(57)【要約】【課題】本発明の目的は、欠陥の種類の判別ができ、かつ、検出特性にも優れた基板の欠陥検査装置を提供することである。【解決手段】基板の欠陥検査装置において、基板４の主面に対して検出方向が略法線方向となるように設けられた光学的検出手段２と、基板４の主面に対して照射方向が斜めの角度となるように設けられた照明手段３と、光学的検出手段２の検出範囲に対する照明手段３の照射位置を変更する照射位置変更手段２４とを備える。【選択図】    図１
2008046109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面に対して検出方向が略法線方向となるように設けられた光学的検出手段と、
前記基板の主面に対して照射方向が斜めの角度となるように設けられた照明手段と、
前記光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する照射位置変更変更手段と、
を備えることを特徴とする基板の欠陥検査装置。
【請求項２】
前記斜めの角度は、欠陥があることにより生ずる散乱光が前記光学的検出手段により受光可能で、かつ、前記基板の主面に反射した光が直接的に前記光学的検出手段に入射しない角度であること、
を特徴とする請求項１記載の基板の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記検出範囲の中心位置と、前記照明手段の照明範囲の中心位置とが略一致していること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の基板の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記光学的検出手段の焦点の位置を、前記基板の内部とすること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板の欠陥検査装置。
【請求項５】
基板の主面に対して斜めの角度から照明手段により光を照射する工程と、
光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する工程と、
前記光学検出手段による前記基板の欠陥検査を行う工程と、
を備えることを特徴とする基板の製造方法。
【請求項６】
基板の主面に対して斜めの角度から照射手段により光を照射する工程と、
光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する工程と、
前記照射手段の照射角度に対する輝度の分布を取得する工程と、
を備えることを特徴とする基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の欠陥検査装置及び基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の露光工程で用いられるフォトマスク、表示パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板等の製造は、リソグラフィー技術によりガラス基板などの透明基板の上に所望のパターンを形成させることにより行われている。その際、ガラス基板の表面に傷や異物等の欠陥が存在すると所望のパターンが形成できず、製品不良の原因となる。そのため、欠陥検査装置を用いて、ガラス基板の表面の傷や異物等の欠陥の検査を行うこととしている。
【０００３】
このような欠陥検査を行う装置としては、検査光をガラス基板へ照射して、ガラス基板からの透過光や反射光を光学的検出器に受光させ、傷や異物等の欠陥の検出を行うものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照。）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された技術のように透過光により欠陥を検出するものにおいては、傷と異物の違い等の欠陥の種類を判別することができなかった。また、特許文献２に記載された技術のように反射光により欠陥を検出するものにおいても、傷等の性状によっては検出ができない場合があった。
【０００５】
傷の中でも、刷毛目と称される研磨痕の良否の判断は特に難しく、目視検査でも検査員による判断のバラツキが生じている。
【特許文献１】特許第２７０５７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、欠陥の種類の判別ができ、かつ、検出特性にも優れた基板の欠陥検査装置及び基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、基板の欠陥検査装置において、基板の主面に対して検出方向が略法線方向となるように設けられた光学的検出手段と、前記基板の主面に対して照射方向が斜めの角度となるように設けられた照明手段と、前記光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する照射位置変更変更手段と、を備えることである。
