JPWO2003027652A1 - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の欠陥検査装置は、試料を検査位置で一定の速度で少なくとも一方向に直線的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動される前記試料の表面と裏面を照明する照明手段と、この照明手段により照明される前記試料を前記一定の速度で移動させながら前記試料の表面と裏面の全面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取り込まれた前記試料の表面と裏面の全面の画像データを画像処理して前記試料の表面及び裏面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、を具備している。
Description
技術分野
本発明は、例えば半導体ウエハやフラットディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板などの試料に対して照明光を照射し、このときの試料からの光を撮像してその画像データから試料の欠陥検査を行なう欠陥検査装置に関する。
背景技術
一般に半導体ウエハやフラットディスプレイのガラス基板などの製造工程、例えばフォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程の途中では、シリコン又はガラス板からなる基板上に成膜層を介してパターン化したレジストを設けたものが形成されている。ところが、フォト・リソグラフィー・プロセスにおいては、基板表面上に塗布したレジストに膜ムラあるいは塵埃などが付着していると、これら膜ムラあるいは塵埃のために、エッチング後のパターンの線幅不良やパターン内のピンホール等といった欠陥が発生する。
このような事から、エッチング前の基板の製造工程では、通常、上記欠陥の有無の検査が全ての基板に対して行なわれている。この全数検査の方法は、作業者が全ての基板に対して目視により観察する方法が多くとられている。しかし、作業者の経験による判断力の差や、クリーンルームにおいて作業者自体から出る塵埃の影響が無視できないことから、できるだけ作業者と基板とを隔離して観察する方法、又は装置に判断機能を持たせる方法が採られている。
図１６は、特開平９−６１３６５号公報に記載されている従来の欠陥検査装置の構成を示す図である。試料１の上方には、照明部２と撮像部３とが設けられている。照明部２は、試料１に対して入射角θ０で照明光を照射するものであり、その光路上にはコリメータレンズ４が配置され、照明部２からの照明光を平行光束に成形する。
撮像部３は、法線ｎを基準として照明部２に対して対向する位置に設けられており、試料１に対して角度θ０で配置されている。撮像部３は、ラインセンサカメラ５と結像レンズ６とを有している。撮像部３と試料１との間には、コリメータレンズ７が配置されている。
このような構成であれば、照明部２から出力されて拡散された光束は、コリメータレンズ４によって平行光束に成形され、試料１をライン照明する。試料１の表面で反射した光は、コリメータレンズ７を通って結像レンズ６に入射し、ラインセンサカメラ５の撮像面上に試料１の表面の像として結像する。そして、ラインセンサカメラ５の撮像により得られる画像データが画像処理されて、試料１の表面上の欠陥検査が行なわれる。
上記フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程では、試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりする。しかしながら、試料１の裏面周辺部に盛り上がりがあったり、試料１の裏面にキズがあったり、塵埃が付着していたりしても、上記公報に記載されている技術では、試料裏面を検出する手段が無いために、その対策が困難であるのが現状である。
本発明の目的は、試料表面の欠陥検査に加えて試料裏面の欠陥検査も行なえる欠陥検査装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の欠陥検査装置は、試料を検査位置で一定の速度で少なくとも一方向に直線的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動される前記試料の表面と裏面を照明する照明手段と、この照明手段により照明される前記試料を前記一定の速度で移動させながら前記試料の表面と裏面の全面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取り込まれた前記試料の表面と裏面の全面の画像データを画像処理して前記試料の表面及び裏面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、を具備している。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。なお、図１において破線付き矢印はデータの流れを示し、実線付き矢印は試料１の流れを示している。
この欠陥検査装置は、例えば半導体ウエハやフラットディスプレイのガラス基板などからなる試料１の欠陥検査を行なう。この欠陥検査装置は、大きく分けて搬送部１０と、試料１の表裏面の欠陥検査を行なう検査部１１と、欠陥検査の動作全体を制御する制御部１２と、欠陥検査結果などを表示するための例えばタッチセンサ付液晶ディスプレイからなる表示部１３と、欠陥検査の動作の指示などを操作入力するための例えばキーボードとトラックボールとからなる操作部１４とで構成されている。
搬送部１０は、試料１を検査部１１に搬送するもので、カセット搬入・搬出部１５と、アライナ１６と、搬送アーム１７とからなる。カセット搬入・搬出部１５は、人（作業員）又はロボットが、試料１を複数枚（例えば２０枚）収納したカセットを当該装置に搬入・搬出するための機能を有している。
アライナ１６は、検査部１１における欠陥検査の精度を高めるために試料１のアライメントを行なう機能を有している。搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に搬入されたカセットから試料１を取り出し、アライナ１６と検査部１１とにそれぞれ搬送する機能を有している。
検査部１１は、試料１の表裏面を露出するように試料１の周縁部を保持する枠状の保持部材１８を備えている。この保持部材１８は、試料１の厚みのほぼ中心を軸として回転軸１９により保持部材１８と共に試料１を反転させ、試料１の表裏面のいずれか一方の面を欠陥検査のための姿勢位置に設定する。
図２Ａ，図２Ｂは、保持部材１８の構成を示す図である。図２Ａは試料１である半導体ウエハを保持していない状態を示す図、図２Ｂは試料１である半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）を保持した状態を示す図である。
保持部材１８は、八角形の環状に形成された剛性を持つフレーム２０を設け、このフレーム２０の互いに対向する２辺にそれぞれ回転軸１９，１９を設けている。これら回転軸１９，１９は、その軸中心がフレーム２０に保持される試料１の平面中心（重心位置）及び試料１の厚さ中心を通るように設けられている。回転軸１９，１９は、１８０度回転することにより、フレーム２０に保持される試料１を表面側又は裏面側に反転させる。
またフレーム２０には、その各辺のうち４辺の各内側に試料１の周縁部を保持する保持部２１が設けられている。これら保持部２１は、試料１の裏面の周縁部を吸着するもので、例えば試料１を真空吸着、又は静電チャックにより吸着保持する機能を有している。
また図１に示すように、保持部材１８は、試料１の全面の画像データを取得するために、Ｘ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材１８の上方には、検査光学系として、保持部材１８の移動方向（Ｘ軸方向）と交差するＹ軸方向へ試料面をライン状に照明する。線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。線光源２２は、試料１にライン状の平行光を照射する。ラインセンサカメラ２３は、法線ｎを基準として線光源２２と対向する位置に設けられ、試料１からの反射光を撮像する。
線光源２２は、試料１の表面又は裏面の正反射（干渉光）画像を撮像する光照射角度θ０に設定されており、試料１の表面又は裏面の正反射以外の画像を撮像するために、光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ２３は、試料１の表面又は裏面の正反射画像を撮像する撮像角度θ０に設定されており、試料１の表面又は裏面の正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
制御部１２は、操作部１４から作業員による操作命令を入力すると、当該装置の各構成要素に対して命令信号を発し、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取って画像データを作成し、この画像データを画像処理して試料１の表裏両面における各種の欠陥を抽出し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する機能を有している。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。カセット搬入・搬出部１５に、作業員又はロボットによりカセットがセットされ、作業員が操作部１４から操作開始の命令を入力すると、試料１に対する欠陥検査が開始される。
まず、搬送アーム１７は、カセット内から試料１を真空吸着して保持し、この試料１をアライナ１６に搬送する。搬送アーム１７は、アライナ１６で試料１に対するアライメントが終了した試料１を真空吸着して検査部１１に搬送し、この検査部１１において予め受け渡し位置で待機している保持部材１８上にセットする。
この後、検査部１１では試料１に対する欠陥検査が開始される。この検査中に、搬送アーム１７は、カセット内から次の試料１を真空吸着してアライナ１６に搬送する。アライナ１６での試料１のアライメントは、検査部１１における先の試料１の欠陥検査が終了する前に終了する。
検査部１１の保持部材１８は、図２Ｂに示すように試料１がセットされると、各保持部２１により試料１の裏面周縁部を真空吸着して保持する。このとき線光源２２は、試料１の表面の正反射画像を撮像するために予め設定された光照射角度θ０に設定される。これと共にラインセンサカメラ２３は、試料１の表面の正反射画像を撮像するために予め設定された撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、線光源２２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表面に対して光照射角度θ０で照射する。これと共に、保持部材１８は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始する。この保持部材１８の移動により、線光源２２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表面上を等速度で走査するようになる。
このとき、試料１の表面からの反射光は、ラインセンサカメラ２３に取り込まれる。ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から逐次出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、線光源２２は試料１の表面の正反射以外（例えば散乱光）の画像を撮像するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ１に設定される。この場合、線光源２２の光照射角度を変更する代わりに、ラインセンサカメラ２３の撮像角度をθ０から所定角度ずれた撮像角度θ２に設定してもよい。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の復路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により試料１の表面上を等速度で走査する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、保持部材１８は、回転軸１９を中心として１８０度回転し、保持している試料１を反転して裏面を検査光学系側にセットする。上述した試料１の表面の正反射画像を取得する方法と同様に、線光源２２とラインセンサカメラ２３は、試料１の裏面の正反射画像を取得するために予め設定された角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により試料１の裏面上を等速度で走査する。
ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の画像データを作成する。制御部１２は、この画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、上述した試料の表面の正反射以外の画像を取得する方法と同様に、線光源２２は、光照射角度θ１に再設定される。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の復路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により、試料１の裏面上を等速度で走査する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
このように試料１の裏面の復路での撮像が終了すると、保持部材１８は、再び、回転軸１９を中心として１８０度回転して試料１を反転し、検査開始時と同様に試料１の表面を検査光学系側にセットする。
そして、保持部材１８は、搬送アーム１７との受け渡し位置に移動する。これと共に、線光源２２とラインセンサ２３は、次の試料１の表面の正反射画像を撮像するために角度θ０に設定される。
保持部材１８が搬送アーム１７との受け渡し位置に移動すると、搬送アーム１７は、次に検査する試料１を保持した一方のハンドと他方のハンドにより保持部材１８上の検査済みの試料１と次の試料１とを載せ換える。搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に移動し、他方のハンドに保持された検査済みの試料１をカセットに戻す。
これ以降、上記欠陥検査の動作が繰り返し行なわれ、欠陥検査を必要とする全ての試料１に対する検査が行なわれる。
このように上記第１実施例においては、試料１に対して照明光を照射し、この試料１からの反射光を撮像してその画像データから試料１の欠陥検査を行なう検査部１１に、回転軸１９を中心として試料１を反転させ、試料１の表裏面のいずれか一方の面を欠陥検査のための姿勢位置に設定する保持部材１８を設けた。これにより、試料１の表裏面に対する両面の欠陥検査を行なうことができる。フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着などを検出することができる。
このように、保持部材１８により試料１を反転させるので、線光源２２及びラインセンサカメラ２３からなる検査光学系を１つ設ければよく、その設置スペースを広くとる必要がない。
さらに、線光源２２又はラインセンサカメラ２３の光照射角度又は撮像角度を回動可能にすることで、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうことができる。このように光照射角度を変えることにより、試料１の表裏面の状態の見え方が異なり、一方の光照射角度では観察できなかった欠陥が他方の光照射角度で観察可能となることがある。従って、検査方式の異なる２枚の画像データから欠陥検査を行なうことにより、欠陥の見落としが減少して試料１の表裏面の欠陥検査の精度が高くなる。
例えば、正反射画像と正反射以外の画像とを合成してその合成画像データから欠陥検出を行なったり、正反射画像による欠陥検査結果と正反射以外の画像による欠陥検査結果とを集計して欠陥検出の結果を得ることができる。
上記第１実施例では、保持部材１８に代えて図３Ａ，図３Ｂに示す保持部材２４を用いることができる。図３Ａは上視図、図３Ｂは側面図である。この保持部材２４は、試料１をその互いに対向する各端部（試料１のエッジ）側から挟むための各保持部２５、２６と、これら保持部２５、２６に設けられた回転軸２７とから構成されている。各保持部２５、２６は、図３Ａに示すように、試料１と当接する部分（端部）が試料１の円形な外形と一致するように円弧状に形成され、かつ図３Ｂに示すように、その円弧状の端部にＶ字状の溝２８が形成されている。これら保持部２５、２６は、Ｙ軸方向へ移動可能に設けられ、各溝２８，２８の間に試料１のエッジを挟んで保持する。
このような保持部材２４を用いれば、試料１のエッジを保持するので、図２Ａ，図２Ｂに示す保持部材１８のように真空吸着により保持することで試料１の裏面の一部分が各保持部２１により覆われることはなく、かつ保持部２５、２６に吸着保持用の吸着パッドと真空用の溝を形成することもなく、構造を単純化できる。
また、保持部材２４の位置を精度高く設定することによって、常に一定の位置出しが可能であり、アライナ１６によるアライメントをノッチの位置決めの回転方向のみとすることができ、検査速度の高速化及びコスト低減が図れる。
図４は、本発明の第２実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図４において図１と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。
検査部３０には、光透過性の材質、例えばガラス材や透明なセラミック材により形成された保持部材３１が設けられている。この保持部材３１は、試料１の全面又は周縁部を保持する手段を備えている。保持部材３１は、このように試料１を保持した状態でＸ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材３１の上方（試料１の表面側）には、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。保持部材３１の下方（試料１の裏面側）には、線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。
線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、試料１の裏面の正反射以外の画像を取得するために、光照射角度θ３の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面の正反射画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、試料１の裏面の正反射以外の画像を取得するために、撮像角度θ４の範囲で回動可能である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。この装置では、搬送部１０における動作は上記第１実施例と同一であるのでその説明は省略し、検査部３０における動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。
検査部３０の保持部材３１に試料１がセットされると、第１実施例の保持部材１８と同様に、試料１の裏面周縁部を保持する。表裏面側の線光源２２，２３は、試料１の表面の正反射画像を撮像する光照射角度θ０に設定される。これと共に表裏面側のラインセンサカメラ２３，３３は、試料１の表面の正反射画像を撮像する撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、試料１の表面側において、線光源２２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表面に対して光照射角度θ０で照射する。これと共に、保持部材３１は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始する。この保持部材３１の移動により、線光源２２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表面上を等速度で走査するようになる。
このとき、試料１の表面からの反射光は、ラインセンサカメラ２３に取り込まれる。ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
これと同時に、試料１の裏面側において、線光源３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の裏面に対して光照射角度θ０で照射する。このとき、照明光は、透過材質の保持部材３１内に入射し、光屈折して試料１の裏面に照射される。そして、試料１の裏面からの反射光は、保持部材３１内を透過し、光屈折して当該保持部材３１の裏面から出射する。
保持部材３１は、上記の通りＸ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始しているので、この保持部材３１の移動により、線光源３２から出力されたライン状の照明光は、試料１の裏面上を等速度で走査するようになる。
そして、試料１の裏面からの反射光は、ラインセンサカメラ３３に取り込まれる。ラインセンサカメラ３３は、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３，３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表裏面全体の２枚の正反射画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、試料１の表面側の線光源２２は、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像する光照射角度θ１に設定される。これと共に、試料１の裏面側の線光源３２は、試料１の裏面の正反射以外の画像を撮像するための別の光照射角度θ３に設定される。
これらの設定が終了すると、試料１の表裏面側において、線光源２２，３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表裏面に対して光照射角度θ１で照射する。これと共に、保持部材３１は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始するので、線光源２２，３２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表裏面上を等速度で走査するようになる。このとき、ラインセンサカメラ２３，３３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３，３３から出力される画像信号を受け取り、ライン状の照明光が試料１の表裏面全体に対して走査を終了したときに、試料１の表裏面全体の２枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
以上のようにして試料１の表裏面に対する同時撮像が終了すると、保持部材３１は、搬送アーム１７との受け渡し位置に移動する。
このように上記第２実施例においては、検査部３０において、光透過性の材質、例えばガラス材により形成された保持部材３１を設け、かつこの保持部材３１の両面側にそれぞれ表面用と裏面用との各検査光学系を設けた。これにより、保持部材３１を１度往復移動させるだけで、試料１の表裏面の欠陥検査を同時に検査することができ、両面検査のタクトタイムを軽減できる。
また、上記第１実施例と同様に、フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着を検出することができる。
さらに、上記第１実施例と同様に、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうので、試料１の表裏面の欠陥検査の精度を高くできる。
なお、上記第２実施例では、保持部材３１を透明な部材で形成し試料１を全面保持しているので、試料１の水平度が向上し検査精度を高めることができる。
