JP2000174370A - レーザ光走査装置、焦点制御装置、検査装置および走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ光による被検物体の所定の範囲あるい
は被検物体の深さ方向に対する走査、合焦を所望の速度
でできるようにすることを目的とする。 【解決手段】 本発明によるレーザ光走査装置は、波長
可変レーザ光源１４，‥‥，２０と、波長依存性角度偏
光手段２３とを有し、波長依存性角度偏光手段２３にこ
の波長可変レーザ光源からのレーザ光を入力してレーザ
光の波長を変化させて、このレーザ光を投影した投影面
２５を走査し或いはこの投影面２５に体して焦点を合わ
せることができるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変レーザ光
源を用いて、この波長可変レーザ光源で生成したレーザ
光を、このレーザ光の波長に依存する光学性能を有する
投影光学手段により走査を行うレーザ光走査装置、自動
焦点をおこなう焦点装置、検査をおこなう検査装置およ
び走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波長可変でないレーザ光やランプ
光を光源として用いた光ビームの偏向装置及びこれらレ
ーザ光や光ビームの焦点合わせ装置が産業上において利
用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、これらレー
ザ光やランプ光を光源として用いた光ビームを偏向する
ために、音響光学偏向器あるいはガルバノミラー等の光
ビームの偏向手段が用いられてきたが、音響光学偏向器
による光ビーム偏向では偏向角を大きく取り難く、ガル
バノミラー等の機械的スキャンによる光ビーム偏向では
この走査の応答速度に限界がある等の問題があった。

【０００４】また、レンズまたは被検物体の被検査面を
機械的かつ相対的に移動して焦点を合わせる自動焦点装
置が知られているが、このように機械的に移動して焦点
合わせを行う方法による自動焦点装置では応答速度に限
界がある等の問題があった。

【０００５】さらにまた、この走査装置に採用されてい
る走査方法およびこの自動焦点装置に採用されている自
動焦点合わせ方法を応用した被検物体の被検査面等の検
査装置が知られている。

【０００６】この検査装置で被検査面をくまなく調べる
ために、被検査面上に焦点を結ぶ方向およびこの方向に
直交する方向の３次元方向（ＸＹＺ方向）にこの光ビー
ムの焦点を偏向する必要があるが、これら方向への偏向
量を大きく取り難い点、或いは応答速度に限界がある点
等の問題点が検査を高速化する上で障害となっていた。

【０００７】本発明の目的は、こうした従来方法の有す
る問題点を解決した被検物体の被検査面等のレーザ光に
よる走査装置、合焦装置或いはこれら装置を応用した被
検物体の被検査面等のレーザ光による検査装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ光走
査装置は、波長可変レーザ光源と、波長依存性角度偏向
手段とを有し、この波長依存性角度偏向手段にこの波長
可変レーザ光源からのレーザ光を入力した状態でレーザ
光の波長を変化させ、波長依存性角度偏向手段から出射
したレーザ光を偏向させて、このレーザ光を投影した投
影面をレーザ光で走査するようにしたものである。

【０００９】また本発明によるレーザ光走査装置は、波
長可変レーザ光源と、波長依存性角度偏向手段とを有
し、この波長依存性角度偏向手段に波長可変レーザ光源
からのレーザ光を入力した状態でこのレーザ光の波長を
変化させ、この波長依存性角度偏向手段から出射したレ
ーザ光を偏向させて、このレーザ光を投影した投影面を
この波長の変化に同期した状態でレーザ光で走査するよ
うにしたものである。

【００１０】また本発明による焦点制御装置は、波長可
変レーザ光源と、光路長または焦点距離がこの波長可変
レーザ光源から得たレーザ光の波長に依存する投影光学
手段とを有し、この投影光学手段に入射するこのレーザ
光の波長を変化することによりレーザ光の合焦状態を制
御するようにしたものである。

【００１１】また本発明によるレーザ光走査装置は、波
長可変レーザ光源と、光路長または焦点距離がこの波長
可変レーザ光源から得たレーザ光の波長に依存する投影
光学手段とを有し、この投影光学手段に入射するレーザ
光の波長を時間とともに変化することによりレーザ光の
投影面に対する合焦位置を時間とともに移動するように
したものである。

