JP7241884B2

JP7241884B2 - 物体表面検出装置及び検出方法

Info

Publication number: JP7241884B2
Application number: JP2021535992A
Authority: JP
Inventors: ▲韓▼雪山; ▲楊▼▲暁▼青; 申永▲強▼
Original assignee: シャンハイマイクロエレクトロニクスイクイプメント（グループ）カンパニーリミティド
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: KR20210101315A; CN111351794B; WO2020125745A1; TW202024615A; KR102620600B1; TWI719771B; CN111351794A; JP2022515183A

Description

本発明は、出願日が２０１８年１２月２０日、出願番号が２０１８１１５６５４３６．Ｘ号の中国専利出願の優先権を主張し、該発明の全部内容を参照によって本発明に援用される。

本発明の実施例は、物体表面異物検出技術の分野に関し、例えば、物体表面検出装置及び検出方法に関する。

半導体集積回路又はフラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて、製品の歩留まりを向上させるために、汚染の抑制は極めて重要である。レチクル、シリコンウェーハ、ガラス基板などを露光する前に異物（外来粒子、指紋、傷、ピンホールなどを含む）の検出を行う必要がある。

リソグラフィ装置に集積されている粒子検出装置は、一般に暗視野散乱測定技術を採用しており、図１は関連技術における物体表面異物検出装置の構造模式図であり、レチクル表面の粒度検出を例にとって、図１に示すように、放射光源１０から発する光線１１はレチクル４０上の異物により散乱され、散乱された信号光１２は検知ユニット２０に入射する。しかし、この検出装置の構造は、粒子のミラーククロストーク（特にレチクルの下表面がクロムである場合は特に顕著となる）及びレチクルの下表面のマスクパターンのクロストークの影響を受ける。検知信号の信号対雑音比に大きな影響を与え、更に検出精度に影響を与える。

上記の問題に対して、特許文献１（中国出願番号：２０１６１０８７７６７３．４号）は、光源の入射角、検知ユニットの検知角及び照明視野の制約を制御することにより、粒子のミラークロストーク問題及びマスクパターンのクロストーク問題を解決することを開示している。しかしながら、前工程のリソグラフィは、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＴＦＴ）リソグラフィの要求に比べて、粒度検出再現性及び検出可能な粒径の下限（検出可能な最小粒子）がはるかに高く、粒度検出再現性及び検出可能な粒径の下限の指標を満足できないため、粒度検出装置の粒度検出再現性を向上して検出可能な粒径の範囲を拡大する必要がある。

本発明は、検出装置の粒度検出再現性を向上して検出可能な粒径の範囲を拡大し、更に物体表面異物検出の精度を向上しつつ、異物の粒度が小さすぎることによる検出漏れの問題を回避するために、物体表面検出装置及び検出方法を提供する。

本発明の実施例は、物体表面検出装置を提供しており、該物体表面検出装置は、
検出対象となる物体を照射する入射光を発生するように構成される光源ユニットと、
検出対象となる物体を載置するように構成される作業台ユニットと、
入射光が検出対象となる物体の表面により形成された散乱光を受光するように構成される検知ユニットと、を含み、
作業台ユニットは検知ユニットに対して平行移動面内に第１の方向に沿って運動し、
検知ユニットは時間遅延積分型（ＴｉｍｅＤｅｌａｙＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ＴＤＩ）ラインカメラを含み、検知ユニットの線検知視野は第２の方向に沿って配置され、平行移動面内に第１の方向の垂直方向と第２の方向との挟角θは０°よりも大きい。

本発明の実施例は、物体表面検出方法を更に提供しており、該物体表面検出方法は、
光源ユニットは検出対象となる物体の表面を照射して照明視野を形成することと、
作業台ユニットの平行移動面内に第１の方向の垂直方向と第２の方向との挟角θが０°よりも大きいように、検知ユニットの位置を調整することであって、第１の方向は、平行移動面内に検知ユニットに対する作業台ユニットの運動方向であり、第２の方向は、検知ユニットの線検知視野の配置方向であることと、
作業台ユニットが、検出対象となる物体を載置して平行移動面内に第１の方向に沿って運動させ、検知ユニットが検出対象となる物体の表面を走査することと、
検知ユニットが、検出対象となる物体の表面で形成された散乱光を受光して少なくとも２回露光させ、光信号を電気信号に変換し、且つ少なくとも２回露光させた電気信号を遅延積分処理し、検出対象となる物体の表面の粒度情報を取得することと、を含む。

