(57)【要約】【課題】欠陥検出の分解能（精度）を向上させるためには、θエンコーダの分解能を上げることが必要であるが、エンコーダの分解能を向上させるには限度があり、欠陥検出の位置精度向上が困難であった。【解決手段】欠陥検出を行うＡ／Ｄ変換のサンプリング時間間隔を、ウェーハが回転移転するときに得られる角度情報（θエンコーダ）の時間間隔より小さくなるように構成し、サンプリングされたＡ／Ｄ変換結果から、そのピーク位置が角度情報の１単位内のどこに存在するかを計測（Δθを計測）する手段を設ける。【選択図】図４
2008032582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査が一定の回転角速度の回転移動で副走査が並進移動から成る被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットとして照射する照明手段と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出手段と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、前記角度座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出手段とを有し、
前記Ａ／Ｄ変換手段は一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔の１単位時間が、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される刻み時間より小さいことを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ａ／Ｄ変換手段は一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、サンプリングしたデータをもとに、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される刻み（１単位）時間ごとに、サンプリングしたＡ／Ｄ変換データの最大値を求める手段を有することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記角度座標検出手段からの角度情報が更新された時刻を計測・記録する手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻を計測・記録する手段を有することを特徴とする異物・欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項１，２および３のいずれかにおいて、
前記角度情報が更新された時刻と、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻とによって、前記角度情報が更新されてから、前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻までの時間を算出する手段を有することを特徴とする異物・欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記角度座標検出手段からの角度情報が更新された時刻と、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻とを、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号をサンプリングする前記サンプリング時間間隔を基準として計測することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項６】
請求項１，２および３のいずれかにおいて、
異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を、前記異物や欠陥が検出された時点における前記角度座標検出手段からの最新の角度座標情報、および、前記最新の角度座標情報の発生した時刻から前記異物や欠陥が検出された時点に対応する前記デジタルデータが前記Ａ／Ｄ変換手段において最大の大きさのデータをサンプリングされた時刻までの経過時間情報の両者を用いて算出することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項７】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成る被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明手段と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出手段と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、前記角度座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出手段とを有し、
前記被検査物体を概略一定の回転角速度により主走査しなが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異物や欠陥を検出する異物・欠陥検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換手段は概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも２点以上のサンプリングを行うことを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも５点以上のサンプリングをすることを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータを加算した結果を用いて算出することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１０】
