JP3197329B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、照明ビームが対物レ
ンズを通過して対象物体の検査すべき表面に垂直に向か
い、回転と並進運動を行う駆動部に載置ディスクを固定
し、対象物体の表面を照明ビームによってスパイラル状
に走査し、対象物体の表面から放射され、対物レンズで
集めた光を受光する光検出器を装備し、この検出器の出
力端を増幅器に接続していて、照明ビームを発生させる
光源と、対物レンズと、検査ないしは調査すべき対象物
体を載せる載置ディスクとを備えた表面検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置を用いて、例えば超小型電
子回路装置でウェハ、磁気記憶媒体および／または光学
応用分野の基板を存在している欠陥に関して非破壊的に
検査あるいは調査できる。

【０００３】米国特許第 4,314,763号明細書によれば、
上記構成の装置が知られている。この装置では、レーザ
ー光源である光源の照明ビームが二つのプリズムと対物
レンズを介して検査しようとする、あるいは調査しよう
とする物体の表面に投影され。この物体は平歯車の駆動
部の回転軸に連結しているベースの上に固定されてい
る。前記平歯車の駆動部はモータによって直線的に移動
できる板の上に組み込まれている。物体の表面を検査す
る場合、ベースの回転運動と前記板の並進運動とが重な
っているため、光学系を固定すると、調査すべき物体の
表面が照明ビームによってスパイラル状に走査される。
表面で散乱され回折されたビームは、対物レンズを経由
して光検出器に向かう。この検出器は欠陥を照明すると
電気信号を発生し、その信号が増幅器に導入される。こ
の増幅器には、一個の計数器と画像表示装置が後続して
いる。その場合、計数器では欠陥の数に相当する増幅さ
れた電気信号の数が計数され、その空間分布が画像表示
装置上に表示される。

【０００４】この種の装置は高感度を保有し、この感度
が、特に静止光学系によって僅かに照明されている表面
の散乱光のみを光検出器に結像させる必要があると言う
ことに起因していため、球状および／または平面状の欠
陥を約１μm 程度まで確認して識別できる。校正された
光学的に高価な対物レンズによって得られる良好な結像
特性のため、および照明された表面の散乱光が光軸の周
りで 360°の角度にわたって捕捉でき、光検出器に結像
できると言う状況のため、このような装置は散乱光を捕
捉する場合、高い効率を達成する。

【０００５】上記の装置は同時に高感度で早い測定速度
を有する必要がある。制限を与える要因は、一方で有限
な機械的な走査速度であり、他方で速度を高めた測定で
同じように大きくなる測定系の帯域幅への要請である。
走査速度の有限性は基板の保持装置、基板の保管部と駆
動部、および基板自体の材料に起因する。測定速度を高
めた場合、帯域幅を広くする必要性は、欠陥を照明面に
対して早く移動させればさせるほど、この欠陥の信号が
短くなることによる。帯域を拡げると、増幅器の雑音と
光子雑音が増加する。実際には、特に光子雑音が帯域幅
の拡大を妨げている。

【０００６】測定速度を高める場合には、欠陥を分析す
るために必要な高い位置分解能を低減させないことに注
意する必要がある。位置分解能が高いと、欠陥の形状を
正確に再現することができたり、表面上での欠陥の正確
な位置を測定できる。特に純粋な検査に続く欠陥の分
析、例えば電子顕微鏡による分析に対して、検査すべき
表面の位置を正確に認識することおよびその位置を正確
に測定することは大変助けになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、上
に述べた従来の技術に対して、測定感度と測定速度を同
時に高めた場合により高い位置分解能を与える冒頭に述
べた種類の表面検査装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、照明ビーム１が対物レンズ９を通過して対象物
体１１の検査すべき表面１０に垂直に向かい、回転と並
進運動を行う駆動部に載置ディスク１３を固定し、対象
物体１１の表面１０を照明ビーム１によってスパイラル
状に走査し、対象物体１１の表面１０から放射され、対
物レンズ１で集めた光を受光する光検出器１９を装備
し、この検出器の出力端を増幅器２０に接続していて、
照明ビーム１を発生させる光源２と、対物レンズ９と、
検査ないしは調査すべき対象物体１１を載せる載置ディ
スク１３とを備えた表面検査装置の場合、 −光源２と対物レンズ９の間のビーム通路に、種々の位
置で制御可能なレンズ系５を配設し、 −レンズ系５が位置に応じて種々の中間像３１を形成
し、対象物体１１の表面１０の一回目の走査で、第一中
間像３３を、また二回目の走査で第二中間像３２を使用
し、走査時の送りを使用している各中間像３３，３２に
合わせ、 −レンズ系５と対物レンズ９の間のビーム通路に、調節
可能な暗視野偏向系８を有する暗視野ビーム遮蔽構造群
１８を配設し、その場合、照明ビーム１が偏向した後、
正確に中心に来て、垂直になって、対物レンズ９を通過
して、対象物体１１に向かい、 −電算機ユニット２２に接続している評価電子回路２１
に増幅器２０を接続し、前記評価電子回路が増幅器２０
から発生した出力信号を検査する対象物体１１の表面１
０の点状、線状および面状の欠陥によって生じる測定値
に分解し、 −各瞬時走査位置を求める装置を配設し、その場合、前
記走査位置がそれぞれ同じ時点で生じる測定値に付属
し、 −電算機ユニット２２に接続する周辺装置２３，２４，
２５を備え、これ等の周辺装置によって一回の測定の全
ての測定値全体を表示ないしは記憶させる、 ことによって解決されている。

【０００９】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１０】

【作用】この場合、光源と対物レンズの間のビーム通路
に種々の位置で制御できるレンズ系が配設されている。
このレンズ系の位置に応じて、種々の中間像が発生す
る。対象物体の表面の一回目の走査で、第一中間像が、
また二回目の走査で第二中間像が使用され、走査時の送
りは使用する中間像の各々に合わせてある。レンズ系と
対物レンズの間のビーム通路に配設されている暗視野遮
蔽構造群は調節可能な暗視野偏向部を備えているが、照
明ビームを偏向後正確に中心に向け、直角にして対物レ
ンズを通して検査すべき対象物体に指向させる。

【００１１】測定データを処理するため、評価電子回路
が装備されていて、入力側で光検出器に後続する増幅器
に接続されている。この評価電子回路は、増幅器で生じ
たい出力信号を、検査ないしは調査する物体の表面の点
状、線状および面状欠陥によって生じる測定値に分割す
る。

【００１２】照明ビームが物体の表面を走査する瞬間位
置を定める装置は、周辺装置に接続している。この装置
によって、一回の測定の全ての測定値の全体を対応する
走査位置にして表示できる。

【００１３】

【実施例】以下に、個々の図面に示す多数の実施例に基
づきこの発明をより詳しく説明する。

【００１４】この発明による装置の第一実施例である図
１では、光源２の照明ビームに符号１が付けてある。こ
の場合、光源２は非常に短い波長、例えば 488または32
5 nmの光を出射させるレーザー源である。

