JPS6321541A - 表面欠陥検査方法 - 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、所定軸まわりに被検査体を回転ざゼながら
被検査体の表面を所定の表面欠陥検出器で走査し、この
表面欠陥検出器によって１７られた欠陥検出データに基
づいて被検査体表面の表面欠陥を検査する表面欠陥検査
方法に関する。

（従来の技術とその問題点） 半導体ウェハや磁気ディスク原盤などの超精密加工面に
存在Ｊる表面欠陥を検査する方法として、被検査体を所
定軸まわりに回転させながら、その表面を光ビームで走
査するととらに、その表面からの正反射光あるいは散乱
光を光電変換器などからなる検出器で検出し、その検出
データに基づいて表面欠陥を判別する方法が知られてい
る。

この種の表面欠陥検査方法の従来例としては、例えば特
開昭５９−１８０３１３号公報に開示されるものがある
。この方法では、被検査体が載置されたターンテーブル
の上方に光学式の表面欠陥検出器を対向配茸し、上記タ
ーンテーブルを回転させつつ、ターンテーブル全体を水
平方向に並進させる。これによって、第８図に示すよう
に、被検査体１の表面が上記表面欠陥検出器で同心円状
または螺旋状に走査される。そして、前記表面欠陥検出
器により得られる欠陥検出データを各走査トラック２の
分割領域２ａ、２ｂ・・・ごとに関連づけて順次メモリ
に一時記憶し、この記憶データに基づいて表面欠陥の有
無を判定するようにしている。

ところで、表面欠陥の検査においては、欠陥の有無のみ
でなく、その欠陥が被検査体のどの位置に発生している
かを特定する必要がある。このような欠陥位置決めが必
要とされる場合としては、検査装置による検査結果と目
視検査の結果との比較によって当該欠陥検査装置の検査
性能を評価する場合がまず第１に挙げられる。また、異
種の表面欠陥検査装置を準備し、第１の装置で欠陥検査
を行なった後に第２の装置へと被検査体を移して別の観
点からの欠陥検査を行なう場合にも、これら双方の装置
で得られた検査結果の突合往のために欠陥の位冒決めが
必要とされる。

このような場合、表面欠陥検査装置における欠陥検出動
作が完了した時点で上記ターンテーブルが瞬間的に停止
するならば、停止時の被検査体の向きを￥Ａ準として、
上記メモリに記憶されている欠陥検出データと被検査体
表面上の位置との関係付けを行なうことが可能となる。

すなわち、第９図（ａ）に示すように、メモリ中のアド
レスａ１゜ａ２．・・・、ａｏのそれぞれに欠陥検出デ
ータｂ１゜ｂ２．・・・、ｂｏが記憶されているときに
は、第９図（ｂ）に示す検出器の配設位置Ｐの直下が検
出動作完了位置に一致するため、この位２ｔＰを基準に
して上記アドレスａ　１．ａ２．・・・ａ　を順次各位
置に対応させて行けば、欠陥検出データｂ　　、ｂ２、
・・・ｂ、が被検査体１上のどの位置に対応しているか
がわかることになる。

ところが、実際には、ターンテーブルや駆動モータ、そ
れに被検査体自身の慣性によって、検出動作が完了した
後も被検合体１は余分の回転（オーバーラン）を生じる
。特に、光学式表面欠陥検査ではターンテーブルを高速
回転さけるため、この傾向が著しい。このため、被検査
体１が停止した時点では、被検合体１の向きがどのよう
になっているかを知ることができず、上記のように検出
器の配設位置Ｐを基準にして欠陥位置決めを行なうこと
は事実上は困難である。

