JPS6211151A - 表面欠陥検査装置 - 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】 １哀五へ五里傾１ 本発明は表面欠陥検査装置に関し、特に例えば、磁気デ
ィスクや光ディスク、半導体ウェハ、ハードマスク用乾
板等の表面上の微細欠陥（ピンホール・ゴミ・傷等）を
高精度で自動検査する表面欠陥検査装置に関する。

ｉ肌凸！東 ウニへ等の被検物の表面欠陥をレーザ等の光ビーム走査
によって検出するとき、正反射光の減少を検出して表面
上の欠陥を検出する方法と比較して、Ｓ／Ｎ比の高さゆ
えに、表面上のキＸやゴミ等の欠陥部によって発生する
散乱光を直接検出して行う方式が有利である。しかし、
散乱光は、正反射光に比べその絶対量が極めて微小であ
る。この微小な散乱光を検出して、しかも精度よく欠陥
信号を取り出すとなると各種の問題に直面する。

さらに、高コスト化を招来させないという条件下におい
てはなおさら困難なものとなってくる。

他方、近時、半導体装置の高集積化がさらに進展し、線
幅が２μ、１μ、サブミクロンと微細化してくるに従い
、歩留り上、欠陥サイズが今まではミクロンオーダで許
容されたものが、サブミクロンオーグの精度が要求され
るようになってきている。この要求と、上記散乱光直接
検出方式とを考え合わせると、この種の表面欠陥検査装
置には技術的に種々特有の工夫が求められることとなる
。

１吸Δｌ鉦 上記の背景をふまえ、本発明の一般的な目的は、被検物
表面の欠陥部で発生する散乱光を直接検出して、信号処
理を行い、最小欠陥検出精度がサブミクロンオーグであ
る表面欠陥を検査できる装置を新規に、しかも低コスト
にて提供することである。

本発明の主たる目的は、雑音とともに存在するｆｆ１ｚ
ｋ＆信Ｊｋ＃−ち信分者分の入冬鰭廖上Ｚ袖ｌＪ、ｐ振
るように、信号処理系を創意工夫し、欠陥信号を安定性
よくかつ高精度で得られるようにすることである。

本発明の他の目的は、表面欠陥の性質に応じて信号処理
を効率よく行えるようにすることである。

さらに、その他の目的は、得られる欠陥データを視覚化
情報として効果的に伝達し、欠陥の発生状況を的確に把
握できるようにすることである。

ｉ肌凸漿！ 本発明を要約すると、レーザビームが走査する被検物表
面の欠陥部で乱反射した光の強度に応じた電気信号を出
力する光電信号出力手段と、この光電信号出力手段の出
力信号をアナログ−ディジタル変換し、このディノタル
信号に、主走査方向次いで副走査方向にそれぞれ順次に
信号の平均化処理を施して雑音成分を抑制する第１の信
号処理手段と、この第１の信号処理手段の出力に基づい
てシェーディング補正用のデータを作成し、上記第１の
信号処理手段の出力に実時間でシェーディング補正を行
うｔＪＩＩ２の信号処理手段とを有する、もしくは、レ
ーザビームが走査する被検物表面の欠陥部で乱反射した
光の強度に応じた電気信号を出力する光電信号出力手段
と、この光電信号出力手段の出力信号を７ナログーデイ
ノタル変換し、実時間でシェーディング補正を行う第２
の信号処理手段と、この第２の信号処理手段の出力に、
主走査方向次いで副走査方向にそれぞれ順次に信号の平
均化処理を施して雑音成分を抑制する第１の信号処理手
段とを有し、上記各後者の信号処理手段の出力から高周
波成分を除去して信号比較のためのベース信号を与える
回路と、このベース信号に、予め設定される複数の異な
るレベル信号を上乗せする複数の加算回路と、該加算回
路それぞれの出力と上記各後者の信号処理手段の出力と
を比較して、高周波に係る欠陥信号をその信号の大きさ
に応じてそれぞれ欠陥データとして出力する比較回路と
を有する第３の信号処理手段とを備えたことを基本的な
特徴とする。

尺監且　　′ 以下、前記の本発明の基本的な特徴を、その他の特徴を
も含んで、添付図面に示す実施例によって具体的に説明
する。

ｔＩＳｉ図は、実施例としての半導体ウェハ表面欠陥検
査装置の光学系の一例を示す斜視図である。

図示のように、被検物としての半導体ウェハ（６）は、
一定のＹ方向に駆動される搬送ステージ（８１）上に載
置され、一定の速度たとえば５ｍｍ／ｓ″ＣｈＹ方向に
搬送される。レーザビーム走査手段（８２）はレーザビ
ーム（７）に上りウェハ表面（６ｓ）上を主走査方向に
走査する。このレーザビーム（７）の走査に同期して、
上記ウェハ（６）の副走査方向（Ｙ方向）への搬送が制
御される。

レーザビーム走査手段（８２）は、例えば上下二つの定
盤（８３）、（８４）上に構成され、光源としては例え
ば波ｉ６３３ｎｍのＨｅ　　Ｎｅレーザ（８５）が使用
される。Ｈｅ−Ｎｅレーザ（８５）の射出ビームは、反
射ミ？　　（８６ａ）、（８６ｂ）に上り１８ｏ°偏向
されビームエキスパンダ（８７）に入射する。このビー
ムエキスパンダ（８７）テビーム径を拡大されたレーザ
ビームは、反射ミラー（８８ａ）によって下向きに偏向
され、定盤（８３）の孔（８３ｈ）を通り、さらに反射
ミラー（８８ｂ）で水平に偏向され、振動ミラー（８９
）に入射する。振動ミラー（８９）は、たとえば２００
Ｈｚで振動し、レーザビームを水平面内で左右に振る。

振動ミラー（８９）で左右に振られるレーザビームは、
結像レンズ（９０）により、半導体ウェハ（６）上及び
後述するグレーティング（９４）の上でビーム径が所定
のビーム径になるように収斂されながら、反射ミラー（
９１）へ向かう。振動ミラー（８９）から結像レンズ（
９０）を介して反射ミラー（９１）へ入射したレーザビ
ームは、該反射ミラー（９１）により直角下向きに偏向
され、定盤（８４）の長孔（８４ｈ）を通り、ウェハ表
面（６ｓ）上において所定のビーム径たとえば５０μｌ
φをもって該表面（６ｓ）を走査する。５０μ船φのビ
ームスポットはその軌跡として走査線（８）を描く（以
下に走査線のことを走査ラインまたは単にラインと称す
ることがある、またレーザビームによる走査線に対応付
けて１走査線分の電気信号を意味する場合がある）。

結像レンズ（９０）と反射ミラー（９１）の中間には、
ハーフミラ−（９２）が設けられ、レーザビームの一部
を反射ミラー（９３）を介してグレーティング（９４）
に導いている。グレーティング（９４）の背面には、フ
ォトセンサ７レイ（９５）がイ寸設され、このフォトセ
ンサアレイ（９５）の出力は、後述する信号処理系の基
準クロックとして利用される。

（９６）は、シリンドリカルレンズで、ウェハ表面（６
ｓ）のレーザビーム走査方向（主走査方向）と平行に、
ウェハ（６）と光ファイバ束（９７）の入射窓（９７Ｗ
）の間の所定箇所に固定されている。このシリンドリカ
ルレンズ（９６）は、レーザビーム（７）に上るウェハ
表面（６ｓ）上の有効走査幅（振動ミラー（８９）の振
幅により決まる）よりも長い寸法をもち、ウェハ表面（
６ｓ）で正反射した光は受光せず、６Ｌ反射された散乱
光のみを受光し、１本の走査線から受光した光を直線状
に集光する。ウェハ表面（６ｓ）上の欠陥部（キズ、ホ
コリ等）で乱反射された散乱光は、シリンドリカルレン
ズ（９６）にて集光され、光７フイ／？　束（９７）の
入射窓（９７Ｗ）に収斂される。

導光手段としての光ファイバ束（９７）は、入射窓（９
７Ｗ）の反対側で、ヘッドオン形の光電子増倍管（２）
の頭部形状に適合するように集束されており、導光した
散乱光を頭部窓（２Ｗ）から光電子増倍管（２）へ射出
する。光電子増倍管（２）は、よく知られているように
、光電変換手段としては最も検出感度が高くかつ時間応
答に優れる。微弱な散乱光の検出及び高速の信号処理に
は最適である。なお、上記導光手段としての光ファイバ
東（９７）は、この光電子増倍管（２）を使用できるよ
うに設けられたものであり、Ｓ／Ｎ比の多少の悪化をが
まんすれば、光ファイバ束（９７）を省略して、シリン
ドリカルレンズ（９６）の集光結像位置に、直接、光電
変換素子たとえば、１次元ＣＯＤホト７レイセンサを設
けるようにしてもよい。

