JP2000105203A

JP2000105203A - 欠陥検査装置およびその方法

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Publication number: JP2000105203A
Application number: JP11206078A
Authority: JP
Inventors: Minoru Noguchi; 稔野口; Yoshimasa Oshima; 良正大島; Hidetoshi Nishiyama; 英利西山; Shunichi Matsumoto; 俊一松本; Yukio Kenbo; 行雄見坊; Ryoji Matsunaga; 良治松永; Shigetoshi Sakai; 恵寿酒井; Takanori Ninomiya; 隆典二宮; Tetsuya Watanabe; 哲也渡邊; Hisato Nakamura; 寿人中村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2000-04-11
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP3566589B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板上にパターンを形成し対象物を製作して行
く製造工程で発生する異物等の欠陥を検出する際に、パ
ターンからの回折光を低減するために回折光が入らない
方向から直線上の高効率照明を実現し、パターンによる
信号のばらつきに応じてしきい値を設定することによ
り、検出感度およびスループットを向上する欠陥検査装
置およびその方法を提供することにある。【解決手段】本発明では、パターンからの散乱光を低減
する方向から照明する高効率照明光学系により、信号の
ばらつきの原因であるパターンからの散乱光を低減し、
さらに、チップ内の領域毎に算出した信号のばらつきを
もとにしきい値を設定する手段により、検出しきい値を
低減し、検出感度の向上およびスループットの向上を実
現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程、
液晶表示素子製造工程プリント基板製造工程等、基板上
にパターンを形成して対象物を製作していく製造工程
で、発生する異物等の欠陥を検出し、分析して対策を施
す製造工程における異物等の欠陥の発生状況を検査する
欠陥検査装置およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造工程では、半導体基板
（ウエハ）上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短絡
などの不良原因になり、さらに半導体素子が、微細化し
て半導体基板中に微細な異物が存在した場合にこの異物
が、キャパシタの絶縁不良やゲート酸化膜などの破壊の
原因にもなる。これらの異物は、搬送装置の可動部から
発生するものや、人体から発生するもの、プロセスガス
による処理装置内で反応生成されたもの、薬品や材料に
混入していたものなど種々の原因により種々の状態で混
入される。同様の液晶表示素子製造工程でも、パターン
上に異物が混入したり、何らかの欠陥が生じると、表示
素子として使えないものになってしまう。プリント基板
の製造工程でも状況は同じであって、異物の混入はパタ
ーンの短絡、不良接続の原因に成る。従来のこの種の半
導体基板上の異物を検出する技術の１つとして、特開昭
６２−８９３３６号公報（従来技術１）に記載されてい
るように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板
上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱
光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査
結果と比較することにより、パターンによる虚報を無く
し、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥検査を可能にす
るものがある。また、特開昭６３−１３５８４８号公報
（従来技術２）に開示されているように、半導体基板上
にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している
場合に発生する異物からの散乱光を検出し、この検出し
た異物をレーザフォトルミネッセンスあるいは２次Ｘ線
分析（ＸＭＲ）などの分析技術で分析するものがある。

【０００３】また、上記異物を検査する技術として、ウ
エハにコヒーレント光を照射してウエハ上の繰り返しパ
ターンから射出する光を空間フィルターで除去し繰り返
し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法が知
られている。また、ウエハ上に形成された回路パターン
に対して該回路パターンの主要な直線群に対して４５度
傾けた方向から照射して主要な直線群からの０次回折光
を対物レンズの開口内に入力させないようにした異物検
査装置が、特開平１−１１７０２４号公報（従来技術
３）において知られている。この従来技術３において
は、主要な直線群ではない他の直線群を空間フィルタで
遮光することについても記載されている。また、異物等
の欠陥検査装置およびその方法に関する従来技術として
は、特開平１−２５０８４７号公報（従来技術４）、特
開平６−２５８２３９号公報（従来技術５）、特開平６
−３２４００３号公報（従来技術６）、特開平８−２１
０９８９号公報（従来技術７）、および特開平８−２７
１４３７号公報（従来技術８）が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術１〜８では、繰り返しパターンや非繰り返しパタ
ーンが混在する基板上の微細な異物等の欠陥を、高感度
で、且つ高速で検出することは容易にできなかった。即
ち、上記従来技術１〜８では、たとえばメモリのセル部
等の繰り返し部分以外の部分では、検出感度（最小検出
異物寸法）が著しく落ちるという課題があった。また、
上記従来技術１〜８では、照明光を透過するような酸化
膜上では、感度が著しく落ちる等の課題があった。ま
た、上記従来技術１〜８では、微細な異物等の欠陥を検
出できないと言う課題があった。

【０００５】また、上記従来技術１〜８では、半導体製
造工程の量産立上げ時と量産ラインとが区別されておら
ず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量産
ラインでも適用されており、量産ラインでは異物発生を
いち早く感知し対策を施す必要がある。ところが従来の
欠陥検査装置は装置規模が大きく、独立して設置せざる
おえない構成であったため、製造ラインで処理した半導
体基板、液晶表示素子基板およびプリント基板を検査装
置の箇所に持ち込んで異物および欠陥の検査をするもの
であった。したがって、これら基板の搬送、異物および
欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しかったり、
抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得ることは難
しかった。また、このような構成には人手が必要であっ
た。

【０００６】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなし
とが混在する被検査対象基板に対して、微小な異物等の
欠陥を高速で、しかも高精度に検査できるようにした欠
陥検査装置およびその方法を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、全数の検査、十分な検査頻度
の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ラインを構築
できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供す
ることにある。また、本発明の更なる他の目的は、通常
の安価な光源、例えばレーザ光源から出射されるガウス
ビーム光束の光量を有効利用し、０．１μｍ程度以下の
極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査
できるようにした欠陥検査装置およびその方法を提供す
ることにある。また、本発明の更なる他の目的は、例え
ばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を
有効利用し、しかも検出光学系において光軸から離れる
に従ってＭＴＦが低下するに従って被検査対象基板上の
検出領域の周辺部における照度不足を解消し、０．１μ
ｍ程度以下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且
つ高速で検査できるようにした欠陥検査装置およびその
方法を提供することにある。

【０００７】また、本発明の更なる他の目的は、被検査
対象基板上に配列された構造物内の各種回路パターン領
域に合わせて判定基準であるしきい値レベルを最適な感
度に設定して虚報を著しく増加させることなく、真の異
物等の欠陥を検査できる欠陥検査装置を提供することに
ある。また、本発明の更なる他の目的は、被検査対象基
板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域にお
いて検出したい異物等の欠陥サイズに合わせて判定基準
であるしきい値レベルを設定して検出したいサイズの異
物等の欠陥を検査することができる欠陥検査装置を提供
することにある。また、本発明の更なる他の目的は、被
検査対象基板上に配列された構造物内の各種回路パター
ン領域において存在する異物等の欠陥のサイズを推定で
きるようにして異物等の欠陥を検査することができる欠
陥検査装置を提供することにある。

【０００８】また、本発明の更なる他の目的は、半導体
基板を高効率で、歩留まりよく製造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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、長手方向にはほぼ平行光からなるスリッ
ト状ビームを、回路パターンが形成された被検査対象基
板に対して、該基板の法線方向から所定の傾き（π／２
−α１）を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対
して平面上所定の傾きφ１を有し、長手方向が前記被検
査対象基板を載置して走行させるステージの走行方向に
対してほぼ直角になるように照明する照明過程と、該照
明過程で照明された被検査対象基板上に存在する異物等
の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで受光
して信号に変換して検出する検出過程と、該検出過程で
検出された信号に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出
する欠陥判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査
方法である。また、本発明は、前記欠陥検査方法におけ
る検出過程において、被検査対象基板上に存在する回路
パターンの少なくとも繰り返しパターンからの回折光パ
ターンを空間フィルタによって遮光することを特徴とす
る。また、本発明は、前記欠陥検査方法における欠陥判
定過程において、本来同一の回路パターンが形成された
箇所またはその近傍から前記検出によって得られる信号
に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに
基づいて設定される判定基準（しきい値）を基に前記検
出された信号から異物等の欠陥を示す信号を抽出するこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査方法に
おける欠陥判定過程において、前記検出された信号に対
して前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定され
た判定基準（しきい値）に基いて異物等の欠陥を示す信
号を抽出することを特徴とする。また、本発明は、前記
欠陥検査方法における照明過程において、スリット状ビ
ームの回路パターンの主要な直線群に対する平面上の傾
きφ１が４５度程度であることを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、回路パターンが形成され
た被検査対象基板を載置して走行させるステージと、光
源から出射されるビームを、長手方向にはほぼ平行光か
らなるスリット状ビームにして、前記被検査対象基板に
対して、該基板の法線方向から所定の傾き（π／２−α
１）を有し、前記回路パターンの主要な直線群に対して
平面上所定の傾きφ１を有し、長手方向が前記ステージ
の走行方向に対してほぼ直角になるように照明する照明
光学系と、該照明光学系によってスリット状ビームが照
明された被検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から
得られる反射散乱光をイメージセンサで受光して信号に
変換して検出する検出光学系と、該検出光学系のイメー
ジセンサから検出された信号に基いて異物等の欠陥を示
す信号を抽出する画像処理部とを備えたことを特徴とす
る欠陥検査装置である。また、本発明は、前記欠陥検査
装置における画像処理部において、本来同一の回路パタ
ーンが形成された箇所またはその近傍から前記検出光学
系のイメージセンサから検出によって得られる信号に基
にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに基づ
いて判定基準（しきい値）を設定する判定基準設定手段
と該判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前記
検出光学系のイメージセンサから検出された信号から異
物等の欠陥を示す信号を抽出する抽出手段とを有するこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置に
おける画像処理部において、前記検出された信号に対し
て前記回路パターンを構成する各種領域毎に設定された
判定基準に基いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する手
段を有することを特徴とする。また、本発明は、前記欠
陥検査装置における検出光学系において、光軸が、被検
査対象基板に対してほぼ垂直であることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る照明光学系において、光源がレーザ光源であることを
特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る照明光学系において、円錐表面に近似する形状の絞る
光学要素を有することを特徴とする。また、本発明は、
前記欠陥検査装置における照明光学系において、更に、
白色光を法線に対して傾けた方向から照明する光学系を
備えたことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検
査装置における検出光学系において、空間フィルタを備
えたことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査
装置において、検出光学系におけるイメージセンサをＴ
ＤＩセンサで構成することを特徴とする。また、本発明
は、前記ＴＤＩセンサがアンチブルーミングタイプであ
ることを特徴とする。

【００１２】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る検出光学系において、光軸を被検査対象基板の法線に
対して傾けたことを特徴とする。また、本発明は、被検
査対象物の表面に対して法線方向からある傾きを持って
光を照明し、被検査対象物の表面内の少なくとも一方向
に照明光束を絞るための円錐表面に近似した形状の光学
要素を有する照明光学系と、前記被検査対象物から反射
する光をイメージセンサで受光して信号に変換して検出
する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処
理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査
装置である。また、本発明は、被検査対象物の表面に対
して光を照明する照明光学系と、生み出された電荷を蓄
積する手段と蓄積した電荷がある一定量を越えた際に該
一定量を超えた電荷を流し出す電流経路と該一定量まで
の範囲の蓄積された電荷を読み出す手段とで構成される
イメージセンサを有し、前記被検査対象物から反射する
光を、前記イメージセンサで受光して信号に変換して検
出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を
処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検
査装置である。

【００１３】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る検出光学系において、被検査対象物からの反射光束を
分岐し、該分岐される一つの反射光束の強度を他の一つ
の反射光束の強度の概ね１／１００にする分岐光学系
と、該分岐光学系で分岐された各反射光束の受光する複
数のイメージセンサとを有することを特徴とする。ま
た、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、前記被検査対象物の表面に形成された
パターンからの散乱光を遮光するようにほぼ平行に設置
された線状の複数の遮光手段を有し、光軸が前記被検査
対象物の表面の法線方向からある一定角度の傾きを有
し、前記被検査対象物から反射する光を光電変換手段で
受光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出
光学系で検出された信号を処理する画像処理部とを備え
たことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明
は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対
象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査
対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信
号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から
検出された画像信号を基に同一形状の構造物の対応する
対応画素またはその近傍の画素について画像信号のばら
つきを算出し、該算出されたばらつきに応じて異物等の
欠陥の存在を判定する画素の信号レベルの判定基準（し
きい値）を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定
手段で設定された判定基準を基に前記検出光学系から検
出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手
段とを有し、前記画像信号を処理する画像処理部とを備
えたことを特徴とする欠陥検査装置である。

【００１４】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る画像処理部には、前記画像信号のばらつきに対する前
記判定基準の倍率を設定する設定手段を有することを特
徴とする。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造
物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージ
センサで受光して画像信号に変換して検出する検出光学
系と、該検出光学系から検出された画像信号を基に同一
形状の構造物の対応する画素についての画像信号の差分
値を算出する差分値算出手段と異物等の欠陥の存在を判
定する画素に近隣する複数の画素における前記差分値算
出手段で算出された差分値のばらつきを算出し、該算出
されたばらつきに応じて異物等の欠陥の存在を判定する
画素の信号レベルの判定基準を設定する判定基準設定手
段と該判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前
記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存
在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号を処理す
る画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置
である。また、本発明は、前記欠陥検査装置における画
像処理部には、前記判定手段で判定された欠陥の検査結
果と前記判定基準設定手段で設定された判定基準に対応
するデータとを出力する出力手段を有することを特徴と
する。

【００１５】また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構
造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明
する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメー
ジセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光
学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して
判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定
手段において判定される判定基準についての同一形状の
構造物に対するマップ情報もしくは画像を表示する表示
手段とを有する画像処理部とを備えたことを特徴とする
欠陥検査装置である。また、本発明は、前記欠陥検査装
置における画像処理部には、エリア優先モード、標準モ
ード、および感度優先モードに応じて前記判定基準を設
定可能な手段を有することを特徴とする。また、本発明
は、複数のほぼ同一形状の構造物が配列された被検査対
象物の表面に対して光を照明する照明光学系と、被検査
対象物からの反射光をイメージセンサで受光して画像信
号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から
検出された画像信号に対して判定基準を基に欠陥の存在
を判定する判定手段と該判定手段において判定される判
定基準とそれに対応する検査面積に関する指標との関係
を表示する表示手段とを有する画像処理部とを備えたこ
とを特徴とする欠陥検査装置である。

【００１６】また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構
造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明
する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメー
ジセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光
学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して
判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定
手段において判定される判定基準に対応した同一形状の
構造物に対する感度情報を表示する表示手段とを有する
画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置で
ある。また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構造物が
配列された被検査対象物の表面に対して光を照明する照
明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメージセン
サで受光して画像信号に変換して検出する検出光学系
と、判定基準を、前記同一形状の構造物における下地の
状態に対応させて変えて設定する判定基準設定手段と該
判定基準設定手段によって設定された判定基準を基に、
前記検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の
存在を判定する判定手段とを有し、前記画像信号に対し
て処理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥
検査装置である。また、本発明は、複数のほぼ同一形状
の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を
照明する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイ
メージセンサで受光して画像信号に変換して検出する検
出光学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定
手段によって指定された欠陥のサイズに応じて判定基準
を設定する判定基準設定手段と該判定基準設定手段によ
って設定された判定基準を基に、前記検出光学系から検
出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判定手
段とを有し、前記画像信号に対して処理する画像処理部
とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。

【００１７】また、本発明は、複数のほぼ同一形状の構
造物が配列された被検査対象物の表面に対して光を照明
する照明光学系と、被検査対象物からの反射光をイメー
ジセンサで受光して画像信号に変換して検出する検出光
学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定手段
された欠陥のサイズに応じて前記照明光学系で照明され
る照明光のパワーを制御する制御系とを有し、前記検出
光学系から検出される画像信号に対して処理する画像処
理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。
また、本発明は、ステージ上に載置され、複数のほぼ同
一形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対し
て光を照明する照明光学系と前記被検査対象物からの反
射光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検
出する検出光学系とを有する撮像光学系と、該撮像光学
系の検出光学系から検出された画像信号に対して判定基
準を基に欠陥の存在を判定する判定手段を有する画像処
理部と、更に、前記被検査対象物上の光学像を観察する
ために前記撮像光学系と並設された光学観察顕微鏡とを
備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。

【００１８】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る光学観察顕微鏡を紫外線光学観察顕微鏡で構成するこ
とを特徴とする。また、本発明は、被検査対象物の表面
に対して光を照明する照明光学系と、被検査対象物から
反射する光を光電変換手段で受光して信号に変換して検
出する検出光学系と、該検出光学系で検出した信号を処
理して欠陥検査を行ない、この欠陥検査結果を欠陥の存
在するパターン情報を含めて出力する手段を有する画像
処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置であ
る。また、本発明は、前記欠陥検査装置における画像処
理部の手段において、出力されるパターン情報が、構造
物の設計データから得られた情報であることを特徴とす
る。また、本発明は、被検査対象物の表面に対して光を
照明する照明光学系と、被検査対象物から反射する光を
光電変換手段で受光して信号に変換して検出する検出光
学系と、該検出光学系で検出した信号を処理して欠陥の
信号レベルを抽出し、この抽出された欠陥の信号レベル
を欠陥の大きさを示すように補正し、この補正された欠
陥の信号レベルを出力する手段を有する画像処理部とを
備えた欠陥検査装置である。

【００１９】また、本発明は、前記欠陥検査装置におけ
る手段において、欠陥の信号レベルの補正を、照明強
度、または構造物表面の反射率のデータに基いて行なう
ことを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置
における照明光学系において、前記スリット状ビーム光
束として、前記光源から出射されるビームを、前記被検
査対象基板上における検出領域に対して、該検出領域の
光軸から周辺部までの長さをほぼ標準偏差とするガウス
分布となる照度分布を有するように整形してスリット状
ガウスビーム光束を得る光学系を有することを特徴とす
る。また、本発明は、前記欠陥検査装置における照明光
学系において、前記スリット状ビーム光束として、前記
光源から出射されるビームを、前記被検査対象基板上に
おける検出領域に対して、該検出領域の中心部の照度に
対する検出領域の周辺部の照度の比が０．４６〜０．７
３程度になるように前記検出領域の光軸を中心とする周
辺部間の長さに径もしくは長軸長さを適合させて整形し
てスリット状ガウスビーム光束を得る光学系を有するこ
とを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥検査装置に
おける照明光学系で照明されるスリット状ガウスビーム
光束が、ＤＵＶビーム光束であることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記欠陥検査装置において、検出光学系
におけるイメージセンサをＴＤＩイメージセンサで構成
することを特徴とする。

【００２０】以上説明したように、前記構成によれば、
繰り返しパターンと非繰り返しパターンとパターンなし
とが混在する被検査対象基板に対して、微小な異物等の
欠陥を高速で、しかも高精度に検査することができる。
また、前記構成によれば、通常の安価な光源、例えばレ
ーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効
利用し、０．１μｍ程度以下の極微小な異物等の欠陥を
も、高感度で、且つ高速で検査することができる。ま
た、前記構成によれば、例えばレーザ光源から出射され
るガウスビーム光束の光量を有効利用し、しかも検出光
学系において光軸から離れるに従ってＭＴＦが低下する
に従って被検査対象基板上の検出領域の周辺部における
照度不足を解消し、０．１μｍ程度以下の極微小な異物
等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査できるように
した欠陥検査装置およびその方法を提供することにあ
る。また、前記構成によれば、被検査対象基板上に配列
された構造物内の各種回路パターン領域に合わせて判定
基準であるしきい値レベルを最適な感度に設定して虚報
を著しく増加させることなく、真の異物等の欠陥を検査
することができる。

【００２１】また、前記構成によれば、被検査対象基板
上に配列された構造物内の各種回路パターン領域におい
て検出したい異物等の欠陥サイズに合わせて判定基準で
あるしきい値レベルを設定して検出したいサイズの異物
等の欠陥を検査することができる。また、前記構成によ
れば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種回
路パターン領域において存在する異物等の欠陥のサイズ
を推定できるようにして異物等の欠陥を検査することが
できる。また、前記構成によれば、全数の検査、十分な
検査頻度の抜き取り検査実現し、高効率の基板製造ライ
ンを構築することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図を用
いて説明する。まず、本発明に係る異物等の欠陥を検査
する被検査対象物１について図１および図２を用いて説
明する。異物等の欠陥を検査する被検査対象物１として
は、図１に示すように、メモリＬＳＩからなるチップ１
ａａを所定の間隔で２次元に配列した半導体ウエハ１ａ
がある。そして、メモリＬＳＩからなるチップ１ａａに
は、主としてメモリセル領域１ａｂと、デコーダやコン
トロール回路等からなる周辺回路領域１ａｃと、その他
の領域１ａｄとが形成されている。メモリセル領域１ａ
ｂは、最小線幅が例えば０．１〜０．３μｍ程度のメモ
リセルパターンを２次元に規則的に配列して（繰り返し
て）形成している。しかしながら、周辺回路領域１ａｃ
は、最小線幅が例えば０．２〜０．４μｍ程度のパター
ンを２次元的に規則的に配列されていない非繰り返しパ
ターンで形成されている。また、その他の領域として
は、例えば、ボンディングエリア領域（最小線幅が例え
ば１０μｍオーダ程度で、パターンなしに近い）があ
る。