請求項７において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータに対してデジタルフィルタ処理を施して得られた結果を用いて算出することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記デジタルフィルタが畳み込み形フィルタであることを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記デジタルフィルタが、周波数帯域制限機能を有することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１３】
請求項７において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号を前記Ａ／Ｄ変換手段によってサンプリングされた複数のデジタルデータに対して前記Ａ／Ｄ変換の入力信号の信号振幅が所定の値以上であることを検出する手段と、信号振幅が所定の値以上であった数を計数する手段と、信号振幅が一定より小さい信号から裾野部分の２点以上の値を検出する手段と、前記信号振幅が所定の値以上であった数を計数した結果と、信号振幅が一定より小さい裾野部分の２点以上の振幅値結果を用いて、信号振幅が一定の値以上である前記入力信号から最大振幅値と最大振幅の位置座標を算出することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１４】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成る被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明手段と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出手段と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、前記角度座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出手段とを有し、
前記被検査物体を一定の回転角速度により主走査しなが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異物や欠陥を検出する異物・欠陥検出装置において、
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記サンプリング時間間隔の１単位時間は、被検査物体が回転する角度、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される刻み時間より小さくなるように構成し、サンプリングしたデータをもとに、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される刻み時間ごとに、サンプリングしたＡ／Ｄ変換データの最大値を求める手段を有し、前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻を計測・記録する手段を有し、前記最大値を求める手段は、前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータに対してデジタルフィルタ処理を施して得られた結果を用いて算出することを特徴とする異物・欠陥検出装置。
【請求項１５】
レーザ光を被検査物体表面に照射し、少なくとも散乱された光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号をデジタルデータへ変換し、前記レーザ光が照射されている位置における被検査物の角度情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置を算出するものであって、
前記デジタルデータへの変換において、一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔が前記角度情報の更新間隔より小さいことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記変換において、一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、サンプリングしたデータに基づき、前記角度情報の更新間隔ごとに、サンプリングしたデータの最大値を求めることを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６において、
前記角度情報が更新された時間を記録し、前記電気信号の最大値をサンプリングした時間を記録することを特徴とする異物・欠陥検査方法。
【請求項１８】
請求項１５，１６および１７のいずれかにおいて、
前記角度情報が更新された時間と、前記電気信号の最大値をサンプリングした時間に基づき、前記角度情報が更新されてから、前記電気信号の最大値をサンプリングするまでの時間を算出することを特徴とする異物・欠陥検査方法。
【請求項１９】
請求項１７において、
前記角度情報が更新された時刻と、前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻とを、前記電気信号をサンプリングする前記サンプリング時間間隔を基準として計測することを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２０】
請求項１５，１６および１７のいずれかにおいて、
異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を、前記異物や欠陥が検出された時点における前記角度座標検出手段からの最新の角度座標情報、および、前記最新の角度座標情報の発生した時刻から前記異物や欠陥が検出された時点に対応する前記デジタルデータが前記Ａ／Ｄ変換手段において最大の大きさのデータをサンプリングされた時刻までの経過時間情報の両者を用いて算出することを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２１】
レーザ光を被検査物体表面に照射し、少なくとも散乱された光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号をデジタルデータに変換し、前記レーザ光が照射されている位置における被検査物の角度情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置を算出するものであって、
