WO2023119589A1 - 光学式異物検査装置 - Google Patents

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WO2023119589A1
WO2023119589A1 PCT/JP2021/048007 JP2021048007W WO2023119589A1 WO 2023119589 A1 WO2023119589 A1 WO 2023119589A1 JP 2021048007 W JP2021048007 W JP 2021048007W WO 2023119589 A1 WO2023119589 A1 WO 2023119589A1
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WO
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optical
foreign matter
inspection device
attenuator
matter inspection
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/048007
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和治 永島
久亮 金井
雅巳 幕内
雅也 山本
俊一 松本
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
Priority to PCT/JP2021/048007 priority Critical patent/WO2023119589A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • the present invention relates to an optical foreign matter inspection device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-309713
  • Patent Document 1 describes, "[Problem] An optical inspection apparatus that irradiates an object to be inspected with light and detects the light that is reflected, scattered, etc. on the object to be inspected, and inspects foreign matter, defects, etc. on the object to be inspected.
  • the optical inspection apparatus is equipped with a mechanism for moving and scanning the object to be inspected, or by irradiating light.
  • the detection sensitivity is lower at the outer circumference of the object to be inspected than at the inner circumference.
  • Increasing the illuminance of the illumination spot relative to the inner circumference while keeping the surface temperature rise constant compensates for the reduction in the effective total signal of the scattered light signal” (see abstract).
  • the illumination spot is larger than the inner peripheral portion.
  • Patent Document 1 does not mention the ratio of changing the illuminance of the lighting.
  • the irradiation energy density is uniform from the inner circumference to the outer circumference of the object to be inspected (for example, a 300 mm wafer)
  • the illuminance of the outer circumference must be 50 times or more that of the inner circumference.
  • the transmittance of the variable optical attenuator used is about 5% to 95%, and therefore it is impossible to adjust the illuminance over the entire surface of the object to be inspected with an adjustment ratio of about 20 times.
  • the present invention was made to solve such problems, and aims to make the laser irradiation energy density more uniform over the entire inspection area of the sample in an optical foreign matter inspection device that rotates the sample.
  • An example of the optical foreign matter inspection device is An optical foreign matter inspection device for inspecting foreign matter on the surface of a sample, a rotating stage on which the sample is placed and driven to rotate; a laser light source for irradiating the surface of the sample with a laser beam; a two or more stage optical variable attenuator for adjusting the light amount of the laser beam; a sensor that detects light scattered or reflected from the surface of the sample; an A/D conversion circuit that converts the intensity of light received by the sensor from the output signal of the sensor into digital pixels; a data processor that inputs the output signal of the A/D conversion circuit and the coordinate information output from the rotation stage, associates the output signal of the A/D conversion circuit with the coordinate information, and outputs detection data; an attenuator controller that controls the transmittance of the variable optical attenuator based on the coordinate information; have
  • the laser irradiation energy density over the entire inspection area of the sample can be made more uniform.
  • FIG. 1 shows the configuration of an optical foreign matter inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the basic configuration of translation and rotation of the stage is shown.
  • FIG. 10 shows a configuration example 1 of an attenuator control section according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 shows a configuration example 2 of an attenuator control section according to Embodiment 2.
  • FIG. An example in which the resolution of transmittance can be improved by the second embodiment will be described.
  • the outline of the settling time of the stepping motor that rotates the wave plate is shown.
  • An example in which the transmittance can be controlled at high speed by the second embodiment will be described.
  • 10 shows a configuration example for improving the maintainability of a multi-stage optical variable attenuator according to Embodiment 3.
  • FIG. 3 shows the configuration example for improving the maintainability of a multi-stage optical variable attenuator according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 shows a configuration example 1 related to foreign matter determination in Embodiment 4.
  • FIG. 11 shows a configuration example 2 related to foreign matter determination in the fourth embodiment.
  • FIG. An example of controlling the foreign matter threshold according to the fourth embodiment will be shown.
  • FIG. 10 shows a configuration example 1 for controlling an electro-optical element according to Embodiment 5.
  • FIG. 12 shows a configuration example 2 for controlling an electro-optical element according to the fifth embodiment.
  • FIG. Embodiment 5 shows an example of controlling the laser power to be constant when a large-diameter foreign object is present.
  • the main body as hardware for them is the processor or the controller composed of the processor etc. , devices, computers, systems, etc.
  • a computer executes processing according to a program read out on a memory by a processor while appropriately using resources such as a memory and a communication interface. As a result, predetermined functions, processing units, and the like are realized.
  • the processor is composed of, for example, a semiconductor device such as a CPU or GPU, but may be composed of other semiconductor devices.
  • a processor is composed of devices and circuits capable of performing predetermined operations. The processing can be implemented not only by software program processing but also by dedicated circuits. FPGA, ASIC, etc. can be applied to the dedicated circuit.
  • the program may be installed as data in the target computer in advance, or may be distributed to the target computer as data from the program source and installed.
  • the program source may be a program distribution server on a communication network or a non-transitory computer-readable storage medium.
  • a program may consist of a plurality of program modules.
  • a computer system may be configured by a plurality of devices.
  • FIG. 1 An optical foreign matter inspection apparatus and the like according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. The optical foreign matter inspection apparatus of the first embodiment is an apparatus for inspecting foreign matter on the surface of a sample, and has a function of performing foreign matter inspection on a semiconductor wafer as an example of the sample.
  • a computer system according to the first embodiment is a computer system that constitutes the optical foreign matter inspection apparatus according to the first embodiment.
  • the optical foreign matter inspection apparatus of Embodiment 1 has the following components. - Stage movement means for rotating and translating the sample and outputting rotation angle information. - Irradiation means for irradiating the surface of the sample with a laser beam. - Optical adjustment means for individually controlling multiple stages of optical variable attenuators to adjust laser power according to the linear velocity at the irradiation position. - detection means for detecting the scattered light generated from the surface of the sample by irradiation by the irradiation means and outputting a detection signal. - Image generating means for generating and outputting an image mapped onto the sample surface.
  • the power density of the laser beam 120b on the surface of the sample during the inspection period is made constant by controlling the plurality of optical variable attenuators 105 according to the linear velocity at the laser irradiation position of the sample 101 in FIG. An example is given.
  • FIG. 1 shows the configuration of an optical foreign matter inspection apparatus 1 according to Embodiment 1.
  • the optical foreign matter inspection apparatus 1 of Embodiment 1 is configured with the following components. - a stage 150 (having a rotation stage 102, a translation stage 103 and a stage controller 111); - an illumination optical system 160 (having a laser light source 104, a plurality of optical variable attenuators 105, an attenuator controller 107, and a lens 161); - detection optics 170 (comprising sensor 106, lens 171); - a processing system 180 (having an A/D conversion circuit 108, a data processing section 109, and an image generation section 110); - General control unit 112;
  • the stage 150 is a mechanism including the rotation stage 102 , the translation stage 103 and the stage control section 111 .
  • a sample 101 is placed on the rotating stage 102 and driven to rotate.
  • a sample 101 such as a semiconductor wafer is placed and held on the upper surface of the rotating stage 102 .
  • the rotary stage 102 is rotated within a horizontal plane (XY plane) with the illustrated Z direction (for example, vertical direction) as a rotation axis.
  • the translation stage 103 translates the sample 101 and the rotation stage 102 in the radial direction R (eg, X direction or Y direction).
  • the stage control unit 111 drives and controls the rotation stage 102 and the translation stage 103 based on the motor control signal 126 (in other words, the stage drive signal) based on the control from the overall control unit 112, thereby controlling the rotation stage 102. Rotation and translation of the translation stage 103 are performed. Examples of the mounting configuration of the stage control unit 111 include general-purpose circuits and computers including processors such as CPUs (Central Processing Units), and dedicated circuits such as FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays).
  • the illumination optical system 160 includes a laser light source 104 , multiple optical variable attenuators 105 (configured in two or more stages), an attenuator control section 107 (in other words, an attenuator controller), and a lens 161 .
  • the laser light source 104 emits a laser beam (in other words, laser light) 120a.
  • the plurality of optical variable attenuators 105 have their transmittance controlled by an attenuator control unit 107, thereby adjusting the light amount of the laser beam 120b to be transmitted.
  • the lens 161 converges and forms an image of the emitted laser beam 120 b on a target portion of the sample 101 .
  • the laser light source 104 irradiates the surface of the sample 101 with the laser beam 120b.
  • the optical variable attenuator 105 Various types of configurations are conceivable for the optical variable attenuator 105, and the configuration is not limited, but in this embodiment, the optical variable attenuator 105 having a half-wave plate and a polarizing beam splitter is used. In this embodiment, all the variable optical attenuators 105 have such a configuration, but at least one variable optical attenuator 105 has a half-wave plate and a polarizing beam splitter, and the other variable optical attenuators 105 may have different configurations.
  • Examples of the mounting configuration of the attenuator control unit 107 include a general-purpose circuit or calculator including a processor such as a CPU (Central Processing Unit), or a dedicated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit)
  • a dedicated circuit such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the detection optical system 170 is configured with a lens 171 and a sensor 106 .
  • the lens 171 collects and forms an image of the scattered light 121 generated from the surface of the sample 101 irradiated with the laser beam 120b by the illumination optical system 160 .
  • the sensor 106 is an accumulated charge sensor that detects the scattered light 121 condensed and imaged by the lens 171 and outputs it as a sensor output (in other words, a sensor output signal) 122 .
  • the sensor 106 is composed of, for example, a CMOS sensor or a CCD sensor. Thus, sensor 106 detects light scattered or reflected from the surface of sample 101 .
  • the processing system 180 has an A/D conversion circuit 108 , a data processing section 109 and an image generation section 110 .
  • the processing system 180 is configured as, for example, a computer system.
  • a computer system comprises a processor, a memory, a communication interface, an input/output interface, a bus, and the like.
  • a part of the processing system 180 may be configured with a dedicated circuit.
  • the data processing unit 109, the image generation unit 110, the stage control unit 111, and the like are implemented as dedicated circuits using FPGA or the like, thereby enabling high-speed processing.
  • the A/D conversion circuit 108 samples the sensor output 122, analog/digital converts it, and outputs it as an ADC output 123 (in other words, the output signal of the ADC conversion circuit).
  • the ADC output 123 is digital pixel information corresponding to the two-dimensional array of elements of the sensor 106, and has values corresponding to light intensity and the like for each pixel.
  • A/D conversion circuit 108 converts the intensity of light received by sensor 106 from sensor output 122 into digital pixels.
  • the signal value corresponding to the pixel may be referred to, for example, by a method such as comparison with a threshold to determine whether or not there is a foreign matter, and the details are not limited.
  • the data processing unit 109 (in other words, data processor) performs data processing to associate rotation angle information with the ADC output 123 and the stage encoder signal 127 from the rotation stage 102 and output it as detection data 124 .
  • the stage encoder signal 127 is a signal representing the rotation angle of the rotation stage 102, the coordinates of the translation stage 103, etc., and can be said to be coordinate information.
  • the data processing unit 109 receives the ADC output 123 and the coordinate information output from the rotating stage 102 , associates the ADC output 123 with the coordinate information, and outputs the detected data 124 .
  • the attenuator control unit 107 controls the transmittance of the variable optical attenuator 105 based on this coordinate information.
  • the image generation unit 110 generates and outputs the position coordinates of foreign matter on the sample 101 as an image (sometimes referred to as a mapping image) from the detection data 124 and foreign matter coordinate information (not shown). This output is displayed on the display screen of a display device built in or connected to the processing system 180, for example.
  • the foreign object coordinate information information corresponding thereto can be obtained from the stage 150, the stage control section 111, or the overall control section 112. FIG.
  • a processor or a dedicated circuit can be given as an example of the implementation configuration of the components of each unit such as the data processing unit 109 and the image generation unit 110 in the processing system 180 .
  • Each unit may be implemented individually, or each unit may be integrated into one and implemented.
  • the overall control unit 112 and each unit of the processing system 180 excluding the A/D conversion circuit 108 may be integrally implemented as one computer system.
