JPS63122937A - レーザスポットによる面板走査方法および面板走査制御装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体の製造に使用されるシリコンウェハ
などの面板の表面欠陥を検出するための、レーザスポッ
トの面板走査方式および面板走査制御装置に関するもの
である。

［従来の技術］ シリコンウェハなどの面板の表面に存在する欠陥の検出
には、従来からレーザビームを照射して表面にスポット
を形成し、欠陥による散乱光を受光器により捉える方法
が行われている。この場合、レーザスポットの走査方法
としてＸおよびＹ軸方向に走査する形式と、面板を回転
して中心または外周より半径方向にスポットを移動する
回転形式がある。回転形式は、光学系の走査機構が簡単
であり、サイズの大きい面板を処理する場合に擾れた点
がある。なお、いずれの形式においても、欠陥データは
、数値表示のほか、利用に便利なマツプ表示が併用され
ている。

最近では、半導体素子がますます高密度となるに伴って
、シリコンウェハの欠陥の管理は厳密さが加重されてお
り、欠陥の検出能力の向上とともに、データの数値表示
およびマツプ表示が高精度であることが要求されている
。これらに対応するためには、合理的な走査と従来量」
−に密度の高いサンプリングを行い、次に述べるセルの
分割を従来量」二に細かく設定することが必ｄである。

さて、欠陥デ１−夕の処理および表示においては、面板
の表面を適当な微小面積のセルに分割し、セルリ１−位
にデータの処理および表示を行うことが種々の点で好都
合である。たとえば、１個の欠陥を複数回サンプリング
したとき、欠陥を１個と判断する処理などにおいて、こ
のセル単位が有効に使用される。このようなセルに分割
する場合、Ｘ９Ｙ走査形式は大きさの一定したセルとす
ることが容易である。これに対して、回転形式で行われ
ている従来の方法は、回転中心より外方にスパイラル状
に走査を行ない、この走査線を一定の回転角度の間隔で
サンプリングするものである。しかしこの方法では、面
板の回転とともに、半径が連続的に変化するため、セル
の座標の角度θとともに半径ｒも同時に変化して、デー
タ処理が複雑となる。また一定の回転角度のサンプリン
グは面板の外周はど距離間隔が大きいので、大きさの一
定したセルを構成するには工夫を要する。さらに回転形
式において、回転速度を一定とすると、面板の外周付近
で走査速度が非常に高速となり、欠陥検出およびサンプ
リング士、好ましくない。そこで、内周に対する外周の
走査速度の変化をｉｉＪ能な程度に小さくする、すなわ
ち、回転角速度を外周に向かって漸次低下することが必
要となる。以−１−の実情に対し、回転形式において、
安定に欠陥検出を行い、合理的なセルを設定できる走査
方式が要請されている。

［発明の目的］ この発明は、回転形式における上記した従来の走査の難
点を解消し、走査速度の変化を可能な限り小さくシ、セ
ルの設定に好都合な走査を行うことのできる、レーザス
ポットの面板走査方式と走査制御装置を提供することを
目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明によるレーザスポットの面板走査方式において
は、レーザスポットとして断面が楕円形で、長袖方向の
有効半径がΔｒのものを使用する。

走査は面板の回転中心０を始点として行うものとし、面
板表面を円周方向にＰ個の等角度Φに分割し、角度Φ回
転する毎に、レーザスポットを面板の゛１″、径方向に
ΔｒのＰ分の１移動する。レーザスポットの走査の軌跡
はｌ同転につきΔｒのピッチで、円弧を段階的に接続し
たスパイラル状である。

なおこの場合、レーザスポットの長袖は面板の半径方向
に一致させている。

さらに、上記において、回転中心０の近傍の一定範囲に
おいては、回転角速度を一定として走査し、また該−・
定範囲より外周においては、走査速度を一定とするもの
である。

次に、この発明による面板走査制御装置は上記発明の方
式を実現するもので、面板を回転するスピンドルに直結
されたロータリエンコーダより、等角度の角度信号と回
転角度の基準点を示す０＠信号を出力する。外部よりの
スタート信号によりスピンドルが回転を開始して、一定
の角速度に達した後、スタート同期部において角度信号
を角度パルスとして出力し、また０°信号を該角度パル
スに同期した０°パルスとして出力する。分周器におい
ては、角度パルスを分周して、上記の分割数Ｐに対応す
る駆動パルスｐを出力する。この駆動パルスｐをスポッ
ト移動機構に入力して、レーザスポットを面板の゛１″
、径方向にΔｒのＰ分の１づつ移動する。この場合、レ
ーザスポットは、その長袖の方向を移動方向に−・致さ
せてお（ものである。

