JP2010008177A - 欠陥検出装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥の高さ方向位置を検出できる欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】ガラス板９９は一定の速度ｖで移動され、ステージ２の位置ｄはステージ位置検出装置４により検出される。照明装置１からマスク１０を介してガラス板９９に対して光を所定角度斜めに入射させ、画像検出装置３によりガラス板９９下面で反射した反射光を検出する。入射光と反射光の両方で欠陥を検出し、その時間間隔を測定し、コントローラ５は前記所定角度と所定速度ｖと時間間隔に基づいて欠陥の高さ方向位置を演算する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、欠陥検出装置に関する。

プリント配線基板の製造などに用いる露光装置において、露光パターンを描いたフォトマスクは、露光光を透過するガラスに支持されている。
露光装置の中、フォトマスクを基板に密着させるコンタクト露光装置に用いるガラスは厚く大きいため、内部に気泡や異物を含むことがある。
これらの気泡や異物は、ガラスの厚さ方向の高さ位置に応じて露光に及ぼす影響が異なる。例えば、露光の際に、ガラスの下面側には露光対象である基板のレジスト面が位置するが、気泡や異物がガラス下面に近い位置にある場合、即ちレジスト面に近い場合、露光への悪影響が大きくなる。逆にガラス上面に近い欠陥の場合、悪影響は少なくなる。
このようなガラス内部の欠陥や異物を検出するために、下記の特許文献１乃至５に示すように種々の提案がなされている。

特開平１１−２６４８０３号公報 特開２００５−１５６４１６号公報 特開２００５−２０１８８７号公報 特開２００６−４９０７８号公報 特開２００６−１１２９５５号公報

しかし従来のいずれの構成も、欠陥や異物の高さ方向の位置を検出することができず、欠陥や異物が露光に及ぼす影響を正確に認識することができない問題があった。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の欠陥検出装置は、検査光を透過する検査対象に対して所定角度で該検査光を傾斜させて照射し、該検査光が検査対象下面に入射する入射光と、検査対象下面で反射する反射光とを有する照明装置と、該検査対象と前記照明装置とを、前記検査光の傾斜方向に相対的に所定速度で移動させる移動装置と、前記検査対象の欠陥を前記入射光と反射光とにより検出する検出装置と、前記入射光による欠陥の検出と前記反射光による欠陥の検出の時間間隔を検出する時間間隔検出装置と、前記所定角度と所定速度と前記時間間隔とに基づいて前記欠陥の高さ方向位置を演算する演算装置と、を備えたことを特徴とする。
上記構成により、検査対象の欠陥を検出し且つ該欠陥の高さ方向の位置を検出することが可能になる。また、検査対象下面で反射する反射光を用いるため、検査対象下面に付着したゴミなどを欠陥として検出することがない。
更に、前記検出装置が、前記検査対象下面を結像する結像レンズと、該結像レンズの結像面に設けられたＣＣＤと、を有するように構成することが可能である。この構成により検査対象上面側での検査感度を相対的に低くし、検査対象上面に付着したゴミなどの影響を減少させることができる。
更に前記結像レンズの絞りを調整する装置を更に備え、該絞りの調整により検査対象内部での欠陥検出感度を調整する、ように構成することも可能である。

本発明の欠陥検出装置及び方法によれば、検査対象の欠陥を検出し且つ該欠陥の高さ方向の位置を検出することが可能になる。また、検査対象の表面に付着したゴミなどの影響を抑制することが可能である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、検査対象であるガラス板９９はステージ２上に載置され、移動装置２０により矢印で示すＹ方向に、一定の速度ｖで移動されるように構成されている。
ステージ２の位置ｄはステージ位置検出装置４により検出されるように構成されている。

ガラス板９９の上方には照明装置１が設けられており、マスク１０を介してガラス板９９に対して光を斜めに入射させるように構成されている。
照明装置１に対向する位置には、画像検出装置３が設けられおり、ガラス板９９下面で反射した反射光を検出するように構成されている。

照明装置１はガラス板９９の幅方向（移動方向に直交する方向）、即ちＸ方向に線状の光を照射するライン状の拡散照明になっており、図２に示すようにマスク１０が設けられており、ガラス板９９の移動方向に対して入射角θでライン拡散照明光を照射するように構成されている。この構成により照明装置１の照明はガラス板９９に対して入射角θで斜めに入射し、ガラス板９９から反射した光だけを検出する。

