KR980010412A - 이물질 검사 장치 - Google Patents

Abstract

큰 피검사면 전체에 걸쳐, 요구되는 검출감도로 이물질을 검출할 수 있는 소형 이물질 검출장치로서, 피검사면상에 미소한 광스폿(spot)을 형성하는 복수의 집광광학계와, 복수의 광스폿에 피검사면을 주사하는 주사수단과, 이물질로부터의 반사산란광에 기초하여 이물질을 검출하는 검출광학계와, 피검사면의 면 형상을 계측하는 면 형상 계측수단을 구비한다. 이 피검사면의 면 형상에 기초하여, 각 집광광학계의 초점을 개별적으로 조정한다.

또한 피검사면상의 광스폿을 형성하고, 형성된 광스폿에 피검사면을 각각 주사시키기위한 복수의 주사광학계와, 복수의 주사광학계를 통해 피검사면상에 형성되는 복수 광스폿의 각각에 대응하는 이물질로부터의 산란광을 각각 수광하기 위한 복수의 수광광학계와, 피검사면에 형성되는 복수의 광스폿의 정반사광을 흡수하기 위한 광 흡수부재를 구비하여, 이물질을 정밀도 높게 검출한다.

Description

이물질 검사 장치

본 발명은, 피검사면에 부착한 이물질을 검사하는 이물질 검사장치에 관한 것으로, 특히, 액정표시소자 등의 제조공정에서 사용되는 대형 기판의 이물질을 검사하는 장치, 및 반도체 소자나 액정표시소자 등의 제조공정에서 사용되는 레티클이나 포토 등의 기판(이하, 통칭하여 「마스크」라 부른다)에 부착한 이물질을 검사하는 장치에 관한 것이다.

먼저, 제1발명의 배경에 대해 설명한다.

예를 들어, 액정표시소자의 제조공정에서는, 마스크에 형성된 패턴을 감광성 기판인 플레이트상에 투영노광한다. 투영노광시에, 마스크상에 미소한 먼지 등의 이물질이 부착되어 있으면, 그 이물질의 상이 패턴상과 함께 플리이트상에 전사되어, 패턴의 결함이 발생한다. 따라서, 투영노광에 앞서, 이물질 검사장치를 가지고 마스크상의 이물질의 존재 및 그 위치를 검사할 필요가 있다.

특히, 최근의 액정기판의 대형화에 따라, 대형 기판상의 넓은 범위에 걸쳐 이물질검사를 행하는 일이 필요해졌다. 본 출원인의 출원에 관계되는 특개평 8-29353호 공보에 개시된 이물질 검사장치에서는, 넓은 주사영역을 갖는 하나의 주사렌즈를 이용해서 피검사면상에 빔 스폿을 한방향으로 주사하고 있다. 그리고, 빔 스폿의 주사방향과 직교하는 방향을 따라 피검사면을 이동시켜가면서, 빔 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광에 의거하여 이물질의 검출을 행하고 있다.

상술한 것과 같이, 기판의 대형화에 따라 주사 렌즈의 주사영역이 예를 들어 500mm 정도가 되면, 주사 렌즈의 소요직경이 150mm 정도가 된다. 그 결과, 주사렌즈의 제조비용이 대폭 상승함과 동시에, 구조 전체가 대형화해 버린다. 또, 기판의 평면도가 좋지 않는 경우에는, 넓은 주사영역의 전체에 걸쳐 주사렌즈의 초점맞춤을 행하는 일이 곤란해져, 이물질의 검출감도가 검출위치에 따라 변동해 버린다.

제1의 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 커다란 피검사면의 전체에 걸쳐 소요 검출영역에서 이물질을 검출할 수 있는 소형의 이물질검출장치를 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.

다음으로, 제2의 발명의 배경에 대해 설명한다.

반도체 소자나 액정표시소자의 회로패턴 제조공정에 있어서는, 마스크에 형성된 패턴을 감광성 기판상에 투영노광한다. 이 때, 특히 마스크의 패턴면에 미소한 먼지 등의 이물질이 부착되어 있으면, 그 이물질의 상이 감광기판상에 전사되어, 회로패턴의 결함이 발생한다. 이 때문에, 마스크의 패턴면에 이물질이 부착하는 것을 방지하기 위하여, 마스크의 패턴측면에 페리클막을 설치하는 일이 많다. 이 경우, 페리클막위에 부착된 이물질의 전사에의 영향은, 마스크의 패턴면에 부착한 이물질의 전사에의 영향보다도상당히 작다. 그렇지만, 페리클막위에 부착한 이물질이 어느 정도의 크기를 갖는 경우, 그 이물질의 상이 감광기판상에 전사된다. 또, 마스크의 뒷면(패턴면과는 반대측의 유리면)에 어느 정도의 크기의 이물질이 부착한 경우에도, 그 이물질의 상이 감광기판상에 전사된다.

그래서, 종래부터, 마스크나 페리클막에 부착한 이물질을 검사하기 위한 이물질 검사장치가 제안되어 있다. 종래의 이물질 검사장치에서는, 예를 들어 레이저광과 같은 지향성(指向性)이 강한 빔을 이용해서 하나의 주사광학계에 의해 형성한 하나의 빔 스폿으로 피검사면을 주사한다. 그리고, 빔 스폿에 대한 피검면상의 이물질로부터의 산란광을 수광광학계를 통해 검출하고 있다.

그런데, 마스크의 사이즈가 커지면, 소요로하는 주사범위도넓어지므로, 주사광학계중의 주사렌즈의 초점거리를 길게하는 일이 많다. 이 경우, 주사렌즈와 피검사면과의 거리도길어지므로, 주사렌즈의 경(徑)이나 주사렌즈와 피검사면과의 사이에 개재하는 절곡(折曲, 꺽어 구부러짐) 미러 등의 다른 광학부품의 크기도커진다. 그 결과, 주사렌즈 등의 제조 비용이 증대함과 함께, 장치 전체가 대형화해 버린다.

또, 수광광학계에 관해서도마찬가지로, 같은 개구수(NA)에서 넓은 주사범위만을 요구하는 경우, 수광렌즈의 직경이나 다른 광학부품의 사이즈가 커진다. 그 결과, 수광렌즈 등의 제조비용이 증대함과 동시에, 구조 전체가 대형화된다.

더욱이, 종래 기술에서는, 빔 스폿의 정반사광을 흡수하기 위한 광흡수부재로서 유리부재를 사용하고 있다 따라서, 마스크의 사이즈가 커져서 주사범위가 넓어지면, 복수의 유리부재를 붙여 맞추어서 전체적으로 주사범위를 카바하는 길이를 확보할 필요가 있다. 그렇지만, 유리부재의 접착부에 빛이 입사하면, 빛이 흡수되는 일 없이 산란광이 발생하며, 발생한 산란광이 미광(迷光)으로서 수광광학계로 혼합입사할 염려가 있다.

제2의 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해 고안된 것으로, 대형 피검사면의 전체에 걸쳐 이물질을 고정밀도로 검출할 수 있는 소형 이물질검사장치를 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.