特に、ディスクなどの回転対称性を有する被検合体につ
いては被検査体の外形上からも停止位置を特定すること
はできないため、上記欠陥位置決めはざらに困難となる
。

（発明の目的） この発明は、従来技術における上述の問題点の克服を意
図しており、１％られた欠陥検出データと被検査体表面
の各位置との対応を容易に求めることができ、それによ
って、その装置による検査ｔＪ１果と、目視検査の結果
あるいは他の表面欠陥検査装置による検査結果との突合
せを可能とする表面欠陥検査方法を提供することを目的
とする。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明においてはまず、
被検査体の回転角を検出する回転角検出手段を設け、こ
の回転角検出手段によって検出された回転角と対応させ
つつ欠陥検出データを求める。また、上記回転角検出手
段によって被検査体の検査開始時点と回転終了時点とに
おけるそれぞれの回転角を検査開始角および回転終了角
として求める。そして、これらの検査開始角と回転終了
角との差に応じた角度補正を行うことにより、被検査体
表面の各位置と欠陥検出データとの対応づけを行う。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に使用される装置の概略図
である。同図において、回転用モータ３によって中心軸
Ｃまわり２０のθ方向に回転駆動されるターンテーブル
４上には、磁気ディスク原盤などの被検査体５が水平に
載置されている。上記回転用モータ３とターンテーブル
４とはスライドテーブル６上に据付けられ、このスライ
ドテーブル６はスライド用モータ７によって同図に矢印
Ａで示すように水平の所定方向に並進移動するように構
成されている。

一方、上記ターンテーブル４の上方には、前記被検査体
５の表面に光ビーム８を照射して、その正反射光あるい
は散乱光から被検査体５の表面欠陥を検出するための表
面欠陥検出器９が配置されている。゛そして、前記スラ
イドテーブル６の並進移動によって、ターンテーブル４
を上記検出器９に対して前記矢印Ａと平行な方向すなわ
ち被検査体５の直径方向に相対変位させ、被検査体５の
表面をその外周側から内周側に向けて螺旋状に順次走査
するように構成されている。また、上記ターンテーブル
４には、その回転角を検出するためのロータリーエンコ
ーダ１０が設けられ、ターンテーブル４の回転開始時お
よびターンテーブル４が所定角度回転するたびにパルス
を出力するように構成されている。

前記検出器９によって得られる欠陥検出データは、Ａ／
Ｄ′１：Ｌ換器１１によってデジタル信号に変換された
のち、演算υ制御部１２に入力する。この演算制御部１
２は、ＣＰＵ１２ａやメモリ１２ｂを含むコンピュータ
などから構成されている。また、上記ロータリーエンコ
ーダ１０の回転角検出パルスも上記演算制御部１２に入
力するようになっている。回転用モータ３およびスライ
ド用モータ７の駆動制御部１３も上記演算制御部１２に
接続されており、上記演算制御部１２からの始動・停止
のタイミング信号などがこの駆動制御部１３を介して上
記各モータ３，７に与えられる。

つぎに、第１図の装置による被検査体５の表面欠陥検出
動作を、第２図に示したフローチャートを参照しつつ説
明する。なお、以下の動作が開始される前に、ターンテ
ーブル４はスライドテーブル６の左端付近の初期位置に
移動させられているものとする。したがって、初期状態
では、被検査体５は、検出器９の検出領域外に位置して
いる。

まず、第２図のステップＳ１で回転用モータ３およびス
ライド用モータ７を始動させ、それによって、ターンテ
ーブル４の回転とスライドテーブル６の並進移動とを開
始させる。この時刻は、ターンテーブル４の回転角速度
ωを時刻ｔの関数として示した第３図において、１ｏと
して示されている。

これらの回転・並進動作の開始に伴って、ロータリーエ
ンコーダ１０からは、演算制御部１２へ回転開始信号が
送られる（ステップＳ２）。そして、ターンテーブル４
の回転が所定の角度進むごとにロータリーエンコーダ１
０から回転検出パルスが出力される。演算制御部１２で
はそのパルスを順次カウントし、そのカウント値を回転
角θに換算する（ステップ８３）。

この換算は、ターンテーブル４が１回転する間にロータ
リーエンコーダ１０が出力するパルス数をＮ個とし、ロ
ータリーエンコーダ１０からのパルスカウント値をｎと
すると、次の（１）式の関係に基づいて行なわれる。

０−３６０″′×（ｎ／Ｎ）　　　　　・・・（１）そ
して、これらのカウントと換算動作とは、ターンテーブ
ル４の回転が停止するまで持続される。

ターンテーブル４の回転角速度ωが第３図に示ず定常角
速度ω。にまで立ち上った後の時刻ｔ１において、被検
査体５の外周がスライドテーブル６の並進移動によって
検出器９の直下に到達する。

この時刻ｔ１から、検出器９による被検査体５の表面欠
陥検査が開始される（ステップＳ４）。演算制御部１２
では、前記回転角θのうちこの検査開始時点での回転角
を検査開始角θ１として求め、メモリ１２ｂ中に記憶さ
けておく（ステップ３５）。検査開始後、検出器９より
送られてくる検出データは、演算制御部１２において所
定の基準値と比較され、この比較により表面欠陥が検出
される。

