WO2011121694A1 - 検査装置、及び検査方法 - Google Patents

検査装置、及び検査方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2011121694A1
WO2011121694A1 PCT/JP2010/007351 JP2010007351W WO2011121694A1 WO 2011121694 A1 WO2011121694 A1 WO 2011121694A1 JP 2010007351 W JP2010007351 W JP 2010007351W WO 2011121694 A1 WO2011121694 A1 WO 2011121694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
inspection apparatus
optical system
inspection
substrate
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/007351
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
瑞希 奥
野口　稔
広志 川口
高橋　和夫
啓 志村
Original Assignee
株式会社 日立ハイテクノロジーズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社 日立ハイテクノロジーズ
Priority to JP2012507925A priority Critical patent/JPWO2011121694A1/ja
Priority to US13/579,965 priority patent/US20130148113A1/en
Publication of WO2011121694A1 publication Critical patent/WO2011121694A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • 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
    • 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
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • 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
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/062—LED's
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides

Definitions

  • the present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a substrate.
  • the present invention relates to a surface inspection apparatus for detecting defects such as minute foreign matters and scratches on a semiconductor wafer.
  • Patent Document 1 that collects and irradiates illumination light on the surface of a sample and detects light scattered by surface roughness or defects can be cited.
  • Patent Documents 2 and 3 are cited as inspection apparatuses using LEDs as light sources.
  • Patent Document 4 can be cited.
  • Patent Document 5 is given as another prior art of the surface inspection apparatus.
  • the LED is a surface light emitting element
  • problems that it is difficult to focus on a minute region like a laser light source, and that the shape and light intensity distribution of the light emitting element are complicated.
  • the present invention has the following features.
  • the first feature of the present invention is that it has an LED light source (for example, a light-emitting element using electroluminescence), irradiates the emitted light onto the sample surface through a fiber, and forms an image of the scattered light on a plurality of pixel sensors.
  • an LED light source for example, a light-emitting element using electroluminescence
  • irradiates the emitted light onto the sample surface through a fiber and forms an image of the scattered light on a plurality of pixel sensors.
  • the influence of surface roughness is spatially removed to detect scattered light caused by defects with higher sensitivity than in the past.
  • the second feature of the present invention is that the scattered light is imaged on an image intensifier and has a plurality of pixel sensors such as TDI and CCD which are lens-coupled. To prevent it, it is to shift the image intensifier.
  • the third feature of the present invention is that it has at least one LED light source and a waveguide member that guides light from the LED light source.
  • a fourth feature of the present invention is that the irradiation optical system includes an optical element that diffuses light from the LED light source between the LED light source and the waveguide member.
  • a fifth feature of the present invention is that the waveguide member is a fiber or an iris.
  • a sixth feature of the present invention is that the waveguide member is a single core fiber.
  • a seventh feature of the present invention is that the waveguide member is a multi-core fiber.
  • the eighth feature of the present invention is that cores are arranged in a straight line at the substrate-side end of the multi-core fiber.
  • a ninth feature of the present invention is to have a first LED light source having a first wavelength and a second LED light source having a second wavelength.
  • a tenth feature of the present invention is that the irradiation optical system includes a reflection optical system.
  • a first multicore fiber that guides first light from the first LED light source
  • a second multicore fiber that guides second light from the second LED light source.
  • the core of the first multi-core fiber and the core of the second multi-core fiber that guides the second light from the second LED light source are alternately arranged at the end on the substrate side. There is in being.
  • the twelfth feature of the present invention is that the core of the first multi-core fiber and the core of the second multi-core fiber that guides the second light from the second LED light source are at the end on the substrate side. It is that they are randomly arranged.
  • the thirteenth feature of the present invention resides in having a cylindrical lens for condensing light that has passed through the waveguide member.
  • the fourteenth feature of the present invention is that it has an optical element that adjusts the polarization of light that has passed through the waveguide member.
  • a fifteenth feature of the present invention is a detection optical system that detects light from the substrate, the detection optical system is an imaging optical system, and the detection optical system includes a sensor having a plurality of pixels. There is.
  • the sixteenth feature of the present invention is that it has an amplifying element for amplifying light from the substrate, and the sensor detects light amplified by the amplifying element.
  • the seventeenth feature of the present invention is that it has a moving part for moving the amplifying element.
  • the eighteenth feature of the present invention resides in having an optical element that spatially divides between the sensor and the amplifying element.
  • a twentieth feature of the present invention resides in that the averaged light is condensed into a linear shape and irradiated onto the substrate.
  • a twenty-first feature of the present invention resides in that a region of the amplifying element that is exposed to light from the substrate is changed.
  • the twenty-second feature of the present invention is that the amplified light is spatially divided and imaged.
  • the complicated light intensity distribution of an LED light source is eliminated, and the test
  • an inspection apparatus having the following effects can be realized.
  • the following effects may be played independently or may be played simultaneously.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a surface inspection apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. The figure which showed the positional relationship of an illumination spot and a detection optical system. Schematic of a detection optical system using a diffraction grating.
  • FIG. The figure which shows the magnitude
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a detection system of Example 2. Schematic of the illumination system of Example 3. Schematic of the core arrangement method of the multi-core fiber in Example 4.
  • FIG. Schematic of the illumination system of Example 5. Schematic of the illumination system of Example 6.
  • FIG. 10 is a schematic view of a surface inspection apparatus in Example 7. The enlarged view of the light quantity adjustment part in Example 7.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic diagram of a light amount adjustment evaluation apparatus in Example 7. The enlarged view of the multiplexer in Example 7.
  • FIG. 1 is a schematic view of a surface inspection apparatus according to the first embodiment.
  • LED light sources 10a and 10b for illumination diffusers 11a and 11b, lenses 12a and 12b, optical fibers 13a and 13b, a sample stage 101, a stage drive unit 102, and a multi-pixel sensor 104 that detects scattered light.
  • a signal processing unit 105 an overall control unit 106 that performs various controls described later, a mechanical control unit 107, an information display unit 108, an input operation unit 109, a storage unit 110, and the like.
  • the stage drive unit 102 includes a rotation drive unit 111 that rotates the sample stage 101 around the rotation axis, a vertical drive unit 112 that moves in the vertical direction, and a slide drive unit 113 that moves in the radial direction of the sample.
  • the sample 100 is irradiated with light from the LED light sources 10a and 10b for illumination using optical fibers 13a and 13b, which are examples of waveguide members, and foreign matter and defects present on the sample surface or in the vicinity of the surface, and the sample surface.
  • the scattered, diffracted, or reflected light is collected by the detection optical system 116 and imaged on the multi-pixel sensor 104 to be detected.
  • the sample stage 101 supports the sample 100 such as a wafer, and the illumination light relatively moves on the sample 100 by moving the sample stage 101 horizontally by the slide drive unit 113 while rotating the sample stage 101 by the rotation drive unit 111. Scan in a spiral.
  • the light scattered by the unevenness of the sample surface is continuous, and the scattered light due to the defect is generated in a pulse manner, and shot noise of the light generated continuously becomes a noise component of the surface inspection apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between the illumination spot and the detection optical system.
  • FIG. 1 Although one multi-pixel sensor is illustrated in FIG. 1, the number of sensors is not limited as in FIG. 2, and at least one of the azimuth angle ⁇ and the elevation angle ⁇ from the illumination light 202 is different. It suffices if a detector is arranged.
  • the detection optical system forms an image of the first real image of the scattered light on the diffraction grating 303 by the imaging optical system 301 as shown in FIG.
  • the second imaging optical system 302 may enlarge and form an image on the multi-pixel sensor 104c.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the detection unit circuit.
  • the generated scattered light is detected by the plurality of pixel sensors 104, and the signal processing unit 105 passes the BPF (band pass filter 402) and the LPF (low pass filter 405), and separates them into a high frequency component and a low frequency component, respectively.
  • BPF band pass filter 402
  • LPF low pass filter 405
  • Each signal is corrected by the amplifiers 403 and 406 so as to have the same sensitivity as the other channels, converted into digital signals by the analog / digital converters 404a and 404b, and stored in the storage unit 407 of the computer.
  • the signal intensity may be corrected using the amplifier 401.
  • Examples of the effects of using LEDs in place of lasers in surface inspection apparatuses include the following.
  • the following effects may be played independently or may be played simultaneously.
  • the light source of the surface inspection apparatus has a long life.
  • the light emitted from the LED light sources 10a and 10b for illumination is diffused by the diffusion plates 11a and 11b.
  • light is introduced into the single core optical fibers 13a and 13b using the lenses 12a and 12b.
  • the optical fibers 13a and 13b may be multimode fibers.
  • the multi-mode fiber has a large core diameter, the light loss at the fiber end face can be reduced even with LED light that cannot be spot condensed.
  • the intensity is further averaged and the peak of specific light intensity is alleviated.
  • a condensing lens 15 is arranged at the end of the fiber, and is condensed and irradiated on the sample surface.
  • the condensing lens 15 may be a cylindrical lens in order to illuminate linearly.
  • the polarizer 16 may be passed.
  • the polarizer 16 can be rotated to adjust the direction of polarization.
  • the light intensity distribution on the sample surface may be measured in advance, and the signal may be normalized based on the intensity distribution.
  • a parabolic mirror is used instead of the transmission type detection optical system using the condensing lens 15 or the like in the optical path after the optical fiber. It is better to use a reflective optical system using
  • Another problem when using an LED is that because the LED is surface emitting, spot irradiation cannot be performed on the sample surface, and an image is formed with a certain size according to the invariant of Helmholtz-Lagrange. .
  • a noise component is spatially removed and the sensitivity is increased by using an imaging detection optical system and a plurality of pixel sensors.
