JPH10123059A - 光学的検査方法及び装置 - Google Patents
光学的検査方法及び装置Info
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- JPH10123059A JPH10123059A JP18615997A JP18615997A JPH10123059A JP H10123059 A JPH10123059 A JP H10123059A JP 18615997 A JP18615997 A JP 18615997A JP 18615997 A JP18615997 A JP 18615997A JP H10123059 A JPH10123059 A JP H10123059A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過光と反射光とを用いた光学的検査装置を
提供すること。 【解決手段】 フォトマスクＰＭを光学的に検査してそ
の状態を指示する装置は、フォトマスクＰＭの一方の面
から周期的に光を反射させて一連の短時間の反射光を生
成し、且つ、フォトマスクＰＭに周期的に光を透過させ
て一連の短時間の透過光を前記反射光と時間的にずらせ
て生成する光学系４、１２を備える。センサ２０はこれ
らの反射光及び透過光を受け取り、それに対応した出力
をプロセッサ３２に与える。プロセッサ３２はフォトマ
スクＰＭの状態の指示を与える。
提供すること。 【解決手段】 フォトマスクＰＭを光学的に検査してそ
の状態を指示する装置は、フォトマスクＰＭの一方の面
から周期的に光を反射させて一連の短時間の反射光を生
成し、且つ、フォトマスクＰＭに周期的に光を透過させ
て一連の短時間の透過光を前記反射光と時間的にずらせ
て生成する光学系４、１２を備える。センサ２０はこれ
らの反射光及び透過光を受け取り、それに対応した出力
をプロセッサ３２に与える。プロセッサ３２はフォトマ
スクＰＭの状態の指示を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、対象物を光学的
に検査するための方法及び装置に関するもので、透明な
領域と不透明な領域とを有するフォトマスクを光学的に
検査してこれらの領域における欠陥の存在又は不存在を
光学的に検出するのに特に有用である。したがって、以
下の記述はフォトマスクの欠陥検出の分野に関連して記
載されるが、他の分野、例えば、印刷回路基板やフラッ
ト・パネル・ディスプレイ等の対象物を検査するために
も利用可能である。
に検査するための方法及び装置に関するもので、透明な
領域と不透明な領域とを有するフォトマスクを光学的に
検査してこれらの領域における欠陥の存在又は不存在を
光学的に検出するのに特に有用である。したがって、以
下の記述はフォトマスクの欠陥検出の分野に関連して記
載されるが、他の分野、例えば、印刷回路基板やフラッ
ト・パネル・ディスプレイ等の対象物を検査するために
も利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】物体を光学的に検査するための多くの方
法及び装置が公知である。例えば、ドータン等の米国特
許第５，２１６，４７９号明細書は、光線を対象物（特
に、印刷回路基板）の一つの面に投射し、該面からの反
射光及び該面で誘導された蛍光を感知し、こうして感知
された光を用いて対象物のそれぞれの面での欠陥を表示
することにより、対象物を光学的に検査するためのシス
テムを開示している。また、このシステムにおいては、
対象物に光を透過させ、透過した光を対象物の反対の面
で感知して印刷回路基板のメッキ済みのスルーホールの
欠陥を検出するようにしている。また、ヨーロッパ特許
出願公開第９２１１４１８２．６号は、欠陥を検出する
ために反射光と透過光とを利用する光学的検査方法及び
システムを開示している。これらの公知技術は、レーザ
ー・ビームのような光線に被検査対象物を走査させると
いう走査技術に基づいている。
法及び装置が公知である。例えば、ドータン等の米国特
許第５，２１６，４７９号明細書は、光線を対象物（特
に、印刷回路基板）の一つの面に投射し、該面からの反
射光及び該面で誘導された蛍光を感知し、こうして感知
された光を用いて対象物のそれぞれの面での欠陥を表示
することにより、対象物を光学的に検査するためのシス
テムを開示している。また、このシステムにおいては、
対象物に光を透過させ、透過した光を対象物の反対の面
で感知して印刷回路基板のメッキ済みのスルーホールの
欠陥を検出するようにしている。また、ヨーロッパ特許
出願公開第９２１１４１８２．６号は、欠陥を検出する
ために反射光と透過光とを利用する光学的検査方法及び
システムを開示している。これらの公知技術は、レーザ
ー・ビームのような光線に被検査対象物を走査させると
いう走査技術に基づいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、反
射光と透過光との両方を使用しながらも上記の公知技術
における方法及びシステムよりも大きな利点を有する、
対象物を光学的に検査するための新規な方法及び装置を
提供することである。
射光と透過光との両方を使用しながらも上記の公知技術
における方法及びシステムよりも大きな利点を有する、
対象物を光学的に検査するための新規な方法及び装置を
提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明の１つの側面に
よれば、第１の面と第２の面とを有する対象物を光学的
に検査して該対象物の状態を表示する方法であって、前
記対象物の前記第１の面から周期的に光線を反射させ、
一連の時間的に離れた短時間の反射光を生成するステッ
プと、前記対象物に光線を周期的に透過させ、一連の時
