(57)【要約】【課題】  対象物の一定曲率を持つ表面を短時間で且つ的確に検査し得る球面検査方法及び球面検査装置を提供すること。【解決手段】  照射光学系として、物側焦点面が球面部に沿うように該球面部と同一曲率で湾曲し、且つ前記物側焦点面のほぼ曲率中心に前記非コヒーレント光の主光線が集束するように構成した光学系を使用し、前記球面部と前記物側焦点面とが合わさるように前記照射光学系及び前記対象物の位置関係を調整し、前記球面部での前記非コヒーレント光の正反射成分を前記観察光学系のアパーチャに導き、前記アパーチャを通過した前記非コヒーレント光を検出することによって、前記対象物の状態を検査する。【選択図】図２
2007285876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定曲率の球面部を持つ対象物の前記球面部に照射光学系を介して非コヒーレント光を照射し、前記球面部での前記非コヒーレント光の反射成分を観察光学系を介して検出して前記対象物の状態を検査する球面検査方法であって、前記照射光学系として、物側焦点面が前記球面部に沿うように該球面部と同一曲率で湾曲し、且つ前記物側焦点面のほぼ曲率中心に前記非コヒーレント光の主光線が集束するように構成した光学系を使用し、前記球面部と前記物側焦点面とが合わさるように前記照射光学系及び前記対象物の位置関係を調整し、前記球面部での前記非コヒーレント光の正反射成分を前記観察光学系のアパーチャに導き、前記アパーチャを通過した前記非コヒーレント光を検出することによって、前記対象物の状態を検査するようにしたことを特徴とする球面検査方法。
【請求項２】
一定曲率の球面部を持つ対象物の状態を検査する球面検査装置であって、非コヒーレント光を前記球面部に照射する照射光学系と、前記球面部での前記非コヒーレント光の反射成分をアパーチャに導いて該アパーチャを通過した光を出力する観察光学系とを備え、前記照射光学系は、物側焦点面が前記球面部に沿うように該球面部と同一曲率で湾曲形成され、且つ前記物側焦点面のほぼ曲率中心に前記非コヒーレント光の主光線が向かうように構成されていることを特徴とする球面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定曲率の表面を持つ対象物の該表面を検査するための球面検査方法及び球面検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ外周部の面取り部の傷等を検出するための検査装置として、例えば、ウェーハ外周部の面取り部にコヒーレント光を照射し、このコヒーレント光がウェーハ外周部の面取り部の傷等で反射した正反射方向への散乱反射光をウェーハ外周部近傍で受光し、この受光量に基づきウェーハの外周部部の傷等を検出するようにしたものがある。この場合のコヒーレント光としてはレーザ光が使用されている。
【特許文献１】特開平１１−３５１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記検査装置によれば、照射光としてコヒーレント光を用いることから感度が良過ぎて、ウェーハに付着したダスト等があるとそのダスト等も検出してしまい、却って、傷等の検出が困難となる場合がある。また、コヒーレント光のビーム径が小さいため、ウェーハ外周部の面取り部の広い範囲を一時に検査できず、そのため、傷等の検出に長時間を要するといういう問題がある。さらに、ウェーハ外周部の面取り部の傷等の大きさや深さを検出できないという問題がある。
また、上記検査装置を用いて、対象物の球面部分を検査しようとする場合には、対象物を２つの軸の周りに回転させなければならないため、検査にさらに時間を要するという問題がある。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、球面部分を短時間で且つ的確に検査し得る球面検査方法及び球面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の球面検査方法は、一定曲率の球面部を持つ対象物の前記球面部に照射光学系を介して非コヒーレント光を照射し、前記球面部での前記非コヒーレント光の反射成分を観察光学系を介して検出して前記対象物の状態を検査する球面検査方法であって、前記照射光学系として、物側焦点面が前記球面部に沿うように該球面部と同一曲率で湾曲し、且つ前記物側焦点面のほぼ曲率中心に前記非コヒーレント光の主光線が集束するように構成した光学系を使用し、前記球面部と前記物側焦点面とが合わさるように前記照射光学系及び前記対象物の位置関係を調整し、前記球面部での前記非コヒーレント光の正反射成分を前記観察光学系のアパーチャに導き、前記アパーチャを通過した前記非コヒーレント光を検出することによって、前記対象物の状態を検査するようにしたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の球面検査装置は、一定曲率の球面部を持つ対象物の状態を検査する球面検査装置であって、非コヒーレント光を前記球面部に照射する照射光学系と、前記球面部での前記非コヒーレント光の反射成分をアパーチャに導いて該アパーチャを通過した光を出力する観察光学系とを備え、前記照射光学系は、物側焦点面が前記球面部に沿うように該球面部と同一曲率で湾曲形成され、且つ前記物側焦点面のほぼ曲率中心に前記非コヒーレント光の主光線が向かうように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、対象物の表面に非コヒーレント光を照射し、その反射成分を検出するようになっているいるので、ウェーハ外周部の検査を迅速に行えることになる。
また、照射光学系は、物側焦点面が対象物の表面に沿うように湾曲形成されているので、分解能のバラツキを小さくすることができる。
