JPH06331529A - 微粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被検査物に存在する微粒子を高精度に検出する
ことができ、信頼性の高い微粒子検出装置を提供するこ
とにある。 【構成】レ−ザ光１２を液晶基板１３に走査する走査光
学系２と、液晶基板１３に存在する微粒子からの散乱光
１９を光電変換して散乱光信号を出力する光電変換器５
と、散乱光信号を処理する信号処理部６とを具備し、さ
らに、走査光学系２がレ−ザ光１２の強度を分割する位
相差発生手段８を有する。

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、液晶基板やウ
エハの表面に存在する微粒子を光学式に検出する微粒子
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイパネルやウエ
ハ等の製造の際には、基板表面に存在する微粒子の検出
が行われる。検出対象とされる微粒子としては、基板に
付着したダストや、散布されたミクロパ−ル（球形粒
子、例えば粒径が６μｍ）等が在る。

【０００３】一般的な微粒子検出装置においては、基板
の表面に検査光のスポットが走査され、微粒子からの散
乱光が散乱光検出器によって検出される。得られたデ−
タはソフトウエアによって処理される。散乱光のデ−タ
は予め決められたしきい値と比較され、しきい値を越え
た場合に、このデ−タが微粒子に因るデ−タであると判
定される。検査光の位置と散乱光の発生のタイミングと
の関係から微粒子の座標の情報が得られ、散乱光の強度
から微粒子の大きさの情報が得られる。

【０００４】検出可能な最小粒径は、粒子に因る信号
と、光源や電気回路のノイズとの比によって決定され
る。そのため、一部の微粒子検出装置は、バンドパスフ
ィルタを使用してノイズを低減し、検出感度を向上して
いる。

【０００５】また、微粒子検出装置では、基板上のパタ
−ンが形成された範囲に存在する微粒子を検出すること
が必要であり、それ以外の範囲に存在する微粒子の検出
は、通常、必要とはされない。このため、従来の微粒子
検出装置においては、基板全面についての検査デ−タが
得られた後、ソフトウエア上の操作によって不必要な領
域のデ−タが削除される。

【０００６】ソフトウエア上において、検査領域が所定
のサイズのメッシュにより区切られ、各メッシュ内で検
出された最大の粒子がそのメッシュの代表として選択さ
れる。そして、メッシュ毎に最大の粒子の大きさが判断
され、この粒子が計数される。

【０００７】また、特にミクロパ−ルを検出するための
装置には、基板上の数ケ所を顕微鏡を介して撮像し、得
られた画像を処理してミクロパ−ルの数を数えるタイプ
のものがある。このミクロパ−ル検出装置においては、
サンプル点が少ないため、基板全体についてのミクロパ
−ルの散布密度は、各サンプル点のデ−タを基にして推
測される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
にバンドパスフィルタを使用して粒子の信号とノイズと
を分離するタイプの微粒子検出装置においては、ノイズ
を完全に除去し、粒子の信号のみを取り出せば、高精度
な検出が可能になると考えられる。しかし、粒子の粒径
がスポット径よりも小さい場合、粒子の信号の周波数成
分は粒径の違いに因って変化する。このため、過度に狭
帯域なバンドパスフィルタを使用すると、粒子の信号を
充分に取り出せない場合が生じる。

【０００９】例えば、基板に付着したダストを検出する
場合には、予め粒子の大きさを知ることが難しいため、
粒子の信号の周波数成分がバンドパスフィルタの通過帯
域に含まれない場合が生じる。したがって、単に狭帯域
なバンドパスフィルタを使用しても、粒子の信号とノイ
ズとを充分に分離させることは難しい。

【００１０】また、前述のように基板の全面に検査光を
走査したのち、ソフトウエア上で不必要な範囲の検査デ
−タを削除する場合には、必要なデ−タを得るために多
くの時間を要し、検査時間が長くなる。

【００１１】さらに、先に必要な検査デ−タを得た後、
これらの検査デ−タをソフトウエア上でまとめて処理す
る場合には、検査光の走査から検出結果を得るまでに多
くの時間を要するため、更に検査時間が長くなる。

【００１２】検査領域をメッシュで区切り、メッシュ毎
の最大の粒子を代表として検出する場合には、各メッシ
ュ中の粒子数を知ることはできない。したがって、粒子
としてミクロパ−ルを検出する場合に、ミクロパ−ルの
散布密度を検査できない。

【００１３】また、基板上の数ケ所を観察するミクロパ
−ル検出装置においても、全体的な散布密度を正確に検
査することはできない。また、ミクロパ−ルの散布密度
は、局所的にはばらついているため、サンプル点の数が
少ないと、検査精度が低い。そして、検査精度を高める
ために単にサンプル点の数を増やすと、検査に多大な時
間を要する。

【００１４】さらに、基板の表面に薄膜が形成されてい
る場合、ダスト等が膜中に存在することがある。このよ
うな場合、薄膜の表面に微小な傾斜が生じるため、検査
光の反射、吸収、及び、散乱が起き、粒子の検出が困難
になる。本発明の目的とするところは、被検査物に存在
する微粒子を高精度に検出することができ、信頼性の高
い微粒子検出装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために請求項１の発明は、検査光を被検査物に走
査する走査光学系と、被検査物に存在する微粒子からの
散乱光を光電変換して散乱光信号を出力する光電変換手
段と、散乱光信号を処理する信号処理部とを具備し、さ
らに、走査光学系が検査光の強度を分割する検査光強度
分割手段を有する。

【００１６】また、請求項４の発明は、検査光を被検査
物に走査する走査光学系と、被検査物に存在する微粒子
からの散乱光を光電変換して散乱光信号を出力する光電
変換手段と、複数の検査用メッシュを設定し、散乱光信
号を検査用メッシュ毎に処理する信号処理部とを具備し
た。

