(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を回転させて回転体とする回転手段と、
回転体の回転位置を検出するための回転位置検出部と、
回転体を照射する照射光学系と、
回転体の正反射光を受光し、回転体の形状情報及び回転中心軸線方向の位置を検出するための第１受光系と、
回転体の散乱反射光の光量を受光し、回転体上の異物を検出するための第２受光系と、
上記回転位置検出部により検出された回転位置及び上記第1受光系の正反射光の受光レベルに基づき回転体形状を、並びに上記第1受光系の正反射光の受光位置に基づき回転中心軸方向の位置を求め、上記第2受光系からの信号に基づき回転体上の異物を検出する信号処理部と、
を包含することを特徴とする回転体上異物位置測定装置。
【請求項２】
上記第１受光系が、回転体の回転軸線方向の高さを検出することを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項３】
上記第１受光系は、投影光学系を有し、上記第１受光系の受光部と上記回転体が共役であることを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項４】
上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのうねりであることを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項５】
上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのオリフラであることを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項６】
上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのノッチであることを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項７】
上記回転体上異物位置測定装置が、さらに回転体を水平垂直方向に位置調節するための水平垂直移動測定台を有することを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【請求項８】
上記照射光学系が、合焦レンズを包含し、照射スポットを調節するために該合焦レンズがボイスコイルによって駆動されることを特徴とする請求項１記載の回転体上異物位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転体上の異物の位置座標測定装置、さらに詳しくは、例えば回転するウエーハの上に存在する塵等のパーテイクルの位置座標を高精度に検出し、視野の極めて狭い電子顕微鏡によるパーテイクルの観察や処理を効率的に行うための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転ウエーハ上のパーテイクルすなわち異物の位置座標検出装置の第１例としては、特公平３−７５０５５号公報に開示された異物検出装置、特開昭６０−１５９３９号公報に開示された異物検査装置、特開昭５７−１０８６０６号公報に開示された自動外観検査装置等に包含されているものが知られている。これらの装置においては、移動載置台に載置されたウエーハ等を移動させて異物を高倍率の顕微鏡や光電式検出器によって検出し、その時の移動載置台の基準位置からの移動量をエンコーダ等によって検出して異物位置座標を測定するものである。
従来のウエーハ上の異物の位置座標検出装置の第２例としては、ウエーハ上を一定面積の矩形ピクセルに分割し、それぞれのピクセルの散乱光量を測定し、一定値より高い散乱光量が測定された時、そのピクセルにパーテイクルが存在すると認定し、そのピクセルの座標を検出・記憶するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１例の異物の位置座標検出装置においては、検出される座標は回転体を分割したピクセルのデータ（代表値）であるから、座標測定精度がピクセルの大きさによって制限されたしまうという問題があった。
また、上記第２例のパーテイクルの位置座標検出装置においては、位置検出分解能（空間分解能）がピクセルの面積に限定されてしまい、電子顕微鏡等の分析機器が必要とする高精度の測定をすることができないという問題があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上述した従来の回転体上異物の位置座標測定装置の問題点に鑑みてなされたものであって、回転体の形状情報と回転体上の異物を同時に検出して、短時間に回転体の形状検出と回転体上の異物の位置座標測定を高精度に行うことができ、かつ回転体の回転中心軸線方向の位置合わせを上記測定と並行して行うことができる回転体上異物位置測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【発明の構成】
本発明は、検査対象物を回転させて回転体とする回転手段と、
回転体の回転位置を検出するための回転位置検出部と、
回転体を照射する照射光学系と、
