JP2012013614A - Specular inspection method and specular inspection device - Google Patents

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Masahiro Watanabe
正浩 渡辺
Toshihiko Nakada
俊彦 中田
Hideaki Sasazawa
秀明 笹澤
Minoru Yoshida
実 吉田
Tatsuo Hariyama
達雄 針山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a specular inspection device that can quantitatively detect irregularity of a surface with high sensitivity.SOLUTION: A specular inspection method includes the steps of orienting an illumination light irradiated from a light source substantially parallel to be irradiated onto a sample having a specular surface, condensing a light reflected by the sample to which the illumination light is irradiated by a condensation lens, passing the reflection light condensed by the condensation lens from the sample through a pin hole to shield lights except for the reflection light, detecting the reflection light from the sample through the pin hole by a detector arranged at a position offset from a focus position of the condensation lens, and processing a signal detected by the detector. The detector detects the reflection light from the sample through the pin hole under a plurality of conditions and detects a distribution of local irregularity on the sample using a detection signal of the reflection light detected by the detector under the plurality of conditions.

Description

本発明は、鏡面状の試料上の微小な凹凸を検出する鏡面検査方法及びその装置に関する。   The present invention relates to a mirror inspection method and apparatus for detecting minute irregularities on a mirror-like sample.

シリコンウェーハ,圧延された金属,ハードディスク用の基板など,平坦で鏡面状の部材の表面の微小な凹凸は,これを使用したデバイスの動作不良,や,美観上の問題があるので,凹凸を高感度で検出することが求められている。これに対して,特許文献1には魔鏡といわれる現象を用いて検査を行う方法が開示されている。魔鏡現象は,平行光を試料に照射して,この反射光をイメージセンサで検出すると,表面の凹凸に応じて,暗くなったり,明るくなったりする現象である。とくに凹凸の広がりに対して深さあるいは高さの比が非常に小さい凹凸は,ほかの方法である散乱光による検出や,高さプロファイル測定器による方法では感度を得にくいので,魔鏡現象の利用が適している欠陥である。   Small irregularities on the surface of flat, mirror-like members, such as silicon wafers, rolled metal, and hard disk substrates, cause malfunctions in devices that use them, and aesthetic problems. It is required to detect with sensitivity. On the other hand, Patent Document 1 discloses a method of performing inspection using a phenomenon called magic mirror. The magic mirror phenomenon is a phenomenon in which when a sample is irradiated with parallel light and this reflected light is detected by an image sensor, it becomes darker or brighter depending on the surface irregularities. In particular, unevenness whose depth or height ratio is very small with respect to the spread of unevenness is difficult to obtain sensitivity by other methods such as detection by scattered light and the method using a height profile measuring instrument. It is a defect that is suitable for use.

特開2006−84255号公報JP 2006-84255 A

従来の魔鏡現象による表面凹凸検査装置では,画像の明暗だけで検出を行うので,表面の凹凸以外の理由で画像の明暗が起こる場合,たとえば,表面の反射率が場所によって異なる試料の場合には,画像の明暗では凹凸によるものかどうかの見分けがつかない。また,微細な表面粗さがある試料では,これによる散乱(拡散反射)がおこり,鏡面反射による画像の明暗成分を隠してしまい,凹凸の検出感度が得られないという課題があった。また,同上の原因により,凹凸の大きさに対して,定量的な測定ができないという課題もあった。また,凹凸に対する感度を向上するためには,解像度を犠牲にして検出器の焦点を大きくずらす必要があるという課題もあった。   The conventional surface irregularity inspection system using the magic mirror phenomenon detects only the brightness of the image, so if the image becomes dark or dark for reasons other than the surface roughness, for example, if the reflectance of the surface varies depending on the location. It is impossible to tell whether the image is due to unevenness in the brightness of the image. In addition, a sample having a fine surface roughness causes scattering (diffuse reflection) due to this, hiding the bright and dark components of the image due to specular reflection, and there is a problem that the detection sensitivity of the unevenness cannot be obtained. In addition, due to the same reasons as above, there is a problem that quantitative measurement cannot be performed with respect to the size of the unevenness. In addition, in order to improve the sensitivity to unevenness, there is a problem that it is necessary to largely shift the focus of the detector at the expense of resolution.

検出条件を変更した複数の信号あるいは画像を取得し,これらの間の差演算を主とする演算あるいは信号の同期検波により,信号あるいは画像にのった外乱とオフセットを取り去ることで,表面状態によらず高感度な微小凹凸検出を実現する。検出条件を変更する方法としては,検出レンズの焦点面にピンホールを置き,このピンホールを光軸方向にずらすことで,試料表面の曲率が 正の場合に明るくなる画像と,曲率が負の場合に明るくなる画像の2条件で画像をとる。別方法として,前記ピンホールを光軸と垂直方向にずらすことで,ピンホールをずらした方向と同じ方向に傾いた面に対して,像が明るくなるので,さまざまなピンホールのずらし方向に対して画像を取る。また,別方法として,ピンホールを検出レンズの焦点面にピンホールを置いた状態で,試料と共役位置にあるイメージセンサの光軸方向の位置を変化させて画像を取得した場合に,イメージセンサを試料から遠ざけると凹面に対して画像が明るくなり,イメージセンサを試料に近づけと凸面に対して画像が明るくなることとなるので,イメージセンサを焦点位置から試料方向に近づけた場合と,遠ざけた場合の2種類で画像を取得する。   By acquiring multiple signals or images with different detection conditions and calculating the difference between them or by synchronous detection of the signals, the disturbance and offset on the signal or image are removed, and the surface state is restored. Regardless of this, highly sensitive micro unevenness detection is realized. The detection conditions can be changed by placing a pinhole in the focal plane of the detection lens and shifting the pinhole in the direction of the optical axis, resulting in a brighter image when the sample surface curvature is positive, and a negative curvature. In this case, an image is taken under two conditions of a bright image. As another method, by shifting the pinhole in the direction perpendicular to the optical axis, the image becomes brighter on the surface inclined in the same direction as the direction in which the pinhole is shifted. And take a picture. As another method, when an image is acquired by changing the position in the optical axis direction of the image sensor at the conjugate position with the sample while the pinhole is placed on the focal plane of the detection lens, the image sensor If the image sensor is moved away from the sample, the image will be brighter with respect to the concave surface. If the image sensor is moved closer to the sample, the image will be brighter with respect to the convex surface. Acquire images in two cases.

さらに上記に付加して,散乱光を検出するレンズ系と検出器あるいはイメージセンサを設けることで,薄い凹凸のほかに,試料上の異物,傷などを検出することを可能とする。   In addition to the above, by providing a lens system and a detector or an image sensor for detecting scattered light, it is possible to detect foreign matters, scratches, etc. on the sample in addition to thin irregularities.

即ち、上記目的を達成するために、本発明では、鏡面検査装置を、照明光を発射する光源と、光源から発射された照明光を略平行光にして鏡面状の表面を有する試料に照射する照明光照射手段と、照明光照射手段により照明光が照射された試料からの反射光を集光する集光手段と、集光手段で集光された試料からの反射光を通過させて反射光以外の光を遮光するピンホール手段と、集光手段の光軸上で集光手段の焦点位置からずれた位置に配置されてピンホール手段を通過した光を検出する検出手段と、検出手段で集光手段を透過した光を検出した信号を処理する信号処理手段とを備え、検出手段はピンホール手段を通過した光を異なる複数の条件で検出し、信号処理手段は検出手段で異なる複数の条件で検出したピンホール手段を通過した光の検出信号を用いて試料上の局所的な凹凸度の分布を検出するように構成した。   That is, in order to achieve the above object, in the present invention, the specular inspection apparatus irradiates a sample having a specular surface with a light source that emits illumination light and illumination light emitted from the light source as substantially parallel light. Illumination light irradiation means, condensing means for condensing the reflected light from the sample irradiated with the illumination light by the illumination light irradiation means, and reflected light from the sample collected by the condensing means through the reflected light A pinhole means for blocking light other than the light, a detection means for detecting light passing through the pinhole means disposed at a position shifted from the focal position of the light collection means on the optical axis of the light collection means, and a detection means A signal processing means for processing a signal obtained by detecting the light transmitted through the condensing means, the detection means detects light that has passed through the pinhole means under a plurality of different conditions, and the signal processing means is a plurality of different detection means. Passed through pinhole means detected by condition It constituted by using the detection signals to detect the distribution of the local asperity on the sample.

又、上記目的を達成するために、本発明では、鏡面検査方法を、光源から発射された照明光を略平行光にして鏡面状の表面を有する試料に照射し、照明光が照射された試料からの反射光を集光レンズで集光し、集光レンズで集光した試料からの反射光をピンホールを通過させて反射光以外の光を遮光し、ピンホールを通過した試料からの反射光を集光レンズの焦点位置からずれた位置に配置された検出器で検出し、検出器で検出した信号を処理することによって行い、検出器はピンホールを通過した試料からの反射光を異なる複数の条件で検出し、検出器で異なる複数の条件で検出した反射光の検出信号を用いて試料上の局所的な凹凸度の分布を検出するようにした。   In order to achieve the above object, according to the present invention, the specular inspection method is performed by irradiating a sample having a specular surface with illumination light emitted from a light source being substantially parallel light and irradiating the sample with illumination light. Reflected light from the sample is collected by the condenser lens, and the reflected light from the sample collected by the condenser lens is passed through the pinhole to block light other than the reflected light, and reflected from the sample that has passed through the pinhole. The light is detected by a detector arranged at a position shifted from the focal position of the condenser lens, and the signal detected by the detector is processed, and the detector differs in the reflected light from the sample that has passed through the pinhole. Detection was performed under a plurality of conditions, and a local unevenness distribution on the sample was detected using a detection signal of reflected light detected by a detector under a plurality of different conditions.

本発明によれば、シリコンウェーハ,圧延された金属,ハードディスク用の基板などの鏡面状の試料の,試料表面の粗さや反射率の場所による違いの影響をキャンセルしながら,平坦で鏡面状の部材の表面の微小な凹凸を高感度に検出することが可能となる。また,本発明によれば,同時に傷や異物のような欠陥を検出することが可能である。   According to the present invention, a flat, mirror-like member is canceled while canceling the influence of the difference in the surface roughness and reflectivity of a sample of a mirror-like sample such as a silicon wafer, a rolled metal, and a hard disk substrate. It is possible to detect minute irregularities on the surface of the surface with high sensitivity. Further, according to the present invention, it is possible to detect defects such as scratches and foreign matters at the same time.

