(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源（１）と光走査機（２）と走査レンズ（３）とを備えた投光光学系と、測定対象基板（６）の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系（８）と複数の高さ測定手段（９）（１８）とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系においてレーザ光の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲の光と残る範囲の光とにミラー（１９）により分離して一方を第１の高さ測定手段（９）に導き、他方を第２の高さ測定手段（１８）に導くことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
レーザ光源（１）と光走査機（２）と走査レンズ（３）とを備えた投光光学系と、測定対象基板（６）の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系（８）と複数の高さ測定手段（９）（１８）とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系の光量の一部をビームスプリッタ（２２）により分離して一方を第１の高さ測定手段（９）に導き、他方については投光光学系の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲を遮光して第２の高さ測定手段（１８）に導くことを特徴とする基板検査装置。
【請求項３】
レーザ光源（１）と光走査機（２）と走査レンズ（３）とを備えた投光光学系と、測定対象基板（６）の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系（８）と複数の高さ測定手段（９）（１８）とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系の光量の一部をビームスプリッタ（２２）により分離して一方を第１の高さ測定手段（９）に導き、他方については投光光学系の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲の光量を光量減少フィルタ（２３）により減光して第２の高さ測定手段（１８）に導くことを特徴とする基板検査装置。
【請求項４】
前記第１の高さ測定手段（９）に導かれる光路中に光量減少フィルタ（２０）を挿入することを特徴とする請求項１乃至３記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記第1の高さ測定手段の第1出力（Ａ１）、第2出力（Ｂ１）、および前記第2の高さ測定手段の第1出力（Ａ２）、第2出力（Ｂ２）のいずれかひとつの信号を選択し、選択した出力信号に反映される基板表面の出力と基板上の測定対象領域との出力との差に基づき、基板上の測定対象領域を特定してから特定された測定対象領域内についてそれぞれ高さや輝度を算出することを特徴とする請求項１乃至４の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に電極等の材質の異なる部分をもつ基板の基板面上にレーザ光を走査したときの反射光を受光して表面上の位置や高さ検査を行う高さ測定装置および基板検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としては例えば特開平６−１６７３２２に示されたものがあげられる。
図７はレーザ走査を用いた基板検査装置の一例の構成図である。レーザ光源１は、例えば半導体レーザとコリメーションレンズの組み合わせであり、このレーザ光源１とポリゴンスキャナ２と走査レンズ３の組み合わせによる投光光学系によって搬送ステージ４上に載置されている測定対象としてたとえば電極５が形成された基板６面上に一次元的に走査されるものとなっている。
【０００３】
又、搬送ステージ４は、制御／測定部７の制御によって投光光学系によるレーザ光の一次元的な走査方向に対して直交する方向に移動するものとなっている。
【０００４】
従って、投光光学系によるレーザ光の一次元的な走査と搬送ステージ４の移動とにより、レーザ光は、基板６の電極５の配置されている領域に対して二次元走査される。
【０００５】
一方、基板６の法線について投光光学系と対称となる斜め上方には、結像光学系８が配置され、基板６からの反射光が結像光学系８を通して高さ測定手段としてのＰＳＤ（光位置検出器）９に結像されるものとなっている。
【０００６】
このＰＳＤ９に結像されるレーザ光は、基板６上のレーザ光の照射される位置の高さに応じて移動し、これによりＰＳＤ９からは、レーザ光の位置と基板６からの反射光量に応じて電流による出力信号Ａ１、Ｂ１が流れるものとなっている。
