JPH10293103A

JPH10293103A - 光学測定方法および装置およびパターン付き基板用光学測定装置

Info

Publication number: JPH10293103A
Application number: JP4171098A
Authority: JP
Inventors: Junichi Matsumura; 淳一松村; Mutsumi Hayashi; 睦林; Tetsuya Nakamura; 哲也中村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】測定対象物が、透光性能を有する基板などで
ある場合において、測定対象物の表面の材質特性に起因
して引き起こされる受光散乱光の強度差を低減して、測
定対象物の性状を、高感度で精度良く測定（検査、検出
を含む）することを可能にした光学測定方法および装置
を提供すること。【解決手段】測定対象物に、入射角が45度以上90度未
満の照射光を照射する。このときの照射光の偏光状態を
測定対象物に対してS偏光の成分を中心とするものにし
ておく。こうして照射された測定対象物からの散乱光を
受光手段で検出することにより測定対象物の性状を測定
および／または検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光学測定方法およ
び装置およびパターン付き基板用光学測定装置に関す
る。この発明は、特に、透光性能を有する基板などの物
体（測定対象物）、あるいは、基体の材質とは異なった
材質からなるパターンを有する基板などの物体（測定対
象物）の性状（物体の表面の欠陥、異物などの状態）の
測定（検出および検査を含む）に好適な装置及び方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】測定対象物に光を照射し、測定対象物か
らの散乱光を受光手段で検出することにより、測定対象
物の性状を光学的に計測および／または検査する方法
は、各種知られている。

【０００３】特開昭６３―２０５７７５号公報には、基
体とその基体上に形成され、その基体とは光学特性の異
なる部材からなるパターンとからなる基板（測定対象
物）の表面の欠陥を検査する光学測定方法が、開示され
ている。

【０００４】この方法は、基板表面にほぼ垂直な方向か
らコヒーレントな光を基板表面に照射し、基板表面から
の反射光および散乱光をハーフミラーを介し、さらに、
前記パターンに起因する散乱光および干渉光成分を選択
的に減衰または除去するために設けられた空間フィルタ
を介して、前記基板に付着した異物からの散乱光を受光
し、基板の異物などによる欠陥の有無および／またはそ
の大きさを検出するものである。

【０００５】この従来の方法には、次に述べる問題があ
る。すなわち、基板の表面材質が異なる場合には、それ
らの表面に付着した異物などの欠陥からの散乱光の強度
が異なる。そのために、この従来の光学測定方法には、
基板の材質の相違によって欠陥の検出感度が異なると云
う問題があった。

【０００６】また、例えば、ガラス、透光性プラスティ
ックの透光性のある基体上に、屈折率、反射率、吸光率
などの光学特性が基体と異なる１つ以上の部材からなる
パターンが形成された基板にあっては、パターン部表面
と基体部表面との間、あるいは、相互に異なる部材から
なるパターン部表面の間で、検出感度が異なることにな
り欠陥の検出精度上の問題が発生した。

【０００７】これらの問題の基本的な原因を、図面を参
照しながら、説明する。図１および図２は、従来の光学
測定方法を説明するための模式的正面図である。図１に
示した従来の光学測定方法は、基板１の表面に照射光２
が照射され、基板１上に存在する異物３などの欠陥から
の散乱光４が、レンズ５を介して受光手段（カメラ）６
で検出されることからなる。ここにおいて、基板１が透
光性の高いものである場合には、異物３へ直接照射され
た光による、異物３からカメラ６方向への直接散乱光の
みが、カメラ６により受光される。

【０００８】一方、図２に示した従来の光学測定方法
は、反射率の高い基板７の場合についてのものである。
基板７上に存在する異物３などの欠陥は、基板７に向け
て照射される照射光（直接照射光）２と、基板７の表面
で反射した間接照射光８との照射を受ける。異物３など
の欠陥からの散乱光９が、レンズ５を介して受光手段
（カメラ）６で検出される。すなわち、カメラ６で受光
される散乱光は、直接照射光２による異物３からの散乱
光と、間接照射光９による異物２からの散乱光の両方に
なる。