本発明の第1の実施例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a specular inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例の変形例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the outline of the mirror surface inspection apparatus which concerns on the modification of 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the outline of the mirror surface inspection apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. ピンホールを光軸に沿って前後に振動させて検出した波形信号とそれをピンホールの駆動信号で同期検波した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having carried out synchronous detection with the waveform signal detected by vibrating a pinhole back and forth along an optical axis, and the drive signal of a pinhole. 本発明の第3の実施例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the outline of the mirror surface inspection apparatus which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第3の実施例の変形例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the mirror surface inspection apparatus which concerns on the modification of the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る鏡面検査装置の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the outline of the mirror surface inspection apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 第1,第2,第4の実施例の検出原理を示す光学系の正面図である。It is a front view of the optical system which shows the detection principle of the 1st, 2nd, 4th Example. 第1の実施例の変形例の検出原理を示す光学系の正面図である。It is a front view of the optical system which shows the detection principle of the modification of a 1st Example. 第3の実施例の検出原理を示す光学系の正面図である。It is a front view of the optical system which shows the detection principle of a 3rd Example. 第3の実施例の変形例の検出原理を示す光学系の正面図である。It is a front view of the optical system which shows the detection principle of the modification of a 3rd Example. 魔鏡の原理を示す光学系の正面図である。It is a front view of the optical system which shows the principle of a magic mirror.

まず,図11を用いて魔鏡の原理を示す。光源101から出射した光はレンズ102でいったん集光された後,ピンホール103をとおり,コリメートレンズ104で平行光に変えられたあと,ハーフミラー120で試料1に照射される。試料1で鏡面反射された光は,ハーフミラー120を透過した後,レンズ105と108を通った後,イメージセンサ109上に試料1の像を結ぶ。このとき,試料1の共役(結像)面110からずれた位置にイメージセンサ109を置くと,魔鏡原理により試料1の凹凸に応じた明暗がイメージセンサによって検出されるイメージに現れる。具体的には,試料1上に凹面330が存在すると,光線が内側に曲げられて光線160,161の点線から実線のような軌跡にずれる。すると結像レンズ108によって曲げられた光線160,161は,凹面部330によって曲げられなかったときの点線で表された光線160’,161’と,共役面110で交わり,その後はずれていく。   First, the principle of the magic mirror will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 101 is once condensed by the lens 102, passes through the pinhole 103, converted to parallel light by the collimating lens 104, and then irradiated to the sample 1 by the half mirror 120. The light specularly reflected by the sample 1 passes through the half mirror 120, passes through the lenses 105 and 108, and then forms an image of the sample 1 on the image sensor 109. At this time, if the image sensor 109 is placed at a position deviated from the conjugate (imaging) plane 110 of the sample 1, light and dark according to the unevenness of the sample 1 appears in the image detected by the image sensor by the magic mirror principle. Specifically, when the concave surface 330 exists on the sample 1, the light beam is bent inward and deviates from a dotted line of the light beams 160 and 161 to a locus like a solid line. Then, the light rays 160 and 161 bent by the imaging lens 108 intersect with the light rays 160 ′ and 161 ′ represented by dotted lines when not bent by the concave surface portion 330 at the conjugate plane 110, and then deviate.

ここで,図11(a)のように試料1の共役(結像)面110からずれた位置にイメージセンサ109を置くと,凹面部330から反射した光は凹面部に対応する像の領域330’の内側に集まるため,図11(b)のように凹面部に対応する像領域330’の中心部が明るい像が得られる。逆に試料1上の330部凸面だった場合は,共役面110を過ぎた後光線が発散するので,像領域330’が暗くなることとなる。一方,図11(a)の331のように,試料1上に反射率の異なる部分(図では暗い部分)があると,凹凸がなくても,対応する像領域331’の明るさが変わる(図の例では暗くなる)。これが,凹凸によるものなのか,試料1上の場所による反射率の違いによるものなのかを知ることは困難であった。また明るさの微妙な違いから,凹凸の大きさを定量的に測ることや,感度よく検出することも難しかった。また,試料が完全な鏡面ではなく,散乱反射成分をある程度含む場合には,この成分がイメージセンサ109上に到達しノイズとなるため,凹凸の検出感度が低くなるという問題もあった。また,鏡面状の凹凸以外の,傷や異物のような欠陥の検出は困難であるという問題もあった。   When the image sensor 109 is placed at a position deviated from the conjugate (imaging) plane 110 of the sample 1 as shown in FIG. 11A, the light reflected from the concave surface portion 330 is an image region 330 corresponding to the concave surface portion. Since they gather inside ', a bright image is obtained at the center of the image region 330 ′ corresponding to the concave surface as shown in FIG. On the contrary, in the case of the 330-surface convex surface on the sample 1, since the light beam diverges after passing through the conjugate surface 110, the image region 330 'becomes dark. On the other hand, if there is a portion with a different reflectance (a dark portion in the figure) on the sample 1 as indicated by 331 in FIG. 11A, the brightness of the corresponding image region 331 ′ changes even if there is no unevenness ( It will be dark in the example in the figure). It was difficult to know whether this was due to unevenness or due to the difference in reflectance depending on the location on the sample 1. In addition, due to subtle differences in brightness, it was difficult to quantitatively measure the size of irregularities and detect them with high sensitivity. In addition, when the sample is not a perfect mirror surface and includes a certain amount of scattered reflection components, this component reaches the image sensor 109 and becomes noise, resulting in a problem that the detection sensitivity of the unevenness is lowered. There is also a problem that it is difficult to detect defects such as scratches and foreign objects other than the specular unevenness.

そこで本発明では,図9のように,イメージセンサ109と試料共役面110との位置関係を変化させて,109と109’のように複数のイメージセンサの位置で画像をとる。ここで,109’の位置は共役面110に対してレンズ108に近いほうにずらしておく。すると,試料1上の凹面部330からの鏡面反射光線160,161は,共役面110で鏡面のない場合の光線160’,161’と再度交わる前にイメージセンサ109’で検出されるために,本来の像よりも拡がった状態で検出されることとなり,図9(c)のように,凹面部330に対する像の領域330’の中心が暗くなった像が得られる。逆に109で得られた画像は面部330に対する像の領域330’の中心が明るくなった像が得られる。   Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 9, the positional relationship between the image sensor 109 and the sample conjugate surface 110 is changed, and images are taken at a plurality of image sensor positions such as 109 and 109 '. Here, the position of 109 ′ is shifted closer to the lens 108 with respect to the conjugate plane 110. Then, since the specularly reflected light rays 160 and 161 from the concave surface portion 330 on the sample 1 are detected by the image sensor 109 ′ before crossing again with the light rays 160 ′ and 161 ′ when the conjugate surface 110 has no specular surface, As a result, the image is detected in a state where it is wider than the original image, and as shown in FIG. 9C, an image in which the center of the image region 330 ′ with respect to the concave surface portion 330 becomes dark is obtained. On the contrary, the image obtained in 109 is an image in which the center of the image region 330 ′ with respect to the surface portion 330 becomes bright.

そこで,イメージセンサを共役位置109から,遠い位置に置いた図9(b)のイメージ1と近い位置に置いた図9(c)のイメージ2から,イメージ1−イメージ2を計算することで,明るさのオフセットをキャンセルし,検出感度を向上すると同時に,反射面の違う331のような領域の影響もキャンセルすることができる。さらにこれをイメージ1とイメージ2の平均的な明るさで割った,(イメージ1−イメージ2)/(イメージ1+イメージ2)を計算することで,図9(d)に示すように試料の局所的な反射率の違いに左右されないで凹凸の大きさを定量的に評価することができる。さらに,イメージ1+イメージ2によって試料1の反射率分布を同時に検出することも可能となる。   Therefore, by calculating the image 1-image 2 from the image 2 of FIG. 9C placed at a position close to the image 1 of FIG. 9B where the image sensor is placed far from the conjugate position 109, The offset of brightness can be canceled to improve the detection sensitivity, and at the same time, the influence of a region such as 331 having a different reflection surface can be canceled. Further, by dividing this by the average brightness of image 1 and image 2 and calculating (image 1-image 2) / (image 1 + image 2), as shown in FIG. The size of the unevenness can be quantitatively evaluated without being influenced by the difference in general reflectance. Further, it is possible to simultaneously detect the reflectance distribution of the sample 1 using the image 1 + image 2.

さらに,レンズ105の後ろ側焦点面に絞り107をおくことで,試料1で発生した鏡面反射成分ではない散乱光を遮断し,散乱光が検出イメージにノイズとして重なることを防ぐことができる。   Furthermore, by placing the stop 107 at the rear focal plane of the lens 105, it is possible to block scattered light that is not a specular reflection component generated in the sample 1 and prevent the scattered light from overlapping the detection image as noise.

次に図1を用いて,上記発明を具現化する具体的な装置の形態の一実施例を示す。図1に示した鏡面検査装置は、照明・検出光学系100、信号処理・制御系200及びステージ系300で構成されている。   Next, referring to FIG. 1, an embodiment of a specific apparatus embodying the invention will be described. The mirror surface inspection apparatus shown in FIG. 1 includes an illumination / detection optical system 100, a signal processing / control system 200, and a stage system 300.