【００１２】また本発明による検査装置は、波長可変レ
ーザ光源と、波長依存性角度偏向手段とを有し、この波
長依存性角度偏向手段に対して波長可変レーザ光源から
入力するレーザ光の波長を変化させることにより、この
波長依存性角度偏向手段から出射するレーザ光を偏向さ
せて被検物体を走査するようにしたものである。

【００１３】また本発明による走査装置は、波長可変レ
ーザ光源と、光路長または焦点距離がこの波長可変レー
ザ光源から得たレーザ光の波長に依存する投影光学手段
とを有し、この投影光学手段に入射するレーザ光の波長
を時間とともに変化することによりレーザ光の投影面に
対する合焦位置を時間とともに移動するようにしたもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】波長可変レーザ光源を用いて生成
したレーザ光を波長に依存する光学性能を有する部材よ
りなる波長依存性角度偏向手段を介することにより被検
物体の走査を行うようにした走査装置の、本発明による
実施の形態の一例について以下図１を参照して説明す
る。

【００１５】図１は、この走査装置の要部の構成を示す
ブロック図で、図１において５０は波長可変レーザ光を
用いたレーザ光走査装置全体を示し、レーザ光走査装置
５０はレーザ励起光源１、光学レンズ３，７および１
２、反射ミラー４，５，６，１０および１１、波長可変
レーザ１３、２６６ｎｍの波長を有する和周波数発生用
レーザ励起光源（以下の説明では和周波数発生用レーザ
光源と称する）８、ビームエキスパンダを構成する光学
レンズ群（以下の説明では光学レンズ群と称する）２
２、回折格子２３および光学レンズ２４で構成する。

【００１６】そして、Ｌ２はレーザ励起光源１から出射
する励起レーザ光、Ｌ９は和周波数発生用レーザ光源８
から出射する和周波数発生用レーザ光である。

【００１７】波長可変レーザ１３を入射ミラー１４、反
射ミラー１５，１６、チタニュームサファイアレーザ結
晶体１７、非線形光学結晶１８、電気光学素子１９およ
び光学プリズム２０で構成する。なお、電気光学素子と
は電気光学効果を有する物質よりなる素子をいうものと
する。

【００１８】また、２５は被走査体上の投影面である。

【００１９】次に、図１に示して説明した波長可変レー
ザ光を用いた光走査装置の動作について説明する。

【００２０】レーザ励起光源１で生成した励起レーザ光
Ｌ２を光学レンズ３、反射ミラー４，５、光学レンズ
７、反射ミラー６および入射ミラー１４で導いてチタニ
ュームサファイアレーザ結晶体１７に入射し、チタニュ
ームサファイアレーザ結晶体１７を励起光Ｌ２で励起し
てこの結晶体１７から近赤外線波長のレーザ光Ｌ１７
（以下の説明ではレーザ光Ｌ１７と称する）を出射す
る。

【００２１】そして和周波数発生用レーザ光源８から反
射ミラー１０，１１および光学レンズ１２で導いた和周
波数発生用レーザー光（以下の説明ではレーザー光Ｌ９
と称する）および反射ミラー１５によりレーザ装置１７
から導いたレーザ光Ｌ１７を、非線形光学結晶１８の位
相整合に適した方向に向けてこの非線形光学結晶１８に
入射する。

【００２２】非線形光学結晶１８に入射したこれらレー
ザー光Ｌ９およびレーザ光Ｌ１７により、この近赤外線
波長のレーザ光と紫外線波長のレーザ光の和の波長の周
波数のレーザ光出力Ｌ２１が非線形光学結晶１８で生成
される。

【００２３】そして、レーザ光出力Ｌ２１を光学レンズ
群２２を通じてコリメーションしてから回折格子２３に
入射して回折レーザ光２６を生成し、回折レーザ光２６
をレンズ２４により被走査体上の投影面２５上に投影し
合焦させる。

