KR20040039372A - 결함 검사 장치 - Google Patents

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KR20040039372A
KR20040039372A KR10-2004-7003939A KR20047003939A KR20040039372A KR 20040039372 A KR20040039372 A KR 20040039372A KR 20047003939 A KR20047003939 A KR 20047003939A KR 20040039372 A KR20040039372 A KR 20040039372A
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KR10-2004-7003939A
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나이끼히로시
다나까도시히꼬
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올림푸스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 결함 검사 장치는 시료를 검사 위치에서 일정한 속도로 적어도 일방향으로 직선적으로 이동시키는 이동 수단과, 이 이동 수단에 의하여 이동되는 상기 시료의 표면과 이면을 조명하는 조명 수단과, 이 조명 수단에 의하여 조명되는 상기 시료를 상기 일정한 속도로 이동시키면서 상기 시료의 표면과 이면의 전면을 촬상하는 촬상 수단과 상기 촬상 수단에 의하여 받아 들여진 상기 시료의 표면과 이면의 전면의 화상 데이터를 화상 처리하여 상기 시료의 표면 및 이면의 결함을 검사하는 결함 검사 수단을 구비하고 있다.

Description

결함 검사 장치 {Defect Inspection Apparatus}
일반적으로, 반도체 웨이퍼나 평판 디스플레이의 유리 기판 등의 제조 공정, 예를 들면 포토·리소그라피·프로세스를 가지는 제조 공정의 도중에는 실리콘 또는 유리판으로 이루어지는 기판상에 성막층을 개재하여 패턴화한 레지스터를 마련한 것이 형성되어 있다. 그런데, 포토·리소그라피·프로세스에 있어서는 기판 표면상에 도포한 레지스터에 막의 얼룩 혹은 먼지와 티끌 등이 부착되어 있으면, 이들 막의 얼룩 혹은 먼지와 티끌 때문에, 에칭 후 패턴의 선폭 불량이나 패턴내의 핀 홀 등의 결함이 발생한다.
이러한 것에서, 에칭전 기판의 제조 공정에서는, 통상, 상기 결함의 유무 검사가 모든 기판에 대하여 행하여지고 있다. 이 전수(全數) 검사의 방법은 작업자가 모든 기판에 대해서 목시에 의하여 관찰하는 방법이 많이 취하여지고 있다. 그러나, 작업자의 경험에 의한 판단력의 차이나, 클린 룸에 있어서 작업자 자체로부터 나오는 먼지와 티끌의 영향을 무시할 수 없는 것으로부터, 가능한 한 작업자와 기판을 격리하여 관찰하는 방법, 또는 장치에 판단 기능을 갖게 하는 방법이 채택되고 있다.
도 16은 일본국 특개평9-61365호 공보에 기재되어 있는 종래의 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 시료(1)의 윗쪽에는 조명부(2)와 촬상부(3)가 설치되어 있다. 조명부(2)는 시료(1)에 대해서 입사각(θ0)으로 조명광을 조사하는 것이고, 그 광로상에는 콜리메이터 렌즈(4)가 배치되고, 조명부(2)로부터의 조명광을 평행 광속으로 성형한다.
촬상부(3)는 법선(n)을 기준으로서 조명부(2)에 대하여 대향하는 위치에 설치되고 있고, 시료(1)에 대해서 각도(θ0)로 배치되어 있다. 촬상부(3)는 라인 센서 카메라(5)에 결상 렌즈(6)를 가지고 있다. 촬상부(3)와 시료(1)와의 사이에는 콜리메이터 렌즈(7)가 배치되어 있다.
이러한 구성이라면, 조명부(2)로부터 출력되어 확산된 광속(光束)은 콜리메이터 렌즈(4)에 의하여 평행 광속으로 성형되고, 시료(1)를 라인 조명한다. 시료(1)의 표면에서 반사된 빛은 콜리메이터 렌즈(7)를 거쳐 결상 렌즈(6)에 입사하고, 라인 센서 카메라(5)의 촬상 면상에 시료(1) 표면의 상으로서 결상한다. 그리고, 라인 센서 카메라(5)의 촬상에 의하여 얻어지는 화상 데이터가 화상 처리 되고, 시료(1)의 표면상의 결함 검사가 행하여진다.
상기 포토·리소그라피·프로세스를 가지는 제조 공정에서는 시료(1)의 표면에 레지스터를 도포할 때에, 이 도포한 레지스터가 시료(1)의 이면(裏面)으로 돌아들어가고, 그 이면 주변부가 부풀어 오르거나 한다. 그렇지만, 시료(1)의 이면 주변부에 부풀어 오른 것이 있거나, 시료(1)의 이면에 흠집이 있거나, 먼지와 티끌이 부착되어 있거나 하여도, 상기 공보에 기재되어 있는 기술에서는, 시료 이면을 검출하는 수단이 없기 때문에, 그 대책이 곤란한 것이 현재 상황이다.
본 발명의 목적은 시료 표면의 결함 검사에 더하여 시료 이면의 결함 검사도 행할 수 있는 결함 검사 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 예를 들면 반도체 웨이퍼나 평판 디스플레이(FPD)의 유리 기판 등의 시료에 대하여 조명광을 조사하고, 이 때의 시료로부터의 빛을 촬상하여 그 화상 데이터로부터 시료의 결함 검사를 행하는 결함 검사 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 2A, 도 2B는 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 보호 유지 부재의 구성을 도시한 도면이고,
도 3A, 도 3B는 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 보호 유지 부재의 구성을도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
　도 6A, 도 6B, 도 7은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예와 관련된 보호 유지 부재의 구성을 도시한 도면이고,
도 8, 도 9, 도 10은 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예와 관련된 검사 광학계의 구성을 도시한 도면이고,
도 11은 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 12는 본 발명의 제 5 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 변형예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 14는 본 발명의 제 6 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고,
도 15는 본 발명의 제 4 내지 제 6 실시예와 관련된 반송 아암의 구성을 도시한 도면이고,
도 16은 종래예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 결함 검사 장치는, 시료를 검사 위치에서 일정한 속도로 적어도 한 방향으로 직선적으로 이동시키는 이동 수단과, 이 이동 수단에 의하여 이동되는 상기 시료의 표면과 이면(裏面)을 조명하는 조명 수단과, 이 조명 수단에 의하여 조명되는 상기 시료를 상기 일정한 속도로 이동시키면서 상기 시료의 표면과 이면의 전면을 촬상하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단에 의하여 받아 들여진 상기 시료의 표면과 이면의 전면의 화상 데이터를 화상 처리하여 상기 시료의 표면 및 이면의 결함을 검사하는 결함 검사 수단을 구비하고 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 또한, 도 1에 있어서 파선 첨부 화살표는 데이터의 흐름을 나타내고, 실선 첨부 화살표는 시료(1)의 흐름을 나타내고 있다.
이 결함 검사 장치는, 예를 들면 반도체 웨이퍼나 평판 디스플레이의 유리 기판 등으로 이루어지는 시료(1)의 결함 검사를 행한다. 이 결함 검사 장치는, 크게 나누어 반송부(10)와 시료(1) 표리면의 결함 검사를 행하는 검사부(11)와, 결함 검사의 동작 전체를 제어하는 제어부(12)와, 결함 검사 결과 등을 표시하기 위한 예를 들면 터치 센서가 부착된 액정 디스플레이로 이루어지는 표시부(13)와, 결함 검사의 동작 지시 등을 조작 입력하기 위한 예를 들면 키보드와 트랙 볼로 이루어지는 조작부(14)로 구성되어 있다.