また、光電変換手段に入力する散ＭＬ光の絶対量を多（
する目的で、走査線（８）を挾んでシリンドリカルレン
ズ（９８）とは反対側に、断面球面形状の凹面鏡を配設
するようにしてもよいし、集光光学、系をもう一対配設
してもよい。さらにシリンドリカルレンズ（９６）を複
数個組み合わせて用いると、（レンズ系の有効幅）／（
焦点距離）の比を大きくとれ、それだけシリンドリカル
レンズの受光画角を大きくでき、受光する散乱光の絶対
量が増加する。

次に、以下で説明する信号処理系と関連付ける目的で、
６インチ径のウェハを例にとり、検査の概要を図説する
。

第２図に示すように、６インチ径のウェハ（６）の表面
（６ｓ）は、例えば１５０ｍｍＸ　１５０ｍｕｒ（７）
レーザビーム走査領域（６−ｉ　）をレーザビームが走
査するあいだに検査される。走査するレーザビームのス
ボッ）（７ｓｐ）は、５０μｍφであるが、第３図に示
すように、各走査線毎に副走査方向に２５μ一重複する
ように微速制御を行っている。

ウェハ表面（６ｓ）におけるレーザビームの散乱光は、
光電子増倍管（２）（第１図参照）によってアナログ信
号に変換されるが、この信号には、第６図（ａ）に示さ
れるように、離散的な欠陥に対応するパルス状信号と１
分布的な欠陥に対応する分布状信号とが混在している。

そこで、本発明の好ましい実施例では、この２種の信号
を２系統に分離し、それぞれにおいて欠陥信号を抽出す
る方式をとっている。即ち、上記パルス状信号に対して
は５０μｍ×５０μｌを最小検出単位とし、この検出単
位における欠陥の有／無およびその大きさのレベル（水
準）を判別する。

他方、上記分布状信号に対しては５０μｍＸ５００μ口
を最小検出単位としてこの検出単位で欠陥の有／無を判
別する。

これら２種類の欠陥検出態様に対し、第２図に（６ａ）
で示される０　、　５　ｍｍＸ　Ｏ、５ｎ＋ｍの微小区
画領域を共通の単位として欠陥のデータを得る。即ち、
パルス状信号に対しては、第４図（ａｌ）〜（ａ３）に
示すように、単位区画領域（６ａ）を１０ＸＩ　Ｏに分
割しくを小検出単位（６ａｌ＋））、この分割された領
域において、対応の第４図（ａａｌ）〜（ａａ３）に示
すように、予め３つの異なるレベルを設定し、欠陥信号
がどのレベル（水準）にあるかを検出する（第４図（ａ
ｌ）〜（ａ３）のそれぞれには、対応のレベルを越える
欠陥信号の存在を画素に斜線を施して示している）。

そして、単位区画領域（６ａ）における欠陥データとし
では、その最大のもので代表させる。図示の例では、欠
陥データはレベル３となる。したがって、このパルス状
信号に係る欠陥データには、レベルＯ（無欠陥）、レベ
ル１．レベル２．レベル３の４種が規定される。

他方、分布状信号に対しては、第４図（ｂ）に示すよう
に、単位区画領域（６ａ）を主走査方向の１０個分を一
つにまとめて１０個に分割しく最小検出単位（６ａｌ）
）、この１０個の範囲で何個の欠陥（同様に斜線で欠陥
の存在を示す）があるかを検出する。検出は、同図（ｂ
ｂ）に示すように、分布状の欠陥信号がレベルＣ１を越
えるか否かで決められる。

検出された結果（第４図（ｂ）に斜線で示す例では個数
「８」）は、予め設定される個数データ（例えば「６」
）と比較し、単位区画領域（６ａｌ）における低周波に
係る欠陥データとする。したがって、このデータとして
は、欠陥あり／欠陥なしの２値でもって規定される。

上記のように定義するので、欠陥データは、１５０ａｍ
Ｘ　１５０ｗｔ＆の走査領域（６１）において３００Ｘ
３００個の２種類のデータ群として得られる。

そこで、ウェハ表面（６ｓ）上の微小区画領域（６ａ）
と、例えば第５図に示すようなＣＲＴモニタ（７５）の
画素（又はドツト）位置（Ｘ、Ｙ）とを対応させて上記
データ群を３００Ｘ３００の視覚化情報に置き換える。

そして、ＣＲＴモニタ（７５）に、カラーモニタを使用
し、欠陥データの種類に応じて色分は表示する。

好ましい実施例に係る本装置は、光電子増倍管（２）よ
り得られるアナログ信号を２系統に分離した後は、いず
れもディジタル信号に変換することにより、信号の処理
が安定して進行し、結果として、高精度の欠陥データを
得、高い検査精度を実現できると同時に、データを色分
は表示するので検査工程の効率化も達成されうる。

第７図に、信号処理系の全体ブロック図を示す。

回路（１）は、光電センサーとしての光電子増倍管（Ｐ
ＭＴ）（２）を含み、散ｉ！ｉＬ光の強度に応じた電気
信号（Ｓｏ）を出力する光電信号出力回路で、ＰＭＴ（
２）の出力電流を増幅し電圧信号に変換する増幅回路（
３）と、増幅回路（３）の出力変化を検出して過大な入
力からＰＭＴ（２）を保護する保護回路（４）と、ＰＭ
Ｔ（２）に高電圧を供給する高圧電源回路（５）とを含
んで構成され、増幅回路（３）からアナログの電圧信号
（Ｓｏ）を出力する。

この回路（１）から、Δ／Ｄ変換回路（１１）を経て、
回路（１０）、回路（２０）、回路（ａＯ）、回路（４
０）及び回路（６０）に至る信号経路は、ウェハ表面上
の離散的な欠陥（キズ、ヘコミ、ゴミの付着等）に対応
する、高周波に係るパルス状信号を検出し、これをデー
タ化する。他方、回路（１）から回路（５０）に至る信
号経路は、ウェハ表面上の分布的な欠陥（指紋、油脂。

水滴等の付着によるクモリ、カスミ）に対応する、低周
波に係る欠陥信号を検出し、これをデータ化する。

回路（１１）を含み回路（１０）〜（６０）の各構成エ
レメントには、必要に応じて、コントロール信号ないし
タイミング信号が供給される。これらの信号は、振動ミ
ラー（８９）の振り方向の信号およびグレーティ゛ング
信号を作る７オトセンサアレイ（９５）（第１　図も参
照）の出力を、倍周回路（９８）でｎ倍周した信号（基
準のクロック信号）に基づいて適宜分周等を行って作成
される。

他方、コンピュータシステム（７０）は、この装置系と
関連付けて使用される。コンピュータシステム（７０）
には、例えば、マイクロプロセサを構成するＣ　Ｐ　Ｕ
　（７１）を制御主体として、入出力インター７エース
ｌ１０（７２）、メインメモリ装置（７３）、ＣＲＴモ
ニタ装置（７５）及びプリンタ装置（７６）等を備え、
バス（７７）を介して相互に接続されている。

ＣＰ　Ｕ　（７１）が入出力インター７エースｌ１０（
７２）を介して、搬送系コントローラ（８０）に信号を
送出すると、この搬送系コントローラ（８０）ハ、第１
図に示した搬送ステージ（８１）を含め搬送系の全体を
制御する。また、ＣＰＵ（７１）は、入出力インター７
エースＩ　１０　（７２）を介して、この信号処理系で
得られた欠陥データをメインメモリ装置（７３）に書き
込む制御を行う。メインメモリ装置（７３）に記憶され
たデータは、必要に応じ読み出され、図示しないキーボ
ード等の操作を介し、ＣＲＴモニタ装置（７５）に送ら
れ、欠陥分布の状況を表示したり、また、プリンタ装置
（７６）に送られ印字記録される。

さて、上記光電信号出力回路（１）から出力されたアナ
ログの電圧信号（Ｓｏ）は、高速のＡ／Ｄ変換器（１１
）によりディジタル信号（Ｓｅｄ）に変換される。この
ディジタル信号（Ｓｏｄ）は、主走査方向次いで副走査
方向にそれぞれ順次に信号の平均化処理を行う平均化回
路ブロック（１０）に入力される。