【００２４】このように被走査体上の投影面２５上に投
影されて合焦している状態の回折レーザ光２６の波長を
λ、回折格子２３に入射するレーザ光出力Ｌ２１の入射
角度を一定とし、回折レーザ光２６の回折角をθ、回折
格子２３から出射した回折レーザ光２６が回折格子２３
から光学レンズ２４を通じて被走査体上の投影面２５上
に投影され合焦している状態においてレーザ光出力Ｌ２
１の波長λがΔλだけ変化した場合の回折格子２３から
の回折光２６の出射角度の変化をΔθとし、そして回折
格子２３の格子の繰り返し周期をΛ、回折次数をｍで表
した場合、ΔθとΔλの関係は次の（１）式で表され
る。 Δθ／Δλ＝ｍ／（Λ ｃｏｓθ）・・・・・（１）

【００２５】いま、（１）式においてθ＝３０度、ｍ＝
−１、Λ＝１／１２００ｍｍとした場合、 Δθ／Δλ＝１．４ ｍｒａｄ／ｎｍ・・・・・（２） となる。

【００２６】但し、ｍｍはミリメートル、ｎｍはナノメ
ートル、ｒａｄはラジアン（弧度）、ｍｒａｄは１００
０分の１ラジアンであるミリラジアンを表すものとし、
以下の説明においても同様とする。

【００２７】また、回折光２６の波長がλからΔλだけ
変化したときの被走査体上の投影面２５上に投影し合焦
している回折光２６の位置の変化をｄとした場合、ｄは
（３）式で表される。なお、ｆは光学レンズ２４の焦点
距離である。 ｄ＝ｆΔθ・・・・・（３）

【００２８】ここで、回折格子２３に対して入射するレ
ーザ光出力Ｌ２１が充分コリメートされ、回折格子２３
に対して入射するレーザ光出力Ｌ２１のスポットのサイ
ズがΛより充分大きいものとし、レンズ２４の焦点距離
ｆを１ｍｍとした場合、Δλ＝１ｎｍだけ変化させる
と、被走査体上の投影面２５上に投影し合焦している回
折光２６の合焦点の位置の被走査体上の投影面２５内で
の変化ｄは、（４）式で示したように求められる。 ｄ＝ｆΔθ＝１．４μｍ・・・・・（４）

【００２９】即ち、レーザ光出力Ｌ２１の波長λを変化
すれば、被走査体上の投影面２５上に投影し合焦してい
る回折光２６のこの合焦点の位置をこのレーザ光出力Ｌ
２１の波長λの変化Δｆに応じて偏向させて被走査体上
の投影面２５上を走査することができる。

【００３０】また、式（４）式で示した範囲より更に極
めて広い範囲を走査する場合には、例えばレンズ２４と
被走査体の位置を相対的に移動して走査する位置を決め
て後、回折光２６のこの合焦点の位置をこのレーザ光出
力Ｌ２１の波長λの変化Δｆに応じて偏向させて被走査
体上の投影面２５上を走査することを繰り返しておこな
うようにする。

【００３１】なお、本例において回折格子２３の面に入
射するこの光束のスポット径を回折格子２３の格子ピッ
チの寸法に比較して大きくすることは、非線形光学結晶
１８から出射し回折格子２３に入射する出力レーザ光Ｌ
２１の光束のパスに挿入した光学レンズ群２２によって
出力レーザ光Ｌ２１を平行光束に近い状態とすることに
より達成している。

【００３２】次に、レーザ光出力Ｌ２１の波長λをこの
ようにΔλだけ偏向させる為の動作について説明する。

【００３３】レーザ光出力Ｌ２１を非線形光学結晶１８
の出射側から分岐し、この分岐したレーザ光出力Ｌ２１
を電気光学素子１９を通して後プリズム２０に入射して
この分岐したレーザ光出力Ｌ２１を分光し、この分光し
たレーザ光の中央波長分の出射方向に対して直交する方
向に光学ミラー１６の反射面を向けることにより、この
中央波長分を電気光学素子１９を通して非線形光学結晶
１８に戻す光学的パスを形成する。

【００３４】そしてこのように光学的パスを形成した状
態において電気光学素子１９を電気信号で制御し、電気
光学素子１９の電気光学効果による偏光の回転を利用し
てこの電気光学素子１９を通して非線形光学結晶１８に
戻すこの中央波長分のレーザ光の波長をこの電気信号に
応じて変化させ、この変化により非線形光学結晶１８か
らレンズ２２に入射する非線形光学結晶１８の出力レー
ザ光Ｌ２１の波長λをΔλだけ変化させるようにする。