【０００８】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、基板の製造方法において、基板の主面に対して斜めの角度から照明手段により光を照射する工程と、光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する工程と、前記光学検出手段による前記基板の欠陥検査を行う工程と、を備えることである。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、基板の製造方法において、基板の主面に対して斜めの角度から照射手段により光を照射する工程と、光学的検出手段の検出範囲に対する前記照明手段の照射位置を変更する工程と、前記照射手段の照射角度に対する輝度の分布を取得する工程と、を備えることである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、欠陥の種類を判別することができ、及び、刷毛目と称される研磨痕の良否を判別することができ、かつ、検出特性にも優れた基板の欠陥検査装置及び基板の製造方法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】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検査装置について、図１ないし図１１を参照して説明する。図１（ａ）は、基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式斜視図である。図１（ｂ）は、その側面方向の模式図である。
【００１３】
欠陥検査装置１には、光学的検出手段２、照明手段３が設けられている。光学的検出手段２は、検査対象である基板の主面に対して、その検出方向が略法線方向となるように設けられている。また、照明手段３は、検査対象である基板４の主面に対して、その照射方向が斜めの角度θＬとなるように設けられている。そして、照明手段３が照射位置変更手段２４に連結され、照射位置変更手段２４にはモータ４０が連結されている。照射位置変更手段２４と照明手段３とは、モータ４０により駆動されて矢印Ａの方向へ回転移動可能となっている。尚、光学的検出手段２の検出範囲５の中心位置Ｃと、照明手段３の照明範囲６の中心位置とが略一致するようになっていることが望ましい。以上のような構成によれば、検出範囲５に対する照明手段３の照射位置を変更しながら光学的検出手段２で基板４を検査することが可能となる。
【００１４】
本実施の形態においては、光学的検出手段２の焦点は検査対象である基板４の表面（光学的検出手段２が設けられている側）に合わせるものとしている。尚、焦点合わせは、変位計１０で基板４までの距離を測定し、光学的検出手段２に内蔵された図示しない焦点合わせ手段により焦点距離を変えることにより行っている。
【００１５】
光学的検出手段２、照明手段３、変位計１０、照射位置変更手段２４は、図示しない移動手段により、基板４の主面上を一体的に移動可能となっている。
【００１６】
ここで、角度θＬは、基板４に欠陥があることにより生ずる散乱光や、基板４の表面上の研磨状態により生ずる散乱光が、光学的検出手段２により受光可能で、かつ、基板４の主面に反射した光が直接的に光学的検出手段２に入射しない角度とすることが好ましい。具体的にはこの角度は、３０度〜６０度程度であり、測定対象の表面状態、照明手段３の位置、照明範囲６、検出範囲５などから適宜決定される。
【００１７】
照明手段３としては、メタルハライド照明、レーザ照明、水分ランプ照明、発光ダイオード照明などを例示することができる。また、照明手段３に光源を直接取り付けずファイバーなどで引き回したものでも、光源を直接取り付けて電源と光源とを電気的に接続したものであっても良い。尚、照明手段３は集光作用があることが好ましい。集光作用があれば、欠陥による散乱光が検出しやすく、検出感度を上げられるからである。さらに、照明手段３は集光作用があることに加え、照度が大きいことが好ましい。集光作用があり、かつ、照度が大きければ、研磨痕の散乱光が検出しやすく、検出感度を上げられるからである。
【００１８】
光学的検出手段２の具体例としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどを例示することができる。変位計１０の具体例としては、レーザ変位計などを例示することができる。照射位置変更手段２４は、検出範囲５の中心位置Ｃを回転中心として照明手段３を回転移動させるものであり、その駆動はモータ４０により行われる。モータ４０に代えて、ソレノイドやエアシリンダなどにより行うこともできる。
