TWI671522B - 缺陷檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之缺陷檢查裝置具有：脈衝振盪之光源；照明部，其將自上述光源輸出之光引導至試樣；掃描部，其控制上述試樣被上述照明部掃描之位置；聚光部，其將自上述試樣反射之光聚光；第1光電轉換部，其輸出與於上述聚光部聚光之光對應之電信號；AD轉換部，其與上述光源之脈衝振盪同步地，將上述第1光電轉換部所輸出之電信號轉換為數位信號；線形恢復部，其與上述AD轉換部所輸出之脈衝振盪同步地，對由上述AD轉換部轉換所得之數位信號加以處理並修正上述第1光電轉換部之非線形性；缺陷檢測部，其基於上述線形恢復部之輸出而檢測上述試樣之缺陷；以及處理部，其求出上述缺陷檢測部所檢測出之上述缺陷之位置與大小並輸出。

Description

缺陷檢查裝置
本發明係一種缺陷檢查裝置。
於半導體基板或薄膜基板等之生產線中，為了維持並提高製品之良率，對存在於半導體基板或薄膜基板等之表面之缺陷進行檢查。
就半導體基板而言，伴隨所形成之電路圖案之微細化，對製品之良率帶來影響之缺陷尺寸亦微小化，伴隨於此，必須提高檢查裝置之感度。於光學式檢查裝置之缺陷檢查中，檢測來自缺陷之反射光並進行檢查，該反射光量與缺陷尺寸之大致6次方成正比。
當缺陷尺寸微小化時，可檢測出之反射光量銳減，故而為了實現檢測缺陷之高速檢查，不可或缺的是檢測反射光之檢測器之感測器增益與照明之功率密度之提高。
但，若使檢測器之感測器增益與照明之功率密度提高，則會引起相對較大之缺陷之檢測信號之飽和，而無法正常地測定缺陷之特徵。
一般而言，缺陷之尺寸較大者對製品之品質影響更大。若缺陷反射光飽和，則難以進行缺陷之尺寸推定或基於缺陷反射光之遠場分佈之缺陷之分類。由此，於缺陷檢查中，要求檢測微小之缺陷與相對較大之缺陷之兩者。
於專利文獻1中，利用的是光電子倍增管實現較高之電流放大而實現微小缺陷之檢測。於該方法中，對於來自大缺陷之反射光，為了避免光電子倍增管之陽極飽和而切換成中間二次發射極電流進行檢查。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特表2009-501902公報
[發明所欲解決之問題]
於專利文獻1中，為了檢測微小缺陷，利用可實現較高之電流放大之光電子倍增管。進而，針對相對較大之缺陷，使用中間二次發射極電流求出缺陷反射光信號並進行缺陷檢查，抑制感測器中之飽和。
但，光電子倍增管一般而言受光部面積較大而無法並行檢測。因此，於光電子倍增管中難以進行成像檢測，無法掌握雷射之照射位置與較大之缺陷之相對位置關係。
其結果，難以判別缺陷為存在於雷射光束功率之主要部分之相對較小之缺陷，抑或為於具有高斯狀之照明功率密度之雷射之山麓附近所檢測出之相對較大之缺陷。
本發明之目的在於，於缺陷檢查裝置中檢測微小之缺陷與相對較大之缺陷之兩者。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之缺陷檢查裝置之特徵在於具有：脈衝振盪之光源；照明部，其將自上述光源輸出之光引導至試樣；掃描部，其控制上述試樣被上述照明部掃描之位置；聚光部，其將自上述試樣反射之光聚光；第1光電轉換部，其輸出與於上述聚光部聚光之光對應之電信號；AD轉換部，其與上述光源之脈衝振盪同步地，將上述第1光電轉換部所輸出之電信號轉換為數位信號；線形恢復部，其與上述AD轉換部所輸出之脈衝振盪同步地，對由上述AD轉換部轉換所得之數位信號加以處理並修正上述第1光電轉換部之非線形性；缺陷檢測部，其基於上述線形恢復部之輸出而檢測上述試樣之缺陷；以及處理部，其求出上述缺陷檢測部所檢測出之上述缺陷之位置與大小並輸出。 [發明之效果]
根據本發明之一態樣，於缺陷檢查裝置中，可檢測微小之缺陷與相對較大之缺陷之兩者。
對於半導體等之製造步驟中所使用之缺陷檢查，要求如下等：檢測微小之缺陷；高精度地計測所檢測出之缺陷之尺寸；無損地檢查試樣；於檢查同一試樣之情形時，例如關於檢測缺陷之個數、位置、尺寸及缺陷種類獲得實質上固定之檢查結果；以及於固定時間內檢查多個試樣。
對應於來自微小之缺陷之散射光強度之微弱化，要求提高檢查裝置之感度。與此對應，進行照明功率密度之增大及感測器之電流放大率之倍增。其結果，對於相對較大之缺陷，會發生檢測光量超出感測器之檢測範圍之減少，缺陷之位置計測精度或缺陷尺寸之測定精度變差。
實施形態提供一種檢測微小之缺陷與相對較大之缺陷之兩者之缺陷檢查裝置。
例如，於實施形態中，對試樣照射脈衝雷射，將光電轉換部配置於將該反射光聚光之聚光部之成像位置。繼而，將與脈衝雷射之發光時點同步地利用光電轉換部所檢測出之光量取樣之後，修正該光量之光電轉換部之非線形性。於修正後，對將修正雷射之照明光量與光電轉換部之倍增率、檢測效率之光電轉換部之輸出變動修正所得之資料進行處理並檢查缺陷，進行缺陷尺寸之推定及缺陷位置之計測。藉此，可實現兼顧感度之提高與缺陷尺寸及位置之推定精度之提高。
以下，參照圖式，對實施例進行說明。 實施例1
參照圖1，對實施例1之缺陷檢查裝置之構成進行說明。
如圖1所示，缺陷檢查裝置具有照明部101、檢測部102、光電轉換部103、103E、可載置試樣W之平台104、檢測缺陷之信號處理部51、52、控制部53、顯示部54及輸入部55。
照明部101適當具備雷射光源2、衰減器3、出射光調整部4、擴束器5、偏光控制部6、照明強度分佈控制部7、光電元件8、偏振分光鏡9、分光鏡10、雷射束擴散器11、光電轉換器12及偏光電壓控制部13。自雷射光源2射出之雷射光光束由衰減器3調整為所需之光束強度，且由出射光調整部4調整為所需之光束位置及光束前進方向，由擴束器5調整為所需之光束直徑。
典型而言，光電元件8係使用勃克爾盒(Pockels cell)。光電元件8根據自偏光電壓控制部13輸入之控制電壓而控制自擴束器5輸入之光之偏光方向。偏振分光鏡9將入射光按照偏光方向分離。藉由光電元件8與偏振分光鏡9之組合而控制入射至偏光控制部6之光量。由偏光控制部6調整為所需之偏光狀態，由照明強度分佈控制部7控制為所需強度分佈，對試樣W之檢查對象區域進行照明。
根據配置於照明部101之光路中之出射光調整部4之反射鏡之位置與角度而控制照明光相對於試樣表面之入射角。照明光之入射角被設定為適於微小缺陷之檢測之角度。照明入射角越大、即照明仰角(試樣表面與照明光軸所成之角)越小，則相對於來自試樣表面上之微小異物之散射光成為雜訊之來自試樣表面之微小凹凸之散射光(稱為霧度)減弱，故而適於微小缺陷之檢測。
因此，於來自試樣表面之微小凹凸之散射光成為微小缺陷檢測之妨礙之情形時，照明光之入射角較佳為宜設定為75度以上(仰角為15度以下)。另一方面，於斜入射照明中，照明入射角越小則來自微小異物之散射光之絕對量越大，故而於來自缺陷之散射光量之不足成為微小缺陷檢測之妨礙之情形時，照明光之入射角較佳為宜設定為60度以上75度以下(仰角為15度以上30度以下)。
