JPH04174348A - 欠陥検査方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大型計算器用磁気ディスク装置等に使用され
る薄膜磁気ヘッドのような素子上に透明保護膜を覆った
被検査対象について欠陥を検査する欠陥検査方法及びそ
の装置に関する。

〔従来の技術〕

電子回路パターンの欠陥や異物を検出する従来技術とし
ては５通常の明視野照明（対象物に対し。

垂直方向から光を入射させる照明方法）あるいは暗視野
照明（対象物に対し、斜め方向から光を入射させる照明
方法）を行い、本来同一形状を有する２つの検査対象を
撮像し、得られた画像を比較検査して不一致部分を欠陥
として検出する方法がある０例えば第４図に示すように
エツチング残り９がコイル１の上にある場合を考えよう
。エツチング残り９は表面の滑らかな欠陥である。コイ
ル１は一般にめっき法で形成されるため、表面が粒状に
なり、光を散乱する性質を持つ、このため、明視野照明
ではエツチング残り９は明るく、その下地すなわちコイ
ル１は暗く検出される。また暗視野照明ではエツチング
残り９は暗くその下地は明るく検出される。いずれも欠
陥のコントラスト（欠陥と素子表面との明るさの差）が
大きいため、同一形状を有する２つの素子を撮像し、比
較することにより、エツチング残り９を画像間の不一致
として検出することができる。

また薄膜磁気ヘッドを対象とした外観検査の一例として
は、面積変化を測定し、パターン形状不良を検出する方
法が、（社）日本非破壊検査協会主催「第４回産業にお
ける画像センシング技術シンポジウム」講演論文集、第
１０６項から第１１１項（１９８９年）に論じられてい
る。この従来技術は。

明視野照明で明るく検出した磁性体２のパターン面積を
測定し、面積変化から磁性体２の形状不良の検査する方
式である。

【発明が解決しようとする課題〕

同一形状の２つの素子を撮像し比較する従来技術は、保
護膜でおおわれた素子の表面特性（表面が滑らかである
か、ざらざらしているか、といった特性）に大きく影響
される。例えば第５図に示すようにエツチング残り９が
磁性体２の上にある場合を考えよう。磁性体２はエツチ
ング残り９と同様に、滑らかな表面をもつ。従って明視
野照明ではエツチング残り９と磁性体はともに暗く、暗
視野照明ではどちらも明るく検出される。このため、撮
像した画像内での欠陥のコントラストが低下し、比較検
査の際に不一致成分が小さくなるため、エツチング残り
９の検出は困難になる。

また面積変化を利用した従来技術も、やはり比較検査の
場合と同様に、欠陥部のコントラストが大きいことを前
提としている。このため上述のように欠陥のコントラス
トが低下する場合がある検査には、適用が困難と考えら
れる。

以上、上記従来技術は、薄膜磁気ヘッドのように欠陥及
び素子の材質、表面特性、光学的性質が多様な場合につ
いて配慮されておらず、このため保護膜に存在する欠陥
と、欠陥の下に存在する素子表面との光学的性質が類似
していると、撮像した画像内での欠陥のコントラストが
低下し、検出が困難となる課題があった。

本発明の目的は、従来技術の課題を解決すへく。

薄膜磁気ヘットのように、素子上に透明保護膜で覆って
形成した被検査対象について透明保護膜表面の欠陥を正
確に検査できるようにした欠陥検査方法及びその装置を
提供することにある。

また１本発明の他の目的は、薄膜磁気ヘッドのように、
素子上に透明保護膜で覆って形成した被検査対象につい
て透明保護膜表面の欠陥だけでなく、該を透明保護膜中
の欠陥をも、素子表面から発生する反射光の影響を受け
ること無く、正確に検査できるようにした欠陥検査方法
及びその装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、同一形状の２つの素子を撮像し比
較する従来技術において、表面でほとんど光を反射しな
い不透明異物が低いコントラストで保護膜中に存在して
も、高い信頼度でこの異物を検出できるようにした外観
検査方法及び装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、自動焦点合わせを行って透
明保護膜表面または透明保護膜中の欠陥を高精度に検査
できるようにした欠陥検査方法及びその装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、素子上に透明保
護膜で覆って形成した被検査対象についての欠陥検査方
法において、照明手段により上記被検査対象に対して斜
め上方よりスリット状の照明光（照明される範囲と照明
されない範囲がほぼ直線によって分離された照明光）で
照明し、上記被検査対象の透明保護膜表面で正反射する
光を、検出光学系と画像検出手段とを備えた検出手段で
撮像して信号に変換し、該信号の強度変化から例えば該
信号の２値化信号により、被検査対象の透明保護膜表面
上の欠陥を判定することを特徴とする欠陥検出方法及び
その装置である。

また、本発明は、上記欠陥検出方法及びその装置におい
て、上記スリット状の照明光により上記透明保護膜を透
過して上記素子表面が照明される領域以外から上方に散
乱反射してくる散乱光を検出手段で撮像して信号に変換
し、該信号の強度変化から被検査対象の透明保護膜中の
欠陥を判定することを特徴とする欠陥検出方法及びその
装置である。即ち、保護膜表面及び保護膜中の欠陥の検
出は、上記照明を行い、該照明光が保護膜の表面で正反
射する光と、照明範囲を分離する直線部分が透明保護膜
に入射する位置と、透明保護膜で覆われた被検査対象が
照明される位置との間の領域から上方に反射する光を検
出することにより達成される。

また本発明は、被検査対象に存在する本来同一であるべ
き２個の素子の画像を検出手段で撮像して比較すること
により、不一致部分を欠陥として検出する方法において
、比較する一方の画像に対し、輝点を除去する画像処理
を行い、他方の画像と比較して第１の差画像を得ると共
に、前記他方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行
い、前記一方の画像と比較して第２の差画像を得、第１
の差画像と第２の差画像を加算して２値化することによ
り欠陥を検出することを特徴とする特許ある。

また、本発明は、上記欠陥検出方法及びその装置におい
て、更に上記被検査対象の透明保護膜表面について自動
焦点合わせを行うことを特徴とする欠陥検出方法及びそ
の装置である。

更に自動焦点合わせは、照明範囲を分離する直線部分が
保護膜の表面で正反射した光を、走査方向が該直線部分
と直交するように設置した画像検出器上に結像させ、該
画像検出器の出力信号波形から該直線部分の位置を検出
することにより達成される。

〔作用〕

薄膜磁気ヘッドを例に、本発明を説明する。薄膜磁気ヘ
ッドは、セラミックウェハ（以後ウェハと略す）上に多
数の素子をホトリソグラフィ法で形成し、これを切断加
工することで製造される。

第２図（、）は素子の平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ１部
の断面図である。素子はウェハ５上に形成され、コイル
１、磁性体２．絶縁層４、及びこれらを覆う透明な保護
膜３により構成されている。

磁気ディスク装置の使用中に、薄膜磁気ヘッドの保護膜
から、金属や異物などがディスク面に落下すると、ヘッ
ドクラッシュによるデータ消失等の重大事故を引き起こ
す原因となる。また、保護膜中の異物や金属のエツチン
グ残り等がウェハ切断後の端面に露出すると、保護膜の
亀裂や水分による腐食の原因となり、信頼性を著しく低
下させる。このため、保護膜中の欠陥を厳重に検査する
必要がある。しかしこれらの欠陥は、素子の電気・磁気
特性としては検出できないため、検査が不可欠である。

保護膜中の欠陥には第３図に示すものがある。

異物６は、スパッタ法で保護膜を形成する際、真空装置
の内壁に膜材料（例えばアルミナ）の粒子が付着し、こ
れが落下して保護膜中に埋もれたものであり、表面で光
を散乱する性質がある。ボイド８は保護膜を研磨する際
に保護膜中に埋もれた異物がとれてできる凹みで、エツ
チング残り９は金属パターンをエツチングする時に不要
な部分が残ってしまったものである。

