JPH0690140B2

JPH0690140B2 - 光学的表面検査方法

Info

Publication number: JPH0690140B2
Application number: JP16563687A
Authority: JP
Inventors: 靖史財津; 時喜雄大戸; 睦久平岡; 寛星川; 啓介杉本
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1987-07-02
Filing date: 1987-07-02
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPS6410155A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は半導体用基板や磁気ディスク用基板など鏡面
状の表面をもつ試料の表面を光ビームで走査し、試料表
面の凹凸や異物付着などによる散乱光を受光して、これ
らの凹凸や異物などの有無を光学的に検査する方法に関
する。

〔従来の技術〕

第５図はこの種の光学的検査方法を実施する装置の一般
的な構成を示したものである。光源１はレーザ光源のよ
うに細く集束された光ビームを投射する光源である。投
射された光ビームはビームエキスパンダ2,回転多面鏡３
を介してｆ・θレンズ４から試料５上に集束する光ビー
ム６となって試料５を走査する。ビームエキスパンダ２
は入射した細い光ビームを幅5mm程の光ビームに整え、
回転多面鏡３はそのビームをその軸まわりに回転させ、
ｆ・θレンズ４は入射した光ビームの回転角速度と走査
速度とが比例関係にあるレンズで、回転する光ビームを
常に試料５の表面への集束状態を保ちながら一定速度で
その表面を直線状に走査させる。試料５上に凹凸あるい
は異物などの異常箇所７があるとそこで散乱光８を生ず
る。この散乱光８は一点鎖線で囲まれた光検出手段９で
検出される。光演出手段９においては光の入射面に円筒
レンズを備えた入射集光系10で入射した散乱光８はほぼ
平行光となって光フアイババンドル11に入射し、出射集
光系12,バンドバスフイルタ13を経て光電子増倍管のよ
うな光検出器14で検出され、光検出器14に接続された増
幅器15からの出力信号16のうちのパルス成分として与え
られる。バンドパスフイルタ13は光源１から投射される
光の波長以外の波長の光を遮断して、入射光のS/N比を
向上させるためのものである。このパルス成分16は計測
回路17において計数あるいは波高値計測などが行われ、
異物の数や大きさ等の解析が行われる。試料５は２点鎖
線で囲まれた相対的移動手段18を構成する試料搬送機構
19の備える搬送ベルト20に支持され、光ビーム６の走査
方向と直角の方向すなわち紙面と垂直の方向に投光手段
に対して相対的に移動する。これによって光ビーム６は
試料５の全面を走査して検査を行うことができる。

試料５の表面な鏡面状に仕上げられているので、試料５
を照射する光ビームはその表面で正反射し、入射集光系
10には入射しない角度で投射される。したがって光検出
器14には試料５の表面の異常箇所７で散乱された微弱な
散乱光８のみが入射する。この種の検査装置が検査の対
象とする微粒子の粒径は0.1μｍないし10μｍ程度であ
り、たとえば半導体製造用シリコン基板では直径150mm
の基板上に数個ないし数十個程度の微粒子が付着してお
り、そのほとんどが１μｍ以下の粒径である。このよう
な微粒子からの散乱光はきわめて微弱であるが、光検出
器14としての光電子増倍管はこれらの散乱光を十分検知
できる感度をもつ。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図は上方からみた試料５とその試料５を走査する光
ビーム６の走査線23の一本を示した平面図である。

走査線23上に微粒子7a,7b,7cが付着していると出力信号
16にはこれらに対応したパルス成分を生ずる。

検査装置は上記のようにして検出されたパルス成分を試
料５の全面にわたって集計し出力する。この際試料５上
で破線によって仕切られた周辺部24は、試料５の保管や
運搬に際してこれらのケースなどとの接触によって汚染
されることが多いため、基板としては使用されない領域
である。したがってこの周辺部24の微粒子7b,7cから得
られたパルス成分は計数から除外し、通応部の検査領域
25については微粒子7aによるパルス成分のみを出力しな
ければならない。

