(57)【要約】【課題】  表面検査装置では、より粒径の小さいＰＳＬを使用することで、より小さい欠陥を検査することが可能となる。しかし、ＰＳＬの粒径は、有限である。このことから、従来の表面検査装置では、近い将来に半導体製造工程の検査で必要となるＰＳＬに設定の無いほど小さい粒径の欠陥をどのように検査するかということに関しては配慮がなされていなかった。【解決手段】  本発明は、被検査物体で散乱，回折、または反射された光の、波長，光量，光量の時間変化、および偏光の少なくとも１つを模擬した光を発生する光源装置を有し、前記光を表面検査装置の光検出器に入射させる【効果】  より微小な欠陥を検査することができる。【選択図】図１
2010038849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物体に光を照射する照射部と、
前記被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、
前記光によって、前記被検査物体表面または表面近傍で散乱，回折、または反射された光を検出して信号に変換する光検出部と、
前記信号から前記被検査物体表面、または表面近傍内部に存在する欠陥の大きさを算出する粒径算出部とを備える表面検査装置に用いる光源装置であって、
前記光検出部に入射する前記散乱，回折、または反射された光の、波長，光量，光量の時間変化、および偏光の少なくとも１つを模擬した光を発生する光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記表面検査装置の前記被検査物体上方の空間を複数の小立体角領域に分割し、
前記散乱，回折、または反射された光のうち前記各小立体角内に放射される光を集光した光のうち、
少なくとも１個の前記分割された小立体角に対応する光の、波長，光量，光量の時間変化、および偏光の少なくとも１つを模擬した光を発生する光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
前記表面検査装置の前記被検査物体上方の空間を複数の小立体角領域に分割し、
前記散乱，回折、または反射された光のうち前記各小立体角内に放射される光を集光した光の、波長，光量，光量の時間変化、および偏光の少なくとも１つの特徴を模擬した光を、前記分割された小立体角に対応して複数発生する光源装置。
【請求項４】
光源と光源の駆動電源と集光光学系を備えた光源装置であって、
前記駆動電源は、
概略直流電流を発生させる直流電流発生部と、
概略パルス電流を発生させるパルス電流発生部と、
前記直流電流発生部からの出力電流を増幅する直流電流増幅部と、
前記パルス電流発生部からの出力電流を増幅するパルス電流増幅部とを備え、
前記光源は、
前記直流電流増幅部からの出力電流で駆動される発光素子と、
前記パルス電流増幅部からの出力電流で駆動される発光素子とを備え、
前記光源装置から取り出される光の光量は、
少なくとも概略直流成分と概略パルス成分とを有し、
前記概略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ、および前記概略パルス成分の幅の少なくとも１つを任意の範囲と分解能とで変化させることができることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置において、
前記直流電流増幅部の出力電流と前記パルス電流増幅部の出力電流とを合算する電流加算部を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光源装置において、
前記光源から発する光を減光する減光部を備え、
減光した後に取り出すことができることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項４に記載の光源装置において、
前記光源の発する光の一部を受光する光量モニタ用検出器を備え、
前記光量モニタ用検出器の出力信号を用いて前記駆動電源を制御することができる光源装置。
【請求項８】
請求項４に記載の光源装置において、
前記光源装置から取り出される光量の絶対値は、
仕事率，単位時間当たりの光子数，前記仕事率の誘導単位系、または前記単位時間当たりの光子数の誘導単位系を単位として、校正されることを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項４に記載の光源装置において、
前記略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ、および前記概略パルス成分の幅の少なくとも１つを、信号を用いて制御することを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の光源装置において、
信号に基づいて前記概略パルス成分の発生タイミングを制御することを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項４に記載の光源装置において、
光ファイバを備え、
前記光ファイバから前記光源装置からの出力光を取り出すことができることを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項４に記載の光源装置において、
複数の光ファイバを備え、
個々の光ファイバから前記光源装置からの出力光を取り出すことができることを特徴とする光源装置。
【請求項１３】
請求項４記載の光源装置において、
複数の光ファイバを備え、
前記複数の光ファイバから取り出される出力光の間の強度比を任意に変化させることができることを特徴とする光源装置。
【請求項１４】
請求項４に記載の光源装置において、
前記駆動電源は、
少なくとも１個の前記直流電流発生部と、
少なくとも１個の前記パルス電流発生部と、
前記直流電流発生部からの出力電流を増幅する直流電流増幅部と、
前記パルス電流発生部からの出力電流を増幅するパルス電流増幅部と、
前記直流電流増幅部の出力電流と前記パルス電流増幅部の出力電流を合算する電流加算部の組み合わせとを少なくとも２個以上備え、