そこで本発明が必要となった。

即ち斜めに入射した照明光が、保護膜表面で正反射する
光の強度は、保護膜表面の反射率に対応する。このため
反射率の高い金属のエツチング残りが照明光の入射位置
に入った場合は、保護膜表面に比べ明るく顕在化される
。また凹んだボイドの場合は、反射面が無いため、暗く
顕在化される。

また照明光の保護膜中の光路に異物が存在すると、その
表面で照明光が散乱される。そこで照明範囲を分離する
直線部分が透明保護膜に入射する位置と、透明保護膜で
覆われた被検査対象が照明される位置との間の領域から
上方に反射する光を検出すると、異物からの散乱光だけ
を検出でき、異物を明るく顕在化できる。

従って保護膜の表面からの正反射光と、異物からの散乱
光を検出することにより保護膜表面及び保護膜中の欠陥
を検出できる。

また、明視野照明及び明暗視野照明により検出した画像
に対し、３×３画素の最小値フィルタ処理を施すと、焼
結体であるセラミックウェハに点在する輝点（周囲より
も反射率が高く、明るく見える部分）や、コイル部分の
ように表面がざらざらしたパターン部分で暗視野照明成
分により生じる輝点を除去することができ、欠陥部分の
画像間の不一致成分に比べ、正常な部分での不一致成分
を減少させることができる。

また、スリット状の照明が保護膜の表面で正反射した光
を、走査方向が該スリット光と直交するように設置した
画像検出器上に結像させることにより、ウェハの上下動
を該画像検出器の出力信号波形に含まれるスリット光の
位置として検出することができる。このため、検出され
るスリット光の位置が常に一定となるようにウェハを載
置したステージを上下動させることにより、自動焦点合
わせが実現できる。

また自動焦点合わせでは、画像検出器の走査を被検査対
象の鉛直上方側から行うことにより、検出信号波形の最
初の立上り位置を照明範囲を分離する直線部分の位置と
して求めることができる。

〔実施例〕

以下１図面を参照して１本発明の一実施例による薄膜磁
気ヘッドの外観検査方法及び装置を説明する。なお本実
施例では理解を容易にするため、被検査対象物の照明さ
れる範囲と照明されない範囲が直線により分離された照
明光としてスリット状の照明光を用いた場合を主に説明
する。

第１図は、本発明の実施例に係る外観検査方法の説明図
である。本図に、保護膜中の異物６の検査方法と、保護
膜表面のボイド８とエツチング残り９の検査方法とを示
す。

前者は、本出願人が、特願昭６３−１９９８０５号にお
いて先に提案した方式である。この方式では、スリット
照明系７０から出射されたスリット照明光９４によりウ
ェハ５に対して斜め上から、照明を行う。

スリット照明光９４は紙面に垂直な方向にスリット状に
なっている。照明光の一部は、保護膜３の表面で屈折し
、保護膜３中に入射し、保護膜下部に存在する素子表面
に達する。これを上方からの観察すると、観察像８６に
示すごとく、領域８５内の素子のみが照明される。この
照明光路中に異物６が存在すると、その表面で照明光が
散乱される。そこでスリット光が保護膜３に入射する位
置と、素子が照明される領域８５の間の、例えば領域８
４を、紙面に垂直な方向に撮像素子が並んだリニアセン
サ３８で検出すると、領域８５内の素子からの反射光９
５から分離して異物６からの散乱光９６のみを検出でき
る。従って、第１図に示す状態では、リニアセンサ３８
の１走査分の検出信号波形８９は、異物６の部分だけが
明るく顕在化でき、第８図に示す信号処理手段６２ｄに
より例えば適切な閾値Ｔｈでの２値化処理によりこの欠
陥を検出できる。以後この方式を散乱光検出方式と称す
る。

一方、後者の方式では、スリット照明光９４が保護膜３
の表面で正反射する光９７を、紙面に垂直な方向に撮像
素子が並んだリニアセンサ４４で検出する。保護膜表面
に欠陥がない場合は、スリット照明光の一部は保護膜３
中に入射し、残りが正反射する。これに対し、保護膜表
面の金属のエツチング残り９は反射率が高く、これがス
リット照明光の入射位置に来ると、照明光がほぼ全反射
する。

このため正反射光強度が増加し保護膜表面よりも明るく
検出される。また凹んだボイド８の場合は、反射面が無
いため、暗く検出される。信号波形８８は、ウェハ５を
走査しなから、リニアセンサ４４の特定画素の出力信号
の変化を表示したものである。

エツチング残り９は保護膜３の表面より明るく、ボイド
３は暗く顕在化される。従って第８図に示す信号処理手
段６２ｃにより例えば２値化処理により、閾値Ｔｈ１以
上の部分はエツチング残り９゜閾値Ｔｈ２以下の部分は
ボイド３と判定できる。

以後この方式を正反射光検出方式と称する。

該正反射光検出方式における照明位置、及びリニアセン
サ４４の検出位置の詳細を第６図及び第１３図に示す。

同図においてスリット照明光９４は９４ａ、９４ｂの間
を進む。照明光９４ａが保護膜表面で反射した光が９７
ａ、保護膜中に入射し素子表面で反射してきた光が９７
ａ′である。素子の影響を受けずに保護膜表面の反射率
変化だけを検出するには、９７ａと９７ａ′の間の反射
光量だけをリニアセンサ４４で検出する必要がある。す
なわち保護膜表面換算でのリニアセンサの画素幅をＬ工
、９７ａと９７ａ′の間の幅をＤよ、とすると次式を満
足しなければならない。

Ｌ、　＜　０２（＝２＋Ｚ＋ｔａｎ　（ａｒｃｓｉｎ　
（Ｎ１ｓｉｎθｘ／Ｎｚ））拳ｃｏｓθ、）ここでθ□
は照明光の入射角度、θ２は保護膜中への屈折角度、Ｚ
は検査対象の透明保護膜の最小厚さ、Ｎ□は空気の屈折
率、Ｎ２は保護膜の屈折率である。正反射光検出方式で
は、透明保護膜の最小厚さ、照明光の入射角度及び保護
膜表面換算でのリニアセンサ４４の画素幅が、上式を満
足するように設定すれば、素子の影響を受けずに保護膜
表面の反射率変化だけを検出することができる。

以上、ウェハ５に対し斜め上からスリット照明系７０に
よりスリット状の照明を行い、保護膜中からの散乱光を
リニアセンサ３８で検出することにより、保護膜中の異
物６を顕在化でき、また保護膜表面での正反射光をリニ
アセンサ４４で検出することで保護膜表面のエツチング
残り９及びボイド８を顕在化できる。いずれも信号処理
手段６２ｃ、６２ｄにより、例えば適当な２値化処理を
行うだけで処理画像８７に示すごとく、これらの欠陥を
確実に検出することができる。

すなわち上記散乱光検出方式と正反射検出方式を組合せ
ることにより、第３図に示すような透明保護膜表面およ
び保護膜中に欠陥を全て検出でき、そのデータを信号処
理部１０１から出力されると、共に表示手段に表示でき
るようになっている。

次に本発明を適用した外観検査装置の実施例を説明する
。第７図は本実施例による外観検査装置の機能ブロック
図を示す１本装置は本体部１００、制御部１０２、信号
処理部１０１からなる。本体部１００は薄膜磁気ヘッド
を形成した。ウェハ（基板）５を走査するステ゛−ジ系
９９と、ウェハ上の薄膜磁気ヘッド素子を照明し１画像
検出を行う光学系９８からなる。信号処理部１０１は光
学系９８で検出した画像を処理する欠陥判定手段６２、
自動焦点検出□　手段６３からなる。制御部１０２はス
テージ制御手段６４等により本装置全体の制御を行なう
、信号処理部１０１からは、上記欠陥結果が出力される
と共に表示手段に表示される。