図１は関連技術における物体表面検出装置の構造模式図である。図２は本発明の実施例一に係る物体表面検出装置の構造模式図である。図３は本発明の実施例一に係る検知ユニットの検知視野の配置方向の偏向模式図である。図４は関連技術におけるＴＤＩラインカメラの動作原理の模式図である。図５は本発明の実施例一に係るＴＤＩラインカメラの動作原理の模式図である。図６は本発明の実施例に係る異なる偏向角度により異なる粒度の異物の粒子階調再現性に与える影響の模式図である。図７は本発明の実施例二に係る物体表面検出方法のフローチャートである。

以下、図面及び実施例を参照しながら本発明を説明する。ここで説明される具体的な実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明を説明するためにのみ使用されることが理解される。なお、説明の便宜上、構造全体ではなく、本発明に関連する一部のみが図面に示されている。

システム分析によると、上記粒度検出装置の粒度検出再現性及び検出可能な粒径の範囲に影響する主な要因は、マルチラインＴＤＩラインカメラの充填率が１００％未満であり、充填率は通常９０％にしか達しておらず、且つ短期間内に国際市場で充填率が１００％のマルチラインＴＤＩカメラを取得できないことである。

実施例一
本発明の実施例一は物体表面検出装置を提供しており、該装置は半導体集積回路又はフラットパネルディスプレイの製造プロセスにおいて、レチクル、シリコンウェーハ又はガラス基板などを露光する前に異物の粒度を検出するために使用可能である。図２は本発明の実施例一に係る物体表面検出装置の構造模式図であり、図２に示すように、該物体表面検出装置は、光源ユニット１００と、作業台ユニット２００と、検知ユニット３００とを含む。本実施例において、光源ユニット１００は、検出対象となる物体を照射する入射光１０１を発生し、検出対象となる物体４００の表面を照射して照明視野を形成するように構成される。作業台ユニット２００は、検出対象となる物体４００を載置するように構成され、作業台ユニット２００は検出対象となる物体４００を載置して検知ユニット３００に対して平行移動面内に第１の方向に沿って運動させる。模式的に、図２の矢印で示す方向である。検知ユニット３００は、検出対象となる物体４００の表面で形成された散乱光を受光するように構成される。本実施例において、光源ユニット１００から発する入射光１０１は、検出対象となる物体４００の表面を照射して照明視野を形成し、入射光は異物の表面で散乱され、発生した散乱光１０２の一部は検知ユニット３００に入射し、照明視野内に検出対象となる物体の表面で発生された反射光は検知ユニット３００に入射できない。検知ユニット３００は画像形成光路とＴＤＩラインカメラとを含み、異物の表面の散乱光１０２は画像形成光路により集光され、ＴＤＩラインカメラの受光素子で画像を形成し、ＴＤＩラインカメラの受光素子は光信号を電気信号に変換する。本発明の実施例において、検出対象となる物体４００は、レチクル、シリコンウェーハ又はガラス基板などであってもよい。

図３は本発明の実施例一に係る検知ユニットの検知視野の配置方向の偏向模式図であり、ＴＤＩラインカメラは線検知視野を有し、図３に示すように、図３の矢印で示す方向は作業台の運動方向であり、破線枠３１０は関連技術における線検知視野の作業台ユニット２００への垂直投影を示し、関連技術において線検知視野の作業台ユニット２００への垂直投影の配置方向は、作業台の運動方向と垂直である。実線枠３２０は、本発明の実施例における線検知視野の作業台ユニット２００への垂直投影を示し、本発明の実施例において、線検知視野の作業台ユニット２００への垂直投影は、第２の方向に沿って配置され、第２の方向は作業台の運動方向と垂直ではない。即ち、本発明の実施例における線検知視野は、関連技術における線検知視野の配置方向に対して一定の角度θだけ偏向される。

