JP5300885B2 - Pattern inspection method and pattern inspection apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention is made to provide a pattern inspecting device in which a plurality of imaging units is focused concisely. A plurality of imaging unit 5a, 5b and 5c are fixed on a stage 4, which is movable with respect to a measurand 2 in a approaching and deparating direction(Z), to drive and focus optical lens system units 8b and 8c of the imaging units 5b and 5c in the approaching and separating direction(Z) so that a pattern 3 formed on the measurand 2 is inspected.

Description

本発明は、基板などに形成されたパターンを検査するパターン検査方法とパターン検査装置に関するものである。 The present invention relates to a pattern inspection method and pattern inspection equipment for inspecting a pattern formed on a like substrate.

プラズマディスプレイパネルや液晶パネルのように細かいパターンを有する基板のパターンの検査には、従来は、図14のパターン検査装置が用いられている。
このパターン検査装置は、被検査物63のパターンDを、カメラ64と光学レンズ系65からなる撮像ヘッド66によって取り込む構成である。制御部67は、カメラ64の撮像素子68から得られる信号に基づいて、光学レンズ系65と撮像素子68との距離を制御している。
Conventionally, a pattern inspection apparatus shown in FIG. 14 is used to inspect a pattern of a substrate having a fine pattern such as a plasma display panel or a liquid crystal panel.
This pattern inspection apparatus has a configuration in which a pattern D of an inspection object 63 is captured by an imaging head 66 including a camera 64 and an optical lens system 65. The controller 67 controls the distance between the optical lens system 65 and the image sensor 68 based on a signal obtained from the image sensor 68 of the camera 64.

この従来のパターン検査装置では、カメラ64を介して取り込まれたパターンDのデジタルデータを処理して、被検査物63のパターンDの欠陥を検出する。その代表的な処理方法としては、パターンDの欠陥が無い場合のデータと、撮像ヘッド66によって取り込んだ被検査物63のデータとを比較して、パターンDの欠陥を見つける方法がある。この方法は、処理が簡単ではあるが、撮像系の倍率不確定さのために、データの比較が難しいという課題がある。   In this conventional pattern inspection apparatus, the digital data of the pattern D captured through the camera 64 is processed to detect a defect in the pattern D of the inspection object 63. As a typical processing method, there is a method of finding a defect of the pattern D by comparing data when there is no defect of the pattern D and data of the inspection object 63 captured by the imaging head 66. Although this method is simple in processing, there is a problem that comparison of data is difficult due to uncertain magnification of the imaging system.

この課題を克服するために、撮像ヘッド66によって取り込んだ被検査物63のデータと、隣接あるいは数周期先あるいは後のパターンとを比較して、周期的でない部分を見つけて、それを欠陥と判定する隣接比較方法がある。これは、撮被検査物63のパターンDが周期的であることを利用した方法である。   In order to overcome this problem, the data of the inspected object 63 captured by the imaging head 66 is compared with a pattern adjacent to, several cycles ahead, or after, and a non-periodic portion is found and determined as a defect. There is an adjacent comparison method. This is a method using the fact that the pattern D of the object to be imaged 63 is periodic.

また、撮像素子68としてCMOSデバイス、CCDデバイスやMOSデバイスを用いるときには、撮像素子68のデバイスセル寸法と、被検査物63のパターンピッチの不適合によって、測定誤差が生じることがある。   Further, when a CMOS device, a CCD device, or a MOS device is used as the image sensor 68, a measurement error may occur due to a mismatch between the device cell size of the image sensor 68 and the pattern pitch of the inspection object 63.

この測定誤差を無くす方法として、特許文献1に記載の方法がある。この特許文献1に記載の方法は、光学レンズ系によるパターンの固体撮像素子への投影像において、最小検出欠陥寸法をセル寸法とし、1ピッチ内に整数個のセルが入るように、光学レンズ系の倍率を制御部67で設定する方法である。   As a method of eliminating this measurement error, there is a method described in Patent Document 1. In the method described in Patent Document 1, an optical lens system has a minimum detection defect size as a cell size in an image projected onto a solid-state imaging device of a pattern by an optical lens system so that an integer number of cells are included in one pitch. Is set by the control unit 67.

しかし、特許文献1に記載の方法でも、より細かいパターンを大面積にわたって検査するには時間がかかり、検査に多くの費用を必要とする。そのため、撮像ヘッドとして複数の撮像ユニットを用いて被検査物の領域を分割して撮像することで、パターン取り込みを短時間で済ませることが一般的に用いられている。ここで各撮像ユニットは、カメラと、被検査物とカメラの間に設けられた光学レンズ系を有している。   However, even with the method described in Patent Document 1, it takes time to inspect a finer pattern over a large area, and the inspection requires a lot of cost. Therefore, it is generally used to capture a pattern in a short time by dividing a region of an inspection object using a plurality of imaging units as an imaging head. Here, each imaging unit has a camera and an optical lens system provided between the inspection object and the camera.

特開2003−329609号公報JP 2003-329609 A

例えば特許文献1に記載の方法のように複数の撮像ユニットを用いるには、1つの架台上に複数個の撮像ユニットを搭載する方が、全てを独立に設置するよりも、検査装置が簡略化できる。   For example, in order to use a plurality of imaging units as in the method described in Patent Document 1, it is easier to install a plurality of imaging units on a single gantry than to install them all independently. it can.

しかしながら、1つの架台上に複数個の撮像ユニットを搭載すると、1枚の被検査物の表面に複数の撮像ユニットの焦点をそれぞれ合わせる必要がある。すなわち、被検査物に対して各撮像ユニットを独立して垂直(Z軸方向)に移動させるための駆動部が、各撮像ユニット毎に必要となる。   However, when a plurality of imaging units are mounted on one gantry, it is necessary to focus the plurality of imaging units on the surface of one inspection object. That is, a drive unit for moving each imaging unit independently and vertically (Z-axis direction) with respect to the object to be inspected is required for each imaging unit.

本発明は、これら従来の課題を解決し、複数の撮像ユニットの焦点合わせの構成が簡潔に実現できるパターン検査方法とパターン検査装置を提供することを目的とする。 The present invention is to solve these conventional problems, and an object thereof is to provide an arrangement pattern inspection method and pattern inspection equipment capable of concisely implemented focusing the plurality of imaging units.

前記課題を解決するための本発明のパターン検査装置は、被検査物の表面に周期的に並設された同一形状のパターンを走査すると共に撮像素子と光学レンズ系ユニットを搭載した撮像ヘッドと、一定周期離れた部分と比較して前記パターンの欠陥を検出する制御装置とを備えるパターン検査装置において、前記撮像ヘッドは、複数の撮像ユニットが固定された架台を、前記被検査物の表面に対して接近離間方向に可動させる駆動部を有し、前記撮像ユニットは、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、前記接近離間方向に可動する光学レンズ系ユニットとからなり、前記制御装置は、前記架台に前記複数の撮像ユニットが固定された際に前記撮像素子に生じた取り付け誤差を保持しつつ、前記光学レンズ系ユニットの倍率Mが以下の範囲になるように前記光学レンズ系ユニットを移動させて前記各撮像ユニットの倍率がそれぞれ異なる状態で前記被検査物の表面に前記各撮像ユニットの焦点を合わせて、前記パターンの欠陥を検出することを特徴とする。 The pattern inspection apparatus of the present invention for solving the above-described problem is an image pickup head that scans a pattern having the same shape periodically arranged on the surface of an object to be inspected and includes an image pickup element and an optical lens system unit; In a pattern inspection apparatus comprising a control device that detects a defect in the pattern compared to a portion separated by a certain period, the imaging head has a gantry on which a plurality of imaging units are fixed with respect to the surface of the inspection object. A drive unit that is movable in the approaching / separating direction, and the imaging unit includes an imaging element unit having an imaging element and an optical lens system unit that is movable in the approaching / separating direction, and the control device is attached to the gantry. while maintaining the mounting error generated in the imaging device when the plurality of imaging units is fixed, the magnification M of the optical lens system unit I in the following ranges The optical lens system unit is moved as described above, and the defect of the pattern is detected by focusing each imaging unit on the surface of the inspection object in a state where the magnification of each imaging unit is different. To do.

C(0.94N)/P < M < C(1.06N)/P
ただし、C:撮像素子の素子ピッチ、P:パターンのピッチ、N:パターンの投影像ピッチ内の前記撮像素子の素子数である。
C (0.94N) / P <M <C (1.06N) / P
However, C: element pitch of an imaging element, P: the pitch of the pattern, N: a number of elements of the image pickup element in the projection image pitch pattern.