前記デジタルデータへの変換において、概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔は、前記被検査物体上の１点が前記レーザ光に照射される時間内に少なくとも２点以上のサンプリングが行うことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも５点以上のサンプリングが成されるように構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２３】
請求項２１または２２において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータを加算した結果を用いて算出するように構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２４】
請求項２１において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータに対してデジタルフィルタ処理を施して得られた結果を用いて算出するように構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の異物・欠陥検出方法において、前記デジタルフィルタが畳み込み形フィルタであることを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２６】
請求項２４または２５において、
前記デジタルフィルタが、前記電気信号中に含まれるショットノイズを低減するように、周波数帯域制限することを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２７】
請求項２１において、
前記粒径算出手段は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号を前記Ａ／Ｄ変換手段によってサンプリングされた複数のデジタルデータに対して前記Ａ／Ｄ変換の入力信号の信号振幅が所定の値以上であることを検出する手段と、信号振幅が所定の値以上であった数を計数する手段と、信号振幅が一定より小さい信号から裾野部分の２点以上の値を検出する手段と、前記信号振幅が所定の値以上であった数を計数した結果と、信号振幅が一定より小さい裾野部分の２点以上の振幅値結果を用いて、信号振幅が一定の値以上である前記入力信号から最大振幅値と最大振幅の位置座標を算出するように構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【請求項２８】
レーザ光を被検査物体表面に照射し、少なくとも散乱された光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号をデジタルデータに変換し、前記レーザ光が照射されている位置における被検査物の角度情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置を算出するものであって、
前記デジタルデータへの変換において、概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔の１単位時間は、被検査物体が回転する角度、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される１単位時間より小さくなるように構成し、サンプリングしたデータをもとに、前記角度情報の更新される１単位時間ごとに、サンプリングしたデジタルデータの最大値を求め、前記最大値をサンプリングした時刻を計測することを特徴とする異物・欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に係り、特に被検査物を回転させながら検査する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの検査装置は、ウェーハを回転させながら検査する検査装置と、ウェーハをＸＹ方向にスキャンさせて検査する方法の２種類がある。本発明に関する方法は、ウェーハを回転させながら光学的にビームを照射し、ウェーハ上で反射してきた散乱光を利用してウェーハの異物や欠陥を検出する方法に関するものである。
【０００３】
ウェーハの散乱光強度を検出する方法として、回転ステージに取り付けられた角度検出器（エンコーダ）から出力される信号を使用して、検出信号をＡ／Ｄ変換して信号処理を行っている。
【０００４】
従来、例えば、特許文献１（特開平６−２４２０１２号公報）記載の異物検査装置がある。Ａ／Ｄ変換の制御方法として、特許文献１の図３に示しているように、走査位置ごとに検出信号をサンプリングしている。また、特許文献１の段落番号（００１５）に記載されているように、直進方向（Ｒ方向）にリニアエンコーダを、また、回転テーブルにはロータリエンコーダを有しており、それぞれのエンコーダからの信号によって現在位置を検出しており、この現在位置を基準として、該図３に示す走査位置ごとのデータ取得を行う方式となっている。
【０００５】
従来、回転方向の位置検出としてロータリエンコーダを用いて、角度検出信号（ロータリエンコーダ）を基準にＡ／Ｄ変換を行っているため、高精度に欠陥位置を検出するためには、角度検出器の分解能を良くする必要がある。角度検出器（エンコーダ）の分解能を上げるためには高価なエンコーダが必要になる。さらにエンコーダは、円盤に光学的なスリットを有する構造であるため、分解能の向上にも限度がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４２０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウェーハの１回転あたりの回転角に応じた信号（以後、θパルスあるいはエンコーダパルスという）によって散乱光強度を計測して異物や欠陥を計測する方法において、θパルスの分解能は回転方向の異物・欠陥座標分解能を左右する。
【０００８】
