JP2010537219A

JP2010537219A - 暗視野検査装置

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Publication number: JP2010537219A
Application number: JP2010522831A
Authority: JP
Inventors: キム，タイ−ウーク; パク，ヘイ−ジェ; リ，イル−ホァン
Original assignee: SNU Precision Co Ltd
Current assignee: SNU Precision Co Ltd
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: US20110043794A1; US8223326B2; KR20090089603A; CN101836153A; TW200937007A; KR100913484B1; WO2009104871A3; JP4956725B2; WO2009104871A2; TWI390200B

Abstract

本発明は、暗視野検査装置に関するものであって、本発明に係る暗視野検査装置は、ベース上の被検査体側に光を照射する照明部と、前記被検査体によって反射されて入射される光または前記ベースを透過して入射される光を前記被検査体側にさらに反射する反射部と、前記被検査体によって散乱された光を受光して、前記被検査体を撮像する撮像部とを備え、前記照明部から照射された光のうちの一部は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射され、前記照明部から照射された光のうちの他の一部は、前記反射部に入射され、前記反射部によって前記被検査体側にさらに反射された光は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射されるように、前記照明部、前記反射部、及び前記撮像部が配置されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、暗視野検査装置に関し、より詳細には、照明部から照射された後、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して、被検査体のイメージ撮像にさらに利用する暗視野検査装置に関する。

半導体ウエハ、液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ、ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ、ＯＬＥＤ）のような平板表示装置（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）の製造段階で、各製造工程を経る度に単位工程が問題なく行われたかを検査する必要がある。

例えば、ＬＣＤ製造工程において、基板上に存在する異物質、突出部及び陥没部のような欠陥を検査する方法、上記のような欠陥の他に、基板上のパターン形状の検査のための方法などが多く活用されている。このような基板上の欠陥または基板上のパターン形状の検査のための方法のうちの１つとして暗視野検査方法がある。検査の対象となる被検査体は、直接検出しようとする対象、すなわち、異物やパターン形状部分と鏡面に近い水準のベースで構成されている特徴がある。

図１は、従来の暗視野検査装置の一例の概略図である。

同図に示すように、暗視野検査装置は、ベース１上の被検査体２、例えば、ガラス基板上に置かれた異物質またはガラス基板に形成された突出部及び陥没部を検査する装置である。照明部１０は、ベース１上の被検査体２側に光ａ１、ａ２を照射するように配置される。照明部１０から照射された光ａ１、ａ２は、突出部のような被検査体２によって反射・散乱されたり、ガラス基板のようなベース１によって反射される。被検査体２によって反射・散乱された光のうちの一部の光ａ１１は、ベース上側に配置された撮像部２０に入射され、撮像部２０に入射された光ａ１１を用いて撮像部２０によって被検査体２のイメージが撮像される。撮像部２０によって撮像されたイメージは、画像処理部３０によって分析されて、ベース１上に被検査体２が存在するか否か、またはその被検査体２がどのような欠陥の一種であるかが認知できる。

しかし、照明部１０から照射された光ａ１、ａ２のうちの一部は、被検査体２によって反射・散乱されて撮像部２０側に進むが（ａ１１参照）、他の一部は、被検査体２によって反射・散乱されて撮像部２０が配置されていない側に進むか（ａ１２参照）、ベース１によって反射されて、同様に撮像部２０が配置されていない側に進むようになる（ａ２２参照）。このように、撮像部２０が配置されていない側に進む光ａ１２、ａ２２は、全て捨てられ、被検査体２のイメージを撮像するのに、照明部１０が有している光量を十分に使用できなくなり、照明部１０が特定方向のみで照射することになるため、被検査体２の特定面（入射される照明が直接散乱される側）のみが強調されて撮像されるという問題がある。

したがって、本発明は、上記のような従来の問題を解決するためのものであって、その目的は、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、外部に捨てられる光を回収して再使用することにより、一定の光量を有している照明部の光を最大限に効果的に用いて基板の観察・検査時、その性能及び効率を向上させることができ、回収した光を反対方向でも照らすことにより、照明部のさらなる構成なく、被検査体の多くの面を照射できる暗視野検査装置を提供することにある。

