JP3192426B2 - 表面検査装置 - Google Patents
表面検査装置Info
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- JP3192426B2 JP3192426B2 JP52100494A JP52100494A JP3192426B2 JP 3192426 B2 JP3192426 B2 JP 3192426B2 JP 52100494 A JP52100494 A JP 52100494A JP 52100494 A JP52100494 A JP 52100494A JP 3192426 B2 JP3192426 B2 JP 3192426B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は表面検査、特にシリコンウエハのような物体
の表面の傷や欠陥についての検査に関するものである。
の表面の傷や欠陥についての検査に関するものである。
発明の背景 シリコンや他の半導体材料のマイクロチップの製造工
程において、一般に光をレチクルマスクに投射してシリ
コンウエハに回路がエッチング形成されている。レチク
ルマスクやシリコンウエハ上にゴミ、ほこり、汚れ又は
他の不適当なものが存在することは極めて不所望なこと
であり最終的に得られる回路に悪影響を与えてしまう。
従って、レチクル及びシリコンウエハは使用する前に検
査する必要がある。一般的な検査技術は、検査者が明る
い光のもとで拡大して各表面を目視検査することであ
る。しかしながら、肉眼では検出できないような小さな
破片が製造されたマイクロチップを害するおそれがあ
る。
程において、一般に光をレチクルマスクに投射してシリ
コンウエハに回路がエッチング形成されている。レチク
ルマスクやシリコンウエハ上にゴミ、ほこり、汚れ又は
他の不適当なものが存在することは極めて不所望なこと
であり最終的に得られる回路に悪影響を与えてしまう。
従って、レチクル及びシリコンウエハは使用する前に検
査する必要がある。一般的な検査技術は、検査者が明る
い光のもとで拡大して各表面を目視検査することであ
る。しかしながら、肉眼では検出できないような小さな
破片が製造されたマイクロチップを害するおそれがあ
る。
従って、シリコンウエハの表面を検査して微細な粒子
を厳格に検査するためにレーザ検査装置が開発されてい
る。この通常のレーザ検査装置では、物体の表面で鏡面
反射した光及び散乱した光の両方の光が発生している。
鏡面反射光及び散乱光は共に物体表面での粒子や傷の存
在を示す。物体表面で鏡面反射した光及び散乱した光は
集光され光増倍管（PMT）や電荷結合素子（CCD）のよう
な光検出器に入射する。
を厳格に検査するためにレーザ検査装置が開発されてい
る。この通常のレーザ検査装置では、物体の表面で鏡面
反射した光及び散乱した光の両方の光が発生している。
鏡面反射光及び散乱光は共に物体表面での粒子や傷の存
在を示す。物体表面で鏡面反射した光及び散乱した光は
集光され光増倍管（PMT）や電荷結合素子（CCD）のよう
な光検出器に入射する。
光ファイババンドル、球面又は放物面ミラー、伸長状
レンズ、及び光パイプのような集光した光を個別に光検
出器まで伝播させる集光装置を具える種々のレーザ検査
装置が開発されている。このようなレーザ検査装置の例
として米国特許第4875780号、同第4795911号、同第4630
276号、同第4601576号、同第4378159号、同第4376583
号、同第4360275号明細書がある。しかしながら、これ
ら装置の集光装置は大型であり、市販の検査装置に組み
込むのが困難となるばかりでなく、光を集光するのが不
十分になってしまう。
レンズ、及び光パイプのような集光した光を個別に光検
出器まで伝播させる集光装置を具える種々のレーザ検査
装置が開発されている。このようなレーザ検査装置の例
として米国特許第4875780号、同第4795911号、同第4630
276号、同第4601576号、同第4378159号、同第4376583
号、同第4360275号明細書がある。しかしながら、これ
ら装置の集光装置は大型であり、市販の検査装置に組み
込むのが困難となるばかりでなく、光を集光するのが不
十分になってしまう。
従って、物体表面で鏡面反射した光及び散乱した光を
効率よく集光できる小型な粒子検出装置が必要である。
効率よく集光できる小型な粒子検出装置が必要である。
発明の概要 本発明は、物体表面からの鏡面反射又は散乱した光を
集光した光検出器に向けて伝播させる比較的小型で効率
のよいライン−スポット集光装置を有する粒子検出装置
を提供する。このライン−スポット集光装置は物体表面
で鏡面反射し又は散乱した光を受光するように位置決め
された複数のミラーを有する。第１のミラーは湾曲し、
第２のミラーは平坦とし、第１のミラーの曲率により物
体表面で走査線に沿って反射した光を予め定めたスポッ
トに集束させる。これらミラーの形態及び配置は、ライ
ン−スポット集光装置に向けて反射し又は散乱した光が
小さな範囲で効率よく集光され、光検出器に至る光路で
喪失した光量が最小になるように構成する。
集光した光検出器に向けて伝播させる比較的小型で効率
のよいライン−スポット集光装置を有する粒子検出装置
を提供する。このライン−スポット集光装置は物体表面
で鏡面反射し又は散乱した光を受光するように位置決め
された複数のミラーを有する。第１のミラーは湾曲し、
第２のミラーは平坦とし、第１のミラーの曲率により物
体表面で走査線に沿って反射した光を予め定めたスポッ
トに集束させる。これらミラーの形態及び配置は、ライ
ン−スポット集光装置に向けて反射し又は散乱した光が
小さな範囲で効率よく集光され、光検出器に至る光路で
喪失した光量が最小になるように構成する。
特に、本発明の表面検査装置は、物体表面をレーザビ
ームで予め定めた走査線で走査する走査ミラーを有す
る。集光装置は物体表面で走査線に沿って反射した光を
受光する。この集光装置は物体表面からの光を受光する
ように配置した第１のミラー、及びこの第１のミラーに
対して第１のミラーで反射した光を受光するように配置
した第２のミラーを有する。これら第１及び第２のミラ
ーは、ライン状の反射光をスポットに集束するように構
成する。このように形成された光スポットを受光するよ
うに光検出器を位置決めする。