【００１７】また、散乱光を検出して光電変換手段へ送
る散乱光検出器を備えるとともに、この散乱光検出器の
向きが検査光の正反射光に対して所定角度でずらされ、
散乱光検出器が膜内粒子からの反射光を取り込む。そし
て、これらの発明は、被検査物に存在する微粒子を高精
度に検出することができ、微粒子検出装置の信頼性を向
上する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１〜図１８に基
づいて説明する。図１〜図５は本発明の第１実施例を示
しており、図１中の符号１は微粒子検出装置である。こ
の微粒子検出装置１は、走査光学系２、検査光制御手段
としてのレ−ザ制御部３、散乱光検出器４、光電変換手
段としての光電変換器５、及び、信号処理部６を備えて
いる。

【００１９】これらのうち走査光学系２には、レ−ザ発
振器７、検査光強度分割手段としての位相差発生手段
８、ポリゴンスキャナ９、及び、ｆθレンズ１０が備え
られている。位相差発生手段８はガラス板からなるもの
で、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように真円状に加工さ
れている。さらに、位相差発生手段８の一つの面の半分
には位相差発生用の薄膜１１が形成されている。薄膜１
１は、これを通過する光の位相に変化を与える。そし
て、薄膜１１の厚さは、通過する光の位相の変化が１／
２波長（π）分になるよう設定されている。

【００２０】位相差発生手段８は、レ−ザ発振器７とポ
リゴンスキャナ９との間に配置されている。レ−ザ発振
器７から発振された検査光としてのレ−ザ光１２は、位
相差発生手段８を通過してポリゴンスキャナ９に達す
る。そして、レ−ザ光１２は、ポリゴンスキャナ９及び
ｆθレンズ１０によって、被検査物としての液晶基板
（以下、基板と称する）１３に一次元走査される。図１
中の矢印Ａは、走査光学系２によるレ−ザ光１２の主走
査方向を示している。

【００２１】基板１３は一軸式の基板移動ステ−ジ（図
示しない）に載置されており、矢印Ｂで示すように主走
査方向（矢印Ａ）に対して直交する方向に変位させられ
る。そして、走査光学系２と上記基板移動ステ−ジとに
よって、レ−ザ光１２のスポットが基板１３に二次元走
査される。

【００２２】ここで、走査光学系２や基板移動ステ−ジ
としては、一般的な種々のものを採用できるので、これ
らについての説明は省略する。前記レ−ザ制御部３に
は、図３に示すように、基準クロック発生回路１４、計
数回路１５、メモリ１６、及び、レ−ザドライバ１７が
備えられている。計数回路１５には、基準クロック信号
と検査開始信号(start pulse) とが入力される。メモリ
１６には基板１３の検査領域に関する情報が記憶されて
おり、計数回路１５の出力信号に応じてメモリ１６のア
ドレスの内容が読み出される。レ−ザドライバ１７はメ
モリ１６から読み出された信号に基づいて、レ−ザ発振
器７の出力をＯＮ／ＯＦＦする。

【００２３】前記散乱光検出器４は、レ−ザ光１２の主
走査ライン１８に真上から対向している。そして、散乱
光検出器４は、発生した散乱光１９を受け、この散乱光
１９を光源変換器５へ集光する。光電変換器５は、散乱
光を光電変換し、散乱光信号を信号処理部６に送る。散
乱光検出器４や光電変換器５としては、一般的な種々の
ものを採用できるので、ここでは、これらについての説
明は省略する。

【００２４】信号処理部６には、図４に示すように判定
部２０が備えられており、この判定部２０はバンドパス
フィルタ２１と第１の判定回路２２とを有している。さ
らに、信号処理部６には、第２の判定回路２３が備えら
れており、光電変換器５からの信号が判定部２０と第２
の判定回路２３とに入力される。第１の判定回路２２と
第２の判定回路２３とは論理和回路２４に接続されてお
り、この論理和回路２４によって両判定回路２２、２３
の出力の論理和が求められる。

【００２５】つぎに、上述の微粒子検出装置１の作用を
説明する。まず、レ−ザ発振器７から発振されたレ−ザ
光１２が、位相差発生手段８の中心部を通過し、ポリゴ
ンスキャナ９やｆθレンズ１０によって基板１３の表面
２５に走査される。レ−ザ１２の走査範囲内に粒子が存
在した場合、レ−ザ光１２が散乱され、発生した散乱光
１９が散乱光検出器４及び光電変換器５を経て、電気信
号に変換される。

【００２６】レ−ザ制御部３においては、図３に示すよ
うに、計数回路１５が検査開始からのクロックパルス数
を計数してメモリ１６へ送る。計数回路１５の出力信号
には基板１３の位置情報が含まれており、検査開始から
のクロックパルス数に基づいて前記基板移動ステ−ジの
変位量を知ることができる。計数回路１５の出力信号に
基づいて、メモリ１６に記憶された検査領域に関する情
報が読み出される。そして、レ−ザドライバ１７は、基
板１３が所定の位置に達するとレ−ザ発振器７の出力を
ＯＮし、レ−ザ光１２が検査領域から外れるとレ−ザ発
振器７の出力をＯＦＦする。この結果、レ−ザ光１２は
予め決められた検査領域のみに走査される。

【００２７】また、位相差発生手段８には薄膜１１が形
成されているので、レ−ザ光１２は位相差発生手段８を
通過する際に二分割される。薄膜１１を通過した光線の
位相は、通過しなかった光線の位相に対して１／２波長
分ずれる。このため、基板１３に照射されたレ−ザ光１
２のスポットにおける強度分布も図５（ａ）に示すよう
に二分割され、波形には二つの山が現れる。

【００２８】図５（ｂ）は、レ−ザ光１２の走査範囲中
に微粒子が存在した場合の、強度プロファイルの波形の
一例を示している。二つのピ−クが現れているが、ノイ
ズの影響によって、二つのピ−クの間の部分は曖昧にな
っている。ここで、二つのピ−クの間隔をＳ［秒］と表
す。

【００２９】信号処理部６においては、まず、判定部２
０のバンドパスフィルタ２１が、光電変換器５の出力信
号から１／Ｓ[Hz]以外の周波数成分をノイズとして除去
する。さらに、第１の判定回路２２が、バンドパスフィ
ルタ２１を通過した信号のうち、予め決められたしきい
値Ｃ₁ （図示しない）以上の信号を微粒子に因る信号と
して判定する。そして、第１の判定回路２２の判定結果
は論理和回路２４へ送られる。

