JP2016118519A - 検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる検査装置、及び検査方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様にかかる検査装置は、透明な試料２０を暗視野照明する照明光学系１０と、試料２０で散乱した散乱光を検出する検出器１８と、試料２０で散乱した散乱光を検出器１８に導く複数の光ファイバ３３と、複数の光ファイバ３３を保持するホルダ３４であって、複数の光ファイバ３３の入射端面３３ａよりも試料の照明位置側に突出したホルダ３４と、を備えたものである。【選択図】図４

Description

本発明は、検査装置、及び検査方法に関する。

暗視野照明光学系を用いた検査装置が欠陥検査のために用いられている。暗視野光学系を用いた検査装置では、試料の欠陥で散乱した散乱光を検出することで欠陥を検出している。例えば、照明光が欠陥に入射すると光が散乱する。検出器が散乱光を検出することで、欠陥を検出することができる。暗視野照明光学系を用いた場合、欠陥箇所を照明した場合に、散乱光強度が高くなる。よって、散乱光強度と閾値とを比較することで、欠陥を検出することができる。

このような検査装置において、小さいＮＡで照明光が試料に入射すると、焦点深度が深くなる。試料が透明である場合、ＮＡが小さいと検査対象面以外からの散乱光を検出してしまう恐れがある。例えば、検査対象面の深さが浅い場合、図９に示すように検査対象面以外の面で散乱した散乱光も検出器１８が検出してしまう。具体的には、試料の表面の欠陥を検出する検査を行う場合であっても、裏面の欠陥を検出してしまうことになる。このように、小さいＮＡで照明する場合、検査対象外からの散乱光を検出器１８が受光してしまうため、検査対象面における欠陥を正確に検出することができない場合がある。

特開２０１４−６２７７１号公報 特開平９−２６９２９５号公報 特開昭６２−１８８９４９号公報

特許文献１には、ガラス基板のような透明基板の検査を行う検査装置が開示されている。特許文献１の検査装置では、斜め方向から透明基板を照明して、透明基板で散乱した散乱光を検出している。特許文献１では、線状の照明光が透明基板を照明し、１次元又は２次元のアレイセンサ（検出器）が散乱光を検出している。

さらに、特許文献１の変形例４では、レンズがスリットの開口部に表面異物像を形成している（図１３）。スリットが表面異物からの散乱光を通過させ、裏面異物からの散乱光を遮蔽する。また、移動機構がスリットをシフトさせることで、透明基板の表面の散乱光を検出器に取り込むことが可能になる（段落００５８）。このようにすることで、基板の上下動が生じる場合でも、裏面異物の影響を低減することができる。また、変形例５では、スリットの代わりに検出器を移動させている。

また、特許文献２、３では、（ライトガイド）を介して、散乱光を検出する装置が開示されている。特許文献２の装置では、複数の光ファイバが照明領域の長手方向に沿って配列されている。そして、光ファイバ内を通過した光を光電子増倍管で受光している。これにより、被検査面上の異物を検出することができる。

特許文献３では、試料で散乱した散乱光がセルフォック（登録商標）レンズによって視野絞りに集光されている。視野絞りを通過した散乱光がライトガイドに入射する。ライトガイドが散乱光を受光器まで導光している。特許文献１では、ライトガイド、及び受光器が４つ設けられている。したがって、マスクのどの面に異物が存在しているかを判別することができる。具体的には、マスクの表面、マスクの裏面、ペリクル保護膜のいずれに異物があるかを検出することができる。

特許文献１の構成では、スリット、レンズ、検出器等をアライメントする必要があり、装置構成が複雑となってしまうという問題点がある。特許文献２では、異なる高さからの散乱光が光電子増倍管に受光されてしまうため、検査対象面以外の欠陥を分離して検出することが困難である。特許文献３では、レンズ、視野絞り、ライトガイドをアライメントする必要があるため、装置構成が複雑となってしまう。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる検査装置、及び検査方法を提供することを目的とするものである。

本実施形態の第１の態様にかかる検査装置は、透明な試料を暗視野照明する照明光学系と、前記試料で散乱した散乱光を検出する検出器と、前記試料で散乱した散乱光を前記検出器に導く複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバを保持するホルダであって、前記複数の光ファイバの入射端面よりも前記試料の照明位置側に突出したホルダと、を備えたものである。これにより、簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる。

上記の検査装置において、前記試料の表面と垂直な方向において、前記ホルダが移動可能に設けられていてもよい。これにより、検査対象面の高さを容易に調整することができる。

上記の検査装置において、前記ホルダの照明位置側の端部と、前記複数の光ファイバの入射端面との距離が可変であってもよい。これにより、検査対象面の深度を容易に調整することができる。

