JP3780292B2 - Surface defect inspection equipment - Google Patents

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Description

本発明はウェハあるいは液晶ガラス基板等の製造プロセスラインにおける該ウェハあるいは液晶ガラス基板等のような、表面に薄膜を有する被検体あるいは表面が平面である被検体の表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置に関する。   The present invention relates to a surface defect inspection for inspecting defects on the surface of an object having a thin film on the surface or an object having a flat surface, such as the wafer or liquid crystal glass substrate in a manufacturing process line of the wafer or liquid crystal glass substrate. Relates to the device.

液晶パネル等のフォト・リソグラフィ・プロセスラインにおいて、基板表面に塗布したレジストに膜厚のむら、あるいは塵埃の付着等の欠陥があると、エッチング後にパターンの線幅不良や、パターン内のピンホールなどの不良となって現れる。そこで、一般にエッチング前の基板について前記欠陥の有無を全数検査することが行われている。   In photolithographic process lines such as liquid crystal panels, if the resist applied on the substrate surface has defects such as uneven film thickness or dust adhesion, pattern line width defects after etching, pinholes in the pattern, etc. Appears as bad. Therefore, in general, the entire substrate is inspected for the presence or absence of the defects.

従来、このような欠陥検査は、投光装置により基板(以下、被検体と呼ぶ)を照明し、目視で欠陥を探す方法が採られていた。このような用途に適した検査用投光装置の一例として、本出願人が先に出願した(特願平4−31922号明細書)の装置の概要を、図27および図28を参照して説明する。   Conventionally, for such defect inspection, a method of illuminating a substrate (hereinafter referred to as a subject) with a light projecting device and searching for defects visually has been adopted. As an example of an inspection light projection apparatus suitable for such an application, an outline of the apparatus previously filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 4-31922) is described with reference to FIGS. explain.

高輝度光源201からの光束は、熱線吸収フィルタ203を通り、拡散板204で均一照明光とされた後、干渉フィルタ205でスペクトル幅を制限された光束(以下、狭帯域光と呼ぶ)となる。続いて、平面鏡206で反射され、大口径フレネルレンズ207および208で収束光束に変換されてから被検体211を照明する。フレネルレンズ208の直後には液晶拡散板209があり、通常は拡散板として作用するので、被検体211は大きな面光源からの拡散光で照明されることになる。   The light beam from the high-intensity light source 201 passes through the heat ray absorption filter 203 and is converted into uniform illumination light by the diffusion plate 204 and then becomes a light beam whose spectral width is limited by the interference filter 205 (hereinafter referred to as narrow-band light). . Subsequently, the object 211 is illuminated after being reflected by the plane mirror 206 and converted into a convergent light beam by the large-diameter Fresnel lenses 207 and 208. Immediately after the Fresnel lens 208, there is a liquid crystal diffusion plate 209, which normally acts as a diffusion plate, so that the subject 211 is illuminated with diffused light from a large surface light source.

一方、図27に示すように電源210により液晶拡散板209に電圧を印加すると無色透明になり、このとき被検体211は収束光で照明される。   On the other hand, as shown in FIG. 27, when a voltage is applied to the liquid crystal diffusion plate 209 by the power supply 210, the liquid crystal becomes colorless and transparent. At this time, the subject 211 is illuminated with convergent light.

このような構成の検査用投光装置において、被検体211の膜厚のむらについては、図28に示す拡散光照明装置の下で検査される。これは、レジストの膜厚が変化すると、レジスト表面と裏面からの反射光の光路差が変化するため、準単色光で照明して観察すると、膜厚の変化が明暗の干渉縞となり、膜厚のむらを認識できるものである。   In the inspection light projecting device having such a configuration, the unevenness of the film thickness of the subject 211 is inspected under the diffused light illumination device shown in FIG. This is because when the resist film thickness changes, the optical path difference between the reflected light from the resist front and back surfaces changes, and when illuminated with quasi-monochromatic light, the change in film thickness becomes light and dark interference fringes. It is possible to recognize the unevenness.

被検体211に対する塵埃212の付着は、収束光照明(図27)の下で検査される。即ち、被検体211の平面で反射した光束は、位置Sに収束するので、それを避けた位置に観察者の眼213を置くと、平面以外の点つまり塵埃212で散乱された光だけが目視で認められる。   The adhesion of the dust 212 to the subject 211 is inspected under convergent light illumination (FIG. 27). That is, since the light beam reflected by the plane of the subject 211 converges at the position S, when the observer's eye 213 is placed at a position avoiding this, only the light scattered by the point 212 other than the plane, that is, the dust 212 is visually observed. Is recognized.

収束光照明では次のような欠陥も検出される。図13はレジスト現像後の被検体断面の模式図であり、基板60(ガラス板あるいはウェハなど)の上に成膜層61があり、その上にパターン化されたレジスト62が残っている状態を示している。図14は、図13の一部65を拡大したもものである。このように被検体の表面は大きく3つの部分に分けることができる。即ち、レジスト残膜上の平らな部分Aとレジストの無い平らな部分Bと、両者の間にある段差の側面CおよびDである。このうち、平らな部分Aの膜厚むら等の欠陥は、正反射光を観察する前述した拡散光照明装置で検出できる。   In the convergent light illumination, the following defects are also detected. FIG. 13 is a schematic diagram of a cross section of a specimen after resist development, and shows a state in which a film formation layer 61 is provided on a substrate 60 (a glass plate or a wafer) and a patterned resist 62 is left thereon. Show. FIG. 14 is an enlarged view of part 65 of FIG. Thus, the surface of the subject can be roughly divided into three parts. That is, the flat portion A on the resist remaining film and the flat portion B without the resist, and the side surfaces C and D of the step between them. Among these, defects such as uneven film thickness in the flat portion A can be detected by the above-described diffused light illumination device that observes regular reflection light.

さて、正常な側面は図15のCようになっているのに対し、欠陥部分の側面は例えば図16のCのように変形している。このように異なる形状は、異なる光の散乱角度分布を示すため、収束光照明で散乱光により観察すれば、側面CおよびDの欠陥が正常な部分との輝度の違いとなって認められるのである。   Now, while the normal side is as shown in FIG. 15C, the side of the defective part is deformed as shown in FIG. 16C, for example. Such different shapes show different light scattering angle distributions, and therefore, when observed with scattered light with convergent light illumination, the defects on the side surfaces C and D are recognized as luminance differences from normal parts. .

一方、膜厚のむらについては、図29に示す拡散光照明装置の下で検査される。これは、レジストの膜厚が変化すると、レジスト表面と裏面からの反射光の光路差が変化するため、準単色光で照明して観察すると、膜厚の変化が明暗の干渉縞となり、膜厚のむらを認識できるものである。   On the other hand, the film thickness unevenness is inspected under the diffused light illumination device shown in FIG. This is because when the resist film thickness changes, the optical path difference between the reflected light from the resist front and back surfaces changes, and when illuminated with quasi-monochromatic light, the change in film thickness becomes light and dark interference fringes. It is possible to recognize the unevenness.

この検査用投光装置は、本出願人が先に出願して公開された(特開平5−109849号公報)被検体の揺動回転機構と組合せて用いられる。つまり実際の検査では被検体211を投光装置で照明するとともに、揺動回転させて被検体211への光束の入・反射角や、被検体上の周期的なパターンによる回折光の方向を作業者が調整し、散乱光や干渉した反射光の観察が妨げられない状態にしながら、被検体211の全面の検査を行うことができる。   This examination light projecting apparatus is used in combination with a swinging and rotating mechanism of a subject that was previously filed and published by the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 5-109849). In other words, in the actual examination, the subject 211 is illuminated by the light projecting device, and is rotated and rotated to determine the incident / reflection angle of the light beam to the subject 211 and the direction of the diffracted light by the periodic pattern on the subject. The entire surface of the subject 211 can be inspected while being adjusted by a person so that the observation of scattered light or reflected reflected light is not hindered.

以上述べた作業は、作業者の目視による検査であるため、観察の自由度が大きく、優れた検査能力を示すことが可能である。しかし一方、作業者の個人差や、観察状態の違いによる検出能力のばらつきはどうしても避けることができず、特に検査が高頻度・長時間に及ぶと作業者の疲労を引き起こし、一定の検査能力を維持することはさらに困難になる。また、作業者からの発塵も常に問題となっており、同検査の自動化が望まれていた。 Since the work described above is a visual inspection by an operator, the degree of freedom of observation is large and an excellent inspection ability can be exhibited. On the other hand, however, variations in detection ability due to individual differences among workers and differences in observation conditions are unavoidable. Especially when inspections are performed frequently and over a long period of time, they cause worker fatigue and provide a certain level of inspection ability. It becomes even more difficult to maintain. Also, dust generation from workers has always been a problem, and automation of the inspection has been desired.

自動化の方法として容易に考えられるのは、図27ないしは図28に示した眼213の代わりに、結像レンズとCCD等の撮像素子を設置して検査画面を取得し、これを画像処理して欠陥を抽出することである。しかし、この方法は以下に述べる第1〜第4の問題点を含んでいる。   As an automated method, an image can be easily obtained by installing an imaging lens and an image sensor such as a CCD instead of the eye 213 shown in FIGS. It is to extract defects. However, this method includes the first to fourth problems described below.

<第1の問題点>
被検体211に対する照明光の入射角が、場所によって大きく異なる点である。図29はこれを説明するためのものであり、図28を簡略にしたもので、図中209は拡散板、211は被検体、214は結像レンズ、215は撮像素子である。
<First problem>
The incident angle of the illumination light with respect to the subject 211 is greatly different depending on the place. FIG. 29 is a diagram for explaining this, and FIG. 28 is simplified. In FIG. 29, 209 is a diffusion plate, 211 is a subject, 214 is an imaging lens, and 215 is an image sensor.

このような構成のものにおいて、拡散板209を出て被検体211で反射し、結像レンズ214を経て撮像素子215に達する光線の入射角θ0 は、被検体211の両端における最大値θ0maxと最小値θ0minの間で連続的に変化する。 In such a configuration, the incident angle θ 0 of the light beam that exits the diffusion plate 209 and is reflected by the subject 211 and reaches the image sensor 215 via the imaging lens 214 is the maximum value θ 0max at both ends of the subject 211. And the minimum value θ 0 min continuously.