図５は、本発明の第３実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図５において図１，図４と同一な部分には同符号を付してある。
検査部４０には、試料１を立設して当該試料１のエッジを保持する保持部材４１が設けられている。この保持部材４１は、例えば上記図３Ａ，図３Ｂに示した保持部材２４と同じ形状、機能を有する。そして、保持部材４１は、立設した状態でＺ軸方向（上下方向）へ往復移動が可能である。
従って、立設された保持部材４１の一方の面側（試料１の表面側）には、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられる。保持部材４１の他方の面側（試料１の裏面側）には、線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。本第３実施例は図４に示す第２実施例とは検査部４０を立設した点だけが異なり、基本的な欠陥検査装置の動作は同じであることから、動作の説明は省略する。
この第３実施例においては、上記第２実施例の効果に加えて、試料１を立設して当該試料１のエッジを保持する保持部材４１を設けたため、試料１自身の重みで重力方向に歪みが生じることもなく、大型の試料１例えば大型の液晶ディスプレイのガラス基板の欠陥検査も有効に行なえる。
なお、上記第１乃至第３実施例における試料１の各保持部材には、図６Ａ，図６Ｂに示す保持部材５０を用いてもよい。図６Ａは試料１を保持した状態を示す図、図６Ｂは試料１を保持していない状態を示す図である。この保持部材５０は、コ字形状に形成されたフレーム５１を有し、このフレーム５１の少なくとも３箇所、例えば４箇所にそれぞれ試料１を保持するための各コマ５２を設けたものとなっている。これらコマ５２は、図７に断面図を示すように、Ｖ字形状の溝５３が形成されている。また、この保持部材５０を反転させる場合には、フレーム５１に回転軸５４を設ければよい。さらに、フレーム５１は、開口部に向けて矢印ａ方向へ付勢力を与えておけば、試料１の装着力を高めることができる。
また、上記第１乃至第３実施例における検査光学系は、図８乃至図１０に示す構成の検査光学系を用いてもよい。図８に示す検査光学系は、試料１面に対してライン照明光を照射する線光源６０と、この線光源６０から出力されたライン照明光を反射して試料１面に照射し、かつ試料１面からの反射光を透過するビームスプリッタ（ハーフミラー）６１と、このビームスプリッタ（ハーフミラー）６１を透過した試料１面からの反射光を撮像するラインセンサカメラ（撮像手段）６２とからなっている。
この検査光学系で試料１面の画像データを取得する場合は、試料１を例えば矢印ｂ方向へ移動させ、このときに線光源６０から出力されたライン照明光を試料１面に照射し、その反射光をラインセンサカメラ６２により撮像する。この検査光学系であれば、線光源６０とラインセンサカメラ６２をコンパクトに１つのユニットにまとめることができる。
図９に示す検査光学系は、照明光を出力する光源６３と、この光源６３から出力された照明光を平行光に成形して試料１面の全面に一括して照射する第１のレンズ６４と、試料１の全面からの光を結像する第２のレンズ６５と、この第２のレンズ６５により結像された光を撮像する撮像手段６６とからなっている。このような検査光学系であれば、試料１を移動させることなく、一括で試料１面の全面の画像データを取得できる。
図１０に示す検査光学系は、照明光を出力する光源６７と、この光源６７から出力された照明光を平行光に成形する第１のレンズ６８と、この第１のレンズ６８からの照明光を反射して試料１面に照射し、かつ試料１の裏面からの反射光を透過するビームスプリッタ（ハーフミラー）６９と、このビームスプリッタ６９を透過した試料１の全面からの光を結像する第２のレンズ７０と、この第２のレンズ７０により結像された光を撮像する撮像装置７１とからなっている。このような検査光学系でも試料１を移動させることなく、一括で試料１の全面の画像データを取得できる。
また、上記第１乃至第３実施例で述べている「正反射画像」は、干渉フィルタを使用して撮像する干渉画像でもよい。なお干渉画像は、試料１に照明光を照射したときの試料１表面からの反射光と下層からの反射光とを、干渉フィルタを通して撮像することにより得られる。また、上記第１乃至第３実施例で述べている「正反射以外の画像」は、回折画像、散乱光観察画像でもよい。
図１１は、本発明の第４実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１１において、図１，図５と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。この第４実施例は、図１に示す第１実施例の搬送アーム１７の搬送路に本実施例の裏面検査部１００を配置したものである。
裏面検査部１００は、搬送部１０と表面検査部２００との間の試料１の搬送路中に設けられ、試料１の裏面に対して照明光を照射し、この試料１の裏面からの光を撮像してその画像データを取得する機能を有する。
裏面検査部１００には、試料１の少なくとも裏面を開放して保持する保持部材として搬送アーム１０１が備えられている。この搬送アーム１０１は、その先端部に下方を向いた係止部１０２が形成され、かつ下面側に可動保持部１０３が当該搬送アーム１０１の本体方向へ摺動自在に設けられている。これにより、搬送アーム１０１は、アライナ１６から受け渡される試料１をその裏面が下方になるように係止部１０２と可動保持部１０３とで挟持し、この状態で一定の搬送速度（等速度）でＸ方向へ表面検査部２００まで搬送する。
また、裏面検査部１００には、搬送アーム１０１の搬送路の下方に、試料１に対してライン状の平行光を照射する線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面の正反射（干渉光）画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、正反射以外の画像（散乱光・回折光）を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
裏面検査部１００は、搬送アーム１０１が試料１を保持して表面検査部２００へ搬送するときと、搬送アーム１０１が試料１を保持して表面検査部２００から搬送部１０へ戻るときに、それぞれ上記撮像角度θ０とθ２とに切換えて、別の角度で試料１の裏面を撮像して、２枚の画像データ例えば干渉光と散乱光とを取得する。すなわち、試料１の裏面への光照射角度を変えることにより試料１の裏面の状態の見え方が異なり、一方の光照射角度では観察できなかった欠陥が他方の光照射角度で観察可能となる。
表面検査部２００は、試料１を保持する保持部材（検査ステージ）２０１を備えている。この保持部材２０１は、試料１の全面の画像データを取得するために、Ｘ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材２０１の上方には、検査光学系として、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。線光源２２は、試料１に対してライン状の平行光を照射する。ラインセンサカメラ２３は、法線ｎを基準として線光源２２と対向する位置に設けられ、試料１からの反射光を撮像する。
線光源２２は、試料１の表面の正反射画像を撮像する光照射角度θ０に設定されており、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像するために、光照射角度θ３の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ２３は、試料１の表面の正反射（干渉光）画像を撮像する撮像角度θ０に設定されており、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ４の範囲で回動可能である。
この上記第４実施例では、搬送部１０と表面検査部２００との間に裏面検査部１００を設け、この裏面検査部１００において、搬送アーム１０１により一定の搬送速度で搬送中の試料１の裏面を撮像する。この裏面検査部１００により、表面検査部２００における試料１の表面の欠陥検査に加えて、試料１の裏面に対する欠陥検査を行なうことができる。そして、この試料１の裏面に対する欠陥検査は、搬送部１０と表面検査部２００との間の試料１の搬送中に画像データを取得して行なうので、試料１の裏面の欠陥検査のために時間を設ける必要がなく、タクトタイムを短縮できる。
また、上記各実施例と同様に、フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着を検出することができる。
さらに、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうことで、試料１の表裏面の欠陥検査の精度を高くできる。
なお、上記第４実施例における搬送アーム１０１は、図６Ａ，図６Ｂに示す保持部材５０を用いてもよい。
図１２は、本発明の第５実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１２において、図１，図１１と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。この第５実施例において搬送部１０は図１と同じであり、表面検査部２００は図１１と同じである。図１１と異なるのは、裏面検査部１１０である。
搬送部１０と表面検査部２００との間には、裏面撮像部１１０が設けられている。搬送部１０の搬送アーム１７は、アライナ１６によりアライメントされた試料１を受け取り、この試料１を真空吸着して保持して、裏面検査部１１０へ搬送する。また、搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に搬入されたカセットから試料１を取り出す機能と、試料１をカセット搬入・搬出部１５とアライナ１６と裏面検査部１１０とにそれぞれ搬送する機能を有している。
裏面検査部１１０には、試料１を一定の搬送速度（等速度）で搬送して表面検査部２００に対して受け渡しを行なう２台のエア浮上などの無接触（非接触）搬送コンベア１１１、１１２が備えられている。これら搬送コンベア１１１、１１２は、試料１を乗せて一定の搬送速度で表面検査部２００まで搬送する。これら搬送コンベア１１１、１１２の間には、図１１の裏面検査部１００と同じように線光源３２とラインセンサカメラ３３が配置されている。
線光源３２は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通して照明光を試料１の裏面に照射する。この線光源３２は、第４実施例と同様に、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通して試料１の裏面を撮像する。このラインセンサカメラ３３は、上記第４実施例と同様に試料１の裏面の正反射画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。
まず、搬送アーム１７は、カセット内から試料１を真空吸着して保持し、この試料１をアライナ１６に搬送する。搬送アーム１７は、アライナ１６でアライメントが終了した後、試料１を保持し、この試料１を裏面撮像部１１０の搬送コンベア１１１へ乗せる。
搬送コンベア１１１、１１２は、試料１を直接又は搬送チャック台に乗せて一定の搬送速度で表面検査部２００まで搬送する。このとき試料１は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する。このとき線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得するために光照射角度θ０に設定される。これと共にラインセンサカメラ３３も、撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、線光源３３は２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する試料１の裏面に対して照明光を光照射角度θ０で照射する。これと共に、ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面からの正反射光を取り込み、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射画像データを作成する。