照明・検出光学系100は、照明光を発射する光源101、光源101から発射された光を集光するレンズ102、レンズ102で集光された光を通過させるための開口を設けたピンホール103、ピンホール103の開口を通過した光を平行光または略平行光にして試料1に照射するコリメートレンズ104、試料1で反射した光を集光するレンズ105、レンズ105を透過した光の一部を反射して残りを透過させるハーフミラー106、ハーフミラー106を透過した光を通過させるための開口を設けたピンホール107a,ピンホール107aを通過した光を検出するセンサ109a,ハーフミラー106で反射された光を通過させるための開口を設けたピンホール107b,ピンホール107bを通過した光を検出するセンサ109b、中央部に楕円状の孔が設けられて平行光または略平行光が照射された試料1から反射した光のうち正反射光を中央部に設けられた孔を通過させてその周辺の散乱光を反射させるミラー130、ミラー130で反射された試料1からの散乱光を集光する集光レンズ131、集光レンズ131で集光された試料1からの散乱光を検出する検出器132を備えて構成されている。   The illumination / detection optical system 100 includes a light source 101 that emits illumination light, a lens 102 that collects light emitted from the light source 101, and a pinhole 103 that has an opening for allowing the light collected by the lens 102 to pass therethrough. The collimating lens 104 that irradiates the sample 1 with the light that has passed through the opening of the pinhole 103 as parallel light or substantially parallel light, the lens 105 that collects the light reflected by the sample 1, and part of the light that has passed through the lens 105 Mirror 106 for reflecting the light and transmitting the remaining light, pin hole 107 a provided with an opening for passing the light transmitted through half mirror 106, sensor 109 a for detecting the light passing through pin hole 107 a, and reflection by half mirror 106 Pinhole 107b provided with an opening for allowing the transmitted light to pass, and sensor 10 for detecting the light that has passed through pinhole 107b b. The specularly reflected light of the light reflected from the sample 1 which is provided with an elliptical hole at the central part and irradiated with parallel light or substantially parallel light is passed through the hole provided at the central part and scattered around the periphery. A mirror 130 for reflecting light, a condensing lens 131 for condensing scattered light from the sample 1 reflected by the mirror 130, and a detector 132 for detecting scattered light from the sample 1 collected by the condensing lens 131. It is prepared for.

信号処理・制御系200は、センサ109aで試料1からの正反射光を検出した信号を処理するイメージ取得手段201a,センサ109bで試料1からの正反射光を検出した信号を処理するイメージ取得手段201b,イメージ取得手段201aと201bとで取得したイメージを用いて試料1の表面の凹凸を検出する凹凸検出手段202、検出器132で試料1からの散乱光を検出した信号を処理するイメージ取得手段240、凹凸検出手段202とイメージ取得手段240とから出力される信号を処理して試料1上の欠陥を検出する欠陥検出部203、欠陥検出部203で検出した欠陥に関する情報を画面上に出力する表示手段204、欠陥検出部203で検出した欠陥に関する情報を記憶する記憶手段205、ステージ系300を制御するステージ制御手段250、全体を制御する全体制御部210を備えている。   The signal processing / control system 200 includes an image acquisition unit 201a that processes a signal in which specular reflection light from the sample 1 is detected by the sensor 109a, and an image acquisition unit that processes a signal in which the specular reflection light from the sample 1 is detected by the sensor 109b. 201b, an unevenness detection means 202 for detecting unevenness on the surface of the sample 1 using the images acquired by the image acquisition means 201a and 201b, and an image acquisition means for processing a signal in which scattered light from the sample 1 is detected by the detector 132. 240, a defect detection unit 203 that detects a defect on the sample 1 by processing signals output from the unevenness detection unit 202 and the image acquisition unit 240, and outputs information on the defect detected by the defect detection unit 203 on the screen. The display unit 204, the storage unit 205 that stores information about the defects detected by the defect detection unit 203, and the stage system 300 are controlled. Stage control means 250 which includes a general control unit 210 for controlling the whole.

ステージ系300は、X方向に移動可能なXステージ301とX方向に対して直角なY方向に移動可能なYステージ302とを備えている。   The stage system 300 includes an X stage 301 that can move in the X direction and a Y stage 302 that can move in the Y direction perpendicular to the X direction.

次に、上記した構成を備えた鏡面検査装置の動作を説明する。光源101から出射した光はレンズ102でいったん集光された後,ピンホール103を通り,コリメートレンズ104で平行光100に変えられたあと,ハーフミラー120で試料1に照射される。なお,光源101にレーザを用いる場合は,必ずしも集光レンズ102やピンホール103は使用しなくても平行光または略平行光が生成できるので,これら二つ,あるいはいずれかは無い構成も考えられる。   Next, the operation of the mirror inspection apparatus having the above-described configuration will be described. The light emitted from the light source 101 is once condensed by the lens 102, passes through the pinhole 103, converted to parallel light 100 by the collimating lens 104, and then irradiated to the sample 1 by the half mirror 120. When a laser is used as the light source 101, parallel light or substantially parallel light can be generated without necessarily using the condensing lens 102 and the pinhole 103, and a configuration without these two or either is also conceivable. .

試料1で鏡面反射された光は,レンズ105を通った後,ハーフミラー106で二つに分けられ,ピンホール107a,bを通った後,センサ109a,109bで検出される。ピンホールの位置を検出レンズ105の焦点面におくと,試料1が平坦な場合には,この位置で試料1から反射された照明光は集光される。このとき,ピンホール107a,107bを検出レンズ105の焦点面からずらした位置におく。   The light specularly reflected by the sample 1 passes through the lens 105, is divided into two by the half mirror 106, passes through the pinholes 107a and 107b, and is detected by the sensors 109a and 109b. When the position of the pinhole is placed on the focal plane of the detection lens 105, when the sample 1 is flat, the illumination light reflected from the sample 1 at this position is collected. At this time, the pinholes 107 a and 107 b are placed at positions shifted from the focal plane of the detection lens 105.

この図ではピンホール107aはレンズ105から遠い(レンズ105の焦点115aから離れた)位置に,ピンホール107bはレンズ105に近い(レンズ105の焦点115bに近い)位置においている。このとき,試料1上で凸になった箇所に照明光が当たったとき,集光位置はレンズ105から離れる方向に移動するので,検出器109aの検出光量が増し,検出器109bの検出光量が減少する。逆に,試料1上で凹になった箇所に照明光が当たったとき,集光位置はレンズ105に近づくので,検出器109bの検出光量が増し,検出器109aの検出光量が減少する。   In this figure, the pinhole 107a is far from the lens 105 (away from the focal point 115a of the lens 105), and the pinhole 107b is nearer to the lens 105 (closer to the focal point 115b of the lens 105). At this time, when the illumination light hits the convex portion on the sample 1, the condensing position moves in a direction away from the lens 105, so that the detection light amount of the detector 109a increases and the detection light amount of the detector 109b increases. Decrease. On the other hand, when the illumination light hits a concave portion on the sample 1, the condensing position approaches the lens 105, so that the detected light amount of the detector 109b increases and the detected light amount of the detector 109a decreases.

凹面の場合の光線の変化を図7によって示した。このように試料1上の凹面部330に照明光100が照射されると,試料1からの反射光の光路は点線の状態から,実線の状態に変化することで,検出器109bに到達する光量が増加し,検出器109aに到達する光量が減少することが読み取れる。上記構成により,図9で説明した原理と同様に,検出器109aと検出器109bの検出光量から演算することで,試料1の局所的な反射率の違いに左右されないで凹凸の大きさを定量的に評価することができる。   The change of the light beam in the case of the concave surface is shown in FIG. When the illumination light 100 is irradiated onto the concave surface portion 330 on the sample 1 in this way, the amount of light reaching the detector 109b is changed by changing the optical path of the reflected light from the sample 1 from the dotted line state to the solid line state. Increases, and the amount of light reaching the detector 109a decreases. With the above configuration, similar to the principle described with reference to FIG. 9, the size of the unevenness is quantified by calculating from the detected light amounts of the detector 109a and the detector 109b without being influenced by the difference in local reflectance of the sample 1. Can be evaluated.

また,試料1による鏡面反射光の通る光路の周りを取り囲むような中心部が楕円形にあいたミラー130をおき,これにより,試料1による拡散反射光あるいは散乱光を反射し,レンズ131で集光し,検出器132で検出することにより,試料1上の異物あるいは傷といった欠陥を検出することができる。これは異物や傷といった鏡面の浅い凹凸に比べて背の高い欠陥は光を散乱しやすいためである。ここで,試料1はステージ302上に載置され,ステージはステージ制御手段250によって制御されて,試料1を照明光が走査するようにXステージ301及びYステージ302が制御される。このときの位置信号はイメージ取得手段201a,201b,240に送られて,位置に同期して検出器109a,109bで検出された光量のデータを取り込むことにより,画像(イメージ)を取得する。   Further, a mirror 130 having an elliptical central portion surrounding the optical path through which the specular reflection light from the sample 1 passes is placed, and thereby diffuse reflection light or scattered light from the sample 1 is reflected and condensed by the lens 131. By detecting with the detector 132, a defect such as a foreign matter or a scratch on the sample 1 can be detected. This is because a tall defect, such as a foreign object or a flaw, easily scatters light compared to a shallow mirror surface. Here, the sample 1 is placed on the stage 302, and the stage is controlled by the stage control unit 250, and the X stage 301 and the Y stage 302 are controlled so that the illumination light scans the sample 1. The position signal at this time is sent to the image acquisition means 201a, 201b, 240, and the image (image) is acquired by taking in the data of the light quantity detected by the detectors 109a, 109b in synchronization with the position.

Xステージ301とYステージ302とは直行するX,Y方向に駆動される。このステージ部300は,X−Yステージの代わりに、極座標R−Θ方向に駆動するステージであっても良い。このようにして得られたイメージ1(イメージ取得手段201aで取得したイメージ)とイメージ2(イメージ取得手段201bで取得したイメージ)から,凹凸検出手段202で凹凸度=(イメージ1−イメージ2)/(イメージ1+イメージ2)を計算し,この値の正のところが凸部,マイナスのところが凹部となる。さらに,散乱光の大きさの分布を示すイメージ3(イメージ取得手段240で取得したイメージ)の情報をあわせて,欠陥検出部203で,試料1上の欠陥箇所を検出する。   The X stage 301 and the Y stage 302 are driven in the orthogonal X and Y directions. The stage unit 300 may be a stage driven in the polar coordinate R-Θ direction instead of the XY stage. From the image 1 (image acquired by the image acquisition unit 201a) and the image 2 (image acquired by the image acquisition unit 201b) thus obtained, the unevenness detection unit 202 calculates the degree of unevenness = (image 1-image 2) / (Image 1 + Image 2) is calculated, and a positive portion of this value is a convex portion and a negative portion is a concave portion. Further, the defect detection unit 203 detects the defect location on the sample 1 together with the information of the image 3 (image acquired by the image acquisition unit 240) indicating the distribution of the size of the scattered light.

