JPS625646Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体製品に用いるシリコンウエハ
またはガラス面板などの欠陥を光学式方法により
検出する光学式面板検査装置に関するものであ
る。

シリコンウエハまたはガラス面板などの半導体
製品においては傷などの欠陥があると不良製品と
なるため、微細な欠陥を検出して不良製品を排除
する必要がある。従来の検査は裸眼または顕微鏡
などの目視により行われていたが、この目視によ
る検査は非能率的であり、しかも個人差があり検
査結果にばらつきがあるなどの欠点がある。そこ
で、最近は光学式による検査装置の開発が進めら
れている。

なお、この光学式検査においては、欠陥による
散乱光強度の方向特性が欠陥の種類、形状、大き
きなどに依存すると共に、シリコンウエハの如き
不透明体とガラス面板の如き透明体とでは差異が
あることが実験的に確かめられている。

次に、欠陥の大きさが微小であるときは、照射
する光ビームのスポツト径は検出性能を高めるた
めに欠陥の大きさに見合つたものとすることが是
非とも必要である。例えば、サブミクロンオーダ
の欠陥においては、スポツト径として数ミクロン
乃至数十ミクロンの範囲内が適当であることが実
験的に確かめられている。

一方、面板上の欠陥は任意にランダムに分散し
て存在し、検査は面板の全域について規則的に光
ビームのスポツトを照射して行うことが必要であ
り、上述の数ミクロン乃至数十ミクロン径のスポ
ツトを面板全面に亘つて正確に走査する機構が必
要である。

そして、従来においては上述した各種の面板欠
陥検出の態様に対してそれらの内の個々を捉えた
専用機種が開発される傾向にあるが、研究、試作
等の段階においては、透明、不透明の面板はもと
より、各種の大きさ、形状の面板に幅広く対応で
きる光学式の面板検査装置が望まれている。

本考案は、上述の諸点に鑑み、透明、不透明の
面板はもとより、各種の大きさ、形状の面板に幅
広く対応できる光学式面板検査装置を提供せんと
するものである。

本考案は、面板を互いに垂直なる方向に移動ま
たは微動させることができる面板移動部と、欠陥
の大きさに見合つた径の光ビームスポツトを面板
上に一方向に走査させる光学部と、面板に対して
光ビーム投射方向側または投射方向と反対側にお
いて受光する受光部と、面板をＸ方向およびＹ方
向に移動させて面板全域に亘つて光ビームのスポ
ツト走査を行い得るように面板移動部を制御する
制御部とからなることを特徴とする。以下、本考
案に係る光学式面板検査装置の一実施例を添付図
面を参照して説明する。

この実施例における本考案の光学式面板検査装
置は、面板移動部と、光学部と、受光部と、制御
部とを備える。

前記面板移動部は定盤１と、その定盤１上に移
動方向が互いに直角になるように配設したＸ軸移
動機構２およびＹ軸移動機構３と、該Ｙ軸移動機
構３に移動方向が同一になるように設けたＹ軸微
動機構４と、該Ｙ軸微動機構４に移動方向が前記
Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３およびＹ軸微動
機構４の移動方向に対して垂直になるように設け
たＺ軸微動機構５と、該Ｚ軸微移機構５に取付
け、各種の大きさや形状の面板を前記Ｘ軸移動機
構２、Ｙ軸移動機構３およびＹ軸微動機構４の移
動方向に対して平行（または前記Ｚ軸微動機構５
の移動方向に対して垂直）に保持し得る試料台６
とからなる。すなわち、前記Ｘ軸移動機構２およ
びＹ軸移動機構３は第１図乃至第３図に示すよう
に、固定部材２１，３１と移動部材２２，３２と
からなり、該固定部材２１，３１と移動部材２
２，３２の内部空間にはガイドレール２１１，３
１１，２２１，３２１およびローラ２３，３３が
組込まれており、前記移動部材２２，３２とガイ
ドレール２２１，３２１との間にはねじ２４，３
４が締め付けられており、前記移動部材２２，３
２が前記固定部材２１，３１に対して直線移動し
得るように構成されている。前記固定部材２１，
３１にはモータ２５，３５と軸受２６，３６が配
設されており、該モータ２５，３５と軸受２６，
３６の間にはボールねじ２７，３７が設けられて
おり、該ボールねじ２７，３７には前記移動部材
２２，３２に固設された移動子２８，３８が螺合
している。そして、前記定盤１上には前記Ｘ軸移
動機構２の固定部材２１が固定されており、該Ｘ
軸移動機構２の移動部材２２上には前記Ｙ軸移動
機構３の固定部材３１がＸ軸移動機構２の移動方
向ＸとＹ軸移動機構３の移動方向Ｙとが互いに直
角になるように固着されている。

