JP2559470B2 - 外観検査方法 - Google Patents

外観検査方法

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JP2559470B2 JP63199805A JP19980588A JP2559470B2 JP 2559470 B2 JP2559470 B2 JP 2559470B2 JP 63199805 A JP63199805 A JP 63199805A JP 19980588 A JP19980588 A JP 19980588A JP 2559470 B2 JP2559470 B2 JP 2559470B2
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    • G11B5/3163Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的に不透明な層の表面を光学的に透明
な層で被覆した構成を有する被検査対象物の外観検査装
置に係り、特に、透明保護膜中に混入した異物の検出に
好適な外観検査方法に関する。
〔従来の技術〕
第7図は、透明保護膜で覆う素子の一例である薄膜磁
気ヘッドの部分断面図である。この薄膜磁気ヘッドは、
コンピュータ用の磁気ディスクに使用されるもので、コ
イル導体1と、絶縁層2と、磁性体4と、これらを覆う
透明保護膜3により構成されている。透明保護膜3を形
成する場合、透明保護膜3が均一に生成されず、異物が
混入してしまうという問題がある。この異物として、透
明保護膜3の材質と同一の材質で成る塊状粒子5a,5bが
ある。保護膜3中に異物が存在すると、異物存在箇所の
有効な保護膜3の厚さがうすくなってしまい、素子の信
頼性が低下する。また、異物5bが保護膜3の表面に存在
する場合、ディスク使用時にこの異物5bがディスク面に
落下すると装置の破損あるいはデータの消失等重大な事
故と引き起こすため、厳重な検査が必要である。
パターンやウエハ上の異物を検出するために広く用い
られる従来技術としては、通常の明視野あるいは暗視野
照明により本来同一形状を有する2つの検査対象を撮像
し、得られた像を比較検査して不一致部分を異物あるい
は欠陥として検出する方法が知られている。第7図に示
すように、異物5a,5bが不規則な形状を有しているた
め、その表面で光が散乱される。このため、異物の下に
反射率の高い、表面の滑らかなパターンあるいは基材が
存在すれば、明視野照明では異物は暗くその下地は明る
く検出でき、暗視野照明では異物は明るくその下地は暗
く検出できる。そこで、同一形状を有する2つの素子を
明視野あるいは暗視野照明で撮像し、比較することによ
り、保護膜中の異物を画像間の不一致として検出するこ
とができる。
一方、半導体ウエハに付着した異物を検出する方法と
しては、レーザでウエハを斜方から照明し、その散乱光
を検出する方法が特開昭55−99735号公報に述べられて
いる。この方法は、レーザ光が異物で散乱する際に偏光
特性が乱されることを利用し、パターンからの反射光の
影響を受けることなく異物のみを検出するものである。
また、検査対象物の3次元形状を測定する方法として
は、光切断法が広く知られている。光切断法は、第8図
(a)に示すように対象物に対してスリット光8を投影
し、スリットと直交する面内でスリット光源とは異なる
位置から、投影されたスリット像7をTVカメラ9で検出
する(同図(b))ことにより、対象物の3次元形状を
測定するものである。保護膜中の異物は素子よりも高い
位置にあるため、光切断法により異物を検出できる可能
性がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記3種の従来技術を薄膜磁気ヘッドの保護膜中に混
入された異物の検出法として適用する場合、それぞれ以
下に示す問題点がある。
通常の明視野あるいは暗視野照明で同一形状の2つの
素子を撮像し比較検査する方法は、保護膜で覆われた素
子の表面特性(表面が滑らかであるかざらざらしている
かといったような特性)や形状のばらつきが検査結果に
大きく影響するという問題がある。例えば異物の下に存
在する素子の表面がざらざらしている場合、照射した光
は異物だけでなく素子表面でも散乱するため、明視野照
明では異物,素子ともに暗く、暗視野照明では異物,素
子ともに明るく検出され、異物のコントラストが弱くな
って比較検査の際に不一致成分が小さくなり異物を見逃
す危険性がある。また、素子表面の凹凸が激しい場合に
は、明視野,暗視野照明を問わずランダムな濃淡変化と
して検出されるため、比較検査時に不一致を生じてしま
い、正常な部分を異物と誤検出する危険性がある。
レーザ光を斜方から照射し、異物からの散乱光を検出
する方法も、素子の表面特性が検査結果に大きな影響を
与える。半導体ウエハのパターンに比べ、薄膜磁気ヘッ
ドのパターンは表面が粗く、パターン表面でもレーザ光
の偏光特性が乱されるため、パターンからの散乱光と保
護膜中の異物からの散乱光を弁別するのは困難である。
このため、この従来技術を薄膜磁気ヘッドの検査に適用
することは困難である。
保護膜中の異物の検出に光切断法を用いる場合には次
のような問題がある。光切断法では、投影したスリット
像をTVカメラで撮像し、得られた画像からスリット位置
を算出,処理することにより、対象物の1断面形状を知
