JP2010107355A - 光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置 - Google Patents

光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置 Download PDF

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博 末木
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和隆 谷口
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大日本スクリーン製造株式会社
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Abstract

【課題】容易な調整作業によって複数の撮像装置で同じ波長帯の光を受光できる光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置を提供する。
【解決手段】薄膜に対して光を照射することによって、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像の一部を少なくとも含む第1領域を撮像する。また、第1領域と重複する重複領域を有し、当該重複領域に上記像の一部が少なくとも含まれる第2領域を撮像する。薄膜に照射されてその反射光がそれぞれ撮像されるまでの光路上に第1光学フィルタおよび第2光学フィルタをそれぞれ配置して、特定の波長帯の光を透過させる。それぞれ撮像された重複領域の像を用いて、第1光学フィルタの透過波長帯と第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示すパラメータを算出する。算出されたパラメータに基づいて、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きを変更する。
【選択図】図5

Description

本発明は、光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置に関し、より特定的には、膜厚ムラを検査する際に用いられる光学フィルタを調整する方法および膜厚ムラを検査するムラ検査装置に関する。
従来、半導体基板やガラス基板(以下、単に基板と記載する)等の主面上に形成される薄膜における膜厚のムラを検査する検査装置が開発されている。例えば、基板上に形成された薄膜に光を照射し、当該薄膜からの反射光および透過光による光干渉を利用して膜厚のムラを検査する検査装置が開示されている(例えば、特許文献1および2参照)。
上記特許文献1で開示されたムラ検査装置は、光学フィルタを介して上記薄膜からの反射光および透過光を受光して、光の強度分布を撮像する撮像部(例えば、ラインセンサカメラ)を備えている。そして、当該ムラ検査装置は、上記光学フィルタの傾きを変更することによって、当該光学フィルタの透過波長帯を調整し、膜厚のムラを検出する精度を向上させている。
上記特許文献2で開示されたムラ検査装置も、光学フィルタを介して上記薄膜からの反射光および透過光を受光して、光の強度分布を撮像する撮像部を備えている。そして、当該ムラ検査装置は、上記膜厚に対する特定波長の干渉光の強度変動の割合(感度)が、当該膜厚に依存して変化する影響を補正しながら、得られる画像における所定の空間周波数帯域の振幅の度合いを膜厚ムラとして検出している。
特開2006−292487号公報 特開2007−57521号公報
ここで、大型基板の主面全面に形成された薄膜を検査対象とする場合、光の強度分布を撮像する撮像装置を複数備え、当該複数の撮像装置を用いて同時に異なる領域からの光の強度分布を撮像することが必要となる。このとき、各撮像装置が受光する光の波長帯を相対的に同じにしなければ、各撮像装置で同じ像が得られない。
しかしながら、上記特許文献1および2で開示されたムラ検査装置を用いる場合、各撮像装置が受光する波長帯を合わせるためには、各撮像装置に備えられている光学フィルタの透過波長帯の調整を行った後、調整後の精度を確認する必要がある。したがって、各撮像装置の調整作業が非常に困難となり、多大な調整時間を要することになる。
それ故に、本発明の目的は、上述した課題に鑑み、容易な調整作業によって複数の撮像装置で同じ波長帯の光を受光できる光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第1の発明は、光照射工程、第1撮像工程、第2撮像工程、第1濾光工程、第2濾光工程、算出工程、および傾き変更工程を含む光学フィルタ調整方法である。光照射工程は、薄膜に対して光を照射することによって、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像を形成する。第1撮像工程は、光照射工程で形成された像の一部を少なくとも含む第1領域を撮像する。第2撮像工程は、第1領域と重複する重複領域を有し、当該重複領域に光照射工程で形成された像の一部が少なくとも含まれる第2領域を撮像する。第1濾光工程は、光照射工程で薄膜に照射されてその反射光が第1撮像工程で撮像されるまでの光路上に第1光学フィルタを配置して、特定の波長帯の光を透過させる。第2濾光工程は、光照射工程で薄膜に照射されてその反射光が第2撮像工程で撮像されるまでの光路上に第2光学フィルタを配置して、特定の波長帯の光を透過させる。算出工程は、第1撮像工程および第2撮像工程でそれぞれ撮像された重複領域の像を用いて、第1光学フィルタの透過波長帯と第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示すパラメータを算出する。傾き変更工程は、算出工程で算出されたパラメータに基づいて、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きを変更する。
第2の発明は、上記第1の発明において、算出工程では、第1光学フィルタの透過波長帯と第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示す相関係数がパラメータとして算出される。傾き変更工程では、算出工程で算出された相関係数が所定の閾値より小さい場合、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きが変更される。
第3の発明は、上記第2の発明において、算出工程では、第1撮像工程で撮像された重複領域内と第2撮像工程で撮像された重複領域内とにおいて、薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が順次選択され、当該画素毎の光量の関係に基づいて、相関係数が算出される。
第4の発明は、上記第2の発明において、感度調整工程をさらに含む。感度調整工程は、算出工程で相関係数を算出した際の回帰直線に基づいて、第1撮像工程で撮像される感度および第2撮像工程で撮像される感度の少なくとも一方を調整する。
第5の発明は、上記第1の発明において、算出工程では、第1撮像工程で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置と第2撮像工程で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置との差、および第1撮像工程で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置と第2撮像工程で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置との差の総和がパラメータとして算出される。傾き変更工程では、算出工程で算出された総和が所定の閾値より大きい場合、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きが変更される。
第6の発明は、上記第1の発明において、算出工程では、第1撮像工程で撮像された重複領域内と第2撮像工程で撮像された重複領域内とにおいて、薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が順次選択され、当該画素毎の光量の差分を2乗した値の総和がパラメータとして算出される。傾き変更工程では、算出工程で算出された総和が所定の閾値より大きい場合、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きが変更される。
