(57)【要約】【課題】  スループットの高い表面検査装置を提供する。【解決手段】  光源５からの放出される照射光を集光レンズ部６により平行光とし、ハーフミラー１３により反射させて、対物レンズ２により被検査物１の被検査領域を落射照明する。被検査領域の像は、対物レンズ２を介して、ハーフミラー１３を透過し、カメラ８により撮像される。カメラ８としては、カラー映像が撮像可能なＣＣＤを撮像素子としたようなものが使用できる。この実施の形態においては、光源５として、輝度を調整しても、放出される光の分光スペクトルの変化が少なく、かつ、放出される光の分光スペクトルの時間変化が少ない発光ダイオードを用いている。【選択図】  図１
2006112939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を、複数の色毎に電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、前記光電変換手段の出力から、前記被検物体像の画素毎の色座標を求め、その色座標の変化に基づいて欠陥検出を行うことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、
前記照射手段は、複数のスペクトルの異なる照明光を切り替えながら被検物体に照射し、前記光電変換手段は、前記複数のスペクトルの異なる照明光に対応する前記光電変換手段の出力から、前記被検物体の画素毎の色座標情報を求め、その色座標の変化に基づいて欠陥検出を行うことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置であって、前記照射手段が、色温度変化の少ない光源を使用していることを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物体を光により照明し、検出装置により被検査物体面の像を撮像し、その結果に基づいて被検査物体のに存在する欠陥を検出する欠陥検出装置に関するものであり、特に、半導体ウェハや液晶ガラス基板などの欠陥検査に用いるのに好適な欠陥検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていた外観検査装置においては、例えば半導体ウェハや液晶基板等の被検物体面に照明光を照射して得られる被検物体象の像強等に基づいて欠陥を検出していた。さらに詳細には、欠陥のない参照物体面の像と被検物体面の像との濃淡（検出信号の強さ）の差分を求め、この差分の周期性の乱れやずれなどを抽出し、それに基づいて欠陥の検出を行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、色は異なっているが光強度がほぼ同じような光が返ってくるような欠陥（照射される光についての反射率が正常部とほぼ同じような欠陥）がある場合、信号の像強度比較のみでは検出することが難しい。
【０００４】
また、欠陥のない参照物体面の撮像像と被検物体面の撮像像を取得する際の照明条件を合わせる必要があるが、ランプ等の照明光源は時間経過とともにスペクトル分布が変化する。また、輝度調節をするとスペクトル分布が変化するので、照明条件を合わせることが難しい。
【０００５】
参照物体面の撮像像と被検物体面の撮像像を取得する際の照明条件を合わせる方法として、時間経過、輝度調節により照明光源のスペクトル分布が変化する都度、参照物体面の像を取得し、参照物体像とする方法があるが、このような方法を採用すると、参照物体面の像を取得する回数が増加し、その分、検査のスループットが低下するという問題点がある。
【０００６】
さらには、集光レンズの構成により、中心部分の輝度が高いが周辺部で落ち込む光量ムラ（シェーディング）の割合が高いと差分を取った場合に誤検出となることがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、照射光についての反射率が正常部と余り変わらないような欠陥を検出可能な表面検査装置、さらには、スループットの高い表面検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための第１の手段は、被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を、複数の色毎に電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、前記検出手段は、前記光電変換手段の出力から、前記被検物体像の画素毎の色座標を求め、その色座標の変化に基づいて欠陥検出を行うことを特徴とする表面検査装置（請求項１）である。
【０００９】
前記課題を解決するための第２の手段は、被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、前記照射手段は、複数のスペクトルの異なる照明光を切り替えながら被検物体に照射し、前記光電変換手段は、前記複数のスペクトルの異なる照明光に対応する前記光電変換手段の出力から、前記被検物体の画素毎の色座標情報を求め、その色座標の変化に基づいて欠陥検出を行うことを特徴とする表面検査装置（請求項２）である。
【００１０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記照射手段が、色温度変化の少ない光源を使用していることを特徴とするもの（請求項３）である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、照射光についての反射率が正常部と余り変わらないような欠陥を検出可能な表面検査装置、さらには、スループットの高い表面検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態の一例である、顕微鏡を用いたウェハの外観検査装置（以下、単に「検査装置」という）について、図を用いて説明する。図１は、検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１３】
