KR100190312B1

KR100190312B1 - 이물검사장치

Info

Publication number: KR100190312B1
Application number: KR1019960012579A
Authority: KR
Inventors: 마사미 이토; 켄지 타카모토; 칸지 니시이; 타츠오 나가사키; 켄 시모노
Original assignee: 모리시따 요오이찌; 마쓰시따덴기산교 가부시끼가이샤
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1999-06-01
Also published as: JP3373327B2; KR960039255A; JPH08292021A; US5717485A

Abstract

본 발명은 물체표면상에 존재하는 이물을 검출하기 위한 이물검사장치에 관한 것으로서, 광학적검출정밀도로서의 S/N비가 좋고, 미소한 이물까지 검출가능한 이물검사장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서, 피검사기판(1)에 대해서 거의 평행한 축을 광축이 되도록 S편광레이저광을 조사하는 조명부(2, 3, 4, 5)와, 조명부에 의해 조명된 영역을 검출하고 피검사기판(1)과 이루는 각이 45°이내이고 또한 조명부의 광축과의 이루는 각이 20°∼ 60°의 범위로 광축이 설정되고, 피검사기판(1)표면에 부착한 이물로부터의 전방산란성분중의 S편광성분을 검출하고 광전변환하는 검출부(6, 7, 8, 9)와, 검출부에 의해 출력된 신호를 토대로 이물을 검출하는 신호처리부(19, 20, 21)를 구비한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

이물검사장치

제1도는 본 발명의 이물검사장치의 제1실시예의 구성을 표시한 사시도

제2도는 제1실시예에 있어서의 벡터를 설명하기 위한 사시도

제3도는 제1실시예에 있어서의 패턴반사광을 설명하기 위한 측면도

제4도는 이물에 의한 산란광강도분포를 표시한 도면

제5도는 제1실시예에 있어서의 검출부방위각과 S/N비와의 관계를 표시한 특성도

제6도는 본 발명의 이물검사장치의 제2실시예의 구성을 표시한 사시도

제7도는 본 발명의 이물검사장치의 제3실시예의 구성을 표시한 사시도

제8도는 본 발명의 이물검사장치의 제4실시예의 구성을 표시한 사시도

제9도는 제4실시예에 있어서의 광학계를 표시한 도면

제10도는 제4실시예에 있어서의 광축으로부터의 거리와 S/N비와의 관계를 표시한 특성도

제11도는 본 발명의 이물검사장치의 제5실시예의 구성을 표시한 사시도

제12도는 본 발명의 이물검사장치의 제 6실시예의 구성을 표시한 사시도

제13도는 제6실시예에 있어서의 벡터를 설명하기 위한 사시도

제14도는 투명성이물의 산란광분포를 표시한 도면

제15도는 금속성이물의 산란광분포를 표시한 도면

제16도는 본 발명의 이물검사장치의 제7실시예의 구성을 표시한 도면

제17도는 종래의 이물검사장치의 구성을 표시한 측면도

제18도는 종래예에 있어서의 검출각과 검출강도와의 관계를 표시안 특성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피검사기판 2 : 레이저광원

3 : 콜리메이터렌즈 4 : 편광자

5 : 원기둥렌즈 6, 27, 29, 206 : 대물렌즈

7, 110, 207 : 검광자 8, 28, 30, 208 : 결상렌즈

9 : 라인센서 10 : 법선벡터

11 : 입사방향벡터 12 : 입사면

13, 17, 102 : S편광레이저광 14, 18, 103 : P편광레이저광

15 : 검출방향벡터 16 : 검출면

19 : A/D변환회로 20, 111, 119 : 메모리회로

21, 112, 120 : 신호비교회로 22 : 시료XY이동대

23, 202 : 패턴 24, 203 : 이물

25 : 공간필터 26 : 주기패턴제거회로

100 : 제2입사방향벡터 101 : 제2입사면

104, 114 : 제2레이저광원 105 : 제2콜리메이터렌즈

106 : 제2편광자 107 : 제2원기둥렌즈

109 : 제1편광자 113 : 광원제어회로

115 : 검출면의 S편광레이저광 116 : 검출면의 P편광레이저광

117 : 색선별거울 118 : 제2라인센서

201 : 피검사물체 204 : 이동장치

205 : 레이저 209 : 광전변환소자

본 발명은, 물체표면상에 존재하는 이물을 검출하기 위한 이물검사장치, 특힉 액정제조공정 또는 반도체제조공정에 있어서의 패턴부착기판의 외관검사를 행하는 이물검사장치에 관한 것이다.

예를들면, 일본국, 계측자동제어학회논문집(vo1. 25, No.9, 954/961, 1989)에 표시된 종래의 이물검사장치의 기본구성을 제 17도에 표시한다. 여기서, 피검사기판(201)의 표면(201a)을 포함하고 지면에 수직인 면을 피검사기판의 주변으로 정의한다. 제17도에 있어서, 이동장치(204)는 피검사기판(201)의 주면내를 이동가능하고, 피검사기판(201)은 피검사기판(201)위에 재치되어 있다. 피검사기판(201) 위의 패턴(202)은 피검사기판(201)의 주면에 대해서 45°를 이루도록 형성되어 있다. S편광레이저광원(205)(S편광이란, 제17도에 있어서의 지면에 수직방향인 편광을 말한다)은, 피검사기판(201)의 주면에 대해서 거의 평행방향으로 S편광레이저광을 조사하도록 배치되어 있다. 피검사기판(201)의 주면에 대해서 거의 수직인 축L을 광축으로 하도록, 대물렌즈(206), P편광(P편광이란, 제17도에 있어서의 지면과 평행한 방향의 편광)을 투과시키는 검광자(207), 결상렌즈(208) 및 광전변환소자(209)가 배치되어 있다.

이상과 같이 구성된 종래의 이물검사장치에 대해서 그 동작을 설명한다. 피검사기판(201)에 거의 평행안 방향으로부터 S편광레이저광원(205)의 광을 조사하면, 패턴(202)에 의한 반사광(210)의 편광방향은 편광방향을 혼란시키는 일없이 그대로 반사된다. 즉, S편광의 반사광(210)은, 대물렌즈(206)를 투과후 P편광을 투과하고 S편광을 차광하도록 설정된 검광자(207)에 의해 차광된다. 한편, 피검사기판(201) 위에 이물(203)이 부착하고 있으면, S편광레이저광원(205)으로부터의 광이 이물(203)에 조사되면, 이물(203)에 의해 산란이 발생하고, 편광성분이 혼란되고, P편광성분을 포함한 산란광(2l1)이 된다. 이 반사광(211)은 대물렌즈(206)를 투과후, 검광자(207)에 의해 S편광성분이 차광되고, P편광성분만이 투과하고, 결상렌즈(208)에 의해, 광전변환소자(209)에 결상된다. 이 광전변환소자(209)로부터의 출력신호로부터 이물(203)의 존재위치를 검출하는 것이 가능하게 된다.

그러나 상기와 같은 구성에서는 패턴(202)으로부터의 반사광(210)의 P편광성분은 대물렌즈(206)의 광축상에서 완전히 0이 되나, 광축L과 각도를 이루는 반사광에 대해서는 P편광성분을 포함하고, P편광성분이 노이즈원이 된다. 제17도에 있어서 레이저광원(205)으로부터의 광과대물렌즈의 광축이 이루는 각을 검출각_로 했을때의, 검출각과 광전변환소자(209)에 의해서 검출되는 이물(203)로부터의 산란광(211)의 P편광성분의 광강도를 제18도에 표시한다. 제18도로부터 명백한 바와같이, 종례예와 같이 검출각을 90°로 구성한 경우, 이물(203)로부터의 산란광(211)의 P편광성분의 광강도가 낮아진다. 따라서, 노이즈가 증가하고, 이물로부터의 신호강도가 내려가기 때문에, 광학계로서의 검출정밀도가 나쁘고, 미소한 이물을 검출할 수 없다는 문제를 발생하고 있었다.

본 발명은 상기 종래예의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 광학적검출정밀도로서 S/N가 좋고, 미소한 이물까지 검출가능한 이물검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이물검사장치는, 피검사대상의 피검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 조명부와, 상기 조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고, 상기 조명부의 광축과 상기 피검사면과의 교점을 중심으로 해서 상기 조명부의 광축을 120°∼160°회전하고, 상기 피검사면과 이루는 각이 45°이내가 되도록 배치된 광축을 가지고, 상기 피검사면에 부착한 이물로부터의 산란성분증의 S편광성분을 검출하고, 광전변환하는 검출부를 구비하고 있다.

상기 구성에 있어서, 상기 조명부는, 레이저광원과, 상기 레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈와, 편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 원기둥렌즈를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 상기 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서를 포함한 것이 바람직하다.

또, 상기 구성에 있어서, 상기 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물을 검출하기 위하여 미리 설정된 임계치를 기억하고 있는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력과 상기 메모리회로에 기억된 임계치를 비교하고, 이물을 검사하는 신호비교회로를 포함한 신호처리부를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 이물검사장치는, 피검사대상의 검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사대상의 검사면에 대해서 P편광이 되도록 빔을 조사하는 제1조명부와, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 90°이상 회전한 위치에 배치되고, 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 제2조명부와, 상기 제1및 제2조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 상기 제 1조명부의 광축을 120°∼160°회전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 상기 제1조명광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 상기 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 순차 검출하고 광전변환하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 출력된 신호를 토대로 이물을 검출하는 동시에, 전방산란광신호강도와 후방산란광신호강도를 비교함으로써 이물의 투광성을 분류하는 신호처리부를 구비한다.

상기 구성에 있어서, 상기 제1조명부는, 제1레이저광원과, 상기 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈(5)를 포함하고, 상기 제 2조명부는, 제 2레이저광원과, 상기 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈를 포함하고, 상기 검출부는 상기 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 상기 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서를 포함하고, 상기 신호처리부는, 상기 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 의하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력신호와 상기 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로와, 상기 제1및 제2레이저광원의 점등 및 강도를 제어하는 광원제어회로를 포함한 것이 바람직하다.