  • FIG. 5 is a schematic diagram relating to signals of the second embodiment.
  • FIG. 5A shows the illumination light 501 and the signal intensity on the sample surface when a laser is used as a light source as in the prior art.
  • area C is the same as that of area A.
  • the sample is rotated, and the scattered light due to the defect is detected in a pulse manner in a region B where the illumination light 501 passes through the defect 502.
  • a laser When a laser is used as a light source for illumination, it can be focused on a minute area, so that there is little scattered light due to sample surface roughness.
  • FIG. 5B shows a case where an LED is selected as the light source.
  • FIG. 6 is a diagram showing the signal intensity when a multi-pixel photosensor is used.
  • the main method for detecting minute foreign matter is to increase the amount of incident light and increase the amount of scattered light generated from the foreign matter, or to increase the inspection time and integrate scattered light.
  • the noise component is reduced by using a plurality of pixel sensors as in the second embodiment.
  • Increasing the amount of incident light may increase the temperature of the sample surface and cause damage.
  • a multi-pixel sensor is used to detect minute foreign matters while maintaining the inspection time.
  • the detection range can be spatially divided and measured, so that the light scattered by the unevenness of the sample surface can be reduced and finer defects can be detected. .
  • the required number of pixels can be calculated from the number of scattered photons by the corresponding particles and the number of scattered photons by the surface roughness.
  • the photoelectrically converted electrons are amplified using an MCP (Multi Channel Plate) 703 and incident on the fluorescent plate 704 to obtain visible light.
  • MCP Multi Channel Plate
  • the position of the image intensifier 701 is shifted by the horizontal driving unit 707 which is an example of the moving unit, and a new location is obtained as shown in FIG. To detect and amplify the light.
  • a sensor 708 for measuring the shift amount of the image intensifier 701 may be provided.
  • the limited area of the image intensifier 701 can be used effectively.
  • the scattered light is imaged in a linear shape on the image intensifier.
  • a sensor 709 that measures the angle of the image intensifier, and an angle adjustment mechanism 710 that adjusts the angle based on the sensor 709 may be provided.
  • the image intensifier can be moved while suppressing distortion of the multi-pixel sensor.
  • lens coupling is performed by dividing (dividing) the image intensifier 701 and the plurality of pixel sensors 104 by using a microarray lens 705 or the like instead of fiber coupling.
  • the image sensor system combining the image intensifier 701 and the CCD or TDI camera has been described as the multi-pixel sensor 104.
  • a multi-anode photomultiplier tube, avalanche photodiode array, CCD A linear sensor, EM-CCD (Electron Multiplying CCD), or EB-CCD (Electron Bombardment CCD) may be used.
  • Example 3 will be described.
  • parts different from the first and second embodiments will be mainly described.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the illumination system of the third embodiment.
  • a multi-core optical fiber is used for thin line illumination.
  • the light emitted from the LED light source 10a is introduced into the single core fiber 13a using the lens 12a, and the light intensity is made uniform.
  • FIG. 8 (d) is an enlarged view of the coupling portion of FIG. 8 (a).
  • the light that has been made uniform after passing through the single core fiber 13a is converted into parallel light by the parallel light lens 807 and introduced into the multi-core fiber 801 by the micro lens 808 so as not to lose the light.
  • the position (focal position) where the parallel light is collected by the microlens 808 exists on the end face of the multi-core fiber 801.
  • the fiber terminal portion 803 arranges the cores 805 arranged as shown in FIG. 8B in a ribbon shape (in other words, a linear shape or a belt shape) as shown in FIG. 8C.
  • the light is emitted linearly and further condensed on the sample surface by the condensing lens 15.
  • the condensing lens 15 may be a cylindrical lens.
  • a luminance unevenness may be reduced by installing a diffusion plate between the multi-core fiber and the sample surface.
  • the cores may be arranged regularly such that the center of the fiber start end portion is the center of the end end portion, and the fibers are sequentially arranged outward. You may arrange at random regardless of order.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the illumination system of the fifth embodiment.
  • the light is reflected by a total reflection optical system (for example, a concave mirror 1005, which is a kind of mirror 1005, and a mirror 1006) and condensed on the sample 100 via the polarizer 16.
  • a total reflection optical system for example, a concave mirror 1005, which is a kind of mirror 1005, and a mirror 1006
  • thin line illumination when thin line illumination is performed using a plurality of LEDs having different wavelengths and a multi-core fiber, they may be coupled by a single-core fiber part or a multi-core fiber part.
  • the influence of chromatic aberration can be prevented. Further, by using different wavelengths, it is possible to efficiently detect defects having wavelength dependency.
  • an iris 1102 for light selection which is another example of the waveguide member, is used instead of the optical fiber. It may be installed behind the condensing lens 1101, and only a desired light intensity distribution region may be taken out, condensed by the condensing lens 15, and condensed on the sample surface via the polarizer 16.
  • a light condensing reflecting mirror 1103 is disposed from the back to the side of the light source, and a fiber condensing lens in front of the LED. Light may be introduced into the fiber 13a using 12a.
  • FIG. 12 is a schematic view of a surface inspection apparatus in Example 7.
  • illumination LED light sources 10a and 10b As shown in FIG. 12, illumination LED light sources 10a and 10b, diffuser plates 11a and 11b, lenses 12a and 12b, optical fibers 13a and 13b, intensity adjustment stages 19a and 19b, multiplexer 14, and multi-core fiber having the same intensity.
  • the stage drive unit 102 includes a rotation drive unit 111 that rotates the sample stage 101 around the rotation axis, a vertical drive unit 112 that moves in the vertical direction, and a slide drive unit 113 that moves in the radial direction of the sample.
  • the light from the LED light sources 10a, 10b for illumination is introduced into optical fibers 13a, 13b, which are examples of waveguide members, and the light from a plurality of LEDs is combined by the multiplexing unit 14 to increase the luminance.
  • the emitted light is introduced into the multi-core fiber 18 through the coupling portion 17.
  • the sample 100 is irradiated with the lens 15.
  • the detection optical system 116 collects the scattered, diffracted or reflected light on the sample surface or in the vicinity of the sample surface and the sample surface, and forms an image on the multi-pixel sensor 104 for detection. .
  • FIG. 12 shows one multi-pixel sensor, but the number of sensors is not limited.
  • the sensor may be a single channel PMT or a photodiode instead of a plurality of pixels.
  • the sample stage 101 supports the sample 100 such as a wafer, and the illumination light relatively moves on the sample 100 by moving the sample stage 101 horizontally by the slide drive unit 113 while rotating the sample stage 101 by the rotation drive unit 111. Scan in a spiral.
  • the time for which light is irradiated is different between the central portion and the outer peripheral portion of the sample 100.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of a light intensity adjustment mechanism used to make the SN ratio uniform and prevent sample damage.
  • the light intensity adjusting stage 19a is used to change the position of the fiber incident end with respect to the focal position of the lens 12a, thereby adjusting the amount of light incident on the fiber 13a.
  • the position of the condenser lens or the light source may be adjusted simultaneously or independently instead.
  • a moving stage using a piezo element is preferable because it can be finely adjusted, but a ball screw system may be used.
  • the same effect can be obtained by changing the amount of current flowing to the light source to change the light emission intensity of the light source.
  • the fiber condensing lens 12a preferably has a short focal point and a high NA.
  • an aspheric lens is used as the fiber condensing lens 12c as shown in FIG. In combination, the light utilization efficiency is higher when the light is condensed on the fiber end face after collimation.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a light quantity adjustment evaluation apparatus used in the seventh embodiment.
  • the intensity of light passing through the illumination LED light source 10a, the diffuser plate 11a, the fiber condensing lens 12a, and the optical fiber 13a is previously measured using a measuring instrument such as the power measuring instrument 20.
  • a measuring instrument such as the power measuring instrument 20.
  • the relationship between the light intensity and the stage positions of the light quantity adjustment stages 19a and 19b as shown in FIG. 14B is obtained.
  • a desired light intensity with respect to the sample position is determined from the position of the optical fiber 12a (FIG. 14 (c)).
  • FIG. 14C shows the position of the slide drive unit 113 moved in the radial direction of the sample (in other words, the position of the illumination spot formed on the sample 100) (vertical axis) and the stages of the light quantity adjustment stages 19a and 19b. It represents the relationship with the position (horizontal axis).
  • the values shown in the table of FIG. 14C are stored, and the light amount is automatically adjusted according to the sample position.
  • the relative distance between the illumination LED light source and the optical fiber 13 is changed in accordance with the operation of the transport system such as the position of the stage, and the intensity of the light irradiated to the sample is changed. I do.
  • the relative distance between the illumination LED light source and the optical fiber 13 is changed from the inner periphery to the outer periphery of the sample 100, and control for changing the intensity of light irradiated on the sample is performed. be able to.
  • the light quantity adjustment evaluation apparatus is not used, but the surface inspection apparatus shown in FIG. ) May be actually measured before the inspection.
  • FIG. 15 is an enlarged view of the fiber multiplexing unit 14.
  • LED is a surface light emitting element and has a larger directivity angle than lasers and LDs, and therefore has lower brightness than lasers and LDs.
  • the core diameter is the same for both the incident side and the outgoing side.
  • the propagation angle ⁇ is smaller than the maximum light receiving angle, so the propagation angle ⁇ can be expressed as follows.
  • Equation 5 the relationship of ⁇ for combining light without loss can be expressed by Equation 5.
  • Example 7 the same excellent effect as in Example 1 can be obtained, and further, the effect of preventing damage to the sample while making the SN ratio uniform can be achieved.
  • the two illumination LED light sources 10a and 10b are used.
  • the number of illumination LED light sources may be one.
  • the intensity of the two LED light sources for illumination 10a and 10b may be different.
  • the wavelengths of the two LED light sources for illumination 10a and 10b may be different from each other.
  • an optical system that reduces the influence of chromatic aberration may be combined as in the fifth embodiment.
  • Example 1 the same excellent effect as in Example 1 can be obtained, and the sample can be prevented from being damaged while the S / N ratio is made uniform, and the influence of chromatic aberration can be prevented. Can be detected.
  • the inspection object is not limited to a semiconductor wafer, and can be applied to inspection of a substrate such as a hard disk substrate or a liquid crystal substrate.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

