するパターン７ではなく、本
来存在すべきでない欠陥６である。従って、パターンと
欠陥とを区別して欠陥のみを検出しなければならない。
そのために図９においては、受光器８，９及び１０が相
異なる方向から走査線５に対向するように配置されてい
る。異物等の欠陥６から発生する散乱光Ｌ３は殆ど全方
向に向かって発生する等方的散乱光であるのに対して、
パターン７から発生する回折光Ｌ４は回折によって生じ
るために空間的に離散的な方向に射出される光（指向性
の強い光）である。このような性質の違いを用いて、受
光器８，９及び１０の全てで光を検出した場合には、そ
の光は欠陥からの散乱光であり、受光器８，９及び１０
の内で１つでも光を検出しない受光器が存在する場合に
は、その光はパターンからの回折光であると判断する。
これにより、パターン７と区別して欠陥６のみを検出す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の欠陥検査装置においては、被検査面４上のパ
ターンの密集度や形状によっては、パターンからの回折
光であっても全ての受光器８，９及び１０に光が入射し
て、誤って欠陥と判断する場合があるという不都合があ
った。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、被検物の本来の
パターンの密集度や形状等の条件に依らずに、欠陥のみ
を検出することができる欠陥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】本発明による欠陥検査装
置は、例えば図５に示すように、被検物（１００）に検
査用の光を照射する光照射手段（１０５）と、その被検
物からの光を集光する集光光学系とを有し、このように
集光された光によりその被検物の欠陥を検査する装置に
おいて、被検物（１００）からの光をフーリエ変換する
第１変換光学系（１０７〜１０９）と、この第１変換光
学系による被検物（１００）のフーリエ変換面上で、被
検物（１００）のフーリエ変換パターンとの相対位置関
係が可変で且つ面積が可変の開口（１１２）を設定する
開口設定手段（１１０Ａ〜１１０Ｄ）とを有する。

【０００７】更に本発明は、開口（１１２）を通過する
光束の単位面積当りの光量を求める照度計測手段と、そ
の開口の面積が検出対象とする最小の欠陥から決定され
る所定の最小面積以上であるという条件下で、その開口
を通過する光束の単位面積当りの光量が最小になるよう
に、その開口設定手段を介してその開口とそのフーリエ
変換パターンとの相対位置関係及びその開口の面積を設
定する制御手段（１３１）と、その開口を通過した光を
逆フーリエ変換して被検物（１００）の共役像を結像す
る第２変換光学系（１１５）と、被検物（１００）の共
役像を観察する観察手段（１１６）と、を有するもので
ある。

【０００８】この場合、その照度計測手段の一例は、被
検物（１００）のフーリエ変換パターンを撮像する撮像
手段（１１３，１１４）と、この撮像手段からの撮像信
号を処理してその開口とそのフーリエ変換パターンとの
相対位置関係及びその開口の面積を変化させた場合毎
に、それぞれその開口を通過する光束の単位面積当りの
光量を算出する演算手段（１３０）とを有するものであ
る。

【０００９】また、その照度計測手段の他の例は、例え
ば図７に示すように、開口（１２１Ａ，１２１Ｂ）を通
過した光束を光電変換する光電変換手段（１２４〜１２
６）と、開口設定手段（１２０）により設定される開口
の面積とその光電変換手段からの光電変換信号とよりそ
の開口を通過する光束の単位面積当りの光量を求める演
算手段（１３２）とを有するものである。

【００１０】また、その開口設定手段としては、予め設
定された複数の面積から選ばれた面積にその開口の面積
を設定し、その制御手段は、その予め設定された複数の
面積内でその開口を通過する光束の単位面積当りの光量
が最小になるときの面積にその開口の面積を設定するよ
うにしても良い。

【００１１】

【作用】図１を参照して本発明の基礎となる光学原理を
説明する。図１において、被検査面１１に対し光ビーム
Ｌが照射されている。但し、ここでは説明を簡略化する
ため、被検査面１１が少なくとも部分的に光を透過する
物体の表面であり、被検査面１１の裏面方向から垂直に
光ビームＬが入射するものとしているが、本発明は透過
照明でなくとも落射照明でも同様に適用される。更に、
本発明は、明視野でも暗視野でも何れの照明方法でも成
立する。