裏面検査部１１０を通過した試料１は、表面検査部２００において予め受け渡し位置で待機している保持部材２０１に受け渡される。この試料１が当該保持部材２０１上にセットされると、表面検査部２００での検査は、第４実施例と同様に行なわれる。
表面検査部２００における検査が終了すると、保持部材２０１は搬送コンベア１１２との受け渡し位置に移動し、試料１を搬送コンベア１１２上に乗せる。この試料１は、搬送コンベア１１１、１１２により一定の搬送速度で搬送部１０まで搬送される。このとき試料１は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する。
このとき、線光源３２は試料１の裏面の正反射以外（例えば散乱光）の画像を取得するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ１に設定される。線光源３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の裏面に対して光照射角度θ１で照射する。これと共に、ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面からの散乱光を取り込み、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
この上記第５実施例では、搬送部１０と表面検査部２００との間に裏面検査部１１０を設け、この裏面検査部１１０において、２台の搬送コンベア１１１、１１２により試料１を一定の搬送速度で搬送しながら、試料１の裏面を撮像する。これにより、上記第４実施例と同様の効果を奏することは言うまでもなく、試料１が２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通過するときに、試料１の裏面を撮像するので、試料１の裏面の全面を漏れなく検査することができる。
なお、上記第５実施例は、次のように変形してもよい。例えば、ベルトコンベアまたはローラコンベアを用いてもよく、下方からエアー（圧空）を吹き付けるか、磁気を利用して試料１を空中に浮上させて非接触搬送するようにしてもよい。また、試料１の搬送手段として、試料１を超音波を利用して浮上させて搬送してもよい。
また、撮像手段として１組の線光源とラインセンサカメラとを設けているが、それぞれ異なる光照射角度、撮像角度の複数組を設けてもよい。これにより、試料１の表面検査部２００への搬送時の裏面検査時と、表面検査部２００での表面検査時に、１方向の移動で欠陥検査方式の異なる２枚の画像データを取得できる。
図１３は、本発明の第５実施例の変形例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１３において、第４実施例の図１２と同一な部分には同符号を付してある。第５実施例は、図１２の裏面撮像部１１０に試料１の表面撮像用の光源１１３と、ラインセンサカメラ１１４とを配置したものである。２台の搬送コンベア１１１、１１２により等速度で搬送される試料１の表面の画像データを取得することが可能となる。
図１４は、本発明の第６実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１４において、第４実施例の図１１と同一な部分には同符号を付してある。
搬送部１０と、裏面検査部１００は上記第４実施例とほぼ同様の構成をなしている。表面検査部２００の保持部材２０２は、回転軸２０３が連結され、３６０度の方向に回転可能となっている。保持部材２０２は、一軸移動可能なステージ上に試料（半導体ウエハ）１を載置する回転ステージを設け、この回転ステージを回転させることが好ましい。この第６実施例の表面検査部２００は、第４実施例の保持部材２０１に回転機能を付加した点以外はほぼ同じ構成である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。なお、搬送部１０と裏面撮像部１００は上記第４実施例と同様であるので、ここでは表面検査部２００における動作について説明する。
搬送アーム１０１から試料１が保持部材２０２上にセットされると、上記第４実施例と同様に、線光源２２とラインセンサカメラ２３は試料１の表面の正反射（干渉）画像を撮像するために角度θ０に設定される。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射（干渉）画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、上記第４実施例と同様に、線光源２２は試料１の表面の正反射以外（例えば散乱光、回折光）の画像を撮像するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ３に設定される。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
以上の表面検査部２００の動作は、第４実施例と同じであり、以下に述べる動作が第４実施例とは異なる。保持部材２０２は、試料１を載せた状態で散乱光（又は回折光）が良好に取り込める方向へ、又は下地のパターンからの回折光の影響を受けず干渉光を良好に取り込める方向へ回転し、線光源２２の入射方向に対して試料１の向きを変える。
次に、再び保持部材２０２はＸ軸方向へ移動し、線光源２２が上述と同様に光照射角度θ０又はθ３に設定されて、ラインセンサカメラ２３により試料１の表面の正反射画像又は正反射光以外の画像が取得される。
このように上記第６実施例においては、試料１の表面の欠陥検査時に、保持部材２０２上の試料１を線光源２２の入射方向に対して任意の向きに変えられる。このため、パターンや欠陥の方向に対して正反射光の画像又は正反射光以外の画像を良好に取り込むことが可能となる。このように光照射方向を変え、試料１の表面の状態の見え方を異ならせることで、一方向の光照射角度では観察できなかった欠陥の観察が可能となり、欠陥検査の信頼性を向上できる。
なお、上記第４又は第６実施例において、搬送アームを複数本設け、いずれかの１本の搬送アームにより試料１を検査部の保持部材上に載置し、表面検査部２００で試料１の表面を検査している間に、他の搬送アームにより次の試料１を受け取り裏面撮像部１００で試料１の裏面を検査し待機する。このように搬送アームを複数本設ければ、検査時間を短縮できる。
なお、上記第４又は第６実施例に用いられている搬送アームは、図１５に示す搬送用ロボットアーム３００に代えることも可能である。図１５において、図６Ａ，図６Ｂと同一な部分には同符号を付してある。この搬送用ロボットアーム３００は、多関節例えば３関節のアーム３０１、３０２の先端部に、試料１の縁部を挟持する図６Ａに示す保持部材５０を連結したもので、アーム３０１、３０２の動作により保持部材５０を矢印ａ方向に直接移動できる。
また、この搬送用ロボットアーム３００を２本用いたダブルアームと称するものも、上記搬送アーム１０１に代えて使用できる。このダブルアームを用いれば、表面検査部２００で一方の搬送用ロボットアーム３００により試料１の表面を検査している間に、次の試料１を裏面撮像部１００で検査することができるため、検査時間を短縮できる。
なお、本発明は、上記第４乃至第６実施例に限定されるものでなく、実施段階ではその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、裏面検査部１００、１１０において試料１を保持するための保持部材に、図２Ａ，図２Ｂに示す構成をなす保持部材１８を用いてもよい。別の保持部材としては、図３Ａ，図３Ｂに示す保持部材２４を用いることができる。一方、上記第４乃至第６実施例における試料１の裏面側の検査光学系は、図８乃至図１０に示す構成をなす検査光学系を用いてもよい。
本発明は上記各実施例のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、試料表面の欠陥検査に加えて試料裏面の欠陥検査も行なえる欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料の表裏面の正反射画像と正反射以外の欠陥検査方式の異なる複数の画像とから、欠陥検査結果の精度を高めると共に、欠陥検査方式の異なる複数の画像の合成画像により欠陥の見落としを減少させ、試料の裏面の欠陥検査の精度を高める欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料の表面と裏面の欠陥検査を同時に行なうことができ、両面検査のタクトタイムを軽減できる欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料を立設することにより、試料自身の重みで重力方向に歪みが生じることもなく、大型の試料欠陥検査に有効な欠陥検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図２Ａ，図２Ｂは、本発明の第１実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図３Ａ，図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図４は、本発明の第２実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図５は、本発明の第３実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図６Ａ，図６Ｂ，図７は、本発明の第１乃至第３実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図８，図９，図１０は、本発明の第１乃至第３実施例に係る検査光学系の構成を示す図。
図１１は、本発明の第４実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１２は、本発明の第５実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１３は、本発明の第５実施例の変形例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１４は、本発明の第６実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１５は、本発明の第４乃至第６実施例に係る搬送アームの構成を示す図。
図１６は、従来例に係る欠陥検査装置の構成を示す図
本発明は、例えば半導体ウエハやフラットディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板などの試料に対して照明光を照射し、このときの試料からの光を撮像してその画像データから試料の欠陥検査を行なう欠陥検査装置に関する。
背景技術
一般に半導体ウエハやフラットディスプレイのガラス基板などの製造工程、例えばフォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程の途中では、シリコン又はガラス板からなる基板上に成膜層を介してパターン化したレジストを設けたものが形成されている。ところが、フォト・リソグラフィー・プロセスにおいては、基板表面上に塗布したレジストに膜ムラあるいは塵埃などが付着していると、これら膜ムラあるいは塵埃のために、エッチング後のパターンの線幅不良やパターン内のピンホール等といった欠陥が発生する。
このような事から、エッチング前の基板の製造工程では、通常、上記欠陥の有無の検査が全ての基板に対して行なわれている。この全数検査の方法は、作業者が全ての基板に対して目視により観察する方法が多くとられている。しかし、作業者の経験による判断力の差や、クリーンルームにおいて作業者自体から出る塵埃の影響が無視できないことから、できるだけ作業者と基板とを隔離して観察する方法、又は装置に判断機能を持たせる方法が採られている。
