JPH067104B2

JPH067104B2 - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH067104B2
Application number: JP60125025A
Authority: JP
Inventors: 茂小川; 廣山地
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS61283852A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、半導体ウェハ等の被検査物表面のゴミ，傷等
の欠陥を検査する表面検査装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、例えば半導体装置用のシリコンウェハ等の表面検
査は作業者の目視による方法がほとんどであった。ま
た、最近、光の反射光を利用した各種のウェハ表面検査
装置が、開発，市販されている。これらの装置の検出原
理は、第11図に示すように被検査物(1)表面に白色光源
又はレーザの光源(2)から光ビーム(3)を照射し表面から
の正反射光(4)および散乱光(5)を光電変換器(6)により
検出し、その出力電圧に対して、１個あるいは複数のス
レッショルドレベルを設定し、ゴミ，傷等の欠陥を検出
し、大きさの分類を行うものである。

しかるに、従来の目視による方法では、作業者に個人誤
差があり、定量化が困難であった。また熟練を要し疲労
度の大きい作業であった。しかも、集積回路の微細化が
進んでくると、１μｍ以下の欠陥の有無が判別できない
と種々のプロセスの評価が困難となってくるが、目視検
査では１μｍ以下の検出は困難である。他方、上記各種
表面検査装置は、第12図に示すように、一定のスレッシ
ョルドレベルＶ_Ｔを設定して検出しているため、被検査
物が異なった場合の出力信号（例えば、鏡面状態の場合
の出力信号Ｖ_Ｉと、膜形成されたウェハの場合の出力信
号Ｖ_II）の基準レベルが変る場合、スレッショルドレベ
ルも変化させる必要がある。そのため、あらかじめ学習
的にそのレベルを決定しておく必要があり、作業性がす
こぶる低くなっている。また、被検査物にソリがあった
場合も同様の問題が生じる。これらの場合、検出された
欠陥の大きさの分類は定量的ではなくなり、毎回、標準
サンプルによる校正が必要となる。このため本出願人
は、特開昭６０−５６２０８号において、被検査物が変
わっても予めスレッショルドレベルを学習的に求めた
り、校正したりすることなく、正確かつ定量的に欠陥を
検出できる表面検査装置について出願した。この表面検
査装置は、検出位置を固定して被検査物を高速回転させ
ながら半径方向に移動させて螺旋状に走査するものであ
る。しかし、この場合、内周と外周とでは走査速度が異
なり検出感度が変化するため、１点でスレッショルドレ
ベルを設定したのでは不都合が生じてしまう。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情を参酌してさなれたもので、被検査
物の変化や走査中の検出感度の変動の影響を受けなるこ
となく、正確かつ定量的に欠陥を検出できる表面検査装
置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

半発明は、ターンテーブル上に載置された被検査物にレ
ーザ光を照射してターンテーブルを回転させるとともに
一回転ごとにターンテーブルを半径方向に所定量ずつ移
動させることにより被検査物を同心円状に走査し、走査
中に積分球で集光された散乱光を光電変換して得られた
電気信号をアナログ−ディジタル変換して散乱光データ
を得、被検査物を半径方向に分割してなる検査領域ごと
にスレッショルドレベルを設定し、各散乱光データの一
定期間ごとのピーク値とその検出位置の属する検査領域
