(57)【要約】【課題】欠陥の形状や大きさを分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックできるようにする。【解決手段】試料に照明光を照射して発生した散乱光を検出し、検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する試料の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、試料からの散乱光のうち第１の仰角方向への散乱光を検出し、第２の仰角方向への散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、第３の仰角方向への散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第１の仰角方向の散乱光検出信号と第３の仰角方向の散乱光検出信号とを用いて欠陥を検出してこの欠陥を分類し、第２の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を搭載して該試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させる回転駆動手段と、
該回転駆動手段に搭載した試料に照明光を照射する照明光照射手段と、
該照明光照射手段で照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、
該散乱光検出手段で検出した信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段とを備えた試料である基板の表面を検査する装置であって、
前記散乱光検出手段は、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第１の散乱光検出部と、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第２の仰角方向に散乱した散乱光のうち前記基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出する第２の散乱光検出部と、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第３の散乱光検出部とを有し、
前記信号処理手段は、前記第１の散乱光検出部で前記第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と前記第３の散乱光検出部で前記第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて前記試料上の欠陥を検出して該検出した欠陥の位置情報を記憶するとともに該欠陥を分類し、前記第２の散乱光検出部で前記第２の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を前記分類した欠陥の種類ごとに加算する
ことを特徴とする基板表面検査装置。
【請求項２】
前記第２の散乱光検出部は、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第１の散乱光検出部よりも高い仰角で前記第３の散乱光検出部よりも低い仰角の位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の基板表面検査装置。
【請求項３】
前記第２の散乱光検出部は、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第１の散乱光検出部及び前記第３の散乱光検出部と異なる方位角方向に設置されていることを特徴とする請求項１記載の基板表面検査装置。
【請求項４】
前記第１の散乱光検出部と前記第２の散乱光検出部と前記第３の散乱光検出部とは、それぞれ前記照明光が照射された前記試料のから発生した散乱光を集光する対物レンズを有し、前記第２の散乱光検出部の対物レンズは、前記第１の散乱光検出部と前記第２の散乱光検出部との対物レンズよりも大きな口径を有していることを特徴とする請求項１記載の基板表面検査装置。
【請求項５】
前記信号処理手段で検出した欠陥の情報を表示する表示手段と、
前記回転駆動手段と前記照明光照射手段と前記散乱光検出手段と前記信号処理手段と前記表示手段とを制御する制御手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記信号処理手段で検出して前記表示手段に表示された前記試料上の欠陥のうち前記前記表示手段上で指示された欠陥に関する前記記憶した位置情報を用いて前記回転駆動手段を制御して前記指示された欠陥を前記照明光照射手段で照明光が照射される位置に移動させ、前記照明光照射手段を制御して該移動した欠陥に照明光を照射し、前記信号処理手段を制御して前記欠陥を含む前記照明光が照射された前記試料からの散乱光を前記第２の散乱光検出部で分光して検出した信号を処理して前記欠陥の組成を判定し、該判定した結果の情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１記載の基板表面検査装置。
【請求項６】
