JPH05232040A - 外観検査用投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、簡単且つ低価格な構成で、大型基板
全体を斑なく照明できると共に、基板上の異物検出能力
に富み、且つ、基板の外観検査を効率よく行なえる外観
検査用投光装置を提供する。 【構成】本発明の投光装置は、光源２８から発光された
照明光を平行光束に規制する集光用フレネルレンズ１８
と、この集光用フレネルレンズ１８を介して導光される
平行光束に対して挿脱可能に構成され、導光された平行
光束を収束光束に規制する投光用フレネルレンズ２０
と、この投光用フレネルレンズ２０を介して導光された
収束光束に対して挿脱可能に構成され、導光された収束
光束に光学的特性を与えて大型基板２２上を照明する透
過型液晶板２４と、を備えている。透過型液晶板２４
は、通常不透明であって、電圧印加によって透明に変化
する機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ウェハ又は液
晶ガラス基板等の基板上の外観を検査するための投光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上の外観を検査するために、
例えば、図４ないし図８に示すような投光装置が用いら
れている。

【０００３】図４に示された投光装置は、光源２から発
光された拡散光を基板、例えばウェハ４上に照明し、ウ
ェハ４表面上のごみや傷等の異物６からの散乱光とウェ
ハ４の表面からの直接反射光との強度差によって、ウェ
ハ４の表面の外観検査が行われている。

【０００４】しかし、このような投光装置では、観察者
の目８に散乱光と直接反射光とが同時に入射してまぶし
いために、ウェハ表面上のごみや傷等の異物６の判断が
困難になるという問題がある。そこで、図５に示す装置
では、反射光が直接観察者の目８に入射しないように、
遮光板１０が配置されている。

【０００５】また、図６に示された投光装置は、レンズ
１２を介して収束光束をウェハ４の表面に照明して外観
検査を行うように構成されている。また、図７に示され
た投光装置は、レンズ１４を介して平行光束をウェハ４
の表面に照明して外観検査を行うように構成されてい
る。

【０００６】図６及び図７の投光装置を介してウェハ表
面に照明される光束の照射範囲は、比較的狭いものの、
強い光で照射でき且つ観察者の目８も観察光軸に接近さ
せることができるため、ごみや傷等の異物６からの散乱
光の観察が容易となる。また、図８に示すように、複数
のオプチカルファイバ１６を用いてウェハ表面全体を照
明する方法も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す装置では、遮光板１０によって、観察視野も遮られ
てしまい、ウェハ４の全体を観察するためには、遮光板
１０を移動させたりウェハ４と光源２との成す角を変え
たりしなければならず、繁雑な作業が必要となるという
問題がある。

【０００８】また、図６及び図７に示す装置では、ウェ
ハ全体を斑なく照明することができないため、大型のウ
ェハの外観を検査する場合には、この種の装置を複数個
必要となり、コスト的にも不利になるという問題があ
る。また、図８に示す装置では、散乱光の集合となるた
め、ウェハ表面上のごみや傷等の異物６の判断が困難に
なるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされ、その目的は、簡単且つ低価格な構成で、大
型基板全体を斑なく照明できると共に、基板上の異物検
出能力に富み、且つ、基板の外観検査を効率よく行なえ
る外観検査用投光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基板表面を照明して、前記基板の
外観検査を行う投光装置であって、照明光路中を導光さ
れた光を平行光束に規制する第１の光学手段と、

【００１１】この第１の光学手段を介して導光される前
記平行光束に対して挿脱可能に構成され、前記平行光束
に所定の光学的特性を与えて前記基板表面全体を照明可
能に構成された第２の光学手段と、を備えている。

【００１２】

【作用】本発明の投光装置において、第２の光学手段を
照明光路中から脱出させ、第１の光学手段のみを照明光
路中に配置させることによって、平行光束が基板表面全
体に照明されて外観検査が行われる。また、第１及び第
２の光学手段を照明光路に挿入させることによって、所
定の光学的特性を有した照明光が基板表面全体に照明さ
れて所定の外観検査が行われる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る外観検査用投
光装置について、図１ないし図３を参照して説明する。

【００１４】図１に示すように、本実施例の外観検査用
投光装置は、照明光路中に配され、入射光を平行光束に
規制する集光用フレネルレンズ１８（厚さ５ｍｍ）と、
この集光用フレネルレンズ１８を介して導光された平行
光束に対して挿脱可能に構成され、導光された平行光束
を収束光束に規制する投光用フレネルレンズ２０（厚さ
５ｍｍ）と、この投光用フレネルレンズ２０を介して導
光された収束光束に対して挿脱可能に構成され、導光さ
れた収束光束に光学的特性を与えて観察試料、例えば、
対角５００ｍｍ以上の大型基板２２上を照明する散乱板
２４と、を備えている。

