JP4875936B2 - 異物・欠陥検出方法および異物・欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検出方法および検査装置に関する。更に、薄膜基板や半導体基板やフォトマスク等に微小な異物・欠陥が存在するときにそれを検出する技術に関する。特に、半導体ウェーハ基板上の微小な異物・欠陥の粒径算出、または被検査物体表面上での座標位置検出の精度を向上させるに好適な技術に関する。

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、米国特許第５,７９８,８２９号明細書（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。

従来、このような異物・欠陥検査装置では一般に、異物・欠陥の検出位置座標の検出分解能は照明スポットの副走査方向の寸法によって制限されていたが、最近の装置においてはこの制限を緩和し、隣接する主走査軌跡間の副走査方向の距離よりも良好な分解能または精度で前記検出異物・欠陥の位置座標を検出することを可能にする従来技術として、特開平１１−２９５２２９号公報（特許文献２）に記載されている技術が知られている。

米国特許第５,７９８,８２９号公報 特開平１１−２９５２２９号公報

前記従来の技術は、収束したレーザ光の収束点における断面内の照度分布がガウシアン関数（以下、Gaussian関数と称す）に従うという理論的根拠から、被検査物体表面上の照明スポット内の照明光の照度分布がGaussian関数（またはGaussian関数を近似した別な関数形）に従うものとして、複数点の散乱光強度実測結果に前記既知の関数形をフィッティングさせることによって、より真値に近いと思われる散乱光ピーク位置およびピーク強度を主走査と副走査の離散的な刻みに比べて高い分解能で算出しようとするものである。しかしながら、実際の照明光学系による照明スポット内の照度分布は、前記照明光学系の収差や用いるレーザ光源の出力ビーム品質等によって必ずしもGaussian関数に適合するとは限らない。実際の照明スポット内照度分布とGaussian関数との乖離が大きい場合には、前記方法により算出した散乱光ピーク位置およびピーク強度が大きな誤差を含んでしまうのは自明の理である。また、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を用いる場合、主走査軌跡は直線とはならず円弧の一部であり、前記円弧の曲率は被検査物体上の内周でより小さく湾曲が激しいため、従来技術にあるように散乱光データと照明スポットの照度分布の比較を（主走査，副走査）座標系で行うと、副走査座標毎にこの曲率の影響を考慮しないと、座標検出精度に悪影響を及ぼす可能性があった。なお、当該の異物・欠陥検査装置では、検出した異物・欠陥の座標値は被検査物体上の直交座標系で表現して出力するのが一般的であるため、そもそも直交座標系で位置を扱うのは望ましいことである。

そこで、本発明の目的は、かかる状況に鑑み、実際の照明光学系による照明スポット内の照度分布が必ずしもGaussian関数に適合しない場合においても、より真値に近い散乱光ピーク位置およびピーク強度を算出することである。本発明の他の目的は、異物・欠陥などの検査対象の大きさ算出および被検査物体表面上での座標位置検出の精度を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の一つの態様は、光源からの光を被検査物体表面上の照明スポットに照射し、前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱された光、回折された光及び反射された光のうちの少なくとも一つの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、前記変換されたデジタルデータに対応する被検査物体表面上の位置を検査座標データとして検出し、前記電気信号または前記デジタルデータに基づいて被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する検出対象の存在を判定し、前記デジタルデータに基づいて前記判定された検出対象の大きさを算出し、検査座標データに基づいて前記検出対象の被検査物体表面上における位置座標値を算出し、前記位置座標値は、前記デジタルデータと前記照明スポット内の照度分布データとに基づいて算出することを特徴とする検出方法にある。

本発明の他の態様は、被検査物体を移動する被検査物体移動ステージと、光源と、光源からの光を被検査物体表面上へ照明スポットとして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された光、回折された光及び反射された光のうちの少なくとも一つの光を検出して電気信号に変換する光検出系と、前記電気信号をデジタルデータに変換する変換器と、前記変換されたデジタルデータに対応する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検出対象の存在を判定する検出対象判定機構と、前記デジタルデータから前記判定された検出対象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検出対象の被検査物体表面上における位置座標値を算出する検出対象座標算出機構とを備え、前記変換器は前記電気信号をサンプリングして得られる前記デジタルデータと、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の照度分布データとを記憶するメモリを有し、前記検出対象座標算出機構は、前記デジタルデータと前記照度分布データとに基づいて検出対象の位置座標を算出することを特徴とする検査装置にある。

本発明のその他の態様は、検査装置として、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、または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、光源と、光源からの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において、（１）前記Ａ／Ｄ変換手段は予め定められた時間間隔で連続的に前記電気信号をサンプリングし、（２）被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータを記憶・保存するデジタルデータテーブルと、（３）前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の、前記被検査物体移動ステージの回転中心と前記照明スポットの中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブルとを備え、（４）前記異物・欠陥座標算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて前記判定された異物や欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出するようにしたものである。

また、本発明のさらにその他の態様は、（５）前記粒径算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて、前記異物や欠陥の大きさを算出するようにしたものである。

または、本発明のさらにその他の態様は、（２）の代わりに、（６）被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータのうち、前記異物・欠陥判定手段からの情報に基づいて抽出した部分データを記憶・保存するデジタルデータテーブルを備えるようにしたものである。

本発明のさらにその他の態様は、また、（３）において、照明スポット照度分布を得るための手段として、（７）前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備える技術、または、（８）標準粒子を付着させた被検査物体を用いて前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット内照度分布測定機能を備える技術も含む。