間的に離れた且つ前記反射光と時間的に交互に配置され
た短時間の透過光を生成するステップと、前記の短時間
の反射光と透過光とを感知し、それに対応した電気出力
を発生するステップと、前記電気出力を処理し、前記対
象物の状態の表示を提供するステップと、を有する方
法、が提供される。
よれば、第１の面と第２の面とを有する対象物を光学的
に検査して該対象物の状態を表示する方法であって、前
記対象物の前記第１の面から周期的に光線を反射させ、
一連の時間的に離れた短時間の反射光を生成するステッ
プと、前記対象物に光線を周期的に透過させ、一連の時
間的に離れた且つ前記反射光と時間的に交互に配置され
た短時間の透過光を生成するステップと、前記の短時間
の反射光と透過光とを感知し、それに対応した電気出力
を発生するステップと、前記電気出力を処理し、前記対
象物の状態の表示を提供するステップと、を有する方
法、が提供される。
【０００５】この発明の実施の形態における特徴による
と、前記反射光と前記透過光とは面状の（ａｒｅａ−ｔ
ｙｐｅ）イメージ・センサによって感知される。更に、
前記反射光と前記透過光とは、１ミリ秒よりも短い期
間、好ましくは１ＭＨｚより高い周波数で１００マイク
ロ秒より短い期間、周期的に付勢される大出力の光源に
よって生成される。
と、前記反射光と前記透過光とは面状の（ａｒｅａ−ｔ
ｙｐｅ）イメージ・センサによって感知される。更に、
前記反射光と前記透過光とは、１ミリ秒よりも短い期
間、好ましくは１ＭＨｚより高い周波数で１００マイク
ロ秒より短い期間、周期的に付勢される大出力の光源に
よって生成される。
【０００６】以下に説明する実施の形態においては、そ
れぞれの大出力の光源の持続時間は約６０マイクロ秒で
あり、その周波数は４０ＭＨｚである。このような配置
は、以下に説明するとおり、対象物が連続的に移動して
いるときでも、対象物のイメージをぼやかすことなく、
対象物の「迅速な（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」光学的検
査を可能にする。
れぞれの大出力の光源の持続時間は約６０マイクロ秒で
あり、その周波数は４０ＭＨｚである。このような配置
は、以下に説明するとおり、対象物が連続的に移動して
いるときでも、対象物のイメージをぼやかすことなく、
対象物の「迅速な（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」光学的検
査を可能にする。
【０００７】ＮＡＳＡプルート計画のために開発された
ＣＣＤイメージ・センサを用いることにより、特に良好
な結果を得ることができる。このセンサは冷却背面照明
型（ｃｏｏｌｅｄ ｂａｃｋ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏ
ｎ）ＣＣＤイメージ・センサであり、紫外線（ＵＶ）ス
ペクトル領域に高い量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｃｙ）を持つ。また、このセンサは極めて大
きなデータ速度を持ち、極めて雑音が小さい。この種の
ＣＣＤイメージ・センサをイメージ・センサとして使用
することにより、センサは所望のＵＶ領域での走査を行
って解像度を上げることができる。この種のセンサの使
用はシステム・スループットを向上させ、反射光及び透
過光により同時に対象物を検査することを可能にする。
このようなイメージ・センサを用いると、光源はレーザ
ーやフラッシュ・ランプでよく、更には水銀アーク灯で
あってもよく、短時間の閃光を生成するためにチョッパ
や変調器を含むことができる。
ＣＣＤイメージ・センサを用いることにより、特に良好
な結果を得ることができる。このセンサは冷却背面照明
型（ｃｏｏｌｅｄ ｂａｃｋ−ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏ
ｎ）ＣＣＤイメージ・センサであり、紫外線（ＵＶ）ス
ペクトル領域に高い量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｃｙ）を持つ。また、このセンサは極めて大
きなデータ速度を持ち、極めて雑音が小さい。この種の
ＣＣＤイメージ・センサをイメージ・センサとして使用
することにより、センサは所望のＵＶ領域での走査を行
って解像度を上げることができる。この種のセンサの使
用はシステム・スループットを向上させ、反射光及び透
過光により同時に対象物を検査することを可能にする。
このようなイメージ・センサを用いると、光源はレーザ
ーやフラッシュ・ランプでよく、更には水銀アーク灯で
あってもよく、短時間の閃光を生成するためにチョッパ
や変調器を含むことができる。
【０００８】以下、多くの実施の形態が例示の目的で説
明される。１つの実施の形態によれば、反射光及び透過
光は対象物の両側に位置する個別の光源により生成され
る。別の実施の形態においては、反射光と透過光とは対
象物の一方の側に位置する共通の光源と、対象物の反対
側に位置して光線を交互に操作する光操作素子（例え
ば、フリップフロップ・ミラー）とによって生成され
る。これらの実施の形態においては、反射光と透過光と
は共通のイメージ・センサによって感知される。
明される。１つの実施の形態によれば、反射光及び透過
光は対象物の両側に位置する個別の光源により生成され
る。別の実施の形態においては、反射光と透過光とは対
象物の一方の側に位置する共通の光源と、対象物の反対
側に位置して光線を交互に操作する光操作素子（例え
ば、フリップフロップ・ミラー）とによって生成され
る。これらの実施の形態においては、反射光と透過光と
は共通のイメージ・センサによって感知される。
【０００９】この発明の他の実施の形態は、反射光と透
過光とが対象物の一方の側に位置する単一の光源によっ
