(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパターンが形成された基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で同時に受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から同時に得られる信号を比較して、両方の信号が所望の閾値を越えている場合には前記基板の表面に存在する微小欠陥と判定し、何れかの信号が所望の閾値を越えていない場合には前記パターンの微細構造部分からなるエッジと判定することにより前記微小欠陥を前記エッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法。
【請求項２】
表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法。
【請求項３】
表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、少なくとも該第２の検出器から得られる信号に基いて透明基板部分に存在する微小欠陥を検出し、前記第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法。
【請求項４】
表面にパターンが形成された基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離する波長分離光学系と、該波長分離光学系で波長分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を同時に受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々から同時に得られる信号を比較して、両方の信号が所望の閾値を越えている場合には前記基板の表面に存在する微小欠陥と判定し、何れかの信号が所望の閾値を越えていない場合には前記パターンの微細構造部分からなるエッジと判定することにより前記微小欠陥を前記エッジと弁別して検出する判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置。
【請求項５】
前記判定手段は、第１および第２の検出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化信号の論理積をとる論理積回路とを有することを特徴とする請求項４記載の微小欠陥検査装置。
【請求項６】
前記第１および第２の斜方照明系の各々を、相対向する一対の斜方照明系で構成したことを特徴とする請求項４記載の微小欠陥検査装置。
【請求項７】
前記第１の斜方照明系で照射される第１の照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光との波長を異ならしめて構成したことを特徴とする請求項４記載の微小欠陥検査装置。
【請求項８】
表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離する波長分離光学系と、該波長分離光学系で波長分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置。
【請求項９】
前記判定手段は、第１および第２の検出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化信号の排他的論理和をとる排他的論理和回路とを有することを特徴とする請求項８記載の微小欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記第１の斜方照明系で照射される第１の照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光との波長を異ならしめて構成したことを特徴とする請求項８記載の微小欠陥検査装置。
【請求項１１】
表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離する波長分離光学系と、該波長分離光学系で波長分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第２の検出器から得られる信号に基いて前記透明基板部分に存在する微小異物を検出し、前記第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置。
【請求項１２】
表面にパターンが形成されたレチクル上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で同時に受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から同時に得られる信号を比較して、両方の信号が所望の閾値を越えている場合には前記レチクルの表面に存在する微小欠陥と判定し、何れかの信号が所望の閾値を越えていない場合には前記パターンの微細構造部分からなるエッジと判定することにより前記微小欠陥を前記エッジと弁別して検出する微小欠陥検査工程と、
該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系により被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
表面にパターンが形成されたレチクル上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記レチクルの表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する微小欠陥検査工程と、
該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系により被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
表面にパターンが形成された半導体基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記半導体基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに波長分離し、該波長分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で同時に受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から同時に得られる信号を比較して、両方の信号が所望の閾値を越えている場合には前記半導体基板の表面に存在する微小欠陥と判定し、何れかの信号が所望の閾値を越えていない場合には前記パターンの微細構造部分からなるエッジと判定することにより前記微小欠陥を前記エッジと弁別して検出し、この検出結果に基いて半導体基板を製造することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハおよびホトマスク、レチクル、液晶基板等の電子部品の製造において、表面にパターンの形成された基板の表面上に付着した微小異物等の微小欠陥を検出する微小欠陥検査方法及びその装置に関わり、特にサブミクロンオーダーの微細な異物を簡単な構成で容易にパターンと分離して検出する微小欠陥検査方法およびその装置並びに微小異物等の微小欠陥のないレチクル上に形成されたパターンを投影光学系で被露光基板上に露光する露光方法および半導体ウエハや液晶用基板等の半導体基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば異物検査においては、レーザ光等の指向性の高い光源で斜方照明を行い、異物から発生する散乱光を検出する方法が検査時間、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ではパターンのエッジ部からも散乱光が発生するため、これと異物からの散乱光を区別して検出するための工夫が必要であり、そのための技術が知られている。
従来技術１としては、例えば特開昭５４−１０１３９０号公報に記載されているように、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入射する手段と、偏光板およびレンズを用いた斜方集光光学系を特徴とする異物検査装置で、直線偏光を照射した際、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、異物のみを輝かせて検出するものである。
【０００３】
従来技術２としては、例えば特開昭５９−６５４２８号公報および特開平１−１１７０２４号公報および特開平１−１５３９４３号公報に記載されているように、レーザ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面がほぼ一致するように設けられ、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、被検査試料のパターンからの規則的回折光を遮光する遮光板と、該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る異物検査装置がある。この装置は回路パターンが一般的に視野内で同一方向かあるいは２〜３の組み合わ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。
【０００４】
従来技術３としては、例えば特開昭６３−３１５９３６号公報に記載されているように、複数の照明方向から照明を行い、発生した散乱光をそれぞれの照明源対応に分離して得た各検出信号の論理積をとることでパターンエッジ部から発生する回折光をキャンセルして、異物等からの散乱光のみを検出するものである。従来技術４としては、例えば特開昭５８−６２５４３号公報、および特開昭６３−３３６４８号公報に記載されているように、回路パターンエッジ部で生じた回折光には指向性があるが、異物による散乱光には指向性が無いことに着目し、試料の表面側および裏面側の斜方に設置した検出器のそれぞれの検出出力を比較することで、異物の付着面や、形状等を判別する構成のものである。
【０００５】
従来技術５としては、例えば特開昭６０−１５４６３４号公報および特開昭６０−１５４６３５号公報に記載されているように、回路パターンエッジからの回折光はある特定の方向にのみ集中していくのに対して、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、複数の検出器を配置して異物を弁別するものである。
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、位相差顕微鏡等の有限の大きさ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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＬＳＩの集積度の増大に伴って、パターンの構造が微細化、複雑化する一方で、検出すべき異物は微細化していているため、従来技術ではこれに対応することが困難となってきた。
上記従来技術１では、微小異物等の欠陥からの散乱光の偏光方向と、パターンのエッジ部分からの回折光の偏光方向との際が小さくなることから微小な異物等の欠陥の弁別検出に関しては困難であった。
また、上記従来技術２では、異物等の欠陥からの散乱光を遮光板によってパターンからの回折光と分離し、かつスリットにより異物等の欠陥からの散乱光のみを検出するもので、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が、上記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、上記空間フィルタによりパターンの交差部からの回折光を完全に遮光することは出来ず、また近年のＬＳＩ高集積化に伴うサブミクロンオーダーの微細構造を有するパターンから発生する散乱光は、異物からの散乱光と挙動が類似し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パターンから分離して検出することが事実上困難であった。
【０００７】
また、上記従来技術３においても同様に、ミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造を有するパターンから発生する散乱光が異物からの散乱光と挙動が似ていることにより、単純な照明方向ごとの論理積結果では微小な異物等の欠陥をパターンから分離して検出することが困難であった。
また、上記従来技術４および前記従来技術５における各装置では、その装置構成上微小な異物等の欠陥に関しては、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であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にした微小欠陥検査方法およびその装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成したレチクルの表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、上記微小欠陥のないレチクル上のミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを投影光学系で被露光基板上に露光して高歩留まりを実現するようにした露光方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した半導体基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、半導体基板を高歩留まりで製造することができるようにした半導体基板の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、表面にパターンが形成された基板（半導体ウエハおよびホトマスク、レチクル、液晶基板等）上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記基板の表面に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法である。
また本発明は、表面にパターンが形成された透明基板（ホトマスクやレチクル等）上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法である。
【００１１】
また本発明は、表面にパターンが形成された透明基板（ホトマスクやレチクル等）上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、少なくとも該第２の検出器から得られる信号に基いて透明基板部分に存在する微小欠陥を検出し、前記第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出することを特徴とする微小欠陥検査方法である。
