JP2008128811A

JP2008128811A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2008128811A
Application number: JP2006314067A
Authority: JP
Inventors: Naoko Hisada; 菜穂子久田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】欠陥検査装置において、複数の角度方向に出射される基板からの光を用いて、効率的に検査を行うことができるようにする。
【解決手段】基板２１を載置して照明領域Ｌの長手方向と直交する方向に相対移動させる移動ステージ１３と、照明領域Ｌに照明光を照射する第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２と、照明領域Ｌからの光を結像する結像光学系２５と、基板２１の像を取得する１次元撮像部２７と、各照明部からの照明光の入射角度を互いに異なる角度に設定する角度設定部とを備え、各照明部は、照明光として互いに異なる波長の光を照射し、１次元撮像部２７は、互いに異なる波長の光をそれぞれ選択するダイクロイックミラー３０、３１と、選択された波長の光をそれぞれ受光する第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に周期性のあるパターンが形成された基板を被検体として、その表面を検査する欠陥検査装置に関する。例えば、半導体ウエハや液晶基板などの欠陥検査装置に関する。

半導体ウエハ（以下、ウエハ）には、周期性のあるパターンを何層も重ねて、集積回路が形成される。フォトリソグラフィの工程では、ウエハにレジスト膜を塗布し、パターンを露光し、エッチングすることでパターンを形成している。工程内でウエハに、ゴミ付着、傷、レジスト膜ムラ、露光不良などが発生した場合にはパターン不良となり、集積回路として正常に動作しなくなってしまう。そこで、エッチングの前にこのような欠陥の有無を検証する必要がある。
従来、欠陥の有無を検査する欠陥検査装置には、基板に生じる多様な欠陥を検出するため、基板からの正反射光、回折光、散乱光などを利用して基板の画像情報を取得し、検査を行うものが知られている。図４に、従来の欠陥検査装置の一例の構成図を示す。
基板２１０は不図示のステージにより、矢印の方向に移動可能とされており、この移動方向に直交する方向にライン状の照明光を照射する照明部２２０が配置され、入射角θ_ｉの方向から、基板２１０を照明する。基板２１０からの光は、出射角θ_ｏの方向に配置されたコリメートレンズ２３０、結像レンズ２４０からなる結像光学系２５０によって結像され、１次元撮像素子２６０によりその１次元画像が取得される。基板２１０を矢印方向に移動しつつ、このような撮像を繰り返すことで、基板２１０の２次元画像が取得され、この２次元画像を適宜画像処理することで欠陥の抽出が行われる。
ここで、正反射光による画像はθ_ｉ＝θ_ｏの時に取得され、回折光による画像はθ_ｉとθ_ｏとが回折次数に応じて所定の位置関係にある時に取得され、散乱光による画像は正反射光や回折光が存在しないようなθ_ｉとθ_ｏの角度設定を行った場合、例えば、θ_ｉが９０°に近く、θ_ｏがθ_ｉから少しずれた角度にある場合に取得される。そのため、図４に示す構成では、これら正反射光、回折光、散乱光による基板の画像を取得するには、θ_ｉ、θ_ｏの設定を変えて３回の検査を行う。
特許文献１には、上記と同様な構成の他に、結像光学系と１次元撮像素子とを複数組備え、それぞれ異なる角度位置に配置した表面欠陥検査装置が記載されている。
特許第３６６８２９４号公報（図１、５、７）