第7の発明は、上記第1の発明において、対象物載置工程をさらに含む。対象物載置工程は、膜厚を変動させた薄膜を上面に形成した板状部材を撮像対象物として載置する。光照射工程では、撮像対象物の上面に形成された薄膜に対して光が照射され、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像が形成される。
第8の発明は、上記第1の発明において、対象物載置工程をさらに含む。対象物載置工程は、薄膜を上面に形成した所定形状の板状部材を撮像対象物として載置する。算出工程では、第1撮像工程および第2撮像工程でそれぞれ撮像された撮像対象物の形状を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータが算出される。
第9の発明は、上記第1の発明において、対象物載置工程をさらに含む。対象物載置工程は、所定の基準マークが重複領域内に形成されたステージ上に、薄膜を上面に形成した撮像対象物を当該基準マークと重畳しない位置に載置する。算出工程では、第1撮像工程および第2撮像工程でそれぞれ撮像された基準マークの位置を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータが算出される。
第10の発明は、上記第1の発明において、薄膜は、上面に所定の基準マークが形成された撮像対象物の当該上面に形成される。算出工程では、第1撮像工程および第2撮像工程でそれぞれ撮像された基準マークの位置を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータが算出される。
第11の発明は、光照射部、第1撮像部、第2撮像部、第1光学フィルタ、第2光学フィルタ、傾き変更部、および算出部を備えるムラ検査装置である。光照射部は、薄膜に対して光を照射する。第1撮像部は、光照射部が照射した光が薄膜の上面および下面でそれぞれ反射した反射光の干渉による像の一部を少なくとも含む第1領域を撮像する。第2撮像部は、第1領域と重複する重複領域を有し、当該重複領域に光照射部で形成された像の一部が少なくとも含まれる第2領域を撮像する。第1光学フィルタは、光照射部で照射され薄膜で反射して第1撮像部が撮像するまでの光路上に配置され、特定の波長帯の光を透過させる。第2光学フィルタは、光照射部で照射され薄膜で反射して第2撮像部が撮像するまでの光路上に配置され、特定の波長帯の光を透過させる。傾き変更部は、第1光学フィルタおよび第2光学フィルタの少なくとも一方の光路に対する傾きを変更する。算出部は、第1撮像部および第2撮像部でそれぞれ撮像された重複領域の像を用いて、第1光学フィルタの透過波長帯と第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を、傾き変更部で傾きを変更するパラメータとして算出する。
第12の発明は、上記第11の発明において、算出部は、第1光学フィルタの透過波長帯と第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示す相関係数をパラメータとして算出し、当該相関係数が所定の閾値より小さい場合、傾き変更部による傾きの変更が必要であるとする。
第13の発明は、上記第12の発明において、算出部は、第1撮像部で撮像された重複領域内と第2撮像部で撮像された重複領域内とにおいて、薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を順次選択し、当該画素毎の光量の関係に基づいて、相関係数を算出する。
第14の発明は、上記第12の発明において、感度調整部をさらに備える。感度調整部は、第1撮像部で撮像される感度および第2撮像部で撮像される感度の少なくとも一方を調整する。算出部は、相関係数を算出した際の回帰直線を、感度調整部が感度調整する指標として算出する。
第15の発明は、上記第11の発明において、算出部は、第1撮像部で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置と第2撮像部で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置との差、および第1撮像部で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置と第2撮像部で撮像された重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置との差の総和をパラメータとして算出し、当該総和が所定の閾値より大きい場合、傾き変更部による傾きの変更が必要であるとする。
第16の発明は、上記第11の発明において、算出部は、第1撮像部で撮像された重複領域内と第2撮像部で撮像された重複領域内とにおいて、薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を順次選択し、当該画素毎の光量の差分を2乗した値の総和をパラメータとして算出し、当該総和が所定の閾値より大きい場合、傾き変更部による傾きの変更が必要であるとする。
第17の発明は、上記第11の発明において、対象物載置部をさらに備える。対象物載置部は、膜厚を変動させた薄膜を上面に形成した板状部材を撮像対象物として載置する。光照射部は、撮像対象物の上面に形成された薄膜に対して光を照射し、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像を形成する。
第18の発明は、上記第11の発明において、対象物載置部をさらに備える。対象物載置部は、薄膜を上面に形成した所定形状の板状部材を撮像対象物として載置する。算出部は、第1撮像部および第2撮像部でそれぞれ撮像された撮像対象物の形状を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータを算出する。
第19の発明は、上記第11の発明において、対象物載置部をさらに備える。対象物載置部は、所定の基準マークが重複領域内となるステージ面に形成され、薄膜を上面に形成した撮像対象物を当該基準マークと重畳しない位置に載置する。算出部は、第1撮像部および第2撮像部でそれぞれ撮像された基準マークの位置を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータを算出する。
第20の発明は、上記第11の発明において、薄膜は、上面に所定の基準マークが形成された撮像対象物の当該上面に形成される。算出部は、第1撮像部および第2撮像部でそれぞれ撮像された基準マークの位置を用いて、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいてパラメータを算出する。
上記第1の発明によれば、大型基板等の主面全面に形成された薄膜を検査対象とする複数の撮像装置が受光する波長帯が相対的に同じとなるため、各撮像工程で同じ像が得られることとなる。例えば、光学フィルタの透過波長帯に製造個体差がある場合であっても、傾き変更工程で光学フィルタの透過波長帯が相対的に合わせられるため、複数の撮像装置が受光する透過波長帯を精度良く一致させることができ、複数の撮像装置間の個体差を吸収して安定した検査を実現することができる。この波長帯を調整する際、各撮像装置の透過波長帯の数値を絶対的に合わせるのではなく、パラメータを用いて相対的に同じ透過波長帯に調整しているため、各撮像装置の調整作業が容易となり、短時間で調整を終えることができる。
上記第2の発明によれば、全体的な光量の差があったとしても、相関係数を算出することによって、一般的な算出方法で容易に光学フィルタの傾きを変更するパラメータを得ることができる。
上記第3の発明によれば、重複領域内において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を順次選択し、当該画素毎の光量の関係を用いれば、容易に相関係数を算出することができる。
上記第4の発明によれば、相関係数を算出した際の回帰直線に基づいて、第1撮像工程および第2撮像工程における相対的な受光感度の差を、容易に補正することが可能となる。
上記第5の発明によれば、全体的な光量の差があったとしても、光量が極大となる画素位置および極小となる画素位置の差分の総和を用いることによって、容易に光学フィルタの傾きを変更するパラメータを得ることができる。