試料を回転させると共に該回転の中心と直角な一方向に移動させながら前記試料に照明光を照射し、
該照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出し、
該検出した信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
試料である基板の表面を検査する方法であって、
前記散乱光を検出することを、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出し、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第２の仰角方向に散乱した散乱光のうち前記基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出することにより行い、
前記信号を処理することを、前記第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と前記第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて前記試料上の欠陥を検出して該検出した欠陥の位置情報を記憶すると共に該欠陥を分類し、前記第２の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を前記分類した欠陥の種類ごとに加算する
ことを特徴とする基板表面検査方法。
【請求項７】
前記第２の散乱光を、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第１の散乱光を検出する仰角よりも高い仰角で、かつ、前記第３の散乱光を検出する仰角よりも低い仰角で検出することを特徴とする請求項６記載の基板表面検査方法。
【請求項８】
前記第２の散乱光を検出することを、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第１の散乱光を検出する方位角方向及び前記第３の散乱光を検出する方位角方向とは異なる方位角方向で検出することを特徴とする請求項６記載の基板表面検査方法。
【請求項９】
前記第１の散乱光と前記第２の散乱光と前記第３の散乱光とをそれぞれ前記照明光が照射された前記試料のから発生した散乱光を集光する対物レンズを介して検出し、前記第２の散乱光を、検出部の対物レンズは、前記第１の散乱光を集光する対物レンズ及び前記第２の散乱光を検出する対物レンズよりも大きな口径を有する対物レンズで集光することを特徴とする請求項６記載の基板表面検査方法。
【請求項１０】
前記検出した欠陥の情報を画面上に表示することと、
前記試料の回転駆動と前記照明光の照射と前記散乱光の検出と前記信号の処理と前記表示とを制御することを更に含み、
該制御することが、前記検出して前記画面上に表示された前記試料上の欠陥のうち前記画面上で指示された欠陥に関する前記記憶した位置情報を用いて前記試料の位置を制御して前記指示された欠陥を前記照明光が照射される位置に移動させ、該移動した欠陥に照明光を照射し、前記欠陥を含む前記照明光が照射された前記試料からの散乱光のうち前記第２の仰角方向に散乱した第２の散乱光を分光して検出した信号を処理して前記欠陥の組成を判定し、該判定した結果の情報を前記画面に表示させることを含むことを特徴とする請求項６記載の基板表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ディスク基板又は半導体基板の欠陥を検査する方法及びその装置に係り、特に基板表面に存在する微細な欠陥を検出するのに適した基板表面検査方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク基板は記録密度が高密度化するのに伴い、高速度で回転する磁気ディスク基板に磁気ヘッドによりデータの書込み、読出しを行うときの磁気ヘッドの磁気ディスク基板表面に対する浮上量が数１０nmから１０nm前後と非常に狭くなってきている。
【０００３】
そのために、磁気ディスクの表面に磁気ヘッドの浮上量を超えるような大きさの微細な突起、傷又は異物(ごみ)などの欠陥があると、データの書込み、読出しを行うときに磁気ヘッドがこれらの欠陥と衝突してクラッシュ現象を引き起こし、磁気ディスク装置の故障の原因となってしまう。
【０００４】
このような、磁気ディスク装置の故障の原因となる磁気ディスク表面の欠陥の発生を抑制し、磁気ディスクを安定して生産するためには、磁気ディスクを製造する工程においてディスク表面における欠陥の発生の状態を監視し、その結果を製造工程にフィードバックすることが必要になる。
【０００５】
製造工程において発生する磁気ディスクの欠陥としては、ディスク基板素材の結晶欠陥、ディスク表面を平坦にするために行う研磨加工による砥粒の残りや表面の細かい傷(スクラッチ)、または表面に付着した異物(ごみ)などが有る。
【０００６】