におけるスレッショルドレベルとを比較演算して欠陥を
判定する表面検査装置である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例の表面検査装置の全体構成を示し
ている。この表面検査装置は、例えば半導体ウェハなど
の円板をなす被検査物(8)にレーザ光を照射する走査機
構(9)と、この走査機構(9)から出力された信号に基づき
被検査物(8)の表面欠陥を検出する信号処理機構(10)
と、検査結果を表示する表示機構(11)とからなってい
る。しかして、走査機構(9)は、被検査物(8)を保持する
保持部(12)と、この保持部(12)により保持された被検査
物(8)にレーザ光を照射する照射部(13)とからなってい
る。上記保持部(12)は、被検査物(8)をその上面に同軸
に載設するターンテーブル(14)と、このターンテーブル
(14)を回転自在に軸支する軸受体(15)と、この軸受体(1
5)に軸支されたターンテーブル(14)を回転駆動する第１
のモータ(16)と、この第１のモータ(16)に直結されター
ンテーブル(14)の回転量を検出するロータリ・エンコー
ダ(17)と、軸受体(15)に係着され軸受体(15)を被検査物
(8)の径方向に進退させる送り部(18)と、この送り部(1
8)及び第１のモータ(16)を制御してターンテーブル(14)
に載設された被検査物(8)を所定量回転させるとともに
径方向に所定量進退させる駆動制御部(19)と、被検査物
(8)をターンテーブル(14)に真空吸着させる吸着部(20)
とからなっている。上記ターンテーブル(14)は、円柱状
の軸体(21)と、この軸体(21)の上端部に同軸連結され上
面が被検査物(8)の吸着面(14a)となっている円板状の載
置台(22)とからなっている。上記吸着面(14a)には、吸
着部(20)の一部をなす吸着孔(23)が開口している。この
吸着孔(23)は、軸体(21)を軸方向に貫通し、軸体(21)の
下部より図示せぬロータリ・ジョイントを介して図示せ
ぬ真空源に接続されている。また、送り部(18)は、軸受
体(15)の下端部に垂設された係合板(24)と、この係合板
(24)に螺合されその軸線が軸体(21)の径方向となってい
る送りねじ(25)と、この送りねじ(25)の一端部に連結さ
れ送りねじ(25)を回転させてターンテーブル(14)を径方
向に進退させる第２のモータ(26)とからなっている。し
かして、第１及び第２のモータ(16),(26)は、それぞれ
駆動制御部(19)から出力された制御信号Ｃ_Ｄ，Ｃ_Ｓを入
力することにより所定量回転するようになっている。一
方、照射部(13)は、第２図に示すように、吸着面(14a)
に固着されている被検査物(8)に近接するように配設さ
れ下部に円孔状の開口部(27a)を有する球体状の中空部
(27b)が設けられた円柱状の積分球(27)と、この積分球
(27)に一端部が連結され積分球(27)の開口部(27a)を介
して被検査物(8)にレーザ光を斜めからスポット状に照
射するレーザ光発振部(28)と、積分球(27)に連設されこ
の積分球(27)にて集光された被検査物(8)からのレーザ
散乱反射光を受光して光電変換する例えば光電子増倍管
（フォトマル）などの光電変換器(29)とからなってい
る。上記積分球(27)の内面には例えば酸化マグネシウム
が塗着されて拡散面(30)に形成されている。また、積分
球(27)の上部には、被検査物(8)からのレーザ正反射光
を外部に逃すための透孔(31)が穿設されている。積分球
(27)には光電変換器(29)の受光部が嵌着されている窓部
(27c)が穿設されている。さらに、レーザ発振部(28)
は、一端部が積分球(27)に連結して中空部(27b)に連通
する円管状の光路体(28a)と、一端部がこの光路体(28a)
の他端部に同軸に連結された円筒状のレーザ光絞り部(2