図４は関連技術におけるＴＤＩラインカメラの動作原理の模式図であり、模式的に図４に示すように、ＴＤＩラインカメラは線検知視野を有し、該線検知視野はｍ行及び４列の画素３１１からなる配列を含み、ｍは４よりもはるかに大きいため、線検知視野と考えられてもよい。画素３１１は、光信号を電気信号に変換するように構成される受光素子であり、隣接する行の画素３１１の間に非感光性領域３１２が存在し、非感光性領域３１２は光信号に応答できないため、ＴＤＩラインカメラの充填率は１００％に達することができない。作業台ユニットの運動方向は線検知視野の配置方向と垂直であるため、検出過程に、作業台ユニットの運動に伴って、異物の線検知視野における画像の移動軌跡は非感光性領域３１２の延在方向と平行であり、画像が移動する過程に、ＴＤＩラインカメラは異物を複数回露光させ、各列の感光性領域に誘導電荷が発生し、複数回発生した電荷を累積加算して積分し、最終にコンピュータ構成要素に電気信号を出力する。図４において、線検知視野は４列の感光性領域を含み、即ち、画像の移動過程に発生した電荷を４回累積加算して積分する必要があり、該線検知視野においる感光性領域の列数は、ステージ数又は線数とも称し、該ＴＤＩラインカメラは４ステージ又は４線ＴＤＩラインカメラとも称する。当業者は、検知ユニットはコンピュータ構成要素に接続でき、コンピュータ構成要素は、検知ユニットにより送信した電気信号を受信して処理し、異物の粒度を取得するために用いられることを理解すべきである。異物の画像が感光性領域に完全に入ると、異物の画像の軌跡Ａも感光性領域内に完全に入り、検出結果に影響を与えない。しかし、異物の画像の一部又は全部が非感光性領域に入ると、異物の画像の軌跡Ｂの一部又は全部は非感光性領域に入り、非感光性領域は光電変換機能を有さないため、誘導電荷が発生せず、それにより最終に出力される電気信号が弱くなる。このように、同じ粒度の異物の検出結果は大きく異なるか、又は同一の異物を複数回検出した検出結果は大きく異なり、即ち、粒度検出再現性は低くなる。また、異物の画像の一部又は全部が非感光性領域に入るため、出力された電気信号は非常に弱くなり、粒度検出結果は不正確になり、電気信号が予め設定された閾値よりも低い場合、システムは、該異物の粒度が製造要求を満たし、露光品質に影響を与えず、検出漏れの問題は発生しないと判定するが、該異物の粒度は、実際に測定された粒度よりもはるかに大きい。

図５は本発明の実施例一に係るＴＤＩラインカメラの動作原理の模式図であり、図５に示すように、ＴＤＩラインカメラの動作原理は図４に示す動作原理と類似し、相違点は、作業台ユニットの運動方向は線検知視野の配置方向と垂直ではないため、検出過程に、作業台の運動に伴って、異物の線検知視野における画像の移動軌跡は、非感光性領域３１２の延在方向と平行ではないことであり、図５のＣ及びＤに示すように、２本の軌跡Ｃ及びＤにより走査された非感光性領域の面積はほぼ同じであるため、非感光性領域３１２により出力された電気信号に与える影響が低減され、異物の画像が入る領域に係らず、同じ粒度の異物に対応する電気信号はほぼ同じであり、最終に得られた検出結果の再現性が高く、また、粒度検出結果の不正確及び検出漏れの問題は発生しない。本発明の実施例は、線検知視野の配置方向を関連技術における線検知視野に対して適切な角度だけ偏向させることにより、検出可能な最小粒子の粒度は、関連技術における２０μｍから５μｍ以下に低下し、前工程のリソグラフィのニーズを満たす。