また、本発明のパターン検査方法は、被検査物の表面に周期的に並設された同一形状のパターンを撮像素子と光学レンズ系ユニットを搭載した撮像ユニットにより走査し、一定周期離れた部分と比較して前記パターンの欠陥を検出するパターン検査方法において、台に前記複数の撮像ユニットが固定された際に前記撮像素子に生じた取り付け誤差を保持しつつ、前記光学レンズ系ユニットの倍率Mが以下の範囲内になるように、前記光学レンズ系ユニットを移動させて前記各撮像ユニットの倍率がそれぞれ異なる状態で前記被検査物の表面に前記各撮像ユニットの焦点を合わせた後に、前記パターンの欠陥を検出することを特徴とする。 In the pattern inspection method of the present invention, a pattern having the same shape periodically arranged on the surface of the object to be inspected is scanned by an imaging unit equipped with an imaging element and an optical lens system unit, in the pattern inspection method for detecting a defect of the pattern by comparing, while maintaining the mounting error generated in the imaging device when the plurality of imaging units in rack mount is fixed, the magnification M of the optical lens system unit After moving the optical lens system unit so that the magnification of each imaging unit is different and focusing each imaging unit on the surface of the object under test so that the The defect is detected.

C(0.94N)/P < M < C(1.06N)/P
ただし、C:撮像素子の素子ピッチ、P:パターンのピッチ、N:パターンの投影像ピッチ内の前記撮像素子の素子数である。
C (0.94N) / P <M <C (1.06N) / P
However, C: element pitch of an imaging element, P: the pitch of the pattern, N: a number of elements of the image pickup element in the projection image pitch pattern.

本発明によれば、複数の撮像ユニットの焦点合わせの構成が簡潔に実現できるパターン検査方法とパターン検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to configure the focus of a plurality of the imaging unit to provide a pattern inspection method and pattern inspection equipment capable of concisely realized.

本発明の実施の形態1における検査装置の撮像ヘッドの概略構成図1 is a schematic configuration diagram of an imaging head of an inspection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. (a)図1の具体例を示すための概略正面図、(b)図1の具体例を示すための概略側面図、(c)図1の具体例を示すための概略上面図(A) Schematic front view for showing the specific example of FIG. 1, (b) Schematic side view for showing the specific example of FIG. 1, (c) Schematic top view for showing the specific example of FIG. 本実施の形態1における撮像ヘッドの組み立て調整に係るフローチャートFlowchart relating to imaging head assembly adjustment in the first embodiment 複数の撮像ヘッドの取り付け誤差を説明するための概略構成図Schematic configuration diagram for explaining mounting errors of multiple imaging heads (a)本実施の形態1における撮像ユニットの概略構成図、(b)本実施の形態1における光学レンズ移動量と焦点移動量との関係を示す図(A) Schematic configuration diagram of the imaging unit in the first embodiment, (b) A diagram showing the relationship between the optical lens movement amount and the focus movement amount in the first embodiment. 本実施の形態1における光学レンズの移動量と倍率との関係を示す図The figure which shows the relationship between the movement amount of the optical lens in this Embodiment 1, and magnification. 本実施の形態1における光学レンズ移動量と対投影パターンの変化量との関係を示す図The figure which shows the relationship between the optical lens movement amount in this Embodiment 1, and the variation | change_quantity of a versus projection pattern. 本実施の形態1における投影パターンと撮像素子のセルとの関係を示す図The figure which shows the relationship between the projection pattern in this Embodiment 1, and the cell of an image pick-up element. 本実施の形態1における撮像ユニットの取り付け誤差導出に係るフローチャートFlowchart for deriving an attachment error of the imaging unit in the first embodiment (a)本発明の実施の形態2における検査装置の撮像ヘッドの概略構成図、(b)本実施の形態2における撮像ヘッドの要部拡大図(A) Schematic configuration diagram of imaging head of inspection apparatus in Embodiment 2 of the present invention, (b) Enlarged view of main part of imaging head in Embodiment 2. (a)図10の具体例を示すための概略正面図、(b)図10(a)の具体例を示すための概略側面図、(c)図10(a)の具体例を示すための概略上面図(A) Schematic front view for showing a specific example of FIG. 10, (b) Schematic side view for showing a specific example of FIG. 10 (a), (c) For showing a specific example of FIG. 10 (a) Outline top view 本発明の実施の形態3における撮像ヘッドの概略構成図Schematic configuration diagram of an imaging head in Embodiment 3 of the present invention 本実施の形態3における撮像ヘッドの変形例の概略構成図Schematic configuration diagram of a modified example of the imaging head in the third embodiment 従来のパターン検査装置を示す概略図Schematic showing a conventional pattern inspection system

以下、本発明の各実施の形態を、図1〜図13を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1のパターン検査装置に使用される撮像ヘッドの構成と原理を説明する概略構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration and principle of an imaging head used in the pattern inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.

この撮像ヘッド100は、移動テーブル1上に載置された被検査物2の表面に形成されたパターン3の読み取りに使用されている。この撮像ヘッド100では、架台4の上に、3つの撮像ユニット5a,5b,5cを固定している。   The imaging head 100 is used for reading the pattern 3 formed on the surface of the inspection object 2 placed on the moving table 1. In this imaging head 100, three imaging units 5 a, 5 b, 5 c are fixed on the gantry 4.

なお、被検査物2はプラズマディスプレイパネルや液晶パネルなどの表示パネルの基板である。より具体的には、表示パネルは前面板と背面板の間に隙間を空けて貼り合わせたものである。プラズマディスプレイパネルの場合は、その内部の空間が各表示色の放電エリアに仕切られている。液晶パネルの場合は、その内部の空間に液晶が充填されている。前面板または背面板には前記パターン3が形成されており、貼り合わせ前の前面板または背面板のパターン検査が実施されている。   The inspection object 2 is a substrate of a display panel such as a plasma display panel or a liquid crystal panel. More specifically, the display panel is bonded with a gap between the front plate and the back plate. In the case of a plasma display panel, the internal space is partitioned into discharge areas for each display color. In the case of a liquid crystal panel, the interior space is filled with liquid crystal. The pattern 3 is formed on the front plate or the back plate, and pattern inspection of the front plate or the back plate before bonding is performed.

撮像ユニット5a,5b,5cは、パターン3にピントを合わせた状態で被検査物2を撮像できるように、制御装置6によって調整される。この制御装置6は、組み立て時に図3に示した組み立て調整フローチャートを実行するものであり、詳しくは後述する。   The imaging units 5a, 5b, and 5c are adjusted by the control device 6 so that the inspection object 2 can be imaged in a state where the pattern 3 is in focus. The control device 6 executes the assembly adjustment flowchart shown in FIG. 3 during assembly, which will be described later in detail.

撮像ユニット5aは、撮像素子7aと、撮像素子7aと被検査物2の間に配置されて被検査物2の表面に対して接近離間方向(以下、Z軸方向と称す)に垂直に移動可能な光学レンズ系ユニット8aから構成されている。   The image pickup unit 5a is arranged between the image pickup device 7a and the image pickup device 7a and the inspection object 2 and can move vertically to the surface of the inspection object 2 in the approaching / separating direction (hereinafter referred to as the Z-axis direction). The optical lens system unit 8a.

撮像ユニット5bは、撮像素子7bと、撮像素子7bと被検査物2の間に配置されてZ軸方向に垂直に移動可能な光学レンズ系ユニット8bとから構成されている。
撮像ユニット5cは、撮像素子7cと、撮像素子7cと被検査物2の間に配置されてZ軸方向に垂直に移動可能な光学レンズ系ユニット8cとから構成されている。
The imaging unit 5b includes an imaging element 7b and an optical lens system unit 8b that is disposed between the imaging element 7b and the inspection object 2 and can move vertically in the Z-axis direction.
The imaging unit 5c includes an imaging element 7c, and an optical lens system unit 8c that is disposed between the imaging element 7c and the inspection object 2 and can move vertically in the Z-axis direction.

なお、説明を簡便にするため、図1には必要最小限の部品のみを記載している。
また、光学レンズ系ユニット8a,8b,8cは必要な読み取り特性を得るために、複数枚レンズ群の構成や非球面レンズなどを用いた構成にすることもある。光学レンズ系ユニット8a,8b,8cを移動させるための駆動系や、駆動を制御するための制御装置は図示を省略している。
In order to simplify the explanation, only the minimum necessary components are shown in FIG.
In addition, the optical lens system units 8a, 8b, and 8c may have a configuration using a plurality of lens groups or an aspherical lens in order to obtain necessary reading characteristics. A drive system for moving the optical lens system units 8a, 8b, and 8c and a control device for controlling the drive are not shown.

撮像素子7a,7b,7cとしては、CMOSデバイスやCCDデバイス、MOSデバイスなどの半導体の固体撮像素子を用いる。これらにはライン型やエリア型があるが、本発明では、ライン型、エリア型のいずれも用いることができる。   As the imaging elements 7a, 7b, and 7c, semiconductor solid-state imaging elements such as CMOS devices, CCD devices, and MOS devices are used. These include a line type and an area type. In the present invention, either a line type or an area type can be used.

被検査物2と架台4が相対移動することによって、この架台4に取り付けられた各撮像ユニット5a,5b,5cは、被検査物2の割り当てられた領域をそれぞれ走査してパターン3を読み取る。本実施の形態では、図1の紙面に垂直な方向に被検査物2と架台4が相対移動することで、被検査物2のX軸方向の走査を行う。   By the relative movement of the inspection object 2 and the gantry 4, the imaging units 5 a, 5 b, and 5 c attached to the gantry 4 scan the area to which the inspection object 2 is assigned and read the pattern 3. In the present embodiment, the inspection object 2 and the gantry 4 are moved relative to each other in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 to scan the inspection object 2 in the X-axis direction.

