JP2010002223A - Inspection device of surface flaw - Google Patents

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日佐雄 大澤
Senro Shoji
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the detection precision of a flaw by reducing erroneous detection and to achieve the shortening of an inspection time and the reduction of cost at the same time. <P>SOLUTION: An illumination optical system condenses light on a focal surface to irradiate an article 100 to be inspected and scans the light condensing point on the focal surface. A light splitting part 20 splits the light obtained from the article 100 to be inspected. A first light detecting part 21A includes a condensing lens 31A, a light restricting part 32A, and a photodetector 33A and detects one light after splitting. A second light detecting part 21B includes a condensing lens 31B, a light restricting part 32B and a photodetector 33B and detects the other light after splitting. The plane conjugated with the light restricting part 32A and the plane conjugated with the light restricting part 32B are shifted mutually in an optical axis direction in the vicinity of the focal surface. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板などの被検査物の表面の欠陥を検出する表面欠陥検査装置に関するものである。   The present invention relates to a surface defect inspection apparatus for detecting defects on the surface of an inspection object such as a substrate.

従来から、基板などの被検査物の表面の欠陥を検出する手法として、被検査物の暗視野像を撮像し、この暗視野像に基づいて欠陥を検出する手法が知られている(例えば、下記特許文献1,2)。   Conventionally, as a technique for detecting a defect on the surface of an inspection object such as a substrate, a technique for capturing a dark field image of the inspection object and detecting a defect based on the dark field image is known (for example, The following patent documents 1, 2).

また、従来から、共焦点顕微鏡を用いて、半導体ウエハ表面上等の物体表面上に付着した微小異物を検出する手法も知られている(例えば、下記特許文献3)。この特許文献3に開示された手法では、共焦点顕微鏡の焦点面内での照射光の2次元走査により得られる像が物体表面上の同一高さの面を画像化したものであることから、物体表面に対する焦点面の高さを変えて各高さで像を取得し、これらの像を比較することで、物体表面上に付着した微小異物を検出している。   Conventionally, there is also known a method for detecting a minute foreign substance attached on an object surface such as a semiconductor wafer surface using a confocal microscope (for example, Patent Document 3 below). In the method disclosed in Patent Document 3, an image obtained by two-dimensional scanning of irradiation light in the focal plane of a confocal microscope is obtained by imaging a plane having the same height on the object surface. By changing the height of the focal plane with respect to the object surface, images are acquired at the respective heights, and these images are compared to detect minute foreign matter adhering to the object surface.

さらに、従来から、検出系に導波路を用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を利用した微小段差測定方法も知られている(例えば、下記特許文献4)。この微小段差測定方法では、レーザ光源と、該レーザ光源からの光を集光して被検物上に光スポットを形成する照明光学系と、前記被検物からの光束を検出面上に集光する集光光学系と、前記検出面上に集光された光束を検出する検出手段と、前記被検物に対して前記スポットを相対的に移動させるための走査手段とを有し、前記検出手段はチャネル導波路が形成された基板を有し、該チャネル導波路は前記検出面上に入射端面を持つダブルモード導波路領域と該ダブルモード導波路を2本のチャネル導波路に分岐させる導波路分岐領域を有し、さらに前記検出手段は前記分岐された2本のチャネル導波路を伝搬する光を各々検出する検出素子を有し、検出信号によって被検物の情報を得るコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を用いる。そして、前記各々の検出素子の和信号と差信号の比の値から、被検物上に存在する微小な凹凸の段差を定量的に求める。
特開平4−344447号公報 特開平7−103905号公報 特開平6−308040号公報 特開平6−241736号公報
Further, a method for measuring a minute step using a confocal laser scanning differential interference microscope using a waveguide as a detection system is also known (for example, Patent Document 4 below). In this minute step measuring method, a laser light source, an illumination optical system for condensing light from the laser light source to form a light spot on the test object, and a light beam from the test object are collected on a detection surface. A condensing optical system for illuminating, a detecting means for detecting a light beam condensed on the detection surface, and a scanning means for moving the spot relative to the test object, The detection means has a substrate on which a channel waveguide is formed, and the channel waveguide branches the double mode waveguide region having an incident end face on the detection surface and the two mode waveguides into two channel waveguides. A confocal laser having a waveguide branch region, and the detection means has a detection element for detecting each of the light propagating through the two branched channel waveguides, and obtains information of the test object by a detection signal Using a scanning differential interference microscope Then, from the value of the ratio between the sum signal and the difference signal of each of the detection elements, a minute uneven step on the test object is quantitatively obtained.
JP-A-4-344447 JP 7-103905 A JP-A-6-308040 Japanese Patent Laid-Open No. 6-241736

暗視野像に基づいて欠陥を検出する前記従来の手法によれば、暗い背景上の微小な輝点として欠陥を検出することから、非常に高い検出感度が得られる。しかしながら、この従来の手法では、被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)と、洗浄作業により除去可能であり欠陥とはいえないゴミ(被検査物表面上に付着した微小異物(凸))とは、ほぼ同じ像となってしまい、両者を区別することは困難である。したがって、この従来の手法によれば、ゴミも欠陥として誤検出してしまい、検出精度が低下してしまう。   According to the conventional method for detecting a defect based on a dark field image, the defect is detected as a minute bright spot on a dark background, so that a very high detection sensitivity can be obtained. However, with this conventional method, scratches (concaves) that are defects on the surface of the object to be inspected, and dust that can be removed by a cleaning operation and cannot be said to be defective (microscopic foreign matter (convex) attached to the surface of the object to be inspected) ) Is almost the same image, and it is difficult to distinguish them. Therefore, according to this conventional method, dust is erroneously detected as a defect, and the detection accuracy is lowered.

共焦点顕微鏡を用いて物体表面上に付着した微小異物を検出する前記従来の手法に鑑みれば、次のような表面欠陥検査の手法が考えられる。すなわち、一般的な共焦点顕微鏡を用いて被検査物に対する焦点面の高さを変えて各高さで焦点面内の照射光の2次元走査をそれぞれ行って複数枚の画像を取得し、被検査物の三次元的な観察を行う。これにより、平面に対する凹と凸とを区別することができるため、被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)を、被検査物表面上に付着した微小異物(凸)から区別して検出することができる。したがって、この場合には、ゴミをキズとして誤って検出してしまうような誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができる。しかしながら、この場合には、被検査物に対する焦点面の高さを相対的に変えて、各高さにおいて焦点面内の照射光の2次元走査を行って複数枚の画像を取得する必要があるため、検査時間が長くなってしまう。   In view of the above-described conventional method of detecting a minute foreign matter adhering to the surface of an object using a confocal microscope, the following surface defect inspection method can be considered. That is, using a general confocal microscope, the height of the focal plane with respect to the object to be inspected is changed, and two-dimensional scanning of the irradiation light in the focal plane is performed at each height to obtain a plurality of images. Perform three-dimensional observation of the inspection object. As a result, it is possible to distinguish between concave and convex with respect to the plane, and thus detect and detect flaws (concaves) that are defects on the surface of the inspection object by distinguishing them from minute foreign substances (convex) adhering to the surface of the inspection object. be able to. Therefore, in this case, it is possible to increase the accuracy of defect detection by reducing erroneous detection that erroneously detects dust as a scratch. However, in this case, it is necessary to change the height of the focal plane relative to the object to be examined, and to perform two-dimensional scanning of the irradiation light in the focal plane at each height to obtain a plurality of images. Therefore, the inspection time becomes long.