또, 상기 구성에 있어서 상기 제1조명부 및 제2조명부는, 각각 상기 피검사대상의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정되고, 상기 검출부는 이 상기 영역을 촬상하는 것이 바람직하다.

또, 상기 구성에 있어서, 상기 제1조명부의 제1편광자는, 상기 제1조명부에 의해 조명된 광증 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정되고, 상기 제2편광자는, 상기 제2조명부에 의해 조명된 광중S편광성분만을 투과시키도록 방위설정되고, 상기 검출부의 검광자는 검출부에 입사한 광중P편광성분만을 투과시키도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.

또, 븐 발명의 또 다른 이물검사장치는, 피검사대상의 검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사대상의 검사면에 대해서 P편광이 되도록 빔을 조사하는 제1조명부와, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 그점을 중심으로 90°이상회전한 위치에 배치되고 제1조명부의 파장과 다른 파장을 사용해서 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 제2조명부와 상기 제1및 제2조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 상기 제1조명부의 광축을 120°∼160°회전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 상기 제1조명 광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 상기 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 파장분리소자에 의해 분리하고, 각각 동시에 검출하고 광전변환하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 출력된 신호를 토대로 이물을 검출하는 동시에, 전방산란광신호강도와 후방산란광신호강도를 비교함으로써 이물의 투광성을 분류하는 신호처리부를 구비한다.

상기 구성에 있어서 상기 제1조명부는, 파장λ1의 레이저광을 출력하는 제1레이저광원과, 상기 제 1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈를 포함하고, 상기 제2조명부는, 파장λ2의 레이저광을 출력하는 제2레이저광원과, 상기 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 제1및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 파장 λ1의 레이저광을 투과하는 파장 λ2의 레이저광을 반사하는 색선별거울과, 검출면의 각 파장의 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정된 감광자와, 상기 피검사면의 상을 각 라인센서위에 결상시키는 결상렌즈와, 파장 λ1의 검출을 행하는 제1라인센서와, 파장 λ2의 검출을 행하는 제2라인센서를 포함하고, 상기 신호처리부는 상기 제1및 제2라인센서의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력신호와 상기 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로를 포함한 것이 바람직하다.

상기 각 구성에 있어서, 상기 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 공간필터를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 공간필터는, 상기 검출부의 대물렌즈와 결상렌즈와의 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 공간필터는, 상기 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴데이터를 사용하고, 상기 주기패턴의 푸리에변환상을 작성하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성한 것인 것이 바람직하다.

또는, 상기 공간필터는, 상기 피검사대상의 피검사면의의 주기패턴을 조사하고, 대물렌즈뒤의 공간필터의 설치위치에 설치된 사진건판에 주기패턴의 반사광을 기록하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성한 것인 것이 바람직하다.

또는, 상기 각 구성에 있어서 상기 검출부에 의해 출력된 신호중 상기 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 신호처리수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 신호처리부는, 주기적인 패턴노이즈를 차단하기 위한 주기패턴제거회로를 가진 것이 바람직하다.

또, 상기 각 구성에 있어서, 상기 검출부는 적어도 초점거리를 f로 하고 개구직경을 D1로 하는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 주평면으로부터 거리L의 위치에 주평면이 배치되고, 개구직경 D2가,

D2≥D1-2A+(AL/ f ) ...... ①

A : 피검사영역의 폭

가 되도록 설정된 결상렌즈로 구성된 광학계를 포함한 것이 바람직하다.

또, 상기 검출부는 탤레센트릭광학제를 포함한 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 이물검사장치에 의하면, 피검사대상의 피검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 되도록 배치된 조명부에 의해 피검사대상의 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하고, 조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 조명부의 광축을 120°∼160°회전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 검사면에 대해서 이물의 산란성분중 S편광성분을 검출하고, 광전변환하는 검출부에 의해 조명된 영역을 검출하므로, 전방산란광을 검출할 수 있고, 종래방식에 비교해서 이물의 존재를 표시하는 신호의 양이 수백배이상으로 커진다. 한편, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광은, 경사각이 크기 때문에, 검출부에 거의 입사하지 않고, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광에 의한 노이즈를 작게할 수 있다. 그 결과, 고정밀도로 이물의 존재를 검사할 수 있다. 또, 조명부를, 레이저광원과, 레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈와, 편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 원기둥렌즈를 포함하도록 구성하고 검출부를 원기둥렌즈의 뒤쪽 초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서를 포함하도록 구성했으므로, 간단한 구성으로 S편광레이저광을 발생시키고, 또 S편광성분만을 준별해서 검출할 수 있다.

또, 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물을 검출하기 의하여 미리 설정된 임계치를 기억하고 있는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력과 상기 메모리회로에 기억된 임계치를 비교하고, 이물을 검사하는 신호비교회로를 포함한 신호처리부를 설치함으로써, 이물의 존재여부의 판정을 행할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 이물검사장치에 의하면, 제1조명부와 제2조명부를 교호로 점등시키고, 신호처리부에 의해, 제1조명부에 의안 조명에 의해 검출부에서 검출한 제1출력신호와, 제2조명부에 의한 조명에 의해 검출부에서 검출한 제2출력신호를 비교하도록 구성했으므로, 피검사면에 부착한 이물의 종류에 의해 양 출력신호에 포함되는 P편광성분과 S편광성분의 비율이 다르기 때문에, 이물의 전방산란과 후방산란을 비교할 수 있고, 이물의 검사뿐만아니라 이물의 분류도 가능하게 된다.

또, 제1조명부를, 제1레이저광원과 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈로 구성하고, 제2조명부를 제2레이저광원과, 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈로 구성하고, 검출부는 제1및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서로 구성하고, 신호처리부는, 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, A/D변환회로의 출력신호와 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로와, 제1 및 제2레이저광원의 점등 및 강도를 제어하는 광원제어회로로 구성함으로써, 제1조명부와 제2조명부의 구성을 공통화할 수 있고, 장치의 제조코스트를 저감할 수 있다.

또, 제1조명부 및 제2조명부를, 각각 피검사대상의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정하고, 검출부를 이 조명영역을 촬상하도록 설정함으로써 제1및 제2조명부의 광학계를 필요최소한으로 할 수 있고, 장지의 소형화를 도모할 수 있다.

또, 제l조명부의 제1편광자를, 제1조명부에 의해 조명된 광중 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정하고, 제2편광자를, 제2조명부에 의해 조명된 광중S편광성분만을 투과시키도록 방위설정하고, 검출부의 검광자를 검출부에 입사한 광중 P편광성분만을 투과시키도록 설정함으로써, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광에 의한 노이즈를 적게할 수 있다.

또, 본 발명의 또 다른 이물검사장치에 의하면, 제1조명부에 의한 제1조명광의 파장율 λ1로 하고, 제 2조명부에 의한 제 2조명광의 파장율 λ2로 하고, 제 1조명광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 파장분리소자에 의해 분리하고, 각각 동시에 검출하고 광전변환하도록 구성했으므로, 이물의 검사 및 이물의 분류가 가능하게 되는 동시에, 이물검사를 연속해서 행할 수 있다.

또, 제1조명부를 파장 λ1의 레이저광을 출력하는 제1레이저광원과, 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈로 구성하고, 제2조명부를 파장 λ2의 레이저광을 출력하는 제2레이저광원과, 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈로 구성하고, 검출부를, 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽 초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 파장 λ1의 레이저광을 투과하고 파장 λ2의 레이저광을 반사하는 색선별거울과, 검출면의 각 파장의 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정된 검광자와, 피검사면의 상을 각 라인센서의에 결상시키는 결상렌즈와, 파장 λ1의 검출을 행하는 제1라인센서와, 파장 λ2의 검출을 행하는 제2라인센서로 구성하고, 신호처리부를 상기 제1 및 제2라인센서의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 의하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, A/D변환회로의 출력신호와 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로로 구성함으로써, 제1조명부와 제2조명부의 주요구성을 공통화할 수 있는 동시에, 신호처리부의 구성을 간단히 할 수 있다.

또, 상기 각 구성에 있어서, 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 공간필터를 설치함으로써, 피검사대상의 표면의 주기패턴의 에지부로부터의 반사광에 의한 주기성노이즈를 제거할 수 있다.

또, 공간필터를, 검출부의 대물렌즈와 결상렌즈와의 사이에 설치함으로써, 검출부의 광학계의 공역거리가 길게되는 것을 방지할 수 있다. 또, 공간필터는, 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴데이터를 사용하고, 주기패턴의 푸리에변환상을 작성하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성하고 또는, 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴을 조사하고, 대물렌즈뒤의 공간필터의 설치위치에 설치된 사진건판에 주기패턴의 반사광을 기록하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성함으로써, 공간필터와 피검사대상의 주기가 일치하고, 모아레의 발생을 방지할 수 있다.

또는, 상기 각 구성에 있어서 검출부에 의해 출력된 신호중 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 신호처리수단을 설치함으로써도 마찬가지로, 피검사대상의 표면의 주기패턴의 에지부로부터의 반사광에 의한 주기성노이즈를 제거할 수 있다. 또, 신호처리부에 주기적인 패턴노이즈를 차단하기 위안 주기패턴제거회로를 설치함으로써, 조명부나 검출부의 구성을 변경하지함고, 용이하게 주기패턴에 의한 노이즈를 제거할 수 있다.

또, 검출부에 적어도 초점거리를 f로 하고 개구직경을 D1로 하는 대물렌즈와, 대물렌즈의 주명면으로부터 거리L의 위치에 주평면이 배치되고, 개구직경 D2가, 상기 식①가 되도록 설정된 결상렌즈로 구성된 광학제를 설치함으로써, 광축외에 있어서 공초점광학계이상의 개구를 가진 광학계를 형성할 수 있고, 광축외에 있어서도 이물로부터의 광량을 많이 수광할 수 있다. 그 때문에 광축의에 있어서도 고정밀도로 이물을 검사할 수 있다.

