TW201638655A - 外觀檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種高速化光罩的檢查的技術。於外觀檢查裝置中，穿透照明光源，係照射透過一光罩的光。反射照明光源，將光罩上反射出的光，照射於穿透照明光源的照射中。物鏡，將穿透光罩的穿透光與在光罩反射的反射光，轉換成平行光。分光部，將物鏡所轉換的平行光，分離成穿透光與反射光。穿透光用成像鏡，將分光部所分離的穿透光成像。反射光用成像鏡，將分光部所分離的反射光成像。攝像部，拍攝穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與反射光用成像鏡所成像的反射光。

Description

外觀檢查裝置
本發明係關於一種外觀檢查裝置，特別是關於檢查用於液晶或有機EL等平面面板顯示器(flat panel display)的製造工程的中-大型光罩(photomask)的外觀檢查裝置。
伴隨著顯示器的高精密化，而相對於成為其原版的中-大型光罩的檢查精度的要求則越趨提高。各種用以檢查這些光罩的缺陷的技術亦被提出申請。
<先前技術文獻>
<專利文獻>
<專利文獻1>日本特開平8-137093號公報
如專利文獻1所公開，為了檢查光罩的缺陷，使光穿透光罩的穿透系的檢查、與使光在光罩上反射的反射系的檢查等是有效的。然而，穿透系的檢查與反射系的檢查，由於需要各別的攝像工程，因此檢查需要花費時間、亦或需要複數個攝像裝置。
本發明為有鑑於上述問題而成者，其目的在於提供光罩的檢查高速化的技術。
為解決上述問題，本發明的某一態樣的外觀檢查裝置，係包含一穿透照明光源，使光照射透過光罩；一反射照明光源，將光罩上反射出的光，照射於穿透照明光源的照射中；一物鏡(objective lens)，將透過光罩的穿透光與在光罩反射的反射光轉換成平行光；一分光部，將物鏡所轉換的平行光，分離成穿透光與反射光；一穿透光用成像鏡(imaging lens)，將分光部所分離的穿透光成像；一反射光用成像鏡，將分光部所分離的反射光成像；以及一攝像部，拍攝穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與反射光用成像鏡所成像的反射光。
攝像部，亦可將穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與反射光用成像鏡所成像的反射光，分別於相同攝像元件的相異區域進行拍攝。
亦可更包含一遮光構件，抑制穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與反射光用成像鏡所成像的反射光間的串擾(crosstalk)。
物鏡亦可具有倍率相異的複數片透鏡(lens)。外觀檢查裝置，亦可更包含切換複數片透鏡之一物鏡切換部，。穿透光用成像鏡與反射光用成像鏡，亦可分別具備一焦點調整功能，與由物鏡切換部所作之透鏡的切換連動以調整焦點位置。
反射光用成像鏡與穿透光用成像鏡，亦可分別具備一色倍率調整功能，與由物鏡切換部所作之切換連動以調整色倍率。
由物鏡與反射光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性、和由物鏡與穿透光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性，亦可使在通過光 的波長λ為第一軸，焦點位置偏移(shift)s為第二軸的曲線圖(graph)中，將穿透光的波長當作λg，反射光的波長的λe、d當作微分演算子，T當作預定閾值，則(ds/dλ) λg<T且(ds/dλ) λe<T的關係成立。
根據本發明，可以提供將光罩的檢查高速化的技術。
10‧‧‧穿透照明光源
12‧‧‧反射照明光源
14‧‧‧光罩
16‧‧‧物鏡
16a‧‧‧第一物鏡
16b‧‧‧第二物鏡
18‧‧‧物鏡切換部
20、21‧‧‧分光部
22a‧‧‧第一雙色鏡
22b‧‧‧第二雙色鏡
24‧‧‧反射部
26‧‧‧成像鏡
26a‧‧‧穿透光用成像鏡
26b‧‧‧反射光用成像鏡
28‧‧‧攝像部
30‧‧‧反射照明視場光闌
32‧‧‧準直透鏡
34‧‧‧遮光構件
36‧‧‧四分之一波長板
38‧‧‧光學構件
40‧‧‧第一透鏡
42‧‧‧第二透鏡