主走査ラインデータ加算平均回路（１２）は、１ライン
の信号を２５μｌに対応する周期でサンプリングし、サ
ンプリング順次にその２回平均をとリスポット径５０μ
ｍφに対応する１単位信号を得る処理を行う。主走査方
向に平均化されたライン信号（Ｓｌ）は、次の副走査ラ
インデータ加算平均回路（１３）に入力され、この回路
によって、副走査方向に隣接する２つの主走査ライン上
の同一主走査位置にある１単位信号同士が加算され、２
走査での平均をとって新たな１単位信号が作成される。

この二つの平均化処理により、ディジタル信号（Ｓ２）
は、元の信号（Ｓ　ｏｄ）に比べ、ランダムなノイズ成
分が約１／１Ｔ＝１／２に減少する。

平均化回路（１０）は、ランダムノイズを抑制するほか
に、もう一つの目的として、欠陥部の見落としを防止し
ている。即ち、レーザビームの光束は〃ウス分布を形成
するので、欠陥部に対しビームスポットのどの部分が照
射されるかによって、信号に大小を生じ、信号として検
出できない場合がある。この検出もれを防止するために
も、ビームスポットが欠陥部を通過する間に、主走査方
向。

副走査方向ともに２回ずつサンプリングし、その加算平
均をとっている。

１１０図により具体的に説明すると、ビームスポット径
が５０μｍ重であるので、５０μｍ間隔の信号を１単位
として得ようとするのだが、ビームスポットが５０μｍ
移動した時、直、すなわち第１０図のｂ点とｄ点でサン
プリングを行ったのでは、欠陥部の位置が図示のように
ビーム（Ｂ１）とビーム（Ｂ３）の谷間付近にあるとき
、欠陥信号として検出できない可能性がある。これを避
けるため、ビームが、図示の０点に米たとき（ビーム（
Ｂ　２　））、サンプリングを行い、欠陥部に対応する
大きな信号を抽出する。このサンプリング信号をｂ点又
はｄ点のいずれか一方と加算平均を行い、５０μｍ重位
に１つの単位信号を得る。同様に、副走査方向には、上
述の如くビームスポットを２５μｍ重ねるようにしてい
るので、その平均化により副走査方向に関する欠陥部の
見落しも防止できる。平均化の結果、信号（Ｓ、ｄ）に
含まれる欠陥に係る信号成分は小さくなるが、ノイズ成
分の減少分が１／２もあるのでＳ／Ｎ比をそれほど劣化
させることはない。なお、この平均化回路（１０）の具
体的な構成については第１１図において詳しく説明する
。

平均化処理を施されたディジタル信号（Ｂ２）は、シェ
ーディング補正回路（２０）により、乗算器（２３）に
おいて１ラインの時間遅れをもってシェーディング補正
が行なわれる。このシェーディング補正は、ライン順次
にかつ各ライン独立に行なわれる。

１ラインバツフ７としての１ライン遅延回路（２２）は
、シェーディング補正回路（２０）において補正用のデ
ータを作成する時間（１ライン分）遅れを補償する。

ディジタル信号（Ｂ２）は、Ｄ／Ａ変換器（１１’）に
よっていったんアナログ信号（Ｓｚａ）に変換される。

このアナログ信号（８２ａ）は、時間遅れを生じない非
線形ローパスフィルタ（ＬＰＦ）（２４）により高周波
成分を除去された後、Ａ／Ｄ変換器（２５）で再びディ
ジタル信号（Ｘ）に変換される。ディジタル信号（Ｘ）
は、１ライン分の信号（Ｘ）からその最小値を求める回
路（２６）に入力され、最小値（Ｘｍｉｎ）が算出され
る。最小値（Ｘｍｉｎ）は保持回路（２６’）で保持さ
れる。

他方、ディジタル信号（Ｘ）は、１ライン遅延回路（２
７）により１ライン分の時間遅れを与えられ、１７Ｘ算
出回路（２８）に入力される。１／Ｘｉ−出回路（２８
）はディジタル信号（Ｘ）の逆数に相当するディジタル
信号（１／Ｘ）を算出する。

乗算器（２９）において、上記最小値信号（ＸＵａｉｎ
）とこの逆数のディジタル信号（１／Ｘ）とが同期して
乗算される。乗算されたシェーディング補正用のデータ
（Ｘ＋ｓｉｎ／Ｘ）は、乗算器（２３）に出力され、丁
度１ライン分の時間遅れをもって出力されたディジタル
信号（Ｂ２）と乗算される。乗算結果の信号（ＸＩｌｌ
ｉｎ／Ｘ）・（Ｓｚ）は、例えば第８図の波形図に示す
ように、アンダーグラウンドレベルが概ね直線化され、
そのレベル上にパルス状信号が乗る形となる。なお、シ
ェーディング補正用のデータを作成しシェーディング補
正を行う回路ブロック（２０）については、第１２図に
おいてより詳細に説明する。

尚、上記平均化回路（１０）とこのシェーディング補正
回路（２０）に関し、もしこの回路ブロックの双方が適
用されるなら、通常、シェーディング補正回路（２０）
の後段に平均化回路（１０）が接続される構成をとる。

即ち、信号増幅器（３）の出力（Ｓｏ）を非線形り、Ｐ
、Ｆ（２４）へ入力しこれからシェーディング補正用の
データを作成し、乗算器（２３）において、Ａ／Ｄ変換
出力（Ｓ、ｄ）から１ライン分の時間遅れを与えたＡ／
Ｄ変換信号（Ｓ、ｄ）と乗算し、その乗算結果を平均化
回路（１０）に入力して平均化処理を行う構成となる。

ところが、このようにすると、所定の走査速度に対し、
シェーディング補正回路（２０）における処理に高速性
かもとめられることとなる。高速で信号処理を行うため
には、それに適合した回路エレメントが必要となり、ま
た、タイミング制御等の論理回路設計上の複雑さも指摘
できる。この点で、本実施例のように、平均化信号（デ
ータ）（Ｓ２）に基づいてシェーディング補正を行う構
成にすると、逆の構成の場合に比べ、１／２の速度で済
み、シェーディング補正の処理速度に十分な余裕をもた
せることができる。

そして、高速の回路エレメントが要求されないので、コ
スト的に有利であり、かつ設計上の複雑さも概ね解消で
きる。さらに、好ましいことには、平均化した信号から
シェーディング補正用のデータを作成するので、（Ｘ）
の最小値算出回路（２６）で算出される最小値（Ｘａ＋
ｉｎ）が安定化し、信号処理が行いやすいものとなって
いる。

乗算器（２３）から出力されるシェーディング補正済み
の信号（Ｓ、）は、欠陥信号を抽出するために、回路（
３０）と回路（４０）へ分岐して入力される。

回路（３０）は、信号（Ｓ：ｌ）から浮動ベース信号を
作成する。即ち、まずディジタル信号（Ｓ、）はＤ／Ａ
変換器（３１）によってアナログ信号に変換される。次
いで、そのアナログ信号は、はとんど時間遅れを生じな
い非線形ローパスフィルタ（３２）に入力され、高周波
成分が除去される。そして、Ａ／Ｄ変換器（３３）に入
力されて、再びディジタル信号に変換され、信号比較の
ための浮動ベース信号（Ｓ、）として、回路（４０）の
３つの加算器（４１）、　（４２）。

（４３）のそれぞれに出力される。

加算器（４１）は、この浮動ベース信号（Ｓ、）に、加
算値設定回路（４４）に予め設定された一定のレベル値
（Ｌｌ）を加算し、新たな浮動ベース信号（Ｓ５）とし
て比較回路（４５）へ出力する。上記加算値設定回路（
４４）で設定されるレベル値（Ｌｌ）は、例えば第１３
図の波形図で示すように、信号（Ｓ、）のノイズ成分の
最大値を越える値にするとよい結果を得る。