このため従来の検査方法においては試料５表面を多数の
区域に分割したり、座標を定めたりして、パルス成分の
得られた区域や座標を記憶させておき、全走査を終了し
た後に周辺部24内に相当するものを除く方式を採用した
り、光ビーム6,試料搬送機構19,試料５それぞれの相互
の位置関係をあらかじめ定めておき、試料搬送機構19と
連動した同期信号発生器21の出力する同期信号にもとづ
いて周辺部24における計数を除外する方式としたりして
いる。したがって記憶容量の大きい高速の記憶回路や高
速の演算処理回路などの高度の信号処理系と、その信号
処理系のための電源回路等が必要となり、装置が大形か
つ高価となる。

また従来の検査装置は人手で運ばれてきた試料を測定す
ることを前提に作られているため、人手によって設置位
置の不確定さをもって装着された試料５をその試料５と
光ビーム６の相対位置が正確に定められた試料搬送機構
19に装着しなおすための中間機構を検査装置に内蔵して
いる。これらの中間機構はたとえば人手によって試料を
所定位置に保持させたカセットを次々と試料搬送機構19
に移送し、その試料搬送機構19上に正確に位置させるカ
セットエレベータのような複雑な機構である。また試料
搬送機構19としてはXYステージ，試料５を軸まわりの円
周上に複数個配置して回転移動させる回転ステージ，試
料５を一方向に移動させる平行ベルト式搬送装置などが
あり、これらは前に述べたように搬送する試料５上に区
域や座標を正確に定める手段を備えるので、これらのい
ずれもがまた大形で高価である。

以上のことから従来の検査装置は信号処理系，搬送機構
ともに大形かつ高価となり、製造ラインに直接組み込む
のに適していない。したがって試料を人手によって検査
装置まで運んだり、装置に設置したりせざるを得ず、こ
の段階で試料への微粒子付着による汚染が避けられない
という問題がある。

この発明は上記の問題点を除いて、簡単な信号処理機構
と簡単な移動機構とによって試料の所定の領域の異常箇
所の計数を行うことのできる安価で小形かつ簡便な検査
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は円形試料の境界，円形試料外部の領域，円形
試料の表面それぞれからの散乱光の強度が互いに異なる
こと、光ビームの走査回数が走査方向と交わる方向への
試料の光ビームに対する相対的な移動距離と比例関係に
あること、および光ビームの走査時間が走査線上の光ビ
ームの移動距離と比例関係にあることとを利用して、光
ビームが試料に入射しはじめる位置すなわち試料の縁を
走査の方向とその走査の方向と交わる方向の二方向につ
いてそれぞれ検出して、試料の相対的移動方向における
検査領域の始まりと終りを試料の縁を検出した後の走査
の回数としてあらかじめ与えておき、走査方向の検査領
域の始まりと終りを試料の縁を検出した後の経過時間と
してあらかじめ与えることによって検査領域を設定し、
その検査領域内について異常箇所を計数するようにした
ものである。

すなわち散乱光を受光した光検出手段の出力信号のうち
試料以外の領域からの散乱光に相当する直流成分のレベ
ルの上下にそれぞれ第１の判定レベルと第２の判定レベ
ルとをあらかじめ設定し、ある走査において光検出手段
の出力信号が第２の判定レベルを超える直流成分を与え
た後にはじめて第１の判定レベルを超えるパルス成分を
与えた場合に前記の直流成分が第２の判定レベルを超え
た時点と前記のパルス成分が第１の判定レベルを超えた
時点との時間差Ｔを求め、その時点以降における走査回
数があらかじめ定めた第１の値に達した時点で第１のゲ
ート信号を発し、その第１のゲート信号を発した時点以
降においては走査毎に出力信号の直流成分が第２の判定
レベルを最初に超えた時点からその第２の判定レベルを
下回まわる時点までの時間差t₁を測定するとともにその
第２の判定レベルを下まわる時点から光ビームが試料の
周辺部分を移動するのに要する時間であり、試料の直径
と走査回数との関数として与えられる所定時間t₂を経過
した時点で第２のゲート信号を発し、第１のゲート信号
と第２のゲート信号とのAND条件によってその走査にお
ける出力信号のパルス成分の計数を開始し、一方前記の
時間差Ｔおよびt₁ならびに所定時間t₂とから２〔Ｔ−
（t₁＋t₂）〕の値を導き、第２のゲート信号を発した時
点から前記の２〔Ｔ−（t₁＋t₂）〕時間を経過した時点
で第２のゲート信号を断としてその走査における前記の
パルス成分の計数を終了し、さらに走査回数があらかじ
め定めた第２の値に達した時点において第１のゲート信
号を断として一つの試料における計数を終了するように
する。