本発明の目的は、被検査物の角度検出の分解能より高い分解能にて、異物／欠陥の検出を行い、異物・欠陥検出の座標精度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの特徴は、異物・欠陥検出装置において、主走査が一定の回転角速度の回転移動で副走査が並進移動から成る被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットとして照射する照明手段と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出手段と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出手段と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、前記角度座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出手段とを有し、前記Ａ／Ｄ変換手段は一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔の１単位時間が、角度座標検出手段からの角度情報の更新される刻み（１単位）時間より小さいことである。
【００１０】
本発明の他の特徴は、レーザ光を被検査物体表面に照射し、少なくとも散乱された光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号をデジタルデータへ変換し、前記レーザ光が照射されている位置における被検査物の角度情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置を算出するものであって、前記デジタルデータへの変換において、一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔が前記角度情報の更新間隔より小さい異物・欠陥検出方法にある。
【００１１】
本発明の更に他の特徴は、レーザ光を被検査物体表面に照射し、少なくとも散乱された光を検出して電気信号に変換し、前記電気信号をデジタルデータに変換し、前記レーザ光が照射されている位置における被検査物の角度情報を検出し、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、前記角度情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置を算出するものであって、前記デジタルデータへの変換において、概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔の１単位時間は、前記角度座標検出手段からの角度情報の更新される１単位時間より小さくなるように構成し、サンプリングしたデータをもとに、前記角度情報の更新される１単位時間ごとに、サンプリングしたデジタルデータの最大値を求め、前記最大値をサンプリングした時刻を計測する異物・欠陥検出方法にある。
【００１２】
本発明の上記特徴及びその他の特徴は、以下の記載により、更に説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被検査物の角度検出の分解能より高い分解能にて、異物／欠陥の検出を行え、異物・欠陥検出の座標精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明するが、本発明の装置及び方法は、各図面に示された構成に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々変形可能である。
【００１５】
まずは、被検査物の一例である半導体ウェーハの異物・欠陥検出装置の構成例について説明する。図１２は、本発明の異物・欠陥検出方法を用いた異物・欠陥検査装置の全体構成を示す実施例である。被検査物体であるウェーハ１０１はチャック１２０４に真空吸着されており、このチャック１２０４は、回転ステージ１２０６と並進ステージ１２０７から成る被検査物体移動ステージ１２０５，Ｚステージ１２０８上に搭載されている。ウェーハ１０１の上方に配置されている照明・検出光学系１２０１は、照明用及び検出用の光学系である。照明光の光源１２０２にはレーザ光源を用いており、光源１２０２から出た照射ビームは照射レンズを通ってスポット形状のビームを形成し、ウェーハ１０１に照射され、異物あるいは欠陥１２００にあたって散乱してきた光を光検出器１２０３で検出し、電気信号に変換された後増幅回路１２１１に入力される。
【００１６】
被検査物体移動ステージ１２０５は、主走査である回転移動θと副走査である並進移動Ｒを時間と共に組合せて変化させることで、照明スポットが螺旋状にウェーハ１０１全表面上を走査される。
【００１７】
前記回転ステージが１回転する間に、副走査はΔｒだけ移動する。本実施例では、照明スポットの走査はウェーハ１０１の内周から外周に向かって走査を行うが、逆であっても差し支えない。また、本実施例では、ウェーハ１０１の内周から外周までの全領域で、前記回転ステージ１２０６を概略角速度一定で、かつ前記並進ステージ１２０７を概略線速度一定で駆動させる。その結果、ウェーハ１０１の表面に対する照明スポットの相対移動線速度は、内周に比べて外周で高速となる。被検査物体移動ステージ１２０５には、検査中の主走査座標位置θと副走査座標位置ｒを検出するために、検査座標検出機構１２１４が取り付けてある。本実施例では、主走査座標位置θの検出に光学読み取り式のロータリエンコーダ、副走査座標位置ｒに光学読み取り式のリニアエンコーダを用いているが、共に、高精度で角度または直線上の位置が検出できるセンサであれば、他の検出原理を用いたものでも良い。この構成において、異物あるいは欠陥１２００は照明スポットを通過し、光検出器１２０３からは光散乱光信号が得られる。本実施例では光検出器１２０３として光電子増倍管を用いているが、異物からの散乱光を高感度に検出できる光検出器であれば他の検出原理の光検出器であっても良い。前述のように本実施例では、ウェーハ１０１の内周から外周までの全領域で、前記回転ステージ１２０６を概略角速度一定で駆動させており、ウェーハ１０１の表面に対する照明スポットの相対移動線速度は、内周に比べて外周で高速になる。
【００１８】
図１は、単位時間における半導体ウェーハの回転角を示した図である。図２は、外周部および内周部の欠陥検出信号の波形を示す図である。
【００１９】