ここで、膜厚むらの観察を例にとると、薄膜(=レジスト)の屈折率をn,膜厚をh,照明光(単色)の波長をλ0 ,(Snell の法則で決まる)薄膜内部の光線の屈折角をθ′,薄膜下面での反射時の位相変化をφ(0≦φ<2π)とすれば、薄膜による干渉縞が明線になる条件は
2nhcos θ′+( φ/2π) ・λ0 =mλ0 ,m=0,±1,±2, (1)
で表される(m;干渉次数)。つまり、照明光の入射角θ0 が変化する図29の配置では、被検体211の膜厚が全面で均一であったとしても、入射角θ0 の分布に従って被検体上に明暗の分布ができてしまう。そして、膜厚むらはその明暗の中に、ある場所では明るく、また別の場所では暗く観察される。そこで、従来の検査装置では前述のように被検体211を揺動回転させて照明の入射条件を変えながら被検体211全面を検査する必要がある。
Here, taking the observation of film thickness unevenness as an example, the refractive index of the thin film (= resist) is n, the film thickness is h, the wavelength of the illumination light (monochrome) is λ 0 , and is determined by Snell's law. If the refraction angle of the light beam is θ ′ and the phase change upon reflection on the lower surface of the thin film is φ (0 ≦ φ <2π), the condition that the interference fringes by the thin film become a bright line is 2nhcos θ ′ + (φ / 2π ) ・ Λ 0 = mλ 0 , m = 0, ± 1, ± 2, (1)
(M: interference order). That is, in the arrangement of FIG. 29 in which the incident angle θ 0 of the illumination light changes, even if the film thickness of the subject 211 is uniform over the entire surface, a light and dark distribution can be generated on the subject according to the distribution of the incident angle θ 0. End up. The film thickness unevenness is observed brightly in one place and dark in another place. Therefore, in the conventional inspection apparatus, as described above, it is necessary to inspect the entire surface of the subject 211 while changing the incident condition of the illumination by swinging and rotating the subject 211.

しかし、画像処理装置を用いて膜厚むらを抽出しようとするとき、同じ膜厚むらが場所により異なって見えたり、入射条件を変えた複数の画像を処理しなければならないとすれば、その処理がたいへん複雑で困難になるであろうことが容易に推測される。   However, when trying to extract film thickness unevenness using an image processing device, if the same film thickness unevenness looks different depending on the location or multiple images with different incident conditions must be processed, the processing It is easily guessed that it will be very complicated and difficult.

段差側面の欠陥検出に関しても同様に、被検体上の位置により、観察する散乱光が異なることになってしまう。   Similarly, for the defect detection on the side surface of the step, the scattered light to be observed varies depending on the position on the subject.

なお、被検体211がウェハ程度の大きさであれば入射角θ0 の変化も小さいが、液晶ガラス基板を一括あるいは2ないし4分割で検査しようとすると、θ0 の変化はかなり大きくなり、上記の問題は避けられなくなる。 If the subject 211 is about the size of a wafer, the change in the incident angle θ 0 is small. However, if the liquid crystal glass substrate is to be inspected all at once or in two or four divisions, the change in θ 0 becomes considerably large. The problem is inevitable.

<第2の問題点>
被検体211に対して垂直入射の照明が不可能な点である。(1) 式からわかるように、垂直入射のとき(θ0 =θ′=0°)、膜厚むらの検出感度は最も大きくなる。
<Second problem>
This is a point where normal illumination with respect to the subject 211 is impossible. As can be seen from the equation (1), the detection sensitivity of the film thickness unevenness becomes the highest at the normal incidence (θ 0 = θ ′ = 0 °).

しかし、拡散板209と撮像素子215を図30のように配置して被検体211への入射角θ0 を0°に近くした場合、撮像素子215の影になる部分は照明が当たらず、観測できない。 However, when the diffusing plate 209 and the image sensor 215 are arranged as shown in FIG. 30 and the incident angle θ 0 to the subject 211 is close to 0 °, the shadowed portion of the image sensor 215 is not illuminated and observed. Can not.

また、拡散板209と被検体211の間にハーフミラーを設けて観察光路を折り曲げれば影は無くなるが、この場合、被検体211より大きいハーフミラーが必要になり、広視野化に対応するのが難しくなる。   Further, if a half mirror is provided between the diffuser plate 209 and the subject 211 and the observation optical path is bent, the shadow disappears. However, in this case, a half mirror larger than the subject 211 is required, which corresponds to a wide field of view. Becomes difficult.

<第3の問題点>
被検体211上の座標取得が困難な点である。図29の配置では観察光軸に対して被検体211が傾いているために、全面のシャープな像を得るためには、撮像素子215の撮像面も傾けなければならず(シャインプルーフの条件)、同時に被検体211の結像レンズ214に近い側ほど倍率の大きな歪んだ像になる。従って、欠陥の原因解析等のためにその位置座標を得ようとすれば、座標を較正する手段を講じなければならない。
<Third problem>
This is a point where it is difficult to obtain coordinates on the subject 211. In the arrangement shown in FIG. 29, the subject 211 is tilted with respect to the observation optical axis. Therefore, in order to obtain a sharp image on the entire surface, the imaging surface of the image sensor 215 must also be tilted (Scheinproof condition). At the same time, the closer to the imaging lens 214 of the subject 211, the distorted image has a larger magnification. Therefore, if the position coordinates are to be obtained for the cause analysis of defects, a means for calibrating the coordinates must be taken.

<第4の問題点>
図27の装置で被検体211上の塵埃212を検出する場合、被検体211上の配線パターンによる回折光で全面が光るため、散乱点のコントラストがあまり上がらず、画像処理で抽出するのが困難になる点である。
<Fourth problem>
When the dust 212 on the subject 211 is detected by the apparatus of FIG. 27, the entire surface shines with the diffracted light by the wiring pattern on the subject 211, so the contrast of the scattering points does not increase so much and is difficult to extract by image processing. It is a point to become.

本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので、被検体上の各欠陥対して最適な観察条件となるように、回折光が撮像される位置に撮像手段を設けることにより、精度の高い欠陥検査が可能となる表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, for optimum viewing conditions for each defect on each subject, by providing the imaging means at a position where diffracted light is imaged An object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus capable of highly accurate defect inspection.

前記目的を達成するため、請求項1に対応する発明は、周期的なパターンを有する被検体の上方から拡散光束を照射する拡散光束照射光源と、
該拡散光束照射光源からの拡散光束を略平行な光束として前記被検体に照射する平行光束照射手段と、
該平行光束照射手段の平行光束により照射される前記被検体からの光を集光する集光手段と、
前記被検体の表面からの回折光を撮像する位置にその観察角度が照明中心光線の正反射の角度とは異なる所定の角度を有して配置され、前記集光手段を介して前記被検体からの光を撮像する撮像手段と、を備え、
前記撮像手段により取り込まれた画像をもとに欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査装置である。
In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 1 includes a diffused beam irradiation light source that irradiates a diffused beam from above a subject having a periodic pattern, and
A parallel light beam irradiation means for irradiating the subject with a diffused light beam from the diffused light beam irradiation light source as a substantially parallel light beam;
Condensing means for condensing light from the subject irradiated by the parallel light flux of the parallel light flux irradiating means;
The observation angle is arranged at a position where the diffracted light from the surface of the subject is imaged and has a predetermined angle different from the regular reflection angle of the illumination center ray, and is separated from the subject via the condensing means. Imaging means for imaging the light of
A surface defect inspection apparatus for detecting a defect based on an image captured by the imaging means.

前記目的を達成するため、請求項2に対応する発明は、前記被検体の法線に対する照明中心光線の入射角度を変更する角度設定手段を備えたこと特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置である。 In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 2 comprises an angle setting means for changing an incident angle of an illumination center ray with respect to a normal line of the subject. Inspection equipment.

前記目的を達成するため、請求項3に対応する発明は、前記被検体の法線に対する前記撮像手段の光軸がなす角度を設定する角度設定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置である。
前記目的を達成するため、請求項4に対応する発明は、前記撮像手段により取り込まれた画像から欠陥を抽出する画像処理手段を具備したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の表面欠陥検査装置である。
前記目的を達成するため、請求項5に対応する発明は、 前記被検体に対して、前記拡散光束照射光源の入射方向を3次元で調整する入射方向設定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置である。
前記目的を達成するため、請求項6に対応する発明は、前記角度設定手段は、前記拡散光束照射光源を同焦平面上で移動できる移動ステージであることを特徴とする請求項2に記載の表面欠陥検査装置である。
前記目的を達成するため、請求項7に対応する発明は、前記平行光束照射手段と前記集光手段は、同一のコリメータレンズで兼用されることを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置である。
To achieve the aforementioned object, the present invention corresponding to claim 3, in claim 1, characterized in that with an angle setting means for setting the angle which the optical axis is formed of the imaging means with respect to the normal of the subject It is a surface defect inspection apparatus of description.
In order to achieve the object, the invention corresponding to claim 4 comprises image processing means for extracting a defect from an image captured by the imaging means. It is a surface defect inspection apparatus as described in above.
In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 5 is provided with an incident direction setting means for adjusting the incident direction of the diffused beam irradiation light source in three dimensions with respect to the subject. The surface defect inspection apparatus according to Item 1 .
To achieve the aforementioned object, the present invention corresponding to claim 6, wherein the angle setting means, according to the diffused light beam irradiation source to claim 2, characterized in that a moving stage capable of moving on the same focal plane This is a surface defect inspection apparatus.
To achieve the aforementioned object, the present invention corresponding to claim 7, wherein the focusing means and the parallel beam irradiation means, a surface defect inspection according to claim 1, characterized in that is also used in the same collimator lens Device.

本発明によれば、被検体上の各欠陥やパターンに対して最適な観察条件となるように入射角度を自由に設定でき、又これに加えて入射方向を自由に設定でき、精度の高い欠陥検査が可能となる表面欠陥検査装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to freely set the incident angle so as to obtain an optimum observation condition for each defect or pattern on the object, and in addition to this, the incident direction can be freely set, and the defect has high accuracy. A surface defect inspection apparatus capable of inspection can be provided.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

初めに、被検体の膜厚むらおよび塵挨、傷を検出するための実施例を説明する。   First, an embodiment for detecting the film thickness unevenness, dust, and scratches of the subject will be described.