44a‧‧‧三角棱鏡
44b‧‧‧第一菱形棱鏡
44c‧‧‧第二菱形棱鏡
46‧‧‧雙色濾光片
100、102‧‧‧外觀檢查裝置
200‧‧‧玻璃基板
202‧‧‧鉻圖案
204‧‧‧半色調遮罩
【第1圖】實施形態之外觀檢查裝置的內部構成之示意圖。
【第2圖】第2(a)圖-第2(b)圖為實施形態之外觀檢查裝置所攝像的光罩的圖像之示意圖。
【第3圖】於實施形態之外觀檢查裝置所攝像的圖像中，將光罩中的缺陷的視覺外觀以表格形式表示之圖。
【第4圖】實施形態之成像鏡的內部構成之示意圖。
【第5圖】組合了實施形態之物鏡與成像鏡的光學系統的光學特性之示意圖。
【第6圖】實施形態之物鏡的種類與各透鏡的焦點距離及放大率以表格形式表示之圖。
【第7圖】實施形態的第一變形例之外觀檢查裝置的內部構成之示意圖。
【第8圖】第二變形例之分光部的剖面示意圖。
【第9圖】第三變形例之成像鏡的光學特性之示意圖。
茲對本發明的實施形態之外觀檢查裝置的概要進行敘述。實施形態之外觀檢查裝置，可用於液晶或有機EL等平面面板顯示器的製造工程的光罩的缺陷檢查，特別是可適當地用於中-大型光罩的檢查。實施形態之外觀檢查裝置，係對光罩同時地射出用以穿透光罩的穿透光、與用以在光罩上反射的反射光，再於相同攝像元件的相異區域同時地拍攝光罩的穿透光與反射光。藉此，在光罩的穿透光中難以拍攝的缺陷、或者在拍攝光罩的穿透光所成圖像中不易判別的缺陷，由拍攝反射光所成之圖像檢查將變得容易。尤其，實施形態之外觀檢查裝置，由於藉由單一次的拍攝作業，便能圖像化光罩的穿透光與反射光，因此有助於光罩的外觀檢查的高速化。
第1圖為本發明的實施形態之外觀檢查裝置100的內部構成之示意圖，特別是表示成像頭(imaging head)部位的光學系統之示意圖。實施形態之外觀檢查裝置100，係包含穿透照明光源10、反射照明光源12、光罩14、第一物鏡16a、第二物鏡16b、物鏡切換部18、分光部20、穿透光用成像鏡26a、反射光用成像鏡26b、攝像部28、反射照明視場光闌30、準直透鏡(collimator lens)32、遮光構件34、四分之一波長板36及光學構件38。分光部20，係包含第一雙色鏡(dichroic mirror)22a、第二雙色鏡22b及反射部24。
隨後將詳細描述，但第一物鏡16a與第二物鏡16b僅倍率相異而已，具有同樣功能。從而，以下於本說明書中，除了特地區別第一物鏡16a與第二物鏡16b的情況之外，僅總稱為「物鏡16」。
穿透照明光源10，可照射用以穿透光罩14的光。穿透照明光源10，例如可照射波長為435.84〔nm〕的光，即所謂g線。穿透照明光源10，例如能夠實現對自既知的水銀燈(mercury lamp)光源所得光束進行波長分離。以下，於本說明書中，可將穿透照明光源10所照射的光，僅記 載成「g線」。從而，於本說明書中，穿透光罩的穿透光將變成g線。
反射照明光源12，可照射保持在光罩14上用以在光罩上反射的光。反射照明光源12，例如可照射波長為546.07〔nm〕的光，即所謂e線。反射照明光源12，亦與穿透照明光源10相同地，例如能夠實現對自既知的水銀燈光源所得光束進行波長分離。以下，於本說明書中，可將反射照明光源12所照射的光僅記載成「e線」。從而，於本說明書中，反射在光罩上的反射光將變成e線。
另外，反射照明光源12，可於穿透照明光源10進行g線照射中照射e線。換言之，穿透照明光源10與反射照明光源12可分別同時地照射g線與e線。
物鏡16係在穿透照明光源10的光軸上，且配置於與穿透照明光源10相對的位置上，並將光罩14夾設於二者之間。物鏡16將穿透光罩的g線轉換成平行光。亦即，物鏡16為構成無限遠校正光學系統的透鏡。
物鏡16，又可在反射照明光源12的光軸上，配置於光罩14與反射照明光源12之間。從反射照明光源12所照射的e線，可通過反射照明視場光闌30及準直透鏡32而轉換成平行光，入射至第一雙色鏡22a。第一雙色鏡22a中，在與e線所入射的面相對之相反側的面上，配置有光學構件38。另外，第一雙色鏡22a係配置於光罩14的相反側，並將物鏡16夾設於二者之間。因此，穿透第一雙色鏡22a及光學構件38的e線，將入射至物鏡16。