又，於進行斜入射照明之情形時，藉由照明部101之偏光控制部6之偏光控制，將照明之偏光設為P偏光，藉此，與其他偏光相比，來自試樣表面上之缺陷之散射光增加。又，於來自試樣表面之微小凹凸之散射光成為微小缺陷檢測之妨礙之情形時，將照明之偏光設為S偏光，藉此，與其他偏光相比，來自試樣表面之微小凹凸之散射光減少。
作為雷射光源2，為了檢測試樣表面附近之微小缺陷，作為難以滲透至試樣內部之波長，利用使短波長(波長為355 nm以下)之紫外雷射光束或真空紫外雷射光束振盪，且輸出為2 W以上之高輸出者。出射光束直徑為1 mm左右。為了檢測試樣內部之缺陷，作為容易滲透至試樣內部之波長，利用使可見雷射光束或者紅外雷射光束振盪者。
衰減器3適當具備第一偏光板、可繞照明光之光軸旋轉之1/2波長板及第二偏光板。入射至衰減器3之光由第一偏光板轉換成直線偏光，相應於1/2波長板之遲相軸方位角，偏光方向朝任意方向旋轉，且通過第二偏光板。藉由控制1/2波長板之方位角，光強度以任意之比率減小。於入射至衰減器3之光之直線偏光度充分高之情形時，未必需要第一偏光板。
衰減器3係使用輸入信號與減光率之關係預先經校準者。作為衰減器3，可使用具有灰階濃度分佈之ND(Neutral Density，中性密度)濾光器，亦可切換使用互不相同之複數個濃度之ND濾光器。
出射光調整部4具備複數塊反射鏡。此處，對包含兩塊反射鏡之情形之實施例進行說明，但並不限定於此，亦可適當使用三塊以上之反射鏡。此處，假設定義三維正交座標系統(XYZ座標)，假定射向反射鏡之入射光朝+X方向前進。
第一反射鏡係以使入射光朝+Y方向偏向之方式設置(XY面內之入射及反射)，第二反射鏡係以使於第一反射鏡反射之光朝+Z方向偏向之方式設置(YZ面內之入射及反射)。各反射鏡係藉由平行移動及歪斜角調整，而調整自出射調整部4出射之光之位置、前進方向(角度)。如上所述，設為如第一反射鏡之入射及反射面(XY面)與第二反射鏡入射及反射面(YZ面)正交之配置。藉此，可獨立地進行自出射調整部4出射之光(朝+Z方向前進)之XZ面內之位置、角度調整、及YZ面內之位置、角度調整。
擴束器5具有兩群以上之透鏡群，且具有將入射之平行光束之直徑放大之功能。例如，使用具備凹透鏡與凸透鏡之組合之伽利略(Galileo)型擴束器。擴束器5設置於雙軸以上之平移平台，能以特定之光束位置與中心一致之方式進行位置調整。
又，具備擴束器5整體之歪斜角調整功能，以便使擴束器5之光軸與特定之光束光軸一致。藉由調整透鏡之間隔，可控制光束直徑之放大率(變焦機構)。
於入射至擴束器5之光不平行之情形時，藉由透鏡間隔之調整而同時進行光束之直徑放大與準直(光束之準平行光化)。光束之準直亦可於擴束器5之上游獨立於擴束器5設置準直透鏡而進行。擴束器5之光束直徑之放大倍率為5倍至10倍左右，自光源出射之光束直徑1 mm之光束自5 mm放大至10 mm左右。
偏光控制部6包含1/2波長板、1/4波長板，且將照明光之偏光狀態控制為任意之偏光狀態。於照明部101之光路之中途，藉由光束監視器22而計測入射至擴束器5之光及入射至照明強度分佈控制部7之光之狀態。
照明強度分佈控制部7具備非球面透鏡、繞射光學元件、圓柱透鏡陣列及光導管等光學元件，且控制試樣W之表面之照明之光量分佈。
於進行斜入射照明之情形時，因試樣面之高度移位而引起照明強度分佈之位置之移位及由散焦所致之照明強度分佈之混亂。為了抑制該情況而計測試樣面之高度，於高度偏移之情形時，藉由照明強度分佈控制部7或者平台104之Z軸之高度調整而修正偏移。
參照圖2及圖3，對由照明部101形成於試樣面上之照度分佈形狀(照明點20)與試樣掃描方法進行說明。
假定圓形之半導體矽晶圓作為試樣W。平台104具備平移平台、旋轉平台及用於試樣面高度調整之Z平台(均未圖示)。
照明點20如上所述具有於一方向上較長之照明強度分佈，將其方向設為S2，將與S2實質上正交之方向設為S1。藉由旋轉平台之旋轉運動，於以旋轉平台之旋轉軸為中心之圓之圓周方向S1上，藉由平移平台之平移運動而於平移平台之平移方向S2上進行掃描。於藉由掃描方向S1之掃描使試樣旋轉一圈之期間，朝掃描方向S2以照明點20之長邊方向之長度以下之距離進行掃描。藉此，照明點20於試樣W上描畫螺旋狀之軌跡T，掃描試樣1之整個面。照明點20典型而言於S2方向上具有高斯分佈之輪廓。
檢測部102係以檢測自照明點20發出之複數個方向之散射光之方式配置有複數個。
參照圖4至圖6，對針對檢測部102之試樣W及照明點20之配置例進行說明。
圖4中示出檢測部102之配置之側視圖。將檢測部102之檢測方向(檢測開口之中心方向)相對於試樣W之法線所成之角定義為檢測天頂角。檢測部102係適當使用檢測天頂角為45度以下之高角檢測部102h、及檢測天頂角為45度以上之低角檢測部102l而構成。
高角檢測部102h、低角檢測部102l各自包含複數個檢測部，以將於各自之檢測天頂角朝多方位散射之散射光覆蓋。
圖5中示出低角檢測部102l之配置之俯視圖。於與試樣W之表面平行之平面內，將斜入射照明之前進方向與檢測方向所成之角定義為檢測方位角。低角檢測部102適當具備低角前方檢測部102lf、低角側方檢測部102ls、低角後方檢測部102lb及處於與其等關於照明入射面對稱之位置之低角前方檢測部102lf'、低角側方檢測部102ls'及低角後方檢測部102lb'。
例如，低角前方檢測部102lf之檢測方位角被設置為0度以上60度以下，低角側方檢測部102ls之檢測方位角被設置為60度以上120度以下，低角後方檢測部102lb之檢測方位角被設置為120度以上180度以下。
圖6中示出高角檢測部102h之配置之俯視圖。高角檢測部102適宜具備高角前方檢測部102hf、高角側方檢測部102hs、高角後方檢測部102hb及位於與高角側方檢測部102hs關於照明入射面對稱之位置之高角側方檢測部102hs'。例如，高角前方檢測部102hf之檢測方位角被設置為0度以上45度以下，高角後方檢測部102hb之檢測方位角被設置為135度以上180度以下。再者，此處，示出存在4個高角檢測部102h、6個低角檢測部102l之情形，但並不限定於此，亦可適當變更檢測部之數量、位置。
圖7(a)、(b)中示出試樣W上之照明點20之模式圖與自1028c向103之成像之對應。
照明點20於圖7(a)之S2方向上較長地延伸。W0表示應檢測之缺陷。光電轉換部103將該照明點分割為W-a至W-d並進行檢測。此處，分割為4個部分，但並不限定於該數量，亦可將分割數設為任意整數並具體化。