또, 검출부에 텔레센트릭광학계를 설치함으로써, 피검사대상의 표면이 울룽불퉁해도(기판의 표면이 명탄하지 않아도)피검사대상물과 그 상과의 배율은 거의 변화하지 않는다. 그 때문에 고정밀도로 이물을 검사할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

(제1실시예)

본 발명의 이물검사장치의 제1실시예를 제1도로부터 제5도를 참조하면서 설명한다.

제1도는 제1실시예에 있어서의 이물검사장치의 구성을 표시한 사시도이고, 제2도는 제1도에 있어서의 벡터를 표시한 도면이다.

제1도에 있어서, 제1실시예의 이물검사장치는, 레이저광원(2), 레이저광원(2)으로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈(3), 편광자(4), 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사기판(1)의 국면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 원기둥렌즈(5), 원기둥렌즈(5)의 뒤쭉초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈(6), 검광자(7), 결상렌즈(8), 결상렌즈(8)의 결상면에 배치된 라인센서(9), 라인센서(9)로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로(19), 이물을 검출하기 위하여 미리 설정된 임계치를 기억하고 있는 메모리회로(20), A/D변환회로(19)의 출력과 메모리회로(20)에 기억된 임계치를 비교하고 이물을 검사하는 신호비교회로(21), 피검사기판(1)을 탑재하고 2차원적으로 이동시키는 XY이동대(22)등으로 구성되어 있다. 여기서, 레이저광원(2), 콜리메이터렌즈(3), 편광자(4) 및 원기둥렌즈(5)등으로 조명부를 구성한다. 또, 대물렌즈(6), 검광자(7), 결상렌즈(8) 및 라인센서(9)등으로 검출부를 구성한다. A/D변환회로(19), 메모리회로(20) 및 신호비교회로(21)에 의해서 신호처리부를 구성한다.

또, 제1도에 있어서, 법선벡터(10)는 피검사기판(1)의 표면에 수직인 법선을 표시하고, 입사방향벡터(11)는 레이저광원(2), 콜리메이터렌즈(3), 원기둥렌즈(5)등으로 구성되는 광학계의 광축을 표시한다. 입사방향벡터(11)와 피검사기판(1)이 이루는 각을 입사각α로하고, 입사각α는 1∼5°가 되도록 설정되어 있다. 또, 입사면(12)은 법선벡터(10)와 입사방향벡터(11)에 의해서 이루는 면을 표시한다.

제2도에 있어서, S편광레이저광(13)은 입사면(12)에 대해서 전기벡터성분이 수직으로 진동하는 S편광레이저광이고, P편광레이저광(14)은 입사면(12)내에서 전기벡터성분이 진동하는 P편광레이저광이다. 제1도에 표시한 편광자(4)는 S편광레이저광(13)만이 투과하도록 설정되어 있다. 제1도 및 제2도에 있어서, 검출방향벡터(15)는 대물렌즈(6)와 결상렌즈(8)로 이루어진 광축을 표시하고, 검출방향벡터(15)와 피검사기판(1)이 이루는 각을 검출각로 하고, 검출각는 0∼45°가 되도록 설정되어 있다. 또, 입사방향벡터(11)와 검출방향벡터(15)의 각각의 피검사기판(1)에의 투영벡터가 이루는 각을 방위각로 하고, 방위각는 20∼60°가 되도록 설정되어 있다. 검출면(16)은 법선벡터(10)와 검출방향벡터(15)에 의해서 이루는 면을 표시한다.

또, 제2도에 있어서 S편광레이저광(17)은 검출면(16)에 대해서 전기벡터성분이 수직으로 진동하는 S편광레이저광이고, P편광레이저광(18)은 검출면(12)내에서 전기벡터성분이 진동하는 P편광레이저광이다. 제1도에 표시한 검광자(7)는 S편광레이저광(17)만이 투과하도록 설정되어 있다.

이상과 같이 구성된 제1실시예의 이물검사장치에 대해서 그 동작을 설명한다. 레이저광원(2)으로부터의 레이저광을 콜리메이터렌즈(3)에 의해 평행광으로 하고, 입사면(12)의 S편광레이저광(13)만을 편광자(4)를 투과시키고, 원기둥렌즈(5)에 의해 비교적 낮은 입사각α(=1∼5°정도)에서 피검사기판(1)표면의 라인형상의 영역을 조명한다. 입사면(12)의 S편광레이저광(13)은 피검사기판(1)표면상의 패턴(23)에 의해 반사되고, 또는 피검사기판위에 부착한 이물(24)에 의해 산란된다.

피검사기판(1)상의 패턴(23)에 의해 반사되는 레이저광과 피검사기판(1)이 이루는 각(반사각이라고 정의한다)는, 제3도로부터 명백한 바와 같이, 패턴의 경사각와입사각α에 의해 기하학적으로 식②와 같이 구해진다.

=2-α …②

또, 대물렌즈(6)에 입사가능한 반사각의 범위는, 대물렌즈(6)의 개구수 NA와 검출각로부터 기하학적으로 식③과 같이 구해진다.

-sin^-1(NA) +sin^-1(NA) …(3)

으로부터, 대물렌즈(6)에 입사가능한 패턴의 경사각의 범위는, 식② 및 식③으로부터, 식④ 와 같이 구해진다.

{-sin^-1(NA)+α}/2 {+sin^-1(NA)+α}/2 …④

식④에 있어서, 검출각를 45°로하고, 대물렌즈(6)의 NA를 0.3으로 하면, 입사가능한 패턴의 경사각의 범위는 15° 32°가 된다. 실제로 반도체소자 등을 건식에칭법 또는 습식에칭법의 어느 방법에 의해서 제조했다고 해도, 이와 같은 경사각은 거의 존재하지 않기 때문에, 대물렌즈(6)에는 패턴(23)으로부터의 반사광은 입사하지 않는다. 단, 제3도에 표시한 바와 같이 패턴(23)의 에지의 곡선부분(또는 구부러진 부분)(23A)등에 있어서는, 경사각이 상기 범위로부터 벗어나기 때문에, 이 극히 미소부로부터만 대물렌즈(6)에 입사한다. 이와 같이 검출각을 45°이하로 하므로써, 노이즈의 영향을 작게할 수 있다.

한편, 미소한 이물(24)에 의해 산란되는 레이저광은, 제4도에 표시한 바와 같은 강도분포를 가지고 있다. 이중, 전방산란광의 일부가 검출부의 대물렌즈(6)의 개구에 임사된다. 이 전방산란광은, 도시한 바와 같이, 절대강도가 강하고, 또한, 검출면(16)의 S편광레이저광(17)을 높은 비율로 포함하고 있다. 그 때문에, 후방이나 측방등의 다른 방향으로 검출방향벡터(15)를 설정하는 경우와 비교해서, 높은 신호강도를 얻을 수 있다.

이와 같이, 대물렌즈(6)에 입사한 광은, 검광자(7)에 의해 검출면(16)의 S편광레이저광(17)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해 라인센서(9)상에 결상된다. 검출면(16)의 S편광레이저광(17)은 라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 이 검출신호는 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환된다. 신호비교회로(21)에 의해 A/D변환된 검출신호와, 메모리회로(20)에 미리 설정하고 있는 임계치를 비교함으로써, 이물의 판정을 행한다. 이후, 시료XY이동대(22)를 이동시켜서, 순차 피검사기판(1)의 전체표면의 이물검사를 할 수 있다.

다음에, 입사편광으로서 S편광레이저광(13)을 검출편광으로서 S편광레이저광(l7)을 사용하는 이유를 이하에 선명한다. (표 1)은 입사각 2°, 검출각 30°, 방위각 45°로 하고, 입사면의 S편광레이저광(13)을 사용해서 검출면의 S편광레이저광(17)에 의해서 이물(24)을 검출하는 경우와, 입사면의 P편광레이저광(14)을 사용해서 검출면의 P편광레이저광(18)에 의해서 이물(24)을 검출하는 경우를 실험비교한 것이다. 또한 각 조명광의 강도는 동일하다.

[표 l]

표 l로부터 명백한 바와 같이, 입사면의 S편광레이저광(13)을 사용해서 피검사기판(1)을 조명하고, 검출면의 S편광레이저광(17)을 사용해서 검사를 행할 경우, 이물(24)로부터의 신호강도가 높고, 패턴(23)으로부터의 노이즈가 낮으므로, 이물(24)의 존재를 높은 S/N으로 검사할 수 있다.

다음에 검출방향벡터(15)의 방위ψ를 20°∼60°로 설정하는 이유를 이하에 설명한다. 제5도는 검출각를 30°로 해서, 방위각ψ를 바꾸어서 실험한 경우에 있어서의 검출부의 방위각ψ에 대한 이물검출S/N비를 표시한 도면이다. 제5도로부터 명백한 바와 같이, 방위각ψ가 20°∼60°의 범위에 있어서 고 S/N비가 얻어지고, 이물(24)의 존재를 높은 S/N비로 검사할 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상과 같이 제1실시예에 의하면, 입사각 α가 1°∼5°정도의 범위에서 S편광레이저광(13)을 라인형상으로 조명하는 조명부와, 검출각가 0°∼45°의 범위 및 방위각ψ가 20∼60°의 범위에서 S편광레이저광(17)을 검출하는 검출부를 배설했으므로, 전방산란광을 검출할 수 있고, 종래 방식에 비교해서 이물의 존재를 표시한 신호의 양이 수백배이상으로 커진다. 한편, 패턴(23)으로부터의 반사광은, 패턴경사각이 50°이상으로서 크기 때문에, 대물렌즈(6)에 거의 입사시키지 않고, 패턴(23)으로부터의 반사광에 의한 노이즈를 적게할 수 있다. 그 결과, 고정밀도로 이물(24)의 존재를 검사할 수 있다.