また本発明は、表面にパターンが形成された基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離光学系で分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記基板の表面に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する比較判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置である。
【００１２】
また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記比較判定手段は、第１および第２の検出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化信号の論理積をとる論理積回路とを有することを特徴とする。また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記第１および第２の斜方照明系の各々を、相対向する一対の斜方照明系で構成したことを特徴とする。また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記第１の斜方照明系で照射される第１の照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光との波長を異ならしめ、前記分離光学系を、波長分離光学系で構成したことを特徴とする。
また本発明は、基板を載置してＸ、Ｙ、Ｚの各方向へ任意に移動可能なステージおよびその駆動制御系から成る検査ステージ部と、基板表面のパターンを構成する主要な直線群に対し、表面上でそれら直線群と同方向、かつ表面側の斜方から照明を行う第１の斜方照明系と、表面上で前記パターンを構成する主要な直線群と直交する方向、かつ表面側の斜方から照明を行う第２の斜方照明系と、基板の表面側に位置し、該各照明系による照明により基板から発生する散乱光および回折光を集光して、前記第１の照明、および第２の照明の照明方向別に光線分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの回折光および散乱光を遮光し、それぞれ第１、第２の検出器で検出する検出光学系と、前記第１および第２の検出器の各々の出力を所望の閾値により２値化信号に変換する第１および第２の２値化回路、および該第１および第２の２値化回路の各々の出力信号の論理積をとる論理積回路を有して論理積結果である微小異物等の微小欠陥データを演算表示する信号処理系とを備える構成にしたものである。
【００１３】
また本発明は、表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離光学系で分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記透明基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する比較判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置である。
また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記比較判定手段は、第１および第２の検出器の各々から得られる信号を所望の閾値で２値化信号に変換する第１および第２の２値化判定回路と、該第１および第２の２値化判定回路の各々から得られる２値化信号の排他的論理和をとる排他的論理和回路とを有することを特徴とする。
また本発明は、前記微小欠陥検査装置において、前記第１の斜方照明系で照射される第１の照明光と第２の斜方照明系で照射される第２の照明光との波長を異ならしめ、前記分離光学系を、波長分離光学系で構成したことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、表面にパターンが形成された透明基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射する第１の斜方照明系と、前記所望の個所に、第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射する第２の斜方照明系と、前記透明基板の表面から発生する散乱光を集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された散乱光を前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離する分離光学系と、該分離光学系で分離された各散乱光についてパターンからの散乱光を遮光するように各フーリエ変換面上に設けた第１および第２の空間フィルタと、該各空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を受光して信号に変換する第１および第２の検出器と、該第２の検出器から得られる信号に基いて前記透明基板部分に存在する微小異物を検出し、前記第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記基板の表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する判定手段とを備えたことを特徴とする微小欠陥検査装置である。
また本発明は、表面にパターンが形成されたレチクル上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記レチクルの表面に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する微小欠陥検査工程と、該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系により被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを特徴とする露光方法である。
【００１５】
また本発明は、表面にパターンが形成されたレチクル上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射すると共に第２の照明光を裏面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射し、前記レチクルの表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記レチクルの表面に形成されたパターン上に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出する微小欠陥検査工程と、該微小欠陥検査工程で表面に微小欠陥のないレチクルに対して露光光を照射して前記パターンを投影光学系により被露光基板に投影露光する露光工程とを有することを特徴とする露光方法である。また本発明は、表面にパターンが形成された半導体基板上の所望の個所に、第１の照明光を表面側から前記パターンを構成する主要な直線群の直線方向に対してほぼ同じ方向から斜方照射すると共に第２の照明光を表面側から前記主要な直線群の直線方向に対してほぼ直交する方向から斜方照射し、前記半導体基板の表面から発生する散乱光を集光光学系で集光して前記第１の照明光による散乱光と前記第２の照明光による散乱光とに分離し、分離後の各フーリエ変換面上に設けた空間フィルタによりパターンからの散乱光を遮光し、空間フィルタを通過したそれぞれの散乱光を第１および第２の検出器の各々で受光して信号に変換し、該第１および第２の検出器の各々から得られる信号を比較して前記半導体基板の表面に存在する微小欠陥を前記パターンの微細構造部分からなるエッジと弁別して検出し、この検出結果に基いて半導体基板を製造することを特徴とする半導体基板の製造方法である。
【００１６】
以上説明したように、前記構成によれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することができる。
また、前記構成によれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成したレチクルの表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、上記微小欠陥のないレチクル上のミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを投影光学系で被露光基板上に露光して高歩留まりを実現することができる。
また、前記構成によれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導体基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、半導体基板を高歩留まりで製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る異物等の欠陥検査方法およびその装置並びに露光方法および半導体基板の製造方法の実施の形態について、図を用いて説明する。
被検査対象物としては、半導体ウエハ、レチクル等のホトマスクおよび液晶基板等のように、ミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造を持つパターンが表面に形成された基板７９がある。これらの基板７９において、異物等の欠陥を検査する際、ミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造を持つパターン（回路パターン）と異物等の欠陥とを区別して検出する必要がある。
本発明は、これらパターン（回路パターン）の微細構造を持つ主要な直線群の方向に対する照明方向によってパターンの微細構造からの散乱光量が大きく変化するという本発明者によって確認された実験的事実に基づくものである。
即ち、本発明は、図１に示すようなミクロンオーダーより微細な微細構造部分（０．４〜１．５μｍ程度の長さを有する微小変化部分）８４を有するパターン（回路パターン）８０を有する基板上に存在する異物等の欠陥を微細構造を有するパターン８０と弁別して検出できるようにしたものである。８３は最も狭いパターン８０の間隔を示す。
【００１８】
まず、本発明に係る異物等の欠陥検査方法およびその装置の基本原理について、図２乃至図７を用いて説明する。
まず、基板上に形成されたパターンの微細構造部分（微小変化部分）の長さ（大きさ）Ｗを変化させた場合における散乱光の出力［Ｖ］と、標準粒子径を変えた場合の散乱光の出力との関係について図２を用いて説明する。なお、散乱光の出力は、後述する図８に示す検出光学系４により空間フィルタ４４を通して一方の検出器５１で検出される検出出力（Ｖ）を示す。図２は、パターンの微細構造部分の長さＷを０．２〜１．５μｍに変化させた時のパターンの微細構造部分からの散乱光の出力の大きさを表した実験結果を示すもので、１１０ａはパターンの微細構造部分に対して直角方向に斜方照明（図３（ａ）における１０５ａ）したときの散乱光の出力［Ｖ］を示し、１１０ｂはパターンの微細構造部分に対して平行方向（図３（ａ）における１０６ａ）に斜方照明したときの散乱光の出力［Ｖ］を示す。また、１０９ｂは約０．３４μｍの標準粒子からの散乱光の出力を示し、１０９ａは約０．２５μｍの標準粒子からの散乱光の出力を示す。
【００１９】
このように標準粒子径が約０．３４μｍの場合には、該粒子径からの散乱光の出力１０９ｂ（約２５０Ｖ）が、パターンの微細構造部分の長さＷが０．２〜１．５μｍに変化したとしても、どちらの斜方照明によっても散乱光の出力１１０ａ、１１０ｂ（最大約２００Ｖ）よりも大きくなり、弁別することは可能である。
【００２０】
しかしながら、標準粒子径が約０．２５μｍになると、パターンの微細構造部分の長さＷが約０．３〜０．６μｍの範囲におけるパターンの微細構造部分に対して平行方向に斜方照明したときの散乱光の出力１１０ｂ（最大２００Ｖ）の方が、約０．２５μｍの粒子径からの散乱光の出力１０９ａ（約１３０Ｖ）よりも大きくなるという現象が生じることになる。一方、約０．２５μｍの粒子径からの散乱光の出力１０９ａは二つの斜方照明に対して一定の値（約１３０Ｖ）を示し、長さＷが約０．３〜０．６μｍの範囲におけるパターンの微細構造部分から生じる散乱光の出力は二つの斜方照明のうち一方の斜方照明について約０．２５μｍの粒子径からの散乱光の出力１０９ａより著しく小さくなる特性を示す。そこで、二つの斜方照明の各々において検出される散乱光の出力を例えば約１００Ｖの閾値で２値化信号に変換し、この２値化信号の論理積をとることによって、約０．２５μｍまでの異物を、約０．２〜０．７μｍ程度の長さを有する微細構造部分と弁別して検出することが可能となる。なお、０．７μｍ程度以上の長さを有する微細構造部分から生じる散乱光については、二つの斜方照明によるものが、ともに約０．２５μｍの粒子径からの散乱光の出力１０９ａに接近してくるので、後述する対向斜方照明を用いることによって閾値を設定しやすくして約０．２５μｍまでの異物を、０．７μｍ程度以上の長さを有する微細構造部分と容易に弁別して検出することが可能となる。
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る検出方式により、約０．２μｍ程度以上の長さＷを有する微細構造部分を有するパターン（回路パターン）が形成された基板上に存在する約０．２５μｍまでの異物を検出することが可能となる。
図４（ａ）は、基板上に形成された微細構造部分を有するパターンと異物のモデルである標準粒子と第１の照明系による斜方照明光および第２の照明系による斜方照明光とを示す平面図である。１０２は基板７９の平面上に形成されたパターン８０の微細構造部分（パターンの境界がパターンの幅方向に僅か直線状に変化する０．４〜０．６μｍ程度の長さを有する微小変化部分）、１０１は異物のモデルである０．２〜０．３μｍ程度の大きさを有する標準粒子、１０６ａはパターン８０における微細構造部分の方向と直交する方向から該パターン面を斜方照明する第１の照明系による照明光、１０５ａはパターン８０における微細構造部分の方向と同方向から該パターン面を斜方照明する第２の照明系による照明光である。図中のＷはパターン８０における微細構造部分（微小変化部分）の大きさを表す寸法である。
【００２２】