ることができる。このため、対象物全体の3次元形状を
得るには、スリット位置を少しずつ移動しながら上記操
作を繰り返す必要があり、複雑な処理と多大な時間を要
する。また、異物が保護膜と同一の材質でできた塊状粒
子である場合には、異物からの散乱光が微弱となり、異
物に投影されたスリットを確実に検出することは困難と
なる。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、異
物の見逃しや誤検出をすることなく、簡単な処理で高速
に保護膜中の異物を検出する外観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〕
上記目的は、光学的に不透明な層の表面を光学的に透
明な層で被覆した構成を有する被検査対象物を検査する
外観検査方法において、光学的に透明な層の表面の一部
に斜方から照明光を入射させて光学的に不透明な層の表
面を照射し、光学的に透明な層の表面で照明光が入射す
る位置から光学的に不透明な層の表面の照明光により照
射される位置に亘る領域の少なくとも一部を含み光学的
に不透明な層の表面の照射光により照射される領域を含
まない検出視野で照明による反射光を検出し、この検出
した光学的に不透明な層の表面からの反射光とは異なる
反射光に基づいて光学的に不透明な層より上に存在する
異物を検出する方法により達成される。
〔作用〕
光学的に不透明な層の表面を光学的に透明な層で被覆
した構成を有する被検査対象物の表面の一部に対して斜
方から照明光を照射させると、表面層である光学的に透
明な層を透過して下層の光学的に不透明な層が照射され
て、反射光によりこの照射された部分が明るく見えると
ともに、光学的に透明な層中の照明光の光路中に異物が
存在した場合には、この異物により光が散乱して明るく
見える。この異物による散乱光を光学的に不透明な層か
らの反射光と切り放して検出することにより、異物を検
出することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第6図を参照して説
明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る外観検査方法の説
明図(素子断面図と上面図)である。スリット光10は紙
面に垂直な方向にスリット状になっており、ウエハ表面
に対し角度θで入射している。保護膜3に入射した光は
異物5の表面で散乱するとともに、保護膜下部に存在す
る素子表面(磁性体4)に到達する。これをウエハ上方
から観察すると、第1図の下の図に示す如く、素子パタ
ーンのうちスリット光10が照射された領域Pと、保護膜
3中に存在する異物5のみが明るく見える。そこで、ス
リット光が保護膜表面に入射する位置S1と素子上にスリ
ット光が到達する位置S2の間の領域例えばdを検出する
ことにより、素子パターンの影響を受けることなく異物
からの散乱光のみを検出することができる。スリット光
に対し、スリットと直交方向にウエハを移動しながら上
記領域dを検出することにより、ウエハ全面に対し保護
膜中の異物を検出することができる。
第2図は、第1図で説明した実施例に係る外観検査方
法を適用した外観検査装置の構成図である。光源11から
出た光はコンデンサレンズ12、スリット状に穴のあいた
遮光板13、結像レンズ14を通って被検査ウエハ15上にス
リット光10として結像する。被検査ウエハ15からの反射
光は対物レンズ16を介して一次元イメージセンサ17上に
結像し、イメージセンサ17の出力である映像信号は2値
化回路18によりあるしきい値Thで2値化される。イメー
ジセンサ17は第1図で説明したように、スリット光10が
被検査ウエハ15の保護膜に入射する位置と、保護膜下部
に存在する素子上にスリット光が到達する位置の間の領
域の全部あるいは一部を検出するように位置を調整して
おく。
次に、この調整方法の一例について説明する。第1図
において、保護膜3の表面から素子上面までの保護膜の
厚さをt、保護膜3の屈折率をnとすると、スリット光
10が保護膜3の表面に入射する位置S1から素子上面に到
達する位置S2までの長さを上方から検出した幅xは、 となる。そこでまず、イメージセンサ17による検出幅d
をdxとなるように対物レンズ16の倍率を選定する。
あるいは、対物レンズ16とイメージセンサ17との間に適
当な倍率変換レンズを挿入し、検出幅dをdxとなる
ように設定する。次に、イメージセンサ17を素子からの
反射光が検出できる位置すなわち第1図の領域Pを検出
するように調整する。この状態からイメージセンサ17
を、第1図において領域Pの右側の領域を検出するよう
に徐々に移動させる。この時、イメージセンサ17からの
出力を常時観察しておくと、保護膜3中に異物がない場
合は、イメージセンサ17の検出領域から領域Pがはずれ
たときにイメージセンサ17の出力は0となる。そこで更
に、イメージセンサ17をウエハ上の長さでx−dに対応
する距離だけ移動させることにより、第1図に示す検出
領域を設定することができる。以上述べたように検出領
域dを設定した場合、保護膜3の表面から深さ までの間に存在する異物を検出することができる。
尚、本実施例では、第1図においてスリット光10が保
護膜表面に入射する位置S1より右側の領域からの反射光
は存在しないため、実際には検出領域を右側に広げ、d
>xとなっても支障はない。この状態でXステージ19
(スリット光10と直交方向に移動)とYステージ20(ス