또, 이물(24)의 신호량이 크기 때문에, 광원파워를 작게할 수 있는 염가의 소출력레이저를 사용할 수도 있다. 또, 이물(24)의 신호량이 크기 때문에, 대물렌즈(6)의 개구수NA를 작게해도 이물검출에 필요한 S/N비를 확보할 수 있으므로, 검출부의 초점심도를 깊게하고, 피검사기만의 표면의 오목볼록에 의한 디포커싱의 영향을 없앨 수 있다. 또, 이물검출S/N비가 좋으므로, 검사배율을 낮게해도 소정의 S/N비를 확보할 수 있다. 그 때문에, 검출부의 시야를 넓게하고, 광시야를 일괄해서 검사할 수 있다.

(제 2실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제2실시예의 기본구성을 제6도에 표시한다. 또한, 제6도에 있어서, 제1도에 표시한 제1실시예와 동일안 번호를 붙인 구성요소는, 실질적으로 동일한 것이다. 제1실시예와 비교해서, 제2실시예의 장치가 다른 점은, 대물렌즈(6)와 결상렌즈(8)와의 사이에 주기적인 패턴노이즈를 차단하기 위안 공간필터(25)를 설치하고 있는 것이다.

공간필터(25)는, 이하와 같이 작성할 수 있다. 피검사기판(1)의 주기패턴의 CAD데이터를 사용해서, 주기패턴의 푸리에변환상을 작석하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성한다. 혹은, 피검사기판(1)의 주기패턴을 조사하고, 대물렌즈뒤의 공간필터의 설치위치에 설치된 사진건판에, 주기패턴의 반사광을 기록하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 사진건판에 기록하여 작성한다.

이상과 같이 구성된 제2실시예의 이물검사장치의 동작을 설명한다. 레이저광원(2)으로부터의 레이저광을 콜리메이터렌즈(3)에 의해 평행광으로 하고, 편광자(4)에 의해 입사면(12)의 S편광레이저광(13)만을 투과시키고, 원기둥렌즈(5)에 의해 비교적 낮은 입사각α(1∼5°정도)에서 피검사기판(1)의 표면의 라인형상의 영역을 조명한다.

이와 같이 조명된 광중 극히 일부는, 피검사기판(1)의 표면상의 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의해 반사되고, 대물렌즈(6)에 입사한다. 이와 같은 패턴(23)으로부터의 반사광은, 패턴(23)의 주기패턴에 의존해서 발생하기 때문에, 주기성을 가진다. 종래예의 설명에있어서 설명한 바와 같이, 피검사기판(1)의 표면상의 패턴(23)으로부터의 반사광이 존재하면, 이물검출S/N비가 저하한다. 한편, 이물(24)에 의해 산란되는 광은, 패턴(23)으로부터의 광에 비해서 훨씬크다. 그 때문에, 주기적인 패턴노이즈를 차단해도 이물(24)로부터의 반사광의 강도는 거의 저하하지 않는다고 생각할 수 있다.

패턴(23)으로부터의 반사광 및 이물(24)로부터의 산란광중, 대물렌즈(6)에 입사안 광은, 검광자(7)에 의해 검출면(16)의 S편광레이저광(17)만이 투과된다. 검광자(7)를 투과한 패턴(23)으로부터의 반사광 및 이물(24)로부터의 산란광은, 공간필터(25)에 의해 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의한 주기패턴성분이 제거되기 때문에, 공간필터(25)를 투과하는 광은 거의 이물(24)로부터의 산란광만이 된다. 공간필터(25)를 투과한 광은, 결상렌즈(8)에 의해 라인센서(9)의에 결상된다. 검출면(16)의 S편광레이저광(17)은 라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 이 검출신호는 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환된다. A/D변환된 검출신호는 신호비교회로(21)에 의해 메모리회로(20)에 미리 설정하고 있는 임계치와 비교되고, 이물(24)의 존재여부가 판정된다. 이후 시료XY이동대(22)를 이동시키고, 순차 피검사기판(1)의 전체표면의 이물검사를 한다.

이상과 같이, 제 2실시예에 의하면, 제l실시예의 효과에 더하여, 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의해 주기적으로 발생하는 반사광에 의한 노이즈를 공간필터(25)에 의해 차강되기 때문에, 매우 노이즈를 작게할 수 있고, 고정밀도로 이물(24)의 존재를 검사할 수 있다.

(제3실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제3실시예의 구성을 제7도에 표시한다. 또한, 제7도에 있어서, 제1도에 표시한 제1실시예와 동일한 번호를 붙인 구성요소는, 실질적으로 동일한 것이다. 제1실시예와 비교해서, 제3실시예의 일물질검사가 장치가 다른점은, 신호처리부에 주기기적인 패턴노이즈를 차단하기 위한 주기패턴제거회로(26)를 형성하고 있는 것이다. 주기패턴제거회로(26)는, 주기패턴이 발생하는 간격으로 화소비교를 행함으로써, 주기적인 패턴노이즈를 차단하는 것이다.

이상과 같이 구성된 제3실시예의 이물검사장치의 동작을 설명한다. 제2실시예와 마찬가지로, 레이저광원(2)으로부터의 레이저광을 콜리메이터렌즈(3)에 의해 평행광으로 하고, 편광자(4)에 의해 입사면(12)의 S편광레이저광(13)만을 투과시키고, 원기둥렌즈(5)에 의해 비교적 낮은 입사각α(1∼5°정도)에서 피검사기판(1)의 표면의 라인형상의 영역을 조명한다.

이와 같이 조명된 광중 극히 일부는, 피검사기판(1)의 표면상의 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의해 반사되고, 대물렌즈(6)에 입사한다. 이와 같은 패턴(23)으로부터의 반사광은, 패턴(23)의 주기패턴에 의존해서 발생하기 때문에, 주기성을 가진다. 종래예의 설명에있어서 설명한 바와 같이, 피검사기판(1)의 표면상의 패턴(23)으로부터의 반사광이 존재하면, 이물검출S/N비가 저하한다. 한편, 이물(24)에 의해 산란되는 광은, 패턴(23)으로부터의 광에 비해서 훨씬크다. 그 때문에, 주기적인 패턴노이즈를 차단해도 이물(24)로부터의 반사광에 상당하는 출력신호의 강도는 거의 저하하지 않는다고 생각할 수 있다.

패턴(23)으로부터의 반사광 및 이물(24)로부터의 산란광중, 대물렌즈(6)에 입사한 광은, 검광자(7)에 의해 검출면(16)의 S편광레이저광(17)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해 라인센서(9)위에 결상된다. 검출면(16)의 S편광레이저광(17)은 라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 이 검출신호는 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환된다. A/D변환된 검출신호는 주기패턴제거의로(26)에 의해, 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의해 발생하는 주기패턴성분이 제거된다. 이 때문에, 주기패턴제거회로(26)의 출력신호는, 거의 이물(24)로부터의 산란광성분에 상당하는 신호가 된다. 주기패턴제거회로(26)의 출력신호는, 신호비교회로(21)에 의해 메모리회로(20)에 미리 설정하고 있는 임계치와 비교되고, 이물(24)의 존재여부가 판정된다. 이후 시료 XY이동대(22)를 이동시키고, 순차 피검사기판(1)의 전체표면의 이물검사를 한다.

이상과 같이, 제3실시예에 의하면, 제2실시예와 마찬가지로 제1실시예의 효과에 더하여, 패턴(23)의 에지의 곡선부(23A)등에 의해 주기적으로 발생하는 반사광에 의한 노이즈를 공간필터(25)에 의해 차광되기 때문에, 매우 노이즈를 작게할 수 있고, 고정밀도로 이물(24)의 존재를 검사할 수 있다.

(제4실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제4실시예의 구성을 제8도에 표시한다. 또한, 제8도에 있어서, 제1도에 표시한 제1실시예와 동일번호를 붙인 구성요소는, 실질적으로 동일한 것이다. 제1실시예와 비교해서, 제4실시예의 이물검사장치가 다른 점은, 원기둥렌즈(5)의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하고, 초점거리f1및 직경D1을 가진 대물렌즈(27)와, 초점거리f2및 직경D2를 가진 결상렌즈(28)를 설치하고 있는 것이다. 단, 결상렌즈(28)는 이하의 식⑤의 관계를 만즉하고 있다. 식⑤에 있어서, A는 라인센서(9)의 검출폭과 대물렌즈(27) 및 결상렌즈(28)와의 배율관계에 의해 결정되는 피검사영역의 폭, L은 대물렌즈(27)와 결상렌즈(28)의 주평면간거리를 표시하고 있다. 또한, 제4실시예의 이물검사장치의 기본동작은 제1실시예와 마찬가지이다.

D2D1-2A+AL/fl …⑤

또, 제4실시예의 이물검사장치는, 대물렌즈(27) 및 결상렌즈(28)를 설치하고 있기 때문에, 제1실시예의 이물검사장치의 효과에 더하여, 축외에서의 S/N비가 좋아진다는 효과를 가진다.

이하, 그에 대해서 설명한다.

제9도는, 검출부의 광축을 수평방향으로 하는 측면도이다. 제9도에 있어서, 광축으로부터 h멀어진 위치에서의 패턴(23)또는 이물(24)로부터의 광은, 지면위쪽에 대해서는, 이하의 식⑥으로 표시되는1의 각도내이면, 라인센서(9)에 결상가능하다.

1=tan^-1{(D1/2-h)/f1} …(6)

또, 지면아래쪽에 대해서는 식⑦로 표시되는2의 각도내이면 라인센서(9)에 결상가능하다.

2=tan^-1{(D2/2+h-hL/fl)/f1} …⑦

식⑥ 및 식⑦로부터 알 수 있는 바와 같이,1은 대물렌즈(27)만으로 결정되나,2는 결상렌즈(28)의 직경D2와 주평면간 거리L에 의해 결정된다. 이와 같이I, 광축으로부터 떨어짐에 따라서, 즉, 축의가 될수록, 라인센서(9)에 의해 수광할 수 있는 각도가 감소하기 때문에, 이물(24)로부터의 광량은 감소한다.