【００３０】光電変換器５の出力信号は第２の判定回路
２３にも送られる。第２の判定回路２３は、光電変換器
５の出力信号を、予め設定されたしきい値Ｃ₂ と比較
し、しきい値以上の信号を微粒子に因る信号と判定す
る。そして、第２の判定回路２３の判定結果は論理和回
路２４へ送る。ここで、図５（ｃ）の縦軸のレンジは図
５（ｂ）よりも大きく設定されている。

【００３１】例えば、図５（ｂ）に示す場合よりも大き
い微粒子が存在する場合、強度プロファイルの波形は、
図５（ｃ）に示すような形になる。この信号において
は、図５（ｂ）の信号に比べて、１／Ｓに近い周波数の
ノイズ成分が多く含まれている。さらに、光強度のピ−
ク値は高まっているが、１／Ｓの周波数成分は弱まって
いる。つまり、バンドパスフィルタ２１を通過した信号
は、粒径が小さい場合に比べて弱まる。

【００３２】しかし、両判定回路２２、２３の判定結果
が論理和回路２４に入力されるので、両方のしきい値Ｃ
₁ 、Ｃ₂ を越えた信号が判別される。この結果、１／Ｓ
に近いノイズ成分が除去され、散乱光信号の精度が高め
られる。論理和回路２４の演算結果は、光電変換器５の
出力信号から微粒子に因る信号を取出すために利用さ
れ、論理和回路２４に基づいて微粒子の有無及び粒径が
判別される。そして、微粒子の粒径が分類される。

【００３３】なお、二値化信号を利用して微粒子の判別
を行うために、従来と同様にソフトウエア上においてデ
−タ演算を行うことが可能である。このため、ここでは
デ−タ演算についての説明は省略する。

【００３４】上述のような微粒子検出装置１において
は、図１中に示すように走査光学系２に位相差発生手段
８が備えられており、この位相差発生手段８によってレ
−ザ光１２が二分割される。このため、散乱光信号に
は、図５（ａ）に示すように二つのピ−ク（周期Ｓ）が
形成される。したがって、散乱光信号に微粒子の情報を
明確に表すことができる。

【００３５】また、信号処理部６には、バンドパスフィ
ルタ２１、二つの判定回路２２、２３、及び、論理和回
路２４が備えられている。散乱光信号はバンドパスフィ
ルタ２１に通され、１／Ｓの周波数成分が取出される。
さらに、バンドパスフィルタ２１を通過する前と後の信
号の論理和が求められ、微粒子に関する信号が得られ
る。したがって、１／Ｓに近い周波数のノイズ成分を除
去することが可能になり、散乱光信号のデ−タ精度が向
上する。そして、従来よりも高感度な微粒子検出が可能
になる。さらに、狭帯域なバンドパスフィルタを使用し
て、粒子の大きさに関わらずに、粒子に因る信号を精度
よく取出すことができる。

【００３６】また、第２の判定回路２３が設けられてお
り、この第２の判定回路２３は、光電変換器５の出力信
号をしきい値Ｃ₂ と比較する。このため、微粒子の粒径
の判定が可能である。したがって、上述の微粒子検出装
置１によれば、微粒子の有無と粒径とを同時に判定でき
る。そして、粒径の判定を従来より高精度に行うことが
できる。また、従来よりも広い範囲の粒径の微粒子を検
出することができる。

【００３７】また、図３に示すように、レ−ザ発振器７
の出力が基板１３の位置情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦさ
れるので、レ−ザ光１２の照射範囲を任意に設定でき
る。したがって、レ−ザ光１２を検査領域のみに照射す
ることが可能である。そして、ソフトウエア上において
不必要な範囲のデ−タを削除する工程等が不要になり、
検査時間を短縮することが可能になる。また、ソフトウ
エア上でのデ−タ演算を、検査領域毎に行うことも可能
である。

【００３８】なお、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で
種々に変形することが可能である。例えば、本実施例で
はレ−ザ光１２のスポットを二分割するために、薄膜１
１が形成されたガラス板８ａが利用されているが、本発
明はこれに限定されるものではなく、種々の分割技術を
採用することが可能である。具体的には、例えば以下の
ようなことが考えられる。 (1) ガラス板８ａに光路の半分を遮るように薄膜を形成
する。 (2) ガラス板８ａの半分の厚みを変化させる。 (3) レ−ザ光１２の光路を二分割し、位相差が１／２に
なるよう光路差を設定する。

【００３９】さらに、位相差を発生させる以外の方法と
して、以下のようなことが考えられる。 (1) オ−ラストンプリズムを使用してレ−ザ光１２を二
つに分ける。 (2) ハ−フミラ−を使用してレ−ザ光１２を二つに分け
る。 (3) ビ−ムスプリッタを使用してレ−ザ光１２を二つに
分ける。 (4) 二つのレ−ザ発振器を用いる。

【００４０】つぎに、本発明の第２実施例を図６〜図８
に基づいて説明する。なお、第１実施例と同様の部分に
ついては同一番号を付し、その説明は省略する。図６中
の符号３１は微粒子検出装置を示している。この微粒子
検出装置３１は、走査光学系３２、レ−ザ制御部３、散
乱光検出器３３、光電変換器５、及び、信号処理部３４
を有している。

【００４１】これらのうち走査光学系３２には、レ−ザ
発振器７、ポリゴンスキャナ９、ｆθレンズ１０、及
び、反射ミラ−３５が備えられている。レ−ザ発振器７
から発振された検査光としてのレ−ザ光１２は、ポリゴ
ンスキャナ９、ｆθレンズ１０、反射ミラ−３５によっ
て、被検査物としての液晶基板（以下、基板と称する）
１３に一次元走査される。基板１３は、第１実施例と同
様に、主走査方向（矢印Ａ）に対して直交する方向（矢
印Ｂ）に変位させられる。そして、走査光学系３２と基
板移動ステ−ジ（図示しない）とによって、レ−ザ光１
２のスポットが基板１３に二次元走査される。