一方、Ｒカウンタにおいては、０度パルスをカウントす
ることにより、走査位置に対する面板の１１１径ｒのデ
ータを出力し、ωＲＯＭにおいてこのｒデータに対応す
る回転数データωを゛出力して、スピンドル回転機構の
角速度制御が行われる。

以上において、ωＲＯＭ上記憶させるωデータとして、
面板の回転中心０の近傍で、半径ｒが小さい値ｒθの範
囲内では一定のωθとし、半径ｒ＞ｒ、７に対しては、
半径ｒに反比例するωとするものである。

［作用］ 上記の走査方式においては、レーザスポットは断面が楕
円形で、その長袖の方向を面板の半径方向としているの
で、円形のスポットに比してピッチが大きく、従って検
査時間が短縮されると同時に、円周方向の分解能が向−
１−する。

次に、走査は角度Φ毎に有効ｌＡ、径ΔｒのＰ分の１ピ
ツチで、円弧が段階的に接続されたスパイラル状に行わ
れ、面板の全域について、スポットの強度の変化の少な
い走査が達成される。さらに、走査線が円弧の連続であ
るので、別途、面板をセルに分割するとき、各円弧につ
いてセルの半径ｒの値が一定となり、データ処理、欠陥
のマツプ表示に好都合である。

次に、この発明による走査方式においては、面板の中心
付近では一定の回転角速度とするが、それより外周部で
は、走査速度が一定とされるので、外周付近においても
、適切な速度で走査が行われ、欠陥検出およびサンプリ
ングにおいて安定な動作が行われうるものである。

次に、この発明による面板走査制御装置においては、上
記した走査方式を実現するもので、ロータリエンコーダ
より出力される角度信号は、スピンドルの回転が一定速
度となった後、角度パルスとして出力され、これを分周
した駆動パルスｐは安定してレーザスポットを移動し、
１回転につきＰ個の円弧を段階的に接続して、半径方向
のピッチΔｒの走査をなす。このピッチはレーザスポッ
トの有効１１径Δｒと等しいので、面板の全域はほぼ均
等な強度のスポットで正確に走査され、走査漏れを生ず
ることが全くない。また０＠パルスはカウントされて、
半径ｒのデータかえられ、ωＲＯＭよりこのｒの値に対
する回転数のデータωが出力されて、スピンドルが所定
の角速度で回転する。この場合、中心付近の半径が一定
のｒｏの範囲では一定の角速度ωＤで回転するが、半径
ｒがｒｏより大きい範囲では、半径ｒに反比例する回転
数データωにより回転し、走査速度が一定に保たれるも
ので、欠陥検出およびサンプリングを安定正確に行いう
るものである。なお、上記の角度パルスは、別途、欠陥
検出信号のサンプリングパルスとして使用されるもので
ある。

［実施例］ 第１図、第２図および第３図は、この発明によるレーザ
スポットめ面板走査方式の説明図である。

第１図（ａ）はこの発明の走査方式において使用するレ
ーザスポットの断面形状と面板における断面の方向を示
すもので、レーザスポット１として図示のごとき断面が
楕円形のものとし、その長袖の方向を面板２の半径ｒの
方向に一致させて走査し、円弧をなす走査線３を形成す
る。このような楕円形スポットは、同一断面積の円形ス
ポットとほぼ同一の強度であり、半径方向のピッチを大
きくして検査時間を短縮するとともに、円周方向の分解
能を向ヒできるものである。なお、実例としては、楕円
の長短の半径の比を１０対１程度とすることができる。

第１図（ｂ）は、面板２の半径ｒの方向における、レー
ザスポット１の強度分布を示す曲線図で、レーザスポッ
トの特性により、曲線は指数関数で表され、半径Δｒは
、強度が中心値の１／ｅ２の点で定義されており、この
発明においてはΔｒをレーザスポットの有効半径とする
。図（ａ）において、走査線３のピッチを、レーザスポ
ットの半径Δｒと等しくとることにより、隣接する走査
線３と３′では図（ｂ）に示すように、レーザスポット
ｌと１′がオーバラップして、ある程度均一・な強度で
走査が行われる。なお、オーバラップの点ｉの強度は、
中心値に対して約８０％程度である。

第２図（ａ）は、この発明の走査方式において、レーザ
スポット１の描（走査線３の形状を示すものである。面
板２が矢印Ａの方向に回転し、角度Φ＝２π／Ｐ回転す
る毎に、レーザスポット１はδ＝Δｒ／Ｐだけｔ径ｒの
方向に移動する。この場合、回転速度に比較して移動速
度が遅いときは、第２図（ｂ）に示すように、走査線３
の接続部３ａの傾斜が緩やかとなり、これが極端な場合
は、通常のスパイラル走査と同じこととなるので、でき
る限り移動速度を速くするものである。

