JPH05322783A

JPH05322783A - 基板観察装置

Info

Publication number: JPH05322783A
Application number: JP13257792A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Kozu; 尚士神津; Shinichi Tsuchisaka; 新一土坂
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、基板の種類を問わず、マクロ観察と
ミクロ観察との切換えを短時間且つ高精度に行うことが
できると共に、マクロ観察時に発見された基板上の複数
の欠陥部分を連続的且つ高精度にミクロ観察することが
できるコンパクトな基板観察装置を提供する。【構成】被検査基板１５表面全体に照明光を照明し、反
射照明光の光学的変化から被検査基板表面の欠陥部分を
観察するマクロ観察系３と、検出された欠陥部分を拡大
して観察するミクロ観察系５と、マクロ観察系とミクロ
観察系との間を被検査基板を載置した状態で移動可能に
構成され、被検査基板をマクロ観察系あるいはミクロ観
察系の観察領域内に位置付けるスケール付きＸ−Ｙステ
ージ７と、マクロ観察系に設けられたスポット照明装置
１９のスポット照明とミクロ観察系の対物光軸との間の
相対座標を表示する座標表示装置９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェハ又は液晶ガラス
基板等の基板の外観検査（以下、マクロ観察と称する）
を行った後に、欠陥部を顕微鏡検査（以下、ミクロ観察
と称する）するための基板観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基板の検査では、各膜付け工程及
びエッチング工程毎にマクロ観察が行われ、マクロ観察
において基板上の欠陥が発見されたとき、更に、かかる
欠陥部分について顕微鏡によってミクロ観察が行われて
いた。

【０００３】しかし、このようなマクロ観察及びミクロ
観察は、独立したステージ上で夫々個別に行われていた
ため、マクロ観察からミクロ観察への移行の際、マクロ
観察で発見された基板上の欠陥部分をミクロ観察で用い
られる対物レンズの真下（即ち、対物光軸下）に位置付
けることが極めて困難であった。そこで、特開平２−２
５９０９４号公報には、上述した弊害を除去したステー
ジ移動装置が開示されている。

【０００４】このステージ移動装置は、スケールを有し
ないＸ−Ｙステージと、顕微鏡の対物光軸から回避した
位置に設けられたスポット照明もしくはクロス入りの低
倍（０．５×〜２×）の対物レンズと、を備えており、
目視観察及び低倍観察によって発見された欠陥部分をス
ポット位置もしくはクロスに合致させた後、ステージを
定量移動（具体的には、対物レンズとスポット間距離だ
け移動）させて欠陥部分を顕微鏡対物光軸下に位置付け
るように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置では、Ｘ−Ｙステージを定量移動させるため、ステー
ジ移動機構に更に特殊な構成を付加する必要があると共
に、複数の欠陥部分を次の工程のために記憶しておくこ
とができないため、１つの欠陥部分が発見される度毎
に、Ｘ−Ｙステージ移動させてミクロ観察を行わねばな
らず、基板観察に時間がかかり面倒である。しかも、ウ
ェハより数倍大きい例えば液晶基板を検査するために
は、定量移動のための機構も大型化せざるを得ず設計上
無理がある。

【０００６】本発明は、このような弊害を除去するため
になされ、その目的は、基板の種類を問わず、マクロ観
察とミクロ観察との切換えを短時間且つ高精度に行うこ
とができると共に、マクロ観察時に発見された基板上の
複数の欠陥部分を連続的且つ高精度にミクロ観察するこ
とができるコンパクトな基板観察装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の基板観察装置は、被検査基板表面全
体に照明光を照明し、反射光の光学的変化から前記被検
査基板表面に存在する欠陥部分を観察するマクロ観察系
と、このマクロ観察系を介して検出された前記欠陥部分
を拡大して観察するミクロ観察系と、

【０００８】前記マクロ観察系と前記ミクロ観察系との
間を前記被検査基板を載置した状態で移動可能に構成さ
れ、載置された前記被検査基板を前記マクロ観察系ある
いは前記ミクロ観察系の観察領域内に位置付けるスケー
ル付きＸ−Ｙステージと、前記マクロ観察系に設けられ
たスポット照明装置のスポット照明と前記ミクロ観察系
の対物光軸との間の相対座標を表示する座標表示装置
と、を備える。

