JPH0256626B2

JPH0256626B2 -

Info

Publication number: JPH0256626B2
Application number: JP16144081A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Tanimoto; Kazunori Imamura
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1990-11-30
Also published as: JPS5862543A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、微小なゴミ等の付着による異物欠陥
を検出する装置に関し、特に、LSI用フオトマス
ク、レテイクル等の基板上に欠陥として付着した
異物の検査装置に関する。

LSI用フオトマスクやウエハを製造する過程に
おいて、レテイクル、マスク等に異物が付着する
ことがあり、これらの異物は、製造されたマス
ク、ウエハの欠陥の原因となる。特に、縮小投影
型のパターン焼付け装置において、この欠陥は各
マスク・ウエハの全チツプに共通の欠陥として現
われるため、製造工程において厳重に検査する必
要がある。このため、一般には目視による異物検
査を行なうことが考えられるがこの方法は通常、
検査が何時間にもおよび、作業者の疲労を誘い、
検査率の低減を招いてしまう。そこで、近年、マ
スクやレテイクルに付着した異物のみをレーザビ
ーム等を照射して自動的に検出する装置が種々考
えられている。例えばマスクやレテイクルに垂直
にレーザビームを照射し、その光スポツトを２次
元的に走査する。このとき、マスクやレテイクル
上のパターンエツジ（クロム等の遮光部のエツ
ジ）からの散乱光は指向性が強く、異物からの散
乱光は無指向に発生する。そこでこれらの散約光
を弁別するように光電検出して、光スポツトの走
査位置からマスクやレテイクル上どの部分に異物
が付着しているのかを検査する装置が知られてい
る。ところが、この装置では、マスクやレテイク
ルの全面を光スポツトで走査するので、小さな異
物を精度よく検出するために光スポツトの径を小
さくすればそれだけ検査時間が長くなるという問
題があつた。

さらに、この装置では、異物がクロム等の遮光
部の上に付着しているのか、ガラス面（光透過
部）の上に付着しているのか、また、光透過部上
に付着した異物でも、それか被検査物のレーザ光
入射側の面に状着しているのか、その裏面に付着
しているのかを区別したりすること等のいわゆる
異物の付着状態を検査することができなかつた。

そこで、本発明の目的は、被検査物上に付着し
た異物を高速に検出すると共に、異物の付着状態
を高速に検査できる欠陥検査装置を提供すること
にある。

本発明の実施例を説明する前に、被検査物に光
ビームを照射したとき、異物の付着状態に応じて
生じる散乱光の様子を第１，２，３図により説明
する。尚、ここで光ビームは被検査物上を斜入射
で照射するものとする。これは光ビームを垂直に
入射するよりも、異物からの散乱光とクロム等の
遮光部からの散乱光との分離を良くするためであ
る。

第１図は、被検査物としてマスクやレテイクル
（以下総称してフオトマスクとする。）のパターン
が描画された面に光ビームとしてのレーザ光を照
射し、フオトマスクのガラス板上に付着した異物
によるレーザ光の散乱と遮光部の上に付着した異
物による散乱の様子を示したものである。第２図
は、ガラス板上に付着した異物による散乱と、遮
光部のエツジ部による散乱との様子を示すもので
ある。第３図は、ガラス板の透明部の表面と裏面
とに付着した異物による散乱の様子を示すもので
ある。

第１図において、フオトマスク５のガラス板５
ａに密着して設けられた遮光部５ｂを設けた面S₁
（以下、この面のことをパターン面S₁と呼ぶ。）に
斜入射したレーザ光１は、ガラス板５ａ又は遮光
部５ｂによつて正反射される。尚、図中、レーザ
光１以外の光束は散乱光のみを表わす。第１図に
おいて、集光レンズと光電素子とから成る受光部
Ａはその正反射光を受光するように表わしてある
が、実際には、正反射したレーザ光を入射しない
ような位置に配置する。また受光部Ａは、レーザ
光１の照射部分を斜めに見込むように配置する。
これはガラス板５ａのパターン面S₁や、遮光部５
ｂの表面の微細な凹凸によつて生じる散乱光をな
るべく受光しないようにするためである。

さらに、ガラス板５ａのパターン面S₁と反対側
の面S₂（以下、裏面S₂とする。）側には、集光レン
ズと光電素子を含む受光部Ｂが設けられる。この
受光部Ｂは、ガラス板５ａ（特にそのパターン面
S₁）に対して、受光部Ａと面対称の関係に配置さ
れており、裏面S₂側からレーザ光１の照射部分を
斜めに見込んでいる。第１図で、受光部Ｂは、ガ
ラス板５ａを直接透過したレーザ光を受光するよ
うに表わしてあるか、実際には、直接透過したレ
ーザ光は受光しないような位置に設ける。すなわ
ち、受光部Ａ，Ｂは共に、異物から無指向に発生
する散乱光を受光するような位置に配置される。

そこで、図のように、ガラス板５ａの透過部に
付着した異物ｉと、遮光部５ｂの上に付着した異
物ｊとから生じる散乱光のちがいについて説明す
る。

受光部Ａによつて検出される光電信号の大きさ
は、異物ｉ，ｊともほぼ同じになる。それは、異
物ｉ，ｊにレーザ光１を照射したとき、異物ｉ，
ｊの大きさが共に等しいものであれば、そこで無
指向に生じる散乱光１ａの強さも等しくなるから
である。ところが、異物ｉで生じる一部の散乱光
１ｂはガラス板５ａを透過して受光部Ｂに達す
る。一般に、散乱光１ｂは散乱光１ａにくらべて
小さくなるが、受光部Ａ，Ｂには異物ｉの付着に
よつて、共に何らかの光電信号が発生する。もち
ろん、遮光部５ｂに付着した異物ｊからの散乱光
は受光部Ｂに達しない。

そこで、受光部ＡとＢの光電信号を調べること
により、異物がガラス板５ａの透明部に付着した
ものなのか、遮光部５ｂに付着したものなのかを
判別することができる。

ところで、遮光部５ｂのエツジ部では、かなり
指向性の強い反射光と、無指向性の散乱光とが生
じる。そこで、上記受光部Ａ，Ｂをエツジ部から
の指向性の強い反射光をさけて散乱孔のみを受光
するように配置しても、その散乱光が異物による
ものなのか、エツジ部によるものなのかを判別す
る必要がある。このことについて、第２図に基づ
いて原理の説明をする。第２図においても、散乱
光を受光する受光部は、第１図と同様に配置す
る。斜入射されたレーザ光１はフオトマスク５の
パターン面S₁で鏡面反射されるが、異物ｉ又は回
路パターンとしての遮光部５ｂのエツジ部では散
乱される。（正反射光等は省略してある。）遮光部
５ｂは層の厚さが0.1μｍ程度でパターン面S₁に密
着しているため、ガラス板５ａの外部に直接向う
が散乱光１Ｃとガラス板５ａの内部に向つて進む
散乱光１ｄとの強度はほぼ等しくなる。散乱光１
ｄはガラス板５ａの内部を通過後、裏面S₂より外
部に出る。一方、異物の大きさは数μｍ以上あり
異物ｉによつて散乱される光は、異物ｉが表面S₁
より高く浮き上つているために、パターン面S₁よ
りガラス板５ａの内部に向つて進む散乱光１ｅ
は、面S₁の異物側に進む散乱光１ｆよりも弱い。
この傾向は、パターン面S₁に対する受光部Ａ，Ｂ
の受光方向の仰角を小さくすればするほど両者の
光電信号の大きさの相異として強くなる。この現
象は、面S₁に密着した遮光部５ｂに対して散乱光
は表面波として振舞うが、異物ｊはその一部での
み表面S₁に接触し、大部分は空間に突出している
ので、自由空間での散乱となり、散乱光がパター
ン面S₁にすれすれの角度で入射すると、反射率が
高くなり、パターン面S₁より内部に入る割合が少
ないことからも説明できる。従つてパターン面S₁
の側で散乱光を受光部Ａによつて検出すると共
に、裏面S₂を通過した散乱光も同時に受光部Ｂに
よつて検出し、両者の光量の比が例えば２倍以上
あるかどうかという判定によつて、散乱が異物に
よるものか遮光部５ｂのエツジ部によるものかを
判別することができる。