〔作用〕

光検出手段の出力する電気信号のうちの試料以外の領域
からの散乱光に相当する直流成分の上下にそれぞれ第１
の判定レベルと第２の判定レベルとを設けると、光ビー
ムが試料以外の領域に投射を開始した時点で出力信号の
直流成分が低レベルの第２の判定レベルを超えるので、
これによって光ビームの投射開始時点を知ることができ
る。さらに光ビームに対して試料が相対的に移動して走
査線が試料の縁に接すると、パルス状に強い散乱光が生
じるため、前記の電気信号は高レベルの第１の判定レベ
ルを超えるパルス状成分を与える。したがってある走査
において出力信号が第２の判定レベルを超える直流成分
を与えた後にはじめて第１の判定レベルを超えるパルス
成分を与えることは上に述べたように走査線がはじめて
走査方向と交わる方向の試料の境界に接したことに相当
する。そこで出力信号の直流成分が第２の判定レベルを
超えた時点とパルス成分がはじめて第１の判定レベルを
超えた時点との時間差Ｔを求めると、光ビームの走査速
度が一定であることから円形の試料においては光ビーム
の投射開始点と試料の中心軸との距離が得られる。

また一つの走査と次の走査との間では走査方向と交差す
る方向において光ビームに対する試料の相対移動量は一
定なので、前記の時点以降においては走査回数によって
その方向の試料の相対移動量が求まる。走査回数があら
かじめ定めた第１の値の走査回数に達するまでは検査の
対象とならない周辺部が走査されている。走査回数がこ
の第１の値に達すると光ビームは走査方向と交わる方向
においてはじめて検査領域に到達したことになり、この
時点で第１のゲート信号が発せられてその試料について
の異常箇所の計数が可能になる。

一方試料表面は鏡面に仕上げられており、その表面から
の散乱光はきわめて微弱で試料外からの散乱光のレベル
を大幅に下まわる。したがって出力信号のうちの直流成
分が第２の判定レベルを超えた時点からその第２の判定
レベルを下まわる時点までの時間差t₁を測定すると、光
ビームの走査速度は一定なのでt₁は光ビームゥの投射開
始点から試料の境界までの走査方向における距離に相当
し試料の位置が明らかになる。別に与える所定時間t₂は
光ビームが周辺部を走査方向に通過する時間であるた
め、出力信号の直流成分が第２の判定レベルを下まわっ
た時点から時間t₂を経過すると光ビームは走査方向にお
いて検査領域に到達するので、この時点で第２のゲート
信号が発せられてその走査での異常箇所の計数開始が可
能になる。

したがって第１のゲート信号と第２のゲート信号のAND
条件は光ビームが検査領域を通過する場合においてのみ
成立し、このAND条件の成立下において出力信号のパル
ス成分を計数することができ、このときは検査領域内に
おける異常箇所のみを計数することに相当する。

さらに２〔Ｔ−（t₁＋t₂）〕として導かれた値は光ビー
ムが走査方向に検査領域を通過する時間であり、この２
〔Ｔ−（t₁＋t₂）〕時間を経過した後に第２のゲート信
号を断とすると前記のAND条件が不成立となり、その走
査におけるパルス成分の計数が終了する。また第２の値
の走査回数は光ビームが走査方向と交差する方向におい
て検査領域の終端に達するまでの走査回数である。この
ため走査回数が第２の値に達した時点で第１のゲート信
号を断とすれば、以降の走査においては前記のAND条件
が成立することはなく、その試料についての計数が終了
する。