なお、前記モータ２５，３５としてはパルスモ
ータまたは回転制御可能な各種のものを使用する
ことができるが、パルスモータによれば供給する
パルスの数と移動ピツチとの関係が単純で制御上
有利である。但し、始動および停止の際各部の慣
性による振動などを防止することが必要であり、
この点はパルスモータ技術においてすでに開発さ
れているのでここでは説明を省略する。

一方、前記Ｙ軸微動機構４およびＺ軸微動機構
５は第１図、第４図および第５図に示すように、
凸部を有する固定部材４１，５１と、該固定部材
４１，５１の凸部にスライド可能に嵌装した移動
部材４２，５２と、該移動部材４２，５２を前記
固定部材４１，５１に対して微動させるマイクロ
メータ４３，５３と、該マイクロメータ４３，５
３を前記固定部材４１，５１に保持する押え具４
４，５４とからなる。なお、図中４５はＹ軸微動
機構４の固定部材４１とマイクロメータ４３、押
え具４４との間に配設されたＬ形金具、５５はＺ
軸微動機構５の移動部材５２に固設されマイクロ
メータ５３の移動軸が当接するブラケツトであ
る。そして、前記Ｙ軸移動機構３の移動部材３２
上には前記Ｙ軸微動機構４の固定部材４１が移動
方向が同一方向Ｙになるように固定されており、
該Ｙ軸微動機構４の移動部材４２上にはＬ形金具
４６が固着されており、該Ｌ形金具４６には前記
Ｚ軸微動機構５の固定部材５１がＺ軸微動機構５
の移動方向ＺがＸ軸移動機構２の移動方向Ｘおよ
びＹ軸移動機構３、Ｙ軸微動機構４の移動方向Ｙ
に対して垂直になるように固定されている。

前記試料台６は第１図、第４図および第６図に
示すように、Ｌ字形状をなし前記Ｚ軸微動機構５
の移動部材５２に固定されており、その略中央に
は円形状の透孔６１が設けられており、該透孔６
１の内周面には段部６２が設けられており、該段
部６２にホルダー６３を介して各種大きさの面板
７を前記Ｘ軸移動機構２、Ｙ軸移動機構３および
Ｙ軸微動機構４の移動方向Ｘ，Ｙに対して平行
（前記Ｚ軸微動機構５の移動方向Ｚに対して垂
直）に保持し得るように構成されている。なお、
前記ホルダー６３はその円形段部の径が面板７の
大きさに合わせて各種寸法のものが用意されてい
る。例えば、第７図および第８図に示すように、
直径５インチの面板７ａの場合は円形段部の直径
が５インチの第１ホルダー６３ａ、直径４インチ
の面板７ｂの場合は円形段部の直径が４インチの
第２ホルダー６３ｂ、直径が３インチの面板７ｃ
の場合は円形段部の直径が３インチの第３ホルダ
ー６３ｃをそれぞれ使用する。