【００１２】被検査面１１から光ビームＬが射出される
方向に、受光レンズ１２が配置され、受光レンズ１２の
像側の瞳面Ｐ１には、被検査面１１上のパターン１３の
フーリエ変換像１３Ｆが形成される。受光レンズ１２の
瞳面Ｐ１はフーリエ変換面とも呼ばれる。更に、瞳面Ｐ
１から光ビームが射出される方向にレンズ１４が配置さ
れ、レンズ１４により瞳面Ｐ１と共役な第２の瞳面Ｐ２
上にそのフーリエ変換像１３Ｆの縮小像が結像される。
第２の瞳面Ｐ２に受光器１５の受光面が配置され、受光
器１５により第２の瞳面Ｐ２上の縮小像が光電変換され
る。従って、被検査面１１に対して受光レンズ１２及び
レンズ１４により共役となる位置１１Ｃは第２の瞳面Ｐ
２とは異なっている。

【００１３】図１では瞳面Ｐ１の位置には何らかの光学
素子が置かれているわけではなく、瞳面Ｐ１は仮想的平
面である。即ち、図１の構成では、被検査面１１上の光
学情報の全てが受光器１５に入射するため、このままで
は被検査面１１上の本来のパターン１３の光学情報と共
に、仮に欠陥が存在している場合にはその欠陥の光学情
報も受光器１５に入射する。従って、欠陥とパターンと
を区別して欠陥のみを検出することは困難である。同様
に、被検査面１１と共役な位置１１Ｃにおいても、本来
のパターンと欠陥とが混じって観察されるので、欠陥の
みを観察することはできない。

【００１４】そこで、本発明では図２のように構成す
る。図１と同じ部分に同一符号を付して示す図２におい
て、被検査面１１、受光レンズ１２、瞳面Ｐ１、レンズ
１４、第２の瞳面Ｐ２及び受光器１５の光学的位置関係
は図１と同じである。図２においては、更に開口１６を
有する遮光板１７が瞳面Ｐ１内に設けられている。この
とき瞳面Ｐ１に形成されるパターン１３のフーリエ変換
像１３Ｆ（図１参照）と、開口１６との相対位置を変化
させると、フーリエ変換像１３Ｆの内の光スポットが開
口１６内に存在しない場合や、あるいは光スポットが開
口１６内に存在してもその光スポットの光量が弱い場合
等が起こり得る。これに対して、被検査面１１上に存在
する異物等の欠陥から生じる散乱光は既述したように等
方的に発生しているので、そのようにフーリエ変換像１
３Ｆと開口１６との相対位置を変化させても、開口１６
を通過する散乱光の光量の増減は緩やかか、あるいはそ
の開口１６を透過する散乱光の光量はほとんど変化しな
い。この特性を利用して欠陥とパターンとを区別して欠
陥のみを検出する。

【００１５】即ち、このとき開口１６を通過する光は瞳
共役位置にある受光器１５で検出される。受光器１５の
光電変換信号Ｓが最も小さくなるようにフーリエ変換像
１３Ｆと開口１６との相対位置を決定すれば、そのとき
にはフーリエ変換像１３Ｆの光スポットが開口１６を通
らないか、通ってもその光量が少ないことになり、相対
的にフーリエ変換像１３Ｆよりも欠陥からの光学情報が
より多く開口１６を通ることになる。このとき被検査面
１１とほぼ共役な位置１１Ｃにおいて、その開口１６を
通過した光を用いて被検査面１１の像を観察すれば欠陥
の像のみを観察することができる。観察手段としては電
荷結合型撮像デバイス（ＣＣＤ）等の撮像手段を用いて
もよく、目視観察でもよい。以上が本発明の原理であ
る。

【００１６】前記のようにフーリエ変換像１３Ｆと開口
１６との相対位置を変化させる相対位置可変手段には大
別して２つの手段がある。第１の手段は、瞳面Ｐ１の面
内で遮光板１７を動かして開口１６の位置を変化させる
駆動手段である。第２の手段は、開口１６の位置は固定
したままで光ビームＬの入射ベクトル、即ち被検査面１
１に対する入射方向や入射角度を変化させる入射方向可
変手段である。前者を図３を参照して説明し、後者を図
４を参照して説明する。