加算器（４２）では、浮動ベース信号（Ｓ４）に、加算
値設定回路（４６）に予め設定された一定のレベル値（
Ｌ２）を加算しくＬ２＞Ｌｌ；第１３図参照）、新たな
浮動ベース信号（Ｓ６）として比較回路（４７）へ出力
する。同様に、加算器（４３）は、浮動ベース信号（Ｓ
、）と、予め加算値設定回路（４８）に設定された一定
レベル値（Ｌ３）を加算しくＬ３＞Ｌ２；第１３図参照
）、新たな浮動ベース信号（Ｓ７）として比較回路（４
９）へ出力する。なお、上記加算値設定回路（４４）、
　（４６）、　（４８）に設定されるそれぞれのレベル
値（Ｌ　１　）、（Ｌ　２　）、（Ｌ　３　）は、検査
に先だって、コンピュータシステム（７０）のＣＰＵ（
７１）からＩ１０インター７１イス（７２）を介してそ
れぞれの回路（４４）。

（４６）、（４Ｂ）に設定される。

比較回路（４５）では、浮動ベース信号（Ｓ、）と元の
信号（Ｓ３）とが比較される。信号（Ｓ、）＞信号（Ｓ
、）のとき、比較回路（４５）は１ビツトの欠陥データ
（ＤＦｈ＋）として“１”を、それ以外のときはＯ”を
出力する。比較回路（４７）でも同様に、信号（Ｓ３）
〉信号（Ｓ６）のとき欠陥データ（ＤＦｈ２）に“１”
を。

千ね−ＣＩ弛め〉　弧ｒ＋”ｎ”か中とｈナス　　嘉ｔ
　−ｉ−％　＋、ｓ　、＾プ陥信号を検出する比較回路
（４９）では、信号（Ｓ、）＞信号（Ｓ７）のとき欠陥
データ（ＤＦｈｓ）として“１″を、それ以外のときは
０”を出力する。したがって、（ＤＦｈ、）が“１”と
なる場合には、データ（ＤＦｈ、、）（Ｄ　Ｆｈｌ）と
もに“１”となる。データ列（ＤＦｈ、）（Ｄ　Ｆｈ２
）（Ｉ）　Ｆｈｌ）を定義すると、ｒｌ　１１Ｊとなる
場合は、欠陥信号はレベル値（Ｌ３）を超える場合に相
当し、「０１１」となる場合は欠陥信号がレベル値（Ｌ
２）と（Ｌ３）の中間にある場合に相当し、［ｏｏＩＪ
となるときはレベルイ直（Ｌ２）と（Ｌｌ）の中間にあ
る場合に相当する。「０００」となるときは、ノイズレ
ベルすなわち欠陥信号がない無欠陥の場合に相当する。

このように複数のレベルを設定することによって欠陥信
号の大きさを判別でき、検査表面における欠陥部の大き
さを検出することができる。また、レベル値（Ｌ　１　
）、（Ｌ　２　）、（Ｌ　３　）は、ＣＰＵ（７１）に
よって任意に変えることができるので、被検物の表面状
態に応じて検出感度を調整できる。

尚、回路ブロック（４０）と回路（６０）に関し、上記
実施例とは別に、回路ブロック（４０）の構成を１／３
にする試みがなされたことがある。即ち、３つのレベル
を設定するのでなく、１つのレベルのみとし、このレベ
ルを越えるか越えないかを判定し、越えた欠陥信号の個
数を計数し、単位区画領域（６ａ）（第４図参照）にお
ける欠陥データとする方法である。

しかしながら、後述と対照すれば分かるように、上記の
単位領域における欠陥個数を欠陥データとする方法は、
欠陥の平均密度が分かるものの欠陥の大きさく例えば付
着しているゴミの大きさ）、広がりを特定するには充分
でない一面が指摘される。

例えば、第９図に示すように、同図（ａ）の場合、欠陥
としては実質的に１個であるが平均密度としては、１１
個が計数されて１１％となり、同図（ｂ）に示されるよ
うに、微小な欠陥が離散して１１個ある場合と同一の結
果となる。この点で、本実施例のように、３種類のレベ
ルを設定し、欠陥信号がどのレベルにあるかを判別する
ことによって、欠陥の大きさ及び実質的な意味での密集
度を特定で、きる利、弘がある。

比較回路（４５）、　（４７）、　（４９）の出力デー
タ（ＤＦｈ、）。

（Ｄ　Ｆｈ２）−（Ｄ　Ｆｈｚ）は、１０ライン欠陥デ
ータＯＲ−回路（６０）に入力される。このＯＲ回路（
６０）では、５０μｍＸ５０μｍの最小検出単位に付与
された３ビツトの欠陥データを主走査方向１０個分次い
で副走査方向の１０ライン分について論理和なとり、第
４図に示した単位領域（６ａ）に対して、データ値の最
も大きい欠陥データで代表させる処理が行なわれる。処
理された１０ライン分のデータ（Ｄｈ）は、後述の低周
波に係る欠陥データ（Ｄ１２）とともに、ＣＰＵ（７１
）の制御下にＩ１０インターフェイス（７２）を介して
メインメモリ装置（７３）に送られ、ここに記憶される
。なお、１０ライン欠陥データＯＲ回路（６０）につい
ては、第１４図でより具体的に説明する。

次に、低周波に係る欠陥信号を検出しこれをデータ化す
る回路（５０）を説明する。

光電出力信号（Ｓｏ）は、時間遅れを生じない非線形ロ
ーパスフィルタ（５１）により高周波成分が除去される
。非線形ローパスフィルタ（５１）の出力は、Ａ／Ｄ変
換器（５２）によってディノタル信号に変換され、主走
査ラインデータ平均化回路（５３）に入力される。回路
（５３）は、入力信号を主走査方向に順次に平均化し、
ベースレベルの変動を抑えた信号（Ｓ　＋）として出力
する。信号（Ｓｔ）は、比較回路（５４）に入力され、
−走化較値設定回路（５５）に設定された一定のレベル
値（ＣＩ）と比較される。比較回路（５４）は、ＳＬ＞
ＣＩのとき欠陥信号（Ｄ　Ｆ　＋）として１″を、それ
以外のときは０”を出力する。この出力は、上記の欠陥
データ（Ｄｈ）と低周波に係る最終の欠陥データ（ＤＩ
２）の出力タイミングがそろうように、ＤＥＬＡＹすな
わち遅延回路（５９）に通される。次段の回路（５６）
は、欠陥信号（ＤＦｈ）を１０ライン分積算する。積算
は、ウェハ表面上の微小区画領域（６ａ）を単位として
行う。積算データ（ＤＨ）は次の判別回路（５７）に出
力され、判別個数設定回路（５８）で設定された個数デ
ータ値（Ｃ２）と比較される。判別により、Ｄ＋、＞Ｃ
２であれば判別回路１ビツトの“１”を出力し、その他
の場合“０″を出力する。

低周波に係る欠陥データ（Ｄ２）の１ビツトと高周波に
係る欠陥データ（Ｄｈ）の３ビツトは、同期してＩ１０
インターフェイス（）２）に入力される。

これらデータは合体して４ビツトのデータとされる。２
０回のライン走査で４ビツトの欠陥データが６インチの
ウェハでは３００個作成される。コンピュータシステム
（７０）は、データを８ビット単位で取扱うため、４ビ
ツトの欠陥データは主走査方向に隣り合う単位区画領域
（６ａ）に対応するデータと合わせて８ビツトにされる
。したがって、２０個のライン走査が終了すると、１０
ライン分（０，５ｍｍ幅で１５０ａ＋ｍ長）に相当して
、１バイト（８ビツト）の欠陥データが１５０個作成さ
れる。なお、回路（５０）については、第１６図におい
てより具体的に説明する。

次に、回路ブロック（１０）、（２０）、回路（６０）
および回路ブロック（５０）の詳細を説明する。

間助−＋　　ｘｆ４＾λ＾絽０−卓岬１１０神おいて、
ディジタル信号（Ｓ　、ｄ）は、２個のラッチ回路（１
２４）、　（１２［３）に並行に送られ、サンプリング
クロック発生回路（１２２）からのクロックを１／２分
周回路（１２３）で１／２分周したクロックと同期した
タイミングで、このラッチ回路（１２４）、　（１２６
）ｉ、：ノット回路（１２５）のはたらきにより交互に
保持される。ラッチ回路（１２４）、　（１２６）の出
力は、加算器（１２７）で加算され、加算データは回路
（１２８）で下位へ１ビツトシフトして、１／２の演算
がなされる。

