JPS62220842A - Particulate detector - Google Patents

Particulate detector

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JPS62220842A
JPS62220842A JP6533586A JP6533586A JPS62220842A JP S62220842 A JPS62220842 A JP S62220842A JP 6533586 A JP6533586 A JP 6533586A JP 6533586 A JP6533586 A JP 6533586A JP S62220842 A JPS62220842 A JP S62220842A
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light
light beam
scanning
inspected
macroscan
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Yasushi Zaitsu
財津 靖史
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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Abstract

PURPOSE:To reduce the detection limit of particle size of particulates without causing a decrease in the scanning efficiency of a light beam on a surface to be detected by making a microscan reciprocally in a direction crossing the two-dimensional macroscan path of a light beam. CONSTITUTION:A sample table driving device 7 allows a light beam 4 to make a macroscan spirally on the surface 2 to be inspected, but a microscan is made simultaneously through an optical deflector 9 at right angles to the path of the macroscan. this scanning speed is faster than that of the macroscan, so a particulate is irradiated with a light sport plural times according to the macroscan. Reflected light and scattered light from the surface 2 to be inspected as a result of the irradiation of the light beam 4 are photodetected by a photoelectric converter 17 through a lens 15 and an aperture 16 and the output signal 18a of an amplifier 18 is inputted to a signal processing part 22. This signal processing part 22 performs signal processing to decide whether the particulate is present or not and determine the particle size and position of the particulate on the basis of the envelope detection result of the signal 18a.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、たとえば半導体装置製造用シリコンウェハ表
面のような平・坦な表面を有する試料の該表面を光ビー
ムで走査し、この結果得られる前記表面からの散乱光等
を検出して該表面における塵埃等の微粒子を検出するよ
うにした微粒子検出装置、特に被検査表面に対する光ビ
ームの走査効率の低下を招くことなく微粒子の検出限界
粒径な小さくすることができ、さらに光ビームの断面に
おける光強度分布が不均一であっても微粒子検出率の低
下を招くことなく正確な微粒子情報を得ることができる
装置構成に関する。
Detailed Description of the Invention [Technical field to which the invention pertains] The present invention involves scanning the surface of a sample having a flat surface, such as the surface of a silicon wafer for semiconductor device manufacturing, with a light beam, and A particle detection device that detects particles such as dust on the surface by detecting scattered light from the surface, in particular, detecting the detection limit of particles without reducing the scanning efficiency of the light beam on the surface to be inspected. The present invention relates to an apparatus configuration that can reduce the diameter of the light beam and obtain accurate particle information without causing a decrease in particle detection rate even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is non-uniform.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

上述したシリコンウェハ表面上の微粒子検出用等の微粒
子検出装置は、一般に、シリコンウェハ等の試料を載せ
る試料台と、試料台に載せられた試料の被検面を光ビー
ムによって照射する光照射機構と、試料台と光照射機構
との少な(とも一方を駆動して相対的に光ビームで被検
面を走査させる光ビーム走査機構と、光ビームの照射に
よって被検面から出射される反射光、直接散乱、1ff
f光を受光する受光機構とを備えており、このような微
粒子検出装置では、被検面がその全面にわたって、光ビ
ーム走査機構によって、被検面の大きさよりも小さい光
スポットを該被検面に生じる光ビームによって相対的に
走査され、そうして受光機構の出力信号にもとづき微粒
子の検出が行われる。
The above-mentioned particle detection device for detecting particles on the surface of a silicon wafer generally includes a sample stage on which a sample such as a silicon wafer is placed, and a light irradiation mechanism that irradiates the test surface of the sample placed on the sample stage with a light beam. and a light beam scanning mechanism that drives one of the sample stages and a light irradiation mechanism to relatively scan the surface to be inspected with a light beam, and a light beam scanning mechanism that drives one of the sample stages and a light irradiation mechanism to relatively scan the surface to be inspected with a light beam, and the reflected light emitted from the surface to be inspected by the irradiation of the light beam. , direct scattering, 1ff
In such a particle detection device, a light beam scanning mechanism scans a light spot smaller than the size of the surface to be detected over the entire surface of the surface to be detected. The particles are relatively scanned by the light beam generated by the light beam, and the particles are detected based on the output signal of the light receiving mechanism.

被検面に対する光ビームの走査は、二軸直交座標系や二
次元極座標系の各座標軸に沿って行うのが通例で、1i
t1者の場合X軸方向に行う連続走査がY軸方向VC繰
り返して行われ、後者の場合渦巻状に走査が行われる。
The scanning of the light beam on the surface to be inspected is usually performed along each coordinate axis of a two-axis orthogonal coordinate system or a two-dimensional polar coordinate system.
In the case of t1, continuous scanning in the X-axis direction is repeated in the Y-axis direction VC, and in the latter case, scanning is performed in a spiral pattern.