【０００９】従って、従来の光学測定方法では、基板自
身の表面材質が異なれば、同じ大きさ、形状の欠陥であ
っても、検出感度が、基板毎に異なることになる。ま
た、透光性を有する基体にパターンが形成されている基
板の場合には、同一基板中でも、パターン部表面と基体
部表面とで検出感度が大きく異なることになる。つま
り、パターン部表面については、基本的に、図２に示し
たように、直接照射光２と間接照射光８による散乱光が
存在し、基体部表面については、基本的に、図１に示し
たように、直接照射光２による散乱光が存在する。その
ため、このような検出感度ムラは、検出できる基板上の
異物などの欠陥の範囲や測定される欠陥の大きさ等が基
板の場所により異なることになるため光学測定の精度を
低下させる原因となりうる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明の第１の目的
は、測定対象物が、透光性能を有する基板などである場
合において、測定対象物の表面の材質特性に起因して引
き起こされる受光散乱光の強度差を低減して、測定対象
物の性状を、高感度で精度良く測定（検査、検出を含
む）することを可能にした光学測定方法および装置を提
供することにある。

【００１１】この発明の第２の目的は、測定対象物が、
その基体の材質とは異なった材質からなるパターンを有
する基板などである場合において、パターン部表面と基
体部表面との間の受光散乱光の強度差を低減して、測定
対象物の性状を、高感度で精度良く測定（検査、検出を
含む）することを可能にした光学測定方法および装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、測定対象物に、入射角を45度以上90
度未満としかつ偏光状態を該測定対象物に対してS偏光
の成分を中心とする照射光を導き、該測定対象物からの
散乱光を受光手段で検出することにより該測定対象物の
性状を測定および／または検査する光学測定方法が提供
される。

【００１３】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記測定対象物は、基体上に該基体とは光学特性の異なる
１つ以上の部材からなるパターンが形成されていること
を特徴とする、光学測定方法が提供される。

【００１４】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記受光手段は、一次元センサまたは二次元センサであ
り、前記測定対象物からの散乱光を受光手段に集光する
ことにより検出することを特徴とする、光学測定方法が
提供される。

【００１５】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記測定対象物と前記受光手段との間の光路で、空間フィ
ルタにより、前記パターンに起因する散乱光成分を選択
的に減衰または除去することを特徴とする、光学測定方
法が提供される。

【００１６】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記照射光の入射角は、70度以上90度未満であることを特
徴とする、光学測定方法が提供される。

【００１７】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記測定対象物は、表示パネル基板であることを特徴とす
る、光学測定方法が提供される。

【００１８】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記測定および／または検査すべき前記測定対象物の性状
は、欠陥の有無および／または大きさであることを特徴
とする光学測定方法が提供される。

【００１９】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記欠陥は、前記測定対象物に付着した異物であることを
特徴とする、光学測定方法が提供される。

【００２０】また、本発明の別の態様によれば、照射光
の光源と、測定対象物に入射角を45度以上90度未満と
し、かつ偏光状態を前記測定対象物に対してS偏光の成
分を中心とするように前記照射光を導く光学系と、前記
測定対象物からの散乱光を検出する受光手段とを有する
光学測定装置が提供される。

【００２１】また、本発明の別の態様によれば、照射光
の光源と、測定対象物を載置するテーブルと、該テーブ
ルに載置された測定対象物に対する入射角を45度以上90
度未満としかつ偏光状態を前記測定対象物に対してS偏
光の成分を中心とするように前記照射光を導く光学系
と、前記測定対象物からの散乱光を検出する受光手段と
を有する光学測定装置が提供される。

【００２２】また、本発明の別の態様によれば、照射光
の光源と、基体上に該基体とは光学特性の異なる１つ以
上の部材からなるパターンが形成されている測定対象物
に入射角を45度以上90度未満としかつ偏光状態を前記測
定対象物に対してS偏光の成分を中心とするように前記
照射光を導く光学系と、前記測定対象物からの散乱光を
検出する受光手段とを有するパターン付き基板用光学測
定装置が提供される。

【００２３】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記受光手段は一次元センサまたは二次元センサであり、
前記測定対象物からの散乱光を前記受光手段に集光する
集光手段を備えていることを特徴とする、光学測定装置
が提供される。

【００２４】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記集光手段は結像系をなすことを特徴とする光学測定装
置が提供される。

【００２５】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記測定対象物と前記受光手段との間の光路に、前記パタ
ーンに起因する前記散乱光を選択的に減衰または除去す
る空間フィルタが設けられていることを特徴とするパタ
ーン付き基板用光学測定装置が提供される。

【００２６】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記光学系は前記測定対象物に対する照射光の入射角が７
０度以上９０度未満となるように構成されていることを
特徴とする、光学測定装置が提供される。

【００２７】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記受光手段で検出した散乱光に基づいて前記測定対象物
の欠陥の有無および／または大きさを検出する検出手段
を有することを特徴とする、光学測定装置が提供され
る。

【００２８】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記欠陥は前記検査対象物に付着した異物であることを特
徴とする、光学測定装置が提供される。

