JPH0580982B2 - - Google Patents
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- JPH0580982B2 JPH0580982B2 JP6533586A JP6533586A JPH0580982B2 JP H0580982 B2 JPH0580982 B2 JP H0580982B2 JP 6533586 A JP6533586 A JP 6533586A JP 6533586 A JP6533586 A JP 6533586A JP H0580982 B2 JPH0580982 B2 JP H0580982B2
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- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、たとえば半導体装置製造用シリコン
ウエハ表面のような平坦な表面を有する試料の該
表面を光ビームで走査し、この結果得られる前記
表面からの散乱光等を検出して該表面における塵
埃等の微粒子を検出するようにした微粒子検出装
置、特に被検査表面に対する光ビームの走査効率
の低下を招くことなく微粒子の検出限界粒径を小
さくすることができ、さらに光ビームの断面にお
ける光強度分布が不均一であつても微粒子検出率
の低下を招くことなく正確な微粒子情報を得るこ
とができる装置構成に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is directed to scanning the surface of a sample having a flat surface, such as the surface of a silicon wafer for semiconductor device manufacturing, with a light beam. A particle detection device that detects particles such as dust on a surface by detecting scattered light from a surface, and in particular, a detection limit particle size of particles without reducing the scanning efficiency of a light beam on the surface to be inspected. The present invention relates to an apparatus configuration that can be made small and that can obtain accurate particulate information without reducing the particulate detection rate even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is non-uniform.
上述したシリコンウエハ表面上の微粒子検出用
等の微粒子検出装置は、一般に、シリコンウエハ
等の試料を載せる試料台と、試料台に載せられた
試料の被検面を光ビームによつて照射する光照射
機構と、試料台と光照射機構との少なくとも一方
を駆動して相対的に光ビームで被検面を走査させ
る光ビーム走査機構と、光ビームの照射によつて
被検面から出射される反射光、直接散乱光、螢光
散乱光等の光を受光する受光機構とを備えてお
り、このような微粒子検出装置では、被検面がそ
の全面にわたつて、光ビーム走査機構によつて、
被検面の大きさよりも小さい光スポツトを該被検
面に生じた光ビームによつて相対的に走査され、
そうして受光機構の出力信号にもとづき微粒子の
検出が行われる。被検面に対する光ビームの走査
は、二軸直交座標系や二次元極座標系の各座標軸
に沿つて行うのが通例で、前者の場合X軸方向に
行う連続走査がY軸方向に繰り返して行われ、後
者の場合渦巻状に走査が行われる。そうして、い
ずれの場合も、このようにして被検面を光ビーム
でむらなく走査することによつて得られる受光機
構の出力信号にもとづき、微粒子の個数、粒径、
組成、存在位置等の情報を得るようにしている。
以後上述のような被検面に対する光ビームの二次
元的走査をマクロ走査と呼ぶことにする。
The above-mentioned particle detection device for detecting particles on the surface of a silicon wafer generally includes a sample stage on which a sample such as a silicon wafer is placed, and a light beam that irradiates the surface of the sample placed on the sample stage. an irradiation mechanism; a light beam scanning mechanism that drives at least one of the sample stage and the light irradiation mechanism to relatively scan a surface to be inspected with a light beam; The particle detection device is equipped with a light receiving mechanism that receives reflected light, directly scattered light, fluorescent light scattered light, etc. In such a particle detection device, the surface to be inspected is scanned over its entire surface by a light beam scanning mechanism. ,
A light spot smaller than the size of the surface to be inspected is relatively scanned by a light beam generated on the surface to be inspected,
Fine particles are then detected based on the output signal of the light receiving mechanism. The scanning of the light beam on the surface to be inspected is usually performed along each coordinate axis of a two-axis orthogonal coordinate system or a two-dimensional polar coordinate system, and in the former case, continuous scanning in the X-axis direction is repeated in the Y-axis direction. In the latter case, scanning is performed in a spiral manner. In either case, based on the output signal of the light receiving mechanism obtained by uniformly scanning the surface to be inspected with the light beam,
We are trying to obtain information such as composition and location.
Hereinafter, the above-described two-dimensional scanning of the surface to be inspected with the light beam will be referred to as macro scanning.
上述のような微粒子検出装置では、検出可能な
微粒子の大きさ(以後この大きさを検出限界粒径
ということがある)をできるだけ小さくするため
に、光ビームの被検面での強度をできるだけ強く
する必要がある。このためには光源からの光を効
率良く集光して光ビームを形成し、この光ビーム
の被検面に形成する光スポツトの径を小さくする
ことが必要である。これらの理由で、上述の微粒
子検出装置には、通常光ビームの光源として高輝
度で集束性のよいレーザ光源が採用されている。
In the particle detection device described above, in order to minimize the size of detectable particles (hereinafter this size may be referred to as the detection limit particle size), the intensity of the light beam on the surface to be detected is made as strong as possible. There is a need to. For this purpose, it is necessary to efficiently condense the light from the light source to form a light beam, and to reduce the diameter of the light spot formed on the surface to be inspected by this light beam. For these reasons, the above-mentioned particle detection device employs a laser light source with high brightness and good focusing as the light source of the normal light beam.
