JP2008064759A - Device and method for optically detecting surface error of substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の表面エラー、特に微細な引掻き傷、を光学的に検出する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for optically detecting a substrate surface error, particularly a fine scratch.
一般的には表面エラー、詳細には引掻き傷、の検出は、特に、フラットディスプレイ、特にTFT技術に基づくフラットディスプレイを形成するためのガラス基板の製造において、重要である。というのは、ここでは、ガラス基板の表面性質の品質に対して特に高い要請が課されるからである。 In general, the detection of surface errors, in particular scratches, is particularly important in the production of glass substrates for forming flat displays, in particular flat displays based on TFT technology. This is because here a particularly high demand is placed on the quality of the surface properties of the glass substrate.
TFTフラットディスプレイを形成するために使用されるガラス基板は、今日では典型的に、0.4mmから1.1mmの厚みにおいて約2000mm×2000mmの大きさを有している。このガラス基板を製造する場合に、基板の表面が研磨される。その場合に、基板の表面に、たとえば引掻き傷のような、小さいエラーが生じ、あるいはその前にすでに生じている表面エラーが研磨によっては完全には除去されない、ということが生じる。 Glass substrates used to form TFT flat displays typically today have a size of about 2000 mm × 2000 mm at a thickness of 0.4 mm to 1.1 mm. When manufacturing this glass substrate, the surface of the substrate is polished. In that case, a small error, such as a scratch, may occur on the surface of the substrate, or a surface error that has already occurred before that may not be completely removed by polishing.
ガラス製造からもたらされるガラスエラー、たとえば局所的変形または気泡、の検出を可能にする、表面検査システムが存在する。しかし、比較的小さい表面エラー、特に微細な引掻き傷の検出は、これまで問題であることが、明らかにされている。ここで、微細な引掻き傷というのは、任意の長さにおいてナノメートル領域の深さと数10nmから数100nmの領域の幅とを有する引掻き傷である。 There are surface inspection systems that allow the detection of glass errors resulting from glass manufacturing, such as local deformations or bubbles. However, the detection of relatively small surface errors, especially fine scratches, has been shown to be a problem so far. Here, the fine scratch is a scratch having a depth of a nanometer region and a width of a region of several tens to several hundreds of nm in an arbitrary length.
従来、ガラス基板の引掻き傷の検出は、人による観察を用いて行われている。検出結果は、引掻き傷の形成が実質的に二次元であるために、著しい程度において光入射に依存するので、引掻き傷検出を依頼された人は、検査すべきガラス基板を光源に対して傾けることができなければならない。しかしこれは、数平方メートルの領域の大きさを有する、薄い基板においては、困難である。 Conventionally, detection of scratches on a glass substrate has been performed using human observation. The detection results depend on the incidence of light to a significant extent because the formation of scratches is substantially two-dimensional, so a person who is requested to detect scratches tilts the glass substrate to be inspected with respect to the light source It must be possible. However, this is difficult for thin substrates having a size of an area of several square meters.
明視野配置内で散乱光を用いてガラス基板上の引掻き傷を検出することも、知られている。しかし、回折限定に基づいて、この方法によっては、比較的大きな引掻き傷しか検出できず、上述した寸法を有する微細な引掻き傷は検出できない。さらに、検査すべきガラス基板は、引掻き傷が実質的に二次元で形成されているために、上述したように、照明に対して、かつ/または検出装置の感光検出器に対して回動され、ないしは傾けられなければならないので、この種の検出装置は、連続プロセスにおいて使用するには適していない。 It is also known to detect scratches on a glass substrate using scattered light in a bright field arrangement. However, based on diffraction limitations, this method can only detect relatively large scratches and not fine scratches having the dimensions described above. Furthermore, the glass substrate to be inspected is rotated relative to the illumination and / or relative to the photosensitive detector of the detection device, as described above, because the scratches are formed substantially in two dimensions. This type of detection device is not suitable for use in a continuous process because it must be tilted.
本発明の課題は、微細な引掻き傷のより簡単な検出を可能にする装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an apparatus that allows easier detection of fine scratches.