これに対し、検出系に導波路を用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を利用した前記従来の微小段差測定方法を、被検査物表面の欠陥検出に利用すれば、被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)を、被検査物表面上に付着した微小異物(凸)から区別して検出することができるのみならず、焦点面の高さを変えた走査が不要となるため検査時間を大幅に短縮することができる。しかしながら、この場合には、検出系に導波路デバイスを使用する必要があるため、導波路デバイスは一般的な光学部品に比べて高価である(特に、生産個数が少ない場合には、単価が著しく高価となる。)ことから、コストが増大してしまう。   In contrast, if the conventional method for measuring micro steps using a confocal laser scanning differential interference microscope using a waveguide in the detection system is used for detecting defects on the surface of the inspection object, defects on the surface of the inspection object are obtained. In addition to being able to detect and detect scratches (concaves) separately from minute foreign matter (convex) adhering to the surface of the object to be inspected, scanning with a different focal plane height is not required, so inspection time is reduced. It can be greatly shortened. However, in this case, since it is necessary to use a waveguide device for the detection system, the waveguide device is more expensive than general optical components (especially when the number of production is small, the unit price is remarkably high). Therefore, the cost increases.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができ、しかも、検査時間の短縮とコスト低減とを同時に図ることができる表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to improve the accuracy of defect detection by reducing false detection, and it is possible to simultaneously reduce the inspection time and reduce the cost. An object is to provide an inspection device.

前記課題を解決するため、本発明の一態様による表面欠陥検査装置は、光を焦点面上に集光して被検査物に照射するとともに前記焦点面上の集光点を走査させる照明光学系と、前記照明光学系による光の照射によって前記被検査物から得られる光を分割する光分割部と、前記光分割部により分割された後の1つの光を検出する第1の光検出部と、前記光分割部により分割された後の他の1つの光を検出する第2の光検出部と、前記第1及び第2の光検出部からの検出信号に基づいて、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、を備えたものである。前記第1の光検出部は、前記1つの光を集光する第1の集光レンズと、前記焦点面付近の第1の平面と共役な位置に配置され前記第1の集光レンズにより集光された光をピンホール状に制限する第1の光制限部と、前記第1の光制限部により制限された後の光を検出する第1の光検出器と、を有する。前記第2の光検出部は、前記他の1つの光を集光する第2の集光レンズと、前記焦点面付近の第2の平面と共役な位置に配置され前記第2の集光レンズにより集光された光をピンホール状に制限する第2の光制限部と、前記第2の光制限部により制限された後の光を検出する第2の光検出器と、を有する。前記第1の平面と前記第2の平面とは光軸方向にずれている。   In order to solve the above-described problems, a surface defect inspection apparatus according to an aspect of the present invention includes an illumination optical system that condenses light on a focal plane and irradiates an object to be inspected and scans a focal point on the focal plane. A light dividing unit that divides light obtained from the inspection object by light irradiation by the illumination optical system, and a first light detection unit that detects one light after being divided by the light dividing unit , Based on detection signals from the first and second light detection units, a second light detection unit that detects another light after being divided by the light division unit, and And a processing unit for detecting defects on the surface. The first light detection unit is disposed at a position conjugate with the first condensing lens that condenses the one light and the first plane near the focal plane, and is collected by the first condensing lens. A first light limiting unit that limits the emitted light in a pinhole shape; and a first photodetector that detects light after being limited by the first light limiting unit. The second light detection unit is disposed at a position conjugate with a second condensing lens that condenses the other one light and a second plane near the focal plane, and the second condensing lens. A second light restricting unit that restricts the light collected by the light into a pinhole, and a second photodetector that detects the light after being restricted by the second light restricting unit. The first plane and the second plane are shifted in the optical axis direction.

本発明によれば、誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができ、しかも、検査時間の短縮とコスト低減とを同時に図ることができる表面欠陥検査装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a surface defect inspection apparatus that can reduce detection errors and increase the accuracy of defect detection, and can simultaneously reduce inspection time and cost.

以下、本発明による表面欠陥検査装置について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a surface defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態による表面欠陥検査装置1を示す概略構成図である。図1に示すように、本実施の形態による表面欠陥検査装置1は、レーザ光源11と、レーザ光源11からのレーザ光を所定ビーム径に広げるビームエキスパンダ12と、走査ユニット13と、走査レンズ14と、リレーレンズ15と、ミラー16と、対物レンズ17と、ガラス基板やシリコン基板やその他の基板などの被検査物100を保持する被検査物ホルダ18と、を備えている。ビームエキスパンダ12と走査ユニット13との間には、ハーフミラー19が設けられている。被検査物ホルダ18は、被検査物100の上面(被検査面)が対物レンズ17の光軸Lとほぼ直交するように、被検査物100を保持する。被検査物ホルダ18は、図示しない移動機構によって、必要に応じて、光軸Lの方向及び光軸Lと直交する面内方向に移動し得るようになっている。本実施の形態では、前述した各要素11〜17が、光を被検査物100の上面付近の焦点面上に集光して被検査物に照射するとともに前記焦点面上の集光点を走査させる照明光学系を、構成している。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a surface defect inspection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a surface defect inspection apparatus 1 according to this embodiment includes a laser light source 11, a beam expander 12 that expands laser light from the laser light source 11 to a predetermined beam diameter, a scanning unit 13, and a scanning lens. 14, a relay lens 15, a mirror 16, an objective lens 17, and an inspection object holder 18 that holds an inspection object 100 such as a glass substrate, a silicon substrate, or another substrate. A half mirror 19 is provided between the beam expander 12 and the scanning unit 13. The inspection object holder 18 holds the inspection object 100 so that the upper surface (inspection surface) of the inspection object 100 is substantially orthogonal to the optical axis L of the objective lens 17. The inspection object holder 18 can be moved in the direction of the optical axis L and in the in-plane direction orthogonal to the optical axis L as required by a moving mechanism (not shown). In the present embodiment, each of the elements 11 to 17 described above collects light on a focal plane near the upper surface of the inspection object 100 and irradiates the inspection object, and scans a condensing point on the focal plane. The illumination optical system is configured.