　表面検査装置において照明用光源として、光源にＬＥＤを用いた場合、光を試料表面上にレンズで集光したとき、面発光のため、スポット集光できず、発光素子の形状及び複雑な輝度ムラを反映し、広い領域を照明してしまう。また、信号強度の校正が困難で、ノイズとなる表面ラフネスによる散乱光が多く発生し、微小な欠陥による散乱光を取得できないという課題がある。　ＬＥＤ光源の光を拡散板，ファイバを通じて光を平均化させて試料表面に照射する。試料表面や異物による散乱光をイメージインテンシファイア上に結像させ、レンズカップリングしたＴＤＩやＣＣＤなどの複数画素センサで検出する。空間的に表面ラフネスによる散乱光を除去して感度良く異物の散乱光を検出できる。イメージインテンシファイアの感度低下による信号強度低下を防ぐために、イメージインテンシファイアをシフトすることができる機構を有する。

Description

検査装置、及び検査方法
　本発明は、基板を検査する検査装置，検査方法に関する。
　例えば、半導体ウェハ上の微小な異物や傷等の欠陥を検出する表面検査装置に関する。
　半導体基板や薄膜基板などの製造ラインにおいて、製品の歩留まりを維持・向上するために、半導体基板や薄膜基板などの表面に存在する欠陥の検査が行われている。
　このような表面検査装置の先行技術としては、試料表面に照明光を集光して照射し、表面ラフネスや欠陥によって散乱する光を検出する特許文献１が挙げられる。
　また、光源にＬＥＤを用いた検査装置としては、特許文献２，特許文献３が挙げられる。
　また、光ファイバに関する技術としては、特許文献４が挙げられる。
　また、表面検査装置の他の先行技術としては、特許文献５が挙げられる。
特開２００５－３４４７号公報 特開２００８－１５３６５５号公報 特開２００８－２７７５９６号公報 米国特許第７６２７００７号 米国特許第７５４８３０８号
　しかし、ＬＥＤは面発光素子のためレーザ光源のように、微小領域に集光することが難しいことや、発光素子の形状及び光強度分布が複雑であるという課題がある。
　そのため、検査に用いるには、細線照明が困難なために、試料表面の表面ラフネスによるノイズが大きくなることや、複雑な光強度分布に合わせて信号強度の校正が必要であるが非常に困難な場合もある点については考慮がなされていなかった。
　本発明は以下の特徴を有する。
　なお、本発明は以下の特徴をそれぞれ独立して備える場合もあれば、複合して備える場合もある。
　本発明の第１の特徴は、ＬＥＤ光源（例えば、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子）を有し、その出射光をファイバを通じて、試料表面に照射し、散乱光を複数画素センサ上に結像させ、空間的に表面ラフネスによる影響を除去して従来に比べて感度良く欠陥による散乱光を検出することにある。
　本発明の第２の特徴は、散乱光をイメージインテンシファイア上に結像させ、レンズカップリングしたＴＤＩやＣＣＤなどの複数画素センサを有し、イメージインテンシファイアの感度低下による信号強度低下を防ぐために、イメージインテンシファイアをシフトすることにある。
　本発明の第３の特徴は、少なくとも１つ以上のＬＥＤ光源と前記ＬＥＤ光源からの光を導く導波部材とを有することにある。
　本発明の第４の特徴は、前記照射光学系は、前記ＬＥＤ光源と、前記導波部材との間に、前記ＬＥＤ光源からの光を拡散させる光学素子を有することにある。
　本発明の第５の特徴は、前記導波部材は、ファイバ、またはアイリスであることにある。
　本発明の第６の特徴は、前記導波部材は、シングルコアファイバであることにある。
　本発明の第７の特徴は、前記導波部材は、マルチコアファイバであることにある。
　本発明の第８の特徴は、前記マルチコアファイバの前記基板側の端部は、コアが直線状に配列されていることにある。
　本発明の第９の特徴は、第１の波長を有する第１のＬＥＤ光源と、第２の波長を有する第２のＬＥＤ光源と、を有することにある。
　本発明の第１０の特徴は、前記照射光学系は反射光学系を含むことにある。
　本発明の第１１の特徴は、前記第１のＬＥＤ光源からの第１の光を導く第１のマルチコアファイバと、前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバと、を有し、前記第１のマルチコアファイバのコアと、前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバのコアとは、前記基板側の端部において交互に配置されていることにある。
　本発明の第１２の特徴は、前記第１のマルチコアファイバのコアと、前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバのコアとは、前記基板側の端部においてランダムに配置されていることにある。
　本発明の第１３の特徴は、前記導波部材を通過した光を集光するシリンドリカルレンズを有することにある。
　本発明の第１４の特徴は、前記導波部材を通過した光の偏光を調節する光学素子を有することにある。
　本発明の第１５の特徴は、前記基板からの光を検出する検出光学系を有し、前記検出光学系は結像光学系であり、前記検出光学系は、複数の画素を有するセンサを有することにある。
　本発明の第１６の特徴は、前記基板からの光を増幅する増幅素子を有し、前記センサは前記増幅素子によって増幅された光を検出することにある。
　本発明の第１７の特徴は、前記増幅素子を移動させる移動部を有することにある。
　本発明の第１８の特徴は、前記センサと前記増幅素子との間を空間的に分割する光学素子を有することにある。
　本発明の第１９の特徴は、基板の検査方法において、少なくとも１つ以上のＬＥＤ光源からの光を平均化して基板に照射することにある。
　本発明の第２０の特徴は、前記平均化された光を線状に集光し、前記基板へ照射することにある。
　本発明の第２１の特徴は、前記増幅素子における前記基板からの光の当たる領域を変えることにある。
　本発明の第２２の特徴は、前記増幅された光を空間的に分割し、結像することを特徴とすることにある。
　本発明によれば、ＬＥＤ光源の複雑な光強度分布を解消して、ＬＥＤ光源を用いた検査装置を実現できる。その結果、以下の効果を奏する検査装置を実現できる。なお、以下の効果は独立して奏される場合もあれば、同時に奏される場合もある。
（１）長寿命である。
（２）安価である。
（３）光源自体の大きさ以外に、電源及び冷却器などのスペースが不要になるため省スペースである。それに伴い消費される電力も少なくすることができる。
（４）ＬＥＤは連続発光させることができるので、高エネルギー密度の短パルスレーザのように試料表面や光学素子を損傷させにくい。
実施例１の表面検査装置の概略図。 照明スポットと検出光学系の位置関係を示した図。 回折格子を利用した検出光学系の概略図。 検出部回路概略図。 従来技術の照明スポットの大きさと信号強度を示す図。 複数画素の光センサを用いた場合の信号強度を示す図。 実施例２の検出系の概略図。 実施例３の照明系の概略図。 実施例４におけるマルチコアファイバのコア配列方法の概略図。 実施例５の照明系の概略図。 実施例６の照明系の概略図。 実施例７における表面検査装置の概略図。 実施例７における光量調整部の拡大図。 実施例７における光量調整評価装置の概略図。 実施例７における合波器の拡大図。
　以下、図面を用いて発明の実施例を説明する。
　図１は実施例１の表面検査装置の概略図である。
　図１に示すように、照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂ，拡散板１１ａ，１１ｂ，レンズ１２ａ，１２ｂ，光ファイバ１３ａ，１３ｂ，試料ステージ１０１，ステージ駆動部１０２，散乱光を検出する複数画素センサ１０４，信号処理部１０５，後述する様々な制御を行う全体制御部１０６，メカ制御部１０７，情報表示部１０８，入力操作部１０９，記憶部１１０等を備えている。
　ステージ駆動部１０２は、回転軸を中心に試料ステージ１０１を回転させる回転駆動部１１１，垂直方向に移動する垂直駆動部１１２，試料の径方向に移動させるスライド駆動部１１３を備えている。