光學構件38，可為同時擁有偏光分光鏡(polarization beam splitter)與雙色濾光片(dichroic filter)功能的膜。更具體而言，光學構件38，可作為從反射照明光源12所照射的e線之中，100%反射S偏光成分，100%穿透P偏光成分的偏光分光鏡而發揮功能。又，光學構件38，也可作 為100%反射g線的雙色濾光片而發揮功能。入射至第一雙色鏡22a的e線，可藉由光學構件38的作用，變成只透過占全光量50%的P偏光成分。一旦組合第一雙色鏡22a與光學構件38，便可成為兼具在特定波長上的偏光分光鏡特性的雙色鏡。
如第1圖所示，於實施形態之外觀檢查裝置100中，在第一雙色鏡22a與物鏡16之間，配置有四分之一波長板36。因此，穿透第一雙色鏡22a及光學構件38的e線(P偏光)，可藉由通過四分之一波長板36而轉換成圓偏光。
穿透四分之一波長板36的e線(圓偏光)，可通過物鏡16以反射在光罩14所保持的光罩14上，再返回物鏡16。反射在光罩14上的e線(圓偏光)，可利用物鏡16而成為平行光，並藉由通過四分之一波長板36而轉換成直線偏光(S偏光)。此e線(S偏光)，可100%反射在具備作為偏光分光鏡的功能之光學構件38上。
此處，從穿透照明光源10照射，穿透光罩14，藉由物鏡16而轉換成平行光的g線，係為擁有P偏光成分與S偏光成分兩者的成分的光。然而，因為光學構件38亦具備作為雙色濾光片的功能，所以可以100%反射g線。
如上所述，由於穿透照明光源10與反射照明光源12，可分別同時地照射g線與e線，因此穿透物鏡16的光將為混有g線與e線的光。從而，穿透物鏡16並在光學構件38上反射的光亦混有g線與e線。
第二雙色鏡22b，可配置於在光學構件38上100%反射的光的光軸上。第二雙色鏡22b，可100%反射g線，100%透過e線。因此，穿透物鏡16並在光學構件38上反射的光，可利用第二雙色鏡22b分離成當作穿透光的g線與當作反射光的e線。亦即，第二雙色鏡22b可將物鏡16 所轉換的平行光分離成穿透光與反射光。
反射部24，配置於穿透第二雙色鏡22b的e線的光軸上。反射部24，例如可為普通面鏡(mirror)，將穿透第二雙色鏡22b的e線100%反射。
穿透光用成像鏡26a，配置於在第二雙色鏡22b反射的g線的光軸上。穿透光用成像鏡26a，將第二雙色鏡22b所分離的平行光的g線聚光，使光罩14的穿透光成像於包含在攝像部28內的攝像元件上。又，反射光用成像鏡26b，配置於在反射部24反射的e線的光軸上。反射光用成像鏡26b，將第二雙色鏡22b所分離的平行光的e線聚光，使光罩14的反射光成像於包含在攝像部28內的攝像元件上。隨後將詳細描述，但穿透光用成像鏡26a與反射光用成像鏡26b同樣為相同的透鏡構成，並能夠進行焦點位置的調整與色倍率的調整。以下，於本說明書中，在不特地區別穿透光用成像鏡26a與反射光用成像鏡26b的情況下，僅總稱為「成像鏡26」。
攝像部28，可拍攝穿透光用成像鏡26a所成像的穿透光、與反射光用成像鏡26b所成像的反射光。如此一來，實施形態之外觀檢查裝置100，便能同時地拍攝光罩14的穿透光與反射光。藉此，可以縮短光罩14的缺陷檢查所需時間。
第2(a)圖-第2(b)圖為實施形態之外觀檢查裝置100所攝像的光罩14的圖像之示意圖。更具體而言，第2(a)圖為表示光罩14的穿透圖像之示意圖，第2(b)圖為表示光罩14的反射圖像之示意圖。
第2(a)圖-第2(b)圖所表示的圖像，係例示形成在玻璃基板(glass substrate)200上的鉻圖案(chrome pattern)202。又，於第2(a)圖-第2(b)圖中，以斜線表示的區域，為表示所謂半色調遮罩(halftone mask)204的區域
光罩14上的缺陷之中，雖存在各式各樣的種類，現針對作為代表性的缺陷之「鉻(chrome)缺陷」、「針孔(pinhole)」、「異物」及「水痕(watermark)」進行說明。
「鉻缺陷」係表示本來不應該附著有鉻的地方的狀態。因此，鉻缺陷為發生在玻璃基板200上，或半色調(halftone)上的缺陷。於第2(a)圖-第2(b)圖中，以符號206a所表示的區域係為玻璃上的鉻缺陷，以符號206b所表示的區域係為半色調上的鉻缺陷。因為鉻為金屬，故在反射光的同時，可阻礙光的穿透。因此，如第2(a)圖所示，在穿透圖像中，鉻缺陷係拍攝成黑色。相反地，如第2(b)圖所示，在反射圖像中，鉻缺陷則拍攝成白色。
