(57)【要約】【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。【選択図】図１
2007309713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位す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、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出手段と、前記電気信号または前記デジタルデータから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の存在を判定する異物，欠陥判定手段と、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、検査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備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・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光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御するステップを備えたことを特徴とする光学式検査方法。
【請求項２】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位す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の光量を調節する光量調節手段と、前記光量調節手段からの出射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、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出手段と、前記電気信号または前記デジタルデータから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の存在を判定する異物，欠陥判定手段と、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、検査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備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・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光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節手段を制御するステップを備えたことを特徴とする光学式検査方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体移動ステージの回転速度（主走査速度）と並進速度（副走査速度）の組合せで決まる線速度に基づいて制御することを特徴とする光学式検査方法。
【請求項４】
請求項３記載の光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略１／２乗に比例するよう制御することを特徴とする光学式検査方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の光学式検査方法において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御することを特徴とする光学式検査方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の光学式検査方法において、前記照明スポットの照度の制御は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように行われるものであることを特徴とする光学式検査方法。
【請求項７】
請求項５記載の光学式検査方法において、前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブルを備え、前記照明スポットにおける照度を、前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御することを特徴とする光学式検査方法。
【請求項８】
請求項７記載の光学式検査方法において、前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする光学式検査方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学式検査方法において、前記異物，欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正するステップを備えることを特徴とする光学式検査方法。
【請求項１０】
請求項９記載の光学式検査方法において、前記レーザ光源または光量調節手段から、前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタを備え、前記異物，欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを前記照明光量モニタからの信号を用いて補正するステップを備えることを特徴とする光学式検査方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光学式検査方法において、前記被検査物体の外縁部周辺では前記照明スポットの照度を低く抑えるよう構成したことを特徴とする光学式検査方法。
【請求項１２】
被検査物体を予め定められたパターンで移動させる被検査物体移動ステージと、
光源からの光を被検査物体表面に照射する照明手段と、
前記照射光が被検査物体に照射されたことに起因して発生した光を検出する光検出手段と、
を備えた光学式検査装置において、