前記駆動電源により少なくとも２個以上の光源は駆動され、前記光源ごとに前記略直流成分の大きさ、および前記略パルス成分の大きさの少なくとも１つの範囲または分解能を任意に変化させることができることを特徴とする光源装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光源装置において、
前記各光源に対応した複数の光ファイバを備え個々の光ファイバから出力光を取り出すことができることを特徴とする光源装置。
【請求項１６】
請求項４に記載の光源装置において、
前記概略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ，前記概略パルス成分の幅、および前記概略パルス成分を発生させるタイミングの少なくとも１つを入力する入力部を有することを特徴とする光源装置。
【請求項１７】
光を被検査物体に照射する照射部と、
前記被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、
前記被検査物体表面または表面近傍で散乱，回折、または反射された光を検出して信号に変換する光検出部と、
前記信号から前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する欠陥の大きさを算出する粒径算出部とを備える表面検査装置において、
光源と光源の駆動電源と集光光学系とを備えた光源装置を備え、
前記駆動電源は、
概略直流電流を発生させる直流電流発生部と、
概略パルス電流を発生させるパルス電流発生部と、
前記直流電流発生部からの出力電流を増幅する直流電流増幅部と、
前記パルス電流発生部からの出力電流を増幅するパルス電流増幅部とを備え、
前記光源は、
前記直流電流増幅部からの出力電流で駆動される発光素子と、
前記パルス電流増幅部からの出力電流で駆動される発光素子とを備え、
前記光源装置から取り出される光の光量は、
少なくとも概略直流成分と概略パルス成分とを有し、
前記概略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ、および前記概略パルス成分の幅の少なくとも１つを任意の範囲と分解能において変化させることができ、
前記光検出器に入射することを特徴とする表面検査装置。
【請求項１８】
前記光源装置から前記光検出部へ入射する光と、前記光検出部から出力される信号強度との関係を計測して前記関係の情報を前記表面検査装置に記録し、
前記粒径算出部による粒径算出時に前記記憶させた情報を用いることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記直流電流増幅部の出力電流と前記パルス電流増幅部の出力電流とを合算する電流加算部を備えることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光源から発する光を減光する減光部を備え、
減光した後に取り出すことができることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光源の発する光の一部を受光する光量モニタ用検出器を備え、
前記光量モニタ用検出器の出力信号を用いて前記駆動電源を制御することができる表面検査装置。
【請求項２２】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光源装置から取り出される光量の絶対値は、
仕事率，単位時間当たりの光子数，前記仕事率の誘導単位系、または前記単位時間当たりの光子数の誘導単位系を単位として、校正されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２３】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ，および前記概略パルス成分の幅のうち少なくとも１つを、信号を用いて制御することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２４】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
信号に基づいて前記概略パルス成分の発生タイミングを制御することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２５】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
光ファイバを備え、
前記光ファイバから前記光源装置からの出力光を取り出すことができることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２６】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
複数の光ファイバを備え、
個々の光ファイバから前記光源装置からの出力光を取り出すことができることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２７】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
複数の光ファイバを備え、
前記複数の光ファイバから取り出される出力光の間の強度比を任意に変化させることができることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２８】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光源装置は前記表面検査装置に内蔵されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２９】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記粒径算出部は、前記光検出器の出力信号を欠陥の粒径に換算するための校正曲線を、
前記光源装置から前記光検出部へ入射する光と、前記光検出部から出力される信号強度との関係を用いて作成することを特徴とする表面検査装置。
【請求項３０】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光ファイバの出力端は前記光検出部の近傍に配置されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項３１】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記光検出部を複数有し、