【００２９】これらの発明において、入射角は、測定対
象物の表面の垂線と照射光の光軸のなす角（θ）で定義
される。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について、図面を参照して、説明する。

【００３１】図３は、この発明に係る物体の光学測定方
法および装置の構成の一例を説明する概略正面図であ
る。

【００３２】図３において、光源１１より発し光学系１
８を経て、測定対象物（基板）１２に対する入射角
（θ）が４５度以上９０度未満であり、かつ、Ｓ偏光成
分を中心（主成分）となされた照射光１３が、基板１２
に照射され、基板１２上に存在する欠陥（異物など）１
４からの散乱光１５が、レンズ１６を通過し、受光手段
（カメラ）１７により、検出される。これにより、物体
の性状としての基板１２の表面の欠陥（異物など）の状
態に関する情報が検出される。なお、入射角（θ）は、
基板１２の表面の垂線ＰＬと照射光１３の光軸ＯＡとの
なす角である。

【００３３】次に、この検出において、測定対象物（基
板）１２が、透光性を有する場合、例えば、ガラス基板
１２である場合について、説明する。

【００３４】光源１１から、光学系１８を介して、照射
光１３が、ガラス基板１２に照射される。この照射光１
３は、コヒーレント光が好ましい。照射光１３のガラス
基板１２に対する入射角（θ）は、４５度以上９０度未
満の範囲に選択される。照射光１３は、光学系１８によ
り、その偏光状態が、ガラス基板１２に対して、Ｓ偏光
の成分を主成分としたものに調整される。なお、多少性
能が低下するが、Ｐ偏光の成分が、３０％程度までなら
混入していてもよい。このような照射光１３は、例え
ば、光源１１としてレーザ光源を用い、光学系１８とし
てレンズ、ミラー、偏光素子、波長板などを使用するこ
とにより得られる。

【００３５】ガラス基板１２上に、例えば、異物１４が
付着していると、照射光１３の一部は、異物１４に当た
って散乱する。この散乱光１５の一部が、ガラス基板１
２の上方に設けられたレンズ１６を介して集光され、受
光手段（例えば、受光センサを備えたカメラ）１７によ
って検出される。

【００３６】また、ガラス基板１２の表面で反射した照
射光１３の他の一部は、間接照射光１９となり、異物１
４に照射される。この間接照射光１９による散乱光の一
部（間接散乱光）も、受光手段１７によって検出され
る。

【００３７】ここで、ガラス基板１２の表面に照射され
た照射光１３の一部は、ガラス基板１２の表面の反射率
に応じて反射するが、透光性の高いガラス基板１２であ
る場合、ガラス面に対する反射率は、入射角（θ）と照
射光１３の偏光状態により、図４に示すような関係にあ
る。

【００３８】図４は、偏光状態と入射角（θ）に対する
反射率の変化の関係を示すグラフである。このグラフに
おいて、横軸は、入射角（θ）（度）、縦軸は、反射率
（Ｒ）を示し、曲線Ｐは、Ｐ偏光状態を、曲線Ｃは、円
偏光状態を、曲線Ｓは、Ｓ偏光状態を、それぞれ示す。

【００３９】図４のグラフから、Ｐ偏光状態（Ｐ）およ
び円偏光状態（Ｃ）よりも、Ｓ偏光状態（Ｓ）の方が、
入射角（θ）によらず、常に反射率が高く、また、入射
角（θ）が０度付近に比べ、４５度以上になると、反射
率が倍増し、更に、７０度以上では、反射率が飛躍的に
増大することがわかる。

【００４０】すなわち、ガラス基板１２の表面に照射さ
れた照射光１３の一部は、屈折率の低いガラス面であっ
ても、照射光１３の偏光状態を、ガラス基板１２に対し
て、Ｓ偏光の成分を主成分とし、かつ、ガラス基板１２
に対して、入射角（θ）を４５度以上９０度未満するこ
とにより、反射光量を大きくすることができる。この入
射角（θ）を、７０度以上９０度未満することにより、
反射光量を飛躍的に大きくすることができる。

【００４１】このようにして反射光量が増大する条件を
利用すれば、図２を用いて説明した間接照射の形態に近
い形態が形成できる。その結果、受光手段１７が受光す
る異物１４からの散乱光の受光強度が向上し、反射率の
高い基板からの散乱光の受光強度に近い強度にて受光す
ることが可能となる。この散乱光の受光強度をより大き
くするためには、照射光１３の入射角（θ）は、７０度
以上９０度未満の範囲に選択される。

