(57)【要約】【課題】  被検面の傾きが大きくても正しい欠陥検査を行える検査装置を提供する。【解決手段】  被検面１０Ａの少なくとも一部の領域を一括して撮像する撮像手段１３と、撮像手段の光軸３Ａに対する被検面の傾き角を設定する設定手段１１,１６と、設定手段が設定した傾き角に応じて撮像手段が撮像する複数の焦点位置を決定し、撮像手段が領域を撮像して出力する撮像信号に基づいて、焦点位置の異なる複数の画像を取得する取得手段１６,１４とを備える。【選択図】      図１
2006300553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面の少なくとも一部の領域を一括して撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の光軸に対する前記被検面の傾き角を設定する設定手段と、
前記設定手段が設定した前記傾き角に応じて前記撮像手段が撮像する複数の焦点位置を決定し、前記撮像手段が前記領域を撮像して出力する撮像信号に基づいて、前記焦点位置の異なる複数の画像を取得する取得手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記取得手段が取得した前記複数の画像それぞれの中から合焦部分を切り出して合成し、前記領域に関わる合成画像を生成する生成手段をさらに備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の検査装置において、
前記取得手段は、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれる場合、前記焦点位置の切り替えを行わずに画像を取得する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記取得手段は、前記撮像手段の絞り径が予め定めた径より大きい場合、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれるように前記絞り径を縮小して、前記焦点位置の切り替えを行わずに画像を取得する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
被検面の少なくとも一部の領域を一括して撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の光軸に対する前記被検面の傾き角を設定する設定手段と、
前記設定手段が設定した前記傾き角に応じて、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれるように前記撮像手段の絞り径を調整し、前記撮像手段が前記領域を撮像して出力する撮像信号に基づいて画像を取得する取得手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検面の欠陥検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの撮像装置を用い、撮像装置の光軸に対して被検面を傾けた状態で、被検面の比較的広い領域（例えば全域など）の画像を一括取得し、この画像を利用して欠陥検査を行う装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８９７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の検査装置では、被検面の傾きが大きくなると、一括取得した画像の周辺にピントの外れた部分が現れることがあり、その場合には正しい欠陥検査を行うことができなくなってしまう。
本発明の目的は、被検面の傾きが大きくても正しい欠陥検査を行える検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の検査装置は、被検面の少なくとも一部の領域を一括して撮像する撮像手段と、前記撮像手段の光軸に対する前記被検面の傾き角を設定する設定手段と、前記設定手段が設定した前記傾き角に応じて前記撮像手段が撮像する複数の焦点位置を決定し、前記撮像手段が前記領域を撮像して出力する撮像信号に基づいて、前記焦点位置の異なる複数の画像を取得する取得手段とを備えたものである。
【０００５】
また、前記取得手段が取得した前記複数の画像それぞれの中から合焦部分を切り出して合成し、前記領域に関わる合成画像を生成する生成手段を備えることが好ましい。さらに、前記取得手段は、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれる場合、前記焦点位置の切り替えを行わずに画像を取得することが好ましい。また、前記取得手段は、前記撮像手段の絞り径が予め定めた径より大きい場合、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれるように前記絞り径を縮小して、前記焦点位置の切り替えを行わずに画像を取得することが好ましい。
