JPH0875661A

JPH0875661A - 欠陥検出装置

Info

Publication number: JPH0875661A
Application number: JP6208886A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tsuchisaka; 新一土坂
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP3483948B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、複数の照明法を１つの光学系で実現
でき、欠陥種別を正確に分類することができ、人間の目
視観察による検査能力と同様の判断機能を実現すること
を目的とする。【構成】格子パターンが形成された被検体表面に照明光
を照射して欠陥を検出する装置において、被検体表面に
対して斜めの位置から被検体表面の所定の照明範囲に前
記パターンと直交する方向の照明光を照射し被検体表面
で発生した回折光を所定位置に収束させる照明光学系２
と、照明光をけらない程度に前記被検体表面から離れた
位置でかつ回折光の収束位置及び又は回折光の収束点以
外の位置から前記照明範囲を撮影する画像入力手段３，
４と、画像入力手段３，４から出力される回折光帯の画
像信号を可視化する表示手段７とを具備して構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス又はシリコンウ
エハ上に0.3 〜20μｍ程度の配線を格子状に規則正しく
刻印してなる液晶基板又はＩＣウエハの傷，シミ，膜厚
ムラ，ステッパのショットずれ，塵などを検査する外観
検用の欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、液晶基板やＩＣウエハの外観検査
は、種々の光束の照明光を様々な角度から照射し、被検
物を回転又は揺動させながら、観察者が顕微鏡の観察像
を直接に目視することにより行われることが多い。

【０００３】欠陥検出の原理は、その種類に応じて相違
している場合が多い。基板表面の塵，突起，傷などの欠
陥検出は、光照射によって基板表面の欠陥から発せられ
る散乱光を利用することができる。

【０００４】ショットずれの欠陥は、規則正しいパター
ンに検査光が照射されることによりパターンエッジより
発生する回折光が作り出す分光縞との比較により被検体
のパターン変形による分光縞の乱れを検出することによ
り発見できる。ショットずれとは、下地のパターンに対
してステッパーの移動誤差により新しく作られたパター
ンがずれてしまう現象のことである。また、回折光の分
光縞とは、回折格子による光の分光作用であり、白色光
が青色から赤色光に分光される現象をいう。一般に、対
角１０′程度のパネルでは、パネルの１／４の大きさの
ショットを４ショットうつことにより１枚の印画を終了
するが、１つのショットずれがあるとパネルの１／４は
色が変ってみえる。

【０００５】レジストの膜厚ムラや飛び散りの欠陥は、
等膜厚干渉縞の乱れを利用して検出することができる。
さらに、シミと呼ばれる欠陥は、周りの地色より黒ずん
だ部分をさし、光の吸収性の高いことを利用して検出で
きる。

【０００６】観察者による目視検査では、これら各種欠
陥の多くを、上述した照明下で基板を回転，揺動させ
て、目の位置を図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように変え
ながら一回で検出していた。

【０００７】図１３（ａ）は、基板表面の塵，突起の検
出に適した目の位置を示している。基板表面と検査光の
角度は小さくし、目は検査光が基板で反射した反射光束
を僅かに外した位置となっている。

【０００８】図１３（ｂ）は、回折光の観察に適した目
の位置を示している。目は基板と対向した位置に置き、
基板表面と検査光との角度は大きくするのが好ましい。
図１３（ｃ）は、干渉縞の観察に適した目の位置を示し
ている。検査光は基板表とは直角に近い角度を有してお
り、目は反射光束中に置いている。

【０００９】ところで、最近は欠陥の定量化，検査の省
力化，高速化にともない外観検査を自動化する要請が強
くなっており、このような要請に応えるかたちでいくつ
かの装置が提案されている（特開平５−２３２０３２号
等）。かかる欠陥検出装置は、人間の目では発見不可能
な欠陥を検出することに主眼を置いたものと、人間の目
視観察と同等の検出能力を持たせることに主眼を置いた
ものとの２つのタイプに分類される。特に、後者のタイ
プは、これまでの欠陥検査が目で行われていた経緯から
目を基準にした欠陥判定を各製造プロセスに適用したい
ため目と同じ欠陥判定を行える装置で製造プロセスを管
理したいとの観点から開発が進められている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに人間の目視観察では種々の照明法により何種類もの
欠陥を検出しているが、現在の多くの欠陥検出装置は１
つの照明法しか持たないため散乱，回折，干渉の検出原
理を同時に満たすことができず、いずれか１つの検出原
理で検出可能な欠陥しか検出することができなかった。
このため、いくつもの種類の欠陥を検出して、全ての種
類の欠陥の発生原因をその発生した製造プロセスへそれ
ぞれフィードバックするような用途には十分に対応でき
ていなかった。