【００４２】図５に、測定対象物（基板）２２が、透光
性を有する基体２２ａとその表面に形成された非透光性
部材からなるパターン２２ｂとからなるパターン付き基
板２２である場合の様子を示す。

【００４３】この基板２２において、異物１４が基体２
２ａの表面に存在する場合、散乱光１５は、基本的に
は、図３を用いて説明したのと同様の状態で、受光手段
１７により検出される。

【００４４】一方、異物１４がパターン２２ｂの表面に
存在する場合、散乱光１５は、基本的には、図２を用い
て説明したのと同様の状態で、受光手段１７により検出
される。

【００４５】従って、異物１４がいずれの位置に存在す
る場合にあっても、間接照射光１９による散乱光が、有
効に検出される。すなわち、直接照射光１３による散乱
光とともに間接照射光１９による散乱光が検出される。
この結果、受光手段１７で検出される散乱光１５の強度
が増大され、測定（検出）感度が向上する。また、異物
１４が、いずれの位置に存在していても、間接照射光１
９が有効利用されることから、受光手段１７により検出
される散乱光１５の強度に、異物１４の存在位置による
差が小さくなり、パターン２２ｂ上に対する感度と、基
体２２ａ上に対する感度との差が著しく低減される。こ
の感度差の低減により、測定精度も向上する。

【００４６】

【実施例】次に、この発明に係る光学測定方法を実施す
るための装置について、３つの実施例を用いて、図面を
参照しながら、説明する。

【００４７】[実施例１]図６は、この発明に係る物体の
性状の光学測定装置の一実施例の概略斜視図である。

【００４８】図６において、照射光の光源３１は、１０
０ｍＷ、１／ｅ²直径で０．８ｍｍ、波長４８８ｎｍの
Ａｒレーザである。光源３１からのコヒーレント光は、
ポリゴンミラー３２、および、ｆθレンズ（あるいは、
シリンドリカルレンズなど）３３からなる光学系３４に
より、照射光３５として調整され、性状を測定および／
または検査しようとする物体（測定対象物）３６の表面
に集光される。照射光３５の測定対象物３６の表面への
入射角（θ）は、８０度である。光学系３４により、コ
ヒーレント光は、測定対象物３６に対してＳ偏光を主成
分とした偏光状態の照射光３５となる。この偏光状態
は、直線偏光またはＳ偏光成分に対するＰ偏光成分の混
合比が、１０％以内の直線偏光に近い楕円偏光で、か
つ、その偏光角が、Ｓ偏光を中心に±５度以内のもので
ある。

【００４９】ポリゴンミラー３２とｆθレンズ３３は、
照射光３５のビームを、Ｙ方向に走査させる。光学系３
４には、シリンドリカルレンズが組み込まれ、これによ
り、斜めから入射するコヒーレント光のビームスポット
の形状を円形に保つため、Ｘ方向にのみ集光効果が得ら
れる。

【００５０】このとき、測定対象物３６の表面における
焦点でのスポット径は、光学系３４を通して、１／ｅ²
直径で１．２ｍｍ程度とした。ビームスポットの走査
は、ポリゴンミラー３２によるＹ方向への走査と、測定
対象物３６が載置されるテーブル（ステージ）３７のＹ
方向およびこれと直交するＸ方向への移動の組合わせに
より行われる。

【００５１】すなわち、ビームスポットは、ポリゴンミ
ラー３２により、１００〜２５０ｍｍ程度の幅で、Ｙ方
向に走査され、一方、この走査が完了するたびに、ステ
ージ３７が、Ｘ方向にビームスポット径の半分程度の走
査ステップ幅（約０．６ｍｍ程度となる）だけ移動する
ことにより、測定対象物３６が、移動せしめられる。こ
の移動は、測定対象物３６の測定対象領域のＸ方向の長
さに亘り繰り返される。なお、走査線が傾いてもよけれ
ば、Ｘ方向の走査は、連続的に行われてもよい。

【００５２】次いで、ステージ３７が、Ｙ方向に９０〜
２２０ｍｍ程度（ポリゴンミラー３２による走査幅の
０．８〜０．９５倍程度）、測定対象物３６を移動させ
る。これら一連の動作を繰り返すことにより、測定対象
物３６の検出対象領域のＹ方向の長さに亘っても、照射
光３５が照射される。なお、ステージ３７によるＸ方
向の走査ステップは、ビームスポット径の０．４〜０．
６倍程度が好ましい。このようにすると、ビームスポッ
トの走査線を、Ｘ方向にオーバーラップさせることが出
来、測定対象物（基板）３６の全面を漏れなく検出でき
る。