この課題を解決するために、請求項1の特徴を有する装置が設けられている。 In order to solve this problem, an apparatus having the features of claim 1 is provided.
本発明に基づく装置は、基板表面の検出領域を照らす照明と、検出領域へ向けられた、照明から放射される光を検出する検出器とを有している。 The device according to the invention comprises an illumination that illuminates a detection area on the substrate surface and a detector that detects light emitted from the illumination that is directed to the detection area.
照明と検出器は、互いに対して次のように、すなわち、検出領域内にある表面エラーで散乱された、照明の光が少なくとも部分的に検出器へ達し、かつ基板表面のエラーのない検出領域内で散乱された、照明の光は検出器へ達しないように、配置されている。従って換言すると、照明と検出器の本発明に基づく配置は、明視野配置に比較してずっと小さい構造の検出を可能にする、暗視野配置である。すなわち、本発明に基づく装置によって、たとえば、10nmの領域の深さと100nmの領域の幅とを有する、微細な引掻き傷が検出される。 The illumination and the detector are as follows with respect to each other, i.e., the detection light that is scattered at the surface error that is within the detection area and at least partially reaches the detector and is free of errors on the substrate surface The illumination light scattered within is arranged so that it does not reach the detector. In other words, therefore, the arrangement according to the invention of the illumination and detector is a dark field arrangement which allows detection of a much smaller structure compared to the bright field arrangement. That is, a fine scratch having, for example, a depth of 10 nm and a width of 100 nm is detected by the apparatus according to the invention.
本発明に基づく装置は、さらに、光学的なアパーチャ拡大手段を有しており、そのアパーチャ拡大手段は照明と基板表面との間に配置されており、かつそのアパーチャ拡大手段によって、照明から出射する光のアパーチャが拡大可能である。アパーチャ拡大手段は、照明から放射された光ビームが基板表面への投影内で見て引掻き傷へ当接する角度の領域を最大にするために、用いられる。アパーチャ拡大手段を適切に形成し、かつアパーチャ拡大手段を基板表面に対して適切に配置することによって、たとえば、基板表面への投影内で、ほぼ180°の光ビームの角度領域を達成することが、可能である。 The device according to the invention further comprises an optical aperture magnifying means, the aperture magnifying means being arranged between the illumination and the substrate surface, and being emitted from the illumination by the aperture magnifying means. The aperture of light can be expanded. Aperture magnification means are used to maximize the area of the angle at which the light beam emitted from the illumination sees in the projection onto the substrate surface and abuts against the scratch. By appropriately forming the aperture magnifying means and appropriately positioning the aperture magnifying means relative to the substrate surface, for example, an angular region of approximately 180 ° of the light beam can be achieved within the projection onto the substrate surface. Is possible.
照明から放射された光のこの拡大によって、本発明に基づくエラー検出が、引掻き傷の位置ないし方位に実質的に依存しなくなる。このようにして、検査すべき基板を照明ないし検出器に対して回動および/または傾斜させることなしでも、微細な引掻き傷の確実な検出が可能である。それによって本発明によれば、引掻き傷検出は、著しく簡略化されるだけでなく、連続プロセスにおいても実施可能である。 This expansion of the light emitted from the illumination makes error detection according to the invention substantially independent of the position or orientation of the scratch. In this way, fine scratches can be reliably detected without rotating and / or tilting the substrate to be inspected with respect to the illumination or detector. Thereby, according to the invention, scratch detection is not only greatly simplified, but can also be carried out in a continuous process.
なお、本発明に基づく装置は、ここでは特に微細な引掻き傷の検出を用いて説明されるが、微細な引掻き傷の検出に限定されるものではなく、原則的に他の、たとえば三次元の、表面エラーの検出にも、適している。 Note that the device according to the invention is described here with the detection of fine scratches in particular, but is not limited to the detection of fine scratches, and in principle other, eg three-dimensional It is also suitable for detecting surface errors.
