JP4411373B2 - 表面検査装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、検査対象の検査表面における異物の高さと大きさを精密に測定し得る表面検査装置及び方法に関するものである。さらに詳しく言えば、本発明は、薄板状の物体たとえば半導体ウエハの表面の測定対象、たとえば異物（パーティクル等）を検査する表面検査装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる検査対象（ウエハ）ごとに、検査対象の表面に光束を照射し、その表面からの鏡面反射光と散乱反射光を受光して、検査対象表面の異物等を検査する装置は知られている。
【０００３】
たとえば、特開昭５６−６７７３９号公報には、光束として互いに異なる方向から入射する複数のコヒーレント光ビームを用いた欠陥検査装置が示されている。
【０００４】
特開平１−５９５２２号公報には、検出点に対してその周囲の４方向の斜め上方より偏光レーザの光束を照射し、検出点からの反射光のうち特定偏向成分を抽出して回路パターンが形成されたウエハ上に存在する異物を検出するようにしたウエハ異物検出装置が開示されている。
【０００５】
検査対象として半導体ウエハを想定すると、検査対象（測定対象）としては、半導体ウエハ表面の異物（一般に凸状のもの）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表面検出装置及び方法では、検査対象の種類によって、とくに異物の高さの検出精度に違いが生じる。たとえば、検査表面にうねりがある場合、異物の高さは正確に検出できない。なぜならば、うねりの上方部と下方部では、同じ高さの異物であっても、検出される高さが違ってくるからである。
【０００７】
このような場合でも、検査対象ごとに適切な条件で異物の高さをより正確に検査をすることが望ましい。
【０００８】
本発明は、従来技術で生じる不都合を解決して、異物の高さ検出での誤差を軽減できる表面検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、前掲の請求項１〜１４に記載の表面検出装置及び方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の表面検査装置は、光源と、その光源からの光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する照明光学系と、該検査表面からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、第１受光光学系で受けとられた散乱反射光を受光する第１受光部と、上記検査表面からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、第２受光光学系で受けとられた鏡面反射光を受光する第２受光部と、上記第１受光部からの第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求め、また上記第２受光部からの第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める制御演算部とを有する。
【００１１】
上記制御演算部は、検出された異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求めるように構成されている。
【００１２】
好ましくは、上記制御演算部は、検査表面での鏡面反射光の位置変化、すなわち、高さデータの変化から異物の高さを求める。たとえば、上記第１受光部からの第１信号が所定のスライスレベル（スレッショルドレベルともいう。以下同じ）以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１３】
上記異物の高さは、第２信号の異物の前端と後端との位置の平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００１４】
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１５】
また、本発明の別の実施形態では、いわゆるピクセル法を採用する。たとえば、制御演算部は、測定対象を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００１６】
また、上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１７】
上記制御演算部は、ピクセル処理された第１信号に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号及びアナログ第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１８】
本発明の表面検査方法は、光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する工程と、上記検査表面からの散乱反射光を受光して第1信号を得る工程と、上記被検 査表面からの鏡面反射光を受光して第２信号を得る工程と、上記第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求める工程と、求められた異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、上記第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める工程を含む。
【００１９】
好ましくは、上記方法において、上記第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００２０】
異物の高さは、第２信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００２１】
異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２２】
本発明方法をピクセル法で実施する際には、測定対象を所定の単位面積の多数のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００２３】