前記照明手段は、前記被検査物体移動ステージのステージ移動速度に応じて、被検査物体に照射される光の明るさを調整する調整手段を備えたことを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の光学式検査装置において、
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り、
かつ前記調整手段は、前記被検査物体移動ステージの主走査の回転移動の線速度の大きさに応じて、線速度が大きいときは光の明るさを明るくするように調整することを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１４】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位す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散乱・回折・反射光検出機構と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出機構と、前記電気信号または前記デジタルデータから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の存在を判定する異物，欠陥判定機構と、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機構と、検査座標検出機構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，欠陥座標算出機構とを備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・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光学式検査装置において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１５】
主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位す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の光量を調節する光量調節機構と、前記光量調節機構からの出射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散乱・回折・反射光検出機構と、前記電気信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出機構と、前記電気信号または前記デジタルデータから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の存在を判定する異物，欠陥判定機構と、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機構と、検査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，欠陥座標算出機構とを備え、前記被検査物体を、前記被検査物体の内周部と外周部とで異なる線速度により移動・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光学式検査装置において、前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節機構を制御する制御機構を備えたことを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の光学式検査装置において、前記光量調節機構に、
（１）光透過率を変化させたフィルタ
（２）偏光子または偏光ビームスプリッタと、１／２波長板の組合せから成る光アッテネータ
（３）音響光学変調器
のいずれか一つを用いることを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構を、前記被検査物体移動ステージの回転速度（主走査速度）と並進速度（副走査速度）の組合せで決まる線速度に基づいて制御するように構成したことを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記照明スポットにおける照度が、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記線速度の概略１／２乗に比例するよう前記レーザ光源または前記光量調節機構を制御することを特徴とする光学式検査装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構を前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御することを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２０】
請求項１６〜１９のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構の制御を、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇が概略一定に保たれるように行われるものであることを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の光学式検査装置において、前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブルを備え、前記制御機構は前記レーザ光源または前記光量調節機構の制御を、前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御することを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の光学式検査装置において、前記光量制御テーブル内の前記照明スポットの照度の情報は、前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つように定めたものであることを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２３】