上記第6の発明によれば、光量の差分を2乗した総和を用いることによって、容易に光学フィルタの傾きを変更するパラメータを得ることができる。
上記第7の発明によれば、積極的に膜厚を変動させた薄膜を用いることによって、光学フィルタの調整に好適な画像を得ることができる。
上記第8の発明によれば、撮像対象物の形状を利用して、重複領域において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を精確に抽出することができる。
上記第9の発明によれば、ステージ上に形成された基準マークを利用して、重複領域において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を精確に抽出することができる。
上記第10の発明によれば、撮像対象物上に形成された基準マークを利用して、重複領域において薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を精確に抽出することができる。
本発明のムラ検査装置によれば、上述した光学フィルタ調整方法と同様の効果を得ることができる。
以下、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係るムラ検査装置について説明する。例えば、当該ムラ検査装置は、半導体基板やガラス基板(以下、単に基板と記載する)等の主面上に形成される薄膜における膜厚のムラを検査する。なお、図1は、本発明の一実施形態に係るムラ検査装置の全体構成の一例を示す側面図である。図2は、当該ムラ検査装置の主要部の構成の一例を示す上面図である。図3は、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bの構造の一例を示す側断面図である。
図1に示すように、ムラ検査装置は、基板Pの一方の主面上に形成された薄膜Fの膜厚ムラを検査する。例えば、薄膜Fは、パターン形成用のレジスト膜であり、基板Pの主面上にレジスト液を塗布することにより形成される。なお、薄膜Fは、絶縁膜や導電膜でもよく、塗布以外の方法(例えば、蒸着法、化学気相成長法、スパッタリング等)により形成されたものであってもよい。ムラ検査装置は、大略的に、第1撮像部1a、第2撮像部1b、第1濾光機構2a、第2濾光機構2b、ステージ3、ガイド31、モータ32、およびライン照明4を備えている。
ここで、以下の説明を具体的にするために、ムラ検査装置に対して設定する座標系について定義する。図1および図2に示すように、互いに直交するXYZ軸をムラ検査装置に対して定義する。具体的には、ムラ検査装置のステージ3が移動する水平方向をX軸とし、当該X軸に直交する水平方向をY軸とする。また、ムラ検査装置の上下方向をZ軸とし、上方向をZ軸正方向とする。
ステージ3は、薄膜Fが形成された主面を上側に向けた基板Pを、その上面に載置して保持する。ステージ3の上面は、好ましくは黒色艶消しで着色される。モータ32には、ステージ3の一部と螺合するボールねじ(図示省略)が接続され、モータ32が駆動することによってモータ32の回転軸が回転する方向にボールねじが回転する。また、ガイド31は、図示X軸方向に延設される。そして、ステージ3は、モータ32の駆動力を受けて、ガイド31に沿って基板Pの主面に沿うX軸方向に水平移動する。なお、モータ32の駆動(回転速度、回転方向)は、制御部5(図4参照)によって制御される。
ライン照明4は、ステージ3の上方(Z軸正方向)空間に設置され、ステージ3に保持された基板Pの主面上の薄膜Fに向けて光を出射する。例えば、ライン照明4は、ハロゲンランプ、石英ロッド、およびシリンドリカルレンズを備える。ハロゲンランプは、白色光(すなわち、可視領域全ての波長帯の光を含む光)を出射する光源である、石英ロッドは、ステージ3の移動方向に直交するY軸方向に延設された円柱状のロッドであり、その端部にハロゲンランプを配設する。また、シリンドリカルレンズは、Y軸方向に延設され、石英ロッドに沿って付設される。このような構成によって、ハロゲンランプから出射された光が石英ロッドに入射し、Y軸方向に伸びる線状光(すなわち、光束断面がY軸方向に伸びた線状となる光)に変換される。そして、石英ロッドの側面から出射された線状光は、シリンドリカルレンズを介して基板Pの主面に対して傾斜した方向から当該主面に入射する。このように、ライン照明4は、基板Pの主面に沿うと共にステージ2の移動方向(X軸方向)に直交する線状光を、基板Pの主面上の薄膜Fへ照射する。なお、図1においては、ライン照明4から基板Pに出射される線状光の光路を破線で示している。
ライン照明4から出射された線状光は、基板Pの主面上に形成された薄膜Fに対して0°より大きい入射角(例えば、基板Pの主面に対して入射角60°)で入射する。そして、薄膜Fに入射した線状光の一部は、薄膜Fの上面(表面)で反射する。一方、薄膜Fがライン照明4からの線状光に対する光透過性を有しているため、当該線状光のうち薄膜Fの上面で反射しなかった線状光は、薄膜Fを透過して基板Pの主面(すなわち、薄膜Fの下面)で反射する。そして、薄膜Fの上面で反射した線状光と基板Pの主面で反射した線状光との干渉光が、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bを介して第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにそれぞれ入射する。なお、図1においては、基板Pから第1撮像部1aおよび第2撮像部1bに入射する干渉光の光路も破線で示している。
なお、ライン照明4は、基板P上に形成された薄膜Fに好ましくない影響を与える波長帯の光が出射する光に含まれている場合、当該波長帯の光を透過しないフィルタ等をライン照明4からから基板Pに至る光路上に設けてもかまわない。また、薄膜Fが赤外線に対して透過性を有する場合、ハロゲンランプに代えて赤外線を出射する光源をライン照明4に設けてもかまわない。
また、ライン照明4は、石英ロッドに代えて複数の光ファイバを直線状に配列したファイバアレイを設けて、ハロゲンランプからの光がファイバアレイを通過することにより線状光に変換してもよい。また、ライン照明4は、ハロゲンランプおよび石英ロッドに代えて、直線状に配列された複数の光源から線状光を出射してもかまわない。
第1撮像部1aおよび第2撮像部1bは、それぞれステージ3の上方(Z軸正方向)空間に設置され、それぞれ第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bを介して、ライン照明4から出射されて薄膜Fで反射した上記干渉光を受光する。例えば、図2に示すように、第1撮像部1aは、ステージ3においてY軸正方向側となるステージ3の上面領域の一部を撮像対象領域とする。一方、第2撮像部1bは、ステージ3においてY軸負方向側となるステージ3の上面領域の一部を撮像対象領域とする。そして、第1撮像部1aの撮像対象領域と第2撮像部1bの撮像対象領域とは、ステージ3の上面中央付近でそれぞれの一部が重複するように設定される。
例えば、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bは、それぞれラインセンサおよび集光レンズを備える。集光レンズは、基板Pからラインセンサまでの上記光路上に配置され、薄膜Fで反射した干渉光のうち、第1濾光機構2aまたは第2濾光機構2bを透過した波長帯の干渉光をラインセンサに向けて集光する。ラインセンサは、CCD(Charge Coupled Device)がY軸方向に列設され、集光レンズで集光されて結像された波長帯の干渉光を受光し、受光した光の強度分布を制御部5へ出力する。つまり、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bが繰り返し光の強度分布を示すデータを制御部5へ出力することによって、制御部5は、基板Pおよびステージ3の移動中に、各CCDから出力される出力値のY軸方向における分布を繰り返し取得することができる。
第1濾光機構2aは、基板Pから第1撮像部1aまでの上記光路上に配置され、上記干渉光のうち、特定の波長帯の光のみを透過させて第1撮像部1aへ出射する。また、第2濾光機構2bは、基板Pから第2撮像部1bまでの上記光路上に配置され、上記干渉光のうち、特定の波長帯の光のみを透過させて第2撮像部1bへ出射する。なお、第1濾光機構2aと第2濾光機構2bとは、図示C軸を中心に図示A方向にそれぞれに設けられている光学フィルタ12を傾斜させることによって、相対的に同じ波長帯の光のみを透過させる。以下、図3を用いて、光学フィルタ12を傾斜させる傾斜機構14の一例について説明する。