本発明の更に他の態様はまた、（９）前記照明手段を、照明スポット径，被検査物体表面への入射角，照明光の偏光状態，光源の波長，光源の発光強度、の光学条件のうち少なくとも一つを複数の状態に変化させられるよう構成すると共に、（１０）照明スポット照度分布データテーブルを複数備え、前記複数の光学条件の各々に対応した複数の照明スポット照度分布を記憶・保存する技術も含む。

本発明の更に他の態様は、更に前記（９）（１０）の技術を用いて、（１１）検査時に選択された前記光学条件に従って、前記記憶・保存された複数の照明スポット照度分布データテーブルのうち、前記選択した光学条件に対応したものを自動的に選択して前記検査時に使用する技術も含む。

本発明によれば、検出対象の大きさ算出および被検査物体表面上での座標位置検出の精度を向上させることが可能になる。以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

本発明は、薄膜トランジスタ基板等の薄膜基板や半導体基板やフォトマスク等に微小な異物・欠陥が存在するときにそれを検出する技術として実施できる。ここでは、半導体ウェーハ基板上の微小な異物・欠陥の粒径算出、または被検査物体表面上での座標位置検出の精度を向上させるに好適な技術として、本発明の第一の実施例を図面を用いて説明する。

図１に示すように、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から出た光は照射レンズ１８に入射し、照射ビーム２１として、被検査物体上で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、単軸方向の幅を
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を半導体ウェーハ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。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。

図２の平面図の異物の移動軌跡２に示すように、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。

また本実施例では、前記照明スポット３内の照度分布を得るために、前記照明スポット３を概略垂直上方から観察する照明スポット観察カメラ１０７を備えており、この照明スポット観察カメラ１０７により、前記被検査物体表面上の前記照明スポット３内の照明光の、前記回転ステージ１０３の回転中心と前記照明スポット３の中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を取得し、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブル２００を備える。前記照明スポット観察カメラ１０７は、前記ｙ軸の方向に６４０画素を、また前記ｘ軸の方向に４８０画素を有し、１画素の大きさは、半導体ウェーハ１００表面上に換算して、概略１マイクロメートルに設定してあるが、前記画素数と解像度は、前記照明スポット３の全体を十分な分解能で撮像できるものであれば良い。のぞましくは、前記解像度は５マイクロメートル以内とするのが良い。実際の検査に用いる半導体ウェーハ１００は、表面の面粗さが小さく高度に平滑で、異物・欠陥の付着していない部分では、レーザ光を照射しても非常に弱い散乱光しか発生せず、前記照明スポット観察カメラ１０７では前記照明スポット３の画像を確認できない場合も多い。そこで本実施例では、表面が十分平坦でかつ一様な面粗さを有し、前記面粗さは前記レーザ光を照射した時に前記照明スポット観察カメラ１０７で十分に前記照明スポット３内の相対照度分布が画像化できるものである、照明スポット観察用ウェーハ、またはウェーハとは異なる材質・外形を持つが同等に扱うことのできる照明スポット観察用標準試料を準備しておき、半導体ウェーハ１００の検査を始める前に予め、前記照明スポット観察用ウェーハまたは照明スポット観察用標準試料を前記半導体ウェーハ１００の位置において、前記照明スポット観察カメラ１０７で前記照明スポット３内の相対照度分布を画像化し、前記照明スポット照度分布データテーブル２００に二次元マトリックスデータとして記憶・保存しておく。

次に、本実施例における信号処理を説明する。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。また、前記デジタルデータは前記異物・欠陥判定機構１０８に渡されると同時に、順次デジタルデータテーブル２１０に記憶・保存される。前記デジタルデータテーブル２１０は、その中に保存された各デジタルデータがどの検査座標位置で取られたものかを対応付けるために、各デジタルデータはその発生時刻に対応する検査座標値と共に格納される。また、前記異物・欠陥判定機構１０８が異物・欠陥判定情報を発生したデジタルデータについては、前記検査座標値だけでなく、この異物・欠陥判定情報も共に格納される。本実施例のデジタルデータテーブル２１０は、被検査物体移動ステージ１０２の３回転分で取得される前記デジタルデータを全て格納するだけの容量を持ち、保存されたデジタルデータが前記３回転分を超えると、時刻的に最も古いものから削除され、代わりに最新のデジタルデータが記憶・保存される。

本実施例では、異物・欠陥座標検出機構１３０は、前記デジタルデータテーブル２１０に最新のデジタルデータが書き込まれる毎に、図４のフロー図に示す処理を行って、検出された異物・欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出する。

下記にこの処理を説明する。なお、１サンプリング間隔に前記回転ステージ１０３が回転する角度をΔθとし、最新のデジタルデータの主走査座標値と副走査座標値の組合せにおける検査座標値を（ｒ_0,0，θ_0,0）、前記最新のデジタルデータの値をＤ_0,0 とする。また、最新のデジタルデータの検査座標値に対し、主走査方向にｍ×Δθ分（ｍは整数で、負に向かう方向を時刻的に過去とする）隔たり、副走査方向にｎ×Δｒ分（ｎは整数で、負に向かう方向を時刻的に過去とする）だけ隔たった位置に相当するデジタルデータの検査座標値を（ｒ_m,n，θ_m,n）、前記デジタルデータの値をＤ_m,n と表す。更に、最新のデジタルデータの検査座標値において、前記照明スポット３の短軸方向の幅ｄ２の中を異物・欠陥が通過する時間内に、高々２ｋ＋１個（ｋは自然数）のデジタルデータが発生するものとする。まず、図４のステップ４０１にて、処理がスタートする。