【００５３】測定対象物（基板）３６上の欠陥（異物）
からの散乱光は、例えば、光ファイバなどからなる受光
光学系３８により導かれ、フォトマルチプライヤーなど
の単一エレメントの受光手段３９で検出される。この受
光光学系３８は、レンズで構成してもよい。

【００５４】この受光手段３９からの信号は、信号処理
手段４０に送られる。信号処理手段（欠陥検出手段）４
０で、検出された散乱光の情報が処理され、測定対象物
３６上の欠陥（異物）に関する情報が得られる。

【００５５】具体的には、散乱光量が電気信号に変換さ
れた後、所望のしきい値を越える信号が、欠陥（異物）
に関する信号として認識される。欠陥（異物）の位置
は、前記しきい値を越えた信号を受けた時間と、レーザ
の走査速度およびステージ３７の移動速度から、その時
間にレーザが照射していた位置を割り出すことにより特
定される。

【００５６】また、この電気信号量の大きさで、欠陥
（異物）の大きさが推定される。推定された欠陥（異
物）の大きさの較正は、サイズが既知の標準粒子を散布
した基板における標準粒子からの散乱光の測定値を基準
として行われる。なお、この較正の仕方は、以下のいず
れの実施例においても用いられる。

【００５７】この実施例の装置の空間分解能は、Ｘ方向
においては、ステージ３７の走査ステップにより、Ｙ方
向においては、測定のサンプリング周波数により定ま
る。

【００５８】[実施例２]図７は、この発明に係る光学測
定装置の他の実施例の概略斜視図である。

【００５９】図７において、照射光の光源３１は、１０
０ｍＷ、１／ｅ²直径で０．８ｍｍ、波長４８８ｎｍの
Ａｒレーザである。光源３１からのコヒーレント光は、
レンズ、波長板、偏光素子、ミラーなどからなる光学系
４１により、照射光３５として調整され、性状を測定お
よび／または検査しようとする物体（測定対象物）３６
の表面に集光される。照射光３５の測定対象物３６の表
面への入射角（θ）は、８０度である。光学系４１によ
り、コーヒレント光は、測定対象物３６に対してＳ偏光
を主成分とした偏光状態の照射光３５となる。この偏光
状態は、直線偏光またはＳ偏光成分に対するＰ偏光成分
の混合比が、１０％以内の直線偏光に近い楕円偏光で、
かつ、その偏光角が、Ｓ偏光を中心に±５度以内のもの
である。

【００６０】この実施例の光学系４１には、実施例１と
同じくシリンドリカルレンズが用いられているが、コヒ
ーレント光のビームをＹ方向に拡張せしめ、この方向に
平行なラインビームを形成するために用いられている。

【００６１】ラインビームのＹ方向の幅は、１／ｅ²幅
で９０〜３５０ｍｍ程度とし、このうち光量が中央の約
９０％程度以上となる２０〜８０ｍｍ程度の領域のみ
が、測定用に使用される。なお、この比率は、７０％程
度以上に選定されるのが好ましい。

【００６２】一方、ラインビームのＸ方向の幅は、検出
感度の観点からは、可能な限り絞られているのがよく、
１ｍｍ程度以下が好ましい。光学系４１は、コヒーレン
ト光を集光して測定対象物３６に照射するので、この絞
り込みは、容易にできる。

【００６３】測定領域に対する照射光のラインビームの
走査は、ステージ３７によるＸ方向およびＹ方向への測
定対象物３６の移動により行われる。すなわち、ステー
ジ３７が、Ｘ方向に測定対象物３６を連続的に移動す
る。この移動は、測定対象領域のＸ方向の大きさだけ継
続される。

【００６４】次いで、ステージ３７が、Ｙ方向に１８〜
７０ｍｍ程度（ラインビームの測定に使用する領域の幅
の０．８〜０．９５倍程度）、測定対象物３６を移動さ
せる。この動作を繰り返すことにより、測定対象物３６
の検出領域のＹ方向の長さに亘っても、照射光３５が照
射される。

【００６５】なお、光学系４１は、実施例１に述べたポ
リゴンミラー、fθレンズなどからなるレーザ光を走査
する形式とすることも可能である。

【００６６】この実施例２が、実施例１と最も大きく異
なる点は、この実施例２における受光手段４２が、集光
され結像された散乱光を、受光する点である。測定対
象物３６上の欠陥（異物）からの散乱光は、レンズの組
み合わせで構成された結像光学系４３を介して、一次元
センサまたは二次元センサを有する受光手段４２上に、
像として集光、結像され、受光手段４２により検出され
る。