  • the overall control unit 112 is a part that controls the entire optical foreign matter inspection device 1 .
  • the overall control unit 112 has a function of outputting inspection information 128 including rotation speed, translation speed, etc. to the image generation unit 110 and the stage control unit 111, and outputs transmittance adjustment information of the variable optical attenuator 105 to the attenuator control unit 107. It has a function to
  • variable optical attenuator 105 is composed of a half-wave plate and a polarizing beam splitter
  • one example of the attenuator control value 125 is to output the angle information of the wave plate. It is preferable to refer to the angle/transmittance conversion amount for For example, a conversion table or the like is used as the transmittance adjustment information.
  • Examples of the implementation configuration of the overall control unit 112 include a computer system including a processor or controller, or a dedicated circuit such as FPGA.
  • the user U1 is an operator who operates and uses the optical foreign matter inspection device 1.
  • the user U1 inputs instructions, inputs settings, checks images, checks information, etc., through an input device and an output device (including a display device) (not shown) connected to the overall control unit 112, and detects foreign objects. Carry out inspection-related work.
  • the user U1 may access the computer system of the optical foreign matter inspection apparatus 1 from a client terminal device to use the functions. That is, the computer system may be configured as a client-server system or the like.
  • the optical foreign matter inspection apparatus 1 may read and write various data to an external device (for example, a server).
  • the client terminal device of user U1 accesses the computer system (for example, the overall control unit 112 or the image generation unit 110) of the optical foreign matter inspection apparatus 1, acquires screen data including a GUI from the computer system, and displays it on the display screen. indicate.
  • the user U1 inputs instructions and setting information to the screen including the GUI, and the client terminal device transmits the information to the computer system.
  • the computer system controls operations related to foreign matter inspection based on information from the client terminal device, and transmits screen data including a mapping image of inspection results and a GUI to the client terminal device.
  • the client terminal device displays the screen, and the user U1 can check the screen by looking at the screen.
  • FIG. 2 shows a basic configuration for translation and rotation on the upper surface of the sample 101 on the stage 150 in the XY plane.
  • the square dashed outer frame in FIG. 2 represents an area fixed to the optical foreign matter inspection device 1 (as a more strict example, its housing or main body).
  • the sample 101 is positioned at a pre-translational position 101a outlined by a dashed circle.
  • Sample 101 has wafer radius WR.
  • the center point of the disc formed by the sample 101 coincides with the reference position 200 .
  • a reference position 200 represents the center of rotation of the rotary stage 102 .
  • the sample 101 is translated 210 from the position 101a to the right in the X direction by the translation stage 103, for example.
  • the sample 101 moves to a post-translational position 101b whose outline is indicated by a solid circle.
  • the reference position also moves, and the reference position corresponding to the position 101b becomes the reference position 201.
  • a position 202 on the outer periphery of the sample and a position 203 further inside are examples of reference positions (reference angles) for rotation in the circumferential direction.
  • rotation by the rotating stage 102 is performed with the circumferential direction C, which is clockwise in the drawing, from the position 203 as the inspection direction.
  • the rotation angle ⁇ is an angle corresponding to rotational movement, and ⁇ represents a unit rotation angle.
  • the irradiation position of the laser beam 120 b is fixed at the laser beam irradiation position 220 .
  • an elliptical shape is shown in FIG. 2, the shape and spot diameter are not limited to this.
  • FIG. 2 shows the irradiation position moving in the circumferential direction C, the irradiation position of the laser beam 120b is actually fixed with respect to the optical foreign matter inspection apparatus 1, and the sample 101 rotates. By doing so, a plurality of positions in the circumferential direction are irradiated.
  • the radius of the circumference to be inspected can be changed in the radial direction R as indicated by the distance K (corresponding radius).
  • Position can be checked.
  • the scattered light is detected over the entire surface of the sample 101 by the operation of changing the circumference radius of the object to be inspected by translational movement in the X direction and the operation of rotating the sample 101 about the reference position. Detect foreign matter on the sample.
  • the laser beam irradiation time per unit area changes according to the rotational speed and translational position. That is, the irradiation energy density changes.
  • the irradiation energy density differs within the surface of the sample, it affects the amount of scattered light, resulting in variations in the size of detectable foreign matter. As shown in FIG. 2, if the rotation angular velocity of the sample 101 is constant, the amount of movement per unit time increases (the linear velocity is faster) toward the outer circumference. When the laser power is constant, the outer circumference is irradiated. The irradiation energy density of the laser beam 120b is lowered.
  • the stage encoder signal 127 is input to the attenuator control unit 107, and the plurality of optical variable attenuators 105 are controlled based on the linear velocity calculated from the stage encoder signal 127, so that the irradiation energy density of the entire surface of the sample is can be stabilized.
  • the irradiation energy density is inversely proportional to the linear velocity.
  • a constant irradiation energy density can be achieved by increasing the laser power in proportion to the laser irradiation radius.
  • the amount of translational movement required to inspect the entire surface of the wafer is, by simple calculation, 150 mm (i.e., radius) from the center position of the wafer to the outer periphery. is.
  • 150 mm i.e., radius
  • the inspection position range is 2 mm to 148 mm
  • FIG. 1 [Expansion of laser power adjustment range by multiple optical variable attenuators] It will be explained that the configuration of FIG. 1 can expand the laser power adjustment range.
  • a plurality of optical variable attenuators 105 are provided.
  • the variable optical attenuator 105 having a plurality of configurations makes it possible to make the irradiation energy density constant over the entire surface of the sample in high-speed inspection, and to reduce in-plane variations in the size of foreign particles.
  • FIG. 2 A control method for the variable optical attenuator according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. The basic configuration of the optical foreign matter inspection apparatus in Embodiment 2 and the like is the same as or common to Embodiment 1, and below, configuration parts in Embodiment 2 that are different from those in Embodiment 1 or more specific configurations will be described. I will explain the part.
  • a specific control method will be shown that enables the above-described multi-stage optical attenuator to adjust the laser power with higher accuracy.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the attenuator control section 107 in FIG.
  • the configuration of FIG. 3 is configured to output a control pulse as the attenuator control value 125 to the variable optical attenuator 105 .
  • the angle of the half-wave plate of the variable optical attenuator 105 can be changed by a stepping motor.
  • the angle here means, for example, a rotation angle representing a rotation position within a plane perpendicular to the laser.
  • a servo motor may be used instead of the stepping motor.
  • the half-wave plate is rotated by a predetermined angle for each pulse input to the stepping motor, and the transmittance is determined according to the angle after rotation.
  • the transmittance table 301 is a table that records the relationship of transmittance to linear velocity for each optical variable attenuator 105, that is, a table that determines the transmittance of the optical variable attenuator 105 based on the linear velocity.
  • the transmittance/wave plate angle conversion table 302 records the angle of the half-wave plate with respect to the transmittance, that is, it is a table that determines the angle of the half-wave plate based on the transmittance.
  • the stage encoder signal 127 is input from the stage 150 to the linear velocity calculator 300 (in other words, the linear velocity processor).
  • a linear velocity calculator 300 calculates a linear velocity based on the stage encoder signal 127 .
  • the linear velocity is represented as linear velocity information 310, for example.
  • the transmittance information 311 is input from the transmittance table 301 to the transmittance/wave plate angle conversion table 302 , and the angle information 312 is output to the pulse generator 303 .
  • the pulse generator 303 outputs a control pulse as the attenuator control value 125 to the stepping motor of the variable optical attenuator 105 based on the angle represented by the angle information 312 .
  • the transmittance of the variable optical attenuator 105 can be appropriately controlled according to the stage encoder signal 127 and the table information 129.
  • FIG. 4 shows the configuration of the attenuator control section 107 that realizes attenuator control with simpler control.
  • one or more coordinates for outputting the attenuator control value 125 for the half-wave plate are stored in advance in the coordinate table 401 from the table information 129 from the overall control unit 112 .
  • the stage signal counter 400 counts the stage encoder signal 127 (for example, pulse-like signal) from the rotary stage 102 .
  • the stage signal counter 400 outputs a count value 410 (equivalent to stage coordinates) representing the accumulated count number to the coordinate table 401 .
  • the coordinate table 401 When the coordinates stored in the coordinate table 401 match the count value 410 , the coordinate table 401 outputs a match signal 411 to the pulse generator 402 . Pulse generator 402 outputs attenuator control value 125 in response to match signal 411 .
  • the pulse generator 402 outputs a control pulse to the stepping motor. This rotates the half-wave plate.
  • the coordinates stored in the coordinate table 401 can be used as an angle change threshold, and when the rotation angle of the sample 101 matches this angle change threshold (if more than one are defined, one of them), , the half-wave plate rotates. That is, it can be said that the coordinate table 401 is a table that holds one or more angle change thresholds for changing the angle of the half-wave plate.
  • the transmittance it is possible to control the transmittance according to the stage coordinates.
  • the rotation speed of the sample is usually determined with respect to the stage coordinates, and the linear velocity can be estimated from the stage coordinates.
  • the relationship between the transmittance and the wavelength plate angle is also included in the coordinate table 401, the same transmittance control as in the configuration of FIG. 3 is possible with this configuration.
  • the transmittance of the variable optical attenuator 105 can be appropriately controlled according to the stage encoder signal 127 and the table information 129.
  • variable optical attenuator 105 can be independently controlled by the configuration shown in FIGS. 3 and 4, a control method for changing the transmittance with high precision using this will be described.
  • FIG. 4 the configuration of FIG. 4 will be explained as an example.
  • the total transmittance is obtained by multiplying the transmittance of each optical variable attenuator 105a and 105b. Therefore, if a predetermined total transmittance is determined for the stage coordinates (equivalent to the linear velocity), the value obtained by taking the square root of the transmittance (in the case of N stages, the Nth root of the total transmittance) is the value for each light variable. This is the transmittance to be realized by the attenuator 105 .
  • each optical variable attenuator 105 it is a simple control method to control each optical variable attenuator 105 so that it simultaneously has the same transmittance and wavelength plate angle with respect to the stage coordinates.
  • An example of signals in this control method is shown in FIG. 5(a). This is an example in which the wave plates are moved at the timings of r 2 , r 8 , and r 12 of the count value 410 representing the stage coordinates. By moving all the wave plates simultaneously, the total transmittance changes accordingly.
  • FIG. 5(b) shows a modification of the control method for increasing the resolution of the transmittance with respect to this control method.
  • the attenuator control section 107 has a function of independently and sequentially cyclically controlling a plurality of variable optical attenuators 105. Particularly, when there are two variable optical attenuators 105, these two are alternately controlled. to control.
  • the transmittance can be changed more smoothly.
  • the coordinate table 401 of FIG. should be set to
  • FIG. 7(a) shows, as a reference example, the case where the variable optical attenuator 105 is in one stage and the inspection is performed at a higher speed (increase the rotation speed, etc.).
  • the control pulse interval control period Tc
  • the interval is shorter than the settling time Ts, it indicates that control is lost.
  • variable optical attenuator 105 has two stages and performs alternate control, so that the control period Tc of each control pulse is reduced to 2 compared to the case of the one-stage control. can be doubled. Accordingly, by applying a plurality of optical variable attenuators 105 and alternate control, laser power adjustment in faster inspection becomes possible.
  • the number of stages of the variable optical attenuator 105 is two, but if it is three or more, the transmittance can be changed with higher precision and/or speed.
  • FIG. 3 A maintenance method for the variable optical attenuator according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • FIG. The basic configuration of the optical foreign matter inspection apparatus according to Embodiment 3 is the same as or common to that of Embodiment 1 and the like. The constituent parts will be explained.
  • a method of monitoring the deterioration state and effectively operating the multi-stage optical attenuator will be described.
  • FIG. 8 shows a configuration for monitoring the deterioration state of the variable optical attenuator 105 in this embodiment.
  • variable optical attenuator 105 includes half-wave plate 800 and polarizing beam splitter 801, and the ratio of P-polarized light 810 and S-polarized light 811 changes according to the angle of half-wave plate 800. shall be
  • a laser power monitor 802 is provided in this embodiment.