第８図は本体部１００内の光学系９８とステージ系９９
の主要な構成を示す第一の実施例を示す。薄膜磁気ヘッ
ドを形成したウェハ５は、Ｘ−Ｙ−Ｚ・θステージ（Ｘ
ステージ５８、Ｙステージ５９、Ｚステージ６０、θス
テージ６１）上に載置され、ステージ５８〜６１をＸＹ
力方向走査することでウェハ５上に形成された全ての素
子を順次撮像し、検査を行なう。

光学系９８はスリット照明系７０、検出系７１．自動焦
点系７２の３つに大別できる。

スリット照明系７０は、光源１１ａ、コレクタレンズ１
２ａ、レンズ１３ａ、開口絞り１４ａ、レンズ１５ａ。

スリット上の開口部を有する遮光板１６ａ、レンズ１７
ａ、ミラー１８ａ、１９ａ、対物レンズ２０からなる。

遮光板１６ａのスリット状開口部をウェハ上に投影する
ことにより、スリット照明を行っている。

検出系は、散乱光検出系と正反射光検出系からなる。散
乱光検出系は対物レンズ２９により、第１図に示された
領域８４を、リニアセンサ３８上に結像させる。正反射
光検出系はウェハ５の保護膜表面で正反射したスリット
光を、対物レンズ２０ｂ、ミラー１９ｂ、ハーフミラ−
３９、フィールドレンズ４０、ミラー４１．　リレーレ
ンズ４２、ミラー４３を介し、リニアセンサ４４で検出
する。本検出系により、上述のとおり欠陥を顕在化でき
、各リニアセンサ３８゜４４の出力信号をそれぞれ信号
処理回路６２ｄ、６２ｃに入力し、２値化処理すること
で欠陥を検出できる。

以上説明した検査方式は、保護膜表面が一定の高さに保
たれている必要があり、自動焦点合わせが不可欠である
。第９図は本実施例における自動焦点合わせ方式の原理
を示している。第９図（ａ）。

（ｂ）に示すように、ウェハの高さがＺａ、Ｚｂ。

Ｚｃと変化すると、ウェハ表面で正反射したスリット光
の位置もＳａ、Ｓｂ、Ｓｃと移動する。この位置変化を
検出することで焦点位置を検出する。

そこで第９図（Ｃ）に示すように、走査方向がスリット
光と直交するように設置したりニアセンサ５７上に、ウ
ェハ５の保護膜表面で正反射したスリット光９７を結像
させ、自動焦点検出手段６３でスリット位置、すなわち
焦点位置を検出する。検出した焦点ずれ方向に従い、ス
テージ制御手段６４は、モータ９０を駆動し、２ステー
ジ６０を上下動する。

なお第１θ図（ａ）に示すように、保護膜下部の素子か
らの不要な反射光９７８′の影響を受けずに、保護膜表
面からの反射光９７の位置を容易に検出するため、リニ
アセンサ５７の走査はウェハ表面の鉛直上方側から行な
う。そして第１０図（ｂ）に示すようにリニアセンサ信
号波形９１について閾値９２で２値化して得られる２値
化信号９３の最初の立上り位置を自動焦点検出手段６３
はスリット位置として求める。これによりスリット照明
光９４が保護膜表面で反射する位Ｗ（自動焦点位置）を
反射光９７によって検出することできる。なお第８図に
おいて自動焦点系７２は、ハーフミラ−３９を透過した
光を用い、ミラー１８ｂ、対物レンズ５４、ミラー５５
、シリンドリカルレンズ５６により、スリット光をりニ
アセンサ５７上に結像している。シリンドリカルレンズ
５６はスリット光を長手方向に圧縮するもので、ウェハ
上の小さなボイドなどにより、自動焦点用のスリット光
が消滅し、頻繁に自動焦点合わせが不能になることを防
止する目的で用いている。

以上のように光学的に工夫をしても、寸法の大きなボイ
ドが存在すると、検出されるスリットの幅が減少あるい
は消滅し、第１０図に示す信号波形９３の立上り位置（
リニアセンサ５７の受光座標ｙで示される。）からは、
正しい焦点ずれ量が求まらない。そこで、自動焦点検出
手段６３は第１１図に示すようにスリット幅の下限値Ｗ
Ｌを規定し、これよりスリット幅が小さい場合にはボイ
ドの影響が大きいとし、ステージ制御手段６４ｎ制御信
号を出力させず、Ｚステージ６０を動作させないことに
する。

以上の方法でも、通常の焦点合わせ動作に支障をきたさ
ないよう多少の余裕を持って規定値Ｗ。

を設定することも考えられる。この場合、スリットとボ
イドの位置関係が第１１図の状態では、誤った焦点合わ
せを行ってしまう。そこで自動焦点検出手段６３は、連
続するｎ走査分のスリット位置とスリット幅の情報を常
に記憶し、３回連続してスリット幅が規定値以上の時の
み、ステージ制御手段６４に制御信号を与えて２ステー
ジ６０を動作させる。なお自動焦点検出手段６３は、同
図に示すリニアセンサ５７の走査方向とウェハの移動方
向が同じ時は、ｎ回分の情報のうち、一番古いスリット
位置情報Ｕ　ｏ　１　ｄをもとに２ステージ６０を駆動
し、移動方向が異なる時は、ｎ回分の情報のうち、−番
新しいスリット位置情報Ｕ　ｎｅｗをもとに２ステージ
６０を駆動する。なお、自動焦点検出手段６３は、スリ
ット位置に基づき２ステージ６０を駆動した場合は、記
憶しているスリット幅及びスリット位置の情報は無意味
となるため、クリアする。これによりボイドが原因の自
動焦点合わせの誤動作を防止できると共に、焦点合わせ
誤差を最小限に抑えることができる。

第１２図は本発明を適用した外観検査装置の第二の実施
例における光学系の主要な構成を示す。本実施例では、
スリット照明系７０は、対向する２つの系（Ａ、Ｂと呼
ぶ）からなり、いずれも機能は第一の実施例と同じであ
る。２つのスリット照明光７０を保護膜表面の同じ位置
で入射させることにより、保護膜中興物６からの散乱光
強度を強くすることができ、さらに確実な欠陥検出を行
える。

なお本実施例では、正反射光検出系はスリット照明系Ａ
（遮光板１６ａ側）からのスリット照明光がウェハ５で
正反射した光を、リニアセンサ４４で検出し、欠陥判定
手段６２ｃで欠陥を検出する。また自動焦点系７２はス
リット照明系Ｂ（遮光板１６ｂ側）からのスリット照明
光の正反射光を、対物レンズ２０ａ、ハーフミラ−５１
、ミラー５２．５３、対物レンズ５４．ミラー５５、シ
リンドリカルレンズ５６を介し、リニアセンサ５７で検
出し、自動焦点検出手段６３で焦点位置検出を行う。

以上実施例はスリット状の照明光を用いた場合を説明し
た。これは第６図においてスリット照明光の幅（９４ａ
、９４ｂの間の幅）Ｄ□が有限な場合に相当する。しか
し本実施例に示した外観方法は、Ｄｌが非常に大きな場
合、すなわち被検査対象物の照明される範囲と照明され
ない範囲が直線により分離された照明光であっても適用
可能なことは言うまでもない。

本実施例によれば、被検査対象物の照明される範囲と照
明されない範囲が直線により分離された照明光を用い、
斜め上から該照明光により透明保護膜を検査対象を照明
することにより、該照明光が反射する側の被検査対象物
を照明し、保護膜中からの散乱光を検出することにより
、保護膜中の欠陥を顕在化できる。また保護膜表面での
正反射光を検出することで表面の欠陥を顕在化できる。

いずれも素子の表面特性の影響を受けない、光学的な顕
在化手法であり、単純な２値化処理を行うだけで保護膜
中の欠陥を確実に検出できる。また両方式は本実施例に
示すように同時に行うことが可能であり、１回の検査で
多様な欠陥を検出することができる。

ところで、第３図に示すように、透明保護膜３の内部に
は、表面で光を散乱する透明異物だけでなく、表面で光
をほとんど反射しない不透明な異物も存在する。上述し
た散乱光検出方式は異物からの散乱光を検出する方式で
あるため、光を反射しない不透明な異物は検出すること
ができない。

