JPS6136702B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば半導体ウエハや撮像管面板等
の面板試料を検査する装置に関する。

まず従来の面板表面検査装置の概要を第１図に
より説明する。１は、回転台４上に固定された円
形の試料３の１点２について、例えば、この点に
対して光を照射し、その反射光を入射して欠陥検
査等を行う検出装置であり、該検出装置の検出出
力を分析することによつて試料の検査を行う。該
検出装置１は、静止部に固定されている。一方前
記回転台４は、駆動ねじを有する電動機９によ
り、ベース７上をＸ方向に移動させられるＸテー
ズル６上に設置された支持体１０に水平に、かつ
電動機５で回転させられるように装着されてい
る。この従来装置は、前記電動機５，９を定速で
それぞれ独立に回転させることにより回転台４を
回転させると同時に、該回転台４をＸ方向に移動
させ、これによつて第２図ａに示すように検出点
軌跡としてら線１１が得られるようにして、試料
３の全面の検査を行うように構成されている。

しかしながら、この従来装置には次のような問
題点がある。まず第１に、回転台４の回転角度を
Ｘテーブル６の送り量との関係が互いに独立であ
るため、外乱により回転台４の回転速度やＸテー
ブル６の送り速度が乱された時に、検出点２の軌
跡が乱される可能性があつた。即ち外乱がない場
合には、第２図ａの１１に示すように、試料面上
の検出点の軌跡はピツチ間隔が一定のら線状にな
るが、外乱があると、同図ｂに示すように、外乱
を生じた時点で１２ａに示すように正規の軌跡か
ら外れ、軌跡１２のピツチ間隔が不揃いになつて
しまう。このため、試料３の全面にわたつてまん
べんなく検査しえないことがある。第２に、回転
台４は定速で回転する電動機５で回転させられる
から、試料３の周辺近傍では走査速度が大であ
り、中心部に行くにつれて走査速度が小になり、
１つの試料の全面を走査する時間を長びかせる原
因となつている。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解決し、検出点の軌跡を試料面上でピツチ間隔が
一定の円弧状にし、かつ接線走査速度をほぼ一定
にさせて半導体ウエハ上に微小な異物等が存在す
るか否かについて半導体ウエハ異物検査装置を提
供するにある。

即ち本発明は、上記目的を達成するために、半
導体ウエハを載置し、その中心を回転中心として
回転する回転台と、該回転台上の半導体ウエハの
所定の検出点に傾斜させた方向からレーザ光を照
射するレーザ照射光学系、及び上記検出点からの
乱反射した光を受光して電気信号に変換する受光
手段を有する検出装置と、上記回転台の一回転を
検出する回転検出手段と、該回転検出手段の出力
信号に対応させて第１のモータを駆動して上記回
転台または検出装置を相対的に上記半導体ウエハ
の半径方向である一方向に一定距離移動させる直
線的送り手段と、上記回転台を回転駆動する第２
のモータと、上記直線的送り手段によつて得られ
る一方向移動量にもとづいて上記検出装置が検出
する検出点の半導体ウエハ中心からの半径を求
め、この半径に応じて上記検出点の線速度が一定
になる様に上記第２のモータへの駆動信号を形成
するモータ制御手段とを備え、上記検出装置が検
出する検出点の軌跡を上記半導体ウエハ上に半径
方向に等しい間隔で円弧状に形成して上記検出装
置は半導体ウエハの全表面に亘つて異物等が存在
するか否かについて安定に検査することを特徴と
する半導体ウエハ異物検査装置である。特にま
ず、検出点の軌跡をピツチ間隔一定のら線状にす
るために、回転台４の回転角を検出する角度検出
器を備えかつ第３図に示すようにＸテーブル６を
駆動する電動機としてパルスモータ３２を使用
し、角度検出器によつて得られる回転角情報を用
いて該パルスモータを駆動する。これによつて回
転台４の回転角度とＸテーブル６の送り量の間に
は一定の関係を生じるので、ピツチ間隔一定のら
線を得ることができる。また、ら線の接続走査速
度を一定にするため、Ｘテーブル６の送り量から
Ｘテーブル６の位置を演算し、この値を用いて回
転台駆動用可変速モータ２７の回転速度を制御す
る。即ち、第３図において、Ｘテーブル６の位置
をｘで表し、ｘ^uを現在の検出位置、ｘ_cを試料
（回転台）の回転中心の位置とすると検出位置の
半径（回転中心０と検出点２との距離）ｒは、ｒ
＝xc−xoとなり、Ｘテーブルの位置ｘ^uを求めれ
ば、検出位置の半径ｒを求めることができ、この
半径ｒから、接続走査速度を一定とするための回
転台駆動用可変速モータ２７の速度を一義的に決
定する。

