JP3142991B2 - レーザ走査装置および画像形成方法 - Google Patents
レーザ走査装置および画像形成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザトモグラフィ装
置等においてレーザ光を使用して被検物体の一定領域を
走査する装置およびその走査により画像を形成する方法
に関する。
置等においてレーザ光を使用して被検物体の一定領域を
走査する装置およびその走査により画像を形成する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウエハ等の被検物体の欠陥
等を評価するためのレーザトモグラフィ装置において
は、被検物体の観察断面に沿ってレーザ光束を移動さ
せ、その散乱光を順次光電変換して内部欠陥等の断面画
像を得るようにしている（特開平１−１５１２４３号公
報）。そして、立体的な散乱画像を得るためには、レー
ザ光束により一定間隔でスライスするようにして、上述
のような断面画像の複数を立体画像を構成するに必要な
一定間隔で得るようにしている（特開昭６２−１６７４
１号公報）。
等を評価するためのレーザトモグラフィ装置において
は、被検物体の観察断面に沿ってレーザ光束を移動さ
せ、その散乱光を順次光電変換して内部欠陥等の断面画
像を得るようにしている（特開平１−１５１２４３号公
報）。そして、立体的な散乱画像を得るためには、レー
ザ光束により一定間隔でスライスするようにして、上述
のような断面画像の複数を立体画像を構成するに必要な
一定間隔で得るようにしている（特開昭６２−１６７４
１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、レーザ光の強度Ｉは、図４に示すよ
うに光束の半径方向に関しガウス分布を呈するため、同
一サイズの内部欠陥等が被検物体内に均一に存在して
も、図５に示すように、得られた断面画像上では、個々
の欠陥等を照明するレーザ光部分のレーザ光の中心から
の距離に応じて異なった強度で現れる。したがって、こ
の画像データに基づいて内部欠陥等の粒子サイズを計測
しようとすると、誤差を生じるという問題がある。ま
た、これを解消するため、図６に示すような矩形型の強
度分布を有するレーザ光を用いることも考えられるが、
そのようなレーザ光はすぐに発散してしまうため、断面
画像の形成には適していない。
来技術においては、レーザ光の強度Ｉは、図４に示すよ
うに光束の半径方向に関しガウス分布を呈するため、同
一サイズの内部欠陥等が被検物体内に均一に存在して
も、図５に示すように、得られた断面画像上では、個々
の欠陥等を照明するレーザ光部分のレーザ光の中心から
の距離に応じて異なった強度で現れる。したがって、こ
の画像データに基づいて内部欠陥等の粒子サイズを計測
しようとすると、誤差を生じるという問題がある。ま
た、これを解消するため、図６に示すような矩形型の強
度分布を有するレーザ光を用いることも考えられるが、
そのようなレーザ光はすぐに発散してしまうため、断面
画像の形成には適していない。
【０００４】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、レーザ光強度がガウス分布を呈するにもかかわら
ず、均一な強度分布を有するレーザ光で照明した場合と
同等の観察が行えるようにすることにある。
鑑み、レーザ光強度がガウス分布を呈するにもかかわら
ず、均一な強度分布を有するレーザ光で照明した場合と
同等の観察が行えるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明のレーザ走査装置は、光強度が光束の半径方向に
ついてガウス分布を呈するレーザ光を照射する手段、お
よびこのレーザ光の光束を、このレーザ光が集光された
照明部分の光束の半径に等しくしたときよりも多くの断
面が得られるような間隔を相互に有する複数断面に沿っ
て被検物体中を移動させる手段を具備することを特徴と
する。また、本発明の画像形成方法は、光強度が光束の
半径方向についてガウス分布を呈するレーザ光を被検物
体に照射し、そのレーザ光を、集光された照明部分の光
束の半径に等しくしたときよりも多くの断面が得られる
ような間隔を相互に有する複数断面に沿って被検物体中
を移動させながら、そのレーザ光による散乱光を検出し
て複数断層像を得ることを特徴とする。画像の形成は、
例えば、前記複数断層像のうち隣接して連続する複数を
重畳して１つの断面画像を形成することを含む。また、
前記複数の断層像のうち隣接して連続する複数の画像に
おいて見出される、被検物体内のある１つの欠陥部分に
ついての像に基きその像の位置が特定され得る。