請求項１４〜２２のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記異物，欠陥判定機構および前記粒径算出機構は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正する手段を備えることを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の光学式検査装置において、前記レーザ光源または光量調節手段から、前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタを備え、前記異物，欠陥判定機構および前記粒径算出機構は前記デジタルデータを前記照明光量モニタからの信号を用いて補正する手段を備えることを特徴とする光学式検査装置。
【請求項２５】
請求項１４〜２４のいずれかに記載の光学式検査装置において、前記被検査物体の外縁部周辺では前記照明スポットの照度を低く抑えるよう構成したことを特徴とする光学式検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜基板や半導体基板やフォトマスク等の被検査物体に光を照射して被検査物体の異物，欠陥を検出する光学式検査方法及び光学式検査装置に係り、特に、微小な異物，欠陥の検出感度を向上させた光学式検査方法及び光学式検査装置に関する。
【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に付着した異物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。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、特許文献１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）、半導体基板上に異物が付着している場合に発生する該異物からの散乱光を検出し、半導体基板の回転と並進送りで半導体基板全面の異物や欠陥を検査するものがある。散乱光の検出には楕円ミラーを用い、半導体基板上の検出位置を楕円の第１焦点位置とし、受光素子の受光面を第２焦点位置に配置することにより、異物で発生した散乱光を広い立体角で集光し、微小異物の検出もできるようにしている。
【０００３】
前記のようにこのような異物，欠陥検査装置では、被検査物体移動ステージに、主走査が回転移動で副走査が並進移動を組合せたものを使用し、被検査物体を螺旋状に走査することが一般に行われている。このようなステージの駆動制御方法としては主に、被検査物体の概略全面を概略一定の線速度で走査する線速度一定走査、または被検査物体の概略全面を概略一定の角速度で走査する角速度一定走査のいずれかが用いられており、検査のスループットを重要視する場合には、後者、すなわち角速度一定走査が良く用いられる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５,７９８,８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の技術による異物，欠陥検査装置を、角速度一定走査で用いる場合、被検査物体の概略全面を前記被検査物体移動ステージの有する最高速度に近い速度で検査することができるため、検査時間は短くすることが可能である一方で、被検査物体の内周部と外周部とで異物，欠陥の検出感度が異なる、より具体的には外周部において前記検出感度が低下するという問題があった。これは、角速度一定走査において外周部では内周部より線速度が速くなるため、異物や欠陥が照明スポット内を通過して散乱・回折・反射光を発生する時間が外周部の方が短くなる。異物，欠陥からの散乱・回折・反射光は、理論的に照明光の強度、すなわち照明スポットの照度に比例することが知られている。光散乱・回折・反射光検出信号の「正味の信号量」は一般に「検出すべき光の強度×発生する光の持続時間」で決まるため、照明光の強度、すなわち照明スポットにおける照度が一定という条件下では、外周部ほど「正味の信号量」が少なくなり、検出感度が低下するのである。
【０００６】
この問題は、外周部の線速度を遅くすることによって解決できるが、それでは検査スループットが低下してしまう。また、線速度を一定に保って、しかも外周部においても十分な検出感度が得られるよう（もちろんその時には内周部ではより高い検出感度が得られるが）、照明スポットの照度そのものを十分に大きくするという解決策も考えられる。しかしながら、照明スポットの照度を大きくし過ぎると、照射するレーザ光により発生する熱エネルギーによって被検査物体の温度、特にその表面近傍の温度が大きく上昇して、被検査物体を構成する材質・構造に損傷を与えてしまう恐れがある。そのため、照明スポットの照度の増大には上限が存在し、その範囲内でしか照度の増大は行うことができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、かかる状況に鑑み、検査スループットを重要視する場合においても、被検査物体の熱的損傷を防ぎながら、被検査物体の外周部における異物，欠陥検出感度の低下を抑え、被検査物体の概略全面にわたって良好な検出感度を確保できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。
【０００９】
被検査物体を予め定められたパターンで移動させる被検査物体移動ステージと、光源からの光を被検査物体表面に照射する照明手段と、前記照射光が被検査物体に照射されたことに起因して発生した光を検出する光検出手段と、を備えた光学式検査装置において、前記照明手段は、前記被検査物体移動ステージのステージ移動速度に応じて、被検査物体に照射される光の明るさを調整する調整手段を備えた光学式検査装置。
【００１０】