【００１１】また、欠陥種別を画像処理で判断する場
合、一般には欠陥の大，小，明，暗の４つのファクター
から推定することになるが、１つの照明法のみでは欠陥
によっては十分な情報を得ることができないといった不
具合がある。

【００１２】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、複数の照明法を１つの光学系で実現でき、
欠陥種別を正確に分類することができ、人間の目視観察
による検査能力と同様の判断機能を実現できる欠陥検出
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。請求項１に対
応する本発明は、規則正しく格子状のパターンが形成さ
れた被検体の表面に照明光を照射して当該被検体の欠陥
を検出する欠陥検出装置において、被検体表面に対して
斜めの位置から被検体表面の所定の照明範囲に前記パタ
ーンと直交する方向の照明光を照射し、被検体表面で発
生した回折光を所定位置に収束させる照明光学系と、前
記照明光をけらない程度に前記被検体表面から離れた位
置であり、かつ前記回折光の収束位置及び又は回折光の
収束点以外の位置から前記照明範囲を撮影する画像入力
手段と、前記画像入力手段から出力される回折光帯の画
像信号を可視化する表示手段とを具備する構成とした。

【００１４】請求項２に対応する本発明は、前記照明光
学系を、光源と、この光源から発した光を収束光に変換
して前記照明範囲に照射する凸レンズとを備えて構成し
た。請求項３に対応する本発明は、前記照明光学系を、
光源と、この光源から発した光をアフォーカルな平行光
束に変換して前記照明範囲に照射する照射レンズとを備
えた構成とし、前記画像入力手段と前記被検体表面との
間であって前記照明光をけらない程度に被検体表面から
離れた位置に前記照明範囲に対応した径を有し照明範囲
から入射する平行光束を前記画像入力手段の受光部に収
束させる結像レンズを配置している。

【００１５】請求項４に対応する本発明は、前記画像入
力手段を、回折光の収束位置に配置された第１の撮像手
段と、前記回折光の収束位置近傍に配置された第２の撮
像手段とから構成している。

【００１６】請求項５に対応する本発明は、少なくとも
一方向に連続する複数の直線が形成された被検体表面に
照明光を照射して当該被検体の欠陥を検出する欠陥検出
装置において、光源と、この光源から発した光を収束光
する凸レンズとを備え、被検体表面に対して斜めの位置
から被検体表面の所定の照明範囲に前記直線と直交する
方向の第１の照明光を照射する第１の照明光学系と、被
検体表面に対して斜めの位置から前記照明範囲に前記直
線と斜交する第２の照明光を照射する第２の照明光学系
と、前記収束光学系による回折光の収束位置及び又は回
折光の収束位置以外の位置から前記照明範囲を撮影する
画像入力手段と、前記画像入力手段から出力される照明
範囲の画像を可視化する表示手段とを具備する構成とし
た。

【００１７】請求項６に対応する本発明は、規則正しく
格子状のパターンが形成された被検体の表面に照明光を
照射して当該被検体の欠陥を検出する欠陥検出装置にお
いて、被検体表面に対して斜めの位置から被検体表面の
所定の照明範囲に前記パターンと直交する方向の第１の
照明光を照射する第１の照明光学系と、被検体表面に対
して斜めの位置から前記照明範囲に前記パターンと斜交
する第２の照明光を照射する第２の照明光学系と、前記
第１，第２の照明光をけらない程度に前記被検体表面か
ら離れた位置に配置され、前記第１の照明光により被検
体表面で発生した回折光を収束させる収束光学系と、前
記収束光学系による回折光の収束位置及び又は回折光の
収束位置以外の位置から前記照明範囲を撮影する画像入
力手段と、前記画像入力手段から出力される照明範囲の
画像を可視化する表示手段とを具備する構成とした。

【００１８】請求項７に対応する本発明は、前記第１の
照明光学系を、光源と、この光源から発した光をアフォ
ーカルな平行光束に変換して前記照明範囲に照射する照
射レンズとを備えた構成とし、前記収束光学系を、前記
画像入力手段と前記被検体表面との間であって前記第
１，第２の照明光をけらない程度に被検体表面から離れ
た位置に配置され、前記照明範囲に対応した口径を有し
照明範囲から入射する平行光束を画像入力手段の受光部
に収束させる結像レンズを備えた構成とした。

【００１９】請求項８に対応する本発明は、標本表面の
前記照明範囲を干渉照明する干渉照明光学系を備えたこ
とを特徴とする。請求項９に対応する本発明は、前記干
渉照明光学系を、画像入力手段の受光部と標本表面との
間に設けられたハーフミラーと、このハーフミラーで折
り曲げた光軸上における前記結像レンズの焦点位置に設
けられ前記結像レンズの開口数を満たす拡散光源とを備
えて構成している。

