JPS59180313A - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPS59180313A
JPS59180313A JP5268883A JP5268883A JPS59180313A JP S59180313 A JPS59180313 A JP S59180313A JP 5268883 A JP5268883 A JP 5268883A JP 5268883 A JP5268883 A JP 5268883A JP S59180313 A JPS59180313 A JP S59180313A
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山地 廣
Shigeru Ogawa
茂 小川
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体ウェノ・等の被検査物表面のコ。
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゛ウエノ・等であ
った。また、最近、光の反射光を利用した。ウーェハ辰
面検査装置が、廣桝開発、市販されている。
これらの装置の検出原理は1.第1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) 、 (61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、大きさの分類を行っていた。
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S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2図に示すように、一定のスレッシ
ョルドレベルVTを設定して検出しているため、被検食
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■1と、膜形成されたウエノ・の場合の出力
信号Vn)の基準レベルが変るため、スレッショルドレ
ベルも変化させる必要がちシ、そのためにあらかじめ学
習的にそのレベルを決定しておく必要があシ、作業性が
すこぶる低くなっていた。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シ、毎回、標
準サンプルによる校正が必要となる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記事情を参酌してなされたもので、被検査
物が変ってもあらかじめスレッショルドレベルを学習的
に求めたシ、校正したりすることなく、正確に定量的に
欠陥を検出することが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〕
ターンテーブル上に載置された被検査物に例えばレーザ
光を照射してターンテーブルを回転させることにより上
記レーザ光にて被検査物を同心円状に走査するとともに
、被検査物の1回転ごとすなわち1回の走査ととに上記
ターンテーブルを半径方向に所定量ずつ動かし、かつ走
査中に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得られたデータに基
づいて表面欠陥検査を行うようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を参照して詳述する。
第3図は、本実施例の表面検査装置を示す構成図である
。光照射部(8)は、レーザ光を発振するレーザ光源(
9)と、レーザ光源(1)よシ発振されたレーザ光をス
ポット状に被検査物00表面に照射するレーンズ系αυ
とからなっている。照射部(8)■下に設けられている
光検出部α2は、被検査物00面からの欠陥からの散乱
光を集光する内面が酸化マグネシウム等の拡散面で形成
された球面状になった積分床間と、光電変換器a→とか
らなっている。さらに、被検査物α0は、搬送部ttS
の一部をな゛すターンテーブル(16)に図示しない機
構(例えば真空チャック等)により着簾可能に載置され
るように々っている。上記搬送部へ9は、軸受部面に軸
支され被検査物QO)を載置するターンテーブル(L(
9と、このターンテーブル(IQに直結して回転駆動す
る直流モータ08)およびターンテーブル(16)の回
転スタート信号Rsおよび回転位置信号Rpを出力する
ロータリ・エンコーダ(1→と、ターンテーブル(16
)を半径方向に1トラツクずつ移動させるステッピング
モータ(2Qからなっている。しかして、直流モータ(
拷およびステッピングモータ(20)は、搬送部(19
から離間して設置されている演算制御部eυからの制御
信号により被検査物α0)表面にレーザ光が同心円状に
全面走査するように制御される。また、ロータリ・エン
コーダ(Lωはターンテーブル(16)の回転スタート
信号Rsを上記演算制御部eυに出゛力するとともに、
演算制御部(21)に接続されている一時メモリ部(2
艶に回転位置信号apを出しA/D変換、記憶の同期信
号を与える。
上記一時メモリ部(2りは光検出部02)の光電変換器
側からの出力電圧信号をディジタル信号に変換するアナ
ログ−ディジタル(A/D)変換器(至)およびこの変
換されたディジタル信号を順次所定のアドレスに記憶す
るメモリ部(財)から構成されている。A/D変換する
タイミングは搬送部(1!19のロータリ・エンコーダ