【００１５】この照明ビーム１は、偏向用鏡ないしはプ
リズム３，４，非点収差レンズ系５，絞り６，７、暗視
野偏向系８と対物レンズ９を経由して、基板１１の形状
の物体の表面１０に垂直に向かい、そこに照明スポット
１２を結像する。この基板１１は、照明ビーム１に対し
て垂直に延びる平面内にある載置ディスク１３の上に配
設されている。表面１０から放射される散乱光ローブ
（図２ａ，２ｂ，２ｃ）に記号１４が付けてあり、対物
レンズ９によって集束される光円錐に記号１５が付けて
ある。光円錐１５は前方絞り１７と焦点面絞り１６を通
過して光検出器１９に向かう。この検出器は増幅器２０
を介して図５ａと５ｂに詳しく示してある評価電子回路
２１に接続している。この評価電子回路２１は、例えば
大容量記憶器２３，表示画面２４およびプリンター２５
のような周辺機器に連結する電算機ユニット２２に接続
している。図４ａ，４ｂと４ｃにより詳しく説明する暗
視野ビーム遮蔽構造群に記号１８が付けてある。この構
造群には、暗視野偏向部８が配設されている。載置ディ
スク１３は、連行体２７.2に固定されている回転モータ
２７の回転軸２７.1に連結している。この連行体２７.2
はホルダー２８.1に支承されているスピンドル２８.2の
上に置かれていて、このスピンドルは並進モータ２８に
よって駆動される。回転モータ２７と並進モータ２８は
インターフェース２６を介して電算機ユニット２２に接
続されている。回転モータ２７の回転軸に連結する回転
パルス発生器２９と、並進モータ２８の回転軸に連結す
るエンコーダの並進パルス発生器３０および電子方形波
発生器であるパルス発生器２９ａは、電算機ユニット２
２に接続している。部材２７，２７.1，２７.2, ２８，
２８.1，２８.2は、回転と並進運動から合成される動き
を発生する駆動部を形成する。非点収差レンズ系５によ
って発生する中間像に記号３１が、また対物レンズ９の
光軸に記号３４が付けてある。載置ディスク１３の下の
リニヤー台２７.2には、光電装置３５が配設されてい
る。

【００１６】図２ａによれば、物理的に大きな欠陥を有
する表面が、表面１０に平行に広がった広い散乱光強度
の分布を有するので、広い散乱光ローブ１４ａを呈す
る。これに反して図２ｂに示すように、物理的に小いさ
い密度の高い散乱中心を有する表面は近軸にある散乱光
ローブ１４ｂを呈する。この場合、散乱光ローブ１４
ａ，１４ｂは表面１０で回折し、散乱し、反射した照明
ビーム１の光で形成されている。張り出した広い散乱光
ローブ１４ａから近軸の散乱光ローブ１４ｂに移行する
ことは、完全度の高い、つまり散乱中心が必ず小さい寸
法を有する表面が前方散乱に大きい頻度を増加させるた
め、極端な場合（図２ｃ）、照明ビーム１の純粋な反射
が存在すると言う事実に起因する。

【００１７】図３ａ，３ｂと３ｃによれば、レンズ系５
は照明ビーム１の中で選択可能に向きを変えることので
きる少なくとも二つのレンズ５１，５２で構成されてい
る。この場合、一方のレンズは非点収差のある中間像３
３を発生する。好ましくは、第一レンズが円柱レンズ５
１であり、第二レンズは球面レンズ５２である。両方の
レンズは共通の焦点距離を有する。照明ビーム１の中
で、両方のレンズの第一中間像３１が同じ位置で向きを
変える。円柱レンズ５１を旋回させると、葉巻状の第一
中間像３３が生じ、球面レンズを入れると、点状の第二
中間像３２が生じる。

【００１８】非点収差のある（葉巻状の）照明ビーム１
は走査時により広い表面を走査するので、二つの回転の
間でより大きな送りを与える。点状の照明ビームはより
小さく、高い照明密度を有する。従って、点状の照明ビ
ームはそれに応じて小さい送りに関連して使用され、
（レーザービーム顕微鏡のような）より高い位置分解能
で表面を検査するために使用される。点状の照明ビーム
１でもって、表面の限られた部分のみ検査すると有利で
ある。

【００１９】図３ａに示すように、両方のレンズ５１，
５２は移動台５３の上に装着されていて、直線運動によ
って交互に照明ビーム１の中に入る。これ等のレンズ５
１，５２は図示していない方法で互いに調節できる。直
線運動後の両レンズの位置は同様に調節可能なストッパ
ー５４，５５によって決まる。

【００２０】図３ｂによれば、レンズ５１，５２は回転
軸５６の上に照明ビーム１に直角に一定旋回角度ほど旋
回できるように支承されている。この場合、上記レンズ
５１，５２はＬ字状の支持板５８に組み込まれている。
このＬ字状の支持板の角度は旋回角度５７に等しい。最
終位置も同じようにストッパー５４.1，５５.1によって
決まる。

【００２１】図３ｃによれば、レンズ５１，５２はディ
スク５９の上に配設されている。このディスクは照明ビ
ーム１に平行に延びる回転軸５６.1に回転可能に支承さ
れている。その場合、両レンズは角度５７.1ほど回転運
動して照明ビーム１の中に入る。

【００２２】レンズ系の駆動源としては、電動モータ、
電気回転または昇降磁石あるいは直線シリンダないしは
回転シリンダのような空圧駆動部が使用される。導入し
たレンズを確実に識別するため、ストッパーにリミット
スイッチあるいは誘導性の近接スイッチを装備すると良
い。これ等は制御論理回路の位置検出を可能にする。

【００２３】図４ａによれば、暗視野ビーム遮蔽構造群
１８には、暗視野ビーム遮蔽支持板６２に直接組み込ま
れ、暗視野偏向系８（図１）に相当する暗視野ビーム遮
蔽部材６１がある。暗視野ビーム遮蔽支持板の中心に
は、照明ビーム１の光を反射する材料が付着されてい
る。この場合、暗視野ビーム遮蔽部材６１の反射面の形
状は、暗視野ビーム遮蔽構造群１８の投影が光軸３４に
沿って円対称であるようにされている。傾斜角が＞０°
の場合、反射面のこの形状は楕円状円板になる。暗視野
ビーム遮蔽支持板６２自体は、照明光の波長に対して透
過性の材料（例えば、ガラスや石英ガラス）で構成され
ている。反射あるいは透過を最適にするため、暗視野ビ
ーム遮蔽部材と暗視野ビーム遮蔽支持板の表面は光学コ
ーティングされている。

【００２４】暗視野ビーム遮蔽支持板６２は、ビーム調
節のために移動ないしは回転ができるように保持装置６
４によって機械的に保持されている。この調節は図示し
ていない調節ネジによって行われる。最終位置は、この
場合、図示していないクランプネジによって定まる。

【００２５】図４ｂによれば、暗視野ビーム遮蔽部材６
１はプリズム６５で形成されている。この場合、照明ビ
ーム１は傾斜プリズム表面の全反射によって偏向する。
プリズム６５はプリズムホルダー６６で保持されてい
る。このプリズムホルダー６６は暗視野ビーム遮蔽支持
板６２.1のところに固定されている。プリズムホルダー
６６は円筒状であるので、結像光学系の光軸３４に沿っ
たホルダーの投影は円対称である。照明ビーム１はプリ
ズムホルダー６６の第一開口６７を通り抜けて進む。第
一開口６７と第二開口６８は、望ましくない光が照明ビ
ーム１の縁部分を通過するのを防止する。

【００２６】図４ｃによれば、照明ビーム１の偏向は円
筒体６９の傾斜面で生じる。その場合、この傾斜面は鏡
面仕上げされている。円筒体は暗視野ビーム遮蔽支持板
６２.2に固定されている。

【００２７】図４ｂと４ｃの暗視野ビーム遮蔽支持板６
２.1, ６２.2は同じように調節可能に支承されている。
第一実施例に比べてこの実施例の利点は、暗視野ビーム
遮蔽部材６１の反射面を対物レンズ９（図１）により近
づけて装着できる点にある。暗視野ビーム遮蔽部材６１
を対物レンズ９に対して最も近い位置にすると、散乱光
円錐中で小さい暗い面ができるので有利である。

【００２８】図４ａと４ｂでは、遮蔽装置に符号６０が
付けてある。この遮蔽装置によって、選択的に結像光学
系に非対称が生じる。この遮蔽装置６０を使用すると、
例えば二回の測定（一回目でこの遮蔽装置６０を使用
し、二回目にこの装置を使用しないで）整列した平面欠
陥組織 (Haze組織) を未整理平面欠陥組織と区別でき
る。一次元欠陥組織（例えば研磨疵のような組織）を識
別するため、この遮蔽装置６０の形状は棒状である。故
意に他の組織を抑制および／または選択するため、遮蔽
装置６０の他の形状も可能である。

