JP4089798B2 - 表面検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に存在する異物の位置を高精度に測定する表面検査装置に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
従来の表面検査装置は、検査対象物表面を照射光束で螺旋スキャン又は直線状のラスタスキャンを行い、表面からの反射光による各受光信号のレベルに応じて反射表面にある異物を検出する装置は知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置において、ビームを連続的に移動する方向を主走査方向と呼び、ビームを離散的に移動する方向を副走査方向と呼ぶとすると、副走査方向の異物の検出対象の位置を高い分解能で測定しようとする場合、走査方向のビームの移動ピッチを細かくする必要が生じる。
【０００４】
しかし、副走査方向のビームの移動ピッチを細かくすると、タクトタイムが長くなり、長い測定時間を要するという欠点が生じる。
【０００５】
本発明は、副走査方向のビームの移動ピッチを細かくせず、タクトタイムを長くしなくても、副走査方向の異物の検出対象の位置を高い分解能で測定しうる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な解決手段は、前述の各請求項に記載の表面検査装置である。
【０００７】
本発明による表面検査装置は、半導体ウェーハその他の表面に存在する異物（ゴミやキズその他を含む広義の異物）の位置を高精度に測定する表面検査装置である。
【０００８】
例えば、本発明による表面検査装置は、光源と、この光源からの照明光を検査対象物の表面に所定のビーム径で照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された、上記検査対象物の表面に存在する異物からの散乱光を受光する受光光学系と、該受光光学系で受光された上記散乱光から表面データ信号を形成する受光部と、上記検査対象物の表面と、上記照射光学系及び上記受光光学系とを相対的に主走査方向に連続的に、副走査方向に上記照明光のビーム径以下の所定のピッチで離散的に変位させる変位部と、上記表面データ信号から上記検査対象物の表面に存在する異物を、スタート位置、ピークレベル及びエンド位置を含む異物データとして特定し、かつ副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベルと上記所定のピッチと上記所定のビーム径のデータを少なくとも用い、上記検査対象物の表面に存在する異物が２回以上のスキャンでデータ検出された際の、該異物の副走査方向の真の位置を求める異物検出部を備えていることを特徴とする表面検査装置である。
【０００９】
好ましくは、上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベルにガウシャン補正を施し、上記検査対象物の表面に存在する異物が２回以上のスキャンでデータ検出された際の、該異物の副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１０】
また、上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布を所定曲線と仮定し、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データの前記ピークレベル、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１１】
また、上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布をガウス曲線と仮定して、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物表面データの前記ピークレベルに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の位置を下記式１により求めるように構成する。
【００１２】
【数１】
式１において、ｘはｎ番目のスキャンの中心ビームの位置から異物の位置を引いた副走査方向の距離、Ｄはビーム径、ｐは走査間隔、ｎはビームの走査番号、Ｉｎはｎ番目受光信号のピークレベル、Ｉｎ＋１は、ｎ＋１番目の受光信号のピークレベルである。
【００１３】
上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベル、スタート位置、エンド位置、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータを用い、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成するものである。
【００１４】
また、上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの表面データ信号の開始位置、終了位置から検出対象物の重心位置を求め、上記検査対象物の表面に存在する異物の主走査方向及び副走査方向の位置を求めることが可能である。
【００１５】
好ましくは、上記異物検出部は、さらに異物データのスタート位置およびエンド位置のデータを用い、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成したものである。
【００１６】
好ましくは、上記異物検出部は、異物データのピークレベル、スタート位置およびエンド位置のデータを用い、表面データ信号中で異物により形成される断面積を求め、上記所定のピッチおよび所定のビーム径のデータより副走査方向で隣接した少なくとも２つの前記断面積に三次元的にガウシャンフィットを施し、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
半導体ウェーハの表面検査装置を例にとって説明すると、半導体ウェーハの表面に存在するゴミやキズその他の異物の位置を測定するとき、ビームスキャンの方法はいろいろなものがあるが、いずれの走査方法であっても、異物の散乱光がスレッショルドを超えたら、その点をスタートと記憶し、さらにスレッショルドを下回った点をエンドと記録し、それらのスタートとエンドの間で異物散乱光のピークを記録し、それらのスタート、エンド及びピークを１つの異物のデータとして扱う。例えば、異物の散乱光を分解能の高いＡ／Ｄセンサーで捕らえ、スレッショルド以上の点をスタートと記憶し、異物散乱光のピークを記録し、スレッショルドを下回った点をエンドと記録し、それらを１つの異物のデータとして扱う。
【００１８】
好ましくは、Ａ／Ｄクロックカウンタを利用し、各ポイント（スタート、ピーク、エンド）の正確な座標をデータとして記録する。さらに、１データとして、スキャン方向の座標と現在のスキャン回数を保有する。
【００１９】
一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、そのスキャン時のピークデータ（データの最大値）を利用し、ガウシャン補正（詳細は後述する）を行い、その異物が有する理想のピーク位置を計算して求める。そして、求められたピーク位置の座標をその異物の真の座標として記録する。さらに、求められたピーク位置のデータ値をその異物の真のピークデータとして記録する。
【００２０】
これとは別の方法は、次のとおりである。すなわち、一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、その異物データのスタート及びエンドにより構成される面積の重心位置を求め、それを異物の真の座標位置とする。
【００２１】
さらに別の方法は、次のとおりである。すなわち、一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、その異物データのスタート、エンド及びピークの位置データよりガウシャン補正を行い、２次元の断面積を算出する。各スキャン毎に断面積を求め、その断面積の形状から、さらにガウシャン補正を３次元的に施し、真の中心座標を求める。つまり、ビームを連続的に移動する方向（主走査方向）とビームを離散的に移動する方向（副走査方向）の両方向においてガウシャン補正を行なうのである。また、求めた真の座標のデータをピークとして記録する。
【００２２】
以上のように処理すれば、ビームを離散的に移動する方向（副走査方向）において粗いスキャンピッチ（スキャンの間隔）で走査しても、異物の座標精度を向上させる事が可能になる。また、真のピークデータが計算されることになるので、スキャンビーム形が補正され、同一の光パワーで走査された事と等価になり、異物の散乱光のバラツキを抑えることになる。その結果、より正確な異物検査が可能になる。