しかしながら、上記のような従来の欠陥検査装置には以下のような問題があった。
図４に示すような欠陥検査装置では、正反射光、回折光、散乱光による基板の画像を取得するため、θ_ｉ、θ_ｏの設定を変えて３回の検査を行う必要があるので、角度設定や測定に時間がとられ、効率的な検査を行うことができないという問題がある。特に、製造工程の検査では検査時間が生産性に影響するため、迅速な検査が強く求められている。
また、特許文献１に記載の技術では、結像光学系と１次元撮像素子とを角度位置を変えて複数組備えるものが記載されており、この場合には、１回の測定で正反射光と回折光、あるいは複数の回折光による画像を同時に取得することができる。そのため、検査効率はやや改善されるものの、結像光学系の物体側の光学素子は基板に近接させる必要があるので、互いに干渉することなく配置できる角度関係が限られるため、検査に適した角度に条件設定できない場合もある。
また、高価であり、配置精度も高精度にする必要がある結像光学系と１次元撮像素子とを複数組備えるため、装置構成が複雑となり、製作コストも高価につくという問題もある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数の角度方向に出射される基板からの光を用いて、効率的に検査を行うことができる欠陥検査装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の欠陥検査装置は、被検体である基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板に対し、ライン状の照明領域に照明光を照射する複数の照明部と、前記基板上の前記照明領域からの光を結像する結像光学系と、該結像光学系で結像された前記基板の像を取得する１次元撮像部と、前記載置台に載置された基板を、前記照明領域の長手方向と直交する方向に相対移動させる移動ステージと、前記複数の照明部からの各照明光の、前記照明領域に対する入射角度を互いに異なる角度に設定する角度設定部とを備え、前記複数の照明部は、照明光として互いに異なる波長の光を照射し、前記１次元撮像部は、前記互いに異なる波長の光をそれぞれ選択する波長選択手段と、該波長選択手段により選択された波長の光をそれぞれ受光する複数の受光部とから構成されることを特徴とする。
この発明によれば、角度設定部により、複数の照明部からの照明光の照明領域に対する入射角度を互いに異なる角度に設定し、複数の照明部によって、基板上の照明領域に対して異なる波長の光を同時に照射し、それらの照明光による基板からの光をただ１つの結像光学系によって結像し、波長選択手段と複数の受光部とを備える１次元撮像部によって、照明光の入射角度にそれぞれ対応する異なる波長ごとの画像を同時に取得することができる。そして、移動ステージによって、基板を照明領域の長手方向と直交する方向に相対移動させることで、基板の複数の２次元画像を取得することができる。

本発明の欠陥検査装置によれば、照明光の入射角度にそれぞれ対応する異なる波長ごとの画像を同時に取得することができるので、複数の角度方向に出射される基板からの光を用いて、効率的に検査を行うことができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

本発明の実施形態に係る欠陥検査装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示す模式的な正面図である。図２は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の制御手段の概略構成を示す機能ブロック図である。

本実施形態の欠陥検査装置１は、表面に周期的なパターンが形成された基板２１を被検体として、複数の照明光を照射し、これら複数の照明光に応じて、基板２１の表面の２次元画像を取得し、これらの画像によって基板２１の表面欠陥を検査するものである。
基板２１の例としては、例えば、表面に回路パターンなどが形成された半導体ウエハや液晶ガラス基板などの例を挙げることができる。

欠陥検査装置１の概略構成は、図１に示すように、移動ステージ１３、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２、結像光学系２５、１次元撮像部２７、および制御ユニット６０（図２参照）からなる。

移動ステージ１３は、載置台を兼ねており、基板２１を載置、保持して、図示水平方向に移動させるためのものである。基板２１の保持手段としては、例えば、真空吸着、静電吸着、クランプなど、適宜の手段を用いることができる。

第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２は、それぞれ、互いに異なる波長、λ_１、λ_２、λ_３のライン状の照明光を、基板２１上で、移動ステージ１３の移動方向に直交する方向（図示紙面奥行き方向）に延びるライン状の照明領域Ｌに照射するものである。ここで、波長λ_１、λ_２、λ_３の光は、互いに異なる波長を有する単色光でもよいし、中心波長がλ_１、λ_２、λ_３で、所定の波長幅を持った光でもよい。後者の場合、特に断らなければ、波長λ_１、λ_２、λ_３によって、各波長帯域の全体を表すものとする。
波長λ_１、λ_２、λ_３の値は、適宜設定することができるが、本実施形態では、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２を、それぞれ正反射光、回折光、散乱光による観察を行うために用いることに対応して、それぞれ、赤色波長域、青色波長域、緑色波長域に設定している。