さらに、本発明に基づく装置は、ガラス基板の検査に限定されず、同様に、たとえばシリコンウェファなどのような、半導体基板の表面検査にも、使用される。 Furthermore, the apparatus according to the present invention is not limited to inspection of glass substrates, but is also used for surface inspection of semiconductor substrates, such as silicon wafers, for example.
本発明の好ましい形成が、従属請求項、明細書および図面から明らかにされる。 Preferred forms of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.
ある実施形態によれば、照明と検出器は、基板表面の同一の側に配置されている。この種の配置は、反射光−暗視野配置とも称される。これは、基板が透明であるか否か、すなわち照明から放射される光を透過するか否か、に関係なく、表面エラーの検出を可能にする。 According to certain embodiments, the illumination and detector are located on the same side of the substrate surface. This type of arrangement is also referred to as a reflected light-dark field arrangement. This allows the detection of surface errors regardless of whether the substrate is transparent, i.e. whether it transmits light emitted from the illumination.
他の実施形態によれば、照明は、線形照明である。線形照明から放射される光は、走査平面を定め、その走査平面は基板表面へ当接した場合に、細長い、特に少なくともほぼ線形の検出領域をもたらす。これが、大面積の基板の迅速かつ正確な走査を可能にする。 According to another embodiment, the illumination is linear illumination. The light emitted from the linear illumination defines a scanning plane that, when abutted against the substrate surface, results in an elongated, in particular at least approximately linear detection region. This allows for quick and accurate scanning of large area substrates.
好ましくは、照明は、基板の送り方向に対して横方向かつ特に直角に方位付けされている。これが、照明を通過して移動する基板の特に効果的な検査を可能にする。照明は、検出領域が基板の幅全体にわたって延びるように、寸法設計することができる。代替的に、この目的のために、複数の並べて配置された照明を設けることができる。両方の場合において、検出器がそれ相応に形成されている場合に、基板を検出装置を1回通過させれば、基板表面の検査にとって十分である。従って、この検出装置は、連続プロセスにおいて表面エラーを検出するのに特に適している。 Preferably, the illumination is oriented transversely and in particular at right angles to the substrate feed direction. This enables a particularly effective inspection of the substrate moving through the illumination. The illumination can be dimensioned so that the detection area extends across the entire width of the substrate. Alternatively, a plurality of side-by-side lighting can be provided for this purpose. In both cases, if the detector is configured accordingly, a single pass of the substrate through the detector is sufficient for inspection of the substrate surface. This detection device is therefore particularly suitable for detecting surface errors in a continuous process.
好ましくは、アパーチャ拡大手段は、少なくともほぼ、照明の長手方向の広がりの方向、すなわち光の走査平面内でのみ、有効である。このようにして、検出領域の線形性が、アパーチャ拡大手段によって損なわれないことが、保証される。 Preferably, the aperture magnifying means is only effective at least approximately in the direction of the longitudinal extent of the illumination, i.e. in the light scanning plane. In this way, it is ensured that the linearity of the detection area is not impaired by the aperture enlargement means.
他の実施形態によれば、アパーチャ拡大手段はビームスプリッタと、光伝播方向に見て特にビームスプリッタの後段に配置された、レンチキュラーレンズとを有している。ビームスプリッタとレンチキュラーレンズのこの種の配置は、照明から放射された光の特に大きい拡幅、すなわちアパーチャの特に有意な拡大をもたらす。さらに、この種のアパーチャ拡大手段によって、角度領域全体にわたって、微細な引掻き傷の検出にとって十分に高い光強度が得られる。 According to another embodiment, the aperture magnifying means comprises a beam splitter and a lenticular lens arranged especially in the rear stage of the beam splitter in the light propagation direction. This kind of arrangement of beam splitters and lenticular lenses results in a particularly large broadening of the light emitted from the illumination, ie a particularly significant enlargement of the aperture. Furthermore, this type of aperture enlargement means provides a sufficiently high light intensity for the detection of fine scratches over the entire angular region.