　照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂからの光を導波部材の一例である光ファイバ１３ａ，１３ｂを用いて試料１００に照射し、試料表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥、及び試料表面で、散乱，回折、又は反射された光を検出光学系１１６により捕集し、複数画素センサ１０４上に結像して検出する。
　試料ステージ１０１は、ウェハ等の試料１００を支持しており、試料ステージ１０１を回転駆動部１１１により回転させつつスライド駆動部１１３によって水平に移動させることで、相対的に照明光が試料１００上を渦巻状に走査する。
　したがって、試料表面の凹凸によって散乱される光は連続的，欠陥による散乱光はパルス的に発生し、連続的に発生する光のショットノイズが、表面検査装置のノイズ成分となる。
　また、本実施例では回転及び並進ステージを用いて説明しているが、２軸の並進ステージでもよい。
　図２は照明スポットと検出光学系の位置関係を示した図である。
　図１ではひとつの複数画素センサを図示したが、図２のようにセンサの数に限定はなく、それぞれ照明光２０２からの方位角φ及び、仰角χの少なくとも一方が異なるように二つ以上の検出器が配置されていれば良い。
　また、検出光学系は、図１のような直線系の結像系や、図３に示すように、散乱光の第一の実像を結像光学系３０１により回折格子３０３上に結像させ、第二の結像光学系３０２によって複数画素センサ１０４ｃ上に拡大して結像させてもよい。
　図４は、検出部回路概略図である。
　発生した散乱光を複数画素センサ１０４で検出し、信号処理部１０５において、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ４０２），ＬＰＦ（ローパスフィルタ４０５）を通過し、それぞれ高周波成分と低周波成分とに分離する。
　各信号を増幅器４０３，４０６によって他のチャンネルと感度をそろえるように補正し、アナログ／デジタル変換器４０４ａ，４０４ｂでデジタル変換してコンピュータの記憶部４０７に記憶する。複数のセンサ間に感度の違いが存在する時は、増幅器４０１を使って、信号強度を補正してもよい。
　表面検査装置において、レーザの代わりにＬＥＤを用いる効果には、例えば以下のものが挙げられる。
　なお、以下の効果は独立して奏される場合もあれば、同時に奏される場合もある。
（１）表面検査装置の光源が長寿命となる。
（２）光源自体の大きさが小さくなる上に、電源及び冷却器などのスペースが不要になるため省スペースな表面検査装置を構成できる。
（３）消費電力の少ない表面検査装置を構成できる。
（４）電源及び冷却器が不要になるため高性能な表面検査装置を安価に構成できる。
（５）ＬＥＤは連続発光させることができるので、高エネルギー密度の短パルスレーザに比べて試料表面を損傷させにくい表面検査装置を構成することができる。
　ＬＥＤを用いた時の課題は面発光素子のため細線照明が困難であることや、発光素子の形状及び光強度分布が複雑であるという課題がある。
　検査に用いるには、細線照明のための光学系や、その複雑な光強度分布に合わせて信号強度の校正が必要であるが非常に困難な場合もある。
　ＬＥＤの複雑な光強度分布を平均化させるために、図１に示すように、照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂから発光した光を拡散板１１ａ，１１ｂで拡散させる。
　さらに、レンズ１２ａ，１２ｂを使って、シングルコアの光ファイバ１３ａ，１３ｂに光を導入する。
　光ファイバ１３ａ，１３ｂは、マルチモードのファイバでもよい。
　マルチモードのファイバはコア径が大きいため、スポット集光できないＬＥＤの光でもファイバ端面における光損失を低くできるという効果がある。
　ファイバ内で光は複数回反射するため、さらに強度は平均化され特異的な光強度のピークなどは緩和される。
　ファイバ終端に集光用レンズ１５を配置して試料表面上に集光して照射する。集光用レンズ１５は、線状に照明するためにシリンドリカルレンズでもよい。
　偏光をそろえるために、偏光子１６を通過させてもよい。偏光の向きを調整するために偏光子１６は回転することができる。
　試料表面上における光強度分布を予め測定しておき、その強度分布をもとに信号を規格化してもよい。
　ＬＥＤの光強度はレーザ光と比較すると小さいので、十分な散乱光強度を得るために、図１に示すように、２台以上の複数のＬＥＤを配置し、ファイバで導き、カプラ１４で結合することもできる。
　また、波長の異なる複数のＬＥＤを用いることも可能であり、この場合は、光ファイバ以後の光路には、集光用レンズ１５などを用いた透過型検出光学系の代わりに、放物面鏡を使った反射光学系を用いるとよい。
　反射光学系を用いることで、色収差の影響を防ぐことができる。異なる波長を用いることで、波長依存性を有する欠陥も効率的に検出することができる。
　次に実施例２について説明する。
　ＬＥＤを用いた時の他の課題は、ＬＥＤは面発光のため、試料表面上にスポット照射ができず、ヘルムホルツ・ラグランジュの不変式に従って、ある大きさを持って結像してしまうことである。
　そのため、ノイズとなる表面ラフネスによる散乱光が多く発生し、微小な欠陥による散乱光を取得しにくい。
　そこで、本実施例２では、結像検出光学系と複数画素センサを用いて、空間的にノイズ成分を除去して高感度化する。
　図５は、実施例２の信号に関する概略図である。
　図５（ａ）は、従来のように光源としてレーザを用いた場合の試料表面上の照明光５０１と信号強度を示している。
　領域Ａに照明光５０１が当たっているときは表面ラフネスによる散乱光のみが検出される。
　領域Ｃの場合も領域Ａの場合と同様である。
　試料を回転させ、照明光５０１が欠陥５０２を通過する領域Ｂのところで、欠陥による散乱光がパルス的に検出される。
　照明用光源としてレーザを用いると微小領域に集光することができるため、試料表面ラフネスによる散乱光が少ない。
　図５（ｂ）は光源としてＬＥＤを選択した場合を示している。
　図１に示すようにファイバ終端から出射する光をレンズで集光しても、レーザのように微小領域にスポット集光することはできない。
　そのため、レーザ光源のときと同じパワー密度で照射した場合には、図５（ｂ）に示すように、レーザの時と比較して、欠陥による散乱光強度は変化しないが、表面ラフネスによる散乱光強度が大きくなってしまう。
　図６は、複数画素の光センサを用いた場合の信号強度を示す図である。
　表面検査装置において、微小な異物を検出するための主な手法は、入射光量を増大させて、異物から発生する散乱光量を増大させるか、検査時間を増大させて散乱光を積算するか、本実施例２のように複数画素センサを用いて、ノイズ成分を減少させるかである。
　入射光量を増大させると試料表面を温度上昇させダメージを負わせるという可能性がある。
　そこで、本実施例２では、検査時間を保持したままで微小異物を検出するために、複数画素センサを用いる。
　図６に示すように、複数画素センサを用いると、検出範囲を空間的に分割して測定できるため、試料表面の凹凸によって散乱される光を減少させ、より微小な欠陥を検出することができる。
　そして、必要な画素数は対応する粒子による散乱フォトン数と表面ラフネスによる散乱フォトン数から算出することができる。
　図７は本実施例２の検出系の概略図である。
　欠陥による散乱光は微弱なのでイメージインテンシファイア（Image intensified）７０１のような増倍管によって増幅する必要がある。
　イメージインテンシファイア７０１においては、光電変換した電子をＭＣＰ（Multi Channel Plate）７０３を用いて増幅し、蛍光板７０４に入射して可視光を得る。
　これらは真空中に保持されているが、外部から進入する微量な化学物質がＭＣＰに付着し、そこへ電子が入射することで、損傷し増幅率が低下するという課題がある。
　そこで、ある一定期間経過後又は増幅率が低下したら、移動部の一例である水平駆動部７０７により、イメージインテンシファイア７０１の位置をシフトして、図７（ｂ）に示すように、新しい箇所で光を検出及び増幅する。