【００２３】
また、前述のようにガウシャン補正されたビーム形と機械的精度が得られれば、粗いスキャンピッチで得られたデータから精度の高い座標位置とピークデータを求めることができる。
【００２４】
ガウシャン補正について説明する。
【００２５】
（Ａ）まず、副走査方向でのピークデータのガウシャン補正について説明する。
【００２６】
１．粗いピッチで走査したデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）がーつ以上の場合、各スキャン位置でのピークデータ（座標を含む）にガウシャンフィットを施す。
【００２７】
２．一つ以上のデータのピークを結ぶガウシャン曲線が求められると、その曲線のピーク座標位置とピークデータが求められる。
【００２８】
３．そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００２９】
（Ｂ）次は、スタート、エンドによって囲まれた面積より求める方法を説明する。
【００３０】
１．粗いピッチで走査して得たデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）が一つ以上の場合、各スキャン位置でのスタート、エンドで囲まれた面積を求める。
【００３１】
２．この面積に対し、重心を求める。
【００３２】
３．この重心位置を真の異物の座標とする。
【００３３】
（Ｃ）一スキャン毎のガウシャン断面積から求める方法を説明する。
【００３４】
１．スキャン毎に得られたデータ（スタート、ピーク、エンド）を用い、ガウシャンフィットを施す。
【００３５】
２．一つ以上のスキャンデータがある場合、異物からのスキャン毎の断面積が得られる。
【００３６】
３．この断面積を用い、三次元的にガウシャンフィットを施し、真の座標とピークデータを求める。
４．そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００３８】
この発明により次の事が可能になる。
【００３９】
粗いスキャンピッチでも十分精度の良い座標を得られる。また、走査光の形状に左右されることなく、均一なパワーで走査したことと等価になり、データのバラツキが減少する。
【００４０】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００４１】
図１を参照して、副走査方向でのピークデータのガウシャン補正方法を説明する。
【００４２】
図１において、主走査方向にレーザビームを連続的に移動する。しかも、レーザビームは副走査方向に離散的に移動する。走査方式として、ウエーハを回転させ、これにレーザビームを照射し、回転されたウエハとレーザビームとの間の相対位置を変化させて、レーザビームがウエハ表面をらせん状に走査するタイプと、ウエーハに対してレーザビームを直線状に移動させて主走査を行い、そのウエハとレーザビームとを主走査方向と直行する方向（副走査方向に）離散的に移動させ副走査を行う、レーザビームがウエハ表面を直線状に走査するタイプとがある。らせん状走査の例としては、特願平９−３４５７３６号が挙げられる。たとえば、図１の（Ａ）に示すように、ウェーハ表面で矢印１の方向（主走査方向）にレーザビーム４を連続的に走査したあと、矢印２の方向（主走査方向）にレーザビーム５を連続的に走査する。このとき、異物３がウェーハ表面に存在すると、レーザビーム４及び５の両方とも、走査時に、その異物３の散乱光が分解能の高いＡ／Ｄセンサーで捕らえられる。このように一つの異物３が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、ガウシャン補正を行う。
【００４３】
粗いピッチで走査したデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）が一つ以上の場合、図１の（Ｂ）に細い破線で示すように、各スキャン位置でのピークデータ（座標を含む）にガウシャンフィットを施し、一つ以上のデータのピークを結ぶガウシャン曲線６を求め、図１の（Ｃ）に太い破線７で示すように、その曲線６のピーク座標位置とピークデータを求める。そして、そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００４４】
つぎは、ガウスビームの２点の測定値とピーク位置との関係について具体的に説明する。
【００４５】
図１０は、ビーム径２００μｍのガウスビームにおけるピーク値と強度比の関係を示している。実線は、ピッチ１００μｍの場合を示し、破線は、ピッチ５０μｍの場合を示す。
【００４６】
中心強度Ｌ0 、ビーム径Ｄ（１／ｅ2 ）のレーザビームでウェーハ表面上を走査する表面検査装置において、あるパーティクル（異物）からの検出光量が、最初のスキャン時にＩ1 となり、副走査方向に離散的に移動したピッチｐでの次のスキャン時にＩ2 となった場合に、最初のスキャンの中心ビームからパーティクルの位置までの距離ｘを計算する。ここで、距離ｘは、最初のスキャンの中心ビームの位置からパーティクルの位置を引いた値である。
【００４７】
パーティクルからの散乱と検出効率を掛け合わせた検出効率をａとする。またｒはビーム半径（Ｄ／２）である。
【００４８】
【数２】
以上の結果、最初のスキャンの中心ビーム位置からパーティクルの位置を引いた値である距離ｘは以下の通りになる。
【００４９】
【数３】
また、ビーム中心がパーティクル中心と一致した場合の検出光量Ｉ0は、以下のようになる。
【００５０】
【数４】
３個以上のピークデータを使用する場合は、各２個の組み合わせで求めた値の平均値あるいは、最小二乗法で近似する等の統計的方法を用いることができる。図１１，１２を参照して、スタート、エンドによる囲まれた面積より異物の座標を求める方法を説明する。
【００５１】
図１１に示すように、粗いピッチ（副走査方向つまり図１１の上下方向）で主走査方向（図１１の左右方向）に走査したスタート、ピーク、エンド、スキャン回数が一つ以上の場合、各スキャン位置でのスタート、エンドで囲まれた面積（図１１の６個の長方形の面積の和）を求める。
【００５２】
図１２に示すように、この面積に対し、重心（Ｘの位置）を求める。この重心位置を真の異物の座標とする。
【００５３】
図１３〜１５を参照して、面積より求める方法で重み付けをしない方法を説明する。
【００５４】
一つ一つのデータ毎に処理をする。例えば、図１３に示すように、スタート、エンドの情報により一つのスキャンデータを求める。
【００５５】
図１４に示すように、一つの面積の重心は単純に各辺の中央の交点となる。
【００５６】
これらより考慮し、図１５に示すモデルを計算する。
【００５７】
このモデルの場合、３点なので、次のように求める事ができる。
【００５８】
重心を求める。
【００５９】
ＡＢＣ（Ｘ）＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３
ＡＢＣ（Ｙ）＝（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）／３
となる。
【００６０】
このモデルより多い２個以上は次の式で求まる。
【００６１】
【数５】
精度を上げるために、座標に重みを付けて計算することも可能である。例えば、面積とピークデータ値について、重みを位置スキャン毎の面積とする場合、またピークデータ値とする場合がある。
【００６２】
ここでは重みをＫとして考えて、図１６に示すモデルを想定するする。
【００６３】
各重みをＫ１、Ｋ２……Ｋｎとすると、次の式で求まる。
【００６４】
【数６】
図１７を参照して、位置スキャン毎のガウシャン断面積から求める方法を説明する。
【００６５】
１）スキャンごとに得られたデータ（スタート、ピーク、エンド）を用いて、ガウシャンフィットを施す。
【００６６】
２）一つ以上のスキャンデータがある場合、異物からのスキャン毎の断面積が得られる。
【００６７】
３）この断面積を用い、三次元的にガウシャンフィットを施し、真の座標とピークデータを求める。
【００６８】
４）そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００６９】
次は、ガウスビームのスレッシュレベル位置とビーム中心について具体的に説明する。
【００７０】
通例、断面が楕円形のガウスビームが使用される。そのビームは、ビーム中心の座標中心として、以下の式で表すことができる。
【００７１】
【数７】
ここで、Ｌ0 は中心強度、ｒx はｘ方向のビームのｅ-2の半径、ｒy はｙ方向のビームのｅ-2の半径である。