そして、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２５】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００２６】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００２７】
制御演算部１４は、高さデータの変化から異物の高さを求める高さデータＨＲ方式（高密度で精密に測定を行う、いわゆるハイリゾリューション方式）の実施形態においては、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。異物の高さは、第２信号１３の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねり（ソリその他の高さ変化を含む）に追随する。
【００２８】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００２９】
また、本発明の表面検査装置は、ピクセル法を採用する実施形態においては、制御演算部１４が、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００３０】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３１】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３２】
制御演算部１４は、信号処理部を含んでおり、そこでの信号処理結果（異物の位置、個数、高さ、散乱反射光レベルなど）が表示部１５に表示される。
【００３３】
また、制御演算部１４は、従来と同様に、駆動部１６に制御信号を送り、測定対象３をのせるテーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ（高さ）方向の移動や回転を制御する構成になっている。
【００３４】
さらに、制御演算部１４は、光源１、照明光学系４、第１受光光学系６、第１受光部７、第２受光光学系９、第２受光部１０、測定対象３を操作するためのロボットアーム駆動部（図示せず）にも処理信号を供給して制御する構成になっている。
【００３５】
第１実施例（高さデータＨＲ方式）
まず、Ｚデータ（つまり高さデータ）のＨＲ方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００３６】
ＺデータＨＲ法は、高さデータの変化から異物の高さを求める方式である。
【００３７】
この方式の場合、異物のピーク情報と共に高さデータを検出する。光束の径と比べて、サイズの大きな異物の場合、高さ情報に変化がおこる。この事に注目して異物の高さを検出する。
【００３８】
高さデータＨＲ法を採用する場合、図１の装置は、光源としてレーザ光源（ヘリウムネオン）が好ましく、波長は６３３ｎｍとする。照明光学系４は、その光源１からの光束２で検査表面３ａを所定傾斜角度（たとえば２２度）で照明する。第１受光光学系６は、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する。第１受光部７は、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する。この第１受光部７としては、フォトマルチプライヤのような受光素子が好ましい。
【００３９】
第２受光光学系９は、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する。第２受光部１０は、第１受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する。制御演算部１４は、所定のスライスレベルを越える、第１受光部７からの第１信号１２の位置座標に基づき、検査表面３ａにある異物の大きさ(外縁)を求め、また第２受光部１０でどの位置に入射したかにより、即ち第２信号１３で出力(ピーク)の位置に基づき、検査表面３ａにある異物の高さを求める。第２受光部１０は、例えばＰＳＤ等が採用することができる。
【００４０】
制御演算部１４は、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３に基づき、異物の高さを求める。
【００４１】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータの平均値の差に基づき異物の高さを求めるように構成されている。
【００４２】
さらに、制御演算部１４は、異物が存在しないと判断した領域の第１信号１２のデータに基づき変化させるように構成されている。照明光学系４からの照明光束２の径は、測定対象３とする異物の大きさよりも小さく設定されている。
【００４３】
図２は、前述の高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順の概略を示している。
【００４４】
図２を参照する。表面検査を開始する。つまり、周知のように、光源１を発光させて、ウエハ（検査対象３の典型例）を回転して、光源１から光束２をウエハ３の検査表面に照射する。
【００４５】
制御演算部１４において、ウエハの高さレベルの初期設定を行う。つまりＺ0 レベルを設定する。さらに、第１信号１２と第２信号１３の値をメモリに記憶する。次に、その第１信号１２が所定のスライスレベル（スレッショルドレベル）を越えたか否かを判断する。越えなかったときは（Ｎｏのときは）、そのまま次に進む。越えたときは（Ｙｅｓのときは）、第１信号１２と第２信号１３の値を記憶して次に進む。
【００４６】
ＺｓとＳｓにおいて、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）を示す。
【００４７】
第１信号１２で第２信号１３のピークを判断する。Ｙｅｓのときは、ピークをＺｐ、Ｓｐ（大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｐはピークを示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４８】
次は、第１スライスレベルを下まわったか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、それらをＳｅ、Ｚｅ（大文字のＳはスキャッタレベル、大文字のＺは高さ、小文字のｅはエンド（終了）を示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４９】