これらの磁気ディスク表面の欠陥を検出する方法として、特許文献１には、ディスクの表面に斜方から光を照射してディスク表面からの散乱光を異なる仰角方向に配置した２系統の散乱光検出光学系で検出し、それらの検出信号を処理して比較することにより微小な欠陥の凹凸を判定する方法及びその構成が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、基板の表面にレーザを照射し、その反射光(散乱光)のうち光ファイバに入射した光を回折格子に導いて分光させて、照射したレーザと同じ波長の光による散乱光と、照射したレーザと異なる波長の光によるラマン散乱光とを分けて検出することが記載されている  
更に、特許文献３には、レイリー散乱光を検出する光学系とラマン散乱光を検出する光学系とを備えた検査装置が記載され、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを別々に行うこと及び同時に行うことが記載されている。また、ラマン散乱光検出の結果から物性情報や組成情報などのラマン散乱光強度に対応したマップを作成して表示することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２３６９８５号公報
【特許文献２】特表２００４−５２９３２７号公報
【特許文献３】特開２００９−１４５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記したように、磁気ディスクを安定して生産するためには、磁気ディスクを製造する工程においてディスク表面における欠陥の発生の状態を監視し、その結果を製造工程にフィードバックすることが必要になる。この製造工程にフィードバックする情報に、欠陥の発生の分布情報や欠陥の大きさの情報に加えて欠陥の組成に関する情報が含まれると欠陥発生の原因となった工程を容易に特定することができ、磁気ディスクを安定して生産する上で有効になる。
【００１０】
基板上の欠陥を光学的に検出する場合、検出すべき欠陥の寸法が小さくなって基板を照明する光の波長よりも十分に小さくなると、照明光が照射された欠陥からはレイリー散乱が発生することが知られている。またこのとき、ラマン散乱として、欠陥の材質に応じて照明光の波長とは異なる波長の散乱光も発生することが知られている。このラマン散乱光はレイリー散乱光と比べて強度がかなり微弱であるが、ラマン散乱光を検出して欠陥の材質に関する情報を得ることは、検出した欠陥の組成を特定して欠陥の発生原因、発生工程を特定するための有効な情報となり、高記録密度化に対応する磁気ディスクを安定して生産する上で重要になる。
【００１１】
このラマン散乱光を検出するためには、検出光学系に分光器を備えて照明光の波長と異なる波長成分の光を分離して検出すると構成とすることが必要になる。
【００１２】
ラマン光を検出して分析するラマン光分析装置は市販されているが、これは試料の比較的大きな面積の領域の分析を行うのには適しているが、本発明で対照としているnmオーダーの寸法の欠陥を分析するのには適していない。また、分析に要する時間が長くかかり、磁気ディスクの製造ラインに用いるのには適していない。
【００１３】
これに対して、特許文献１に記載されている検査装置においては、従来のレイリー散乱光を検出する構成が記載されており、ラマン散乱光を検出して欠陥の組成を分析することについては記載されていない。
【００１４】
一方、ラマン光分析を検査装置に適用した例として、特許文献２には、基板からの反射光を光ファイバで受光して回折格子で分光し、照射したレーザと同じ波長の光によるレイリー散乱光と、照射したレーザと異なる波長の光によるラマン散乱光とを分けて検出することが記載されているが、検出する散乱光は１つの仰角方向に配置した光ファイバに入射した光だけであって、異なる仰角方向に散乱した光を検出することについては記載されていない。一般に、基板上の欠陥には、その形状（凹欠陥、凸欠陥）や大きさに応じて散乱光(レイリー散乱光)の発生の仕方が異なるために、異なる仰角方向で検出した信号を用いて処理することにより、欠陥の形状や大きさをより細かく分類できることが知られている。しかるに、特許文献２に記載されている構成では、検出する散乱光は基板から１つの仰角方向に散乱した光だけであり、異なる仰角方向に散乱した光を検出した信号を用いて欠陥の形状や大きさをより細かく分類するということについては配慮されていない。
【００１５】
更に、特許文献３には、レイリー散乱光を検出する光学系とラマン散乱光を検出する光学系とを備えた検査装置が記載され、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを別々に行うこと及び同時に行うことが記載されているが、ラマン散乱光検出により個々の欠陥の成分を分析することについて、また、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを同時に行う場合にレイリー散乱光に対して散乱光強度が低いラマン散乱光を検出するための構成及び手段については何れも記載されていない。
【００１６】