すなわち,凹凸度がプラスで閾値を超えて大きいところは凸欠陥,マイナスで大きいところは凹欠陥,イメージ3が閾値を超えて大きいところは,異物・傷などの欠陥であると判断する。これらの結果や判定の基準となった検出画像は記憶手段205に蓄積されると同時に,表示手段204に表示される。また,これらの動作は全体制御手段によって制御される。なお,検出器109a,109b,132としては例えばフォトダイオード,フォトマルチプライアなどの光電検出器を用いればよい。   That is, it is determined that a convexity defect is positive when it is larger than the threshold value and is larger than the threshold value, a concave defect when it is larger than the negative value, and a defect where the image 3 is larger than the threshold value is a defect such as foreign matter or scratch. These results and the detected image that is the reference for determination are stored in the storage unit 205 and simultaneously displayed on the display unit 204. These operations are controlled by the overall control means. As the detectors 109a, 109b, and 132, photoelectric detectors such as photodiodes and photomultipliers may be used.

[実施例1の変形例]
実施例1の変形例を図2によって示す。本変形例では,照明・検出光学系2100と信号処理・制御系2200との構成が実施例1で説明した図1の構成と異なる。
[Modification of Example 1]
A modification of the first embodiment is shown in FIG. In this modification, the configurations of the illumination / detection optical system 2100 and the signal processing / control system 2200 are different from the configuration of FIG. 1 described in the first embodiment.

まず、照明・検出光学系2100では、ピンホール117aと117bとを共にレンズ105の後ろ側焦点位置に配置した点、結像レンズ108aと108bとを設けた点、イメージセンサ119aと119bとをそれぞれ結像レンズ108aと108bとの像面に対して位置をずらして設置した点、及び散乱光を検出する光学系を持たない点で図1に示した実施例1の場合と異なる。   First, in the illumination / detection optical system 2100, the point where the pinholes 117a and 117b are both arranged at the back focal position of the lens 105, the point where the imaging lenses 108a and 108b are provided, and the image sensors 119a and 119b, respectively. This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the imaging lenses 108a and 108b are installed with their positions shifted from each other and that there is no optical system for detecting scattered light.

また、信号処理・制御系2200では、図1の構成で説明した試料1からの散乱光を検出した信号を処理するイメージ取得手段240を備えていない点で実施例1の場合と異なる。   Further, the signal processing / control system 2200 is different from that of the first embodiment in that it does not include the image acquisition unit 240 that processes the signal that detects the scattered light from the sample 1 described in the configuration of FIG.

図2に示した構成において、試料1からの反射光がレンズ105を通った後,ハーフミラー106で二つに分けられるところまでは,図1によって説明した実施例1と同一であるが,ピンホール117a,117bはレンズ105の後ろ側焦点位置におき,試料1による散乱光成分を遮断する。このとき,試料1上の凹凸による光路の変化程度ではピンホール117a及び117bによってさえぎられないように,レンズ105で集光した試料1からの正反射光を通過させるためのピンホール117a,117bに設ける開口は大きめにしておく。ピンホール117a,117bを通過した光は結像レンズ108a,108bでそれぞれ像面110a,110bに結像する。このとき,イメージセンサ119aを像面110aより手前(レンズ108aに近づく方向)にずらしておき,イメージセンサ119bを像面110bより後ろにずらしておく。すると,図8に示した光路の図のように,試料1上の凹面に当たった光は,平坦面に当たった光の点線で示した光路に比べて,実線のようにずれて進み,レンズ108a,108bを通った後,像面110a,110bに向かって収束しながら進んでいく。そのため,イメージセンサ119aの表面では像は明るくなり,イメージセンサ119bの表面では像は暗くなる。   The configuration shown in FIG. 2 is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 1 until the reflected light from the sample 1 passes through the lens 105 and is divided into two by the half mirror 106. The holes 117a and 117b are placed at the back focal position of the lens 105 and block scattered light components from the sample 1. At this time, the pinholes 117a and 117b for allowing the specularly reflected light from the sample 1 collected by the lens 105 to pass are not blocked by the pinholes 117a and 117b with the degree of change in the optical path due to the unevenness on the sample 1. Keep the opening large. The light that has passed through the pinholes 117a and 117b is imaged on the image planes 110a and 110b by the imaging lenses 108a and 108b, respectively. At this time, the image sensor 119a is shifted forward from the image plane 110a (direction approaching the lens 108a), and the image sensor 119b is shifted backward from the image plane 110b. Then, as shown in the diagram of the optical path shown in FIG. 8, the light hitting the concave surface on the sample 1 advances as shown by the solid line compared to the optical path shown by the dotted line of the light hitting the flat surface, and the lens After passing through 108a and 108b, it advances while converging toward the image planes 110a and 110b. Therefore, the image is bright on the surface of the image sensor 119a, and the image is dark on the surface of the image sensor 119b.

凹面の場合の光線の変化を図8によって示した。このように試料1上の凹面部に光源101から発射された照明光が照射されると,試料1からの反射光の光路は点線の状態から,実線の状態に変化することで,検出器(リニアイメージセンサ)119b上の照度が増加し,検出器(リニアイメージセンサ)119a上の照度が減少することが読み取れる。   The change of the light beam in the case of the concave surface is shown in FIG. When the illumination light emitted from the light source 101 is irradiated onto the concave portion on the sample 1 in this way, the optical path of the reflected light from the sample 1 changes from the dotted line state to the solid line state, thereby detecting the detector ( It can be read that the illuminance on the linear image sensor 119b increases and the illuminance on the detector (linear image sensor) 119a decreases.

このとき,イメージセンサ119a,119bを紙面に垂直な方向に画素の並んだラインイメージセンサとし,照明光も紙面に垂直な方向に長いスリット光とすると,試料1上の紙面に垂直な方向のライン上の凹凸データが一括で取得できる。このとき,Xステージ301を図2の矢印に示した方向(X方向)に,ステージ制御手段250によって走査し,このときの位置信号によって同期を取りながら,ラインイメージセンサ119a,119bよりのライン画像データをイメージ取得手段211a,211bによって取り込むと,面状の明暗分布データが得られる。この後の構成と処理は図1で示した実施例と同様である。これによって,ステージをX−YあるいはR−Θの2次元に振らなくても,一次元に(図の場合は右方向に)Xステージ301を走査するだけで,2次元イメージデータが得られる。本実施例図には散乱光検出用の図1の130,131,132,240からなる構成は書かれていないが,これを図2の実施例でも同様に付加することで,散乱光画像による検査も行うことができる。なお,この実施例に付加する場合のセンサ132は一次元イメージセンサになる。   At this time, if the image sensors 119a and 119b are line image sensors in which pixels are arranged in a direction perpendicular to the paper surface, and the illumination light is also long slit light in the direction perpendicular to the paper surface, the line in the direction perpendicular to the paper surface on the sample 1 is used. The top / bottom data can be acquired at once. At this time, the X stage 301 is scanned by the stage control means 250 in the direction (X direction) indicated by the arrow in FIG. When the data is taken in by the image acquisition means 211a and 211b, planar light and dark distribution data is obtained. The subsequent configuration and processing are the same as those in the embodiment shown in FIG. As a result, two-dimensional image data can be obtained only by scanning the X stage 301 in one dimension (in the right direction in the figure) without swinging the stage in two dimensions of XY or R-Θ. In this embodiment diagram, the configuration of 130, 131, 132, and 240 in FIG. 1 for detecting scattered light is not written, but this is added in the embodiment of FIG. Inspection can also be performed. The sensor 132 when added to this embodiment is a one-dimensional image sensor.

次に,図3(a)を用いて,図1によって示した実施例1とは異なる第2の実現形態を示す。図1で説明した実施例1の構成とは、照明・検出光学系3100、信号処理・制御系3200の構成が異なる。照明・検出光学系3100には駆動手段3211を備えたピンホール3170と検出器3111とを備えている。信号処理・制御系3200は、駆動手段3211を制御するピンホール駆動制御部3212と、検出器3111で検出した信号をピンホール駆動制御部3212でピンホール3170を駆動する信号で同期検波する同期検波回路部3210を備えている。   Next, a second mode of realization different from that of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The configuration of the illumination / detection optical system 3100 and the signal processing / control system 3200 is different from the configuration of the first embodiment described in FIG. The illumination / detection optical system 3100 includes a pinhole 3170 provided with a driving unit 3211 and a detector 3111. The signal processing / control system 3200 synchronously detects a pinhole drive control unit 3212 that controls the drive unit 3211 and a signal detected by the detector 3111 with a signal that drives the pinhole 3170 by the pinhole drive control unit 3212. A circuit portion 3210 is provided.

以下に、図3に示した構成に基づいて、実施例における動作を説明する。まず、レンズ105までの光路の構成は図1で説明した第1の実施形態と同じである。この後のハーフミラー106がなく,レンズ105の後ろ側焦点面付近に置かれたピンホール3107とその後ろに検出器3111をそれぞれ1つずつ置く。ここでピンホール3107をピエゾ素子やボイスコイルモータ等を用いて構成される駆動手段3112によって光軸に沿って前後に振動させる。このときのピンホール3107の位置を示す駆動信号によって,検出器3111で受光した光量信号を同期検波手段3210で同期検波する。   Below, based on the structure shown in FIG. 3, the operation | movement in an Example is demonstrated. First, the configuration of the optical path to the lens 105 is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. There is no subsequent half mirror 106, and a pinhole 3107 placed near the back focal plane of the lens 105 and a detector 3111 are placed behind each pinhole 3107. Here, the pinhole 3107 is vibrated back and forth along the optical axis by driving means 3112 configured using a piezoelectric element, a voice coil motor, or the like. The synchronous detection means 3210 synchronously detects the light amount signal received by the detector 3111 with the drive signal indicating the position of the pinhole 3107 at this time.