上記の検査装置において、前記検出器が前記複数の光ファイバの出射端から出射した前記散乱光を１画素でまとめて検出するようにしてもよい。これにより、高感度で欠陥を検出することができる。

上記の検査装置において、前記照明光学系には、照明光を第１の方向に走査するスキャナが設けられ、前記複数の光ファイバが前記第１の方向に沿って配列されていてもよい。これにより、高感度で欠陥を検出することができる。

本実施形態の第２の態様にかかる検査装置は、透明な試料を暗視野照明する照明光学系と、前記試料で散乱した散乱光を検出する検出器と、前記試料内での深さに応じて、前記検出器の異なる画素に前記散乱光を集光するレンズと、を備えたものである。この構成により、異なる深さでの検査を同時に行うことができる。

本実施形態の第３の態様にかかる検査方法は、透明な試料を暗視野照明するステップと、暗視野照明された前記試料の照明位置からの散乱光を光ファイバに入射させるステップと、前記光ファイバ内を伝播した散乱光を検出器で検出するステップと、を備え、前記光ファイバが複数設けられ、複数の前記光ファイバが前記光ファイバの入射端面よりも前記照明位置側に突出したホルダに保持されているものである。これにより、簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる

本発明によれば、簡便な構成で、簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる検査装置、及び検査方法を提供することができる。

本実施形態１にかかる検査装置の構成を示す図である。 実施形態１に係る検査装置において、試料から検出器までの光路を説明するための図である。 本実施形態１の変形例にかかる検査装置の構成を示す図である。 本実施形態２にかかる検査装置の構成を示す図である。 光ファイバユニットの入射面側の構成を示す平面図である。 実施形態２に係る検査装置において、試料から検出器までの光路を説明するための図である。 光ファイバユニットを移動した場合の構成を示す図である。 光ファイバユニットの光ファイバを移動した場合の構成を示す図である。 検査対象面以外からの散乱光が検出器に入射する様子を模式的に示す図である。

以下、本実施の形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

実施の形態１．
本実施の形態に係る検査装置は、透明な試料にある欠陥を検出する検査装置である。具体的には、検査装置は、暗視野照明光学系を用いて試料を照明し、欠陥で散乱した光を検出することで欠陥を検出している。透明な試料は、例えば、半導体やディスプレイの製造に用いられるガラスウェハ、フォトマスク、マスクブランクス等の透明基板である。ここでは、厚さ１ｍｍのガラスウェハを試料としている。

図１を用いて検査装置の構成について、説明する。図１は、検査装置１００の構成を模式的に示す図である。検査装置１００は、照明光学系１０を用いて検査を行う暗視野検査機である。検査装置１００は、光源１１、スキャナ１３、レンズ１４、ＸＹステージ１５、レンズ１６、スリット１７、検出器１８、及び処理装置１９を備えている。なお、以下の説明では説明の明確化のため、ＸＹＺの３次元直交座標系を用いている。Ｚ方向が試料２０の表面と垂直な方向であり、Ｘ方向、及びＹ方向は、試料２０の表面内の方向である。図１では、Ｘ方向が紙面と平行な方向であり、Ｙ方向が紙面と垂直な方向である。Ｚ方向は照明光学系１０の光軸と平行な方向であり、試料２０の高さ（深さ）方向となっている。

照明光学系１０は、試料２０を暗視野照明する。そのため、光源１１は、試料２０を照明する照明光Ｌ１を生成する。なお、光源１１としては、例えば、波長５３２ｎｍ又は４０５ｎｍのレーザ光源を用いることができる。なお、光源１１はランプ光源等のレーザ光源以外の光源であってもよい。さらに、照明光Ｌ１の波長は上記の値に限られるものではない。光源１１からの照明光Ｌ１は平行光束となっている。

光源１１から出射した照明光Ｌ１は、スキャナ１３に入射する。スキャナ１３は、例えば、ガルバノミラー又はポリゴンミラー等であり、照明光Ｌ１をＹ方向に偏向する。これにより、試料２０の表面上における照明位置を変えることができる。図１に示す構成では、紙面と垂直方向に照明光Ｌ１を偏向している。すなわち、スキャナ１３は照明光Ｌ１をＹ方向に走査する。

スキャナ１３で反射された照明光Ｌ１は、レンズ１４に入射する。レンズ１４は、照明光Ｌ１を集光して、試料２０を照射する。レンズ１４は、照明光Ｌ１を試料２０の検査対象面に集光する。ここでは、レンズ１４が、試料２０の表面上に照明光Ｌ１を集光している。なお、図１では、照明光Ｌ１が試料２０の表面と垂直な方向から試料２０を照明しているが、斜め方向から照明してもよい。すなわち、照明光Ｌ１の光軸は、Ｚ方向と平行であってよいし、Ｚ方向から傾斜していてもよい。