被検査物体移動ステージとしては、回転運動をさせながら、該回転の半径方向に一定距離だけ移動させる方式（回転運動が主走査，半径方向移動が副走査）と、直線的に往復運動をしながら往復方向の直角方向に一定距離だけ移動させる方式（主走査が並進移動で副走査が前記並進移動と概略直交する方向の並進移動）が代表的なものである。この走査の速度が一定でない場合は、走査速度に応じて被検査物体に照射される光の明るさを変化させることにより、（走査時間×照射される明るさ）を一定にすることにより、被検査物体のどの位置でも検出感度が一定、あるいは光の照射による被検査物体の温度上昇が一定になるようにすることが望ましい。特に、主走査が回転運動の場合であって、角速度が一定となるように走査する方式の場合、外周側の線走査速度は内周側のそれに比べて大きくなるため、（走査時間×照射される明るさ）が内周側に比べて小さくなる。この問題を解決するため、光源から発せられる光の光量、または照明スポットの照度を線速度に応じて可変することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検査スループットを重要視して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ことができるので、被検査物体の熱的損傷を防ぎながら、被検査物体の外周部における異物，欠陥検出感度の低下を抑え、被検査物体の概略全面にわたって良好な検出感度を確保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】
【００１２】
以下ではより好ましい実施例として、主走査が回転移動で副走査が並進移動から成り、主走査方向・副走査方向共に概略連続的に変位す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、前記変換されたデジタルデータに対応する時刻に検査中の被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出する検査座標検出手段と、前記電気信号または前記デジタルデータから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の存在を判定する異物，欠陥判定手段と、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、検査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備えているものとし、前記被検査物体移動ステージの回転速度（角速度）を被検査物体上の概略全面で概略一定に保って走査するものを例として説明する。
【００１３】
前記課題点を解決するために、本発明では、
（１）前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部と外周部とで変化させるよう前記レーザ光源の光量を制御
するか、または、
（２）前記レーザ光源から発せられるレーザ光の光量を調節する光量調節手段
を備えると共に、
（３）前記照明スポットにおける照度を前記被検査物体の内周部から外周部に向けて、または外周部から内周部に向けて変化させるよう前記光量調節手段を制御するようにし、より具体的には、外周部の検査時には内周部の検査時よりも照明スポットの照度を増加させるものである。これは前記のように、異物や欠陥からの散乱・回折・反射光は照明スポットの照度に比例するので、前記照度を大きくすることにより前記「正味の信号量」における「発生する光の持続時間」の減少分を補うようにしたものである。一方で、照射するレーザ光により発生する熱エネルギーによって被検査物体の温度、特にその表面近傍の温度が上昇する効果は、照射レーザ光の照度を一定とすると、静止せず移動している被検査物体にレーザ光が照射される場合には、下記文献１）に記載されているように、被検査物体の移動線速度の増大と共に上昇温度は小さくなる。これは、逆に上昇を許容する温度が一定であるとすると、移動線速度が大きい場合ほど、大きなレーザ照度が許されるということである。
１）レーザプロセス技術ハンドブック  ｐｐ.２２４−２３０
【００１４】
そこで本発明では、前記制御は、
（４）前記被検査物体移動ステージの回転速度（主走査速度）と並進速度（副走査速度）の組合せで決まる線速度に基づいて制御
するか、または、
（５）前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報に基づいて制御
するか、または、
（６）前記被検査物体移動ステージの副走査座標と前記座標位置における前記照明スポットの照度の関係の情報を予め格納しておく光量制御テーブル
を備えると共に、
（７）前記被検査物体移動ステージの副走査座標情報と前記光量制御テーブルに従って制御
するようにしたものである。また本発明は、これらの制御において照明スポットの照度の変化を、
（８）前記被検査物体表面の一部または全面で、前記レーザ光の照射により前記被検査物体表面に発生する温度上昇を概略一定に保つ
ように行うか、または、
（９）前記被検査物体表面の一部または全面で、前記照明スポットにおける照度を前記線速度の概略１／２乗に比例するよう制御
する技術も含む。
【００１５】
また、本発明では、前記照明スポットの照度が変化するので、これに合わせて、検出される散乱光強度に現れる、前記照度の変化による影響分を補正してやる必要が生じる。このために、本発明は、
（１０）前記異物，欠陥判定手段および前記粒径算出手段は前記デジタルデータを、前記デジタルデータに対応する時刻における前記照明スポットの照度で補正
する技術も含む。また、この補正のために、
（１１）前記レーザ光源または前記光量調節手段から前記照明スポットに至る光路中で前記照明スポットの照度に比例する光量をモニタする照明光量モニタ
を備える技術も含む。以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１６】