図3(b)の横軸に時間をとって示した信号波形に示す。この図に示すように,試料1上の凸面に光源101から発射された検出光が当たった場合は,ピンホール3107がレンズ105から離れた場合に透過光量が大きくなるので検出器3111の信号が大きくなる。平坦面に検出光が当たった場合は,検出器3111の信号はピンホール3107が中間位置にある場合に検出器3111から出力される信号が大きくなり,ピンホール3107がレンズ105に対して離れた場合も近づいた場合は検出器3111の信号は小さくなる。試料1上の凹面330に検出光が当たった場合は,ピンホール3107がレンズ105に近づいた場合に透過光量が大きくなるので検出器3111の信号が大きくなる。   The signal waveform is shown with time taken on the horizontal axis of FIG. As shown in this figure, when the detection light emitted from the light source 101 hits the convex surface on the sample 1, the amount of transmitted light increases when the pinhole 3107 moves away from the lens 105, so the signal of the detector 3111 is growing. When the detection light hits a flat surface, the signal of the detector 3111 increases when the pinhole 3107 is at an intermediate position, and the signal output from the detector 3111 increases, and the pinhole 3107 moves away from the lens 105. When the case approaches, the signal of the detector 3111 becomes small. When the detection light strikes the concave surface 330 on the sample 1, the amount of transmitted light increases when the pinhole 3107 approaches the lens 105, so the signal of the detector 3111 increases.

このような挙動をする検出器3111の信号に対して,同期検波手段3210で直流成分を取り除いた後,ピンホール駆動制御部3212からのピンホールの位置を示す駆動信号によって,同期検波した結果を図3(b)の右半分に示す。実線の曲線がピンホール駆動制御部3212から発振されるピンホール駆動信号と検出器3111の信号との積の波形を示す。点線の直線が前記積波形の時間平均値を示す。このように同期検波を行うことによって,凹凸度に比例する信号を得ることが可能となる。   For the signal of the detector 3111 having such behavior, the synchronous detection means 3210 removes the direct current component, and then the result of synchronous detection by the drive signal indicating the pinhole position from the pinhole drive control unit 3212 is obtained. This is shown in the right half of FIG. A solid curve indicates a product waveform of the pinhole drive signal oscillated from the pinhole drive control unit 3212 and the signal of the detector 3111. A dotted straight line indicates a time average value of the product waveform. By performing synchronous detection in this way, a signal proportional to the degree of unevenness can be obtained.

この同期検波手段3210の出力信号をステージ制御手段3250からの位置信号に同期して取り込むことで,凹凸検出に必要な同期検波した結果の信号がイメージ取得手段3201によって得られる。さらに,同期検波手段3210で検出器3111の信号の直流信号除去前の最大値も検出することで,試料1上の走査位置の反射率に相当する明度信号も得ることができる。凹凸度=同期検波結果信号/明度信号を凹凸検出手段3202によって計算することで試料1の表面の凹凸を検出する。以降の処理は実施例1において図1で説明したケースと同様である。   By acquiring the output signal of the synchronous detection means 3210 in synchronization with the position signal from the stage control means 3250, the image acquisition means 3201 obtains a signal as a result of the synchronous detection necessary for detecting the unevenness. Further, by detecting the maximum value of the signal of the detector 3111 before removing the DC signal by the synchronous detection means 3210, a brightness signal corresponding to the reflectance of the scanning position on the sample 1 can also be obtained. The unevenness of the surface of the sample 1 is detected by calculating the unevenness level = synchronous detection result signal / brightness signal by the unevenness detecting means 3202. The subsequent processing is the same as that described in the first embodiment with reference to FIG.

図4を用いて図9で説明した本発明の原理を実現する第3の実施例を示す。本実施例において、光学系は図9で説明したものと同一である。図1で説明した実施例1の構成とは、照明・検出光学系4100、信号処理・制御系4200の構成が異なる。照明・検出光学系4100は第1及び第2の実施例と異なり、光源4101から発射された照明光を、試料1に対して真上から照明する。そのために、図4に示した構成においては、ハーフミラー4120を備えている。また、本実施例においては、図2で説明した実施例1の変形例の場合と同様に、検出側のスリット4107を通過した反射光を結像するための結像レンズ4108を備えている。更に、イメージセンサ4109を光軸方向に沿って振動させるための駆動手段4112を備えている。   A third embodiment for realizing the principle of the present invention described in FIG. 9 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the optical system is the same as that described in FIG. The configuration of the illumination / detection optical system 4100 and the signal processing / control system 4200 is different from the configuration of the first embodiment described in FIG. Unlike the first and second embodiments, the illumination / detection optical system 4100 illuminates the sample 1 with illumination light emitted from the light source 4101 from directly above. For this purpose, the configuration shown in FIG. 4 includes a half mirror 4120. Further, in the present embodiment, an imaging lens 4108 for imaging the reflected light that has passed through the slit 4107 on the detection side is provided, as in the modification of the first embodiment described with reference to FIG. Further, a driving unit 4112 for vibrating the image sensor 4109 along the optical axis direction is provided.

一方、信号処理・制御系4200には、駆動手段4112を制御するための駆動制御部4212、イメージセンサ4109からの検出信号から駆動制御部4112の駆動信号を用いてイメージを取得するイメージ取得手段4201を備えている。   On the other hand, the signal processing / control system 4200 includes a drive control unit 4212 for controlling the drive unit 4112, and an image acquisition unit 4201 that acquires an image from the detection signal from the image sensor 4109 using the drive signal of the drive control unit 4112. It has.

上記した構成において、光源4101から発射されてレンズ4102で集光され、スリット4103を通過した光はコリメートレンズ4104で平行光にされた後、ハーフミラー4120に入射し、その一部は試料1の方向に反射される。試料1に入射し試料1の表面で反射された光は再びハーフミラー4120に入射し、その一部はハーフミラー4120を透過してレンズ4105に入射してレンズ4105の後焦点面に集光される。この後焦点面にはピンホール4107が設置されており、後焦点面に集光した光だけがピンホール4107に設けた開口を通過して結像レンズ4108に入射して試料共役面4110上に結像される。   In the above configuration, the light emitted from the light source 4101, collected by the lens 4102, and passed through the slit 4103 is collimated by the collimator lens 4104 and then enters the half mirror 4120, and a part thereof is the sample 1. Reflected in the direction. The light incident on the sample 1 and reflected by the surface of the sample 1 is incident on the half mirror 4120 again, and part of the light is transmitted through the half mirror 4120 and incident on the lens 4105 to be condensed on the rear focal plane of the lens 4105. The A pinhole 4107 is provided on the rear focal plane, and only the light condensed on the rear focal plane passes through the opening provided in the pinhole 4107 and enters the imaging lens 4108 to be on the sample conjugate plane 4110. Imaged.

本実施例の場合は、イメージセンサ4109はたとえばCCDセンサなどの2次元イメージセンサを用いる。イメージセンサ4109と試料共役面4110との位置関係を変化させるための手段として,駆動手段4112でイメージセンサ4109の位置を光軸方向に上下させる。このときの,イメージセンサ4109がもっとも上方にあるときのイメージ1と,もっとも下方にあるときのイメージ2を,イメージ取得手段4201で取得する。これらから凹凸算出手段4202によって,イメージ1−イメージ2を計算することで,明るさのオフセットをキャンセルし,検出感度を向上させると同時に,反射面の違う331のような領域の影響もキャンセルすることができる。さらにこれをイメージ1とイメージ2の平均的な明るさで割った,(イメージ1−イメージ2)/(イメージ1+イメージ2)を計算することで,試料の局所的な反射率の違いに左右されないで凹凸の大きさを定量的に評価することができる。さらに,イメージ1+イメージ2によって試料1の反射率分布を同時に検出することも可能となる。その他の部分の動作は図1,2,3で説明した実施例と同様である。   In this embodiment, the image sensor 4109 is a two-dimensional image sensor such as a CCD sensor. As means for changing the positional relationship between the image sensor 4109 and the sample conjugate surface 4110, the drive means 4112 moves the position of the image sensor 4109 up and down in the optical axis direction. At this time, the image acquisition unit 4201 acquires an image 1 when the image sensor 4109 is at the uppermost position and an image 2 when the image sensor 4109 is at the lowermost position. By calculating the image 1-image 2 using the unevenness calculating means 4202, the brightness offset is canceled and the detection sensitivity is improved. At the same time, the influence of the region 331 having a different reflection surface is also canceled. Can do. Furthermore, by dividing this by the average brightness of image 1 and image 2 and calculating (image 1-image 2) / (image 1 + image 2), it does not depend on the difference in local reflectance of the sample. Thus, the size of the unevenness can be quantitatively evaluated. Further, it is possible to simultaneously detect the reflectance distribution of the sample 1 using the image 1 + image 2. The operation of other parts is the same as that of the embodiment described in FIGS.

[実施例3の変形例]
次に,図5を用いて,図4で説明した実施例3の変形例を説明する。本変形例は、図5に示すように、光源5101からイメージセンサ5109までの照明・検出光学系5100は図4に示した光源4101からイメージセンサ4109までの光学系の構成と同じであるが,イメージセンサ5109を移動させず,代わりにピンホール5107を駆動手段5112によって光軸の周りに回転させる。図5に示すようにピンホール5107の開口部51071を図の水平方向に光軸中心からずらすと,試料1からの反射光のうち一定距離傾いた光の成分のみを選択して,試料1の像を得ることができる。
[Modification of Example 3]
Next, a modification of the third embodiment described with reference to FIG. 4 will be described with reference to FIG. In this modification, as shown in FIG. 5, the illumination / detection optical system 5100 from the light source 5101 to the image sensor 5109 is the same as the optical system configuration from the light source 4101 to the image sensor 4109 shown in FIG. Instead of moving the image sensor 5109, the pinhole 5107 is rotated around the optical axis by the driving means 5112 instead. As shown in FIG. 5, when the opening 51071 of the pinhole 5107 is shifted from the center of the optical axis in the horizontal direction in the figure, only the light component inclined from the sample 1 by a certain distance is selected from the reflected light from the sample 1. An image can be obtained.

すなわちレンズ5105の焦点距離(図5Aにおいて、レンズ5105とピンホール5107との距離)をfとして,試料1からの反射光の垂直方向からのx,y方向の角度ずれを(Θx,Θy)とすると,ピンホール5107位置での集光位置は(f・Θx,f・Θy)だけ光軸中心からずれる。そのため,ピンホール5107の開口部51071をピンホール5107の回転中心からずらしてピンホール5107を回転させながらXステージ301を水平方向に移動してそれぞれのイメージをイメージセンサ5109によって取り込む。   That is, the focal length of the lens 5105 (the distance between the lens 5105 and the pinhole 5107 in FIG. 5A) is f, and the angle deviation in the x and y directions from the vertical direction of the reflected light from the sample 1 is (Θx, Θy). Then, the condensing position at the position of the pinhole 5107 is shifted from the optical axis center by (f · Θx, f · Θy). Therefore, the X stage 301 is moved in the horizontal direction while the pinhole 5107 is rotated while the opening 51071 of the pinhole 5107 is shifted from the rotation center of the pinhole 5107, and each image is captured by the image sensor 5109.