ウェーハ１０１は概略一定の角速度で回転しているため、照明スポットが外周部を走査しているときは，外周部線速度１０２は高速になり、照明スポットが内周部を走査しているときは，内周部線速度１０３は低速になる。したがって、前記ウェーハ１０１上にある異物が前記照明スポットを横切る時間は、前期異物が前記ウェーハ１０１の外周部にあるときは、内周部にあるときに比べて短く、そのため図１２に示す光検出器１２０３から増幅器１２１１を経て得られる散乱光信号の時間変化波形は、一般的に図２に示すように、外周部すなわち前記異物が副走査方向の半径位置が大きい場所にあるほど、外周異物検出波形２０２のごとく信号ピークの半値幅が小さくなる。一方、内周部すなわち前記異物が副走査方向の半径位置の小さい場所にあるほど、内周異物検出波形２０３のごとく信号ピークの半値幅が大きくなる。
【００２０】
次に、図１２によって本実施例の検査装置における信号処理について説明する。前記光検出器１２０３からの散乱光信号は増幅器１２１１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器1212で予め定められたサンプリング間隔ΔＴ毎にサンプリングされ、デジタルデータに変換される。前記サンプリング間隔ΔＴは、図２に示す信号波形である外周異物検出波形２０２，内周異物検出波形２０３を十分な時間分解能でサンプリングできるように、Ａ／Ｄ変換サンプリング信号２０４の周期を決める。このサンプリングにより、検出信号に相当する時系列デジタルデータ群が得られる。ところでこの時系列デジタルデータ群は、本来必要とする検出された異物・欠陥の大きさに対応する散乱光の強度情報の他に、雑音成分などの信号成分を含んでいる。一般に雑音信号成分は電気信号の揺らぎや光学系などの機構的な振動などによって変化するため一定値とはならない。そこで、異物・欠陥の大きさを正しく算出するためには、この雑音成分の影響を除去する必要がある。そこで本実施例では、Ａ／Ｄ変換器１２１２の信号について、フィルタリング処理などのデータ処理を行う。
【００２１】
前記データ処理の結果として得られた散乱光強度値は異物・欠陥判定機構１２１３で、予め定められた検出しきい値と比較され、前記散乱光強度値が前記しきい値以上であれば、異物・欠陥判定機構１２１３は異物・欠陥判定情報を発生する。異物・欠陥判定情報が発生すると、異物・欠陥座標検出機構１２１５は前記検査座標検出機構１２１４からの情報に基づいて、検出された異物・欠陥の座標位置を算出する。また、粒径算出機構1210は前記散乱光強度値から、検出された異物・欠陥の大きさを算出する。
【００２２】
異物・欠陥座標検出機構１２１５は、Ｒ座標の生成を行うとともに回転しているウェーハの回転角θ座標の生成を行う。
【００２３】
図３．１は、内周における本実施例の信号サンプリングの方法を示した図である。図
３．２は外周における本実施例の信号サンプリングの方法を示した図である。散乱検出信号である内周異物検出波形２０３および外周異物検出波形２０２は、Ａ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１によってＡ／Ｄ変換され、各サンプリング信号のタイミングに対応した変換デジタル信号を生成する。このとき、Ａ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１は、ウェーハの回転角に相当するエンコーダ信号３０４より細かくＡ／Ｄ変換のタイミングを生成する。図３．１および図３．２に示すように、前記Ａ／Ｄ変換手段は概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の内周部はもちろん、外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも２点以上のサンプリングが成されるように構成することが望ましい。２点以上にする理由は、エンコーダ信号間隔の少なくとも２倍以上の分解能を持たせるためであり、点数が多いほど分解能は向上する。たとえば、エンコーダ信号の周波数が１０ＭＨｚ程度だとすれば、ＡＤ変換を行う周波数は
８０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ程度で行う。ＡＤ変換周波数の上限は、使用するＡＤ変換素子の性能によって決まる。
【００２４】
図４は、本発明のΔθ算出方法の一実施例概要を示す図である。散乱光検出信号である内周異物検出波形２０３をＡ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１のタイミングごとにＡ／Ｄ変換を行い、θエンコーダ信号３０４の中にあって、それぞれのＡ／Ｄ変換タイミングにて検出された信号強度４１１，４１２，４０１，４１４，４１５から最大の信号強度を有する信号強度４０１をピーク値として求め、θエンコーダからピーク検出位置までの時間４０３を計測する。ここで、θエンコーダパルスであるエンコーダ信号３０４とＡ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１の周期は、Ａ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１をエンコーダ信号３０４の周期の１／２以下とする。Δθ、すなわちθエンコーダパルス幅内部で散乱光のピーク位置までのθ角は、エンコーダ信号３０４のパルス間隔の計測結果４０２とθエンコーダパルスを基点とする散乱光強度が最大となる点までの時間計測結果を示すθエンコーダからのピーク検出位置時間４０３の比で表されるデータとして求める。図４の場合Δθは、おおよそ０.５となる。
【００２５】
具体的な一実施例を用いて説明する。４０００rpm でウェーハを乗せた回転ステージが回転しており、回転体には約２２万６８００パルス／１周のパルスを発生させるエンコーダ（θエンコーダ）が取り付けられている。この場合、θパルスの周期（図中のθエンコーダ信号のパルス間隔計測結果４０２）は、約６６ｎｓ（１５ＭＨｚ）程度となる。一方、Ａ／Ｄ変換回路のサンプリング周波数(図中のＡ／Ｄ変換回路サンプリング周波数404)は、８０ＭＨｚでＡ／Ｄ変換を行う。８０ＭＨｚにてＡ／Ｄ変換した信号から、入力信号の最大値と、最大位置を計測（算出）するため、従来のようにθエンコーダパルスの単位で計測している場合に比べて、θ方向の分解能が向上する。本実施例においては、最外周（３００Φ）における、θ方向の精度は、θエンコーダの分解能で４ｕｍ程度、Δθつきの本回路構成によれば、４ｕｍ÷５程度となり、０.８ｕｍ の検出位置精度が可能になる。
【００２６】
