JP4808162B2

JP4808162B2 - 基板検査装置及び基板検査方法

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Publication number: JP4808162B2
Application number: JP2007008532A
Authority: JP
Inventors: 勇一下田
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: JP2008175653A

Description

本発明は、光が透過する基板に傷や異物等の欠陥が存在するか否かを検査する基板検査装置及び基板検査方法に係り、特に露光用マスク等に用いられる板厚の大きな基板を検査するのに好適な基板検査装置及び基板検査方法に関する。

表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造は、フォトリソグラフィー技術により基板上にパターンを形成して行われる。その際、基板の表面に傷や異物等の欠陥が存在すると、パターンが良好に形成されず、不良の原因となる。このため、従来、基板検査装置を用いて、基板の表面の傷や異物等の欠陥の検査が行われていた。

基板の製造工程では、基板の内部に異物が混入したり気泡が発生したりすることがある。従来、表示用パネルの製造に用いられるガラス基板やプラスチック基板等の光が透過する基板の検査では、この様な基板の内部の欠陥が、基板の表面の欠陥と合わせて検出されていた。特許文献１には、基板の表面又は内部の異物により散乱された散乱光から、基板の表面の異物と内部の異物とを弁別する技術が開示されている。
特開２００５−２０１８８７号公報

表示用パネルの製造に用いられる基板は板厚が小さいので、基板の内部の欠陥は、基板の表面に近い位置に存在する。これに対し、例えば、露光用マスクに用いられる基板は板厚が５ｍｍ〜２５ｍｍ程度と大きく、基板の内部の欠陥は、基板の表面から離れた深い位置にも存在する可能性がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、基板の表面又は内部の異物により散乱された散乱光を基板の真上で受光するため、基板の表面付近の欠陥しか検出することができなかった。

また、表示用パネルの製造に用いられる基板では、パターンを形成する基板の表面に存在する欠陥が主に問題となり、パターンに影響のない基板の内部又は裏面に存在する微小な欠陥はほとんど問題とならなかった。これに対し、露光用マスクに用いられる基板では、基板の内部又は裏面の微小な欠陥も、基板の表面の欠陥と同様に露光光の透過を阻害するため問題となる。従って、露光用マスクに用いられる基板の検査では、基板の内部又は裏面の微小な欠陥も、基板の表面の欠陥と同様、高精度に検出する必要がある。そして、検出した欠陥が、基板の表面に存在するのか、あるいは基板の内部又は裏面に存在するのかを識別することが望まれる。

本発明の課題は、基板の内部又は裏面の欠陥を基板の表面からの深さに関わらず検出し、かつ基板の表面の欠陥を検出して基板の内部又は裏面の欠陥と区別することである。さらに、本発明の課題は、基板の内部又は裏面の欠陥を高精度に検出することである。

本発明の基板検査装置は、光線をその一部が基板の表面で反射され一部が基板の内部へ透過する角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第１の走査を行う第１の投光系と、第１の投光系による第１の走査と時間的に前後して、光線をそのほとんどが基板の表面で反射される角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第２の走査を行う第２の投光系と、基板と第１の投光系及び第２の投光系とを相対的に移動する移動手段と、移動手段による基板と第１の投光系及び第２の投光系との相対的な移動に応じて、第１の走査時に第１の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出し、また第２の走査時に第２の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出する位置検出手段と、レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、基板の表面側に配置され、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する第１の受光系と、垂直に対して所定の角度傾けたレンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、基板の裏面側に配置され、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する第２の受光系と、第１の受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する第１の検出手段と、第２の受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する第２の検出手段と、位置検出手段の検出結果に基づき、第１の走査時及び第２の走査時に第１の検出手段が同じ位置で検出した欠陥を、基板の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に第２の検出手段が検出したそれ以外の欠陥を、基板の内部又は裏面の欠陥と判定する処理手段とを備えたものである。