【０００６】
さらに、本発明の他の検査装置は、被検面の少なくとも一部の領域を一括して撮像する撮像手段と、前記撮像手段の光軸に対する前記被検面の傾き角を設定する設定手段と、前記設定手段が設定した前記傾き角に応じて、前記撮像手段の焦点深度内に前記領域の全てが含まれるように前記撮像手段の絞り径を調整し、前記撮像手段が前記領域を撮像して出力する撮像信号に基づいて画像を取得する取得手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検面の傾きが大きくても正しい欠陥検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の検査装置１０は、図１に示す通り、被検面１０Ａを有する例えば半導体ウエハや液晶ガラス基板などの物体を載置するチルトステージ１１と、被検面１０Ａを照明する照明部１２と、被検面１０Ａを撮像する撮像部１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、制御部１６とで構成される。制御部１６は、被検面１０Ａに対する欠陥検査の条件に応じてチルトステージ１１を制御し、被検面１０Ａの傾き調整を行う。さらに、制御部１６は、被検面１０Ａの傾き調整の結果に基づいて撮像部１３を制御し、必要に応じて、撮像部１３の焦点位置の切り替えを行う。
【０００９】
照明部１２からの照明光は、照明部１２の光軸２Ａに沿って被検面１０Ａの全域に入射して、被検面１０Ａの全域を斜め方向から照明する。このとき、被検面１０Ａの全域から所定方向に検査用の回折光（例えば１次回折光）が発生する。検査用の回折光を撮像部１３の光軸３Ａに沿って導き、撮像部１３に入射させるために、チルトステージ１１を用いて被検面１０Ａの傾き調整が行われる。
【００１０】
この傾き調整により、撮像部１３の光軸３Ａに対する被検面１０Ａの傾き角が設定され、また同時に、照明部１２の光軸２Ａに対する被検面１０Ａの傾き角も設定される。そして、２つの傾き角の組み合わせに応じて、検査用の回折光を光軸３Ａに沿って撮像部１３に入射させることができる。
なお、被検面１０Ａの傾き調整の際には、照明光の波長に関する情報や、被検面１０Ａの繰り返しパターンのピッチに関する情報などが考慮される。被検面１０Ａを傾ける際の回転軸(不図示)は、撮像部１３の光軸３Ａに対して垂直であり、照明部１２の光軸２Ａに対しても垂直である。
【００１１】
撮像部１３は、例えばカメラであり、光軸３Ａに対して被検面１０Ａを傾けた状態（上記の傾き調整後の状態）で、被検面１０Ａからの検査用の回折光を取り込み、被検面１０Ａの全域を一括して撮像する。撮像部１３の視野は被検面１０Ａの全域に対応する。撮像部１３には、検査用の回折光に基づいて被検面１０Ａの全域の回折像を形成する結像レンズと、その回折像の形成面に配置されたイメージセンサとが設けられる。
【００１２】
そして撮像部１３は、被検面１０Ａの全域を撮像すると、画像処理部１４に撮像信号を出力する。画像処理部１４は、撮像部１３からの撮像信号に基づいて被検面１０Ａの全域の画像を一括取得し、必要に応じて表示部１５に表示させる。なお、例えば被検面１０Ａが円形状で且つ撮像部１３による撮像方向が斜めの場合、撮像部１３からの撮像信号に基づく被検面１０Ａの画像は楕円形状となる。このため、楕円形状を円形状に変換するような補正処理を行って、円形状の画像５Ａ（図１）を生成することが好ましい。
【００１３】
ここで、図２(ａ)に示す通り、被検面１０Ａの傾き角Θが小さく、被検面１０Ａの全域の全てが撮像部１３の焦点深度内に含まれる場合、上記のように一括取得した被検面１０Ａの画像５Ａ（図１）は、その全域でピントが合っている。したがって、この画像５Ａを利用して正しい欠陥検査を行うことができる。なお、図２(ａ)では撮像部１３の焦点位置が被検面１０Ａの中心を含む回転軸上に位置する場合を示した。
【００１４】
しかし、図２(ｂ)に示す通り、被検面１０Ａの傾き角Θが大きく、被検面１０Ａの周辺が撮像部１３の焦点深度から外れると、一括取得した被検面１０Ａの画像５Ａ（図１）の周辺ではピントが外れてしまう。この場合、画像５Ａを利用しても正しい欠陥検査を行うことができない。なお、図２(ｂ)でも撮像部１３の焦点位置が被検面１０Ａの中心を含む回転軸上に位置する場合を示した。
【００１５】