図４（ｂ）（ｃ）は、標準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さＷが約０．５μｍの場合において各々から発生する散乱光について、後述する図８に示す検出光学系４により空間フィルタ４４を通して一方の検出器５１で検出される検出出力（Ｖ）を示したグラフである。即ち、図４（ｂ）に示す１０２ａは斜方照明１０５ａによってパターン８０の微細構造部分（微小変化部分）１０２から発生する散乱光の大きさ、図４（ｃ）に示す１０２ｂは斜方照明１０６ａによってパターン８０の微細構造部分（微小変化部分）１０２から発生する散乱光の大きさ、図４（ｂ）に示す１０１ａは斜方照明１０５ａによって標準粒子から発生する散乱光の大きさ、図４（ｃ）に示す１０１ｂは斜方照明１０６ａによって標準粒子から発生する散乱光の大きさを示す。基板上に形成されたパターン８０は断面構造を有し（厚さを持ち）、この場合パターン８０から発生する散乱光は斜方照明の方向によって大きく変化を示す。例えば図４（ｂ）（ｃ）に１０２ｂと１０２ａとで示すように、斜方照明１０６ａによりパターンの微細構造部分１０２から発生する散乱光は大きく、一方斜方照明１０５ａによりパターンの微細構造部分１０２から発生する散乱光はＷが約０．５μｍであるため、殆ど一次以上の回折光が発生せず、極僅かとなる。一方、図４（ｂ）（ｃ）に１０１ｂと１０１ａとで示すように、異物のごとく、微小な物体で明確には異方性を示さない物体からの散乱光は、照明方向によって大きな変化を示さない。  しかしながら、斜方照明１０６ａでは、標準粒子からの散乱光１０１ｂよりもパターン８０の微細構造部分からの散乱光１０２ｂが大きく、単純な２値化しきい値Ｔｈ１では異物だけを検出することが出来ない。その一方、斜方照明１０５ａでは、標準粒子からの散乱光１０１ａがパターンからの散乱光１０２ａよりも大きく、単純な２値化しきい値Ｔｈ１で、０．２〜０．３μｍ程度までの大きさの微小異物を検出することが出来る。
【００２３】
図３（ａ）に示す場合のパターン８０の微細構造部分１０２では、斜方照明１０５ａによる散乱光を検出すれば微小な異物を弁別することができるが、パターンの微細構造部分の方向はもう一つあり、その様子を図４（ａ）に示す。即ち、図４（ａ）に示すパターンの微細構造部分（微小変化部分）１０３は、図３（ａ）に示す場合を９０度回転させた状態である。図４（ｂ）（ｃ）に示すように、斜方照明１０５ａによりパターンの微細構造部分１０３から発生する散乱光は大きく、一方斜方照明１０６ａによりパターンの微細構造部分１０３から発生する散乱光は小さい。一方、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、異物のごとく、微小な物体で明確には異方性を示さない物体からの散乱光は、照明方向によって大きな変化を示さない。
図４（ｂ）（ｃ）は、標準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さＷが約０．５μｍの場合において各々から発生する散乱光について、後述する図８に示す検出光学系４により空間フィルタ４４を通して一方の検出器５１で検出される検出出力（Ｖ）を示したグラフである。これら図４（ｂ）（ｃ）に示すように、斜方照明１０５ａでは、標準粒子からの散乱光１０１ｅよりもパターンの微細構造部分１０３からの散乱光１０３ａが大きく、単純な２値化しきい値Ｔｈ２では異物だけを検出することが出来ない。その一方、斜方照明１０６ａでは、標準粒子からの散乱光１０１ｆがパターンの微細構造部分１０３からの散乱光１０３ｂよりも大きく、単純な２値化しきい値Ｔｈ１で、異物のみを検出することが出来る。このように図４（ａ）に示すパターンの微細構造部分１０３に対しては、斜方照明１０６ａによる散乱光を検出すれば、０．２〜０．３μｍ程度までの大きさの微小な異物を弁別することができる。
【００２４】
しかしながら、パターン８０の微細構造部分は、図３（ａ）に示す場合と図４（ａ）に示す場合とが、検査中に任意に現れるため、どちらか一方を選択的に検出することは不可能である。
そこで、本発明に係る検出方式においては、図３および図４に示すどちらの場合でも、異物に対しては２つの斜方照明の１０５ａ、１０６ａの両方の検出結果において、２値化閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方よりも散乱光が大きくなっており、またパターンの微細構造部分（パターンの境界がパターンの幅方向に僅か直線状に変化する０．４〜０．６μｍ程度の長さを有する微小変化部分）に対しては、２値化閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の両方に対して散乱光が大きくなることはないことを利用して、斜方照明１０５ａおよび１０６ａによる散乱光をそれぞれ分離して検出し、それぞれを２値化閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２により２値化してその論理積を求めることで、０．２〜０．３μｍ程度までの大きさの微小異物からの散乱光だけを検出する構成としている。なお、２つの斜方照明の１０５ａ、１０６ａの両方による散乱光の出力を示すディジタル信号に対して同様な演算処理を施すことによっても異物からの散乱光だけを検出することが可能である。
また、上記の動作は、直交する斜方照明の光源の波長をそれぞれ異なるものとしておけばその散乱光を色分離フィルタ等により簡単に分離することができるため、二つの直交する斜方照明による検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができる。
また、斜方照明１０５ａおよび１０６ａを、それぞれ対向する２方向から照明を行うように構成した場合、さらに大きな効果を得ることができる。
【００２５】
図５はそれを説明するための図で、（ａ）はパターンの微細構造部分と異物のモデルである標準粒子と対向する方向からパターン面を斜方照明する照明光とを示す断面図である。図５（ａ）に示す１０７ａはパターン面を斜方照明する照明光（１０５ａまたは１０６ａが対応）、１０７ｂは１０７ａと対向する方向からパターン面を斜方照明する照明光（１０５ｂまたは１０６ｂが対応）である。１０４はパターンの微細構造部分（１０２または１０３が対応）を示し、１０１は異物のモデルである標準粒子を示す。
この場合、パターン８０の微細構造部分１０４からの散乱光の大きさは、対向する照明方向によって異なり、斜方照明１０７ａにより発生する散乱光は大きく、それに対し斜方照明１０７ｂにより発生する散乱光は小さくなる。発明者らの実験によれば、照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分１０４からの散乱光の大きさは照明１０７ａによる散乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になることが確認されている。一方で、異物のごとく微小で明確には異方性を示さない物体からの散乱光は、照明方向によって大きな変化は示さない。
その様子を示すと、図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）の散乱光の検出出力（Ｖ）を示したグラフの様になる。図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、標準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さＷが約０．８μｍの場合を示す。斜方照明１０７ａでは、標準粒子１０１からの散乱光１０１ｇとパターン８０の微細構造部分１０４からの散乱光１０４ａとがほとんど同じで、異物検出のための２値化閾値の設定が困難となる。しかし、それと対向する斜方照明１０７ｂでは、標準粒子１０１からの散乱光１０１ｈの方がパターンの微細構造部分１０４からの散乱光１０４ｂよりも大きくなる。これにより、対向した照明１０７ａおよび１０７ｂの両方で照明した場合、パターンの微細構造部分１０４からの散乱光出力は１０４ａと１０４ｂとの和で１０４ｃとなり、また標準粒子１０１からの散乱光の出力は１０１ｇと１０１ｈとの和で１０１ｉとなり、検出のための２値化閾値Ｔｈ３により異物の検出が可能となる。このように、対向する２方向から照明を行うことにより、さらに微細な異物の検出が可能になる。図２に示すように微細構造部分の長さＷが０．８μｍより小さくなれば、２つの斜方照明１０５ａ、１０６ａによる散乱光の出力１０２ａ、１０３ａが小さくなるので、対向する斜方照明１０７ａと斜方照明１０７ｂによる散乱光の和の出力をすることによって益々小さくなり２値化閾値Ｔｈ３により異物の検出がますます容易となる。
【００２６】
また、上記の動作は、直交する斜方照明の光源の波長をそれぞれ異なるものとしておけばその散乱光を色分離フィルタ等により簡単に分離することができるため、二つの直交する斜方照明による検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができる。
さらに、以上までに説明した、パターン８０の微細構造部分１０２、１０３からの散乱光の大きさと、照明方向との関係から、パターンの微細構造部分の方向に対する平行、直角の４方向からの照明による散乱光の論理積結果をとることによって、さらに大きな効果を上げることができる。図６はそれを説明するための図で、（ａ）はパターンの微細構造部分と異物のモデルである標準粒子と４方向からパターン面を斜方照明する照明光とを示す平面図である。図６（ａ）に示す１０２はパターンの微細構造部分、１０１は異物のモデルである標準粒子である。斜方照明は１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂの４方向から行うものとする。
図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、標準粒子の径が約０．２５μｍで、微細構造部分（微小変化部分）の長さＷが約０．８μｍの場合を示す。これら図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示すように、斜方照明１０５ａによってパターンの微細構造部分１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の大きさをそれぞれ１０２ａ、１０１ａに、また斜方照明１０６ａによってパターンの微細構造部分１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の大きさをそれぞれ１０２ｂ、１０１ｂに、また斜方照明１０５ｂによってパターンの微細構造部分１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の大きさをそれぞれ１０２ｃ、１０１ｃに、また斜方照明１０６ｂによってパターンの微細構造部分１０２および標準粒子１０１から発生する散乱光の大きさをそれぞれ１０２ｄ、１０１ｄに示す。
【００２７】
そこで、４方向の照明毎に得られる散乱光の出力に基づく２値化信号の論理積をとれば、さらに微細な異物をパターンの微細構造部分と弁別して検出することができる。即ち、散乱光の出力を２値化信号に変換する際の２値化閾値は、４方向から照明されることによってパターンの微細構造部分から発生する散乱光の出力１０２ａ〜１０２ｄの内一番小さいもの１０２ｃよりも大きければよいので、図６（ｂ）〜（ｅ）に示すようにＴｈ４と非常に低く設定することができ、さらに微細な異物の検出が可能となる。なお、４方向の照明毎に得られる散乱光の出力を示すディジタル信号に対して同様な演算処理を施すことによっても微細な異物について検出することが可能となる。
この場合も、上記の動作は、斜方照明１０５ａ、１０６ａ、１０５ｂ、１０６ｂの光源の波長を異なるものとしておけばその散乱光を色分離フィルタ等により簡単に分離することができるため、斜方照明１０５ａ、１０６ａ、１０５ｂ、１０６ｂによる検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができる。
【００２８】
次に、基板７９に対して平面上で直交する２方向の照明を、一方については基板のパターン面（表面）側から、他方については基板のパターン面（表面）に対して裏面側から行う場合について図７を用いて説明する。これは、レチクル、マスク等の光を透過する基板７９上に遮光膜でパターン８０が形成された被検査対象物上の微小異物の検出に有効な方法である。すなわち、基板７９のパターン面（表面）に対して裏面側から照明することにより基板の光透過部分上に存在する異物等の欠陥から発生する出力の大きい前方散乱光を検出することにより、基板の光透過部分における検出感度を向上させることができる。また基板７９の遮光膜パターン８０上に存在する異物等の欠陥に関しては、基板のパターン面（表面）側からの照明による散乱光と、基板の平面上ではそれと直交する方向からの基板の裏面側からの照明による散乱光の排他的論理和をとることで、パターンの微細構造部分と弁別して高感度で検出することができる。その原理を図７に示す。図７（ａ）は、基板上に形成された微細構造部分（０．４〜０．６μｍ程度の長さを有する微小変化部分）を有するパターンと異物のモデルである標準粒子と一方を基板のパターン面（表面）側から、他方を基板のパターン面に対する裏面側から行う平面上で直交する２方向の照明とを示した斜視図である。１０６ａは基板７９の表面側からパターンの微細構造部分１０２の方向と平行な方向から斜方で行われる照明、１０８は基板の裏面側からパターンの微細構造部分１０２の方向と直角な方向から斜方で行われる照明、１０２はパターン８０の微細構造部分、１０１は異物のモデルである標準粒子、７９は基板、８０は透明な基板上に形成された遮光性を有する金属膜のパターンである。
【００２９】
ところで、基板７９の表面側からの照明１０６ａによって、図７（ｂ）に示すように遮光膜パターン上に存在する標準粒子（異物等の欠陥）１０１から散乱光の出力１０１ｊが発生するが、基板７９の裏面側からの照明１０８は遮光膜パターン８０によって遮られるため、図７（ｃ）に示すように遮光膜パターン上の異物から散乱光の出力１０１ｋは発生しない。一方、パターンの微細構造部分１０２からは基板の表面側からの照明１０６ａによっても図７（ｂ）に示すように散乱光の出力１０２ｅは発生し、基板の裏面側からの照明１０８によっても図７（ｂ）に示すように散乱光の出力１０２ｆが発生する。この両者の照明による散乱光の検出結果を示す２値化信号の排他的論理和をとれば、基板７９の遮光膜パターン８０上の異物等の欠陥を検出することができる。この場合、図７（ｂ）に示すように表面側の照明１０５ａによる検出のしきい値Ｔｈ５を非常に低くとることができるため、基板の遮光膜上の異物等の欠陥を高感度で検出することが可能となる。図７（ｃ）に示すＴｈ６は検出の閾値を示す。なお、排他的論理和をとって異物等の欠陥を検出する場合、必ずしも２値化信号の排他的論理和を取る必要はなく、両者の照明による散乱光の出力結果を示すディジタル信号に対して同様な演算処理することによって基板７９の遮光膜パターン８０上の異物等の欠陥を検出することができる。
ところで、ここでは、パターンの微細構造部分の方向が０°、９０°の２方向の場合を想定したが、パターンの微細構造部分の方向がそれ以外の方向も有する場合には、それに応じて照明系および検出器を増やして設ける必要がある。
【００３０】
次に本発明に係る異物等の欠陥検査方法およびその装置についての具体的な実施の形態について説明する。