て生成され、反射光は対象物の一方の側に位置する第１
のセンサによって感知され、透過光は対象物の他方の側
に位置する第２のセンサによって感知される。
過光とが対象物の一方の側に位置する単一の光源によっ
て生成され、反射光は対象物の一方の側に位置する第１
のセンサによって感知され、透過光は対象物の他方の側
に位置する第２のセンサによって感知される。
【００１０】また、この発明は、上記の方法にしたがっ
て対象物を光学的に検査するための装置を提供する。
て対象物を光学的に検査するための装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の特徴及び利点は、以下
の説明から明らかになろう。以下、この発明を添付の図
面を参照しながら例を挙げて説明する。
の説明から明らかになろう。以下、この発明を添付の図
面を参照しながら例を挙げて説明する。
【００１２】先に述べたとおり、この発明に係る方法及
び装置は、フォトマスクを光学的に検査して該フォトマ
スクの透明な領域と不透明な領域とにおける欠陥を検出
するのに特に有用である。
び装置は、フォトマスクを光学的に検査して該フォトマ
スクの透明な領域と不透明な領域とにおける欠陥を検出
するのに特に有用である。
【００１３】図１に示す装置は、光学的に検査されるフ
ォトマスクＰＭを受け取って輸送するためのステージ２
を有する。フォトマスクＰＭの一方の側に位置する第１
の光源４は、光学系６、ビーム・スプリッタ８及び対物
レンズ１０を介してフォトマスクＰＭの一方の面に至る
閃光を発する。フォトマスクＰＭの他方の側に位置する
第２の光源１２は、反射器１４及び光学系１６を介して
フォトマスクＰＭの他方の面に至る閃光を発する。光源
４からの光はフォトマスクＰＭで反射され、中継レンズ
１８を通って面状のイメージ・センサ２０に至る。光源
１２からの光はフォトマスクＰＭを透過し、即ちフォト
マスクＰＭの両面を通過し、中継レンズ１８を通ってイ
メージ・センサ２０に至るが、イメージ・センサ２０は
光源４からのフォトマスクＰＭの反射光をも受光する。
ォトマスクＰＭを受け取って輸送するためのステージ２
を有する。フォトマスクＰＭの一方の側に位置する第１
の光源４は、光学系６、ビーム・スプリッタ８及び対物
レンズ１０を介してフォトマスクＰＭの一方の面に至る
閃光を発する。フォトマスクＰＭの他方の側に位置する
第２の光源１２は、反射器１４及び光学系１６を介して
フォトマスクＰＭの他方の面に至る閃光を発する。光源
４からの光はフォトマスクＰＭで反射され、中継レンズ
１８を通って面状のイメージ・センサ２０に至る。光源
１２からの光はフォトマスクＰＭを透過し、即ちフォト
マスクＰＭの両面を通過し、中継レンズ１８を通ってイ
メージ・センサ２０に至るが、イメージ・センサ２０は
光源４からのフォトマスクＰＭの反射光をも受光する。
【００１４】更に、イメージ・センサ２０へ至る光軸
は、ビーム・スプリッタ２４を介して対物レンズ１０を
制御する自動焦点装置２２と、観察のためにビーム・ス
プリッタ２８を介してイメージを受け取る観察用の接眼
レンズ２６とを備えている。
は、ビーム・スプリッタ２４を介して対物レンズ１０を
制御する自動焦点装置２２と、観察のためにビーム・ス
プリッタ２８を介してイメージを受け取る観察用の接眼
レンズ２６とを備えている。
【００１５】２つの光源４、１２は制御システム３０に
よって制御される。制御システム３０は、これらの光源
を周期的に付勢して閃光を発生させ、各光源から一連の
時間的に離れた短時間の光を互いに時間的に交互に配置
されるように発生させる。つまり、光源４は、フォトマ
スクＰＭの一方の面から反射される一連の時間的に離れ
た短時間の光を発生し、光源１２はフォトマスクＰＭを
透過し且つ光源４からの光と交互に配置される一連の時
間的に離れた短時間の光を発生する。光源４から出てフ
ォトマスクＰＭで反射された光及び光源１２から出てフ
ォトマスクＰＭを透過した光は、共通のイメージ・セン
サ２０で受光される。イメージ・センサ２０は受光した
光線に対応した電気出力を発生する。
よって制御される。制御システム３０は、これらの光源
を周期的に付勢して閃光を発生させ、各光源から一連の
時間的に離れた短時間の光を互いに時間的に交互に配置
されるように発生させる。つまり、光源４は、フォトマ
スクＰＭの一方の面から反射される一連の時間的に離れ
た短時間の光を発生し、光源１２はフォトマスクＰＭを
透過し且つ光源４からの光と交互に配置される一連の時
間的に離れた短時間の光を発生する。光源４から出てフ
ォトマスクＰＭで反射された光及び光源１２から出てフ
ォトマスクＰＭを透過した光は、共通のイメージ・セン
サ２０で受光される。イメージ・センサ２０は受光した
光線に対応した電気出力を発生する。
【００１６】イメージ・センサ２０からの電気出力はプ
ロセッサ３２へ送られ、基準データ源３４からの基準デ
ータと比較される。基準データ源はデータベースに蓄積
することもできるし、他の対象物から又は被検査対象物
の他の部分から導き出したものでもよい。こうして、プ
ロセッサ３２は基準データとフォトマスクＰＭの光学的
検査から導き出されたデータとの間の不一致の指示を生
成するので、フォトマスクＰＭの欠陥の指示を得ること
ができる。この処理の結果は出力装置（例えば表示装置
３６）に出力される。
ロセッサ３２へ送られ、基準データ源３４からの基準デ
ータと比較される。基準データ源はデータベースに蓄積
することもできるし、他の対象物から又は被検査対象物
の他の部分から導き出したものでもよい。こうして、プ
ロセッサ３２は基準データとフォトマスクＰＭの光学的
検査から導き出されたデータとの間の不一致の指示を生
成するので、フォトマスクＰＭの欠陥の指示を得ること
ができる。この処理の結果は出力装置（例えば表示装置
３６）に出力される。
