JP4384737B2 - 高速欠陥分析用の検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、干渉計からのデータを獲得し分析するための装置に関し、より具体的には、走査運動で表面を移動させたときに干渉計によって結像した表面上の隣接点の相対的な高さを分析するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ・システムでデータを格納するために使用するものなどの半導体ウェハや磁気ディスクは、表面の平面度や、表面品質を決定するその他のパラメータに非常に感知になっている。このようなデバイスの表面は、このようなデバイスの製造に使用する機器の能力に匹敵するように、非常に高いスループット率で非常に高い正確度で異常の有無を検査する必要がある。
【０００３】
したがって、表面プロファイラは、このようなデバイスの製造で使用する重要な計器になっており、表面のトポグラフィ、構造、粗さ、その他の特性を検討するために広く使用されている。表面プロファイラは、測定中の表面に物理的に接触するプローブによって接触測定を行う第１クラスの計器と、測定中の表面に物理的に接触せずに非接触測定を行う第２クラスの計器とにカテゴリー化することができる。多くの応用例では、測定中の表面の汚染および機械的損傷を回避し、高い表面速度での検査を可能にするために、非接触測定の方が極めて好ましい。
【０００４】
非接触表面測定を行う計器の一例は表面輪郭干渉計であり、これは特に、測定中の部品の厚さにおける段差の高さまたは表面の粗さを求めるために使用する。このような段差は、たとえば、プリント回路板または集積マイクロ回路の製造時に基板に金属フィルムを貼付することによって発生する可能性がある。一般に、干渉計は、同じ単色光源から得られる２本の光ビームが長さの異なる複数の光路に沿って方向付けられる光学計器であり、この長さの違いは両方の光ビームが干渉可能になっているときに発生する干渉じまの特徴を決定する。両方の光ビームは同じ単色光源から得られるので、波長が同じである。また、光源からの光路距離が等しい場合、両方のビームは互いに位相が同じになる。したがって、ビーム間の位相差は光路長の差からのみ発生する。
【０００５】
光波干渉という現象は、同じときに同じ領域を通過する２つ以上の光波の相互作用によるものであり、重ね合わせの原理により強化される箇所もあれば、中和される箇所もある。
【０００６】
光電シヤリング干渉計では、スリットと、ウォラストン・プリズムと、顕微鏡の対物レンズとを通過した偏光を使用して、スリットの２つの像を段差の両側に１つずつ形成することにより、テスト表面の段差の高さを測定することができる。テスト表面によって反射したビームはレンズとプリズムを通過し、２本の直交偏光ビームによって像が形成される、これらのビーム間の位相差は、段差の高さによって決定されるが、２本の干渉ビームの位相の等しさを検出するためにまとめて使用する電気光学変調器、検光子、光電子増倍管、位相感知検波器の使用によって決定されるように、位相差が正確に打ち消されるまで（ビームに対して横向きの）横方向へ弱いレンズを線形移動することによって測定することができる。システムの正確さは、弱いレンズの線形移動を測定できる精度によって決まる。したがって、２本の直交偏光間の位相差は、ビームがウォラストン・プリズムによって横方向に転位した状態で測定されるので、システムは共通光路干渉計にはならない。
【０００７】
ウォラストン・プリズムは複屈折という現象を利用するものであり、それにより透明の異方性材料の結晶が複数の直交偏光ビームを異なる角度に屈折させる。方解石、石英、雲母などの結晶はこのような特性を発揮する。ウォラストン・プリズムはひとまとめに保持された２つのくさび形セグメントを含み、隣接する研磨表面はデバイスの光軸に対して斜角の平面に沿って延びている。ウォラストン・プリズムは、デバイスの光軸に対して直角の平面に沿って位置する。ウォラストン・プリズムの２つのセグメントは複屈折材料から構成され、材料の結晶軸は互いに直角かつデバイスの光軸に対して直角に位置する。
【０００８】
たとえば、互いに直交偏光した２本のサブビームからなる光ビームがデバイスの光軸に沿ってウォラストン・プリズムまで方向付けられている場合、２本のビームはプリズムの最初の表面で屈折することはない。というのは、プリズムが両方のビームの方向に対して直角に位置しているからである。しかし、２本のビームがプリズムの２つのセグメントの傾斜内部表面に達すると、屈折が発生し、プリズム・セグメントを構成する材料が複屈折であるために２本のビームは異なる角度で屈折する。２本のビームは、プリズムの反対側の外部側面に達すると、もう一度屈折する。
【０００９】
上記の説明では、複屈折材料からなる２つのくさび形を含むウォラストン・プリズムについて記述しているが、２つまたはそれ以上の傾斜平面で接合された３つまたはそれ以上のこのようなくさび形を使用して、この種のプリズムを形成することは可能であり、有利である場合が多い。これを行うと、プリズムの外部表面はデバイスの光学的中心に対して直角のままになる。
【００１０】
したがって、干渉計を使用して非常に小さい表面フィーチャを正確に測定するためにいくつかの方法が開発されている。しかし、このような方法は、干渉計によって見るために非常に小さい表面積が所定の位置に保持される精巧かつ入念なプロセスに基づくものなので、干渉計による検査によって恩恵を受けると思われる部品を大量に作成する大量生産プロセスの材料に適用するのは難しい。
【００１１】
先行技術の説明
米国特許第５４６９２５９号には、所定の領域を照射するように成形された第１の平行ビームと、狭い線を照射するように成形された第２の平行ビームとを形成する光源が設けられた干渉計が記載されている。どちらのビームも直交偏光サブビームに分離され、このサブビームは複合ウォラストン・プリズム内で外側および内側に向かってそれる。これらのビームの像は、対物レンズを通ってテスト表面上で集束し、実際の分離点は対物レンズの後部焦点面に投影される。テスト表面から反射され、複合ウォラストン・プリズムを通って元に投影される光により、複合プリズムによって分離され、移動テスト表面上に投影された狭い照射線について通常使用する線センサの表面上と、静止テスト表面上に投影された領域照射について通常使用する領域センサの表面上に干渉じまが生成される。この干渉計内には、オートフォーカスおよび自動位相角補正サーボメカニズムも設けられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、走査プロセス中にリアルタイムで段差および欠陥のある壁の勾配に関する量的データを提供しながら、個々の領域の測定のために停止せずに比較的大きいテスト表面を検査できる装置を提出することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この装置は、表面欠陥の存在を判定する広域走査干渉計と、広域走査干渉計によって位置が特定された個々の表面欠陥の輪郭を判定する狭域走査干渉計と、サンプルと干渉計との相対運動を確立するためのメカニズムとを含み、その表面は干渉計に隣接して移動する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明により構築された光学検査装置の正面図である。この装置では、検査中の表面２ｂに隣接して、広域走査干渉計２と狭域走査干渉計２ａが独立して移動する。この例の表面２ｂは、ホイール２ｆによりターンテーブル２ｅを駆動するモータ２ｄによって回転されるディスク２ｃの上部表面である。ホイール２ｆは、フレームワーク３ａ内のシャフト３に回転式に取り付けられている。両方の干渉計２、２ａは、ディスク２ｂに対して半径方向に１対のレール３ｂ上で移動する。広域走査干渉計２は上部親ねじ３ｄを回す上部駆動モータ３ｃによって動かされ、狭域走査干渉計２ａは下部親ねじ３ｆを回す下部駆動モータ３ｅによって動かされる。
【００１５】
この装置を使用する場合、広域走査干渉計２は表面２ｂの欠陥を突き止めるために使用し、狭域走査干渉計２ａは検出された欠陥の実際の輪郭を生成するために使用する。本発明の好ましいバージョンでは、広域走査干渉計は線形ＣＣＤアレイに沿ってインターフェログラムを形成し、主平面２ｂより盛り上がっているか下がっているかにかかわらず、明るい領域は欠陥に対応する。ディスク２ｃが回り続けると、狭域走査干渉計２ａは、このような各欠陥が検出された半径方向に駆動される。このプロセスは、広域走査干渉計２が表面２ｂを完全に横切り、検出された欠陥の位置を格納し、その後、狭域走査干渉計２ａを使用して欠陥の輪郭を生成することによって実行することができる。あるいは、両方の干渉計を同時に使用し、欠陥の検出後、できる限りすばやく欠陥まで狭域走査干渉計を駆動することができる。
【００１６】
図２は、本発明の広域走査干渉計２として使用可能な干渉計の概略正面図である。米国特許第５４６９２５９号には、走査モードと静的動作モードの両方を有するバージョンでこの装置が記載されている。本発明で使用するためには、走査モードのみが必要である。干渉計２は共通モード・シヤリング・タイプであり、ビームスプリッタ４ａによって下向きに方向付けられたレーザ光源４からのビームは１対のシヤリング済みサブビーム４ｂを生成し、両方のサブビームは検査中の表面４ｃに入射する。シヤリング済みサブビーム４ｂは、ウォラストン・プリズム５ａと二分の一波長板５ｂとを含む、複合ウォラストン・プリズム・アセンブリ５によって生成される。対物レンズ６は線走査センサ７上の表面４ｃの一部分のインターフェログラムを形成するが、このセンサは表面４ｃを干渉計２に対して相対的に移動させたときに表面データを獲得するために使用する。