【０００７】
このＰＳＤ９の各出力Ａ１、Ｂ１の出力端子には、それぞれＩ−Ｖ変換器１０が接続され、さらにこれらＩ−Ｖ変換器１０の出力がＡ／Ｄ変換機１１によりデジタルデータに変換されたあと制御／測定部７に送られ各ＰＳＤ出力ごとに（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）の計算が行われ、これが高さ測定信号として出力される。
【０００８】
高さ測定信号についてはデータ処理が行われる。データ処理の従来技術としては例えば特開平１１−２８７６２２などがある。たとえば測定対象領域が基板上の電極部であったとすれば電極部の高さを出力するため制御／測定部７においてまずどこが電極５であるかについて判別する。この判別方法については（Ａ１＋Ｂ１）、つまり光量と比例する信号の値が一定値以上となるものが電極であるという判別を行い電極部の高さ測定信号を抽出し測定データを分析して異常検査をしていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置では、電極等の測定対象領域５の形状や基板６表面の反射率によって正確な高さ測定信号が得られない問題がある。すなわち、測定対象領域５が電極等の金属である場合、投光光学系により走査されたレーザ光が測定対象領域５の頂上や平面部分で反射して結像光学系８に入射する場合きわめて光量が大きくなり、このときＡ／Ｄ変換器の出力信号が飽和しないためには回路ゲインを小さくしておかなければならない。
【００１０】
一方基板６の基板表面と測定対象領域５の高さを測定しようとする場合、基板６の表面が樹脂であると金属面に比べ光学的性能は一定せず吸収が大きく平坦度も悪く反射が拡散的でもある。反射が拡散的の場合には反射光が全空間に広がってしまうため結像光学系８に入射する光量は測定対象領域５上の反射に比べてきわめて小さくなる。
【００１１】
このため、測定対象領域５の表面での反射光量に合わせてレーザ光源１からのレーザ出射光量及びＰＳＤ９からＩ−Ｖ変換器１０での検出ゲインを設定すると、基板６表面での反射光量による信号が極めて小さくなるために分解能が悪くなりまたノイズの影響を受けやすくなり、正確な高さ測定信号（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）が得られなくなる。
【００１２】
図８は基板６の基板と測定対象領域５の高さ測定を行った場合の反射光量と高さ測定信号（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）とを示している。上述したように基板表面の反射光量が測定対象領域５の表面での反射光量よりも非常に小さい場合、基板表面における高さ測定信号（Ａ１−Ｂ１）／（Ａ１＋Ｂ１）はノイズの影響を受けて乱れる。そのうえ、測定対象領域５が電極の場合その側面における反射光量は殆どゼロであり、さらに大きくノイズの影響を受けたものとなり、高さ測定信号としては全く信用できないものである。
【００１３】
またどこが測定対象領域５であるかの判別認識をＡ１＋Ｂ１信号と一定値の比較で行った場合、たとえば基板の光学特性が正反射性で反射率も大きかった場合には基板からの反射光量が測定対象領域からの反射光量と近くなるので測定対象領域かどうかの判別認識ができなくなるという問題点があった。また、測定対象領域を決定する段階でＡ１＋Ｂ１等の演算をすべての画素において行わなければならず、計算時間がかかる問題があった。
【００１４】
そこで本発明は、ノイズの影響のない安定した高さ測定信号を得て正確な高さ測定ができる基板検査装置を提供することを目的とする。また、本発明は、測定対象領域と基板表面との反射光量が近くても特別な演算を行わずに判別認識が可能となる基板検査装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の課題を解決するため以下のような構成としたものである。
【００１６】
レーザ光源と光走査機と走査レンズとを備えた投光光学系と、測定対象基板の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系と複数の高さ測定手段とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系においてレーザ光の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲の光と残る範囲の光をミラーにより分離して一方を第１の高さ測定手段に導き、他方を第２の高さ測定手段に導くこととした。
【００１７】