【００７２】
パーティクル（異物）の散乱係数と受光効率の積をａとすると、受光強度Ｉは以下の通りになる。
【００７３】
【数８】
あるスレッシュレベルＩｓで、エッジは以下の式を満たす座標となる。
【００７４】
【数９】
この式を変形すると、式１０，１１，１２が得られる。
【００７５】
【数１０】
【００７６】
【数１１】
【００７７】
【数１２】
これにより、半径がｋｒx とｋｒy の楕円になることが分かる。
【００７８】
また、Ｉｓでの座標（ｘ１，ｙ１）と（ｘ２，ｙ１＋ｐ）が測定できたとすると、式１０より、以下の式１３，１４が成立する。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
【数１４】
実際には、最初のスキャンのスタートとエンドの幅の半分をｘ１とし、ピッチｐ離れたスキャンのスタートとエンドの幅の半分をｘ２とすると、最初のスキャンの中心から副走査方向にｙ１離れた位置にパーティクル中心がある。
【００８１】
中心の信号強度Ｉ0 は以下の式で表すことが出来る。
【００８２】
【数１５】
この式を式９に代入して変形すると、以下の式が求められる。
【００８３】
【数１６】
この式にｘ1 と先ほど求めたｙを代入することで、中心信号強度が求まる。
【００８４】
また、式１２からスレッシュレベル面での楕円の面積Ｓは、以下の式になる。
【００８５】
【数１７】
重心法で、重心計算時に面積Ｓを求めておけば、中心強度は以下の式で求められる。
【００８６】
【数１８】
図２〜５の実施例
図２は、本発明の好適な一つの実施例を示すブロック図である。
【００８７】
図２においては、２つの光電変換素子は、それぞれ順にＡＭＰ回路およびＡ／Ｄ変換回路を介してピーク検出回路部に接続されている。これらのピーク検出回路部はデータ処理回路部に接続されている。データ処理回路部はメモリ部に接続されている。エンコーダ信号は、ピーク検出回路部とデータ処理回路部に送られる。
【００８８】
図３は、本発明方法による処理のしかたを示している。
【００８９】
本発明方法においては、検出光を所定方向に走査させていくとき、異物の散乱信号（測定データ Sn ）がスレッショルド信号（スライスレベル SL とも言う。図３に水平方向に実線で示されている。）を越えたら、そこをスタート点（Ｓｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレッショルド信号（スライスレベル SL ）を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエンド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基いて検査対象物の表面上の異物を特定する。
【００９０】
図３においては、異物は、Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃが特定されるので、異物の個数は３になる。この場合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、異物の個数は３個とカウントされるのである。
【００９１】
図４は、一つの異物として判断する概念図である。特に異物Ｄｂについて説明すると、異物Ｄｂは、図４に示すように一度途中でスレッショルド信号（図３に水平方向に実線で示されている）を下回るが、隣接区間が近いので、一つの異物として特定される。
【００９２】
図５は、本発明方法のフローチャートの一例を示す。
【００９３】
図５において、まず測定が開始されると、ステップ１において、測定データが入力され、ステップ２に進む。
【００９４】
ステップ２において、得られた測定データSn（異物の散乱信号）がスライスレベルSL（スレッショルド信号）よりも大きいかどうかが判断され、小さい場合はステップ３に進み、大きい場合は、ステップ７に進む。
【００９５】
ステップ３において、異物の幅を示す幅カウントSWcnt の計数が０かどうか、即ち既に測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかを判断する。
言い換えると、直前に異物のデータを測定をしたかどうかを判断する。
ここで直前とは、ステップ１３で判断される所定値SEset のカウント以内を意味する。
【００９６】
SWcnt の計数が０である場合、即ち直前に異物データがない場合、ステップ１に戻り次の測定データの処理に移る。SWcnt の計数が０でない場合、即ち直前に異物データがある場合には、ステップ４に進み、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも小さい期間を計数するSEcnt カウント（無信号期間カウント）を計数する処理が行われる。
【００９７】
ステップ４において、SEcnt ＝０の場合、エンド信号計数が０であるかどうかが判断され、SEcnt ＝０の場合はステップ５に進み、それ以外はステップ１３に進む。
【００９８】
ステップ５において、即ち得られた測定データSnがスライスレベルSLを越えていた状態からスライスレベルSL下回った時に、その時の座標値X 、Y 座標をXend, Yendとして記憶し、ステップ６に進む。ステップ６において、SEcnt 計数値に１が加えられ、ステップ１へ戻り次の測定データ処理に移る。
ステップ２において、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも大きいかどうかが判断されたときには、ステップ７に進む。ステップ７において、SWcnt の計数が０かどうか、即ち測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかが判断され、初めて越えたときにはステップ８に進み、初めてでないときには、ステップ１０に進む。
【００９９】
ステップ８においては、この時の座標値を異物の開始座標（スタート点の座標値）Xstart, Ystartとして記憶し、ステップ９に進む。
【０１００】
一方、ステップ７において、異物の開始からの計数値SWcnt の計数が０でない、即ち最初に測定データSnがスライスレベルSLを越えたものでないと判断したときには、ステップ１０に進み、
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないかどうかを判断する。
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないときは、ステップ１１で、、SEcnt の計数値を０とし、ステップ９に進む。無信号期間カウントSEcnt の計数値が０のときは直接ステップ９に進む。
【０１０１】
ステップ９においては、今回の測定データが以前の測定データより大きいかどうかを判断し、大きい方をピークデータとして記憶するピーク処理がなされ、ステップ１２に進む。
【０１０２】
ステップ１２においては、異物の開始座標の点（スタート点、異物の前端に相当）からの計数値SWcnt に１を加え、ステップ１に戻る。
【０１０３】
ステップ４において、SEcnt ＝０でない場合、即ち無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でない場合は、ステップ１３に進む。ここでは、無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きいかどうかが判断される。無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より小さい場合は、ステップ６へ進み次の測定データ処理が行われる。
【０１０４】
また無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きい場合は、ステップ１４へ進み、次の測定データ処理が行われる。
【０１０５】
ステップ１４においては、ステップ８で記憶された異物のスタート点の座標値Xstart, Ystartを、ステップ５で記憶された座標値Xend, Yendを、メモリに記憶されているピーク値を、それぞれ今回測定対象となっている異物のスタート点の座標値、異物のエンド点の座標値及びピーク値としてデータ転送し、メモリに記憶し、ステップ１５に進む。
【０１０６】
ステップ１５において、測定終了かどうかが判断され、測定終了であればそのまま測定を終了し、そうでなければステップ１６に進む。
【０１０７】
ステップ１６において、初期設定が行われ、として異物の開始座標値Xstart, Ystart、終了座標値Xend, Yend及びピーク値Ｐ、無信号期間カウントSEcnt 並びに異物の開始からの計数値SWcnt を０として、ステップ１に戻る。
