JP2018146239A - Defect inspection apparatus, and manufacturing method of defect inspection apparatus - Google Patents

Defect inspection apparatus, and manufacturing method of defect inspection apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a defect inspection apparatus capable of stably exhibiting high defect detection power independent of defect directionality.SOLUTION: A defect inspection apparatus comprises an optical system 100 for defect inspection and illumination systems 31 and 32 for defect inspection. In the latter, ring illumination 31, 32 is constituted by a plurality of LEDs annularly arranged so that spot lights from a plurality of LEDs are gathered in an area centered on the focal position of the optical system 100. A ring illumination 31 installed on the side of the optical system 100 of the substrate 1 to be inspected and irradiated at an acute angle to the surface of the substrate 1 is a dark-field ring illumination 31 for reflection which is configured so that the reflected light does not directly enter the objective lens 11. A ring illumination 32 installed on the opposite side of the optical system 100 of the substrate 1 to be inspected and irradiated at an acute angle to the surface of the substrate 1 is a dark-field ring illumination 32 for transmission which prevents transmitted light transmitted through refraction inside the substrate 1 from directly entering the objective lens 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、欠陥検査装置に関するものである。また、本発明は、ガラス基板、マスクブランク(薄膜付き基板)、レジスト付きマスクブランク(レジスト付き基板)などの欠陥検査に適し、FPDなどの表示装置用の大型基板の欠陥検査に適する欠陥検査装置に関する。   The present invention relates to a defect inspection apparatus. In addition, the present invention is suitable for defect inspection of glass substrates, mask blanks (substrates with thin films), mask blanks with resists (substrates with resists), and the like, and is suitable for defect inspections of large substrates for display devices such as FPDs. About.

通常、欠陥検査装置においては、レーザー光などによる特定方向からの照明により基板表面の欠陥やガラス内部の欠陥からの散乱光を検出する。
例えば、基板表面にレーザー光を照射し、基板表面の欠陥からの散乱光を検出光学系で検出する欠陥検査装置がある。
また、例えば、ガラス基板内部にレーザー光を照射(導入)し、ガラス基板内部での全反射の繰り返しによって、ガラス内部全域を照射し、ガラス基板表面の欠陥やガラス内部の欠陥からの散乱光を検出光学系で検出する欠陥検査装置がある。
Usually, in a defect inspection apparatus, scattered light from a defect on the surface of a substrate or a defect in the glass is detected by illumination from a specific direction with a laser beam or the like.
For example, there is a defect inspection apparatus that irradiates a substrate surface with laser light and detects scattered light from defects on the substrate surface with a detection optical system.
Also, for example, a laser beam is irradiated (introduced) inside the glass substrate, and the entire area inside the glass is irradiated by repetition of total reflection inside the glass substrate, so that scattered light from defects on the surface of the glass substrate and defects inside the glass is emitted. There is a defect inspection device that detects with a detection optical system.

特許第3422935号公報Japanese Patent No. 3422935

高精度な欠陥検査には、特定方向からではない照明が必須となる。特定方向からの照明では方向依存性の強いキズなどに対して大幅な欠陥検出力の低下が起こる可能性がある。高精度な欠陥検査では、このような方向依存性の強いキズなどの欠陥に対する高い欠陥検出力が望まれる。   For high-precision defect inspection, illumination that is not from a specific direction is essential. In the case of illumination from a specific direction, there is a possibility that a significant decrease in defect detection power may occur due to scratches having strong direction dependency. In high-accuracy defect inspection, a high defect detection capability for such defects such as scratches with strong direction dependency is desired.

また、欠陥からの散乱光の発生が少ないあるいは散乱光の発生が極めて少ないタイプの薄膜欠陥に対しては、散乱光を検出する検査手法のため、大幅な欠陥検出力の低下や検出不能が起こる可能性がある。例えば、明確なエッジを持たず散乱光の発生が少ないハーフピンホールなどに対して大幅な欠陥検出力の低下が起こる可能性がある。また、例えば、薄膜のなだらかな曲面の窪み(グラデェーション)は、散乱光の発生が極めて少ないので、検出できない。高精度な欠陥検査では、このような、欠陥からの散乱光の発生が少ないあるいは散乱光の発生が極めて少ないタイプの薄膜欠陥に対する高い欠陥検出力が望まれる。   In addition, for thin-film defects of a type that generates little scattered light from the defects or very little scattered light, the inspection method that detects scattered light causes a significant decrease in defect detectability and inability to detect. there is a possibility. For example, there is a possibility that a significant decrease in defect detection power may occur for a half pinhole that does not have a clear edge and generates little scattered light. Further, for example, a gently curved depression (gradation) of a thin film cannot be detected because the generation of scattered light is extremely small. In high-accuracy defect inspection, a high defect detection capability is desired for such a type of thin film defect that generates little scattered light from the defect or generates very little scattered light.

さらに、薄いキズや白もや(ホワイトスティン)などのコントラストの低い欠陥に対する欠陥検出力の確保の課題がある。高精度な欠陥検査では、これらのコントラストの低い欠陥に対する高い欠陥検出力が望まれる。   Furthermore, there is a problem of ensuring defect detection power for defects with low contrast such as thin scratches and white haze (white stain). In high-accuracy defect inspection, a high defect detection capability for these low-contrast defects is desired.

なお、高精度な欠陥検査においては、上述したような種類の散乱光特性の異なる欠陥が多数存在する。   In high-accuracy defect inspection, there are many types of defects with different scattered light characteristics as described above.

高精度な欠陥検査のためには、検査時間がかかるという課題がある。例えば、弱い散乱光などの検出では、露出時間(検査時間)を長くして感度を上げることで検査精度を上げることができる。
高精度な欠陥検査では、検査スピード(検査時間)を犠牲にしない手法が望まれる。
There is a problem that inspection time is required for highly accurate defect inspection. For example, in the detection of weak scattered light or the like, the inspection accuracy can be increased by increasing the sensitivity by increasing the exposure time (inspection time).
In high-precision defect inspection, a technique that does not sacrifice inspection speed (inspection time) is desired.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、欠陥の方向性に依存しない安定した高い欠陥検出力を達成できる欠陥検査装置の提供を目的とする。
また、本発明は、欠陥からの散乱光の発生が少ないあるいは散乱光の発生が極めて少ないタイプの薄膜欠陥に対して大幅な欠陥検出力向上が達成できる欠陥検査装置の提供を目的とする。
さらに、本発明は、コントラストの低い欠陥に対する高い欠陥検出力が達成できる欠陥検査装置の提供を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus that can achieve a stable and high defect detection power that does not depend on the directionality of defects.
It is another object of the present invention to provide a defect inspection apparatus that can achieve a significant improvement in defect detection capability for a type of thin film defect that generates little scattered light from the defect or generates very little scattered light.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus that can achieve a high defect detection capability for defects with low contrast.

上述した課題を解決するため、本発明者は、鋭意研究開発を行った。その結果、リング照明の適用を検討した。しかしながら、現状で提供されているリング照明およびそれに改良を加え簡易に作製したリング照明では、さまざまな方向からの照明が可能であるものの、欠陥検査装置に適用しても高い欠陥検出力は得られず、欠陥検出力が不十分で期待する効果が得られないことがわかった。
本発明者は、さらに鋭意研究開発を行った。その結果、現状で提供されているリング照明に比べ、格段に優れたリング照明の開発に成功した。また、この格段に優れたリング照明を用いることによって、360°全ての方向から同時に照明することが可能となり欠陥の方向性に依存しない欠陥検出が可能となることに加え、現状で提供されているリング照明を使用した場合に比べ、格段に安定した高い欠陥検出力が発揮でき、期待する効果が得られることがわかった。
In order to solve the above-described problems, the present inventor has conducted earnest research and development. As a result, the application of ring illumination was examined. However, the ring illumination that is currently provided and the ring illumination that has been easily modified and improved can illuminate from various directions. However, even when applied to a defect inspection system, high defect detection power can be obtained. Therefore, it was found that the defect detection power was insufficient and the expected effect could not be obtained.
The present inventor has further conducted earnest research and development. As a result, we succeeded in developing a ring illumination that is much better than the ring illumination currently available. In addition, by using this exceptionally excellent ring illumination, it is possible to illuminate simultaneously from all directions of 360 °, and it is possible to detect defects independent of the directionality of the defects. Compared to the case of using ring illumination, it was found that the defect detection power was much more stable and the expected effect was obtained.

上記に加え、本発明では、反射の暗視野リング照明および透過の暗視野リング照明の双方を備える両面同時暗視野照明(反射透過複合の暗視野リング照明)により、前方散乱と後方散乱の双方を同時検出できる。これにより、例えば、前方散乱あるいは後方散乱に偏りのある散乱光が生じるタイプの欠陥に対しても安定した検出ができる。このため、どちらか一方のリング照明を用いる場合に比べ、欠陥検出力が向上する。
これに加え、本発明では、格段に優れたリング照明と両面同時暗視野の構成によって、薄いキズや白もや(ホワイトスティン)などのコントラストの低い欠陥に対する高い欠陥検出力が達成できる。
なお、反射の暗視野リング照明と透過の暗視野リング照明を比べた場合、後者の方が欠陥検出力が高い。これは、散乱理論から言うと、前方散乱と後方散乱とでは、一般的には前方散乱の方がより強度が取れるからである。透過の暗視野リング照明による基板の裏面側から入射し、屈折を経て透過される光は前方散乱になる。
In addition to the above, in the present invention, both forward scattering and backward scattering are achieved by double-sided simultaneous dark field illumination (both reflection / transmission complex dark field ring illumination) including both reflection dark field ring illumination and transmission dark field ring illumination. Simultaneous detection is possible. Thereby, for example, it is possible to stably detect a defect of a type in which scattered light having bias in forward scattering or backward scattering is generated. For this reason, defect detection power improves compared with the case where either one of ring illumination is used.
In addition to this, the present invention can achieve a high defect detection power for defects with low contrast, such as thin scratches and white haze (white stain), by the configuration of the ring illumination and the double-sided dark field that are remarkably excellent.
In addition, when the reflective dark field ring illumination is compared with the transmission dark field ring illumination, the latter has higher defect detection power. This is because, from the scattering theory, in general, the forward scattering and the back scattering can provide higher intensity. Light that is incident from the back side of the substrate by the transmitted dark field ring illumination and transmitted through refraction becomes forward scattering.

本発明者は、散乱光の発生が極めて少ない膜のへこみ(凹部)や、薄膜のなだらかな曲面の窪み(グラデェーション)は、散乱光の発生が極めて少ないので、両面同時暗視野では検出できないことを突き止めた。本発明者は、裏面側からのスポット照明を用いることにより、散乱光の発生が極めて少ない膜のへこみ(凹部)の箇所が透過率の差として検出可能であることを突き止めた。さらに、本発明者は、裏面側からのスポット照明として、平行性が良好で高輝度(高照度)な垂直透過照明を用いることにより、特に検出の困難な、薄膜のなだらかな曲面の窪みの薄い箇所が透過率の差として見えること、このような欠陥に対し安定した高い欠陥検出力が発揮できること、を突き止めた。
本発明では、欠陥かどうかの判定は、2次元画像を微分処理し、濃淡の勾配のあるところだけを残してその部分を欠陥と判断している。薄膜の窪みでも明るさの差が濃淡の勾配となるので検出できる。
上記のことは、欠陥からの散乱光の発生が少ないあるいは散乱光の発生が極めて少ないタイプの薄膜欠陥に対しても同様である。例えば、明確なエッジを持たず散乱光の発生が少ないハーフピンホールや、散乱光の発生が少ない膜のへこみ(凹部)、などに対して大幅な欠陥検出力の向上が達成できる。
The present inventor has found that a dent (concave part) of a film with very little generation of scattered light or a gently curved depression (gradation) of a thin film cannot be detected in a double-sided dark field because the generation of scattered light is extremely small. I found it. The present inventor has found that by using spot illumination from the back surface side, the indentation (concave portion) of the film that generates very little scattered light can be detected as a difference in transmittance. Furthermore, the present inventor uses a vertically transmissive illumination with good parallelism and high brightness (high illuminance) as spot illumination from the back side, so that the thin curved hollow of the thin film, which is particularly difficult to detect, is thin. It was ascertained that the location was seen as a difference in transmittance and that a stable and high defect detection capability could be exhibited against such defects.
In the present invention, the determination as to whether or not a defect is made is performed by differentiating the two-dimensional image, and leaving only a portion having a gradation of light and shade, and determining that portion as a defect. Even a thin film depression can be detected because the difference in brightness becomes a gradient of light and shade.
The same applies to thin film defects of a type that generate little scattered light from the defects or generate very little scattered light. For example, a significant improvement in defect detection can be achieved for half pinholes that do not have a clear edge and generate less scattered light, and dents (concaves) that generate less scattered light.

本発明では、反射の暗視野リング照明および透過の暗視野リング照明の双方を備える構成とし(あるいはさらに裏面側からのスポット照明を加える構成とし)、これらの照明を全て同時に使用することによって、これらの照明に起因(対応)する欠陥を1度に検出でき、1回の検査で欠陥があるかないかを効率良く検査できることを見いだした。本発明では、高精度な欠陥検査において問題となる上述したような種類の異なる欠陥に関し、1回の検査で1度に検出できる。このため効率が良く、種類の異なる欠陥を個別に検出する場合に比べ、トータルの検査時間の短縮を達成できる。本発明では、検出可能な欠陥の種類および数(機会)が相対的に多くなる点で高精度な検査であると言える。
本発明では、欠陥があるかないかを高速・高精度で検査可能な点が最大のメリットである。あらゆる欠陥検出可能な方法をすべて投入して検査してみることが可能となる。
In the present invention, a configuration including both a reflection dark field ring illumination and a transmission dark field ring illumination (or a configuration in which spot illumination from the back side is further added) is used, and these illuminations are used simultaneously. It has been found that defects caused by (corresponding to) illumination can be detected at a time, and whether or not there is a defect can be efficiently inspected by one inspection. In the present invention, the above-mentioned different types of defects that are problematic in high-precision defect inspection can be detected at a time by one inspection. For this reason, the efficiency is high, and the total inspection time can be shortened as compared with the case of detecting different types of defects individually. In the present invention, it can be said that the inspection is highly accurate in that the types and number (opportunities) of defects that can be detected are relatively increased.
In the present invention, the greatest merit is that a defect can be inspected at high speed and with high accuracy. It is possible to inspect and introduce all methods capable of detecting any defect.

本発明では、時間かけても検出できない欠陥が検出できる効果がある。例えば、方向依存性の強いキズや薄膜のなだらかな曲面の窪み(グラデェーション)は特に好例である。   The present invention has an effect of detecting a defect that cannot be detected over time. For example, scratches with strong direction dependence and gently curved depressions (gradations) of thin films are particularly good examples.