図3において、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bは、それぞれ光学フィルタ12、フィルタ枠13、および傾斜機構14を備えている。そして、傾斜機構14は、支持部材141、フィルタ回転軸142、マイクロメータ143、およびバネ144を備えている。なお、図3においては、支持部材141のみを断面形状で示しており、支持部材141内部に配置される他の構成要素の側面が見える状態で示している。
光学フィルタ12は、狭い波長帯の光を透過する可視狭帯域フィルタ(例えば、半値幅10nmの狭帯域干渉フィルタ)である。光学フィルタ12は、基板Pから第1撮像部1aおよび第2撮像部1bへの光路(図3では、一点鎖線で示す)上にそれぞれ配置される。これら光学フィルタ12によって、基板Pからの干渉光のうち、光学フィルタ12が透過させる特定の波長帯の光のみが透過して第1撮像部1aおよび第2撮像部1bへそれぞれ出射される。
また、光学フィルタ12は、例えば円環状のフィルタ枠13の内周部に固設されている。フィルタ枠13の外側には、光学フィルタ12の中心を通るY軸方向にそれぞれ突設されるフィルタ回転軸142が設けられる。そして、フィルタ回転軸142は、それぞれ支持部材141と嵌合され、フィルタ回転軸142を中心に支持部材141に対して図示A方向に回転可能に光学フィルタ12およびフィルタ枠13が支持される。また、支持部材141は、光学フィルタ12の受光面が基板Pから第1撮像部1aまたは第2撮像部1bへの光路と交差し、かつ、直交する方向を向くように、例えば上記集光レンズに固定される。
傾斜機構14は、基板Pから第1撮像部1aおよび第2撮像部1bへの光路(図3に示す一点鎖線)に対する光学フィルタ12の傾きを変化させる。傾斜機構14が光学フィルタ12の傾きを変化させることによって、基板Pからの干渉光に対する光学フィルタ12の透過波長帯が変化する。
マイクロメータ143は、支持部材141に設けられ、その伸縮部がフィルタ枠13の下端部と当接して、当該伸縮部が伸びた場合にフィルタ回転軸142を中心とした上記回転方向の一方方向(例えば、図示A方向のうち、時計方向)にフィルタ枠13が回転する。バネ144は、支持部材141に設けられる弾性体であり、フィルタ回転軸142を中心とした上記回転方向の他方方向(例えば、図示A方向のうち、反時計方向)にフィルタ枠13の上端部を付勢する。傾斜機構14は、マイクロメータ143の伸縮部が伸張(すなわち、フィルタ枠13の下端部を押し出す)ことによって、バネ144が収縮してフィルタ枠13が光学フィルタ12と共にフィルタ回転軸142を中心とした一方方向(例えば、時計方向)に回動する。また、マイクロメータ143の伸縮部が短縮(すなわち、フィルタ枠13の下端部を引き戻す)ことによって、収縮状態のバネ144の反発力によりフィルタ枠13と共に光学フィルタ12が反時計方向に回動する。このように、マイクロメータ143の伸縮部を伸張または短縮することによって、光学フィルタ12の上記光路に対する傾きが変化する。
傾斜機構14によって光学フィルタ12の透過面が上記光路に対して傾けられると、基板Pからの干渉光に対する光学フィルタ12の透過波長帯の中心波長が短波長側にシフトされる。一例として、光学フィルタ12が1°傾けられることにより、透過波長帯が約0.5nmだけ短波長側にシフトする。
なお、傾斜機構14は、他の態様によって光学フィルタ12を傾斜させてもかまわない、例えば、光学フィルタ12のフィルタ回転軸142の端部にステッピングモータの駆動軸を接合し、制御部5(図4参照)の制御に応じてステッピングモータが駆動する態様でもかまわない。この場合、制御部5の制御に応じて、光学フィルタ12がフィルタ回転軸142を中心に回動して、光路に対する光学フィルタ12の傾きが自動的に調整される。
次に、図4を参照して、ムラ検査装置における制御機能の概略構成について説明する。なお、図4は、ムラ検査装置の制御機能の一例を示すブロック図である。
図4において、ムラ検査装置は、上述した構成部の他に、制御部5、モータドライバ33、およびディスプレイ51を備えている。
例えば、制御部5は、一般的なコンピュータシステムで構成され、内蔵されるコンピュータが用いるハードディスクやメモリ等の記憶媒体やユーザがムラ検査装置に指示等を入力する入力装置を有している。制御部5は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにて受光した光の強度分布(基板Pの主面の領域に対応する分布)に基づいて、薄膜Fの膜厚ムラを検査する。具体的には、制御部5は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bからの出力を受け付けて基板Pの主面に対応する光の強度分布を示す2次元画像を生成し、2次元画像の各画素の値から薄膜Fの膜厚ムラを検出する。そして、制御部5は、上記2次元画像や、薄膜Fのムラ検査結果を示す情報を、ディスプレイ51に出力して表示する。
また、制御部5は、ムラ検査装置における各構成部の動作を制御する。具体的には、制御部5は、モータドライバ33を介して、モータ32の駆動を制御する。また、制御部5は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bの撮像動作を制御する。
次に、図5〜図8を参照して、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにそれぞれ備えられている光学フィルタ12の透過波長帯を調整する動作の一例について説明する。なお、図5は、ムラ検査装置において光学フィルタ12の透過波長帯を調整する動作の一例を示すフローチャートである。図6は、光学フィルタ12の透過波長帯を調整するための対象物が載置されたムラ検査装置のステージ3上の状態の一例を示す上面図である。図7は、第1画像、第2画像、および比較領域の一例を説明するための模式図である。図8は、第1画像および第2画像の画素値における相関係数の一例を説明するための図である。なお、図5に示すフローチャートにおいては、ムラ検査装置の動作のうち、光学フィルタ12の透過波長帯を調整する動作について説明し、本願発明と直接関連しない他の動作については詳細な説明を省略する。また、図5では、制御部5等が実行する各ステップを「S」と略称する。
ムラ検査装置(制御部5)の電源がオンされると、制御部5は、記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込んで当該プログラムの実行が可能となる状態となる。図5に示すフローチャートは、以上の処理が完了した後に当該プログラムを実行することによって行われるムラ検査装置の動作を示すフローチャートである。
図5において、ムラ検査装置は、初期設定を行って(ステップS51)、次のステップに処理を進める。例えば、上記ステップS51において、図6に示すように、ムラ検査装置のステージ3上には、光学フィルタ12の透過波長帯を調整するための対象物が載置される。ここで、上記対象物は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bそれぞれに設けられている光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な差を効率よく比較するために、膜厚を積極的に変動させた薄膜Fsがその上面に形成された所定形状(例えば、円形)の平板部材である。そして、上記対象物は、形成された薄膜Fsを上面として、第1撮像部1aの撮像対象領域と第2撮像部1bの撮像対象領域とが重複する位置に載置される。また、上記ステップS51において、制御部5は、透過波長帯を調整する動作で用いられる各データを初期化して、メインメモリ等のデータ格納領域を初期設定する。
次に、制御部5は、モータドライバ33を介してモータ32を駆動させて、ステージ3の位置を初期位置まで水平移動させる(ステップS52)。そして、制御部5は、モータドライバ33を介してモータ32を駆動させて、所定の移動速度で上記初期位置からステージ3の移動を開始して(ステップS53)、次のステップに処理を進める。