8b)と、このレーザ光絞り部(28b)の他端部に装着された
半導体レーザ装置(28c)とからなっている。しかして、
レーザ光絞り部(28b)は、半導体レーザ装置(28c)から発
振されたレーザ光を絞り込むための光学系（図示せぬ）
が内装されている。そして、このレーザ光絞り部(28b)
によるレーザ光の光軸(28d)は、被検査物(8)の法線(28
e)に対して角度θ傾斜するように設定されている。ま
た、透孔(31)の軸線も、法線(28e)に対して角度θ傾斜
するように設けられている。したがって、半導体レーザ
装置(28c)から発振されたレーザ光は、光軸(28d)に沿っ
て被検査物(8)に斜めから入射し、その正反射光は、透
孔(31)を通過して外部にぬけるように設定されている。
一方、前記信号処理機構(10)は、光電変換器(29)から出
力されたアナログ信号をアナログ−ディジタル(A/D)変
換器(32)と、このA/D変換器(32)から出力されたディジ
タル信号のピーク値を検出するピーク検出部(33)と、同
じくA/D変換器(32)から出力されたディジタル信号の平
均値を算出する平均値算出部(34)と、入力側がロータリ
・エンコーダ(17)及び駆動制御部(19)に接続され出力側
がピーク検出部(33)及び平均値算出部(34)に接続されこ
れらピーク検出部(33)及び平均値算出部(34)におけるA/
D変換器(32)から出力されたディジタル信号サンプリン
グのための同期信号を出力するサンプリング制御部(35)
と、ピーク検出部(33)から出力されたピーク値を示すデ
ィジタル信号を入力して欠陥の検出及び欠陥を大きさご
とに分類する欠陥分類部(36)と、この欠陥分類部(36)か
ら出力された欠陥分類データを記憶する第１のメモリ部
(37)と、上記平均値算出部(34)，サンプリング制御部(3
5)，欠陥分類部(36)，第１のメモリ部(37)，駆動制御部
(19)及び表示機構(11)にシステムバス(38)を介して接続
されこれらを所定の測定プログラムに従って有機的に統
御する中央制御部(39)とからなっている。この中央制御
部(39)は、いわゆるマイクロコンピュータであって、演
算・制御機能を有するCPU(Central Processing Unit：
中央処理装置）(40)と、一定の手順で測定を行うための
制御プログラム及び検査結果が格納される第２のメモリ
部(41)とからなっている。さらに、上記平均値算出部(3
4)にて算出された平均値は、CPU(40)からの指令により
システムバス(38)を介して欠陥分類部(36)にて複数段階
のスレッショルドレベルとして設定されるようになって
いる。しかして、欠陥分類部(36)にては、設定されてい
る複数のスレッショルドレベルとピーク検出部(33)から
出力されたピーク値とを比較して欠陥データを各スレッ
ショルドレベルに対応する欠陥の大きさごとに抽出し、
２ビットからなる欠陥データが８ビットになるまで、つ
まり４個の欠陥データとなるまで一時的に保持したの
ち、これら４個のデータを同時に第１のメモリ部(37)に
出力するようになっている。また、第１のメモリ部(37)
は、CPU(40)の欠陥分類部(36)との間に介在して、欠陥
分類部(36)からCPU(40)へのデータの転送を直接行わせ
ることなく、一時的にデータを記憶させておく、バッフ
ァメモリ（Buffer Memory；緩衝記憶装置）としての役
割を果している。この第１のメモリ部(37)のアドレス構
造は、第３図のように、第１，第２，第３，第４のブロ
ック(37a),(37b),(37c),(37d)からなっている。そし
て、各ブロック(37a),(37b),(37c),(37d)は、８ビット
(B₀)…(B₇)からなる複数のアドレス(A₀),(A₁)…からな
っている。しかして、第１のブロック(37a)は、第４図
