JPH05232032A - 外観検査用投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、簡単且つ低価格な構成で、大型基板
全体を斑なく照明できると共に、基板上の異物検出能力
に富み、且つ、基板の外観検査を効率よく行なえる外観
検査用投光装置を提供する。 【構成】本発明の投光装置は、光源２８から発光された
照明光を平行光束に規制する集光用フレネルレンズ１８
と、この集光用フレネルレンズ１８を介して導光される
平行光束に対して挿脱可能に構成され、導光された平行
光束を収束光束に規制する投光用フレネルレンズ２０
と、この投光用フレネルレンズ２０を介して導光された
収束光束に対して挿脱可能に構成され、導光された収束
光束に光学的特性を与えて大型基板２２上を照明する散
乱板２４と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ウェハ又は液
晶ガラス基板等の基板上の外観を検査するための投光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板上の外観を検査するために、
例えば、図４ないし図８に示すような投光装置が用いら
れている。

【０００３】図４に示された投光装置は、光源２から発
光された拡散光を基板、例えばウェハ４上に照明し、ウ
ェハ４表面上のごみや傷等の異物６からの散乱光とウェ
ハ４の表面からの直接反射光との強度差によって、ウェ
ハ４の表面の外観検査が行われている。

【０００４】しかし、このような投光装置では、観察者
の目８に散乱光と直接反射光とが同時に入射してまぶし
いために、ウェハ表面上のごみや傷等の異物６の判断が
困難になるという問題がある。そこで、図５に示す装置
では、反射光が直接観察者の目８に入射しないように、
遮光板１０が配置されている。

【０００５】また、図６に示された投光装置は、レンズ
１２を介して収束光束をウェハ４の表面に照明して外観
検査を行うように構成されている。また、図７に示され
た投光装置は、レンズ１４を介して平行光束をウェハ４
の表面に照明して外観検査を行うように構成されてい
る。

【０００６】図６及び図７の投光装置を介してウェハ表
面に照明される光束の照射範囲は、比較的狭いものの、
強い光で照射でき且つ観察者の目８も観察光軸に接近さ
せることができるため、ごみや傷等の異物６からの散乱
光の観察が容易となる。また、図８に示すように、複数
のオプチカルファイバ１６を用いてウェハ表面全体を照
明する方法も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す装置では、遮光板１０によって、観察視野も遮られ
てしまい、ウェハ４の全体を観察するためには、遮光板
１０を移動させたりウェハ４と光源２との成す角を変え
たりしなければならず、繁雑な作業が必要となるという
問題がある。

【０００８】また、図６及び図７に示す装置では、ウェ
ハ全体を斑なく照明することができないため、大型のウ
ェハの外観を検査する場合には、この種の装置を複数個
必要となり、コスト的にも不利になるという問題があ
る。また、図８に示す装置では、散乱光の集合となるた
め、ウェハ表面上のごみや傷等の異物６の判断が困難に
なるという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされ、その目的は、簡単且つ低価格な構成で、大
型基板全体を斑なく照明できると共に、基板上の異物検
出能力に富み、且つ、基板の外観検査を効率よく行なえ
る外観検査用投光装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基板表面を照明して、前記基板の
外観検査を行う投光装置であって、照明光路中を導光さ
れた光を平行光束に規制する第１の光学手段と、

【００１１】この第１の光学手段を介して導光される前
記平行光束に対して挿脱可能に構成され、前記平行光束
に所定の光学的特性を与えて前記基板表面全体を照明可
能に構成された第２の光学手段と、を備えている。

【００１２】

【作用】本発明の投光装置において、第２の光学手段を
照明光路中から脱出させ、第１の光学手段のみを照明光
路中に配置させることによって、平行光束が基板表面全
体に照明されて外観検査が行われる。また、第１及び第
２の光学手段を照明光路に挿入させることによって、所
定の光学的特性を有した照明光が基板表面全体に照明さ
れて所定の外観検査が行われる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る外観検査用投
光装置について、図１ないし図３を参照して説明する。

