JPH0821799A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査対象物体中の欠陥を検出すると共に欠陥
位置を特定する欠陥検査装置を提供する。 【構成】 レーザ光を発射するレーザ光発射装置１と、
レーザ光の径を拡大する対物レンズ２と、拡大光を平行
光束１００へコリメートする第１のレンズ３と、検査対
象物体４を透過した透過光１０１の一部を透過すると共
に他の部分を反射するハーフミラー５と、透過光１０１
の一部を後焦点面にフーリエ変換像として形成する第２
のレンズ６と、正規パターンによる成分の光だけをカッ
トして反射する反射型空間フィルタリング素子７と、透
過光１０１の他の部分を後焦点面にフーリエ変換像とし
て形成する第３のレンズ９と、検査対象物体４を透過し
た光の強度を弱める偏光板１０と、第３のレンズ９のフ
ーリエ変換面に配置されたミラー１１、欠陥像と強度の
小さい基板パターンとが重ね合わされた像が検出される
スクリーン８とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、欠陥検査装置に関し、
特に液晶ＴＦＴ基板やＩＣのフォトマスクなどの欠陥検
査や画像処理を行う反射型空間フィルタリング素子を用
いた欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣフォトマスクや液晶ＴＦＴ基
板など、周期的な構造を持つパターン中の欠陥を検査す
る欠陥検査装置として、パターン同志のマッチングを行
う欠陥検査装置と、フーリエ変換を用いた空間周波数フ
ィルタリングを行う欠陥検査装置がある。パターンマッ
チングを行う欠陥検査装置は、画像処理によって正常な
パターンと検査対象物体を比較することによって不良箇
所を検出する。また、空間周波数フィルタリングを用い
た欠陥検査装置は、電気的もしくは光学的なフーリエ変
換によってパターンを周波数成分に分解し、正規パター
ンの周期成分のみを除去した後に逆フーリエ変換を行う
ことによって欠陥像を抽出する。

【０００３】次に、応用物理第４６巻第２号（１９７
７）Ｐ１９１（８７）〜Ｐ１９５（９１）「二色法ＩＣ
マスク欠陥装置（ＭＤＩ）」に開示されている従来の光
学的フーリエ変換を用いた欠陥検査装置を図６を用いて
説明する。

【０００４】この欠陥検査装置は、レーザ光を発射する
レーザ光発射装置１１と、発射されたレーザ光の径を拡
大する対物レンズ１２と、拡大された光を平行な光束２
００へコリメートする第１のレンズ１３と、光束２００
の光路上に配置されたＩＣフォトマスクや液晶パネルな
どの検査対象物体１４を透過した透過光２０１を光の回
折によって後焦点面にフーリエ変換像を形成する第２の
レンズ１５と、第２のレンズ１５のフーリエ変換面に配
置されかつ正規パターンによる成分の光だけをカットす
るフィルタリング用マスク１６と、マスク１６により正
規パターンによる成分の光だけをカットされた光２０２
を逆フーリエ変換して平行光２０３に戻す第３のレンズ
１７と、平行光２０３すなわちパターンに含まれている
欠陥の像を写すスクリーン１８とを具備している。な
お、スクリーン１８の代わりにＣＣＤを用い、ＣＣＤに
より撮像した画像をＣＲＴ等に表示するようにしてもよ
い。次に、本従来例の動作について説明する。

【０００５】レーザ光発射装置１１より発射されたレー
ザ光は、対物レンズ１２によりレーザ光の径が拡大さ
れ、第１のレンズ１３により平行な光束２００へとコリ
メートされる。ＩＣフォトマスクや液晶パネルなどの検
査対象物体１４は、光束２００によって照射され、検査
対象物体１４を透過した透過光２０１は第２のレンズ１
５による光の回折によって後焦点面にフーリエ変換像が
形成される。ＩＣフォトマスクや液晶ＴＦＴ基板の周波
数成分は、第２のレンズ１５のフーリエ変換面の特定場
所に集中するので、この第２のレンズ１５のフーリエ変
換面に配置されたフィルタリング用マスク１６により正
規パターンによる成分の光だけがカットされる。フィル
タリング用マスク１６により正規パターンによる成分の
光だけをカットされた光２０２は第３のレンズ１７によ
り逆フーリエ変換して平行光２０３に戻され、スクリー
ン１８に平行光２０３すなわちパターンに含まれている
欠陥の像が写される。

