JP2005055196A

JP2005055196A - Substrate inspection method and its device

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Publication number: JP2005055196A
Application number: JP2003206021A
Authority: JP
Inventors: Naruhiro Komuro; 考広小室
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate inspection method and its device using a confocal optical system for shortening inspection time as to a glass substrate. <P>SOLUTION: The line confocal optical system is used, wherein line illumination light is condensed by a condensing lens 6 and irradiated to a surface of the glass substrate 2 while moving the glass substrate 2 in an X direction, and line-like reflection light from the glass substrate 2 is condensed by an objective lens 7, is caused to pass through a line slit 8 disposed on an imaging surface of the objective lens 7, and is inleted into a line imaging device 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板等の大型基板の欠陥を共焦点光学系を用いて検査する基板検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点光学系を用いて基板の欠陥検査を行う異物検査装置が特許文献１に開示されている。この特許文献１の異物検査装置は、光源から放射された光を集光レンズにより集光し、点状の照明光として基板上に照射する。このとき、基板全面に対する欠陥検査を行うために、基板を保持したステージをＸＹ方向に移動させて点状の照明光をガラス基板の全面に走査させる。そして、基板からの反射光を共焦点用ピンホールを介して光電子倍増管に入射させることにより、基板表面の共焦点画像（セクショニング画像）を得る。この共焦点画像データに基づいて基板上の欠陥部分の検査が行われる。
【０００３】
ところが、特許文献１の異物検査装置では、基板の全面を検査するために点状の照明光をガラス基板全面に走査しなければならない。近年の液晶ディスプレイの技術の進歩により、液晶ディスプレイの製造工程に用いるガラス基板としては、畳サイズの大型ガラス基板が出現している。このような大型ガラス基板の全面に対して点状の照明光をガラス基板全面に走査するには、非常に時間がかかる。
【０００４】
このような実情から共焦点用ピンホールに代って、例えば円盤上にスパイラル状に複数の微小開口を設けたＮｉｐｋｏｗディスクが用いられている。特許文献２には、Ｎｉｐｋｏｗディスクを用いた共焦点用光スキャナが開示されている。この共焦点用光スキャナは、Ｎｉｐｋｏｗディスクを高速回転させて基板面上に照明光を２次元走査し、基板面上からの反射光をＮｉｐｋｏｗディスクに通過させて基板の２次元共焦点画像データを取得する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１２６７号公報（段落番号「００２１」〜「００２４」、図１）
【０００６】
【特許文献２】特開平９−１６６７５３号公報（段落番号「０００８」〜「０００９」、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２のＮｉｐｋｏｗディスクを用いた共焦点用光スキャナでは、２次元共焦点画像データを取得する基板上の領域が対物レンズなどの大きさによって決定されてしまい、それほど広い領域の２次元共焦点画像データを取ることは困難である。このため、Ｎｉｐｋｏｗディスクを用いて２次元共焦点画像データを取得したとしても、大型ガラス基板全面の２次元共焦点画像データを取得するには時間がかかり、その結果として欠陥検査に時間がかかる。
【０００８】
そこで本発明は、ガラス基板に対する検査時間を短縮できる共焦点光学系を用いた基板検査方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ライン状の照明光を基板上に走査する手段と、基板上で反射したライン状の光を対物レンズを通して共焦点用のスリットに入射する手段と、スリットを通過した光をラインセンサ上に結像する手段と、ラインセンサの撮像により取得された画像データに基づいて基板の検査を行う手段とを有する基板検査方法である。
【００１０】
本発明は、ライン状の照明光を基板上に照射し、この基板上で反射したライン状の光を共焦点用のスリットを通して結像するライン共焦点光学系と、基板とライン共焦点光学系とを基板面に沿って相対的に移動させてライン状の照明光を基板上に走査する走査手段と、ライン共焦点光学系により結像された基板の像を撮像するライン撮像装置と、このライン撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて基板の検査を行う検査処理装置とを具備した基板検査装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は基板検査装置の構成図である。ステージ１上には、例えば大型基板としてサイズが１２５０×１１００ｍｍの液晶ディスプレイ用のガラス基板２が載置されている。このステージ１は、ステージ駆動部３によって例えばＸ又はＹ方向に一定の速度で移動可能であると共に、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。
【００１３】
ステージ１の上方には、ライン状の照明光を出射するライン照明部として光源４とラインスリット５とが設けられている。この光源４としては、例えば細長い円柱状のガラスロッドレンズの端面から照明光を入射し、ガラスロッドレンズ内で全反射して光を側面からライン状に出射さらるものである。この光源４は、例えば白色の照明光を出射するものに限らず、波長可変の照明光を出射するものや、複数の波長成分例えば赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の波長成分を含む広範囲の波長領域を有する照明光を出射するものを用いてもよい。
【００１４】
この光源４から出射される照明光の光路上には、光源４と共にライン照明部をを構成するラインスリット５及び集光レンズ６が直線上に配置されている。このうちラインスリット５は、スリット幅が可変で、光源４から出射される照明光の通過光量を調整する。これら光源４、ラインスリット５及び集光レンズ６を通る光路は、ガラス基板２の表面に対して所定の傾斜角、すなわちガラス基板２の表面に照射される照明光が所定の入射角で入射するように配置されている。集光レンズ６は、例えばシリンドリカルレンズが用いられ、その長手方向がラインスリット５により形成されるライン照明光のライン方向に一致して配置されている。
又、ラインスリット５とライン照明光のガラス基板２面上における照射ライン位置（集光レンズ６の焦点位置）Ｑとは、共役の関係にある。
【００１５】
このような照明系であれば、光源４から出射された照明光は、ラインスリット５を通り、集光レンズ６により集光されてガラス基板２の面上に照射される。このライン照明光は、ガラス基板２の表面に対して所定の入射角で入射すると共に、照射ライン位置Ｑのライン方向はＹ方向に一致する。すなわち、ステージ１がＸ方向に移動してライン照明光をガラス基板２の表面に走査するので、照明光のライン方向は、ステージ１の移動方向（Ｘ方向）に対して垂直なＹ方向に設定される。
【００１６】
又、照射ライン位置Ｑ上におけるライン照明光のライン長さは、ガラス基板２の全幅をカバーするために、ガラス基板２の幅方向と同等の長さ、又はガラス基板２の幅以上の長さに形成される。
【００１７】
一方、ガラス基板２上の照射ライン位置Ｑを介して正反射光路上には、結像系が配置されている。この結像系は、対物レンズ７、ラインスリット８、結像レンズ９、ラインスリット１０及びライン撮像装置１１を直線上に配置して構成される。このうち対物レンズ７及び結像レンズ９は、それぞれ例えばシリンドリカルレンズが用いられ、その長手方向がガラス基板２からの正反射光のライン方向に一致して配置されている。又、各ラインスリット８、１０も、そのスリット方向がガラス基板２からの正反射光のライン方向に一致して配置されている。
【００１８】
これら光学部材の配置関係は、ラインスリット５と照射ライン位置Ｑとの位置が共役な関係にある。又、ラインスリット８は対物レンズ７の結像面位置に配置され、照射ライン位置Ｑとラインスリット８との位置も共役な関係にある。さらに、ラインスリット８とラインスリット１０との位置も共役な関係にある。
【００１９】
ラインスリット８は、共焦点と非共焦点との兼用のもので、スリット幅が可変に構成されている。このラインスリット８が共焦点用として作用するときのスリット幅は、ガラス基板２の共焦点像を得るための予め設定された狭い幅であり、ガラス基板２を観察するときの焦点深度は浅くなる。このラインスリット８の幅を狭くすれば、共焦点効果が高くなり、対物レンズ７の焦点位置及び近傍の共焦点像が得られる。
【００２０】
又、スリット８が非共焦点用として作用するときのスリット幅は、共焦点像とならない予め設定された広い幅であって、ガラス基板２を観察するときの焦点深度は深くなる。このラインスリット８の幅を広げれば、共焦点像から非共焦点像に切り換えることができ、対物レンズ７のＮＡで決まる焦点深度範囲の非共焦点像が得られる。
【００２１】
又、ラインスリット８は、スリット幅を連続的に可変する構成にしたり、共焦点用と非共焦点用との２枚のラインスリットを用意し、これらラインスリットをガラス基板２の検査の目的に応じて切り換える構成にしてもよい。
【００２２】
このような共焦点結像系であれば、ガラス基板２からのライン状の正反射光は、対物レンズ７により集光され、この対物レンズ７の焦点位置に対応するガラス基板２の像（共焦点像）がラインスリット８を通過する。このラインスリット８を通過した像（共焦点像）は、結像レンズ９によりラインスリット１０の位置に結像され、ライン撮像装置１１に入射する。このライン撮像装置１１は、複数の撮像素子を直線上に配置した撮像ラインを複数ライン、例えば２乃至５ラインを平行に配列したラインセンサである。このライン撮像装置１１は、ガラス基板２の幅寸法に応じてステージ１の移動方向（Ｘ方向）に対して直交するステージ１と平行に複数は位置される。ラインセンサは、例えば赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）からなるカラーＣＣＤ等を用いたものでもよい。
【００２３】
検査処理装置１２は、ライン撮像装置１１から出力された画像信号を入力してガラス基板２の共焦点画像データ又は非共焦点画像データを取得し、これら共焦点画像データ又は非共焦点画像データを映像化して図示しないモニタ画面上に表示する。
【００２４】
又、検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データ又は非共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上の欠陥部分を自動で検出する。なお、共焦点画像データ又は非共焦点画像データからの欠陥部分の検出方法は、如何なる手法を用いてもよい。又、目視検査であれば、モニタ画面上に表示された共焦点画像又は非共焦点画像をオペレータが観察し、このモニタ画面上で検出された欠陥部分の位置をオペレータが検査処理装置１２に入力する。この検査処理装置１２は、入力された欠陥部分の位置に従って共焦点画像データ又は非共焦点画像データから欠陥部分の画像を切り出し、この欠陥部分の画像をモニタ画面上に表示することにより、欠陥部分の詳細な像とその座標とを得るようにしてもよい。
【００２５】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００２６】
光源４から出射された照明光は、スリット５及び集光レンズ６を通してガラス基板２の表面に対して所定の入射角でライン照明される。これと共にステージ１は、ステージ駆動部３の駆動によって例えばライン照明光のライン方向に対して垂直方向となるＸ方向に一定の速度で移動する。これにより、ライン照明光の照射ライン位置Ｑは、ガラス基板２の面上の一端側から他端側に走査され、最終的にガラス基板２の全面がライン照明光により走査される。ここで、ラインスリット８が共焦点用のスリット幅に設定されていれば、ガラス基板２からのライン状の正反射光は、対物レンズ７により集光され、対物レンズ７の焦点位置の正反射光だけがラインスリット８を通過する。
【００２７】
このラインスリット８を通過した正反射光は、対物レンズ７の焦点位置に一致する高さ位置のガラス基板２の表面像であり、最も輝度が明るく観察される。これと共に対物レンズ７の焦点位置から前後にずれた高さ位置のガラス基板２の表面像は、ラインスリット８の位置で集光されず、ラインスリット８で遮蔽されて通過せずに消滅する。
【００２８】
従って、ラインスリット８を通過した共焦点像は、例えば図２に示すように焦点深度がＭ_１のように浅いものであり、例えばガラス基板２の薄膜表面に焦点位置を合わせれば、薄膜１３の表面の共焦点画像となる。このラインスリット８を通過した共焦点像は、結像レンズ９により伝送されラインスリット１０の位置に結像され、ライン撮像装置１１に入射する。
【００２９】
検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上又は薄膜１３上の欠陥部分を検出すると共に、この欠陥部分の共焦点画像データと共に欠陥部分の座標データを記憶する。
【００３０】
一方、ラインスリット８が非共焦点用のスリット幅に設定されていれば、ガラス基板２からの正反射光は、対物レンズ７の結像面上で集光されたガラス基板２の像がラインスリット８を通過する。この像は、例えば図２に示すように焦点深度がＭ_２のように深く、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像となる。
【００３１】
従って、ライン撮像装置１１は、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像を撮像しその画像信号を出力するので、検査処理装置１２は、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像データをモニタ画面上に表示する。
又、検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データ又は非共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上の欠陥部分を検出する。
【００３２】
なお、モニタ画面上に表示された薄膜１３乃至ガラス基板２の表面の画像をオペレータが観察し、これら薄膜１３乃至ガラス基板２の表面上に欠陥部分があれば、オペレータの操作によって当該欠陥部分の画像データと共に座標データが検査処理装置１２に記憶される。
【００３３】
次に、ラインスリット８のスリット幅を可変する構成にした場合について説明する。ラインスリット８のスリット幅を可変すると、このスリット幅に応じてガラス基板２を観察するときの焦点深度が変化し、共焦点画像から非共焦点画像に無段階で切り換えることができる。例えばラインスリット８のスリット幅を狭くすると共焦点効果が強くなって焦点深度は浅くなり、逆にラインスリット８のスリット幅を広げると共焦点効果が弱くなり焦点深度は深くなる。これと共に、ラインスリット８のスリット幅を調整して画像の明るさを調整でき、例えばスリット幅を広げることにより共焦点画像を明るくできる。
【００３４】
又、ガラス基板２に対して対物レンズ７の焦点位置に対してステージ１をＺ方向に所定ピッチで変え、ガラス基板２の全面を走査することにより高さの異なる複数の共焦点画像データを取得することができる。例えば対物レンズ７の焦点位置を５段階に変えると、図３に示すように共焦点画像データ（Ｄ_１）（Ｄ_２）（Ｄ_３）（Ｄ_４）（Ｄ_５）を取得できる。
【００３５】
この結果、第１〜第５回目の走査により取得された各共焦点画像データ（Ｄ_１〜Ｄ_５を合せれば、ガラス基板２上の薄膜１３の全体の３次元画像が求められる。
【００３６】
液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板表面上に形成された薄膜１３の欠陥検査が行なわれており、この薄膜１３の欠陥検査では、下層であるガラス基板２の影響を受けずに、薄膜１３表面上のみの欠陥検査を行う要求がある。これは、ガラス基板２の表面に対する欠陥検査が薄膜１３を形成する前に既に行われているのと、ガラス基板２の影響を受けて薄膜１３面上の欠陥検査の精度を低下させないためである。
【００３７】
このような実情から高さの異なる複数の共焦点画像データを取得すれば、ガラス基板２の影響を受けずに、薄膜１３表面上のみの共焦点画像を得ることができ、かつ共焦点画像から薄膜１３面上の欠陥を高精度に検出できる。なお、本発明装置は、ラインスリット８を共焦点用のスリット幅に設定した状態でステージ１をＺ方向に所定ピッチで移動させることにより、合焦位置の範囲がガラス基板２の表面から薄膜１３の表面までを含むものであれば、例えば図３において共焦点画像データＤ_５がガラス基板２の表面の像となり、各共焦点画像データＤ_１〜Ｄ_４が薄膜１３の表面の像となる。
【００３８】
しかるに、検査処理装置１２は、これら共焦点画像データ（Ｄ_１〜Ｄ_５）の排他的論理和（ＥＸＯＲ）を求める。この排他的論理和を行うと、検査処理装置１２は、各共焦点画像データ（Ｄ_１〜Ｄ_５）の一致しない画像データ、すなわち薄膜１３の表面の画像データとガラス基板２の表面の画像データとが残り、これら画像データから薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。
【００３９】
次に、ラインスリット８のスリット幅を可変して、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従させることについて説明する。
【００４０】
この場合、ガラス基板２は、図４に示すように複数のピンＰ上に保持されるので、これらピンＰの間で反りが生じるおそれがある。このような反りであれば、この反り量を予め測定すれば、同一種類及びサイズのガラス基板２をピンＰ上に保持させれば、同一の反り量が生じることが予測される。
【００４１】
従って、ガラス基板２の反り量に応じてガラス基板２の表面高さ、又はガラス基板２上に形成された薄膜１３の表面高さが変化するので、これら表面高さでそれぞ共焦点画像データを取得できるラインスリット８のスリット幅を予め求めることが可能である。例えば、図４に示すようにピンＰが接触するガラス基板２の部分ではガラス基板２が凸状になってその表面位置が高くなるので、スリット幅は狭くする。又、各ピンＰとの間では、ガラス基板２が凹状になってその表面位置が低くなるので、スリット幅は広げる。
【００４２】
このようにガラス基板２の反り量を予め予測し、ガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上にライン照明光を走査するときに、反り予測量に応じてラインスリット８のスリット幅を調整すれば、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従できる。
【００４３】
