KR20060095479A

KR20060095479A - 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법

Info

Publication number: KR20060095479A
Application number: KR1020060018372A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 오카히라
Original assignee: 올림푸스 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2006-08-31
Also published as: CN1828280A; TW200632311A; CN1828280B; JP2006234721A; JP4633499B2

Abstract

광원이나 광학 소자 등의 문제 성분인기인하는 의사 결함과 기판 자체의 실제적 결함을 식별 가능한 외관 검사 장치 및 이것을 사용한 외관 검사 방법을 제공한다. 기판(6)의 표면(6a)에 조사된 조명광의 반사광을 관찰함으로써 기판(6)의 검사를 행하는 외관 검사 장치(1)에 있어서, 광원(2), 및 광원(2)으로부터 출사된 광의 방향을 편향시키는 제2 거울(3) 및 제1 거울(4)이나, 편향된 광을 집중시키는 프레넬 렌즈(5) 등의 광학 소자 중에서 적어도 1개를 주기적 또는 불규칙하게 요동 또는 만곡시켜 광축 또는 초점 위치를 변위시키는 것으로, 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하여 기판(6) 상에 출현하는 의사 결함을 요동시켜, 의사 결함과 기판(6) 자체에 생긴 실제적 결함을 식별한다.

광원, 광학 소자, 기판, 외관 검사, 결함, 거울, 편향, 광축, 초점, 렌즈

Description

외관 검사 장치 및 외관 검사 방법 {VISUAL INSPECTION APPARATUS AND VISUAL INSPECTION METHOD}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 외관 검사 장치를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 외관 검사 장치를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1 외관 검사 장치 2 광원

3 제2 반사 거울(광학 소자) 4 제1 반사 거울(광학 소자)

5 초점 렌즈(프레넬 렌즈)(광학 소자)

6 기판 6a 기판의 표면

7 기판 홀더 8 관찰자

9 장치 외곽체 10 회전 구동 수단(구동 수단)

11 조작부 20 외관 검사 장치

21 구동 수단 O2 광축

O3 광축 04 광축

A 초점 위치 B 초점 위치

C 초점 위치

[특허 문헌 1] 일본국 특개2000-97864호 공보

본 발명은 액정 디스플레이 등에 사용되는 유리 기판의 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법에 관한 것이다.

종래의 액정 유리 기판 등의 검사에서는, 기판 표면에 광을 조사하고, 그 반사광의 광학적 변화를 관찰자가 육안으로 관찰하여, 표면에 도포된 레지스트의 막 얼룩, 핀홀 등의 결함이나, 먼지 부착의 유무 등을 확인하고 있다. 이러한 종류의 검사에 사용되는 외관 검사 장치에는, 광원으로부터 조사된 광을 편향시키기 위한 거울과 거울에 의해 편향된 광을 집중시켜 기판 표면에 조사시키는, 예를 들면 프레넬 렌즈(frenel lens) 등의 초점 렌즈와, 초점 렌즈에 의해 집중된 매크로 조명광이 기판 표면에 조사되도록 기판을 유지하는 기판 홀더로 이루어지는 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이러한 외관 검사 장치에서는, 기판 표면에 조사된 매크로 조명광이 결함부에서 미소한 산란광이 생기면서 반사되기 때문에 관찰자는 난반사된 반사광(산란광)을 육안으로 관찰함으로써 기판 표면의 결함을 검사할 수 있다.

그러나, 종래의 외관 검사 장치에서는, 렌즈나 거울 등의 광학 소자(조명 광학 시스템)에 불균일이나 미세한 상처, 먼지 부착 등의 문제가 발생된 경우에, 이 문제 성분에 의해 혼탁해진 조명광이 기판 표면에 조사되어 버린다. 관찰자는 조명광이 조사된 기판 표면을 육안으로 관찰하여 기판 표면상의 결함을 검지하고 있으므로, 기판 표면에 발현한 광의 변화가 기판 자체의 결함에 의한 것인지 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하는 것인지를 식별할 수 없다는 문제가 있었다. 이 때문에, 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하는 의사 결함상(擬似缺陷像)(의사 결함)을 기판 자체의 결함으로 오인한다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 광원이나 광학 소자 등의 문제 성분에 기인하는 의사 결함과 기판 자체의 실제적 결함을 식별 가능한 외관 검사 장치 및 이것을 사용한 외관 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공하고 있다.