あるいはレーザ光源と光走査機と走査レンズとを備えた投光光学系と、測定対象基板の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系と複数の高さ測定手段とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系の光量の一部をビームスプリッタにより分離して第１の高さ測定手段に導き、残るレーザ光について投光光学系の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲を遮光し、残る範囲の光を第２の高さ測定手段に導くこととした。
【００１８】
あるいはレーザ光源と光走査機と走査レンズとを備えた投光光学系と、測定対象基板の法線に対して投光光学系と対称な角度に設けられた結像光学系と複数の高さ測定手段とを備え、投光光学系のレーザ光の収束角が結像光学系の開口角より小であって、結像光学系の光量の一部をビームスプリッタにより分離して第１の高さ測定手段に導き、残るレーザ光について投光光学系の収束角に相当する開口で走査される部分を含む範囲の光量を光量調節フィルタにより減光したうえで第２の高さ測定手段に導くこととした。
【００１９】
また前記第１の高さ測定手段に導かれる光路中に光量減少フィルタを挿入することとした。
【００２０】
また前記第1の高さ測定手段の第1出力（Ａ１）、第2出力（Ｂ１）、および前記第2の高さ測定手段の第1出力（Ａ２）、第2出力（Ｂ２）のいずれかひとつの信号を基板と測定対象領域の状態によって選択し、選択した出力信号に反映される基板表面の出力と測定対象領域の出力との差に基づき、基板上の測定対象領域を特定することとした。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図７と同一部分には同一符号を付す。
【００２２】
図１は本発明の第１の実施例の構成図、図２はその原理図である。レーザ光源１は例えば半導体レーザとコリメーションレンズの組み合わせでありこのレーザ光源１、光走査機の一種であるポリゴンスキャナ２と走査レンズ３の組み合わせによる投光光学系によって搬送ステージ４上に載置されている凹凸、例えば電極５が形成された基板６面上に一次元的に走査されるものとなっている。
【００２３】
又、搬送ステージ４は、制御／測定部７の制御によって投光光学系によるレーザ光の一次元的な走査方向に対して直交する方向に移動するものとなっている。
【００２４】
従って、投光光学系によるレーザ光の一次元的な走査と搬送ステージ４の移動とにより、レーザ光は、基板６の電極５の配置されている領域に対して二次元走査される。
【００２５】
一方、基板６の法線について投光光学系３と対称となる方向の斜め上方には、従来例と同様に結像光学系８が配置され、基板６からの反射光が結像光学系８を通してミラーにより分離され、第1の高さ測定手段であるところのＰＳＤ（光位置検出器）９および第２のＰＳＤ１８に結像されるものとなっている。
【００２６】
このＰＳＤ９、１８に結像されるレーザ光は、基板６上のレーザ光の照射される位置の高さに応じて一次元的に移動し、これによりＰＳＤ９、１８からは、レーザ光の位置と基板６からの反射光量に応じて電流Ａ１、Ｂ１、Ａ２，Ｂ２が流れるものとなっている。
【００２７】
これらの各ＰＳＤ９、１８の各電流Ａ１、Ｂ１、Ａ２，Ｂ２の出力端子には、それぞれＩ−Ｖ変換器１０が接続され、さらにこれらＩ−Ｖ変換器１０の出力はＡ／Ｄ変換器１１に入力されデジタル化されたあと制御／測定部７に送られるようになっている。
【００２８】
次にこの構成および作用を図２の原理図に基づき詳細に説明する。
レーザ光はポリゴンスキャナ２で反射、走査され、走査レンズ３に入射する。走査レンズ３は対象基板６上にレーザ光を収束させる。このときレーザ光の収束角のFナンバーF1は、走査レンズ３の焦点距離をｆ１とし、走査レンズ前のレーザ光の径をｄ１とするとF１＝ｆ１／ｄ１となる。
【００２９】
レーザ光は対象基板上で反射し結像光学系８に入射する。結像光学系８の開口数はF2であり、F2<F1となっている。結像光学系内の光束径はd２で、前側距離をｓ１とするとｄ２＝ｓ１／Ｆ２である。しかし対象基板６上でレーザ光が正反射した場合、レーザの反射光の開口数は反射前と変わらずＦ１であるので結像光学系内のレーザビーム径ｄ３はｄ３＝ｓ１／Ｆ１と計算され、Ｆ２＜Ｆ１であるためｄ３＜ｄ２である。
【００３０】
そこでｄ３部分が走査により移動する範囲内にミラー１９を設置し、光量減少フィルタ２０を介して第１の高さ測定手段、この場合は走査方向に長く測定方向が走査方向と直交している１次元ＰＳＤ９に入射させる。
【００３１】
一方ミラー１９外を通過した光は第２のＰＳＤ１８に入射させる。このような構成とした場合の作用を次に説明する。対象基板６上で正反射が起こると反射光はきわめて強く、また指向性が高いため上記ｄ３部分に集中的に入射する。この光はミラー１９によって第１のＰＳＤ９に導くことができ、光量減少フィルタ２０により光量を適切に下げ、また第１のＰＳＤ９のゲインを適切に下げて測定することにより安定した高速高精度の測定ができる。
【００３２】