　なお、この際、イメージインテンシファイア７０１のシフト量を計測するセンサ７０８を設けても良い。
　この場合、限られたイメージインテンシファイア７０１の面積を有効活用することができる。
　照明光は線状照明しているため、散乱光はイメージインテンシファイア上に線状形状で結像にされる。
　水平駆動部に使用するステージは面上の位置精度が悪くても、検査には影響ない。しかし、角度精度が悪いと、複数画素センサ上でひずむので注意しなければならない。
　よって、イメージインテンシファイアの角度を計測するセンサ７０９，センサ７０９に基づき角度を調節する角度調整機構７１０を設けても良い。
　この場合、複数画素センサのひずみを抑制しつつ、イメージインテンシファイアを移動することができる。
　また、容易にシフトするため、イメージインテンシファイア７０１と複数画素センサ１０４間はファイバカップリングではなくマイクロアレイレンズ７０５などによって空間を空けて（分割して）レンズカップリングをする。
　本実施例２においては複数画素センサ１０４としてイメージインテンシファイア７０１とＣＣＤやＴＤＩカメラを組み合わせた撮像系を用いて説明したが、他に、マルチアノードの光電子増倍管，アバランシェフォトダイオードアレイ，ＣＣＤリニアセンサ，ＥＭ－ＣＣＤ（Electron Multiplying CCD），ＥＢ－ＣＣＤ（Electron Bombardment CCD）でもよい。
　次に実施例３について説明する。本実施例３では、実施例１，２と異なる部分を主に説明する。
　図８は、本実施例３の照明系の概略図である。
　図８（ａ）に示すように、細線照明をするためにマルチコアの光ファイバを用いる。
　まず、ＬＥＤ光源１０ａから出射した光はシングルコアファイバ１３ａにレンズ１２ａを用いて導入して、光強度を均一化する。
　図８（ｄ）は図８（ａ）のカップリング部の拡大図である。
　図８（ｄ）に示すように、シングルコアファイバ１３ａを通過して均一化した光は平行光用レンズ８０７によって平行光にし、光を損失しないためにマイクロレンズ８０８によってマルチコアファイバ８０１に導入する。
　ここで、マイクロレンズ８０８によって平行光が集光される位置（焦点位置）はマルチコアファイバ８０１の端面に存在している。
　ファイバ終端部８０３は図８（ｂ）のように配列していたコア８０５を図８（ｃ）のようにリボン状（言い換えるなら線状、また帯状）に並べる。
　光は線状に出射し、集光用レンズ１５によってさらに試料表面上に集光する。
　ただし、コア形状が結像するので、輝度ムラ低減のために、図８（ａ）に示すように、光はぼかして試料表面に照射する。
　このとき集光用レンズ１５はシリンドリカルレンズでもよい。
　また、マルチコアファイバから試料表面の間に拡散板を設置して輝度ムラを低減させてもよい。
　次に実施例４について説明する。
　本実施例３では、他の実施例と異なる部分を主に説明する。
　図９は、本実施例４におけるマルチコアファイバのコア配列方法の概略図である。
　コアの並べ方は、図９（ａ）や（ｂ）のように、ファイバ始端部の中心を終端部の中心にし、順番に外側に並ぶように規則正しく配置しても良いし、ファイバ始端部の並び順には無関係にランダムに並べても良い。
　次に実施例５について説明する。
　図１０は実施例５の照明系の概略図である。
　本実施例５では照射光学系において、異なる波長を有するＬＥＤ光源から光をそれぞれ導く２つのマルチコアファイバ１００１ａ，１００１ｂとを接続した後、接続した後のファイバ終端部１００２にて、図１０（ｂ）に示すように、マルチコアファイバ１００１ａ，１００１ｂのコアを交互に配置する。
　さらに、その後、全反射光学系（例えばミラーの一種である凹面鏡１００５，ミラー１００６）にて反射し、偏光子１６を介して試料１００上に集光される。
　ここで、複数の波長の異なるＬＥＤとマルチコアファイバを用いて細線照明をする場合は、シングルコアファイバ部またはマルチコアファイバ部で結合しても良い。
　シングルコアファイバ部で結合する場合は図１に示すようにカプラ１４で結合する。
　また、前述したように、ファイバ終端部のコア配列は中心部から外周部に順に規則正しく配列させても良い。
　本実施例５によれば、色収差の影響を防ぐことができる。また、異なる波長を用いることで、波長依存性を有する欠陥も効率的に検出することができる。
　次に実施例６について説明する。
　図１１は実施例６の照明系の概略図である。
　図１１（ａ）に示すように、照明用ＬＥＤ光源１０ａの発光部外周部で非常に光が強い時は、光ファイバの変わりに導波部材の他の一例である光選択用のアイリス１１０２を集光用レンズ１１０１の後ろに設置して、所望の光強度分布の領域のみ取り出し、集光用レンズ１５で集光し、偏光子１６を介して試料表面上に集光してもよい。
　さらに、図１１（ｂ）に示すように、照明用ＬＥＤ光源の光を効率よく得るために光源の背部から側面にかけて光集光用反射鏡１１０３を配置し、さらにＬＥＤ前方のファイバ集光用レンズ１２ａを用いてファイバ１３ａに光を導入してもよい。
　本実施例６によれば、照明用ＬＥＤ光源１０ａの発光部外周部で非常に光が強い時でも、検査を行うことができる。
　図１２は、実施例７における表面検査装置の概略図である。
　図１２に示すように、強度が同じ照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂ，拡散板１１ａ，１１ｂ，レンズ１２ａ，１２ｂ，光ファイバ１３ａ，１３ｂ，光量調整用ステージ１９ａ，１９ｂ，合波器１４，マルチコアファイバ結合部１７，マルチコアファイバ１８，試料ステージ１０１，ステージ駆動部１０２，散乱光を検出する複数画素センサ１０４，信号処理部１０５，全体制御部１０６，メカ制御部１０７，情報表示部１０８，入力操作部１０９，記憶部１１０等を備えている。
　ステージ駆動部１０２は、回転軸を中心に試料ステージ１０１を回転させる回転駆動部１１１，垂直方向に移動する垂直駆動部１１２，試料の径方向に移動させるスライド駆動部１１３を備えている。
　照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂからの光を導波部材の一例である光ファイバ１３ａ，１３ｂに導入し、合波部１４によって複数のＬＥＤの光を結合し、輝度を高くする。
　出射光は結合部１７を介してマルチコアファイバ１８に導入する。
　さらにレンズ１５を用いて試料１００に照射する。
　照明用光源には、指向性が高く、高輝度であるＬＤ（Laser Diode），ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）をＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂの代わりに用いても良い。
　ＬＤやＳＬＤを用いる場合は光利用効率が良いため、試料１００上でＬＥＤ光源を用いた時と同じパワー密度を得る際、光源自体の数を減らすことができ、省スペースであるという効果がある。
　試料表面上または表面近傍内部に存在する異物や欠陥、及び試料表面で、散乱，回折、又は反射された光を検出光学系１１６により捕集し、複数画素センサ１０４上に結像して検出する。
　図１２ではひとつの複数画素センサを図示したが、センサの数に限定はない。また、センサは複数画素ではなく単チャンネルのＰＭＴやフォトダイオードでもよい。
　試料ステージ１０１は、ウェハ等の試料１００を支持しており、試料ステージ１０１を回転駆動部１１１により回転させつつスライド駆動部１１３によって水平に移動させることで、相対的に照明光が試料１００上を渦巻状に走査する。
　ステージ１０１の回転数が一定の場合、試料１００の中心部と外周部では光が照射する時間が異なる。
　例えば、試料外周部でＳＮ比を高くするために入射パワーを増大させた場合、照射時間の長い試料中心部では試料表面の温度が上昇し損傷を負うという可能性がある。
　図１３は、ＳＮ比の均一化と試料の損傷を防ぐために使用する光強度調整機構部の概略図である。