次に、光を反射しない不透明な異物を対象とした検査方
法について説明する。

第１４図は１本発明による不透明異物を対象とした外観
検査方法の一例の説明図である。同図は、素子のない部
分（ウェハを上面から観察したときに保護膜を通してセ
ラミックの基材が観察できる部分。以降素子外領域と呼
ぶ）に存在する保護膜内部の不透明異物を対象とした検
査方法と、素子上の保護膜内部に存在する不透明異物及
び素子外領域に存在する保護膜内部のエツチング残りを
対象とした検査方法を示している。前者を明視野照明・
２素子比較法：後者を明暗視野照明・２素子比較法と呼
ぶ、明暗視野照明とは明視野照明と暗視野照明を同時に
行うものである。いずれの方式も、ウェハ上に多数形成
された素子を順次撮像し。

隣接する２つの素子の画像を比較し、異なる部分を欠陥
であると判定するものである。

まず明視野照明・２素子比較法について説明する。第１
５図に明視野照明・２素子比較法の一実施例の構成を示
す。ウェハ５に対し明視野照明を行い、得られる反射光
をイメージセンサ２００で撮像する。イメージセンサ２
００の出力をＡ／Ｄ変換器２０１でディジタル画像に変
換し、まず１素子分の画像を参照用画像としてメモリ２
０２に記憶する。次に隣接する素子をイメージセンサ２
００で検出し、これに同期して先にメモリ２０２に記憶
しておいた参照用画像を読みだす。イメージセンサで検
出中の検査画像２２１とメモリ２０２から読みだす参照
画像２２２を、同図に示す画像処理回路２２０により比
較処理し欠陥を検出する。

輝点除去回路２０３，２０４では、素子外領域に存在す
るコントラストの低い異物を検出し易くするため、焼結
体であるセラミックウェハに点在する輝点を除去する。

輝点除去は入力される画像から、３Ｘ３画素の２次元部
分画像を切り出し、その９個の画素の明るさの最小値を
中央の画素の値として出力する（最小値フィルタ処理）
ことで実現できる。差分回路２０５．２０６は、入力さ
れた一方の画像が他方の画像より暗いときにその明るさ
の差の絶対値を出力し、逆に明るいときには０（欠陥な
し）を出力するもので、前記一方の画像に含まれる暗い
欠陥及び前記他方の画像に含まれる明るい欠陥が出力さ
れる。加算回路２０７は差分回路２０５．２０６の出力
を加算するもので、これにより検査画像２２１及び参照
画像２２２に含まれる暗い欠陥及び明るい欠陥がすべて
出力される。加算回路２０７の出力を２値化回路２０８
により適切なしきい値で２値化した後、マスキング回路
２０９で検査対象領域（素子外領域）以外の領域の値を
０（欠陥なし）にし、穴埋め回路２１０に入力する。穴
埋め回１ｉ２１ｏは後段の大きさ判定処理回路２１１が
誤動作しないように、２値化された欠陥画像がドーナツ
状の穴を有しているときにその穴を塗りつぶして埋める
ものである。大きさ判定処理回路２１１では、入力され
た欠陥画像のうち設定された大きさ以上の欠陥のみを真
の欠陥として出力する。以下、各回路の構成及び動作に
ついて詳述する。

第１６図に輝点除去回路２０３の構成の一例を示す。

入力信号をラインメモリ２２３及びラッチ回路２２４に
より３Ｘ３画素の２次元部分画像として切り出した後、
比較回路２２５及びセレクタ２２６を用いて９個の画素
の最小値を出力する。セラミックウェハに含まれる輝点
の大半が２Ｘ２画素以下の大きさになるように、イメー
ジセンサの検出画素サイズを決めておけば、本処理によ
り輝点の大半を除去することができる。

第１７図に差分回路２０５．２０６及び加算回路２０７
の構成の一例を示す。差分回路２０５の一方の入力は検
査画像２２１で、他方の入力参照画像２２２に対して輝
点除去を行った画像である。また、差分回路２０６の一
方の入力は参照画像２２２で、他方の入力は検査画像２
２１に対して輝点除去を行った画像である。どちらも輝
点除去を行った画像に対して。

処理を行っていない画像の方が暗い部分だけを欠陥とし
て出力する０回路的には、前記他方の画像から前記一方
の画像を減算する減算器２２７，２２８の出力が正の場
合はその値をそのまま出力し、負の場合は０を出力する
セレクタ２２９，２３０を減算器２２７．２２８の出力
に接続する構成としている。セレフタ２２９．２３０の
出力が同時にＯでない値を出力することは理論上あり得
ないため、加算回路２０７は各ビット毎の論理和回路で
実現できる。輝点除去、差分、加算の一連の演算は次式
で表すことができる。

Ｄ　（ｉ、ｊ）　＝　Ｄ　ｌ（ｉ、ｊ）　＋　０２（ｉ
、ｊ）但し。

（イ）　　ｗｉｎ（Ｒ（ｉ十ｍ、ｊ＋ｎ））＞Ｔ（ｉ、
ｊ）のときｍ、ｎ Ｄ　Ｉ（ｉ、ｊ）＝：ｍ１ｎ（Ｒ（ｉ＋ｍ、ｊ＋ｎ））
　−Ｔ　（ｉ、ｊ）ｍ、ｎ （ロ）　上記以外のとき Ｄ　１（ｉ、ｊ）　＝　０ また、 （ハ）　　ｗｉｎ（Ｔ（ｉ＋ｍ、ｊ＋ｎ））＞Ｒ（ｉ、
ｊ）のとき鵬、ｎ Ｄ２（ｉ、ｊ）＝ｍｘｎ（Ｔ（ｘ＋ｍ、ｊ＋ｎ））　　
Ｒ（ｊｔｊ）履、ｎ （ニ）　上記以外のとき Ｄ２（ｉ、ｊ）＝Ｏ 上記（イ）〜（ニ）においてｍ、ｎはともに−１゜０．
１の値ヲトル。Ｒ（ＩＩｊ）、Ｔ（ｉ、ｊ）ハソレソレ
参照画像２２２、検査画像２２１の座！（ｉ、ｊ）にお
ける画素の明るさを表している。また、Ｄ（ｉ、ｊ）は
加算回路２０７の出力画像で、Ｄｉ（ｉ、））及びＤ２
（ｉＩｊ）はそれぞれ差分回路２０５．２０６の出力画
像である。

第１８図にマスキング回路２０９の構成の一例を示す。

メモリ２３１内には検査対象領域（素子外領域）の値を
１に、検査対象領域以外の領域の値をＯにした画像が記
憶されており、入力される画像に同期して読みだされる
。入力される画像とメモリ２３１から読みだされる画像
との論理積を演算することにより、検査対象領域以外の
部分はすべてＯ（欠陥なし）とすることができる。

第１９図に穴埋め回路２１０の構成の一例を示し。

動作例を第１０図により説明する。第９図において２３
５　ａ　〜２３５　ｄ及び２３６　ａ　〜２３６　ｄは
１素子分の画像を記憶できるメモリである。２３４ａ〜
２３４ｄはすべて同一構成の回路であるが、メモリの書
き込み時のアドレス制御が異なっている。まず２３４ａ
の回路の動作について説明する。入力画像はメモリ２３
５ａに一旦そのまま書き込まれる。書き込まれた画像を
順次読みだし、ラッチ回路２３７でラッチする。論理和
回路２４１の出力が処理済の画像であり、ラッチ回路２
３８には１画素前に処理された画素の値がラッチされて
いる。同様にラインメモリ２３９の出力は１ライン前に
処理された画素となっている。このため本回路では、入
力画素の値（ラッチ回路２３７の出力）が１であるか。