そこで、上記の目的を達成するための本発明の暗視野検査装置は、ベース上の被検査体側に光を照射する照明部と、前記被検査体によって反射されて入射される光または前記ベースを透過して入射される光を前記被検査体側にさらに反射する反射部と、前記被検査体によって散乱された光を受光して、前記被検査体を撮像する撮像部とを備え、前記照明部から照射された光のうちの一部は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射され、前記照明部から照射された光のうちの他の一部は、前記反射部に入射され、前記反射部によって前記被検査体側にさらに反射された光は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射されるように、前記照明部、前記反射部、及び前記撮像部が配置されることを特徴とする。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記被検査体が、前記ベースの一面に設けられ、前記照明部及び前記反射部が、前記ベースの一面から離れた位置に配置され、前記反射部に入射される光は、前記被検査体によって反射される光または前記ベースによって反射される光を含んでいることが好ましい。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記照明部の中心部と前記反射部の中心部とを連結する光軸が前記ベースと実質的に平行になるように、前記照明部及び前記反射部が配置されることが好ましい。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記反射部が、前記被検査体または前記ベースによって反射されて入射される光を反射させる第１の反射ミラーと、該第１の反射ミラーによって反射されて入射される光を前記被検査体側にさらに反射する第２の反射ミラーとを備え、前記被検査体及び第１の反射ミラー間の光経路と、前記第２の反射ミラー及び被検査体間の光経路とが互いに一致しないことが好ましい。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記被検査体が、前記ベースの一面に設けられ、前記照明部が、前記ベースの一面の反対面である他面から離れた位置に配置され、前記反射部が、前記ベースの一面から離れた位置に配置され、前記反射部に入射される光は、前記被検査体によって反射される光または前記ベースを透過する光を含んでいることが好ましい。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記照明部が、レーザ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、及びハロゲンランプのうち、いずれか１つを備えることが好ましい。

本発明に係る暗視野検査装置において、前記反射部に入射される方向に対して前記反射部の前方に配置され、前記反射部に入射される光または前記反射部から出射される光を集光する集光部をさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、外部に散乱・反射される光を回収できる反射部を備え、反射部によって回収された光をさらに撮像部側に入射されるようにして再使用することにより、別途の照明部を追加せずとも、定められた照明部から出る一定の光量を最大限に利用することができる暗視野検査装置が提供される。

また、被検査体において、照明部から光が照射される部分だけでなく、反射部から光が照射される部分でも光が散乱されるなど、被検査体の全体で散乱される光を用いて被検査体を撮像することができるので、被検査体の検査性能及び効率が向上する暗視野検査装置が提供される。

従来の暗視野検査装置の一例の概略図である。本発明の第１の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。本発明の第２の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。本発明の第３の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。本発明の第４の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。

以下、本発明に係る暗視野検査装置の好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳しく説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。

同図に示すように、本実施形態の暗視野検査装置１００は、照明部から照射された後、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して被検査体のイメージ撮像にさらに利用するものであって、照明部１１０と、撮像部１２０と、画像処理部１３０と、反射部１４０と、集光部１５０とを備える。

前記照明部１１０は、ベース１上の被検査体２側に光を照射する。前記ベース１は、平板表示装置（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）で用いられるガラス基板などを備え、前記被検査体２は、ガラス基板上に置かれた異物質、ガラス基板に形成された突出部及び陥没部を備える。前記照明部１１０から照射される光の光源としては、レーザ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源などを用いるのが一般的であり、そのほか、様々な光源などを用いることができる。

前記撮像部１２０は、被検査体２によって散乱された光を受光して被検査体２のイメージを撮像する。前記撮像部１２０としては、ラインカメラ（ｌｉｎｅｃａｍｅｒａ）またはエリアカメラ（ａｒｅａｃａｍｅｒａ）などを用いるのが一般的であり、そのほか、暗視野検査装置に使用される様々なイメージキャプチャー手段を用いることができる。前記撮像部１２０によって受光される光は、照明部１１０から照射されて被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部１２０側に進む光（Ｌ１１０、Ｌ１１１参照）と、後述の反射部１４０によって反射されて被検査体２側に第２の経路ＬＡ２に沿って進み、被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部１２０側に進む光（Ｌ１３０、Ｌ１３１参照）とを備える。

前記画像処理部１３０は、撮像部１２０によって撮像された被検査体２のイメージを分析し、その被検査体２が良否の判定において許容可能であるか否か、またはその被検査体２がどのような欠陥の一種であるかなどを判別する。

