(57)【要約】  【課題】  本発明は、センサアレイの不感帯の影響を低減し、受光素子をまたいだ場合における検出光量の低下の影響を低減する高感度に欠陥検査ができる光学式表面欠陥検査装置または光学式表面欠陥検査方法を提供することにある。  【解決手段】  本発明は、被検査体に検査光を照射し、該被検査体の表面からの散乱光に対する不感帯で分離された受光素子を複数列状に配置したセンサアレイに結像させと、隣接した２つの受光素子の出力を加算し、該加算した結果に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する。【選択図】  図３
2013228254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に検査光を照射する照射手段と、
該被検査体の表面からの散乱光に対する不感帯で分離された受光素子を複数列状に配置したセンサアレイと、
該散乱光を該センサアレイに結像させる散乱光学系と、
隣接した２つの前記受光素子の出力を加算する複数の加算手段と、
該加算手段からの出力に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する処理部と、
を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光学式表面欠陥検査装置において、
前記センサアレイは、前記列状方向の垂直方向に対して斜め角度に設けた前記不感帯を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載された光学式表面欠陥検査装置において、
前記斜め角度は、２５度から４５度であることを特徴とする光学式表面欠陥検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載された光学式表面欠陥検査装置において、
前記複数の加算手段のうちの一つである第１の加算手段と、
前記第１の加算手段に隣接する２つの第２の加算手段の出力の平均値を算出する平均値算出手段と、
前記第１の加算手段と該平均値算出手段との出力差を得る出力差算出手段と、
該出力差算出手段からの出力に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する前記処理部と
を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載された光学式表面欠陥検査装置において、
前記被検査体は円板状の磁気ディスクまたはＩＣウエハであり、前記検査光を被検査体面上に二次元的に走査させる走査手段を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査装置。
【請求項６】
被検査体に検査光を照射する照射ステップと、
該被検査体の表面からの散乱光に対する不感帯で分離された受光素子を複数列状に配置したセンサアレイに結像させるステップと、
隣接した２つの受光素子の出力を加算する複数の加算ステップと、
該加算ステップの結果に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する処理ステップと、
を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載された光学式表面欠陥検査方法において、
前記センサアレイは、前記列状方向の垂直方向に対して斜め角度に設けた前記不感帯を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査方法。
【請求項８】
請求項６に記載された光学式表面欠陥検査方法において、
前記複数の加算ステップのうちの一つである第１の加算ステップと隣接する２つの第２の加算ステップの出力の平均値を算出する平均値算出ステップと、
前記第１の加算手段と該平均値算出ステップとの出力差を得る出力差算出ステップと、
該出力差算出ステップからの出力に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する前記処理ステップと
を有することを特徴とする光学式表面欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式表面欠陥検査装置及び光学式表面欠陥検査方法に係わり、特に被検査体の表面にできる微細欠陥の検出に好適な光学式表面欠陥検査装置及び光学式表面欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク、その基板であるガラス若しくはアルミサブストレート及びＩＣウエハ等の被検査体の表面の微細欠陥を検査する光学式表面欠陥検査装置は、全数全面検査に対応できる高速の検査と同時に、高感度検査が要求される。特に線状の微細欠陥(スクラッチ：Scratch)は製品に与えるダメージが大きくこれを検査することが必須とされている。高感度欠陥検出には一般に、強い強度の微小スポットを表面に照射しこれを表面上で走査して、表面上の欠陥からの散乱光を高感度で検出する方法が採られる。また、高速検査するためには、走査ピッチを粗くして全体の走査を早く完了させる必要があるが、この場合照射スポットのサイズは、少なくとも走査ピッチを充分カバーできることが必要となる。しかし、スポットサイズを大きくするとスポット強度が低下し、検出感度が低下するジレンマがある。