レンズ１４で集光された照明光Ｌ１は、試料２０に入射する。これにより、試料２０が照明光Ｌ１で照明される。例えば、試料２０の照明位置において、照明光Ｌ１が円形のスポットを形成する。試料２０は、ステージ１５の上に載置されている。ステージ１５は試料２０の端部を支持している。ステージ１５はＸＹＺステージなどの駆動ステージであり、試料２０を移動させる。ステージ１５を駆動することで、照明光Ｌ１による照明位置を試料２０の任意の位置に移動させることができる。ステージ１５がＸ方向に移動すると、試料２０における照明位置が走査される。例えば、スキャナ１３が照明光Ｌ１をＹ方向に走査している間、ステージ１５が試料２０をＸ方向に移動させる。このようにすることで、試料２０の全体、あるいは所望の領域を照明光Ｌ１で走査することができる。

試料２０に照明光Ｌ１が入射すると、試料２０から散乱光Ｌ２が発生する。試料２０からの散乱光Ｌ２は、レンズ１６に入射する。レンズ１６は試料２０の表面の上側に配置されている。ここでは、暗視野検査を行うため、レンズ１６の光軸がＺ方向から傾いている。すなわち、試料２０である特定の斜め方向に散乱した散乱光Ｌ２のみがレンズ１６に入射する。

レンズ１６は、散乱光Ｌ２をスリット１７上に集光する。スリット１７は、レンズ１６の光軸上に開口部１７ａを有している。スリット１７の直後には、検出器１８が配置されている。スリット１７を通過した散乱光Ｌ２を検出器１８が受光する。すなわち、スリット１７の開口部１７ａに入射した散乱光Ｌ２のみが検出器１８で検出され、スリット１７の開口部１７ａからずれた位置に入射した散乱光Ｌ２は遮光される。

検出器１８は、ＰＭＴ（光電子増倍管）等のポイントセンサであり、１つの画素のみを有している。検出器１８は、受光した散乱光Ｌ２の光量に応じた検出信号を処理装置１９に出力する。なお、検出器１８としてスリット１７に沿って配列された複数の画素を有するラインセンサや、２次元アレイセンサを用いてもよい。

スリット１７は、紙面と垂直な方向に沿った開口部１７ａが設けられている。すなわち、スリット１７の開口部１７ａの長手方向は、スキャナ１３の走査方向に対応している。検出器１８は、Ｙ方向における走査領域に対応する検出領域を有している。例えば、検出器１８は、Ｙ方向に対応する方向に延びた検出領域を有している。したがって、スリット１７を通過した散乱光Ｌ２のほとんどが検出器１８で検出される。よって、スキャナ１３が照明光をＹ方向に走査しても、検出器１８が散乱光Ｌ２を受光することができる。

処理装置１９は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置やＡ／Ｄ変換器等の電子回路を備えている。処理装置１９は、検出信号としきい値との比較結果に応じて、欠陥を検出する。暗視野検査を行っているため、照明光が欠陥に入射するタイミングで検出信号が大きくなる。検出信号が予め設定されたしきい値を越えた場合、処理装置１９は、欠陥が存在すると判定する。一方、検出信号がしきい値を越えない場合、処理装置は、欠陥が存在しないと判定する。そして、処理装置には、ＸＹステージ１５の座標及びスキャナ１３の角度が入力されているため、処理装置は、ＸＹ平面における照明位置を特定することができる。すなわち、検出信号がしきい値を越えたタイミングを欠陥検出タイミングとし、処理装置１９は欠陥検出タイミングにおける照明位置から欠陥座標を特定する。このようにして、試料２０の欠陥の有無、及び位置を検出することができる。

レンズ１４に入射する照明光Ｌ１のスポット径が小さい場合、照明光学系１０のＮＡが小さくなる。この場合、焦点深度が深くなるため、検査対象面以外の面からの散乱光がレンズ１６に入射する。図２を用いて、試料２０から検出器１８までの散乱光Ｌ２の光路について説明する。図２では、検査装置１００の一部の構成のみを示している。

図２では、検査対象面をＢ、検査対象面以外の面をＡ、Ｃとしている。ここで、検査対象面Ｂからの散乱光を散乱光Ｌ２Ｂとする。同様に、検査対象面Ｂよりも上側（レンズ１４側）の面Ａからの散乱光を散乱光Ｌ２Ａとし、検査対象面Ｂよりも下側の面Ｃからの散乱光を散乱光Ｌ２Ｃとする。