【００２０】

【作用】本発明は、以上のような手段を講じたことによ
り次のような作用を奏する。請求項１に対応する本発明
によれば、被検体表面に対して斜めの位置から被検体表
面の所定の照明範囲にパターンと直交する方向の照明光
が照明光学系により照射される。被検体表面で発生した
回折光は所定位置で収束し回折光の分光縞の帯が形成さ
れる。このようにして形成された回折光の帯の中に、例
えば画像入力手段を構成するカメラのレンズ瞳を配置す
れば、被検体の各部の回折光の発生具合を可視化表示で
きる。また、回折光の収束点以外で標本表面の照明範囲
を撮影すれば、その撮影画面中に標本表面の塵，傷等に
より発生する散乱光が現れる。これは暗視野観察と同様
な原理である。従って、１つの照明光学系で回折光と散
乱光の２つの照明法が実現される。

【００２１】請求項２に対応する本発明によれば、照明
光学系が凸レンズで収束光を生成して標本表面の照明範
囲に照射するので、標本表面で発生した回折光が照明光
の集光位置を通って被検体と直交方向に分光縞の帯を作
る。

【００２２】請求項３に対応する本発明によれば、光源
から発した光が照射レンズでアフォーカルな平行光束に
変換されて標本の照明範囲に照射され、標本表面で発生
する回折光が結像レンズで画像入力手段の受光部に収束
させられる。平行光束での照射では回折光は自ら収束し
ない。回折光は照射光の平面内で波長毎に異なる角度で
発生しているので、これらを結像レンズにより収束させ
る必要がある。

【００２３】請求項４に対応する本発明によれば、回折
光の収束位置に配置された第１の撮像手段により回折光
の帯を含んだ照明範囲の画像が撮影され、回折光の収束
位置近傍に配置された第２の撮像手段により散乱光の情
報含んだ照明範囲の画像が撮影される。

【００２４】請求項５に対応する本発明によれば、被検
体表面に対して斜めの位置から被検体表面の所定の照明
範囲に直線と直交する方向の収束照明光が第１の照明光
学系により照射される。被検体表面で発生した回折光は
自ら収束して所定位置で回折光の帯が形成される。この
ようにして形成された回折光の帯の中に配置した画像入
力手段で被検体の回折光の発生状況が可視化表示され
る。

【００２５】また、被検体表面に対して斜めの位置から
照明範囲にパターンと斜交する第２の照明光が第２の照
明光学系により照射される。パターンと斜交する方向か
ら標本表面を照明すると、直交する方向から照明する場
合（第１の照明光による場合）に比べて標本表面の塵，
突起等の欠陥の検出効率が高くなる。また、第１の照明
光学系と第２の照明光学系とを交互に駆動すれば、回折
光の収束位置で回折光による画像と散乱光による画像の
両方を取得することができる。

【００２６】請求項６に対応する本発明によれば、被検
体表面に対して斜めの位置から被検体表面の所定の照明
範囲にパターンと直交する方向の照明光が第１の照明光
学系により照射される。被検体表面で発生した回折光は
収束光学系により所定位置で収束し回折光の帯が形成さ
れる。このようにして形成された回折光の帯の中に配さ
れた画像入力手段で被検体表面での回折光の発生状況が
可視化表示される。

【００２７】また、被検体表面に対して斜めの位置から
照明範囲にパターンと斜交する第２の照明光が第２の照
明光学系により照射される。パターンと斜交する方向か
ら標本表面を照明すると、直交する方向から照明する場
合（第１の照明光による場合）に比べて標本表面の塵，
突起等の欠陥の検出効率が高くなる。また、第１の照明
光学系と第２の照明光学系とを交互に駆動すれば、回折
光の収束位置で回折光による画像と散乱光による画像の
両方を取得することができる。

【００２８】請求項７に対応する本発明によれば、第１
の照明光学系の照射レンズにより平行光束となった第１
の照明光が標本の照明範囲に照射され、標本表面で発生
した回折光が収束光学系を構成する結像レンズにより画
像入力手段の受光部に収束させられる。

【００２９】請求項８に対応する本発明によれば、標本
表面の前記照明範囲が干渉照明光学系により照明され
る。被検体が例えばガラス基板とその上に形成された薄
膜との２層構造をしていれば、薄膜の表面反射と裏面反
射との位相差により干渉縞が形成される。この干渉縞が
画像入力手段で撮影される。従って、照明光学系又は第
１の照明光学系と、干渉照明光学系とを切替えてそれぞ
れの照明法での画像を取り込むことにより、回折，散
乱，干渉による各検査が可能になる。