そうして、いずれの場合も、このようにして被検面を光
ビームでむらなく走査することによって得られる受光機
構の出力信号にもとづき、微粒子の個数1粒径、組成、
存在位置等の情報を得るようにしている。以後上述のよ
うな被検面に対する光ビームの二次元的走査をマクロ走
査と呼ぶことにする。
In each case, based on the output signal of the light receiving mechanism obtained by uniformly scanning the surface to be inspected with the light beam, the number, particle size, composition,
We are trying to obtain information such as its location. Hereinafter, the above-described two-dimensional scanning of the surface to be inspected with the light beam will be referred to as macro scanning.

上述のような微粒子検出装置では、検出可能な微粒子の
大きさく以後この大きさを検出限界粒径ということがあ
る)をできるだけ小さくするために、光ビームの被検面
での強度をできるだけ強くする必要がある。こむために
は光源からの光を効率良く集光して光ビームを形成し、
この光ビームの被検面に形成する光スポットの径を小さ
くすることが必要である。これらの理由で、上述の微粒
子検出装置には、通常光ビームの光源として高輝度で集
束性のよいレーザ光源が採用されている。
In the particle detection device described above, the intensity of the light beam on the surface to be detected is made as strong as possible in order to minimize the size of the detectable particles (hereinafter this size may be referred to as the detection limit particle size). There is a need. In order to achieve this goal, the light from the light source is efficiently focused to form a light beam.
It is necessary to reduce the diameter of the light spot formed by this light beam on the surface to be inspected. For these reasons, the above-mentioned particle detection device employs a laser light source with high brightness and good focusing as the light source of the normal light beam.

第4図は上述のような光ビームを用いた従来の微粒子検
出装置における検出動作説明図で1図において1は平面
状の被検面2を有する板状試料。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the detection operation in a conventional particle detection device using a light beam as described above. In FIG. 1, numeral 1 indicates a plate-shaped sample having a flat test surface 2.

3a+ 3bはいずれも被検面2に付着した微粒子であ
る。4はその光軸X−Xが被検面2に直交するようにし
て収面2を照射するようにした。レーザ光を光源とする
光ビームで、この場合光軸X−Xが微粒子3aを貰通ず
るように各部が配置されている。光ビーム4はX−X軸
に直交する断面が円形状になっており、このため光ビー
ム4によりて被検面2に形成された光スポット5は円形
になっている。6はこの光スポット5における各部の光
強度分布特性線である。光ビーム4の光源としては通常
He@Neレーザ、He@ Cd L/−ザ%A「イオ
ンレーザが用いられており、これらの光源から出射され
て生成された光ビーム4の噴モード、すなわち特性線6
は普通図示したような単峰状ガウス分布、いわゆるTF
liMooモードとなっている。
3a+3b are both fine particles attached to the surface 2 to be tested. 4 was arranged such that its optical axis X--X was perpendicular to the surface to be inspected 2 to irradiate the converging surface 2. The light beam uses a laser beam as a light source, and in this case, each part is arranged so that the optical axis XX passes through the fine particles 3a. The light beam 4 has a circular cross section perpendicular to the X-X axis, and therefore the light spot 5 formed on the test surface 2 by the light beam 4 has a circular shape. 6 is a light intensity distribution characteristic line of each part in this light spot 5. The light source of the light beam 4 is usually a He@Ne laser or a He@Cd L/-the%A ion laser, and the ejection mode, or characteristic, of the light beam 4 emitted from these light sources is line 6
is usually a unimodal Gaussian distribution as shown in the figure, so-called TF
It is in liMoo mode.

換言すれば光スポツト5内の光強度分布は不均一である
In other words, the light intensity distribution within the light spot 5 is non-uniform.

図示したように微粒子3a、3bが光ビーム4で照射さ
れるとこれらの微粒子によって散乱光を生じる。そうし
てこの散乱光の強度は、微粒子3a、3bの粗系や、こ
れら微粒子を照射する光の強度等に比例するのが通例で
ある。故にこのような散乱光を検出しかつ散乱光強度を
測定することによって微粒子3a* 3bの存在や粒径
等の情報を得ることができるが、第4図では上述したよ
うに光スポット5における光強度分布が不均一である。
As shown in the figure, when fine particles 3a and 3b are irradiated with a light beam 4, scattered light is generated by these fine particles. The intensity of this scattered light is usually proportional to the coarseness of the fine particles 3a, 3b, the intensity of the light irradiating these fine particles, and the like. Therefore, by detecting such scattered light and measuring the intensity of the scattered light, information such as the presence and particle size of the fine particles 3a*3b can be obtained. The intensity distribution is uneven.