また、本発明の基板検査方法は、第１の投光系から、光線をその一部が基板の表面で反射され一部が基板の内部へ透過する角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第１の走査を行い、第１の投光系による第１の走査と時間的に前後して、第２の投光系から、光線をそのほとんどが基板の表面で反射される角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第２の走査を行い、基板と第１の投光系及び第２の投光系とを相対的に移動しながら、第１の走査時に第１の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置し、また第２の走査時に第２の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出し、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を、基板の表面側に配置された、レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有する第１の受光系で受光し、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を、基板の裏面側に配置された、垂直に対して所定の角度傾けたレンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有する第２の受光系で受光し、第１の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、第２の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、第１の走査時及び第２の走査時の光線が照射されている基板の表面の位置の検出結果に基づき、第１の走査時及び第２の走査時に第１の受光系で受光した散乱光から同じ位置で基板の欠陥を検出したとき、その欠陥を基板の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に第２の受光系で受光した散乱光から検出したそれ以外の欠陥を、基板の内部又は裏面の欠陥と判定するものである。

光線をその一部が基板の表面で反射され一部が基板の内部へ透過する角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第１の走査を行うと、基板の表面に欠陥が存在する場合、基板の表面へ照射された光線が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。また、基板の内部に欠陥が存在する場合、基板の内部へ透過した光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板の裏面に欠陥が存在する場合、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出された光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。これらの散乱光が、基板の表面側に配置された第１の受光系及び基板の裏面側に配置された第２の受光系で受光される。

一方、光線をそのほとんどが基板の表面で反射される角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第２の走査を行うと、基板の表面に欠陥が存在する場合、基板の表面へ照射された光線が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。この散乱光が、基板の表面側に配置された第１の受光系で受光される。基板の裏面側に配置された第２の受光系では、側方散乱による散乱光であるため光量が少なく、検出レベルに達する程強度がない。また、基板の内部に欠陥が存在する場合、光線のほとんどが基板の表面で反射されて基板の内部へ透過しないので、散乱光がほとんど発生しない。基板の裏面に欠陥が存在する場合も同様である。従って、基板の表面に欠陥が存在する場合は、第１の走査時及び第２の走査時のいずれでも第１の受光系で散乱光が受光され、基板の内部又は裏面に欠陥が存在する場合は、第１の走査時のみ第１の受光系で散乱光が受光される。

本発明では、第１の投光系による第１の走査と、第２の投光系による第２の走査とを、時間的に前後して行い、基板と第１の投光系及び第２の投光系とを相対的に移動しながら、第１の走査時に第１の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置し、また第２の走査時に第２の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出する。そして、第１の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、第２の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、第１の走査時及び第２の走査時の光線が照射されている基板の表面の位置の検出結果に基づき、第１の走査時及び第２の走査時に第１の受光系で受光した散乱光から同じ位置で基板の欠陥を検出したとき、その欠陥を基板の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に第２の受光系で受光した散乱光から検出したそれ以外の欠陥を、基板の内部又は裏面の欠陥と判定する。これにより、基板の表面の欠陥が、基板の内部又は裏面の欠陥と区別される。そして、基板の裏面側に配置された第２の受光系により、基板を透過した散乱光又は基板の裏面で発生した散乱光を受光するので、基板の表面付近の欠陥だけでなく、基板の表面から離れた深い位置にある欠陥も検出される。

さらに、本発明の基板検査装置は、欠陥を検出しようとする基板の内部又は裏面の、基板の表面からの深さに応じて、第２の受光系の位置を、第１の投光系から照射された光線が基板の表面へ入射する位置に対して調節する位置調節手段を備えたものである。また、本発明の基板検査方法は、欠陥を検出しようとする基板の内部又は裏面の、基板の表面からの深さに応じて、第２の受光系の位置を、第１の投光系から照射された光線が基板の表面へ入射する位置に対して調節するものである。

第１の走査において、光線を基板の表面へ斜めに照射するため、基板の内部へ透過した光線が基板の内部の欠陥へ到達して散乱光が発生する位置は、光線が基板の表面へ入射した位置からずれる。さらに、基板の内部へ透過して基板の裏面から射出された光線が基板の裏面の欠陥へ到達して散乱光が発生する位置は、光線が基板の表面へ入射した位置からさらにずれる。この様に広がりを持った領域からの散乱光を一定の位置で受光しようとすると、第２の受光系のレンズによる受光領域を広くして、分解能を低く抑えなければならない。本発明では、欠陥を検出しようとする基板の内部又は裏面の、基板の表面からの深さに応じて、第２の受光系の位置を、第１の投光系から照射された光線が基板の表面へ入射する位置に対して調節するので、第２の受光系のレンズによる受光領域を最適位置にすることにより、分解能を高くすることが可能となる。