第4図は上述のような光ビームを用いた従来の
微粒子検出装置における検出動作説明図で、図に
おいて1は平面状の被検面2を有する板状試料、
3a,3bはいずれも被検面2に付着した微粒子
である。4はその光軸X−Xが被検面2に直交す
るようにして該面2を照射するようにした、レー
ザ光を光源とする光ビームで、この場合光軸X−
Xが微粒子3aを貫通するように各部が配置され
ている。光ビーム4はX−X軸に直交する断面が
円形状になつており、このため光ビーム4によつ
て被検面2に形成された光スポツト5は円形にな
つている。6はこの光スポツト5における各部の
光強度分布特性線である。光ビーム4の光源とし
ては通常He・Neレーザ、He・Cdレーザ、Arイ
オンレーザが用いられており、これらの光源から
出射されて生成された光ビーム4の横モード、す
なわち特性線6は普通図示したような単峰状ガウ
ス分布、いわゆるTEM00モードとなつている。
換言すれば光スポツト5内の光強度分布は不均一
である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of the detection operation in a conventional particle detection device using a light beam as described above.
3a and 3b are both fine particles attached to the surface 2 to be inspected. Reference numeral 4 denotes a light beam whose optical axis X-X is orthogonal to the surface 2 to be inspected, and whose light source is a laser beam.
Each part is arranged so that X penetrates the fine particles 3a. The light beam 4 has a circular cross section perpendicular to the X--X axis, and therefore the light spot 5 formed on the surface to be inspected 2 by the light beam 4 has a circular shape. 6 is a light intensity distribution characteristic line of each part of this light spot 5. A He/Ne laser, a He/Cd laser, or an Ar ion laser is usually used as a light source for the light beam 4, and the transverse mode of the light beam 4 generated by these light sources, that is, the characteristic line 6, is normally As shown in the figure, it is a unimodal Gaussian distribution, so-called TEM 00 mode.
In other words, the light intensity distribution within the light spot 5 is non-uniform.
図示したように微粒子3a,3bが光ビーム4
で照射されるとこれらの微粒子によつて散乱光を
生じる。こうしてこの散乱光の強度は、微粒子3
a,3bの粒径や、これら微粒子を照射する光の
強度等に比例するのが通例である。故にこのよう
な散乱光を検出しかつ散乱光強度を測定すること
によつて微粒子3a,3bの存在や粒径等の情報
を得ることができるが、第4図では上述したよう
に光スポツト5における光強度分布が不均一であ
る。したがつてこの場合散乱光検出にもとづく微
粒子の粒径情報には大きな誤差が含まれている可
能性がある。たとえば、微粒子3aと3bとが共
に等しい粒径を有していたとしても、微粒子3b
は光軸X−Xからははずれた位置にあるので、微
粒子3aよりも粒径の小さい微粒子であると誤つ
て観測されることになる。また第4図において
は、光スポツト5の輪郭線5a近傍では光強度が
非常に小さくなつているので、この附近に存在す
る粒径の小さい微粒子は検出されないことがある
という現象が発生する。つまり、図示したように
して光ビーム4を被検面2に照射して行う従来の
微粒子検出装置には、光スポツト5内の光強度分
布が不均一であるために、検出される微粒子の粒
径情報の精度が低いという問題があり、また微粒
子の検出率が低いという問題がある。さらに第4
図の場合には、マクロ走査の時間を短縮しようと
して光スポツト5の径を大きくすると光強度が弱
くなるので微粒子の検出限界粒径が大きくなり、
この検出限界粒径を小さくするために光スポツト
5の径を小さくして光強度を強くすると、今度は
マクロ走査の時間が長くなるという問題もある。 As shown, the particles 3a and 3b are exposed to the light beam 4.
When irradiated with light, these particles produce scattered light. In this way, the intensity of this scattered light is
It is customary to be proportional to the particle size of particles a and 3b, the intensity of light irradiating these particles, and the like. Therefore, by detecting such scattered light and measuring the intensity of the scattered light, it is possible to obtain information such as the presence and particle size of the fine particles 3a and 3b. The light intensity distribution is non-uniform. Therefore, in this case, the particle size information of the fine particles based on the detection of scattered light may contain a large error. For example, even if fine particles 3a and 3b both have the same particle size, fine particle 3b
Since it is located away from the optical axis XX, it will be erroneously observed that it is a fine particle with a smaller particle size than the fine particle 3a. Furthermore, in FIG. 4, since the light intensity is very low near the outline 5a of the light spot 5, a phenomenon occurs in which small particles existing in this vicinity may not be detected. In other words, in the conventional particulate detection device that irradiates the surface 2 with a light beam 4 as shown in the figure, the light intensity distribution within the light spot 5 is non-uniform, so that the particles of the detected particulate matter cannot be detected. There is a problem that the accuracy of diameter information is low, and there is also a problem that the detection rate of fine particles is low. Furthermore, the fourth
In the case shown in the figure, if the diameter of the light spot 5 is increased in an attempt to shorten the macro scanning time, the light intensity will become weaker and the detection limit particle size of fine particles will increase.
If the diameter of the optical spot 5 is made smaller and the light intensity is increased in order to reduce the detection limit particle size, there is also the problem that the macro scanning time becomes longer.
