JPH052264B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体の製造に使用されるシリコ
ンウエハなどの面板の表面欠陥を検出するため
の、レーザスポツトによる面板走査方法および面
板走査制御装置に関するものである。

［従来の技術］ シリコンウエハなどの面板の表面に存在する欠
陥の検出には、従来からレーザビームを照射して
表面にスポツトを形成し、欠陥による散乱光を受
光器により捉える方法が行われている。この場
合、レーザスポツトの走査方法としてＸおよびＹ
軸方向に走査する形式と、面板を回転して中心ま
たは外周より半径方向にスポツトを移動する回転
形式がある。回転形式は、光学系の走査機構が簡
単であり、サイズの大きい面板を処理する場合に
優れた点がある。なお、いずれの形式において
も、欠陥データは、数値表示のほか、利用に便利
なマツプ表示が併用されている。

最近では、半導体素子がますます高密度となる
に伴つて、シリコンウエハの欠陥の管理は厳密さ
が加重されており、欠陥の検出能力の向上ととも
に、データの数値表示およびマツプ表示が高精度
であることが要求されている。これらに対応する
ためには、合理的な走査と従来以上に密度の高い
サンプリングを行い、次に述べるセルの分割を従
来以上に細かく設定することが必要である。

さて、欠陥データの処理および表示において
は、面板の表面を適当な微小面積のセルに分割
し、セル単位にデータの処理および表示を行うこ
とが種々の点で好都合である。たとえば、１個の
欠陥を複数回サンプリングしたとき、欠陥を１個
と判断する処理などにおいて、このセル単位が有
効に使用される。このようなセルに分割する場
合、Ｘ，Ｙ走査形式は大きさの一定したセルとす
ることが容易である。これに対して、回転形式で
行われている従来の方法は、回転中心より外方に
スパイラル状に走査を行ない、この走査線を一定
の回転角度の間隔でサンプリングするものであ
る。しかしこの方法では、面板の回転とともに、
半径が連続的に変化するため、セルの座標の角度
θとともに半径ｒも同時に変化して、データ処理
が複雑となる。また一定の回転角度のサンプリン
グは面板の外周ほど距離間隔が大きいので、大き
さの一定したセルを構成するには工夫を要する。
さらに回転形式において、回転速度を一定とする
と、面板の外周付近で走査速度が非常に高速とな
り、欠陥検出およびサンプリング上好ましくな
い。そこで、内周に対する外周の走査速度の変化
を可能な程度に小さくする、すなわち、回転角速
度を外周に向かつて漸次低下することが必要とな
る。以上の実情に対し、回転形式において、安定
に欠陥検出を行い、合理的なセルを設定できる走
査方法が要請されている。

［発明の目的］ この発明は、回転形式における上記した従来の
走査の難点を解消し、走査速度の変化を可能な限
り小さくし、セルの設定に好都合な走査を行うこ
とできる、レーザスポツトによる面板走査方法と
走査制御装置を提供することを目的とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ この発明によるレーザスポツトによる面板走査
方法においては、レーザスポツトとして断面が楕
円形で、長軸方向の有効半径がΔrのものを使用
する。走査としては、面板表面を円周方向にＰ個
の等角度Φに分割し、角度Φ回転する毎に、レー
ザスポツトを面板の半径方向にΔrのＰ分の１移
動する。レーザスポツトの走査の軌跡は１回転に
つきΔrのピツチで、円弧を段階的に接続したス
パイラル状である。なおこの場合、レーザスポツ
トの長軸は面板の半径方向に一致させている。

さらに、上記において、回転中心Ｏの近傍の一
定範囲においては、回転角速度を一定として走査
し、また該一定範囲より外周においては、走査速
度を一定とするものである。

次に、この発明による面板走査制御装置は上記
発明の方法を実現するもので、面板の回転するス
ピンドルに直結されたロータリエンコーダより、
等角度の角度信号と回転角度の基準点を示す0゜信
号を出力する。外部よりのスタート信号によりス
ピンドルが回転を開始して、一定の角速度に達し
た後、スタート同期部において角度信号を角度パ
ルスとして出力し、また0゜信号を該角度パルスに
同期した0゜パルスとして出力する。分周器におい
ては、角度パルスを分周して、上記の分割数Ｐに
対応する駆動パルスｐを出力する。この駆動パル
スｐをスポツト移動機構に入力して、レーザスポ
ツトを面板の半径方向にΔrのＰ分の１づつ移動
する。この場合、レーザスポツトは、その長軸の
方向を移動方向に一致させておくものである。