リット光10と同一方向に移動)を適宜駆動することによ
り、被検査ウエハ15の保護膜中に存在する異物からの散
乱光を、ウエハ全面について検出することができる。
保護膜3中の異物5が保護膜3と同一材質でできた塊
状粒子である場合は、異物5からの散乱光は微弱であ
る。しかし、イメージセンサ17からの映像信号には異物
5からの散乱光以外の成分は含まれていないため、2値
化回路18のしきい値Thを充分小さくすることで、誤検出
することなく異物5のみを確実に検出することができ
る。
第3図は本発明の他の実施例を示す構成図である。第
2図に示した実施例と異なるのは、対向する2方向から
スリット光を照射している点である。
本実施例では、第4図に示すように、2本のスリット
光10a,10bを検出領域dに対して対称な位置関係となる
ように照射する。本実施例によれば、対向する2方向か
ら照明を行うため、異物からの散乱光強度を増加させ、
異物の検出感度を同上することができる。
第5図は本発明の更に他の実施例を示す構成図であ
る。第2図に示した実施例で用いた、スリット状の穴の
あいた遮光板13の代わりに、直線形状の端部を持った遮
光板30を光路に挿入し、照明光の一部を遮光する。第6
図に、本実施例における照明光10cと素子および検出範
囲の位置関係を示す。本実施例は第2図に示した実施例
において、スリット幅を充分広げたものと同一であり、
単純な遮光板で同一の効果が得られる。また、本実施例
における照明方式を、第4図に示した実施例の如く対向
する2方向から行えば、異物の検出感度が向上できるの
はいうまでもない。
尚、上述した実施例では、斜方からの照明を透明保護
膜下の素子まで照明しているが、上記説明から明らかな
様に、目的は異物の検出であるから素子まで照明する必
要はない。つまり、斜方照明により透明保護膜のみ照明
できれば、保護膜中の異物は検出可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、コンピュータ
用磁気ディスク等に使用する薄膜磁気ヘッドのような、
透明保護膜に覆われた素子の保護膜中に混入された異物
を、素子パターンと分離して検出することができるた
め、素子パターンの形状や表面特性に影響されることな
く、また擬似欠陥を発生することなく異物のみを高い信
頼度で検出できる。このため、製品の信頼性向上に顕著
な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る外観検査方法を説明
する素子断面図と上面部から成る位置関係図、第2図は
第1実施例を実施する外観検査装置の構成図、第3図は
本発明の第2実施例に係る外観検査方法を実施する外観
検査装置の構成図、第4図は第2実施例に係る外観検査
方法を説明する位置関系図、第5図は第3実施例に係る
外観検査方法を実施する外観検査装置の構成図、第6図
は第3実施例に係る外観検査方法を説明する位置関係
図、第7図は薄膜磁気ヘッドの部分断面図、第8図は光
切断法の概念説明図である。 3……保護膜、5,5a,5b……異物 10,10a,10b……スリット光 10c……照明光 13,13a,13b,30……遮光板 5……被検査ウエハ、16……対物レンズ 17……一次元イメージセンサ 18……2値化回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−67845(JP,A) 特開 昭60−129647(JP,A) 特開 昭59−82726(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学的に不透明な層の表面を光学的に透明
    な層で被覆した構成を有する被検査対象物を検査する外
    観検査方法であって、前記光学的に透明な層の表面の一
    部に斜方から照明光を入射させて前記光学的に不透明な
    層の表面を照射し、前記光学的に透明な層の表面で前記
    照明光が入射する位置から前記光学的に不透明な層の表
    面の前記照明光により照射される位置に亘る領域の少な
    くとも一部を含み前記光学的に不透明な層の表面の前記
    照射光により照射される領域を含まない検出視野で前記
    照明による反射光を検出し、該検出した前記光学的に不
    透明な層の表面からの反射光とは異なる反射光に基づい
    て前記光学的に不透明な層より上に存在する異物を検出
    することを特徴とする外観検査方法。
  2. 【請求項2】前記照明光がスリット状に成形されたスリ
    ット光であり、前記検出視野が前記光学的に透明な層の
    表面に入射する前記スリット光に平行なスリット状の視
    野であることを特徴とする請求項1記載の外観検査方
    法。
  3. 【請求項3】前記被検査対象物と前記スリット状の照明
    光とを、少なくとも該スリットの方向と直角の方向に相
    対的に移動させることにより、前記被検査対象物の前記
    光学的に不透明な層より上に存在する異物を検出するこ
    とを特徴とする請求項2記載の外観検査方法。
  4. 【請求項4】前記照明光を、対向する2つの方向から同
    時に前記被検査対象物に照射することを特徴とする請求
    項1または2または3の何れかに記載の外観検査方法。
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