【００２３】異物等の欠陥を検査する被検査対象物１と
しては、図２に示すように、マイコン等のＬＳＩからな
るチップ１ｂａを所定の間隔で２次元に配列した半導体
ウエハ１ｂがある。そして、マイコン等のＬＳＩからな
るチップ１ｂａは、主としてレジスタ群領域１ｂｂと、
メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入
出力部領域１ｂｅとで形成されている。なお、図２は、
メモリ部領域１ｂｃと、ＣＰＵコア部領域１ｂｄと、入
出力部領域１ｂｅとの配列を概念的に示したものであ
る。レジスタ群領域１ｂｂおよびメモリ部領域１ｂｃ
は、最小線幅が０．１〜０．３μｍ程度のパターンを２
次元に規則的に配列して（繰り返して）形成している。
ＣＰＵコア部領域１ｂｄおよび入出力部領域１ｂｅは、
最小線幅が０．１〜０．３μｍ程度のパターンを非繰り
返しで形成している。このように、異物等の欠陥を検査
する被検査対象物１は、半導体ウエハを対象としても、
チップは規則的に配列されているが、チップ内において
は、最小線幅が領域毎に異なり、しかもパターンが繰り
返し、非繰り返し、なしであったり、様々な形態が考え
られる。

【００２４】本発明に係る異物等の欠陥検査装置および
方法は、このような被検査対象物１において、チップ内
の非繰り返しパターン領域上の直線群からなるパターン
（線状パターン）からの０次回折光を、図１２および図
２１に示すように対物レンズの入射瞳２０ａ、２０ｃに
入射させないようにすると共に非繰り返しパターン領域
上に存在する異物等の欠陥によって生じる散乱光を受光
することによって異物等の欠陥から信号を検出できるよ
うにし、その欠陥の位置座標を算出できるようにした。
また、本発明に係る異物等の欠陥検査装置および方法
は、上記被検査対象物１では、欠陥にならないプロセス
の微妙な違い、検出時のノイズ等により背景信号にばら
つきが生じたとしても、このばらつきに応じて異物等の
欠陥を抽出するための閾値を設定することによって異物
等の欠陥の検出感度およびスループットを向上するよう
にした。

【００２５】次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置
の第１の実施の形態を図３および図４を用いて説明す
る。異物等の欠陥検査装置の第１の実施の形態は、基板
設置台３０４、ｘｙｚステージ３０１、３０２、３０３
およびステージコントローラ３０５から構成されるステ
ージ部３００と、レーザ光源１０１、凹レンズ１０２お
よび凸レンズ１０３より構成されるビームスプリッタ、
および円錐曲面を持つ照明レンズ１０４より構成される
３つの照明光学系部１００と、検出レンズ２０１、空間
フィルタ２０２、結像レンズ２０３、ＮＤ（Neutral De
nsity）フィルタ２０７、ビームスプリッター２０４、
偏光素子２０８、ＴＤＩセンサ等の１次元検出器（イメ
ージセンサ）２０５、２０６より構成される検出光学系
部２００と、図４に示すようにＡ／Ｄ変換部４０１、例
えばチップ間は必ずパターンが繰り返されることから１
チップ分遅延させるデータメモリ４０２、チップ間の信
号の差をとる差分処理回路４０３、チップ間の差信号を
一時記憶するメモリ４０４、差信号における通常でない
最大および最小の信号を除去する最大最小除去回路４０
５、信号レベルｓの２乗算出回路４０６、信号レベルｓ
の算出回路４０７、個数カウント回路４０８、ｓの２乗
を積分する２乗和算出回路４０９、ｓを積分する和算出
回路４１０、ばらつきを求めるためのサンプリング個数
ｎを算出する計数回路４１１、上限判定基準（正側閾
値）算出回路４１２、下限判定基準（負側閾値）算出回
路４１３、比較回路４１４、４１５、異物等の欠陥検出
結果を記憶すると共に欠陥検出結果を出力する出力手段
４１７より構成される演算処理部４００と、白色光源１
０６、照明レンズ１０７より構成される白色照明光学系
部５００とにより構成される。特に、ＴＤＩセンサとし
ては、アンチブルーミングタイプが望ましい。このよう
にＴＤＩセンサとして、アンチブルーミングタイプを用
いると、飽和領域近傍での異物等の欠陥検査が可能とな
る。

【００２６】なお、演算処理部４００については、後で
詳しく説明する。３つの照明光学系部１００は、レーザ
光源１０１から射出された光を、凹レンズ１０２および
凸レンズ１０３より構成されるビームスプリッタ、円錐
曲面を持つ照明レンズ１０４を通して、図５に示すよう
にスリット状のビーム３を平面的に３方向１０、１１、
１２から載置台３０４上に設置されたウエハ（被検査対
象基板）１に対して上記スリット状のビーム３の長手方
向がチップの配列方向に向くように照明するよう構成さ
れる。なお、照明光として、スリット状のビーム３にす
るのは、異物等の欠陥の検査を高速化を実現したためで
ある。即ち、図５に示すように、ｘステージ３０１の走
査方向のｘ方向およびｙステージ３０２の走査方向のｙ
方向に向けてチップ２を配列したウエハ１上に照明され
るビーム３は、ｙステージ３０２の走査方向ｙに狭く、
その垂直方向ｘ（ｘステージ３０１の走査方向）に広い
スリットビームで照明する。そして、このスリット状の
ビーム３は、ｙ方向には、光源の像が結像するように、
ｘ方向には、平行光になるように照明される訳である。
なお、３方向１０、１１、１２からのスリット状のビー
ム３の照明は、個別に行ってもよいし、また２方向１
０、１２からは同時に行ってもよい。ところで、スリッ
ト状のビーム３の長手方向を、ウエハ（被検査対象基
板）１に対してチップの配列方向に向け、且つｙステー
ジ３０２の走査方向ｙに対して直角にしたのは、ＴＤＩ
センサ２０５、２０６の積分方向とステージの走行方向
とを平行に保つことができるようにして、図１４に示す
ように、通常のＴＤＩセンサを用いることができるよう
にし、しかも画像信号のチップ間比較を簡素化すること
ができると共に欠陥位置座標の算出も容易に行うことが
でき、その結果異物等の欠陥検査の高速化を実現できる
ようにした。特に、方向１０および１２からのスリット
状のビーム３の照明で、ウエハ（被検査対象基板）１に
対してチップの配列方向に向け、且つｙステージ３０２
の走査方向ｙに対して直角になるようにするためには、
円錐曲面を持つ照明レンズ１０４が必要となる。

【００２７】図６に円錐形状の照明レンズ１０４を示
す。この照明レンズ１０４は、シリンドリカルレンズの
長手方向の位置で、焦点距離が異なり、直線的にこの焦
点距離を変えたレンズである。この構成により、図６に
示すように斜めから照明（α１，φ１の傾きを両立）し
ても、ｙ方向に絞り込み、ｘ方向にコリメートされたス
リット状のビーム３で照明することができる。即ち、こ
の照明レンズ１０４により、図９（ａ）に示すようなｘ
方向に平行光を有し、かつφ１＝４５度付近の照明を実
現することができる。特に図９（ａ）に示すように、ス
リット状のビーム３をｘ方向に平行光にすることによっ
て、主要な直線群がｘ方向およびｙ方向を向いた回路パ
ターンから回折光パターンが得られ、空間フィルタ２０
２によって遮光することができることになる。次に、円
錐曲面を持つ照明レンズ１０４の製造方法について、図
７および図８を用いて説明する。この円錐レンズ１０４
は、ガラス或いは石英等を材料にして、所定の底面積お
よび高さを有する円錐２３を磨きだし、所定の位置から
片側平面のレンズを切り出して作成することができる。
本発明で必要とされる図６に示したレンズの曲面は、本
来円錐でなく、図８に示したような曲面２４で有るべき
である。しかしながら、図８に示した立体は、回転体で
ないため、磨くことが難しいため、図７に示した円錐２
３で近似している。現実には、Ｎ．Ａ．が０．０２から
０．２程度のレンズであれば、大きな問題はない。

【００２８】図７に示す円錐２３面の形状は、原点を頂
点に置き、頂角をθ１とすると、次に示す（数１）式に
従うことになる。ｘ²＋ｙ²＝（ｚｔａｎθ１）² （数１）また、図８に示す曲面２４は、原点を頂点に置き、頂角
をθ２とすると、次に示す（数２）式に従うことにな
る。（ｘ−ｚｔａｎθ２）²＋ｙ²＝（ｚ・ｔａｎθ２）² （数２）なお、円錐レンズ１０４の作成方法は、ここで示した作
成方法に限らす、他の方法、たとえば、あらかじめ作成
した、円錐面を有する型に、たとえばプラスチック等を
流し込む射出成型法、あらかじめ作成した円錐面にガラ
ス基板を乗せ、基板を溶融させる方法等でも作成でき
る。

【００２９】本発明では、この円錐レンズ１０４を用い
てｙ方向クリティカル、ｘ方向コリメートの照明を実現
している。そのための構成を図９（ａ）、（ｂ）に示
す。レーザ光源１０１から射出した光は、凹レンズ１０
２、凸レンズ１０３から構成されるビームエキスパンダ
を介して、円錐レンズ１０４に入射する。円錐レンズ１
０４では、ｘ方向にはレンズ効果を持たないためコリメ
ートされた形で照明される。また円錐レンズ１０４の両
端で、曲率が異なるため、焦点位置が異なる。同時に、
ｙ方向では、円錐レンズ１０４の曲率によりウエハ１上
に集光する。

【００３０】図１０は、レーザ光源１０１として、一つ
のレーザ光源１０１で構成した３つの照明光学系部１０
０を示す平面図である。レーザ光源１０１から出射した
レーザビームをハーフミラー等の分岐光学要素１１０で
２つの光路に分岐し、一方はミラー１１１、１１２で反
射させてミラー１１３で下方に向けて凹レンズ１０２に
入射させることによって１１の方向からの照明ビームを
得ることができ、他方はハーフミラー等の分岐光学要素
１１４へと進行する。該分岐光学要素１１４で分岐され
た一方は、ミラー１１５で反射させてミラー１１７で下
方に向けて凹レンズ１０２に入射させることによって１
０の方向からの照明ビームを得ることができ、他方はミ
ラー１１６で下方に向けて凹レンズ１０２に入射させる
ことによって１０の方向からの照明ビームを得ることが
できる。ところで、１１の方向からのみ照明する場合に
は、分岐光学要素１１０からミラー要素１１８に切り換
えることによって実現することができる。また、１０お
よび１２の方向からのみ照明する場合には、光路から分
岐光学要素１１０を退出させるかまたは素通りの光学要
素に切り換えることによって実現することができる。ま
た、１０および１２方向からの照明の内、例えば１２方
向からのみ照明する場合には、分岐光学要素１１４から
ミラー要素１１９に切り換えることによって実現するこ
とができる。

【００３１】なお、レーザ光源１０１として、分岐する
関係で高出力のＹＡＧレーザの第２高調波ＳＨＧ、波長
５３２ｎｍを用いるのがよいが、必ずしも５３２ｎｍで
ある必要はない。また、レーザ光源１０１として、ＹＡ
ＧＳＨＧである必要もない。すなわち、レーザ光源１０
１として、Ａｒレーザ、窒素レーザ、Ｈｅ−Ｃｄレー
ザ、エキシマレーザ等他の光源であっても良い。検出光
学系部２００は、ウエハ１から射出した光を、検出レン
ズ（対物レンズ）２０１、繰り返しパターンからの反射
回折光によるフーリエ変換像を遮光する空間フィルタ２
０２、結像レンズ２０３、ＮＤフィルタ（波長帯域によ
らず光量を調整する。）２０７、ビームスプリッター２
０４、偏光素子２０８を通して、ＴＤＩセンサ等の１次
元検出器２０５、２０６で検出するように構成される。
空間フィルタ２０２は、繰り返しパターンからの反射回
折光によるフーリエ変換像を遮光すべく、対物レンズ２
０１の空間周波数領域、即ちフーリエ変換（射出瞳に相
当する。）の結像位置に置かれている。また、偏光素子
２０８は、照明光学系部１００で偏光照明した際、回路
パターンのエッジから生じる反射散乱光による偏光成分
を遮光し、異物等の欠陥から生じる反射散乱光による偏
光成分の一部分を透過するもので、本発明においては必
ずしも必要としない。ここで、図５に示すウエハ１上の
照明エリア４が、リレーレンズを構成する対物レンズ２
０１、結像２０３により、検出器２０５、２０６上に結
像される。即ち、４は、ＴＤＩセンサ等の１次元検出器
２０５、２０６の受光エリアを示すものである。

【００３２】前述したように様々な形態の回路パターン
が形成されたウエハ（基板）１に対してスリット状のビ
ーム３が照明されると、この反射回折光（あるいは散乱
光）が、ウエハの表面、回路パターン、異物等の欠陥か
ら射出することになる。この射出した光は、検出レンズ
２０１、空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、ＮＤ
フィルタ２０７、偏光素子２０８、およびビームスプリ
ッター２０４を通して、検出器２０５、２０６で受光さ
れて光電変換される。ここで、ＮＤフィルタ２０７、偏
光素子２０８、ビームスプリッター２０４の順序は、こ
こにあげた順序である必要はない。特に、ＮＤフィルタ
２０７は、ビームスプリッター２０４の後に配置する
と、２つの検出器２０５、２０６に入る光の強度を独立
に制御できるという効果をを持つ。また、ビームスプリ
ッター２０４の透過、反射率は、５０％である必要はな
い。たとえば、１％、９９％と言う風に構成すると、一
方の検出器に約１００分の１の強度の光が入射すること
になり、これら強度の異なる光をそれぞれ受光する２つ
の検出器から得られる信号を用いることで、検出器の見
かけ上のダイナミックレンジを向上することが出来る。
従って、演算処理部４００において、検出器２０５から
得られる信号と検出器２０６から得られる信号とを用い
ることによってダイナミックレンジを向上させた異物等
の欠陥からの検出信号を得ることができる。特に、強度
が大きい光を検出器が受光して得られる信号は強度が大
きい欠陥を示す成分が強調されることになり、強度が小
さい光を検出器が受光して得られる信号は強度が小さい
背景に近い成分が強調されることになる。従って、両信
号の比などの相関をとることによって欠陥を示す信号の
ダイナミックレンジを向上させることができる。しか
し、レーザ光源１０１等の照明光学系から照射されるビ
ーム光束の照度（パワー）を制御して変えることによっ
ても、ダイナミックレンジを変えることができ、ビーム
スプリッタ−２０４および一方の検出器２０６をなくす
ことができる。

【００３３】次に、本発明に係る照明光学系部１００で
ウエハ１に対して照明するスリット状のビーム３と検出
光学系部２００との関係について更に具体的に説明す
る。図５には、スリット状のビーム３による照明とＴＤ
Ｉセンサ等の１次元検出器２０５、２０６による検出の
方向の平面図を示す。パターン２が形成されたウエハ１
上を、スリット状のビーム３で照明する。１次元検出器
２０５、２０６の検出光学系による像４を示す。スリッ
ト状のビーム３は、平面的な方向１０、１１、１２から
照明される。図１１（ａ）は、図５を補足説明するもの
であり、照明方向１０、検出方向１４（ウエハの表面と
垂直の場合を示す）、ｘ軸、ｙ軸を示している。また、
球面１７は、仮想に想定したものであり、図５で検出光
学系部１００のおける対物レンズ２０１の開口位置を考
えるためのものである。この球面１７と照明光１０、検
出光１４との交点がそれぞれ１５、１６である。図１１
（ｂ）は、方向１０から照明した際の回折光の射出の様
子を示す。正反射光の射出方向１９と仮想球面１７との
交点１８を０次光として、図７（ｂ）に示すようにパタ
ーン方向（ｘ方向、ｙ方向）を中心とし、照明点を頂点
とする円錐の稜の方向に射出するため、仮想球面１７と
の交点の奇跡は、この円錐の底面の円周上になる。

【００３４】従って、この奇跡を法線方向から見るとｘ
軸、ｙ軸に平行な直線になる。

【００３５】ところで、β１＝０の傾いていない検出光
学系部２００における対物レンズ２０１の開口は、図１
２および図１３に示す開口２０ａとなる。ここで、照明
の方向１０、１２の角度φ１、φ２は、たとえば、４５
度程度に設定する。図３に示すように検出光学系２００
の光軸をウエハ１の表面に対して垂直、すなわちβ１＝
０にした場合、検出レンズ（対物レンズ）２０１の開口
数（Ｎ．Ａ．）と照明光の角度α１（図３）との関係
は、図１２に示すように、主たる直線群がｘおよびｙ方
向に向いた回路パターンからのｘ、およびｙ方向の０次
の回折光２１ｘ、２１ｙが検出レンズ２０１の瞳に入射
させない条件を元に、次に示す（数３）式から決定され
る範囲に設定されるべきである。即ち、照明の方向１
０、１２の角度φ１、φ２を、４５度程度にし、検出レ
ンズ（対物レンズ）２０１の開口数（Ｎ．Ａ．）と照明
光の角度α１（図３）との関係を次に示す（数３）式を
満足するようにすることによって、非繰り返しパターン
であっても、主たる直線群がｘおよびｙ方向に向いた回
路パターンからのｘ、およびｙ方向の０次の回折光２１
ｘ、２１ｙを対物レンズ２０１の開口２０ａに入射させ
ることをなくすことが可能となる。

【００３６】Ｎ．Ａ．＜ｃｏｓα１・ｓｉｎφ１かつＮ．Ａ．＜ｃｏｓα１・ｓｉｎ（π／２−φ１）（数３）なお、α１を３０°以下にすれば、対物レンズ２０１の
開口数（Ｎ．Ａ．）を約０．４以下にすればよい。これ
らの条件は、特に、被検査対象物１として、メモリＬＳ
Ｉ１ａａにおける非繰り返しパターンを有する周辺回路
領域１ａｃ、マイコン等のＬＳＩ１ｂａにおける非繰り
返しパターンを有するＣＰＵコア部領域１ｂｄおよび入
出力部領域１ｂｅ、および非繰り返しパターンを有する
ロジックＬＳＩ等に対して有効になる。これらＬＳＩパ
ターンは、多くの場合、直角平行に（主要な直線群が直
角に）パターンが形成されているため、これらの０次回
折光が特定の方向に射出することになる。そこで、この
射出した０次回折光を対物レンズ２０１に入射させない
ようにすることで、これらの多くのパターンからの回折
光が消去され、異物等の欠陥からの反射回折光のみの検
出を容易にする。具体的には、回路パターンからの検出
信号レベルが低下して異物等の欠陥を高感度での検出可
能領域が増えることになる。当然、非繰り返しパターン
の場合、高次（１次、２次、３次、・・・）の回折光は
対物レンズ２０１の開口２０ａに入射されることになる
ので、この高次の回折光は、図１２に示す０次の回折光
２１ｘ、２１ｙと平行な直線群として現れることにな
る。そこで、このような高次の回折光を細帯状の空間フ
ィルタ２０２で遮光することによって、消去することも
可能である。

【００３７】また、被検査対象基板（ウエハ）１に対し
て、配線等の間の凹部に入り込んだ異物あるいは欠陥、
エッチ残り等を検査する必要がある。しかしながら、被
検査対象基板１上には非繰り返しパターンが存在し、該
非繰り返しパターンからの０次の回折光が対物レンズ２
０１に入射しないようにするために、上記に説明したよ
うに、ｙ軸に対してほぼ４５度の角度の方向１０、１２
からｘ方向に長手方向を有するスリット状のビーム３を
基板１上に照明したのでは、凸部である配線等が邪魔を
して凹部を十分に照明することが難しくなる。そこで、
配線パターンが多くの場合、直角、平行方向に形成され
ていることから、ｙ軸に平行な方向１１から基板１に対
してスリット状のビーム３を照明することによって、配
線等の間の凹部を十分照明することが可能となる。特
に、メモリＬＳＩの配線パターンは数ｍｍの長さの直線
パターンで有ることが多く、この方向１１からの照明に
より検査可能になることが多い。また、パターンによ
り、９０度方向の場合は、ウエハを９０度回転させて検
査するか、照明方向をｘ方向にすることにより検査可能
となる。