なお、ピント(焦点、フォーカス)が合っている状態を維持するオートフォーカシング技術と、良好に欠陥が検出できるように照明する技術は別である。照明やその光源のほうがいくら優秀な照明やその光源でも、結像のほうがピンぼけの状態だと期待する性能が出せない。このため、ピントの合う位置を常時フォーカシング(焦点合わせ)し続けるという技術と併せて本発明に係るリング照明および裏面側からのスポット照明を適用することが最も好ましい。
また、高速で高精度な検査を実現するためには高い精度のオートフォーカシング技術が必要でそれをするための技術として同軸オートフォーカス(AF)がある。同軸AFで常にフォーカシングしている状態だとしても、照明が優れた照明でないとやはり期待する効果が得られないので、期待する効果が得られるように設計した本発明に係るリング照明および裏面側からのスポット照明が必要となる。
Note that an auto-focusing technology that maintains a focused (focused) state is different from a technology that performs illumination so that defects can be detected satisfactorily. No matter how good the illumination or its light source is, the performance you expect to be in a more out-of-focus condition is not possible. For this reason, it is most preferable to apply the ring illumination and the spot illumination from the back side according to the present invention in combination with the technique of continuously focusing (focusing) the focused position.
Further, in order to realize high-speed and high-precision inspection, a high-precision autofocusing technique is necessary, and a coaxial autofocus (AF) is a technique for doing so. Even if it is always in the state of focusing with coaxial AF, the expected effect cannot be obtained unless the illumination is excellent, so the ring illumination according to the present invention designed to obtain the expected effect and the back side Spot lighting is required.

本発明は以下の構成を有する。
(構成1)
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
検査対象である基板の前記光学系の側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記基板表面に対して鋭角に照射され、その反射光が、対物レンズに直接入らないように構成した反射の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが基板裏面に対して鋭角に照射され、前記基板内部を屈折を経て透過した透過光が、前記対物レンズに直接入らないようにした透過の暗視野リング照明と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
The present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
In the ring illumination installed on the optical system side of the substrate to be inspected, each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the substrate surface, and the reflected light is the objective lens Reflective dark field ring illumination configured to prevent direct entry into
The ring illumination installed on the opposite side of the substrate from the optical system, wherein each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the back surface of the substrate and transmitted through the substrate through refraction. A transmitted dark field ring illumination that prevents transmitted light from directly entering the objective lens;
A defect inspection apparatus comprising:

(構成2)
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
検査対象である基板の前記光学系の側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記基板表面に対して鋭角に照射され、その反射光が、対物レンズに直接入らないように構成した反射の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが基板裏面に対して鋭角に照射され、前記基板内部を屈折を経て透過した透過光が、前記対物レンズに直接入らないようにした透過の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される照明であって、前記光学系の光軸と同軸の透過のスポット照明と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
(Configuration 2)
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
In the ring illumination installed on the optical system side of the substrate to be inspected, each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the substrate surface, and the reflected light is the objective lens Reflective dark field ring illumination configured to prevent direct entry into
The ring illumination installed on the opposite side of the substrate from the optical system, wherein each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the back surface of the substrate and transmitted through the substrate through refraction. A transmitted dark field ring illumination that prevents transmitted light from directly entering the objective lens;
Illumination installed on the side of the substrate opposite to the optical system, and a spot illumination that is coaxial with the optical axis of the optical system;
A defect inspection apparatus comprising:

(構成3)
前記光学系の光軸と、前記リング照明における円環の中心軸とを一致させ、同軸としたことを特徴とする構成1または2記載の欠陥検査装置。
(Configuration 3)
3. The defect inspection apparatus according to Configuration 1 or 2, wherein an optical axis of the optical system and a central axis of a ring in the ring illumination are made coincident and coaxial.

(構成4)
対物レンズ、結像レンズおよび撮像素子を備える結像光学系を有し、
前記撮像素子はTDIセンサであり、
前記結像光学系は、TDIカメラを含み、
前記基板とTDIカメラとを、一定速度で一定方向に相対的に移動させる手段を有し、
前記基板上の撮像領域の移動方向および速度とTDIセンサにおけるCCDの電荷転送の方向および速度を合わせることで、CCDの垂直段の数だけ前記撮像領域を繰り返し露光し撮影する手段を有することを特徴とする構成1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置。
(Configuration 4)
An imaging optical system including an objective lens, an imaging lens, and an imaging device;
The imaging device is a TDI sensor;
The imaging optical system includes a TDI camera,
Means for relatively moving the substrate and the TDI camera in a constant direction at a constant speed;
It has means for repeatedly exposing and photographing the imaging area by the number of vertical stages of the CCD by matching the moving direction and speed of the imaging area on the substrate with the charge transfer direction and speed of the CCD in the TDI sensor. The defect inspection apparatus according to any one of configurations 1 to 3.

(構成5)
前記欠陥検査装置は、焦点尤度が±0.1mmより小さい高精度の結像光学系を備えることを特徴とする構成1から4のいずれかに記載の欠陥検査装置。
(Configuration 5)
The defect inspection apparatus according to any one of configurations 1 to 4, wherein the defect inspection apparatus includes a high-precision imaging optical system having a focal likelihood smaller than ± 0.1 mm.

(構成6)
前記対物レンズを利用し、レーザービームを用いて、オートフォーカス手段を構築すると共に、
前記オートフォーカス手段に用いる前記レーザービームの前記撮像素子への映り込みを回避する手段を有することを特徴とする構成4または5のいずれかに記載の欠陥検査装置。
(Configuration 6)
Using the objective lens and using a laser beam to construct an autofocus means,
6. The defect inspection apparatus according to claim 4, further comprising means for avoiding reflection of the laser beam used for the autofocus means on the image pickup device.

(構成7)
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
前記リング照明は、検査対象である基板の前記光学系の側に設置され、
前記リング照明における前記基板側の先端から前記基板表面までの距離を、前記リング照明の作動距離dとし、
前記リング照明の半径をrとし、
機械的な大きさ制限の観点から、前記dと前記rの範囲を規定し、
前記LEDの光線が前記基板に入射される際、前記光線と前記基板表面とのなす角を、前記リング照明の照射角度αとし、対物レンズに直接照明光が入らないようにする暗視野要請の観点から、前記αの範囲を規定し、
前記リング照明による照射密度をpとし、照射密度pを大きくする観点および前記暗視野要請から前記照射角度αの上限が制限される観点から、前記pの範囲を規定し、
位置関係から定まる数式d=rTan(α)から、照射密度pを考慮しつつ、前記d、前記rおよび前記αの値を決定し、これらの値に基づき装置を製造することを特徴とする欠陥検査装置の製造方法。
(Configuration 7)
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
The ring illumination is installed on the optical system side of the substrate to be inspected,
The distance from the tip on the substrate side to the substrate surface in the ring illumination is the working distance d of the ring illumination,
Let the radius of the ring illumination be r,
From the viewpoint of mechanical size limitation, the range of d and r is defined,
When the light beam of the LED is incident on the substrate, an angle formed by the light beam and the substrate surface is set as an irradiation angle α of the ring illumination, and a dark field request is made so that illumination light does not enter the objective lens directly. From the viewpoint, the range of α is defined,
From the viewpoint that the irradiation density by the ring illumination is p, the viewpoint of increasing the irradiation density p and the upper limit of the irradiation angle α from the dark field requirement, the range of the p is defined,
Defect characterized by determining the values of d, r, and α from numerical formula d = rTan (α) determined from the positional relationship, taking irradiation density p into account, and manufacturing the device based on these values Manufacturing method of inspection device.

(構成8)
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
前記リング照明は、検査対象である基板の前記光学系とは反対側に設置され、
前記リング照明における前記基板側の先端から前記基板裏面までの距離を、前記リング照明の作動距離dとし、
前記リング照明の半径をrとし、
機械的な大きさ制限の観点から、前記dと前記rの範囲を規定し、
前記LEDの光線が前記基板に入射される際、前記光線と前記基板裏面とのなす角を、前記リング照明の照射角度αとし、対物レンズに直接照明光が入らないようにする暗視野要請の観点から、および、ブリュースター角近傍での入射の要請の観点から、前記αの範囲を規定し、
前記リング照明による照射密度をpとし、照射密度pを大きくする観点並びに前記暗視野要請および前記ブリュースター角近傍での入射の要請によって前記照射角度αの上限が制限される観点から、前記pの範囲を規定し、
ガラスの厚さをgとし、
位置関係から定まる下記数式(3)から、照射密度pを考慮しつつ、前記d、前記rおよび前記αの値を決定し、これらの値に基づき装置を製造することを特徴とする欠陥検査装置の製造方法。
(Configuration 8)
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
The ring illumination is installed on the opposite side of the optical system of the substrate to be inspected,
The distance from the tip on the substrate side to the substrate back surface in the ring illumination is the working distance d of the ring illumination,
Let the radius of the ring illumination be r,
From the viewpoint of mechanical size limitation, the range of d and r is defined,
When the light beam of the LED is incident on the substrate, an angle formed by the light beam and the back surface of the substrate is an irradiation angle α of the ring illumination, and a dark field request is made so that illumination light does not enter the objective lens directly. From the viewpoint and from the viewpoint of the request for incidence near the Brewster angle, the range of α is defined,
From the viewpoint that the irradiation density due to the ring illumination is p, the upper limit of the irradiation angle α is limited by the viewpoint of increasing the irradiation density p and the dark field requirement and the incidence request in the vicinity of the Brewster angle. Define the scope,
The glass thickness is g,
Defect inspection apparatus characterized in that the values of d, r and α are determined from the following mathematical formula (3) determined from the positional relationship in consideration of the irradiation density p, and the apparatus is manufactured based on these values. Manufacturing method.

本発明によれば、欠陥の方向性に依存しない安定した高い欠陥検出力が達成できる欠陥検査装置を提供できる。
また、本発明によれば、欠陥からの散乱光の発生が少ないあるいは散乱光の発生が極めて少ないタイプの薄膜欠陥に対して大幅な欠陥検出力向上が達成できる欠陥検査装置を提供できる。
さらに、本発明によれば、コントラストの低い欠陥に対する高い欠陥検出力が達成できる欠陥検査装置を提供できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the defect inspection apparatus which can achieve the stable high defect detection power independent of the directionality of a defect can be provided.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a defect inspection apparatus that can achieve a significant improvement in defect detection power for a thin film defect of a type that generates little scattered light from a defect or generates very little scattered light.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a defect inspection apparatus that can achieve a high defect detection capability for defects with low contrast.

本発明の欠陥検査装置の主要部分を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the principal part of the defect inspection apparatus of this invention. リング照明を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating ring illumination. リング照明のハウジングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the housing of ring illumination. リング照明の作動距離d、リング照明の半径r、リング照明の照射角度αの関係式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relational expression of the working distance d of ring illumination, the radius r of ring illumination, and the irradiation angle (alpha) of ring illumination. 表面側リング照明の最適設計を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimal design of surface side ring illumination. 裏面側リング照明の最適設計を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimal design of back surface side ring illumination. 本発明の欠陥検査装置のXYZ駆動系を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the XYZ drive system of the defect inspection apparatus of this invention. 非点収差法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the astigmatism method. 同軸オートフォーカスモジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a coaxial autofocus module. オートフォーカス機能に用いるレーザービームの撮像素子への映り込みを回避する手段を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the means to avoid the reflection to the imaging device of the laser beam used for an autofocus function.

図1は、本発明の欠陥検査装置の主要部分を説明するための模式図である。
図1において、紙面に垂直な方向がX軸、紙面の上下方向がY軸、紙面の左右方向がZ軸、とする。
被検査体1の表面側(図面右側)には、結像光学系100が配設される。結像光学系100はXYZ駆動手段によって、X軸、Y軸、Z軸方向に駆動可能に構成されている。
結像光学系100は、対物レンズ11、結像レンズ12および撮像素子13を備える撮像カメラ(例えばTDIカメラ)10、対物レンズと結像レンズの間に配置されるオートフォーカスモジュール(同軸AFモジュール)20、照明手段31、を有する。照明手段31は対物レンズ11に装着される。
被検査体1の裏面側(図面左側)には、照明手段32、スポット照明手段33、を有する照明系101が配置される。照明系101は、結像光学系100と一体として(または完全に同期して一体的に)、XYZ駆動手段によって、X軸、Y軸、Z軸方向に駆動可能に構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the main part of the defect inspection apparatus of the present invention.
In FIG. 1, the direction perpendicular to the paper surface is the X axis, the vertical direction of the paper surface is the Y axis, and the left and right direction of the paper surface is the Z axis.
An imaging optical system 100 is disposed on the surface side (right side of the drawing) of the inspection object 1. The imaging optical system 100 is configured to be driven in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by XYZ driving means.
The imaging optical system 100 includes an objective lens 11, an imaging lens 12 and an imaging device 13 (for example, a TDI camera) 10, and an autofocus module (coaxial AF module) disposed between the objective lens and the imaging lens. 20 and illumination means 31. The illumination means 31 is attached to the objective lens 11.
An illumination system 101 having illumination means 32 and spot illumination means 33 is disposed on the back side (left side of the drawing) of the device under test 1. The illumination system 101 is configured to be integrated with the imaging optical system 100 (or integrated with complete synchronization) and can be driven in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by XYZ driving means.

照明手段31は、リング照明である。リング照明は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、複数のLEDによるスポット光のそれぞれが撮像カメラ(例えばTDIカメラ)10の焦点位置を中心とした領域(画像取得領域、検査領域、撮像領域)に集まるように、複数のLEDの指向性および光軸を調整した上で、円環状の部材に固定したものである。照明手段31であるリング照明は、前記リング照明における円環の中心軸と前記結像光学系100の光軸Oと、を一致させ同軸としてある。
照明手段31であるリング照明は、3つの同心円のそれぞれの円に沿って、LEDを円環状に3重(3列)に配置した構成を有する(図2参照)。外側および内側のLED円環列は、青色LEDが使用され、真ん中のLED円環列は、黄色LEDまたはオレンジ色LEDが使用される。ガラス基板およびマスクブランク(薄膜付き基板)を検査する際は、通常、3列すべて(青色LEDおよび黄色LED)が使用される。レジスト付きマスクブランクを検査する際は、真ん中のLED円環列(黄色LEDのみ)が使用される。レジストの感光を避けるためである。
The illumination means 31 is ring illumination. In the ring illumination, a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot light from each of the plurality of LEDs is an area (image acquisition area, inspection area, imaging area) centered on the focal position of the imaging camera (for example, TDI camera) 10. ), The directivity and the optical axis of the plurality of LEDs are adjusted, and then fixed to an annular member. The ring illumination that is the illumination means 31 is coaxial with the center axis of the ring in the ring illumination and the optical axis O of the imaging optical system 100.
The ring illumination as the illumination means 31 has a configuration in which LEDs are arranged in a triple (three rows) in an annular shape along each of three concentric circles (see FIG. 2). Blue LEDs are used for the outer and inner LED rings, and yellow or orange LEDs are used for the middle LED rings. When inspecting a glass substrate and a mask blank (substrate with a thin film), all three rows (blue LED and yellow LED) are usually used. When inspecting a mask blank with a resist, the middle LED ring array (only yellow LED) is used. This is to avoid exposure of the resist.