また、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２は、図１には特に図示しないが、それぞれ、第１照明部回動機構１１１、第２照明部回動機構１１２、第３照明部回動機構１１３（図２参照）により、照明領域Ｌを中心として回動可能に保持されている。
第１照明部回動機構１１１、第２照明部回動機構１１２、第３照明部回動機構１１３の構成としては、例えば、モータなどにより回動可能に設けられた回動アーム機構などを採用することができる。この場合、各モータが制御ユニット６０と電気的に接続され、制御ユニット６０によって、それぞれの回動の角度位置を独立に変化させることができるようになっている。
以下、図１に示すように、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２の角度位置を、基板２１の法線を含み移動ステージ１３の移動方向に沿う平面内において基板２１の法線から測った角度で、それぞれ角度θ_ｉ１、θ_ｉ２、θ_ｉ３と表す。

第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２に用いる光源および照明光学系は、それぞれの波長の光をライン状に照射する適宜の構成とすることができる。例えば、光源としては、ハロゲンランプなどのランプ、レーザ光源、ＬＥＤなどを採用することができる。
本実施形態では、不図示の白色光源からの光を、出射口がライン状に配列された光ファイバによって導光し、不図示の集光レンズによって略平行光とし、それぞれの出射光の光路上に波長フィルタ１００、１０１、１０２を配置することで、波長λ_１、λ_２、λ_３の光を照明領域Ｌ上に照射する構成としている。

結像光学系２５は、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２から照明領域Ｌに照射された照明光のうち、図１に示すように、基板２１の法線を含み移動ステージ１３の移動方向に沿う平面内において基板２１の法線から角度θ_ｒの方向に向かう光を集光し、結像面に照明領域Ｌの縮小像を結像するものである。
本実施形態では、基板２１側から、コリメートレンズ２３、結像レンズ２４が配置され、それぞれが撮像部筐体２０に一体化されている。これら、コリメートレンズ２３、結像レンズ２４は、照明領域Ｌの大きさと必要な縮小倍率に応じて、周知の種々の構成を採用することができる。
また、撮像部筐体２０は、図１には特に図示しないが、撮像部回動機構２００（図２参照）によって、照明領域Ｌを中心として回動可能に保持されている。
本実施形態では、撮像部回動機構２００の構成としては、例えば、モータなどにより回動可能に設けられた回動アーム機構などを採用することができる。この場合、モータが制御ユニット６０と電気的に接続され、制御ユニット６０によって、それぞれの回動の角度位置を独立に変化させることができるようになっている。

１次元撮像部２７は、図１に示すように、結像光学系２５の像側の光軸上に、結像レンズ２４側から、ダイクロイックミラー３０、３１がこの順に配置され、ダイクロイックミラー３０で反射される光の光路上に第１受光部２０１が、ダイクロイックミラー３１で反射される光の光路上に第２受光部２０２が、ダイクロイックミラー３１を透過する光の光路上に第３受光部２０３がそれぞれ配置され、撮像部筐体２０に固定されたものである。
ここで、基板２１と、これら第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３の受光面とはそれぞれ共役の関係となるように位置決めされている。

ダイクロイックミラー３０は、波長λ_１の光を反射し、波長λ_２、λ_３の光を透過させる波長分離特性が付与されたダイクロイックミラー面を有する。
ダイクロイックミラー３１は、波長λ_２の光を反射し、波長λ_３の光を透過させる波長分離特性が付与されたダイクロイックミラー面を有する。
このため、ダイクロイックミラー３０、３１は、１次元撮像部２７において、波長λ_１、λ_２、λ_３の光を選択的に分離する波長選択手段を構成している。

第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３は、少なくとも波長λ_１、λ_２、λ_３にそれぞれ波長感度を有し、各受光面上に結像された光の像を光電変換する１次元撮像素子、例えば、適宜の画素数を有する１次元ＣＣＤなどからなる。

制御ユニット６０は、欠陥検査装置１の全体制御を行うもので、図２に示すように、測定制御部６１、回動制御部６２、移動制御部６３、照明制御部６４、撮像制御部６５、画像保存部６６、画像処理部６７、および欠陥判定部６８を備える。
制御ユニット６０は、それぞれの機能に対応するハードウエアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、記憶部などを備えたコンピュータで適宜の制御プログラムを実行することによってそれぞれの機能を実現するものであってもよい。

測定制御部６１は、予め設定された設定条件または不図示の操作部からの操作入力に基づいて、それぞれ電気的に接続された回動制御部６２、移動制御部６３、照明制御部６４、撮像制御部６５、および画像処理部６７と通信を行って、装置動作を制御するものである。