<第1実施例>
図1は本発明の表面欠陥検査装置の第1実施例の光学系の側面図である。膜厚むら検出用の光源であるハロゲンランプ2を出た光束は熱線吸収フィルタ3を経て、コンデンサレンズ4で平行光束群に変換される。これらはランプハウス1に一体となっている。
<First embodiment>
FIG. 1 is a side view of an optical system according to a first embodiment of the surface defect inspection apparatus of the present invention. The light beam emitted from the halogen lamp 2 which is a light source for detecting unevenness in film thickness passes through the heat ray absorption filter 3 and is converted into a parallel light beam group by the condenser lens 4. These are integrated with the lamp house 1.

回転ホルダ5には、複数の狭帯域干渉フィルタ(図示せず)が収められており、これをモータ(図示しない)で回転することにより、所望の干渉フィルタを光路内に挿入することができる。   A plurality of narrow-band interference filters (not shown) are housed in the rotation holder 5, and a desired interference filter can be inserted into the optical path by rotating them with a motor (not shown).

観察する薄膜の屈折率nは、1.62(ポジレジスト),厚さhは1.5μm程度であるから、干渉の光路差は2nh〜5μm程度である。そこで照明光のコヒーレント長λ0 2 /Δλ(λ0 〜0.6μm;中心波長,Δλ;スペクトルの半値幅)が5μmより十分大きくなるように、Δλ=10nmの干渉フィルタを使用している。中心波長λ0 の可変範囲は、膜厚の均一な部分の干渉次数が1だけ変化する範囲にとれば、(1) 式の任意のφに対して、膜厚が均一な領域を干渉縞の明線と暗線の間で自在に設定することができる。即ち、可変範囲をλ01からλ02(λ01<λ02)とすれば(1) 式より、
2nhcos θ′+( φ/2π) ・λ01=(m+1)λ01 2nhcos θ′+( φ/2π) ・λ02=mλ02 (2)
が成立することであり、nとφの波長依存を無視し、θ′=0として両式よりmを消去すれば、
1/2nh=1/λ01−1/λ02 (3)
を得る。
Since the refractive index n of the thin film to be observed is 1.62 (positive resist) and the thickness h is about 1.5 μm, the optical path difference of interference is about 2 nh to 5 μm. Therefore, an interference filter of Δλ = 10 nm is used so that the coherent length λ 0 2 / Δλ (λ 0 to 0.6 μm; center wavelength, Δλ; half width of spectrum) of illumination light is sufficiently larger than 5 μm. If the variable range of the center wavelength λ 0 is a range in which the interference order of the portion having a uniform film thickness is changed by 1, the region having a uniform film thickness is defined as an interference fringe for an arbitrary φ in the equation (1). It can be set freely between the bright and dark lines. That is, if the variable range is from λ 01 to λ 020102 ),
2nhcos θ ′ + (φ / 2π) • λ 01 = (m + 1) λ 01 2nhcos θ ′ + (φ / 2π) • λ 02 = mλ 02 (2)
If the wavelength dependence of n and φ is ignored and m is eliminated from both equations with θ ′ = 0,
1 / 2nh = 1 / λ 01 -1 / λ 02 (3)
Get.

つまり、検査する薄膜の光学的厚さnhが小さいほど、広い可変範囲が必要になる。そこで、検査対象となるすべての薄膜のうち、最小の光学的厚さnhをもつものに合わせてλ0 の可変範囲を設定しておけば、薄膜より下層の構成に関わらず(つまりφが変化しても)どの薄膜に対しても、膜厚の均一な領域を任意の干渉縞(例えば暗線)にする中心波長λ0 を選択することができる。 That is, as the optical thickness nh of the thin film to be inspected is smaller, a wider variable range is required. Therefore, if the variable range of λ 0 is set according to the thin film having the minimum optical thickness nh among all the thin films to be inspected, regardless of the structure below the thin film (that is, φ changes). For any thin film, it is possible to select a center wavelength λ 0 that makes an area of uniform film thickness an arbitrary interference fringe (for example, a dark line).

本実施例ではn=1.62,h=1.1μmに対応できるように、λ0 の範囲を550nmから650nmとし、その間で10nm間隔で中心波長を選べるようにしている。従って、回転ホルダ5は11枚の干渉フィルタと、白色光照明用の空穴1つを備えている。干渉フィルタで狭帯域光化された光束は集光レンズ6でファイバ束7の端面に集光される。 In this embodiment, the range of λ 0 is set from 550 nm to 650 nm so that n = 1.62 and h = 1.1 μm can be handled, and the center wavelength can be selected at intervals of 10 nm therebetween. Therefore, the rotary holder 5 includes eleven interference filters and one hole for white light illumination. The light beam narrowed by the interference filter is condensed on the end face of the fiber bundle 7 by the condenser lens 6.

照明光をファイバ束7で導くのは、ランプハウス1から集光レンズ6までの光源部を装置全体の下部に設置して、調整と保守を容易にするためである。ファイバ束7を出射した光束は拡散板9で強度分布を平均化された2次光源となる。絞り10は無用な光束を遮るものであり、これらは2次光源部8として一体化されている。拡散板9はコリメータレンズ12の焦平面上に設置されており、ハーフミラー11で反射した光束はコリメータレンズ12で平行光束となり、被検体21に垂直入射する。   The illumination light is guided by the fiber bundle 7 in order to facilitate adjustment and maintenance by installing a light source unit from the lamp house 1 to the condenser lens 6 at the lower part of the entire apparatus. The light beam emitted from the fiber bundle 7 becomes a secondary light source whose intensity distribution is averaged by the diffusion plate 9. The diaphragm 10 blocks an unnecessary light beam, and these are integrated as a secondary light source unit 8. The diffusion plate 9 is installed on the focal plane of the collimator lens 12, and the light beam reflected by the half mirror 11 becomes a parallel light beam by the collimator lens 12 and enters the subject 21 perpendicularly.

コリメータレンズ12は1回の検査視野(液晶ガラス基板の全面あるいは何分割かしたうちの1面)を覆う径をもち、被検体21から一定の間隔をおいて設置される。観察系(後述)の結像性能に関してはこの間隔は小さいほど有利であるが、コリメータレンズ12の表面の塵埃を検出しないためと、後述の散乱点検出の照明光を通すために、数cmから10数cmの間隔をとっている。被検体21で反射した光束は再びコリメータレンズ12を通って収束光となり、ハーフミラー11を通過した成分が結像レンズ13に入射する。結像レンズ13は被検体21表面の像をモノクロのCCD14の撮像面上に結像する。このとき、結像レンズ13を、その入射瞳がコリメータレンズ12の焦平面近傍(即ち、拡散板9とほぼ共役の位置)に位置するように設置すると、被検体21で反射した光束が効率よく集められ、均一な照度の観察視野を得ることができる。   The collimator lens 12 has a diameter that covers one field of view (the entire surface of the liquid crystal glass substrate or one of several divided surfaces), and is installed at a certain distance from the subject 21. As for the imaging performance of the observation system (described later), the smaller the interval, the more advantageous. However, in order not to detect dust on the surface of the collimator lens 12 and to pass illumination light for detecting a scattering point described later, from several cm. An interval of a few tens of centimeters is taken. The light beam reflected by the subject 21 passes through the collimator lens 12 again to become convergent light, and the component that has passed through the half mirror 11 enters the imaging lens 13. The imaging lens 13 forms an image of the surface of the subject 21 on the imaging surface of the monochrome CCD 14. At this time, if the imaging lens 13 is installed so that its entrance pupil is located in the vicinity of the focal plane of the collimator lens 12 (that is, a position substantially conjugate with the diffusion plate 9), the light beam reflected by the subject 21 is efficiently obtained. Collected and an observation field of uniform illumination can be obtained.

周期的な配線パターンをCCD14で撮像するとき、CCD14の画素周期と配線パターン像の周期がほぼ一致すると、撮像画像にモアレが発生してしまうため、結像レンズ13の焦点距離を適当に選んで、モアレの発生しない観察倍率にする必要がある。   When a periodic wiring pattern is imaged by the CCD 14, if the pixel period of the CCD 14 and the period of the wiring pattern image substantially coincide with each other, moire occurs in the captured image. Therefore, the focal length of the imaging lens 13 is appropriately selected. Therefore, it is necessary to set the observation magnification so that moire does not occur.

そこで本実施例では、結像レンズ13としてズームレンズを採用し、様々な配線パターン周期に対応可能にしている。ただし、ズーミングすると結像レンズ13の入射瞳位置が変わるため、それを相殺して入射瞳を前述した位置に戻すため、結像レンズ13とCCD14を光軸方向へ移動する平行移動ステージ(図示しない)を備えている。また、CCD14の画素周期は一般に水平方向と垂直方向で異なるから、CCD14を光軸を回転軸として回転することにより、モアレが消える場合もあるので、そのための回転ステージを設けてもよい。板15と16は、ハーフミラー11を透過した照明光により無用の物が照明されて被検体21の像と重畳した像がCCD14の撮像面上にできるのを防ぐためのものであり、表面に黒色塗装などの反射防止処理をした平面板である。   In this embodiment, therefore, a zoom lens is employed as the imaging lens 13 so that various wiring pattern cycles can be accommodated. However, since the entrance pupil position of the imaging lens 13 changes when zooming, the translation pupil stage (not shown) moves the imaging lens 13 and the CCD 14 in the direction of the optical axis in order to cancel this and return the entrance pupil to the position described above. ). In addition, since the pixel period of the CCD 14 is generally different between the horizontal direction and the vertical direction, the moire may disappear by rotating the CCD 14 around the optical axis. Therefore, a rotation stage for this purpose may be provided. The plates 15 and 16 are for preventing unnecessary objects from being illuminated by the illumination light transmitted through the half mirror 11 and forming an image superimposed on the image of the subject 21 on the imaging surface of the CCD 14. It is a flat plate with antireflection treatment such as black paint.