この動作により得られた主走査方向の平均化データ（Ｓ
ｌ）は、データセレクタ（１３５）を経由して１ライン
分のデータを記憶できるＲＡＭ（１３２）に格納される
か、又は直接、加算器（１３７）に入力される。今、信
号（Ｓｌ）がＲＡ　Ｍ（１３２）に書き込まれていると
すると、１ライン分の書き込みが完了し、次のライン走
査の信号（Ｓｔ）が回路（１２８）から出力されると、
この信号（Ｓ、）は加算器（１３７）に入力される。そ
して、ＲＡＭ（１３２）からは書き込んだ前のライン走
査の信号（Ｓ、）がデータセレクタ（１３５）を介して
読み出され、同期して加算器（１３７）に入力される。

前回と今回のライン走査のそれぞれの信号（Ｓ、）は、
加算器（１３７）で加！Ｘ、され、平均回路（１３Ｂ）
において下位に１ビツトシフトさせて１／２の演算が施
され、主・副走査平均済データとしての平均化信号（Ｓ
２）が出力される。なお、（１３０）は、サンプリング
クロックを１／２分周したクロックを入力とするカウン
タで、ＲＡＭ（１３２）にアドレス信号を与えるアドレ
スカウンタとなっている。

データセレクタ（１３５）は、ＲＡＭ（１３２）のデー
タバスの切換えをコントロールする。

なおまた、第１１図中、走査方向信号発生回路（１２９
）は、レーザビームの走査方向に対応して論理信号レベ
ルが交互に切り換わる走査方向信号（ＳＹＮＣ）を出力
する。処理回路用の各クロックは、この走査方向信号（
ＳＹＮＣ）が同一の信号レベルのときのみ発生され、こ
れにより、データはレーザビームの同一方向走査時にお
いてのみ出力される。また、副走査方向１／２回路（１
３９）は、レーザビームの２往復走査で１ライン走査時
のみ、回路（１２３）からのクロックを通過させ、第７
図に示される回路（３０）、　（４０）、　（５０）お
よび（６０）を動作させるクロック（ＣＫ）、クロック
（ＳＣＫ）を発生する。

回路ブロック（２０）の詳細を示す第１２図においで、
ラッチ回路（２５１）にラッチされたディジタル信号（
Ｘ）は、ラッチ回路（２６１）、（２６°）と比較器（
２６２）からなる最小値演算回路（２６）と、それぞれ
１ライン分のディジタル信号を記憶する２つのＲＡ　Ｍ
　（２７１）、　（２７２）を含むメモリ部（２７）に
並行に送られる。今、ＲＡＭ（２７１）に書き込まれる
とすると、書き込みカウンタ（２７３）からアドレスセ
レクタ（２７５）を介してＲＡＭ（２７１）にアドレス
が入力され、バッファ（２７７）を介してラッチされた
ディジタル信号（Ｘ）が順次に書き込まれる。これと同
時に、比較器（２６２）では、順次に入力されるディジ
タル信号（Ｘ）とラッチ回路（２６１）からの出力とを
比較し、信号（Ｘ）が小さいときのみ比較器（２６２）
からラッチ回路（２６１）に取り込み信号を与え、その
時のディジタル信号（Ｘ）をラッチさせる。ラッチ回路
（２６１）の初期値はたとえば「ＦＦ」とする。

（２６１）に最小値（Ｘｎ＋ｉｎ）が求まり、所定のタ
イミング信号でラッチ回路（２６’）に移される。この
後再びラッチ回路（２６１）に次のライン信号に関する
最小値を求めるための初期値ｒＦＦＪがラッチされる。

他方、この最小値（Ｘｍｉｎ）が求まった段階で、ＲＡ
Ｍ（２７１）には、１ライン分の信号が書き込まれてい
る。

次に、ＲＡＭ（２７１）には、読み出しカウンタ（２７
４）からアドレスセレクタ（２７５）を介して読み出し
用アドレスが供給され、読み出されたディジタル信号（
Ｘ）は、データセレクタ（２７９）を介して１／Ｘ算出
回路（２８）のラッチ回路（２８１）に入力される。

ＲＯＭ（２８２）行入力（Ｘ）をアドレスとして、（１
／Ｘ）を出力し、ラッチ回路（２８１）からの入力によ
り、ディジタル信号（１／Ｘ）を出力する。乗算器（２
９）では、順次に出力されるディジタル信号（１／Ｘ）
とラッチ回路（２６’）からの最小値（Ｘｍｉｎ）を乗
算する。

ＲＡＭ（２７１）から読み出された信号がこの乗算Ｆｉ
ｒ７！ＮＦＪａｍ　ａ　ｈ　ｆ　Ｌ、％　７．閣−Ｌ　
Ａ　−ッｔｌ’＋　ＲＡ　Ｍ（１７２）には、次のライ
ンの信号が書き込まれる。即ち、書き込みカウンタ（２
７３）からアドレスセレクタ（２７６）を介してＲＡ　
Ｍ　（２７２）に書き込み用アドレスが与えられ、バッ
フ　ｒ　（２７８）を介してラッチ回路（２５１）から
のディジタル信号（Ｘ）が書き込まれる。

乗算器（２９）で１ライン分の信号の処理が終了したと
き、ラッチ回路（２６’）には、既に次のラインの最小
値が求められており、セレクタ（２７５）、（２７６）
、（２７９）のそれぞれを切換えて次のラインの演算処
理が行なわれる。このような切換え動作を交互に反復し
て、各ラインそれぞれ独立にシェーディング補正用のデ
ータ（Ｘｍｉｎ／Ｘ）を作成する。

乗算器（２９）からの補正用のデータ（Ｘｍｉｎ／Ｘ）
は、ラッチ（２９１）を経由して乗算器（２３）に入力
され、この一方で、遅延回路（２２）からのディジタル
信号（Ｓ２）もラッチ（２２１）を介して乗算器（２３
）に入力される。

そして、乗算器（２３）の出力は、シェーディング補正
した信号（Ｓ、）としてラッチ（２３１）を経由して次
段の回路に出力される。

上記の如き、自動シェーディング補正値発生回路は、こ
の信号処理系に限らず、一般にシェーディング補正を必
要とする処理系に適用できる。即ち、あるシート状の物
体上を、レーザビーム等のスポット状光源がラスクスキ
ャン動作を行うか、又は、物体上を均一照明したものに
対して、そこからの散乱光ないし反射光または透過光を
ライン方向の電圧信号として検出する機能をもち、その
検出電圧の基準値が時間と共に変化し、各ライン方向に
ついである有効幅からの信号電圧上のパルス状信号を有
効信号として処理する方式を備える装置について利用で
きる。

従来、シェーディング補正等の信号補正においては、補
正に必要なデータを収集する手法として、有効信号が発
生しない基準物を用い予めキャリブレーションとして信
号値、その最大及び最小値を求め、検査データに補正を
かける方法、又は、光源の光量を直接的に測定するかあ
るいは検出電圧の平均値を測定し光電変換器の感度を変
化させる方法が一般的である。しかし、キャリブレーシ
ョンに必要なデータを収集する場合に必要となる基準物
として、有効信号がサブミクロン程度の物体からの散乱
光である場合など、現実問題としてその大きさの欠陥や
ゴミなどが全く存在しない基準物を得ることは不可能に
近い。さらに、信号電圧の基準値の変化に比較して有効
信号電圧が微弱な場合にはいずれの方法でも種々の困難
に直面する。

特に、光検出器の感度を補正する方法では、速度面で追
従しきれないといったことが指摘できる。

上述の回路は、被検査物から直接、順次に補正データを
演算しながら、各スキャンライン独立にシェーディング
補正をかけ、補正されたデータを一定の時間遅れを保っ
て出力するもので、上記の難点を解消することができる
。

即ち、本回路によれば、キャリブレーション等の時間損
失もなく１ライン分の時間遅れを保ちながら順次、補正
信号が得られるため、１Ｊフルタイム同等の処理が可能
であり、かなり変化のはげしい信号も安定に補正できる
効果をもつ。

次に、ｆｊＳ１４図によって、回路（６０）の詳細を説
明する。

欠陥データ（Ｄ　Ｆｈ、）（Ｄ　Ｆｈ２）（Ｄ　Ｆｈ、
）は、いったんバッフ　ｙ　（６１３）に保持される。

バッファ（６１３）からは、所定のタイミングでこの３
ビツトのデータがＯＲ回路（６１４）へ出力される。他
方、ラッチ回路（６１５）には、ＲＡＭ（６１１）又は
ＲＡＭ（６１２）から読み出されたデータがラッチされ
ており、その出力データとバッフ　ｙ　（６１３）から
のデータとが、ＯＲ回路（６１４）においてビット毎に
論理和がとられる。