ビームスプリッタは、(照明の長手方向の広がりの方向に見て)相前後して配置された複数のプリズムを有することができる。同様に、レンチキュラーレンズも、(照明の長手方向の広がりの方向に見て)相前後して配置された複数の円柱レンズを有することができる。従ってビームスプリッタも、レンチキュラーレンズも、フレネル光学構成部品である。 The beam splitter can have a plurality of prisms arranged one after the other (as viewed in the direction of the longitudinal extent of the illumination). Similarly, a lenticular lens can also have a plurality of cylindrical lenses arranged one after the other (as viewed in the direction of the longitudinal extent of the illumination). Thus, both beam splitters and lenticular lenses are Fresnel optical components.
他の実施形態によれば、照明は、横断面変換器を有しており、その横断面変換器によって照明の光源から放射された光の横断面が、少なくともほぼ線形の横断面に変換可能である。横断面変換器によって、たとえばハロゲンランプ、アークランプまたはハロゲン金属蒸着ランプのような、冷光源を、線形の検出領域を発生させるために使用することが、可能である。 According to another embodiment, the illumination has a cross-section converter, by which the cross-section of the light emitted from the light source of the illumination can be converted into at least a substantially linear cross-section. is there. With a cross-section converter, it is possible to use a cold light source, such as a halogen lamp, arc lamp or halogen metal vapor deposition lamp, to generate a linear detection area.
簡単な形式の横断面変換器は、たとえば、複数の光を案内する繊維を有しており、それらの繊維は光源の領域内では束ねられており、かつ照明の光出射開口部の方向へ互いに離れるように延びている。 A simple form of cross-section converter has, for example, a plurality of light guiding fibers, which are bundled in the region of the light source and are connected to each other in the direction of the light exit aperture of the illumination. It extends away.
他の実施形態によれば、検出器の方向に散乱されない、照明の光を捕捉するために、少なくとも1つのビームトラップが設けられている。検出器の方向に散乱されない光は、たとえば、エラーのない基板表面で反射された光、または基板を透過した光である。ビームトラップ内にこの光を捕捉することが、光が望ましくないように検出器へ達して、検出結果を歪曲しかねないことを、防止する。 According to another embodiment, at least one beam trap is provided for capturing illumination light that is not scattered in the direction of the detector. The light that is not scattered in the direction of the detector is, for example, light reflected by the substrate surface without error or light transmitted through the substrate. Capturing this light in the beam trap prevents the light from reaching the detector undesirably and distorting the detection results.
他の実施形態によれば、検出器は、少なくとも1つのカメラを有している。このカメラは、たとえば、CCDカメラである。 According to another embodiment, the detector has at least one camera. This camera is, for example, a CCD camera.
好ましくは、検出器は、(照明の長手方向の広がりの方向に見て)相前後して配置された複数のカメラを有している。好ましくは、カメラの数は、検出領域の長さに適合されている。複数のカメラの使用が、大面積の基板の迅速な検査を支援する。 Preferably, the detector comprises a plurality of cameras arranged one after the other (as viewed in the direction of the longitudinal extent of the illumination). Preferably, the number of cameras is adapted to the length of the detection area. The use of multiple cameras supports rapid inspection of large area substrates.
1つまたは各カメラは、特に、細長い、好ましくは少なくともほぼ線形の検出領域に対して平行に方位付けされた、ラインカメラであることができる。たとえば、連続プロセスにおいて大面積の基板の効率的な検査を可能にするために、1つまたは各ラインカメラはライン状の検出領域に応じて、基板の送り方向に対して横方向に方位付けすることができる。 One or each camera can in particular be a line camera oriented in parallel to an elongated, preferably at least approximately linear detection region. For example, in order to enable efficient inspection of a large area substrate in a continuous process, one or each line camera is oriented transversely to the substrate feed direction depending on the linear detection area. be able to.
好ましくは、1つまたは各カメラは、複数行の感光素子を有するTDIカメラ(TDI "time delay and integration")であって、その場合に行は、(基板の送り方向に見て)相前後して配置されている。この種のTDIカメラにおいては、カメラ信号が基板の送りのクロックで積分され、それによって特に高い感度が達成され、それが暗視野内での微細な引掻き傷の信頼できる検出に寄与する。 Preferably, one or each camera is a TDI camera (TDI “time delay and integration”) with multiple rows of photosensitive elements, in which case the rows are in phase (as viewed in the substrate feed direction). Are arranged. In this type of TDI camera, the camera signal is integrated with the substrate feed clock, thereby achieving particularly high sensitivity, which contributes to reliable detection of fine scratches in the dark field.