상기 제1목적을 달성하기 위한 제1발명의 하나의 실시예를 따르는 이물질검출장치는, 광원으로부터의 광속을 집광해서 피검사면상에 미소한 광 스폿을 형성하기 위한 복수의 집광광학계와, 상기 복수의 집광광학계를 거쳐 형성된 복수의 광 스폿으로 상기 피검사면을 주사하기 위한 주사계(走査系)와, 상기 복수의 광 스폿에 대한 상기 피검사면상의 이물질로부터의 반사 산란광에 의거하여 상기 이물질을 검출하기 위한 검출광학계와, 상기 피검사면의 면의 형상을 계측하기 위한 면 형상 계측계를 구비하며, 전기 면 형상 계측계를 거쳐 계측된 전기 피검사면의 면 형상에 기초해서, 각 집광광학계의 초점을 개별로 조정한다.

제1의 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 주사계는, 상기 복수의 집광광학계를 거쳐 형성된 복수의 광 스폿의 각각을 제1의 방향을 따라 각각 이동시키기 위한 복수의 주사광학계와, 상기 피검사면상에서 상기 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향을 따라 상기 피검사면을 이동시키기 위한 이동계를 구비하고, 상기 검출광학계는, 전기 복수의 광 스폿의 각각에 대한 상기 피검사면상의 이물질로부터의 반사산란광을 각각 수광하기 위한 복수의 수광광학계를 가지며, 상기 복수의 주사광학계를 통해 상기 피검사면상에서 있어 얻어지는 복수의 광 스폿의 상기 제1의 방향을 따른 주사궤적은, 상기 제2의 방향을 따라 서로 간격을 갖고 있다. 이 경우, 상기 주사광학계의 각각은, 상기 복수의 집광광학계중에서의 대응하는 집광광학계와 상기 광원과의 사이의 광로중에 설치된 진동 미러인 것이 바람직하다.

또, 제1발명의 또다른 바람직한 실시예에 의하면, 전기 복수의 집광광학계의 각각과 전기 피검사면과의 사이의 광로에는 각각 절곡 미러가 설치되고, 상기 복수의 수광광학계의 각각의 광축과 상기 피검사면과의 교점이, 상기 피검사면상에 있어 얻어지는 복수의 광 스폿의 주사궤적중의 대응하는 주사궤적상에 위치하도록, 상기 복수의 절곡 미러를 각각 평행이동 시킨다. 또, 상기 면 형상계측계는, 상기 복수의 광 스폿중의 적어도하나의 광 스폿의 정반사광을 수광하기 위한 수광계를 갖고, 상기 정반사광의 수광위치에 기초하여 상기 피검사면의 면 위치를 계측하는 것이 바람직하다.

상기 제2의 목적을 달성하기 위한 제2발명의 하나의 실시예를 따르는 이물질 검사장치는, 피검사면을 광 스폿으로 주사하고, 상기 광 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광에 의거해서 상기 이물질을 검출하는 이물질 검사장치에 있어, 상기 피검사면상에 광 스폿을 형성하고, 형성된 광 스폿으로 상기 피검사면을 각각 주사하기 위한 복수의 주사광학계와, 상기 복수의 주사광학계를 거쳐 상기 피검사면상에 형성된 복수의 광 스폿의 각각에 대한 상기 이물질로부터의 산란광을 각각 수광하기 위한 복수의 수광광학계와, 상기 피검사면상에 형성된 복수의 광 스폿의 정반사광을 흡수하기 위한 광흡수부재를구비한다.

제2발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 광흡수부재는, 특정의 파장을 갖는 빛을 흡수하는 유기재료 또는 특정의 파장을 갖는 빛을 흡수하는 색소를 섞어 넣은 유기재료로 이루어진다. 이 경우, 상기 재료는, 플라스틱, 특히 아크릴수지인 것이 바람직하다.

본 발명의 좀더 다른 목적, 특징 및 효과에 대해서는, 첨부한 도면에 의거하여 기술하는 다음의 상세한 기재에서 충분히 밝혀질 것이다.

도1은 본 발명의 실시의 형태에 관한 이물질 검사장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도2는 도1에서 나타낸 이물질 검사장치에 있어 각 집광광학계의 초점 조정 동작 및 레이저 스폿(spot)의 형성위치 조정동작을 설명하는 설명도이다.

도3은 도1에 나타낸 면 형상 계측계의 출력에 기초하여, 각 집광광학계의 초점조정 및 레이저 스폿(sp-ot)의 형성위치의 조정을 행하는 처리를 나타낸 블록도이다.

도4는 도2에 나타낸 면 형상 계측계 41의 변형예를 나타낸 도면이다.

도5는 도4에 나타낸 레이저 스폿의 형성위치의 부분을 확대한 도면이다.

도6은 제2의 발명의 실시형태에 관한 이물질 검사장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도7은 도6에 나타낸 복수의 주사궤적 중에서, 주사궤적 111에 관계되는 주사광학계 및 수광광학계의 구성을 확대한 도면이다.

도8A는, 하나의 주사광학계를 거쳐 형성한 하나의 레이저 스폿으로 피검사면을 주사하는 종래 장치의 구성을 확대한 확대도이다.

도8B는, 두 개의 주사광학계를 거쳐 형성한 하나의 레이저 스폿으로 각 피검사면을 주사하는 제2발명의 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도9는 도6 및 도7에 나타낸 광흡수부재201의 변형예를 나타낸 도면이다.

도10은 도6 및 도7에 나타낸 광흡수부재201의 다른 변형예를 나타낸 도면이다.

도11은 도6 및 도7에 나타낸 광흡수부재201의 또다른 변형예를 나타낸 도면이다.

우선, 먼저 제1의 발명에 따른 실시의 형태에 대한 설명을 한다.

상술한 것과 같이, 제1발명에 있어서는, 복수의 집광광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 미소한 광 스폿을 형성한다. 그리고, 복수의 광 스폿으로 피검사면을 주사하면서, 이물질로부터의 반사산란광에 기초하여 이물질을 검출한다. 또, 면형상 계측계를 거쳐 계측된 피검사면의 면 형상에 의거하여, 예를 들어 각 집광광학계중의 주사렌즈를 광축을 따라 각각 이동시키므로서, 각 집광광학계의 초점을 조정한다.

이처럼, 제1의 발명에서는, 복수의 집광광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 미소한 광 스폿을 형성하기 때문에, 커다란 피검사면에 대해 각 집광광학계의 소요주사영역이 작아진다. 그 결과, 각 집광광학계의 주사 렌즈의 소요직경이 작아져, 주사 렌즈의 제조 비용의 절감 및 장치의 소형화를 같이 실현할 수 있다.

또, 제1의 발명에서는, 피검사면에 기복이나 경사가 있는 경우, 즉, 평면도가 그다지 양호하지 않은 경우에도, 피검사면의 면 형상에 맞춰 각 집광광학계의 초점을 개별적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 커다란 피검사면의 전체에 걸쳐 요구되는 검출감도로 이물질을 검출할 수 있다.