次に、ガラス板５ａの表と裏に付着した異物を
判別する原理について、第３図により説明する。
この図中、受光部Ａ，Ｂは、レーザ光１の照射を
受けるフオトマスク上の部分から後方、すなわち
レーザ光１の入射側に斜めに設けられており、い
わゆる異物からの後方散乱光を受光する。ここで
は、レーザ光１をフオトマスク５のパターンの形
成されていない側の面、すなわち裏面S₂に入射し
たとき、裏面S₂に付着した異物ｋによるレーザ光
の散乱と、パターンが形成されている側のパター
ン面S₁に付着した異物ｉによる散乱の違いを示し
ている。レーザ孔１は裏面S₂に対し、斜入射し、
一部は反射し、一部は透過してパターン面S₁に至
る。異物ｋによる散乱光１ｇは受光部Ａによつて
光電変換される。また、パターン面S₁の透明部分
に付着した異物ｉによる散乱光のうち、ガラス板
５ａの内部を透過して裏面S₂よりレーザ光入射面
に散乱光１ｈとなつて表われたものが受光部Ａに
よつて光電変換される。ところで異物ｉによる散
乱光のうち、散乱孔１ｈとパターン面S₁よりガラ
ス板５ａの内部には入らない散乱光１ｉとを比較
すると、散乱光１ｈはパターン面S₁及び裏面S₂に
よる反射損失を受けるので、散乱光１ｉに比較し
て強度が弱い。この両者の強度比は受光部Ａ，Ｂ
の散乱光の受光方向を裏面S₂又はパターン面S₁に
対してすれすれにすればするほど大きくなる傾向
にある。これは光の入射角が大きければ大きい程
表面での反射率が増すという事実に基づく。そこ
でレーザ光１のフオトマスク５に対する入射位置
を変化させながら、受光部Ａ，Ｂの出力をモニタ
ーすると、第４図ａ，ｂのような信号がそれぞれ
得られる。ここで第４図ａ，ｂの縦軸は夫々受光
部Ａ，Ｂの受光する散乱光の強さに比例した量
を、横軸は、時刻又はレーザスポツトのフオトマ
スク５に対する位置を表わすものとする。異物ｋ
によるレーザ光の散乱では、第４図における信号
波形Ａ１，Ｂ１のようになり、その信号の大きさ
PA１とPB１を比較すると、PA１の方がPB１の
３〜８倍位大きくなり、異物ｉによる散乱では、
信号波形Ａ２，Ｂ２のような波形が得られ、大き
さPA２とPB２を比較すると、PB２の方がPA２
の３〜８倍位大きくなる。従つて、散乱光がある
大きさ以上となる時、受光部Ａの受光部Ｂに対す
る出力比がＫ倍、例えば２倍以上あれば、異物は
レーザビーム入射側の裏面S₂に付着していると判
断できる。

次に本発明の出発点となる欠陥検査装置の一例
を第５図及び第６図に基づき説明する。この例
は、被検査物として、複雑なパターンを有するフ
オトマスク等よりも、パターンがない素ガラス
や、比較的単純なパターンを有するマスクを検査
するのに適している。また、この例は、前述の原
理をより具体的に説明するための例であつて公知
ではない。

第５図において、被検査物としてのフオトマス
ク５は載物台９の上に周辺部のみを支えられて載
置される。載物台９は、モータ６と送りネジ等に
より図中矢印４のように一次元に移動可能であ
る。ここで、フオトマスク５のパターン面を図示
の如く座標系xyzのｘ−ｙ平面として定める。こ
の載物台９の移動量にはリニアエンコーダのよう
な測長器７によつて測定される。一方、レーザ光
源８からのレーザ光は適宜、エキスパンダー（不
図示）や集光レンズ３等の光学部材によつて任意
のビーム径に変換されて、単位面積あたりの光強
度を上げる。このレーザ光１は、バイブレータ、
ガルバノミラーの如き振動鏡を有するスキヤナー
２によつて、フオトマスク５上のｘ方向の範囲Ｌ
内を走査する。このとき走査するレーザ光１はフ
オトマスク５の表面（ｘ−ｙ平面）に対して、例
えば入射角70゜〜80゜で斜めに入射する。従つて、
レーザ光１のフオトマスク５上での照射部分は、
図中ほぼｙ方向に延びた楕円形状のスポツトとな
る。このため、スキヤナー２によつてレーザ光１
がフオトマスク５を走査する領域は、ｘ方向に範
囲Ｌでｙ方向に所定の広がりをもつ帯状の領域と
なる。実際にレーザ光１がフオトマスク５の全面
を走査するために、前述のモータ６も同時に駆動
し、レーザ光１の走査速度よりも小さい速度でフ
オトマスク５をｙ方向に移動する。このとき測長
器７は、レーザ光１のフオトマスク５上における
ｙ方向の照射位置に関連した測定値を出力する。

また、フオトマスク５上に付着した異物からの
光情報、すなわち無指向に生じる散乱光を検出す
るために受光素子１１，１３が設けられている。
この受光素子のうち素子１１は、前記受光部１に
相当し、レーザ光１が照射されるフオトマスク５
の表側から生じる散乱光を受光するように配置さ
れる。一方、受光素子１３は、前記受光部Ｂに相
当し、裏側から生じる散乱光を受光するように配
置される。さらに、受光素子１１と１３の各受光
面にはレンズ１０，１２によつて散乱光が集光さ
れる。そしてレンズ１０の光軸はｘ−ｙ平面に対
して斜めになるように、レーザ材１の走査範囲Ｌ
のほぼ中央部をフオトマスク５の表側から見込む
ように定められる。一方、レンズ１２の光軸は、
ｘ−ｙ平面に対してレンズ１０の光軸と面対称に
なように定められる。また、レンズ１０，１２の
各光軸は走査範囲Ｌの長手方向に対して、斜めに
なるように、すなわち、ｘ−ｚ平面に対して小さ
な角度をなすように定められている。

第６図において、受光素子１１，１２の各光電
信号は、各々増幅器１００，１０１に入力する。
そして増幅された光電信号e₁は２つの比較器１０
３，１０４の夫々に入力する。また増幅された光
電信号e₂は、増幅度Ｋの増幅器１０２を介して比
較器１０４の他方の入力に印加される。尚、受光
素子１１，１３の受光量が等しいとき、信号e₁，
e₂は共に同一の大きさとなる。さらに、比較器１
０３の他方の入力には、スライスレベル発生器１
０６からのスライス電圧Vsが印加される。そし
て、比較器１０３，１０４の各出力はアンド回路
１０５に印加する。このスライスレベル発生器１
０６は、スキヤナー２を振動するための走査信号
SCに同期してスライス電圧Vsの大きさを変え
る。これは、レーザ光１の走査により受光素子１
１からレーザ光１の照射位置までの距離が変化す
る。すなわち、レンズ１０の散乱光受光の立体角
が変化するためである。そこで、走査に同期し
て、レーザ光１の照射位置に応じてスライス電圧
Vsを可変するように構成する。