(1glからの回転位置信号(Rp)に同期して行われ
、記憶されたディジタル値は被検査物αQの走査された
トラック位置と回転位置と対応づけられている。上記メ
モリ部Q4)は複数のトラック分のデータを記憶できる
容量を有している。そして、所定のトラック分のデータ
を書き込むと演算制御部I21)に読み出され、1画素
ごとに処理される。演算制御部eυは、CPU(Cen
tral Processing Unit )部(2
つおよびデータメモリ部(26)から構成されている。
CPU部シ5)は、レーザ光で被検査物QQ)表面を同
心円状に走査するために、搬送部(15)、の直流モー
タ0均およびステッピングモータ(20)を制御する信
号C8,CDを中力し、また、ロータリ・エンコーダ(
19)からの回転スタート信号(Rs)によシ、一時メ
モリ部(22)の’/D変換および記憶の48号を送る
。さらに、被検査物(10)を複数トラック走査し、メ
モリ部(24)に臀き込貰れたデータを読み出し、後述
する欠陥検出のデータ処理を行い、データメモリ部(支
))の栃定のアドレスψ、g、imXに欠陥の大きさを
分類して記憶する。
表示部(27)は、演算制御部eυのデータメモリ部(
2t:)の欠陥信号を読み出し、被検査物(10)表面
上の欠陥分布および欠陥の大きさ別の個数をCRTある
いけプリンタ等に表示する。
つぎに、上記構成の表面検査装置の作動について第4図
に示すフローチャートに基づいて述べる。
レーザ光は、常時レンズ系Uυを介して微小スポット状
に絞られて被検食物OQ上を照射できる状態にしておく
。また、版検査物00)からの散乱光を検出する積分球
ft3)および光電変換器04)も常時検奔可能な状態
にしておく。しかして、まず、被検査物00をターンテ
ーブル(16)上に載置し、図示していない機構(例え
ば、真空チャック等)により同定する(ブロックC28
) )。つぎに、ターンテーブル00ヲCPU部(29
からの信号C8によりステッピングモータ(21)を駆
動し、半径方向に移動させ、レーザビームが被検査物O
Q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αO)
を停止させる(ブロック(J9) )。
そして、CPU部(25)からの信号CDによりターン
テーブル(161回転用の直流モータαυを回転させ(
ブロック(至))、ステッピングモータ彌を駆動して1
トラツク分半径方向にターンテーブル(16)を移動さ
せる(ブロックG1))。このとき、1トラツクホ、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.g ) x dと
する。つぎに、第5図に示すように、ターンテーブル(
16)回転によシロータリ・エンコータ創→からの回転
スタート信号Rs (’パルフッ1回転)がCPU部(
25)に入力すると(ブロックC2)、光電変換器(1
4)からの出力電圧を”/D変換し、メモリ部(24)
への書き込みをスタートする(ブロック(331)。A
/D変換および書き込みのタイミングはロータリ・エン
コーダ(Ioからの回転位置信号RP(3600ハルス
/1回転)と同期して折々われる。しかして、1回転分
のデータ(3600個)を書き込むと、ターンテーブル
0.6)をさらに半径方向に1トラツク分移動させ、再
び回転スタート信号R8によシ同様に1回転分のデータ
を1き込む(ブロック(至))。このようにして、所定
のnトラック分走査する(ブロックc3つ)。この結果
、メモリ部c24)には、第6図に示すように被検査物
θO)面の中心からnトラック分に分割され、01°の
中心角で囲まれた領域に対する光検出部(121からの
出力電圧を〜勺変換したデータXn、θが、第7図に示
されるように、順次、所定のアドレス位置に書き込まれ
る。つぎに、CPU部□□□では、第7図のデータに対
して欠陥を検出するための浮動スレッショルド設定法に
よりデータ処理を行う。それにはまず全データ(XI+
 I + Xl+ 2 +・・・廟、3600)の平均
値xAを次式により求める。
n X 3600 つぎに、あらかじめ欠陥の大きさ別に分類する。
すなわち、あるレベルL、を設定しておき、XAに対し
て、レベル分ヲ加31J してスレッショルドレベル千
〇を設定する。たとえば、第5図に示す最yも小さい欠
陥(1,0μm以下)を検出するレベルL1とするとX
A、 + L+ = TIを最と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し、全データに対し
て、T、と比較し、T1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場合も同様にり
、およびLs等複数のレベルを設定し、全データをスレ
ッショルドレベルT、 (T、 = XA + Lt 
)およびスレッショルドレベルTs (Ts = XA
 + Ls ) 色比較し、欠陥を検出し、大きさ別に
分類する。検出された欠陥データはさらに、1つの画素
、例えば、極座標状に同じ中心角位置における一複数ト
ラック分の領域を1画素として、その画累内のデータ廟
、θのうち、最も大きい欠陥データYN、Rをこの画素
における欠陥データとしてデータメモリ部00に書き込
む。すなわちX第5図及び第6図において、中心角1度
と10トラック分の領域を1画素とするとその中のデー
タは、X1≦n≦10.1≦θ≦19であり欠陥データ
YN、RはYl、 、=Max (X4 ≦H≦10.
