JP2876482B2 - 面板の欠陥検査装置 - Google Patents

面板の欠陥検査装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、面板の欠陥を検査装置に関し、詳しくは
表面が鏡面をなすウエハ面板に存在する、比較的面積が
大きく深さが浅い皿状のピット欠陥を容易に検出するこ
とができるピット欠陥検出光学系に関する。
[従来の技術] 半導体ICの素材のシリコンウエハ面板には種々の欠陥
があり、これらはICの品質を劣化するので、面板検査装
置により検査されている。
第2図(a)は光学式によるウエハ面板検査装置の光
学系の基本構成を示すもので、投光部2のレーザ光源2a
よりのレーザが投光レンズ2bにより集束されて被検査の
面板1にスポットを形成する。図示しない駆動機構によ
り回転方式またはXY走査方式によりスポットが面板の全
面を走査する。走査中、表面に欠陥が存在するときはこ
れによりレーザが散乱し、この散乱光を受光部3の集光
レンズ3aにより集光して受光器3bの受光信号により欠陥
が検出される。ここで、上記のように欠陥には種々のも
のがあり、その代表的なものは第2図(b)の(イ)に
示すような、付着した異物または素材自身の突起などの
凸部と、(ロ)に示す切り傷のような幅または面積の微
小な凹部がある。これらは、断面上の曲線の変化が急角
度であるのでレーザの散乱光が比較的に強くて検出が可
能である。
[解決しようとする課題] 以上に対して、第2図(b)の(ハ)に示す比較的に
面積が大きく深さが浅い皿状のピット欠陥とよばれる凹
部は、角度の変化が緩やかであるために散乱光が弱いか
または正反射光が反射されて上記の光学系の集光レンズ
に十分捕捉されず検出が困難である。これに対する検出
方法が必要とされ、先行技術としてこの発明の出願人に
より、「昭和61年12月8日、特願昭61−292227号(特開
昭63−143831号)、面板欠陥検出光学装置」が特許出願
されている。
第3図(a),(b)は上記の特許出願にかかる面板
欠陥検出光学装置の作用原理と構成要部を示すもので、
図(a)において、レーザのスポットが走査方向Sとし
て矢印とともに示すようにピット欠陥に対して図示左よ
り右方に走査されるとき、ピットの傾斜角が下降する点
pにおける反射光をRp、平坦な中央部の点qのそれをR
q、また上昇する点rのそれをRrとすると、各反射光は
反時計回りに回転する。Rqを除いてRpとRrを受光するこ
とにより、ピット欠陥が検出される。ただし、ピット欠
陥の凹面は必ずしも平滑でなく段差などがあって散乱光
が含まれる場合もある。図(b)において、レーザ光源
2aよりのレーザは投光レンズ2bとミラー4を経て投受光
レンズ5により面板1に投光され、その表面またはピッ
ト欠陥の点qとその近傍よりの反射光Rqは投受光レンズ
5を通った後ストッパ6により遮断される。これに対し
て、点pまたはrを含む近傍の反射または散乱光RP,Rr
は、投受光レンズ5より受光器7に入力してピット欠陥
が検出される。
以上に対して、この発明は原理的には同等であるが光
学系を上記と異なる方法により構成し、さらに検出信号
の処理を改良してピット欠陥の検出性能の向上を図るこ
とを目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記の目的を達成するためのこの発明の面板の欠陥検
査装置の構成上の特徴は、レーザ光源よりのレーザの光
軸に対して実質的に45゜傾斜した第1の穴ミラーと、こ
の第1の穴ミラーに対して反射面が実質的に直角をなす
第2の穴ミラー、および第1の穴ミラーの中心穴を透過
したレーザを集束して面板上に投光しスポットを形成す
る投受光レンズと、第1の穴ミラーの反射面を経て第2
の穴ミラーの穴を透過した光を受光する第1の受光器
と、第1の穴ミラーおよび第2の穴ミラーのそれぞれの
反射面により反射された光を受光する第2の受光器と、
これら第1の受光器と第2の受光器のそれぞれの出力信
号の差分を検出信号として出力する差分演算器とを備え
ている。そして、前記の第1の穴ミラーの反射面は、投
受光レンズにおける投光されたレーザの光軸とは異なる
光軸上において鏡面からスポットの反射光を受け、スポ
ットの正反射光を第2の穴ミラーの穴に向かって反射す
るものである。
[作用] 以上の構成による面板の欠陥検査装置においては、第
1の穴ミラーの中心穴を透過したレーザは、投受光レン
ズの集光によりスポットとされて被検査の面板に投光し
て走査され、欠陥が存在しない鏡面における正反射光
は、投受光レンズと第1の穴ミラーの反射面、および第
2の穴ミラーの中心穴を経て第1の受光器に入力する。
一方、面板にピット欠陥が存在するときは、正反射光ま
たは乱反射光の方向が変化するので、投光受光レンズを
透過したこれらは、第1および第2の穴ミラーの反射面
によりそれぞれ反射されて第2の受光器により受光され
る。この場合、ピット欠陥により第2の受光器の出力信
号のレベルは増加するが、この増加分だけ第1の受光器
の出力信号のレベルが低下するので、差分演算器により
第1および第2の受光器の出力信号の差分が演算され
て、ピット欠陥に対する検出感度がほぼ2倍に向上する
ものである。
[実施例] 第1図(a),(b)は、この発明による面板の欠陥
検査装置を適用した一実施例のウエハ面板のピット欠陥