所定の期間Ｔ0が経過したか否かを判断し、Ｙｅｓのときは、所定の検査範囲 を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは、元の第１信号が所定レベルを越えたか否かを判断する工程に戻る。
【００５０】
所定期間Ｔ0を経過したと判断したときは（つまりＹｅｓのときは）、所定の検査範囲を終了したか否かを判断する。Ｎｏのときは、前の期間での異物の有無の判断を経て、次に進む。
【００５１】
所定の検査範囲が終了したと判断したときは、つまりＹｅｓのときは、第１信号１２から開始時のスキャッタレベル（Ｓｓ）と終了時のスキャッタレベル（Ｓｅ）の座標値（時間で換算）から異物の幅Ｗを演算する。他方、第２信号１３から所定時間Ｔ0中の開始時の高さ（Ｚｓ）と終了時の高さ（Ｚｅ）以外の高さ（Ｚ）データの平均値を演算する。
【００５２】
そのあと、測定を終了するときは、「終了」となり、終了しないときは、最初の手順（１）に戻る。
【００５３】
一方、所定の検査範囲が終了していないとき、つまりＮｏのときは、エンコーダーからの信号により測定範囲を区分した一単位に相当する。前の期間で異物があったか否かを判断し、Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を算出し、Ｙｅｓのときは、第２信号１３の異物以外の値の平均値（Ｚｓ−Ｚｅ）／２を求め、信号１２によるピーク位置Ｚｐからこの平均値を引くことにより真の異物の高さＺｔｈを求めることができる。Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を求めて、次に進む。
【００５４】
図１の制御演算部１４に関連するＨＲ方式の動作を、図４を参照して説明する。
【００５５】
図４において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生器２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ＨＲ制御演算部２３にも送られる。
【００５６】
ＨＲ制御演算部２３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ＨＲ制御演算部２３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ＨＲ制御演算部２３は、図２に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００５７】
第２実施例 (ピクセル方式）
次は、ピクセル方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００５８】
前述の高さデータＨＲ方式の実施形態では、異物のあった点でＺ値（高さ）が求められ、周辺のＺ値は不明である。しかし、ピクセル方式の実施形態では、相対的高さの測定が可能となる。
【００５９】
高さデータＨＲ方式の場合、データのあった場所のみのＺ値（高さ）が取り込まれる。しかし、実際にはうねり（そり等を含む）が含まれるため、たとえＺ値で絶対値に近い値が得られたとしても、異物の高さデータが不正確になる。
【００６０】
しかし、ピクセル方式でデータを処理すると、異物のないピクセルでも、Ｚ値（最大値）を得ることが可能であるため、その値は近辺のＺ値を現している可能性が高い。
【００６１】
そこで測定したい異物を周囲に異物の無いピクセルの平均Ｚ値を求める事で、誤差を少なくし、異物の高さを求める事ができる。
【００６２】
真の異物の高さＺｔｈ ＝ 測定時Ｚ値 − 周辺平均Ｚ値
ここでいう周辺平均Ｚ値について説明する。
【００６３】
仮に多数のピクセルの中にタテ、ヨコ３個ずつ（合計９個）のピクセル群があると想定すると、そのピクセル群の中で最小検出値以下のピクセルのみを対象とし、異物の周辺の最大８個のピクセルの平均、もしくはスキャン方向のみ前後２個程度のピクセルの平均を求める。
【００６４】
このような周辺ピクセル平均法をさらに説明すると、ピクセル群の中に位置する一つのピクセルのみに異物があった場合は、平均の対象は、そのピクセルの周辺の部分になる。つまり、ピークのある中心のピクセルの周辺に位置する残り８個のピクセルで平均を求める。異物のあるピクセルは平均処理から除外する。
【００６５】
さらに、近傍の他の１つのピクセルにも異物がある場合（つまり合計２個のピクセルに異物がある場合）、それらの２個のピクセルを平均処理から除外する。残り７個のピクセルで平均処理するのである。
【００６６】
多数のピクセルがあって、一定のスキャン方向のみでみていく場合、ピークのあるピクセルの横方向にのみ位置する周辺部分のピクセルについて平均処理する。
【００６７】
いずれの場合も、ピクセルサイズを０．５ｍｍカクとし、縦方向の高さ誤差をなくすように処理する。
【００６８】
光束の径と異物の影響に関していえば、高さセンサは受光重心位置の変化を電気量に変えて検出するのが好ましい。そして、光束の強度が９０％以内の径に重心があると考える。直径３０μｍ〜１００μｍの光束が異物をスキャンする時、異物が平面で１０ｕｍ以上あれば、重心移動は十分考えられる。
【００６９】
なお、実際の異物形状は、光反射に関わる面が完全に平面であることはほぼ無く、異物形状は様々になる。しかし、平面積の大きなものほど、正しいＺ値（高さ）を出力する特性はあると考えられる。
【００７０】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００７１】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００７２】
制御演算部１４は、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００７３】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７４】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７５】
図３を参照して、ピクセル方式の表面検査の処理の流れを簡単に説明する。図２と同様に、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスライスレベル（スレッショッドレベル）、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）、小文字のｐはピークを示す。