ームで予め定めた走査線で走査する走査ミラーを有す
る。集光装置は物体表面で走査線に沿って反射した光を
受光する。この集光装置は物体表面からの光を受光する
ように配置した第１のミラー、及びこの第１のミラーに
対して第１のミラーで反射した光を受光するように配置
した第２のミラーを有する。これら第１及び第２のミラ
ーは、ライン状の反射光をスポットに集束するように構
成する。このように形成された光スポットを受光するよ
うに光検出器を位置決めする。
光がミラーの反射面で複数回反射するように光路を折
り曲げることにより、物体と光検出器との間に配置した
集光装置に入射する反射した光又は散乱した光の実効光
路長、すなわち焦点距離を顕著に増大させることができ
る。一層多数回反射させることにより、集光された光を
光検出器に入射させるのに必要な全体の長さを一層短く
することができる。従って、集光装置のミラーの配置及
び形態は一連の薄いレンズとして機能し、この結果小さ
い空間内においても焦点距離が相当長くなり視野深度も
深くなる。
り曲げることにより、物体と光検出器との間に配置した
集光装置に入射する反射した光又は散乱した光の実効光
路長、すなわち焦点距離を顕著に増大させることができ
る。一層多数回反射させることにより、集光された光を
光検出器に入射させるのに必要な全体の長さを一層短く
することができる。従って、集光装置のミラーの配置及
び形態は一連の薄いレンズとして機能し、この結果小さ
い空間内においても焦点距離が相当長くなり視野深度も
深くなる。
物体表面で反射した光は鏡面反射光及び拡散即ち散乱
光の両方を含む。これら反射光成分はライン−スポット
集光装置により個別に集光され、それぞれ光検出器によ
り分析用の電気信号に変換されて欠陥又は傷のような物
体の表面特性に関する情報が得られる。この粒子検出装
置は物体表面で鏡面反射し又は散乱した光を集光するの
に有益に用いることができる。
光の両方を含む。これら反射光成分はライン−スポット
集光装置により個別に集光され、それぞれ光検出器によ
り分析用の電気信号に変換されて欠陥又は傷のような物
体の表面特性に関する情報が得られる。この粒子検出装
置は物体表面で鏡面反射し又は散乱した光を集光するの
に有益に用いることができる。
本発明の表面検査装置は、物体の縁部で反射し又は散
乱した光を検出する縁部検出器を設けることができる。
従って、この縁部検出器は、走査されている物体に対す
る走査線の相対位置に関するタイミング信号のような付
加的な情報を集光装置に供給することができる。
乱した光を検出する縁部検出器を設けることができる。
従って、この縁部検出器は、走査されている物体に対す
る走査線の相対位置に関するタイミング信号のような付
加的な情報を集光装置に供給することができる。
変形例として、スポットに集束された鏡面反射した光
をビームスプリッタにより２個の光路に分割し、第１の
光路が鏡面視野光即ち遠視野光を規定し第２の光路が近
視野光を規定することができる。各光検出器が鏡面視野
光及び近視野光をそれぞれ検出し走査された物体に関す
る付加的な情報を発生する。
をビームスプリッタにより２個の光路に分割し、第１の
光路が鏡面視野光即ち遠視野光を規定し第２の光路が近
視野光を規定することができる。各光検出器が鏡面視野
光及び近視野光をそれぞれ検出し走査された物体に関す
る付加的な情報を発生する。
また、本発明は粒子又は傷等に関して物体の表面を検
査する方法を提供する。本発明の検査方法は、予め定め
た走査線に沿って物体表面をレーザビームで走査する工
程と、複数のミラーを用いて前記走査線に沿って物体表
面で反射した光を集光し、反射したライン状の光をスポ
ット状の光に集束させる工程とを含む。
査する方法を提供する。本発明の検査方法は、予め定め
た走査線に沿って物体表面をレーザビームで走査する工
程と、複数のミラーを用いて前記走査線に沿って物体表
面で反射した光を集光し、反射したライン状の光をスポ
ット状の光に集束させる工程とを含む。
図面の説明 添付図面に基づき本発明の構成及び作用効果を説明す
る 図１は鏡面反射光及び散乱光を集光するライン−スポ
ット集光装置及び検査された物体からの光を検出する縁
部検出器を有する本発明の表面検査装置を示す斜視図で
ある。
る 図１は鏡面反射光及び散乱光を集光するライン−スポ
ット集光装置及び検査された物体からの光を検出する縁
部検出器を有する本発明の表面検査装置を示す斜視図で
ある。
図２は破線で示すビーム光路を有する本発明の図１に
示す表面検査装置の側面図である。
示す表面検査装置の側面図である。
図３は多重反射及びラインからスポットに集光された
光の光路を示す本発明の集光兼光検出器の斜視図であ
る。
光の光路を示す本発明の集光兼光検出器の斜視図であ
る。
図４は近視野検出器及び鏡面視野検出器を有する本発
明の第２実施例の一部を示す側面図である。
明の第２実施例の一部を示す側面図である。
図５は近視野検出器及び鏡面視野検出器を有する本発
明の第２実施例の斜視図であり、ラインからスポットに
集光された光の折り曲げ光路を示す。
明の第２実施例の斜視図であり、ラインからスポットに
集光された光の折り曲げ光路を示す。
実施例の説明 本発明の実施例を図示した添付図面に基づき本発明を
詳細に説明する。一方、本発明は種々の形態のものとし
て構成でき、図示の実施例に限定されるものではなく、
実施例を提示して本願の開示内容が完全なものとし当業
者に本発明の範囲を十分に提示する。尚、図面を通して
同様な部材には同一符号を付して説明する。
詳細に説明する。一方、本発明は種々の形態のものとし
て構成でき、図示の実施例に限定されるものではなく、
実施例を提示して本願の開示内容が完全なものとし当業
者に本発明の範囲を十分に提示する。尚、図面を通して
同様な部材には同一符号を付して説明する。
図面を参照するに、図１及び図２は本発明による表面
検査装置を全体として符号10で示す。レーザ11から破線
Ｂで示すレーザビームを発生する。このレーザビームは
一連に配置され符号12,13,14及び15で示す複数のミラー
及びレンズを用いて反射させ及び屈折させる。これらミ
ラー及びレンズ12,13,14及び15によりレーザビームＢを
走査ヘッド16まで伝播させる。走査ヘッド16は移動する
ように装着されたミラー（図示せず）を有し、ミラーの
移動により光ビームＢを繰り返しパターンとして移動さ
せ、予じめ定めた走査線を形成する。走査ヘッド16は図