一方対象基板６上で拡散反射が起きると反射光は広範囲に分散するため弱くなり、結像光学系８内においても結像光学系の開口数いっぱい、ｄ２部分まで広がって入射する。よってｄ３部分以外の部分が第２のＰＳＤ１８に集光されるような構成であっても拡散光は第２のＰＳＤ１８に入射することができる。
【００３３】
そのためＰＳＤ１８のゲインを適正にあげることによって対象基板上の拡散反射部分についても安定的に測定することができる。第２のＰＳＤ１８のゲインをあげると正反射光が入射した場合にＰＳＤが飽和する等の障害がでるが、正反射光はミラー１９により第１のＰＳＤ９の側に導かれているので飽和の問題はでない。ただし電極表面が斜め部分の正反射光はｄ３部分のミラー１９をはずれて第２のＰＳＤ１８に入射してきてしまうが短時間であるので致命的な障害とはならない。
【００３４】
図３は本発明の第２の実施例の構成図、図４はその原理図である。結像光学系８は前側８ａと後ろ側８ｂ、８ｃに別れ、その間は平行光となっている。前側結像光学系８ａの直後にシリンドリカルレンズ２１が設置されている。その後にビームスプリッタ２２がおかれ５％程度の光量を反射し、残りを透過する。反射された光は第１の後ろ側結像光学系８ｂを介して第１のＰＳＤ９に入射する。
【００３５】
一方透過した光のうち第２の実施例で説明したｄ３対応部分に遮光板２３が設置され直接反射光のみ遮光される。このとき遮光板でなく５％程度の光量減少フィルタを設置してもよい。この場合には直接反射光は拡散反射光と同等の光量レベルとなって透過する。その後第２の後ろ側結像光学系８ｃにより集光され第２のＰＳＤ１８に結像される。
【００３６】
このような構成とした場合の作用を次に説明する。対象基板上で正反射がおこると反射光はきわめて強く、またｄ３部分に集中的に入射する。この際前側結像光学系８ａ直後のシリンドリカルレンズ２１に入射するとシリンドリカルレンズ２１の作用によりＰＳＤ９，１８上のスポットが走査方向に広がる。ＰＳＤには光パワー密度が大きいと応答が遅くなる性質がある。よってシリンドリカルレンズ２１を挿入することによってＰＳＤ９，１８上の光パワー密度を下げ、ＰＳＤの応答を高速のまま保つ効果がある。
【００３７】
しかしながら実施例１の場合などの収束光中ではシリンドリカルレンズ挿入により収差が悪化し、精度に悪影響を及ぼす。そこで第２の実施例においては結像光学系８を前側８ａと後ろ側８ｂ、８ｃに分け間を平行光とすることによりシリンドリカルレンズ２１による収差の発生を抑えている。
【００３８】
正反射光はビームスプリッタ２２で反射後第１の後ろ側結像光学系８ｂに入射する。正反射光は強く、拡散反射光は弱いため、拡散反射光を検知しようとするとレーザーパワーをあげざるを得ないがそうすると正反射光をそのままＰＳＤ９に入射させるのはパワーが大きすぎる。そのため５％程度のビームスプリッタ２２によって光学的にパワーを落とすことによりＰＳＤ９に適正光量が入射するような構成となっている。
【００３９】
また平行光部分は機械的ずれに対する収差の変化量がきわめて少なく、組み立て上、調整上も有利である。
【００４０】
一方ビームスプリッタ２２を透過した光束は第２の後ろ側結像光学系８ｃに入射し、第２のＰＳＤ１８上に結像する。しかし拡散光をみるためには正反射光が混じると光量が大きすぎ応答速度が下がるなどの不具合を生じる。そこでｄ３部分に遮光板、あるいは５％程度の光量減少フィルタ２３をおき正反射光の光量を減衰させることにより安定的に拡散光を測定することができる。第２の後ろ側結像光学系８ｃに入射する以前は平行光なのでビームスプリッタ２２透過による収差の発生も抑えられている。
【００４１】
しかし電極斜面の正反射光は遮光板または光量減少フィルタ２３でさえぎられることなく第２のＰＳＤ１８に入射してしまう。正反射光が入射するとＰＳＤ１８は飽和してしまうがシリンドリカルレンズ２１によりパワー密度が抑えられていればＰＳＤ１８自身の応答速度の低下を避けることができ、電気的な飽和のみに抑えることができ、測定への影響を最小限にすることができる。
【００４２】
なお光量減少フィルタを５％程度とした実施例を説明したが、金属面、基板表面の反射率の比により適正な値にするべきことはいうまでもない。またビームスプリッタを５％反射としたが９５％反射としてもよく、この場合は第１と第２の後ろ側結像光学系、ＰＳＤが入れ替わることになる。
【００４３】
なお第２の実施例ではビームスプリッタ２２をもちいたがｄ３部のみ反射するミラーまたはｄ３部のみ穴のあいているミラーを用いてもよい。この場合には第１の結像光学系前に光量減少フィルタ２０をいれることによりＰＳＤ９に対して適切な光量とすることができる。
【００４４】
またｄ３部のみ光量減少フィルタにした平行平面ガラス板を用いてもよく、この場合にはｄ３部は光量減少フィルタで光量を落とされて拡散光用ＰＳＤ１８に入射させることができ、拡散光と正反射光を同様な条件で測定することが可能になる。
【００４５】