あるいは１画素前に処理された画素の値及び１ライン前
に処理された画素の値がともに１であるとき処理結果を
１とする再帰処理が施される。この処理により、第２０
図の入力画像が処理画像（ａ）に示すように変形される
。処理された画像はメモリ２３６ａに書き込まれる。２
３４ｂの回路ではメモリ２３５ｂ、２３６ｂともに書き
込み時のＸアドレスをダウンカウントにすることだけが
２３４８の回路と異なっている。書き込み時のＹアドレ
ス及び読みだし時のＸ、Ｙアドレスは通常のアップカウ
ントである。同様に２３４ｃの回路では書き込み時のＹ
アドレスがともにダウンカウントである。メモリのアド
レスをこのように制御することは、２３４ａ〜２３４ｄ
の回路による再帰処理の開始点を、第２０図の処理画像
（ａ）〜（ｄ）に矢印で示すように変更することと等価
である。これにより、メモリ２３６ａ、２３６ｄには第
２０図の処理画像（ａ）〜（ｄ）が格納される。これら
のメモリを読みだし、論理積を演算することにより、穴
埋め処理が実現できる。２３４ａ〜２３４ｄの回路にお
ける再帰処理は次式で表すことができる。

（イ）２３４ａの回路 ０１　（ＬＩｊ）　＝　工（ｉＩｊ）　ＵＯ３（ｉ−１
，ｊ）ｎＯ１（ｉ、ｊ−１） （ロ）２３４ｂの回路 ０２　（ｉｙｊ）　＝　Ｉ　（ＩＩｊ）　Ｕ　Ｏ２（ｉ
＋１．ｊ）（’＋　０２　（ｉ、ｊ−１） （ハ）２３４ｃの回路 ０３　（ｉ、ｊ）”　Ｉ　（ｉ、ｊ）　ＵＯ３（ｘ−Ｌ
ｊ）ｎ　Ｏ３（ｉ、ｊ＋Ｄ （ニ）２３４ｄの回路 ○４　（ｉ、ｊ）　＝　Ｉ　（ｉ、ｊ）　　Ｕ○４ｂ＋
Ｌｊ）ｎ○４（ｉ、ｊ÷１） 但し、■は入力画像、０１〜０４はそれぞれメモリ２３
６ａ〜２３６ｄに書き込まれる処理画像である。

また、Ｕは論理和ｎは論理積を表す記号である。

第２１図に大きさ判定処理回路２１１の構成の一例を示
す。大きさ判定は、第２２図に一例を示す大きさ判定オ
ペレータのうち少なくとも１つ以上のオペレータが入力
画像の欠陥部分に内包されたときに、その欠陥が設定値
以上の大きさを持つと判断するものである。イメージセ
ンサによる検出画素サイズが例えば２．５μｍだとする
と、第２２図（ａ）の大きさ判定オペレータは１０μｍ
を超える欠陥を検出することができる。しかし、大きさ
判定の設定値が大きくなった場合、これに比例してオペ
レータの画素数を増加させることは回路規模の面から実
現不可能である。そこで本発明では、大きさ判定の設定
値が大きくなった場合、基本となるオペレータの画素間
を間引いて用いるようにしている。第２２図（ｂ）は同
図（ａ）を基本オペレータとしたときにその５倍の大き
さを判定する際に用いるオペレータの一例である。すな
わち、（ａ）が１０μｍを超える欠陥の検出用オペレー
タであるとすると（ｂ）は５０μｍを超える欠陥の検出
用オペレータとして用いられる。第２１図において２４
６はラインメモリであり１ラインからｎラインまでの遅
延出力を同時に得ることができる。

また、２４７はシフトレジスタであり１画素からｎ画素
までの遅延出力を同時に得ることができる。このような
ラインメモリ２４６とシフトレジスタ２４７のｎ本の出
力をセレクタ２４８に入力し、大きさ判定の設定値に応
じて必要な遅延信号を選択する。

そして、第２２図に示したオペレータを実現するため、
各セレクタの出力間で適切な論理演算を論理演算回路２
４５で行う。オペレータの形状を容易に変更するために
は、論理演算回路２４５をプログラム可能な集積回路等
で構成しておくと良い。

セレクタ２４８の出力信号を切り替えることにより、各
オペレータの画素間を必要な画素数だけ間引くことがで
きる。

以上説明した各回路の動作を、第２３図に示す画像処理
例を用いて再度説明する。検査画像２２１には素子外領
域の異物が含まれており、参照両像２２２には欠陥は存
在しない。両画像の素子外領域にはセラミックウェハの
輝点が点在している。

検査画像及び参照画像に対し輝点除去を行った後各々の
差分演算を行うと、結果の画像には検出すべき異物以外
に、除去しきれなかった輝点と素子パターンのわずかな
不一致成分（画像検出時のサンプリング位置の違い等を
含む）が残る。これらを加算し、２値化した後素子パタ
ーン部分をマスキングすることで素子パターンの不一致
成分は除去できる。検出した異物画像にドーナツ状の穴
があるため、このままでは異物を正しく検出することは
できないが、穴埋め回路により穴を埋めた後、大きさ判
定することで異物のみが正しく検出できる。

以上説明したように、本発明による明視野照明２素子比
較法によれば、素子外領域に存在するコントラストの低
い異物を、セラミックウェハの輝点に影響されることな
く安定に検出することができる。

次に明暗視野照明・２素子比較法について説明する。第
２４図に明暗視野照明・２素子比較法の一実施例の構成
を示す。明暗視野照明・２素子比較法は素子上の保護膜
内部に存在する不透明異物及び素子外領域に存在する保
護膜内部のエツチング残りを対象とした検査方法である
。ウェハ５に対し明視野照明と暗視野照明を同時に行い
、得られる反射光をイメージセンサ３００で撮像する。

明暗視野照明を行うことにより１表面が滑らかな部分も
ざらざらした部分もどちらも明るく検出できるため、素
子上の保護膜内部に存在する不透明異物及び素子外領域
に存在する保護膜内部のエツチング残りは、どちらも高
いコントラストで検出することができる。イメージセン
サ３００の出力をＡ／Ｄ変換器３０１でディジタル画像
に変換し、まず１素子分の画像を参照用画像としてメモ
リ３０２に記憶する。次に隣接する素子をイメージセン
サ３００で検出し、これに同期して先にメモリ３０２に
記憶しておいた参照用画像を読みだす。

イメージセンサで検出中の検査画像３２１とメモリ３０
２から読みだす参照画像３２２を、同図に示す画像処理
回路３２０により比較処理し欠陥を検出する。

輝点除去回路３０３．３０４、差分口ｗ！ｔ３ｏ５．３
０６、加算回路３０７はすへて明視野照明・２素子比較
法の実施例で示したものと同一である。明視野照明にお
ける輝点除去はセラミックウェ゛ハの輝点を対象として
いたが、ここでは表面がざらざらしたパターン部分で暗
視野照明成分により生じる輝点を対象としている。暗視
野照明成分により、パターンが傾斜している部分は明る
く検出される。このため、比較する２つの素子の間でパ
ターンの傾斜角度がわずかでも異なっていると、その部
分の比較結果（加算回路３０７の出方）には大きな不一
致が生じてしまう。良品として許容すべきこのような不
一致成分を欠陥と誤認識しないために、マスキング回路
３０８により、不一致の生じ易いパターン傾斜部での不
一致成分をＯ（欠陥なし）とする。さらに、マスキング
回路３０８で除去しきれなかった不一致成分を減少させ
るため、３ｘ３積分回路３０９で画像の平均化を行った
後、２値化する。本実施例では、検査領域に応して異な
った欠陥判定基準（例えば素子上の保護膜内部にある欠
陥は１０μｍ以上を検出し、素子外領域にある欠陥は５
０μｍ以上を検出するといった判定基４りを設定するた
めに、領域判定回路３１２を備えている。領域判定回路
３１２では後段の大きさ判定回路３１３に設定された判
定基準を適用する領域が登録されている。本実施例では
３Ｘ３積分回路３０９の出力を２値化回路３１０，３１
１により異なったしきい値で２値化し、一方を領域判定
回路３１２を通して１０μｍの大きさ判定回路３１３に
入力し、他方を５０μｍの大きさ判定回路３１４に入力
している。このような構成にすることにより、任意の検
査領域を任意の欠陥判定基準で検査することが可能とな
る。以下１本実施例に特有の回路について詳述する。

