(57)【要約】【課題】光源にパルスレーザを用いて被検査物体の散乱光を検出するときに、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期を光源のパルス発振周期に関係付けて決定しないと、ノイズが増大する。【解決手段】Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期を、（１）光源のパルス発振周期と等しいか整数倍とし光源の発振と同期させる、かまたは、（２）光源のパルス発振周期の半整数倍とする。これにより、Ａ／Ｄ変換器に与えられる散乱光信号中に光源の発光パルスに由来するリップル成分が残留していても、その影響を解消もしくは軽減することができる。【選択図】図１
2008020271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザ光源と、光源からのパルス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を備え、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表面検査方法において、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するよう構成し、前記サンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期と関連付けて決定することを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期と等しいかまたはその整数倍であって、かつ前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリングと前記パルスレーザ光源のパルス発振は同期していることを特徴とする表面検査方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期の概略１／２倍を含む概略半整数倍となるよう構成したことを特徴とする表面検査方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記粒径算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングされた、時間的に隣接した２点以上の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よう構成したことを特徴とする表面検査方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記２点以上のデジタルデータの処理は、前記散乱・回折・反射光検出手段から得られる前記電気信号中に含まれる、前記パルスレーザ光源からの発光パルス列に由来したリップル成分の影響を最小化するよう成されることを特徴とする表面検査方法。
【請求項６】
被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザ光源と、光源からのパルス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光学系と、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する散乱・回折・反射光検出系と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換系と、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系とを備え、前記散乱・回折・反射光検出系の最大応答周波数は前記パルスレーザ光源の繰返し発振周波数より低く設定され、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表面検査装置において、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期の概略１／２倍を含む概略半整数倍となるよう構成したことを特徴とする表面検査装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記粒径算出系は、前記Ａ／Ｄ変換系でサンプリングされた、時間的に隣接した２点以上の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よう構成したことを特徴とする表面検査装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記２点以上のデジタルデータの処理は、前記散乱・回折・反射光検出系から得られる前記電気信号中に含まれる、前記パルスレーザ光源からの発光パルス列に由来したリップル成分の影響を最小化するよう成されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記デジタルデータの処理は、前記２点のデジタルデータの加算または平均化であることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記デジタルデータの処理は、前記３点以上のデジタルデータの重み付き加算または重み付き平均化であることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１１】