來自W0之散射光由物鏡1021聚光，且被引導至光電轉換部103。1028c係由僅於一方向上成像之圓柱透鏡構成之圓柱透鏡陣列。於光電轉換部103形成與形成在透鏡陣列1028之圓柱透鏡對應之像素塊組、即1031、1032、1033、1034。像素塊組分別被分割為L側塊與R側塊之兩者。
藉由圖1所示之光圈1024，光量較弱且未進行光電轉換之區域被遮光，故而1031-L至1034-L及1031-R至1034-R之像素塊可近接地配置。對形成於透鏡陣列1028c之各圓柱透鏡，僅傳遞物鏡之光瞳之特定位置之光。藉此，針對經分割之每個光瞳區域進行成像，1028c所成像之像具有與使開口縮窄相等之效果。其結果，焦點深度放大。
藉此，亦可自不與S2正交之方向進行成像檢測。1029a為圓柱透鏡，使物鏡1021之光瞳於與透鏡陣列1028c成像之方向正交之方向上成像。藉此，於光電轉換部103之受光部，於S2方向上成像有照明點部，於與S2正交之方向上成像有1021之光瞳部之像。
於各像素塊，呈二維狀形成有光電元件。首先，對1031-L之像素塊進行說明。
1031-La至1031-Ld係形成於像素塊1031-L之像素塊內之像素群，分別使來自照明點位置上之W1至W4之區塊之光成像。1031-La1至1031-LaN係屬於1031-La之像素，各個像素係當光子入射時執行預設之電流輸出。
屬於同一像素群之像素之輸出係電性連接，1個像素群輸出屬於像素群之像素之電流輸出之總和。同樣地，1032-L至1034-L亦進行與W-a至W-d對應之輸出。最後，來自不同像素群之對應於同一區塊之輸出係電性連接，光電轉換部103進行與自W1至W4之各區塊檢測出之光子數對應之輸出。
圖8中示出光電轉換部103之詳細之圖案。
於圖7中描述了4個像素塊組之構成，於圖8中描述了8個像素塊組之構成。此時，與此對應，構成透鏡陣列1028c之圓柱透鏡亦對應地成為8個。如此，像素塊組之數量可設定為任意之數量。將1031-L至1034-L及1031-R至1034-R之共計8個像素塊分割為4個像素塊群。
即，為[1031-L、1032-L]、[1033-L、1034-L]、[1031-R、1032-R]、[1033-R、1034-R]。屬於同一像素塊群之像素塊於對應之像素群間電性連結，於不同之像素塊群間不連結。於實施例1中，照明點分割為W-a至W-h之8個，像素塊群數為4，故而共計32個輸出。
即，[1031-L、1032-L]之像素塊群將於照明點20之同一分割區域成像之像素群之輸出電性連接並對500a-1至500h-1輸出與所檢測出之光子對應之電流。同樣地，[1033-L、1034-L]對500a-2至500h-2輸出與所檢測出之光子對應之電流，[1031-R、1032-R]對500a-3至500h-3輸出與所檢測出之光子對應之電流，[1033-R、1034-R]對500a-4至500h-4輸出與所檢測出之光子對應之電流。
於圖9中示出檢測部102之更具體之構成圖之例。
藉由物鏡1021將自照明點20產生之散射光聚光，藉由偏光控制濾光器1022而控制偏光方向。作為偏光控制濾光器1022，例如應用可藉由馬達等驅動機構控制旋轉角度之1/2波長板。為了高效率地檢測散射光，物鏡1021之檢測NA(Numerical Aperture，數值孔徑)較佳為設為0.3以上。於低角度檢測部之情形時，為了使物鏡1021之下端不干涉試樣面W，視需要將物鏡1021之下端切開切口。
成像透鏡1023係將照明點20之像成像於1024之位置。此處，S2'對應於自S2之方向矢量去除與物鏡1021及成像透鏡1023之光軸相關之成分後之矢量，S1''係與光軸及S2'之任一者正交之方向。1024係以如下方式設定之光圈：僅使光束點20所成像之像中之利用光電轉換部103進行檢測之區域之光通過。
圖10中示出光圈之構造。10241係使光通過之開口部。開口部10241僅使照明點高斯分佈中之於S2方向上光量較強之中心部通過，光束端之光量較弱之區域將遮光。又，於S1方向上設為與照明點20所成像之像相同程度之尺寸，從而抑制照明透過空氣時產生之空氣散射等干擾。10242為反射部。
如圖3般呈螺旋狀對試樣W進行掃描，反射部10242相對於視野中心配置於下一周中朝S2方向移動之側。利用圖9所示之聚光器件103E1將於反射部10242反射之光聚光，利用103E2之光電轉換器進行檢測。典型而言，對光電轉換器103E2應用SiPM(Silicon Photomultipliers，矽光電倍增器)、或者PMT(Photomultiplier Tube，光電倍增管)等實現較高之電流放大之感測器。由光電轉換器103E2檢測出之信號係傳送至控制部53。由光電轉換器103E2檢測出之光使來自照明點高斯分佈山麓附近之缺陷之反射光顯著化。
物鏡1021及成像透鏡1023之光軸不與S2方向正交，故而於光圈1024成像之照明點20之像相對於光軸傾斜。典型而言，光圈1024之像係以相對於光軸傾斜45度之方式設定成像倍率。若將光軸與試樣面所成之角度設為θ，則於將成像倍率設為tanθ時，形成於光圈1024之像相對於光軸成為45度之角度。藉由設定為該角度，可將於反射部10242反射之光容易地引導至聚光器件103E1。
開口部10241被置於與試樣面共軛之面，故而可利用光電轉換器103E2檢測所需區域之光。利用聚光透鏡1025將通過光圈1024之光再次聚光，利用偏振分光鏡1026根據偏光方向將光路分支。於實施例1中，一偏光成分之光係利用擴散器1027吸收光。例如將偏光控制濾光器1022設為透過率80%以上之線柵偏光板，亦可不使用偏振分光鏡1026、擴散器1027而僅提取所需之偏光方向之光。
1028a至1028c為圓柱透鏡陣列，於光電轉換部103上形成複數個光束點20之像。圓柱透鏡陣列1028a配置於與物鏡1021之光瞳光學上共軛之位置。圓柱透鏡陣列1028a至1028c所形成之光電轉換部103上之照明點20之像分別成為聚光於對應之光瞳內之區域之檢測光之像。圓柱透鏡陣列1028a與圓柱透鏡陣列1028b係倍率調整用透鏡陣列，圓柱透鏡陣列1028c係成像用透鏡陣列。圓柱透鏡陣列1028a與圓柱透鏡陣列1028b係設為開普勒式倍率調整機構。再者，此處，作為開普勒式，並不限定於此，亦可使用其他調整機構、例如伽利略式倍率調整機構。
於無該圓柱透鏡陣列1028a與圓柱透鏡陣列1028b之構成中，若僅為圓柱透鏡陣列1028c，則透鏡陣列1028所形成之各個像會產生倍率誤差。
使用圖32(a)、(b)對上述情況進行說明。
於圖32中，與圖9不同，圓柱透鏡陣列僅由1028構成。此處，將入射至物鏡1021之光線與光軸所成之角度設為θ1。又，將試樣W與光軸所成之角度設為θ2。此處，θ1係設為通過構成置於使物鏡1021之光瞳中繼之位置之透鏡陣列1028的透鏡中的1個透鏡中心。若以θ3表示該光線與試樣面所成之角，則利用以下之式1表示。