このようにしてあらかじめ試料上に区域や座標を定める
ことなく検査領域のみの異常箇所を計数することが可能
となる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の方法を実施するための実施例を示す
構成図である。光源１から光検出手段９までの光学系の
構成は第５図と同様である。相対的移動手段31について
は試料搬送機構32は搬送ベルト20を主体とするだけのき
わめて簡単な構成のものとなっており、試料５は光ビー
ム６の走査方向に対して垂直方向に相対移動する。

光検出手段９の備える増幅器15から出力される出力信号
16は二分割されて一方はパルス整形回路33へ、他方は破
線で囲まれた検査領域設定回路34に導かれる。検査領域
設定回路34においては出力信号16の波形にもとづいて走
査方向についてのｘ方向検査領域設定回路35と試料移動
方向についてのｙ方向検査領域設定回路36とによって検
査領域の設定が行われ、光ビームがこれらの設定された
検査領域内にあると判断された場合に出力される第２と
第１のゲート信号37と38のAND条件によってゲート回路3
9が開き、パルス整形回路33で整形されたパルス信号40
を計数回路41に与える。検査領域設定回路34と計数回路
41には入出力回路42が接続され、検査領域設定のための
定数の入力や計数回路41の計数結果の表示を行う。この
計数結果の表示はｙ方向検査領域設定回路36の第１のゲ
ート信号38が断となった時点以後に行われ、試料１個毎
の合計値が示される。

第２図と第３図はこの発明の実施例において出力信号16
から試料５上に検査領域25を設定できることを示した源
理図である。

第２図は試料５とそれに対してそれぞれ異なる位置にあ
る走査線23a,23b,23cと、その走査線に対する出力信号1
6a,16b,16cと、第２のゲート信号37との波形をそれぞれ
示したものである。

この発明においては検査領域25を定めるために試料５の
上にｘ座標とｙ座標とを仮想する。

光ビーム６がｆ・θレンズ４から投射されはじめる点Ｏ
はどの走査においても不変であるので、ｘ座標の基準と
してこの点Ｏをとり、光ビーム６の走査速度が一定であ
ることから点Ｏからの距離は光ビーム６の投射開始後の
経過時間によって定める。

また光ビーム６がはじめて試料５の縁P₂を横切る点P₂を
ｙ座標の基準点とし、点P₂からのｙ方向の距離は点P₂を
検出した後の走査回数によって定める。

走査線23aは試料がこの走査線23aに向けて進みつつある
場合で、走査線23aに対する出力信号16aについて説明す
ると、光ビーム６がＯ点に投射される前の出力信号16a
は光検出器14および増幅器15の雑音レベルである基底レ
ベル43にある。Ｏ点から光ビームが投射されはじめる
と、出力信号16aは第１図に示す試料搬送機構32表面か
らの散乱光20に相当する試料外散乱光量相当レベル44に
上昇する。走査線23aが点P₃,点P₃′において搬送ベルト
20を横切ると、搬送ベルト20は試料搬送機構32の表面よ
り反射率が良好となっているので入射集光系10には入射
しない正反射光を生じ、その時点において出力信号16a
のレベルが瞬時的に低下し負方向のパルス信号45を生ず
る。点Ｏ′において光ビームが投射されなくなると、出
力信号はふたたび基底レベル43に低下する。

この試料外散乱光相当レベル44の上下に第１の判定レベ
ル46と第２の判定レベル47との設定する。このようにす
ると出力信号16aの直流成分が最初に第２の判定レベル
より下のレベルから上のレベルに移行したことによって
光ビームがＯ点より投射されはじめたのを知ることがで
きる。この時点はどの走査線についても同じである。

走査線23bは試料５の縁P₂がその走査線23bにはじめて接
した場合を示す。試料５の縁P₂で光ビーム６は散乱さ
れ、試料搬送機構32の表面からの散乱光22よりも強い散
乱光を生ずる。しかし試料５の縁P₂はほとんど一点で走
査線23bに接するので、その散乱光の発生は瞬時的なも
のであるため、走査線23bに対する出力信号16bは光ビー
ムが点P₂を通過する時に第１の判定レベル46を超えるパ
ルス信号48を与える。このような信号を走査開始後はじ
めて得ることによって点P₂を知ることができる。この点
P₂を検出した場合には、出力信号16の直流成分が第２の
判定レベルより下のレベルから上のレベルに移行した時
点と点P₂検出時点との時間差Ｔを求める。この時点Ｔは
点Ｏと試料５のｙ方向の中心軸との距離に相当する。