被検査体1の裏面側(図面左側)には、照明手段32、スポット照明手段33、を有する。
照明手段32は、リング照明である。
照明手段32であるリング照明は、3つの同心円のそれぞれの円に沿って、LEDを円環状に3重(3列)に配置した構成を有する(図2参照)。外側、真ん中、内側の各LED円環列は、すべて青色LEDが使用される。ガラス基板およびマスクブランク(薄膜付き基板)を検査する際は、通常、3列すべて(青色LED)が使用される。照明手段32であるリング照明は、前記リング照明における円環の中心軸と前記結像光学系100の光軸Oと、を一致させ同軸としてある。
スポット照明手段33は、透過のスポット照明(例えば平行光のスポットライト)が使用され、青色LEDが使用される。スポット照明手段33は、マスクブランク(薄膜付き基板)におけるピンホールや、明確なエッジを持たず散乱光の発生が少ないハーフピンホールや、散乱光の発生が少ない膜のへこみ(凹部)や、散乱光の発生が極めて少ない薄膜のなだらかな曲面の窪み(グラデェーション)などの検出に効果的である。スポット照明手段33は、スポット照明の中心軸(LEDの光軸)と前記結像光学系100の光軸Oと、を一致させ同軸としてある。
スポット照明手段33は、平行性が良好で高輝度(高照度)なLED光源やランプ光源などによる垂直透過照明である態様や、面発光光源などが含まれる。
On the back side (the left side in the drawing) of the device under test 1, there are illumination means 32 and spot illumination means 33.
The illumination means 32 is ring illumination.
The ring illumination as the illumination means 32 has a configuration in which LEDs are arranged in a triple (three rows) in an annular shape along each of three concentric circles (see FIG. 2). Blue LEDs are used for each of the outer, middle, and inner LED circles. When inspecting a glass substrate and a mask blank (a substrate with a thin film), all three rows (blue LEDs) are usually used. The ring illumination as the illumination means 32 is coaxial with the center axis of the ring in the ring illumination and the optical axis O of the imaging optical system 100.
As the spot illumination means 33, a transparent spot illumination (for example, a parallel light spotlight) is used, and a blue LED is used. The spot illumination means 33 is a pinhole in a mask blank (substrate with a thin film), a half pinhole that does not have a clear edge and generates less scattered light, a dent (concave portion) in a film that generates less scattered light, or scattering. It is effective for detecting gently curved depressions (gradations) in thin films that generate very little light. The spot illumination means 33 is coaxial with the center axis of the spot illumination (the optical axis of the LED) and the optical axis O of the imaging optical system 100.
The spot illuminating means 33 includes an aspect of vertical transmission illumination using a LED light source or a lamp light source having good parallelism and high luminance (high illuminance), a surface emitting light source, and the like.

なお、本発明において、LEDは、円環状に1重(1列)、2重(2列)、4重(4列)以上の多重とする態様が含まれる。
また、本発明には、リング照明によって基板上に形成される照明領域の中心と、リング照明における円環の中心軸とは、一致しない態様(リング照明による偏心的な照明の態様)が含まれる。
In the present invention, the LED includes an aspect in which the LED is multiplexed in a single ring (one row), double (two rows), four (four rows) or more.
Further, the present invention includes a mode in which the center of the illumination area formed on the substrate by ring illumination does not coincide with the central axis of the ring in ring illumination (mode of eccentric illumination by ring illumination). .

なお、被検査体1の板厚に応じて、照明手段32であるリング照明の作動距離d(ワーキングディスタンス:WD)を調整できるようになっている。ワーキングディスタンスは、基板表面に対するリング照明の設置距離であり、より詳しくはリング照明の基板側の先端から基板表面までの距離である。   The working distance d (working distance: WD) of the ring illumination that is the illumination means 32 can be adjusted according to the plate thickness of the device under test 1. The working distance is the installation distance of the ring illumination with respect to the substrate surface, and more specifically the distance from the tip of the ring illumination on the substrate side to the substrate surface.

ガラス基板を検査する際は、照明手段31および照明手段32が使用されることが好ましく、これらの照明は両方同時に使用されることが好ましい。双方の照明に起因(対応)する欠陥を1度に検出できるからであり、1回の検査で欠陥があるかないかを効率良く検査できるからである。ガラス基板の検査では、キズ、異物、ガラス内部の異物や脈理などの光学的欠陥が検出される。
マスクブランク(薄膜付き基板)を検査する際は、照明手段31、照明手段32およびスポット照明手段33が使用されることが好ましく、これらの照明は全て同時に使用されることが好ましい。全ての照明のそれぞれに起因(対応)する欠陥を1度に検出できるからであり、1回の検査で欠陥があるかないかを効率良く検査できるからである。マスクブランク(薄膜付き基板)の検査では、ピンホール、ハーフピンホール、異物などが検出される。
レジスト付きマスクブランクを検査する際は、照明手段31における真ん中のLED円環列(黄色LEDのみ)が使用される。レジストの感光を避けるためである。レジスト付きマスクブランクの検査では、基板欠陥に加えて、レジストピンホール、レジストハーフピンホール、異物などが検出される。
When inspecting the glass substrate, the illumination means 31 and the illumination means 32 are preferably used, and both of these illuminations are preferably used simultaneously. This is because defects caused by (corresponding to) both illuminations can be detected at a time, and it is possible to efficiently inspect whether there is a defect in one inspection. In the inspection of the glass substrate, optical defects such as scratches, foreign matter, foreign matter inside the glass and striae are detected.
When inspecting a mask blank (substrate with a thin film), it is preferable to use the illuminating means 31, the illuminating means 32, and the spot illuminating means 33, and it is preferable to use all of these illuminations simultaneously. This is because defects caused by (corresponding to) all the illuminations can be detected at a time, and it is possible to efficiently inspect whether there is a defect in one inspection. In the inspection of the mask blank (substrate with a thin film), pinholes, half pinholes, foreign matters, etc. are detected.
When the mask blank with resist is inspected, the middle LED ring array (only yellow LEDs) in the illumination means 31 is used. This is to avoid exposure of the resist. In the inspection of the mask blank with resist, in addition to the substrate defect, a resist pinhole, a resist half pinhole, and a foreign substance are detected.

被検査体1としては、ガラス基板、マスクブランク(薄膜付き基板)、レジスト付きマスクブランクなどが挙げられる。マスクブランクは、バイナリーマスク、グレートーンマスク(階調マスク)、位相シフトマスクなどの作製に用いるマスクブランクが挙げられる。   Examples of the inspection object 1 include a glass substrate, a mask blank (a substrate with a thin film), a mask blank with a resist, and the like. Examples of the mask blank include mask blanks used for manufacturing a binary mask, a gray tone mask (tone mask), a phase shift mask, and the like.

マスクブランクの検査は、単層膜の状態で検査する態様の他、2層膜や3層以上の積層膜の状態で検査する態様が含まれる。また、マスクブランクの検査は、2層膜や3層以上の積層膜の場合、成膜する毎に検査する態様が含まれる。   The inspection of the mask blank includes an aspect of inspecting in a state of a single layer film, and an aspect of inspecting in a state of a two-layer film or a laminated film of three or more layers. In addition, the mask blank inspection includes an aspect of inspecting each time a film is formed in the case of a two-layer film or a laminated film of three or more layers.

被検査体1としては、FPDなどの表示装置用の大型基板や中型・小型基板が含まれる。
本発明において、FPD(フラットパネルディスプレイ)などの表示装置(表示デバイス)としては、液晶表示装置、プラズマ表示装置、EL表示装置、有機EL表示装置、LED表示装置、DMD表示装置が代表的なものである。
The inspected object 1 includes a large substrate for a display device such as an FPD, and a medium / small substrate.
In the present invention, typical display devices (display devices) such as FPD (flat panel display) include liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices, organic EL display devices, LED display devices, and DMD display devices. It is.

遮光マスク40は、迷光対策として光学系に挿入される。遮光マスク40は、欠陥像の結像に寄与しないような光(迷光)をカットする。遮光マスク40は、大きさを変えながら迷光対策に適した位置に適した大きさで設置するとよい。遮光マスク40は、遮光板を使用してもよく、絞りを使用してもよい。
遮光マスク40は、例えば、対物レンズ11と結像レンズ12との間に設置される。遮光マスク40は、例えば、対物レンズ11と被検査体1との間、被検査体1と照明手段31との間、被検査体1と照明手段32との間などに設置される。遮光マスク40は、これらの全ての箇所に設置でき、これらのうちの任意の箇所に設置でき、上記以外の光路の任意の箇所にも設置できる。
The light shielding mask 40 is inserted into the optical system as a countermeasure against stray light. The light shielding mask 40 cuts light (stray light) that does not contribute to the formation of a defect image. The light shielding mask 40 may be installed in a size suitable for a position suitable for stray light countermeasures while changing the size. The light shielding mask 40 may use a light shielding plate or a diaphragm.
For example, the light shielding mask 40 is disposed between the objective lens 11 and the imaging lens 12. The light shielding mask 40 is installed, for example, between the objective lens 11 and the inspection object 1, between the inspection object 1 and the illumination means 31, between the inspection object 1 and the illumination means 32, and the like. The light shielding mask 40 can be installed at all these locations, can be installed at any of these locations, and can be installed at any location on the optical path other than those described above.

本発明において、撮像素子13としては、CCD、TDI、CMOS、VMISなどの固体撮像装置が代表的なものである。
架台200は、除振台となっている。除振台は、除振機能をロックする機能があり、ロボットによる基板の装置への着脱の際は除振機能をロックすることで装置の空間位置を固定できる。
In the present invention, the image pickup device 13 is typically a solid-state image pickup device such as a CCD, TDI, CMOS, or VMIS.
The gantry 200 is a vibration isolation table. The anti-vibration table has a function of locking the anti-vibration function. When the substrate is attached to and detached from the apparatus by the robot, the spatial position of the apparatus can be fixed by locking the anti-vibration function.

次に本発明に係るLED照明について説明する。   Next, the LED illumination according to the present invention will be described.

リング照明では、LEDの波長、LEDの広がり角、LEDの直径(寸法)、LEDの照射角度などを設計する。これらの値は欠陥検出力の向上の観点から決定される。
LEDの波長は、例えば可視域の範囲に設計される。例えば、LEDの波長は、青色(465nm)、黄色(592nm)、オレンジ色(610nm)などに設計される。
LEDの広がり角は、例えば、照射角が狭いタイプ(半値角±5度)、通常タイプ(半値角±20度)、パワーLEDタイプ(半値角±60度)などから選択できる。
LEDの直径(寸法)は、例えば数mmの範囲に設計される。例えば、LEDの直径(サイズ)は、狭角5.0mmや、超狭角3.1mmなどに設計される。
LEDの照射角度は、例えば10度から40度などの範囲に設計される。
In the ring illumination, the LED wavelength, LED spreading angle, LED diameter (dimension), LED irradiation angle, and the like are designed. These values are determined from the viewpoint of improving the defect detection power.
The wavelength of the LED is designed in the visible range, for example. For example, the wavelength of the LED is designed to be blue (465 nm), yellow (592 nm), orange (610 nm), and the like.
The LED spread angle can be selected from, for example, a narrow irradiation angle type (half-value angle ± 5 degrees), a normal type (half-value angle ± 20 degrees), a power LED type (half-value angle ± 60 degrees), and the like.
The diameter (dimension) of the LED is designed in a range of several mm, for example. For example, the diameter (size) of the LED is designed to have a narrow angle of 5.0 mm, an ultra narrow angle of 3.1 mm, or the like.
The irradiation angle of the LED is designed in a range of 10 degrees to 40 degrees, for example.

リング照明のハウジングは、内径R1、外径R2、厚さt、などを設計する(図3参照)。これらの値は欠陥検出力の向上の観点から決定される。リング照明のハウジングは、円環状であり、円環の内周面にはLEDを取り付けるための傾斜部35が形成されている。ハウジング寸法R3(胴部の厚み)は強度を考慮し設計する(図3参照)。
リング照明のハウジングにおいては、面取り(図示せず)や、遮光板取り付け穴(図示せず)、などを設計できる。これらは、例えば、傾斜部35における検査基板側の面に形成できる。
The housing of the ring illumination is designed with an inner diameter R1, an outer diameter R2, a thickness t, etc. (see FIG. 3). These values are determined from the viewpoint of improving the defect detection power. The housing of the ring illumination has an annular shape, and an inclined portion 35 for attaching the LED is formed on the inner peripheral surface of the annular shape. The housing dimension R3 (the thickness of the body) is designed in consideration of strength (see FIG. 3).
In the ring illumination housing, chamfering (not shown), light shielding plate mounting holes (not shown), and the like can be designed. These can be formed, for example, on the surface of the inclined portion 35 on the inspection substrate side.

リング照明では、設計で定めた個数の各LEDの光軸の位置出しを行い(方向制御を行い)、ハウジングに固定する。例えば、ハウジング34の内周面の傾斜部35に貼り付けたフレキシブルプリント基板36に各LED37を埋め込んでいく(図3参照)。
LEDの指向性(広がり範囲)の方が位置出し精度より大きいので、このことを考慮して位置出し精度を調整するとよい。
In the ring illumination, the optical axis of each LED of the number determined by design is positioned (direction control is performed) and fixed to the housing. For example, each LED 37 is embedded in a flexible printed circuit board 36 attached to the inclined portion 35 on the inner peripheral surface of the housing 34 (see FIG. 3).
Since the directivity (expansion range) of the LED is larger than the positioning accuracy, the positioning accuracy may be adjusted in consideration of this.

本発明において、LEDの指向特性(広がり範囲)は、LEDの直径(サイズ)によって違っている。LEDの直径(サイズ)自体はあまり重要なパラメータではなく、指向特性の方を重視して設計することが好ましい。
LEDの照射角度は、例えば、超狭角:±5.5°や、 ±4.0°などでは、狙ったところだけ光を当てるようにコントロールすることが可能となる。
狭角や超狭角タイプのLEDの直径(サイズ)は、例えば、5.5mm、3.8mmが主流であるが、指向特性の方を重視して設計すると、例えば、狭角5.0mmや、超狭角3.1mmなどに設計される。
In the present invention, the directivity characteristic (expansion range) of the LED differs depending on the diameter (size) of the LED. The diameter (size) of the LED itself is not a very important parameter, and it is preferable to design with a focus on the directivity.
For example, when the irradiation angle of the LED is an ultra narrow angle: ± 5.5 °, ± 4.0 °, etc., it is possible to control the light so as to shine only at the target position.
The diameter (size) of a narrow-angle or ultra-small-angle type LED is, for example, 5.5 mm and 3.8 mm, but when designed with an emphasis on directional characteristics, for example, a narrow angle of 5.0 mm or It is designed to have an ultra narrow angle of 3.1 mm.

例えば、LEDの直径(サイズ)が超狭角3.1mmである場合は、LED素子は最密配置でピッチbは4mmとなる(図3参照)。LED素子の配置個数は概ね120素子となる。これにより、360°全ての方向から同時に照明することが可能となる。   For example, when the diameter (size) of the LED is an ultra narrow angle of 3.1 mm, the LED elements are arranged in a close-packed manner and the pitch b is 4 mm (see FIG. 3). The number of LED elements arranged is approximately 120 elements. This makes it possible to illuminate simultaneously from all directions of 360 °.

本発明では、上述した各種の設計および各種の調整を組み合わせることで、現状で提供されているリング照明に比べ、格段に優れたリング照明の開発に成功した。このリング照明は、次世代はもとより、2世代先、3世代先、その後の次々の世代についても対応能力のある照明系である。このリング照明は、発熱の問題、寿命の問題、耐久性の問題についても何ら問題がないことを確認した。   In the present invention, by combining the above-described various designs and various adjustments, the present inventors have succeeded in developing a ring illumination that is significantly superior to the ring illumination currently provided. This ring illumination is an illumination system capable of handling the next generation, the second generation, the third generation, and the subsequent generations. It was confirmed that this ring illumination had no problems with respect to heat generation problems, lifetime problems, and durability problems.