次に、ラインスリット８が共焦点用のスリット幅に設定されている状態に、対物レンズ７の焦点距離を変化させながらセクショニングを行う場合について説明する。対物レンズ７の焦点距離を変化させる方法には、上述した対物レンズ７の焦点位置に対してステージ１をＺ方向に移動させる方法の他に、例えばガラス基板２からの正反射光の光路上にフィルタを挿入して照明光の波長を変える方法と、図５に示すようにテーパ形状の２枚のガラス板１４、１５の各傾斜を互いに摺動可能に接触した光学素子１６を例えば図１に示すガラス基板２と対物レンズ７との間の光路上に挿入する方法と、音響光学素子（ＡｃｏｕｓｔｉｃＯｐｔｉｃａｌＭｏｄｕｌａｔｏｒ）をガラス基板２と対物レンズ７との間の光路上に挿入する方法などがある。
【００４４】
このうちフィルタを用いる方法では、互いに異なる中心波長を有し、かつ中心波長と対物レンズ７の焦点距離との変化量の関係が予め既知なフィルタを複数枚用意する。フィルタの中心波長と対物レンズ７の焦点距離の変化量との関係が分れば、ガラス基板２の厚さ方向に対するセクショニング位置が分る。
【００４５】
例えば、薄膜１３の形成されたガラス基板２に対して複数のフィルタ毎にガラス基板２の全面に対するライン照明光の走査を行って各共焦点画像データを取得すると、例えば上記図３に示す各共焦点画像データ（Ｄ_１〜Ｄ_５）と同様に、各フィルタ毎にそれぞれ各共焦点画像データが取得できる。従って、これら共焦点画像データを合せれば、ガラス基板２上の薄膜１３の全体の表面画像が求められる。又、上記同様に、検査処理装置１２は、各共焦点画像データ（Ｄ_１〜Ｄ_５）の排他的論理和（ＥＸＯＲ）を求めることにより、薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。
【００４６】
次に、光学素子１６を挿入する方法では、図５に示すように２枚のガラス板１４、１５をそれぞれ矢印イ方向にスライド移動させて、これらガラス板１４、１５により形成される板厚を連続的に変化させる。これらガラス板１４、１５からなる板厚が連続的に変化すると、当該ガラス板１４、１５のの厚さに応じて屈折率が変化するので、対物レンズ７の焦点距離が連続的に変化する。この結果、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることによって、ガラス基板２の表面上又は薄膜１３の表面上の共焦点画像データが連続（無段階）して得られる。
【００４７】
従って、検査処理装置１２は、例えば図６に示すようにＸ方向に連続的なガラス基板２の表面上の高さ位置に一致した各共焦点画像データを取得することができる。又、薄膜１３が形成されたガラス基板２であれば、検査処理装置１２は、セクショニングにより得られた各共焦点画像データに基づいて図７に示すように薄膜１３の表面高さの変化（表面変化Ｓ_１）及びガラス基板２表面高さの変化（下層の変化Ｓ_２）を連続的な曲線で求めることができる。
【００４８】
これら薄膜１３の表面高さは、ガラス基板２表面の共焦点画像データを高さの基準とすれば、例えば光学素子１６の２枚のガラス板１４、１５のスライド移動量から薄膜１３の高さ位置を求めることが出来る。同様に、音響光学素子を用いて当該音響光学素子を通過する光の屈折率を連続的に変化させることにより、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることができる。
【００４９】
次に、光源４に赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を含む広範囲の波長成分を有する照明光を出射するものを用いた場合について説明する。
【００５０】
この場合、ライン撮像装置１１は、カラーＣＣＤ等を用いる。このライン撮像装置１１には、ガラス基板２からの赤、緑、青の成分を含む反射光が一度に入射する。これら赤、緑、青の成分は、対物レンズ７の焦点位置を変化させたのと同等に、赤、緑、青の各成分毎に各焦点位置が異なり、各カラーＣＣＤにより薄膜１３乃至ガラス基板２の表面のいずれかの高さにおける各共焦点画像が得られる。
【００５１】
従って、ライン撮像装置１１には、赤、緑、青の各成分毎の各焦点位置の高さと一致する薄膜１３乃至ガラス基板２の表面の各共焦点画像が同時に入射し、これら共焦点画像を撮像してその画像信号を出力する。
【００５２】
検査処理装置１２は、ライン撮像装置１１から出力される画像信号を取り込んで、赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データを一度に取得し、図８に示すように赤、緑、青の各色別に異なる焦点位置でのガラス基板２の表面変化を求める。
【００５３】
ここで、ガラス基板２の表面上に薄膜１３が形成されていれば、検査処理装置１２は、赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データからガラス基板２の表面変化と薄膜１３の表面変化とを求め、これら薄膜１３の表面高さの変化とガラス基板２表面高さの変化との差を求めることにより、薄膜１３の膜厚変化を求める。
【００５４】
このように上記第１の実施の形態においては、ライン照明光を集光レンズ６により集光してガラス基板２の表面に照射すると共に、ガラス基板２をＸ方向に移動し、このガラス基板２からのライン状の反射光を対物レンズ７により集光し、この対物レンズ７の結像面上に配置されたラインスリット８を通過させてライン撮像装置１１に入射するというライン共焦点光学系を用いるので、ライン照明光のライン長さがガラス基板２の幅以上あれば、大型のガラス基板２面上に対するライン照明光の１回の走査でガラス基板２の全面の共焦点画像を取得する時間を短縮することができる。この結果、大型のガラス基板２に対する欠陥検査を短時間に短縮し、例えば液晶ディスプレイの製造のタクトタイムを短縮できる。例えば、液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板２の表面上に薄膜１３を形成する工程があり、この薄膜１３の欠陥検査も行われる。この薄膜１３の欠陥検査では、セクショニング効果によりガラス基板２の表面上又は薄膜１３のみの共焦点画像を取得できるので、薄膜１３のみの欠陥検査を短時間でかつ高精度に行うことができる。
【００５５】
又、ガラス基板２又は薄膜１３の反り量を予め予測し、ガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上にライン照明光を走査するときに、反り予測量に応じてラインスリット８のスリット幅を調整すれば、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従できる。
【００５６】
さらに、ラインスリット８のスリット幅を連続的に可変すれば、セクショニング効果を連続的に強めたり弱めたりすることによって焦点深度を連続的に浅く乃至深くすることができ、例えば薄膜１３が形成されたガラス基板２を観察する場合、ガラス基板２の深さ方向に対する観察可能な領域を調整でき、薄膜１３の表面、ガラス基板２の表面、又はこれら薄膜１３及びガラス基板２を含む画像を必要に応じて容易に取得できる。これと共にラインスリット５のスリット幅を可変することにより、ラインスリット８のスリット幅又はガラス基板２の反射率に合せてライン照明光の光量を調整できる。
【００５７】
又、ラインスリット８のスリット幅を共焦点用に設定した状態で、ステージ１をＺ方向に移動させて例えば薄膜１３の表面から下層のガラス基板２の表面に向ってセクショニングすれば、薄膜１３の表面変化とガラス基板２の表面変化とを求めることができ、かつ薄膜１３の膜厚変化を測定できる。なお、ラインスリット８を非共焦点用のスリット幅に設定すれば、ライン撮像装置１１に取り込まれるガラス基板２の像の焦点深度は深くなり、これにより薄膜１３の表面乃至ガラス基板２の表面を含む像を観察することができ、これら薄膜１３及びガラス基板２の表面の両方を同時に検査することができる。さらに、ラインスリット８のスリット幅を調整すれば、ライン撮像装置１１に取り込まれるガラス基板２の像の焦点深度を自由に調整できる。
【００５８】
一方、ガラス基板２表面又は薄膜１３表面の共焦点画像を取得するのに対物レンズ７の焦点距離を変化させながらセクショニングを行う方法として、例えば照明光の光路上にフィルタを挿入して照明光の波長を変える方法や、テーパ形状の２枚のガラス板１４、１５からなる光学素子１６又は音響光学素子を光路上に挿入する方法を採用することにより、大型ガラス基板を保持するステージ１をＺ方向に移動させる複雑で高価な駆動機構を省略することができ、特に重い大型ステージが必要な検査装置に適用すると好ましい。
【００５９】
又、光学素子１６又は音響光学素子を用いる方法では、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることにより、て、ガラス基板２及び薄膜１３の任意の位置に対物レンズ７の焦点を合わせることが出来る。
【００６０】
さらに、光源４として赤、緑、青の波長成分を含む照明光を出射するものを用いれば、図８に示すように赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データを一度に取得できる。これにより、各共焦点画像データから薄膜１３の表面高さの変化とガラス基板２表面高さの変化とを求め、その差から薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。従って、薄膜１３の膜厚を簡易的に測定でき、ガラス基板２の検査時間を短縮できる。
【００６１】
なお、上記第１の実施の形態は、次のように変形してもよい。
【００６２】
上記第１の実施の形態では、ライン撮像装置１１として１台のラインセンサを用いて１回の走査で大型のガラス基板２全面の共焦点画像データ又は非共焦点画像データを取得しているが、大型のガラス基板２のサイズが大きくなり、照明光学系及び撮像光学系の光路が長くなる場合には、ガラス基板２のサイズに対して１／ｎのライン照明幅となる小型のライン照明部とライン撮像装置を用いて図９に示すようにガラス基板２に対して例えば２分の１の幅のライン照明光を照射し、ステージ１を往復の走査をしてガラス基板２全面の共焦点画像データを取得すればよい。
【００６３】
又、図１０に示すようにライン照明光の幅の２本のライン撮像装置１１を用いた一例であって、１回の走査で大型のガラス基板２全面の共焦点画像データを取得できる。
【００６４】
図１１は４本のライン撮像装置１１を用いた一例であって、これらライン撮像装置１１の接続部分は互いに重なり合っている。これらライン撮像装置１１の重なりは、各ライン撮像装置１１の接続部分における画像データの連続性を保つために行っている。又、各ライン撮像装置１１をユニット化し、交換可能に構成されている。このような構成であれば、１回の走査で、さらに大型のガラス基板２全面の共焦点画像データを取得でき、かつ例えば１本のライン撮像装置１１が故障したとしても、このライン撮像装置１１だけを新しいライン撮像装置１１と容易に交換でき、メンテナンスを向上できる。なお、上記図１０に示す２本のライン撮像装置１１でもユニット化するようは可能である。
【００６５】
又、ライン撮像装置１１は、ガラス基板２の面取り数や面取りサイズに合せた構成にしてもよい。例えば図１２に示す４面取りのガラス基板２であれば、ライン撮像装置１１のライン長さを面取りサイズＬｓよりも若干長いものを用いて走査してもよい。これにより、ガラス基板２のうち欠陥検査に必要な面取りの部分のみの共焦点画像データを取得でき、検査処理装置１２における画像処理を少なくでき、処理時間の短縮を図ることができる。この場合、１本のライン撮像装置１１に限らず、例えば図１３に示すように面取り部分の配置に合せて２本のライン撮像装置１１を用いてもよい。なお、これらライン撮像装置１１は、面取り部分が離れていれば、この間隔に合せて互いに離れて配置され、又、面取り部分が離れていても、これら面取り部分の間も欠陥検査の必要があれば、図１０と同様にユニット化して接続したり、又は図１１と同様にユニット化重ね合わせて配置する。なお、ガラス基板２の４面取りに限らず、６面取りなどの他の面取り数でも対応できる。
【００６６】
さらに、ライン撮像装置１１は、ラインスリット８の後方側に配置してもよい。この場合、ライン撮像装置１１は、ガラス基板２からの反射光を対物レンズ７により集光してラインスリット８を通過した像を撮像する。
【００６７】
又、光源４の前方に配置するラインスリット５は、スリット幅を可変にしてもよく、このスリット幅の調整によりガラス基板２に対する照度を変化させて、観察時のガラス基板２の明るさを調整できる。
【００６８】
ライン共焦点光学系は、図８に示すように光源５から出射された照明光の光路上にコリメータレンズ１７及び集光レンズ６を配置し、かつラインスリット８を結像レンズ９の結像位置に配置し、この結像される像をライン撮像装置１１により撮像する構成にしてもよい。この光学系では、コリメータレンズ１７にシリンドリカルレンズを用い、かつ光源４と集光レンズ６の照射ライン位置Ｑとの位置が照射ライン位置Ｑとスリット８との位置と共役関係になっている。
【００６９】
又、光源４は、深紫外線のライン照明光を出力するものに代えてもよい。深紫外線を用いれば、ガラス基板２の表面又は薄膜１３の表面からの反射光がこれら表面における微細部に入り込んで反射した光を含むものとなり、これによって取得された共焦点画像データの解像度を高くすることができ、欠陥部分の検出精度を高めることができる。
【００７０】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００７１】
図１５は基板検査装置の構成図であって、対物レンズ７の結像面位置には、ライン液晶共焦点基板１８が配置されている。このライン液晶共焦点基板１８は、図１６に示すように複数の画素１９を２本の直線ライン上の配列して構成されるもので、各画素１９が液晶駆動部２０によってオン（光透過状態）、オフ（光遮蔽状態）制御される。このライン液晶共焦点基板１８は、複数の画素１９を２本の直線ライン上に配列しているが、これに限らず、例えば１ライン乃至５ライン上に配列してもよい。
【００７２】
液晶駆動部２０は、図１６に示すように例えば互いに隣接する４つの画素１９をオン状態として開口部を形成し、これらオン状態の画素１９をライン撮像装置１１の電荷の取り込みに同期してライン液晶共焦点基板１８の一端側から他端側（例えば図面上左側から右側の矢印イ方向）に向って走査することを繰り返す機能を有する。なお、液晶駆動部２０は、ライン液晶共焦点基板１８が複数ラインの構成であれば、オン状態にする画素数を互いに隣接する４つの画素１９に限らず、１つの画素にしたり、６つの画素に形成して開口率を可変することも可能である。
【００７３】
従って、ライン液晶共焦点基板１８は、液晶駆動部２０の制御により互いに隣接してオン状態の画素数によって開口率を変化させ、セクショニング効果を強めたり弱めたりすることによって焦点深度を連続的に浅く乃至深くすることができ、これにより、例えば輝度が最も明るくなるガラス基板２の表面上又は薄膜１３のみの共焦点画像を取得でき、この共焦点画像から薄膜１３の欠陥検査を精度高くできる。
【００７４】
このように上記第２の実施の形態においては、対物レンズ７の結像面位置にライン液晶共焦点基板１８を配置したので、ライン液晶共焦点基板１８のオン・オフする各画素１９を走査制御するだけで、ガラス基板２の表面又は薄膜１３表面の各共焦点画像データを取得できる。又、ライン液晶共焦点基板１８の各画素１９をオン・オフ制御するだけなので、従来のようにＮｉｐｋｏｗディスクを高速回転するにモータを使用する構成と比較して振動の影響を低下できると共に、モータを無くすことにより軽量化、小型化が図れる。又、ライン液晶共焦点基板１８上のオン状態にする画素数を変えて開口率を変化するので、セクショニング効果を強めたり弱めたりすることによって焦点深度を浅く乃至深くでき、これによってガラス基板２の共焦点像と非共焦点像とを得ることができる。
【００７５】
従って、上記同様に、ガラス基板２表面又は薄膜１３表面に焦点の合った像を得ることができる。又、開口率を可変することにより、ガラス基板２の反射率に合せてライン撮像装置１１に入射する光量を調整できる。
【００７６】
なお、本発明は、上記第１及び第２の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００７７】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７８】
例えば、半導体ウエハや液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板２の検査に限らず、各種基板の検査にも適用できる。
【００７９】
又、ガラス基板２は、１層の薄膜１３が形成されたものに限らず、複数層形成されたものでも、セクショニングを行うことにより最上層の薄膜の表面の共焦点画像データを下層の影響を受けずに取得できると共に、複数層の各膜厚を測定することが可能であり、かつ焦点深度の深い非共焦点像を得ることにより複数層の像を観察可能である。
【００８０】
図１６に示すライン液晶共焦点基板１８では、オン状態にする画素数を互いに隣接する例えば４つの画素１９をオンにしているが、例えば複数のラインのうち所定のラインの全画素１９をオンとし、他のラインの画素１９を全てオフとしてラインスリットを形成してもよい。オンとする所定のライン数は、スリット幅の開口率に応じて決定されるものとし、このオンとするライン数を連続的に変化させれば、ガラス基板２に対する焦点深度を連続的変化させることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、ガラス基板に対する検査時間を短縮できる共焦点光学系を用いた基板検査方法及びその装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態における焦点深度を示す図。
【図３】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したガラス基板上の膜厚変化を示す図。
【図４】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるガラス基板の反り量に応じたスリット幅の調整を示す図。
【図５】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態における対物レンズの焦点距離を変化させるに用いる２枚のガラス板の構成図。
【図６】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したガラス基板上の膜厚の連続的な変化を示す図。
【図７】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態を用いてレジストが塗布された半導体基板に対する膜厚の測定結果を示す図。
【図８】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したＲＧＢ別の照明光により同時に取得されるガラス基板表面の変化を示す図。
【図９】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１０】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１１】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１２】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１３】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１４】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態の光学系の変形例を示す構成図。
【図１５】本発明に係わる基板検査装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図１６】本発明に係わる基板検査装置の第２の実施の形態におけるライン液晶共焦点基板の構成図。
【符号の説明】