【００１９】
次に、欠陥検査装置１の作用を説明する前に、照明手段３の照射位置と光学的検出手段２における散乱光の受光量との関係について説明する。
【００２０】
図２は、基板４に異物などの付着物が付着し、又は、基板４に傷があった場合の照明手段３の照射位置と散乱光の発生量との関係を概念的に説明するためのグラフ図である。すなわち、図１（ａ）に示した照明手段３を矢印Ａの方向へ回転移動させた場合に生ずる散乱光の発生量を概念的に表したものである。ここで、図中の線図７は基板４に異物などの付着物があった場合の散乱光の発生量を概念的に示すものであり、線図８は基板４に傷があった場合の散乱光の発生量を概念的に示すものである。線図９は、検出限界を示し、これより散乱光の発生量が少ないと光学的検出手段２で付着物や傷などの欠陥が検出できないことを示している。
【００２１】
基板４に異物などの付着物が付着している場合は、線図７に示すように照明手段３を移動させて照射位置を変えても、散乱光が高水準に安定して発生する。そのため、光学的検出手段２による検出も比較的容易である。しかしながら、基板４に傷や凹みが形成されている場合は、その性状などから非常に狭い照射位置の範囲でのみ検出が可能となる場合がある。線図８はこれを概念的に示したものであり、線図９の検出限度以上となる照射位置の範囲αでのみ検出が可能となっている。尚、説明の便宜上、照射位置の範囲αはグラフ図のほぼ中央に現れることにしたが、実際は、光学的検出手段２と照明手段３の相対的位置関係、傷等の反射面の方向等の影響を受け、現れる場所は変わってくる。
【００２２】
本発明者の知見によれば、照射位置の範囲αが５度以下となる非常に狭い範囲の場合もあることが判明した。このことは、照射位置によっては検出ができず見過ごされた傷や凹みあったことを意味する。例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、光学的検出手段と照明手段との位置関係を固定した場合は、検出ができず見過ごされた傷や凹みが存在した可能性があることを意味する。これに対し、本発明においては、照明手段３の照射位置を変更しながら光学的検出手段２で欠陥部分を検出（撮像）するようにしているため、非常に狭い照射位置の範囲を有する傷や凹み等についても見過ごすことなく検出することが可能となる。
【００２３】
図３は、基板４の表面に形成された研磨痕５０の説明図と、研磨痕５０への光の照射位置と散乱光の発生量との関係を概念的に説明するグラフ図である。図３（ａ）は、基板４の検出範囲５を示し、基板４が矢印Ｂの方向に研磨されていることを示している。図３（ｂ）のグラフ図は、照明手段３を図１（ａ）に示した矢印Ａ方向へ回転移動させた時の散乱光の発生量を概念的に示している。なお、このグラフ図は、或る検出範囲５において、照明手段５を矢印Ａの方向へ定ピッチ角度θＫ（例えば、１０度）ずつ３６０度回転させ、それぞれの位置における検出範囲５内の散乱光の量を測定した場合を示している。また、この図３によれば、照明手段３が点線矢印Ｄと点線矢印Ｅとの位置、すなわち研磨痕５０の研磨方向と直交する位置から照射する場合に発生する散乱光が最も多くなることが分かる。
【００２４】
尚、研磨痕５０が浅く研磨痕５０の状態が良好な場合には、図３（ｂ）の線図５１に示すように、散乱光の発生量のピーク値が低くなる。一方、研磨痕５０が深く研磨痕５０の状態が不良である場合には、図３（ｂ）の線図５２に示すように、散乱光の発生量のピーク値が高くなる。
【００２５】
よって、照明手段３を矢印Ａ方向へ回転移動させた時に散乱光の発生量を光学的検出手段２で受光して散乱光のピーク値を得ることができ、このピーク値に基づいて研磨痕５０の良否を判別することができる。
【００２６】
なお、図３（ｂ）では、研磨痕５０の検査のために照明手段３を矢印Ａ方向に３６０度回転させた場合を示しているが、照明手段３の矢印Ａ方向への回転角度を１８０度としてもよい。照明手段３を１８０度回転させることにより、少なくとも一つの散乱光のピーク値を検出することができ、研磨痕５０の良否を判定することができる。
【００２７】
次に、欠陥検査装置１の作用を説明する。尚、説明の便宜上、基板４を立てて検査する装置において、基板４の表面側の欠陥を検査する場合について説明する。
【００２８】
まず、図示しない搬送装置により基板４が搬入され、これも図示しない保持装置により保持される。この時、設計上の位置からズレて保持される場合があり、検査開始前に基板４のズレ量を測定し、これを光学的検出手段２の焦点合わせ時の補正や欠陥位置の座標データの補正に用いる必要が生じることがある。
【００２９】