本発明では結像光学系の集光特性と光源となる複数のLED素子の発光特性から求められる理想的な暗視野照明の配置を定式化した。本発明では機械的な大きさ制限と照明効率から最適な設計に成功した。   In the present invention, an ideal arrangement of dark field illumination obtained from the light collection characteristics of the imaging optical system and the light emission characteristics of a plurality of LED elements serving as light sources is formulated. In the present invention, the optimum design has been successfully achieved due to mechanical size limitation and lighting efficiency.

本発明では、メカ的要請、暗視野要請(光学的要請)および効率要請(照射密度)の3つの要請(制限要素)から、制限範囲や不等式が規定され、LEDの設計が決まる。このとき、作りやすさや制作費用等を考慮し、制限範囲や不等式の範囲内でLEDの設計が決定される。なお、以下で説明する各値は、個別の機械により異なるが、各値の一例を挙げて説明する。   In the present invention, a limit range and an inequality are defined from three requirements (limitation factors), a mechanical requirement, a dark field requirement (optical requirement), and an efficiency requirement (irradiation density), and the LED design is determined. At this time, in consideration of ease of production, production cost, etc., the design of the LED is determined within the limits and inequality. Each value described below varies depending on the individual machine, but an example of each value will be described.

(表面側:反射の暗視野リング照明)
メカ的要請(寸法制限)の第1点は、リング照明の作動距離d(ワーキングディスタンス:WD)であり、これは、基板表面に対するリング照明の設置距離であり、より詳しくはリング照明の基板側の先端から基板表面までの距離である。基板保持部とのクリアランスを確保するため、リング照明の作動距離d>15mmである。
メカ的要請(寸法制限)の第2点は、リング照明の外形(半径)である。3台のTDIカメラを連続して互いに接して配置する際の配置ピッチを130mmとしているのでリング照明の外形は128mmが限度となる。これは、リング照明を装着した結像光学系を基板の端から端まで検査のため走査する際に、リング照明の外周部が、基板の端の基板保持機構(特に通常裏面側に配置されるロータリー式基板保持ユニット)や装置のフレームなどと衝突や接触が起こらないように、リング照明の外形寸法を所定範囲内に収める必要からの要請である。リング照明の半径r<62mmである。
(Surface: Reflected dark field ring illumination)
The first point of the mechanical requirement (dimension limitation) is the working distance d (working distance: WD) of the ring illumination, which is the installation distance of the ring illumination with respect to the substrate surface, and more specifically the substrate side of the ring illumination. The distance from the tip of the substrate to the substrate surface. In order to ensure a clearance with the substrate holder, the working distance of ring illumination is d> 15 mm.
The second point of the mechanical requirement (size limitation) is the outer shape (radius) of the ring illumination. Since the arrangement pitch when three TDI cameras are continuously arranged in contact with each other is set to 130 mm, the outer shape of the ring illumination is limited to 128 mm. This is because when the imaging optical system equipped with ring illumination is scanned for inspection from end to end of the substrate, the outer peripheral portion of the ring illumination is disposed on the substrate holding mechanism (especially usually on the back side) of the substrate end. This is a requirement from the necessity of keeping the outer dimensions of the ring illumination within a predetermined range so that collision or contact with the rotary substrate holding unit) or the frame of the apparatus does not occur. The radius of the ring illumination is r <62 mm.

暗視野要請(光学的要請)は、リング照明の照射角度αである。リング照明の照射角度αは、LEDの光線が基板に入射(照射)される際、光線と基板表面とのなす角である。暗視野照明では、対物レンズに直接照明光が入らないようにする。
暗視野照明の実現には、結像レンズ系を含めた照明設計が必要になる。結像レンズには高開口数(NA)のレンズを使用するため、暗視野照明とするには基板表面に対して鋭角の照射が必要となる。そのため、作動距離の確保には、リング外径を大きくする必要がある。結像光学系における対物レンズの倍率およびNAにより照射角度αの上限が決まる。例えば、対物レンズの倍率が1倍、NAが0.5であるとき、照射角度αの上限は50°になる。また、迷光低減のため、より安全な角度に照射角度を設定するという観点から、照射角度αの上限は30°以下であると好ましい。
The dark field request (optical request) is the irradiation angle α of the ring illumination. The irradiation angle α of the ring illumination is an angle formed between the light beam and the substrate surface when the LED light beam is incident (irradiated) on the substrate. In dark field illumination, illumination light is prevented from entering the objective lens directly.
Realization of dark field illumination requires illumination design including an imaging lens system. Since a high numerical aperture (NA) lens is used as the imaging lens, it is necessary to irradiate the substrate surface with an acute angle for dark field illumination. Therefore, in order to ensure the working distance, it is necessary to increase the ring outer diameter. The upper limit of the irradiation angle α is determined by the magnification and NA of the objective lens in the imaging optical system. For example, when the magnification of the objective lens is 1 and the NA is 0.5, the upper limit of the irradiation angle α is 50 °. In order to reduce stray light, the upper limit of the irradiation angle α is preferably 30 ° or less from the viewpoint of setting the irradiation angle to a safer angle.

効率要請は、リング照明による照射密度pである。照射密度を高くする(照明を明るくする)に従い欠陥検出の時間を短くでき、検査効率が高まるので、照射密度は高い程よい。照射密度を高くする観点からは、照射角度αは大きい程よいのだが、上記の暗視野要請から照射角度αの上限は制限される。これにより、照射密度pも制限される。照射密度pの観点からは、照射角度αは20°以上が好ましい。   The efficiency request is the irradiation density p by ring illumination. As the irradiation density is increased (the illumination is brightened), the defect detection time can be shortened and the inspection efficiency is increased. Therefore, the higher the irradiation density, the better. From the viewpoint of increasing the irradiation density, the larger the irradiation angle α, the better. However, the upper limit of the irradiation angle α is limited because of the dark field requirement. Thereby, the irradiation density p is also limited. From the viewpoint of the irradiation density p, the irradiation angle α is preferably 20 ° or more.

図4に示す位置的な関係から、表面側リング照明では、d=rTan(α)(式1)の関係がある。図5(1)は式1を示す。照射密度pは、LED光源からの距離の二乗に反比例するので、図5の(式2)の関係がある。この3Dグラフを図5(2)に示す。これらの3Dグラフを重ね合わせて図5(3)に示す。図5(3)で、濃い色のグラフ(曲面)は式1を示し、薄い色のグラフ(曲面)は式2を示す。
図5(3)に示すr、d、αの3D図から、照射密度pを考慮しつつ、作りやすさや製作費用等を考慮し、図5(4)に示すように、r:54.0mm、α:25.5°、d:25.0mmに決定した。
なお、表面側の反射のリング照明において、暗視野要請を維持するためには、反射のリング照明は、対物レンズと連動させる必要ある。
From the positional relationship shown in FIG. 4, in the surface side ring illumination, there is a relationship of d = rTan (α) (Equation 1). FIG. 5 (1) shows Formula 1. Since the irradiation density p is inversely proportional to the square of the distance from the LED light source, there is a relationship of (Equation 2) in FIG. This 3D graph is shown in FIG. These 3D graphs are superimposed and shown in FIG. In FIG. 5 (3), the dark color graph (curved surface) represents Equation 1, and the light color graph (curved surface) represents Equation 2.
From the 3D diagram of r, d, and α shown in FIG. 5 (3), considering the irradiation density p, considering the ease of production, production cost, etc., as shown in FIG. 5 (4), r: 54.0 mm , Α: 25.5 °, d: 25.0 mm.
In order to maintain the dark field requirement in the surface-side reflection ring illumination, the reflection ring illumination needs to be interlocked with the objective lens.

(裏面側:透過の暗視野リング照明)
裏面側の透過のリング照明では、メカ的要請、暗視野要請(光学的要請)および効率要請(照射密度)の各関係式(不等式)に関しては、上記表面側の反射のリング照明と同じである。
透過のリング照明では、dの式は、ガラスの厚さgと、裏面からの屈折光となる点が上記反射のリング照明と異なり、これによりdの式も変わる。図4に示す位置的な関係から、透過のリング照明では、図6の(式3)の関係がある。この3Dグラフを図6(1)に示す。図6(2)で、濃い色のグラフ(曲面)は式3を示し、薄い色のグラフ(曲面)は式2を示す。なお、図6(3)は図6(2)の拡大図である。
透過の照明では、ブリュースター角近傍での入射の要請、すなわち、α:33.0°の要請が加わる。ブリュースター角は、P偏光の反射率がゼロになる入射角である。ブリュースター角の現象を利用することにより、ガラス表面に到達する有効な照明に対する反射損失を極めて小さくできる。
図6(2)に示すr、d、αの3D図から、照射密度pを考慮しつつ、作りやすさや製作費用等を考慮し、図6(3)に示すように、r:50.0mm、α:33.0°、d:20.0mmに決定した。
なお裏面側の透過の暗視野リング照明は、結像レンズの倍率と連動させる必要がある。このような連動の必要性のため、顕微鏡等では、裏面側照明による透過の暗視野は一般的ではない。同様の理由から、反射及び透過両面同時暗視野も例が見られない。
(Back side: Transparent dark field ring illumination)
In the transmission side ring illumination on the back side, the relational expressions (inequality) of the mechanical requirement, dark field requirement (optical requirement) and efficiency requirement (irradiation density) are the same as the above-mentioned reflection side ring illumination. .
In the transmission ring illumination, the formula of d is different from the reflection ring illumination in that the thickness g of the glass and the refracted light from the back surface are different, and thus the formula of d also changes. From the positional relationship shown in FIG. 4, the transmission ring illumination has the relationship of (Equation 3) in FIG. This 3D graph is shown in FIG. In FIG. 6 (2), the dark color graph (curved surface) represents Formula 3, and the light color graph (curved surface) represents Formula 2. FIG. 6 (3) is an enlarged view of FIG. 6 (2).
In transmitted illumination, a request for incidence near the Brewster angle, that is, a request for α: 33.0 ° is added. The Brewster angle is an incident angle at which the reflectance of P-polarized light becomes zero. By utilizing the Brewster angle phenomenon, the reflection loss for effective illumination reaching the glass surface can be made extremely small.
From the 3D diagram of r, d, and α shown in FIG. 6 (2), taking into account the irradiation density p, the ease of production, production costs, etc. are taken into consideration, and as shown in FIG. 6 (3), r: 50.0 mm , Α: 33.0 °, d: 20.0 mm.
It should be noted that the transmission-side dark field ring illumination on the back side needs to be interlocked with the magnification of the imaging lens. Due to the necessity of such interlocking, a transmission dark field by back side illumination is not common in a microscope or the like. For the same reason, there is no example of both the reflection and transmission simultaneous dark fields.

本発明では、上記設計で決定した値に基づいて(若干の数値変更はある)、例えば、表面側(反射側)リング照明は、照射角度αが25°、ハウジングの外径R2が128mm、ハウジングの厚さtが22mmや20mm、などに最終設計される。
裏面側(透過側)リング照明は、照射角度αが31°、ハウジングの外径R2が125mm、ハウジングの厚さtが22mmや19mm、などに最終設計される。
In the present invention, based on the values determined in the above design (with some numerical changes), for example, the surface side (reflective side) ring illumination has an irradiation angle α of 25 °, an outer diameter R2 of the housing of 128 mm, The final design is such that the thickness t is 22 mm or 20 mm.
The back side (transmission side) ring illumination is finally designed such that the irradiation angle α is 31 °, the outer diameter R2 of the housing is 125 mm, and the thickness t of the housing is 22 mm or 19 mm.

本発明では、上記の具体的な表面側の反射の暗視野リング照明について、リング照明の作動距離d(ワーキングディスタンス:WD)を、例えば、18mm、20mm、22mm、25mm、27mmなどと変化させて、基板上にある半径を持った照明領域における輝度分布(明るいほどよい)や光量のプロファイル(フラットで光量が高いほどよい)を調べることで、最適なリング照明の作動距離dを求めることができる。これにより、撮像カメラの視野内で均一な照明が作れる。裏面側の透過の暗視野リング照明についても同様である。   In the present invention, the working distance d (working distance: WD) of the ring illumination is changed to, for example, 18 mm, 20 mm, 22 mm, 25 mm, 27 mm, etc., for the above-described specific surface side reflection dark field ring illumination. The optimum working distance d of the ring illumination can be obtained by examining the luminance distribution (the brighter the better) and the light amount profile (the flatter the higher the light amount) in the illumination area having a radius on the substrate. . Thereby, uniform illumination can be created within the field of view of the imaging camera. The same applies to the transmission dark field ring illumination on the back side.

本発明では、図3からもわかるように、複数のLEDによるスポット光の集まりによって、基板上にある半径を持った照明領域が形成される。これは、スポットライトと同じで、スポットの当たった箇所のみ明るく照明され、その周辺領域は照明されないので暗くなる。このことは、複数のLEDによるスポット光の集まり(多数のスポット光の重なりで作られるスポット光の集合領域)についても同様である。
本発明においては、複数のLEDによるスポット光の集まりによって基板上形成される前記照明領域の半径は、例えば1mm〜20mm(例えば10mm)の範囲となるようにすることが好ましい。この範囲は、撮像カメラ(例えばTDIカメラ)の焦点位置を中心とした領域(画像取得領域、検査領域、撮像領域)に対応することが好ましい。
In the present invention, as can be seen from FIG. 3, an illumination area having a certain radius on the substrate is formed by a collection of spot lights by a plurality of LEDs. This is the same as a spotlight, and only the spot-struck part is illuminated brightly, and the surrounding area is not illuminated and becomes dark. The same applies to a collection of spot lights by a plurality of LEDs (a spot light collection area formed by overlapping a plurality of spot lights).
In the present invention, it is preferable that the radius of the illumination area formed on the substrate by the collection of spot lights by the plurality of LEDs is in the range of, for example, 1 mm to 20 mm (for example, 10 mm). This range preferably corresponds to an area (image acquisition area, inspection area, imaging area) centered on the focal position of the imaging camera (eg, TDI camera).

なお、本発明では、撮像カメラ(例えばTDIカメラ)の焦点位置を中心とした領域(画像取得領域、検査領域、撮像領域)を、検査精度を上げるため相対的に狭くしていく場合(結像レンズ系の収差特性の良い光軸近傍領域のみを使用する場合)において、それに対応して、複数のLEDによるスポット光の集まりによって基板上に形成される前記照明領域の半径も相対的に狭くしていくことができる。
例えば、ハウジング34の内周面の傾斜部35を、集光特性が向上する曲面(または前記曲面に近似する円に内接する多角形の一部)とすることで、前記照明領域の半径も相対的に狭くしていくことができる。
さらには、ハウジング34の内周面の傾斜部35を、複数のLEDによるスポット光がほぼ1点(1スポットの領域)で重なるような集光特性の曲面または前記曲面に近似する円に内接する多角形の一部とすることもできる。
In the present invention, a region (image acquisition region, inspection region, imaging region) centered on the focal position of an imaging camera (for example, a TDI camera) is relatively narrowed in order to increase inspection accuracy (imaging). Correspondingly, the radius of the illumination area formed on the substrate by the collection of spot light from a plurality of LEDs is also made relatively small. Can continue.
For example, by making the inclined portion 35 on the inner peripheral surface of the housing 34 a curved surface (or a part of a polygon inscribed in a circle that approximates the curved surface) that improves the light collection characteristics, the radius of the illumination area is also relatively Can be made narrower.
Furthermore, the inclined portion 35 on the inner peripheral surface of the housing 34 is inscribed in a curved surface having a condensing characteristic or a circle that approximates the curved surface so that spot light from a plurality of LEDs overlaps at almost one point (one spot region). It can also be part of a polygon.