１：ステージ、２：ガラス基板、３：ステージ駆動部、４：光源、５，８，１０：ラインスリット、６：集光レンズ、７：対物レンズ、９：結像レンズ、１１：ライン撮像装置、１２：検査処理装置、１３：薄膜、１４，１５：ガラス板、１６：光学素子、１７：コリメータレンズ、１８：ライン液晶共焦点基板、１９：画素、２０：液晶駆動部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate inspection method and apparatus for inspecting defects of a large substrate such as a glass substrate of a flat panel display (FPD) such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display using a confocal optical system.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 discloses a foreign substance inspection apparatus that performs defect inspection of a substrate using a confocal optical system. The foreign matter inspection apparatus of Patent Document 1 condenses light emitted from a light source by a condenser lens and irradiates the substrate as point-like illumination light. At this time, in order to perform a defect inspection on the entire surface of the substrate, the stage holding the substrate is moved in the X and Y directions to scan the entire surface of the glass substrate with dot-shaped illumination light. Then, the reflected light from the substrate is made incident on the photomultiplier tube through the confocal pinhole, thereby obtaining a confocal image (sectioning image) of the substrate surface. Based on the confocal image data, the defect portion on the substrate is inspected.
[0003]
However, in the foreign substance inspection apparatus disclosed in Patent Document 1, in order to inspect the entire surface of the substrate, dot-shaped illumination light must be scanned over the entire surface of the glass substrate. Due to recent advances in liquid crystal display technology, tatami-sized large glass substrates have emerged as glass substrates used in the manufacturing process of liquid crystal displays. It takes a very long time to scan the entire surface of the glass substrate with the spot-like illumination light over the entire surface of such a large glass substrate.
[0004]
From such a situation, instead of the confocal pinhole, for example, a Nippon disk having a plurality of minute openings spirally formed on a disk is used. Patent Document 2 discloses a confocal optical scanner using a Nipkow disk. This confocal optical scanner rotates a Nipkow disk at a high speed to two-dimensionally scan illumination light on the substrate surface, and passes reflected light from the substrate surface through the Nipkow disk to obtain two-dimensional confocal image data of the substrate. get.
[0005]
[Patent Document 1] JP-A-9-101267 (paragraph numbers “0021” to “0024”, FIG. 1)
[0006]
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-166653 (paragraph numbers “0008” to “0009”, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the confocal optical scanner using the Nipkou disk of Patent Document 2, the area on the substrate from which the two-dimensional confocal image data is acquired is determined by the size of the objective lens and the like, and the two-dimensional area of such a large area is determined. It is difficult to take confocal image data. For this reason, even if the two-dimensional confocal image data is acquired using the Nippon disk, it takes time to acquire the two-dimensional confocal image data on the entire surface of the large glass substrate, and as a result, the defect inspection takes time.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate inspection method and apparatus using a confocal optical system that can shorten the inspection time for a glass substrate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a means for scanning a line-shaped illumination light on a substrate, a means for causing the line-shaped light reflected on the substrate to enter a confocal slit through an objective lens, and a light that passes through the slit to a line sensor. A substrate inspection method comprising: means for forming an image on the top; and means for inspecting a substrate based on image data acquired by imaging by a line sensor.
[0010]
The present invention relates to a line confocal optical system that irradiates a substrate with line-shaped illumination light and forms an image of the line-shaped light reflected on the substrate through a confocal slit, and the substrate and the line confocal optical system. And a line imaging device for capturing an image of the substrate formed by the line confocal optical system. A substrate inspection apparatus including an inspection processing apparatus that inspects a substrate based on image data acquired by imaging of a line imaging apparatus.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a configuration diagram of a substrate inspection apparatus. On the stage 1, for example, a glass substrate 2 for a liquid crystal display having a size of 1250 × 1100 mm is placed as a large substrate. The stage 1 can be moved at a constant speed in, for example, the X or Y direction by the stage driving unit 3 and can be moved in the vertical direction (Z direction).
[0013]
Above the stage 1, a light source 4 and a line slit 5 are provided as a line illumination unit that emits line-shaped illumination light. As the light source 4, for example, illumination light is incident from the end face of an elongated cylindrical glass rod lens, is totally reflected in the glass rod lens, and is emitted and exposed from the side surface in a line shape. The light source 4 is not limited to one that emits white illumination light, for example, one that emits wavelength-tunable illumination light, or a plurality of wavelength components such as red, green, and blue wavelengths. You may use what emits the illumination light which has a wide wavelength range containing a component.
[0014]
On the optical path of the illumination light emitted from the light source 4, a line slit 5 and a condenser lens 6 that constitute a line illumination unit together with the light source 4 are arranged on a straight line. Among these, the line slit 5 has a variable slit width and adjusts the amount of passing illumination light emitted from the light source 4. The optical path that passes through the light source 4, the line slit 5, and the condenser lens 6 is incident on the surface of the glass substrate 2 at a predetermined inclination angle, that is, illumination light irradiated on the surface of the glass substrate 2 at a predetermined incident angle. Are arranged as follows. For example, a cylindrical lens is used as the condensing lens 6, and the longitudinal direction thereof is arranged to coincide with the line direction of the line illumination light formed by the line slit 5.
The line slit 5 and the irradiation line position (focal position of the condenser lens 6) Q of the line illumination light on the surface of the glass substrate 2 have a conjugate relationship.
[0015]
In such an illumination system, the illumination light emitted from the light source 4 passes through the line slit 5, is condensed by the condenser lens 6, and is irradiated onto the surface of the glass substrate 2. The line illumination light is incident on the surface of the glass substrate 2 at a predetermined incident angle, and the line direction of the irradiation line position Q coincides with the Y direction. That is, since the stage 1 moves in the X direction and scans the surface of the glass substrate 2 with the line illumination light, the line direction of the illumination light is set to the Y direction perpendicular to the moving direction (X direction) of the stage 1. Is done.
[0016]
Further, the line length of the line illumination light on the irradiation line position Q is equal to the width direction of the glass substrate 2 in order to cover the entire width of the glass substrate 2, or a length longer than the width of the glass substrate 2. Formed.
[0017]
On the other hand, an imaging system is arranged on the regular reflection optical path via the irradiation line position Q on the glass substrate 2. This imaging system is configured by arranging an objective lens 7, a line slit 8, an imaging lens 9, a line slit 10, and a line imaging device 11 on a straight line. Among these, the objective lens 7 and the imaging lens 9 are each formed of, for example, a cylindrical lens, and the longitudinal direction thereof is arranged in line with the line direction of the regular reflection light from the glass substrate 2. The line slits 8 and 10 are also arranged so that the slit direction coincides with the line direction of the regular reflection light from the glass substrate 2.
[0018]
The arrangement relationship of these optical members is such that the position of the line slit 5 and the irradiation line position Q is conjugate. The line slit 8 is disposed at the image plane position of the objective lens 7, and the irradiation line position Q and the position of the line slit 8 are also in a conjugate relationship. Further, the positions of the line slit 8 and the line slit 10 are also in a conjugate relationship.
[0019]