したがってこの場合散乱光検出にもとづく微径 粒子の粒+情報には大きな誤差が含まれている可能性が
ある。たとえば、微粒子3aと3bとが共に等しい粒径
を有していたとしても、微粒子3bは光軸X−Xからは
ずれた位置にあるので、微粒子3aよりも粒径のlトさ
い微粒子であると誤って観測されることになる。また第
4図においては、光スポット5の輪郭線5a近傍では光
強度が非常に小さくなりているので、この附近に存在す
る粒径の小さい微粒子は検出されないことがあるとい5
現象が発生する。つまり1図示したようにして光ビーム
4を被検面2に照射して行う従来の微粒子検出装置には
、光スポツト5内の光強度分布が不均一であるために、
検出される微粒子の粒径情報の精度が低いという問題が
あり、また微粒子の検出率が低いという問題がある。さ
らに第4図の場合には、マクロ走査の時間を短縮しよう
として光スポット5の径を大きくすると光強度が弱くな
るので微粒子の検出限界粒径が大きくなり、この検出限
界粒径を小さくするために光スボツ了の径を小さくして
光強度を強くすると、今度はマクロ走査の時間が長くな
るという問題もある。
Therefore, in this case, there is a possibility that the particle+information of the micro-particles based on the detection of scattered light contains a large error. For example, even if fine particles 3a and 3b both have the same particle size, since fine particle 3b is located away from the optical axis will be observed incorrectly. Furthermore, in FIG. 4, the light intensity is very low near the outline 5a of the light spot 5, so fine particles with small diameters existing in this vicinity may not be detected.
A phenomenon occurs. In other words, in the conventional particulate detection device which irradiates the surface 2 to be detected with the light beam 4 as shown in Figure 1, the light intensity distribution within the light spot 5 is non-uniform.
There is a problem that the accuracy of the particle size information of the detected fine particles is low, and there is also a problem that the detection rate of fine particles is low. Furthermore, in the case of Fig. 4, if the diameter of the light spot 5 is increased in an attempt to shorten the macro scanning time, the light intensity becomes weaker, and the detection limit particle size of fine particles increases; If the diameter of the optical slot is made smaller and the light intensity is increased, there is also the problem that the macro scanning time becomes longer.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上述したような従来の微粒子検出装置におけ
る問題を解消して、光ビームによる。単位マクロ走査距
離当りの被検面照射面積として定義“ される光ビーム
の走査効率の低下を招くことなく、この結果実際上検出
時間を長くしないでも微粒子の検出限界粒径を小さくす
ることができ、さらに光ビーム断面における光強度分布
が不均一であっても、微粒子検出率の低下を招くことな
く正確な微粒子情報を得ることができる。微粒子検出装
置を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems in conventional particle detection devices as described above and uses a light beam. This makes it possible to reduce the particle detection limit particle size without actually increasing the detection time without reducing the scanning efficiency of the light beam, which is defined as the irradiated area of the surface to be inspected per unit macro scanning distance. Further, even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is non-uniform, accurate particle information can be obtained without reducing the particle detection rate.An object of the present invention is to provide a particle detection device.

〔発明の要点〕[Key points of the invention]

本発明は、上記目的達成のため、光ビームで被検面を走
査して得られる散乱光を受光して前記被検面における微
粒子を検出するようにした微粒子検出装置において、光
ビームによって被検面を従来の微粒子検出装置における
ように二次元状にマクロ走査するのに加えて、このマク
ロ走査経路に交又する方向に小振幅の振動状に往復走査
するミクロ走査をも光ビームで行うようにしたもので。
In order to achieve the above object, the present invention provides a particle detection device that detects particles on a surface to be inspected by scanning a surface to be inspected with a light beam and receiving scattered light obtained by scanning the surface to be inspected with a light beam. In addition to macro-scanning the surface in a two-dimensional manner as in conventional particulate detection devices, the light beam also performs micro-scanning in a direction intersecting this macro-scanning path in a small-amplitude oscillating manner. With what I did.