請求項７乃至請求項１０のいずれかにおいて、
前記被検査物体移動ステージは、主走査が回転移動で副走査が並進移動から成るものであることを特徴とする表面検査装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記被検査物体移動ステージの主走査線速度と、前記照明スポットの前記被検査物体移動ステージの主走査方向の大きさと、前記パルスレーザ光源の繰返し発振周波数の関係とを、前記被検査物体上の一点が前記被検査物体移動ステージの主走査に伴って前記照明スポット内を通過する時間内に、前記パルスレーザ光源からのパルス発光が概略５回以上発生するよう構成したことを特徴とする表面検査装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記パルスレーザ光源に発振波長３５５ｎｍで繰返し発振周波数５０ＭＨｚ乃至１８０ＭＨｚの固体レーザを用い、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔を前記パルスレーザ光源のパルス発振周期の概略１.５倍となるよう構成したことを特徴とする表面検査装置。
【請求項１４】
被検査物体を移動させ、時間的に繰返してパルス発振する光源からのパルス光を被検査物体表面上に照射し、前記照射された光が被検査物体表面上で少なくとも散乱，回折及び反射のいずれか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、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、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表面検査方法において、前記電気信号をデジタルデータに変換する場合、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光源のパルス発振周期と関連付けて決定することを特徴とする表面検査方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記サンプリング時間間隔は前記光源のパルス発振周期と等しいかまたはその整数倍であって、かつ前記サンプリングと前記光源のパルス発振は同期していることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１６】
請求項１４において、
前記サンプリング時間間隔は前記光源のパルス発振周期の概略１／２倍を含む概略半整数倍となることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
時間的に隣接してサンプリングされた２点以上の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ことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１８】
請求項１７において、
前記２点以上のデジタルデータの処理は、前記電気信号中に含まれる、前記光源からの発光パルス列に由来したリップル成分の影響を最小化するよう成されることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１９】
被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振する光源と、光源からのパルス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光学系と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱，回折又は反射された光を検出して電気信号に変換するする光検出系と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換系と、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系と、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔を前記光源のパルス発振周期に基づいて制御するサンプリング制御部とを有する表面検査装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記光源に繰返し発振周波数５０ＭＨｚ乃至１８０ＭＨｚの固体レーザを用い、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔を前記光源のパルス発振周期の概略半整数倍としたことを特徴とする表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査方法および表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板（半導体ウェハ）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、前記基板の表面に付着した異物や加工中に発生したスクラッチ等の欠陥の検査が行われている。例えば、回路パターン形成前の半導体基板では、その表面において数１０ｎｍ以下までもの微小な異物や欠陥の検出が必要である。また、前記基板表面の検査としては、前記異物や欠陥以外に、基板表面近傍の浅い領域に存在する結晶欠陥や基板表面の表面粗さも検査対象となる。