【０００９】

【作用】ミクロ観察系の対物光軸とスポット照明装置の
スポット照明との間の相対距離を測定して座標表示装置
にメモリした後、マクロ観察系の観察領域内でＸ−Ｙス
テージを移動させて被検査基板の外観を観察する。マク
ロ観察において欠陥部分を発見した場合、Ｘ−Ｙステー
ジによって被検査基板を移動して、かかる欠陥部分をス
ポット照明装置のスポット照明位置に整合させる。そし
て、メモリされた相対距離分だけＸ−Ｙステージによっ
て被検査基板をミクロ観察系方向に移動させる。この結
果、被検査基板表面の欠陥部分は、ミクロ観察系の対物
光軸下に整合配置される。そして、ミクロ観察系を介し
て被検査基板表面の欠陥部分のミクロ観察が行われる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る基板観察装置
について図１ないし図３を参照して説明する。

【００１１】図１に示すように、本実施例の基板観察装
置は、単一の装置本体１に、マクロ観察系３と、ミクロ
観察系５と、これら観察系３、５の間を移動して被検査
基板１５をマクロ観察系３又はミクロ観察系５の観察領
域内に位置付ける機能を有するスケール付きＸ−Ｙステ
ージ７と、マクロ観察系３及びミクロ観察系５相互間の
相対座標を表示する座標表示装置９とを備えている。

【００１２】Ｘ−Ｙステージ７は、装置本体１の下部に
Ｘ方向に延出して設けられた一対のガイド１１上に摺動
自在に載置されており、このＸ−Ｙステージ７の一側に
設けられたステージハンドル１３によってＸ方向あるい
はＹ方向に移動可能に構成されている。

【００１３】即ち、本実施例の基板観察装置では、Ｘ−
Ｙステージ７を移動させるだけで、Ｘ−Ｙステージ７上
に載置された被検査基板１５をマクロ観察系３又はミク
ロ観察系５の観察領域内に位置付けることができる。

【００１４】なお、本実施例に適用されたＸ−Ｙステー
ジ７は、Ｘ方向のステージストロークが（２Ｘａ＋Ｘ
ｂ）に規定され、Ｙ方向のステージストロークが（Ｙ
ａ）に規定されている。なお、Ｘａは被検査基板１５の
Ｘ方向の寸法、Ｘｂは後述する顕微鏡２７の対物光軸と
スポット照明装置１９のスポット照明との間の相対距
離、Ｙａは被検査基板１５のＹ方向の寸法を示す。

【００１５】マクロ観察系３は、装置本体１の上部であ
って、Ｘ方向一端側に一対のガイド１１に対面して配置
されており、Ｘ−Ｙステージ７によってマクロ観察系３
の観察領域内に位置付けられた被検査基板１５上にマク
ロ照明光を照明するマクロ照明ユニット１７と、かかる
被検査基板１５上にスポット照明光を照明するスポット
照明装置１９とを備えている。

【００１６】マクロ照明ユニット１７は、特に図３に示
すような構成を有しており、マクロ照明光路中に配さ
れ、入射光を平行光束に規制する集光用フレネルレンズ
１０（厚さ５ｍｍ）と、この集光用フレネルレンズ１０
を介して導光された平行光束に対して挿脱可能に構成さ
れ、導光された平行光束を収束光束に規制する投光用フ
レネルレンズ１２（厚さ５ｍｍ）と、この投光用フレネ
ルレンズ１２を介して導光された収束光束に対して挿脱
可能に構成され、導光された収束光束に光学的特性を与
えて被検査基板１５上を照明する散乱板１４とを備えて
いる。

【００１７】集光用フレネルレンズ１０、投光用フレネ
ルレンズ１２及び散乱板１４は、供に、例えば、対角５
００ｍｍ以上の大型の被検査基板１５よりも大きな径
（５００〜６００ｍｍ程度）を有している。このため、
本実施例の基板観察装置では、かかる大型の被検査基板
１５を観察する場合でも、その基板表面全体に亘って斑
なくマクロ照明光を照明させることができる。

【００１８】また、マクロ照明ユニット１７に適用され
た光源１６には、例えば、メタルハライドランプ（１５
０〜２５０Ｗ）が適用されている。このような光源１６
は、その発光点が楕円回転面ミラー１８の第１焦点に位
置付けられ、且つ、楕円回転ミラー１８の第２焦点が、
散乱板が設けられたゲート２０となるように構成されて
いる。また、ゲート２０と集光用フレネルレンズ１０と
の間の距離は、この集光用フレネルレンズ１０の焦点距
離（ｆ）と一致している。

【００１９】なお、光源１６とゲート２０との間には、
熱線吸収フィルタ２２が設けられている。また、ゲート
２０に配される散乱板は、２０〜３０ｍｍの大きさを有
しており、ゲート２０から均一照明光を出射させる機能
を有する。