ピンホール5107を駆動手段5112で駆動して回転させながら信号処理・制御系5200のステージ制御部5250でXステージ301とYステージ302とを2次元に駆動してイメージセンサ5109で検出したイメージの中から,凹凸検出手段5202によって画像内の各位置で一番明るくなるピンホールの位置を決定して,この位置をfで割ると試料1の表面角度分布が算出できる。また,画像内の各位置で一番明るいデータを選択すると,試料1の表面反射率分布も得られる。ピンホール5107の開口部51071をピンホール5107の回転中心からずらす量は、((f・Θx)+(f・Θy)1/2 程度に設定すればよい。 While the pinhole 5107 is driven by the driving means 5112 and rotated, the X stage 301 and the Y stage 302 are driven two-dimensionally by the stage controller 5250 of the signal processing / control system 5200 and the image sensor 5109 detects the image. Then, the position of the pinhole that is brightest at each position in the image is determined by the unevenness detecting means 5202, and the surface angle distribution of the sample 1 can be calculated by dividing this position by f. When the brightest data is selected at each position in the image, the surface reflectance distribution of the sample 1 is also obtained. The amount by which the opening 51071 of the pinhole 5107 is displaced from the rotation center of the pinhole 5107 may be set to about ((f · Θx) 2 + (f · Θy) 2 ) 1/2 .

あるいは,ピンホール5107を偏芯させた状態で回転させて,凹凸検出手段5202によって,画像内の各位置で明るさが最大となる方向αを求め,さらに,角度αでの明るさと,角度-αでの明るさの差を求めると,試料1の表面の傾きの方向と,大きさをそれぞれ求めることができる。このときの光線の状態を図10を用いて補足説明する。このように試料1上の凹面330に当たった光線のうち,凹面330の右斜面3301に当たった光は,点線で示された光線5160’から実線で示された光線5160のように左方向にずれて,左に偏芯したピンホール5107の開口部51071を通過し,イメージセンサ5109に到達する。逆に,凹面330の左斜面3302に当たった光は,点線で示された光線5161’から実線で示された光線5161のように右方向にずれるせいで,左に偏芯したピンホール5107を透過しないため,対応するイメージセンサ5109上の像は暗くなる。   Alternatively, the pinhole 5107 is rotated in an eccentric state, and the unevenness detecting means 5202 obtains the direction α in which the brightness is maximum at each position in the image, and further, the brightness at the angle α and the angle − When the brightness difference at α is obtained, the direction and magnitude of the surface tilt of the sample 1 can be obtained. The state of the light beam at this time will be supplementarily described with reference to FIG. In this way, among the light rays that hit the concave surface 330 on the sample 1, the light that hits the right slope 3301 of the concave surface 330 moves leftward from a light ray 5160 ′ indicated by a dotted line to a light ray 5160 indicated by a solid line. It shifts and passes through the opening 51071 of the pinhole 5107 eccentric to the left and reaches the image sensor 5109. On the contrary, the light hitting the left slope 3302 of the concave surface 330 is shifted from the light ray 5161 ′ indicated by the dotted line to the right as shown by the light ray 5161 indicated by the solid line, thereby causing the pinhole 5107 eccentric to the left to enter the pinhole 5107. Since the image does not pass through, the corresponding image on the image sensor 5109 becomes dark.

本発明による第4の実施例を、図6を用いて説明する。試料1上で検出光を走査する構成を特徴とする。図1に示した実施例1ではステージ部300をXY2次元方向に走査することで,照明光を試料1上の全面に走査していたが,図6に示す本実施例4では,照明光を横方向に走査しつつ,ステージを紙面に垂直な方向に走査することで,試料1の高速な2次元走査を実現する。   A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The configuration is characterized in that the detection light is scanned on the sample 1. In the first embodiment shown in FIG. 1, the stage portion 300 is scanned in the XY two-dimensional direction so that the illumination light is scanned over the entire surface of the sample 1. However, in the fourth embodiment shown in FIG. By scanning the stage in the direction perpendicular to the paper surface while scanning in the horizontal direction, high-speed two-dimensional scanning of the sample 1 is realized.

図6に示した鏡面検査装置は、照明・検出光学系6100、信号処理・制御系6200及びステージ系6300で構成されている。   The mirror surface inspection apparatus shown in FIG. 6 includes an illumination / detection optical system 6100, a signal processing / control system 6200, and a stage system 6300.

照明・検出光学系6100は、照明光を発射する光源101、光源101から発射された光を集光するレンズ102、レンズ102で集光された光を通過させるための開口を設けたピンホール6103、ピンホール6103を通過した光を平行光または略平行光にするコリメートレンズ6104、平行光の光路を分岐するためのビームスプリッタ(ハーフミラー)6120、分岐された平行光を集光するレンズ6151、レンズ6151で集光された照明光を基板1の方向に反射するためのポリゴンミラー6150、ポリゴンミラー6150で反射された照明光を平行光または略平行光に変換するレンズ6152、照明光が照射された試料1から反射してレンズ6152、ポリゴンミラー6150、レンズ6151、ビームスプリッタ6120を透過した反射光のうちミラー6130の中央部に設けられた楕円状の孔を通過した反射光を集光するレンズ6105、レンズ6105を透過した反射光の一部を反射して残りを透過させるハーフミラー6106、ハーフミラー6106を透過した光の光路上でレンズ6105焦点位置よりも遠い位置に設けられたピンホール6107a、ピンホール6107aを通過した反射光を検出するセンサ6109a、ハーフミラー6106で反射した光の光路上でレンズ6105焦点位置よりも近い位置に設けられたピンホール6107b、ピンホール6107bを通過した反射光を検出するセンサ6109b、ミラー6130で反射された試料1からの散乱光を集光する集光レンズ6131、集光レンズ6131で集光された試料1からの散乱光を検出する検出器6132を備えて構成されている。   The illumination / detection optical system 6100 includes a light source 101 that emits illumination light, a lens 102 that collects light emitted from the light source 101, and a pinhole 6103 provided with an opening for allowing the light collected by the lens 102 to pass therethrough. , A collimating lens 6104 for converting the light passing through the pinhole 6103 into parallel light or substantially parallel light, a beam splitter (half mirror) 6120 for branching the optical path of the parallel light, a lens 6151 for condensing the branched parallel light, A polygon mirror 6150 for reflecting the illumination light collected by the lens 6151 in the direction of the substrate 1, a lens 6152 for converting the illumination light reflected by the polygon mirror 6150 into parallel light or substantially parallel light, and illumination light are irradiated. Reflecting from the sample 1, the lens 6152, the polygon mirror 6150, the lens 6151, and the beam splitter 612 are reflected. Of the reflected light that has passed through the lens 6130, the lens 6105 that collects the reflected light that has passed through the elliptical hole provided at the center of the mirror 6130, and a part of the reflected light that has passed through the lens 6105 is reflected and the rest is transmitted. Reflected by the half mirror 6106, a sensor 6109a that detects reflected light that has passed through the pinhole 6107a, a pinhole 6107a provided at a position farther than the focal position of the lens 6105 on the optical path of the light transmitted through the half mirror 6106, and the half mirror 6106 The pinhole 6107b provided at a position closer to the focal position of the lens 6105 on the optical path of the reflected light, the sensor 6109b for detecting the reflected light passing through the pinhole 6107b, and the scattered light from the sample 1 reflected by the mirror 6130 are collected. Scattering from the sample 1 collected by the condenser lens 6131 and the condenser lens 6131 that emit light Includes a detector 6132 for detecting is configured to.

信号処理・制御系6200は、センサ6109aで試料1からの正反射光を検出した信号を処理するイメージ取得手段6201a,センサ6109bで試料1からの正反射光を検出した信号を処理するイメージ取得手段6201b,イメージ取得手段6201aと6201bとで取得したイメージを用いて試料1の表面の凹凸を検出する凹凸検出手段6202、検出器6132で試料1からの散乱光を検出した信号を処理するイメージ取得手段6240、凹凸検出手段6202とイメージ取得手段6240とから出力される信号を処理して試料1上の欠陥を検出する欠陥検出部6203、欠陥検出部6203で検出した欠陥に関する情報を画面上に出力する表示手段6204、欠陥検出部6203で検出した欠陥に関する情報を記憶する記憶手段6205、ステージ系6300を制御するステージ制御手段6250、ぽりごんみらー6150を制御するポリゴンミラー制御部6220、及び全体を制御する全体制御部6210を備えている。   The signal processing / control system 6200 is an image acquisition unit 6201a that processes a signal in which specular reflection light from the sample 1 is detected by the sensor 6109a, and an image acquisition unit that processes a signal in which the specular reflection light from the sample 1 is detected by the sensor 6109b. 6201b, an unevenness detection means 6202 for detecting unevenness on the surface of the sample 1 using the images acquired by the image acquisition means 6201a and 6201b, and an image acquisition means for processing a signal in which scattered light from the sample 1 is detected by the detector 6132. 6240, a defect detection unit 6203 that detects a defect on the sample 1 by processing signals output from the unevenness detection unit 6202 and the image acquisition unit 6240, and outputs information on the defect detected by the defect detection unit 6203 on the screen. Storage for storing information on defects detected by the display means 6204 and the defect detection unit 6203 Stage 6205, stage control unit 6250 for controlling the stage system 6300, an overall control section 6210 for controlling the polygon mirror control unit 6220, and the overall controls the Porigonmira 6150.

ステージ系6300は、X方向に移動可能なXステージ6301とX方向に対して直角なY方向に移動可能なYステージ6302とを備えている。   The stage system 6300 includes an X stage 6301 that can move in the X direction and a Y stage 6302 that can move in the Y direction perpendicular to the X direction.