図４は、基板４の平面方向の傾きの測定を説明するための模式図である。図４に示すように、まず、基板４の角部３ヶ所を光学的検出手段２にて撮像する。この場合、測定対象である基板４の設計サイズ（縦横サイズ）を基に、基板４の角部の位置が光学的検出手段２の検出範囲５のほぼ中心となるようにする。この時の焦点合わせは、基板４の厚さを予め測定しこれに基づいて行うが、詳細は後述する。図４では、基板４の右下角部（Ｘ１、Ｚ１）をまず撮像し、次に右上角部（Ｘ２、Ｚ２）を撮像し、最後に左上角部（Ｘ３、Ｚ３）を撮像することとしている。各検出範囲５の近くに記載した各撮像画像はこの時の撮像画像であり、左下の撮像画像は左上角部（Ｘ３、Ｚ３）の撮像画像を拡大した図である。この拡大図から解るように、外側エッヂの交点をそれぞれの角部位置としている。尚、図中のＢはＸ軸、Ｚ軸の原点位置であり、破線矢印は光学的検出手段２の移動軌跡を示している。これらの撮像画像の座標から補正値を求めて、後述する光学的検出手段２を走査した際に撮像された欠陥の位置を補正する。尚、図中の（ｙ１）、（ｙ２）、（ｙ３）は後述する厚み方向のズレの測定位置であり、図４の場合は角部からの縦横寸法が、それぞれ例えば５０ｍｍ（ミリメートル）の位置としている。
【００３０】
図５は、撮像された欠陥の位置の補正を説明するための模式図である。まず、図５（ａ）に示すように、基板４の傾きを計算する。図中のθ１はＸ軸方向の傾き、θ２はＺ軸方向の傾きを表しており、それぞれ下記の計算式で求められる。
【００３１】
θ１＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｚ３−Ｚ２）／（Ｘ３−Ｘ２）｝
θ２＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｚ１−Ｚ２）｝
そして、基板４の傾きθはこれらの平均値として下記の計算式で求められる。
【００３２】
θ＝（θ１＋θ２）／２
次に、図５（ｂ）に示すように、撮像された欠陥の位置を傾きθがなかった場合の位置に補正する。撮像された欠陥の位置を（ｄｘ、ｄｚ）、補正後の欠陥の位置を（Ｄｘ、Ｄｚ）とすると、これらの関係は以下の式のようになる。
【００３３】
Ｄｘ＝ｄｘ・ｃｏｓ（−θ）−ｄｚ・ｓｉｎ（−θ）
Ｄｚ＝ｄｘ・ｓｉｎ（−θ）＋ｄｚ・ｃｏｓ（−θ）
以上より、基板４が平面方向で傾いて保持された場合でも撮像された欠陥の座標データの補正ができることになる。
【００３４】
次に、厚み方向の傾きの補正について説明する。図６は、基板４の厚み方向の傾きの測定を説明するための模式図である。図６に示すように、まず規準となる基板（傾きのない基板）に光学的検出手段２の焦点を合わせ、変位計１０の出力を零として、これを規準位置Ｙｏとする。この場合、光学的検出手段２と変位計１０とは機械的に一体化され、図示しない移動手段により一体的に移動可能となっている。次に、図４で説明した（ｙ１）、（ｙ２）、（ｙ３）の位置に対向するように光学的検出手段２と変位計１０とを移動させ、それぞれの場所におけるズレ量Ｄを変位計１０で測定する。例えば、規準となる基板の厚さを１０ｍｍ、検査対象の基板４の厚さの実測値をｔｍｍとすれば、（ｙ１）、（ｙ２）、（ｙ３）におけるズレがない場合の位置Ｙｃの値は、以下の計算式で求めることができる。
【００３５】
Ｙｃ＝Ｙｏ＋（１０−ｔ）／２
この式で求められた値と変位計１０で測定した値との差が、ズレ量Ｄとなる。これより光学的検出手段２を走査した際の焦点の補正値を求めることになる。
【００３６】
図７は、焦点の補正を説明するための模式図である。まず、図７（ａ）に示すように、図４で説明した（ｙ１）、（ｙ２）、（ｙ３）とその時の各測定点の座標（ｘ１、ｚ１）、（ｘ２、ｚ２）、（ｘ３、ｚ３）とから、これらの空間座標は（ｘ１、ｚ１、ｙ１）、（ｘ２、ｚ２、ｙ２）、（ｘ３、ｚ３、ｙ３）となる。
【００３７】
そのため、これらの空間座標を通る平面の式は下記のようになる。
【００３８】
ａ・（ｘ−ｘ１）＋ｂ・（ｚ−ｚ１）＋ｃ・（ｙ−ｙ１）＝０
そして、この式の係数ａ、ｂ、ｃを求めれば、係数ａ、ｂ、ｃは以下のようになる。
【００３９】
ａ＝｛（ｚ２−ｚ１）・（ｙ３−ｙ１）−（ｚ３−ｚ１）・（ｙ２−ｙ１）｝
ｂ＝｛（ｙ２−ｙ１）・（ｘ３−ｘ１）−（ｙ３−ｙ１）・（ｘ２−ｘ１）｝
ｃ＝｛（ｘ２−ｘ１）・（ｚ３−ｚ１）−（ｘ３−ｘ１）・（ｚ２−ｚ１）｝
この係数ａ、ｂ、ｃから、各検出範囲５の座標（Ｘｎ、Ｚｎ）における焦点の補正量が以下の式で求めることができる。
【００４０】
Ｙｎ＝ｙ１−｛ａ・（Ｘｎ−ｘ１）＋ｂ・（Ｚｎ−ｚ１）｝／ｃ
このようにして各補正値が求まった後に検査が行われる。
【００４１】