  • Laser power monitor 802 measures the laser power of the laser reflected by polarizing beam splitter 801 . If the light used for inspection is P-polarized light 810, by providing the laser power monitor 802 on the S-polarized light 811 side, the laser power of the laser beam 120b used for inspection can be measured noninvasively.
  • a voltage signal 812 corresponding to the laser power outputted from the laser power monitor 802 is acquired at an arbitrary timing by the laser power acquisition section 803, and stored in the laser power storage section 804 (in other words, laser power memory) or the power difference calculation section 805 ( In other words, the power information 813 is output to the power difference calculation processor.
  • Power difference calculator 805 calculates the difference between the measured laser power (represented by power information 813) and a predetermined reference laser power (for example, represented by reference laser power information 814 from laser power storage 804). to calculate
  • the reference laser power can be determined by any method, and an example of the determination method will be described below.
  • a laser radiated with a specific reference laser power and a half-wave plate 800 set at an angle corresponding to a specific reference transmittance are used to A power monitor 802 measures the laser power.
  • the laser power measured at this time can be stored in the laser power storage unit 804 as a reference laser power.
  • Power difference calculator 805 calculates the difference between the laser power measured for each half-wave plate 800 and the reference laser power, and outputs difference information 815 representing the difference to correction value derivation unit 806 (in other words, correction value derivation processor).
  • a correction value derivation unit 806 derives a correction value for the transmittance of the variable optical attenuator 105 based on the difference information 815, and outputs correction value information 816 representing this correction value to the overall control unit 112 or the like.
  • the attenuator control section 107 further controls the transmittance of the variable optical attenuator 105 based on this correction value.
  • step S900 the laser power of the first-stage optical variable attenuator 105a is obtained.
  • step S901 the difference from the previous power (reference laser power or laser power measured when correction was performed immediately before) is taken. Based on the difference, the amount of change in laser power (for example, the amount of decrease) is calculated. calculate.
  • step S903 it is determined whether the correction value is within the adjustable range.
  • step S903 is performed, for example, by the overall control unit 112 or the like. Further, whether or not the correction value is within the adjustable range can be determined based on whether or not the transmittance after correcting the transmittance difference is below a predetermined lower limit of transmittance. In this way the correction value can be applied to any optical variable attenuator 105 .
  • the correction value can be set, for example, in the transmittance table in FIG. 3, and can be expressed as a transmittance offset for compensating for the difference in laser power.
  • the correction value is outside the adjustable range, there is a possibility that the first-stage optical variable attenuator 105a or the laser light source 104 has deteriorated. Output replacement alert. If it is within the adjustable range, the correction value is applied in step S905.
  • step S901 If the power of the first-stage optical variable attenuator 105a does not decrease in step S901, the laser power of the second-stage optical variable attenuator 105b is obtained in step S906.
  • Steps S907-S909 are executed in the same manner as steps S901-S903. If the correction value is outside the adjustment range, it is determined that the second stage optical variable attenuator 105b has deteriorated, and in S910 an alert for replacement of the second stage optical variable attenuator 105b is output to the user U1.
  • the basic configuration of the optical foreign matter inspection apparatus according to Embodiment 4 is the same as or common to that of Embodiment 1 and the like. The constituent parts will be explained.
  • the threshold value of the amount of scattered light for foreign object detection foreign object threshold value
  • detection accuracy is reduced even at the outer periphery of the sample. show how to prevent
  • FIG. 10 shows a configuration example of the data processing unit 109 in FIG.
  • An ADC output 123 obtained by converting the amount of scattered light into a digital value is input to a foreign matter determination unit 1001 (in other words, a foreign matter determination processor).
  • a foreign object determination unit 1001 compares the ADC output 123 of the A/D conversion circuit 108 with a foreign object threshold value 1010 and outputs foreign object information 1011 indicating whether or not a foreign object exists. For example, if the ADC output 123 exceeds the foreign object threshold 1010, it is determined that a foreign object is present.
  • a coordinate assigning unit 1003 (in other words, a foreign object coordinate processor) associates the stage encoder signal 127 and foreign object information 1011 and outputs them as detection data 124 .
  • Detection data 124 is output to image generation unit 110 .
  • the foreign object threshold value 1010 was a fixed value, but in the present embodiment, the foreign object threshold value 1010 is dynamically changed.
  • the optical foreign matter inspection apparatus has a half mirror 1004 , and the half mirror 1004 reflects part of the laser beam irradiated onto the sample 101 .
  • Laser power monitor 1005 measures laser power 1013 of laser 1012 reflected by half mirror 1004 .
  • the threshold calculator 1002 determines the foreign matter threshold 1010 based on the laser power 1013 .
  • foreign object threshold 1010 is dynamically changed.
  • the half mirror 1004 is used as a method for measuring the laser power 1013 here, it goes without saying that the polarization beam splitter 801 may monitor the light not used for inspection as shown in FIG.
  • FIG. 11 shows a modification of the data processing section 109 of FIG.
  • the threshold can be controlled more simply by inputting the stage encoder signal 127 to the threshold calculator 1002 .
  • the foreign matter determination unit 1001 compares the ADC output 123 of the A/D conversion circuit 108 with the foreign matter threshold value 1010, and outputs foreign matter information 1011 indicating whether or not a foreign matter exists. .
  • a threshold calculation unit 1002 determines a foreign matter threshold 1010 based on the stage encoder signal 127 .
  • Coordinate allocation section 1003 associates stage encoder signal 127 and foreign object information 1011 and outputs them as detection data 124, as in the example of FIG.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram for detecting a foreign object according to the amount of scattered light.
  • the signal as shown in FIG. A signal such as (b) is detected.
  • the upper diagram shows an ideal signal amount 1200, but in reality there is optical noise caused by a laser or the like and electrical noise in an electrical signal, so a signal amount 1201 shown in the lower stage is detected.
  • the linear velocity is higher in the outer circumference than in the inner circumference, a signal amount 1200b compressed in the time direction is detected. Since the amplitude of the signal amount 1200a in the inner peripheral portion and the signal amount 1200b in the outer peripheral portion are the same, the signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as the SN ratio) decreases in the outer peripheral portion where the integrated value in the time direction decreases. As a result, erroneous detection of foreign matter and a decrease in the detection rate occur.
  • the SN ratio the signal-to-noise ratio
  • the laser power control shown in Embodiment 1 it is possible to perform control so that the integrated value of the signal amount 1200 in the time direction does not change between the inner circumference and the outer circumference.
  • a signal amount 1200c with increased amplitude is obtained.
  • the SN ratio which has been sacrificed in the conventional art, is improved.
  • the foreign object threshold value 1210 remains fixed, an increase in laser power may increase the amount of noise, and may also increase the number of erroneous detections. Therefore, as in the present embodiment, based on the laser power 1013 measured by the laser power monitor 1005, the optimum foreign matter threshold value 1010 is set as shown in FIG. erroneous detection can be reduced.
  • FIG. 5 An effective control method for two types of attenuators with different characteristics according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15.
  • FIG. The basic configuration of the optical foreign matter inspection apparatus according to the fifth embodiment is the same as or common to that of the first embodiment and the like. In the following, a configuration different from the first embodiment or the like in the fifth embodiment or a more specific configuration will be described.
  • explosion avoidance there is a technology that detects a large-diameter foreign object and reduces the laser power only during that time (hereinafter referred to as explosion avoidance). For example, when the amount of scattered light exceeds a certain threshold, it is determined that there is a large-diameter foreign object at that coordinate, and while the sample rotates several times, the laser power is greatly reduced at the angle corresponding to that coordinate to avoid explosion. I do.
  • variable optical attenuator 105b by the electro-optical element 1302 shown in FIG.
  • At least one optical variable attenuator (optical variable attenuator 105a in FIG. 13) has a half-wave plate 1300 and a polarization beam splitter 1301 similar to those in FIG. 8, and at least one optical variable attenuator ( The variable optical attenuator 105 b ) of FIG. 13 has an electro-optical element 1302 and a polarizing beam splitter 1303 .
  • the electro-optical element 1302 changes the polarization state of the laser beam transmitted through the electro-optical element 1302 according to the voltage applied to the electro-optical element 1302 .
  • the electro-optical element 1302 can control the polarization state faster than the half-wave plate 1300, so the variable optical attenuator 105b can control the laser power faster than the variable optical attenuator 105a.
  • variable optical attenuators 105 having these characteristics makes it possible to control the laser power continuously and instantaneously.
  • FIG. 13 is a configuration example of part of the illumination optical system 160 of FIG. 1 in this embodiment.
  • the optical foreign matter inspection apparatus according to this embodiment has the following components. - A variable optical attenuator 105a that continuously varies the laser power at a relatively low speed. - A variable optical attenuator 105b that varies the laser power relatively quickly, eg instantaneously.
  • a half mirror 1304 that reflects a portion of the laser beam that irradiates the sample as reflected laser 1324; - a laser power monitor 1305 that measures the laser power 1325 of the reflected laser 1324 reflected by the half mirror 1304; - A voltage calculator 1306 (in other words, a voltage calculator) that determines a plurality of voltages (a first voltage 1328a and a second voltage 1328b) to be applied to the electro-optical element 1302 based on the measured laser power 1325; - a DAC 1307 that converts voltage information 1326a representing a first voltage 1328a and voltage information 1326b representing a second voltage 1328b into first analog voltage information 1327a and second analog voltage information voltage 1327b respectively.
  • a large-diameter foreign matter determination unit 1309 (in other words, a large-diameter foreign matter determination processor) that outputs foreign matter information indicating whether or not a large-diameter foreign matter exists based on the ADC output 123 of the A/D conversion circuit 108 .
  • a voltage switching unit 1310 (in other words, a voltage switch) that switches between the first variable voltage source 1308a and the second variable voltage source 1308b based on the foreign matter information 1329;
  • the electro-optical element 1302 is an element such as a Pockels cell, and can instantaneously change the polarization direction of the incident laser 1320 according to the applied voltage (represented by the attenuator control value 125b).
  • the applied voltage represented by the attenuator control value 125b.
  • a high voltage is generated as the first voltage 1328a and a low voltage is generated as the second voltage 1328b, and the voltage switching unit 1310 switches the voltage at an appropriate timing, thereby instantaneously changing the laser power. be able to.
  • the attenuator control section 107 controls the polarization direction of the laser beam by connecting either the first variable voltage source 1308a or the second variable voltage source 1308b to the electro-optical element 1302.
  • the voltage ratio is 50:1
  • the extinction ratio can be 50:1
  • the transmittance can be switched between 100% and 2% at high speed.
  • FIG. 14 shows a configuration example that can more simply perform voltage variable control to the electro-optical element. If the laser power corresponding to the inspection radius is known in advance as the sample inspection condition, the threshold value can be controlled more easily by inputting the stage encoder signal 127 to the voltage calculator 1306 .
  • the voltage calculator 1306 determines the first voltage 1328a and the second voltage 1328b based on the stage encoder signal 127.
  • the transmittance can be switched at high speed, as in the example of FIG. Furthermore, since the laser power monitor 1305 as shown in FIG. 13 is not required, the configuration becomes simpler.
  • FIG. 15A shows the case where the voltage applied to the electro-optical element 1302 (represented by the attenuator control value 125b) is fixed
  • FIG. 15B shows the case where the voltage applied to the electro-optical element 1302 is variable.
  • 2 shows a comparison of laser power control at .
  • the linear velocity is proportional to the inspection position of the sample, so the laser power is increased in proportion to time by the optical variable attenuator 105a, for example. Become. At this time, when a large-diameter foreign object is detected, the laser power can be instantaneously reduced by the optical variable attenuator 105b.
  • the voltage of the electro-optical element 1302 is fixed in two ways. Assume that the transmittance of the attenuator 105b is 2%.
  • the laser power ratio 1500 in this case is as follows.