【００１７】
戻りビームの一部分はビームスプリッタ８ａによって分離され、焦点検出器８ｃと位相検出器８ｄとの間のもう１つのビームスプリッタ８ｂによって分割される。したがって、焦点検出器８ｃは圧電アクチュエータ９ａにより矢印９の方向に対物レンズ６を駆動して焦点を維持するので、オートフォーカス機能が得られる。位相検出器８ｄは圧電アクチュエータ９ｃにより矢印９ｂの方向に複合ウォラストン・プリズム・アセンブリ５を駆動し、好ましくは暗視野条件を維持する。この場合、線形ＣＣＤアレイ７で形成されたインターフェログラムは表面４ｃの平らな部分に対応する領域では暗く、表面４ｃの欠陥に対応する領域では明るくなる。
【００１８】
この装置およびその動作の詳細については、米国特許第４４６９２５９号に記載されている。
【００１９】
図３は、狭域走査干渉計２ａの概略正面図である。この装置内でテスト表面１２は、レーザ・ユニット１６から投影されたビーム１４から照射される。本出願では、波長が５３２ナノメートルの出力ビームを有するレーザ・ユニットで十分であることが分かっている。矢印１８が示すように、このビームは垂直に偏光されてレーザ・ユニットを出ていく。二分の一波長板２０はレーザ・ビーム１４の軸２２の周りを回転し、それを通って投影されたレーザ・ビーム１４の垂直偏光の細密調整を行う。二分の一波長板２０の通過後、レーザ・ビーム２２の一部分は非偏光ビームスプリッタ２５内で干渉計２ａの光軸２４に沿って下向きに偏向される。レーザ・ビーム１４の一部分は浪費され、そこで反射されるのではなく、ビームスプリッタ２５を通って透過される。下向きに方向付けられた反射レーザ・ビーム２６は、矢印２８が示すように水平に偏光され、第２の二分の一波長板３０によって投影される。
【００２０】
図４は、それを通って投影されたレーザ・ビームの偏光の向きを示すために、図３の切断線II−IIが示すように取り出した第２の二分の一波長板３０の概略平面図である。二分の一波長板を通って線形偏光を透過すると、偏光の方向と二分の一波長板を構成する材料の結晶軸との間の角度の２倍である角度により偏光角が回転する。二分の一波長板３０の例の結晶軸は、（図３に示す）下向き反射ビーム２６の矢印２８が示す偏光方向から、角度Ａとして示す２２．５度の角度になっている。したがって、二分の一波長板３０を通過する際に、このレーザ・ビームの偏光方向は、矢印３２が示す向きになるように、角度Ｂとして示す４５度の角度を回転する。
【００２１】
図５は、プリズム３４の上部部分を通って移動するレーザ・ビームの偏光を示すために、図３の切断線III−IIIが示すように取り出した第２の二分の一波長板３０のすぐ下のウォラストン・プリズム３４の概略平面図である。
【００２２】
図３および図５を参照すると、ウォラストン・プリズム３４は、互いにかつ干渉計２ａの光軸２４に対して直角の結晶軸４０、４２を有する結晶材料の１対のくさび形セグメント３６、３８から構成される。したがって、下向きに偏向されたレーザ・ビーム２６はウォラストン・プリズム３４に入り、上部くさび形セグメント３６の光軸から４５度の角度の方向に偏光されるので、矢印２８、４４が示す互いに垂直の方向に偏光され、強度が等しい１対のサブビームに分解される。ウォラストン・プリズム３４の各セグメント３６、３８を形成する結晶材料は複屈折であり、異なる角度に偏光した複数のビームを異なる方向に屈折させるので、それを通って下向きに移動する２本のサブビームは、矢印２８、４４が示すように互いに垂直に偏光され、セグメント３６と３８との間の境界面４６で別々に屈折する。一般に、ウォラストン・プリズムはその下部表面から出る２本のサブビームを偏差角分だけ分離するが、この偏差角は、レーザ・ビームの波長と、くさび形部分３６、３８の材料の屈折率と、境界面４６が傾斜している角度との関数である。
【００２３】
一般に、ウォラストン・プリズムは、単一セグメントから３つまたはそれ以上のセグメントまで、いくつかのくさび形セグメントで構成することができる。１つまたは２つのセグメントを有するウォラストン・プリズムでは、サブビームは分離点と呼ばれる境界面４６などの表面からそれる。３つまたはそれ以上のセグメントを有するウォラストン・プリズムでは、通常、サブビームはまとめて戻され、ウォラストン・プリズムと対物レンズとの間のクロスオーバ点で互いに交差する。クロスオーバ点がない場合、分離点は対物レンズの後部焦点面に含まれる。クロスオーバ点がある場合、最終クロスオーバ点は対物レンズの後部焦点面に含まれる。
【００２４】
このようにして、第１の偏光方向を有する右サブビーム４８と、右サブビーム４８の偏光方向に対して直角の偏光方向を有する左サブビーム５０が形成される。このようなサブビーム４８、５０はどちらも対物レンズ５２を通過し、それぞれ、テスト表面スポット５４、５６上で集束する。テスト表面スポット５４、５６から反射した後、サブビーム４８、５０は対物レンズ５２およびウォラストン・プリズム３４を通って上向きに戻り、プリズム３４の上部くさび形セグメント３６で再結合される。スポット５４、５６からの反射のプロセス中、偏光方向は矢印２８、４４が示すように維持される。
【００２５】
図３の例では、テスト表面スポット５４は、テスト表面スポット５６のレベルより上がっている。サブビーム４８、５０が移動する距離は互いに異なるので、テスト・スポット５４、５６からの投影および反射に必要な時間がそれぞれ異なり、反射してウォラストン・プリズム３４に戻ったときに２つのサブビーム４８、５０間に位相のずれが発生する。このような反射したサブビームはウォラストン・プリズム３４内で再結合されると、この位相のずれのために、ウォラストン・プリズム３４を構成する材料の結晶軸４０、４２に対して４５度の角度で延びる長軸と短軸とを有する楕円偏光ビームを形成する。図５では、この再結合ビームの偏光が楕円５８によって示されている。
【００２６】
図４および図５を参照すると、再結合ビームが二分の一波長板３０を通って上向きに透過したときに、その楕円偏光は、楕円６０が示すように長軸と短軸が矢印２８の方向とそれに対して直角の方向とに延びるように回転する。楕円６０の長軸と短軸に沿った相対強度は、テスト・スポット５４、５６からの反射後に戻るサブビーム４８、５０間の位相のずれによって決まる。
【００２７】
もう一度図３を参照すると、再結合ビームは二分の一波長板３０から非偏光ビームスプリッタ２５内に上向きに透過し、この再結合ビームの透過部分６２は以降の測定に使用し、ビームスプリッタ２５内で反射したこのビームの一部分は廃棄される。図４の楕円６０が示す楕円偏光は保持される。このビームの透過部分は次に偏光ビームスプリッタ６４内で分離され、矢印２８が示す方向に偏光されたビーム６２の一部分は第１の光検出器６６内に透過し、（図５に示す）矢印４４の方向に偏光されたビーム６２の一部分は第２の光検出器６８内に反射する。
【００２８】
各光検出器６６、６８の出力は対応するアナログ／ディジタル変換器７０への入力として供給され、次にこの変換器はコンピュータ・プロセッサ７２へ入力を供給する。このプロセッサ７２は、システム・メモリ７４、ハードファイル７６、ディスプレイ・ユニット７８などの従来の装置に接続された従来のデバイスである。プロセッサ７２内で実行するためのプログラムはディスケット８０からメモリ７４にロードされる。
【００２９】
もう一度図１および図２を参照し、広域走査干渉計２を使用して欠陥の位置を獲得するときの本装置の動作について次に説明する。この装置の典型的な応用例では、ハードファイルのディスク媒体を測定して数ナノメートルの平滑度を求める。本発明によれば、まず線走査ＣＣＤセンサ７を使用してディスクを走査し、ディスク表面内で欠陥が検出された場所を決定するための自動化手順が得られる。このような各欠陥の位置は、狭域走査干渉計２ａによるその後の輪郭生成のために格納される。
【００３０】
広域走査干渉計２による基本的な測定技法では、レーザ暗視野シヤリング長干渉計法を使用し、平滑領域に対応する暗さを生成し、欠陥は明るいスポットとして現れる。この測定プロセスでは、ディスク２ｃは、ターンテーブル２ｅで回転するらせん運動で走査し、干渉計２はモータ３ｃによって線形運動として駆動される。ディスク２ｃの表面２ｂは干渉計によって照射される。線走査ＣＣＤセンサ７はこの走査を追跡し、ディスク表面の隆起またはピットを明るいスポットとして記録する。幸いなことに、典型的なディスクの大部分は黒い部分として記録され、ディスクが所望の限度内で平らであることを示す。たとえば、９５ｍｍのディスクは約４６０メガバイトのデータを生成し、そのうちのほぼすべては通常、値のないヌル・データである。
【００３１】
図７は、ＣＣＤ線走査センサ７の出力から毎秒２０００万サンプルという速度で到着するこのデータを分類するビデオ前処理システムのブロック図である。このシステムはヌル・データを廃棄し、ディスク表面上の１つの点まで各データを突き止めるタグとともに貴重なデータを格納する。ビデオ前処理システムは、３つの主要部分、すなわち、線走査センサ７からのデータを処理し返しながらセンサ７に電力供給しクロックするビデオ・プロセッサ・ボード（ＶＰＢ）１６４と、ターンテーブル２ｅの回転位置とキャリッジ１５９の線形位置とを示す出力を読み取る位置ログ・カード（ログ・カード）１６６と、ＶＰＢ１６４とログ・カード１６６からのデータを処理して検出したフィーチャの位置マップを生成するディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１６８からなる。
【００３２】