また上記の点P₂を検出した後に、試料５がｙ軸方向に移
動し、操作線23がｙ軸方向の検査領域25の開始点P₆を横
切るまでの走査回数n₁は第１の値としてあらかじめ与え
られており、走査回数がn₁に達した時点で第１のゲート
信号38を発して計数開始条件の一つを満すようにする。

一方点P₂を検出した以降は走査線は試料５表面を通過す
るようになる。走査線23cはこの状態を示したものであ
る。これに対応する出力信号16cの直流成分は点Ｏにお
ける光ビームの投射開始により、第２の判定レベル47よ
り下のレベルから上の試料外散乱光相当レベル44に上昇
する。光ビームが試料５上に投射されはじめると、試料
５の縁での光の散乱によって、出力信号16cは瞬時的に
さらに上昇した後試料５表面からの散乱光８に相当する
試料内散乱光量相当レベル49に低下する。試料５の表面
は平滑であるため、試料内散乱光量相当レベル49はきわ
めて低レベルであり、したがってこの時点で出力信号16
cの直流成分は第２の判定レベル47より上のレベルから
下のレベルに低下する。出力信号16cの直流成分が第２
の判定レベル47より上の試料外散乱光量相当レベル44に
ある時間t₁は走査線23c上の距離に相当するのでこの時間t₁を測定する。この時間t₁を経
過した後光ビーム６は周辺部24のを所要時間t₂で通過してｘ方向での検査領域25に入る。
このt₂は後に述べるようにあらかじめ定めておくことが
できるので、出力信号16cが第２の判定レベル47を下ま
わった時点から時間t₂を経過した後すなわち時間t₁＋t₂
が経過した後に第２のゲート信号37を発して計数開始条
件の他の一つを満すようにする。すなわち第１のゲート
信号38と第２のゲート信号37とのAND条件により、出力
信号16cに含まれるパルス成分の計数が可能となるよう
にする。

走査線23cと試料５の中心軸との交点P₄と点Ｏと間を走査する時間t₃は t₃＝Ｔ−（t₁＋t₂）（１）となる。P₄は中心軸上の点でありである。そこで光ビーム６が検査領域25を走査する時間
は2t₃で与えられることになるので、2t₃＝２〔Ｔ−（t₁
＋t₂）〕を求め、その時間経過後に第２のゲート信号37
を断とし、その走査における計数を終了するようにす
る。出力信号16cには試料５表面の微粒子7a,7b,7cから
の散乱光によるパルス成分50,51,52が含まれており、第
２の判定レベル47を超える波高値をもっているが、第２
の判定レベル47による出力信号16のレベル変動の判定は
直流成分に対してのみなされるようになっている。すな
わち出力信号16が第２の判定レベル47より下のレベルか
ら上のレベルに移行した場合あるいは上のレベルから下
のレベルに移行した場合のいずれにおいても、そのレベ
ルの移行した時点からパルス成分の持続時間より１桁ほ
ど長い所定時間に対して移行後のレベルが継続されてい
ないと移行の検出信号が発せられないようになってい
る。したがって上記のパルス成分50,51,52によって検査
領域の設定が影響されることはない。また第２図に示す
ように周辺部24内の微粒子7a,7cによるパルス成分50,52
に対しては第２のゲート信号37が断の状態にあるので、
これらは計数されず、検査領域25の微粒子7bによるパル
ス成分51のみが計数される。

さらに走査線23が中心軸上の検査領域25の終端P₇に達す
るまでの走査回数n₂もあらかじめ第２の値として定めら
れており、走査回数がn₂に達した時点で第１のゲート信
号38を断として一つの試料についての計数を終了する。