一方、Ｒカウンタにおいては、０度パルスをカ
ウントすることにより、走査位置に対する面板の
半径ｒのデータを出力し、ωROMにおいてこの
ｒデータに対応する回転数データωを出力して、
スピンドル回転機構の角速度制御が行われる。

以上において、ωROMに記憶させるωデータ
として、面板の回転中心Ｏの近傍で、半径ｒが小
さい値r₀の範囲内では一定のω₀とし、半径ｒ＞r₀
に対しては、半径ｒに反比例するωとするもので
ある。

［作用］ 上記の走査方法においては、レーザスポツトは
断面が楕円形で、その長軸の方向を面板の半径方
向としているので、円形のスポツトに比してピツ
チが大きく、従つて検査時間が短縮されると同時
に、円周方向の分解能が向上する。

次に、走査は角度Φ毎に有効半径ΔrのＰ分の
１ピツチで、円弧が段階的に接続されたスパイラ
ル状に行われ、面板の全域について、スポツトの
強度の変化の少ない走査が達成される。さらに、
走査線が円弧の連続であるので、別途、面板をセ
ルに分割するとき、各円弧についてセルの半径ｒ
の値が一定となり、データ処理、欠陥のマツプ表
示に好都合である。

次に、この発明による走査方法においては、面
板の中心付近では一定の回転角速度とするが、そ
れより外周部では、走査速度が一定とされるの
で、外周付近においても、適切な速度で走査が行
われ、欠陥検出およびサンプリングにおいて安定
な動作が行われうるものである。

次に、この発明による面板走査制御装置におい
ては、上記した走査方式を実現するもので、ロー
タリエンコーダより出力される角度信号は、スピ
ンドルの回転が一定速度となつた後、角度パルス
として出力され、これを分周した駆動パルスｐは
安定してレーザスポツトを移動し、１回転につき
Ｐ個の円弧を段階的に接続して、半径方向のピツ
チΔrの走査をなす。このピツチはレーザスポツ
トの有効半径Δrと等しいので、面板の全域はほ
ぼ均等な強度のスポツトで正確に走査され、走査
漏れを生ずることが全くない。また0゜パルスはカ
ウントされて、半径ｒのデータがえられ、
ωROMよりこのｒの値に対する回転数のデータ
ωが出力されて、スピンドルが所定の角速度で回
転する。この場合、中心付近の半径が一定のr₀の
範囲では一定の角速度ω₀で回転するが、半径ｒ
がr₀より大きい範囲では、半径ｒに反比例する回
転数データωにより回転し、走査速度が一定に保
たれるもので、欠陥検出およびサンプリングを安
定正確に行いうるものである。なお、上記の角度
パルスは、別途、欠陥検出信号のサンプリングパ
ルスとして使用されるものである。

［実施例］ 第１図、第２図および第３図は、この発明によ
るレーザスポツトによる面板走査方法の説明図で
ある。

第１図ａはこの発明の走査方法において使用す
るレーザスポツトの断面形状と面板における断面
の方向を示すもので、レーザスポツト１として図
示のごとき断面が楕円形のものとし、その長軸の
方向を面板２の半径ｒの方向に一致させて走査
し、円弧をなす走査線３を形成する。このような
楕円形スポツトは、同一断面積の円形スポツトと
ほぼ同一の強度であり、半径方向のピツチを大き
くして検査時間を短縮するとともに、円周方向の
分解能を向上できるものである。なお、実例とし
ては、楕円の長短の半径の比を10対１程度とする
ことができる。

第１図ｂは、面板２の半径ｒの方向における、
レーザスポツト１の強度分布を示す曲線図で、レ
ーザスポツトの特性により、曲線は指数関数で表
され、半径Δrは、強度が中心値の１／e²の点で
定義されており、この発明においてはΔrをレー
ザスポツトの有効半径とする。図ａにおいて、走
査線３のピツチを、レーザスポツトの半径Δrと
等しくとることにより、隣接する走査線３と３′
では図ｂに示すように、レーザスポツト１と１′
がオーバラツプして、ある程度均一な強度で走査
が行われる。なお、オーバラツプの点ｉの強度
は、中心値に対して約80％程度である。