この検出データは、前記回転角に関係づけて演算制御部
１２内のメモリー２ｂにデータマツプとして記憶される
（ステップＳ６）、回転開始時刻ｔ０を基準とした上記
検査開始角θ１は、検査開始時刻ｔ１でのエンコーダパ
ルスカウント値をｎｌとすると、上記（１）式に対応し
て、 θ　−３６０°ｘ　（ｎ１／Ｎ）　　　　−（２）とし
て求められる。また、第４図（ａ）に仮想的にＸ印で示
すように、この検査開始角度θ１に対応する被検査体５
の表面の検査開始位置Ｑは、被検査体５の表面に対して
検出器９が並進移動する方向（矢印へ方向）の仮想的線
分りが被検査体５の外周と交差する位置に存在すること
になる。この検査開始位置Ｑが後述する表示などにおけ
る基準位置となる。なお、この第４図では、表面欠陥を
ｄで示している。

被検査体５の検査が第３図の時刻ｔ２で終了して、第２
図のステップＳ８で回転用モータ３およびスライド用モ
ータ７に停止指令が与えられると、ターンテーブル４は
慣性によって、検査終了時刻より少し遅れた時刻ｔ３で
停止する。したがって、仮に検査開始位置Ｑが線分り上
に来た瞬間に停止指令を出したとしても、第４図（ｂ）
に示ずように、検査開始ＩＩ２置Ｑは線分り上ではなく
、上記線分りからずれた位置にまで移動している。

一方、前記演口利御部１２では、ロータリーエンコーダ
１０からのパルスが送られてこなくなったことからター
ンテーブル４（したがって被検査体５）の停止を検知し
、前記回転終了時刻ｔ３での回転角を回転終了角θ３と
して求め、メモリー２ｂに記憶する（ステップ８９．３
１０）。回転開始時刻ｔ　を基準とした上記回転終了角
θ３は、回転終了時点ｔ３でのパルス計数値を０３とす
ると、（１）式によって、 θ　−３６０’　Ｘ　（ｎ　　／Ｎ）　　　　−（３）
として求めることができる。

そして、上記油筒制御部１２では、先に（２）式で求め
られた検査開始角θ１と、上記（３）式で求められた回
転終了時刻タとの差をとることによって、検査開始時刻
ｔ１から回転終了時刻ｔ３までの総回転角θｔｏｔを、
次の（４）式によってｐ出する（ステップ５１１）。

θ　　＝θ　−θ ｔｏｔ３．１ ＝３６０°Ｘ［（ｎ　　／Ｎ）−（ｎ１／Ｎ）］＝３６
０°ｘ　（ｎ３−ｎｌ　）／Ｎ ・・・（４） この角度θ　　は第４図の斜線部仝休の面積にｏｔ 相当し、このうち、ｔ２≦ｔ≦ｔ３の区間の斜線部はオ
ーバーランの聞に相当している。

次に、総回転角θ　　を３６０°で割った余りｏｔ の角度Δθをさらに求める（ステップ５１２）。。

この角度Δθは、第４図（ｂ）に示すように、線分りか
らの検査開始位置Ｑのずれの角度に相当する。

そこで、この実施例では、第４図（Ｃ）に承りようにこ
の角度Δ０だけターンテーブル４（したがって被検査体
５）を逆方向に再回転させることにより、上記によって
生じたオーバーランによって生じたずれについての角度
補正を行なう（ステップ５１３）。

このようにすることによって、第４図（ｂ）のようなオ
ーバーランが生じていた被検査体５に対して、検査開始
時刻ｔ１における角度関係（第４図（ａ））へと戻すこ
とができる。このため、第２図のステップ８１４におい
て、上記線分りの方向を基準とした表面欠陥分布表示を
表示部１４の画面上に第５図のように表示させたとき、
この画面上の表面欠陥分布位置と、実際の被検査体５の
表面上における表面欠陥位置とは完全に対応することに
なる。

したがって、上記装置による検査性能を、検査体５の目
視検査による結果との突合わＵによって評価りる場合に
も、双方の位置（角度）関係が一致づるため、その５１
！ｌ理乙容易に可能となる。

また、以上のようにして角度補正を行った被検査体５を
、その方向を保ったまま別の表面欠陥検査装置に平行移
動さゼ、そこで別種の検査を１１＜Ｋえば、その装置に
おける検査結果と先の装置での検査結果との突合わＵを
行なうことが可能となる。