このようにすると等測的にほぼ均一な光強度分布を有す
る大きい断面積の光ビームでマクロ走査が行われろこと
になるので、この結果、光ビームの走査効率の低下を招
くことなく微粒子の検出限界粒径な小さくすることがで
き、また光ビーム断面における光強度分布が不均一であ
っても微粒子検出率が低下せず、正確な微粒子情報が得
られるようにしたものである。
In this way, macro scanning can be performed using a light beam with a large cross-sectional area that has an isometrically almost uniform light intensity distribution, and as a result, fine particles can be detected without reducing the scanning efficiency of the light beam. The critical particle size can be reduced to a minimum, and even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is non-uniform, the detection rate of particles does not decrease, and accurate particle information can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は第1図に
おける要部の動作説明図である。両図において、6は試
料1を載せた試料台、7は光ビーム4によって被検面2
が渦巻状にマクロ走査されるように試料台6を駆動する
試料台駆動装置である。第1図では、試料lを試料台6
に載せたり降ろしたりするローダやアンローダは省略さ
れている。8はレーザ光源、9はレーザ光源8から出射
されたビーム状レーザ光8aを偏向させる光偏向器、I
Oは光偏向器9から出射された偏向レーザ光で、11は
偏向レーザ光10を集束して光ビーム4にする集束レン
ズである。12はレーザ光源8と光偏向器9と集束レン
ズ11とからなり、図示のようにして試料台6に載せら
れた試料1の被検面2を光ビーム4によって照射する光
照射機構である。光偏向器9は、重7リントガラスやT
eO,、PbMoO4などの光透過性を有する結晶など
を用いて形成された音響光学素子と、この素子に接着し
た超音波発掘子と、を備えた音響光学偏向器で、この偏
向器9は、超音波発掘子を励振して音響光学素子内に超
音波を生成させるとこの超音波による音響光学素子内の
粗密波が該素子に入射する光に対して回折格子の作用を
して、入射光が超音波の周波数に応じた回折角で回折さ
れて出射され、かつこのような回折が超音波の周波数に
等しい周波数で振動的に行われる現象を利用したもので
ある。13は電圧制御周波数可変形発器を用いた光偏向
器駆動装置で、光偏向器9における前述の超音波発掘子
は、この場合駆動装置13の出力電圧13aによってた
とえば数百(KHz)の周波数で励振されるように構成
されている。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts in FIG. In both figures, 6 is the sample stage on which the sample 1 is placed, and 7 is the sample surface 2 that is exposed to the light beam 4.
This is a sample stage driving device that drives the sample stage 6 so that it is macro-scanned in a spiral manner. In Figure 1, the sample l is placed on the sample stage 6.
The loader and unloader used to load and unload the vehicle are omitted. 8 is a laser light source; 9 is an optical deflector that deflects the beam-shaped laser light 8a emitted from the laser light source 8; I;
O is a polarized laser beam emitted from the optical deflector 9, and 11 is a focusing lens that focuses the polarized laser beam 10 into a light beam 4. Reference numeral 12 denotes a light irradiation mechanism that includes a laser light source 8, a light deflector 9, and a focusing lens 11, and irradiates the surface 2 to be examined of the sample 1 placed on the sample stage 6 with a light beam 4 as shown in the figure. The optical deflector 9 is made of heavy 7 lint glass or T
This deflector 9 is an acousto-optic deflector comprising an acousto-optic element formed using a crystal having optical transparency such as eO, PbMoO4, etc. and an ultrasonic exciter bonded to this element. When an ultrasonic excavator is excited to generate ultrasonic waves in the acousto-optic element, the compression waves in the acousto-optic element caused by the ultrasonic waves act as a diffraction grating on the light incident on the element, and the incident light is is diffracted and emitted at a diffraction angle that corresponds to the frequency of the ultrasonic wave, and this type of diffraction takes advantage of the phenomenon that such diffraction is performed oscillatingly at a frequency equal to the frequency of the ultrasonic wave. Reference numeral 13 denotes an optical deflector driving device using a voltage-controlled frequency variable oscillator. It is configured to be excited by

第1図および第2図においては光偏向器9が上述のよう
に構成され、かつ該偏向器9に入射するレーザ光8aは
、試料lの被検面2に垂直な軸Y−Yに対して角度θo
Xで入射するように構成されているので、光偏向器9の
超音波発振子が出力電圧13aで励振された場合、偏向
器9からは該偏向器によって回折されることのない零次
回折光10a、偏向器90回折作用によって@Y−Yを
中心にして振れ角θ1で振動する一次回折光tab等が
出射される。回折光10aはレーザ光8aと光軸が一致
する光で、回折光tabが集束レンズ11によって光ビ
ーム4として利用される光である。
In FIGS. 1 and 2, the optical deflector 9 is configured as described above, and the laser beam 8a incident on the deflector 9 is directed relative to the axis Y-Y perpendicular to the test surface 2 of the sample l. angle θo
Since the ultrasonic oscillator of the optical deflector 9 is excited by the output voltage 13a, the zero-order diffracted light 10a that is not diffracted by the deflector is emitted from the deflector 9. By the diffraction action of the deflector 90, first-order diffracted light tab etc. which vibrate at a deflection angle θ1 with @YY as the center are emitted. The diffracted light 10a is light whose optical axis coincides with that of the laser light 8a, and the diffracted light tab is used as the light beam 4 by the focusing lens 11.

光 偏向レーザ光lOは上記のようにして偏向させられた回
折光tabによって形成されるレーザ光である。振れ角
θ1はこの場合数度の角度となっている。零次回折光t
Oaは放置すると試料1等を照射することになるので、
この照射による反射光等が後述する受光機構19に微粒
子検出に対する妨害光として入射する恐れがある。14
はこのような現象を防止するために配設した零次回折光
10a用のビームストッパである。ストッパ14は入射
する回折光tOaを吸収する機能を有している。
The optically deflected laser beam lO is a laser beam formed by the diffracted light tab deflected as described above. In this case, the deflection angle θ1 is several degrees. Zero-order diffracted light t
If Oa is left unattended, sample 1 etc. will be irradiated, so
There is a possibility that reflected light and the like from this irradiation may enter a light receiving mechanism 19, which will be described later, as light that interferes with particle detection. 14
is a beam stopper for the zero-order diffracted light 10a provided to prevent such a phenomenon. The stopper 14 has a function of absorbing the incident diffracted light tOa.

光偏向器9は上記σ)ように構成されているが、電気光
学偏向器を用いて構成されてもよい。レンズ11は通常
の固定焦点レンズであってもよく、また回折光tobn
儂れ角0厘が大きい場合には。
Although the optical deflector 9 is configured as σ) above, it may also be configured using an electro-optic deflector. The lens 11 may be a normal fixed focus lens, and may also be a diffracted light lens.
If the deflection angle is large.

