JPH07119703B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

表面欠陥検査装置

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JPH07119703B2
JPH07119703B2 JP24046491A JP24046491A JPH07119703B2 JP H07119703 B2 JPH07119703 B2 JP H07119703B2 JP 24046491 A JP24046491 A JP 24046491A JP 24046491 A JP24046491 A JP 24046491A JP H07119703 B2 JPH07119703 B2 JP H07119703B2
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JP
Japan
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light
angle
foreign matter
discrimination
surface defect
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JP24046491A
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伸吾 住江
善郎 西元
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は液晶用ガラス基板,ガ
ラスディスクなどの被検査体について、その表面に存在
する傷などの凹状欠陥と塵埃等の付着異物とを区別して
弁別するための表面欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶用ガラス基板,ガラスディスクなど
においては、その表面に存在するわずかな傷などの欠陥
によって製品の品質が大きく左右されるため、その表面
を鏡面に近い程度にまで超精密加工するとともに、表面
欠陥検査装置により加工後のサブストレ―ト等について
表面欠陥検査を行う必要がある。
【0003】図10は特開平1−96537号で開示さ
れた第1の従来例である表面欠陥検査装置を示す基本構
成図である。同図に示すように、第1の従来例では、レ
ーザビーム3は偏向プリズム13を透過して第1の集光
レンズ14により集束され、ガラスディスク1の表面に
適当な直径のスポットを形成する。表面上の突起欠陥
(付着異物)に対する低角度受光器として、オプチカル
ファイバ9の先端を接近させ、かつその受光方向を低角
度として配置する。このオプチカルファイバ9はホトマ
ルチプライヤ12に接続される。
【0004】一方、凹状欠陥(キズ)に対する高角度受
光器として、散乱光3′′は投光に使用した第1の集光
レンズ14、偏向プリズム13を経て第2の集光レンズ
15でより集光される。ついで孔ミラー16で反射した
散乱光3′′はさらに第3の集光レンズ17により適当
に集束されてホトマルチプライヤ12に入力する。な
お、図10において、2はレーザ光源、4はミラー、1
9は補助集光レンズ、20はλ/4位相板、21,22
はピンホール板である。
【0005】このように構成すると、凹状欠陥の散乱光
は、その指向性により主として集光レンズ14を通過し
て最終的にホトマルチプライヤ18で電気信号になる。
一方、突起欠陥の散乱光は広い空間範囲に広がる特性を
持つため、集光レンズ14と共にオプティカルファイバ
9にも入りホトマルチプライヤ12で電気信号になる。
そして、ホトマルチプライヤ12及び18で変換された
それぞれの電気信号を比較することにより、凹状欠陥と
付着異物とを弁別している。
【0006】図11は特開昭60−219543号で開
示された第2の従来例である表面欠陥検出装置を示す基
本構成図である。この装置は、ウェハ22の表面に配線
されたパターン23と付着異物29とを弁別するために
設けられた光学系である。同図に示すように、s偏向レ
ーザ光24をウェハ22に対し低い照射角度ψで照射す
る。すると、s偏向レーザ光24はパターン23または
付着異物29により散乱されるが、パターン23による
散乱光はパターン23の滑らかな形状を反映してs偏向
成分を含むのに対して、付着異物29による散乱光は偏
向が回転し、s偏向に垂直な成分(p偏向)が含まれ
る。p偏向通過偏向板26はp偏向のみを通過させるた
め、光検出器27で受光されるのは付着異物29による
散乱光のp偏向成分のみとなり、光検出器27でp偏向
成分の有無を判別して付着異物29の有無を検出するこ
とができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
従来例では、ガラスディスク1のような透明体では垂直
入射による反射光は少なく散乱光は小さいため、その
分、S/Nは悪く弁別能力は低くなる問題点があった。
また、散乱光が狭い空間範囲をもつ付着異物に対しては
弁別効果がないという問題点があった。
【0008】また、第2の従来例では、散乱光がp偏光
成分を有さない付着異物に対しては弁別効果がないとい
う問題点があった。
【0009】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、付着異物の形状にかかわらず、正確に凹
状欠陥と付着異物とを弁別することができる表面欠陥検
出装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる請求項
1記載の表面欠陥検査装置は、被検査体の表面に存在す
る凹状欠陥の検査を光学的に行っており、前記被検査体
の表面に対し第1の角度でビ―ム光を照射する照射手段
と、受光角度が前記ビ―ム光の正反射方向に対し比較的
小さい第2の角度に設けられ、前記ビ―ム光の散乱光を
第1の検出光として受光する第1の受光手段と、受光角
度が前記ビ―ム光の正反射方向に対し比較的大きい第3
の角度に設けられ、前記ビ―ム光の散乱光を第2の検出
光として受光する第2の受光手段と、前記第1の検出光
におけるp偏向成分の光強度と前記第1の検出光に対す
る前記第2の検出光の光強度比とに基づき、前記被検査
体における前記凹状欠陥と付着異物との弁別を行う弁別
手段とを備えて構成されている。
【0011】また、請求項2記載の表面欠陥検査装置
は、前記第1の角度、第2の角度及び第3の角度は、そ
れぞれ16度、30度及び60度に設定している。
【0012】
【作用】この発明における弁別手段は、第1の検出光に
おけるp偏向成分の光強度と第1の検出光に対する第2
の検出光の光強度比とに基づき、被検査体における凹状
欠陥と付着異物との弁別を行っている。第1の検出光に
おけるp偏向成分の光強度は凹状欠陥と球形状の付着異
物との違いを明確に示す第1の弁別パラメータとなり、
第1の検出光に対する第2の検出光の光強度比は凹状欠
陥とほこり等の不定形の付着異物との違いを明確に示す
第2のパラメータとなる。
【0013】
【実施例】図1はこの発明の第1の実施例である表面欠
陥検査装置を示す基本構成図である。同図に示すよう
に、ガラス基板31に対し図示しない光源から比較的低
い入射角度(θi =16゜)でビーム光であるs偏光入
射光32を入射する。
【0014】一方、入射光32の反射光を受光するた
め、正反射方向に対し比較的低い反射角(θs =30
゜)の位置に低角度集光レンズ33を配置し、正反射方
向に対し比較的高い反射角(θs ′=60゜)の位置に
高角度集光レンズ34を配置する。
【0015】低角度集光レンズ33に入射した散乱光の
一部は、p偏光通過偏光板35及び光ファイバ36を介
することによりp偏光成分のみ光検出器41に取り込ま
れ、他の一部は光ファイバ37を介することにより全光
成分が光検出器42に取り込まれる。そして、光検出器
41は取り込んだ光の強度を光電変換して、電気信号I
LPを演算器51に出力する。光検出器42は取り込んだ
光の強度を光電変換して、電気信号IL を演算器51及
び52に出力する。
【0016】一方、高角度集光レンズ34に入射した散
乱光は光ファイバ38を介しすることにより、全光成分
が光検出器43に取り込まれ、光検出器43は取り込ん
だ光の強度を光電変換して電気信号IH を演算器52に
出力する。
【0017】演算器51は電気信号ILP及びIL を取り
込み、弁別パラメータA(=ILP/IL )を算出し、弁
別ロジック53に出力する。一方、演算器52は電気信
号IL 及びIH を取り込み、弁別パラメータB(=IH
/IL )を算出し、弁別ロジック53に出力する。
【0018】弁別ロジック53は弁別パラーメータA及
びBに基づき、後述する弁別関数を参照して凹状欠陥と
付着異物との弁別を正確に行う。
【0019】図2は低角度集光レンズ33の配置角θS
(30〜60゜)と弁別パラーメータAとの関係を示す
グラフである。同図において、P1〜P3はラテックス
(球状付着異物)(図中「●」で示す。直径P1=5,
P2=10,P3=20μm)を示し、P4〜P6はほ
こり(不定形付着異物)(図中「○」で示す。平均直径
P4=18〜20、P5=5〜6、P6=10〜12μ
m)を示し、P7〜P13は凹状欠陥(キズ)(図中
「▲」で示す。)を示している。なお、低角度集光レン
ズ33は、図3に示すように、採光角Δψ=2.5゜を
有している。