示のような電磁共振スキャナとするのが好ましいが、回
転多面鏡や圧電性スキャナのような当業者にとって明ら
かなレーザビームＢを走査する他の手段を用いることも
できる。
検査装置を全体として符号10で示す。レーザ11から破線
Ｂで示すレーザビームを発生する。このレーザビームは
一連に配置され符号12,13,14及び15で示す複数のミラー
及びレンズを用いて反射させ及び屈折させる。これらミ
ラー及びレンズ12,13,14及び15によりレーザビームＢを
走査ヘッド16まで伝播させる。走査ヘッド16は移動する
ように装着されたミラー（図示せず）を有し、ミラーの
移動により光ビームＢを繰り返しパターンとして移動さ
せ、予じめ定めた走査線を形成する。走査ヘッド16は図
示のような電磁共振スキャナとするのが好ましいが、回
転多面鏡や圧電性スキャナのような当業者にとって明ら
かなレーザビームＢを走査する他の手段を用いることも
できる。
走査ヘッド16からの光ビームＢは光路折り曲げ光学セ
ル20に入射する。この光路折り曲げ光学セル20はハウジ
ング21を有し、このハウジングに、走査ヘッドからの光
ビームを受光するように位置決めされた平坦な第１のミ
ラー22及び第１のミラー22で反射した光ビームを受光す
るように第１のミラー22に対して向きが規定された湾曲
した第２のミラー23を取り付ける。第１及び第２のミラ
ー22及び23は、符号Ｗで示すシリコンウエハのような物
体の表面上に走査線Ｌを形成するような形態及び配置と
する。第１及び第２のミラー22,23の反射面は、光ビー
ムＢ又はセルを最終的に出射する前に各反射面で多数回
反射を繰り返すように互いに対向し離間するように装着
する。セル20を出射する際、光ビーム13は検査物すなわ
ち物体Ｗの表面に向けて下向きに入射する。
ル20に入射する。この光路折り曲げ光学セル20はハウジ
ング21を有し、このハウジングに、走査ヘッドからの光
ビームを受光するように位置決めされた平坦な第１のミ
ラー22及び第１のミラー22で反射した光ビームを受光す
るように第１のミラー22に対して向きが規定された湾曲
した第２のミラー23を取り付ける。第１及び第２のミラ
ー22及び23は、符号Ｗで示すシリコンウエハのような物
体の表面上に走査線Ｌを形成するような形態及び配置と
する。第１及び第２のミラー22,23の反射面は、光ビー
ムＢ又はセルを最終的に出射する前に各反射面で多数回
反射を繰り返すように互いに対向し離間するように装着
する。セル20を出射する際、光ビーム13は検査物すなわ
ち物体Ｗの表面に向けて下向きに入射する。
光路折り曲げ光学素子20内での光ビームＢの反射の回
数は光ビームＢの入射角及び出射角により決定すること
ができる。光路折り曲げ光学素子20内で光ビームＢの光
路を折り曲げることにより光ビームは各反射面で複数回
反射するので、極めて小型の装置内において走査ヘッド
16と物体Ｗとの間での光ビームの全進行長すなわち焦点
距離を顕著に増大させることが可能になる。従って、光
路折り曲げ光学セル20は一連の薄肉レンズのような機能
を果たし、相対的に小さな空間内において焦点距離が相
対的に長くなり、しかも視野深度も相当深くなる。
数は光ビームＢの入射角及び出射角により決定すること
ができる。光路折り曲げ光学素子20内で光ビームＢの光
路を折り曲げることにより光ビームは各反射面で複数回
反射するので、極めて小型の装置内において走査ヘッド
16と物体Ｗとの間での光ビームの全進行長すなわち焦点
距離を顕著に増大させることが可能になる。従って、光
路折り曲げ光学セル20は一連の薄肉レンズのような機能
を果たし、相対的に小さな空間内において焦点距離が相
対的に長くなり、しかも視野深度も相当深くなる。
光路折り曲げ光学セル20の一方の反射面として凹面状
に湾曲したミラー22と平面すなわち平坦ミラー23と組み
合わせて用いることにより、光学セル20は、光ビームＢ
の走査経路をほぼ平行な走査に変換する。従って、走査
ビームＢは、物体Ｗの表面に沿って移動しても、検査表
面に対してほぼ垂直に維持される。或いは、光路折り曲
げ光学セル20は、１対の湾曲ミラーを用い、平行、発散
又は集束性の走査パターンのいずれかを発生させること
もできる。湾曲ミラー22の曲率及び平面ミラー23との間
の距離は、走査装置の細部構成に応じて定める。この走
査装置の細部構成及び配置形態は米国特許第4630276号
明細書を参照することができ、この米国特許明細書の記
載内容は本発明の内容として援用する。
に湾曲したミラー22と平面すなわち平坦ミラー23と組み
合わせて用いることにより、光学セル20は、光ビームＢ
の走査経路をほぼ平行な走査に変換する。従って、走査
ビームＢは、物体Ｗの表面に沿って移動しても、検査表
面に対してほぼ垂直に維持される。或いは、光路折り曲
げ光学セル20は、１対の湾曲ミラーを用い、平行、発散
又は集束性の走査パターンのいずれかを発生させること
もできる。湾曲ミラー22の曲率及び平面ミラー23との間
の距離は、走査装置の細部構成に応じて定める。この走
査装置の細部構成及び配置形態は米国特許第4630276号
明細書を参照することができ、この米国特許明細書の記
載内容は本発明の内容として援用する。
図１及び図２にさらに図示するように、光ビームＢは
物体Ｗの表面を予じめ定めた走査線Ｌに沿って走査し、
物体の表面に対して予じめ定めた入射角で物体表面に入
射する。光ビームＢは物体Ｗの表面で入射角に等しい角
度で反射する。物体表面のいかなる欠陥、ゴミ又は不規
則性によっても入射ビームは発散する。従って、ウエハ
Ｗの表面で反射した光ビームＢは鏡面反射光及び拡散又
は散乱光の両方を含む。これら反射した光の成分及び光
路はライン−スポット集光装置42,50により個別に集め
られ、各光検出器により制御系74による分析のため電気
信号に変換され、欠陥やきずのような物体Ｗの表面特性
に関する情報が得られる。移送装置のような適切な手段
を設け、図２の矢印で示すように、予じめ定めた物体面
に位置する物体Ｗの表面におけるレーザビームＢの走査
線Ｌと直交する方向に予じめ定めた移送経路に沿って物
体を移送する。物体ＷはレーザビームＢの下側で進行す
るので、物体Ｗの全表面を走査することができる。
物体Ｗの表面を予じめ定めた走査線Ｌに沿って走査し、
物体の表面に対して予じめ定めた入射角で物体表面に入
射する。光ビームＢは物体Ｗの表面で入射角に等しい角