【００２９】この装置の上記説明による光学部品は以下
のように動作する。即ち、プリズム３，４によって偏向
した照明ビーム１は、レンズ系５と絞り６，７を通過し
て暗視野偏向系８に入射する。ここで、ビームは再び偏
向する。暗視野偏向系８あるいは暗視野ビーム遮蔽部材
６１は、偏向系によって偏向した照明ビーム１が正確に
中心に来て、直角に対物レンズ９を通過し、偏向後に対
物レンズと全体の結像光学系の光軸３４に正確に進むよ
うに調節される。対物レンズ９は照明ビーム１を基板表
面１０に集束させるので、レンズ系５によって形成され
た中間像３１が基板表面１０上に結像される。照明ビー
ム１は基板表面１０に垂直に入射するので、反射光は入
射する照明ビーム１に正確に沿って進み、対物レンズを
通過した後、新たに暗視野ビーム遮蔽部材６１に当た
る。この部材から光源２の方向に再び偏向する。光１４
の散乱ないしは屈折した成分は、対物レンズ９の数値絞
りの角度によって集束し、共焦点絞り１６の中に結像す
る。表面１０と共焦点絞り１６の開口の間の間隔は、表
面１０からシガレット状の中間像３１の間隔に等しい。

【００３０】非常に過密で、小さい表面欠陥（Haze) の
組織は、散乱光の外に一定成分の回折光を発生する。こ
れは、格子による回折と理解できる。その場合、格子は
欠陥から形成された組織（例えば、研磨疵）によって形
成される。このように発生した光の光円錐は場所的に一
様な強度分布を保有していない。それ故、暗視野ビーム
遮蔽構造群１８のところでは、光は光軸３４に対して回
転対称の強度分布を有する（例えば、プロペラ状あるい
は星形状）。この強度分布の方向は、表面１０の組織の
方向に厳密に関連がある。つまり、基板を回転すると、
強度パターンがそれに同期して回転する。

【００３１】欠陥によって形成される表面組織を方向に
無関係に測定できるには、暗視野ビーム遮蔽構造群１８
を光軸３４に対して完全に回転対称に構成する。更に、
近軸の散乱光もできる限り通すため、暗視野ビーム遮蔽
部材６１で遮断する散乱光円錐１４の成分をできる限り
少なくする必要がある。説明した装置を用いると、集め
た散乱光と遮断した散乱光の間の最も望ましい比を得る
ことができる。その場合、結像光の回転対称が完全に保
持されている。

【００３２】対物レンズ９は散乱光１４を共焦点絞り１
６の上に集束する。この共焦点絞り１６の開口は、大
体、基板表面上に集束した照明ビーム（照明スポット１
２）の形状である。この照明スポット１２は細長い形を
していることが知られている。長い照明スポットの径が
半径方向に延び、短い照明スポットの径が回転方向に対
して接線方向に延びている。共焦点絞り１６の開口は主
にスリットである。その寸法は大体結像光学径の拡大率
を掛けたスポットの寸法である。この利点は、照明ビー
ム１によって照らされた場所の散乱光のみが絞りの開口
を通過して光検出器１９に達する点にある。実際、これ
は周囲の光に対して鈍感で、所望のＳ／Ｎ比の点で注目
される。円形の照明スポット１２の場合には、共焦点絞
り１６は円形の開口であり、その直径は大体結像光学系
の拡大率を掛けた照明スポット１２の直径に相当する。
異なった共焦点絞りを切り換えるには、制御可能なレン
ズ系５でレンズを切り換えるのと同じように行われる。

【００３３】結像部品の一個またはそれ以上の前方絞り
１７は、望ましくない余分な外来光、例えば構造部品か
らの反射による光を光検出器１９に入れない。これ等の
前方絞りも同じようにＳ／Ｎ比を改善するので、特別に
成形した共焦点絞り１６のように、系の測定感度を高め
る。

【００３４】光検出器１９では、光学信号が電気信号に
変換され、広帯域増幅器２０中で更に演算処理するため
に増幅される。増幅器の出力端に出力される信号は、面
状欠陥（Haze) 、点状欠陥 (LPD)および線状欠陥の信号
の和として検出される。この信号を以後の処理で個別信
号に分解する必要がある。電子信号の以後の演算処理
は、先ず評価電子回路２１で行われる。この場合、評価
電子回路は入力信号を Haze の信号と LPDの信号に分離
する。

【００３５】図５ａによれば、評価電子回路２１には、
増幅器２０（図１）の出力端と、Hazeフィルター７１と
ピーク抑制回路７２から成る Haze チャンネルに接続す
る信号入力端７０がある。この信号入力端７０は、更に
引算回路７３とピーク検出器７４から成る粒子チャンネ
ルに接続されている。 Haze フィルター７１に接続して
いる帯域バイアス入力端に記号７６ａが、またピーク検
出器７４に接続する他の入力端に記号７６ｂが付けてあ
る。 Haze フィルターの出力端７７はアナログ・デジタ
ル変換器７８に接続し、この変換器の出力端に記号７９
ａが付けてある。ピーク検出器７４には、デジタル出力
端７９ｂがある。

【００３６】図５ｂでは、 Haze チャンネルの最も重要
な構成要素７１，７２（図５ａ）である低域フィルター
に記号７５が付けてある。この低域フィルター７５はフ
ィルターコンデンサ７２２，抵抗７２４と第一および第
二スイッチング装置７２５ａ，７２５ｂで構成されてい
る。これ等の抵抗７２４は、一方の端部のところで、第
一および第二スイッチング装置７２５ａ，７２５ｂを経
由してフィルターコンデンサ７２２と Haze フィルター
出力端７７（図５ａ）に接続している。この Haze フィ
ルター出力端７７は、ピーク抑制回路７２として使用さ
れるダイオード７２１を経由して抵抗７２４の他方の端
に、また他の増幅器７２３の出力端に接続している。他
の増幅器７２３の入力端は信号入力端７０（図５ａ）
と、引算回路７３（図５ａ）として使用される第三増幅
器７２６の非反転入力端とに接続している。第三増幅器
７２６の反転入力端は Haze フィルター出力端７７に接
続し、その出力端はピーク検出器７４の入力端に接続し
ている。前記スイッチング装置７２５ａ，７２５ｂは帯
域バイアス入力端７６ａを介して操作できる。

【００３７】上に説明した評価電子回路は以下のように
動作する。即ち、評価電子回路２１は、時間的な信号波
形（図６ａ，６ｂ）に基づき LPDと Haze を区別する。
Haze 信号８１は比較的ゆっくり変わる信号波形を有
し、LPD は短いパルス８２に特徴がある。低域フィルタ
ー７５は Haze の変化の低周波信号を通すが、LPD のパ
ルスは抑制される。パルス８２の振幅は LPDの大きさに
比例する。このようなパルスのパルス幅８３は、照明ス
ポットに比べて小さい LPDの場合、スポットの幅と、LP
D が照明スポット１２に対して移動する速度に依存す
る。表面を調べようとする基板に一定の回転運動を与え
ると、照明スポット１２に対する表面の速度が半径と共
に変わる。この速度は基板１１の最外側で最も大きく、
基板の中心で零である。LPD のパルスは基板の中心に向
けて広がっている。このことは、事前に特別な処置を講
ずることなく、信号波形から基板の縁でそのようなもの
として識別される LPDが、中心では Haze の変化として
分類されるか、 Haze の変化が基板の表面内でまさしく
そのようなものとして識別できるが、基板の縁では同じ
Haze の変化が LPDとして測定されることを意味する。
上記のことは許容できない測定誤差に通じる。これ等の
誤差は調節可能な低域フィルター７５によって除去され
る。この場合、フィルター定数は半径位置と回転速度に
応じて設定される。この低域フィルター７５は基板の縁
で小さい時定数を有し、基板の中心で大きな時定数を有
する。回転速度が早くなると、この時定数は小さくな
り、遅くなると大きくなる。フィルター定数の調節は、
一方で回転速度を予備設定し、次いで測定中にフィルタ
ー定数を切り換えるか、あるいは連続的に可変んするこ
おによって行われる。その場合、フィルター定数と基板
の相対速度の間の一定の比率を求めることが狙いにな
る。この場合、フィルターの調節は帯域幅バイアス入力
端７６ａを介して行われる。