【００３８】しかしながら、方向１１からスリット状の
ビーム３を照明した場合、図１３に示すように、０次回
折光２１ｘ’、２１ｙ’の内、ｙ方向の０次回折光２１
ｙ’が対物レンズ２０１の開口２０ａに入射することに
なるので、少なくともこの０次回折光２１ｙ’を空間フ
ィルタ２０２によって遮光して消去する必要が生じるこ
とになる。この際、当然高次の回折光を空間フィルタ２
０２によって遮光して消去することも可能である。以
上、被検査対象基板１上のチップ２内に存在する非繰り
返しパターンの場合における非繰り返しパターンからの
特に０次回折光の消去方法について説明したが、チップ
２内には、メモリＬＳＩ１ａａにおけるメモリセル領域
１ａｂや、マイコン等のＬＳＩ１ｂａにおけるレジスタ
群領域１ｂｂおよびメモリ部領域１ｂｃのように、繰り
返しパターンが存在することになり、この繰り返しパタ
ーンからの回折光縞（回折干渉光縞）を空間フィルタ２
０２によって遮光することが要求される。要するに、チ
ップ２内には、繰り返しパターンと非繰り返しパターン
とパターンなしとが混在することになり、しかも夫々線
幅も異なることになるので、通常は、頻度の多い例えば
繰り返しパターンからの回折光を消去するように空間フ
ィルタ２０２の遮光パターンが設定されることになる。
また、空間フィルタ２０２として、特開平５−２１８１
６３号公報および特開平６−２５８２３９号公報に記載
されているように．遮光パターンを変更できるものを用
いれば、チップ２内の回路パターンに応じて変更させれ
ばよい。また、空間フィルタ２０２として、遮光パター
ンが異なるものを用意しておいて、チップ２内の回路パ
ターンに応じて切り換えてもよい。

【００３９】次に、検出しようとする異物等の欠陥サイ
ズに応じた検出感度調整について説明する。即ち、ＴＤ
Ｉセンサ等の１次元検出器（イメージセンサ）２０５、
２０６の被検査対象物１上での検出画素サイズを小さく
すると、スループットは落ちるものの、検出感度の向上
が見込める。そこで、０．１μｍ程度以下の異物等の欠
陥を検出する際、画素サイズを小さくする検出光学系２
００に切り替えて用いると良い。具体的には、ＴＤＩセ
ンサ等の画素についてウエハ１上での像のサイズが２ミ
クロン、１ミクロン、０．５ミクロンとなるような３種
類の検出光学系２００を持つと良い。この構成の実現方
法として、光学系２００すべてを切り替えても良いし，
レンズ（レンズ群）２０３のみを切り替えても良いし、
あるいは、レンズ（レンズ群）２０１を切り替えても良
い。この際、ウエハ１から、ＴＤＩセンサ等の１次元検
出器２０５、２０６までの光路長を変えずに済むよう
に、レンズの構成を設計しておくと良い。もちろん、こ
のような設計が難しい場合、レンズの切り替えに併せ
て、センサまでの距離を変えられるような機構を用いて
も良い。また、センサ自体の画素サイズを変えたものを
切り替えても良い。次に、３方向からのスリット状のビ
ーム３とＴＤＩセンサ２０５、２０６との関係の具体的
実施例について図１４を用いて説明する。図１４には、
ウエハ１上のＴＤＩの像４と、方向１０からのスリット
状ビーム３−１０および方向１２からのスリット状ビー
ム３−１２との関係を示す。図１０に示すように、同一
レーザ光源１０１から分岐して得られる照明ビームを、
方向１０、１２の方向から照明する場合、これらのビー
ムは、それぞれ干渉し、照明範囲内で、強度にばらつき
がでてしまう。そこで、図１４に示すように、ＴＤＩの
像４の範囲内で、これらのビーム３−１０、３−１２が
交わらないように照明することにより、干渉の影響を除
くことができる。ＴＤＩセンサ２０５、２０６を用いる
場合は、４の範囲内で、検出出力をｙ方向にｙステージ
の走行と同期して積分することになるため、このように
位置がずれていても問題ない。また、照明方向１１から
のスリット状ビーム３−１１を用いる場合も同様に、３
つのビームを重なりが問題にならない範囲で、交わらな
いように照明すればよい。１０、１１、１２の内２本の
ビームを用いる場合も同様であることは言うまでもな
い。

【００４０】また、ここには、図示していないが、方向
１０、１２から照射されるスリット状ビームを同時に同
一箇所に重ねて照明しても、干渉することになるが、干
渉縞がｙ方向に対して傾くため、上記ＴＤＩセンサ２０
５、２０６の積分効果により、照明強度の干渉によるば
らつきを低減できる。そのため、図１４に示すようにビ
ーム３−１０と３−１２とが交わらないように照明する
必要はない。次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置
の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形
態は、図１５に示すように、異物等の欠陥からの散乱光
強度を強めるために、検出光学系部２００の光軸を垂直
からβ１傾けたものである。他の構成は、図３に示す第
１の実施の形態と同様である。ところで、検出光学系部
２００の光軸を垂直からβ１傾けた理由は、図１６に示
すように、検出対象の微粒子（異物）からの散乱光強度
が大きくなり、検出感度が向上する。これは、照明波長
に対して数分の一より大きい粒子（異物）は、前方散乱
光５１が大きいのに対し、波長の１／１０以下に近い表
面のあれ等からの散乱光５２はほぼ当方に散乱するた
め、前方では相対的に微粒子からの散乱光が大きくなる
ことに起因する。この結果、回路パターン上の面あれ
が、検出画素内に複数個ある場合でもその総量は強度５
３に示すようになる。従って、前方散乱を取ることによ
り、面あれに対して、微粒子あるいは欠陥を検出可能に
なる。

【００４１】しかしながら、検出器２０５、２０６にＴ
ＤＩ（Time Delay Integration）センサを用いた場合、
焦点深度の関係で、検出光学系部２００の光軸を傾ける
ことができない。従って、この第２の実施の形態の場
合、１次元のセンサを使用するか、検出光学系２０１〜
２０３を等倍あるいは数倍にして、図１７に示すように
ＴＤＩセンサ２０５、２０６の傾きを次に示す（数４）
式に従ってβ２に設定する。このようにすることにより
全面で倍率を合わせることができる。ｔａｎβ２＝Ｍ・ｔａｎβ１（数４）ただし、Ｍは検出光学系２０１〜２０３の倍率とする。
なお、１次元のセンサを用いる場合、この傾きβ２は必
要ない。

【００４２】次に、この第２の実施の形態において、非
繰り返しパターン、および繰り返しパターンから生じる
回折光を消去して異物等の欠陥からの散乱光をＴＤＩセ
ンサ等の１次元検出器２０５、２０６で検出することに
ついて説明する。この第２の実施の形態においても、被
検査対象基板（ウエハ）１に対してスリット状のビーム
３が図５に示すように照明される。そして、図１１
（ａ）に示すように方向１０から照明した際、基板１か
らの回折光の射出の様子は、第１の実施例と同様に、図
１１（ｂ）に示すようになる。即ち、正反射光の射出方
向１９と仮想球面との交点１８を０次光として、図１１
（ｂ）に示すようにパターン方向（ｘ方向、ｙ方向）を
中心とし、照明点を頂点とする円錐の稜の方向に射出す
るため、仮想球面１７との交点の奇跡は、この円錐の底
面の円周上になる。従って、繰り返しパターンの場合、
０次回折光の奇跡は、法線方向から見ると図１８に示す
ようにｘ軸、ｙ軸に平行な直線になる。特に、繰り返し
パターンの場合、０次回折光の極大は、この直線群の交
点２２に位置する。従って、β１傾いた検出光学系２０
０における対物レンズ２０１の開口２０ｂは、図１８に
示すようになる。そして、この開口２０ｂを方向１４
（光軸方向）から見ると、図１９（ａ）に示すような曲
線と直線の交点に０次回折光２２が射出して見える。そ
こで、空間フィルタ２０２において、図１９（ｂ）に示
すような直線状の遮光部２０７によりこれらの回折光を
遮光すると、パターンからの信号を除去できることにな
る。また、ウエハ１上の繰り返しパターンのパターン形
状、ピッチが変わった場合、図１８の射出点１８を中心
に、ｘ、ｙ方向の奇跡のピッチが変わる。従って、開口
２０ｂ内では、回折光２２のピッチと位相が変わること
になる。これらの回折光を遮光するためには、空間フィ
ルタ２０２における直線状遮光部２０７のピッチと位相
を変えればよい。以上説明したように、繰り返しパター
ンについては、空間フィルタ２０２によって生じる回折
光を遮光することが可能となる。

【００４３】次に、非繰り返しパターンの場合について
説明する。非繰り返しパターンにおいても、主としてｘ
およびｙ方向を向いた直線パターンから形成されてい
る。従って、方向１０からスリット状のビーム３を照明
した場合、図１２と同様に、図２０に示すようにｘ、ｙ
方向の０次回折光２１ｘ、２１ｙが生じることになる。
ところが、検出光学系２００の光軸がβ１傾けられてい
ると、微粒子からの散乱光は大きくなるが、ｙ方向に出
射された０次回折光２１ｘが対物レンズ２０１の開口２
０ｂ内に入ってしまうことになる。従って、非繰り返し
パターンの場合においても、空間フィルタ２０２によっ
て０次回折光２１ｘを遮光する必要が生じてくる。この
ように、繰り返しパターンの場合生じる回折光縞と非繰
り返しパターンの場合の０次回折光パターンとが相違す
ることになるため、空間フィルタ２０２に両方の回折光
パターンを持たせる必要が生じる。しかしながら、空間
フィルタで両方の回折光パターンを遮光しようとする
と、該空間フィルタを透過する異物等の欠陥からの散乱
光の強度が減衰し、感度が低下することになる。そこ
で、前述した第１の実施の形態のように、検出光学系２
００の光軸を垂直にして対物レンズ２０１の開口を２０
ａに位置付けることによって、非繰り返しパターンに対
して方向１０、１２からスリット状のビーム３を照明し
たとしても、０次回折光パターン２１ｘ、２１ｙが対物
レンズ２０１の開口２０ａ内に入射するのを防止するこ
とが可能となり、非繰り返しパターン上に存在する異物
等の欠陥を検出することが可能となる。

【００４４】しかしながら、前述した第１の実施の形態
で説明したように、配線間の間の凹部に存在する異物等
の欠陥を検出しようとすると、図１３に示すように、ｙ
軸方向１１からスリット状のビーム３を照明することが
必要とされる。しかし、図１３に示すように対物レンズ
２０１の開口２０ａには、０次回折光２１ｙ’が入射さ
れてしまい、空間フィルタ２０２等で遮光する必要が生
じる。でも、配線間の間の凹部に存在する異物等の欠陥
の検出は、異物等の欠陥の検出の主たるものでなく、被
検査対象パターンが特定されるものであるため、画像処
理においても対策が可能である。以上説明した条件を次
に説明するように構成すれば満足させることが可能とな
る。即ち、ｙ軸に対して４５度程度傾けた方向１０、１
２からの照明をやめてｙ軸方向１１からのスリット状の
ビーム３で照明し、検出光学系２００の光軸を垂直から
ｙおよびｘ軸方向に傾けることによって対物レンズ２０
１の開口を図２１に示す２０ｃの位置におくことによっ
て、非繰り返しパターンの場合において０次回折光２１
ｘ’、２１ｙ’が対物レンズ２０１の開口２０ｃに入射
するのを防止することができる。このようにすれば、空
間フィルタ２０２は、繰り返しパターンから生じる回折
光縞のみ遮光するように構成でき、空間フィルタを透過
する異物等の欠陥からの散乱光の強度の低下を防ぐこと
が可能となる。

【００４５】しかしながら、この場合、対物レンズ２０
１のＮ．Ａ．を小さくすることが必要となる。問題は、
検出器２０５、２０６の焦点位置であるが、図１７に示
すように、検出器２０５、２０６を傾けた構成により結
像全域で焦点を合わせることができる。この場合、検出
器２０５、２０６の傾きは、β２の方向だけでなく、β
２および方向１４の両方に垂直な方向に同時に傾ける必
要がある。さらに、検出光学系２００では、テレセント
リック光学系を用いているため、焦点位置が異なる部分
で横倍率が変動することはない。

【００４６】次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置
の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施
の形態は、第１および第２の実施の形態よりも劣るもの
である。この第３の実施の形態は、図２２に示すよう
に、回路パターンに対して４５度の方向１０、１２か
ら、円錐レンズ１０４を用いないで、シリンドリカルレ
ンズ１０４’を用いて単にスリット状のビームの長手方
向を照明方向１０、１２に向けたスリット状のビーム
３’をウエハ１上に照明するものである。即ち、ウエハ
１上に形成されたチップの配列方向から４５に近い角度
だけ傾けた方向１０、１２から、照明の入射面に平行な
形状のビームをウエハ１上に照明するものである。当
然、スリット状のビーム３’は、長手方向には平行光で
形成され、幅方向には絞られたものである。なお、ウエ
ハ１上にチップ２内に形成された繰り返しパターン、非
繰り返しパターンからの回折光については、上記第１お
よび第２の実施の形態と同様になる。この第３の実施の
形態では、チップ比較を簡略化するために、ステージの
走査方向ｙは、チップに平行あるいは直角にする必要が
ある。さらに、この実施の形態では、ＴＤＩセンサの積
分方向がステージ走査方向ｙと平行にならないため、検
出器２０５、２０６としてＴＤＩセンサは使えない。従
って、検出器２０５、２０６として１次元のリニアセン
サを使う必要がある。リニアセンサの場合、照明のビー
ム幅より狭いエリアからの光信号を検出することになる
ため、照明光を効率よく利用するため、照明ビーム３’
はセンサの像４に近い幅まで絞ると良い。具体的には、
たとえば、センサの画素サイズが、１３ミクロン、光学
系の倍率が６．５倍の場合、ウエハ上でのセンサの像
は、画素サイズ２ミクロンとなる。この場合、たとえ
ば、波長５３２ｎｍのレーザを用いる場合、照明系のレ
ンズ１０４’のセンサの長手方向に直角な方向の開口数
Ｎ．Ａ．は、次に示す（数５）式で、０．５程度にする
と良い。もちろんこれは、照明の効率を上げるためのも
のであり、この必要がない場合は、さらに小さなＮ．
Ａ．であってかまわない。ｄ＝１．２２・λ／Ｎ．Ａ．（数５）ここで、ｄは、ビームの半値幅、λは照明の波長であ
る。また、図２２に示す照明方法で、センサ２０５、２
０６にＴＤＩを用いる場合、図２３に示すような形状の
特殊なＴＤＩを用いる必要がある。すなわち、積分方向
がφ１傾いた画素構成になっている特殊なＴＤＩセンサ
となる。

【００４７】次に、異物等の欠陥検査を行う被検査対象
として、パターンがない酸化膜等の絶縁膜上に存在する
異物等の欠陥検査について説明する。図２４には、酸化
膜等の透明膜での光の散乱の状況を示す。たとえば、基
板３３上の酸化膜３２の表面に十分小さい（照明波長の
数分の１）の微粒子（異物）３４が有った場合、ここか
らの光の波面が球面状に射出する。すなわち酸化膜側に
射出すると同時に検出器側に射出する。ここで、射出し
た波面は酸化膜３２と下地３３との界面で反射する。こ
の反射光と検出器側に射出した光が干渉により、射出方
向に強弱が生じる。この結果、たとえば、方向３６、３
７、３８によって、検出出力が変わることになる。酸化
膜の厚さ、屈折率に応じて、この強度分布が変化し、そ
の結果同じ方向から検出した場合検出光の強度が変化
し、感度が変わることになる。ただし、このモデルで考
えた場合、照明の方向によって検出光の出力は変わらな
い。また、実験により照明光の入射角を変えても検出光
の出力は変わらないことを確認している。しかしなが
ら、白色照明をすると、光の干渉をなくすことができ
る。このため、上記第１および第２の実施の形態におい
て、設置された白色照明光学系５００は、酸化膜等の絶
縁膜３２状の異物を検出するためのものである。従っ
て、絶縁膜３２上の異物を検出するとき、白色光源１０
６をＯＮにし、レーザ光源１０１をＯＦＦすればよい。
また、通常の回路パターン上の異物等の欠陥を検出する
ときには、レーザ光源１０１をＯＮにし、白色光源１０
６をＯＦＦすればよい。また、照明光の波長の影響を受
ける被検査対象に対しては、白色照明を用いればよい。

【００４８】白色照明の場合、ＴＤＩセンサの視野より
大きなスポット状で照明することになる。また、照明光
としてレーザ光源を用いる場合には、酸化膜３２上での
検出出力を安定にするためには、ウエハ表面から射出す
る光の大部分を検出できるような大きな開口数の対物レ
ンズ２０１で検出する必要がある。また、小さな開口数
の対物レンズを用いる場合には、複数の対物レンズを使
用し、これらによる検出出力を積分しても良い。あるい
は、照明光の波長を複数用い、これらによる検出結果を
積分しても良い。ここで、異物からの散乱光の膜内での
吸収（減衰）は、ほとんどないと考えて良い。異物が無
い場合、射出方向は一方向になるため、干渉により、こ
の方向の出力は変動する。しかし、異物があり、射出方
向が広がる場合、この射出方向による強度分布という形
で干渉が生じるためである。

【００４９】図２５には、複数の方向から検出する場合
の実施例の構成を示す。方向２１３、２１４、２１５に
射出した光を検出レンズ２１０、２１１、２１２で結像
し、それぞれ検出器２１３、２１４、２１５で検出す
る。この結果は、４５１，４５２，４５３でアナログデ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換され、積分手段４５４で積分さ
れ、適当なしきい値により２値化されて検出結果とな
る。この検出系２１０、２１１、２１２は必ずしも３個
である必要はなく、２つであっても良い。またここでの
検出系は、図３に示す検出系２００を複数（たとえば、
β１＝０度、β１＝４５度）、用いる場合も含むもので
ある。図２６には、酸化膜の膜厚を変えた場合の検出信
号の変化を示す。（ａ）は、ある波長での強度分布４
８、（ｂ）は３つの異なる波長での強度変化４８、４
９、５０を重ねて示している。この図２６（ｂ）によ
り、複数の波長を用いその検出結果を積分することで、
図２６（ａ）に示すような強度変化が大きく低減できる
ことが判る。この場合、検出信号強度は照明光の入射角
には依存しないことが判っているため、異なる波長の照
明は、入射角、あるいは、φ１を変えた方向から照明す
ればよい。即ち、１０、１１、１２の方向からのスリッ
ト状のビームの波長を互いに異ならしめることによっ
て、同一の検出光学系２００により、酸化膜等の絶縁膜
上の異物を示す信号を検出することが可能となる。この
ように、各方向からのスリット状のビームの波長を異な
らしめることによって、互いに干渉しないため、同一の
検出光学系２００で検出することが可能となり、検出光
学系を複数用意する事によるコストアップをさけること
ができる。また、検出光学系２００は、少なくとも２つ
の波長で、容易に色収差（および焦点距離）を補正する
ことができるため、２つの波長を用いる限り実現上の困
難性はない。

【００５０】次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置
の第４の実施の形態について説明する。ところで、半導
体素子は益々極微細化が進む一方で、歩留まりも一層向
上させることが要求されている。従って、このような半
導体素子を製造するための半導体ウエハ等の半導体基板
には、０．３〜０．２μｍ以下の極微細化された回路パ
ターンが形成されている関係で、半導体基板上に存在す
る異物等の欠陥が０．１μｍ程度以下の極微小な分子も
しくは原子レベルに近いものが存在しても半導体素子と
して動作不良の原因となる状況である。このような状況
にあるため、本発明に係る異物等の欠陥検査装置では、
０．３〜０．２μｍ程度以下の極微細化された回路パタ
ーンが存在する半導体ウエハ等の半導体基板上に存在す
る極微小の異物等の欠陥を、高感度で、且つ高速で検査
できることが要求されてきている。

【００５１】図３５には、本発明に係る異物等の欠陥検
査装置の第４の実施の形態の概略構成を示した図であ
る。図３６は、その照明光学系の一実施例を示した図で
ある。即ち、異物等の欠陥検査装置は、上記半導体ウエ
ハ（半導体基板）等のように極微細化された回路パター
ンが形成された異物等の欠陥を検査する被検査対象物１
を載置するステージ３０１，３０２，３０３と、半導体
レーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ、エキ
シマレーザ等のレーザ光源等からなる照明光源１０１
と、該照明光源（レーザ源）１０１から出射された高輝
度の光を、斜め方向から、図３７に示すように照度とし
てほぼガウス分布をもつスリット状のガウスビーム光束
（照明領域３）１０７で被検査対象基板１上に照明する
照明光学系１０２〜１０５と、検出レンズ（対物レン
ズ）２０１、空間フィルタ２０２、結像レンズ２０３、
ＮＤフィルタ２０７、およびビームスプリッタ２０４等
から構成され、検出領域４からの反射回折光（あるいは
散乱光）に基いて通過して結像させる検出光学系と、Ｔ
ＤＩイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等から構成
され、検出領域４に対応する受光面を有する検出器２０
５、２０６と、該検出器２０５、２０６から検出される
画像信号に基いて異物等の欠陥を検出する演算処理部４
００とによって構成される。なお、この欠陥検査装置に
は、被検査対象物１の表面を検出器２０５、２０６の受
光面に結像させるように自動焦点制御系を備えている。