本発明において、リング照明の作動距離d(ワーキングディスタンス:WD)は、微調整可能に構成されている。例えば、装置組み立ての際は、決めた値でまず固定し微調整(例えば±1mm単位で微調整)して固定する微調整機構を有する。微調整機構は、装置の使用中にも使用される。これらの際には、照明効果が最大となるよう調整する。照明効果は、視野内で照度が均一で、照射密度が高い(明るい)とよい。特に、TDIの視野の範囲内(TDIの長手方向に対応する視野)において照度が均一で、照射密度が高い(明るい)とよい。
リング照明の作動距離dは、表面側(反射側)は結像レンズとの組み合わせで最適位置に自ずと決まるが、裏面側(透過側)に関してはガラスの厚み(例えば、8mmから13.5mm)に応じて最適な位置が変わってくるのでステージで動的に変化できる機構になっている。
In the present invention, the working distance d (working distance: WD) of the ring illumination is configured to be finely adjustable. For example, when assembling the apparatus, it has a fine adjustment mechanism that is first fixed at a determined value and finely adjusted (for example, finely adjusted in units of ± 1 mm) and fixed. The fine adjustment mechanism is also used during use of the device. In these cases, adjustment is made so that the illumination effect is maximized. The illumination effect is good when the illuminance is uniform within the field of view and the irradiation density is high (bright). In particular, it is preferable that the illuminance is uniform and the irradiation density is high (bright) within the range of the field of view of TDI (field of view corresponding to the longitudinal direction of TDI).
The working distance d of the ring illumination is naturally determined at the optimum position on the front side (reflection side) in combination with the imaging lens, but on the back side (transmission side), the glass thickness (for example, 8 mm to 13.5 mm) is set. Since the optimal position changes accordingly, the mechanism can change dynamically on the stage.

本発明においては、迷光対策として、結像に寄与しないような照明光をカットする遮光マスクを、表面側(反射側)リング照明および裏面側(透過側)リング照明に設置してもよい。
照明系による迷光は、表面側(反射側)リング照明では、基板からの反射光の迷光を考慮する。裏面側(透過側)リング照明では、基板裏面での反射光を考慮し、ガラス基板内部の屈折を考慮し、ガラス基板内部からの透過光の迷光を考慮する。
In the present invention, as a countermeasure against stray light, a light shielding mask for cutting illumination light that does not contribute to image formation may be provided on the front surface side (reflection side) ring illumination and the back surface side (transmission side) ring illumination.
As for the stray light by the illumination system, the stray light reflected from the substrate is considered in the surface side (reflection side) ring illumination. In the back side (transmission side) ring illumination, the reflected light on the back side of the substrate is considered, the refraction inside the glass substrate is taken into consideration, and the stray light of the transmitted light from the inside of the glass substrate is taken into consideration.

本発明の欠陥検査装置は、TDIカメラを用いたものであることが好ましい。   The defect inspection apparatus of the present invention preferably uses a TDI camera.

本発明の欠陥検査装置は、対物レンズ、結像レンズおよび撮像素子を備える結像光学系を有し、前記撮像素子はTDIセンサであり、前記結像光学系は、TDIカメラを含み、
前記基板とTDIカメラとを、一定速度で一定方向に相対的に移動させる手段を有し、
前記基板上の撮像領域(撮像対象物)の移動方向および速度とTDIセンサにおけるCCDの電荷転送の方向および速度を合わせることで、CCDの垂直段の数だけ前記撮像領域(撮像対象物)を繰り返し露光し撮影する手段を有することが好ましい。
ここで、基板上の撮像領域の移動方向および速度とTDIセンサにおけるCCDの電荷転送の方向および速度を合わせることで、CCDの垂直段の数だけ前記撮像領域を繰り返し露光し撮影する手段は、例えば、TDIカメラ内蔵の制御装置(制御回路、CPU、ソフトウエアなど)で行うことができる。
The defect inspection apparatus of the present invention has an imaging optical system including an objective lens, an imaging lens, and an imaging device, the imaging device is a TDI sensor, and the imaging optical system includes a TDI camera,
Means for relatively moving the substrate and the TDI camera in a constant direction at a constant speed;
By matching the moving direction and speed of the imaging area (imaging object) on the substrate with the charge transfer direction and speed of the CCD in the TDI sensor, the imaging area (imaging object) is repeated by the number of CCD vertical stages. It is preferable to have means for exposing and photographing.
Here, by combining the moving direction and speed of the imaging area on the substrate with the charge transfer direction and speed of the CCD in the TDI sensor, means for repeatedly exposing and imaging the imaging area by the number of CCD vertical stages is, for example, It can be performed by a control device (control circuit, CPU, software, etc.) built in the TDI camera.

通常のラインセンサは、CCDを一列に並べたものである。TDI(Time Delay Integration)センサー(素子)では、ライン上に配列されたCCD(一列)が、更に前記ラインに沿った方向に対し垂直な方向にも複数列配置されている。複数列のCCDで得られた画像を積分露光することで、高い感度の画像を得ることができるようになる。
一定速度、一定方向に移動する撮影対象物ならば、撮影対象物の移動方向・速度とCCDの電荷転送の方向・速度を合わせることで、CCDの垂直段の数だけ対象物(1列分のCCDに対応する対象物上の同一領域)を繰り返し露光・撮影させる。
1列目のCCDで得られた撮像は、そのまま2列目のCCDに転送される。2列目のCCDでは、前列から送られてきた撮像に、2列目のCCDで得られた撮像を加算して蓄積し、更に3列目のCCDに転送される。n列目のCCDでは、n列目のCCDで得られた撮像を、(n−1)列目までで累積された撮像に加算して、(n+1)列目に転送する。すなわち、x列のCCDを並べたTDIセンサでは、得られた撮像はx倍となって蓄積されることになる。x列の積分露光を行う場合、x倍の光量と√x(ルートx)のノイズ軽減が期待できる。
この結果、格段に高い感度が得られ、高速性と高感度を両立できる。
従来のCCDでは、高解像度であるがゆえの感度不足の低輝度の画像しか得られなかったが、積分露光することにより、高解像度でありながら明るく鮮明な画像が得られるようになる。明るさ不足を補うために、撮影対象物の移動速度を落とす、あるいは停止させてしまうなどの従来方式と比べると、高速かつ短時間で処理ができるようになる。
尚、TDIでは、移動しながら対象を撮影するという性格上、カメラ技術だけでなく。光学技術、搬送技術なども含めた、トータルなソリューション力が必要となる。
A normal line sensor has CCDs arranged in a line. In a TDI (Time Delay Integration) sensor (element), a plurality of CCDs (one row) arranged on a line are arranged in a direction perpendicular to the direction along the line. By performing integral exposure on images obtained by a plurality of rows of CCDs, an image with high sensitivity can be obtained.
If the object to be imaged moves at a constant speed and in a certain direction, the object (one column's worth) corresponds to the number of vertical stages of the CCD by combining the moving direction / speed of the object to be imaged and the direction / speed of charge transfer of the CCD. The same area on the object corresponding to the CCD) is repeatedly exposed and photographed.
The image obtained by the first row CCD is transferred to the second row CCD as it is. In the CCD in the second row, the image obtained from the CCD in the second row is added to the image picked up from the previous row, accumulated, and further transferred to the CCD in the third row. In the CCD in the n-th column, the image obtained by the CCD in the n-th column is added to the images accumulated up to the (n−1) th column and transferred to the (n + 1) th column. That is, in a TDI sensor in which x rows of CCDs are arranged, the obtained imaging is accumulated x times. When performing integral exposure of x rows, it is possible to expect x times the light amount and noise reduction of √x (root x).
As a result, remarkably high sensitivity can be obtained, and both high speed and high sensitivity can be achieved.
With a conventional CCD, only a low-brightness image with insufficient sensitivity due to its high resolution can be obtained. However, by performing integral exposure, a bright and clear image can be obtained with high resolution. Compared to the conventional method in which the moving speed of the object to be photographed is reduced or stopped in order to compensate for the lack of brightness, processing can be performed at high speed and in a short time.
In TDI, not only the camera technology but also the nature of shooting an object while moving. Total solution power including optical technology and transport technology is required.

TDIはコピー機のように流し撮りができる。普通のエリアセンサのように、ある領域を停止状態で撮像し、隣の領域に移動して停止状態で撮像するステップを繰り返すステップアンドリピート方式ではない。TDIの方がトータルスループットは3倍から4倍という状態をつくれる。ステップアンドリピート方式では、重量のある結像光学系の駆動と停止(加速と減速)を高速で繰り返すので、振動が生じるが、TDIではこのような振動は生じ難い。   TDI can perform panning like a copier. Unlike a normal area sensor, it is not a step-and-repeat method that repeats the steps of imaging a certain area in a stopped state, moving to an adjacent area, and imaging in a stopped state. With TDI, the total throughput can be 3 to 4 times. In the step-and-repeat method, driving and stopping (acceleration and deceleration) of the heavy imaging optical system are repeated at high speed, so that vibration occurs. However, in TDI, such vibration is difficult to occur.

TDIセンサは、例えば、縦長(24mm×1.5mm(128段))で1.5mm幅である。
本発明はラインセンサにも適用可能である。ラインセンサでは、TDIと同様に流し撮りができる。TDIセンサは128段で、ラインセンサの128倍の光量がとれる。光量が取れる分128倍検査スピードを上げることができる。
CCDエリアセンサの場合は、例えば、15mm角である。流し撮りはできない。感度もよくない。
本発明では、TDIセンサが好ましい。ラインセンサや、エリアセンサでは2世代先の欠陥検査は難しい。
The TDI sensor is, for example, vertically long (24 mm × 1.5 mm (128 steps)) and 1.5 mm wide.
The present invention is also applicable to line sensors. The line sensor can perform panning like the TDI. The TDI sensor has 128 stages and can take 128 times the amount of light as the line sensor. The inspection speed can be increased 128 times as much as the amount of light can be taken.
In the case of a CCD area sensor, for example, it is 15 mm square. Panning is not possible. The sensitivity is not good.
In the present invention, a TDI sensor is preferred. In line sensors and area sensors, it is difficult to inspect defects for two generations ahead.

図7は、本発明の欠陥検査装置のXYZ駆動系等を説明するための図である。架台200上に設置された本体フレーム201の内部に、欠陥検査を行う被検査体(基板)1を垂直に立てた状態に取り付け固定するための(保持手段)(図示せず、後述する)、結像光学系100(欠陥検査を行うための光学系)および観察光学系(欠陥の拡大観察を行うための光学系)を含むヘッド部300、該ヘッド部300をXYZの三方向に移動させるためのX軸、Y軸及びZ軸の各ステージ211、212、213などを配して構成されている。
X軸ステージ211は、Y軸ステージ212をX軸方向(紙面上で左右方向)に移動させることで、ヘッド部300をX軸方向に駆動する。
Y軸ステージ212は、Z軸ステージ213をY軸方向(紙面上で上下方向)に移動させることで、ヘッド部300をY軸方向に駆動する。
Z軸ステージ213は、ヘッド部300をZ軸方向(紙面に垂直な方向)に移動させることで、ヘッド部300をZ軸方向に駆動する。
FIG. 7 is a diagram for explaining an XYZ drive system and the like of the defect inspection apparatus of the present invention. (Holding means) (not shown, will be described later) for mounting and fixing an object (substrate) 1 to be inspected for defect inspection vertically in a main body frame 201 installed on the gantry 200; A head unit 300 including an imaging optical system 100 (an optical system for performing defect inspection) and an observation optical system (an optical system for performing magnified observation of defects), and for moving the head unit 300 in three directions XYZ The X-axis, Y-axis, and Z-axis stages 211, 212, and 213 are arranged.
The X-axis stage 211 drives the head unit 300 in the X-axis direction by moving the Y-axis stage 212 in the X-axis direction (left and right direction on the paper surface).
The Y-axis stage 212 drives the head unit 300 in the Y-axis direction by moving the Z-axis stage 213 in the Y-axis direction (vertical direction on the paper surface).
The Z-axis stage 213 drives the head unit 300 in the Z-axis direction by moving the head unit 300 in the Z-axis direction (direction perpendicular to the paper surface).

本発明の欠陥検査装置では、ヘッド部300において、例えば、3台のTDIカメラを、例えば図7のY軸方向に連続して互いに接して配置することが好ましい。これにより、X軸方向に3台(3連)のTDIカメラで走査(スキャン)し、3台分の領域を一度に検査できる。TDIカメラが1台の場合に比べ、検査スピードは3倍(検査時間は1/3)になる。TDIカメラの台数は任意の台数に適宜増減できる。
本発明の装置では、ヘッド部300において、例えば図7のX軸方向に互いに隣接してTDIカメラと観察光学系(顕微鏡)を配置することができる。
In the defect inspection apparatus of the present invention, in the head unit 300, for example, three TDI cameras are preferably arranged in contact with each other continuously, for example, in the Y-axis direction of FIG. Thereby, it is possible to scan (scan) with three (triple) TDI cameras in the X-axis direction, and to inspect the region for three at a time. Compared to a single TDI camera, the inspection speed is three times (the inspection time is 1/3). The number of TDI cameras can be appropriately increased or decreased to an arbitrary number.
In the apparatus of the present invention, in the head unit 300, for example, a TDI camera and an observation optical system (microscope) can be arranged adjacent to each other in the X-axis direction of FIG.

X軸、Y軸及びZ軸の各ステージ211、212、213は、結像光学系(例えばTDIカメラ)によるスキャンの時に動く方向に対して作用するリニアロック機構を有することが好ましい。これは、高精度の観察用の機構で、顕微鏡で像を見るときに非常に細かい振動が残ると像がぶれるので、その非常に細かい振動をステージをロックすることでなくすためである。   Each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis stages 211, 212, and 213 preferably has a linear lock mechanism that acts on a moving direction during scanning by an imaging optical system (for example, a TDI camera). This is a mechanism for high-precision observation, and when an image is viewed with a microscope, the image is shaken if very fine vibration remains. Therefore, the very fine vibration is eliminated by locking the stage.

本発明の装置では、本体のベースとなる部分(架台)に高い剛性を持った材料を採用することが好ましい。架台は、振動の影響を低減する除振機能を有することが好ましい。
また、本発明の装置では、被検査体(基板)1は固定し、結像光学系100を被検査体(基板)1上の所望位置へ移動させることで欠陥検査を実施する構造が好ましい。被検査体(基板)1の方を移動させる構造の場合は、その分の移動スペースが必要となる。また、被検査体(基板)1は重量が非常に大きいので、被検査体(基板)1の移動や反転・停止の際に振動が生じ易い。
In the apparatus of the present invention, it is preferable to employ a material having high rigidity for the base (base) of the main body. The gantry preferably has a vibration isolation function that reduces the influence of vibration.
In the apparatus of the present invention, it is preferable that the inspection object (substrate) 1 is fixed and the defect inspection is performed by moving the imaging optical system 100 to a desired position on the inspection object (substrate) 1. In the case of a structure in which the object to be inspected (substrate) 1 is moved, a corresponding movement space is required. In addition, since the object to be inspected (substrate) 1 is very heavy, vibration tends to occur when the object to be inspected (substrate) 1 is moved, reversed, or stopped.