반송부(10)는 시료(1)를 검사부(11)로 반송하는 것이고, 카세트 반입·반출부(15)와, 얼라이너(16)와, 반송 아암(17)으로 이루어진다. 카세트 반입·반출부(15)는 사람(작업원) 또는 로보트가, 시료(1)를 복수 매(예를 들면 20매) 수납한 카세트를 해당 장치에 반입·반출하기 위한 기능을 가지고 있다.
얼라이너(16)는 검사부(11)에 있어서 결함 검사의 정밀도를 높이기 위해서 시료(1)의 얼라이먼트를 행하는 기능을 가지고 있다. 반송 아암(17)은 카세트 반입·반출부(15)에 반입된 카세트로부터 시료(1)를 꺼내어, 얼라이너(16)와 검사부(11)로 각각 반송하는 기능을 가지고 있다.
검사부(11)는 시료(1)의 표리면을 노출하도록 시료(1)의 주연부를 보호 유지하는 틀 형상의 보호 유지 부재(18)를 갖추고 있다. 이 보호 유지 부재(18)는 시료(1) 두께의 거의 중심을 축으로 하여 회전축(19)에 의하여 보호 유지 부재(18)와 함께 시료(1)를 반전시키고, 시료(1) 표리면의 어느 한쪽의 면을 결함 검사 하기 위한 자세 위치로 설정한다.
도 2A, 도 2B는 보호 유지 부재(18)의 구성을 도시한 도면이다. 도 2A는 시료(1)인 반도체 웨이퍼를 보호 유지하고 있지 않은 상태를 도시한 도면이고, 도 2B는 시료(1)인 반도체 웨이퍼(이하, 단지 웨이퍼라고 칭한다)를 보호 유지한 상태를 도시한 도면이다.
보호 유지 부재(18)는 팔각형의 환상(環狀)으로 형성된 강성을 가지는 프레임(20)을 마련하고, 이 프레임(20)의 서로 대향하는 2변에 각각 회전축(19, 19)을 마련하고 있다. 이들 회전축(19, 19)은 그 축중심이 프레임(20)에 보호 유지되는 시료(1)의 평면 중심(중심 위치) 및 시료(1)의 두께 중심을 통과하도록 설치되어 있다. 회전축(19, 19)은 180도 회전하는 것에 의하여, 프레임(20)에 보호 유지되는 시료(1)를 표면측 또는 이면측으로 반전시킨다.
또한, 프레임(20)에는 그 각변 중 4변의 각 내측에 시료(1)의 주연부를 보호 유지하는 보호 유지부(21)가 설치되어 있다. 이들 보호 유지부(21)는 시료(1) 이면의 주연부를 흡착하는 것으로, 예를 들면 시료(1)를 진공 흡착, 또는 정전 척에 의하여 흡착 보호 유지하는 기능을 가지고 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 보호 유지 부재(18)는 시료(1)의 전면(全面)의 화상 데이터를 취득하기 위해서, X축 방향으로 왕복 이동이 가능하다. 보호 유지 부재(18)의 윗쪽에는 검사 광학계로서, 보호 유지 부재(18)의 이동 방향(X축 방향)과 교차하는 Y축 방향으로 시료면을 라인 형상으로 조명한다. 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)가 설치되어 있다. 선광원(22)은 시료(1)에 라인 형상의 평행광을 조사한다. 라인 센서 카메라(23)는 법선(n)을 기준으로서 선광원(22)과 대향하는 위치에 설치되고, 시료(1)로부터의 반사광을 촬상한다.
선광원(22)은 시료(1)의 표면 또는 이면의 정반사(간섭광) 화상을 촬상하는 광조사 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1)의 표면 또는 이면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서, 광조사 각도(θ1)의 범위에서 회동 가능하다. 라인 센서 카메라(23)는 시료(1)의 표면 또는 이면의 정반사 화상을 촬상하는 촬상 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1)의 표면 또는 이면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서, 촬상 각도(θ2)의 범위에서 회동 가능하다.
제어부(12)는 조작부(14)로부터 작업원에 의한 조작 명령을 입력하면, 해당 장치의 각 구성 요소에 대해서 명령 신호를 발하고, 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아서 화상 데이터를 작성하고, 이 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표리 양면에 있어서의 각종 결함을 추출하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시하는 기능을 가지고 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 결함 검사 장치의 동작에 대하여 설명한다. 이하의 동작은 제어부(12)의 제어에 의하여 실행된다. 카세트 반입·반출부(15)에,작업원 또는 로보트에 의하여 카세트가 세트되고, 작업원이 조작부(14)로부터 조작 개시의 명령을 입력하면, 시료(1)에 대한 결함 검사가 개시된다.
우선, 반송 아암(17)은 카세트내로부터 시료(1)를 진공 흡착하여 보호 유지하고, 이 시료(1)를 얼라이너(16)에 반송한다. 반송 아암(17)은 얼라이너(16)에서 시료(1)에 대한 얼라이먼트가 종료한 시료(1)를 진공 흡착하여 검사부(11)에 반송하고, 이 검사부(11)에 있어서 미리 수수(授受) 위치에서 대기하고 있는 보호 유지 부재(18)상에 세트한다.
이 후, 검사부(11)에서는 시료(1)에 대한 결함 검사가 개시된다. 이 검사중에, 반송 아암(17)은 카세트내로부터 다음의 시료(1)를 진공 흡착하여 얼라이너(16)에 반송한다. 얼라이너(16)에서의 시료(1)의 얼라이먼트는 검사부(11)에 있어서 앞의 시료(1)의 결함 검사가 종료하기 전에 종료한다.
검사부(11)의 보호 유지 부재(18)는 도 2B에 도시한 바와 같이 시료(1)가 세트되면, 각 보호 유지부(21)에 의하여 시료(1)의 이면 주연부를 진공 흡착하여 보호 유지한다. 이 때 선광원(22)은 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하기 위해서 미리 설정된 광조사 각도(θ0)로 설정된다. 이것과 함께 라인 센서 카메라(23)는 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하기 위해서 미리 설정된 촬상 각도(θ0)로 설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 선광원(22)은 라인 형상의 조명광을 출력하고, 이 조명광을 시료(1)의 표면에 대해서 광조사 각도(θ0)로 조사한다. 이것과 함께, 보호 유지 부재(18)는 X축 방향의 왕로 방향으로 등속도로 이동을 개시한다. 이 보호 유지 부재(18)의 이동에 의하여, 선광원(22)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광은 시료(1)의 표면상을 등속도로 주사하게 된다.
이 때, 시료(1)의 표면으로부터의 반사광은 라인 센서 카메라(23)에 받아 들여진다. 라인 센서 카메라(23)는 촬상 면에 결상되는 시료(1) 표면으로부터의 라인 형상의 정반사광을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 순서대로 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1) 표면 전체의 1매의 정반사 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
다음에, 선광원(22)은 시료(1) 표면의 정반사 이 외(예를 들면 산란광)의 화상을 촬상하기 위해서, 광조사 각도(θ0)로부터 소정 각도 어긋난 광조사 각도(θ1)로 설정된다. 이 경우, 선광원(22)의 광조사 각도를 변경하는 대신에, 라인 센서 카메라(23)의 촬상 각도를 θ0로부터 소정 각도 어긋난 촬상 각도 θ2로 설정하여도 좋다.