【００１７】フォトマスクＰＭを受け取るステージ２
は、フォトマスクＰＭをＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に
連続的に移動させるＸＹステージである。イメージ・セ
ンサ２０は面状のイメージ・センサで、２次元マトリク
スのＣＣＤ（電荷結合デバイス）が好ましい。このよう
なイメージ・センサは、ＸＹステージがフォトマスクＰ
Ｍを一定速度で移動させているときでも、全面のイメー
ジを一時に捕捉することができる。ぼやけていないイメ
ージをＸＹステージがフォトマスクＰＭを移動させてい
る間に「迅速に（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」捕捉するた
めに、捕捉されたイメージがイメージ捕捉時間の期間に
大きく動かないよう、ＣＣＤの蓄積時間（ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）は十分に短くなければならな
い。このためには、ＣＣＤ全体の蓄積時間は、１個の画
素の走査時間と等しいかそれよりも短かくなければなら
ない。
は、フォトマスクＰＭをＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に
連続的に移動させるＸＹステージである。イメージ・セ
ンサ２０は面状のイメージ・センサで、２次元マトリク
スのＣＣＤ（電荷結合デバイス）が好ましい。このよう
なイメージ・センサは、ＸＹステージがフォトマスクＰ
Ｍを一定速度で移動させているときでも、全面のイメー
ジを一時に捕捉することができる。ぼやけていないイメ
ージをＸＹステージがフォトマスクＰＭを移動させてい
る間に「迅速に（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）」捕捉するた
めに、捕捉されたイメージがイメージ捕捉時間の期間に
大きく動かないよう、ＣＣＤの蓄積時間（ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）は十分に短くなければならな
い。このためには、ＣＣＤ全体の蓄積時間は、１個の画
素の走査時間と等しいかそれよりも短かくなければなら
ない。
【００１８】図２に示すとおり、フォトマスクＰＭの区
域はスライスによって検査される。図２は、フォトマス
クＰＭの垂直に延びるスライスのうちの１つのスライス
４０を示している。それぞれのスライス４０は、イメー
ジ作成光学系の光学的拡大によって分割されたイメージ
・センサ２０の区域に等しい大きさの矩形の区域４２へ
分割される。図２に示すとおり、それぞれのスライス４
０の矩形の区域４２の各ショットでのイメージは、マス
ク上でイメージ・センサによってカバーされる区域全体
４４よりも僅かに小さいので、４つの側に僅かな重なり
部分４６を作ることになる。このため、連続的に獲得さ
れる個々のイメージを組み合わせたとき、完全なマスク
・イメージを入手することが保証される。
域はスライスによって検査される。図２は、フォトマス
クＰＭの垂直に延びるスライスのうちの１つのスライス
４０を示している。それぞれのスライス４０は、イメー
ジ作成光学系の光学的拡大によって分割されたイメージ
・センサ２０の区域に等しい大きさの矩形の区域４２へ
分割される。図２に示すとおり、それぞれのスライス４
０の矩形の区域４２の各ショットでのイメージは、マス
ク上でイメージ・センサによってカバーされる区域全体
４４よりも僅かに小さいので、４つの側に僅かな重なり
部分４６を作ることになる。このため、連続的に獲得さ
れる個々のイメージを組み合わせたとき、完全なマスク
・イメージを入手することが保証される。
【００１９】イメージ・センサ２０は２つのイメージ、
即ち、光源４から出てフォトマスクＰＭで反射された光
によるイメージと光源１２から出てフォトマスクＰＭを
透過した光によるイメージとを受け取る。フォトマスク
ＰＭは連続的に移動しているので、イメージ・センサ２
０で受け取る２つのイメージの間には僅かな遅延が存在
する。図３はこの遅延を水平方向のずれに関して示して
おり、反射光によるイメージ５０は透過光によるイメー
ジ５２よりも遅れてイメージ・センサ２０によって受け
取られる。
即ち、光源４から出てフォトマスクＰＭで反射された光
によるイメージと光源１２から出てフォトマスクＰＭを
透過した光によるイメージとを受け取る。フォトマスク
ＰＭは連続的に移動しているので、イメージ・センサ２
０で受け取る２つのイメージの間には僅かな遅延が存在
する。図３はこの遅延を水平方向のずれに関して示して
おり、反射光によるイメージ５０は透過光によるイメー
ジ５２よりも遅れてイメージ・センサ２０によって受け
取られる。
【００２０】それぞれの光源４、１２は１ＭＨｚよりも
高い周波数で１ミリ秒より短い期間、パルス動作するこ
とが好ましく、１００マイクロ秒よりも短い期間、パル
ス動作することが更に好ましい。これにより、イメージ
・センサ２０によって受け取られるイメージのぼやけを
回避するために十分短い持続時間の強い閃光を作ること
ができる。
高い周波数で１ミリ秒より短い期間、パルス動作するこ
とが好ましく、１００マイクロ秒よりも短い期間、パル
ス動作することが更に好ましい。これにより、イメージ
・センサ２０によって受け取られるイメージのぼやけを
回避するために十分短い持続時間の強い閃光を作ること
ができる。
【００２１】図４は、システム動作の一例のタイミング
図を示しており、それぞれの光源は６０マイクロ秒の期
間、パルス動作され、パルス状の光は約２６ミリ秒だけ
互いに離れており、その間にイメージ・センサによる読
み出しが行われる。例えば、イメージ・センサが１Ｋ×
１Ｋ個のピクセルを有すると仮定すると、イメージ・セ
ンサは２つの部分に分割され、それぞれの部分の読み出