以上のように第１のゲート信号38と第２のゲート信号37
のAND条件の満される領域が検査領域に相当するので、
上記のAND条件が満されている間、出力信号16のパルス
成分を計測するようにすれば、あらかじめ試料５上に区
域や座標を定めなくとも検査領域25内の異常箇所７の検
査を簡単に実施することができる。

また試料５の設置位置がそれぞれに異なってもt₁を測定
することにより（１）式からt₃を定めることができるの
で検査領域の設定に対して試料５の位置をあらかじめ固
定する必要がなくなり、そのための機構を省略できる。

周辺部24の設定において周辺部24は試料５の外周に対し
て必ずしも一定幅である必要はなく、たとえば第３図
（ａ）に示すような形状としても支障ない。この場合周
辺部24はｘ方向には試料５の縁からそれぞれ内側に一定
の距離ｄをとり、ｙ方向も中心軸上で端部の点P₂と点P₈
とから上記と同じ距離ｄをとった領域である。

この場合はt₂には光ビームが走査方向に距離ｄを移動す
る時間を一定値として与え、走査回数の第１の値n₁には
光ビーム６が距離ｄを走査するだけの回数を与える。さ
らに走査回数の第２の値n₂には距離2R−ｄ間の走査回数
を与える。ここでＲは試料５の半径である。

一方周辺部24として試料５の外周から一定幅ｄの領域を
与える場合はｘ方向の周辺部24の幅ｄ′は試料５の半径
Ｒおよび点P₂と走査線との垂直距離ｙの関数として計数
できるため、この算出されたｄ′に対する光ビーム６の
通過時間をさらに算出してt₂とする。

すなわち第３図（ｂ）において幾何学で明らかにされて
いるようにすなわち X²＝（ｙ−ｄ）（2R−ｙ−ｄ）（３）（Ｘ＋ｄ′）^２＝ｙ（2R−ｙ）（４）が成立し、（３），（４）式からＸを消去するとｄ′に
ついての２次方程式が得られる。ｄ′は（５）式の解の正のものをとればである。

時間t₂とｄ′との関係はk₁を定数として t₂＝k₁d′ （７）によって示される。また距離y,d,2R−ｄとこれらに対す
る走査回数n,n₁,n₂との関係はk₂を定数としてによって示されている。（６），（７），（８）式より
t₂はとして算出できる。すなわち各走査毎にこのt₂を算出し
て与える。

以上の説明においては試料５の縁の点P₂に対するｙ方向
の距離を、その点P₂を検出した後の走査回数によって定
めるようにしている。しかし一つの走査と次の走査の時
間間隔は常に一定であるため、走査の時間間隔の整数倍
となるような経過時間によって定めても全く同様の結果
を得ることができる。この場合には（８）式の走査回数
n,n₁,n₂に対応する経過時間としてそれぞれt,t₄,t₅をと
り、k₃を定数としてとすることによりt₂をによって算出する。

第４図は検査領域設定回路34の回路構成の一例をブロッ
ク図で示したものである。

ｘ方向検査領域設定回路35とｙ方向検査領域設定回路36
をともに破線で囲んで示してある。

ｘ方向検査領域設定回路35はクロックパルス発生器61を
備え、検査領域設定のための時間計測の基準となるクロ
ックパルス62を与える。

点P₂検出回路63,点Ｏ検出回路64,点P₁検出回路65はいず
れも比較器を主体とする回路で、それぞれ出力信号16が
第１の判定レベルを超えた時点，出力信号16の直流成分
が第２の判定レベルを超えた時点，出力信号の直流成分
が第２の判定レベルを下まわった時点を検出する。検出
時点で点P₂検出回路63,点Ｏ検出回路はそれぞれ信号66,
67を出力する。また点P₁検出回路には（７）式あるいは
（８）式または（９）式で与えられるt₂を遅延時間とす
る遅延回路68が接続され、点Ｏ検出時点より時間t₁＋t₂
だけ遅れて信号69を出力する。この信号69が出力された
時点で光ビーム６は検査領域に達しているので、信号69
によってｘ方向ゲート70は第２のゲート信号37を発す
る。