The line slit 8 serves both as a confocal point and a non-confocal point, and has a variable slit width. The slit width when the line slit 8 acts for confocal use is a narrow width set in advance for obtaining a confocal image of the glass substrate 2, and the depth of focus when observing the glass substrate 2 is shallow. . If the width of the line slit 8 is reduced, the confocal effect is enhanced, and a confocal image of the focal position of the objective lens 7 and the vicinity thereof is obtained.
[0020]
Further, the slit width when the slit 8 acts for non-confocal use is a preset wide width that does not become a confocal image, and the depth of focus when the glass substrate 2 is observed becomes deep. If the width of the line slit 8 is increased, the confocal image can be switched to the non-confocal image, and a non-confocal image in the focal depth range determined by the NA of the objective lens 7 can be obtained.
[0021]
The line slit 8 is configured to continuously change the slit width, or two line slits for confocal and non-confocal are prepared, and these line slits are used for the inspection of the glass substrate 2. You may make it the structure switched according to.
[0022]
In such a confocal imaging system, the line-shaped specularly reflected light from the glass substrate 2 is collected by the objective lens 7 and an image of the glass substrate 2 corresponding to the focal position of the objective lens 7 (confocal). (Focus image) passes through the line slit 8. The image (confocal image) that has passed through the line slit 8 is imaged at the position of the line slit 10 by the imaging lens 9 and enters the line imaging device 11. The line imaging device 11 is a line sensor in which a plurality of imaging lines, for example, 2 to 5 lines, are arranged in parallel in which a plurality of imaging elements are arranged on a straight line. A plurality of line imaging devices 11 are positioned in parallel with the stage 1 orthogonal to the moving direction (X direction) of the stage 1 according to the width dimension of the glass substrate 2. For example, the line sensor may use a color CCD composed of red (Red), green (Green), and blue (Blue).
[0023]
The inspection processing device 12 receives the image signal output from the line imaging device 11 to acquire confocal image data or non-confocal image data of the glass substrate 2, and uses the confocal image data or non-confocal image data. It is visualized and displayed on a monitor screen (not shown).
[0024]
Further, the inspection processing device 12 compares, for example, confocal image data or non-confocal image data with reference image data stored in advance, and automatically detects a defective portion on the glass substrate 2 from the comparison result. Note that any method may be used as a method for detecting a defective portion from confocal image data or non-confocal image data. In the case of visual inspection, the operator observes the confocal image or non-confocal image displayed on the monitor screen, and the operator inputs the position of the defective portion detected on the monitor screen to the inspection processing device 12. To do. The inspection processing device 12 cuts out an image of the defective portion from the confocal image data or the non-confocal image data according to the input position of the defective portion, and displays the image of the defective portion on the monitor screen, thereby The detailed image and its coordinates may be obtained.
[0025]
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
[0026]
The illumination light emitted from the light source 4 is line-illuminated at a predetermined incident angle with respect to the surface of the glass substrate 2 through the slit 5 and the condenser lens 6. At the same time, the stage 1 moves at a constant speed in the X direction which is perpendicular to the line direction of the line illumination light, for example, by driving the stage driving unit 3. Thereby, the irradiation line position Q of the line illumination light is scanned from one end side to the other end side on the surface of the glass substrate 2, and finally the entire surface of the glass substrate 2 is scanned with the line illumination light. Here, if the line slit 8 is set to the confocal slit width, the line-shaped specularly reflected light from the glass substrate 2 is condensed by the objective lens 7 and is specularly reflected at the focal position of the objective lens 7. Only light passes through the line slit 8.
[0027]
The specularly reflected light that has passed through the line slit 8 is a surface image of the glass substrate 2 at a height position that matches the focal position of the objective lens 7 and is observed with the brightest brightness. At the same time, the surface image of the glass substrate 2 at a height position deviated back and forth from the focal position of the objective lens 7 is not condensed at the position of the line slit 8, is shielded by the line slit 8 and disappears without passing through.
[0028]
Therefore, the confocal image that has passed through the line slit 8 has a depth of focus of M as shown in FIG. ₁ For example, if the focal position is aligned with the thin film surface of the glass substrate 2, a confocal image of the surface of the thin film 13 is obtained. The confocal image that has passed through the line slit 8 is transmitted by the imaging lens 9, is formed at the position of the line slit 10, and enters the line imaging device 11.
[0029]
The inspection processing device 12 compares, for example, confocal image data with reference image data stored in advance, detects a defective portion on the glass substrate 2 or the thin film 13 from the comparison result, and also shares the defective portion. Coordinate data of the defective portion is stored together with the focus image data.
[0030]
On the other hand, if the line slit 8 is set to a non-confocal slit width, the specularly reflected light from the glass substrate 2 is a line image of the glass substrate 2 collected on the imaging surface of the objective lens 7. Passes through the slit 8. This image has a depth of focus of M as shown in FIG. ₂ Thus, a non-confocal image including the thin film 13 or the surface of the glass substrate 2 is obtained.
[0031]
Therefore, since the line imaging device 11 captures a non-confocal image including the surface of the thin film 13 to the glass substrate 2 and outputs the image signal, the inspection processing device 12 does not include the surface of the thin film 13 to the glass substrate 2. Confocal image data is displayed on the monitor screen.
Further, the inspection processing device 12 compares, for example, confocal image data or non-confocal image data with reference image data stored in advance, and detects a defective portion on the glass substrate 2 from the comparison result.
[0032]
The operator observes an image of the surface of the thin film 13 to the glass substrate 2 displayed on the monitor screen, and if there is a defective portion on the surface of the thin film 13 to the glass substrate 2, the operator can operate the defect portion. Coordinate data is stored in the inspection processing device 12 together with the image data.
[0033]
Next, a case where the slit width of the line slit 8 is variable will be described. When the slit width of the line slit 8 is varied, the depth of focus when observing the glass substrate 2 is changed according to the slit width, and can be switched steplessly from the confocal image to the non-confocal image. For example, if the slit width of the line slit 8 is narrowed, the confocal effect becomes strong and the depth of focus becomes shallow. Conversely, if the slit width of the line slit 8 is widened, the confocal effect becomes weak and the depth of focus becomes deep. At the same time, the brightness of the image can be adjusted by adjusting the slit width of the line slit 8. For example, the confocal image can be brightened by widening the slit width.
[0034]
Further, a plurality of confocal image data having different heights are obtained by changing the stage 1 at a predetermined pitch in the Z direction with respect to the focal position of the objective lens 7 with respect to the glass substrate 2 and scanning the entire surface of the glass substrate 2. can do. For example, when the focal position of the objective lens 7 is changed in five stages, the confocal image data (D ₁ ) (D ₂ ) (D ₃ ) (D ₄ ) (D ₅ ) Can be obtained.
[0035]
As a result, the confocal image data (D) acquired by the first to fifth scans. ₁ ~ D ₅ Are obtained, a three-dimensional image of the entire thin film 13 on the glass substrate 2 is obtained.
[0036]