本発明の実施例に係る物体表面検出装置は、作業台ユニットが検出対象となる物体を載置して検知ユニットに対して第１の方向に沿って運動させ、検知ユニットにおけるＴＤＩラインカメラの線検知視野が第２の方向に沿って配置され、第１の方向の垂直方向と第２の方向との挟角θが０°よりも大きく、このようにして、ＴＤＩラインカメラにおける非充填領域により粒度検出再現性及び検出可能な粒径の下限に与える影響を低減し、粒子検出装置の粒度検出再現性を向上して検出可能な粒径の範囲を拡大し、検出可能な異物の粒度がより小さくなり、更に物体表面異物検出の精度を向上しつつ、異物粒度が小さすぎることによる検出漏れの問題を回避する。

以下の表１は、本発明の実施例における線検知視野の配置方向が関連技術における線検知視野に対して５５ｍｒａｄだけ偏向させることによって異なる粒度の粒子階調再現性に与える影響を示している。

本実施例において、粒子階調は検出した異物の画像の階調値を示し、粒子階調再現性は粒度検出再現性を解析するために使用され、粒子階調再現性が低いほど、粒度検出再現性が高くなる。該表１からわかるように、関連技術における線検知視野に対して線検知視野の配置方向を５５ｍｒａｄだけ偏向させることにより、粒度が５μｍの異物は、粒子階調再現性が８７．５３％から１２．６％に低減し、他の粒度の異物の粒子階調再現性も大幅に低下する。したがって、関連技術における線検知視野に対して線検知視野の配置方向を５５ｍｒａｄだけ偏向させることにより、粒度検出再現性を大幅に向上させ、且つ粒度がより小さい異物の粒度検出再現性をより明らかに向上させることができる。

一実施例において、作業台ユニットの運動方向と線検知視野の作業台ユニットへの垂直投影の配置方向との挟角θ（又は本発明の実施例において関連技術における線検知視野線に対する検知視野の配置方向の偏向角度θ）の取りうる値の範囲は０°よりも大きく且つ９０°以下であってもよい。

一実施例において、光源ユニット１００は、レーザ光源又は発光ダイオード（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ，ＬＥＤ）光源を含み、特性が異なる複数のビームを含む混合光源を採用してもよい。一実施例において、光源ユニット１００は線状光源であり、検出対象となる物体４００の表面で形成された照明視野は線状照明視野であり、線状照明視野は線検知視野と平行に配置される。模式的に図２に示すように、超狭線幅のレーザスポットを採用して照明し、斜め入射方法を採用して検出対象となる物体４００の表面で線状照明視野を形成し、検知ユニット３００は斜め受光方法を採用して散乱光を受光し、粒子のミラーククロストーク及びマスクパターンのクロストークの問題を解消する。一実施例において、光源ユニット１００が発生した光の入射角度はαであり、検知ユニット３００の検知角度はβであり、α≠βであり、これにより検出対象となる物体４００の表面の反射光は検知ユニット３００に入射できない。

一実施例において、粒子のミラーククロストークの抑制は、照明視野半値幅ｓ≦２ｈ＊ｔａｎφ－０．５ｗを満たす必要があることにしたがって、粒子のミラーククロストークを抑制できる照明視野の半値幅を調整し、ただし、ｈは検出対象となる物体（例えば、レチクル）の厚みであり、φは検知される受光角度が検出対象となる物体での屈折角であり、ｗは検知視野の幅である。

次に、粒子のミラーククロストークを抑制できる照明視野の中心光強度と照明視野の半値幅の縁部での光強度を調整し、本実施例において、照明視野の中心光強度と照明視野の半値幅の縁部での光強度は、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ１／ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒ）＊ｓｎｒ１を満たし、ただし、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明視野の中心光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは粒子のクロストークを抑制する照明視野の半値幅の縁部での光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ１は検出対象となる最小粒子の受光信号であり、ｉ＿ｍａｘｐ１＿ｍｉｒは、検出対象となる最大粒子のミラークロストーク信号であり、ｓｎｒ１は、粒子のクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比である。