図８は図２の広域走査干渉計２内の線走査ＣＣＤセンサ７の概略正面図であり、このセンサによるテスト・サンプルの単一ビデオ線走査中に検査した表面の一部分の追加表示を含む。センサ７は１０６３個のピクセル・エレメント１６９を含み、そのうちの１０２４個は活動状態のピクセル・エレメントであり、そのそれぞれは幅が０．６ミクロンの領域に対応するインターフェログラムの照度レベルを測定する。したがって、６１４ミクロンの幅を有するテスト表面１６の一部分のインターフェログラムは線走査ＣＣＤセンサ７によって検査される。
【００３３】
図７および図８を参照すると、ＶＰＢ１６４はＣＣＤセンサ７用のコントローラとして機能し、センサ７に電力を供給しクロックすると同時にビデオ・データを処理して返す。センサ・クロックおよびタイミング回路１７０では、ＶＰＢ１６４は１０６３個のクロック・サイクルごとに１つの線同期パルスとともに２０ＭＨｚ（メガヘルツ）のクロックを生成する。この同期パルスにより、センサ７内のＣＣＤエレメントはそれぞれの関連シフト・レジスタにダンプされ、ＶＰＢ１６４へのデータ転送を開始する。走査プロセス中、センサ・クロックおよびタイミング回路１７０からの各クロック・パルスにより、１０６３個のピクセルのそれぞれからのデータを供給するビデオ線の走査が発生する。このようなパルスは２０ＭＨｚの速度で発生するので、パルス間の時間は５０ナノ秒であり、線走査間の線同期パルスは５３．１５ミリ秒ごとに発生する。
【００３４】
もう一度図２を参照すると、広域走査干渉計２は検査中の表面の上に２本の偏光照射線を生成する。したがって、この表面で測定可能な各欠点は、線走査ＣＣＤセンサ７により順次検出される暗視野の２つの像または明るいスポットになる。このような２本の線は、干渉計２のシヤリング距離である６０ミクロン分、分離されている。
【００３５】
ビデオ線走査間のタイミングは５３．１５ミリ秒に保持されているので、ビデオ線間で検査中の表面２ｂが移動する距離は表面が駆動される速度によって決まる。好ましいことに、この移動距離はシヤリング距離の約数に設定されているので、単一欠陥から発生する２つの像はより容易く識別され、互いに関連する。ハードファイル媒体を検査する本出願では、この距離は、３０ミクロン、すなわちシヤリング距離の半分に設定されることが好ましい。この距離をシヤリング距離の様々な約数に設定すると、様々なタイプの表面が最も効率よく検査される。ビデオ走査間が５３．１５ミリ秒の場合、３０ミクロンという所望の距離は、速度を０．５６４４メートル／秒に設定することによって得られる。このような条件下では、欠陥の第２の像が検出される線走査は、通常、欠陥の第１の像が検出される線走査の後の第２の線走査である。本出願では、この速度は、ターンテーブル２ｅ（図１に示す）の角速度を低下させることにより、ディスク形表面上のらせんパターンの検査中、一定レベルに保持される。
【００３６】
もう一度図８を参照すると、この走査プロセスは検査中の表面を１０２４個のピクセル１７２の分割し、そのそれぞれが幅０．６ミクロン、長さ３０ミクロンというらせんアークの表面条件を表す。ビデオ走査全体では、幅６１４ミクロン、長さ６０ミクロンであるらせんアーク１７４の表面条件を表す。センサ７のＣＣＤアレイには１０６３個のピクセル・エレメントがあり、そのうちの１０２４個は活動状態であって、有効データを含む。残りのピクセル・エレメントは、有効データではない制御およびビデオ情報を供給する。ＶＰＢ１６４（図７に示す）は、このような非情報ピクセルを無視し、活動ピクセルを検査する。
【００３７】
各ビデオ線走査中に各ピクセル・エレメントから出力が１つだけ得られるので、各ピクセル１７２内に領域積分が発生する。すなわち、同じピクセル内の２つまたはそれ以上の欠陥１７４に関連する明るさレベルを加算して、そのピクセルの出力を生成する。にもかかわらず、この走査方法は貴重な結果を生み出す。というのは、特定のピクセル内に測定可能な単一欠陥、または複数の欠陥が存在することは比較的まれな事象であるからである。１つまたは複数の検出欠陥を有する各線走査ごとに強度が最も大きいピクセルの強度をその線走査に関連する単一の最大強度レベルとして格納するときに、このプロセスにより、他の形式の積分が得られる。
【００３８】
これに対して、順次隣接するビデオ線走査内のピクセル間の境界で単一欠陥１７６が発生する可能性がある。この発生は問題を提起しない。ただし、各ピクセル１７２内の領域積分の効果により、各ピクセルごとに得られる出力がしきいレベル以下になる可能性があるので、検出しなければならない欠陥が見落とされる。このような発生を回避するため、本発明のプロセスでは、隣接積分の最大強度レベルを検査し、それらを組み合わせた結果、欠陥が検出されるかどうかを判定する。
【００３９】
図９は線走査ＣＣＤセンサ７からの出力信号の図であり、個々のレベル１７８は個々のピクセル・エレメント１６９（図８に示す）の強度出力レベルを示す。このようなピクセル・エレメントの強度はクロック速度５０ＭＨｚで順次クロックされる。この信号に関連する雑音の測定可能なレベルにより、隣接するピクセル・エレメントの強度に比較的小さい差が発生する。全体的にベル形の曲線１８０は、欠陥が検出中であることを示している。この形状は、欠陥のサイズと、干渉計２の光学系が完全に集束できないという事実の両方によって決まる。第１のピクセル・エレメント出力１８２が開始しきいレベル１８３より上になると欠陥の検出が開始される。次に、第１のピクセル・エレメント出力１８４が終了しきいレベル１８５より下になると欠陥の検出が終了する。したがって、２つのしきいレベル１８３と１８５との間で、欠陥の検出を開始できるが終了できない出力電圧の微分ゾーンが得られる。開始しきいレベルと終了しきいレベルが同じレベルである場合、しきいレベル付近の強度を有する単一欠陥の存在により、複数の欠陥が間違って検出される恐れがある。というのは、信号上の雑音によって検出プロセスのオン／オフが切り替えられる恐れがあるからである。しきいレベル１８３と１８５との間のこのギャップは、２つのしきいレベルを格納することによって実現することができる。あるいは、開始強度信号を表すディジタル・コードからの所与の下位ビットが無視され、強制的にこの信号を実際により高くして欠陥の検出を開始する場合、終了しきいレベル１８５に対応する単一しきいレベルを両方の比較に使用することができる。
【００４０】
もう一度、図７ならびに図９を参照すると、ＶＰＢ１６４に入るデータはアナログ回路１８８を通過し、Ａ／Ｄ変換器１９０でディジタル化されてからビデオ処理セクション１９２に送達され、そこでデータはしきいレベル１８３および１８５と比較される。個々のビデオ走査からのすべてのデータが開始しきいレベル１８３より低い場合、強度データは廃棄され、ビデオ走査線の最大ペル強度の表示とともに単一の微分終了コードが同期化のために走査の終了時に送られる。
【００４１】
図１０は、図７の１９３に示すＦＩＦＯレジスタの概略図である。これらのレジスタは１６ビットのアドレス・レジスタ１９４と８ビットのデータ・レジスタ１９５から構成される。
【００４２】
図７〜１０を参照すると、欠陥の検出を開始するピクセル・エレメント１６９からの強度レベルが開始しきいレベル１８３を超える場合、ビデオ処理セクション１９２はそのピクセル・エレメント１６９のピクセル番号をアドレス・メモリ１９４に格納する。各ピクセルごとに、ＶＰＢ状態がしきいレベルより上か下かにかかわらず、現行最大ピクセル強度が現行ピクセル強度と比較される。現行ピクセル強度の方が大きい場合、新しい最大ピクセル強度が格納される。データ値が終了しきいレベル１８５より下がる場合、そのデータ値を供給するピクセル・エレメント１６９のピクセル番号が終了アドレスとしてアドレス・レジスタ１９４に格納される。他の欠陥が検出された場合、このプロセスが繰り返される。センサ・クロックおよびタイミング回路１７０からの同期パルスにより、すべてゼロの積分終了マーカがアドレス・レジスタに記録され、ビデオ処理セクション１９２によって内部で格納された最大ピクセル強度はデータ・レジスタ１９５に格納される。したがって、開始しきいレベルより上の強度信号の遷移のたびに、開始および終了ピクセル・アドレスがアドレス・バッファ１９４に格納される。このような遷移を有する各ビデオ走査または積分ごとに、最大ピクセル強度がデータ・レジスタ１９５に格納される。開始アドレスと終了アドレスにより、各フィーチャの幅と、ビデオ走査のエッジからの距離のオフセットが得られる。また、この幅とともにピーク・ビデオ値により、フィーチャの全体的なサイズに関する情報が得られる。
【００４３】
もう一度図７を参照すると、ディスク上のフィーチャの位置を決定するために、ＶＰＢ１６４からのピクセル・アドレスとともにログ・カード１６６を使用する。ログ・カードは、ディスク２ｃがテスト表面１６上のらせんパターンを検査するために駆動されたときの干渉計２とターンテーブル２ｅの位置を記録する（すべて図１に示す）。このデータは、干渉計２とターンテーブル２ｅの位置をそれぞれ供給する光学位置エンコーダ１９６および１９８から得られる。ログ・カード１６６内では、求積デコーダ２００は、エンコーダ１９６および１９８からの信号をデコードして干渉計２とターンテーブル２ｅの位置を比較的粗く決定するのに対し、カウンタ２０２は、エンコーダからのパルスをカウントしてこれらの位置を精密に決定する。新しいビデオ線が開始されたばかりであることを示す同期信号をＶＰＢ１６４が送信するたびに、ログ・カード１６６はトリガされ、半径方向（干渉計）の位置と回転方向（ターンテーブル）の位置をラッチする。ピクセル・アドレスを半径方向位置に加算すると、得られるデータは、半径および角度θの形式でディスク上のフィーチャの位置を示す。このようにして、フィーチャ・データとともに格納すべき位置の測定基準が得られる。ヌル・データが廃棄されるときにデータの位置は本来喪失されるので、この機能はビデオ前処理システムにとって重要なものである。