【００１７】図３（ａ）は図１及び図２の瞳面Ｐ１をこ
の瞳面Ｐ１に垂直な方向から見た状態を示し、この図３
（ａ）において、１３Ｆが図１のパターン１３のフーリ
エ変換像であり、開口１６は図２の遮光板１７の一部で
ある。瞳面Ｐ１上の与えられた原点ＰＯに対する開口１
６の位置を表す位置ベクトルを〈Ｃ〉としたとき、図２
の受光器１５の光電変換信号Ｓは、位置ベクトル〈Ｃ〉
の変化に対して図３（ｂ）に示すように変化する。即
ち、フーリエ変換像１３Ｆの光スポットが開口１６を通
過するときに、光電変換信号Ｓは大きくなるが、そうで
ない場合にはパターン１３以外の欠陥情報が開口１６を
透過するので、光電変換信号Ｓは小さい。

【００１８】そのため、図３（ｂ）の光電変換信号Ｓの
最小値Ｓ_minを検出すれば欠陥のみを検出することがで
きる。具体的には、所定の欠陥に対する１対の閾値Ｓ
_TH1及びＳ_TH2(Ｓ_TH2＞Ｓ_TH1＞０）を定めておき、そ
の光電変換信号Ｓの最小位置Ｓ _minが次式を充たすとき
にはその欠陥があるものと判定する。Ｓ_TH1≦Ｓ_min≦Ｓ_TH2 この際に、その最小値Ｓ_minには被検査面１１の本来の
パターン１３の影響がほとんど無いため、そのパターン
１３に依よらずに正確に欠陥のみを検出することができ
る。

【００１９】次に図４を参照して光ビームＬの入射ベク
トルが変化した場合について説明する。図４において、
光ビームＬの初期の入射ベクトル（被検査面１１に入射
する光ビームＬに平行な単位長さのベクトル）を
〈ｅ₀〉としたときに、瞳面Ｐ１上にはパターン１３の
０次回折光のスポット１８が形成される。瞳面Ｐ１上に
固定された開口１６に対するスポット１８の位置ベクト
ルを〈Ｃ₀〉とする。

【００２０】そして、入射する光ビームＬの被検査面１
１に対する入射方向や入射角度を変えると入射ベクトル
は〈ｅ′〉となる。このとき、瞳面Ｐ１上の０次回折光
はスポット１８′となり、そのスポット１８′の開口１
６に対する位置ベクトルは〈Ｃ′〉となるが、〈Ｃ₀〉
≠〈Ｃ′〉である。即ち、図３に示したように開口１６
の位置を変えた場合と全く同様に、位置ベクトル
〈Ｃ₀〉が変化するので、入射ベクトル、即ち入射方向
を変えることによっても欠陥の光学情報のみを得ること
ができる。

【００２１】また、図２において、被検査面１１を回転
させると、瞳面Ｐ１上で被検査面１１上のパターン１３
のフーリエ変換像１３Ｆが回転する。従って、被検査面
１１を回転させることによっても、図３の位置ベクトル
〈Ｃ〉が変化することになり、欠陥の光学情報のみを得
ることができる。ところが実際には、図３のように本来
のパターン１３のフーリエ変換像である光スポットの間
の領域に開口１６が設けられる場合は多くなく、例えば
パターン１３の周期ピッチが大きい場合は、フーリエ変
換面での光スポットの間隔がパターン１３のピッチにほ
ぼ反比例して小さくなるため、開口１６を通過する光ス
ポットが存在するようになる。

【００２２】従って、開口１６の大きさもパターン１３
の周期ピッチ等の被検査面１１の状態に応じて変えられ
ることが望ましいが、このとき当然開口１６が小さい程
開口１６を通過する光量も小さくなるため、単に開口１
６を通過する光量が最小になるようにすると、開口１６
が小さくなり過ぎて欠陥の像が観察できなくなる。そこ
で、本発明では、開口１６を通過する光量を単位面積当
たりの光量（照度）に換算したのち、この照度が最小と
なるように開口１６の大きさ及び位置を決定する。但
し、開口１６が小さくなり過ぎると、欠陥の解像度が悪
くなり過ぎるため、開口１６の面積の下限を定めてお
く。

【００２３】この場合、その開口１６内の照度を計測す
るための１つの手法は、瞳面（フーリエ変換面）Ｐ１に
おけるフーリエ変換像を一括で撮像し、そのフーリエ変
換像の光量分布から演算により照度が最も小さくなると
きの開口の位置及び大きさを求めることである。また、
その開口１６内の照度を計測するための別の手法は、実
際にその開口１６の位置及び大きさを種々に設定してそ
れぞれ開口１６を通過する光量を計測し、この計測値及
び開口１６の面積から照度を算出することである。

