JPH01140047A - 透明薄膜中における塊状粒子検出方法 - 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〕 本発明は、コンピュータ用磁気ディスクに使用する薄膜
磁気ヘッドのように、透明保護膜に覆われた素子の外観
検査方法に係り１．特に透明保護膜中に存在する塊状粒
子を検出するのに好適とされた透明薄膜中における塊状
粒子検出方法に関するものである。

〔従来の技術〕 第７図にその部分断面を示すが、薄膜譚気ヘッドはコイ
ル導体１．絶縁層２．磁性体４および透明保護膜３より
構成されるようになっている。ところで保護膜３を作成
するプロセス上での問題点としては、透明保護膜３が均
一に作成されず同図に示す如く塊状の粒子５ａ、５ｂが
生成される場合があることである。透明保護膜３中に塊
状粒子５ａ、５ｂが存在すれば、有効な膜厚が薄くなっ
てしまい素子の信頼性が低下することになるからである
。また、塊状粒子５ｂが透明保護膜３表面に存在する場
合、ディスク使用時にその塊状粒子５ｂがディスク面に
落下すると装置の破損、あるいはデータの消失等１重大
な事故を引き起こすことから、よって、厳重な検査が必
要となっている。

ところで、従来技術に係る通常の暗視野照明による透明
薄膜中での塊状粒子検出方法について説明すれば、第７
図に示すように塊状粒子５ａ、　５ｂは不規則な形状を
有しているため、暗視野で照明することによって、明視
野照明では検出し得ない透明な塊状粒子であっても、そ
の表面で光が散乱されるため明るいものとして検出され
るようになっている。しかし、第８図に示すように、暗
視野照明により得られる像には塊状粒子５Ｃによる散乱
光と、素子を構成するパターンの傾斜部（例えば磁性体
４の傾斜部４１．４２）からの正反射光やパターンエツ
ジ（例えばコイル導体１のエツジ）からの散乱光が含ま
れたものとなっている。そこで、同一形状を有する２つ
の素子を暗視野照明で撮像、比較することによって、透
明薄膜中での塊状粒子を画像間の不一致部分として検出
し得るものである。

なお、半導体ウェハ上に付着された塊状粒子（異物）を
検出する方法としては、レーザでウェハを斜め上部方向
から照明し、その散乱光を検出するものが特開昭５５−
９９７３５号公報に示されている。

この方法ではレーザ光が異物で散乱される際に偏光特性
が乱れることを利用しており、パターンからの反射光の
影響を受けることなく異物のみを検出するようになって
いる。しかし、半導体ウェハのパターンに比し薄膜磁気
ヘッドのパターンは表面が粗く、パターン表面でもレー
ザ光の偏光特性が乱されるため、パターンからの散乱光
と保護膜中の塊状粒子からの散乱光を弁別し得ないこと
から、磁気ヘッドの検査に従来方法を適用し得ないもの
となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、暗視野照明で同一形状の２つの形状を撮
像、比較することによって、透明薄膜中での塊状粒子を
検出する従来方向では、第８図に示すようにパターン傾
斜部分の上部方向に存在する塊状粒子（５ｃ）について
はその検出が困難であるというものである。即ち、塊状
粒子（５ｃ）からの散乱光の強度はその下部に存在する
パターン傾斜部分からの正反射光強度に比し微弱であり
、塊状粒子（５ｃ）からの散乱光とパターン傾斜部分か
らの正反射光を同時に検出し、２つの素子の比較により
塊状粒子（５ｃ）のみを検出することは困難であるとい
うわけである。

また、パターン傾斜部分にしてもその製造プロセスの微
妙な条件変動により各素子毎に傾斜角度や高さがばらつ
きがあり、暗視野照明を行なった場合、正反射光強度は
各素子毎に大きく異なったものとなる。このため、暗視
野照明で２つの素子を撮像、比較すると、パターン傾斜
部分で大きな不一致が生じ多数の擬似欠陥を発生してし
まうことになる。

本発明の目的は、透明薄膜中に存在する塊状粒子を擬似
欠陥を発生させることなく、高信頼性にして検出し得る
透明薄膜中における塊状粒子検出方法を供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、２つの素子各々を相対向する方向より別々
に暗視野照明した状態で撮像した後は。