レーザ光源11からの光は、ビームエキスパンダ12で必要なビーム径まで広げられた後に、ハーフミラー19を介して、走査ユニット13に入る。走査ユニット13は、2組の可動式のミラー13a,13bを有し、互いに直交する2方向(対物レンズ17の光軸Lと直交する面内において互いに直交する2方向に対応する2方向)で、レーザ光源11からの光を走査する。走査ユニット13によって走査された光は、走査レンズ14によって一次像面200でスポット状に結像され、その後、リレーレンズ15、ミラー16を介して偏向され、対物レンズ17によって被検査物100の上面付近の焦点面においてスポット状に結像され、被検査物100に照射される。なお、ミラー16は、単純に光の方向を変化させるだけであり、必須のものではない。   The light from the laser light source 11 is expanded to a required beam diameter by the beam expander 12 and then enters the scanning unit 13 via the half mirror 19. The scanning unit 13 has two sets of movable mirrors 13a and 13b, and is in two directions orthogonal to each other (two directions corresponding to two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the optical axis L of the objective lens 17). The light from the laser light source 11 is scanned. The light scanned by the scanning unit 13 is imaged in the form of a spot on the primary image plane 200 by the scanning lens 14, and then deflected through the relay lens 15 and the mirror 16, and the upper surface of the object 100 to be inspected by the objective lens 17. A spot image is formed on a nearby focal plane, and the object 100 is irradiated. The mirror 16 simply changes the direction of light and is not essential.

被検査物100の上面付近の焦点面において結像されるレーザビームの像は点像となり、対物レンズのNAで決まる大きさに集光されるため、その大きさとほぼ同程度の被検査物100上のスポット領域が光により照射される。このスポット領域における被検査物100の光学的な特性によって、検出光(反射光、蛍光、散乱光等)がほぼこのスポット領域で生じる。被検査物100上のスポット領域(照射領域)で生じた検出光(反射光、蛍光、散乱光等)は、再び対物レンズ17によって集められ、照射されたレーザ光と同じ光路を逆方向に進み、リレーレンズ15によってほぼ一次像面200に結像され、その後、走査レンズ14及び走査ユニット13を経てハーフミラー19に達する。   The laser beam image formed on the focal plane in the vicinity of the upper surface of the inspection object 100 becomes a point image and is focused to a size determined by the NA of the objective lens, so that the inspection object 100 is almost the same size. The upper spot area is illuminated with light. Detection light (reflected light, fluorescence, scattered light, etc.) is generated almost in this spot region due to the optical characteristics of the inspection object 100 in this spot region. Detection light (reflected light, fluorescence, scattered light, etc.) generated in the spot area (irradiation area) on the inspection object 100 is collected again by the objective lens 17 and travels in the opposite direction on the same optical path as the irradiated laser light. The image is formed on the primary image plane 200 by the relay lens 15 and then reaches the half mirror 19 through the scanning lens 14 and the scanning unit 13.

本実施の形態による表面欠陥検査装置1は、前記照明光学系による光の照射によって被検査物100から得られる光(検出光)を分割する光分割部としてのハーフミラー20と、ハーフミラー20により分割された後の1つの光を検出する第1の光検出部21Aと、ハーフミラー20により分割された後の他の1つの光を検出する第2の光検出部21Bと、第1及び第2の光検出部21A,21Bからの検出信号に基づいて、被検査物100の表面における欠陥を検出する処理部22とを、更に備えている。   The surface defect inspection apparatus 1 according to this embodiment includes a half mirror 20 as a light splitting unit that splits light (detection light) obtained from the inspection object 100 by irradiation of light from the illumination optical system, and the half mirror 20. A first light detection unit 21A that detects one light after being divided, a second light detection unit 21B that detects another light after being divided by the half mirror 20, a first and a first light detection unit And a processing unit 22 for detecting defects on the surface of the inspection object 100 based on detection signals from the two light detection units 21A and 21B.

被検査物100からハーフミラー19に至った検出光は、ハーフミラー19で折り曲げられた後に、ハーフミラー20により2つに分割され、一方の検出光が第1の光検出部21Aにより検出され、他方の検出光が第2の光検出部21Bにより検出される。   The detection light reaching the half mirror 19 from the inspection object 100 is bent by the half mirror 19 and then divided into two by the half mirror 20, and one detection light is detected by the first light detection unit 21A. The other detection light is detected by the second light detection unit 21B.

第1の光検出部21Aは、分割後の一方の検出光を集光する第1の集光レンズ31Aと、第1の集光レンズ31Aにより集光された光をピンホール状に制限する第1の光制限部としての第1のピンホール板32Aと、ピンホール板32Aにより制限された後の光を検出する第1の光検出器33Aと、を有している。   The first light detection unit 21A restricts the light collected by the first light collecting lens 31A and the first light collecting lens 31A into a pinhole shape. A first pinhole plate 32A serving as one light restricting portion, and a first photodetector 33A that detects light after being restricted by the pinhole plate 32A.

ここで、第1の集光レンズ31Aは、照射レーザ光が集光される焦点面(被検査面である被検査物100の上面)付近の第1の平面と共役な位置に配置されている。以下、説明の便宜上、この第1の平面を「第1のピンホール共役面」と呼ぶ。   Here, the first condensing lens 31A is disposed at a position conjugate with the first plane in the vicinity of the focal plane (the upper surface of the inspection object 100 that is the inspection surface) on which the irradiation laser light is condensed. . Hereinafter, for convenience of explanation, this first plane is referred to as a “first pinhole conjugate plane”.

また、第1のピンホール板32Aのピンホール(開口)は、第1の集光レンズ31Aの光軸上に形成され、そのピンホールの大きさは、例えば、第1のピンホール板32A上に形成される光スポット径と同程度の大きさになるよう設定されている。第1のピンホール板32Aのピンホールを通過した光は、第1の光検出器33Aで検出され、第1の光検出器33Aは受光光量に応じた強度(レベル)の電気信号を出力するようになっている。   The pinhole (opening) of the first pinhole plate 32A is formed on the optical axis of the first condenser lens 31A, and the size of the pinhole is, for example, on the first pinhole plate 32A. The diameter is set to be approximately the same as the diameter of the light spot formed on the substrate. The light that has passed through the pinhole of the first pinhole plate 32A is detected by the first photodetector 33A, and the first photodetector 33A outputs an electrical signal having an intensity (level) corresponding to the amount of received light. It is like that.

同様に、第2の光検出部21Bは、分割後の他方の検出光を集光する第2の集光レンズ31Bと、第2の集光レンズ31Bにより集光された光をピンホール状に制限する第2の光制限部としての第2のピンホール板32Bと、ピンホール板32Bにより制限された後の光を検出する第2の光検出器33Bと、を有している。   Similarly, the second light detection unit 21B has a second condensing lens 31B that condenses the other detection light after the division and the light condensed by the second condensing lens 31B in a pinhole shape. It has the 2nd pinhole board 32B as a 2nd light restriction part to restrict | limit, and the 2nd photodetector 33B which detects the light after being restrict | limited by the pinhole board 32B.

ここで、第2の集光レンズ31Bは、照射レーザ光が集光される焦点面(被検査面である被検査物100の上面)付近の第2の平面と共役な位置に配置されている。以下、説明の便宜上、この第2の平面を「第2のピンホール共役面」と呼ぶ。   Here, the second condenser lens 31B is arranged at a position conjugate with the second plane in the vicinity of the focal plane (the upper surface of the inspection object 100 that is the inspection surface) on which the irradiation laser light is condensed. . Hereinafter, for convenience of explanation, this second plane is referred to as a “second pinhole conjugate plane”.