【００２４】また、その開口１６は可変絞り的な機構に
より任意の大きさに設定できるようにすることが望まし
い。しかしながら、開口１６の大きさが任意であると最
適な開口１６の大きさ及び位置を求めるまでの時間が長
くなる場合があるため、開口１６の最適な大きさを近似
的に求めるだけても良い場合には、予め複数個の大きさ
の開口を用意しておき、それら複数個の開口の中から照
度が最も小さくなるものを選択するようにすればよい。
これにより、検査時間が短縮される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明による欠陥検査装置の第１実施
例につき図５及び図６を参照して説明する。図５は本実
施例の欠陥検査装置の構成を示し、この図５において、
レチクル又はウエハ等からなる被検基板１００の表面に
周期的な回路パターン等のパターン１０１が形成されて
いる。パターン１０１の欠陥又は被検基板１００の表面
に付着した異物が検出対象である。被検基板１００はＸ
Ｙステージ１０２上に載置されている。被検基板１００
の表面に平行な平面の直交座標系をＸ軸及びＹ軸とし
て、ＸＹステージ１０２は、駆動部１０３及び１０４に
よりそれぞれＸ方向及びＹ方向に移動自在に構成されて
いる。

【００２６】被検基板１００の表面上の点Ｑを囲む所定
面積の観察視野には、光源１０５から射出された光ビー
ム１０６が照射されている。点Ｑを囲む観察視野内のパ
ターン１０１から発生する回折光、及びその観察視野内
の欠陥（不図示）から発生する散乱光は、受光レンズ１
０７により集光された後、被検基板１００の表面と共役
な面上に設けられた視野絞り１０８を通過する。視野絞
り１０８により不要な（光ビーム１０６の照射領域外あ
るいは観察視野外の）光が遮光された後の回折光及び散
乱光は、更にレンズ１０９によりフーリエ変換され、レ
ンズ１０９の瞳面（フーリエ変換面）上に被検基板１０
０の表面のフーリエ変換パターンが形成される。

【００２７】レンズ１０９の瞳面又はこの瞳面の近傍の
面上に４枚の遮光板１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ及び
１１０Ｄが移動自在に配置され、遮光板１１０Ａ，１１
０Ｂ，１１０Ｃ及び１１０Ｄで囲まれた矩形の開口１１
２内をフーリエ変換パターンの光束が通過する。この場
合、遮光板１１０Ａ及び１１０Ｂはそれぞれ駆動部１１
１Ａ及び１１１ＢによりＹ方向に独立に移動させること
ができ、遮光板１１０Ｃ及び１１０Ｄはそれぞれ駆動部
１１１Ｃ及び１１１ＤによりＸ方向に独立に移動させる
ことができる。即ち、駆動部１１１Ａ〜１１１Ｄを介し
て遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄを並進駆動することによ
り、ほぼ瞳面上での矩形の開口１１２の位置及び大きさ
をそれぞれ任意の位置及び任意の大きさに設定すること
ができる。この矩形の開口１１２の各頂点をＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄとして、Ｘ軸に平行な１対の辺ＡＢ及び辺ＣＤの
長さをΔＸ、Ｙ軸に平行な１対の辺ＢＣ及び辺ＤＡの長
さをΔＹと定義しておく。

【００２８】また、レンズ１０９と遮光板１１０Ａ〜１
１０Ｄとの間にハーフミラー１１３が設けられ、ハーフ
ミラー１１３で反射された光束が被検基板１００の表面
のフーリエ変換パターンを形成する。このフーリエ変換
パターンの形成面に、フーリエ変換像モニター用の２次
元ＣＣＤ等よりなる撮像素子（以下、「瞳面撮像素子」
と呼ぶ）１１４の撮像面が配置されている。瞳面撮像素
子１１４の撮像面は遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄと光学的
に等価な位置、即ちレンズ１０９の瞳面（フーリエ変換
面）上に設けられ、瞳面撮像素子１１４の撮像面はレン
ズ１０９の瞳径と同程度の大きさの像、即ち矩形の開口
１１２が形成されるＸ方向、Ｙ方向の範囲と等価な範囲
の像を全て撮像できる大きさである。