前記光源装置を前記表面検査装置内に複数内蔵し、
前記複数の光源装置を前記複数の光検出部に対応付け、
前記各光源装置の光ファイバの出力端を前記光源装置が対応付けられた前記光検出器の近傍に配置し、
前記各光源装置から得られる出力光ごとにおいて前記略直流成分の大きさ、または前記パルス成分の大きさは任意の範囲と分解能において変化させることができ、
前記粒径算出部が前記光検出部の出力信号を欠陥の粒径に換算するための校正曲線を、前記複数の光源装置から前記対応付けられた複数の光検出部へ入射する光と、前記対応付けられた複数の光検出部から出力される信号強度との関係を用いて作成することを特徴とする表面検査装置。
【請求項３２】
請求項１７に記載の表面検査装置において、
前記概略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ，前記概略パルス成分の幅、および前記概略パルス成分を発生させるタイミングの少なくとも１つを入力する入力部を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項３３】
請求項４に記載の光源装置を用いた表面検査装置の校正方法であって、
前記粒径算出部が前記光検出部の出力信号を欠陥の粒径に換算するための校正曲線を、前記請求項４に記載の光源装置を用いて作成することを特徴とする表面検査装置の校正方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の表面検査装置の校正方法であって、
標準粒子の検査を行い、光検出器で得られた第１の信号を記録し、
請求項４に記載の光源装置からの出力光を前記光検出器に入射させ、前記光検出器で得られた第２の信号を、前記第１の信号に対応するように、調整することを特徴とする表面検査装置の校正方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の表面検査装置の校正方法であって、
レーリー散乱、およびミー散乱の少なくとも１つの散乱に基づいて、
第１の粒径の標準粒子が発生する散乱光に対応する前記光検出器で得られる信号を算出することを特徴とする表面検査装置の校正方法。
【請求項３６】
光を被検査物体表面に照射する照射部と、
前記被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、
前記被検査物体表面または表面近傍で散乱，回折、または反射された光を検出して信号に変換する光検出部と、
前記光検出部から得られる信号から前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する欠陥の大きさを算出する粒径算出部とを備える表面検査装置において、
請求項４に記載の光源装置を用いて前記表面検査装置に組み込む前記光検出器の良否判定を行い、
良品の前記光検出器を表面検査装置に組み込むことを特徴とする表面検査装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板（半導体ウェーハ）等の被検査物体表面上に存在する微小な異物，きず，汚れ等（以下、これらを総称して欠陥と称する）を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や薄膜基板等の製造ラインにおいて、製造装置の発塵状況を監視するために、半導体基板や薄膜基板等の表面の欠陥の検査が行われている。
【０００３】
従来、半導体基板等の被検査物体表面上の微小な欠陥を検出する技術としては、例えば、米国特許第５,７９８,８２９号明細書（公報）に記載されているように、集光したレーザ光束を半導体基板表面に固定照射して（このとき照射されたレーザ光束が半導体基板表面上に形成する、照明された領域を照明スポットと呼ぶ）、半導体基板上に欠陥が存在している場合に発生する該欠陥からの散乱光を光検出器で検出し、半導体基板全面の欠陥を検査するものがある。
【０００４】
このような表面検査装置では一般に、光検出器から得られる信号強度を検出した欠陥の大きさに換算して検査結果とする。この換算は、検査の前に予め粒径が既知である標準粒子（一般にＰＳＬ：ポリスチレンラテックス球が用いられる）を塗布した校正用ウェーハを測定して、前記既知で粒径の標準粒子が発生する散乱光強度とそれに対応して光検出器から得られる信号強度の間の関係を校正曲線として算出しておき、実際の被検査ウェーハに対する検査時には、前記光検出器から得られる信号強度を前記校正曲線に当てはめて標準粒子相当の粒径に換算する、といったように行われる。このような校正方法は、例えば特開２００３−１８５５８８号公報等において記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８５５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
表面検査装置では、より粒径の小さいＰＳＬを使用することで、より小さい欠陥を検査することが可能となる。
【０００７】
しかし、ＰＳＬの粒径は、有限である。
【０００８】
このことから、従来の表面検査装置では、近い将来に半導体製造工程の検査で必要となるＰＳＬに設定の無いほど小さい粒径の欠陥をどのように検査するかということに関しては配慮がなされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被検査物体で散乱，回折、または反射された光の、波長，光量，光量の時間変化、および偏光の少なくとも１つを模擬した光を発生する光源装置を有し、前記光を表面検査装置の光検出器に入射させることを１つの特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記光源装置から取り出される光が、少なくとも概略直流成分と概略パルス成分とで合算され、前記概略直流成分の大きさ，前記概略パルス成分の大きさ、および前記概略パルス成分の幅の少なくとも１つを任意の範囲と分解能において変化させることができることを他の特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記光源の発する光の一部を受光する光量モニタ用検出器を備え、前記光量モニタ用検出器の出力信号を用いて前記駆動電源を制御することができることを他の特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記光源から発する光を減光する減光部を備え、減光した後に取り出すことができることを他の特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記光源装置において、少なくとも１つ以上の光ファイバを備え光ファイバから前記光を取り出すことを他の特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記複数の光ファイバから取り出される光の強度比を任意に変化させることができるよう構成することを他の特徴とする。