図８は、本発明に係る異物等の欠陥検査装置の一実施の形態を示す構成図である。座標ｘ、ｙ、ｚは図に示す方向を示す。被検査対象物６は、基板７９上に０．２〜１．２μｍ（特に０．４〜０．６μｍ程度）程度の長さＷの微細構造部分（微小変化部分）を有するパターン８０を形成したものである。検査ステージ部１は、被検査対象物６を固定手段１８により上面に固定してｚ方向に移動可能なｚステージ１０と、ｚステージ１０を介して被検査対象物６をｘ方向に移動させるｘステージ１１と、同じく被検査対象物６をｙ方向に移動させるｙステージ１２と、ｚステージ１０、ｘステージ１１、ｙステージ１２の各ステージを駆動するステージ駆動系１３と、被検査対象物６のｚ方向位置を検出する焦点位置検出用の制御系１４から構成されており、各ステージは、被検査対象物６の検査中常に必要な精度で焦点合わせ可能に制御される。焦点位置検出用の制御系１４はエアマイクロメータを用いるものでも、あるいはレーザ干渉法で位置を検出するものでも、またあるい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でも良い。なお、ステージ駆動系１３および制御系１４は、マイクロコンピュータ５４からの指令に基いて制御される。
図９には、被検査対象物６として微細構造部分（微小変化部分）を有するパターン８０を形成したレチクルにペリクル膜７ａを付けた枠７ｂを装着したものを示す。図９に示すごとく、ｘステージ１１およびｙステージ１２は、ＣＣＤ投影部１５を鎖線の矢印１３１で示すように走査する。その走査速度は任意に設定することが出来るが、例えば、ｘステージ１１を約０．２秒の等加速時間と、４．０秒の等速時間と、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被検査対象物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回移送することにすると、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出来る。１３３はｘ方向の連続送りを示し、１３４はｙ方向のステップ送りを示す。
【００３１】
２および２０は各々対向させて第１の波長の光を斜方照射する第１の斜方照明系、３および３０は各々対向させて第１の波長と異なる第２の波長の光を斜方照射する第２の斜方照明系である。これらは独立しており、かつ同一の構成要素から成っている。２１、２０１は第１の斜方照明系の光源であり、３１、３０１は第２の斜方照明系の光源である。２２、２０２、３２、３０２は集光光学系であり、光源２１、２０１、３１、３０１より射出された光束をそれぞれ集光して被検査対象物６上のパターン面（の同一位置）を照明する。上記集光光学系２２、２０２、３２、３０２の各々は、図１０に示すように、光束径を拡大する凹レンズ２２３と、凹レンズ２２３で拡大された光束をｘ’軸方向に集束するシリンドリカルレンズ２２４と、シリンドリカルレンズ２２４で得られる光束を被検査対象物６上に集束させるコリメータレンズ２２５および集光レンズ２２６とから構成される。この場合、図１０に示すように検出光軸４７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を避ける程度の大きさを持つ必要がある。なお、被検査対象物６のパターン面に対する入射角は（９０°−ｉ）で表すことができる。また被検査対象物６がレチクル等のマスクであって、これに異物付着防止用のペリクル膜７ａを付着した枠７ｂを装着したものであるような場合にはこの枠７ｂを避けるために、被検査対象物６のパターン面に対する入射角ｉは、ほぼ８０°より小さくする必要がある。
斜方照明系２、２０、３、３０は、照明を行う面に対して平行な方向に電界ベクトルを持つ直線偏光（Ｓ偏光と称する）を持つように構成する。Ｓ偏光にするのは、例えば入射角ｉが６０°の場合、ガラス基板７９上における反射率がＰ偏光（照明を行う面に対して直角方向に電界ベクトルを持つ直線偏光）の場合に比べてやく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）ことにより、より小さい異物まで検出することが可能になるからである。
【００３２】
各斜方照明系２、２０、３、３０の照度を高めるため、例えば集光光学系２２、２０２、３２、３０２の開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を約０．１にし、照明スポットを約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３０μｍと小さくなり、図１０に示す検査視野１５の全域Ｓ（例えば５００μｍ）に焦点を合わせることが出来なくなる。しかし、本実施の形態ではこの対策として、シリンドレカルレンズ２２４を図１０に示すＸ’軸周りに傾け、（図１０はすでに傾けた状態を示す）、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、５５１に一次元固体撮像素子を使用した場合に、検査視野１５が検出器５１、５５１と同様に直線状になっても、この領域を高い照度でかつ均一な分布で照明することが可能となる。
【００３３】
図１０においてシャッタ２３は光源２１からの光を必要に応じて遮光するためにある。シャッタによる光の制御は、ペリクルを装着したレチクル等の基板の検査の際に必要となる。斜方照明で基板を検査する場合、に検査対象の基板にペリクルが装着されていると、基板の端部を照明しようとしたときに、照明がペリクル枠に当たり、けられが生じることがある。照明がペリクルの枠７ｂにけられた場合、検査視野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。このため、枠７ｂによってけられが起こる以前に、図１０に示すシャッタ２３によって枠７ｂによってけられる側の照明系を遮光する必要がある。従って斜方照明系２、２０、３、３０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７ｂとの関係で定まる。図１１（ａ）に枠７ｂ内の照明領域２７１０〜２７１８の例を示す。図１１（ｂ）には枠７ｂ内の照明領域２７１０〜２７１７に照射する光束を示す図である。１０５ａは斜方照明系２により照射される光束、１０５ｂは斜方照明系２０により照射される光束、１０６ａは斜方照明系３により照射される光束、１０６ｂは斜方照明系３０により照射される光束を示す。図１１（ａ）に示す照明領域２７１０では図１１（ｂ）に示す（Ａ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１１では図１１（ｂ）に示す（Ｂ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１２では図１１（ｂ）に示す（Ｃ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１３では図１１（ｂ）に示す（Ｄ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１４では図１１（ｂ）に示す（Ｅ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１５では図１１（ｂ）に示す（Ｆ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１６では図１１（ｂ）に示す（Ｇ）の状態で、また図１１（ａ）に示す照明領域２７１７では図１１（ｂ）に示す（Ｈ）の状態で照明を行うように各斜方照明系２、２０、３、３０に設置されたシャッタ２３を制御する。また図１１（ａ）に示す照明領域２７１８は、４つの斜方照明系２、２０、３、３０によって４方向からの照明が可能な領域である。図１０および図１１はペリクル保持枠７ｂが大きさ１０２×１０２ｍｍ、高さ６．３ｍｍ、照明光の光軸とレチクルの表面とのなす角度が３０°（入射角ｉは６０°）の場合であり、また、すべての照明が行えてもっとも検出が安定している照明領域２７１８は、レチクル内でもっとも検出感度が必要な領域をカバーするように設定される。裏面側の照明を行う場合に関しても、レチクルの裏面にペリクル膜７ａが取り付けられているタイプのレチクルに関しては同様のことが言える。
【００３４】
一方図１２に示すように、レチクルへの照明を対物レンズ４１の周りから行って枠７ｂによってさえぎられるのを少なくすれば、上記に説明したシャッタ３４の切り替え制御は不要となる。即ち、斜方照明系２、２０、３、３０の各々から得られる照射光束を上方から対物レンズ４１の周囲に沿って下方へ導いて、対物レンズ４１の周囲の下端に設置されたミラー２８３１〜２８３４によって反射させてレチクルの表面上に斜め方向から集光して照射し、枠７ｂによってさえぎられるのを少なくすれば、切り替えなしで照明することが可能となる。
検出光学系４は、０．４〜０．６程度のＮＡを有する対物レンズ４１と、該対物レンズ４１の結像位置付近に設けられる視野レンズ（以下フィールドレンズと呼ぶ）４３、フィールドレンズ４３により集光された光束の波長分離用プリズム（あるいはミラー）４２とを有する。検出光学系４に入射した光は、波長分離用プリズム４２により、第１の斜方照明系２、２０によって被検査対象物６の表面から発生した散乱光（回折光も含む）と、第２の斜方照明系３、３０によって被検査対象物６の表面から発生した散乱光（回折光も含む）とに分離される。この分離された光は、それぞれ被検査対象物６の検査視野１５に対するフーリエ変換面に設けられた帯状の遮光部とその外部に透過部を有する空間フィルタ４４、４４４、および結像レンズ４５、４５５を経て、被検査対象物６上の検査視野１５が、検出器（ＣＣＤセンサ）５１、５５１上に結像される。フィールドレンズ４３は対物レンズ４１上の上方の焦点位置４６の像を空間フィルタ４４、４４４を設置した位置に結像する。なお、第１の斜方照明系２、２０によって被検査対象物６の表面から発生した散乱光（回折光も含む）と、第２の斜方照明系３、３０によって被検査対象物６の表面から発生した散乱光（回折光も含む）とに分離するのを、上記波長分離用プリズム４２で行う必要はなく、上記波長分離用プリズム４２の位置にハーフミラーを設置して２つの光路に分岐し、分岐光路の各々に第１の斜方照明系２、２０および第２の斜方照明系３、３０の各々による波長の散乱光を通すフィルタを設置することによっても可能となる。
【００３５】
ところで、被検査対象物６は基板７９上にパターン８０が形成されて構成される。パターン８０のエッジには、ミクロンオーダーより微細な微細構造部分８４（１０２、１０３）の他に図１３に示すように通常のエッジの直線部分８１とエッジの微細なコーナ部分８２とを有することになる。そこで、第１の斜方照明系２、２０および第２の斜方照明系３、３０の各々によって照射された光束１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂの各々によって図１３に示す通常のエッジの直線部分８１から発生し、対物レンズ４１に入射する散乱光（回折光も含む）１３１を、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、４４４によって遮光することによって微小異物７０からの散乱光１３２を検出器（ＣＣＤセンサ）５１、５５１で受光して検出することができる。即ち、パターン８０の微細構造部分８４（１０２、１０３）からの散乱光については、上記空間フィルタ４４、４４４では遮光されずに通過して検出器（ＣＣＤセンサ）５１、５５１で受光して検出されることになる。なお、照明光が平行光であれば、パターン８０のエッジ８１、８２、８４から発生する回折光の広がりを小さくすることができる（弁別比を大きくすることができる。）。しかし、照明を集光光で行い、照明光の照度を高めればＣＣＤセンサ（検出器）５１、５５１で受光される光の出力レベルを大きくすることができ、高いＳ／Ｎで検出することができる。
【００３６】
図８に示す信号処理系５は、検出器５１、５５１の出力を補正するシェーディング補正回路１１３、１２３と、４画素加算回路１１４、１２４と、２値化判定回路５２、５５２と、論理積回路５７と、ブロック処理回路５８、５５８と、マイクロコンピュータ５４と、表示手段５５とから構成される。
検出器５１、５５１は、例えば電荷移動形の一次元固体撮像素子等により構成され、ｘステージ１０を走査しながら被検査対象物６上のパターン面からの信号を検出するが、この場合被検査対象物６上の異物７０等の欠陥が検出視野に存在するとき、図１３に示すように、パターン８０の微細構造部分（コーナ部分）８２から発生して空間フィルタ４４、４４４を通過する散乱光１３５よりも、異物７０から発生する散乱光による信号レベルおよび光強度が大きくなるため、検出器５１、５５１の出力も大きくなる。前述したように、これとは逆にパターン８０においてＷが０．３〜０．６μｍ程度の微細構造部分（微小変化部分）８４から発生して空間フィルタ４４、４４４を通過する散乱光１３５は、０．２５μｍ程度の異物７０から発生する散乱光に比して大きくなる。なお、前述のごとく検出器５１、５５１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出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はなく、２次元のもの、あるいは単素子のものでも使用可能である。
【００３７】
シェーディング補正回路１１３、１２３および４画素加算回路１１４、１２４については後述する。
２値化判定回路５２、５５２は、検出判定のための２値化のしきい値があらかじめ任意に設定出来るようになっており、検出器５１、５５１からの出力が、図５に示すように設定された閾値Ｔｈ３以上となった場合に、論理レベル“１”、あるいは論理レベル“１”と検出値を出力するように形成する。即ち、各検出器５１、５５１から得られる図５（ｄ）に示す出力信号に対して閾値Ｔｈ３で２値化することによって、０．２〜０．３μｍ程度の微小異物を、パターン８０の０．２μｍ程度以上の微細構造部分８４（１０２、１０３）から弁別して論理レベル“１”として検出することができる。ところで、２値化判定回路５２、５５２の各々において、論理レベル（判定結果）とともに検出器５１、５５１の各々から検出される検出値も出力するのは、最終的な異物等の欠陥の検出結果に加えて、その検出値を付随させることで、検出された異物等の欠陥の大きさ等の推定、および検出判定のための２値化の閾値の設定の利便のためである。
論理積回路５７は、２値化判定回路５２および５５２からの２つの論理出力の積を取るものであり、その結果互いに直角をなす２つの斜方照射光束１０５ａ，１０５ｂ；１０６ａ、１０６ｂの各々によって被検査対象物６から発生して各空間フィルタ４４；４４４を通過して検出器５１；５５１の各々によって検出されて２値化判定回路５２；５５２の各々で２値化された論理レベルの論理積をとることによって、パターン８０の微細構造部分の向きが図３（ａ）に示す場合と図４（ａ）に示す場合との論理積がとられてパターン８０の微細構造部分の向きに関係なく、０．２〜０．３μｍ程度の微小異物を、パターン８０の０．２〜１．２μｍ程度の微細構造部分８４（１０２、１０３）から弁別して検出することができることになる。即ち、論理積回路５７の出力が０．２〜０．３μｍ程度の微小異物からなる欠陥の検出判定結果となる。またその際の出力にも論理レベルの判定結果のみでなく、検出値も出力した方が良いことは先にも述べたとおりである。
【００３８】
ブロック処理回路５８、５５８は、検出結果信号を取り込み、複数の信号のダブルカウントを防止する回路であるが、これに関しても後述する。