回動制御部６２は、測定制御部６１から送出される角度設定値に基づいて、撮像部回動機構２００、第１照明部回動機構１１１、第２照明部回動機構１１２、第３照明部回動機構１１３を駆動し、撮像部筐体２０、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２の角度位置の設定を行うものであり、各回動機構とともに角度設定部を構成している。
本実施形態では、角度θ_ｉ１、θ_ｒは、第１照明部１０からの波長λ_１の照明光による、基板２１での正反射光が結像光学系２５に入射するように、θ_ｉ１＝θ_ｒに設定する。
また、角度θ_ｉ２は、第２照明部１１からの波長λ_２の照明光が基板２１に入射されたときに、基板２１の周期的なパターンによる所定次数の回折光が、角度θ_ｒ方向に進み結像光学系２５に入射するような値に設定する。
また、角度θ_ｉ３は、第３照明部１２からの波長λ_３の照明光が基板２１に入射されたときに、基板２１の照明領域Ｌ上における散乱光のみが、結像光学系２５に入射するような角度に設定している。
なお、角度θ_ｉ１、θ_ｉ２、θ_ｉ３、θ_ｒは、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２、撮像部筐体２０が、互いに干渉しないような範囲に設定される。

移動制御部６３は、移動ステージ１３と電気的に接続され、測定制御部６１から送出される移動制御信号に基づいて、移動ステージ１３の移動速度、移動方向の制御を行うものである。
照明制御部６４は、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２にそれぞれ電気的に接続され、各照明光の点灯、消灯制御と、光量制御とを行うものである。
撮像制御部６５は、１次元撮像部２７の第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３に電気的に接続され、これら複数の受光部に結像され光電変換された波長ごとの画像信号を取り込んで、波長ごとの１次元画像データを取得するものである。
撮像制御部６５によって取得された波長ごとの１次元画像データは、さらに画像取得タイミングの順序を保持して画像保存部６６に保存される。
撮像制御部６５の画像取得タイミングは、移動ステージ１３が、一定のライン画素ピッチに対応する移動量だけ移動したタイミングに同期されている。

画像保存部６６は、撮像制御部６５によって取得された１次元画像データを画像取得タイミングの順に並べて構成される２次元画像データや、画像処理部６７によって処理された欠陥画像データなどの画像データを保存するものである。これらの画像データは、いずれも画像を取得した受光部の情報とともに保存される。
また、画像保存部６６は、表示部７０と電気的に接続され、保存された画像データを、予め設定されたタイミング、または操作部（不図示）からの操作入力に応じて、表示部７０に送出し、表示できるようになっている。

画像処理部６７は、測定制御部６１からの制御信号に応じて、画像保存部６６に保存された２次元画像データを呼び出し、ノイズ除去、輝度調整、欠陥抽出処理などの周知の画像処理を行うものである。
ここで、欠陥抽出処理は、例えば、画像を取得した受光部の角度位置に応じて欠陥のない参照画像との差分をとる、などの周知の画像処理によって行われる。欠陥抽出処理後の画像データは欠陥判定部６８に送出される。

欠陥判定部６８は、画像処理部６７によって抽出された欠陥画像の特徴抽出を行い、例えば、欠陥辞書などに記憶された欠陥画像データなどを参照して、欠陥種類や欠陥の大きさなどを算出し、欠陥の有無、基板２１の合否などの検査結果を画像情報や文字情報などとして、表示部７０に表示するものである。

次に、欠陥検査装置１の動作について、画像取得動作を中心に説明する。
測定制御部６１では、検査基板毎に予め記憶された条件設定リストなどに応じて検査条件の初期設定を行う。検査条件としては、各照明部、結像光学系２５の角度設定や、光量設定などを挙げることができる。

例えば、膜厚ムラなどの欠陥は、正反射光を用いた画像を観察することで検査される．そのため、測定制御部６１は、予め記憶されたデータテーブルなどを参照して、基板２１の製造工程などの条件から、膜厚ムラを観察するために最適の角度θ_ｒを選定し、さらに第１照明部１０の角度位置を、θ_ｉ１＝θ_ｒとなるように設定するための制御信号を回動制御部６２に送出する。
そして回動制御部６２は、撮像部回動機構２００、第１照明部回動機構１１１を回動させ、第１照明部１０と撮像部筐体２０とのそれぞれの角度位置を設定値に移動する。