第２図ａは、この発明の走査方法において、レ
ーザスポツト１の描く走査線３の形状を示すもの
である。面板２が矢印Ａの方向に回転し、角度Φ
＝2π／Ｐ回転する毎に、レーザスポツト１はδ
＝Δr／Ｐだけ半径ｒの方向に移動する。この場
合、回転速度に比較して移動速度が遅いときは、
第２図ｂに示すように、走査線３の接続部３ａの
傾斜が緩やかとなり、これが極端な場合は、通常
のスパイラル走査と同じこととなるので、できる
限り移動速度を速くするものである。

第３図はこの発明における面板の角速度ωを示
す曲線図で、面板２の回転中心Ｏに近い半径r₀ま
では角速度を一定のω₀とし、ｒ＞r₀の範囲ではω
を半径ｒに反比例するものとし、最外周の半径Ｒ
では、ωeとしている。ただし、図では滑らかな
曲線であるが、実際は、段階的に変化するもので
ある。

第４図ａおよびｂは、この発明によるレーザス
ポツトによる面板走査方法および面板走査制御装
置における、実施例のブロツク構成を示す図であ
る。図ａにおいて、面板欠陥検出装置の走査部４
はスポツト移動機構４ａとスピンドル回転機構４
ｂより構成され、Ｒドライバ９およびθドライバ
１２は、それぞれスポツト移動機構４ａおよびス
ピンドル回転機構４ｂを駆動する回路である。ス
ピンドル回転機構４ｂにはロータリエンコーダ５
が直結されており、円周を等角度に分割した角度
信号と、回転角度の基準点を示す0゜信号の出力す
る。スタート同期部６では、スピンドルの角速度
が一定に達してから、角度パルスとこれに同期し
た0゜パルスとして出力する。分周器７は角度パル
スを分周して、面板の円周の分割数Ｐに等しい数
の駆動パルスｐを出力する。この場合、角度パル
スは駆動パルスｐに対して分周に都合のよい整数
倍の大きいものとすることが必要である。実例と
して、角度パルスを１回転4000個、駆動パルスｐ
を10個とし、400分周している。

駆動パルスｐはＲ駆動制御回路８より、スポツ
ト移動機構４ａに移動方向を指示する方向信号ｄ
とともにＲドライバ９に与えられる。この移動方
向は、端子１４よりＲ駆動制御回路８に入力した
リセツト信号の条件により定まるものである。

次にＲカウンタ１０においては、スタート同期
部６よりの0゜パルスをカウントする。このカウン
ト数は、面板の１回転毎にＰ個の駆動パルスｐに
よりレーザスポツトが移動したピツチΔrの数に
相当する、すなわち走査位置の半径ｒを示すもの
である。ωROM１１においては、このｒの値に
対する回転数のデータωをθドライバ１２に与え
る。この場合必要により、方向信号ｄをθドライ
バ１２に与えて回転を逆方向とすることができ
る。

以上において、ωROM１１に記憶された回転
数のデータωは、第３図で説明した中心付近の半
径r₀以内では一定のω₀とし、半径ｒがr₀を越えた
範囲ではｒに反比例するものである。なお、回転
を開始する最初の時点では、ｒの入力がないが、
端子１３よりのスタート信号により起動用の回転
数データω₀が出力されて回転が始まる。

第４図ｂは、スタート同期部６のブロツク構成
を示すものである。ロータリエンコーダ５の出力
する0゜信号は、かならずしも角度信号と同期して
いないので、各部における処理に支障する。そこ
で、フリツプフロツプ６ａにおいて、入力した0゜
信号を次の角度信号によりリセツトして、両者の
同期化を行うものである。一方、フリツプフロツ
プ６ａはスタート信号によりセツトされており、
0゜信号がカウンタ６ｃで一定数に達するとフリツ
プフロツプ６ｂがトリガされて、Ｑ端子よりのセ
ツト信号により、ANDゲート６ｄおよび６ｅが
開いて、角度パルスおよび0゜パルスがそれぞれ出
力される。