また、マイクロコンピュータ５４は、ブロック処理回路５８、５５８によって処理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、５５１の場合には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、５５１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に出力する様に形成される。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ースも行う。
次に、微小異物７０から生じる散乱光を有効に対物レンズ４１の瞳に入射させて分解能を高めて各検出器５１、５５１における各画素によっ検出することについて説明する。即ち、Ｗｏｌｆ著、“光学の原理“ｐｐ９５０−９７１などの文献によれば、微小な粒子が照明光の波長と同程度の大きさになった場合、異物からの散乱光は均一ではなく、鋭い分布を持つ。このように微小異物からの散乱光は不規則な指向性をもつため、対物レンズ４１の開口数（ＮＡ）が小さいと、微小異物からの散乱光をできるかぎり対物レンズ４１の瞳に入射させることができず、その結果異物の検出見逃しが起こることが生じることになる。すなわち、微小異物を検出することができるようにするためには、検出すべき異物の大きさを解像する程度の分解能が必要であることが判明した。以下にその検討の過程を述べる。
【００３９】
光散乱の物理学の歴史は古く、空間に浮遊した単一の球に平面波が照射された場合といったもっとも簡単な問題が、１９０８年にＧｕｓｔａｖ  Ｍｉｅによって初めて解析された。
ラテックス球などの微小物体は、反射、屈折、吸収そして回折といったプロセスの組合せで、照明光を散乱する。球状異物（粒子）からの散乱光強度を図１７に示す。図１７は、Ｍｉｅ散乱の理論値を、基板上に付着した粒子の場合に変形したもので、異物からの散乱光強度に比例する散乱光断面積（μｍ２）を異物の径ｄ（μｍ）に対して示した図である。図１７に示すように、照明光の光源波長：λを用いた無次元数πｄ／λがおおむね４より小さな領域、即ちλ＝５５０ｎｍの時ｄ＝０．７μｍより小さな異物においては、特にレーリー散乱領域と呼ばれ、異物からの散乱光の強度は、縦軸に散乱断面積（μｍ２）で示す如く横軸に示す異物の直径ｄの６乗に比例（照明光源波長λの４乗に反比例）して、急激に減少する。
ところで、πｄ／λがおおむね４より大きな領域、即ちλ＝５５０ｎｍの時ｄ＝０．７μｍより大きな異物においては、その散乱光は、回折の理論に従って図１４において１４１で示すように主な成分は方向性を持って散乱することになる。従って、この領域、即ち０．７μｍ程度より大きな異物を検出するためには、異物からの散乱光が分布を持つことにより検出光学系４における対物レンズ４１のＮＡを微小異物からの散乱光の分布に注意して決定する必要がある。
【００４０】
図１５には、被検査対象物（例えばレチクル）６上の異物７０に対してレーザ光斜め照明２２２１（１０５ａ、１０５ｂ、１０６ａ、１０６ｂ）を行った場合における回折光の方向を示す。回折光は、０次回折光（正反射光）２２２２、１次回折光２２２３、さらに角度θだけ離れて２次回折光……と続く。
０次回折光２２２２は、レーザ照明２２２１の正反射光であり、異物の散乱光を検出するということは、１次以上の回折光を検出することになる。
ここでθは、回折光の式からｄ０・ｓｉｎθ＝λで求められる。（ｄ０は、不定形な異物に対しては、直径、幅、長さあるいは直径の平均値など様々な定義が考えられる。しかし、以下の議論はｄ０の値によらず成り立つので、上記のいずれの定義でも、結果に影響をおよぼさない。そこで、ここではｄ０＝ｄ、すなわちｄ０を異物の径と仮定した。
検出光学系４の必要なＮＡを、最も条件の厳しいπｄ／λ＝４の場合について求める。
0003573587.tif 000002
【００４１】
これは、回折光の間隙が最大で５２°になることを意味し、従って、５２°以上の開口を有する検出光学系４の対物レンズ４１を用いれば、最低でも１次の回折光だけは検出できることになり、異物は見逃しとはならない。
【００４２】
図１６において、ＮＡ＝ｓｉｎ（θ／２）（ｎ：光路の屈折率、空気ではｎ≒１）で検出光学系４の対物レンズ４１のＮＡは求められ、ＮＡ＝１・ｓｉｎ（５２°／２）＝０．４４となる。
よって、概ね０．４４より大きなＮＡをもつ検出光学系４により異物からの散乱光を見逃しなく検出できる。
この場合、ＮＡが大きい程検出に余裕ができ、またレーリー領域の異物の検出にも都合が良くなる。逆にＮＡ≧０．４４を満たさない場合でもＮＡ＝０．４程度ならば、回折光にある程度の幅があるため、実用上は異物の検出は可能である。逆に、ＮＡを０．５より大きくすると後で述べる理由によってパターン８０からの散乱光が検出光学系４に入射してしまい、異物からの散乱光だけを検出する要求に障害をおよぼし、ＮＡをわざわざ大きくするメリットが減少する。このため、検出光学系４における対物レンズ４１のＮＡは、おおよそ０．４から０．６位までが実用上適切な値となる。
【００４３】
次にレーリー領域の異物の検出について述べる。
ところで、「微小異物の検出」と言う目標を達成するためには、検出すべき異物の大きさを解像する程度の分解能が必要である。そのため、検出光学系４における対物レンズ４１は、検出すべき微小異物を解像する程度の開口数（ＮＡ）を有する必要がある。
具体的には次の（数１）式により、算出される。
ｄ＝０．６（λ／ＮＡ）                      …………（数１）
このＮＡに概ね近い値を有する検出光学系４が望ましい。ここで、ｄは検出すべき微小異物の寸法、λは照明光の波長、ＮＡは開口数である。また検出光学系４のＮＡを（数１）式を満たすように設定できない場合、照明系のλを短くして（数１）式を満たす必要がある。
すなわち、微小異物検査のための検出光学系４は、（数１）式に示すような微小異物を解像する必要であるという新規な考え方に立っている。
ただし、（数１）式における係数は、０．６という一般の解像度を算出する際の値ほど大きい必要はなく、発明者により実施された実験によると、０．２４〜０．６の範囲であれば必要とされる微小異物の検出性能は発揮される。
【００４４】
その理由について、以下に説明する。図１７には、横軸に異物径ｄ（μｍ）をとり、縦軸に散乱断面積（μｍ２）をとってある。この散乱断面積は、異物から発生する散乱光に比例し、Ｍｉｅの散乱の理論から求められる。その解釈は、発生する散乱光を観察した場合、あたかも図中の実線で示される異物から発生する散乱光であるかのように観察されることを意味する。図中には、点線で、幾何学的な断面積も合わせて示した。
これにより、散乱光で観察した場合には、実際の異物寸法よりも大きく観察されることがわかる。（これは、まさしく異物検査が散乱光で行われている理由である。）そして、その比率は、図１７より面積比で約３倍〜６倍、従って直径では√３〜√６倍となる。
この場合、上記（数１）式は、次に示す（数２）式の関係となり、先の実験結果を説明できる。
0003573587.tif 000003
また、レチクル上の微小異物検査をとれば、検出すべき微小異物のサイズｄはレチクル最小寸法の１／４程度とされているため、レチクル上のパターンの最小寸法が約１．５μｍ（５：１縮小転写の場合、ウェハ上で０．３μｍ、これは、６４ＭＤＲＡＭ相当）の場合約０．４μｍ、レチクル上のパターンの最小寸法が約１．０μｍ（２５６ＭＤＲＡＭ相当）の場合約０．２５μｍである。
【００４５】
従って、約０．２５μｍの微小異物を、先の検討から求められたＮＡ＝０．５の検出光学系４で検出するためには、上記（数２）式を変形した次の（数３）式の関係から、斜方照射する光の波長は、λ＝５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短くする必要がある。即ち、第１の斜方照明系の光源２１、２０１および第２の斜方照明系の光源３１、３０１は、λ＝５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短い波長の光を出射するレーザ光源等で構成する必要がある。
λ＝ｄ・ＮＡ／（０．３５〜０．２４）            …………（数３）
図１３（ａ）には、レチクルである被検査対象物６を示している。即ち、透明基板７９上には、直線部分８１とコーナ部分８２および微小変化部分８４からなる微細構造部分とのエッジを有するパターン８０が形成される。７０は透明基板上に付着した微小異物を示す。ところで、本発明においては、０．２５〜０．３μｍ程度の微小異物７０を検出する必要がある。
レチクル６を斜方照明系２（または斜方照明系２０、３、３０のいずれか）で斜方より照射し、直接反射光および直接透過光は集光せず、発生する散乱光および回折光のみを対物レンズ４１で集光すれば、図１８に示す基板７９上のパターン８０と斜方照明系２（または斜方照明系２２、３、３３のいずれか）の基板７９の面上への投影像６０との位置関係で定義される角度ψが０゜の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１９（ａ）に示すように帯状に表れる。ここで前記パターン８０の角度ψの種類は、０゜４５゜、９０゜の角度パターンに限られていて、図１３（ａ）に示すように４５゜および９０゜のパターンからの回折光１３３、１３４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。一方、異物７０からの散乱光は、図１９（ｃ）に示すようにフーリエ変換面上の全面に広がる。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、４４４を配置し、図１３（ａ）に示すパターン８０の直線部分（エッジにおいてψが０゜の部分）８１からの回折光１３１を遮光することにより、検出器５１、５５１は微小異物７０をパターン８０の直線部分８１から弁別して検出することができる。
【００４６】
この構成により検出光学系４のＮＡを０．４〜０．６程度にすることによって高ＮＡを実現して微小異物７０からの散乱光である回折光を入射せしめ、しかも空間フィルタ４４、４４４でパターン８０の直線部分８１からの散乱光である回折光を遮光することによって微小異物７０をパターン８０の直線部分８１から弁別して検出することができる。
但し、パターン８０の微細構造部分８２、８４からの散乱光は、直線状の空間フィルタ４４、４４４では十分に遮光しきれない。そこで、図１３（ｂ）に示すように、ＣＣＤセンサ５１、５５１の一つの画素中に一度に複数の微細構造部分８２、８４から生じる散乱光を入射させないように、ＣＣＤセンサ５１、５５１が受光する画素を、パターン８０の最小寸法（レチクルにおいて６４ＭＤＲＡＭ相当の場合には約１．５μｍ、２５６ＭＤＲＡＭ相当の場合には約１．０μｍ）に対応するように被検査対象物６上での換算で２×２μｍ〜０．８×０．８μｍ程度にまで高分解能化して、パターン８０の微細構造部分８２、８４からの散乱光による影響を極力排除した。即ち、ＣＣＤセンサ５１、５５１の画素寸法が、例えば１３×１３μｍである場合には、被検査対象物６上での換算で２×２μｍ〜０．８×０．８μｍ程度にまで高分解能化するには、検出光学系４の拡大倍率を７倍〜１６倍程度にすることが必要となる。被検査対象物６上での換算によるＣＣＤセンサ５１、５５１の画素寸法は、被検査対象物６のパターン８０の寸法Ｌよりも小さければ良い。実際にはパターン８０の微細構造部分８２、８４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、被検査対象６となる基板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、ＣＣＤセンサ（検出器）５１、５５１の１画素には１つの微細構造部分からの散乱光のみが受光されることになり十分である。例えば、パターンの最小寸法が１．０μｍ程度の２５６ＭＤＲＡＭ用レチクルでは、０．８〜１．５μｍ程度の画素寸法が望ましい。この場合、ＣＣＤセンサ５１、５５１の画素寸法を例えば１３×１３μｍとしたとき検出光学系４の拡大倍率を９倍〜１６倍程度にし、ＣＣＤセンサ５１、５５１の画素寸法を例えば７×７μｍとしたとき検出光学系４の拡大倍率を５倍〜９倍程度にすることが必要となる。
【００４７】
次に図８に示す実施の形態についての作用について、更に説明する。図２０（ａ）には、パターン８０のコーナ部分に形成された微細構造部分８２を示し、図２０（ｂ）には、該微細構造部分８２を微視的に示したものである。即ち、図２０（ｂ）に示すようにパターン８０のコーナ部分に形成された微細構造部分８２は、連続的な角度８２０で構成されているため、該微細構造部分８２からの回折光１３５も図１３に示すようにフーリエ変換面上で広がる傾向があり、空間フィルタ４４、４４４により完全に遮光することができず、図１９（ｂ）に示すようになる。このため、一つの検出器５１または５５１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または５５１の出力Ｖが増大して、異物７０と弁別して検出ができなくなる。図２１はこの状態を示したもので、複数のコーナー部からなる微細構造部分８４からの検出出力値８２２が単一のコーナー部８２からの検出出力値８２１に比べて高い値になり、図に示す点線９０で示す閾値のレベルで２値化したのでは、異物７０からの検出出力値７０１を分離して検出することができないことを示している。
【００４８】
上記図２１にて説明した不具合点の対策として、前述したとおり、被検査対象物６上の検査視野１５を対物レンズ４１、結像レンズ４５、４４５等を介して検出器５１、５５１に結像するように構成し、検出器５１、５５１の寸法と検出光学系４の結像倍率を選択することにより、被検査対象物６の面上における検出視野１５を任意の寸法（例えば２×２μｍ〜０．８×０．８μｍ程度に設定し、簡易な検出光学系４でありながらパターン８０の複数の微細構造部分８２からの回折光が検出器５１、５５１に同時に入射しないようにしている。しかし、サブミクロンオーダー以下の微小異物の検出においては、パターン８０の形状によっては一部のコーナー部８２との分離検出が不十分であり、また、ＬＳＩの高集積化により、図１に示すように、パターン８０の通常の構造部分の寸法８３よりも微細なミクロンオーダー以下の寸法を有する微細構造部分８４から発生するような回折光は、異物７０からの散乱光と挙動が更に類似して来ているため、異物７０を回路パターンから分離して検出することが一層難しくなってくる。
【００４９】
そこで、前述した基本原理で説明したように構成することによって、ミクロンオーダー以下の微細構造部分８４を有するパターンに対しても、０．２〜０．３μｍ程度の微小異物を検出することができる。