また、観察光学系および結像光学系100には、欠陥検査中に欠陥位置とその周辺を照明するための照明装置を備える。実際の異物欠陥やキズなどの欠陥は、その形状や材質から照明の種類によっては観察することが難しい場合も有るため、照明は反射照明である同軸落射照明や反射の暗視野リング照明、微分干渉照明、透過照明(例えば同軸垂直透過照明)や透過の暗視野リング照明等と、光の質を変化させるためのカラーフィルター、偏光フィルターなどを装備して、様々な欠陥をよりはっきりと観察できるものを装備することが望ましい。   In addition, the observation optical system and the imaging optical system 100 include an illumination device for illuminating the defect position and its periphery during the defect inspection. Defects such as actual foreign matter defects and scratches may be difficult to observe depending on the type of illumination due to their shape and material, so the illumination is reflected epiaxial illumination, reflective dark field ring illumination, differential interference Equipped with illumination, transmission illumination (for example, coaxial vertical transmission illumination) and transmission dark field ring illumination, and color filters and polarization filters to change the quality of light so that various defects can be observed more clearly It is desirable to equip.

また、観察光学系および結像光学系100では、フォーカスの正しく合った良好な視野で欠陥検査を実施するために、被検査体(基板)1とレンズ先端の距離を一定に保つように、オートフォーカスの手段を具備することが望ましい。例えば、オートフォーカスの種類には、レーザーの反射を利用したもの、フォーカス表面の画像コントラストを利用したものなどがあるが、被検査体(基板)1の場合はコントラストを持った部分が存在しないことがあるため、レーザーの反射を利用したものなどが本発明には好ましい。
オートフォーカス手段では、非点収差法の他、ナイフエッジ法、などが利用できる。
Further, in the observation optical system and the imaging optical system 100, in order to carry out defect inspection with a good field of view in which the focus is correctly adjusted, the distance between the inspection object (substrate) 1 and the lens tip is kept constant. It is desirable to provide a focusing means. For example, types of autofocus include those using laser reflection and those using image contrast on the focus surface. However, in the case of the object to be inspected (substrate) 1, there is no portion having contrast. Therefore, those utilizing laser reflection are preferred for the present invention.
In the autofocus means, a knife edge method or the like can be used in addition to the astigmatism method.

また、欠陥箇所を観察するための観察光学系(図示せず、ヘッド部300内に装備される)は、例えば、欠陥箇所の大まかな位置を掴むための低倍率レンズと、微小欠陥を観察する際の高倍率レンズと、それらの中間的な使い方をするいくつかの中倍率レンズとによって構成される。これらの光学レンズは複数の単レンズをレボルバーなどを用いて切り替える方法が好適である。
また、本発明においては、光学系と被検査体(基板)1との間の空間において、光学系に用いる光学レンズは極力作動距離の長いものが好適である。少なくとも数mm、できれば4mm以上の作動距離(レンズのワーキングディスタンス)のものが好適である。
In addition, an observation optical system (not shown, provided in the head unit 300) for observing a defective part, for example, a low-magnification lens for grasping a rough position of the defective part, and a micro defect are observed. And high-power lenses and some medium-power lenses that are used in between. For these optical lenses, a method of switching a plurality of single lenses using a revolver or the like is suitable.
In the present invention, it is preferable that the optical lens used in the optical system has a working distance as long as possible in the space between the optical system and the object to be inspected (substrate) 1. A working distance (lens working distance) of at least several mm, preferably 4 mm or more is preferable.

観察光学系における照明装置で用いる光源の波長としては、380〜800nmの範囲を用いることが好ましい。380nmより小さい波長の紫外域の光を含むと、紫外域対応の光学部品が必要となり高価となる。また800nmより大きい赤外域の光を含むと、熱をもつことから、被検査体や観察装置に対し悪影響を及ぼす危険性がある。光源の波長は、同様の観点からさらに好ましくは400〜750nmである。波長帯の選択は、光源装置内において、波長フィルターを設けて選択することが好ましい。   The wavelength of the light source used in the illumination device in the observation optical system is preferably in the range of 380 to 800 nm. When light in the ultraviolet region having a wavelength smaller than 380 nm is included, an optical component corresponding to the ultraviolet region is required, which is expensive. In addition, if infrared light greater than 800 nm is included, it has heat, and there is a risk of adversely affecting the object to be inspected and the observation apparatus. The wavelength of the light source is more preferably 400 to 750 nm from the same viewpoint. The wavelength band is preferably selected by providing a wavelength filter in the light source device.

また、用いる波長又は波長帯により、欠陥の種類によって欠陥が顕在化され易い場合がある等の理由により、光の波長又は波長帯をさらに選択したい場合には、光源と被検査体の間、又は被検査体と観察装置との間に、波長フィルターを設けることもできる。   In addition, when it is desired to further select the wavelength or wavelength band of light due to the fact that the defect may be easily manifested depending on the type of defect depending on the wavelength or wavelength band to be used, or between the light source and the object to be inspected, or A wavelength filter may be provided between the object to be inspected and the observation apparatus.

光源として、平行性が良好である光源を用いることにより欠陥の顕在化をより安定的にすることができる。しかも、高輝度(高照度)な光源を用いることによって、受光光学系に受光される光量が増えるため、観察可能なピンホールのサイズが広がる。また、観察可能な欠陥が、ハーフピンホールや薄膜の凹部などの欠陥まで広がる。   By using a light source having good parallelism as the light source, it becomes possible to make defects appear more stable. In addition, by using a light source with high brightness (high illuminance), the amount of light received by the light receiving optical system increases, so that the size of the pinhole that can be observed is expanded. In addition, observable defects extend to defects such as half pin holes and thin film recesses.

本発明は、高精度の結像光学系を備える欠陥検査装置に適する。高精度な欠陥検査には、高精度な結像光学系で検査することが必要だからである。本発明の欠陥検査装置は、焦点尤度が±0.1mmより小さい高精度の結像光学系を備える欠陥検査装置に適し、焦点尤度が±0.05mmより小さい高精度の結像光学系を備える欠陥検査装置に適し、焦点尤度が±0.03mmより小さい高精度の結像光学系を備える欠陥検査装置に適し、焦点尤度が±0.02mmより小さい高精度の結像光学系を備える欠陥検査装置に適する。   The present invention is suitable for a defect inspection apparatus including a high-precision imaging optical system. This is because high-precision defect inspection requires inspection with a high-precision imaging optical system. The defect inspection apparatus of the present invention is suitable for a defect inspection apparatus including a high-precision imaging optical system with a focus likelihood smaller than ± 0.1 mm, and a high-precision imaging optical system with a focus likelihood smaller than ± 0.05 mm. Suitable for a defect inspection apparatus including a high-precision imaging optical system having a focus likelihood smaller than ± 0.03 mm, and a high-precision imaging optical system having a focus likelihood smaller than ± 0.02 mm Suitable for defect inspection equipment with

高精度な欠陥検査には、高精度な焦点調整が必須となる。大型基板は高精度の基板垂直保持が難しく、0.05°程度の傾きは発生する。この傾きは、1000mm長では約0.9mmのズレとなる。レーザー変位計と結像光学系の光軸が100mm離れていると約0.09mmの測定誤差が発生する。高精度の結像光学系では焦点尤度が±0.03mm程度のため、焦点がずれた状態(焦点尤度を超えた状態)での画像取得となり、大幅な欠陥検出力の低下が起こる可能性がある。この問題に対しては、次に説明するオートフォーカス機能で対応できる。   For high-precision defect inspection, high-precision focus adjustment is essential. Large substrates are difficult to hold vertically with high accuracy, and a tilt of about 0.05 ° occurs. This inclination is shifted by about 0.9 mm when the length is 1000 mm. If the optical axis of the laser displacement meter and the imaging optical system are 100 mm apart, a measurement error of about 0.09 mm occurs. In a high-precision imaging optical system, the focus likelihood is about ± 0.03 mm, so it is possible to acquire an image in a defocused state (a state where the focus likelihood is exceeded), which can cause a significant decrease in defect detection power. There is sex. This problem can be addressed with the autofocus function described below.

本発明の欠陥検査装置は、非点収差法を用いたオートフォーカス機能を有するものであることが好ましい。   The defect inspection apparatus of the present invention preferably has an autofocus function using an astigmatism method.

図8は、非点収差法を説明するための模式図である。
非点収差法では一般的にシリンドリカルレンズ(円柱レンズ、かまぼこ形状のレンズ)を使用する。被検査体1の表面で反射され、4分割フォトディテクタ(PD)への戻り光路中にシリンドリカルレンズを挿入すると、シリンドリカルレンズは図のX軸方向にのみレンズ効果があるため、X軸方向の焦点位置とY軸方向の焦点位置がずれて非点収差が発生し、ビームの形状は光軸上の距離によって、1(縦長楕円)→2(円形)→3(横長楕円)のように変化する(図8の上方の図)。
ここで、上から時計回りにA、B、C、Dに4分割されたフォトディテクタでビームを受光すると、1〜3それぞれの場合にA〜Dの入射光量のバランスが変化する。
1の場合、AおよびCの入射光量が大きい(図8中の1の下方の図)。
2の場合、A.B.C.Dの4つの入射光量が等しい。
3の場合、B及びDの入射光量が大きい。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the astigmatism method.
In the astigmatism method, a cylindrical lens (cylindrical lens, kamaboko-shaped lens) is generally used. When a cylindrical lens is inserted in the return optical path reflected to the surface of the inspected object 1 and returned to the quadrant photodetector (PD), the cylindrical lens has a lens effect only in the X-axis direction in the figure, and thus the focal position in the X-axis direction. Astigmatism occurs due to a shift of the focal position in the Y-axis direction, and the shape of the beam changes as 1 (vertically long ellipse) → 2 (circular) → 3 (laterally long ellipse) depending on the distance on the optical axis ( (Upper view of FIG. 8).
Here, when the beam is received by the photodetector divided into four parts A, B, C, and D clockwise from above, the balance of the incident light amounts A to D changes in each of cases 1 to 3.
In the case of 1, the incident light amounts of A and C are large (the diagram below 1 in FIG. 8).
In case of 2, A. B. C. The four incident light amounts of D are equal.
In the case of 3, the incident light amounts of B and D are large.

被検査体1の表面にレーザービームの焦点が合っているときに、4つの入射光量が等しくなり、ビームの形状が円形になるように光学系を調整しておけば、(A+C)−(B+D)の演算結果から、(A+C)−(B+D)=0となるように結像光学系100の位置を制御することにより、常に被検査体1の表面にレーザービームの焦点が合っている状態を保つことができる。(A+C)−(B+D)をフォーカスエラー信号(FE)という。結像光学系100の位置は駆動機構(例えば、リニアモータステージ)により動かすことが可能で、高速かつ正確に制御することができる。
FE>0の場合は、手前にフォーカスがずれている(被検査体1が近い)。
FE=0の場合は、フォーカスが合っている(合焦)。
FE<0の場合は、奥側にフォーカスがずれている(被検査体1が遠い)。
If the optical system is adjusted so that the four incident light amounts are equal and the beam shape is circular when the surface of the inspection object 1 is in focus, (A + C)-(B + D ), The position of the imaging optical system 100 is controlled so that (A + C)-(B + D) = 0, so that the laser beam is always focused on the surface of the inspection object 1. Can keep. (A + C)-(B + D) is referred to as a focus error signal (FE). The position of the imaging optical system 100 can be moved by a drive mechanism (for example, a linear motor stage), and can be controlled at high speed and accurately.
When FE> 0, the focus is shifted toward the front (the object to be inspected 1 is close).
When FE = 0, the focus is in focus (focusing).
In the case of FE <0, the focus is shifted to the back side (inspection object 1 is far).

図9は、同軸オートフォーカスモジュールの構成を示す図である。
同軸オートフォーカスモジュールは、レーザー光源(レーザーダイオード)21、絞り22、偏光ビームスプリッタ(PBS)23、1/4波長板24、反射素子(プリズムミラー)25、集光レンズ26、シリンドリカルレンズ27、4分割フォトディテクタ(光検出器)28で構成される。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the coaxial autofocus module.
The coaxial autofocus module includes a laser light source (laser diode) 21, a diaphragm 22, a polarizing beam splitter (PBS) 23, a ¼ wavelength plate 24, a reflecting element (prism mirror) 25, a condenser lens 26, a cylindrical lens 27, 4. A split photo detector (light detector) 28 is used.

レーザー光源(レーザーダイオード)21から発せられたレーザービームは、絞り22を介して、偏光ビームスプリッタ(PBS)23に入射され、その透過光は、1/4波長板24を透過し、反射素子(プリズムミラー)25に入射され、反射素子(プリズムミラー)25で反射されて、結像光学系100の光軸Oに沿って対物レンズ11を透過し、被検査体1の表面に入射し、反射される。この反射光は、結像光学系100の光軸Oに沿って対物レンズ11を透過し、反射素子(プリズムミラー)25に入射され、その反射光は、1/4波長板24を透過し、偏光ビームスプリッタ(PBS)23に入射され、その反射光が、集光レンズ26、シリンドリカルレンズ27を順次透過して、4分割フォトディテクタ28に入射される。   A laser beam emitted from a laser light source (laser diode) 21 is incident on a polarization beam splitter (PBS) 23 through a diaphragm 22, and the transmitted light is transmitted through a quarter-wave plate 24 to be reflected by a reflection element ( Is incident on the prism mirror) 25, reflected by the reflecting element (prism mirror) 25, transmitted through the objective lens 11 along the optical axis O of the imaging optical system 100, incident on the surface of the object 1 to be inspected, and reflected. Is done. The reflected light passes through the objective lens 11 along the optical axis O of the imaging optical system 100 and enters the reflecting element (prism mirror) 25. The reflected light passes through the quarter-wave plate 24, The light enters the polarization beam splitter (PBS) 23, and the reflected light sequentially passes through the condenser lens 26 and the cylindrical lens 27 and enters the quadrant photodetector 28.

本発明は、結像光学系と同軸の非点収差法を用いたオートフォーカス機能を有すると共に、オートフォーカス機能に用いるレーザービーム(参照光)の撮像素子への映り込みを回避した欠陥検査装置に適用することが好ましい。
図10は、オートフォーカス機能に用いるレーザービームの撮像素子への映り込みを回避する手段を説明するための図である。
詳しくは、図10(1)は、撮像カメラ(例えばTDIカメラ)の結像光学系(対物レンズ)による被検査基板上の映像取得領域と被検査基板上のレーザービームのスポットとの位置関係を説明するための図である。図10(1)は、映像取得領域を正面から見た図(対物レンズを通して見た図)である。
図10(2)は、撮像素子(例えばTDIセンサ)を含む受光平面における、撮像素子(例えばTDIセンサ)領域と、レーザービームが被検査基板で反射され、その反射光が結像光学系を介して撮像素子(例えばTDIセンサ)を含む受光平面上に結像する位置との位置関係を説明するための図である。図10(2)は、受光平面を背面から見た図である。
TDIセンサは、CCDを横方向に一列に並べ、更に縦方向にもCCDを複数列並べたものである。複数列のCCDで得られた画像を積分露光することで、高い感度の画像を得ることができるようになる。
The present invention provides a defect inspection apparatus that has an autofocus function using an astigmatism method coaxial with an imaging optical system and avoids reflection of a laser beam (reference light) used for the autofocus function on an image sensor. It is preferable to apply.
FIG. 10 is a diagram for explaining means for avoiding the reflection of the laser beam used for the autofocus function on the image sensor.
Specifically, FIG. 10A shows the positional relationship between the image acquisition region on the substrate to be inspected by the imaging optical system (objective lens) of the imaging camera (for example, TDI camera) and the spot of the laser beam on the substrate to be inspected. It is a figure for demonstrating. FIG. 10 (1) is a view of the image acquisition region as viewed from the front (viewed through the objective lens).
FIG. 10 (2) shows an image sensor (for example, TDI sensor) region on a light receiving plane including an image sensor (for example, a TDI sensor) and a laser beam reflected by a substrate to be inspected, and the reflected light passes through an imaging optical system. FIG. 6 is a diagram for explaining a positional relationship with a position where an image is formed on a light receiving plane including an imaging element (for example, a TDI sensor). FIG. 10B is a view of the light receiving plane as seen from the back.
The TDI sensor has CCDs arranged in a row in the horizontal direction and a plurality of CCDs arranged in the vertical direction. By performing integral exposure on images obtained by a plurality of rows of CCDs, an image with high sensitivity can be obtained.