第２５図にマスキング回路３０８の構成の一例を示す。

第１８図のマスキング回＠　２０９は２個画像を対象と
したものであるのに対し、本回路は濃淡画像を対象とし
ているため、すべてのビットをマスキングする必要があ
る。

第２６図に３Ｘ３積分回路３０９の構成の一例を示す。

入力信号をラインメモリ３２７及びラッチ回路３２８に
より３Ｘ３画素の２次元部分画像として切り出した後、
加算器３２９により９個の画素の値をすべて加算する。

本処理は３Ｘ３画素の平均値フィルタ処理と等価である
ためマスキング回路３０８で除去しきれなかった不一致
成分を減少させることができる。

第２７図に領域判定回路３１２の構成の一例を示す。

メモリ３３０内には後段の大きさ判定回路３１３に設定
された判定基準を適用する領域の値を１に、それ以外の
領域の値を０にした画像が記憶されており。

入力される画像に同期して読みだされる。入力される画
像とメモリ３３０から読みだされる画像との論理積を演
算することにより、判定基準の適用領域以外の部分はす
べて０（欠陥なし）とすることができる。

以上説明したように１本発明による明暗視野照明・２素
子比較法によれば、素子上の保護膜内部に存在する不透
明異物や素子外領域に存在する保護膜内部のエツチング
残りを高いコントラストで検出した上で、暗視野照明成
分により生じる素子パターンの輝点に影響されることな
く安定に欠陥判定することができる。また、任意の検査
領域を任意の欠陥判定基準で検出することが可能となる
。

以上説明した検査方式は、検査対象であるウェハ５の保
護膜表面が照明系や検出系に対して一定の高さに保たれ
ている必要があるため、自動焦点合わせが不可欠である
。第９図に本発明による自動焦点合わせ方式の原理を示
す。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェハに対し斜
め上方からスリット状の照明を行うと、ウェハの高さが
Ｚａ。

Ｚｂ、Ｚｃと変化するにつれ、ウェハ表面で正反射した
スリット光の位置もＳａ、Ｓｂ、Ｓｃと変化する。そこ
で、この正反射したスリット光の位置を検出することで
ウェハ表面の高さを検出することができる。第９図（ｃ
）に示すように、正反射したスリット光に対し自己走査
方向が直交するように設置したリニアセンサ５７上に、
ウェハ５の保護膜表面で正反射したスリット光９７を結
像せさる。自動焦点位置検出回路６３はリニアセンサ５
７の出力映像信号からスリット位置、すなわちウェハ表
面の高さを検出する。ステージ制御回路６４は、検出し
たウェハの表面高さから焦点ずれ方向を算出し、モータ
９０を駆動し、２ステージ６０を上下動させる。

保護膜下部の素子表面からの不要な反射光９７ａ″の影
響を受けることなく、保護膜表面からの反射光９７の位
置を容易に検出するため、リニアセンサ５７の自己走査
は、第１０図に示す方向に行う。すなわち、同図（ｂ）
に示すように、リニアセンサ５７の検出信号波形９１に
おいて、まず保護膜表面で正反射した光に対応した信号
が表れ、続いて保護膜内部の素子表面で反射した光に対
応した信号が表れるようにリニアセンサ５７の自己走査
を行う。これにより、リニアセンサ５７の映像信号９１
をしきい値９２で２値化して得られる２値化信号９３に
ついて、最初の立上り位！（リニアセンサ５７の受光座
標Ｕで示される。）をスリット位置とすることができ、
スリット照明光９４が保護膜表面で反射する位置を容易
に検出することができる。

次に本発明による外観検査装置について説明する。第７
図は本発明による外観検査装置の機能ブロック図の一例
である。本装置は本体部１００゜信号処理部１０１、制
御部１０２からなる。本体部１００は、ウェハを゛照明
し画像検出を行う光学系９８と、光学系９８に対しウェ
ハを走査するステージ系９９からなる。信号処理部１０
１は光学系９８で検出した画像を処理する欠陥判定回路
６２と自動焦点位置検出回路６３からなる。制御部１０
２はステージ制御回路６４等により本装置全体の制御を
行う。

第８図、及び第１３図に本体部１００内の光学系９８と
ステージ系９９の一実施例の主要な構成を示す。

Ｘ−Ｙ−Ｚ−８ステージ（ＸＸテージ５ｇ、ＹＸステー
ジ５９ｚステージ６０、θステージ６１）上にウェハ５
を載置し、ステージをＸＹ力方向走査することでウェハ
５上に形成された全ての素子を順次撮像し、検査を行う
。

光学系９８は照明系、検出系、自動焦点系の３つに大別
できる。

照明系はスリット照明系Ａ、スリット照明系Ｂ、明視野
照明系、暗視野照明系よりなる。スリット照明系Ａは、
光源１１ａ、コレクタレンズ１２ａ、レンズ１３ａ、開
口絞り１４ａ、レンズ１５ａスリツト状の開口部を有す
る遮光板１６ａ、レンズ１７ａ、ミラ１８ａ、１９ａ、
ハーフミラ−３９ａ、対物レンズ２０ａからなる。スリ
ット照明系Ｂはスリット照明系Ａと同様、光源１１ｂ、
コレクタレンズ１２ｂ、レンズ１３ｂ、開口絞り１４ｂ
、レンズ１５ｂ、スリット状の開口部を有する遮光板１
６ｂ、レンズ１７ｂ、ミラー１８ｂ、ハーフミラ−３９
ｂ、ミラー１９ｂ、対物レンズ２０ｂからなる。遮光板
１６ａ、１６ｂのスリット状開口部をウェハ上に投影す
ることにより、スリット照明を行っている０本実施例で
は、対向する２方向から同時にスリット照明し、保護膜
表面の同じ位置でスリット光を入射させる構成となって
いるため、保護膜中異物からの散乱光を増加させること
ができる。暗視野照明系は、光源２１．コレクタレンズ
２２、レンズ２３、開口絞り２４、レンズ２５゜遮光板
２６、レンズ２７、ハーフミラ−２８、対物レンズ２９
からなり、ケーラ照明を行っている。暗視野照明系は光
源６５ａ、６５ｂ、波長限定用フィルタ６６ａ、’６６
ｂ、導光用ガラスファイバ３０ａ、３０ｂ、ファイバの
開口部を円周上に配置したリング照明装置３１ａ、３１
ｂからなる。リング照明装置としてドーナツ状につなが
ったものでなく、扇形のものを２個対向させて用いるこ
とにより、スリット照明系からの照明光がリング照明装
置で遮光されるのを防いでいる。

検出系は、散乱光検出系、正反射光検出系、明視野照明
光検出系、明暗視野照明光検出系からなる。散乱光検出
系は対物レンズ２９、ハーフミラ−２８、フィールドレ
ンズ３２、光路分岐用三角ミラー３３、ミラー３４．３
５、リレーレンズ３６、ミラー３７゜リニアセンサ３８
よりなり、第１図に示された領域８４を、リニアセンサ
３８上に結像させる。正反射光検出系は、スリット照明
系Ａで形成されウェハ５の保護膜表面で正反射したスリ
ット光を、対物レンズ２０ｂ、ミラー１９ｂ、ハーフミ
ラ−３９ｂ、フィールドレンズ４０．ミラー４１、リレ
ーレンズ４２、ミラー４３を介し、リニアセンサ４４で
検出する。明視野照明光検出系は、光路分岐用三角ミラ
ー３３で分岐した光を、ミラー４５．４６、リレーレン
ズ４７、ダイクロイックプリズム４８を介してリニアセ
ンサ５゜で検出する。明暗視野照明光検出系は、ダイク
ロイックプリズム４８で分岐した光をミラー６７、倍率
補正レンズ６８を介してリニアセンサ４９で検出する。