マスクパターンのクロストークを抑制する照明視野の半値幅を調整する。本実施において、マスクパターンのクロストークの抑制は、照明視野の半値幅ｓ＜＝ｈ＊（ｔａｎφ＋ｔａｎγ）を満たす必要があり、ただし、ｈは検出対象となる物体の厚みであり、φは検知される受光角度が検出対象となる物体での屈折角であり、γは入射角が検出対象となる物体での屈折角である。

マスクパターンのクロストークを抑制する照明視野の中心光強度と照明視野の半値幅の縁部での光強度を調整する。本実施例において、照明視野の中心光強度及び照明視野の半値幅の縁部の光強度は、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒ／ｉ＿ｅｄｇｅ＞（ｉ＿ｍｉｎｐ２／ｉ＿ｍａｘｐ２）＊ｓｎｒ２を満たし、ただし、ｉ＿ｃｅｎｔｅｒは照明視野の中心光強度であり、ｉ＿ｅｄｇｅは画像クロストークを抑制する照明視野の半値幅の縁部での光強度であり、ｉ＿ｍｉｎｐ２は検出対象となる最小画像の受光信号、ｉ＿ｍａｘｐ２はマスクパターンのクロストークの最大信号であり、ｓｎｒ２はマスクパターンのクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比である。

以下、一連のデータを使用して本発明の物体表面粒子検出方法を説明する。検出粒子ｐ１のダイナミックレンジは５～１０００μｍであり、マスクパターンのピッチ範囲は８０ｎｍ～１μｍであり、検出視野幅ｗは１ｍｍであり、検出対象となる物体（例えば、レチクル）の屈折率は１．４６であり、検出対象となる物体の厚みｈは３ｍｍであり、光源の入射角度αは７５°～８０°であり、検知装置の受光角度βは５５°～６０°であり、粒子のクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比は５であり、マスクパターンのクロストークを抑制するために満たす必要がある信号対雑音比は２である。

上記から分かるように、粒子のミラーククロストーク及びマスクパターンのクロストークの抑制は、同時に以下の２点を満たす必要がある。照明視野幅の７．５ｍｍでの光強度は、照明視野の中心光強度の１／２０００未満であることを満たす必要があり、照明視野幅の８．８ｍｍでの光強度は、照明視野の中心光強度の１／５０００未満であることを満たす必要がある。

照明視野の中心光強度と照明視野の半値幅の縁部での光強度は上記の関係を満たす前提下で、照明視野の強度の均一性はよいほど、偏向する必要な角度θは小さくなり、即ち、照明視野の強度の均一性が良好な場合、小さな角度θだけ偏向すれば、良好な粒度検出再現性及び粒度検出精度を取得可能である。即ち、挟角θは、光源ユニットが検出対象となる物体表面で形成された照明視野の強度の均一性と負の相関がある。

ＴＤＩラインカメラのステージ数が大きいほど、又は線数が多いほど、ＴＤＩラインカメラの検出の感度と精度が高くなるため、小さな角度θだけ偏向すれば、良好な粒度検出再現性及び粒度検出精度を取得可能である。即ち、挟角θはＴＤＩラインカメラのステージ数と負の相関がある。

一実施例において、粒度検出再現性は、挟角θと正の相関があり、即ち、作業台ユニットの運動方向の垂直方向と線検知視野の配置方向との挟角θが大きいほど、粒度検出再現性が高くなる。図６は本発明の実施例に係る異なる偏向角度により異なる粒度の異物の粒子階調再現性に与える影響の模式図であり、図６に示すように、図６の４つの曲線は上から下へ順に、粒度が５μｍ、２０μｍ、４０μｍ及び６０μｍの異物の粒子階調再現性が偏向角度に伴って変化する曲線であり、同じ粒度の異物の場合、粒度が５μｍの異物を例にとって、作業台ユニットの運動方向の垂直方向と線検知視野の配置方向との挟角θ、即ち、関連技術における線検知視野に対する線検知視野の配置方向の偏向角度が大きいほど、粒子階調再現性が小さくなり、粒度検出再現性が高くなることを示している。