【００２９】瞳面撮像素子１１４は被検基板１００の表
面のフーリエ変換像を撮像して得られた撮像信号を、演
算部１３０に供給する。演算部１３０は、その撮像信号
より後述のように、そのフーリエ変換像中で照度が最も
小さくなるときの開口の位置及び大きさを求め、その開
口の位置及び大きさの情報を制御部１３１に供給する。
但し、その開口の大きさには所定の下限が設けられてい
る。制御部１３１は、駆動部１１１Ａ〜１１１Ｄを介し
て遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄを並進駆動することによ
り、開口１１２の位置及び大きさを演算部１３０で決定
された位置及び大きさに設定する。

【００３０】そして、矩形の開口１１２を通過した光束
はレンズ１１５により逆フーリエ変換され、被検基板１
００の表面と共役な面上に欠陥の像を結像する。その被
検基板１００の表面と共役な面上に、２次元ＣＣＤ等よ
りなる観察用撮像素子（以下、「像面撮像素子」と呼
ぶ）１１６の撮像面が配置され、像面撮像素子１１６に
より欠陥の像が撮像される。なお、像面撮像素子１１６
の代わりに接眼レンズを配置して、欠陥の像を目視観察
できるようにしてもよい。

【００３１】次に、被検基板１００の表面の欠陥検査を
行う場合の動作につき説明する。この場合、図５の瞳面
撮像素子１１４の撮像面には、被検基板１００上のパタ
ーン１０１のフーリエ変換パターンである、図６に示す
周期的なフーリエ変換像１１７が形成される。瞳面撮像
素子１１４は、図６のフーリエ変換像１１７の全体を撮
像信号に変換する。

【００３２】以下では、瞳面撮像素子１１４の撮像信号
から、演算部１３０において開口１１２内の単位面積当
りの光量（照度）を算出する方法、及び開口１１２の大
きさ、位置の最適制御方法について説明する。図６は、
瞳面撮像素子１１４で撮像されるフーリエ変換像１１７
の２次元的な画素構成を示し、図６においてフーリエ変
換像１１７はＭ行×Ｎ列の画素１１８から成るものとす
る。そして、任意のｍ行且つｎ列の位置にある画素の光
量データをI(m,n)で表す。

【００３３】この場合、ｎ列から（ｎ＋ｉ）列まで且つ
ｍ行から（ｍ＋ｊ）行までの画素から構成される矩形の
パターン１１９の位置及び大きさを、図５の矩形の開口
１１２の位置及び大きさに対応させ、その太い実線で示
すパターン１１９内の単位面積当たりの光量を求める。
そのパターン１１９内の光量の積分値Ｉ_Tは、添字ａに
関する０からｊまでの和をΣ_a、添字ｂに関する０から
ｉまでの和をΣ_bとして、次のようになる。

【００３４】Ｉ_T＝Σ_aΣ_bI(m+a,n+b) 従って、各画素１１８の列方向の幅をΔｐ、行方向の幅
をΔｑとすると、パターン１１９内での単位面積当たり
の光量ｆ(i,j,m,n) は、画素上では次のようになる。ｆ(i,j,m,n)=Ｉ_T/{(i+1)Δp・(j+1)Δq} ={Σ_aΣ_bI(m+a,n+b)}/{(i+1)Δp・(j+1)Δq} （１）但し、矩形のパターン１１９は確実に全画素を含むフー
リエ変換像１１７の中に単一に存在するパターンでなけ
ればならないので、（１）式における０以上の整数ｉ，
ｊ，ｍ，ｎは以下の条件を満足する必要がある。

【００３５】（ｎ＋ｉ）≦Ｎ（２Ａ）（ｍ＋ｊ）≦Ｍ（２Ｂ）実際の処理としては、被検基板１００の表面に光ビーム
１０６を照射したとき得られるフーリエ変換像を瞳面撮
像素子１２２で撮像し、演算部１３０内の記憶部（メモ
リ）のＭ行×Ｎ列の番地に２次元画素データとして格納
する。次いで（２Ａ）式、（２Ｂ）式の条件の下で、
（１）式の単位面積当りの光量ｆ(i,j,m,n) が最小値と
なるときの整数ｉ，ｊ，ｍ，ｎの値を求める。但し、整
数ｉ及びｊにはそれぞれ検出すべき欠陥の分解能に応じ
て定める下限値α及びβがある。