【００７６】
操作を開始する。周知のように光源１を発光させて、光束２をウエハの検出表面に照射する。半導体ウエハ（検査対象の典型例）を回転させて、検査を開始する。
【００７７】
制御演算部１４で、スライスレベルと高さについて初期設定（開始時、終了時、ピーク時の値の設定）を行う。この例では、Ｓｐ、Ｚｐ、Ｓｓ、Ｚｓ、Ｓｅ、Ｚｅの初期値は、すべてゼロに設定されている。
【００７８】
次に、第１信号１２と第２信号１３の値がメモリに記憶される。そのあと、第１信号がスライスレベルを越えたか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＺｓとＳｓを記憶する。Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。
【００７９】
ピーク値（Ｓｐ、Ｚｐ）について判断し、Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。Ｙｅｓのときは、それらのピーク値が前回のピーク値よりも大か否かを判断する。Ｙｅｓのときはピーク値を更新して、Ｎｏのときは、そのまま、次に進む。
【００８０】
第１信号が所定のスライスレベル以下であるか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＳｅとＺｅを記憶して、Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００８１】
ピクセル終点を判断し、Ｎｏのときは前述の第１信号と第２信号をメモリに記憶する工程に戻り、Ｙｅｓのときは、第１信号と第２信号のピーク値をそのピクセルの代表値として記憶する。
【００８２】
次は、検査範囲を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは前述の初期設定（ゼロ設定）に戻り、Ｙｅｓのときは、所定のスライスレベルを越えた信号のあるピクセル連続数を計算して異物の幅Ｗを求め、かつ、真の異物の高さＺｔｈを測定時Ｚ値−周辺平均Ｚ値として求める。
【００８３】
そのあと、終了の判断をして、Ｙｅｓのときは終了し、Ｎｏのときは、元の開始のところに戻る。
【００８４】
図１の制御演算部１４に関連するピクセル方式の動作を、図５を参照して説明する。
【００８５】
図５において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生部２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ピクセル制御演算部３３にも送られる。
【００８６】
ピクセル制御演算部３３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ピクセル制御演算部３３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ピクセル制御演算部３３は、図３に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００８７】
第３実施例 （ピクセル方式及びＨＲ方式の併用）
１つの制御演算部１４において、前述の第１実施例と第２実施例を併用して実施することも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、異物からの散乱反射光と鏡面反射光をそれぞれの受光部（受光素子）で受光し、それらの信号から異物の大きさと高さを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表面検査装置の一例を示す概略説明図。
【図２】 本発明による高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャート。
【図３】 本発明によるピクセル方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャート。
【図４】 図１の制御演算部に関連するＨＲ方式の構成を概略的に示すブロック図。
【図５】 図１の制御演算部に関連するピクセル方式の構成を概略的に示すブロック図。
【符号の説明】
１ 光源
２ 光束
３ 測定対象
３ａ 検査表面
４ 照明光学系
５ 散乱反射光
６ 第１受光光学系
７ 第１受光部
８ 鏡面反射光
９ 第２受光光学系
１０ 第２受光部
１２ 第１信号
１３ 第２信号
１４ 制御演算部
１５ 表示部
１６ 駆動部
１８ テーブル
２１ 第１増幅器
２２ 第１Ａ／Ｄ変換器
２３ ＨＲ制御演算部
２４ 第２増幅器
２５ 第２Ａ／Ｄ変換器
２６ クロック発生部
２７ クロック信号
２８ クロック信号
２９ モータ
３０ エンコーダー部
３１ メモリ部
３３ 表示部
【発明が属する技術分野】
この発明は、検査対象の検査表面における異物の高さと大きさを精密に測定し得る表面検査装置及び方法に関するものである。さらに詳しく言えば、本発明は、薄板状の物体たとえば半導体ウエハの表面の測定対象、たとえば異物（パーティクル等）を検査する表面検査装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる検査対象（ウエハ）ごとに、検査対象の表面に光束を照射し、その表面からの鏡面反射光と散乱反射光を受光して、検査対象表面の異物等を検査する装置は知られている。
【０００３】
たとえば、特開昭５６−６７７３９号公報には、光束として互いに異なる方向から入射する複数のコヒーレント光ビームを用いた欠陥検査装置が示されている。
【０００４】
特開平１−５９５２２号公報には、検出点に対してその周囲の４方向の斜め上方より偏光レーザの光束を照射し、検出点からの反射光のうち特定偏向成分を抽出して回路パターンが形成されたウエハ上に存在する異物を検出するようにしたウエハ異物検出装置が開示されている。
【０００５】
検査対象として半導体ウエハを想定すると、検査対象（測定対象）としては、半導体ウエハ表面の異物（一般に凸状のもの）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表面検出装置及び方法では、検査対象の種類によって、とくに異物の高さの検出精度に違いが生じる。たとえば、検査表面にうねりがある場合、異物の高さは正確に検出できない。なぜならば、うねりの上方部と下方部では、同じ高さの異物であっても、検出される高さが違ってくるからである。