 I≦θ≦Io)となる。このデータ処理を走査した領
域について、行い(ブロック(361) 、さらに外周
仰1のnトラック分の領域を走査して上記のデータ処理
を行い、その欠陥データをYN、几としてデータメモリ
部(26)に書き込む(ブロックl37))。(第8図
参照)。このようにして、被検査物の全表面の走査が終
了すれば、表示部(5)ではデータメモリ部(20の欠
陥データYN、Rよシ被検査物flot上の欠陥分布を
表示するとともに欠陥の大きさ別の個数について表示す
る(ブロック081)。最後に、ターンテーブル07)
の回転を停止しくブロック61)、ターンテーブル(1
7)を元の位置にもどし被検査物(10,1を取シはず
して検査終了となる(ブロック140)。
以上のように、本笑施例の表面検査装置によれば、被検
査物00)が異った場合や、被検食物α0)にソがあっ
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、その都度、欠陥のない湯速における出力値を自
動的に検出し、その値に対して欠陥検出するための複数
のレベルを加算してスレッショルドレベルを設定してい
るため、毎回スレッショルドレベルをマニーアル的ニ変
化すセる必要がなく、表面欠陥を正確に検出することが
できる。また校正の必要もなくなる。でらに、複数のト
ラック分のデータをサンプリング、記憶した後、それら
についで欠陥検出を行い、さらに画素ごとにデータをま
とめられるように一時メモリ部を設けたために、被検査
物全表面の測定データを1度に記憶する必要がないため
メモリ容廿が少なくてすむ。
なお、光源にレーザを使用したが光電変換器で検出でき
る光ならば何でも良い。また、散乱光検出に積分球を使
用したがその他の方法でも良い。
ターンテーブル回転位置信号として3600パルス/1
回転を用いたが任意に選択してよい。また、ロータリ・
エンコーダでなくても、テーブル側面に黒白をマーキン
グして光反射を利用して検出しても良い。
1画素にデータをまとめる際、nトラックと中心角の組
合せで極座標にしてまとめたがX、Y軸からなる直角座
標表示でも良い。さらに、被検査物の中央から外周に向
かってレーザ光を走査しだがその逆でも良い。要するに
、同心円状に走査すれば良い。さらにまた、上記実施例
においては、欠陥検出においてスレッシ鷲ルドレベルを
自動的に設定する浮動スレッショルド設定法として、走
査した測定データの平均値を求める方法を示したが、そ
の他の方法としてスレッショルドレベルを測定データに
対して連続的に変化させていく方法を採用してもよい。
たとえば、第9図に示したように、サンプリングされた
データ(実線・印) Xnに対して、各別に、過去のサ
ンプリングデータA個に対してを求め、Xa +L (
欠陥検出レベル)をXnに対するスレッショルドレベル
として比較する。第9図の点線は、Xnに対して過去3
個のデータの平均値を求メ一定の検出レベルを加算して
スレッショルドレベルを求めたものである。この人は適
宜に定めることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の表面検査装置によれば、被検査
物4が異った場合や、被検査物縛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、
その都度欠陥の々い場合における出力値を自動的に検出
し、その値に対して欠陥検出するだめの複数のレベルを
加算してスレッシビルドレベルを設定しているため、毎
回スレッシビルドレベルを変化させる必要がなく、表面
欠陥を正確に検出することができる。また校正の必要も
なく々る。さらに、複数のトラック分のデータをサンプ
リング、記憶した後、それらについて欠陥検出を行い、
さらに画素ごとにデータをまとめられるように一時メモ
リ部を設けたために、被検査物全表面の測足データを1
度に記憶する必要がないためメモリ容世が少なくてすむ
。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
するところ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の表面検査方法を説明するための図、第2