図５は、本発明のΔθ算出方法の別の実施例を示す図である。図４と同様にエンコーダ信号３０４とＡ／Ｄ変換用サンプリング信号３０１を用いて散乱光強度の最大値５０１，５０２の位置を検出する。例えば、散乱光強度信号５１１の場合には、θエンコーダ信号のパルス間隔計測結果４０２に対して、散乱光強度に最大値５０１のΔθ時間計測結果は矢印５０３となり、散乱光強度信号５１２の場合には、θエンコーダ信号のパルス間隔計測結果４０２に対して、Δθの時間計測結果は矢印５０４となる。
【００２７】
図６は、散乱光強度信号が飽和している波形図である。散乱光強度信号が大きい場合、すなわち大きな欠陥から散乱してきた光について、散乱光強度信号である内周異物検出波形２０３が飽和している場合がある。飽和していないと仮定した場合の散乱光は点線で示す波形でありピーク値６０２を示す。しかし、ホトマルアンプや信号処理のアナログ回路を経由することによって、飽和信号波形６０４に示すようにピーク位置やピーク値６０２が検出できなくなる。図４から図６において散乱検出信号の例として内周異物検出波形
２０３を用いて説明したが、外周部の検査においては外周異物検出波形２０２が相当することは言うまでも無い。また、図４に示すように、前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の内周部はもちろん、外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも２点以上サンプリングされることが好ましく、さらに好ましくは５点以上のサンプリングが成されるように構成することが望ましい。サンプリングを５点以上にする理由は、飽和信号の場合、信号の中心から少なくとも前後に±２点の非飽和信号を用いてフィッティング処理などを行うためである。
【００２８】
図７は、飽和信号をＡ／Ｄ変換用サンプリング信号でＡ／Ｄ変換したときの点を示したものである。Ａ／Ｄ変換は、Ａ／Ｄサンプリング信号によって行われ、サンプリング信号７０１，７０２，７０３−１から７０３−ｎまでの複数の信号が検出される。
【００２９】
本実施例は、サンプリング信号７０１，７０２，７０３−１から７０３−ｎまでのデータを使用して、図６に示す飽和していない場合の散乱光ピーク値６０２の最大値の位置と最大値の大きさを算出するものである。
【００３０】
図８は、本発明のΔθ検出回路の一実施例である。散乱光信号８０１は増幅回路８０５を介してＡ／Ｄ変換回路８０６に入力され、サンプリング信号発生回路８０８で生成されたＡ／Ｄ変換用サンプリング信号によってＡ／Ｄ変換され、デジタル信号として最大位置検出回路８０９に入力される。最大位置検出回路８０９は、θクロック信号８１０とサンプリングクロック８１２とＡ／Ｄ変換されたθクロック信号内の複数のデータ８１３とを入力として、図４で示した散乱光信号の最大値４０１と最大値までのΔθの値であるθエンコーダからのピーク検出位置時間４０３を算出し、θパルス周期内における散乱光最大値８０２と最大値のΔθ８０３を出力する。図８に示す方式によって、θパルスより早い周波数でサンプリングしたデータを用いて、最大値と最大値までのΔθを算出することで、θパルス間隔より精度の高いピーク位置の算出，検出が可能になる。
【００３１】
図９は、飽和信号のフィッティング回路の一実施例である。散乱光信号８０１は、図示しない増幅回路８０５を介してＡ／Ｄ変換回路８０６に入力され、飽和検出回路９０１にて飽和しているかどうかを識別し、飽和している場合には、飽和信点数検出回路９０２によって飽和したサンプリング点数９１２を計数する。一方、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号は、非飽和信号から図７に示した７０１，７０２に相当する非飽和信号の２点（Ａ点信号９１３、およびＢ点信号９１４）を求める。上記回路で算出された、飽和点数および非飽和点のＡ点，Ｂ点を入力として、最大位置検出回路９０４に入力し、飽和信号の最大値および最大位置のフィッティング（例えば、ガウシアンフィットによる外挿処理）を行う。最大位置検出回路９０４のフィッティング処理は、ガウシアンフィットなどによる計算式を用いて行う方式と、ルックアップテーブルなどによる方法のいずれでも良い。
【００３２】
図１０は、本発明の別の一実施例を示す図である。散乱光信号は、ホトマルやアナログ回路を通ることによって、高周波の雑音（ノイズ）が重畳されており、このノイズが欠陥検出の精度を劣化させる要因となる。図１０は、フィルタ回路を有するΔθ検出回路である。Ａ／Ｄ変換回路８０６の出力をデジタルフィルタ回路１００１を介して最大位置検出回路８０９に入力する。Ａ／Ｄ変換回路８０６は、θクロック８１０より数倍以上早い周波数でサンプリングされており、早い周波数で変換された散乱光信号について、デジタルフィルタ回路１００１を通すことで雑音を除去できるため、最大値ならびに最大位置の検出精度が向上する。デジタルフィルタ回路１００１は、例えば畳み込みフィルタなどを用いる。検出された信号は、パルス幅が数１０ｎｓから数１００ｎｓのパルス上の信号であるため、畳み込みフィルタによる移動平均化処理を行うことで、領域通過フィルタを構成するとともに、パルスに重畳されたノイズを除去する効果がある。
【００３３】
図１１は、Δθ検出回路の別の一実施例を示す図である。図１１は、Ａ／Ｄ変換回路
８０６と最大位置検出回路８０９との間に加算回路１００２を有する構成とした方法である。加算回路はサンプリング信号発生回路８０８から生成されるＡ／Ｄ変換のサンプリング信号によってＡ／Ｄ変換されたデジタルデータについて、θパルス内のＡ／Ｄ変換のΣ（総和）値１０１１を算出するように動作する。加算回路１００２は、散乱光信号のピーク点を算出するのではなく、θパルス内の散乱光信号の面積を求めることになる。この面積に相当するデータを最大位置検出回路８０９に入力し、最大値８０２として出力する。一方最大位置信号を示すθパルス周期内における散乱光最大値のΔθ８０３は、図８と同様にＡ／Ｄ変換信号１０１２を入力して、Δθを求める。
【００３４】