【００３０】請求項９に対応する本発明によれば、拡散
光源の像がハーフミラーで反射して標本表面の照明範囲
に投影される。ここで、標本表面に照明光を照射するこ
とにより発生した回折光を帯状に集光する理論について
述べる。格子状の配線が刻印された基板表面に配線に対
して直角に斜め上方から照明光を照射すると、０次〜ｎ
次の回折光が図７に示す方向に発生する。このとき回折
光は、同図に示す式に従い、配線のピッチと波長によっ
て回折角が変えられる。

【００３１】入射光が白色光であれば、回折光に対して
図８（ａ）に示すように白紙を配置すると、その白紙に
は同図（ｂ）に示すように赤〜青の回折光のラインが形
成される。

【００３２】また、図９（ａ）に示すように、基板表面
の配線と４５度の角度をなす入射光を斜め上方から照射
すると、０次反射光は入射光と基板とで作る平面内にあ
るが回折光は入射光平面ではなくａ〜ｃのように折り曲
げられる。

【００３３】次に、収束光束を基板の配線方向と直角に
斜め上方から入射させる場合について考える。このとき
収束角が１５度程度までは回折光と０次反射光が同一平
面近くにあるので、両者のずれを無視して図示すれば図
１０，図１１のようになる。図１１に示すように、０次
反射光の集光点を通って回折光によるナイフエッジ状の
光束ができる。このナイフエッジ状の光束（分光縞の帯
状光束）には照野全体からの回折光が包含されている。
この帯状光束中にＴＶカメラを配置すれば基板表面の情
報を得ることができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の第１実施例に係る欠陥検出装置の構成図
である。同図に示す１はステージであり、そのステージ
１に標本Ｓが載置されている。ステージ１は直交する２
方向へ移動可能なＸ−Ｙステージからなる。標本Ｓは、
ガラス又はシリコン基板上に無数の配線が規則正しく格
子状に刻印された液晶基板又はＩＣウエハである。

【００３５】本実施例の欠陥検出装置は、標本Ｓ表面の
斜め上方より標本Ｓ表面の照明範囲に配線と直交する方
向から収束する第１の照明光を照射する第１の照明光学
系２を備えている。

【００３６】また、標本Ｓの上方で第１の照明光をけら
ない程度に標本表面から離れた位置であり、かつ標本表
面で発生した回折光が帯状に収束する位置（照射レンズ
１３の焦点位置）に第１のＴＶカメラ３が配置され、そ
の帯状収束位置の近傍であって回折光の収束点外に第２
のＴＶカメラ４が配置されている。実際には、紙面の垂
直方向の近傍位置に配置される。

【００３７】これらＴＶカメラ３，４のそれぞれの映像
出力端子に画像処理装置５が接続され、この画像処理装
置５にコンピュータ６及び表示手段としてのモニタ７が
接続されている。

【００３８】第１の照明光学系２は、発光強度が高くか
つ様々な波長を持つ第１の照明光を発する光源１１と、
光源１１から発した第１の照明光をアフォーカルな光束
に変換する集光レンズ１２と、集光レンズ１２から出射
する平行光束を収束光に変換して標本Ｓの所定の照射範
囲に照射する照射レンズ１３とからなる。

【００３９】なお、光源１１として水銀ランプの一種で
あるメタルランプが用いられているものとする。また、
照射レンズ１３による照射範囲は大きいほど好ましい
が、照射範囲が大きいとレンズ径が大型化し又は減光量
が増大することから、標本Ｓが３６０mm×４６０mmの大
きさの基板であれば、それを４分割した範囲（１８０mm
×２３０mm）となるように集光レンズ１２，照射レンズ
１３の直径を設定する。具体的には、集光レンズ１２，
照射レンズ１３の直径を４００mm程度に設定し、照射レ
ンズ１３の焦点距離を１０００mm〜１３００mmにする。
これらレンズはガラス性，アクリル性のいずれでもよ
く、またフレネルレンズで代用することもできる。

【００４０】標本Ｓを４分割して検査する場合は、標本
Ｓの４つの検査位置が自動で照射範囲に移動するように
ステージ１の駆動制御部に予め設定しておく。第１，第
２のＴＶカメラ３，４に備えられたカメラレンズは、焦
点距離が２０mm〜５０mm程度のズームレンズからなり、
標本Ｓの大きさにカメラ視野を合わせたり、標本Ｓが格
子パターンであることから生じるモアレ縞を消去するの
に用いられる。

【００４１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。光源１１から発した第１の照明
光は集光レンズ１２で平行光束に変換され、さらに照射
レンズ１３によって収束光に変換されて標本Ｓの所定の
照射範囲に入射する。