In the manufacturing process of the liquid crystal display, a defect inspection of the thin film 13 formed on the surface of the glass substrate is performed. In the defect inspection of the thin film 13, the surface of the thin film 13 is not affected by the glass substrate 2 as a lower layer. There is a need to perform defect inspection only on the top. This is because the defect inspection for the surface of the glass substrate 2 has already been performed before the thin film 13 is formed, and the accuracy of the defect inspection on the surface of the thin film 13 is not lowered under the influence of the glass substrate 2. .
[0037]
By acquiring a plurality of confocal image data having different heights from such a situation, it is possible to obtain a confocal image only on the surface of the thin film 13 without being affected by the glass substrate 2, and from the confocal image. Defects on the surface of the thin film 13 can be detected with high accuracy. The apparatus of the present invention moves the stage 1 at a predetermined pitch in the Z direction with the line slit 8 set to the confocal slit width, so that the range of the in-focus position is reduced from the surface of the glass substrate 2 to the thin film 13. For example, the confocal image data D in FIG. ₅ Becomes an image of the surface of the glass substrate 2, and each confocal image data D ₁ ~ D ₄ Becomes an image of the surface of the thin film 13.
[0038]
However, the inspection processing apparatus 12 uses these confocal image data (D ₁ ~ D ₅ ) Is obtained. When this exclusive OR is performed, the inspection processing device 12 performs the confocal image data (D ₁ ~ D ₅ ), That is, image data on the surface of the thin film 13 and image data on the surface of the glass substrate 2 remain, and the change in film thickness of the thin film 13 can be obtained from these image data.
[0039]
Next, changing the slit width of the line slit 8 to cause the position where the confocal image is acquired to follow the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13 will be described.
[0040]
In this case, since the glass substrate 2 is held on the plurality of pins P as shown in FIG. 4, warping may occur between these pins P. If it is such a curvature, if this curvature amount is measured beforehand, if the glass substrate 2 of the same kind and size is hold | maintained on the pin P, it will be estimated that the same curvature amount will arise.
[0041]
Accordingly, since the surface height of the glass substrate 2 or the surface height of the thin film 13 formed on the glass substrate 2 changes in accordance with the amount of warpage of the glass substrate 2, the confocal image data is changed at these surface heights. Can be obtained in advance. For example, as shown in FIG. 4, in the portion of the glass substrate 2 where the pin P contacts, the glass substrate 2 becomes convex and the surface position becomes high, so the slit width is narrowed. Moreover, since the glass substrate 2 becomes concave between each pin P and the surface position becomes low, the slit width is widened.
[0042]
Thus, when the amount of warpage of the glass substrate 2 is predicted in advance and the line illumination light is scanned on the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13, the slit width of the line slit 8 is adjusted according to the predicted amount of warpage. The position where the confocal image is acquired can follow the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13.
[0043]
Next, the case where sectioning is performed while changing the focal length of the objective lens 7 in a state where the line slit 8 is set to the confocal slit width will be described. As a method of changing the focal length of the objective lens 7, in addition to the method of moving the stage 1 in the Z direction with respect to the focal position of the objective lens 7 described above, for example, on the optical path of specularly reflected light from the glass substrate 2. For example, FIG. 1 shows a method of changing the wavelength of illumination light by inserting a filter, and an optical element 16 in which the inclinations of two tapered glass plates 14 and 15 are slidably in contact with each other as shown in FIG. There are a method of inserting the optical substrate between the glass substrate 2 and the objective lens 7 and a method of inserting an acousto-optic device (Acoustic Optical Modulator) into the optical path between the glass substrate 2 and the objective lens 7.
[0044]
Among these, in the method using a filter, a plurality of filters having different center wavelengths and having a known relationship in advance between the center wavelength and the focal length of the objective lens 7 are prepared. If the relationship between the center wavelength of the filter and the amount of change in the focal length of the objective lens 7 is known, the sectioning position with respect to the thickness direction of the glass substrate 2 is known.
[0045]
For example, when the confocal image data is obtained by scanning the entire surface of the glass substrate 2 with the line illumination light for each of the plurality of filters on the glass substrate 2 on which the thin film 13 is formed, for example, each confocal image data shown in FIG. Focus image data (D ₁ ~ D ₅ As with (), each confocal image data can be acquired for each filter. Therefore, when these confocal image data are combined, an entire surface image of the thin film 13 on the glass substrate 2 is obtained. In the same manner as described above, the inspection processing device 12 can receive each confocal image data (D ₁ ~ D ₅ ) Of the thin film 13 can be obtained.
[0046]
Next, in the method of inserting the optical element 16, as shown in FIG. 5, the two glass plates 14 and 15 are respectively slid in the direction of the arrow A, and the plate thickness formed by these glass plates 14 and 15 is changed. Change continuously. When the thickness of the glass plates 14 and 15 changes continuously, the refractive index changes according to the thickness of the glass plates 14 and 15, so the focal length of the objective lens 7 changes continuously. As a result, by continuously changing the focal length of the objective lens 7, confocal image data on the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13 is obtained continuously (steplessly).
[0047]
Therefore, the inspection processing apparatus 12 can acquire each confocal image data that matches the height position on the surface of the glass substrate 2 continuous in the X direction, for example, as shown in FIG. In the case of the glass substrate 2 on which the thin film 13 is formed, the inspection processing device 12 changes the surface height of the thin film 13 (surface) as shown in FIG. 7 based on the confocal image data obtained by sectioning. Change S ₁ ) And changes in the glass substrate 2 surface height (lower layer change S) ₂ ) Can be obtained with a continuous curve.
[0048]
The surface heights of these thin films 13 are determined based on, for example, the amount of slide movement of the two glass plates 14 and 15 of the optical element 16 when the confocal image data on the surface of the glass substrate 2 is used as a height reference. The position can be determined. Similarly, the focal length of the objective lens 7 can be continuously changed by continuously changing the refractive index of light passing through the acoustooptic element using the acoustooptic element.
[0049]
Next, the case where the light source 4 that emits illumination light having a wide range of wavelength components including red (Red), green (Green), and blue (Blue) will be described.
[0050]
In this case, the line imaging device 11 uses a color CCD or the like. Reflected light including red, green, and blue components from the glass substrate 2 enters the line imaging device 11 at a time. These red, green, and blue components have the same focal position for each of the red, green, and blue components in the same manner as the focal position of the objective lens 7 is changed. Each confocal image at either height of the two surfaces is obtained.
[0051]
Therefore, the confocal images of the thin film 13 to the surface of the glass substrate 2 that coincide with the heights of the respective focal positions for the red, green, and blue components are simultaneously incident on the line imaging device 11, and these confocal images are displayed. An image is taken and the image signal is output.
[0052]
The inspection processing device 12 takes in the image signal output from the line imaging device 11 and obtains confocal image data for each color of red, green, and blue at a time, and as shown in FIG. The surface change of the glass substrate 2 at a different focal position for each blue color is obtained.
[0053]
Here, if the thin film 13 is formed on the surface of the glass substrate 2, the inspection processing device 12 determines the surface change of the glass substrate 2 and the thin film 13 from the confocal image data for each color of red, green, and blue. A change in the film thickness of the thin film 13 is obtained by obtaining a surface change and obtaining a difference between a change in the surface height of the thin film 13 and a change in the surface height of the glass substrate 2.
