JPH06229933A - 観察方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可視光に対して透明なパターンが形成された
被検物を照明光で照明し、所定の観察面上にその被検物
の像を結像してその被検物を観察する際に、可視光に対
して透明なパターンとその他の部分とのコントラストが
高い像を得る。 【構成】 光源１０の光からフィルター２で赤外光を選
択し、この赤外光でリレーレンズ３、ハーフミラー４及
び対物レンズ５を介してガラス基板７上の透明導電膜の
パターン６を落射照明する。パターン６からの反射光
が、対物レンズ５及びハーフミラー４を経て撮像素子８
上に被検物の像を結像する。 【効果】 透明導電膜の赤外線に対する反射率は高いの
で、透明導電膜のパターン６の部分とガラス基板７の部
分とのコントラストが高い画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば顕微鏡、欠陥検
査装置又は露光装置のアライメント系で液晶基板等を観
察する際に適用して好適な観察方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＬＳＩ等の半導体素子の欠陥を
検査する場合に、半導体素子を撮像して得られた撮像信
号に基づいて欠陥の有無又は欠陥の種類等を自動的且つ
高速に検出する欠陥検査装置が使用されている。一般に
半導体素子はシリコンウエハ等の上に金属の微細なパタ
ーンを形成したものであるため、欠陥検査用の照明は落
射照明であり、照明光としては可視光が使用されてい
た。

【０００３】また、半導体素子をフォトリソグラフィ工
程で製造する際に、マスクパターンをシリコンウエハ等
の上に露光するために使用される露光装置においては、
シリコンウエハ等の基板とマスクとの位置合わせを行う
ためのアライメント系が備えられている。斯かるアライ
メント系には、基板上に金属の薄膜で形成されたアライ
メントマークの位置を検出するための観察系が配置さ
れ、この観察系では可視光を用いてそのアライメントマ
ークを検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近は、液晶表示素子
についても微細化が進み、液晶表示素子に対しても半導
体素子の場合と同様に、液晶表示素子の撮像信号に基づ
いて自動的且つ高速に欠陥検出を行う欠陥検査装置が求
められている。しかしながら、一般に液晶表示素子はガ
ラス基板上に可視光に対して透明な透明導電膜により回
路パターンを形成したものである。従って、欠陥検査の
際の照明光として可視光を使用したのでは、ガラス基板
部と透明導電膜のパターン部とのコントラストが低い画
像しか得られず、欠陥検査を正確に行うための良好な撮
像信号が得られないという不都合があった。

【０００５】また、液晶表示素子も露光装置により量産
されるようになっているが、液晶表示素子のガラス基板
とマスクとの位置合わせを行うアライメント系では、そ
のガラス基板上に例えば可視光に対して透明な膜で形成
されたアライメントマークの位置を検出する必要があ
る。この場合にも、アライメント用の光として可視光を
使用したのでは、コントラストの低い画像しか得られ
ず、アライメント精度が低いという不都合があった。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、可視光に対して
透明なパターンが形成された被検物を照明光で照明し、
所定の観察面上にその被検物の像を結像してその被検物
を観察する際に、可視光に対して透明なそのパターンと
その他の部分とのコントラストの高い像を得ることがで
きる観察方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による観察方法
は、可視光に対して透明なパターン（６）が形成された
被検物を照明光で照明し、所定の観察面（８）上にその
被検物の像を結像し、この結像された像を光電変換する
ことにより、その被検物を観察する方法において、その
照明光として赤外線（赤外光）を使用するものである。

【０００８】また、その被検物をその照明光で落射照明
し、その被検物からの反射光によりその被検物の像を結
像する場合には、その照明光の波長域を１μｍ〜５μｍ
にすることが望ましい。また、その被検物をその照明光
で透過照明し、その被検物からの透過光によりその被検
物の像を結像する場合には、その照明光の波長域を１μ
ｍ〜３μｍにすることが望ましい。

【０００９】

【作用】斯かる本発明によれば、照明光として赤外線が
使用されている。また、その被検物が液晶基板であると
すると、その可視光に対して透明なパターン（６）とは
透明導電膜である。一般に透明導電膜の透過率及び反射
率の特性をそれぞれ図２の曲線Ｃ１及びＣ２で示すよう
に、透明導電膜は波長１μｍ程度を境界として、それよ
り波長が小さい可視光では透過率が高く反射率が低い
が、それより波長が大きい赤外線（赤外光）では逆に反
射率が高く透過率が低くなる。そこで、例えば通常のガ
ラス基板上に透明導電膜が形成されているような場合
に、照明光として赤外線を使用すると、落射照明でも透
過照明でも、ガラス基板部と透明導電膜の部分とのコン
トラストが高い画像が得られる。