ＯＲ回路（６１４）から出力される３ビツトのデータは
、いったんラッチ回路（ＳｔＳ）で保持させた後、双方
向バッファ（６１６）、（６１７）のいずれか一方を経
由して、今データを読み出したＲＡＭ（６１１）又は（
６１２）の同一アドレスに書き込まれる。ＲＡＭ（６１
１）とＲＡ　Ｍ　（６１２）はそれぞれ３００のアドレ
スをもち、それぞれ１０ライン分の欠陥データを形成す
る。一方のＲＡＭ（６１１）に１０ライン分のデータが
形成されると、ＲＡ　Ｍ（６１２）に切り換えられ、次
の１０ライン分の欠陥データがＲＡ　Ｍ　（６１２）に
順次に形成される。このＲＡ　Ｍ　（６１２）において
論理和データが次々に更新されているとき、ＲＡＭ（６
１１）からは、形成された欠陥データ（Ｄｈ）が読み出
され、データセレクタ（８１９）を介しで読み出されＩ
１０インターフェース（７２）に出力される。

上記ＯＲ回路（６１４）における動作原理を単純化して
第１５図によって説明すると、ＲＡＭ（Ｍ）は３００の
７ドレスをもち、最初の１ライン分の記憶を行う前にク
リアされ、そうして既に１０単位分のＯＲ処理をしたデ
ータ３００個が最初の１ライン分記憶されているとする
。スイッチ（ｓｗｉ）とスイッチ（ＳＷ２）とは連動し
て切換わり、今、スイッチ（ＳＷＩ）がＲＡＭ（Ｍ）の
読み出し側に切換わっなとすると、あるアドレス指定さ
れたデータが読み出され、ラッチ（Ｌ）に保持される。

保持されたデータとＯＲ回路（ＯＲ）に米な大のライン
の１単位（主走査サンプリング数）のデータとがここで
論理和がとられる。このとき、スイッチ（ＳＷ２）は書
き込み側に切換えられ、同じアドレスにこの論理和デー
タが書き込まれ、これが主走査サンプリング数１０回反
復される（第４図参照）。

次に、アドレスを１だけ歩進させ、次の１０単位分の論
理和データを読み出し、次の１単位のデータと論理和を
とり、スイッチ（ＳＷ２）を書き込み側に反転して、こ
の歩進した同じアドレスに論理和処理の結果を書き込む
。この動作が１０単位分くり返される。主走査方向につ
いてのＯＲ処理が済むと、副走査方向すなわち残りのラ
イン分のデータについて同様の処理が行なわれる。

次に、第１６図によって、回路ブロック（５０）の詳細
を説明する。

光電出力信号（Ｓｏ）は、例えば、２００ＫＨｚの非線
形ローパスフィルタ（５１）により、パルス状の高周波
成分が除去される。非線形ローパスフィルタ（５１）の
出力は、例えば４５０　ＫＨｚのＡ／Ｄ変換器（５２）
によって例えば２０回走査の１つおきの走査毎にディジ
タル信号に変換される（これは、低周波に関する欠陥信
号は副走査方向についての加算平均を必ずしも必要とし
ないからである）。ディジタル信号は、主走査方向の平
均化回路（５３）に入力される。この回路（５３）は、
第１１図に示した回路（２１）と同様であり、ラッチ回
路（５３１）、（５３３）及び反転回路（５３２）の動
作によって回路（５３４）、　（５３５）で加算し平均
化された信号は、信号（Ｓ＋）として比較器（５４）に
入力される。比較器（５４）には、工１０（７２）を経
由して比較設定値を設定されたバッフＴ（５５）から比
較入力として一定のレベル値信号（Ｃ９）が入力されて
いる。比較器（５４）は、Ｓ　ｔ＞　Ｃ＋のとき欠陥信
号（ＤＦ＋）に“１″を出力する。なお、上記バッフ　
ｙ　（５５）からは、一定のレベル値信号（ＣＩ）を与
えるようにしているが、ウェハ表面におけるビーム束（
主走査方向）の光量変化に対応付けて、例えば、主走査
方向に弓形状の分布をなすように比較信号（Ｓ【）と同
期して比較値を与えることもできる。もっとも、第１図
に示したように、ビーム束は９工バ表面（６ｓ）に走査
幅にわたってほぼ垂直に入射する構成としているので光
量変化は極めて少なく、一定のレベル値信号（Ｃ５）と
しても問題がない。

比較器（５４）からのＤＥＬＡＹ回路（５９）を介した
出力（ＤＦＬ）は、加算器（５８４）により、ラッチ回
路（５６５）からの出力と加算される。ＤＥＬＡＶ回路
（５９）は上述したように、高周波に係る欠陥データ（
Ｄｈ）とのタイミングを合わせるために用いられている
。

信号（ＤＦＬ）は１ラインについて３００個の“１”。

“Ｏｎから構成される。これを回路（５６）によって１
０ライン分積算する（ＲＡＭ（５６１）又はＲＡＭ（５
６２）の１アドレスにはＯ〜１０の個数データが積算さ
れる）。積算の態様は、第１４図で説明したのと概ね同
様であり、ＯＲ回路（６１４）を加算器（５６４）に置
き換えればよい６したがって、回路（５６１）〜（５６
９）の機能の説明は省略する。

データセレクタ（５６９）の出力データ（Ｄｈ）は、比
較器（５７）により判別個数設定回路（５８）に設定さ
れたデータ（Ｃ２）と比較される。比較器（５７）は、
Ｄ　＋　ｒ　＞　Ｃ２のとき、Ｄ１２に“１″をそれ以
外のときはＤＬ２に“０”を出力する。１ビツトのデー
タ（Ｄ　１２）はｌ１０（７２）に送られ、高周波に係
る３ビツトのデータ（Ｄｂ）と合体される。

尚、上記回路のように、光電出力信号（Ｓｏ）をディジ
タル化する前に、ウェハのクモリゃカスミに基づく低周
波に係る欠陥を、ローパスフィルタによって分離抽出す
るようにしたことで、ｔｊＩＪ７図に示した信号処理系
の構成が簡素化し、また製作コストも低廉化している。

即ち、従来の欠陥検査装置においては、ウェハやマスク
上のクモリ、カスミ等と微小欠陥とを識別するのに、光
電出力信号をＡ／Ｄ変換した後に、周辺の信号レベルと
の差異によって判定するようにしているが、信号を識別
するためにディジタルのバッフＴおよび演算回路を多数
必要とし、また演算処理も複雑であるという問題があっ
た。本実施例において、ディジタル化の前に２系統に分
離して、この問題を解消している。

次に、得られた欠陥データの出力方法を説明する。

第７図において、回路（６０）及び回路（５７）で得ら
れた欠陥データは、ＣＰ　Ｕ　（７１）の制御下にｌ１
０（７２）を介してメモリ装置（７３）に記憶される。

この記憶データを、情報として、いかに出力するかが問
題となる。本例では、ＣＲＴモニタ（７５）にカラーの
ＣＲＴを使用し、欠陥状態の識別を効率化するようにし
ている。

具体例を示す前に、まず、メモリに存在するデータを例
えばＣＲＴモニタに視覚化情報として出力する方法一般
について説明する。

メモリに記憶されたデータは必要に応じて情報として視
覚化される。視覚化には、大別して、紙にプリント記録
する方法とモニタに画面表示する二通りがある。前者の
方法は、メモリ上の全データが出力可能である利点をも
つが、グラフィック記録を別にすると印字記録の場合な
どには、データがもつ意味を直感的に把握し難い欠点が
ある。

他方、後者の方法は、例えば数値データ等をパターン化
して表示でき、そのデータのもっている意味が直感的か
つ容易に把握できて好ましい反面、画面サイズという制
約があり、表示可能な情報量は限られるという欠点をも
つ。

本明細書に説明されたように、半導体製造プロセスにお
いて、自動検査装置を用いウェハやマスクの欠陥検査が
極めて高い精度で行なわれている。

これらの検査時において、採集するデータ量は膨大であ
り、しかも各データは検査箇所に対応した位置データを
担っている。このようなデータを情報として視覚化する
場合、印字プリンタのほかに、欠陥状態把握の容易性か
ら従来より白黒のＣＲＴモニタを使用することが一般化
している。欠陥はある／なしの２値で表現でき、データ
としては２値データであるが、ＣＲＴに係る画面サイズ
の制約があるので、白黒ＣＲＴに全データを一度にパタ
ーン表示することは不可能である。そこで、通常は、Ｃ
ＲＴの縦横の表示可能画素数に収まるように検査物の検
査域を粗く縦横に区画し、その区画小領域における欠陥
の状態をパターン表示するようにしている。例えば、区
画小領域内において最大欠陥があれば対応の画素（又は
ドツト）を「白」として表示したり（このとき無欠陥で
あれば「黒」表示）、区画類域内に１つでも欠陥があれ
ば、その対応の画素を「白」として表示するなどである
。