　図１３（ａ）（ｂ）に示すように光強度調整用ステージ１９ａを用いて、レンズ１２ａの焦点位置に対するファイバ入射端の位置を変化させ、ファイバ１３ａに入射する光量を調節する。
　このとき、図１３（ａ）（ｂ）ではファイバ位置を移動させているが、その代わりに、集光レンズまたは光源の位置を同時または独立させて調整してもよい。
　位置の調整にはピエゾ素子を用いた移動ステージが微小な調整ができるため好ましいが、ボールネジ方式でもよい。
　また、光源に流す電流量を変化させて光源の発光強度を変化させても同じ効果を得ることができる。
　ＬＥＤは指向角が大きいため、ファイバ集光用レンズ１２ａは、短焦点かつ高ＮＡのものが望ましく、その場合は図１３（ｃ）のようにファイバ集光用レンズ１２ｃには、非球面レンズを組み合わせて、コリメート後にファイバ端面に集光した方がより光利用効率が高くなる。
　図１４は本実施例７に用いる光量調整評価装置の概略図である。
　予め、図１４に示すような評価装置を用いて、照明用ＬＥＤ光源１０ａ，拡散板１１ａ，ファイバ集光用レンズ１２ａ及び光ファイバ１３ａを通過した光の強度をパワー測定器２０などの測定機器を用いて測定し、図１４（ｂ）に示すような光強度と光量調整用ステージ１９ａ，１９ｂのステージ位置との関係を得ておく。
　次に本実施例７の表面検査装置において、試料位置に対する所望の光強度を光ファイバ１２ａの位置から決定する（図１４（ｃ））。
　図１４（ｃ）は、試料の径方向に移動させるスライド駆動部１１３の位置（言い換えるなら試料１００上に形成される照明スポットの位置）（縦軸）と、光量調整用ステージ１９ａ，１９ｂのステージ位置（横軸）との関係を表している。
　すなわち、図１４（ｂ），１４（ｃ）に表現される関係を得ることで、ある検査位置において、所望の光強度とするために、光量調整用ステージ１９ａ，１９ｂをどれだけ動かせばよいかが分かる。
　本実施例７では、検査中には図１４（ｃ）をテーブル化した値を記憶させておき、試料位置に依って自動で光量を調整する。
　すなわち、本実施例７では、ステージの位置等、搬送系の動作に対応して、照明用ＬＥＤ光源と光ファイバ１３との相対的な距離を変え、試料へ照射される光の強度を変える制御を行う。
　言い換えるなら、本実施例７では、試料１００の内周から外周に従って、照明用ＬＥＤ光源と光ファイバ１３との相対的な距離を変え、試料へ照射される光の強度を変える制御を行うと言うことができる。
　また、図１４（ｂ）の光強度とステージ位置の関係を得るために、光量調整評価装置を用いるのではなく、図１２に示す表面検査装置において、複数画素センサ１０４を用いて図１４（ｂ）に示す関係を検査前に実際に測定しておいても良い。
　図１５は、ファイバ合波部１４の拡大図である。
　ＬＥＤは面発光素子であり、レーザやＬＤと比べ指向角が大きいため、レーザやＬＤより輝度は低い。
　そこで、図１５に示すような合波器を用いて結合することが考えられるが、ファイバ結合角度γと光がファイバに入射する最大角度θを適切に設定しないと、ほとんどの光がファイバ結合直後の部分でクラッド部に吸収されてしまうという課題がある。
　図１５に示すようにファイバ結合前のファイバ内での伝播角θ′の光が、全反射しながら伝播する時、ファイバを結合する角度をγとするならば、結合後のファイバ内での伝播角βは、式１のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ただし、コア径は入射側も出射側も全て同じ径とする。
　さらに、伝播角βのモードがファイバコア内で全反射するには、伝播角βが最大受光角より小さければよいので、伝播角βは以下のように表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、比屈折率差Δは式３のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ファイバコア部２３の屈折率はｎ1、クラッド部２２の屈折率はｎ2である。
　また、空気中の光源から光がファイバに入射する角度θは式４のように表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　したがって、光が損失無く合波するためのθの関係は、式５で表現できる。
　そして、θを式５の関係を満たすように設定することで、前述した結合直後の部分での光の吸収を防ぐことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、曲げ損失など防ぐために、結合部の周辺は樹脂などによるファイバ固定部２１によってファイバの結合部周辺を固定するのが望ましい。
　また、図１２ではひとつの合波部を図示したが、この式５の関係を保つ限り、合波部の数に限定はない。
　さらに、式１～５の関係は、シングルモードのファイバでも、マルチモードのファイバでも成立する。すなわち、本実施例７では、シングルモードのファイバ，マルチモードのファイバ、双方を用いることができる。
　本実施例７では、実施例１と同様の優れた効果を奏した上で、さらにＳＮ比を均一化しつつ試料の損傷を防ぐという効果を奏することができる。
　なお、本実施例７では、２つの照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂを用いたが、照明用ＬＥＤ光源は１つであっても良い。
　また、２つの照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂの強度は異なっても良い。
　また、２つの照明用ＬＥＤ光源１０ａ，１０ｂの波長は互いに異なっても良く、その場合は実施例５のように色収差の影響を低減するような光学系を組み合わせれば良い。
　その場合は、実施例１と同様の優れた効果を奏した上で、ＳＮ比を均一化しつつ試料の損傷を防ぎ、色収差の影響を防ぐことができ、波長依存性を有する欠陥も効率的に検出することができる。
　本発明は、実施例を例として説明したが、本発明は本実施例に限定されない。
　また、本実施例は検査対象に半導体ウェハを用いて説明したが、検査対象は半導体ウェハには限定はされず、ハードディスク基板，液晶基板等の基板検査にも適用できる。
１０ａ，１０ｂ　照明用ＬＥＤ光源
１１ａ，１１ｂ　拡散板
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　ファイバ集光用レンズ
１３ａ，１３ｂ　光ファイバ
１４　カプラ
１５，１１０１　集光用レンズ
１６　偏光子
１７　結合部
１８，８０１，１００１ａ，１００１ｂ　マルチコアファイバ
１９ａ，１９ｂ　光量調整ステージ
２０　パワー測定器
２１　ファイバ固定部
２２　ファイバクラッド部
２３　ファイバコア部
１００　試料
１０１　試料ステージ
１０２　ステージ駆動部
１０３　照明光源
１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ　複数画素センサ
１０５　信号処理部
１０６　全体制御部
１０７　メカ制御部
１０８　情報表示部
１０９　入力操作部
１１０，４０７　記憶部
１１１　回転駆動部
１１２　垂直駆動部
１１３　スライド駆動部
１１６　検出光学系
２０１，２０２，５０１　照明光
２０３　第一検出光学系
２０４　第二検出光学系
３０１　第一結像光学系
３０２　第二結像光学系
３０３　回折格子
４０１，４０３，４０６　増幅器
４０２　バンドパスフィルタ
４０４ａ，４０４ｂ　アナログ／デジタル変換器
４０５　ローパスフィルタ
５０２　異物
６０１　照明スポット位置における複数画素センサの画素
７０１　イメージインテンシファイア
７０２　光電変換面
７０３　ＭＣＰ
７０４　蛍光板
７０５　マイクロアレイレンズ
７０６　散乱光が光電変換された電子
８０２　ファイバカップリング部
８０３　マルチコアファイバ終端部
８０４　マルチコアファイバ始端部断面
８０５　コア
８０６　マルチコアファイバ終端断面
８０７　平行光用レンズ
８０８　マイクロレンズ
１００２　ファイバ終端部
１００３　１００１ａのファイバコア
１００４　１００１ｂのファイバコア
１００５　凹面鏡
１００６　ミラー
１１０２　光選択用のアイリス
１１０３　光集光用反射鏡