「針孔」，係表示在微小區域中，欠缺鉻或半色調的狀態。針孔的缺陷，係在本來應該要有鉻或半色調的地方，鉻或半色調卻不存在，反而成為小穴的狀態。於第2(a)圖-第2(b)圖中，以符號206c所表示的區域，係為發生在鉻上的針孔，以符號206d所表示的區域，係為發生在半色調上的針孔。因為光可穿透針孔，所以在針孔中不具能反射光的係數k。因此，如第2(a)圖所示，在穿透圖像中，針孔係拍攝成白色。相反地，如第2(b)圖所示，在反射圖像中，針孔則拍攝成黑色。
「異物」，係除作為光罩14的構成材料的玻璃、鉻或半色調以外的物質，例如附著在光罩14上的細微塵埃等。於第2(a)圖-第2(b)圖中，以符號206e所表示的區域，係為在玻璃上的異物。另一方面，於第2(b)圖中，以符號206f所表示的區域，係為在鉻上的異物。異物係具有散射光的性質。因此，如第2(a)圖所示，在穿透圖像中，玻璃上的異物係拍攝成黑色。又，如第2(b)圖所示，在反射圖像中，玻璃上的異物亦 拍攝成黑色。另外，因為鉻會將光遮斷，所以穿透圖像中並無法拍攝鉻上的異物。另一方面，如第2(b)圖所示，在反射圖像中，鉻上的異物係拍攝成黑色。
「水痕」，係表示當用以洗淨光罩14的液體乾燥之際，溶解於液體內的無機物或有機物沉積在光罩14上的狀態。水痕可能存在於玻璃上、鉻上及半色調上任一者。另一方面，洗淨所用液體，多會凝聚在如半色調上等光罩14上的狹窄區域，結果，水痕多會溢出而存在於半色調上及一部分的鉻上。
與異物相同地，穿透圖像中，無法拍攝存在於鉻上的水痕，僅能顯影在反射圖像中。又，在反射圖像中，半色調上的水痕亦有不易觀察的情況。另一方面，在反射圖像中，鉻上的水痕係拍攝成黑色。因此，藉由觀察存在於鉻上的水痕，操作者(operator)可推測出半色調上的水痕的存在。
第3圖為於實施形態之外觀檢查裝置100所攝像的圖像中，將光罩14中的缺陷的視覺外觀以表格形式表示之圖，並為參閱第2(a)圖-第2(b)圖，而總結了上述各缺陷的視覺外觀之圖。於第3圖中，(白)或(黑)，係分別表示可根據攝影條件而以白色或黑色進行拍攝。從而，若攝影條件變更，將無法拍攝，亦或即使拍攝成功，對操作者而言，不易視覺識別者為多。
如第3圖所示，例如在穿透圖像中，玻璃上的鉻缺陷則與玻璃上的異物同樣地拍攝成黑色。從而，只觀察反射圖像，操作者並無法判別玻璃上的鉻缺陷與玻璃上的異物。一方面，在反射圖像中，玻璃上的鉻缺陷係拍攝成白色，另一方面，玻璃上的異物則拍攝成黑色。因此，藉由比較反射圖像與穿透圖像，操作者將可判別玻璃上的鉻缺陷與玻璃上的異 物。
再者，例如在穿透圖像中，鉻上的異物或鉻上的水痕並無法拍攝。從而，只觀察穿透圖像，操作者甚至無法視覺識別鉻上的異物或鉻上的水痕。另一方面，在反射圖像上，鉻上的異物或鉻上的水痕係拍攝成黑色。因此，在進行過穿透圖像/反射圖像上的自動檢查後，藉由觀察反射圖像，操作者才首次可視覺識別出鉻上的異物或鉻上的水痕。
實施形態之外觀檢查裝置100，可同時地拍攝反射圖像與穿透圖像。因此，根據實施形態之外觀檢查裝置100，省略重新拍攝反射圖像的勞力和時間，能夠提供用以進行更高精度的缺陷檢查的圖像資訊。
返回到第1圖的說明。攝像部28可以如既知的TDI感測器(Time Delay Integration感測器)等來實現。實施形態之攝像部28，可包含6k像素(6000像素)的TDI感測器來當作攝像元件。現今，當將TDI感測器中的1像素的尺寸(size)設為10.4〔μm〕時，可由10.4〔μm〕×6000=62.4〔mm〕算出TDI感測器的攝像元件本身的尺寸。若還考慮攝像元件的電源或冷卻機構等時，攝像部28的寬度，即TDI感測器的長軸方向的長度大約為90〔mm〕左右。
此處，也可以考慮分別利用相異的TDI感測器，拍攝穿透光用成像鏡26a所成像的穿透光、與反射光用成像鏡26b所成像的反射光的態樣。在假定分別利用包含2k像素(2048像素)的TDI感測器的二個攝像部拍攝穿透光與反射光的情況下，需要將二個攝像部排列配置在TDI感測器的長軸方向上。
在2k像素的TDI感測器中，亦將1像素的尺寸(size)設為10.4〔μm〕時，可由10.4〔μm〕×2048=21.3〔mm〕算出TDI感測器的攝像元件本身的尺寸。因此，若還考慮攝像元件的冷卻機構等時，包含 2k感測器的攝像部的寬度，即TDI感測器的長軸方向的長度大約為60〔mm〕左右。結果，當二個攝像部排列配置在TDI感測器的長軸方向上時，將需要大約120〔mm〕左右的空間。