図10に示すように、対物レンズで捉えられる被検査基板上の映像取得領域Aと(図10(1))、これに対応する、結像レンズで映し出される領域Bがある(図10(2))。これらの領域は、結像光学系100の視野の領域である。
本発明では、図10(2)に示すように、結像レンズで映し出される領域Bの一部を使用する撮像素子Tを用いる。
そして、本発明では、図10(1)に示すように、対物レンズで捉えられる被検査基板上の映像取得領域Aのうちの撮像素子に対応する画像取得領域T’、を除く領域にレーザービームのスポットSが位置するようにする。これにより、図10(2)に示すように、撮像素子Tを除く領域にレーザービームのスポットの像S’が位置するようにした。
このように、例えば、図10(1)に示すように、レーザービームのスポットSの位置(レーザービームの集光位置)を、光軸Oから僅かにずらすことで(映像取得領域Aの面上で平行移動させ画像取得領域T’の外にずらすことで)、レーザービームのスポットの像S’が撮像素子Tに映り込むことを回避する。
As shown in FIG. 10, there is an image acquisition area A on the inspected substrate captured by the objective lens (FIG. 10 (1)) and a corresponding area B projected by the imaging lens (FIG. 10 (2)). )). These regions are regions of the visual field of the imaging optical system 100.
In the present invention, as shown in FIG. 10 (2), an image sensor T that uses a part of the region B projected by the imaging lens is used.
In the present invention, as shown in FIG. 10 (1), the laser beam is applied to a region excluding the image acquisition region T ′ corresponding to the imaging element in the image acquisition region A on the inspected substrate captured by the objective lens. The spot S is positioned. Thereby, as shown in FIG. 10B, the image S ′ of the spot of the laser beam is positioned in the region excluding the image sensor T.
Thus, for example, as shown in FIG. 10A, the position of the laser beam spot S (condensing position of the laser beam) is slightly shifted from the optical axis O (on the surface of the image acquisition region A). ) To avoid the reflection of the image S ′ of the laser beam spot on the image sensor T.

このためには、例えば、図9に示す同軸オートフォーカスモジュールにおいて、レーザー光源(レーザーダイオード)21、または、反射素子(プリズムミラー)25を、レーザービームが光軸Oを通る状態から、僅かに傾ける。
なお、「僅かに」とは、レーザービームのスポットの像S’が撮像素子Tに映り込むことを回避できる程度である。レーザービームのスポットの像S’は、フォーカスのずれに応じて拡大するので、それを考慮し、撮像素子に映り込むことや、撮像素子に影響を与えること(例えばノイズ)を回避できるようにする。また、レーザービームのスポットの像S’は、レーザー光源(レーザーダイオード)を置く位置やレーザー光源の太さ(ビームの径)に応じて大きさが変化するので、それを考慮し、撮像素子に映り込むことや、撮像素子に影響を与えること(例えばノイズ)を回避できるように、レーザー光源(レーザーダイオード)の配置や絞り22を調整する。
For this purpose, for example, in the coaxial autofocus module shown in FIG. 9, the laser light source (laser diode) 21 or the reflecting element (prism mirror) 25 is slightly tilted from the state where the laser beam passes through the optical axis O. .
Note that “slightly” means that the spot image S ′ of the laser beam can be prevented from being reflected on the image sensor T. The laser beam spot image S ′ is enlarged in accordance with the focus shift, so that it is possible to avoid reflection on the image sensor and influence on the image sensor (for example, noise). . In addition, the image S ′ of the laser beam spot changes depending on the position where the laser light source (laser diode) is placed and the thickness of the laser light source (beam diameter). The arrangement of the laser light source (laser diode) and the diaphragm 22 are adjusted so as to avoid reflection and influence (for example, noise) on the image sensor.

本発明では、高い欠陥検出力が得られるが、これは、本発明に係る照明系、高NAの光学系の適用、TDIカメラの適用、リアルタイムオートフォーカスの適用などの相乗効果による。
本発明では、上述したように、格段に優れたリング照明を用いることによって、360°全ての方向から同時に照明することが可能となり欠陥の方向性に依存しない欠陥検出が可能となることに加え、現状で提供されているリング照明を使用した場合に比べ、格段に安定した高い欠陥検出力が発揮でき、期待する効果が得られる。
本発明では、高精度の結像光学系(高NAにより明るく高解像で焦点尤度が極小)を用いることによって、このような光学系を用いない場合に比べ、欠陥検出の精度が高精度であり、検出可能な欠陥サイズが相対的に小さくなる点で高精度である。
さらに、本発明では、TDIカメラの適用で高感度検査に対応できる。これに加え、本発明では、画像取得位置での極めて正確な焦点調整の適用で高感度検査に対応できる。
本発明では、本発明に係る照明系で照明しつつ、常にフォーカッシングしつつTDIセンサでデータを取得することによって、TDIセンサでつくる2次元像の精度が向上する。これにより、欠陥検出精度の向上をより図ることが可能となる。
また、本発明では、TDIカメラの適用で高速検査に対応できる。これに加え、本発明では、リアルタイムオートフォーカス制御にて高速検査に対応できる。
本発明では、高精度の結像光学系(高NAで明るく高解像で焦点尤度が極小)を用いた検査における上述した焦点尤度の問題を解消した点で、高精度の結像光学系を用いるが本願発明のリアルタイムオートフォーカスを用いない場合(この場合上記焦点尤度の問題のためピントが合わない場合がある)に比べ欠陥検出の精度が高精度である。
本発明では、リアルタイムオートフォーカスの適用により、画像取得位置での極めて正確な焦点調整が可能となり、基板姿勢に依存しない安定した高い欠陥検出力を発揮できる。
In the present invention, a high defect detection power can be obtained due to a synergistic effect such as application of the illumination system according to the present invention, application of a high NA optical system, application of a TDI camera, and application of real-time autofocus.
In the present invention, as described above, by using ring illumination that is remarkably excellent, it is possible to illuminate simultaneously from all directions of 360 ° and in addition to enable defect detection independent of the directionality of defects, Compared to the case where the ring illumination currently provided is used, the defect detection power that is remarkably stable can be exhibited, and the expected effect can be obtained.
In the present invention, by using a high-precision imaging optical system (high NA, bright and high resolution, and minimum focus likelihood), the accuracy of defect detection is high compared to the case where such an optical system is not used. It is highly accurate in that the detectable defect size is relatively small.
Furthermore, in the present invention, it is possible to cope with high-sensitivity inspection by applying a TDI camera. In addition, the present invention can cope with high-sensitivity inspection by applying extremely accurate focus adjustment at the image acquisition position.
In the present invention, the accuracy of a two-dimensional image produced by the TDI sensor is improved by acquiring data with the TDI sensor while always focusing while illuminating with the illumination system according to the present invention. Thereby, it is possible to further improve the accuracy of defect detection.
Further, in the present invention, it is possible to cope with high-speed inspection by applying a TDI camera. In addition, in the present invention, high-speed inspection can be supported by real-time autofocus control.
The present invention eliminates the above-described focus likelihood problem in an inspection using a high-precision imaging optical system (high NA, bright and high resolution, and minimal focus likelihood). The accuracy of defect detection is higher than when the system is used but the real-time autofocus of the present invention is not used (in this case, focus may not be achieved due to the above-mentioned focus likelihood problem).
In the present invention, by applying real-time autofocus, extremely accurate focus adjustment at an image acquisition position is possible, and stable high defect detection power independent of the substrate posture can be exhibited.

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
[欠陥検査装置の製造]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
[Manufacture of defect inspection equipment]

図1に示す欠陥検査装置に、焦点尤度が±0.02mmのTDIカメラを用い、図9に示す同軸オートフォーカスモジュールを組み込みんだ。TDIカメラの対物レンズの倍率は1倍、NAは0.3とした。
基板の傾きは、図1のX軸方向に0.05度であり、図1のX軸方向上で100mm離れていると約0.09mmのZ軸方向のずれが生じる。TDIカメラの走査の方向はX軸方向である。
The coaxial autofocus module shown in FIG. 9 is incorporated into the defect inspection apparatus shown in FIG. 1 using a TDI camera with a focus likelihood of ± 0.02 mm. The magnification of the objective lens of the TDI camera was 1 and the NA was 0.3.
The inclination of the substrate is 0.05 degrees in the X-axis direction of FIG. 1, and if it is 100 mm apart in the X-axis direction of FIG. 1, a deviation of about 0.09 mm in the Z-axis direction occurs. The scanning direction of the TDI camera is the X-axis direction.

照明手段は、図2で説明した照明手段31および照明手段32であるリング照明であって、図5で説明した表面側の反射の暗視野リング照明、図6で説明した裏面側の透過の暗視野リング照明、図1で説明したスポット照明手段33のすべて装備した。   The illumination means is the ring illumination that is the illumination means 31 and the illumination means 32 described with reference to FIG. 2, and the dark field ring illumination with reflection on the front side described with reference to FIG. 5 and the transmission darkness with the back side described with reference to FIG. 6. All of the field ring illumination and the spot illumination means 33 described in FIG.

照明手段31である反射の暗視野リング照明(表面側)は、3つの同心円のそれぞれの円に沿って、LEDを円環状に3重(3列)に配置した構成を有する(図2参照)。外側および内側のLED円環列は、青色LED(波長465nm)を使用し、真ん中のLED円環列は、オレンジ色LED(波長610nm)を使用した。
LEDの直径(サイズ)は超狭角3.1mmとした。LED素子の配置個数は120素子とした。
図3に示すハウジングを用いた。照射角度αは25°(暗視野照明)、ハウジングの外径R2は128mm、ハウジングの厚さtは20mmとした。
照明手段31である反射の暗視野リング照明(表面側)の作動距離dは、25.0mmとした。作動距離dは、LED照明の基板側の先端から基板表面までの距離である。
The reflection dark field ring illumination (surface side) which is the illumination means 31 has a configuration in which LEDs are arranged in an annular form (three rows) along each of three concentric circles (see FIG. 2). . The outer and inner LED ring arrays used blue LEDs (wavelength 465 nm), and the middle LED ring array used orange LEDs (wavelength 610 nm).
The diameter (size) of the LED was set to an ultra narrow angle of 3.1 mm. The number of LED elements arranged was 120 elements.
The housing shown in FIG. 3 was used. The irradiation angle α was 25 ° (dark field illumination), the housing outer diameter R2 was 128 mm, and the housing thickness t was 20 mm.
The working distance d of the reflection dark field ring illumination (surface side) which is the illumination means 31 was 25.0 mm. The working distance d is a distance from the tip of the LED lighting on the substrate side to the substrate surface.

照明手段32である透過の暗視野リング照明(裏面側)は、3つの同心円のそれぞれの円に沿って、LEDを円環状に3重(3列)に配置した構成を有する(図2参照)。外側、真ん中、内側の各LED円環列は、すべて青色LED(波長465nm)を使用した。
LEDの直径(サイズ)は超狭角3.1mmとした。LED素子の配置個数は120素子とした。
図3に示すハウジングを用いた。照射角度αは31°(暗視野照明)、ハウジングの外径R2は125mm、ハウジングの厚さtは19mmとした。
照明手段32である透過の暗視野リング照明(裏面側)の作動距離dは、20.0mmとした。作動距離dは、LED照明の基板側の先端から基板表面までの距離である。
The transmission dark field ring illumination (rear surface side) as the illumination means 32 has a configuration in which LEDs are arranged in an annular form (three rows) along each of three concentric circles (see FIG. 2). . Blue LEDs (wavelength 465 nm) were all used for the outer, middle, and inner LED ring arrays.
The diameter (size) of the LED was set to an ultra narrow angle of 3.1 mm. The number of LED elements arranged was 120 elements.
The housing shown in FIG. 3 was used. The irradiation angle α was 31 ° (dark field illumination), the housing outer diameter R2 was 125 mm, and the housing thickness t was 19 mm.
The working distance d of the transmission dark field ring illumination (back side) as the illumination means 32 was set to 20.0 mm. The working distance d is a distance from the tip of the LED lighting on the substrate side to the substrate surface.

スポット照明手段33は、平行光のスポットライト(高輝度(高照度)なLED光源)を使用し、青色LEDを使用した(図1参照)。   As the spot illumination means 33, a parallel light spotlight (high luminance (high illuminance) LED light source) was used, and a blue LED was used (see FIG. 1).

(比較例1)
比較例1では、現状で提供されている市販のリング照明を用いた。また、一般的なスポット照明手段を用いた。それ以外は、実施例1と同様とした。
LEDの直径(サイズ)は120mmであった。LED素子の配置個数は120素子であった。照射角度αは概ね30°であった。明視野光と暗視野光が含まれる複合照明となり、欠陥部分のコントラストが低下した。
スポット照明手段33は、平行光でなく、高輝度(高照度)でないスポットライト(青色LED)を使用した。
(Comparative Example 1)
In the comparative example 1, the commercially available ring illumination currently provided was used. A general spot illumination means was used. Other than that was the same as Example 1.
The diameter (size) of the LED was 120 mm. The number of LED elements arranged was 120 elements. The irradiation angle α was approximately 30 °. The combined illumination includes bright field light and dark field light, and the contrast of the defective portion is reduced.
As the spot illumination means 33, a spotlight (blue LED) which is not parallel light and does not have high luminance (high illuminance) was used.

(比較例2)
比較例1では、現状で提供されているリング照明に改良を加え簡易に作製したリング照明を用いた。また、一般的なスポット照明手段を用いた。それ以外は、実施例1と同様とした。
LEDの直径(サイズ)は120mmであった。LED素子の配置個数は120素子であった。照射角度αは概ね25°であった。明視野光と暗視野光が含まれる複合照明となり、欠陥部分のコントラストが低下した。
比較例2では、実施例1に比べ、見落とす欠陥が多く発生した。
スポット照明手段33は、高輝度(高照度)だが、平行光でないスポットライト(青色LED)を使用した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, a ring illumination that was simply manufactured by improving the ring illumination currently provided was used. A general spot illumination means was used. Other than that was the same as Example 1.
The diameter (size) of the LED was 120 mm. The number of LED elements arranged was 120 elements. The irradiation angle α was approximately 25 °. The combined illumination includes bright field light and dark field light, and the contrast of the defective portion is reduced.
In Comparative Example 2, more defects were overlooked than in Example 1.
As the spot illumination means 33, a spotlight (blue LED) that has high luminance (high illuminance) but is not parallel light was used.