【００４２】このように第１の照明光学系２により収束
光からなる第１の照明光で標本Ｓが照明されると、図１
０（ａ）（ｂ）に示すような標本表面に格子状に刻印さ
れた配線パターンによって発生した回折光が照射レンズ
１３の焦点位置を通って帯状に収束する。この回折光の
帯状の収束位置に配置された第１のＴＶカメラ３で、被
検体表面の像を撮影する。この像は被検体表面の各部の
回折光の発生状況を含んでおり、電気信号に変換され処
理装置５へ入力される。

【００４３】また、標本Ｓの照射範囲に塵，傷等がある
と、その部位で散乱光が発生する。回折光の帯状収束位
置からずらして配置した第２のＴＶカメラ４にて照明範
囲を撮影することにより散乱光を含んだ画像が取得され
る。

【００４４】なお、分光縞帯からの像にも傷等からの散
乱光が含まれているが、回折光と散乱光とが重なり合う
ため検出効率が落ちる。第２のＴＶカメラ４で検出され
た散乱光の情報が含まれた電気信号は画像処理装置５へ
入力される。

【００４５】画像処理装置５は、種々の欠陥を検出する
のに適した複数のフィルタリング処理機能と欠陥位置検
出機能とを備えている。画像処理装置５は、第１のＴＶ
カメラ３の出力信号を取り込むと、回折光検査に対応し
たフイルタリング処理を施して欠陥検出を実施する。欠
陥が検出されると欠陥の大小及び明暗を画像処理で求
め、その４ファクターから欠陥の種類を判別する。ま
た、ある処理のみで欠陥として検出されたならば、上記
４つのファクターにその処理内容及び照明法を判定のた
めの新たなファクターとして加えた上で欠陥の種類を判
別する。また第２のＴＶカメラ４の出力信号を取り込む
と、散乱光検査に対応したフイルタリング処理を施して
欠陥検出を実施する。特に、第２のＴＶカメラ４の出力
を画像処理することにより欠陥の大小，明暗が検出でき
れば“大”は傷，“小”は塵などと判定できる。この画
像処理結果はコンピュータ６及びモニタ７へ出力され
る。

【００４６】モニタ７には、第１，第２のＴＶカメラ
３，４の原画像や処理画像が表示される。また、モニタ
７上に表示された画像に対してマウス等のポインティン
グデバイスを使って観察者が画面上で発見した欠陥の位
置座標を直接入力することもできる。

【００４７】コンピュータ６は、このようにして得られ
た画像処理結果を所定の記憶部に保存すると共に、製造
プロセスに欠陥要因をフィードバックするため製造プロ
セスを管理している外部装置へ転送する。

【００４８】このように本実施例によれば、標本Ｓ表面
の斜め上方より標本Ｓの照明範囲に配線と直交する方向
から収束する第１の照明光を照射すると共に、標本Ｓの
上方で第１の照明光をけらない程度に標本表面から離れ
た位置であり、かつ標本表面で発生した回折光が帯状に
収束する位置に第１のＴＶカメラ３を配置し、その帯状
収束位置の近傍であって回折光の収束点外に第２のＴＶ
カメラ４を配置したので、第１のＴＶカメラ３の出力に
よれば標本表面の照射範囲全体の回折光から欠陥検査を
行うことができ、第２のＴＶカメラ４の出力によれば散
乱光による欠陥検査が可能になる。従って、１つの照明
光学系２のみで回折光と散乱光とによる２つの欠陥検査
が可能になる。

【００４９】本実施例によれば、第１のＴＶカメラ３と
第２のＴＶカメラ４とを近接配置しているので、２つの
ＴＶカメラで捕らえられる標本画像が近似したものとな
り、欠陥座標の認識が容易になる利点がある。

【００５０】なお、上記実施例では２台のＴＶカメラを
備えているが、１台のＴＶカメラを回折光の帯状収束位
置と回折光の収束点外とを移動可能に構成すれば、１台
のＴＶカメラで上記実施例と同等の検査が可能になる。

【００５１】次に、図２を参照して本発明の第２実施例
について説明する。本実施例は、光源１１から発した第
１の照明光を、照射範囲に対応した径を有する凸レンズ
２１でアフォーカルな状態にして、標本表面の斜め上方
から配線と直交する角度で標本表面に入射させる。ま
た、標本Ｓの真上であって第１の照明光を遮らない位置
に、検査範囲よりも十分に大きい径を有する結像レンズ
２２を配置し、結像レンズ２２の焦点付近に第１のＴＶ
カメラ３の瞳が来るようにしている。また、第１のＴＶ
カメラ３に近接した紙面と直交した位置に第２のＴＶカ
メラ４を配置している。なお、第１，第２のＴＶカメラ
３，４の映像出力端子には第１実施例と同様に画像処理
装置５，コンピュータ６，モニタ７が接続されている。