【００６７】この受光手段４２からの出力信号は、信号
処理手段（欠陥検出手段）４０で処理され、測定対象物
３６上の欠陥（異物）に関する情報が得られる。

【００６８】具体的には、散乱光量が電気信号に変換さ
れた後、所望のしきい値を越える信号が、欠陥（異物）
に関する信号として認識される。また、この電気信号量
の大きさで、異物の大きさが推定される。

【００６９】この実施例の装置の空間分解能は、結像光
学系４３の倍率と一次元または二次元アレイセンサによ
り決定される。従って、空間分解能は、実施例１と異な
り、走査ステップに依存しない。

【００７０】この実施例に係る装置は、結像光学系４３
と一次元センサまたは二次元センサを有する受光手段４
２とを使用していることにより、簡便な構成で、欠陥
（異物）の位置検出精度に優れ、近距離の欠陥（異物）
同士を精度よく分離検出でき、欠陥（異物）をダブルカ
ウントすることがなく、欠陥（異物）の個数検出の信頼
性が高い、などの長所を持つ。

【００７１】[実施例３]図８は、この発明に係る物体の
性状の光学的検出装置の更に他の実施例の概略斜視図で
ある。図９は、図８に示した装置における空間フィルタ
の機能を説明する概略正面図である。

【００７２】図８において、照射光の光源３１は、レー
ザである。光源３１からのコヒーレント光は、レンズ、
波長板、偏光素子、ミラーなどからなる光学系４４によ
り、平行光化され、照射光３５として、測定対象物３６
に照射される。照射光３５の測定対象物３６の表面への
入射角（θ）は、８０度である。光学系４４により、コ
ヒーレント光は、測定対象物３６に対してＳ偏光を主成
分とした偏光状態の照射光３５となる。この偏光状態
は、直線偏光またはＳ偏光成分に対するＰ偏光成分の混
合比が、１０％以内の直線偏光に近い楕円偏光で、か
つ、その偏光角が、Ｓ偏光を中心に±５度以内のもので
ある。

【００７３】この実施例では、光学系４４は、実施例２
と同じくシリンドリカルレンズが用いられ、コヒーレン
ト光のビームをＹ方向に拡張せしめ、この方向に平行な
ラインビームを形成するために用いられている。

【００７４】ラインビームのＹ方向の幅は、１／ｅ²幅
で９０〜３５０ｍｍ程度とし、このうち光量が中央の約
９０％程度以上となる２０〜８０ｍｍ程度の領域のみ
が、検出用に使用される。なお、この比率は、７０％程
度以上に選定されるのが好ましい。

【００７５】一方、ラインビームのＸ方向の幅は、検出
感度の観点からは、可能な限り絞られているのがよい
が、後述の空間フィルタ方式を用いる関係上、周期的パ
ターンの最大周期（測定対象物３６が、液晶基板などの
表示パネル基板の場合は、３００μｍ程度である）の少
なくとも数倍程度、好ましくは１０倍以上の大きさのラ
インビーム幅（Ｘ方向）にするのがよい。

【００７６】この実施例では、コヒーレント光からなる
平行光を照射光３５として用いるため、ラインビームの
Ｘ方向幅の絞り込みは、実施例２の場合ほどには容易で
ない。測定領域の走査は、実施例２の場合と同様に行わ
れる。

【００７７】なお、光学系４４は、実施例１に述べたポ
リゴンミラー、fθレンズなどからなるレーザ光を走査
する構成とすることも可能であるが、後述の空間フィル
タ方式を用いる関係上、周期的パターンの最大周期（測
定対象物３６が、液晶基板などの表示パネル基板の場合
は、３００μｍ程度である）の少なくとも数倍程度、好
ましくは１０倍以上の大きさのビームスポット径にする
のがよい。

【００７８】この実施例では、測定対象物３６は、基体
３６ａの表面に周期的な形状のパターン３６ｂが形成さ
れた液晶表示装置用のガラス基板３６である。

【００７９】測定対象物３６上の周期パターン３６ｂお
よび欠陥（異物）１４からの散乱光は、フーリエ変換レ
ンズ４５を介して、空間フィルタ４６の面上に導かれ、
このうちパターン３６ｂによる散乱光の成分のみが、空
間フィルタ４６によって除去された後、逆フーリエ変換
レンズ４７を介して、一次元センサまたは二次元センサ
を有する受光手段４８上に集光される。受光手段４８
で、欠陥（異物）１４からの散乱光のみが検出される。

【００８０】この受光手段４８からの出力信号は、信号
処理手段４０で処理され、検出された散乱光の信号が処
理され、測定対象物３６上の欠陥（異物）１４に関する
情報が得られる。