【００３８】LPD 信号の振幅は、 Haze 信号の振幅より
も高い桁になるので、 Haze 通路でパルスのある種の擾
乱を避けることができない。このような擾乱は、 Haze
の値を歪め、後で説明するように、本来のパルス振幅を
歪めることになる。ピークの抑制はダイオード７２１に
よって行われる。このダイオード７２１はパルスによる
電圧上昇をフィルターコンデンサ７２２によって他の増
幅器７２３の出力端の電圧降下後に短絡させる。従っ
て、他の増幅器７２３の出力端と Haze フィルターの出
力端７７の間の大きな電圧のずれが抑制される。 Haze
フィルターの出力端７７の Haze 信号は、アナログ・デ
ジタル変換器７８によってデジタル化される。実際の H
aze の変化は極度に小さい、信号振幅の１％より小さい
ので、アナログ・デジタル変換器７８が高分解能ある必
要がある。

【００３９】粒子チャンネルの出力端７９ｂには、LPD
と線状欠陥の信号が出力する。このような欠陥の大きさ
は、振幅から突き止められる。その場合、前記振幅は純
粋のパルス振幅（即ち、 Haze 振幅８５を差し引いた振
幅）に相当する。特に LPDが小さい場合、 Haze 振幅８
５がパルス振幅８４よりしばしば大きい。重要なこと
は、LPD の振幅の値を演算処理する前に、正確な Haze
の値を入力信号から差し引く点にある。 Haze 振幅の正
確な値が、上に説明したように、 Haze フィルターの出
力端７７に出力する。従って、引算回路７３として使用
される第三増幅器７２６を用いて、入力端７０の信号と
出力端７７の信号を引き算すると、LPD 信号が求まる。

【００４０】ピーク検出器７４に関する要請は、系の中
でも極度に高い。同時に高い直線性、低雑音、高速性お
よび極端に短い回復時間も要求される。これ等の全ての
要請を満たすため、デジタルピーク検出器が使用され
る。これ等の構造部品は、アナログ入力端と、この入力
端の信号電圧のデジタル化された最大値が直接出力する
デジタル出力端７９ｂを保有する。

【００４１】測定値が Haze の値であるか、LPD の値で
あるかは、ピーク値８４によって判別される。これに
は、評価電子回路がこのピーク値を基準値と比較する。
このピーク値が基準値以上であれば、この測定値が LPD
の値であり、フラグによってマークされる。

【００４２】評価電子回路７９ａ，７９ｂの出力端に
は、 Haze データおよび LPDデータとしてデジタル化さ
れた測定データが出力する。これ等の測定データの値
は、早い順に電算機ユニット２２によって読み取りさ
れ、記憶される。こうして、二つのデータ文、つまり H
aze データ文と LPDデータ文があることなる。

【００４３】本来の測定値データの外に、測定値に付属
する位置データも検出される。測定値データとこれに付
属する位置データから、基板の上の各位置の散乱光の値
を測定して再現することができる。

【００４４】以下では、図１と図７ａ〜７ｃおよび図８
に基づき、位置データを求めることを説明する。即ち、
位置決めをするには、電子パルス９２を利用する。これ
等の電子パルス９２は、回転パルス発生器２９（回転パ
ルス９２ａ）あるいはパルス発生器２９ａ（インデック
スパルス９２ｂ）から選択的に発生する。回転パルス発
生器２９は、例えば回転モータ２７の回転軸に連結する
光学エンコーダーである。パルス発生器２９ａは、例え
ば電子方形波発振器である。パルス発生器２９ａは主に
一定周波数のパルスを供給する。これ等のインデックス
９２ｂは回転パルス９２ａと同期しているので、載置面
１３の回転運動に連結している。

【００４５】測定値は、測定の間に所定の時間間隔で読
取され、デジタル化される。測定値の読取用のスタータ
は、電子パルス９２であり、このパルスの位相が載置面
１３の回転運動に関連している。中位の位置分解能のた
めには、これ等のパルスを回転パルス発生器２９から直
接受け取る。高い位置分解能のためには、パルス発生器
２９ａのパルスが使用される。この場合、回転パルス９
２ａは、葉巻状の第一中間像３３を利用して、比較的大
きな送り速度で全体の表面の第一走査時に発生する。第
二中間像３２を利用し遅い送り速度で部分的に行う第二
走査では、インデックスパルス９２ｂが使用される。そ
の場合、インデックスパルス９２ｂの数は回転パルス９
２ａの数より大きい（図８）。

【００４６】パルス発生器２９ａの最大周波数はデータ
を採取する最大速度で与えられる。この最大速度は、実
際には、周知のように帯域幅が増加すると共に増加する
雑音レベルによって制限される。

【００４７】回転パルス発生器２９とパルス発生器２９
ａのパルス９２ａと９２ｂは角度情報９１を表すが、並
進パルス発生器３０は測定値に対する半径方向の位置情
報を供給する（図７ａ，７ｂ）。並進パルス発生器３０
は直線増分発生器として、あるいはスピンドルの場合、
直線駆動部として、並進モータ２８の回転軸に連結する
エンコーダーである。インターフェース２６は回転モー
タ２７と並進モータ２８の速度を制御して、照明スポッ
ト１２が表面１０の上で一様なスパイラルを進む。

【００４８】回転パルス発生器２９と並進パルス発生器
３０は、極座標の測定値の位置を供給する。測定結果
は、コンピュータ画面２４あるいはコンピュータ・プリ
ンタ２５に表示されるか、大容量記憶器２３に記憶され
る。測定結果の全ては、一方９４（ｘ）方向の第一の数
の画素９９と他方９５（ｙ）の第二の数の画素９９で構
成される画素面９３（図７ｃ）から合成される。どの画
素９９も基板表面１０の一定の面部分９０を表す。デー
タの上記表示とソフトウェヤでの処理に対して、極座標
を直交座標に変換する必要がある。

【００４９】全面測定の場合には、全体の表面がスパイ
ラル状に走査されるが、より高い分解能で部分的に測定
する場合には、表面のリング状の領域１８１のみが走査
される（図８）。この場合、このリング状領域は外側端
部１８１ａから内側端部１８１ｂまで走査される。本来
の測定値収集部は、もちろんリングセグメント１８２で
のみ動作する。このリングセグメント１８２はその都度
リングセグメントの最初１８２ａからリングセグメント
の終わり１８２ｂまでになる。リングセグメントの長
さ、即ちリングセグメントの最初１８２ａとリングセグ
メントの終わり１８２ｂの間の距離、およびリングセグ
メントの幅、即ちリング状領域１８１の外側端部１８１
ａと内側端部１８１ｂの間の距離は、それぞれ表面１０
の測定すべき領域１８３がリングセグメントの内部に来
るように大きく選択される。

【００５０】更に、求めた測定値の数が大きく、測定時
間が短いので、測定値が非常に早い順序で読取される。
このことは、極度に早い座標変換方法を必要する。位置
の各値を三角関数で変換することによる座標変換は、余
りにも時間が掛かる。適当な早さの方法が必要である。
それ故、使用される変換には、座標変換に対するリスト
９６が使用される。このリスト９６は一定の大きさの基
板に対して一回だけ計算し、記憶しておく必要がある。
このリストには記憶アドレス９７のシーケンスが記入さ
れている。どの記憶アドレスも、画素９９を表す記憶個
所を表示する。この場合、画素９９は多数であるが、必
ずリストに記入したものより多い。

【００５１】指針９８はリストの実際の記憶アドレス９
７を示している。この実際の記憶アドレスは、その位置
が照明スポット１２の位置（９０，図７ａ）に相当する
画素９９のアドレスを有する。指針９８の値は、各回転
パルス９２が入ってくると、１だけ大きくなる。こうし
て、指針は測定の間に順次正確にリスト中の各記憶アド
レス９７を一回示す。リストの記憶アドレスは、この順
番に必ず照明スポット１２の位置に対応する画素のアド
レスを指定するように、座標変換によって予め算出され
る。