図５は本発明の第３の実施例の構成図である。本実施例では光走査は共振型ミラースキャナ２ｂで行っている。共振型ミラースキャナ２ｂは走査速度が等速でないというデメリットがあるが、小型で走査効率がよく、高速化でき、寿命が長いメリットがある。
【００４６】
結像光学系８の前にミラー１９がおかれ第１の実施例で説明したｄ３対応部分を反射し、残りを透過する。反射された光は第１の結像光学系８ｄ、光量減少フィルタ２０を介して第１のＰＳＤ９に入射する。透過した光は第２の結像光学系８により集光され第２のＰＳＤ１８に結像される。
【００４７】
このような構成とした場合の作用を次に説明する。対象基板６上で正反射がおこると反射光はきわめて強く、またｄ３部分に集中的に入射する。このためミラー１９の反射光を第１の結像光学系８ｄを介して第１のＰＳＤ９に入射させることにより直接反射光を安定的に測定することができる。なおこの場合第１の結像光学系８ｄとしては開口が投光光学系３と同程度に狭くてよいため安価なレンズが使用できる。
【００４８】
一方ミラー１９に反射しない部分の光束は第２の結像光学系８に入射し、第２のＰＳＤ１８上に結像する。拡散光をみるためには正反射光があると光量が大きすぎ応答速度が下がるなどの不具合を生じるがｄ３部分がミラーによって遮光されているため正反射光は第２のＰＳＤ１８には入射せず安定的に拡散光を測定することができる。
【００４９】
なお第３の実施例で説明したように第１、第２の結像光学系内にシリンドリカルレンズを挿入することがＰＳＤの応答速度を確保する上で望ましい。
【００５０】
なおいずれの例でも走査レンズ３、結像光学系８、８ａ、８ｄの測定対象物側はテレセントリックである。これは正反射光を確実に取り込むために必要なことである。
【００５１】
以下、第１のＰＳＤからの信号および第２のＰＳＤからの信号の特性と使用方法について説明する。
まず第１の実施の形態で説明した信号の利用方法を説明する。基板上の電極の基板からの高さを測定する場合、第１のＰＳＤ９には主として電極の正反射光が入射する。一般的には電極５が金属であるために、投光光学系３により走査されたレーザ光が電極５の頂上や平面部分で反射して結像光学系８に入射する場合きわめて光量が大きくなるので、このときＡ／Ｄ変換器１１の出力信号が飽和しないようにＩ−Ｖ変換器１０の回路ゲインを小さくしておく。
【００５２】
一方第２のＰＳＤ１８には主として基板６上の拡散反射光の一部が入射する。一般的には基板６表面の表面は樹脂であるために金属面に比べ吸収が大きく平坦度も悪い場合がある。しかも拡散反射光の一部しか取り込まないため基板６上の反射光量は電極５上の反射に比べてきわめて小さくなる。しかし一般的には電極５上の金属反射面は平滑面であり拡散反射光はきわめて小さいので第２のＰＳＤ１８には主として基板上の拡散反射光が入射する事となる。
【００５３】
このため、第１のＰＳＤ１８以降のＩ−Ｖ変換器１０等のゲインを基板上の拡散反射光にあわせて大きくとる事により第２のＰＳＤ１８により基板６上の高さが正確に得られる事となる。
【００５４】
図６は基板６の基板と電極５の高さ測定を行った場合の第１のＰＳＤ９による反射光量と高さ測定信号および第２のＰＳＤ１８による反射光量と高さ測定信号とを示している。
【００５５】
第１のＰＳＤ９による高さ測定信号は電極５上の反射光量にあわせてゲイン設定しているため電極５上の高さは明確にでるが上述したように一般に基板６表面の反射光量が電極５の表面での反射光量よりも小さいために、基板６表面における高さ測定信号はノイズの影響を受けて乱れている。そのうえ、電極５の側面における反射光量は殆どゼロであり、さらに大きくノイズの影響を受けたものとなり、高さ測定信号としては全く信用できないものである。
【００５６】
一方第２のＰＳＤ１８による高さ測定信号は基板６の拡散反射光にあわせてゲイン設定しているため基板６上の高さが明確に出ている。しかし電極５上、電極５側面の拡散反射光は少ないためノイズの影響を受けている。
【００５７】
このように第１のＰＳＤ９により電極５上の高さが、第２のＰＳＤ１８により基板上の高さが明確に得られるためこれらのデータより基板６表面から電極５頂点までの高さを求める事ができる。
【００５８】
データの選択方法としては各画素ごとに各ＰＳＤ９，１８から得られた光量データ（Ａ１＋Ｂ１）および（Ａ２＋Ｂ２）が飽和しておらずかつ高いほうのデータを採用することにより適切なデータ選択が可能となる。
【００５９】
ただし電極５側面についてはどちらの受光系でも光量が足りないのでデータは使用できない場合が多く、その場合にはデータを削除する。
【００６０】
以上のデータ選択例ではデータ処理でどちらのＰＳＤからのデータを選択したかにより測定点が基板上であるか電極であるかどうかの判別が同時になされることになる。すなわちこの場合にはＰＳＤ９からのデータ採用部分は電極５、ＰＳＤ１８からのデータ採用部分は基板６上と判別される。第１の結像光学系８において電極５からの反射光量が基板６からの反射光量と同様であったとしても第２の結像光学系においては基板６からの反射光量が電極５の反射光量より大きくなるので上記データ選択処理を行うことにより確実に電極部を判別認識することができる。