次に本発明の具体例実施例を第４図により説明
する。第４図において、１は検出装置、２は回転
台４上に固定した試料３の検出点で、この例にお
ける検出装置１は、対物レンズ２１、レーザ発振
器２２、コンデンサレンズ２３、ハーフミラー２
４及び検出器２５からなり、検出点からの反射光
を検出器２５で検出して欠陥検査を行う。回転台
４は、その軸４ａが軸受１９，２０を介して支持
体１０に回転自在に支持され、支持体１０に取付
けられた可変速モータとしての直流モータ２７の
出力軸に嵌着したブーリ２０ａと、回転台の軸４
ａに嵌着したプーリ２０ｂとにベルト２８がかけ
られ、直流モータ２７の回転により回転台４が回
転させられるようになつている。２６は前記直流
モータ２７の回転速度検出用タコジエネレータで
あり、これは回転速度に比例した電圧４１を発生
する。２９は回転台４上に試料を吸着固定するた
めに、軸４ａに外嵌した環状体で、この内周に回
転台４とその軸４ａに設けた孔３１に連通する溝
を有し、かつ真空系に連通させる孔２９ｂを有す
る。３０は回転台４が所定の角度回転する毎にパ
ルスを発生させる角度検出器としてのロータリー
エンコーダである。

これらの装置を取付けた支持体１０は、Ｘテー
ブル６上に固定され、該Ｘテーブル６はベース７
に固定されたパルスモータ３２の駆動ねじ３３と
螺合するねじ穴を有し、該駆動ねじ３３の回転に
より図面上左右方向に移動させられるようになつ
ている。その移動方向は、検出点２と回転台４と
を結ぶ線の方向に一致する。３５は電源３４を有
するパルスモータ制御系であり、これは前記ロー
タリエンコーダ３０の出力パルスを用いて前記Ｘ
テーブル駆動用のパルスモータ３２を駆動するも
のである。

３６〜４０は前記回転台４駆動用直流モータ２
７を変速駆動すべく設けられたもので、３６は前
記パルスモータ制御系５５の出力パルス５６を計
数するカウンタ、３７は該計数値をアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器、４０は電源３９を有す
る直流モータ制御系で、該制御系には、前記タコ
ジエネレータ２６の出力信号４１と共に前記Ｄ／
Ａ変換器３７の出力信号３８が入力されて両者が
等しくなるように直流モータ２７の回転速度を制
御する。

次に前記パルスモータ制御系３５と直流モータ
制御系４０を具体例により説明する。初めにパル
スモータ制御系３５について第５図により説明す
る。４３は前記ロータリエンコーダ３０の出力４
２を波形整する波形整形回路であり、この回路に
よつて矩形波４４を得る。この信号を適当な数だ
け間引きし、この間引きされたパルスで前記パル
スモータ３２を駆動したとすると、軌跡で描かれ
るら線のピツチ間隔は、間引きされるパルス数の
多少によつて決まり、間引き数が多い程、即ちロ
ータリエンコーダ３０の出力パルスに比べてこれ
によつて得られるパルスモータ３２の駆動パルス
が少ない程ピツチ間隔は小となる。カウンタ４５
とアンドゲート４６とはこのパルスの間引きを行
なうための回路で、この例ではカウンタ４５の２
^uの位の出力と２³の位の出力との論理積をアンド
ゲート４６でとることにより、アンドゲート４６
の出力４７にはロータリエンコーダ３０の出力４
２の９パルス当り１回の割合で出力されるので、
８パルス間引きされた信号が得られる。４９はこ
の間引きされたパルスを入力とし、該パルスによ
つてパルスモータ駆動信号５０を作るパルスモー
タ駆動回路で、４８はその電源、５１はパルスモ
ータの励磁回路である。このように、このパルス
モータ制御系は、前記ロータリエンコーダ３０の
出力パルスにを用いてＸテーブル移動用パルスモ
ータ３２を駆動することにより、回転台４の回転
角に呼応してＸテーブル６を移動させるものであ
るから、検出点の軌跡としてピツチ間隔一定のら
線状のものが得られる。