이러한 설정이 종료되면, 보호 유지 부재(18)는 X축 방향의 귀로 방향으로 등속도로 이동하고, 선광원(22)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광에 의하여 시료(1)의 표면상을 등속도로 주사한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아,시료(1) 표면 전체의 1매의 정반사 이 외의 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 이 외의 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
다음에, 보호 유지 부재(18)는 회전축(19)을 중심으로서 180도 회전하고, 보호 유지하고 있는 시료(1)를 반전하여 이면을 검사 광학계 측에 세트한다. 상술한 시료(1) 표면의 정반사 화상을 취득하는 방법과 마찬가지로, 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)는 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하기 위해서 미리 설정된 각도(θ0)로 설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 보호 유지 부재(18)는 X축 방향의 왕로 방향으로 등속도로 이동하고, 선광원(22)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광에 의하여 시료(1)의 이면상을 등속도로 주사한다.
라인 센서 카메라(23)는 촬상 면에 결상되는 시료(1)의 이면으로부터의 라인 형상의 빛을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 이면 전체의 1매의 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 이면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
다음에, 상술한 시료의 표면의 정반사 이 외의 화상을 취득하는 방법과 마찬가지로, 선광원(22)은 광조사 각도(θ1)로 재설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 보호 유지 부재(18)는 X축 방향의 귀로 방향으로 등속도로 이동하고, 선광원(22)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광에 의하여, 시료(1)의 이면상을 등속도로 주사한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 이면 전체의 1매의 정반사 이 외의 화상데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 이면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
이와 같이 시료(1) 이면의 귀로에서의 촬상이 종료하면, 보호 유지 부재(18)는 다시, 회전축(19)을 중심으로서 180도 회전하여 시료(1)를 반전하고, 검사 개시시와 마찬가지로 시료(1)의 표면을 검사 광학계 측에 세트한다.
그리고, 보호 유지 부재(18)는 반송 아암(17)과의 수수(授受) 위치로 이동한다. 이것과 함께, 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)는 다음의 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하기 위해서 각도(θ0)로 설정된다.
보호 유지 부재(18)가 반송 아암(17)과의 수수 위치로 이동하면, 반송 아암(17)은 다음에 검사하는 시료(1)를 보호 유지한 일측의 핸드와 타측의 핸드에 의하여 보호 유지 부재(18)상의 검사필 시료(1)와 다음의 시료(1)를 바꿔 싣는다. 반송 아암(17)은 카세트 반입·반출부(15)로 이동하고, 타측의 핸드에 보호 유지된 검사필 시료(1)를 카세트로 되돌린다.
이 이후, 상기 결함 검사의 동작이 반복적으로 행하여지고, 결함 검사를 필요로 하는 모든 시료(1)에 대한 검사가 행하여진다.
이와 같이 상기 제 1 실시예에 있어서는, 시료(1)에 대해서 조명광을 조사하고, 이 시료(1)로부터의 반사광을 촬상하여 그 화상 데이터로부터 시료(1)의 결함 검사를 행하는 검사부(11)에, 회전축(19)을 중심으로서 시료(1)를 반전시키고, 시료(1) 표리면의 어느 한쪽의 면을 결함 검사를 위한 자세 위치로 설정하는 보호 유지 부재(18)를 마련하였다. 이것에 의하여, 시료(1)의 표리면에 대한 양면의 결함 검사를 행할 수 있다. 포토·리소그라피·프로세스를 가지는 제조 공정에 있어서 시료(1)의 표면에 레지스터를 도포할 때에, 이 도포한 레지스터가 시료(1)의 이면으로 돌아 들어가고, 그 이면 주변부가 부풀어 오르거나 하지만, 이러한 시료(1)의 이면 주변부의 부풀어 오름이나, 시료(1) 이면의 흠집, 먼지와 티끌의 부착 등을 검출할 수 있다.
이와 같이, 보호 유지 부재(18)에 의하여 시료(1)를 반전시키므로, 선광원(22) 및 라인 센서 카메라(23)로 이루어지는 검사 광학계를 1개 마련하면 좋고, 그 설치 스페이스를 넓게 취할 필요가 없다.
더욱이 선광원(22) 또는 라인 센서 카메라(23)의 광조사 각도 또는 촬상 각도를 회동 가능하게 하는 것으로, 다른 결함 검사 방식에 의하여, 시료(1) 표리면의 정반사 화상과 정반사 이 외의 화상과의 결함 검출을 행할 수 있다. 이와 같이 광조사 각도를 바꾸는 것에 의하여, 시료(1)의 표리면 상태의 보이는 방법이 다르고, 일측의 광조사 각도에서는 관찰할 수 없었던 결함이 타측의 광조사 각도에서 관찰 가능해지는 일이 있다. 따라서, 검사 방식이 다른 2매의 화상 데이터로부터결함 검사를 행하는 것에 의하여, 결함의 간과가 감소하여 시료(1) 표리면의 결함 검사의 정밀도가 높아진다.
예를 들면, 정반사 화상과 정반사 이 외의 화상을 합성하여 그 합성 화상 데이터로부터 결함 검출을 행하거나, 정반사 화상에 의한 결함 검사 결과와 정반사 이 외의 화상에 의한 결함 검사 결과를 집계하여 결함 검출의 결과를 얻을 수 있다.
상기 제 1 실시예에서는, 보호 유지 부재(18)에 대신하여 도 3A, 도 3B에 도시한 보호 유지 부재(24)를 이용할 수 있다. 도 3A는 상시(上視)도, 도 3B는 측면도이다. 이 보호 유지 부재(24)는, 시료(1)를 그 서로 대향하는 각 단부(시료(1)의 엣지) 측에서 끼우기 위한 각 보호 유지부(25, 26)와, 이들 보호 유지부(25, 26)에 설치된 회전축(27)으로 구성되어 있다. 각 보호 유지부(25, 26)는 도 3A에 도시한 바와 같이, 시료(1)와 당접하는 부분(단부)이 시료(1)의 원형인 외형과 일치하도록 원호상에 형성되고, 또한 도 3B에 도시한 바와 같이, 그 원호상의 단부에 V자 형상의 홈(28)이 형성되어 있다. 이들 보호 유지부(25, 26)는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 각 홈(28, 28)의 사이에 시료(1)의 엣지를 끼워 보호 유지한다.
이러한 보호 유지 부재(24)를 이용하면, 시료(1)의 엣지를 보호 유지하기 때문에, 도 2A, 도 2B에 도시한 보호 유지 부재(18)와 같이 진공 흡착에 의하여 보호 유지하는 것으로 시료(1) 이면의 일부분이 각 보호 유지부(21)에 의하여 덮이는 일이 없고, 또한, 보호 유지부(25, 26)에 흡착 보호 유지용의 흡착 패드와 진공용의 홈을 형성할 필요도 없고, 구조를 단순화 할 수 있다.