本発明は、上述したような従来の微粒子検出装
置における問題を解消して、光ビームによる単位
マクロ走査距離当りの被検面照射面積として定義
される光ビームの走査効率(単位時間当たりの有
効走査面積)の低下を招くことなく、この結果実
際上検出時間を長くしないでも微粒子の検出限界
粒径を小さくすることができ、さらに光ビーム断
面における光強度分布が不均一であつても、微粒
子検出率の低下を招くことなく正確な微粒子情報
を得ることができる、微粒子検出装置を提供する
ことを目的とする。 The present invention solves the problems in conventional particulate detection devices as described above, and improves the scanning efficiency of the light beam (effective scanning per unit time), which is defined as the irradiated area of the surface to be inspected per unit macro scanning distance by the light beam. As a result, the detection limit particle size of fine particles can be reduced without actually prolonging the detection time, and even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is uneven, fine particle detection is possible. It is an object of the present invention to provide a particulate detection device that can obtain accurate particulate information without causing a decrease in particle efficiency.
上記の目的を達成するため、本発明において
は、平面状被検面を有する試料を載せる試料台
と、この試料台に載せられた試料の被検面を光ビ
ームによつて照射する光照射機構と、試料台を駆
動して光ビームで被検面を二次元状にマクロ走査
する光ビーム走査機構と、光ビームの照射により
被検面から出射される光を受光して受光量に応じ
た受光信号を出力する受光機構と、を備え、受光
信号に基づいて被検面上の微粒子の検出を行う微
粒子検出装置の光照射機構を、光ビームを、マク
ロ走査の経路を中心として、このマクロ走査経路
に交又する方向に、高周波数、小振幅で振動状に
往復走査するミクロ走査を行う光偏向器を有する
ものとし、受光機構は、微粒子の少なくとも一個
がミクロ走査によつて複数回走査されて出射する
一連の光パルス列の包絡線検波を行い、この包絡
線検波の結果に基づいて受光信号を出力するもの
とした。
In order to achieve the above object, the present invention includes a sample stand on which a sample having a planar test surface is placed, and a light irradiation mechanism that irradiates the test surface of the sample placed on the sample stand with a light beam. , a light beam scanning mechanism that drives the sample stage and scans the test surface two-dimensionally with a light beam; A light receiving mechanism that outputs a light receiving signal, and a light irradiation mechanism of a particle detection device that detects particles on a surface to be inspected based on the light receiving signal. It has an optical deflector that performs micro-scanning that performs reciprocating vibrational scanning at high frequency and small amplitude in a direction intersecting the scanning path, and the light-receiving mechanism is configured such that at least one of the particles is scanned multiple times by micro-scanning. Envelope detection is performed on a series of optical pulse trains emitted by the laser beam, and a received light signal is output based on the result of the envelope detection.
上記の技術手段により、等価的に、ほぼ均一な
光強度分布を有する大断面積の光ビームによりマ
クロ走査を行うことと同じになり、光ビームの走
査効率の低下を招くことなく微粒子の検出限界粒
径を小さくでき、また光ビーム断面における光強
度分布が不均一であつても、光ビームを絞つてそ
の強度を高め、微粒子検出率の低下を回避するこ
とが容易に行える。
With the above technical means, it is equivalent to performing macro scanning with a light beam of a large cross-sectional area with a nearly uniform light intensity distribution, and the detection limit of fine particles can be reached without causing a decrease in the scanning efficiency of the light beam. The particle size can be reduced, and even if the light intensity distribution in the cross section of the light beam is non-uniform, the light beam can be narrowed down to increase its intensity and a decrease in the particle detection rate can be easily avoided.
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は
第1図における要部の動作説明図である。両図に
おいて、6は試料1を載せた試料台、7は光ビー
ム4によつて被検面2が渦巻状にマクロ走査され
るように試料台6を駆動する試料台駆動装置であ
る。第1図では、試料1を試料台6に載せたり降
ろしたりするローダやアンローダは省略されてい
る。8はレーザ光源、9はレーザ光源8から出射
されたビーム状レーザ光8aを偏向させる光偏向
器、10は光偏向器9から出射された偏向レーザ
光で、11は偏向レーザ光10を集束して光ビー
ム4にする集束レンズである。12はレーザ光源
8と光偏向器9と集束レンズ11とからなり、図
示のようにして試料台6に載せられた試料1の被
検面2を光ビーム4によつて照射する光照射機構
である。光偏向器9は、重フリントガラスや
TeO2、PbMoO4などの光透過性を有する結晶な
どを用いて形成された音響光学素子と、この素子
に接着した超音波発振子と、を備えた音響光学偏
向器で、この偏向器9は、超音波発振子を励振し
て音響光学素子内に超音波を生成させるとこの超
音波による音響光学素子内の粗密波が該素子に入
射する光に対して回折格子の作用をして、入射光
が超音波の周波数に応じた回折角で回折されて出
射され、かつこのような回折が超音波の周波数に
等しい周波数で振動的に行われる現象を利用した
ものである。13は電圧制御周波数可変形発器を
用いた光偏向駆動装置で、光偏向器9における前
述の超音波発振子は、この場合駆動装置13の出
力電圧13aによつてたとえば数百〔KHz〕の周