[數1] (數1)
成像於光電轉換部103之受光面之位置10421至10423之像成為與根據入射至形成像之1028c之透鏡i之主光線的方向θ1(i)算出之sinθ3(i)成正比之大小。
於圖33至圖35中示出處於試樣W之微小尺寸之球體之像的強度輪廓。
圖33係成像於10421之像之輪廓，圖34係成像於10422之像之輪廓，圖35係成像於10423之像之輪廓。10421a至10421c分別對應於1041a至1041c，同樣地，10422a至10422c、10423a至10423c係對應於1041a至1041c之像之強度輪廓。
各圖33至圖35所示之強度輪廓係藉由構成透鏡陣列1028c之各個不同之透鏡而成像，故而θ1(i)不同。因此，與倍率成正比之值、即sinθ3(i)發生變化。當檢測部102之開口數變大時，θ1之變化於同一透鏡內變大，伴隨於此，倍率變化變大。該情況就構成下述光電轉換部103之方面而言成為問題。因此，於圖9中利用1028a至1028c構成圓柱透鏡陣列1028，以使1041a至1041c之像於10421至10423中成為相同之間隔。
1028a係利用1028a1至1028aN之圓柱透鏡構成。同樣地，1028b之透鏡陣列係利用1028b1至1028bN之圓柱透鏡構成。於將1028a1至1028aN之圓柱透鏡之焦點距離設為fa(1)至fa(N)且將1028b1至1028bN之圓柱透鏡之焦點距離設為fb(1)至fb(N)之情形時，根據如下所述之條件(數2～數4)設定焦點距離。
[數2] (數2)
[數3] (數3)
[數4] (數4)
此處，C1與C2為常數且為設計參數。(數3)係所有構成1028a與1028b之透鏡滿足開普勒式倍率調整之條件方面之必要條件。(數3)係將根據朝光瞳之入射方向而變化之倍率進行修正，且所成像之像之倍率相同之條件，(數4)係於1028b中光束較透鏡之口徑大，且抑制產生透過率降低之情況之條件。
圖11(a)、(b)中自不同之視點示出檢測部102。圖12(a)、(b)、(c)中表示偏光控制濾光器1022之例。
1022-1係1/2波長板(參照圖12(a))。箭頭表示該進相角之方向。1022-2亦為1/2波長板，但以每個區域進相角之方向不同之方式進行設定(參照圖12(b))。典型而言，以針對來自試樣表面之粗糙度散射光之缺陷信號光量經由偏振分光鏡1026於光電轉換部103成為最大之方式使進相角之方向最佳化。1022-3為遮光板。遮光板1022-3將來自試樣表面之粗糙度散射光較大之區域之光遮光(參照圖12(c))。1022-1至1022-3可利用馬達旋轉。又，遮光板1022-3亦可為利用桿之組合製成，且利用馬達使各桿為可動式並根據成為對象之試樣而使遮光區域變化。
圖13中示出缺陷檢查裝置照射至試樣面之照明強度輪廓。此處，橫軸為S2方向。
如圖3所示呈螺旋狀掃描視野。將試樣W之旋轉角設為θ1，視野之位置每一周發生變化，且座標於半徑方向上發生變化，9131至9133於極座標系統中為(r1，θ1)、(r1＋Δr，θ1)、(r1－Δr，θ1)。9134與由10241之開口決定之視野對應(參照圖3)。假定9137存在巨大之缺陷。此時，於視野處於(r1，θ1)或者(r1－Δr，θ1)位置之情形時，來自缺陷9137之反射光不通過開口10241(參照圖3)，故而於光電轉換部103中無法偵測到該缺陷。
當視野移動至與9132之輪廓對應之位置時，缺陷9137通過開口10241。此時，9137處於照明之功率密度之峰值附近，故而若以與9131相同之條件進行檢測，則光電轉換部103飽和。9135被反射部10242反射且由聚光器件103E1聚光之後，由光電轉換器103E2進行檢測。
缺陷9137係於視野處於(r1，θ1)之時點，在信號處理部52中，藉由在高通濾光法後與預先設定之閾值之比較而擷取並檢測。
如圖13所示，將視野存在於(r1，θ1)之條件下之可利用103E2進行檢測之區域端之距視野中心的長度設定為LE。自缺陷反射之光量D1係當將照明峰值強度設為P1，將光電轉換器103E2之反射光之檢測效率設為DE1，將自照明之峰值強度至exp(-2)之區間之長度設定為FVL時，利用以下之公式表示。
[數5] (數5)
另一方面，將視野為(r1＋Δr，θ1)之位置時之照明峰值強度設定為P2，將光電轉換部103之反射光之檢測效率設定為DE2。又，於光電轉換部103中，將可不受到飽和之影響地檢測出之最大檢測光量設定為D_SAT。
為了使自該缺陷檢測出之反射光量不受到飽和之影響，於視野處於(r1，θ1)之時間點，進行下一周、即視野移動至(r1＋Δr，θ1)之位置處的由(數5)表示之缺陷之光量之推定，以該推定值不飽和之方式設定照明光量P2。
將於將照明光量設定為P2之情形時視野移動至(r1＋Δr，θ1)時之來自缺陷之反射光量推定為D2，以該D2滿足以下之數6之方式進行控制。
[數6] (數6)
缺陷於9135所示之範圍中之詳細位置無法偵測到，但由於視野處於(r1＋Δr，θ1)時自缺陷獲得之最大光量(數6)相對於LE為單調遞增，故而可知當視野處於(r1，θ1)，且缺陷處於與視野相距LE之位置之情形時，於下一周中成為最大光量。當缺陷飽和時，缺陷之準確之反射光量無法計測出。
又，如圖13所示，缺陷之位置係一面使視野重疊一面對缺陷進行複數次檢測，藉由其內插而算出，故而當缺陷飽和時，缺陷之位置之測定精度亦降低。由此，以滿足(數6)所示之缺陷不飽和之條件之方式，52算出視野為(r1＋Δr，θ1)之位置處之DE2、P2，並傳送至控制部53。
當缺陷存在於9138時，就視野為(r1－Δr，θ1)之位置而言，照明強度於缺陷位置非常弱而無法檢測出。由此，視野於(r1，θ1)之位置初次被檢測出。此時，缺陷係利用光電轉換部103而非光電轉換器103E2進行檢測。因此，光電轉換部103之輸出亦傳送至信號處理部52，且推定下一周、即(r1＋Δr，θ1)之位置處之來自缺陷的反射光量D2，決定DE2、P2。
如此，光電轉換器103E2輸出與自照明部101之照明點高斯分佈之山麓附近反射之光對應的電信號，該照明部101對應於除照明部101之照明強度成為最大之位置之附近以外的位置。信號處理部52(反射光量推定部)係於獲取光電轉換器103E2之輸出之時點之後，推定光電轉換部103所輸入之來自試樣W之特定時點之反射光量。
圖15中示出圖8所示之光電轉換部103之等效電路。
103L1a係與構成為103L之像素塊103L1之W-a對應的像素群，103L1b係與相同之像素塊之W-b對應之像素群。各個像素群包含複數個被設定為蓋革模式之雪崩光二極體，當光子入射至各個雪崩光二極體時，固定之脈衝狀之電流流通。