【００５２】照明光源１０１、および照明光学系１０２
〜１０５の具体的構成は、図３６に示すように、照明光
源１０１から出射された例えばレーザビーム１００６の
ビーム径を拡大させる凹レンズまたは凸レンズ１０２
と、凹または凸レンズ１０２で拡大されたビームをほぼ
平行な光束に変換するコリメートレンズ１０３と、該コ
リメートレンズ１０３で変換されたほぼ平行な光束につ
いてｙ軸方向に集束して被検査対象物１上に図３７に示
すように照度としてほぼガウス分布をもつスリット状の
ガウスビーム光束（照明領域３）１００７で照射する円
錐曲面を持つ照明レンズ（ｙ軸方向に集束機能を有する
光学系）１０４とで構成される。なお、凹レンズまたは
凸レンズ１０２とコリメートレンズ１０３とによってビ
ーム径を拡大するビームエキスパンダを構成する。この
照明光学系１０２〜１０４として、コリメータレンズ、
凹レンズ、およびレシーバレンズからなるビームエキス
パンダと、該ビームエキスパンダで変換されたほぼ平行
な光束についてｙ軸方向に集束して被検査対象物１上に
図３６に示すように照度としてほぼガウス分布をもつス
リット状のガウスビーム光束（照明領域２）１００７で
照射する円錐レンズ（ｙ軸方向に集束機能を有する光学
系）１０４と、該円錐レンズ１０４で得られるスリット
状ガウスビーム光束１００７を反射させて被検査対象物
１に対して斜め方向から照射するミラーとで構成するこ
とができる。

【００５３】ところで、この構成により、凹または凸レ
ンズ１０２とコリメートレンズ１０３との間の距離ｂま
たは凹レンズとレシーバレンズとの間の距離を可変して
設定することにより、照度としてほぼガウス分布をもっ
たｘ方向の照明幅を可変して設定することができる。即
ち、ビームエキスパンダーを調整することにより、照度
としてほぼガウス分布をもった照明領域（スリット状の
光束１００７）３のｘ方向の長さＬｘを可変して設定す
ることができる。また、円錐レンズ１０４と被検査対象
物１との間の距離を変えることによって集束された照明
領域（スリット状のガウスビーム光束１００７）３のｙ
方向の幅Ｌｙを可変して設定することができる。図３７
に示す検出領域４は、被検査対象物１上におけるＴＤＩ
イメージセンサやＣＣＤイメージセンサによる検出領域
を示す。例えば、ＴＤＩイメージセンサの場合、各画素
サイズが例えば２７μｍ×２７μｍで、時間遅延積分
（ＴＤＩ）方向に例えば６４行、ＴＤＩモードで動作す
るＭＵＸ方向に例えば４０９６列の６４×４０９６ＣＣ
Ｄ撮像センサで構成される。即ち、ＴＤＩイメージセン
サ２０５ａ、２０６ａは、図３８に示すように、ライン
センサがｎ（例えば６４）段形成されたものである。セ
ンサから出力される情報量であるラインレートは、ライ
ンセンサと同等であるが、ラインレートｒｔ毎に、蓄積
された電荷がライン１、２、・・・と順々に転送されて
いき、被検査対象物１をｙ軸方向に移動させるｙステー
ジ３０２の送り速度を、ラインレートと同期させること
により、例えば微小異物５からの散乱光あるいは回折光
に基づく光像６はラインｎに到るまでの長時間にわたっ
て蓄積されることになり、極微小な異物等の欠陥に対し
ても高感度で検出することが可能となる。このイメージ
センサでは、基本的には微小異物等の欠陥の像がライン
１からラインｎに到達するまでの散乱光あるいは回折光
強度の総和を検出することになるが、ライン各々に到達
する被検査対象基板の同一点からの散乱光あるいは回折
光は、時間的に全くインコヒーレントとなる。

【００５４】以上説明したように、照明光源１０１より
出射されたビームを照明光学系（照射光学系）１０２〜
１０４でスリット状のガウスビーム光束１００７に変換
し、この変換されたスリット状の光束１００７で、ステ
ージ３０１〜３０３上の被検査対象基板１の表面に照明
領域３が形成されるように例えば斜め方向から照射す
る。ＴＤＩイメージセンサ等から構成された検出器２０
５ａ、２０６ａは、ｙステージ３０２をｙ軸方向に移動
させることによって被検査対象基板１をｙ軸方向に移動
させながら、該送り速度と同期したラインレートｒｔで
各画素に蓄積された電荷を順次転送していくことによ
り、検出光学系２０１〜２０４で結像される被検査対象
基板１上における検出領域４の光像を撮像しながら検出
領域４の幅Ｈで走査して各画素（素子）毎に検出し、こ
の検出される信号を演算処理部４００で処理することに
より上記検出領域４に存在する微小異物等の欠陥を、高
感度で、且つ高速に検査をすることができる。このよう
に、ＴＤＩイメージセンサ２０５ａ、２０６ａを用いる
ことによって、微小異物等の欠陥から生じる散乱光ある
いは回折光の照度の総和（光量＝照度×時間）をとるこ
とができ、感度を向上させることができる。また、一度
にスリット状のビーム光束１００７を照射領域３に照射
し、ＴＤＩイメージセンサ２０５ａ、２０６ａのライン
レートｒｔと同期させて被検査対象基板１をｙ軸方向に
移動させながら、ＴＤＩイメージセンサで検出領域４に
ついて受光することによって、広い幅Ｈを有する検出領
域４に存在する微小異物等の欠陥を、高速に検査をする
ことができる。

【００５５】更に、０．１μｍ程度以下の極微小な異物
等の欠陥を、高感度で、且つ高速に検査するための本発
明に係る第４の実施の形態について説明する。即ち、
０．１μｍ程度以下の極微小な異物等の欠陥を、高感度
で検出しようとすると、ＴＤＩイメージセンサ３０２ａ
の各画素において受光する極微小な異物等の欠陥からの
散乱光あるいは回折光強度を強くする必要があると共
に、被検査対象基板１上での各画素サイズを１μｍ×１
μｍ程度以下にする必要がある。このように被検査対象
基板１上での各画素サイズを１μｍ×１μｍ程度以下に
するためには、ＴＤＩイメージセンサの各画素サイズが
例えば２７μｍ×２７μｍの場合、対物レンズ等の検出
光学系２０１〜２０４の結像倍率Ｍを約２７倍程度以上
にすればよく、実現することは可能となる。なお、ＴＤ
Ｉイメージセンサ２０５ａ、２０６ａとして２６×４０
９６ＣＣＤ撮像センサで構成したものと使用すると、検
出領域４はＷ＝２６μｍ程度以下、Ｈ＝４０９６μｍ程
度以下となる。また、被検査対象基板１の表面から得ら
れる散乱光あるいは回折光による光像をＴＤＩイメージ
センサ２０５ａ、２０６ａの受光面に結像させる検出光
学系２０１〜２０４は、対物レンズ等で構成される関係
で、レンズ収差に基いてレンズの中心部（光軸２００
１）に比べて周辺に行くに従ってＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）（正
弦波パターンの像のコントラストの変化を空間周波数の
関数として表わしたもの）が低下する特性を有する。そ
のため、図３８（ａ）に示すＴＤＩイメージセンサ２０
５ａ、２０６ａの受光面における光軸２００１から最も
離れてＭＴＦが最も低下する端部（周辺）の画素２０５
ａｅ、２０６ａｅ、即ち、図３７に示す検出領域４の光
軸２００１から最も離れてＭＴＦが最も低下する端部
（周辺）に位置する極微小な異物等の欠陥からの散乱光
あるいは回折光強度を強くする必要がある。

【００５６】ところで、照明光源１０１および照明光学
系１０２〜１０４により被検査対象基板１の表面に照射
領域３で照射されるスリット状のガウスビーム光束１０
０７の照度は、図３７に示すように、通常ガウス分布を
有する関係で、検出領域４外の照明は無駄となるが照明
領域３を検出領域４よりも広げて照明する必要がある。

【００５７】そこで、このような状態から、本発明は、
照明光源１０１から出射される照度を増大させずに、照
明光源１０１から出射される光量を有効に活用し、検出
領域４の光軸２００１から最も離れてＭＴＦが最も低下
する端部（周辺）に位置する照度を最も増大させて、
０．１μｍ程度以下の極微小な異物等の欠陥を、高感度
で検出することにある。即ち、必要最小限の照度を出射
する安価な照明光源（半導体レーザ、アルゴンレーザ、
ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ光
源、キセノンランプ、水銀ランプ等の放電管、ハロゲン
ランプ等のフィラメント光源等からなる。）１０１を用
いて、照明光学系１０２〜１０４によって検出領域４の
光軸２００１から最も離れてＭＴＦが最も低下する端部
（周辺）に位置する照度を最も増大させて、効率の高い
照明を実現することにある。

【００５８】即ち、本発明は、具体的には、照明光源１
０１および照明光学系１０２〜１０４によりガウス分布
の照度を有するスリット状のビーム光束１００７で被検
査対象基板１の照射領域３に照射する際、検出領域４の
周辺部での照度が最大になるように照明光学系１０２〜
１０４を調整（制御）して照明の幅を決定する。ここ
で、スリット状のビーム光束１００７の照度がガウス分
布の場合、図３７に示すように次に示す（数６）式にな
るので、照明領域の最外周で照度が最大になるのは、次
に示す（数７）式のときとなる。

【００５９】

【数６】

【００６０】

【数７】

【００６１】この場合、ＴＤＩイメージセンサ２０５
ａ、２０６ａの受光面が対応する検出領域４のｘ軸方向
の最外周（端部）での照度ｆ(ｘ０)は、中心部ｆ(０)の
約６０．７％で最大となる。即ち、（数７）式におい
て、ｘ０＝σ（σ＝１で、ｘ０＝１）のとき、最大値ｆ
(ｘ０)＝０．６０７ｆ(０)となる。なお、上記（数６）
式において、ｘ０＝０．８σ〜１．２σ（σ＝１で、ｘ
０＝０．８〜１．２（ガウスビーム光束１００７につい
て照明光学系１０２〜１０４による±２０％程度の整形
誤差を許容する。））のとき、ｆ（ｘ０)＝０．４９ｆ
(０)〜０．７３ｆ(０)となる。また、上記（数６）式に
おいて、０．８ｘ０〜１．２ｘ０＝σ（σ＝０．８〜
１．２（ガウスビーム光束１００７について照明光学系
１０２〜１０４による±２０％程度の整形誤差を許容す
る。）で、ｘ０＝１）のとき、ｆ（ｘ０)＝０．４６ｆ
(０)〜０．７１ｆ(０)となる。従って、照明光学系１０
２〜１０４によるガウスビーム光束１００７のｘ０＝σ
（σ＝１で、ｘ０＝１）にする整形誤差として±２０％
程度許容すると、検出領域４において中心部（光軸２０
０１）の照度ｆ(０)に対する周辺部（外周部）の照度ｆ
（ｘ０)の比は、０．４６〜０．７３（ｆ（ｘ０)＝０．
４６ｆ(０)〜０．７３ｆ(０)）となる。なお、照明光学
系１０２〜１０４によるガウスビーム光束１００７のｘ
０＝σ（σ＝１で、ｘ０＝１）にする整形誤差として±
１０％程度許容すると、検出領域４において中心部（光
軸２００１）の照度ｆ(０)に対する周辺部（外周部）の
照度ｆ（ｘ０)の比は、０．５４〜０．６７（ｆ（ｘ０)
＝０．５４ｆ(０)〜０．６７ｆ(０)）となる。

【００６２】いずれにしても、検出領域４において中心
部（光軸２００１）の照度ｆ(０)に対する周辺部（外周
部）の照度ｆ（ｘ０)の比が、０．４６〜０．７３にな
るようにガウスビーム光束１００７を照明光学系１０２
〜１０４によって整形することによって、照明光源１０
１から出射されるビームを有効に活用して検出領域４の
周辺部における照度を最大に近づけることが可能とな
る。図３９に示すグラフには、照明光源１０１から出射
される照度の総和である光量を変えずに、ｘ軸方向の照
明の幅、即ち標準偏差σを変えたときの検出領域４のｘ
軸方向の外周部（ｘ０＝１）での照度（単位面積当たり
の光量）ｆ(ｘ０＝１)の変化を示した。

【００６３】また、図４０に示すグラフには、照明光源
１０１から出射される照度の総和である光量を変えず
に、照明の幅、即ち標準偏差σをσ＝０．５、σ＝１、
σ＝２と変えたときの検出領域４のｘ軸方向の座標ｘ０
における照度（単位面積当たりの光量）ｆ(ｘ０)の変化
を示した。これら図３９および図４０からも明らかなよ
うに、検出領域４のｘ軸方向の外周部（ｘ０＝１）にお
ける照度をほぼ最大にするためには、照明光学系１０２
〜１０４によるガウス分布に基づくｘ軸方向の照明の幅
をほぼσ＝１（標準偏差σ＝ｘ０）になるように照明す
ればよいことになる。即ち、図３７に示すように、検出
領域４の光軸である中心からｘ軸方向の外周部までの長
さをｘ０としたとき、照明光学系１０２〜１０４により
ほぼ標準偏差σ＝ｘ０（検出領域４の光軸である中心か
らｘ軸方向の外周部までの長さ）となるガウス分布の照
度を有するスリット状のビーム光束１００７に整形して
被検査対象基板１に対して照明領域３（Ｌｘ、Ｌｙは照
度ｆがｆ(０)の０．２以上の領域を示す。）として照明
すればよいことになる。なお、実際は、検出器２０５，
２０６として、ＴＤＩイメージセンサや２次元リニアイ
メージセンサを用いる場合、光軸２００１から最も離れ
てＭＴＦが最も低下する画素は、検出領域４の角部（Ｔ
ＤＩイメージセンサの場合図３８に示す角部に位置する
画素２０５ａｃ、２０６ａｃが対応する。）に位置する
ものとなるため、上記ｘ０として、√（（Ｈ／２）２＋
（Ｗ／２）２）にすることが望まれる。Ｗを無視するこ
とができれば、ｘ０＝（Ｈ／２）となる。ＨおよびＷ
は、被検査対象基板上における検出領域４のｘ軸方向の
幅（長さ）およびｙ軸方向の幅を示す。ＴＤＩイメージ
センサや２次元リニアイメージセンサにおける受光領域
（撮像領域）におけるｘ軸方向の幅は（Ｈ×Ｍ）、ｙ軸
方向の幅は（Ｗ×Ｍ）で示されることになる。なお、Ｍ
は、結像光学系２０１〜２０４による結像倍率を示す。

【００６４】以上説明したように、検出領域４のｘ軸方
向の外周部（ＴＤＩイメージセンサや２次元リニアイメ
ージセンサを用いる場合、光軸２００１から最も離れた
画素）をｘ０（＝√（（Ｈ／２）２＋（Ｗ／２）２）ま
たは（Ｈ／２））としたとき、照明光学系１０２〜１０
４によりほぼσ＝ｘ０となるガウス分布の照度を有する
スリット状のビーム光束１００７に整形して被検査対象
基板１に対して照明領域３（Ｌｘ、Ｌｙは照度ｆがｆ
(０)の０．２以上の領域を示す。）として照明すること
によって、パワーの大きな特殊な照明光源を用いること
なく、安価な通常の照明光源（半導体レーザ、アルゴン
レーザ、ＹＡＧ−ＳＨＧレーザ、エキシマレーザ等のレ
ーザ光源、キセノンランプ、水銀ランプ等の放電管、ハ
ロゲンランプ等のフィラメント光源等からなる。）１０
１を用いて、効率の良い照明を実現でき、その結果、検
出光学系２０１〜２０４によってＭＴＦが最も低下する
検出器２０５、２０６の周辺部における画素によって受
光する微小な異物等の欠陥からの散乱光あるいは回折光
強度を強くすることができ、０．１〜０．５μｍ程度の
微小異物は固より０．１μｍ程度以下の極微小な異物等
の欠陥をも、高感度で、且つ高速で（高スループット
で）検出することができる。なお、検出領域４の特にｘ
軸方向の中央部と周辺部との間において照度が（ｆ（ｘ
０)＝０．４６ｆ(０)〜０．７３ｆ(０)）の関係のよう
に異なっていても、画像処理部４００において、被検査
対象物１をｙ軸方向に移動させてＴＤＩイメージセンサ
等の検出器２０５，２０６から検出される検出領域にお
けるｘ軸方向の同じ画素列から得られる画像信号同志が
比較されることになるので、中央部と周辺部との間にお
ける照度の相違の影響はほとんどないことになる。そし
て、画像処理部４００において、被検査対象物１をｙ軸
方向に移動させてＴＤＩイメージセンサ等の検出器２０
５，２０６から検出される画像信号を元に、同じ回路パ
ターンで繰り返されるチップ毎あるいはセル毎同志の差
画像信号を抽出し、この抽出された差画像信号を所望の
判定基準で判定することによって、異物等の欠陥を検出
して検査することができる。

【００６５】ここで、重要なことは、検出領域４の周辺
部での照度（光量）をほぼ最大にすることであって、そ
のための手段は、上記実施の形態では、照明光学系１０
２〜１０４で照明の幅を変えているが、他の手段、たと
えば、照明光学系１０２〜１０４によって照明の２次光
源の形状を変える、あるいは、２次光源を形成するフー
リエ変換の位置での大きさを変える等の手段であっても
良い。また、照明光源１０１としてＤＵＶ（遠紫外線：
ＤｅｅｐＵｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）レーザ光源を使
用するため、イメージセンサ２０５，２０６としてＤＵ
Ｖに対して感度のあるものを用いる必要がある。しか
し、イメージセンサ２０５、２０６として、図４１
（ａ）に示す表面照射型ＴＤＩイメージセンサを用いる
と、入射光がカバーガラス８０５を透過し、金属膜８０
２の間のゲート８０１にある酸化膜（ＳｉＯ２）８０３
を通過してＳｉ基板８０４に形成されたＣＣＤに入るた
め、短波長の入射光が減衰し４００ｎｍ以下の波長に対
して感度がほとんどなく、そのままではＤＵＶ光の検出
はできない。そこで、表面照射型イメージセンサでＤＵ
Ｖの感度を得るためには、ゲート８０１における酸化膜
８０３を薄くして短波長の減衰を少なくする方法があ
る。他の方法としては、カバーガラス８０５に有機薄膜
コーティングを施し、ＤＵＶ光が入射されるとそれに応
じて可視光を発光するようにすることで、可視光にしか
感度のないイメージセンサでＤＵＶ光を検出する方法が
ある。

【００６６】これに対し、イメージセンサ２０５、２０
６として、図４１（ｂ）に示す如く、Ｓｉ基板８０４の
厚さを薄くし、この薄くした裏側から光を入射するよう
に構成した裏面照射型ＴＤＩイメージセンサを用いて、
ゲート構造のない裏側から光を入射することによって、
ＤＶＤ量子効率を１０％程度以上にして量子効率が高く
ダイナミックレンジが大きくとれ、４００ｎｍ以下の波
長にも感度を有するようにすることができる。また、イ
メージセンサ２０５、２０６を、上記の如く、ＴＤＩ
（ＴｉｍｅＤｅｌａｙＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に
することで、感度を大きくすることができる。以上説明
したように、前記第４の実施の形態によれば、検出光学
系２０１〜２０４における光軸２００１から離れるに従
ってＭＴＦが低下するのに適合させてＴＤＩイメージセ
ンサ等の検出器２０５、２０６で検出する検出領域４の
周辺部における照度を増大させて照明の効率向上を図る
ことによって安価なレーザ光源等を用いて、ＬＳＩウエ
ハ等の被検査対象基板上の０．１〜０．５μｍ程度の微
小異物は固より０．１μｍ程度以下の極微小な異物をも
高感度で、且つ高スループットで検出することができ
る。また、前記第４の実施の形態によれば、被検査対象
基板から得られるエキシマレーザ光等のＵＶＤ（遠紫
外）レーザ光に基づく光像をＴＤＩイメージセンサで受
光できるようにして０．１〜０．５μｍ程度の微小異物
は固より０．１μｍ程度以下の極微小な異物をも検査す
ることができる。

【００６７】次に、本発明に係る上記第１〜第４の実施
の形態に共通する画像処理部４００の実施例について説
明する。実際の被検査対象基板１であるＬＳＩ等のデバ
イスでは、欠陥にならないプロセスの微妙な違い、検出
時のノイズ等により、検出器２０５、２０６から得られ
る検出信号にばらつきが乗ってくることになる。つま
り、図２７（ａ）に示すように、チップ７１、７２間の
対応する画素、たとえば７３、７４の信号レベルは、同
じにならず、ばらつきが生じる。具体的には、図２７
（ｂ）に示すようなパターンの構造の違う場所（例えば
メモリＬＳＩの場合、メモリセル領域、周辺回路領域、
その他の領域など）７５、７６、７７等によって検出信
号のばらつきは異なることになる。結果的に、ばらつき
の小さな部分では、より小さな信号変化を生じさせる小
さな欠陥を検出できるのに対し、大きなばらつきの部分
では、大きな信号変化を生じさせる大きな欠陥しか検出
できない。そこで、本発明に係る画像処理部４００の特
徴とするところは、チップ内の画素ごとに対応するチッ
プ間でばらつき（標準偏差）を算出し、その値を閾値の
設定に用いることにより、ばらつきの小さな領域は小さ
な閾値で、大きな領域は大きな閾値で異物等の欠陥の判
定をして検査するようにしてた点にある。これにより、
ばらつきの小さい場所（例えばメモリＬＳＩの場合メモ
リセル領域）での閾値を、ばらつきの大きな領域に影響
されることなく小さくすることができ、その結果、０．
１μｍ以下の微細な異物をも検出することが可能とな
る。