本発明のレーザ走査装置は、光強度が光束の半径方向に
ついてガウス分布を呈するレーザ光を照射する手段、お
よびこのレーザ光の光束を、このレーザ光が集光された
照明部分の光束の半径に等しくしたときよりも多くの断
面が得られるような間隔を相互に有する複数断面に沿っ
て被検物体中を移動させる手段を具備することを特徴と
する。また、本発明の画像形成方法は、光強度が光束の
半径方向についてガウス分布を呈するレーザ光を被検物
体に照射し、そのレーザ光を、集光された照明部分の光
束の半径に等しくしたときよりも多くの断面が得られる
ような間隔を相互に有する複数断面に沿って被検物体中
を移動させながら、そのレーザ光による散乱光を検出し
て複数断層像を得ることを特徴とする。画像の形成は、
例えば、前記複数断層像のうち隣接して連続する複数を
重畳して１つの断面画像を形成することを含む。また、
前記複数の断層像のうち隣接して連続する複数の画像に
おいて見出される、被検物体内のある１つの欠陥部分に
ついての像に基きその像の位置が特定され得る。
【０００６】
【作用】この構成において、光強度が光束の半径方向に
ついてガウス分布を呈するレーザ光を被検物体に照射
し、このレーザ光の光束をその半径にほぼ等しい間隔を
相互に有する被検物体の複数断面に沿って移動させる
と、各断面を照射するレーザ光の、光束および該複数断
面に直角なＺ方向の光強度Ｉの分布は、図１に示すよう
に、各断面においては曲線１０３で示されるようにガウ
ス分布を有するが、各断面について重畳した場合は曲線
１０１で示されるように台形状となり、その上底に対応
する部分Ｃでは光強度が一定となる。したがって、少な
くともこの部分Ｃに対しては、各断面における散乱強度
を重ね合わせると、均一な照明光強度による観察が行わ
れる。したがって、光強度が大きくて光束の細いレーザ
光が広い範囲の画像形成に支障なく適用され、検出感度
の向上が図られる。
ついてガウス分布を呈するレーザ光を被検物体に照射
し、このレーザ光の光束をその半径にほぼ等しい間隔を
相互に有する被検物体の複数断面に沿って移動させる
と、各断面を照射するレーザ光の、光束および該複数断
面に直角なＺ方向の光強度Ｉの分布は、図１に示すよう
に、各断面においては曲線１０３で示されるようにガウ
ス分布を有するが、各断面について重畳した場合は曲線
１０１で示されるように台形状となり、その上底に対応
する部分Ｃでは光強度が一定となる。したがって、少な
くともこの部分Ｃに対しては、各断面における散乱強度
を重ね合わせると、均一な照明光強度による観察が行わ
れる。したがって、光強度が大きくて光束の細いレーザ
光が広い範囲の画像形成に支障なく適用され、検出感度
の向上が図られる。
【０００７】以下、他の作用効果等も含め、実施例を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【０００８】
【実施例】図２は本発明の一実施例に係る半導体ウエハ
等の内部欠陥を評価するためのレーザトモグラフィ装置
の構成を示す模式図である。同図に示すように、この装
置におけるレーザ走査装置は、光強度が光束の半径方向
についてガウス分布を呈するレーザ光を照射するレーザ
装置２０１およびこれが発するレーザ光２０３を集光し
て照明部分２０５において所定の光束半径ａを有するよ
うに集光する集光レンズ２０７、ならびに照明部分２０
５におけるレーザ光の光束をその半径ａにほぼ等しい間
隔を相互に有する被検物体２０９の複数断面に沿って移
動させるためのステージ装置２１１、およびステージ装
置２１１を制御するコンピュータ２１３を備える。前記
光束半径ａはこの場合、３〜１０μｍの範囲のいずれか
に設定される。また、照明部分２０５は集光点前後の±
１００〜５００μｍの範囲であるが、その範囲は光束径
ａがほぼ一定となるように選択される。
等の内部欠陥を評価するためのレーザトモグラフィ装置
の構成を示す模式図である。同図に示すように、この装
置におけるレーザ走査装置は、光強度が光束の半径方向
についてガウス分布を呈するレーザ光を照射するレーザ
装置２０１およびこれが発するレーザ光２０３を集光し
て照明部分２０５において所定の光束半径ａを有するよ
うに集光する集光レンズ２０７、ならびに照明部分２０
５におけるレーザ光の光束をその半径ａにほぼ等しい間
隔を相互に有する被検物体２０９の複数断面に沿って移
動させるためのステージ装置２１１、およびステージ装
置２１１を制御するコンピュータ２１３を備える。前記
光束半径ａはこの場合、３〜１０μｍの範囲のいずれか
に設定される。また、照明部分２０５は集光点前後の±
１００〜５００μｍの範囲であるが、その範囲は光束径
ａがほぼ一定となるように選択される。
【０００９】２１５はレーザ光２０３による照明部分２