（処理１）前記デジタルデータテーブル２１０に保存された過去のデジタルデータから、−２≦ｊ≦０の各ｊについて−２ｋ≦ｉ≦０（ｉ，ｊは共に整数）のデジタルデータ
Ｄ_i,jを読み出す（図４のステップ４０２が対応する。）。

（処理２）（処理１）で読み出したＤ_i,jのうち、Ｄ_-k,-1に欠陥判定情報が付いていない場合は何もしないで終了する（図４のステップ４０３で「Ｎｏ」となりステップ412で「終了」するフローが対応する。）。

（処理３）(処理１)で読み出したＤ_i,jの中で最大のデジタルデータＤ_i0,j0を探す。
Ｄ_i0,j0＝Ｄ_-k,-1でない場合は何もしないで終了する（図４のステップ４０３で「Ｎｏ」となりステップ４１２で「終了」するフローが対応する。）。

（処理４）（処理１）で読み出した各Ｄ_i,jのデジタルデータの検査座標値（ｒ_i,j，
θ_i,j）を、Ｄ_-k,-1（の検査座標値（ｒ_-k,-1，θ_-k,-1）と前記回転ステージの回転中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とし、（ｒ_-k,-1，θ_-k,-1）の位置を原点（０，０）とする二次元直交座標系（ｘ，ｙ）における座標値（ｘ_i,j，
ｙ_i,j）に変換する。変換は下式にて行う。

ｘ_i,j＝ｒ_i,j×cosθ_i,j−ｒ_-k,-1×cosθ_-k,-1
ｙ_i,j＝ｒ_i,j×sinθ_i,j−ｒ_-k,-1×sinθ_-k,-1
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では主走査軌跡６は円弧の一部であり、前記円弧の曲率は被検査物体上の内周でより小さく湾曲が激しいため、従来技術にあるように散乱光データと照明スポットの照度分布の比較を（主走査，副走査）座標系で行う場合には、副走査座標毎にこの曲率の影響を考慮しないと、座標検出精度に悪影響を及ぼす。しかし、前記のように散乱光データを直交座標系に換算してから扱うと、被検査物体上の任意の場所においても一義的な計算処理で一定の座標検出精度が得られるという効果が得られる（図４のステップ４０３で「Ｙｅｓ」となりステップ
４０４へのフローが対応する。）。

（処理５）前記照明スポット照度分布データテーブル２００に格納された前記照明スポット３内の相対照度分布データを前記二次元直交座標系（ｘ，ｙ）上でどれだけ平行移動した時に、前記二次元直交座標系（ｘ，ｙ）における座標値（ｘ_i,j，ｙ_i,j）におけるデジタルデータＤ_i,j から成る二次元配列データに最も良く適合するかを評価計算し、最適状態におけるｘ軸方向への平行移動量Δｘおよびｙ軸方向への平行移動量Δｙを求める。評価計算は、次の手順で行う（図４のステップ４０５からステップ４１０へのフローが対応する。）。

（手順１）前記各Ｄ_i,jに対応する位置をｘ軸方向にαおよびｙ軸方向にβだけずらした位置に対応する前記照明スポット３内の相対照度分布データＩ_i,jを前記照明スポット照度分布データテーブル２００から内挿により求める。この際、前記照明スポット照度分布データテーブル２００のｙ軸方向のデータ間隔Δη(本実施例では１マイクロメートル)は、Ｄ_i,j のｊ方向のデータ間隔、すなわちΔｒが前記Δηで割り切れるようにするのが内挿時の精度を確保する上で好ましい。また、前記照明スポット観察カメラ１０７の解像度は半導体ウェーハ１００表面上に換算して概略５マイクロメートル以下とすることが望ましいが、これより低い場合には、前記照明スポット観察カメラ１０７で得られた画像を予め内挿して画素分解能を細かくしてから前記照明スポット照度分布データテーブル200に格納する方が良い。

（手順２）Ｄ_i,j＝ｐ×Ｉ_i,j＋ｑなる関係式で、最小二乗法により最も良くＤ_i,jに
Ｉ_i,j適合させられるｐ，ｑを求める。

（手順３）（手順２）の結果の状態における二乗残差、すなわち、（Ｄ_i,j−Ｉ_i,j）の二乗の全ｉ，ｊの組合せに対する総和εを求める。

（手順４）α，βを変えて（手順１）〜（手順３）を計算し、二乗残差εが最も小さくなるα，βをΔｘ，Δｙとする。

（処理６）Ｄ_-k,-1の検査座標値（ｒ_-k,-1，θ_-k,-1）は、
Ｘ_-k,-1＝ｒ_-k,-1×cosθ_-k,-1，Ｙ_-k,-1＝ｒ_-k,-1×sinθ_-k,-1
と変換することにより被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とし、前記回転ステージ１０３の回転中心を原点（０，０）とする二次元直交座標系
（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ_-k,-1，Ｙ_-k,-1に変換することができる。これに（５）で求めたΔｘ，Δｙを加算する、すなわち、
Ｘ＝Ｘ_-k,-1＋Δｘ，Ｙ＝Ｙ_-k,-1＋Δｙ
を求めることにより、検出された異物・欠陥のより精密な座標位置Ｘ，Ｙである異物・欠陥座標算出結果９を算出する（図４のステップ４１１が対応する。）。