次に、ムラ検査装置は、ライン照明4から線状光を上記対象物に対して出射し(ステップS54)、次のステップに処理を進める。なお、上記ステップS53において、ステージ3の水平移動が開始されているため、ライン照明4によって線状光が照射される領域は、ステージ3の水平移動に応じて上記対象物に対して移動していくことになる。
次に、制御部5は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bがそれぞれの撮像対象領域を同時に撮像する制御を行い(ステップS55)、次のステップに処理を進める。上記ステップS55では、ライン照明4からの線状光が上記対象物の主面で反射し、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bの光学フィルタ12をそれぞれ透過することによって、特定の透過波長帯の干渉光のみが第1撮像部1aおよび第2撮像部1bへ導かれる。第1撮像部1aおよび第2撮像部1bでは、集光レンズを介して、上記対象物の主面からの透過波長帯の干渉光をラインセンサによりそれぞれ受光する。そして、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bは、それぞれ撮像対象領域に対する反射光の選択波長帯における強度分布を取得して、その情報(例えば、ラインセンサの各CCDの出力値)を制御部5へ出力する。
次に、制御部5は、ステージ3が移動終了位置まで水平移動したか否かを判断する(ステップS56)。そして、制御部5は、ステージ3が移動終了位置まで水平移動していない場合、上記ステップS54およびステップS55を繰り返すことによって、制御部5は、撮像対象領域に対する反射光の強度分布を取得する処理を繰り返す。一方、制御部5は、ステージ3が移動終了位置まで水平移動した場合、次のステップS57へ処理を進める。
これらステップS54〜ステップS56の処理によって、ムラ検査装置は、ステージ3が初期位置から移動終了位置まで水平移動している間、上記対象物からの干渉光の強度分布が繰り返し取得されることにより、上記対象物の全体について透過波長帯における干渉光の強度分布が取得される。
ステップS57において、制御部5は、モータドライバ33を介してモータ32を停止させて、ステージ3の水平移動を停止し、ライン照明4による線状光の出射および第1撮像部1aおよび第2撮像部1bによる撮像処理を終了して、次のステップに処理を進める。
次に、制御部5は、比較領域に対して、第1画像の画素値と第2画像の画素値との間の相関係数を算出し(ステップS58)、次のステップに処理を進める。ここで、図7および図8を参照して、上記ステップS58で用いる第1画像、第2画像、および比較領域と、相関係数とについて説明する。
図7において、第1画像は、第1撮像部1aから取得した干渉光の強度分布に基づいて生成される2次元画像である。第2画像は、第2撮像部1bから取得した干渉光の強度分布に基づいて生成される2次元画像である。そして、比較領域は、第1撮像部1aの撮像対象領域と第2撮像部1bの撮像対象領域とが重複する領域(重複領域)のうち、上記対象物が少なくとも含まれる領域である。そして、上記ステップS58では、上記重複領域内に設定された比較領域を撮像している第1画像の画素値と、同じ比較領域を撮像している第2画像の画素値との間の相関係数を算出する。例えば、1画素をステージ3上における100μm×100μmとして、上記比較領域に相当する第1画像の画素および第2画像の画素がそれぞれ100画素×1000画素程度となるように、上記比較領域を設定する。
ここで、第1画像において比較領域に相当する画像と第2画像において同じ比較領域に相当する画像とを抽出するためには、それぞれの基準となる撮像物を設ければよい。一例として、上記対象物の外周形状(例えば、円形)を基準として、同じ比較領域に相当する画像を第1画像および第2画像からそれぞれ抽出する。つまり、この場合、第1画像および第2画像でそれぞれ撮像されている対象物の形状に基づいて、重複領域内において上記対象物(薄膜Fs)上の同じ位置にそれぞれ対応する画素群が設定され、当該画素群から同じ比較領域に相当する画像が抽出されることになる。他の例として、上記重複領域におけるステージ3の上面に基準マークを設け、上記対象物を当該基準マークに重畳しないように載置する。そして、上記ステージ3上の基準マークを基準として、同じ比較領域に相当する画像を第1画像および第2画像からそれぞれ抽出する。さらに他の例として、対象物の上面に基準マークを設ける。そして、上記対象物上の基準マークを基準として、同じ比較領域に相当する画像を第1画像および第2画像からそれぞれ抽出する。
制御部5は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bからそれぞれ取得した干渉光の強度分布に対して、膜厚の変動に起因する輝度値(光量)の差を強調する画像処理(コントラスト強調処理)を行って、上記第1画像および上記第2画像をそれぞれ生成してもかまわない。例えば、制御部5は、上記対象物上の強度分布を示す元画像に対して、メディアンフィルタにより平滑化処理を行って平滑化画像を求め、元画像の各画素の値を平滑化画像の対応する画素の値で除算することにより、膜厚変動による輝度値(光量)の変動よりも、広範囲における輝度値(光量)の変動を除去する画像処理を行うことによって、上記コントラスト強調処理を行う。このような画像処理によって、薄膜Fsの膜厚の変動が画素値の変動として強調表現された2次元画像が、第1画像および第2画像としてそれぞれ得られることになる。
上記対象物に形成された薄膜Fsの膜厚が異なると薄膜Fsの反射率も異なるため、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにてそれぞれ受光する干渉光の強度も異なる。例えば、図8に示すように、薄膜Fsの膜厚分布にムラが生じている場合は、生成される第1画像および第2画像においてもそれぞれの画素値にムラ(干渉縞)が生じる。
光学フィルタ12の透過波長帯が変更されると薄膜Fsと反射率との関係も変化するため、上記第1画像および第2画像に生じる干渉縞も変化する。したがって、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯とが相対的に異なる場合、上記第1画像における比較領域の干渉縞形状と上記第2画像における同じ比較領域の干渉縞形状とが異なるものとなる。この場合、第1画像および第2画像の同じ位置に対応するそれぞれの画素(例えば、図8に示す画素K1と画素K2)の画素値を比較した場合、当該画素値が相対的に異なることがある。つまり、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯とが相対的に異なる状態で生成された第1画像および第2画像を用いて、基板P上に形成された薄膜F(図1参照)のムラを検査する場合、薄膜Fsの膜厚と反射率との関係がそれぞれ異なるため正確なムラ検査ができない。
一方、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯とが相対的に同じである場合、上記第1画像における比較領域の干渉縞形状と上記第2画像における同じ比較領域の干渉縞形状とが同じとなる。このように、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯とが相対的に同じ状態で生成された第1画像および第2画像を用いて、基板P上に形成された薄膜Fのムラを検査する場合、薄膜Fの膜厚と反射率との関係がそれぞれ同じになるため、広範囲に渡って均質なムラ検査が可能となる。この場合、第1画像および第2画像の同じ位置に対応するそれぞれの画素の画素値を比較した場合、第1画像全体の明るさと第2画像全体の明るさとが同じであれば、当該画素値が相対的に同じとなる。したがって、上記画素値が相対的に同じとなって、図8の下図に示すように第1画像での画素値に対応する第2画像での画素値の関係が第1画像の画素値=第2画像の画素値の関係となり、その相関係数が1に近い値となる。また、第1画像全体の明るさと第2画像全体の明るさとが異なるが、それぞれの干渉縞形状が同じである場合、第1画像での画素値に対応する第2画像での画素値の関係が1次関数(直線)で定義される関係となり、その相関係数が1に近い値となる。一方、上記第1画像における比較領域の干渉縞形状と上記第2画像における同じ比較領域の干渉縞形状とが異なる場合、第1画像での画素値に対応する第2画像での画素値の関係が離散する状態となり、その相関係数が小さな値となる。上記ステップS58では、第1画像での画素値に対応する第2画像での画素値の関係を相関係数で評価することによって、上記第1画像における比較領域の干渉縞形状と上記第2画像における同じ比較領域の干渉縞形状とが同じであるか否かを評価する。