例えば、回路パターンの欠陥などは、回折光を用いた画像を観察することで検査される。そのため、測定制御部６１は、予め記憶されたデータテーブルなどを参照して、回路パターンピッチなどの情報から、回路パターンの欠陥を観察するために最適となる回折次数の回折光の出射方向を選定し、結像光学系２５の光軸方向をこれに一致させる角度θ_ｉ２を設定する制御信号を回動制御部６２に送出する。
そして回動制御部６２は、第２照明部回動機構１１２を回動させ、第２照明部１１の角度位置を設定値に移動する。
基板２１からの回折光の出射方向は、照明光の波長λ_２、回路パターンのピッチｐ、回折次数によって決定されるが、近年、回路パターンは高精細化しており、一定の波長に対する角度θ_ｉ２の値はより大きな値となる傾向がある。このため、本実施形態では、波長λ_２を短波長側の青色波長域に設定することにより、角度θ_ｉ２がより小さくなる設定としている。これにより、回路パターンのピッチｐが小さい場合でも、第２照明部１１の入射角を比較的浅く設定することができ、他の照明部、撮像部筐体２０などと干渉しないような配置とすることができる。

例えば、ゴミ付着、傷などの欠陥などは、散乱光を用いた画像を観察することで検査される。そのため、測定制御部６１は、第３照明部１２からの照明光の散乱光の像のみが、結像光学系２５で結像されるような角度に、θ_ｉ３を設定する制御信号を回動制御部６２に送出し、第３照明部回動機構１１３を回動し、第３照明部１２の角度位置を設定値に移動する。

また、測定制御部６１は、照明制御部６４に対して、各照明光の光量を設定し、照明制御部６４によって、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２を点灯する。
この場合、各照明光の基板からの反射光がほぼ同じ明るさとなるように、各照明光の光量を設定する。
特に、本実施形態の各反射光は、基板からの正反射光、回折光、散乱光であり、照明光の出射光量に対して、結像光学系２５に達しうる光量の比がそれぞれ異なるため、結像光学系２５に入射する光量がほぼ同じとなるように各照明部の光量を設定することが好ましい。これにより、第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３に到達する光量がほぼ同じとなり、それぞれから取得される各２次元画像は、黒つぶれや白とびのない、適正な輝度値をとることができ、各２次元画像を用いた検査を精度よく行うことが可能となる。

本実施形態では、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２からの照明光は、それぞれ正反射光、回折光、散乱光として、結像光学系２５に入射するので、照明光の光量と同じに設定し場合、結像光学系２５に入射する光量は、この順に小さくなると予想される。そこで、結像光学系２５に入射する光量が最も少ない第３照明部１２の波長λ_３を受光部の受光感度が高い波長に設定し、また、結像光学系２５に入射する光量が最も多い第１照明部１０の波長λ_１を受光部の受光感度が低い波長に設定することが好ましい。

以上により検査条件の初期設定が終了すると、測定制御部６１は検査を開始する。すなわち、移動制御部６３によって移動ステージ１３を一定方向に等速移動させるとともに、移動方向の一画素ピッチに対応するタイミングで撮像制御部６５により１次元撮像部２７からの画像を取得する。

第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２から出射された光は、それぞれの波長フィルタ１００、１０１、１０２を透過することで、波長λ_１、λ_２、λ_３の略平行光束からなる照明光として、照明領域Ｌ上に重ね合わせて照射される。
第１照明部１０からの光は、基板２１で正反射されて角度θ_ｒの方向に進み、結像光学系２５に入射する。
第２照明部１１からの光は、基板２１上の回路パターンによって回折され、所定次数の回折光が角度θ_ｒ方向に進み、結像光学系２５に入射する。
第３照明部１２からの光は、基板２１上に付着されたゴミや基板２１上の傷などにより散乱され、結像光学系２５のＮＡの範囲の散乱光が結像光学系２５に入射する。