図１６は、特開平９−６１３６５号公報に記載されている従来の欠陥検査装置の構成を示す図である。試料１の上方には、照明部２と撮像部３とが設けられている。照明部２は、試料１に対して入射角θ０で照明光を照射するものであり、その光路上にはコリメータレンズ４が配置され、照明部２からの照明光を平行光束に成形する。
撮像部３は、法線ｎを基準として照明部２に対して対向する位置に設けられており、試料１に対して角度θ０で配置されている。撮像部３は、ラインセンサカメラ５と結像レンズ６とを有している。撮像部３と試料１との間には、コリメータレンズ７が配置されている。
このような構成であれば、照明部２から出力されて拡散された光束は、コリメータレンズ４によって平行光束に成形され、試料１をライン照明する。試料１の表面で反射した光は、コリメータレンズ７を通って結像レンズ６に入射し、ラインセンサカメラ５の撮像面上に試料１の表面の像として結像する。そして、ラインセンサカメラ５の撮像により得られる画像データが画像処理されて、試料１の表面上の欠陥検査が行なわれる。
上記フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程では、試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりする。しかしながら、試料１の裏面周辺部に盛り上がりがあったり、試料１の裏面にキズがあったり、塵埃が付着していたりしても、上記公報に記載されている技術では、試料裏面を検出する手段が無いために、その対策が困難であるのが現状である。
本発明の目的は、試料表面の欠陥検査に加えて試料裏面の欠陥検査も行なえる欠陥検査装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の欠陥検査装置は、試料を検査位置で一定の速度で少なくとも一方向に直線的に移動させる移動手段と、この移動手段により移動される前記試料の表面と裏面を照明する照明手段と、この照明手段により照明される前記試料を前記一定の速度で移動させながら前記試料の表面と裏面の全面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取り込まれた前記試料の表面と裏面の全面の画像データを画像処理して前記試料の表面及び裏面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、を具備している。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。なお、図１において破線付き矢印はデータの流れを示し、実線付き矢印は試料１の流れを示している。
この欠陥検査装置は、例えば半導体ウエハやフラットディスプレイのガラス基板などからなる試料１の欠陥検査を行なう。この欠陥検査装置は、大きく分けて搬送部１０と、試料１の表裏面の欠陥検査を行なう検査部１１と、欠陥検査の動作全体を制御する制御部１２と、欠陥検査結果などを表示するための例えばタッチセンサ付液晶ディスプレイからなる表示部１３と、欠陥検査の動作の指示などを操作入力するための例えばキーボードとトラックボールとからなる操作部１４とで構成されている。
搬送部１０は、試料１を検査部１１に搬送するもので、カセット搬入・搬出部１５と、アライナ１６と、搬送アーム１７とからなる。カセット搬入・搬出部１５は、人（作業員）又はロボットが、試料１を複数枚（例えば２０枚）収納したカセットを当該装置に搬入・搬出するための機能を有している。
アライナ１６は、検査部１１における欠陥検査の精度を高めるために試料１のアライメントを行なう機能を有している。搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に搬入されたカセットから試料１を取り出し、アライナ１６と検査部１１とにそれぞれ搬送する機能を有している。
検査部１１は、試料１の表裏面を露出するように試料１の周縁部を保持する枠状の保持部材１８を備えている。この保持部材１８は、試料１の厚みのほぼ中心を軸として回転軸１９により保持部材１８と共に試料１を反転させ、試料１の表裏面のいずれか一方の面を欠陥検査のための姿勢位置に設定する。
図２Ａ，図２Ｂは、保持部材１８の構成を示す図である。図２Ａは試料１である半導体ウエハを保持していない状態を示す図、図２Ｂは試料１である半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）を保持した状態を示す図である。
保持部材１８は、八角形の環状に形成された剛性を持つフレーム２０を設け、このフレーム２０の互いに対向する２辺にそれぞれ回転軸１９，１９を設けている。これら回転軸１９，１９は、その軸中心がフレーム２０に保持される試料１の平面中心（重心位置）及び試料１の厚さ中心を通るように設けられている。回転軸１９，１９は、１８０度回転することにより、フレーム２０に保持される試料１を表面側又は裏面側に反転させる。
またフレーム２０には、その各辺のうち４辺の各内側に試料１の周縁部を保持する保持部２１が設けられている。これら保持部２１は、試料１の裏面の周縁部を吸着するもので、例えば試料１を真空吸着、又は静電チャックにより吸着保持する機能を有している。
また図１に示すように、保持部材１８は、試料１の全面の画像データを取得するために、Ｘ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材１８の上方には、検査光学系として、保持部材１８の移動方向（Ｘ軸方向）と交差するＹ軸方向へ試料面をライン状に照明する。線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。線光源２２は、試料１にライン状の平行光を照射する。ラインセンサカメラ２３は、法線ｎを基準として線光源２２と対向する位置に設けられ、試料１からの反射光を撮像する。
線光源２２は、試料１の表面又は裏面の正反射（干渉光）画像を撮像する光照射角度θ０に設定されており、試料１の表面又は裏面の正反射以外の画像を撮像するために、光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ２３は、試料１の表面又は裏面の正反射画像を撮像する撮像角度θ０に設定されており、試料１の表面又は裏面の正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
制御部１２は、操作部１４から作業員による操作命令を入力すると、当該装置の各構成要素に対して命令信号を発し、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取って画像データを作成し、この画像データを画像処理して試料１の表裏両面における各種の欠陥を抽出し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する機能を有している。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。カセット搬入・搬出部１５に、作業員又はロボットによりカセットがセットされ、作業員が操作部１４から操作開始の命令を入力すると、試料１に対する欠陥検査が開始される。
まず、搬送アーム１７は、カセット内から試料１を真空吸着して保持し、この試料１をアライナ１６に搬送する。搬送アーム１７は、アライナ１６で試料１に対するアライメントが終了した試料１を真空吸着して検査部１１に搬送し、この検査部１１において予め受け渡し位置で待機している保持部材１８上にセットする。
この後、検査部１１では試料１に対する欠陥検査が開始される。この検査中に、搬送アーム１７は、カセット内から次の試料１を真空吸着してアライナ１６に搬送する。アライナ１６での試料１のアライメントは、検査部１１における先の試料１の欠陥検査が終了する前に終了する。
検査部１１の保持部材１８は、図２Ｂに示すように試料１がセットされると、各保持部２１により試料１の裏面周縁部を真空吸着して保持する。このとき線光源２２は、試料１の表面の正反射画像を撮像するために予め設定された光照射角度θ０に設定される。これと共にラインセンサカメラ２３は、試料１の表面の正反射画像を撮像するために予め設定された撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、線光源２２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表面に対して光照射角度θ０で照射する。これと共に、保持部材１８は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始する。この保持部材１８の移動により、線光源２２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表面上を等速度で走査するようになる。
このとき、試料１の表面からの反射光は、ラインセンサカメラ２３に取り込まれる。ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から逐次出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、線光源２２は試料１の表面の正反射以外（例えば散乱光）の画像を撮像するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ１に設定される。この場合、線光源２２の光照射角度を変更する代わりに、ラインセンサカメラ２３の撮像角度をθ０から所定角度ずれた撮像角度θ２に設定してもよい。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の復路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により試料１の表面上を等速度で走査する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、保持部材１８は、回転軸１９を中心として１８０度回転し、保持している試料１を反転して裏面を検査光学系側にセットする。上述した試料１の表面の正反射画像を取得する方法と同様に、線光源２２とラインセンサカメラ２３は、試料１の裏面の正反射画像を取得するために予め設定された角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により試料１の裏面上を等速度で走査する。
ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の画像データを作成する。制御部１２は、この画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、上述した試料の表面の正反射以外の画像を取得する方法と同様に、線光源２２は、光照射角度θ１に再設定される。
これらの設定が終了すると、保持部材１８は、Ｘ軸方向の復路方向へ等速度で移動し、線光源２２から出力されたライン状の照明光により、試料１の裏面上を等速度で走査する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
このように試料１の裏面の復路での撮像が終了すると、保持部材１８は、再び、回転軸１９を中心として１８０度回転して試料１を反転し、検査開始時と同様に試料１の表面を検査光学系側にセットする。
そして、保持部材１８は、搬送アーム１７との受け渡し位置に移動する。これと共に、線光源２２とラインセンサ２３は、次の試料１の表面の正反射画像を撮像するために角度θ０に設定される。
保持部材１８が搬送アーム１７との受け渡し位置に移動すると、搬送アーム１７は、次に検査する試料１を保持した一方のハンドと他方のハンドにより保持部材１８上の検査済みの試料１と次の試料１とを載せ換える。搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に移動し、他方のハンドに保持された検査済みの試料１をカセットに戻す。
これ以降、上記欠陥検査の動作が繰り返し行なわれ、欠陥検査を必要とする全ての試料１に対する検査が行なわれる。