103L2b係與構成為103L之晶片之像素塊103L2之W-b對應的像素群。像素塊103L1與103L2為同一像素塊群。103R1a係與構成為103R之像素塊103R1之W-a對應之像素群，103R1b係與相同之像素塊之W-b對應之像素群。103R2b係與構成為103R之像素塊103R2之W-b對應之像素群。將103L1a之輸出與103L2a之輸出電性連接。將流過此處之電流之和自500-a1輸出。所輸出之電流被輸入至電流電壓轉換器103A1，且轉換為電壓。
同樣地，對應於與103R1同一像素塊群之W-a的像素群103R1a至103R2a之輸出電流電性連接，且自500-a3輸出，利用103A2轉換為電壓。同樣地，103L1b至103L2b之輸出電流、103R2b至103R2b之輸出電流亦分別電性連接，且自500-b1、500-b3輸出，利用103B1、103B2轉換為電壓。
雖然未圖示，但同樣地，對圖8所示之所有輸出部、即500a-1至500h-1、500-a2至500h-2、500a-3至500h-3、500a-4至500h-4亦進行相同之處理。
雪崩光二極體之電壓VR係利用可變電壓源1035及可變電壓源1036供給。可變電壓源1036之電源可藉由切換器1037而自VR電性切斷。切換器1037之控制係藉由自控制部53傳送之控制信號1038而進行。
於圖29中示出蓋革模式之雪崩光二極體之特性。
圖29表示使雪崩光二極體之反向電壓變化時之倍增率及檢測效率。92901係表示倍增率，92902係表示檢測效率。於檢測微小缺陷時，來自缺陷之反射光量較低，故而需要較高之倍增率及檢測效率。因此，使用電壓92903作為施加電壓。
另一方面，為了針對巨大缺陷抑制缺陷之飽和，使用反向電壓92904。(數6)所示之DE2之控制係藉由對該雪崩光二極體賦予之電壓而進行。為了抑制忽略微小缺陷，必須使電壓92904之時間變短。因此，使電壓92903與電壓92904之差量和可變電壓源1036之電壓一致，切斷可變電壓源1036之時間係設定為數微秒以下。典型而言，可變電壓源1036之電壓為5～10 V。
於圖16中示出利用圖1所示之缺陷檢查裝置檢測缺陷時之檢測光量之時間變化。試樣W朝圖2之S1方向移動。橫軸為時間，縱軸為感測器之輸出。9161係來自小缺陷之反射光強度，9262係來自大缺陷之反射光強度。於使用一般之表現線形特性之感測器之情形時，9162達到感測器之飽和輸出，故而無法進行檢測，而獲得9163所示之輸出。
圖17係表示圖8之感測器之輸入光子數與感測器輸出之對應之特性曲線圖。此處，若設為雷射光源2為脈衝雷射，且雷射脈衝之間隔相對於感測器之恢復時間較長，則感測器輸出O(I，G)由(數7)表示。
[數7] (數7)
此處，d(x)係通過1021之光瞳位置x之來自試樣的反射光之強度分佈，PDE係圖8之感測器之檢測效率，I係來自試樣之輸入光子數，N係構成像素塊群G之雪崩光二極體之數量。
此時，相對於光子之輸入之感測器輸出O(I，G)如圖17之9171般，具有隨著輸入光子數增加而漸近之特性。此處，當應用連續振盪之雷射時，(數7)之線形提高。於計測直至飽和為止之範圍之電流輸出之情形時，必須使與每個光子對應之電流值變小，即，實質上使電流放大率降低。
其結果，若欲抑制大缺陷之飽和，則相對於電路雜訊之缺陷信號強度相對降低，SNR變差。藉由於實施例1中應用脈衝雷射，當使多個光子入射時容易漸近。
圖18示出於具有圖17之特性之條件下檢測出圖16所示之缺陷時所檢測出之來自感測器之輸出信號。9181係小缺陷之信號，9182係大缺陷之信號。
對於9182，根據於輸入光子數較多之情形時感測器輸出漸近之性質，可獲得照明之功率密度分佈即高斯分佈之峰值部分之強度降低之輪廓。另一方面，針對輸入光子數之感測器輸出如(數7)所示為已知，可根據感測器輸出推定光子數。
將該對應示於圖19之9191。利用與9191對應之轉換表將如9182般獲得之來自缺陷之反射光量信號轉換並進行處理，藉此可謀求動態範圍之擴大。
圖20中示出該處理之一例。自光電轉換部103，自不同之塊群輸出500-1至500-4。自500-1輸入與自圖8所示之500a-1至500a-h輸出之電流對應之電壓。同樣地，自500-2至500-4輸入與103所輸出之電流對應之電壓。藉此，獨立地輸入各個塊群之輸出。
5101-1至5101-4係AD轉換器。5101-1至5101-4係將雷射之振盪同步信號輸入，進行與此同步之取樣並轉換為數位值。藉由與雷射振盪同步，不易受到暗電流等雜訊之影響，又，使5101-1至5101-4具有於大檢測光量下輸出容易漸近之特性。5102-1至5102-4係所示之線形恢復器。該線形恢復亦與雷射振盪同步地進行。通常，雷射之照射位置一面高速地移動一面獲取資料，故而當於線形恢復之前之階段插入例如低通濾波器時，光電轉換部103所輸出之信號與原本之波形相比發生變化，無法實現準確之恢復。
尤其是，如圖3所示，於一面使視野呈螺旋狀旋轉，一面將旋轉平台設為一定速之情形時，於內周側與外周側，視野之移動速度發生變化。於雷射振盪中，發光時間典型而言為微微秒級，故而藉由與此同步，可實現線形恢復而不會受到平台之移動速度之影響。
5103-1至5103-4為乘法器，對5102-1至5102-4之輸出分別乘上權重，利用5104-1進行加算。5105係標準化處理部，其使對光電轉換部103賦予之反向電壓之控制之倍增率、及由檢測效率變化所致之光量變化。於由光電轉換器103E2檢測出相對較大之缺陷之情形時，假定使下一周之該缺陷位置之反向電壓瞬間自92903變化為92904(參照圖29)。
其結果，若設為倍增率與檢測效率之積成為m倍，則對在該條件下獲取之資料利用5105乘上m之倒數倍並進行標準化。對於觀察到巨大之缺陷之區域，亦抑制照明強度。該照明之強度變化亦同樣地，利用5105進行標準化處理。
圖21係圖20之不同之實施例。利用5103-5至5103-8類比地進行電壓放大，利用5104-2之類比加法器進行加算之後，利用5101-5之AD轉換器進行與雷射振盪頻率同步之取樣且轉換成數位值。
於圖20之實施例中，首先利用AD轉換器將500-1至500-4之輸出轉換為數位值，但於該方式中，容易受到AD轉換器中之量子化雜訊或數位雜訊之影響，於檢測光量較弱之情形時SN容易降低。於圖21之方式中，可提高針對雜訊之強固性。5102-5係線形恢復器。對於5102-5，為了將複數個塊群之輸出之和恢復，必須設為與5102-1至5102-4不同之構成。
圖22係圖1之缺陷檢查裝置之檢查中之時序圖。
92201表示光電轉換器103E2之檢測光量，92202表示光電轉換部103之檢測光量，92203表示來自控制部53之控制信號值，92204表示雷射光源2之輸出。92205及92206係來自缺陷之信號。92205具有充分之光量，故而於試樣W旋轉1周之時間△t之後，如92210所示，控制部53輸出控制雷射及光電轉換部103之反向電壓之信號。藉此，雷射之輸出被92212抑制，伴隨於此，利用控制部103檢測出之缺陷信號92207不會成為過大之輸出。雖然未圖示，但於92210之時點控制部103之反向電壓亦被設定得較低。