これら方向対応に撮像された２つの素子についての４種
類の画像を所定に処理することで達成される。

〔作用〕

透明薄膜中での塊状粒子は暗視野照明の方向に拘らずそ
の散乱光が検出され得るが、パターン傾斜部分はある一
定方向からの暗視野照明に対する正反射光しか検出し得
ない。このため、対向する２方向から別々に暗視野照明
した状態で撮像された２つの画像には、同一の塊状粒子
からの散乱光が共通に含まれるが、同一のパターン傾斜
部分からの正反射光は共通には含まれず、各々異なった
パターン傾斜部分からの正反射光のみが検出されるよう
になっている。さて、パターン傾斜部分上部に塊状粒子
が存在する場合、対向する２方向から別々に暗視野照明
した状態で撮像された２つの画像のうち、一方ではその
塊状粒子からの散乱光が下部に存在するパターン傾斜部
分からの正反射光成分に埋もれて検出されるが、他方で
は下地パターンの影響を受けることなく塊状粒子からの
散乱光成分のみが検出されることになる。そこで、一方
向からの暗視野照明で２つの素子を撮像し。

その方向からの照明により明るく検出されるパターン傾
斜部分を検査禁止領域としたうえで、撮像された２つの
画像を比較検査することを照明方向を切換えて行なうこ
とによって、パターン傾斜部分で擬似欠陥を発生するこ
となく全ての塊状粒子が検出可能となるものである。検
査禁止領域は対向する２方向からの照明により得られる
２つの画像の差分の２値化によって設定されていること
から、各照明方向毎に設定される検査禁止領域は重複す
ることはなく、よって各照明方向毎の検査結果を合成す
ることによって、全領域に亘っての検査が可能となるも
のである。

〔実施例〕

以下１本発明を第１図から第６図により説明する。

先ず本発明に係る塊状粒子検出装置の概要を第２図によ
って説明すれば以下のようである。

即ち、光源１０からの光はコンデンサレンズ１１゜遮光
板１２、反射鏡１３、暗視野用対物レンズ１４周囲を介
し、複数の本来同一であるべき素子が形成された被検査
ウェハ１７を照明するようになっている。

被検査ウェハ１７からの反射光は暗視野用対物レンズ１
４の中央レンズ部分、反射ｆｉ（周囲のみ鏡で中央は光
が透過可能）　１３、結像レンズ１５を介しＴＶカメラ
１６上に結像されるものとなっている。ところで、遮光
板１２は第３図に示す如く２種類の遮光部３１．３２を
有しており１部分３１ａ、　３２ａが光を透過し、部分
３１ｂ、　３２ｂでは遮光するようになっているため、
第２図において遮光板１２を上下に移動することによっ
て、暗視野照明方向を左右に切換え可能となっている。

さて、その装置の動作を説明すれば、先ず遮光部３１を
光路に挿入した状態で被検査ウェハ１７上の１つの素子
をＴＶカメラ１６で撮像し、その出力はＡ／Ｄ変換器１
９でディジタル量に変換された後メモリ２０ａに記憶さ
れる。次に遮光板１２を移動し遮光部３２を光路に挿入
した状態でその素子をＴＶカメラ１６で撮像したうえＡ
／Ｄ変換器１９を介しメモリ２０ｂに記憶するようにな
っている。この後は再度遮光板１２を移動し遮光部３１
を光路に挿入した状態でＸＹステージ１８を移動し、被
検査ウェハ１７上の本来同一形状を有する他の素子をＴ
Ｖカメラ１６で撮像したうえＡ／Ｄ変換器１９を介しメ
モリ２０ｃに記憶し、更には遮光板１２を移動し遮光部
３２を光路に挿入した状態でその他の素子をＴＶカメラ
１６で撮像したうえＡ／Ｄ変換器１９を介しメモリ２０
ｄに記憶するようになっている。

以上のようにしてメモリ２０ａ〜２０ｄに記憶された４
つの画像は以下に詳述する欠陥判定回路４０に入力され
、透明保護膜中に存在する塊状粒子が検出されるのであ
るが、比較される２つの素子の画像は予め相互に位置合
せがなされている必要がある。

位置合せの方法は本発明に直接関係しなくその詳細な説
明は省略するが、ＸＹステージ１８を精密に位置決めし
て２つの素子を位置合せした後ＴＶカメラ１６で撮像す
る方法や、メモリ２０ａ〜２０ｄに記憶された画像を電
気的にシフトすることで、２つの素子を位置合せする方
法などがある。

第１図は第２図における欠陥判定回路の一例での構成を
示したものである。以下、説明を簡便にするため、第２
図において遮光部３１が光路中に挿入された状態での暗
視野照明方向をし、遮光部３２が光路中に挿入された状
態での暗視野照明方向をＲとする。また、比較すべき２
つの素子をそれぞれＡ、Ｂとして照明方向りで撮像され
た素子Ａの画像をＡ　Ｌ　ｒ素子Ｂの画像をＢ　Ｌ　＋
照明方向Ｒで撮像された素子Ａの画像をＡ　Ｒを素子Ｂ
の画像をＢＲとして説明すれば以下のようである。