このように上記第１実施例においては、試料１に対して照明光を照射し、この試料１からの反射光を撮像してその画像データから試料１の欠陥検査を行なう検査部１１に、回転軸１９を中心として試料１を反転させ、試料１の表裏面のいずれか一方の面を欠陥検査のための姿勢位置に設定する保持部材１８を設けた。これにより、試料１の表裏面に対する両面の欠陥検査を行なうことができる。フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着などを検出することができる。
このように、保持部材１８により試料１を反転させるので、線光源２２及びラインセンサカメラ２３からなる検査光学系を１つ設ければよく、その設置スペースを広くとる必要がない。
さらに、線光源２２又はラインセンサカメラ２３の光照射角度又は撮像角度を回動可能にすることで、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうことができる。このように光照射角度を変えることにより、試料１の表裏面の状態の見え方が異なり、一方の光照射角度では観察できなかった欠陥が他方の光照射角度で観察可能となることがある。従って、検査方式の異なる２枚の画像データから欠陥検査を行なうことにより、欠陥の見落としが減少して試料１の表裏面の欠陥検査の精度が高くなる。
例えば、正反射画像と正反射以外の画像とを合成してその合成画像データから欠陥検出を行なったり、正反射画像による欠陥検査結果と正反射以外の画像による欠陥検査結果とを集計して欠陥検出の結果を得ることができる。
上記第１実施例では、保持部材１８に代えて図３Ａ，図３Ｂに示す保持部材２４を用いることができる。図３Ａは上視図、図３Ｂは側面図である。この保持部材２４は、試料１をその互いに対向する各端部（試料１のエッジ）側から挟むための各保持部２５、２６と、これら保持部２５、２６に設けられた回転軸２７とから構成されている。各保持部２５、２６は、図３Ａに示すように、試料１と当接する部分（端部）が試料１の円形な外形と一致するように円弧状に形成され、かつ図３Ｂに示すように、その円弧状の端部にＶ字状の溝２８が形成されている。これら保持部２５、２６は、Ｙ軸方向へ移動可能に設けられ、各溝２８，２８の間に試料１のエッジを挟んで保持する。
このような保持部材２４を用いれば、試料１のエッジを保持するので、図２Ａ，図２Ｂに示す保持部材１８のように真空吸着により保持することで試料１の裏面の一部分が各保持部２１により覆われることはなく、かつ保持部２５、２６に吸着保持用の吸着パッドと真空用の溝を形成することもなく、構造を単純化できる。
また、保持部材２４の位置を精度高く設定することによって、常に一定の位置出しが可能であり、アライナ１６によるアライメントをノッチの位置決めの回転方向のみとすることができ、検査速度の高速化及びコスト低減が図れる。
図４は、本発明の第２実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図４において図１と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。
検査部３０には、光透過性の材質、例えばガラス材や透明なセラミック材により形成された保持部材３１が設けられている。この保持部材３１は、試料１の全面又は周縁部を保持する手段を備えている。保持部材３１は、このように試料１を保持した状態でＸ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材３１の上方（試料１の表面側）には、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。保持部材３１の下方（試料１の裏面側）には、線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。
線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、試料１の裏面の正反射以外の画像を取得するために、光照射角度θ３の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面の正反射画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、試料１の裏面の正反射以外の画像を取得するために、撮像角度θ４の範囲で回動可能である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。この装置では、搬送部１０における動作は上記第１実施例と同一であるのでその説明は省略し、検査部３０における動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。
検査部３０の保持部材３１に試料１がセットされると、第１実施例の保持部材１８と同様に、試料１の裏面周縁部を保持する。表裏面側の線光源２２，２３は、試料１の表面の正反射画像を撮像する光照射角度θ０に設定される。これと共に表裏面側のラインセンサカメラ２３，３３は、試料１の表面の正反射画像を撮像する撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、試料１の表面側において、線光源２２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表面に対して光照射角度θ０で照射する。これと共に、保持部材３１は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始する。この保持部材３１の移動により、線光源２２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表面上を等速度で走査するようになる。
このとき、試料１の表面からの反射光は、ラインセンサカメラ２３に取り込まれる。ラインセンサカメラ２３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
これと同時に、試料１の裏面側において、線光源３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の裏面に対して光照射角度θ０で照射する。このとき、照明光は、透過材質の保持部材３１内に入射し、光屈折して試料１の裏面に照射される。そして、試料１の裏面からの反射光は、保持部材３１内を透過し、光屈折して当該保持部材３１の裏面から出射する。
保持部材３１は、上記の通りＸ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始しているので、この保持部材３１の移動により、線光源３２から出力されたライン状の照明光は、試料１の裏面上を等速度で走査するようになる。
そして、試料１の裏面からの反射光は、ラインセンサカメラ３３に取り込まれる。ラインセンサカメラ３３は、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の正反射光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３，３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表裏面全体の２枚の正反射画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、試料１の表面側の線光源２２は、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像する光照射角度θ１に設定される。これと共に、試料１の裏面側の線光源３２は、試料１の裏面の正反射以外の画像を撮像するための別の光照射角度θ３に設定される。
これらの設定が終了すると、試料１の表裏面側において、線光源２２，３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の表裏面に対して光照射角度θ１で照射する。これと共に、保持部材３１は、Ｘ軸方向の往路方向へ等速度で移動を開始するので、線光源２２，３２から出力されたライン状の照明光は、試料１の表裏面上を等速度で走査するようになる。このとき、ラインセンサカメラ２３，３３は、撮像面上に結像される試料１の表面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３，３３から出力される画像信号を受け取り、ライン状の照明光が試料１の表裏面全体に対して走査を終了したときに、試料１の表裏面全体の２枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
以上のようにして試料１の表裏面に対する同時撮像が終了すると、保持部材３１は、搬送アーム１７との受け渡し位置に移動する。
このように上記第２実施例においては、検査部３０において、光透過性の材質、例えばガラス材により形成された保持部材３１を設け、かつこの保持部材３１の両面側にそれぞれ表面用と裏面用との各検査光学系を設けた。これにより、保持部材３１を１度往復移動させるだけで、試料１の表裏面の欠陥検査を同時に検査することができ、両面検査のタクトタイムを軽減できる。
また、上記第１実施例と同様に、フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着を検出することができる。
さらに、上記第１実施例と同様に、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうので、試料１の表裏面の欠陥検査の精度を高くできる。
なお、上記第２実施例では、保持部材３１を透明な部材で形成し試料１を全面保持しているので、試料１の水平度が向上し検査精度を高めることができる。
図５は、本発明の第３実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図５において図１，図４と同一な部分には同符号を付してある。
検査部４０には、試料１を立設して当該試料１のエッジを保持する保持部材４１が設けられている。この保持部材４１は、例えば上記図３Ａ，図３Ｂに示した保持部材２４と同じ形状、機能を有する。そして、保持部材４１は、立設した状態でＺ軸方向（上下方向）へ往復移動が可能である。
従って、立設された保持部材４１の一方の面側（試料１の表面側）には、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられる。保持部材４１の他方の面側（試料１の裏面側）には、線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。本第３実施例は図４に示す第２実施例とは検査部４０を立設した点だけが異なり、基本的な欠陥検査装置の動作は同じであることから、動作の説明は省略する。
この第３実施例においては、上記第２実施例の効果に加えて、試料１を立設して当該試料１のエッジを保持する保持部材４１を設けたため、試料１自身の重みで重力方向に歪みが生じることもなく、大型の試料１例えば大型の液晶ディスプレイのガラス基板の欠陥検査も有効に行なえる。
なお、上記第１乃至第３実施例における試料１の各保持部材には、図６Ａ，図６Ｂに示す保持部材５０を用いてもよい。図６Ａは試料１を保持した状態を示す図、図６Ｂは試料１を保持していない状態を示す図である。この保持部材５０は、コ字形状に形成されたフレーム５１を有し、このフレーム５１の少なくとも３箇所、例えば４箇所にそれぞれ試料１を保持するための各コマ５２を設けたものとなっている。これらコマ５２は、図７に断面図を示すように、Ｖ字形状の溝５３が形成されている。また、この保持部材５０を反転させる場合には、フレーム５１に回転軸５４を設ければよい。さらに、フレーム５１は、開口部に向けて矢印ａ方向へ付勢力を与えておけば、試料１の装着力を高めることができる。
また、上記第１乃至第３実施例における検査光学系は、図８乃至図１０に示す構成の検査光学系を用いてもよい。図８に示す検査光学系は、試料１面に対してライン照明光を照射する線光源６０と、この線光源６０から出力されたライン照明光を反射して試料１面に照射し、かつ試料１面からの反射光を透過するビームスプリッタ（ハーフミラー）６１と、このビームスプリッタ（ハーフミラー）６１を透過した試料１面からの反射光を撮像するラインセンサカメラ（撮像手段）６２とからなっている。
