JP2010002223A - Inspection device of surface flaw - Google Patents
Inspection device of surface flaw Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010002223A JP2010002223A JP2008159476A JP2008159476A JP2010002223A JP 2010002223 A JP2010002223 A JP 2010002223A JP 2008159476 A JP2008159476 A JP 2008159476A JP 2008159476 A JP2008159476 A JP 2008159476A JP 2010002223 A JP2010002223 A JP 2010002223A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- detection
- unit
- inspection object
- focal plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
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
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
21A, 21B
33A,
100 Inspection object
Claims (4)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008159476A JP2010002223A (en) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | Inspection device of surface flaw |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008159476A JP2010002223A (en) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | Inspection device of surface flaw |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010002223A true JP2010002223A (en) | 2010-01-07 |
Family
ID=41584077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008159476A Pending JP2010002223A (en) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | Inspection device of surface flaw |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010002223A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103676234A (en) * | 2013-11-29 | 2014-03-26 | 合肥京东方光电科技有限公司 | Detection device, array substrate detection system and array substrate detection method |
-
2008
- 2008-06-18 JP JP2008159476A patent/JP2010002223A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103676234A (en) * | 2013-11-29 | 2014-03-26 | 合肥京东方光电科技有限公司 | Detection device, array substrate detection system and array substrate detection method |
CN103676234B (en) * | 2013-11-29 | 2016-06-01 | 合肥京东方光电科技有限公司 | A kind of detection device, array substrate detection system and method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11726126B2 (en) | Apparatus, method and computer program product for defect detection in work pieces | |
JP4979246B2 (en) | Defect observation method and apparatus | |
JP4500641B2 (en) | Defect inspection method and apparatus | |
TWI713638B (en) | Method for detecting defects and associated device | |
JP2011211035A (en) | Inspecting device, defect classifying method, and defect detecting method | |
JP5268061B2 (en) | Board inspection equipment | |
JP5725501B2 (en) | Inspection device | |
JP2007294604A (en) | Device and method for inspecting external appearance | |
KR102242559B1 (en) | optical inspecting apparatus | |
KR20120092181A (en) | Defect inspection method and device thereof | |
JP6142996B2 (en) | Via shape measuring device and via inspection device | |
JP5104346B2 (en) | Surface defect inspection method and apparatus | |
JP4325909B2 (en) | Defect inspection apparatus, defect inspection method, optical scanning apparatus, and semiconductor device manufacturing method | |
JP4844694B2 (en) | Inspection apparatus and defect classification method | |
JP4523310B2 (en) | Foreign matter identification method and foreign matter identification device | |
JP5114808B2 (en) | Inspection apparatus and defect inspection method | |
JP2010002223A (en) | Inspection device of surface flaw | |
KR100913508B1 (en) | Confocal three-dimensional scanning apparatus and scanning method for the same | |
JP5046054B2 (en) | Defect inspection apparatus, defect inspection method, optical scanning apparatus, and semiconductor device manufacturing method | |
CN113533351A (en) | Panel defect detection device and detection method | |
JP2016102776A (en) | Inspection device and method for inspection | |
JP2007148084A (en) | Focus detector | |
KR20060111142A (en) | Microscope using confocal array detector | |
JP2006189402A (en) | Transparent object inspection device, and transparent object inspection method | |
JPS6375543A (en) | Pattern inspection device |