図５に、この比較における、デジタルデータテーブル２１０と照明スポット照度分布データテーブル２００の関係を示す。図５中の矢印は３本の主走査軌跡６を示す。

ここでは、最終的に求める欠陥座標（Ｘ，Ｙ）の原点を前記回転ステージ１０３の回転中心、すなわち半導体ウェーハ１００の中心においたが、別の位置を原点とする場合は前記計算をその分だけ平行移動すれば良いだけである。また、前記回転ステージ１０３の回転中心と半導体ウェーハ１００の中心にズレがあり、それを補正したい場合は、同様にそのズレ量のｘ軸方向の成分とｙ軸方向の成分に相当する分だけ前記計算を平行移動してやれば良い。また、前記回転ステージ１０３上に載置された半導体ウェーハ１００の姿勢が、前記回転ステージ１０３の回転角の原点に対してΔξだけ傾いて載置された時の誤差を補正したい場合は、前記（処理６）の式中にあるθ_-k,-1 をその分だけ補正してやれば良い。

前記（処理６）で、検出された異物・欠陥の精密な座標位置（Ｘ，Ｙ）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であるＤ_-k,-1を、前記（処理５）でα，βを０としたときのＩ_-k,-1の値Ｉ_-k,-1｜_0,0と、二乗残差が最も小さくなったときのα，βに対応するＩ_-k,-1 の値Ｉ_-k,-1｜_α,βの値を用いて下式により補正し、検出された異物・欠陥の大きさを算出する。

Ｄ_-k,-1′＝（Ｉ_-k,-1｜_α,β／Ｉ_-k,-1｜_0,0）×Ｄ_-k,-1
この算出結果は、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であるＤ_-k,-1 を用いて直接求めた大きさに比べて、前記異物・欠陥が前記照明スポット３の中のどの相対位置を通過したかに基づき、その通過位置の照度により近いと思われる照度の値を用いて算出しているので、より高い精度が得られるのである。

本実施例では、前記異物・欠陥判定機構１０８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・欠陥の存在を判定しているが、これはデジタルデータをＡ／Ｄ変換器３０から直接得る代わりに、前記デジタルデータテーブル２１０に記憶・保存されたデジタルデータを読み出して得るようにしても良く、また代わりに、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。

本実施例では、デジタルデータテーブル２１０を、被検査物体移動ステージ１０２の３回転分で取得される前記デジタルデータを全て格納するように構成したが、前記(処理１)〜（処理６）の処理から容易に分かるように、最低限、被検査物体移動ステージ１０２の２回転分＋２ｋ＋１点分以上格納できるものであれば良い。

また、デジタルデータの値が、前記異物・欠陥判定機構１０８が判定に用いる、予め定められた検出しきい値以下のものは、前記照明スポット３内の相対照度分布データと比較する際にあまり意味を持たないので、前記デジタルデータテーブル２１０は、前記実施例のように全デジタルデータを保持するように構成する代わりに、前記異物・欠陥判定機構１０８が、予め定められた検出しきい値以上と判定したデジタルデータのみを記憶・保存するようにしても良い。この場合は、前記（処理１）〜（処理６）の処理において、前記デジタルデータテーブル２１０中に存在しないＤ_i,j は比較演算対象から外せば良い。またこの際、前記異物・欠陥判定機構１０８が、予め定められた検出しきい値以上と判定したデジタルデータの他に、その前後のデジタルデータ、すなわち前記異物・欠陥判定機構１０８において前記しきい値を超えたと判断された前記デジタルデータに対応する時刻の少なくとも１サンプリング間隔以上前から少なくとも１サンプリング間隔以上後までのデジタルデータと前記デジタルデータに対応する前記検査座標データを含むようにすると、前記しきい値が十分小さく設定されなかった場合にも、過少なデジタルデータのみしか記憶・保存されないという事態を回避することができてなお良い。

また、本実施例の光学系では前記照明スポット観察カメラ１０７を内蔵しているが、観察カメラとは別の手段で前記照明スポット３内の相対照度分布データを取得する場合や、一旦前記照明スポット観察カメラ１０７で前記照明スポット３内の相対照度分布データを取得して前記照明スポット照度分布データテーブル２００に格納した後は前記照明スポット観察カメラ１０７を使う必要がないという場合には、本実施例の光学系の構成に前記照明スポット観察カメラ１０７を、少なくとも常置的には、含めなくとも良い。前記照明スポット観察カメラ１０７とは別の手段で前記照明スポット３内の相対照度分布データを取得する方法としては、標準粒子を付着させた半導体ウェーハを用いて前記照明スポット内の相対照度分布を測定する方法がある。

図６は、半導体ウェーハ表面を検査する際の、ある一個の標準粒子４に注目した場合の照明スポット３の走査パターンである。前記標準粒子４が前記照明スポット３を通過して発生する散乱光は、副走査（ｒ）方向に、ここでは３本の主走査（θ）軌跡上で、かつ前記各１本の主走査軌跡６上では連続して３点以上サンプリングされるようにし、前記１つの標準粒子４に対して合計で少なくとも９点の散乱光強度データを取得するように示している。前記過程で取得した標準粒子の各散乱光データに対し、その各データがサンプリングされた時点の前記被検査物体移動ステージの座標値を、前記回転ステージ１０３の回転中心と前記照明スポット３の中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系（ｘ，ｙ）における座標値に変換することにより、前記照明スポット３内の相対照度分布データを得ることができる。本発明の実施方法としては、このように標準粒子を付着させた被検査物体を用いて測定した前記照明スポット内の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブル200に記憶・保存するよう構成しても良い。図６では、説明を分かりやすくするために３本の主走査軌跡６にわたって前記データを取得するよう説明したが、実際には、前記照明スポット３内の照度分布の局所性を十分解像できるように副走査方向のデータ間隔Δｒは前記Δηで割り切れるようにすること、および、半導体ウェーハ１００表面上に換算して概略５マイクロメートル以下とすることが望ましいが、これより低い場合には、前記データを予め内挿して画素分解能を細かくしてから前記照明スポット照度分布データテーブル200に格納する方が良い。