본 발명은 기판의 표면으로부터의 반사광을 관찰함으로써 상기 기판의 검사를 행하는 외관 검사 장치에 있어서, 광원과, 상기 광원으로부터 출사되는 조명광에 대해서 매크로(macro) 검사에 적절한 각도로 상기 기판을 유지하는 기판 홀더와, 상기 광원과 함께 조명 광학 시스템을 구성하고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 조명광의 광축 또는 초점 위치를 변위시킬 수 있는 적어도 1개의 광학 소자와, 상기 광원 또는 상기 적어도 1개의 광학 소자 중에서 적어도 1개를 요동시켜서 상기 광축 또는 상기 초점 위치를 변위시키는 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 기판의 표면으로부터의 반사광을 관찰함으로써 상기 기판 의 검사를 행하는 외관 검사 장치에 있어서, 광원과, 상기 광원으로부터 출사되는 조명광에 대해서 매크로 검사에 적절한 각도로 상기 기판을 유지하는 기판 홀더와, 상기 광원과 상기 광원으로부터 출사되는 상기 조명광을 상기 기판을 향해 편향시키는 반사 거울과, 상기 반사 거울에 의해 반사되는 조명광을 집중시켜 상기 기판의 표면에 조사하는 초점 렌즈로 이루어지는 매크로 조명 광학 시스템과, 상기 초점 렌즈 또는 상기 반사 거울의 판형 광학 소자를 요동시켜서 상기 매크로 조명 광학 시스템의 광축 또는 초점 위치를 변위시키는 구동 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 기판 홀더에 유지된 기판의 표면에 대하여 광원으로부터 출사되는 조명광을 소정의 입사 각도로 조사하고, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 육안으로 관찰함으로써 상기 기판상의 결함을 검사하는 외관 검사 방법에 있어서, 상기 광원 또는 상기 광원으로부터 출사된 조명광의 광축을 변위시킬 수 있는 적어도 1개의 광학 소자 중에서 적어도 1개를 상기 조명광의 광축 방향과 교차하는 방향으로 요동시켜서 상기 조명광을 상기 기판의 표면에 조사함으로써, 상기 광원 및 상기 적어도 1개의 광학 소자로 이루어지는 조명 광학 시스템에 기인하는 의사 결함상을 상기 기판의 표면에서 요동시켜, 의사 결함과, 상기 기판의 표면상에 고정되어 출현하는 실제적 결함을 식별 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 기판 홀더에 유지된 기판의 표면에 대해서 광원으로부터 출사되는 조명광을 소정의 입사 각도로 조사하고, 상기 기판의 표면으로부터의 반사광을 육안으로 관찰함으로써 상기 기판상의 결함을 검사하는 외관 검사 방법에 있어서, 상기 광원 또는 상기 광원으로부터 출사된 조명광의 초점 위치를 변위시킬 수 있는 적어도 1개의 광학 소자 중에서 적어도 1개를 광축 방향으로 요동시켜서 상기 조명광의 초점 위치를 변위시키면서 상기 기판의 표면에 조사함으로써, 상기 광원 및 상기 적어도 1개의 광학 소자로 이루어지는 조명 광학 시스템에 기인하는 의사 결함상의 초점 상태를 상기 기판의 표면에서 변화시켜서, 의사 결함과, 상기 기판의 표면상에 고정되어 출현하는 실제적 결함을 식별 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 관한 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 액정 유리 기판의 검사에 사용되는 외관 검사 장치(1)이며, 이 외관 검사 장치(1)는 예를 들면 메탈할라이드(metal halide) 램프 등의 광원(2)과, 광원(2)으로부터 출사되는 광을 제2 거울(제2 반사 거울)(3) 측으로 편향시키는 제1 거울(4)(광학 소자)과, 제1 거울(제1 반사 거울)(4)에 의해 편향된 광을 초점 렌즈(5) 측으로 편향시키는 제2 거울(3)(광학 소자)과, 제2 거울(3)에 의해 편향된 광을 집중시켜 기판(6)의 표면(6a)의 전체면 또는 일부의 넓은 검사 영역에 조사시키는 초점 렌즈(5)(광학 소자)와, 초점 렌즈(5)의 하방에 배치되어 검사 대상이 되는 기판(6)으로서 예를 들면 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 유리 기판을 유지하는 기판 홀더(7)로 구성되어 있다. 여기서, 광원(2), 제1 거울(4), 제2 거울(3), 초점 렌즈(5), 및 기판 홀더(7)는 관찰자(8)가 기판(6)의 표면(6a)을 육안으로 관찰할 수 있도록 관찰자 측의 일 측면(정면)(9a)의 일부를 개구시킨 직사각형 상자 모양의 장치 외곽체(9)에 수납되어 있다. 그리고, 부호 9b는, 정면이 되는 일 측면(9a) 이외의 장치 외곽체(9)를 구성하는 타 측면(배면, 우측면, 좌측면)이다.