【００６８】図２８には、画像処理部４００の第１の実
施例を示す。画像処理部４００の第１の実施例は、ＴＤ
Ｉイメージセンサ等から構成されるイメージセンサ２０
５、２０６から被検査対象基板１のｙ軸方向の移動に同
期して得られる列画素ごとに蓄積された濃淡値で示され
る画像信号をＡＤ変換するＡ／Ｄ変換部４０１、サンプ
リングのタイミングを取るスタートストップ指令回路４
１６、データメモリ４０４、最大および最小のレベルの
信号を除去する最大最小除去回路４０５、信号レベルｓ
の２乗を算出する２乗算出回路４０６、信号レベルｓを
算出する算出回路４０７、個数カウント回路４０８、ｓ
の２乗を積分する２乗和算出回路４０９、ｓを積分する
和算出回路４１０、積分してｎを求める計数回路４１
１、正側閾値（上限判定基準）算出回路４１２、負側閾
値（下限判定基準）算出回路４１３、データメモリ４０
４に一時記憶された検出信号を正側閾値算出回路４１２
で算出されて設定された正側閾値と比較して異物等の欠
陥を示す信号を出力する比較回路４１４、データメモリ
４０４に一時記憶された検出信号を負側閾値算出回路４
１３で算出されて設定された負側閾値と比較して異物等
の欠陥を示す信号を出力する比較回路４１５、上記比較
回路４１４および４１５から出力される異物等の欠陥を
示す信号に対して被検査対象基板１に対して設定された
座標系における位置座標を付加し、更に被検査対象基板
１に関する情報も付けて検出結果を出力する出力手段４
１７より構成される。なお、上記最大最小除去回路４０
５は、必ずしも必要としない。上記最大最小除去回路４
０５を用いない場合、しきい値のレベルの算出において
検出される全ての画像データ（異物を示す画像データも
含む。）を用いることになるので、しきい値のレベルを
正確かつ安定に検出できる。その反面、この作成したし
きい値で、このしきい値を作成した領域の異物の検査を
行なうことができなくなる。そこで、検査したい領域の
しきい値は、被検査対象基板１内の別のチップ列の対応
する領域で作成することが必要となる。その結果、しき
い値作成と異物の検査とを別ラインにする必要が生じ
て、スループットが多少多めにかかることになる。特
に、チップ数の少ない場合等では、複数のラインに亘る
画像データを用いてしきい値を作成すると良い。この場
合、スタートストップ指令手段４１６によりデータ取り
込み位置を指定する。

【００６９】また、出力手段４１７には、本発明に係る
異物等の欠陥検査装置の全体を制御するＣＰＵが備えら
れている。そして、４０６〜４１１までは、チップ内の
所定領域毎の背景信号のばらつきσを求めるためのもの
である。そして、求められたチップ内の所定領域毎の背
景信号のばらつきσを元に正側閾値算出回路４１２と負
側閾値算出回路４１３によって、異物等の欠陥を示す信
号を抽出するための正側と負側の閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ
(Ｌ)が設定されることになる。これら４０６〜４１３ま
でが、閾値設定回路４２４となる。一方、データメモリ
４０４は、閾値設定回路４２４によって閾値が設定され
るまで、検出デジタル画像信号を一時記憶しておくため
のものである。また、被検査対象基板１に対して設定さ
れた座標系における位置座標は、被検査対象基板１に設
けられた基準マークを原点にして、測長器（図示せず）
によって測定されたステージの変位とＴＤＩセンサ等の
読み出し信号（走査信号）とに基づいて求められるもの
である。また、４２１は、ばらつき（標準偏差σ）を示
す正側閾値Ｔｈ（Ｈ）を例えば表示手段に表示して出力
するための出力手段である。該表示手段４２１を設ける
ことによって、比較回路４１４および４１５から抽出さ
れる異物等の欠陥抽出出力を見ながら、閾値がチップ内
の領域毎に適切であるか否か判定することが可能とな
る。

【００７０】ここで、検出結果出力手段４１７は、ＣＲ
Ｔ等のディスプレイに表示するもの、ハードコピーとし
て印刷するもの、ハードディスク、フロッピディスク、
光磁気記録媒体、光記録媒体、ＬＳＩメモリ、ＬＳＩメ
モリカード等に記録するもの、他の検査装置または検査
システムまたは製造プロセス装置や製造ラインを管理し
ている管理システムに接続されているネットワークも含
むものである。しかも、出力手段４１７には、本発明に
係る異物等の欠陥検査装置の全体を制御するＣＰＵが備
えられている。ここで、Ａ／Ｄ変換器４０１は、ＴＤＩ
センサ等の検出器２０５、２０６から出力される信号を
デジタル信号で現される画素信号に変換するものであ
る。そして、Ａ／Ｄ変換器４０１は、検出信号処理系４
００の中の同一基板内であってもあるいは、検出光学系
２００内のＴＤＩセンサ等の検出器２０５、２０６の近
くであってもよい。検出器２０５、２０６の近くにおく
場合は、デジタル化されるため、電送時のノイズが減る
効果がある一方、信号電送ケーブル数が増えるというデ
メリットもある。

【００７１】ここで、閾値設定回路４２４で行う信号処
理内容について図２７を用いて説明する。図２７（ａ）
には、ウエハ１上のチップ７１、７２等の配列例を示し
ている。多くのＬＳＩ製造では、これらチップは、同一
のものを繰り返して製造する。時として、一回の露光で
複数（２から４等）のチップを同時に製造する場合もあ
る。従って、これらチップ間の同一位置では、同一のパ
ターンが製作されている。従って、これらのチップの対
応位置の検出信号は、本来は同一である。このチップ
(ｆ,ｇ)の中の画素(ｉ,ｊ)の信号をｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)と
する。上記のように、対応画素では、信号レベルは一致
するはずである。

【００７２】しかしながら、実際には、欠陥にならない
プロセスの微妙な違い、検出時のノイズ等により、チッ
プ間の対応する画素の検出信号ｓにばらつきが生じるこ
とになる。しかも、チップ内においても、パターンの構
造が違う場所で、ばらつきが異なることになる。そこ
で、次に示す（数８）式に基づいて、チップの対応位置
間の検出信号ｓ((ｉ,ｊ、ｆ、ｇ)のばらつき（標準偏差
σ(ｓ、ｆ、ｇ)）を求めて閾値Ｔｈ(Ｈ)、Ｔｈ(Ｌ)を設
定することになる。Ｔｈ(Ｈ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)＋ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ) Ｔｈ(Ｌ)＝μ(ｓ、ｆ,ｇ)−ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)、ｆ,ｇ) （数８）ここで、Ｔｈ（Ｈ）は、正側の閾値算出回路４１２で算
出されて設定される閾値、Ｔｈ（Ｌ）は、負側の閾値算
出回路４１３で算出されて設定される閾値である。μ
(ｓ、ｆ、ｇ)は、次に示す（数９）式に基づいて算出さ
れる信号ｓのｆ、ｇの値を変えた時の平均値である。

【００７３】 μ(ｓ、ｆ,ｇ)＝Σｓ／ｎ（数９） Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ、ｇ)は、信号レベルｓを算出する算出
回路４０７とｓを積分する積分回路４１０とによって算
出され、ｎは個数カウント回路４０８と計数回路４１１
とによって算出される。σ(ｓ、ｆ,ｇ)は、次に示す
（数１０）式に基づいて算出される信号ｓのｆ、ｇの値
を変えた時の標準偏差を示す。ｍ１は倍率（係数）であ
る。 σ(ｓ、ｆ,ｇ)＝√（Σｓ²／ｎ−Σｓ／ｎ）（数１０） Σｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)²は、信号レベルｓの２乗を算出す
る回路４０６とｓの２乗を積分する回路４０９とによっ
て算出される。このように標準偏差σ(ｓ、ｆ,ｇ)を数
倍したところにしきい値を引く。倍率ｍ１は、通常６程
度が良いと考えられる。これは、６σ以上の発生確率
が、１×１０の（−１１）乗程度になるからである。こ
の確率は、たとえば、φ３００ｍｍのウエハ内を画素サ
イズ２×２ミクロンで検出した際の画像数が７×１０の
１０乗で有るため、このしきい値を越える値（虚報）が
統計的にウエハ全域で、１画素未満になることから求め
たものである。もちろん、この値は、必ずしも６にする
必要のあるものではなく、本発明の効果を発揮する上で
は、別の値であっても良いことは言うまでもない。許容
される虚報の数も１未満で有る必要は必ずしもないこと
からも別の倍率が選択される可能性はある。

【００７４】図４には、画像処理部４００の第２の実施
例を示す。第１の実施例と相違する点は、データメモリ
４０２によって１チップの画像信号を遅延させ、差分処
理回路４０３においてチップ間の画像信号に差分Δｓ＝
｛ｓ(ｉ，ｊ、ｆ，ｇ)−ｓ(ｉ，ｊ、ｆ＋１，ｇ)｝を抽
出をすることにある。従って、比較回路４１４、４１５
においては、この差分信号Δｓ＝｛ｓ(ｉ，ｊ、ｆ，ｇ)
−ｓ(ｉ，ｊ、ｆ＋１，ｇ)｝に対して次に示す（数１
１）式で示される上限閾値Ｔｈ（Ｈ）と下限閾値Ｔｈ
（Ｌ）と比較されて異物等の欠陥を示す信号が抽出され
ることになる。したがって、４０６〜４１３の閾値設定
回路においては、次に示す（数１１）式に基づいて上限
閾値Ｔｈ（Ｈ）、下限閾値Ｔｈ（Ｌ）が設定されること
になる。

【００７５】Ｔｈ（Ｈ）＝＋ｍ１・σ(ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)−ｓ(ｉ,ｊ、ｆ＋１,ｇ)、ｆ,ｇ）Ｔｈ（Ｌ）＝−ｍ１・σ（ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)−ｓ(ｉ,ｊ、ｆ＋１,ｇ)、ｆ,ｇ）（数１１）なお、この場合、隣接チップの差画像の標準偏差σ(Δ
ｓ、ｆ,ｇ)は、次に示す（数１２）式に基いて算出され
る。ΣΔｓは、信号レベルΔｓを算出する算出回路４０
７とΔｓを積分する積分回路４１０とによって算出さ
れ、ｎは個数カウント回路４０８と計数回路４１１とに
よって算出される。ΣΔｓ²は、信号レベルΔｓの２乗
を算出する２乗算出回路４０６とΔｓの２乗を積分する
２乗積分回路４０９とによって算出される。 σ(Δｓ、ｆ,ｇ)＝√（ΣΔｓ²／ｎ−ΣΔｓ／ｎ）（数１２）このように隣接チップの差画像Δｓを用いることで、チ
ップ内において検出画像信号に分布を有していても、標
準偏差σが小さくなり、より高感度の異物等の欠陥検査
が可能となる。

【００７６】また、たとえば、ウエハ内で、中心から周
囲に向かって段階的にプロセス条件が異なった場合、ウ
エハ面内の信号レベルは中心から周囲に向かって段階的
に変化する。この結果、（数８）式による閾値の算出で
は、ばらつき（標準偏差σ(ｓ、ｆ,ｇ)）が大きく算出
されることになる。このような場合、隣接チップ間のみ
の信号差のばらつき（標準偏差σ(Δｓ、ｆ,ｇ)）は、
実際には（数８）式ほど大きくなく、現実にはさらに小
さなしきい値で検出可能である。そこで、（数１１）式
および（数１２）式のように差分値Δｓに基いて算出す
る事により、より低いレベルのしきい値を引くことを可
能とするものである。また、この手法の改善手法とし
て、閾値を次に示す（数１３）式で、算出しても良い。Ｔｈ＝ｍ１・σ(|ｓ(ｉ,ｊ、ｆ,ｇ)−ｓ(ｉ,ｊ、ｆ＋１,ｇ)|、ｆ,ｇ)(数１３) ここで、|Δｓ|は、差分信号Δｓの絶対値を意味する。
この場合、図２９および図３０に示す差分処理回路を、
隣接チップの差画像の絶対値｜Δｓ｜を取る絶対値差分
処理回路４０３‘とすることになる。また、閾値算出回
路４２３は、閾値の絶対値Ｔｈが算出されて設定される
ことになる。また、比較回路４１４において、差分の絶
対値と閾値Ｔｈとが比較されて異物等の欠陥の信号が抽
出されることになる。

【００７７】なお、この場合、隣接チップの差画像の標
準偏差σ(｜Δｓ｜、ｆ,ｇ)は、次に示す（数１４）式
に基いて算出される。Σ｜Δｓ｜は、信号レベル｜Δｓ
｜を算出する算出回路４０７と｜Δｓ｜を積分する積分
回路４１０とによって算出される。 σ(｜Δｓ｜、ｆ,ｇ)＝√（ΣΔｓ²／ｎ−Σ｜Δｓ｜／ｎ）（数１４）ところで、図３０に示す第４の実施例は、図２９に示す
第３の実施例に対して、メモリ位置コントローラ４２２
を付加したものである。このメモリ位置コントローラ４
２２は、検出信号ｓまたは差分信号Δｓに対するウエハ
上の座標を指定するものである。即ち、標準偏差σを求
めるチップ間の画素をウエハ上の座標を基に任意に指定
することができる。また、ウエハ上の座標を任意に指定
することができることから、チップ間の着目画素の周辺
同志から標準偏差σを求めることも可能となる。図２９
に示す第３の実施例では、ウエハ上の位置座標は、信号
数のカウント結果から算出されている。この場合、標準
偏差σを求めるチップが横一列に並んでいる場合はよい
が、２列のチップの対応点から標準偏差を求めることが
できない。

【００７８】そこで、第３の実施例のように、メモリ位
置コントローラ４２２が、ステージコントローラ３０５
から得られるステージ座標系等の信号から、流れてきて
いる検出信号ｓまたは差分信号Δｓの位置座標を算出
し、その算出された結果を、メモリ機能を有する２乗和
算出回路４０９、和算出回路４１０、および計数回路４
１１に提供することにより、信号の格納先、つまり検出
信号の座標上に格納する。この構成により、ウエハ周辺
で、一列でチップ数が少ない場合にも標準偏差算出のサ
ンプル数を増やすことができ、閾値算出回路４２３にお
いて安定した閾値算出が可能となる。

【００７９】以上説明したように、差分処理回路４０３
において差分の絶対値にすれば、符号を持たないため、
メモリ４０４などの容量を低減できる効果がある。ま
た、絶対値を算出した結果から、算出された標準偏差σ
は差分値からの算出結果より小さく算出され、発生確率
を１×１０の（−１１）乗にするためには、すなわち正
規分布上で６σにするためには、約１．６６倍大きな倍
率である約１０倍する必要がある。σが差分値からの算
出より０．６倍に小さく算出されると考えても良い。ま
たこの手法では、信号レベルｓに対する閾値が残らない
ため、プロセス管理、不良解析上問題になる。そこで、
図２９および図３０に示すようにチップ内の位置（ｉ，
ｊ）の閾値のレベルをしきい値マップとして算出する回
路を有する。この回路において、しきい値マップは、閾
値算出回路４２３おいて（数１４）式に基いて得られる
標準偏差σ×ｍ１（倍率）、および平均値算出回路４２
５において算出される差分信号の絶対値の平均値Σ｜Δ
ｓ｜／ｎを用い、検出画像信号ｓまたは差分信号Δｓに
対する閾値算出回路４１８によりこれらの値の和（（ｍ
１×σ）＋Σ｜Δｓ｜／ｎ）を求めることで算出され
る。この結果は、ステージ３０１，３０２およびセンサ
２０５，２０６の位置から算出される位置データ（ｉ，
ｊ）に応じて、チップ全域の各画素（ｉ，ｊ）に対応す
るメモリを持つ閾値マップ格納手段４１９内に格納さ
れ、閾値マップ出力手段（表示手段等）４２１によりユ
ーザの必要に応じて表示などして出力される。また、表
示手段４２１において、比較回路４１４から抽出される
異物等の欠陥出力と閾値マップとを表示して閾値が適切
であるかどうかを判定することができる。また、閾値マ
ップの情報を出力手段４１７に提供することによって、
比較回路４１４から抽出される異物等の欠陥出力と閾値
マップとを出力することが可能となる。

【００８０】この閾値レベルは、下地の状況に関連して
いるため、たとえば下地が、繰り返しパターンなのか、
面あれのひどいエリアなのか、膜厚の薄いエリアなの
か、パターン寸法の小さいエリアなのかと言った情報と
対応する。従って、検出した異物が、どのレベルの閾値
に対して検出されたかを分析することは重要である。従
って、たとえば、検出異物データとして、異物信号レベ
ルに付加する形で、その異物があった位置の閾値を表示
手段４２１に表示するなどして出力することは意味のあ
ることである。このためには、ここで算出された閾値マ
ップが必要となる。

【００８１】ちなみに、異物の信号レベルｓは、（差分
値＋閾値）ではなく、差分値Δｓがこれに当たると考え
られる。

【００８２】また、異物が検出された位置の下地データ
としては、上記の閾値のレベルだけでなく、あらかじ
め、設計データから求められた、たとえば、チップ内の
領域（メモリエリア、論理回路エリア、電源供給エリ
ア、配線の無いエリア等）の情報で有っても良い。この
ためには、設計データから算出されたチップ内のエリア
マップを作成し、このチップ内の座標から閾値データの
ように異物表示時にコード化してあるいは、言葉として
表示などして出力しても良い。また、上記いずれもの下
地データは、下地データごとの異物マップ、下地データ
ごとの異物数という形で、表示などして出力しても良
い。以上、本発明の基本思想は、信号のばらつきの大き
さを求め、この求められた信号のばらつきの大きさに応
じてしきい値を決定するものであり、あらかじめ、数チ
ップのデータを取り込んで、その値からチップ内の各画
素ごとに閾値設定回路４２４で閾値を算出してもよい。
この際この算出は、同一品種のＬＳＩの同一工程であら
かじめ算出し、その結果を、検査時に閾値設定回路４２
４内の閾値メモリに読み込んで、比較回路４１４、４１
５において順次入ってくる信号レベルと比較する構成で
あっても良い。また、このしきい値算出用のデータを、
ロット（１３枚から２５枚のウエハ）ごとに１回算出し
ても良いし、ウエハごとに算出しても良い。

【００８３】なお、本発明では、上記に説明したように
しきい値レベルが下地の状態で変わるため、しきい値レ
ベルは下地の状態を示していることになる。つまり、出
力手段４１７であるＣＰＵは、異物等の欠陥を示す信号
を、しきい値マップ格納手段４１９から得られるしきい
値レベルで分類すると、異物等の欠陥がどのような下地
上に付着・存在していたかを知ることができる。この下
地の状態とは、例えばパターンがない領域、セル部の領
域、周辺パターン部等の分類ができることになる。ま
た、出力手段４１７であるＣＰＵに対して、ＣＡＤシス
テム等から、ネットワークや記憶媒体等で構成された入
力手段４２６を用いて入力されたＣＡＤ情報に基いて得
られる図１あるいは図２に示したようなチップ内の領域
データを用いれば、さらに直接的に、異物等の欠陥が存
在した下地の状態を知ることができる。ここで、領域デ
ータを使わずに、上記の下地の信号レベル（しきい値レ
ベル）から下地の状態を類推する手法は、事前に、チッ
プ内の領域を設定しなくても良いという効果がある。こ
の場合、ＣＰＵ４１７は、一度、チップ全域のしきい値
レベルをしきい値マップ格納手段４１９に格納されたし
きい値マップより求め、そのしきい値レベルの大小か
ら、下地のレベルを領域（例えばセル部等）として分類
することができる。ここで、このしきい値レベルからの
領域判定は、隣接チップ間の差分Δｓを用いた場合で
も、信号レベルそのものから算出した場合でも可能であ
る。このように、ＣＰＵ４１７は、下地状態を知った上
で、例えば、セル部上の異物あるいは欠陥のみを検出
し、出力し、管理することができる。