この構成において、増幅器１０２の増幅率Ｋ
は、1.5〜2.5の範囲、例えば２に定められてい
る。これは、レーザ光１の入射側に付着した異物
から生じる散乱光のうち、入射側に生じる散乱光
の大きさと、フオトマスク５を透過した散乱光の
大きさとの比が第３図、４図で説明したように２
倍以上になるからである。

また、比較器１０３は、信号e₁がスライス電圧
Vsよりも大きいときのみ論理値「１」を出力す
る。また、比較器１０４は信号e₁と信号e₂をＫ倍
にしたKe₂を比較して、e₁＞Ke₂のときのみ論理
値「１」を出力する。従つてアンド回路１０５は
比較器１０３，１０４の出力が共に論理値「１」
のときのみ、論理値「１」を発生する。

次に第５図及び第６図の例の作用、動作を説明
する。まず異物がレーザ光の入射側の面に付着し
ていた場合、レーザ光１がその異物のみを照射す
ると、信号e₁は、スラスイ電圧Vsよりも大きく
なり、比較器１０３は論理値「１」よりも大きく
なり、比較器１０３は論理値「１」を出力する。
また、このとき、e₁＞Ke₂になり、比較器１０４
も論理値「１」を出力する。このためアンド回路
１０５は論理「１」を発生する。

次に異物が裏面に付着していた場合、レーザ光
１は、フオトマスク５に斜入射しているから、大
部分がフオトマスク５のガラス面で正反射し、一
部が裏面の異物を照射する。このため、異物から
の散乱光のうち、受光素子１１に達する散乱光
は、受光素子１３に達する散乱光よりも小さな
値、すなわちe₁＜Ke₂になり、比較器１０４は論
理値「０」を出力する。このため、このときe₁＞
Vsが成立していたとしても、アンド回路１０５
は論理値「０」を発生する。また、遮光部のエツ
ジ部から散乱光が生じた場合、第２図に示したよ
うに、受光素子１１，１３の受光量はほぼ等しく
なるから、e₁＜Ke₂となり、比較器１０４は論理
値「０」を出力する。従つてアンド回路１０５は
論理値「０」を発生する。

尚、スライス電圧Vsの大きさは、異物の検知
能力に関連し、スライス電圧Vsが小さければ小
さいほど、より小さな異物の検出が可能となる。

このように、異物がフオトマスク５の表側（レ
ーザ光入射側）に付着していたときのみ、検査結
果としてアンド回路１０５は論理値「１」を出力
する。

以上述べた如く、この例は回路パターン等によ
る散乱が弱く、大きな異物の検出しか要求されな
い場合に、きわめて簡単な構成で、異物の付着状
態として表側と裏側のどちらの面に付着している
のかを弁別して高速に検査できる特徴を備えるも
のである。

以上はレーザ光を、回路パターンが形成された
面側から入射し、入射した面に付着した異物の検
出を行なう場合について述べたものである。とこ
ろで、縮小投影露光装置に用いられるレテイク
ル、マスクでは、回路パターン側に付着した異物
だけでなく、裏面のパターンのない面に付着した
異物も転写されてしまう。1/10倍の縮小レンズを
用いると、転写されるパターンのない裏面に付着
した異物で転写可能な最小の大きさは、回路パタ
ーンのある面に付着した異物で転写可能な最小の
大きさの長さで約1.5倍、面積比で約２倍である。
従つて裏面に付着した異物の検出も、必要な感度
で行なうことが必要である。裏面の異物を検出す
るには第５図及び第６図の例で説明した装置にお
いて、フオトマスクを裏返した形で使用すればよ
い。ところがこのようにしても、複雑なパターン
を有するフオトマスクでは次のような問題が生じ
る。即ち、回路パターンのない面側の異物による
散乱光の検出強度と異物の大きさとの関係によ
り、異物の大きさを判定しようとする場合、回路
パターン面側の異物による散乱光の検出強度と異
物の大きさの関係は違つたものになるので、異物
の大きさの判定に誤りを生じろことになる。それ
ばかりか、パターンの遮光部のエツジからの散乱
光の影響によつて異物の検出そのものも困難とな
る。

そこで、次に示すような例が考えられる。この
例は、前述の第５図及び第６図の例をさらに発展
させたものであり、公知ではないが本発明の基礎
となる技術として開示する。

そこで、本発明の基礎となる技術（以下、基礎
技術とする）を第７図乃至第９図に基づいて説明
する。第７図は、欠陥検査装置の基礎技術による
斜視図を示し、第５図に示した例と異なる点は、
さらにもう１組の受光部を設けたことである。第
８図は、異物からの散乱光による各受光素子の光
電出力の様子を示す図である。さらに第９図は、
この基礎技術に適した検出回路の接続図である。

第７図において、第５図の例と同一の構成、作
用を有するものは説明を省略する。この基礎技術
において、さらにフオトマスク５のレーザ光１の
入射側と、それと反対側にほぼ等しい受光立体角
を有する受光系を設ける。この受光系は第７図に
示すように、フオトマスク５の表側（レーザ光入
射側）を斜めに見込む集光レンズ２０と受光素子
２１、及びフオトマスク５の裏側を斜めに見込む
集光レンズ２２と受光素子２３とから構成されて
いる。もちろん、レンズ２０，２２の各光軸は、
走査範囲Ｌのほぼ中央部を向いている。さらに、
その各光軸は、走査範囲Ｌの長手方向ｘを含む面
（xyz座標系のｘ−ｚ面と平行な面）と一致する
ように定められている。また、この際、レンズ２
０とレンズ１０の光軸が成す角度は30〜45゜度前
後に定められる。レンズ２２とレンズ１２の光軸
が成す角度についても同様である。

従つてここでは、異物による散乱光と回路パタ
ーンによる散乱光の指向性がフオトマスク５の表
側に進む光について異なることを利用する上に、
さらに異物と回路パターンとによつてフオトマス
ク５の表側と裏側に進む光の強度比の違いも利用
して、異物の検査を行う。