【０００３】
高感度、かつ高速の表面欠陥検査を行う方法として特許文献１に示す技術がある。特許文献1に示す技術は、主走査方向に対して直角な方向に幅のある光ビームを照射して面板を相対的に走査させ、直角な方向に配列され面板からの反射光を受光するｎ個（ただしｎは２以上の整数）の受光素子を有するセンサアレイを具え、面板の走査位置の映像をｎ個の受光素子に結像させて、前記受光素子の受光面における実質的に中央部から右側と左側で隣接する受光素子において、透過あるいは遮光の関係が逆になる縞パターンフィルタと、隣接受光素子の受光量の差に応じた検出信号を欠陥検出のための信号として発生する検出回路とを備えていて、得られたｎ個の受光素子から得られるデータを処理して、微細欠陥を検出している。そして、特許文献１に技術は、最小でほぼ１受光素子のエリアに対する検出信号が得られる欠陥を対象としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７４４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、昨今は、高感度検査の要求がさらに厳しくなっている。複数個の受光素子を直列状に並べたセンサアレイの受光素子間には不感帯（現状は、１受光素子幅の１０％程度）がある。当該不感帯により散乱光の検出光量が低下し、検出感度が低下するという課題がある。その検出感度の低下は、１受光素子幅で検出される欠陥サイズに対して影響が大きい。また、欠陥の散乱光が２つの受光素子に跨いだ場合に、それぞれの素子に検出光量が分散し、検出光量が低下するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、センサアレイの不感帯の影響を低減し、受光素子をまたいだ場合における検出光量の低下の影響を低減する高感度に欠陥検査ができる光学式表面欠陥検査装置または光学式表面欠陥検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも下記に示す特徴を有する。
本発明は、被検査体に検査光を照射する照射手段と、該被検査体の表面からの散乱光に対する不感帯で分離された受光素子を複数列状に配置したセンサアレイに結像させる散乱光学系と、隣接した２つの受光素子の出力を加算する複数の加算手段と、該加算手段からの出力に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する処理部と、を有する。
【０００８】
また、本発明は、被検査体に検査光を照射する照射ステップと、該被検査体の表面からの散乱光に対する不感帯で分離された受光素子を複数列状に配置したセンサアレイに結像させるステップと、隣接した２つの受光素子の出力を加算する加算ステップと、該加算ステップの結果に基づいて前記被検査体の表面の欠陥を検査する処理ステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、センサアレイの不感帯の影響を低減し、受光素子を跨いだ場合における検出光量低下の影響を低減して、高感度に欠陥検査ができる光学式表面欠陥検査装置または光学式表面欠陥検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光学式表面欠陥検査装置の一実施形態を示す図である。
【図２】被検査体を螺旋走査して被検査体表面を全面走査する機構と動作を説明する図である。
【図３】本実施形態の本センサアレイの構成と、本センサアレイと被検査体との関係と、本センサアレイの前処理部の構成とを示す図である。
【図４】従来の従センサアレイの構成と、従センサアレイと被検査体との関係と、従センサアレイの前処理部の構成とを示す図である。
【図５】本実施形態の前処理部の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、光学式表面欠陥検査装置(以下、単に検査装置という)１００の一実施形態を示す図である。検査装置１００は、ワークである磁気ディスクやＩＣウエハ等の円板状の被検査体２の表面に検査光を照射し反射光を得る検査光学系１と、検査光学系１を装置に支持するフレーム９と、被検査体２の全面を検査できるように被検査体２を走査する走査部１０とを有する。また、検査装置１００は、検査光学系１の出力を処理する前処理部５０と、走査部１０の制御し、前処理部５０の出力を入力しデータを処理する処理部１２を具備するデータ処理装置１１とを有する。
【００１２】
次に、図２に示すようなドーナツ状の被検査体２を螺旋走査して被検査体表面を全面走査する機構と動作を説明する。
ワークテーブル３は、図１に示すように、直線移動テーブル５とθ回転テーブル６とに支持されている。直線移動テーブル５はＲ方向に直線移動し、θ回転テーブル６はこの直線移動テーブル５の上に設けられている。θ回転テーブル６には回転角度を示す信号を発生するエンコーダ６ａが設けられ、直線移動テーブル５には、Ｒ方向の移動位置を示すエンコーダ５ａが設けられている。各エンコーダ５ａ，６ａの信号はデータ処理装置１１（インターフェース１４）に走査位置信号として送出される。