すなわち、図８に示す構成において、斜方照明系２、２０と斜方照明系３、３０との各々から５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短い波長で、且つ互いに波長を異ならして、斜方照明１０５ａ、１０５ｂと斜方照明１０６ａ、１０６ｂとを、基板７９上に微細構造部分８２、８４および直線部分８１のエッジを有するパターン８０を形成した被検査対象物６に対して検査視野１５の全域Ｓに焦点が結ぶように行う。その結果、被検査対象物６上の微小異物からの散乱光（一次以上の回折光）およびパターン８０のエッジからの散乱光（一次以上の回折光）が高ＮＡの対物レンズ４１の瞳に入射する。そして、波長分離用プリズム４２によって、斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光と斜方照明１０６ａ、１０６ｂによる散乱光とに波長分離されて各々の第１および第２の光路にそって進むことになる。  一方第１の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４により、斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセンサ５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１の各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、相対向する斜方照明１０５ａによる散乱光と斜方照明１０５ｂによる散乱光とが、図５（ｄ）に示すように加えられてＣＣＤセンサ５１の各画素に受光されることになる。
【００５０】
他方第２の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４４により、斜方照明１０６ａ、１０６ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセンサ５５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１の各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、相対向する斜方照明１０６ａによる散乱光と斜方照明１０６ｂによる散乱光とが、図５（ｄ）に示すように加えられてＣＣＤセンサ５１の各画素に受光されることになる。
何れのＣＣＤセンサ５１、５５１においても、微細構造部分８４の長さＷが約０．７μｍ以上になっても、この微細構造部分８４から発生する散乱光の出力と約０．２〜０．３μｍから発生する散乱光の出力との間に差をだすことが可能となり、容易に閾値Ｔｈ３を設定することが可能となる。それは図５において説明したように、斜方照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさが、斜方照明１０７ａによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になるからである。
【００５１】
そして、２値化判定回路５２において、ＣＣＤセンサ５１の各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ３によって２値化信号に変換する。２値化判定回路５５２においても、ＣＣＤセンサ５５１の各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ３によって２値化信号に変換する。更に論理積回路５７において、２値化判定回路５２および５５２からの２つの論理出力の積をとることによって、０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物については論理積がとれ、微細構造部分８４については論理積がとれないことにより、０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物について微細構造部分８４と弁別した論理出力を得ることができる。その理由は、図２に１１０ｂで示すように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）においては１０６ａ、図４（ａ）においては１０５ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３μｍ程度の微小異物から発生する散乱光の強度より越えることがあるが、１１０ａで示すように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）においては１０５ａ、図４（ａ）においては１０６ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物から発生する散乱光の強度よりも小さくなるからである。以上説明したように、直交する斜方照明の光源の波長をそれぞれ異なるものとしておけばその散乱光を色分離用フィルタや色分離用プリズム等の波長分離光学系により簡単に分離することができるため、二つの直交する斜方照明による０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物の検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができる。
【００５２】
２値化判定回路５２、５５２の各々において、論理レベルとともに検出器５１、５５１の各々から検出される検出値も出力するのは、最終的な微小異物等の欠陥の検出結果に加えて、その検出値を付随させることで、検出された微小異物等の欠陥の大きさ等の推定、および２値化の閾値の設定のためである。この場合論理積回路５７においても２値化判定回路５２、５５２の各々から得られる検出値もそのまま出力するように構成する。
ブロック処理回路５８、５５８の各々は、論理積回路５７から得られる検出結果信号を取り込み、複数の信号のダブルカウントを防止することを実行する。
【００５３】
マイクロコンピュータ５４は、ブロック処理回路５８、５５８によって処理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、５５１の場合には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、５５１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に出力するように処理する。またマイクロコンピュータ５４は、装置各部の機構の制御および作業者とのインターフェースも行う。
なお、図８に示す実施の形態においては、斜方照明系２および３の各々について対向斜方照明系２０および３０を設置する場合を示したが、図３および図４で説明した基本原理に示すように、対向斜方照明系２０および３０をなくしてもよい。
【００５４】
次に、本発明に係る他の実施の形態について図２２を用いて説明する。図２２に示す構成において、斜方照明系２と斜方照明系２０と斜方照明系３と斜方照明系３０との各々から５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短い波長で、且つ互いに波長を異ならして、斜方照明１０５ａと斜方照明１０５ｂと斜方照明１０６ａと斜方照明１０６ｂとを直交する４方向から、基板７９上に微細構造部分８２、８４および直線部分８１のエッジを有するパターン８０を形成した被検査対象物６に対して検査視野１５の全域Ｓに焦点が結ぶように行う。その結果、被検査対象物６上の微小異物からの散乱光（一次以上の回折光）およびパターン８０のエッジからの散乱光（一次以上の回折光）が高ＮＡの対物レンズ４１の瞳に入射する。そして、波長分離用プリズム４２によって、斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光と斜方照明１０６ａ、１０６ｂによる散乱光とに分岐分離されて第１および第２の光路にそって進むことになる。
一方第１の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４により、斜方照明１０５ａ、１０５ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がハーフミラー４６によって分岐され、斜方照明１０５ａによる散乱光が波長分離用フィルタ４７ａによって分離されてＣＣＤセンサ５１ａの各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１ａの各画素によって受光されて信号が得られ、斜方照明１０５ｂによる散乱光が波長分離用フィルタ４７ｂによって分離されてＣＣＤセンサ５１ｂの各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１ｂの各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５１ａの各画素からは図６（ｂ）に示す信号が得られ、ＣＣＤセンサ５１ｂの各画素からは図６（ｄ）に示す信号が得られることになる。
【００５５】
他方第２の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４４により、斜方照明１０６ａ、１０６ｂによる散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がハーフミラー４４６によって分岐され、斜方照明１０６ａによる散乱光が波長分離用フィルタ４４７ａによって分離されてＣＣＤセンサ５５１ａの各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１ａの各画素によって受光されて信号が得られ、斜方照明１０６ｂによる散乱光が波長分離用フィルタ４４７ｂによって分離されてＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５５１ａの各画素からは図６（ｃ）に示す信号が得られ、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素からは図６（ｅ）に示す信号が得られることになる。
何れのＣＣＤセンサ５１ａ、５１ｂ、５５１ａ、５５１ｂにおいても、微細構造部分８４の長さＷが約０．７μｍ以上になっても、この微細構造部分８４から発生する散乱光の出力と約０．２〜０．３μｍから発生する散乱光の出力との間に大きく差をだすことが可能となり、容易に閾値Ｔｈ４を設定することが可能となる。それは図５において説明したように、斜方照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさが、斜方照明１０７ａによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になるからである。即ち、微細構造部分８４の長さＷが約０．７μｍ以上になっても、図６（ｅ）に示す斜方照明１０６ｂによる出力１０２ｄを非常に小さくできるので、閾値Ｔｈ４を低くすることができる。
【００５６】
そして、２値化判定回路５２ａにおいて、ＣＣＤセンサ５１ａの各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信号に変換する。２値化判定回路５２ｂにおいても、ＣＣＤセンサ５１ｂの各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信号に変換する。２値化判定回路５５２ａにおいても、ＣＣＤセンサ５５１ａの各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信号に変換する。２値化判定回路５５２ｂにおいても、ＣＣＤセンサ５５１ｂの各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ４によって２値化信号に変換する。更に論理積回路５７において、２値化判定回路５２ａ、５２ｂ、５５２ａおよび５５２ｂからの４つの論理出力の積をとることによって、０．２〜０．３程度までの微小異物については論理積がとれ、微細構造部分８４については論理積がとれないことにより、０．２〜０．３程度までの微小異物について微細構造部分８４と弁別した論理出力“１”を得ることができる。その理由は、図２に１１０ｂで示すように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）においては１０６ａ、図４（ａ）においては１０５ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３μｍ程度の微小異物から発生する散乱光の強度より越えることがあるが、１１０ａで示すように微細構造部分８４に対して直角方向から斜方照明（図３（ａ）においては１０５ａ、図４（ａ）においては１０６ａ）による微細構造部分８４からの散乱光の強度が、１０９ａで示すように０．２〜０．３程度の微小異物から発生する散乱光の強度よりも小さくなり、しかも図５において説明したように、斜方照明１０７ｂによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさが、斜方照明１０７ａによるパターンの微細構造部分１０４から発生する散乱光の大きさのおよそ１／２〜１／４になるからである。即ち、論理積回路５７において、４方向の斜方照明による散乱光の出力の論理積をとれば、微小異物検出のための２値化閾値Ｔｈ４は、４つの散乱光の出力のうち、最も小さい散乱光の出力よりも大きければよいので、図６（ｂ）〜（ｅ）に示すように非常に低く設定することができ、さらに微細な異物の検出が可能となる。
【００５７】
また、直交する４つの斜方照明の光源の波長をそれぞれ異なるものとしておけばその散乱光を波長分離用フィルタ等の波長分離光学系により簡単に分離することができるため、直交する４つの斜方照明による０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物の検出を同時に行え、検出判定も実時間で行うことができる。
なお、ここでは空間フィルタ４１、４４４に１次元（直線状遮光帯）のものを利用することとして説明を行なったが、空間フィルタはこれに限らず、２次元（周期性を持つ遮光帯）でも、あるいはパターンからの散乱光（の下部分）を遮光できるものであれば、どのような形式でも良い。
また、ここでは、空間フィルタ４１、４４４を通過後、散乱光を検出器上に結像するものとして説明を行なったが、本発明に係るパターンの微細構造部分から発生する散乱光の大きさが照明方向によって大きく変化することを利用する形式であれば、必ずしも結像させる必要はなく、結像せずに散乱光を検出する方式でも良い。
【００５８】
次に、本発明に係る他の実施の形態について図２３を用いて説明する。図２３に示す構成は、レチクル、マスク等の光を透過する基板上に遮光膜でパターンが形成された被検査対象物上の微小異物検出に有効な方法である。図２３に示す構成において、被検査対象物６の表面側（パターン８０の面側）からの斜方照明系３と被検査対象物６の裏面側からの斜方照明系２’との各々から５２０ｎｍ〜３６０ｎｍよりも短い波長で、且つ互いに波長を異ならして、斜方照明１０６ａと斜方照明１２８とを直交する２方向から、基板７９上に微細構造部分８２、８４および直線部分８１のエッジを有するパターン８０を形成した被検査対象物６に対して検査視野１５の全域Ｓに焦点が結ぶように行う。その結果、被検査対象物６上の微小異物からの散乱光（一次以上の回折光）およびパターン８０のエッジからの散乱光（一次以上の回折光）が高ＮＡの対物レンズ４１の瞳に入射する。そして、波長分離用プリズム４２によって、表面側からの斜方照明１０６ａによる散乱光と裏面側からの斜方照明１０８による散乱光とに分離されて各々の散乱光が分岐された第１および第２の光路にそって進むことになる。