上記したように、照明光Ｌ１は上側から試料２０に入射するとともに、レンズ１４によって検査対象面Ｂに集光している。照明光Ｌ１のスポット径は、検査対象面Ｂで最も小さくなっている。面Ａから検査対象面Ｂに向かうにつれて、照明光Ｌ１が絞られていく。また、検査対象面Ｂから面Ｃに向かうにつれて、照明光Ｌ１が広がっていく。レンズ１６の光軸は、検査対象面Ｂにおいて、レンズ１４の光軸と交差する。

検査対象面Ｂからの散乱光Ｌ２Ｂは、レンズ１６によって、スリット１７の開口部１７ａに集光される。一方、面Ａからの散乱光Ｌ２Ａは、スリット１７の開口部１７ａからずれた位置に集光される。したがって、散乱光Ｌ２Ａは、スリット１７の開口部１７ａを通過できない。同様に、面Ｃからの散乱光Ｌ２Ｃは、スリット１７の開口部１７ａからずれた位置に集光される。したがって、散乱光Ｌ２Ｃは、スリット１７の開口部１７ａを通過できない。このように、検査対象面Ｂからの散乱光Ｌ２Ｂのみスリット１７を通過することができる。すなわち、検査対象面Ｂ以外の面Ａ、又は面Ｃからの散乱光Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｃは、スリット１７によって遮光される。

従って、検出器１８は、検査対象面Ｂからの散乱光Ｌ２のみを検出する。検査対象面Ｂの欠陥を正確に検出することができる。すなわち、面Ａ、又は面Ｃにある欠陥が存在していたとしても、散乱光Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｃはスリット１７で遮光されるため、検出器１８で受光されない。よって、検査対象面Ｂの欠陥を、検査対象面Ｂ以外の面Ａ、Ｃの欠陥から確実に分離して検出することができる。

さらに、スリット１７を移動させることで、検査対象面の位置を制御することができる。例えば、照明光Ｌ２Ａが開口部１７ａの位置に集光されるようにスリット１７を移動させることで、面Ａを検査対象面とすることができる。照明光Ｌ２Ｃが開口部１７ａの位置に集光されるようにスリット１７を移動させることで、面Ｃを検査対象面とすることができる。このように、レンズ１６の光軸と垂直な面において、開口部１７ａの長手方向と垂直な方向にスリット１７をスライド移動させることで、検査対象面の高さを調整することができる。よって、試料２０の任意の面における欠陥を検出することが可能になる。なお、スリット１７を移動させる場合、検出器１８の検出領域を十分に広くする。すなわち、スリット１７を移動させたとしても、開口部１７ａを通過した散乱光Ｌ２が検出器１８に入射するように、検出領域が広い検出器１８を用いる。

さらに、スリット１７の開口部１７ａの幅を変えることで、検査対象面の深度を制御することができる。例えば、開口部１７ａの幅を狭くすることで、検査対象面での被写界深度を浅くすることができる。あるいは、開口部１７ａの幅を広くすることで、検査対象面での被写界深度を深くすることができる。すなわち、開口部１７ａの幅が狭い場合、検査対象面からわずかにずれた高さであっても、散乱光がスリット１７で遮光される。一方、開口部１７ａの幅が広い場合、検査対象面からわずかにずれた高さであれば、散乱光が開口部１７ａを通過して、検出器１８で検出される。

よって、開口部１７ａの幅を変えることで、高さ方向（Ｚ方向）における位置分解能を調整することができる。このように、スリット１７の開口部１７ａの幅を可変とすることで、検査対象面での被写界深度の深さを制御することができる。

なお、上記の説明では、スキャナ１３のスキャン方向と対応する方向に開口部１７ａを有するスリット１７を遮光部材として用いたが、スリット１７以外の構成を遮光部材として用いることも可能である。例えば、スキャナ１３によりスキャンを行わない場合、点状の開口部を有するピンホールを遮光部材として用いることができる。そして、ピンホールの位置、及び開口部の大きさ（径）を調整することで、スリット１７を調整する場合と同様の効果を得ることができる。

なお、レンズ１６として、シリンドリカルレンズを用いることも可能である。スリット１７に沿った方向に配置されたシリンドリカルレンズをレンズ１６として用いてもよい。こうすることで、検出器１８で検出される散乱光の光量を高くすることができる。

また、スキャナ１３がＹ方向に走査し、ステージ１５がＸ方向に走査する構成としたが、この構成に限られるものではない。例えば、スキャナ１３がＸＹ方向に走査してもよく、あるいは、ステージ１５がＸＹ方向に走査してもよい。