【００１５】
本発明は、表面検査装置が前記光源装置を有することを他の特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記光源装置を用いて光検出器の入射光と出力信号強度の関係を計測して前記関係を前記表面検査装置に記憶させ、前記粒径算出部による粒径算出時に前記記憶させた情報を反映させることを他の特徴とする。
【００１７】
本発明は、粒径算出部が光検出器の出力信号を欠陥の粒径に換算するための校正曲線を、前記光源装置を用いて作成することを他の特徴とする。
【００１８】
本発明は、表面検査装置内部に光源装置を複数内蔵し、前記複数の光ファイバを複数の光検出器に対応付け、前記複数の光ファイバの出力端を前記複数の光検出器の近傍に配置することを他の特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によればより微小な欠陥を検査することができる。
【００２０】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の光源装置の第１の実施例を図１に示す。
【００２３】
光源である発光素子１には発光ダイオード，半導体レーザ、または半導体レーザ励起固体レーザ等の小型で波長帯域の狭い光源を用いることが望ましい。前記発光素子１の発光波長は、後述の模擬すべき表面検査装置が用いている照明光の波長と概略等しいか、前記発光素子１の発光波長帯域が前記照明光の波長を含むか、または前記表面検査装置が使用する光検出器の分光感度特性が前記照明光の波長と前記発光素子１の発光波長とで概略等しくなるように選ぶことが望ましい。本実施例では後述の模擬すべき表面検査装置の照明光の波長が３５５nmである場合について述べるので、発光素子１に発光波長帯域の中心波長が３６５nmである紫外発光ダイオードを用いる。
【００２４】
直流電流発生部２からの直流電流は直流電流増幅器２１で増幅された後に、またパルス電流発生部３からのパルス電流はパルス電流増幅器３１で増幅された後に、共に電流加算器４へ導かれて加算され、前記発光素子１に駆動電流として供給される。直流電流発生部２には直流電流設定値入力部６が付属しており、オペレータはここから前記発光素子１に与える直流駆動電流の量を入力することができる。パルス電流発生部３にはパルス電流設定値入力部７とパルス幅入力部８、およびパルス繰返し間隔入力部９が付属しており、オペレータはここから前記発光素子１に与えるパルス駆動電流の量とそのパルス幅、および繰り返し間隔時間を入力することができる。このときの前記発光素子１の発光強度の時間変化は概略図２に示すような波形となる。前記発光素子１からの発光は集光レンズ１０で集められ、光ファイバ２０の入射側端面に入射する。
【００２５】
しかし、前記発光素子１に印加する前記直流駆動電流および前記パルス駆動電流の値を一定に保った状態で、前記発光素子１の印加電流対出力特性に経時的劣化が発生すると、本光源装置で光ファイバ２０から取り出される光量は変動してしまう。
【００２６】
このような変動を避けるために、本光源装置では、集光レンズと光ファイバ２０の入射側端面の間に、ビームスプリッタ１１を配置し、前記発光素子１からの発光の一部分を前記ビームスプリッタ１１で分岐して光量モニタ用検出器１４へ導く。前記光量モニタ用検出器１４はシリコンフォトダイオードであり、入射光量に比例した出力信号を発生する。この出力信号は前記直流電流増幅器２１と前記パルス電流増幅器３１にフィードバックされ、各々の増幅率が微調整される。すなわち、前記直流電流設定値入力部６および前記パルス電流設定値入力部７への設定値が一定の条件のもとで前記光量モニタ用検出器１４の出力信号が減少すると、前記直流電流増幅器２１と前記パルス電流増幅器３１の増幅率が増やす方向に微調整され、前記光量モニタ用検出器１４の出力信号の強度を一定に保つよう働く。このフィードバック制御により、前記発光素子１に経時的劣化が発生した場合でも、その影響を抑制して、本光源装置で光ファイバ２０から取り出される光量が変動しないよう安定化することができる。
【００２７】
さらに、集光レンズと光ファイバ２０の入射側端面の間にはＮＤフィルタ１２が設置されている。前記ＮＤフィルタ１２は切替機構１３により光路中に挿入したり外したりできる。光ファイバ２０に入射する光量は発光素子１の駆動電流を減らすことにより小さくできるが、光量を安定かつ良好な直線性で減光できる駆動電流の下限には限界がある。そこで、この範囲を超えて光ファイバ２０への入射光量を減らしたい場合には、ＮＤフィルタ１２を光路中に挿入し、ＮＤフィルタ１２による減光作用と駆動電流による減光作用を組み合わせて用いることができる。
【００２８】
ここで、一般的な表面検査装置において、内蔵された光検出器が検出している被測定光の代表的な仕様について述べる。一般的な表面検査装置の構造は、例えば特開２００８−０２０２７１号の図６に記載されたようなものである。このような表面検査装置の標準的な検査条件の一例では、回転ステージは４０００回転／分で回転される。また、照明スポットの半導体ウェーハの半径方向での径（照度が照明スポット中心部の照度に対してｅ：自然対数の底の２乗分の１に低下する輪郭で定義）は１０マイクロメートルである。そこで、被検査ウェーハ上の半径７５mmの位置に異物が付着している場合（ここでは異物の大きさは１マイクロメートルより十分小さいものとする）、この異物が回転ステージの回転動作に伴って１０マイクロメートル径の照明スポットを通過する時間は、