  • the final transmittance When the transmittance of the variable optical attenuator 105a is 25% and there is a large-diameter foreign object, the final transmittance is 0.5%, and when the transmittance of the variable optical attenuator 105a is 50%, there is a large-diameter foreign object. In this case, the final transmittance is 1%, and if the transmittance of the variable optical attenuator 105a is 100% and there is a foreign object with a large diameter, the final transmittance is 2%.
  • the voltage of the electro-optical element 1302 is fixed in two ways, it can be seen that the laser power becomes higher toward the outer circumference even when large-diameter foreign matter is detected. As a result, it is assumed that the explosion probability of large-diameter foreign objects increases.
  • the transmittance of the variable optical attenuator 105b is A final transmittance of 1% can be obtained by switching to 1/25 of the value of .
  • the final transmittance is 50%, by switching the transmittance of the variable optical attenuator 105b to 1/50 of the value at that time, the final transmittance can also be made 1%.
  • the final transmittance is 100%, by switching the transmittance of the variable optical attenuator 105b to 1/100 of the value at that time, the final transmittance can also be made 1%. can.
  • the laser power 1325 of the laser beam 120b is measured, and a voltage corresponding to the laser power 1325 is generated and applied to the electro-optical element 1302 when a large-diameter foreign object is detected.
  • the laser power ratio 1501 it is possible to control the laser power ratio 1501 to be always 1%, for example, when a large-diameter foreign object is generated, regardless of the laser power.
  • REFERENCE SIGNS LIST 1 optical foreign matter inspection device 101 sample 101a position 101b position 102 rotary stage 104 laser light source 105 (105a, 105b) variable optical attenuator 106 sensor 107 attenuator control unit (attenuator controller) 108 A/D conversion circuit 109 data processing unit (data processor) 120 (120a, 120b) laser beam (laser light) 122 sensor output (sensor output signal) 123 ADC Output (output signal of ADC conversion circuit), 125 (125a, 125b)... Attenuator control value, 126... Motor control signal (stage drive signal), 127... Stage encoder signal, 300...
  • Linear velocity calculator (linear velocity processor), 301...Transmittance table 302...Transmittance/wave plate angle conversion table 303...Pulse generator 400...Stage signal counter 401 (401a, 401b)...Coordinate table 402...Pulse generator 410...Count value 800... Half-wave plate, 801... Polarization beam splitter, 802... Laser power monitor, 805... Power difference calculation unit (power difference calculation processor), 806... Correction value derivation unit (correction value derivation processor), 813... Power information , 814... Reference laser power information 815... Difference information 816... Correction value information 1001... Foreign matter determination unit (foreign matter determination processor) 1002... Threshold calculation unit (threshold processor) 1003...
  • Coordinate allocation unit foreign matter coordinate processor
  • Half mirror 1005
  • Laser power monitor 1010
  • Foreign matter threshold 1011
  • Foreign matter information 1012
  • Laser 1013 Laser power 1210
  • Foreign matter threshold 1300
  • Half wave plate 1301
  • Polarizing beam splitter 1302 ...Electro-optical element 1303
  • Polyarizing beam splitter 1304
  • Thirdalf mirror 1305
  • Laser power monitor 1306 ...Voltage calculation unit (voltage calculation processor) 1308a...First variable voltage source 1308b
  • Second variable voltage source 1309
  • Large-diameter foreign matter determination unit large-diameter foreign matter determination processor
  • 1310 Voltage switching unit (voltage switch) 1325
  • Laser power 1328a First voltage 1328b Second voltage 1329 Foreign matter information.

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Abstract

試料の表面の異物を検査する光学式異物検査装置は、前記試料を載置し回転駆動される回転ステージと、前記試料の表面にレーザビームを照射するレーザ光源と、前記レーザビームの光量を調整する２段以上の光可変アッテネータと、前記試料の表面から散乱または反射した光を検出するセンサと、前記センサの出力信号から前記センサが受光した光の強度をデジタル画素に変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と、前記回転ステージから出力される座標情報とを入力し、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号に前記座標情報を関連付けて検出データとして出力するデータプロセッサと、前記座標情報を基に前記光可変アッテネータの透過率を制御するアッテネータコントローラと、を有する。

Description

光学式異物検査装置
　本発明は光学式異物検査装置に関する。
　本技術の背景技術として、特開２００７－３０９７１３号公報（特許文献１）がある。この文献には「［課題］被検査物体に光を照射して、被検査物体上で反射，散乱等される光を検出して被検査物体上の異物，欠陥等を検査する光学式検査装置においては、被検査物体の全表面を検査するため、照射する光、または被検査物体を移動させて走査する機構が備えられている。このような光学式検査装置においては、検査スループットを重要視すると、被検査物体の外周部において内周部よりも検出感度が低下してしまうという課題があった。［解決手段］ステージ線速度を低下させたくない被検査物体外周部においても、被検査物体表面の温度上昇を一定に保ちながら、内周部よりも照明スポットの照度を上げることで、散乱光信号の有効全信号量の低下を補償する。」と記載されている（要約参照）。
　特許文献1に開示されている異物検査装置では、主走査が回転移動で副走査が並進移動から成る検査方式において、被検査物体表面の温度上昇を一定に保ちながら、内周部よりも照明スポットの照度を上げることで、散乱光信号の信号量低下の補償を可能としている。
特開２００７－３０９７１３号公報
　しかしながら、従来の、試料を回転させる光学式異物検査装置では、試料の検査領域全面のレーザ照射エネルギー密度を均一化することが困難であるという課題があった。
　特許文献１では、照明の照度を変化させる割合に関して言及はしていない。被検査物体（例えば３００ｍｍウェハ等）において被検査物体の内周から外周すべてを均一の照射エネルギー密度とする場合、内周に対して外周の照度は５０倍以上とする必要があるが、照度調整する可変光アッテネータの透過率は５％～９５％程度であり、故に調整比率約２０倍程度では被検査物体全面での照度調整は不可能である。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、試料を回転させる光学式異物検査装置において、試料の検査領域全面のレーザ照射エネルギー密度をより均一化することを目的とする。
　本発明に係る光学式異物検査装置の一例は、
　試料の表面の異物を検査する光学式異物検査装置であって、
　前記試料を載置し回転駆動される回転ステージと、
　前記試料の表面にレーザビームを照射するレーザ光源と、
　前記レーザビームの光量を調整する２段以上の光可変アッテネータと、
　前記試料の表面から散乱または反射した光を検出するセンサと、
　前記センサの出力信号から前記センサが受光した光の強度をデジタル画素に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
　前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と、前記回転ステージから出力される座標情報とを入力し、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号に前記座標情報を関連付けて検出データとして出力するデータプロセッサと、
　前記座標情報を基に前記光可変アッテネータの透過率を制御するアッテネータコントローラと、
を有する。
　本発明に係る光学式異物検査装置によれば、試料を回転させる光学式異物検査装置において、試料の検査領域全面のレーザ照射エネルギー密度をより均一化することができる。