一実施例において、複数の条件を入力して粒径３ｓｉｇｍａの値を取得するように、照明視野の半値幅、検知視野の半値幅及びステージ数、テスト対象物（例えば、レチクル）の厚み及び屈折率などの条件に従って、粒径３ｓｉｇｍａのシミュレーションモデルを構成でき、ただし、粒径３ｓｉｇｍａは、粒度検出再現性を解析するために使用され、粒径３ｓｉｇｍａの値が小さいほど、粒度検出再現性が高くなる。以下の表２は、関連技術における線検知視野に対して本発明の実施例における線検知視野の配置方向を５５ｍｒａｄだけ偏向させた場合のシミュレーションと実験テストにより得られた粒径３ｓｉｇｍａの比較表である。

該表２からわかるように、シミュレーション結果と実験テスト結果の間に大きな違いがなく、それらはともに同じ偏向角度で異物の粒度が大きいほど、粒度検出再現性が高くなることを示している。

一実施例において、該物体表面異物検出装置は、検出対象となる物体の表面で発生した反射光と異物により発生した散乱光を分離するように構成されるビーム分離ユニットを更に含む。図２に示すように、入射角度はαで検知角度はβであり、αとβは等しくない方式を採用することにより、反射光の大部分を遮断でき、検出対象となる物体４００の表面の反射光は検知ユニット３００に入射できない。しかし、反射光の一部が検知ユニット３００の視野の縁部に入射することが依然として存在し、反射光の光強度は散乱光１０２に重畳されることにより、異物の粒度の検出は不正確になる。本発明の実施例に係る物体表面異物検出装置は、ビーム分割ユニット（図示せず）を更に含み、入射光１０１が検出対象となる物体４００の上表面で反射されてから反射光が発生し、ビーム分離ユニットは反射光と散乱光１０２を分離する。一実施例において、検知ユニット３００は画像形成光路と時間遅延積分型ＴＤＩラインカメラとを含み、散乱光１０２と反射光をビーム分離ユニットで分離した後、散乱光１０２は画像形成光路によりＴＤＩカメラに集光される。本実施例において、ビーム分離ユニットは反射プリズムを用いてもよく、反射プリズムの表面領域は、光通過領域と光反射領域に分割され、本実施例において、散乱光１０２は光通過領域から入射し、反射プリズム内部で反射されてから検知ユニット３００に入射し、反射光は反射領域に入射し、ユニット３００の受光領域外に反射されることにより、反射光と散乱光１０２の分離を実現し、反射光が検知ユニット３００内に入射しないことを確保し、更に反射光により検出精度に与える影響を回避する。

一実施例において、該物体表面異物検出装置はＴＤＩラインカメラの配置方向を調整してロックするように構成される調整ユニットを更に含む。一実施例において、光源ユニットは線状光源であり、検出対象となる物体の表面で形成された照明視野は線状照明視野であり、線状照明視野は線検知視野と平行に配置される。調整ユニットは、作業台ユニットの運動方向と線検知視野の作業台ユニットへの垂直投影の配置方向との挟角θを調整しつつ、光源ユニットを調整して線状照明視野と線検知視野を平行に配置させるように、ＴＤＩラインカメラの配置方向を調整してロックするように構成される。調整が完了した後、光源ユニットとＴＤＩラインカメラの位置をロックし、動作過程に光源ユニットとＴＤＩラインカメラの位置ずれを防止する。