【００５２】リング部分を移動している間に生じるイン
デックスパルス９２ｂの数は、測定結果の表示部（例え
ば、画面）の分解能によって決まる。この数はパルス発
生器２９ａの周波数を変えるるか、あるいは回転モータ
２７の回転速度を合わせることによって設定できる。

【００５３】測定値の二回の単読取サイクルの間で、照
明スポット１２が表面部分９０を撫でる。この表面部分
の大きさは、前記単読取サイクルの間に照明スポット１
２が回転方向９４（ｘ）の方向に進む距離９０１と、一
回の回転の間の基板の送り９０２とから合成される。表
面部分９０の前記大きさは、基板の表面１０に投影され
た画素９９の面より小さい。従って、各画素は測定する
間に一度以上アドレス指定される（重なり）。この重な
りは、基板の縁で基板の中心より小さく、評価に対して
以下のように考慮される。

【００５４】Hazeの値として評価電子回路から出る全て
の測定値は、一つの画素の中で加算される。同時に、各
画素に対して一個の画素当たりに積算された測定値の数
が記憶される。測定値が取得されると、各画素に対して
測定値の和を収納した測定値の数で割算する（平均値の
形成）。従って、 Haze の値は Haze フィルターによっ
て電子的に平均してにより二回平均化される。粒子ある
いは LPDの値は Hazeの値とは反対に最大にされる。そ
の場合、どの LPDの値も記憶する前に、対応する画素に
既にある LPDの値と比較される。新しい LPDの値が既に
記憶されているLPDの値より大きいなら、これを新しい
ものとして記入し、新しい LPDの値が記憶されている L
PDの値より小さいなら、この新しい値を捨てる。更に、
電子的にピーク値を形成するため、 LPDの値が二回最大
にされる。

【００５５】表面を部分的に測定する場合の測定値の収
集は、リングセグメントの最初１８２ａの前に最も近く
にある回転パルスによってスタートする。この回転パル
ス９２にそって、回転モータの回転数も同じように、イ
ンデックスパルス９２ｂの所望の数がリングセグメント
１８２の上で照明スポット１２が移動する範囲内にある
ように調節される。図示していない測定値、即ちリング
セグメント１８２内にあるが、測定領域１８３内にない
測定値は、ルックアップテーブルの計算から判るり排除
される。測定すべき領域１８３内にある有効な測定値は
公知の方法で記憶され、更に演算処理される。

【００５６】図１２は、これ等の測定過程を示す。先
ず、照明スポット１２が測定すべきリング状領域１８１
の外側端部１８１ａに移動する。インデックスパルスと
回転パルスによって、回転数が測定され、所望の回転数
に調節される。照明スポット１２がリングセグメントの
最初１８２ａに達すると、インデックスパルス毎に測定
値が読み取られ、上に説明したように記憶される。計数
器はインデックスパルスあるいは個別測定を計数し、そ
の数を測定すべき部分の大きさから予め計算されている
数と比較される。この数がその値に達していると、リン
グセグメントの終わりに達している。ルックアップテー
ブルによって、この端部、従ってリング状領域１８１ｂ
の内側端部の半径位置に達しているか否かが検査され
る。達していない場合、測定値収集部はリングセグメン
トの最初１８２ａに新たに達するまで停止している。こ
の最初のところから、測定部収集部が上のように再びス
タートする。リング状領域の内側端部に達すると、測定
が終わる。

【００５７】測定データの収集では、全測定の間の回転
の数は測定すべき領域の大きさに調節されている必要が
ある。この数は二つの回転の間の送りの目安になり、同
様に測定開始の前に測定すべき領域の大きさ、照明スポ
ット１２の大きさおよび測定結果の分解能から算出され
る。二つの回転の間の送りは、並進モータ２８の回転速
度で調節される。

【００５８】測定値の収集後には、二つの測定値フィー
ルドがある。一方の測定値のフィールドは Haze の測定
値を含み、他方の測定値のフィールドは LPDの測定値を
含む。これ等の測定値フィールドは、表示、印字あるい
は記憶される。

【００５９】測定値はカラー符号化された二次元グラフ
ィックで表示される。その場合、 Haze グラフィクと L
PDグラフィクの間を選択できる。カラー符号４４は、一
つのカラーを一定の散乱光振幅の範囲に割り当てる。測
定値の動的範囲は、利用されるカラーの数より大きく、
しかも特に Haze の不均一性が動的範囲に比べて極度に
小さいなるので、動的領域の実際に図示する部分を選択
できる。図示した部分の選択性は、一定の大きさの LPD
のみを考慮する場合にも有効である。図示している動的
領域の下限４０と上限４１は、この場合、プッシュボタ
ンによって簡単に決めることができる。方向を決めるに
は、図示する領域が移動可能なマーク４３ａとして窓に
表示される（同じようにスクロールできる）。

【００６０】Haze のグラフィックのカラー目盛４４
は、散乱光の振幅が大きいと明るい赤・黄色の色調に相
当し、散乱光の振幅が小さいと暗い青・褐色の色調に相
当する。測定値が図示する動的領域の上限以上になる画
素は白く表示される。

【００６１】LPDのグラフィックのカラー目盛は、 Haze
のグラフィックのカラー目盛を反転したものになる。
従って、LPD 画像は白い背景になる。図示しする動的領
域の上限以上にあるLPD は、抑制されるか、あるいは再
び白で表示される。 Haze 表示の場合のように、ここで
も図示される動的領域は方向を付けるため窓に移動可能
なマークとして示される。

【００６２】カラー符号に加えて、カラー目盛に対して
一つのカラーに付属する測定値が数値的に表示される。
この場合、LPD の単位はμmLSE (Micro Latex Sphere E
quivalent: マイクロ・ラテックス球に等価) である。
その場合、１μmLSEは１μmの大きさのレテックス球に
よる散乱光の振幅である。

【００６３】μmLSEの値は、表示する前に、補助値のあ
る表から内挿によって算出される。表中のこれ等の補助
値は既知の大きさのラテックス球で基板を測定して求ま
る。これ等の補助値は系当たりただ一回校正する必要が
ある。

【００６４】全面測定のグラフィックには、更にカーソ
ルキーで移動させることのできる十字線６７がある（図
９参照）。この視野１６８には、十字線１６７の中心の
座標が示してある。これ等の位置表示は部分測定の位置
を求めるため、あるいは一個の欠陥の位置を表示するた
めに使用され、例えば顕微鏡内のその位置を早く、しか
も確実に見つけるために必要である。

【００６５】図１０は、十字線１６７によって予め選択
された表面領域の部分的な表示を示す。この像はウェハ
のレーザー書込を示す。図１１は、十字線１６７によっ
て予め選択された表面領域の他の拡大表示を示す。

【００６６】表面の二次元グラフィック表示はヒストグ
ラムによって補足される。このヒストグラムには、欠陥
の大きさが欠陥の数に対して、あるいは散乱光振幅が欠
陥の数に対して記入されている。このヒストグラムは欠
陥の種々の大きさの統計分布に関する情報を与える。

【００６７】測定すべき基板表面は非常に異なってい
る。実際には、その散乱能は数十パーセントも変わり得
る。この変化は測定装置の動的領域を広げる。予測され
る Haze あるいは LPDの大きさの範囲が予知できない場
合では、測定感度を自動調節する装置が必要不可欠であ
る（プレスケール）。このプレスケールの狙いは、測定
値が常時分解可能な範囲内にあるように各基板に対する
測定感度を自動的に調節することにある。

【００６８】説明した系では、上記の狙いは、本来の測
定データ収集を始める前に、基板を回転した時、照明ス
ポットが基板の縁部分に最早当たらないように基板を扱
うことによって達成される。規範を回転させている間に
は、最低の測定感度から始めて、測定感度を段階的に上
げる。