제1 거울(4)은 직사각형 박판형으로 형성되고, 광원(2)의 출사광 축 상에 설치되는 동시에 거울면(4a)이 제2 거울(3) 측으로 향하도록 경사지게 설치되어 광원(2)으로부터 출사되는 조명광을 장치 외곽체(9)의 상방에 배치된 제2 거울(3)을 향해 반사(편향)시킨다. 또한, 제1 거울(4)에는 예를 들면 모터 등의 회전 구동 수단(10)이 장착되어 있고, 장치 외곽체(9)의 개구 측에 설치된 조작부(11)의 구동 스위치(11a)의 조작에 의해, 회전 구동 수단(10)의 축선(O1) 중심에 소정의 회전 각도의 범위에서 정회전, 역회전(요동)을 반복하여 행하는 것으로 되어 있다. 예를 들면, 조명광의 광축과 교차하는 축 상에서 제1 거울(4)을 주기적으로 수 차례의 미소한 ± 각도로 왕복 회전(요동)시킴으로써, 제2 거울(3)에서 반사되어 기판(6)에 조사되는 조명광의 광축(O2)은 광축(O2)의 직교 방향으로 주기적으로 변위 가능하게 된다. 이 조명광의 광축(O2)의 주기적인 변위(요동)에 의해 기판(6)의 표면에서 조명광의 광속이 요동된다. 여기서, 제1 거울(4)의 주기적인 회전은 광축(O2)이 기판(6)의 표면(6a)에서 10㎜∼100㎜ 정도 변위될 수 있는 미소한 각도로 회전시키도록 행하여진 것이며, 관찰자(8)의 검사 효율의 관점으로부터, 바람직하게는 평면 거리로 30㎜∼70㎜, 보다 바람직하게는 평면 거리로 50㎜ 정도 변위시키도록 주기운동 되는 것이다.

제2 거울(3)은 직사각형 박판형으로 형성되고, 광원(2)보다 상방의 제1 거울 (4)의 반사광 축 상에 배치되어 있으며, 거울면(3a)이 초점 렌즈(5)로 향하도록 경사지게 설치되어 있다. 또한, 제2 거울(3)은, 장치 외곽체(9)의 관찰자(8) 측의 일 측면(9a)에 평행하게 연장 설치된 회전축(3b)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 회전축(3b)은 모터 등의 회전 구동 수단(12)에 접속되어 있다. 이 회전 구동 수단(12)은 조작부(11)의 조작에 따라 제2 거울(3)을 회전 제어하여, 초점 렌즈(5)를 통해 조사되는 조명광의 기판(6)의 표면(6a)에 대한 조사 범위를 변경하기 위한 것이며, 예를 들면 제2 거울(3)을 ±30°의 커다란 각도로 회전시킨다.

초점 렌즈(5)는, 예를 들면 직사각형 판형으로 형성된 프레넬 렌즈로 이루어지고, 제2 거울(3)에서 반사된 광을 집중시켜 기판(6)의 표면(6a)을 조사시키기 위한 것이다. 본 실시예에서는, 초점 렌즈(5)를, 광원(2)으로부터 출사된 확산광을 평행 광속으로 변환시키는 제1 프레넬 렌즈와, 이 제1 프레넬 렌즈에 근접하여 배치되고 평행 광속을 집중시키는 제2 프레넬 렌즈로 구성되어 있지만, 1개의 프레넬 렌즈로 구성하는 것도 가능하다. 이하, 이 초점 렌즈(5)를 프레넬 렌즈라고 부르기로 한다.