図７を用いて、本発明の第二の実施例を説明する。照明・検出光学系１１０に照明光の光学条件を切り換える照明光学条件切換機構４０を備えたことと、前記照明スポット照度分布データテーブル２００を複数備えたことと、前記複数備えた照明スポット照度分布データテーブルの中から、前記照明光学条件切換機構４０の設定条件に従って対応する照明スポット照度分布データテーブルを自動的に選択する照明スポット照度分布データテーブル選択機構５０を備えたことを除いては、本発明の第一の実施例と同じであるので、同一部分に対する説明は省略する。前記照明光学条件切換機構４０は具体的には、前記照射ビーム２１の偏光方向をＰ偏光とＳ偏光と円偏光の間で切り換える機構と、前記照明スポットの大きさを複数に切り換える機構とを有する。本実施例では、半導体ウェーハ１００の検査を始める前に予め、前記照明スポット観察用ウェーハまたは照明スポット観察用標準試料を前記半導体ウェーハ１００の位置に置き、前記照明光学条件切換機構４０を一つの光学条件に設定した状態で、前記照明スポット観察カメラ１０７で前記照明スポット３内の相対照度分布を画像化し、前記複数の照明スポット照度分布データテーブル２００の一つに二次元マトリックスデータとして記憶・保存する。これを前記照明光学条件切換機構４０の有する複数光学条件の組合せの数だけ、または必要な一部分の組合せの数だけ光学条件の設定を変えて繰返す。前記照明光学条件切換機構４０の有する複数光学条件の全ての組合せに対して照明スポット照度分布データテーブル２００が準備できると、半導体ウェーハ１００に対する検査開始準備が整ったことになる。実際の半導体ウェーハの検査では、オペレータにより検査目的に適合する照明光学条件が選択・設定されて検査が進められる。このとき照明スポット照度分布データテーブル選択機構５０は、前記オペレータによって選択・設定された照明光学条件に従って前記照明光学条件切換機構４０が切り換えた光学条件に基づき、対応する照明スポット照度分布データテーブル２００を自動的に一つ選択する。第一の実施例の構成では、前記照明スポット照度分布データテーブル２００は一つしかなかったため、新たな照明スポット照度分布データが必要となる場合には、その時点で前記照明スポット照度分布データテーブル２００に格納されていたデータを破棄し、新たな照明スポット照度分布データをその都度外部から持ってくるか、または前記照明スポット観察カメラ１０７で照明スポット照度分布を測定しなおす必要があった。しかし、本実施例では前記複数の照明光学条件に対応する全てまたは必要な一部分の組合せの照明スポット照度分布データを格納する分だけ複数の照明スポット照度分布データテーブルを備えているので、一度前記複数の照明スポット照度分布データテーブルに対応する照明スポット照度分布データを格納しておけば、再度新たな照明スポット照度分布データに書き換えることなく、選択・設定された照明光学条件に対応する照明スポット照度分布データテーブル２００を一つ選択するだけで済むというメリットが得られる。なお本実施例では、前記照明光学条件切換機構４０は、前記照射ビーム２１の偏光条件と前記照明スポットの大きさを複数に切り換える機構としたが、これら以外の光学条件として、照明光の複数の入射角や、更には光源１１が複数の波長の光を出力できる光源の場合には複数の波長などを、各々切り換えられる機構を含めるようにし、前記複数光学条件の組合せの全てまたは一部分に対応させて照明スポット照度分布データテーブル２００を複数設けるようにしても、同様の効果が得られることは容易に分かるので、もちろんそのように構成することも可能である。

このように本発明の実施例を用いることにより、実際の照明光学系による照明スポット内の照度分布が必ずしもGaussian関数に適合しない場合においても、検出される異物や欠陥のより真値に近い散乱光ピーク位置およびピーク強度を算出することができ、ひいては異物・欠陥の粒径算出および被検査物体表面上での座標位置検出の精度を向上させることができる。

また、検査中に実測した照明スポット照度分布を用いれば、照明スポット照度分布が検査中に外乱によって変動した場合も高精度な検査を実施できる。また、検査前に実測した照明スポット照度分布を用いた場合は、照明スポット照度分布が検査装置設置後の経年変化によって変動した場合も高精度な検査を実施できる。また、前回検査時の照明スポット照度分布を用いて検査した後、実測した照明スポット照度分布を用いて検査結果の修正も可能となる。この場合は、検査結果前又は検査中の照明スポット照度分布の測定装置の不調・故障にも対応できるという効果がある。

以下、本発明の特徴を例示する。（特徴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、光源と、光源からの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成る異物・欠陥検出方法において、前記Ａ／Ｄ変換手段は予め定められた時間間隔で連続的に前記電気信号をサンプリングし、被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータを記憶・保存するデジタルデータテーブルを備えると共に、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の、前記被検査物体移動ステージの回転中心と前記照明スポットの中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブルを備え、前記異物・欠陥座標算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて前記判定された異物や欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。上記「被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータ」とは、例えば、（ｘ，ｙ）の二次元面内で異物座標を特定するためには、（ｒ，θ）座標系で複数周のｒにまたがるデータを用いることを意味する。また、そのデータを記憶すべきメモリの一例であるデジタルデータテーブルの「容量」としては、その間の全発生データを記憶してもよい。または、当該メモリが全発生データを記憶する大きさが無い場合は、飛び飛びで必要な異物周辺のデータだけでも記憶してもよい。