【０００７】
このような場合でも、検査対象ごとに適切な条件で異物の高さをより正確に検査をすることが望ましい。
【０００８】
本発明は、従来技術で生じる不都合を解決して、異物の高さ検出での誤差を軽減できる表面検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、前掲の請求項１〜１４に記載の表面検出装置及び方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の表面検査装置は、光源と、その光源からの光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する照明光学系と、該検査表面からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、第１受光光学系で受けとられた散乱反射光を受光する第１受光部と、上記検査表面からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、第２受光光学系で受けとられた鏡面反射光を受光する第２受光部と、上記第１受光部からの第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求め、また上記第２受光部からの第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める制御演算部とを有する。
【００１１】
上記制御演算部は、検出された異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求めるように構成されている。
【００１２】
好ましくは、上記制御演算部は、検査表面での鏡面反射光の位置変化、すなわち、高さデータの変化から異物の高さを求める。たとえば、上記第１受光部からの第１信号が所定のスライスレベル（スレッショルドレベルともいう。以下同じ）以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１３】
上記異物の高さは、第２信号の異物の前端と後端との位置の平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００１４】
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１５】
また、本発明の別の実施形態では、いわゆるピクセル法を採用する。たとえば、制御演算部は、測定対象を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００１６】
また、上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１７】
上記制御演算部は、ピクセル処理された第１信号に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号及びアナログ第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１８】
本発明の表面検査方法は、光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する工程と、上記検査表面からの散乱反射光を受光して第1信号を得る工程と、上記被検 査表面からの鏡面反射光を受光して第２信号を得る工程と、上記第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求める工程と、求められた異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、上記第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める工程を含む。
【００１９】
好ましくは、上記方法において、上記第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００２０】
異物の高さは、第２信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００２１】
異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２２】
本発明方法をピクセル法で実施する際には、測定対象を所定の単位面積の多数のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００２３】
そして、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２５】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００２６】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００２７】
制御演算部１４は、高さデータの変化から異物の高さを求める高さデータＨＲ方式（高密度で精密に測定を行う、いわゆるハイリゾリューション方式）の実施形態においては、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。異物の高さは、第２信号１３の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねり（ソリその他の高さ変化を含む）に追随する。
【００２８】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００２９】
また、本発明の表面検査装置は、ピクセル法を採用する実施形態においては、制御演算部１４が、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００３０】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３１】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３２】
制御演算部１４は、信号処理部を含んでおり、そこでの信号処理結果（異物の位置、個数、高さ、散乱反射光レベルなど）が表示部１５に表示される。
【００３３】