対物レンズ２９を通して３つの検出系で同時に画像検出
を行うため、各照明系の照明光の波長、照明範囲及び各
検出系の検出光の波長を第２８図に示すように限定して
いる。暗視野照明光は、第１３図の波長限定用フィルタ
６５ａ、６５ｂにより波長１１以上の光に限定する。明
視野照明光は波長の限定は行わないが、照明範囲は遮光
板２６により限定する。対物レンズ２９による検出光に
対し、光路分岐用三角ミラー３３により散乱光検出系と
明視野照明光検出系、明暗視野照明光検出系の検出位置
を分離した後、波長限定用フィルタ５１により、波長λ
２以下の光を散乱光検出系で検出するようにし、ダイク
ロイックプリズム４８により波長１１以上の光を明暗視
野照明光横比系、波長λ１以下の光を明視野照明光検出
系で検出するようにしている。

これにより、３つの検出系が互いに干渉することなく、
同時に画像検出を行うことができる。

自動焦点系は、スリット照明系Ｂで形成されウェハ５の
保護膜表面で正反射したスリット光を、対物レンズ２０
ａ、ハーフミラ−３９ａ、ミラー５２゜５３、対物レン
ズ５４、ミラー５５、シリンドリカルレンズ５６を介し
てリニアセンサ５７上に結像している。

シリンドリカルレンズ５６はスリット光を長手方向に圧
縮するもので、ウェハ上の小さなボイドなどにより検出
すべきスリット光が消滅し、自動焦点合せが不能になる
ことを防止するためのものである。

しかし、シリンドリカルレンズ５６によりスリット光を
長手方向に圧縮しても、寸法の大きなボイドが存在する
と、検出されるスリットの幅が減少あるいは消滅し、第
１０図に示した信号波形９３の立上り位置からは、正し
い焦点ずれ量が求まらないことがある。以下に、大きな
ボイドが存在しても自動焦点合わせを誤動作させない方
法について説明する。第１１図に示すようにスリット幅
の下限値ＷＬを規定し、自動焦点位置検出手段６３はＷ
Ｌよリスリット幅が小さく検出された場合にはボイドの
影響によるものとし、Ｚステージ制御手段６４に制御信
号を出力せず、２ステージ６０を動作させないようにす
る。しかし、通常の焦点合わせ動作に支障をきたさない
よう多少の余裕を持って規定値ＷＬを設定すると、スリ
ットとボイドの位置関係が第１１図に示す状態となった
場合、誤った焦点合わせを行ってしまう。そこで自動焦
点位置検出回路６３は検出するスリット位置とスリット
幅の情報を常に記憶し、０回連続してスリット幅が規定
値以上の時のみＺステージ制御手段６４に制御信号を与
え、Ｚステージ６０を動作させるようにする。なお自動
焦点位置検出手段６３は、同図に示すリニアセンサ５７
の走査方向とウェハの移動方向が同じ時（ウェハが移動
することにより、ボイドの影響でスリットの立上り位置
が後ろにずれる場合）は、ｎ回分の情報のうち、一番古
いスリット位置情報ＵｏｌｄをもとにＺステージ６０を
駆動し、移動方向が異なる時（ウェハが移動することに
より、ボイドの影響でスリットの幅は減少するが、立上
り位置は変化しない場合）は、ｎ回分の情報のうち、一
番新しいスリット位置情報ＵｎｅｗをもとにＺステージ
６０を駆動する。なお、スリット位置に基づき２ステー
ジを駆動した場合は、自動焦点位置検出手段６３内に記
憶しているスリット幅及びスリット位置の情報は無意味
となるため、クリアする。

これによりボイドが原因の自動焦点合わせの誤動作を防
止できると共に、焦点合わせ誤差を最小限に抑えること
ができる。

第２９図は５本発明を適用した外観検査装置の他の実施
例における光学系のうち、スリット照明系と散乱光検出
系、正反射光検出系及び自動焦点系の主要な構成を示す
。本実施例ではスリット照明系は、第１３図に示した実
施例におけるスリット照明系Ａのみを用いている。この
ため、正反射光検出系は、自動焦点検出系ともに対物レ
ンズ２０ｂでスリット光を検出している。本実施例では
スリット照明が１系統であるため、第１図の実施例に比
べて保護膜中異物からの散乱光強度は減少するが、光学
系は簡略化できる。

以上の実施例は散乱光検出、正反射光検出にスリット状
の照明光を用いた場合を説明した。しかし本発明による
外観検査方法は、スリットの幅を限定するものではない
。第３図におけるスリット照明光の輻（９４ａ、９４ｂ
の間の幅）Ｄ工が非常に大きな場合、すなわち９４ａよ
りも上（９４ｂ側）の部分すべてに光が入射するような
照明光でも適用可能なことは言うまでもない。