この検査光学系で試料１面の画像データを取得する場合は、試料１を例えば矢印ｂ方向へ移動させ、このときに線光源６０から出力されたライン照明光を試料１面に照射し、その反射光をラインセンサカメラ６２により撮像する。この検査光学系であれば、線光源６０とラインセンサカメラ６２をコンパクトに１つのユニットにまとめることができる。
図９に示す検査光学系は、照明光を出力する光源６３と、この光源６３から出力された照明光を平行光に成形して試料１面の全面に一括して照射する第１のレンズ６４と、試料１の全面からの光を結像する第２のレンズ６５と、この第２のレンズ６５により結像された光を撮像する撮像手段６６とからなっている。このような検査光学系であれば、試料１を移動させることなく、一括で試料１面の全面の画像データを取得できる。
図１０に示す検査光学系は、照明光を出力する光源６７と、この光源６７から出力された照明光を平行光に成形する第１のレンズ６８と、この第１のレンズ６８からの照明光を反射して試料１面に照射し、かつ試料１の裏面からの反射光を透過するビームスプリッタ（ハーフミラー）６９と、このビームスプリッタ６９を透過した試料１の全面からの光を結像する第２のレンズ７０と、この第２のレンズ７０により結像された光を撮像する撮像装置７１とからなっている。このような検査光学系でも試料１を移動させることなく、一括で試料１の全面の画像データを取得できる。
また、上記第１乃至第３実施例で述べている「正反射画像」は、干渉フィルタを使用して撮像する干渉画像でもよい。なお干渉画像は、試料１に照明光を照射したときの試料１表面からの反射光と下層からの反射光とを、干渉フィルタを通して撮像することにより得られる。また、上記第１乃至第３実施例で述べている「正反射以外の画像」は、回折画像、散乱光観察画像でもよい。
図１１は、本発明の第４実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１１において、図１，図５と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。この第４実施例は、図１に示す第１実施例の搬送アーム１７の搬送路に本実施例の裏面検査部１００を配置したものである。
裏面検査部１００は、搬送部１０と表面検査部２００との間の試料１の搬送路中に設けられ、試料１の裏面に対して照明光を照射し、この試料１の裏面からの光を撮像してその画像データを取得する機能を有する。
裏面検査部１００には、試料１の少なくとも裏面を開放して保持する保持部材として搬送アーム１０１が備えられている。この搬送アーム１０１は、その先端部に下方を向いた係止部１０２が形成され、かつ下面側に可動保持部１０３が当該搬送アーム１０１の本体方向へ摺動自在に設けられている。これにより、搬送アーム１０１は、アライナ１６から受け渡される試料１をその裏面が下方になるように係止部１０２と可動保持部１０３とで挟持し、この状態で一定の搬送速度（等速度）でＸ方向へ表面検査部２００まで搬送する。
また、裏面検査部１００には、搬送アーム１０１の搬送路の下方に、試料１に対してライン状の平行光を照射する線光源３２とラインセンサカメラ３３とが設けられている。線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面の正反射（干渉光）画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、正反射以外の画像（散乱光・回折光）を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
裏面検査部１００は、搬送アーム１０１が試料１を保持して表面検査部２００へ搬送するときと、搬送アーム１０１が試料１を保持して表面検査部２００から搬送部１０へ戻るときに、それぞれ上記撮像角度θ０とθ２とに切換えて、別の角度で試料１の裏面を撮像して、２枚の画像データ例えば干渉光と散乱光とを取得する。すなわち、試料１の裏面への光照射角度を変えることにより試料１の裏面の状態の見え方が異なり、一方の光照射角度では観察できなかった欠陥が他方の光照射角度で観察可能となる。
表面検査部２００は、試料１を保持する保持部材（検査ステージ）２０１を備えている。この保持部材２０１は、試料１の全面の画像データを取得するために、Ｘ軸方向へ往復移動が可能である。保持部材２０１の上方には、検査光学系として、線光源２２とラインセンサカメラ２３とが設けられている。線光源２２は、試料１に対してライン状の平行光を照射する。ラインセンサカメラ２３は、法線ｎを基準として線光源２２と対向する位置に設けられ、試料１からの反射光を撮像する。
線光源２２は、試料１の表面の正反射画像を撮像する光照射角度θ０に設定されており、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像するために、光照射角度θ３の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ２３は、試料１の表面の正反射（干渉光）画像を撮像する撮像角度θ０に設定されており、試料１の表面の正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ４の範囲で回動可能である。
この上記第４実施例では、搬送部１０と表面検査部２００との間に裏面検査部１００を設け、この裏面検査部１００において、搬送アーム１０１により一定の搬送速度で搬送中の試料１の裏面を撮像する。この裏面検査部１００により、表面検査部２００における試料１の表面の欠陥検査に加えて、試料１の裏面に対する欠陥検査を行なうことができる。そして、この試料１の裏面に対する欠陥検査は、搬送部１０と表面検査部２００との間の試料１の搬送中に画像データを取得して行なうので、試料１の裏面の欠陥検査のために時間を設ける必要がなく、タクトタイムを短縮できる。
また、上記各実施例と同様に、フォト・リソグラフィー・プロセスを有する製造工程において試料１の表面にレジストを塗布する際に、この塗布したレジストが試料１の裏面に回り込んで、その裏面周辺部が盛り上がったりするが、このような試料１の裏面周辺部の盛り上がりや、試料１の裏面のキズ、塵埃の付着を検出することができる。
さらに、異なる欠陥検査方式により、試料１の表裏面の正反射画像と正反射以外の画像との欠陥検出を行なうことで、試料１の表裏面の欠陥検査の精度を高くできる。
なお、上記第４実施例における搬送アーム１０１は、図６Ａ，図６Ｂに示す保持部材５０を用いてもよい。
図１２は、本発明の第５実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１２において、図１，図１１と同一な部分には同符号を付して説明を省略する。この第５実施例において搬送部１０は図１と同じであり、表面検査部２００は図１１と同じである。図１１と異なるのは、裏面検査部１１０である。
搬送部１０と表面検査部２００との間には、裏面撮像部１１０が設けられている。搬送部１０の搬送アーム１７は、アライナ１６によりアライメントされた試料１を受け取り、この試料１を真空吸着して保持して、裏面検査部１１０へ搬送する。また、搬送アーム１７は、カセット搬入・搬出部１５に搬入されたカセットから試料１を取り出す機能と、試料１をカセット搬入・搬出部１５とアライナ１６と裏面検査部１１０とにそれぞれ搬送する機能を有している。
裏面検査部１１０には、試料１を一定の搬送速度（等速度）で搬送して表面検査部２００に対して受け渡しを行なう２台のエア浮上などの無接触（非接触）搬送コンベア１１１、１１２が備えられている。これら搬送コンベア１１１、１１２は、試料１を乗せて一定の搬送速度で表面検査部２００まで搬送する。これら搬送コンベア１１１、１１２の間には、図１１の裏面検査部１００と同じように線光源３２とラインセンサカメラ３３が配置されている。
線光源３２は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通して照明光を試料１の裏面に照射する。この線光源３２は、第４実施例と同様に、試料１の裏面の正反射画像を取得する光照射角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために光照射角度θ１の範囲で回動可能である。ラインセンサカメラ３３は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通して試料１の裏面を撮像する。このラインセンサカメラ３３は、上記第４実施例と同様に試料１の裏面の正反射画像を取得する撮像角度θ０に設定されており、正反射以外の画像を撮像するために、撮像角度θ２の範囲で回動可能である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。
まず、搬送アーム１７は、カセット内から試料１を真空吸着して保持し、この試料１をアライナ１６に搬送する。搬送アーム１７は、アライナ１６でアライメントが終了した後、試料１を保持し、この試料１を裏面撮像部１１０の搬送コンベア１１１へ乗せる。
搬送コンベア１１１、１１２は、試料１を直接又は搬送チャック台に乗せて一定の搬送速度で表面検査部２００まで搬送する。このとき試料１は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する。このとき線光源３２は、試料１の裏面の正反射画像を取得するために光照射角度θ０に設定される。これと共にラインセンサカメラ３３も、撮像角度θ０に設定される。
これらの設定が終了すると、線光源３３は２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する試料１の裏面に対して照明光を光照射角度θ０で照射する。これと共に、ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面からの正反射光を取り込み、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射画像データを作成する。
裏面検査部１１０を通過した試料１は、表面検査部２００において予め受け渡し位置で待機している保持部材２０１に受け渡される。この試料１が当該保持部材２０１上にセットされると、表面検査部２００での検査は、第４実施例と同様に行なわれる。
表面検査部２００における検査が終了すると、保持部材２０１は搬送コンベア１１２との受け渡し位置に移動し、試料１を搬送コンベア１１２上に乗せる。この試料１は、搬送コンベア１１１、１１２により一定の搬送速度で搬送部１０まで搬送される。このとき試料１は、２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を一定の搬送速度で通過する。
このとき、線光源３２は試料１の裏面の正反射以外（例えば散乱光）の画像を取得するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ１に設定される。線光源３２はライン状の照明光を出力し、この照明光を試料１の裏面に対して光照射角度θ１で照射する。これと共に、ラインセンサカメラ３３は、試料１の裏面からの散乱光を取り込み、撮像面上に結像される試料１の裏面からのライン状の光を撮像し、その画像信号を出力する。
制御部１２は、ラインセンサカメラ３３から出力される画像信号を受け取り、試料１の裏面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の裏面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
この上記第５実施例では、搬送部１０と表面検査部２００との間に裏面検査部１１０を設け、この裏面検査部１１０において、２台の搬送コンベア１１１、１１２により試料１を一定の搬送速度で搬送しながら、試料１の裏面を撮像する。これにより、上記第４実施例と同様の効果を奏することは言うまでもなく、試料１が２台の搬送コンベア１１１、１１２の隙間を通過するときに、試料１の裏面を撮像するので、試料１の裏面の全面を漏れなく検査することができる。