０５からの散乱光に基き散乱像を結像する顕微鏡、２１
７は顕微鏡２１５が結像する像を光電変換して映像信号
を出力するＴＶカメラ、２１９はＴＶカメラ２１７が出
力する映像信号を取り込み、Ａ／Ｄ変換等の所定の画像
処理を施してコンピュータ２１３の記憶装置に蓄積する
画像処理装置、２２１は画像処理装置２１９が処理した
画像を表示する表示装置である。コンピュータ２１３は
画像処理装置２１９の動作も制御する。
０５からの散乱光に基き散乱像を結像する顕微鏡、２１
７は顕微鏡２１５が結像する像を光電変換して映像信号
を出力するＴＶカメラ、２１９はＴＶカメラ２１７が出
力する映像信号を取り込み、Ａ／Ｄ変換等の所定の画像
処理を施してコンピュータ２１３の記憶装置に蓄積する
画像処理装置、２２１は画像処理装置２１９が処理した
画像を表示する表示装置である。コンピュータ２１３は
画像処理装置２１９の動作も制御する。
【００１０】この構成において、不図示の位置決め手段
により照明部分２０５を被検物体２０９の所望の観察断
面上の初期位置に位置決めすると、コンピュータ２１３
はステージ装置２１１をｘ方向に移動させながら、画像
処理装置２１９により照明部分２０５からの散乱光に基
くＴＶカメラ２１７の出力を取り込み、画像データを記
憶装置に記憶してゆく。こうして１つの観察断面につい
て画像データの取込みが終了すると、次に、ステージ装
置２１１により被検物体２０９を前記半径ａだけｚ方向
に移動させて次の観察断面の初期位置に照明部分２０５
を位置させてから、今度は逆方向のｘ方向に被検物体２
０９を移動させながら同様にして画像データの取込みを
行う。
により照明部分２０５を被検物体２０９の所望の観察断
面上の初期位置に位置決めすると、コンピュータ２１３
はステージ装置２１１をｘ方向に移動させながら、画像
処理装置２１９により照明部分２０５からの散乱光に基
くＴＶカメラ２１７の出力を取り込み、画像データを記
憶装置に記憶してゆく。こうして１つの観察断面につい
て画像データの取込みが終了すると、次に、ステージ装
置２１１により被検物体２０９を前記半径ａだけｚ方向
に移動させて次の観察断面の初期位置に照明部分２０５
を位置させてから、今度は逆方向のｘ方向に被検物体２
０９を移動させながら同様にして画像データの取込みを
行う。
【００１１】このようにして、複数の観察断面について
画像データの取込みを終了すると、画像処理装置２１９
を介し、各観察断面の画像データをｘ，ｙ座標を対応さ
せてｚ方向に重ね合わせ、表示装置２２１上に表示する
ことができる。このようにして得られる重畳された画像
データは、ほぼ前記半径ａに観察断面の数を掛けただけ
の厚みを有する範囲に含まれる散乱像の積分された断面
画像ということができる。
画像データの取込みを終了すると、画像処理装置２１９
を介し、各観察断面の画像データをｘ，ｙ座標を対応さ
せてｚ方向に重ね合わせ、表示装置２２１上に表示する
ことができる。このようにして得られる重畳された画像
データは、ほぼ前記半径ａに観察断面の数を掛けただけ
の厚みを有する範囲に含まれる散乱像の積分された断面
画像ということができる。
【００１２】これによれば、図１に示す上底部分に対応
するかなり広い範囲Ｃにおいては照明光の重畳された強
度は均一であるため、その範囲からの散乱光に基く断面
画像のデータから得られるある欠陥粒子からの散乱強度
はその粒子のサイズを示すことになる。照明光の強度を
一定とすれば、粒子の半径とそこからの散乱強度は一定
の関係にあるからである。ただし、両側の光束径程度の
範囲Ｓに対応する画像データについては観察断面が１枚
のみの場合と同様の誤差の問題を生じる。しかし、観察
断面の数を多くすることによって、この誤差を相対的に
小さくすることができる。また、観察断面の数を多くす
れば、粒子密度が小さくまばらにしか存在しないような
粒子を検出する際の検出効率も向上させることができ
る。さらに、例えば、ある粒子が相互に隣接する４つの
連続した観察断面の画像データ内に検出された場合、図
３に示すように、各観察断面のｚ座標について各観察断
面における粒子の強度を示す点を結ぶガウス曲線の頂点
位置ｚ0 としてその粒子のｚ座標を求めることができ
る。
するかなり広い範囲Ｃにおいては照明光の重畳された強
度は均一であるため、その範囲からの散乱光に基く断面
画像のデータから得られるある欠陥粒子からの散乱強度
はその粒子のサイズを示すことになる。照明光の強度を
一定とすれば、粒子の半径とそこからの散乱強度は一定
の関係にあるからである。ただし、両側の光束径程度の
範囲Ｓに対応する画像データについては観察断面が１枚
のみの場合と同様の誤差の問題を生じる。しかし、観察
断面の数を多くすることによって、この誤差を相対的に