한편, 패턴으로부터의 반사광은 경면반사이기 때문에, 대물렌즈(27)전체에 분포를 가지고 있는 것이 아니고, 어떤 일부에만 광이 집중하고 있다. 그 때문에, 수광할 수 있는 각도가 감소해도 패턴으로부터의 반사광의 강도는 거의 감소하지 않는다. 이 때문에, 축의가 될수록 S/N비가 저하한다는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제에 대해서, 이물(24)로부터의 산란광을 가능한 한 많이 수광할 수 있도록 하기 위하여 적어도 대물렌즈(27)에 의해 차광되는 양보다도 결상렌즈(28)에 의해 차광되는 양이 작게되지 않도록 조건을 설정한다. 즉, 최대상 높이 h=A/2(A:검사영역)에 있어서,2≥1가 되도록 설정한다. 이 관계에 상기 식⑥ 및 식⑦을 대입하여 정리하면, 상기 식⑤가 된다.

일반적으로, 대물렌즈(27)와 결상렌즈(28)의 직경을 동일하게 할 경우가 많은 것 및 설명을 간단히 하기 위하여, D1=D2로서 이하 설명한다. 이 경우에는 식⑤는 식⑧과 같이 쓸 수 있다.

2f1≥L …⑧

즉, 주평면간거리L을 대물렌즈(27)의 초점거리f1의 2배이내로 한다. 여기서, D1=D2로해서, 주평면간거리L과 광축으로부터의 거리 h를 변화시킨 경우의 S/N비를, 계산기 시뮬레이션한 결과를 제10도에 표시한다. 제10도로부터 명백한 바와 같이, L2f1의 경우에는 S/N비의 저하의 비율이 작고, L이 2f1이상일 경우에 비해서 S/N비가 좋다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 식⑤ 또는 식⑧과 같이 결상렌즈(28)를 설정함으로써, 광축의에서의 S/N비의 저하의 비율을 저감할 수 있다.

이상과 같이 제4실시예에 의하면, 제1실시예의 효과에 더하여, 또, 결상렌즈(28)를 식⑤ 또는 식⑧과 같이 설정함으로써, 광축의에 있어서도 고정밀도로 이물(24)을 검사할 수 있다.

또, 상기 제 2도는 제3실시예의 구성과 조합함으로써, 더욱 고정밀도로 이물을 검사할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

(제5실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제5실시예의 구성을 제11도에 표시한다. 또한, 제11도에 있어서, 제1도에 표시한 제1실시예와 동일번호를 붙인 구성요소는, 실질적으로 동일한 것이다. 제1실시예와 비교해서 제5실시예의 이물검사장치가 다른 점은, 대물렌즈(29)와 결상렌즈(30)가 양 텔레센트릭광학계로 구성되어 있는 것이다. 예를들면, 결상렌즈(30)의 앞쪽초점면을 대물렌즈(29)의 뒤쪽초점면으로 하므로써 실현할 수 있다. 또한, 제5실시예의 이물검사장치의 기본적동작은 제1실시예와 마찬가지이다.

또, 제5실시예에 의하면, 대물렌즈(29)와 결상렌즈(30)를 양텔레센트릭으로 하고 있기 때문에, 가령 울룽불퉁함 등이 생겨도(피검사기판(1)의 표면이 평탄하지 않아도), 피검사대상물과 그 상과의 배율은 거의 변화하지 않는다. 그 때문에, 이물(24)의 크기를 정확히 측정할 수 있다. 또, 상기 제2도는 제3실시예의 구성과 조합함으로써, 더욱 고정밀도로 이물을 검사할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

(제6실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제6실시예를 제12도로부터 제15도를 참조하면서 설명한다. 제12도는 제6실시예에 있어서의 이물검사장치의 구성을 표시한 사시도이고, 제13도는 제12도에 있어서의 벡터를 표시한 도면이다. 또한, 제12도 및 제13도에 표시한 제6실시예에 있어서, 제1도 및 제2도에 표시한 제1실시예와 동일번호를 붙인 구성요소는 실질적으로 동일한 것을 표시한다. 제12도 및 제13도에 표시한 제6실시예의 이물검사장치는, 제1도 및 제2도에 표시한 제1실시예의 이물검사장치와 비교해서, 또, 제2조면부를 형성항 점이 다르다.

제12도에 표시한 바와 같이, 제6실시예의 이물검사장치는, 제1레이저광원(2), 제1레이저광원(2)으로부터의 광을 평행화하는 제1콜리메이터렌즈(3), 제1편광자(109), 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사기판(1)의 표면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈(5)등으로 구성되는 제1조명부와, 제2레이저망원(104), 제2레이저광원(104)으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈(105), 제2편광자(106), 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사기판(1)의 표면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈(107)등으로 구성되는 제2조명부와, 제1 및 제2원기둥렌즈(5) 및 (107)의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈(6), 검광자(110), 결상렌즈(8), 결상렌즈(8)의 결상면에 배치된 라인센서(9)등으로 구성되는 검출부와, 라인센서(9)로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로(19), 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로(111), A/D변환회로(19)의 출력신호와 메모리회로(111)에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로(112), 제1레이저광원(2)과 제2레이저광원(104)의 점등 및 강도를 제어하는 광원제어회로(113)둥으로 구성된 신호처리부와, 피검사기판(1)을 탑재하고 2차원적으로 이동시키는 XY이동대(22)등으로 구성되어 있다.

제1조명부와 제2조명부는 각각 피검사기판(1)의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정되고, 검출부는 이 조명영역을 촬상한다. 또, 제1실시예의 조명부와 본 실시예의 제1조명부를 비교하면, 본 실시예의 제1편광자(109)는, 제1입사면(12)의 P편광레이저광(14)만을 투과시키도록 방위설정되어 있는 점이 다르다. 또, 본 실시예의 제2편광자(106)는, 제2입사면(101)의 S편광레이저광(102)만을 투과시키도록 방위살정되어 있다. 또, 제l실시예의 검출부와 본 실시예의 검출부를 비교하면, 본 실시예의 검광자(110)가 검출면(16)의 P편광레이저광(18)만을 투과시키도록 설정되어 있는 점이 다르다.

제13도에 있어서 제2조명부의 광축을 제2입사방향벡터(100), 피검사기판(1)의 빕선벡터(10)와 제2입사방향벡터(100)에 의해서 필쳐지는 제2입사면을(101), 제2입사면(101)의 S편광레이저광을(102)라고 정의한다. S편광레이저광(102)이란, 제2입사면(101)에대해서 전기벡터성분이 수직으로 진동하는 광이다. 또, 제2입사면의 P편광레이저광(103)은, 제2입사면(101)의 S편광레이저광(102)과 직교하는 진동성분의 광이다. 또한 제2인사방향벡터(100)의 방위각ψ는 20∼60°이고, 또 입사각β는 1°∼5°이도록 설정되어 있다. 또한, 제13도에서는, 제2입사면(101)과 검출면(16)을 일치시킨 모양으로 표시하고 있으므로 방위각이 동일하게 되나, 각각 다른 방위각이어도 된다.

이상과 같이 구성된 제6실시예의 이물검사장치에 대해서 그 동작을 설명한다. 광원제어회로(110)를 제어하고, 제1조명부의 제1레이저광원(2)을 점등시키고, 제2조명부의 제2레이저광원(104)을 점등시킨다. 이 상태에서, 제l조명부에 의해 전방산란광을 검출한다. 제1조명부는, 제1입사방향벡터(11)를 광축으로 해서, 제1레이저광원(2)으로부터의 레이저광을 제l콜리메이터렌즈(3)에 의해 평행광으로 하고, 제1입사면(12)의 P편광레이저광(14)만을 투과시키도록 방위설정된 제1편광자(109)에 의해 제1입사면(12)의 P편광레이저광(14)을 투과시키고, 제1원기둥렌즈(5)에 의해 비교적 낮은 입사각α(1°∼5°)에서 피검사기판(1)의 표면의 라인형상영역을 조명한다. 제1입사면(12)의 P편광레이저광(14)은, 피검사기판(1)의 표면상의 패턴(23)에 의해 반사되고, 또는 이물(24)에 의해 산란된다.

피검사기판(1)상의 패턴(23)에 의해 반사된 레이저광의 대부분은 방위각ψ(20∼60°)및 검출각(45∼0°)로 설정된 검출방향벡터(15)를 광축으로 하는 검출부의 대물렌즈(6)의 개구에는 입사하지 않는다. 한편, 미소한 이물(24)에 의해 산란된 레이저광은, 제4도에 표시한 바와같은 강도분포를 가지고, 이물(24)에 의해 산란된 레이저광중 전방산란광의 일부가, 검출부의 대물렌즈(6)의 개구에 입사한다. 이 전방산란광은 제4도에 표시안 바와 같이 절대강도가 높고, 검출면의 P편광레이저광(18)을 높은 비율로 포암하고 있기 때문에, 후방이나 측방등의 다른 방향에 검출방향벡터(15)를 설정하는 경우와 비교해서, 높은 신호강도를 얻을 수 있다.

이와 같이 대물렌즈(6)에 입사한 광은, 검광자(110)에 의해 검출면의 S편광레이저광(17)이 차광되고, 검출면의 P편광레이저광(18)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해 라인센서(9)위에 결상된다. 검출면의 P편강레이저광(18)은 라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 라인센서(9)는 그 검출신호를 신호처리부에 출력한다. 신호처리부는 검출신호S_A를 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환하고, 메모리회로(111)는 검출신호S_A를 일시기억한다.

다음에, 광원제어회로(113)를 제어해서, 제1조명부의 제1레이저광원(2)을 점등시키고, 제2조명부의 제2레이저광원(104)을 점등시킨다. 이 상태에서, 제2조명부에 의해 후방산란광을 검출한다. 제2조명부는 제2입사방향벡터(100)를 광축으로 해서, 제2레이저광원(104)으로부터의 레이저광을 제2콜리메이터렌즈(105)에 의해서 평행광으로 하고, 제2입사면(101)의 S편광레이저광(102)만을 투과시키도록 방위설정된 제2편광자(106)에 의해 제2입사면의 S편광레이저광(102)만을 투과시키고, 제2원기둥렌즈(107)에 의해 비교적 낮은 입사각α(1°∼5°)에서 피검사기판(1)의 표면의 라인형상의 영역을 조명한다. 제2임사면의 S편광레이저광(102)은, 피검사기판(1)의 표변상의 패턴(23)에 의해 반사되고, 또는 이물(24)에 의해 산란된다.