前記反射部１４０は、被検査体２によって反射されて反射部１４０に入射される光またはベース１に反射して反射部１４０に入射される光を被検査体２側に反射する。前記反射部１４０としては、入射される光の９９％以上を反射させるように処理された反射ミラーなどを用いるのが一般的であり、そのほか、様々な反射率を有する反射ミラーを用いることもできる。前記反射部１４０に入射される光は、照明部１１０から照射されて被検査体２によって反射され、第２の経路ＬＡ２に沿って反射部１４０側に進む光（Ｌ１１０、Ｌ１１２参照）と、照明部１１０から照射されてベース１によって反射され、第２の経路ＬＡ２に沿って反射部１４０側に進む光（Ｌ１２０、Ｌ１２２参照）とを備える。

前記集光部１５０は、反射部１４０に入射される光または反射部１４０から出射される光を集光するものであって、反射部１４０に入射される方向に対して第２の経路ＬＡ２に沿って反射部１４０の前方に配置される。前記集光部１５０としては、光を所望の方向及び場所に集中させるのに用いられる集光レンズなどを用いるのが一般的である。前記集光部１５０によって反射部１４０に入射される光は、反射部１４０の表面内に集中されることができ、反射部１４０から出射される光も被検査体２近傍に集中されることができる。また、このような反射光の偏光を制御・利用する構造を追加させることができるが、反射される光を偏光させる現象は、ブリュースター法則（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ'ｓＬａｗ）などの理論によりよく説明することができる。

本実施形態の暗視野検査装置１００は、ベース１を基準として照明部１１０と反射部１４０とが同一の側に配置されることを特徴とする。被検査体２は、ベース１の一面１ａに設けられ、照明部１１０と反射部１４０とは、ベース１の一面１ａから離れた位置に配置される。したがって、照明部１１０から照射された光のうちの一部は、被検査体２によって反射されて反射部１４０に入射されることもあり（Ｌ１１０、Ｌ１１２）、照明部１１０から照射された光のうちの他の一部は、ベース１によって反射されて反射部１４０に入射されることもある（Ｌ１２０、Ｌ１２２）。

以下、上述したように構成された本実施形態に係る暗視野検査装置１００において、照明部１１０から照射された光の進行経路について、図２を参照して概略的に説明する。

照明部１１０から照射された光のうちの一部は、被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部１２０側に進む（Ｌ１１０、Ｌ１１１）。照明部１１０から照射された光のうちの他の一部は、被検査体２によって反射され、第２の経路ＬＡ２に沿って反射部１４０に入射される（Ｌ１１０、Ｌ１１２）。照明部１１０から照射された光のうちのまた他の一部は、ベース１によって反射され、第２の経路ＬＡ２に沿って反射部１４０に入射される（Ｌ１２０、Ｌ１２２）。

このように、集光部１５０を経て反射部１４０に入射された光（Ｌ１１２、Ｌ１２２）は、さらに被検査体２側に反射される。反射部１４０によって反射された光（Ｌ１３０）は、第２の経路ＬＡ２に沿って被検査体２側に進み、その光は、さらに被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部１２０側に進む（Ｌ１３１）。

上述したように構成された本実施形態に係る暗視野検査装置は、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、外部に散乱・反射される光を回収できる反射部を備え、反射部によって回収された光をさらに撮像部側に入射されるようにして再使用することにより、別途の照明部を追加せずとも、定められた照明部から出る一定の光量を最大限に利用することのできる効果を得ることができる。

また、被検査体において、照明部から光が照射される部分だけでなく、反射部から光が照射される部分でも光が散乱されるなど、被検査体の全体領域で散乱される光を用いて被検査体を撮像することができるので、被検査体を検査する性能及び効率を向上させることができるという効果を得ることができる。

一方、図３は、本発明の第２の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。

同図に示すように、本実施形態の暗視野検査装置２００は、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して被検査体のイメージ撮像にさらに利用するものであって、照明部２１０と、撮像部２２０と、画像処理部２３０と、反射部２４０と、集光部２５０とを備える。同図において、照明部２１０、撮像部２２０、画像処理部２３０、反射部２４０、集光部２５０の各々は、本発明の第１の実施形態に係る暗視野検査装置において、同一の名称で記述された照明部１１０、撮像部１２０、画像処理部１３０、反射部１４０、集光部１５０と同一の構成及び機能を有するものであって、それら各々に対する詳細な説明は省略する。