在此，實施形態之攝像部28，可將穿透光用成像鏡26a所成像的穿透光、與反射光用成像鏡26b所成像的反射光，分別於相同攝像元件的相異區域進行拍攝。藉此，與利用相異的攝像部拍攝穿透光與反射光的情況相比，可以縮小用以配置攝像部28的空間。結果，能夠實現外觀檢查裝置100的省空間化(space-saving)、省電化、輕量化。
攝像部28係由TDI感測器的一端可將2048像素當作穿透光用的攝像元件使用，由另一端則可將2048像素當作反射光用的攝像元件使用。如此一來，在於相同攝像元件的相異區域拍攝穿透光與反射光的情況下，於各區域內，非作為攝像對象的光線會有發生串擾的可能性。在此，實施形態之外觀檢查裝置100，可包含遮光構件34，用以抑制穿透光用成像鏡26a所成像的穿透光與反射光用成像鏡26b所成像的反射光間的串擾。
遮光構件34，於包含在攝像部28內的TDI感測器的中央部中，可配置於穿透光用成像鏡26a及反射光用成像鏡26b、與TDI感測器之間。遮光構件34係配置成可遮斷朝向穿透光用的攝像元件的反射光，並反射朝向反射光用的攝像元件的穿透光。結果，配置於包含在攝像部28內的TDI感測器中央的2048像素，會變得無法對拍攝做出貢獻。然而，藉由配置遮光構件34，能夠抑制穿透光用成像鏡26a所成像的穿透光與反射光用成像鏡26b所成像的反射光間的串擾，並能讓攝像部28所拍攝的圖像清晰明確化。
如上所述，實施形態之物鏡16，可包含相互倍率相異的第一物鏡16a與第二物鏡16b。雖未限定但作為示例，第一物鏡16a的倍率可 為20.8〔倍〕，第二物鏡16b可為10.4〔倍〕。物鏡切換部18，可以如既知的換鏡轉盤(revolving nosepiece)等來實現，而能夠切換第一物鏡16a與第二物鏡16b。
一般來說，若物鏡16的倍率變更，軸上色像差特性亦會變更。因此，例如當作為外觀檢查裝置100的使用者(user)之操作者切換物鏡16時，軸上色像差特性就會變更。在此，穿透光用成像鏡26a與反射光用成像鏡26b，可分別具備一焦點調整功能，與由物鏡切換部18所作之透鏡的切換連動以調整焦點位置。
第4圖為實施形態之成像鏡26的內部構成之示意圖。如第4圖所示，實施形態之成像鏡26，可包括第一透鏡40與第二透鏡42。第一透鏡40，例如可為用以使物鏡16所轉換的平行光成像的凸透鏡。又，第二透鏡42，例如可為用以實現消色差的消色差透鏡(achromatic lens)。如第4圖所示，成像鏡26可從光的入射側起，依第一透鏡40、第二透鏡42的順序配置。
於第4圖中，若從成像鏡26的光的入射側起，到第二透鏡42為止的距離L1變更，則成像鏡26的焦點位置亦會變更。在此，成像鏡26為了讓通過該成像鏡26的光成像在攝像部28上，可因應物鏡16的倍率來變更距離L1。成像鏡26應該調整的距離L1，事先經實驗決定即可。成像鏡26，例如為了與作為物鏡切換部18的換鏡轉盤的旋轉連動，以移動第一透鏡40等，可用未圖示的彈性構件或止擋件(stopper)，來實現焦點調整功能。
此處，穿透光用成像鏡26a與反射光用成像鏡26b同樣地，包含相同的第一透鏡40與第二透鏡42。一般來說，成像鏡26可因通過光的波長的不同，產生倍率相異的倍率色像差現象已為一般所知。具體而言， e線與g線相比，會因透鏡而具難以折射的性質。因此，即使在拍攝相同的被攝體的情況下，與用e線拍攝的圖像相比，用g線拍攝的圖像可拍攝成稍小的影像。
在此，實施形態之反射光用成像鏡26b與穿透光用成像鏡26a，可分別具備一色倍率調整功能，與由物鏡切換部18所作之切換連動以調整色倍率。於第4圖中，若第一透鏡40與第二透鏡42間的距離L2變更，成像鏡26的放大率亦會變更。在此，成像鏡26，為了讓用穿透光拍攝的圖像與用反射光拍攝的圖像的倍率相同，而變更第一透鏡40與第二透鏡42間的距離L2。成像鏡26應該調整的距離L2，事先經實驗決定即可。成像鏡26，例如為了與作為物鏡切換部18的換鏡轉盤的旋轉連動，以移動第一透鏡40與第二透鏡42等，可用未圖示的彈性構件或止擋件，來實現色倍率調整功能。
此處，成像鏡26的焦點距離亦與光的波長依存而相異。第5圖為組合了實施形態之物鏡16與成像鏡26的光學系統的光學特性之示意圖，並為表示焦點距離的波長依存性之曲線圖。於第5圖中，橫軸表示組合了物鏡16與成像鏡26的光學系統中的焦點位置偏移s，縱軸表示通過組合了物鏡16與成像鏡26的光學系統的光的波長λ。於第5圖中，g線的波長(約略436〔nm〕)可以λg表示，e線的波長(約略546〔nm〕)可以λe表示。