回転体の正反射光を受光し、回転体の形状情報及び回転中心軸線方向の位置を検出するための第１受光系と、
回転体の散乱反射光の光量を受光し、回転体上の異物を検出するための第２受光系と、
上記回転位置検出部により検出された回転位置及び上記第1受光系の正反射光の受光レベルに基づき回転体形状を、並びに上記第1受光系の正反射光の受光位置に基づき回転中心軸方向の位置を求め、上記第2受光系からの信号に基づき回転体上の異物を検出する信号処理部と、
を包含することを特徴とする回転体上異物位置測定装置である。
本発明の実施態様は、以下のとおりである。上記第１受光系が、回転体の回転軸線方向の高さを検出することを特徴とする。上記第１受光系は、投影光学系を有し、上記第１受光系の受光部と上記回転体が共役であることを特徴とする。上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのうねりであることを特徴とする。上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのオリフラであることを特徴とする。上記回転体がウエハであって、上記形状情報がウエハのノッチであることを特徴とする。上記回転体上異物位置測定装置が、さらに回転体を水平垂直方向に位置調節するための水平垂直移動測定台を有することを特徴とする。上記照射光学系が、合焦レンズを包含し、照射スポットを調節するために該合焦レンズがボイスコイルによって駆動されることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
第１受光系によって回転体の正反射光を受光して回転体の投影像を形成して、回転体の形状情報を検出し、第２受光系によって回転体の散乱反射光の光量を受光して、回転体上の異物を検出する。
【０００７】
【実施例】
以下に本発明の実施例の回転体上異物位置座標測定装置を図に基づいて説明する。回転体上異物位置座標測定装置１は、図１の構成説明図に示すように、モータ２によって垂直な回転軸線Ｏを中心に回転させられる回転テーブル４に、検査対象の回転体Ｒを載置する。回転テーブル４の回転数Ｍは、例えば毎秒５０回転である。モータ２にはエンコーダ６が組み合わされて、モータ２の回転角度を検出し、エンコーダ６の出力は制御演算部１０に送られる。エンコーダ６の分割数Ｎは、例えば１回転６０００分割であり、分割された角度範囲を「角度区分」という。
制御演算部１０の制御出力はモータ２に入力する。モータ２とエンコーダ６は、水平垂直移動測定台１２に載置されており、これによってモータ２とエンコーダ６が水平方向及び垂直方向に移動されまたその移動量が測定され、移動量測定値の出力は制御演算部１０に送られる。
【０００８】
回転テーブル４に載置された回転体Ｒの斜め上方には、レーザ光源である発光素子２０及び集光レンズ２１が配置され、また回転体Ｒの垂直上方にはフォトマル２２が配置され、発光素子２０によって照明された回転体Ｒの反射光量がフォトマル２２によって検出される。集光レンズ２１が照射するスポットを適切なものとするため、集光レンズ２１は、制御演算部１０の出力に基づきボイスコイル（図示せず）によって駆動される。発光素子２０に対し反対側となる回転体Ｒの斜め上方には、投影レンズ２４及び位置検出素子であるＰＳＤ２５が配置される。照射スポットを調整する別の手段として、発光素子２０、集光レンズ２１からなる照射光学系に対し回転体Ｒを垂直方向に移動できるように構成してもよい。
【０００９】
ＰＳＤ２１は、集光レンズ２１から照射される照射光軸が回転体Ｒで正反射された反射光軸に対して直交する方向から僅かにずらし、ＰＳＤ２１の表面で反射する光が回転体Ｒに再び戻らないように配置される。これによって、ＰＳＤ２１での再帰反射の光が測定位置において有害な散乱光を生じ誤測定することを防ぐことができる。
【００１０】
制御演算部１０には、図２の処理回路ブロック図に示すように、フォトマル２２の出力が第１Ａ／Ｄ変換部３０を介して入力し、ＰＳＤ２５の出力が第２Ａ／Ｄ変換部３１を介して入力し、さらにエンコーダ６の出力とは独立のクロックパルスを発生するクロックパルス発生器３６の出力が入力する。制御演算部１０にはさらに、エンコーダ６及び水平垂直移動測定台１２の出力が入力する。第１Ａ／Ｄ変換部３０は、フォトマル２２の出力をクロックパルスのタイミングでＡ／Ｄ変換する。第２Ａ／Ｄ変換部３１は、ＰＳＤ２５の出力をＡ／Ｄ変換する。制御演算部１０の演算処理については後述する。制御演算部１０の出力は、モータ２、発光素子２０、表示部３７及びメモリ４４に入力する。
クロックパルス発生器３６が発生するクロックパルスは、エンコーダ６の出力の周波数よりも高くなるように設定される。上述した例では、
0003593161.tif 000002
となるから、クロックパルス発生器３６が発生するクロックパルスは、３００ＫＨｚ  より大きい数ＭＨｚ  から数１０ＭＨｚ  程度に設定される。
【００１１】
ＰＳＤ２５による位置検出は、垂直方向の位置差が１００ミクロンメータであると、ＰＳＤ２５上ではΔｄ＝２×１００ミクロンメータ×ｓｉｎθとなる。θ＝２５°とすると、Δｄ＝８４．５２ミクロンメータとなる。
【００１２】