本発明の実施の形態１の光学式異物検査装置の構成を示す。 実施の形態１で、ステージの並進および回転の基本構成を示す。 実施の形態２における、アッテネータ制御部の構成例１を示す。 実施の形態２における、アッテネータ制御部の構成例２を示す。 実施の形態２により透過率の分解能を向上できる例を示す。 波長板を回転させるステッピングモータのセトリングタイム概要を示す。 実施の形態２により透過率を高速に制御できる例を示す。 実施の形態３における、複数段の光可変アッテネータの保守性を向上するための構成例を示す。 実施の形態３により保守性を向上するための校正フロー例を示す。 実施の形態４における、異物判定に係る構成例１を示す。 実施の形態４における、異物判定に係る構成例２を示す。 実施の形態４により異物閾値を制御する例を示す。 実施の形態５における、電気光学素子を制御する構成例１を示す。 実施の形態５における、電気光学素子を制御する構成例２を示す。 実施の形態５により、大径異物が存在する場合にレーザパワーを一定に制御する例を示す。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。同一あるいは同様の構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。図面において、各構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、および範囲等を表していない場合があり、本発明は、図面に開示された位置、大きさ、形状、および範囲等には必ずしも限定されない。各種のデータや情報についての識別情報、識別子、ＩＤ、名、番号等の表現は、互いに置換可能である。
　説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。
　プロセッサは、例えばＣＰＵやＧＰＵ等の半導体デバイス等で構成されるが、他の半導体デバイスで構成されてもよい。プロセッサは、所定の演算が可能な装置や回路で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等が適用可能である。プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてインストールされてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体でもよい。プログラムは、複数のプログラムモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。
（実施の形態１）
　図１および図２を用いて、本発明の実施の形態１の光学式異物検査装置等について説明する。実施の形態１の光学式異物検査装置は、試料の表面の異物を検査する装置であり、試料の例として半導体ウェハを対象として異物検査を行う機能を有する。実施の形態１のコンピュータシステムは、実施の形態１の光学式異物検査装置を構成するコンピュータシステムである。
　実施の形態１の光学式異物検査装置は、以下の構成要素を有する。
　‐試料を回転および並進させ、回転角度情報を出力するステージ移動手段。
　‐試料の表面にレーザビームを照射する照射手段。
　‐複数段の光可変アッテネータを個別に制御し照射位置の線速度に応じてレーザパワーを調整する光調整手段。
　‐照射手段による照射により試料の表面より発生した散乱光を検出して検出信号を出力する検出手段。
　‐試料面上にマッピングした画像を生成し出力する画像生成手段。
　実施の形態１では、図１の試料１０１のレーザ照射位置における線速度に応じ、複数の光可変アッテネータ１０５を制御することで、検査期間における試料表面上のレーザビーム１２０ｂのパワー密度を一定にする例を説明する。
［光学式異物検査装置］
　図１は、実施の形態１の光学式異物検査装置１の構成を示す。実施の形態１の光学式異物検査装置１は、以下の構成要素を有して構成される。
　‐ステージ１５０（回転ステージ１０２、並進ステージ１０３、ステージ制御部１１１を有する）。
　‐照明光学系１６０（レーザ光源１０４、複数の光可変アッテネータ１０５、アッテネータ制御部１０７、レンズ１６１を有する）。
　‐検出光学系１７０（センサ１０６、レンズ１７１を有する）。
　‐処理系１８０（Ａ／Ｄ変換回路１０８、データ処理部１０９、画像生成部１１０を有する）。
　‐全体制御部１１２。
　ステージ１５０は、回転ステージ１０２と、並進ステージ１０３と、ステージ制御部１１１とを含んで構成される機構である。
　回転ステージ１０２は、試料１０１を載置し回転駆動される。回転ステージ１０２の上面には、試料１０１である半導体ウェハ等が載置され保持される。回転ステージ１０２は、図示のＺ方向（たとえば鉛直方向）を回転軸として水平面（Ｘ－Ｙ面）内で回転させられる。
　並進ステージ１０３は、試料１０１および回転ステージ１０２を径方向Ｒ（たとえばＸ方向またはＹ方向）に並進移動させる。
　ステージ制御部１１１は、全体制御部１１２からの制御に基づいて、回転ステージ１０２および並進ステージ１０３を、モータ制御信号１２６（言い換えるとステージ駆動信号）に基づいて駆動制御することにより、回転ステージ１０２の回転や並進ステージ１０３の並進を行わせる。ステージ制御部１１１の実装構成例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む汎用回路や計算機、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用回路が挙げられる。
　照明光学系１６０は、レーザ光源１０４と、複数の光可変アッテネータ１０５（２段以上で構成される）、アッテネータ制御部１０７（言い換えるとアッテネータコントローラ）、レンズ１６１とを有して構成される。
　レーザ光源１０４は、レーザビーム（言い換えるとレーザ光）１２０ａを出射する。複数の光可変アッテネータ１０５は、アッテネータ制御部１０７により透過率を制御され、これによって、透過するレーザビーム１２０ｂの光量を調整する。レンズ１６１は、出射したレーザビーム１２０ｂを試料１０１の対象箇所に集光・結像させる。このようにして、レーザ光源１０４は、試料１０１の表面にレーザビーム１２０ｂを照射する。
　なお、光可変アッテネータ１０５は様々な種類の構成が考えられ、その構成を限定するものではないが、本実施の形態では、１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有する光可変アッテネータ１０５を用いる。なお、本実施の形態では、光可変アッテネータ１０５のすべてがこのような構成を有するが、少なくとも１つの光可変アッテネータ１０５が１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有し、他の光可変アッテネータ１０５は異なる構成を有してもよい。
　アッテネータ制御部１０７の実装構成例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む汎用回路や計算機、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の専用回路が挙げられる。
　検出光学系１７０は、レンズ１７１と、センサ１０６とを有して構成される。レンズ１７１は、照明光学系１６０によりレーザビーム１２０ｂが照射された試料１０１の表面から発生する散乱光１２１を集光・結像させる。センサ１０６は、レンズ１７１により集光・結像された散乱光１２１を検出して、センサ出力（言い換えるとセンサ出力信号）１２２として出力する、蓄積電荷型センサである。センサ１０６は、例えばＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤセンサで構成される。このように、センサ１０６は、試料１０１の表面から散乱または反射した光を検出する。
　処理系１８０は、Ａ／Ｄ変換回路１０８と、データ処理部１０９と、画像生成部１１０とを有する。処理系１８０は、例えばコンピュータシステムとして構成される。コンピュータシステムは、プロセッサ、メモリ、通信インタフェース、入出力インタフェース、およびバス等を有して構成される。処理系１８０の一部は、専用回路で構成されてもよい。データ処理部１０９、画像生成部１１０、ステージ制御部１１１等は、ＦＰＧＡ等による専用回路として実装することで、高速処理が可能である。
　Ａ／Ｄ変換回路１０８は、センサ出力１２２をサンプリングしてアナログ／デジタル変換してＡＤＣ出力１２３（言い換えるとＡＤＣ変換回路の出力信号）として出力する。ＡＤＣ出力１２３は、センサ１０６の２次元配列の素子に対応したデジタル画素情報であり、画素毎に光強度等に対応する値を有する。このように、Ａ／Ｄ変換回路１０８は、センサ出力１２２から、センサ１０６が受光した光の強度をデジタル画素に変換する。
　なお、処理系１８０での異物検出に係る判定では、画素に対応する信号値を参照して、例えば閾値との比較等の方法で、異物かどうかを判定すればよく、詳細については限定しない。
　データ処理部１０９（言い換えるとデータプロセッサ）は、ＡＤＣ出力１２３、および回転ステージ１０２からのステージエンコーダ信号１２７とから、ＡＤＣ出力１２３に回転角度情報を関連付けて、検出データ１２４として出力するデータ処理を行う。ステージエンコーダ信号１２７は、回転ステージ１０２の回転角度、並進ステージ１０３の座標等を表す信号であり、座標情報であるということができる。
　このように、データ処理部１０９は、ＡＤＣ出力１２３と、回転ステージ１０２から出力される座標情報とを入力し、ＡＤＣ出力１２３に座標情報を関連付けて検出データ１２４として出力する。
　なお、アッテネータ制御部１０７は、この座標情報を基に、光可変アッテネータ１０５の透過率を制御する。
　画像生成部１１０は、検出データ１２４および図示しない異物座標情報から、試料１０１上の異物等の位置座標を、画像（マッピング画像と記載する場合がある）として生成し出力する。この出力は、例えば処理系１８０に内蔵または接続される表示装置の表示画面への表示である。なお、異物座標情報は、ステージ１５０またはステージ制御部１１１または全体制御部１１２から、それに相当する情報を取得可能である。
　処理系１８０における、データ処理部１０９、および画像生成部１１０等の各部の構成要素の実装構成例としては、プロセッサまたは専用回路が挙げられる。各部ごとに個別に実装されてもよいし、各部を１つに統合して実装されてもよい。例えば、全体制御部１１２と、処理系１８０のＡ／Ｄ変換回路１０８を除く各部とが、統合的に１つのコンピュータシステムとして実装されてもよい。
　全体制御部１１２は、光学式異物検査装置１の全体を制御する部分である。全体制御部１１２は、回転速度や並進速度等を含む検査情報１２８を、画像生成部１１０およびステージ制御部１１１に出力する機能、またアッテネータ制御部１０７に光可変アッテネータ１０５の透過率調整情報を出力する機能等を有する。
　光可変アッテネータ１０５が１／２波長板および偏光ビームスプリッタで構成される場合、アッテネータ制御値１２５の一例では波長板の角度情報を出力する必要があり、その場合には、透過率を所定値にするための角度・透過率変換量を参照すると好適である。透過率調整情報としては例えば変換テーブル等が用いられる。
　全体制御部１１２の実装構成例としては、プロセッサまたはコントローラを含むコンピュータシステム、あるいはＦＰＧＡ等の専用回路が挙げられる。
　ユーザＵ１は、光学式異物検査装置１を操作し利用する操作者である。ユーザＵ１は、全体制御部１１２に対し接続されている図示しない入力装置や出力装置（表示装置を含む）を通じて、指示の入力、設定の入力、画像の確認、情報の確認、等を行い、異物検査に係わる作業を行う。ユーザＵ１は、クライアント端末装置から光学式異物検査装置１のコンピュータシステムにアクセスして機能を利用してもよい。すなわち、コンピュータシステムは、クライアントサーバシステム等で構成されてもよい。光学式異物検査装置１は外部装置（例えばサーバ）に各種のデータを読み書きしてもよい。
　例えば、ユーザＵ１のクライアント端末装置は、光学式異物検査装置１のコンピュータシステム（例えば全体制御部１１２または画像生成部１１０）にアクセスし、コンピュータシステムからＧＵＩを含む画面データを取得し、表示画面に表示する。ユーザＵ１は、ＧＵＩを含む画面に対し、指示や設定の情報を入力し、クライアント端末装置は、その情報をコンピュータシステムに送信する。コンピュータシステムは、クライアント端末装置からの情報に基づいて、異物検査に係わる動作を制御し、検査結果のマッピング画像およびＧＵＩを含む画面のデータをクライアント端末装置に送信する。クライアント端末装置は、その画面を表示し、ユーザＵ１は、その画面を見て確認等ができる。
［レーザパワー調整の必要性］
　図２は、Ｘ－Ｙ平面において、ステージ１５０上の試料１０１の上面における並進や回転に関する基本構成を示す。
　図２の正方形の破線外枠は、光学式異物検査装置１（より厳密な例として、その筐体または本体）に対して固定された領域を表す。最初、試料１０１は、破線円で外形を示す並進移動前の位置１０１ａに配置されている。試料１０１はウェハ半径ＷＲを有する。試料１０１が構成する円盤の中心点が基準位置２００に一致している。基準位置２００は、回転ステージ１０２の回転中心を表す。
　この試料１０１が、位置１０１ａから並進ステージ１０３によって例えばＸ方向で右に並進移動２１０される。これにより、試料１０１は実線円で外形を示す並進移動後の位置１０１ｂに移動する。この移動に伴い基準位置も移動し、位置１０１ｂに対応する基準位置は基準位置２０１となる。
　位置１０１ｂにおいて、例えば、試料外周の位置２０２や、より内側の位置２０３は、周方向における回転の基準位置（基準角度）の例である。例えば位置２０３から図示の時計回りである周方向Ｃを検査方向として、回転ステージ１０２による回転が行われる。回転角度θは、回転移動に対応する角度であり、Δθは単位回転角度を表す。
