JPS5973710A - 透明円板の表面欠陥検査装置 - Google Patents

透明円板の表面欠陥検査装置

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JPS5973710A
JPS5973710A JP18377582A JP18377582A JPS5973710A JP S5973710 A JPS5973710 A JP S5973710A JP 18377582 A JP18377582 A JP 18377582A JP 18377582 A JP18377582 A JP 18377582A JP S5973710 A JPS5973710 A JP S5973710A
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light
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sample
defects
inspected
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JP18377582A
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Yasuo Hachikake
保夫 八掛
Masakatsu Ogami
正勝 大上
Takao Yoshizawa
吉沢 孝夫
Hiroshi Nakajima
洋 中島
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/002Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/0037Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs
    • G11B7/00375Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with discs arrangements for detection of physical defects, e.g. of recording layer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は光学方式記録媒体(光ディスク)の透明円板の
表面欠陥検査装置に関する。
〔従来技術〕
従来から、半導体素子製造に用いるシリコンウェハ等鏡
面状の薄板試料の表面の欠陥(きす、突起、ごみ、異物
等)なレーザビームで照射した際に生ずる散乱光を利用
した光学的表面欠陥検査装置が実用化され、高感度たと
えば欠陥検tB@界粒径0.3μmで欠陥を検出してい
た。第1図はこの従来装置の原理図である。試料3の上
方から照射した平行レーザビーム1を集束レンズ2によ
り試料表面上で微小スポットに絞り込み、試料面に照射
する。試料面が平らな鏡面をなしていれば、ビームは試
料面で正反射し、そのまま入射方向へ戻るが、試料面上
に欠陥4が存在した場合は、そこでビームが回折散乱し
、試料3の斜め上方に設置した受光レンズ6を通して、
散乱光が光電変換器7に到る。光電変換器7の出力は処
理部8により増幅後処理され出力機器9へ欠陥データを
表示出力する。検査部位の走査は、レーザビーム自体を
ふらせたり、試料台5を回転させたり種々の方法がある
しかし上記従来方式では試料が不透明なことな前提とし
ており、光ディスクの如き透明な試料に対しては表裏と
も欠陥な検出してしまい、その区別ができなかった。ま
た試料が透明な場合、試料通過後のレーザビームが反射
散乱等で受光器に述光としてとびこみ検査の障害となる
ことも多い。
また従来方式の場合、じみの様な微小付着物が密にかつ
広範囲に及ぶものに対しては検出困難な傾向があった。
また一方、光ディスクでは透明円板に対して第一次処理
としてデータ記録面に蒸着薄膜な付加するが、この蒸着
膜のピンホール状欠陥に対しても、欠陥検査する場合、
従来方式では検出能力が低かった。
すなわち光デイスク用円板の検査では、試料が透明で、
じみや蒸着薄膜のピンホール状欠陥の検出も要求される
など、従来の単一単純な光学系では対応できないという
問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、例えば光デイスク用などの透明な薄い
円板試料の表面のきす、突起、ごみ、異物等の欠陥を表
裏な区別して表面の欠陥のみを検出でき、かつ、しみ及
び蒸着膜のピンホール状欠陥も検出できる表面欠陥検査
装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記の目的な達成するために本発明においては、検査部
位をその直上からレーザ光により照射し、この照射によ