１０／｛２×π×７５×１０００×（２０００／６０）｝＝３.１８×１０-7（秒）
で３１８ナノ秒となり、このような異物からは３１８ナノ秒のパルス幅を有するパルス状の発光が生じる。
【００２９】
本実施例の光源装置では、パルス幅入力部での設定値をこれに合わせることで、同等の時間特性を有するパルス発光を発生することができる。また、欠陥によるパルス発光の強度は、欠陥の材質や粒径等に依存するが、欠陥の粒径が照明光の波長よりも十分小さい領域では、レーリー散乱と呼ばれる様式の散乱光を生じ、それよりも大きく波長程度の大きさの粒径近辺まではミー（Ｍｉｅ）散乱と呼ばれる様式の散乱光を生じる。レーリー散乱領域では、散乱光強度は粒径の６乗に比例するため、小さな粒径差が大きな散乱光量差となって現れる。例えば小さい方は２０ナノメートルの粒子から大きい方は８０ナノメートルの粒子までを検査対象にすると、光量の範囲は約１０００倍ものダイナミックレンジとなる。前述のように、本実施例の光源装置では発光素子１からの発光量をＮＤフィルタと駆動電流の両方の組み合わせによって加減することが可能なため、駆動電流の大小によってのみ光量を加減する場合に比べて、本光源装置は発光量が不安定になることなくこのように大きなダイナミックレンジで変化する光量に対応させることができる。
【００３０】
さらに表面検査装置では、このような欠陥が照明スポットを通過しない時でも、照明スポットにおいては被検査ウェーハ自体の微小な表面粗さ（マイクロラフネス）によって散乱光（以下、背景散乱光と呼ぶ）が常時発生している。一般的に良好な研磨仕上げを施された半導体ウェーハの場合、このような表面粗さは半導体ウェーハ面内のどの場所においてもほぼ一様である。そのため、この背景散乱光の強度の時間変化は概略直流成分となる。ただし、その強度の絶対値は表面仕上げ状態によって異なる。本実施例の光源装置では、直流電流設定値入力部６への入力値を変えることで、このように異なる表面粗さに起因して異なる強度を示す背景散乱光に対しても個別に合わせこむことが可能である。このように本実施例の光源装置では、（１）直流電流設定値入力部６への設定値，（２）パルス電流設定値入力部７への設定値とＮＤフィルタ１２の切り替え，（３）パルス幅入力部８への設定値、の組み合わせによって、実際の表面検査装置において１個の欠陥が照明スポットを通過する際に光検出器に入射する被測定光と同等の光を発生させることが可能になる。さらに本光源装置では、（４）パルス繰返し間隔入力部９の設定値、に繰返し周期時間を設定することにより、１個の欠陥から発生する単発の発光現象を一定時間間隔で繰返し発生させることができる。
【００３１】
本実施例の光源装置は、表面検査装置の内部に内蔵させて一定の光量を発生する基準光量発生装置として利用することが可能である。
【００３２】
本実施例の光源装置を内蔵させた表面検査装置の構成図を図３に示す。図３の表面検査装置は、特開２００８−０２０２７１号の図６に記載の表面検査装置に、本発明の光源装置を内蔵させ、前記光源装置の制御機能を付加したものであるので、本発明の光源装置およびその制御に関る部分以外の詳細な説明は省略する。
【００３３】
表面検査装置では、被検査物体表面上の欠陥から発生する散乱光の立体的な角度分布、すなわち異なる方位・仰角へ進行する散乱光の成分を個別に捉えるために複数の光検出器を備えるのが一般的であり、本実施例の表面検査装置では、図４の鳥瞰図に示すように光電子増倍管から成る光検出器５０を１０個備えている。そこで本実施例では、前記光検出器５０の数に対応させて、１０個の本発明の基準光量発生用光源装置１００を前記表面検査装置内に内蔵させる。前記各基準光量発生用光源装置１００は第１の実施例に記述したものと下記の点を除いて同等であるため、異なる部分のみ詳述する。
【００３４】
（イ）図５に示すように、前記直流電流設定値入力部６，前記パルス電流設定値入力部７，前記パルス幅入力部８、および前記パルス繰返し間隔入力部９に代わり、直流電流設定インタフェース６１，パルス電流設定インタフェース７１，パルス幅設定インタフェース８１、およびパルス発生タイミング信号インタフェース９１がそれぞれ付属しており、前記表面検査装置内蔵の制御用マイクロコンピュータ４０に接続され、前記制御用マイクロコンピュータ４０からの指令によって前記発光素子１に与える直流駆動電流の量，パルス駆動電流の量とそのパルス幅、およびパルス駆動電流の発生タイミングを制御することができる。
（ロ）前記切替機構１３は、前記制御用マイクロコンピュータ４０からの指令によって、前記ＮＤフィルタ１２を光路中に挿入したり外したりする。
（ハ）図６の側面図に示すように、光ファイバ２０の出射側端面は、各基準光量発生用光源装置１００に対応付けられた１個の前記光検出器５０の受光面近傍に、実際の被検査ウェーハの検査時に前記半導体ウェーハ上の欠陥から発生する散乱光を前記光検出器５０が検出するのに妨げとならず、かつ光ファイバ２０の出射側端面から取り出される光が有効に前記光検出器５０の受光面に当たるよう配置されている。
【００３５】
ここで従来は、検査時に光検出器からの出力信号を欠陥の粒径に換算するための校正曲線は実際の検査前に予め下記のような作業を行うことにより作成されていた。図７に従来の校正曲線作成処理の流れを示すフローチャートを示す。
Ｓｔｅｐ  １：オペレータは検査開始前に、検査対象の半導体ウェーハと同等の表面状態（成膜，表面粗さなど）を有し、清浄な半導体ウェーハ上に、粒径が既知の標準粒子（一般にＰＳＬ：ポリスチレンラテックス球が用いられる）を塗布した校正用ウェーハを準備する。通常、検査時に検出することが必要とされる粒径範囲で、何段階か粒径の異なる標準粒子を塗布したウェーハを使用する。
Ｓｔｅｐ  ２：オペレータは本実施例の表面検査装置の検査条件を、実際の被検査対象ウェーハに対して行う検査の検査条件に合わせて設定する。
Ｓｔｅｐ  ３：オペレータは前記校正用ウェーハの検査を開始させる。
Ｓｔｅｐ  ４：表面検査装置は検査を実施し、前記校正用ウェーハ上に塗布された各標準粒子の大きさと、その標準粒子に対応して光検出器から得られる信号強度との間の関係を記録する。
Ｓｔｅｐ  ５：表面検査装置はＳｔｅｐ  ４の検査終了後、Ｓｔｅｐ  ４で記録された、各標準粒子の大きさと、その標準粒子に対応して光検出器から得られる信号強度との間の関係から統計計算を行い、校正曲線を作成する。