また、第2のピンホール板32Bのピンホール(開口)は、第2の集光レンズ31Bの光軸上に形成され、そのピンホールの大きさは、例えば、第2のピンホール板32B上に形成される光スポット径と同程度の大きさになるよう設定されている。第2のピンホール板32Bのピンホールを通過した光は、第2の光検出器33Bで検出され、第2の光検出器33Bは受光光量に応じた強度(レベル)の電気信号を出力するようになっている。   The pinhole (opening) of the second pinhole plate 32B is formed on the optical axis of the second condenser lens 31B, and the size of the pinhole is, for example, on the second pinhole plate 32B. The diameter is set to be approximately the same as the diameter of the light spot formed on the substrate. The light that has passed through the pinhole of the second pinhole plate 32B is detected by the second photodetector 33B, and the second photodetector 33B outputs an electrical signal having an intensity (level) corresponding to the amount of received light. It is like that.

そして、本実施の形態では、前記第1のピンホール共役面と前記第2のピンホール共役面とは、光軸Lの方向にずれている。これらのピンホール共役面の光軸L方向の高さの設定例について、図2(a)を参照して説明する。図2(a)中の上下方向が光軸Lの方向と一致している。図2(a)は、光軸L方向の各高さ位置a〜eを模式的に示すとともに、光軸Lを含む断面における被検査物100の上面の面形状の一例を実線で模式的に示す図である。本実施の形態では、照射レーザ光が集光される焦点面の高さが図2(a)中の高さcに設定され、第1の光検出部21Aの第1のピンホール共役面の高さが高さcよりも上側の図2(a)中の高さaに設定され、第2の光検出部21Bの第2のピンホール共役面の高さが高さcよりも下側の図2(a)中の高さeに設定されている。もっとも、前記焦点面並びに第1及び第2のピンホール共役面の高さの位置関係は図2(a)に示す例に限定されるものではなく、第1のピンホール共役面の高さと第2のピンホール共役面の高さとが異なっていれば、第1及び第2のピンホール共役面の高さを両方とも前記焦点面の高さよりも上側及び下側のいずれか一方に設定してもよいし、第1及び第2のピンホール共役面のいずれか一方の高さを前記焦点面の高さと一致させてもよい。   In the present embodiment, the first pinhole conjugate surface and the second pinhole conjugate surface are displaced in the direction of the optical axis L. An example of setting the heights of these pinhole conjugate surfaces in the optical axis L direction will be described with reference to FIG. The vertical direction in FIG. 2A coincides with the direction of the optical axis L. FIG. 2A schematically shows the height positions a to e in the optical axis L direction, and schematically shows an example of the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 in a cross section including the optical axis L with a solid line. FIG. In the present embodiment, the height of the focal plane on which the irradiation laser beam is condensed is set to the height c in FIG. 2A, and the first pinhole conjugate plane of the first photodetecting portion 21A is set. The height is set to the height a in FIG. 2A above the height c, and the height of the second pinhole conjugate surface of the second photodetecting portion 21B is below the height c. The height e in FIG. 2A is set. However, the positional relationship between the focal plane and the heights of the first and second pinhole conjugate planes is not limited to the example shown in FIG. If the heights of the two pinhole conjugate planes are different, the heights of the first and second pinhole conjugate planes are both set to either one above or below the focal plane height. Alternatively, the height of one of the first and second pinhole conjugate surfaces may be made to coincide with the height of the focal plane.

図2(a)に示す例では、被検査物100の上面の標準的な高さが図2(a)中の高さc(すなわち、前記焦点面の高さ)と一致し、被検査物100の上面の凸部(微小異物)の高さが図2(a)中の高さa,c間の高さbとなり、被検査物100の上面の凹部(キズ)の高さが図2(a)中の高さc,e間の高さdとなっている。もっとも、被検査物100の上面の標準的な高さ、凸部の高さ及び凹部の高さと、前記第1及び第2のピンホール共役面並びに前記焦点面の高さとの位置関係は、図2(a)に示す例に限定されるものではない。   In the example shown in FIG. 2A, the standard height of the upper surface of the inspection object 100 coincides with the height c (that is, the height of the focal plane) in FIG. The height of the convex portion (micro foreign matter) on the upper surface of 100 becomes the height b between the heights a and c in FIG. 2A, and the height of the concave portion (scratch) on the upper surface of the inspection object 100 is shown in FIG. (A) The height d between the middle heights c and e. However, the positional relationship among the standard height of the upper surface of the inspection object 100, the height of the convex portion and the height of the concave portion, and the heights of the first and second pinhole conjugate surfaces and the focal plane is shown in FIG. It is not limited to the example shown in 2 (a).

前記第1及び第2のピンホール共役面並びに前記焦点面の高さが前述したように設定されているので、図2(a)の実線で示す被検査物100の上面の面形状に対応して、第1の光検出部21A(すなわち、第1の光検出器33A)から図2(b)に示す検出信号が得られるとともに、第2の光検出部21B(すなわち、第2の光検出器33B)から図2(c)に示す検出信号が得られる。図2(b)及び図2(c)において、縦軸は信号強度を示し、横軸は図2(a)の被検査物100の上面の面形状に対応する横方向位置を示している。この点は後述する図2(d)についても同様である。第1の光検出部21Aからの検出信号では、図2(b)に示すように、被検査物100の上面の標準的な高さに対応して得られる標準的なレベルと比較して、被検査物100の上面の凸部に対応して得られるレベルは高くなる一方、被検査物100の上面の凹部に対応して得られるレベルは低くなっている。これとは逆に、第2の光検出部21Bからの検出信号では、図2(c)に示すように、被検査物100の上面の標準的な高さに対応して得られる標準的なレベルと比較して、被検査物100の上面の凸部に対応して得られるレベルは低くなる一方、被検査物100の上面の凹部に対応して得られるレベルは高くなっている。   Since the heights of the first and second pinhole conjugate planes and the focal plane are set as described above, it corresponds to the surface shape of the upper surface of the object 100 to be inspected indicated by the solid line in FIG. In addition, the detection signal shown in FIG. 2B is obtained from the first light detection unit 21A (that is, the first light detector 33A) and the second light detection unit 21B (that is, the second light detection). The detection signal shown in FIG. 2C is obtained from the device 33B). 2B and 2C, the vertical axis indicates the signal intensity, and the horizontal axis indicates the horizontal position corresponding to the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 in FIG. This also applies to FIG. 2D described later. In the detection signal from the first light detection unit 21A, as shown in FIG. 2B, compared with the standard level obtained corresponding to the standard height of the upper surface of the inspection object 100, While the level obtained corresponding to the convex portion on the upper surface of the inspection object 100 is high, the level obtained corresponding to the concave portion on the upper surface of the inspection object 100 is low. On the contrary, in the detection signal from the second light detection unit 21B, as shown in FIG. 2C, the standard signal obtained corresponding to the standard height of the upper surface of the inspection object 100 is obtained. Compared with the level, the level obtained corresponding to the convex portion on the upper surface of the inspection object 100 is lower, while the level obtained corresponding to the concave portion on the upper surface of the inspection object 100 is higher.