しは２０ＭＨｚで行われる。つまり、全スループットは
４０ＭＨｚである。短いパルス又は幅広のセンサによ
り、高いデータ速度を達成することができる。例えば、
８０ＭＨｚのデータ速度を３０マイクロ秒のパルス又は
２Ｋ個のピクセル幅のセンサにより達成することができ
る。
図を示しており、それぞれの光源は６０マイクロ秒の期
間、パルス動作され、パルス状の光は約２６ミリ秒だけ
互いに離れており、その間にイメージ・センサによる読
み出しが行われる。例えば、イメージ・センサが１Ｋ×
１Ｋ個のピクセルを有すると仮定すると、イメージ・セ
ンサは２つの部分に分割され、それぞれの部分の読み出
しは２０ＭＨｚで行われる。つまり、全スループットは
４０ＭＨｚである。短いパルス又は幅広のセンサによ
り、高いデータ速度を達成することができる。例えば、
８０ＭＨｚのデータ速度を３０マイクロ秒のパルス又は
２Ｋ個のピクセル幅のセンサにより達成することができ
る。
【００２２】光源１２からの透過する閃光は、フォトマ
スクＰＭの透明な領域での欠陥（例えば、微粒子）を光
の低下として出現させ、フォトマスクＰＭの不透明な領
域での欠陥（例えば、穴）を輝点として出現させる。透
過する閃光は、不透明な領域における欠陥（例えば、微
粒子）の位置を発見することはできないが、こうした欠
陥は光源４からの反射される閃光によって突き止め得
る。
スクＰＭの透明な領域での欠陥（例えば、微粒子）を光
の低下として出現させ、フォトマスクＰＭの不透明な領
域での欠陥（例えば、穴）を輝点として出現させる。透
過する閃光は、不透明な領域における欠陥（例えば、微
粒子）の位置を発見することはできないが、こうした欠
陥は光源４からの反射される閃光によって突き止め得
る。
【００２３】線状のイメージ・センサを用いた場合、照
射モード間の切り換え速度はライン速度（例えば、約２
０ＫＨｚ）内の速度でなければならない。しかし、前記
のように面状のイメージ・センサを用いることにより、
データ速度が２０ＭＨｚであり、１ライン当たり１００
０個のピクセルであるとして、切り換え速度はフレーム
速度（例えば、約２０Ｈｚ）内の速度であればよいこと
になる。照射モード間の切り換え速度がこのように低い
ことは、前記のシステムにおいて特に大きな利点であ
る。
射モード間の切り換え速度はライン速度（例えば、約２
０ＫＨｚ）内の速度でなければならない。しかし、前記
のように面状のイメージ・センサを用いることにより、
データ速度が２０ＭＨｚであり、１ライン当たり１００
０個のピクセルであるとして、切り換え速度はフレーム
速度（例えば、約２０Ｈｚ）内の速度であればよいこと
になる。照射モード間の切り換え速度がこのように低い
ことは、前記のシステムにおいて特に大きな利点であ
る。
【００２４】この例においては、それぞれの蓄積時間は
約６０マイクロ秒であり、その間にイメージ・センサ２
０の１Ｋ×１Ｋ個のピクセルから成る全視野が光源１２
からの短い透過する閃光によって照射され、イメージ作
成光学系（対物レンズ１０及び中継レンズ１８を含む）
によってイメージ・センサ２０上にイメージが作成され
る。
約６０マイクロ秒であり、その間にイメージ・センサ２
０の１Ｋ×１Ｋ個のピクセルから成る全視野が光源１２
からの短い透過する閃光によって照射され、イメージ作
成光学系（対物レンズ１０及び中継レンズ１８を含む）
によってイメージ・センサ２０上にイメージが作成され
る。
【００２５】図５に示すように、イメージ・センサ２０
は２つの出力ストリーム２５ａ、２５ｂを生成してイメ
ージ・プロセッサ３２ａ、３２ｂへ送る。それぞれのイ
メージ・プロセッサは２０ＭＨｚで動作し、その内容を
シリアル結合器３３へ出力する。約２６ミリ秒（これは
１０２４２／２×２０×１０６に等しい）の後、ＣＣＤ
のイメージ・センサ２０は空になり、次の閃光に対する
準備ができる。一方、一定速度で移動しているフォトマ
スクＰＭが、光源１２からの透過する閃光による次の隣
接する視野までの中間に達すると、光源４によって短い
閃光が発生され、新たな１Ｋ×１Ｋのピクセル領域を照
射して反射光が生成される。反射光によるイメージはイ
メージ・センサ２０によって捕捉され、２つの出力スト
リーム２５ａ、２５ｂとして読み出され、イメージ・プ
ロセッサ３２ａ、３２ｂを介してシリアル結合器３３に
供給される。この手順は、全マスク領域のイメージが２
度作成されるまで、即ち、光源１２からの透過光による
イメージと光源４による反射光によるイメージとが作成
されるまで反復される。
は２つの出力ストリーム２５ａ、２５ｂを生成してイメ
ージ・プロセッサ３２ａ、３２ｂへ送る。それぞれのイ
メージ・プロセッサは２０ＭＨｚで動作し、その内容を
シリアル結合器３３へ出力する。約２６ミリ秒（これは
１０２４２／２×２０×１０６に等しい）の後、ＣＣＤ
のイメージ・センサ２０は空になり、次の閃光に対する
準備ができる。一方、一定速度で移動しているフォトマ
スクＰＭが、光源１２からの透過する閃光による次の隣
接する視野までの中間に達すると、光源４によって短い
閃光が発生され、新たな１Ｋ×１Ｋのピクセル領域を照
射して反射光が生成される。反射光によるイメージはイ
メージ・センサ２０によって捕捉され、２つの出力スト
リーム２５ａ、２５ｂとして読み出され、イメージ・プ
ロセッサ３２ａ、３２ｂを介してシリアル結合器３３に
供給される。この手順は、全マスク領域のイメージが２
度作成されるまで、即ち、光源１２からの透過光による
イメージと光源４による反射光によるイメージとが作成
されるまで反復される。
【００２６】面状のイメージ・センサ２０は、既に簡単
に説明したＮＡＳＡプルート計画で開発された冷却背面
照明型のＣＣＤイメージ・センサであることが好まし
い。このイメージ・センサはＵＶスペクトル領域に高い
量子効率を持ち、極めて大きなデータ速度が可能であ