次に前記直流モータ制御系４０の具体例を、第
６図の回路図と第７図の動作図により説明する。
まず、第７図に示すように、前記パルスモータ３
２の駆動パルス数をｎとし、Ｘテーブル６が第４
図の図面上左端、即ち初期位置（パルスモータ３
２始動前）イにあるときのパルス数をゼロとし、
ロに示すように途中位置まで移動するまでのパル
ス数をＮとし、回転台４の中心が検出点２に一致
する時の駆動パルスをNcとする。第７図からわ
かるように、検出点２から回転台４の中心までの
半径ｒは、Ｘテーブル６の移動、即ち回転台４の
移動に伴つて次第に小となるが、Ｘテーブルの移
動距離はパルスモータ３２の駆動パルス数に比例
することから、結局、半径ｒはパルス数の差
（Nc−Ｎ）に比例することになる。

このようなことを前提として第６図の回路は組
まれており、５８は前記駆動パルス数Ncが初期
値としてセツトされ、前記パルスモータ制御系３
５からのパルスモータ駆動パルス５６が入力され
るごとに１つずつ減算を行う減算カウンタ、６０
は該減算カウンタ５８の出力値（Nc−Ｎ）をア
ナログ電圧ａ（Nc−Ｎ）（ａは定数）に変換する
Ｄ／Ａ変換器、６２は該Ｄ／Ａ変換器出力電圧を
増幅して電圧ak（Nc−Ｎ）（ｋは定数）を得る増
幅器であり、この増幅器６２の出力電圧は、前記
駆動パルス５６が入力されるごとに、そのパルス
数に比例して減少するものとなり、この電圧ak
（Nc−Ｎ）が半径ｒをアナログで表示したものと
なる。ｖ^uは周速度、即ち接線走査速度を規定す
べく、図示しない回路で設定される電圧（一定）
で、６５は前記ak（Nc−Ｎ）＝ｒとｖ^uとから、
直流モータ２７への指令回転角速度ωｉ＝ｖ^u／
ｒを求めるアナログ除算器であり、その出力電圧
はリミツタ回路７３を介して差動増幅器６７にて
前記タコジエネレータ２６の出力電圧ω（これは
直流モータ２７の回転速度を表示する）と比較さ
れ、その差（ωｉ−ω）が増幅器６８で増幅さ
れ、直流モータ２７を駆動する。

この第６図の回路構成によれば、一定に設定さ
れた周波度電圧ｖ^uを半径ｒで除算することによ
り指令回転角速度電圧ωｉを得ており、この指令
電圧に対してタコジエネレータ２６の出力電圧が
一致するようにフイードバツクさせているので、
結局ωｉ＝ωとなる制御がなされ、半径ｒの減少
に伴つて直流モータ２７は昇速されて検出点軌跡
の接線走査速度は一定となる。なお、（Nc−Ｎ）
＝０となると、ｒ＝ak（Nc−Ｎ）はゼロとな
り、指令回転角速度電圧ωｉが原理的に無限大と
なるので、リミツタ回路７３でこれを防いでい
る。

このように、接線走査速度を一定化することに
より、試料の全面にわたつて常に高速で走査する
ことが可能になる。また、例えば外乱によつて直
流モータ２７又はパルスモータ３２による回転速
度又は送り速度が乱されたとしても、これらの速
度のうちの一方の外乱による変動が他方にも及ぶ
ため、結局ピツチ間隔は一定に保たれる。