り検査部位で生じた正反射光、後方散乱光、前方散乱光
なそれぞれ分離して独立に受光し、各受光量をそれぞれ
所定の基準値と比較して欠陥の有無な判定する欠陥検出
光学系な用いた。
なお被検体を回転させなからレーザ光照射部位を牛径方
向に直線移動させて走査を行うようにした。
なお本発明装置の対象とする表面欠陥な第2図+al 
〜(flに示す。lalはごみ、tblは異物、(C1
はしみ状の何着異物、(diはぎず、(elGi突起、
(flは蒸着膜付き試料のピンホールな示す。
〔発明の実施例〕
表面欠陥を検出する方法としては、上記の如く、欠陥に
よる散乱光の検出方式が有利で一般に用いられていた。
また検出感度を向上させるには、照射光のビーム強度な
高くするのが最も得策で、前述の従来からのレーザビー
ム使用方式が良好な結果を得ているつ本発明は従来技術
の利点な生かし、かつ透明試料の場合にも前記対象欠陥
を検出できるようにした。光ディスクの場合、第1段階
として透明素材の検査、第2段階として簿膜蒸着後(半
透明)のピンホール検査が必要で、前記従来の様な後方
散乱光の検出のみに依存する検量方法では性能不足であ
った。
透明試料の表面欠陥検出には、従来方式同様、試料面の
欠陥で乱反射した散乱光(後方散乱光)検tBす用いる
が、受光系に結像の概念を適用して、光軸上の検査面の
結像位置付近に空間フィルタを設け、表面からの散乱光
はこれを通して光電変換器に導入し、裏面からの光は遮
断するようにした。
この場合、前提条件として試料の板厚は薄すぎないもの
とする。通常は1゜2朋以上あって問題はない。また試
料?透過したレーザビームは最終的には光トラツプホー
ンへ導入して全光量を吸収させ宗計な迷光が生じないよ
うにする。
微粒子が密に、かつ一様に付着した「しみ」では後方散
乱光の発生が比較的少な〈従来の検出方式は不適当であ
った。じみと正常部では反射率に判然とした差があるの
で、本発明では正反射光を受光させ、その受光量の差に
より正常部としみとに判別することにした。
蒸着薄膜のピンホールが従来方式で検出困難な大きな理
由は、蒸着薄膜自体その表面にミクロな凹凸があって後
方散乱光が生ずるため、ピンホールによる散乱光との区
別がつきにくいためと考えられる。前方散乱光な透過側
で受光するようにしたところ、もともと蒸着薄膜の透過
率は低いので、従来方式のような蒸着薄膜正常部分から
の後方散乱光の影響もなくなり、S/Nが向上した。
第3図は本発明実施例の光学系の説明図である。
レーザ発振器11から出た平行レーザビームはミラー1
2により下方に向かい、ビーム集束用し/ズ16を通っ
て試料17の測定面(測定対象となる表面)17−1上
で微小スポットに絞り込まれる。入射ビームは測定面」
二で一部は正反射し7で元の方向へ戻るが、大部分は試
料を透過して下方の光トラツプホー720に入り、そこ
で金光社が吸収される。測定面17−1上に、欠陥17
−3がある場合は、そこで入射ビームの一部は散乱し、
集束量レンズ16な通過して平行光となり、穴あきミラ
ー15により向きな変えられ結像し/ズ23によりピノ
ホール24−1の中心に集束される。
一方試料裏面の欠陥により生じた散乱光は同様にして結
像レンズにより空間フィルタ240円形マスク24−2
の中心に集光される。従って光電変換器26にはピンホ
ール24−1に通過した測定面17−1上の欠陥17−
3からの後方散乱光のみが到達することになる。この場
合裏面17−2からの散乱光の結像点は測定面散乱光の
それに対して必ずその光軸上の前後位置がずれる。ずれ
量δは、試料の板厚をt、屈折率なN、受光系の総合結
像倍率をMとじた時、δ−1−M2/Nとなる。
倍率Ml適当に選び、ピンホールと焦点の位置ずれ量を
適当な値に設定すれば、前記裏面散乱光の遮断は容易に
行うことができる。また、ここで試料17の測定面17
−1及び裏面17−2で正反射した光はミラー15の中
心の穴を通りねけで上方へ行(ので光電変換器26には
到らない。表面の欠陥による散乱光のうち下方へ向った
ものが、受光レンズ18、穴あきミラー19、結像レン
ズ27及び空間フィルタ28のピンホール28−1を通
って光電変換器30に到り、裏面からのものは遮光され
るのも上記と同様な理由による。
レーザ発振器11は直線偏光形である。試料の測定面1
7−1で正反射した光は、λ/4位相差板14を通るこ
とにより(往復では位相差λ/2)偏光面の方向が入射
時のそれより90°回転し、偏光ビームスプリッタ13
で全部横方向に反射され、集光レンズ21を通って光電
変換器22に到る。
以上の如くして、゛「シみ」等の欠陥検出に有利な正反
射光、ごみ、異物、ぎず、突起等の欠陥検出に有利な後
方散乱光、およびピノホール等の欠陥検出に有利な前方
散乱光を、それぞれ分離して独立に検出できるようにし
である。
第4図は本発明実施例の概略構成図である。試料17は