　レーザビーム１２０ｂの照射位置は、レーザビーム照射位置２２０に固定される。図２では楕円形としているが、形状およびスポット径はこれに限らない。位置１０１ｂにおける試料１０１の回転に伴い、試料１０１上の周方向Ｃの異なる箇所に、時系列で順次にレーザビーム１２０ｂが照射される。なお、図２では照射位置が周方向Ｃに移動するように図示しているが、実際にはレーザビーム１２０ｂの照射位置は光学式異物検査装置１に対して固定されており、試料１０１が回転することで周方向の複数の位置に照射される。
　また、並進ステージ１０３によって例えばＸ方向で並進移動させることで、径方向Ｒにおいて、距離Ｋ（対応する半径）で示すように、検査対象とする円周の半径を変えることができる。例えば、位置２０３を含む円周の半径に対応する距離だけ試料１０１および基準位置をＸ方向に並進移動させ、その後基準位置を中心に試料１０１を回転させることにより、位置２０３を含む円周上の位置を検査することができる。
　このようにして、Ｘ方向の並進移動によって検査対象の円周半径を変更する動作と、基準位置を中心とした試料１０１を回転させる動作とにより、試料１０１全面にわたって散乱光を検出することで、試料上の異物等を検出する。
　ここで、回転および並進により、試料１０１に対するレーザビーム照射位置２２０の相対的な位置を変化させると、回転速度および並進位置に応じて、単位面積当たりのレーザビーム照射時間が変わることがわかる。すなわち照射エネルギー密度が変わる。
　試料の面内で照射エネルギー密度が異なると、散乱光量に影響するため、結果として検出可能な異物の大きさ等がばらつくことになる。図２に示すように、試料１０１の回転角速度を一定とすると、より外周ほど単位時間当たりに移動する量が大きい（線速度が速い）ためであり、レーザパワー一定の場合、外周ほど照射されるレーザビーム１２０ｂの照射エネルギー密度が低くなる。
　これを防ぐために、従来技術として、レーザパワー一定であってもレーザビーム照射位置２２０が外周に移動するほど試料１０１の回転速度を遅くすることで線速度を一定にし、照射エネルギー密度を一定にする検査方法がある。しかしながら、このような方法では、回転速度を徐々に遅くすることとなるため、検査時間が伸びる低速な検査方法となる。
　一方、回転速度を一定とする検査や、試料１０１の回転の加速時および減速時も含めて検査する加減速検査などの高速検査において、試料全面について照射エネルギー密度を一定にするためには、線速度に応じてレーザパワーを調整すると好適である。
　図１に示すように、ステージエンコーダ信号１２７をアッテネータ制御部１０７に入力し、ステージエンコーダ信号１２７から計算できる線速度を基に複数の光可変アッテネータ１０５を制御することで、試料全面の照射エネルギー密度一定化が可能となる。
［レーザパワー調整範囲の算出］
　レーザパワーを調整するにあたり、どの程度の調整範囲（たとえば最大光量／最低光量で表される）が必要かを算出する。レーザビーム照射位置２２０における線速度ｖは、半径をｒ、試料回転角速度をωとすると、ｖ＝ｒ×ωである。このため、回転速度一定の検査の場合、線速度は半径位置に比例して大きくなる。
　照射エネルギー密度は、回転１周当たりの照射エネルギー量を考えれば線速度に逆比例することとなる。このため、結果として回転速度一定検査の場合、レーザ照射半径に比例してレーザパワーを大きくすることで照射エネルギー密度一定を達成できる。
　ここで例えば、検査対象の試料１０１として、直径３００ｍｍのウェハを考えると、ウェハ全面を検査するために必要となる並進移動量は、単純計算では、ウェハ中心位置から外周までの１５０ｍｍ（すなわち半径）である。照射されるレーザビーム１２０ｂのウェハ面におけるスポット径を考慮し、検査位置の範囲を２ｍｍ～１４８ｍｍと仮定すると、上記説明したように１４８／２＝７４倍程度のレーザパワー調整範囲が必要となる。また、加減速検査の場合、試料１０１の回転の加速時も検査を行うことから、回転速度がより遅い状態、すなわち線速度がより遅い状態でのレーザパワー調整が必要となり、より広範囲の調整範囲が必要となる。
　現状で製品化されている光可変アッテネータは、透過率の調整範囲が５％～９５％程度のものが多く、９５／５＝１９倍程度の調整幅では上記のレーザパワー調整範囲を満足することができない。
［複数の光可変アッテネータによるレーザパワー調整範囲の拡大］
　図１の構成によりレーザパワー調整範囲が拡大できることを説明する。図１では複数の光可変アッテネータ１０５が設けられている。例えば、光可変アッテネータ１０５が２段ある場合を考えると、上記の透過率を基にすれば最終的に出力される透過率の範囲は、５％×５％＝０．２５％から９５％×９５％＝９０．２５％までとなり、レーザパワー調整範囲を９０．２５／０．２５＝３６１倍とすることができる。この複数構成の光可変アッテネータ１０５により、高速検査での試料全面の照射エネルギー密度を一定にすることができ、異物サイズの面内バラつき等を低減することが可能となる。
（実施の形態２）
　図３～図５を用いて、実施の形態２の光可変アッテネータの制御方法について説明する。実施の形態２等における光学式異物検査装置の基本構成は実施の形態１と同等または共通であり、以下では、実施の形態２における実施の形態１とは異なる構成部分またはより具体化された構成部分について説明する。実施の形態２では、前述の複数段光アッテネータにてレーザパワー調整をより高精度に行うことができる具体的な制御方法を示す。
［アッテネータ制御］
　図３は、図１のアッテネータ制御部１０７の構成例を示している。ここで、図３の構成は光可変アッテネータ１０５へアッテネータ制御値１２５として制御パルスを出力する構成としている。
　光可変アッテネータ１０５の１／２波長板は、ステッピングモータにより角度が変更可能である。ここの角度とは、たとえばレーザに直交する面内での回転位置を表す回転角度を意味する。ステッピングモータに代えてサーボモータを用いてもよい。ステッピングモータに入力される１パルスごとに１／２波長板が決まった角度だけ回転され、回転後の角度に応じて透過率が決まる。
　図３の各構成要素に関して説明する。アッテネータ制御部１０７では、まず全体制御部１１２からのテーブル情報１２９が、透過率テーブル３０１および透過率・波長板角度変換テーブル３０２に入力される。透過率テーブル３０１は各光可変アッテネータ１０５について線速度に対する透過率の関係を記録しているテーブルであり、すなわち、線速度を基に光可変アッテネータ１０５の透過率を決定するテーブルである。
　透過率・波長板角度変換テーブル３０２は、透過率に対する１／２波長板の角度を記録したものであり、すなわち、透過率を基に１／２波長板の角度を決定するテーブルである。
　これらテーブルは検査開始前に記録しておくと好適である。また、ここではテーブルと呼んでいるが、実質的内容はそれぞれの関係を記述した関数でも構わない。
　検査が開始されると、ステージ１５０からステージエンコーダ信号１２７が線速度算出部３００（言い換えると、線速度プロセッサ）に入力される。線速度算出部３００は、ステージエンコーダ信号１２７を基に線速度を算出する。線速度はたとえば線速度情報３１０として表される。
　線速度情報３１０を基に透過率テーブル３０１から透過率情報３１１が透過率・波長板角度変換テーブル３０２に入力され、角度情報３１２がパルス生成器３０３に出力される。パルス生成器３０３は、角度情報３１２によって表される角度を基に、光可変アッテネータ１０５のステッピングモータへアッテネータ制御値１２５として制御パルスを出力する。
　このような構成によれば、ステージエンコーダ信号１２７およびテーブル情報１２９に応じて、光可変アッテネータ１０５の透過率を適切に制御することができる。
［アッテネータ制御の変形例］
　図４は、より簡易的な制御でアッテネータ制御を実現するアッテネータ制御部１０７の構成である。
　本構成ではまず、あらかじめ全体制御部１１２からのテーブル情報１２９より、１／２波長板に対してアッテネータ制御値１２５を出力する座標を１つ以上、座標テーブル４０１に格納しておく。検査開始したら、ステージ信号カウンタ４００が、回転ステージ１０２からのステージエンコーダ信号１２７（たとえばパルス状の信号）をカウントする。そして、ステージ信号カウンタ４００は、累積されたカウント数を表すカウント値４１０（ステージ座標と等価である）を座標テーブル４０１へ出力する。
　座標テーブル４０１に格納された座標がカウント値４１０と一致したら、座標テーブル４０１は、パルス生成器４０２に一致信号４１１を出力する。パルス生成器４０２は、一致信号４１１に応じて、アッテネータ制御値１２５を出力する。
　すなわち、パルス生成器４０２は、ステージエンコーダ信号１２７のカウント値４１０が、座標テーブル４０１に格納された座標のいずれかに一致した場合に、ステッピングモータへ制御パルスを出力する。これによって１／２波長板が回転する。
　このように、座標テーブル４０１に格納された座標は、角度変更閾値として用いることができ、試料１０１の回転角度がこの角度変更閾値（複数定義される場合にはそのいずれか）に一致した場合に、１／２波長板が回転する。すなわち、座標テーブル４０１は、１／２波長板の角度を変更するための角度変更閾値を、１つ以上保持するテーブルであるということができる。
　これら一連の動作により、ステージ座標に応じた透過率制御が可能となる。検査条件として通常は、ステージ座標に対して試料の回転速度は決まっており、ステージ座標から線速度は推定できるため、ステージ座標に対する透過率を定義しておけば良い。また、透過率と波長板角度の関係に関しても座標テーブル４０１として含めておけば、本構成でも図３の構成と同等の透過率制御が可能である。
　このような構成によれば、ステージエンコーダ信号１２７およびテーブル情報１２９に応じて、光可変アッテネータ１０５の透過率を適切に制御することができる。
［独立したアッテネータ制御により高精度に透過率を変化させる例］
　図３、図４の構成により独立に光可変アッテネータ１０５を制御できるため、これを利用して高精度に透過率を変化させる制御方法を示す。説明を簡易化するため、図４の構成を例に説明する。
　ここでは２段の光可変アッテネータ１０５があるため、トータルの透過率は各光可変アッテネータ１０５ａおよび１０５ｂの透過率を掛け合わせたものとなる。そのためステージ座標（線速度と等価）に対して所定のトータルの透過率が決まれば、その透過率の平方根（Ｎ段の場合、トータルの透過率のＮ乗根）をとった値が各光可変アッテネータ１０５にて実現すべき透過率となる。
　故に、各光可変アッテネータ１０５をステージ座標に対して同時に同じ透過率、波長板角度となるように制御することが簡易的な制御方法となる。この制御方法における信号例を図５（ａ）に示す。ステージ座標を表すカウント値４１０のｒ２、ｒ８、ｒ１２のタイミングで波長板を動かす例であり、すべての波長板を同時に動かすことで、トータルの透過率もそれに合わせて変化する。
　この制御方法に対し、透過率を高分解能化する制御方法の変形例を図５（ｂ）に示す。この例では、アッテネータ制御部１０７は、複数の光可変アッテネータ１０５を独立して順次、巡回的に制御する機能を有し、とくに、光可変アッテネータ１０５が２つの場合には、これら２つを交互に制御する。
　アッテネータ制御値１２５ａとアッテネータ制御値１２５ｂのパルス発生タイミングをずらし、交互にパルスを発生することで、透過率をより滑らかに変化させることができる。このタイミングを実現するためには、例えば図５（ａ）の座標テーブル４０１を初期値として、制御パルスを出力する前後座標の中央値（例として（ｒ１＋ｒ２）／２）を座標テーブル４０１ｂに設定すればよい。
［独立したアッテネータ制御により高速に透過率を変化させる例］
　図５で示した制御方法によると、透過率を高分解能に制御するだけでなく、高速に制御できるといった効果もある。図６に示すように、波長板を回転させるステッピングモータはその物理的構造から、１ステップ分だけ角度を動かした後に透過率が安定するまでのセトリングタイムがある。
　図７（ａ）に、参考例として、光可変アッテネータ１０５が１段でより高速な検査をする場合（回転速度を上げる等）を示す。検査が高速化されると、制御パルスの間隔（制御周期Ｔｃ）が低速検査と比較して相対的により短くなり、その間隔がセトリングタイムＴｓより短い場合、制御不能となることを示している。
　本実施の形態の変形例に係る図７（ｂ）では、光可変アッテネータ１０５が２段でかつ交互制御を行うことで、各制御パルスの制御周期Ｔｃを１段制御の場合と比較して２倍とすることができる。これにより、複数の光可変アッテネータ１０５および交互制御を適用することで、より高速な検査でのレーザパワー調整が可能となる。本実施の形態では、光可変アッテネータ１０５の段数を２段としたが、３段以上とすればより高精度および／または高速に透過率を変化させることができる。
（実施の形態３）
　図８および図９を用いて、実施の形態３の光可変アッテネータの保守方法について説明する。実施の形態３における光学式異物検査装置の基本構成は実施の形態１等と同等または共通であり、以下では、実施の形態３における実施の形態１等とは異なる構成部分またはより具体化された構成部分について説明する。実施の形態３では、複数段の光アッテネータにおいて、劣化状態をモニタして、効果的に運用する方法を示す。
［レーザパワーモニタを有する構成］
　図８は本実施の形態における光可変アッテネータ１０５の劣化状態をモニタリングする構成を示している。
　実施の形態２等と同様に、光可変アッテネータ１０５は１／２波長板８００および偏光ビームスプリッタ８０１を備え、１／２波長板８００の角度に応じてＰ偏光８１０とＳ偏光８１１の割合が変わるものとする。
　本実施の形態では、レーザパワーモニタ８０２が設けられる。レーザパワーモニタ８０２は、偏光ビームスプリッタ８０１によって反射されたレーザのレーザパワーを測定する。検査に使われる光をＰ偏光８１０とすれば、Ｓ偏光８１１側にレーザパワーモニタ８０２を設けることで、検査に使用するレーザビーム１２０ｂに対して非侵襲でレーザパワーを計測することができる。