本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、欠陥の形状や大きさをより細かく分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックすることを可能にする基板表面検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、試料を搭載して該試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させる回転駆動手段と、この回転駆動手段に搭載した試料に照明光を照射する照明光照射手段と、この照明光照射手段で照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、この散乱光検出手段で検出した信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理手段とを備えた試料である基板の表面を検査する装置において、散乱光検出手段は、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第１の散乱光検出部と、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第２の仰角方向に散乱した散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出する第２の散乱光検出部と、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第３の散乱光検出部とを有し、信号処理手段は、第１の散乱光検出部で第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と第３の散乱光検出部で第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて試料上の欠陥を検出してこの検出した欠陥を分類し、第２の散乱光検出部で第２の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するように構成した。
【００１８】
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、前記した試料である基板の表面を検査する装置に、信号処理手段で検出した欠陥の情報を表示する表示手段と、回転駆動手段と照明光照射手段と散乱光検出手段と信号処理手段と表示手段とを制御する制御手段とを更に備え、制御手段は、信号処理手段で検出して表示手段に表示された試料上の欠陥のうち前記表示手段上で指示された欠陥に関する記憶した位置情報を用いて回転駆動手段を制御して指示された欠陥を照明光照射手段で照明光が照射される位置に移動させ、照明光照射手段を制御して移動した欠陥に照明光を照射し、信号処理手段を制御して欠陥を含む照明光が照射された試料からの散乱光を第２の散乱光検出部で分光して検出した信号を処理して欠陥の組成を判定し、この判定した結果の情報を表示手段に表示させるように構成した。
【００１９】
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させながら試料に照明光を照射し、照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出し、検出した信号を処理して試料上の欠陥を検出する
試料である基板の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第２の仰角方向に散乱した散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第１の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と第３の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて試料上の欠陥を検出してこの検出した欠陥を分類し、第２の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。
【００２０】
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、前記した試料である基板の表面を検査する方法に、検出した欠陥の情報を画面上に表示することと、試料の回転駆動と照明光の照射と散乱光の検出と信号の処理と表示とを制御することを更に含み、この制御することが、検出して画面上に表示された試料上の欠陥のうち画面上で指示された欠陥に関する記憶した位置情報を用いて試料の位置を制御して指示された欠陥を照明光が照射される位置に移動させ、この移動した欠陥に照明光を照射し、欠陥を含む照明光が照射された試料からの散乱光のうち第２の仰角方向に散乱した第２の散乱光を分光して検出した信号を処理して欠陥の組成を判定し、この判定した結果の情報を画面に表示させるようにした。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、基板表面検査方法及びその装置において、欠陥の形状や大きさをより細かく分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の本実施例による基板表面検査装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の本実施例による基板表面検査装置の光学検出系１００の平面図である。