図１３は、本実施例の半導体検査装置の信号処理部の構成を示す図である。半導体を検査するためのレーザ光源１３０１から出力した光はウェーハ１０１に照射され、その散乱光を複数のホトマル１３１１，１３１２，１３１３にて受光する。ウェーハ１０１は、回転式移動台の上に装着されており、回転しながら矢印１３０２に示すように移動する。ウェーハ上に傷などの欠陥や異物などが付着していると散乱光の強度変化が生じ、この光強度変化を複数（実施例では３個）のホトマルで電気信号に変換し、それぞれ増幅回路1321，１３２２，１３２３を介して、複数のＡ／Ｄ変換回路１３３１，１３３２，１３３３によって、それぞれ個別にデジタル信号に変換し、さらに欠陥の位置や形を識別するための信号処理回路１３４１，１３４２，１３４３によって個別に信号処理され、上位の信号処理装置１３５１にてさらに複数チャンネルの結果から欠陥の識別を行う。本実施例のΔθ検出を行う回路は、本図のＡ／Ｄ変換回路１３３１，１３３２，１３３３にそれぞれ組み込まれている。
【００３５】
図１４は、ウェーハと光源と受光素子の位置関係の一例を示した図である。レーザ光
１４００は図下方から、例えば、半導体ウェーハであるウェーハ１０１の検査面に対して、斜め上方向から照射される。ウェーハ１０１上に存在する異物１４０１から反射，散乱する光は、前方はもとより横方向にも散乱する。入射光に対して前方に散乱した光1402は受光素子（ホトマル）１４１１で受光し、側面に散乱した光１４０３，１４０４については、それぞれ受光素子１４１２，１４１３にて検出する。
【００３６】
図１５は、実施例の検査装置の欠陥検出データのデータフォーマットを示す図である。実施例の欠陥データは、欠陥Ｒ座標１５０１,欠陥θ座標１５０２,欠陥Δθ座標１５０３，欠陥サイズデータ１５０４を有している。ここで、欠陥Ｒ座標１５０１は、ウェーハ
１０１の半径方向の位置情報であり、ウェーハ搬送機構の半径方向送りモータの位置検出用エンコーダ(リニアスケール)などから生成される値である。また、欠陥θ座標１５０２は、ウェーハ１０１を装着した回転ステージ（スピンドル）の円周方向の位置を表す情報であり、一般的にスピンドルモータ軸に取り付けられた回転エンコーダから生成される。この回転エンコーダから生成される信号は、実施例の説明で使用したθエンコーダパルス３０４，θクロック８１０のことである。また、欠陥サイズデータ１５０４、欠陥Δθ座標１５０３は、実施例で述べた方式の最大値データおよび最大位置座標Δθのことである。
【００３７】
本発明の実施例では、半導体ウェーハを回転させる回転ステージと、半径方向に移動させるための移動ステージと、ウェーハ上にレーザ光を照射するレーザ光源と、ウェーハの異物や欠陥によって散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換光検出回路と、検出信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路と、回転ステージの位置、すなわち角度座標情報を検出する角度座標検出回路と、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、角度座標検出回路からの情報に基づいて位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出回路とを備え、ウェーハを一定の回転角速度により走査しながらウェーハ表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥を検出する異物・欠陥検出方法において、前記Ａ／Ｄ変換回路は一定のサンプリング時間間隔で電気信号をサンプリングし、サンプリング時間間隔の１単位時間は、角度座標検出回路からの角度情報が更新される刻み（１単位）時間より小さくなるように構成することが望ましい。
【００３８】
また、前記Ａ／Ｄ変換回路は一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、サンプリングしたデータをもとに、前記角度座標検出回路からの角度情報の更新される刻み（１単位）時間ごとに、サンプリングしたＡ／Ｄ変換データの最大値を求める回路を設けることが望ましい。
【００３９】
さらに、前記角度座標検出回路からの角度情報が更新された時刻を計測・記録する回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻を計測・記録する回路を設けることが望ましい。
【００４０】
また、前記角度情報が更新された時刻と、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻とによって、前記角度情報が更新されてから、前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻までの時間を算出する回路を設けることが望ましい。
【００４１】
さらに、前記角度座標検出手段からの角度情報が更新された時刻と、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号の最大値をサンプリングした時刻とを、前記Ａ／Ｄ変換手段が前記電気信号をサンプリングする前記サンプリング時間間隔を基準として計測するように構成することが望ましい。
【００４２】
また、異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を、前記異物や欠陥が検出された時点における前記角度座標検出手段からの最新の角度座標情報、および、前記最新の角度座標情報の発生した時刻から前記異物や欠陥が検出された時点に対応する前記デジタルデータが前記Ａ／Ｄ変換手段において最大の大きさのデータをサンプリングされた時刻までの経過時間情報の両者を用いて算出することにより、異物や欠陥の位置座標値が良好な角度分解能で得られるように構成することが望ましい。
【００４３】
さらに、主走査が回転移動で副走査が並進移動から成る被検査物体移動ステージと、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられるレーザ光を被検査物体表面上の予め定められた大きさの照明スポットに照射する照明と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱・回折・反射された光を検出して電気信号に変換する散乱・回折・反射光検出回路と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記被検査物体表面上で照明スポットが照射されている位置の主走査方向の角度座標情報を検出する角度座標検出回路と、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出回路と、前記角度座標検出手段からの情報に基づいて前記異物や欠陥の被検査物体表面上における位置座標値を算出する異物・欠陥座標算出回路とを備え、前記被検査物体を概略一定の回転角速度により主走査しなが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異物や欠陥を検出する異物・欠陥検出方法において、前記Ａ／Ｄ変換手段は概略一定のサンプリング時間間隔で前記電気信号をサンプリングし、前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも２点以上のサンプリングが成されるように構成することが望ましい。