度で反射する。物体表面のいかなる欠陥、ゴミ又は不規
則性によっても入射ビームは発散する。従って、ウエハ
Ｗの表面で反射した光ビームＢは鏡面反射光及び拡散又
は散乱光の両方を含む。これら反射した光の成分及び光
路はライン−スポット集光装置42,50により個別に集め
られ、各光検出器により制御系74による分析のため電気
信号に変換され、欠陥やきずのような物体Ｗの表面特性
に関する情報が得られる。移送装置のような適切な手段
を設け、図２の矢印で示すように、予じめ定めた物体面
に位置する物体Ｗの表面におけるレーザビームＢの走査
線Ｌと直交する方向に予じめ定めた移送経路に沿って物
体を移送する。物体ＷはレーザビームＢの下側で進行す
るので、物体Ｗの全表面を走査することができる。
物体Ｗの上方に配置されたライン−スポット集光装置
40は物体表面からの鏡面反射光を集光し、物体Ｗの表面
の上方に配置した別のライン−スポット集光装置50は物
体Ｗが予じめ定めた移動経路に沿って移動する際の物体
表面からの散乱光を集光する。物体Ｗの表面の上方に配
置されたレンズ70は物体表面からの散乱光を屈折させ、
これにより集光装置50に入射する散乱光を相対的に大き
な集光角で有効に集光することができる。集光装置40,5
0は、集光された光を受光するように配置された光増倍
管（PMT）又は電荷結合装置（CCD）の形態の光検出器4
5,55,56を有する。レーザビームＢが物体Ｗの縁部を走
査するとき、レーザビームが物体Ｗの縁部を超えて入射
すると、走査線の対向する側に配置した縁部集光装置す
なわち縁部検出器30がレーザビームを受光し物体Ｗの縁
部を検出する。縁部検出器は制御装置74にタイミング信
号を供給し、レーザビームが走査線Ｌを通過する際物体
Ｗの縁部を特定する。この縁部検出器30はライン−スポ
ット集光装置40と同様な構成をとることができ、その詳
細については後述する。
40は物体表面からの鏡面反射光を集光し、物体Ｗの表面
の上方に配置した別のライン−スポット集光装置50は物
体Ｗが予じめ定めた移動経路に沿って移動する際の物体
表面からの散乱光を集光する。物体Ｗの表面の上方に配
置されたレンズ70は物体表面からの散乱光を屈折させ、
これにより集光装置50に入射する散乱光を相対的に大き
な集光角で有効に集光することができる。集光装置40,5
0は、集光された光を受光するように配置された光増倍
管（PMT）又は電荷結合装置（CCD）の形態の光検出器4
5,55,56を有する。レーザビームＢが物体Ｗの縁部を走
査するとき、レーザビームが物体Ｗの縁部を超えて入射
すると、走査線の対向する側に配置した縁部集光装置す
なわち縁部検出器30がレーザビームを受光し物体Ｗの縁
部を検出する。縁部検出器は制御装置74にタイミング信
号を供給し、レーザビームが走査線Ｌを通過する際物体
Ｗの縁部を特定する。この縁部検出器30はライン−スポ
ット集光装置40と同様な構成をとることができ、その詳
細については後述する。
図３は一方のライン−スポット集光装置40の構造及び
動作を詳細に示す。鏡面反射した光の光路はライン光源
を画成する。集光装置40は物体Ｗの表面で反射した走査
線Ｌに沿うライン状の光を受光し光検出器45の入射部に
スポットとして集光する。集光装置40はハウジング41を
有し、このハウジングに物体表面で反射した光を受光す
るように配置され大きく湾曲した第１のミラー42及び第
１のミラーで反射した光を受光するために第１のミラー
42に向くように配置した平坦な第２のミラーを装着す
る。１対の調整ロッド49を第１のミラー42及びハウジン
グ41の上側部分に取り付け、この調整ロッドに１対の調
整ノブ112も取り付ける。調整ノブ及び調整ロッドを用
いることにより第１のミラー42を物体Ｗの表面で反射し
た光を一層効率よく集光するように配置することができ
る。
動作を詳細に示す。鏡面反射した光の光路はライン光源
を画成する。集光装置40は物体Ｗの表面で反射した走査
線Ｌに沿うライン状の光を受光し光検出器45の入射部に
スポットとして集光する。集光装置40はハウジング41を
有し、このハウジングに物体表面で反射した光を受光す
るように配置され大きく湾曲した第１のミラー42及び第
１のミラーで反射した光を受光するために第１のミラー
42に向くように配置した平坦な第２のミラーを装着す
る。１対の調整ロッド49を第１のミラー42及びハウジン
グ41の上側部分に取り付け、この調整ロッドに１対の調
整ノブ112も取り付ける。調整ノブ及び調整ロッドを用
いることにより第１のミラー42を物体Ｗの表面で反射し
た光を一層効率よく集光するように配置することができ
る。
集光装置40のミラー42,43の反射面を互いに対向する
ように離間して配置し、鏡面反射したライン状の光が出
射する前に複数回反射させ、その後光検出器に入射させ
る。集光装置40における光ビームの反射の回数は鏡面反
射した光の入射角及び出射角により決定することができ
る。従って、ミラーは向きが反転していることを除いて
光路折り曲げ光学セル20と同様な光路折り曲げセルとし
て機能する。集光装置40内で光路を折り曲げることによ
り、極めて小型の装置内で物体Ｗと光検出器との間の全
光路長即ち焦点距離を相当長くすることができる。ミラ
ー42と43との間の反射の回数を増大させるほど集光され
た光を光検出器45に向けて反射させるために必要な全体
の長さを短くすることができる。従って、集光装置40の
光路折り曲げセルは一連の薄肉レンズの同様な機能を果
たし、この結果短いスペースで焦点距離が相当長くなる
と共に視野深度も相当深くなる。平坦な第１のミラー43
との関係における第１のミラー42の曲率により、走査線
Ｌからの集光された光を光検出器に予め定めたスポット
として集束させる。ミラー42,43の形態及び向きは、ラ
イン−スポット集光装置40に向けて反射した光が、光検
出器に至る光路での光の損失量が最小になるように効率
よく集光されるように設定する。図１及び図２に示す他
のライン−スポット集光装置30,50も上述した集光装置4
0と同様に構成し、従ってこれら集光装置の詳細な説明
は省略する。
ように離間して配置し、鏡面反射したライン状の光が出
射する前に複数回反射させ、その後光検出器に入射させ
る。集光装置40における光ビームの反射の回数は鏡面反
射した光の入射角及び出射角により決定することができ