【００６１】
上記データ選択方法は基板状態が次のようである場合に効果的である。すなわち「測定対象が電極である」「電極部の反射率が基板表面の反射率よりも高い」「電極部表面は正反射性で基板表面は拡散反射性である」ことである。なお基板表面より電極部が位置が高いことも想定している。
【００６２】
しかしすべての測定対象がこれらの条件にあてはまるわけではなく、基板によっては測定対象よりも正反射性が高く反射率が大きい場合もありうる。条件としては「反射率」「拡散性」「位置高さ」の３条件で「高い」「同じ」「低い」などの状態があり後述するように全部で３６通りの組み合わせがあることになる。  実際に基板表面はロットごとに変わることが多く３６通りのうちの一つにしか対応しないのは基板検査装置としては望ましくない。
【００６３】
上記データ選択例や従来例では測定対象領域確定のためには一般的にＰＳＤの２出力を合計した「輝度」が用いられている。しかしこの「輝度」算出動作は「高さ」情報を消去する動作であり測定対象位置の高低差がある場合にはわざわざ高さ情報を消去することは必ずしも適切とはいえない。
【００６４】
また、実際にはすべての画素で輝度や高さのデータが必要なわけではないため、計算時間短縮のためには輝度や高さのデータを算出する前にそれより簡単な手段で算出すべきエリアを絞り込むことが望ましい。
そこでＰＳＤの出力のうち片側のみをとりだして２値化すると以下に説明するように光量と高さの両方の情報を一度に利用でき、なおかつ計算時間もすくなくすることができる。
【００６５】
ＰＳＤの電極間幅をＬとし光がその中をｘ：ｙで分割する位置に入射して電流Ｉが発生したとすると片側電極にはＩｘ／Ｌ、もう片側にはＩｙ／Ｌの電流が出力される。２出力を合計すればＩが算出されるが、１出力のみを利用するとＩｘつまり光量と位置の積の数値が得られることになる。
【００６６】
よってＩｘがもっとも高くなる（あるいは低くなる）出力を選んで（もしくは反転させて）一定のしきい値により2値化して測定対象領域を決めることによって単にＩのみによって測定対象領域を決めるよりもより正確に領域を確定することもでき、また光量が同じ場合などＩのみによっては区別できない場合にも対応できることになる。
【００６７】
具体的には位置が高いものが結像する側のＰＳＤ電極をＡ、逆をＢとすると、測定対象部の反射率が高く測定対象部の高さが高い場合にはＡを、測定対象部の高さが低い場合にはＢを、測定対象部の反射率が低く測定対象部の高さが高い場合にはＢの反転を、測定対象部の高さが低い場合にはＡの反転を選ぶことにより測定対象部をより区別しやすくなる。
【００６８】
さらに第１のＰＳＤ、第２のＰＳＤの出力を選択することにより各部分の正反射性、拡散性によっても最適な出力をえらぶことができる。具体的には正反射光取得側を１、拡散反射光取得側を２とすると、測定対象部の反射率が高く正反射性の場合には１を、拡散反射性の場合には２を、測定対象部の反射率が低く正反射性の場合には２の反転を、拡散反射性の場合には１の反転を選ぶことにより測定対象部をより区別しやすくなる。
【００６９】
望ましい選択をまとめると次のようになる。正反射光取得側ＰＳＤを１、拡散反射光取得側ＰＳＤを２とし、位置が高い側の電極をＡ、低い側をＢとする。なお小文字ｔは反転を示す。
【００７０】
測定対象位置が高く基板表面が低い
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性      Ａ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ａ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ２
測定対象の反射率が低く基板表面が高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＢ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ｔＢ１
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＢ２
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＢ１
測定対象位置と基板表面の高さが同じ