（特徴２）上記特徴１記載の異物・欠陥検出方法において、前記粒径算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて、前記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異物・欠陥検出方法。

（特徴３）上記特徴１または２記載の異物・欠陥検出方法において、前記異物・欠陥判定手段は前記電気信号をしきい値と比較することによって前記異物や欠陥の存在の判定を行うよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴４）上記特徴１または２記載の異物・欠陥検出方法において、前記異物・欠陥判定手段は前記Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータまたは前記デジタルデータテーブルに記憶されたデジタルデータを用いて前記異物や欠陥の存在の判定を行うよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴５）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、光源と、光源からの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成る異物・欠陥検出方法において、前記Ａ／Ｄ変換手段は予め定められた時間間隔で連続的に前記電気信号をサンプリングし、被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータのうち、前記異物・欠陥判定手段からの情報に基づいて抽出した部分データを記憶・保存するデジタルデータテーブルを備えると共に、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の、前記被検査物体移動ステージの回転中心と前記照明スポットの中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブルを備え、前記異物・欠陥座標算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて前記判定された異物や欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴６）上記特徴５記載の異物・欠陥検出方法において、前記粒径算出手段は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて、前記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異物・欠陥検出方法。

（特徴７）上記特徴５または６記載の異物・欠陥検出方法において、前記異物・欠陥判定手段は前記電気信号をしきい値と比較する手段を備え、前記電気信号が前記しきい値を超えた場合に異物または欠陥が検出されたと判定するように構成され、前記デジタルデータテーブルに記憶・保存される前記部分データは、前記異物・欠陥判定手段において前記しきい値を超えたと判断された時刻に対応するデジタルデータの少なくとも１サンプリング間隔以上前から少なくとも１サンプリング間隔以上後までのデジタルデータと前記デジタルデータに対応する前記検査座標データを含むものであることを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴８）上記特徴５または６記載の異物・欠陥検出方法において、前記異物・欠陥判定手段は前記Ａ／Ｄ変換手段からのデジタルデータをしきい値と比較する手段を備え、前記デジタルデータが前記しきい値を超えた場合に異物または欠陥が検出されたと判定するように構成され、前記デジタルデータテーブルに記憶・保存される前記部分データは、前記異物・欠陥判定手段において前記しきい値を超えたと判断された前記デジタルデータに対応する時刻の少なくとも１サンプリング間隔以上前から少なくとも１サンプリング間隔以上後までのデジタルデータと前記デジタルデータに対応する前記検査座標データを含むものであることを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴９）上記特徴１乃至８のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット照度分布データテーブル内のデータのｙ軸方向のデータ間隔を被検査物体表面上の距離に換算して概略５μｍ相当以下となるようにしたことを特徴とする異物・欠陥検出方法。すなわち、本実施例の表面検査装置で検出した異物をレビューＳＥＭでレビューするときに当該異物がＳＥＭの画面内に入ってくるために必要な座標精度を確保するためには、座標検出分解能はそれ以下にする必要があり、「５μｍ相当以下」が望ましい。また、一般に、分解能は高ければ高いほど良いのであるが、現実的には、観察光学系の解像度より大幅に良くしても意味がないこと、更に、撮像素子であるＣＣＤの縦横画素数に限りがあるので、分解能を上げるとその分、視野が狭くなる。そのため、下限としては「概略１μｍ相当」が望ましい。

（特徴１０）上記特徴１乃至９のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット照度分布データテーブル内のデータのｙ軸方向のデータ間隔を、被検査物体上で隣接する２つの主走査軌跡間の副走査方向の距離が前記データ間隔で概略割り切れるように選んだことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１１）上記特徴１乃至１０のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明手段を、照明スポット径，被検査物体表面への入射角、照明光の偏光状態，光源の波長，光源の発光強度、の光学条件のうち少なくとも一つを複数の状態に変化させられるよう構成すると共に、照明スポット照度分布データテーブルを複数備え、前記複数の光学条件の各々に対応した複数の照明スポット照度分布を記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１２）上記特徴１１記載の異物・欠陥検出方法において、検査時に選択された前記光学条件に従って、前記記憶・保存された複数の照明スポット照度分布データテーブルのうち、前記選択した光学条件に対応したものを自動的に選択して前記検査時に使用するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１３）上記特徴１乃至１０のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１４）上記特徴１乃至１０のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を、前記照明スポット観察カメラ固有の画像分解能を変更した後に、二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１５）上記特徴１１または１２記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１６）上記特徴１１または１２記載の異物・欠陥検出方法において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を、前記照明スポット観察カメラ固有の画像分解能を変更した後に、二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１７）上記特徴１１または１２記載の異物・欠陥検出方法において、標準粒子を付着させた被検査物体を用いて前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット内照度分布測定手段を備えると共に、前記照明スポット内照度分布測定手段で測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１８）上記特徴１乃至１０，１３、または１４のいずれか記載の異物・欠陥検出方法において、１回の被検査物体の検査毎、または同一検査レシピで連続して検査される複数の被検査物体の１グループ毎に、前記照明スポット観察カメラで照明スポット照度分布を測定し、前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検出方法。

