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発明の名称 異物検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−11453
公開日 平成6年(1994)1月21日
出願番号 特願平5−114732
出願日 昭和61年(1986)12月18日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】秋本 正実
発明者 宇都 幸雄 / 小泉 光義 / 大島 良正
要約 目的
被検査物表面の中央部と周辺部とで同一基準レベルで検出できる。

構成
照明手段4の各発光素子41がx方向に沿い複数個配列してあると共に、レンズアレイ6の結像レンズ61もx方向に沿い複数個直線状に配置してあるので、それぞれ個々の分割領域を各結像レンズ61と対応する光電変換素子8とで検出し、それぞれの領域内に存在する異物10を検出することができることにより、同一の基準レベルで異物10を精度よく安定に検出することができる。したがって、ペリクル3の広範囲の検査領域に亘って安定して異物の検出を行うことができる。
特許請求の範囲
【請求項1】 被検査物表面を照明し、該被検査物自身の発する散乱光以外の散乱光の存在を検出して、該被検査物表面上に存在する異物を検出する異物検出装置において、前記被検査物を前記異物検出装置に対して一定方向に相対的に移動させる被検査物走査手段と、該被検査物走査手段により相対的に移動する前記被検査物表面をほぼ直線状に均一に照明する照明手段と、該照明手段により照明された前記被検査物表面に対して直線状に配列された複数個の光電変換素子よりなる光電検出手段と、前記照明手段で照明した前記被検査物表面の帯状照明部の像を前記光電検出手段の位置に結像させる直線状に配列した複数個の光学手段とを有していることを特徴とする異物検出装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に使用されるガラス基板上に装着した異物付着防止膜(以下、ペリクルと云う)上の異物検出装置に係り、特に被検査物の形状寸法が変化しても、安定した異物検査を行うのに好適な異物検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の異物検出装置はたとえば特開昭60-67845号公報に記載されているように、フォトマスクおよびレチクルなどのガラス基板上に離間して貼られたペリクルと称する薄膜等の被検査物表面に対し斜方向から平行ビームを帯状に照射し、該帯状照射部に存在する異物の散乱光を結像レンズにより集光して一次元イメージセンサ上に結像させることによって検出するものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、単数の結像レンズで被検査物表面の照明領域全面を見込み、その像を一次元イメージセンサ上に結像させ、照明領域内に存在する異物を検出していたため、被検査物の形状寸法が変化した場合、検査領域を変更する点について配慮されておらず、被検査物の多様化に対応できない問題があった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術の問題に鑑み、被検査物の形状寸法が変化しても、被検査物表面の中央部と周辺部とを同一基準レベルで異物検出ができるようにした異物検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の異物検出装置においては、被検査物を前記異物検出装置に対して一定方向に相対的に移動させる被検査物走査手段と、該被検査物走査手段により相対的に移動する前記被検査物表面をほぼ直線状に均一に照明する照明手段と、該照明手段により照明された前記被検査物表面に対して直線状に配列された複数個の光電変換素子よりなる光電検出手段と、前記照明手段で照明した前記被検査物表面の帯状照明部の像を前記光電検出手段の位置に結像させる直線状に配列した複数個の光学手段とを有している。
【0006】
【作用】本発明の異物検出装置では、上述の如く、直線状に配列した複数個の照明光源によって被検査物表面上を照明し、複数個の結像レンズによって照明領域(検査領域)に存在する異物の散乱光像を光電検出手段の光電変換素子上に結像するようになっており、個々の結像レンズは、照明領域の分割領域内に存在する異物の検出を行い、一つの分割領域を複数の結像レンズと光電変換素子で検出することができるので、被検査物の寸法形状が変化しても、被検査物の中央部と周辺部とを同一の基準レベルで検出でき、異物を精度よく安定に検出することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図13により説明する。図1乃至図10は本発明による異物検出装置の第1の実施例を示す。