回折光tabの振れにもとづくレンズ11と被検面2ど
の間の光路長の変化があっても光スポット5の径カ変化
しないF・θ(エフ・シータ)レンズであってもよい。
An F-theta (F-theta) lens may be used in which the diameter of the light spot 5 does not change even if the optical path length between the lens 11 and the surface to be measured 2 changes due to the deflection of the diffracted light tab.

15は光ビーム4の照射にもとづく被検面2からの反射
光や散乱光を集光する集光レンズ、17はレンズ15に
よって集光された光を受光する光電変換器、16は光電
変換器17とレンズ15との間に配置されたアバー千ヤ
、18は光電変換器17の出力信号を増1嘔して信号1
8aを出力する増幅器である。19は上述したレンズ1
5とアパーチャ16と変換器17と増幅器18とからな
る受光機構で、アパーチャ16はレンズ15および光電
変換器17と共に受光機構19の有効受光領域をno減
するために設けられている。出力信号18aはf検器1
7の受光量に対応した信号で、換言すれば受光機構19
が出力する受光信号である。
15 is a condenser lens that collects reflected light and scattered light from the test surface 2 based on the irradiation of the light beam 4; 17 is a photoelectric converter that receives the light focused by the lens 15; and 16 is a photoelectric converter. An aperture 18 placed between the photoelectric converter 17 and the lens 15 amplifies the output signal of the photoelectric converter 17 and converts it into a signal 1.
This is an amplifier that outputs 8a. 19 is the lens 1 mentioned above.
5, an aperture 16, a converter 17, and an amplifier 18. The aperture 16, together with the lens 15 and the photoelectric converter 17, is provided to reduce the effective light receiving area of the light receiving mechanism 19 by no. Output signal 18a is f detector 1
In other words, the signal corresponds to the amount of light received by the light receiving mechanism 19.
This is the light reception signal output by .

第1図および第2図に、おいては、光偏光器9に入射す
るレーザ光8aの光軸と軸Y−Yとの交点Zを撮れ中心
にして回折光tabが振動するものとして、この点Zと
被検面2との間の距離をlOO〔鵡〕とすると、θ1が
1°の場合光スポット5は軸Y−Yの両側にt=約1.
8〔四〕の撮れ幅で撮動することになる。以後、上記の
ようにして撮動する偏向レーザ光10によって行われる
被検面2における片橿幅tの振動状走査をミクロ走査と
呼ぶことにする。
In FIGS. 1 and 2, it is assumed that the diffracted light tab oscillates around the intersection point Z of the optical axis of the laser light 8a incident on the optical polarizer 9 and the axis Y-Y. Assuming that the distance between point Z and the surface to be inspected 2 is lOO [parrot], when θ1 is 1°, the light spot 5 is on both sides of the axis Y-Y at t=approximately 1.
I ended up shooting with a shooting width of 8 [4]. Hereinafter, the oscillating scan of the single beam width t on the surface to be inspected 2 performed by the polarized laser beam 10 photographed as described above will be referred to as micro-scanning.

上述したように第1図では試料台駆動装置7によって被
検面2が光ビーム4で渦巻状にマクロ走査されるが、ま
たこの場合同時に光偏向器9によって上記マクロ走査の
経路に直交して上記ミクロ走査が行われるようになって
いる。したがって光スポット5は上記のマクロ走査経路
とミクロ走査経路との合成経路に沿って被検面2上を移
動することになる。20は光ビーム4によって被検面2
を上記のように相対的に走査する。駆動装置7と13と
からなる光ビーム走査機構である。
As mentioned above, in FIG. 1, the sample stage driving device 7 causes the surface to be examined 2 to be macro-scanned in a spiral manner by the light beam 4, but in this case, at the same time, the optical deflector 9 is used to scan the surface 2 perpendicularly to the macro-scanning path. The above-mentioned micro-scanning is performed. Therefore, the light spot 5 moves on the surface to be inspected 2 along the composite path of the macro-scanning path and the micro-scanning path. 20 is the surface to be inspected 2 by the light beam 4;
be scanned relatively as described above. This is a light beam scanning mechanism consisting of drive devices 7 and 13.

第3図は被検面2が上記のような合成走査経路に沿って
光ビーム4で走査される場合の第1図における要部の動
作説明図で、第3図囚は第2図における要部の平面図、
第3図■は囚図の状態に対応する受光信号teaの波形
図である。第3図において、Wは第2図における軸線Y
−Yと被検面2どの交点Pが上記マクロの走査によって
被検面2上を移動する移動線で、矢印Qは交点Pの移動
方向と逆の方向、すなわとマクロ走査の進行方向を示し
ている。被検面2に対する光ビーム4のマクロ走査は第
1図に示した試料台駆動装置7Vcよって行われるわけ
であるから、今の場合、たとえば移動線W上に付着した
微粒子3aは被検面2と共にQ矢印とは逆の方向に移動
することになる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the main parts in FIG. 1 when the surface to be inspected 2 is scanned by the light beam 4 along the synthetic scanning path as described above. A plan view of the section;
3 is a waveform diagram of the light reception signal tea corresponding to the state shown in the figure. In Figure 3, W is the axis Y in Figure 2.
-Y and the surface to be inspected 2 Which intersection P is the moving line that moves on the surface to be inspected 2 due to the above-mentioned macro scanning, and the arrow Q indicates the direction opposite to the moving direction of the intersection P, that is, the advancing direction of the macro scanning. It shows. Macro-scanning of the light beam 4 with respect to the surface to be inspected 2 is performed by the sample stage driving device 7Vc shown in FIG. At the same time, it will move in the opposite direction to the Q arrow.