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号公報（特許文献１）に記載されている。すなわち、被検査対象である半導体ウェハ等を被検査物体移動ステージ上に搭載して移動させ、その表面上の一部分の領域（照明スポット）にレーザ光源から発生した照明光を照射する。この状態において、前記半導体ウェハ等の表面上に付着した異物や欠陥などが前記照明スポットを横切ると、それらは散乱光を発生する。前記従来技術は、この散乱光を捉えることによって前記異物や欠陥を検出するものである。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５,７９８,８２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記各従来技術に記載した表面検査装置では、検出しようとする異物や欠陥が照明波長に比べて十分小さい場合には、それらからの散乱光強度がRayleigh散乱（レーリー散乱）理論に従い、それらの粒径の概略６乗に比例することが良く知られている。またRayleigh散乱（レーリー散乱）理論においては、それらの散乱光強度は照明波長の概略４乗に反比例することも良く知られている。これまで前記従来技術の表面検査装置では４８８ｎｍのＡｒレーザや５３２ｎｍのＹＡＧ第２高調波レーザなどが主として用いられてきたが、これら照明波長を更に短波長化することで高感度化が可能となる。ところで、これらレーザ光源には発光の時間的形態として、連続発振型のＣＷレーザとパルス発振型のパルスレーザが存在する。従来主として用いられてきた前記ＡｒレーザやＹＡＧ第２高調波レーザは連続発振型であるが、発振波長が紫外域にある固体レーザの中にはパルス発振型のものが多く存在する。１０６４ｎｍで発振するＹＡＧレーザを元にその第３高調波（３倍）を利用する３５５ｎｍの紫外レーザはその代表である。
【０００５】
ところが、上述の高感度化のためにこのようなパルスレーザを用いる場合には、下記のような課題が生じる。前記従来技術で記載した表面検査装置の構成において、前記レーザ光源にパルスレーザを用いる場合を考える。このようなパルスレーザとしては、例えば発振周波数５０ＭＨｚ〜１８０ＭＨｚ程度で、各発光パルスの時間半値幅１０ｐｓ〜３０
ｐｓ程度のものが一般的である。このとき前記散乱光も、散乱光が通過する光路の長さに由来する時間遅れを除いては、前記レーザ光源の発光パルスと等しい時間的特徴、すなわち等しい周波数と等しい半値幅を有する。前記散乱光の検出器には光電子増倍管を用いるのが一般的であるが、光電子増倍管の時間応答特性は一般的に前記パルスレーザの時間半値幅よりは悪いため、図４に一例を示すように、その出力信号において個々の散乱光パルスの時間変化波形は大きく歪むが、前記パルスレーザの発振周波数に対しては概略同程度かまたは良好であるため、少なくとも個々の散乱光パルスは分離して検出される。次に、光電子増倍管の出力信号を増幅する増幅器の帯域幅は、散乱光信号中に含まれるショットノイズ成分を低減するため狭くする必要がある一方で、検出した異物・欠陥の検出位置を正確に知るために一定以上の幅の帯域幅が必要とされる。そこで前記増幅器の帯域は一般にＤＣ〜数ＭＨｚないし数１０ＭＨｚとされることが多い。このような帯域幅での増幅の結果においては、図４に一例を示すように、前記光検出器の出力信号中で分離して検出されていた各散乱光パルスは積分され、概略その包絡線に対応する連続的な波形となる。しかし、前記増幅器の帯域幅は元のパルス列を完全に積分して除去できる程十分広いものではないため、前記増幅器の出力波形を拡大して見ると、元のパルス列に由来したリップル成分が残留している。このリップル成分は、散乱光強度信号に対してノイズ要因となることは明白であり、異物・欠陥の検出感度を低下させてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、パルス発振型の光源を用いた場合にも、検出する光信号強度が前記光源のパルス発振に由来する残留リップル成分の影響を受けないようにする、もしくはその影響を軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの特徴は、被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザ光源と、光源からのパルス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を備え、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表面検査方法において、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するよう構成し、前記サンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期と関連付けて決定することを特徴とする表面検査方法にある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザ光源と、光源からのパルス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光学系と、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する散乱・回折・反射光検出系と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換系と、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系とを備え、前記散乱・回折・反射光検出系の最大応答周波数は前記パルスレーザ光源の繰返し発振周波数より低く設定され、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表面検査装置において、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期の概略１／２倍を含む概略半整数倍となるよう構成したことを特徴とする表面検査装置にある。