於第5圖中，當焦點位置偏移s為0時，組合了物鏡16與成像鏡26的光學系統的焦點，係表示處於包含在攝像部28內的攝像元件的位置。當焦點位置偏移s變得比0還大時，組合了物鏡16與成像鏡26的光學系統的焦點，係表示聚焦在超出包含在攝像部28內的攝像元件的前方。相反地，當焦點位置偏移s未滿0時，組合了物鏡16與成像鏡26的光學系統的焦點，係表示聚焦在包含在攝像部28內的攝像元件跟前。
如第5圖所示，g線的焦點位置與e線的焦點位置相互不同。更具體而言，e線的焦點位置，係位於超過g線的焦點位置的前方。在此，為了讓分別通過實施形態之反射光用成像鏡26b與穿透光用成像鏡26a的光，成像在攝像部28上，而調整分別的距離L1。
第6圖為將實施形態之物鏡16的種類與各透鏡的焦點距離及放大率以表格形式表示之圖。如第6圖所示，當將10.4〔倍〕的物鏡16的g線的焦點距離設為a〔mm〕、成像鏡26的g線的焦點距離設為A〔mm〕時，g線的放大率可由A/a〔倍〕求得。此處，將20.8〔倍〕的物鏡16的g線的焦點距離設成b此點，係與將10.4〔倍〕的物鏡16的g線的焦點距離設成a〔mm〕不同。因此，當成像鏡26的g線的焦點距離設為A〔mm〕時，則g線的放大率可由A/b〔倍〕求得。因為a與b為不同值，所以A/a與A/b亦成為不同值。
在此，變更第4圖中的距離L2，將成像鏡26的g線的焦點距離變更成A’=A×b/a。藉此，A/a與A’/b的倍率變得相同。這同樣適用於e線。如此一來，藉由事先經實驗決定第6圖所示的表的構成要素，以設計外觀檢查裝置100，而可以吸收由物鏡16的倍率變更或用於圖像形成的光的波長的差異導致的光學特性，並能夠提供容易進行缺陷檢查的圖像。
如以上說明所述，根據實施形態之外觀檢查裝置100，可以高速化光罩14的檢查。尤其，由於可同時地將光罩14的穿透圖像與反射圖像提供給操作者，因此能夠提升光罩14的缺陷檢查的精度。再者，藉由以相同的攝像元件拍攝光罩14的穿透圖像與反射圖像，能夠實現外觀檢查裝置100的成像頭部的小型化及輕量化。
以上，基於實施形態對本發明進行了說明。本領域技術人員 可理解實施形態為例示，該等各構成要素或各處理程序(processing process)的組合上，能夠存在各種變形例，並且那樣的變形例亦屬於本發明的範圍內。以下，針對該些變形例加以說明。
(第一變形例)
第7圖為實施形態的第一變形例之外觀檢查裝置102的內部構成之示意圖，特別是表示成像頭部的光學系統之示意圖。第一變形例之外觀檢查裝置102，係包含穿透照明光源10、反射照明光源12、光罩14、第一物鏡16a、第二物鏡16b、物鏡切換部18、分光部20、穿透光用成像鏡26a、反射光用成像鏡26b、攝像部28、反射照明視場光闌30及準直透鏡32。分光部20，係包含第一雙色鏡22a、第二雙色鏡22b及反射部24。以下，於第一變形例之外觀檢查裝置102中，對與實施形態之外觀檢查裝置100重複的部分，適當地省略或簡略化其說明。
第一變形例之外觀檢查裝置102，與實施形態之外觀檢查裝置100不同，不包含四分之一波長板36及光學構件38。取而代之的是，第一變形例之第一雙色鏡22a，可100%反射g線、50%反射/50%通過e線。第二雙色鏡22b及反射部24，分別與實施形態之第二雙色鏡22b及反射部24相同。
因此，從反射照明光源12所照射的e線，50%透過第一雙色鏡22a中，可通過物鏡16而反射在光罩14上。反射在光罩14上的e線，可再通過物鏡16而抵達第一雙色鏡22a。抵達至第一雙色鏡22a的e線，再進一步僅50%反射在第一雙色鏡22a，而朝向第二雙色鏡22b。
如此一來，於第一變形例之外觀檢查裝置102中，從反射照明光源12所照射的e線之中，抵達攝像部28的e線，變成25%。此乃與在實施形態之外觀檢查裝置100的情況下，抵達攝像部28的e線為50%者 相比，效率將會變得降低。然而，第一變形例之外觀檢查裝置102，因為不需要四分之一波長板36及光學構件38，所以可以抑制製造成本。又，攝像部28係由於與g線相比，對於e線的光敏度較高，因此還可以彌補抵達攝像部28的e線的線量降低。