波数で励振されるように構成されている。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts in FIG. In both figures, 6 is a sample stage on which the sample 1 is placed, and 7 is a sample stage driving device that drives the sample stage 6 so that the surface to be examined 2 is macro-scanned in a spiral shape by the light beam 4. In FIG. 1, a loader and an unloader for loading and unloading the sample 1 on the sample stage 6 are omitted. 8 is a laser light source, 9 is a light deflector that deflects the beam-shaped laser light 8a emitted from the laser light source 8, 10 is a deflected laser light emitted from the light deflector 9, and 11 is a light deflector that focuses the deflected laser light 10. This is a focusing lens that converts the light beam into a light beam 4. 12 is a light irradiation mechanism consisting of a laser light source 8, a light deflector 9, and a focusing lens 11, and irradiates the test surface 2 of the sample 1 placed on the sample stage 6 with a light beam 4 as shown in the figure. be. The optical deflector 9 is made of heavy flint glass or
This deflector 9 is an acousto-optic deflector comprising an acousto-optic element formed using an optically transparent crystal such as TeO 2 or PbMoO 4 and an ultrasonic oscillator bonded to this element. When an ultrasonic oscillator is excited to generate ultrasonic waves in the acousto-optic element, the compression waves in the acousto-optic element caused by the ultrasonic waves act as a diffraction grating on the light incident on the element, and the incident This method utilizes the phenomenon that light is diffracted and emitted at a diffraction angle that corresponds to the frequency of the ultrasonic wave, and that such diffraction is performed oscillatingly at a frequency that is equal to the frequency of the ultrasonic wave. Reference numeral 13 denotes an optical deflection drive device using a voltage-controlled frequency variable oscillator. The device is configured to be excited at a frequency.
第1図および第2図においては光偏向器9が上
述のように構成され、かつ該偏向器9に入射する
レーザ光8aは、試料1の被検面2に垂直な軸Y
−Yに対して角度θ0で入射するように構成されて
いるので、光偏向器9の超音波発振子が出力電圧
13aで励振された場合、偏向器9からは該偏向
器によつて回折されることのない零次回折光10
a、偏向器9の回折作用によつて軸Y−Yを中心
にして振れ角θ1で振動する一次回折光10b等が
出射される。回折光10aはレーザ光8aと光軸
が一致する光で、回折光10bが集束レンズ11
によつて光ビーム4として利用される光である。
偏向レーザ光10は上記のようにして偏向させら
れた回折光10bによつて形成されるレーザ光で
ある。振れ角θ1はこの場合数度の角度となつてい
る。零次回折光10aは放置すると試料1等を照
射することになるので、この照射による反射光等
が後述する受光機構19で微粒子検出に対する妨
害光として入射する恐れがある。14はこのよう
な現象を防止するために配設した零次回折光10
a用のビームストツパである。ストツパ14は入
射する回折光10aを吸収する機能を有してい
る。光偏向器9は上記のように構成されている
が、電気光学偏向器を用いて構成されてもよい。
レンズ11は通常の固定焦点レンズであつてもよ
く、また回折光10bの振れ角θ1が大きい場合に
は、回折光10bの振れにもとづくレンズ11と
被検面2との間の光路長の変化があつても光スポ
ツト5の径が変化しないF・θ(エフ・シータ)
レンズであつてもよい。 1 and 2, the optical deflector 9 is configured as described above, and the laser beam 8a incident on the deflector 9 is directed along the axis Y perpendicular to the test surface 2 of the sample 1.
-Y is configured to be incident at an angle θ 0 , so when the ultrasonic oscillator of the optical deflector 9 is excited with the output voltage 13a, the beam from the deflector 9 is diffracted by the deflector. Zero-order diffracted light 10 that will never be
a. Due to the diffraction effect of the deflector 9, first-order diffracted light 10b and the like that vibrate at a deflection angle θ 1 about the axis Y-Y are emitted. The diffracted light 10a is light whose optical axis coincides with that of the laser light 8a, and the diffracted light 10b is the light that is reflected by the focusing lens 11.
This is the light used as the light beam 4 by.
The polarized laser beam 10 is a laser beam formed by the diffracted light 10b deflected as described above. In this case, the deflection angle θ 1 is an angle of several degrees. If the zero-order diffracted light 10a is left unattended, it will irradiate the sample 1, etc., so there is a possibility that reflected light etc. from this irradiation may enter the light receiving mechanism 19, which will be described later, as interference light for particle detection. 14 is a zero-order diffracted light 10 arranged to prevent such a phenomenon.
This is a beam stopper for a. The stopper 14 has a function of absorbing the incident diffracted light 10a. Although the optical deflector 9 is configured as described above, it may also be configured using an electro-optic deflector.
The lens 11 may be a normal fixed focus lens, and if the deflection angle θ 1 of the diffracted light 10b is large, the optical path length between the lens 11 and the test surface 2 based on the deflection of the diffracted light 10b can be changed. The diameter of the optical spot 5 does not change even if there is a change F・θ (F・θ)
It may also be a lens.