【００３５】したがって、電気光学素子１９を電気信号
で制御することにより、被走査体上の投影面２５上に投
影し合焦している回折光２６の合焦点の位置を被走査体
上の投影面２５内でｄだけ偏向させることができるの
で、電気光学素子１９を電気信号で繰り返し掃引するこ
とにより、この電気信号による電気光学素子１９の繰り
返し掃引に同期して被走査体上の投影面２５上に投影し
合焦している回折光２６の合焦点の位置をこの電気信号
の掃引レベルの幅に応じた幅ｄだけ繰り返し掃引するこ
とができる。

【００３６】よって、被走査体上の投影面２５上に投影
し合焦している回折光２６の合焦点の位置をこの電気信
号の掃引レベル幅に応じて繰り返し掃引している状態に
おいて、被走査体上の投影面２５を回折光２６により繰
り返し掃引している方向と直交する方向に移動するよう
になせば、この繰り返し掃引範囲とこの移動範囲で定ま
る２次元の範囲に渡って回折光２６の合焦点で被走査体
上の投影面２５を走査し検査することができる。

【００３７】また被走査体上の投影面２５を回折光２６
により繰り返し掃引している方向と直交する方向に移動
する方法として、この被走査体を固定した状態でレンズ
２４をこの直交する方向に移動するようにしてもよい。

【００３８】本例によればこの被走査体を掃引する速度
は、電気光学素子１９を電気信号で制御する速度で決ま
るので、この掃引速度を高い速度にすることが極めて容
易である。よってレンズ２４のこの移動速度或いはこの
被走査体を移動する速度をそれ程高速化することなく、
被走査体を検査するために要する所要時間の短縮化を図
ることが極めて容易である。

【００３９】また本例においては、プリズム２０の代わ
りに偏光子（polarizer) 、ブリュースター(Brewster)
面など偏光依存透過率をもつ素子・面を使用して分光
をおこなうように構成してもよく、回折格子や音響光学
効果を具備した音響光学素子（acousto-optic device）
を使用して分光をおこなうように構成してもよい。

【００４０】さらにまた本例においては、この分光した
レーザ光の中央波長分の出射方向に対して直交する方向
に置いた光学ミラー１６の反射面の角度を、この直交方
向とは異なる角度に置くことによりこの中央波長分とは
異なる波長分をこの分光したレーザ光から選択するよう
にしてもよい。

【００４１】また図１に示した例においては、コリメー
ション等の目的の為に、回折格子２３の反射面を曲面に
なるように構成しているが、回折格子２３の反射面を平
面に構成してもよい。

【００４２】さらにまた本例においては、回折格子の回
折効率をあげる等の目的でブレーズ型（blazed）断面を
持つ形状の格子を回折格子２３として用いてもよい。

【００４３】さらにまた本例においては、回折効率が回
折格子２３に対する入射偏光にも大きく依存することを
利用するために、回折格子２３の面に入射する非線形光
学結晶１８の出力レーザ光Ｌ２１をＴＥ波として生成す
るようにして、広い波長変化範囲での回折効果を高く維
持できるようにしてもよい。

【００４４】さらにまた本例においては、この入射偏光
を変化させることによりこの回折効率を広範囲に可変で
きるようにしてもよい。

【００４５】さらにまた本例においては、電気光学素子
１９に供給する電気信号の変化を時間の経過に応じて制
御することにより、被走査体上の投影面２５に対する回
折レーザ光２６の合焦点の位置をこの時間の経過に応じ
て移動させながら走査するようにしてもよい。

【００４６】さらにまた本例においては、電気光学素子
１９の代わりとして音響光学変調器（acousto-optic mo
dulator ）を使用してもよい。また波長可変レーザ１３
の外に非線形光学結晶１８を設けてもよく、この場合に
はこのミラー１６は反射ミラーではなく出射ミラーとな
る。

【００４７】さらにまた本例においては、チタニューム
サファイアレーザー結晶体１７の代わりにその他の波長
可変レーザ媒質や光パラメトリック結晶を使用してもよ
く、一例として紫外域で発振する波長可変レーザ結晶で
あるCe:LiCAF等のレーザや、LiTaO₃等の非線形光学結晶
を使用してもよい。