一方第１の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４により、斜方照明１０６ａによる散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセンサ５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５１の各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５１の各画素からは図７（ｂ）に示す信号が得られることになる。
他方第２の光路においてフーリエ変換面に設置された空間フィルタ４４４により、斜方照明１０８による散乱光の内パターン８０のエッジの直線部分（照射方向に対して直角方向を向いた直線部分）８１から発生する散乱光（回折光）が遮光されて、空間フィルタ４４４を通過した散乱光（微小異物７０からの散乱光とパターン８０のエッジにおける微細構造部分８２、８４からの散乱光とからなる。）がＣＣＤセンサ５５１の各画素上に結像されて、ＣＣＤセンサ５５１の各画素によって受光されて信号が得られる。この場合、ＣＣＤセンサ５５１の各画素からは図７（ｃ）に示す信号が得られることになる。
【００５９】
そして、２値化判定回路５２において、ＣＣＤセンサ５１の各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ５によって２値化信号に変換する。２値化判定回路５５２においても、ＣＣＤセンサ５５１の各画素から得られる信号に対して、設定された閾値Ｔｈ６によって２値化信号に変換する。このように２値化判定回路５５２から得られる２値化信号のみで、基板光透過部分に存在する微小異物を検出することができる。その理由は、パターン面の裏面側から斜方照明１０８をすることにより、基板光透過部分に存在する微小異物から発生する出力の大きい前方散乱光が対物レンズ４１に入射されることになり、上記微小異物が０．２〜０．３程度であっても、上記０．２〜０．７μｍ程度の微細構造部分８４からの散乱光の出力よりも大きくなることによるものである。そこで、図２３に示すように、２値化判定回路５５２から得られる２値化信号をブロック処理回路５５８に入力するように構成している。しかしながら、２値化判定回路５５２から得られる２値化信号では、パターン８０上に存在する微小異物は検出できない。そこで、排他的論理和回路５９において、２値化判定回路５２および５５２の各々から得られる２つの論理出力の排他的論理和をとることによって、“０”なる信号としてパターン８０上に存在する０．２〜０．３μｍ程度までの微小異物について高感度で検出することができる。即ち、表面側からの斜方照明１０６ａおよび裏面側からの斜方照明１０８によりパターン８０の微細構造部分８２、８４から発生する散乱光によって２値化判定回路５２および５５２の各々から得られる信号は、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように両方共に“１”なる信号となり、２つの論理出力の排他的論理和をとることができる。また表面側からの斜方照明１０６ａによりパターン８０上に存在する微小異物から発生する散乱光によって２値化判定回路５２から得られる信号は“１”となり、裏面側からの斜方照明１０８によりパターン８０上に存在する微小異物へは照射されないことにより微小異物から発生する散乱光はなく２値化判定回路５２から得られる信号は“０”となり、２つの論理出力の排他的論理和をとることができず、パターン８０上に存在する微小異物として検出することができる。他の部分については、ＣＣＤセンサ５１、５５１によって受光されないことにより２値化判定回路５２および５５２の各々から得られる信号は、両方共に“０”なる信号となり、２つの論理出力の排他的論理和をとることができ、パターン８０の微細構造部分８２、８４と同じ結果を得ることができる。
すなわち、パターン面の裏面側から斜方照明１０８をすることにより、基板光透過部分上に存在する異物等の欠陥からは、出力の大きい前方散乱光として検出することができ、その結果、基板光透過部分の検出感度を向上させることができる。また遮光膜であるパターン上に存在する異物等の欠陥に関しては、表面側からの斜方照明１０６ａによる散乱光と、基板平面上ではそれと直交する方向からの裏面側からの斜方照明１０８による散乱光との排他的論理和をとることで、高感度で検出することができる。その原理については図７を用いて説明した。
【００６０】
以上説明した本発明に係る実施の形態は、パターン８０の微細構造部分８４の方向が０°、９０°の２方向の場合を想定したが、微細構造部分の方向がそれ以外の方向も有する場合には、それに応じて斜方照明系および検出器を増やして設ける必要がある。
また、特にアレイ型の検出器５１、５５１において、微小異物の検出・判定を画素単位で行った場合、以下のような不都合が生ずる。
被検査対象物６上での検出器５１、５５１の画素寸法が２×２μｍで微小異物の検出・判定を行った場合について説明すると、図２４に示すごとく、微小異物が複数（２から４個）の画素間にまたがって検出される条件では、微小異物からの散乱光も複数の画素に分散してしまい、結果として１つの画素の検出出力は１／２〜１／４（実際には、検出器画素間のクロストークの影響で１／３程度）にまで低下してしまい、微小異物の検出率が低下する。また、検出器の画素と微小な異物との位置関係はその寸法から大変微妙であり、毎回の検査で変化する。この場合、同一被検査対象物でも検査ごとに結果が異なり、検出の再現性が低下する。
そこで、図２５に示すごとく、検出画素を例えば１×１μｍに縮小して行い、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各々において得られる各画素の隣接する４つの１×１μｍ画素の検出出力を、４画素加算回路１１４、１２４の各々において電気的に加算して、２×２μｍ画素による検出出力をシミュレートする。これを１μｍずつ重複して求め（図２５中でａ、ｂ、ｃ、ｄ）、最大値（図中でａ）を２×２μｍ画素による代表出力として微小異物の検出判定を行うようにした。このように４画素加算回路１１４、１２４を設けることにより、同一微小異物からの検出出力の変動は実績で±１０％におさまり、全ての微小異物に対して検出再現性８０％以上を確保できる。
【００６１】
図２６は、４画素加算回路１１４、１２４の具体的構成を示すブロック図である。この４画素加算回路１１４、１２４は、ＣＣＤセンサ５１、５５１として１μｍに縮小した場合の画素を５１２画素並べ、奇数番目の画素からの出力２５０３と偶数番目の画素の出力２５０２がそれぞれ別々に出力される（一般的な）１次元型撮像素子で構成した場合を示す。４画素加算回路１１４、１２４の各々は、２５６段シフトレジスタ２５０１と１段シフトレジスタ２５０５と加算器２５０５〜２５０８により縮小した１画素（１μｍ）ずつ４方向にシフトした４画素（２×２画素）を加算し、除算器２５０９〜２５１２により各々の平均値の平均値を求め、そして最大値判定回路２５１３によりそ４方向の内の最大値を求め、微小異物からの検出値２５１４として出力する構成である。
本方式では、光学的な処理により微小異物のみを明るく顕在化し、検出を行うため、設定されたしきい値より検出された信号が大きい場合に「異物有り」と判定（２値化）して異物の検出が可能である。しかし、検出信号には、（１）一次元撮像素子検出器５１、５５１の各画素ごとの感度特性のばらつき（±１５％程度）及び（２）照明光源の照度分布に起因する感度ムラ（シェーディング）が存在する。これにより図２７に示す様に、同一微小異物でも検出する画素（Ｙ方向の位置）により検出信号の大きさが異なり、閾値による２値化で微小異物を安定に検出することは不可能である。
そこで、シェーディング補正回路１１３、１２３の各々は、予め標準試料（図８に示す。）１１１を用いて、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各々から得られる上記（１）と（２）を含んだシェーディング（図２８（ａ）に示す。）を測定し、この測定データの逆数を演算したシェーディング補正データ（図２８（ｂ）に示す。）を作成する。実際に微小異物７０を検出する際には、シェーディング補正回路１１３、１２３の各々は、予め作成されたシェーディング補正データによりＣＣＤセンサ５１、５５１の各々から得られる検出信号の増幅器ゲインを各画素ごとに変化させ、シェーディングの影響を無くする（図２８（ｃ）に示す。）補正を行う。標準試料１１１は、図８に示す検査ステージ１２上に載置あるいは、検査ステージ１２の近傍に設置されるが、シェーディング測定時だけ被検査対象物６に代えて試料台１２に載置される構成も可能である。
【００６２】
標準試料１１１は、微小凹凸表面で、均一な散乱特性を有する試料であれば良い。例えば、ガラス基板を研磨し微細な加工痕を付けたものや、ガラス基板に特定の大きさの標準粒子を一様に付着させたもの、アルミニウムをスパッタ処理して基板上に成膜したもの等の微小な凹凸のできる薄膜を付けたものを用いる。ただし、標準試料１１１上の微小凹凸を画素１×１μｍに対して均一に加工することは現実的には困難である。そこで、シェーディングの測定を多数回（たとえば１０００回）繰り返した平均値から補正データを求める。
また、微小凹凸からの散乱光には強弱のムラが有るため、単純な平均値（たとえば１０００回の繰返しデータを１０００で割ったもの）では、その値が小さくなりすぎて、演算の精度が低下する場合がある。このような条件では、割る値を繰返し回数の数分の１（例えば１０００回の繰返しで２００）にすれば良い。
図２８に示す様に、補正前のシェーディング（ａ）及び補正後（ｃ）を比較すると、補正前には５０％程度存在したシェーディングが５％以下に補正されている様子がわかる。
なお、上記補正データを毎回の検査ごとに再測定・更新すれば、照明・検出系等が時間的に不安定でも、光学的な変動成分を除去することができる。
【００６３】
図２９には、シェーディング補正回路１１３，１２３の具体例のブロック図を示す。シェーディング補正回路１１３，１２３の各々は、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各々からの検出値をＡ／Ｄ変換（ここでは２５６階調、８ｂｉｔ）し、このＡ／Ｄ変換した値３２１２からＣＣＤセンサ（一次元撮像素子）の暗電流部分の値を、各画素ごとに同期回路３２０５により制御されるメモリ３２０６からのデータによって減算する減算回路３２０９と、シェーディング補正倍率を、各画素ごとに同期回路３２０５により制御されるメモリ３２０７からのデータによって乗算する乗算回路３２１０と、ＣＣＤセンサの検出値をＡ／Ｄ変換（ここでは２５６階調、８ｂｉｔ）した値３２１２の２倍のｂｉｔ数（ここでは１６ｂｉｔ）になった乗算結果をもとのｂｉｔ数（ここでは８ｂｉｔ）に戻す中位ｂｉｔ出力回路３２１１とからなる。同図からも判るように本実施例は、デジタル回路によって補正を行う例であるが、Ａ／Ｄ変換前にアナログ的に補正を行っても同様の結果が得られる。
異物判定を例えば１×１μｍの画素単位で行っている場合、１μｍ以上の大きさの異物が存在した場合、異物を検出した画素の数は、実際の異物の個数と異なることになる。仮に５μｍの大きさの異物が１個存在した場合、（５μｍ／１μｍ）＝２５個程度の画素数で検出されることになりこのままでは、検出した異物を観察しようとした場合、２５個検出結果全てを確認する必要が有り、不都合が生じる。
この不都合を回避するために、ソフトウェア的に、異物を検出した画素間の連結関係を調べ、画素が隣接している場合には、「１個の異物を検出した」と判断するグルーピング処理機能により行うことができる。しかしこの方法では、ソフトウェア的な処理を必要とするため、検出信号が多数の場合に処理に多大な時間（例えば検出信号１０００個で約１０分）を要し新たな不都合を生じる。
【００６４】
そこで、ブロック処理回路５８、５５８の各々において、全検査領域を１度に観察のできる視野範囲（例えば３２×３２μｍ）のブロックに分割し、同一のブロック内の検出信号をすべて同一の異物として判定（ブロック処理）する様にした。これにより、大きな異物でもその形状に関係無く、１度で視野範囲内に収めて、観察・確認が可能となる。
ブロック処理回路５８、５５８の各々におけるブロック処理は、機能からすると簡易なグルーピング処理であるが、ハードウェア化が容易であるという特徴を有する。ブロック処理のハードウェア化により処理が実時間で行われ、検査時間を含めた装置のスループットを大幅（検出信号１０００個の場合、比で２／３以下）に向上することができる。
図３０にはブロック処理回路５８、５５８の具体例のブロック図を示す。図３０には、ＣＣＤセンサ５１、５５１の各々からの検出信号を、その値によって大、中、小、の３ランクの異物に分類し、検出器画素の１６画素×１６画素＝２５６画素を１ブロックとして、ブロック毎に大、中、小異物の個数をカウントし、１ブロック内の異物の個数が０以上の場合にのみ、異物メモリに対して、１ブロック内の、ランク毎の異物個数と、１ブロック内での検出器信号の最大値と、ブロックの座標を書き込むためのブロック処理回路を示す。
【００６５】
ラッチ４２０１にはＣＰＵ５４から検出すべき異物の個数が設定される。これは、あまりに検出異物の個数が多い場合には、検査を続行することの意義が小さいため、異物検査を途中で打ち切る判定とする個数である。この回路では、検出された異物の個数は、結果としてカウンタ４２２１で計数されるので、検査途中打ち切りの判定はラッチ４２０１の内容とカウンタ４２２１の内容とを比較器４２２１で比較することにより行われる。
ラッチ４２０２には、検出器信号の値がラッチ４２０２以上である場合に、検出器信号が大異物からの信号であると考えられる値がＣＰＵにより設定される。検出器信号は、ラッチ４２０２の設定値と比較器４２１２によって比較され、ラッチ４２０２の設定値以上の場合、大異物と判定され、カウンタ４２２２で計数される。
ラッチ４２０３には、検出器信号の値がラッチ４２０３以上である場合に、検出器信号が中異物からの信号であると考えられる値がＣＰＵにより設定される。検出器信号は、ラッチ４２０３の設定値と比較器４２１３によって比較され、ラッチ４２０３の設定値以上の場合、中異物と判定され、カウンタ４２２３で計数される。
【００６６】
ラッチ４２０４には、検出器信号の値がラッチ４２０４以上である場合に、検出器信号が小異物からの信号であると考えられる値がＣＰＵにより設定される。検出器信号は、ラッチ４２０４の設定値と比較器４２１４によって比較され、ラッチ４２０４の設定値以上の場合、小異物と判定され、カウンタ４２２４で計数される。
以上の動作では、大異物は、中異物用カウンタ４２２３と小異物用カウンタ４２２４にも重複して計数される。また、中異物は、小異物用カウンタ４２２４にも重複して計数される。よって、小異物の実数は、本ブロック処理回路から出力された値から中異物の値を引いたものであり、中異物の実数は、本ブロック処理回路から出力された値から大異物の値を引いたものである。このことは、検出結果の表示または出力時に注意すれば良い事であるが、比較回路を２段に設けて、大異物用の設定値と中異物用の設定値の中間にあるものだけを中異物と判定し、中異物用の設定値と小異物用の設定値の中間にあるものだけを小異物と判定する様にすれば、本ブロック処理回路の出力値をそのまま表示または出力することもできる。