【０００６】次に、反射型空間フィルタリング素子を用
いた欠陥検査装置を図７を用いて説明する。

【０００７】この欠陥検査装置は、レーザ光を発射する
レーザ光発射装置１と、発射されたレーザ光の径を拡大
する対物レンズ２と、拡大された光を平行な光束１００
へコリメートする第１のレンズ３と、光束１００の光路
上に配置されたＩＣフォトマスクや液晶パネルなどの検
査対象物体４を透過した透過光１０１を光の回折によっ
て後焦点面にフーリエ変換像を形成する第２のレンズ６
と、第２のレンズ６のフーリエ変換面に配置されかつ正
規パターンによる成分の光だけをカットして反射する反
射型空間フィルタリング素子７と、反射型空間フィルタ
リング素子７により正規パターンによる成分の光だけを
カットされかつ前記第２のレンズ６により逆フーリエ変
換されて平行に戻すされた平行光１０２を反射する検査
対象物体４と第２のレンズ６との間の光路上に配置され
たハーフミラー５と、ハーフミラー５により反射された
平行光１０３すなわちパターンに含まれている欠陥の像
を写すスクリーン８とを具備している。なお、スクリー
ン８の代わりにＣＣＤを用い、ＣＣＤにより撮像した画
像をＣＲＴ等に表示するようにしてもよい。

【０００８】次に、本従来例の動作について説明する。

【０００９】レーザ光発射装置１より発射されたレーザ
光は、対物レンズ２によりレーザ光の径が拡大され、第
１のレンズ３により平行な光束１００へとコリメートさ
れる。ＩＣフォトマスクや液晶パネルなどの検査対象物
体４は、光束１００によって照射され、検査対象物体４
を透過した透過光１０１はハーフミラー５を透過し、ハ
ーフミラー５を透過した透過光１０２は第２のレンズ６
による光の回折によって後焦点面にフーリエ変換像が形
成される。ＩＣフォトマスクや液晶ＴＦＴ基板の周波数
成分は、第２のレンズ６のフーリエ変換面の特定場所に
集中するので、この第２のレンズ６のフーリエ変換面に
配置された反射型空間フィルタリング素子７により正規
パターンによる成分の光だけがカットされて反射され
る。反射型空間フィルタリング素子７により正規パター
ンによる成分の光だけをカットされた反射光は第２のレ
ンズ６により逆フーリエ変換して平行光１０２に戻され
る。平行光１０２はハーフミラー５により反射され、ハ
ーフミラー５により反射された平行光１０３すなわちパ
ターンに含まれている欠陥の像がスクリーン８に写され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の欠陥検査装置
は、正規パターン中の欠陥が検出され、欠陥像だけが抽
出されるが、検査対象物体によっては欠陥の有無だけで
なく、欠陥の位置によっては検査対象物体の機能に影響
がない場合や補修できる場合もあり、このような場合は
検査対象物体を有効利用できるため、パターン中のどの
位置に欠陥があるか否かということが非常に重要にな
る。

【００１１】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、検査対象物体中の欠陥を検出する
と共に欠陥位置を特定して欠陥の検査対象物体に対する
影響などの判定を容易に行える欠陥検査装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、反射型空間フィルタリング素子を用いた欠陥検
査装置であって、基板パターンを表す往路光と、該往路
光を光学的に演算処理することによって検出された欠陥
像を表す復路光とを合成する手段を備えることを特徴と
する請求項１の欠陥検査装置によって達成される。

【００１３】本発明によれば、前述の目的は、前記合成
手段がハーフミラーを有する請求項２の欠陥検査装置に
よって達成される。

【００１４】本発明によれば、前述の目的は、前記欠陥
検査装置は、更に、前記往路光を減衰させる減衰手段を
備える請求項３の欠陥検査装置によって達成される。

【００１５】本発明によれば、前述の目的は、前記減衰
手段が、偏光板またはＮＤフィルタと、ミラーとを備え
る請求項４の欠陥検査装置によって達成される。

【００１６】

【作用】請求項１の欠陥検査装置によれば、基板パター
ンを表す往路光と、該往路光を光学的に演算処理するこ
とによって検出された欠陥像を表す復路光とを合成す
る。従って、欠陥の存在の確認と共に位置の特定ができ
る。これにより基板に対する欠陥の影響などの判定を容
易に行うことができる。

【００１７】請求項２の欠陥検査装置によれば、合成手
段がハーフミラーを有する。従って、基板パターンを表
す往路光と、欠陥像を表す復路光とを合成することがで
きる。

【００１８】請求項３の欠陥検査装置によれば、欠陥検
査装置はさらに基板パターンを表す往路光を減衰させる
減衰手段を備える。従って、欠陥像だけが強調された形
で基板パターンが得られる。