【００８１】具体的には、散乱光量が電気信号に変換さ
れた後、所望のしきい値を越える信号が、欠陥（異物）
１４に関する信号として認識される。また、この電気信
号量の大きさで、欠陥（異物）１４の大きさが推定され
る。

【００８２】空間フィルタ４６は、図９に示すように、
パターン３６ｂからの散乱光の成分のみを、空間フィル
タ４６上に予め設定された遮光パターン４６ｂで選択的
に減衰または除去する作用を有する。

【００８３】測定対象物３６上のパターン３６ｂに対応
する遮光パターン４６ｂは、例えば、この光学系の中
に、未露光の写真乾板をセットして露光し、それを現像
することにより、形成される。

【００８４】空間フィルタ４６を用いた光学系が使用さ
れることにより、特に、周期的な形状のパターン３６ｂ
による散乱光成分を効率よく除去でき、欠陥（異物）１
４による散乱光成分のみが、精度良く、受光手段４８に
より、検出される。

【００８５】なお、この実施例により、空間フィルタ４
６を用いた光学系について説明したが、この発明の実施
に当たっては、空間フィルタ４６を用いることなく、受
光手段４８で検出した画像を、画像処理する方法によっ
て、周期的な形状パターンからの散乱光成分を除去する
ことも可能であり、そのような装置構成としてもよい。

【００８６】この実施例に係る装置は、結像光学系４３
と一次元センサまたは二次元センサを有する受光手段４
８とを使用していることにより、簡便な構成で、欠陥
（異物）１４の位置検出精度に優れ、近距離の欠陥（異
物）同士を精度よく分離検出出来、欠陥（異物）をダブ
ルカウントすることがなく、欠陥（異物）の個数検出の
信頼性が高い、などの長所を持つ。

【００８７】しかも、Ｓ偏光した照射光３５が、斜めか
ら入射するので、すなわち、入射角（θ）が４５度以上
９０度未満であるため、パターン付き基板３６における
パターン部と非パターン部の材質の差による反射率の差
異が、小さい。これにより、欠陥（異物）１４が存在す
る位置の違いによって生じる測定感度の差を極めて小さ
くすることができる。

【００８８】このことは、空間フィルタ方式の採用によ
る正常パターンに起因する散乱光成分の選択的除去の効
果とあいまって、この実施例３の装置が、パターン付き
基板３６の欠陥（異物）の測定および／または検査ある
いは検出に、優れていることを意味する。

【００８９】ＬＣＤ用基板に用いられるガラス基板とガ
ラス基板上に形成されたクロム膜とに、入射角（θ）８
０度円偏光のコヒーレント光からなる照射光を照射した
場合、これらの基板上に存在する欠陥（異物）の検出感
度差は、約５．６倍であったが、この発明によりＳ偏光
させた照射光を用いると、感度差は、１．４倍に低減す
る。

【００９０】なお、感度向上の観点からは、上記実施例
２および実施例３において、受光手段４２、４８とし
て、Ｘ方向に積分方向を有し、積分のクロックタイミン
グがステージ３７によるＸ方向の移動と同期したＴＤＩ
(Time Delay Integration)型受光センサーを用いるのが
好ましい。

【００９１】このセンサーは、二次元アレイセンサーの
特定方向（積分方向）について、ピクセルの光量に比例
する電荷を順次下流のピクセルに送りながら、その全部
を積算したデータを得るものである。これを用いれば、
積分方向に移動している像を、像の移動速度と一致する
速度で電荷を送ることにより、移動している物体からの
光を蓄積しながら検出できる。

【００９２】なお、上記３つの実施例では、欠陥（異
物）検出装置について説明したが、この発明は、測定対
象物の性状として、例えば、線幅検出（測定）、突起検
出（検査）などを検出、測定、あるいは、検査するいか
なる装置にも適用される。

【００９３】

【発明の効果】この発明に係る物体の性状の光学的検出
方法および装置は、測定対象物（基板、パターン付き基
板、液晶表示パネル基板等）の欠陥（異物）からの散乱
光の検出感度が、従来の方法および装置に比べ、大幅に
向上する。

【００９４】特に、測定対象物と受光手段との間の光路
に、空間フィルタが装備される場合は、パターン付き基
板、液晶表示パネル基板の表面の欠陥（異物）が、高感
度、かつ、高精度をもって測定および／または検査ある
いは検出される。

【００９５】よって、この発明に係る物体の性状の光学
的検出方法および装置は、基板、パターン付き基板、液
晶表示パネル基板などの製造における欠陥の検出、検
査、測定に有効に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の測定対象物の欠陥の光学測定方法の構成
を説明する概略正面図である。