패턴(23)에 의해 제2입사면의 S편광레이저광(102)이 조사되면, 그 반사광의 편광방향은 유지되고 있으므로, 이 반사광의 일부는 검출면의 S편광레이저광(17)이 된다. 이 S편광레이저광(17)은 대물렌즈(6)의 개구에 입사후, 검출면의 P편광레이저광(18)만을 투과시키도록 설정된 검광자(110)에 의해 차광된다. 한편, 이물(24)에 제2입사면의 S편광레이저광(102)이 조사되면, 이물(24)에 의해 산란이 발생하고, 편광성분이 혼란되고, 검출면의 S편광레이저광(17) 및 검출면의 P편광레이저광(18)을 포함한 반사광이 된다. 이 반사광의 일부는 대물렌즈(6)에 입사후, 검광자(110)에 의해 검출면의 S편광레이저광(17)은 차광되고, 검출면의 P편광레이저광(18)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해, 라인센서(9)위에 결상된다. 라인센서(9)에 결상된 광은, 라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 검출신호가 신호처리부에 출력된다.

신호처 리부는 검출신호를 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환하고, 메모리회로(111)는 검출신호S_B를 일시 기억한다.

이와 같이, 제2조명부와 검출부와의 검출각을 135°이상으로 하고, 후방산란광을 검출함으로써, 제18도에 표시한 바와 같이, 이물(24)로부터의 검출광량이 중가한다. 동시에, 패턴(23)으로부터의 반사광을 저감할 수 있기 때문에, 후방산란광을 사용함으로써, 고정밀도로 이물(24)을 검출할 수 있다.

여기서 제1조명부에 의안 검출신호S_B와 제2조명부에 의한 검출신호S_B에는 다음의 특징이 있다. 제14도에 표시한 바와 같이 이물(24)이 투명상일 경우, 이물(24)에 의한 산란광은 투과성이 강하기 때문에, 전방산란광은 후방산란광이나 측방산란광과 비교해서 신호강도가 강하다. 제1입사면의 P편광레이저광(14)에 의한 전방산란광은, 검출면의 P편광레이저광(18)을 높은 비율로 포함하고 있고, 검출신호S_A는 높은 신호레벨이다. 한편, 제 2입사면의 S편광레이저광(102)에 의한 후방산란광은, 검출면의 P편광레이저광(18)을 높은 비율로 포함하고 있으나, 후방산란광은 전방산란광의 1/10이하의 강도이기 때문에, 후방산란광에 의한 검출신호S_B는 전방산란광에서의 검출신호S_A되에 비교해서 작아지는 경향이 있다. 한편, 제15도에 표시한 바와같이 이물(24)이 금속성일 경우, 이물(24)에 의한 산란광은, 금속성의 이물에 투광성이 없기 때문에, 전방산란광은 후방산란광에 비교해서 신호강도가 약해지고, 검출신호S_A는 검출신초S_B에 비교해서 작아지는 경향이 있다.

신호비교회로(112)는, 메모리회로(111)에 미리 설정하고 있는 복수개의 이물검출임계치와 제1조명부에 의한 검츨신호S_A및 제2조명부에 의한 검출신호S_B를 사용해서 이물판정을 이하와 같이 행한다. 여기서는 임계치로서 S(사이즈 소), L(사이즈 대), 이물분류임계치로서 CL을 사용해서 설명한다.

먼저, S/S_BL일 경우, 사이스 소의 이물로 판정한다. 또, LKS_B일 경우, 사이즈대의 이물로 판정한다. 다음에, 이물이 존재한다고 판정한 경우, 이물분류파라미터를 전방산란의 검출신호와 후방산란의 검출신호의 비(S_A/S_B)로 놓으면, 투명상의 이물에서는 (S_A/S_B)의 값이 큰것에 대해서, 금속성의 이물에서는 이 값이 작아진다. 그래서 CL(S_A/S_B)일 경우, 검출이물을 금속성의 이물로 분류한다.

종래의 이물검사에서는, 별도 육안검사나 SEM(주사전자현미경)분석 등의 방법에 의해 이물의 분류를 행하고 이물발생의 모드를 특정한 후에, 이물저감대책을 행하고 있있다. 일반적으로, 피검사기판(1)에 부착하는 이물은, 대별하면 투광성을 가지고 있는 이물과 투광성이 없는 금속성의 이물로 나누어진다. 그래서, 본 실시예와 같이, 제1조명부에 의한 전방산란광S_A와 제2조명부에 의안 후방산란광S_B를 순차 검출하도록 구성함으로써, 후방산란광에 의한 검출신호S_B를 사용해서 이물검출을 행하고, 또, 후방산란광에 의한 검출신호S_B와 전방산란광에 의한 검출신호S_A의 신호강도비로부터 투명상의 이물과 금속성의 이물을 분류해서 이물검사를 행할 수 있다. 이후, 시료SXY이동대(22)를 이동시킴으로써, 순차 피검사기판(1)의 전체표면의 이물검사를 할 수 있다. 그 결과, 이물의 검출신호의 대소로부터 이물의 크기를 분류할 수 있을 뿐만 아니라 이에 더하여 이물의 내옹도 분류할 수 있고, 이물발생의 모드를 추정하여, 신속한 이물저감대책으로 연결할 수 있다. 또, 제2로부터 제5실시예와 조합함으로써, 더욱 고정밀도로 이물을 검사할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

(제7실시예)

다음에, 본 발명의 이물검사장치의 제7실시예의 구성을 제16도에 표시한다. 제16도에 있어서 제12도 및 제13도에 표시한 제6실시예와 동일번호를 붙인 구성요소는 실질적으로 동일한 것을 표시한다.

제16도에 표시한 바와 같이, 제7실시예의 이물검사장치는, 제1레이저광원(2), 제1레이저광원(2)으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈(3), 제1편광자(109), 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사기판(1)의 표면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈(5)등으로 구성되는 제1조명부와, 제2레이저광원(104), 제2레이저광원(104)으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈(105), 제2편광자(106), 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사기판(1)의 표면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈(107)등으로 구성되는 제2조명부와, 제1및 제2원기둥렌즈(5) 및 (107)의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈(6), 파장λ1의 레이저광을 투과하고 파장λ2의 레이저광을 반사하는 색선별거울(117), 검출면(16)의 각 파장의 P편광레이저광만을 투과시키도록 방위설정된 검광자(110), 피검사기판(1)의 상을 각 라인센서위에 결상시키는 결상렌즈(8), 파장λ1의 검출을 행하는 제 1라인센서(9), 파장λ2의 검출을 행하는 제2라인센서(118)등으로 구성된 검출부와, 제1 및 제2라인센서(9) 및 (118)의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환회로(19), 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로(119), A/D변환회로(19)의 출력신호와 메모리회로(119)에 기억하고 있는 각임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로(120)등으로 구성된 신호처리부와, 피검사기판(1)을 탑재하고 2차원적으로 이동시키는 XY이동대(22)등으로 구성되어 있다. 또한, 제2조명부의 제2레이저광원(114)의 파장λ2와 제1조명부의 제1레이저광원(2)의 파장λ1은 파장이 다르다. 또, 검출부는 방위각ψ가 20°∼60°이고, 검출각가 45°∼0°이도록 설정된 검출방향벡터(15)를 광축으로 한다.

또, 제16도에 있어서, 검출면(16)의 S편광레이저광(파장λ1)을 (17), 검출면(16)의 S편광레이저광(파장λ2)을 (115), 검출면(16)의 P편광레이저광(파장λ1)을 (18), 검출면(16)의 P편광레이저광(파장λ2)을 (116)으로 한다. 또, 검출방향벡터(15)의 검출각을, 방위각을ψ로 한다. 또한, 제16도에서는 제2입사면(101)과 검출면(16)을 일치시킨 모양으로 표시하고 있으므로 방위각이 동일하게 되나, 각각 다른 방위각이어도 상관없다. 제6실시예와 마찬가지로, 제l조명부와 제2조명부는, 각각 피검사기판(1)의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정되고, 검출부는 이 조명영역을 촬상한다.

이상과 같이 구성된 제7실시예의 이물검사장치에 대해서, 먼저, 파장λ1의 제1조명부에 의한 전방산란광의 검출에 대해서 설명한다. 제1조명부는, 제1입사방향벡터(111)를 광축으로해서, 제1레이저광원으로부터의 파장λ1의 레이저광을 제1콜리메이터렌즈(3)에 의해 평행광으로하고, 제1입사면의 P편광레이저광만을 투과시키도록 방위설정된 제1편광자(109)에 의해 제1입사면의 P편광레이저광(14)을 투과시키고, 제1원기둥렌즈(5)에 의해 비교적 낮은 입사각α(1°∼5°)에서 피검사기판(1)표면의 라인형상영역을 조명한다. 제1입사면의 P편광레이저광(14)은, 피검사기판(1)표면상의 패턴(23)에 의해 반사되고, 또는 이물(24)에 의해 산란된다.

피검사기판(1)상의 패턴(23)에 의해 반사된 레이저광의 대부분은 방위각ψ(20∼60°)및 검출각(45∼0°)의 검출방향벡터(15)를 광축으로 하는 검출부의 대물렌즈(6)의 개구에는 입사하지 않는다. 한편, 미소한 이물(24)에 의해 산란된 레이저광은, 제4도에 표시한 바와 같은 강도분포를 가진다. 검출부의 대물렌즈(6)의 개구에 입사한 파장λ1의 전방산란광의 일부는 색선별거울(117)에 의해 투과된 후, 검광자(110)에 의해 검출면의 S편광레이저광(파장λ1)(17)이 차광되고, 검출면의 P편광레이저광(파장λ1)(18)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해 제1라인센서(9)위에 결상되고, 제1라인센서(9)에 의해 광전변환되고, 검출신호를 신호처리부에 출력한다. 신호처리부는 검출신호S_A를 A/D변환회로(19)에 의해 A/D변환하고, 메모리회로(119)는 검출신호S_A를 기억한다.