一方、塵埃検出用の光源部17は図示しないハロゲンランプと熱線吸収フィルタ,集光レンズ6を内部に含み、ライン照明18のファイバ束端面に白色光束を入射する。ライン照明18は、出射側でファイバ束中の各ファイバを2列直線状に30cmの長さで並べたもので、半円柱形状の集光レンズ19と併せて薄いシート状の照明光をつくる。集光レンズ19の断面を図5に示す。集光レンズ19はアクリル円柱を半切し、その切断面にアルミニウムを蒸着して反斜面Bとしたものであり、ライン照明18のファイバ端Aから出射した光束を平行に近い光束Cにして出射する。集光レンズ19をこのような形状にしたのは、被検体21への入射角を90°に近くしたときに、ライン照明18と集光レンズ19が、被検体21およびそれを搬送するステージ(図示しない)と干渉しないようにするためである。   On the other hand, the dust detection light source unit 17 includes a halogen lamp (not shown), a heat ray absorption filter, and a condensing lens 6 inside, and a white light beam is incident on the end face of the fiber bundle of the line illumination 18. The line illumination 18 is formed by arranging each fiber in the fiber bundle in a straight line with a length of 30 cm on the emission side, and produces a thin sheet-like illumination light together with a semi-cylindrical condensing lens 19. A cross section of the condenser lens 19 is shown in FIG. The condensing lens 19 is a half-cut acrylic cylinder, and aluminum is deposited on the cut surface to form an anti-slope B. The light beam emitted from the fiber end A of the line illumination 18 is emitted as a nearly parallel light beam C. . The condensing lens 19 has such a shape because the line illumination 18 and the condensing lens 19 transport the subject 21 and the stage (when the incident angle to the subject 21 is close to 90 °). This is to prevent interference with (not shown).

さらに図2および図3によりライン照明の配置を説明する。図2はライン照明18と被検体21,コリメータレンズ12の位置関係を示しており、1枚の被検体21を4分割で検査する例である。破線23は被検体21の移動範囲である。4台のライン照明18は、観察視野22の中心Oとの距離L を一定に保ちつつ、Oを回転軸として被検体21に対する入射方向φをΔφの範囲で可変する移動ステージ(図示しない)に各々載置されており、被検体21の種類毎に、配線パターンからの回折光が観察系に最も入射しない適切な入射方向φに設定される。   Further, the arrangement of line illumination will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the positional relationship between the line illumination 18, the subject 21, and the collimator lens 12, and is an example in which one subject 21 is inspected in four divisions. A broken line 23 is a movement range of the subject 21. The four line illuminations 18 are moved to a moving stage (not shown) that changes the incident direction φ with respect to the subject 21 within a range of Δφ around O as a rotation axis while maintaining a constant distance L to the center O of the observation visual field 22. Each is placed, and is set to an appropriate incident direction φ where the diffracted light from the wiring pattern is least incident on the observation system for each type of subject 21.

被検体21に対して同じ入射方向φになるように対称な位置に4台のライン照明18を設置したのは、相補って観察視野22内をほぼ均一に照明するためと、被検体21の表面の傷のように方向性をもった欠陥の検出感度異方性を補うためである。   The reason why the four line illuminations 18 are installed at symmetrical positions so as to have the same incident direction φ with respect to the subject 21 is to illuminate the inside of the observation visual field 22 almost uniformly and complement the subject 21. This is to compensate for the detection sensitivity anisotropy of a defect having directionality such as a scratch on the surface.

図3は入射方向φの設定をライン照明18の中心O′を回転軸として行う別の例である。図3の方法は可変範囲Δφを大きくとれる利点があり、図2の方法はライン照明18による照野の中心線が常に観察視野22の中心を通るため照明効率の点で有利である。ライン照明18の設定は、被検体の種類や大きさに応じて図2または図3ないしは両者の折衷案を採用すればよい。   FIG. 3 shows another example in which the incident direction φ is set with the center O ′ of the line illumination 18 as the rotation axis. The method of FIG. 3 has an advantage that the variable range Δφ can be increased, and the method of FIG. 2 is advantageous in terms of illumination efficiency because the center line of the illumination field by the line illumination 18 always passes through the center of the observation field 22. For the setting of the line illumination 18, FIG. 2 or FIG. 3 or a compromise of both may be adopted according to the type and size of the subject.

ここで、再度図1に戻って説明を続ける。ライン照明18で照明された被検体21は、膜厚むら検出と同じ結像レンズ13とCCD14で撮像される。このとき、微弱な散乱光の減衰を防ぐために、ハーフミラー11を平行移動ステージ(図示しない)により、紙面と垂直な方向へ移動し、観察光路から外す。ハーフミラー11が厚く、光路長の変化が無視できないときは、材質と厚さが等しく表面に反射防止コートを施した補償板を、ハーフミラー11の代わりに光路に挿入すればよい。   Here, it returns to FIG. 1 again and continues description. The subject 21 illuminated by the line illumination 18 is imaged by the imaging lens 13 and the CCD 14 which are the same as those for detecting the film thickness unevenness. At this time, in order to prevent attenuation of weak scattered light, the half mirror 11 is moved in a direction perpendicular to the paper surface by a parallel movement stage (not shown) and removed from the observation optical path. When the half mirror 11 is thick and the change in the optical path length cannot be ignored, a compensation plate having the same material and thickness and having an antireflection coating on the surface may be inserted into the optical path instead of the half mirror 11.

また、コリメータレンズ12は被検体21の全面から等しい散乱角の、つまり被検体21に対して垂直方向の散乱光を集めて結像レンズ13の入射瞳に導く作用をもつ。しかし、コリメータレンズ12が無くても、散乱点の観察は可能であるから、もし必要なら光路から外してもよい。被検体21の下に、被検体21とほぼ平行に一定の間隔をおいて設置された背景板20は、前述の板15,16と同様に表面に反射防止処理を施した平面板である。液晶ガラス基板等の一部透明な被検体21を検査する場合、照明光の一部が被検体21を透過して背景を照明することは避けられないが、そのような場合にも欠陥検出を妨害しないような単純な背景をつくるように背景板20は作用する。また、被検体21との間隔は、被検体21を通過したライン照明18の照明光が背景板20に当たらないように数cmの距離をとっている。   The collimator lens 12 has a function of collecting scattered light having an equal scattering angle from the entire surface of the subject 21, that is, in a direction perpendicular to the subject 21, and guiding it to the entrance pupil of the imaging lens 13. However, since the scattering point can be observed without the collimator lens 12, it may be removed from the optical path if necessary. The background plate 20 placed under the subject 21 at a constant interval substantially parallel to the subject 21 is a flat plate having a surface subjected to antireflection treatment in the same manner as the plates 15 and 16 described above. When a partially transparent subject 21 such as a liquid crystal glass substrate is inspected, it is inevitable that a part of the illumination light passes through the subject 21 and illuminates the background. The background plate 20 acts to create a simple background that does not interfere. Further, the distance from the subject 21 is set to a distance of several centimeters so that the illumination light of the line illumination 18 that has passed through the subject 21 does not hit the background plate 20.

次に、図4によって制御部と画像処理部の構成を説明する。画像処理装置35はホストコンピュータ31の制御によりCCD14から検査画像を取込み、画像処理を行って膜厚むらや塵埃等の欠陥を抽出し、その種類,数,位置,面積等のデータをホストコンピュータ31へ送る。モニタTV34は検査画像と処理画像を表示する。画像記憶装置36は必要に応じて検査画像や処理画像を保存するものである。各制御部の制御はホストコンピュータ31の指示によりシーケンサ37が行う。光学系制御部38は、干渉フィルタの回転ホルダ5,ハーフミラー11の移動ステージなどの光学系可動機構と光源2および17の光量を制御する。ステージ制御部39は、被検体21を真空吸着・支持して、被検体21を観察視野内に移動する吸着ステージと、その位置決め機構を制御する。基板搬送制御部40は被検体を1枚ずつストッカから取出して前記吸着ステージ上に載置し、検査後の被検体21を同ステージからストッカへ戻す搬送部を制御する。なお、ステージと搬送部は図示していない。作業者はモニタTV30に表示されるメニュー画面に従ってキーボード32を操作することにより、検査装置に必要な指示を与える。メモリ33は、被検体の種類毎の検査条件(光学系の設定と画像処理の条件)や、検査データ等を保存するものである。   Next, the configuration of the control unit and the image processing unit will be described with reference to FIG. The image processing device 35 takes an inspection image from the CCD 14 under the control of the host computer 31, performs image processing to extract defects such as film thickness unevenness and dust, and stores data such as type, number, position, and area of the host computer 31. Send to. The monitor TV 34 displays the inspection image and the processed image. The image storage device 36 stores inspection images and processed images as necessary. Each control unit is controlled by the sequencer 37 in accordance with an instruction from the host computer 31. The optical system control unit 38 controls the optical system movable mechanism such as the rotary holder 5 of the interference filter 5 and the moving stage of the half mirror 11 and the light amounts of the light sources 2 and 17. The stage control unit 39 controls the suction stage that moves the subject 21 within the observation field by vacuum suction and support of the subject 21 and the positioning mechanism thereof. The substrate transfer control unit 40 controls the transfer unit that takes out the specimens one by one from the stocker and places them on the adsorption stage, and returns the specimen 21 after the inspection from the stage to the stocker. Note that the stage and the transport unit are not shown. The operator gives necessary instructions to the inspection apparatus by operating the keyboard 32 in accordance with the menu screen displayed on the monitor TV 30. The memory 33 stores inspection conditions (optical system settings and image processing conditions) for each type of subject, inspection data, and the like.

続いて、主に図4と図1により、本実施例の検査装置の動作を説明する。作業者がキーボード32により被検体21の種類とともに検査開始を指示すると、メモリ33に予め保存されている検査条件の中から、その被検体21に該当する条件がホストコンピュータ31に読み込まれ、シーケンサ37を介して光学系制御部38が光学系の設定を行う。   Subsequently, the operation of the inspection apparatus of the present embodiment will be described mainly with reference to FIGS. When the operator instructs to start the examination together with the type of the subject 21 using the keyboard 32, the conditions corresponding to the subject 21 are read into the host computer 31 from the examination conditions stored in the memory 33 in advance, and the sequencer 37. The optical system control unit 38 sets the optical system via.

この光学系制御部38で設定されるのは、干渉フィルタの選択,ライン照明18の入射方向,結像レンズ13のズーミングとそれに伴う光軸方向の移動・位置決めである。次にストッカから搬送部によって1枚めの被検体21が取出され、吸着ステージに載置される。吸着ステージは、被検体21を4分割で検査する場合、被検体21を吸着固定した後、図2のようにその4分の1が観察視野の中央にくるように移動し、位置決めする。検査は初めにハロゲンランプ2を点灯し、その光量を前記検査条件により調整する。   The optical system controller 38 sets the selection of the interference filter, the incident direction of the line illumination 18, the zooming of the imaging lens 13, and the accompanying movement / positioning in the optical axis direction. Next, the first subject 21 is taken out of the stocker by the transport unit and placed on the adsorption stage. When inspecting the subject 21 in four divisions, the adsorption stage moves and positions the subject 21 so that a quarter of the subject 21 comes to the center of the observation field as shown in FIG. In the inspection, the halogen lamp 2 is first turned on, and the amount of light is adjusted according to the inspection conditions.

