JPH0656762U - 基板外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コンパクト且つ簡単な構成で、被検査基板の表
面及び裏面に存するごみ及び傷等の異物の検出能力を向
上させる基板外観検査装置を提供する。 【構成】光源６３から発光した照明光が、フレネルレン
ズ６５を介して集光された後、Ｘ−Ｙステージ６７のホ
ルダ７７に保持された被検査基板６９に対して所定角度
だけ傾斜した状態で照明されるように構成されている。
ホルダ７７には、このホルダ７７に保持された被検査基
板６９の裏面に対して所定角度だけ傾斜して対面配置さ
れ、且つ、この被検査基板６９を透過した光の一部を吸
収すると共に残りを観察者の眼Ｅに対して離間する方向
に反射することによって、被検査基板上に存在するごみ
及び傷等の異物のみを際立たせるように構成された黒色
平滑板７９が設けられている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば、ウェハ又は液晶ガラス板等の基板の外観を検査するための 基板外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の装置では、被検査基板の表面に観察用照明光を照射して、基板 表面から反射した反射光の光学的変化を目視観察することによって、基板表面の 外観検査が行われている。被検査基板の表面に、ごみ及び傷等の異物が存在して いる場合、この異物から散乱光が発生して、基板表面から反射した反射光に強度 差が生じる。観察者は、かかる強度差を検知して基板表面に存在する異物の目視 観察を行う。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

最近、特願平４−１３２５７７号明細書中に示すように、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外観検査装置が提案されている（ 以下、引例１と称する）。

【０００４】 かかる装置は、図３に示すように、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。

【０００５】 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。

【０００６】 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の表面全体に亘って斑なくマクロ照明 光（即ち、シャーカステン照明光）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。

【０００７】 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１ １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。

【０００８】 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。

【０００９】 このような装置では、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（Ｓ）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。

【００１０】 また、特願平４−１５８１２６号明細書中に示すように、被検査基板の表面全 体に斑なくＰ偏光又はＳ偏光の照明光を選択的に照射して、Ｓ／Ｎ比の高い基板 観察を行うことができる基板外観検査装置も提案されている（以下、引例２と称 する）。

【００１１】 かかる装置は、図４に示すように、被検査基板３３の表面にＰ偏光又はＳ偏光 の照明光を照射する照射手段３５と、被検査基板３３を保持する保持手段３７と 、この保持手段３７を照明光軸を含み被検査基板３３に垂直な面内で回動させる 傾斜機構３９とを備えている。

【００１２】 照射手段３５は、照明光を発光する光源４１と、この光源４１から発光された 照明光を集束させるフレネルレンズ４３と、このフレネルレンズ４３を介して導 光された照明光に対して所定の光学的特性を与えて被検査基板３３の表面に照明 する第１の偏光板４５とを備えている。この第１の偏光板４５は、受光した照明 光に対して適宜選択的にＰ偏光又はＳ偏光の光学的特性を与える機能を有してい る。

【００１３】 保持手段３７は、被検査基板３３よりも広範囲な保持面４７ａを有する保持台 ４７と、この保持台４７の保持面４７ａ上に突設された複数の吸着保持部４９と を備えている。被検査基板３３を保持台４７上に載置すると、被検査基板３３は 、その裏面に当接した複数の吸着保持部４９によって吸着保持される。この結果 、被検査基板３３は、保持台４７上に固定される。

【００１４】 傾斜機構３９は、保持台４７の一端側に取り付けられており、かかる一端側を 中心に保持台４７の他端側を図中矢印Ａ方向に揺動させる機能を有している。傾 斜機構３９を駆動して保持台４７を揺動させることによって、保持台４７上に固 定された被検査基板３３は、照明光軸Ｂに対して所定の角度（具体的には、０度 〜４０度の範囲）に傾斜される。

【００１５】 また、保持台４７の保持面４７ａ上には、第２の偏光板５１が設けられている 。この第２の偏光板５１は、被検査基板３３を透過した照明光の偏光方向に対し てクロスニコルとなるように、調節可能に構成されている。

【００１６】 更に、観察者の目Ｄの前には、第３の偏光板５３が設けられており、この第３ の偏光板５３は、被検査基板３３の表面及び裏面から反射した反射光の偏光方向 に対してクロスニコルとなるように、調節可能に構成されている。

【００１７】 従って、被検査基板３３を透過した照明光は、この照明光の偏光方向に対して クロスニコルになるように調節された第２の偏光板５１で打消され、保持台４７ の保持面４７ａからの背景光の発生が防止される。また、第３の偏光板５３を被 検査基板３３から反射した反射光（基板表面及び裏面の双方からの反射光）の偏 光方向（Ｐ偏光）に対してクロスニコルになるように調節することによって、被 検査基板３３の表面及び裏面から反射した反射光は、かかる第３の偏光板５３で 遮光され、観察者の目Ｄには、被検査基板３３の表面に存在する異物Ｃから発生 した散乱光のみが投影される。