더욱, 구체적인 형태에 따르면, 예를 들어 진동 미러와 같은 주사광학계의 작용에 의해, 복수의 집광광학계를 거쳐 형성된 복수의 광 스폿의 각각을 제1의 방향을 따라 각각 이동시켜서, 제1의 방향을 따른 복수의 주사궤적을 형성한다. 그리고, 예를 들어 이동 스테이지와 같은 이동계의 각용에 의해, 피검사면상에 있어 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향을 따라 피검사면을 이동시킨다. 이렇게하여, 복수의 주사궤적의 형성과 피검사면의 이동과에 의해, 피검사면의 전체를 복수의 광 스폿으로 이차원적으로 주사할 수 있다.

또, 복수의 광 스폿의 각각에 대한 피검사면상의 이물질로부터의 반사산란광은, 각각 복수의 수광광학계를 거쳐 수광된다. 여기서, 피검사면상에 있어서 얻어지는 복수의 광 스폿의 제1의 방향을 따른 주사궤적은, 제2의 방향을 따라 서로 간격을 두고 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 따라, 각 집광 광학계를 거쳐서 형성된 광 스폿에 대한 산란광은, 대응하는 수광광학계만으로 확실하게 수광된다. 바꾸어 말하자면, 각 수광광학계에 있어 대응하는 광 스폿 이외에 광 스폿에 대한 산란광을 수광하는 것을 회피할 수 있다.

제1의 발명의 실시예를, 첨부 도면을 가지고 설명한다.

도1은, 제1의 발명의 실시예에 관한 이물질 검사장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또 도2는, 도1의 집광광학계나 수광광학계 및 센서의 구성을 나타낸 확대평면도이다.

또, 도1에 있어서, 기판101의 피검사면의 법선방향을 따라 z축을, 기판101의 피검사면에 있어 서로 직교하는 방향을 따라 x축 및 y축을 각각 설정하고 있다. 또, 도2에서는, 하나의 집광광학계, 하나의 수광광학계, 및 하나의 센서만을 대표적으로 나타내고 있기 때문에, 각 구성요소의 참조번호에 대해 첨자(a ∼ c)가 생략되어 있다.

도1에 있어, 도시하지 않은 레이저 광원으로부터 공급된 2개의 서로 평행한 빔1a 및 1b는, 진동 미러(주사 미러)2a 및 2b에 각각 입사한다.

진동 미러2a에서 반사된 빔은, 주사렌즈3a를 거쳐 집광된 후에, 반사경 4a에 입사한다. 반사경 4a에서 반사된 빔은, 빔5a가 되어서, 대형 마스크나 대형 플레이트와 같은 기판101의 피검사면에 비스듬히 입사하여, 레이저 스폿6a를 형성한다. 레이저 스폿6a는, 진동 미러2a의 작용에 의해, 기판101의 피검사면에 있어서 y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 기판101의 피검사면상에는, 레이저 스폿6a의 주사궤적 7a가 형성된다.

한편, 진동 미러2b에서 반사된 빔은, 주사렌즈3b를 거쳐 집광된 후에, 반사경4b에 입사한 후, 빔5b가 되어서, 기판101의 피검사면상에 비스듬히 입사하여, 레이저 스폿6b를 형성한다. 레이저 스폿6b는, 진동 미러2b의 작용에 의해, 기판101의 피검사면에 있어서 y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 기판101의 피검사면상에는, 레이저 스폿6b의 주사궤적7b가 형성된다.

이와 같이, 주사렌즈3a와 반사경4a와는 피검사면상에 미소한 레이저 스폿6a를 형성하기 위한 제1의 집광광학계를 구성하고, 주사렌즈3b와 반사경4b와는 피검사면상에 미소한 레이저 스폿6b를 형성하기 위한 제2의 집광광학계를 구성하고 있다. 또, 진동 미러2a는 제1의 집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6a를 y방향을 따라 이동시키기 위한 제1의 주사광학계를, 진동 미러2b는 제2의 집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6b를 y방향을 따라 이동시키기 위한 제2의 주사광학계를 각각 구성하고 있다.

도1에 나타내었듯이, 주사궤적7a와 주사궤적7b와는, y방향을 따라 약간 겹치고 또한 x방향을 따라 소정 거리만큼 간격을 두고 있다. 또, 기판101은, 피검사면이 xy평면에 평행해지도록, x방향을 따라 이동가능한 스테이지102상에 유지되고 있다. 따라서, 진동 미러2a 및 2b의 작용에 의해 두 개의 레이저 스폿6a 및 6b를 y방향을 따라 주사하면서, 스테이지 102를 더 나아가서는 기판101을 x방향을 따라 이동시키므로서, 기판101의 피검사면 전체를 두 개의 레이저 스폿6a 및 6b로 이차원적으로 주사할 수 있다.

기판101의 피검사면의 도면중 상측 영역상에 미소한 먼지와 같은 이물질이 존재하면, 레이저 스폿6a에 대한 이물질로부터의 반사산란광10a, 20a 및 30a는, 반사경 11a, 21a 및 31a에서 각각 반사된 후, 수광렌즈12a, 22a 및 32a에 각각 입사한다. 수광렌즈 12a, 22a 및 32a를 각각 거친 산란광 10a, 20a 및 30a는, 주사궤적7a와 광학적으로 공액(conjugate)인 슬릿상의 개구부를 갖는 슬릿판 13a, 23a 및 33a에 각각 입사한다. 슬릿판 13a, 23a 및 33a의 개구부를 각각 통과한 산란광 10a, 20a 및 30a는, 렌즈 14a, 24a 및 34a를 거친 후, 수광렌즈 12a, 22a 및 32a의 조리개 위치(동공 위치)와 공액인 위치에 배치된 광전검출기 15a, 25a 및 35a에서 수광된다. 이렇게, 슬릿판 13a, 23a 및 33a에 의해, 이물질로부터의 산란광 이외의 불필요한 광(미광, 迷光)은 차단되어, 광전검출기 15a, 25a 및 35a에 도달하는 일은 없다.

마찬가지로, 기판101의 피검사면의 도중 하측의 영역상에 미소한 먼지와 같은 이물질이 존재하면, 레이저 스폿6b에 대한 이물질로부터의 반사산란광 10b∼30b는, 반사경 11b∼31b, 수광렌즈 12b∼32b, 슬릿판 13b∼33b, 렌즈 14b∼34b를 각각 거친 후, 광전검출기 15b∼35b에서 각각 수광된다. 또, 슬릿판 13b∼33b에 의해, 이물질로부터의 산란광 이외의 불필요광(미광)은 차단되어, 광전검출기 15b∼35b에 도달하는 일은 없다.

이처럼, 반사경 11a∼31a, 수광렌즈 12a∼32a, 슬릿판 13a∼33a, 렌즈 14a∼34a 및 광전검출기 15a∼35a는, 제1의 집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6a에 대한 이물질로부터의 산란광10a를 수광하기 위한 제1∼제3의 수광광학계를 구성하고 있다. 또 반사경 11b∼31b, 수광렌즈 12b∼32b, 슬릿판 13b∼33b, 렌즈 14b∼34b 및 광전검출기 15b∼35b는, 제2의 집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6b에 대한 이물질로부터의 산란광10b를 수광하기 위한 제4∼제6의 수광광학계를 구성하고 있다.