第５図は、第４図ａ，ｂにおける各信号、パル
ス、および回転に伴つて変化する走査位置の半径
ｒと回転数データまたは角速度ωのタイムチヤー
トで、スタート信号が与えられると角速度ωが上
昇し、図の場合、４回転すると一定のω₀に達す
る。以後0゜パルスおよび角度パルスがスタート同
期部より出力される。ついで、角度パルスは分周
されて駆動パルスｐとなりレーザスポツトを移動
する。回転が進むに従つて、Ｒカウンタのｒの値
は漸次増加し、一定値r₀以後においては、角速度
ωが反比例して減少し、終了時点でωeとなる。
検査終了後、リセツト信号によりスポツト移動機
構が反対方向に動作して、レーザスポツトは中心
位置に復旧するが、詳細は省略する。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、この発明に
よるレーザスポツトによる面板走査方法および面
板走査制御装置によれば、従来の回転走査方法に
おける難点を解消するもので、ほぼ一定の強度
で、ピツチ幅の大きいレーザスポツトにより、面
板の全域を漏れなく走査する。走査線は円弧が段
階的に接続されたスパイラル状であるが、円弧の
間隔はすべて正確にΔrであるので、面板を均等
なセルに分割することが容易であり、また１つの
円弧については、半径が一定しているので、セル
を単位としてのデータ処理を効率的に行うことが
できるなど効果が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは、それぞれこの発明による
レーザスポツトによる面板走査方法および面板走
査制御装置における、レーザスポツトの断面と走
査の間隔ピツチおよび強度分布を示す説明図、第
２図ａおよびｂは、それぞれこの発明によるレー
ザスポツトによる面板走査方法および面板走査制
御装置による面板上の走査線の形状を示す説明
図、第３図はこの発明によるレーザスポツトによ
る面板走査方法および面板走査制御装置における
面板の単位時間当たりの回転数を示す曲線図、第
４図ａおよびｂは、それぞれこの発明による面板
走査制御装置の回路構成ブロツク図、第５図は第
４図ａおよびｂに対する、各信号、各パルスおよ
び走査位置の半径ｒと面板の回転角速度ωを示す
タイムチヤートである。 １…レーザスポツト、２…面板、３…走査線、
４…走査部、４ａ…スポツト移動機構、４ｂ…ス
ピンドル回転機構、５…ロータリエンコーダ、６
…スタート同期部、６ａ，６ｂ…フリツプフロツ
プ、６ｃ…カウンタ、６ｄ，６ｅ…ANDゲート、
７…分周器、８…Ｒ駆動制御回路、９…Ｒドライ
バ、１０…Ｒカウンタ、１１…ωROM、１２…
θドライバ、１３，１４…端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザスポツトによりシリコンウエハなどの
   面板の表面を走査して、前記表面に存在する欠陥
   を検出する方法において、前記面板の表面に対し
   て、断面が楕円形で、長軸方向の有効半径がΔr
   のレーザスポツトを照射し、前記面板の表面を円
   周方向にＰ個（Ｐは正の整数）の等角度Φに分割
   して前記角度Φを回転する毎に、前記レーザスポ
   ツトを、前記面板の半径方向で、かつ前記レーザ
   スポツトの長軸方向に、前記有効半径ΔrのＰ分
   の１に等しい距離を移動して１回転につきΔrの
   ピツチで、円弧を段階的に接続したスパイラル状
   に走査することを特徴とする、レーザスポツトに
   よる面板走査方法。 ２ 前記面板の回転中心の近傍の一定範囲におい
   て、回転の角速度を一定とし前記走査を行い、前
   記一定範囲より外周において、走査速度を一定と
   して前記走査を行うことを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項記載のレーザスポツトによる面板走
   査方法。 ３ 面板を回転させるスピンドルに結合され、等
   角度の角度信号および回転角度の基準点を示す0゜
   信号を出力する信号発生部と、前記スピンドルが
   回転を開始して、一定の角速度に達した時点以後
   において、前記角度信号を受けて角度パルスと
   し、かつ前記0゜信号を受けて前記角度パルスと同
   期した0゜パルスとして、それぞれを出力するスタ
   ート同期部と、前記角度パルスを分周して、前記
   面板の円周の分割数Ｐ（Ｐは正の整数）に対応す
   る駆動パルスｐを出力する分周回路と、前記駆動
   パルスｐが入力されて前記レーザスポツトを面板
   の半径の方向に、前記レーザスポツトの前記有効
   半径ΔrのＰ分の１移動するスポツト移動機構と、
   前記0゜パルスをカウントして、前記レーザスポツ
   トの走査位置に対する半径ｒのデータを出力する
   カウンタと、前記半径ｒのデータが入力されて半
   径ｒに対応する、前記スピンドルの角速度を制御
   するための回転数データを出力するメモリとによ
   り構成されたことを特徴とする、面板走査制御装
   置。 ４ 前記面板の回転中心の近傍で、半径ｒが小さ
   い値r₀の範囲内において、一定の回転数データを
   出力し、半径ｒ＞r₀に対して半径ｒに反比例する
   回転数データを出力するROMを前記メモリとし
   て有することを特徴とする、特許請求の範囲第３
   項記載の面板走査制御装置。