【図３】図３は、本発明の本実施例による基板表面検査装置の光学検出系１００の第２仰角検出ユニット１２０の部分構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の本実施例による基板表面検査の手順を示すフロー図である。
【図５】図５は、本発明の本実施例による基板表面検査の結果を表示する画面の正面図である。
【図６】図６は、本発明の本実施例におけるラマン散乱光測定による欠陥の組成を判定する手順を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の本実施例による欠陥検査の結果を表示する画面の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本実施例による基板表面検査装置１の全体の構成を示すブロック図である。また、図２は、光学検出系１００の平面図を示す。
【００２５】
基板表面検査装置１は、光学検出系１００、試料回転駆動系２００、信号処理・解析系３００、入出力系４００及び制御系５００を備えている。
【００２６】
光学検出系１００は、レーザ光源１０１、第１仰角検出ユニット１１０、第２仰角検出ユニット１２０、第３仰角検出ユニット１３０を備えている。
【００２７】
第１仰角検出ユニット１１０は、対物レンズ１１１、集光レンズ１１２及び受光器１１３を備えている。第２仰角検出ユニット１２０は、対物レンズ１２１、波長選択フィルタ１２２、集光レンズ１２３及び分光検出器１２４を備えている。更に、第３仰角検出ユニット１３０は、対物レンズ１３１、集光レンズ１３２及び受光検出器１３３を備えている。
【００２８】
光学検出系１００は、図２の平面図に示すように、レーザ光源１０１で単波長のレーザが照射された試料１からのレイリー散乱光を検出する第１仰角検出ユニット１１０と第３仰角検出ユニット１３０とが、試料１０上の欠陥から発生する前方散乱光を検出する位置、すなわちレーザ光源１０１でレーザを照射する方向に対して同じ方位角方向に配置されている。図１では、第１仰角検出ユニット１１０と第３仰角検出ユニット１３０とが
一方、第２仰角検出ユニット１２０は、レイリー散乱光に比べて強度が弱いラマン散乱光を検出するために、第１仰角検出ユニット１１０の対物レンズ１１１および第３仰角検出ユニット１３０の対物レンズ１３１と比べて大きな口径（高ＮＡ）を持つ対物レンズ１２１を採用する。そのために、第２仰角検出ユニット１２０は、第１仰角検出ユニット１１０及び第３仰角検出ユニット１３０との干渉を避けるために、第１仰角検出ユニット１１０及び第３仰角検出ユニット１３０からずれた位置（異なる方位角方向）に配置されている。
【００２９】
図１では、光学検出系１００の構成を判りやすく説明するために、第１仰角検出ユニット１１０と第２仰角検出ユニット１２０及び第３仰角検出ユニット１３０がほぼ同じ大きさで同一の面内に配置されているように図示しているが、実際には図２に示したように第２仰角検出ユニット１２０は第１仰角検出ユニット１１０及び第３仰角検出ユニット１３０からずれた位置に配置されている。
【００３０】
第２仰角検出ユニット１２０の集光レンズ１２３と分光検出器１２４との詳細を図３に示す。分光検出器１２４は、内部を外部の光から遮光するための筐体部１２４１、筐体部１２４１に設けられたピンホール１２４２、ピンホール１２４２から入射した光を分光する分光器１２４３、分光器１２４３で分光されたそれぞれの光を検出する検出器１２４４を備えている。
【００３１】
対物レンズ１２１で集光されて平行光となった試料１０からのラマン散乱光は、フィルタ１２２で照明光である単波長レーザの波長と同じ波長成分の光がカットされた後、集光レンズ１２３でピンホール１２４２に位置に集光され、ピンホール１２４２を通過した光が分光器１２４３に到達する。分光器１２４３で分光されたそれぞれの光を検出する検出器１２４４には、ＣＣＤやＡＰＤアレイ、フォトダイオードアレイなどのアレイセンサを用いる。
【００３２】
試料回転駆動系２００は、試料１０を搭載して回転可能な回転軸部２０１と、回転軸部２０１を回転駆動する回転軸駆動モータ２０２、回転軸部２０１と回転軸駆動モータ２０２とを搭載して一方向に往復移動可能なテーブル２１１、テーブル２１１を一方向に駆動するテーブル駆動モータ２１２を備えている。また、回転軸部２０１の回転角度とテーブル２１１の位置は、それぞれ図示していない検出手段により検出されて制御系５００に送られる。
【００３３】
信号処理・解析系３００は、受光器１１３と受光器１３３とで検出した信号を処理して欠陥を検出する第１の検出信号処理部３１０、分光検出器１２４で検出した信号を処理して欠陥の分光検出信号を得る第２の検出信号処理部３２０、回転軸部２０１の回転角度とテーブル２１１の位置情報を記憶する位置情報記憶部３３０、第１の検出信号処理部３１０で検出した欠陥に対応する受光器１１３と受光器１３３との検出信号および位置情報記憶部３３０に記憶しておいた欠陥の位置情報に基づいて欠陥の形状を弁別して位置情報と共に記憶する欠陥形状弁別部３４０、欠陥形状弁別部３４０で弁別した欠陥の形状の種類ごとの位置情報に基づいてそれぞれの位置に対応する第２の検出信号処理部３２０で検出した分光検出信号を加算する分光検出信号加算部３５０、分光検出信号加算部３５０で加算した分光検出信号から欠陥の組成情報を抽出する欠陥組成判定部３６０、欠陥形状弁別部３４０で弁別して位置情報と共に記憶した欠陥情報と欠陥組成判定部３６０で抽出した組成情報とを統合する欠陥情報統合部３７０、信号処理・解析系３００内の各部３１０〜３７０を接続するバス３８０を備えている。