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ１  ｏｒ  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ａ２  ｏｒ  Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１  ｏｒ  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ２  ｏｒ  Ｂ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ１  ｏｒ  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ×
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ×
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ２  ｏr  Ｂ２
測定対象の反射率が低く基板表面のそれが高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＡ２  ｏｒ  ｔＢ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ｔＡ１  ｏｒ  ｔＢ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＡ２  ｏｒ  ｔＢ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＡ１  or  ｔＢ１
測定対象位置がひくく基板表面が高い
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ｂ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性    Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ｂ２
測定対象の反射率が低く基板表面のそれが高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＡ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ｔＡ１
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＡ２
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＡ１
【００７１】
以上のように二つのＰＳＤの各２出力のうち１出力のみを選択することにより３６通りのうちすべての条件が同じもの以外はすべて測定対象領域を区別できることになり格段に対応測定対象および基板の種類が増え、また区別もしやすくなることがわかる。
【００７２】
さらに測定対象領域を確定するにあたりＰＳＤの２出力を合計する輝度計算が不要となるので処理速度も向上することができる。
【００７３】
上記は測定対象部を判別しやすい選択例であるが同様に基板表面部を判別しやすい選択例も考えることができる。具体的には以下のようになる。
測定対象位置が高く基板表面が低い
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＡ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性      ｔＡ１
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＡ２
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＡ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ｂ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象の反射率が低く基板表面が高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ｂ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ｂ１
測定対象位置と基板表面の高さが同じ
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＡ１  ｏｒ  ｔＢ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ｔＡ１  ｏｒ  ｔＢ１
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＡ２  ｏｒ  ｔＢ２
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＡ２  ｏｒ  ｔＢ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ２  ｏｒ  Ｂ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ×