【００４４】
ＶＰＢ１６４とログ・カード１６６の両方は、ＤＳＰバス・インタフェース２０４によりＤＳＰ１６８に接続する。ＤＳＰ１６８は、プロセッサ２０６と、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）２０８と、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）２１０と、クロックおよびシステム・タイミングと、アナログ／ディジタル変換器と、ホスト・パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２１２への通信リンク２１０とを含む。ＤＳＰ１６８は、ＶＰＢ１６４とログ・カード１６６の動作を同期化して制御し、検出した各フィーチャの位置、大きさ、幅からなる各フィーチャのデータを生成する。また、ＤＳＰ１６８は、順次隣接するビデオ走査線に及ぶフィーチャに関する情報も結合し、複合フィーチャ・データを生成する。
【００４５】
もう一度図２を参照すると、前述したように、対物レンズ６は、ディスク２ｃなどの検査中の部品の厚さの変動に応答するオートフォーカス・システムの一部として、圧電アクチュエータ９ａにより矢印９の方向に移動する。また、ウォラストン・プリズム・アセンブリ５は、アクチュエータ９ｃを駆動する自動システムによって矢印９ｂの方向に移動し、検査中の表面に突き当たる２本の偏光ビーム間の位相角差を維持する。以下に記載するタイプのシステム動作では、この位相角差を制御して暗視野を維持する。
【００４６】
もう一度図７を参照すると、線形可変転位トランスデューサ（ＬＶＤＴ）２１４は対物レンズ６が圧電アクチュエータ９ａによって変動するときにその位置を追跡し、プリズム位置ＬＶＤＴ２１６はウォラストン・プリズム・アセンブリ５がアクチュエータ９ｃによって変動するときにその位置を追跡する。このような動きは検査中の表面の位置または角度の変化に応答して行われるので、ディスクの全体的な平面度または振れを示す。したがって、このようなセンサ２１４および２１６からのデータはＤＳＰ１６８によって収集される。
【００４７】
ＤＳＰ１６８は、このデータをすべてパッキングし、それをシステム・ホスト・コンピュータ２１２に転送し、そこでディスクの振れなどのフィーチャおよびパラメータのマップが生成される。検出可能なフィーチャが１０個未満の典型的な高品質ディスク・ブランクでは、ホスト・コンピュータに送られるデータの量は、ＣＣＤセンサ７とセンサ２１４および２１６から送られるデータのごくわずかな部分になる。このような技法を使用しないと４５０メガバイトが必要になる可能性があるのに対し、このシステムでは、対象となるすべてのフィーチャをマークし識別するために数百バイトを使用する。
【００４８】
図１１は、静的走査領域ＣＣＤセンサ７を使用して生成可能なインターフェログラムにおいて関心のある領域を示す概略図である。第１の領域２２７は欠陥を記述する陽画像情報を含む。第２の領域２２８は欠陥を記述する陰画像情報を含む。オーバラップ領域２２９は同じ欠陥の陽画像と陰画像の両方を含むので、これを使用しても欠陥を記述する有効データは得られない。破線は、欠陥に関する様々な詳細を学習するために像情報が収集される境界ボックス２３０を表す。オーバラップ領域２２９からの無効データが検討中のデータに含まれないことを保証するため、境界ボックス２３０の中心は、線走査ＣＣＤセンサ７の線形走査プロセスからの２重線パターンから得られる第２の像に位置する。
【００４９】
図１２は、検査システムの全体的なプロセスの動作を示す流れ図である。まず、ステップ２３１に表すように、図７〜１０に関連して前述した様々なエレメントともに線走査ＣＣＤセンサ７から生成されたデータを使用して一定の線速度でディスク表面の高速走査を行う。このプロセス中に、検出されたすべての欠陥とリスト上のそれらの位置とをリストした欠陥テーブルを作成する。この走査の後、ステップ２３２では、狭域走査干渉計２ａ（図３に示す）を使用して欠陥テーブル内の各欠陥の輪郭を生成する。このような個別輪郭生成走査が完了すると、欠陥テーブルの終わりに達したかどうかを判定するためにステップ２３３でテストを行う。達している場合、プロセスは２３４で終了する。達していない場合、ステップ２３２でテーブルからの次の欠陥を検査する。あるいは、高速走査プロセスを同時に続行するために欠陥テーブル内に十分な数の欠陥がリストされている場合、輪郭生成を開始することもできる。
【００５０】
図１３は、図１２のステップ２３１に表した高速走査プロセスの動作を示す流れ図である。特にこの図は、ＤＳＰ１６８で実行されるコードの動作の概要を示す。高速走査プロセスの開始時に、ステップ２３６で様々な回路を走査の開始点に初期設定する。この初期設定プロセスについては図１４に関連して詳述する。次にステップ２３８で、検査すべきディスクの一部分であるディスクの活動領域内の欠陥を検出する。この欠陥検出プロセスについては図１６に関連して詳述する。ステップ２４０では、プロセッサ時間が使用可能であるときに走査終了のテストを行う。たとえば、検出した欠陥が多すぎて、追加のテストを行わずにテスト中の部品を不合格にするべきであることを示している場合、または検出プロセスが活動領域から外れた場合、走査終了が発生する。走査終了が発生した場合、ステップ２４２で走査の結果をホスト・コンピュータ２１２（図７に示す）にアップロードする。
【００５１】
図１４は、図１３のステップ２３６の初期設定同期化プロセスの動作を示す流れ図である。もう一度図１ならびに図１４を参照すると、ステップ２４４では、前の高速走査からの値を除去するためにデータ・テーブルおよび統計値をクリアする。次にステップ２４６で、活動領域の内径からディスク２ｃの中心に向かう領域が検査のために位置合せされるように干渉計２を駆動する。ステップ２４８では、活動領域の内径が検査ために位置合せされた点に向かってステージを外向きに駆動するときにターンテーブル２ｅを回転速度にする。内径がロギングされていない場合、プロセスはステップ２５２からの２５０で終了する。ロギングされている場合、ステップ２５４でＶＰＢ１６４（図７に示す）上でスマート・フラッシュを行い、変数をリセットし、線走査ＣＣＤセンサ７からそれに流れるデータによってＶＰＢの動作を同期化する。ステップ２５６で判定するようにスマート・フラッシュ・プロセスを完了できない場合、全体的なプロセスは２５８で終了する。
【００５２】
図１５は、図１２のステップ２５４で行うスマート・フラッシュ・プロセスの詳細を示す流れ図である。特にこのプロセスは、図１０に関連して記載したＦＩＦＯレジスタをクリアする。ステップ２６０では、それが空であるかどうかを判定するためにデータ・レジスタ１９５の最後の位置を検査し、それが空ではない場合、ステップ２６２でこの位置を読み取って、変数DataCntを増分する。この変数は、過剰レベルになっている場合、ＶＰＢの前の動作内でエラー条件が発生したことを示す。というのは、ブロック２３８の欠陥検出プロセスは続行できず、データ・バッファが充填されたのと同じ高速でそれを空にするからである。次にステップ２６４では、それが空であるかどうかを判定するために、アドレス・レジスタ１９４の最後の位置を同様に検査する。それが空ではない場合、ステップ２６６でこの位置を読み取って、変数AddrCntを増分する。この変数は、過剰レベルになっている場合、ＶＰＢの前の動作内でエラー条件が発生していることを示す。というのは、アドレス・バッファは十分に高速で空になっていないからである。DataCntおよびAddrCntが示すエラー条件は、ハードウェア障害、開始しきいレベル１８３（図９に示す）の設定が低すぎること、あるいは単に特に悪いディスク２ｃ（図１に示す）が示す欠陥が多すぎることによって発生する可能性がある。
【００５３】
いずれの場合も、次にステップ２６８では、積分終了（ビデオ線走査）条件がアドレス・レジスタ１９４内のすべてゼロのアドレスによって示されているかどうかの判定を行う。積分終了条件が発生している場合、ステップ２７０でアドレス・レジスタの最後の位置をもう一度検査する。それが空である場合、ステップ２７２でデータ・レジスタ１９５をもう一度検査する。この時点でデータ・レジスタが空である場合、ＶＰＢフラッシュ・プロセスが完了しているので、ステップ２５４を終了する。データ・レジスタが空ではない場合、ステップ２７４で最後の値を読み取って、DataCntを増分する。一般に、これらのレジスタの１つが空ではないという判定を行うと、システムは値を読み取り、判定を繰り返すために復帰する。しかし、変数DataCntまたはAddrCntの一方が所定の限界に達している場合、ステップ２７６および２７７のテストによって判定するように、続行する必要がないので、フラッシュ・ステップも終了する。
【００５４】
図１６は、図１３のステップ２３８で行う欠陥検出プロセスの動作を示す流れ図である。これは、それに関するデータがＦＩＦＯレジスタ１９４および１９５（図１３に示す）に格納された各欠陥をＤＳＰ１６８（図１０に示す）が検査する際のプロセスである。ステップ２７４では、アドレス・レジスタ１９４が空であるかどうかの判定を行う。空である場合、検出すべき欠陥がないかまたは処理すべき積分終了マーカがないので、アドレス処理を迂回する。次にステップ２７６では、アドレス・レジスタ１９４内の次のデータが開始アドレスであるかどうかの判定を行う。積分終了コードの後、次のアドレスは（これが他の線積分コードではない限り）開始アドレスでなければならない。開始アドレスの後、次のアドレスは終了アドレスでなければならない。この点から、積分終了コードに達するまで、アドレスのタイプは開始と終了の間で切り替わる。このようにして、アドレスが開始アドレスであると判定した場合、ステップ２７８で開始アドレス処理を行う。この処理については図１７に関連して詳述する。システムが開始アドレス状態ではない場合、ステップ２８０で終了アドレス処理を行う。この処理については図１８に関連して詳述する。