또, 제1∼제3의 수광광학계의 광축과 기판101의 피검사면과의 교점은, 제1집광광학계를 거쳐 형성되는 주사궤적7a상에 위치하도록 구성되어 있다. 또, 제4∼제6의 수광광학계의 광축과 기판101의 피검사면과의 교점은, 제2집광광학계를 거쳐 형성되는 주사궤적7b상에 위치하도록 구성되어 있다.

상술한 것처럼, 주사궤적7a와 주사궤적7b와는, x방향을 따라 소정거리만큼 간격을 두고 형성되어있다. 따라서, 제1집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6a에 대한 산란광이 제4∼제6의 수광광학계에 혼입하거나, 제2의 집광광학계를 거쳐 형성된 레이저 스폿6b에 대한 산란광이 제1∼제3의 수광광학계에 혼합 입사 하는 것을 피할 수 있다

그런데, 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광은, 지향성이 약하기 때문에, 모든 수광광학계에서 검출된다. 한편, 레이저 스폿에 대한 피검사면에 형성된 패턴으로부터의 회절광은, 지향성이 강하므로, 모든 수광광학계에서 검출되는 일은 없다. 이렇게, 공지기술에 따른 신호처리에 의해, 각 광전검출기 15a∼35a 및 15b∼35b의 출력신호에 의거하여 이물질을 검출할 수 있다.

또, 도1의 이물질 검사장치는, 기판101의 피검사면의 면 형상 즉, z방향을 따른 면위치를 계측하기 위한 면 형상 계측계를 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 도시한 것과 같이, 두 개의 레이저 스폿6a 및 6b의 형성위치의 근방에서 y방향을 따라 배열된 4개의 센서 41a, 42a, 41b 및 42b에서 면 형상 계측계가 구성되어 있다. 각 센서는, 예를 들어 경사 입사방식의 면위치 검출센서이다.

이렇게, 각 센서 41a, 42a, 41b 및 42b의 출력에 의거하여, 기판101의 피검사면의 면 형상(굴곡이나 경사의 상태)를 계측할 수 있다. 그리고, 후술하듯이, 계측한 피검사면의 면 형상에 의거하여, 각 집광광학계의 초점을 조정할 수 있다.

다음으로, 도2를 참조하여, 도1의 이물질 검사장치에 있어 각 집광광학계의 초점의 조정작업 및 레이저 스폿 형성위치의 조정작업을 설명한다.

도2에서, 기판 101의 피검사면이 실선으로 나타낸 위치에 있는 경우, 주사렌즈3을 거쳐 집광된 빔은, 반사경4에서 반사되어, 빔5가 되어 기판101의 피검사면상의 점A에 레이저 스폿을 형성한다. 또, 전술한 것처럼, 피검사면상의 점A는, 수광광학계(11∼15)의 광축과 피검사면과의 교점이다. 따라서, 기판101의 피검사면상의 점A에 형성된 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광10은, 수광광학계의 광축을 따라, 반사경11, 수광렌즈12, 스릿트판13 및 렌즈14를 거쳐 광전검출기15에 도달한다.

기판101 피검사면의 굴곡이나 경사의 영향에 의해, 레이저 스폿의 형성위치 근방에서 피검사면이 실선으로 나타낸 위치로부터 파선으로 나타낸 위치로 변동한 경우, 이 변동량δ는 센서41에 의해 계측된다.

이렇게, 계측된 변동량δ에 의거해서 소정거리만큼 주사렌즈3을 광축을 따라 이동시키므로써, 주사렌즈3의 초점맞춤을, 나아가서는 집광광학계의 초점조정을 행할 수 있다.

또, 계측된 변동량δ에 의거하여 반사경4를 도면중의 파선으로 나타낸 위치까지 평행이동 시키므로써, 수광광학계의 광축과 변동한 피검사면과의 교점A'에 레이저 스폿을 형성할 수 있다. 이렇게, 수광광학계의 광축을 이동시키는 일 없이, 수광렌즈12를 광축을 따라 이동시키는 것 만으로, 기판101의 피검사면사의 점A'에 형성되는 레이저 스폿의 주사궤적과 슬릿판13의 개구부와의 공액관계를 유지하는 일이 가능하다. 즉, 피검사면의 위치가 변동하여도, 슬릿판13의 작용에 의해 이물질검출에 필요한 산란광 이외의 불필요광을 확실하게 차단할 수 있다.

도3은, 도1의 면 형상 계측계의 출력에 의거하여, 각 집광광학계의 초점 조정 및 레이저 스폿의 형성위치 조정을 행하는 처리를 나타낸 블록도이다.

도3에서 나타내듯이, 각 센서(41a, 42a, 41b 및 42b)의 출력은, 각각 연산기51에 공급된다. 연산기51에서는, 센서41a 및 42a로부터의 출력에 기초하여, 기판101의 피검사면에 있어 주사궤적7a가 형성되어있는 위치 근방의 면 형상을 계측한다. 이렇게, 주사궤적7a가 형성되어있는 위치 근방의 면 형상의 정보에 의거하여, 제1집광광학계의 초점을 조정하는 데에 필요한 주사렌즈3a의 구동량을 구한다. 또, 레이저 스폿6a의 형성위치를 조정하는 데에 필요한 반사경4a의 구동량을 구한다.

또, 센서41b 및 42b로부터의 출력에 의거하여, 기판101의 피검사면에 있어서의 주사궤적7b가 형성되어있는 위치 근방의 면 형상을 계측한다. 이렇게, 주사궤적7b가 형성되어 있는 위치 근방의 면 형상의 정보에 의거하여, 제2집광광학계의 초점을 조정하는 데에 필요한 주사렌즈3b의 구동량을 구한다. 또, 레이저 스폿6b의 형성위치를 조정하는 데에 필요한 반사경4b의 구동량을 구한다.

연산기51에서 구해진 주사렌즈3a 및 반사경4a의 소요구동량의 정보는, 구동계52a(도1에서는 미도시)에, 주사렌즈3b 및 반사경4b의 소요 구동량의 정보는 구동계52b(도1에서는 미도시)에 각각 공급된다. 구동계52a는, 공급된 구동량 정보에 따라, 주사렌즈3a 및 반사경4a를 구동한다. 또, 구동계52b는, 공급된 구동량 정보에 따라, 주사렌즈3b 및 반사경4b를 구동한다.

이와 같이 본 실시예에서는, 두 개의 집광광학계를 거쳐 피검사면상에 두 개의 레이저 스폿6a 및 6b를 각각 형성하고, 이 두 개의 레이저 스폿6a 및 6b를 진동 미러2a 및 2b의 작용에 의해 각각 주사하여, y방향을 따라 연장된 두 개의 주사궤적7a 및 7b를 형성한다. 그리고, 피검사면을 x방향을 따라 이동시켜가면서, 두 개의 레이저 스폿트6a 및 6b로 피검사면의 전체를 2차원적으로 주사하는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 집광 광학계를 거쳐 형성한 하나의 레이저 스폿트로 피검사면을 주사하는 종래의 장치와 비교하여, 각 집광광학계의 주사렌즈3의 주사영역이 작아진다. 그 결과, 각 주사렌즈3의 소요직경이 작아져, 주사렌즈3의 제조비용의 절감 및 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

또, 본 실시예에서는, 두 개의 주사궤적7a 및 7b의 근방에서 y방향을 따라 배열된 4개의 센서로 이루어진 면 형상 계측계에 의해 피검사면의 면 형상을 계측하고, 계측된 면 형상 정보에 의거하여 각 집광광학계의 주사렌즈3a 및 3b의 초점을 조정할 수 있다. 따라서, 피검사면에 굴곡이나 경사가 있는 경우에도, 큰 피검사면의 전체에 걸쳐 소요되는 검출감도로 이물질을 검출할 수 있다.