図2(a)、図2(b)、図2(c)は、それぞれ図1の具体例を示す図である。
架台4の両側は、ガイド9a,9bによって位置決めされた状態で、被検査物2の表面に対してZ軸方向にスライド自在に支持されている。この架台4に形成されたネジ孔に螺合したネジ軸11が、固定ステージ12に取り付けられた主モータ10によって回転駆動されて、架台4が被検査物2の表面に対してZ軸方向にスライド駆動する。ここでは、Z軸駆動部30は、ネジ軸11と主モータ10などで構成されている。
FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C are diagrams showing specific examples of FIG.
Both sides of the gantry 4 are supported by the guides 9a and 9b so as to be slidable in the Z-axis direction with respect to the surface of the inspection object 2. A screw shaft 11 screwed into a screw hole formed in the gantry 4 is rotationally driven by a main motor 10 attached to a fixed stage 12 so that the gantry 4 is in the Z-axis direction with respect to the surface of the inspection object 2. Drive slide. Here, the Z-axis drive unit 30 includes the screw shaft 11 and the main motor 10.

X軸方向に直交するY軸方向に沿って配置された架台4には、撮像素子7aを有する撮像素子ユニット13a,撮像素子7bを有する撮像素子ユニット13b,撮像素子7cを有する撮像素子ユニット13cが、Y軸方向に所定間隔で固定されている。   An image sensor unit 13a having an image sensor 7a, an image sensor unit 13b having an image sensor 7b, and an image sensor unit 13c having an image sensor 7c are arranged on the gantry 4 arranged along the Y axis direction orthogonal to the X axis direction. , And are fixed at predetermined intervals in the Y-axis direction.

更に、架台4には、光学レンズ系ユニット8a,8b,8cが、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直にスライド自在に取り付けられている。なお、この光学レンズ系ユニット8a,8b,8cは、撮像素子ユニット13a,撮像素子ユニット13b,撮像素子ユニット13cに光軸を一致させた状態で取り付けられている。   Furthermore, optical lens system units 8a, 8b, and 8c are attached to the gantry 4 so as to be slidable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The optical lens system units 8a, 8b, and 8c are attached to the image sensor unit 13a, the image sensor unit 13b, and the image sensor unit 13c with their optical axes aligned.

光学レンズ系ユニット8aは、片側がZ軸方向に延設されたガイド14aによって位置決めされ、もう一方の片側に形成されたネジ孔に螺合して軸心がガイド14aと平行な第1ネジ軸15aに支えられている。光学レンズ系ユニット8aは、第1のネジ軸15aが架台4に取り付けられた第1モータ16aによって回転駆動されて、Z軸方向にスライド駆動する。光学レンズ系ユニット8bも同様に、架台4に取り付けられた第2モータ16bによって第2ネジ軸15bを回転駆動して、Z軸方向にスライド駆動する。光学レンズ系ユニット8cは、架台4に取り付けられた第3モータ16cによって第3ネジ軸15cを回転駆動して、Z軸方向にスライド駆動する。光学レンズ系ユニット8bは、ガイド14bによって位置決めされ、光学レンズ系ユニット8cは、ガイド部14cによって位置決めされる。   The optical lens system unit 8a is positioned by a guide 14a extending on one side in the Z-axis direction, screwed into a screw hole formed on the other side, and a first screw shaft whose axis is parallel to the guide 14a. It is supported by 15a. In the optical lens system unit 8a, the first screw shaft 15a is rotationally driven by a first motor 16a attached to the gantry 4, and is slid in the Z-axis direction. Similarly, in the optical lens system unit 8b, the second screw shaft 15b is rotationally driven by the second motor 16b attached to the gantry 4 and is slid in the Z-axis direction. The optical lens system unit 8c rotationally drives the third screw shaft 15c by a third motor 16c attached to the gantry 4 and slides it in the Z-axis direction. The optical lens system unit 8b is positioned by the guide 14b, and the optical lens system unit 8c is positioned by the guide portion 14c.

図3は、撮像ヘッド100の組み立て時のフローチャートを示す。
先ず、ステップS1では、被検査物2の平面に対して垂直方向(Z軸方向)における位置を合わせた状態で、撮像ユニット5a,5b,5cを、架台4上に固定する。このとき各撮像ユニット5a,5b,5cの撮像素子7a,7b,7cは、図4に示すようにZ軸方向の100μm程度の取り付け誤差Δz1,Δz2を含んでいる。
FIG. 3 is a flowchart when the imaging head 100 is assembled.
First, in step S <b> 1, the imaging units 5 a, 5 b, and 5 c are fixed on the gantry 4 in a state where the positions in the vertical direction (Z-axis direction) are aligned with the plane of the inspection object 2. At this time, the imaging devices 7a, 7b, and 7c of the imaging units 5a, 5b, and 5c include attachment errors Δz1 and Δz2 of about 100 μm in the Z-axis direction as shown in FIG.

ステップS2では、撮像ユニット5aの焦点がパターン3に合うように、主モータ10を運転して架台4をZ軸方向に移動させて調整する。ここで、撮像ユニット5aの焦点がパターン3に合った状態とは、パターン3の合焦点像が撮像素子7aで得られる状態である。   In step S2, the main motor 10 is operated so that the gantry 4 is moved in the Z-axis direction and adjusted so that the focus of the imaging unit 5a matches the pattern 3. Here, the state in which the imaging unit 5a is focused on the pattern 3 is a state in which a focused image of the pattern 3 is obtained by the imaging device 7a.

撮像ユニット5aの焦点が合ったところで、ステップS3では撮像ユニット5aの倍率を測定する。そして、ステップS4では、ステップS3で測定した倍率がパターンに適した倍率であるか否かを判定する。   When the imaging unit 5a is in focus, in step S3, the magnification of the imaging unit 5a is measured. In step S4, it is determined whether or not the magnification measured in step S3 is a magnification suitable for the pattern.

ステップS4で適した倍率ではないと判定された場合には、ステップS5で撮像ユニット5aの倍率を調整する。
ステップS2,S3,S4,S5のルーチンを繰り返して、倍率がパターンに適しているかを判定する。そして、ステップS4で適した倍率であると判定されると、撮像ユニット5aの調整が完了したと判断する。撮像ユニット5aの調整が完了すると、次いでステップS6を実行する。
If it is determined in step S4 that the magnification is not suitable, the magnification of the imaging unit 5a is adjusted in step S5.
The routine of steps S2, S3, S4 and S5 is repeated to determine whether the magnification is suitable for the pattern. If it is determined in step S4 that the magnification is suitable, it is determined that the adjustment of the imaging unit 5a is completed. When the adjustment of the imaging unit 5a is completed, step S6 is then executed.

ステップS6では、撮像ユニット5bおよび撮像ユニット5cの焦点がパターン3に合うように調整する。具体的には、まず、撮像ユニット5bの撮像素子7bでパターン3の合焦点像が得られるように、第2モータ16bを運転して光学レンズ系ユニット8bをZ軸方向に移動させる。続いて、撮像ユニット5cの撮像素子7cでパターン3の合焦点像が得られるように、第3モータ16cを運転して光学レンズ系ユニット8cをZ軸方向に移動させる。   In step S6, adjustment is performed so that the focus of the imaging unit 5b and the imaging unit 5c matches the pattern 3. Specifically, first, the second motor 16b is operated to move the optical lens system unit 8b in the Z-axis direction so that the focused image of the pattern 3 can be obtained by the image pickup device 7b of the image pickup unit 5b. Subsequently, the third motor 16c is operated to move the optical lens system unit 8c in the Z-axis direction so that a focused image of the pattern 3 can be obtained by the imaging element 7c of the imaging unit 5c.

このように撮像ユニット5a,5b,5cの調整を行うことにより、各撮像ユニット5a,5b,5cのステップS1において発生した取り付け誤差Δz1,Δz2を補完できる。ただし、このように調整を行った場合は、各撮像ユニット5a,5b,5cの像の倍率は微妙に異なる。すなわち、本実施の形態では、図3に示す調整フローを用いて、撮像ユニットの倍率調整とパターンへの焦点合わせとを行っている。   By adjusting the imaging units 5a, 5b, and 5c in this way, the attachment errors Δz1 and Δz2 that have occurred in step S1 of the imaging units 5a, 5b, and 5c can be complemented. However, when adjustment is performed in this way, the magnifications of the images of the imaging units 5a, 5b, and 5c are slightly different. That is, in the present embodiment, the adjustment of the magnification of the imaging unit and the focusing on the pattern are performed using the adjustment flow shown in FIG.