【００３４】
入出力系４００は、バス３８０を介して信号処理・解析系３００内の各部３１０〜３７０に信号の入出力を行う入出力装置４１０、入出力装置４１０から信号処理・解析系３００に入力した情報及び信号処理・解析系３００から入出力装置４１０に出力された情報を画面上に表示するモニタ４２０を備えている。
【００３５】
制御系５００は、光学検出系１００のレーザ光源１０１の出力の制御、試料回転駆動系２００の回転軸駆動モータ２０２とテーブル駆動モータ２１２との駆動及び回転軸部２０１の回転角度の抽出とテーブル２１１の位置情報の抽出、信号処理・解析系３００の制御、入出力系４００の制御を行う。
【００３６】
次に、上記した構成を備えた基板表面検査装置１の動作を説明する。  
制御部５００で回転軸駆動モータ２０２とテーブル駆動モータ２１２とを制御して試料１０を搭載した回転軸部２０１を回転させながら一方向に連続的に移動させる。この状態でレーザ光源１０１からレーザを発射して回転している試料１０の表面に照射する。レーザが照射された試料１０の表面からは、試料１０の表面の状態に応じた散乱光が発生する。すなわち、試料１０の表面が理想的な平坦な面であるときにはレーザが照射された試料１０の表面からは正反射光だけが発生するが、試料１０の表面の微小な傷による溝欠陥(スクラッチ：凹状欠陥)や、突状の欠陥（凸状欠陥）、研磨加工による砥粒の残り（凸状欠陥）、外部から飛来して表面に付着した異物（凸状欠陥）などの欠陥が存在すると、これらの欠陥から散乱光が発生する。
【００３７】
この散乱光は、欠陥の形状や大きさによって発生の方向が異なる。例えば、溝欠陥(スクラッチ：凹状欠陥)から発生する散乱光は上方に比較的強い発生の分布を持ち、突状の欠陥（凸状欠陥）、研磨加工による砥粒の残り（凸状欠陥）、外部から飛来して表面に付着した異物（凸状欠陥）などからは、比較的等方的な分布を持つ散乱光が発生する。
【００３８】
試料１０上の欠陥から発生した散乱光のうち、第１仰角検出ユニット１１０の方向に散乱して対物レンズ１１１に入射した散乱光は、集光レンズ１１２で集光されて受光器１１３で検出される。受光器１１３には、光電子増倍管またはＡＰＤ（avalanche photodiode：アバランシェ型フォトダイオード）を用いる。また、試料１０上の欠陥から発生した散乱光のうち、第３仰角検出ユニット１３０の方向に散乱して対物レンズ１３１に入射した散乱光は、集光レンズ１３２で集光されて受光器１３３で検出される。受光器１３３には、光電子増倍管またはＡＰＤを用いる。
【００３９】
受光器１１３と受光器１３３で検出した散乱光検出信号は、信号処理・解析装置３００の第１検出信号処理部３１０に入力される。第１検出信号処理部３１０では、受光器１１３と受光器１検出した位置情報として記憶しておく。
【００４０】
欠陥形状弁別部３４０では、受光器１１３からの出力信号と受光器１３３からの出力信号とを比較して、両方の信号レベルが同じときには突状欠陥と判定し、受光器１１３からの出力信号レベルが受光器１３３からの出力信号レベルよりも低いときには溝欠陥(スクラッチ：凹状欠陥)と判定する。また、欠陥の検出信号レベルが欠陥のサイズに比例するという前提の下に、それぞれの判定した欠陥の信号レベルから、欠陥の大きさを大欠陥、中欠陥、小欠陥に分類する。更に、検出した欠陥の位置情報を用いて位置が連続する欠陥（数画素領域に亘って検出された欠陥）については一つの欠陥と判断し、その欠陥の縦横の寸法特徴から、線状欠陥、又は大面積欠陥と判定する。欠陥形状弁別部３４０で弁別した欠陥の情報と位置情報記憶部３３０で記憶した欠陥の位置情報とは分光検出信号加算部３５０へ送られる。
【００４１】
一方、試料１０上の欠陥から発生した散乱光のうち、第２仰角検出ユニット１２０の方向に散乱して対物レンズ１２１に入射した散乱光は、フィルタ１２２（例えば、ダイクロイックミラー）で照明光の波長と同じ波長成分の光（レイリー散乱光成分）が取り除かれてラマン散乱光成分だけとした後、集光レンズ１２３で分光検出器１２４の筐体部１２４１に設けられたピンホール１２４２の位置に集光され、ピンホール１２４を通過して筐体部１２４１の内部に導入されて分光器１２４３に到達し、分光器１２４３で分光されて検出器１２４４に到達する。検出器１２４４で検出された信号は、信号処理・解析系３００の第２検出信号処理部３２０に入力されて処理される。
【００４２】
次に、図１乃至３で説明した構成を用いて試料１０を検査する手順について図４を用いて説明する。
【００４３】