【００４２】なお、第１実施例の走査光学系２から位相
差発生手段８を除いたものを本実施例の走査光学系とし
て用いることも可能である。前記散乱光検出器３３は主
走査ライン１８に真上から対向している。散乱光検出器
３３は、発生した散乱光１９を受け、この散乱光１９を
光源変換器５へ送る。光電変換器５は、散乱光を光電変
換し、散乱光信号を信号処理部３４に送る。なお、散乱
光検出器として、第１実施例の散乱光検出器４を用いる
ことも可能である。

【００４３】図７に示すように、信号処理部３４は、Ｉ
／Ｖ変換器３６、ピ−クホ−ルド回路３７、Ａ／Ｄ変換
器３８、コンパレ−タ３９、及び、メモリ４０を有して
いる。メモリ４０には、基板１３の検査領域及び検査用
メッシュに関する情報が記憶されている。さらに、信号
処理部３４には、第１及び第２のカウンタ４１、４２が
備えられている。

【００４４】光電変換器５の出力信号は、Ｉ／Ｖ変換器
３６により所定の増幅率で電圧信号に変換され、ピ−ク
ホ−ルド回路３７によって最大値処理される。ピ−クホ
−ルド回路３７の出力信号はＡ／Ｄ変換器３８によって
デジタル信号に変換され、コンパレ−タ３９に送られ
る。コンパレ−タ３９にメモリ４０の所定のアドレスの
デ−タが読み出されており、このデ−タがコンパレ−タ
３９においてピ−クホ−ルド回路３７のホ−ルド値と比
較される。ホ−ルド値がデ−タよりも大きい場合には、
メモリ４０の内容が書換えられる。

【００４５】各カウンタ４１、４２はメモリ４０に接続
されている。第１のカウンタ４１はピ−クホ−ルド回路
３６とＡ／Ｄ変換器３８にも接続されている。さらに、
各カウンタ４１、４２には検査開始信号(start pulse)
が入力される。第１のカウンタ４１の出力信号には、主
走査方向（矢印Ａの方向）の位置情報が含まれている。
また、第２のカウンタ４２の出力信号には、基板１３の
移動方向（矢印Ｂの方向）の位置情報が含まれている。

【００４６】本実施例においては、図８に示すように検
査のためのメッシュ４３…が設定される。メッシュ４３
…の境界はメモリ４０に記憶されている。各メッシュ４
３の形状は例えば１mm角の正方形であり、境界の太さは
60μｍ程度である。レ−ザ光１２の一回の主走査によっ
て、複数のメッシュに関するデ−タが得られる。また、
レ−ザ光１２は、各メッシュ４３の全域のデ−タを得る
ために複数回シフトされる。

【００４７】なお、メッシュの設定は、従来と同様に行
うことが可能である。また、図８では、図を簡略化する
ために、レ−ザ光１２のシフト回数が実際よりも少なく
示されている。

【００４８】両カウンタ４１、４２の出力信号は、各メ
ッシュ４３毎にメモリ４０のアドレスを指定するために
利用される。また、第１のカウンタ４１を利用して、ピ
−クホ−ルド回路３７のセット・リセット、及び、Ａ／
Ｄ変換器の動作タイミングが制御される。

【００４９】つぎに、上述の微粒子検出装置３１の作用
を説明する。まず、レ−ザ光１２が基板１３に二次元走
査される。基板１３上に微粒子が存在する場合、散乱光
１９が発生し、この散乱光１９が、散乱光検出器３３及
び光電変換器５を経て散乱光信号に変換される。そし
て、この散乱光信号は信号処理部３４に送られる。

【００５０】図９は信号処理部３４における信号処理を
示している。図中において、Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｄ₁ 、Ｄ₂ 、
及び、Ｗは、Ｉ／Ｖ変換器３６、ピ−クホ−ルド回路３
７、Ａ／Ｄ変換器３８、Ｄ₂ はメモリ４０、及び、コン
パレ−タ３９の出力信号の一例をそれぞれ表している。

【００５１】Ｉ／Ｖ変換器３６の出力信号Ｓ₁ は、ピ−
クホ−ルド回路３７によって最大値処理される。ピ−ク
ホ−ルド回路３７の処理は、第１のカウンタ４１により
所定のメッシュ単位でリセットされる。Ｓ₂ 上の一点鎖
線４４、４４はリセット位置を示している。リセットの
直前の値が最大値として扱われる。なお、Ｓ₁ 、Ｓ₂の
高さは、得られた散乱光の強度に対応している。

【００５２】ピ−クホ−ルド回路３７のホ−ルド値は、
Ａ／Ｄ変換器３８によってデジタル信号Ｄ₁ に変換され
たのち、メモリ４０のデ−タ信号Ｄ₂ と比較される。デ
−タ信号Ｄ₂ は、各メッシュに対応するアドレスに格納
されたデ−タを表している。Ｄ₁ がＤ₂ よりも大きい場
合、コンパレ−タ３９の出力ＷがHighレベルになり、こ
れに伴って、メモリ４０のアドレス内のデ−タがＡ／Ｄ
変換器３８の出力値に書換えられる。

【００５３】この操作は、各メッシュ毎に行われる。こ
の結果、各メッシュ中で検出された散乱光信号のうちで
最大の信号がメモリ４０に記憶される。散乱光信号の強
度は、粒子が大きくなるにしたがって増すので、メモリ
４０に記憶されたデ−タに基づいて、粒子の有無及び粒
径を判定できる。

【００５４】すなわち、本実施例の微粒子検出装置３１
においては、信号処理部３４にピ−クホ−ルド回路３
７、コンパレ−タ３９、及び、メモリ４０が備えられて
おり、信号処理部３４で散乱光信号の最大値処理が行わ
れる。さらに、最大値処理された信号は、メッシュ毎に
メモリ４０に記憶される。

【００５５】したがって、従来例のような複雑なソフト
ウエアを利用することなく粒子の有無及び粒径を判定で
きる。この結果、レ−ザ光１２の走査とデ−タ処理とを
略同時に行うことができる。そして、レ−ザ光１２の全
面走査の後にソフトウエア上でデ−タ処理を行った場合
に比べて、微粒子検査を高速化することが可能になる。