本発明の他の対象は、さらに、請求項18の特徴を有する方法である。本発明に基づく方法を用いて、同様に上述した利点が達成される。
Another subject of the present invention is also a method having the features of
以下、添付の図面を参照しながら、純粋に例として好ましい実施形態を用いて、本発明を説明する。 The present invention will now be described using preferred embodiments purely by way of example with reference to the accompanying drawings.
図1には、基板10の表面エラー、特に微細な引掻き傷、を光学的に検出するための、本発明に基づく装置が示されている。この実施例において、基板10は、TFTフラットディスプレイ内で使用するために設けられている、0.4mmから1.1mmの範囲の厚みを有するガラス基板である。しかし原則的に、基板10は、ガラス基板に限定されず、たとえば、シリコンウェファのような、半導体基板であってもよい。
FIG. 1 shows an apparatus according to the invention for optically detecting surface errors of a
基板10は、連続プロセスにおけるエラー検出を可能にするために、図示されていない移送装置上に保持されており、かつこの移送装置によって検出装置に対して送り方向12へ移動可能である。
The
検出装置は、基板10の検出領域16を隈無く照らすための、横断面変換器15を有する照明と、検出領域16へ向けられた、照明から放射される光20を検出するための検出器18とを有している。
The detection device comprises an illumination with a
横断面変換器15を有する照明と検出器18は、基板10の同じ側に互いに対して次のように、すなわち、検出領域16内にある微細な引掻き傷で散乱された、照明の光20’が少なくとも部分的に検出器18へ達し、基板表面のエラーのない検出領域16内で散乱された、横断面変換器15を有する照明の光20”は検出器18へ達することができないように、配置されている。従って、横断面変換器15を有する照明と検出器18の配置は、換言すると、反射光−暗視野配置である。
Illumination with a
検出器18の光学軸は、基板10の表面に対して直角に方位付けされている。最適かつ、検出すべき微細な引掻き傷の方位にできるだけ依存しない検出結果を得るために、検出領域16の照射は、以下で詳細に説明するように、できるだけ急峻な角度で行われるべきである。この実施例において、横断面変換器15を有する照明の光学軸は、検出器18の光学軸と約9°の角度を形成する。
The optical axis of the
照明は、冷光源、たとえばハロゲンランプ、アークランプまたはハロゲン−金属蒸着ランプを有し、光伝播方向に見てその後段に横断面変換器15が接続されている。
The illumination has a cold light source such as a halogen lamp, an arc lamp or a halogen-metal vapor deposition lamp, and a
横断面変換器15は、複数の光を案内する繊維を有しており、それらの繊維は、横断面変換器15の光出射側で点光線を形成するために、横断面変換器15の光源を向いた側で実質的に円い光束にまとめられており、かつ、光伝播方向に見て平面、いわゆる放射された光の走査平面内に、互いに扇形に広がるように延びている。
The
光伝播方向に見て、横断面変換器15の後段に、円柱レンズ22が接続されており、その円柱レンズの長手軸は走査平面内にあって、基板10の表面に対して平行かつ送り方向12に対して直角に、従って図1において図面平面に対して直角に延びている。円筒レンズ22が、横断面変換器15から出射した光20を、検出領域16が少なくともほぼ、送り方向12に対して直角に、従って図1において図面平面に対して垂直に延びるラインの形状を有するように、合焦させる。従って照明は、最終的に、線照明である。
A
光伝播方向に見て、円柱レンズ22の後段に、アパーチャ拡大手段24が接続されており、そのアパーチャ拡大手段は、横断面変換器15を有する照明から出射する光20のアパーチャを走査平面内でできるだけ拡大するために、用いられる。
An aperture magnifying means 24 is connected to the rear stage of the
アパーチャ拡大手段24は、光伝播方向に相前後して配置された、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28(図2)を有している。ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28は、それぞれ棒状の基本形状を有しており、かつそれぞれ円筒レンズ22に対して平行に、従って図1において図面平面に対して垂直に、延びている。
The
図2aに示すように、ビームスプリッタ26は、ビームスプリッタ26の長手方向の広がりの方向に並べて配置された多数のプリズム30を有しており、それらのプリズムは、ビームスプリッタ26上へ当接する光ビーム20を走査平面内で互いに離れるように延びる2つの光ビーム20aと20bに分割するために、走査平面内でそれぞれ三角形の横断面を有している。
As shown in FIG. 2 a, the beam splitter 26 has a large number of prisms 30 arranged side by side in the longitudinal direction of the beam splitter 26, and these prisms are light beams that abut on the beam splitter 26. In order to split the