また、本実施の形態の撮像ヘッドでは、撮像ユニット5a,5b,5cの光学レンズ系ユニット8a,8b,8cのみを動かせば良い。すなわち、複数の撮像ユニット5a,5b,5cの共通の架台4は、Z軸方向に駆動する駆動機構は一つで良い。そのため、Z軸方向に駆動する駆動機構を撮像ユニット毎に設ける場合に比べて、構成を簡単にできる。構成が簡単になるため、駆動機構の駆動精度が良く、駆動機構のコストも安くなる。   In the imaging head of the present embodiment, only the optical lens system units 8a, 8b, 8c of the imaging units 5a, 5b, 5c need to be moved. That is, the common mount 4 for the plurality of imaging units 5a, 5b, and 5c may have only one drive mechanism that drives in the Z-axis direction. Therefore, the configuration can be simplified compared to the case where a drive mechanism that drives in the Z-axis direction is provided for each imaging unit. Since the configuration is simple, the driving accuracy of the driving mechanism is good, and the cost of the driving mechanism is reduced.

図5(a)(b)は、本実施の形態の撮像ユニットの構成と性能についての説明図を示す。撮像ユニット5a,5b,5cの構造は同じであるため、ここでは撮像ユニット5bについて説明する。   FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the configuration and performance of the imaging unit according to the present embodiment. Since the imaging units 5a, 5b, and 5c have the same structure, the imaging unit 5b will be described here.

図5(a)は撮像ユニット5bの概略構成図である。図5(b)は、撮像素子7bと光学レンズ系ユニット8bとの距離を変化させた場合の光学レンズ移動量と、焦点移動量との関係を示す図である。なお、図5(b)のグラフは、撮像素子7bを固定した状態で、光学レンズ系ユニット8bを移動させて測定したグラフである。   FIG. 5A is a schematic configuration diagram of the imaging unit 5b. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the amount of movement of the optical lens and the amount of movement of the focal point when the distance between the image sensor 7b and the optical lens system unit 8b is changed. The graph in FIG. 5B is a graph measured by moving the optical lens system unit 8b in a state where the image sensor 7b is fixed.

本実施の形態では、レンズの公式である1/F=1/L+1/L,M=L/Lにおいて、以下の条件を満たすようにしている。
F:光学レンズ系ユニット8bの焦点距離=15mm
:光学レンズ系ユニット8bと被検査物2との距離=20mm
(移動量0の時)
:光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bとの距離=60mm
(移動量0の時)
M:倍率=3(移動量0の時)
以上の関係において、光学レンズ系ユニット8bのみを移動させた場合では、光学レンズ移動量と焦点移動量は略同じである。
In the present embodiment, the following conditions are satisfied in the lens formula 1 / F = 1 / L 1 + 1 / L 2 and M = L 2 / L 1 .
F: Focal length of optical lens system unit 8b = 15 mm
L 1 : distance between the optical lens system unit 8b and the inspection object 2 = 20 mm
(When the amount of movement is 0)
L 2 : Distance between the optical lens system unit 8b and the image sensor 7b = 60 mm
(When the amount of movement is 0)
M: Magnification = 3 (when movement amount is 0)
In the above relationship, when only the optical lens system unit 8b is moved, the optical lens moving amount and the focal point moving amount are substantially the same.

光学レンズ移動量と倍率の変化を図6に示す。また、図7に、100μmパターンが撮像素子7b上に投影パターン300μmで投影されたときにおける伸び/縮みの変化量を示す。   FIG. 6 shows changes in the optical lens movement amount and magnification. FIG. 7 shows the amount of change in expansion / contraction when a 100 μm pattern is projected onto the image sensor 7 b with a projection pattern of 300 μm.

これらの図から、光学レンズ系ユニット8bを0.1mm上方(Z軸方向)に移動させると、図5(b)から焦点は被検査物2の表面から約0.1mmだけZ軸方向に移動することが分かる。そして、焦点が約0.1mmだけZ軸方向に移動すると、図7から100μmの投影パターンは300μmから約0.6μmだけ縮むことが分かる。   From these figures, when the optical lens system unit 8b is moved 0.1 mm upward (Z-axis direction), the focal point moves from the surface of the inspection object 2 by about 0.1 mm in the Z-axis direction from FIG. I understand that When the focal point moves in the Z-axis direction by about 0.1 mm, it can be seen from FIG. 7 that the projection pattern of 100 μm is reduced from 300 μm to about 0.6 μm.

一般に、撮像ヘッド100を組み立てるとき、±50μm程度の架台4への取り付け誤差が発生する。本実施の形態では、この発生した誤差を光学レンズ系ユニット8bを移動させてキャンセルすることが可能である。なお、キャンセルするために光学レンズ系ユニット8bを最大100μm移動させた場合でも、倍率の変化によって発生するパターン3の伸び縮みは、300μmのパターンに対して0.6μmである。   Generally, when the imaging head 100 is assembled, an attachment error to the gantry 4 of about ± 50 μm occurs. In the present embodiment, this generated error can be canceled by moving the optical lens system unit 8b. Even when the optical lens system unit 8b is moved up to 100 μm to cancel, the expansion / contraction of the pattern 3 caused by the change in magnification is 0.6 μm with respect to the 300 μm pattern.

続いて、本実施の形態でパターン検査に問題が無いか否かについて考察する。以下に、300μmのパターンにおける0.6μmの影響について説明する。
先ず、これまで説明した撮像ヘッド100を用いたパターン検査装置について説明する。
Next, whether or not there is a problem in pattern inspection in this embodiment will be considered. Hereinafter, the influence of 0.6 μm on a 300 μm pattern will be described.
First, a pattern inspection apparatus using the imaging head 100 described so far will be described.

パターン検査装置は、まず、平面状の被検査物の表面に周期的に並ぶパターンを、撮像ヘッド100により走査してデジタルデータ化する。そして、一定周期離れた部分のパターンデータと操作されたパターンとを制御装置6で比較して、パターンの欠陥を検出する。   The pattern inspection apparatus first scans a pattern periodically arranged on the surface of a planar inspection object with the imaging head 100 to generate digital data. Then, the control device 6 compares the pattern data of the part separated by a certain period with the operated pattern, and detects the defect of the pattern.

パターンデータ内で異なる部位のパターンと比較検査する方法(以下、比較検査法という)は、特許文献1に記載の技術にも使われている。パターン検査装置において、撮像素子として固体撮像素子を用いるため、パターンの一ピッチ分が撮像素子に投影されたときに、パターンの一ピッチ分が確実に整数個の撮像セルに収まる必要がある。これは、パターンの一ピッチ分が整数個の撮像セルに収まっていないと、データを比較するときに、一周期分のパターンでもエッジ部で異なるものと判定されて、誤検出が発生するためである。そのために、比較検査法においては、光学レンズ系ユニットの倍率を最適にして取得したデータを比較検査する。   A method of performing a comparison inspection with a pattern of a different part in pattern data (hereinafter referred to as a comparison inspection method) is also used in the technique described in Patent Document 1. In the pattern inspection apparatus, since a solid-state imaging device is used as an imaging device, when one pitch of the pattern is projected onto the imaging device, it is necessary that the one pitch of the pattern surely fits in an integer number of imaging cells. This is because if one pitch of the pattern does not fit in an integer number of imaging cells, when comparing data, it is determined that the pattern for one cycle is different at the edge, and false detection occurs. is there. For this purpose, in the comparative inspection method, data obtained by optimizing the magnification of the optical lens system unit is comparatively inspected.

本実施の形態の撮像ヘッド100は、焦点合わせのために各撮像ユニット5a,5b,5cの倍率がわずか異なってはいるが、比較検査法における比較検査に必要な倍率の許容値を満足する。   The imaging head 100 of the present embodiment satisfies the magnification tolerance required for the comparative inspection in the comparative inspection method, although the magnifications of the imaging units 5a, 5b, and 5c are slightly different for focusing.

続いて、本実施の形態において、撮像素子7bの上の300μmのパターン像が焦点合わせのために生じた倍率変化により0.6μm変化した関係を、図8にて説明する。
図8に示すように、本実施の形態の撮像素子7bは、セルサイズを10μmとしている。図1にて説明した100μmの被検査物2のパターン3は、最適倍率の光学レンズ系ユニット8bによりセルサイズが10μmのセル30個の上に、300μmの投影像17としてパターン投影される。
Subsequently, in the present embodiment, a relationship in which a 300 μm pattern image on the image sensor 7b is changed by 0.6 μm due to a change in magnification generated for focusing will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the image sensor 7b of the present embodiment has a cell size of 10 μm. The pattern 3 of the 100 μm inspection object 2 described with reference to FIG. 1 is projected as a 300 μm projection image 17 onto 30 cells having a cell size of 10 μm by the optical lens system unit 8b having the optimum magnification.

図8に示すように、本実施の形態のセルサイズが10μmであるため、0.6μmの不足量は、セルに対して6%ということになる。
比較検査法において検出結果に影響しないためには、焦点合わせのために生ずる投影像のセルに対するはみ出し量が何%まで許容できるかということになる。なお、セルのはみ出し量は、倍率の許容範囲に変換される。光学レンズ系ユニット8bの移動量は、この倍率の許容範囲内であるように決める必要がある。
As shown in FIG. 8, since the cell size of this embodiment is 10 μm, the deficiency of 0.6 μm is 6% of the cell.
In order not to affect the detection result in the comparative inspection method, it is to what extent the amount of protrusion of the projection image cell generated for focusing is permissible. Note that the amount of protrusion of the cell is converted into an allowable range of magnification. The amount of movement of the optical lens system unit 8b needs to be determined so as to be within the allowable range of the magnification.