더욱이, 면 형상 계측계에 의해 계측된 면 형상 정보에 의거하여 반사경4a 및 4b를 각각 평행이동 시키므로서, 각 수광광학계의 광축과 변동한 피검사면과의 교점에 각 레이저 스폿이 형성되도록, 레이저 스폿6a및 6b의 위치를 조정할 수 있다. 이렇게, 각 수광광학계의 광축을 이동시키는 일 없이, 수광렌즈(12, 22, 32)를 광축을 따라 이동시키는 것 만으로, 레이저 스폿의 주사궤적과 슬릿판(13, 23, 33)의 개구부와의 공액관계를 유지할 수 있다. 즉, 피검사면의 변동하더라도, 이물질검출에 필요한 산란광 이외의 불필요광을 확실하게 차단할 수 있다. 그 결과, 큰 피검사면의 전체에 걸쳐 소요되는 검출감도로 이물질을 정확하게 검출하는 것이 가능하다.

도4는, 도2에 대응하는 도면으로서, 도2에서 면 형상 계측계41의 변형예를 나타내는 도이다. 또, 도5는, 도4의 레이저 스폿 형성위치에 부분확대도이다. 또, 도4에 있어서, 도2의 구성요소와 같은 기능을 갖는 요소에는 도2와같은 참조번호를 부여하고 있다.

도4에 있어서, 기판101이 도면중 실선으로 나타내는 위치에 있을 때에, 주사렌즈3 및 반사경4를 거쳐 피검사면에 입사각θ로 입사한 빔5는, 피검사면상의 점A에 레이저 스폿을 형성한다. 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 반사산란광은, 피검사면의 법선에 대해 각도ψ를 이루는 광축을 갖는 수광광학계(11∼15)에서 수광된다. 한편, 레이저 스폿의 정반사빔은, 렌즈61을 거쳐, 그의 후측 초점위치에 배치된 개구 조리개62에 입사한다. 개구 조리개62를 거친 빔은, 이미지 센서63상의 점A″에 레이저 스폿의 상을 형성한다. 이와 같이, 피검사면상의 점A와 이미지 센서63상의 점A″와는 렌즈 61를 거쳐 공액이다.

도4 및 도5를 참조하면, 레이저 스폿의 형성위치에 있어 피검사면이 거리δ만큼 이동한 경우, 빔5는 피검사면의 점C에 입사각θ로 입사한다. 피검사면상의 점C에서 정반사된 빔은, 렌즈61 및 개구 조리개62를 거쳐서, 이미지 센서63상에서 점A″로부터 거리 △1만큼 간격을 둔 점C″에 레이저 스폿상을 형성한다. 이렇게, 레이저 스폿의 상의 이동량 △1에 기초하여, 레이저 스폿의 형성위치에 있어 피검사면의 변동량δ를, 나아가서는 피검사면의 면 형상을 계측하는 것이 가능하다. 이 경우, 주사렌즈3은 상(象)측(기판101측)에 텔레센트릭인 것이 바람직하다. 도4의 변형예에 나타낸 면 형상 계측계(61∼63)의 특징은, 렌즈61의 유효시야내라면, 레이저 스폿의 주사궤적을 따라 연속적으로 면 형상의 계측을 행할 수 있다는 점이다.

그런데, 도2에서 설명한 것과 같이, 반사경4를 평행이동 시켜서 레이저 스폿 형성위치의 조정을 행하면, 피검사면이 거리δ만큼 변동한 경우, 빔5는 피검사면상의 점B에 입사각θ로 입사한다. 피검사면상의 점B에서 정반사된 빔은, 렌즈61 및 개구 조리개62를 거쳐, 이미지 센서63상에 있어 점A″로부터 거리 △2만큼 간격을 둔 점B"에 레이저 스폿상을 형성한다. 즉, 레이저 스폿 형성위치의 조정에 의해, 레이저 스폿 상의 이동량이 변화해 버린다. 이하, 레이저 스폿 형성위치의 조정에 기인하는 레이저 스폿의 상의 이동량 변화에 대해 고찰한다.

도5에서, 도4의 면 형상 계측계(61∼63)의 광축AD(피검사면상의 점A에서 반사된 빔의 경로)와, 기판101의 피검사면이 거리δ만큼 도면중의 아래쪽으로 변동한 경우에 피검사면상의 점C에서 정반사된 빔의 경로CE와의 거리DE는, 다음의 식(1)로 나타나진다.

DE=2δ tanθ cosθ=2δ sinθ (1)

또, 도4에서, 수광광학계 (11∼15)의 배율을 β라고 하면, 피검사면의 변동에 수반하는 레이저 스폿 상의 이동량 △1은, 다음의 식(2)로 나타내어진다.

△1=DEβ=2βδ tanθ cosθ (2)

다음으로, 반사경 4를 평행이동시켜서 피검사면상의 점B에 입사각θ로 입사시키면, 점B에서 정반사된 빔의 경로BF와 면 형상 계측계(61∼63)의 광축AD와의 거리DF는, 다음의 식(3)으로 나타낸다.

DF=δ(tanθ+tan??) cosθ (3)

마찬가지로, 피검사면의 변동 및 레이저 스폿 형성위치의 변동에 따르는 레이저 스폿 상의 변동량 △2는, 다음의 식(4)로 나타낸다.

△2=DFβ=βδ(tanθ+tanψ) cosθ (4)

상술한 식(2) 및 (4)에 의해, 레이저 스폿의 형성위치 변동으로 기인하는 레이저 스폿 상의 이동량의 변화분 △1-△2는, 다음의 식(5)로 나타낸다.

△1-△2=βδ cosθ (tanθ-tanψ) (5)

이와 같이, 면 형상 계측계(61∼63)에 의해, 상술의 식(2)에 의거하여 피검사면의 변동량δ를 구하고, 구해진 피검사면의 변동량δ에 의거해서 반사경4 및 주사렌즈3의 이동량을 구할 수 있다. 이렇게, 반사경4의 평행이동에 의해 레이저 스폿의 형성위치를 조정함과 동시에, 주사렌즈3의 이동에 의해 집광광학계의 초점을 조정하는 것이 가능하다.

또, 면 형상 계측계(61∼63)에 의하면, 상술의 식(5)에 의거하여, 반사경4의 이동량을 제어하는 일도가능하다.

구체적인 수치예로서, 피검사면에의 빔의 입사각θ(즉, 집광광학계의 광축과 피검사면의 법선과가 이루는 각도)를 45°로 하고, 수광광학계의 광축과 피검사면의 법선과가 이루는 각도ψ를 35°로 하면, 상술한 식(2) 및 (5)를 다음의 식(6) 및 (7)과 같이 바꿔 쓸 수 있다.