図2bから明らかなように、レンチキュラーレンズ28は、レンチキュラーレンズ28の長手方向の広がりの方向に並べて配置された多数の円柱レンズ32を有しており、それらの円柱レンズは、レンチキュラーレンズ28へ入射する視準された光ビーム20を走査平面の内部で発散する光ビーム20cに変換するために、走査平面内でそれぞれ部分円形の横断面を有している。
As is clear from FIG. 2 b, the
図3には、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の作用が、これらを通過する光の強度を用いて走査平面内の角度に従って示されている。その場合に記載されている光強度は、横断面変換器15を有する照明から出射して、ビームスプリッタ26またはレンチキュラーレンズ28によって影響を受けていない初期光ビームの、主放射方向に、すなわち0°の放射角度で測定された、最大の強度に関して規格化されている。
In FIG. 3, the action of the beam splitter 26 and the
横断面変換器15を有する照明から出射して、ビームスプリッタ26またはレンチキュラーレンズ28によって影響を受けていない初期光ビームの強度分布が、実線のカーブ(a)で示されている。カーブ(a)から明らかなように、横断面変換器15を有する照明から出射した光は、比較的わずかな発散を有している。もっと正確に言うと、初期光ビームは、約−40°から約+40°の領域内でのみ、測定可能な強度を有しており、その場合に規格化された強度は、−20°から+20°の角度領域内で初めて、0.2より大きい値をとる。
The intensity distribution of the initial light beam emitted from the illumination having the
点線のカーブ(b)は、ビームスプリッタ26を通過した後の光の強度分布を示している。このカーブから明らかなように、約−25°と約+25°の放射角度の元で、それぞれ約0.55の規格化された強度を有する強度最大が形成され、それに対して強度は主放射方向に、すなわち約0°の放射角度の元で、約0.15に下降する。従ってビームスプリッタ26は、図2aを用いてすでに説明したように、入射する光ビーム20を2つの部分ビーム20aと20bに分割する。
A dotted curve (b) shows the intensity distribution of the light after passing through the beam splitter 26. As is apparent from this curve, intensity maxima are formed with normalized intensities of about 0.55, respectively, under the radiation angles of about −25 ° and about + 25 °, whereas the intensity is in the main radial direction. I.e. about 0.15 under a radiation angle of about 0 °. Thus, the beam splitter 26 splits the
破線のカーブ(c)は、レンチキュラーレンズ28を通過した後の光の光強度を示している。カーブ(c)から明らかなように、レンチキュラーレンズ28は、実線のカーブ(a)で示されるような、初期光ビームの強度分布に比較して、強度分布の明白な拡幅をもたらす。換言すると、レンチキュラーレンズ28は、入射する光ビームの拡幅をもたらす(これについて図2bも参照)。
A broken curve (c) indicates the light intensity of the light after passing through the
一点鎖線のカーブ(d)は、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の組合せを通過した光の強度分布を表している。カーブ(d)から明らかなように、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の組合せは、この組合せを通過する光ビームが、−60°から+60°より多い角度領域にわたって有意の強度を有することを、もたらす。
An alternate long and short dash line curve (d) represents an intensity distribution of light that has passed through the combination of the beam splitter 26 and the
従って換言すると、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の組合せは、レンチキュラーレンズ28によってそれ自体考えて得られるビーム拡幅よりもずっと大きいビーム拡幅をもたらす。さらに、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の組合せが、ビームスプリッタ26またはレンチキュラーレンズ28によってそれぞれそれ自体考えて達成できるよりも、ずっと均質な、−60°から+60°の角度領域にわたる強度分布を形成する。従ってビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28の組合せは、120°より大きいアパーチャを有する検出領域16の均質な照明を可能にする。
In other words, therefore, the combination of the beam splitter 26 and the
従って、アパーチャ拡大手段24を適切に形成することによって、すなわち、ビームスプリッタ26とレンチキュラーレンズ28を適切に形成して配置することによって、最終的に、検出領域16を均質かつ、走査平面内での放射される光20の次のような大きさのアパーチャで、すなわち、放射される光20が基板表面への投影において見て、たとえば微細な引掻き傷のような表面エラー上に約180°の角度領域で当接する大きさのアパーチャで、照射することが、可能になる。