本発明によれば、第１の走査時に第２の受光系で受光した散乱光から、基板の内部又は裏面の欠陥を基板の表面からの深さに関わらず検出し、かつ基板の表面の欠陥を、第１の受光系で受光した散乱光から検出して、基板の内部又は裏面の欠陥と区別することができる。

さらに、本発明によれば、第２の受光系のレンズによる受光領域を最適位置にして、分解能を高くすることが可能となるので、基板の内部又は裏面の欠陥を高精度に検出することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板検査装置の概略構成を示す図である。基板検査装置は、検査テーブル５、高角度投光系、低角度投光系、角度検出器１５ａ，１５ｂ、上受光系、下受光系、アンプ２４，３４、欠陥検出回路２５，３５、焦点調節機構４０、焦点調節制御回路４１、位置調節機構４２、位置調節制御回路４３、基板移動機構５０、基板移動制御回路５１、ＣＰＵ６０、及びメモリ７０を含んで構成されている。

検査対象の基板１が、検査テーブル５上に搭載されている。検査テーブル５には、図面横方向に伸びる基板支持部５ａが、図面奥行き方向に２つ平行に配置されている。各基板支持部５ａは、図面横方向の長さに渡って、基板１に接触する傾斜面を有する（図３参照）。基板１を検査テーブル５に搭載したとき、基板支持部５ａの傾斜面が基板１の向かい合う二辺の底に接触して、検査テーブル５は基板１をその向かい合う二辺だけで支持する。

検査テーブル５に搭載された基板１の上方には、走査部１０ａ及びミラー１４ａからなる高角度投光系と、走査部１０ｂ及びミラー１４ｂ，１４ｃからなる低角度投光系とが配置されている。図２は、走査部の上面図である。走査部１０ａは、レーザー光源１１ａ、レンズ１２ａ、ｆθレンズ１２ｃ、及びポリゴンミラー１３ａを含んで構成されている。同様に、走査部１０ｂは、レーザー光源１１ｂ、レンズ１２ｂ、ｆθレンズ１２ｄ、及びポリゴンミラー１３ｂを含んで構成されている。レーザー光源１１ａ，１１ｂは、検査光となるレーザー光線を発生する。レンズ１２ａ，１２ｂは、レーザー光源１１ａ，１１ｂから発生されたレーザー光線を集光し、基板１の表面に焦点が合う様に収束する。レンズ１２ａ，１２ｂで集光されたレーザー光線は、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂで反射され、ｆθレンズ１２ｃ，１２ｄへ入射する。ｆθレンズ１２ｃ，１２ｄは、ポリゴンミラー１３ａ，１３ｂの回転により振られるレーザー光線の焦点面を平面位置に合わせる。ｆθレンズ１２ｃ，１２ｄを透過したレーザー光線は、図１のミラー１４ａ，１４ｂへ照射される。

図１において、ミラー１４ａは、走査部１０ａから照射されたレーザー光線を、その一部が基板１の表面で反射され一部が基板１の内部へ透過する入射角θ１で基板１の表面へ斜めに照射する。このとき、ポリゴンミラー１３ａが図２の矢印方向へ回転することにより、ミラー１４ａから基板１の表面へ照射されるレーザー光線が図１の図面奥行き方向へ移動して、レーザー光線による基板１の第１の走査が行われる。

一方、ミラー１４ｂは、走査部１０ｂから照射されたレーザー光線をミラー１４ｃへ照射する。ミラー１４ｃは、ミラー１４ｂから照射されたレーザー光線をそのほとんどが基板１の表面で反射される入射角θ２で基板１の表面へ斜めに照射する。このとき、ポリゴンミラー１３ｂが図２の矢印方向へ回転することにより、ミラー１４ｃから基板１の表面へ照射されるレーザー光線が図１の図面奥行き方向へ移動して、レーザー光線による基板１の第２の走査が行われる。高角度投光系による第１の走査と、低角度投光系による第２の走査とは、同時ではなく、時間的に前後して行われる。本実施の形態では、一例として、第１の走査及び第２の走査の走査範囲を１８０〜２００ｍｍ程度とする。