また、制御演算部１４は、従来と同様に、駆動部１６に制御信号を送り、測定対象３をのせるテーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ（高さ）方向の移動や回転を制御する構成になっている。
【００３４】
さらに、制御演算部１４は、光源１、照明光学系４、第１受光光学系６、第１受光部７、第２受光光学系９、第２受光部１０、測定対象３を操作するためのロボットアーム駆動部（図示せず）にも処理信号を供給して制御する構成になっている。
【００３５】
第１実施例（高さデータＨＲ方式）
まず、Ｚデータ（つまり高さデータ）のＨＲ方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００３６】
ＺデータＨＲ法は、高さデータの変化から異物の高さを求める方式である。
【００３７】
この方式の場合、異物のピーク情報と共に高さデータを検出する。光束の径と比べて、サイズの大きな異物の場合、高さ情報に変化がおこる。この事に注目して異物の高さを検出する。
【００３８】
高さデータＨＲ法を採用する場合、図１の装置は、光源としてレーザ光源（ヘリウムネオン）が好ましく、波長は６３３ｎｍとする。照明光学系４は、その光源１からの光束２で検査表面３ａを所定傾斜角度（たとえば２２度）で照明する。第１受光光学系６は、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する。第１受光部７は、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する。この第１受光部７としては、フォトマルチプライヤのような受光素子が好ましい。
【００３９】
第２受光光学系９は、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する。第２受光部１０は、第１受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する。制御演算部１４は、所定のスライスレベルを越える、第１受光部７からの第１信号１２の位置座標に基づき、検査表面３ａにある異物の大きさ(外縁)を求め、また第２受光部１０でどの位置に入射したかにより、即ち第２信号１３で出力(ピーク)の位置に基づき、検査表面３ａにある異物の高さを求める。第２受光部１０は、例えばＰＳＤ等が採用することができる。
【００４０】
制御演算部１４は、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３に基づき、異物の高さを求める。
【００４１】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータの平均値の差に基づき異物の高さを求めるように構成されている。
【００４２】
さらに、制御演算部１４は、異物が存在しないと判断した領域の第１信号１２のデータに基づき変化させるように構成されている。照明光学系４からの照明光束２の径は、測定対象３とする異物の大きさよりも小さく設定されている。
【００４３】
図２は、前述の高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順の概略を示している。
【００４４】
図２を参照する。表面検査を開始する。つまり、周知のように、光源１を発光させて、ウエハ（検査対象３の典型例）を回転して、光源１から光束２をウエハ３の検査表面に照射する。
【００４５】
制御演算部１４において、ウエハの高さレベルの初期設定を行う。つまりＺ0 レベルを設定する。さらに、第１信号１２と第２信号１３の値をメモリに記憶する。次に、その第１信号１２が所定のスライスレベル（スレッショルドレベル）を越えたか否かを判断する。越えなかったときは（Ｎｏのときは）、そのまま次に進む。越えたときは（Ｙｅｓのときは）、第１信号１２と第２信号１３の値を記憶して次に進む。
【００４６】
ＺｓとＳｓにおいて、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）を示す。
【００４７】
第１信号１２で第２信号１３のピークを判断する。Ｙｅｓのときは、ピークをＺｐ、Ｓｐ（大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｐはピークを示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４８】
次は、第１スライスレベルを下まわったか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、それらをＳｅ、Ｚｅ（大文字のＳはスキャッタレベル、大文字のＺは高さ、小文字のｅはエンド（終了）を示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４９】
所定の期間Ｔ0が経過したか否かを判断し、Ｙｅｓのときは、所定の検査範囲 を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは、元の第１信号が所定レベルを越えたか否かを判断する工程に戻る。
【００５０】
所定期間Ｔ0を経過したと判断したときは（つまりＹｅｓのときは）、所定の検査範囲を終了したか否かを判断する。Ｎｏのときは、前の期間での異物の有無の判断を経て、次に進む。
【００５１】
所定の検査範囲が終了したと判断したときは、つまりＹｅｓのときは、第１信号１２から開始時のスキャッタレベル（Ｓｓ）と終了時のスキャッタレベル（Ｓｅ）の座標値（時間で換算）から異物の幅Ｗを演算する。他方、第２信号１３から所定時間Ｔ0中の開始時の高さ（Ｚｓ）と終了時の高さ（Ｚｅ）以外の高さ（Ｚ）データの平均値を演算する。
【００５２】
そのあと、測定を終了するときは、「終了」となり、終了しないときは、最初の手順（１）に戻る。
【００５３】
一方、所定の検査範囲が終了していないとき、つまりＮｏのときは、エンコーダーからの信号により測定範囲を区分した一単位に相当する。前の期間で異物があったか否かを判断し、Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を算出し、Ｙｅｓのときは、第２信号１３の異物以外の値の平均値（Ｚｓ−Ｚｅ）／２を求め、信号１２によるピーク位置Ｚｐからこの平均値を引くことにより真の異物の高さＺｔｈを求めることができる。Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を求めて、次に進む。
【００５４】