【図２】従来の別の測定対象物の欠陥の光学測定方法の
構成を説明する概略正面図である。

【図３】この発明に係る物体の性状の光学測定方法の構
成の一例を説明する概略正面図である。

【図４】偏光状態と入射角に対する反射率の変化の関係
を示すグラフである。

【図５】この発明に係る物体の性状の光学測定方法の構
成の別の例を説明する概略正面図である。

【図６】この発明に係る物体の性状の光学測定装置の一
実施例の概略斜視図である。

【図７】この発明に係る物体の性状の光学測定装置の他
の実施例の概略斜視図である。

【図８】この発明に係る物体の性状の光学測定装置の更
に他の実施例の概略斜視図である。

【図９】図８に示した装置における空間フィルタの機能
を説明する概略正面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象物に、入射角を45度以上90度未満
としかつ偏光状態を該測定対象物に対してS偏光の成分
を中心とする照射光を導き、該測定対象物からの散乱光
を受光手段で検出することにより該測定対象物の性状を
測定および／または検査する光学測定方法。
【請求項２】前記測定対象物は、基体上に該基体とは光
学特性の異なる１つ以上の部材からなるパターンが形成
されていることを特徴とする、請求項１に記載の光学測
定方法。
【請求項３】前記受光手段は、一次元センサまたは二次
元センサであり、前記測定対象物からの散乱光を受光手
段に集光することにより検出することを特徴とする、請
求項１または２に記載の光学測定方法。
【請求項４】前記測定対象物と前記受光手段との間の光
路で、空間フィルタにより、前記パターンに起因する散
乱光成分を選択的に減衰または除去することを特徴とす
る、請求項２または３に記載の光学測定方法。
【請求項５】前記照射光の入射角は、70度以上90度未満
であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか
に記載の光学測定方法。
【請求項６】前記測定対象物は、表示パネル基板である
ことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載
の光学測定方法。
【請求項７】前記測定および／または検査すべき前記測
定対象物の性状は、欠陥の有無および／または大きさで
あることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記
載の光学測定方法。
【請求項８】前記欠陥は、前記測定対象物に付着した異
物であることを特徴とする、請求項７に記載の光学測定
方法。
【請求項９】照射光の光源と、測定対象物に入射角を45
度以上90度未満とし、かつ偏光状態を前記測定対象物に
対してS偏光の成分を中心とするように前記照射光を導
く光学系と、前記測定対象物からの散乱光を検出する受
光手段とを有する光学測定装置。
【請求項１０】照射光の光源と、測定対象物を載置する
テーブルと、該テーブルに載置された測定対象物に対す
る入射角を45度以上90度未満とし、かつ偏光状態を前記
測定対象物に対してS偏光の成分を中心とするように前
記照射光を導く光学系と、前記測定対象物からの散乱光
を検出する受光手段とを有する光学測定装置。
【請求項１１】照射光の光源と、基体上に該基体とは光
学特性の異なる１つ以上の部材からなるパターンが形成
されている測定対象物に入射角を45度以上90度未満と
し、かつ偏光状態を前記測定対象物に対してS偏光の成
分を中心とするように前記照射光を導く光学系と、前記
測定対象物からの散乱光を検出する受光手段とを有する
パターン付き基板用光学測定装置。
【請求項１２】前記受光手段は一次元センサまたは二次
元センサであり、前記測定対象物からの散乱光を前記受
光手段に集光する集光手段を備えていることを特徴とす
る、請求項９ないし１１のいずれかに記載の光学測定装
置。
【請求項１３】前記集光手段は結像系をなすことを特徴
とする請求項１２に記載の光学測定装置。
【請求項１４】前記測定対象物と前記受光手段との間の
光路に、前記パターンに起因する前記散乱光を選択的に
減衰または除去する空間フィルタが設けられていること
を特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の
パターン付き基板用光学測定装置。
【請求項１５】前記光学系は前記測定対象物に対する照
射光の入射角が７０度以上９０度未満となるように構成
されていることを特徴とする、請求項９ないし１４のい
ずれかに記載の光学測定装置。
【請求項１６】前記受光手段で検出した散乱光に基づい
て前記測定対象物の欠陥の有無および／または大きさを
検出する検出手段を有することを特徴とする、請求項９
ないし１５のいずれかに記載の光学測定装置。
【請求項１７】前記欠陥は前記検査対象物に付着した異
物であることを特徴とする、請求項１６に記載の光学測
定装置。