또한, 보호 유지 부재(24)의 위치를 정밀도 높게 설정하는 것에 의하여, 항상 일정한 위치 결정이 가능하고, 얼라이너(16)에 의한 얼라이먼트를 넛치의 위치 결정의 회전 방향만으로 할 수 있고, 검사 속도의 고속화 및 비용 감소를 도모할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 있어서 도 1과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
검사부(30)에는 광투과성의 재질, 예를 들면 유리재나 투명한 세라믹재에 의하여 형성된 보호 유지 부재(31)가 설치되어 있다. 이 보호 유지 부재(31)는 시료(1)의 전면 또는 주연부를 보호 유지하는 수단을 갖추고 있다. 보호 유지 부재(31)는 이와 같이 시료(1)를 보호 유지한 상태로 X축 방향으로 왕복 이동이 가능하다. 보호 유지 부재(31)의 윗쪽(시료(1)의 표면측)에는 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)가 설치되어 있다. 보호 유지 부재(31)의 하부(시료(1)의 이면측)에는 선광원(32)과 라인 센서 카메라(33)가 설치되어 있다.
선광원(32)은 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하는 광조사 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1) 이면의 정반사 이 외의 화상을 취득하기 위해서, 광조사 각도(θ3) 의 범위에서 회동 가능하다. 라인 센서 카메라(33)는 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하는 촬상 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1) 이면의 정반사 이 외의 화상을 취득하기 위해서, 촬상 각도(θ4)의 범위에서 회동 가능하다.
다음에, 상기와 같이 구성된 결함 검사 장치의 동작에 대하여 설명한다. 이 장치에서는 반송부(10)에 있어서의 동작은 상기 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략하고, 검사부(30)에 있어서의 동작에 대하여 설명한다. 이하의 동작은 제어부(12)의 제어에 의하여 실행된다.
검사부(30)의 보호 유지 부재(31)에 시료(1)가 세트되면, 제 1 실시예의 보호 유지 부재(18)와 마찬가지로, 시료(1)의 이면 주연부를 보호 유지한다. 표리면측의 선광원(22, 32)은 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하는 광조사 각도(θ0)로 설정된다. 이것과 함께 표리면측의 라인 센서 카메라(23, 33)는 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하는 촬상 각도(θ0)로 설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 시료(1)의 표면측에 있어서, 선광원(22)은 라인 형상의 조명광을 출력하고, 이 조명광을 시료(1)의 표면에 대해서 광조사 각도(θ0)로 조사한다. 이것과 함께, 보호 유지 부재(31)는 X축 방향의 왕로 방향으로 등속도로 이동을 개시한다. 이 보호 유지 부재(31)의 이동에 의하여, 선광원(22)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광은 시료(1)의 표면상을 등속도로 주사하게 된다.
이 때, 시료(1)의 표면으로부터의 반사광은 라인 센서 카메라(23)에 받아 들여진다. 라인 센서 카메라(23)는 촬상 면에 결상되는 시료(1)의 표면으로부터의 라인 형상의 정반사광을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
이것과 동시에, 시료(1)의 이면 측에 있어서, 선광원(32)은 라인 형상의 조명광을 출력하고, 이 조명광을 시료(1)의 이면에 대해서 광조사 각도(θ0)로 조사한다. 이 때, 조명광은 투과 재질의 보호 유지 부재(31)내에 입사하고, 광굴절하여 시료(1)의 이면에 조사된다. 그리고, 시료(1)의 이면으로부터의 반사광은 보호 유지 부재(31)내를 투과하고, 광굴절하여 해당 보호 유지 부재(31)의 이면으로부터 출사한다.
보호 유지 부재(31)는 상기와 같이 X축 방향의 왕로 방향으로 등속도로 이동을 개시하고 있으므로, 이 보호 유지 부재(31)의 이동에 의하여, 선광원(32)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광은 시료(1)의 이면상을 등속도로 주사하게 된다.
그리고, 시료(1)의 이면으로부터의 반사광은 라인 센서 카메라(33)에 받아 들여진다. 라인 센서 카메라(33)는 촬상 면상에 결상되는 시료(1)의 이면으로부터의 라인 형상의 정반사광을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23, 33)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 표리면 전체의 2매의 정반사 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표리면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
다음에, 시료(1)의 표면측의 선광원(22)은 시료(1) 표면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하는 광조사 각도(θ1)로 설정된다. 이것과 함께, 시료(1)의 이면측의 선광원(32)은 시료(1) 이면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위한 다른 광조사 각도(θ3)로 설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 시료(1)의 표리면측에 있어서, 선광원(22, 32)은라인 형상의 조명광을 출력하고, 이 조명광을 시료(1)의 표리면에 대해서 광조사 각도(θ1)로 조사한다. 이것과 함께, 보호 유지 부재(31)는 X축 방향의 왕로 방향으로 등속도로 이동을 개시하므로, 선광원(22, 32)으로부터 출력된 라인 형상의 조명광은 시료(1)의 표리 면상을 등속도로 주사하게 된다. 이 때, 라인 센서 카메라(23, 33)는 촬상 면상에 결상되는 시료(1)의 표면으로부터의 라인 형상의 빛을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23, 33)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 라인 형상의 조명광이 시료(1)의 표리면 전체에 대하여 주사를 종료했을 때에, 시료(1)의 표리면 전체의 2매의 정반사 이 외의 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 이 외의 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표리면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
이상과 같이 하여 시료(1)의 표리면에 대한 동시 촬상이 종료하면, 보호 유지 부재(31)는 반송 아암(17)과의 수수(授受) 위치로 이동한다.
이와 같이 상기 제 2 실시예에 있어서는 검사부(30)에 있어서, 광투과성의 재질, 예를 들면 유리재에 의하여 형성된 보호 유지 부재(31)를 마련하고, 또한 이 보호 유지 부재(31)의 양면 측에 각각 표면용과 이면용과의 각 검사 광학계를 마련하였다. 이것에 의하여, 보호 유지 부재(31)를 1도 왕복 이동시키는 것만으로, 시료(1) 표리면의 결함 검사를 동시에 검사할 수 있고, 양면 검사의 택트 타임(Tact Time)을 경감할 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 포토·리소그라피·프로세스를 가지는 제조 공정에 있어서 시료(1)의 표면에 레지스터를 도포할 때에, 이 도포한 레지스터가 시료(1)의 이면으로 돌아 들어가고, 그 이면 주변부가 부풀어 오르거나 하지만, 이러한 시료(1)의 이면 주변부의 부풀어 오름이나, 시료(1) 이면의 흠집, 먼지와 티끌의 부착을 검출할 수 있다.
더욱이 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 다른 결함 검사 방식에 의하여, 시료(1) 표리면의 정반사 화상과 정반사 이 외의 화상과의 결함 검출을 행하므로, 시료(1) 표리면의 결함 검사의 정밀도를 높게 할 수 있다.
또한, 상기 제 2 실시예에서는 보호 유지 부재(31)를 투명한 부재로 형성하여 시료(1)를 전면 보호 유지하고 있으므로, 시료(1)의 수평도가 향상하고, 검사 정밀도를 높일 수가 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 있어서 도 1, 도 4와 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다.