光量が所定値に達したらCCD14から検査画像を画像処理装置35に取込む。このとき検査画像101は図6のように、被検体21の縁102を含み、被検体21内は膜厚の均一な暗い領域の中に、膜厚むらの部分104だけが明るくなった画像となっている。画像処理装置35はこの画像から検査領域103だけをマスキングで取出し、シェード補正,二値化処理等を経て膜厚むらの部分104だけを抽出し、その位置,面積等のデータをホストコンピュータ31へ送る。次にハロゲンランプ2を消灯し、光源部17を点灯すると共に、ハーフミラー11を光路から外す。このとき検査画像105は図7のようになり、暗い領域の中に、塵埃による散乱点108だけが明るく見えている。これより同様の画像処理により散乱点108だけを抽出し、その位置等のデータをホストコンピュータ31へ送る。画像処理の過程は前記検査条件で規定されている。   When the amount of light reaches a predetermined value, the inspection image is taken into the image processing device 35 from the CCD 14. At this time, as shown in FIG. 6, the inspection image 101 includes an edge 102 of the subject 21, and an image in which only the uneven thickness portion 104 is brightened in a dark region having a uniform thickness in the subject 21. It has become. The image processing device 35 extracts only the inspection region 103 from this image by masking, extracts only the portion 104 having uneven thickness through shade correction, binarization processing, and the like, and sends data such as position and area to the host computer 31. send. Next, the halogen lamp 2 is turned off, the light source unit 17 is turned on, and the half mirror 11 is removed from the optical path. At this time, the inspection image 105 is as shown in FIG. 7, and only the scattering point 108 due to dust appears bright in a dark region. From this, only the scattering point 108 is extracted by the same image processing, and data such as the position is sent to the host computer 31. The process of image processing is defined by the inspection conditions.

なお、ハロゲンランプ2と光源部17の光量を適当に調整して同時点灯することにより、膜厚むらと塵埃による散乱点を同一の検査画面で取得することも可能である。被検体21の残りの4分の3の領域も同様に検査される。   It is also possible to obtain the film thickness unevenness and dust scattering points on the same inspection screen by appropriately adjusting the light quantities of the halogen lamp 2 and the light source unit 17 and simultaneously lighting them. The remaining three quarters of the subject 21 are similarly examined.

1枚の被検体21の検査が終了すると、ホストコンピュータ31は4分割で検査された被検体21の欠陥データを総合し、欠陥の種類,数等を前記検査条件に含まれている検査基準と照らし合わせて、被検体21の良否を判定する。検査された被検体21は搬送部により、吸着ステージから良否に分かれた検査済みストッカへ送られ、1枚の検査を終了する。以上の動作の中で、ハロゲンランプ2と光源部17の点灯と消灯は、光路中に設けたシャッタの開閉によって行ってもよい。   When the inspection of one subject 21 is completed, the host computer 31 integrates the defect data of the subject 21 inspected in four divisions, and the inspection criteria including the type, number, etc. of the defects in the inspection conditions. The quality of the subject 21 is determined in light of the comparison. The inspected subject 21 is sent from the adsorption stage to the inspected stocker by the transport unit, and one inspection is completed. In the above operation, the halogen lamp 2 and the light source unit 17 may be turned on and off by opening and closing a shutter provided in the optical path.

上記の実施例では膜厚むら検査用の準単色光の中心波長を可変とするために、ハロゲンランプ2と回転ホルダ5に挿入支持される干渉フィルタの組合わせを用いているが、干渉フィルタの代わりにモノクロメータなどを使用したり、あるいは元々準単色光であるレーザ等の光源を用いてもよい。また、干渉フィルタは光源側ではなく結像レンズ13の前面に載置してもよい。   In the above embodiment, a combination of the halogen lamp 2 and the interference filter inserted and supported in the rotary holder 5 is used in order to make the center wavelength of the quasi-monochromatic light for inspecting the thickness unevenness variable. Instead, a monochromator or the like may be used, or a light source such as a laser that is originally quasi-monochromatic light may be used. The interference filter may be placed on the front surface of the imaging lens 13 instead of the light source side.

<第2実施例>
図1の光学系は以下のように変形することも可能である。
<Second embodiment>
The optical system in FIG. 1 can be modified as follows.

図8は本発明の第2実施例を示すもので、照射手段および集光手段は、1つコリメータレンズ12からなり、被検体21の直前に配置され、かつ該被検体21の観察視野とほぼ等しい大きさであって光源すなわちファイバ束7からの光を略平行な光束として該被検体21に照射するとともに、該被検体21の表面からの反射光を通過させる。   FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The irradiating means and the condensing means are composed of one collimator lens 12 and are arranged immediately in front of the subject 21, and are almost the same as the observation visual field of the subject 21. The subject 21 is irradiated with light from the light source, that is, the fiber bundle 7, having the same size as a substantially parallel light beam, and reflected light from the surface of the subject 21 is allowed to pass therethrough.

ファイバ束7はコリメータレンズ12の焦平面近傍に配置され、コリメータレンズ12に狭帯域光を入射する。   The fiber bundle 7 is disposed in the vicinity of the focal plane of the collimator lens 12, and narrow band light is incident on the collimator lens 12.

観察手段は結像レンズ13とCCD14からなり、コリメータレンズ12の光軸を中心にファイバ束7と軸対称の位置に入射瞳を有し、被検体21の表面を観察するものである。   The observation means comprises an imaging lens 13 and a CCD 14, has an entrance pupil at an axially symmetric position with the fiber bundle 7 around the optical axis of the collimator lens 12, and observes the surface of the subject 21.

このように構成された第2実施例においても、被検体21の近傍に、観察視野とほぼ等しい大きさのコリメータレンズ12を備えたことにより、全視野を等しい入射角で照明して、膜厚むらを等厚干渉縞として観察できる。また、図1の実施例のハーフミラー11が不要になるという利点がある。   Also in the second embodiment configured as described above, the collimator lens 12 having a size substantially equal to the observation visual field is provided in the vicinity of the subject 21, thereby illuminating the entire visual field at the same incident angle, and the film thickness. Unevenness can be observed as equal thickness interference fringes. Further, there is an advantage that the half mirror 11 of the embodiment of FIG.

<第3実施例>
図9は本発明の第3実施例の光学系を示すもので、以下に述べる光源、照射手段、集光手段および観察手段から構成されている。照射手段および集光手段は、ハーフミラー11と第1および第2のコリメータレンズ12,12´からなっている。
<Third embodiment>
FIG. 9 shows an optical system according to a third embodiment of the present invention, which is composed of a light source, an irradiating means, a condensing means and an observing means described below. The irradiating means and the condensing means comprise a half mirror 11 and first and second collimator lenses 12 and 12 '.

狭帯域光束を導くファイバ束7の出射端面がコリメータレンズ12の焦点近傍に配置されている。ハーフミラー11は被検体21の表面に対してほぼ45度に傾斜した状態に配置され、光を反射または透過させるものである。コリメータレンズ12は、ファイバ束7からの光を略平行にしてハーフミラー11を介して被検体21に照射する。コリメータレンズ12´は、被検体21の表面からの反射光の光軸とその光軸が一致するように配置され、被検体21の表面からの反射光を集光させる。   The exit end face of the fiber bundle 7 that guides the narrow-band light beam is disposed in the vicinity of the focal point of the collimator lens 12. The half mirror 11 is arranged in a state inclined at approximately 45 degrees with respect to the surface of the subject 21 and reflects or transmits light. The collimator lens 12 irradiates the subject 21 through the half mirror 11 with the light from the fiber bundle 7 substantially parallel. The collimator lens 12 ′ is arranged so that the optical axis of the reflected light from the surface of the subject 21 coincides with the optical axis thereof, and collects the reflected light from the surface of the subject 21.

観察手段は結像レンズ13とCCD14からなり、CCD14はコリメータレンズ12´の焦点近傍に配置され、被検体21の表面を観察するものである。   The observation means includes an imaging lens 13 and a CCD 14, which is arranged in the vicinity of the focal point of the collimator lens 12 ′ and observes the surface of the subject 21.

この第3実施例によれば、第1実施例と同様の効果が得られる。   According to the third embodiment, the same effect as the first embodiment can be obtained.

<第4実施例>
図10は本発明の第4実施例の光学系を示すもので、第1のコリメータレンズ12が被検体21の表面に対してその光軸を傾けて配置され、狭帯域光源であるファイバ束7からの光を略平行な光束として該被検体21に照射するものである。第2のコリメータレンズ12´が、被検体21の表面からの反射光の光軸とその光軸が一致するように配置されるものである。
<Fourth embodiment>
FIG. 10 shows an optical system according to a fourth embodiment of the present invention, in which a first collimator lens 12 is arranged with its optical axis inclined with respect to the surface of the subject 21, and a fiber bundle 7 as a narrow band light source. Is irradiated onto the subject 21 as a substantially parallel light beam. The second collimator lens 12 ′ is arranged so that the optical axis of the reflected light from the surface of the subject 21 coincides with the optical axis.

コリメータレンズ12´の焦点近傍に結像レンズ13、CCD14が配置され、これにより被検体21の表面を観察できるようになっている。   An imaging lens 13 and a CCD 14 are arranged in the vicinity of the focal point of the collimator lens 12 ', so that the surface of the subject 21 can be observed.

この第4実施例によれば、第3実施例と同様な効果が得られるばかりでなく、図9の実施例のハーフミラー11が不要になるという利点がある。   According to the fourth embodiment, not only the same effect as the third embodiment can be obtained, but also the half mirror 11 of the embodiment of FIG. 9 is not required.

<第5実施例>
次に、被検体表面のパターン化された層の段差側面に関する欠陥を検出するための実施例について説明する。
<Fifth embodiment>
Next, an embodiment for detecting a defect related to the step side surface of the patterned layer on the surface of the subject will be described.

図11は本発明の第5実施例の光学系を示す図であり、図示しない光源であるハロゲンランプを出た光束は、図1に示す拡散光束照射光源と同様に干渉フィルタを通して狭帯域光にされた後、ファイバ束7に入射し、出射端面側に配置された拡散板により2次光源(拡散光束照射光源)となる。   FIG. 11 is a diagram showing an optical system according to a fifth embodiment of the present invention. A light beam emitted from a halogen lamp which is a light source (not shown) is converted into a narrowband light through an interference filter in the same manner as the diffused light beam irradiation light source shown in FIG. After that, the light enters the fiber bundle 7 and becomes a secondary light source (diffuse light beam irradiation light source) by the diffusion plate arranged on the exit end face side.