前記制御部は、図示されていないが、公知の技
術手段、例えば特開昭53−107865号公報に記載さ
れている技術手段を用いる。すなわち、制御部
は、前記Ｘ軸移動機構２のモータ２５およびＹ軸
移動機構３のモータ３５に連係し、まずＸ軸移動
機構２のモータ２５を停止させて、Ｙ軸移動機構
３のモータ３５を駆動させ、そのＹ軸移動機構３
の移動部材３２を所定距離だけＹ方向に移動させ
る。その後、Ｘ軸移動機構２のモータ２５を一時
的に駆動させ、そのＸ軸移動機構２の移動部材２
２を後述するスポツトのＸ方向の走査範囲（距
離）ｔ程度Ｘ方向に移動させ、かつ今度はＹ軸移
動機構３の移動部材３２を前述と逆方向に移動さ
せる。以下、上述の動作を繰り返し、面板７全域
に亘つて光ビームスポツト走査が行われるよう
に、Ｘ軸移動機構２のモータ２５およびＹ軸移動
機構３のモータ３５を制御する。

次に、前記光学部は第１図に示すように、前記
定盤１上に支持柱１１により固定された光学部ベ
ース１２上に配設したレザー発振管８１と、ミラ
ー８２と、エキスパンダレンズ８３と、振動ミラ
ー８４と、走査レンズ８５と、レンズ８６とから
なり、前記レザー発振管８１からのレーザ光はミ
ラー８２を経てエキスパンダレンズ８３により適
当な直径の平行ビームに変換され、前記振動ミラ
ー８４で振動させられ、前記走査レンズ８５によ
り絞り込まれて前記レンズ８６を経て面板７上に
焦点を結び、所要の直径のスポツトとなり、該ス
ポツトは前記振動ミラー８４の振動により面板７
上をＸ方向に一定の長さ範囲の走査を行う。な
お、前記振動ミラー８４は電磁石を利用して軸を
中心に振動するもので、電磁石への供給電圧を変
えることにより振動数を変えることができ、その
振動数を必要に応じて変えることが可能である。
そして、前述のスポツトのＸ方向の走査範囲ｔを
後述する理由により約25mmとし、該25mmより大き
い面板７の場合にはシーケンスコントローラ等に
より前記Ｘ軸移動機構２を駆動させて第７図に示
すように25mm幅毎に分割して走査を行え得るよう
に構成されている。すなわち、前述のスポツトの
Ｘ方向の走査範囲は振動ミラー８４の振動角度を
大きくすると共に、これを受けて走査レンズ８５
の有効直径を大きくすることにより拡大される。
しかしながら、この場合走査レンズ８５上におけ
る中心位置と最大振幅位置との間に振動ミラー８
４から面板７までの光路長の差異が増大し、その
結果面板７上に光学的な歪すなわち収差が生じ、
走査範囲内で一様かつ良好な焦点結像を得ること
が困難となる。特に、スポツト径が数ミクロン乃
至数十ミクロン程度の微小な場合においては、上
述のことが顕著に現われるので、上述のＸ方向の
走査範囲には自ら限界がある。但し、走査レンズ
８５として特別に設計したものを用いれば、走査
範囲を拡大できる見込みがあるが、改善は任意の
走査範囲に対して自由ではなく、また極めて高価
であるなどの問題がある。以上の観点から、本考
案においては、走査レンズ８５として特別な設計
によるものを用いずに、通常の市販品の良質なレ
ンズを用い、走査範囲を高々25mm程度の収差の少
ない範囲に限定し、その代わりに25mmより大きい
面板７に対しては25mm幅毎に分割して走査する方
法をとるものである。

最後に、前記受光部は第１図に示すように、受
光器９１と、該受光器９１に装着され受光器９１
の焦点を調整するマイクロメータ等の焦点調整機
構９２と、前記受光器９１の光軸ｌを調整する光
軸調整機構９３と、前記受光器９１の焦点調整機
構９２と前記光軸調整機構９３の間に介装され受
光器９１を回動可能に支持する１対のＬ字金具９
４、１対のアーム９５およびマウント９６とから
なり、前記光軸調整機構９３のハンドルを操作す
ると、前記光軸調整機構９３のギヤ機構（図示せ
ず）によりアーム９５が回動し、前記受光器９１
の光軸ｌが面板７を含む平面に対して約＋60゜〜
−60゜の範囲内において調整できるように構成さ
れている。また、前記受光器９１においてはＳ／
Ｎを向上するため受光レンズ系の焦点位置にスリ
ツトが設けられており、このため焦点の調整が重
要となり、本考案においては焦点調整機構９２の
マイクロメータにより焦点の調整が行われるよう
に構成されている。