Therefore, by appropriately forming the aperture magnifying means 24, that is, by appropriately forming and arranging the beam splitter 26 and the
その場合に基板表面への投影において達成可能な角度領域は、光入射の急峻性に比例的に依存し、すなわち角度領域は、横断面変換器15を有する照明の光学軸ないし走査平面が基板表面と形成する角度が大きくなるほど、それだけ大きくなる。従って、すでに説明したように、横断検出器15を有する照明の光学軸が検出器18の光学軸と形成する角度は、できる限り小さくするべきであり、従って、照明と検出器の暗視野配置内でまさに実現されるように、小さくすべきである。
The angular area achievable in the projection onto the substrate surface in that case depends proportionally on the steepness of the light incidence, i.e. the angular area depends on the optical axis or scanning plane of the illumination with the
基板表面上へ当接する光20の角度領域ないしアパーチャが実質的に、すなわち基板表面への投影において、ほぼ180°であることによって、そのほぼ二次元の形成を特徴とする引掻き傷、特に微細な引掻き傷も、その方位にほぼ関係なく検出することが可能である。特に、送り方向12に対して横方向に延びる微細な引掻き傷だけでなく、ほぼ送り方向12に方位付けされている微細な引掻き傷も、確実に検出することができる。
The angular region or aperture of the light 20 that abuts on the substrate surface is substantially, i.e., approximately 180 ° in projection onto the substrate surface, so that scratches characterized by its almost two-dimensional formation, particularly fine Scratches can also be detected almost regardless of their orientation. In particular, not only fine scratches extending in the transverse direction with respect to the
すでに説明したように、検出器18の光学軸は基板10の表面に対して直角に方位付けされているので、照明の光20’は、それが基板の表面エラー、たとえば微細な引掻き傷で散乱された場合にだけ、検出器18へ達することができる。
As already explained, since the optical axis of the
それ自体知られているように、光伝播方向に見て検出器18の前段に、マスク34と対物レンズ36が設けられている。
As is known per se, a
検出器18自体は、それぞれ検出領域16に対して平行に、従って図1において図面平面に対して垂直に方位付けされた、複数のCCDリニアカメラを有している。リニアカメラは、送り方向12に対して横方向に見て相前後して配置されており、その場合にリニアカメラの長さと数は、検出領域の全長が監視できるように、選択されている。カメラは、たとえばそれぞれ100mmのスキャン長さを有し、かつ1つの照明にそれぞれ5つのカメラを対応づけることができる。
The
リニアカメラは、それぞれ複数列の感光素子を有する、いわゆるTDIカメラ(TDI" time delay and integration")であって、その場合に送り方向12に見て行が相前後して配置されている。各カメラの個々の行の信号が、基板10の送りのクロックで積分されて、それによってカメラの高められた感度が得られる。
The linear camera is a so-called TDI camera (TDI “time delay and integration”) having a plurality of rows of photosensitive elements. In this case, the rows are arranged one after the other in the
カメラの高められた感度と、微細な引掻き傷の散乱光信号の強度が小さいことに基づいて、微細な引掻き傷の検出のために十分な、背景に対するコントラストが得られるようにするためには、検出装置は周囲光と散乱光に対してシールされなければならない。この目的のために、検出装置は、基板10の表面で反射された光20”を除去する、第1のビームトラップ38と、基板10を透過した光20”を除去する、第2のビームトラップ40を有している。従って、ビームトラップ38、40によって、基板表面で反射された光20’も、基板10を透過した光20”も散乱光として結像光学系内へ、従って検出器18へ達することができない。
Based on the increased sensitivity of the camera and the low intensity of the scattered light signal of fine scratches, in order to ensure sufficient contrast to the background for detection of fine scratches, The detection device must be sealed against ambient and scattered light. For this purpose, the detection device comprises a
10 基板
12 送り方向
15 横断面変換器
16 検出領域