及び第５図に示すように、円板をなす被検査物(8)の中
心からの距離が０〜20mmの第１の検査領域(8a)内のデー
タが格納されるようになっている。また、第２のブロッ
ク(37b)は、同じく20〜40mmの第２の検査領域(8b)内の
データが格納されるようになっている。また、第３のブ
ロック(37c)は、同じく40〜60mmの第３の検査領域(8c)
内のデータが格納されるようになっている。また、第４
のブロック(37d)は、同じく60〜80mmの第４の検査領域
(8d)内のデータが格納されるようになっている。そし
て、第２のメモリ部(41)には、後述するように、平均値
算出部(34)にて算出された平均値Ｖ_Ａに対して加算する
ことにより、欠陥分類部(36)に設定されるスレッショル
ドレベルＴ_１ｉ，Ｔ_２ｉ，Ｔ_３ｉ，Ｔ_４ｉ（ｉ＝１，
２，３，４）を求めるための経験的に求められたレベル
Ｌ_１ｉ，Ｌ_２ｉ，Ｌ_３ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が格納
されている。すなわち、第１の検査領域(8a)に対しては
レベルＬ_１１，Ｌ_２１，Ｌ_３１（ただし、Ｌ_１１＜Ｌ
_２１＜Ｌ_３１），また、第２の検査領域(8b)に対しては
レベルＬ_１２，Ｌ_２２，Ｌ_３２（ただし、Ｌ_１２，＜Ｌ
_２２＜Ｌ_３２），また、第３の検査領域(8c)に対しては
レベルＬ_１３，Ｌ_２３，Ｌ_３３（ただし、Ｌ_１３＜Ｌ
_２３＜Ｌ_３３），また、第４の検査領域(8d)に対しては
レベルＬ_１４，Ｌ_２４，Ｌ_３４（ただし、Ｌ_１４＜Ｌ
_２４＜Ｌ_３４）が、第２のメモリ部(41)に格納されてい
る。ところで、第４図は、検出感度を評価するために、
ラテックス標準粒子を被検査物(8)表面に擬似欠陥とし
て分布させて上記被検査物表面を本装置によって走査し
たときに出力される検出器の信号レベルを示したもので
ある。ここに示す様に中心付近では高い出力が得られる
が、外周に向う程出力は低下する。これは検出器の応答
性に起因するもので、走査時の周速度の上昇にともなっ
て検出器出力は低下することを示す。したがって、この
径方向の周速変化に対応して、スレッショルドレベルＴ
_１ｉ，Ｔ_２ｉ，Ｔ_３ｉ，Ｔ_４ｉ（ｉ＝１，２，３，４）
を求めるためのレベルＬ_１ｉ，Ｌ_２ｉ，Ｌ_３ｉ（ｉ＝
１，２，３，４）を異ならせるようにしたのが本実施例
である。かくて、各アドレス(A₀),(A₁)…には、４個の
欠陥データが格納されるようになっている。そして、こ
の第１のメモリ部(37)は、書き込み動作中のブロックを
除いた他のブロックに対して、CPU(40)により任意に欠
陥データを読み出すことができるようになっている。一
方、前記表示機構(11)は、第１のメモリ部(37)からの検
査結果データを読み出し、被検査物(8)表面上の欠陥分
布及び欠陥の大きさごとの個数を表示するCRT(Cathode
Ray Tube)(42)及びプリンタ(43)からなっている。

つぎに、上記構成の表面検査装置の作動について、第６
図及び第７図に示すフローチャートに基づいて述べる。

レーザ光は、レーザ光絞り部(28b)を介して楕円状の微
小スポット状に絞られて被検査物(8)上を照射できる状
態にしておく。つまり、被検査物(8)からのレーザ正反
射光は、透孔(31)を経由して外部に放出される。このと
き、レーザ光の楕円状のスポット光の長径方向が被検査
物(8)の走査方向と直交するように、つまり走査幅が広
くなるように、設定しておく。一方、レーザ散乱反射光
は、拡散面(30)により集光される。また、被検査物(8)
からの散乱光を集光する積分球(27)および光電変換器(2
9)も常時検査可能な状態にしておく。しかして、まず、
被検査物(8)をターンテーブル(22)上に載置し、吸着部
(20)により固定する（ステップ(44)）。つぎに、ターン