【００５２】このように構成された実施例では、光源１
１から発した第１の照明光が凸レンズ２１でアフォーカ
ルな状態にされて標本表面に照射される。また、標本表
面で発生した回折光は平行光束となって結像レンズ２２
に入射し、結像レンズ２２で収束作用を受けてレンズ２
２の焦点位置に回折光の帯となって集光する。

【００５３】このように本実施例によれば、第１の照射
光と標本Ｓとのなす角度が一定となると共に光量ムラが
少なくなるので、このような照明下において取得された
標本像で欠陥検出を行うことにより欠陥検出能力を向上
させることができる。

【００５４】次に、図３及び図４を参照して本発明の第
３実施例について説明する。図３は本実施例の光学系の
状態を標本Ｓの上方から見た図であり、図４は同光学系
を横から見た図である。なお、図２に示す光学要素と同
一機能を有する部分には同一符号を付している。

【００５５】本実施例は、アフォーカル光である第１の
照明光とほぼ同じ照野をもつ一対の第２の照明光Ａ，Ｂ
を、標本Ｓの斜め上方から同じ照野へ、標本表面に刻印
された配線に対して４５度近傍の角度で入射する一対の
第２の照明光学系２５Ａ，２５Ｂを備えている。第２の
照明光学系２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ光源２３ａ，２
３ｂと、光源２３ａ，２３ｂから発した光を第１の照明
光とほぼ同じ領域へ投影するレンズ２４ａ，２４ｂとか
ら構成されている。

【００５６】また、本実施例では、第１の照明光学系に
よる第１の照明光と、第２の照明光学系２５Ａ，２５Ｂ
の各第２の照明光を、それぞれ独立に遮光可能なシャッ
ター機構が設けられている。

【００５７】なお、結像レンズ２２の焦点位置には第１
のＴＶカメラ３が配置され（第２のＴＶカメラ４は装備
しない）、第１のＴＶカメラ３の映像出力端子には画像
処理装置等が接続されているのは第１実施例と同様であ
る。

【００５８】このように構成された本実施例では、第１
の照明光学系による第１の照明光のみで標本を照明する
ことにより第２実施例と同様に回折光照明による欠陥検
査が可能となる。また、第２の照明光学系２５Ａ，２５
Ｂによる第２の照明光のみを標本Ｓに照射すると、標本
表面の配線に対して４５度近傍の角度となる第２の照明
光が斜め上方から照射される。第２の照明光学系の角度
（４５度）は、実験結果より最も検出能力の高い位置で
あったことから決定した角度である。

【００５９】ここで、標本表面の塵や突起は、照明光を
標本の配線とほぼ平行にして照射した方がより効率良く
検出できる。この理由は標本表面の塵や突起が標本表面
から突出しているからである。しかし、標本表面から凹
んでいる欠陥は、配線に対して平行照明ではなく、むし
ろ４５度〜６０度の角度があったほうが効率良く検出で
き、かつ標本表面の塵や突起は検出効率は多少落ちるが
検出可能なレベルにある。

【００６０】従って、最も検出効率の高い配線に対して
４５度近傍の角度で、第２の照明光による散乱光照明が
実施される。このような散乱光照明により発生した散乱
光は結像レンズ２２により固定されている第１のＴＶカ
メラ３上に収束され、画像処理装置において散乱光照明
に対応した欠陥検査が行われる。なお、第２の照明光学
系２５Ａ，２５Ｂの双方で同時に散乱光照明してもよい
し、交互に散乱光照明するようにしても良い。

【００６１】このように本実施例によれば、第２の照明
光学系２５Ａ，２５Ｂにより、標本表面から凹んでいる
欠陥に対して最も検出効率が高くなる配線に対して４５
度近傍の角度で第２の照明光Ａ，Ｂを照射するようにし
たので、標本表面から凹んでいる欠陥であっても高い検
出効率を実現することができる。

【００６２】次に、図５を参照して本発明の第４実施例
について説明する。なお、図２に示す光学要素と同一機
能を有する部分には同一符号を付している。本実施例
は、図２に示す第１の照明光学系２０と共に、標本Ｓを
干渉照明する第２の照明光学系３０を備えている。第２
の照明光学系３０は、結像レンズ２２と第１のＴＶカメ
ラ３との間に所定角度で配置されたハーフミラー３１
と、ハーフミラー３１で折り曲げられた光軸上の結像レ
ンズ２２の共焦点位置に配置された直径１０mmの開口を
有する開口部３２と、開口部３２の後側に配置された干
渉光源３３とを備えている。第１の照明光学系２０の光
源１１と第２の照明光学系３０の光源３３はそれぞれ独
立に点灯制御可能になっている。その他の構成は図２の
第２実施例と同様である。また、本実施例で対象となる
被検体は、ガラス基板の上面に薄膜が形成されているも
のとする。