【０１０８】
図６〜９の実施例
図６は、本発明の第２実施例のブロック図を示す。
【０１０９】
図６においては、光電変換素子は、順にＡＭＰ回路およびＡ／Ｄ変換回路を介してピーク検出回路部および連続判断回路部に接続されている。これらのピーク検出回路部および連続判断回路部はデータ処理回路部に接続されている。データ処理回路部はメモリに接続されている。エンコーダ信号は、ピーク検出回路部とデータ処理回路部に送られる。また、ＣＰＵからの信号はメモリに送られる。
【０１１０】
図７は、本発明の第２実施例による表面検査方法を示す。
【０１１１】
図７の検査状況においては、区間データは異物の個数に無関係になるので、異物Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃの３個と判断される。
【０１１２】
この点をさらに説明すると、検出光を所定方向に走査させていくとき、異物の散乱信号（スライスレベルSL）がスレッショルド信号（スライスレベルSLとも言う。図７に水平方向に実線で示されている。）を越えたら、そこをスタート点（Ｓｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレッショルド信号（スライスレベルSL）を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエンド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基づいて検査対象物の表面上の異物を特定する。図３においては、異物は、ＤＡ／Ｄｂ，Ｄｃが特定され、異物の個数は３になる。この場合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、異物の個数は３個とカウントされるのである。
【０１１３】
図８は、異物の連続性を判断する概念図である。
【０１１４】
図８において、検出光の走査方向はスキャン方向と送り方向の組み合わせからなり、１データのスタート点およびエンド点の位置情報が送り方向で重なっている場合は、送り方向で異物散乱信号の連続性があると判断する。スタート点からエンド点までは連続している異物と判定し、スタート点とエンド点との間は常にピークデータを検出する処理を行なう。１つのデータがスレッショルド信号に対し初めて下回った時点で、エンド点を記憶し、かつ、そのエンド点の時点からサンプリングクロックをカウンタし、設定データ以内にそのデータが再びスレッショルド信号を上回った時、先のエンド点をクリアし、さらにピークデータの処理を続ける。特にデータ処理にあたって連続性の判断は次のように行う。
【０１１５】
（１）スキャン方向の連続処理はデータのスタート点からエンド点までの差が一定以上になった場合、キズと判断し、それ以外はゴミと判断する。
【０１１６】
（２）送り方向については、そのデータの持つスタート点とエンド点の位置情報に重なりがあるかどうかを判断し、重なりがあれば送り方向の連続性があると判断する。送り方向の連続するデータ数が一定以上になったときはキズと判断し、それ以外はごみと判断する。
【０１１７】
図８の例では、上の２つの位置情報は互いに重なり部分がなく連続性がないので、２個の異物があると判断し、下の３つの位置情報は互いに重なり部分があって連続性があるので、１個と判断する。
【０１１８】
図９は、本発明方法のフローチャートの一例を示す。
【０１１９】
図９において、測定が開始されると、ステップ１において、測定対象の走査線Snラインが指定され、ステップ２に進む。ステップ２では、測定対象の走査線Snラインのデータが呼び出され、ステップ３に進む。ステップ３では、走査線中に異物データがあるかどうか、即ちスライスレベルSL（スレッショルド信号）を越えた信号が含まれているかどうかを判断する。異物データがあればステップ４に進み、異物データがなければステップ２に戻り、異物データが出る間で繰り返す。ステップ４では、測定対象の走査線Snライン中に異物データを発見すると、一つ前の走査線Sn-1ラインでの異物データを呼び出し、ステップ５に進む。
【０１２０】
ステップ５では、今回の測定対象の走査線Snラインの異物データと、前回対象の走査線Sn-1ライン中の異物データとにオーバーラップがあるかどうかを判断し、オーバーラップがあればステップ６に進み、オーバーラップがなければステップ２に戻る。
【０１２１】
ここでオーバーラップの一例とは、スキャン方向の異物の開始座標と終了座標間で重なりがある場合を意味する。ステップ６では、連続性処理が行われ、ステップ７に進む。
【０１２２】
連続性処理とは、今回の測定対象の走査線Snラインの異物データと、前回対象の走査線Sn-1ライン中の異物データとにオーバーラップがある場合には、両者は同じ異物を測定していると判断し、異物の計数に関しては一単位として扱うために、両データを関連づける様々な処理が該当する。例えば、連続性が認められたデータを一群として扱ったり、連続性が認められるごとに補正値を１加算していき、各走査線ごとの異物信号の総計数値からその補正値を減算して、正しい異物数を求めるものなどを含む。
【０１２３】
ステップ７では、測定対象となる全ての走査線の測定が終了したか否かを判断し、終了していなければステップ１に戻り次の走査線の測定が行われる。
【０１２４】
他方、ステップ６とステップ７との間でオーバーラップの終了を判定し、Ｎｏのときは始めのステップ１のところに戻り、Ｙｅｓのときは異物ピーク演算を行って、ステップ７にいく。
【０１２５】
測定対象となる全ての走査線の測定が終了した場合には、ステップ８において、連続性が認められた異物を一単位として計数した異物の個数及び連続性が認められた異物同士がグラフィク表示上で見分けが付くように表示などが行われ、測定は終了する。
【０１２６】
なお、本発明は、特願平９−３３６５７２号の明細書及び図面とくにその図１２に記載の表面検査装置を基本的に利用することができる。それゆえ、必要に応じて、その記載内容を本発明の構成の一部として引用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明による処理手順の１つの概念を示す説明図である。
【図２】 本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図３】 図２の実施例による方法の処理のしかたを示している。
【図４】 図３の方法における異物の連続性を判断する概念図である。
【図５】 本発明の第１実施例による方法のフローチャートを示す。
【図６】 本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第１実施例による方法の処理のしかたを示している。
【図８】 図７における送り方向における連続性の判断の仕方を示す。
【図９】 本発明の第１実施例による方法のフローチャートの一例を示す。
【図１０】 本発明による表面検査装置で使用するガウスビームのピーク値と強度比の関係の一例を示すグラフである。
【図１１】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積の１つの例を示す。
【図１２】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積から重心を求める１つの例を示す。
【図１３】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積の別の例を示す。
【図１４】 図１３の面積から重心を求める例を示す。
【図１５】 図１３，１４の面積及び重心を考慮して３点から重心を求める例を示す。
【図１６】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積を、座標に重みを付けて求める別の例を示す。
【図１７】 １つのスキャン毎のガウシャン断面積より推測される散乱外形を示す。
【符号の説明】
１ ビームの走査方向
２ ビームの走査方向
３ 異物
４ ビーム
５ ビーム
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に存在する異物の位置を高精度に測定する表面検査装置に関するものである
【０００２】
【従来の技術】
従来の表面検査装置は、検査対象物表面を照射光束で螺旋スキャン又は直線状のラスタスキャンを行い、表面からの反射光による各受光信号のレベルに応じて反射表面にある異物を検出する装置は知られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置において、ビームを連続的に移動する方向を主走査方向と呼び、ビームを離散的に移動する方向を副走査方向と呼ぶとすると、副走査方向の異物の検出対象の位置を高い分解能で測定しようとする場合、走査方向のビームの移動ピッチを細かくする必要が生じる。