なおガラス板９９は照明装置１に対して移動するようになっているが、ガラス板９９と照明装置１は相対的に移動すればよく、照明装置１を移動させる構成或いはガラス板９９と照明装置１の両方を移動させる構成も可能である。

図２に示すように、照明装置１からの照明は入射光路１５と反射光路１６を経て、ラインＣＣＤ３１に受光される。
即ち照明装置１及びマスク１０から入射角θでガラス板９９に入射した線状の照明は、ガラス上面９７で屈折角φで屈折しガラス下面９８で反射し、更にガラス上面９７で屈折角φで屈折する。この反射光を、前焦点位置をガラス下面９８に置いた結像レンズ３０で集光し、ラインＣＣＤ３１で受光し、検出するように構成されている。

ラインＣＣＤ３１で検出された画像は画像入力装置３２を経由して画像処理装置３３で所定の処理を受け、コントローラ５を介してディスプレイ５０に表示されるように構成されている。

図３により、屈折率ｎのガラス板９９内に気泡の欠陥８０がある場合の検出について説明する。
ガラス板９９はステージ２に載置され、図３において右方向に速度ｖで移動している。図３（Ａ）に示すように、欠陥８０は最初に入射光路１５を通過し、この時にラインＣＣＤ３１の検出値が低下して欠陥８０の１回目の検出がなされる。
次に図３（Ｂ）に示すように、欠陥８０は反射光路１６を通過し、同様にラインＣＣＤ３１により欠陥８０の２回目の検出がなされる。

コントローラ５は、該検出結果に基づいて、欠陥８０のガラス下面９８からの高さｈを次のように算出する。なお、欠陥８０の大きさはラインＣＣＤ３１の出力が低下している時間と移動速度ｖから計算できる。

１回目検出の欠陥８０の位置と２回目検出の欠陥８０の位置のＹ方向の距離ｄは、
ｄ＝ｔｖであらわされる。ここで、ｔは欠陥８０の１回目検出と２回目検出の時間間隔であり、コントローラ５においてカウントされる。

ここで、入射角（観測角）θとガラス板９９の屈折率ｎとするときの光の屈折角φは、スネルの法則により、次式で表される。
ｓｉｎθ＝ｎｓｉｎφ

このとき、欠陥８０の高さｈと距離ｄの関係は、
２ｈｔａｎθ＝ｄ であるので、欠陥８０の高さｈは下式で表される。
下式から、欠陥８０の高さｈと出現間隔時間ｔは比例することがわかる。即ち、欠陥８０がガラス下面９８近くにあるほど、時間ｔは短くなり、ガラス上面９７近くにあるほど時間ｔは長くなる。

図４に欠陥８０の位置とコントローラ５により得られ、ディスプレイ５０に表示される画像を示す。
前記したように、欠陥８０があるとラインＣＣＤ３１からの信号強度は小さくなるため、欠陥８０はディスプレイ５０には暗部として表れる。
ｈ１、ｈ２、ｈ３のガラス下面９８からの高さの欠陥８０ａｂｃｄｅはディスプレイ５０においてｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の距離を有する双子の暗部として表示される。前記したように高さｈが高いほど暗部の間隔ｄが大きくなる。

欠陥８０の高さｈとサイズと該欠陥８０の許容／非許容の関係を図５に示す。泡(異物)などの欠陥８０は、ガラス下面９８に近く、高さｈが低い場所にあるほど、露光に悪影響を及ぼすため、非許容とする。また欠陥８０のサイズが大きいほど非許容となる。

欠陥８０ｄのように高さｈがガラス板９９の厚み以上の場合は、該欠陥８０ｄはガラス上面９７のゴミと判定する。
すなわちガラス板９９の厚みＴとすると、検出パターンの間隔ｄ４が次式になるときに、ガラス上面９７に付着したごみによるパターンとし、正常と判定する。

また欠陥８０ｃあるいは８０ｅのようにガラス下面９８に近い場所にある場合は、双子のパターンにならない場合がある。
例えば、図４に示すように欠陥８０ｃが円形形状の泡で、その大きさ(直径)をＳｘとし、検出パターンの間隔をｄ３とすると、Ｓｘ＞ｄ３の時、二つの画像は分離されない。
このパターンが発生したときには、欠陥８０がガラス下面に近く、その大きさも大きいことを示しているので、露光に対して悪影響を及ぼす可能性が高い。そこで、基板の移動方向(Ｙ方向)に直交する方向の大きさをサイズＳｘ、高さｈを０とみなして図５に従って、許容／非許容を判定する。