【0020】なお、本明細書中において、不定形付着異
物は球形でないすべての付着異物を意味し、その代表的
なものとしてほこりを例に挙げる。
【0021】図2に示すように、反射角30゜の位置に
低角度集光レンズ33を配置すれば、ラッテクスの弁別
パラメータAと凹状欠陥の弁別パラメータAとの違いが
顕著になることがわかる。
【0022】図4は、高角度集光レンズ34の配置に対
するラテックス、ほこり及び凹状欠陥の散乱光特性を示
すグラフである。同図において、L1、L2及びL3が
それぞれ直径5、10及び20のラテックス、L4及び
L5、L6及びL7が凹状欠陥がほこりである。同図に
示すように、高角度集光レンズ34の配置角度θS ′が
高くなるに伴い、凹状欠陥L6及びL7の散乱光の光強
度が低くなるが、ほこりL4及びL5の散乱光の光強度
はほとんど変わらない。すなわち、凹状欠陥の散乱光の
減衰率が最も大きく、ほこりの散乱光はほとんど減衰し
ないことがわかる。
【0023】低角度集光レンズ33の配置角度θS を2
8゜にし、高角度集光レンズ34の配置角度θS ′を3
0゜〜60゜で10゜単位に動かした場合の弁別パラー
メータBを表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】表1に示すように、高角度集光レンズ34
の配置角度θS ′60゜に設定したとき、凹状欠陥の弁
別パラメータBとほこりの弁別パラメータBとの違いが
顕著になることがわかる。
【0026】図5は、図1で示した表面欠陥検出装置に
おける弁別パラーメータA及びBに基づく、ラテック
ス、ほこり及び凹状欠陥の特性を示すグラフである。同
図において、「●」はラテックス、「○」はほこり、
「△」は凹状欠陥を示す。同図に示すように、ほこりと
ラッテクスは各々群を形成し、互いに重複部分はあるも
ののその分布中心は明らかに異なっている。
【0027】また、凹状欠陥はほこり及びラッテクスと
は全く異なる領域に群を形成しているため、弁別ロジッ
ク53は、同図に示すような弁別関数F1を用いること
により、弁別パラメータA及びBを用いて精度よく凹状
欠陥とほこり及びラテックスとの弁別を行うことができ
る。すなわち、付着異物が球状異物であろうが不定形異
物であろうが関係なく、凹状欠陥と付着異物との弁別が
可能となる。
【0028】また、弁別関数F2を用いることにより、
不完全ではあるがほこりとラテックスとの弁別を行うこ
ともできる。このように、付着異物において、球状と不
定形の弁別ができれば、付着異物の形状に適合した洗浄
手段を講じることができる等の利点も生じる。
【0029】図6はこの発明の第2の実施例である表面
欠陥検査装置の一部を示す基本構成図である。以下、第
1の実施例と異なる点についてのみ述べる。
【0030】低角度集光レンズ33に入射した散乱光の
一部はp偏光通過偏光板35及び光ファイバ36を介す
ることにより、p偏光成分のみ光検出器41に取り込ま
れ、他の一部はs偏光通過偏光板39及び光ファイバ3
7を介することにより、s偏光成分のみ光検出器42に
取り込まれる。そして、光検出器41は取り込んだ光の
強度を光電変換して電気信号ILPを演算器54に出力す
る。光検出器42は取り込んだ光の強度を光電変換して
電気信号ILSを演算器54及び55に出力する。
【0031】演算器54は電気信号ILP及びILSを取り
込み、弁別パラメータA′(=ILP/ILS)を算出し、
弁別ロジック53(図示せず)に出力する。演算器55
は電気信号ILS及びIH (図示しない検出器43から)
を取り込み、弁別パラメータB′(=IH /ILS)を算
出し、弁別ロジック53に出力する。
【0032】弁別ロジック53は弁別パラーメータA′
及びB′に基づき、第1の実施例と同様な弁別関数を参
照して凹状欠陥と付着異物との弁別を正確に行う。な
お、他の構成は第1の実施例と同様であるため説明は省
略する。
【0033】第2の実施例では弁別パラメータA′及び
B′の分母を、低角度集光レンズ33で受光され、s偏
光通過偏光板39を通過した散乱光のs偏光成分のみと
している。
【0034】図8に示すように、凹状欠陥の散乱光61
は一般的に曲率半径Rが大きいため、s偏向成分に比べ
p偏向成分が大変小さい。一方、図9に示すように、ほ
こりは曲率半径Rが小さい部分を有するため、その散乱
光62はs偏向成分に対し無視できないp偏向成分が存
在する。すなわち、偏光の解消特性は、p偏光の存在に
よって特徴づけられているため、検出器44に、p偏光
の対となるs偏光しか入射できないようにすれば、p偏
光の検出力が向上する。したがって、第2の実施例は第
1の実施例に比べS/N(弁別能力)の向上が可能とな
る。
【0035】図7はこの発明の第3の実施例である表面