る。従って、ミラーは向きが反転していることを除いて
光路折り曲げ光学セル20と同様な光路折り曲げセルとし
て機能する。集光装置40内で光路を折り曲げることによ
り、極めて小型の装置内で物体Ｗと光検出器との間の全
光路長即ち焦点距離を相当長くすることができる。ミラ
ー42と43との間の反射の回数を増大させるほど集光され
た光を光検出器45に向けて反射させるために必要な全体
の長さを短くすることができる。従って、集光装置40の
光路折り曲げセルは一連の薄肉レンズの同様な機能を果
たし、この結果短いスペースで焦点距離が相当長くなる
と共に視野深度も相当深くなる。平坦な第１のミラー43
との関係における第１のミラー42の曲率により、走査線
Ｌからの集光された光を光検出器に予め定めたスポット
として集束させる。ミラー42,43の形態及び向きは、ラ
イン−スポット集光装置40に向けて反射した光が、光検
出器に至る光路での光の損失量が最小になるように効率
よく集光されるように設定する。図１及び図２に示す他
のライン−スポット集光装置30,50も上述した集光装置4
0と同様に構成し、従ってこれら集光装置の詳細な説明
は省略する。
図３を参照するに、集光装置40のための光増幅管（PM
T）又は電荷結合装置（CCD）のような光検出器45は、形
成された光スポットを受光するように配置する。鏡面反
射した光の成分すなわち光の軌跡は個別に集光され、電
気信号に変換されて物体Ｗの表面特性に関する情報を得
るための分析に用いる。光学素子すなわちハーフミラー
のようなビームスプリッタ44及び光トラップ91を光路中
に配置することもできる。ビームスプリッタ44及び光ト
ラップ91は、光が集光された光の光路中に散乱するのを
防止するように配置し、これにより光検出器45で受光さ
れたバックランドノイズを低減することができる。光ト
ラップ91は黒化処理された内面を有し、入射した光を吸
収する。アラインメント用光学素子92も光トラップ91及
びビームスプリッタ44と協働し、反対方向に伝播する光
を利用して鏡面反射した光を集光するようにミラー42,4
3の整列性を一層向上させる。光検出器45は、この光検
出器から送られる物体Ｗの表面に関する電気的情報を処
理する電気回路基板に装着する。
T）又は電荷結合装置（CCD）のような光検出器45は、形
成された光スポットを受光するように配置する。鏡面反
射した光の成分すなわち光の軌跡は個別に集光され、電
気信号に変換されて物体Ｗの表面特性に関する情報を得
るための分析に用いる。光学素子すなわちハーフミラー
のようなビームスプリッタ44及び光トラップ91を光路中
に配置することもできる。ビームスプリッタ44及び光ト
ラップ91は、光が集光された光の光路中に散乱するのを
防止するように配置し、これにより光検出器45で受光さ
れたバックランドノイズを低減することができる。光ト
ラップ91は黒化処理された内面を有し、入射した光を吸
収する。アラインメント用光学素子92も光トラップ91及
びビームスプリッタ44と協働し、反対方向に伝播する光
を利用して鏡面反射した光を集光するようにミラー42,4
3の整列性を一層向上させる。光検出器45は、この光検
出器から送られる物体Ｗの表面に関する電気的情報を処
理する電気回路基板に装着する。
集光装置50は物体Ｗの表面の上方に配置されて物体の
表面で反射した散乱光を集光する。走査線Ｌに沿って検
査される表面で散乱した散乱光はライン状の光源を画成
する。集光装置50は図３の集光装置40と同様に構成され
るので、ライン状の光源からの光はスポットに集光され
る。一方、図１及び図２に示す散乱光用のライン−スポ
ット集光装置50は、入射した光を第１及び第２の光路に
分割するビームスプリッタ54を有する。
表面で反射した散乱光を集光する。走査線Ｌに沿って検
査される表面で散乱した散乱光はライン状の光源を画成
する。集光装置50は図３の集光装置40と同様に構成され
るので、ライン状の光源からの光はスポットに集光され
る。一方、図１及び図２に示す散乱光用のライン−スポ
ット集光装置50は、入射した光を第１及び第２の光路に
分割するビームスプリッタ54を有する。
第１及び第２の光路の光はそれぞれCCD及びPMTとして
示す第１及び第２の光検出器55,56により検出される。
第１及び第２の光検出器から発生した電気信号は結合さ
れ、物体Ｗの傷や欠陥を表示する最良の信号認識を行
う。各ライン−スポットの光検出器45,54,55により集め
られた情報は適当なインタフエース電子回路及びコンピ
ュータ手段74（図１）により処理して物体Ｗの表面に存
在する欠陥や傷の性質、重要度及び位置に関する重要な
情報を発生させることができる。
示す第１及び第２の光検出器55,56により検出される。
第１及び第２の光検出器から発生した電気信号は結合さ
れ、物体Ｗの傷や欠陥を表示する最良の信号認識を行
う。各ライン−スポットの光検出器45,54,55により集め
られた情報は適当なインタフエース電子回路及びコンピ
ュータ手段74（図１）により処理して物体Ｗの表面に存
在する欠陥や傷の性質、重要度及び位置に関する重要な
情報を発生させることができる。
再び図１及び２を参照するに、縁部検出器30を物体Ｗ
の下側に配置して、レーザ走査線が物体の縁部を通過し
たとき物体の縁部を検出する。物体の縁部から集められ
た光は検出のためにライン状からスポット上に変換され
て集光される。
の下側に配置して、レーザ走査線が物体の縁部を通過し
たとき物体の縁部を検出する。物体の縁部から集められ
た光は検出のためにライン状からスポット上に変換され
て集光される。
鏡面反射した光の光路及び散乱した光の光路の集光装
置40,50と同様に、縁部検出器30は物体Ｗの縁部からの
光を受光するように配置され、取り付けられた湾曲した
第１のミラー32を具えるハウジング31及びこのハウジン
グに取り付けられ第１のミラーからの光を受光するよう
に第１のミラー32に対して配置した平坦な第２のミラー
を有する。縁部検出部30の第１及び第２のミラー32及び
33も同様にライン状に反射した光をスポット状の光とし
て集光するような形態とする。CCDとして示す光検出器3
5はスポット状の光を受光するように配置する。集光装
置40,50と同様に、縁部検出器30は好適に湾曲した第１
のミラー32及び平坦な第２のミラー33を有し、これらミ
ラーの反射面で光ビームＢを複数回反射させる。CCD35