【００１９】請求項４の欠陥検査装置によれば、光束
は、その焦点面でミラーによって反射される。この反射
光は偏光板によって適度に強弱が弱められる。従って、
基板パターンを表す平行光の強度を弱めることができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、請求項１の欠陥検査装置の第１の実施
例を図１を参照しながら説明する。本実施例は、検査対
象物体中の欠陥を検出すると共に欠陥位置を特定して欠
陥の検査対象物体に対する影響などの判定を容易に行え
る欠陥検査装置を提供することを課題とする。

【００２１】本実施例は、レーザ光を発射する光照射手
段としてのレーザ光発射装置１と、発射されたレーザ光
の径を拡大する対物レンズ２と、拡大された光を平行な
光束１００へコリメートする第１のレンズ３と、光束１
００の光路上に配置されたＩＣフォトマスクや液晶パネ
ルなどの検査対象物体４を透過した透過光１０１の一部
を透過すると共に他の部分を反射するハーフミラー５
と、ハーフミラー５の透過側に配置されかつ透過光１０
２の一部を光の回折によって後焦点面にフーリエ変換像
を形成する第２のレンズ６と、第２のレンズ６のフーリ
エ変換面に配置されかつ正規パターンによる成分の光だ
けをカットして反射する反射型空間フィルタリング素子
７と、ハーフミラー５の反射側に配置されかつ透過光１
０２の他の部分を光の回折によって後焦点面にフーリエ
変換像を形成する第３のレンズ９と、第３のレンズ９の
フーリエ変換面の手前に配置されかつ検査対象物体４を
透過した光の強度を弱める減衰手段としての偏光板１０
と、第３のレンズ９のフーリエ変換面に配置されたミラ
ー１１と、欠陥像と欠陥像に対して強度の小さい基板パ
ターンとが重ね合わされた像が検出されるスクリーン８
とを具備している。ハーフミラー５により、偏光板１０
により強度が弱められ、ミラー１１により反射されかつ
第３のレンズ９により平行に戻された平行光１０４と反
射型空間フィルタリング素子７からの欠陥像を表す平行
光１０２とが合成されるように構成されている。

【００２２】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２３】レーザ光発射装置１より発射されたレーザ
光は、対物レンズ２によりレーザ光の径が拡大され、第
１のレンズ３により平行な光束１００へとコリメートさ
れる。ＩＣフォトマスクや液晶パネルなどの検査対象物
体４は、光束１００によって照射され、検査対象物体４
を透過した透過光１０１はハーフミラー５を透過し、ハ
ーフミラー５を透過した透過光１０２は第２のレンズ６
による光の回折によって後焦点面にフーリエ変換像が形
成される。

【００２４】例えば、ＴＦＴ基板画素の正規パターンの
１次元フーリエ変換像は、図２に示すように、周期的な
スポット光として現れる。これに対して欠陥のフーリエ
変換像は周期的な画素の成分に比べて非常に強度の弱い
光が全体に広がる形になるため、欠陥を含むＴＦＴ基板
のフーリエ変換像は、図３に示すようになる。このフー
リエ変換面にミラーを備えた反射型のフィルムマスク、
もしくは液晶空間光変調素子のような反射型空間フィル
タリング素子７を配置し、正規パターンによる成分の光
だけをカットする。このフィルタリングの方法として
は、例えば、図４（ｂ）に示すような形状の黒いフィル
ムマスクをミラーの反射面に貼着し、図４（ａ）に示す
ような分布を持つフーリエ変換像から正規パターンによ
る成分を除去する方法や、液晶空間光変調素子を用いて
比較的強度の大きい図３のｂのような正規パターンの光
と、比較的強度の小さい図３のａのような欠陥部分の光
の偏光方向を互いに９０度変えて偏光板で正規パターン
の光を除去する方法などがあるが、反射型のフィルタリ
ング方法であれば、どのような方式であってもよい。フ
ィルタリング後の反射光は再び第２のレンズ６により逆
フーリエ変換されて平行光１０２に戻され、平行光１０
２はハーフミラー５により反射され、ハーフミラー５に
より正規パターンが除去された欠陥の像だけが焦点面に
配置されているスクリーン８によって検出される。な
お、スクリーン８の代わりにＣＣＤを用い、ＣＣＤによ
り撮像した画像をＣＲＴ等に表示するようにしてもよ
い。