結像光学系２５に入射した光は、コリメートレンズ２３、結像レンズ２４によって集光され、１次元撮像部２７に入射し、照明領域Ｌと共役な受光面の位置にそれぞれ同時に結像される。
すなわち、波長λ_１の光が、ダイクロイックミラー３０によって反射されて第１受光部２０１上に結像される。波長λ_２の光は、ダイクロイックミラー３０を透過し、ダイクロイックミラー３１によって反射されて第２受光部２０２上に結像される。波長λ_３の光は、ダイクロイックミラー３０、３１を透過して第３受光部２０３上に結像される。

第１受光部２０１、第２受光部２０２、第３受光部２０３では、それぞれの波長光を光電変換し、撮像制御部６５にそれぞれ画像信号として送出する。
撮像制御部６５では、各画像信号を取り込むと、それぞれの受光部と、画像取得位置とを識別した状態で、画像保存部６６に保存する。
上記を繰り返すことで、基板２１上の移動方向に沿って１次元画像データが蓄積されて行く。照明領域Ｌが、基板２１の全検査領域にわたる相対移動が終了すると、移動制御部６３によって、移動ステージ１３が停止される。

次に、取得された２次元画像データにより、欠陥抽出処理、欠陥判定処理を行う。
欠陥抽出処理では、画像保存部６６において各受光部に応じて保存された各２次元画像データを、画像処理部６７に順次呼び出し、画像処理部６７により、観察画像に応じた欠陥抽出処理を行う。
欠陥判定部６８では、画像処理部６７から送出された欠陥抽出後の画像データから、欠陥種類や欠陥の大きさなどを算出し、欠陥判定結果を表示部７０に表示する。
以上で、１枚の基板２１の欠陥検査が終了する。
他に検査する基板２１があれば、上記の基板２１に代えて移動ステージ１３上に載置し、すべての基板２１を検査し終えるまで、上記を繰り返す。

このように欠陥検査装置１によれば、照明領域Ｌが基板２１上で相対移動して、１回の走査が行われる間に、３種類の入射角度を有する照明光に応じた３つの２次元画像が波長により分離されて同時に取得される。そのため、迅速かつ効率的に検査のための画像データを取得することができる。
また、１次元撮像部側の光学系は、基板２１に対する角度が１種類に固定された結像光学系２５のみを用いて撮像を行うことができる。そのため、例えば、１つの光源を用いて、異なる複数の出射方向にそれぞれ異なる結像光学系と１次元撮像素子とを配置する従来の構成に比べて、簡素な構成の装置とすることができる。
また、複数設ける照明部は、照明領域Ｌの範囲を所定角度で照明できればよく、光軸方向の位置決めなどが結像光学系２５に比べて低精度の位置決めでよいため、照明部の角度設定に要する手間は、結像光学系を位置決めする場合に比べて少なくなり、照明部を回動させる各回動機構も簡素な構成とすることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図３（ａ）は、本発明の実施形態の変形例に係る欠陥検査装置に用いる１次元撮像部の正面図である。図３（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例に係る欠陥検査装置に用いるカラーラインセンサのセンサ配列方向に沿う模式的な断面図である。

本変形例は、上記実施形態の欠陥検査装置１において、１次元撮像部２７に代えて１次元撮像部２７０を備えるものである。
１次元撮像部２７０は、図３（ａ）に示すように、結像光学系２５から出射される光の光路上に配置されたカラーラインセンサ２０４からなる。
カラーラインセンサ２０４は、図３（ｂ）に示すように、回路基板２０４ａ上に、受光面を形成し、光電変換を行う受光部２０４ｂが直線状に多数配列されている。各受光部２０４ｂの入射側には、赤色波長域、緑色波長域、青色波長域の光を透過する波長フィルタＦ_ｒ、Ｆ_ｇ、Ｆ_ｂが順番に１つずつ配置された波長選択手段であるフィルタ部２０４ｃが設けられている。これらの３個ずつの受光部２０４ｂは、読み取りの１画素Ｐを構成している。
これらの受光部２０４ｂによって形成されるカラーラインセンサ２０４の受光面は、図３（ａ）の紙面奥行き方向に、照明領域Ｌと共役な関係となるように配置されている。