18 検出器
20 光
22 円柱レンズ
24 アパーチャ拡大手段
26 ビームスプリッタ
28 レンチキュラーレンズ
30 プリズム
32 円柱レンズ
34 マスク
36 対物レンズ
38 ビームトラップ
40 ビームトラップ
DESCRIPTION OF
Claims (18)
基板表面の検出領域(16)を照らすための照明と、
照明から放射される光(20)を検出するための、検出領域(16)へ向けられた検出器(18)と、
を有し、
照明と検出器(18)が互いに対して次のように、すなわち、検出領域内にある表面エラーで散乱された、照明の光(20’)が少なくとも部分的に検出器(18)へ達し、そして基板のエラーのない検出領域内で散乱された、照明の光(20”)が検出器(18)へ達しないように、配置されており、かつ
照明と基板表面との間に光学的なアパーチャ拡大手段(24)が配置されており、前記アパーチャ拡大手段によって、照明から出射する光(20)のアパーチャが拡大可能である、
基板の表面エラー、特に微細な引掻き傷、を光学的に検出する装置。 A device for optically detecting surface errors of the substrate (10), in particular fine scratches,
Illumination for illuminating the detection area (16) of the substrate surface;
A detector (18) directed to the detection region (16) for detecting light (20) emitted from the illumination;
Have
Illumination light (20 ′) is at least partially reaching the detector (18), as the illumination and the detector (18) are scattered with respect to each other as follows: Then, the illumination light (20 ″) scattered in the error-free detection area of the substrate is arranged so that it does not reach the detector (18), and optically between the illumination and the substrate surface. Aperture enlargement means (24) is arranged, and the aperture of the light (20) emitted from the illumination can be enlarged by the aperture enlargement means.
A device that optically detects substrate surface errors, especially fine scratches.
照明を用いて基板表面の検出領域(16)が照らされ、かつ
検出領域(16)へ向けられた検出器(18)を用いて、照明から放射される光(20)が検出され、
照明と検出器(18)が互いに対して次のように、すなわち、検出領域(16)内にある表面エラーで散乱された、照明の光(20)が、少なくとも部分的に検出器(18)へ達し、かつ基板表面のエラーのない検出領域(16)内で散乱された、照明の光(20”)は検出器(18)へ達しないように、配置されており、かつ
照明と基板表面との間に光学的なアパーチャ拡大手段(24)が配置されており、前記アパーチャ拡大手段によって、照明から出射した光(20)のアパーチャが拡大される、
基板の表面エラーを光学的に検出する方法。 A method for optically detecting a surface error of a substrate (10), in particular a fine scratch, comprising the following steps:
Illumination is used to illuminate the detection area (16) of the substrate surface, and using a detector (18) directed to the detection area (16), light (20) emitted from the illumination is detected,
Illumination light (20) is scattered at least partially with respect to each other in the following manner, i.e. with a surface error in the detection region (16). And the illumination light (20 ″) scattered in the detection area (16) free of errors on the substrate surface is arranged so that it does not reach the detector (18), and the illumination and the substrate surface An optical aperture magnifying means (24) is disposed between and the aperture of the light (20) emitted from the illumination is magnified by the aperture magnifying means.
A method for optically detecting substrate surface errors.
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