に集められた光は、物体Ｗの縁部の位置に関するタイミ
ング信号のような情報に変換することができる。この情
報を制御装置74の反射及び散乱光検出回路に供給して走
査線Ｌに沿う物体Ｗの縁部を認識することができる。上
述した表面検査装置ように、他の形式の縁部検出装置を
１個又はそれ以上の集光装置と組み合わせて用いること
ができる。
置40,50と同様に、縁部検出器30は物体Ｗの縁部からの
光を受光するように配置され、取り付けられた湾曲した
第１のミラー32を具えるハウジング31及びこのハウジン
グに取り付けられ第１のミラーからの光を受光するよう
に第１のミラー32に対して配置した平坦な第２のミラー
を有する。縁部検出部30の第１及び第２のミラー32及び
33も同様にライン状に反射した光をスポット状の光とし
て集光するような形態とする。CCDとして示す光検出器3
5はスポット状の光を受光するように配置する。集光装
置40,50と同様に、縁部検出器30は好適に湾曲した第１
のミラー32及び平坦な第２のミラー33を有し、これらミ
ラーの反射面で光ビームＢを複数回反射させる。CCD35
に集められた光は、物体Ｗの縁部の位置に関するタイミ
ング信号のような情報に変換することができる。この情
報を制御装置74の反射及び散乱光検出回路に供給して走
査線Ｌに沿う物体Ｗの縁部を認識することができる。上
述した表面検査装置ように、他の形式の縁部検出装置を
１個又はそれ以上の集光装置と組み合わせて用いること
ができる。
本発明による集光装置40′の第２実施例を図４及び図
５に示す。尚、図２及び図３の部材と同一の構成要素に
は′符号を示すことにする。集光装置40′も図３に基づ
いて説明した集光装置40と同様にライン状の鏡面反射し
た光をスポット状の光として集光する。しかし、平行光
束がミラー42′,43′で反射した後、この光をビームス
プリッタ44′で光検出器45′,46,57に分割し、一方の光
検出器45′により鏡面視野光を検出し、他方の検出器に
より近視野光を検出する。
５に示す。尚、図２及び図３の部材と同一の構成要素に
は′符号を示すことにする。集光装置40′も図３に基づ
いて説明した集光装置40と同様にライン状の鏡面反射し
た光をスポット状の光として集光する。しかし、平行光
束がミラー42′,43′で反射した後、この光をビームス
プリッタ44′で光検出器45′,46,57に分割し、一方の光
検出器45′により鏡面視野光を検出し、他方の検出器に
より近視野光を検出する。
図５に斜視図として示す第２実施例の集光装置40′は
プリズム44′を有し第２のミラー43′で反射した鏡面反
射光を分割する。鏡面視野用に分割された光はロッド11
0により電子回路基板100′に取り付けた空間フィルタ48
を経て光検出器45′に入射する。鏡面視野用の空間フィ
ルタ48は一般に矩形形状を有し、中央に円形開口を有
し、中央部にだけ光路を形成してその光を検出用に用い
る。近視野用に分割された光はロッド111によりハウジ
ング41′に取り付けた空間フィルタ47を通過し光検出器
46に入射する。近視野用の空間フィルタ47も同様に矩形
形状をなすが、鏡面視野用の空間フィルタ48とは異なり
中央部に形成した円形の遮光部分及び遮光部分の周辺に
延在する開口を有し、円形遮光部分のまわりの開口部だ
けに光路を形成する。２個の光検出器45′及び46で発生
した電気信号は結合されて、物体Ｗの表面上の欠陥、粒
子又は傷についての信号認識における信号のS/N比のよ
うな信号特性を改善する。
プリズム44′を有し第２のミラー43′で反射した鏡面反
射光を分割する。鏡面視野用に分割された光はロッド11
0により電子回路基板100′に取り付けた空間フィルタ48
を経て光検出器45′に入射する。鏡面視野用の空間フィ
ルタ48は一般に矩形形状を有し、中央に円形開口を有
し、中央部にだけ光路を形成してその光を検出用に用い
る。近視野用に分割された光はロッド111によりハウジ
ング41′に取り付けた空間フィルタ47を通過し光検出器
46に入射する。近視野用の空間フィルタ47も同様に矩形
形状をなすが、鏡面視野用の空間フィルタ48とは異なり
中央部に形成した円形の遮光部分及び遮光部分の周辺に
延在する開口を有し、円形遮光部分のまわりの開口部だ
けに光路を形成する。２個の光検出器45′及び46で発生
した電気信号は結合されて、物体Ｗの表面上の欠陥、粒
子又は傷についての信号認識における信号のS/N比のよ
うな信号特性を改善する。
上記詳細な説明及び図面から明らかなように、物体表
面の粒子や傷についての検査方法は、レーザビームＢが
物体の表面を予め定めた走査線にそって走査することに
よって得られる。物体Ｗの縁部は、レーザビームＢが物
体表面を走査する際縁部検出器30により検出される。物
体表面の走査線からの反射した光は、複数のミラー42,4
3又は52,53を有する集光装置により走査線からの光がス
ポット状の光に集束されるように集光される。このスポ
ット状の光は光検出器45,54,55により検出することがで
きる。
面の粒子や傷についての検査方法は、レーザビームＢが
物体の表面を予め定めた走査線にそって走査することに
よって得られる。物体Ｗの縁部は、レーザビームＢが物
体表面を走査する際縁部検出器30により検出される。物
体表面の走査線からの反射した光は、複数のミラー42,4
3又は52,53を有する集光装置により走査線からの光がス
ポット状の光に集束されるように集光される。このスポ
ット状の光は光検出器45,54,55により検出することがで
きる。
別の方法として、形成されたスポット状の光をハーフ
ミラーのようなビームスプリッタ44′で２個の光路に分
割し、一方の光路が鏡面反射光を規定し、他方の光路が
近視野光を規定するように構成することができる。図４
及び図５に示すように、鏡面反射光及び近視野光を各光
検出器45,46′により検出することができる。鏡面視野
光検出器45′及び近視野光検出器46の出力信号を結合し
て光検出器で発生した電気信号のS/N比を増大させるこ
とにより物体表面の傷や欠陥の認識を一層改善すること
ができる。
ミラーのようなビームスプリッタ44′で２個の光路に分
割し、一方の光路が鏡面反射光を規定し、他方の光路が
近視野光を規定するように構成することができる。図４
及び図５に示すように、鏡面反射光及び近視野光を各光
検出器45,46′により検出することができる。鏡面視野