　レーザパワーモニタ８０２より出力されるレーザパワーに応じた電圧信号８１２はレーザパワー取得部８０３で任意のタイミングで取得され、レーザパワー記憶部８０４（言い換えると、レーザーパワーメモリ）もしくはパワー差分演算部８０５（言い換えると、パワー差分演算プロセッサ）へパワー情報８１３が出力される。
　パワー差分演算部８０５は、測定されたレーザパワー（パワー情報８１３によって表される）と、所定の基準レーザパワー（たとえばレーザパワー記憶部８０４からの基準レーザパワー情報８１４によって表される）との差分を演算する。
　ここで、基準レーザパワーは任意の方法で決定することができるが、以下に決定方法の一例を説明する。たとえば、光学式異物検査装置１の立上げ時に、特定の基準レーザパワーで放射されるレーザと、特定の基準透過率に対応する角度に設定された１／２波長板８００とを用いて、レーザパワーモニタ８０２でレーザパワーを測定する。この際に測定されたレーザパワーを、基準レーザパワーとしてレーザパワー記憶部８０４に記憶しておくことができる。
　パワー差分演算部８０５は、１／２波長板８００のそれぞれについて測定されたレーザパワーと、基準レーザパワーとの差分を演算し、差分を表す差分情報８１５を補正値導出部８０６（言い換えると、補正値導出プロセッサ）へ出力する。
　補正値導出部８０６では、差分情報８１５を基に、光可変アッテネータ１０５の透過率の補正値を導出し、この補正値を表す補正値情報８１６を、全体制御部１１２などへ出力する。アッテネータ制御部１０７は、さらにこの補正値を基に光可変アッテネータ１０５の透過率を制御する。
［レーザパワー情報を用いた効果的な光可変アッテネータの校正］
　図９を用いて、図８の構成における光可変アッテネータ１０５の校正例を説明する。校正のタイミングはユーザＵ１が任意に決めることができる。また、光学式異物検査装置１の立上げ時等に基準レーザパワーが取得される。
　まずステップＳ９００で、１段目の光可変アッテネータ１０５ａのレーザパワーを取得する。ステップＳ９０１で前回のパワー（基準レーザパワー、または、直前に補正が行われた際に測定されたレーザパワー）との差分をとる。差分に基づいてレーザパワーの変化量（たとえば低下量）を算出し、変化量が所定の閾値を超えていれば、ステップＳ９０２でレーザパワーの差分を補正するための補正値（透過率差分）を算出する。
　つづいて、ステップＳ９０３にて補正値が調整可能範囲内かを判定する。ここでステップＳ９０３はたとえば全体制御部１１２等で行われる。また、補正値が調整可能範囲内かどうかは、透過率差分を補正した後の透過率が、あらかじめ決めておいた下限透過率を下回らないかを基に判定することができる。このようにして、補正値は任意の光可変アッテネータ１０５に適用できる。
　補正値は、例えば図３における透過率テーブルに設定することができ、レーザパワーの差分を補償するための透過率のオフセットとして表すことができる。
　補正値が調整可能範囲外であれば、１段目の光可変アッテネータ１０５ａが劣化している、もしくはレーザ光源１０４が劣化している可能性があるため、ステップＳ９０４にてユーザＵ１にいずれかの交換アラートを出力する。調整可能範囲内であればステップＳ９０５で補正値を適用する。
　ステップＳ９０１にて１段目の光可変アッテネータ１０５ａのパワー低下が無ければ、ステップＳ９０６にて２段目の光可変アッテネータ１０５ｂのレーザパワーを取得する。
　ステップＳ９０７～Ｓ９０９は、ステップＳ９０１～Ｓ９０３と同様に実行される。補正値が調整範囲外の場合は、２段目の光可変アッテネータ１０５ｂが劣化していると判断し、Ｓ９１０にてユーザＵ１に２段目の光可変アッテネータ１０５ｂの交換アラートを出力する。
　ここまでは一連の校正フローであり、図８の構成および図９の校正方法を実装することで、複数段の光可変アッテネータ１０５において相互に透過率を補正することを可能にし、部品交換の頻度を低減することができるとともに、部品交換タイミングをユーザＵ１へ知らせることにより保守性が向上する。
（実施の形態４）
　図１０～図１２を用いて、実施の形態４に係る、異物検出精度を向上するためのデータ処理方法について説明する。
　実施の形態４における光学式異物検査装置の基本構成は実施の形態１等と同様または共通であり、以下では、実施の形態４における実施の形態１等とは異なる構成部分またはより具体化された構成部分について説明する。実施の形態４では、試料の全面にわたってレーザパワーを制御する構成において、異物検出のための散乱光量の閾値（異物閾値）を可変とすることで、試料の外周部であっても検出精度の低下を防ぐ方法を示す。
［異物検出の閾値制御］
　図１０は、図１のデータ処理部１０９の構成例を示している。散乱光量をデジタル値に変換したＡＤＣ出力１２３が、異物判定部１００１（言い換えると、異物判定プロセッサ）に入力される。異物判定部１００１は、Ａ／Ｄ変換回路１０８のＡＤＣ出力１２３と異物閾値１０１０とを比較して、異物が存在しているか否かを表す異物情報１０１１を出力する。たとえば、ＡＤＣ出力１２３が異物閾値１０１０を超えた場合に、異物が存在していると判定される。
　座標割当部１００３（言い換えると、異物座標プロセッサ）は、ステージエンコーダ信号１２７および異物情報１０１１を関連付け、検出データ１２４として出力する。検出データ１２４は、画像生成部１１０へ出力される。
　従来は異物閾値１０１０を固定値としていたが、本実施の形態では、異物閾値１０１０を動的に変更する。光学式異物検査装置はハーフミラー１００４を有し、ハーフミラー１００４は、試料１０１へ照射されるレーザビームの一部を反射する。レーザパワーモニタ１００５は、ハーフミラー１００４によって反射されたレーザ１０１２のレーザパワー１０１３を測定する。
　閾値演算部１００２（言い換えると、閾値プロセッサ）は、レーザパワー１０１３を基に異物閾値１０１０を決定する。このようにして、異物閾値１０１０が動的に変更される。
　このような構成によれば、異物閾値１０１０を動的に変更することにより、異物を適切に検出することができる。
　ここでレーザパワー１０１３を計測する方法としてハーフミラー１００４を挙げたが、図８で示したように偏光ビームスプリッタ８０１にて検査に使用しない光をモニタしても良いことは言うまでもない。
［閾値制御の変形例］
　図１１は、図１０のデータ処理部１０９の変形例を示している。試料の検査条件として、あらかじめ検査半径に対応するレーザパワーがわかっていれば、ステージエンコーダ信号１２７を閾値演算部１００２へ入力することで、より簡易的に閾値を制御することができる。
　異物判定部１００１は、図１０の例と同様に、Ａ／Ｄ変換回路１０８のＡＤＣ出力１２３と異物閾値１０１０とを比較して、異物が存在しているか否かを表す異物情報１０１１を出力する。
　閾値演算部１００２は、ステージエンコーダ信号１２７を基に異物閾値１０１０を決定する。座標割当部１００３は、図１０の例と同様に、ステージエンコーダ信号１２７および異物情報１０１１を関連付け、検出データ１２４として出力する。
　このような構成によれば、異物閾値１０１０を動的に変更することにより、異物を適切に検出することができる。また、図１０のようなレーザパワーモニタ１００５を要しないので、構成がより簡素となる。
［閾値制御による検出精度改善］
　図１２は散乱光量に応じて異物を検出する概要図を示している。試料の回転速度を一定とする検査にて、同じ形状の異物を試料半径の内周部と外周部で検査した場合、内周部では図１２（ａ）のような信号、外周部では図１２（ｂ）のような信号が検出される。図１２において、上段に示した図が理想的な信号量１２００であるが、実際はレーザ等に起因する光学ノイズや電気信号における電気ノイズがあるため、下段に示した信号量１２０１が検出される。
　内周部に対し外周部では線速度が速くなることから、時間方向に圧縮されたような信号量１２００ｂが検出される。内周部の信号量１２００ａと外周部の信号量１２００ｂの振幅は同じであることから、時間方向の積分値が小さくなる外周部では信号対雑音比（以下ＳＮ比）が低下してしまい、結果として異物の誤検出や検出率低下することとなる。
　実施の形態１で示したレーザパワー制御により、信号量１２００の時間方向の積分値が内周と外周で変わらないように制御することができるため、外周部であっても図１２（ｃ）のように振幅が大きくなった信号量１２００ｃが得られる。これにより、回転速度を一定とした高速検査においても、従来は犠牲にされていたＳＮ比が改善される。
　ここで、異物閾値１２１０が固定されたままだと、レーザパワーの増大により、ノイズ量も増大する可能性があり、誤検出も増加する可能性がある。そこで、本実施の形態のように、レーザパワーモニタ１００５により計測されるレーザパワー１０１３を基にして、図１２（ｃ）のように最適な異物閾値１０１０を設定することで、真の異物を検出しながら誤検出を低減することができる。
（実施の形態５）
　図１３～図１５を用いて、実施の形態５に係る、２種の特徴の異なるアッテネータの効果的な制御方法に関して説明する。実施の形態５における光学式異物検査装置の基本構成は実施の形態１等と同等または共通である。以下では、実施の形態５における実施の形態１等とは異なる構成またはより具体化された構成について説明する。
［大径異物発生時のレーザパワー制御］
　図１の光学式異物検査装置１では、検出精度を上げるために高いレーザパワーを照射することが好適である。しかしながら、試料に大きい異物（以下、大径異物と呼ぶ）がある場合、高パワーでのレーザが照射されると、異物が爆発して試料上に破片が飛散するといった現象が発生することがある。
　これを回避する方法として、大径異物を検出してレーザパワーをその間だけ低下させる技術がある（以下、爆裂回避と呼ぶ）。たとえば、散乱光量がある閾値を超えた場合に、その座標に大径異物があると判定し、その後試料が数回転する間、その座標に対応する角度においてレーザパワーを大きく低減させることで爆裂回避を行う。
　この時、大径異物が存在する座標の前後で、瞬時にレーザパワーを変更する必要があり、これは通常、図１３に示す電気光学素子１３０２による光可変アッテネータ１０５ｂで実現される。
　本実施の形態では、少なくとも１つの光可変アッテネータ（図１３の光可変アッテネータ１０５ａ）は、図８と同様の１／２波長板１３００および偏光ビームスプリッタ１３０１を有し、少なくとも１つの光可変アッテネータ（図１３の光可変アッテネータ１０５ｂ）は、電気光学素子１３０２および偏光ビームスプリッタ１３０３を有する。
　電気光学素子１３０２は、電気光学素子１３０２を透過するレーザビームの偏光状態を、電気光学素子１３０２に印加される電圧に応じて変更する。電気光学素子１３０２は、１／２波長板１３００よりも高速に偏光状態を制御することができ、したがって、光可変アッテネータ１０５ｂは、光可変アッテネータ１０５ａよりも高速にレーザパワーを制御可能である。
　本実施の形態では、それら特徴をもつ光可変アッテネータ１０５の組合せで、連続的にレーザパワーを制御するとともに瞬時にレーザパワーを制御することが可能となる。
［２種アッテネータによるレーザパワー制御］
　図１３は、図１の照明光学系１６０の一部の、本実施の形態における構成例である。本実施の形態に係る光学式異物検査装置は、以下の構成要素を有する。
　‐比較的低速に、連続的にレーザパワーを可変する光可変アッテネータ１０５ａ。
　‐比較的高速に、たとえば瞬時に、レーザパワーを可変する光可変アッテネータ１０５ｂ。
　‐試料へ照射されるレーザビームの一部を、反射レーザ１３２４として反射するハーフミラー１３０４。
　‐ハーフミラー１３０４によって反射された反射レーザ１３２４のレーザパワー１３２５を測定するレーザパワーモニタ１３０５。
　‐測定されたレーザパワー１３２５を基に、電気光学素子１３０２に印加する複数の電圧（第１電圧１３２８ａおよび第２電圧１３２８ｂ）を決定する電圧演算部１３０６（言い換えると、電圧演算プロセッサ）。
　‐第１電圧１３２８ａを表す電圧情報１３２６ａおよび第２電圧１３２８ｂを表す電圧情報１３２６ｂを、それぞれ第１アナログ電圧情報１３２７ａおよび第２アナログ電情報圧１３２７ｂに変換するＤＡＣ１３０７。
　‐第１電圧１３２８ａを出力する第１可変電圧源１３０８ａ。
　‐第２電圧１３２８ｂを出力する第２可変電圧源１３０８ｂ。
　‐Ａ／Ｄ変換回路１０８のＡＤＣ出力１２３を基に、大径異物が存在しているか否かを表す異物情報を出力する、大径異物判定部１３０９（言い換えると、大径異物判定プロセッサ）。
　‐異物情報１３２９を基に、第１可変電圧源１３０８ａおよび第２可変電圧源１３０８ｂのいずれを用いるかを切り替える、電圧切替部１３１０（言い換えると、電圧スイッチ）。
　ここで、電気光学素子１３０２はポッケルスセル等の素子であり、印加される電圧（アッテネータ制御値１２５ｂによって表される）に応じて入射レーザ１３２０の偏光方向を瞬時に変更することができる。そのために、たとえば第１電圧１３２８ａとして高電圧を生成し、第２電圧１３２８ｂとして低電圧を生成しておき、電圧切替部１３１０により適切なタイミングで電圧を切り替えることで、瞬時にレーザパワーを変更することができる。
　このようにして、アッテネータ制御部１０７は、電気光学素子１３０２に第１可変電圧源１３０８ａおよび第２可変電圧源１３０８ｂのいずれか一方を接続することにより、レーザビームの偏光方向を制御する。例えば、電圧比を５０：１とすれば、消光比を５０：１とすることができ、理想的には透過率を１００％と２％で高速に切り替えることができる。
［電気光学素子によるレーザパワー制御の変形例］
　図１４はより簡易的に電気光学素子への電圧可変制御を行うことができる構成例である。試料の検査条件として、あらかじめ検査半径に対応するレーザパワーがわかっていれば、ステージエンコーダ信号１２７を電圧演算部１３０６へ入力することで、より簡易的に閾値を制御することができる。