15は光ビーム4の照射にもとづく被検面2か
らの反対光や散乱光を集光する集光レンズ、17
はレンズ15によつて集光された光を受光する光
電変換器、16は光電変換器17とレンズ15と
の間に配置されたアパーチヤ、18は光電変換器
17の出力信号を増幅して信号18aを出力する
増幅器である。19は上述したレンズ15とアパ
ーチヤ16と変換器17と増幅器18とからなる
受光機構で、アパーチヤ16はレンズ15および
光電変換器17と共に受光機構19の有効受光領
域を加減するために設けられている。出力信号1
8aは変換器17の受光量に対応した信号で、換
言すれば受光機構19が出力する受光信号であ
る。第1図および第2図においては、光偏向器9
に入射するレーザ光8aの光軸と軸Y−Yとの交
点Zを振れ中心にして回折光10bが振動するも
のとして、この点Zと被検面2との間の距離を
100〔mm〕とすると、θ1が1°の場合光スポツト5は
軸Y−Yの両側にl=約1.8〔mm〕の振れ幅で振動
することになる。以後、上記のようにして振動す
る偏向レーザ光10によつて行われる被検面2に
おける片振幅lの振動状走査をミクロ走査と呼ぶ
ことにする。 15 is a condenser lens that condenses the opposite light and scattered light from the test surface 2 based on the irradiation of the light beam 4; 17;
16 is an aperture arranged between the photoelectric converter 17 and the lens 15; 18 is a photoelectric converter that amplifies the output signal of the photoelectric converter 17 and converts the signal into a signal; 18a. Reference numeral 19 denotes a light receiving mechanism consisting of the above-mentioned lens 15, aperture 16, converter 17, and amplifier 18. The aperture 16 is provided together with the lens 15 and photoelectric converter 17 to adjust the effective light receiving area of the light receiving mechanism 19. . Output signal 1
8a is a signal corresponding to the amount of light received by the converter 17; in other words, it is a light reception signal output by the light reception mechanism 19. In FIGS. 1 and 2, the optical deflector 9
Assuming that the diffracted light 10b oscillates around the intersection Z of the optical axis of the laser light 8a incident on the laser beam 8a and the axis Y-Y, the distance between this point Z and the test surface 2 is
Assuming 100 [mm], when θ 1 is 1°, the optical spot 5 will vibrate on both sides of the axis Y-Y with an amplitude of l = about 1.8 [mm]. Hereinafter, the oscillating scan with half amplitude l on the surface to be inspected 2 performed by the polarized laser beam 10 oscillating as described above will be referred to as micro-scanning.
上述したように第1図では試料台駆動装置7に
よつて被検面2が光ビーム4で渦巻状にマクロ走
査されるが、またこの場合同時に光偏向器9によ
つて上記マクロ走査の経路に直交して上記ミクロ
走査が行われるようになつている。したがつて光
スポツト5は上記のマクロ走査経路とミクロ走査
経路との合成経路に沿つて被検面2上を移動する
ことになる。20は光ビーム4によつて被検面2
を上記のように相対的に走査する、駆動装置7と
13とからなる光ビーム走査機構である。 As described above, in FIG. 1, the surface to be examined 2 is macro-scanned in a spiral manner by the light beam 4 by the sample stage driving device 7, but in this case, the optical deflector 9 is also used to simultaneously scan the macro-scanning path. The above-mentioned micro-scanning is performed perpendicular to . Therefore, the light spot 5 moves on the surface to be inspected 2 along a composite path of the above-mentioned macro scanning path and micro scanning path. 20 is the surface to be inspected 2 by the light beam 4;
This is a light beam scanning mechanism consisting of drive devices 7 and 13, which scans the light beams relative to each other as described above.
第3図は被検面2が上記のような合成走査経路
に沿つて光ビーム4で走査される場合の第1図に
おける要部の動作説明図で、第3図Aは第2図に
おける要部の平面図、第3図BはA図の状態に対
応する受光信号18aの波形図である。第3図に
おいて、Wは第2図における軸線Y−Yと被検面
2との交点Pが上記マクロの走査によつて被検面
2上を移動する移動線で、矢印Qは交点Pの移動
方向と逆の方向、すなわちマクロ走査の進行方向
を示している。被検面2に対する光ビーム4のマ
クロ走査は第1図に示した試料台駆動装置7によ
つて行われるわけであるから、今の場合、たとえ
ば移動軸W上に付着した微粒子3aは被検面2と
共にQ矢印とは逆の方向に移動することになる。
そうしてこの場合被検面2は、移動線Wに直交す
るようにして光スポツト5によつて速い速度で振
動的にミクロ走査される。lはこの振動走査にお
ける光スポツト5の中心の振動運動の片振幅であ
る。被検面2はこのように光スポツト5によつて
走査され、かつこの走査速度はマクロ走査に比較
して速く行われるので、移動線W上の微粒子3a
は、マクロ走査に伴つて、光スポツト5によつて
複数回照射されることになる。したがつて第3図
Aでは、微粒子3aが、振動する光スポツト5に
よつて形成された近似楕円状照射領域21を上方
に向けて横切る間に、該微粒子3aによる散乱光
が複数回発生する。第3図Bはこのような散乱光
によつて得られる信号18aの波形を示してお
り、この波形は上述した所から明らかなように一
連のパルス列となる。図においてはこのパルス列
におけるパルスの個数が5個となつているが、こ
のパルスの個数はミクロ走査の振動周波数を高く
することによつて増すことができることは明らか
で、また第3図Bのパルス列は上述のようにして