【００５６】また、本実施例の粒子検出装置３１は、検
出異物数の影響を受けない。なお、本実施例ではメッシ
ュの制御のためにカウンタ４１、４２が用いられている
が、本発明はこれに限定されず、一般的な種々の手段を
採用することができる。例えば、基板移動ステ−ジに通
常備えられているドライバを利用することが考えられ
る。

【００５７】また、ピ−クホ−ルド回路３７を二つの回
路で構成してもよい。つぎに、本発明の第３実施例を図
１０〜図１１に基づいて説明する。なお、前述の各実施
例と同様の部分については同一番号を付し、その説明は
省略する。

【００５８】図１０は本実施例の粒子検出装置の要部を
示しており、図中の符号５１は信号処理部である。この
信号処理部５１には、第１及び第２のカウンタ４１、４
２、Ｉ／Ｖ変換器３６、コンパレ−タ５２、第３のカウ
ンタ５３、加算器５４、メモリ４０、及び、ＣＰＵ５５
が備えられている。ＣＰＵ５５には表示器５６が接続さ
れている。

【００５９】光電変換器５の出力信号は、Ｉ／Ｖ変換器
３６により電圧信号に変換され、コンパレ−タ５２で予
め設定されたしきい値と比較される。コンパレ−タ５２
の出力信号は第３のカウンタ５３によって計数される。
計数は検査のためのメッシュ毎にリセットされる。計数
結果は、加算器５４によりメモリ４０に記憶された値に
加算され、メモリ４０に格納される。メモリ４０のアド
レスは、第２実施例と同様に、第１及び第２のカウンタ
４１、４２によって指定される。

【００６０】レ−ザ光１２が基板１３の検査領域の全体
に走査されたのち、ＣＰＵ５５がメモリ４０に格納され
た検査デ−タを読み出して平滑化処理を行う。ＣＰＵ５
５による平滑化の結果は表示器５６に表示される。

【００６１】本実施例では、上述の機器以外の構成とし
て、第２実施例と同様のものが採用されている。つぎ
に、上述の信号処理部５１の作用を説明する。

【００６２】本実施例においては、粒子として、基板１
３に散布された多数のミクロパ−ルを考える。この粒子
（ミクロパ−ル）からの散乱光の一部が光電変換されて
信号処理部５１に入力される。光電変換器５の出力信号
はＩ／Ｖ変換器３６によって電圧信号に変換され、例え
ば図１０に示す散乱光信号Ｓが得られる。

【００６３】レ−ザ光１２が粒子に当たると、信号Ｓに
第１のハイレベルＳ₁ が現れる。散乱光信号Ｓがコンパ
レ−タ５２へ送られ、ハイレベルＳ₁ は、予め設定され
たしきい値Ｃと比較される。Ｓ₁ がＣよりも大きい場
合、コンパレ−タ５２は出力をHighにする。また、第１
のハイレベルＳ₁ よりも小さい第２のハイレベルＳ₂ が
現れ、このＳ₂ がＣよりも低い場合、コンパレ−タ５２
は出力をLow にする。

【００６４】コンパレ−タ５２の出力は第３のカウンタ
５３へ送られ、Highの回数が計数される。計数はメッシ
ュ毎に行われる。このため、Highの回数は各メッシュ中
の粒子の数を表すこととなる。

【００６５】計数結果は加算器５４へ送られる。加算器
５４には、メモリ４０に記憶された所定のアドレスのデ
−タが読み出されており、このデ−タが加算器５４にお
いて第３のカウンタ５３の計数結果と加算される。そし
て、加算結果は、メモリ４０の所定のアドレスに格納さ
れる。レ−ザ光１２の走査は、一つのメッシュに対して
複数回行われる。このため、上述のように第３のカウン
タ５３の計数結果を順次加算することにより、各メッシ
ュから検出された粒子の総数がメモリ４０に格納され
る。

【００６６】メモリ４０のデ−タは、ＣＰＵ５５によっ
て読み出されて平滑化処理される。平滑化処理は図１２
に示すように行われる。つまり、１つのメッシュ（ｅ）
の検査結果が隣接する８つのメッシュ（ａ〜ｄ、ｆ〜
ｉ）の検査結果と合計し、９つのメッシュの平均ｘを求
める。そして、この平均値ｘがメッシュｅのデ−タとし
て用いられる。

【００６７】各メッシュについて同様な平滑化処理が行
われ、全体の処理結果が数値デ−タとして表示器５６に
表示される。すなわち、本実施例の微粒子検出装置にお
いては、レ−ザ光１２が検査領域の全体に走査され、検
査領域の全体が観察される。そして、得られた散乱光信
号Ｓは信号処理部５１において逐次処理される。したが
って、従来のミクロパ−ル検出器のように数ケ所のみを
観察した場合に比べて、高精度な微粒子検出を高速に行
うことができる。

【００６８】また、本実施例の微粒子検出装置において
は、しきい値Ｃ以上のハイレベルＳ₁ が計数され、計数
結果がメモリ４０のデ−タに逐次加算される。そして、
加算結果がメッシュの位置情報とともにメモリ４０に格
納される。したがって、各メッシュ中の粒子の数を知る
ことができる。そして、基板１３の検査領域全体のデ−
タが得られるので、粒子の散布状態を知ることができ
る。

【００６９】また、得られた散布状態のデ−タは平滑化
処理されるので、検査デ−タがメッシュ毎に大きくばら
つくことを防止できる。この結果、粒子の散布密度分布
がより分かり易くなる。

【００７０】なお、本実施例では、平滑化処理のため
に、各メッシュについて隣接する８つのメッシュとの平
均値ｘが求められているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、種々の平滑化処理を採用することができ
る。例えば図１３に示すように、一旦設定されたメッシ
ュａ〜ｐを複数個ずつ（ここでは四つずつ）組合せて大
きな領域Ａ〜Ｄを設定し、各領域の平均値を求める。そ
して、得られた平均値を各領域Ａ〜Ｄのそれぞれのデ−
タとする。