このような構成によれば、第１照明部１０、第２照明部１１、第３照明部１２から照射された照明光によって、基板２１から正反射光、回折光、散乱光として角度θ_ｒ方向に進む光が、結像光学系２５を通して、カラーラインセンサ２０４の受光部２０４ｂ上に線状に結像される。
その際、１つの画素Ｐに到達する光は、波長選択手段である波長フィルタＦ_ｒ、Ｆ_ｇ、Ｆ_ｂによって、それぞれ波長λ_１、λ_２、λ_３の光が透過され、それぞれ画素Ｐ内の異なる受光部２０４ｂ上に結像される。
各受光部２０４ｂの輝度情報は、各波長フィルタに対応した３つの画像信号に分離され、撮像制御部６５に送出される。そのため、撮像制御部６５では、波長λ_１、λ_２、λ_３に対応する３つの１次元画像に対応する画像信号が同時に取得される。
以後の画像処理、欠陥抽出処理、欠陥判定処理は、上記実施形態と同様にして行われる。ただし、本変形例では、１つの画素Ｐ内の受光位置が、波長によって１／３画素ずつずれているため、演算処理上または画像表示上、１／３画素以下の位置精度が必要となる場合には、各波長に応じた画像データの位置座標を補正する処理を行うようにする。

本変形例によれば、１次元撮像部としてカラーラインセンサを用いるので、コンパクトな構成とすることができる。

なお、上記の説明では、複数の照明部が、３つ設けられた場合の例で説明したが、複数の照明部の数は特に限定されず、必要に応じて２以上の適宜の数とすることができる。

また、上記の説明では、角度設定部によって複数の照明部の入射角度および結像光学系の角度位置に対する相対位置を設定し、結像光学系に正反射光、回折光、散乱光を入射させる場合の例で説明したが、結像光学系に入射させる光は、必要な観察モードに応じてこれらの光をどのように組み合わせて入射させてもよい。
例えば、いずれかを省略してもよい。また、入射角度や照明光の波長を変えることで複数次数の回折光による画像を取得できるようにしてもよい。複数次数の回折光による画像を取得する場合、例えば、複数のピッチを有する複雑な回路パターンを有するような場合でも、各ピッチに応じた回路パターンの検査を同時に行うことができるため好都合である。

また、上記の説明では、複数の照明部からの照明光の波長がそれぞれ固定された場合の例で説明したが、照明制御部によって各照明部の波長を変更できる構成としてもよい。例えば、透過波長が異なる複数の波長フィルタを切換可能に設けて、透過する波長光、波長帯域を選択したり、波長の異なる複数の光源を切り換えられるようにしたりする、といった構成を採用できる。
このような構成によれば、例えば、回折光を用いる場合、回路パターンによって変化する回折光の方向を、照明部の角度位置と併せて波長切換によっても変化させることができるので、照明部の角度位置の可変範囲を狭くしたり、入射角を小さい範囲に設定したりすることが容易となる。特に、照明光の入射光を小さく設定することができると、斜め入射による解像度の低下を防止することができて好都合である。
このように照明光の波長を変える場合、波長選択手段で選択可能な範囲内で波長を変えることが好ましい。この場合、波長選択手段を変更しなくてもよいので、簡素な構成とすることができる。

また、上記の説明では、移動ステージが、基板の載置台を兼ねる場合の例で説明したが、移動ステージは載置台に載置された基板を照明領域の長手方向と直交する方向に相対移動できればよいので、基板を位置が固定された載置台に載置し、移動ステージにより、照明部および結像光学系を移動する構成としてもよい。

また、上記の説明では、複数の照明部と、結像光学系および１次元撮像部とが、角度設定部によってそれぞれの角度位置を変化させられるようにした場合の例で説明したが、例えば散乱光を用いて観察する場合や、正反射光の反射角度を固定できる場合などのように、被検体が変わっても角度位置を変えなくてもよい場合には、角度位置を固定した設定としてもよい。
また、上記の説明では、角度設定部は、回動制御部６２により角度位置を自動的に設定する場合の例で説明したが、角度位置を手動で切り換えられるような構成としてもよい。