形成されたものであるから、このパルス列の包絡
線が光スポツト5内の光強度分布特性線の形状に
ほぼ対応した形状を示すこともまた明らかであ
る。つまり第3図Bのパルス列の包絡線の形状
は、光スポツト5における光強度分布が第4図に
示した特性線6のようになつていると、矢張りつ
り鐘状になる。そうしてこのような形状を有する
パルス列は、微粒子3aが図示のL=2lの幅の間
にある限り、ミクロ走査の振動周波数を高くする
ことによつて該微粒子が移動幅W上を含むどのよ
うな位置にあつても同じ形状で発生する。すなわ
ち、第1図に示した信号18aにおける上述のパ
ルス列の包絡線検波を行うことにより一個の微粒
子3aの検出を行うことができるわけで、この場
合の微粒子検出が、微粒子3aが幅Lの間にある
限り、光スポツト5における光強度分布特性の影
響を受けないことが上述した所から明らかであ
る。したがつてこの場合被検面2は、移動線Wに
直交する方向の光強度分布が幅Lの間は均一とな
つている。光スポツト5よりも大きい面積を有す
る光スポツトによつて、等価的にマクロ走査され
ることになる。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the main part in FIG. 1 when the surface to be inspected 2 is scanned by the light beam 4 along the synthetic scanning path as described above, and FIG. 3A is an explanatory diagram of the main part in FIG. FIG. 3B is a waveform diagram of the received light signal 18a corresponding to the state shown in FIG. A. In FIG. 3, W is a moving line along which the intersection P of the axis Y-Y and the surface to be inspected 2 in FIG. It shows the direction opposite to the movement direction, that is, the direction in which macro scanning progresses. Macro-scanning of the light beam 4 with respect to the surface to be inspected 2 is performed by the sample stage driving device 7 shown in FIG. It will move together with surface 2 in the direction opposite to the Q arrow.
In this case, the surface 2 to be inspected is micro-scanned vibrationally at a high speed by the light spot 5 so as to be orthogonal to the line of movement W. l is the half amplitude of the vibration motion of the center of the optical spot 5 in this vibration scanning. The surface to be inspected 2 is thus scanned by the light spot 5, and the scanning speed is faster than macro scanning, so that the fine particles 3a on the movement line W are
is irradiated multiple times by the light spot 5 during macro scanning. Therefore, in FIG. 3A, while the fine particles 3a cross upwardly the approximate elliptical irradiation area 21 formed by the vibrating light spot 5, scattered light by the fine particles 3a is generated multiple times. . FIG. 3B shows the waveform of the signal 18a obtained by such scattered light, and as is clear from the above, this waveform is a series of pulse trains. In the figure, the number of pulses in this pulse train is five, but it is clear that this number of pulses can be increased by increasing the vibration frequency of micro-scanning, and the number of pulses in this pulse train in Figure 3B can be increased. is formed as described above, it is also clear that the envelope of this pulse train exhibits a shape approximately corresponding to the shape of the light intensity distribution characteristic line within the light spot 5. In other words, the shape of the envelope of the pulse train shown in FIG. 3B becomes bell-shaped if the light intensity distribution at the light spot 5 is as shown in the characteristic line 6 shown in FIG. The pulse train having such a shape can be generated by increasing the vibration frequency of the micro-scanning so long as the particle 3a is within the width of L=2l shown in the figure. It occurs in the same shape no matter the location. That is, one particle 3a can be detected by performing envelope detection of the above-mentioned pulse train in the signal 18a shown in FIG. It is clear from the above that the light intensity distribution characteristic at the light spot 5 is not affected as long as the light intensity is . Therefore, in this case, on the surface 2 to be inspected, the light intensity distribution in the direction perpendicular to the movement line W is uniform over the width L. A light spot having a larger area than the light spot 5 will equivalently perform macro scanning.