【００６３】本実施例においては、第１の照明光学系２
０の光源１１を消して、第２の照明光学系３０だけで照
明すると、干渉光源３３で発した第２の照明光が結像レ
ンズ２２の共焦点位置に置かれた開口部３３の開口を通
ってハーフミラー３１で結像レンズ２２側へ反射され
る。そして、第２の照明光が結像レンズ２２で平行光束
とされて標本Ｓに照射される。標本面では、薄膜の表面
で反射する表面反射成分と薄膜の裏面（ガラス基板の表
面）で反射する裏面反射成分とが発生する。この２つの
成分が両者の位相差に応じて干渉縞を形成する。その結
果、第１のＴＶカメラ３には標本面の干渉パターンが投
影される。その干渉パターンが第１のＴＶカメラ３で撮
影されて画像処理装置へ入力される。上述したように干
渉パターンを利用すれば薄膜の膜厚ムラが検出できるの
で、画像処理装置では膜厚ムラ検出に対応した画像処理
を施して膜厚ムラの検出を行う。

【００６４】また、第２の照明光学系３０の光源３３を
消して、第１の照明光学系２０だけで照明すれば、前述
した第２実施例と同様に回折光検査が実施できる。この
ように本実施例によれば、第１の照明光学系２０による
照明で回折光及び散乱光による欠陥検査を行うことがで
き、第２の照明光学系３０による照明で干渉による欠陥
検査ができる。従って、回折，干渉，散乱による表面検
査の結果と使用照明法とから精度の高い欠陥分類を行う
ことができ、また人間による目視観察により近い判断機
能を実現することができる。

【００６５】図６は、第４実施例の変形例を示してい
る。この変形例は、第２の照明光学系４０を、干渉光源
４１と、この干渉光源４１から発した第２の照明光をア
フォーカルな状態の平行光束にする凸レンズ４２と、標
本Ｓと結像レンズ２２との間に配置され凸レンズ４２か
ら入射する第２の照明光を標本Ｓ側へ光軸と平行に反射
させるハーフミラー４３とを備えている。

【００６６】このような変形例によれば、第２の照明光
の結像レンズ２２での表面反射が第１のＴＶカメラ３に
入射しなくなるといった利点がある。なお、前述した図
３の第３実施例では、第１の照明光学系からアフォーカ
ルな状態の第１の照明光を照射しているが、図１に示す
第１の照明光学系２のように、ある角度で収束する光束
を第１の照明光として使用することができる。

【００６７】図１２は、本発明の第５実施例に係る欠陥
検出装置の光学系の構成を示す図である。本実施例は、
第１実施例で説明した第１の照明光学系２と、図３の第
３実施例で説明した第２の照明光学系２５とを組み合わ
せた構成を有している。このような第１，第２の照明光
学系を備えた場合、収束光学系（結像レンズ２２）は不
要である。本実施例によれば、収束光学系を備えること
なく、第３実施例と同様の効果を奏することができる。

【００６８】また、以上の説明では被検体の表面に刻印
された配線パターンとして格子状のものを説明したが、
本発明は回折光を生じさせれば良いので、複数本の直線
が一方向に連続するようなパターンであっもよい。本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数の照明法を１つの光学系で実現でき、欠陥種別を正確
に分類することができ、人間の目視観察による検査能力
と同様の判断機能を実現できる欠陥検出装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る欠陥検出装置の構成
図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る欠陥検出装置の光学
系の構成図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る欠陥検出装置の光学
系の上面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る欠陥検出装置の光学
系の側面図である。