次に、上述の装置による本考案の光学式面板検
査装置の作動について説明する。

まず、検査対象の面板７をその面板７に合つた
大きさのホルダー６３を、例えば直径５インチの
面板７ａの場合は第１ホルダー６３ａを、直径４
インチの面板７ｂの場合は第２ホルダー６３ｂ
を、直径３インチの面板７ｃの場合は第３ホルダ
ー６３ｃを、それぞれ介して試料台６にセツトす
る。続いて、光軸調整機構９３のハンドルを操作
し、面板７が不透明な場合は受光器９１を第１図
の実線に示す如く光ビームの投射方向側にセツト
し、また面板７が透明な場合は受光器９１を第１
図の二点鎖線に示す如く投射方向と反対側にセツ
トする。次に、レーザ発振管８１を作動させてレ
ーザ発振管８１からのレーザ光をレンズ系８２，
８３，８４，８５，８６を通し、面板７上に光ビ
ームスポツトとしてＸ方向に走査範囲（距離）ｔ
の幅で揺動させながら照射する。さらに、Ｚ軸微
動機構５のマイクロメータ５３を操作して試料台
６をＺ方向に微小移動させて前述の光ビームスポ
ツトの焦点が正しく面板７上に当るようにする。

それから、制御部の制御の下でＸ軸移動機構２
とＹ軸移動機構３のモータ２５，３５を駆動させ
る。すると、まずＸ軸移動機構２のモータ２５が
停止していて、Ｙ軸移動機構３のモータ３５が駆
動してそのＹ軸移動機構３の移動部材３２がＹ方
向に移動する。このとき、面板７上に照射されて
いるスポツトはＸ方向に走査範囲ｔの幅で揺動し
ているから、面板７上のスポツトの軌跡は第９図
イのようになる。上述のＹ軸移動機構３の移動部
材３２が所定距離だけＹ方向に移動したところ
で、Ｘ軸移動機構２のモータ２５が一時的に駆動
し、そのＸ軸移動機構２の移動部材２２がスポツ
トのＸ方向の走査範囲ｔ程度Ｘ方向に移動する。
次に、Ｙ軸移動機構３のモータ３５が逆転し、今
度はＹ軸移動機構３の移動部材３２が上述と逆方
向に移動する。この結果、面板７上のスポツトの
軌跡は第９図ロのようになる。以下、上述の動作
を繰り返して面板７全域に亘つてスポツトの走査
が行われる。なお、第７図に示すように面板７の
大きさが直径約３インチの場合３つに分割され、
４インチの場合４つに分割され、５インチの場合
５つに分割され、それぞれ幅ｔの各分割毎にＸ，
Ｙ方向の走査が行われる。

そして、上述のようにして光ビームのスポツト
は面板７上全域に亘つて走査を行い、その反射光
または透過光を受光器９１が受けて面板７上の欠
陥の有無を検出する。

なお、上述の実施例において、Ｙ軸移動機構３
のモータ３５がパルスモータの場合移動量が一定
刻み間隔となり、中間的な微小移動が必要なとき
は、Ｙ軸微動機構４により試料台６をＹ方向に微
小移動させることができる。

また、上述の実施例において、Ｘ軸移動機構２
とＹ軸移動機構３とを別途検出信号処理回路およ
びシーケンスコントローラを組合わせることによ
り、さらに優れた光学式面板欠陥検査装置を構成
することができる。

以上の実施例からも明らかなように、本考案の
光学式面板検査装置は、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動
機構、Ｙ軸微動機構およびＺ軸微動機構により面
板を互いに垂直な３方向に移動または微動させる
ことができ、しかも該面板に欠陥の大きさに見合
つた径の光ビームスポツトを一方向に走査するよ
うに構成したものであるから、各種の大きさや形
状の面板の欠陥を正確に検査することができる。
また、受光部を面板に対して光ビーム投射方向側
または投射方向と反対側にセツトすることができ
るので、不透明な面板でも透明な面板でも検査す
ることができるなどの効果がある。