ファイバ束7の出射端面(拡散板)は、平行光束照射手段例えばコリメータレンズ12の後側焦平面上の、コリメータレンズ12の光軸上でない位置に設置されている。この出射端面は、入射角度設定手段例えば移動ステージ(図示せず)により同焦平面上を移動できるようになっており、コリメータレンズ12の光軸に対する照明中心光線の入射角度θo を任意の値に設定することができる。コリメータレンズ12は、その光軸が被検体21に対して垂直になるように、かつ被検体と適度な間隔をおいて設置される。コリメータレンズ12は、被検体21の検査領域を覆う大きさとなっている。 The exit end face (diffusion plate) of the fiber bundle 7 is installed at a position not on the optical axis of the collimator lens 12 on the rear focal plane of the parallel light beam irradiation means, for example, the collimator lens 12. This exit end face can be moved on the same focal plane by an incident angle setting means, for example, a moving stage (not shown), and the incident angle θ o of the illumination center ray with respect to the optical axis of the collimator lens 12 can be set to an arbitrary value. Can be set to The collimator lens 12 is installed such that its optical axis is perpendicular to the subject 21 and at an appropriate distance from the subject. The collimator lens 12 is sized to cover the examination region of the subject 21.

図11のように構成することにより、ファイバ束7から出射した光束はコリメータレンズ12で平行光束となり、入射角θo で被検体21を照明する。被検体21で正反射した正反射光束は再びコリメータレンズ12を通って集束点29に集束する。 With the configuration as shown in FIG. 11, the light beam emitted from the fiber bundle 7 becomes a parallel light beam by the collimator lens 12, and illuminates the subject 21 at an incident angle θ o . The specularly reflected light beam that has been specularly reflected by the subject 21 passes through the collimator lens 12 and converges to the converging point 29 again.

一方、被検体21から垂直方向へ出射した散乱光(図11の破線)はコリメータレンズ12で集められ、その後側焦点に集束する。その近傍に入射瞳が位置するように結像レンズ13を設置し、撮像手段例えばCCD14の撮像面に被検体21の像を結像させる。なお、前述の理由により、結像レンズ13としてズームレンズを採用している。   On the other hand, the scattered light (broken line in FIG. 11) emitted from the subject 21 in the vertical direction is collected by the collimator lens 12 and focused on the rear focal point. The imaging lens 13 is installed so that the entrance pupil is positioned in the vicinity thereof, and the image of the subject 21 is formed on the imaging surface of the imaging means, for example, the CCD 14. For the above-described reason, a zoom lens is employed as the imaging lens 13.

次に、図11の制御部と画像処理部の構成について説明するが、図4とほぼ同じであるので、図4を参照して説明する。画像処理手段例えば画像処理装置35はホストコンピュータ31の制御によりCCD14から検査画像を取込み、画像処理を行って欠陥を抽出し、その種類、数、位置、面積等のデータをホストコンピュータ31へ送る。モニタTV34は検査画像と処理画像を表示する。   Next, the configuration of the control unit and the image processing unit in FIG. 11 will be described. Since the configuration is almost the same as in FIG. 4, the description will be given with reference to FIG. Image processing means, for example, an image processing device 35 takes an inspection image from the CCD 14 under the control of the host computer 31, performs image processing to extract defects, and sends data such as the type, number, position, and area to the host computer 31. The monitor TV 34 displays the inspection image and the processed image.

画像記憶装置36は必要に応じて検査画像や処理画像を保存するものである。各制御部の制御はホストコンピュータ31の指示によりシーケンサ37が行う。光学系制御部38は、光源の光量、ファイバ束7の出射端面位置などを制御する。ステージ制御部39は、被検体21を真空吸着・支持して、被検体21を観察視野内に移動する吸着ステージと、その位置決め機構を制御する。基板搬送制御部40は被検体を1枚ずつストッカから取出して前記吸着ステージ上に載置し、検査後の被検体21を同ステージからストッカへ戻す搬送部を制御する。   The image storage device 36 stores inspection images and processed images as necessary. Each control unit is controlled by the sequencer 37 in accordance with an instruction from the host computer 31. The optical system control unit 38 controls the light amount of the light source, the position of the emission end face of the fiber bundle 7 and the like. The stage control unit 39 controls the suction stage that moves the subject 21 within the observation field by vacuum suction and support of the subject 21 and the positioning mechanism thereof. The substrate transfer control unit 40 controls the transfer unit that takes out the specimens one by one from the stocker and places them on the adsorption stage, and returns the specimen 21 after the inspection from the stage to the stocker.

なお、ステージと搬送部は図示していない。作業者はモニタTV30に表示されるメニュー画面に従ってキーボード32を操作することにより、検査装置に必要な指示を与える。メモリ33は、被検体の種類毎の検査条件(光学系の設定と画像処理の条件)や、検査データ等を保存するものである。   Note that the stage and the transport unit are not shown. The operator gives necessary instructions to the inspection apparatus by operating the keyboard 32 in accordance with the menu screen displayed on the monitor TV 30. The memory 33 stores inspection conditions (optical system settings and image processing conditions) for each type of subject, inspection data, and the like.

続いて、第5実施例の検査装置の動作を説明する。作業者がキーボード32により被検体21の種類とともに検査開始を指示すると、メモリ33に予め保存されている検査条件の中から、その被検体21に該当する条件がホストコンピュータ31に読み込まれ、シーケンサ37を介して光学系制御部38が光学系の設定を行う。   Subsequently, the operation of the inspection apparatus of the fifth embodiment will be described. When the operator instructs to start the examination together with the type of the subject 21 using the keyboard 32, the conditions corresponding to the subject 21 are read into the host computer 31 from the examination conditions stored in the memory 33 in advance, and the sequencer 37. The optical system control unit 38 sets the optical system via.

この光学系制御部38で設定されるのは、光源の光量、ファイバ束1の出射端面位置、結像レンズ13のズーミングとそれに伴う光軸方向の移動・位置決めである。次にストッカから搬送部によって1枚めの被検体21が取出され、吸着ステージに載置される。吸着ステージは、被検体21を吸着固定した後、観察視野の中央にくるように移動し、位置決めする。   What is set by the optical system control unit 38 is the light amount of the light source, the exit end face position of the fiber bundle 1, the zooming of the imaging lens 13, and the accompanying movement / positioning in the optical axis direction. Next, the first subject 21 is taken out of the stocker by the transport unit and placed on the adsorption stage. After the subject 21 is sucked and fixed, the suction stage is moved and positioned so as to be in the center of the observation field.

続いて、CCD14から検査画像を画像処理装置35に取込む。このとき検査画像50は例えば図12のように、被検体の縁51を含み、被検体21内は欠陥のない均一輝度領域の中に、側面欠陥の部分53だけが異なる輝度になった画像となっている。画像処理装置35はこの画像から検査領域52だけをマスキングで取出し、シェード補正、二値化処理等を経て欠陥の部分53だけを抽出し、その位置、面積等のデータをホストコンピュータ31へ送る。   Subsequently, the inspection image is taken into the image processing device 35 from the CCD 14. At this time, the inspection image 50 includes, for example, an edge 51 of the subject as shown in FIG. 12, and an image in which only the side defect portion 53 has a different brightness in a uniform luminance region without defects in the subject 21. It has become. The image processing device 35 takes out only the inspection area 52 from this image by masking, extracts only the defective portion 53 through shade correction, binarization processing, etc., and sends the data such as the position and area to the host computer 31.

このようにして1枚の被検体21の検査が終了すると、ホストコンピュータ31は欠陥の種類、数等を前記検査条件に含まれている検査基準と照らし合わせて、被検体21の良否を判定する。そして、検査された被検体21は搬送部により、吸着ステージから良否に分かれた検査済みストッカへ送られる。   When the inspection of one subject 21 is completed in this way, the host computer 31 determines the quality of the subject 21 by comparing the type and number of defects with the inspection criteria included in the inspection conditions. . Then, the inspected subject 21 is sent from the adsorption stage to the inspected stocker by the transport unit.

以上述べた第5実施例では、集束点29等の集光手段の光軸に対するコリメータレンズ12等の平行光束照射手段の光軸の角度を任意に設定できるので、被検体21の正面からの散乱光又は回折光を良好に取り込める角度に簡単に変えることができる。このように被検体21に対する照射角度を変えることにより、一方向の照射角度では検出できなかった欠陥を検出できるようになり、欠陥検査の信頼性が向上する。   In the fifth embodiment described above, the angle of the optical axis of the parallel light beam irradiation means such as the collimator lens 12 with respect to the optical axis of the focusing means such as the focusing point 29 can be arbitrarily set. It is possible to easily change to an angle at which light or diffracted light can be captured well. In this way, by changing the irradiation angle with respect to the subject 21, it becomes possible to detect a defect that could not be detected with the irradiation angle in one direction, and the reliability of the defect inspection is improved.

第5実施例では光源としてハロゲンランプを用いたが、その代わりにレーザやメタルハライドランプのような高輝度の光源を用いてもよい。さらに、照明光をファイバ束7で導かずに光源を直接コリメータレンズ12の後側焦平面に設置してもよい。また、干渉フィルタは光源側ではなく、結像レンズ13の前面に載置してもよい。   Although the halogen lamp is used as the light source in the fifth embodiment, a high-luminance light source such as a laser or a metal halide lamp may be used instead. Further, the light source may be installed directly on the rear focal plane of the collimator lens 12 without guiding the illumination light by the fiber bundle 7. Further, the interference filter may be placed not on the light source side but on the front surface of the imaging lens 13.

<第6実施例>
図11の光学系は以下のように変形することも可能である。図17は第6実施例の光学系を示す図であり、結像レンズ13とCCD14をコリメータレンズ12の光軸から外し、垂直以外の位置に設置し、かつ、観察角度θは被検体21の正反射の方向から外してある。このとき結像レンズ13の入射瞳がコリメータレンズ12の後側焦平面の近傍に位置していることは、第5実施例の図11と変わりない。
<Sixth embodiment>
The optical system of FIG. 11 can be modified as follows. FIG. 17 is a diagram showing an optical system of the sixth embodiment. The imaging lens 13 and the CCD 14 are removed from the optical axis of the collimator lens 12 and are installed at positions other than the vertical, and the observation angle θ is set at the subject 21. It is out of the direction of regular reflection. At this time, the fact that the entrance pupil of the imaging lens 13 is located in the vicinity of the rear focal plane of the collimator lens 12 is the same as in FIG. 11 of the fifth embodiment.