経過時間の測定はカウンタ71,プリセットダウンカウン
タ72,アップダウンカウンタ73によるクロックパルス62
の計数によって行われる。

カウンタ71においては信号66と67とによって点Ｏ点P₂間
の走査時間Ｔに相当する計数値が求められ、この計数値
をプリセット値74としてプリセットダウンカウンタ72に
与える。

その次の走査以降においては点Ｏ検出による信号67でプ
リセットダウンカウンタ72はダウンカウントを開始し計
数値が「零」となった時点すなわち点Ｏ検出よりＴ時間
が経過した時点で信号75をアップダウンカウンタ73に与
える。

一方アップダウンカウンタ73は信号69により点Ｏ検出の
時点から時間t₁＋t₂だけ遅れてクロックパルス62のアッ
プカウントによる計数を開始している。したがって信号
75が与えられた時点での計数はＴ−（t₁＋t₂）＝t₃に相
当する値となっている。前記の信号75を得た時点からア
ップダウンカウンタ73はダウンカウントを開始し、計数
値が「零」となった時点すなわち信号69が与えられてか
ら時間2t₃が経過した時点で信号76をｘ方向ゲート70に
与え第２のゲート信号37を断にする。このようにして点
Ｏ検出以降時間t₁＋t₂が経過した後、光ビーム６が検査
領域25を走査する時間2t₃の間第２のゲート信号37を与
える。

ｙ方向検査領域設定回路36は走査同期信号発生器77を備
えて、検査領域25設定のための走査回数計測を行うため
のパルス信号78を与える。この走査同期信号発生器77は
走査の周期と同期したパルスを与えるものであればよ
く、たとえば走査周期と同期したクロックパルス発生
器，回転多面鏡３の回転と同期する同期信号発生器，点
Ｏ検出回路64に接続された単安定マルチバイブレータな
どを用いることができる。

パルス信号78はプリセットダウンカウンタ79と80とで計
測される。プリセットダウンカウンタ79は周辺部24に相
当する走査回数n₁,がプリセット値として与えられてお
り、点P₂を検出した時点で信号66を与えられてダウンカ
ウントを開始し、計数値が「零」となった時点で走査線
23が検査領域25に達するので信号81をｙ方向ゲート82に
与え第１のゲート信号38を発するようにする。

信号81はまたこの時点でn₂−n₁をプリセット値として与
えられたプリセットダウンカウンタ80のダウンカウント
を開始させ、計数が「零」となった時点すなわち走査線
23が検査領域25の終端に来た時点で信号83をｙ方向に与
え、第１のゲート信号38を断とする。

ゲート回路39は第１のゲート信号38,第２のゲート信号3
7,異常箇所７にもとづくパルス信号40の三者のANDゲー
トとなっていて、光ビーム６が検査領域25内にあり、か
つパルス信号40が発せられた時だけAND条件が満されて
パルス信号を計数回路に送る。

〔発明の効果〕

この発明では試料および試料外の領域を走査する光ビー
ムからの散乱光の強度が試料外，試料の縁，試料内部で
それぞれ異なることを利用して２段階の判定レベルを設
け、光ビームの走査方向とこれに交差する方向における
試料の境界を検知し、また光ビームの走査速度と走査の
周期ならびに光ビームに対する試料の相対的移動速度が
それぞれ一定であることを試料の境界からの距離設定に
利用して、走査方向については試料の境界検知後の経過
時間によって、走査方向と交差する試料の移動方向につ
いては試料の境界検知後の走査回数によってそれぞれ検
査領域を定め、検査領域を光ビームが走査している場合
だけ異常箇所からの散乱光によるパルス信号を計数する
ゲートを開くようにしたので、検査領域内の異常箇所を
簡単な手順で検査することができる。