【００１３】
なお、２ａは、被検査体２がワークテーブル３に載置されていることを検出するセンサである。３ａは、ドーナツ状にした被検査体２の中心がθ回転テーブル６の回転中心と一致するように被検査体２をセットするためのガイドピンである。８はθ回転テーブル６を駆動するθ方向駆動回路であり、ワークテーブル３の回転方向と回転速度、停止位置等がこの駆動回路を介して制御される。７は、直線移動テーブル５をＲ方向に直線移動させるＲ方向駆動回路である。これら駆動回路は、データ処理装置１１からの制御信号に応じて制御される。
【００１４】
このような機構を記憶部１３に格納された定速度螺旋走査プログラム１３ｂよって被検査体２を螺旋走査する。具体的には、被検査体２の中心がθ回転テーブル６の回転中心と一致するように被検査体２を載置し、検査光２１をドーナツの内側の縁にセットする。その後、ワークテーブル３をθ回転テーブル６で定速に回転させながら、直線移動テーブル５で被検査体２の径(Ｒ)方向、例えば図１において左右方向に移動させる。これによって、検査光２１を被検査体２の全面に亘って走査できる、即ち検査できる。
走査は螺旋に限らず矩形上に走査させてもよいし、検査光学系１側を走査させてもよい。
【００１５】
全面走査した場合の各測定点での散乱光の測定データは、前処理部５０を経てディジタル値に変換されてデータ処理装置１１に転送されて、各エンコーダ５ａ，６ａで規定される各測定点(走査)位置とその点における測定値が記憶部１３の測定結果記憶エリア１３ｃに記憶される。記憶部１３に格納された欠陥解析プログラム１３ａによって、位置が認識された各測定点のデータを解析し、スクラッチＳや異物などの欠陥の検査を行うことができ、その結果を表示装置１５に表示することができる。なお、図１において１６はバスである。
【００１６】
次に、本発明の実施形態の特徴である検査光学系１の構成について図２を用いて説明する。検査光学系１は、被検査体２の表面にレーザ光２１を照射するレーザユニット(光源)２０と、被検査体２上の欠陥Ｓからの反射光のうち散乱光３１をセンサアレイ４０の受光面に結像させる散乱光学系３０とを有する。本実施例の照射ポイントは、ドーナツ状の被検査体２の中心からＲ方向にずれた位置であり、被検査体２をＲ方向に移動させて全面走査する。
【００１７】
散乱光学系３０は、対物レンズ３２と、反射光のうち正反射光２６をカットするマスク３４と、正反射光２６がカットされた散乱光３１をセンサアレイ４０に集束させる結像レンズ３３とを有する。受光素子の配列方向、即ち厚さ方向に対する水平方向の水平分解能は、配列方向の受光素子サイズ／散乱光学系検出倍率で規定できる。ここで、例えば、配列方向の受光素子サイズを５００μｍ、散乱光学系検出倍率を１００倍とすると、水平分解能は５μｍとなる。不感帯の幅は、その幅を受光素子の幅の１０％とすれば０．５μｍとなる。
【００１８】
図３は、本実施形態のセンサアレイ(以下、本センサアレイという)４０の構成と、本センサアレイ４０と被検査体２との関係(図３(ａ))と、本センサアレイ４０の前処理部５０の構成(図３(ｂ))とを示す図である。一方、図４は、従来のセンサアレイ(以下、従センサアレイという)７０の構成と、従センサアレイ７０と被検査体２との関係(図４(ａ))と、従センサアレイ７０の前処理部８０の構成(図４(ｂ))とを示す図である。
【００１９】
本センサアレイ４０及び従センサアレイ７０は、それぞれの複数（ｎ）個の受光素子４０１から４０ｎ、７０１から７０ｎを有し、共に被検査体２に対し、Ｒ方向に平行に設けられている。従センサアレイ７０は、図４(ｂ)に示すように、受光素子間を分離する絶縁体である不感帯７１を、センサアレイ７０の配列方向に対し垂直になるように設けている。一方、本センサアレイ４０は、図３(ｂ)に示すように、不感帯４１をセンサアレイ４０の配列方向に対し斜めに設け、受光素子の構造を菱形にしている。本実施例は、その斜め角度θを３０度としている。その斜め角度θが２５度より小さくなると、従センサアレイに近づき後述する効果が小さくなり、４５度より大きくなると、散乱光３１は、必ず不感帯４１を跨ぎ、箇所によって２か所で跨ぐことになり、好ましくない。従って、その斜め角度θは、２５度から４５度の範囲が好ましい。
【００２０】
その結果、図３(ｂ)、図４(ｂ)に示すように、不感帯４１、７１を跨ぐ散乱光３１を生じさせる欠陥Ｓｂの場合、斜線で示す検出領域Ｒｂは、受光素子４０ｍと４０ｍ＋１(ｍ≧１、整数、以下同様)又は受光素子７０ｍと７０ｍ＋１のそれぞれの領域に分かれ、検出感度は低下する。
【００２１】
特に、欠陥Ｓｃのように、不感帯７１の幅よりも小さい又は同等なサイズを有する場合、斜線で示す検出領域Ｒｃは、従センサアレイ７０では、最悪不感帯７１中に埋もれ、出力信号を得ることができない。例えば、不感帯が５μｍであれば、０．５μｍ以下の欠陥は検出できない場合がある。
【００２２】
一方、主センサアレイ４０では、不感帯４１を斜めに設けているので、不感帯４１の前後の検出領域Ｒｃに、出力を得ることができる領域が少なくとも受光素子４０ｍと４０ｍ＋１の一方に存在する。従って、主センサアレイ４０の検出感度は、横切る不感帯分低下するが、出力信号を得ることができる。