【００４８】さらにまた本例においては、光学レンズ２
４を使用することなしに、光学レンズ群２２でコリメー
ションして生成した平行レーザビーム光を被走査体上の
投影面２５に投影するようしてもよい。

【００４９】さらにまた本例においては、被走査体上の
投影面２５を検査するための目的に本例を応用してもよ
く、或いは半導体ウエハ、半導体チップを被走査体とし
てこの被走査体を検査するための目的に本例を応用する
等、本例の精神を逸脱しない範囲において種々の目的を
実現するために応用し得るものである。

【００５０】次に、波長可変レーザ光を用いて自動焦点
をおこなうようにした被検査体の検査装置の実施の形態
の一例について、図２を参照して説明する。

【００５１】６０はこの検査装置で、検査装置６０を励
起光生成部２９、レーザ装置３６および合焦部４９で構
成する。

【００５２】励起光生成部２９をレーザ励起光源３０、
反射ミラー３２，３３および３４、光学レンズ３５なら
びにレーザ装置３６で構成し、レーザ装置３６を入力ミ
ラー３７、反射ミラー３８および４３、出力ミラー３
９、Ce:LiCAFレーザ結晶体４０、電気光学素子４１なら
びにプリズム４２で構成し、合焦部４９を光学レンズ群
４５、反射ミラー４６および光学レンズ４７で構成す
る。

【００５３】レーザ励起光源３０は Ce:LiCAF レーザ結
晶体４０を励起する励起レーザ光Ｌ３１を生成する光源
であり、Ｌ４２はレーザ装置３６から出力するレーザー
光、そして４８は投影面であり、投影面４８は被走査体
５１上の被検査面の部分に形成される。

【００５４】次に、図２に示して説明した波長可変レー
ザを用いて自動焦点をおこなう動作について説明する。

【００５５】レーザ励起光源３０で生成した励起レーザ
光Ｌ３１を反射ミラー３２，３３、光学レンズ３５、反
射ミラー３４および入射ミラー３７で導いてCe:LiCAFレ
ーザ結晶体４０に入射し、Ce:LiCAFレーザ結晶体４０を
励起レーザ光Ｌ３１で励起して、Ce:LiCAFレーザ結晶体
４０から波長約２９０ｎｍのレーザ光を出射する（以下
の説明においては、Ce:LiCAFレーザ結晶体４０から出射
するこのレーザ光をレーザー光Ｌ４０と称する）。

【００５６】レーザー光Ｌ４０を反射ミラー３８により
電気光学素子４１に導き、電気光学素子４１に供給する
電気信号に応じた電気光学効果による偏光の回転を利用
してレーザー光Ｌ４０の波長を変化させて、波長可変レ
ーザ光Ｌ４１を生成し、波長可変レーザ光Ｌ４１をプリ
ズム４２に入射して波長可変レーザ光Ｌ４１を分光し、
この分光した波長可変レーザ光Ｌ４１の中央波長成分Ｌ
４２を出力ミラー３９で選択し、選択した中央波長成分
Ｌ４２を反射ミラー４３により導き光学レンズ群４５に
入射し、光学レンズ群４５で中央波長成分Ｌ４２をコリ
メートし、このコリメートしたレーザー光出力Ｌ４４を
光学レンズ群４５から出射する。

【００５７】そして、光学レンズ群４５から出射したレ
ーザー光出力Ｌ４４を反射ミラー４６に入射し、反射ミ
ラー４６でレーザー光出力Ｌ４４を光学レンズ４７方向
に出射し、光学レンズ４７によりレーザー光出力Ｌ４４
を投影面４８に合焦する。

【００５８】このようにレーザー光出力Ｌ４４が投影面
４８に投影されて合焦している状態において、光学レン
ズ４７の硝材の屈折率をｎ、曲面の曲率半径をｒそして
焦点距離をｆとしたとき、これれらｎ，ｒおよびｆの間
の関係は次の（１０）式如く表される。なおこの場合、
光学レンズ４７を簡単のため単レンズとしてモデル化し
て説明する。