なお、上述したように第1画像および第2画像における干渉縞形状の相違を評価しようとする場合、干渉縞があまり生じていない画像を用いた評価は不適となる。したがって、本実施例では、上記対象物として、膜厚を積極的に変動させた薄膜Fsがその上面に形成された平板部材を用いている。これによって、積極的に干渉縞が生じた第1画像および第2画像を生成することができるため、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯との相対評価に好適な画像となる。
図5に戻り、上記ステップS58の処理の後、制御部5は、上記ステップS58で算出された相関係数が予め定められた閾値以上か否かを判断する(ステップS59)。そして、制御部5は、上記ステップS58で算出された相関係数が予め定められた閾値未満である場合、次のステップS60に処理を進める。一方、制御部5は、上記ステップS58で算出された相関係数が予め定められた閾値以上である場合、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bの光学フィルタ12が適正に調整されたと判断して、当該フローチャートによる処理を終了する。
ステップS60において、ムラ検査装置は、傾斜機構14によって光学フィルタ12の傾きが調整され、上記ステップS52に戻って処理を繰り返す。なお、上記ステップS60における光学フィルタ12の傾き調整は、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bの光学フィルタ12の少なくとも一方に対して行えばよく、光学フィルタ12の透過面を光路に対して傾けることによって、光学フィルタ12の透過波長帯の中心波長を短波長側にシフトすることが可能であるため、第1撮像部1aの光学フィルタ12の透過波長帯と第2撮像部1bの光学フィルタ12の透過波長帯とを相対的に同じにするように調整することが可能である。そして、この傾き調整によって、ムラ検査装置では、前回の処理とは異なる透過波長帯の干渉光が第1撮像部1aおよび/または第2撮像部1bにより受光されて第1画像および第2画像が生成され、再度、相関係数による評価が行われることになる。なお、上記ステップS60における光学フィルタ12の傾き調整は、作業者が傾斜機構14を手動で操作してもいいし、制御部5が自動的に傾斜機構14の動作を制御してもかまわない。
このような光学フィルタ12の傾き調整が完了した後、ムラ検査装置では、基板P上に形成された薄膜Fの膜厚が検査される。例えば、ムラ検査装置は、制御部5によって第1画像および第2画像における各画素値のばらつきの程度が検査され、予め設定されているムラ閾値よりもばらつきの程度が大きい領域が存在する場合、当該領域が基板Pに形成された薄膜Fにおいて許容範囲を超える膜厚ムラが生じている領域として検出される。なお、生成された第1画像および第2画像や薄膜Fのムラ検査結果は、必要に応じてディスプレイ51に表示してもよい。
このように、上記ムラ検査装置では、大型基板等の主面全面に形成された薄膜を検査対象とする複数の撮像装置(第1撮像部1aおよび第2撮像部1b)が受光する波長帯が相対的に同じとなるため、各撮像装置で同じ像が得られることとなる。例えば、光学フィルタ12の透過波長帯に製造個体差(例えば、中心波長において±2nm〜±5nm程度の個体差)がある場合であっても、上述した調整動作で光学フィルタ12の透過波長帯が相対的に合わせられるため、複数の撮像装置が受光する透過波長帯を精度良く一致させることができ、複数の撮像装置間の個体差を吸収して安定したムラ検査を実現することができる。この波長帯を調整する際、各撮像装置の透過波長帯の数値を絶対的に合わせるのではなく、相関係数を用いて相対的に同じ透過波長帯に調整しているため、各撮像装置の調整作業が容易となり、短時間で調整を終えることができる。
また、上記ムラ検査装置では、第1画像全体の明るさと第2画像全体の明るさとが異なるが、それぞれの干渉縞形状が同じである場合、第1画像での画素値に対応する第2画像での画素値の関係が1次関数で定義される関係(回帰直線)となった相関係数が評価される。したがって、第1画像の画素値=第2画像の画素値の関係にはない1次関数で定義される関係で相関係数が1に近い値となった場合、受光する波長帯が相対的に同じであるが第1撮像部1aおよび第2撮像部1bの個体差等によって受光感度が異なることが考えられる。この場合、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにおける受光感度の差の傾向が、上記1次関数によって判明しているため、当該1次関数を用いて何れか一方のデータを補正することによって、相対的に等しい第1画像および第2画像が得られることになる。このように、上記ムラ検査装置では、相関係数を算出した際の回帰直線に基づいて、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにおける相対的な受光感度の差を、容易に補正することも可能となる。
なお、上述した光学フィルタ12の傾き調整処理では、第1画像において比較領域に相当する画像と第2画像において同じ比較領域に相当する画像との間で、同一画素位置での輝度値(光量)の相関係数を求め、当該相関係数の大きさによって光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価している。しかしながら、他の手法を用いて、光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価してもかまわない。
一例として、第1画像および第2画像において輝度(光量)の極大を示す位置および極小を示す位置の差を用いて、光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価する。具体的には、第1画像の比較領域に相当する画像において、輝度(光量)の極大を示す位置(第1極大位置)および極小を示す位置(第1極小位置)をそれぞれ求める。また、第2画像の比較領域に相当する画像において、輝度(光量)の極大を示す位置(第2極大位置)および極小を示す位置(第2極小位置)をそれぞれ求める。そして、第1極大位置と第2極大位置との差分および第1極小位置と第2極小位置との差分をそれぞれ総和して、当該総和が閾値未満であれば光学フィルタ12の透過波長帯が相対的に一致しているとする。つまり、第1の例では、上記総和が閾値以上であれば、光学フィルタ12の傾きが調整されることになる。このように第1の例では、上述した相関係数による一致度評価と同様に、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにおける相対的な受光感度の差があっても、光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価することが可能となる。
他の例として、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにおける相対的な受光感度が同じである場合、第1画像において比較領域に相当する画像と第2画像において同じ比較領域に相当する画像との間における同一画素位置での輝度値(光量)の差を用いて、光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価する。具体的には、第1画像において比較領域に相当する画像と第2画像において同じ比較領域に相当する画像との間で、同一画素位置での輝度値(光量)の差分の2乗をそれぞれ総和して、当該総和が閾値未満であれば光学フィルタ12の透過波長帯が相対的に一致しているとする。つまり、第2の例では、上記総和が閾値以上であれば、光学フィルタ12の傾きが調整されることになる。このように第2の例では、第1撮像部1aおよび第2撮像部1bにおける相対的な受光感度が同じである場合、簡単な計算によって光学フィルタ12の透過波長帯の相対的な一致度を評価することが可能となる。