검사부(40)에는 시료(1)를 입설하여 해당 시료(1)의 엣지를 보호 유지하는 보호 유지 부재(41)가 설치되어 있다. 이 보호 유지 부재(41)는 예를 들면 상기 도 3A, 도 3B에 도시한 보호 유지 부재(24)와 같은 형상, 기능을 가진다. 그리고, 보호 유지 부재(41)는 입설한 상태로 z축 방향(상하 방향)으로 왕복 이동이 가능하다.
따라서, 입설된 보호 유지 부재(41)의 일측면(시료(1)의 표면측)에는 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)가 설치된다. 보호 유지 부재(41)의 타측면(시료(1)의 이면측)에는, 선광원(32)과 라인 센서 카메라(33)가 설치되어 있다. 본 제 3 실시예는 도 4에 도시한 제 2 실시예와는 검사부(40)를 입설한 점만이 다르고, 기본적인 결함 검사 장치의 동작은 동일하므로, 동작의 설명은 생략한다.
이 제 3 실시예에 있어서는, 상기 제 2 실시예의 효과에 추가하여, 시료(1)를 입설하여 해당 시료(1)의 엣지를 보호 유지하는 보호 유지 부재(41)를 마련했기 때문에, 시료(1) 자신의 중량감으로 중력 방향으로 일그러짐이 발생하지 않고, 대형 시료(1) 예를 들면 대형 액정 디스플레이의 유리 기판의 결함 검사도 유효하게 행할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에 있어서의 시료(1)의 각 보호 유지 부재에는, 도 6A, 도 6B에 도시한 보호 유지 부재(50)를 이용하여도 좋다. 도 6A는 시료(1)를 보호 유지한 상태를 도시한 도면이고, 도 6B는 시료(1)를 보호 유지하고 있지 않은 상태를 도시한 도면이다. 이 보호 유지 부재(50)는 "コ"의 형상으로 형성된 프레임(51)을 가지고, 이 프레임(51)의 적어도 3개소, 예를 들면 4개소에 각각 시료(1)를 보호 유지하기 위한 각 나무 토막(52)을 마련한 것으로 되어 있다. 이들 나무 토막(52)는 도 7에 단면도를 도시한 바와 같이, V자 형상의 홈(53)이 형성되어 있다. 또한, 이 보호 유지 부재(50)를 반전시키는 경우에는 프레임(51)에 회전축(54)을 마련하면 좋다. 더욱이 프레임(51)은 개구부를 향하여 화살표 a방향으로 부세력을 부여해 두면, 시료(1)의 장착력을 높일 수가 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에 있어서의 검사 광학계는 도 8 내지 도 10에 도시한 구성의 검사 광학계를 이용하여도 좋다. 도 8에 도시한 검사 광학계는시료(1)면에 대해서 라인 조명광을 조사하는 선광원(60)과 이 선광원(60)으로부터 출력된 라인 조명광을 반사하여 시료(1)면에 조사하고, 또한 시료(1)면으로부터의 반사광을 투과하는 빔 분할기(61, 반투명경)와 이 빔 분할기(61, 반투명경)를 투과한 시료(1)면으로부터의 반사광을 촬상하는 라인 센서 카메라(62, 촬상 수단)로 이루어져 있다.
이 검사 광학계로 시료(1)면의 화상 데이터를 취득하는 경우는 시료(1)를 예를 들면 화살표 b방향으로 이동시키고, 이 때에 선광원(60)으로부터 출력된 라인 조명광을 시료(1)면에 조사하고, 그 반사광을 라인 센서 카메라(62)에 의하여 촬상한다. 이 검사 광학계라면, 선광원(60)과 라인 센서 카메라(62)를 컴팩트하게 1개의 유니트에 수납할 수 있다.
도 9에 도시한 검사 광학계는 조명광을 출력하는 광원(63)과 이 광원(63)으로부터 출력된 조명광을 평행광으로 성형하여 시료(1)면의 전면에 일괄하여 조사하는 제 1의 렌즈(64)와, 시료(1)의 전면으로부터의 빛을 결상하는 제 2의 렌즈(65)와, 이 제 2의 렌즈(65)에 의하여 결상된 빛을 촬상하는 촬상 수단(66)으로 이루어져 있다. 이러한 검사 광학계라면, 시료(1)를 이동시키지 않고, 일괄적으로 시료(1)면 전면의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
도 10에 도시한 검사 광학계는 조명광을 출력하는 광원(67)과 이 광원(67)으로부터 출력된 조명광을 평행광으로 성형하는 제 1의 렌즈(68)와, 이 제 1의 렌즈(68)로부터의 조명광을 반사하여 시료(1)면에 조사하고, 또한 시료(1)의 이면으로부터의 반사광을 투과하는 빔 분할기(69, 반투명경)와, 이 빔 분할기(69)를 투과한 시료(1)의 전면(全面)으로부터의 빛을 결상하는 제 2의 렌즈(70)와, 이 제 2의 렌즈(70)에 의하여 결상된 빛을 촬상하는 촬상 장치(71)로 이루어져 있다. 이러한 검사 광학계에서도 시료(1)를 이동시키지 않고, 일괄적으로 시료(1) 전면의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에서 서술하고 있는 「정반사 화상」은 간섭 필터를 사용하여 촬상하는 간섭 화상이라도 좋다. 또한 간섭 화상은 시료(1)에 조명광을 조사했을 때의 시료(1) 표면으로부터의 반사광과 하층으로부터의 반사광을 간섭 필터를 통하여 촬상하는 것으로써 얻을 수 있다. 또한, 상기 제 1 내지 제 3 실시예에서 서술하고 있는 「정반사 이 외의 화상」은 회절 화상, 산란광 관찰 화상이라도 좋다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 11에 있어서, 도 1, 도 5와 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이 제 4 실시예는 도 1에 도시한 제 1 실시예의 반송 아암(17)의 반송로에 본 실시예의 이면 검사부(100)를 배치한 것이다.
이면 검사부(100)는 반송부(10)와 표면 검사부(200)와의 사이의 시료(1)의 반송로안에 설치되고, 시료(1)의 이면에 대해서 조명광을 조사하고, 이 시료(1)의 이면으로부터의 빛을 촬상하여 그 화상 데이터를 취득하는 기능을 가진다.
이면 검사부(100)에는 시료(1)의 적어도 이면을 개방하여 보호 유지하는 보호 유지 부재로서 반송 아암(101)이 갖춰져 있다. 이 반송 아암(101)은 그 선단부에 하방을 향한 계지부(102)가 형성되고, 또한 하면측에 가동 보호 유지부(103)가해당 반송 아암(101)의 본체 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 있다. 이것에 의하여, 반송 아암(101)은 얼라이너(16)로부터 수수(授受)되는 시료(1)를 그 이면이 하방이 되도록 계지부(102)와 가동 보호 유지부(103)로 협지(挾持)하고, 이 상태에서 일정한 반송 속도(등속도)로 X방향으로 표면 검사부(200)까지 반송한다.
또한, 이면 검사부(100)에는 반송 아암(101)의 반송로의 하방에, 시료(1)에 대해서 라인 형상의 평행광을 조사하는 선광원(32)과 라인 센서 카메라(33)가 설치되어 있다. 선광원(32)은 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하는 광조사 각도(θ0)로 설정되어 있고, 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서 광조사 각도(θ1)의 범위에서 회동 가능하다. 라인 센서 카메라(33)는 시료(1) 이면의 정반사(간섭광) 화상을 취득하는 촬상 각도(θ0)로 설정되어 있고, 정반사 이 외의 화상(산란광·회절광)을 촬상하기 때문에, 촬상 각도(θ2)의 범위에서 회동 가능하다.