本発明の実施例は、本発明の実施例一に記載のいずれか１つの物体表面検出装置を含むリソグラフィ装置を更に提供する。

実施例二
本発明の実施例は、物体表面検出方法を更に提供しており、本発明の実施例一に記載のいずれか１つの物体表面検出装置を用いて検出し、図７は本発明の実施例二に係る物体表面検出方法のフローチャートであり、図７に示すように、該方法は、以下のステップを含む。
Ｓ１１０は、光源ユニットは検出対象となる物体の表面を照射して照明視野を形成することである。
Ｓ１２０は、作業台ユニットの平行移動面内に第１の方向の垂直方向と第２方向との挟角θが０°よりも大きいように検知ユニットの位置を調整することである。
本実施例において、第１の方向は平行移動面内に検知ユニットに対する作業台ユニットの運動方向であり、第２の方向は検知ユニットの線検知視野の配置方向である。
Ｓ１３０は、作業台ユニットは検出対象となる物体を載置して平行移動面内に第１の方向に沿って運動させ、検知ユニットは検出対象となる物体の表面の異物を走査することである。
Ｓ１４０は、検知ユニットは検出対象となる物体の表面で形成された散乱光を受光して少なくとも２回露光させ、光信号を電気信号に変換し、且つ少なくとも２回露光させた電気信号を遅延積分処理し、検出対象となる物体の表面の粒度情報を取得することである。

一実施例において、光源ユニットはレーザ光源又はＬＥＤ光源を含み、特性が異なる複数のビームを含む混合光源を採用してもよい。一実施例において、光源ユニットは線状光源であり、検出対象となる物体の表面で形成された照明視野は線状照明視野であり、線状照明視野は線検知視野と平行に配置される。模式的に、超狭線幅のレーザスポットを採用して照明し、斜め入射方法を採用して検出対象となる物体の表面で線状照明視野を形成し、検知ユニットは斜め受光方法を採用して散乱光を受光し、粒子のミラーククロストーク及びマスクパターンのクロストーク問題を解消する。一実施例において、光源ユニットが発生した光の入射角度はαであり、検知ユニットの検知角度はβであり、α≠βであり、これにより検出対象となる物体表面の反射光は検知ユニットに入射できない。検知ユニットは画像形成光路と時間遅延積分型ＴＤＩラインカメラとを含み、異物の表面の散乱光は画像形成光路により集光され、ＴＤＩラインカメラの受光素子で画像を形成し、ＴＤＩラインカメラの受光素子は光信号を電気信号に変換する。図５を参照し、該線検知視野はｍ行及び４列の画素３１１からなる配列を含み、ｍは４よりもはるかに大きいため、線検知視野と考えられてもよい。画素３１１は、光信号を電気信号に変換するように構成される受光素子であり、隣接する行の画素３１１の間に非感光性領域３１２が存在し、非感光性領域３１２は光信号に応答できないため、ＴＤＩラインカメラの充填率は１００％に達することができない。作業台ユニットの運動方向は線検知視野の配置方向と垂直ではないため、検出過程に、作業台の運動に伴って、異物の線検知視野における画像の移動軌跡は、非感光性領域の延在方向と平行ではなく、図５のＣ及びＤに示すように、２本の軌跡Ｃ及びＤにより走査される非感光性領域の面積はほぼ同じであるため、非感光性領域により出力された電気信号に与える影響が低減され、異物の画像が入る領域に係らず、同じ粒度の異物に対応する電気信号はほぼ同じであり、最終に得られた検出結果の再現性が高く、また、粒度検出結果の不正確及び検出漏れの問題は発生しない。また、テスト対象物の表面上の同一位置に対する複数回の検出は、異なる行のＴＤＩラインカメラにより検出できる。

本発明の実施例に係る物体表面粒子検出方法は、検知ユニットの位置を調整することで、検知ユニットに対する作業台ユニットの運動方向の垂直方向と線検知視野の配置方向との挟角θが０°よりも大きくなり、このようにして、ＴＤＩラインカメラにおける非充填領域により粒度検出再現性及び検出可能な粒径の下限に与える影響を低減し、粒子検出装置の粒度検出再現性を向上して検出可能な粒径の範囲を拡大し、検出可能な異物粒度がより小さくなり、更に物体表面異物検出の精度を向上しつつ、異物粒度が小さすぎることによる検出漏れの問題を回避する。