【００１０】また、その被検物が液晶基板である場合、
基板として使用される通常のガラス基板の透過率は、波
長が３μｍ程度を超えると急激に低下する。しかしなが
ら、落射照明であれば、そのガラス基板部で照明光が吸
収されても得られる画像のコントラストには影響が少な
いので、照明光としては波長が１μｍ〜５μｍ程度の赤
外線を使用できる。

【００１１】一方、液晶基板を透過照明で観察する際に
は、波長が３μｍ程度を超えると全面で像が暗くなる。
そこで、透過照明の場合には照明光としては波長域が１
μｍ〜３μｍ程度の赤外線が望ましい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による観察方法の第１実施例に
つき図１及び図２を参照して説明する。この第１実施例
では落射照明する場合を扱う。図１は本例の観察方法が
適用される観察装置の光学系を示し、この図１におい
て、点線の光線は被検物に入射する光の共役関係、実線
の光線は被検物からの光の共役関係を表す。照明用の光
源１としては、赤外線を含む光を発生する白熱ランプ又
はハロゲンランプ等が使用されている。

【００１３】光源１から射出される光は、波長が１μｍ
程度を超える赤外領域の光のみを透過させるフィルター
２に入射し、フィルター２から射出された赤外線よりな
る照明光は、照明用のリレーレンズ３を介してハーフミ
ラー４に向かう。ハーフミラー４で反射された照明光
は、対物レンズ５を経てガラス基板７上の所定範囲の照
明領域をほぼ均一な照度で照明する。ガラス基板７上に
は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜のパターン６が形成され、
ガラス基板７及び透明導電膜のパターン６より液晶基板
が構成されている。

【００１４】ガラス基板７及び透明導電膜のパターン６
からの反射光が、対物レンズ５及びハーフミラー４を経
て、２次元ＣＣＤ等の撮像素子８の撮像面上にガラス基
板７及び透明導電膜のパターン６の像を結像する。本例
の撮像素子８は主に赤外線に対して感度を有するもので
よい。図２は、透明導電膜の一般的な反射率及び透過率
の特性を示し、この図２の透過率を示す曲線Ｃ１から分
かるように、透明導電膜の透過率は可視光の領域では高
く、波長が１μｍ程度を超える赤外領域では小さい。一
方、図２の反射率を示す曲線Ｃ２から分かるように、透
明導電膜の反射率は可視光の領域では低く、波長が１μ
ｍ程度を超える赤外領域では高い。

【００１５】そこで、本例では照明光として波長が１μ
ｍ程度を超える赤外線、即ち透明導電膜のパターン６の
反射率が大きい波長域の光を使用する。但し、照明光の
波長がほぼ３μｍを超えると、通常のガラスでは照明光
が吸収されて透過しなくなる。そのため、波長が３μｍ
を超える赤外線を使用する際には、図１の照明用のリレ
ーレンズ３、ハーフミラー４及び対物レンズ５等の光学
材料としては、通常のガラスではなくシリコン、ゲルマ
ニウム等の特殊な光学材料を使用する必要がある。ま
た、照明光として使用できる波長の上限は５μｍ程度で
ある。

【００１６】しかし、図２の曲線Ｃ２から分かるよう
に、波長２μｍ程度の光でも透明導電膜に対する反射率
は非常に高いことから、ハーフミラー４及び対物レンズ
５等の光学部材をガラスにして、照明光として可視光を
使用する場合と光学系を共用することも可能である。こ
のように光学系を共用する場合には、フィルター２は不
要となる。フィルター２を使用しなくとも、観察対象が
液晶基板であれば、可視光はガラス基板７及び透明導電
膜のパターン６をほとんど透過して捨てられるので、得
られる画像はほとんど同じである。

【００１７】このように本例によれば、照明光として赤
外線を使用した落射照明で液晶基板の観察が行われてい
るので、通常のガラス基板７の部分と透明導電膜のパタ
ーン６の部分とで照明光の反射率が比較的大きく異なっ
ている。従って、得られる画像は、通常のガラス基板７
の部分が暗く透明導電膜のパターン６の部分が明るいコ
ントラストの高い画像となる。

【００１８】次に、本発明の第２実施例につき図３を参
照して説明する。本例は図１の観察装置を透過照明で使
用するものであり、この図３において図１に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図３
は本実施例の観察装置の光学系を示し、この図３におい
て、光源１Ａからの赤外線を含む光はフィルター２Ａに
入射し、フィルター２Ａを通過する赤外線が照明用のリ
レーレンズ３Ａを経てガラス基板７を透過照明する。ガ
ラス基板７上に透明導電膜のパターン６が形成され、透
明導電膜のパターン６の像が対物レンズ５により撮像素
子８の撮像面上に結像される。