本実施形態の暗視野検査装置２００は、ベース１を基準として照明部２１０と反射部２４０とが同一の側に配置され、照明部２１０の中心部と反射部２４０の中心部とを連結する光軸がベース１に対して実質的に平行になるように（平行になるように、またはわずかの角度の分だけ傾斜するように）、照明部２１０及び反射部２４０が配置されることを特徴とする。撮像部２２０の中心部を貫通する光軸は、ベース１と直交しつつ、照明部２１０の中心部と反射部２４０の中心部とを結ぶ光軸とも直交する。

したがって、照明部２１０から照射された光のうちの一部は、何の媒介物によっても妨害を受けずに、反射部２４０に直接入射されることもあり（Ｌ２４０）、照明部２１０から照射された光のうちの他の一部は、被検査体２によって反射されて反射部２４０に入射されることもあり（Ｌ２１０、Ｌ２１２）、照明部２１０から照射された光のうちのまた他の一部は、ベース１によって反射されて反射部２４０に入射されることもある（Ｌ２２０、Ｌ２２２）。

照明部２１０から照射された光のうちの一部は、被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部２２０側に進み（Ｌ２１０、Ｌ２１１）、反射部２４０によって反射された光Ｌ２３０は、第２の経路ＬＡ２に沿って被検査体２側に進み、その光は、さらに被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部２２０側に進む（Ｌ２３１）。

一方、図４は、本発明の第３の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。

同図に示すように、本実施形態の暗視野検査装置３００も、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して、被検査体のイメージ撮像にさらに利用するものであって、照明部３１０と、撮像部３２０と、画像処理部３３０と、反射部３４０と、集光部３５０とを備える。同図において、照明部３１０、撮像部３２０、画像処理部３３０、反射部３４０、集光部３５０の各々は、本発明の第１の実施形態に係る暗視野検査装置において、同一の名称として記述された照明部１１０、撮像部１２０、画像処理部１３０、反射部１４０、集光部１５０と同一の構成及び機能を有するものであって、それら各々に対する詳細な説明は省略する。

本実施形態の暗視野検査装置３００は、ベース１を基準として照明部３１０と反射部３４０とが互いに異なる側に配置されることを特徴とする。被検査体２は、ベース１の一面１ａに設けられ、照明部３１０は、ベース１の一面１ａの反対面である他面１ｂから離れた位置に配置され、反射部３４０は、ベース１の一面１ａから離れた位置に配置される。

したがって、照明部３１０から照射された光のうちの一部は、ベース１を透過して被検査体２によって散乱され、撮像部３２０側に入射されることもあり（Ｌ３１０、Ｌ３１１）、照明部３１０から照射された光のうちの他の一部は、ベース１を透過して被検査体２によって反射され、反射部３４０に入射されることもあり（Ｌ３１０、Ｌ３１２）、照明部３１０から照射された光のうちのまた他の一部は、ベース１を透過して反射部３４０に入射されることもある（Ｌ３２０、Ｌ３２２）。反射部３４０によって反射された光Ｌ３３０は、第２の経路ＬＡ２に沿って被検査体２側に進み、その光は、さらに被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部３２０側に進む（Ｌ３３１）。

一方、図５は、本発明の第４の実施形態に係る暗視野検査装置の概略図である。

同図に示すように、本実施形態の暗視野検査装置４００は、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して、被検査体のイメージ撮像にさらに利用するものであって、照明部４１０と、撮像部４２０と、画像処理部４３０と、反射部４４２、４４４と、集光部４５０とを備える。同図において、照明部４１０、撮像部４２０、画像処理部４３０、反射部４４２、４４４、集光部４５０の各々は、本発明の第１の実施形態に係る暗視野検査装置において、同一の名称として記述された照明部１１０、撮像部１２０、画像処理部１３０、反射部１４０、集光部１５０と同一の構成及び機能を有するものであって、それら各々に対する詳細な説明は省略する。

本実施形態の暗視野検査装置４００は、反射部が被検査体２またはベース１によって反射されて入射される光を反射させる第１の反射ミラー４４２と、第１の反射ミラー４４２によって反射されて入射される光を被検査体２側にさらに反射する第２の反射ミラー４４４とを備えることを特徴とする。被検査体２は、ベース１の一面１ａに設けられ、照明部４１０、第１の反射ミラー４４２、及び第２の反射ミラー４４４は、ベース１の一面１ａから離れた位置に共に配置される。

したがって、照明部４１０から照射された光のうちの一部は、被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部４２０側に進み（Ｌ４１０、Ｌ４１１）、照明部４１０から照射された光のうちの他の一部は、被検査体２によって反射され、第３の経路ＬＡ３に沿って第１の反射ミラー４４２に入射されることもあり（Ｌ４１０、Ｌ４１２）、照明部４１０から照射された光のうちのまた他の一部は、ベース１によって反射され、第３の経路ＬＡ３に沿って第１の反射ミラー４４２に入射されることもある（Ｌ４２０、Ｌ４２２）。