このため光学系と試料の移動機構との間で特別な位置合
せを行ったり同期をとったりする必要が全くなく、試料
も任意の位置に設定することができる。したがって移動
機構の構成が簡単となる上に複雑な信号処理回路を備え
る必要もなく、装置が安価で小形かつ簡便なものとな
り、自動検査ラインへの組み込み上の制約が少なく、自
動検査ラインの構成が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の実施例の構成図，第２図は試
料に対して異なる位置にある走査線を示す平面図ならび
にこれらの走査線に対する出力信号の波形図，第３図は
試料上における検査領域の設定を示す平面図，第４図は
検査領域設定回路の構成を示すブロック図，第５図は従
来技術による光学的検査装置の構成図，第６図は試料と
走査線とを示す平面図である。 5:試料、6:光ビーム、7:異常箇所、7a,7b,7c:微粒子、
8,22:散乱光、9:光検出手段、14:光検出器、23,23a,23
b,23c:走査線、37:第２のゲート信号、38:第１のゲート
信号、39:ゲート回路、40:パルス信号、41:計数回路、4
6:第１の判定レベル、47:第２の判定レベル、48:パルス
信号、50,51,52:パルス成分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星川寛神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者杉本啓介神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (56)参考文献特開昭61−132844（ＪＰ，Ａ) 米国特許4376583（ＵＳ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡面状の円形試料の表面を光ビームで直線
的に走査し、その走査の方向と交わる方向に前記の試料
を光ビームに対して相対的に移動させて、試料表面の異
物付着や傷などの異常箇所に対する前記の光ビームの照
射で生ずるパルス状の散乱光を光検出手段で検出して試
料表面を検査する方法において、光検出手段の出力信号
のうち試料以外の領域からの散乱光に相当する直流成分
のレベルの上下にそれぞれ第１の判定レベルと第２の判
定レベルとをあらかじめ設定し、ある走査において光検
出手段の出力信号が第２の判定レベルを超える直流成分
を与えた後にはじめて第１の判定レベルを超えるパルス
成分を与えた場合に前記の直流成分が第２の判定レベル
を超えた時点と前記のパルス成分が第１の判定レベルを
超えた時点との時間差Ｔを求め、その時点以降における
走査回数があらかじめ定めた第１の値に達した時点で第
１のゲート信号を発し、その第１のゲート信号を発した
時点以降においては走査毎に出力信号の直流成分が第２
の判定レベルを最初に超えた時点からその第２の判定レ
ベルを下回る時点までの時間差t₁を測定するとともに、
その第２の判定レベルを下回る時点から光ビームが試料
の周辺部分を移動するのに要する時間であり、試料の直
径と走査回数との関数として与えられる所定時間t₂を経
過した時点で第２のゲート信号を発し、第１のゲート信
号と第２のゲート信号とのAND条件によってその走査に
おける出力信号のパルス成分の計数を開始し、一方前記
の時間差Ｔおよびt₁ならびに所定時間t₂とから２〔Ｔ−
（t₁＋t₂）〕の値を導き、第２のゲート信号を発した時
点から前記の２〔Ｔ−（t₁＋t₂）〕時間を経過した時点
で第２のゲート信号を断としてその走査における前記の
パルス成分の計数を終了し、さらに走査回数があらかじ
め定めた第２の値に達した時点において第１のゲート信
号を断とすることを特徴とする光学的表面検査方法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
て、第１の値の走査回数がその回数の走査が行われる時
間をあらかじめ与えることによって定められることを特
徴とする光学的表面検査方法。
【請求項３】特許請求の範囲第１項あるいは第２項に記
載の方法のおいて、第２の走査回数がその回数の走査が
行われている時間をあらかじめ与えることによって定め
られることを特徴とする光学的表面検査方法。
【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項までのい
ずれかに記載の方法において、光検出手段の出力信号
が、第２の判定レベルより下のレベルから上のレベルに
移行し所定の時間その上のレベルを継続することによっ
て、前記の出力信号のうちの直流成分が第２の判定レベ
ルを超えたと判定することを特徴とする光学的表面検査
方法。
【請求項５】特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれかに記載の方法において、光検出手段の出力信号
が、第２の判定レベルより上のレベルから下のレベルに
移行し所定の時間その下のレベルを継続することによっ
て、前記の出力信号のうちの直流成分が第２の判定レベ
ルを下回ったと判定することを特徴とする光学的表面検
査方法。