図1に示すように、異物検出装置11は、フォトマスクおよびレチクルなどからなるガラス基板1の上面に枠2を介してペリクル3を貼り付け、そのペリクル3の表面には左右対称に斜上方向に配置されかつ該ペリクル3の表面に帯状照明する照明手段4を設けると共に、該照明手段4によってこれらの間に形成された帯状照明部(図示せず)上に配置され,レンズアレイ6と遮光手段7と光電変換素子8とを有する光電検出手段5を設けている。また、前記ガラス基板1は載物台9上に載置され、この載物台9上にはエンコーダ91の指令(パルス数)によりモータ92が駆動したとき、これに接続する送りネジ93およびナット94を介してy方向に移動し得るように構成されている。前記照明手段4は図2に示すように、半導体レーザ,LEDなどを含む発光素子41を複数個x方向に沿い直線状に配列し、各発光素子41の光源像(発光点像)を集光レンズ42により前記ペリクル3の表面上に照射して帯状照明部43を形成している。なお、前記発光素子41は集光レンズ組込形のものを使用してもよい。その場合、集光レンズ42は不要となる。また前記発光素子41は直線状の発光源を有する素子と前記集光レンズ42とを組合せたものを使用してもよい。
【0008】図1に示したレンズアレイ6は図4に示すように直径が大きくても1mm程度の微小に形成された複数個の結像レンズ61をx方向に沿い直線状に配置して構成されている。前記結像レンズ61は図3に示すように、中心から周辺にかけて放物線状の屈折分布62を有するレンズにて形成されているので、入射光63が該結像レンズ61内に入光すると、入射光63が一定の周期でサイン状あるいはヘリカル状に進行し、これによって前記ペリクル3の表面中央部とその周辺部とを同一感度で結像することが可能である。また結像レンズ61は図4に示すように、x方向に沿い直線状に配置しているので、前記ペリクル3の表面に存在する異物10を広範囲に亘って検出可能にしている。すなわち、各結像レンズ61の結像領域(視野)64は数mm程度であって、これを前記光電変換素子8の受光面に投影するものであるから、結像レンズ61を複数個直線状に配置することにより広範囲に亘って検出可能になる。また、各結像レンズ61を複数個直線状に配列することにより前記光電変換素子8の受光面に投影される像は各結像レンズ61の投影像が重なり合ったものとなる。すなわち、結像レンズ61は図5に示すように、光量分布65を有しており、レンズアレイ6(図1)の光量は個々の結像レンズ61の有する光量の和となる。そのため、結像レンズ61の配列ピッチPに伴う周期的な光量ムラ66を発生し、結像領域64内の中心と周辺では同一の異物10であっても、光電変換素子8の受光面での受光強度が若干異なっている。これを解消するためには結像レンズ61の配列ピッチPを小さくし、隣合う結像レンズ61の結像領域64の重なり度(オーバラップ)を大きくすることが必要である。これにより光量ムラ66を緩和し、異物10の見逃しなどを防止することが可能である。たとえば、図6に示すように、結像レンズ61をx方向に直線状にかつ千鳥状に高密度に配列することによって前記の問題を解決することが可能である。ただし、その場合、光電変換素子8は結像レンズ61の2列分の結像領域64を受光し得る大きさの受光面にする必要がある。
【0009】図1に示した遮光手段7は、図8に示すように互いに重ね合わせてx方向に移動自在に配置された二枚の平板状の遮光板71a,71bと、これら二枚の遮光板71a,71bのそれぞれ対向側端面に開口してx方向に所定長さで形成された開口部72a,72bと、正逆両方向73a,73bに回転するモータ74と、このモータ74に接続し、左ネジ部75aおよび右ネジ部75bを有する送りネジ76と、これら左ネジ部75aおよび右ネジ部75bにそれぞれ螺合し、前記二枚の遮光板71a,71bのy方向端面に固定された二個のナット77a,77bとから構成され、前記モータ74を正方向73aもしくは逆方向73bに回転することにより、二枚の遮光板71a,71bが互いに反対の外方向もしくは内方向に移動して二個の開口部72a,72bの開口長さlを可変にし、これによって前記ガラス基板1およびペリクル3のx方向の形状寸法がたとえ変化しても、迷光を防止し、安定して異物10の検出が可能である。すなわち、図7に示すように迷光としては、ペリクル3を貼り付けている枠2からの散乱光44と、ペリクル3を通過した光がガラス基板1の表面11に形成された回路パターン12に当たって発生する散乱光45とが考えられる。これらの迷光が光電変換素子8の受光面に達しないようにするためには図9に示すようにペリクル3の枠2の内側から1〜2mm程度おいた一点鎖線にて示す領域を異物10の有効検出領域31とした場合、ペリクル3上の異物10の検出をこの有効検出領域31内で行う必要がある。