第１の反射ミラー４４２に入射された光は、第１の反射ミラー４４２によって全て反射されて第２の反射ミラー４４４側に進み（Ｌ４４０）、第２の反射ミラー４４４に入射された光は、第２の反射ミラー４４４によって反射され、第４の経路ＬＡ４に沿ってさらに被検査体２側に進む（Ｌ４３０）。被検査体２側に進んだ光は、被検査体２によって散乱され、第１の経路ＬＡ１に沿って撮像部４２０側に進む（Ｌ４３１）。

本実施形態では、被検査体２及び第１の反射ミラー４４２間の光経路と第２の反射ミラー４４４及び被検査体２間の光経路とが互いに一致しないように、第１の反射ミラー４４２及び第２の反射ミラー４４４が配置される。また、被検査体２及び第１の反射ミラー４４２間の光経路間には、集光部４５０（例えば、集光レンズ）または偏光板などの光学素子を配置することができる。第１の反射ミラー４４２及び第２の反射ミラー４４４間の光経路間または第２の反射ミラー４４４及び被検査体２間の光経路間にも、それぞれ集光レンズまたは偏光板などの光学素子を配置することができる。

上述したように構成された本実施形態に係る暗視野検査装置は、一対の反射ミラーを備えて、反射部に入射される光経路と反射部によって反射される光経路とを一致させる必要がないので、装置の構成を多様化させることができ、様々なケースに対応できる交換性を高める効果を得ることができる。

本発明の権利範囲は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、添付された特許請求の範囲内で様々な形の実施形態で実現され得る。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有した者であれば、変形可能な多様な範囲まで本発明の請求の範囲の記載の範囲内にあるものとみなす。

本発明は、照明部から照射された後、被検査体のイメージを撮像する撮像部側に入射されず、撮像部の外部に散乱または反射される光を回収して、被検査体のイメージ撮像にさらに利用する暗視野検査装置に用いられることができる。

Claims

ベース上の被検査体側に光を照射する照明部と、
前記被検査体によって反射されて入射される光または前記ベースを透過して入射される光を前記被検査体側にさらに反射する反射部と、
前記被検査体によって散乱された光を受光して、前記被検査体を撮像する撮像部とを備え、
前記照明部から照射された光のうちの一部は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射し、前記照明部から照射された光のうちの他の一部は、前記反射部に入射し、前記反射部によって前記被検査体側にさらに反射された光は、前記被検査体によって散乱されて前記撮像部に入射するように、前記照明部、前記反射部、及び前記撮像部が配置されることを特徴とする暗視野検査装置。
前記被検査体が、前記ベースの一面に設けられ、前記照明部及び前記反射部が、前記ベースの一面から離れた位置に配置され、前記反射部に入射する光が、前記被検査体によって反射される光または前記ベースによって反射される光を含むことを特徴とする請求項１に記載の暗視野検査装置。
前記照明部の中心部と前記反射部の中心部とを結ぶ光軸が前記ベースと実質的に平行になるように、前記照明部及び前記反射部が配置されることを特徴とする請求項２に記載の暗視野検査装置。
前記反射部が、
前記被検査体または前記ベースによって反射されて入射される光を反射させる第１の反射ミラーと、該第１の反射ミラーによって反射されて入射される光を前記被検査体側にさらに反射する第２の反射ミラーとを備え、
前記被検査体から第１の反射ミラーまでの間の光経路と、前記第２の反射ミラーから被検査体間までの光経路とが互いに一致しないことを特徴とする請求項２に記載の暗視野検査装置。
前記被検査体が、前記ベースの一面に設けられ、前記照明部が、前記ベースの一面の反対面である他面から離れた位置に配置され、前記反射部が、前記ベースの一面から離れた位置に配置され、
前記反射部に入射される光が、前記被検査体によって反射される光または前記ベースを透過する光を含むことを特徴とする請求項１に記載の暗視野検査装置。
前記照明部が、レーザ光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源、及びハロゲンランプのうち、いずれか１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の暗視野検査装置。
前記反射部に入射される方向に対して前記反射部の前方に配置され、
前記反射部に入射される光または前記反射部から出射される光を集光する集光部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の暗視野検査装置。