【００５５】
もう一度図１３を参照すると、欠陥検出プロセス後にステップ２４０で走査終了のテストを行う。したがって、ステップ２７８の開始アドレス処理の後、ステップ２８２で更新カウントがその限界に達しているかどうかを判定するためのテストを行う。達している場合、ターミナル・テストが必要なので、システムはステップ２３８の欠陥検出プロセスを終了する。更新カウントがその限界に達していない場合、ステップ２７４で次のデータ点についてアドレス・レジスタをもう一度検査する。同様に、ステップ２８０の終了アドレス処理の後、ステップ２８４で欠陥テーブルが一杯であるかどうかの判定を行う。一杯である場合、ターミナル・テストが必要なので、システムはステップ２３８の欠陥検出プロセスを終了する。欠陥テーブルが一杯ではない場合、ステップ２７４で次のデータ点についてアドレス・レジスタをもう一度検査する。
【００５６】
図１７は、図１６のステップ２７８で行う開始アドレス処理プロセスの動作を示す流れ図である。ステップ２８６では、アドレス・レジスタ１９４（図１０に示す）を読み取って開始ピクセル・アドレスを入手する。積分終了マーカが存在しない場合、システムは積分内で欠陥の開始を検出し、この開始アドレスを格納したので、開始アドレス処理を終了する。そうではない場合、ステップ２９０で更新カウントを増分して、開始アドレス処理を続行する。次にステップ２９２で、あるピクセルから別のピクセルへ欠陥が延びている状態を処理するための備えを行う。この備えについては図１８に関連して詳述する。次に、ステップ２９４で欠陥像履歴を更新するが、その方法については図２０に関連して詳述する。
【００５７】
図１１に関連して前述したように、有効な結果を得るためには、各欠陥から得られる第２の像の上に静的走査ＣＣＤセンサ７をセンタリングすることが必要である。これは、線形走査プロセス中に収集した様々なデータを備えた第２の像のアドレスのみをリストすることによって達成される。したがって、開始アドレス処理内では、ステップ２９６で現行の像が欠陥の第２の像であるかどうかを判定するための検査を行う。典型的な積分長が３０ミクロンである場合、第２の像は同様の第１の像の後の２回の積分（またはビデオ走査）になる。現行の像が第２の像であると判定した場合、ステップ２９８で関連データとともに欠陥位置を記録する。像が第１の像であるか第２の像であるかにかかわらず、ステップ３００でオートフォーカス・データおよびプリズム位置データとともに、検査中の位置（半径および角度）を示すデータを更新する。ステップ３０２で判定したように、新しいオートフォーカス位置が所定のしきい限界分だけ前にロギングした位置からずれている場合、ステップ３０４で位置および位相角データとともにオートフォーカス・マッピングを行う。次に、開始アドレス処理を終了する。
【００５８】
図１８は、図１６のステップ２８４で行う終了アドレス処理の動作を示す流れ図である。ステップ３０６でアドレス・レジスタ１９４を読み取り、ステップ３０８でエラー条件の検査を行う。具体的には、終了アドレスがゼロと等しいかまたは現行開始アドレスより小さいと判定した場合、ＶＰＢ１６４でハードウェア・エラーが発生しているので、処理は終了する。次にステップ３１０で、ピクセル幅が事前設定の最低値より小さいかどうかを判定するために検査を行う。小さい場合、この特定の終了アドレスの処理は終了する。次にステップ３１２で、隣接する欠陥像と現行の像がＣＣＤセンサ７による静止走査に使用する境界ボックス内に収まるかどうかを判定する。これらが収まらない場合、ステップ３１４で前の像のピクセル幅を拡大した後、この終了アドレス処理を終了する。そうではない場合、ステップ３１６では、ピクセル・アドレス、位置（半径および角度）、オートフォーカスおよびプリズム位置の設定、および積分カウントを含む、像のデータを記録する。次にステップ３１８で、この積分内で他の像がすでに活動状態になっているかどうかの判定を行う。活動状態になっていない場合、ステップ３２０で現行の像に活動像ポインタを割り当てる。いずれの場合も終了アドレス処理を終了する。
【００５９】
図１９は、図１７のステップ２９２のプロセスを示す流れ図であり、このプロセスは順次隣接する積分間に欠陥が延びる条件を処理するために実現するものである。このタイプの備えがない場合、この条件は、検出すべき欠陥であるが、検出されるレベルまでいずれか一方の強度を上げずに結果として得られる強度の一部分を２回の積分に寄与させるという理由で検出されないような欠陥がある可能性を提示する。この問題を防止するため、順次隣接する各対の積分ごとにPelSumという合計強度を計算し、前のPelSum値の形式の格納データについて現行の最大強度レベルである現行MaxPelから決定する。PelSumの新しい値を決定するために、ステップ３２２でMaxPelの前の値をPelSumから引き、前のMaxPelを現行MaxPelのレベルに設定する。
【００６０】
このプロセス中に作成するデータの形式の１つは、MaxPelの様々な検出強度値に対応するエレメントを有するヒストグラムである。MaxPelの値を決定するたびに、MaxPel値によってインデックスが付けられたヒストグラム・エレメントを増分する。ステップ３２４では、それが空であるかどうかを判定するためにデータ・レジスタ１９５を検査する。これは空であってはならないが、空である場合は、ステップ３２６でMaxPelをゼロに設定し、ヒストグラム・エレメント０を増分し、問題が発生したことを示す。データ・レジスタ１９５からデータが得られる場合、ステップ３２８でこの値を読み取り、この値によってインデックスが付けられたヒストグラム・エレメントにインデックスを付ける。最後に、ステップ３３０でMaxPelの新しい値をPelSumに加算する。
【００６１】
図２０は、図１７のステップ２９４のプロセスを示す流れ図であり、欠陥像履歴テーブルを更新するものである。まず、ステップ３３２では、このテーブルを１ビット左にシフトする。次にステップ３３４で、他の活動状態の像がすでに現行積分内にあるかどうかを判定する。そうである場合、ステップ３３６で積分内の活動欠陥に現行MaxPelを割り当て、像履歴内に欠陥存在ビットを設定し、現行欠陥MaxPelを現行MaxPelに設定し、このステップ２９４を終了する。これに対して、ステップ３３４で判定するように、活動状態の像がまだ積分内に入っていない場合、ステップ３３８でPelSumが開始しきい値１８３（図９に示す）より上であるかどうかの判定を行う。PelSumがこのしきい値より上ではない場合、欠陥は検出されたと見なされず、このステップ２９４を終了する。PelSumがこのしきいレベルより上である場合、どちらが最も大きいMaxPel値を有するかに応じて、現行積分内または前の積分内のいずれかに新しい欠陥を設定する。したがって、ステップ３４０では、前のMaxPelが現在のMaxPelより大きいかどうかの判定を行う。前のMaxPelの方が大きい場合、ステップ３４２は、前の積分に対応する位置の像履歴内に欠陥存在ビットを設定し、前の積分に関連するレベルから欠陥位置（半径および角度）値、オートフォーカス値、プリズム位置値を割り当てる。現行MaxPelの方が大きい場合、ステップ３４４で、現在の積分に対応する位置に欠陥存在ビットを設定し、現行積分の各種レベルにこれらの値を割り当てる。いずれの場合も、ステップ３４６でPelSumから欠陥MaxPelを設定し、ステップ２９４の更新プロセスを終了する。
【００６２】
図２１は、図１７のステップ３００のプロセスを示す流れ図であり、欠陥位置を記録するものである。まず、ステップ３４８では、検出中の欠陥がすでに検出されているより大きい欠陥の一部分であるかどうかの判定を行う。前の積分に関する結果を調べることにより判定したように、それがより大きい欠陥の一部ではない場合、ステップ３５０で現行欠陥位置ポインタと現在の欠陥位置カウントを保管する。それが大きい欠陥の一部である場合、ステップ３５２で前に保管した欠陥位置ポインタと前の欠陥位置カウントを保管する。このようにして、隣接する積分に及ぶ欠陥について、最後の積分の欠陥像を記録する。
【００６３】
もう一度図１１を参照すると、大きい欠陥によって引き起こされたインターフェログラム・パターン３５４を考慮することにより、この手順の必要性が図示されている。このようなパターンをアレイＣＣＤセンサ７による静的走査プロセスで調べると、大きい欠陥を突き止め、境界ボックス２３０の中心から下向きに延びている場合、境界ボックス内の大きい欠陥のすべての像は有効な陽画像から構成される。大きい欠陥のインターフェログラムに沿って下向きに境界ボックスが移動した場合、陽画像と陰画像の両方が境界ボックス内に存在し、無効または不確定な結果を生む。
【００６４】