【００５９】ｆ＝ｒ／（ｎ−１）・・・・・（１０）

【００６０】そして、光学レンズ４７に入射するレーザ
ー光出力Ｌ４４の波長λがΔλだけ変化したときの焦点
距離ｆの変化Δｆは次の（１１）式で与えられる。

【００６１】 Δｆ＝−（ｄｎ／ｄλ）ｆ／（ｎ−１）・・・・・（１１）

【００６２】なお（１１）式において（ｄｎ／ｄλ）は
分散能（dispersive power）で、この分散能とは硝子な
どでの光の分散特性の尺度を表している。

【００６３】また、Ce:LiCAFレーザ結晶体４０の出力で
あるレーザー光Ｌ４０の波長は約２９０ｎｍ、また、光
学レンズ４７の硝材として合成石英を使用したとする
と、この波長域でのこの合成石英の屈折率は約１．５、
分散能（ｄｎ／ｄλ）は〜３×１０^-4であるから、光学
レンズ４７の焦点距離ｆ＝１ｍｍに選定した状態で、電
気光学素子４１を電気信号で制御してレーザー光出力Ｌ
４４の波長λを１ｎｍ増加させた場合は、（１１）式か
らΔλ＝−０．６μｍとなる。

【００６４】したがって、電気光学素子４１を電気的に
制御してレーザー光出力Ｌ４４の波長λをレーザー光Ｌ
４０の波長に対して１ｎｍだけ増加させると、光学レン
ズの合焦位置を図２にｄで示した如く０．６μｍだけ短
くすることができる。

【００６５】よって本例によれば、光学レンズ４７の合
焦位置を電気光学素子４１を電気的に制御することによ
り投影面４８に対してその深さ方向に高速で移動するこ
とができるので被検物体５１の投影面４８に対してその
深さ方向にこの合焦位置を敏速に移動させながら検査を
行うことが可能である。

【００６６】またこのように、被検物体５１の投影面４
８に対してその深さ方向に敏速な検査を行うことを可能
としたので、被検物体５１の投影面４８にピット部・ト
レンチ部が形成されている構造、或いは逆に凸部が形成
さてた構造等の如く多層構造をなしている場合でも、こ
れら多層構造の内の特定の層に限定して順次敏速な検査
を行うことが可能である。

【００６７】また投影面４８に対して光学レンズが常に
焦点を結んだ状態にする場合は、レーザー光出力Ｌ４４
が投影面４８で反射して光学レンズ４７に戻ってきた反
射光を光学レンズ４７と反射ミラー４６との光路にビー
ムスプリッタ挿入して取りだし、この取りだしたこの戻
り光から非点収差法（astigmatic method ）と４分割フ
ォト・ダイオード（４Ｄ- ＰＤ）を組み合わせた方法に
より焦点ずれに応じた信号を生成し、この焦点ずれに応
じた信号に基づき電気光学素子４１を電気的に制御し
て、投影面４８に対して光学レンズが常に焦点を結んだ
状態にする。

【００６８】なお、本例においてはプリズム４２の代わ
りに偏光子、ブリュースター面など偏光依存透過率をも
つ素子・面を使用して分光をおこなうように構成しても
よく、その他に回折格子あるいは音響光学効果を具備し
た音響光学素子を使用して分光をおこなうように構成し
てもよく、また電気光学素子４１の代わりに音響光学素
子を使用してもよい。

【００６９】また図２に示して説明した波長可変レーザ
を用いて焦点を結ばせる機能を図１に示して説明した波
長可変レーザ光を用いた光走査装置と組み合わせて合焦
機能を具備せしめた光走査装置としてもよい。

【００７０】このように光走査装置を構成した場合は、
投影面４８が多層構造をなしている場合でもこのような
多層構造を構成している層夫々について特定の範囲を選
択し敏速な検査を行うことが可能であり、これら多層構
造の内の特定の数層に限定して順次敏速な検査を行うこ
とが可能である。

【００７１】またこのように構成した場合は、投影面４
８が多層構造をなしている場合でもこれら多層構造を構
成している層夫々の内の特定の数層に限定し、かつこれ
ら各層夫々のの特定な範囲を敏速に検査を行うことが可
能である。