【００４４】
また、さらに好ましくは、前記サンプリング時間間隔は、前記主走査で回転される被検査物体上の外周部においても、前記被検査物体上の１点が前記照明スポット内を通過する時間内に少なくとも５点以上のサンプリングが成されるように構成することが望ましい。
【００４５】
前記粒径算出回路は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータを加算した結果を用いて算出するように構成することが望ましい。
【００４６】
また、前記粒径算出回路は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号からサンプリングされた複数のデジタルデータに対してデジタルフィルタ処理を施して得られた結果を用いて算出するように構成することが望ましい。
【００４７】
また、前記デジタルフィルタが畳み込み形フィルタで構成することが望ましい。
【００４８】
前記デジタルフィルタが、前記電気信号中に含まれるショットノイズの低減に効果のある周波数帯域制限効果（機能）を有するように構成することが望ましい。
【００４９】
また、前記粒径算出回路は異物や欠陥の大きさを、前記照明スポット内を通過する時間内に前記電気信号を前記Ａ／Ｄ変換回路によってサンプリングされた複数のデジタルデータに対して、前記Ａ／Ｄ変換の入力信号が飽和している(信号振幅が所定の値以上である)ことを検出する回路と、信号振幅が所定の値以上であった数を計数する回路と、信号振幅が一定より小さい信号から裾野部分の２点以上の値を検出する回路と、前記信号振幅が所定の値以上であった数を計数した結果と、信号振幅が一定より小さい裾野部分の２点以上の振幅値結果を用いて、前記入力信号が飽和している（信号振幅が一定の値以上である）前記入力信号から最大振幅値と最大振幅の位置座標を算出するように構成することが望ましい。
【００５０】
そして、回転ステージの回転角度検出器（エンコーダ）の分解能よりも大きな周波数で小欠陥信号をＡ／Ｄ変換して角度検出信号の周期における欠陥位置Δθを検出することが可能になるため、高精度の欠陥検出位置情報を得ることができる。
【００５１】
また、高周波でオーバーサンプリングして波形を収集しているため、検出信号が一部飽和した状態においても非飽和信号を用いて最大（ピーク）値をフィッティングすることもでき、信号が飽和するような大きな欠陥が入力した場合にも正確に欠陥の大きさと欠陥の位置を検出することができる。
【００５２】
さらに、Ａ／Ｄ変換する周波数を角度検出信号の周波数より大きくしているため、角度検出器内部のＡ／Ｄ変換データについてフィルタリングなどの信号処理が可能になるため、検出波形に重畳した雑音（ノイズ）を除去し、高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例における単位時間における半導体ウェーハの回転角を示した図。
【図２】本発明の実施例における外周部および内周部の欠陥検出信号の波形を示す図。
【図３．１】本発明の実施例における内周における本発明の信号サンプリングの方法を示した図。
【図３．２】本発明の実施例における外周における本発明の信号サンプリングの方法を示した図。
【図４】本発明のΔθ算出方法の一実施例概要を示す図。
【図５】本発明のΔθ算出方法の別の実施例を示す図。
【図６】本発明の実施例における散乱光強度信号が飽和している波形を示す図。
【図７】本発明の実施例における飽和信号をＡ／Ｄ変換用サンプリング信号でＡ／Ｄ変換したときの点を示す図。
【図８】本発明のΔθ検出回路の一実施例を示す図。
【図９】本発明の飽和信号のフィッティング回路の一実施例を示す図。
【図１０】本発明の別の一実施例を示す図。
【図１１】本発明のΔθ検出回路の別の一実施例を示す図。
【図１２】本発明の実施例における異物・欠陥検出方法を用いた装置の全体構成を示す図。
【図１３】本発明の実施例における半導体検査装置の信号処理部の構成を示す図。
【図１４】本発明の実施例におけるウェーハと光源と受光素子の位置関係を示した図。
【図１５】本発明の実施例における検査装置の欠陥検出データのデータフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１…ウェーハ、２０２…外周異物検出波形、２０３…内周異物検出波形、２０４，３０１…Ａ／Ｄ変換用サンプリング信号、４０１…散乱光信号の最大値、４０２…θエンコーダ信号のパルス間隔計測結果、４０３…θエンコーダからのピーク検出位置時間、
４０４…Ａ／Ｄ変換回路サンプリング周波数、６０２…飽和していない場合の散乱光ピーク値、８０１…散乱光信号、８０２…θパルス周期内における散乱光最大値、８０３…θパルス周期内における散乱光最大値のΔθ、８０５…増幅回路、８０６…Ａ／Ｄ変換回路、８０８，９０３…サンプリング信号発生回路、８０９…最大位置検出回路、８１２…サンプリングクロック、９０１…飽和検出回路、９０２…飽和信点数検出回路、９０４…最大位置検出回路、１００１…デジタルフィルタ回路、１００２…加算回路、１２０４…チャック、１２００…異物あるいは欠陥、１２０２…照明光の光源、１２０３…光検出器、１２０５…被検査物体移動ステージ、１２０８…Ｚステージ。
【図１】
2008032582.tif 000003
【図２】
2008032582.tif 000004
【図３．１】
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【図３．２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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