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ×
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ１  ｏr  Ｂ１
測定対象の反射率が低く基板表面のそれが高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ２  ｏｒ  Ｂ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ａ２  ｏｒ  Ｂ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１  ｏｒ  Ｂ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ１  or  Ｂ１
測定対象位置がひくく基板表面が高い
測定対象が反射率が高く基板表面が低い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  ｔＢ１
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  ｔＢ１
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  ｔＢ２
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  ｔＢ２
測定対象の反射率と基板表面のそれが同じ
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性    Ａ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ１
測定対象の反射率が低く基板表面のそれが高い
測定対象が正反射性、基板表面が拡散性  Ａ２
測定対象が拡散性、基板表面が拡散性  Ａ２
測定対象が正反射性、基板表面が正反射性  Ａ１
測定対象が拡散性、基板表面が正反射性  Ａ１
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。たとえば上記実施の形態では、基板６として基板上に形成された電極５の高さ測定に適用した場合について説明したが、これに限らず各種基板上に形成された凸状部や凹状部の高さ測定に適用できる。
【００７５】
また材質の判別例として電極と樹脂基板を例に説明したがこれに限らず各種基板上に形成された異種物質の判別に適用できる。例えば蛍光体物質とガラスの場合においても蛍光体物質が乱反射性でありガラスが正反射性であるのでガラスの反射光は第１のＰＳＤ９で、蛍光体の反射光は第２のＰＳＤ１８でとらえることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、簡単な構成で、ノイズの影響のない安定した高さ測定信号を得て正確な高さ測定ができる基板検査装置を提供できる。
【００７７】
又、本発明によれば、電極等の測定対象部と基板表面との双方から適正な反射光量信号を得て正確な高さ測定ができる基板検査装置を提供できる。
【００７８】
また、本発明によれば測定対象と基板表面等の条件の差がいかなるものであってもその領域を高速に区別できる基板検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の第１の実施例の構成図
【図２】    本発明の第１の実施例の原理図
【図３】    本発明の第２の実施例の構成図
【図４】    本発明の第２の実施例の原理図
【図５】    本発明の第３の実施例の構成図
【図６】    本発明の実施例による受光信号の図
【図７】    従来例の構成図
【図８】    従来例の受光信号の図
【符号の説明】
１はレーザ光源
２はポリゴンスキャナ
２ｂは共振型ミラースキャナ
３は走査レンズ
４はステージ
５は電極等の測定対象領域
６は基板
７は制御／測定部
８は結像光学系
８ａは前側結像光学系
８ｂ、８ｃは後ろ側結像光学系
８ｄは結像光学系
９は第1のＰＳＤ
１０はＩ−Ｖ変換器
１１はＡ／Ｄ変換器
１８は第2のＰＳＤ
１９はミラー
２０は光量減少フィルタ
２１はシリンドリカルレンズ
２２はビームスプリッタ
２３は遮光板または光量減少フィルタ
【図１】
0004284675.tif 000002
【図２】
0004284675.tif 000003
【図３】
0004284675.tif 000004
【図４】
0004284675.tif 000005
【図５】
0004284675.tif 000006
【図６】
0004284675.tif 000007
【図７】
0004284675.tif 000008
【図８】
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