【００７２】また本例を、半導体ウエハ、半導体素子の
微細パターン、異物あるいは欠陥の検査装置として応用
することができる。

【００７３】本例においては、レーザ結晶体としてCe:L
iCAFレーザ結晶体を用いてレーザ結晶体４０を構成し、
波長約２９０ｎｍのレーザ光を出射するとして説明した
が、この結晶体に限らず、このレーザ結晶体４０として
波長約３００ｎｍ以下のレーザ結晶体を使用することに
よっても本例の目的を達成することができる。

【００７４】また本例においては、光学レンズ４７の合
焦位置を電気光学素子４１を電気的に制御することによ
り高速で移動することができるので敏速に検査を行うこ
とが可能であると説明したが、逆に光学レンズ４７が焦
点を結ぶ位置を変化させる状態を時間の経過に応じてゆ
るやかにこの制御を行うようにして、検査を行うように
してもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、被検物体の任意の範囲
あるいはこの被検物体の深さ方向の任意の位置に対する
レーザ光の走査、合焦を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ光装置の回路構成の要部を示す
ブロック図である。

【図２】本発明のレーザ光装置の他の回路構成の要部を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１・・・・・ レーザー励起光源、１８・・・・・ 非線形光学結
晶、２０・・・・・ 光学プリズム、２３・・・・・ 回折格子、２
４・・・・・ 光学レンズ、２５・・・・・ 被走査体上の投影面、
２６・・・・・ 回折レーザ光、２９‥‥励起光生成部、３０
‥‥レーザ励起光源、３６‥‥レーザ装置、４１‥‥電
気光学素子、４２‥‥プリズム、４６‥‥反射ミラー、
４７‥‥光学レンズ、４８‥‥投影面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/37 Ｇ０１Ｎ 21/88 ６４５Ａ Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB02 AB20 AC11 BA05 BA06 BA10 BB20 BC05 2H079 AA02 AA04 AA12 BA04 CA24 EA11 HA02 KA01 KA05 KA08 KA09 KA18 KA20 2K002 AA04 AB27 BA01 DA01 HA19 5F072 AB20 HH05 JJ12 JJ13 KK01 KK03 KK07 KK30 MM08 PP10 QQ04 RR05 YY08