[欠陥検査]
実施例1、比較例1および比較例2の欠陥検査装置を用いて欠陥検査を行った。
ガラス基板を検査する際は、照明手段31および照明手段32を両方同時に使用した。
マスクブランク(薄膜付き基板)を検査する際は、照明手段31、照明手段32およびスポット照明手段33の全てを同時に使用した。
レジスト付きマスクブランクを検査する際は、照明手段31における真ん中のLED円環列(オレンジ色LEDのみ)を使用した。
[Defect inspection]
Defect inspection was performed using the defect inspection apparatuses of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
When inspecting the glass substrate, both the illumination means 31 and the illumination means 32 were used at the same time.
When inspecting a mask blank (substrate with a thin film), all of the illumination means 31, the illumination means 32, and the spot illumination means 33 were used simultaneously.
When inspecting the mask blank with resist, the middle LED ring array (only orange LED) in the illumination means 31 was used.

実施例1では、ガラス基板の検査において、キズ、異物、ガラス内部の異物や脈理などの光学的欠陥が非常によく検出でき、高い欠陥検出力が得られた。
比較例1では、欠陥検出がほとんどできなかった。
比較例2では、結像レンズ系の光軸近傍領域では高い欠陥検出力を確認したが、それ以外の視野領域では高い欠陥検出力は得られず、欠陥検出力が不十分で期待する効果が得られなかった。
In Example 1, in the inspection of the glass substrate, optical defects such as scratches, foreign matter, foreign matter inside the glass and striae could be detected very well, and high defect detection power was obtained.
In Comparative Example 1, almost no defects could be detected.
In Comparative Example 2, high defect detection power was confirmed in the region near the optical axis of the imaging lens system, but high defect detection power was not obtained in the other visual field regions, and the expected effect was that the defect detection power was insufficient. It was not obtained.

実施例1では、マスクブランク(薄膜付き基板)の検査において、ピンホールや、明確なエッジを持たず散乱光の発生が少ないハーフピンホールや、散乱光の発生が少ない膜のへこみ(凹部)や、散乱光の発生が極めて少ない薄膜のなだらかな曲面の窪み(グラデェーション)などの検出を行うことができた。
比較例1では、欠陥検出がほとんどできなかった。
比較例2では、結像レンズ系の光軸近傍領域では高い欠陥検出力を確認したが、それ以外の視野領域では高い欠陥検出力は得られず、欠陥検出力が不十分で期待する効果が得られなかった。
In Example 1, in the inspection of a mask blank (substrate with a thin film), pinholes, half pinholes that do not have a clear edge and generate less scattered light, and film dents (concaves) that generate less scattered light In addition, it was possible to detect a gently curved depression (gradation) in a thin film with very little generation of scattered light.
In Comparative Example 1, almost no defects could be detected.
In Comparative Example 2, high defect detection power was confirmed in the region near the optical axis of the imaging lens system, but high defect detection power was not obtained in the other visual field regions, and the expected effect was that the defect detection power was insufficient. It was not obtained.

薄膜上の異物に関しては、実施例1では、高い欠陥検出力が得られた。
比較例1では、欠陥検出がほとんどできなかった。
比較例2では、高い欠陥検出力は得られず、欠陥検出力が不十分で期待する効果が得られなかった。
For the foreign matter on the thin film, in Example 1, a high defect detection power was obtained.
In Comparative Example 1, almost no defects could be detected.
In Comparative Example 2, a high defect detection power was not obtained, and the expected effect was not obtained because the defect detection power was insufficient.

実施例1では、レジスト付きマスクブランクを検査において、異物などの欠陥が非常によく検出でき、高い欠陥検出力が得られた。比較例2では、高い欠陥検出力は得られず、欠陥検出力が不十分で期待する効果が得られなかった。   In Example 1, in the inspection of the mask blank with resist, defects such as foreign matters could be detected very well, and high defect detection power was obtained. In Comparative Example 2, a high defect detection power was not obtained, and the expected effect was not obtained because the defect detection power was insufficient.

(実施例2)
実施例2では、実施例1において同軸オートフォーカスモジュールを作動させなかった。それ以外は、実施例1と同様とした。
その結果、欠陥検出の出来る部分と出来ない部分の差が大きかった。
(Example 2)
In Example 2, the coaxial autofocus module in Example 1 was not operated. Other than that was the same as Example 1.
As a result, the difference between the part where the defect could be detected and the part where the defect could not be detected was large.

(実施例3)
実施例2では、実施例1において同軸オートフォーカスモジュールを作動させなかった。また、実施例1においてTDIカメラの代わりにラインセンサを用いた。検査時間は実施例1の20倍とした。それ以外は、実施例1と同様とした。
その結果、欠陥検出がほとんどできなかった。
(Example 3)
In Example 2, the coaxial autofocus module in Example 1 was not operated. In Example 1, a line sensor was used instead of the TDI camera. The inspection time was 20 times that of Example 1. Other than that was the same as Example 1.
As a result, defect detection could hardly be performed.

(実施例4)
実施例4では、実施例1において、裏面側の透過の暗視野リング照明のみを点灯させた。
実施例4では、実施例1に比べ、異物の検出が劣っていた。
(Example 4)
In Example 4, only the transparent dark field ring illumination on the back surface side in Example 1 was turned on.
In Example 4, the detection of foreign matters was inferior to that in Example 1.

(実施例5)
実施例5では、実施例1において、表面側の反射の暗視野リング照明のみを点灯させた。
実施例5では、実施例1に比べ、キズ及びピンホールの検出が劣っていた。
(Example 5)
In Example 5, only the reflective dark field ring illumination on the surface side in Example 1 was turned on.
In Example 5, compared to Example 1, the detection of scratches and pinholes was inferior.

なお、実施例4では、実施例5に比べ、得意とする欠陥の種類に差があった。
これは、散乱理論から言うと、前方散乱と後方散乱とでは、一般的には前方散乱の方がより強度が取れるからであり、透過の暗視野リング照明による基板の裏面側から入射し、透過される光は前方散乱になるからである。
In addition, in Example 4, compared with Example 5, there was a difference in the type of defect that he is good at.
This is because, in terms of scattering theory, the forward scattering and the back scattering generally have higher intensity in the forward scattering, and the light is incident from the back side of the substrate by the transmission dark field ring illumination and transmitted. This is because the emitted light becomes forward scattering.

(実施例6)
実施例6では、実施例1において、スポット照明手段のみを点灯させた。
実施例6では、実施例1に比べ、異物、ハーフピンホールの検出が劣っていた。
(Example 6)
In Example 6, only the spot illumination means in Example 1 was turned on.
In Example 6, the detection of foreign matter and half pinholes was inferior to that in Example 1.

1 被検査基板
10 撮像カメラ(例えばTDIカメラ)
11 対物レンズ
12 結像レンズ
13 撮像素子
20 オートフォーカスモジュール
31 照明手段
32 照明手段
33 照明手段
100 結像光学系
200 架台
300 ヘッド部
1 Substrate to be inspected 10 Imaging camera (for example, TDI camera)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Objective lens 12 Imaging lens 13 Image pick-up element 20 Autofocus module 31 Illumination means 32 Illumination means 33 Illumination means 100 Imaging optical system 200 Base 300 Head part

Claims (8)

欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
検査対象である基板の前記光学系の側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記基板表面に対して鋭角に照射され、その反射光が、対物レンズに直接入らないように構成した反射の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが基板裏面に対して鋭角に照射され、前記基板内部を屈折を経て透過した透過光が、前記対物レンズに直接入らないようにした透過の暗視野リング照明と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
In the ring illumination installed on the optical system side of the substrate to be inspected, each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the substrate surface, and the reflected light is the objective lens Reflective dark field ring illumination configured to prevent direct entry into
The ring illumination installed on the opposite side of the substrate from the optical system, wherein each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the back surface of the substrate and transmitted through the substrate through refraction. A transmitted dark field ring illumination that prevents transmitted light from directly entering the objective lens;
A defect inspection apparatus comprising:
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
検査対象である基板の前記光学系の側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記基板表面に対して鋭角に照射され、その反射光が、対物レンズに直接入らないように構成した反射の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される前記リング照明であって、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが基板裏面に対して鋭角に照射され、前記基板内部を屈折を経て透過した透過光が、前記対物レンズに直接入らないようにした透過の暗視野リング照明と、
前記基板の前記光学系とは反対側に設置される照明であって、前記光学系の光軸と同軸の透過のスポット照明と、
を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
In the ring illumination installed on the optical system side of the substrate to be inspected, each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the substrate surface, and the reflected light is the objective lens Reflective dark field ring illumination configured to prevent direct entry into
The ring illumination installed on the opposite side of the substrate from the optical system, wherein each of the spot lights from the plurality of LEDs is irradiated at an acute angle with respect to the back surface of the substrate and transmitted through the substrate through refraction. A transmitted dark field ring illumination that prevents transmitted light from directly entering the objective lens;
Illumination installed on the side of the substrate opposite to the optical system, and a spot illumination that is coaxial with the optical axis of the optical system;
A defect inspection apparatus comprising:
前記光学系の光軸と、前記リング照明における円環の中心軸とを一致させ、同軸としたことを特徴とする請求項1または2記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein an optical axis of the optical system and a central axis of a ring in the ring illumination are made coincident and coaxial. 対物レンズ、結像レンズおよび撮像素子を備える結像光学系を有し、
前記撮像素子はTDIセンサであり、
前記結像光学系は、TDIカメラを含み、
前記基板とTDIカメラとを、一定速度で一定方向に相対的に移動させる手段を有し、
前記基板上の撮像領域の移動方向および速度とTDIセンサにおけるCCDの電荷転送の方向および速度を合わせることで、CCDの垂直段の数だけ前記撮像領域を繰り返し露光し撮影する手段を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の欠陥検査装置。
An imaging optical system including an objective lens, an imaging lens, and an imaging device;
The imaging device is a TDI sensor;
The imaging optical system includes a TDI camera,
Means for relatively moving the substrate and the TDI camera in a constant direction at a constant speed;
It has means for repeatedly exposing and photographing the imaging area by the number of vertical stages of the CCD by matching the moving direction and speed of the imaging area on the substrate with the charge transfer direction and speed of the CCD in the TDI sensor. The defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記欠陥検査装置は、焦点尤度が±0.1mmより小さい高精度の結像光学系を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the defect inspection apparatus includes a high-precision imaging optical system having a focal likelihood smaller than ± 0.1 mm. 前記対物レンズを利用し、レーザービームを用いて、オートフォーカス手段を構築すると共に、
前記オートフォーカス手段に用いる前記レーザービームの前記撮像素子への映り込みを回避する手段を有することを特徴とする請求項4または5のいずれかに記載の欠陥検査装置。
Using the objective lens and using a laser beam to construct an autofocus means,
6. The defect inspection apparatus according to claim 4, further comprising means for avoiding reflection of the laser beam used for the autofocus means on the image sensor.
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
前記リング照明は、検査対象である基板の前記光学系の側に設置され、
前記リング照明における前記基板側の先端から前記基板表面までの距離を、前記リング照明の作動距離dとし、
前記リング照明の半径をrとし、
機械的な大きさ制限の観点から、前記dと前記rの範囲を規定し、
前記LEDの光線が前記基板に入射される際、前記光線と前記基板表面とのなす角を、前記リング照明の照射角度αとし、対物レンズに直接照明光が入らないようにする暗視野要請の観点から、前記αの範囲を規定し、
前記リング照明による照射密度をpとし、照射密度pを大きくする観点および前記暗視野要請から前記照射角度αの上限が制限される観点から、前記pの範囲を規定し、
位置関係から定まる数式d=rTan(α)から、前記照射密度pを考慮しつつ、前記d、前記rおよび前記αの値を決定し、これらの値に基づき装置を製造することを特徴とする欠陥検査装置の製造方法。
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
The ring illumination is installed on the optical system side of the substrate to be inspected,
The distance from the tip on the substrate side to the substrate surface in the ring illumination is the working distance d of the ring illumination,
Let the radius of the ring illumination be r,
From the viewpoint of mechanical size limitation, the range of d and r is defined,
When the light beam of the LED is incident on the substrate, an angle formed by the light beam and the substrate surface is set as an irradiation angle α of the ring illumination, and a dark field request is made so that illumination light does not enter the objective lens directly. From the viewpoint, the range of α is defined,
From the viewpoint that the irradiation density by the ring illumination is p, the viewpoint of increasing the irradiation density p and the upper limit of the irradiation angle α from the dark field requirement, the range of the p is defined,
The values of d, r and α are determined from the mathematical formula d = rTan (α) determined from the positional relationship while taking the irradiation density p into account, and the apparatus is manufactured based on these values. Manufacturing method of defect inspection apparatus.
欠陥検査のための光学系と、欠陥検査のための照明系を有し、
前記照明系は、複数のLEDを円環状に配置するとともに、前記複数のLEDによるスポット光のそれぞれが前記光学系の焦点位置を中心とした領域に集まるようにしたリング照明であり、
前記リング照明は、検査対象である基板の前記光学系とは反対側に設置され、
前記リング照明における前記基板側の先端から前記基板表面までの距離を、前記リング照明の作動距離dとし、
前記リング照明の半径をrとし、
機械的な大きさ制限の観点から、前記dと前記rの範囲を規定し、
前記LEDの光線が前記基板に入射される際、前記光線と前記基板裏面とのなす角を、前記リング照明の照射角度αとし、対物レンズに直接照明光が入らないようにする暗視野要請の観点から、および、ブリュースター角近傍での入射の要請の観点から、前記αの範囲を規定し、
前記リング照明による照射密度をpとし、照射密度pを大きくする観点並びに前記暗視野要請および前記ブリュースター角近傍での入射の要請によって前記照射角度αの上限が制限される観点から、前記pの範囲を規定し、
ガラスの厚さをgとし、
位置関係から定まる下記数式(3)から、前記照射密度pを考慮しつつ、前記d、前記rおよび前記αの値を決定し、これらの値に基づき装置を製造することを特徴とする欠陥検査装置の製造方法。
It has an optical system for defect inspection and an illumination system for defect inspection.
The illumination system is a ring illumination in which a plurality of LEDs are arranged in an annular shape, and spot lights from the plurality of LEDs are gathered in a region centered on a focal position of the optical system,
The ring illumination is installed on the opposite side of the optical system of the substrate to be inspected,
The distance from the tip on the substrate side to the substrate surface in the ring illumination is the working distance d of the ring illumination,
Let the radius of the ring illumination be r,
From the viewpoint of mechanical size limitation, the range of d and r is defined,
When the light beam of the LED is incident on the substrate, an angle formed by the light beam and the back surface of the substrate is an irradiation angle α of the ring illumination, and a dark field request is made so that illumination light does not enter the objective lens directly. From the viewpoint and from the viewpoint of the request for incidence near the Brewster angle, the range of α is defined,
From the viewpoint that the irradiation density due to the ring illumination is p, the upper limit of the irradiation angle α is limited by the viewpoint of increasing the irradiation density p and the dark field requirement and the incidence request in the vicinity of the Brewster angle. Define the scope,
The glass thickness is g,
Defect inspection, wherein the values of d, r, and α are determined from the following mathematical formula (3) determined from the positional relationship in consideration of the irradiation density p, and the apparatus is manufactured based on these values. Device manufacturing method.
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