光検出器45′及び近視野光検出器46の出力信号を結合し
て光検出器で発生した電気信号のS/N比を増大させるこ
とにより物体表面の傷や欠陥の認識を一層改善すること
ができる。
図面及び明細書に本発明の好適実施例を開示した。こ
れらにおいて特有の用語が用いられているが、これらの
用語は一般的な意味において用いられたものであり、限
定して解釈されるものではない、本発明の範囲は特許請
求の範囲により限定される。
れらにおいて特有の用語が用いられているが、これらの
用語は一般的な意味において用いられたものであり、限
定して解釈されるものではない、本発明の範囲は特許請
求の範囲により限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−21978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−6871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−75233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14039（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−29318（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/956 G01B 11/00 - 11/30
Claims (7)
- 【請求項１】物体（Ｗ）の表面を予め定めた走査線
（Ｌ）に沿ってレーザビーム（Ｂ）で走査する手段（1
1）と、 前記物体（Ｗ）の下側に位置し、前記レーザビーム
（Ｂ）が物体表面を走査する際、前記物体（Ｗ）の縁部
を検出する縁部検出器（30）とを具え、 前記縁部検出器（30）は、前記物体（Ｗ）の縁部で散乱
した光を受光するように位置決めされた第１のミラー
（32）と、この第１のミラー（32）と対向し第１のミラ
ーからの反射光を受光する第２のミラー（33）とを具
え、前記第１及び第２のミラー（32、33）が前記走査線
（Ｌ）からの反射光をスポットに集束するように構成配
置され、 前記縁部検出器（30）は、前記第１及び第２のミラー
（32、33）と隣接するように配置され、前記スポット状
に集束した光を受光する光検出器を有する表面検査装
置。 - 【請求項２】請求項１に記載の表面検査装置において、
前記レーザ走査手段（11）が、走査ヘッド（16）と、こ
の走査ヘッド（16）からの光を受光するように位置決め
された第１のミラー（22）と、第１のミラー（22）と対
向するように配置され、第１のミラーで反射した光を受
光する第２のミラー（23）とを具え、前記第１及び第２
のミラー（22、23）が前記物体（Ｗ）の表面に走査線
（Ｌ）を形成するように構成配置されている表面検査装
置。 - 【請求項３】請求項２に記載の表面検査装置において、
前記第１及び第２のミラー（22、23）が、前記物体表面
に垂直以外の入射角で走査線を形成するように構成配置
されている表面検査装置。 - 【請求項４】前記走査線（Ｌ）に沿って物体表面で反射
した光を受光する集光装置（40,50）と、この集光装置
（40,50）によりスポット状に形成された光を受光する
ように位置決めした第１の光検出器（45′、55）とを具
え、 前記集光装置（40、50）が、前記物体表面で反射した光
を受光するように位置決めした第１のミラー（42、52）
と、この第１のミラーと対向し第１のミラーで反射した
光を受光する第２のミラー（43、53）とを有する光路折
り曲げセルを具え、前記第１及び第２のミラー（42、4
3、52、53）が、複数回の反射により前記走査線（Ｌ）
からの反射光をスポットに集束するように構成配置され
ている請求項１から３までのいずれか１項に記載の表面
検査装置。 - 【請求項５】前記スポット状に集束する光を第１及び第
２の光路に沿う光に分割するビーム分割手段（44′,5
4）と、前記第１の光検出器（45′、55）に加えて別の
第２の光検出器（46,56）とをさらに具え、これら光検
出器（45′、46、55、56）が前記第１及び第２の光路の
光をそれぞれ検出する請求項４に記載の表面検査装置。 - 【請求項６】前記ビーム分割手段（44′）と前記第１の
光検出器（45′）との間に配置され、鏡面視野光だけを
受光する第１の空間フィルタ（48）、及び前記ビーム分
割手段（44′）と前記第２の光検出器（46）との間に配
置され、近視野光だけを受光する第２の空間フィルタ
（47）をさらに具える請求項５に記載の表面検査装置。 - 【請求項７】前記走査線（Ｌ）に沿って物体表面で鏡面
反射した光を受光すると共に集光するように位置決めさ
れた第１の集光装置（40）と、この第１の集光装置（4
0）によりスポット状に形成された光を受光するように
位置決めした光検出器（45）と、前記走査線（Ｌ）に沿
って物体表面で反射した散乱光を受光すると共に集光す
るように位置決めされた第２の集光装置（50）と、この
第２の集光装置（50）によりスポット状に形成された光
を受光するように位置決めした別の光検出器（55）とを
具え、 前記第１の集光装置（40）が、前記物体表面で鏡面反射
した光を受光するように位置決めした第１のミラー（4
2）と、この第１のミラーと対向し第１のミラーで反射
した光を受光する第２のミラー（43）とを有する光路折
り曲げセルを具え、これら第１及び第２のミラー（42、
43）が複数回の反射により走査線（Ｌ）からの反射光を
スポットに集束するように構成配置され、 前記第２の集光装置（50）が、前記物体表面で鏡面反射
した光を受光するように位置決めした第１のミラー（5
2）と、この第１のミラーと対向し第１のミラーで反射
した光を受光する第２のミラー（53）とを有する光路折
り曲げセルを具え、これら第１及び第２のミラー（52、
53）が複数回の反射により走査線（Ｌ）からの反射光を
スポットに集束するように構成配置されている請求項１
から３までのいずれか１項に記載の表面検査装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US034,081 | 1993-03-22 | ||