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長可変レーザ光源と、 波長依存性角度偏向手段とを有し、 前記波長依存性角度偏向手段に前記波長可変レーザ光源
   からのレーザ光を入力した状態で当該レーザ光の波長を
   変化させ、前記波長依存性角度偏向手段から出射したレ
   ーザ光を偏向させて、 前記レーザ光を投影した投影面上を当該レーザ光で走査
   するようにしたことを特徴とするレーザ光走査装置。
2. 【請求項２】 前記波長可変レーザ光源は、当該レーザ
   光源の波長を変化させる手段として電気光学手段または
   音響光学手段をもちいたことを特徴とする請求項１に記
   載のレーザ光走査装置。
3. 【請求項３】 前記波長可変レーザ光源は、波長３００
   ｎｍ以下のレーザ光源であることを特徴とする請求項１
   に記載のレーザ光走査装置。
4. 【請求項４】 前記レーザ光走査装置は、 レンズ、反射鏡、回折格子、またはこれらレンズ、反射
   鏡および回折格子の組み合わせにより前記レーザ光を前
   記投影面に投影するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載のレーザ光走査装置。
5. 【請求項５】 前記波長依存性角度偏向手段が回折格子
   であり、前記レーザ光がＴＥ波であることを特徴とする
   請求項１に記載のレーザ光走査装置。
6. 【請求項６】 波長可変レーザ光源と、 波長依存性角度偏向手段とを有し、 前記波長依存性角度偏向手段に前記波長可変レーザ光源
   からのレーザ光を入力した状態で当該レーザ光の波長を
   変化させ、前記波長依存性角度偏向手段から出射したレ
   ーザ光を偏向させて、 前記レーザ光を投影した投影面上を前記波長の変化に応
   じて当該レーザ光で走査するようにしたことを特徴とす
   るレーザ光走査装置。
7. 【請求項７】 波長可変レーザ光源と、 光路長または焦点距離が前記波長可変レーザ光源から得
   たレーザ光の波長に依存する投影光学手段とを有し、 前記投影光学手段に入射する前記レーザ光の波長を変化
   することにより前記レーザ光の合焦状態を制御するよう
   にしたことを特徴とする焦点制御装置。
8. 【請求項８】 前記合焦状態を検出し、この検出に応じ
   て前記波長可変レーザ光源から前記投影光学手段に入射
   する前記レーザ光の波長を制御する手段を有することを
   特徴とする請求項７に記載の焦点制御装置。
9. 【請求項９】 前記投影光学手段に入射する前記レーザ
   光の波長を変化する手段を電気光学手段または音響光学
   手段で構成したことを特徴とする請求項７に記載の焦点
   制御装置。
10. 【請求項１０】 前記波長可変レーザ光源は、波長３０
    ０ｎｍ以下のレーザ光源であることを特徴とする請求項
    ７に記載の焦点制御装置。
11. 【請求項１１】 波長可変レーザ光源と、 光路長または焦点距離が前記波長可変レーザ光源から得
    たレーザ光の波長に依存する投影光学手段とを有し、 前記投影光学手段に入射する前記レーザ光の波長を変化
    することにより前記レーザ光の投影面に対する合焦位置
    を投影面から離間する方向に移動せしめ、かつこの移動
    した合焦位置を保つように制御するようにしたことを特
    徴とする請求項７に記載の焦点制御装置。
12. 【請求項１２】 波長可変レーザ光源と、 光路長または焦点距離が前記波長可変レーザ光源から得
    たレーザ光の波長に依存する投影光学手段とを有し、 前記投影光学手段に入射する前記レーザ光の波長を変化
    することにより前記レーザ光の投影面に対する合焦位置
    を投影面から離間する方向に移動せしめ、かつこの移動
    した合焦位置において前記投影面に添う所定の範囲に移
    動し得る状態に制御するようにしたことを特徴とする請
    求項７に記載の焦点制御装置。
13. 【請求項１３】 波長可変レーザ光源と、 光路長または焦点距離が前記波長可変レーザ光源から得
    たレーザ光の波長に依存する投影光学手段とを有し、 前記投影光学手段に入射する前記レーザ光の波長を時間
    とともに変化することにより前記レーザ光の投影面に対
    する合焦位置を時間とともに移動するようにしたことを
    特徴とするレーザ光走査装置。
14. 【請求項１４】 前記投影光学手段に入射する前記レー
    ザ光の波長を変化する手段を電気光学手段または音響光
    学手段で構成したことを特徴とする請求項１３に記載の
    焦点制御装置。
15. 【請求項１５】 前記波長可変レーザ光源は、波長３０
    ０ｎｍ以下のレーザ光源であることを特徴とする請求項
    １３に記載のレーザ光走査装置。
16. 【請求項１６】 前記投影光学手段に入射する前記レー
    ザ光の波長の時間とともに変化することに同期して前記
    レーザ光の投影面に対する合焦位置を時間とともに前記
    投影面内を移動するようにしたことを特徴とする請求項
    １３に記載のレーザ光走査装置。
17. 【請求項１７】 波長可変レーザ光源と、 波長依存性角度偏向手段とを有し、 前記波長依存性角度偏向手段に対して前記波長可変レー
    ザ光源から入力するレーザ光の波長を変化させることに
    より、前記波長依存性角度偏向手段から出射するレーザ
    光を偏向させて被検物体上を走査するようにしたことを
    特徴とする検査装置。
18. 【請求項１８】 上記被検物体は半導体ウエハあるいは
    半導体チップであることを特徴とする請求項１７に記載
    のレーザ光検査装置。
19. 【請求項１９】 波長可変レーザ光源と、 光路長または焦点距離が前記波長可変レーザ光源から得
    たレーザ光の波長に依存する投影光学手段とを有し、 前記投影光学手段に入射する前記レーザ光の波長を時間
    とともに変化することにより前記レーザ光の投影面に対
    する合焦位置を時間とともに移動するようにしたことを
    特徴とする走査装置。
20. 【請求項２０】 前記投影面に置かれる被検物体は半導
    体ウエハあるいは半導体素子であることを特徴とする請
    求項１９に記載の走査装置。