Claims (23)

  1. 　照射光学系と検出光学系とを有し、基板の欠陥を検査する検査装置において、
    　前記照射光学系は、
    　少なくとも１つ以上のＬＥＤ光源と、
    　前記ＬＥＤ光源からの光を導く導波部材と、を有することを特徴とする検査装置。
  2. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記照射光学系は、
    　前記ＬＥＤ光源と、前記導波部材との間に、前記ＬＥＤ光源からの光を拡散させる光学素子を有することを特徴とする検査装置。
  3. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記導波部材は、ファイバ、またはアイリスであることを特徴とする検査装置。
  4. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記導波部材は、マルチモードシングルコアファイバであることを特徴とする検査装置。
  5. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記導波部材は、マルチコアファイバであることを特徴とする検査装置。
  6. 　請求項５に記載の検査装置において、
    　前記マルチコアファイバの前記基板側の端部は、コアが直線状に配列されていることを特徴とする検査装置。
  7. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　第１の波長を有する第１のＬＥＤ光源と、
    　第２の波長を有する第２のＬＥＤ光源と、を有することを特徴とする検査装置。
  8. 　請求項７に記載の検査装置において、
    　前記照射光学系は、
    　前記導波部材と前記基板との間に反射光学系を有することを特徴とする検査装置。
  9. 　請求項７に記載の検査装置において、
    　前記第１のＬＥＤ光源からの第１の光を導く第１のマルチコアファイバと、
    　前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバと、を有し、
    　前記第１のマルチコアファイバのコアと、前記第２のマルチコアファイバのコアとは、前記基板側の端部において交互に配置されていることを特徴とする検査装置。
  10. 　請求項７に記載の検査装置において、
    　前記第１のＬＥＤ光源からの第１の光を導く第１のマルチコアファイバと、
    　前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバと、を有し、
    　前記第１のマルチコアファイバのコアと、前記第２のＬＥＤ光源からの第２の光を導く第２のマルチコアファイバのコアとは、前記基板側の端部においてランダムに配置されていることを特徴とする検査装置。
  11. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記照射光学系は、
    　前記導波部材を通過した光を集光するシリンドリカルレンズを有することを特徴とする検査装置。
  12. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記照射光学系は、
    　前記導波部材を通過した光の偏光を調節する光学素子を有することを特徴とする検査装置。
  13. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記基板からの光を検出する検出光学系を有し、
    　前記検出光学系は結像光学系であり、
    　前記検出光学系は、複数の画素を有するセンサを有することを特徴とする検査装置。
  14. 　請求項１３に記載の検査装置において、
    　前記検出光学系は、
    　前記基板からの光を増幅する増幅素子を有し、
    　前記センサは前記増幅素子によって増幅された光を検出することを特徴とする検査装置。
  15. 　請求項１４に記載の検査装置において、
    　前記検出光学系は、
    　前記増幅素子を移動させる移動部を有することを特徴とする検査装置。
  16. 　請求項１４に記載の検査装置において、
    　前記検出光学系は、
    　前記センサと前記増幅素子との間を空間的に分割する光学素子を有することを特徴とする検査装置。
  17. 　基板に光を照射し、前記基板からの光を検出し、前記基板の欠陥を検査する検査方法において、
    　少なくとも１つ以上のＬＥＤ光源からの光を平均化して基板に照射し、前記基板を検査することを特徴とする検査方法。
  18. 　請求項１７に記載の検査方法において、
    　前記平均化された光を線状に集光し、前記基板へ照射することを特徴とする検査方法。
  19. 　請求項１７に記載の検査方法において、
    　前記平均化された光の偏光を制御することを特徴とする検査方法。
  20. 　請求項１７に記載の検査方法において、
    　前記平均化された光は第１の波長、及び第２の波長を有することを特徴とする検査方法。
  21. 　請求項１７に記載の検査方法において、
    　前記基板からの光を増幅素子で増幅し、
    　前記増幅された光を結像し、
    　前記結像された光を複数の領域で検出することを特徴とする検査方法。
  22. 　請求項２１に記載の検査方法において、
    　前記増幅素子における前記基板からの光の当たる領域を変えることを特徴とする検査方法。
  23. 　請求項２１に記載の検査方法において、
    　前記増幅された光を空間的に分割し、結像することを特徴とする検査方法。
PCT/JP2010/007351 2010-03-31 2010-12-20 検査装置、及び検査方法 WO2011121694A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012507925A JPWO2011121694A1 (ja) 2010-03-31 2010-12-20 検査装置、及び検査方法
US13/579,965 US20130148113A1 (en) 2010-03-31 2010-12-20 Inspection apparatus and inspection method

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-080065 2010-03-31
JP2010080065 2010-03-31
JP2010-185712 2010-08-23
JP2010185712 2010-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011121694A1 true WO2011121694A1 (ja) 2011-10-06