【００２０】このような構成を有するマクロ照明ユニッ
ト１７において、光源１６から発光された照明光は、楕
円回転ミラー１８、熱線吸収フィルタ２２及びゲート２
０を介してフィルタ（グリーン、イエロー、偏光板等）
２４を透過し、集光用フレネルレンズ１０に照射され
る。集光用フレネルレンズ１０に照射された照明光は、
平行光束に規制され、投光用フレネルレンズ１２を介し
て散乱板１４に照射される。この散乱板１４を透過した
照明光は、シャーカステン照明光となり、均一な面光源
となって、Ｘ−Ｙステージ７によってマクロ観察系３の
観察領域内に位置付けられた大型の被検査基板１５の表
面全体を斑なく照明する。

【００２１】なお、このような面光源は、特に、基板上
のレジスト等の膜厚の斑あるいは透明導電膜（ＩＴＯ）
上のピンホールや膜下のごみ等の検査に適しており、そ
の被検査基板１５の表面全体に亘って均一な照度とな
る。この結果、基板表面に異物２６等の欠陥部分が存在
した場合に形成される干渉パターンを観察者の目２８を
介して高精度に観察することが可能となる。

【００２２】スポット照明装置１９は、特に、図２に示
すような構成を有しており、基板観察装置に設けられた
赤色発光ダイオード（図示しない）から出射された赤色
レーザー光２は、スリガラス４によって光分布が均一に
規制された後、開口部６を介してレンズ８に照射され
る。このレンズ８によって赤色レーザー光は、スポット
照明となり、Ｘ−Ｙステージ７によってマクロ観察系３
の観察領域内に位置付けられた被検査基板１５の表面に
結像する。

【００２３】また、図１に示すように、ミクロ観察系５
は、装置本体１の上部であってＸ方向他端側に一対のガ
イド１１に対面して配置されており、倍率の異なる複数
の対物レンズ２１が交換可能に取付けられた回転式レボ
ルバ２３と例えば三眼鏡筒２５とを有する顕微鏡２７を
備えている。

【００２４】座標表示装置９は、顕微鏡２７の対物光軸
及びスポット照明装置１９のスポット位置相互のＸ−Ｙ
ステージ７上における相対座標を表示する機能を有して
おり、Ｘ軸アドレスカウンタ２９とＹ軸アドレスカウン
タ３１とを備えている。次に、本実施例の基板観察装置
の動作について図１を参照して説明する。まず、顕微鏡
２７の対物光軸とスポット照明装置１９のスポット照明
との間の相対距離（Ｘｂ）を測定するため、以下の処理
を行う。

【００２５】（１）Ｘ−Ｙステージ７を移動して被検
査基板１５をミクロ観察系５の観察領域内に位置付け
る。このとき、対物光軸が被検査基板１５と交わる点を
Ｓとし、この点（Ｓ）における座標を（０、０）として
Ｘ軸アドレスカウンタ２９及びＹ軸アドレスカウンタ３
１をリセットする。

【００２６】（２）次に、Ｘ−Ｙステージ７を移動し
て被検査基板１５をマクロ観察系３の観察領域内に位置
付ける。このとき、スポット照明装置１９から出射され
たスポット照明光が、（１）の処理工程で規定された被
検査基板１５上の点（Ｓ）に整合したときの座標を（Ｘ
ＸＸ、ＹＹＹ）としてＸ軸アドレスカウンタ２９及びＹ
軸アドレスカウンタ３１をプリセットする。この結果、
被検査基板１５上に規定された点（Ｓ）について、対物
光軸とスポット照明との間の相対距離が座標表示装置９
にメモリされる。かかる処理が終了した後、まず、マク
ロ観察系３の観察領域内にＸ−Ｙステージ７を移動させ
て被検査基板１５の外観を観察する。

【００２７】マクロ観察において欠陥部分を発見した場
合、Ｘ−Ｙステージ７によって被検査基板１５を移動し
て、かかる欠陥部分をスポット照明装置１９のスポット
照明位置に整合させる。このとき、フットスイッチ３３
を押圧して、座標表示装置９のＸ軸アドレスカウンタ２
９及びＹ軸アドレスカウンタ３１のカウンター値を（Ｘ
ＸＸ、ＹＹＹ）にプリセットする。この後、Ｘ軸アドレ
スカウンタ２９及びＹ軸アドレスカウンタ３１の夫々の
カウンター値を確認しながら、Ｘ−Ｙステージ７によっ
て被検査基板１５をミクロ観察系５方向に移動させる。
カウンター値が、（０、０）になった位置でＸ−Ｙステ
ージ７の移動を停止する。この結果、被検査基板１５表
面の欠陥部分は、ミクロ観察系５の対物光軸下に整合配
置される。そして、顕微鏡２７を介して被検査基板１５
表面の欠陥部分のミクロ観察が行われる。