り、極めて雑音が小さいという特徴がある。この種のイ
メージ・センサをイメージ・センサ２０として使用する
ことにより、所望のＵＶ領域での走査を行って解像度を
上げることが可能になる。この種のＣＣＤイメージ・セ
ンサをイメージ・センサ２０として使用すると、光源
は、パルス動作型レーザーやフラッシュ・ランプでよ
く、更には水銀アーク灯であってもよい。また、短時間
の閃光を生成するために、光源はチョッパや変調器を含
むことができる。
に説明したＮＡＳＡプルート計画で開発された冷却背面
照明型のＣＣＤイメージ・センサであることが好まし
い。このイメージ・センサはＵＶスペクトル領域に高い
量子効率を持ち、極めて大きなデータ速度が可能であ
り、極めて雑音が小さいという特徴がある。この種のイ
メージ・センサをイメージ・センサ２０として使用する
ことにより、所望のＵＶ領域での走査を行って解像度を
上げることが可能になる。この種のＣＣＤイメージ・セ
ンサをイメージ・センサ２０として使用すると、光源
は、パルス動作型レーザーやフラッシュ・ランプでよ
く、更には水銀アーク灯であってもよい。また、短時間
の閃光を生成するために、光源はチョッパや変調器を含
むことができる。
【００２７】図６は、図１と実質的に同じ装置を示して
いるが、接眼レンズ２６及びビーム・スプリッタ２８は
省略されている。
いるが、接眼レンズ２６及びビーム・スプリッタ２８は
省略されている。
【００２８】図７は、図１の装置と類似する他の装置を
示している。図７の装置においては、接眼レンズ２６及
びビーム・スプリッタ２８が省略されるのに加えて、フ
ォトマスクＰＭに関してイメージ・センサ２０とは反対
の側に位置する単一の光源１２が設けられている。フォ
トマスクＰＭに関してイメージ・センサ２０と同じ側の
光源４の代わりに、図７の装置はミラー６０と（フリッ
プフロップ・ミラーの形の）光操作部材６２とを備え
る。光操作部材６２は光源１２からの光をミラー６０と
ミラー１４とに交互に切り換えてフォトマスクＰＭから
の反射光又は透過光を生成する。他の全部の点に関して
は、図７の装置は図１の装置について既に説明したのと
同じように構成され且つ動作する。
示している。図７の装置においては、接眼レンズ２６及
びビーム・スプリッタ２８が省略されるのに加えて、フ
ォトマスクＰＭに関してイメージ・センサ２０とは反対
の側に位置する単一の光源１２が設けられている。フォ
トマスクＰＭに関してイメージ・センサ２０と同じ側の
光源４の代わりに、図７の装置はミラー６０と（フリッ
プフロップ・ミラーの形の）光操作部材６２とを備え
る。光操作部材６２は光源１２からの光をミラー６０と
ミラー１４とに交互に切り換えてフォトマスクＰＭから
の反射光又は透過光を生成する。他の全部の点に関して
は、図７の装置は図１の装置について既に説明したのと
同じように構成され且つ動作する。
【００２９】図８は、単一の光源１２を備える図７の装
置と類似の装置を示しているが、２つの面状のイメージ
・センサ７１、７２が設けられている。つまり、イメー
ジ・センサ７１はフォトマスクＰＭと同じ側に位置し、
光源１２から出てフォトマスクＰＭで反射された光を受
光し、一方、イメージ・センサ７２はフォトマスクＰＭ
の反対の側に位置し、光源１２から出てフォトマスクＰ
Ｍを透過した光を受光する。全ての他の点においては、
図８に示す装置の構成及び動作は図７に関して説明した
ところと同じである。
置と類似の装置を示しているが、２つの面状のイメージ
・センサ７１、７２が設けられている。つまり、イメー
ジ・センサ７１はフォトマスクＰＭと同じ側に位置し、
光源１２から出てフォトマスクＰＭで反射された光を受
光し、一方、イメージ・センサ７２はフォトマスクＰＭ
の反対の側に位置し、光源１２から出てフォトマスクＰ
Ｍを透過した光を受光する。全ての他の点においては、
図８に示す装置の構成及び動作は図７に関して説明した
ところと同じである。
【００３０】図９は、イメージ・センサ２０からの出力
を処理し、比較的低速で動作する処理回路により比較的
高いスループットを得ることを可能にする好ましい配置
を示している。例えば、ここで説明する透過・反射検査
装置は、２０ＭＨｚで動作する処理回路と図１に示す回
路に係る１Ｋ×１ＫのＣＣＤイメージ・センサとを用い
ることにより、以下のとおり、４０ＭＨｚの等価データ
速度で動作することができる。
を処理し、比較的低速で動作する処理回路により比較的
高いスループットを得ることを可能にする好ましい配置
を示している。例えば、ここで説明する透過・反射検査
装置は、２０ＭＨｚで動作する処理回路と図１に示す回
路に係る１Ｋ×１ＫのＣＣＤイメージ・センサとを用い
ることにより、以下のとおり、４０ＭＨｚの等価データ
速度で動作することができる。
【００３１】ＣＣＤのイメージ・センサ２０は、完全な
１Ｋ×１Ｋを転送するために、２０ＭＨｚでそれぞれ動
作する４つの読み出しタップ（ｒｅａｄｏｕｔ ｔａ
ｐ）に分割される。透過する閃光が最初に対象物（フォ
トマスク）を照射し、イメージ・センサ２０の４つのタ
ップは、ステージ２が半分の距離（即ち５１２ライン）
の移動を完了した時点で、透過光によるデータを透過Ｆ
ＩＦＯレジスタ３１ｔへ転送する。ＦＩＦＯレジスタ３
１ｔは透過光によるデータを８０ＭＨｚで受け取り、該
データをそれぞれ２０ＭＨｚでイメージ・プロセッサＩ
Ｐ１、ＩＰ２へ転送する。ステージ２が半分の距離（即
ち５１２ライン）の移動を完了した時点で、反射される
閃光が対象物（フォトマスク）を照射し、イメージ・セ
ンサ２０の４つのタップはデータを８０ＭＨｚの速度で
反射ＦＩＦＯレジスタ３０ｒへ転送する。このデータは
４０ＭＨｚでイメージ・プロセッサＩＰ３、ＩＰ４へ転
送される。
１Ｋ×１Ｋを転送するために、２０ＭＨｚでそれぞれ動
作する４つの読み出しタップ（ｒｅａｄｏｕｔ ｔａ