【０００４】
しかし、副走査方向のビームの移動ピッチを細かくすると、タクトタイムが長くなり、長い測定時間を要するという欠点が生じる。
【０００５】
本発明は、副走査方向のビームの移動ピッチを細かくせず、タクトタイムを長くしなくても、副走査方向の異物の検出対象の位置を高い分解能で測定しうる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の好適な解決手段は、前述の各請求項に記載の表面検査装置である。
【０００７】
本発明による表面検査装置は、半導体ウェーハその他の表面に存在する異物（ゴミやキズその他を含む広義の異物）の位置を高精度に測定する表面検査装置である。
【０００８】
例えば、本発明による表面検査装置は、光源と、この光源からの照明光を検査対象物の表面に所定のビーム径で照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された、上記検査対象物の表面に存在する異物からの散乱光を受光する受光光学系と、該受光光学系で受光された上記散乱光から表面データ信号を形成する受光部と、上記検査対象物の表面と、上記照射光学系及び上記受光光学系とを相対的に主走査方向に連続的に、副走査方向に上記照明光のビーム径以下の所定のピッチで離散的に変位させる変位部と、上記表面データ信号から上記検査対象物の表面に存在する異物を、スタート位置、ピークレベル及びエンド位置を含む異物データとして特定し、かつ副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベルと上記所定のピッチと上記所定のビーム径のデータを少なくとも用い、上記検査対象物の表面に存在する異物が２回以上のスキャンでデータ検出された際の、該異物の副走査方向の真の位置を求める異物検出部を備えていることを特徴とする表面検査装置である。
【０００９】
好ましくは、上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベルにガウシャン補正を施し、上記検査対象物の表面に存在する異物が２回以上のスキャンでデータ検出された際の、該異物の副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１０】
また、上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布を所定曲線と仮定し、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データの前記ピークレベル、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１１】
また、上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布をガウス曲線と仮定して、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物表面データの前記ピークレベルに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の位置を下記式１により求めるように構成する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベル、スタート位置、エンド位置、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータを用い、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成するものである。
【００１４】
また、上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの表面データ信号の開始位置、終了位置から検出対象物の重心位置を求め、上記検査対象物の表面に存在する異物の主走査方向及び副走査方向の位置を求めることが可能である。
【００１５】
好ましくは、上記異物検出部は、さらに異物データのスタート位置およびエンド位置のデータを用い、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成したものである。
【００１６】
好ましくは、上記異物検出部は、異物データのピークレベル、スタート位置およびエンド位置のデータを用い、表面データ信号中で異物により形成される断面積を求め、上記所定のピッチおよび所定のビーム径のデータより副走査方向で隣接した少なくとも２つの前記断面積に三次元的にガウシャンフィットを施し、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
半導体ウェーハの表面検査装置を例にとって説明すると、半導体ウェーハの表面に存在するゴミやキズその他の異物の位置を測定するとき、ビームスキャンの方法はいろいろなものがあるが、いずれの走査方法であっても、異物の散乱光がスレッショルドを超えたら、その点をスタートと記憶し、さらにスレッショルドを下回った点をエンドと記録し、それらのスタートとエンドの間で異物散乱光のピークを記録し、それらのスタート、エンド及びピークを１つの異物のデータとして扱う。例えば、異物の散乱光を分解能の高いＡ／Ｄセンサーで捕らえ、スレッショルド以上の点をスタートと記憶し、異物散乱光のピークを記録し、スレッショルドを下回った点をエンドと記録し、それらを１つの異物のデータとして扱う。
【００１８】
好ましくは、Ａ／Ｄクロックカウンタを利用し、各ポイント（スタート、ピーク、エンド）の正確な座標をデータとして記録する。さらに、１データとして、スキャン方向の座標と現在のスキャン回数を保有する。
【００１９】
一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、そのスキャン時のピークデータ（データの最大値）を利用し、ガウシャン補正（詳細は後述する）を行い、その異物が有する理想のピーク位置を計算して求める。そして、求められたピーク位置の座標をその異物の真の座標として記録する。さらに、求められたピーク位置のデータ値をその異物の真のピークデータとして記録する。
【００２０】
これとは別の方法は、次のとおりである。すなわち、一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、その異物データのスタート及びエンドにより構成される面積の重心位置を求め、それを異物の真の座標位置とする。
【００２１】
さらに別の方法は、次のとおりである。すなわち、一つの異物が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、その異物データのスタート、エンド及びピークの位置データよりガウシャン補正を行い、２次元の断面積を算出する。各スキャン毎に断面積を求め、その断面積の形状から、さらにガウシャン補正を３次元的に施し、真の中心座標を求める。つまり、ビームを連続的に移動する方向（主走査方向）とビームを離散的に移動する方向（副走査方向）の両方向においてガウシャン補正を行なうのである。また、求めた真の座標のデータをピークとして記録する。
【００２２】
以上のように処理すれば、ビームを離散的に移動する方向（副走査方向）において粗いスキャンピッチ（スキャンの間隔）で走査しても、異物の座標精度を向上させる事が可能になる。また、真のピークデータが計算されることになるので、スキャンビーム形が補正され、同一の光パワーで走査された事と等価になり、異物の散乱光のバラツキを抑えることになる。その結果、より正確な異物検査が可能になる。
【００２３】
また、前述のようにガウシャン補正されたビーム形と機械的精度が得られれば、粗いスキャンピッチで得られたデータから精度の高い座標位置とピークデータを求めることができる。
【００２４】
ガウシャン補正について説明する。
【００２５】
（Ａ）まず、副走査方向でのピークデータのガウシャン補正について説明する。
【００２６】
１．粗いピッチで走査したデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）がーつ以上の場合、各スキャン位置でのピークデータ（座標を含む）にガウシャンフィットを施す。
【００２７】
２．一つ以上のデータのピークを結ぶガウシャン曲線が求められると、その曲線のピーク座標位置とピークデータが求められる。
【００２８】