本実施の形態では、処理部22は、第1及び第2の光検出部21A,21Bからの検出信号に基づいて凹部であると判定されることを必要条件として、被検査物100の上面における欠陥を検出する。本実施の形態では、処理部22は、第1の光検出部21Aからの検出信号と第2の光検出部21Bからの検出信号との差分に応じた差分信号を得る差分処理部としての、差動増幅器41と、差動増幅器41の出力信号(差分信号)に基づいて、凹部であると判定されることを必要条件として、被検査物100の上面における欠陥を検出するデータ処理を行う、データ処理部42と、を有している。   In the present embodiment, the processing unit 22 is provided on the upper surface of the inspection object 100 on the condition that the processing unit 22 is determined to be a concave portion based on detection signals from the first and second light detection units 21A and 21B. Detect defects. In the present embodiment, the processing unit 22 is a difference processing unit that obtains a difference signal according to the difference between the detection signal from the first light detection unit 21A and the detection signal from the second light detection unit 21B. Based on the differential amplifier 41 and the output signal (difference signal) of the differential amplifier 41, data processing for detecting a defect on the upper surface of the inspected object 100 is performed on the condition that it is determined to be a concave portion. And a data processing unit 42.

図2(a)の実線で示す被検査物100の上面の面形状に対応して、第1及び第2の光検出部21A,21Bからの検出信号がそれぞれ図2(b)に示す信号及び図2(c)に示す信号となる場合、差動増幅器41の出力信号(差分信号)は図2(d)に示す信号となる。差動増幅器41の出力信号(差分信号)では、図2(d)に示すように、被検査物100の上面の標準的な高さに対応して得られる標準的なレベル(例えば、ゼロレベル)と比較して、被検査物100の上面の凸部に対応して得られるレベルは低くなる一方、被検査物100の上面の凹部に対応して得られるレベルは高くなっている。そして、図2(d)に示すような差動増幅器41の出力信号(差分信号)における、標準的なレベル、凸部に対応して得られるレベル、及び、凹部に対応して得られるレベル間の大小関係は、前記焦点面並びに前記第1及び第2のピンホール共役面の高さに対して被検査物100の光軸L方向の相対的な位置(すなわち、被検査物100の上面の標準的な高さ、凸部の高さ及び凹部の高さ)がずれたり、凸部の突出量(凸部の高さと標準的な高さとの差)や凹部の窪み量(凹部の高さと標準的な高さとの差)が変わったとしても、保たれる。   Corresponding to the surface shape of the upper surface of the inspected object 100 indicated by the solid line in FIG. 2A, the detection signals from the first and second light detection units 21A and 21B are the signals shown in FIG. In the case of the signal shown in FIG. 2C, the output signal (difference signal) of the differential amplifier 41 becomes the signal shown in FIG. In the output signal (difference signal) of the differential amplifier 41, as shown in FIG. 2D, a standard level (for example, zero level) obtained corresponding to the standard height of the upper surface of the inspection object 100 is obtained. ), The level obtained corresponding to the convex portion on the upper surface of the inspection object 100 is low, while the level obtained corresponding to the concave portion on the upper surface of the inspection object 100 is high. And in the output signal (difference signal) of the differential amplifier 41 as shown in FIG. 2D, between the standard level, the level obtained corresponding to the convex part, and the level obtained corresponding to the concave part Is a relative position in the optical axis L direction of the inspection object 100 with respect to the height of the focal plane and the first and second pinhole conjugate surfaces (that is, the upper surface of the inspection object 100). The standard height, the height of the convex part and the height of the concave part are shifted, the protruding amount of the convex part (difference between the height of the convex part and the standard height) and the concave part amount (the height of the concave part) Even if the difference from the standard height is changed, it is maintained.

したがって、差動増幅器41の出力信号が標準的なレベルよりも高くなっているか否か低くなっているかによって、その部分が凸部であるか否かを判定することができる。   Therefore, whether or not the portion is a convex portion can be determined depending on whether or not the output signal of the differential amplifier 41 is higher or lower than the standard level.

本実施の形態では、データ処理部42は、例えば、差動増幅器41の出力信号による画像(2次元位置ごとの差動増幅器41の出力信号の強度値からなる画像であり、この画像は、走査ユニット13の動作に同期させて差動増幅器41の出力信号の強度値を取り込むことで得られる。)を取得し、その画像を、差動増幅器41の出力信号の標準的なレベルよりも所定値だけ低いレベルを閾値として2値化処理してラベリングし、そのラベリング領域の形状の特徴抽出を行い、その特徴を予め設定した特徴と比較することで、被検査物100の上面の欠陥を検出する。この場合、差動増幅器41の出力信号の標準的なレベルよりも所定値だけ低いレベルを閾値として2値化処理することが、凹部であると判定したことに相当している。   In the present embodiment, the data processing unit 42 is, for example, an image based on the output signal of the differential amplifier 41 (an image composed of the intensity value of the output signal of the differential amplifier 41 for each two-dimensional position. Obtained by capturing the intensity value of the output signal of the differential amplifier 41 in synchronism with the operation of the unit 13), and obtaining an image of the predetermined value from the standard level of the output signal of the differential amplifier 41. The binarization process is performed using a lower level as a threshold value, labeling is performed, the feature extraction of the shape of the labeling region is performed, and the feature is compared with a preset feature to detect a defect on the upper surface of the inspection object 100. . In this case, binarization processing using a level that is lower than the standard level of the output signal of the differential amplifier 41 by a predetermined value as a threshold corresponds to the determination as a recess.

なお、図面には示していないが、処理部22(特に、データ処理部42)は、欠陥の有無、欠陥の数や位置などを、検査結果として外部へ出力するとともに、必要に応じて図示しない表示部に表示させる。検査結果としては、欠陥の有無のみを出力してもよい。   Although not shown in the drawings, the processing unit 22 (particularly, the data processing unit 42) outputs the presence / absence of defects, the number and positions of defects to the outside as inspection results, and does not illustrate them as necessary. Display on the display. As the inspection result, only the presence / absence of a defect may be output.

本実施の形態による表面欠陥検査装置1では、先の説明からわかるように、被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)を、被検査物表面上に付着した微小異物(凸)から区別して検出することができるので、ゴミをキズとして誤って検出してしまうような誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができる。そして、本実施の形態では、被検査物100に対して前記焦点面等の高さをある高さにして焦点面内のレーザ光の2次元走査を1回行なうだけですむので、被検査物100に対する前記焦点面等の高さを相対的に変えて、各高さにおいて焦点面内のレーザ光の2次元走査をそれぞれ行って複数枚の画像を取得するような場合に比べて、検査時間を大幅に短縮することができる。さらに、本実施の形態による表面欠陥検査装置1は、導波路デバイスを用いる必要がなく、一般的な共焦点顕微鏡で用いられているような一般的な光学部品で構成されているので、導波路デバイスを要する場合に比べてコストを大幅に低減することができる。このように、本実施の形態によれば、誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができ、しかも、検査時間の短縮とコスト低減とを同時に図ることができる。   In the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment, as can be seen from the above description, scratches (concaves) that are defects on the surface of the object to be inspected are separated from minute foreign substances (convex) adhering to the surface of the object to be inspected. Since the detection can be performed separately, it is possible to reduce the erroneous detection that erroneously detects dust as a scratch and improve the accuracy of defect detection. In this embodiment, since the height of the focal plane or the like is set to a certain height with respect to the inspection object 100, the two-dimensional scanning of the laser light in the focal plane only needs to be performed once. Compared to a case where a plurality of images are acquired by changing the height of the focal plane relative to 100 and performing two-dimensional scanning of the laser light in the focal plane at each height, respectively. Can be greatly shortened. Furthermore, the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment does not require the use of a waveguide device, and is configured with general optical components such as those used in a general confocal microscope. Cost can be greatly reduced compared to the case where a device is required. As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce erroneous detection and increase the accuracy of defect detection, and it is possible to simultaneously shorten inspection time and reduce costs.