図１において、ＣＰＵ６０は、基板移動制御回路５１へ基板１の移動を指示する。基板移動制御回路５１は、ＣＰＵ６０の指示により、基板移動機構５０を駆動する。基板移動機構５０は、例えば直動モータを含んで構成され、検査テーブル５を図面横方向へ移動する。基板移動機構５０が検査テーブル５を移動することにより、検査テーブル５に搭載された基板１が矢印に示す基板移動方向へ移動され、高角度投光系及び低角度投光系からのレーザー光線が基板１の図面横方向の長さに渡って照射される。従って、検査テーブル５の一回の移動により、図面奥行き方向に走査範囲の幅だけ基板１の検査が行われる。そして、高角度投光系及び低角度投光系を図示しない移動機構により図面奥行き方向へ移動し、第１の走査及び第２の走査と検査テーブル５の移動とを繰り返すことにより、基板１全体の検査が行われる。高角度投光系及び低角度投光系を図面奥行き方向へ移動する際は、上受光系及び下受光系を、高角度投光系及び低角度投光系と一緒に移動する。

なお、検査ステージ５を移動する代わりに、高角度投光系及び低角度投光系を図面横方向へ移動することにより、基板１と高角度投光系及び低角度投光系とを、走査方向と直交する方向へ相対的に移動してよい。その場合も、上受光系及び下受光系を、高角度投光系及び低角度投光系と一緒に移動する。

高角度投光系から入射角θ１で基板１へ斜めに照射されたレーザー光線の一部は基板１の表面で反射され、一部は基板１の内部へ透過する。基板１の内部へ透過したレーザー光線の一部は基板１の裏面で反射され、一部は基板１の裏面から基板１の外へ射出される。基板１の表面に欠陥が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。また、基板１の内部に欠陥が存在する場合、基板１の内部へ透過したレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。また、基板１の裏面に欠陥が存在する場合、基板１の内部へ透過して基板１の裏面から射出されたレーザー光線が欠陥により散乱されて、散乱光が発生する。

一方、低角度投光系から入射角θ２で基板１へ斜めに照射されたレーザー光線のほとんどは、基板１の表面で反射される。基板１の表面に欠陥が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線が欠陥により散乱され、散乱光が発生する。また、基板１の内部に欠陥が存在する場合、レーザー光線のほとんどが基板１の表面で反射されて基板１の内部へ透過しないので、散乱光がほとんど発生しない。基板１の裏面に欠陥が存在する場合も同様である。

基板１の表面側において、高角度投光系から照射されて基板１の表面で反射されたレーザー光線の光軸及び低角度投光系から照射されて基板１の表面で反射されたレーザー光線の光軸から外れた位置に、上受光系が配置されている。上受光系は、レンズ２１、受光部２２、及び光電子倍増管２３を含んで構成されている。図３は、上受光系を上から見た図である。レンズ２１は、基板１からの散乱光を集光し、受光部２２へ照射する。レンズ２１の焦点位置は、基板１の表面に合っている。受光部２２は、複数の光ファイバーを束ねて構成され、レンズ２１で集光した散乱光を受光して光電子倍増管２３の受光面へ導く。光電子倍増管２３は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。図１において、光電子倍増管２３の検出信号は、アンプ２４で増幅され、欠陥検出回路２５へ入力される。欠陥検出回路２５は、アンプ２４で増幅された検出信号の強度から、基板１の欠陥を検出する。

図４は、上受光系が受光する基板の表面の欠陥からの散乱光を説明する図である。図４（ａ）は高角度投光系による第１の走査時を示し、基板１の表面に欠陥２が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線Ｌ１が欠陥２により散乱された散乱光のうち、破線で示す方向の散乱光が上受光系で受光される。また、図４（ｂ）は低角度投光系による第２の走査時を示し、基板１の表面に欠陥２が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線Ｌ２が欠陥２により散乱された散乱光のうち、破線で示す方向の散乱光が上受光系で受光される。

図５は、上受光系が受光する基板の内部の欠陥からの散乱光を説明する図である。図５（ａ）は高角度投光系による第１の走査時を示し、基板１の内部に欠陥２が存在する場合、基板１の内部へ透過したレーザー光線Ｌ１が欠陥２により散乱された散乱光のうち、破線で示す方向の散乱光が上受光系で受光される。一方、図５（ｂ）は低角度投光系による第２の走査時を示し、基板１の内部に欠陥２が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線Ｌ２のほとんどが基板１の表面で反射されて基板１の内部へ透過しないので、散乱光はほとんど発生せず上受光系で受光されない。