もう一度図２１を参照すると、記録すべき欠陥像がある場合、しかも、ステップ３５４で判定したように、欠陥の半径方向位置がターミナル半径より小さく、欠陥が検査中の活動領域内にあることを示している場合、ステップ３５６で欠陥データを記録する。具体的には、欠陥MaxPel、位置データ、オートフォーカスおよびプリズム位置データ、積分カウンタとともに、開始ピクセル・アドレスおよび幅を記録する。欠陥位置アレイ・ポインタの位置も増分する。次にステップ３５８で、欠陥の幅が広すぎて、最大ピクセル幅しきい値を超えているかどうかの判定を行う。それが広すぎる場合、ステップ３６０でグローバル・ピクセル幅インジケータをその位置のピクセル幅に設定する。それが広すぎない場合、ステップ３６２で欠陥像ポインタと位置カウンタを増分する。次に、ステップ３６４で判定したように、欠陥位置テーブルが一杯である場合、欠陥位置を記録するプロセスを終了する。このテーブルが一杯ではない場合、ステップ３４５で判定したように１つ存在するのであれば、この積分内の次の欠陥を検査して記録する。
【００６５】
図２２は、図１７のオートフォーカス・マッピング記録ステップ３０４の動作を示す流れ図である。オートフォーカス・マッピングでは、テスト中のディスクの所与のフィーチャを示す円周方向および半径方向の湾曲特性を設定するために現行オートフォーカス値を使用する。まず、ステップ３６６では、オートフォーカスおよびプリズム位置信号のアナログ／ディジタル変換をトリガし、現行位置変数（半径および角度）を前のものとして格納し、新しい現行位置変数を読み取る。次にステップ３６８で、新しいオートフォーカス値を読み取る。このオートフォーカス値を使用して、テスト中のディスク２ｃの平面度を示す円周方向の湾曲変数の最大値および最小値を設定またはリセットする。オートフォーカス値が最小円周方向湾曲より小さいとステップ３７０で判定した場合、ステップ３７２で最小円周方向湾曲を現行オートフォーカス値に設定する。オートフォーカス・レベルが最大円周方向湾曲より大きいとステップ３７４で判定した場合、ステップ３７６で最大円周方向湾曲をオートフォーカス値に設定する。
【００６６】
次にステップ３７８では、現行角度でディスクの中心から外向きに延びる線として定義されたスポークに沿ってスポーク統計を生成できるようにするためにスポーク・ポインタpSpkを作成する。現行オートフォーカス値がスポーク用の最小オートフォーカスより小さいとステップ３８０で判定した場合、ステップ３８２でスポークの最小オートフォーカス値を現行オートフォーカス値から設定する。最小と最大のオートフォーカスの差がそのディスクの最大半径方向湾曲より大きいとステップ３８４で判定した場合、ステップ３８６で最大半径方向湾曲を最小と最大のオートフォーカスの差から設定する。現行オートフォーカス値がスポーク用の最大オートフォーカス値より大きいとステップ３８８で判定した場合、ステップ３９０でこの後者の値を現行オートフォーカス値に設定する。最小と最大のオートフォーカスの距離がそのディスクの最大半径方向湾曲より大きいとステップ３９２で判定した場合、ステップ３９４で最大半径方向湾曲をスポークの最小と最大のオートフォーカスの距離から設定する。次にステップ３９６で、オートフォーカス（レンズ位置）とプリズム位置の現行値を読み取る。格納のためにこれらの変数用のコードを１対のものに形成する。
【００６７】
レンズ６の焦点を自動的に調整するためのサブシステム内で検出される焦点調整エラーを示す微分エラー信号は、焦点検出器８ｃ内の光電検出器の出力間の差から生成される。このエラー信号は検査のためにディスク２ｃを回転したときにオートフォーカス信号がディスク２ｃの高さの変化についていき、それにより、干渉計２の適切な機能を維持できる能力を表すので、ステップ３９６でこのエラー信号も読み取り、ミクロン単位の同等オートフォーカス・エラーに変換する。次にステップ４００では、現行オートフォーカス・エラーを現在格納されている最大オートフォーカス・エラーと比較する。現行オートフォーカス・エラーの方が大きい場合、ステップ４０２で最大オートフォーカス・エラーを新しい最大レベルに設定する。いずれの場合も、次にステップ３０４が終了する。
【００６８】
図２３は、図１３のステップ２４０の走査終了テストで行うプロセスを示す流れ図である。ステップ４０４で行う第１の一連のテストでは、欠陥像テーブルが一杯であるかどうか、欠陥位置テーブルが一杯であるかどうか、オートフォーカス・マップ・テーブルが一杯であるかどうか、ピクセル幅が限界を超えたかどうか、走査時間がタイムアウト限界を超えたかどうか、アドレス・バッファ１９４が一杯でラッチされているかどうか、またはデータ・バッファ１９５が一杯でラッチされているかどうかという終了条件を判定する。いずれかの終了条件を満足する場合、検査プロセスを終了する。終了の影響は図１３に示す。次にステップ４０６で、それがゼロに等しいかどうかを確認するために更新カウンタをテストする。それがこの時点でゼロに等しい場合、欠陥走査の開始時にゼロに設定されているので、走査終了テストを終了する。ステップ４０８で行う第２の一連のテストでは、他のいくつかの終了条件を検査する。現行角度が最大（３６０度）角度より大きく、ターンテーブル・エンコーダ１９８（図７に示す）がカウントしたビット数が多すぎることを示す場合、欠陥像カウントがバンド限界（ディスク２ｃの環状部分で許容される所定の最大欠陥数である）を超える場合、円周方向湾曲がバンド限界（ディスクの環状部分内の所定の最大許容湾曲である）を超える場合、あるいは最大半径方向湾曲がバンド限界を超える場合、このプロセスは終了する。
【００６９】
次にステップ４１０では、前の角度が現行角度より大きいかどうかの判定を行う。大きい場合、ターンテーブル２ｅ（図１に示す）による１回転が完了し、新しい回転の開始を示す０度の角度を通過している。これが発生した場合、１回転の終了時に行ういくつかの動作を実行する。まず、ステップ４１２で、トラック統計アレイが一杯であるかどうかを判定するためにテストを行う。それが一杯ではない場合、そのトラック用の様々な統計、すなわち、最小および最大湾曲、半径、最大オートフォーカス・エラーをステップ４１４で記録する。いずれの場合も、ステップ４１６でスピン・カウンタを増分し、最小円周方向湾曲がディスク湾曲より小さい値に設定されているかどうかを判定するためにステップ４１８でテストを行う。設定されている場合、ステップ４２０で最小ディスク湾曲を最小円周方向湾曲のレベルに設定する。同様に、次にステップ４２２で、最大円周方向湾曲がディスク湾曲より小さい値に設定されているかどうかを判定するためのテストを行う。設定されている場合、ステップ４２４で最大ディスク湾曲を最大円周方向湾曲のレベルに設定する。次にブロック４２６で、ディスク湾曲がバンド限界を超えているかどうかの判定を行う。超えている場合、プロセスは終了する。そうではない場合、ステップ４２８で最大ディスク湾曲を最大円周方向湾曲から設定する。
【００７０】
これに対して、ステップ４１０で完全な１回転が完了していないと判定した場合、ステップ４１０に続く上記の様々なプロセスは不要である。いずれの場合も、ステップ４３０では、内径がゼロであるかどうかの判定を行う。ゼロである場合、干渉計２を移動せずにターンテーブル２ｅ（どちらも図１に示す）を回転させる特殊診断手順を実行するために内径がゼロに設定されていることが分かっている。このようなテストでは、所望の回転数が限界として内部に設定されているので、内径がゼロの場合、ステップ４３２でこの限界と照らし合わせてスピン・カウンタを検査する。この限界に達した場合、プロセスは完了しているので終了する。そうではない場合、終了テスト・ステップ２４０を終了する。
【００７１】
ステップ４３０で内径がゼロではないと判定した場合、全ディスク検査が進行中である。バンドの概念は、ディスクの活動領域内の各種バンドまたは環状領域に関する検査基準の変動を可能にするように実現されている。したがって、ステップ４３４では、キャリッジ１５９の半径方向位置を現行バンドの外径と比較する。現行半径がバンドの外径より大きくない場合、終了テスト・ステップ２４０を終了する。現行半径が現行バンドの外径より大きい場合、ステップ４３６で現行バンド・インデックスを増分する。ステップ４３８で判定したように、新しい現行バンドが最大バンド限界に等しい場合、テストは完了しているので終了する。そうではない場合、終了テストを終了する。
【００７２】
図１２に関連して前述したように、狭域走査干渉計２ａにより個々の欠陥の輪郭を生成するプロセスは、欠陥テーブルに検査すべき欠陥が十分な数になるとただちに開始するか、または関心のある領域全体が広域走査干渉計２によって走査されるまで待機することができる。
【００７３】
もう一度図３〜５を参照し、欠陥輪郭の生成について説明する。光電検出器６６、６８で測定した相対照度は、楕円６０が示す楕円偏光の長軸および短軸に沿った偏光の相対強度を示し、したがって、戻ってくるサブビーム４８、５０間の位相のずれを示す。この位相のずれは、テスト・スポット５４、５６の相対高さと、干渉計２ａ内のパラメータとの関数である。二分の一波長板３０を出る楕円偏光戻りビームは、矢印２８が示す方向に偏光した光を示すＸベクトルＶ_xと、矢印４４が示す方向に偏光した光を示すＹベクトルＶ_yとに数学的に分解することができる。これらのベクトルの値は、以下の式により時間変数ｔの関数として示される。
Ｖ_x＝Ａ₀ｓｉｎ（ωｔ＋ｋＬ＋２ｋｄ＋Φ₀） （１）
Ｖ_y＝Ａ₀ｓｉｎ（ωｔ＋ｋＬ） （２）
したがって、ＸベクトルとＹベクトルは同じ振幅Ａ₀を有し、位相角のみが異なる。上記の式では、ωは１秒あたりのラジアン単位で示すレーザ・ビームの角周波数であり、Ｌは両方の式（１）および（２）に対して同じ効果を有するので重大ではない光路の元の長さであり、ｄはこのプロセスによって測定する高さの差であり、Φ₀はテスト・スポット５４、５６が同じ高さであるときに本装置によって供給される位相角である元の位相角であり、ｋは以下のように定義される波数である。
【数１】