기판 홀더(7)는 직사각형 판형으로 형성되고, 그 상면(7a)에서 기판(6)을 흡착 수단(도시하지 않음)에 의해 지지 가능하게 되어 있다. 또한, 기판 홀더(7)는 프레넬 렌즈(5)에 의해 집중된 조명광이 기판(6)의 표면(6a)에 조사되도록 프레넬 렌즈(5)의 하방에 배치되어 있다. 또한, 기판 홀더(7)는 장치 외곽체(9)의 관찰자(8) 측의 일 측면(9a)에 평행하게 연장 설치된 회전축(7b)에 회전 가능하게 지지 되어 있다. 이 회전축(7b)에는 모터 등의 회전 구동 수단(13)이 접속되고, 조작부 (11)의 구동 스위치(11a)의 조작에 의해, 조명광 아래에서 기판 홀더(7)가 수평 자세로부터 매크로 검사에 적절한 소정의 경사각도로 틸트(tilt) 또는 배면 검사를 위해 반전된다.

이어서, 상기의 구성으로 이루어지는 외관 검사 장치(1)를 이용하여 기판(6)의 검사를 행하는 방법에 대하여 설명한다.

처음에, 기판 홀더(7)의 상면(7a)의 기준 위치에 기판(6)을 탑재하여 흡착 유지하고, 기판(6)의 원점 좌표의 취득을 행하고, 기판 홀더(7)를 소정의 경사각도로 일으켜세운다. 그 다음에, 광원(2)으로부터 출사된 조명광을 제1 거울(4)과 제2 거울(3)과 프레넬 렌즈(5)를 통하여 기판 홀더(7)에 탑재된 기판(6)에 조사시킨다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판 홀더(7)에 탑재된 기판(6)이 크고, 프레넬 렌즈(5)에 의해 집중된 조명광이 기판(6) 전체면을 조사할 수 없는 경우에는, 제2 거울(3)을 회전 구동하고, 제2 거울(3)에서 반사된 조명광을 기판(6) 상에서, 소정의 경사각도로 일으켜세운 기판(6)의 상하 방향으로 주사한다. 기판(6)의 표면(6a)에 조사된 광의 반사광을 관찰자(8)가 관찰하고, 기판(6)의 표면(6a) 상의 결함의 유무를 검사한다. 여기서, 기판(6)의 표면(6a)에 예를 들어 손상이 발생된 경우에는 조사된 조명광은 그 결함에서 난반사되어, 다른 정상적인 부분과는 상이하게 되어 보인다.

이 매크로 검사 시, 관찰자(8)는 조작부(11)의 조이스틱(11b)을 조작하여 회전 구동 수단(13)을 정역 회전시켜, 조명 하에서 기판(6) 상의 결함이 보이기 쉬운 경사 각도로 기판 홀더(7)를 회전시킨다. 기판 홀더(7)를 관찰자(8)의 관찰에 적 절한 경사 각도로 설정한 후, 조이스틱(11b)을 전후 방향으로 미동시켜 기판 홀더(7)를 전후로 요동시킴으로써, 기판(6)의 표면(6a)에 발생된 결함을 양호하게 검출하는 것이 가능해진다.

이 육안관찰에 의해 기판(6)의 표면(6a)에 결함이 검출된 경우, 관찰자(8)는 기판 홀더(7)의 미동을 정지시킨다. 이 단계에서 제1 거울(4)에 장착된 회전 구동 수단(10)을 구동시켜, 제1 거울(4)을 소정 각도 범위 내에서 주기적으로 왕복 회전(미소하게 요동)시킨다. 이 제1 거울(4)의 주기적인 요동 운동에 의해, 기판(6)의 표면(6a)에 조사되는 조명광의 광축(O2)은 요동 운동에 종동되어 광축(O3)으로부터 광축(O4)까지의 범위 내에서 변위한다. 관찰자(8)는 이 광축의 주기 변위에 따라 육안관찰에 의해 검출된 결함이 기판(6)의 표면(6a) 상에서 이동되어 있는지 고정되어 있는지를 관찰한다. 즉, 기판(6) 자체에 생긴 실제적 결함이라면, 조명광의 광축(O2)이 광축(O3)으로부터 광축(O4)으로 변위되어도 그 위치는 변화하지 않는 것에 대하여, 조명 광학 시스템의 문제 성분(예를 들면 광학 소자의 표면에 부착된 이물질)에 의해 기판(6)의 표면(6a)에 투영된 의사 결함의 경우에는, 그 의사 결함은 광축의 변위에 의해 기판(6) 상에서 요동된다. 따라서, 육안관찰에 의해 검출된 결함이 주기적으로 요동되고 있는 경우에는 조명 광학 시스템의 문제 성분에 의한 의사 결함인 것으로 판단하고, 기판(6) 상의 실제적 결함이라고 식별할 수 있다. 한편, 광축의 주기 변위에 종동되지 않고, 육안관찰에 의해 검출된 결함이 이동하지 않는 경우에는 이 검출된 결함은 기판(6) 자체의 실제적 결함이라고 판단하고, 예를 들면 레이저-포인터 등을 이용하여 이 실제적 결함의 위치 좌표를 취득( 등록)한다.