이면 검사부(100)는 반송 아암(101)이 시료(1)를 보호 유지하여 표면 검사부(200)로 반송할 때와, 반송 아암(101)이 시료(1)를 보호 유지하여 표면 검사부(200)로부터 반송부(10)로 돌아올 때, 각각 상기 촬상 각도(θ0와 θ2)로 전환하고, 다른 각도에서 시료(1)의 이면을 촬상하여, 2매의 화상 데이터 예를 들면 간섭광과 산란광을 취득한다. 즉, 시료(1)의 이면에의 광조사 각도를 바꾸는 것에 의하여 시료(1)의 이면 상태의 보이는 방법이 달라지고, 일측의 광조사 각도에서는 관찰할 수 없었던 결함이 타측의 광조사 각도로 관찰 가능해진다.
표면 검사부(200)는 시료(1)를 보호 유지하는 보호 유지 부재(201, 검사 스테이지)를 갖추고 있다. 이 보호 유지 부재(201)는 시료(1) 전면의 화상데이타를 취득하기 위해서, X축 방향으로 왕복 이동이 가능하다. 보호 유지 부재(201)의 윗쪽에는 검사 광학계로서 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)가 설치되어 있다. 선광원(22)은 시료(1)에 대해서 라인 형상의 평행광을 조사한다. 라인 센서 카메라(23)는 법선(n)을 기준으로서 선광원(22)과 대향하는 위치에 설치되고, 시료(1)로부터의 반사광을 촬상한다.
선광원(22)은 시료(1) 표면의 정반사 화상을 촬상하는 광조사 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1) 표면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서, 광조사 각도(θ3)의 범위에서 회동 가능하다. 라인 센서 카메라(23)는 시료(1) 표면의 정반사(간섭광) 화상을 촬상하는 촬상 각도(θ0)로 설정되어 있고, 시료(1) 표면의 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서, 촬상 각도(θ4)의 범위에서 회동 가능하다.
이 상기 제 4 실시예에서는 반송부(10)와 표면 검사부(200)와의 사이에 이면 검사부(100)을 마련하고, 이 이면 검사부(100)에 있어서, 반송 아암(101)에 의하여 일정한 반송 속도로 반송중의 시료(1)의 이면을 촬상한다. 이 이면 검사부(100)에 의하여, 표면 검사부(200)에 있어서의 시료(1) 표면의 결함 검사에 가하여, 시료(1)의 이면에 대한 결함 검사를 행할 수 있다. 그리고, 이 시료(1)의 이면에 대한 결함 검사는 반송부(10)와 표면 검사부(200)와의 사이의 시료(1)의 반송중에 화상 데이터를 취득하여 행하므로, 시료(1) 이면의 결함 검사를 위해서 시간을 마련할 필요가 없고, 택트 타임(Tact Time)을 단축할 수 있다.
또한, 상기 각 실시예와 마찬가지로, 포토·리소그라피·프로세스를 가지는 제조 공정에 있어서 시료(1)의 표면에 레지스터를 도포할 때에, 이 도포한 레지스터가 시료(1)의 이면으로 돌아 들어가고, 그 이면 주변부가 부풀어 오르거나 하지만, 이러한 시료(1)의 이면 주변부의 부풀어 오름이나, 시료(1) 이면의 흠집, 먼지와 티끌의 부착을 검출할 수 있다.
게다가 다른 결함 검사 방식에 의하여, 시료(1) 표리면의 정반사 화상과 정반사 이 외의 화상과의 결함 검출을 행하는 것으로, 시료(1) 표리면의 결함 검사의 정밀도를 높게 할 수 있다.
또한, 상기 제 4 실시예에 있어서의 반송 아암(101)은 도 6A, 도 6B에 도시한 보호 유지 부재(50)를 이용하여도 좋다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 12에 있어서, 도 1, 도 11과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 이 제 5 실시예에 있어서 반송부(10)는 도 1과 같고, 표면 검사부(200)는 도 11과 같다. 도 11과 다른 것은 이면 검사부(110)이다.
반송부(10)와 표면 검사부(200)와의 사이에는 이면 촬상부(110)가 설치되어 있다. 반송부(10)의 반송 아암(17)은 얼라이너(16)에 의하여 얼라이먼트된 시료(1)를 받고, 이 시료(1)를 진공 흡착하여 보호 유지하고, 이면 검사부(110)로 반송한다. 또한, 반송 아암(17)은 카세트 반입·반출부(15)에 반입된 카세트로부터 시료(1)를 꺼내는 기능과, 시료(1)를 카세트 반입·반출부(15)와 얼라이너(16)와이면 검사부(110)로 각각 반송하는 기능을 가지고 있다.
이면 검사부(110)에는 시료(1)를 일정한 반송 속도(등속도)로 반송하여 표면 검사부(200)에 대하여 수수(授受)를 행하는 2대의 에어 부상(浮上) 등의 무접촉(비접촉) 반송 컨베어(111, 112)가 갖춰져 있다. 이들 반송 컨베어(111, 112)는 시료(1)를 실어 일정한 반송 속도로 표면 검사부(200)까지 반송한다. 이들 반송 컨베어(111, 112)의 사이에는, 도 11의 이면 검사부(100)와 같이 선광원(32)과 라인 센서 카메라(33)가 배치되어 있다.
선광원(32)은 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 통하여 조명광을 시료(1)의 이면에 조사한다. 이 선광원(32)은 제 4 실시예와 마찬가지로, 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하는 광조사 각도(θ0)로 설정되어 있고, 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서 광조사 각도(θ1)의 범위에서 회동 가능하다. 라인 센서 카메라(33)는 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 통하여 시료(1)의 이면을 촬상한다. 이 라인 센서 카메라(33)는 상기 제 4 실시예와 마찬가지로 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하는 촬상 각도(θ0)로 설정되어 있고, 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서, 촬상 각도(θ2)의 범위에서 회동 가능하다.
다음에, 상기와 같이 구성된 결함 검사 장치의 동작에 대하여 설명한다. 이하의 동작은 제어부(12)의 제어에 의하여 실행된다.
우선, 반송 아암(17)은 카세트내로부터 시료(1)를 진공 흡착하여 보호 유지하고, 이 시료(1)를 얼라이너(16)에 반송한다. 반송 아암(17)은 얼라이너(16)에서얼라이먼트가 종료한 후, 시료(1)를 보호 유지하고, 이 시료(1)를 이면 촬상부(110)의 반송 컨베어(111)에 싣는다.
반송 컨베어(111, 112)는 시료(1)를 직접 또는 반송 척대에 실어 일정한 반송 속도로 표면 검사부(200)까지 반송한다. 이 때 시료(1)는 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 일정한 반송 속도로 통과한다. 이 때, 선광원(32)은 시료(1) 이면의 정반사 화상을 취득하기 위해서 광조사 각도(θ0)로 설정된다. 이것과 함께 라인 센서 카메라(33)도, 촬상 각도(θ0)로 설정된다.