本実施の形態では、検出器１８が複数の光ファイバ３３の出射端から出射した散乱光を１画素でまとめて検出している。これにより、検出器１８のアライメントが不要となるため、簡便に欠陥を検出することができる。もちろん、複数の画素を備えたＣＣＤカメラなどのラインセンサや２次元アレイセンサを検出器１８として用いることも可能である。

（変形例）
実施の形態１にかかる検査装置１００の変形例について図３を用いて説明する。図３は、試料２０から検出器１８までの光路を示す図である。なお、検査装置１００の基本的な構成についは、図１で示した構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。

変形例では、スリット１７が設けられていない構成となっている。さらに、検出器１８が複数の画素を備えている。検出器１８としては、ＣＣＤカメラ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳカメラ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の２次元アレイセンサを用いることができる。なお、図３では説明の簡略化のため、３つの画素１８ａ〜１８ｃを備えている構成を示しているが、画素数については特に限定されるものではない。

画素１８ａ〜１８ｃは、スキャナ１３のスキャン方向（Ｙ方向）に対応する方向と垂直な方向に配列されている。また、上記のように、検査対象面の高さが異なると、レンズ１７による散乱光の集光位置がずれる。したがって、面Ａからの散乱光Ｌ２Ａは、画素１８ａに入射する。面Ｂからの散乱光Ｌ２Ｂは、画素１８ｂに入射する。面Ｃからの散乱光Ｌ２Ｃは、画素１８ｃに入射する。複数の画素１８ａ〜１８ｃを有する検出器１８を用いることで、高さが異なる検査面からの散乱光を分離して検出することができる。

レンズ１６による散乱光の集光位置がずれる方向に沿って複数の画素１８ａ〜１８ｃが配列されている。Ｚ方向において異なる位置からの散乱光が、異なる画素に入射する。このようにすることで、異なる高さでの欠陥検査を同時に行うことができる。すなわち、画素１８ａ〜１８ｃ毎に、検出信号としきい値とを比較する。そして、画素毎の比較欠陥に応じて、欠陥を検出する。こうすることで、異なる高さにおける検査を同時に行うことができる。また、Ｚ方向における欠陥の位置を検出することができる。

例えば、検出器１８として２次元アレイセンサを用いた場合、画素列ごとに検査対象面が異なる。ラインセンサを用いた場合、画素毎に検査対象面が異なる。レンズ１６が、試料２０内での深さに応じて、検出器１８の異なる画素に散乱光を集光している。よって、異なる深さ（高さ）における検査を同時に行うことができる。

実施の形態２．
本実施の形態に係る検査装置の構成について、図４を用いて説明する。図４は、検査装置２００の全体構成を示す図である。本実施の形態では、スリット１７の代わりに光ファイバユニット３０が設けられている点で実施の形態１と異なっている。すなわち、光ファイバユニット３０が試料２０から検出器１８までの光路中に配置されている。

なお、検査装置２００の基本的構成については、実施の形態１で示した検査装置１００と同様であるため説明を所略する。例えば、照明光学系１０の光源１１、及びスキャナ１３は、図１と同様の構成となっている。よって、実施の形態１と同様に、スキャナ１３がＹ方向に照明光Ｌ１を走査している。また、ステージ１５についても実施の形態１と同様の構成となっている。ステージ１５がＸ方向に試料２０を移動している。

試料２０の上方には、光ファイバユニット３０が配置されている。光ファイバユニット３０は、試料２０の表面の近傍に配置されている。試料２０の照明位置に向けて、光ファイバユニット３０が配設されている。

光ファイバユニット３０は、光ファイバ３３、及びホルダ３４を備えている。ホルダ３４は、第１遮光プレート３１、及び第２遮光プレート３２を備えている。光ファイバ３３の下側に第１遮光プレート３１が配置され、上側に第２遮光プレート３２が配置されている。第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２は、光ファイバ３３を上下に挟持するホルダ３４となる。すなわち、複数の光ファイバ３３がホルダ３４によって、試料２０の上方の保持されている。

光ファイバ３３は、透明な樹脂によって形成された光ファイバであり、その内部を光が伝播する。例えば、光ファイバ３３の直径は０．５ｍｍとなっている。光ファイバ３３の出射端面には、検出器１８が配置されている。光ファイバ３３の入射端面が試料２０の照明位置を向いている。光ファイバ３３は、Ｚ方向から傾いて配置されている。光ファイバ３３内の入射端面から入射した散乱光Ｌ２が光ファイバ３３内を伝播する。そして、光ファイバ３３内を伝播した散乱光Ｌ２は出射端面から出射する。光ファイバ３３の出射端面から出射した散乱光Ｌ２は、検出器１８で受光される。このように、光ファイバ３３は、試料２０からの散乱光Ｌ２を検出器１８まで導く導光部材となる。検出器１８は、実施の形態１と同様に光電子増倍管となっている。