검사 되는 기판(6)이 크고, 전체면에 광을 조사하지 못하고, 검사 범위를 분할하여 검사를 행하고 있을 때는, 제2 거울(3)의 각도를 조정하여 각 분할 범위에 조명광을 조사시켜, 전술한 것과 동일한 조작을 반복 행하여, 기판(6) 전체면의 검사를 실시한다.

따라서, 상기의 구성으로 이루어지는 외관 검사 장치(1)에 있어서는, 제2 거울(3)에 비해 작은 제1 거울(4)에 회전 구동 수단(10)을 설치함으로써, 회전 구동 수단(10)의 축선(01) 중심으로 정회전, 역회전(요동)을 주기적으로 반복하여, 제1 거울(4)을 미소 각도로 왕복 회전시킬 수 있어, 프레넬 렌즈(5)에 의해 집중되어 기판(6)의 표면(6a)에 조사되는 조명광의 광축(O2)을 광축(O3)으로부터 광축(O4)까지의 범위 내에서 주기적으로 변위시킬 수 있다. 이로써, 육안관찰에 의해 검출된 결함 중, 광축(O2)의 주기 변위에 종동되어 기판(6) 상에서 주기적으로 요동되어 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하는 의사 결함과 기판(6) 자체에 생긴 실제적 결함을 식별할 수 있다.

상기의 구성으로 이루어지는 외관 검사 장치(1)를 사용한 외관 검사 방법에 의하면, 종래의 방법에서는 할 수 없었던, 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하는 의사 결함과 기판(6) 자체의 실제적 결함을 확실하게 식별할 수 있어, 외관 검사에서의 결함의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이와 같이 조명 광학 시스템을 요동시킴으로써, 조명 광학 시스템에 기인하는 의사 결함과 기판(6) 상의 실제적 결함을 확실하게 식별하여 기판(6) 상의 실제 적 결함만을 검출하는 것이 가능하게 되어, 예를 들면, 다음 공정에서 행하는 현미경 등을 사용한 결함의 상세 관찰의 수고를 줄일 수 있고, 기판 검사에 필요한 시간을 줄일 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기의 제1 실시예에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 기판(6)의 표면(6a)에 조사되는 조명광의 광축(O2) 또는 조명광의 초점 위치를 주기적으로 변위시키는 수단으로서, 제1 거울(4) 외에, 광원(2), 또는 제2 거울(3)이나, 광원(2)의 가까이에 배치된 렌즈나, 프레넬 렌즈(5) 등의 조명 광학 시스템에 배치되는 광학 소자 중에서 적어도 하나를 요동시키면 된다. 예를 들면 제1 거울(4), 제2 거울(3), 프레넬 렌즈(5) 등의 판형 광학 소자의 주변을 주기적으로 가압하여 만곡시켜, 조명광의 광축 또는 초점 위치(A)를 변위시키거나 조명 광학 시스템을 구성하는 적어도 1개의 광학 소자를 광축(O2)과 교차하는 평면 내에서 일 방향 또는 타 방향으로, 연속 또는 간헐적으로 이동시켜 조명광의 광축을 변위시켜도 된다. 또한, 회전 구동 수단(10)에 의해 각 광학 소자를 주기적으로 요동하는 것으로 했지만, 조명 광학 시스템에 기인하여 기판(6) 상에 출현하는 의사 결함이 관찰자(8)의 육안으로 인식할 수 있으면 주기적으로 요동시킬 필요가 없고 불규칙하게 요동시켜도 된다. 또한, 제1 실시예에서는, 제1 거울(4) 및 제2 거울(3)을 이용하여 광원(2)으로부터 출사되는 조명광을 편향시키는 구성으로 하고 있지만, 제1 거울(4)을 이용하지 않고 광원(2)으로부터의 조명광을 직접 제2 거울(3)에 조사시키는 구성으로 해도 된다. 이들 구성에 있어서, 조명 광학 시스템을 구성하는 적어도 1개의 광학 소자를 요동시켜, 기판(6)에 조사되는 조명광의 광축을 변위시키거나 조명광의 초점 위치(A)를 변위시키는 구동 수단을 설치함으로써, 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인한 의사 결함 여부를 식별하는 것이 가능하다.