【０００９】
本発明の更に他の特徴は、被検査物体を移動させ、時間的に繰返してパルス発振する光源からのパルス光を被検査物体表面上に照射し、前記照射された光が被検査物体表面上で少なくとも散乱，回折及び反射のいずれか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、前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、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表面検査方法において、前記電気信号をデジタルデータに変換する場合、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光源のパルス発振周期と関連付けて決定することを特徴とする表面検査方法にある。
【００１０】
本発明の更に他の特徴は、被検査物体を移動させる被検査物体移動ステージと、時間的に繰返してパルス発振する光源と、光源からのパルス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光学系と、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱，回折又は反射された光を検出して電気信号に変換するする光検出系と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換系と、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系と、前記Ａ／Ｄ変換系のサンプリング時間間隔を前記光源のパルス発振周期に基づいて制御するサンプリング制御部とを有する表面検査装置にある。
【００１１】
本発明の特徴は、上記に限られること無く、特許請求の範囲，明細書及び図面の記載から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検査物体からの光信号中に光源の発光パルスに由来するリップル成分が残留していても、その影響を解消もしくは軽減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、例えば、半導体基板（半導体ウェハ）上に微小な異物・欠陥が存在するときにそれを検出する技術、並びに前記基板の表面粗さに関する情報を計測する技術に関する。本発明は特に、光源に時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザを用いて前記基板表面を検査する表面検査技術に関する。
【００１４】
本発明の一実施例の表面検査装置は、被検査物体移動ステージと、パルスレーザ光源と、前記パルス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領域に照射する照明手段と、前記照明領域において前記照射光が散乱・回折・反射された光を集光する散乱・回折・反射光集光手段と、集光された前記散乱・回折・反射光を検出して電気信号に変換するする散乱・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、前記デジタルデータから前記判定された異物や欠陥の大きさを算出する粒径算出手段と、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備えている。本発明の一実施例の表面検査装置の特徴としては、例えば、次の通りである。
（特徴１）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するよう構成し、前記サンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期と関連付けて決定する、ようにするものである。更に詳細には、
（特徴２）前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期と等しいかまたはその整数倍であって、かつ前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリングと前記パルスレーザ光源のパルス発振は同期させる技術、およびその代案として、
（特徴３）前記Ａ／Ｄ変換手段のサンプリング時間間隔は前記パルスレーザ光源のパルス発振周期の概略１／２倍を含む概略半整数倍となるよう構成すると共に、
（特徴４）前記粒径算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段でサンプリングされた、時間的に隣接した２点以上の前記デジタルデータから異物や欠陥の大きさを算出し、