ｐ）に分割される。透過する閃光が最初に対象物（フォ
トマスク）を照射し、イメージ・センサ２０の４つのタ
ップは、ステージ２が半分の距離（即ち５１２ライン）
の移動を完了した時点で、透過光によるデータを透過Ｆ
ＩＦＯレジスタ３１ｔへ転送する。ＦＩＦＯレジスタ３
１ｔは透過光によるデータを８０ＭＨｚで受け取り、該
データをそれぞれ２０ＭＨｚでイメージ・プロセッサＩ
Ｐ１、ＩＰ２へ転送する。ステージ２が半分の距離（即
ち５１２ライン）の移動を完了した時点で、反射される
閃光が対象物（フォトマスク）を照射し、イメージ・セ
ンサ２０の４つのタップはデータを８０ＭＨｚの速度で
反射ＦＩＦＯレジスタ３０ｒへ転送する。このデータは
４０ＭＨｚでイメージ・プロセッサＩＰ３、ＩＰ４へ転
送される。
【００３２】このようにして、２つの１Ｋ×１Ｋ画素群
が８０ＭＨｚのデータ速度でイメージ・センサ２０から
読み出され、それぞれ２０ＭＨｚのデータ速度で４つの
パイプラインを動作させる。４つのパイプラインのうち
の２つは反射光によるデータ、２つは透過光によるデー
タに対するものである。イメージ処理技術は、本願と同
一の出願人により出願された米国特許出願第０７／８０
１，７６１号及び米国特許出願第０７／８８０，１００
号に記載されたものでよい。
が８０ＭＨｚのデータ速度でイメージ・センサ２０から
読み出され、それぞれ２０ＭＨｚのデータ速度で４つの
パイプラインを動作させる。４つのパイプラインのうち
の２つは反射光によるデータ、２つは透過光によるデー
タに対するものである。イメージ処理技術は、本願と同
一の出願人により出願された米国特許出願第０７／８０
１，７６１号及び米国特許出願第０７／８８０，１００
号に記載されたものでよい。
【００３３】以上、この発明を若干の実施の形態につい
てフォトマスクの光学的検査に関して説明してきたが、
この発明は他の対象物、例えば印刷回路基板にも使用す
ることができ、このときには、透過する閃光は、例えば
米国特許第５，２１６，４７９号に開示されているとお
り、スルーホールその他における欠陥を検出するために
用いられる。この発明の他の多くの変更、修正及び応用
は明白である。
てフォトマスクの光学的検査に関して説明してきたが、
この発明は他の対象物、例えば印刷回路基板にも使用す
ることができ、このときには、透過する閃光は、例えば
米国特許第５，２１６，４７９号に開示されているとお
り、スルーホールその他における欠陥を検出するために
用いられる。この発明の他の多くの変更、修正及び応用
は明白である。
【図１】この発明にしたがって構成された装置の形態を
示す光学的な図である。
示す光学的な図である。
【図２】対象物の全面を光学的に検査するための方法を
示す図である。
示す図である。
【図３】対象物の全面を光学的に検査するための方法を
示す図である。
示す図である。
【図４】図１の装置において透過する光線と反射された
光線とを生成する電気パルスのタイミングの一例を示す
タイミング図である。
光線とを生成する電気パルスのタイミングの一例を示す
タイミング図である。
【図５】イメージ・センサの出力を電気的に処理する方
法を示すブロック図である。
法を示すブロック図である。
【図６】図１の装置の変形例を示す図である。
【図７】この発明にしたがって構成された、単一の光源
を使用する装置を示す図である。
を使用する装置を示す図である。
【図８】この発明にしたがって構成された、単一の光源
と対象物の両側に位置するイメージ・センサとを使用す
る装置の形態を示す図である。
と対象物の両側に位置するイメージ・センサとを使用す
る装置の形態を示す図である。
【図９】イメージ・センサの出力を電気的に処理するた
めの好ましい配置を示すブロック図である。
めの好ましい配置を示すブロック図である。
２：ステージ、 ＰＭ：フォトマスク、 ４：光源、
６：光学系、８：ビーム・スプリッタ、 １０：対物レ
ンズ、 １２：光源、１４：反射器、 １６：光学系、
２０：イメージ・センサ、３０：制御システム、 ３
２：プロセッサ、 ３４：基準データ源、３６：表示装
置
６：光学系、８：ビーム・スプリッタ、 １０：対物レ
ンズ、 １２：光源、１４：反射器、 １６：光学系、
２０：イメージ・センサ、３０：制御システム、 ３
２：プロセッサ、 ３４：基準データ源、３６：表示装
置
Claims (21)
- 【請求項１】 第１の面と第２の面とを有する対象物を
光学的に検査して該対象物の状態を表示する方法であっ
て、 前記対象物の前記第１の面から周期的に光線を反射さ
せ、一連の時間的に離れた短時間の反射光を生成するス
テップと、 前記対象物に光線を周期的に透過させ、一連の時間的に
離れた且つ前記反射光と時間的に交互に配置された短時
間の透過光を生成するステップと、 前記の短時間の反射光と透過光とを感知し、それに対応
した電気出力を発生するステップと、 前記電気出力を処理し、前記対象物の状態の表示を提供
するステップと、を有する方法。 - 【請求項２】 前記反射光と前記透過光とが面状のイメ
ージ・センサによって感知される、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 前記反射光と前記透過光とが前記対象物
の両側に位置する個別の光源によって生成される、請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記反射光と前記透過光とが前記対象物
の一方の側に位置する共通の光源によって生成され、光
学的操作素子が前記対象物の両側へ光線を交互に操作す
る、請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 前記反射光と前記透過光とが共通のイメ
ージ・センサによって感知される、請求項３又は４記載
の方法。 - 【請求項６】 前記反射光と前記透過光とが前記対象物