なお、検出系に導波路を用いた場合では、極めて小さな段差についての検出感度が高いが、波長程度以上の段差については、凹凸による信号が反転する場合がある。   When a waveguide is used for the detection system, the detection sensitivity for extremely small steps is high, but the signal due to the unevenness may be inverted for steps of about the wavelength or more.

なお、本実施の形態では、前記第1のピンホール共役面の高さの調整は例えば第1の光検出部21Aの光軸方向の位置を調整することによって行うことができ、前記第2のピンホール共役面の高さの調整は例えば第2の光検出部21Bの光軸方向の位置を調整することによって行うことができるので、第1及び第2のピンホール共役面の高さの設定の自由度が高い。   In the present embodiment, the height of the first pinhole conjugate surface can be adjusted, for example, by adjusting the position of the first light detection unit 21A in the optical axis direction. Since the adjustment of the height of the pinhole conjugate surface can be performed by adjusting the position of the second light detection unit 21B in the optical axis direction, for example, the height of the first and second pinhole conjugate surfaces is set. High degree of freedom.

図3は、本実施の形態による表面欠陥検査装置1と比較される比較例による表面欠陥検査装置51を示す概略構成図であり、図1に対応している。図3において、図1中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a surface defect inspection apparatus 51 according to a comparative example compared with the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment, and corresponds to FIG. 3, elements that are the same as or correspond to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.

この比較例による表面欠陥検査装置51が本実施の形態による表面欠陥検査装置1と異なる所は、第1及び第2の光検出部21A,21Bに代えて1つの光検出部21が用いられている点と、ハーフミラー20が除去されている点と、処理部22(差動増幅器41及びデータ処理部42)に代えてデータ処理部52が用いられている点のみである。これにより、この比較例による表面欠陥検査装置51は、一般的な走査型共焦点顕微鏡と同一の構成を有している。   The surface defect inspection apparatus 51 according to this comparative example is different from the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment in that one light detection unit 21 is used instead of the first and second light detection units 21A and 21B. Only the point that the half mirror 20 is removed, and the point that the data processing unit 52 is used instead of the processing unit 22 (the differential amplifier 41 and the data processing unit 42). Thereby, the surface defect inspection apparatus 51 by this comparative example has the same structure as a general scanning confocal microscope.

この比較例では、被検査物100からハーフミラー19に至った検出光は、ハーフミラー19で折り曲げられた後に、光検出部21により検出される。   In this comparative example, the detection light reaching the half mirror 19 from the inspection object 100 is detected by the light detection unit 21 after being bent by the half mirror 19.

光検出部21は、検出光を集光する集光レンズ31と、照射レーザ光が集光される焦点面(被検査物100の上面付近の焦点面)と共役な位置に配置され集光レンズ31により集光された光をピンホール状に制限するピンホール板32と、ピンホール板32のピンホールを通過した光を検出する光検出器33と、を有している。光検出器33は、受光光量に応じた強度の電気信号を出力するようになっている。なお、ピンホール板32のピンホールは、集光レンズ31の光軸上に形成され、そのピンホールの大きさは、ピンホール板32上に形成される光スポット径と同程度の大きさになるよう設定されている。   The light detection unit 21 is arranged at a position conjugate with a condensing lens 31 that condenses the detection light and a focal plane (focal plane near the upper surface of the inspection object 100) on which the irradiation laser light is condensed. A pinhole plate 32 that restricts the light collected by the light 31 to a pinhole shape, and a photodetector 33 that detects the light that has passed through the pinhole of the pinhole plate 32. The photodetector 33 outputs an electric signal having an intensity corresponding to the amount of received light. The pinhole of the pinhole plate 32 is formed on the optical axis of the condenser lens 31, and the size of the pinhole is approximately the same as the diameter of the light spot formed on the pinhole plate 32. It is set to be.

この比較例において、ピンホール板32と共役な平面をピンホール共役面と呼ぶとすれば、先の説明からわかるように、ピンホール共役面は照射レーザ光が集光される焦点面と一致している。この点について、図4(a)を参照して説明する。図4(a)は、光軸L方向の各高さ位置b〜dを模式的に示すとともに、光軸Lを含む断面における被検査物100の上面の面形状の一例を実線で模式的に示す図である。図4(a)における高さ位置b〜dは、図2(a)における高さ位置b〜dとそれぞれ同一であるとともに、図4(a)に示す被検査物100の上面の面形状は図2(a)に示す被検査物100の上面の面形状と同一である。この比較例では、照射レーザ光が集光される焦点面のみならずピンホール共役面も高さcに設定されている。   In this comparative example, if a plane conjugate with the pinhole plate 32 is called a pinhole conjugate plane, as can be seen from the above description, the pinhole conjugate plane coincides with the focal plane on which the irradiated laser beam is condensed. ing. This point will be described with reference to FIG. 4A schematically shows the height positions b to d in the optical axis L direction, and schematically shows an example of the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 in a cross section including the optical axis L with a solid line. FIG. The height positions b to d in FIG. 4A are the same as the height positions b to d in FIG. 2A, and the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 shown in FIG. It is the same as the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 shown in FIG. In this comparative example, not only the focal plane on which the irradiation laser beam is condensed but also the pinhole conjugate plane is set to the height c.

この比較例では、前記焦点面もピンホール共役面も高さcに設定されているので、周知の共焦点顕微鏡の原理に従って、図4(a)の実線で示す被検査物100の上面の面形状に対応して、光検出部21(すなわち、光検出器33)から図4(b)に示す信号が得られる。図4(b)において、縦軸は信号強度を示し、横軸は図2(a)の被検査物100の上面の面形状に対応する横方向位置を示している。光検出部21からの検出信号では、図4(b)に示すように、被検査物100の上面の標準的な高さに対応して得られる標準的なレベルと比較して、被検査物100の上面の凸部に対応して得られるレベルも、被検査物100の上面の凹部に対応して得られるレベルも、両方とも低くなっている。   In this comparative example, since the focal plane and the pinhole conjugate plane are both set to a height c, the surface of the upper surface of the inspected object 100 indicated by the solid line in FIG. Corresponding to the shape, the signal shown in FIG. 4B is obtained from the light detector 21 (that is, the light detector 33). In FIG. 4B, the vertical axis indicates the signal intensity, and the horizontal axis indicates the horizontal position corresponding to the surface shape of the upper surface of the inspection object 100 in FIG. In the detection signal from the light detection unit 21, as shown in FIG. 4B, the inspection object is compared with the standard level obtained corresponding to the standard height of the upper surface of the inspection object 100. Both the level obtained corresponding to the convex portion on the upper surface of 100 and the level obtained corresponding to the concave portion on the upper surface of the inspection object 100 are both low.