92206對應於圖13之位置9138之缺陷，於光電轉換部103E中未檢測出充分之光量，故而於△t後未進行雷射照明及光電轉換部103之反向電壓之控制，利用92208檢測相對較大之光量。但，由於為光量較下一周大之位置，故而於該△t後，如92211所示般抑制雷射輸出及光電轉換部103之反向電壓。藉由92211之控制，檢測光量92209成為適當之光量。
圖23中示出控制照明強度之機構。
偏光電壓控制部13自1301接收來自控制部53之控制信號，藉由切換器1302對光電元件8施加GND((Ground，接地))電位、或者對利用高電壓源1303設定之電位施加電壓。自雷射光源2輸出之雷射光如8001所示般以P偏光賦予，若對光電元件8於特定之電壓下實施偏光，則偏光朝 f方向旋轉。偏振分光鏡9將P偏光與S偏光分離，僅將S偏光分支至配備有分光鏡10之光路。P偏光方向之光被引導至後段之偏光控制部6，其後，對試樣W進行照明。
11為擴散器，吸收多餘之光。利用分光鏡10分支所得之光由光電轉換部12進行檢測。藉由監視該光量，可求出對試樣W照明之光量。利用光電轉換部12進行檢測之光被引導至51及52之信號處理部，於信號處理部51中被用於信號之標準化處理部5105之處理。於信號處理部52中，亦用於標準化處理，該標準化處理係用以算出由光電轉換器103E所檢測出之光量。
高電壓源1303可自控制部53控制電壓。一般而言，高電壓源1303之電壓之控制難以期待高速性，典型而言會花費數十毫秒左右之時間進行變更，切換器1302係於數微秒之時間內切換電壓。高電壓源1303之電壓係根據利用光電轉換部103E或者光電轉換部103所檢測出之缺陷之光量，基於(數6)算出下一周之光量，以該光量進入至所需範圍內之方式進行調整。
圖24中示出將照明強度變更之情形時之強度輪廓。
92401係利用偏振分光鏡9以所有光均照射至試樣W之方式進行控制之情形時之輪廓。橫軸為S2方向。92402係下一周之光量輪廓。將視野分割為8個部分並進行成像檢測，於該分割視野中利用92403檢測出較大之缺陷，結果，抑制92402之雷射強度。
於92402之周不抑制雷射強度而於S1方向上對光強度進行繪圖所得者為92404。與此相對，於未發現缺陷之位置對8施加特定之電壓而抑制到達試樣面之雷射強度之輪廓為92405。對此進行5105之標準化處理所得者為92406。區間92407之增益變大，結果雜訊增大。因此，利用標準化處理變更了增益之區間係考慮該增益，於後段之缺陷檢測處理中以不檢測雜訊之方式進行修正。
圖25中示出信號處理部之後段之處理。
51060係帶通濾光器，且為與照明之光束輪廓相同之高斯狀之平滑化濾光器。51061為記憶體，蓄積有數周之量之資料。利用51062，將於不同周獲取相同之位置之資料彼此加算。51063為低頻濾光器，於S1、S2之兩方向上進行平滑化。利用51064除去已進行平滑化之資料，藉此，於5106-out輸出高頻資料。於5106-out，亦輸出已進行平滑化之資料。
圖26中示出不同之感測器間之整合。
自各個感測器，5106A-out至5106N-out分別利用不同之感測器與圖25同樣地將輸出合成。51071A至51071K係整合處理部，典型而言，當對複數個感測器之輸出乘上個別地決定之增益時，合成將此合計所得之整合圖像。51072A至51072K係評估圖像生成部。
典型而言，基於各個圖像之不均，生成將信號強度標準化之圖像。51073係判定部。5107ATh至5107NTh係判定閾值。基於該判定閾值與評估圖像之組合而擷取缺陷。一般而言，缺陷係跨及複數個像素顯著化。因此，藉由利用子像素單位求出該光強度分佈之重心位置而提高座標精度。又，基於該光量而推定缺陷之尺寸。
缺陷之尺寸係預先計測檢測出複數個尺寸之標準粒子時之亮度，將該缺陷之亮度值與所檢測出之缺陷之亮度值進行比較，根據最近之與應求出之缺陷之亮度接近之標準粒子之亮度，藉由內插插值而推定缺陷之尺寸。
圖27中利用極座標系統示出來自異物之反射光分佈92701(圖27(a))與試樣表面之粗糙度反射光分佈92702(圖27(b))。中心位置為天頂方向，雷射自左側入射。92703及92704係特定之感測器之檢測區域，感測器分割為4個塊群。
感測器所檢測出之光量為來自異物之反射光與粗糙度之反射光之光量之和。根據92703與92704之比較，可知各塊群之異物與粗糙度之反射光之分佈不同。本裝置可藉由控制光電元件8而改變照明強度，故而即便利用光電轉換部103獲得大致相同之檢測光量，異物尺寸亦未必相同。
於對較大之異物照射強度較弱之雷射之情形時，成為與反射光分佈92701接近之分佈，對較小之異物照射強度較強之雷射之情形時之反射光之分佈接近92702。由此，於92701之分佈中，相對而言各塊群所檢測出之光量均勻，但於92702之分佈中，照明之入射側之光量變強。其結果，入射至形成於光電轉換部103之雪崩光二極體之光子之分佈發生變化，相對於檢測光量之輸出光量發生變化。該問題係藉由進行與所照射之雷射強度對應之線形恢復而應對。
92705(圖27(c))係線形恢復對應曲線圖，橫軸為檢測光量，縱軸為恢復光量。
92706至92709係對應於不同之雷射照射強度之曲線。尤其是於圖21所示之構成中，於運算出各塊群之輸出之和後利用5102-5進行線形恢復，故而根據雷射之強度之感測器輸出之特性的變化變大，故而對5102-5輸入照明強度資料並特定出線形恢復之對應表而進行恢復。92705之對應關係係利用實體裝置求出。
圖28係顯示部54之GUI(Graphical User Interface，圖形使用者介面)。
5401係對所計測之檢測器與各塊群之輸出賦予之增益。當變更衰減器3之旋轉角時雷射之強度變化。以不同之雷射強度計測標準粒子，對照明強度及所獲得之檢測光量進行繪圖所得者為5402。可輸入至5401之增益1至增益E分別為針對塊群之輸出之增益。僅設定特定之塊群之增益，且將其他增益設為0，藉此計測針對該塊群之標準粒子之輸入輸出特性。對所有塊群及所有感測器進行該操作，求出9191之對應關係。
5403係來自試樣之粗糙度反射光之分佈。該計測係以檢查試樣之雷射強度，使用作為對象之檢查試樣進行。5404、5405分別為利用形成於不同之感測器之塊群所檢測出之光量。於該實施例中，塊群之數量為6。各塊群之粗糙度反射光係藉由針對塊之輸出之增益之設定而求出。雖然未圖示，但於進行視野分割時，對各個分割視野(例如圖7之W-a至W-d)之每個資料進行計測。所求出之粗糙度反射光係視為各塊群之缺陷檢測之補償。