真空チャック部32−1により回転テーブル32に固定
される。処理装置38からの回転指令はモータドライバ
35を介してモータ32−2を駆動し、回転テーブル3
2を高速回転させる。
一方前述の正反射光、後方散乱光、前方散乱光を分離し
て受光する欠陥検出光学系31は直線送り機構33によ
り試料の半径方向に直線送りされる。
こうして欠陥検出光学系31は試料17の全測定対象領
域を走査することができる。光学系31の直線送りは、
処理装置38の指令で、パルスモータドライバ36を介
して、パルスモータ33−1により、微小な単位ステッ
プずつ送るようになっており、処理装置38は欠陥検出
光学系31が、ある特定時に試料17のどこを走査中か
その牛径値を常に認知している。また回転テーブル32
に取付げられた回転工゛ンコーダ32−3は回転の微小
単位角ごとに電気パルスモータし、これが角度検出″a
37により検出されて、回転テーブル32の刻々の回転
角位置が算出されるので処理装置38は試料の走査中の
部位の回転位置も認知している。
一方、欠陥による正反射光、後方散乱光、前方散乱光そ
れぞれに対する光電変換器22 、26 。
30の出力信号は欠陥検出回路部34に入力され1、そ
れぞれ増幅器34−1. 34−2. 34−3により
増幅後、それぞれr波器34−4. 34 =5゜34
−6を通って、それぞれの欠陥検出に最適な周波数成分
の信号のみがとり出され、これらがアナログ比較器34
−7.34−8.34−9により、それぞれ適当な所定
の直流しきい値電圧と比較され、比較した結果、欠陥あ
りと判定されれば欠陥信号パルスが出力される。これら
の各欠陥信号パルスは、どれが発生しても欠陥があった
こととなるので、この3種の欠陥信号パルスをオア回路
34−10でオア処理したのち処理装置38に入れる。
処理装置38は、走査の細分エリア毎に欠陥信号パルス
な計数する回路を有しており、試料面上の「どこ」に「
いくつ」の欠陥があったかな知ることができる。この結
果は出力表示器39により表示される。本実施例では、
試料V+径方向3分割1円周方向を12分割1合計36
分割の細分エリア毎に欠1陥数をCRT画面およびプリ
ンタに出力したつまた第4図には省略したが、アナログ
比較器34−7. 34−8. 34−9各々を複数(
向とし、比較用直流しきい値な段階的に変えたものな設
けることにより、欠陥信号パルス波高値毎に欠陥がいく
つあったかわかるようにした。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、検査対象である透
明円板の表面欠陥が、ごみ、異物、突起に対しては直径
約0.3μm(粒形)まで、ピンホールに対しては直径
1μmまで、また従来方式では検出しに(かったしみに
対しても欠陥検出が可能となるなど、−装置だけで各種
欠陥がすべて検出され、検査効率が向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は表面欠陥検査装置の従来例の説明図、第2図は
本発明装置の検査対象とする表面欠陥の種類な示し、t
alはごみ、lb)は異物、telはしみ状付着異物、
tdlはきず、lelは突起、lf+は蒸着膜のピンホ
ールの図、第3図は本発明実施例の光学系説明図、第4
図は本発明実施例の概略構成図である。 11・・・レーザ発振器、13・・・偏光ビームスプリ
ッタ、14・・・λ/4位相差板、15・・・穴あきミ
ラー、17・・・透明円板試料、19・・・穴あきミラ
ー、20・・・光トラツプホーン、22・・・正反射光
用光電変換器、24・・・空間フィルタ、26・・・後
方散乱光用光電変換器、28・・・空間フィルタ、30
・・・前方散乱光用光電変換器、31・・・欠陥検出光
学系、32・・・回転テーブル、32−1・・・真空チ
ャック、32−2・・・モータ、32−3・・・回転エ
ンコーダ、33・・・直線送り機構、34・・・欠陥検
出回路部。 代理人 弁理士  縣   武 雄 第  1  図 (Cン 第  3  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 検査部位をその直上からレーザ光により照射する手段と
    、この照射により検査部位で生じた正反射光、後方散乱
    光、前方散乱光を、それぞれ分離して独立に受光し、各
    受光量をそれぞれ所定の基準値と比較して欠陥の有無を
    判定する欠陥検出光学系と、被検体を回転させなからレ
    ーザ光照射部位な半径方向に直線移動させる走査機構と
    を備えたことを特徴とする透明円板の表面欠陥検査装置
JP18377582A 1982-10-21 1982-10-21 透明円板の表面欠陥検査装置 Pending JPS5973710A (ja)

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