図６は、上受光系が受光する基板の裏面の欠陥からの散乱光を説明する図である。図６（ａ）は高角度投光系による第１の走査時を示し、基板１の裏面に欠陥２が存在する場合、基板１の内部へ透過して基板１の裏面から射出されたレーザー光線Ｌ１が欠陥２により散乱された散乱光のうち、破線で示す方向の散乱光が上受光系で受光される。一方、図６（ｂ）は低角度投光系による第２の走査時を示し、基板１の裏面に欠陥２が存在する場合、基板１の表面へ照射されたレーザー光線Ｌ２のほとんどが基板１の表面で反射されて基板１の裏面へ射出されないので、散乱光はほとんど発生せず上受光系で受光されない。

従って、図４に示す様に、基板１の表面に欠陥２が存在する場合は、第１の走査時及び第２の走査時のいずれでも上受光系で散乱光が受光され、図５又は図６に示す様に、基板１の内部又は裏面に欠陥２が存在する場合は、第１の走査時のみ上受光系で散乱光が受光される。

図１に示した基板１の裏面側において、基板１の裏面から基板１の外へ射出されたレーザー光線の光軸から外れた位置に、下受光系が配置されている。下受光系は、レンズ３１、受光部３２、及び光電子倍増管３３を含んで構成されている。図７は、下受光系を横から見た図である。レンズ３１は、基板１からの散乱光を集光し、受光部３２へ照射する。図１に示す様に、レンズ３１の光軸は、高角度投光系からのレーザー光線が欠陥により前方へ散乱された散乱光を受光する様に、垂直に対して角度αだけミラー１４ａ側へ傾けられている。レンズ３１の焦点位置は、後述する焦点調節機構４０により、基板１の内部又は裏面に合っている。図７に示す様に、受光部３２は、複数の光ファイバー３２ａを束ねて構成され、レンズ３１で集光した散乱光を受光して光電子倍増管３３の受光面へ導く。光電子倍増管３３は、受光面で受光した散乱光の強度に応じた検出信号を出力する。図１において、光電子倍増管３３の検出信号は、アンプ３４で増幅され、欠陥検出回路３５へ入力される。欠陥検出回路３５は、アンプ３４で増幅された検出信号の強度から、基板１の表面の欠陥を検出する。

高角度投光系による第１の走査時、基板１の表面に欠陥が存在する場合、基板１の表面の欠陥により散乱された散乱光が、基板１を透過して、基板１の裏面側に配置された下受光系で受光される。また、基板１の内部に欠陥が存在する場合、基板１の内部の欠陥により散乱された散乱光が、基板１を透過して、基板１の裏面側に配置された下受光系で受光される。さらに、基板１の裏面に欠陥が存在する場合、基板１の裏面の欠陥により散乱された散乱光が、基板１の裏面側に配置された下受光系で受光される。

図１において、角度検出器１５ａは、走査部１０ａのポリゴンミラー１３ａの回転角度を検出する。また、角度検出器１５ｂは、走査部１０ｂのポリゴンミラー１３ｂの回転角度を検出する。基板移動制御回路５１は、基板移動機構５０への駆動信号から、検査テーブル５の図面横方向の位置を把握する。ＣＰＵ６０は、高角度投光系及び低角度投光系の図面奥行き方向の位置、角度検出器１５ａ，１５ｂの検出結果及び基板移動制御回路５１からの位置情報に基づき、高角度投光系及び低角度投光系からのレーザー光線が照射されている基板１の表面の位置を検出し、欠陥検出回路２５，３５の検出結果と検出した位置とをメモリ７０に記憶する。