本実施の形態においては、以下のように符号を設定した場合、撮像ユニット5bの光学レンズ系ユニット8bの倍率の許容量(許容倍率M)は、下記の式(1)の範囲に抑える必要がある。   In the present embodiment, when the signs are set as follows, the allowable amount of magnification (allowable magnification M) of the optical lens system unit 8b of the imaging unit 5b needs to be suppressed within the range of the following equation (1). is there.

C(N−ΔN)/P < M < C(N+ΔN)/P ・・・・・(1)
なお、C:撮像素子7bの素子ピッチ、P:パターン3のピッチ、N:投影像17のピッチ内の撮像素子7bの素子数(整数)、ΔN:投影像17の許容量(素子)である。
C (N−ΔN) / P <M <C (N + ΔN) / P (1)
C: element pitch of the image sensor 7b, P: pitch of the pattern 3, N: number of elements of the image sensor 7b within the pitch of the projected image 17 (integer), ΔN: allowable amount (element) of the projected image 17. .

図9は、制御装置6による撮像ユニット5a,5b,5cの取り付け誤差の許容量の導出までの一連のフローを示す。
ここで素子ピッチC=10,ピッチP=100,素子数N=30とする。許容量ΔNは、投影パターンの許容はみ出し分で何セル分という単位となる。
FIG. 9 shows a series of flows until the control device 6 derives the allowable amount of the mounting error of the imaging units 5a, 5b, 5c.
Here, the element pitch C = 10, the pitch P = 100, and the number of elements N = 30. The allowable amount ΔN is a unit of how many cells are the allowable protrusion of the projection pattern.

先ず、ステップS11では、ΔNの許容はみ出し分が、被検査対象2に求められる検査精度などから決定される。例えば、許容されるはみ出し量が6%、すなわちΔN=0.06セル分とする。   First, in step S11, the allowable protrusion of ΔN is determined based on the inspection accuracy required for the inspection object 2 and the like. For example, the allowable protrusion amount is 6%, that is, ΔN = 0.06 cells.

次に、ステップS12では、はみ出し許容量ΔNを上記の式(1)に代入して許容倍率Mを導出する。図7にて説明した例に当てはめると、許容倍率Mは、以下の式(2)の条件となる。   Next, in step S12, the allowable magnification M is derived by substituting the protrusion allowable amount ΔN into the above equation (1). When applied to the example described with reference to FIG. 7, the allowable magnification M is a condition of the following expression (2).

2.994 < M < 3.006 ・・・・・(2)
許容倍率Mが導出されると、ステップS13では、光学レンズ系ユニット8b,8cの移動許容量が決定される。
2.994 <M <3.006 (2)
When the allowable magnification M is derived, in step S13, the allowable movement amount of the optical lens system units 8b and 8c is determined.

光学レンズ系ユニット8b,8cの移動量と倍率の関係は、撮像ユニット5a,5b,5cの光学設計によって決まる。この倍率に基づく移動許容量が、ステップS14で各撮像ユニット5a,5b,5cの取り付け誤差許容量となる。   The relationship between the amount of movement of the optical lens system units 8b and 8c and the magnification is determined by the optical design of the imaging units 5a, 5b and 5c. The allowable movement amount based on this magnification becomes the allowable attachment error amount of each imaging unit 5a, 5b, 5c in step S14.

これらの関係より、本実施の形態では、光学レンズ系ユニット8b,8cは、0.1mmまで移動可能であることが分かる。よって、焦点位置は0.1mmまで移動させることができ、取り付け誤差±50μmを補完して、各撮像ユニット5a,5b,5cの焦点を被検査物2の表面に合わせても影響が無いことが確認できた。すなわち、本実施の形態の構成において、得られるパターンデータは比較検査法に適したものであることが確認できた。   From these relationships, in the present embodiment, it can be seen that the optical lens system units 8b and 8c can move to 0.1 mm. Therefore, the focal position can be moved to 0.1 mm, and there is no influence even if the focusing error of ± 50 μm is complemented and the focus of each imaging unit 5 a, 5 b, 5 c is adjusted to the surface of the inspection object 2. It could be confirmed. That is, in the configuration of the present embodiment, it was confirmed that the obtained pattern data was suitable for the comparative inspection method.

以上説明した撮像ユニット5bの構成は、基本的なものである。しかし、光学レンズ設計によっては、さらに適した構成に設計することができる。以下に、その適した構成の条件について、撮像ユニット5bを用いて説明する。   The configuration of the imaging unit 5b described above is basic. However, depending on the optical lens design, a more suitable configuration can be designed. Below, the conditions of the suitable structure are demonstrated using the imaging unit 5b.

まず、本実施の形態における適した構成の最小条件は、撮像素子7bを固定して光学レンズ系ユニット8bを移動させて、撮像ユニット5bの焦点合わせを行うことである。このとき、光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bとの距離が変化するため、撮像ユニット5bの倍率は変化する。しかしながら、前述のように、この倍率の変化は比較検査法においては影響が無い程度に微小であるため、比較検査法に適した倍率許容量内で焦点合わせが可能である。   First, the minimum condition of a suitable configuration in the present embodiment is to fix the imaging unit 5b by fixing the imaging element 7b and moving the optical lens system unit 8b. At this time, since the distance between the optical lens system unit 8b and the imaging element 7b changes, the magnification of the imaging unit 5b changes. However, as described above, since the change in magnification is so small that it does not affect the comparison inspection method, focusing can be performed within a magnification allowable amount suitable for the comparison inspection method.

このような条件を満たす光学レンズ設計の一例としては、光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bとの距離がより長くした設計がある。各撮像ユニット5a,5b,5cが同等倍率であっても、光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bとの距離,光学レンズ系ユニット8cと撮像素子7cとの距離がより長くなるように設計されたものの方が好ましい。これは、光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bとの距離,光学レンズ系ユニット8cと撮像素子7cとの距離が長い程、光学レンズ系ユニット8bと撮像素子7bの距離を変化させたときの倍率の変化量が小さくなるためである。また、光学レンズ系ユニット8cと撮像素子7cの距離を変化させたときの倍率の変化量は小さくなるため、倍率の変化許容量内における光学レンズ系ユニット8b,8cの移動許容距離が長くなる。   As an example of an optical lens design that satisfies such a condition, there is a design in which the distance between the optical lens system unit 8b and the image sensor 7b is longer. Even if each imaging unit 5a, 5b, 5c has the same magnification, the distance between the optical lens system unit 8b and the imaging element 7b and the distance between the optical lens system unit 8c and the imaging element 7c are designed to be longer. The one is preferred. This is because the larger the distance between the optical lens system unit 8b and the image sensor 7b, and the longer the distance between the optical lens system unit 8c and the image sensor 7c, the magnification when the distance between the optical lens system unit 8b and the image sensor 7b is changed. This is because the amount of change of becomes smaller. In addition, since the amount of change in magnification when the distance between the optical lens system unit 8c and the image sensor 7c is changed is small, the allowable movement distance of the optical lens system units 8b and 8c within the magnification change allowable amount is long.

このような条件で設計することにより、撮像ユニット5a,5b,5c同士の取り付け精度が粗い場合においても、取り付け誤差を補完することができる。また、倍率変化許容量の範囲をより狭くする必要がある場合、すなわち、撮像ユニット5a,5b,5c間の倍率誤差をより小さくしなければならない場合にも、このような光学レンズ設計を行うことによって対応できる。   By designing under such conditions, even when the mounting accuracy of the imaging units 5a, 5b, 5c is rough, the mounting error can be complemented. In addition, when it is necessary to narrow the range of allowable magnification change, that is, when the magnification error between the imaging units 5a, 5b, and 5c needs to be further reduced, such an optical lens design is performed. Can respond.

また、パターン3を撮像素子7a,7b,7c上に投影するときの各撮像ユニット5a,5b,5cの焦点深度の検討も重要である。すなわち、焦点深度が深いと焦点合わせの問題もなくなるが、焦点深度は光学レンズ系ユニット8a,8b,8cの開口数であるNAに依存する。パターン3を撮像素子7a,7b,7c上に投影したときの投影像をより高精細化するためには、光学レンズ系ユニット8a,8b,8cのNAが高くなるように設計する必要がある。   It is also important to consider the depth of focus of each imaging unit 5a, 5b, 5c when the pattern 3 is projected onto the imaging elements 7a, 7b, 7c. That is, when the depth of focus is deep, there is no problem of focusing, but the depth of focus depends on NA which is the numerical aperture of the optical lens system units 8a, 8b, and 8c. In order to make the projection image obtained when the pattern 3 is projected onto the image pickup devices 7a, 7b, and 7c higher in definition, it is necessary to design the optical lens system units 8a, 8b, and 8c to have a high NA.