この実施例では、結像レンズ13とCCD14を、コリメータレンズ12の光軸から外れた垂直以外の位置に自由に設置できるので、図11の実施例に比べて観察の自由度をより大きくとることができる。   In this embodiment, the imaging lens 13 and the CCD 14 can be freely installed at a position other than the vertical position deviated from the optical axis of the collimator lens 12, so that the degree of freedom of observation is greater than that in the embodiment of FIG. Can do.

<第7実施例>
図18は第7実施例の光学系を三角法で示すもので、(a)はその正面図であり、(b)はその側面図であり、(c)はその平面図である。この例では複数個(図18では2個)の照明光を導く拡散光束照射光源となるファイバ束7,7′を設け、ファイバ束7,7′の入射角θ1 ,θ2 と入射方向φ1 ,φ2 を例えば90度、180度の範囲で自由に設定できるように、図示しない第5実施例の入射角度設定手段に加え、図示しない入射方向を設定する入射方向設定手段を設けたものである。
<Seventh embodiment>
FIGS. 18A and 18B show the optical system of the seventh embodiment in trigonometry, where FIG. 18A is a front view thereof, FIG. 18B is a side view thereof, and FIG. 18C is a plan view thereof. In this example, a plurality of (two in FIG. 18) fiber bundles 7 and 7 'serving as diffused beam irradiation light sources for guiding illumination light are provided, and the incident angles θ 1 and θ 2 and the incident direction φ of the fiber bundles 7 and 7 ′ are provided. In addition to the incident angle setting means of the fifth embodiment (not shown), an incident direction setting means for setting the incident direction (not shown) is provided so that 1 and φ 2 can be freely set within a range of 90 degrees and 180 degrees, for example. It is.

被検体21上のレジストパターンは2次元的に広がっているから、被検体21の表面に対する照明光の入射角度を3次元で調整し、且つ複数の照明により異なる方向の段差側面を同時に照明することで、第5実施例では検出できなかった指向性の高い欠陥検出の感度を改善することができると共に、被検体21の表面に対する照明光の入射角度を3次元で調整し、且つ第5実施例では検出が難しい指向性の高い欠陥や方向の異なる多様なパターンを有する被検体21にも容易に対応できる。   Since the resist pattern on the subject 21 is spread two-dimensionally, the incident angle of the illumination light with respect to the surface of the subject 21 is adjusted in three dimensions, and the step side surfaces in different directions are simultaneously illuminated by a plurality of illuminations. Thus, the sensitivity of defect detection with high directivity that could not be detected in the fifth embodiment can be improved, the incident angle of the illumination light with respect to the surface of the subject 21 is adjusted in three dimensions, and the fifth embodiment Thus, it is possible to easily deal with a subject 21 having a highly directional defect that is difficult to detect and various patterns with different directions.

<第8実施例>
図19は第8実施例の光学系を示すもので、コリメータレンズ12と結像レンズ13の間にハーフミラー11を設け、ファイバ束7からの照明光はこのハーフミラー11で反射して被検体21を照明するようにしている。この例では結像レンズ13がコリメータレンズ12の光軸上に位置しているのに対し、ファイバ束7の出射端面が角度θo だけ光軸から外してある。
<Eighth embodiment>
FIG. 19 shows an optical system of the eighth embodiment. A half mirror 11 is provided between the collimator lens 12 and the imaging lens 13, and the illumination light from the fiber bundle 7 is reflected by the half mirror 11 to be examined. 21 is illuminated. In this example while the imaging lens 13 is positioned on the optical axis of the collimator lens 12, the exit end face of the fiber bundle 7 has been removed only from the optical axis angle theta o.

前述の図11の第5実施例では角度θo を小さくしていくとファイバ束7と結像レンズ13が当たってしまうため、θo に下限があるが、この例ではそのような制限はなく、正反射光のごく近傍の散乱光を観察することができる。 In the fifth embodiment of FIG. 11 described above, the fiber bundle 7 and the imaging lens 13 come into contact with each other when the angle θ o is reduced. Therefore, there is a lower limit on θ o , but there is no such limitation in this example. Scattered light in the very vicinity of specularly reflected light can be observed.

<第9実施例>
図20は第9実施例の光学系を示す図であり、照明光のために独立のコリメータレンズ12′を設け、ファイバ束7の出射端面をその前側焦点に設置している。コリメータレンズ12′はその光軸に対して回転対称であり、これにより被検体21を入射角θo の平行光束で照明する。この例は、正反射に対して大きな角度を隔てた散乱光を観察するのに有利である。
<Ninth embodiment>
FIG. 20 is a diagram showing an optical system of the ninth embodiment, in which an independent collimator lens 12 'is provided for illumination light, and the exit end face of the fiber bundle 7 is installed at the front focal point thereof. The collimator lens 12 ′ is rotationally symmetric with respect to its optical axis, and thereby illuminates the subject 21 with a parallel light beam having an incident angle θ o . This example is advantageous for observing scattered light at a large angle with respect to specular reflection.

<第10実施例>
図21は本発明の第10実施例の光学系を示す側面図である。図示しない光源であるハロゲンランプを出た光束はファイバ束7に入射する。ファイバ束7の出射端面から出た光束は、ハーフミラー11を介してコリメータレンズ12の後側焦点近傍に位置する拡散板42に入射する。
<Tenth embodiment>
FIG. 21 is a side view showing an optical system according to the tenth embodiment of the present invention. A light beam emitted from a halogen lamp, which is a light source (not shown), enters the fiber bundle 7. The light beam emitted from the exit end face of the fiber bundle 7 enters the diffuser plate 42 located near the rear focal point of the collimator lens 12 via the half mirror 11.

この拡散板42の中心部は、図22に示すように後述する結像レンズ45の入射瞳よりわずかに大きい径の光を通さない遮蔽板43で遮蔽され、以上で円環状の光源部を構成している。   As shown in FIG. 22, the central portion of the diffusing plate 42 is shielded by a shielding plate 43 that does not transmit light having a diameter slightly larger than an entrance pupil of an imaging lens 45 described later, and forms an annular light source unit. is doing.

光源部を出た光束はコリメータレンズ12の光軸に対して45度の角度に設置されたハーフミラー11で反射し、コリメータレンズ12により平行光束群となって被検体21を照明する。このコリメータレンズ12は、被検体21の検査領域を覆う大きさをもち、その光軸が被検体21に対して垂直になるように、かつ被検体21と適度な間隔をおいて設置されている。被検体21で正反射した光は再びコリメータレンズ12を通って収束光となる。   The light beam emitted from the light source unit is reflected by the half mirror 11 installed at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the collimator lens 12 and illuminates the subject 21 as a parallel light beam group by the collimator lens 12. The collimator lens 12 has a size that covers the examination region of the subject 21, and is installed so that its optical axis is perpendicular to the subject 21 and at an appropriate interval from the subject 21. . The light regularly reflected by the subject 21 passes through the collimator lens 12 again and becomes convergent light.

このうち、ハーフミラー11を透過した光束は、拡散板42と共役な位置にある、図23に示す遮蔽板44上に、光源の円環状の像をつくる。この遮蔽板44は結像レンズ45の周囲にあり、結像レンズ45を通らずにCCD14の撮像面に達する光を遮るはたらきをする。従って、結像レンズ45が通常のTV撮影レンズのようにCCD14にねじ込まれる型式であれば、この遮蔽板は不要である。さて、光源部の中央部に遮蔽板43があるので、被検体21からの正反射光は結像レンズ45に入射せず、正反射光近傍の散乱光だけが結像レンズ45に入射し、被検体21の像をCCD14撮像面上につくる。   Among these, the light beam transmitted through the half mirror 11 forms an annular image of the light source on the shielding plate 44 shown in FIG. The shielding plate 44 is around the imaging lens 45 and serves to block light reaching the imaging surface of the CCD 14 without passing through the imaging lens 45. Therefore, if the imaging lens 45 is a type that is screwed into the CCD 14 like a normal TV photographing lens, this shielding plate is unnecessary. Now, since there is a shielding plate 43 at the center of the light source unit, the specularly reflected light from the subject 21 does not enter the imaging lens 45, and only scattered light near the specularly reflected light enters the imaging lens 45, An image of the subject 21 is created on the CCD 14 imaging surface.

このように第10実施例では、1つの照明手段で、観察手段の光軸に対して回転対称な平行光束群をつくり、被検体21を照明することができる。従って被検体21を、正反射近傍のあらゆる方向の散乱光により同時に観察できる。   As described above, in the tenth embodiment, a single illumination unit can illuminate the subject 21 by creating a parallel light flux group rotationally symmetric with respect to the optical axis of the observation unit. Therefore, the subject 21 can be observed simultaneously by scattered light in all directions near the regular reflection.

なお、この実施例は後述する、結像レンズの中央部を遮蔽する構成に比べて、結像レンズの入射瞳を広く使えるため検査画像の明るさの点で有利である。   Note that this embodiment is advantageous in terms of the brightness of the inspection image because the entrance pupil of the imaging lens can be used widely compared to a configuration that shields the central portion of the imaging lens, which will be described later.

以上述べた第10実施例で光源をハロゲンランプからメタルハライドランプ等の高輝度光源に換えると、より高い検出能力が得られる。また光源部はリング状の光源を直接、拡散板42の代わりに置いてもよい。さらに光量に余裕があれば、光源部に干渉フィルタを挿入すると、コリメータレンズ12に色収差がある場合にも遮蔽板43による遮蔽をうまく行うことができる。   When the light source is changed from a halogen lamp to a high-intensity light source such as a metal halide lamp in the tenth embodiment described above, higher detection capability can be obtained. Further, the light source unit may directly place a ring-shaped light source instead of the diffusion plate 42. Further, if there is a margin in the amount of light, if an interference filter is inserted in the light source unit, shielding by the shielding plate 43 can be performed well even when the collimator lens 12 has chromatic aberration.