다음에, 제2조명부에 의한 파장λ2의 후방산란광의 검출을 설명한다. 제2조명부는 제2입사방향벡터(100)를 광축으로 해서, 파장λ2의 제2레이저광원(114)으로부터의 레이저광을 제2콜리메이터렌즈(105)에 의해서 평행광으로 하고, 제 2입사면(101)의 S편광레이저광(파장λ2)(102)울 투과시키도록 방위설정된 제2편광자(106)에 의해 제2입사면의 S편광레이저광(파장λ2)(102)만을 투과시키고, 제2원기둥렌즈(107)에 의해 비교적 낮은 입사각β(1°∼5°)에서 피검사기판(1) 표면의 라인형상의 영역을 조명한다. 제2입사면의 S편광레이저광(파장λ2)(102)은, 피검사기판(1)표면상의 패턴(23)에 의해 반사되고, 또는 이물(24)에 의해 산란된다. 패턴(23)에 의해 제2입사면의 S편광레이저광(102)이 조사되면, 그 반사강의 편광방향은 유지되고 있으므로, 이 반사광은 검출면의 S변광레이저광(115)(파장λ2)이 된다. 대물렌즈(6)개구에 입사한 반사광은, 색선별거울(117)에 의해, 반사된 후 P편광을 투과시키도록 설정된 검광자(110)에 의해 차광된다. 한편, 이물(24)에 제2입사면의 S편광레이저광(l02)이 조사되면, 이물(24)에 의해 산란이 발생하고, 편광성분이 혼란되고, 검출면의 S편광레이저광(115)(파장λ2) 및 검출면의 P편광레이저광(116)(파장λ2)을 포함한 반사광이 된다. 이 반사광의 일부는 대물렌즈(6)에 입사해서, 색선별거울(117)에 의해 반사된 후, 검광자(110)에 의해 검출면의 S편광레이저광(115)은 차광되고, 검출면의 P편광레이저광(116)만이 투과되고, 결상렌즈(8)에 의해, 제2라인센서(118)위에 결상된다. 제2라인센서(118)에 결상된 광은, 라인센서(118)에 의해 광전변환되고, 검출신호가 신호처리부에 출력된다. 신호처리부는 검출신호를 A/D변환회로(l9)에 의해 A/D변환하고, 메모리회로(119)는 검출신호S_C를 기억한다.

제1조명부에 의안 검출신호S_A와 제2조명부에 의한 검출신호S_C에는 다음의 특징이 있다. 제14도에 표시한 바와 같이 이물(24)이 투명상일 경우, 이물(24)에 의한 산란광은 전방산란광은 후방산란광이나 축방산란광과 비교해서 신호강도가 강하다. 제1입사면의 P편광레이저광에 의안 전방산란광은, 검출면의 P편광레이저광을 높은 비율로 포함하고 있고, 검출신호S_A는 높은 신호레벨이다. 한편, 제2입사면의 S편광레이저광에 의한 후방산란광은, 검출면의 P편광레이저광을 높은 비율로 포함하고 있으나, 후방산란광은 전방산란광의 1/10이하의 강도이기 때문에, 후방산란광에 의한 검출신호S_C는 전방산란광에서의 검출신호S_C에 비교해서 작아지는 경향이 있다. 한편, 제15도에 표시한 바와같이 이물(24)이 금속성일 경우, 이물(24)에 의한 산란광은, 전방산란광은 후방산란광에 비교해서 신호강도가 약해지고, 검출신호S_A는 검출신호S_C에 비교해서 작아지는 경향이 있다.

신호비교회로(120)는, 메모리회로(119)에 미리 설정하고 있는 복수개의 이물검출임계치와 제1조명부에 의한 검출신호S_A및 제2조명부에 의한 검출신호S_C를 사용해서 이물판정을 이하와 같이 행한다. 여기서는 임계치로서 S(사이즈 소), L(사이즈 대), 이물분류임계치로서 CL을 사용해서 설명한다.

S/S_CL일 경우, 사이스 소의 이물로 판정한다. 또, LS_C일 경우, 사이즈대의 이물로 판정한다. 이물이 존재한다고 판정한 경우, 이물분류파라미터를 전방산란의 검출신호와 후방산란의 검출신호의 비(S_A/S_C)로 놓으면, 금속성의 이물은 이 값이 작아지므로, 이물분류임계치CL(S_A/S_C)일 경우, 검출이물을 금속성의 이물로 분류한다. 이와 같이 새롭게 이물분류파라미더를 사용함으로써, 종래방식과 같이 단지 이물을 검출할뿐만 아니라, 이물의 종류를 분류하는 것이 가능하다. 또, 2종류의 파장을 사용해서 제1조명부에 의한 전방산란광과 제2조명부에 의한 후방산란광을 검출부에서 분광하고, 전방산란광에 의한 검출신호S_A와 후방산란광에 의한 검출신호S_C를 동시에 검출하고, 후방산란광에 의거한 검출신호S_C를 사용해서 이물검출을 행하고, 또 후방산란광에 의한 검출신호S_C와 전방산란광에 의한 검출신호S_A의 신호강도비로부터 금속성의 이물을 분류해서 이물검사를 행할 수 있으므로, 제6실시예와 같이 각 조명부의 광원을 절환해서 점등시킬 필요가 없고, 안정된 출력을 얻기 쉬운 연속점등으로 사용할 수 있다.

또, 제6실시예에서는 전방산란광과 후방산란광을 순차검출하고 있기 때문에, 이 동안은 시료를 정지시켜둘 필요가 있있으나, 각 산란광을 동시에 검출하고 있으므로 시료XY이동대를 연속적으로 이동시켜서 검사할 수 있다. 또한, 제2로부터 제5실시예와 조합함으로써, 더욱 고정밀도로 이물을 검사할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 검출부에 라인센서를 사용하고 시료이동수단으로서 XY이동대를 사용했으나, 검출부에 포토다이오드나 포토멀티플레이어 등의 광전변환소자를 사용하고, 시료이동수단으로서 회전이동을 병용한 것을 사용해도 된다. 또, 조명부에 원기둥렌즈(5)를 사용했으나, 슬릿등을 사용해서 라인형상의 조명을 실현해도 된다.

이상과 같이 본 발명의 이물검사장치에 의하면, 피검사대상의 피검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 되도록 배치된 조명부에 의해 피검사대상의 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하고, 조명부의 광측과 검사면과의 교점을 중심으로 조명부의 광축을 120°∼ 160°의전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 검사면에 대해서 이물의 산란성분중 S편광성분을 검출하고, 광전변환하는 검출부에 의해 조명된 영역을 검출하므로, 전방산란광을 검출할 수 있고, 종래방식에 비교해서 이물의 존재를 표시하는 신호의 양이 수백배이상으로 커진다. 한편, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광은, 경사각이 크기 때문에, 검출부에 거의 입사하지 않고, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광에 의한 노이즈를 작게할 수 있다. 그 결과, 고정밀도로 이물의 존재를 검사할 수 있다. 또, 조명부를, 레이저광원과, 레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈와, 편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 원기둥렌즈를 포암하도록 구성하고 검출부를 원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서를 포함하도록 구성했으므로, 간단한 구성으로 S편광레이저광을 발생시키고, 또 S편광성분만을 준별해서 검출할 수 있다.

또, 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물을 검출하기 위하여 미리 설정된 임계치를 기억하고 있는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력과 상기 메모리회로에 기억된 임계치를 비교하고, 이물을 검사하는 신호비교회로를 포함한 신호처리부를 설치함으로써, 이물의 존재여부의 안정을 행할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 이물검사장치에 의하면, 제1조명부와 제2조명부를 교호로 점등시키고, 신호처리부에 의해, 제1조명부에 의한 조명에 의해 검출부에서 검출한 제1출력신호와, 제2조명부에 의한 조명에 의해 검출부에서 검출한 제2출력신호를 비교하도록 구성했으므로, 피검사면에 부착한 이물의 종류에 의해 양 출력신호에 포함되는 P편광성분과 S편광성분의 비율이 다르기 때문에, 이물의 전방산란과 후방산란을 비교할 수 있고, 이물의 검사뿐만아니라 이물의 분류도 가능하게 된다.

또, 제1조명부를, 제1레이저광원과 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈로 구성하고, 제2조명부를 제2레이저광원과, 제2레이저광원으로부터의터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제 2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점변으로 하는 제2원기둥렌즈로 구성하고, 검출부를 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서로 구성하고, 신호처리부를, 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, A/D변환회로의 출력신호와 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로와, 제1 및 제2레이저광원의 점등 및 강도를 제어하는 광원제어회로로 구성함으로써, 제1조명부와 제2조명부의 구성을 공통화할 수 있고, 장치의 제조코스트를 저감할 수 있다.

또, 제1조명부 및 제2조명부를, 각각 피검사대상의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정하고, 검출부를 이 조명영역을 촬상하도록 설정함으로써 제1 및 제2조명부의 광학계를 필요최소한으로 할 수 있고, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

또, 제1조명부의 제1편광자를, 제1조명부에 의해 조명된 광중 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정하고, 제2편광자를, 제2조명부에 의해 조명된 광중S편광성분만을 투과시키도록 방위설정하고, 검출부의 검광자는 검출부에 입사한 광중P편팡성분만을 투과시키도록 설정함으로써, 피검사면의 패턴으로부터의 반사광에 의한 노이즈를 적게할 수 있다.

또, 본 발명의 또 다른 이물검사장치에 의하면, 제1조명부에 의한 제 1조명광의 파장을 λ1로 하고, 제2조명부에 의한 제2조명광의 파장을λ2로 하고, 제1조명광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 파장분리소자에 의해 분리하고, 각각 동시에 검출하고 광전변환하도록 구성했으므로, 이물의 검사 및 이물의 분류가 가능하게 되는 동시에, 이물검사를 연속해서 행할 수 있다.