光学レンズ系ユニットのNAを高くするためには、撮像ユニットの焦点深度が浅い設計が好ましい。これは、焦点深度が深いと焦点合わせの問題がなくなるが、投影像の高精細化のためには必然的に焦点深度が浅くなるためである。また、焦点深度が深い場合には、パターンの背後にある構造物までパターン投影像として取り込んでしまうため、正確な撮像ができない場合がある。このような観点からも、撮像ユニットの焦点深度は浅くする必要がある。本実施の形態においては、撮像ユニットの焦点深度は20μm以下が好ましい。   In order to increase the NA of the optical lens system unit, it is preferable to design the imaging unit with a shallow depth of focus. This is because, when the depth of focus is deep, the problem of focusing is eliminated, but the depth of focus is inevitably shallow for high definition of the projected image. In addition, when the depth of focus is deep, a structure behind the pattern is captured as a pattern projection image, and thus accurate imaging may not be possible. From this point of view, it is necessary to make the depth of focus of the imaging unit shallow. In the present embodiment, the depth of focus of the imaging unit is preferably 20 μm or less.

なお、本発明は、通常各撮像ユニットを駆動する駆動機構や撮像ユニット内の駆動機構が省略されるなどの特徴もある。そのため、検査装置でなくとも精密な画像を高速に読み取るスキャナー装置などにも適用できると思われる。   It should be noted that the present invention also has a feature that a drive mechanism that normally drives each imaging unit and a drive mechanism in the imaging unit are omitted. Therefore, it may be applicable not only to an inspection device but also to a scanner device that reads a precise image at high speed.

また、このパターン検査装置によると、各撮像ユニットを駆動する駆動機構や撮像ユニット内の駆動機構が省略されるなどの特徴がある。そのため、パターン検査装置を、安価に製造することができる。   In addition, this pattern inspection apparatus is characterized in that a drive mechanism for driving each imaging unit and a drive mechanism in the imaging unit are omitted. Therefore, the pattern inspection apparatus can be manufactured at low cost.

(実施の形態2)
図10(a)は、本発明の実施の形態2のパターン検査装置に使用されている撮像ヘッドの構成と原理を説明する概略構成図である。図10(b)は、図10(a)におけるA部の拡大図である。
(Embodiment 2)
FIG. 10A is a schematic configuration diagram illustrating the configuration and principle of the imaging head used in the pattern inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG.10 (b) is an enlarged view of the A section in Fig.10 (a).

本実施の形態2の撮像ヘッド200は、移動テーブル1上に載置された被検査物2の表面に形成されたパターン3を読み取るものである。
架台24は、被検査物2の表面に対してZ軸方向にスライド自在に支持されている。この架台24に形成されたネジ孔に螺合したネジ軸11が、固定ステージ12に取り付けられた主モータ10によって回転駆動して、被検査物2の表面に対してZ軸方向に架台24がスライド駆動される。
The imaging head 200 according to the second embodiment reads the pattern 3 formed on the surface of the inspection object 2 placed on the moving table 1.
The gantry 24 is supported so as to be slidable in the Z-axis direction with respect to the surface of the inspection object 2. The screw shaft 11 screwed into the screw hole formed in the gantry 24 is rotationally driven by the main motor 10 attached to the fixed stage 12, and the gantry 24 is moved in the Z-axis direction with respect to the surface of the inspection object 2. Slide driven.

本実施の形態では、架台24の上に4つの撮像ユニット25a,25b,25c,25dを固定している。
これらの撮像ユニット25a〜25dは、パターン3にピントを合わせた状態で被検査物2を撮像できるように、架台24への組み立て時に調整されている。
In the present embodiment, four image pickup units 25a, 25b, 25c, and 25d are fixed on the gantry 24.
These imaging units 25a to 25d are adjusted at the time of assembling to the gantry 24 so that the inspection object 2 can be imaged in a state where the pattern 3 is in focus.

撮像ユニット25aは、撮像素子ユニット26aと、光学レンズ系ユニット28aから構成されている。撮像素子ユニット26aは、撮像素子7aを備え、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。光学レンズ系ユニット28aは、撮像素子ユニット26aと被検査物2の間に配置されて、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。また、本実施の形態では、撮像素子ユニット26a,光学レンズ系ユニット28aが、互いの距離を調整することができる駆動部27aによって1つのユニットとなるように連結されている。撮像素子ユニット26a,光学レンズ系ユニット28aは、駆動部27aを介して架台24に取り付けられている。   The imaging unit 25a includes an imaging element unit 26a and an optical lens system unit 28a. The image sensor unit 26 a includes an image sensor 7 a and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The optical lens system unit 28 a is disposed between the image sensor unit 26 a and the inspection object 2 and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. In the present embodiment, the image sensor unit 26a and the optical lens system unit 28a are connected to form a single unit by a drive unit 27a that can adjust the distance between them. The image sensor unit 26a and the optical lens system unit 28a are attached to the gantry 24 via the drive unit 27a.

撮像ユニット25bは、撮像素子ユニット26bと、光学レンズ系ユニット28bから構成されている。撮像素子ユニット26bは、撮像素子7bを備え、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。光学レンズ系ユニット28bは、撮像素子ユニット26bと被検査物2の間に配置されて、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。撮像素子ユニット26b,光学レンズ系ユニット28bは、互いの距離を調整することができる駆動部27bによって1つのユニットとなるように連結されている。撮像素子ユニット26b,光学レンズ系ユニット28bは、駆動部27bを介して架台24に取り付けられている。   The imaging unit 25b includes an imaging element unit 26b and an optical lens system unit 28b. The image sensor unit 26b includes an image sensor 7b, and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The optical lens system unit 28b is disposed between the image sensor unit 26b and the inspection object 2, and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The image sensor unit 26b and the optical lens system unit 28b are connected to form a single unit by a drive unit 27b that can adjust the distance between them. The image sensor unit 26b and the optical lens system unit 28b are attached to the gantry 24 via the drive unit 27b.

撮像ユニット25cは、撮像素子ユニット26cと、光学レンズ系ユニット28cから構成されている。撮像素子ユニット26cは、撮像素子7cを備え、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。光学レンズ系ユニット28cは、撮像素子ユニット26cと被検査物2の間に配置されて、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。撮像素子ユニット26c,光学レンズ系ユニット28cは、互いの距離を調整することができる駆動部27cによって連結されている。撮像素子ユニット26c,光学レンズ系ユニット28cは、駆動部27cを介して架台24に取り付けられている。   The imaging unit 25c includes an imaging element unit 26c and an optical lens system unit 28c. The image sensor unit 26 c includes an image sensor 7 c and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The optical lens system unit 28c is disposed between the image sensor unit 26c and the inspection object 2, and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The imaging element unit 26c and the optical lens system unit 28c are connected by a drive unit 27c that can adjust the distance between them. The image sensor unit 26c and the optical lens system unit 28c are attached to the gantry 24 via the drive unit 27c.

撮像ユニット25dは、撮像素子ユニット26dと、光学レンズ系ユニット28dから構成されている。撮像素子ユニット26dは、撮像素子7dを備え被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。光学レンズ系ユニット28dは、撮像素子ユニット26dと被検査物2の間に配置されて、被検査物2の表面に対してZ軸方向に垂直に移動可能なものである。撮像素子ユニット26d,光学レンズ系ユニット28dは、互いの距離を調整することができる駆動部27dによって連結されている。撮像素子ユニット26d,光学レンズ系ユニット28dは、駆動部27dを介して架台24に取り付けられている。   The imaging unit 25d includes an imaging element unit 26d and an optical lens system unit 28d. The image sensor unit 26d includes an image sensor 7d and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The optical lens system unit 28d is disposed between the image sensor unit 26d and the inspection object 2, and is movable perpendicularly to the surface of the inspection object 2 in the Z-axis direction. The imaging element unit 26d and the optical lens system unit 28d are connected by a drive unit 27d that can adjust the distance between them. The image sensor unit 26d and the optical lens system unit 28d are attached to the gantry 24 via the drive unit 27d.

検査対象または撮像ユニット25a〜25dの光学的な構成によっては、検査対象に対するあおり角度の精度が高いことが要求される場合がある。このような場合には、撮像ユニット25a〜25dは、図10(b)に示すように撮像素子ユニット26a〜26dと駆動部27a〜27dの間に、直交する3軸の周りのロール・ピッチ・ヨーの3方向Ro,Pi,Yaにあおり調整することができる調整軸機構29を取り付けることが好ましい。   Depending on the inspection object or the optical configuration of the imaging units 25a to 25d, it may be required that the accuracy of the tilt angle with respect to the inspection object is high. In such a case, as shown in FIG. 10B, the imaging units 25a to 25d are arranged between the imaging element units 26a to 26d and the drive units 27a to 27d with rolls, pitches, and pitches around three orthogonal axes. It is preferable to attach an adjustment shaft mechanism 29 that can adjust the tilt in the three directions Ro, Pi, and Ya of the yaw.