テーブル(22)を駆動制御部(19)からの信号Ｃ_Ｓにより第
２のモータ(26)を駆動して送りねじ(25)を回転させるこ
とにより半径方向に移動させ、半径方向中央部である半
径ｒでターンテーブル(22)の移動を停止させる（ステッ
プ(45)）。ついで、駆動制御部(19)からの信号Ｃ_Ｄによ
りターンテーブル(22)回転用の第１のモータ(16)を回転
させる（ステップ(46)）。しかして、上記半径ｒ位置に
おいて被検査物(8)を例えば10周させる。この期間内に
おいて、光電変換器(29)からは、受光量に対応した大き
さの電圧値を有するアナログ検出信号SAがA/D変換器(3
2)に出力される。ついで、このA/D変換器(32)にては、
検出信号SAがA/D変換され（ステップ(47)）、ディジタ
ル検出信号SBが平均値算出部(34)に出力される。一方、
ロータリ・エンコーダ(17)からは、ターンテーブル(22)
の回転開始時と、回転中に回転開始信号Ｒ_Ｓ及び回転位
置を示す回転位置信号Ｒ_Ｐ（360パルス／回転）がサン
プリング制御部(35)に出力される。すると、このサンプ
リング制御部(35)からは信号Ｒ_Ｓ，Ｒ_Ｐに基づき、ター
ンテーブル(22)の回転を示すサンプリング信号SCが平均
値算出部(34)に出力される。このサンプリング信号SC
は、ターンテーブル(22)が１回転するごとに360パルス
出力されるパルス信号である。この平均値算出部(34)に
ては、上記サンプリング信号SCに同期して検出信号SBを
記憶し、これにより得た全データ（Ｘ_１，Ｘ_２，…
Ｘ_ｎ）の算術平均値Ｖ_Ａが求められる（ステップ(4
8)）。ついで、平均値Ｖ_Ａは、第２のメモリ部(41)にい
ったん記憶されたのち、CPU(40)にて、ごみ，欠陥等の
表面欠陥の大きさに対応してあらかじめ第２のメモリ部
(41)に第１，第２，第３，第４の検査領域(8a),(8b),(8
c),(8d)ごとに設定されているレベルＬ_１ｉ，Ｌ_２ｉ，
Ｌ_３ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が、平均値Ｖ_Ａに各別に
加算され、スレッショルドレベルＴ_１ｉ，Ｔ_２ｉ，Ｔ
_３ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が算出される（ステップ(4
9)）。たとえば、第８図に示すように、最も小さい欠陥
（1.0μｍ以下）を検出するレベルをＬ_１ｉとすると、
Ｔ_１ｉ（＝Ｖ_Ａ＋Ｌ_１ｉ）を最も小さい欠陥を検出する
スレッショルドレベルとして設定する。同様に、さらに
大きい欠陥を検出する場合もレベルＬ_２ｉ，Ｌ_３ｉ（た
だし、Ｌ_１ｉ＜Ｌ_２ｉ＜Ｌ_３ｉ）を設定し、これらのレ
ベルＬ_２ｉ，Ｌ_３ｉを平均値Ｖ_Ａに加算してスレッショ
ルドレベルＴ_２ｉ，Ｔ_３ｉを求める。しかして、まず、
第１の検査領域(8a)用のスレッショルドレベルＴ_１１，
Ｔ_２１，Ｔ_３１が、システムバス(38)を介して欠陥分類
部(36)に転送・設定される（ステップ(49a)）。つぎ
に、ターンテーブル(22)を駆動制御部(19)からの信号Ｃ
_Ｓにより第２のモータ(26)を駆動して半径方向に移動さ
せ、レーザビームが被検査物(8)の中心を照射するよう
に、図示していないリミットスイッチ等により、位置を
検出してターンテーブル(22)を停止させる（ステップ(5
0)）。さらに、第２のモータ(26)を駆動して１トラック
分半径方向にターンテーブル(22)を移動させる（ステッ
プ(51)）。このとき、１トラックは、レーザ光のスポッ
ト径ｄをあらかじめ測定しておき、その80〜90％すなわ
ち（0.8〜0.9）×ｄとする。つぎに、前と同様にしてタ
ーンテーブル(22)を回転させる。すると、サンプリング
制御部(35)には、ロータリ・エンコーダ(17)からは回転
開始と同時に回転開始信号Ｒ_Ｓが、また１回転につき36