　すなわち、図１４の例では、電圧演算部１３０６は、ステージエンコーダ信号１２７を基に、第１電圧１３２８ａおよび第２電圧１３２８ｂを決定する。
　図１４の例によれば、図１３の例と同様に、透過率を高速に切り替えることができる。さらに、図１３のようなレーザパワーモニタ１３０５を要しないので、構成がより簡素となる。
［２種アッテネータ制御による爆裂回避の適正化］
　図１５（ａ）に、電気光学素子１３０２に印加する電圧（アッテネータ制御値１２５ｂによって表される）を固定した場合、図１５（ｂ）に、電気光学素子１３０２に印加する電圧を可変とした場合でのレーザパワー制御の比較を示す。
　実施の形態１で説明したように、回転速度を一定とする検査においては、線速度は試料の検査位置に比例することになるため、レーザパワーはたとえば光可変アッテネータ１０５ａにより時間に比例して高くなる。この際、大径異物が検出されると、光可変アッテネータ１０５ｂにより瞬間的にレーザパワーを落とすことができる。
　図１５（ａ）で示すように、電気光学素子１３０２の電圧を２通りに固定し、例えば大径異物なしの時に光可変アッテネータ１０５ｂの透過率を１００％とし、大径異物有りの時に光可変アッテネータ１０５ｂの透過率を２％とする。この場合のレーザパワー比率１５００は次のようになる。
　光可変アッテネータ１０５ａの透過率が２５％の時に大径異物がある場合には、最終的な透過率は０．５％となり、光可変アッテネータ１０５ａの透過率が５０％の時に大径異物がある場合には、最終的な透過率は１％となり、光可変アッテネータ１０５ａの透過率が１００％の時に大径異物がある場合には、最終的な透過率は２％となる。要するに、電気光学素子１３０２の電圧を２通りに固定する場合には、外周になるほど大径異物判定時でもレーザパワーが高くなることがわかる。これにより、大径異物の爆裂確率が高くなることが想定される。
　これに対し、図１３に示すレーザパワーモニタ１３０５によりレーザビーム１２０ｂのレーザパワー１３２５を測定して、それに応じた電圧を生成して大径異物発生時に電気光学素子１３０２の電圧を切り替えることで、図１５（ｂ）に示すように、大径異物検出時のレーザパワーを一定とすることができる。
　たとえば、レーザパワー１３２５を基に演算される最終的な透過率（全段の光可変アッテネータ１０５の透過率を乗算した値）が２５％であれば、光可変アッテネータ１０５ｂの透過率を、その時点の値の１／２５に切り替えることにより、最終的な透過率を１％とすることができる。同様に、最終的な透過率が５０％であれば、光可変アッテネータ１０５ｂの透過率を、その時点の値の１／５０に切り替えることにより、最終的な透過率を同じく１％とすることができる。同様に、最終的な透過率が１００％であれば、光可変アッテネータ１０５ｂの透過率を、その時点の値の１／１００に切り替えることにより、最終的な透過率を同じく１％とすることができる。
　このように、レーザビーム１２０ｂのレーザパワー１３２５を測定し、大径異物検出時にはレーザパワー１３２５に応じた電圧を生成して電気光学素子１３０２に印加することで、図１５（ｂ）に示したように、レーザパワーに依存せず、大径異物発生時は例えば必ず１％のレーザパワー比率１５０１となるように制御することが可能となる。
　［付記］
　以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。実施の形態の各構成要素について、必須のものを除き、追加・削除・置換等が可能である。各実施の形態の組み合わせの形態も可能である。特に限定していない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各種のデータの記憶は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＤＶＤ、ＳＤカード等の各種の媒体を利用できる。
　１…光学式異物検査装置、１０１…試料、１０１ａ…位置、１０１ｂ…位置、１０２…回転ステージ、１０４…レーザ光源、１０５（１０５ａ、１０５ｂ）…光可変アッテネータ、１０６…センサ、１０７…アッテネータ制御部（アッテネータコントローラ）、１０８…Ａ／Ｄ変換回路、１０９…データ処理部（データプロセッサ）、１２０（１２０ａ，１２０ｂ）…レーザビーム（レーザ光）、１２２…センサ出力（センサ出力信号）、１２３…ＡＤＣ出力（ＡＤＣ変換回路の出力信号）、１２５（１２５ａ，１２５ｂ）…アッテネータ制御値、１２６…モータ制御信号（ステージ駆動信号）、１２７…ステージエンコーダ信号、３００…線速度算出部（線速度プロセッサ）、３０１…透過率テーブル、３０２…透過率・波長板角度変換テーブル、３０３…パルス生成器、４００…ステージ信号カウンタ、４０１（４０１ａ，４０１ｂ）…座標テーブル、４０２…パルス生成器、４１０…カウント値、８００…１／２波長板、８０１…偏光ビームスプリッタ、８０２…レーザパワーモニタ、８０５…パワー差分演算部（パワー差分演算プロセッサ）、８０６…補正値導出部（補正値導出プロセッサ）、８１３…パワー情報、８１４…基準レーザパワー情報、８１５…差分情報、８１６…補正値情報、１００１…異物判定部（異物判定プロセッサ）、１００２…閾値演算部（閾値プロセッサ）、１００３…座標割当部（異物座標プロセッサ）、１００４…ハーフミラー、１００５…レーザパワーモニタ、１０１０…異物閾値、１０１１…異物情報、１０１２…レーザ、１０１３…レーザパワー、１２１０…異物閾値、１３００…１／２波長板、１３０１…偏光ビームスプリッタ、１３０２…電気光学素子、１３０３…偏光ビームスプリッタ、１３０４…ハーフミラー、１３０５…レーザパワーモニタ、１３０６…電圧演算部（電圧演算プロセッサ）、１３０８ａ…第１可変電圧源、１３０８ｂ…第２可変電圧源、１３０９…大径異物判定部（大径異物判定プロセッサ）、１３１０…電圧切替部（電圧スイッチ）、１３２５…レーザパワー、１３２８ａ…第１電圧、１３２８ｂ…第２電圧、１３２９…異物情報。

Claims (10)

  1. 　試料の表面の異物を検査する光学式異物検査装置であって、
    　前記試料を載置し回転駆動される回転ステージと、
    　前記試料の表面にレーザビームを照射するレーザ光源と、
    　前記レーザビームの光量を調整する２段以上の光可変アッテネータと、
    　前記試料の表面から散乱または反射した光を検出するセンサと、
    　前記センサの出力信号から前記センサが受光した光の強度をデジタル画素に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
    　前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号と、前記回転ステージから出力される座標情報とを入力し、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力信号に前記座標情報を関連付けて検出データとして出力するデータプロセッサと、
    　前記座標情報を基に前記光可変アッテネータの透過率を制御するアッテネータコントローラと、
    を有する、光学式異物検査装置。
  2. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　前記アッテネータコントローラは、複数の前記光可変アッテネータを独立して順次制御する機能を有する、
    　光学式異物検査装置。
  3. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　少なくとも１つの前記光可変アッテネータは、１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有し、
    　前記１／２波長板は、ステッピングモータにより角度が変更可能であり、
    　前記アッテネータコントローラは、
    　‐前記座標情報を基に線速度を算出する線速度プロセッサと、
    　‐前記線速度を基に前記光可変アッテネータの透過率を決定する透過率テーブルと、
    　‐前記透過率を基に前記１／２波長板の角度を決定する角度変換テーブルと、
    　‐前記角度を基に前記ステッピングモータへ制御パルスを出力するパルス生成器と、
    を有する、光学式異物検査装置。
  4. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　少なくとも１つの前記光可変アッテネータは、１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有し、
    　前記１／２波長板は、ステッピングモータにより角度が変更可能であり、
    　前記アッテネータコントローラは、
    　‐前記回転ステージからのステージエンコーダ信号をカウントするステージ信号カウンタと、
    　‐前記１／２波長板の角度を変更するための角度変更閾値を１つ以上保持した座標テーブルと、
    　‐前記ステージエンコーダ信号のカウント値が、前記角度変更閾値のいずれかに一致した場合に、前記ステッピングモータへ制御パルスを出力するパルス生成器と、
    を有する、光学式異物検査装置。
  5. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　少なくとも１つの前記光可変アッテネータは、１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有し、
    　前記光学式異物検査装置は、
    　‐前記偏光ビームスプリッタによって反射されたレーザのレーザパワーを測定するレーザパワーモニタと、
    　‐基準レーザパワーを記録するレーザパワーメモリと、
    　‐測定された前記レーザパワーと、前記基準レーザパワーとの差分を演算する、パワー差分演算プロセッサと、
    　‐前記差分を基に前記光可変アッテネータの透過率の補正値を導出する、補正値導出プロセッサと、
    を有し、
    　前記アッテネータコントローラは、さらに前記補正値を基に前記光可変アッテネータの透過率を制御する、
    光学式異物検査装置。
  6. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　前記光学式異物検査装置は、
    　前記試料へ照射されるレーザビームの一部を反射するハーフミラーと、
    　前記ハーフミラーによって反射されたレーザのレーザパワーを測定するレーザパワーモニタと、
    　前記Ａ／Ｄ変換回路の前記出力信号と異物閾値とを比較して、異物が存在しているか否かを表す異物情報を出力する異物判定プロセッサと、
    　前記レーザパワーを基に前記異物閾値を決定する閾値プロセッサと、
    　前記座標情報および前記異物情報を関連付けて出力する異物座標プロセッサと、
    を有する、光学式異物検査装置。
  7. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　前記光学式異物検査装置は、
    　‐前記Ａ／Ｄ変換回路の前記出力信号と異物閾値とを比較して、異物が存在しているか否かを表す異物情報を出力する異物判定プロセッサと、
    　‐前記座標情報を基に前記異物閾値を決定する閾値プロセッサと、
    　‐前記座標情報および前記異物情報を関連付けて出力する異物座標プロセッサと、
    を有する、光学式異物検査装置。
  8. 　請求項１に記載の光学式異物検査装置において、
    　少なくとも１つの前記光可変アッテネータは、１／２波長板および偏光ビームスプリッタを有し、
    　少なくとも１つの別の前記光可変アッテネータは、電気光学素子および偏光ビームスプリッタを有する、
    光学式異物検査装置。
  9. 　請求項８に記載の光学式異物検査装置において、
    　前記光学式異物検査装置は、
    　‐前記試料へ照射されるレーザビームの一部を反射するハーフミラーと、
    　‐前記ハーフミラーによって反射されたレーザのレーザパワーを測定するレーザパワーモニタと、
    　‐前記Ａ／Ｄ変換回路の前記出力信号を基に、大径異物が存在しているか否かを表す異物情報を出力する、大径異物判定プロセッサと、
    　‐測定された前記レーザパワーを基に、第１電圧および第２電圧を決定する、電圧演算プロセッサと、
    　‐前記第１電圧を出力する第１可変電圧源と、
    　‐前記第２電圧を出力する第２可変電圧源と、
    　‐前記異物情報を基に、前記第１可変電圧源および前記第２可変電圧源のいずれを用いるかを切り替える、電圧スイッチと、
    を有し、
    　前記アッテネータコントローラは、前記電気光学素子に前記第１可変電圧源および前記第２可変電圧源のいずれか一方を接続することにより、前記レーザビームの偏光方向を制御する、
    光学式異物検査装置。
  10. 　請求項８に記載の光学式異物検査装置において、
    　前記光学式異物検査装置は、
    　‐前記Ａ／Ｄ変換回路の前記出力信号を基に、大径異物が存在しているか否かを表す異物情報を出力する、大径異物判定プロセッサと、
    　‐前記座標情報を基に、第１電圧および第２電圧を決定する、電圧演算プロセッサと、
    　‐前記第１電圧を出力する第１可変電圧源と、
    　‐前記第２電圧を出力する第２可変電圧源と、
    　‐前記異物情報を基に、前記第１可変電圧源および前記第２可変電圧源のいずれを用いるかを切り替える、電圧スイッチと、
    を有し、
    　前記アッテネータコントローラは、前記電気光学素子に前記第１可変電圧源および前記第２可変電圧源のいずれか一方を接続することにより、前記レーザビームの偏光方向を制御する、
    光学式異物検査装置。
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