【００７１】また、本実施例では、数値デ−タが表示器
５６に表示されるが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば、画像処理装置（図示しない）を利用
し、粒子数に応じて色の濃淡や種類を変えて表示器５６
に表示することが考えられる。濃淡の場合は検査デ−タ
が白黒表示され、色の種類の場合は検査デ−タがカラ−
表示される。このように検査結果を色で区別して表示し
た場合には、被検査物上の粒子の存在状況の全体の傾向
をつかみ易くなり、粒子の散布密度分布を容易に認識で
きる。

【００７２】さらに、本実施例では検査結果の表示のた
めに表示器５６が用いられているが、表示器５６の代わ
りに例えば印刷器を利用し、検査結果デ−タをプリント
アウトしてもよい。

【００７３】なお、場合によっては、検出結果を多色表
示するよりも白黒表示、或いは、少数色表示したほうが
検出結果の認識が容易である場合がある。したがって、
表示形態は適宜選択することが望ましい。

【００７４】つぎに、本発明の第４実施例を図１４及び
図１５に基づいて説明する。なお、前述の各実施例と同
様の部分については同一番号を付し、その説明は省略す
る。図１４は本実施例の微粒子検出装置の要部を示して
おり、図中の符号６１は信号処理部である。この信号処
理部６１には、第１及び第２のカウンタ４１、４２、Ｉ
／Ｖ変換器３６、第１及び第２のコンパレ−タ６２、６
３、インバ−タ６４、論理和回路６５、第３のカウンタ
５３、加算器５４、及び、メモリ４０が備えられてい
る。

【００７５】光電変換器５の出力信号は、Ｉ／Ｖ変換器
３６により電圧信号に変換され、両コンパレ−タ６２、
６３に送られる。各コンパレ−タ６２、６３には予め第
１及び第２のしきい値Ｃ₁ 、Ｃ₂ が設定されており、両
しきい値の関係はＣ₁ ＞Ｃ₂である。Ｉ／Ｖ変換器３６
の出力信号はしきい値Ｃ₁ 、Ｃ₂ と比較され、両コンパ
レ−タ６２、６３の比較結果は論理和回路６５に入力さ
れる。第１のコンパレ−タ６２の比較結果はインバ−タ
６４を経て論理和回路６５に入力される。

【００７６】論理和回路６５の出力は第３のカウンタ５
３によって計数される。計数は、第１のカウンタ４１に
よって制御され、メッシュ毎にリセットされる。計数結
果は加算器５４に送られ、メモリ４０から読み出された
デ−タに加算されたのち、メモリ４０に格納される。メ
モリ４０のアドレスは、第１及び第２のカウンタ４１、
４２により、メッシュ毎に指定される。

【００７７】つぎに、上述の信号処理部６１の作用を説
明する。本実施例においては、第３実施例と同様に粒子
として、基板１３に散布された多数のミクロパ−ルを考
える。粒子（ミクロパ−ル）からの散乱光の一部が光電
変換されて信号処理部６１に入力される。光電変換器５
の出力信号はＩ／Ｖ変換器３６によって電圧信号に変換
され、例えば図１５に示す散乱光信号Ｓが得られる。

【００７８】レ−ザ光１２が粒子に当たると、信号Ｓに
例えばハイレベルＳ₁ 〜Ｓ₃ が現れる。第１のコンパレ
−タ６２では、このハイレベルＳ₁ 〜Ｓ₃ がしきい値Ｃ
₁ と比較され、ハイレベルがＣ₁ 以上の場合には、第１
のコンパレ−タ６２がHighを出力する（信号Ｄ₁ ）。ま
た、ハイレベルがＣ₁ よりも小さい場合には、第１のコ
ンパレ−タ６２はLow を出力する。ここで、第１のしき
い値Ｃ₁ は、ハイレベルとして予想される最大の値以上
に設定されている。

【００７９】第２のコンパレ−タ６３においては、ハイ
レベルＳ₁ 〜Ｓ₃ と第２のしきい値Ｃ₂ とが比較され、
Ｓ₁ 〜Ｓ₃ がＣ₂ 以上の場合には、第２のコンパレ−タ
６３がHighを出力する（信号Ｄ₂ ）。また、Ｓ₁ 〜Ｓ₃
がＣ₂ よりも小さい場合には、第２のコンパレ−タ６３
はLow を出力する。ここで、第２のしきい値Ｃ₂ は、ハ
イレベルとして予想される最小の値よりも低く設定され
ている。

【００８０】第２のコンパレ−タ６３の出力は論理和回
路６５の一方の入力端子に入力され、第１の論理和回路
６３の出力はインバ−タ６４により反転されて（信号 I
nv）論理和回路６５の他方の入力端子に入力される。

【００８１】図１５中に示すように、例えば第１のハイ
レベルＳ₁ が第１のしきい値Ｃ₁ より小さく、第２のし
きい値Ｃ₂ よりも大きい場合、論理和回路６５にHighと
Highとが入力されるため、論理和回路６５の出力はHigh
になる（信号 And）。

【００８２】また、第２のしきい値Ｃ₂ よりも小さい第
２のハイレベルＳ₂ が現れた場合、インバ−タ６４の出
力はHighになり、第２のコンパレ−タ６３の出力はLow
になるため、論理和回路６５の出力はLow である。この
ハイレベルＳ₂ が発生する原因としては、ミクロパ−ル
よりも小さい粒子やノイズ等の影響が考えられる。

【００８３】第１のしきい値Ｃ₁ よりも大きい第３のハ
イレベルＳ₃ が現れた場合、インバ−タ６４の出力はLo
w になり、第２のコンパレ−タ６３の出力はHighになる
ため、論理和回路６５の出力はLow になる。このハイレ
ベルＳ₃ が発生する原因としては、ミクロパ−ルよりも
大きい粒子や、複数のミクロパ−ルの塊が存在する場合
が考えられる。

【００８４】つまり、論理和回路６５のHighの出力が粒
子の存在を表しており、このHighの回数が第３のカウン
タ５３によって計数される。第３のカウンタ５３の出力
は加算器４０に送られ、メモリ４０から読み出されたデ
−タと加算される。メモリ４０から読み出されるデ−タ
は、各メッシュに対応するアドレスのデ−タである。メ
ッシュの境界は、第１及び第２のカウンタ４１、４２の
出力に基づいて判断される。