| US08/034,081 US5448364A (en) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | Particle detection system with reflective line-to-spot collector |
| PCT/US1993/012492 WO1994022003A1 (en) | 1993-03-22 | 1993-12-21 | Particle detection system with reflective line-to-spot collector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08508099A JPH08508099A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3192426B2 true JP3192426B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=21874184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52100494A Expired - Lifetime JP3192426B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-12-21 | 表面検査装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448364A (ja) |
| EP (1) | EP0690982B1 (ja) |
| JP (1) | JP3192426B2 (ja) |
| KR (1) | KR960701358A (ja) |
| AT (1) | ATE158410T1 (ja) |
| AU (1) | AU5985594A (ja) |
| CA (1) | CA2153774C (ja) |
| DE (1) | DE69314059T2 (ja) |
| WO (1) | WO1994022003A1 (ja) |
Families Citing this family (30)
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|---|---|---|---|---|
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| US5923430A (en) | 1993-06-17 | 1999-07-13 | Ultrapointe Corporation | Method for characterizing defects on semiconductor wafers |
| US6148114A (en) | 1996-11-27 | 2000-11-14 | Ultrapointe Corporation | Ring dilation and erosion techniques for digital image processing |
| US6624884B1 (en) | 1997-04-28 | 2003-09-23 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US5969370A (en) * | 1997-04-28 | 1999-10-19 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US5867261A (en) * | 1997-04-28 | 1999-02-02 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US5847823A (en) * | 1997-04-28 | 1998-12-08 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US5917589A (en) * | 1997-04-28 | 1999-06-29 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US6100971A (en) * | 1997-04-28 | 2000-08-08 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US6704435B1 (en) | 1997-04-28 | 2004-03-09 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool |
| US5898492A (en) * | 1997-09-25 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool using reflected and scattered light |
| US6355570B1 (en) * | 1998-03-04 | 2002-03-12 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor manufacturing methods, plasma processing methods and plasma processing apparatuses |
| JP3833810B2 (ja) * | 1998-03-04 | 2006-10-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体の製造方法並びにプラズマ処理方法およびその装置 |
| KR100301067B1 (ko) | 1999-08-23 | 2001-11-01 | 윤종용 | 마이크로 스크래치 검사방법 및 이를 적용한 장치 |
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| US6614519B1 (en) | 2000-10-25 | 2003-09-02 | International Business Machines Corporation | Surface inspection tool using a parabolic mirror |
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