【００１８】 ところで、上述した装置に適用される被検査基板は、一般に液晶基板やガラス ウェハ等の透明若しくは半透明の基板であり、照明光は、その一部が基板の表面 で反射され、残りは基板を透過してステージ表面で反射されると共に基板の裏面 で反射される。

【００１９】 この結果、引例１の装置において、観察者にとっては、基板表裏面及びステー ジ表面からの反射光を受けるため、基板表面に存在する異物からの散乱光を検知 することができなくなるという弊害が生じる。また、一般にステージ表面の加工 精度も悪いことから、反射光中には、このステージ表面の凹凸や塗装斑による散 乱光も混入し、異物からの散乱光の検知精度が低下するという弊害も生じる。

【００２０】 また、引例２の装置では、Ｓ／Ｎ比の高い基板観察を行うことは可能であるが 、そのための光学部品点数が多くなって装置の構成が複雑になり、製造コストが 上昇してしまうという問題もある。

【００２１】 そこで、例えば、図５に示すように構成された装置が提案されている（なお、 説明上、装置全体の構成は省略している）。この装置において、被検査基板５５ を保持するホルダ５７の中心部には、開口５７ａが形成されており、かかる開口 ５７ａの周囲のホルダ５７上に被検査基板５５を載置保持させるように構成され ている。更に、観察者５９から見てホルダ５７の裏面後方には、このホルダ５７ と並列して且つホルダよりも拡大した表面領域を有し、背面光の発生を抑制する 黒色板６１が配置されている。

【００２２】 しかしながら、かかる大きな黒色板６１を引例１及び２の装置に配置させる場 合には、ある程度の占有領域を必要とする関係上、装置全体が大きくなり、構成 上不利である。

【００２３】 本考案は、このような課題を解決するためになされ、その目的は、コンパクト 且つ簡単な構成で、被検査基板の表面及び裏面に存するごみ及び傷等の異物の検 出能力を向上させる基板外観検査装置を提供することにある。

【００２４】

【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、本考案は、被検査基板表面に照明光を照射 し、その表面からの反射光の光学的変化を検出することによって、被検査基板上 に存在する欠陥部分を観察する基板外観検査装置において、

【００２５】 前記被検査基板に対して所定角度だけ傾斜させた状態で対面配置され、且つ、 この被検査基板を透過した光の一部を吸収すると共に残りを観察者の眼に対して 離間する方向に反射することによって、前記被検査基板上に存在する欠陥部分の みを際立たせるように構成された光吸収性反射手段を備える。

【００２６】

【作用】

基板外観検査の際、被検査基板上に照射された照明光は、その一部が被検査基 板を透過して、この被検査基板に対して所定角度だけ傾斜させた状態で対面配置 された光吸収性反射手段に照射される。光吸収性反射手段に照射された照明光は 、その一部は吸収され、残りは観察者の眼に対して離間する方向に反射される。

【００２７】

【実施例】

以下、本考案の一実施例に係る基板外観検査装置について、図１を参照して説 明する。

【００２８】 図１に示すように、本実施例の基板外観検査装置は、光源６３から発光した照 明光が、フレネルレンズ６５を介して集光された後、Ｘ−Ｙステージ６７上に保 持された例えばガラス等の透明部材から成る被検査基板６９に対して所定角度だ け傾斜した状態で照明されるように構成されている。

【００２９】 Ｘ−Ｙステージ６７は、Ｙ方向に移動可能に構成されたＹステージ７１と、こ のＹステージ７１上に設けられた一対のガイド７３に沿ってＸ方向に移動可能に 構成されたＸステージ７５と、このＸステージ７５上に設けられ、被検査基板６ ９の周縁部を保持可能に構成されたホルダ７７と、を備えている。 この結果、ホルダ７７に保持された被検査基板６９は、Ｘ−Ｙステージ６７の 移動に伴って所定方向に任意に移動される。

【００３０】 また、ホルダ７７には、このホルダ７７に保持された被検査基板６９の裏面に 対して所定角度だけ傾斜して対面配置され且つこの被検査基板６９を透過した光 の一部を吸収すると共に残りを観察者の眼Ｅに対して離間する方向に反射するよ うに構成された黒色平滑板７９が設けられている。 なお、所定角度だけ傾斜させて配置された黒色平滑板７９は、その表面が平滑 状に加工された光吸収材料によって形成されている。

【００３１】 このような構成を有する基板外観検査装置において、光源６３からフレネルレ ンズ６５を介して被検査基板６９上に照明光を照射すると、被検査基板６９の表 裏面から反射した反射照明光は、図中符号Ｒ₁ 、Ｒ₂ で示す方向に進む。また、 被検査基板６９を透過した照明光は、黒色平滑板７９に到達し、ここで、その一 部は吸収され、残りは黒色平滑板７９の表面で反射して図中符号Ｒ₃ 、Ｒ₄ で示 す方向（即ち、観察者の眼Ｅに対して離間する方向）に進む。 なお、本実施例に適用された被検査基板６９の反射率は、その表裏面において 約４％とし、また、黒色平滑板７９の反射率も約４％と仮定する。