第８図ａ，ｂ，ｃ，ｄは受光素子２１，１１，
２３，１３からの光電信号の大きさをそれぞれ縦
軸にとり、横軸に、第８図ａ〜ｄ共通に時間をと
つて示したものである。レーザ光１のスポツトを
フオトマスク５上で等速走査すれば、横軸はスポ
ツト位置にも対応している。レーザ光が回路パタ
ーンに入射して散乱された場合、第７図の光電素
子２１，１１，２３，１３からの出力は第８図で
それぞれＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１のようになり、
それぞれのピーク値はPA１，PB１，PC１，PD
１となる。この場合、散乱光に指向性があるため
に、受光素子２１と１１の光電出力として、ピー
クPB１よりもPA１の方が大きいが、完全な指向
性ではないので、ピークPB１は零ではない。フ
オトマスク５の裏側の受光素子２３，１３の出力
ピーク値PC1、PD1はそれぞれPA1、PB1に近い
値を持つている。このことは、前記第２図で説明
した通りである。ところが、異物によつてレーザ
光が散乱された場合、各受光素子からの出力はＡ
２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２となり、それぞれピーク値
はPA２，PB２，PC２，PD２となる。散乱光の
指向性が少ないために、PA２とPB２の間では差
は小さいが、PA２とPC２の間、及びPB２とPD
２の間には大きな差があり、３〜８倍位の比で
PA２，PB２の方が大きい。回路パターンからの
散乱信号のうち例えば小さい方のピーク値PB１
より小さなレベルSLをスライス電圧として、第
８図ａ，ｂの各信号をスライスし、できるだけ小
さな異物による弱い散乱光を検出しようとした場
合、このままでは回路パターンも異物として判定
してしまう。しかし、第７図の受光素子２１と受
光素子２３の出力の比、及び受光素子１１と受光
素１３の出力の比を求め、第８図ａの信号がSL
を越え、かつ第８図ｂの信号もSLを越えている
場合に、さらにこの比が一定以上例えば２倍以上
ある場合にのみ異物と判定すれば、上記のような
低いレベルSLを用いても異物のみを正しく検出
できる。

第９図は本発明の基礎技術としての検出回路の
ブロツク図であつて、第７図に示した受光素子２
１，１１，２３，１３は夫々、増幅器１１０，１
１１，１１２，１１３に入力する。この４つの増
幅器１１０〜１１３は、受光素子２１，１１，２
３，１３に入射する光量が共に等しければ、その
出力信号e₁，e₂，e₃，e₄も等しくなるように作ら
れている。比較器１１４は、出力信号e₁と、第８
図ａに示したレベルSLとしてスライス電圧Vs₁と
を比較して、e₁＞Vs₁のとき論理値「１」を出力
する。比較器１１５は、出力信号e₂と第８図ｂに
示したレベルSLとしてのスライス電圧Vs₂とを比
較してe₂＞Vs₂のとき論理値「１」を出力する。
また、異物とエツジ部とによりフオトマスク５の
表側と裏側に生じる散乱光のちがいを判別するた
めに、出力信号e₃とe₄は夫々増幅度Ｋの増幅器１
１６，１１７に入力する。この増幅度Ｋは、第６
図の例と同様に1.5〜2.5の範囲の１つの値、例え
ば２に定められている。比較器１１８は、出力信
号e₁と増幅器１１６の出力信号Ke₃とを比較し
て、e₁＞Ke₃のときのみ論理値「１」を出力す
る。比較器１１９は出力信号e₂と増幅器１１７の
出力信号Ke₄とを比較して、e₂＞Ke₄のときのに
論理値「１」を出力する。そして、比較器１１
４，１１５，１１８，１１９の各出力はアンド回
路１２０に入力し、アンドが成立したとき、検査
結果として異物が存在することを表わす論理値
「１」を発生する。またスライス電圧Vs₁，Vs₂は
スライスレベル発生器１２１から出力され、第６
図の例と同様、走査信号SCに応答してその大き
さが変化する。ただし、スライス電圧Vs₁，Vs₂
の個々の大きさ、変化の程度は、少しずつ異なつ
ている。このことについて、第１０図ａ，ｂによ
り説明する。第１０図ａは第７図における斜視図
をフオトマスク５の上方から見たときの図であ
る。

ここで、レーザ光１のフオトマスク５上の走査
範囲Ｌにおいて、その中央部を位置C₁、両端部
を各々位置C₂、C₃とする。前述のように、受光
素子２１と１１とから位置C₁までの各距離は共
に等しい。そこで、同一の異物が位置C₁、C₂、
C₃に付着していたものとして以下に述べる。

異物が位置C₁に付着していた場合、その異物
から生じる散乱光に対して受光素子２１，１１の
各受光立体角はほぼ等しくなるから、前述の信号
e₁，e₂の大きさもほぼ等しくなる。このためレー
ザ光１のスポツトが位置C₁にあるとき、スライ
ス電圧Vs₁，Vs₂は等しい大きさに定められる。

また異物が位置C₂に付着していた場合、受光
素子２１の受光量よりも、受光素子１１の受光量
の方が多くなる。このため信号e₂の方が信号e₁よ
りも大きくなるから、スライス電圧はVs₂＞Vs₁
に定める必要がある。しかしながら、位置C₂は
各受光素子２１，１１から共に遠方にあるため、
信号e₁，e₂にはそれ程大きな差がない。従つて、
スライス電圧Vs₁，Vs₂はほぼ等しい大きさで、
Vs₂＞Vs₁を満足し、位置C₁のときのスライス電
圧よりも小さく定められる。一方、異物が位置
C₃に付着した場合、位置C₃は受光素子２１に最
も近づいた場所であるから、信号e₁は極めて大き
な値となる。また、受光素子１１は、位置C₃を
見込む受光立体角が、位置C₁、C₂に対して大き
く変化するから、信号e₂は位置C₁、C₂でのそれよ
りも小さな値となる。このため、スライス電圧は
かなり大きな差でVs₁＞Vs₂を満足し、位置C₁の
ときのスライス電圧よりもそれぞれ大きく定めら
れる。

以上述べた位置C₁〜C₃に対する各スライス電
圧の変化の様子を第１０図ｂに示す。第１０図ｂ
で、縦軸はスライス電圧の大きさを、横軸には走
査範囲Ｌの位置を取つてある。

前述のように、スライス電圧Vs₁，Vs₂の大き
さは位置C₁において、共に等しくなり、位置C₂
において、Vs₂＞Vs₁、位置C₃においてVs₁＞Vs₂
となるように連続的に変化する。この変化は、か
らなずしも直線的になるとは限らず、スライス電
圧Vs₁の変化のように、曲線的になることが多
い。この曲線的な変化を得るには、スライスレベ
ル発生器１２１に例えば対数特性を有する変換回
路や、折線近似回路等を用いればよい。

次に第９図に示した回路の動作を説明する。パ
ターンのエツジ部から生じた散乱光に対して、こ
の散乱光は指向性が強く、例えば受光素子２１の
受光量よりも受光素子１１の受光量の方が大きく
なつたとする。このため、出力信号e₁とe₂はe₂＞
e₁になる。さらに、第２図で示したように、受光
素子２３，１３の受光量も夫々対をなす受光素子
２１，１１の受光量とほぼ等しくなり、出力信号
e₃とe₄は、e₃≒e₁、e₄≒e₂となる。

このため、e₁＜Ke₃、e₂＜Ke₄であり、比較器
１１８，１１９は共に論理値「０」を出力する。
従つてエツジ部からの散乱光に対して、アンド回
路１２０は論理値「０」を発生する。

また、フオトマスクのパターン面に付着した異
物から散乱光が生じた場合、出力信号e₁，e₂は共
にスライス電圧Vs₁，Vs₂よりも大きくなり、ま
た出力信号e₃，e₄は、夫々出力信号e₁，e₂に対し
て1/3〜1/8倍の大きさになる。そして、出力信号
e₃，e₄はＫ倍になるが、Ｋが1.5〜2.5に定められ
ているため、e₁＞Ke₃、e₂＞Ke₄となる。このた
め、比較回路１１４，１１５，１１８，１１９は
共に論理値「１」を出力し、アンド回路１２０は
論理値「１」を出力する。