次に、各部の動作を説明する。
光源6101から出射した光はレンズ6102でいったん集光された後,ピンホール6103の開口部をとおり,コリメートレンズ6104で平行光に変えられたあと,ビームスプリッタ(ハーフミラー)6120で図の左方向に反射され,レンズ6151でいったん集光された後,ポリゴンミラー6150(ガルバノミラーでも可)で角度を変えた後,レンズ6152で平行光または略平行光に変えた後試料1に照射される。なお,光源6101にレーザを用いる場合は,必ずしも集光レンズ6102やピンホール6103は使用しなくても平行光または略平行光が生成できるので,これら二つ,あるいはいずれかは無い構成も考えられる。試料1で鏡面反射された光は,再び同じ光路を戻ってレンズ6152を通った後,ポリゴンミラー6150でレンズ6151の方向に反射する。
Next, the operation of each unit will be described.
The light emitted from the light source 6101 is once condensed by the lens 6102, passes through the opening of the pinhole 6103, converted into parallel light by the collimator lens 6104, and then leftward in the figure by the beam splitter (half mirror) 6120. After being condensed by the lens 6151, the angle is changed by a polygon mirror 6150 (or a galvano mirror is also possible), and then the light is changed to parallel light or substantially parallel light by a lens 6152 and then irradiated to the sample 1. Note that when a laser is used as the light source 6101, parallel light or substantially parallel light can be generated without necessarily using the condenser lens 6102 and the pinhole 6103, and a configuration without these two or either is also conceivable. . The light that is specularly reflected by the sample 1 returns again through the same optical path, passes through the lens 6152, and is then reflected by the polygon mirror 6150 toward the lens 6151.

この光はビームスプリッタ(ハーフミラー)6120を透過した後レンズ6105で集光され,ピンホール6107a,bに設けられた開口を通った後,センサ6109a,6109bで検出される。ピンホールの位置をレンズ6152,6151,6105からなるレンズ系の焦点面におくと,試料1が平坦な場合には,この位置で試料1から反射された照明光は集光される。このとき,ピンホール6107a,6107bをレンズ6152,6151,6105からなるレンズ系の焦点面からずらした位置におく。この図ではピンホール6107aはレンズ6105から遠ざかる位置に,ピンホール6107aはレンズ6105に近づく位置においている。   The light passes through a beam splitter (half mirror) 6120, is collected by a lens 6105, passes through openings provided in pinholes 6107a and b, and then detected by sensors 6109a and 6109b. When the position of the pinhole is placed on the focal plane of the lens system including the lenses 6152, 6151, and 6105, when the sample 1 is flat, the illumination light reflected from the sample 1 at this position is collected. At this time, the pinholes 6107a and 6107b are placed at positions shifted from the focal plane of the lens system including the lenses 6152, 6151 and 6105. In this figure, the pinhole 6107a is located away from the lens 6105, and the pinhole 6107a is located closer to the lens 6105.

これらのセンサ6109a,6109bの出力を用いて,試料の局所的な反射率の違いに左右されないで凹凸の大きさを定量的に評価することができるが,この後の欠陥検出のための構成と動作は図1で示した実施例とまったく同じである。なお,ポリゴンミラー6150は,ポリゴンミラー制御手段6304によって制御され,これと連動してステージ制御手段6250が動作することで,ステージとミラーを同期させて2次元像を得ることができる。   The output of these sensors 6109a and 6109b can be used to quantitatively evaluate the size of the unevenness without being influenced by the difference in local reflectance of the sample. The operation is exactly the same as that of the embodiment shown in FIG. The polygon mirror 6150 is controlled by the polygon mirror control means 6304, and the stage control means 6250 operates in conjunction with this, so that a two-dimensional image can be obtained by synchronizing the stage and the mirror.

また,試料1による鏡面反射光の通る光路の周りを取り囲むような中心部が楕円形にあいたミラー6130により,試料1による拡散反射光あるいは散乱光を反射し,レンズ6131で集光し,検出器6132で検出することにより,試料1上の異物あるいは傷といった欠陥を検出することができる。これに関しても,この後の構成と動作は図1で示した実施例1と同じである。   Further, the diffused reflected light or scattered light from the sample 1 is reflected by the mirror 6130 having an elliptical center part surrounding the optical path through which the specular reflected light from the sample 1 passes, and is collected by the lens 6131 to be detected. By detecting at 6132, defects such as foreign matter or scratches on the sample 1 can be detected. Also in this regard, the subsequent configuration and operation are the same as those of the first embodiment shown in FIG.

なお,本発明の実施例全般の説明において,試料1を照明する照明光を平行光であるとしているが,照明光は略平行であればよく,レンズ6105の後ろ側の集光位置とピンホール6107との位置関係あるいは試料1の共役位置と検出器6109a,6109bとの位置関係が,満たされていれば,照明光は平行からずれていても同様の効果を奏することを補足しておく。   In the general description of the embodiments of the present invention, the illumination light for illuminating the sample 1 is assumed to be parallel light. However, the illumination light may be substantially parallel, and the condensing position on the back side of the lens 6105 and the pinhole. It is supplemented that if the positional relationship with 6107 or the positional relationship between the conjugate position of sample 1 and detectors 6109a and 6109b is satisfied, the same effect can be obtained even if the illumination light deviates from parallel.

101,4101,5101,6101・・・光源 102,4102、5102,6102・・・レンズ 103,4103,5103,6103・・・ピンホール 104,4104,5104,6104・・・コリメートレンズ 105、4105,5105,6105・・・集光レンズ 106,6106・・・ハーフミラー 107a,107b、117a,117b,3107,4107、5107,6107a,6107b・・・検出ピンホール 108,108a,108b,4108,5108・・・結像レンズ 109,109a,109b、119a,119b,311,4109,5109,6109a,6109b・・・検出器 3112、4112,5112・・・駆動手段 130、6130・・・ミラー 131,6131・・・集光レンズ 132,6132・・・検出器 6150・・・ポリゴンミラー 6151・・・レンズ 6152・・・レンズ 201a,201b,240、211a,211b,3201,4201,5201,6201a,6201b,6240・・・イメージ取り込み手段 202,212,3202,4202,5202,6202・・・凹凸検出手段 203,213,3202,4203,5203,6203・・・欠陥検出手段 3210・・・同期検波手段 3212・・・駆動手段 4212・・・駆動手段 5212・・・駆動手段 6220・・・ミラー制御手段。 101, 4101, 5101, 6101 ... Light source 102, 4102, 5102, 6102 ... Lens 103, 4103, 5103, 6103 ... Pinhole 104, 4104, 5104, 6104 ... Collimating lens 105, 4105 5105, 6105 ... Condensing lenses 106, 6106 ... Half mirrors 107a, 107b, 117a, 117b, 3107, 4107, 5107, 6107a, 6107b ... Detection pinholes 108, 108a, 108b, 4108, 5108 ..Image forming lenses 109, 109a, 109b, 119a, 119b, 311, 4109, 5109, 6109a, 6109b... Detectors 3112, 4112, 5112... Driving means 130, 6130. L, 131, 6131 ... Condensing lens 132, 6132 ... Detector 6150 ... Polygon mirror 6151 ... Lens 6152 ... Lens 201a, 201b, 240, 211a, 211b, 3201, 4201, 5201, 6201a, 6201b, 6240 ... Image capturing means 202, 212, 3202, 4202, 5202, 6202 ... Concavity and convexity detection means 203, 213, 3202, 4203, 5203, 6203 ... Defect detection means 3210 ... Synchronization Detection means 3212 ... Driving means 4212 ... Driving means 5212 ... Driving means 6220 ... Mirror control means.

Claims (16)