そうしてこの場合被検面2は、移動線Wに直交するよう
にして光スポット5によって速い速度で振動的にミクロ
走査される。tはこの振動走査における光スポット5の
中心の振動運動の片振幅である。被検0面2はこのよう
に光スポット5によってゝ心1 走査され、かつこの走査速度はマクロ走査に比較して早
く行われるので、移動線W上の微粒子3aは、マクロ走
査に伴って、光スポット5&Cよって複数回照射される
ことになる。したがって第3図囚では、微粒子3aが、
振動する光スポット5によりて形成された近似桶円状照
射領域21を上方に向けて積切る間に、該微粒子31に
よる散乱光が複数回発生する。第3図0はこのような散
乱光によって得られる信号tSaの波形を示しており。
In this case, the surface 2 to be inspected is micro-scanned vibrationally at a high speed by the light spot 5 so as to be perpendicular to the line of movement W. t is the half amplitude of the vibration motion of the center of the light spot 5 in this vibration scanning. The surface 2 to be inspected is thus scanned center 1 by the light spot 5, and the scanning speed is faster than that of macro scanning, so the particles 3a on the movement line W move along the macro scanning. The light spots 5&C will be irradiated multiple times. Therefore, in Figure 3, the fine particles 3a are
While the approximate circular irradiation area 21 formed by the vibrating light spot 5 is stacked upward, scattered light by the fine particles 31 is generated multiple times. FIG. 30 shows the waveform of the signal tSa obtained by such scattered light.

この波形は上述した所から明らかなように一連のパルス
列とな゛る。図においてはこのパルス列におけるパルス
の個数が5個となっているが、このノ々ルスの個数はミ
クロ走査の振動周波数を高くすることによって増すこと
ができることは明らかで、また第3図■のパルス列は上
述のようにして形成されたものであるから、このパルス
列の包絡線が光スポツト5内の光強度分布特性線の形状
にほぼ対応した形状を示すこともまた明らかである。つ
まり第3図00パルス列の包絡線の形状は、光スポット
5Vcおける光強度分布が第4図に示した特性腺6のよ
うになっていると、矢張りつり鐘状になる。そうしてこ
のような形状を有するパルス列は、微粒子3aが図示の
L=2tの幅のiJ]lc、I:、6限り、ミクロ走査
の憑動周波数を高くすることによって該微粒子が移動線
W上を含むどのような位置にあっても同じ形状で発生す
る。すなわち、第1図に示した信号teaにおける上述
のパルス列の包絡線検波を行うことにより一個の微粒子
3aの検出を行うことができるわけで、この場合の微粒
子検出が、微粒子3aが幅りの間にある限り、光スポッ
ト5における光強度分布特性の影響を受けないことが上
述した所から明らかである。したがってこq〕場合被検
面2は、移動線Wに直交する方向の光強度分布が幅りの
間は均一となっている、光スポット5よりも大きい面積
を有する光スポットによって%等価的にマクロ走査され
ることになる。
As is clear from the above, this waveform is a series of pulse trains. In the figure, the number of pulses in this pulse train is five, but it is clear that the number of nonolus can be increased by increasing the vibration frequency of micro-scanning, and the pulse train in Figure 3 is formed as described above, it is also clear that the envelope of this pulse train exhibits a shape approximately corresponding to the shape of the light intensity distribution characteristic line within the light spot 5. In other words, the shape of the envelope of the 00 pulse train in FIG. 3 becomes bell-shaped if the light intensity distribution at the light spot 5Vc is like the characteristic gland 6 shown in FIG. 4. Then, a pulse train having such a shape can be generated by increasing the micro-scanning frequency so that the fine particles 3a can move along the movement line W as long as the fine particles 3a have a width of L=2t shown in It occurs in the same shape no matter where it is, including the top. In other words, one particle 3a can be detected by performing envelope detection of the above-mentioned pulse train in the signal tea shown in FIG. It is clear from the above that the light intensity distribution characteristic at the light spot 5 is not affected as long as . Therefore, in this case, the surface 2 to be inspected is % equivalently treated by a light spot having a larger area than the light spot 5, in which the light intensity distribution in the direction perpendicular to the movement line W is uniform over the width. It will be macro scanned.