【図５】本発明の第４実施例に係る欠陥検出装置の光学
系の側面図である。

【図６】第４実施例に係る欠陥検出装置の変形例の光学
系の側面図である。

【図７】格子状の配線が刻印された基板表面に光を入射
した際の０次反射光及びｎ次回折光の発生方向を示す図
である。

【図８】回折光によるライン形成を示す図である。

【図９】基板表面の配線に斜交する入射光に対する回折
光発生方向を示す図である。

【図１０】照射レンズ，レンズ照野及び０次反射光の集
光点との関係を示す図である。

【図１１】図１０の光学配置を横から見た状態を示す図
である。

【図１２】本発明の第５実施例に係る欠陥検出装置の光
学系の上面図である。

【図１３】種々の照明法と観察者の目の位置とを示す図
である。

【符号の説明】

１…ステージ、２，２０…第１の照明光学系、３…第１
のＴＶカメラ、４…第２のＴＶカメラ、５…画像処理装
置、６…コンピュータ、７…モニタ、１１，２３…光
源、１２…凸レンズ、１３…照射レンズ、２２…結像レ
ンズ、２５…第２の照明光学系、３０…干渉照明光学
系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０６Ｔ 7/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方向に連続する複数の直線
が形成された被検体表面に照明光を照射して当該被検体
の欠陥を検出する欠陥検出装置において、被検体表面に対して斜めの位置から被検体表面の所定の
照明範囲に前記直線と直交する方向の照明光を照射し、
被検体表面で発生した回折光を所定位置に収束させる照
明光学系と、前記照明光をけらない程度に前記被検体表面から離れた
位置であり、かつ前記回折光の収束位置及び又は回折光
の収束点以外の位置から前記照明範囲を撮影する画像入
力手段と、前記画像入力手段から出力される照明範囲の画像を可視
化する表示手段とを具備したことを特徴とする欠陥検出
装置。
【請求項２】前記照明光学系は、光源と、この光源か
ら発した光を収束光に変換して前記照明範囲に照射する
凸レンズとを備えていることを特徴とする請求項１記載
の欠陥検出装置。
【請求項３】前記照明光学系を、光源と、この光源か
ら発した光をアフォーカルな平行光束に変換して前記照
明範囲に照射する照射レンズとを備えた構成とし、前記画像入力手段と前記被検体表面との間であって前記
照明光をけらない程度に被検体表面から離れた位置に前
記照明範囲に対応した径を有し照明範囲から入射する平
行光束を前記画像入力手段の受光部に収束させる結像レ
ンズを配置したことを特徴とする請求項１記載の欠陥検
出装置。
【請求項４】前記画像入力手段は、回折光の収束位置
に配置された第１の撮像手段と、前記回折光の収束位置
近傍に配置された第２の撮像手段とを備えたことを特徴
とする請求項１記載の欠陥検出装置。
【請求項５】少なくとも一方向に連続する複数の直線
が形成された被検体表面に照明光を照射して当該被検体
の欠陥を検出する欠陥検出装置において、光源と、この光源から発した光を収束光する凸レンズと
を備え、被検体表面に対して斜めの位置から被検体表面
の所定の照明範囲に前記直線と直交する方向の第１の照
明光を照射する第１の照明光学系と、被検体表面に対して斜めの位置から前記照明範囲に前記
直線と斜交する第２の照明光を照射する第２の照明光学
系と、前記収束光学系による回折光の収束位置及び又は回折光
の収束位置以外の位置から前記照明範囲を撮影する画像
入力手段と、前記画像入力手段から出力される照明範囲の画像を可視
化する表示手段とを具備したことを特徴とする欠陥検出
装置。
【請求項６】少なくとも一方向に連続する複数の直線
が形成された被検体表面に照明光を照射して当該被検体
の欠陥を検出する欠陥検出装置において、被検体表面に対して斜めの位置から被検体表面の所定の
照明範囲に前記直線と直交する方向の第１の照明光を照
射する第１の照明光学系と、被検体表面に対して斜めの位置から前記照明範囲に前記
直線と斜交する第２の照明光を照射する第２の照明光学
系と、前記第１，第２の照明光をけらない程度に前記被検体表
面から離れた位置に配置され、前記第１の照明光により
被検体表面で発生した回折光を収束させる収束光学系
と、前記収束光学系による回折光の収束位置及び又は回折光
の収束位置以外の位置から前記照明範囲を撮影する画像
入力手段と、前記画像入力手段から出力される照明範囲の画像を可視
化する表示手段とを具備したことを特徴とする欠陥検出
装置。
【請求項７】前記第１の照明光学系を、光源と、この
光源から発した光をアフォーカルな平行光束に変換して
前記照明範囲に照射する照射レンズとを備えた構成と
し、前記収束光学系を、前記画像入力手段と前記被検体表面
との間であって前記第１，第２の照明光をけらない程度
に被検体表面から離れた位置に配置され、前記照明範囲
に対応した口径を有し照明範囲から入射する平行光束を
前記画像入力手段の受光部に収束させる結像レンズを備
えた構成としたことを特徴とする請求項６記載の欠陥検
出装置。
【請求項８】標本表面の前記照明範囲を干渉照明する
干渉照明光学系を備えたことを特徴とする請求項３又は
請求項７のいずれかに記載の欠陥検出装置。
【請求項９】前記干渉照明光学系は、画像入力手段の
受光部と標本表面との間に設けられたハーフミラーと、
このハーフミラーで折り曲げた光軸上における前記結像
レンズの焦点位置に設けられ前記結像レンズの開口数を
満たす拡散光源とを備えて構成されることを特徴とする
請求項８記載の欠陥検出装置。