３．そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００２９】
（Ｂ）次は、スタート、エンドによって囲まれた面積より求める方法を説明する。
【００３０】
１．粗いピッチで走査して得たデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）が一つ以上の場合、各スキャン位置でのスタート、エンドで囲まれた面積を求める。
【００３１】
２．この面積に対し、重心を求める。
【００３２】
３．この重心位置を真の異物の座標とする。
【００３３】
（Ｃ）一スキャン毎のガウシャン断面積から求める方法を説明する。
【００３４】
１．スキャン毎に得られたデータ（スタート、ピーク、エンド）を用い、ガウシャンフィットを施す。
【００３５】
２．一つ以上のスキャンデータがある場合、異物からのスキャン毎の断面積が得られる。
【００３６】
３．この断面積を用い、三次元的にガウシャンフィットを施し、真の座標とピークデータを求める。
４．そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００３８】
この発明により次の事が可能になる。
【００３９】
粗いスキャンピッチでも十分精度の良い座標を得られる。また、走査光の形状に左右されることなく、均一なパワーで走査したことと等価になり、データのバラツキが減少する。
【００４０】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【００４１】
図１を参照して、副走査方向でのピークデータのガウシャン補正方法を説明する。
【００４２】
図１において、主走査方向にレーザビームを連続的に移動する。しかも、レーザビームは副走査方向に離散的に移動する。走査方式として、ウエーハを回転させ、これにレーザビームを照射し、回転されたウエハとレーザビームとの間の相対位置を変化させて、レーザビームがウエハ表面をらせん状に走査するタイプと、ウエーハに対してレーザビームを直線状に移動させて主走査を行い、そのウエハとレーザビームとを主走査方向と直行する方向（副走査方向に）離散的に移動させ副走査を行う、レーザビームがウエハ表面を直線状に走査するタイプとがある。らせん状走査の例としては、特願平９−３４５７３６号が挙げられる。たとえば、図１の（Ａ）に示すように、ウェーハ表面で矢印１の方向（主走査方向）にレーザビーム４を連続的に走査したあと、矢印２の方向（主走査方向）にレーザビーム５を連続的に走査する。このとき、異物３がウェーハ表面に存在すると、レーザビーム４及び５の両方とも、走査時に、その異物３の散乱光が分解能の高いＡ／Ｄセンサーで捕らえられる。このように一つの異物３が２回以上のスキャンでデータ検出された場合、ガウシャン補正を行う。
【００４３】
粗いピッチで走査したデータ（スタート、ピーク、エンド、スキャン回数）が一つ以上の場合、図１の（Ｂ）に細い破線で示すように、各スキャン位置でのピークデータ（座標を含む）にガウシャンフィットを施し、一つ以上のデータのピークを結ぶガウシャン曲線６を求め、図１の（Ｃ）に太い破線７で示すように、その曲線６のピーク座標位置とピークデータを求める。そして、そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００４４】
つぎは、ガウスビームの２点の測定値とピーク位置との関係について具体的に説明する。
【００４５】
図１０は、ビーム径２００μｍのガウスビームにおけるピーク値と強度比の関係を示している。実線は、ピッチ１００μｍの場合を示し、破線は、ピッチ５０μｍの場合を示す。
【００４６】
中心強度Ｌ0 、ビーム径Ｄ（１／ｅ2 ）のレーザビームでウェーハ表面上を走査する表面検査装置において、あるパーティクル（異物）からの検出光量が、最初のスキャン時にＩ1 となり、副走査方向に離散的に移動したピッチｐでの次のスキャン時にＩ2 となった場合に、最初のスキャンの中心ビームからパーティクルの位置までの距離ｘを計算する。ここで、距離ｘは、最初のスキャンの中心ビームの位置からパーティクルの位置を引いた値である。
【００４７】
パーティクルからの散乱と検出効率を掛け合わせた検出効率をａとする。またｒはビーム半径（Ｄ／２）である。
【００４８】
【数２】
【００４９】
【数３】
【００５０】
【数４】
【００５１】
図１１に示すように、粗いピッチ（副走査方向つまり図１１の上下方向）で主走査方向（図１１の左右方向）に走査したスタート、ピーク、エンド、スキャン回数が一つ以上の場合、各スキャン位置でのスタート、エンドで囲まれた面積（図１１の６個の長方形の面積の和）を求める。
【００５２】
図１２に示すように、この面積に対し、重心（Ｘの位置）を求める。この重心位置を真の異物の座標とする。
【００５３】
図１３〜１５を参照して、面積より求める方法で重み付けをしない方法を説明する。
【００５４】
一つ一つのデータ毎に処理をする。例えば、図１３に示すように、スタート、エンドの情報により一つのスキャンデータを求める。
【００５５】
図１４に示すように、一つの面積の重心は単純に各辺の中央の交点となる。
【００５６】
これらより考慮し、図１５に示すモデルを計算する。
【００５７】
このモデルの場合、３点なので、次のように求める事ができる。
【００５８】
重心を求める。
【００５９】
ＡＢＣ（Ｘ）＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３
ＡＢＣ（Ｙ）＝（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）／３
となる。
【００６０】
このモデルより多い２個以上は次の式で求まる。
【００６１】
【数５】
【００６２】
ここでは重みをＫとして考えて、図１６に示すモデルを想定するする。
【００６３】
各重みをＫ１、Ｋ２……Ｋｎとすると、次の式で求まる。
【００６４】
【数６】
【００６５】
１）スキャンごとに得られたデータ（スタート、ピーク、エンド）を用いて、ガウシャンフィットを施す。
【００６６】
２）一つ以上のスキャンデータがある場合、異物からのスキャン毎の断面積が得られる。
【００６７】
３）この断面積を用い、三次元的にガウシャンフィットを施し、真の座標とピークデータを求める。
【００６８】
４）そのデータを真の異物の座標とピークデータとする。
【００６９】
次は、ガウスビームのスレッシュレベル位置とビーム中心について具体的に説明する。
【００７０】
通例、断面が楕円形のガウスビームが使用される。そのビームは、ビーム中心の座標中心として、以下の式で表すことができる。
【００７１】
【数７】
【００７２】
パーティクル（異物）の散乱係数と受光効率の積をａとすると、受光強度Ｉは以下の通りになる。
【００７３】
【数８】
【００７４】
【数９】
【００７５】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００７８】
また、Ｉｓでの座標（ｘ１，ｙ１）と（ｘ２，ｙ１＋ｐ）が測定できたとすると、式１０より、以下の式１３，１４が成立する。
【００７９】
【数１３】
【数１４】
【００８１】
中心の信号強度Ｉ0 は以下の式で表すことが出来る。
【００８２】
【数１５】
【００８３】
【数１６】
【００８４】
また、式１２からスレッシュレベル面での楕円の面積Ｓは、以下の式になる。
【００８５】
【数１７】
【００８６】
【数１８】
図２は、本発明の好適な一つの実施例を示すブロック図である。
【００８７】
図２においては、２つの光電変換素子は、それぞれ順にＡＭＰ回路およびＡ／Ｄ変換回路を介してピーク検出回路部に接続されている。これらのピーク検出回路部はデータ処理回路部に接続されている。データ処理回路部はメモリ部に接続されている。エンコーダ信号は、ピーク検出回路部とデータ処理回路部に送られる。
【００８８】
図３は、本発明方法による処理のしかたを示している。
【００８９】
本発明方法においては、検出光を所定方向に走査させていくとき、異物の散乱信号（測定データ Sn ）がスレッショルド信号（スライスレベル SL とも言う。図３に水平方向に実線で示されている。）を越えたら、そこをスタート点（Ｓｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレッショルド信号（スライスレベル SL ）を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエンド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基いて検査対象物の表面上の異物を特定する。
【００９０】