(第二變形例)
於上述的說明中，針對分光部20中，分離而存在第一雙色鏡22a、第二雙色鏡22b及反射部24的情況加以說明。可替代地，一體化第一雙色鏡22a、第二雙色鏡22b及反射部24，來形成分光部20亦可。
第8圖為第二變形例之分光部21的剖面之示意圖。第二變形例之分光部21，係包含三角棱鏡(triangular prism)44a、第一菱形棱鏡(rhomboid prism)44b、第二菱形棱鏡44c、光學構件38及雙色濾光片46。如第8圖所示，第二變形例之分光部21，係利用三角棱鏡44a與第一菱形棱鏡44b以固定光學構件38，並且利用第一菱形棱鏡44b與第二菱形棱鏡44c以固定雙色濾光片46。如此一來，與各構件分離的情況相比，藉由將構成構件一體形成，能夠抑制分光部21的光軸的偏移。又，平行光通過的區域的多數，由於可利用高折射率的玻璃填滿，因此還可以抑制像面彎曲。
(第三變形例)
於上述中，成像鏡26的焦點距離的波長依存性，針對第5圖所示曲線圖的情況加以說明。第5圖所示曲線圖，穿透光的波長相對於λg中的焦點位置偏移s的變化率，即(ds/dλ) λg幾乎為0。同樣地，反射光的波長的λe中的焦點位置偏移s的變化率，即(ds/dλ) λe亦幾乎為0。在這種 情況下，是意指穿透照明光源10所照射的光的波長以λg為中心，即使多少具有一些振幅，其焦點距離fg卻幾乎不變。同樣地，亦意指反射照明光源12所照射的光的波長以λe為中心，即使多少具有一些振幅，其焦點距離fe卻幾乎不變。
一般來說，由透鏡群所構成的光學系統的光學特性，係取決於構成光學系的各透鏡的折射率或阿貝數(Abbe number)。因此，藉由物鏡16與成像鏡26的組合，可能會有難以實現如第5圖所示的光學特性的情況。
在此，於第三變形例之外觀檢查裝置中，物鏡16與成像鏡26所成光學系，係在通過該光學系的光的波長λ為第一軸，焦點位置偏移s為第二軸的曲線圖中，具有下列關係式：(ds/dλ)λg<T且(ds/dλ)λe<T…(1)成立的光學特性。此處，λg表示穿透光的波長，λe表示反射光的波長、d表示微分演算子，T表示預定閾值。
第9圖為第三變形例之成像鏡26的光學特性之示意圖。如第9圖所示，第三變形例之成像鏡26，亦與實施形態之成像鏡26相同地，穿透光的波長相對於λg中的焦點距離的變化率，即(ds/dλ)λg幾乎為0。
另一方面，第三變形例之成像鏡26，係如第9圖所示，與實施形態之外觀檢查裝置100不同，反射光的波長的λe中的焦點位置偏移s的變化率的絕對值，具有比0還大的數值。因此，反射照明光源12所照射的光的波長以λe為中心，多少具有一些振幅，因波長的不同，在焦點fe的位置上，多少會產生一些誤差。然而，如關係式(1)所示，只要(ds/dλ) λe未滿預定閾值T，則焦點fe的誤差為可忽略的範圍。
從而，「預定閾值T」，是指用以決定由光源的波長帶寬有所 差別所導致的成像鏡26的焦點距離f的誤差，是否處於容許範圍內的基準閾值。閾值T的數值，可以考慮穿透照明光源10或反射照明光源12的頻帶寬度、與外觀檢查裝置100的檢查對象的大小而經實驗規定之。根據本案發明人的實驗，在第三變形例之外觀檢查裝置中，可得知閾值T的數值係介於5000~8000左右，較佳為介於6000~7000左右，更佳為設為6670左右即可。
如此一來，與實施形態之成像鏡26相比，第三變形例之成像鏡26，具有光學設計變得較為容易此點的效果。
(第四變形例)
於上述中，針對以成像鏡26的透鏡構成實現色倍率的調整功能的情況加以說明。可替代地，色倍率的調整亦可藉由圖像處理而實現。此乃例如設置未圖示的圖像處理處理器(Image processing processor)，基於表示物鏡16的倍率與光的波長的資訊，能夠藉由放大/縮小攝像部28所拍攝的圖像來實現。圖像的放大/縮小，使用既知的雙線性(bilinear)、雙三次元(bicubic)、樣條內插演算法(spline interpolation algorithm)或線性內插演算法即可。藉此，可簡化成像鏡26的透鏡構成，能夠提升作為光學系統全體的強健性(robustness)。
10‧‧‧穿透照明光源
12‧‧‧反射照明光源
14‧‧‧光罩
16a‧‧‧第一物鏡
16b‧‧‧第二物鏡
18‧‧‧物鏡切換部
20‧‧‧分光部
22a‧‧‧第一雙色鏡
22b‧‧‧第二雙色鏡