さらに、非コヒーレント光の反射成分をアパーチャに導いて該アパーチャを通過した光を検出するようにしているので、対象物の表面の傷等の形状及び深さに応じた明暗パターンを検出できることから、的確な検査が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（全体構成）
図１は球面検査装置の概念的構成を示す図である。符号１は球面検査装置を示し、この球面検査装置１は照射光学系２と観察光学系３を備えている。この球面検査装置１によって検査される対象物５は一定曲率の球面部を持っている。
【０００８】
（細部構成）
１．光源と照射光学系
照射光学系２は、光源２００からの光を対象物５の球面部（表面）に導き、該表面を照射するものである。この場合の光源２００としては非コヒーレント光を出力する光源が使用される。この場合の光源としては面光源が使用される。また、照射光学系２はハーフミラー２０１及びレンズ２０２を含んで構成されている。
【０００９】
この照射光学系２のレンズ２０２は複数のレンズから構成されている。そして、この照射光学系２の物側焦点面は、対象物５の表面に沿うように該表面と同一曲率で湾曲されて形成されている。そして、この照射光学系２では、該レンズ２０２を通過した非コヒーレント光の主光線が物側焦点面の曲率中心Ｏに集束するように構成されている。図２にはその様子が描写されている。この図２はレンズ２０２の光軸を含む一の面を描写したものである。
そして、検査の際には、図３に示すように、対象物５の表面とその物側焦点面とがぴったり合わさるように、照射光学系２及び対象物５の位置調節が行われる。つまり、対象物５の表面の曲率中心Ｏ’と照射光学系２の物側焦点面の曲率中心Ｏとがぴったり合わさるように照射光学系２及び対象物５の位置調節をする。
【００１０】
２．観察光学系
観察光学系３は、特に限定はされないが、物側レンズ３００と、レンズ３００の像側焦点面に設置されたアパーチャ３０１と、像側レンズ３０２から構成されている。ここては、物側レンズ３００は上記照射光学系２のレンズ２００を共用している。この観察光学系３にあっては、対象物５の表面で反射された非コヒーレント光のうちの主に正反射成分を、物側レンズ３００を介してアパーチャ３０１に導き、アパーチャ３０１を通過した非コヒーレント光を像側レンズ３０２から出力して、観察光学系３の後段に設置された検出部３０３に向かわせるようになっている。検出部３０３は、特に制限はされないが、受光素子であるＣＣＤ３０３等によって構成されている。
【００１１】
以上のように構成されている球面検査装置１は、照射光学系２を介して非コヒーレント光を対象物５の表面に照射し、対象物５の表面で反射された非コヒーレント光のうちの主に正反射成分を観察光学系３を介して検出部３０３で検出することによって、対象物５の表面状態の検査を行うようになっている。
【００１２】
（原理）
続いて、本願発明の原理について説明する。なお、対象物５の表面は実際には一定曲率を持つがそれをミクロ的に観察すればほぼ平面と見ることが可能であるので、図４を用いて、本発明の原理を説明する。
対象物５の表面の各点には所定の照射開口角をもって光が照射される。すると、その各点で所定の角度範囲で広がる反射光が生成される。そして、この反射光はレンズ３００を経て、アパーチャ３０１に導かれる。この場合、対象物５の表面の各点で反射された光のうちの主に正反射成分がちょうどアパーチャ３０１の開口に導かれる（照射開口角と物側開口角が等しい）とすれば、その部分は輝度１００％の明るい像となる。
一方、対象物５の表面に凹凸があり（図４では円錐状の穴として示してある。）、その斜面の一点に所定の照射開口角をもって光が照射される場合を考えると、その一点で所定の角度範囲で広がる反射光が生成される。そして、斜面の傾きに応じた反射光がレンズ３００を経てアパーチャ３０１に導かれる。この場合、斜面の傾きが小さいと前記一点からの反射光の一部だけがアパーチャ３０１の開口に導かれる。すなわち、アパーチャ３０１の開口に導かれる反射光の量は斜面の傾きが大きくなる程少なくなる。そして、斜面の傾きがある程度大きくなると前記一点からの反射光はアパーチャ３０１の開口に導かれなくなる。つまり、その部分の輝度は０％となる。図４はその一例を示している。
その結果、ＣＣＤ３０３によって得られる光像は外周部の凹凸の大きさ及び深さを反映した明暗パターンとなる。
【００１３】
本発明では、以上のような原理を以て対象物５の表面の検査を行っている。
【００１４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限り種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、一定曲率の球体を検査対象物としたが、一部に球面部を持つ球体を検査対象物としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の球面検査装置の概略構成図である。
【図２】物側焦点面を説明するための図である。
【図３】対象物及び照射光学系の位置調節を説明するための図である。
【図４】球面検査装置の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  球面検査装置
２  光照射装置
３  光検出装置
２００  点光源
２０１  ハーフミラー
２０２  レンズ
３００  レンズ
３０１  アパーチャ
３０２  レンズ
３０３  検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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