【００８５】レ−ザ光１２の走査は一つのメッシュに対
して複数回行われる。上述のように第３のカウンタ５３
の計数結果をメモリ４０のデ−タに逐次加算しながら、
加算結果をメモリ４０に格納することによって、最終的
には、微粒子の総数が各メッシュ毎にメモリ４０に記憶
される。

【００８６】すなわち、本実施例の微粒子検出装置にお
いては、二つのコンパレ−タ６２、６３によって制限さ
れたハイレベルＳ₁ のみがカウントされる。そして、他
のハイレベルＳ₁ 、Ｓ₂ が除去されるため、検査デ−タ
の精度が高い。したがって、第３実施例と同様に微粒子
の数を検出できるだけではなく、より高精度な微粒子検
出を行うことが可能である。

【００８７】つぎに、本発明の第５実施例を図１６に基
づいて説明する。なお、前述の各実施例と同様の部分に
ついては同一番号を付し、その説明は省略する。図１６
は本実施例の微粒子検出装置の要部を示しており、図中
の符号７１は信号処理部である。この信号処理部７１の
大部分は第４実施例の信号処理部と同様であるが、信号
処理部７１には判定回路７２が追加されている。判定回
路７２は、第１のコンパレ−タ６２の出力端子に、イン
バ−タ６４と共通接続されている。判定回路７２は、第
１のコンパレ−タ６２の出力がHighになったときに、ハ
イレベルが微粒子に因り得られた信号であることを判定
する。また、判定回路７２は、第１及び第２のカウンタ
４１、４２に接続されており、両カウンタ４１、４２及
び第１のコンパレ−タ６２の出力に基づいて、微粒子の
位置を検知する。

【００８８】判定回路７２の判定結果を利用すれば、マ
イクロパ−ル及びこれよりも大きい微粒子（粒子塊を含
む）の数や位置を知ることができる。マイクロパ−ルよ
りも大きい微粒子は、製品の不良に結び付くことがある
ため、判定回路７２を設けて、その判定結果により不良
品を選別することにより、歩留りの向上が可能になる。

【００８９】つぎに、本発明の第６実施例を図１７及び
図１８に基づいて説明する。なお、前述の各実施例と同
様の部分については同一番号を付し、その説明は省略す
る。図１７は本実施例の微粒子検出装置８１を示してい
る。この微粒子検出装置８１は、レ−ザ制御部３、走査
光学系８２、散乱光検出器８３、光電変換器５、及び、
信号処理部８４を備えている。走査光学系８２におい
て、レ−ザ発振器８５から発振されたレ−ザ光１２は、
ポリゴンスキャナ９とｆθレンズ８６とによって基板１
３の表面に一次元走査される。また、基板１３は基板移
動ステ−ジ（図示しない）によって、レ−ザ光１２の主
走査方向（矢印Ａ）に対して直交する方向（矢印Ｂ）に
変位させられる。この結果、レ−ザ光１２は基板１３の
検査領域の全体に走査される。

【００９０】散乱光検出器８３は、基板１３上の微粒子
に因る散乱光を検出し、光電変換器５に集光する。光電
変換器５は散乱光を強度に応じて光電変換する。そし
て、光電変換器５の出力信号は信号処理部８４に送ら
れ、微粒子検出のために処理される。

【００９１】ここで、走査光学系８２や信号処理部８４
として、前述の各実施例で使用されたものと同様のもの
を採用できる。散乱光検出器８３の向きは、レ−ザ光１
２の正反射光１２ａを基準として決められている。つま
り、散乱光検出器８３の受光部８６の向きは、正反射光
１２ａに対して所定の角度θで傾けられている。このθ
の値は、例えば１〜１０度である。

【００９２】つぎに、本実施例の微粒子検出装置８１の
作用を説明する。本実施例では、図１７に示すように基
板１３の表面に薄膜８７が形成され、微粒子８８が薄膜
８７の中に存在する場合を考える。微粒子８８の存在に
よって、薄膜８７に凸部８９が生じている。レ−ザ光１
２の一部９０は、凸部８９の傾斜面に当り、正反射光１
２ａの反射角度に対して幾分ずれた角度で、正反射光１
２ａの周囲に散乱する。しかし、散乱光検出器８３の向
きが正反射光１２ａに対して所定角度θで傾けられてい
るので、ずれた反射光９０は散乱光検出器８３に入射す
る。

【００９３】すなわち、本実施例の微粒子検出装置８１
によれば、膜内粒子８８からの反射光を確実に散乱光検
出器８３に入射させることができる。したがって、膜内
粒子８８を高精度に検出することができる。

【００９４】なお、前述の各実施例においては、検査光
としてレ−ザ光１２が採用されているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、一般的な種々の光を利用す
ることが可能である。

【００９５】また、上記各実施例においては、走査光学
系にポリゴンスキャナ９が備えられているが、これ以外
に、例えばガルバノミラ−等を用いてもよい。レ−ザ光
１２を基板１３に走査するために、レ−ザ光１２の照射
位置を固定し、基板１３を直交二軸に移動させたり、回
転させたりしてもよい。

【００９６】さらに、検査対象は液晶基板に限定され
ず、ウエハ等にも適用できる。そして、上記各実施例の
微粒子検出装置は種々の表面検査に適用可能である。ま
た、上記各実施例の微粒子検出装置は、微粒子の検出の
みではなく、例えばパタ−ン欠陥等の検出にも適用可能
である。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明は、
検査光を被検査物に走査する走査光学系と、被検査物に
存在する微粒子からの散乱光を光電変換して散乱光信号
を出力する光電変換手段と、散乱光信号を処理する信号
処理部とを具備し、さらに、走査光学系が検査光の強度
を分割する検査光強度分割手段を有する。

【００９８】また、請求項４の発明は、検査光を被検査
物に走査する走査光学系と、被検査物に存在する微粒子
からの散乱光を光電変換して散乱光信号を出力する光電
変換手段と、複数の検査用メッシュを設定し、散乱光信
号を検査用メッシュ毎に処理する信号処理部とを具備し
た。