【００３６】
本実施例の表面検査装置では、従来の校正用ウェーハにより校正曲線を作成する機能に加えて、内蔵した前記基準光量発生用光源装置１００を用いて校正曲線を作成する機能を備える。この機能により校正用ウェーハを用いないで校正曲線を作成することが可能になるため、このような不都合を解決することができる。この機能とその動作を下記に詳述する。
【００３７】
本実施例の表面検査装置は校正曲線作成ソフトウェアを備えており、このソフトウェアは、基準光量データベース，校正用ウェーハデータ，標準粒子データテーブル，標準粒子カウンタ，校正曲線作成用データテーブルの各格納領域を備えている。
【００３８】
まず、本実施例の表面検査装置は下記の処理を行うことで、基準光量発生用光源装置に所望の光量を発生させるために必要なパラメータ値を格納した基準光量データベースを作成する。図８に基準光量データベースを作成する流れを示すフローチャートを示す。
【００３９】
なお下記の処理に先立ち、オペレータは検査対象の半導体ウェーハと同等の表面状態（成膜，表面粗さなど）を有し、清浄な半導体ウェーハ上の予め定めた半径（例えば７５mm）の周上に、基準光量データベースにデータを登録すべき粒径の標準粒子（一般にＰＳＬ：ポリスチレンラテックス球を用いる）を塗布した校正用ウェーハを準備し、本実施例の表面検査装置の検査条件（前記校正用ウェーハを照明する照明スポットの径および照度を含む）を、実際の被検査対象ウェーハに対して行う検査の検査条件に合わせて設定した後に、前記校正用ウェーハの検査を開始させるものとする。
【００４０】
Ｓｔｅｐ  １：オペレータが入力した、「塗布された前記標準粒子の粒径値」を受け取る。
Ｓｔｅｐ  ２：前記１０個の各光検出器５０に、検査用光源からの光によって前記校正用ウェーハから発生する光のみが受光されるようにし、前記１０個の基準光量発生用光源装置１００の出力光は前記各光検出器５０に入射しないようにする。
Ｓｔｅｐ  ３：検査を実施し、前記校正用ウェーハ上に塗布された標準粒子に対応して前記各光検出器５０ごとに得られた信号強度を個別に記録する。信号強度としては、各光検出器から得られる信号のうちで、時間変化が概略直流成分である前記背景散乱光に対応する信号強度と、時間変化がパルス状である標準粒子からの散乱光に対応する信号強度の両方を記録する。
Ｓｔｅｐ  ４：次に、前記各光検出器５０に、前記各基準光量発生用光源装置１００の出力光のみが受光されるようにし、前記検査用光源からの光によって前記校正用ウェーハから発生する光は前記光検出器５０に入射しないようにする。
Ｓｔｅｐ  ５：前記基準光量発生用光源装置１００のパルス幅設定を、前記標準粒子を塗布した位置の半径、およびＳｔｅｐ  ３の検査で使用した回転ステージの回転速度と照明スポットの径から下記の式で計算される時間に設定する。
照明スポットの径  ／（２×π×半径×回転速度）
Ｓｔｅｐ  ６：前記１０個の基準光量発生用光源装置１００の直流電流設定、およびパルス電流設定に、各々予め定めた初期値を与える。この時点で、前記各基準光量発生用光源装置１００からは前記各直流電流設定値に対応した直流成分の光出力が継続的に発生される。
Ｓｔｅｐ  ７：前記基準光量発生用光源装置１００にパルス発生タイミング信号を与える。これにより前記基準光量発生用光源装置１００からの出力光には、前記の継続的な直流成分に加えてパルス成分が重畳されるので、この出力光に対応して前記各光検出器５０から得られる信号強度を個別に記録する。この際Ｓｔｅｐ  ３と同様に、直流成分対応する信号強度とパルス成分に対応する信号強度の両方を記録する。
Ｓｔｅｐ  ８：Ｓｔｅｐ  ７で記録された各信号強度が、Ｓｔｅｐ  ３で記録された各信号強度に等しくなるまで、前記１０個の各基準光量発生用光源装置の直流電流設定値およびパルス電流設定値を調整してＳｔｅｐ  ７を繰り返す。
Ｓｔｅｐ  ９：Ｓｔｅｐ  ８で最終的に決定された各直流電流値を前記基準光量データベース内の各光検出器５０に対応した場所に登録する。
Ｓｔｅｐ  １０：Ｓｔｅｐ  １で受け取った粒径値とＳｔｅｐ  ８で最終的に決定された各パルス電流値を対にして、前記基準光量データベース内の各光検出器５０に対応した場所に登録する。
【００４１】
前記基準光量データベースにデータを登録すべき粒径が複数ある場合には、必要な回数だけ上記の作業を校正用ウェーハの準備から繰り返せば良い。
【００４２】
標準粒子の粒径系列にない値の粒径についても、その粒径の標準粒子が存在したと仮定したときにその標準粒子が発生するであろう散乱光の光量に対応する各パルス電流値Ｉｎ（ｄ）を次の手順で計算して求め、前記基準光量データベースに追加することができる。図９に標準粒子の粒径系列にない粒径に対応するデータを追加する処理の流れを示すフローチャートを示す。
【００４３】
Ｓｔｅｐ  １：前記基準光量データベースに追加すべき標準粒子の粒径をｄとする。
Ｓｔｅｐ  ２：Ｉｎ（ｄ）を精度良く求めるために、前記基準光量データベースにデータが格納されている粒径の中でｄに最も近い粒径をｄ′とし、その標準粒子に対応する、第ｎ番目の光検出器（ｎ＝１，２，・・，１０）に対応するパルス電流値をＩｎ（ｄ′）とする。
Ｓｔｅｐ  ３：ｄが検査時に使用する波長の概略１／６より小さい場合は、レーリー散乱領域となる。レーリー散乱領域では、欠陥で散乱される光の光量は欠陥の粒径の約６乗に比例するため、下式により粒径ｄの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量に対応する各パルス電流値Ｉｎ（ｄ）を求める。
Ｉｎ（ｄ）＝Ｉｎ（ｄ′）×（ｄ／ｄ′）6
Ｓｔｅｐ  ４：ｄがＳｔｅｐ  ３の判定基準より大きい場合は、ミー散乱領域となるため、Ｓｔｅｐ  ５以降の処理により粒径ｄの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量に対応する各パルス電流値Ｉｎ（ｄ）を求める。
Ｓｔｅｐ  ５：ミー散乱理論に基づくシミュレーション計算を行い、第ｎ番目の光検出器において集光及び検出される小立体角範囲に粒径ｄの標準粒子が発生するであろう散乱光の光量Ｓｎ（ｄ）と、粒径ｄ′の標準粒子が発生するであろう散乱光の光量Ｓｎ（ｄ′）を求める。なお両者の計算時に、粒径以外の条件は全て同等として計算するものとする。