そこで、本実施形態の検査装置１０では、図３に示すフローチャートの手順にしたがって被検面１０Ａの全域に関する画像の取得処理を行う。被検面１０Ａの傾き調整（ステップＳ１）が終わると、これによって設定された傾き角Θが所定値ΘＡ未満か否かを判断する（ステップＳ２）。所定値ΘＡとは、図４(ａ)に示す通り、被検面１０Ａの回転軸に垂直な方向の直径Φを光軸３Ａの方向に投影した長さＬが、撮像部１３の焦点深度と等しくなるような傾き角ΘＡである。
【００１６】
傾き調整によって設定された傾き角Θが所定値ΘＡ未満の場合（ステップＳ２がＹＥＳ,図２(ａ)の状態）、つまり、被検面１０Ａの全域が撮像部１３の焦点深度内に含まれる場合、制御部１６は図３のステップＳ３の処理を行う。ステップＳ３では、撮像部１３の焦点位置を被検面１０Ａの中心に合わせた状態で、そのまま被検面１０Ａの全域を一括撮像する。その結果、全域でピントの合った画像を取得することができ、この画像を解析することにより正しい欠陥検査を行うことができる。
【００１７】
一方、傾き調整によって設定された傾き角Θが所定値ΘＡ以上の場合（ステップＳ２がＮＯ,図２(ｂ)の状態）、つまり、被検面１０Ａの周辺が撮像部１３の焦点深度から外れた場合に、制御部１６はステップＳ４の処理に進む。ステップＳ４では、傾き角Θが所定値ΘＢ未満か否かを判断する。所定値ΘＢとは、図４(ｂ)に示す通り、被検面１０Ａの回転軸に垂直な方向の直径Φを光軸３Ａの方向に投影した長さＬが、撮像部１３の焦点深度の２倍と等しくなるような傾き角ΘＢである。
【００１８】
傾き調整によって設定された傾き角Θが所定値ΘＡ以上で所定値ΘＢ未満の場合（ステップＳ４がＹＥＳ）、制御部１６はステップＳ５の処理を行う。ステップＳ５では、被検面１０Ａを図５(ａ)に示す２つの領域(１),(２)に分け、一方の領域(１)の中心付近に撮像部１３の焦点位置を合わせた状態（図５(ｂ)）で、被検面１０Ａの全域を一括撮像する。さらに、他方の領域(２)の中心付近に撮像部１３の焦点位置を合わせた状態（図５(ｃ)）で、被検面１０Ａの全域を一括撮像する。
【００１９】
その結果、次のような２つの画像を順に取得することができる。１つ目の画像は、図５(ｂ)の状態で取得した画像であり、被検面１０Ａの領域(１)に対応する部分ではピントが合っているが、被検面１０Ａの領域(２)に対応する部分ではピントが外れている。２つ目の画像は、図５(ｃ)の状態で取得した画像であり、上記とは逆に、領域(１)に対応する部分ではピントが外れているが、領域(２)に対応する部分ではピントが合っている。
【００２０】
このようにして取得された焦点位置の異なる２つの画像には、画像処理部１４において、ステップＳ７の画像合成の処理が施される。画像処理部１４では、２つの画像それぞれの中から合焦部分を切り出して合成し、つまり、図５(ｂ)の状態で取得した画像の領域(１)に対応する部分と図５(ｃ)の状態で取得した画像の領域(２)に対応する部分とを合成し、被検面１０Ａの全域に関わる１枚の合成画像を生成する。
【００２１】
上記のように、本実施形態の検査装置１０では、傾き調整によって設定された傾き角Θが大きく、所定値ΘＡ以上で所定値ΘＢ未満の場合でも、撮像部１３の焦点位置を２段階に切り替えて（図５参照）、焦点位置の異なる２つの画像を順に取得し、最後に合成することにより、全域でピントの合った合成画像を生成することができる。したがって、この合成画像を解析することにより正しい欠陥検査を行うことができる。
【００２２】
また、傾き調整によって設定された傾き角Θが所定値ΘＢ以上の場合（ステップＳ４がＮＯ）、制御部１６はステップＳ６の処理を行う。ステップＳ６では、被検面１０Ａを図６に示す３つの領域(１)〜(３)に分け、これらの領域(１)〜(３)のそれぞれに焦点位置を合わせた状態で順に被検面１０Ａの全域を一括撮像して、焦点位置の異なる３つの画像を取得する。その後、画像処理部１４では、上記と同様の画像合成の処理（ステップＳ７）を行い、被検面１０Ａの全域に関わる１枚の合成画像を生成する。
【００２３】
上記のように、本実施形態の検査装置１０では、傾き調整によって設定された傾き角Θが大きく、所定値ΘＢ以上の場合でも、撮像部１３の焦点位置を３段階に切り替えて（図６参照）、焦点位置の異なる３つの画像を順に取得し、最後に合成することにより、全域でピントの合った合成画像を生成することができる。したがって、この合成画像を解析することにより正しい欠陥検査を行うことができ、検査品質が向上する。
【００２４】
さらに、本実施形態の検査装置１０では、被検面１０Ａの傾き角Θが所定値ΘＡ以上の場合、複数の画像それぞれの中から合焦部分を切り出して合成する場合に限らず、そのような画像合成の処理を行わなくても、正しい欠陥検査を行うことができる。画像合成しない場合には、複数の画像それぞれの中の合焦部分を利用して（非合焦部分を利用せずに）、順に欠陥検査を行えばよい。ただし、画像合成によって全域でピントの合った１枚の合成画像を生成する方が、検査時の作業がシンプルになるため効率良く欠陥検査を行うことができ、スループットが向上する。