一実施例において、照明視野の照度、ＴＤＩラインカメラのステージ数及び粒度検出再現性指標に基づいて挟角θを設定する。

挟角θは、光源ユニットによって検出対象となる物体の表面で形成された照明視野の強度の均一性とＴＤＩラインカメラのステージ数と負の相関があるため、事前に実験によってデータを取得し、シミュレーションモデルを構成し、粒度検出再現性指標を決定した場合、挟角θと照明視野の強度の均一性及びＴＤＩラインカメラのステージ数との間の関係を取得することができる。検知ユニットの位置の後続調整過程に、このシミュレーションモデルに基づいて、対応する粒度検出再現性指標、照明視野の強度の均一性及びＴＤＩラインカメラのステージ数などのパラメーターを入力し、調整する挟角θの大きさを取得可能である。

Claims

検出対象となる物体を照射する入射光を発生するように構成される光源ユニットと、
前記検出対象となる物体を載置するように構成される作業台ユニットと、
前記入射光が前記検出対象となる物体の表面により形成された散乱光を受光するように構成される検知ユニットと、を含み、
前記作業台ユニットは前記検知ユニットに対して平行移動面内に第１の方向に沿って運動し、
前記検知ユニットは時間遅延積分型ＴＤＩラインカメラを含み、前記検知ユニットの線検知視野は第２の方向に沿って配置され、前記平行移動面内に前記第１の方向の垂直方向と前記第２の方向との挟角θは０°よりも大きく、
前記光源ユニットは線状光源であり、前記検出対象となる物体の表面で形成された照明視野は線状照明視野であり、前記線状照明視野は前記線検知視野と平行である、物体表面検出装置。
前記挟角θは、前記光源ユニットが前記検出対象となる物体の表面で形成された照明視野の強度の均一性とＴＤＩラインカメラのステージ数と負の相関がある、請求項１に記載の物体表面検出装置。
粒度検出再現性は前記挟角θと正の相関がある、請求項１又は２に記載の物体表面検出装置。
前記光源ユニットが発生した入射光の入射角度はαであり、前記検知ユニットの検知角度はβであり、α≠βである、請求項１、２又は３に記載の物体表面検出装置。
前記入射光が前記検出対象となる物体の表面により形成された散乱光と反射光を分離するように構成されるビーム分離ユニットを更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の物体表面検出装置。
前記光源ユニットはレーザ光源又は発光ダイオードＬＥＤ光源を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の物体表面検出装置。
前記ＴＤＩラインカメラの配置方向を調整してロックするように構成される調整ユニットを更に含む、請求項１に記載の物体表面検出装置。
光源ユニットは検出対象となる物体の表面を照射して照明視野を形成することと、
作業台ユニットの平行移動面内に第１の方向の垂直方向と第２の方向との挟角θが０°よりも大きいように、検知ユニットの位置を調整することであって、前記第１の方向は、前記平行移動面内に前記検知ユニットに対する前記作業台ユニットの運動方向であり、前記第２の方向は、前記検知ユニットの線検知視野の配置方向である、調整することと、
前記作業台ユニットが、前記検出対象となる物体を載置して平行移動面内に前記第１の方向に沿って運動させ、前記検知ユニットが前記検出対象となる物体の表面を走査することと、
前記検知ユニットが、前記検出対象となる物体の表面で形成された散乱光を受光して少なくとも２回露光させ、光信号を電気信号に変換し、且つ少なくとも２回露光させた電気信号を遅延積分処理し、前記検出対象となる物体の表面の粒度情報を取得することと、を含み、
前記光源ユニットは線状光源であり、前記検出対象となる物体の表面で形成された照明視野は線状照明視野であり、前記線状照明視野は前記線検知視野と平行である、物体表面検出方法。
前記検知ユニットは時間遅延積分型ＴＤＩラインカメラを含み、
前記ＴＤＩラインカメラは、前記検出対象となる物体の表面で形成された散乱光を受光して少なくとも２回露光させ、光信号を電気信号に変換し、且つ少なく２回露光させた電気信号を遅延積分処理し、前記検出対象となる物体の表面の粒度情報を取得することに用いられ、
前記挟角θは、前記照明視野の照度、前記ＴＤＩラインカメラのステージ数及び粒度検出再現性指標に基づいて設定される、請求項８に記載の物体表面検出方法。