図８は、検出範囲５の走査を説明するための模式図である。基板４の各辺から内側に所定の寸法の部分は、基板４の保持や位置決めなどをするためのスペースであり、製品とはならない部分である。そのため、そのスペースの内側が検査範囲１１となる。図８では、この部分を各辺から内側に１５ｍｍとしている。そのため、図８に示すように、基板４の左上角部（Ｘ３、Ｚ３）から内側に１５ｍｍ入った位置に検出範囲５の左上角部を合わせ走査時の起点としている。そして、図中矢印で示した走査順序に従い、光学的検出手段２と照明手段３とを一体的に移動させてそれぞれの位置における撮像を行う。また、この時の座標位置や焦点は前述した補正値により補正される。走査においては、各撮像位置で重なりができるようにしている。撮像されない部分ができることを防止するためである。図８では、重なり部分を０．２ｍｍとしている。撮像に関しては後述する。図８に示すように、最終列の検出範囲５の右端と検査範囲１１の右端とを合わせるようにし、最終行の検出範囲５の下端と検査範囲１１の下端とを合わせるようにしている。そのため、最終列と最終行とにおける検出範囲５の重なり量は、基板４の寸法により変わることになる。
【００４２】
次に、図１に戻って撮像について説明する。まず、付着物や研磨痕５０以外の傷を検査する場合について説明する。図示しない移動手段により、撮像位置に光学的検出手段２と照明手段３とを一体的に移動させる。照明手段３を点灯し検出範囲５に検査光を照射しながら、検出範囲５の中心位置Ｃを回転中心として、矢印Ａの方向へ照明手段３を回転移動させる。照明手段３の回転移動は、照射位置変更手段２４により行われる。照明手段３の回転移動中における画像を光学的検出手段２により撮像し、画像データとして図示しない記憶手段に記憶させる。ここで、照明手段３の回転移動は少なくとも１８０度行うこととしている。１８０度の間を照射すれば、残りの１８０度は相反する方向からの照射となるので、残りの１８０度のものにおいても同じような散乱光が生じると考えられるからである。ただし、３６０度の間を照射した方がより好ましい。このように本発明においては、照射位置を変更しながら連続的に撮像を行うため、検出が可能となる散乱光が発生する照射位置範囲が狭い場合においても、これを見過ごすことなく検出することができる。また、図２で説明したように、照射位置にかかわらず検出される欠陥は異物などの付着物、照射位置により検出されなくなる欠陥は傷や凹みと判断できるので、欠陥の種類までも判別することが可能となる。
【００４３】
この場合、欠陥の種類が判別できるものとすれば、適切な欠陥の修正処理が選択できることになる。例えば、欠陥の種類が解らず洗浄処理と研磨処理とを併せて行っていた場合でも、欠陥が異物などの付着物の場合は洗浄処理、傷などの場合は研磨処理を選択すれば良いことが簡単に解るようになる。
【００４４】
次に、撮像された画像の処理について説明する。
【００４５】
図９は、入力画像の処理を説明するための模式図である。図９（ａ）にように３×３画素単位で輝度の値を処理するが、この時、中心画素Ｅの値への置き換えを下記の式で行う。
【００４６】
Ｅ＝｜Ａ−Ｃ＋Ｄ−Ｆ＋Ｇ−Ｉ｜＋｜Ａ−Ｇ＋Ｂ−Ｈ＋Ｃ−Ｉ｜
図９（ｂ）は入力画像における輝度であり、図中の数値は各画素における輝度の値である。これを前述したように、３×３画素単位で中心画素Ｅの値への置き換えを行う。置き換えは、１画素ずつ右へずらしながら繰り返し、その行が終了したら１画素下にずらして後は同様に右下まで続ける（微分処理）。この微分処理を行うことで周囲より輝度変化の大きい部分が強調され、写り込みなど影響が低減される。そのため、固定化された二値化レベルでも確実に欠陥を抽出することができるようになる。図９（ｃ）はこのような処理を行ったものである。例えば、欠陥判断の閾値を「５０」とした場合、図中の着色部が欠陥部分の画素として抽出されることになる。次にこれを切り分けるラベリングを行い、外接長方形・面積の算出、最大輝度の算出などを行う。例えば、図９（ｃ）の場合では、外接長方形の座標として起点（３、６）、終点（６、９）、中心座標（４．５、7．５）、面積１０画素、最大輝度１０８となる。そして、有効欠陥画素面積が所定のもの以上（例えば、２画素以上）を欠陥として選出する。
【００４７】
基板４の表面の検査が終了した後に、裏側の検査が同様にして行われる。裏面検査のために、図示しない搬送装置により基板４が反転され、再度欠陥検査装置１に保持されるが、この際発生するズレに対しては、前述のものと同様の測定と補正とが行われる。ここで、基板４が透明の場合には、反対側の面の欠陥が撮像されることがある。そのため、欠陥がどちらの面にあるのかを判別する必要が生ずる。この場合、表側から検出された裏側の欠陥の画像は、表側にある欠陥の画像よりボケ（大きくなり）、輝度も低くなるので、最大輝度や所定の輝度以上の画素面積から欠陥がどちらの面にあるのかを判別することが可能である。例えば、基板４の表裏同一位置に検出された欠陥の最大輝度が２００階調以上であり、表側からでは１００階調以上の画素の数が５、裏側からでは１００階調以上の画素の数が２０の場合は表側に欠陥があると判断し、判別が困難なものは両側に欠陥が存在すると判断する。このようにすれば、基板４がガラス基板のように透明で、反対側の面の欠陥が撮像されてしまう場合でも対応が可能となる。