△1=1.4 βδ (6)

△1-△2=0.2 βδ (7)

상술한 식(6) 및 (7)을 참조하면, 반사경4의 평행이동에 따르는 레이저 스폿 상의 이동량의 변화분 △1 - △2는, 피검사면의 변동에 따르는 레이저 스폿상의 이동량 △1의 약 1/7이다. 이처럼, 통상의 구성이 있어서는, 레어저 스폿의 형성위치의 변동에서 기인하는 레이저 스폿상의 이동량 변화분 △1 - △2는, 피검사면의 변동에 따르는 레이저 스폿의 상의 이동량△1과 비교하면 충분히 작기 때문에, 피검사면의 면 형상의 계측에서 레이저 스폿 형성위치의 변동에 의한 영향을 무시하는 일도가능하다.

또, 상술한 실시예에서는, 두 개의 집광광학계를 써서 2개의 레이저 스폿을 형성하는 예를 나타내었으나, 피검사면의 크기에 맞춰 일정수의 집광광학계를 이용해서 일정수의 레이저 스폿을 형성하는 것도가능하다.

이상에서 설명하였듯이, 제1의 발명에서는, 복수의 집광광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 미소한 광 스폿을 형성하기 때문에, 각 집광광학계의 주사 렌즈의 소요직경이 작아져서, 주사렌즈의 제조비용의 절감 및 장치의 소형화를 함께 실현할 수 있다.

또, 제1의 발명에서는, 피검사면의 면 형상에 따라서 각 집광광학계의 초점을 개별적으로 조정할 수 있기 때문에, 큰 피검사면의 전체에 걸쳐 소요되는 검출감도로 이물질을 검출할 수 있다.

이상까지는, 제1의 발명에 의한 실시형태에 대해 설명하였고, 다음으로는, 제2의 발명에 의한 실시형태에 대해 설명한다.

상술한 것과 같이, 제2발명에 있어서는, 복수의 주사광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 광 스폿을 형성하고, 그 형성된 복수의 광 스폿으로 피검사면을 주사한다. 그리고, 각 광 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광을 각 수광광학계를 거쳐 수광하고, 수광한 산란광에 의거하여 이물질을 검출한다. 이와 같이, 본발명에서는, 복수의 주사광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 광 스폿을 형성하기 때문에, 큰 피검사면에 대해 각 주사광학계의 소요 주사영역이 작아진다. 그 결과, 각 주사광학계의 주사렌즈의 소요직경 및 각 수광광학계의 수광렌즈의 소요직경이 작아져, 주사렌즈 및 수광렌즈 등의 제조비용의 절감 및 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

또, 제2의 발명에서는, 예를 들어 아크릴 수지와 같은 특정 파장의 빛을 흡수하는 유기재료로 된 광흡수부재의 작용에 의해, 각 광 스폿의 정반사광을 흡수한다. 아크릴 수지로 이루어진 광흡수부재는, 종래의 유리로 된 광흡수부재보다도, 값이 싸고, 경량이며 또한 높은 강성을 갖는다. 따라서, 접착부를 설치하는 일 없이, 일체로 형성된 하나의 광흡수부재에서, 주사범위 전체로부터의 정반사광을 확실히 흡수할 수 있다. 그 결과, 종래의 유리부재의 접착부에 있어서의 정반사광 산란으로 기인하는 노이즈의 발생을 억제해서, 이물질을 고정밀도로 검출할 수 있다.

제2발명의 실시예를, 첨부 도면을 기초로 하여 설명한다.

도6은, 제2발명의 다른 실시예에 관한 이물질 검사장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또, 도7은, 도6의 복수의 주사궤적중 주사궤적111에 관한 주사광학계 및 수광광학계의 구성을 확대해서 나타낸 사시도이다.

또, 도6 및 도7에서, 마스크105의 패턴106의 법선방향을 따라 z축을, 패턴106에 있어 서로 직교하는 방향을 따라 x축 및 y축을 각각 설정하고 있다. 또, 도6 및 도7에 있어서, 도면의 명료화를 위해, 절곡미러와 같은 편향소자의 도시를 생략하고 있다.

본 실시예에서는, 페리클막이 장가(張架, 팽팽하게 걸림)된 마스크에 대해 본 발명을 적용하고 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서의 피검사면은, 마스크의 패턴이 형성된 면 즉 패턴면, 마스크의 패턴이 형성되어있지 않은 면 즉, 유리면, 및 페리클막의 면 중에서 마스크 패턴면과 대향하고 있지 않은 면 즉, 페리클면이다. 단, 후술하겠지만, 패턴면 위 및 페리클면 위에는, 공통의 간우(竿宇)광학계를 거쳐 주사궤적(주사범위)를 형성하고 있다.

먼저, 레이저 광원131에서 사출된 빔은, 빔 익스팬더(미도시)를 통해 확대된 후, 진동 미러(미도시)를 거쳐, 주사렌즈141에 입사한다. 주사렌즈141을 거쳐 집광된 빔은, 마스크105의 패턴면106 및 페리클면107로 경사입사하여, 레이저 스폿를 형성한다. 패턴면106 위 및 페리클면107 위에 형성된 레이저 스폿는, 진동 미러의 작용에 의해, y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 패턴면106 위 및 페리클면107 위에는, 레이저 스폿의 주사궤적111이 형성된다. 이와 같이, 레이저 광원131, 진동 미러 및 주사렌즈141은, 피검사면인 패턴면106 및 페리클면107 위에 주사궤적111을 형성하는 주사광학계를 구성하고 있다.

한편, 레이저 광원 132에서 사출된 빔은, 빔 엑스판더(미도시)를 거쳐 확대된 후, 진동 미러(미도시)를 거쳐, 주사렌즈 142에 입사한다. 주사렌즈142를 거쳐 집광된 빔은, 마스크105의 패턴면106 및 페리클면107로 경사입사하여, 레이저 스폿를 형성한다. 패턴면106 위 및 페리클면107 위에 형성된 레이저 스폿는, 진동 미러의 작용에 의해, y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 패턴면106 위 및 페리클면107 위에는, 레이저 스폿의 주사궤적112가 형성된다. 이와 같이, 레이저 광원132, 진동 미러 및 주사렌즈142는, 피검사면인 패턴면106 및 페리클면107 위에 주사궤적112를 형성하는 주사광학계를 구성하고 있다.

또, 레이저 광원131에서 사출된 빔은, 빔 익스팬더(미도시)를 거쳐 확대된 후, 진동 미러(미도시)를 거쳐, 주사렌즈143에 입사한다. 주사렌즈143을 거쳐 집광된 빔은, 마스크105의 유리면으로 경사입사하여, 레이저 스폿을 형성한다. 마스크105의 유리면 위에 형성된 레이저 스폿은, 진동 미러의 작용에 의해, y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 마스크105의 유리면 위에는, 레이저 스폿의 주사궤적113이 형성된다. 이와 같이, 레이저 광원131, 진동 미러 및 주사렌즈143은, 피검사면인 유리면 위에 주사궤적113을 형성하는 주사광학계를 구성하고 있다

나아가, 레이저 광원132에서 사출된 빔은, 빔 익스팬더(확장기, 미도시)를 거쳐 확대된 후, 진동 미러(미도시)를 거쳐 주사렌즈144에 입사한다. 주사렌즈144를 거쳐 집광된 빔은, 마스크105의 유리면으로 경사입사하여, 레이저 스폿을 형성한다. 마스크105의 유리면 위에 형성된 레이저 스폿은, 진동 미러의 작용에 의해, y방향을 따라 주사된다. 그 결과, 마스크105의 유리면 위에는, 레이저 스폿의 주사궤적114가 형성된다.