【００２３】
上記の不感帯４１による検出感度の低下を補うために、図３(ｂ)に示すように、本実施形態では、隣接する２つの受光素子の出力を加算する加算器５２(５２１から５２n‐１：図５参照)を設ける。その結果、横切る不感帯４１分の検出感度の低下に押えることができる。また、受光量の低下の影響を少なくすることができる。
加算器５２を設ける効果は、従センサアレイ７０を用いる場合でも効果を奏することができる。従センサアレイ７０を用いる場合は、検出領域Ｒｃが最悪不感帯７１中に埋もれてしまうケースでは効果を奏しないが、検出領域Ｒが２つの受光素子７０に跨るケースでは、主センサアレイ４０同様に効果を奏することができる。
【００２４】
なお、図４(ｂ)に示す従来技術の前処理部８０は、例えば、中央の受光素子７０ｍ＋１の両側の受光素子７０ｍと７０ｍ＋２の出力の平均値算出回路８２ｍ＋１の出力と、中央の受光素子７０ｍ＋１の出力とを差動アンプ８３ｍ＋１に入力し出力信号している。従来技術の処理回路の回路は、例えば凹凸等の欠陥種類によって生じる受光位置のずれを検出し、欠陥の大きさや欠陥種類の検出には適しているが、検出感度の低下を抑えるという点では、効果を発しない場合がある。例えば、上述した欠陥Ｓｂの場合でおいて、受光素子７０４０ｍと７０４０ｍ＋１の出力がＴａと等しく、受光素子７０４０ｍ−１ｍ＋２の出力が零の分かり易いケースを考えると、平均値算出回路８２ｍ＋１及び差動アンプ８３ｍ＋１の出力は、共にＴａ／２となり、検出感度は低下する。
【００２５】
しかしながら、本実施形態の加算器５１の出力を主センサアレイ４０又は従センサアレイ７０の出力として、従来技術の前処理部８０に入力することで、従来技術の効果も奏することができる。
【００２６】
図５は、本実施形態の前処理部５０の全体構成を示す図である。各受光素子４０１から４０ｎの出力は、その出力電流を電圧に変換する電流電圧変換器５１(５１１から５１ｎ)に入力される。隣接する２つの電流電圧変換器５１、例えば電流電圧変換器５１１と５１２の出力は、前述した加算器５２１に入力される。加算器５２１の出力は、ノイズを低減するために、高周波カットフィルタ５３１、低周波カットフィルタ５４１を経て、Ａ／Ｄ変換器５５１でディジタル信号に変換され、インターフェース１４を介して、図１に示すデータ処理装置１１に取り込まれる。
【００２７】
なお、加算器は加算アンプであってもよい。また、各受光素子４０１から４０ｎの信号を増幅後、Ａ／Ｄ変換し、その後処理を処理部１２で行ってもよい。さらに、当該Ａ／Ｄ変換、合わせて前処理部８０に相当する部分を処理部１２で処理してもよい。
【００２８】
図１で既に説明したように、記憶部１３に格納された欠陥解析プログラム１３ａによって、位置が認識された各測定点のデータを解析し、スクラッチや異物などの欠陥Ｓの検査を行うことができ、その結果を表示装置１５に表示することができる。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、センサアレイの不感帯の影響を低減し、高感度に欠陥検査ができる光学式表面欠陥検査装置または光学式表面欠陥検査方法を提供できる。
【符号の説明】
【００３０】
１：検査光学系                      ２：被検査体
３：ワークテーブル                  ５：直線移動テーブル
６：θ回転テーブル                  ９：フレーム
１０：走査部                          １１：データ処理装置
１２：処理部                          １３：記憶部
１４：インターフェース                １５：表示装置
２０：レーザユニット（光源）          ３０：散乱光学系
３１：散乱光                          ３２：対物レンズ
３３：結像レンズ                      ３４：マスク
４０：本実施形態における(本)センサアレイ
４０１から４０ｎ、４０ｍ、４０ｍ＋１：(本)センサアレイの受光素子
４１：（本）センサアレイの不感帯      ５０：(本)センサアレイの前処理部
５１１から５１n：電流電圧変換器       ５２、５２１から５２n‐１：加算器
５３１から５３n‐１：高周波カットフィルタ
５４１から５４n‐１：低周波カットフィルタ
５５１から５５n‐１：Ａ／Ｄ変化器      ７０：状来技術における(従)センサアレイ
７０１から７０ｎ、７０ｍ−１、７０ｍ、７０ｍ＋１、７０ｍ＋２：(従)センサアレイの受光素子
７１：（従）センサアレイの不感帯      ８０：(従)センサアレイの前処理部
Ｒｂ：欠陥Ｓｂによる検出領域          Ｒｃ：欠陥Ｓｃによる検出領域
Ｓ：欠陥                              Ｓｂ：不感帯を跨ぐ散乱光を生じさせる欠陥
Ｓｃ：不感帯の幅よりも小さい又は同等なサイズを有する欠陥
【図１】
2013228254.tif 000003
【図２】
2013228254.tif 000004
【図３】
2013228254.tif 000005
【図４】
2013228254.tif 000006
【図５】
2013228254.tif 000007