【００４８】
図１０は、欠陥の表裏判断の手順を説明するためのフローチャートである。輝度のＨは検出対象側の面に欠陥があると判断できるほどの高い輝度の値であり、輝度のＬはこれ以下の値だとどちらの面に欠陥があるのかが不明になるほどの低い輝度の値である。これらの値は、基板４の材質や表面性状の影響を受けるので、予め実験などにより求めるようにする。尚、基板４の表裏同一位置に検出されたもののみならず、例えば、１．５ｍｍ以内でかつ最も近いものなどについても表裏判断の対象とするようにしても良い。
【００４９】
図１１は、前述の画像の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、撮像された画像が読み出される（Ｓ１）。図８で説明した微分処理／二値化処理（Ｓ２）、ラベリング（Ｓ３）、外接長方形／面積の算出（Ｓ４）、最大輝度の算出（Ｓ５）、欠陥の選別（Ｓ６）を行う。次に、入力画像を青色、欠陥部分を黄色、検査領域を赤枠などにした検出画面を表示させる（Ｓ７）。全範囲の検査が終了しているかを判断し、終了していない場合には前述のものを繰り返す（Ｓ８）。終了している場合は、図４〜図６で説明したような欠陥の座標データの補正が行われる（Ｓ９）。そして、結果が図示しない記憶手段に保存される（Ｓ１０）。次に、基板４の両面が測定されたかを判断し、測定されていなければ測定されていない側の面を同様に測定する（Ｓ１１）。そして、図１０で説明したように、欠陥の表裏面判別が行われ（Ｓ１２）、その結果がＳ１０で保存したデータに追加記載される（Ｓ１３）。検査終了した基板は、図示しない搬送装置により搬出され、次に検査が行われる基板４が搬入される。
【００５１】
次に、研磨痕５０について検査する場合の撮像について、図１に戻って説明する。図示しない移動手段により、撮像位置に光学的検出手段２と照明手段３とを一体的に移動させる。照明手段３を点灯し検出範囲５に検査光を照射しながら、検出範囲５の中心位置Ｃを回転中心として、矢印Ａの方向へ照明手段３を定ピッチ角度θＫ（例えば、１０度）ずつ回転移動させる。照明手段３の回転移動は、照射位置変更手段２４により行われる。定ピッチ角度θＫ回転移動後に、画像を光学的検出手段２により撮像し、画像データとして図示しない記憶手段に記憶させる。
【００５２】
照明手段３の定ピッチ角度θＫずつの回転移動と、光学的検出手段２による撮像、撮像した画像データの記憶動作を３６０度の間繰り返す。照明手段３が回転移動する定ピッチ角度θＫの値は、粗くすると散乱光のピーク値を見逃す可能性があり、逆に狭すぎると検査時間が長くなるため、研磨状態の良否を判断する精度と検査時間のバランスとから最適値として、例えば１０度に決定する。
【００５３】
次に、撮像された画像の処理について説明する。図示しない記憶手段から各照明位置での画像データを読み出し、それぞれの照明位置での輝度平均値を求める。最も大きい輝度平均値をその検査範囲５の輝度データとし、その照明位置（照射方向）に直交する方向を研磨痕５０の研磨方向として検出結果とする。この輝度データが研磨状態の良否を判別する閾値以上なら不良箇所とし、閾値以下なら良好箇所とする。または、閾値を階段的に設け、各検出範囲５をランク分けする。各画像には、スポット的な傷や付着物の散乱光による高輝度部分が生じる可能性があるが、画像領域の大きさに対して高輝度部分の割合は非常に小さいので、輝度平均値への影響はない。
【００５４】
なお、図３（ｂ）では、照明手段３を３６０度回転移動させた場合を例に挙げて説明したが、照明手段３を回転移動させる角度は１８０度であってもよい。研磨痕５０が原因となって発生する散乱光による輝度のピーク値は、研磨痕５０の方向と直交する２方向に現れる。このため、照明手段３を１８０度回転移動させることにより、研磨痕５０の方向と輝度のピーク値とを知ることができる。
【００５５】
以上の撮像、画像処理を、図８に示すように基板４の検査範囲１１内の全域で行う。各検出範囲５において、加工痕５０に関する良否判別結果、ランク分け結果、研磨方向を、色やマークを用いて図示しないモニタなどの表示手段にマップ表示する。検査終了した基板４は、図示しない搬送装置により搬出され、次に検査が行われる他の基板４が搬入される。
【００５６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置について、図１２及び図１３に基づいて説明する。なお、第２の実施の形態及び以下に説明する他の実施の形態において、第１の実施の形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