第1図においては被検面2が、光ビーム4によって、上
述したマクロ走査経路とミクロ走査経路との合成走査経
路に沿って走査される。故にこの場合、光ビーム4によ
る単位マクロ走査距離当りの被検面照射面積、すなわち
光ビーム4の走査効率が、ミクロ走査を行わない従来の
微粒子検出装置におけるよりも向上する。そうして試料
台駆動装[7を用いた上述マクロ走査は機械的に行われ
るのであるから、このマクロ走査の速度は極度に速くす
ることができず、したがって光ビーム4の走査効率のよ
い第1図の微粒子検出装置によれば、被検面2を全面に
わたって光ビーム4で走査する時間が、従来検出装置に
おけるよりも短縮できることになる。第1図における2
2は、受光信号18aと、試料台駆動装置7から出力さ
れる光ビーム4vCよるマクロ走査位置信号7aと2光
偏向器駆動装置13から出力される光ビーム4によるミ
クロ走査位置信号13bとが入力される信号処理部で、
この信号処理部22は、信号tSaにおける前述のパル
ス列に対する包絡線検波、この検波結果にもとづく被検
面2に微粒子が存在するかどうかの判定およびこの微粒
子の粒径の決定、信号7aおよび13bを用いた微粒子
の位置の決定等の信号処理を行い、さらにこれらの判定
ならびに決定結果を適宜記憶しかつ表示するように構成
されている。
In FIG. 1, a surface to be inspected 2 is scanned by a light beam 4 along a composite scanning path of the above-mentioned macro scanning path and micro scanning path. Therefore, in this case, the irradiation area of the surface to be inspected per unit macro-scanning distance by the light beam 4, that is, the scanning efficiency of the light beam 4, is improved compared to a conventional particulate detection device that does not perform micro-scanning. Since the above-mentioned macro-scanning using the sample stage driving device [7] is performed mechanically, the speed of this macro-scanning cannot be made extremely high. According to the particle detection device shown in FIG. 1, the time required to scan the entire surface 2 to be detected with the light beam 4 can be reduced compared to the conventional detection device. 2 in Figure 1
2 receives the light reception signal 18a, the macro scanning position signal 7a by the light beam 4vC output from the sample stage driving device 7, and the micro scanning position signal 13b by the light beam 4 output from the 2-light deflector driving device 13. In the signal processing section,
This signal processing unit 22 performs envelope detection for the above-mentioned pulse train in the signal tSa, determines whether or not particles are present on the test surface 2 based on the detection results, determines the particle size of the particles, and outputs the signals 7a and 13b. It is configured to perform signal processing such as determining the position of the particles used, and to store and display the determination and determination results as appropriate.

第1図においては微粒子検出装置が上述のように構成さ
れている。したがってこのような装置では、光スポット
5による被検面2の照射強度を強くするために光源にレ
ーザ光源を用い、この結果光スポット5における光強度
分布が不均一となったとしても、上記のミクロ走査によ
って被検面2は等価的に光強度分布の均一な光スポット
でマクロ走査されることになるので、検出される微粒子
の粒径情報精度の低下や微粒子の検出率低下が生じると
いうことはない。またこのような微粒子検出装置によれ
ば、上記ミクロ走査のために、光強度が強くてかつ等価
的に径の大きい光スポットでマクロ走査が行われるので
、マクロ走査の効率がよくなって、実際上検出限界粒径
な太き(しなくても被検面に対する微粒子検査時間の短
縮がはかれることになる。この場合、光スポット5の光
強度を強(することによって微粒子の検出限界粒径を容
易に小さくすることができ、その際光スポット5の光強
度分布が不均一になって光ビーム4の走査効率が低下す
ることはない、ということもできる。
In FIG. 1, the particle detection device is constructed as described above. Therefore, in such an apparatus, a laser light source is used as a light source to increase the intensity of irradiation of the surface 2 to be inspected by the light spot 5, and even if the light intensity distribution in the light spot 5 becomes uneven as a result, the above-mentioned Due to micro-scanning, the surface to be inspected 2 is equivalently macro-scanned with a light spot with a uniform light intensity distribution, which results in a decrease in the accuracy of the particle size information of detected particles and a decrease in the detection rate of particles. There isn't. In addition, according to such a particle detection device, macro scanning is performed using a light spot with strong light intensity and equivalently large diameter for the micro scanning, which improves the efficiency of macro scanning and improves the efficiency of macro scanning in practice. The detection limit particle size of fine particles can be increased by increasing the light intensity of the light spot 5. It can be easily made small, and in this case, the light intensity distribution of the light spot 5 does not become non-uniform and the scanning efficiency of the light beam 4 does not decrease.

第1図においては、光ビーム4による被検面2のマクロ
走査を試料台駆動装置t7によって行い。
In FIG. 1, macro-scanning of the test surface 2 by the light beam 4 is performed by the sample stage driving device t7.

また該ビームによるミクロ走査を光偏向器9および光偏
向器駆動装置13によって行うようにしたが1本発明に
おいては、光ビーム4による上述のマクロ走査とミクロ
走査とは、試料台6と光照射機構12との少なくとも一
方を駆動する光ビーム走査機構によって行うようにして
も差し支えない。
Further, the micro-scanning by the beam is performed by the optical deflector 9 and the optical deflector driving device 13. In the present invention, the above-mentioned macro-scanning and micro-scanning by the optical beam 4 are defined as the sample stage 6 and the light irradiation. The scanning may be performed by a light beam scanning mechanism that drives at least one of the mechanism 12 and the mechanism 12.