このような構成にすることにより、制御装置6で駆動部27aを制御することによって、光学レンズ系ユニット28aと撮像素子7aとの距離を調整することができる。同様に、制御装置6で駆動部27bを制御することによって、光学レンズ系ユニット28bと撮像素子7bとの距離を調整することができる。同様に、制御装置6で駆動部27cを制御することによって、光学レンズ系ユニット28cと撮像素子7cとの距離を調整することができる。同様に、制御装置6で駆動部27dを制御することによって、光学レンズ系ユニット28dと撮像素子7dとの距離を調整することができる。このように光学レンズ系ユニットと撮像素子との距離を調整することで、撮像ユニット25a〜25dの焦点面を同一面に調整することができ、撮像ユニット25a〜25dを、単一のZ軸駆動部25を用いて同時に移動させることができる。ここではZ軸駆動部30は、ネジ軸11と主モータ10などで構成されている。   With this configuration, the distance between the optical lens system unit 28a and the image sensor 7a can be adjusted by controlling the drive unit 27a with the control device 6. Similarly, the distance between the optical lens system unit 28b and the image sensor 7b can be adjusted by controlling the drive unit 27b with the control device 6. Similarly, the distance between the optical lens system unit 28c and the image sensor 7c can be adjusted by controlling the drive unit 27c with the control device 6. Similarly, the distance between the optical lens system unit 28d and the image sensor 7d can be adjusted by controlling the drive unit 27d with the control device 6. Thus, by adjusting the distance between the optical lens system unit and the image sensor, the focal planes of the image pickup units 25a to 25d can be adjusted to the same plane, and the image pickup units 25a to 25d are driven by a single Z-axis. The unit 25 can be used for simultaneous movement. Here, the Z-axis drive unit 30 includes the screw shaft 11 and the main motor 10.

図11(a)(b)(c)は、図10(a)の具体例を示す。
Y軸方向に沿って配置された架台24は、両側をガイド9a,9bによって位置決めされた状態で被検査物2の表面に対してZ軸方向にスライド自在に支持されている。架台24には、撮像ユニット25a〜25dが、Y軸方向に所定間隔で固定されている。
FIGS. 11A, 11B, and 11C show specific examples of FIG.
The gantry 24 arranged along the Y-axis direction is supported so as to be slidable in the Z-axis direction with respect to the surface of the inspection object 2 with both sides positioned by the guides 9a and 9b. Imaging units 25a to 25d are fixed to the gantry 24 at predetermined intervals in the Y-axis direction.

撮像ユニット25aの撮像素子ユニット26aは、片側がZ軸方向に延設されたガイド34によって位置決めされ、もう一方の片側に形成されたネジ孔に螺合して軸心がガイド34と平行なネジ軸36に支えられている。ネジ軸36は架台24に取り付けられたモータ38によって回転駆動されて、撮像素子ユニット26aがZ軸方向にスライド駆動する。撮像素子ユニット26aに光軸を一致させた光学レンズ系ユニット28aは、片側がZ軸方向に延設されたガイド35によって位置決めされ、もう一方の片側に形成されたネジ孔に螺合して軸心がガイド35と平行なネジ軸37に支えられている。ネジ軸37は架台24に取り付けられたモータ39によって回転駆動されて、光学レンズ系ユニット28aがZ軸方向にスライド駆動する。   The image pickup device unit 26a of the image pickup unit 25a is positioned by a guide 34 having one side extending in the Z-axis direction, screwed into a screw hole formed on the other side, and a shaft whose axis is parallel to the guide 34. It is supported by the shaft 36. The screw shaft 36 is rotationally driven by a motor 38 attached to the gantry 24, and the image sensor unit 26a slides in the Z-axis direction. The optical lens system unit 28a having the optical axis aligned with the image pickup device unit 26a is positioned by a guide 35 extending on one side in the Z-axis direction and screwed into a screw hole formed on the other side. The center is supported by a screw shaft 37 parallel to the guide 35. The screw shaft 37 is rotationally driven by a motor 39 attached to the gantry 24, and the optical lens system unit 28a slides in the Z-axis direction.

撮像ユニット25b〜25dの場合も、撮像ユニット25aと同じである。撮像ユニット25bの撮像素子ユニット26bは、ネジ軸40をモータ42によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。撮像ユニット25bの光学レンズ系ユニット28bは、ネジ軸41をモータ43によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。   The imaging units 25b to 25d are the same as the imaging unit 25a. The imaging element unit 26b of the imaging unit 25b is driven to slide in the Z-axis direction by rotating the screw shaft 40 by a motor 42. The optical lens system unit 28b of the imaging unit 25b is driven to slide in the Z-axis direction by rotating the screw shaft 41 by a motor 43.

撮像ユニット25cの撮像素子ユニット26cは、ネジ軸44をモータ46によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。撮像ユニット25cの光学レンズ系ユニット28cは、ネジ軸45をモータ47によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。   The image pickup device unit 26c of the image pickup unit 25c is driven to slide in the Z-axis direction by rotating the screw shaft 44 by a motor 46. The optical lens system unit 28c of the imaging unit 25c is driven to slide in the Z-axis direction by rotating the screw shaft 45 by a motor 47.

撮像ユニット25dの撮像素子ユニット26dは、ネジ軸48をモータ50によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。撮像ユニット25dの光学レンズ系ユニット28dは、ネジ軸49をモータ51によって回転駆動してZ軸方向にスライド駆動する。   The imaging element unit 26d of the imaging unit 25d is driven to slide in the Z-axis direction by rotating the screw shaft 48 by the motor 50. The optical lens system unit 28d of the imaging unit 25d rotates the screw shaft 49 by the motor 51 and slides it in the Z-axis direction.

(実施の形態3)
図12は本発明の実施の形態3のパターン検査装置の概略の平面図を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a schematic plan view of the pattern inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態3では、実施の形態1の架台4または実施の形態2の架台24に対応する架台61が、Z軸駆動部30の主モータ10を運転することによってZ軸方向に移動する。架台61には、複数の撮像ユニットが、架台61を挟むように2列に並べて取り付けられている。本実施の形態の架台61には、8つの撮像ユニット62a〜62hが取り付けられている。その具体的な取り付け方は実施の形態1または実施の形態2の構成と同様であるため、説明は省略する。   In the third embodiment, the gantry 61 corresponding to the gantry 4 of the first embodiment or the gantry 24 of the second embodiment moves in the Z-axis direction by operating the main motor 10 of the Z-axis drive unit 30. A plurality of imaging units are attached to the gantry 61 in two rows so as to sandwich the gantry 61. Eight imaging units 62a to 62h are attached to the gantry 61 of the present embodiment. Since the specific attachment method is the same as the configuration of the first or second embodiment, the description thereof is omitted.

このように架台61に複数の撮像ユニットを取り付けることによって、被検査物2の検査領域を2領域に分けることができ、このため被検査物2の移動距離を、1列の場合の半分の距離に削減できる。その結果として、実施の形態1や実施の形態2の構成と比べて、検査速度が速くなり、検査時間を短くすることができる。   By attaching a plurality of imaging units to the gantry 61 in this way, the inspection area of the inspection object 2 can be divided into two areas. For this reason, the movement distance of the inspection object 2 is half the distance in the case of one row. Can be reduced. As a result, the inspection speed can be increased and the inspection time can be shortened as compared with the configurations of the first and second embodiments.

図13は実施の形態3における変形例を示す。
本実施の形態3の変形例では、架台61に対して図12に示す構成と同様に、8個の撮像ユニット62a,62c,62e,62gの一列と、撮像ユニット62b,62d,62f,62hのもう一列との2列に配置している。図13で被検査物2を架台61に対してX軸方向に移動させて読み取りを実施する場合に、被検査物2の検査面のエリアE1を撮像ユニット62aが読み取り、被検査物2の検査面のエリアE2を撮像ユニット62bが読み取り、被検査物2の検査面のエリアE3を撮像ユニット62cが読み取り、被検査物2の検査面のエリアE4を撮像ユニット62dが読み取る。以下同様に、被検査物2の検査面のエリアE5,E6,E7,E8を撮像ユニット62e,62f,62g,62hが読み取るように、撮像ユニット62a〜62hの位置をずらせた千鳥配置にしている。このような配置とすることにより、被検査物2を1回の走査により効率良く検査できる。
FIG. 13 shows a modification of the third embodiment.
In the modification of the third embodiment, similarly to the configuration shown in FIG. 12 with respect to the gantry 61, one row of eight imaging units 62a, 62c, 62e, and 62g and imaging units 62b, 62d, 62f, and 62h. It is arranged in two rows with another row. In FIG. 13, when reading is performed by moving the inspection object 2 with respect to the gantry 61 in the X-axis direction, the imaging unit 62 a reads the area E <b> 1 of the inspection surface of the inspection object 2 to inspect the inspection object 2. The imaging unit 62b reads the area E2 of the surface, the imaging unit 62c reads the area E3 of the inspection surface of the inspection object 2, and the imaging unit 62d reads the area E4 of the inspection surface of the inspection object 2. Similarly, the image pickup units 62a to 62h are arranged in a staggered arrangement so that the image pickup units 62e, 62f, 62g, and 62h read the areas E5, E6, E7, and E8 on the inspection surface of the inspection object 2 in the same manner. . By adopting such an arrangement, the inspection object 2 can be efficiently inspected by one scan.

