JPH0749941B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面検査装置、特に、レーザ光を用いて鏡
面又は規則的にパターニングされている平面の表面欠陥
及び異物を検出する表面検査装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば現在市販されているウエハ表面異物検査
装置を示す構成図である。

図において、符号（１）は被検物例えば被検基板であ
り、（２）はレーザ光源、（３）は偏光板、（４）は偏
光板（３）を通過したレーザ光を受光して発信する光電
素子、（５）は光電素子（４）から発信した信号を処理
して被検基板（１）の表面の異物を検出する制御部であ
る。

次にこの従来装置の動作について説明する。

レーザ光源（２）から、被検基板（１）に対し、浅い角
度でＳ偏光レーザ光（2a）を入射する。このとき、正常
面からの散乱光は偏光方向が変化せず、一方異物からの
散乱光（2b）は、異物表面が微少な凹凸を有する場合に
偏光方向が変化してＰ偏光成分を多く含む光となる。こ
のため、光電素子（４）の前にＳ偏光を遮断する偏光板
（３）を配置することにより、異物からの散乱光のみを
効率良く検出することができる。

この信号を制御部（５）で処理し、異物と判定する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来装置は、以上のように構成されているので、反射に
より偏光状態の変わる材質の異物しか検出し得ないとい
う問題点があつた。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、偏光状態の変わらない異物や、表面傷、欠
けなどのすべての異状に対しても有効に検出できる表面
検査装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る表面検査装置は、レーザ光走査機構を投
光兼集光レンズの焦点位置に配置すると共に、被検物の
被検面を投光兼集光レンズの光軸に直角に置くことによ
り、レーザ走査光が常に被検面に直角に入射し、同時に
正反射光は入射光と同じ経路をたどり戻るようにし、投
光兼集光レンズの開口内に入射した散乱光のみを光検出
器に受光するようにしたものである。

〔作 用〕

被検面に入射したレーザ光は、鏡面上では正反射し、ま
た、規則的なパターン部分ではパターンの繰返しピッチ
に応じた角度で等間隔で回折パターンを生ずる。

また、欠陥部分では散乱する。

この発明における欠陥の検出においては、正反射光はレ
ーザ光走査機構で反射され、規則的なパターン上からの
回折光は、投光兼集光レンズの開口を調節することによ
り、集光しないようにする。

一方、被検面の異状から反射されかつ開口内に入射した
散乱光のみを投光兼集光レンズによつて集光し、この集
光された散乱光を光検出器に受光し、これを制御部に送
つて処理することにより、異状の検出を容易にする。

〔実施例〕

以下、この発明をその一実施例を、示す図に基づいて説
明する。

この実施例は、光デイスクの表面欠陥検査に用いる場合
の例である。

第１図において、符号（21）はレーザ光源、（22）は被
検物である被検基板（20）の被検面上でレーザ光のスポ
ツト径が所定の大きさになるように、ビームの拡がり角
と径を調節するための光学系、（23）は投光兼集光用レ
ンズ（24）の焦点位置に置かれた小形のレーザ光走査機
構であるガルバノメータ。このカルバノメータに取り付
けられる図示されていないミラーは、被検面からの正反
射光をすべて反射するだけの大きさを持つている。ま
た、投光兼集光レンズ（24）は、ガルバノメータ（23）
で走査されたビームを被検面上に直角に入射すると共
に、被検面からの散乱光を集光する。（25）は被検面を
投光兼集光用レンズの光軸に直角に載せるレーザ光走査
方向と、これに直角な方向とに移動可能に構成されてい
る載物台、（26）は投光兼集光用レンズ（24）による被
検面の結増位置に置かれるフアイバーバンドルに導かれ
た光検出器である光電子増倍管である。このフアイバー
バンドルは、結像位置におけるレーザ光走査長以上の長
さと、レーザ光の結増位置でのスポツト径とを越えるよ
うに設定されている。（27）は上記の制御部であり、載
物台（25）、レーザ光走査機構（23）の制御と異物及び
欠陥の検出とを行なう。

次に上記実施例の動作について説明する。

レーザ光源（21）を出射したレーザ光は（21a）被検面
上で所定のスポツト径となるように、光学系（22）で調
節される。

この調節されたレーザ光（21a）は、ガルバノメータ（2
3）に入射し、走査光（3a）となつて投光兼集光用レン
ズ（24）を通過する。

投光兼集光用レンズ（24）を出射した走査光（24a）
は、ガルバノメータ（23）が投光兼集光用レンズ（24）
の焦点に置かれているので、光軸に平行となつて、載物
台（25）上の被検基板（20）の被検面上に常に直角に入
射する。