したがって、図4(a)に示すような凹凸のある被検査物100の表面に対して、前記焦点面及びピンホール共役面の高さをある高さにして焦点面内のレーザ光の2次元走査を1回行なうだけでは、図4(b)に示すように凹凸が存在する場所では光検出部21からの検出信号の強度が弱くなるので凹凸の場所は検知することができるが、それが凹か凸かは判別できない。よって、2次元走査を1回行なうだけでは、被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)のみならず、洗浄作業により除去可能であり欠陥とはいえないゴミ(被検査物表面上に付着した微小異物(凸))も欠陥として誤検出してしまい、検出精度が低下してしまう。   Therefore, the two-dimensional laser beam in the focal plane is set such that the height of the focal plane and the pinhole conjugate plane is set to a certain level with respect to the surface of the inspected object 100 as shown in FIG. If the scanning is performed only once, the intensity of the detection signal from the light detection unit 21 is weakened in the place where the unevenness exists as shown in FIG. Whether it is concave or convex cannot be determined. Therefore, by performing two-dimensional scanning only once, not only defects (concaves) that are defects on the surface of the object to be inspected, but also dust that can be removed by cleaning operations and cannot be said to be defective (attached to the surface of the object to be inspected) The minute foreign matter (convex) is also erroneously detected as a defect, and the detection accuracy is reduced.

そこで、この比較例では、被検査物100に対する前記焦点面及びピンホール共役面の高さを変えて、各高さで焦点面内のレーザ光の2次元走査を焦点面内の照射光の2次元走査をそれぞれ行う。そして、データ処理部52が、各高さに対応した光検出部21からの検出信号による複数枚の画像を取得し、被検査物100の3次元的な観察を行うことで、凹凸判別を行い、被検査物100の表面上の欠陥であるキズ(凹)を、被検査物100の表面上に付着した微小異物(凸)から区別して検出する。これにより、誤検出が低減されて欠陥検出の精度が高まる。   Therefore, in this comparative example, the height of the focal plane and the pinhole conjugate plane with respect to the inspection object 100 is changed, and two-dimensional scanning of the laser beam in the focal plane is performed at each height. Each dimension scan is performed. Then, the data processing unit 52 acquires a plurality of images based on detection signals from the light detection unit 21 corresponding to each height, and performs three-dimensional observation of the inspection object 100, thereby performing unevenness determination. Scratches (concaves) that are defects on the surface of the inspection object 100 are detected separately from minute foreign substances (convexity) adhering to the surface of the inspection object 100. This reduces false detection and increases the accuracy of defect detection.

しかし、この比較例によれば、被検査物100に対する前記焦点面の高さを相対的に変えて、各高さにおいて焦点面内のレーザ光の2次元走査を行って複数枚の画像を取得する必要があるため、検査時間が長くなってしまう。   However, according to this comparative example, the height of the focal plane is relatively changed with respect to the object to be inspected 100, and two-dimensional scanning of the laser light in the focal plane is performed at each height to obtain a plurality of images. The inspection time becomes longer because it is necessary to do this.

これに対し、本実施の形態では、前述したように、被検査物100に対して前記焦点面等の高さをある高さにして焦点面内のレーザ光の2次元走査を1回行なうだけですむので、検査時間を大幅に短縮することができるのである。   On the other hand, in the present embodiment, as described above, the two-dimensional scanning of the laser light in the focal plane is performed only once with the height of the focal plane or the like being set to a certain height with respect to the inspection object 100. Therefore, the inspection time can be greatly shortened.

また、前記比較例では、光検出部21からの検出信号の信号強度によって凹凸観察する場合に、信号強度が被検査物100の反射率に依存することの影響を受け易い上に、凹凸が焦点深度以内の大きさであれば、信号の変化量が小さいため、検出感度が良くない。   In the comparative example, when the unevenness is observed based on the signal intensity of the detection signal from the light detection unit 21, the signal intensity is easily affected by the dependence on the reflectance of the inspection object 100, and the unevenness is in focus. If the size is within the depth, the change in the signal is small and the detection sensitivity is not good.

これに対し、本実施の形態では、差動増幅器41によって、第1の光検出部21Aからの検出信号と第2の光検出部からの検出信号との差分に応じた差分信号を得るので、信号強度が被検査物100の反射率に依存することの影響を受け難くなるとともに、差分信号における凹部及び凸部での信号の変化量が大きくなって凹部や凸部の検出能力が高まる。   In contrast, in the present embodiment, the differential amplifier 41 obtains a differential signal corresponding to the difference between the detection signal from the first light detection unit 21A and the detection signal from the second light detection unit. In addition to being less susceptible to the signal intensity depending on the reflectance of the object to be inspected 100, the amount of change in the signal at the concave and convex portions in the differential signal is increased, and the detection capability of the concave and convex portions is enhanced.

本実施の形態による表面欠陥検査装置1は、例えば、以下に説明するように変形してもよい。   The surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment may be modified as described below, for example.

第1のピンホール板32Aに代えて、前記光制限部として、例えば、第1のピンホール板32Aのピンホールと同程度の大きさのコアを有する光ファイバを用いてもよい。この場合、前記光ファイバの一方端面を光軸上に配置し、前記光ファイバの他端から射出される光を光検出器33Aで検出するようにすればよい。同様に、第2のピンホール板32Bに代えて、前記光制限部として光ファイバを用いてもよい。   Instead of the first pinhole plate 32A, for example, an optical fiber having a core of the same size as the pinhole of the first pinhole plate 32A may be used as the light limiting portion. In this case, one end face of the optical fiber may be disposed on the optical axis, and light emitted from the other end of the optical fiber may be detected by the photodetector 33A. Similarly, instead of the second pinhole plate 32B, an optical fiber may be used as the light limiting portion.

また、処理部22において差動増幅器41を取り除き、データ処理部42は、第1の光検出部21Aからの検出信号による画像と第2の光検出部21Bからの検出信号による画像をそれぞれ取り込み、それらの画像の差分をとった差分画像を得て、前記差分画像に基づいて前記被検査物の表面における欠陥を検出してもよい。この場合、データ処理部42は、例えば、その差分画像を、標準的な値(凹凸のない場所の値に相当する値)よりも所定値だけ低いレベルを閾値として2値化処理してラベリングし、そのラベリング領域の形状の特徴抽出を行い、その特徴を予め設定した特徴と比較することで、被検査物100の上面の欠陥を検出すればよい。この場合も、実質的には、本実施の形態による表面欠陥検査装置1で用いられている差動増幅器41及びデータ処理部42からなる処理部22の処理と実質的に同様の処理が行われることになる。ただし、S/Nの観点からは、本実施の形態の方がより好ましい。   Further, the differential amplifier 41 is removed in the processing unit 22, and the data processing unit 42 captures an image based on the detection signal from the first light detection unit 21A and an image based on the detection signal from the second light detection unit 21B, respectively. A difference image obtained by taking a difference between the images may be obtained, and a defect on the surface of the inspection object may be detected based on the difference image. In this case, for example, the data processing unit 42 binarizes and labels the difference image using a level that is a predetermined value lower than a standard value (a value corresponding to a value of a place without unevenness) as a threshold value. Then, a feature on the shape of the labeling region is extracted, and the feature is compared with a preset feature to detect a defect on the upper surface of the inspection object 100. Also in this case, substantially the same processing as the processing of the processing unit 22 including the differential amplifier 41 and the data processing unit 42 used in the surface defect inspection apparatus 1 according to the present embodiment is performed. It will be. However, this embodiment is more preferable from the viewpoint of S / N.