이러한 설정이 종료되면, 선광원(32)은 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 일정한 반송 속도로 통과하는 시료(1)의 이면에 대하여 조명광을 광조사 각도(θ0)로 조사한다. 이것과 함께, 라인 센서 카메라(33)는 시료(1)의 이면으로부터의 정반사광을 받아 들이고, 촬상 면상에 결상되는 시료(1)의 이면으로부터의 라인 형상의 빛을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(33)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 이면 전체의 1매의 정반사 화상 데이터를 작성한다.
이면 검사부(110)를 통과한 시료(1)는 표면 검사부(200)에 있어서 미리 수수(授受) 위치에서 대기하고 있는 보호 유지 부재(201)에 수수된다. 이 시료(1)가 해당 보호 유지 부재(201)상에 세트되면, 표면 검사부(200)에서의 검사는 제 4 실시예와 마찬가지로 행하여진다.
표면 검사부(200)에 있어서의 검사가 종료되면, 보호 유지 부재(201)는 반송컨베어(112)와의 수수 위치로 이동하고, 시료(1)를 반송 컨베어(112)상에 싣는다. 이 시료(1)는 반송 컨베어(111, 112)에 의하여 일정한 반송 속도로 반송부(10)까지 반송된다. 이 때 시료(1)는 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 일정한 반송 속도로 통과한다.
이 때, 선광원(32)은 시료(1) 이면의 정반사 이 외(예를 들면 산란광)의 화상을 취득하기 위해서, 광조사 각도(θ0)로부터 소정 각도 어긋난 광조사 각도(θ1) 로 설정된다. 선광원(32)은 라인 형상의 조명광을 출력하고, 이 조명광을 시료(1)의 이면에 대해서 광조사 각도(θ1)로 조사한다. 이것과 함께, 라인 센서 카메라(33)는 시료(1)의 이면으로부터의 산란광을 받아 들이고, 촬상 면상에 결상되는 시료(1)의 이면으로부터의 라인 형상의 빛을 촬상하고, 그 화상 신호를 출력한다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(33)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 이면 전체의 1매의 정반사 이 외의 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 이 외의 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 이면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
이 상기 제 5 실시예에서는 반송부(10)와 표면 검사부(200)와의 사이에 이면 검사부(110)를 마련하고, 이 이면 검사부(110)에 있어서, 2대의 반송 컨베어(111, 112)에 의하여 시료(1)를 일정한 반송 속도로 반송하면서, 시료(1)의 이면을 촬상한다. 이것에 의하고, 상기 제 4 실시예와 같은 효과를 연출하는 것은 말할 필요도없고, 시료(1)가 2대의 반송 컨베어(111, 112)의 틈새를 통과할 때에, 시료(1)의 이면을 촬상하므로, 시료(1) 이면의 전면(全面)을 빠짐없이 검사할 수 있다.
또한, 상기 제 5 실시예는 다음과 같이 변형하여도 좋다. 예를 들면, 벨트 컨베어 또는 롤러 컨베어를 이용하여도 좋고, 하부로부터 에어(압공)를 내뿜거나, 자기를 이용하여 시료(1)를 공중에 부상시켜 비접촉 반송하도록 하여도 좋다. 또한, 시료(1)의 반송 수단으로서, 시료(1)를 초음파를 이용하여 부상시켜 반송하여도 좋다.
또한, 촬상 수단으로서 1조(組)의 선광원과 라인 센서 카메라를 마련하고 있지만, 각각 다른 광조사 각도, 촬상 각도의 복수조를 설치하여도 좋다. 이것에 의하여, 시료(1)의 표면 검사부(200)에의 반송시의 이면 검사시와, 표면 검사부(200)에서의 표면 검사시에, 1 방향의 이동으로 결함 검사 방식이 다른 2매의 화상 데이터를 취득할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 변형예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 13에 있어서, 제 4 실시예의 도 12와 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다. 제 5 실시예는 도 12의 이면 촬상부(110)에 시료(1)의 표면 촬상용의 광원(113)과 라인 센서 카메라(114)를 배치한 것이다. 2대의 반송 컨베어(111, 112)에 의하여 등속도로 반송되는 시료(1) 표면의 화상 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.
도 14는 본 발명의 제 6 실시예와 관련된 결함 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 14에 있어서, 제 4 실시예의 도 11과 동일한 부분에는 동일 부호를부여하고 있다.
반송부(10)와, 이면 검사부(100)는 상기 제 4 실시예와 거의 같은 구성을 이루고 있다. 표면 검사부(200)의 보호 유지 부재(202)는 회전축(203)이 연결되고, 360도의 방향으로 회전 가능하게 되어 있다. 보호 유지 부재(202)는 1축 이동 가능한 스테이지상에 시료(1, 반도체 웨이퍼)를 재치하는 회전 스테이지를 마련하고, 이 회전 스테이지를 회전시키는 것이 바람직하다. 이 제 6 실시예의 표면 검사부(200)는 제 4 실시예의 보호 유지 부재(201)에 회전 기능을 부가한 점 이 외는 거의 같은 구성이다.
다음에, 상기와 같이 구성된 결함 검사 장치의 동작에 대하여 설명한다. 이하의 동작은 제어부(12)의 제어에 의하여 실행된다. 또한, 반송부(10)와 이면 촬상부(100)는 상기 제 4 실시예와 마찬가지이므로, 여기에서는 표면 검사부(200)에 있어서의 동작에 대하여 설명한다.
반송 아암(101)으로부터 시료(1)가 보호 유지 부재(202)상에 세트되면, 상기 제 4 실시예와 마찬가지로, 선광원(22)과 라인 센서 카메라(23)는 시료(1) 표면의 정반사(간섭) 화상을 촬상하기 위해서 각도(θ0)로 설정된다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 표면 전체의 1매의 정반사(간섭) 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 화상 데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
다음에, 상기 제 4 실시예와 마찬가지로, 선광원(22)은 시료(1) 표면의 정반사 이 외(예를 들면 산란광, 회절광)의 화상을 촬상하기 위해서, 광조사 각도(θ0)로부터 소정 각도 어긋난 광조사 각도(θ3)로 설정된다.
제어부(12)는 라인 센서 카메라(23)로부터 출력되는 화상 신호를 받아, 시료(1)의 표면 전체의 1매의 정반사 이 외의 화상 데이터를 작성한다. 제어부(12)는 이 정반사 이 외의 화상데이터를 화상 처리하여 시료(1)의 표면에 있어서의 결함을 추출(검출)하고, 그 결함 추출 결과를 표시부(13)에 표시한다.
이상의 표면 검사부(200)의 동작은 제 4 실시예와 같고, 이하에 서술하는 동작이 제 4 실시예와는 다르다. 보호 유지 부재(202)는 시료(1)를 적재한 상태에서 산란광(또는 회절광)을 양호하게 받아 들일 수 있는 방향으로, 또는 하지의 패턴으로부터의 회절광의 영향을 받지 않고 간섭광을 양호하게 받아 들일 수 있는 방향으로 회전하고, 선광원(22)의 입사 방향에 대하여 시료(1)의 방향을 바꾼다.
다음에, 다시 보호 유지 부재(202)는 X축 방향으로 이동하고, 선광원(22)이 상술한 바와 마찬가지로 광조사 각도(θ0또는 θ3)로 설정되어, 라인 센서 카메라(23)에 의하여 시료(1) 표면의 정반사 화상 또는 정반사광 이 외의 화상이 취득된다.