なお、当然のことながら本考案の光学式面板検
査装置は、上述の実施例にのみに限定されるもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案に係る光学式面板検査装置の
一実施例を示し、第１図は斜視図、第２図および
第３図はＸ，Ｙ軸移動機構の断面図、第４図およ
び第５図はＹ，Ｚ軸微動機構の斜視図および断面
図、第６図は試料台の断面図、第７図は面板の走
査方法を示した説明図、第８図ａ，ｂ，ｃは大き
さの異なる面板とホルダーとの組み合わせを示し
た説明図、第９図は面板上のスポツトの照射軌跡
を示した説明図である。 １……定盤、２……Ｘ軸移動機構、３……Ｙ軸
移動機構、２１，３１……固定部材、２２，３２
……移動部材、２５，３５……モータ、２７，３
７……ボールねじ、４……Ｙ軸微動機構、５……
Ｚ軸微動機構、４１，５１……固定部材、４２，
５２……移動部材、４３，５３……マイクロメー
タ、６……試料台、７……面板、８１……レーザ
発振管、８４……振動レンズ、８２，８３，８
５，８６……レンズ系、９１……受光器、９２…
…焦点調整機構、９３……光軸調整機構。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 下記の面板移動部Ａと、光学部Ｂと、受光部
   Ｃと、制御部Ｄとを備えたことを特徴とする光
   学式面板検査装置。 Ａ 面板移動部は、定盤と、その定盤にＸ方向
   に移動可能に取付けたＸ軸移動機構と、その
   Ｘ軸移動機構にＸ方向に対して直交するＹ方
   向に移動可能に取付けたＹ軸移動機構と、そ
   のＹ軸移動機構にＹ方向に微動可能に取付け
   たＹ軸微動機構と、そのＹ軸微動機構にＸ方
   向およびＹ方向に対して直交するＺ方向に微
   動可能に取付けたＺ軸微動機構と、そのＺ軸
   微動機構に取付け、各種の大きさや形状の面
   板をＸ方向およびＹ方向に対して平行に保持
   する試料台とからなる。 Ｂ 光学部は、前記定盤に設置され、光源と、
   該光源からの光を欠陥の大きさに見合つた径
   の光ビームスポツトとして面板に照射するレ
   ンズ系と、前記光ビームスポツトを面板上に
   おいてＸ方向に走査させる振動ミラーとから
   なる。 Ｃ 受光部は、受光器と、その受光器を前記定
   盤に取付け、該受光器の光軸を面板を含む平
   面に対して＋−任意の角度範囲内において調
   整し得る光軸角度調整機構と、前記受光器の
   焦点を調整する焦点調整機構とからなる。 Ｄ 制御部は、前記Ｘ軸移動機構およびＹ軸移
   動機構に連係し、まずＸ軸移動機構を停止さ
   せておいてＹ軸移動機構を駆動させ、そのＹ
   軸移動機構を所定距離だけＹ方向に移動させ
   た後、Ｘ軸移動機構を一時的に駆動させ、そ
   のＸ軸移動機構を前記光ビームスポツトのＸ
   方向の走査距離程度Ｘ方向に移動させ、以下
   上述の動作を繰り返すように、Ｘ軸移動機構
   およびＹ軸移動機構を制御する。 ２ Ｘ軸移動機構およびＹ軸移動機構は固定部材
   と、移動部材と、該移動部材を固定部材に対し
   て直線移動させるモータおよびボールねじ等か
   らなることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の光学式面板検査装置。 ３ Ｘ軸微動機構、Ｚ軸微動機構および焦点調整
   機構はマイクロメータからなることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の光学式
   面板検査装置。 ４ 光源はレーザ発振管からなることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の光学式
   面板検査装置。