では、λはレーザ・ビームの波長である。
以降の数学的誘導を単純化するため、以下のように複素数表記を使用して上記の式を書き直す。
【数２】

Ｖ_y＝Ａ₀ｅ⁽ω^t+kL) （５）
ビームスプリッタ２５を通過後、楕円偏光戻りビーム６２は偏光ビームスプリッタ６４内でサブビームに分解される。ビームスプリッタ２５は非偏光タイプであり、異なる極性を同じように処理するので、このビームスプリッタ２５による透過損失は考慮しない。というのは、光電検出器６８の光のレベルが以下の式によって示されると判断されるからである。
Ｖ_s＝Ｖ_xｃｏｓ４５°＋Ｖ_yｃｏｓ４５° （６）
【数３】

【数４】

光電検出器６８で測定した光の強度はＶ_sにその共役を掛けることによって得られ、その結果、以下の式になる。
【数５】

次に、Ｉ₀はＡ₀の２乗に等しいと定義し、上記の式の虚数部分は除去し、式の実数部分は以下のように書き直す。
【数６】

【数７】

同様に、センサ６６におけるビームの強度は以下の式によって示される。
【数８】

【００７５】
これまでの説明では、二分の一波長板３０で下向きに方向付けられる入射レーザ・ビーム１４は、二分の一波長板３０に入るときに矢印２８の方向に完全に偏光されると想定する。すなわち、これまでの説明では、以下の式が真になると想定している。
Ｉ_x＝Ｉ₀ （１３）；Ｉ_y＝０ （１４）
【００７６】
より現実的な数学モデルは以下の式によって示されるが、式中のΓは装置の様々な態様に応じて０〜１の間の値を有する。二分の一波長板３０に入るレーザからの入力ビームが矢印２８が示すｘ方向に完全に偏光される場合、Γは１になる。このビームが矢印４４（図５に示す）が示すｙ方向に完全に偏光される場合、Γは０になる。
Ｉ_x＝ΓＩ₀ （１５）
Ｉ_y＝（１−Γ）Ｉ₀ （１６）
このような条件下では、光電検出器６８に突き当たるビームの照度Ｉ₁と光電検出器６６に突き当たるビームの照度Ｉ₂は以下の式によって示される。
【数９】

【数１０】

上記の強度に関連する数学的計算は、式（１７）および（１８）の和および差を考慮することによって単純化され、以下の結果が得られる。
Ｉ₁−Ｉ₂＝（２Γ−１）Ｉ₀ｃｏｓ（２ｋｄ＋Φ₀） （１９）
Ｉ₁＋Ｉ₂＝Ｉ₀ （２０）
【００７７】
微分強度パラメータは、照度信号間の差をそれらの和で割ることによって形成される。したがって、この微分強度パラメータＳは以下の式によって示される。
【数１１】