【００６９】これ等の測定値は、各段階毎に、一定の周
期の間、例えば一回の回転の間に収集され、次いで平均
化される。得られた平均値が所定値以下であれば、測定
感度を高め、新たに平均化する測定を行う。この過程
は、平均化された測定値が所定値に一致するまで繰り返
される。所定に達したら、本来の測定を開始する。

【００７０】測定データを収集し、処理した後には、図
示する領域の自動選択が簡単な操作のために必要である
（オートスケール）。図示する Haze 領域の上記選択は
下限と上限４０，４１を自動設定して実行される。この
場合、下限と上限は Haze データから算出される。平均
値を形成し、測定値の偏差値を求めて、測定値の一定成
分が図示する範囲４３内に落ちるように、下限と上限を
ずらしと目盛付けによって設定される。この成分を最適
に選択すると、この方法は基板に関する Hazeの波形の
表現力のある表示を与える。

【００７１】こうして、プレスケールを使用すると、非
常に異なった品質の基板を簡単に、しかも時間を節約し
て調べることができる。このプレスケールは測定を常時
有効な感度範囲で実行し、それ故に雑音がなく、過剰制
御とならないようにする。オートスケールは測定データ
の見通しの良い表示を与える。プレスケールとオートス
ケールは、系の操作性を容易にし、その自動化度を高め
る。

【００７２】結局、ここに説明したタイプの系では、測
定結果の既知で不変の方向付けが重要である。基板表面
１０を縁領域以外で測定するには、測定結果の印字に基
づく測定の方向付けは最早行われない。

【００７３】ウェハには、方向付けのために基板の縁に
マークを付ける（フラットあるいはノッチ）。この方向
付けによって、ウェハは一義的に方向付けされる。ここ
に記載された系は測定の間に回転運動を行うので、少な
い経費で自動方向付け装置を形成できる。この方向付け
装置は基板の方位を知り、所望の方位の測定結果を表示
することができる。

【００７４】基板の方位の確認を本来の測定前に行うと
最も効果的である。方位を知ると、方位マークの位置に
応じた一定の角度で測定を開始して、測定結果が常時所
望方位で行われる。

【００７５】ここに説明した系は、基板の方位を知るた
め、照明スポット１２が基板の縁を越えた場合に発生す
る信号を利用する。基板の縁を照明した場合、系によっ
て識別される散乱光の非常に大きな振幅が生じる。

【００７６】基板の方向付けを行うためには、照明スポ
ットが最早基板に当たらないまで基板を移動させる。基
板が回転している間、照明スポット１２が基板の表面が
最早離れないように、基板を移動させる。従って、全て
の縁部分を離れる。この場合基板の方位マーク（フラッ
トあるいはノッチ）は信号を発生する。この信号の幅は
小さくなる半径と共に減少する。方向マークの寸法、回
転速度および一回の回転当たりの移動距離が判るので、
信号の幅および回転当たりのその幅の減少から、方位マ
ークを一義的に識別でき、その位置が上記データから算
出される。

【００７７】方位マークによって発生する信号の質を改
善するため、基板に対する位置を固定するように受光装
置３５が基板受けの下に装着できる。この受光装置の受
光面は、基板の縁部分を測定する場合、結像光学系の光
軸の近くにある。従って、照明スポットは、基板の縁部
分を測定する場合、方位マークを通過して受光面に当た
る。従って、基板の縁と方位マークは、受光面に当たる
照明ビームの光を変調する。

【００７８】種々の直径の基板でも機能するためには、
受光面を並進運動に平行に長い形状にする必要がある
か、あるいは各基板の直径に合わせた多数の個別部品で
構成する必要がある。

【００７９】受光装置によって発生される信号は電子信
号に変換され、上に説明された電子回路に導入される。
そこで、これ等の信号は上記方法によって処理される。
図１３には、記号１０９が第一ウェハカセットに、また
記号１１０が第二ウェハカセットに付けてある。これ等
のカセット１０９，１１０の間に、処理ロボット１０５
が配設されている。記号１０７を付けた測定ステーショ
ンは、実質上図１に基づき上に説明した装置で構成され
ている。ウェハカセット１０９，１１０、処理ロボット
１０５および測定ステーション１０７は測定室１０２の
中に装備されている。測定室１０２の上部には、ウェハ
の鋭敏な表面のどんな汚染でも排除できるため、測定室
１０２の全体に清浄な空気を供給するフローボックス１
０１が配設されている。

【００８０】更に、測定は完全に自動的に行われる。こ
の場合、一枚のウェハを処理ロボット１０５で第一ウェ
ハカセット１０９から取り出し、測定ステーション１０
７に持ち込む、ここで本来の測定過程を実行する。測定
後、このウェハを測定結果に応じて再び第一ウェハカセ
ットか、あるいは第二ウェハカセット１１０に保管す
る。

【００８１】図１４は、典型的な測定過程を示す。最初
の測定では、全体の表面を測定して表示する。画面上で
移動する十字線によって、正確に検査すべき表面の部分
の位置と大きさを入力できる。第二過程で、選択された
部分を測定し表示する。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による装
置を使用すると、下記の利点が得られる。 −レンズ系を切り換えることによって、全表面か表面の
一部を選択的に検査できる。 −この切換可能なレンズ系によって形成される非点収差
を有する照明ビームが走査時に、より広い面を走査する
ので、連続する二つの回転の間の送りが大きくなる。こ
れに反して、点状の照明ビームは小さい送りに使用され
るので、検査すべき表面の検査をより高い分解能で行え
る。 −この装置を用いると、表面の任意の部分を調べ、表示
できる。 −検査する部分の大きさを自由に選択できる。 −一部を測定することは、全体の表面を測定するのに比
べて、測定感度の上昇に通じている。 −点状欠陥（ライトポイント欠陥、LPD)、線状欠陥（ラ
イン欠陥）および面状欠陥（Haze) のような全ての種類
の欠陥を表面上や表面近傍で非破壊的に、しかも早く、
局部的に特定し、検査し、定量化できる。 −測定データが、例えばウェハ面に対して、選択可能な
方位にして表示される。 −部分的な測定の測定データは垂直像として表示され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による第一実施例の装置の模式図であ
る。

【図２】種々の表面状態での散乱光強度の簡略化された
グラフであって、図２の上はＨａｚｅレベルが高い場
合、図２の中はＨａｚｅレベルが低い場合、図２の下は
欠陥がなく、純粋な散乱を与える仮想的な表面を与える
仮想的な表面図である。

【図３】図１による第一実施例の装置の切換可能なレン
ズ系に対する三つの実施例を示す図面である。

【図４】図１による第一実施例の装置の暗視野ビーム遮
蔽構造群に対する三つの実施例を示す図面である。

【図５】図１による第一実施例の装置の評価電子回路に
対する第一実施例図５の上とこの実施例の評価電子回路
の切り抜き拡大部図５の下のブロック図である。

【図６】図１による第一実施例の装置の光検出器の典型
的な信号波形であっであって、図６の上は調査すべき対
象物体の縁、図６の下はこの物体の中心部である。

【図７】図７の上は対象物体の一部と仮想測定面の区分
を示す模式図である。図７の中は図７の上の仮想測定表
面に対応するアドレスに対するアドレス表の模式図であ
る。図７の下は図７の上の仮想測定表面に関連する測定
結果を表示するのに必要な画素面の区分を示す。