0パルスずつ回転位置信号Ｒ_Ｐが出力される。これらの
信号Ｒ_Ｓ，Ｒ_Ｐを入力したサンプリング制御部(35)から
は、１回転につき360パルスのサンプリング信号SCがピ
ーク検出部(33)に印加される（ステップ(52)）。一方、
A/D変換器(32)にては、前と同様にして光電変換器(29)
から出力されたアナログ検出信号SAがディジタル検出信
号SBにA/D変換される。このときのA/D変換のサンプリン
グ間隔は、第８図に示すように、信号Ｒ_Ｐの１周期あた
り８回とする。このディジタル検出信号SBは、ピーク検
出部(33)に出力される。しかして、ピーク検出部(33)に
ては、サンプリング信号SCの入力と同期してこのサンプ
リング信号SCの１周期ごとにピーク値が求められる。求
めたピーク値を示すピーク信号SDは逐次に欠陥分類部(3
6)に出力される。しかして、１回転分のデータ（360
個）を欠陥分類部(36)に出力すると、ターンテーブル(2
2)をさらに半径方向に１トラック分移動させ、再びサン
プリング信号SCにより同様に１回転分のデータを欠陥分
類部(36)に出力する（ステップ(53)）。このようにし
て、所定のｎトラック分走査する（ステップ(54),(5
5)）。かくして、欠陥分類部(36)には、第９図に示すよ
うに、被検査物(8)の中心から同心状にｎトラックに分
割され、さらに１°ごとに径方向に分割された扇状領域
のピーク値データ（Ｘ_ｎ，θ）が第10図に示すような順
序で出力される。しかして、この欠陥分類部(37)にて
は、すでに設定されているスレッショルドレベル
Ｔ_１１，Ｔ_２１，Ｔ_３１により欠陥を大きさ別に分類す
る処理が、ピーク値データの入力と同時に行われる。す
なわち、最も小さい欠陥(1.0μｍ以下）を検出するため
に全データに対して、前記スレッショルドレベルＴ_１１
（＝Ｖ_Ａ＋Ｌ_１１）と比較し、このスレッショルドレベ
ルＴ_１１より大きいデータを欠陥データとする。さらに
大きい欠陥を検出するために、全データをスレッショル
ドレベルＴ_２１（＝Ｖ_Ａ＋Ｌ_２１）およびスレッショル
ドレベルＴ_３１（＝Ｖ_Ａ＋Ｌ_３１）と比較し、これらの
スレッショルドレベルＴ_２１，Ｔ_３１より大きいデータ
を欠陥データとし、大きさ別に分類する。分類された２
ビットからなる欠陥データは４個の欠陥データが同時に
出力されて、第１のメモリ部(37)の第１のブロック(37
a)にて記憶される（ステップ(53)）。この第１のメモリ
部(37)にては、８ビット構成の４個の欠陥データが、１
個のアドレスに格納される。この格納処理は、各アドレ
スに対して順次行われる。しかして、第１の検査領域(8
a)について、ステップ(45)からステップ(55)までの処理
が完了すると、第２の検査領域(8b)について同様の処理
を行って、スレッショルドレベルＴ_１２，Ｔ_２２，Ｔ
_３２を欠陥分類部(36)に格納し、これらによる欠陥デー
タは、第１のメモリ部の第２のブロック(37b)に格納す
る。さらに、順次に、第３，第４の検査領域(8c),(8d)
についても、同様の処理を行い、スレッショルドレベル
Ｔ_１３，Ｔ_２３，Ｔ_３３，Ｔ_１４，Ｔ_２４，Ｔ_３４を欠
陥分類部(36)に格納し、欠陥データは、第１のメモリ部
(37)の第３，第４のブロック(37c),(37d)に格納する
（ステップ(56)）。CPU(40)にては、欠陥データの第１
のメモリ部(37)への書込み状態が、常時チェックされ、
ブロック(37a),(37b),(37c),(37d)のうち書込みが完了
したブロックから欠陥データの読出しを行う。そして、
得られた欠陥データを極座標系から直交座標系に変換
し、１mm×１mmの画素中に欠陥データが何個あるか否か
を演算する。さらに、この直交座標系に変換された欠陥
データの分布及び欠陥の大きさ別の個数を表示機構(11)