光ファイバユニット３０の構成について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、光ファイバユニット３０の構成を示す平面図であり、光ファイバ３３の入射端面側の構成を模式的に示している。

第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２が複数の光ファイバ３３を挟持している。これにより、ホルダ３４が複数の光ファイバ３３を保持することができる。例えば、第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２はそれぞれ平坦な板で形成されている。第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２は例えば、黒色の樹脂で形成された遮光板である。したがって、第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２は入射した散乱光を吸収する。第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２の間には、複数の光ファイバ３３が１列に配列されている。したがって、複数の光ファイバ３３は、試料２０の表面から同じ高さに配置される。複数の光ファイバ３３はＹ方向に沿って配列されている。入射端面と平行な平面視において、第１遮光プレート３１と第２遮光プレート３２とが配列方向と垂直な方向から複数の光ファイバ３３を挟んで、保持している。

このように、複数の光ファイバ３３を一列に配置することで、スキャナ１３でＹ方向に走査された照明位置からの散乱光を適切に検出することができる。なお、複数の光ファイバ３３の入射端面は、同一平面上に配置されていてもよい。複数の光ファイバ３３の出射端面側の配置は、検出器１８の検出領域に応じて変化させればよい。すなわち、複数の光ファイバ３３の出射端面からの散乱光が、検出器１８で受光されるように、複数の光ファイバ３３を束ねればよい。もちろん、入射端面側における複数の光ファイバ３３の配列は、１列に限られるものではない。例えば、複数の光ファイバ３３を２列以上で配列してもよい。あるいは、照明光Ｌ１をＹ方向に走査しないのであれば、複数の光ファイバ３３を一列に配置していなくてもよい。

光ファイバユニット３０に入射する散乱光の様子を図６に示す。図６は、散乱光の光路を模式的に示す図である。図６では、図４で示した一部の構成については省略している。なお、図６では、検査対象面Ｂに照明光Ｌ１が集光されている。

複数の光ファイバ３３は、Ｚ方向から傾斜した方向に沿って配置されている。光ファイバ３３の入射端面３３ａよりもホルダ３４が照明位置側に突出している。すなわち、第１遮光プレート３１の照明位置側の端部３１ａ、及び第２遮光プレート３２の照明位置側の端部３２ａが、入射端面３３ａよりも照明位置側に配置されている。第１遮光プレート３１、又は第２遮光プレート３２は、試料２０からの散乱光の一部を遮光する。

検査対象面Ｂ以外の面Ａ，Ｃからの散乱光が、第１遮光プレート３１、又は第２遮光プレート３２によって遮光される。すなわち、検査対象面Ｂ以外の面Ａ，Ｃからの散乱光は、第１遮光プレート３１と第２遮光プレート３２との間の隙間を通過することができない。検査対象面Ｂ以外の面Ａ，Ｃからの散乱光が、第１遮光プレート３１、又は第２遮光プレート３２に入射する。検査対象面Ｂ以外の面Ａ，Ｃからの散乱光が、第１遮光プレート３１、又は第２遮光プレート３２で遮光され、光ファイバ３３の入射端面３３ａに入射しない。

一方、検査対象面Ｂからの散乱光Ｌ２Ｂのみが光ファイバ３３の入射端面３３ａに入射する。すなわち、検査対象面Ｂからの散乱光Ｌ２Ｂの一部は、第１遮光プレート３１と第２遮光プレート３２との間の隙間を通過して、光ファイバ３３に入射する。光ファイバ３３の入射端面３３ａに入射した散乱光Ｌ２Ｂは、光ファイバ３３内を伝播して、出射端面３３ｃから出射する。出射端面３３ｃから出射した散乱光Ｌ２Ｂは、検出器１８（図６では不図示）で検出される。

本実施の形態では、光ファイバ３３の側面３３ｂの少なくとも一部を覆う第１遮光プレート３１と第２遮光プレート３２とが設けられている。そして、第１遮光プレート３１と第２遮光プレート３２が、光ファイバ３３よりも照明位置側から突出している。この構成によって、光ファイバ３３のＮＡをさらに制限することができる。すなわち、検出光学系のＮＡを光ファイバ３３のＮＡよりも小さくすることができる。これにより、検出対象面の高さを制限することができる。所定の検査対象面Ｂ以外の面Ａ、Ｃからの散乱光については、ホルダ３４によって吸収される。これにより、検査対象面Ｂの欠陥のみを検出することができる。