【００３６】このようにして整数ｉ，ｊ，ｍ，ｎの値が
定められた後、図５の制御部１３１は、駆動部１１１Ａ
〜１１１Ｄを介して遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄを並進駆
動して、矩形の開口１１２の位置及び大きさを整数ｉ，
ｊ，ｍ，ｎの値に対応する状態に設定する。具体的に、
図６の矩形のパターン１１９の頂点ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，
ＤＰをそれぞれ図５の矩形の開口１１２の頂点Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに対応させ、更に遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄの配
置面でのフーリエ変換像の大きさと瞳面撮像素子１１４
の撮像面でのフーリエ変換像の大きさとが１：１（同倍
率）であるとする。このとき、瞳面撮像素子１１４の撮
像面でのパターン１１９の辺ＡＰ〜ＢＰ又は辺ＣＰ〜Ｄ
Ｐの方向（列方向）の画素のピッチはΔｐ、辺ＢＰ〜Ｃ
Ｐ又は辺ＤＰ〜ＡＰの方向（行方向）の画素のピッチは
Δｑであるため、矩形の開口１１２のＸ方向の幅ΔＸ、
及びＹ方向の幅ΔＹは次のようになる。

【００３７】ΔＸ＝（ｉ＋１）・Δｐ（３Ａ） ΔＹ＝（ｊ＋１）・Δｑ（３Ｂ）且つ、図６の１行１列目の画素に対応する図５の遮光板
１１０Ａ〜１１０Ｄの配置面上の位置から、Ｘ方向にｎ
・Δｐ、Ｙ方向にｍ・Δｑだけ移動した位置に矩形の開
口１１２が形成されるように駆動部１１１Ａ〜１１１Ｄ
を介して遮光板１１０Ａ〜１１０Ｄを移動させる。

【００３８】この状態で像面撮像素子１１６からの撮像
信号を不図示のテレビモニターに供給して得られるモニ
ター画面での観察、又は前述した接眼レンズによる目視
観察を行うと、被検基板１００上のパターン１０１から
の回折光を除去して欠陥のみの検査を行うことができ
る。次に、別の処理方法として、図５の矩形の開口１１
２の大きさを示す幅ΔＸ及びΔＹは、例えば３段階の組
み合わせ（ΔＸ₁,ΔＹ₁)、（ΔＸ₂,ΔＹ₂)、（ΔＸ ₃,Δ
Ｙ₃)の中から選択するものとする。このためには、図５
の構成では、駆動部１１１Ａ〜１１１Ｄの制御シーケン
スをそれら３段階の組み合わせの中の何れかの大きさに
のみ開口１１２の大きさを設定するように制限しておい
てもよいし、予め３種類の矩形の開口を用意しておい
て、切り換え又は交換可能な構成にしておいてもよい。

【００３９】この場合、（ΔＸ₁,ΔＹ₁)、（ΔＸ₂,ΔＹ
₂)、（ΔＸ₃,ΔＹ₃)の開口の大きさに対応して、図６の
瞳面撮像素子１１４上のパターン１１９の大きさを示す
整数ｉ，ｊも３つの組み合わせである（ｉ₁,ｊ₁)、（ｉ
₂,ｊ₂)、（ｉ₃,ｊ₃)だけを考えればよいことになる。但
し、（ΔＸ_k,ΔＹ_k)と（ｉ_k,ｊ_k)とは（ｋ＝１〜３）、
ΔＸ_k=（ｉ_k+１）・Δｐ、ΔＹ_k=（ｊ_k+１）・Δｑで
関係付けられる。この条件のもとで、（１）式が最小値
をとるときの整数ｉ，ｊの組み合わせと、整数ｍ，ｎの
値とを求めるようにすると、矩形の開口１１２の位置及
び大きさを計算するのに要する時間が短縮できる。

【００４０】次に、本発明の第２実施例につき図７を参
照して説明する。この図７において、図５と同一の部材
には同一の符号を付してその詳細説明を省略する。図７
において、被検基板１００の表面のレンズ１０９による
フーリエ変換面又はこの近傍の面上に、大きさの異なる
複数（図７では２種類）の矩形（円形等でも可）の開口
１２１Ａ及び１２１Ｂを設けた遮光板１２０を配置す
る。遮光板１２０は駆動部１２２及び駆動部１２３によ
りそれぞれＹ方向及びＸ方向へ駆動自在に支持され、更
に駆動部１２３は矩形の開口１２１Ａ及び１２１Ｂの切
り換え（光路中への出し入れ）動作も兼用して行う。