そして、ＣＰＵ６０は、メモリ７０に記憶した欠陥検出回路２５，３５の検出結果と検出した位置とから、検出された欠陥が基板１の表面の欠陥か基板１の内部又は裏面の欠陥かの判定を行う。即ち、ＣＰＵ６０は、第１の走査時及び第２の走査時に欠陥検出回路２５が上受光系で受光した散乱光から同じ位置で検出した欠陥を、基板１の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に欠陥検出回路３５が下受光系で受光した散乱光から検出したそれ以外の欠陥を、基板１の内部又は裏面の欠陥と判定する。これにより、基板１の表面の欠陥が、基板１の内部又は裏面の欠陥と区別される。そして、基板１の裏面側に配置された下受光系により、基板１を透過した散乱光又は基板１の裏面で発生した散乱光を受光するので、基板１の表面付近の欠陥だけでなく、基板１の表面から離れた深い位置にある欠陥も検出される。

さらに、本実施の形態では、検出すべき欠陥の基板の表面からの深さに応じて、下受光系の位置を調節する。図８は、欠陥の基板の表面からの深さによる散乱光の位置の変化を説明する図である。高角度投光系による第１の走査において、レーザー光線Ｌ１を基板１の表面へ斜めに照射するため、基板１の中ほどに欠陥２が存在する場合、基板１の内部へ透過したレーザー光線Ｌ１が基板１の内部の欠陥２へ到達して散乱光が発生する位置は、レーザー光線Ｌ１が基板１の表面へ入射した位置から距離ｄ１だけずれる。さらに、基板１の裏面に欠陥２が存在する場合、基板１の内部へ透過して基板１の裏面から射出されたレーザー光線Ｌ１が基板１の裏面の欠陥２へ到達して散乱光が発生する位置は、レーザー光線Ｌ１が基板１の表面へ入射した位置から距離ｄ２だけずれる。この様に広がりを持った領域からの散乱光を一定の位置で受光しようとすると、下受光系のレンズ３１による受光領域を広くして、分解能を低く抑えなければならない。本実施の形態では、検出すべき欠陥の基板の表面からの深さに応じて、下受光系の位置を調節するので、下受光系のレンズ３１による受光領域を最適位置にすることにより、分解能を高くすることが可能となる。

図１において、ＣＰＵ６０は、焦点調節制御回路４１へ下受光系の焦点の調節を指示する。焦点調節制御回路４１は、ＣＰＵ６０の指示により、焦点調節機構４０を駆動する。焦点調節機構４０は、例えばパルスモータを含んで構成され、レンズ３１及び受光部３２を上下に移動する。焦点調節機構４０がレンズ３１及び受光部３２を上下に移動することにより、下受光系の焦点が基板１の内部又は裏面に合う様に調節される。

続いて、ＣＰＵ６０は、位置調節制御回路４３へ下受光系の位置の調節を指示する。位置調節制御回路４１は、ＣＰＵ６０の指示により、位置調節機構４２を駆動する。位置調節機構４２は、例えばパルスモータを含んで構成され、レンズ３１及び受光部３２を左右に移動する。位置調節機構４２がレンズ３１及び受光部３２を左右に移動することにより、下受光系の位置が検出すべき欠陥の基板の表面からの深さに応じて調節される。

図９は、基板の中ほどに存在する基板の内部の欠陥を検出する場合の下受光系の位置を示す図である。基板１の中ほどに存在する基板１の内部の欠陥２を検出する場合、下受光系の焦点を基板１の中ほどに合わせ、図９に示す様に、下受光系の位置をレーザー光線Ｌ１が基板１の表面へ入射した位置から距離ｄ１だけ移動する。図１０は、基板の裏面の欠陥を検出する場合の下受光系の位置を示す図である。基板１の裏面の欠陥２を検出する場合、下受光系の焦点を基板１の裏面に合わせ、図１０に示す様に、下受光系の位置をレーザー光線Ｌ１が基板１の表面へ入射した位置から距離ｄ２だけ移動する。

以上説明した実施の形態によれば、第１の走査時に下受光系で受光した散乱光から、基板の内部又は裏面の欠陥を基板の表面からの深さに関わらず検出し、かつ基板の表面の欠陥を、上受光系で受光した散乱光から検出して、基板の内部又は裏面の欠陥と区別することができる。

さらに、以上説明した実施の形態によれば、下受光系のレンズ３１による受光領域を最適位置にして、分解能を高くすることが可能となるので、基板の内部又は裏面の欠陥を高精度に検出することができる。