（特徴１９）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、または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、光源と、光源からの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、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査する異物・欠陥検査装置において、前記Ａ／Ｄ変換器は予め定められた時間間隔で連続的に前記電気信号をサンプリングし、被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータを記憶・保存するデジタルデータテーブルを備えると共に、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の、前記被検査物体移動ステージの回転中心と前記照明スポットの中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブルを備え、前記異物・欠陥座標算出機構は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて前記判定された異物や欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２０）上記特徴１９記載の異物・欠陥検査装置において、前記粒径算出機構は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて、前記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異物・欠陥検査装置。

（特徴２１）上記特徴１９または２０記載の異物・欠陥検査装置において、前記異物・欠陥判定機構は前記電気信号をしきい値と比較することによって前記異物や欠陥の存在の判定を行うよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２２）上記特徴１９または２０記載の異物・欠陥検査装置において、前記異物・欠陥判定機構は前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータまたは前記デジタルデータテーブルに記憶されたデジタルデータを用いて前記異物や欠陥の存在の判定を行うよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２３）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、または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、光源と、光源からの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、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査する異物・欠陥検査装置において、前記Ａ／Ｄ変換器は予め定められた時間間隔で連続的に前記電気信号をサンプリングし、被検査物移動ステージの少なくとも２回転を超える時間にわたって主走査軌跡上で連続して得られる複数の前記デジタルデータのうち、前記異物・欠陥判定手段からの情報に基づいて抽出した部分データを記憶・保存するデジタルデータテーブルを備えると共に、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の、前記被検査物体移動ステージの回転中心と前記照明スポットの中心を結ぶ直線の方向をｙ軸とし前記ｙ軸に直交する方向をｘ軸とする二次元直交座標系における相対照度分布を、ｘ軸方向に第一の間隔毎でｙ軸方向に第二の間隔毎に区分されたデータ間隔を有する二次元マトリックスデータとして記憶・保存する照明スポット照度分布データテーブルを備え、前記異物・欠陥座標算出機構は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて前記判定された異物や欠陥の、被検査物体表面の線対称軸をＹ軸とし前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする二次元直交座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標値Ｘ，Ｙを算出するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２４）上記特徴２３記載の異物・欠陥検査装置において、前記粒径算出機構は、前記デジタルデータテーブルと前記照明スポット照度分布データテーブルを比較した結果を用いて、前記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異物・欠陥検査装置。

（特徴２５）上記特徴２３または２４記載の異物・欠陥検査装置において、前記異物・欠陥判定機構は前記電気信号をしきい値と比較する比較回路を備え、前記電気信号が前記しきい値を超えた場合に異物または欠陥が検出されたと判定するように構成され、前記デジタルデータテーブルに記憶・保存される前記部分データは、前記異物・欠陥判定機構において前記しきい値を超えたと判断された時刻に対応するデジタルデータの少なくとも１サンプリング間隔以上前から少なくとも１サンプリング間隔以上後までのデジタルデータと前記デジタルデータに対応する前記検査座標データを含むものであることを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２６）上記特徴２３または２４記載の異物・欠陥検査装置において、前記異物・欠陥判定機構は前記Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータをしきい値と比較する機構を備え、前記デジタルデータが前記しきい値を超えた場合に異物または欠陥が検出されたと判定するように構成され、前記デジタルデータテーブルに記憶・保存される前記部分データは、前記異物・欠陥判定機構において前記しきい値を超えたと判断された前記デジタルデータに対応する時刻の少なくとも１サンプリング間隔以上前から少なくとも１サンプリング間隔以上後までのデジタルデータと前記デジタルデータに対応する前記検査座標データを含むものであることを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２７）上記特徴１９乃至２６のいずれか記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット照度分布データテーブル内のデータのｙ軸方向のデータ間隔を被検査物体表面上の距離に換算して概略５μｍ相当以下となるようにしたことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２８）上記特徴１９乃至２７のいずれか記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット照度分布データテーブル内のデータのｙ軸方向のデータ間隔を、被検査物体上で隣接する２つの主走査軌跡間の副走査方向の距離が前記データ間隔で概略割り切れるように選んだことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴２９）上記特徴１９乃至２８のいずれか記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明光学系を、照明スポット径、被検査物体表面への入射角、照明光の偏光状態、光源の波長、光源の発光強度、の光学条件のうち少なくとも一つを複数の状態に変化させられるよう構成すると共に、照明スポット照度分布データテーブルを複数備え、前記複数の光学条件の各々に対応した複数の照明スポット照度分布を記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３０）上記特徴２９記載の異物・欠陥検査装置において、検査時に選択された前記光学条件に従って、前記記憶・保存された複数の照明スポット照度分布データテーブルのうち、前記選択した光学条件に対応したものを自動的に選択して前記検査時に使用するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３１）上記特徴１９乃至２８のいずれか記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３２）上記特徴１９乃至２８記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を、前記照明スポット観察カメラ固有の画像分解能を変更した後に、二次元マトリックスデータとして照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３３）上記特徴２９または３０記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３４）上記特徴２９または３０記載の異物・欠陥検査装置において、前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット観察カメラを備えると共に、前記照明スポット観察カメラで測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を、前記照明スポット観察カメラ固有の画像分解能を変更した後に、二次元マトリックスデータとして照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３５）上記特徴２９または３０記載の異物・欠陥検査装置において、標準粒子を付着させた被検査物体を用いて前記照明スポット内の相対照度分布を測定する照明スポット内照度分布測定機能を備えると共に、前記照明スポット内照度分布測定機能で測定した前記照明スポット内の照明光の相対照度分布を二次元マトリックスデータとして前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