Ｓｔｅｐ  ６：下式により各パルス電流値Ｉｎ（ｄ）を求める。
Ｉｎ（ｄ）＝Ｉｎ（ｄ′）×（Ｓｎ（ｄ）／Ｓｎ（ｄ′））
【００４４】
あるいは、もし予め被検査ウェーハ上の照明スポットから前記各光検出器に至る光路にある各集光光学系の透過効率ηｎが分かっている場合には、前記Ｓｎ（ｄ）にηｎを乗じた光量、すなわちηｎ×Ｓｎ（ｄ）を前記光源装置から取り出せるようにしたときの前記光源装置のパルス電流をもってＩｎ（ｄ）としても良い。
【００４５】
次に、本実施例の表面検査装置は図１０のフローチャートに示す処理を行うことで、前記基準光量発生用光源装置１００を用いて校正曲線を作成することができる。この校正曲線作成に際して、オペレータは前記表面検査装置に対して予め図１１に示すパラメータ群をＧＵＩ等を通して入力しておくものとする。
【００４６】
また、前記校正用ウェーハデータにはそれら入力されたパラメータ群に対応して、
（１）校正用ウェーハが発生する背景散乱光のうち各光検出器５０において集光・検出される光の強度に相当する光量を前記各基準光量発生用光源装置１００に発生せさせるために必要な各直流電流値が予め格納されているものとする。
【００４７】
また標準粒子データテーブルには
（２）標準粒子の粒径
（３）（２）の粒径の標準粒子が発生する散乱光のうち各光検出器５０において集光・検出される光の強度に相当する光量を前記各基準光量発生用光源装置１００に発生せさせるために必要な各パルス電流値のデータ対が、校正曲線を作成するのに必要な粒径の種類の数だけ予め格納されているものとする。
【００４８】
なお、（１），（２）、および（３）の各数値は、前述のようにして予め作成された前記標準粒子データベース内のデータを参照して得るものとする。
【００４９】
Ｓｔｅｐ  １：各光検出器５０の光電子増倍管の印加電圧，信号増幅器のゲイン、など各光検出器５０の出力信号に関係するパラメータを、作成しようとしている校正曲線が対応付けられている検査条件に従って出力信号が飽和せず、かつ、十分な出力信号が得られるように適正な値に設定する。
Ｓｔｅｐ  ２：前記各光検出器５０に、前記各基準光量発生用光源装置１００の出力光のみが受光されるようにし、前記検査用光源によって前記校正用ウェーハから発生する光は前記光検出器５０に入射しないようにする。
Ｓｔｅｐ  ３：前記各基準光量発生用光源装置１００のパルス幅設定を、作成しようとしている校正曲線が対応付けられている検査条件で使用される回転ステージの回転速度と照明スポットの径、および校正用ウェーハの作成時に前記標準粒子を塗布する位置の半径の値から下記の式で計算される時間に設定する。
照明スポットの径  ／（２×π×半径×回転速度）
Ｓｔｅｐ  ４：校正用ウェーハデータに格納されている、各光検出器５０に対応する直流電流値を読み出す。
Ｓｔｅｐ  ５：標準粒子カウンタ（以下、Ｍと表記）の値を１に設定する。
Ｓｔｅｐ  ６：前記標準粒子データテーブル中にＭ番目のデータセットとして格納されている、粒径値，各光検出器５０に対応する直流電流値およびパルス電流値を読み出す。
Ｓｔｅｐ  ７：前記各基準光量発生用光源装置１００にＳｔｅｐ  ４で読み出した直流電流値とＳｔｅｐ  ６で読み出したパルス電流値を設定し、それらの値に対応する光を発生させる。
Ｓｔｅｐ  ８：Ｓｔｅｐ  ７の発光を各光検出器５０で検出し、その時に得られる各信号強度値（直流成分に対応する信号強度とパルス成分に対応する信号強度の両方）とＳｔｅｐ  ６で読み出した粒径値を、各光検出器５０ごとに個別に前記校正曲線作成用データテーブルのＭ番目のデータセットとして格納する。
Ｓｔｅｐ  ９：標準粒子データテーブル内の全データについて処理が終わるまで、Ｍの値を１ずつ増やしながらＳｔｅｐ  ６〜Ｓｔｅｐ  ８の処理を繰り返す。
Ｓｔｅｐ  １０：前記校正曲線作成用データテーブルに格納されたデータセットから最小二乗法等の統計演算を行うことにより、校正曲線を作成する。
【００５０】
このように本実施例の表面検査装置では校正用ウェーハを使用することなしに校正曲線を作成することができる。
【００５１】
また、複数の前記基準光量発生用光源装置で出力光の光量を、光量の絶対値を予めＷ（ワット）または単位時間当たりの光子数、またはこれらの誘導単位系を用いて測定できる光量計で検定し、直流電流の設定値，パルス電流の設定値、およびパルス幅の設定値が所定の条件のもとでは前記複数の本光源装置から全て等しい強度の出力光が取り出されるよう各光源装置を調整すれば、各光源装置を内蔵した複数の表面検査装置の間で校正曲線作成が等しい条件で行われるので、装置間の感度特性差を抑制するのに有利に働くことは言うまでもない。
【００５２】
さらに別の効果として、前記各光検出器の出力信号の大きさをＷ（ワット）または単位時間当たりの光子数、またはそれらの誘導単位系に換算することが可能になるので、被検査物体から発生する散乱光の強度を、光量の絶対値で表示することができるようになる。
【００５３】
なお、本実施例の基準光量発生用光源装置１００は、光検出器に基準光量発生用光源装置からの光を入射させることができれば、本実施例以外の様々な検査装置に適用可能である。
【００５４】
例えば、基準光量発生用光源装置からの光を発する光ファイバ２０をアレイ状にすれば、ＣＣＤアレイやＴＤＩの各画素へ基準光量発生用光源装置からの光を入射することができる。
【００５５】
この時、アレイ状にした光ファイバ２０の数とＣＣＤアレイやＴＤＩの画素数とは必ずしも一致していなくても良い。
【００５６】
図１２に一次元ＣＣＤ２５０にアレイ状の光ファイバ２０を用いて基準光量発生用光源装置からの光２４０を入射する場合の例を示す。
【実施例２】
【００５７】
次に実施例２を説明する。
【００５８】
実施例２では、図１の光源装置からの光が光検出器５０へ入射した際の出力信号をオシロスコープ等で観測することにより、表面検査装置に組み込む前記光検出器５０の良否判定を、表面検査装置の組み立て前に行うことが可能になる。
【００５９】