図６のフローチャートにより動作を説明する。
ラインＣＣＤ３１及び画像入力装置３２で検出した濃淡パターンに対し、画像処理装置３３において閾値を設け、２値化して２値パターンを得て（ステップＳ１）、該２値パターンに対し、ラベリングを行う（ステップＳ２）。
ラベル化された各パターンの中心座標、大きさ(Ｓｘ、Ｓｙ)を計測し（ステップＳ３）、各パターンについて、基板移動方向(Ｙ方向)に探索を行い、ほぼ同じ大きさ或いは同様な大きさのパターンを探す（ステップＳ４）。探索領域は、ガラス板９９の厚み相当の距離ｄ４以内とする。
同様な大きさのパターンがあった場合には（ステップＳ５）、それらのｙ方向の間隔ｄを求め、その高さｈを計算する（ステップＳ６）。
得られたパターン高さｈと、大きさ(たとえばｘｙ方向の平均値)を図５に示す判断基準に照らし合わせ、許容/非許容を判定する（ステップＳ７、８、９）。
ステップＳ５で同様なパターンがなく、単独パターンとみなされる場合には、ｘ方向の大きさＳｘを大きさとし、高さｈを0として（ステップＳ１０）、同様に図５に示す判断基準に照らし合わせ、許容/非許容を判定する（ステップＳ７、８、９）。

なおガラス下面９８にいくほど受光範囲が小さくなり、同じ大きさの欠陥８０であっても、ガラス下面９８にいくほど光量変化が大きくなり、検出感度が大きくなる。従って、ガラス上面９７にゴミなどが付着しても、欠陥８０として誤って検出される危険は少ない。
更にガラス下面９８のゴミは、反射光に全く影響をあたえないため、検出されることはない。

本発明の一実施形態を示す概略図。 本発明の一実施形態の動作を示す説明図。 本発明の一実施形態の動作を示す説明図。 本発明の一実施形態の動作を示す説明図。 本発明の一実施形態の動作を示す説明図。 本発明の一実施形態の動作を示すフローチャート図。

符号の説明

１：照明装置、２：ステージ、３：画像検出装置、４：ステージ位置検出装置、５：コントローラ、１０：マスク、１５：入射光路、１６：反射光路、２０：移動装置、３０：結像レンズ、３１：ラインＣＣＤ、３２：画像入力装置、３３：画像処理装置、５０：ディスプレイ、８０：欠陥、９７：ガラス上面、９８：ガラス下面、９９：ガラス板。

Claims (3)

1. 検査光を透過する検査対象に対して所定角度で該検査光を傾斜させて照射し、該検査光が検査対象下面に入射する入射光と、検査対象下面で反射する反射光とを有する照明装置と、
   該検査対象と前記照明装置とを、前記検査光の傾斜方向に相対的に所定速度で移動させる移動装置と、
   前記検査対象の欠陥を前記入射光と反射光とにより検出する検出装置と、
   前記入射光による欠陥の検出と前記反射光による欠陥の検出の時間間隔を検出する時間間隔検出装置と、
   前記所定角度と所定速度と前記時間間隔とに基づいて前記欠陥の高さ方向位置を演算する演算装置と、
   を備えたことを特徴とする欠陥検出装置。
2. 前記検出装置が、
   前記検査対象下面を結像する結像レンズと、
   該結像レンズの結像面に設けられたＣＣＤと、
   を有する請求項１の欠陥検出装置。
3. 検査光を透過する検査対象に対して、照明装置からの検査光を所定角度傾斜させて照射し、検査対象下面に入射させ、また検査対象下面で反射させるステップと、
   該検査対象と前記照明装置とを、前記検査光の傾斜方向に相対的に所定速度で移動させるステップと、
   前記検査対象の欠陥を前記入射させた光と反射させた光とにより検出するステップと、
   前記入射させた光による欠陥の検出と前記反射させた光による欠陥の検出の時間間隔を検出するステップと、
   前記所定角度と所定速度と前記時間間隔とに基づいて前記欠陥の高さ方向位置を演算するステップと、
   を備えたことを特徴とする欠陥検出方法。

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