（特徴３６）上記特徴１９乃至２８，３１、または３２のいずれか記載の異物・欠陥検査装置において、１回の被検査物体の検査毎、または同一検査レシピで連続して検査される複数の被検査物体の１グループ毎に、前記照明スポット観察カメラで照明スポット照度分布を測定し、前記照明スポット照度分布データテーブルに記憶・保存するよう構成したことを特徴とする異物・欠陥検査装置。

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。 第一の実施例の光学系の構成を示す図。 本発明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。 本発明の実施例のフロー図。 本発明の実施例のデジタルデータテーブルと照明スポット照度分布データテーブルの比較方法を示す図。 本発明の実施例の標準粒子の走査パターンを示す図。 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。

符号の説明

１…異物、２…異物の移動軌跡、３…照明スポット、４…標準粒子、５…集光レンズ、６…主走査軌跡、７…光検出器、９…異物・欠陥座標算出結果、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…照明光学条件切換機構、５０…照明スポット照度分布データテーブル選択機構、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、１０７…照明スポット観察カメラ、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…照明スポット照度分布データテーブル、２１０…デジタルデータテーブル。

Claims (13)

1. 被検査物体を移動する被検査物体移動ステージと、
   光源と、
   前記光源からの光を被検査物体表面上へ照明スポットとして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された光、回折された光及び反射された光のうちの少なくとも一つの光を検出して電気信号に変換する光検出系と、
   前記電気信号をデジタルデータに変換する変換器と、
   前記変換されたデジタルデータに対応する前記被検査物体表面上の（ｒ，θ）座標系における位置を検出する検査座標検出機構と、
   前記デジタルデータから検出対象の存在を判定する検出対象判定機構と、
   前記デジタルデータから前記判定された検出対象の大きさを算出する粒径算出機構と、
   前記（ｒ，θ）座標系における位置から前記検出対象の２次元直交座標系における位置を得る検出対象座標算出機構と、を備え、
   前記変換器は、
   前記デジタルデータと、前記被検査物体表面上の前記照明スポット内の照明光の照度分布データとを記憶するメモリを有し、
   前記検出対象座標算出機構は、
   前記２次元直交座標系における位置を得る際に、前記デジタルデータと前記照度分布データとを使用することを特徴とする検査装置。
2. 請求項１において、
   前記メモリは、
   検出対象検査中又は検査前に測定された前記照明スポット内の照度分布データを記憶することを特徴とする検査装置。
3. 請求項１において、
   前記検出対象が、異物又は欠陥であることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１において、
   前記被検査物体へ照明される光の光学条件を変更する照明光学条件切換部と、
   異なる光学条件に対応した複数の照度分布データと、
   前記複数の照度分布データの中から変更された光学条件に対応する照度分布データを選択する選択部と、を有することを特徴とする検査装置。
5. 請求項１において、
   前記検出対象座標算出機構は、
   前記２次元直交座標系における位置を得る際に、
   前記被検査物体の傾きを補正することを特徴とする検査装置。
6. 光源からの光を被検査物体表面上の照明スポットに照射し、
   前記照明スポットにおいて前記照射光が散乱された光、回折された光及び反射された光のうちの少なくとも一つの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、
   前記変換されたデジタルデータに対応する被検査物体表面上の（ｒ，θ）座標系における位置を検出し、
   前記デジタルデータに基づいて前記被検査物体表面上または表面近傍内部に存在する検出対象の存在を判定し、
   前記デジタルデータに基づいて前記判定された検出対象の大きさを算出し、
   前記（ｒ，θ）座標系における位置から前記検出対象の２次元直交座標系おける位置を取得し、
   さらに、前記２次元直交座標系における位置取得する際には、
   前記デジタルデータと前記照明スポット内の照度分布データとが使われることを特徴とする検査方法。
7. 請求項６において、
   前記照明スポット内の照度分布データは、検出対象の検査中又は検査前又は検査後に測定することを特徴とする検査方法。
8. 請求項６において、
   前記検出対象が、異物又は欠陥であることを特徴とする検査方法。
9. 請求項６において、
   前記被検査物体へ照明される光の光学条件を変更し、
   異なる光学条件に対応した複数の照度分布データ中から、変更された光学条件に対応する照度分布データを選択することを特徴とする検査方法。
10. 請求項１において、
    前記２次元直交座標系における位置を得る際に、前記被検査物体の傾きを補正することを特徴とする検査方法。
11. 被検査物体を移動する被検査物体移動ステージと、
    光を前記被検査物体へ供給して、前記被検査物体に照明スポットを形成する照明光学系と、
    前記照明スポットからの光を検出する検出光学系と、
    前記電気信号をデジタルデータに変換する変換器と、
    前記変換されたデジタルデータに対応する前記被検査物体表面上の（ｒ，θ）座標系における位置を検出する検査座標検出機構と、
    前記デジタルデータから検出対象の存在を判定する検出対象判定機構と、
    前記（ｒ，θ）座標系における位置から前記検出対象の２次元直交座標系における位置を得る検出対象座標算出機構と、を備え、
    前記検出対象座標算出機構は、
    前記２次元直交座標系における位置を得る際に、前記デジタルデータと前記照明スポット内の照度分布データとを使用することを特徴とする検査装置。
12. 請求項１１において、
    前記照明光学系からの光の光学条件を変更する照明光学条件切換部と、
    異なる光学条件に対応した複数の照度分布データと、
    前記複数の照度分布データの中から変更された光学条件に対応する照度分布データを選択する選択部と、を有することを特徴とする検査装置。
13. 請求項１１において、
    前記検出対象座標算出機構は、
    前記２次元直交座標系における位置を得る際に、
    前記被検査物体の傾きを補正することを特徴とする検査装置。

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