【００１４】図１に示すように、本実施例の外観検査用
投光装置は、照明光路中に配され、入射光を平行光束に
規制する集光用フレネルレンズ１８（厚さ５ｍｍ）と、
この集光用フレネルレンズ１８を介して導光された平行
光束に対して挿脱可能に構成され、導光された平行光束
を収束光束に規制する投光用フレネルレンズ２０（厚さ
５ｍｍ）と、この投光用フレネルレンズ２０を介して導
光された収束光束に対して挿脱可能に構成され、導光さ
れた収束光束に光学的特性を与えて観察試料、例えば、
対角５００ｍｍ以上の大型基板２２上を照明する散乱板
２４と、を備えている。

【００１５】集光用フレネルレンズ１８、投光用フレネ
ルレンズ２０及び散乱板２４は、供に、大型基板２２よ
りも大きな径（５００〜６００ｍｍ程度）を有してい
る。このため、大型基板２２は、その全体亘って斑なく
照明される。

【００１６】また、図１ないし図３に示すように、本実
施例の投光装置に用いられた光源２８には、例えば、メ
タルハライドランプ（１５０〜２５０Ｗ）が適用されて
いる。このような光源２８は、その発光点が楕円回転面
ミラー３０の第１焦点に位置付けられ、且つ、楕円回転
ミラー３０の第２焦点が、散乱板が設けられたゲート３
２となるように構成されている。また、ゲート３２と集
光用フレネルレンズ１８との間の距離は、この集光用フ
レネルレンズ１８の焦点距離（ｆ）と一致している。

【００１７】なお、光源２８とゲート３２との間には、
熱線吸収フィルタ３４が設けられている。また、ゲート
３２に配される散乱板は、２０〜３０ｍｍの大きさを有
しており、ゲート３２から均一照明光を出射させる機能
を有する。以下、このような構成を有する本実施例の外
観検査用投光装置の動作について図１ないし図３を参照
して説明する。

【００１８】まず、照明光として面光源を選択する場合
について、図１を参照しつて説明する。この場合、照明
光路中には、投光用フレネルレンズ２０及び散乱板２４
が挿入されている。

【００１９】図１に示すように、光源２８から発光され
た照明光は、楕円回転ミラー３０、熱線吸収フィルタ３
４及びゲート３２を介してフィルタ（グリーン、イエロ
ー、偏光板等）３６を透過し、集光用フレネルレンズ１
８に照射される。集光用フレネルレンズ１８に照射され
た照明光は、平行光束に規制され、投光用フレネルレン
ズ２０を介して散乱板２４に照射される。この散乱板２
４を透過した照明光は、シャーカステン照明光となり、
均一な面光源となって大型基板２２の全面に斑なく照明
される。

【００２０】このような面光源は、特に、基板上のレジ
スト等の膜厚の斑あるいは透明導電膜（ＩＴＯ）上のピ
ンホールや膜下のごみ等の検査に適しており、その大型
基板２２の全面に亘って均一な照度となると共に、基板
表面に存在する異物４２によって形成される干渉パター
ンを観察者の目４０を介して高精度に観察することがで
きる。

【００２１】次に、照明光として収束光束を選択する場
合、図２に示すように、散乱板２４を照明光路外に回避
させることによって、集光用フレネルレンズ１８を介し
て投光用フレネルレンズ２０に照射された照明光は、収
束光束となり、大型基板２２の全面に斑なく照明され
る。

【００２２】大型基板２２から反射した反射照明光は、
観察者の目４０の近傍位置Ｓに結像される。このとき、
大型基板２２の表面にごみや傷等の異物４２が存在して
いる場合、この異物４２から散乱光が発生して、近傍位
置Ｓでは結像しなくなる。この結果、観察者は、光軸外
から微小散乱光を目視観察することで、大型基板２２の
表面の異物４２の存在を確認できる。なお、近傍位置Ｓ
に、例えば遮光板（図示しない）を配置させて、基板表
面から直接反射した反射光が目４０に入射しないように
構成することも好ましい。

【００２３】このような収束光束は、特に、基板に印刷
されたパターンの乱れや斑あるいは基板表面のごみや傷
等の検査に適しており、その大型基板２２の面上での照
度が極めて明るいため、異物４２の確認が容易となるば
かりでなく、光源像が目４０に入射されないため、まぶ
しくならず、観察に支障を来すこともない。