【００９９】また、請求項１０の発明は、散乱光を検出
して光電変換手段へ送る散乱光検出器を備えるととも
に、この散乱光検出器の向きが検査光の正反射光に対し
て所定角度でずらされ、散乱光検出器が膜内粒子からの
反射光を取り込む。そして、これらの発明によれば、被
検査物に存在する微粒子を高精度に検出することが可能
で、微粒子検出装置の信頼性を向上できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の微粒子検出装置を示す構
成図。

【図２】（ａ）は位相差発生手段の平面図、（ｂ）は位
相差発生手段の側断面図。

【図３】レ−ザ制御部を示すブロック図。

【図４】信号処理部を示すブロック図。

【図５】（ａ）はレ−ザ光の強度分布を示すグラフ、
（ｂ）は微粒子に因る散乱光の強度プロファイルの一例
を示す同じくグラフ、（ｃ）は粒径の大きい微粒子によ
る散乱光の強度プロファイルを示す同じくグラフ。

【図６】本発明の第２実施例の微粒子検出装置を示す構
成図。

【図７】信号処理部を示すブロック図。

【図８】検査のために設定されるメッシュを示す説明
図。

【図９】信号処理部の作用を説明する波形図。

【図１０】本発明の第３実施例の信号処理部を示すブロ
ック図。

【図１１】信号処理部の作用を説明する波形図。

【図１２】平滑化処理を示す説明図。

【図１３】平滑化処理の変形例を示す説明図。

【図１４】本発明の第４実施例の信号処理部を示すブロ
ック図。

【図１５】信号処理部の作用を示す波形図。

【図１６】本発明の第５実施例の信号処理部を示すブロ
ック図。

【図１７】本発明の第６実施例の微粒子検出装置を示す
構成図。

【図１８】膜内粒子によるレ−ザ光の反射を示す説明
図。

【符号の説明】

１…微粒子検出装置、２…走査光学系、３…レ−ザ制御
部（検査光制御手段）、４…散乱光検出器、５…光電変
換器（光電変換手段）、６…信号処理部、８…位相差発
生手段（検査光強度分割手段）、１２…レ−ザ光（検査
光）、１３…液晶基板（被検査物）、１９…散乱光、２
１…バンドパスフィルタ、２２…第１の判定回路、２３
…第２の判定回路、２４…論理和回路、３１…微粒子検
出装置、３２…走査光学系、３３…散乱光検出器、３４
…信号処理部、３７…ピ−クホ−ルド回路、３９…コン
パレ−タ、４０…メモリ、４１…第１のカウンタ、４２
…第２のカウンタ、４３…検査用メッシュ、５１…信号
処理部、５２…コンパレ−タ、５３…第３のカウンタ、
５４…加算器、５５…ＣＰＵ、５６…表示器、６１…信
号処理部、６２…第１のコンパレ−タ、６３…第３のコ
ンパレ−タ、６４…インバ−タ、６５…論理和回路、７
１…信号処理部、７２…判定回路、８１…微粒子検出装
置、８２…走査光学系、８３…散乱光検出器、８４…信
号処理部、８７…薄膜、８８…膜内粒子、９０…膜内粒
子による反射光、１２ａ…正反射光。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査光を被検査物に走査する走査光学系
   と、上記被検査物に存在する微粒子からの散乱光を光電
   変換して散乱光信号を出力する光電変換手段と、上記散
   乱光信号を処理する信号処理部とを具備し、上記走査光
   学系が上記検査光の強度を分割する検査光強度分割手段
   を有することを特徴とする微粒子検出装置。
2. 【請求項２】 上記検査光の走査範囲を所定の検査領域
   に収める検査光制御手段を設けたことを特徴する前記請
   求項１記載の微粒子検出装置。
3. 【請求項３】 上記信号処理部が、上記散乱光信号の所
   定の周波帯を取り出すバンドパスフィルタと、このバン
   ドパスフィルタの出力信号の大きさを判定する第１の判
   定回路と、上記散乱光信号の大きさを判定する第２の判
   定回路と、上記両判定回路の論理和を演算する論理和回
   路とを具備したことを特徴とする前記請求項１記載の微
   粒子検出装置。
4. 【請求項４】 検査光を被検査物に走査する走査光学系
   と、上記被検査物に存在する微粒子からの散乱光を光電
   変換して散乱光信号を出力する光電変換手段と、複数の
   検査用メッシュを設定し、上記散乱光信号を上記検査用
   メッシュ毎に処理する信号処理部とを具備した微粒子検
   出装置。
5. 【請求項５】 上記信号処理部が、上記散乱光信号を上
   記検査用メッシュ毎に最大値処理することを特徴とする
   前記請求項４記載の微粒子検出装置。
6. 【請求項６】 上記信号処理部が、上記散乱光信号をし
   きい値と比較し、このしきい値以上の信号を上記検査用
   メッシュ毎にカウントすることを特徴とする前記請求項
   ４記載の微粒子検出装置。
7. 【請求項７】 上記信号処理部が、各検査用メッシュの
   検査デ−タを平滑化処理することを特徴とする前記請求
   項４記載の微粒子検出装置。
8. 【請求項８】 上記信号処理部が、上記散乱光信号を互
   いに異なる複数のしきい値と比較し、所望の範囲内の信
   号を上記検査用メッシュ毎にカウントすることを特徴と
   する前記請求項４記載の微粒子検出装置。
9. 【請求項９】 上記信号処理部が、上記複数のしきい値
   のうち、所定のしきい値以上の信号を判定することを特
   徴とする前記請求項８記載の微粒子検出装置。
10. 【請求項１０】 上記散乱光を検出して上記光電変換手
    段へ送る散乱光検出器を備えるとともに、この散乱光検
    出器の向きが上記検査光の正反射光に対して所定角度で
    ずらされ、上記散乱光検出器が膜内粒子からの反射光を
    取り込むことを特徴とする前記請求項１または前記請求
    項４記載の微粒子検出装置。