第３図は、この発明における面板の角速度ωを示す曲線
図で、面板２の回転中心Ｏに近い半径ｒ０までは角速度
を一定のωθとし、ｒ＞ｒＱの範囲ではωを半径ｒに反
比例するものとし、最外周の半径Ｒでは、ωｅとしてい
る。ただし、図では滑らかな曲線であるが、実際は、段
階的に変化するものである。

第４図（ａ）および（ｂ）は、この発明によるレーザス
ポットの面板走査方式および面板走り制御装置における
、実施例のブロック構成を示す図である。図（ａ）にお
いて、面板欠陥検出装置の走査部４はスポット移動機構
４ａとスピンドル回転機構４ｂより構成され、Ｒドライ
バ９およびＯドライバ１２は、それぞれスポット移動機
構４ａおよびスピンドル回転機構４ｂを駆動する回路で
ある。

スピンドル回転機構４ｂにはロータリエンコーダ５が直
結されており、円周を等角度に分割した角度信号と、回
転角度の基準点を示す０′信号を出力する。スタート同
期部６では、スピンドルの角速度が一定に達してから、
角度パルスとこれに同期したＯ°パルスとして出力する
。分周′ａ７は角度パルスを分周して、面板の円周の分
割数Ｐに等しい数の駆動パルスｐを出力する。この場合
、角度パルスは駆動パルスｐに対して分周に都合のよい
整数倍の大きいものとすることが必要である。

実例として、角度パルスを１回転４０００個、駆動パル
スｐを１０個とし、４００分周している。

駆動パルスｐはＲ駆動制御回路８より、スポット移動機
構４ａに移動方向を指示する方向イ、−１号ｄとともに
Ｒドライバ９にり６えられる。この移動方向は、端子１
４よりＲ駆動制御回路８に入力したリセット信号の条件
により定まるものである。

次にＲカウンタｌＯにおいては、スタート同期部６より
のＯ″パルスカウントする。このカウント数は、面板の
１回転毎にＰ個の駆動パルスｐによりレーザスポットが
移動したピッチΔｒの数に相当する、すなわち走査位置
の半径ｒを示すものである。ωＲＯＭＩＩにおいては、
このｒの値に対する回転数のデータωをθドライバ１２
に与える。この場合必要により、方向信号ｄを０ドライ
バ１２に与えて回転を逆方向とすることができる。

以上において、ωＲＯＭＩＩ上記憶された回転数のデー
タωは、第３図で説明した中心付近の半径１０以内では
−・定のωθとし、半径ｒがｒＱを越えた範囲ではｒに
反比例するものである。なお、回転を開始する最初の時
点では、ｒの入力がないが、端−ｆ’１３よりのスター
ト信シツ・により起動用の回転数データωθが出力され
て回転が始まる。

第４図（ｂ）は、スタート同期部６のブロック構成を示
すものである。ロータリエンコーダ５の出力する０″信
号は、かならずしも角度信号と同期していないので、各
部における処理に支障する。

そこで、フリップフロップ６ａにおいて、入力した０°
信号を次の角度信号によりリセットして、両者の同期化
を行うものである。一方、フリップフロップ６ｂはスタ
ート信号によりセットされており、０°信号がカウンタ
６ｃで一定数に達するとフリップフロップ６ｂがトヮガ
されて、Ｑ端子よりのセット信号により、ＡＮＤゲート
６ｄおよび６ｅが開いて、角度パルスおよび０＠パルス
がそれぞれ出力される。

第５図は、第４図（ａ）　、　（ｂ）における各信号、
パルス、および回転に伴って変化する走査位置の半径ｒ
と回転数データまたは角速度ωのタイムチャートで、ス
タート信号が与えられると角速度ωが１−昇ル、図の場
合、４回転すると一定のω０に達する。以後０６パルス
および角度パルスがスタート同期部より出力される。つ
いで、角度パルスは分周されて駆動パルスｐとなりレー
ザスポットを移動する。回転が進むに従って、Ｒカウン
タのｒの値は漸次増加し、一定値ｒｏ以後においては、
角速度ωが反比例して減少し、終了時点でωｅとなる。