図１の制御演算部１４に関連するＨＲ方式の動作を、図４を参照して説明する。
【００５５】
図４において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生器２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ＨＲ制御演算部２３にも送られる。
【００５６】
ＨＲ制御演算部２３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ＨＲ制御演算部２３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ＨＲ制御演算部２３は、図２に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００５７】
第２実施例 (ピクセル方式）
次は、ピクセル方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００５８】
前述の高さデータＨＲ方式の実施形態では、異物のあった点でＺ値（高さ）が求められ、周辺のＺ値は不明である。しかし、ピクセル方式の実施形態では、相対的高さの測定が可能となる。
【００５９】
高さデータＨＲ方式の場合、データのあった場所のみのＺ値（高さ）が取り込まれる。しかし、実際にはうねり（そり等を含む）が含まれるため、たとえＺ値で絶対値に近い値が得られたとしても、異物の高さデータが不正確になる。
【００６０】
しかし、ピクセル方式でデータを処理すると、異物のないピクセルでも、Ｚ値（最大値）を得ることが可能であるため、その値は近辺のＺ値を現している可能性が高い。
【００６１】
そこで測定したい異物を周囲に異物の無いピクセルの平均Ｚ値を求める事で、誤差を少なくし、異物の高さを求める事ができる。
【００６２】
真の異物の高さＺｔｈ ＝ 測定時Ｚ値 − 周辺平均Ｚ値
ここでいう周辺平均Ｚ値について説明する。
【００６３】
仮に多数のピクセルの中にタテ、ヨコ３個ずつ（合計９個）のピクセル群があると想定すると、そのピクセル群の中で最小検出値以下のピクセルのみを対象とし、異物の周辺の最大８個のピクセルの平均、もしくはスキャン方向のみ前後２個程度のピクセルの平均を求める。
【００６４】
このような周辺ピクセル平均法をさらに説明すると、ピクセル群の中に位置する一つのピクセルのみに異物があった場合は、平均の対象は、そのピクセルの周辺の部分になる。つまり、ピークのある中心のピクセルの周辺に位置する残り８個のピクセルで平均を求める。異物のあるピクセルは平均処理から除外する。
【００６５】
さらに、近傍の他の１つのピクセルにも異物がある場合（つまり合計２個のピクセルに異物がある場合）、それらの２個のピクセルを平均処理から除外する。残り７個のピクセルで平均処理するのである。
【００６６】
多数のピクセルがあって、一定のスキャン方向のみでみていく場合、ピークのあるピクセルの横方向にのみ位置する周辺部分のピクセルについて平均処理する。
【００６７】
いずれの場合も、ピクセルサイズを０．５ｍｍカクとし、縦方向の高さ誤差をなくすように処理する。
【００６８】
光束の径と異物の影響に関していえば、高さセンサは受光重心位置の変化を電気量に変えて検出するのが好ましい。そして、光束の強度が９０％以内の径に重心があると考える。直径３０μｍ〜１００μｍの光束が異物をスキャンする時、異物が平面で１０ｕｍ以上あれば、重心移動は十分考えられる。
【００６９】
なお、実際の異物形状は、光反射に関わる面が完全に平面であることはほぼ無く、異物形状は様々になる。しかし、平面積の大きなものほど、正しいＺ値（高さ）を出力する特性はあると考えられる。
【００７０】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００７１】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００７２】
制御演算部１４は、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００７３】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７４】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７５】
図３を参照して、ピクセル方式の表面検査の処理の流れを簡単に説明する。図２と同様に、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスライスレベル（スレッショッドレベル）、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）、小文字のｐはピークを示す。
【００７６】
操作を開始する。周知のように光源１を発光させて、光束２をウエハの検出表面に照射する。半導体ウエハ（検査対象の典型例）を回転させて、検査を開始する。
【００７７】
制御演算部１４で、スライスレベルと高さについて初期設定（開始時、終了時、ピーク時の値の設定）を行う。この例では、Ｓｐ、Ｚｐ、Ｓｓ、Ｚｓ、Ｓｅ、Ｚｅの初期値は、すべてゼロに設定されている。
【００７８】
次に、第１信号１２と第２信号１３の値がメモリに記憶される。そのあと、第１信号がスライスレベルを越えたか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＺｓとＳｓを記憶する。Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。
【００７９】
ピーク値（Ｓｐ、Ｚｐ）について判断し、Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。Ｙｅｓのときは、それらのピーク値が前回のピーク値よりも大か否かを判断する。Ｙｅｓのときはピーク値を更新して、Ｎｏのときは、そのまま、次に進む。
【００８０】
第１信号が所定のスライスレベル以下であるか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＳｅとＺｅを記憶して、Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００８１】
ピクセル終点を判断し、Ｎｏのときは前述の第１信号と第２信号をメモリに記憶する工程に戻り、Ｙｅｓのときは、第１信号と第２信号のピーク値をそのピクセルの代表値として記憶する。