【００２５】一方、レーザ光発射装置１より発射された
レーザ光の内でハーフミラー５によって反射された光束
１０４は第３のレンズ９を透過し、その焦点面でミラー
１１によって反射される。この反射光は偏光板１０によ
って適当に強度が弱められ、再び第３のレンズ９を透過
した後、ハーフミラー５を透過した光がスクリーン８に
よって検出される。この光により焦点面であるスクリー
ン８上で基板パターンが形成される。なお、偏光板１０
の代わりにＮＤフィルタを用いてもよい。ここで、第２
のレンズ６と第３のレンズ９は同一のものであり、焦点
距離をｆとすると、検査対象物体４と第２のレンズ６と
の間の光路、検査対象物体４と第３のレンズ９との間の
光路、第２のレンズ６と反射型空間フィルタリング素子
７との間の光路、第３のレンズ９とミラー１１との間の
光路、第３のレンズ９とスクリーン８との間の光路、及
び第２のレンズ６とスクリーン８との間の光路はすべて
ｆとなるように配置される。

【００２６】この結果、基板に図５（ａ）に示すような
欠陥がある場合、スクリーン８上では、反射型空間フィ
ルタリング素子７で行われたフィルタリングによって光
束１０１から検出された図５（ｂ）に示すような欠陥像
と光束１０４から得られる比較的強度の小さい図５
（ｃ）に示すような基板パターンが合成されて図５
（ｄ）に示すように検出される。このため、欠陥像だけ
でなく基板パターン中に欠陥像が強調された形で像が得
られるため、欠陥の存在の確認と共に位置の特定が可能
になる。光を合成する際、２光波の干渉が考えられる
が、光強度を偏光板またはＮＤフィルタによって調整で
きることと、欠陥像を表す一方の光は欠陥部分が鋭いピ
ークとして現れ、他の部分は光強度が微小であることか
ら、２光波の干渉は影響を与えないものと考えられる。

【００２７】また、ミラー１１を除去するか、光束１０
４を単に遮断することによって、欠陥像だけを検出する
ことも可能である。

【００２８】同様に、反射型空間フィルタリング素子７
を除去するか、もしくは光束１０２を単に遮断すること
によって、欠陥を含んだ基板パターンだけを検出するこ
とも容易に行える。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の欠陥検査装置によれば、基板
パターンを表す往路光と、該往路光を光学的に演算処理
することによって検出された欠陥像を表す復路光とを合
成する。従って、欠陥の存在の確認と共に位置の特定が
できる。これにより基板に対する欠陥の影響などの判定
を容易に行うことができる。

【００３０】請求項２の欠陥検査装置によれば、合成手
段がハーフミラーを有する。従って、基板パターンを表
す往路光と、欠陥像を表す復路光とを合成することがで
きる。

【００３１】請求項３の欠陥検査装置によれば、欠陥検
査装置はさらに基板パターンを表す往路光を減衰させる
減衰手段を備える。従って、欠陥像だけが強調された形
で基板パターンが得られる。

【００３２】請求項４の欠陥検査装置によれば、光束
は、その焦点面でミラーによって反射される。この反射
光は偏光板によって適度に強弱が弱められる。従って、
基板パターンを表す平行光の強度を弱めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の欠陥検査装置の実施例を示す構成図
である。

【図２】ＴＦＴ基板正規パターンの１次元のフーリエ変
換像を示す図である。

【図３】欠陥を含んだＴＦＴ基板パターンの１次元のフ
ーリエ変換像を示す図である。

【図４】ＴＦＴ基板パターンの２次元フーリエ変換像及
びフィルタリングのためのフィルムマスクの形状を示す
図である。

【図５】本発明の動作を示す図である。

【図６】従来の透過型の欠陥検査装置を示す図である。

【図７】従来の反射型の欠陥検査装置を示す図である。

【符号の説明】

1 レーザ光発射装置 2 対物レンズ 3 第１のレンズ 4 検査対象物体 5 ハーフミラー 6 第２のレンズ 7 反射型空間フィルタリング素子 8 スクリーン 9 第３のレンズ 10 偏光板 11 ミラー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射型空間フィルタリング素子を用いた
   欠陥検査装置であって、基板パターンを表す往路光と該
   往路光を光学的に演算処理することによって検出された
   欠陥像を表す復路光とを合成する手段を備えることを特
   徴とする欠陥検査装置。
2. 【請求項２】 前記合成手段がハーフミラーを有する請
   求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 【請求項３】 前記欠陥検査装置は、更に、前記往路光
   を減衰させる減衰手段を備える請求項１に記載の欠陥検
   査装置。
4. 【請求項４】 前記減衰手段が、偏光板またはＮＤフィ
   ルタと、ミラーとを備える請求項１に記載の欠陥検査装
   置。