また第2図および第3図ておいては、光スポット5が移
動線Wと交又してミクロ走査が行われるようにしたが1
本発、明では、光スポット5が移動線Wの片側の入でミ
クロ走査をするように要部構成を行っても差し支えない
In addition, in FIGS. 2 and 3, the light spot 5 intersects the moving line W to perform micro-scanning, but 1
In the present invention, the main parts may be configured so that the light spot 5 performs micro-scanning on one side of the moving line W.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように1本発明においては、光ビームで被検面
を走査して得られる散乱光を受光して被横面における微
粒子検出を行うようにした微粒子検出装置において、光
ビームによって被検面を二次元状にマクロ走査するのに
加えて、このマクロ走査経路に交又する方向に小損幅の
撮動状に往復走査するミクロ走査をも光ビームで行うよ
うにした。したがってこの場合、噴断面における光強度
分布が本来不均一である光ビームを用いても1等価的に
はほば均一な光強度分布を有する大きい嗜断面積の光ビ
ームでマクロ走査が行れることになるので、この結果本
発明には光ビームの走査効率の低下を招(ことなく微粒
子の検出限界粒径な小さくすることができる効果がある
。また、上記のような等測的マクロ走査は強い光強度で
行うことができるので1本発明には微粒子の検出率を高
(することができ、さらに正確な微粒子情報が得られる
効果がある。
As described above, in one aspect of the present invention, in a particle detection device that detects particles on a horizontal surface by scanning a surface to be detected with a light beam and receiving scattered light obtained by scanning the surface to be detected with a light beam, In addition to macro-scanning in a two-dimensional manner, micro-scanning is also performed using a light beam in a direction intersecting the macro-scanning path in a reciprocating manner with a small loss width. Therefore, in this case, even if a light beam whose light intensity distribution on the jet surface is inherently non-uniform is used, macro scanning can be performed using a light beam with a large cross-sectional area and a nearly uniform light intensity distribution in one equivalent sense. As a result, the present invention has the effect of reducing the detection limit particle size of fine particles without causing a decrease in the scanning efficiency of the light beam. Since the detection can be carried out with high light intensity, the present invention has the effect of increasing the detection rate of particles and obtaining more accurate particle information.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図はwJ1図
における要部の動作説明図1m3図は第2図に対応した
動作説明図で、第3図(2)は第2図における差部の平
面図、第3図■は受光信号の波形図である。第4図は従
来の微粒子検出装置における検出動作説明図である。 1・・・・・・試料% 2・・・・・・被検面、3a、
3b・・・・・・微粒子、4・・・・・・光ビーム、6
・・・・・・試料台、  12・・・・・・光照射機構
、19・・・・・・受光機構、  20・・・・・・光
ビーム走査機構。 盲  1  図 箋  2  図 に 富  4  口
Fig. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the main parts of the wJ1 diagram, and Fig. 1m3 is an explanatory diagram of the operation corresponding to Fig. 2. 3 is a plan view of the different part in the figure, and FIG. 3 is a waveform diagram of a received light signal. FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection operation in a conventional particle detection device. 1...Sample% 2...Test surface, 3a,
3b...Fine particles, 4...Light beam, 6
... Sample stage, 12 ... Light irradiation mechanism, 19 ... Light receiving mechanism, 20 ... Light beam scanning mechanism. Blindness 1 Notebook 2 Illustrated wealth 4 Mouth

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)平面状被検面を有する試料を載せる試料台と、前記
試料台に載せられた前記試料の前記被検面を光ビームに
よつて照射する光照射機構と、前記試料台と前記光照射
機構との少なくとも一方を駆動して前記光ビームで前記
被検面を走査させる光ビーム走査機構と、前記光ビーム
の照射により前記被検面から出射される光を受光して受
光量に応じた受光信号を出力する受光機構とを備え、前
記受光信号にもとづき前記被検面上の微粒子を検出する
ものであつて、前記光ビーム走査機構は、前記光ビーム
による前記被検面の走査を、二次元状に走査するマクロ
走査経路と前記マクロ走査経路に交又する方向に小振幅
の振動状に往復走査するミクロ走査経路とからなる合成
走査経路に沿つて実行することを特徴とする微粒子検出
装置。
1) a sample stand on which a sample having a planar test surface is placed; a light irradiation mechanism that irradiates the test surface of the sample placed on the sample stand with a light beam; and the sample stand and the light irradiation. a light beam scanning mechanism that drives at least one of the light beam and the light beam to scan the surface to be inspected with the light beam; and a light receiving mechanism that outputs a light reception signal, and detects particles on the test surface based on the light reception signal, and the light beam scanning mechanism scans the test surface with the light beam, Particle detection is carried out along a composite scanning path consisting of a macro scanning path that scans two-dimensionally and a micro scanning path that scans back and forth in a small-amplitude oscillating manner in a direction that intersects the macro scanning path. Device.
JP6533586A 1986-03-24 1986-03-24 Particulate detector Granted JPS62220842A (en)

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JPH0580982B2 JPH0580982B2 (en) 1993-11-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5444529A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of inspecting particles on semiconductor devices

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5444529A (en) * 1992-06-08 1995-08-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of inspecting particles on semiconductor devices

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