小さくすることができる。また、観察断面の数を多くす
れば、粒子密度が小さくまばらにしか存在しないような
粒子を検出する際の検出効率も向上させることができ
る。さらに、例えば、ある粒子が相互に隣接する４つの
連続した観察断面の画像データ内に検出された場合、図
３に示すように、各観察断面のｚ座標について各観察断
面における粒子の強度を示す点を結ぶガウス曲線の頂点
位置ｚ0 としてその粒子のｚ座標を求めることができ
る。
【００１３】なお、ここでは、光電変換により散乱画像
を得ているが、これに限らず、感光材料等を用いて散乱
画像を得るようにしても良い。その場合、各観察断面の
散乱画像を重畳させて露光することにより、１つの重畳
された断面画像を得ることができる。また、観察断面の
画像データをより多くの観察断面について取り込み、重
畳せずに、そのまま、均一な照明光強度による３次元の
散乱画像データとして種々の解析に用いるようにしても
良い。また、各観察断面における走査方向は、ｘ方向に
限らず、ｙ方向にも行なって、より大きな観察断面を走
査するようにしても良い。また、集光されたレーザ光に
限らず平行光を用いて走査するようにしても良い。ま
た、被検物体を移動させる代わりにレーザ光の方を移動
させるようにしても良い。また、レーザトモグラフィに
限らず種々の観察装置の照明用に、本発明のレーザ走査
装置を適用することができる。
を得ているが、これに限らず、感光材料等を用いて散乱
画像を得るようにしても良い。その場合、各観察断面の
散乱画像を重畳させて露光することにより、１つの重畳
された断面画像を得ることができる。また、観察断面の
画像データをより多くの観察断面について取り込み、重
畳せずに、そのまま、均一な照明光強度による３次元の
散乱画像データとして種々の解析に用いるようにしても
良い。また、各観察断面における走査方向は、ｘ方向に
限らず、ｙ方向にも行なって、より大きな観察断面を走
査するようにしても良い。また、集光されたレーザ光に
限らず平行光を用いて走査するようにしても良い。ま
た、被検物体を移動させる代わりにレーザ光の方を移動
させるようにしても良い。また、レーザトモグラフィに
限らず種々の観察装置の照明用に、本発明のレーザ走査
装置を適用することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、光束の細いレーザ光に
よって被検物体を照明することができるため、レーザ光
の光強度を大きくし、検出感度を高めることができる。
また、被検物体をより広い範囲にわたって照明すること
ができる。したがって、被検物体の欠陥密度を測定する
場合には、測定できる欠陥密度の下限を低くすることが
できる。
よって被検物体を照明することができるため、レーザ光
の光強度を大きくし、検出感度を高めることができる。
また、被検物体をより広い範囲にわたって照明すること
ができる。したがって、被検物体の欠陥密度を測定する
場合には、測定できる欠陥密度の下限を低くすることが
できる。
【図１】 本発明のレーザ走査装置で複数断面を走査す
る場合の光束および該複数断面に直角な方向Ｚの光強度
Ｉの分布の様子を示すグラフである。
る場合の光束および該複数断面に直角な方向Ｚの光強度
Ｉの分布の様子を示すグラフである。
【図２】 本発明の一実施例に係る半導体ウエハ等の内
部欠陥を評価するためのレーザトモグラフィ装置の構成
を示す模式図である。
部欠陥を評価するためのレーザトモグラフィ装置の構成
を示す模式図である。
【図３】 図２の装置において粒子位置を求める原理を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】 レーザ光の強度Ｉが光束の半径方向に関しガ
ウス分布を呈する様子を示すグラフである。
ウス分布を呈する様子を示すグラフである。
【図５】 従来の装置において得られる断面画像を示す
模式図である。
模式図である。
【図６】 矩形型の強度分布を有するレーザ光の強度分
布を示すグラフである。
布を示すグラフである。
２０１：レーザ装置、２０３：レーザ光、２０５：照明
部分、２０７：集光レンズ、２０９：被検物体、２１
１：ステージ装置、２１３：コンピュータ、２１５：顕
微鏡、２１７：ＴＶカメラ、２１９：画像処理装置、２
２１：表示装置。
部分、２０７：集光レンズ、２０９：被検物体、２１
１：ステージ装置、２１３：コンピュータ、２１５：顕
微鏡、２１７：ＴＶカメラ、２１９：画像処理装置、２
２１：表示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/66 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 光強度が光束の半径方向についてガウス