図３においては、異物は、Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃが特定されるので、異物の個数は３になる。この場合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、異物の個数は３個とカウントされるのである。
【００９１】
図４は、一つの異物として判断する概念図である。特に異物Ｄｂについて説明すると、異物Ｄｂは、図４に示すように一度途中でスレッショルド信号（図３に水平方向に実線で示されている）を下回るが、隣接区間が近いので、一つの異物として特定される。
【００９２】
図５は、本発明方法のフローチャートの一例を示す。
【００９３】
図５において、まず測定が開始されると、ステップ１において、測定データが入力され、ステップ２に進む。
【００９４】
ステップ２において、得られた測定データSn（異物の散乱信号）がスライスレベルSL（スレッショルド信号）よりも大きいかどうかが判断され、小さい場合はステップ３に進み、大きい場合は、ステップ７に進む。
【００９５】
ステップ３において、異物の幅を示す幅カウントSWcnt の計数が０かどうか、即ち既に測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかを判断する。
言い換えると、直前に異物のデータを測定をしたかどうかを判断する。
ここで直前とは、ステップ１３で判断される所定値SEset のカウント以内を意味する。
【００９６】
SWcnt の計数が０である場合、即ち直前に異物データがない場合、ステップ１に戻り次の測定データの処理に移る。SWcnt の計数が０でない場合、即ち直前に異物データがある場合には、ステップ４に進み、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも小さい期間を計数するSEcnt カウント（無信号期間カウント）を計数する処理が行われる。
【００９７】
ステップ４において、SEcnt ＝０の場合、エンド信号計数が０であるかどうかが判断され、SEcnt ＝０の場合はステップ５に進み、それ以外はステップ１３に進む。
【００９８】
ステップ５において、即ち得られた測定データSnがスライスレベルSLを越えていた状態からスライスレベルSL下回った時に、その時の座標値X 、Y 座標をXend, Yendとして記憶し、ステップ６に進む。ステップ６において、SEcnt 計数値に１が加えられ、ステップ１へ戻り次の測定データ処理に移る。
ステップ２において、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも大きいかどうかが判断されたときには、ステップ７に進む。ステップ７において、SWcnt の計数が０かどうか、即ち測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかが判断され、初めて越えたときにはステップ８に進み、初めてでないときには、ステップ１０に進む。
【００９９】
ステップ８においては、この時の座標値を異物の開始座標（スタート点の座標値）Xstart, Ystartとして記憶し、ステップ９に進む。
【０１００】
一方、ステップ７において、異物の開始からの計数値SWcnt の計数が０でない、即ち最初に測定データSnがスライスレベルSLを越えたものでないと判断したときには、ステップ１０に進み、
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないかどうかを判断する。
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないときは、ステップ１１で、、SEcnt の計数値を０とし、ステップ９に進む。無信号期間カウントSEcnt の計数値が０のときは直接ステップ９に進む。
【０１０１】
ステップ９においては、今回の測定データが以前の測定データより大きいかどうかを判断し、大きい方をピークデータとして記憶するピーク処理がなされ、ステップ１２に進む。
【０１０２】
ステップ１２においては、異物の開始座標の点（スタート点、異物の前端に相当）からの計数値SWcnt に１を加え、ステップ１に戻る。
【０１０３】
ステップ４において、SEcnt ＝０でない場合、即ち無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でない場合は、ステップ１３に進む。ここでは、無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きいかどうかが判断される。無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より小さい場合は、ステップ６へ進み次の測定データ処理が行われる。
【０１０４】
また無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きい場合は、ステップ１４へ進み、次の測定データ処理が行われる。
【０１０５】
ステップ１４においては、ステップ８で記憶された異物のスタート点の座標値Xstart, Ystartを、ステップ５で記憶された座標値Xend, Yendを、メモリに記憶されているピーク値を、それぞれ今回測定対象となっている異物のスタート点の座標値、異物のエンド点の座標値及びピーク値としてデータ転送し、メモリに記憶し、ステップ１５に進む。
【０１０６】
ステップ１５において、測定終了かどうかが判断され、測定終了であればそのまま測定を終了し、そうでなければステップ１６に進む。
【０１０７】
ステップ１６において、初期設定が行われ、として異物の開始座標値Xstart, Ystart、終了座標値Xend, Yend及びピーク値Ｐ、無信号期間カウントSEcnt 並びに異物の開始からの計数値SWcnt を０として、ステップ１に戻る。
【０１０８】
図６〜９の実施例
図６は、本発明の第２実施例のブロック図を示す。
【０１０９】
図６においては、光電変換素子は、順にＡＭＰ回路およびＡ／Ｄ変換回路を介してピーク検出回路部および連続判断回路部に接続されている。これらのピーク検出回路部および連続判断回路部はデータ処理回路部に接続されている。データ処理回路部はメモリに接続されている。エンコーダ信号は、ピーク検出回路部とデータ処理回路部に送られる。また、ＣＰＵからの信号はメモリに送られる。
【０１１０】
図７は、本発明の第２実施例による表面検査方法を示す。
【０１１１】
図７の検査状況においては、区間データは異物の個数に無関係になるので、異物Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃの３個と判断される。
【０１１２】
この点をさらに説明すると、検出光を所定方向に走査させていくとき、異物の散乱信号（スライスレベルSL）がスレッショルド信号（スライスレベルSLとも言う。図７に水平方向に実線で示されている。）を越えたら、そこをスタート点（Ｓｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレッショルド信号（スライスレベルSL）を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエンド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基づいて検査対象物の表面上の異物を特定する。図３においては、異物は、ＤＡ／Ｄｂ，Ｄｃが特定され、異物の個数は３になる。この場合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、異物の個数は３個とカウントされるのである。
【０１１３】
図８は、異物の連続性を判断する概念図である。
【０１１４】
図８において、検出光の走査方向はスキャン方向と送り方向の組み合わせからなり、１データのスタート点およびエンド点の位置情報が送り方向で重なっている場合は、送り方向で異物散乱信号の連続性があると判断する。スタート点からエンド点までは連続している異物と判定し、スタート点とエンド点との間は常にピークデータを検出する処理を行なう。１つのデータがスレッショルド信号に対し初めて下回った時点で、エンド点を記憶し、かつ、そのエンド点の時点からサンプリングクロックをカウンタし、設定データ以内にそのデータが再びスレッショルド信号を上回った時、先のエンド点をクリアし、さらにピークデータの処理を続ける。特にデータ処理にあたって連続性の判断は次のように行う。
【０１１５】
（１）スキャン方向の連続処理はデータのスタート点からエンド点までの差が一定以上になった場合、キズと判断し、それ以外はゴミと判断する。