図は従来の表面検査方法の欠点を説明するだめのグラフ
、第3図は本発明の一実施例の表面検査装置の全体構成
図、第4図は第3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5図はデーータサンプリングを
示すタイミングチャート、第6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7図は一時メモ
リ部におけるデータ書込み例、第8図はデータメモリ部
における画素ごとの欠陥データ書込み例、第9図は浮動
スレッショルド設定法の変形例を示すグラフである。 (8):光照射部、     αO):被検査物。 (l湯:光検出部      (t!9 : 4]5送
部。 αt1):ターンテーブル。 α樟:直流モータ(第1のモータ)、 (19:ロークリ・エンコーダ(回転位置検出器)V(
社)ニスチッピングモータ(第2のモータ)、(2])
 :演算制仙j部、     (23ニ一時メモリ部。 @:表示部。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 (はが1名) 77− Y 1 図 策 2 図 時間 下 タ 口 ′ボー 6 図 ′f 7 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)下記構成を具備することを特徴とする表ば検査装
    置。 C)被検査物を載置するターンテーブルと、上記ターン
    テーブルを回転駆動する第1のモータと、上記ターンテ
    ーブルを半径方向に移動させる第2のモータと、上記第
    1のモータに連設さね上記ターンテーブルの回転位置を
    示す回転位置信号を出力する回転位置検出器とからなる
    搬送部 (ロ)上記ターンテーブルに載置された被検査物に光を
    照射する光照射部 (ハ)上記被検査物からの散乱光を集光して受光量に対
    応した大きさの電気信号に変換する光検出部 に)上記プロ検出部からの霜、気信号を上記回転位置信
    号と同期してアナログ−ディジタル変換し上記アナログ
    −ディジタル変換されたデータを順次所定のアドレスに
    記憶する一時メモリ部 (ホ)上記第1のモータに駆動信号を出力して上記ター
    ンテーブル上(載置された被検査物表面を上記光照射部
    から照射された光で同心円状に走査するとともに、上記
    搬送部から出力された回転位置信号に基づいて上記ター
    ンテーブルの1回転終了を検出して上記ターンテーブル
    を半径方向に所定量移動させる駆動信号を上記第2のモ
    ータに出力し、かつ上記一時メs6 IJ部に記憶され
    ているデータに基づいて欠陥の有無判定を行う演算制御
    部 (へ)上記演算制御部に、てなされた欠陥検査結果を表
    示する表示部 仲)演算制御部にては一時メモリ部に記憶されているデ
    ータに是づいてスレッショルドレベルを設定し上記スレ
    ッショルドレベルと上記データを各別に比較することに
    より欠陥データを判定することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の表面検査装置。 (3)光照射部から照射される光はレーザ光であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面検査装置
    。 (4)演算制御部にては被検食物表面の回転中心をもの
    をその画素における欠陥データとすることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載の表面検査装置。 (5)表示部にては各画素ごとに欠陥検査結果を表示す
    ることを特徴とする特許請求の範囲具4項記載の表面検
    査装置。
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JPH0358042B2 JPH0358042B2 (ja) 1991-09-04

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