（特徴５）前記２点以上のデジタルデータの処理は、前記散乱・回折・反射光検出手段から得られる前記電気信号中に含まれる、前記パルスレーザ光源からの発光パルス列に由来したリップル成分の影響を最小化する技術を含む。（特徴４）および（特徴５）は更に詳細には、（特徴６）前記デジタルデータの処理は、前記２点のデジタルデータの加算または平均化である技術と、（特徴７）前記デジタルデータの処理は、前記３点以上のデジタルデータの重み付き加算または重み付き平均化である技術を含む。以下、本発明の実施例を図面を参照してより詳細に説明する。
【００１５】
図１に、本発明の異物・欠陥検出方法を用いた異物・欠陥検査装置の第一の実施例を示す。被検査物体である半導体ウェハ１００はチャック１０１に真空吸着されており、このチャック１０１は、回転ステージ１０３と並進ステージ１０４から成る被検査物体移動ステージ１０２，Ｚステージ１０５上に搭載されている。半導体ウェハ１００の上方に照明・検出光学系１１０が、配置されている。
【００１６】
図２を用いて、照明・検出光学系１１０を説明する。照明光の光源１１には、紫外域の波長の光を時間的に繰返してパルス発振するパルスレーザを用いる。本実施例では、YAGレーザの３倍波として発振波長３５５ｎｍで、発振周波数５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ程度で、各発光パルスの時間半値幅１０ｐｓ〜３０ｐｓ程度のパルスレーザを使用する。光源１１から出たパルス光は、照射レンズ１８を介して、照射ビーム２１として半導体ウェハ１００へ入射し、予め定められた大きさの照明スポット３を形成する。照明光は例えばＰ偏光であり、被検査物体である半導体ウェハ１００の表面に、概略、結晶Ｓｉに対するブリュースター角で斜入射するように構成されている。このため照明スポット３は概略楕円形状をしており、照度が照明スポット中心部のｅの２乗分の１（ｅは自然対数の底）に低下する輪郭線の内部を、ここであらためて照明スポットと定義することにする。この照明スポットの長軸方向の幅をｄ１，短軸方向の幅をｄ２とする。図３に示すように、被検査物体移動ステージ１０２は、主走査である回転移動θと副走査である並進移動ｒを時間と共に組合わせて変化させることで、相対的に照明スポット３を半導体ウェハ１００の概略全表面上で螺旋状に走査させる。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。Δｒ＞ｄ１であると、半導体ウェハ１００上で螺旋状走査において照明光が照射されず、検査されない隙間領域ができてしまうので、通常Δｒ＜ｄ１に設定する。本実施例では、照明スポット３の走査は半導体ウェハ１００の内周から外周に向かって行うが、逆であっても差し支えない。また、本実施例では、半導体ウェハ１００の内周から外周までの概略全領域で、前記回転ステージ１０３を概略角速度一定で、かつ前記並進ステージ１０４を概略線速度一定で駆動させる。被検査物体移動ステージ１０２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１０６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ーエンコーダ、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。集光レンズ５は、レーリー散乱に従うような微小な異物に対して効率良くその散乱光を捕捉できるよう、低い仰角で散乱光を集光できる構成にしてある。この構成において、図２平面図の異物の移動軌跡２に示すように、異物１は照明スポット３を通過し、光検出器７からは光散乱光信号が得られる。本実施例では光検出器７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。図１に示すように、前記光検出器７からの散乱光信号は増幅器２６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３０でサンプリングされ、デジタルデータに変換される。ここで、前記光源１１はパルスレーザであるので、前記光検出器７に入射する散乱光も、散乱光が通過する光路の長さに由来する時間遅れを除いては、前記光源１１の発光パルスと等しい時間的特徴、すなわち等しい周波数と等しい半値幅を有する。
【００１７】
図４に示すように、前記光検出器７の光電子増倍管の時間応答特性は一般的に前記パルスレーザの時間半値幅よりは悪いため、その出力信号において個々の散乱光パルスの時間変化波形は大きく歪むが、前記光電子増倍管の時間応答特性は前記パルスレーザの発振周波数に対しては概略同程度かまたは良好であるため、少なくとも個々の散乱光パルスは分離して検出される。なお図４では、異物１が照明スポット３内を通過する間に、前記光源１１が約１０回のパルス発光をするように記載している。このパルス発光回数は、前記異物１が照明スポット３に入るタイミングによって、どうしても１パルス程度多い／少ないの差を生じるが、照明スポット３内を通過する間に発生するパルス発光回数が少ないと、このパルス数分の誤差の全パルス数に対する相対誤差が大きくなってしまう。そこで、前記光源１１のパルス発振周波数と前記異物１が照明スポット３内を通過する時間との関係として、この時間内に少なくとも５回以上のパルス発光が発生するようにすることがのぞましい。