【００１９】透過照明を用いる場合は、照明光の波長が
１μｍ〜３μｍ程度であれば、ガラス基板７の透過率が
高いので良好に観察ができる。但し、波長が３μｍを超
える照明光はガラス基板７で吸収されるので、ガラス基
板７の代わりにシリコン基板（シリコンウエハ）等を使
用する必要がある。また、本例でも照明用のリレーレン
ズ３Ａ及び対物レンズ７を通常のガラスより形成し、可
視光を照明光として使用する系と共用することができる
が、このように共用する場合、図２の曲線Ｃ１から分か
るように、透明導電膜のパターン６に対する可視光の透
過率は高くなる。従って、フィルター２を取り除いてし
まうと、透明導電膜のパターン６の像に透過光によるノ
イズが重畳される。従って、透過照明の場合には、照明
光を可視光にする場合と、照明光を赤外光にする場合と
で、フィルター２Ａを切り換えて使うことが望ましい。

【００２０】本例で照明光を赤外線にした場合には、ガ
ラス基板７（又はシリコンウエハ）の部分を照明光が透
過して、透明導電膜のパターン６の部分で照明光が反射
される。従って、得られる画像は、ガラス基板７（又は
シリコンウエハ）の部分が明るく透明導電膜のパターン
６の部分が暗いコントラストの高い画像となる。

【００２１】次に、本発明の第３実施例につき図４及び
図５を参照して説明する。本実施例は落射照明と透過照
明とを切り換えて観察できる観察装置に本発明を適用し
たものであり、図４において図１及び図３に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。ここ
では観察対象物として液晶基板を想定して説明する。一
般に液晶用の基板はほとんどがガラス基板であり、この
ガラス基板上に可視光では観察が困難な透明導電膜によ
り配線を形成する場合が多い。また、液晶表示素子で
は、透明導電膜のパターンとは別に、赤色（Ｒ）フィル
ター、緑色（Ｇ）フィルター及び青色（Ｂ）フィルター
よりなる３種類のカラーフィルターをガラス基板上に形
成し、前記の透明導電膜のパターンが形成されたガラス
基板と、そのカラーフィルターが形成されたガラス基板
とを重ねる場合がほとんどである。つまり、液晶基板を
観察する際には、透明導電膜ばかりではなく、赤色フィ
ルター、緑色フィルター及び青色フィルターの内の任意
のカラーフィルターをも観察する必要がある。

【００２２】図５はそれら３種類のカラーフィルターの
透過率及び反射率の特性の一例を示し、この図５におい
て、曲線ＣＲ，ＣＧ及びＣＢがそれぞれ赤色フィルタ
ー、緑色フィルター及び青色フィルターの透過率特性、
曲線Ｃ３が赤色フィルター、緑色フィルター及び青色フ
ィルターに共通の反射率特性を示す。図４は本例の観察
装置の光学系を示し、この図４において、側方の光源１
からの光が、可視光又は赤外光の何れかの波長域を選ぶ
ダイクロイック・フィルター２Ｂ及びリレーレンズ３を
経てハフミラー４で反射された後、対物レンズ５を経て
ガラス基板７上を落射照明する。一方、下方の光源１Ａ
より射出された光が、可視光又は赤外光の何れかの波長
域を選ぶダイクロイック・フィルター２Ｃ及びリレーレ
ンズ３Ａを介してガラス基板７を透過照明する。そし
て、ガラス基板７上にカラーフィルター１０が形成さ
れ、このカラーフィルター１０からの光が対物レンズ５
及びハーフミラー４を経てダイクロイックミラー９に入
射し、ダイクロイックミラー９で反射された赤外線が赤
外線用の撮像素子８Ａ上に向かい、ダイクロイックミラ
ー９を透過した可視光が可視光用の撮像素子８Ｂ上に向
かう。赤外線用の撮像素子８Ａ上には、赤外線のもとで
の被検物の像が結像され、可視光用の撮像素子８Ｂ上に
は、可視光のもとでの被検物の像が結像される。なお、
赤外線でも可視光でも使用できる撮像素子であれば、ダ
イクロイックミラー９を用いて光路を２分割する必要は
ない。