本発明は、半導体ウエハや撮像管面板などの円
形面板試料に適用した場合に最大の効果が得られ
る。また、本発明者らは、既に、ウエハ上の異物
検査を行うものとして、ウエハの中央を中心とし
て少くとも周囲４方向の斜め上方よりＸ方向とＹ
方向とを交互に切換えてＳ偏光レーザ光をウエハ
上に照射し、Ｘ方向にＳ偏光レーザ光を照射した
とき、ウエハ上から得られる乱反射光を検出装置
１に備えたＳ偏光カツトフイルタを通してＰ偏光
レーザ成分だけを光電変換素子で受光し、Ｙ方向
にＳ偏光レーザ光を照射したときウエハ上から得
られる乱反射光を検出装置１に備えたＰ偏光カツ
トフイルタを通してＳ偏光レーザ成分を別の光電
変換素子で受光し夫々のとき光電変換素子から得
られる出力を加算してウエハ上に異物が存在する
か否かを検査するものを開発し提案したが、この
ような異物検査に本発明を適用することにより、
検査時間短縮の面で飛躍的に性能を向上させるこ
とができる。

なお、実施例においては、パルスモータ３２駆
動パルスを直流モータ２７の制御系に加えること
としたがＸテーブル６の変位量を計測する系を有
する場合は、その出力をモータ２７の制御系に伝
達するようにしてもよい。

以上述べたように、本発明においては、面板の
回転角度を検出する角度検出器と、該角度検出器
によつて得られる回転角情報によつて駆動され、
回転台を一方向に移動させるパルスモータと、回
転台を回転させる可変速モータと、回転台の一方
向移動に関する送り量情報から前記可変速モータ
の駆動信号として、検出点の軌跡の周速度が一定
になるような信号を得るモータ制御系とを備えた
ので、外乱がある場合でも検出点の軌跡がピツチ
一定のら線になり、試料面全面にわたつて見逃し
なく検査ができる。また周速度が一定であるか
ら、従来のように中心部では周速が低下し、検出
器の性能を十分に生かせないということがなくな
り、検査時間の大幅短縮が達成される。具体的に
は、例えば従来検査時間に３分を要していたもの
が、本発明によればこれを30秒程度に短縮するこ
とが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の面板駆動装置を示す斜視図、第
２図ａ，ｂは検出点の軌跡の説明図、第３図ａ，
ｂはそれぞれ本発明の原理説明に供する回転台の
平面図及び回転台駆動装置の概略側面図、第４図
は本発明による面板検査装置の一実施例を示す構
成図、第５図は該実施例におけるパルスモータ駆
動回路の一例を示す回路図、第６図は該実施例に
おける直流モータ制御回路の一例を示す回路図、
第７図は第６図の回路の動作説明図である。 １……検出装置、２……検出点、３……試料、
４……回転台、６……Ｘテーブル、７……ベー
ス、２７……タコジエネレータ、２７……回転台
駆動用直流モータ、３０……ロータリエンコー
ダ、３２……パルスモータ、３６……カウンタ、
３７……Ｄ／Ａ変換器、４０……直流モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体ウエハを載置し、その中心を回転中心
   として回転する回転台と、該回転台上の半導体ウ
   エハの所定の検出点に傾斜させた方向からレーザ
   光を照射するレーザ照射光学系、及び上記検出点
   からの乱反射した光を受光して電気信号に変換す
   る受光手段を有する検出装置と、上記回転台の一
   回転を検出する回転検出手段と、該回転検出手段
   の出力信号に対応させて第１のモータを駆動して
   上記回転台または検出装置を相対的に上記半導体
   ウエハの半径方向である一方向に一定距離移動さ
   せる直線的送り手段と、上記回転台を回転駆動す
   る第２のモータと、上記直線的送り手段によつて
   得られる一方向移動量にもとづいて上記検出装置
   が検出する検出点の半導体ウエハ中心からの半径
   を求め、この半径に応じて上記検出点の線速度が
   一定になる様に上記第２のモータへの駆動信号を
   形成するモータ制御手段とを備え、上記検出装置
   が検出する検出点の軌跡を上記半導体ウエハ上に
   半径方向に等しい間隔で円弧状に形成することを
   特徴とする半導体ウエハ異物検査装置。