다음에, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 관한 외관 검사 장치 및 외관 검사 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예는, 도 1에 나타낸 제1 실시예와 마찬가지로, 예를 들면 FPD용의 유리 기판의 검사에 이용되는 외관 검사 장치(20)에 관한 것이다. 여기서, 제1 실시예에 관한 외관 검사 장치(1)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다. 그리고, 도 2에서는 관찰자(8)(도 2에서는 도시하지 않음) 측으로부터 외관 검사 장치(20)의 내부를 보았을 때의 형태를 나타내고 있다. 또한, 도 2에서는 기판(6)이 매크로 검사에 적절한 소정의 경사각도(45°~60°)가 되도록 축선(O5)을 중심으로 하여 회전시킨 상태를 나타내고 있다.

도 2에 나타낸 외관 검사 장치(20)는 제1 실시예와 달리, 광원(2)으로부터 출사되는 광의 광축을 편향시키기 위한 거울은 설치되어 있지 않다. 한편, 기판(6)의 표면(6a)에 조명광을 조사 가능하게 하기 위해 소정의 각도로 고정된 2개의 프레넬 렌즈(5)와, 각각의 프레넬 렌즈(5)에 광을 조사시키는 2개의 광원(2)이 설치되어 있다. 또한, 각각의 광원(2)은 프레넬 렌즈(5)에 대향하여 설치되고, 프레넬 렌즈(5)보다도 장치 외곽체(9)의 상방 위치에 배치되어 있다. 또한, 광원(2)에는, 예를 들면 직동 액츄에이터 등의 구동 수단(21)이 장착되어 있어, 이 구동 수 단(21)에 의해 광원(2)이 X 방향(광축 방향)으로 왕복이동(요동)되어, 주기적으로 미동하는 것으로 되어 있다. 그리고, 구동 수단(21)은, 예를 들면 도 1에 나타낸 조작부(11)의 구동 스위치(11a)(도 2에서는 도시하지 않음)의 조작에 따라 제어된다. 여기서, 광원(2)의 주기적인 미동은 프레넬 렌즈(5)의 초점 위치가 광축(O2) 선상에서 예를 들면 50㎜ 내지 150㎜ 정도 변위시키도록 행해지는 것이며, 관찰자의 검사 효율의 관점으로부터, 바람직하게는 초점 위치의 변위 거리로서 100㎜ 정도 변위시키도록 광원(2)을 광축(02) 선상을 따라 주기적으로 왕복이동시키는 것이다. 그리고, 참조부호 2b는 광원(2)의 커버이다.

이하에서는, 상기의 구성으로 이루어지는 외관 검사 장치(20)를 이용하여 기판(6)의 검사를 행하는 방법에 대하여 설명한다.

각 광원(2)으로부터 광을 출사시켜, 각 프레넬 렌즈(5)를 통하여 기판 홀더(7)에 탑재된 기판(6)에 광을 조사시킨다. 기판 홀더(7)에 탑재된 기판(6)에는 2개의 프레넬 렌즈(5)에 의해 집중된 조명광이 조사된다. 광원(2)에 장착된 구동 수단(21)을 구동시키지 않을 때의 프레넬 렌즈(5)에 의한 조명광의 초점 위치는, 각각 초점 위치(B)로 되어 있다.