【図８】表面の部分測定時の測定過程を示す模式図であ
る。

【図９】十字線を付けた全表面の典型的な測定画像の図
である。

【図１０】図１０の表面の一部の典型的な測定画像の図
である。

【図１１】図１０の表面の拡大部分の測定画像の図であ
る。

【図１２】測定値の収集を説明するフローチャートであ
る。

【図１３】図１の装置の基本位置で行われるウェハ検査
装置の全体図である。

【図１４】測定過程のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 照明ビーム ２ 光源 ５ レンズ系 ８ 暗視野偏向系 ９ 対物レンズ １０ 検査表面 １１ 検査物体 １２ 照明スポット １３ 載置円板 １６ 共焦点絞り １７ 絞り １８ 暗視野ビーム遮蔽構造群 １９ 光検出器 ２０ 増幅器 ２１ 評価電子回路 ２２ 電算機ユニット ２３ 大容量記憶器 ２４ ディスプレー ２５ プリンター ２７ 回転モータ ２８ 並進モータ ２９ 回転パルス発生器 ３０ 並進パルス発生器 ３１，３２，３３ 中間像 ３４ 光軸 ４４ カラー目盛 ５１ 円柱レンズ ５２ 球面レンズ ５３，５４ ストッパー ６０ 遮蔽装置 ６１ 暗視野ビーム遮蔽部材 ６１ａ 調節領域 ６２．１，６２．２ 暗視野ビーム遮蔽部材の支持板 ６２ａ 偏向鏡支持板 ６３ 傾斜角度 ６４ 保持装置 ６４．１，６４．２ 中間ホルダー ６４ａ，６４ｂ 保持装置 ６５ プリズム ６６ プリズムホルダー ６７ 十字線 ７０ 信号入力端 ７１ Ｈａｚｅフィルター ７２ ピーク抑制回路 ７３ 引算回路 ７４ ピーク検出器 ７７ Ｈａｚｅフィルターの出力端 ７８ アナログ・デジタル変換器 ７９ａ アナログ・デジタル変換器の出力端 ７９ｂ ピーク検出器のデジタル出力端 ９２ａ 回転パルス ９２ｂ インデックスパルス ９９ 画素 １０１ フローボックス １０２ 測定室 １０５ 処理ロボット １０７ 測定ステーション １０９，１１０ ウェハカセット １８１ リング状領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ネーゼンゾーン オーストリア国、バチュンス、ラテルン ゼルストラーセ、118 (72)発明者 ハリー・エル・ザワツキー リヒテンシュタイン国、シヤーン、イ ム・パルデイール、55ベー (72)発明者 ハインリッヒ・アウダーセット スイス国、オイクスト・アー・アー、ブ ライテンストララーセ（番地無し) (72)発明者 ゲルト・シユミット オーストリア国、チユーリンゲン、アル テ・ラントストラーセ、419 (56)参考文献 特開 昭64−35246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−174803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−143830（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の点状、線状および面状欠陥を高感
   度で測定するための装置であって、 照明ビームを発生させる光源と、 検査または調査すべき表面を有する物体をその表面を露
   出させて載せる載置円板と、 源からの照明ビームを載置円板上の物体の表面へと垂直
   に通す対物レンズと、 載置円板に接続され、照明ビームが物体の表面をスパイ
   ラル状に走査できるように、円板およびその上の物体を
   照明ビームに対して回転するようにかつ並進的に移動さ
   せるための駆動手段と、 物体の表面によって反射され、対物レンズによって集束
   される光を受光するように位置決めされ、受光された反
   射光を表わす信号を与える出力を有する光検出器と、 光源と対物レンズとの間の照明ビームのビーム通路に位
   置決めされ、物体の表面の１回目の走査のための選択さ
   れた大きさおよび形状の第１中間像と、物体の表面の２
   回目の走査のための選択された大きさおよび形状の第２
   中間像とを生じる調節可能なレンズ系手段とを含み、 前記駆動手段はまた、スパイラルを生じる並進運動を変
   更し、同様に走査のために用いられる中間像の選択され
   た１つに従って経路を形成する各スパイラルのオフセッ
   トを変更するために調節可能であり、さらに、 レンズ系手段と対物レンズとの間の照明ビームのビーム
   通路に位置決めされ、調節可能な暗視野偏向系を有する
   暗視野遮蔽構造群を含み、それによって、偏向後の照明
   ビームは正確に中心付けられて対物レンズを通って物体
   の表面へと直角に向けられ、さらに、 物体の表面によって反射され、対物レンズによって集束
   される光を受光するために光検出器の前に配設された共
   焦点絞りと、 前記暗視野遮蔽構造群と前記共焦点絞りとの間で結像光
   軸に沿って位置決めされた明暗装置とを含み、前記明暗
   装置は、装置に表面の欠陥を識別させるために前記結像
   光軸へと光学非対称を選択可能に導入するように配置さ
   れ、さらに、 光検出器からの出力信号を受取るように接続され、光検
   出器からの出力信号を検査する物体の表面における点
   状、線状および面状欠陥によって生じる測定値へと分解
   するための評価電子手段および電算機ユニットと、 走査位置を測定値に関係付けるために電算機ユニットに
   いつでも接続される物体表面上の照明ビームの有効走査
   位置を決定するための手段とを含む、装置。
2. 【請求項２】 調節可能なレンズ系手段は互いに対して
   調節可能な２個のレンズを有し、第１レンズが円柱レン
   ズであり、第２レンズが球面レンズであり、両方のレン
   ズが同じ焦点距離を有し、第１レンズによって形成され
   る第１中間像が、長い伸びが前記第１中間像の最も長い
   寸法と整列し、短い伸びが長い伸びに対して垂直である
   葉巻状であり、第２レンズによって形成される第２中間
   像が点状である、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 物体の表面に投影された葉巻状の第１中
   間像の長い伸びが載置円板の回転に対して半径方向に示
   され、短い伸びが接線方向に示されるように第１レンズ
   が照明ビーム内に配設され、したがって、点状の第２中
   間像での第２走査に対してよりも、連続する２回転の間
   で、大きい送りが第１走査に対して用いられる、請求項
   ２に記載の装置。
4. 【請求項４】 レンズは、照明ビームに対して直角に配
   置された旋回軸上のストッパーによって規定される限界
   または端部位置の間を旋回させられるＬ字状の支持板上
   に配設される、請求項２に記載の装置。
5. 【請求項５】 レンズは移動台に配設され、いずれかの
   レンズを照明ビーム内に選択的に配設するよう直線的に
   移動可能であり、調節可能なストッパーが照明ビーム内
   において各レンズの位置を規定するために設けられる、
   請求項２に記載の装置。
6. 【請求項６】 レンズは照明ビームに対して平行に延び
   る軸に対して回転可能なディスクに配設され、レンズは
   ディスクの回転によって一定の角度だけ照明ビーム内へ
   と交互に移動させられる、請求項２に記載の装置。
7. 【請求項７】 暗視野遮蔽構造群は、支持板に直接組込
   まれている暗視野遮蔽部材を有し、支持板は回転による
   照明ビームの調節を可能にするようにホルダー装置に支
   承されている、請求項１に記載の装置。
8. 【請求項８】 暗視野遮蔽部材は照明ビームを反射する
   材料の層によって形成され、前記結像光軸に沿って暗視
   野遮蔽部材の支持板の中心に配設され、 反射材料の面の形状は光軸に沿った暗視野遮蔽構造群の
   円対称の投影を生じ、 暗視野遮蔽部材の支持板は照明ビームの波長に対して透
   過性の材料で構成される、請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 ０°よりも大きい暗視野遮蔽部材の支持
   板のどの傾斜角度に対しても、反射材料の面の形状が楕
   円である、請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 暗視野遮蔽構造群はプリズムホルダー
    に固定されたプリズム状の暗視野遮蔽部材を有し、プリ
    ズムホルダーは結像光軸に沿うプリズムホルダーの投影
    が円対称であるように円筒形の形状であり、プリズムホ
    ルダーは、調節可能であり、照明ビーム入射用の第１開
    口と射出用の第２開口とを有する支持板に固定される、
    請求項１に記載の装置。
11. 【請求項１１】 暗視野遮蔽構造群は鏡面仕上げされた
    傾斜した面を有する円筒体の形状の暗視野遮蔽部材を有
    し、円筒体は調節可能な暗視野遮蔽部材のための支持板