第1図においては被検面2が、光ビーム4によ
つて、上述したマクロ走査経路とミクロ走査経路
との合成走査経路に沿つて走査される。故にこの
場合、光ビーム4による単位マクロ走査距離当り
の被検面照射面積、すなわち光ビーム4の走査効
率が、ミクロ走査を行わない従来の微粒子検出装
置におけるよりも向上する。そうして試料台駆動
装置7を用いた上述マクロ走査は機械的に行われ
るのであるから、このマクロ走査の速度は極度に
速くすることができず、したがつて光ビーム4の
走査効率のよい第1図の微粒子検出装置によれ
ば、被検面2を全面にわたつて光ビーム4で走査
する時間が、従来検出装置におけるよりも短縮で
きることになる。第1図における22は、受光信
号18aと、試料台駆動装置7から出力される光
ビーム4によるマクロ走査位置信号7aと、光偏
向器駆動装置13から出力される光ビーム4によ
るミクロ走査装置13bとが入力される信号処理
部で、この信号処理部22は、信号18aにおけ
る前述のパルス列に対する包絡線検波、この検波
結果にもとづく被検面2に微粒子が存在するかど
うかの判定およびこの微粒子の粒径の決定、信号
7aおよび13bを用いた微粒子の位置の決定等
の信号処理を行い、さらにこれらの判定ならびに
決定結果を適宜記憶しかつ表示するように構成さ
れている。 In FIG. 1, a surface to be inspected 2 is scanned by a light beam 4 along a composite scanning path of the above-described macro-scanning path and micro-scanning path. Therefore, in this case, the irradiation area of the surface to be inspected per unit macro-scanning distance by the light beam 4, that is, the scanning efficiency of the light beam 4, is improved compared to a conventional particulate detection device that does not perform micro-scanning. Since the above-mentioned macro-scanning using the sample stage driving device 7 is performed mechanically, the speed of this macro-scanning cannot be made extremely high. According to the particle detection device shown in FIG. 1, the time required to scan the entire surface 2 to be inspected with the light beam 4 can be reduced compared to the conventional detection device. Reference numeral 22 in FIG. 1 indicates a macro-scanning position signal 7a based on the light receiving signal 18a, the light beam 4 output from the sample stage drive device 7, and a micro-scanning device 13b using the light beam 4 output from the optical deflector drive device 13. This signal processing unit 22 performs envelope detection for the above-mentioned pulse train in the signal 18a, determines whether or not particles are present on the test surface 2 based on this detection result, and processes the detection of the particles. It is configured to perform signal processing such as determination of particle size and determination of particle position using signals 7a and 13b, and to store and display these determination and determination results as appropriate.
第1図においては微粒子検出装置が上述のよう
に構成されている。したがつてこのような装置で
は、光スポツト5による被検面2の照射強度を強
くするために光源にレーザ光源を用い、この結果
光スポツト5における光強度分布が不均一となつ
たとしても、上記のミクロ走査によつて被検面2
は等価的に光強度分布の均一な光スポツトでマク
ロ走査されることになるので、検出される微粒子
の粒径情報精度の低下や微粒子の検出率低下が生
じるということはない。またこのような微粒子検
出装置によれば、上記ミクロ走査のために、光強
度が強くてかつ等価的に径の大きい光スポツトで
マクロ走査が行われるので、マクロ走査の効率が
よくなつて、実際上検出限界粒径を大きくしなく
ても被検面に対する微粒子検査時間の短縮がはか
れることになる。この場合、光スポツト5の光強
度を強くすることによつて微粒子の検出限界粒径
を容易に小さくすることができ、その際光スポツ
ト5の光強度分布が不均一になつて光ビーム4の
走査効率が低下することはない、ということもで
きる。 In FIG. 1, the particle detection device is constructed as described above. Therefore, in such an apparatus, even if a laser light source is used as a light source to increase the intensity of irradiation of the surface 2 to be inspected by the light spot 5, and as a result, the light intensity distribution at the light spot 5 becomes non-uniform, The surface to be inspected 2 is
is equivalently macro-scanned by a light spot with a uniform light intensity distribution, so there will be no reduction in the accuracy of the particle size information of the detected particles or a reduction in the detection rate of the particles. In addition, according to such a particle detection device, macro scanning is performed using a light spot with strong light intensity and equivalently large diameter for the micro scanning, which improves the efficiency of macro scanning and improves the efficiency of macro scanning in practice. Even without increasing the upper detection limit particle size, the time required to inspect the surface to be inspected for particles can be shortened. In this case, by increasing the light intensity of the light spot 5, the detection limit particle size of the fine particles can be easily reduced. It can also be said that the scanning efficiency does not decrease.
第1図においては、光ビーム4による被検面2
のマクロ走査を試料台駆動装置7によつて行い、
また該ビームによるミクロ走査を光偏向器9およ
び光偏向器駆動装置13によつて行うようにした
が、本発明においては、光ビーム4による上述の
マクロ走査とミクロ走査とは、試料台6と光照射
機構12との少なくとも一方を駆動する光ビーム
走査機構によつて行うようにしても差し支えな
い。また第2図および第3図においては、光スポ
ツト5が移動線Wと交又してミクロ走査が行われ
るようにしたが、本発明では、光スポツト5が移
動線Wの片側のみでミクロ走査をするように要部
構成を行つても差し支えない。 In FIG. 1, the surface to be inspected 2 by the light beam 4 is
Macro scanning is performed by the sample stage driving device 7,
Further, the micro-scanning by the beam is performed by the optical deflector 9 and the optical deflector driving device 13, but in the present invention, the above-mentioned macro-scanning and micro-scanning by the optical beam 4 are performed by the sample stage 6. The light beam scanning mechanism may be used to drive at least one of the light irradiation mechanism 12 and the light beam scanning mechanism. Furthermore, in FIGS. 2 and 3, the optical spot 5 crosses the moving line W to perform micro-scanning, but in the present invention, the optical spot 5 performs micro-scanning only on one side of the moving line W. There is no problem in configuring the main parts as follows.