以上、本発明の実施の形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention and its modification were demonstrated, this invention is not limited to these.

例えば、前記実施の形態では、落射型顕微鏡構成が採用されているが、本発明では、透過型顕微鏡構成を採用することもできる。本実施の形態のような落射型顕微鏡構成では、照射光による被検査物100からの光学的な応答のうち反射、蛍光、散乱光などを捉えることができるのに対し、透過型顕微鏡構成では、照射光による被検査物100からの光学的な応答のうち蛍光、散乱光、光の位相変化の程度などを捉えることができる。   For example, although the epi-illumination microscope configuration is employed in the embodiment, a transmission microscope configuration may be employed in the present invention. In the epi-illumination microscope configuration as in the present embodiment, reflection, fluorescence, scattered light, etc. can be captured from the optical response from the object 100 to be inspected by the irradiated light, whereas in the transmission microscope configuration, Of the optical response from the object 100 to be inspected by the irradiation light, it is possible to capture the degree of fluorescence, scattered light, phase change of light, and the like.

また、被検査物100は、ガラス基板やシリコン基板やその他の基板などに限定されるものではない。   In addition, the inspection object 100 is not limited to a glass substrate, a silicon substrate, other substrates, or the like.

本発明の一実施の形態による表面欠陥検査装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the surface defect inspection apparatus by one embodiment of this invention. 被検査物の表面の面形状及び図1に示す実施の形態における検出信号等の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the surface shape of the surface of a to-be-inspected object, and the detection signal in embodiment shown in FIG. 比較例による表面欠陥検査装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the surface defect inspection apparatus by a comparative example. 被検査物の表面の面形状及び図2に示す比較例における検出信号等の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the surface shape of the surface of a to-be-inspected object, and the detection signal in the comparative example shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 表面欠陥検査装置
11 レーザ光源
12 ビームエキスパンダ
13 走査ユニット
14 走査レンズ
17 対物レンズ
20 ハーフミラー(光分割部)
21A,21B 光検出部
22 処理部
31A,31B 集光レンズ
32A,32B ピンホール板(光制限部)
33A,33B 光検出器
41 差動増幅器(差分手段)
100 被検査物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface defect inspection apparatus 11 Laser light source 12 Beam expander 13 Scanning unit 14 Scanning lens 17 Objective lens 20 Half mirror (light division part)
21A, 21B Light detection unit 22 Processing unit 31A, 31B Condensing lens 32A, 32B Pinhole plate (light limiting unit)
33A, 33B Photodetector 41 Differential amplifier (difference means)
100 Inspection object

Claims (4)

光を焦点面上に集光して被検査物に照射するとともに前記焦点面上の集光点を走査させる照明光学系と、
前記照明光学系による光の照射によって前記被検査物から得られる光を分割する光分割部と、
前記光分割部により分割された後の1つの光を検出する第1の光検出部と、
前記光分割部により分割された後の他の1つの光を検出する第2の光検出部と、
前記第1及び第2の光検出部からの検出信号に基づいて、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備え、
前記第1の光検出部は、前記1つの光を集光する第1の集光レンズと、前記焦点面付近の第1の平面と共役な位置に配置され前記第1の集光レンズにより集光された光をピンホール状に制限する第1の光制限部と、前記第1の光制限部により制限された後の光を検出する第1の光検出器と、を有し、
前記第2の光検出部は、前記他の1つの光を集光する第2の集光レンズと、前記焦点面付近の第2の平面と共役な位置に配置され前記第2の集光レンズにより集光された光をピンホール状に制限する第2の光制限部と、前記第2の光制限部により制限された後の光を検出する第2の光検出器と、を有し、
前記第1の平面と前記第2の平面とが光軸方向にずれたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
An illumination optical system that condenses light on a focal plane and irradiates the object to be inspected, and scans a condensing point on the focal plane;
A light dividing unit that divides light obtained from the inspection object by irradiation of light by the illumination optical system;
A first light detection unit for detecting one light after being split by the light splitting unit;
A second photodetecting unit for detecting another one of the lights after being divided by the light dividing unit;
A processing unit for detecting defects on the surface of the inspection object based on detection signals from the first and second light detection units;
With
The first light detection unit is disposed at a position conjugate with the first condensing lens that condenses the one light and the first plane near the focal plane, and is collected by the first condensing lens. A first light restriction unit that restricts the emitted light into a pinhole shape, and a first photodetector that detects light after being restricted by the first light restriction unit,
The second light detection unit is disposed at a position conjugate with a second condensing lens that condenses the other one light and a second plane near the focal plane, and the second condensing lens. A second light restricting portion for restricting the light collected by the pinhole shape, and a second photodetector for detecting the light after being restricted by the second light restricting portion,
The surface defect inspection apparatus, wherein the first plane and the second plane are displaced in the optical axis direction.
前記処理部は、前記第1及び第2の光検出部からの検出信号に基づいて凹部であると判定されることを必要条件として、前記被検査物の表面における欠陥を検出することを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検査装置。   The processing unit detects defects on the surface of the inspection object on the condition that the processing unit is determined to be a recess based on detection signals from the first and second light detection units. The surface defect inspection apparatus according to claim 1. 前記処理部は、前記第1の光検出部からの検出信号と前記第2の光検出部からの検出信号との差分に応じた差分信号を得る差分処理部を有し、前記差分信号に基づいて前記被検査物の表面における欠陥を検出することを特徴とする請求項1又は2記載の表面欠陥検査装置。   The processing unit includes a difference processing unit that obtains a difference signal according to a difference between a detection signal from the first light detection unit and a detection signal from the second light detection unit, and is based on the difference signal. 3. A surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein a defect on the surface of the inspection object is detected. 前記処理部は、前記第1の光検出部からの検出信号による画像と前記第2の光検出部からの検出信号による画像との差分をとった差分画像を得て、前記差分画像に基づいて前記被検査物の表面における欠陥を検出することを特徴とする請求項1又は2記載の表面欠陥検査装置。   The processing unit obtains a difference image obtained by taking a difference between an image based on a detection signal from the first light detection unit and an image based on a detection signal from the second light detection unit, and based on the difference image 3. The surface defect inspection apparatus according to claim 1, wherein a defect on the surface of the inspection object is detected.
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