また、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bは、ライン照明4から第1撮像部1aおよび第2撮像部1bへのそれぞれの光路上に配置されれば、他の位置に配置されてもかまわない。例えば、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bは、ライン照明4から基板Pへの光路上に配置されてもよい。
また、上述した光学フィルタ12の傾き調整処理は、ムラ検査の対象となる複数の基板Pに対して、当該ムラ検査前に一度行えばよい。一般的に、ムラ検査装置では複数枚の同種類の基板Pの膜厚ムラが連続的に検査されるが、光学フィルタ12の傾き調整は1枚目の基板Pの検査前のみに行えばよく、その後の傾き調整は不要である。このように、ムラ検査装置では、複数枚の基板Pの膜厚ムラを連続的に検査する場合、光学フィルタ12の透過波長帯の調整に係る作業を簡素化することができる。
また、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bは、互いに異なる複数の狭い波長帯の光を選択的にそれぞれ透過する複数の光学フィルタから、選択的に光路上に配置可能に構成してもかまわない。例えば、第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bは、それぞれ上記複数の光学フィルタを保持する円板状のフィルタホイールに設置し、当該フィルタホイールを回転させる回転モータを備える。また、フィルタホイールは、その法線方向が基板Pから第1撮像部1aおよび第2撮像部1bに至る光路に平行になるようにそれぞれ配置され、フィルタホイールに設けられた複数の光学フィルタには、上述した傾斜機構14がそれぞれ設けられる。そして、制御部5が上記回転モータを駆動させて、選択する光学フィルタの透過面が第1撮像部1aまたは第2撮像部1bへの光路上に配置されるようにフィルタホイールを停止させる。その後、光路上に配置されている光学フィルタに設けられている傾斜機構14を用いて、上述した光学フィルタの傾き調整処理を行うことによって、本発明を適用することが可能となる。
また、上述した説明では、第1撮像部1a、第2撮像部1b、第1濾光機構2a、第2濾光機構2b、およびライン照明4の位置を固定して、ステージ3を水平移動させる態様を用いたが、第1撮像部1a、第2撮像部1b、第1濾光機構2a、第2濾光機構2b、およびライン照明4とステージ3とが相対的に水平移動すればよい。例えば、ステージ3の位置を固定して、第1撮像部1a、第2撮像部1b、第1濾光機構2a、第2濾光機構2b、およびライン照明4を水平移動させてもかまわない。また、ステージ3を一方方向に水平移動させて、第1撮像部1a、第2撮像部1b、第1濾光機構2a、第2濾光機構2b、およびライン照明4を当該一方方向とは逆方向となる他方方向に水平移動させてもかまわない。
また、上述した説明では、比較的大型の基板の主面全面に形成された薄膜等を2つの撮像装置(第1撮像部1aおよび第2撮像部1b)を用いてムラ検査する例を挙げたが、3つ以上の撮像装置を用いても本発明を適用できることは言うまでもない。例えば、第1の撮像装置、第2の撮像装置、および第3の撮像装置の順に3つの撮像装置が設けられている場合、第1の撮像装置への透過波長帯と第2の撮像装置への透過波長帯とを調整した後、第2の撮像装置への透過波長帯と第3の撮像装置への透過波長帯とを調整する。このとき、第1の撮像装置への透過波長帯と第2の撮像装置への透過波長帯とを調整した後は、当該第2の撮像装置への透過波長帯を固定した状態で第3の撮像装置への透過波長帯を調整することによって、上述した動作を各撮像装置に繰り返すことによって同様に各撮像装置への透過波長帯を相対的に同じ状態に調整することができる。
本発明に係る光学フィルタ調整方法およびムラ検査装置は、容易な調整作業によって複数の撮像装置で同じ波長帯の光を受光でき、比較的大型の基板の主面全面に形成された薄膜等を検査対象とする際に用いられる複数の光学フィルタの調整や当該薄膜のムラを検査する装置等に有用である。
本発明の一実施形態に係るムラ検査装置の全体構成の一例を示す側面図 図1のムラ検査装置の主要部の構成の一例を示す上面図 図1の第1濾光機構2aおよび第2濾光機構2bの構造の一例を示す側断面図 図1のムラ検査装置の制御機能の一例を示すブロック図 図1のムラ検査装置において光学フィルタ12の透過波長帯を調整する動作の一例を示すフローチャート 光学フィルタ12の透過波長帯を調整するための対象物が載置されたムラ検査装置のステージ3上の状態の一例を示す上面図 第1画像、第2画像、および比較領域の一例を説明するための模式図 第1画像および第2画像の画素値における相関係数の一例を説明するための図
符号の説明
1a…第1撮像部
1b…第2撮像部
12…光学フィルタ
13…フィルタ枠
14…傾斜機構
141…支持部材
142…フィルタ回転軸
143…マイクロメータ
144…バネ
2a…第1濾光機構
2b…第2濾光機構
3…ステージ
31…ガイド
32…モータ
33…モータドライバ
4…ライン照明
5…制御部
51…ディスプレイ

Claims (20)

  1. 薄膜に対して光を照射することによって、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像を形成する光照射工程と、
    前記光照射工程で形成された像の一部を少なくとも含む第1領域を撮像する第1撮像工程と、
    前記第1領域と重複する重複領域を有し、当該重複領域に前記光照射工程で形成された像の一部が少なくとも含まれる第2領域を撮像する第2撮像工程と、
    前記光照射工程で薄膜に照射されてその反射光が前記第1撮像工程で撮像されるまでの光路上に第1光学フィルタを配置して、特定の波長帯の光を透過させる第1濾光工程と、
    前記光照射工程で薄膜に照射されてその反射光が前記第2撮像工程で撮像されるまでの光路上に第2光学フィルタを配置して、特定の波長帯の光を透過させる第2濾光工程と、
    前記第1撮像工程および前記第2撮像工程でそれぞれ撮像された前記重複領域の像を用いて、前記第1光学フィルタの透過波長帯と前記第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示すパラメータを算出する算出工程と、
    前記算出工程で算出されたパラメータに基づいて、前記第1光学フィルタおよび前記第2光学フィルタの少なくとも一方の前記光路に対する傾きを変更する傾き変更工程とを含む、光学フィルタ調整方法。
  2. 前記算出工程では、前記第1光学フィルタの透過波長帯と前記第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示す相関係数が前記パラメータとして算出され、
    前記傾き変更工程では、前記算出工程で算出された相関係数が所定の閾値より小さい場合、前記第1光学フィルタおよび前記第2光学フィルタの少なくとも一方の前記光路に対する傾きが変更される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  3. 前記算出工程では、前記第1撮像工程で撮像された前記重複領域内と前記第2撮像工程で撮像された前記重複領域内とにおいて、前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が順次選択され、当該画素毎の光量の関係に基づいて、前記相関係数が算出される、請求項2に記載の光学フィルタ調整方法。
  4. 前記算出工程で相関係数を算出した際の回帰直線に基づいて、前記第1撮像工程で撮像される感度および前記第2撮像工程で撮像される感度の少なくとも一方を調整する感度調整工程を、さらに含む、請求項2に記載の光学フィルタ調整方法。
  5. 前記算出工程では、前記第1撮像工程で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置と前記第2撮像工程で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置との差、および前記第1撮像工程で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置と前記第2撮像工程で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置との差の総和が前記パラメータとして算出され、