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図１に示す。被検査物体である半導体ウェーハ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。半導体ウェーハ１００の上方に配置されている照明・検出光学系１１０は、図２に示す光学系である。すなわち、照明光の光源１１にはレーザ光源を用いる。光源１１から出たレーザビームは光量調節機構４０に入射し、必要な光強度となるように減光された後、照射ビーム２１として照射レンズ１８に入射し、予め定められた大きさの照明スポット３を形成する。本実施例では前記光量調節機構４０として、偏光子または偏光ビームスプリッタと、１／２波長板の組合せから成る光アッテネータを用いるよう構成しているが、これは他の原理によるものとして、光透過率を変化させたフィルタであるか、または音響光学変調器を用いてその時間変調を変化させて光量を調節するようにしたもの等であっても良い。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ーハ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いる。ここで、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、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。照射ビーム２１の光路には、照射光量をモニタするために、ビーム２１の一部を取り出すためのビームスプリッタ１４とその一部取り出した光の強度を電気信号に変換するフォトダイオード１６が設けてある。また、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、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。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、前記デジタルデータが前記しきい値以上であれば、異物，欠陥判定機構１０８はこのデジタルデータが異物，欠陥よるものだと判定して、異物，欠陥判定情報を発生する。なお、この前記異物，欠陥判定は、Ａ／Ｄ変換器３０から得られるデジタルデータを予め定められたしきい値と比較して異物，欠陥の存在を判定する代わりに、前記増幅器２６からの出力電気信号を予め定められたしきい値電圧と比較して判定するようにしても良い。異物，欠陥座標検出機構
１３０は、異物，欠陥判定情報が発生すると、検出された異物，欠陥の座標位置を算出する。検出された異物，欠陥の座標位置が求まると、続いて粒径算出機構１２０は前記異物，欠陥に対応する実測定値の中で最大のデシタルデータから、検出された異物，欠陥の大きさを算出する。ただし、前記光量調節機構４０により前記照明スポット３の照度を変化させた場合には、その変化に対応して（比例して）同一の異物でも散乱光強度が変化してしまうため、前記大きさの算出は、前記最大のデシタルデータの値を前記フォトダイオード１６でモニタした照射強度で補正した後に行う。
【００１７】
本実施例では、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を時間と共に図３に示すように組合せて変化させることで、相対的に照明スポット３を半導体ウェーハ１００の概略全表面上で螺旋状に走査させる。また、前記照明スポット３の長軸は前記被検査物体移動ステージの副走査方向に取ってある。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。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、半導体ウェーハ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ーハ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、半導体ウェーハ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。その結果、半導体ウェーハ１００の表面に対する照明スポット３の相対移動線速度は、内周に比べて外周で大きくなる。そのため、前記半導体ウェーハ１００上にある異物が前記照明スポット３の短軸ｄ２の距離を横切る時間は、前記異物が前記半導体ウェーハ１００の外周部にあるときは、内周部にあるときに比べて短く、そのため前記光検出器７から前記増幅器２６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４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が大きい場所にあるほど、信号ピークの半値幅が小さくなる。１つの異物や欠陥が前記照明スポット３を１回横切ったときに発生する散乱光信号の有効全信号量は、実質的にこの信号ピーク波形の面積に比例すると考えて良い。一方、これら異物，欠陥の検出時の雑音成分としては、前記半導体ウェーハ１００表面上の照明された前記照明スポット３領域から発生する背景散乱光に由来するショットノイズが一般的に支配的であり、前記背景散乱光の光量は前記線速度には依らず一定である。そこで、前記照明スポット３の大きさおよび照度が一定で、前記被検査物体移動ステージを主走査回転速度一定かつ副走査速度一定で駆動した場合には、同一異物が半導体ウェーハ１００上の内周部にあるときと外周部にあるときとでは、外周部にあるときの方が有効全信号量が小さくなり、ひいては信号検出のＳ／Ｎ比が低下するであろうことは容易に予測可能である。もちろん、前記被検査物体移動ステージの外周部における線速度を落とすことで前記有効全信号量の低下を防ぐことは可能であるが、その場合には、同時に検査スループットの低下を招いてしまうことも容易に予測可能である。
【００１８】
また、前記半導体ウェーハ１００の内周部と外周部での違いを別の視点から見てみると、前記照明スポット３の大きさおよび照度が一定の場合、前記半導体ウェーハ１００上のある一点が前記照明スポット３の短軸ｄ２の距離を横切る時間も、その位置が外周部にあるほど線速度が大きくなるので、より短くなる。前記半導体ウェーハ１００上の一点から見た場合、その上を同一照度で同一の大きさの照明スポットがより短時間に通り過ぎて行くのであるから、その通過時間内に照射ビームにより与えられる全熱量もより小さくなるであろうこと、そしてその結果として前記の点の周辺に発生する温度上昇もより小さくなるであろうことは、当然の帰結として容易に予測される。実際、前記文献１）には、熱源が移動する場合の計算結果として、特定の点に置ける温度上昇は熱源の移動速度の１／２乗に逆比例することが示されている。このことを逆に、前記半導体ウェーハ１００の表面上の温度上昇を一定に抑える、という課題として考えてみると、次式のように、外周部ほど大きな光入力、すなわち前記照明スポットの大きさが一定の時には照度を大きくできることが分かる。