Family

ID=44711490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/007351 WO2011121694A1 (ja) 2010-03-31 2010-12-20 検査装置、及び検査方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130148113A1 (ja)
JP (1) JPWO2011121694A1 (ja)
KR (1) KR20120109644A (ja)
WO (1) WO2011121694A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102589682A (zh) * 2012-01-18 2012-07-18 深圳市聚飞光电股份有限公司 白光led测量系统及方法
CN103149217A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 合肥知常光电科技有限公司 光学元件表面及亚表面缺陷检测红外锁相成像方法及装置
TWI457581B (zh) * 2012-09-27 2014-10-21 Genesis Photonics Inc 發光二極體晶片之檢測裝置
JP2015034744A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 住友化学株式会社 欠陥検査装置及び光学表示デバイスの生産システム
JP2016176960A (ja) * 2011-11-01 2016-10-06 サウジ アラビアン オイル カンパニー 光学方式測定のためのマルチキュベット自動サンプラー
JP7458502B2 (ja) 2020-03-30 2024-03-29 ヘレーウス クヴァルツグラース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 円筒光学物体の屈折率プロファイルを決定するための方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012172968A1 (ja) * 2011-06-17 2012-12-20 住友電気工業株式会社 光学装置
JP2013228254A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Hitachi High-Technologies Corp 光学式表面欠陥検査装置及び光学式表面欠陥検査方法
US10365226B2 (en) 2015-04-30 2019-07-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic optical fluid sensor
JP6661307B2 (ja) * 2015-08-31 2020-03-11 大塚電子株式会社 顕微分光装置
JP6940413B2 (ja) * 2015-12-03 2021-09-29 浜松ホトニクス株式会社 検査装置及び検査方法
NL2017892A (en) * 2015-12-22 2017-06-28 Asml Netherlands Bv Topography measurement system
US10794763B2 (en) * 2019-02-20 2020-10-06 Verity Instruments, Inc. Fiberoptically-coupled measurement system with reduced sensitivity to angularly-driven variation of signals upon reflection from a wafer
WO2024006284A1 (en) * 2022-07-01 2024-01-04 Illumina Cambridge Limited Multiband scanning and fiber bundle to enable reduced light source intensity and improved imaging quality

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259454A (ja) * 1986-01-18 1987-11-11 Toyota Autom Loom Works Ltd パタ−ンの欠陥検出方法および装置
JP2004138603A (ja) * 2002-09-24 2004-05-13 Topcon Corp レーザ光源装置及びこれを用いた表面検査装置
JP2005337851A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置
JP2006220578A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Nikon Corp 表面検査装置
JP2007263612A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Haimekku:Kk ウエハ外観検査装置
JP2008002836A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Tech Vision:Kk ライン型照明装置
JP2008153655A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Vistec Semiconductor Systems Gmbh ウエハ検査装置
JP2009180691A (ja) * 2008-02-01 2009-08-13 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及び欠陥検査装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61107106A (ja) * 1984-10-30 1986-05-26 Meinan Mach Works Inc 合板表面の欠点検出ヘツド
JP3314440B2 (ja) * 1993-02-26 2002-08-12 株式会社日立製作所 欠陥検査装置およびその方法
US5926262A (en) * 1997-07-01 1999-07-20 Lj Laboratories, L.L.C. Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
US6671041B2 (en) * 1997-09-24 2003-12-30 Olympus Optical Co., Ltd. Apparatus for inspecting a substrate
US6353226B1 (en) * 1998-11-23 2002-03-05 Abbott Laboratories Non-invasive sensor capable of determining optical parameters in a sample having multiple layers
TW571089B (en) * 2000-04-21 2004-01-11 Nikon Corp Defect testing apparatus and defect testing method
KR100492159B1 (ko) * 2002-10-30 2005-06-02 삼성전자주식회사 기판 검사 장치
US7525659B2 (en) * 2003-01-15 2009-04-28 Negevtech Ltd. System for detection of water defects
US7190514B2 (en) * 2004-08-12 2007-03-13 Yokogawa Electric Corporation Confocal scanning microscope
US8275226B2 (en) * 2008-12-09 2012-09-25 Spectral Applied Research Ltd. Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope
US8428407B2 (en) * 2009-10-21 2013-04-23 Corning Cable Systems Llc Fiber optic jumper cable with bend-resistant multimode fiber

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62259454A (ja) * 1986-01-18 1987-11-11 Toyota Autom Loom Works Ltd パタ−ンの欠陥検出方法および装置
JP2004138603A (ja) * 2002-09-24 2004-05-13 Topcon Corp レーザ光源装置及びこれを用いた表面検査装置
JP2005337851A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及びその装置
JP2006220578A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Nikon Corp 表面検査装置
JP2007263612A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Haimekku:Kk ウエハ外観検査装置
JP2008002836A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Tech Vision:Kk ライン型照明装置
JP2008153655A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Vistec Semiconductor Systems Gmbh ウエハ検査装置
JP2009180691A (ja) * 2008-02-01 2009-08-13 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法及び欠陥検査装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016176960A (ja) * 2011-11-01 2016-10-06 サウジ アラビアン オイル カンパニー 光学方式測定のためのマルチキュベット自動サンプラー
KR101819275B1 (ko) * 2011-11-01 2018-02-28 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 감광 측정용 멀티-크벳 자동 시편 장치
CN102589682A (zh) * 2012-01-18 2012-07-18 深圳市聚飞光电股份有限公司 白光led测量系统及方法
CN102589682B (zh) * 2012-01-18 2014-10-08 深圳市聚飞光电股份有限公司 白光led测量系统及方法
TWI457581B (zh) * 2012-09-27 2014-10-21 Genesis Photonics Inc 發光二極體晶片之檢測裝置
CN103149217A (zh) * 2013-03-12 2013-06-12 合肥知常光电科技有限公司 光学元件表面及亚表面缺陷检测红外锁相成像方法及装置
CN103149217B (zh) * 2013-03-12 2015-06-24 合肥知常光电科技有限公司 光学元件表面及亚表面缺陷检测红外锁相成像方法及装置
JP2015034744A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 住友化学株式会社 欠陥検査装置及び光学表示デバイスの生産システム
JP7458502B2 (ja) 2020-03-30 2024-03-29 ヘレーウス クヴァルツグラース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 円筒光学物体の屈折率プロファイルを決定するための方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120109644A (ko) 2012-10-08
US20130148113A1 (en) 2013-06-13
JPWO2011121694A1 (ja) 2013-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011121694A1 (ja) 検査装置、及び検査方法
CN100582717C (zh) 高效照明表面检测系统
US20090080194A1 (en) Fluorescence filtering system and method for molecular imaging
US8294890B2 (en) Method and device for inspecting defects on both surfaces of magnetic disk
TW201221938A (en) Defect inspection and photoluminescence measurement system
TWI451073B (zh) Measuring the optical system and the use of its brightness meter, color brightness meter and color meter
US10677739B2 (en) Method and apparatus for inspecting defects on transparent substrate
JP4975177B2 (ja) 撮像装置
RU2510959C2 (ru) Устройство для анализа люминесцирующих биологических микрочипов
JP2018146239A (ja) 欠陥検査装置、および欠陥検査装置の製造方法
US10788657B2 (en) Microscope illumination device and microscope
JP2009019961A (ja) 蛍光検出システム
CN113075216A (zh) 检测装置及检测方法
JP2005195348A (ja) 照明光学装置
JP6277207B2 (ja) 光学測定装置
JP2011106912A (ja) 撮像照明手段およびパターン検査装置
JP2013128686A (ja) 光源装置
JP2006202665A (ja) 光源装置
TWI608222B (zh) 光學測定裝置
JP3997761B2 (ja) 照明光学装置およびそれを備えた検査装置
JP2008182013A (ja) 照明装置及びそれを用いた半導体検査装置
CN210605257U (zh) 一种光学接收装置及光学测量装置
JP3675273B2 (ja) マルチスポット光形成方法及び共焦点検出方法及び蛍光検出方法及びｄｎａ検査方法
WO2013018878A1 (ja) 検査装置
WO2022264520A1 (ja) 測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10848876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012507925

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127021867

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13579965

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10848876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1