[0054]
As described above, in the first embodiment, the line illumination light is condensed by the condenser lens 6 and irradiated onto the surface of the glass substrate 2, and the glass substrate 2 is moved in the X direction. A line confocal optical system in which the line-shaped reflected light from the light is condensed by the objective lens 7 and passes through the line slit 8 disposed on the image forming surface of the objective lens 7 and enters the line imaging device 11. Therefore, when the line length of the line illumination light is equal to or larger than the width of the glass substrate 2, the time for acquiring a confocal image of the entire surface of the glass substrate 2 by one scanning of the line illumination light on the surface of the large glass substrate 2 is used. Can be shortened. As a result, the defect inspection for the large glass substrate 2 can be shortened in a short time, for example, the tact time for manufacturing a liquid crystal display can be shortened. For example, in the manufacturing process of the liquid crystal display, there is a step of forming a thin film 13 on the surface of the glass substrate 2, and a defect inspection of the thin film 13 is also performed. In the defect inspection of the thin film 13, a confocal image of the surface of the glass substrate 2 or only the thin film 13 can be acquired due to the sectioning effect, so that the defect inspection of only the thin film 13 can be performed in a short time and with high accuracy.
[0055]
Further, when the amount of warpage of the glass substrate 2 or the thin film 13 is predicted in advance and the line illumination light is scanned on the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13, the slit width of the line slit 8 is adjusted according to the predicted amount of warpage. If it does so, the position which acquires a confocal image can be followed on the glass substrate 2 surface or the thin film 13 surface.
[0056]
Further, if the slit width of the line slit 8 is continuously varied, the depth of focus can be continuously reduced or increased by continuously increasing or decreasing the sectioning effect. For example, the thin film 13 is formed. When observing the glass substrate 2, an observable region in the depth direction of the glass substrate 2 can be adjusted, and the surface of the thin film 13, the surface of the glass substrate 2, or an image including the thin film 13 and the glass substrate 2 is necessary. Can be acquired easily. At the same time, by changing the slit width of the line slit 5, the amount of line illumination light can be adjusted in accordance with the slit width of the line slit 8 or the reflectance of the glass substrate 2.
[0057]
Further, when the stage 1 is moved in the Z direction with the slit width of the line slit 8 set to be confocal, and sectioning is performed from the surface of the thin film 13 to the surface of the lower glass substrate 2, for example, The surface change and the surface change of the glass substrate 2 can be obtained, and the film thickness change of the thin film 13 can be measured. If the line slit 8 is set to a non-confocal slit width, the depth of focus of the image of the glass substrate 2 taken into the line imaging device 11 is deepened, whereby the surface of the thin film 13 to the surface of the glass substrate 2 is increased. The included image can be observed, and both the thin film 13 and the surface of the glass substrate 2 can be inspected simultaneously. Furthermore, if the slit width of the line slit 8 is adjusted, the depth of focus of the image of the glass substrate 2 taken into the line imaging device 11 can be freely adjusted.
[0058]
On the other hand, as a method of performing sectioning while changing the focal length of the objective lens 7 in order to acquire a confocal image of the glass substrate 2 surface or the thin film 13 surface, a filter is inserted on the optical path of the illumination light, for example. By adopting a method of changing the wavelength or a method of inserting an optical element 16 or acoustooptic element comprising two glass plates 14 and 15 having a tapered shape into the optical path, the stage 1 holding the large glass substrate is moved in the Z direction. The complicated and expensive drive mechanism to be moved can be omitted, and it is preferably applied to an inspection apparatus that requires a particularly large heavy stage.
[0059]
In the method using the optical element 16 or the acousto-optic element, the focal length of the objective lens 7 is continuously changed so that the objective lens 7 is focused at an arbitrary position on the glass substrate 2 and the thin film 13. I can do it.
[0060]
Further, if a light source 4 that emits illumination light including red, green, and blue wavelength components is used, confocal image data for each color of red, green, and blue can be acquired at a time as shown in FIG. . Thereby, the change in the surface height of the thin film 13 and the change in the surface height of the glass substrate 2 can be obtained from each confocal image data, and the change in the film thickness of the thin film 13 can be obtained from the difference. Therefore, the film thickness of the thin film 13 can be measured easily, and the inspection time of the glass substrate 2 can be shortened.
[0061]
The first embodiment may be modified as follows.
[0062]
In the first embodiment, confocal image data or non-confocal image data of the entire surface of the large glass substrate 2 is acquired by one scan using one line sensor as the line imaging device 11. When the size of the large glass substrate 2 is increased and the optical path of the illumination optical system and the imaging optical system is increased, a small line illumination unit having a line illumination width of 1 / n with respect to the size of the glass substrate 2 As shown in FIG. 9, using a line imaging device, the glass substrate 2 is irradiated with line illumination light having a width of, for example, half, and the stage 1 is scanned back and forth to confocal the entire surface of the glass substrate 2. What is necessary is just to acquire image data.
[0063]
Moreover, as shown in FIG. 10, it is an example using the two line imaging devices 11 of the width | variety of line illumination light, and the confocal image data of the large sized glass substrate 2 whole surface can be acquired by one scan.
[0064]
FIG. 11 shows an example in which four line imaging devices 11 are used, and the connecting portions of these line imaging devices 11 overlap each other. These line imaging devices 11 are overlapped in order to maintain the continuity of the image data at the connection portion of each line imaging device 11. Also, each line imaging device 11 is unitized and configured to be replaceable. With such a configuration, the confocal image data of the entire surface of the larger glass substrate 2 can be acquired by one scanning, and even if one line imaging device 11 breaks down, for example, the line imaging device 11 Can be easily replaced with a new line imaging device 11, and maintenance can be improved. Note that the two line imaging devices 11 shown in FIG. 10 can be unitized.
[0065]
Further, the line imaging device 11 may be configured according to the number of chamfers and the chamfer size of the glass substrate 2. For example, in the case of the four-chamfered glass substrate 2 shown in FIG. 12, the line length of the line imaging device 11 may be scanned using a slightly longer chamfer size Ls. Thereby, confocal image data of only the chamfered portion necessary for defect inspection in the glass substrate 2 can be acquired, image processing in the inspection processing apparatus 12 can be reduced, and processing time can be shortened. In this case, not only one line imaging apparatus 11 but also two line imaging apparatuses 11 may be used according to the arrangement of the chamfered portions as shown in FIG. 13, for example. Note that these line imaging devices 11 are spaced apart from each other if the chamfered portions are separated from each other, and even if the chamfered portions are separated, it is necessary to perform defect inspection between these chamfered portions. For example, the units may be connected in the same manner as in FIG. 10 or may be arranged in a united manner in the same manner as in FIG. The number of chamfers is not limited to four chamfering of the glass substrate 2, and other chamfering numbers such as six chamfering can be handled.
[0066]
Further, the line imaging device 11 may be disposed on the rear side of the line slit 8. In this case, the line imaging device 11 collects the reflected light from the glass substrate 2 by the objective lens 7 and captures an image that has passed through the line slit 8.