被検基板である光デイスク（20）の被検面には、円周方
向に細かいピツチＰで等間隔に溝を掘つてあるが、この
ような正常面で反射した光は、 Psinθ＝ｎλ ただし、ｎ＝0,±1,±2,……… を満たす方向θに特に強く散乱し、第２図に示すような
回折パターンを示す。ここで、λはレーザ光の波長を示
す。第２図中０次回折光は正反射光である。

一方、異物又は欠陥面で反射したレーザ光は、第３図に
示すように、広い範囲に散乱する。

次に、第４図によつて、反射光の受光の様子を示す。

被検基板（20）から正反射したレーザ光（20a）は、被
検面に対して直角に反射し、入射時の経路をたどり、カ
ルバノメータ（23）の角度にかかわりなく、ガルバノメ
ータに反射されてレーザ光源（21）に戻る。

また、回折光（20b）は、投光兼集光用レンズ（24）の
開口内に入射しないようなレンズ開口数を設定すること
により、遮断する。

このようにして、投光兼集光用レンズ（24）の開口内に
入射し、集光されて光検出器（26）に到るレーザ光（20
c）の大部分を欠陥及び異物からの散乱光とすることが
できる。投光兼集光用レンズ（24）で集光されて光検出
器（26）の受光部分に結像した散乱光は、フアイバーバ
ンドルを通過し、光電子増倍管（26）に到り、ここで電
気信号に変換される。

制御部（27）では、この光検出器（26）から発信された
信号を処理し、容易に欠陥及び異物を検出することがで
きる。

また、この検出は、制御部（27）の指令により、ガルバ
ノメーターによるレーザ光走査と、載物台（25）の移動
とにより、光デイスク（20）上全面にわたつて順次行な
うことができる。

なお、上記実施例では、レーザ光走査機構としてガルバ
ノメーター（23）を用いたが、これに限らず、音響光学
変調素子を用いてもよい。

また、光検出器として、光電子増倍管（26）を用いた
が、ラインセンサーでも、産業用テレビジヨンカメラを
用いても良い。

更に、上記実施例では、光デイスク（20）の表面検査装
置の場合について説明したが、鏡面、又は、簡単な繰返
しパターンを持つものであれば、同様の効果を奏する。
特に繰返しパターンピツチが小さいものほど、欠陥の検
出限界を上げることができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、投光兼集光用レンズ
の開口を制限し、かつ、その焦点位置にレーザー光走査
機構を配置すると共にその後方に光検出器を設けている
ので、光検出器には欠陥及び異物からの散乱光のみを検
出することができ、従つて、単純な構成で、異物に限ら
ず、表面傷，欠け等欠陥も同様に検出が可能である表面
検査装置が得られる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による表面検査装置を示す
構成説明図、第２図Ａは被検基板上からの反射の様子を
示す回折光の分布図、第２図Ｂは第２図Ａの分布を説明
するための説明図、第３図Ａは欠陥からの散乱光の様子
を示す散乱光の分布図、第３図Ｂは第３図Ａの分布を説
明するための説明図、第４図は被検基板から反射光が光
検出器に入射する経路を示す光路説明図、第５図は従来
のウエハ異物検査装置を示す構成図である。 （20）……被検物（被検基板、光デイスク）、（20a）
（20b）（20c）（21a）……レーザ光、（22）……光学
系、（23）……レーザ光走査機構（ガルバノメータ）、
（23a）（24a）……走査光、（24）……投光兼集光用レ
ンズ、（26）……光検出器（光電子増倍管）、（27）…
…制御部。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザー光を走査して被検面の表面異物及
   び欠陥を検査する表面検査装置において、レーザ光の投
   光兼集光用レンズと、この投光兼集光用レンズの焦点位
   置に配置されている小形のレーザ光走査機構と、このレ
   ーザ光走査機構の後側に配置されている光検出器とを備
   えており、レーザ光はレーザ光走査機構を介して被検面
   に直角に入射され、被検面からの反射光のうち、正反射
   光はレーザ光走査機構で再び反射するように構成されて
   いると共に、投光兼集光用レンズの開口内に入射した散
   乱光のみを光検出器に受光して検出するように構成して
   いることを特徴とする表面検査装置。