<第11実施例>
図24は第11実施例の光学系を示すもので、図21とほぼ同様に構成され、光源部を構成するファイバ束7、拡散板42、遮蔽板43と、結像レンズ45およびCCD14をコリメータレンズ12の光軸から外した位置に設置している。ここで、拡散板42および遮蔽板43と、結像レンズ45および遮蔽板44がコリメータレンズ12の後側焦平面の近傍にあり、互いに共役な位置関係にあることは第10実施例と同様である。この実施例ではハーフミラーが不要であるため光量の点で有利であり、また照明および観察する角度にいくらかの自由度が与えられる。
<Eleventh embodiment>
FIG. 24 shows an optical system according to the eleventh embodiment. The optical system is configured in substantially the same way as in FIG. 21, and includes a fiber bundle 7, a diffusion plate 42, a shielding plate 43, an imaging lens 45, and a CCD 14 constituting a light source unit. The lens 12 is installed at a position off the optical axis. Here, the diffusion plate 42 and the shielding plate 43, the imaging lens 45 and the shielding plate 44 are in the vicinity of the rear focal plane of the collimator lens 12 and are in a conjugate positional relationship as in the tenth embodiment. is there. Since this embodiment does not require a half mirror, it is advantageous in terms of the amount of light, and provides some flexibility in illumination and observation angles.

<第12実施例>
図25は第12実施例の光学系を示すもので、照明光のために独立のコリメータレンズ12′を設け、拡散板42および遮蔽板43をその前側焦点近傍に設置している。結像レンズ45および遮蔽板44は、第2のコリメータレンズ12の後側焦点近傍にあり、第1,第2のコリメータレンズ12′,12と被検体21を介して拡散板42および遮蔽板43と互いに共役な位置関係にある。
<Twelfth embodiment>
FIG. 25 shows an optical system of the twelfth embodiment, in which an independent collimator lens 12 'is provided for illumination light, and a diffusion plate 42 and a shielding plate 43 are installed in the vicinity of the front focal point thereof. The imaging lens 45 and the shielding plate 44 are in the vicinity of the rear focal point of the second collimator lens 12, and the diffusion plate 42 and the shielding plate 43 are interposed via the first and second collimator lenses 12 ′ and 12 and the subject 21. Are in a conjugate relationship with each other.

この実施例では、第11実施例よりさらに大きな入射角の照明光の下で被検体21からの正反射近傍の散乱光を観察することができる。このような照明光の入射角は、検査対象となる被検体21の種類(例えばパターン段差側面の傾斜角度など)によって最適値が異なるため、それに適した光学系を選択する必要がある。   In this embodiment, scattered light near the specular reflection from the subject 21 can be observed under illumination light having a larger incident angle than in the eleventh embodiment. Such an incident angle of illumination light varies depending on the type of the subject 21 to be inspected (for example, the inclination angle of the side surface of the pattern step). Therefore, it is necessary to select an appropriate optical system.

<第13実施例>
図26は本発明の第13実施例の光学系を示す側面図である。この実施例が図21の光学系と異なるのは、光源部としてファイバ束7の出射端面がコリメータレンズ12の後側焦点近傍にあり、結像レンズ45の直前のそれと共役な位置に遮蔽板43を設置している点である。遮蔽板43はファイバ束7の出射端面よりわずかに大きい径をもつ。従って、被検体21からの正反射光はこの遮蔽板43で遮られ、正反射光近傍の散乱光だけが結像レンズ45に入射し、CCD14の撮像面上に被検体21の像を結ぶ。被検体21を正反射近傍のあらゆる方向の散乱光により同時に観察できる点は、図21の実施例と同じであり、従って得られる画像や効果も同様である。そして、図24ないしは図25のように変形できる点も同様である。
<Thirteenth embodiment>
FIG. 26 is a side view showing the optical system of the thirteenth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the optical system of FIG. 21 in that the exit end face of the fiber bundle 7 is near the rear focal point of the collimator lens 12 as a light source, and is shielded at a position conjugate with that just before the imaging lens 45. It is a point that is installed. The shielding plate 43 has a diameter slightly larger than the exit end face of the fiber bundle 7. Accordingly, the specularly reflected light from the subject 21 is blocked by the shielding plate 43, and only the scattered light near the specularly reflected light is incident on the imaging lens 45, and an image of the subject 21 is formed on the imaging surface of the CCD 14. The point that the subject 21 can be observed simultaneously by scattered light in all directions in the vicinity of regular reflection is the same as in the embodiment of FIG. 21, and thus the obtained images and effects are also the same. And the point which can be deform | transformed like FIG. 24 thru | or FIG. 25 is also the same.

なお、以上述べた第5〜第13実施例の光学系は、第1〜第4実施例の光学系と、コリメータレンズと、結像レンズ、CCDを共用して組合わせることができる場合がある。その場合、1台の欠陥検査装置で照明を切換えることにより被検体の膜厚むら、塵埃、傷およびパターン段差側面の欠陥をすべて検出することが可能となる。   The optical systems of the fifth to thirteenth embodiments described above may be combined with the optical systems of the first to fourth embodiments, the collimator lens, the imaging lens, and the CCD. . In that case, it is possible to detect all of the film thickness unevenness, dust, scratches and defects on the side surfaces of the pattern step by switching the illumination with one defect inspection apparatus.

本発明の表面欠陥検査装置の第1実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 1st Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 図1の実施例のライン照明の配置を説明するための平面図。The top view for demonstrating arrangement | positioning of the line illumination of the Example of FIG. 図1の実施例のライン照明の配置を説明するための平面図。The top view for demonstrating arrangement | positioning of the line illumination of the Example of FIG. 図1の制御部と画像処理部の構成を説明するブロック図。The block diagram explaining the structure of the control part of FIG. 1, and an image process part. 図1のライン照明用集光レンズの説明図。Explanatory drawing of the condensing lens for line illumination of FIG. 図1の検査画像を説明するための図。The figure for demonstrating the test | inspection image of FIG. 図1の検査画像の説明図。Explanatory drawing of the test | inspection image of FIG. 本発明の表面欠陥検査装置の第2実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 2nd Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第3実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 3rd Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第4実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 4th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第5実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 5th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 図11の動作を説明するための図。The figure for demonstrating the operation | movement of FIG. 本発明の被検体を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の被検体を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の被検体を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の被検体を説明するための図。The figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第6実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 6th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第7実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 7th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第8実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of the 8th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第9実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 9th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第10実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 10th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 図21の作用効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect of FIG. 図21の作用効果を説明するための図。The figure for demonstrating the effect of FIG. 本発明の表面欠陥検査装置の第11実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 11th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第12実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 12th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 本発明の表面欠陥検査装置の第13実施例の光学系を示す側面図。The side view which shows the optical system of 13th Example of the surface defect inspection apparatus of this invention. 従来の技術を説明するための図。The figure for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための図。The figure for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための図。The figure for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための図。The figure for demonstrating the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1…ランプハウス、2…ハロゲンランプ、3…熱線吸収フィルタ、4…コンデンサレンズ、5…回転ホルダ、6…集光レンズ、7…ファイバ束、8…2次光源部、9…拡散板、10…絞り、11…ハーフミラー、12,12′…コリメータレンズ、13…結像レンズ、14…CCD、15,16…板、17…光源部、18…ライン照明、19…集光レンズ、20…背景板、21…被検体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lamp house, 2 ... Halogen lamp, 3 ... Heat ray absorption filter, 4 ... Condenser lens, 5 ... Rotation holder, 6 ... Condensing lens, 7 ... Fiber bundle, 8 ... Secondary light source part, 9 ... Diffusing plate, 10 ... Aperture, 11 ... half mirror, 12, 12 '... collimator lens, 13 ... imaging lens, 14 ... CCD, 15, 16 ... plate, 17 ... light source part, 18 ... line illumination, 19 ... condensing lens, 20 ... Background plate, 21 ... subject.

Claims (7)

周期的なパターンを有する被検体の上方から拡散光束を照射する拡散光束照射光源と、
該拡散光束照射光源からの拡散光束を略平行な光束として前記被検体に照射する平行光束照射手段と、
該平行光束照射手段の平行光束により照射される前記被検体からの光を集光する集光手段と、
前記被検体の表面からの回折光を撮像する位置にその観察角度が照明中心光線の正反射の角度とは異なる所定の角度を有して配置され、前記集光手段を介して前記被検体からの光を撮像する撮像手段と、を備え、
前記撮像手段により取り込まれた画像をもとに欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査装置。
A diffused beam irradiation light source that irradiates a diffused beam from above the subject having a periodic pattern;
A parallel light beam irradiation means for irradiating the subject with a diffused light beam from the diffused light beam irradiation light source as a substantially parallel light beam;
Condensing means for condensing light from the subject irradiated by the parallel light flux of the parallel light flux irradiating means;
The observation angle is arranged at a position where the diffracted light from the surface of the subject is imaged and has a predetermined angle different from the regular reflection angle of the illumination center ray, and is separated from the subject via the condensing means. Imaging means for imaging the light of
A surface defect inspection apparatus for detecting a defect based on an image captured by the imaging means.
前記被検体の法線に対する照明中心光線の入射角度を変更する角度設定手段を備えたこと特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 The surface defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising an angle setting unit that changes an incident angle of an illumination center ray with respect to a normal line of the subject . 前記被検体の法線に対する前記撮像手段の光軸がなす角度を設定する角度設定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 The surface defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising an angle setting unit that sets an angle formed by an optical axis of the imaging unit with respect to a normal line of the subject. 前記撮像手段により取り込まれた画像から欠陥を抽出する画像処理手段を具備したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の表面欠陥検査装置。 The surface defect inspection apparatus according to claim 1 , further comprising an image processing unit that extracts a defect from an image captured by the imaging unit . 前記被検体に対して、前記拡散光束照射光源の入射方向を3次元で調整する入射方向設定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 Wherein to a subject, a surface defect inspection apparatus according to claim 1, characterized in that with an incident direction setting means for adjusting the incident direction of the diffused light beam irradiation source in three dimensions. 前記角度設定手段は、前記拡散光束照射光源を同焦平面上で移動できる移動ステージであることを特徴とする請求項2に記載の表面欠陥検査装置。 The surface defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the angle setting unit is a movable stage that can move the diffused light beam irradiation light source on a confocal plane . 前記平行光束照射手段と前記集光手段は、同一のコリメータレンズで兼用されることを特徴とする請求項1に記載の表面欠陥検査装置。 The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the collimated light beam irradiating unit and the condensing unit are shared by the same collimator lens .
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