[0067]
The line slit 5 arranged in front of the light source 4 may have a variable slit width. By adjusting the slit width, the illuminance on the glass substrate 2 is changed to adjust the brightness of the glass substrate 2 during observation. it can.
[0068]
In the line confocal optical system, as shown in FIG. 8, the collimator lens 17 and the condenser lens 6 are arranged on the optical path of the illumination light emitted from the light source 5, and the line slit 8 is used as the imaging position of the imaging lens 9. The line image pickup device 11 may be configured to pick up the formed image. In this optical system, a cylindrical lens is used as the collimator lens 17, and the position of the light source 4 and the irradiation line position Q of the condenser lens 6 is conjugate with the position of the irradiation line position Q and the slit 8.
[0069]
The light source 4 may be replaced with one that outputs deep ultraviolet line illumination light. If deep ultraviolet rays are used, the reflected light from the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13 includes the light reflected by entering the fine portions on the surface, thereby increasing the resolution of the confocal image data acquired thereby. It is possible to improve the detection accuracy of the defective portion.
[0070]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0071]
FIG. 15 is a block diagram of the substrate inspection apparatus, and a line liquid crystal confocal substrate 18 is disposed at the image plane position of the objective lens 7. The line liquid crystal confocal substrate 18 is formed by arranging a plurality of pixels 19 on two straight lines as shown in FIG. 16, and each pixel 19 is turned on (light transmission state) by the liquid crystal driving unit 20. ), Off (light shielding state) is controlled. The line liquid crystal confocal substrate 18 has a plurality of pixels 19 arranged on two straight lines, but is not limited thereto, and may be arranged on, for example, one to five lines.
[0072]
As shown in FIG. 16, the liquid crystal driving unit 20 forms an opening by turning on, for example, four pixels 19 adjacent to each other, and these on-state pixels 19 are lined in synchronization with the charge capturing of the line imaging device 11. The liquid crystal confocal substrate 18 has a function of repeating scanning from one end side to the other end side (for example, from the left side to the right arrow A in the drawing). In the liquid crystal driving unit 20, if the line liquid crystal confocal substrate 18 has a plurality of lines, the number of pixels to be turned on is not limited to the four pixels 19 adjacent to each other, but may be one pixel or six pixels. It is also possible to vary the aperture ratio by forming the aperture ratio.
[0073]
Therefore, the line liquid crystal confocal substrate 18 continuously decreases the depth of focus by changing the aperture ratio according to the number of pixels that are on and adjacent to each other under the control of the liquid crystal driving unit 20, and by increasing or decreasing the sectioning effect. Accordingly, for example, a confocal image on the surface of the glass substrate 2 or the thin film 13 only having the brightest brightness can be acquired, and defect inspection of the thin film 13 can be performed with high accuracy from the confocal image.
[0074]
As described above, in the second embodiment, since the line liquid crystal confocal substrate 18 is arranged at the position of the image plane of the objective lens 7, each pixel 19 that is turned on / off of the line liquid crystal confocal substrate 18 is scan-controlled. Only by doing this, each confocal image data of the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13 can be acquired. Further, since each pixel 19 of the line liquid crystal confocal substrate 18 is only controlled to be turned on / off, the influence of vibration can be reduced as compared with a conventional configuration in which a motor is used to rotate a Nippon disk at high speed. The weight can be reduced and the size can be reduced. Further, since the aperture ratio is changed by changing the number of pixels to be turned on on the line liquid crystal confocal substrate 18, the depth of focus can be reduced or increased by increasing or decreasing the sectioning effect. Confocal images and non-confocal images can be obtained.
[0075]
Therefore, as described above, an image focused on the surface of the glass substrate 2 or the surface of the thin film 13 can be obtained. Further, by changing the aperture ratio, the amount of light incident on the line imaging device 11 can be adjusted in accordance with the reflectance of the glass substrate 2.
[0076]
In addition, this invention is not limited to the said 1st and 2nd embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
[0077]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0078]
For example, the present invention can be applied not only to inspection of a glass substrate 2 of a flat display (FPD) such as a semiconductor wafer or a liquid crystal display but also to inspection of various substrates.
[0079]
Further, the glass substrate 2 is not limited to the one on which the thin film 13 of one layer is formed, and even if the glass substrate 2 is formed in a plurality of layers, the confocal image data on the surface of the uppermost thin film is affected by the lower layer by sectioning. The film thickness can be obtained without receiving, and the film thicknesses of the plurality of layers can be measured, and an image of the plurality of layers can be observed by obtaining a non-confocal image having a deep focal depth.
[0080]
In the line liquid crystal confocal substrate 18 shown in FIG. 16, for example, four pixels 19 adjacent to each other in the number of pixels to be turned on are turned on. For example, all the pixels 19 of a predetermined line among a plurality of lines are turned on. The line slits may be formed by turning off all the pixels 19 of other lines. The predetermined number of lines to be turned on is determined according to the aperture ratio of the slit width, and if the number of lines to be turned on is continuously changed, the focal depth with respect to the glass substrate 2 is continuously changed. Can do.
[0081]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a substrate inspection method and apparatus using a confocal optical system that can shorten the inspection time for a glass substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the depth of focus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a change in film thickness on a glass substrate obtained by the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing adjustment of the slit width according to the warpage amount of the glass substrate in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of two glass plates used to change the focal length of the objective lens in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a continuous change in film thickness on a glass substrate obtained by the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing a film thickness measurement result for a semiconductor substrate coated with a resist using the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a change in the surface of a glass substrate that is simultaneously acquired by illumination light for each RGB acquired by the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a view showing a modification of the scanning method of the line imaging apparatus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a modified example of the scanning method of the line imaging apparatus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 11 is a view showing a modification of the scanning method of the line imaging apparatus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a view showing a modification of the scanning method of the line imaging apparatus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a modification of the scanning method of the line imaging apparatus in the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a modification of the optical system of the first embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a second embodiment of a substrate inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 16 is a configuration diagram of a line liquid crystal confocal substrate in a second embodiment of the substrate inspection apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Stage, 2: Glass substrate, 3: Stage drive unit, 4: Light source, 5, 8, 10: Line slit, 6: Condensing lens, 7: Objective lens, 9: Imaging lens, 11: Line imaging device , 12: inspection processing device, 13: thin film, 14, 15: glass plate, 16: optical element, 17: collimator lens, 18: line liquid crystal confocal substrate, 19: pixel, 20: liquid crystal drive unit.