光源５から放出される照射光を集光レンズ部６により平行光とし、ハーフミラー１３により反射させて、対物レンズ２により被検物体１の被検査領域を落射照明する。被検査領域からの反射光は、対物レンズ２を介して、ハーフミラー１３を透過し、カメラ８の撮像面に、被検査領域の像を形成し、この像がカメラ８により結像される。カメラ８としては、カラー映像が撮像可能なＣＣＤを撮像素子としたようなものが使用できる。照射光と観測光に偏光を使用する場合には、ハーフミラー１３の代わりに偏光ビームスプリッタを使用することができる。
【００１４】
この実施の形態においては、光源５として、輝度を調整しても、放出される光の分光スペクトルの変化が少なく、かつ、放出される光の分光スペクトルの時間変化が少ない発光ダイオードを用いている。
【００１５】
図２に、光源として電球を用いた場合の光量変化に対応する分光スペクトルの変化、図３に、光源として発光ダイオードを用いた場合の、光量変化に対する分光スペクトルの変化を示す。電球を用いた場合には、光量変化と共に分光スペクトル分布の形状が大きく変化している。それに対し、発光ダイオードを用いた場合は、光量変化があっても、分光スペクトル分布の形状はほとんど変化していない。よって、本実施の形態においては、光量を変化させても分光スペクトル分布の変化が少ない発光ダイオードを光源として使用している。
【００１６】
発光ダイオードを使用した場合には、光量を変化させるために発光ダイオードへの印加電圧を変化させた場合の色座標の変化を、電球の光源を使用した場合よりも小さく抑えることができる。さらに、ＰＷＭのDuty制御回路（ＰＷＭ制御光源４）を用いて制御することにより、発光ダイオードから放出される光の時間経過、及び輝度の調整に起因する色座標の変化を、ＸＹ座標上の絶対値で｜0.002｜以下に抑えることができる。また、発光ダイオードから放出される光の分光スペクトルの時間変化を小さくするためには、光源部５の温度を、温度調節部７を用いて制御するようにしてもよい。
【００１７】
光軸調整機構３は、発光ダイオードの発光点を、光軸に対して前後、上下、左右に異同さえると共に、ヨーイングさせる機構を持ち、被検査物１上での照明領域（撮像領域）を適切な位置に調節できる。集光レンズ部６により、中心部の輝度に対する周辺部の輝度の落込み（面内の均一性）を２０パーセント以下に抑えることができる。これにより、撮像された像にシェーディング補正をかければ、中心部と周辺部における輝度むらを、無理なく補正することができる。
【００１８】
カメラ８からの撮像信号は、撮像システム９に送られてメモリに記憶されると共に、これらの撮像信号を解析して欠陥が抽出される。
【００１９】
撮像システム９内には、被検物体１の撮像画像１０と共に、予め撮像された欠陥のない被検物体の撮像画像である参照撮像画像１１が記憶されている。この参照撮像画像１１は、被検物体１と同じパターンを有する無欠陥の標準被検物体を、被検物体１を撮像するときと同じ照明（分光スペクトル分布が同一とみなせる照明）で照明して、カメラ８により撮像することにより得られたものである。
【００２０】
撮像システム内の撮像画像比較処理部は、撮像画像１０と参照撮影画像１１との画素毎の色差情報の差を求めることにより、欠陥像１２を抽出する。一例として、撮像画像１０と参照撮影画像１１として、実際にカメラ８により撮像された色情報（通常ＲＧＢ信号である）を、色座標系（例えば、色相、彩度、明度からなる色座標系）における情報に変換し、撮像画像１０と参照撮影画像１１との画素毎の色差情報の差として、同じ画素の色情報同士の色座標系における距離を計算する。そして、この距離が所定値以上離れている画素に対応する部分を欠陥と判断する。
【００２１】
以上説明したように、本実施の形態においては、光源の光量を変化させても、照明光の分光スペクトル分布の変化が少なく、かつ分光スペクトル分布の経時変化が少ない発光ダイオードを光源に用いているので、光源の分光スペクトル分布の変化の影響を受けることが少なく、正確な欠陥検出が可能である。
【００２２】
従って、従来行われてきた、時間経過、輝度調節により照明光源のスペクトル分布が変化する都度、参照物体面の像を取得し、参照物体像とする工程を省略することができ、スループットを向上させることができる。
【００２３】
以上の実施の形態においては、単一の発光ダイオードを光源として使用しているが、２色以上の光源からの光を合成して照射光として使用してもよい。特に、ＲＧＢの３種の発光ダイオードを組み合わせた白色発光ダイオードを使用すると、各色に対応する情報が正確に得られ、撮像された像の情報を色座標に変換するときに、正確な情報が得られる。
【００２４】
さらに、以上の実施の形態では、発光ダイオードに印加する電圧をＰＷＭ制御により制御しているが、ＣＷによる制御方式を使用してもよい。
【００２５】
又、以上の実施の形態では、光源として常に同じものを使用していたが、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する発光ダイオードを光源として用意し、これらを切り換えて被検物体１を照明し、その都度カメラ８により被検査領域の像を撮像し、これらの撮像された像の情報から、色座標系（例えば、色相、彩度、明度からなる色座標系）における情報を得るようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態である検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】光源として電球を用いた場合の光量変化に対応する分光スペクトルの変化を示す図である。
【図３】光源として発光ダイオードを用いた場合の、光量変化に対する分光スペクトルの変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：被検物体、２：対物レンズ、３：光軸調整機構、４：ＰＷＭ制御電源、５：光源、６：集光レンズ系、７：温度調節部、８：カメラ、９：撮像システム、１０：被検物体撮像画像、１１：参照撮像画像、１２：欠陥像、１３：ハーフミラー
【図１】
2006112939.tif 000003
【図２】
2006112939.tif 000004
【図３】
2006112939.tif 000005