    前記傾き変更工程では、前記算出工程で算出された総和が所定の閾値より大きい場合、前記第1光学フィルタおよび前記第2光学フィルタの少なくとも一方の前記光路に対する傾きが変更される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  6. 前記算出工程では、前記第1撮像工程で撮像された前記重複領域内と前記第2撮像工程で撮像された前記重複領域内とにおいて、前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が順次選択され、当該画素毎の光量の差分を2乗した値の総和が前記パラメータとして算出され、
    前記傾き変更工程では、前記算出工程で算出された総和が所定の閾値より大きい場合、前記第1光学フィルタおよび前記第2光学フィルタの少なくとも一方の前記光路に対する傾きが変更される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  7. 膜厚を変動させた前記薄膜を上面に形成した板状部材を撮像対象物として載置する対象物載置工程を、さらに含み、
    前記光照射工程では、前記撮像対象物の上面に形成された薄膜に対して光が照射され、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像が形成される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  8. 前記薄膜を上面に形成した所定形状の板状部材を撮像対象物として載置する対象物載置工程を、さらに含み、
    前記算出工程では、前記第1撮像工程および前記第2撮像工程でそれぞれ撮像された前記撮像対象物の形状を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータが算出される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  9. 所定の基準マークが前記重複領域内に形成されたステージ上に、前記薄膜を上面に形成した撮像対象物を当該基準マークと重畳しない位置に載置する対象物載置工程を、さらに含み、
    前記算出工程では、前記第1撮像工程および前記第2撮像工程でそれぞれ撮像された前記基準マークの位置を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータが算出される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  10. 前記薄膜は、上面に所定の基準マークが形成された撮像対象物の当該上面に形成され、
    前記算出工程では、前記第1撮像工程および前記第2撮像工程でそれぞれ撮像された前記基準マークの位置を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素が抽出され、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータが算出される、請求項1に記載の光学フィルタ調整方法。
  11. 薄膜に対して光を照射する光照射部と、
    前記光照射部が照射した光が前記薄膜の上面および下面でそれぞれ反射した反射光の干渉による像の一部を少なくとも含む第1領域を撮像する第1撮像部と、
    前記第1領域と重複する重複領域を有し、当該重複領域に前記光照射部で形成された像の一部が少なくとも含まれる第2領域を撮像する第2撮像部と、
    前記光照射部で照射され前記薄膜で反射して前記第1撮像部が撮像するまでの光路上に配置され、特定の波長帯の光を透過させる第1光学フィルタと、
    前記光照射部で照射され前記薄膜で反射して前記第2撮像部が撮像するまでの光路上に配置され、特定の波長帯の光を透過させる第2光学フィルタと、
    前記第1光学フィルタおよび前記第2光学フィルタの少なくとも一方の前記光路に対する傾きを変更する傾き変更部と、
    前記第1撮像部および前記第2撮像部でそれぞれ撮像された前記重複領域の像を用いて、前記第1光学フィルタの透過波長帯と前記第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を、前記傾き変更部で前記傾きを変更するパラメータとして算出する算出部とを備える、ムラ検査装置。
  12. 前記算出部は、前記第1光学フィルタの透過波長帯と前記第2光学フィルタの透過波長帯との相対的な関係を示す相関係数を前記パラメータとして算出し、当該相関係数が所定の閾値より小さい場合、前記傾き変更部による前記傾きの変更が必要であるとする、請求項11に記載のムラ検査装置。
  13. 前記算出部は、前記第1撮像部で撮像された前記重複領域内と前記第2撮像部で撮像された前記重複領域内とにおいて、前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を順次選択し、当該画素毎の光量の関係に基づいて、前記相関係数を算出する、請求項12に記載のムラ検査装置。
  14. 前記第1撮像部で撮像される感度および前記第2撮像部で撮像される感度の少なくとも一方を調整する感度調整部を、さらに備え、
    前記算出部は、前記相関係数を算出した際の回帰直線を、前記感度調整部が感度調整する指標として算出する、請求項12に記載のムラ検査装置。
  15. 前記算出部は、前記第1撮像部で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置と前記第2撮像部で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極大となる画素の位置との差、および前記第1撮像部で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置と前記第2撮像部で撮像された前記重複領域内における画素毎の光量が極小となる画素の位置との差の総和を前記パラメータとして算出し、当該総和が所定の閾値より大きい場合、前記傾き変更部による前記傾きの変更が必要であるとする、請求項11に記載のムラ検査装置。
  16. 前記算出部は、前記第1撮像部で撮像された前記重複領域内と前記第2撮像部で撮像された前記重複領域内とにおいて、前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を順次選択し、当該画素毎の光量の差分を2乗した値の総和を前記パラメータとして算出し、当該総和が所定の閾値より大きい場合、前記傾き変更部による前記傾きの変更が必要であるとする、請求項11に記載のムラ検査装置。
  17. 膜厚を変動させた前記薄膜を上面に形成した板状部材を撮像対象物として載置する対象物載置部を、さらに備え、
    前記光照射部は、前記撮像対象物の上面に形成された薄膜に対して光を照射し、当該薄膜の上面および下面でそれぞれ反射する反射光の干渉による像を形成する、請求項11に記載のムラ検査装置。
  18. 前記薄膜を上面に形成した所定形状の板状部材を撮像対象物として載置する対象物載置部を、さらに備え、
    前記算出部は、前記第1撮像部および前記第2撮像部でそれぞれ撮像された前記撮像対象物の形状を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータを算出する、請求項11に記載のムラ検査装置。
  19. 所定の基準マークが前記重複領域内となるステージ面に形成され、前記薄膜を上面に形成した撮像対象物を当該基準マークと重畳しない位置に載置する対象物載置部を、さらに備え、
    前記算出部は、前記第1撮像部および前記第2撮像部でそれぞれ撮像された前記基準マークの位置を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータを算出する、請求項11に記載のムラ検査装置。
  20. 前記薄膜は、上面に所定の基準マークが形成された撮像対象物の当該上面に形成され、
    前記算出部は、前記第1撮像部および前記第2撮像部でそれぞれ撮像された前記基準マークの位置を用いて、前記重複領域内において前記薄膜上の同じ位置にそれぞれ対応する画素を抽出し、当該対応する画素間の画素値の関係に基づいて前記パラメータを算出する、請求項11に記載のムラ検査装置。
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