【００３２】 このように照明光が被検査基板６９上に照射された際、被検査基板６９の表面 に、例えばごみ及び傷等の異物が存在した場合、かかる異物から散乱光Ｓが発生 する。図１には、異物から発生した散乱光Ｓが全方位について均等の強度を有し ているように図示してあるが、実際には、異物の形状や大きさ、あるいは、照明 光の振動方向によって複雑な光強度分布を呈示する。

【００３３】 このような状態において、被検査基板６９の外観を検査する場合、観察者は、 眼Ｅを介して被検査基板６９の表面を目視観察するわけであるが、通常、観察者 の眼Ｅは、図１に示された位置に置かれている場合が多く、観察者の眼Ｅには、 被検査基板６９の表裏面からの反射光及び黒色平滑板７９からの反射光は、直接 、入り込むことはない。

【００３４】 しかも、黒色平滑板７９は高い光吸収率を有しているため、この黒色平滑板７ ９面からの反射光は、その光強度が大幅に弱められた状態に規制される。更に、 黒色平滑板７９はその表面が平滑状に加工されているため、かかる面から散乱光 は発生しない。

【００３５】 このため、観察者は、暗い背景の中で被検査基板６９に存する異物からの散乱 光Ｓのみを確認することができ、結果的に、ごみ及び傷等の異物の検出能力を向 上させることができる。

【００３６】 なお、黒色平滑板７９の全面に反射防止コートを施して、被検査基板６９に対 して並列配置させることも考えられるが、全面に反射防止コートを施すための費 用がかかるため、装置の製造コストが上昇してしまうと共に、完全に反射を防止 させることは困難である。 従って、本実施例のように、黒色平滑板７９を傾斜配置させて、その反射光の 方向を観察者の眼Ｅに対して離間させる構成の方が現実的である。

【００３７】 次に、本考案の変形例に係る基板外観検査装置について、図２を参照して説明 する。なお、説明に際し、本変形例に係る部分のみを図示して他の構成は図１を 参照することとする。

【００３８】 図２に示すように、本変形例に適用された黒色平滑板７９は、その一側面が断 面ノコギリ歯状に形成されており、かかる側面を被検査基板６９に対面させ且つ 被検査基板６９に並列配置して構成されている。

【００３９】 このように構成することによって、被検査基板６９と黒色平滑板７９との配置 に要するスペースを縮減させることが可能となり、装置のコンパクト化を達成す ることができる。

【００４０】 更に、図中点線Ｒで示すように、黒色平滑板７９のノコギリ歯状面から反射し た反射光は、観察者の眼Ｅに対して大幅に離間した方向に進行するため、かかる 黒色平滑板７９からの光が眼Ｅに直接入り込むことはない。

【００４１】 このため、観察者は、暗い背景の中で被検査基板６９に存する異物からの散乱 光Ｓ（図１参照）のみを確認することができ、結果的に、ごみ及び傷等の異物の 検出能力を向上させることができる。

【００４２】 ただし、ノコギリ歯状面の歯端から乱反射光が発生するため、観察者には、何 本かの線が確認されるが、その光強度は大幅に弱められているため、観察に支障 を来すことはない。

【００４３】

【考案の効果】 本考案は、被検査基板に対して所定角度だけ傾斜させた状態で対面配置された 光吸収性反射手段を備えているため、この被検査基板を透過した光を吸収すると 共に観察者の眼に対して離間する方向に反射することができる。この結果、被検 査基板上に存在する欠陥部分のみ他の部分に比べて際立たせることが可能となり 、かかる欠陥部分の検出能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る基板外観検査装置の構
成を概略的に示す図。

【図２】図１に示す黒色平滑板の他の例を示す図。

【図３】特願平４−１３２５７７号明細書中に示された
基板外観検査装置の構成を概略的に示す図。

【図４】特願平４−１５８１２６号明細書中に示された
基板外観検査装置の構成を概略的に示す図。

【図５】被検査基板の後方に黒色板を配置して、異物か
らの散乱光のコントラストを高めるように改良された装
置の一部を拡大して示す図であって、（ａ）は、その側
面図、（ｂ）は、その正面図。

【符号の説明】

６３…光源、６５…フレネルレンズ、６７…Ｘ−Ｙステ
ージ、６９…被検査基板、７７…ホルダ、７９…黒色平
滑板、Ｅ…眼。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査基板表面に照明光を照射し、その
   表面からの反射光の光学的変化を検出することによっ
   て、被検査基板上に存在する欠陥部分を観察する基板外
   観検査装置において、 前記被検査基板に対して所定角度だけ傾斜させた状態で
   対面配置され、且つ、この被検査基板を透過した光の一
   部を吸収すると共に残りを観察者の眼に対して離間する
   方向に反射することによって、前記被検査基板上に存在
   する欠陥部分のみを際立たせるように構成された光吸収
   性反射手段を備えていることを特徴とする基板外観検査
   装置。