即ち、欠陥判定回路４０ではメモリ２０ａ、２０ｂ、２
０ｃ。

２０ｄに予め記憶された画像ＡＬｓ　ＡＲ＋　ＢＬ＋　
ＢＲを入力しこれらを所定に処理するが、その構成はＡ
ＬとＢＬ＋　ＡＲ＋　ＢＲを比較するための差の絶対値
回路４４ａ、　４４ｂ、これら差の絶対値回路４４ａ、
　４４ｂからの出力のうち、所定領域（検査禁止領域）
対応のものをマスクするためのセレクタ４５ａ、　４５
ｂ、セレクタ４５ａ、　４５ｂからの出力を２値化する
ための２値化回路４６ａ、　４６ｂ、　２値化回路４６
ａ、　４６ｂからの、各照明方向り、Ｒ毎に比較検査さ
れた結果を合成し最終検査結果を得るための論理和回路
４７．更には各照明方向り、Ｒ毎に撮像された画像を比
較検査する際での検査禁止領域（以下ＭＬ、ＭＲとする
）を算出するための減算回路４１ａ〜４１ｄ、　２値化
回路４２ａ〜４２ｄおよび論理積回路４３ａ、　４３ｂ
より構成されたものとなっている。

さて、その回路動作について処理量関係を示す第４１！
！Ｉを参照しつつ説明すれば画像ＡＬから画像ＡＲを減
算回路４１ａにより減算し、その結果は２値化回路４２
ａでしきい値（正の値）　Ｔｈ工によって２値化される
が、この２値化結果は素子Ａを照明方向りで暗視野照明
した際に明るく検出されるパターン傾斜部分を示す。同
様に画像ＢＬから画像ＢＲを減算回路４１ｃにより減算
し、その結果を２値化回路４２ｃによりしきい値Ｔｈユ
て２値化することによって、素子Ｂを照明方向りより暗
視野照明した際に、明るく検出されるパターン傾斜部分
が抽出されるものである。その後２値化回路４２ａ、　
４２ｃの出力は論理積回路４３ａで論理積されることに
よって、照明方向りにより素子Ａ、Ｂにおいて共通に明
るく検出されるパターン傾斜部分が検出されるが、これ
が照明方向りで２素子の比較を行なう場合での検査禁止
領域ＭＬとなるわけである。

一方、差の絶対値回路４４ａによってはＡＬとＢＬとの
差の絶対値、即ち、不一致量が演算されており、その結
果はセレクタ４５ａより出力可とされているが、この結
果か、または“Ｏ１１が出力されるかは論理積回路４３
ａからのＭＬの状態によっている。

ＭＬが１”の時セレクタ゛４５ａはＩＩ　ＯＩＩを、ま
た。

ＭＬが４１０　ＩＩの時は差の絶対値回路４４ａの出力
をそのまま出力するようになっているものである。した
がってセレクタ４５ａの出力には、照明方向りより暗視
野照明した時に明るく検出される、パターン傾斜部分以
外の領域に存在する塊状粒子からの散乱光が含まれてお
り、これを２値化回路４６ａによりしきい値Ｔｈ２で２
値化することによって、その塊状粒子を検出し得るもの
である。以上説明したのと同様動作によって、照明方向
Ｒより暗視野照明した時に明るく検出されるパターン傾
斜部分以外の領域に存在する塊状粒子が２値化回路４６
ｂの出力として検出されるものである。最後に２値化回
路４６ａ、　４６ｂの出力は論理和回路４７で論理和さ
れることによって、素子上に存在する全ての塊状粒子が
検出され得るものである。第４図では論理和されてから
２値化されているが、何れにしても同様な結果が得られ
るようになっている。ところで、論理和処理が必要とさ
れているのは、塊状粒子からの散乱状態が暗視野照明方
向によって一般に異なるからであり、その大きさをより
確実に検出する必要があるからである。第１図に示され
ていないが、その後論理和処理された結果に含まれる“
１″領域の大きさが判定されることによって。

ノイズ成分が除去されるものとなっ°ている。

さて、第５図は本発明の他の実施例での構成を示したも
のである。異なる波長帯域の光で対向する２方向から同
時に暗視野照明を行ない、各波長帯域毎にＴＶカメラで
画像を検出することによって、対向する２方自から照明
された素子についての２つの画像を同時に検出しようと
いうものである。これを実現すべく暗視野光路に挿入さ
れる遮光板２１は第６図に示すように、光を透過しない
遮光部２３、長波長帯域の光（赤色光）のみを透過し他
の波長光を反射する色フィルタ２４ａおよび短波長帯域
の光（青色光）のみを透過し他の波長光を反射する色フ
ィルタ２４ｂより構成されるようになっている。また、
２つの波長帯域の光を分離して検出すべく、第５図に示
すように、検出光路中にはダイクロイックミラー２２が
挿入されるようになっている（ダイクロイックミラー２
２は赤色光を透過し、青色光を反射するものを使用）。