【００１９】
上昇温度  ∝  照明スポットの平均照度／（熱源移動の線速度の１／２乗）
∴  上昇温度＝一定  の条件下では、
照明スポットの平均照度／（熱源移動の線速度の１／２乗）＝一定
一方、異物，欠陥からの散乱光強度は前記異物や欠陥が照明される照度に比例することが知られているので、このように線速度が大きいほど照度を大きくできることは、前述の線速度が大きいほど前記有効全信号量が低下してしまう効果を、完全ではなくても補償することを可能にする。そこで本実施例では、上式における［照明スポットの平均照度／
（熱源移動の線速度の１／２乗）］の許容値Ｐmax を前記半導体ウェーハ１００の特性に基づいて予め定めておく。そして実際の検査時には、照度制御部５０は被検査物体移動ステージ１０２から線速度情報を受け取り、前記半導体ウェーハ１００上の照明スポット３における照度が、Ｐmax と前記線速度情報から決まる許容照度値になるよう前記光量調節機構４０を制御する。この結果、外周部の方が内周部に比べて、前記照明スポット３内の照度を大きくすることができ、線速度の違いによって生じる感度低下を、完全ではなくても補償することができ、従来技術の異物，欠陥検査装置に比べて、異物や欠陥の検出感度を内周から外周の全体にわたって改善することが可能になる。ただし、前記半導体ウェーハ１００の外縁部すなわちウェーハエッジ周辺に前記照明スポット３が掛かると、通常の異物や欠陥に比べて非常に大きな散乱光が発生し、前記ウェーハエッジ近傍では前記光検出器７が飽和してしまい、異物，欠陥の検出が出来なくなることが起こる。そのため本実施例では、前記照度制御部５０は前記半導体ウェーハ１００の外周部に向かって前記照明スポット３の照度を増大させていくが、前記ウェーハエッジ近傍まで来ると、逆に前記照明スポット３の照度を抑制するように制御する。
【００２０】
前記第一の実施例では、照度制御を「前記被検査物体移動ステージ１０２からの線速度情報」に基づいて制御するよう構成しているが、主走査回転速度一定かつ副走査速度一定で駆動する場合には、主走査と副走査の組合せで決まる線速度は、副走査座標である半径に比例することになるので、「線速度情報」の代わりに、「前記検査座標検出機構１０６からの副座標値（すなわち半径）」に基づいて制御するよう構成しても良い。また、これらは文献１）による「特定の点に置ける温度上昇は熱源の移動速度の１／２乗に逆比例する」ことに基づくものであるが、照射ビームの強度や使用する半導体ウェーハの材質によっては、この規則に載らない効果の起こり得る可能性も完全に否定することはできないであろう。そのような場合まで想定して照度を制御する場合には、前記のように検査中の線速度や半径情報から数式的に一義的に照度を決定するのではなく、照度と線速度と上昇温度の関係を予め実験等で確認してデータベース化しておき、異物，欠陥検査装置には、光量制御テーブル２００を備えておき、この中に線速度と許容照度の関係データを格納し、実際の検査時には、照度制御部ｘｘは前記被検査物体移動ステージ１０２から線速度情報を受け取り、前記半導体ウェーハ１００上の照明スポット３における照度が、前記光量制御テーブル２００から前記線速度情報に対応する許容照度値を読み出して前記光量調節機構４０を制御するようにすると良い。この構成を第二の実施例として、図５に示す。また、微小面積における表面温度測定が可能な表面温度センサ２２０で前記半導体ウェーハ
１００上の前記照明スポット３部分の表面温度を検査中に実測し、その温度測定値が許容値を超えないように前記光量調節機構４０を制御するようにしても良い。この構成を、第三の実施例として、図６に示す。
【００２１】
なお上記の実施例では、前記レーザ光源１１から発せられるレーザ光の光量を前記光量調節機構４０で変化させるよう構成しているが、前記レーザ光源１１がその駆動電流等を変えることによって直接出力を可変できるレーザ光源であれば、前記光量調節機構を置かず、前記レーザ光源１１を直接制御して光量を変えるようにしてももちろん構わない。また、前記半導体ウェーハ１００が表面に回路パターンを有する場合には、前記回路パターンを構成する材料のうち最も熱的影響を受けやすい材料の特性に着目して前記照度制御を行うようにすれば良い。
【００２２】
このように本発明の実施例を用いることにより、検査スループットを重要視して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、被検査物体の温度上昇を一定に保ちながら、内周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ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による異物，欠陥検査装置の第一の実施例の構成を示す図。
【図２】第一の実施例の光学系の構成を示す図。
【図３】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】内周部と外周部での信号波形の違いを示す図。
【図５】本発明による異物，欠陥検査装置の第二の実施例の構成を示す図。
【図６】本発明による異物，欠陥検査装置の第三の実施例の構成を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
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、１４…ビームスプリッタ、１６…フォトダイオード、１８…照射レンズ、
２１…照射ビーム、２６…増幅器、３０…Ａ／Ｄ変換器、４０…光量調節機構、５０…照度制御部、１００…半導体ウェーハ、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、２００…光量制御テーブル、２２０…表面温度センサ。
【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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