検出光学系を中心とする構成と作用に対する説明図であ
る。レーザ光源2aよりのレーザTは投光レンズ2bにより
コリメートされ、この光軸に対して45゜傾斜して設けら
れた第1の穴ミラー8−1の中心穴を透過し、平面ミラ
ー4により図示下方に反射される。このレーザTは、光
軸が投受光レンズ5の中心に対して図示の左側に偏った
位置に投光され、光軸が屈折するとともに、集束された
スポットがウエハ面板1に投光される。これにより、第
1の穴ミラー8−1は、投受光レンズ5における投光さ
れたレーザTの光軸とは異なる光軸上においてウエハの
鏡面からスポットの正反射光をその穴を外して反射面に
受けて第2の穴ミラー8−2に反射することができる。
すなわち、面板1の表面が鏡面のとき、またはピット欠
陥の平坦部においては、レーザTは正反射され、その正
反射光Rqは図示の実線の経路をとって第1の穴ミラー8
−1の中心穴以外の反射面により反射される。第2の穴
ミラー8−2は、第1の穴ミラー8−1に対して直角方
向とされ、かつ上記の正反射光Rqを透過するように中心
穴の位置が設定されているので、正反射光Rqはその中心
穴を透過して第1の受光器7−1に受光される。また、
ピット欠陥の傾斜部または段差などにより正反射または
乱反射して角度方向が変化した反射光RpまたはRrは図示
の一点鎖線または二点鎖線の経路をとり、第1および第
2の穴ミラーの反射面でそれぞれ反射され、この反射光
は集光レンズ9により集光されて第2の受光器7−2に
受光される。第1および第2の受光器のそれぞれの出力
信号I1,I2は差分演算器10に入力して、差分(I2−I1
が出力される。第1図(b)は、出力信号I1,I2および
(I2−I1)の波形の例を示す。I1はピット欠陥がない鏡
面の部分に対してあるレベルの信号Rqを示し、ピット欠
陥の反射光Rp,Rrに対してはそのレベルが低下し、これ
らに対応してI2はレベルが上昇しており、両者の差分
(I2−I1)は、RpとRrの部分が2倍となって感度が向上
している。なお、レーザのスポットがピット欠陥の直径
より大きいときは、レーザは平均的に反射されて図示点
線のような平均値的な曲線の出力信号R′となるもので
ある。
以上はピット欠陥を対象とするものであるが、この実
施例においては、前記した第2図(a)の集光レンズ3a
と受光器3bよりなる受光部3を併設し、同図(b)の
(イ)に示した異物などの凸部や、(ロ)の微小な凹部
などを検出するものである。
[発明の効果] 以上の説明により明らかなように、この発明による面
板の欠陥検査装置においては、面板に存在する比較的面
積が広く、深さが浅いピット欠陥の反射または散乱光の
方向が、鏡面に対する正反射方向に対して変化すること
を利用し、鏡面の正反射光の受光と、ピットにおける反
射または散乱光の受光とを別々に受光して、それぞれの
出力信号の差分をとるもので、検出感度がほぼ2倍に増
強されて従来困難であったピット欠陥を効率的に検出で
きる効果には大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)は、この発明による面板の欠
陥検査装置を適用した一実施例のウエハ面板のピット欠
陥検出光学系を中心とする構成図および受光の出力信号
と差分信号の波形図、第2図(a)および(b)は、ウ
エハ面板欠陥検査装置の通常の光学系の構成図および代
表的な欠陥の説明図、第3図(a)および(b)は、ピ
ット欠陥による反射または散乱光の特徴の説明図およ
び、特許出願にかかる面板欠陥検出光学装置の要部の構
成図である。 1……ウエハ面板、2……投光部、 2a……レーザ光源、2b……投光レンズ、 3……受光部、3a……集光レンズ、 3b……受光器、4……平面ミラー、 5……投受光レンズ、6……ストッパ、 7……受光器、7−1……第1の受光器、 7−2……第2の受光器、8−1……第1の穴ミラー、 8−2……第2の穴ミラー、9……集光レンズ、 10……差分演算器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面が鏡面をなす面板の欠陥検査装置にお
    いて、レーザ光源よりのレーザの光軸に対して実質的に
    45゜傾斜した第1の穴ミラーと、この第1の穴ミラーに
    対して反射面が実質的に直角をなす第2の穴ミラー、お
    よび前記第1の穴ミラーの中心穴を透過した上記レーザ
    を集束して前記面板上に投光しスポットを形成する投受
    光レンズと、前記第1の穴ミラーの反射面を経て前記第
    2の穴ミラーの穴を透過した光を受光する第1の受光器
    と、前記第1の穴ミラーおよび前記第2の穴ミラーのそ
    れぞれの反射面により反射された光を受光する第2の受
    光器と、これら第1の受光器と第2の受光器のそれぞれ
    の出力信号の差分を検出信号として出力する差分演算器
    とを備え、前記第1の穴ミラーの前記反射面が前記投受
    光レンズにおける前記投光されたレーザの光軸とは異な
    る光軸上において前記鏡面から前記スポットの反射光を
    受け、前記スポットの正反射光を前記第2の穴ミラーの
    前記穴に向かって反射する面板の欠陥検査装置。
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