    に固定される、請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 像に非対称を導入するために長手方向
    に移動可能な棒状の明暗装置が設けられる、請求項１に
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 走査位置を決定するための手段は、駆
    動手段の回転軸に接続された回転パルス発生器と、電算
    機ユニットに接続された並進パルス発生器とを有し、 回転パルス発生器は角度データを発生し、並進パルス発
    生器は極座標による走査位置の決定を可能にする半径方
    向データを発生し、 測定の間の回転パルス発生器の全パルス数に相当する数
    のデカルト座標アドレスのための記憶個所を有するルッ
    クアップテーブルが設けられ、それによって、デカルト
    座標系におけるＸＹ座標の決定を可能にするために、ア
    ドレスが記憶個所に収納され、 回転パルス発生器からのパルスが受取られるごとに自動
    的にインクリメントされるアドレスレジスタの形をした
    指針が設けられ、したがって、指針はいつでもテーブル
    における現在使用中のアドレスを指し、 それによって、どの時間の現アドレスも、すべてが全測
    定の結果を生じる画素面を構成する、デカルト座標系の
    画素のアドレスであり、画素面における各画素の位置は
    その表面上の照明スポットの位置に相当する、請求項１
    に記載の装置。
14. 【請求項１４】 駆動手段はビームに物体の中心から物
    体の端に向けて表面を走査させるための手段を有する、
    請求項１に記載の装置。
15. 【請求項１５】 パルス発生器が選択可能な周波数でイ
    ンデックスパルスを発生するために設けられ、電算機ユ
    ニットによって回転パルス発生器に接続され、インデッ
    クスパルスは回転パルス発生器の回転パルスと同期して
    発生され、１回転あたりのインデックスパルスの数は駆
    動手段の回転速度に従って調節可能である、請求項１３
    に記載の装置。
16. 【請求項１６】 パルス発生器は電子方形パルス発振器
    である、請求項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 評価電子手段は、表面のリングセグメ
    ント内で得られた測定値とルックアップテーブルの計算
    のための２回目の走査の間に測定される外部の値とを識
    別するための手段と、表面のリングセグメント面内にあ
    る測定値をさらなる処理のために記憶するための手段を
    さらに含む、請求項１５に記載の装置。
18. 【請求項１８】 インデックスパルスの数は回転パルス
    の数よりも大きく、２回目の走査は１回目の走査のため
    に用いられたものよりも小さい送りで行われる、請求項
    １５に記載の装置。
19. 【請求項１９】 表示手段はカラー符号化された２次元
    グラフィックにおいて測定値を表示するために電算機ユ
    ニットに接続され、ｈａｚｅグラフィックおよびＬＰＤ
    （照明点欠陥）グラフィックを選択的に表示するための
    手段を含む、請求項１３に記載の装置。
20. 【請求項２０】 表示手段はある測定値に相当するさま
    ざまな散乱光振幅に特定のカラーを割当てる、請求項１
    ９に記載の装置。
21. 【請求項２１】 表示手段はカラーにおいて表示され表
    わされる測定値の動的範囲のウィンドウを選択するため
    の手段を有し、カラーの割当ては、前記ウィンドウ内で
    有効である、請求項２０に記載の装置。
22. 【請求項２２】 ＬＰＤグラフィックのために用いられ
    るカラー目盛はｈａｚｅグラフィックのためのカラー目
    盛の反転に対応する、請求項１９に記載の装置。
23. 【請求項２３】 各カラーに割当てられた測定値は数値
    的にも示される、請求項１９に記載の装置。
24. 【請求項２４】 表示手段は選択された範囲内の物体の
    表面における欠陥の大きさをヒストグラムによって表示
    するために設けられる、請求項１に記載の装置。
25. 【請求項２５】 周辺記録手段が測定の間に得られる測
    定値を記憶するために電算機ユニットに接続される、請
    求項１に記載の表面検査のための装置。
26. 【請求項２６】 表面の点状、線状および面状欠陥を高
    感度で測定するための装置であって、 照明ビームを発生させる光源と、 検査または調査すべき表面を有する物体をその表面を露
    出させて載せる載置円板と、 源からの照明ビームを載置円板上の物体の表面へと垂直
    に通す対物レンズと、 載置円板に接続され、照明ビームが物体の表面をスパイ
    ラル状に走査できるように、円板およびその上の物体を
    照明ビームに対して回転するようにかつ並進的に移動さ
    せるための駆動手段と、 物体の表面によって反射され、対物レンズによって集束
    される光を受光するように位置決めされ、受光された反
    射光を表わす信号を与える出力を有する光検出器と、 光源と対物レンズとの間の照明ビームのビーム通路に位
    置決めされ、物体の表面の１回目の走査のための選択さ
    れた大きさおよび形状の第１中間像と、物体の表面の２
    回目の走査のための選択された大きさおよび形状の第２
    中間像とを生じる調節可能なレンズ系手段とを含み、 前記駆動手段はまた、スパイラルを生じる並進運動を変
    更し、同様に走査のために用いられる中間像の選択され
    た１つに従って経路を形成する各スパイラルのオフセッ
    トを変更するために調節可能であり、さらに、 レンズ系手段と対物レンズとの間の照明ビームのビーム
    通路に位置決めされ、調節可能な暗視野偏向系を有する
    暗視野遮蔽構造群を含み、それによって、偏向後の照明
    ビームは正確に中心付けられて対物レンズを通って物体
    の表面へと直角に向けられ、さらに、 光検出器からの出力信号を受取るように接続され、光検
    出器からの出力信号を、検査される物体の表面における
    点状、線状および面状欠陥によって生じる測定値へと分
    解するための評価電子手段および電算機ユニットと、 走査位置を測定値に関係付けるためにいつでも電算機ユ
    ニットに接続される物体表面上の照明ビームの有効走査
    位置を決定するための手段とを含み、 評価電子手段は光検出器の出力に接続され、ｈａｚｅフ
    ィルタおよびピーク抑制回路を有するｈａｚｅチャネル
    に接続される信号入力を有し、 信号入力は引算回路とデジタル出力を備えるピーク検出
    器とを有する粒子チャンネルに接続され、ｈａｚｅフィ
    ルタ出力は出力を有するアナログ・デジタル変換器の入
    力に接続され、 ｈａｚｅフィルタは公称帯域幅入力に接続され、ピーク
    検出器は評価電子手段の第２入力に接続され、 それによって、面状欠陥（ｈａｚｅ）による測定値はア
    ナログ・デジタル変換器の出力で入手可能であり、点状
    欠陥（ＬＰＤ）および線状欠陥による測定値はピーク検
    出器のデジタル出力で入手可能であり、これらすべての
    測定値は次に電算機ユニットにロードされ、記憶され
    る、装置。
27. 【請求項２７】 ｈａｚｅチャンネルは、フィルタコン
    デンサと抵抗と第１および第２スイッチング装置とを含
    む低域フィルタをさらに含み、 各抵抗は一方端で第１および第２スイッチング装置を介
    してフィルタコンデンサおよびｈａｚｅフィルタ出力に
    接続され、 ｈａｚｅフィルタ出力は、ピーク抑制回路として作用す
    るダイオードを介して抵抗の他方端と第１増幅器の出力
    とに接続され、 第１増幅器の入力は引算回路として作用する第２増幅器
    の信号入力および非反転入力に接続され、 第２増幅器の反転入力はｈａｚｅフィルタ出力に接続さ
    れ、第２増幅器の出力はピーク検出器の入力に接続さ
    れ、 制御の目的のために、スイッチング装置は公称帯域幅入
    力に接続され、 スイッチング装置は、検査される物体の回転速度とその
    中心からの半径方向の走査位置とに比例して低域フィル
    タの時定数を減少させるためにコンデンサおよび抵抗を
    スイッチオフする、請求項１４に記載の装置。
28. 【請求項２８】 電算機ユニットは、回転パルス発生器
    のパルスが生じるごとに測定値をロードするための手段
    と、１回転あたりのパルス数が照明ビームを受ける表面
    の場所から物体表面の中心までの半径方向の距離に対し
    て減少されるプログラム可能な分周回路とを有する、請
    求項２６に記載の装置。