検査路ｒ後、リセット信号によりスポット移動機構が反
対方向に動作して、レーザスポットは中心位置に復旧す
るが、詳細は省略する。

［発明の効果コ 以上の説明により明らかなように、この発明によるレー
ザスポットの面板走査方式および面板走査制御装置によ
れば、従来の回転走査方式における難点を解消するもの
で、はぼ一定の強度で、ピッチ幅の大きいレーザスポッ
トにより、面板の全域を漏れなく走査する。走査線は円
弧が段階的に接続されたスパイラル状であるが、円弧の
間隔はすべて正確にΔｒであるので、面板を均等なセル
に分割することが容易であり、また１つの円弧について
は、１へ径が一定しているので、セルを中位としてのデ
ータ処理を効率的に行うことができるなど効果が大きい
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれこの発明による
レーザスポットの面板走査方式および面板走査制御装置
における、レーザスポットの断面と走査の間隔ピッチお
よび強度分布を不す説明図、第２図（ａ）および（ｂ）
は、それぞれこの発明にょるレーザスポットの面板走査
方式および面板走査制御装置による面板−ヒの走査線の
形状を示す説明図、第３図はこの発明によるレーザスポ
ットの面板走査方式および面板走査制御装置における面
板の単位時間当たりの回転数を示す曲線図、第４図（ａ
）および（ｂ）は、それぞれこの発明による面板走査制
御装置の回路構成ブロック図、第５図は第４図（ａ）お
よび（ｂ）に対する、各信号、各パルスおよび走査位置
の半径ｒと面板の回転角速度ωを示すタイムチャートで
ある。 ｌ・・・レーザスポット、　２・・・面板、３・・・走
査線、　　　　　４・・・走査部、４ａ・・・スポット
移動機構、 ４ｂ・・・スピンドル同転機構、 ５・・・ロータリエンコーダ、６・・・スタート同Ｊｔ
７Ｊ　Ｆ’Ｂ、８　ａ　＊　　８　ｂ・・・フリップフ
ロップ、６ｃ・・・カウンタ、８ｄ、８ｅ・・・ＡＮＤ
ゲート、７・・・分周器、８・・・Ｒ駆動制御回路、９
・・・Ｒドライバ、１０−Ｒカウンタ、１１・・・ωＲ
ＯＭ１１２・・・θドライバ、１３．１４・・・端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザスポットによりシリコンウェハなどの面板
   の表面を走査して、該表面に存在する欠陥を検出する方
   式において、該面板の表面に対して、断面が楕円形で、
   長袖方向の有効半径がΔｒのレーザスポットを照射し、
   該面板の回転中心Ｏを始点とし、該面板の表面を円周方
   向にＰ個の等角度Φに分割して該角度Φを回転する毎に
   、上記レーザスポットを、上記面板の半径方向で、かつ
   上記レーザスポットの長軸方向に、上記有効半径Δｒの
   Ｐ分の１に等しい距離を移動して１回転につきΔｒのピ
   ッチで、円弧を段階的に接続したスパイラル状に走査す
   ることを特徴とする、レーザスポットの面板走査方式。
2. （２）上記面板の回転中心Ｏの近傍の一定範囲において
   、回転の角速度を一定とし上記走査を行い、該一定範囲
   より外周において、走査速度を一定として上記走査を行
   うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザスポットの面板走査方式。
3. （３）上記面板を回転するスピンドルに直結され、等角
   度の角度信号および回転角度の基準点を示す０°信号を
   出力するロータリエンコーダと、スタート信号により上
   記スピンドルが回転を開始して、一定の角速度に達した
   時点以後において、上記角度信号を角度パルスとし、か
   つ上記０°信号を該角度パルスと同期した０°パルスと
   して、それぞれを出力するスタート同期部と、上記角度
   パルスを分周して、上記面板の円周の分割数Ｐに対応す
   る駆動パルスｐを出力する分周器と、該駆動パルスｐを
   入力して、上記レーザスポットを面板の半径の方向に、
   レーザスポットの上記有効半径ΔｒのＰ分の１移動する
   スポット移動機構と、上記０°パルスをカウントして、
   レーザスポットの走査位置に対する半径ｒのデータを出
   力するＲカウンタと、該半径ｒのデータを入力して、半
   径ｒに対応する、上記スピンドルの角速度を制御する回
   転数データωを出力するωＲＯＭとにより構成されたこ
   とを特徴とする、面板走査制御装置。
4. （４）上記面板の回転中心の近傍で、半径ｒが小さい値
   ｒ＿０の範囲内において、回転数データを一定のω＿０
   とし、半径ｒ＞ｒ＿０に対して、半径ｒに反比例する回
   転数データωを出力するωＲＯＭを有することを特徴と
   する、特許請求の範囲第３項記載の面板走査制御装置。