【0010】そこで、本発明においては図7に示すように、光電変換素子8のレンズアレイ6側の直前位置に遮光手段7を設置し、この遮光手段7の開口部72a,72bの開口長さlを図8および図9に示すように、前記有効検出領域31の形状寸法に対応して可変に形成しているので、迷光を防止して安定した異物10の検出を行うことが可能である。また、一般に前記ペリクル3(図7)はガラス基板1を洗浄したのち、ガラス基板1の回路パターン形成面11、および非形成面に1〜2μm程度の微小異物が存在していないことを確認した上でガラス基板1の両面に貼り付けるが、回路パターン12の微細化が進むにつれてガラス基板1の形状寸法も変化しており、同時にペリクル3の形状寸法も多様化しているが、異物10の検出はこれら全てに対応する必要がある。これに対して本発明における遮光手段7はその開口部72a,72bの開口長さlが可変に形成されているので(図8)、ガラス基板1およびペリクル3の形状寸法の多様化に確実に対応することが可能である。
【0011】前記光電変換素子8は図4および図5に示すように、前記遮光手段7からの異物像10´が複数個の画素にて形成された受光面に投影されたとき、その受光強度に応じた電気信号81(図10参照)を出力し、この電気信号81をあらかじめ検出すべき異物10の形成寸法の受光強度に対応した電気信号レベル(基準レベル、閾値)と比較して該電気信号81が基準レベル以上かもしくはそれ以下になることによって異物10の存在を検出するように形成されている。また、前記光電変換素子8は図示していないが、前記各画素の駆動パルスをカウントすることにより、電気信号81を出力している画素の位置がわかるように形成されているので、前記ペリクル3上のx方向の異物10の存在位置を知ることが可能である。
【0012】本発明による異物検出装置11は、上記の如く構成されているから、次に異物検査の仕方について説明する。図1に示される載物台9上に設置されたガラス基板1上に、枠2を介してペリクル3を搭載したのち、前記載物台9のモータ92を駆動してガラス基板1をy方向に移動して図9に実線にて示す設定位置13に位置させると、光電変換素子8の電気信号81が図10に示すようにペリクル3の枠2の反射光の電気信号82,83と、ペリクル3上の異物10による散乱光の電気信号84となる。この場合、異物10以外による電気信号82,83は全て迷光となる。そこで本発明は、前記光電変換素子8の電気信号81よりペリクル3の枠2の内側の間隔Lを算出し、さらにこの間隔Lに対する有効検出領域31を算出して該有効検出領域31のx方向の長さに一致するように遮光手段7の開口部72a,72bの開口長さlが設定されたのち、ガラス基板1が載物台9のモータ92の駆動によりy方向に移動し、検査原点14(図9に示すようにガラス基板1の端面とする)が実線にて示したy方向の設定位置13まで前記ガラス基板1が戻されて再び載物台9のモータ92の駆動によって上記と逆方向に移動され、これによってペリクル3の表面上の異物10の検出が行われる。なお、前記y方向の設定位置13はペリクル3の枠2の反射光の電気信号82,83が光電変換素子8の電気信号81として得られる位置であれば、任意の位置に設定してもよいが、理想的には検査原点14に近い方がよい。
【0013】実施例の異物検出装置においては、照明手段4の各発光素子41がx方向に沿い複数個配列してあると共に、レンズアレイ6の結像レンズ61もx方向に沿い複数個直線状に配置してあるので、それぞれ個々の分割領域を各結像レンズ61と対応する光電変換素子8とで検出し、それぞれの領域内に存在する異物10を検出することができることにより、同一の基準レベルで異物10を精度よく安定に検出することができる。したがって、ペリクル3の広範囲の検査領域に亘って安定して異物の検出を行うことができる。また構成が簡単で小形かつ軽量化にできるので、露出装置などにも容易に組込みが可能であるから、露光前のペリクルの表面上の異物検出にも好適である。
【0014】次に、本発明の他の実施例を図11乃至図13について説明する。図11に示す実施例は、ペリクル3の表面に対して右斜上方向に照明手段4を設置し、これに相対する左斜上方向にレンズアレイ6、遮光手段7および光電変換素子8からなる光電検出手段5を設置した場合である。また図12に示す実施例は、ペリクル3の真上に照明手段4を設置し、左右斜上方向の前記照明手段4によりペリクル3上に形成される帯状照明部位置を検出し得るように二組のレンズアレイ6、遮光手段7および光電変換素子8を有する光電検出手段5を設置した場合である。これら各実施例においても、前記図1乃至図10に示す実施例と同様な効果を発揮することができる。さらに図13に示す実施例においては、ガラス基板1の下側に取付けられたペリクル3の表面上に存在する異物10を検出する場合である。この場合には、前記図1乃至図10に示す如き構成をした異物検出装置11を二組設置することにより異物10を検出することができる。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被検査物表面をほぼ直線状に均一に照明する照明手段,複数個が直線状に配列された光電検出手段および光学手段を有して構成したので、被検査物表面の中央部と周辺部とでも、同一基準レベルで異物を検出できる異物検出装置を提供可能とするもので、産業上の効果の大なるものである。




 

 


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