【００２８】このように本実施例の基板観察装置では、
マクロ観察系３において発見された被検査基板１５の欠
陥部分をスポット照明位置に整合させた後は、被検査基
板１５をＸ−Ｙステージ７に乗せたままで、座標表示装
置９のカウンター値を確認するだけで簡単且つ高精度に
ミクロ観察系５の対物光軸下に欠陥部分を整合させるこ
とができる。このため、マクロ観察とミクロ観察との切
換に要する時間を大幅に短縮することができると共に、
基板観察の作業効率を大幅にアップすることが可能とな
る。

【００２９】また、座標表示装置９にＣＰＵ（図示しな
い）を接続し、マクロ観察時で発見した複数の欠陥部分
を順にスポット照明位置に整合して、フットスイッチ３
３を介して欠陥部分の座標を連続的にメモリする。この
状態で、被検査基板１５をミクロ観察系５の観察領域内
に位置付け、Ｘ軸アドレスカウンタ２９及びＹ軸アドレ
スカウンタ３１に表示される（メモリ座標−現在位置座
標）の演算値を確認しつつＸ−Ｙステージ７を移動す
る。

【００３０】そして、演算値が（０、０）になる点でＸ
−Ｙステージ７の移動を停止する。このとき欠陥部分は
顕微鏡２７の対物光軸下に整合される。この部分のミク
ロ観察が終了した後、再び、Ｘ−Ｙステージ７をミクロ
観察系５の観察領域内で移動して、演算値が（０、０）
となる点で停止させる。このとき別の欠陥部分が顕微鏡
２７の対物光軸下に整合される。このような動作を繰り
返すことによって、ミクロ観察系５の観察領域内で連続
的に複数の欠陥部分のミクロ観察が行われる。

【００３１】このように本実施例の基板観察装置では、
マクロ観察系３において発見された複数の欠陥部分の座
標を連続的にメモリすることによって、ミクロ観察系５
の観察領域内において複数の欠陥部分を連続的に顕微鏡
２７の対物光軸下に整合させて拡大観察することができ
る。この結果、基板観察の作業効率を大幅にアップさせ
ることが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】このように本発明の基板観察装置では、
マクロ観察系において発見された被検査基板の欠陥部分
をスポット照明位置に整合させた後は、被検査基板をＸ
−Ｙステージに乗せたままで、座標表示装置のカウンタ
ー値を確認するだけで簡単且つ高精度にミクロ観察系の
対物光軸下に欠陥部分を整合させることができる。この
ため、マクロ観察とミクロ観察との切換に要する時間を
大幅に短縮することができると共に、基板観察の作業効
率を大幅にアップすることが可能となる。

【００３３】また、本実施例の基板観察装置では、マク
ロ観察系において発見された複数の欠陥部分の座標を連
続的にメモリすることによって、ミクロ観察系の観察領
域内において複数の欠陥部分を連続的にミクロ観察系の
対物光軸下に整合させて拡大観察することができる。こ
の結果、基板観察の作業効率を大幅にアップさせること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る基板観察装置の全体の
構成を概略的に示す斜視図。

【図２】図１に示す装置に適用されたスポット照明装置
の構成を概略的に示す図。

【図３】図１に示す装置に適用されたマクロ照明ユニッ
トの構成を概略的に示す図。

【符号の説明】

３…マクロ観察系、５…ミクロ観察系、７…Ｘ−Ｙステ
ージ、１５…被検査基板、１９…スポット照明装置。

【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】スポット照明装置１９は、特に、図２に示
すような構成を有しており、基板観察装置に設けられた
赤色発光ダイオード（図示しない）から出射された赤色
光２は、スリガラス４によって光分布が均一に規制され
た後、開口部６を介してレンズ８に照射される。このレ
ンズ８によって赤色光は、スポット照明となり、Ｘ−Ｙ
ステージ７によってマクロ観察系３の観察領域内に位置
付けられた被検査基板１５の表面に結像する。また、ス
ポット照明が見にくい時、又は、スポット照明にレーザ
ー光を用いた場合には、モニタカメラを追加することに
より、スポット照明位置に欠陥部分を整合し易くするこ
とができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査基板表面全体に照明光を照明し、
反射光の光学的変化から前記被検査基板表面に存在する
欠陥部分を観察するマクロ観察系と、このマクロ観察系を介して検出された前記欠陥部分を拡
大して観察するミクロ観察系と、前記マクロ観察系と前記ミクロ観察系との間を前記被検
査基板を載置した状態で移動可能に構成され、載置され
た前記被検査基板を前記マクロ観察系あるいは前記ミク
ロ観察系の観察領域内に位置付けるスケール付きＸ−Ｙ
ステージと、前記マクロ観察系に設けられたスポット照明装置のスポ
ット照明と前記ミクロ観察系の対物光軸との間の相対座
標を表示する座標表示装置と、を備える基板観察装置。