また、本実施の形態では、複数の光ファイバ３３を保持するホルダ３４を試料２０の照明位置近傍に配置している。したがって、簡便な構成で、所望の検査対象面からの散乱光のみを検出することができる。例えば、レンズ１６、スリット１７、及び検出器１８等のアライメントが不要となる。簡便な構成で、簡便な構成で、試料内の検査対象面における欠陥を正確に検出することができる。すなわち、検査対象面以外の面の欠陥から区別して、検査対象面における欠陥を検出することができる。また、入射端面３３ａよりも突出したホルダ３４で、複数のファイバ３３を保持している。よって、装置構成を簡素化することができる。

さらに、光ファイバユニット３０と試料２０との間にレンズ１６を配置せずに、試料２０からの散乱光を直接光ファイバ３３に入射する構成としている。レンズ１６を用いてないため、レンズ収差の影響を排除することができる。また、通常レンズ１６は、複数のレンズを円筒状の鏡筒に収容した構成を有している。円筒状のレンズ１６を用いた場合、設置スペースが制限され、試料２０の近傍に近接することが困難となる。本実施の形態のように、レンズ１６を用いない検出光学系とすることで、光ファイバユニット３０を試料２０に近接して配置することができる。レンズ１６を用いた図１の構成よりも、多くの散乱光を検出器１８に入射させることが可能になる。これにより、散乱光の検出光量を高くすることができ、より高感度で欠陥を検出することができる。

例えば、光ファイバユニット３０は、試料２０の表面から０．５ｍｍの高さに配置される。すなわち、試料２０の表面から、光ファイバユニット３０の下端までの距離が０．５ｍｍとなっている。このように、光ファイバユニット３０を試料２０の近傍に配置することができるため、検出器１８で受光する散乱光強度を高くすることができる。よって、実施の形態１よりも、より高感度で欠陥を検出することができる。

検出器１８が複数の光ファイバ３３の出射端から出射した散乱光を１画素でまとめて検出するようにしてもよい。これにより、検出器１８のアライメントが不要となるため、簡便に欠陥を検出することができる。また、照明光学系１０には、照明光をＹ方向に走査するスキャナ１３が設けられている。複数の光ファイバ３３がＹ方向に沿って配列されていてもよい。これにより、検出器１８のアライメントが不要となるため、簡便に欠陥を検出することができる。

さらに、レンズ１６を用いていないため、スキャナ１３による走査範囲を容易に広くすることができる。光ファイバ３３の配列数を多くすることで、スキャナ１３による走査範囲を広くすることができる。一方、レンズ１６を用いた場合、スキャナ１３による走査範囲を広くすると、レンズ１６の径を大きくする必要がある。レンズ１６の径を大きくすると、高価なレンズ１６が必要となってしまう。本実施の形態のように、レンズ１６を用いずに、光ファイバユニット３０を用いることで、安価な装置構成を実現することができる。

さらに、光ファイバユニット３０は上下方向（Ｚ方向）に移動可能に配置することが好ましい。例えば、光ファイバユニット３０が図６の矢印Ｄの方向に移動する。このようにすることで、検査対象面の高さを変えることができる。光ファイバユニット３０と試料２０との距離を変えるように、光ファイバユニット３０を上下に移動させる。例えば、モータなどのアクチュエータ（不図示）によって、ホルダ３４を上下に駆動すればよい。図７の矢印Ｄの方向に、光ファイバ３３を保持するホルダ３４を上昇させる。こうすることで、散乱光Ｌ２Ａのみが光ファイバ３３に入射する。よって、面Ａを検査対象面とすることができる。あるいは、光ファイバ３３を保持するホルダ３４を下降させることで、検査対象面Ｃを検査することができる（図示は省略）。

こうすることで、簡便に検査対象面の高さを制御することができる。よって、面Ａ、Ｂ、Ｃの欠陥をそれぞれ分離して検出することができる。なお、試料２０と光ファイバユニット３０の移動方向は、Ｚ方向と平行であってもよく、Ｚ方向から傾いていてもよい。すなわち、試料２０の表面と垂直なＺ方向において、ホルダ３４が移動可能に設けられていればよい。こうすることで、検査対象面を任意の高さに容易に調整することができる。

