JP3780292B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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