【００２４】また、照明光として平行光束を選択する場
合、図３に示すように、投光用フレネルレンズ２０及び
透過型液晶板２４を照明光路外に回避させることによっ
て、集光用フレネルレンズ１８を透過して形成された平
行光束は、大型基板２２の全面に斑なく照明される。

【００２５】このような平行光束は、特に、大型基板の
一括検査や基板表面のごみや傷の検査に適しており、そ
の大型基板２２の全面に亘って一括照明することができ
るため、基板外観検査効率を向上させることができる。

【００２６】上述したように、本実施例の投光装置は、
集光用フレネルレンズによって規定された照明光路に対
して挿脱可能な投光用フレネルレンズ及び散乱板を、適
宜、選択的に挿入／脱出させるだけで、所定の光学的特
性を有した照明光を大型基板の全面を斑なく照明させる
ことができため、異物検出能力が向上すると共に基板の
外観検査を効率よく行なうことができる。

【００２７】なお、本発明は上述した実施例の構成に限
定されることはない。例えば、偏光板が挿入されたフィ
ルタ３６から導光された照明光を受光可能な位置に、ア
ナライザとしてフィルム状偏光膜が形成されたガラス板
を配置させて、大型基板２２の偏光観察を行うように構
成してもよい。なお、係る偏光観察は、観察者が偏光板
が設けられた眼鏡等を掛けて、光源像位置に目４０を置
くことによっても行うことができる。また、上述した実
施例では、観察者による目視検査について説明したが、
画像処理装置を介して基板外観検査を行うように構成し
てもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明の外観検査用投光装置は、集光用
フレネルレンズによって規定された照明光路に対して挿
脱可能な投光用フレネルレンズ及び散乱板を、適宜、選
択的に挿入／脱出させるだけで、所定の光学的特性を有
した照明光を大型基板の全面を斑なく照明させることが
できため、基板外観検査の作業効率を向上させることが
できると共に、基板表面全体に亘る異物検出能力に優
れ、且つ、基板外観の検査効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る外観検査用投光装置の
構成を概略的に示す図であって、面光源を用いて基板表
面全体の観察を行っている状態を示す図。

【図２】図１に示す装置を用いて、収束光束によって基
板表面全体の観察が行われている状態を示す図。

【図３】図１に示す装置を用いて、平行光束によって基
板表面全体の観察が行われている状態を示す図。

【図４】従来の投光装置の概略図であって、拡散光によ
って基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図５】図４に示す装置に遮光板を設けて、基板表面の
観察が行われている状態を示す図。

【図６】従来の投光装置の概略図であって、収束光束に
よって基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図７】従来の投光装置の概略図であって、平行光束に
よって基板表面の観察が行われている状態を示す図。

【図８】従来の投光装置の概略図であって、複数のオプ
チカルファイバを用いて基板表面の観察が行われている
状態を示す図。

【符号の説明】

１８…集光用フレネルレンズ、２０…投光用フレネルレ
ンズ、２２…大型基板、２４…散乱板、２８…光源。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面を照明して、前記基板の外観検
   査を行う投光装置であって、 照明光路中を導光された光を平行光束に規制する第１の
   光学手段と、 この第１の光学手段を介して導光される前記平行光束に
   対して挿脱可能に構成され、前記平行光束に所定の光学
   的特性を与えて前記基板表面全体を照明可能に構成され
   た第２の光学手段と、を備えていることを特徴とする外
   観検査用投光装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学手段は、第１のフレネル
   レンズであることを特徴とする請求項１に記載の外観検
   査用投光装置。
3. 【請求項３】 前記第２の光学手段は、前記第１の光学
   手段を介して導光された前記平行光束に対して挿脱可能
   に構成され、前記平行光束を収束光束に規制する第２の
   フレネルレンズと、前記第２のフレネルレンズを介して
   導光された前記収束光束に対して挿脱可能に構成され、
   前記収束光束に所定の光学的特性を与えて前記基板表面
   全体を照明する散乱板と、を備えていることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の外観検査用投光装置。