図１２は、第２の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。図１２（ａ）は、基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式斜視図である。図１２（ｂ）は、その側面方向の模式図である。
【００５８】
欠陥検査装置１９には、複数の照明手段３とそれを移動させるための照明位置変更手段２５とが設けられている。このように複数の照明手段３を設ければ、照明手段３の回転移動角度を減らすことができる。特に、３６０度の照射が必要な場合にこの効果が著しい。例えば、図１２（ａ）では、照明手段３を等間隔に４台設けることとしたので、３６０度の照射をする場合でも最大回転移動角度は９０度で足りることになる。ただし、照明手段３の台数はこれに限定されるわけではなく適宜変更が可能である。
【００５９】
本実施の形態においては、光学的検出手段２の焦点は検査対象である基板４の裏面（光学的検出手段２が設けられているのと反対側）に合わせるものとしている。このようにすれば、例えば、基板４の表面性状により直接的に光学的検出手段２に入射する光（直接反射光）が強すぎて、検出が困難となるような基板４に対しても対応ができるようになる。尚、この時の基板４は透明基板としている。通常このような場合、焦点距離は、変位計１０で基板４表面までの距離を測り、それに基板４の板厚ｔを加えたものに基づいて決定するようにすればよい。
【００６０】
しかし、本発明者は検討の結果、単純に板厚ｔを加えるだけでは最良の焦点距離（ベストフォーカス）とはならないとの知見に至った。この理由は、光が基板４を出入する際に屈折し、焦点位置が基板４の裏面に合わなくなるためである。
【００６１】
図１３は、基板４を石英ガラスとした時のガラス板厚と最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置Ｐとの関係を説明するための図である。図１３（ａ）は、光学的検出手段２、照明手段３、基板４、最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置Ｐとを示した模式図である。図１３（ｂ）はガラス基板の板厚ｔと最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置Ｐとの関係を示すグラフ図である。
【００６２】
図１３（ｂ）から解るように、裏面の欠陥を検査する場合、光学的検出手段２の最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置Ｐは基板裏面より表面側にズレ、このズレ量は基板４の板厚の影響を受ける。そして。その位置は下記の式により近似的に求められることが解る。
【００６３】
Ｐ＝０．０５６５ｔ２−０．２７０１ｔ＋３．７０６３
そのため、裏面の欠陥を検査する場合には、上記の式に基板４の板厚ｔを代入して最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置Ｐを求め、これと前述した基板４の傾きによる補正量を考慮して、検査時の焦点距離を決めればよい。
【００６４】
尚、図１３（ｂ）は石英ガラスの場合であるが、他の材質の場合でも同様に、各材質における最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置を予め求めておけば、石英ガラスの場合と同様にして検査時の焦点距離を決めることができる。
【００６５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置について説明する。
【００６６】
図１４は、基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【００６７】
本実施の形態においては、照明手段３にランプなどの光源を設け、光源と電源２２とを配線部２０、集電手段２１を介して電気的に接続しているところが異なる。集電手段２１としては接触式のブラシ構造のもの、例えば、スリップリングなどを用いることができる。
【００６８】
このような構造にすれば、照明手段３を３６０度以上回転させることができ、さらに精密な検査をすることができる。照明手段３を複数回回転させ、その時の測定データを重ね合わせれば、欠陥部のデータが重ね合わされ、散乱光が少なく検出の困難な欠陥の検出も容易となるからである。また、配線やファイバーの捩れがなく装置の寿命も長いものとなる。尚、クリーンルームなどで測定を行う場合は、集電手段２１に気密なカバーを施し、ゴミが飛散しないようにすることができる。
【００６９】
（第４の実施の形態）
さらに、本発明の第４の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置について説明する。