【００２３】次に、本例における赤外線と可視光との使
い分け及び落射照明と透過照明との使い分けについて説
明する。先ず、赤外線と可視光とについては、ガラス基
板７上に透明導電膜のパターンが形成されているときに
は、前述の通り照明光として赤外線を用いる。一方、ガ
ラス基板７上にカラーフィルター１０が形成されている
ときには、照明光として可視光を用いる。しかしなが
ら、図５の反射率特性から分かるように、カラーフィル
ター１０を落射照明で観察する場合には、反射率が低す
ぎてコントラストの高い像を得ることができない。

【００２４】それに対して、図５の曲線ＣＲ〜ＣＢから
分かるように、赤色フィルター、緑色フィルター及び青
色フィルターの透過率はそれぞれの波長（赤、緑及び
青）付近では高くなる。そこで、カラーフィルター１０
の観察を行う場合には、透過照明を用いることによりコ
ントラストの高い画像を得ることが出来る。しかし、液
晶表示素子（液晶パネル）においては、ガラス基板上に
金属層よりなる別の層が配置される場合もあり、この場
合にはその金属層の上にカラーフィルターが形成され
る。このような金属層上のカラーフィルターを観察する
ためには当然に、透過照明を用いたのでは観察は困難で
ある。そこで、金属層上のカラーフィルターを観察する
ためには落射照明を採用し、カラーフィルターを透過
し、且つその下の金属層の表面で反射した光を観察する
ことにより、カラーフィルターを高いコントラストで観
察できる。

【００２５】なお、図４において、ダイクロイック・フ
ィルター２Ｂ及び２Ｃに関しては、使用用途に応じて波
長帯を切り換えることがコントラストの高い像を得るた
めには望ましいが、それらダイクロイック・フィルター
２Ｂ及び２Ｃを取り除いても構わない。また、図４で使
用される対物レンズ５としては、赤外から可視光までの
広帯域で収差補正されたレンズを用いることが望まし
い。しかしながら、ダイクロイックミラー９を用いて、
撮像素子を赤外用の撮像素子８Ａと可視光用の撮像素子
８Ｂとに分けている場合には、ダイクロイックミラー９
と撮像素子８Ａ及び８Ｂとの間にそれぞれ収差補正のた
めのレンズ等の光学部材を入れることができる。従っ
て、対物レンズ５としては設計が容易で且つ比較的明る
い対物レンズを使用できることになる。

【００２６】また、可視光から赤外線までの収差補正が
困難である場合には、例えば顕微鏡で用いられているよ
うに、レボルバー方式等により可視光の対物レンズと赤
外線用の対物レンズとを交換して使用するようにしても
よい。このように、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、透明導電膜に対する反
射率が高い赤外線を照明光として用いている。従って、
可視光に対して透明なパターンが透明導電膜である場合
に、その透明導電膜の部分とその他の部分とのコントラ
ストが高い像を得ることができる利点がある。

【００２８】また、被検物を波長域が１μｍ〜５μｍの
照明光で落射照明したときには、特にその被検物が液晶
基板である場合にコントラストの高い像を得ることがで
きる。そして、被検物を波長域が１μｍ〜３μｍの照明
光で透過照明した場合には、特にその被検物が液晶基板
である場合にコントラストの高い像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による観察方法の第１実施例が適用され
る観察装置の光学系を示す光路図である。

【図２】透明導電膜の反射率及び透過率の特性を示す図
である。

【図３】本発明の第２実施例が適用される観察装置の光
学系を示す光路図である。

【図４】本発明の第３実施例が適用される観察装置の光
学系を示す光路図である。

【図５】カラーフィルターの反射率及び透過率の特性を
示す図である。

【符号の説明】 １，１Ａ 光源 ２，２Ａ フィルター ２Ｂ，２Ｃ ダイクロイック・フィルター ３，３Ａ 照明用のリレーレンズ ４ ハーフミラー ５ 対物レンズ ６ 透明導電膜のパターン ７ ガラス基板 ８，８Ａ，８Ｂ 撮像素子 ９ ダイクロイックミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可視光に対して透明なパターンが形成さ
   れた被検物を照明光で照明し、所定の観察面上に前記被
   検物の像を結像し、該結像された像を光電変換すること
   により、前記被検物を観察する方法において、 前記照明光として赤外線を使用する事を特徴とする観察
   方法。
2. 【請求項２】 前記被検物を前記照明光で落射照明し、
   前記被検物からの反射光により前記被検物の像を結像す
   ると共に、前記照明光の波長域を１μｍ〜５μｍにした
   事を特徴とする請求項１記載の観察方法。
3. 【請求項３】 前記被検物を前記照明光で透過照明し、
   前記被検物からの透過光により前記被検物の像を結像す
   ると共に、前記照明光の波長域を１μｍ〜３μｍにした
   事を特徴とする請求項１記載の観察方法。