前記増幅器２６の帯域幅は、散乱光信号中に含まれるショットノイズ成分を低減するため狭くする必要があるが、一方で検出した異物・欠陥の検出位置を正確に知るためには帯域幅をあまり狭くすることは、散乱光信号波形の歪が大きくなるため好ましくない。そこで前記増幅器２６の帯域は一般にＤＣ〜数ＭＨｚないし数１０ＭＨｚとするのが妥当である。本実施例では、前記増幅器２６の帯域をＤＣ〜概略３０ＭＨｚとしている。このような帯域幅の増幅の結果においては、図４に示すように、前記光検出器７の出力信号中で分離して検出されていた各散乱光パルスは積分され、概略その包絡線に対応する連続的な波形となる。しかし、前記増幅器２６の帯域幅は元のパルス列を完全に積分して除去できるものではないため、前記増幅器２６の出力波形を拡大して見ると、元のパルス列に由来したリップル成分が残留している。このリップル成分は、次段のＡ／Ｄ変換器３０でサンプリングする際に、ノイズ要因となることは明白である。例えば、前記出力信号を元のパルスレーザの発振周期と完全に同じ周期でサンプリングする場合を考える。
【００１８】
図５は、信号波形をパルスレーザの発振周期と等しい周期でサンプリングした場合のデータを説明する図で、横軸は時間軸、縦軸は散乱光信号（増幅器出力）の強度を示す。このとき、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すようにサンプリング位相が異なると、前記リップル成分の異なる位相位置をサンプリングすることになるため、サンプリング結果にはリップル成分に由来する誤差が含まれてしまう。更に、ある１つのサンプリングデータ点（図５（ａ）〜（ｃ）中の黒丸印（●印）で示したサンプリング点に相当する。）に着目して見たとき、その前後のサンプリングデータ点もほぼ同じ値となっているため、複数のサンプリングデータの加算または平均化を施しても、この誤差を改善できないことは明白である。次に、前記出力信号を元のパルスレーザの発振周期とわずかに異なる周期（図５（ｄ）ではサンプリング周期は発振周期の０.９７倍 ）でサンプリングする場合を考える。この場合は、図５の（ｄ）の黒丸印（●印）で示したサンプリング点に示すように、信号波形に対するサンプリング位相は時間と共にずれていくため、やはりサンプリング結果にはリップル成分に由来する誤差が含まれてしまう。図５の（ａ）〜（ｄ）に示す現象は、サンプリング周期が元のパルスレーザの発振周期と等しい場合だけでなく、元のパルスレーザの発振周期の整数倍の場合にも同様に発生することは明白である。これらのことから、サンプリング周期を元のパルスレーザの発振周期に対して等しいかまたはその整数倍であるように選ぶ場合には、元の発光パルス列に由来した残留リップル成分の影響を低減するために、サンプリング周期を元のパルスレーザの発振周期に対して完全に同期させる必要がある。
【００１９】
そこで、図１に示すように、本実施例では、前記光源１１からパルス発振同期信号を得るように構成し、サンプリング制御部４０において、このパルス発振同期信号をそのまま、または整数分の１に分周したサンプリング制御信号を発生させ、この制御信号に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器３０がサンプリングを行うよう構成している。次に、前記Ａ／Ｄ変換器３０から得られた散乱光強度に対応するデジタルデータは異物・欠陥判定機構１０８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１０８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１３０は前記検査座標検出機構１０６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１２０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。
【００２０】
このように本実施例では、前記Ａ／Ｄ変換器３０が前記増幅器２６の出力波形をサンプリングするタイミングが常に散乱光パルスと同期しているため、前記図５の（ａ）〜(ｄ)に示すような残留リップル成分による誤差をノイズ要因として拾うことを回避することができる。
【００２１】
なお本実施例では、被検査物体移動ステージ１０２を概略角速度一定で駆動させているが、概略線速度一定で駆動させるように構成しても得られる効果には変わりはない。
【００２２】
次に、図６を用いて、本発明の別の構成による第二の実施例を説明する。サンプリング制御部４０とサンプリングデータ平均化部５０を除く、他の部分については前記第一の実施例と同等であるので説明を省略する。
【００２３】
本実施例では、前記光源１１からパルス発振同期信号を得るように構成し、サンプリング制御部４０は前記光源１１のパルスレーザの発振周期の１.５ 倍の周期を有するパルス発振同期信号を発生させ、この制御信号に基づいて前記Ａ／Ｄ変換器３０がサンプリングを行うよう構成している。このとき前記Ａ／Ｄ変換器３０からは、サンプリング位相の違いにより、図７の（ａ）〜（ｃ）中においてサンプリング点を黒丸印（●印）で示したようなサンプリング結果が得られる。これらの結果において、時間的に隣り合う各２点のサンプリングデータ点の平均値を取ったものが各図中において、黒四角印（■印）で示したデータである。これら黒四角印（■印）で示したデータ点の変動は、残留リップル成分の振幅に対して非常に小さく、ほとんど変動しないものになっており、元の発光パルス列に由来した残留リップル成分の影響を抑制できることが分かる。