フオトマスクの裏面に付着した異物から散乱光
が生じた場合、第３図に示したように、受光素子
２３，１３の受光量は、受光素子２１，１１の受
光量よりも大きくなる。このためかならずe₁＜
Ke₃、e₃＜Ke₄となり、比較器１１８，１１９の
各出力は共に論理値「０」となる。従つて、裏面
に付着した異物に対して、アンド回路１２０は論
理値「０」を出力する。

以上のように、本発明の基礎技術によれば、パ
ターンのエツジ部で生じる散乱光を選択的に強く
受光するように受光素子１１，１３の対と受光素
子２１，２３の対との２つの対を設けてあるの
で、複雑なパターンを有するフオトマスクに対し
ても、そのパターンによる散乱の影響をさけて付
着した異物を正確に検出することができる。

ところが、このような検出回路において、さら
に問題となるのは、パターンによる散乱光が極め
て強い場合、被検査物の表裏からの散乱光の強度
比較が不能となることである。

そこで、この問題を解決するための本発明によ
る実施例を以下で説明する。

本発明の第１の実施例として、第９図に示した
検出回路の構成を変えたものを第１１図により説
明する。基本的な構成は第９図で説明した検出回
路と同じである。しかし、この実施例では、レー
ザ光入射側に配置した受光素子２１，１１のう
ち、出力が小さい方の受光素子に着目し、その受
光素子と対をなすように、裏面側に配置された受
光素子との間で、出力の比がＫ倍以上あるかどう
かを判別するように構成されている。

第１１図において、第９図と同じ作用、動作す
るものについては同一の符号をつけてある。そこ
で、第９図と異なる構成について説明する。増幅
器１１０，１１１の各出力信号e₁，e₂は、コンパ
レータ１３０に入力し、出力信号e₁，e₂の大小を
検出する。このコンパレータ１３０は例えばe₁＞
e₂のとき、論理値「１」を出力し、e₁＜e₂のとき
論理値「０」を出力する。コンパレータ１３０の
そのままの出力と、その出力をインバータ１３１
で反転したものとは夫々アンドゲート１３３，１
３２の一方の入力に接続される。また、アンドゲ
ート１３２，１３３の他方の入力には、夫々比較
器１１８，１１９からの出力信号が接続される。
このアンドゲート１３２，１３３の各出力信号は
オアゲート１３４を介して、検査結果を発生する
アンド回路１２０へ入力する。

このような構成において、例えば受光素子２１
の受光量が受光素子１１の受光量よりも大きい場
合（パターンのエツジ部等の散乱による）出力信
号e₁，e₂はe₁＞e₂となる。このためコンパレータ
１３０は論理値「１」を出力し、アンドゲート１
３２は閉じられ、アンドゲート１３３は開かれ
る。従つてこの時比較器１１８，１１９が例えば
共に論理値「１」を出力していれば、比較器１１
９の出力のみがアンドゲート１３３を介してオア
ゲート１３４に印加される。

このようにオアゲート１３４の出力は、受光素
子２１，１１のうち受光量の少ない方の受光素子
と、それと対になる受光素子（素子２３，１３の
いずれか一方）との光電信号の比によつて異物が
エツジ部かを判別した結果を表わす。

以上のように、本実施例の如く出力信号e₁とe₂
の小さい方を選択することは、回路パターンの散
乱の影響の小さい受光方向を選択することを意味
し、細かい回路パターンから指向性の強い散乱光
が一方向の受光系のみに入り、信号処理系の飽
和、特に増幅器の出力信号の飽和を引き起して、
被検査物の表裏の受光系の強度比較が不能となる
のを防止するのみならず、フオトマスクの表裏を
見込む受光系の集光レンズの幾何学的配置に誤差
があつて、表裏の集光方向が完全に対称でない場
合、異物の誤検出を低減するという利点もある。

尚、以上の実施例において、比較器１１８，１
１９は、第４図ａ，ｂのような光電信号に対し
て、e₁−Ke₃、e₂−Ke₄を求め、この結果が正か
負かによつて出力を決めている。しかしながら、
割算器等によつて、e₁とKe₃及びe₂とKe₄との比
を演算し、その結果がＫ以上か否かを判別するよ
うな回路を設けても上記実施例と同様の機能を果
たすことができる。

次に本発明の第２の実施例について第１２図、
第１３図に基づいて説明する。この実施例は、第
１の実施例にさらにもう１つの受光素子３１を設
け、パターンからの散乱光の影響をさらに低減す
るものである。

第１２図において、第７図の構成と異なる点
は、集光レンズ３０と受光素子３１がレンズ２
０、レンズ１０の光軸とは反対側の方向から、フ
オトマスク５のレーザ光入射側の面、すなわちパ
ターン面を見込むように配置されていることであ
る。

ここで、レンズ１０，２０，３０の各光軸の関
係について述べる。尚、この３つのレンズ１０，
２０，３０は同一の光学特性とし、３つの受光素
子１１，２１，３１の特性も同一であるとする。
また各光軸を各々l₁，l₂，l₃とする。光軸l₁，l₂，
l₃は共にフオトマスク５のパターン面に対して、
小さな角度、例えば10〜30゜前後に定められてい
る。また、レーザ光１の走査範囲Ｌの中央部から
各受光素子１１，２１，３１までの距離は共に等
しく定められている。

そして、図中、フオトマスク５を上方より見た
とき、光軸l₂は、走査範囲Ｌの長手方向、（走査
方向）と一致し、光軸l₁，l₃は走査範囲Ｌに対し
て小さな角度、例えば30゜前後に定められている。

このように、各光軸l₁，l₂，l₃を定めることに
よつて、パターンのエツジ部で生じる散乱光は、
３つの受光素子１１，２１，３１のうち、確実に
１つの受光素子ではほとんど受光されない。ま
た、一般的な傾向として、パターンのエツジ部か
らの散乱光が、受光素子１１，２１に共に強く受
光されているときは、受光素子３１の受光量は極
めて小さくなる。また異物からは無指向に散乱光
が発生するので、各受光素子１１，２１，３１の
受光量はほぼ同程度になる。

この受光素子３１の出力は、第１３図に示す検
出回路で処理される。基本的には第１１図の検出
回路と同じである。受光素子３１の出力は増幅器
１４０を経て比較器１４１に入力する。比較器１
４１にはスライスレベル発生器１２１から走査信
号SCに応答してレーザ光のスポツト位置に応じ
たスライス電圧Vs₃が入力する。この比較器１４
１は、増幅器１４０の出力信号e₅がスライス電圧
Vs₃を越えると、論理値「１」を、その他の場合
は論理値「０」を出力する。第１３図の他の回路
要素は第１の実施例と同じである。この第２の実
施例は、第１の実施例と比べると、１つの冗長な
方向の受光系（受光素子３１、レンズ３０）を持
つために、回路パターンによる散乱光を誤つて異
物として検出してしまう確率が極めて小さくなる
という特徴がある。

尚、受光素子１１，２１と受光素子３１とは互
いに反対の方向から走査範囲Ｌの中央部を見込ん
でいるから、スライス電圧Vs₁，Vs₂に対して、
スライス電圧Vs₃の変化の傾向は逆になるように
する。すなわち、前述した第１０図ｂにおけるス
ライス電圧Vs₂の傾きを逆にしたものをスライス
電圧Vs₃とする。