於圖36(a)～(c)中示出上述情況。9361至9363係針對各塊群之入射光之輸出特性，分別利用5402所示之計測算出。9364至9366係來自試樣面之粗糙度之反射光，藉由5403之計測而算出。於自感測器乘上5103-5至5103-8之增益之後，利用5104-2進行加算。因此，於將動作點利用試樣面之粗糙度反射光對準之後，對各個輸入輸出特性乘上增益並進行加算，基於此，算出線形恢復表。 實施例2
於實施例1中，應用成像光學系統作為檢測部102，但實施例2表示將檢測部102設為聚光光學系統之實施例。
圖30中示出檢測部102之構成。1021至1026係與圖11相同構成。無需用以於照明之S2方向上成像之1028a至1028c。於利用1026進行偏光分支之後，1029b將1021之光瞳面之像成像於103b，1029c將1021之光瞳面之像成像於103c。於圖11之構成中對未遮光之偏光成分之光進行檢測，藉此即便為與通常不同之放射具有偏光特性之缺陷反射光之缺陷，亦可進行檢測。
將103b、103c之構成示於圖31中。
由於未進行試樣面之成像檢測，故而包含1031L2、1032L2、1031-R2、1032-R2之4個群且形成於各群內之蓋革模式之雪崩光二極體係電流連接。所檢測出之電流係自500a0至500d0輸出。雪崩光二極體之構成之塊群內之光電二極體全部電流連接，除此以外與圖15之構成相同。即，控制蓋革模式之動作之反向電壓之電壓可實現瞬間、典型而言為微秒級之變化。
與圖11之構成不同，未進行成像檢測，故而對於求出所檢測出之缺陷之位置之計算而言，重要的是內插運算之精度。照明之S2方向之分佈為高斯分佈，故而缺陷之S2方向之位置係利用以下之數8求出。
[數8] (數8)
此處，lw係具有照明之高斯分佈之峰值之exp(-2)的強度之範圍之S2方向之照明寬度，△R係於每一周移動之S2方向之移動間距，t 1及t -1係於檢測出缺陷之附近檢測出最大缺陷反射光強度之2個時間之時點。d(t 1)、d(t -1)係於該時間檢測出之光量。LUT係線形恢復表，gain係照明強度、或者藉由反向電壓之控制而對檢測光量施加之變化率，例如將照明光量設為1/10，於感測器之放大率為1/4之情形時賦予1/40作為gain。
Haze(霧度)係來自試樣表面之反射光量，I係照明強度。將對用於內插之2個檢測光量帶來影響之感測器之非線形性、及照明強度、感測器之增益之變化標準化，算出缺陷之S2方向之位置r。又，缺陷之亮度係使用高斯分佈之性質而利用以下之數9求出。
[數9] (數9)
缺陷之尺寸與缺陷之亮度存在相關，故而以尺寸與已知之標準粒子之亮度建立對應之方式推定缺陷尺寸。 實施例3
圖14中示出利用光電元件8之照明強度控制之不同之實施例。
光電元件係藉由改變偏光角，而將所需強度之雷射強度傳遞至試樣。但，一般而言無法利用光電元件完全地形成為直線偏光，故而難以使光量為數%以下。另一方面，自缺陷放射之光係藉由瑞利散射而與缺陷之尺寸之6次方成正比，故而當尺寸成為10倍時，成為10之6次方左右之光量。由此，為了對巨大之缺陷準確地計測光量，較理想為進一步抑制雷射之強度。
因此，於圖14之實施例中，將光電元件及偏振分光鏡分2段直接構成。8-1至8-2係光電元件，9-1至9-2係偏振分光鏡，13-1至13-2係偏光電壓控制部，11-1至11-2係雷射束擴散器。根據本構成，可穩定地使試樣面中之雷射之光量為1/1000以下，對於巨大之缺陷亦可使反射光強度收斂於計測範圍內。
2 光源 3 衰減器 4 出射光調整部 5 擴束器 6 偏光控制部 7 照明強度分佈控制部 8 光電元件 8-1、8-2 光電元件 9 偏振分光鏡 9-1、9-2 偏振分光鏡 10 分光鏡 11 雷射束擴散器 11-1、11-2 雷射束擴散器 12 光電轉換器 13 偏光電壓控制部 13-1、13-2 偏光電壓控制部 20 照明點 51 信號處理部 52 信號處理部 53 控制部 54 顯示部 55 輸入部 101 照明部 102 檢測部 102h 高角檢測部 102hb 高角後方檢測部 102hf 高角前方檢測部 102hs 高角側方檢測部 102hs' 高角側方檢測部 102l 低角檢測部 102lb 低角後方檢測部 102lb' 低角後方檢測部 102lf 低角前方檢測部 102lf' 低角前方檢測部 103 光電轉換部 103A1 電流電壓轉換器 103A2 電流電壓轉換器 103E 光電轉換部 103E1 聚光器件 103E2 光電轉換器 103L1a 像素群 103L1b 像素群 103L2a 像素群 103L2b 像素群 103R1a 像素群 103R1b 像素群 103R2a 像素群 103R2b 像素群 104 平台部 105 信號處理部 500-a2～500h-2 輸出部 500a-1～500h-1 輸出部 500a-2～500h-2 輸出部 500a-3～500h-3 輸出部 500a-4～500h-4 輸出部 1021 物鏡 1022 偏光控制濾光器 1022-1 1/2波長板 1022-2 1/2波長板 1022-3 遮光板 1023 偏光控制濾光器 1024 光圈 1025 聚光透鏡 1026 偏振分光鏡 1027 擴散器 1028 透鏡陣列 1028a 透鏡陣列 1028b 透鏡陣列 1028c 透鏡陣列 1029 透鏡陣列 1029a 圓柱透鏡 1031-L 像素塊 1031-La 像素群 1031-La1～1031-LaN 像素 1031-Lb 像素群 1031-Lc 像素群 1031-Ld 像素群 1031-R 像素塊 1032-L 像素塊 1032-R 像素塊 1033-L 像素塊 1033-R 像素塊 1034-L 像素塊 1034-R 像素塊 1035 可變電壓源 1036 可變電壓源 1037 切換器 1038 控制信號 1041a～1041c 像 10421～10423 像 1302 切換器 1303 高電壓源 5101-1～5101-4 AD轉換器 5101-5 AD轉換器 5102-1～5102-4 線形恢復器 5102-5 線形恢復器 5103-1～5103-4 乘法器 5104-2 類比加法器 5105 標準化處理部 5107ATh～5107NTh 判定閾值 5401 增益 5403 來自試樣之粗糙度反射光之分佈 5404、5405 光量 9137 缺陷 9138 位置 9161 來自小缺陷之反射光強度 9181 小缺陷之信號 9182 大缺陷之信號 9262 來自大缺陷之反射光強度 9263 輸出 9361～9363 針對各塊群之入射光之輸出特性 9364～9366 來自試樣面之粗糙度之反射光 10241 開口部 10242 反射部 51060 帶通濾光器 51061 記憶體 51063 低頻濾光器 51071A～51071K 整合處理部 51072A～51072K 評估圖像生成部 51073 判定部 92201 檢測光量 92202 檢測光量 92203 控制信號值 92204 輸出 92205 信號 92206 信號 92207 缺陷信號 92209 檢測光量 92401 輪廓 92402 下一周之光量輪廓 92405 輪廓 92407 區間 92701 來自異物之反射光分佈 92702 試樣表面之粗糙度反射光分佈 92703 特定之感測器之檢測區域 92704 特定之感測器之檢測區域 92705 線形恢復對應曲線圖 92706～92709 曲線 92901 倍增率 92902 檢測效率 92903 電壓 92904 電壓 LE 長度 S1 方向 S1'' 方向 S2 方向 S2' 方向 T 軌跡 VR 電壓 W 試樣 W0 應檢測之缺陷 W-a～W-d 分割視野 θ1 角度 θ2 角度 △t 試樣旋轉1周之時間