照明光を発射する光源と、
該光源から発射された照明光を略平行光にして鏡面状の表面を有する試料に照射する照明光照射手段と、
該照明光照射手段により前記照明光が照射された前記試料からの反射光を集光する集光手段と、
該集光手段で集光された前記試料からの反射光を通過させて該反射光以外の光を遮光するピンホール手段と、
該集光手段の光軸上で該集光手段の焦点位置からずれた位置に配置されて前記ピンホール手段を通過した光を検出する検出手段と、
該検出手段で前記集光手段を透過した光を検出した信号を処理する信号処理手段とを備え、
前記検出手段は前記ピンホール手段を通過した光を異なる複数の条件で検出し、
前記信号処理手段は前記検出手段で異なる複数の条件で検出した前記ピンホール手段を通過した光の検出信号を用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする鏡面検査装置。
A light source that emits illumination light;
Illumination light irradiating means for irradiating a sample having a mirror-like surface with illumination light emitted from the light source as substantially parallel light;
Condensing means for condensing the reflected light from the sample irradiated with the illumination light by the illumination light irradiating means;
Pinhole means for passing reflected light from the sample collected by the light collecting means and blocking light other than the reflected light; and
A detecting means for detecting the light passing through the pinhole means arranged at a position shifted from the focal position of the light collecting means on the optical axis of the light collecting means;
Signal processing means for processing a signal obtained by detecting light transmitted through the light collecting means by the detection means;
The detection means detects light passing through the pinhole means under a plurality of different conditions,
The mirror is characterized in that the signal processing means detects a local unevenness distribution on the sample by using a detection signal of light passing through the pinhole means detected by the detection means under a plurality of different conditions. Inspection device.
前記信号処理手段は前記検出手段で異なる複数の条件で検出した前記ピンホール手段を通過した光の検出信号を足し合わせた和信号の情報と前記複数の条件で検出した検出信号を引き算した差信号の情報とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項1記載の鏡面検査装置。 The signal processing means is a difference signal obtained by subtracting the sum signal information obtained by adding the detection signals of the light passing through the pinhole means detected by the detection means under a plurality of different conditions and the detection signals detected by the plurality of conditions. The specular inspection apparatus according to claim 1, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using the information of the mirror. 前記集光手段で集光された前記試料からの反射光を二つの光路の分岐する光路分岐手段を備え、前記ピンホール手段と前記検出手段とは前記分岐手段で分岐された前記試料からの反射光の光路のそれぞれに配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の鏡面検査装置。   An optical path branching unit that splits the reflected light from the sample collected by the condensing unit into two optical paths; the pinhole unit and the detection unit are reflected from the sample branched by the branching unit; The mirror surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the mirror surface inspection apparatus is disposed in each of optical paths of light. 前記分岐手段で分岐された前記試料からの反射光の光路のそれぞれに配置された前記ピンホール手段のうち、一方は前記集光手段の焦点位置よりも前記集光手段の側に配置され、他方は前記集光手段の焦点位置よりも前記集光手段から離れた側に配置されていることを特徴とする請求項3記載の鏡面検査装置。   Of the pinhole means arranged in each of the optical paths of the reflected light from the sample branched by the branching means, one is arranged closer to the light collecting means than the focal position of the light collecting means, and the other 4. The specular inspection apparatus according to claim 3, wherein is disposed on a side farther from the light collecting means than a focal position of the light collecting means. 前記分岐手段で分岐された前記試料からの反射光のそれぞれの光路上で前記ピンホール手段と前記検出手段との間に結像手段を備え、前記それぞれの光路上の一方の光路上では前記検出手段を前記結像手段の結像面よりも該結像手段の側に配置され、前記それぞれの光路上の他方の光路上では前記検出手段を前記結像手段の結像面よりも該結像手段から離れた側に配置されていることを特徴とする請求項4記載の鏡面検査装置。   An imaging means is provided between the pinhole means and the detection means on each optical path of the reflected light from the sample branched by the branch means, and the detection is performed on one optical path on each of the optical paths. Means is disposed closer to the image forming means than the image forming surface of the image forming means, and the detecting means is arranged on the other optical path on the respective optical paths to form the image on the image forming surface of the image forming means. 5. The specular inspection apparatus according to claim 4, wherein the specular inspection apparatus is disposed on a side away from the means. 前記ピンホール手段を前記集光手段の光軸に沿って振動させる駆動手段を更に備え、前記信号処理手段は前記駆動手段により振動している前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を前記検出手段で検出して得た検出信号のうち、前記ピンホールが前記光軸に沿って前記集光手段の側に近づいたときに前記検出手段で検出して得た検出信号と前記ピンホールが前記光軸に沿って前記集光手段から遠ざかったときに前記検出手段で検出して得た検出信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の鏡面検査装置。   The signal processing means further includes driving means for vibrating the pinhole means along the optical axis of the light collecting means, and the signal processing means reflects the reflected light from the sample that has passed through the pinhole being vibrated by the driving means. Of the detection signals obtained by detection by the detection means, the detection signal obtained by detection by the detection means when the pinhole approaches the light collection means side along the optical axis and the pinhole The local unevenness distribution on the sample is detected using a detection signal obtained by detection by the detection means when moving away from the light collection means along the optical axis. Item 3. The mirror inspection apparatus according to Item 1 or 2. 前記ピンホール手段と前記検出手段との間に結像手段と、前記検出手段を前記結像手段の光軸に沿って振動させる駆動手段とを更に備え、前記信号処理手段は前記駆動手段により振動している前記検出手段が前記結像手段の結像面よりも前記結像手段の側に近づいたときに前記検出手段で検出して得た検出信号と前記結像手段の結像面よりも前記結像手段の側から遠ざかったときに前記検出手段で検出して得た検出信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の鏡面検査装置。 An image forming means between the pinhole means and the detection means, and a drive means for vibrating the detection means along the optical axis of the image forming means are further provided, and the signal processing means is vibrated by the drive means. The detection means that is detected by the detection means when the detection means is closer to the imaging means side than the imaging plane of the imaging means and the imaging plane of the imaging means. 3. A local unevenness distribution on the sample is detected using a detection signal obtained by detection by the detection means when the imaging means is moved away from the imaging means side. Specular surface inspection device described in 1. 前記ピンホール手段を回転させるピンホール回転駆動手段を更に備え、前記ピンホール手段は該ピンホール回転駆動手段で前記ピンホール手段を回転させる回転中心からずれた箇所に前記集光手段で集光した反射光を通過させる開口を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の鏡面検査装置。   It further comprises a pinhole rotation driving means for rotating the pinhole means, and the pinhole means is condensed by the light condensing means at a position deviated from a rotation center for rotating the pinhole means by the pinhole rotation driving means. 3. The specular inspection apparatus according to claim 1, further comprising an opening through which reflected light passes. 光源から発射された照明光を略平行光にして鏡面状の表面を有する試料に照射し、
該照明光が照射された前記試料からの反射光を集光レンズで集光し、
該集光レンズで集光した前記試料からの反射光をピンホールを通過させて該反射光以外の光を遮光し、
該ピンホールを通過した前記試料からの反射光を前記集光レンズの焦点位置からずれた位置に配置された検出器で検出し、
該検出器で検出した信号を処理する方法であって、
前記検出器は前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を異なる複数の条件で検出し、
前記検出器で異なる複数の条件で検出した前記反射光の検出信号を用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする鏡面検査方法。
Irradiate a sample having a mirror-like surface with illumination light emitted from a light source as substantially parallel light,
The reflected light from the sample irradiated with the illumination light is collected by a condenser lens,
The reflected light from the sample collected by the condenser lens is passed through a pinhole to block light other than the reflected light,
The reflected light from the sample that has passed through the pinhole is detected by a detector disposed at a position shifted from the focal position of the condenser lens,
A method of processing a signal detected by the detector,
The detector detects reflected light from the sample that has passed through the pinhole under a plurality of different conditions,
A specular inspection method, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using detection signals of the reflected light detected under a plurality of different conditions by the detector.
前記検出器で異なる複数の条件で検出した前記反射光の検出信号を足し合わせた和信号の情報と前記複数の条件で検出した検出信号を引き算した差信号の情報とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項9記載の鏡面検査方法。 Using the information of the sum signal obtained by adding the detection signals of the reflected light detected under a plurality of different conditions by the detector and the information of the difference signal obtained by subtracting the detection signals detected under the plurality of conditions on the sample The specular inspection method according to claim 9, wherein a local unevenness distribution is detected. 前記集光レンズで集光した前記試料からの反射光を二つの光路の分岐し、該分岐した一方の反射光を第1のピンホールを通過させて第1の検出器で検出し、前記分岐された他方の反射光を第2のピンホールを通過させて第2の検出器で検出し、前記第1の検出器で検出して得た信号と前記第2の検出器で検出して得た信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項9又は10に記載の鏡面検査方法。   The reflected light from the sample collected by the condenser lens is branched in two optical paths, and the branched reflected light is detected by a first detector through a first pinhole, and the branched The other reflected light is detected by the second detector through the second pinhole, detected by the first detector, and detected by the second detector. The specular inspection method according to claim 9 or 10, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using the detected signal. 前記第1の検出器は前記集光レンズの焦点位置よりも前記集光レンズの側に配置され たピンホールを通過した前記試料からの反射光を検出し、前記第2の検出器は前記集光レンズの焦点位置に対して前記集光レンズから遠ざかる側に配置されたピンホールを通過した前記試料からの反射光を検出し、前記第1の検出器で検出して得た信号と前記第2の検出器で検出して得た信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項11記載の鏡面検査方法。   The first detector detects reflected light from the sample that has passed through a pinhole disposed on the side of the condenser lens with respect to the focal position of the condenser lens, and the second detector detects the condenser. The reflected light from the sample that has passed through the pinhole disposed on the side away from the condenser lens with respect to the focal position of the optical lens is detected, and the signal obtained by detecting with the first detector and the first 12. The specular inspection method according to claim 11, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using a signal obtained by detecting with the detector of No. 2. 前記第1の検出器は前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を結像レンズで結像した像面よりも該結像レンズに近い位置で検出し、前記第2の検出器は前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を結像レンズで結像した像面よりも該結像レンズから遠い位置で検出し、前記第1の検出器で検出して得た信号と前記第2の検出器で検出して得た信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項11記載の鏡面検査方法。   The first detector detects reflected light from the sample that has passed through the pinhole at a position closer to the imaging lens than an image plane formed by the imaging lens, and the second detector The reflected light from the sample that has passed through the pinhole is detected at a position farther from the imaging lens than the image plane imaged by the imaging lens, and the signal obtained by the detection by the first detector and the first 12. The specular inspection method according to claim 11, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using a signal obtained by detecting with the detector of No. 2. 前記ピンホールを前記集光レンズの光軸に沿って振動させ、前記振動している前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を検出して得た検出信号のうち、前記ピンホールが前記光軸に沿って前記集光レンズの側に近づいたときに検出して得た検出信号と前記ピンホールが前記光軸に沿って前記集光レンズから遠ざかったときに検出して得た検出信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項9又は10に記載の鏡面検査方法。   Of the detection signals obtained by vibrating the pinhole along the optical axis of the condenser lens and detecting reflected light from the sample that has passed through the vibrating pinhole, the pinhole is A detection signal obtained by detecting when approaching the condenser lens side along the optical axis and a detection signal obtained by detecting when the pinhole moves away from the condenser lens along the optical axis The specular surface inspection method according to claim 9 or 10, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected by using. 前記ピンホールを通過した前記試料からの反射光を結像レンズで結像させ、該結像させた前記反射光の像を前記検出器を前記結像レンズの光軸に沿って振動させながら検出し、該検出器を振動させながら前記反射光の像を検出した信号のうち前記検出器が前記結像レンズに近づいたときに検出した信号と前記検出器が前記結像レンズから遠ざかったときに検出した信号とを用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項9又は10に記載の鏡面検査方法。   The reflected light from the sample that has passed through the pinhole is imaged by an imaging lens, and the image of the reflected light that has been imaged is detected while vibrating the detector along the optical axis of the imaging lens. The signal detected when the detector approaches the imaging lens among the signals of the reflected light image detected while vibrating the detector and the detector moved away from the imaging lens The specular inspection method according to claim 9 or 10, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using the detected signal. 前記集光レンズで集光した前記試料からの反射光のうち、回転中心からずれた位置に開口を有するピンホールを回転させたときに前記開口を通過した反射光を前記検出器で検出し、該検出器で検出した前記反射光の検出信号を用いて前記試料上の局所的な凹凸度の分布を検出することを特徴とする請求項9又は10に記載の鏡面検査方法。     Of the reflected light from the sample collected by the condenser lens, the reflected light that has passed through the opening is detected by the detector when a pinhole having an opening is rotated at a position shifted from the center of rotation. The specular inspection method according to claim 9 or 10, wherein a local unevenness distribution on the sample is detected using a detection signal of the reflected light detected by the detector.
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