しかし、この従来の方法では、欠陥の状況を正確に把握
し難い欠点がある。即ち、欠陥あつとして「白」表示と
なっている対応の区画小領域に欠陥がどの水準（レベル
）で存在しているかの判別がつかない。また、ウェハな
どの場合では、キズやホコリといった離散的な欠陥と、
クモリ、カスミのような一様に分布する欠陥とでは、そ
の区別をし難い場合がある。

そこで、このような不都合な点、即ち白黒モニタにデー
タをパターン化して表示しても全データが本来的にもっ
ている意味を忠実に視覚化できない点を解消すること、
換言すれば、採集された全データを表示すイズに制約の
あるモニタに全データが本来的にもっている意味を損な
わずに情報として表示し、データの全体像を的確に把握
できるようにすることが課題とされた。

この課題に対し、カラーのＣＲＴを使用し、欠陥レベル
の大小を色分は表示するようにして、欠陥分布の状況を
的確に把握できるようにした。尚、カラーＣＲＴに限ら
ず、液晶等を用いたカラーモニター殻に適用でき、また
、欠陥検査以外にも応用できる。

そこで、技術思想として扱えば、２次元の位置データの
関数として成る量のレベルデータが定まりそのレベルデ
ータを視覚化情報として出力する場合において、カラー
モニタを使い、上記２次元の位置データをカラーモニタ
のドツト位置に対応付けるとともに、上記レベルデータ
をそのａ類に応じて異なる色に対応させ、カラーモニタ
にレベルデータを色分は表示するようにしたことを特徴
とする情報の出力方法である。

上述した実施例に沿って説明すると、まず、第５図に示
すように、カラーモニタＣＲＴ　（７５）の３００Ｘ３
００の各画素（又はドツト）に、第２図に示したウェハ
表面（６Ｓ）の３００Ｘ３００の微小区画領域（６ａ）
のそれぞれを対応付ける。そして、この微小区画領域（
６ａ）における欠陥のレベル情報、すなわちメモリ装置
（７３）に記憶された欠陥データをその種類によって異
なる色に対応させ、カラーＣＲＴ　（７５）にマツプ表
示させる。この制御は、コンピュータシステム（７０）
のＣＰＵ（）１）が司り、プａグラムによって実行する
ようにしている。

その制御の一態様を、第１７図に７０−チャートで示す
。

ここで、第１７図の７０−チャートのうち、表示に関す
る主なステップを説明すると、ステップ（ＳＰｌｏｏ）
においては、回路（５６）、（６０）から１０ライン走
査完了信号を検出し、ステップ（ＳＰ１０２）において
回路（５７）及び回路（６０）からデータ（Ｄ　１２）
、（Ｄｈ）を読み込み、このデータをステップ（ＳＰ１
０３）にてモニタ用の色データに変換する。そして、ス
テップ（ＳＰＩ０４）においてＣＲＴ用のモニタメモリ
領域（Ｘ、Ｙ）にこの色データを書き込む。

このことによって、ステップ（ＳＰ１０５）において、
第５図に示すように、ＣＲＴモニタ（７５）に欠陥の位
置とその大きさくレベル）が色表示される。

上記の動作が、３００個のＸアドレスについて繰り返し
行なわれる。モして次々のＹアドレスについても同様の
動作が反復して行なわれる。

例えば、「１１１」の欠陥であれば［赤ＪＪＯ１１Ｊで
あれば「橙ＪＪＯＯＩＪであれば「緑ＪＪＯ００Ｊのと
きは無欠陥として「青」または「黒」（無表示）とする
などである。なお、分布状の欠陥に対応する１ビツトの
データは、レベルデータより優先し、１／２バイトデー
タのそのビットが“１”であれば無条件に「白」として
ドツト表示し、分布状欠陥であることを明確化すること
ができる。

尚、第７図において、回路（１０）を回路（１１）。

回路（２２）の間に入れているが、第７図に示す回路構
成から回路（１１°）を省き、信号増幅器（３）の出力
信号（Ｓｏ）を非線形り、Ｐ、Ｆ（２４）に入力させ、
Ａ／Ｄ変換回路（１１）の出力を１ラインＤＥＬＡＹ回
路（２２）に入力させ、回路（２０）の出力を回路（１
０）の入力に、回路（１０）の出力を回路（３１）の入
力および回路（４０）の入力にするように構成しでもよ
い。

このように構成した本発明に係る他の実施例の信号処理
系の全体ブロック図を第１８図に示す。

髪肌Δ羞來 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、表面
欠陥部における微弱な散乱光を直接検出するにも拘らず
、その微小信号を、基本的に、ディジタル処理する構成
であるので、信号の処理が安定化し、また、上記微小信
号のノイズ成分からの分離処理を効率的に行うとともに
シェーディング補正を走査ライン独立に実時間間等で行
うようにしているので、信号の処理精度が向上し、サブ
ミクロンオーダの欠陥検出に対応できる効果が奏される
。ちなみに、この発明に係る装置によって欠陥検出が０
．５μ輸φまで可能となっている。

もう一つの発明によれば、光電信号出力手段からのアナ
ログ信号を低域通過フィルタを通すことによって、早い
段階で分布状の欠陥を分離抽出するようにしたので、分
離することなく離散的な欠陥と合わせて検出するように
している従来量等の回路に比べ、その全体構成を簡素化
できる効果があり、また、欠陥データの処理も容易化で
きる。

その他、本発明に係る実施態様によれば、シリンドリカ
ルレンズにより走査幅にわたって散乱光を有効かつ効率
的に集光するようにしているので、信号処理系の各エレ
メントに高精度の回路が要求されないといった利点があ
る。

また、光ファイバ束と光電子増倍管を用いて充電変換の
効率を向上させているので、信号処理系に対し、光電信
号の大きさおよび時間応答性の点で有利である。

さらに、第１の信号処理手段すなわち主走査方向並びに
副走査方向に信号の平均化処理をする回路において、ビ
ームスポット径に対応するサンプリング時間よりも小さ
な間隔でサンプリングし平均化するようにしているので
、欠陥箇所の検出もれといったことを未然に防止するこ
とができる。

また、欠陥信号を、被検物の表面を微小に区画した領域
を単位に、その存在の状態をハードウェア側で判別して
欠陥データとするようにし、しかもＲＡＭを順次切り換
えて使用する方式を採用したので、欠陥データを記憶さ
せるべきメモリ装置の容量を大幅に節減できると同時に
、欠陥データの処理が容易になる利点がある。さらに、
パルス状欠陥と分布状欠陥に係る欠陥データを同時に得
ることにより、以降のデータ処理たとえば記録印字や欠
陥状況のマツプ表示などに都合がよい。