【００４１】また、遮光板１２０とレンズ１１５との間
にハーフミラー１２４を設け、ハーフミラー１２４で反
射された光束を集光レンズ１２５を介して光電検出器１
２６の受光面に集光する。光電検出器１２６としては、
シリコンフォトダイオードやフォトマルチプライア等が
使用され、矩形の開口１２１Ａ又は１２１Ｂ（図７の状
態では開口１２１Ａ）を通過した光量に比例する光量が
光電検出器１２６で光電変換され、光電検出器１２６の
光電信号が演算部１３２に供給されている。演算部１３
２には、遮光板１２０から現在フーリエ変換パターン上
に設定されている開口１２１Ａ又は１２１Ｂの情報も供
給され、演算部１３２は開口１２１Ａ又は１２１Ｂを通
過する光の照度を算出して制御部１３３に供給する。制
御部１３３は駆動部１２２及び１２３を介して、開口１
２１Ａ又は１２１Ｂを通過する光束の照度が最も小さく
なるように、遮光板１２０の位置決めを行う。その他の
構成は図５と同様である。

【００４２】図７で被検基板１００の表面の欠陥検査を
行う場合の動作につき説明する。先ず、矩形の開口１２
１Ａがレンズ１０９を通過した光束（フーリエ変換パタ
ーン）中に入った状態で、駆動部１２２及び１２３を介
して遮光板１２０をほぼ瞳面上でＸ方向及びＹ方向に動
かして、光電検出器１２６の光電信号（受光光量に比例
する）が最小になるときの遮光板１２０のＸＹ座標を求
め、制御部１３３の内部のメモリ等の記憶部にそのＸＹ
座標とそのときの単位面積当りの光量のデータとを格納
しておく。次いで、駆動部１２３により矩形の開口１２
１Ｂがフーリエ変換パターン中に入るように遮光板１２
０を大きくＸ方向に移動させた後、開口１２１Ａのとき
と全く同じ動作を繰り返し、制御部１３３の内部の記憶
部にデータを格納する。

【００４３】仮に、開口１２１Ａと開口１２１Ｂとの面
積比が１：４である場合、演算部１３２では開口１２１
Ａのときの光電検出器１２６の光電信号と、開口１２１
Ｂのときの光電検出器１２６の光電信号とをそれぞれ比
率が１：４の係数で除算したものが、単位面積当たりの
光量データとして求められる。従って、開口１２１Ａ，
１２１Ｂのどちらが単位面積当たりの開口を透過する光
量が少ないかを判定し、照度が低い方のデータ（即ち遮
光板１２０のＸＹ座標）を用いて、照度が低い方の開口
に切り換えるように遮光板１２０の位置を設定する。

【００４４】なお、演算部１３３において、光電検出器
１２６の光電信号をそれぞれ開口面積比で定まる係数で
除算する代わりに、例えば矩形の開口１２１Ａ，１２１
Ｂの切り換え動作と連動して、図８に示すように駆動部
１２８により光電検出器１２６の前面に配置されたフィ
ルター板１２７の透過率を切り換えるようにしてもよ
い。即ち、フィルター板１２７は互いに透過率の異なる
ガラス板１２９Ａ及び１２９Ｂとを並列に組み合わせた
ものであり、矩形の開口１２１Ａと１２１Ｂとの面積比
が１：４のとき、ガラス板１２９Ａ及び１２９Ｂの透過
率をそれぞれ１００％及び２５％とする。そして、開口
１２１Ａが光路中に入っているときはガラス板１２９Ａ
が光電検出器１２６の直前に配され、開口１２１Ｂが光
路中に入っているときはガラス板１２９Ｂが光電検出器
１２６の直前に入るようにする。これにより、光電検出
器１２６の光電信号は、どちらの開口１２１Ａ，１２１
Ｂを使用するときでもそのまま単位面積当たりの開口透
過光量を表すので、単純な数値比較だけで済むことにな
る。

【００４５】更にこの実施例を発展させると、図７の矩
形の開口１２１Ａ及び１２１Ｂのそれぞれに直接図８の
ガラス板１２９Ａ及び１２９Ｂの透過率と同じ透過率の
ガラス板（フィルター）を貼り付けて、即ち大きい開口
を通過する光量をその面積分だけ透過率の低いフィルタ
ーにより減光して光電検出器１２６で受光するようにし
てもよいことが分かる。この場合には、図７の演算部１
３２を省くことができる。