なお、上記第５実施例は、次のように変形してもよい。例えば、ベルトコンベアまたはローラコンベアを用いてもよく、下方からエアー（圧空）を吹き付けるか、磁気を利用して試料１を空中に浮上させて非接触搬送するようにしてもよい。また、試料１の搬送手段として、試料１を超音波を利用して浮上させて搬送してもよい。
また、撮像手段として１組の線光源とラインセンサカメラとを設けているが、それぞれ異なる光照射角度、撮像角度の複数組を設けてもよい。これにより、試料１の表面検査部２００への搬送時の裏面検査時と、表面検査部２００での表面検査時に、１方向の移動で欠陥検査方式の異なる２枚の画像データを取得できる。
図１３は、本発明の第５実施例の変形例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１３において、第４実施例の図１２と同一な部分には同符号を付してある。第５実施例は、図１２の裏面撮像部１１０に試料１の表面撮像用の光源１１３と、ラインセンサカメラ１１４とを配置したものである。２台の搬送コンベア１１１、１１２により等速度で搬送される試料１の表面の画像データを取得することが可能となる。
図１４は、本発明の第６実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図である。図１４において、第４実施例の図１１と同一な部分には同符号を付してある。
搬送部１０と、裏面検査部１００は上記第４実施例とほぼ同様の構成をなしている。表面検査部２００の保持部材２０２は、回転軸２０３が連結され、３６０度の方向に回転可能となっている。保持部材２０２は、一軸移動可能なステージ上に試料（半導体ウエハ）１を載置する回転ステージを設け、この回転ステージを回転させることが好ましい。この第６実施例の表面検査部２００は、第４実施例の保持部材２０１に回転機能を付加した点以外はほぼ同じ構成である。
次に、上記の如く構成された欠陥検査装置の動作について説明する。以下の動作は、制御部１２の制御により実行される。なお、搬送部１０と裏面撮像部１００は上記第４実施例と同様であるので、ここでは表面検査部２００における動作について説明する。
搬送アーム１０１から試料１が保持部材２０２上にセットされると、上記第４実施例と同様に、線光源２２とラインセンサカメラ２３は試料１の表面の正反射（干渉）画像を撮像するために角度θ０に設定される。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射（干渉）画像データを作成する。制御部１２は、この正反射画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
次に、上記第４実施例と同様に、線光源２２は試料１の表面の正反射以外（例えば散乱光、回折光）の画像を撮像するために、光照射角度θ０から所定角度ずれた光照射角度θ３に設定される。
制御部１２は、ラインセンサカメラ２３から出力される画像信号を受け取り、試料１の表面全体の１枚の正反射以外の画像データを作成する。制御部１２は、この正反射以外の画像データを画像処理して試料１の表面における欠陥を抽出（検出）し、その欠陥抽出結果を表示部１３に表示する。
以上の表面検査部２００の動作は、第４実施例と同じであり、以下に述べる動作が第４実施例とは異なる。保持部材２０２は、試料１を載せた状態で散乱光（又は回折光）が良好に取り込める方向へ、又は下地のパターンからの回折光の影響を受けず干渉光を良好に取り込める方向へ回転し、線光源２２の入射方向に対して試料１の向きを変える。
次に、再び保持部材２０２はＸ軸方向へ移動し、線光源２２が上述と同様に光照射角度θ０又はθ３に設定されて、ラインセンサカメラ２３により試料１の表面の正反射画像又は正反射光以外の画像が取得される。
このように上記第６実施例においては、試料１の表面の欠陥検査時に、保持部材２０２上の試料１を線光源２２の入射方向に対して任意の向きに変えられる。このため、パターンや欠陥の方向に対して正反射光の画像又は正反射光以外の画像を良好に取り込むことが可能となる。このように光照射方向を変え、試料１の表面の状態の見え方を異ならせることで、一方向の光照射角度では観察できなかった欠陥の観察が可能となり、欠陥検査の信頼性を向上できる。
なお、上記第４又は第６実施例において、搬送アームを複数本設け、いずれかの１本の搬送アームにより試料１を検査部の保持部材上に載置し、表面検査部２００で試料１の表面を検査している間に、他の搬送アームにより次の試料１を受け取り裏面撮像部１００で試料１の裏面を検査し待機する。このように搬送アームを複数本設ければ、検査時間を短縮できる。
なお、上記第４又は第６実施例に用いられている搬送アームは、図１５に示す搬送用ロボットアーム３００に代えることも可能である。図１５において、図６Ａ，図６Ｂと同一な部分には同符号を付してある。この搬送用ロボットアーム３００は、多関節例えば３関節のアーム３０１、３０２の先端部に、試料１の縁部を挟持する図６Ａに示す保持部材５０を連結したもので、アーム３０１、３０２の動作により保持部材５０を矢印ａ方向に直接移動できる。
また、この搬送用ロボットアーム３００を２本用いたダブルアームと称するものも、上記搬送アーム１０１に代えて使用できる。このダブルアームを用いれば、表面検査部２００で一方の搬送用ロボットアーム３００により試料１の表面を検査している間に、次の試料１を裏面撮像部１００で検査することができるため、検査時間を短縮できる。
なお、本発明は、上記第４乃至第６実施例に限定されるものでなく、実施段階ではその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、裏面検査部１００、１１０において試料１を保持するための保持部材に、図２Ａ，図２Ｂに示す構成をなす保持部材１８を用いてもよい。別の保持部材としては、図３Ａ，図３Ｂに示す保持部材２４を用いることができる。一方、上記第４乃至第６実施例における試料１の裏面側の検査光学系は、図８乃至図１０に示す構成をなす検査光学系を用いてもよい。
本発明は上記各実施例のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、試料表面の欠陥検査に加えて試料裏面の欠陥検査も行なえる欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料の表裏面の正反射画像と正反射以外の欠陥検査方式の異なる複数の画像とから、欠陥検査結果の精度を高めると共に、欠陥検査方式の異なる複数の画像の合成画像により欠陥の見落としを減少させ、試料の裏面の欠陥検査の精度を高める欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料の表面と裏面の欠陥検査を同時に行なうことができ、両面検査のタクトタイムを軽減できる欠陥検査装置を提供できる。
また本発明によれば、試料を立設することにより、試料自身の重みで重力方向に歪みが生じることもなく、大型の試料欠陥検査に有効な欠陥検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図２Ａ，図２Ｂは、本発明の第１実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図３Ａ，図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図４は、本発明の第２実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図５は、本発明の第３実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図６Ａ，図６Ｂ，図７は、本発明の第１乃至第３実施例に係る保持部材の構成を示す図。
図８，図９，図１０は、本発明の第１乃至第３実施例に係る検査光学系の構成を示す図。
図１１は、本発明の第４実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１２は、本発明の第５実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１３は、本発明の第５実施例の変形例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１４は、本発明の第６実施例に係る欠陥検査装置の構成を示す図。
図１５は、本発明の第４乃至第６実施例に係る搬送アームの構成を示す図。
図１６は、従来例に係る欠陥検査装置の構成を示す図
Claims (9)
- 試料を検査位置で一定の速度で少なくとも一方向に直線的に移動させる移動手段と、
この移動手段により移動される前記試料の表面と裏面を照明する照明手段と、
この照明手段により照明される前記試料を前記一定の速度で移動させながら前記試料の表面と裏面の全面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により取り込まれた前記試料の表面と裏面の全面の画像データを画像処理して前記試料の表面及び裏面の欠陥を検査する欠陥検査手段と、
を具備したことを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記移動手段は、前記試料の表面と裏面を開放して保持する反転可能な保持部材からなり、この保持部材に保持される前記試料の表面または裏面の一方の側に前記照明手段と前記撮像手段を配置し、前記試料の表面と裏面を検査する際に前記保持部材を反転させることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記移動手段は、前記試料の裏面側の載置部分を透明材料で形成した保持部材からなり、この保持部材に保持される前記試料の表面と裏面の両側にそれぞれ前記照明手段と前記撮像手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記移動手段は、前記試料の表面と裏面を開放または裏面側が透明に形成された保持部材からなり、この保持部材をＺ軸方向に移動可能に立設して設け、この保持部材の両側に前記試料の表面と裏面をそれぞれ検査する前記照明手段と前記撮像手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記移動手段は、前記試料の裏面を開放して保持する搬送アームと、この搬送アームから前記試料を受け取り前記試料を保持する保持部材とからなり、この搬送アームの搬送路の前記試料の裏面側に前記照明手段と前記撮像手段を配置し、前記保持部材に保持される前記試料の表面側に前記照明手段と前記撮像手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記移動手段は、前記試料を空中に浮かせて搬送する複数の非接触式搬送コンベアからなり、この複数の搬送コンベアの間隙に前記試料の裏面を検査する前記照明手段と前記撮像手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記移動手段は、前記試料の裏面を下にして保持する保持部材からなり、この保持部材の上方に前記試料の表面を検査する前記照明手段と前記撮像手段を配置し、前記照明手段の照射方向を前記試料に対して変更するように前記保持部材を回転可能にすることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
- 前記照明手段は、前記試料面に対して所定の入射角度でライン状の平行光を照射する線光源からなり、前記撮像手段は、この線光源によりライン状に照射された前記試料を撮像するラインセンサカメラからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の欠陥検査装置。
- 前記線光源又は前記ラインセンサカメラは、正反射画像を撮像する入射角度と反射角度を同一角度に設定し、前記正反射以外の画像を撮像するために前記線光源と前記ラインセンサカメラの少なくとも一方が回動可能に設けられ、入射角度と反射角度を異なる角度に設定できることを特徴とする請求項８に記載の欠陥検査装置。
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