또, 제1조명부를 파장 λ1의 레이저광을 출력하는 제1레이저광원과, 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제 1콜리메이터렌즈와, 제 1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈로 구성하고, 제2조명부를 파장 λ2의 레이저광을 출력하는 제2레이저광원과, 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈로 구성하고, 검출부를, 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 파장 λ1의 레이저광을 투과하고 파장 λ2의 레이저광을 반사하는 색선별거울과, 검출면의 각 파장의 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정된 검광자와, 피검사면의 상을 각 라인센서의에 결상시키는 결상렌즈와, 파장 λ1의 검출을 행하는 제1라인센서와, 파장λ2의 검출을 행하는 제2라인센서로 구성하고, 신호처리부를 상기 제1 및 제2라인센서의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, A/D변환회로의 출력신호와 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로로 구성함으로써, 제1조명부와 제2조명부의 주요구성을 공통화할 수 있는 동시에, 신호처리부의 구성을 간단히 할 수 있다.

또, 상기 각 구성에 있어서, 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 공간필터를 설치함으로써, 피검사대상의 표면의 주기패턴의 에지부로부터의 반사광에 의한 주기성노이즈를 제거할 수 있다. 또, 공간필터를, 검출부의 대물렌즈와 결상렌즈와의 사이에 설치함으로써, 검출부의 광학계의 공역거리가 길게되는 것을 방지할 수 있다. 또, 공간필터는, 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴데이터를 사용하고, 주기패턴의 푸리에변환상을 작성하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성하고 또는, 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴을 조사하고, 대물렌즈뒤의 공간필터의 설치위치에 설치된 사진건판에 주기패턴의 반사광을 기록하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성함으로써, 공간필터와 피검사대상의 주기가 일치하고, 모아레의 발생을 방지할 수 있다.

또는, 상기 각 구성에 있어서 검출부에 의해 출력된 신호중 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 신호처리수단을 설치함으로써도 마찬가지로, 피검사대상의 표면의 주기패턴의 에지부로부터의 반사광에 의한 주기성노이즈를 제거할 수 있다. 또, 신호처리부에 주기적인 패턴노이즈를 차단하기 위한 주기패턴제거회로를 설치함으로써, 조명부나 검출부의 구성을 변경하지 않고, 용이하게 주기패턴에 의한 노이즈를 제거할 수 있다.

또, 검출부에 적어도 초점거리를 f로 하고 개구직경을 D1로 하는 대물렌즈와, 대물렌즈의 주평면으로부터 거리L의 위치에 주평면이 배치되고, 개구직경 D2가, 상기 식①가 되도록 설정된 결상렌즈로 구성된 광학계를 설치함으로써, 광축외에 있어서 공초점광학계이상의 개구를 가진 광학계를 형성할 수 있고, 광축외에 있어서도 이물로부터의 광량을 많이 수광할 수 있다. 그 때문에 광축외에 있어서도 고정밀도로 이물율 검사할 수 있다.

또, 검출부에 텔레센트릭광학계를 설치함으로써, 피검사대상의 표면이 명탄하지 않아도 피검사대상물과 그 상과의 배율은 거의 변화하지 않는다. 그 때문에 고정밀도로 이물을 검사 할 수 있다.

Claims

피검사대상의 피검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 조명부와, 상기 조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고, 상기 조명부의 광축과 상기 피검사면과의 교점을 중심으로 해서 상기 조명부의 광축을 120°∼ 160°회전하고, 상기 피검사면과 이루는 각이 45°이내가 되도록 배치된 광축을 가지고, 상기 피검사면에 부착한 이물로부터의 산란성분중의 S편광성분을 검출하고, 광전변환하는 검출부를 구비한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항에 있어서, 상기 조명부는, 레이저광원과, 상기 레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 콜리메이터렌즈와, 편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 원기둥렌지를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대무렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 상기 결상렌즈의 결상면을 배치된 라인센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물을 검출하기 위하여 미리 설정된 임계치를 기억하고 있는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력과 상기 메모리회로에 기억된 임계치를 비교하고, 이물을 검사하는 신호비교회로를 포함한 신호처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
피검사대상의 검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사대상의 검사면에 대해서 P편광이 되도록 빔을 조사하는 제1조명부와, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 90°이상 회전한 위치에 배치되고, 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 제2조명부와, 상기 제1 및 제2조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 상기 제1조명부의 광축을 120°∼ 160°회전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 상기 제1조명광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 상기 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 순차 검출하고 광전변환하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 출력된 신호를 토대로 이물을 검출하는 동시에, 전방산란광신호강도와 후방산란광신호강도를 비교함으로써 이물의 투광성을 분류하는 신호처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
상기 제1조명부는, 제1레이저광원과, 상기 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 위쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈(5)를 포함하고, 상기 제2조명부는, 제2레이저광원과, 상기 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈를 포함하고, 상기 검출부는 상기 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 검광자와, 결상렌즈와, 상기 결상렌즈의 결상면에 배치된 라인센서를 포함하고, 상기 신호처리부는, 상기 라인센서로부터의 출력신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, 상기 A/D변원회로의 출력신호와 상기 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로와, 상기 제1 및 제2레이저광원의 점등 및 강도를 제어하는 광원제어회로를 포함한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1조명부 및 제2조명부는, 각각 상기 피검사대상의 표면의 동일영역을 조명하도록 설정되고, 상기 검출부는 이 상기 영역을 촬상하는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 5항에 있어서, 상기 제1조명부의 제1편광자는, 상기 제1조명부에 의해 조명된 광중 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정되고, 상기 제2편광자는, 상기 제2조명부에 의해 조명된 광중S편광성분만을 투과시키도록 방위설정되고, 상기 검출부의 검광자는 검출부에 입사한 광중P편광성분만을 투과시키도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
피검사대상의 검사면에 대해서 거의 평행한 축을 광축으로 하도록 배치되고, 상기 피검사대상의 검사면에 대해서 P편광이 되도록 빔을 조사하는 제1조명부와, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 90°이상회전한 위치에 배치되고 제1조명부의 파장과 다른 파장을 사용해서 검사면에 대해서 S편광이 되도록 빔을 조사하는 제2조명부와 상기 제1 및 제2조명부에 의해 조사된 영역을 검출하고, 상기 제1조명부의 광축과 검사면과의 교점을 중심으로 상기 제1조명부의 광축을 120°∼ 160°회전하고, 검사면과 이루는 각이 45°이내가 되는 위치에 배치된 광축을 가지고, 상기 제 1조명광에 의한 이물의 산란성분중의 전방산란의 P편광성분 및 상기 제2조명광에 의한 이물의 산란광성분중의 후방산란의 P편광성분을 파장분리소자에 의해 분리하고, 각각 동시에 검출하고 광전변환하는 검출부와, 상기 검출부에 의해 출력된 신호를 토대로 이물을 검출하는 동시에, 전방산란광신호강도와 후방산란광신호강도를 비교함으로써 이물의 투광성을 분류하는 신호처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 8항에 있어서, 상기 제1조명부는, 파장λ1의 레이저광을 출력하는 제1레이저광원과, 상기 제1레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제1콜리메이터렌즈와, 제1편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제1원기둥렌즈를 포함하고, 상기 제2조명부는, 파장λ2의 레이저광을 출력하는 제2레이저광원과, 상기 제2레이저광원으로부터의 광을 평행광화하는 제2콜리메이터렌즈와, 제2편광자와, 평행광을 라인형상으로 결상하고 상기 피검사면을 뒤쪽의 초점면으로 하는 제2원기둥렌즈를 포함하고, 상기 검출부는, 상기 제1 및 제2원기둥렌즈의 뒤쪽초점면을 앞쪽의 초점면으로 하는 대물렌즈와, 파장λ1의 레이저광을 투과하는 파장λ2의 레이저광을 반사하는 색선변거울과, 검출면의 각 파장의 P편광성분만을 투과시키도록 방위설정된 감광자와, 상기 피검사면의 상을 각 라인센서의에 결상시키는 결상렌즈와, 파장λ1의 검출을 행하는 제1라인센서와, 파장λ2의 검출을 행하는 제2라인센서를 포함하고, 상기 신호처리부는 상기 제1 및 제2라인센서의 검출신호를 A/D변환하는 A/D변환회로와, 이물검사를 위하여 미리 설정된 이물검출임계치와 이물분류임계치를 기억하는 메모리회로와, 상기 A/D변환회로의 출력신호와 상기 메모리회로에 기억하고 있는 각 임계치를 비교해서 이물판정을 행하는 신호비교회로를 포함한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항∼제 9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 공간필터를 구비하는 것울 특징으로 하는 이물검사장치.
제2항, 제5항 및 제9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 공간필터는, 상기 검출부의 대물렌즈와 결상렌즈와의 사이에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 공간필터는, 상기 피검사대상의 피검사면의의 주기패턴데이터를 사용하고, 상기 주기패턴의 푸리에변환상을 작성하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 공간필터는 상기 피검사대상의 피검사면위의 주기패턴을 조사하고, 대물렌즈위의 공간필터의 설치위치에 설치된 사진건판에 주기패턴의 반사광을 기록하고, 주기패턴을 차광하도록 사진건판에 기록하여 작성한 것인 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항∼제9항의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부에 의해 출력된 신호중 상기 피검사대상의 주기패턴을 제거하는 신호처리수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제 14항에 있어서, 상기 신호처리부는 주기적인 패턴노이즈를 차단하기 위한 주기패턴제거회로를 가진 수 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항∼제15항의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부는 적어도 초점거리를 f로 하고 개구직경을 D1로 하는 대물렌즈와, 상기 대물렌즈의 주평면으로부터 거리L의 위치에 주평면이 배치되고, 개구직경 D2가,

D2≥D1-2A+(AL/f) …①

A:피검사영역의 폭

가 되도록 설정된 결상렌즈로 구성된 광학계를 포함안 것을 특징으로 하는 이물검사장치.
제1항∼제16항의 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부는 텔레센트릭광학계를 포함한 것을 특징으로 하는 이물검사장치.