さらに、ホルダ３４の照明位置側の端部３１ａ、３２ａと、複数の光ファイバ３３の入射端面３３ａとの距離が可変とすることが好ましい。例えば、光ファイバ３３を矢印Ｅの方向に沿って移動させる。これにより、検査対象面の深度を制御することができる。例えば、図８の矢印Ｅの方向に、ホルダ３４の後ろ側から各光ファイバ３３を照明位置側に押し込む。こうすることで、光ファイバ３３の入射端面３３ａを照明位置に近づけることができる。ホルダ３４の照明位置側の端部３１ａ、３２ａから入射端面３３ａまでの距離が短くなる。よって、散乱光を検出する検出光学系のＮＡをより大きくすることができる。検査対象面での被写界深度を深くすることができる。

あるいは、ホルダ３４の後ろ側から各光ファイバ３３の一部を引き出すことで、光ファイバ３３の入射端面３３ａを照明位置から遠ざけることができる（図示は省略）。こうすることで、ホルダ３４の照明位置側の端部３１ａ、３２ａから入射端面３３ａまでの距離が長くなる。よって、散乱光を検出する検出光学系のＮＡをより小さくすることができる。検査対象面での被写界深度を浅くすることができる。

このように、入射端面３３ａから突出したホルダ３４の突出量を変えることで、検査対象面の深度を制御することができる。なお、光ファイバ３３の代わりにホルダ３４を移動させることで、検査対象面の深度を制御するようにしてもよい。すなわち、第１遮光プレート３１、及び第２遮光プレート３２の少なくとも一方を照明位置に近づけたり、遠ざけたりするようにしてもよい。このようにしても、同様の効果を得ることができる。ホルダ３４の照明位置側の端部３１ａ、３２ａと、複数の光ファイバ３３の入射端面３３ａとの距離が可変であるため、調整を容易に行うことができる。なお、複数の光ファイバ３３の入射端面３３ａとの距離は、モータ等のアクチュエータで変えてもよく、操作者が手作業で変えてもよい。

なお、検査装置２００において、第１遮光プレート３１の端部３１ａと第２遮光プレート３２の端部３２ａが、入射端面３３ａよりも照明位置側に突出した構成としたが、本実施の形態は、この構成に限られるものではない。例えば、第１遮光プレート３１の端部３１ａのみが、入射端面３３ａよりも照明位置側に突出する構成となっていてもよい。第２遮光プレート３２の端部３２ａのみが、入射端面３３ａよりも照明位置側に突出する構成となっていてもよい。また、ホルダ３４の構成は、図５のように、第１遮光プレート３１及び第２遮光プレート３２が上下から光ファイバ３３を挟持する構成に限られるものではない。すなわち、ホルダ３４は、光ファイバ３３を保持することができる構成であれば、どのような構成であってもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。

１００ 検査装置
２００ 検査装置
１０ 照明光学系
１１ 光源
１３ スキャナ
１４ レンズ
１５ ＸＹステージ
１６ レンズ
１７ スリット
１８ 検出器
１９ 処理装置
２０ 試料
３０ 光ファイバユニット
３１ 第１遮光プレート
３２ 第２遮光プレート
３３ 光ファイバ
３４ ホルダ

Claims (7)

1. 透明な試料を暗視野照明する照明光学系と、
   前記試料で散乱した散乱光を検出する検出器と、
   前記試料で散乱した散乱光を前記検出器に導く複数の光ファイバと、
   前記複数の光ファイバを保持するホルダであって、前記複数の光ファイバの入射端面よりも前記試料の照明位置側に突出したホルダと、を備えた検査装置。
2. 前記試料の表面と垂直な方向において、前記ホルダが移動可能に設けられている請求項１に記載の検査装置。
3. 前記ホルダの照明位置側の端部と、前記複数の光ファイバの入射端面との距離が可変である請求項１、又は２に記載に検査装置。
4. 前記検出器が前記複数の光ファイバの出射端から出射した前記散乱光を１画素でまとめて検出する請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査装置。
5. 前記照明光学系には、照明光を第１の方向に走査するスキャナが設けられ、
   前記複数の光ファイバが前記第１の方向に沿って配列されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 透明な試料を暗視野照明する照明光学系と
   複数の画素を有し、前記試料で散乱した散乱光を検出する検出器と、
   前記試料内での深さに応じて、前記検出器の異なる画素に前記散乱光を集光するレンズと、を備えた検査装置。
7. 透明な試料を暗視野照明するステップと、
   暗視野照明された前記試料の照明位置からの散乱光を光ファイバに入射させるステップと、
   前記光ファイバ内を伝播した散乱光を検出器で検出するステップと、を備え、
   前記光ファイバが複数設けられ、
   複数の前記光ファイバが前記光ファイバの入射端面よりも前記照明位置側に突出したホルダに保持されている検査方法。

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