本実施例で述べた４つの欠陥検出方式は光学系の実施例
に示すように同時に行うことが可能であり、１回の検査
で多様な欠陥を確実に検出することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大型計算機用磁気ディスク装置等に使
用されている薄膜磁気ヘッドのような透明保護膜に覆わ
れた素子の保護膜中及び表面の欠陥を、顕在化すること
ができ、素子の形状や表面特性に影響されることなく、
欠陥のみを高い信頼度で検出できる。このため製品の信
頼性向上に顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の欠陥検査方法を説明するた
めの図、第２図は検査対象である薄膜磁気ヘッドの構造
を示す図、第３図を検出すべき欠陥についての説明図、
第４図は従来技術で検出可能な欠陥についての一例を示
す図、第５図は従来技術で検出できない欠陥についての
一例を示す図。 第６図は本発明の一実施例の欠陥検査における光学系を
示す図、第７図は本発明による欠陥検査装置の機能を示
すブロック図、第８図は本発明による欠陥検査装置の第
１の一実施例を示す構成図。 第９図は本発明における自動焦点方式の原理図、第１０
図は本発明による自動焦点方式を説明するための図、第
１１図は自動焦点方式の誤動作防止方法について説明す
るための図、第１２１ｇは本発明による外観検査装置の
第２の一実施例を示す構成図、第１３図は本発明による
欠陥検査装置の光学系ρ第３の一実施例を示す構成図、
第１４図は本発明の他の実施例の外観検査方法を説明す
るための図、第１５１！Ｉは本発明による明視野照明・
２素子比較法の一実施例を示す構成図、第１６図は本発
明による明視野照明・２素子比較法における輝点除去回
路の構成の一実施例を示す図、第１７図は同じく差分回
路の構成の一実施例を示す図、第１８＠は同じくマスキ
ング回路の構成の一実施例を示す回、第１９図は同じく
穴埋め回路の構成の一実施例を示す図。 第２０図は穴埋め回路の動作を説明するための図。 第２１１！Ｉは本発明による明視野照明・２素子比較法
における大きさ判定処理回路の構成の一実施例を示す図
、第２２図は大きさ判定処理回路のオペレータを説明す
るための図、第２３図は本発明による明視野照明・２素
子比較法による画像処理の流れを説明するための図、第
２４図は本発明による明暗視野照明・２素子比較法の一
実施例を示す構成図。 第２５図は本発明による明暗視野照明・２素子比較法に
おけるマスキング回路の構成の一実施例を示す図、第２
６図は同じく３ｘ３積分回路の構成の一実施例を示す図
、第２７図は同じく領域判定回路の構成の一実施例を示
す図、第２８図は本発明による欠陥検査装置の照明方法
を説明するための図、第２９図は本発明による外観検査
装置の光学系の第４の一実施例を示す構成図、第３０図
は欠陥の一例を示す図である。 １・・・コイル、２・・・磁性体、３・・・保護膜、４
・・・絶鼻体、５・・・セラミックウェハ、６・・・異
物、８・・・ボイド、９・・・エツチング残り、１ｌａ
−１１ｂ・・・スリット照明用光源、１６ａ、１６ｂ・
・・スリット上開口部を有する遮光板、　２０ａ　、　
２０ｂ　、　２９・・・対物レンズ、２１・・・明視野
照明用光源、２６・・・遮光板、３１ａ、３１ｂ・・・
リング照明装置、３８・・・散乱光検出用リニアセンサ
、４４・・・正反射光検出用リニアセンサ、４９・・・
明視野照明用検呂用リニアセンサ、５０・・・明視野照
明光検出用リニアセンサ、５７・・・自動焦点用リニア
センサ、６２・・・欠陥判定回路、６３・・・自動焦点
位置検出回路、６４・・・ステージ制御回路、６５ａ、
６５ｂ・・暗視野照明用光源、８４・・散乱光検出用リ
ニアセンサで検出する領域、８５・・・スリット照明光
により素子が照明される領域、８６・・スリット照明さ
れた薄膜磁気ヘッド素子の上部からのｗｔ察像、８７・
・・欠陥判定処理画像、８８・・・正反射光検出信号、
８９・・・散乱光検出信号、９４・・・スリット照明光
、９６・・保護膜中異物からの散乱光、９５・・・素子
からの反射光、９７・・・ウェハ表面で正反射したスリ
ット光、１００・・・本体部、１０１・・・通信処理部
、１０２−・・制御部、２０１．３０１・・・Ａ／Ｄ変
換器、２０２．３０２・・・メモリ、２０３．２０４．
３０３．３０４・・・輝点除去回路、２０５，２０６．
３０５，３０６・・差分回路、２０７．３０７・・・加
算回路、２０８．３１０．３１１・・・２値化回路、２
０９．３０８・・マスキング回路、２１０・・・穴埋め
回路、２１１、３１３．３１４・大きさ判定回路、３０
９・・・３×３積分回路、３１２・・・領域判定回路。 ′　Ｎ 代理人弁理士　ｔ’Ｘ／Ｉｉ　　勝　１消　１　国 ７０　３と ９４−−−スリット照明六二 第　２０ １−　コイノし　　　　　　　　４−・辛色奪（体２−
　禮庄体　　　　　５−・ウェハ ３−・仔道東 第　３　膓 ｌ・−］イ４　　　　　　　６；−セラミツつウニへ２
０．−膚惺体　　　　Δ−異物 ３−１．り竹ｆ！ＡＬ　　　　　　　　　　　δ’−−
Ｌイト′４−−−釆巴遣り体　　　　　　　　　’７−
エ・ン乎シつヂ（゛Ｊ第　４０ １−、コづル　　　　　４−・−昶」衣層？・・−、Ｉ
Ｌ惺イ本　　　５・−り１へ３−　イ男（１１羽（９−
工・ン千ンつヂ（リ躬　５　固 （α）乎［１ｆｌ胆 ２・・−ＪｌｔＬ（＄　　　　　　　９−　エラ手シフ
”メ（ワ３−傍饅狭 第　６１ ３−保ｉａ禮 ｑ７１１′・−豪ｊ表め力゛らの反」けＬ第　ｑ　口 １０２−・制ｊｆｔｐｔＰ 図面の浄書（内容に変更なし） 第　８図 佑　９０ （Ｃ） 躬１０口 スリットイｆ−６１ 第　１１　　ロ ボイド　　　　　スリット 本来のＬＬ・）位１− 角ジ　ノ２　ｒコ 躬　１３０ 閉　７４　ｆｆｉ 躬／６国 躬　／ｑ圀 第８圀 躬　２０　ｒＥＵ 出力ＪＬ毬（ 躬　２２０ （α） （ｂ） 口 （α）の（ｑ）ｒ＝対た 閑２３０ 第　２６　圀 第２７圀 第２３０ （α） 躬　２９　呂 ３と４４６７・・−リ＝ｙｉンブ 躬３０肥 （し＞ｄニエＬ」弘ＪＩＩＬ 補正をする者 事件とのｌＩ係　特許出願人 名　　称　　　’５１３１株式葦１ｔ　　　日　　立　
　製　　作　　所補正　の　対　象　図面の第８図及び
第１８図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素子上に透明保護膜で覆って形成した被検査対象に
   ついての欠陥検査方法において、照明手段により上記被
   検査対象に対して斜め上方よりスリット状の照明光で照
   明し、上記被検査対象の透明保護膜表面で正反射する光
   を検出手段で撮像して信号に変換し、該信号の強度変化
   から被検査対象の透明保護膜表面上の欠陥を判定するこ
   とを特徴とする欠陥検査方法。 ２、上記スリット状の照明光により上記透明保護膜を透
   過して上記素子表面が照明される領域以外から上方に散
   乱反射してくる散乱光を検出手段で撮像して信号に変換
   し、該信号の強度変化から被検査対象の透明保護膜中の
   欠陥を判定することを特徴とする請求項１記載の欠陥検
   査方法。 ３、被検査対象に存在する本来同一であるべき２個の素
   子の画像を検出手段で撮像して比較することにより、不
   一致部分を欠陥として検出する方法において、比較する
   一方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行い、他方
   の画像と比例して第１の差画像を得ると共に、前記他方
   の画像に対し輝点を除去する画像処理を行い、前記一方
   の画像と比較して第２の差画像を得、第１の差画像と第
   ２の差画像を加算して２値化することにより欠陥を検出
   することを特徴とする欠陥検査方法。 ４、更に上記被検査対象の透明保護膜表面について自動
   焦点合わせを行うことを特徴とする請求項１または２ま
   たは３記載の欠陥検査方法。 ５、素子上に透明保護膜で覆って形成した被検査対象に
   ついての欠陥検査装置において、上記被検査対象に対し
   て斜め上方よりスリット状の照明光で照明する照明手段
   と、該照明手段によってスリット状の照明光で照明され
   た上記被検査対象の透明保護膜表面で正反射する光を撮
   像して信号に変換する第１の検出手段と、該第１の検出
   手段によって得られる信号の強度変化から被検査対象の
   透明保護膜表面上の欠陥を判定する第１の判定手段とを
   備えたことを特徴とする欠陥検査装置。 ６、更に上記照明手段によるスリット状の照明光により
   上記透明保護膜を透過して上記素子表面が照明される領
   域以外から上方に散乱反射してくる散乱光を撮像して信
   号に変換する第２の検出手段と、該第２の検出手段から
   得られる信号の強度変化から被検査対象の透明保護膜中
   の欠陥を判定する第２の判定手段とを備えたことを特徴
   とする請求項５記載の欠陥検査装置。 ７、上記照明手段として対象的配置された少なくとも一
   対の照明手段によって形成したことを特徴とする請求項
   ５または６記載の欠陥検査装置。 ８、被検査対象に存在する本来同一であるべき２個の素
   子の画像を検出手段で撮像して比較することにより、不
   一致部分を欠陥として検出する欠陥検査装置において、
   比較する一方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行
   う第１の輝点除去回路と、第１の輝点除去回路の出力画
   像と他方の画像とを比較する第１の差分回路と、前記他
   方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行う第２の輝
   点除去回路と、第２の輝点除去回路の出力画像と前記一
   方の画像とを比較する第２の差分回路と、第１の差分回
   路の出力と第２の差分回路の出力とを加算する加算回路
   と、該加算回路の出力を２値化する２値化回路とを備え
   たことを特徴とする欠陥検査装置。 ９、更に上記被検査対象の透明保護膜表面について自動
   焦点合わせを行う自動焦点合わせ手段を備えたことを特
   徴とする請求項５または６または６記載の欠陥検査装置
   。 １０、上記自動焦点合わせ手段は、上記被検査対象の透
   明保護膜表面に照射されたスリット状の照明光の位置情
   報を検出する位置情報検出手段を備え、該位置情報検出
   手段から検出されるスリット状の照明光の位置情報に基
   づいて自動焦点合わせを行うように構成したことを特徴
   とする請求項９記載の欠陥検査装置。