第１４図は第３の実施例による検出回路を示す
ブロツク図である。第２の実施例と比較して、異
なる点は、３個のコンパレータ１５０，１５１，
１５２、アンド回路１５３、オア回路１５４、及
びスライス電圧Vs₁，Vs₂，Vs₃として夫々２種の
電圧を発生するスライスレベル発生器１６０が付
加されたことである。各スライス電圧の２つの電
圧は互いに所定の差を保ち、走査信号SCに応じ
て変化する。

プレアンプ１１０，１１１，１４０の出力信号
e₁，e₂，e₃はそれぞれ、コンパレータ１５０，１
５１，１５２によりスライスレベル発生器１６０
から出力されるスライス電圧Vs₁，Vs₂，Vs₃と比
較される。この際、コンパレータ１５０，１５
１，１５２に入力するスライス電圧は比較器１１
４，１１５，１４１に入力するスライス電圧より
も高く、回路パターンによる光の散乱がどのよう
に強く起る場合でも、出力信号e₁，e₂，e₃の最小
値よりも高くなるように設定されている。従つて
コンパレータ１５０，１５１，１５２とアンド回
路１５３によつて、アンド回路１５３は、異物か
ら非常に強い散乱光が生じたときだけ、論理値
「１」を発生する。アンド回路１５３の出力はア
ンド回路１２０の出力と共にオア回路１５４に入
力する。このためオア回路１５４は検査結果とし
て異物の大小にかかわらず、異物を検出した場合
に論理値「１」を出力する。第３の実施例におい
ては、前記各実施例と比較して次のような特徴が
ある。異物による散乱で、大きな光電信号が信号
処理系に入り、各増幅器の出力が電源電圧に近く
なつて、被検物の裏側にある受光素子２３，１３
用の増幅器１１２，１１３の出力の大きさのＫ信
号と、増幅器１１０，１１１からの出力の大きさ
を比較する比較器１１８，１１９が正確に動作せ
ず、異物からの散乱光であるのに、比較器１１
８，１１９が両方共回路パターンからの散乱光を
検出したかのように動作する場合、他の実施例で
は異物を検出できないのが本実施例では検出が可
能である。それは以上のように低いスライス電圧
との比較を行なう比較器１１４，１１５，１４１
の他に、高いスライス電圧との比較を行なうコン
パレータ１５０，１５１，１５２を設け、強い散
乱光を生ずる異物はこのコンパレータにより検出
するからである。

この実施例のように、低いスライス電圧を用い
て異物を検出することは、異物の検知能力を高め
ること、すなわち、より小さな異物を検知するこ
とに寄与し、一方高いスライス電圧を用いること
は、増幅器の飽和等による誤検出を防止すること
に寄与する。従つて、より小さな異物からの弱い
散乱光を検出できると共に、強い散乱光に対して
も正確に異物のみを検出できる利点がある。この
ことは、異物の検出レンジを拡大したことを意味
する。

以上、第３の実施例による検出回路は、受光素
子の個数を被検査物のレーザ光入射側に３個、反
対側に２個の例で説明したが、前述の第５図、第
７図のようにそれぞれの側に１個ずつ以上の受光
素子があれば、第３の実施例の意図する機能を持
たせるように構成できることは言うまでもない。

また第１１，１３，１４図においては、コンパ
レータ１３０とアンドゲート１３２，１３３及び
オア回路１３４を用いているが、第９図のように
比較器１１８，１１９の各出力を直接アンド回路
１２０に印加するように接続してもよい。

次に本発明の第４の実施例を第１５図に基づい
て説明する。この実施例は第３の実施例に加えて
さらにもう１つの受光素子４１と集光レンズ４０
を設けたものである。このレンズ４０の光軸はフ
オトマスク５のパターン面に対してレンズ３０の
光軸と面対称になるように定められている。もち
ろん、レンズ４０の光軸は、走査範囲Ｌの中部を
フオトマスク５の裏面から見込むように決められ
る。

この実施例において、レーザ光入射側からの散
乱光を受光する受光素子１１，２１，３１の各光
電信号は、前述の実施例と同様に各々スライス電
圧と比較して、アンドを求めるように処理され
る。これにより、パターンのエツジ部からの散乱
光か異物からの散乱光かを判別する。一方、フオ
トマスク５の裏面からの散乱光を処理するための
受光素子１３，２３の光電信号は、前述の実施例
のような検出回路にて処理してもよいが、より簡
単な検出回路によつて処理される。

それは、例えば受光素子１３，２３，４１の光
電信号を、受光素子１１，２１，３１の検出回路
と同様に構成した回路で処理することである。こ
のようにすると、レーザ光入射側の受光素子１
１，２１，３１が異物を検出し、裏面側の受光素
子１３，２３，４１によつても異物が検出された
場合、その異物はフオトマスク５の透明部上に付
着したものと判別できる。この場合、異物を検出
したときの各受光素子の光電信号のピーク値を、
フオトマスク５の表側と裏側とで考慮することに
よつて、極めて正確に異物の大きさが求まるとい
う利点がある。

また、第２、第３の実施例における検出回路を
そのまま用いるときには、第１６図のような切替
回路２００を設けるとよい。この切替回路２００
は、レーザ光入射側の受光素子１１，２１，３１
の各光電信号と裏面側の受光素子１３，２３，４
１の各光電信号とを夫夫切替えて出力信号e₁〜e₅
を発生するように構成されている。もちろん、こ
の切替える場所は、各受光素子の光電信号を一度
増幅した後の方がよい。この切替えは、信号２０
１により行なわれる。このように構成することに
より、例えばフオトマスク５の裏面を検査する場
合、フオトマスク５を裏返して載置する操作が不
用となる。このため、レーザ光１を、適宜光路切
替部材によつて、第１４図におけるフオトマスク
５の裏面へ、表側を照射するのと同様に導くよう
にすればよい。

そこで、光路切替部材の切替えに応答して、信
号２０１を変えてやれば、フオトマスク５を裏返
す操作を必要としないから両面に付着した異物が
極めて短時間に、しかも正確に検出されることに
なる。

次に第５の実施例について説明する。第５の実
施例において、各受光素子の配置は、発明の基礎
技術の説明に用いた第７図と同じであるものとす
る。先に第１図を用いて説明したように、フオト
マスクのガラス板５ａの透過部に付着した異物ｉ
からの散乱光は光受部Ａと受光部Ｂによつて検出
されるが、遮光部５ｂの上に付着した異物ｊから
の散乱光は受光部Ａのみによつて検出され、受光
部Ｂによつては検出されない。このことを、第７
図の各受光素子の光電信号として第１７図により
説明する。第１７図ａ，ｂ，ｃ，ｄは夫々受光素
子２１，１１，２３，１３からの光電信号の大き
さをそれぞれ縦軸にとり、横軸に共通に時間をと
つて示したもので、横軸はレーザスポツト位置に
も対応している。ここで第１図に示すような異物
ｊによつてレーザ光が散乱された場合、受光素子
２１，１１は夫夫第１７図ａ，ｂの如く光電信号
Ａ３，Ｂ３を発生する。一方、受光素子２３，１
３は第１７図ｃ，ｄの如く、夫々光電信号Ｃ３，
Ｄ３として略零を出力する。また第１図に示した
ような異物ｉによつてレーザ光が散乱された場
合、第１７図のように受光素子２１，１１，２
３，１３は夫々光電信号Ａ４，Ｂ４，Ｃ４，Ｄ４
を発生する。即ち、第１７図ｃ，ｄに示すように
受光素子２３，１３の各光電信号Ｃ４，Ｄ４は零
ではなく、いくらかの出力が得られる。尚、PA
４，PB４，PC４，PD４は光電信号Ａ４，Ｂ４，
Ｃ４，Ｄ４の各ピーク値である。そこで、小さな
スライス電圧Vs₄，Vs₅を各々ピーク値PC４，
PD４の中間に設定すれば、異物ｉの場合受光素
子２３，１３の光電信号は共にスライス電圧
Vs₄，Vs₅を越えるが、異物ｊの場合はスライス
電圧Vs₄，Vs₅を越えず、異物ｉとｊとの区別が
できる。そこで次に第５の実施例を具体的に述べ
る。