24‧‧‧反射部
26a‧‧‧穿透光用成像鏡
26b‧‧‧反射光用成像鏡
28‧‧‧攝像部
30‧‧‧反射照明視場光闌
32‧‧‧準直透鏡
34‧‧‧遮光構件
36‧‧‧四分之一波長板
38‧‧‧光學構件
100‧‧‧外觀檢查裝置

Claims (8)

  1. 一種外觀檢查裝置，係包含：一穿透照明光源，供以照射穿透一光罩；一反射照明光源，將光反射於該光罩，並照射於該穿透照明光源的照射中；一物鏡，將穿透該光罩的穿透光與在該光罩反射的反射光，轉換成平行光；一分光部，將該物鏡所轉換的平行光，分離成穿透光與反射光；一穿透光用成像鏡，將該分光部所分離的穿透光成像；一反射光用成像鏡，將該分光部所分離的反射光成像；以及一攝像部，拍攝該穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與該反射光用成像鏡所成像的反射光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之外觀檢查裝置，其中，該攝像部，係將該穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與該反射光用成像鏡所成像的反射光，分別於相同攝像元件的相異區域進行拍攝。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之外觀檢查裝置，更包含一遮光構件，以抑制該穿透光用成像鏡所成像的穿透光、與該反射光用成像鏡所成像的反射光間的串擾。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之外觀檢查裝置，其中，該物鏡具有倍率相異的複數片透鏡；該外觀檢查裝置更包含一物鏡切換部，切換該複數片透鏡；該穿透光用成像鏡與該反射光用成像鏡係分別具備焦點調整功能，與由該物鏡切換部所作之透鏡的切換連 動以調整焦點位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之外觀檢查裝置，其中，該反射光用成像鏡與該穿透光用成像鏡係分別具備色倍率調整功能，與由該物鏡切換部所作之切換連動以調整色倍率。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之外觀檢查裝置，其中，由該物鏡與該反射光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性、和由該物鏡與該穿透光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性，係在通過光的波長λ為第一軸，焦點位置偏移s為第二軸的曲線圖中，將該穿透光的波長當作λg，該反射光的波長的λe、d當作微分演算子，T當作預定閾值，則(ds/dλ)λg<T且(ds/dλ)λe<T的關係成立。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之外觀檢查裝置，其中，由該物鏡與該反射光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性、和由該物鏡與該穿透光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性，係在通過光的波長λ為第一軸，焦點位置偏移s為第二軸的曲線圖中，將該穿透光的波長當作λg，該反射光的波長的λe、d當作微分演算子，T當作預定閾值，則(ds/dλ)λg<T且(ds/dλ)λe<T的關係成立。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之外觀檢查裝置，其中，由該物鏡與該反射光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性、和由該物鏡與該穿透光用成像鏡所組成的光學系統的光學特性，係在通過光的波長λ為第一軸，焦點位置偏移s為第二軸的曲線圖中，將該穿透光的波長當作λg，該反射光的波長的λe、d當作微分演算子，T當作預定閾值，則(ds/dλ)λg<T且(ds/dλ)λe<T的關係成立。
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