次に、前記出力信号を元のパルスレーザの発振周期の１.５ 倍とわずかに異なる周期（図７（ｄ）ではサンプリング周期は発振周期の１.４５ 倍）でサンプリングした場合を考える。この場合、前記Ａ／Ｄ変換器３０から得られるデジタルデータ列は図７の（ｄ）中の黒丸印のように、時間経過につれて残留リップル成分の最大値から最小値まで、大きく変動する。この結果に対して、上記の場合と同様に時間的に隣り合う各２点のサンプリングデータ点の平均値を取って得られる、黒四角印（■印）で示したデータ点の変動（図中にその振幅を矢印で表示）は、やはり残留リップル成分の振幅に対して非常に小さいものになっており、元の発光パルス列に由来した残留リップル成分の影響を抑制できていることが分かる。これらの効果を踏まえ、本実施例では前記サンプリングデータ平均化部５０において、前記Ａ／Ｄ変換器３０から得られるデジタルデータ列中の時間的に隣り合う各２点のサンプリングデータ点の平均値を算出するよう構成している。
【００２４】
このように本実施例では、前記Ａ／Ｄ変換器３０が前記増幅器２６の出力波形をサンプリングする周期を元のパルスレーザの発振周期の１.５ 倍とし、サンプリングされたデータ点に対し、時間的に隣り合う２データ点の平均値を取ることで、残留リップル成分による誤差をノイズ要因として拾うことを回避することが可能になる。
【００２５】
なお本実施例では、前記Ａ／Ｄ変換器３０のサンプリング周期を元のパルスレーザの発振周期の１.５倍としたが、０.５倍，２.５ 倍等の半整数倍にしても同様の効果が得られる。例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に０.５ 倍の場合を示し、図８（ｄ）に前記出力信号を元のパルスレーザの発振周期の０.５ 倍とわずかに異なる周期（サンプリング周期は発振周期の０.４８倍）の例を示す。また、図９（ａ）〜（ｃ）に２.５倍の場合を示し、図９（ｄ）に前記出力信号を元のパルスレーザの発振周期の２.５ 倍とわずかに異なる周期
（サンプリング周期は発振周期の２.４倍）の例を示す。
【００２６】
また、本実施例では、サンプリングされたデータ点に対し、時間的に隣り合う２データ点の平均値を取るとしたが、時間的に隣り合う３データ点以上の重み付き加算または重み付き平均としてももちろん良い。例えば隣り合う３データ点の重み付き平均は、隣り合う３データ点をＡ-1，Ａ0，Ａ+1としたとき、（０.５×Ａ-1＋１×Ａ0＋０.５×Ａ+1）／２のようにすることで実現できる。この場合、前記Ａ／Ｄ変換器３０のサンプリング周期を元のパルスレーザの発振周期の１.５ 倍とした場合の結果は図１０ (ａ)〜(ｃ) 、１.５ 倍とわずかに異なる周期として１.３ 倍とした場合の結果は図１０（ｄ）に示すようになる。
【００２７】
本発明の実施例によれば、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期を、光源のパルス発振周期と等しいか整数倍とし光源の発振と同期させるかまたは、光源のパルス発振周期の半整数倍の周期でサンプリングし、その後、時間的に隣り合うサンプリングデータ点を平均化することにより、Ａ／Ｄ変換器に与えられる散乱光信号中に光源の発光パルスに由来するリップル成分が残留していても、その影響を解消もしくは軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一の実施例の表面検査装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第一の実施例の光学系の構成を示す図。
【図３】本発明の第一の実施例の被検査物移動ステージの螺旋走査駆動方法を示す図。
【図４】本発明の第一の実施例の表面検査装置で得られる信号波形を示す図。
【図５】本発明の第一の実施例において、信号波形をパルスレーザの発振周期と等しい周期でサンプリングした場合のデータを説明する図。
【図６】本発明の第二の実施例の表面検査装置の構成を示す図。
【図７】本発明の実施例において、信号波形をパルスレーザの発振周期の１.５ 倍の周期でサンプリングした場合のデータを説明する図。
【図８】本発明の実施例において、信号波形をパルスレーザの発振周期の０.５ 倍の周期でサンプリングした場合のデータを説明する図。
【図９】本発明の実施例において、信号波形をパルスレーザの発振周期の２.５ 倍の周期でサンプリングした場合のデータを説明する図。
【図１０】本発明の実施例において、信号波形をパルスレーザの発振周期の１.５ 倍の周期でサンプリングした場合のデータに別のデータ処理を施した図。
【符号の説明】
【００２９】
１…異物、２…異物の移動軌跡、３…照明スポット、５…集光レンズ、７…光検出器、１１…光源、１８…照射レンズ、２１…照射ビーム、２６…増幅器、３０…Ａ／Ｄ変換器、４０…サンプリング制御部、５０…サンプリングデータ平均化部、１００…半導体ウェハ、１０１…チャック、１０２…被検査物体移動ステージ、１０３…回転ステージ、
１０４…並進ステージ、１０５…Ｚステージ、１０６…検査座標検出機構、１０８…異物・欠陥判定機構、１１０…照明・検出光学系、１２０…粒径算出機構、１３０…異物・欠陥座標検出機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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