第１８図は本実施例の信号処理のブロツク図で
ある。第１８図において、受光素子２１，１１，
２３，１３、アンプ１１０〜１１３、コンパレー
タ１１４，１１５，１１８，１１９及び増幅器１
１６，１１７は第９図に示した回路と同じ機能を
持つている。異なる点はコンパレータ２０４，２
０５が設けられており、その出力がアンド回路２
０２にパラレルに入力されていることである。コ
ンパレータ２０４は増幅器１１２の出力e₃をスラ
イスレベル発生器２０３から出力されるスライス
電圧Vs₄と比較し、e₃＞Vs₄ならば論理値「１」
を、そうでなければ論理値「０」を出力し、一方
コンパレータ２０５は増幅器１１３の出力e₄をス
ライス電圧Vs₅と比較し、e₄＞Vs₅ならば論理値
「１」を、そうでなければ論理値「０」を出力す
る。ここでスライス電圧Vs₄，Vs₅の大きさは上
記第１６図で説明したように定められと共に、ス
ポツト位置に対応して大きさが変化する。その変
化のし方は本発明の基礎技術において説明した通
りである。このような構成において、ガラス板上
（光の透過部）に付着した異物にレーザ光が当つ
た場合、コンパレータ２０４，２０５は論理値
「１」を出力し、他のコンパレータ１１４，１１
５，１１８，１１９も論理値「１」を出力するの
で、アンド回路２０２の出力は論理値「１」とな
り異物を検出したことを示す。ところが、遮光部
上に付着した異物にレーザ光が入射する時にはコ
ンパレータ２０４，２０５の出力は論理値「０」
となり、アンド回路２０２の出力は論理値「０」
となる。従つて異物が光透過部のみに付着してい
る場合のみ、異物の存在を検出でき、マスクパタ
ーンの焼付けに影響を与えない遮光部に付着した
異物は無視することができる。

このように本実施例は異物の付着した場所が透
過部か遮光部かを区別せずして検出する場合に比
べ、遮光部のみに異物が付着していてマスクの洗
浄度がパターンの焼付けに耐え得るのにもかかわ
らず、汚染されているものとして再度洗浄を行つ
たり、同一パターンを持つた別のフオトマスクと
交換したりする等の必要性が低減される。このた
め、半導体装置の製造において、時間的、経済的
に有利な特徴がある。

この第５の実施例においてはコンパレータ２０
４，２０５の出力を共にアンド回路２０２に入力
しているが、コンパレータ２０４又は２０５のど
ちらかの出力のみをアンド回路２０２に入力して
もよい。その場合、構成は簡単になる特徴がある
が、一方雑音が光電信号に入つた場合、誤動作し
易いという欠点もある。またコンパレータ２０４
と２０５の各出力のオアを求め、その結果をアン
ド回路２０２に入力することも考えられる。

以上述べたように、この第５の実施例は第７図
の構成に、光透過部にのみ付着した異物を検出す
るという新しい機能を付加したものとして説明し
てきたが、この機能は本発明の第１〜第４の実施
例においても同様に付加できることは言うまでも
ない。

以上、説明した各実施例において、レーザ光入
射側で発生した散乱光を受光する受光素子と、裏
面で発生した散乱光を受光する受光素子とは被検
査物の面に対して対称に配置されている。

これは、被検査物としてフオトマスクを用いる
からであり、例えば透明基板上に遮光部によるパ
ターンを描いたものでも、エツジ部が存在しない
ような被検査物の検査を行なう場合など、基板の
表側と裏側とを見込む１対の受光素子は、かなら
ずしも面対称に配置する必要はない。

また、以上の各実施例の検出回路において、ス
ライス電圧はレーザ光のスポツト走査の位置に応
じて変化させるものとしたが、そのスポツト走査
の位置に対して各受光素子の散乱光の受光立体角
の変化が小さい場合には、スライスレベルは一定
で変化される必要はない。また、散乱光受光の立
体角がレーザスポツト走査により変化する場合で
も必ずしもスライス電圧を変化させる必要はな
く、光電信号の伝送系ゲインをレーザスポツト走
査の位置に対応して、すなわち走査信号SCに同
期して変化させるようにすれば、スライス電圧を
一定値に固定できる。

このように、伝送系のゲインをコントロールす
る場合、例えば、第９，１１図におけるスライス
電圧Vs₁，Vs₂は共通の一定電圧とする。そして、
増幅器１１０，１１１のゲインをレーザ光１のス
ポツト位置に応じて可変とする。その一例とし
て、増幅器１１０，１１１の各ゲインの関係を第
１９図に示すように定めるとよい。この図は、前
述の第１０図ｂに対応するもので、位置C₁にお
けて、増幅器１１０のゲインG₁と増幅器１１１
のゲインG₂とは共に等しくする。このときのゲ
インを正規化して１とする。

そして例えば位置C₂において、位置C₁におけ
るゲインに対して、ゲインG₁は約２倍、ゲイン
G₂は1.2〜1.5倍に定め、位置C₃において位置C₁に
おけるゲインに対して、ゲインG₁は0.2〜0.4倍、
ゲインG₂は0.7〜0.9倍に定めるとよい。

また、以上の各実施では、被検査物の表裏に対
応して設けられた対の受光素子の出力の比を、あ
る値Ｋと比較していたが、例えば表側に位置した
受光素子１１と２１の出力の和と、裏側に位置し
た受光素子１３と２３の出力の和とを、それぞれ
求めておき、２つの和の比がＫより大きいかどう
かの判断によつても異物であるか回路パターンで
あるかの識別又は、レーザ光入射側に付着した異
異物かどうかの判別を行なうことができる。

また、異物の大きさと、散乱信号の大きさには
相関があるので、異物を検出した時の光電信号等
のピーク値により異物の大きさを知ることも可能
である。この場合のピーク値を求める対象の信号
としては、レーザ光照射側の受光素子のうちの複
数個のものの出力の和であつても良いし、決つた
１個の光電素子からの信号であつても良い。

また、異物を検出した時の、被検査物の移動位
置とレーザスポツト走査の位置を求めれば被検査
物上での異物の存在位置を知ることも可能であ
る。

以上、本発明によれば、レーザ光入射側の面を
見込む第１の光電検出器群としての各受光素子の
光電信号に基づいて、パターンからの散乱光と異
物からの散乱光とを判別する際、フオトマスク等
の被検査物の裏面を見込む第２の光電検出器群と
しての２つ以上の受光素子のうち、最も小さな光
電信号を発生する受光素子を検知して、その受光
素子の光電信号を、使つているから、異物の検出
は、パターンの散乱光が強くても、付着状態に応
じて極めて正確に行なわれる。