本発明の一実施の形態による基板検査装置の概略構成を示す図である。走査部の上面図である。上受光系を上から見た図である。上受光系が受光する基板の表面の欠陥からの散乱光を説明する図である。上受光系が受光する基板の内部の欠陥からの散乱光を説明する図である。上受光系が受光する基板の裏面の欠陥からの散乱光を説明する図である。下受光系を横から見た図である。欠陥の基板の表面からの深さによる散乱光の位置の変化を説明する図である。基板の中ほどに存在する基板の内部の欠陥を検出する場合の下受光系の位置を示す図である。基板の裏面の欠陥を検出する場合の下受光系の位置を示す図である。

符号の説明

１基板
２欠陥
５検査テーブル
１０ａ．１０ｂ走査部
１１ａ，１１ｂレーザー光源
１２ａ，１２ｂレンズ
１２ｃ，１２ｄｆθレンズ
１３ａ，１３ｂポリゴンミラー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃミラー
１５ａ，１５ｂ角度検出器
２１，３１レンズ
２２，３２受光部
２２ａ，３２ａ光ファイバー
２３，３３光電子倍増管
２４，３４アンプ
２５，３５欠陥検出回路
４０焦点調節機構
４１焦点調節制御回路
４２位置調節機構
４３位置調節制御回路
５０基板移動機構
５１基板移動制御回路
６０ＣＰＵ
７０メモリ

Claims

光線をその一部が基板の表面で反射され一部が基板の内部へ透過する角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第１の走査を行う第１の投光系と、
前記第１の投光系による第１の走査と時間的に前後して、光線をそのほとんどが基板の表面で反射される角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第２の走査を行う第２の投光系と、
基板と前記第１の投光系及び前記第２の投光系とを相対的に移動する移動手段と、
前記移動手段による基板と前記第１の投光系及び前記第２の投光系との相対的な移動に応じて、第１の走査時に前記第１の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出し、また第２の走査時に前記第２の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出する位置検出手段と、
レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、基板の表面側に配置され、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する第１の受光系と、
垂直に対して所定の角度傾けたレンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有し、基板の裏面側に配置され、光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を受光する第２の受光系と、
前記第１の受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する第１の検出手段と、
前記第２の受光系が受光した散乱光から基板の欠陥を検出する第２の検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づき、第１の走査時及び第２の走査時に前記第１の検出手段が同じ位置で検出した欠陥を、基板の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に前記第２の検出手段が検出したそれ以外の欠陥を、基板の内部又は裏面の欠陥と判定する処理手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
欠陥を検出しようとする基板の内部又は裏面の、基板の表面からの深さに応じて、前記第２の受光系の位置を、前記第１の投光系から照射された光線が基板の表面へ入射する位置に対して調節する位置調節手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
第１の投光系から、光線をその一部が基板の表面で反射され一部が基板の内部へ透過する角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第１の走査を行い、
第１の投光系による第１の走査と時間的に前後して、第２の投光系から、光線をそのほとんどが基板の表面で反射される角度で基板の表面へ斜めに照射しながら、光線を移動して光線による基板の第２の走査を行い、
基板と第１の投光系及び第２の投光系とを相対的に移動しながら、第１の走査時に第１の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置し、また第２の走査時に第２の投光系からの光線が照射されている基板の表面の位置を検出し、
光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を、基板の表面側に配置された、レンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有する第１の受光系で受光し、
光線が基板の欠陥により散乱された散乱光を、基板の裏面側に配置された、垂直に対して所定の角度傾けたレンズと複数の光ファイバーを束ねた受光部とを有する第２の受光系で受光し、
第１の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、
第２の受光系で受光した散乱光から基板の欠陥を検出し、
第１の走査時及び第２の走査時の光線が照射されている基板の表面の位置の検出結果に基づき、第１の走査時及び第２の走査時に第１の受光系で受光した散乱光から同じ位置で基板の欠陥を検出したとき、その欠陥を基板の表面の欠陥と判定し、第１の走査時に第２の受光系で受光した散乱光から検出したそれ以外の欠陥を、基板の内部又は裏面の欠陥と判定することを特徴とする基板検査方法。
欠陥を検出しようとする基板の内部又は裏面の、基板の表面からの深さに応じて、第２の受光系の位置を、第１の投光系から照射された光線が基板の表面へ入射する位置に対して調節することを特徴とする請求項３に記載の基板検査方法。