그 다음에, 기판 홀더(7)를 관찰에 적절한 경사 각도로 회전 구동시킨 상태에서, 기판(6)의 표면(6a)을 조명광 아래에서 관찰하고, 결함이 검출된 경우에는 각각의 광원(2)에 장착된 구동 수단(21)을 구동하고, 광원(2)을 광축(O2) 선상에서 주기적으로 요동시키고, 또한 미소한 범위에서 왕복이동시킨다. 이 광원(2)의 왕복이동에 의해 기판(6)의 표면(6a)에 조사되는 조명광의 초점 위치(B)는, 광축(O2) 의 방향을 유지하면서 초점 위치(C)까지 변위한다. 관찰자는 이 초점 위치(B)로부터 초점 위치(C)의 주기 변위에 따라, 기판(6) 상에 출현한 결함이 기판(6)의 표면(6a) 상에서, 예를 들면 대소 변화(확대, 축소)하거나, 선명도의 변화 등 초점 상태가 변화하고 있는지, 또는 전혀, 또는 거의 변화가 없는지를 관찰한다. 변화가 인지된 경우에는, 조명 광학 시스템의 광학 소자의 문제 성분에 의해 기판(6) 상에 투영된 의사 결함인 것이라고 판단한다. 한편, 광원(2)의 왕복이동에 종동되지 않고, 육안관찰에 의해 검출한 결함이 기판(6)의 표면(6a) 상에서 변화하지 않는 경우에는, 이 육안관찰로 검출된 결함은 기판(6) 상의 실제적 결함인 것으로 판단하고, 예를 들면 레이저-포인터 등을 이용하여 실제적 결함의 위치 좌표를 취득(등록)한다.

따라서, 상기의 구성으로 이루어지는 외관 검사 장치(20)에서는, 광원(2)에 구동 수단(21)을 설치하고, 광축 상에서 왕복이동을 주기적으로 반복함으로써, 프레넬 렌즈(5)에 의해 집중되는 조명광의 초점 위치를 B와 C의 사이에서 주기적으로 변위시킬 수 있다. 이로써, 기판(6)의 표면(6a)에 출현한 결함 중, 초점 위치의 주기 변위에 종동되어 변화하는 조명 광학 시스템의 문제 성분에 의한 의사 결함과, 종동되지 않아 변화하지 않는 기판(6) 자체의 실제적 결함을 식별할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기의 제2 실시예에 한정되지 않고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들면, 기판(6)의 표면(6a)에 조사되는 광의 초점 위치(초점 거리)를 주기적으로 변위시키는 수단으로서, 광원(2)에 구동 수단(21)을 설치하는 것으로 했지만, 광원(2)의 렌즈(2a)나 프레넬 렌즈(5)를 광축 (O2) 방향으로 왕복이동시켜서 조명광의 초점 위치를 변위시키거나, 광축(O2) 방향을 유지하면서 프레넬 렌즈(5)를 주기적으로 만곡시켜서 조명광의 초점 위치를 변위시켜도 되는 것이다. 또한, 제2 실시예에서는, 광원(2) 및 프레넬 렌즈(5)를 복수 개 구비하는 구성으로 하고 있지만, 각각의 수량은 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 광원(2)으로부터 출사되는 조명광을 편향시키기 위한 거울을 구비하고, 이 거울을 광축 방향으로 왕복이동 또는 만곡 변위시켜 초점 위치를 변위시켜도 되는 것이다. 또한, 제2 실시예에서는 조명 광학 시스템을 구성하는 적어도 1개의 광학 소자를 이동시켜 조명광의 초점 위치를 주기적으로 변위시키는 것에 한정되지 않고, 관찰자가 조명 광학 시스템의 문제 성분에 기인하는 의사 결함을 식별 가능하도록 초점 위치가 변위되면 된다.

본 발명에 관한 외관 검사 장치에 의하면, 광원과 광학 소자 중에서 적어도 1개를 요동시켜, 광축 또는 초점 위치를 변위시킬 수 있다. 이로써, 육안관찰에 의해 검출된 결함 중, 광축 또는 초점 위치의 변위에 종동되어 요동되는 기판상에 투영된 의사 결함과 기판 자체에 발생된 실제적 결함을 식별할 수 있다.