上述したように、本発明においては、光ビーム
で被検面を走査して得られる散乱光を受光して被
検面における微粒子検出を行うようにした微粒子
検出装置において、光ビームによつて被検面を二
次元状にマクロ走査するのに加えて、このマクロ
走査の経路を中心として、このマクロ走査経路に
交又する方向に、高周波数、小振幅で振動状に往
復走査するミクロ走査を行い、このミクロ走査に
より微粒子の少なくとも一個が複数回走査されて
出射する一連の光パルス列の包絡線検波を行い、
この包絡線検波の結果に基づいて、微粒子の検出
(存在、粒径および位置の検査)を行うようにし
たので、横断面における光強度分布が本来不均一
である光ビームを用いても、等価的にほぼ均一な
光強度分布を有する大きい横断面積の光ビームで
マクロ走査が行れることになるので、この結果本
発明には光ビームの走査効率の低下を招くことな
く微粒子の検出限界粒径を小さくすることができ
る効果がある。また、上記のような等価的マクロ
走査は強い光強度で行うことができるので、本発
明には微粒子の検出率を高くすることができ、さ
らに正確な微粒子情報が得られる効果がある。
As described above, in the present invention, in a particle detection device that detects particles on a surface to be inspected by scanning the surface to be inspected with a light beam and receiving scattered light obtained by scanning the surface to be inspected, In addition to two-dimensional macro-scanning of the surface to be inspected, micro-scanning is performed in which the inspection surface is vibrated back and forth at high frequency and small amplitude in a direction that intersects this macro-scanning path, with the macro-scanning path as the center. At least one of the microparticles is scanned multiple times by this microscanning, and an envelope detection is performed on a series of light pulse trains emitted.
Since particle detection (inspection of presence, particle size, and position) is performed based on the results of this envelope detection, even if a light beam whose light intensity distribution in the cross section is inherently non-uniform is used, it is possible to obtain equivalent Macro scanning can be performed using a light beam with a large cross-sectional area and a substantially uniform light intensity distribution.As a result, the present invention can achieve the detection limit particle size of fine particles without reducing the scanning efficiency of the light beam. This has the effect of making it smaller. Further, since the equivalent macro scan as described above can be performed with high light intensity, the present invention has the effect of increasing the detection rate of particles and obtaining more accurate particle information.
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は
第1図における要部の動作説明図、第3図は第2
図に対応した動作説明図、第3図Aは第2図にお
ける要部の平面図、第3図Bは受光信号の波形図
である。第4図は従来の微粒子検出装置における
検出動作説明図である。
1……試料、2……被検面、3a,3b……微
粒子、4……光ビーム、6……試料台、12……
光照射機構、19……受光機構、20……光ビー
ム走査機構。
Fig. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the main parts in Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram showing the operation of the main parts in Fig.
FIG. 3A is a plan view of the main part in FIG. 2, and FIG. 3B is a waveform diagram of a received light signal. FIG. 4 is an explanatory diagram of a detection operation in a conventional particle detection device. 1...Sample, 2...Test surface, 3a, 3b...Particles, 4...Light beam, 6...Sample stage, 12...
Light irradiation mechanism, 19... Light receiving mechanism, 20... Light beam scanning mechanism.
Claims (1)
と、この試料台に載せられた前記試料の前記被検
面を光ビームによつて照射する光照射機構と、前
記試料台を駆動して前記光ビームで前記被検面を
二次元状にマクロ走査する光ビーム走査機構と、
前記光ビームの照射により前記被検面から出射さ
れる光を受光して受光量に応じた受光信号を出力
する受光機構と、を備え、前記受光信号に基づい
て前記被検面上の微粒子の検出を行う微粒子検出
装置において、 前記光照射機構は、前記光ビームを、前記マク
ロ走査の経路を中心として、このマクロ走査経路
に交又する方向に、高周波数、小振幅で振動状に
往復走査するミクロ走査を行う光偏向器を有する
ものであり、 前記受光機構は、前記微粒子の少なくとも一個
が前記ミクロ走査によつて複数回走査されて出射
する一連の光パルス列の包絡線検波を行い、この
包絡線検波の結果に基づいて前記受光信号を出力
するものである、 ことを特徴とする微粒子検出装置。[Scope of Claims] 1. A sample stage on which a sample having a planar test surface is placed, a light irradiation mechanism that irradiates the test surface of the sample placed on the sample stand with a light beam, and the sample a light beam scanning mechanism that drives a table to macro scan the surface to be inspected in a two-dimensional manner with the light beam;
a light-receiving mechanism that receives light emitted from the surface to be measured by irradiation with the light beam and outputs a light-receiving signal according to the amount of received light, and detects fine particles on the surface to be measured based on the light-receiving signal. In the particulate detection device that performs detection, the light irradiation mechanism scans the light beam in a reciprocating manner in a vibrating manner at a high frequency and with a small amplitude in a direction that intersects with the macro scanning path, with the light beam as the center. The light receiving mechanism performs envelope detection of a series of optical pulse trains emitted after at least one of the fine particles is scanned multiple times by the micro-scanning, and A particle detection device, characterized in that the device outputs the light reception signal based on the result of envelope detection.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6533586A JPS62220842A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Particulate detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6533586A JPS62220842A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Particulate detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62220842A JPS62220842A (en) | 1987-09-29 |
| JPH0580982B2 true JPH0580982B2 (en) | 1993-11-11 |
Family
ID=13283950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6533586A Granted JPS62220842A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Particulate detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62220842A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05340885A (en) * | 1992-06-08 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Particle inspection method |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6533586A patent/JPS62220842A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62220842A (en) | 1987-09-29 |
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