そして、被検物表面の微小区画領域における欠陥の状況
、すなわち欠陥の分布状態及びその個別の大きさを低周
波と高周波成分に分けかつ高周波についてはその大きさ
の水準（レベル）に応じて異なる色に対応させ、それを
カラーモニタに、マツプ色分は表示するようにしたので
、欠陥存在の状況を迅速かつ的確に把握できるようにな
り、検査工程が効率化するとともに検査の精細さが向上
し、製品の歩留り向上に貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る光学系の斜視図、第２図
は一例としての６インチ径ウェハと走査との関係を示す
説明図、 第３図は本実施例のレーザビーム走査の模式的説明図、 第４図はウェハ上の区画微小領域に対応する欠陥の状況
を説明的に示す図、 第５図はＣＲＴモニタの画面を概略的に示す図、第６図
（ａ）、（ｂ）は２系統で個別に処理される信号のそれ
ぞれを示す波形図、 第７図は本発明の一実施例に係る信号処理系の全体ブロ
ック図、 第８図はシェーディング補正後の信号の一例を示す波形
図、 第９図（ａ）、（ｂ）は試みとしての欠陥個数計数方式
の難点を説明するための図、 第１０図は平均化回路（１０）における処理を走査ビー
ムと関連付けて説明するための図、第１１図は平均化回
路（１０）の詳細を示すブロック回路図、 第１２図はシェーディング補正回路（２０）の詳細を示
すブロック回路図、 第１３図は高周波に係る欠陥信号をレベルに応じて判別
する態様を説明するための波形図、第１４図は回路（６
０）の詳細を示すブロック回路図、 第１５図は欠陥データをＲＡＭメモリに格納する原理を
示す説明図、 第１６図は低周波に係る欠陥信号を検出しそれ回路図、 第１７図はカラーのＣＲＴモニタに欠陥データを色分は
表示する、欠陥データの処理手順を示す７０−チャート
、 第１８図は第７図の回路構成を一部変更した本発明の他
の実施例に係る信号処理系の全体ブロック図である。 １・・・光電信号出力回路、１１・・・Ａ／Ｄ変換器、
１０・・・信号平均化回路、２０・・・シェーディング
補正回路、３０．４０・・・高周波に係る欠陥信号の抽
出回路、５０・・・低周波に係る欠陥信号を抽出しそれ
をデータ化する回路、６０・・・高周波に係る欠陥デー
タを被検物表面を微小に区画した単位領域に応じて求め
る欠陥データ・ＯＲ回路、７０・・・コンピュータシス
テム、８１・・・搬送ステージ、８２・・・レーザビー
ム走査手段。 特許出願人　大日本スクリーン製造株式会社＃ｌＩ！人
　弁理＋　　甜　川　榔　治＋ｉｉｌ叔傘やＣ 第４図 第９図 Ｃ） ａ）、− ｗ＆　　　　　　　　　　法

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザビームが走査する被検物表面の欠陥部で乱
   反射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電信号
   出力手段と、 この光電信号出力手段の出力信号をアナログ−ディジタ
   ル変換し、このディジタル信号に、主走査方向次いで副
   走査方向にそれぞれ順次に信号の平均化処理を施して雑
   音成分を抑制する第１の信号処理手段と、 この第１の信号処理手段の出力に基づいてシェーディン
   グ補正用のデータを作成し、上記第１の信号処理手段の
   出力に実時間でシェーディング補正を行う第２の信号処
   理手段と、 この第２の信号処理手段の出力から高周波成分を除去し
   て信号比較のためのベース信号を与える回路と、このベ
   ース信号に予め設定される複数の異なるレベル信号を上
   乗せする複数の加算回路と、該加算回路それぞれの出力
   と上記第２の信号処理手段の出力とを比較して高周波に
   係る欠陥信号をその信号の大きさに応じてそれぞれ欠陥
   データとして出力する比較回路とを有する第３の信号処
   理手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
2. （２）レーザビームが走査する被検物表面の欠陥部で乱
   反射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電信号
   出力手段と、 この光電信号出力手段の出力信号をアナログ−ディジタ
   ル変換し、実時間でシェーディング補正を行う第２の信
   号処理手段と、 この第２の信号処理手段の出力に、主走査方向次いで副
   走査方向にそれぞれ順次に信号の平均化処理を施して雑
   音成分を抑制する第１の信号処理手段と、 この第１の信号処理手段の出力から高周波成分を除去し
   て信号比較のためのベース信号を与える回路と、このベ
   ース信号に予め設定される複数の異なるレベル信号を上
   乗せする複数の加算回路と、該加算回路それぞれの出力
   と上記第２の信号処理手段の出力とを比較して、高周波
   に係る欠陥信号をその信号の大きさに応じてそれぞれ欠
   陥データとして出力する比較回路とを有する第３の信号
   処理手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置
   。
3. （３）レーザビームが走査する被検物表面の欠陥部で乱
   反射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電信号
   出力手段と、 この光電信号出力手段の出力信号をアナログ−ディジタ
   ル変換し、このディジタル信号に、主走査方向次いで副
   走査方向にそれぞれ順次に信号の平均化処理を施して雑
   音成分を抑制する第１の信号処理手段と、 この第１の信号処理手段の出力に基づいてシェーディン
   グ補正用のデータを作成し、上記第１の信号処理手段の
   出力に実時間でシェーディング補正を行う第２の信号処
   理手段と、 この第２の信号処理手段の出力から高周波成分を除去し
   て信号比較のためのベース信号を与える回路と、このベ
   ース信号に、予め設定される複数の異なるレベル信号を
   上乗せする複数の加算回路と、該加算回路それぞれの出
   力と上記第２の信号処理手段の出力とを比較して、高周
   波に係る欠陥信号をその信号の大きさに応じてそれぞれ
   欠陥データとして出力する比較回路とを有する第３の信
   号処理手段と、 上記光電信号出力手段の出力信号から低周波成分を抽出
   する回路と、この回路の出力を主走査方向に順次に信号
   の平均化を行いベースレベルの変動を抑圧する信号平均
   化回路と、この信号平均化回路の出力と予め設定される
   所定のレベル信号とを比較して、上記被検物表面に分布
   的に存在する欠陥に対応する欠陥信号を検出し低周波に
   係る欠陥データを出力する比較回路とを有する第４の信
   号処理手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装
   置。
4. （４）第３の信号処理手段は、被検物表面を微小に区画
   した単位領域に対して、高周波に係る欠陥信号の最も大
   きいものに対応する欠陥データで代表させる回路を有し
   、 第４の信号処理手段には、ここに有する比較回路から出
   力される欠陥データを上記微小区画単位領域に対応させ
   て積算し、予め設定される個数データと比較して低周波
   に係る単位領域対応の欠陥データを出力する比較判別回
   路を有し、 上記代表される高周波の欠陥データと上記低周波に係る
   単位領域対応の欠陥データとを合わせて上記微小区画単
   位領域に対する一つの欠陥単位データを形成するように
   した、特許請求の範囲第（３）項記載の表面欠陥検査装
   置。
5. （５）少なくとも、高周波に係る欠陥データを、データ
   の種類に応じて異なる色に対応させ、カラーモニタに欠
   陥の大きさの水準を色分け表示する手段をさらに備えた
   、特許請求の範囲第（４）項記載の表面欠陥検査装置。
6. （６）レーザビームが走査する被検物表面の欠陥部で乱
   反射した光の強度に応じた電気信号を出力する光電信号
   出力手段と、 この光電信号出力手段の出力信号をアナログ−ディジタ
   ル変換し、実時間でシェーディング補正を行う第２の信
   号処理手段と、 この第２の信号処理手段の出力に、主走査方向次いで副
   走査方向にそれぞれ順次に信号の平均化処理を施して雑
   音成分を抑制する第１の信号処理手段と、 この第１の信号処理手段の出力から高周波成分を除去し
   て信号比較のためのベース信号を与える回路と、このベ
   ース信号に、予め設定される複数の異なるレベル信号を
   上乗せする複数の加算回路と、該加算回路それぞれの出
   力と上記第２の信号処理手段の出力とを比較して、高周
   波に係る欠陥信号をその信号の大きさに応じてそれぞれ
   欠陥データとして出力する比較回路とを有する第３の信
   号処理手段と、 上記光電信号出力手段の出力信号から低周波成分を抽出
   する回路と、この回路の出力を主走査方向に順次に信号
   の平均化を行いベースレベルの変動を抑圧する信号平均
   化回路と、この信号平均化回路の出力と予め設定される
   所定のレベル信号とを比較して、上記被検物表面に分布
   的に存在する欠陥に対応する欠陥信号を検出し低周波に
   係る欠陥データを出力する比較回路とを有する第４の信
   号処理手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装
   置。
7. （７）第３の信号処理手段は、被検物表面を微小に区画
   した単位領域に対して、高周波に係る欠陥信号の最も大
   きいものに対応する欠陥データで代表させる回路を有し
   、 第４の信号処理手段には、ここに有する比較回路から出
   力される欠陥データを上記微小区画単位領域に対応させ
   で積算し、予め設定される個数データと比較して低周波
   に係る単位領域対応の欠陥データを出力する比較判別回
   路を有し、 上記代表される高周波の欠陥データと上記低周波に係る
   単位領域対応の欠陥データとを合わせて上記微小区画単
   位領域に対する一つの欠陥単位データを形成するように
   した、特許請求の範囲第（６）項記載の表面欠陥検査装
   置。
8. （８）少なくとも、高周波に係る欠陥データを、データ
   の種類に応じて異なる色に対応させ、カラーモニタに欠
   陥の大きさの水準を色分け表示する手段をさらに備えた
   、特許請求の範囲第（７）項記載の表面欠陥検査装置。