この際、前述のように本光源装置の（１）直流電流設定値入力部６への設定値，（２）パルス電流設定値入力部７への設定値とＮＤフィルタ１２の切り替え，（３）パルス幅入力部８への設定値，（４）パルス繰返し間隔入力部９の設定値、には、表面検査装置を用いた実際の検査条件に相当する値を設定しておく。また、前記光検出器５０の出力信号を観測するに当たって、必要であれば適宜増幅や周波数フィルタリングを施す。これらの作業により、実際に表面検査装置を運転したときの状態を模擬した光入力に対して前記光検出器５０の良否判定を評価することが可能になる。
【００６０】
本光源装置を用いれば、良否判定の試験項目として、
１．パルス発光に対する応答直線性（パルス発光の強度を一定の割合で増やした時、出力がそれに対応した量だけ増えるかという特性を表す）
２．パルス発光に対する飽和特性（パルス発光の強度がいくらになると飽和するかという特性を表す）
といったパルス発光に関する項目を含めることができる。
【００６１】
本光源装置は、一般の表面検査装置に比べて少ない部品点数で構成され、コスト的に安価で製作することが可能である。そのため、複数台の製作に好適である。
【００６２】
ただし、「複数製作した本光源装置の間で、前記直流電流設定値入力部６への設定値、および前記パルス電流設定値入力部７への設定値を同じにしても、前記光ファイバ２０から出力される光量に差がある」ということがあると、「異なる光源装置を用いて光検出器を評価すると異なる判定結果が得られる」という可能性がある。
【００６３】
本実施例の光源装置ではこのような可能性を避けるために、前記直流電流設定値入力部６への設定値，前記パルス電流設定値入力部７への設定値、および前記パルス幅入力部８への設定値を所定の条件にして本光源装置を動作させたときに、前記光ファイバ２０の出射側端面から取り出される光量を、光量の絶対値を予めＷ（ワット）または単位時間当たりの光子数、またはそれらの誘導単位系を用いて測定できる光量計で検定し、前記直流電流設定値入力部６への設定値，前記パルス電流設定値入力部７への設定値、および前記パルス幅入力部８への設定値を前記所定の条件のもとでは、複数の本光源装置は全て等しい強度の出力光が取り出されるよう、前記直流電流増幅器２１と前記パルス電流増幅器３１の増幅率を調整するようにする。この手続きにより、本光源装置を複数台用いる場合でも、「異なる光源装置を用いて光検出器を評価すると異なる判定結果が得られる」という可能性を低く抑えることが可能となる。
【００６４】
なお、本実施例の光源装置では、模擬すべき対象となる表面検査装置において被検査物体表面で散乱，回折、または反射され、光検出器に入射する光の波長，光量、および光量の時間変化を模擬した光信号を発生するよう構成したが、例えば評価すべき光検出器５０の感度が偏光依存性を有するような場合には、上記の各項目に加えて、偏光状態の特徴も模擬した光信号を発生するようにすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１の基準光量発生用光源装置の構成を示す図。
【図２】実施例１の基準光量発生用光源装置から得られる光出力の時間変化波形を示す図。
【図３】実施例１の表面検査装置の構成を示す図。
【図４】実施例１の表面検査装置の光検出器の配置を示す図。
【図５】実施例１の表面検査装置が内蔵する基準光量発生用光源装置の構成を示す図。
【図６】実施例１の表面検査装置の各光検出器への基準光量発生用光源装置の出力光の導入方法を説明する図。
【図７】従来の校正曲線作成処理の流れを示すフローチャート。
【図８（ａ）】実施例１で基準光量データベースを作成する流れを示すフローチャート。
【図８（ｂ）】実施例１で基準光量データベースを作成する流れを示すフローチャート。
【図９】実施例１で標準粒子の粒径系列にない粒径に対応するデータを追加する処理の流れを示すフローチャート。
【図１０（ａ）】実施例１の校正曲線作成処理の流れを示すフローチャート。
【図１０（ｂ）】実施例１の校正曲線作成処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】実施例１で校正曲線作成時のＧＵＩにおける入力パラメータを示す表。
【図１２】一次元ＣＣＤにアレイ状の光ファイバを用いて基準光量発生用光源装置からの光を入射する場合の例。
【符号の説明】
【００６６】
１  発光素子
２  直流電流発生部
３  パルス電流発生部
４  電流加算器
６  直流電流設定値入力部
７  パルス電流設定値入力部
８  パルス幅入力部
９  パルス繰返し間隔入力部
１０  集光レンズ
１１  ビームスプリッタ
１２  ＮＤフィルタ
１３  切替機構
１４  光量モニタ用検出器
２０  光ファイバ
２１  直流電流増幅器
３１  パルス電流増幅器
４０  制御用マイクロコンピュータ
４１  基準光量発生用光源装置制御インタフェース
５０  光検出器
６１  直流電流設定インタフェース
７１  パルス電流設定インタフェース
８１  パルス幅設定インタフェース
９１  パルス発生タイミング信号インタフェース
１００  基準光量発生用光源装置
１０１  欠陥
１１１  光源
１２６  増幅器
１３０  Ａ／Ｄ変換器
１４０  サンプリング制御部
１５０  サンプリングデータ平均化部
２００  半導体ウェーハ
２０１  チャック
２０２  被検査物体移動ステージ
２０３  回転ステージ
２０４  並進ステージ
２０５  Ｚステージ
２０６  検査座標検出部
２０８  欠陥判定部
２１０  照明・検出光学系
２２０  粒径算出部
２３０  欠陥座標検出部
２４０  基準光量発生装置からの光
２５０  一次元ＣＣＤ
【図１】
2010038849.tif 000003
【図２】
2010038849.tif 000004
【図３】
2010038849.tif 000005
【図４】
2010038849.tif 000006
【図５】
2010038849.tif 000007
【図６】
2010038849.tif 000008
【図７】
2010038849.tif 000009
【図８（ａ）】
2010038849.tif 000010
【図８（ｂ）】
2010038849.tif 000011
【図９】
2010038849.tif 000012
【図１０（ａ）】
2010038849.tif 000013
【図１０（ｂ）】
2010038849.tif 000014
【図１１】
2010038849.tif 000015
【図１２】
2010038849.tif 000016