【００１５】集光用フレネルレンズ１８、投光用フレネ
ルレンズ２０及び散乱板２４は、供に、大型基板２２よ
りも大きな径（５００〜６００ｍｍ程度）を有してい
る。このため、大型基板２２は、その全体亘って斑なく
照明される。

【００１６】また、本実施例の装置に用いられる散乱板
２４には、透明電極（図示しない）を介して電源２６に
接続され、電圧が印加可能な透過型液晶板（以下、この
液晶板を参照符号２４で示す）が用いられている。この
透過型液晶板２４に適用された調光液晶シート（図示し
ない）は、通常は液滴中で液晶（図示しない）がランダ
ムになているため、入射された光が界面又は内部で散乱
されて不透明な状態になっているが、電圧を印加するこ
とによって、液晶が電界の方向に整列して、入射した光
を散乱しなくなり、透明に変化する機能を有する。

【００１７】また、図１ないし図３に示すように、本実
施例の投光装置に用いられた光源２８には、例えば、メ
タルハライドランプ（１５０〜２５０Ｗ）が適用されて
いる。このような光源２８は、その発光点が楕円回転面
ミラー３０の第１焦点に位置付けられ、且つ、楕円回転
ミラー３０の第２焦点が、散乱板が設けられたゲート３
２となるように構成されている。また、ゲート３２と集
光用フレネルレンズ１８との間の距離は、この集光用フ
レネルレンズ１８の焦点距離（ｆ）と一致している。

【００１８】なお、光源２８とゲート３２との間には、
熱線吸収フィルタ３４が設けられている。また、ゲート
３２に配される散乱板は、２０〜３０ｍｍの大きさを有
しており、ゲート３２から均一照明光を出射させる機能
を有する。以下、このような構成を有する本実施例の外
観検査用投光装置の動作について図１ないし図３を参照
して説明する。

【００１９】光源２８から発光された照明光は、楕円回
転ミラー３０、熱線吸収フィルタ３４及びゲート３２を
介してフィルタ（グリーン、イエロー、偏光板等）３６
を透過し、ミラー３８に照射される。ミラー３８に照射
された照明光は、このミラー３８で反射されて、集光用
フレネルレンズ１８に照射され、平行光束に規制され
る。

【００２０】図１に示す装置では、収束光束を照明光と
して用いるため、照明光路中には、投光用フレネルレン
ズ２０、及び、電圧が印加されて透明になっている透過
型液晶板２４が挿入されている。このため、投光用フレ
ネルレンズ２０からの収束光束は、そのまま透過型液晶
板２４を透過して、大型基板２２の全面に斑なく照明さ
れる。

【００２１】大型基板２２から反射した反射照明光は、
観察者の目４０の近傍位置Ｓに結像される。このとき、
大型基板２２の表面にごみや傷等の異物４２が存在して
いる場合、この異物４２から散乱光が発生して、近傍位
置Ｓでは結像しなくなる。この結果、観察者は、光軸外
から微小散乱光を目視観察することで、大型基板２２の
表面の異物４２の存在を確認できる。なお、近傍位置Ｓ
に、例えば遮光板（図示しない）を配置させて、基板表
面から直接反射した反射光が目４０に入射しないように
構成することも好ましい。

【００２２】このような収束光束は、特に、基板に印刷
されたパターンの乱れや斑あるいは基板表面のごみや傷
等の検査に適しており、その大型基板２２の面上での照
度が極めて明るいため、異物４２の確認が容易となるば
かりでなく、光源像が目４０に入射されないため、まぶ
しくならず、観察に支障を来すこともない。

【００２３】次に、照明光として面光源を選択する場
合、図２に示すように、電源２６からの印加電圧を遮断
して、透過型液晶板２４を不透明にすることによって、
投光用フレネルレンズ２０を透過して形成された収束光
束は、透過型液晶板２４によってシャーカステン照明光
となり、大型基板２２の全面に斑なく照明される。

【００２４】このような面光源は、特に、基板上のレジ
スト等の膜厚の斑あるいは透明導電膜（ＩＴＯ）上のピ
ンホールや膜下のごみ等の検査に適しており、その大型
基板２２の全面に亘って均一な照度となると共に、基板
表面に存在する異物４２によって形成される干渉パター
ンが良く見える。

【００２５】本実施例の投光装置では、散乱板として透
過型液晶板２４を適用し、この透過型液晶板２４に電圧
を印加又は遮断させるだけで、収束光束又は面光源を適
宜選択できるため、照明光路中に対する散乱板の挿脱の
必要がなくなり、観察作業効率を向上させることができ
る。