이와 같이, 레이저 광원132, 진동 미러 및 주사렌즈144는, 피검사면인 유리면 위에 주사궤적114를 형성하는 주사광학계를 구성하고 있다.

또, 마스크105는, 그 패턴면이 xy평면에 평행하게 되도록, x방향을 따라 이동 가능한 스테이지(미도시)로 유지되어있다. 또, 주사궤적111과 주사궤적112와는, 패턴면106상 및 페리클면107상의 각 피검사영역의 전체에 걸쳐 y방향을 따라 연속적으로 형성되어있다. 게다가, 주사궤적112와 주사궤적113과는, 마스크105의 유리면상의 피검사영역 전체에 걸쳐 y방향을 따라 연속적으로 형성되어있다.

따라서, 진동 미러의 작용에 의해 각 레이저 스폿을 y방향을 따라서 주사하면서, 스테이지 및 마스크105를 x방향을 따라 이동시키므로써, 패턴면106상 및 페리클면107상의 각 피검사영역의 전체를 2개의 주사궤적111 및 112로 주사하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 마스크105의 유리면상의 피검사영역 전체를 2개의 주사궤적113 및 114로 주사할 수 있다.

마스크105의 패턴면106상에 미소한 먼지와 같은 이물질이 존재하면, 주사궤적111을 형성하는 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광은, 패턴면용의 수광광학계181a∼181c에서 각각 수광된다. 또, 페리클면107상에 소한 먼지와 같은 이물질이 존재하면, 주사궤적111을 형성하는 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광은, 페리클면용의 수광광학계191에서 수광된다. 마찬가지로, 주사궤적112를 형성하는 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광에 대해서도패턴면용의 수광광학계182a∼182c 및 페리클면용의 수광광학계192에서 각각 수광된다.

한편, 마스크105의 유리면상에 미소한 먼지와 같은 이물질이 존재하면, 주사궤적113을 형성하는 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광은, 유리면용의 수광광학계193에서 수광된다. 또, 주사궤적113을 형성하는 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광은, 하나의 유리면용의 수광광학계194에서 수광된다.

이와 같이, 주사궤적111에 관한 수광광학계는, 패턴면용의 수광광학계181a∼181c 및 페리클면용의 수광광학계191이다. 또, 주사궤적112에 관한 수광광학계는, 패턴면용의 수광광학계182a∼182c 및 페리클면용의 수광광학계193이다. 나아가, 주사궤적113에 관한 수광광학계는 유리면용의 수광광학계193이고 주사궤적114에 관한 수광광학계는 유리면용의 수광광학계194이다. 또, 각 수광광학계는, 포토 멀티플라이어(광전자 증배관)와 같은 광전자 배증소자를 내장하고 있다.

그런데, 주사렌즈141 및 주사렌즈142를 거쳐 각각 마스크105의 패턴면106 및 페리클면107에 경사 입사한 빔의 정반사광은, 아크릴 수지로 이루어진 광흡수부재201에 의해 흡수된다. 광흡수부재201은, 예를 들어 y방향을 따라 패턴면106에 대해 평행으로 연장된 일체성형형의 플레이트 부재로서, 주사궤적111 및 112에서 발생하는 모든 정반사광이 입사하도록 수치 및 배치가 규정되어 있다. 또, 주사렌즈143 및 주사렌즈144를 거쳐 각각 마스크105의 유리면에 경사 입사한 빔의 정반사광은, 광흡수부재201과 같은 구성을 갖는 다른 광흡수부재(미도시)에 의해 흡수된다.

상술한 바와 같이, 각 수광광학계는 포토멀티플라이어와 같은 광전자 배증소자를 내장하고 있다. 따라서, 각 수광광학계는, 수광한 산란광의 강도에 대응하는 광전신호를 출력한다. 이렇게하여, 공지기술에 따르는 신호처리에 의해, 페리클면용의 수광광학계191 및 192의 출력신호에 의거하여, 페리클면107에 부착한 이물질을 검출할 수 있다. 또, 패턴면용의 수광광학계181a∼181c 및 182a∼182c의 출력신호에 의거하여, 마스크105의 패턴면 106에 부착한 이물질을 검출할 수 있다. 나아가, 유리면용의 수광광학계 193 및 194의 출력신호에 의거하여, 마스크105의 유리면에 부착한 이물질을 검출할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 피검사면인 패턴면 106상 및 페리클면 107상에 있어서, 2개의 주사광학계를 거쳐서 2개의 주사궤적111 및 112를 각각 형성하고 있다. 또, 피경사면인 유리면 상에서, 2개의 주사광학계를 거쳐 2개의 주사궤적113 및 114를 각각 형성하고 있다. 그리고, 마스크 105 즉 피검사면을 x방향을 따라 이동시키므로써, 각 피검사면의 피검사영역 전체를 레이저 스폿으로 2차원적으로 주사한다. 그리고, 각 레이저 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광을 각 수광광학계를 거쳐 수광하고, 수광한 산란광에 의거하여 이물질을 검출한다. 따라서, 하나의 주사광학계를 거쳐 형성된 하나의 레이저 스폿으로 각 피검사면을 주사하는 종래의 장치와 비교하여, 각 주사광학계의 주사렌즈의 주사영역 및 각 수광광학계 수광렌즈의 시야영역리 작아진다. 그 결과로, 각 주사렌즈 및 각 수광렌즈의 소요직경이 작아져, 제조 비용의 절감 및 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

도8A 및 도8B는, 제2의 발명에 의한 도6에 나타낸 장치의 소형화 효과를 설명하는 도이다. 도8A는, 하나의 주사광학계를 거쳐 형성한 하나의 레이저 스폿으로 피검사면을 주사하는 종래 장치의 전체구성을, 도8B는 두 개의 주사광학계를 거쳐 형성한 하나의 레이저 스폿로 각 피검사면을 주사하는 본 실시예의 장치의 전체구성을 각각 나타낸 도이다.

도8A 및 도8B에서는 표준적인 설계전제에 따라 종래의 장치와 본 실시예의 장치와를 비교하고 있으나, 제2의 발명에 의한 소형화 효과가 현저한 것을 알 수 있다.

도9∼도11은, 도6 및 도7의 광흡수부재 201의 변형예를 나타내는 도이다.