また、特にIC製造用のフオトマスクやレテイ
クルを検査する際、複数の受光素子を異なる方向
に配置し、光ビーム。スポツトを走査するように
したので回路パターンの影響を防止して異物のみ
を高速に検出することができる。さらに、散乱光
の強さと異物の大きさとの相関から、異物の大き
さを検知し、真に害をもたらす大きさの異物のみ
を検出できる。このため、必要以上に小さな異物
まで検出することにより、露光に用いることので
きるレテイクル、マスクを、汚染したものと判断
して再洗浄するという時間的な損失を防止するこ
とができる。

さらに本発明では、被検査物の光ビームの入射
側の面を見込むように配置された第１光電検出手
段１１；２１と、入射側と反対の裏面を見込むよ
うに配置された第２光電検出手段１３；２３とを
設け、第１光電検出手段からの光電信号の大きさ
を高いスライス電圧（第２基準レベル）と低いス
ライス電圧（第１基準レベル）の夫々との間で比
較するようなコンパレータ１１４，１１５；１５
０；１５１を設け、さらに第１、第２の光電検出
手段の各々からの光電信号の大きさを比較するコ
ンパレータ１１８；１１９を設けるようにしたの
で、該検出を著しく低減させると同時に異物の検
出レンジを拡大することができる。

本発明はレテイクルマスクに付着した異物の検
出のみならず、透明物体にパターンが密着された
ような物体上の異物の検出にも利用できるので、
ゴミ等の異物の付着を嫌う精密パターンの製造時
の検査にも非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図はフオトマスクのパターンが描画された
面における異物によるレーザ光の散乱を示す図。
第２図は、ガラス板上に付着した異物による散乱
と遮光部のエツジ部による散乱とを示す図、第３
図はガラス板の透明部の表面と裏面とに付着した
異物による散乱の様子を示す図、第４図は第３図
示の受光部が受光する散乱光を示す図、第５図及
び第６図は、本発明の出発点となる欠陥検査装置
の一例を示す図、第７図は欠陥検査装置を示す
図、第８図は異物からの散乱光による各受光素子
の光電出力を示す図、第９図は検出回路を示す
図、第１０図ａは、フオトマスクの上面図、第１
０図ｂは、スライス電圧の変化を示す図、第１１
図は本発明の第一の実施例を示す図、第１２図
は、本発明の第２の実施例を示す図、第１３図
は、本発明の第２の実施例の検出回路を示す図、
第１４図は、本発明の第３の実施例の検出回路を
示す図、第１５図は、本発明の第４の実施例を示
す図、第１６図は切替回路を示す図、第１７図
は、受光素子の光電信号を示す図、第１８図は本
発明による信号処理を示す図、及び第１９図は、
増幅器の利得を示す図である。〔主要部分の符号の説明〕、被検査物……５、
第１光電素子群……１１，２１、第２光電素子群
……１３，２３、検知する回路……１３０，１３
１、検出装置……１１８，１１９，１３２，１３
３，１３４，１２０。

Claims

【特許請求の範囲】１光透過性の平面的な被検査物に光ビームを照
射し、該光ビームのスポツトを所定方向に走査し
たときに該被検査物から生じた光情報に基づい
て、付着した異物等の欠陥を検査する装置におい
て、前記被検査物の一方の面側の複数の空間位置か
ら前記光ビームの走査範囲を見込み、該走査範囲
から生じる散乱光を受光して該散乱光の強度に応
じた第１信号を出力する少なくとも２つの第１光
電検出器と；前記被検査物の一方の面と反対の他方の面側の
複数の空間位置から前記走査範囲を見込み、該走
査範囲から生じる散乱光を受光して該散乱光の強
度に応じた第２信号を出力する少なくとも２つの
第２光電検出器と；前記少なくとも２つの第１光電検出器の夫々か
らの第１信号の大きさを比較し、より小さな第１
信号を出力する特定の第１光電検出器を検知する
検知回路と；該検知回路によつて検知された特定の第１光電
検出器と所定の関係で配置された特定の第２光電
検出器からの第２信号と、前記特定の第１光電検
出器からの第１信号とを比較して前記欠陥を表わ
す信号を出力する比較回路とを備えたことを特徴
とする欠陥検査装置。２前記比較回路は、前記２つの第１信号e₁；e₂
と前記２つの第２信号e₃；e₄の夫々の大きさを比
較する２つのコンパレータ１１８；１１９と、該
２つのコンパレータの各出力に接続された２つの
ゲート回路１３２；１３３とを含み、該２つのゲ
ート回路のいずれか一方を前記検知回路１３０，
１３１の検知結果に応答して開くことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の装置。３前記特定の第１光電検出器と特定の第２光電
検出器とは、前記被検査物の被検査面に対してほ
ぼ面対称に配置されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項、又は第２項記載の装置。４前記第１光電検出器と第２光電検出器の夫々
は、前記光ビームのスポツトの走査範囲内から生
じる散乱光を集光する集光レンズを含み、該集光
レンズの光軸は前記走査範囲のほぼ中央を通り、
かつ前記被検査面の法線に対して傾けて設定され
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
装置。５前記特定の第１光電検出器と特定の第２光電
検出器の対のうち少なくとも１対は、前記光ビー
ムの走査軌跡の方向とほぼ同じ方向から前記走査
範囲を見込むように配置されることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の装置。６光透過性の平面的な被検査物に光ビームを照
射し、該光ビームのスポツトを所定方向に走査し
たときに該被検査物から生じた光情報に基づい
て、付着した異物等の欠陥を検査する装置におい
て、前記被検査物の一方の面側の空間位置から前記
光ビームの走査範囲を見込み、該走査範囲から生
じる光情報を受光して第１信号を出力する第１光
電検出手段と；前記被検査物の一方の面と反対の他方の面側の
空間位置から前記光ビームの走査範囲を見込み、
該走査範囲から生じる光情報を受光して第２信号
を出力する第２光電検出手段と；前記第１信号と第２信号との大きさを比較し、
所定の大小関係が満たされたときに第１の検知信
号を出力する第１比較器と；前記第１信号の大きさを予め定められた第１の
基準レベルと比較し、該第１基準レベル以上のと
きに第２の検知信号を出力する第２比較器と；前記第１信号の大きさを前記第１基準レベルよ
りも高く定められた第２の基準レベルと比較し、
該第２基準レベル以上のときに第３の検知信号を
出力する第３比較器と；前記第１、第２、第３の検知信号のうち、前記
第２検知信号を入力している時点で、前記第１検
知信号と第３検知信号の少なくとも一方を入力し
たときに、前記欠陥を検出したことを表わす信号を出力す
る論理演算器とを有することを特徴とする欠陥検
査装置。７特許請求の範囲第６項記載の装置は、さらに
前記第１基準レベルと第２基準レベルの２つのス
ライス電圧を発生する回路１６０を有し、該回路
は該２つのスライス電圧の差をほぼ一定に保つた
まま前記光ビームの走査位置に応じてスライスレ
ベルを変化させることを特徴とする装置。８前記第１基準レベルは、検出すべき小さな欠
陥に応じて得られる前記第１信号の大きさよりも
小さく定められ、前記第２基準レベルは、検出す
べき欠陥が存在するにもかかわらず前記第１比較
器１１４；１１５；１４１の大小関係の正確な比
較動作が不能なほど前記第１信号と第２信号とが
ともに大きくなつたとき、該第１信号が第２基準
レベルを越えるように定められることを特徴とす
る特許請求の範囲第６項、又は第７項記載の装
置。