欠陥検査装置の一部を示す基本構成図である。同図に示
すように、低角度集光レンズ33をp偏光成分検出用の
低角度集光レンズ33aとs偏光成分検出用の低角度集
光レンズ33bとで独立して設けることもできる。な
お、低角度集光レンズ33aと低角度集光レンズ33b
との配置角度はほぼ同じ角度に設定する。また、他の構
成及び動作等は第2の実施例と同様であるため説明は省
略する。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、弁別手段により、第1の検出光におけるp偏向成分
の光強度と第1の検出光に対する第2の検出光の光強度
比とに基づき、被検査体における凹状欠陥と付着異物と
の弁別を行っている。第1の検出光におけるp偏向成分
の光強度は凹状欠陥と球状の付着異物との違いを明確に
示す第1の弁別パラメータであり、第1の検出光に対す
る第2の検出光の光強度比は凹状欠陥とほこり等の不定
形の付着異物との違いを明確に示す第2のパラメータと
なる。
【0037】したがって、上記第1及び第2のパラメー
タに基づき、凹状欠陥と付着異物との違いを判断するこ
とにより、付着異物の形状にかかわらず凹状欠陥と付着
異物とを正確に弁別することができる。
【0038】さらに、ビ―ム光の照射角度である第1の
角度、第1の受光手段の配置角度である第2の角度及び
第2の受光手段の配置角度である第3の角度を、それぞ
れ16度、30度及び60度に設定すると、第1及び第
2のパラメータの弁別精度が向上し、より正確に凹状欠
陥と付着異物とを弁別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例である表面欠陥検査装
置を示す基本構成図である。
【図2】弁別パラーメータAの特性を示すグラフであ
る。
【図3】図2の補助説明図である。
【図4】弁別パラメータBの特性を示すグラフである。
【図5】弁別パラメータA及びBの特性を示すグラフで
ある。
【図6】この発明の第2の実施例である表面欠陥検査装
置を示す基本構成図である。
【図7】この発明の第3の実施例である表面欠陥検査装
置を示す基本構成図である。
【図8】凹状欠陥の反射光における偏光解消を定性的に
示す説明図である。
【図9】ほこりの反射光における偏光解消を定性的に示
す説明図である。
【図10】表面欠陥検査装置の第1の従来例を示す基本
構成図である。
【図11】表面欠陥検査装置の第2の従来例を示す基本
構成図である。
【符号の説明】 31 ガラス基板 33 低角度集光レンズ 34 高角度集光レンズ 35 p偏光通過基板 39 s偏光通過基板 41 検出器 42 検出器 43 検出器 51 演算器 52 演算器 53 弁別ロジック 54 演算器 55 演算器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査体の表面に存在する凹状欠陥の検
    査を光学的に行う表面欠陥検査装置であって、 前記被検査体の表面に対し第1の角度でビ―ム光を照射
    する照射手段と、 受光角度が前記ビ―ム光の正反射方向に対し比較的小さ
    い第2の角度に設けられ、前記ビ―ム光の散乱光を第1
    の検出光として受光する第1の受光手段と、 受光角度が前記ビ―ム光の正反射方向に対し比較的大き
    い第3の角度に設けられ、前記ビ―ム光の散乱光を第2
    の検出光として受光する第2の受光手段と、 前記第1の検出光におけるp偏向成分の光強度と前記第
    1の検出光に対する前記第2の検出光の光強度比とに基
    づき、前記被検査体における前記凹状欠陥と付着異物と
    の弁別を行う弁別手段とを備えた表面欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の角度、第2の角度及び第3の
    角度は、それぞれ16度、30度及び60度である請求
    項1記載の表面欠陥検査装置。
JP24046491A 1991-08-26 1991-08-26 表面欠陥検査装置 Expired - Lifetime JPH07119703B2 (ja)

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JP4761427B2 (ja) * 2004-07-02 2011-08-31 東京エレクトロン株式会社 被処理体表面検査装置
WO2009054404A1 (ja) * 2007-10-23 2009-04-30 Shibaura Mechatronics Corporation 撮影画像に基づいた検査方法及び検査装置

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