にて表示させる（ステップ(57)）。このとき１画素の中
に複数の欠陥が存在する場合は、最も大きい欠陥データ
をその画素の欠陥データとして表示させる。最後に、タ
ーンテーブル(22)の回転を停止し（ステップ(58)）、タ
ーンテーブル(22)を元の位置にもどし被検査物(8)を取
りはずして検出終了となる（ステップ(59)）。

以上のように、本実施例の表面検査装置によれば、被検
査物が異った場合や、被検査物にソリがあった場合等、
欠陥のない場所の散乱光強度の変動があった場合でも、
各被検査物の同心円状に区画された複数の検査領域ごと
に平均値Ｖ_Ａを求め、この平均値Ｖ_Ａに対して欠陥検出
するための欠陥の大きさに対応した複数のレベル
Ｌ_１ｉ，Ｌ_２ｉ，Ｌ_３ｉを加算してスレッショルドレベ
ルＴ_１ｉ，Ｔ_２ｉ，Ｔ_３ｉを設定している。それゆえ、
各被検査物ごとにスレッショルドレベルを標準サンプル
により校正する必要がなく、表面欠陥を正確に検出する
ことができる。また、スレッショルドレベルＴ_１ｉ，Ｔ
_２ｉ，Ｔ_３ｉの算出は、被検査物上に設定された各検査
領域(8a),(8b),(8c),(8d)ごとに行っているので、S/N(S
ignal/Noise)比が向上する。その結果、検出精度が向上
し、被検査物上における走査周速度変化にともなう検出
感度の変動に基因する表面欠陥の看過，誤認等がなくな
る。さらに、本実施例においては、欠陥分類部(36)に
て、８ビットのピーク値データを２ビットの欠陥データ
にすることにより、データ長を圧縮するようにしている
ので、大量のデータを容量の少ないメモリに格納するこ
とが可能となる。また、CPU(40)にて取扱うデータ量も
少なくてすみ、処理時間が短縮する。さらに、第１のメ
モリ部(37)は、書込みと読出しが同時に可能であるの
で、検査能率が大幅に向上する。

なお、上記実施例においては、回転位置信号として360
パルス／回転を用いているが、適宜に選択してよい。ま
た、上記実施例においては、スレッショルドレベルは、
各検査領域の検査終了ごとに逐次入力しているが、あら
かじめ全検査領域のスレッショルドレベルを設定し、適
時、必要なものを作動させるようにしてもよい。さら
に、上記実施例においては、４つの検査領域に分割して
いるが、同心状に分割する限り、分割数は任意でよい。
ただし、分割数は、多いほど検出感度は向上する。さら
に、ピーク値データ及び欠陥分類部(36)からの出力デー
タ及び第１のメモリ部(37)の１アドレスは、８ビットと
したが、16ビット，32ビツト等、任意でよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の表面検査装置は、被検査物に対
して半径方向に同心状に複数の表面欠陥検出領域を設定
するとともに、平均値算出部により被検査物ごとの平均
値を算出し、この平均値とあらかじめ各表面欠陥検出領
域ごとに判定基準レベル格納メモリ部に格納されている
判定基準レベルとに基づいてスレッショルドレベルを設
定するようにしているため、被検査物が変わるごとにス
レッショルドレベルを逐一標準サンプルを用いて校正す
る必要がなくなる。また、光電変換器から出力されるア
ナログ検出信号の出力レベルがターンテーブルの中心か
ら外周にいくに従って低下するのに応じて各表面欠陥検
出領域の判定基準レベルを階段的に低減させたので、被
検査物の半径方向の走査周速度変化にともなう検出感度
の変動を自動的に補正することができる。その結果、被
検査物ごとにスレッショルドレベルを逐一標準サンプル
を用いて校正する必要がなくなることはもとより、被検
査物の半径方向の走査周速度変化にともなう検出感度の
変動を自動的に補正することができることが可能とな
り、表面欠陥の検出精度および検出能率を顕著に向上さ
せることができる。したがって、本発明の表面検査装置
を集積回路製造における検査工程に導入した場合、検査