【００４６】このように本発明は上述実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、フーリエ変換パターン
からの本来の周期的なパターンの光スポットを除去する
ための開口の大きさ及び位置を、開口を通過する光束の
照度を計測する照度計測手段の計測結果に応じて最適化
しているため、被検物の本来のパターンの密集度や形状
等の条件に依らずに、欠陥のみを検出することができる
利点がある。

【００４８】また、その照度計測手段が、フーリエ変換
パターンを撮像する撮像手段と、この撮像手段からの撮
像信号を画像処理して開口を通過する光束の照度を算出
する演算手段とを有する場合には、機械的な動作が少な
いため開口の最適化を高速に行うことができる。一方、
その照度計測手段が、その開口を通過した光束を光電変
換する光電変換手段と、その開口の面積とその光電変換
手段からの光電変換信号とよりその開口を通過する光束
の照度を求める演算手段とを有する場合には、実際の照
度を正確に計測できる。

【００４９】また、その開口の大きさが予め設定された
複数の面積から選ばれた面積に設定される場合には、近
似的ではあるが、より高速に開口の最適化を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠陥の検出原理の説明に供する斜視図
である。

【図２】本発明の欠陥の検出原理の説明図であり、瞳面
Ｐ１に開口を有する遮光板を配置した場合を示す斜視図
である。

【図３】（ａ）は瞳面Ｐ１における開口１６とフーリエ
変換像１３Ｆとの位置関係を示す正面図、（ｂ）は開口
１６とフーリエ変換像１３Ｆとの位置関係が変化した場
合の図６の受光器１５の光電変換信号Ｓの変化の一例を
示す波形図である。

【図４】本発明の欠陥の検出原理の説明図であり、被検
査面に対する光ビームＬの入射ベクトルが変化した場合
を示す斜視図である。

【図５】本発明の第１実施例の欠陥検査装置の構成を示
す斜視図である。

【図６】第１実施例の撮像素子１１４の撮像データの処
理方法の説明に供する図である。

【図７】本発明の第２実施例の構成を示す斜視図であ
る。

【図８】第２実施例の変形例の要部を示す斜視図であ
る。

【図９】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１００被検基板１０１パターン１０２ＸＹステージ１０７受光レンズ１０８視野絞り１０９フーリエ変換用のレンズ１１０Ａ〜１１０Ｄ遮光板１１１Ａ〜１１１Ｄ駆動部１１２開口１１３ハーフミラー１１４瞳面撮像素子１１５逆フーリエ変換用のレンズ１１６像面撮像素子１２６光電検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物に検査用の光を照射する光照射手
段と、前記被検物からの光を集光する集光光学系とを有
し、該集光された光により前記被検物の欠陥を検査する
装置において、前記被検物からの光をフーリエ変換する第１変換光学系
と、前記第１変換光学系による前記被検物のフーリエ変換面
上で、前記被検物のフーリエ変換パターンとの相対位置
関係が可変で且つ面積が可変の開口を設定する開口設定
手段と、前記開口を通過する光束の単位面積当りの光量を求める
照度計測手段と、前記開口の面積が検出対象とする最小の欠陥から決定さ
れる所定の最小面積以上であるという条件下で、前記開
口を通過する光束の単位面積当りの光量が最小になるよ
うに、前記開口設定手段を介して前記開口と前記フーリ
エ変換パターンとの相対位置関係及び前記開口の面積を
設定する制御手段と、前記開口を通過した光を逆フーリエ変換して前記被検物
の共役像を結像する第２変換光学系と、前記被検物の共役像を観察する観察手段と、を有するこ
とを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】前記照度計測手段は、前記被検物のフー
リエ変換パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手段か
らの撮像信号を処理して前記開口と前記フーリエ変換パ
ターンとの相対位置関係及び前記開口の面積を変化させ
た場合毎に、それぞれ前記開口を通過する光束の単位面
積当りの光量を算出する演算手段とを有することを特徴
とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】前記照度計測手段は、前記開口を通過し
た光束を光電変換する光電変換手段と、前記開口設定手
段により設定される開口の面積と前記光電変換手段から
の光電変換信号とより前記開口を通過する光束の単位面
積当りの光量を求める演算手段と、を有することを特徴
とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項４】前記開口設定手段は、予め設定された複
数の面積から選ばれた面積に前記開口の面積を設定し、前記制御手段は、前記予め設定された複数の面積内で前
記開口を通過する光束の単位面積当りの光量が最小にな
るときの面積に前記開口の面積を設定することを特徴と
する請求項１、２、又は３記載の欠陥検査装置。