また、上記の説明では、波長選択手段として複数のダイクロイックミラー、あるいは複数の波長フィルタを用いた場合の例で説明したが、波長選択手段はこれらに限定されるものではなく、例えば、ダイクロイックプリズムなどを用いてもよい。

また、上記の変形例の説明では、カラーラインセンサとして、１ラインタイプのカラーラインセンサを用いた場合の例で説明したが、各色に対応する受光部が１画素内に複数ライン状に並列されたタイプのカラーラインセンサを用いてもよい。

また、上記の説明では、波長の異なる照明光を複数の受光部で同時に受光することで、複数の角度方向に出射された基板からの光による画像を同時に取得する構成とした例で説明したが、例えば、１つの受光部を用い、受光部に入射する複数の波長光を１ラインの撮像タイミングの間で時分割して入射させることにより、基板を１回走査する間に複数の画像を取得するようにしてもよい。例えば、結像光学系と受光部との間の光路に、複数の波長フィルタを順次切り換えて、１ラインの画像を取得するようにする構成などが挙げられる。
このような構成によれば、複数の画像を同時に取得する場合に比べて測定時間は長くなるものの、照明部などの角度条件を固定して１回の走査で検査を行うことができるので、入射角度を変更したり、基板位置を初期位置に戻したりしなくてよい。そのため、角度設定を変えて複数回の測定を行う従来の欠陥検査装置に比べて、測定時間を低減することができる。

本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示す模式的な正面図である。本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の制御手段の概略構成を示す機能ブロック図である。本発明の実施形態の変形例に係る欠陥検査装置に用いる１次元撮像部の正面図、およびそれに用いるカラーラインセンサのセンサ配列方向に沿う模式的な断面図である従来技術に係る欠陥検査装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１欠陥検査装置
１０第１照明部（照明部）
１１第２照明部（照明部）
１２第３照明部（照明部）
１３移動ステージ
２１基板（被検体）
２５結像光学系
２７、２７０１次元撮像部
３０、３１ダイクロイックミラー（波長選択手段）
１０１、１０２、１０３波長フィルタ
２０１第１受光部（受光部）
２０２第２受光部（受光部）
２０３第３受光部（受光部）
２０４カラーラインセンサ
２０４ｂ受光部
２０４ｃフィルタ部（波長選択手段）
Ｆ_ｒＲフィルタ
Ｆ_ｇＧフィルタ
Ｆ_ｂＢフィルタ
Ｐ画素
６０制御ユニット
２００撮像部回動機構（角度設定手段）
１１１第１照明部回動機構（角度設定手段）
１１２第２照明部回動機構（角度設定手段）
１１３第３照明部回動機構（角度設定手段）
６１測定制御部
６２回動制御部（角度設定手段）
６４照明制御部

Claims

被検体である基板を載置する載置台と、
該載置台に載置された前記基板に対し、ライン状の照明領域に照明光を照射する複数の照明部と、
前記基板上の前記照明領域からの光を結像する結像光学系と、
該結像光学系で結像された前記基板の像を取得する１次元撮像部と、
前記載置台に載置された基板を、前記照明領域の長手方向と直交する方向に相対移動させる移動ステージと、
前記複数の照明部からの各照明光の、前記照明領域に対する入射角度を互いに異なる角度に設定する角度設定部とを備え、
前記複数の照明部は、照明光として互いに異なる波長の光を照射し、
前記１次元撮像部は、前記互いに異なる波長の光をそれぞれ選択する波長選択手段と、該波長選択手段により選択された波長の光をそれぞれ受光する複数の受光部とから構成されることを特徴とする欠陥検査装置。
前記１次元撮像部が、
前記複数の受光部を有する１次元撮像素子上に、前記波長選択手段としてカラーフィルタが配置されたカラーラインセンサからなることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
前記複数の照明部が、３つ以上の照明部からなり、
前記角度設定部が、
前記複数の照明部の１つを、該照明部からの照明光による前記基板からの正反射光が前記結像光学系に入射されるように角度設定し、
前記複数の照明部の他の１つを、該照明部からの照明光による前記基板からの回折光が前記結像光学系に入射されるように角度設定し、
前記複数の照明部のさらに他の１つが、該照明部からの照明光による前記基板からの散乱光が前記結像光学系に入射されるように角度設定することを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検査装置。