JPH10103914A - 高速欠陥分析用の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプルの表面欠陥を検査するための装置を
提供する。 【解決手段】 この装置は、表面の欠陥または異常の位
置を特定するために使用する狭域走査干渉計と、狭域走
査干渉計が検出した個々の欠陥の輪郭を作成するために
使用する広域走査干渉計とを含む。サンプルは、干渉計
が独立して軸に対して半径方向に移動する間に、軸の周
りを回転するように駆動することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２
ｄ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２
ａ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５４
６９２５９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４
ｃ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８
ａ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３
６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５
４、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５
２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４
８、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、６１
４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、ＶＰＢ１６
４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２０Ｍ
Ｈｚ（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、３
０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ＣＣ
Ｄ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。ＶＰＢ１
６４（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１８
５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１８
５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１８
５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１
９４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１
６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１６
６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ＶＰＢ１６
４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ＤＳＰ１
６８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、ＶＰ
Ｂ１６４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２１
２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２２
９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２５
２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Ｃ
ＣＤ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Data
Cnt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２６
４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２５
４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Add
rCntの一方が所定の限界に達している場合、ステップ２
７６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１
９５（図１３に示す）に格納された各欠陥をＤＳＰ１６
８（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１
０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２
９８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３
１６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３２
２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２９
４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３７
０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３
７４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４
４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６
２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（２
２）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】 O０７９】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

フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジェラード・リサンケ アメリカ合衆国33437−1003 フロリダ州 ボイントン・ビーチ イースト・ローズ・ マリー・アベニュー 8111 (72)発明者 フイゾン・ルー アメリカ合衆国33063 フロリダ州ココナ ット・クリーク ノースウェスト・シクス ス・プレース 4747 (72)発明者 リチャード・ジェイ・マコーミック アメリカ合衆国33064 フロリダ州ライ ト・ハウス・ポイント ノースイースト 27 アベニュー3721 (72)発明者 ランプオン・ティ・ペナ アメリカ合衆国33326 フロリダ州フォー ト・ローダーデール サウスウェスト フ ィフス・コート16900 (72)発明者 エリックス・ヴィ・シュネッツァー アメリカ合衆国33436 フロリダ州ボイン トン・ビーチ ストーンハーヴン・ドライ ブ 1670 アパートメント５ (72)発明者 アリ・レザ・ターヘリー アメリカ合衆国33496 フロリダ州ボカ・ ラトンノース・ミリタリー・トレール 4419 ナンバー1014

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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、請求項１に記
   載の検査装置。
3. 【請求項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、請求項１に記載の検査装置。