【００６７】
ＣＣＤ検出器等の一次元検出器アレイ５１、５５１からの信号を２次元的な面積（この例では、１６画素×１６画素）でブロック処理するのが、加算器４２３２、４２３３、４２３４、およびシフトレジスタ４２４２、４２４３、４２４４である。シフトレジスタの段数は、（ＣＣＤアレイの画素数）／（ブロック処理の一辺の画素数）で求められ、この例では、ＣＣＤアレイの画素数が２５６画素、ブロック処理の一辺の画素数が１６画素であるので、２５６／１６＝１６となり、この例では１６段シフトレジスタが用いられている。
この例では、シフトレジスタの段数が、１６段であり、ブロック処理の１辺の画素数と同一になっているが、これは上記のようにＣＣＤアレイの画素数とブロック処理の１辺の画素数から求められた画素数が、偶然同一だったためであり、シフトレジスタの段数とブロック処理の１辺の画素数とは独立である。但し、（ＣＣＤアレイの画素数）／（ブロック処理の一辺の画素数）が整数とならない場合には、更に処理回路が複雑になるため、可能な限り、（ＣＣＤアレイの画素数）／（ブロック処理の一辺の画素数）が整数となるように、ＣＣＤアレイの画素数およびブロック処理の一辺の画素数を定めるのが望ましい。
【００６８】
大異物カウンタ４２２２の内容は、１ブロックの１辺（この例では１６画素）毎にクリア（ゼロリセット）される。クリア信号は検出器のＹ方向の１画素毎に出されるクロックを１６分周することにより得る。クリアされる直前の計数値（Ｙ方向１６画素分の計数値）は、加算器４２３２によって大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の出力端に出力された値と加算されて大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の入力端に入力される。ここで大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の内容は、１段シフトされる。大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の内容は、検出器のＹ方向の１画素毎に出されるクロックを１６分周したクリア信号でシフトされるので、結果的にＹ方向の１６画素毎に１段シフトされる。そして１６段シフト後に再び出力端に現れる。この時、ＣＣＤアレイは、１画素Ｘ方向に移動しているので、シフトレジスタ４２４２内容には、加算器４２３２によってＹ方向１６画素分の検出大異物個数が加算される。大異物用１６段シフトレジスタ４２４２の内容は、Ｘ方向の１画素移動毎に出力されるエンコーダのパルスを１６分周して得られる信号によりクリアされる。即ち、Ｘ方向の１６画素毎にクリアされる。従って、クリアされる直前の大異物用１６段シフトレジスタ４２４２には１６画素×１６画素分の検出大異物の個数が蓄えられている。よって、個数が０個より大きいことを比較器４２１５で判定し、異物メモリへ異物の個数およびブロック座標を出力する。但し、比較器４２１５と比較すべき検出異物個数は、大、中、小、の異物の個数のすべてを含んでいる（前述）小異物の検出個数である。
ここでは、大異物用の個数を例にとり説明を行ったが、中異物、小異物用の回路も動作は同じである。
【００６９】
次に、１つのブロック内での、検出器信号の最大値を求める回路に関しても、１６画素×１６画素の処理を、Ｙ方向１６画素毎のクリア信号と、Ｘ方向１６段のシフトレジスタ４２４５を用いている点で検出個数の計数と同様である。但し、この部分では、目的が最大値検出なので、ＣＰＵにより設定されるラッチ４２０１、４２０２、４２０３およびカウンタ４２２２、４２２３、４２２４に代えて、Ｙ方向１６画素内の最大値を保持するラッチ４２０５を、加算器４２３２、４２３３、４２３４に代えて比較器４２１７およびセレクタ４２５１を用いる点が異なる。
以上説明したように、被検査対象物がペリクル膜を貼付た枠を装着し、表面に微細構造部分８２、８４のエッジを有するパターンを形成したレチクル上の場合には、微小異物等の微小欠陥検査装置の実施の形態により、露光する前の検査工程において上記レチクルの表面に０．２〜０．３μｍまでの微小異物が存在しないか否かについて検査され、次に０．２〜０．３μｍまでの微小異物が存在しないことが確認されたペリクル膜が装着されたレチクルが投影露光装置のレチクルステージに搬入され、露光工程においてレチクル上に形成されたパターンが露光光により投影露光光学系で被露光基板に転写されて露光される。
また被検査対象物が、表面に微細構造部分８２、８４のエッジを有するパターンを形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導体基板の場合には、微小異物等の微小欠陥検査装置の実施の形態により、半導体基板の表面に微小異物等の微小欠陥について検査され、その結果が、半導体基板の前工程（例えばスパッタやＣＶＤ等の成膜工程や、エッチング工程）や後工程（組立工程やモールド工程）にフィードバックされて半導体基板が高歩留まりで製造される。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハおよびホトマスク、レチクル、液晶基板等の被検査対象物において、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した被検査対象物の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することができる顕著な効果を奏する。
また、本発明によれば、表面にパターンの形成されたレチクル等の被検査対象物上に付着した０．２〜０．３μｍ程度のサブミクロンオーダーの微小な異物等の欠陥を簡単な構成でエッジに０．２μｍ程度までの微細構造部分を有するパターンから分離して検出することができる顕著な効果を奏する。
【００７１】
また、本発明によれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成したレチクルの表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、上記微小欠陥のないレチクル上のミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを投影光学系で被露光基板上に露光して高歩留まりを実現することができる効果を奏する。
また、本発明によれば、近年のＬＳＩ高集積化に伴ってミクロンオーダー、サブミクロンオーダーの微細構造部分を有するパターンを表面に形成した半導体ウエハや液晶基板等の半導体基板の表面上に付着したサブミクロンオーダーの微小な異物等の微小欠陥を、簡単な構成で、上記微細構造部分を有するパターンから分離して検出することを可能にして、半導体基板を高歩留まりで製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微細構造部分を有するパターンを示す図である。
【図２】本発明に係るパターンの微細構造部分８４の長さＷと径が０．３４μｍおよび０．２５μｍの標準粒子とにおいて検出器が検出する散乱光の出力を示す図である。
【図３】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０２および微小標準粒子１０１に対して互いに直交する第１および第２の斜方照明１０５ａ、１０６ａをする状態を示す平面図、（ｂ）は第１の斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得られる散乱光の出力を示す図である。
【図４】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０３および微小標準粒子１０１に対して互いに直交する第１および第２の斜方照明１０５ａ、１０６ａをする状態を示す平面図、（ｂ）は第１の斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得られる散乱光の出力を示す図である。
【図５】本発明に係る論理積検出の基本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０４および微小標準粒子１０１に対して互いに対向する斜方照明１０７ａ、１０７ｂをする状態を示す平面図、（ｂ）は斜方照明１０７ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は斜方照明１０７ｂａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｄ）は対向斜方照明１０７ａ、１０７ｂによって得られる散乱光の合成出力を示す図である。
【図６】本発明に係る４方向斜方照明の論理積検出の基本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０２および微小標準粒子１０１に対して４つの方向からの第１の斜方照明１０５ａ、１０５ｂおよび第２の斜方照明１０６ａ、１０６ｂをする状態を示す平面図、（ｂ）は第１の斜方照明１０５ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は第２の斜方照明１０６ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｄ）は対向第１の斜方照明１０５ｂによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｅ）は対向第２の斜方照明１０６ｂによって得られる散乱光の出力を示す図である。
【図７】本発明に係る表面側から微細構造部分１０２に対して平行な方向からの斜方照明１０６ａと裏面側からの直角な斜方照明１０８による排他的論理和検出の基本原理を示す図で、（ａ）は微細構造部分１０２および微小標準粒子１０１に対して表面側からの斜方照明１０６ａと裏面側からの斜方照明１０８をする状態を示す平面図、（ｂ）は表面側からの斜方照明１０６ａによって得られる散乱光の出力を示す図、（ｃ）は裏面側からの斜方照明１０８によって得られる散乱光の出力を示す図である。
【図８】本発明に係る微小欠陥検査装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図９】本発明に係るレチクルに対してＣＣＤ投影部の走査状況を示す図である。
【図１０】斜方照明系の具体的な一実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明に係るレチクルの検査状況を説明するための図である。
【図１２】対物レンズの周囲に沿って照明光を導いて対物レンズの周囲から斜方照明を行う実施の形態を示す図である。
【図１３】本発明に係る斜方照明によってパターンのエッジおよび微小異物から発生する散乱光の対物レンズに入射し、空間フィルタによってパターンの直線部分のエッジから生じる散乱光を遮光し、空間フィルタを通してＣＣＤセンサに結像して受光される散乱光の状態を説明するための図である。
【図１４】本発明に係る斜方照明によって微小異物からの散乱光の対物レンズに入射する状態を説明するための図である。
【図１５】本発明に係る斜方照明によって微小異物からの０次、１次回折光の発生状態を示す図である。
【図１６】本発明に係る対物レンズについてのＮＡの定義を示した図である。
【図１７】異物からの散乱光強度に比例する散乱光断面積を異物径ｄに対して示した図である。
【図１８】パターンにおける角度パターンを示した図である。
【図１９】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図である。
【図２０】パターンの微細構造部分の一つの実施例であるコーナー部を示す図である。
【図２１】微小異物からの散乱光検出出力値とパターンの微細構造部分からの検出出力値との関係を説明するための図である。
【図２２】本発明に係る微小欠陥検査装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図２３】本発明に係る微小欠陥検査装置の更に他の実施の形態を示す構成図である。
【図２４】４画素加算処理を行わずに２×２μｍ画素で異物を検出した場合を説明するための図である。
【図２５】本発明に係る４画素加算回路において行う４画素加算処理によって１×１μｍ画素で異物の検出を行った場合を説明するための図である。
【図２６】本発明に係る４画素加算処理回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図２７】シェーディングによる微小異物検出への影響を示した図である。
【図２８】本発明に係るシェーディングの原理を示した図で、（ａ）はシェーディング補正前の検出出力を示す図、（ｂ）はシェーディング補正データを演算した結果を示す図、（ｃ）はシェーディング補正後の検出出力を示す図である。
【図２９】本発明に係るシェーディング補正回路の具体的構成を示すブロック図である。
【図３０】本発明に係るブロック処理回路の具体的構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１…検査ステージ部、  ２、２０…第１の斜方照明系、  ２’…裏面側からの斜方光学系、  ３、３０…第２の斜方照明系、  ２１、２１’、２０１、３１、３０１…光源、  ４…検出光学系、  ６…被検査対象物（基板）、  １０…ｚステージ、  １１…ｘステージ、  １２…ｙステージ、  １４…焦点位置検出用の制御系、  ４１…対物レンズ、  ４２…波長分離用プリズム、  ４３…フィールドレンズ、  ４５、４５５…結像レンズ、  ４４、４４４…空間フィルタ、  ５…信号処理系、  ４６、４４６…ハーフミラー、  ４７ａ、４７ｂ…波長分離用フィルタ、  ４４７ａ、４４７ｂ…波長分離用フィルタ、  ５１、５１ａ、５１ｂ…第１の検出器（ＣＣＤセンサ）、  ５５１、５５１ａ、５５１ｂ…第２の検出器（ＣＣＤセンサ）、  １１３、１１３ａ、１１３ｂ、１２３、１２３ａ、１２３ｂ…シェーディング補正回路、  １１４、１１４ａ、１１４ｂ、１２４、１２４ａ、１２４ｂ…４画素加算回路、  ５２、５２ａ、５２ｂ、５５２、５５２ａ、５５２ｂ…２値化判定回路、  ５７…論理積回路、  ５８、５８ａ、５８ｂ、５５８、５５８ａ、５５８ｂ…ブロック処理回路、  ５４…マイクロコンピュータ、  ５５…表示手段、  ５９…排他的論理和回路、  ７０…微小異物、  ７９…基板、  ８０…パターン（回路パターン）、  ８１…直線部分、  ８２…微細構造部分（コーナー部）  ８４…微細構造部分（微小変化部分）、  １０１…標準粒子（微小異物）、  １０２、  １０３…微細構造部分（微小変化部分）、１０５ａ、１０５ｂ…第１の斜方照明、  １０６ａ、１０６ｂ…第２の斜方照明、  １０８…裏面側からの斜方照明
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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