分布を呈するレーザ光を照射する手段、およびこのレー
ザ光の光束を、このレーザ光の集光された照明部分の光
束半径に等しくしたときよりも多くの断面が得られるよ
うな間隔を相互に有する複数断面に沿って被検物体中を
移動させる手段を具備することを特徴とするレーザ走査
装置。 - 【請求項２】 光強度が光束の半径方向についてガウス
分布を呈するレーザ光を被検物体に照射し、そのレーザ
光を被検物体中で走査し欠陥による散乱光を検出して画
像を形成する方法において、このレーザ光の集光された
照明部分の光束の半径に等しくしたときよりも多くの断
面が得られるような間隔を相互に有する複数断層像を得
ることを特徴とする画像形成方法。 - 【請求項３】 画像の形成は、前記複数断層像のうち隣
接して連続する複数を重畳して１つの断面画像を形成す
ることを含むことを特徴とする請求項２記載の画像形成
方法。 - 【請求項４】 前記複数断層像のうち隣接して連続する
複数の画像において見出される、被検物体内のある１つ
の欠陥部分についての像に基きその像の位置が特定され
ることを特徴とする請求項２記載の画像形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15808693A JP3142991B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レーザ走査装置および画像形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15808693A JP3142991B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レーザ走査装置および画像形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347418A JPH06347418A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3142991B2 true JP3142991B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=15663998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15808693A Expired - Fee Related JP3142991B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レーザ走査装置および画像形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142991B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308327B2 (ja) | 2009-12-28 | 2013-10-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 光学式磁気ディスク欠陥検査方法及びその装置 |
| JP5637841B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-12-10 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置 |
| CN105870033B (zh) * | 2016-05-06 | 2019-04-05 | 中国科学院物理研究所 | 一种半导体抛光晶片表面划痕的检测方法 |
| CN106442539B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-04-12 | 杭州潇楠科技有限公司 | 利用图像信息测量工件表面缺陷的方法 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP15808693A patent/JP3142991B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 半導体研究、第２９巻、第１３７−１７３頁（１９８８年８月１５日発行） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06347418A (ja) | 1994-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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