制御演算部１０の演算は、図３のフローチャート図に示すように、
ステップＳ１において、回転テーブル４を回転させてこれに載置された回転体Ｒを回転させる。回転テーブル４は、水平垂直移動台により、照射スポット位置が中心から周辺の方向へ、又はその逆方向に移動するように、かつ半径ｒに対して反比例する速度で移動される。従って照射スポットは、回転体Ｒを螺旋的に等線速度で走査することとなる。
ステップＳ２において、発光素子２０を発光させて回転体Ｒを照射する。
ステップＳ３において、フォトマル２２によって散乱反射光を読み込み、またクロックパルス計数値を読み込む。
ステップＳ４において、ＰＳＤ２５によって正反射光及び受光位置を読み込む。
ステップＳ５において、その角度区分におけるフォトマル２２による散乱反射光及びクロックパルス計数値の読み込み、及びＰＳＤ２５による正反射光量及び受光位置の読み込みが終了したか否かを判別する。ステップＳ５において読み込みが終了していないと判別した場合は、ステップＳ３へ戻る。
【００１３】
ステップＳ６において読み込みが終了したと判別した場合に進むステップＳ６において、その角度区分におけるフォトマル２２の最大受光量とその座標値を読み込み、メモリ４４に記憶する。
【００１４】
ステップＳ７において、その角度区分内が１回転の最終角度区分であるか否かを判別する。
ステップＳ７においてその角度区分内が１回転の最終角度区分でないと判別した場合、ステップＳ８に進み、ＰＳＤ２５の出力によって回転体Ｒの位置調整及びスポット調整を行う。仮に、測定中においてその回転体Ｒの歪みなどにより、回転体Ｒ上での照射スポットの垂直方向の高さが変化した場合、正反射光を受光するＰＳＤの受光位置が変化する。この場合、この位置変化に基づき制御演算部が集光レンズ２１を移動させ又は回転体Ｒを垂直方向に移動させ、照射スポットが所定の高さにおいて回転体Ｒを照射するように制御する。その結果、照射スポットを回転体Ｒの適切な位置でかつ適切な形状を形成することができる。
【００１５】
ステップ９において、クロックパルスの計数値をリセットして、ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ７においてその角度区分内が１回転の最終角度区分であると判別した場合、ステップＳ１０において、ステップＳ６において検出した異物の角度区分及びその座標を表示する。
また、Ｓ１０においては、Ｓ４で検出したＰＳＤ２５の正反射光強度及びその受光位置に基づき、回転体Ｒとして用いられるウエハに設けられたオリフラ又はノッチを検出する。例えば、回転体Ｒの中心方向から周辺方向へ照射スポットを移動させて測定する場合、周辺近傍でＰＳＤ２５の出力レベルが低下する角度範囲が現れるので、これらの角度及び半径方向の距離でオリフラ又はノッチの位置及び形状を特定することができる。
【００１６】
ステップＳ１１において、測定終了するか否かを判別する。測定終了でなければステップＳ３に戻る。
制御演算部１０の演算結果が記憶されるメモリ４４においては、図５の記憶模式図に示すように、Ｘ軸に時間、Ｙ軸に円周領域、Ｚ軸に最大受光量をとると、例えば、第ｎ円周領域：Ｙ（  ｎ  ）  、第（  ｎ＋５  ）  円周領域：Ｙ（  ｎ  ＋５  ）  にそれぞれ強度Ｚ  Ｚ、Ｚ’Ｚ’の異物が記憶される。一方、メモリ４４は、各角度区分内におけるフォトマル２２のすべての受光量とその座標値を記憶するように構成してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の回転体上異物位置座標測定装置によれば、回転体の形状情報と回転体上の異物を同時に検出して、短時間に回転体の形状検出と回転体上の異物の位置座標測定を高精度に行うことができ、かつ回転体の回転中心軸線方向の位置合わせを上記測定と並行して行うことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の回転体上の異物の位置座標測定装置の構成説明図である。
【図２】図１の制御演算部の処理回路ブロック図である。
【図３】制御演算回路のフローチャート図である。
【図４】メモリの記憶模式図である。
【００１７】
【符号の説明】
Ｒ            回転体
０            回転軸線
１            回転体上異物位置座標測定装置
２            モータ
４            回転テーブル
６            エンコーダ
１０            制御演算部
１２            水平垂直移動測定台
２０            発光素子
２２            フォトマル
２４            投影レンズ
２５            ＰＳＤ
３０            第１Ａ／Ｄ変換部
３１            第２Ａ／Ｄ変換部
３２            クロックパルス発生器
３７            表示部
４４            メモリ
【図１】
0003593161.tif 000003
【図２】
0003593161.tif 000004
【図３】
0003593161.tif 000005
【図４】
0003593161.tif 000006