【０１１６】
（２）送り方向については、そのデータの持つスタート点とエンド点の位置情報に重なりがあるかどうかを判断し、重なりがあれば送り方向の連続性があると判断する。送り方向の連続するデータ数が一定以上になったときはキズと判断し、それ以外はごみと判断する。
【０１１７】
図８の例では、上の２つの位置情報は互いに重なり部分がなく連続性がないので、２個の異物があると判断し、下の３つの位置情報は互いに重なり部分があって連続性があるので、１個と判断する。
【０１１８】
図９は、本発明方法のフローチャートの一例を示す。
【０１１９】
図９において、測定が開始されると、ステップ１において、測定対象の走査線Snラインが指定され、ステップ２に進む。ステップ２では、測定対象の走査線Snラインのデータが呼び出され、ステップ３に進む。ステップ３では、走査線中に異物データがあるかどうか、即ちスライスレベルSL（スレッショルド信号）を越えた信号が含まれているかどうかを判断する。異物データがあればステップ４に進み、異物データがなければステップ２に戻り、異物データが出る間で繰り返す。ステップ４では、測定対象の走査線Snライン中に異物データを発見すると、一つ前の走査線Sn-1ラインでの異物データを呼び出し、ステップ５に進む。
【０１２０】
ステップ５では、今回の測定対象の走査線Snラインの異物データと、前回対象の走査線Sn-1ライン中の異物データとにオーバーラップがあるかどうかを判断し、オーバーラップがあればステップ６に進み、オーバーラップがなければステップ２に戻る。
【０１２１】
ここでオーバーラップの一例とは、スキャン方向の異物の開始座標と終了座標間で重なりがある場合を意味する。ステップ６では、連続性処理が行われ、ステップ７に進む。
【０１２２】
連続性処理とは、今回の測定対象の走査線Snラインの異物データと、前回対象の走査線Sn-1ライン中の異物データとにオーバーラップがある場合には、両者は同じ異物を測定していると判断し、異物の計数に関しては一単位として扱うために、両データを関連づける様々な処理が該当する。例えば、連続性が認められたデータを一群として扱ったり、連続性が認められるごとに補正値を１加算していき、各走査線ごとの異物信号の総計数値からその補正値を減算して、正しい異物数を求めるものなどを含む。
【０１２３】
ステップ７では、測定対象となる全ての走査線の測定が終了したか否かを判断し、終了していなければステップ１に戻り次の走査線の測定が行われる。
【０１２４】
他方、ステップ６とステップ７との間でオーバーラップの終了を判定し、Ｎｏのときは始めのステップ１のところに戻り、Ｙｅｓのときは異物ピーク演算を行って、ステップ７にいく。
【０１２５】
測定対象となる全ての走査線の測定が終了した場合には、ステップ８において、連続性が認められた異物を一単位として計数した異物の個数及び連続性が認められた異物同士がグラフィク表示上で見分けが付くように表示などが行われ、測定は終了する。
【０１２６】
なお、本発明は、特願平９−３３６５７２号の明細書及び図面とくにその図１２に記載の表面検査装置を基本的に利用することができる。それゆえ、必要に応じて、その記載内容を本発明の構成の一部として引用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明による処理手順の１つの概念を示す説明図である。
【図２】 本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図３】 図２の実施例による方法の処理のしかたを示している。
【図４】 図３の方法における異物の連続性を判断する概念図である。
【図５】 本発明の第１実施例による方法のフローチャートを示す。
【図６】 本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図７】 本発明の第１実施例による方法の処理のしかたを示している。
【図８】 図７における送り方向における連続性の判断の仕方を示す。
【図９】 本発明の第１実施例による方法のフローチャートの一例を示す。
【図１０】 本発明による表面検査装置で使用するガウスビームのピーク値と強度比の関係の一例を示すグラフである。
【図１１】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積の１つの例を示す。
【図１２】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積から重心を求める１つの例を示す。
【図１３】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積の別の例を示す。
【図１４】 図１３の面積から重心を求める例を示す。
【図１５】 図１３，１４の面積及び重心を考慮して３点から重心を求める例を示す。
【図１６】 １つの異物のスタート、エンドで囲まれた面積を、座標に重みを付けて求める別の例を示す。
【図１７】 １つのスキャン毎のガウシャン断面積より推測される散乱外形を示す。
【符号の説明】
１ ビームの走査方向
２ ビームの走査方向
３ 異物
４ ビーム
５ ビーム
Claims (5)
- 光源と、
この光源からの照明光を検査対象物の表面に所定のビーム径で照射する照射光学系と、
該照射光学系で照射された、上記検査対象物の表面に存在する異物からの散乱光を受光する受光光学系と、
該受光光学系で受光された上記散乱光から表面データ信号を形成する受光部と、
上記検査対象物の表面と、上記照射光学系及び上記受光光学系とを相対的に主走査方向に連続的に、副走査方向に上記照明光のビーム径以下の所定のピッチで離散的に変位させる変位部と、
上記表面データ信号から上記検査対象物の表面に存在する異物を、スタート位置、ピークレベル及びエンド位置を含む異物データとして特定し、かつ副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベルと上記所定のピッチと上記所定のビーム径のデータを少なくとも用い、上記検査対象物の表面に存在する異物が２回以上のスキャンでデータ検出された際の、該異物の副走査方向の真の位置を求める異物検出部
を備えていることを特徴とする表面検査装置。 - 上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布を所定曲線と仮定し、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データの前記ピークレベル、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の真の位置を求めるように構成したことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 上記異物検出部は、上記照射光学系の照射光束の強度分布をガウス曲線と仮定して、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データの前記ピークレベルに基づき、上記検査対象物の表面に存在する異物の副走査方向の真の位置を下記式により求めるように構成したことを特徴とする請求項２記載の表面検査装置。
【数１】ｘ＝[(Ｄ２／８)ｌｎ｛Ｉｎ／（Ｉｎ＋１）｝−ｐ２]／２ｐ
ｘ ：ｎ番目のスキャンの中心ビームの位置から異物の位置を引いた副走査方向の距離
Ｄ ：ビーム径
ｐ ：走査間隔
ｎ ：ビームの走査番号
Ｉｎ ：ｎ番目受光信号のピークレベル
Ｉｎ＋１：ｎ＋１番目の受光信号のピークレベル - 上記異物検出部は、副走査方向で隣接した少なくとも２つの異物データのピークレベル、スタート位置、エンド位置、上記所定のピッチ、および上記所定のビーム径のデータを用い、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成したことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 上記異物検出部は、異物データのピークレベル、スタート位置およびエンド位置のデータを用い、表面データ信号中で異物により形成される断面積を求め、上記所定のピッチおよび所定のビーム径のデータより副走査方向で隣接した少なくとも２つの前記断面積に三次元的にガウシャンフィットを施し、上記検査対象物の表面に存在する異物中心の主走査方向及び副走査方向の真の位置を求めるように構成したことを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
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