圖1係表示缺陷檢查裝置之整體概略構成圖。 圖2係表示試樣表面上之照明分佈形狀與掃描方向之圖。 圖3係表示藉由掃描所得之照明點之軌跡之圖。 圖4係自側面觀察檢測部之配置及檢測方向所得之圖。 圖5係自上表面觀察低角檢測部之配置及檢測方向所得之圖。 圖6係自上表面觀察高角檢測部之配置及檢測方向所得之圖。 圖7(a)、(b)係表示試樣表面上之照明分佈形狀與成像方向之圖。 圖8係表示光電轉換部之構成之圖。 圖9係表示檢測部之構成之圖。 圖10係表示檢測部之光圈之構成之圖。 圖11(a)、(b)係表示檢測部之構成之圖。 圖12(a)～(c)係表示檢測部之偏光控制濾光器之圖。 圖13係表示照明點之位置與輪廓之圖。 圖14係表示光電轉換部之照明強度控制部之圖。 圖15係表示光電轉換部之構成要素之等效電路之圖。 圖16係感測器之飽和問題之說明圖。 圖17係表示感測器之輸入輸出特性之圖。 圖18係表示根據感測器之輸入輸出特性所獲得之來自感測器之輸出的圖。 圖19係表示檢測部之非線形性之恢復之圖。 圖20係表示資料處理部之構成之圖。 圖21係表示資料處理部之構成之圖。 圖22係表示雷射強度控制與感測器增益控制之時序圖之圖。 圖23係表示雷射強度控制部之圖。 圖24係表示於進行雷射強度控制之情形時所計測之感測器輸出信號之圖。 圖25係表示資料處理部之構成之圖。 圖26係表示資料處理部之構成之圖。 圖27(a)～(c)係表示反射光分佈與線形恢復表之圖。 圖28係用以算出線形恢復表之輪廓之圖。 圖29係表示針對感測器之施加電壓之放大率與檢測效率之圖。 圖30係表示檢測光學系統之構成之圖。 圖31係表示光電轉換部之圖。 圖32(a)、(b)係表示檢測部之構成之圖。 圖33係表示檢測部所成像之像之強度輪廓之圖。 圖34係表示檢測部所成像之像之強度輪廓之圖。 圖35係表示檢測部所成像之像之強度輪廓之圖。 圖36(a)～(c)係說明依存於來自試樣表面之反射光之感測器輸出變化之圖。

Claims (10)

  1. 一種缺陷檢查裝置，其特徵在於具有： 脈衝振盪之光源； 照明部，其將自上述光源輸出之光引導至試樣； 掃描部，其控制上述試樣被上述照明部掃描之位置； 聚光部，其將自上述試樣反射之光聚光； 第1光電轉換部，其輸出與於上述聚光部聚光之光對應之電信號； AD轉換部，其與上述光源之脈衝振盪同步地，將上述第1光電轉換部所輸出之電信號轉換為數位信號； 線形恢復部，其與上述AD轉換部所輸出之脈衝振盪同步地，對由上述AD轉換部轉換所得之數位信號加以處理並修正上述第1光電轉換部之非線形性； 缺陷檢測部，其基於上述線形恢復部之輸出而檢測上述試樣之缺陷； 處理部，其求出上述缺陷檢測部所檢測出之上述缺陷之位置與大小並輸出； 第2光電轉換部，其輸出與自上述照明部之特定位置反射之光對應之電信號；以及 反射光量推定部，其於獲取上述第2光電轉換部之輸出之時點之後，推定上述第1光電轉換部所輸入之來自上述試樣之特定時點之反射光量；且 上述聚光部具有光圈，該光圈具備配置於中心部之開口部、及配置於端部之反射部； 已通過上述開口部之光係利用上述第1光電轉換部進行檢測，被上述反射部反射之光係利用上述第2光電轉換部進行檢測。
  2. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述第1光電轉換部係 具有以蓋革模式動作之複數個光電轉換要素。
  3. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述第2光電轉換部係 輸出與自上述照明部之照明點高斯分佈之山麓附近反射之光對應之電信號。
  4. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其進而具有分割部，該分割部將於上述聚光部聚光之光分割並輸出至上述第1光電轉換部與上述第2光電轉換部。
  5. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述照明部具有： 偏光控制部，其控制上述光源所輸出之光之偏光方向；以及 光量控制部，其將上述偏光控制部所控制之偏光方向中之特定之偏光方向之光引導至上述試樣； 上述偏光控制部與上述光量控制部係 於上述反射光量推定部推定為檢測上述第1光電轉換部之計測範圍以上之反射光量之時點，使上述光之偏光方向變化並使被引導至上述試樣之上述光之光量減少。
  6. 如請求項5之缺陷檢查裝置，其中上述光量控制部係 包含至少一個串聯連接之光電元件與偏振分光鏡之組合。
  7. 如請求項1之缺陷檢查裝置，其中上述第1光電轉換部係 包含以蓋革模式動作之複數個雪崩光二極體，且 具有放大率切換部，該放大率切換部係將上述電信號之放大率於1毫秒以下之時間內切換， 上述放大率切換部係 於上述反射光量推定部推定為檢測上述第1光電轉換部之計測範圍以上之反射光量之時點，控制上述雪崩光二極體之反向電壓，藉此使上述放大率減小。
  8. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述第1光電轉換部之上述光電轉換要素係 電性連接於每個特定區域，電性連接者彼此分離並輸出上述電信號， 上述區域對應於上述試樣之位置。
  9. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述第1光電轉換部之上述光電轉換要素係 電性連接於每個特定區域，電性連接者彼此分離並輸出上述電信號， 上述區域對應於上述聚光部之光瞳面之位置。
  10. 如請求項2之缺陷檢查裝置，其中上述第1光電轉換部之上述光電轉換要素係 電性連接於每個特定區域，電性連接者彼此分離並輸出上述電信號， 上述區域對應於上述試樣面與上述聚光部之光瞳面之組合之位置。
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