【００７０】
図１５は、基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。図１５（ａ）は基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。図１５（ｃ）は、図１５（ａ）の変形例である。図１５（ｄ）も基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【００７１】
本実施の形態においては、照明手段２３に複数の照射源２３ａを設け、照射位置変更手段２６により各照射源２３ａに供給される電力を電気的に切り替えることで照射位置を変更するようにしている。この場合、図１５（ｂ）に示すように照射源２３ａをなるべく密に設けるようにすることが望ましい。照射源２３ａとしては、小型の電球や発光ダイオードなどを例示することができる。
【００７２】
また、図１５（ｃ）に示すように、照射源２３ａを千鳥状に配置するものとすれば、照射位置がより細密になる。また、複数列として照射光量を上げることもできる。
【００７３】
さらには、図１５（ｄ）に示すように、照明手段２７に複数の照射源２７ａを設け、光源２８と照射源２７ａとをファイバーなどの光路２９で結ぶとともに、照射位置変更手段３０により各照射源２７ａに供給される照射光を切り替えることで照射位置を変更するようにすることもできる。照射源２７ａとしては、集光レンズなどを例示することができる。
【００７４】
これらのような構成によれば、摺動部がなく発塵がないので、クリーンルームなどでの使用に好適となる。また、この欠陥検査装置には照射源２３ａ、２７ａを機械的に移動させる機構がなく、欠陥検査装置の寿命も長いものとなる。
【００７５】
以上、具体例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの具体例には限定されない。前述の具体例に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、欠陥検査装置、光学的検出手段、照明手段、照射位置変更手段の方式、形状、配置、個数等は、具体例として説明したものに限定されるものではない。また、説明の便宜上、基板４を立てて検査する場合を説明したが、基板４を水平にさせたり傾斜させたりして検査するものであっても良い。また、基板４も透明、不透明にかかわらず半透明であっても良いし、その材質もガラスやシリコンなど種々のものであってもよい。そして、説明の便宜上、半導体装置等の露光工程で用いられるフォトマスクや表示パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置に使われる基板について説明しているが、基板４の用途はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【図２】照射位置と散乱光量との関係を概念的に説明するためのグラフ図である。
【図３】基板の表面に形成された研磨痕の説明図と、研磨痕への光の照射位置と散乱光の発生量との関係を概念的に説明するグラフ図である。
【図４】基板の平面方向の傾きの測定を説明するための模式図である。
【図５】撮像された欠陥の位置の補正を補正を説明するための模式図である。
【図６】基板の厚み方向の傾きの測定を説明するための模式図である。
【図７】焦点の補正を説明するための模式図である。
【図８】検出範囲の走査を説明するための模式図である。
【図９】入力画像の処理を説明するための模式図である。
【図１０】欠陥の表裏判断の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】画像の処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【図１３】ガラス基板の板厚と最良の焦点距離（ベストフォーカス）の位置との関係を説明するための図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【図１５】第４の実施の形態及びその変形例に係る基板の欠陥検査装置の概要を例示するための模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  欠陥検査装置、２  光学的検出手段、３  照明手段、４  基板、５  検出範囲、６  照明範囲、１９  欠陥検査装置、２３  照明手段、２４  照射位置変更手段、２５  照射位置変更手段、２６  照射位置変更手段
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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