Claims

ライン状の照明光を基板上に走査する手段と、
前記基板上で反射したライン状の光を対物レンズを通して共焦点用のスリットに入射する手段と、
前記スリットを通過した光をラインセンサ上に結像する手段と、
前記ラインセンサの撮像により取得された画像データに基づいて前記基板の検査を行う手段と、を有することを特徴とする基板検査方法。Means for scanning the substrate with line-shaped illumination light;
Means for entering the line-shaped light reflected on the substrate through the objective lens into the confocal slit;
Means for imaging light that has passed through the slit on a line sensor;
Means for inspecting the substrate based on image data acquired by imaging of the line sensor.

前記スリット開口率を可変することにより共焦点像又は非共焦点像を得ることを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 1, wherein a confocal image or a non-confocal image is obtained by changing the slit aperture ratio.

前記基板面上の撓み量に応じて前記スリット開口率を可変し、前記共焦点像の取得位置を前記基板面上に追従することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 1, wherein the slit aperture ratio is varied in accordance with the amount of deflection on the substrate surface, and the acquisition position of the confocal image follows the substrate surface.

前記スリット開口率を可変することにより前記ラインセンサ上に結像される画像の明るさを調整可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。2. The substrate inspection method according to claim 1, wherein brightness of an image formed on the line sensor can be adjusted by changing the slit aperture ratio.

前記基板と前記対物レンズとの焦点距離を可変することにより、前記共焦点像の取得位置を前記基板の厚さ方向に可変することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 1, wherein the acquisition position of the confocal image is changed in the thickness direction of the substrate by changing a focal length between the substrate and the objective lens.

複数の波長成分を含む照明光を前記基板に照射し、前記各波長成分に対応する各焦点位置の共焦点像を取得することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。The substrate inspection method according to claim 1, wherein the substrate is irradiated with illumination light including a plurality of wavelength components, and a confocal image at each focal position corresponding to each wavelength component is acquired.

ライン状の照明光を基板上に照射し、この基板上で反射したライン状の光を共焦点用のスリットを通して結像するライン共焦点光学系と、
前記基板と前記ライン共焦点光学系とを前記基板面に沿って相対的に移動させて前記ライン状の照明光を前記基板上に走査する走査手段と、
前記ライン共焦点光学系により結像された前記基板の像を撮像するライン撮像装置と、
このライン撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて前記基板の検査を行う検査処理装置と、を具備したことを特徴とする基板検査装置。A line confocal optical system that irradiates the substrate with line-shaped illumination light and images the line-shaped light reflected on the substrate through a confocal slit;
Scanning means for relatively moving the substrate and the line confocal optical system along the substrate surface to scan the line-shaped illumination light on the substrate;
A line imaging device that captures an image of the substrate imaged by the line confocal optical system;
An inspection processing apparatus for inspecting the substrate based on image data acquired by imaging of the line imaging apparatus.

前記ライン共焦点光学系は、光源から出力された前記照明光をライン状に集光して前記基板上に照射する照射系と、前記基板上で反射した光を結像する結像系とを有し、前記スリットは、前記結像系の結像面位置に配置されることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。The line confocal optical system includes: an illumination system that collects the illumination light output from a light source in a line shape and irradiates the substrate; and an imaging system that forms an image of the light reflected on the substrate. The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the slit is disposed at an image plane position of the image forming system.

前記スリットは、ラインスリットであることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the slit is a line slit.

前記スリットは、液晶基板における各画素のオン・オフ動作によりライン状に形成されることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。8. The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the slit is formed in a line shape by an on / off operation of each pixel in the liquid crystal substrate.

前記スリットは、スリット開口率の可変により共焦点像又は非共焦点像を得ることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the slit obtains a confocal image or a non-confocal image by changing a slit aperture ratio.

前記ライン共焦点光学系は、前記基板面上の撓み量に応じて前記スリットのスリット開口率を可変し、前記共焦点像の取得位置を前記基板面上に追従することを特徴とする請求項７項記載の基板検査装置。The line confocal optical system varies a slit aperture ratio of the slit according to a deflection amount on the substrate surface, and follows an acquisition position of the confocal image on the substrate surface. 8. The substrate inspection apparatus according to item 7.

前記スリットのスリット開口率を可変することにより前記ライン共焦点光学系により結像される画像の明るさが調整可能であることを特徴とする請求項７項記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein brightness of an image formed by the line confocal optical system can be adjusted by changing a slit aperture ratio of the slit.

前記ライン共焦点光学系と前記基板との焦点距離を可変することにより、前記共焦点像の画像位置を前記基板の厚さ方向に可変することを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。The substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein an image position of the confocal image is varied in a thickness direction of the substrate by varying a focal distance between the line confocal optical system and the substrate.

前記照明光は、複数の波長成分を出射し、前記ライン共焦点光学系は、前記各波長成分に対応する各焦点位置の共焦点像を取得することを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。8. The substrate inspection according to claim 7, wherein the illumination light emits a plurality of wavelength components, and the line confocal optical system acquires a confocal image at each focal position corresponding to each wavelength component. apparatus.