Claims

기판의 표면으로부터의 반사광을 관찰함으로써 상기 기판의 검사를 행하는 외관 검사 장치에 있어서,

광원,

상기 광원으로부터 출사되는 조명광에 대해서 매크로(macro) 검사에 적절한 각도로 상기 기판을 유지하는 기판 홀더,

상기 광원과 함께 조명 광학 시스템을 구성하고, 상기 광원으로부터 출사된 상기 조명광의 광축 또는 초점 위치를 변위시킬 수 있는 하나 이상의 광학 소자, 및

상기 광원 또는 상기 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 요동시켜서 상기 광축 또는 상기 초점 위치를 변위시키는 구동 수단

을 포함하는 외관 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동 수단은, 상기 광원 또는 상기 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 상기 조명광의 광축과 교차하는 방향으로 요동시켜서 상기 조명 광학 시스템의 상기 광축을 변위시키는 것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동 수단은, 상기 광원 또는 상기 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 상기 광축의 방향으로 요동시켜서 상기 초점 위치를 변위시키는 것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 수단은, 상기 광원 또는 상기 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 주기적으로 미동(微動)시키는 것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
기판의 표면으로부터의 반사광을 관찰함으로써 상기 기판의 검사를 행하는 외관 검사 장치에 있어서,

광원,

상기 광원으로부터 출사되는 조명광에 대해서 매크로 검사에 적절한 각도로 상기 기판을 유지하는 기판 홀더,

상기 광원과 상기 광원으로부터 출사되는 상기 조명광을 상기 기판을 향해 편향시키는 반사 거울, 및 상기 반사 거울에 의해 반사되는 조명광을 집중시켜 상기 기판의 표면에 조사하는 초점 렌즈로 이루어지는 매크로 조명 광학 시스템, 및

상기 초점 렌즈 또는 상기 반사 거울의 판형 광학 소자를 요동시켜서 상기 매크로 조명 광학 시스템의 광축 또는 초점 위치를 변위시키는 구동 수단

을 포함하는 외관 검사 장치.
제5항에 있어서,

상기 반사 거울은, 상기 광원과 상기 초점 렌즈 사이에 배치되고, 상기 매크로 조명 광학 시스템의 광축을 굴절시키는 제1 반사 거울 및 상기 제1 반사 거울 보다 큰 제2 반사 거울로 이루어지며,

상기 구동 수단은 상기 제1 반사 거울 및 상기 제2 반사 거울의 한쪽을 요동시키는

것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 구동 수단은, 상기 조명광의 반사 각도가 변위되도록 상기 반사 거울을 소정의 회전 각도의 범위 내에서 요동시키는 것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
제5항에 있어서,

상기 구동 수단은, 상기 판형 광학 소자 중 하나를 주기적으로 만곡시켜서 상기 초점 위치를 변위시키는 것을 특징으로 하는 외관 검사 장치.
기판 홀더에 유지된 기판의 표면에 대하여 광원으로부터 출사되는 조명광을 소정의 입사 각도로 조사하고, 상기 기판 표면으로부터의 반사광을 육안으로 관찰함으로써 상기 기판상의 결함을 검사하는 외관 검사 방법에 있어서,

상기 광원 또는 상기 광원으로부터 출사된 조명광의 광축을 변위시킬 수 있 는 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 상기 조명광의 광축 방향과 교차하는 방향으로 요동시켜서 상기 조명광을 상기 기판의 표면에 조사함으로써, 상기 광원 및 상기 하나 이상의 광학 소자로 이루어지는 조명 광학 시스템에 기인하는 의사 결함상(擬似缺陷像)을 상기 기판의 표면에서 요동시켜, 의사적 결함과 상기 기판의 표면상에 고정되어 출현하는 실제적 결함을 식별 가능하게 하는

외관 검사 방법.
기판 홀더에 유지된 기판의 표면에 대하여 광원으로부터 출사되는 조명광을 소정의 입사 각도로 조사하고, 상기 기판 표면으로부터의 반사광을 육안으로 관찰함으로써 상기 기판상의 결함을 검사하는 외관 검사 방법에 있어서,

상기 광원 또는 상기 광원으로부터 출사된 조명광의 초점 위치를 변위시킬 수 있는 하나 이상의 광학 소자 중에서 적어도 하나를 광축 방향으로 요동시켜서 상기 조명광의 초점 위치를 변위시키면서 상기 기판의 표면에 조사함으로써, 상기 광원 및 상기 하나 이상의 광학 소자로 이루어지는 조명 광학 시스템에 기인하는 의사 결함상의 초점 상태를 상기 기판의 표면에서 변화시켜, 의사적 결함과 상기 기판의 표면상에 고정되어 출현하는 실제적 결함을 식별 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 외관 검사 방법.