の一方の側に位置する単一の光源によって生成され、前
記反射光が前記対象物の前記一方の側に位置する第１の
センサによって感知され、前記透過光が前記対象物の他
方の側に位置する第２のセンサによって感知される、請
求項２記載の方法。 - 【請求項７】 前記反射光と前記透過光とのそれぞれ
が、１ミリ秒よりも短い期間周期的に付勢される大出力
の光源により生成される、請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記反射光と前記透過光とのそれぞれ
が、ＩＭＨｚよりも高い周波数で１００マイクロ秒より
も短い期間周期的に付勢される大出力の光源により生成
される、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記大出力の光源がレーザーである、請
求項７又は８記載の方法。 - 【請求項１０】 光学的に検査される前記対象物が、透
明な領域と不透明な領域とを有するフォトマスクであ
り、表示されるべき前記状態が、前記フォトマスクの前
記透明な領域と前記不透明な領域とにおける欠陥の存在
又は不存在である、請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 第１の面と第２の面とを有する対象物
を光学的に検査して該対象物の状態を表示するための装
置であって、 前記対象物の前記第１の面から周期的に光線を反射させ
て一連の時間的に離れた短時間の反射光を生成すると共
に、前記対象物に光線を周期的に透過させて一連の時間
的に離れた且つ前記反射光と時間的に交互に配置された
短時間の透過光を生成する照射装置と、 前記の短時間の反射光と透過光とを感知し、それに対応
した電気出力を発生するセンサと、 前記電気出力を受け取って処理し、前記対象物の状態の
表示を提供するプロセッサと、を具備する装置。 - 【請求項１２】 前記センサが面状のイメージ・センサ
である、請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 前記イメージ・センサが矩形のマトリ
クス型の電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を含む、請求項１
２記載の装置。 - 【請求項１４】 前記照射装置が前記対象物の両側に位
置する第１及び第２の光源を備える、請求項１２又は１
３記載の装置。 - 【請求項１５】 前記照射装置が、 前記光源の一方の側に位置して短時間の時間的に離れた
光を生成する共通の光源と、 前記対象物の前記一方の側に位置する第１の光学系と、 前記対象物の他方の側に位置する第２の光学系と、 前記対象物の前記一方の側に位置する光操作装置であっ
て、前記光源からの光を前記第１の光学系及び前記第２
の光学系へ交互に操作するよう制御される光操作装置
と、を備える、請求項１２又は１３記載の装置。 - 【請求項１６】 前記光操作装置がフリップフロップ・
ミラーである、請求項１５記載の装置。 - 【請求項１７】 前記センサが前記反射光及び前記透過
光を感知する面状のセンサである、請求項１１記載の装
置。 - 【請求項１８】 前記照射装置が、前記対象物の一方の
側に位置して周期的に付勢される単一の光源であり、 前記センサが、前記対象物の前記一方の側に位置して前
記反射光を感知するための第１のセンサと、前記対象物
の他方の側に位置して前記透過光を感知するための第２
のセンサとを備える、請求項１２又は１３記載の装置。 - 【請求項１９】 前記照射装置が、１ミリ秒より短い期
間の強い光を生成するよう周期的に付勢される、請求項
１１記載の装置。 - 【請求項２０】 前記照射装置が、１ＭＨｚよりも高い
周波数で１００マイクロ秒より短い期間の強い光を生成
するよう周期的に付勢される、請求項１９記載の装置。 - 【請求項２１】 前記照射装置が周期的に付勢されるレ
ーザーを含む、請求項１１記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IL118872 | 1996-07-16 | ||
| IL11887296A IL118872A (en) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | Optical inspection method and apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123059A true JPH10123059A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3958835B2 JP3958835B2 (ja) | 2007-08-15 |
Family
ID=11069086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18615997A Expired - Fee Related JP3958835B2 (ja) | 1996-07-16 | 1997-07-11 | 光学的検査方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5892579A (ja) |
| EP (1) | EP0819933B1 (ja) |
| JP (1) | JP3958835B2 (ja) |
| KR (1) | KR100491242B1 (ja) |
| DE (1) | DE69724711T2 (ja) |
| IL (1) | IL118872A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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