【００８４】次に、演算処理回路４００の第５の実施例
について、図３１を用いて説明する。即ち、第５の実施
例は、隣接チップのデータ（検出信号ｓ）の差分値Δｓ
を算出した後、対象画素の周囲のデータのばらつき（標
準偏差σ（Δｓ、ｆ，ｇ））を求めるものである。この
第５の実施例は、遅延メモリ４２５、４２６、およびウ
インドウ切り出し回路４２７により構成され、いわゆる
パイプライン処理系を用いて構成される。４０６〜４１
３によりウインドウの中央の値（Δｓ（ｉ，ｊ、ｆ、
ｇ））を除いた周辺画素の値（Δｓ（ｉ＋１，ｊ＋１、
ｆ、ｇ）、Δｓ（ｉ＋１，ｊ、ｆ、ｇ）、Δｓ（ｉ＋
１，ｊ−１、ｆ、ｇ）、Δｓ（ｉ，ｊ−１、ｆ、ｇ）、
Δｓ（ｉ−１，ｊ−１、ｆ、ｇ）、Δｓ（ｉ−１，ｊ、
ｆ、ｇ）、Δｓ（ｉ−１，ｊ＋１、ｆ、ｇ）、Δｓ
（ｉ，ｊ＋１、ｆ、ｇ））により次に示す（数１５）式
に基いてばらつきσ(Δｓ、ｆ,ｇ)を算出し、この算出
されたσを基に閾値Ｔｈ（Ｈ）、Ｔｈ（Ｌ）を算出して
設定する。

【００８５】 σ(Δｓ、ｆ,ｇ)＝√（ΣΔｓ²／８−ΣΔｓ／８）（数１５）そして、比較手段４１４、４１５において、設定された
閾値Ｔｈ（Ｈ）、Ｔｈ（Ｌ）と先のウインドウの中央の
値（Δｓ（ｉ，ｊ、ｆ、ｇ））と比較することにより異
物等の欠陥を抽出する。ここでのウインドウサイズは、
必ずしも図示したような３×３である必要はなく、４×
４、５×５、７×７等他の大きさであってもよく、ある
いは複数のウインドウサイズに対して算出するように構
成してもよい。また、被検査対象は中央の値である必要
はなく、ウインドウ内のいずれか、あるいは複数の画素
の平均、和等と比較してもよい。ウインドウサイズは、
検出すべき異物サイズ、あるいは背景パターンのパター
ン形状に応じて決定されるべきものである。

【００８６】次に、演算処理部４００の絶対感度の閾値
を設けた場合の第６の実施例について説明する。上記
（数１３）式に基いて絶対感度の閾値をもうけることに
より、ＬＳＩ製造工程での異物あるいは欠陥の管理サイ
ズを、工程間で同一にできる。検出信号処理回路４００
で検出された検出結果（異物の座標、信号レベル（差分
レベル））の内、ＣＰＵ４１７において、信号レベル
（差分値ｓｓが望ましい）に対して、いずれのレベルな
のかを補正する。具体的には、検査時の、レーザパワー
Ｐｌ、ＮＤフィルターの値ＮＤ（％）、偏光板の有無ｋ
（有りの場合１，無しの場合１０程度が望ましい）、下
地の反射率ｒｂ、酸化膜の厚さによる補正係数ｋ（ｔ）
として、以下の（数１６）式により補正された信号レベ
ルｓｓ’を用いると良い。尚、レーザパワーは、照明位
置で分布（いわゆるシェーディング）を持つためこの分
布Ｐｌ（ｘ）を用いるとさらによい。ｓｓ’＝ｓｓ／（Ｐｌ・ＮＤ・ｋ・ｒｂ・ｋ（ｔ））（数１６）この様にして算出された補正信号レベルｓｓ’を用い、
あらかじめ求めた信号レベルｓｓと異物・欠陥サイズｄ
との対応関数ｄｆ（ｓｓ）により、異物サイズｄを表示
手段４２１により表示することができる。

【００８７】ｄ＝ｄｆ（ｓｓ’）（数１７）ここで、特に異物が小さい場合、Ｍｉｅ散乱の理論を用
い、補正された信号レベルｓｓ’が、異物サイズｄの−
６乗に比例するという関係を用いても良い。

【００８８】次に、演算処理回路４００において、微小
異物はもとより、広がりをもった大きな異物についても
高Ｓ／Ｎ比で欠陥判定する実施例について説明する。と
ころで、演算処理回路４００の欠陥判定する比較回路４
１４、４１５では、必ずしも微小異物だけではなく、大
きなあるいは数ミクロンの範囲に広がった薄膜状の異物
を見逃しすることなく検出する必要がある。しかし、こ
の大異物からは、必ずしも、検出信号レベルとしては大
きくならないために、画素単位の検出信号では、Ｓ／Ｎ
が低く、見逃しが生じることになる。そこで、１画素平
均の検出信号レベルをＳとし、平均のばらつきをσ／ｎ
とすると、大異物の大きさに相当するｎ画素×ｎ画素の
単位で切出して畳み込み演算をすることによって、検出
信号レベルはｎ²Ｓとなり、ばらつきはｎσとなり、Ｓ
／Ｎ比は、ｎＳ／σとなる。他方、大異物について１画
素単位で検出しようとすると、検出信号レベルはＳとな
り、ばらつきはσとなり、Ｓ／Ｎ比は、Ｓ／σとなる。
従って、大異物の大きさに相当するｎ画素×ｎ画素の単
位で切出して畳み込み演算をすることによって、Ｓ／Ｎ
比は、ｎ倍向上させることができる。１画素単位程度の
微小異物については、１画素単位で検出される検出信号
レベルはＳとなり、ばらつきはσとなり、Ｓ／Ｎ比は、
Ｓ／σとなる。仮に、１画素単位程度の微小異物につい
てｎ画素×ｎ画素の単位で切出して畳み込み演算をする
と、検出信号レベルはＳ／ｎ²となり、ばらつきはｎσ
となり、Ｓ／Ｎ比は、Ｓ／ｎσとなる。従って、１画素
単位程度の微小異物については、画素単位の信号そのま
まの方が、Ｓ／Ｎ比として向上が図れる。

【００８９】以上説明したことから明らかなように、図
５２に示すように、画像メモリ４０４から得られる画像
信号を、欠陥判定のための画素単位のサイズを変えた複
数のオペレータ５２０（例えば、１画素単位のオペレー
タ５２１、３×３画素の単位で切出すオペレータ５２
２、４×４画素の単位で切出すオペレータ５２３、５×
５画素の単位で切出すオペレータ５２４、ｎ×ｎ画素の
単位で切出すオペレータ５２５等から構成される。）の
各々において切出し、切出された各オペレータにおいて
畳み込み演算を施して１画素平均の検出信号レベルをＳ
としたとき、Ｓ、９Ｓ、１６Ｓ、２５Ｓ、ｎ²Ｓのレベ
ルの階調信号が中央の画素から出力されることになる。
他方、掛け算回路５４１、５４２，５４３、５４４の各
々は、閾値設定回路４２４の閾値回路４２３から得られ
るしきい値（ｍ１・σ）を、３倍、４倍、５倍、ｎ倍す
る。この近似的しきい値係数３、４、５、ｎは、中心極
限定理より推定される。そして、比較回路４１４’を構
成する比較回路５３１、５３２、５３３、５３４、５３
５の各々において、各オペレータにおいて畳み込み演算
が施された階調信号と、しきい値（ｍ１・σ）に対して
３倍、４倍、５倍、ｎ倍されたしきい値と比較されて欠
陥判定が行なわれ、異物を示す信号が出力されることに
なる。即ち、１画素単位程度の微小異物については比較
回路５３１から、３×３画素単位程度の大きさの異物に
ついては比較回路５３２から、４×４画素単位程度の大
きさの異物については比較回路５３３から、５×５画素
単位程度の大きさの異物については比較回路５３４か
ら、ｎ×ｎ画素単位程度の大きさの異物については比較
回路５３５から検出されることになる。従って、論理和
回路５５０で比較回路５３１〜５３５の各々から検出さ
れる異物を示す信号の論理和をとることによって、様々
な大きさを有する異物を示す信号が高いＳ／Ｎ比でもっ
て検出され、検出信号レベルとしては小さく、しかも広
がりを持った大きな異物についても捕捉率を向上させる
ことができる。

【００９０】なお、差分処理回路４０３’の後に、上記
のように欠陥判定のための画素単位のサイズを変更でき
るオペレータを備え、画素単位のサイズを変更する都
度、画素信号を積分して出力するようにすれば、比較回
路４１４からは、変更した画素単位のサイズに合った大
きさの異物を示す信号が検出されることになる。しか
し、この場合、画素単位のサイズを変更する複数回数検
査することが必要となるが、しきい値としては正確な値
が設定されることになる。また、差分処理回路４０３’
の後に、欠陥判定のための画素単位のサイズを変更でき
る複数のオペレータを備える場合には、画像メモリ４０
４の記憶容量が複数倍必要とする。また、閾値設定回路
４２４としては、複数設けてもよく、また閾値設定回路
４２４の閾値回路４２３から得られるしきい値（ｍ１・
σ）に対して近似的しきい値係数を掛けてしきい値を求
めてもよい。以上説明したように、比較回路４１４’に
おいて、矩形関数を畳み込むもしくは積分する欠陥判定
のための画素単位のサイズを、検出したい異物のサイズ
に合わせることによって、検出信号レベルとしては小さ
く、しかも広がりを持った大きなた異物を正確に捕捉す
ることが可能となる。

【００９１】次に、本発明に係る異物等の欠陥検査装置
における条件だし手法についての実施例について図４２
〜図４６を用いて説明する。即ち、本発明に係る異物等
の欠陥検査装置は、図４２に示すような条件出しのシー
ケンスを持っていて、このシーケンスで作られた検査条
件により、検査が実行される。即ち、ＣＰＵ４１７は、
ステップＳ４１において、表示手段４２１に、図４３に
示すような各種モード選択用の画面を表示し、キーボー
ドやマウス等の入力手段４２６を用いてウエハ内のチッ
プマトリックス（チップの大きさ、チップの開始点座
標、およびチップがない等のチップ配列のデータ）Ｓ４
１１、条件だしモード（ａ．エリア優先、ｂ．標準、
ｃ．感度優先、ｄ．感度表示後選択）Ｓ４１２、しきい
値事前選択（ａ．ｍ１＝６：虚報発生確率ＯＯ％、ｂ．
ｍ１＝１０：虚報発生確率ＯＯ％、ｃ．ｍ１＝１５：虚
報発生確率ＯＯ％）Ｓ４１３等のモードを選択する。条
件だしモードＳ４１１において、ａ．エリア優先とは、
例えば照明光のパワーを弱くすることにより、標準モー
ドよりも広い面積で比較的大きな異物が検査できる検査
条件モードである。背景レベルが飽和した領域は、実質
的に非検査領域になってしまうわけだが、エリア優先と
は、非検査領域の面積を例えば５％以下に設定されれば
よい。図４５においては、エリア優先は、全ての面積か
ら２．５μｍ程度の異物が検査できる場合を示してい
る。

【００９２】ｂ.標準とは、標準の感度で異物を検査で
きる検査条件モードである。図４５においては、標準
は、全体の検査面積の９０％程度から１．０μｍ程度の
異物が検査でき、しかも０．２μｍ程度の異物まで検査
できる標準モードを示している。

【００９３】ｃ．感度優先とは、標準モードより微小な
異物を検出できるように感度を高くするように設定した
モードか、あるいは指定した検出感度を確保できるよう
に設定された検査条件モードである。図４５において
は、感度優先は、検出全体の検査面積の７５％程度から
０．５μｍ程度の異物が検査でき、しかも０．１μｍま
での異物の検査ができるモードを示している。具体的に
は、照明光のパワーを上げることにより、検出サイズ指
定で指定された異物より小さな異物（図４５において
は、０．１μｍ程度）を検出できるような検査条件、あ
るいは指定した検出感度（図４５においては、０．５μ
ｍ程度の異物が検査面積で７５％以上）を確保できるレ
ベルに照明光のパワーを設定する。

【００９４】ｄ．感度表示後選択とは、上記３つのモー
ドでの検査結果、あるいはチップ内のしきい値マップ、
あるいは異物のサイズ（しきい値に対応する感度）と検
査面積（しきい値ヒストグラム）との関係を表示し、適
当なものを選択するモードである。エリア優先が照明光
のパワーを最も弱めてダイナミックレンジを高め、標
準、感度優先に行くに従って、照明光のパワーを強めて
ダイナミックレンジを低くしていくことになる。従っ
て、しきい値マップにおいて、エリア優先モードの場合
には、異物が検出できない非検査領域は少ないが、０．
５μｍ程度までの異物しか検査することができない。標
準モードの場合には、図４５に白で表示された異物が検
出できない飽和する非検査領域は多くなるが、０．２μ
ｍ程度の異物まで検査できることになる。感度優先モー
ドの場合では、図４５に白で表示された異物が検出でき
ない飽和する非検査領域は更に増大することになるが、
０．１μｍ程度の異物まで検査できることになる。な
お、しきい値ヒストグラムには、感度に対する面積比率
４７１とその積分値４７２とを示していて、何れの値を
表示してもよい。しきい値事前設定の選択は、表示され
た虚報の発生確率（発生頻度）ＯＯ％を見て許容する虚
報の発生確率から行なうことができる。即ち、前記した
如く、しきい値が検出画像のレベルのばらつきσから設
定されるので、倍率ｍ１に応じて虚報の発生確率ＯＯ％
を統計理論に基いて自動的に算出して表示することが可
能となる。これにより、虚報の発生確率に応じた倍率ｍ
１、即ちしきい値設定が容易に行なうことができる。

【００９５】次に、ＣＰＵ４１７は、ステップＳ４２に
おいて、選択されたウエハ内の回路パターン構造に応じ
た空間フィルタ２０２を手動または自動で設定し、ステ
ップＳ４３において、図４６に示すように、該空間フィ
ルタ２０２の像をフィルタ位置にピントを合わせた結像
光学系２２７およびＴＶカメラ２２８による像により目
視観察または自動で確認を行ない、ＮＯの場合にはステ
ップＳ４２に戻って再度空間フィルタ２０２の設定を行
ない、ＹＥＳの場合には次のステップへ進む。空間フィ
ルタ２０２としては、遮光パターンの位相とピッチとを
変えられるように構成される。なお、図４６に示すよう
に、ハーフミラー２２６、結像レンズ２２７、およびＴ
Ｖカメラ２２８から構成された空間フィルタ観察光学系
と、ビームスプリッタ２０４とを一体に構成したもの２
２５を、矢印２３０で示すように切替え可能に構成す
る。即ち、通常異物を検出する場合には、ビームスプリ
ッタ２０４を検出光軸に位置付け、空間フィルタ観察時
にはハーフミラー２２６を検出光軸に位置付けるように
切替えることになる。そして、自動の場合には、図１９
（ｂ）に示すと同様に開口２０ａ内に検出される遮光パ
ターンおよび回折光をＴＶカメラ２２８によって撮像す
ることによって、遮光パターンの位相とピッチとを回折
光を遮光するように合わせることができる。また、ＴＶ
カメラ２２８の位置を矢印２２９で示すようにずらすこ
とによって、被検査対象基板における回路パターンの像
も観察して遮光パターンの方向性についても合わせるこ
とができる。

【００９６】次に、ＣＰＵ４１７は、ステップＳ４４に
おいて、しきい値Ｔｈを設定するための標準偏差σに対
する倍率（係数）ｍ１を６〜１５程度の範囲で入力手段
４２６を用いて入力することにより設定する。次に、Ｃ
ＰＵ４１７は、ステップＳ４５において、入力手段４２
６を用いて異物の検出サイズを入力することにより、検
出サイズの指定Ｓ４５１が行なわれ、この指定されたサ
イズの異物が検出可能なレーザパワーを算出し、この算
出されたレーザパワーになるようにレーザ光源１０１を
制御信号４３０によって制御することによって設定され
る。次に、ＣＰＵ４１７は、ステップＳ４６において、
チップの一部あるいは全域のしきい値を作成するため
に、ウエハ上を走査・検査し、閾値算出手段４１８で算
出されたしきい値マップをしきい値マップ格納手段４１
９に格納し、図４４および図４５に示すしきい値マップ
（しきい値画像）、あるいはしきい値ヒストグラム（感
度（例えば横軸）とその感度を持つ検査面積との関
係）、あるいはこのヒストグラムを積分した形で表示し
たもの（図４５）を、表示手段４２１に表示し、該表示
されたしきい値マップ等に基いてしきい値が所望のレベ
ル（検出したい異物サイズ）にあるかどうかの感度を確
認し、ＮＯの場合にはステップＳ４５に戻って再度検出
サイズの指定を行ない、ＹＥＳの場合には、次のステッ
プに進むことになる。

【００９７】次に、ＣＰＵ４１７は、ステップＳ４７に
おいて、ウエハ全域を検査し、一部に虚報が出てくる領
域があれば、場合によっては、この領域を非検査領域
（インヒビット領域）として、チップ内のＣＡＤ情報ま
たはしきい値マップの情報に基づいて設定する。その
後、ステップＳ４８において、ＣＰＵ４１７からの指令
に基づいて、被検査対象基板１に対して異物等の検査を
行い、演算処理回路４００において、異物等の欠陥と判
断された場合には、その検出信号レベルと検出座標とが
記憶装置４２７に格納されることになる。次に、ステッ
プＳ４９において、最終的に、上記異物検査装置と並設
される共焦点顕微鏡もしくは紫外線顕微鏡等から構成さ
れる光学観察顕微鏡７００を用いて実際の被検査対象基
板１を光学的に観察し、異物などの欠陥なのか虚報なの
か否かの確認を実施する。この確認によって、初めて、
条件だしが最適に設定できていたか否かの確認をするこ
とができることになる。特に、被検査対象基板１上のチ
ップ内には、微細な複雑な回路パターンが存在する部分
や色むらが発生する部分が混在することになり、光学観
察顕微鏡７００を用いて条件だしの最終確認をする必要
がある。そして、ステップＳ４９における虚報確認にお
いて、ＮＯの場合には、ステップＳ５０において、場合
によって、しきい値設定用の倍率（係数）ｍ１を増加、
減少させてステップＳ４５に戻り、必要に応じてレーザ
パワーを変える。ＹＥＳの場合には、条件だしが完了す
る。

【００９８】ここで、上記手順は、一部を割愛しても、
あるいは順序を入れ替えても目的を達成することができ
る。以上説明したように、所望の検出したい異物サイズ
（感度）に対する最適な条件だしの設定を容易に、且つ
短時間で行なうことができる。なお、ステップＳ４９に
おける光学観察は、ステージ３０１、３０２を動かすこ
とにより、図４６に示す光学観察顕微鏡７００の検出光
学系７０１の位置に、被検査対象物1上の検出した異物
（虚報も含む）を移動させ、この画像を観察するもので
ある。本発明の検出系２００では、高解像度の結像光学
系を有しているため、この移動の際の座標精度が高いた
め（特に暗視野照明系１０２〜１０５では、検出光学系
２００の解像限界よりも小さな異物を検出可能なた
め）、通常の顕微鏡では、観察できない場合が多い。そ
こで、この光学観察顕微鏡７００は、極めて解像度の高
い、例えば共焦点光学系、あるいは照明波長の短い（例
えば、２４８ｎｍ、３６５ｎｍ、２６６ｎｍ、あるいは
これらの近辺の波長、紫外線あるいは遠紫外線）の照明
を有する光学系で有ることが望ましい。即ち、光学観察
光学系７００は、このように、２００ｎｍ前後の波長の
画像では、電子線顕微鏡画像に近い画像が得られ、異物
等の欠陥サイズを高精度に求めたり、異物等の欠陥の形
状などを分類することも可能なる。なお、図４６には、
光学観察顕微鏡７００の構成を示す。明視野あるいは暗
視野紫外線照射光学系と図４１に示す紫外線検知可能な
ＴＤＩセンサとを有する検出光学系７０１と、該検出光
学系７０１のＴＤＩセンサから検出される画像をＡ／Ｄ
変換などを行なう画像処理系７０２と、該画像処理系７
０２でＡ／Ｄ変換された画像を、演算処理回路４００か
ら検出された異物（虚報と思われるもの）の座標データ
に基づくアドレスに記憶する画像メモリ７０４と、画像
を表示する表示手段７０３とで構成される。従って、演
算処理回路４００から検出された異物（虚報と思われる
もの）の座標データに基いてステージ３０１，３０２が
制御され、虚報と思われる画像を表示手段７０３に表示
して観察することによって、光学観察顕微鏡７００によ
る虚報の確認をすることができる。即ち、記憶装置４２
７に格納された検出座標の位置を、光学観察顕微鏡７０
０の視野内にステージ３０１、３０２を移動し、光学観
察顕微鏡７００により視野内の画像を検出して表示手段
７０３に表示、もしくは画像メモリ７０４に数値画像デ
ータとして格納する。このデータは、必要なときに再度
表示することもできる。また、画像メモリ７０４に格納
されたデータは、演算処理回路４００のＣＰＵ４１７に
提供することを可能にし、他の異物検査装置から転送さ
れた画像データと共に後で観察することができる。何れ
にしても、光学観察顕微鏡７００としては、上記高解像
度を有する明視野顕微鏡視や、上記照明光学系１００を
持つ暗視野顕微鏡や、インコヒーレント照明を持つ暗視
野顕微鏡や、位相差顕微鏡や、共焦点顕微鏡でもかまわ
ない。