이와 같이 상기 제 6 실시예에 있어서는, 시료(1) 표면의 결함 검사시에, 보호 유지 부재(202)상의 시료(1)를 선광원(22)의 입사 방향에 대해서 임의의 방향으로 바꿀 수 있다. 이 때문에, 패턴이나 결함의 방향에 대해서 정반사광의 화상 또는 정반사광 이 외의 화상을 양호하게 받아 들이는 것이 가능해진다. 이와 같이 광조사 방향을 바꾸고, 시료(1)의 표면 상태가 보이는 방법을 다르게 하는 것으로, 일방향의 광조사 각도에서는 관찰할 수 없었던 결함의 관찰이 가능해지고, 결함 검사의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 상기 제 4 또는 제 6 실시예에 있어서, 반송 아암을 복수개 마련하고, 어느 하나의 반송 아암에 의하여 시료(1)를 검사부의 보호 유지 부재상에 재치하고, 표면 검사부(200)에서 시료(1)의 표면을 검사하고 있는 동안에, 다른 반송 아암에 의하여 다음의 시료(1)를 받아 들여 이면 촬상부(100)에서 시료(1)의 이면을 검사하고 대기한다. 이와 같이 반송 아암을 복수개 마련하면, 검사 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 제 4 또는 제 6 실시예에 이용되고 있는 반송 아암은, 도 15에 도시한 반송용 로보트 아암(300)으로 대체하는 것도 가능하다. 도 15에 있어서, 도 6A, 도 6B와 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고 있다. 이 반송용 로보트 아암(300)은, 다관절 예를 들면 3관절의 아암(301, 302)의 선단부에, 시료(1)의 가장자리를 협지하는 도 6A에 도시한 보호 유지 부재(50)를 연결한 것으로, 아암(301, 302)의 동작에 의하여 보호 유지 부재(50)를 화살표 a방향으로 직접 이동할 수 있다.
또한, 이 반송용 로보트 아암(300)을 2개 이용한 더블 아암이라고 칭하는 것도, 상기 반송 아암(101)에 대신하여 사용할 수 있다. 이 더블 아암을 이용하면, 표면 검사부(200)에서 일측의 반송용 로보트 아암(300)에 의하여 시료(1)의 표면을검사하고 있는 사이에, 다음의 시료(1)를 이면 촬상부(100)에서 검사할 수 있기 때문에, 검사 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제 4 내지 제 6 실시예에 한정되는 것이 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형하는 것이 가능하다.
예를 들면, 이면 검사부(100, 11O)에 있어서 시료(1)를 보호 유지하기 위한 보호 유지 부재에, 도 2A, 도 2B에 도시한 구성을 이루는 보호 유지 부재(18)를 이용하여도 좋다. 다른 보호 유지 부재로서는 도 3A, 도 3B에 도시한 보호 유지 부재(24)를 이용할 수 있다. 한편, 상기 제 4 내지 제 6 실시예에 있어서의 시료(1)의 이면측의 검사 광학계는 도 8 내지 도 10에 도시한 구성을 이루는 검사 광학계를 이용하여도 좋다.
본 발명은 상기 각 실시예만에 한정되지 않고, 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명에 의하면, 시료 표면의 결함 검사에 더하여 시료 이면의 결함 검사도 행할 수 있는 결함 검사 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시료 표리면의 정반사 화상과 정반사 이 외의 결함 검사 방식의 다른 복수의 화상으로부터 , 결함 검사 결과의 정밀도를 높임과 함께, 결함 검사 방식이 다른 복수의 화상의 합성 화상에 의하여 결함의 간과를 감소시키고, 시료 이면의 결함 검사의 정밀도를 높일 수 있는 결함 검사 장치를 제공할 수있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시료 표면과 이면의 결함 검사를 동시에 행할 수 있고, 양면 검사의 택트 타임(Tact Time)을 경감할 수 있는 결함 검사 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시료를 입설하는 것으로써, 시료 자신의 중량감으로 중력 방향으로 일그러짐이 발생하는 일도 없고, 대형 시료의 결함 검사에 유효한 결함 검사 장치를 제공할 수 있다.

Claims (9)

  1. 시료를 검사 위치에서 일정한 속도로 적어도 일방향으로 직선적으로 이동시키는 이동 수단과,
    이 이동 수단에 의하여 이동되는 상기 시료의 표면과 이면을 조명하는 조명 수단과,
    이 조명 수단에 의하여 조명되는 상기 시료를 상기 일정한 속도로 이동시키면서 상기 시료의 표면과 이면의 전면을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의하여 받아 들여진 상기 시료의 표면과 이면의 전면의 화상 데이터를 화상 처리하여 상기 시료의 표면 및 이면의 결함을 검사하는 결함 검사 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료의 표면과 이면을 개방하여 보호 유지하는 반전 가능한 보호 유지 부재로 이루어지고, 이 보호 유지 부재에 보호 유지되는 상기 시료의 표면 또는 이면의 일측에 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치하고, 상기 시료의 표면과 이면을 검사할 때에 상기 보호 유지 부재를 반전시키는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료의 이면측의 재치 부분을 투명 재료로 형성한 보호 유지 부재로 이루어지고, 이 보호 유지 부재에 보호 유지되는 상기 시료의 표면과 이면의 양측으로 각각 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료의 표면과 이면을 개방 또는 이면측이 투명하게 형성된 보호 유지 부재로 이루어지고, 이 보호 유지 부재를 Z축 방향으로 이동 가능하게 입설하여 마련하고, 이 보호 유지 부재의 양측에 상기 시료의 표면과 이면을 각각 검사하는 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료의 이면을 개방하여 보호 유지하는 반송 아암과, 이 반송 아암으로부터 상기 시료를 받아 상기 시료를 보호 유지하는 보호 유지 부재로 이루어지고, 이 반송 아암의 반송로의 상기 시료의 이면측에 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치하고, 상기 보호 유지 부재에 보호 유지되는 상기 시료의 표면측에 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료를 공중에 띄워 반송하는 복수의 비접촉식 반송 컨베어로 이루어지고, 이 복수의 반송 컨베어의 틈(간격)에 상기 시료의 이면을 검사하는 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 시료의 이면을 아래로 하여 보호 유지하는 보호 유지 부재로 이루어지고, 이 보호 유지 부재의 윗쪽에 상기 시료의 표면을 검사하는 상기 조명 수단과 상기 촬상 수단을 배치하고, 상기 조명 수단의 조사 방향을 상기 시료에 대하여 변경하도록 상기 보호 유지 부재를 회전 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 수단은 상기 시료면에 대하여 소정의 입사각도로 라인 형상의 평행광을 조사하는 선광원으로 이루어지고, 상기 촬상 수단은 이 선광원에 의하여 라인 형상으로 조사된 상기 시료를 촬상하는 라인 센서 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 선광원 또는 상기 라인 센서 카메라는 정반사 화상을 촬상하는 입사각도와 반사 각도를 동일 각도로 설정하고, 상기 정반사 이 외의 화상을 촬상하기 위해서 상기 선광원과 상기 라인 센서 카메라의 적어도 한쪽이 회동 가능하게 설치되고, 입사각도와 반사 각도를 다른 각도로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 결함 검사 장치.
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