【００２５】
また、本実施形態の検査装置１０では、被検面１０Ａの傾き角Θが小さく、所定値ΘＡ未満の場合には（図２(ａ)）、撮像部１３の焦点位置の切り替えを行わずに、１つの焦点位置のみで画像を取得する。このため、複数の画像を取得することに起因してスループットが低下する状況を最小限の場合に抑制できる。したがって、被検面１０Ａの傾き角Θに拘わらず正しい欠陥検査を効率良く行うことができる。
【００２６】
さらに、本実施形態の検査装置１０では、撮像部１３の視野が被検面１０Ａの全域に対応し、被検面１０Ａの全域の画像を一括取得するため、高スループットで欠陥検査を行うことができる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、撮像部１３の焦点深度を変化させない例で説明したが、本発明はこれに限定されない。撮像部１３の絞り径を可変とし、その絞り径に応じて撮像部１３の焦点深度を変化させてもよい。焦点深度は、絞り径の２乗に反比例する。焦点深度を変化させる場合に、上記の焦点位置の切り替えを組み合わせる場合には、次のような処理を行うことが好ましい。
【００２７】
撮像部１３の絞り径が予め定めた径（例えば所定の明るさを確保できる径）より大きい場合に限って、傾き角Θが所定値ΘＡ以上であれば、撮像部１３の焦点深度内に被検面１０Ａの全域が含まれるように絞り径を縮小し、焦点位置の切り替えを行わずに画像を取得する。このような絞り径の調整を優先した処理を行うことにより、スループットが低下する状況をさらに抑制することができ、傾き角Θに拘わらず正しい欠陥検査を効率良く行うことができる。
【００２８】
また、撮像部１３の焦点位置を固定とし（例えば被検面１０Ａの中心に焦点位置を合わせた状態とし）、傾き調整によって設定された傾き角Θに応じて、撮像部１３の焦点深度内に被検面１０Ａの全域の全てが含まれるように撮像部１３の絞り径を調整し、常に１枚の画像を取得するようにしてもよい。この場合、傾き角Θに拘わらず常に被検面１０Ａの全域が焦点深度内に含まれるため、傾き角Θが大きくても正しい欠陥検査を行える。
【００２９】
さらに、上記した実施形態では、被検面１０Ａの全域を一括撮像する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。被検面１０Ａの一部の領域を一括撮像する場合にも、本発明を適用できる。この場合、複数の撮像部を検査装置に設け、それぞれの撮像部で被検面１０Ａの異なる領域を分割して撮像し、被検面１０Ａの全域の画像を得るために合成することが好ましい。
【００３０】
また、上記した実施形態では、被検面１０Ａからの回折光（例えば１次回折光）に基づいて欠陥検査を行う例で説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、被検面１０Ａからの正反射光（０次回折光に相当）や散乱光や偏光光などの検査光に基づいて欠陥検査を行う場合にも、撮像部の光軸に対して被検面を傾けた状態で画像を取得するのであれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。正反射光と偏光光の撮像部の光軸に対する被検面の傾き角は、照明部の光軸に対する被検面の傾き角が等しくなるように設定される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の検査装置１０の全体構成を示す概略図である。
【図２】撮像部１３の焦点深度内に被検面１０Ａが含まれる場合(ａ)と、焦点深度から被検面１０Ａの周辺が外れた場合(ｂ)を説明する図である。
【図３】検査装置１０における画像の取得処理を説明するフローチャートである。
【図４】被検面１０Ａの傾き角Θの所定値ΘＡ,ΘＢを説明する図である。
【図５】傾き角Θが所定値ΘＡ以上で所定値ΘＢ未満の場合の領域分割(ａ)と、焦点位置の切り替え(ｂ),(ｃ)とを説明する図である。
【図６】傾き角Θが所定値ΘＢ以上の場合の領域分割を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  検査装置
１０Ａ  被検面
１１  チルトステージ
１２  照明部
１３  撮像部
２Ａ，３Ａ  光軸
１４  画像処理部
１６  制御部                                                                              
【図１】
2006300553.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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