能率及び検査精度が顕著に向上し、集積回路の品質及び
歩留の改善に寄与するところで大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の表面検査装置の全体構成
図、第２図は第１図に示す照射部の斜視図、第３図は第
１のメモリ部のアドレス構造を示す図、第４図は被検査
物表面上へのブロック領域の設定の説明図、第５図は各
検査領域の説明図、第６図及び第７図は第１図の表面検
査装置の作動を説明するためのフローチャート、第８図
はデータサンプリングを示すタイミングチャート、第９
図は被検査物表面におけるデータサンプリング領域を示
す図、第10図は一時メモリ部におけるデータ書込み例、
第11図は従来の表面検査方法を説明するための図、第12
図は従来の表面検査方法の欠点を説明するためのグラフ
である。 (8)：被検査物、 (8a),(8b),(8c),(8d)：検査領域、 (12)：保持部、(13)：照射部、 (14)：ターンテーブル、(16)：（第１の）モータ、 (18)：送り部、(27)：積分球、 (27a)：開口部、 (28c)：半導体レーザ装置、 (29)：光電変換器、(31)：透孔、 (32)：A/D変換器、(33)：ピーク検出部、 (34)：平均値算出部、 (36)：欠陥分類部（欠陥検出部）、 (37)：第１のメモリ部（バッファメモリ部）、 (39)：中央制御部、第２のメモリ部（判定基準レベル格
納メモリ部）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記構成を具備し、半径方向に分割された
複数の同心状表面欠陥検出領域が設定されている被検査
物の表面欠陥の検出を行うことを特徴とする表面検査装
置。（イ）上記被検査物を同軸的に載置するターンテーブル
と、このターンテーブルを回転させるモータと、上記タ
ーンテーブルを上記モータによる回転軸線に直交する方
向に進退させる送り部とを有する保持部。（ロ）開口部を有しこの開口部を上記ターンテーブルに
近接して配設された積分球と、この積分球に連設され上
記開口部を経由して上記ターンテーブルに載置された被
検査物にレーザ光を斜めから照射するレーザ装置と、上
記積分球に連設され上記積分球により集光された上記被
検査物にて反射したレーザ散乱光を光電変換する光電変
換器を有し、上記積分球には上記被検査物にて反射した
レーザ正反射光を外部に放射させる透孔が穿設された照
射部。（ハ）上記光電変換器から出力されたアナログ検出信号
をアナログ−ディジタル変換するアナログ−ディジタル
変換器。（ニ）上記アナログ−ディジタル変換器から出力された
ディジタル検出信号の平均値を求める平均値算出部。（ホ）上記アナログ−ディジタル変換器から出力された
ディジタル検出信号を入力し一定期間ごとのピーク値を
求めるピーク検出部。（ヘ）上記被検査物の表面欠陥検出のためのスレッショ
ルドレベルの算出基準となる複数の判定基準レベルが、
それらの値を、上記光電変換器から出力されるアナログ
検出信号の出力レベルが上記ターンテーブルの中心から
外周にいくに従って低下するのに応じて、上記各表面欠
陥検出領域ごとに階段的に低減させて格納された判定基
準レベル格納メモリ部。（ト）上記平均値算出部にて算出された平均値と上記判
定基準レベル格納メモリ部に格納された判定基準レベル
とに基づいて基準各表面欠陥検出領域ごとのスレッショ
ルドレベルを設定するとともに、上記ピーク検出部にて
求められた上記ピーク値を示す信号を入力して上記入力
したピーク値を示す信号が属する上記表面欠陥検出領域
のスレッショルドレベルと比較演算を行い比較結果に基
づいて上記表面欠陥の判定処理を行う欠陥検出部。（チ）上記保持部及び上記平均値算出部及び上記欠陥検
出部のシーケンス制御を行ない、かつ上記欠陥検出部に
おいて求められた欠陥データを記憶する中央制御部。