【００８２】
次は、検査範囲を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは前述の初期設定（ゼロ設定）に戻り、Ｙｅｓのときは、所定のスライスレベルを越えた信号のあるピクセル連続数を計算して異物の幅Ｗを求め、かつ、真の異物の高さＺｔｈを測定時Ｚ値−周辺平均Ｚ値として求める。
【００８３】
そのあと、終了の判断をして、Ｙｅｓのときは終了し、Ｎｏのときは、元の開始のところに戻る。
【００８４】
図１の制御演算部１４に関連するピクセル方式の動作を、図５を参照して説明する。
【００８５】
図５において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生部２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ピクセル制御演算部３３にも送られる。
【００８６】
ピクセル制御演算部３３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ピクセル制御演算部３３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ピクセル制御演算部３３は、図３に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００８７】
第３実施例 （ピクセル方式及びＨＲ方式の併用）
１つの制御演算部１４において、前述の第１実施例と第２実施例を併用して実施することも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、異物からの散乱反射光と鏡面反射光をそれぞれの受光部（受光素子）で受光し、それらの信号から異物の大きさと高さを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による表面検査装置の一例を示す概略説明図。
【図２】 本発明による高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャート。
【図３】 本発明によるピクセル方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャート。
【図４】 図１の制御演算部に関連するＨＲ方式の構成を概略的に示すブロック図。
【図５】 図１の制御演算部に関連するピクセル方式の構成を概略的に示すブロック図。
【符号の説明】
１ 光源
２ 光束
３ 測定対象
３ａ 検査表面
４ 照明光学系
５ 散乱反射光
６ 第１受光光学系
７ 第１受光部
８ 鏡面反射光
９ 第２受光光学系
１０ 第２受光部
１２ 第１信号
１３ 第２信号
１４ 制御演算部
１５ 表示部
１６ 駆動部
１８ テーブル
２１ 第１増幅器
２２ 第１Ａ／Ｄ変換器
２３ ＨＲ制御演算部
２４ 第２増幅器
２５ 第２Ａ／Ｄ変換器
２６ クロック発生部
２７ クロック信号
２８ クロック信号
２９ モータ
３０ エンコーダー部
３１ メモリ部
３３ 表示部
Claims (8)
- 光源と、
その光源からの光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する照明光学系と、
上記検査表面からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、
第１受光光学系で受けとられた散乱反射光を受光する第１受光部と、
上記検査表面からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、
第２受光光学系で受けとられた鏡面反射光を受光する第２受光部と、
上記第１受光部からの第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求め、また上記第２受光部からの第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める制御演算部とを有し、
上記制御演算部は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項１記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、上記第１受光部からの第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項２記載の表面検査装置において、
上記所定のスライスレベルは、第１信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、第１信号のうねりに追随するように構成されていることを特徴とする表面検査装置。 - 請求項２記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。 - 光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する工程と、
上記検査表面からの散乱反射光を受光して第１信号を得る工程と、
上記被検査表面からの鏡面反射光を受光して第２信号を得る工程と、
上記第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求める工程と、
求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、上記第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める工程と
を含むことを特徴とする表面検査方法。 - 上記第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする請求項５に記載の表面検査方法。
- 請求項６記載の表面検査方法において、
上記所定のスライスレベルは、第１信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、第１信号のうねりに追随することを特徴とする表面検査方法。 - 請求項６記載の表面検査方法において、
異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする表面検査方法。
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