도9의 변형예에서는, 피검사면에 대해 입사각θ1으로 입사한 빔이, 피검사면에 있어 사출각θ1'(θ1'=-θ1)로 정반사된 후, 피검사면과 평행으로 위치결정된 제1광흡수부재 110a에 입사한다. 나아가, 제1광흡수부재 110a에서 흡수되지 않고 정반사된 빔은, 피검사면과 평행으로 위치결정된 제2광흡수부재 110b에 입사한다. 또, 제1광흡수부재 110a 및 제2광흡수부재 110b는, 도6 및 도7의 광흡수부재 201과 마찬가지로 아크릴 수지로 구성되어 있다. 이렇게 하여, 도9의 변형예에서는, 제1광흡수부재 110a와 제2광흡수부재 110b와에 의해, 피검사면으로부터의 정반사빔의 대부분이 흡수된다. 그 결과, 하나의 광흡수부재 201에서 피검사면으로부터의 정반사빔의 흡수를 행하는 도6 및 도7의 실시예보다도큰 흡수효과를 나타낼 수 있다.

도10의 변형예에서는, 피검사면에 대해 입사각θ2로 입사한 빔이, 피검사면에 있어 사출각θ2'(θ2'=-θ2)에서 정반사된 후, 피검사면과 수직으로 위치결정된 제1광흡수부재 110a에 입사한다. 제1광흡수부재110a에서 흡수되지 않고 정반사된 빔은, 피검사면과 평행으로 위치결정된 제2광흡수부재 110b에 입사한다. 나아가, 제2광흡수부재 110b에서 흡수되지 않고 정반사된 빔은, 피검사면과 평행으로 위치결정된 제3광흡수부재 110c에 입사한다. 이렇게 하여, 도10의 변형예에 있어서도, 제1광흡수부재110a∼제3광흡수부재110c와에 의해, 피검사면으로부터의 정반사빔의 대부분이 흡수된다.

도11의 변형에서는, 피검사면에 대해 입사각θ3로 입사한 빔이, 피검사면에 있어 사출각θ3'(θ3'=-θ3)에서 정반사된 후, 피검사면과 수직으로 위치결정된 제1광흡수부재 110a에 입사한다. 나아가, 제1광흡수부재 110a에서 흡수되지 않고 정반사된 빔은, 피검사면과 수직으로 위치결정된 제2광흡수부재 110b에 입사한다. 이렇게 하여, 도11의 변형예에 있어서도, 제1광흡수부재 110a와 제2광흡수부재 110b와에 의해, 피검사면으로부터의 정반사빔의 대부분이 흡수된다.

또, 상술한 실시예에서는, 두 개의 주사광학계를 이용해서 각 피검사면상에 두 개의 주사궤적을 형성하는 예를 나타내었으나, 피검사면의 크기에 따라서 소정수의 주사광학계를 이용하여 소정수의 주사궤적을 형성하는 것도가능하다.

또, 상술한 실시예에서는, 아크릴 수지로 이루어진 광흡수부재를 이용하고있으나, 예를 들어 폴리 카보네이트와 같은 특정한 파장을 갖은 빛을 흡수하는 유기재료 또는 특정한 파장을 갖는 빛을 흡수하는 색소를 섞은 유기재료로 광흡수부재를 구성하는 일도가능하다.

제1의 발명에서는, 복수의 집광광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 미소한 광 스폿을 형성하기 때문에, 각 집광광학계의 주사 렌즈의 소요직경이 작아져서, 주사렌즈의 제조비용의 절감 및 장치의 소형화를 함께 실현할 수 있으며, 피검사면의 면 형상에 따라서 각 집광광학계의 초점을 개별적으로 조정할 수 있기 때문에, 큰 피검사면의 전체에 걸쳐 소요되는 검출감도로 이물질을 검출할 수 있다.

제2의 발명에서는, 복수의 주사광학계를 거쳐 피검사면상에 복수의 광 스폿을 형성하고, 각 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광을 각 수광광학계를 거쳐 수광하기 때문에, 제조비용의 절감 및 장치의 소형화를 실형할 수 있다. 또, 예를 들어 아크릴 수지로 이루어진 광흡수부재의 작용에 의해, 종래의 유리부재의 접착력에 있어 정반사광의 산란에서 기인하는 노이즈의 발생을 억제해서, 이물질을 고정밀도로 검출할 수 있다.

Claims (8)

1. 광원으로부터의 광속(光束)을 집광하여 피검사면상에 미소한 광 스폿(spot)을 형성하기 위한 복수의 집광광학계와, 상기 복수의 집광광학계를 통해 형성된 복수의 광 스폿으로 상기 피검사면을 주사하기 위한 주사수단과, 상기 복수의 광 스폿에 대한 상기 피검사면상의 이물질로부터의 반사 산란광에 의하여 상기 이물질을 검출하기 위한 검출광학계와, 상기 피검사면의 면 형상을 계측하기 위한 면 형상 계측수단을 구비하며, 상기 면 형상 계측수단을 통해 계측된 상기 피검사면의 면 형상에 기초해서, 각 집광광학계의 초점을 개별적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주사수단은, 상기 복수의 집광광학계를 통해 형성된 복수의 광 스폿 각각을 제1의 방향을 따라 각각 이동시키기 위한 복수의 주사광학계와, 상기 피검사면상에서 상기 제1의 방향과 직교하는 제2의 방향을 따라 상기 피검사면를 이동시키기 위한 이동수단을 구비하며, 상기 검출광학계는, 상기 복수의 광 스폿 각각에 대한 상기 피검사면상의 이물질로부터의 반사산란광을 각각 수광하기 위한 복수의 수광광학계를 가지며, 상기 복수의 주사광학계를 통해 상기 피검사면상에 얻어지는 복수의 광 스폿의 상기 제1의 방향을 따른 주사궤적은, 상기 제2의 방향을 따라 서로 간격을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 주사광학계의 각각은, 상기 복수의 집광광학계중 대응하는 집광광학계와 상기 광원과의 사이의 광로중에 설치된 진동 미러인 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 집광광학계의 각각과 상기 피검사면과의 사이의 광로에는 각각 절곡 미러가 설치되고, 상기 복수의 수광광학계의 각각의 광축과 상기 피검사면과의 교점이, 상기 피검사면상에서 얻어지는 복수의 광 스폿의 주사궤적중의 대응하는 주사궤적상에 위치하도록, 상기 복수의 절곡 미러를 각각 평행이동 시키는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
5. 제1항 내지 제4항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 면 형상 계측수단은, 상기 복수 광 스폿중의 적어도하나의 광 스폿의 정반사광을 수광하기 위한 수광수단을 구비하며, 상기 정반사광의 수광위치에 기초하여 상기 피검사면의 면위치를 계측하는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
6. 피검사면을 광 스폿으로 주사하고, 상기 광 스폿에 대한 이물질로부터의 산란광에 기초하여 상기 이물질을 검출하는 이물질 검사장치에 있어, 상기 피검사면상에 광 스폿을 형성하고, 형성된 광 스폿으로 상기 피검사면을 각각 주사하기 위한 복수의 주사광학계와, 상기 복수의 주사광학계를 거쳐 상기 피검사면상에 형성된 복수의 광 스폿의 각각에 대한 상기 이물질로부터의 산란광을 각각 수광하기 위한 복수의 수광광학계와, 상기 피검사면상에 형성된 복수의 광 스폿의 정반사광을 흡수하기 위한 광흡수부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광흡수부재는, 특정의 파장을 가지는 빛을 흡수하는 유기재료 또는 특정의 파장을 갖는 빛을 흡수하는 색소를 혼합한 유기재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 재료는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 이물질 검사장치.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.