【００２６】また、照明光として平行光束を選択する場
合、図３に示すように、投光用フレネルレンズ２０及び
透過型液晶板２４を照明光路外に回避させることによっ
て、集光用フレネルレンズ１８を透過して形成された平
行光束は、大型基板２２に斑なく照明される。

【００２７】このような平行光束は、特に、大型基板の
一括検査や基板表面のごみや傷の検査に適しており、そ
の大型基板２２の全面に亘って一括照明することができ
るため、基板外観検査効率を向上させることができる。

【００２８】上述したように、本実施例の外観検査用投
光装置は、散乱板として透過型液晶板２４を適用してお
り、照明光路中に透過型液晶板２４を配置させたまま
で、電圧の印加・遮断によって、簡単に、所望の収束光
束又は面光源を選択することができる。この結果、基板
の外観検査作業の効率を向上させることができる。更
に、本実施例の投光装置は、大型基板全面を斑なく照明
するように構成されているため、基板表面全体に亘る異
物検出能力に優れ、且つ、基板の外観検査を効率よく行
なうことができる。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例の構成に限
定されることはなく、例えば、投光用フレネルレンズ２
０と透過型液晶板２４とを互いに照明光路に挿脱させ
て、所望の収束光束又は面光源を適宜選択可能に構成で
き得ることは言うまでもない。

【００３０】また、偏光板が挿入されたフィルタ３６か
ら導光された照明光を受光可能な位置に、アナライザと
してフィルム状偏光膜が形成されたガラス板を配置させ
ることによって、大型基板２２の偏光観察を行うことも
可能である。なお、係る偏光観察は、観察者が偏光板が
設けられた眼鏡等を掛けて、光源像位置に目４０を置く
ことによっても行うことができる。また、上述した実施
例では、観察者による目視検査について説明したが、画
像処理装置を介して基板外観検査を行うように構成して
もよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の外観検査用投光装置は、散乱板
として透過型液晶板を適用しており、照明光路中に透過
型液晶板を配置させたままで、電圧の印加・遮断によっ
て、簡単に、所望の収束光束又は面光源を選択すること
ができる。この結果、基板の外観検査作業の効率を向上
させることができる。更に、本発明の投光装置は、大型
基板全面を斑なく照明するように構成されているため、
基板表面全体に亘る異物検出能力に優れ、且つ、基板の
外観検査を効率よく行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る外観検査用投光装置の
構成を概略的に示す図であって、収束光束を用いて基板
表面全体の観察を行っている状態を示す図。

【図２】図１に示す装置を用いて、面光源によって基板
表面全体の観察が行われている状態を示す図。

【図３】図１に示す装置を用いて、平行光束によって基
板表面全体の観察が行われている状態を示す図。

【図４】従来の投光装置の概略図であって、拡散光によ
って基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図５】図４に示す装置に遮光板を設けて、基板表面の
観察が行われている状態を示す図。

【図６】従来の投光装置の概略図であって、収束光束に
よって基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図７】従来の投光装置の概略図であって、平行光束に
よって基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図８】従来の投光装置の概略図であって、複数のオプ
チカルファイバを用いて基板表面の観察が行われている
状態を示す図。

【符号の説明】

１８…集光用フレネルレンズ、２０…投光用フレネルレ
ンズ、２２…大型基板、２４…透過型液晶板、２８…光
源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面を照明して、前記基板の外観検
   査を行う投光装置であって、 照明光路中を導光された光を平行光束に規制する第１の
   光学手段と、 この第１の光学手段を介して導光される前記平行光束に
   対して挿脱可能に構成され、前記平行光束に所定の光学
   的特性を与えて前記基板表面全体を照明可能に構成され
   た第２の光学手段と、を備えていることを特徴とする外
   観検査用投光装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学手段は、第１のフレネル
   レンズであることを特徴とする請求項１に記載の外観検
   査用投光装置。
3. 【請求項３】 前記第２の光学手段は、前記第１の光学
   手段を介して導光された前記平行光束に対して挿脱可能
   に構成され、前記平行光束を収束光束に規制するた第２
   のフレネルレンズと、前記第２のフレネルレンズを介し
   て導光された前記収束光束に対して挿脱可能に構成さ
   れ、前記収束光束に所定の光学的特性を与えて前記基板
   表面全体を照明する散乱板と、を備えていることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の外観検査用投光装置。
4. 【請求項４】 前記散乱板は、電圧が印加可能な不透明
   な調光液晶シートであって、電圧を印加することによっ
   て透明に変化することを特徴とする請求項３に記載の外
   観検査用投光装置。