先ず、検査対象の試料１０を、回転軸部２０１に搭載する（Ｓ４０１）。次に、回転軸駆動モータ２０２で回転軸部２０１を回転駆動しながらテーブル駆動モータ２１２でテーブル２１１を一方向(図１の矢印Ｘ方向)に駆動する（Ｓ４０２）。回転しながら１方向に移動している試料１０の表面にレーザ光源１０１からレーザを照射して試料１０の表面からの散乱光を、光学検出系１００の、第１仰角検出ユニット１１０、第２仰角検出ユニット１２０、第３仰角検出ユニット１３０でそれぞれ検出する（Ｓ４０３）。
【００４４】
第１仰角検出ユニット１１０と第３仰角検出ユニット１３０とからの検出信号を第１検出信号処理部３１０に入力して試料上の欠陥を検出する（Ｓ４０４）。第２仰角検出ユニット１２０からの検出信号を第２検出信号処理部３２０に入力して分光波形データを得る（Ｓ４０５）。Ｓ４０４で検出した欠陥の情報とＳ４０５で検出した欠陥に対応する分光波形データを欠陥の位置情報と対応させて記憶する（Ｓ４０６）。
【００４５】
第１検出信号処理部３１０からの出力と位置情報記憶部３３０に記憶した欠陥の位置情報を用いて欠陥の種類・大きさを弁別（Ｓ４０７）。弁別した欠陥の種類・大きさごとにＳ４０５で取得した分光波形データを加算する（Ｓ４０８）。次に、試料１０の一方向への移動が終了していないかをチェックし（Ｓ４０９）、未だ終了していない場合(ＮＯ)にはＳ４０２に戻って検査の動作を続ける。
【００４６】
試料１０の一方向への移動が終了した場合(ＹＥＳ)には、検査の結果を入出力系４００のモニタ４２０の画面上に表示する（Ｓ４１０）。
【００４７】
図５に、モニタ４２０の画面５００上への出力の例を示す。図５に示した例では、検出した欠陥の種類と分布と示す欠陥マップ５０１と、各欠陥の種類５０２〜５０４ごとに加算した分光検出信号の波形データ５０５〜５０７を表示する。
【００４８】
このように検査することにより、散乱光を検出して欠陥の位置情報を得ると共に欠陥形状を判定することと、ラマン散乱光を検出して欠陥の組成情報を得ることとを同時に行うことができるようになり、欠陥の種類ごとの組成情報を効率よく得ることができる。
【００４９】
また、ラマン散乱光の検出をレイリー散乱光検出による欠陥検出と同時に行うので、全試料に亘ってラマン散乱光の検出を実施することができ、各試料ごとの欠陥の組成情報を比較することにより、欠陥の種類だけでなく、欠陥の組成の情報を加えて生産工程の監視を行うことができる。
【００５０】
次に、このモニタ４２０の画面５００上に表示された検査の結果から、特定の欠陥についてラマン散乱光測定により組成を判定する方法について図６を用いて説明する。
【００５１】
先ず、モニタ４２０の画面５００に表示された欠陥マップ５０１上で組成分析を行う欠陥を画面５００上でクリックして指定し、画面５００に表示された「分析開始」ボタン５０８をクリックする（Ｓ６０１）。次に、制御部５００は、指定された欠陥の位置情報を位置情報記憶部３３０から読み出してレーザ光源１０１によりレーザビームが照射される位置に指定された欠陥が移動するように回転軸駆動モータ２０２とテーブル駆動モータ２１２とを制御して駆動する（Ｓ６０２）。指定された欠陥がレーザビームの照射位置に移動した状態で制御部５００はレーザ光源１０１を駆動してレーザビームを試料１０上の欠陥に照射し、欠陥を含む試料１０上のレーザビーム照射領域から発生した散乱光のうちラマン散乱光を第２仰角検出ユニット１２０で分光して検出する（Ｓ６０３）。
【００５２】
第２仰角検出ユニット１２０からの分光検出信号を第２検出信号処理部３２０に入力して分光波形データを得る（Ｓ６０４）。第２検出信号処理部３２０で得た分光波形データをバス３８０を介して欠陥組成判定部３６０に入力して分光波形データからラマンシフト量を求め、予め記憶しておいたラマンシフト量と材質との関係より試料１０の表面の欠陥の組成を判定し（Ｓ６０５）、図７に示す欠陥マップ５０１が表示されたモニタ４２０の画面５１０上に分光波形データ７０１と判定した組成データ７０２とを表示する（Ｓ６０６）。
【００５３】
本実施例によれば、レイリー散乱光を検出して欠陥を検出することとラマン散乱光を検出して欠陥の組成情報を得ることとを同時に行うことができるので、欠陥の種類ごとの組成情報を効率よく得ることができるようになった。
【００５４】
また、欠陥を検出後に、試料を移し変えることなく検出した欠陥の位置情報を用いてラマン散乱光測定を実施できるので、検出したい欠陥の組成を確実に知ることが可能になった。
【００５５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５６】
１０…試料    １００…光学検出系    １０１…レーザ光源    １１０…第１仰角検出ユニット    １２０…第２仰角検出ユニット    １３０…第３仰角検出ユニット    ２００…試料回転駆動系      ３００…信号処理・解析系    ３１０…第１検出信号処理部    ３２０…第２検出信号処理部    ３３０…位置情報記憶部    ３４０…欠陥形状弁別部    ３５０…分光検出信号加算部    ３６０…欠陥組成判定部    ３７０…欠陥情報統合部    ４００…入出力系    ５００…制御系。
【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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