なお、上記ステップＳ１３に相当する処理は、（３６０
°−△θ）の角度だけターンテーブル４（被検査体５）
を順方向に再回転させても達成可能である。もっとも、
このいずれの場合にも回転角速度を小さくして再回転時
にさらにオーバーランが生じないようにすることが望ま
しい。

一方、この発明における角鳴補正は、別の方法でも実現
できる。すなわち、メモリー２ｂ中におけるアドレス（
回転角度）ａ　　＋ａ２＋・・・、ａ。

と欠陥検出データｂ　　、ｂ　　、・・・、ｂｏとが、
第６図（ａ）のような対応関係で記憶されているとき、
上記角度へ〇に対応するアドレス分だけデータｂ１、ｂ
２．・・・、ｂｎを逆方向に順次ずらせて、同図（ｂ）
のような対応関係へと補正する。そして、このようにし
て補正された関係に表示部１４に表示を行く工う。そう
すれば、被検査体５の再回転することなく、実際の停止
角度にＪ３ける表面位置と欠陥存在位ｎとの関係を知る
ことができる。

なお、以上の実施例は、ディスクのような円板状の被検
査体の表面欠陥検査の場合について説明したが、これに
限らず、例えば第７図に示すように円柱ないし円筒状の
被検査体５をその軸心Ｃを中心に回転させながら、その
周面を検出器９により順次走査して表面欠陥の検査を行
う場合などにも同様に適用可能である。また、検出器つ
としては、実施例のような光学系のものに限らず、渦流
センサ、超音波センサ等を用いる場合一ついても同様に
この発明は適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、検査開始時お
よび回転終了時における被検査体の回転角度を検出して
おき、それに基づいて角度補正を行なうため、得られた
欠陥検出データと被検査体表面の各位置との対応を容易
に求めることができ、それによって、その検査結果と目
視検査あるいは他の表面欠陥検査装置による検査結果と
の突き合せを可能とする表面欠陥検査方法を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に使用される装置の概略図
、 第２図はこの発明の実施例の動作を示すフローチャート
、 第３図はターンテーブルの回転角速度の時間変化を示す
図、 第４図（ａ）〜（Ｃ）は表面欠陥検査に伴う被検査体の
回転位置変化を示す平面図、 第５図は前記装置の表示部に示されるデータマツプの画
像を示す図、 第６図はこの発明の他の実施例におけるデータ移動によ
る角度補正を示す図、 第７図はこの発明の適用が可能な他の被検査体の表面欠
陥検査例を示す斜視図、 第８図は従来の表面欠陥装置方法における被検査体表面
のデータサンプリング領域を示す図である。 ３・・・回転用モータ、　　４・・・ターンテーブル、
５・・・被°検査体、　　　　６・・・スライドテーブ
ル、７・・・スライド用モータ、９・・・表面欠陥検出
器、１０・・・ロータリーエンコーダ、 １２・・・演剪制御部、　　１４・・・表示部第７図 第９ 第８図 図 （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査体を所定軸まわりに回転させつつ前記被検
   査体の表面を所定の表面欠陥検出器で走査し、前記表面
   欠陥検出器によって得られた欠陥検出データに基づいて
   前記被検査体表面の表面欠陥を検査する表面欠陥検査方
   法において、 前記被検査体の回転角を検出する回転角検出手段を設け
   、前記回転角検出手段によつて検出された回転角と対応
   させつつ前記欠陥検出データを求めるとともに、 前記回転角検出手段によつて前記被検査体の検査開始時
   点と回転終了時点とにおけるそれぞれの回転角を検査開
   始角および回転終了角として求め、前記検査開始角と前
   記回転終了角との差に応じた角度補正を行うことにより
   、前記被検査体表面の各位置と前記欠陥検出データとの
   対応づけを行うことを特徴とする表面欠陥検査方法。
2. （２）前記角度補正は、前記被検査体の回転終了後に、
   前記検査開始角と回転終了角の差に応じた角度だけ前記
   被検査体を再回転することによつて行われる、特許請求
   の範囲第１項記載の表面欠陥検査方法。
3. （３）前記角度補正は、前記回転角検出手段によつて検
   出された回転角と前記欠陥検出データとの対応関係を、
   前記検査開始角と回転終了角の差に応じた角度だけ補正
   することによつて行われる、特許請求の範囲第１項記載
   の表面欠陥検査方法。