【００９９】また、上記条件だしにおいて、ステップＳ
４１におけるチップマトリックスと、ステップＳ４５に
おける検査したい異物サイズとを入力して設定するだけ
で、条件だしを完了させることができる。すなわち、チ
ップマトリックスと異物サイズ（異物サイズに応じた感
度でも良い。）の入力設定は、条件だしにおける必須設
定条件である。また、ステップＳ４３におけるフィルタ
確認、ステップＳ４４における倍率ｍ１の設定、ステッ
プＳ４６における感度確認、ステップＳ４７におけるイ
ンヒビット（非検査領域）の設定、およびステップＳ４
９における虚報確認は、オプション設定条件である。ま
た、しきい値設定において、安定側のしきい値（大きな
しきい値）で使用することにより虚報の発生を抑えるこ
とができ、逆に、しきい値を小さくすることにより多少
の虚報は出ても、高感度の異物を検査することができ
る。前者は、ウエハの処理装置の品質管理（異常になっ
たことを見つける。）に向き、後者は、不良欠陥の発生
状況を解析（不良発生原因の究明のための異物欠陥の分
類）するのに向く。

【０１００】次に、イメージセンサ２０５，２０６から
検出され、Ａ／Ｄ変換器４０１でＡ／Ｄ変換されて画像
メモリ４０４に記憶される散乱光画像からＣＰＵ４１７
が行なう異物粒径推定について、図４７を用いて説明す
る。即ち、散乱光の信号レベル（差分値ｓｓが望まし
い）は、散乱光を発生する粒子あるいは傷等の大きさに
対応している。従って、ＣＰＵ４１７は、レーザパワ
ー、検査時の偏光板２０８、空間フィルタ２０２、照明
の角度φ１、α１等の条件に応じて算出される補正係数
ｋ（ｔ）を検出信号ｓｓに乗じることにより、補正され
た検出信号ｓｓ’を、異物あるいは欠陥のサイズｄに対
応付けすることができる。そこで、ＣＰＵ４１７は、こ
のように求めた異物あるいは欠陥のサイズ情報を上記条
件だしにおいてステップＳ４５における検出サイズ指定
に用いることができる。また、図４７に示すようにＴＤ
Ｉイメージセンサ２０５ａ、２０６ａによって検出され
て画像メモリ４０４に記憶される検出画像における異物
を示す画像の大きさ（異物の像の広がりを示す画素数）
と異物の大きさには一定の傾向が見られるので、ＣＰＵ
４１７が画像メモリ４０４に記憶された検出画像から異
物を示す画素数を計数することによって異物粒径を対応
付けすることが可能となる。特に、異物の大きさが０．
１３μｍ〜０．２μｍ程度においても、異物を示す画像
の大きさと相関が有ることに見出すことができ、異物の
大きさ（粒径）を推定することが可能となる。また、一
つの画素内に入る異物サイズであり、且つ信号レベルが
イメージセンサ２０５、２０６のダイナミックレンジを
越えるような場合には、以下のような方法で異物サイズ
を推定することができる。即ち、一つの画素に入る場合
であっても、図４８（ａ）に示すように、広がりを持っ
て結像されるため、この広がり部分の立ち上がりと立ち
下がりの幅（あるしきい値の幅Ｗ）からピークレベル、
即ちダイナミックレンジを越えた信号強度を推定するこ
とができる。この場合、図４８（ｂ）に示すように、イ
メージセンサ２０５，２０６のカバーガラス２２０を特
定の表面粗さにすることで、カバーガラス２２０の表面
で散乱を生じさせ、強制的に広がりを作ることで、更に
検出画像から異物サイズの推定を容易にすることができ
る。

【０１０１】次に、本発明に係る異物検査装置による複
数の検査について説明する。即ち、複数の検査は、例え
ばダイナミックレンジを稼ぐために、エリア優先、標
準、感度優先などのように照明光のパワーを大きくした
条件と標準の条件と小さくした条件で、被検査対象基板
１の表面を検査し、その結果を検査欠陥としてＣＰＵ４
１７は出力するものである。ＣＰＵ４１７は、上記複数
の検査結果を単純に統合して検査結果マップ（検査結果
マップとは、被検査対象基板１内において異物等の欠陥
が検出された位置座標に欠陥のマークをプロットとした
図面。）を出力することができる。また、ＣＰＵ４１７
は、マップでなく、異物の座標リスト、あるいは異物の
検出信号レベル等を示すリストやマップでもよい。ま
た、複数の検査としては、ダイナミックレンジを稼ぐた
めだけではなく、より微細な傷や異物等の欠陥を検出で
きるように、例えばステージ３０１，３０２の走行時間
を変えたものでも良い。更には、照明光学系１００によ
る照明方向α１、φ１（ゼロも含む）、φ２（ゼロも含
む）の条件、偏光板２０８の有無、白色照明５００とレ
ーザ照明１００とを用いる条件等を変えたものであって
も良い。

【０１０２】また、ＣＰＵ４１７における処理方法も、
複数の検査条件で検査した欠陥の補正された検出信号レ
ベルｓｓ’を、各次元（照明光のパワー、照明方向、偏
光板の有無、白色照明とレーザ照明）の空間にマッピン
グして、空間内における距離からクラス分けした（分類
した）結果であっても良い。例えば、図４９に示すよう
に、ｘ軸に、レーザ照明系１００による検出信号レベル
ｓｓ’を、ｙ軸に、別の照明系（白色照明系５００や図
５０に示す照明系とがある。）による検出信号レベルｓ
ｓ’をプロットする。これにより、予め設定した直線ｙ
＝βｘによって、これらのプロットの位置を２つの領域
に分類することができる。そして、この分類結果は、異
物の特徴を示すことになる。別の照明系として、図５０
に示す照明系を用いる場合には、ｙ＞βｘの領域にプロ
ットされた異物等の欠陥は、斜方照明でさほど光らない
傷や平坦な異物４９１であり、ｙ＜βｘの領域にプロッ
トされた異物等の欠陥は比較的高さのある異物４９２で
あることが実験によって確認されている。ここで、この
境界線は、上記の直線である必要はなく、任意の曲線、
あるいは複数の任意の直線もしくは曲線でもよい。ま
た、これらの距離を求める空間は、複数の次元を持たせ
ても良い。さらに、これらの複数の検査は、検出器２０
５、２０６により、同時に検査されるものであっても良
い。図５０に示す照明系は、図３に示すレーザ光束１
０、１１、１２を斜方照明するのに変わって、直線状の
微細ミラー２４０を、対物レンズ２０１と被検査対象基
板１との間に挿着し、直線状の微細ミラー２４０でレー
ザ光束１０を反射させて被検査対象基板１に対してほぼ
垂直にビーム光束３を照明するものである。従って、被
検査対象基板１からの０次回折光（正反射光）は、直線
状の微細ミラー２４０で遮光され、１次以上の回折光が
対物レンズ２０１を通過することになる。なお、直線状
の微細ミラー２４０は、空間フィルタ２０２の面におい
ては、空間フィルタ２０２の機能を果たすことができる
ように十分細い直線状の帯であることが好ましい。

【０１０３】次に、本発明に係る異物検査装置と外部装
置との接続について説明する。即ち、ＣＰＵ４７１は、
本発明に係る異物検査装置の全体を制御するものであ
る。従って、検査結果、あるいは検査のための条件（特
にしきい値マップ）等は、ＣＰＵ４１７に接続された記
憶装置４２７内に格納される。そして、これら記憶装置
４２７に格納された検査結果、あるいは検査条件を、ロ
ーカルエリアネットワーク４２８あるいはモデムを介し
て他の計算機と結ぶことが望まれる。特に、インターネ
ットと結ぶことにより、異物検査装置における検査条件
の改善、異物検査装置の問題の状況等を、異物検査装置
を使用するユーザと異物検査装置のメーカとの間でやり
取りすることができる。これらのデータのやり取りで
は、異物検査装置メーカとユーザとの間で、暗号キーを
持ち、データを暗号化することにより、機密を保持する
ことができる。また、異物検査装置によって検査された
異物等の検査結果に基づく、プロセス処理装置における
プロセス条件の改善、プロセス処理装置の問題の状況等
を、プロセス処理装置を使用するユーザとプロセス処理
装置のメーカとの間でやり取りすることも可能となる。
また、本発明に係る画像処理装置４００をプログラム可
能なシステムで構成することにより、図４、図２８、図
２９、図３０、図３１に示しアルゴリズムを書き換えて
実行することができる。これらのアルゴリズムは、ウエ
ハ表面の酸化膜等の干渉による信号強度の部分的な変動
に対応するためのもので、所謂色むら対応アルゴリズム
を実現することができる。

【０１０４】次に、以上説明した本発明に係る欠陥検査
装置を用いた半導体等の製造ラインおよびその製造方法
について図３２〜図３４を用いて説明する。図３２に示
すように、本発明に係る欠陥検査装置を用いた半導体等
の製造ラインは、製造工程６０１乃至６０９、検査装置
６１０乃至６１２、プローブ検査工程６１４、データ解
析システム６１３により構成される。製造工程は、特
に、歩留まりへの影響の大きい（歩留まりを左右する）
工程６０１、６０５、６０８、６０９を含み、これらの
工程は、上記本発明に係る欠陥検査装置等の検査装置６
１２により常時監視される。また、この監視により、工
程間の異常、例えば工程６０１、６０６間で異常が検出
された際は、この間の工程６０２、６０３、６０４が、
検査装置６１０により監視され、異常を作り込む工程、
あるいは装置を同定する。また、特に重要な工程６０７
は、検査装置６１１により占有的に監視される。

【０１０５】ところで、所望の工程だけの異物あるいは
最表面に付着した異物等の欠陥を、高い識別精度で検査
できるためには、この工程のプロセス処理を実施する前
とプロセス処理を実施した後とにおいて、本発明に係る
異物検査装置６１２による異物等の欠陥検査を実施し、
プロセス処理後の欠陥検査結果とプロセス処理前の欠陥
検査結果との論理差を求めると良い。ここで、この論理
差に基いて判断する際、当工程以前に発生した異物を、
当工程で発生した欠陥と誤って判断されることがあって
はならない。むしろ、この欠陥は見逃した方がよい。そ
れは、誤った判断に基づいて、欠陥が発生しないように
対策が施されることとなるためである。

【０１０６】ところが、上記論理差によって、当プロセ
ス処理工程で発生した異物等の欠陥のみを、必ずしも検
出することができない。これは、以下のような理由によ
る。その理由は、例えば、成膜等により異物等の欠陥の
表面に膜が形成され、その結果異物等の欠陥サイズが大
きくなり、検査感度が向上し、成膜前から存在していた
欠陥が、成膜後には検査されることになるためである。
即ち、実は、以前から付いていたはずの欠陥がその成膜
工程前では検査されずに該成膜工程後に発見され、該成
膜工程で発生したように間違えて判断されることにな
る。

【０１０７】そこで、当成膜工程前の検査時に、予め、
例えば倍率ｍ１を小さくしてしきい値を下げて検査感度
を上げておくことによって以前から付いていた微細な欠
陥を検出できるようになり、間違った判断をなくすこと
ができる。このように、当成膜工程前の検査感度を上げ
ると誤検出（虚報）が増えることになるが、図５１に示
すように、該工程前後の論理差（Ｂ−Ａ）を取ることに
よって問題とはならない。しかし、被検査対象基板１の
チップ内の領域毎に、プロセス処理の前後で表面の状態
が変わり得る。このため、プロセス処理前に、全体的に
しきい値を下げたとしても、背景レベルが高く、結果的
にしきい値が大きく事実上非検査状態もしくは低感度状
態になってしまう領域が存在し、この領域からは以前か
ら付いていた微細な欠陥が検出することができなくな
る。

【０１０８】そこで、本発明に係る欠陥検査装置６１２
の演算処理回路４００のＣＰＵ４１７において、Ｉｂ
＜Ｔｂの場合において、Ｉａ＞Ｔｈａとして検出され、
且つＩａ＞κ・Ｔｈｂのときのみ、当該プロセス処理工
程Ｐで発生した欠陥と判断する。すなわち、当該プロセ
ス処理工程Ｐ前の検査で、可能な限り検査感度を上げて
検査しても欠陥が検出することができなかった場合にお
いて、当該プロセス処理工程後の検査で検査感度を落し
てしきい値を上げても欠陥が検出された場合のみ、当該
プロセス処理工程Pで発生した欠陥と判断し、当該プロ
セス処理工程後の検査で検査感度を落してしきい値をκ
倍上げても欠陥が検出されない場合には、この欠陥を見
逃す処理をして誤った判断をなくすことができる。それ
は、当該プロセス処理工程で生じた欠陥と判断される確
率が低下するからである。当然、Ｉｂ≧Ｔｈｂの場合に
は以前に発生した欠陥とみなすことができる。但し、Ｉ
ａは、当該プロセス処理工程後の検査において検出され
た欠陥の検出信号レベル、Ｉｂは、当該プロセス処理工
程前の検査において検出された欠陥の検出信号レベルを
示す。Ｔｈａは、当該プロセス処理工程後のしきい値マ
ップ格納手段４１９から得られる検査しきい値レベル、
Ｔｈｂは、当該プロセス処理工程前の可能な限り下げた
しきい値マップ格納手段４１９から得られる検査しきい
値レベルを示す。κは、１を越えた係数で、Ｔｈｂに応
じて決定される。なお、欠陥検査装置の演算処理回路４
００の比較回路４１４等では、ＩａとＴｈａ、ＩｂとＴ
ｈｂとについて比較されることになる。

【０１０９】従って、ＣＰＵ４１７が行なう上記欠陥判
定処理には、しきい値マップ格納手段４１９からえられ
て記憶装置４２７に記憶されたプロセス処理工程前（場
合によってはプロセス処理工程後も）のチップ全域ある
いはこれに準じる領域のしきい値レベル（しきい値画
像）、およびメモリ４０４から得られて記憶装置４２７
に記憶されたプロセス工程前後の欠陥検出信号が必要と
なる。重要なのは、プロセス処理工程前の検査のときの
しきい値マップの情報を記憶装置４２７に記憶してお
き、このしきい値マップの情報を用いてプロセス処理工
程後の検査のときのしきい値（κ・Ｔｈａ）を決める係
数κを決定することにある。当然、Ｔｈａは、プロセス
処理工程後の検査のときに、閾値算出手段４１８におい
て算出されることになる。更に、欠陥検査装置６１２が
工程６０２、６０３、６０４等に対して監視する監視手
法について説明する。第１の手法は、ロット内のウエハ
に着目し、工程を経るごとの着目ウエハの異物等の欠陥
の付着の状態（変化）を監視する同一ウエハによる工程
監視手法である。第２の手法は、あるプロセス装置ある
いは工程に着目し、その工程を通過するウエハの前後の
状態を監視することにより、そのプロセス装置あるいは
工程の状態を監視する手法である。いずれも、工程の状
態を監視するという点では、共通するが、第１の手法は
工程間を比較し、状態の悪い工程を探すのが目的であ
り、第２の手法はある工程の経時的な変化を比較するこ
とが主な目的である。つまり、第２の手法は、突発的な
異物発生等の異変をモニタしたり、あるいは何らかの異
物等の欠陥低減対策を実施後の効果を評価することなど
を目的とする。

【０１１０】ここで、検査装置６１２による特に、特定
のプロセス工程あるいはその装置に着目する管理は、当
工程でどのように欠陥が増減しているかを知ることがで
きる。さらに、この管理において、特に、ここで検出し
た異物のサイズを用い、その異物の当工程での致命性を
判定することにより、当異物の対策の重要性を知ること
ができ、対策を実施するときの動機付けとなり、大変有
効となる。つまり、異物等の欠陥の対策効果の大きさを
知ることにより、対策への意識がより強く意識され、対
策行動に結び付けることができる。以上説明したよう
に、監視され、取り込まれたデータは、データ解析シス
テム６１３に取り込まれ、異常の発生、プローブ検査工
程６１４からのデータとの関連から歩留まりとの関連、
等が解析される。更に、上記検査装置６１０、６１１、
６１２には、上記本発明に係る欠陥検査装置の他、光明
視野検査、ＳＥＭ検査等の検査装置が使用されている。
これらの検査装置はそれぞれの特長があり、検出できる
異物が異なっている。そこで、これらの検査装置を併用
することにより検査の信頼性をトータルで向上できる。
また、これらの検査装置は、その検出原理から、検査時
間（検査のスループット）にも差異がある。高スループ
ットの上記欠陥検査方式のレーザ散乱方式は、微粒子の
検査には適しているが、レーザの干渉性により検出時の
捕捉率が低い。光明視野検査は、捕捉率は高いが、比較
検査時のためサンプリング時に高い解像度を必要とする
ため、スループットが低い。電子線を利用した検査は、
ＳＮが低いため検査の高速化は難しいが、高解像の検査
が可能な上導通不良等の検査に向く。

【０１１１】ＬＳＩ製造工程では、感度、スループッ
ト、検出できる対象等を考慮しながらこれらの検査装置
をシステム化する必要がある。図３３に示すように、そ
れぞれの検査装置が、２４から２７へ、２５から２８
へ、２６から２９へと検出可能な異物等の欠陥を増や
し、システムのトータルの検出数を増やすことにより、
全体で高い性能を有するシステムを構築することができ
る。図３４に量産立ち上げ時の歩留まりの推移３０を示
す。また、欠陥数の推移３１も同時に示す。歩留まりが
向上するにつれて欠陥数が低下する。しかしながら、歩
留まりが立ち上がった状況でも突発的に欠陥数が上昇し
歩留まりを低下させることがある。そこで、これらの欠
陥発生をいち早く知り、欠陥発生工程の生産を一時的に
止め欠陥発生原因を対策する必要がある。そのため、本
発明に係る異物等の欠陥検査装置が必要になる。

【０１１２】

【発明の効果】本発明によれば、照明の効率を向上でき
て、空間フィルタ、照明方向によりＬＳＩパターン等の
基板内のパターンからの回折光を低減でき、さらに、チ
ップ内のばらつきの異なる位置毎にしきい値を低く設定
できるので、ＬＳＩウエハ上等の基板上の異物や欠陥を
高感度、高スループットで検出することができる効果を
奏する。また、本発明によれば、高感度の通常のＴＤＩ
センサを用いて、繰り返しパターンと非繰り返しパター
ンとが混在する被検査対象基板上に存在する微小異物や
欠陥を高感度で、且つ高速に検出することができる効果
を奏する。また、本発明によれば、通常の安価な光源、
例えばレーザ光源から出射されるガウスビーム光束の光
量を有効利用し、０．１μｍ程度以下の極微小な異物等
の欠陥をも、高感度で、且つ高速で検査することができ
る効果を奏する。また、本発明によれば、例えばレーザ
光源から出射されるガウスビーム光束の光量を有効利用
し、しかも検出光学系において光軸から離れるに従って
ＭＴＦが低下するに従って被検査対象基板上の検出領域
の周辺部における照度不足を解消し、０．１μｍ程度以
下の極微小な異物等の欠陥をも、高感度で、且つ高速で
検査することができる効果を奏する。

【０１１３】また、本発明によれば、被検査対象基板上
に配列された構造物内の各種回路パターン領域に合わせ
て判定基準であるしきい値レベルを最適な感度に設定し
て虚報を著しく増加させることなく、真の異物等の欠陥
を検査することができる効果を奏する。また、本発明に
よれば、被検査対象基板上に配列された構造物内の各種
回路パターン領域において検出したい異物等の欠陥サイ
ズに合わせて判定基準であるしきい値レベルを設定して
検出したいサイズの異物等の欠陥を検査することができ
る効果を奏する。また、本発明によれば、被検査対象基
板上に配列された構造物内の各種回路パターン領域にお
いて存在する異物等の欠陥のサイズを推定できるように
して異物等の欠陥を検査することができる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被検査対象基板の一実施例である
メモリＬＳＩが配列される半導体ウエハを示す図であ
る。

【図２】本発明に係る被検査対象基板の他の実施例であ
るマイコン等のＬＳＩが配列される半導体ウエハを示す
図である。

【図３】本発明に係る欠陥検査装置の第１の実施の形態
を示す概略構成図である。

【図４】図３に示す画像処理部の第２の実施例を示すブ
ロック構成図である。

【図５】本発明に係る半導体ウエハ等の被検査対象基板
上にスリット状のビームを照明する方法および検出方法
を説明するための図である。

【図６】本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズによる
照明光束を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズの製造
方法の第１の実施例を説明するための図である。

【図８】本発明に係る円錐曲面を持つ照明レンズの製造
方法の第２の実施例を説明するための図である。

【図９】本発明に係る照明光学系を示すｙ方向およびｘ
方向からみた側面図である。

【図１０】本発明に係る照明光学系において一つのレー
ザ光源を用いて３方向からスリット状のビームを半導体
ウエハ等の被検査対象基板上に照明するための光学系を
示す平面図である。

【図１１】本発明に係る照明方向及び検出方向と、照明
方向によるパターンからの回折光とを示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して４５度方向からスリット状のビームを照明したと
きの０次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にした
ときの検出光学系の対物レンズの開口との関係を示す図
である。