この状態で２つのＴＶカメラ１６ａ、　１６ｂで検出さ
れた画像はＡ／Ｄ変換器１９ａ、　１９ｂを介しそれぞ
れメモリ２０ａ。

２０ｂに、ＸＹステージ１８移動後の他の素手について
の画像はメモリ２０ｃ　、　２０ｄに記憶されるところ
となるものである。

このように本例では、対向する２方向から照明された素
子についての２つの画像は同時に検出され得るから、検
査が速やかに行なわれることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、コンピュータ用磁
気ディスクに使用する薄膜磁気ヘッドのように、透明保
護膜に覆われた素子の保護膜中に存在する塊状粒子は素
子のパターンに影響されることなく、しかも擬似欠陥を
発生することなく高い信頼度で検出されるから、製品の
信頼性が向上されるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る欠陥判定回路の一例での構成を示
す図、第２図、第３図は、本発明に係る塊状粒子検出装
置の一例での概要構成とその構成における遮光板の詳細
を示す図、第４図は、第１図に示す欠陥判定回路での処
理量関係を示す図、第５図、第６図は、本発明に係る塊
状粒子検出装置の他の例での概要構成とその構成におけ
る遮光板の詳細を示す図、第７図、第８図は、従来技術
の不具合を説明するための薄膜磁気ヘッドの部分断面を
示す図である。 １２、２１・・・遮光板、１３・・・反射鏡、１４・・
・暗視野用対物レンズ、１６．１６ａ、　１６ｂ−Ｔ　
Ｖカメラ、１９．１９ａ。 １９ｂ・・・Ａ／Ｄ変換器、２（ｌａ〜２０ｄ・・・メ
モリ、４ｏ・・・欠陥判定回路、　４１ａ　〜４１ｄ−
減算回路、　４２ａ〜４２ｄ、４６ａ。 ４６ｂ＝・２値化回路、４３ａ、　４３ｂ−論理積回路
、４４ａ。 ４４ｂ・・・差の絶対値回路、４５ａ、　４５ｂ・・・
セレクタ、４７・・・論理和回路。 第２囚 茅　３　図 １１大ラペ 第５図 第６図 ２１　　　”２４ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明薄膜を有し、かつ本来同一形状とされる２個の
   被検査素子各々を、相対向する２方向から別々に暗視野
   照明した状態で撮像し、該素子各々についての暗視野照
   明方向対応に得られた多値ディジタル画像データを所定
   に処理することで、透明薄膜中に存在する塊状粒子を不
   一致部分として検出する塊状粒子検出方法にして、第１
   の暗視野照明方向に係る第１、第２の被検査素子の多値
   ディジタル画像データを比較し第１の差の絶対値画像デ
   ータを求めるとともに、第２の暗視野照明方向に係る第
   １、第２の被検査素子の多値ディジタル画像データを比
   較し第２の差の絶対値画像データを求める一方、第１の
   暗視野照明方向に係る第１、第２の被検査素子の多値デ
   ィジタル画像データ中共に明るく検出された領域を第１
   の検査禁止領域として抽出するとともに、第２の暗視野
   照明方向に係る第１、第２の被検査素子の多値ディジタ
   ル画像データ中共に明るく検出された領域を第２の検査
   禁止領域として抽出し、第１の検査禁止領域に含まれる
   多値ディジタル画像データをマスクしつつ第１の差の絶
   対値画像データの２値化されたものと、第２の検査禁止
   領域に含まれる多値ディジタル画像データをマスクしつ
   つ第２の差の絶対値画像データの２値化されたものとを
   論理和することによって、不一致部分を欠陥として検出
   することを特徴とする、透明薄膜中における塊状粒子検
   出方法。 ２、第１の検査禁止領域は第１の暗視野照明方向に係る
   第１の被検査素子の多値ディジタル画像データから、第
   ２の暗視野照明方向に係る第１の被検査素子の多値ディ
   ジタル画像データを減算した結果を２値化したものと、
   第１の暗視野照明方向に係る第２の被検査素子の多値デ
   ィジタル画像データから、第２の暗視野照明方向に係る
   第２の被検査素子の多値ディジタル画像データを減算し
   た結果を２値化したものとの論理積として、第２の検査
   禁止領域は第２の暗視野照明方向に係る第１の被検査素
   子の多値ディジタル画像データから、第１の暗視野照明
   方向に係る第１の被検査素子の多値ディジタル画像デー
   タを減算した結果を２値化したものと、第２の暗視野照
   明方向に係る第２の被検査素子の多値ディジタル画像デ
   ータから、第１の暗視野照明方向に係る第２の被検査素
   子の多値ディジタル画像データを減算した結果を２値化
   したものとの論理積として抽出される、特許請求の範囲
   第１項記載の透明薄膜中における塊状粒子検出方法。