上記の各実施の形態の主モータ10,第1モータ16a,第2モータ16b,第3モータ16c,モータ38,39,42,43,46,47,50,51としては、ステッピングモータやサーボモータを使用できる。   As the main motor 10, the first motor 16a, the second motor 16b, the third motor 16c, the motors 38, 39, 42, 43, 46, 47, 50, and 51 of the above embodiments, a stepping motor or a servo motor is used. Can be used.

本発明は、プラズマディスプレイパネルや液晶パネルなどの表示パネルのパターン検査に利用可能である。   The present invention can be used for pattern inspection of display panels such as plasma display panels and liquid crystal panels.

1 移動テーブル
2 被検査物
3 パターン
4,24,61 架台
5a,5b,5c,25a〜25d,62a〜62h 撮像ユニット
6 制御装置
7a〜7c 撮像素子
8a〜8c,28a〜28d 光学レンズ系ユニット
9a,9b,14a,14b,14c,34,35 ガイド
10 主モータ
11,36,37,40,41,44,45,48,49 ネジ軸
12 固定ステージ
13a,13b,13c,26a〜26d 撮像素子ユニット
15a〜15c 第1〜第3ネジ軸
16a〜16c 第1〜第3モータ
27a〜27d 駆動部
29 調整軸機構
30 Z軸駆動部
38,39,42,43,46,47,50,51 モータ
E1〜E8 被検査物2の検査面のエリア
100 撮像ヘッド
200 撮像ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Moving table 2 Inspected object 3 Pattern 4, 24, 61 Mount 5a, 5b, 5c, 25a-25d, 62a-62h Image pickup unit 6 Control apparatus 7a-7c Image pick-up element 8a-8c, 28a-28d Optical lens system unit 9a , 9b, 14a, 14b, 14c, 34, 35 Guide 10 Main motor 11, 36, 37, 40, 41, 44, 45, 48, 49 Screw shaft 12 Fixed stage 13a, 13b, 13c, 26a to 26d Image sensor unit 15a to 15c First to third screw shafts 16a to 16c First to third motors 27a to 27d Drive unit 29 Adjustment shaft mechanism 30 Z-axis drive unit 38, 39, 42, 43, 46, 47, 50, 51 Motor E1 E8 Area 100 of inspection surface of inspection object 2 Imaging head 200 Imaging head

Claims (7)

被検査物の表面に周期的に並設された同一形状のパターンを走査すると共に撮像素子と光学レンズ系ユニットを搭載した撮像ヘッドと、一定周期離れた部分と比較して前記パターンの欠陥を検出する制御装置とを備えるパターン検査装置において、
前記撮像ヘッドは、複数の撮像ユニットが固定された架台を、前記被検査物の表面に対して接近離間方向に可動させる駆動部を有し、
前記撮像ユニットは、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、前記接近離間方向に可動する光学レンズ系ユニットとからなり、
前記制御装置は、前記架台に前記複数の撮像ユニットが固定された際に前記撮像素子に生じた取り付け誤差を保持しつつ、前記光学レンズ系ユニットの倍率Mが以下の範囲になるように前記光学レンズ系ユニットを移動させて前記各撮像ユニットの倍率がそれぞれ異なる状態で前記被検査物の表面に前記各撮像ユニットの焦点を合わせて、前記パターンの欠陥を検出することを特徴とするパターン検査装置。
C(0.94N)/P <M < C(1.06N)/P
ただし、C:撮像素子の素子ピッチ、
P:パターンのピッチ、
N:パターンの投影像ピッチ内の前記撮像素子の素子数
Detects defects in the pattern by scanning the pattern of the same shape periodically arranged on the surface of the object to be inspected and comparing it with an imaging head equipped with an imaging element and an optical lens system unit, and a portion separated by a certain period In a pattern inspection apparatus comprising a control device for
The imaging head has a drive unit that moves a gantry to which a plurality of imaging units are fixed in an approaching and separating direction with respect to the surface of the inspection object,
The imaging unit includes an imaging element unit having an imaging element, and an optical lens system unit that is movable in the approaching and separating direction,
The control device maintains the mounting error generated in the imaging element when the plurality of imaging units are fixed to the gantry, and the optical lens system unit has a magnification M that falls within the following range. A pattern inspection apparatus for detecting a defect in the pattern by moving a lens system unit and focusing each imaging unit on the surface of the object to be inspected in a state where magnifications of the imaging units are different from each other. .
C (0.94N) / P <M <C (1.06N) / P
Where C: element pitch of the image sensor,
P: pattern pitch,
N: the number of the image pickup elements within the projected image pitch of the pattern
前記光学レンズ系ユニットの焦点深度が20μm以下であり、
前記複数の撮像ユニットは、前記撮像素子から前記被検査物までの距離同士の差が100μm以下の状態で前記架台に固定されていること
を特徴とする請求項1記載のパターン検査装置。
The depth of focus of the optical lens system unit is 20 μm or less,
The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the plurality of imaging units are fixed to the gantry in a state in which a difference between distances from the imaging element to the inspection object is 100 μm or less.
前記光学レンズ系ユニットは、前記焦点合わせによる前記光学レンズ系ユニットと前記撮像素子との距離の変化量に対して、倍率の変化量が小さく、かつ前記光学レンズ系ユニットと前記撮像素子との距離が長くなるように設計されたこと
を特徴とする請求項1または請求項2記載のパターン検査装置。
The optical lens system unit has a small amount of change in magnification with respect to a change in distance between the optical lens system unit and the image sensor due to the focusing, and a distance between the optical lens system unit and the image sensor. The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the pattern inspection apparatus is designed to be long.
前記撮像ユニットを光学レンズ系ユニットと撮像素子ユニットとの2ユニットに分離して構成し、前記撮像ユニットおよび前記光学レンズ系ユニットは直進方向に駆動する駆動部を介して連結され、
前記制御装置は、前記駆動部を制御することにより前記光学レンズ系ユニットと前記撮像素子ユニットとの距離を調整すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のパターン検査装置。
The imaging unit is configured to be divided into two units, an optical lens system unit and an imaging element unit, and the imaging unit and the optical lens system unit are connected via a drive unit that drives in a straight direction,
The pattern inspection apparatus according to claim 1, wherein the control device adjusts a distance between the optical lens system unit and the imaging element unit by controlling the drive unit.
前記撮像素子ユニットは、焦点面と被検査物とのあおり角を調整する調整軸機構を介して前記架台に取り付けられたこと
を特徴とする請求項3記載のパターン検査装置。
The pattern inspection apparatus according to claim 3, wherein the imaging element unit is attached to the gantry via an adjustment shaft mechanism that adjusts a tilt angle between a focal plane and an object to be inspected.
被検査物の表面に周期的に並設された同一形状のパターンを撮像素子と光学レンズ系ユニットをそれぞれ搭載した複数の撮像ユニットにより走査し、一定周期離れた部分と比較して前記パターンの欠陥を検出するパターン検査方法において、
台に前記複数の撮像ユニットが固定された際に前記撮像素子に生じた取り付け誤差を保持しつつ、前記光学レンズ系ユニットの倍率Mが以下の範囲内になるように、前記光学レンズ系ユニットを移動させて前記各撮像ユニットの倍率がそれぞれ異なる状態で前記被検査物の表面に前記各撮像ユニットの焦点を合わせた後に、前記パターンの欠陥を検出することを特徴とするパターン検査方法。
C(0.94N)/P <M<C(1.06N)/P
ただし、C:撮像素子の素子ピッチ、
P:パターンのピッチ、
N:パターンの投影像ピッチ内の前記撮像素子の素子数
A pattern of the same shape periodically arranged on the surface of the object to be inspected is scanned by a plurality of imaging units each equipped with an imaging element and an optical lens system unit, and the pattern defect is compared with a portion separated by a certain period In the pattern inspection method for detecting
While maintaining the mounting error the the rack stand plurality of imaging units occurs in the imaging device when it is fixed, as the magnification M of the optical lens system unit is within range of the optical lens system unit The pattern inspection method is characterized by detecting defects in the pattern after the imaging unit is focused on the surface of the inspection object in a state where the magnification of each imaging unit is different.
C (0.94N) / P <M <C (1.06N) / P
Where C: element pitch of the image sensor,
P: pattern pitch,
N: the number of the image pickup elements within the projected image pitch of the pattern
前記光学レンズ系ユニットは、前記焦点合わせによる前記光学レンズ系ユニットと前記撮像素子との距離の変化量に対して、倍率の変化量が小さく、かつ前記光学レンズ系ユニットと前記撮像素子との距離が長くなるように設計されたこと
を特徴とする請求項6記載のパターン検査方法。
The optical lens system unit has a small amount of change in magnification with respect to a change in distance between the optical lens system unit and the image sensor due to the focusing, and a distance between the optical lens system unit and the image sensor. The pattern inspection method according to claim 6 , wherein the pattern inspection method is designed to be long.
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