干渉計１０は、特に矢印２８が示す方向にウォラストン・プリズム３４を移動することによって調整することができるので、Φ₀は０、π／２、または他の都合のよい値になる。このような調整は、たとえば、平らなテスト表面１２を結像したときに２つの光電検出器６６、６８の出力値が等しくなるように行うことができる。
【００７８】
Φ₀は−π／２に設定されるので、Ｓは以下のように表される。
【数１２】

この代入により、Ｓはｄと同じ符号を有する。式（２２）は距離ｄについて解くことができる形式になっており、以下の式が得られる。
【数１３】

この式は、以下の関係が満足される限り、真になる。
０＜Γ＜１ （２４）
【数１４】

【００７９】
したがって、測定プロセス中には、光電検出器６６、６８が測定した上記の式でＩ₁およびＩ₂として示す照度値を式（２２）および（２３）に代入することにより、上記の式にｄとして示す２つのテスト・スポット５４、５６の高さの差を決定するためのプログラムがプロセッサ７８内で実行される。
【００８０】
図６は、上記で定義した好ましいモードでの本装置の動作によりテスト表面の比較的大きい異常の輪郭を決定するプロセスのグラフ表現である。測定を行うたびに、テスト・スポット５４、５６間の差と等しくΔｘとして示される増分高さで発生したΔｄ_jとして示される高さの変化の計算値が得られる。たとえば、走査運動は一定の速度で行われ、光電検出器６６、６８の出力は距離Δｘ全体の走査に対応する時点で定期的にサンプリングされる。この距離は、たとえば、２ミクロンにすることができる。Ｘ_iおよびＨ_iとして示される異常の表面上の測定点ｉまでの水平座標および垂直座標は以下の式を使用して計算される。
Ｘ_i＝ｉΔｘ （２６）
【数１５】

【００８１】
したがって、プロセッサ７２内で実行されるプログラムは、式（２６）および（２７）を使用して水平距離および高さ情報を計算することにより、輪郭作成機能も実行する。「高さ」という用語はテスト中の表面１２の名目上平らな表面より上の垂直距離または異常の上向き傾斜部分を示すために使用するが、「高さ」の値がマイナスの場合、テスト中の表面１２の名目上平らな表面より下の垂直距離または異常の下向き傾斜部分を示すことを理解されたい。横方向の解像度は、サブビームのスポット・サイズと、２本のビーム間の分離距離とによって決まる。垂直解像度は、微分強度パラメータＳの計算において暗示される信号対雑音比によって決まる。次にこの信号対雑音比は、システムの安定性と、レーザの強度および変動レベルと、コントラスト比、光電検出器６６、６８の暗電流、雑音レベル、感度とによって決まる。この種の装置を使用すると、１ナノメートルの垂直解像度を達成することができる。
【００８２】
欠陥または異常が極めて大きい場合、この方法を使用すると、ディスクの中心から様々な半径方向距離にある異常の各セクションを表すいくつかの輪郭を生成することができる。
【００８３】
ある程度の具体性を伴うその好ましい形式または実施例における本発明を説明してきたが、この説明は例としてのみ示したものであり、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、部品の組合せおよび構成を含む、構築、作成、使用の詳細において様々な変更が可能であることを理解されたい。
【００８４】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００８５】
（１）サンプルの表面を検査するための検査装置において、
表面欠陥の存在を判定する広域走査干渉計と、
前記広域走査干渉計によって位置が特定された前記表面欠陥の輪郭を判定する狭域走査干渉計と、
前記サンプルと前記広域走査および狭域走査干渉計との相対運動を確立するための手段であって、前記表面が前記広域走査および狭域走査干渉計に隣接している手段とを含むことを特徴とする検査装置。
（２）相対運動を確立するための前記手段が、
前記サンプルを第１の方向に移動させるための第１の駆動手段と、
前記広域走査干渉計を第２の方向に移動させるための第２の駆動手段と、
前記狭域走査干渉計を第３の方向に移動させるための第３の駆動手段とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の検査装置。
（３）相対運動を確立するための前記手段が、
前記サンプルを軸の周りを回転させるための第１の駆動手段と、
前記広域走査干渉計を前記軸から半径方向に延びる第１の方向に移動させるための第２の駆動手段と、
前記狭域走査干渉計を前記軸から半径方向に延びる第２の方向に移動させるための第３の駆動手段とを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の検査装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構築された光学検査装置の正面図である。
【図２】図１の装置内の広域走査干渉計の概略正面図である。
【図３】図１の装置内の狭域走査干渉計の概略正面図である。
【図４】図３の干渉計内の二分の一波長板の概略平面図であり、それを通過したビームの偏光の向きを示す図である。
【図５】図３の干渉計内のウォラストン・プリズムの概略平面図であり、それを通過したビームの偏光の向きを示す図である。
【図６】図３の干渉計を使用して大きい欠陥の輪郭を決定するための方法を示すグラフである。
【図７】図２の広域走査干渉計内の線走査ＣＣＤセンサからデータを獲得するためのビデオ前処理システムのブロック図である。
【図８】図２の広域走査干渉計内の線走査ＣＣＤセンサの概略正面図であり、このセンサによるテスト・サンプルの単一ビデオ線走査中に検査した表面の一部分をさらに示す図である。
【図９】図８の線走査ＣＣＤセンサの出力を示すグラフである。
【図１０】図７の前処理システム内のＦＩＦＯバッファの概略図である。
【図１１】図２の広域走査干渉計内の領域アレイＣＣＤセンサで生成されるインターフェログラムにおいて重要な領域の概略正面図である。
【図１２】図１の装置の全体的なプロセスを示す流れ図である。
【図１３】図１２の高速走査プロセスの流れ図である。
【図１４】図１３の初期設定同期化プロセスを示す流れ図である。
【図１５】図１２のスマート・フラッシュ・プロセスの流れ図である。
【図１６】図１３の欠陥検出プロセスの流れ図である。
【図１７】図１６の開始アドレス処理プロセスの流れ図である。
【図１８】図１６の終了アドレス処理の流れ図である。
【図１９】図１７の大きい欠陥を処理するためのプロセスの流れ図である。
【図２０】図１７の欠陥像履歴テーブルを更新するためのプロセスの流れ図である。
【図２１】図１７の欠陥位置を記録するためのプロセスの流れ図である。
【図２２】図１７のオートフォーカス・マッピング記録ステップの流れ図である。
【図２３】図１３の走査終了テストの流れ図である。
【符号の説明】
２ 広域走査干渉計
２ａ 狭域走査干渉計
２ｂ 検査中の表面
２ｃ ディスク
２ｄ モータ
２ｅ ターンテーブル
２ｆ ホイール
３ シャフト
３ａ フレームワーク
３ｂ レール
３ｃ 上部駆動モータ
３ｄ 上部親ねじ
３ｅ 下部駆動モータ
３ｆ 下部親ねじ

Claims (3)

1. サンプルの表面を検査するための検査装置において、
   表面欠陥の存在を判定する広域走査干渉計と、
   前記広域走査干渉計によって位置が特定された前記表面欠陥の輪郭を判定する狭域走査干渉計と、
   前記サンプルと前記広域走査および狭域走査干渉計との相対運動を確立するための手段であって、前記表面が前記広域走査および狭域走査干渉計に隣接している手段とを含み、
   相対運動を確立するための前記手段が、
   前記サンプルを第１の方向に移動させるための第１の駆動手段と、
   前記第１の駆動手段により前記サンプルを第１の方向に移動させながら前記広域走査干渉計を第２の方向に移動させるための第２の駆動手段と、
   前記狭域走査干渉計を第３の方向に移動させるための第３の駆動手段とを含むことを特徴とする検査装置。
2. サンプルの表面を検査するための検査装置において、
   表面欠陥の存在を判定する広域走査干渉計と、
   前記広域走査干渉計によって位置が特定された前記表面欠陥の輪郭を判定する狭域走査干渉計と、
   前記サンプルと前記広域走査および狭域走査干渉計との相対運動を確立するための手段であって、前記表面が前記広域走査および狭域走査干渉計に隣接している手段とを含み、
   相対運動を確立するための前記手段が、
   前記サンプルを軸の周りを回転させるための第１の駆動手段と、
   前記第１の駆動手段により前記サンプルを回転させながら前記広域走査干渉計を前記軸から半径方向に延びる第１の方向に移動させるための第２の駆動手段と、
   前記狭域走査干渉計を前記軸から半径方向に延びる第２の方向に移動させるための第３の駆動手段とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記第１の駆動手段は、前記広域走査干渉計が前記第１の方向に移動するに従って、前記広域走査干渉計による前記サンプルの表面への前記回転の方向の線走査速度が一定になるように、前記回転させることを特徴とする、請求項２に記載の検査装置。

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