【図１３】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して平行な方向からスリット状のビームを照明したと
きの０次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にした
ときの検出光学系の対物レンズの開口との関係を示す図
である。

【図１４】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して異なる４５度方向からスリット状のビームを照明
する際交わらないよう照明し、ＴＤＩセンサで検出する
検出領域との関係を示す図である。

【図１５】本発明に係る欠陥検査装置の第２の実施の形
態を示す概略構成図である。

【図１６】異物からの射出角度と検出信号強度との関係
を示すグラフ図である。

【図１７】検出光学系の光軸を傾けた場合にこの傾きに
合わせてＴＤＩセンサの受光面を傾けた場合の実施例を
示す図である。

【図１８】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して異なる４５度方向からスリット状のビームを照明
したとき、繰り返しパターンから生じる回折光縞を示す
平面への投影図である。

【図１９】本発明に係る検出光学系のフーリエ変換面で
の繰り返しパターンからの回折光縞と、該回折光縞と空
間フィルタとの位置関係を示す平面図である。

【図２０】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して４５度方向からスリット状のビームを照明したと
きの０次回折光パターンの発生状況と光軸を垂直にした
ときおよびｙ方向に傾けたときの検出光学系の対物レン
ズの開口との関係を示す図である。

【図２１】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して平行な方向からスリット状のビームを照明したと
きの０次回折光パターンの発生状況と該０回折光パター
ンが入り込まない検出光学系の対物レンズの開口の位置
を示す図である。

【図２２】本発明に係る回路パターンの主要な直線群に
対して４５度方向から長手方向が照明方向を向けてスリ
ット状のビームを照明する実施例を示す図である。

【図２３】図２２に示すスリット状のビームを照明した
とき、必要とする特殊なＴＤＩセンサを示す図である。

【図２４】本発明に係る酸化膜等の絶縁膜上に存在する
異物からの散乱光の干渉モデルを示す側面図である。

【図２５】酸化膜等の絶縁膜上に存在する異物を検出す
るために複数の検出方向から異物からの散乱光を検出す
る実施例を説明するための図である。

【図２６】ある波長の照明光を照射した場合の酸化膜等
の絶縁膜の膜厚変化と検出信号との関係、および、３つ
の異なる波長の照明光を照射した場合の酸化膜等の絶縁
膜の膜厚変化と検出信号との関係を示す図である。

【図２７】本発明に係る画像処理部において異物等の欠
陥を抽出するための判定基準（閾値）を算出して設定す
ることを説明するウエハと画素の関係を示す図、および
チップ（様々なパターン領域を有する。）と画素の関係
を示す図である。

【図２８】本発明に係る画像処理部の第１の実施例を示
すブロック図である。

【図２９】本発明に係る画像処理部の第３の実施例を示
すブロック図である。

【図３０】本発明に係る画像処理部の第４の実施例を示
すブロック図である。

【図３１】本発明に係る画像処理部の第５の実施例を示
すブロック図である。

【図３２】本発明に係る異物等の欠陥検査装置が設置さ
れた半導体の製造ラインの概略構成を示す図である。

【図３３】半導体の製造ラインにおいて各々の欠陥検査
装置が検出可能な異物を増やすことによって、トータル
として高い性能を有するシステムを構築できるというこ
とを説明するための図である。

【図３４】量産立ち上げ時における歩留まりと欠陥数の
推移を示す図である。

【図３５】本発明に係る欠陥検査装置の第４の実施の形
態の概略構成を示す図である。

【図３６】図３５に示す欠陥検査装置の第４の実施の形
態に用いられている照明光学系の一実施例の構成をｙ方
向およびｘ方向から具体的に示す図である。

【図３７】照明光学系によってスリット状のガウスビー
ム光束を整形して照明効率向上を図る基本思想を説明す
るための図である。

【図３８】検出器としてＴＤＩイメージセンサを用いた
場合における被検査対象基板上の検出領域の光像を受光
して撮像する方法を説明するための図である。

【図３９】ガウスビーム光束において標準偏差σ（照明
の幅に対応する）を変えたとき、検出領域の周辺部（ｘ
₀＝１）における照度ｆ（ｘ₀）の変化を示す図である。

【図４０】標準偏差σを０．５、１、２にしたときのガ
ウスビーム光束を照射した際、検出領域の光軸からの長
さ（ｘ₀）に対する照度ｆ（ｘ₀）の変化を示す図であ
る。

【図４１】ＤＵＶ光を受光できるようにしたＴＤＩイメ
ージセンサの実施例を説明するための図である。

【図４２】本発明に係る欠陥検査装置における条件出し
のシーケンスの実施例を示す図である。

【図４３】表示手段に表示された条件だしモード選択と
しきい値事前選択とを行なう画面を示す図である。

【図４４】検出感度・検出面積を表示手段に表示した画
面を示す図である。

【図４５】エリア優先、標準、感度優先の場合のしきい
値マップと、感度に対する検査面積の関係とを表示手段
に表示した画面を示す図である。

【図４６】本発明に係る欠陥検査装置において、検出光
学系に、空間フィルタの遮光パターンを観察する光学系
を備え、光学観察顕微鏡をした実施の形態を示す図であ
る。

【図４７】本発明に係る鏡面ウエハ上における標準粒子
径と評価値（散乱光の検出信号レベル）との実験データ
に基づく関係を示す図である。

【図４８】検出された画像信号から異物のサイズを推定
する実施例を説明するための図である。

【図４９】レーザ照明系による検出信号レベルと別の照
明系による検出信号レベルとから欠陥の種類を分類する
ことができる実施例を説明するための図である。

【図５０】本発明に係る欠陥検査装置において、直線状
の微細ミラーを用いてビーム光束を明視野照明する場合
の照明光学系と検出光学系とを示す概略構成図である。

【図５１】あるプロセス処理装置Ｐで処理する前におい
て高感度で欠陥検査を実施し、該処理後において最適感
度で欠陥検査を実施し、その論理差（Ｂ−Ａ）を示す図
である。

【図５２】本発明に係る欠陥検査装置において、微小異
物から広がりを持った大きな異物まで高Ｓ／Ｎ比でもっ
て欠陥判定できる構成を示す図である。

【符号の説明】

１…被検査対象基板（ウエハ）、１ａ、１ｂ…半導体ウ
エハ、１ａａ…メモリＬＳＩ、１ａｂ…メモリセル領
域、１ａｃ…周辺回路領域、１ａｄ…その他の領域、１
ｂａ…マイコン等のＬＳＩ、１ｂｂ…レジスタ群領域、
１ｂｃ…メモリ部領域、１ｂｄ…ＣＰＵコア部領域、１
ｂｅ…入出部領域、２…チップ、３…スリット状ビーム
（照明領域）、４…ＴＤＩセンサ等のイメージセンサの
検出領域、１００…照明光学系、１０１…レーザ光源、
１０２…凹レンズ、１０３…凸レンズ、１０４…円錐曲
面を持つ照明レンズ、２００…検出光学系、２０１…対
物レンズ（検出レンズ）、２０２…空間フィルタ、２０
３…結像レンズ、２０４…ビームスプリッター、２０
５、２０６…ＴＤＩセンサ等の１次元検出器、２０７…
ＮＤフィルタ、２０８…偏光素子、２２６…ミラー、２
２７…結像光学系、２２８…ＴＶカメラ、２４０…直線
状の微細ミラー、３００…白色照明系、４００…演算処
理回路（信号処理系）、４０１…Ａ／Ｄ変換部、４０２
…データメモリ、４０３…差分処理手段（差分処理回
路）、４０３’…絶対値差分処理回路、４０４…データ
メモリ、４０５…最大最小除去回路、４０６…２乗算出
回路、４０７…算出回路、４０８…個数カウント回路、
４０９…２乗和算出回路、４１０…和算出回路、４１１
…計数回路、４１２…上限判定基準（正側閾値）算出回
路、４１３…下限判定基準（負側閾値）算出回路、４１
４、４１５、４１４’…比較回路、４１７…ＣＰＵ（出
力手段）、４１９…閾値マップ格納手段、４２１…出力
手段（表示手段）、４２２…メモリ位置コントローラ、
４２３…閾値算出回路、４２４…閾値設定回路、４２５
…平均値算出回路、４２６…入力手段、４２７…記憶装
置、４２８…ネットワーク、５２０、５２１〜５２５…
オペレータ、５３１〜５３５…比較回路、５４１〜５４
４…掛け算回路、５５０…論理和回路、６００…光学観
察顕微鏡、６０１…検出光学系、６０２…画像処理系、
６０３…表示手段、６０４…画像メモリ、６１０〜６１
２…検査装置、６１３…データ解析システム、１００７
…ビーム光束。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大島良正神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者西山英利神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者松本俊一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者見坊行雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者松永良治東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者酒井恵寿東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者二宮隆典神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者渡邊哲也東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者中村寿人東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者神宮孝広東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者森重良夫東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者近松秀一東京都渋谷区東三丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向にはほぼ平行光からなるスリット
状ビームを、回路パターンが形成された被検査対象基板
に対して、該基板の法線方向から所定の傾きを有し、前
記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾
きを有し、長手方向が前記被検査対象基板を載置して走
行させるステージの走行方向に対してほぼ直角になるよ
うに照明する照明過程と、該照明過程で照明された被検査対象基板上に存在する異
物等の欠陥から得られる反射散乱光をイメージセンサで
受光して信号に変換して検出する検出過程と、該検出過程で検出された信号に基いて異物等の欠陥を示
す信号を抽出する欠陥判定過程とを有することを特徴と
する欠陥検査方法。
【請求項２】前記検出過程において、被検査対象基板上
に存在する回路パターンの少なくとも繰り返しパターン
からの回折光パターンを空間フィルタによって遮光する
ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】前記欠陥判定過程において、本来同一の回
路パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検
出によって得られる信号に基にしてばらつきを算出し、
該算出されたばらつきに基づいて設定される判定基準を
基に前記検出された信号から異物等の欠陥を示す信号を
抽出することを特徴とする請求項１または２記載の欠陥
検査方法。
【請求項４】前記欠陥判定過程において、前記検出され
た信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎
に設定された判定基準に基いて異物等の欠陥を示す信号
を抽出することを特徴とする請求項１または２記載の欠
陥検査方法。
【請求項５】前記照明過程において、スリット状ビーム
の回路パターンの主要な直線群に対する平面上の傾きが
４５度程度であることを特徴とする請求項１または２ま
たは３または４記載の欠陥検査方法。
【請求項６】回路パターンが形成された被検査対象基板
を載置して走行させるステージと、光源から出射されるビームを、長手方向にはほぼ平行光
からなるスリット状ビームにして、前記被検査対象基板
に対して、該基板の法線方向から所定の傾きを有し、前
記回路パターンの主要な直線群に対して平面上所定の傾
きを有し、長手方向が前記ステージの走行方向に対して
ほぼ直角になるように照明する照明光学系と、該照明光学系によってスリット状ビームが照明された被
検査対象基板上に存在する異物等の欠陥から得られる反
射散乱光をイメージセンサで受光して信号に変換して検
出する検出光学系と、該検出光学系のイメージセンサから検出された信号に基
いて異物等の欠陥を示す信号を抽出する画像処理部とを
備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】前記画像処理部において、本来同一の回路
パターンが形成された箇所またはその近傍から前記検出
光学系のイメージセンサから検出によって得られる信号
に基にしてばらつきを算出し、該算出されたばらつきに
基づいて判定基準を設定する判定基準設定手段と該判定
基準設定手段で設定された判定基準を基に前記検出光学
系のイメージセンサから検出された信号から異物等の欠
陥を示す信号を抽出する抽出手段とを有することを特徴
とする請求項６記載の欠陥検査装置。
【請求項８】前記画像処理部において、前記検出された
信号に対して前記回路パターンを構成する各種領域毎に
設定された判定基準に基いて異物等の欠陥を示す信号を
抽出する手段を有することを特徴とする請求項６記載の
欠陥検査装置。
【請求項９】前記検出光学系において、光軸が、被検査
対象基板に対してほぼ垂直であることを特徴とする請求
項６記載の欠陥検査装置。
【請求項１０】前記照明光学系において、光源がレーザ
光源であることを特徴とする請求項６または７または８
または９記載の欠陥検査装置。
【請求項１１】前記照明光学系において、円錐表面に近
似する形状の絞る光学要素を有することを特徴とする請
求項６または７または８または９または１０記載の欠陥
検査装置。
【請求項１２】前記照明光学系において、更に、白色光
を法線に対して傾けた方向から照明する光学系を備えた
ことを特徴とする請求項６または７または８または９ま
たは１０または１１記載の欠陥検査装置。
【請求項１３】前記検出光学系において、空間フィルタ
を備えたことを特徴とする請求項６または７または８ま
たは９または１０または１１または１２記載の欠陥検査
装置。
【請求項１４】前記検出光学系におけるイメージセンサ
をＴＤＩセンサで構成することを特徴とする請求項６ま
たは７または８または９または１０または１１または１
２または１３記載の欠陥検査装置。
【請求項１５】前記検出光学系において、光軸を被検査
対象基板の法線に対して傾けたことを特徴とする請求項
６または７または８または９または１０または１１また
は１３または１４記載の欠陥検査装置。
【請求項１６】被検査対象物の表面に対して法線方向か
らある傾きを持って光を照明し、被検査対象物の表面内
の少なくとも一方向に照明光束を絞るための円錐表面に
近似した形状の光学要素を有する照明光学系と、前記被検査対象物から反射する光をイメージセンサで受
光して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１７】被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、生み出された電荷を蓄積する手段と蓄積した電荷がある
一定量を越えた際に該一定量を超えた電荷を流し出す電
流経路と該一定量までの範囲の蓄積された電荷を読み出
す手段とで構成されるイメージセンサを有し、前記被検
査対象物から反射する光を、前記イメージセンサで受光
して信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１８】前記検出光学系において、被検査対象物
からの反射光束を分岐し、該分岐される一つの反射光束
の強度を他の一つの反射光束の強度の概ね１／１００に
する分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された各反射光
束の受光する複数のイメージセンサとを有することを特
徴とする請求項１６または１７記載の欠陥検査装置。
【請求項１９】被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、前記被検査対象物の表面に形成されたパターンからの散
乱光を遮光するようにほぼ平行に設置された線状の複数
の遮光手段を有し、光軸が前記被検査対象物の表面の法
線方向からある一定角度の傾きを有し、前記被検査対象
物から反射する光を光電変換手段で受光して信号に変換
して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出された信号を処理する画像処理部と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２０】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号を基に同一形状の
構造物の対応する対応画素またはその近傍の画素につい
て画像信号のばらつきを算出し、該算出されたばらつき
に応じて異物等の欠陥の存在を判定する画素の信号レベ
ルの判定基準を設定する判定基準設定手段と該判定基準
設定手段で設定された判定基準を基に前記検出光学系か
ら検出された画像信号に対して欠陥の存在を判定する判
定手段とを有し、前記画像信号を処理する画像処理部と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２１】前記画像処理部には、前記画像信号のば
らつきに対する前記判定基準の倍率を設定する設定手段
を有することを特徴とする請求項２０記載の欠陥検査装
置。
【請求項２２】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号を基に同一形状の
構造物の対応する画素についての画像信号の差分値を算
出する差分値算出手段と異物等の欠陥の存在を判定する
画素に近隣する複数の画素における前記差分値算出手段
で算出された差分値のばらつきを算出し、該算出された
ばらつきに応じて異物等の欠陥の存在を判定する画素の
信号レベルの判定基準を設定する判定基準設定手段と該
判定基準設定手段で設定された判定基準を基に前記検出
光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在を判
定する判定手段とを有し、前記画像信号を処理する画像
処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２３】前記画像処理部には、前記判定手段で判
定された欠陥の検査結果と前記判定基準設定手段で設定
された判定基準に対応するデータとを出力する出力手段
を有することを特徴とする請求項２０または２１または
２２記載の欠陥検査装置。
【請求項２４】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準
を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段にお
いて判定される判定基準についての同一形状の構造物に
対するマップ情報もしくは画像を表示する表示手段とを
有する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査
装置。
【請求項２５】前記画像処理部には、エリア優先モー
ド、標準モード、および感度優先モードに応じて前記判
定基準を設定可能な手段を有することを特徴とする請求
項２４記載の欠陥検査装置。
【請求項２６】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準
を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段にお
いて判定される判定基準とそれに対応する検査面積に関
する指標との関係を表示する表示手段とを有する画像処
理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２７】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系から検出された画像信号に対して判定基準
を基に欠陥の存在を判定する判定手段と該判定手段にお
いて判定される判定基準に対応した同一形状の構造物に
対する感度情報を表示する表示手段とを有する画像処理
部とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２８】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、判定基準を、前記同一形状の構造物における下地の状態
に対応させて変えて設定する判定基準設定手段と該判定
基準設定手段によって設定された判定基準を基に、前記
検出光学系から検出された画像信号に対して欠陥の存在
を判定する判定手段とを有し、前記画像信号に対して処
理する画像処理部とを備えたことを特徴とする欠陥検査
装置。
【請求項２９】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定手段によって
指定された欠陥のサイズに応じて判定基準を設定する判
定基準設定手段と該判定基準設定手段によって設定され
た判定基準を基に、前記検出光学系から検出された画像
信号に対して欠陥の存在を判定する判定手段とを有し、
前記画像信号に対して処理する画像処理部とを備えたこ
とを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３０】複数のほぼ同一形状の構造物が配列され
た被検査対象物の表面に対して光を照明する照明光学系
と、被検査対象物からの反射光をイメージセンサで受光して
画像信号に変換して検出する検出光学系と、欠陥のサイズを指定する指定手段と該指定手段された欠
陥のサイズに応じて前記照明光学系で照明される照明光
のパワーを制御する制御系とを有し、前記検出光学系か
ら検出される画像信号に対して処理する画像処理部とを
備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３１】ステージ上に載置され、複数のほぼ同一
形状の構造物が配列された被検査対象物の表面に対して
光を照明する照明光学系と前記被検査対象物からの反射
光をイメージセンサで受光して画像信号に変換して検出
する検出光学系とを有する撮像光学系と、該撮像光学系の検出光学系から検出された画像信号に対
して判定基準を基に欠陥の存在を判定する判定手段を有
する画像処理部と、更に、前記被検査対象物上の光学像を観察するために前
記撮像光学系と並設された光学観察顕微鏡とを備えたこ
とを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３２】前記光学観察顕微鏡を紫外線光学観察顕
微鏡で構成することを特徴とする請求項３１記載の欠陥
検査装置。
【請求項３３】被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、被検査対象物から反射する光を光電変換手段で受光して
信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出した信号を処理して欠陥検査を行な
い、この欠陥検査結果を欠陥の存在するパターン情報を
含めて出力する手段を有する画像処理部とを備えたこと
を特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３４】前記画像処理部の手段において、出力さ
れるパターン情報が、構造物の設計データから得られた
情報であることを特徴とする請求項３３記載の欠陥検査
装置。
【請求項３５】被検査対象物の表面に対して光を照明す
る照明光学系と、被検査対象物から反射する光を光電変換手段で受光して
信号に変換して検出する検出光学系と、該検出光学系で検出した信号を処理して欠陥の信号レベ
ルを抽出し、この抽出された欠陥の信号レベルを欠陥の
大きさを示すように補正し、この補正された欠陥の信号
レベルを出力する手段を有する画像処理部とを備えた欠
陥検査装置。
【請求項３６】前記手段において、欠陥の信号レベルの
補正を、照明強度、または構造物表面の反射率のデータ
に基いて行なうことを特徴とする請求項３５記載の欠陥
検査装置。
【請求項３７】前記照明光学系において、前記スリット
状ビーム光束として、前記光源から出射されるビーム
を、前記被検査対象基板上における検出領域に対して、
該検出領域の光軸から周辺部までの長さをほぼ標準偏差
とするガウス分布となる照度分布を有するように整形し
てスリット状ガウスビーム光束を得る光学系を有するこ
とを特徴とする請求項６または７または８または９また
は１０または１１または１２または１３または１４また
は１５記載の欠陥検査装置。
【請求項３８】前記照明光学系において、前記スリット
状ビーム光束として、前記光源から出射されるビーム
を、前記被検査対象基板上における検出領域に対して、
該検出領域の中心部の照度に対する検出領域の周辺部の
照度の比が０．４６〜０．７３程度になるように前記検
出領域の光軸を中心とする周辺部間の長さに径もしくは
長軸長さを適合させて整形してスリット状ガウスビーム
光束を得る光学系を有することを特徴とする請求項６ま
たは７または８または９または１０または１１または１
２または１３または１４または１５記載の欠陥検査装
置。
【請求項３９】前記照明光学系で照明されるスリット状
ガウスビーム光束が、ＤＵＶビーム光束であることを特
徴とする請求項３７または３８記載の欠陥検査装置。
【請求項４０】前記検出光学系におけるイメージセンサ
をＴＤＩイメージセンサで構成することを特徴とする請
求項３７または３８または３９記載の欠陥検査装置。