JP3325095B2

JP3325095B2 - 検査装置

Info

Publication number: JP3325095B2
Application number: JP25495693A
Authority: JP
Inventors: 一実芳賀
Original assignee: 株式会社ニュークリエイション
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH0783845A; KR100372322B1; KR950010004A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、試料の表面状態を２
次元的に観測ための検査装置に関するもので、特に、試
料表面に形成された指標を検出するのに適した検査装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造に用いられる鏡面
ウェーハ等の表面状態（うねり、ディンプル、突起、洗
浄不良またはバフダメージなど）を検出する検査装置と
して、従来、シュリーレン光学系を用いた検査装置が知
られている。

【０００３】この検査装置で用いられるシュリーレン光
学系は、試料表面の凹凸による屈折率変化や反射率変化
を明暗の差として表す代表的な光学系の１つである。こ
の光学系は、点光源からの出射光を光学素子（レンズ）
によって平行光にし、試料表面にその法線方向から照射
し、その反射光を光学素子（レンズ）によって集束し、
その後像空間焦平面に設置されたナイフエッジによって
散乱光の一部を遮断するようにしているとともに、その
後方において肉眼やカメラ等によって反射像を観測する
ようにしたものである。

【０００４】この光学系によれば、試料表面に凹凸があ
るとその部分で光が散乱されるが、この散乱光のうちナ
イフエッジに当たった部分は遮断される。その結果、ナ
イフエッジの後方では、そのナイフエッジで遮られた散
乱光に対応する部分は暗くなり、それ以外の部分は明る
くなる。この明暗パターンは試料の表面状態に対応して
いるので、その明暗パターンから試料の表面状態が観測
できることになる。

【０００５】なお、ちなみに言えば、このシュリーレン
光学系において、ナイフエッジを用いず散乱光成分を全
く遮断しないものでは、光量が大きいと全体が明るくな
ってしまうため、光量を小さくして明暗パターンを現出
させて観測を行うようになっているが、この明暗パター
ンでは若干のコントラストしか得られないために明暗パ
ターンが極めて見にくいという問題がある。

【０００６】一方、前記シュリーレン光学系において、
ナイフエッジを設置しないで、ピントを僅かにずらすこ
とにより（ピントがあっている場合は、シュリーレン光
学系でナイフエッジを設けないときと同じとなる。）、
比較的コントラストの高い場所で試料の表面状態を観測
するようにした検査装置も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
検査装置にあっては下記のような問題があった。

【０００８】すなわち、前者のシュリーレン光学系を用
いた検査装置では、ナイフエッジ後方では、試料の表面
状態に応じた明暗パターンはできるものの、この明暗パ
ターンにはナイフエッジによって遮断されなかった散乱
光成分が多く含まれるため、コントラストが低い。ま
た、ナイフエッジ後方で観測できる範囲は試料表面の一
部であって試料表面全体ではないことから、試料表面全
体の状態を観測するためには、試料を光軸を中心に１回
転しなければならない。

【０００９】一方、後者の検査装置のように観測点を光
軸方向に動かすものでは、散乱光がほとんど遮断されな
いことから、コントラストが極めて低く、しかも、凹凸
が生じているエリアをおおよそは判別できるものの、そ
れがどれだけの深さ・高さを持っているのかの判別がで
きないという問題があった。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、試料表面の状態が実時間でしかも正確に観測できる
検査装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の検査装置は、光
源からの照射光を平行光にして試料表面にその法線方向
から照射するとともに、前記試料表面から戻ってきた反
射光を集束する光学素子と、所定の微小角をなす２平面
を有し、前記試料表面からの前記反射光を照射光の光路
から分岐するハーフミラーと、前記ハーフミラーの後段
で、且つ前記光学素子の後像空間焦平面に対応する位置
またはその近傍に配設された開口絞りとを備えることを
特徴とする。

【００１２】

【作用】上記した手段によれば、試料表面からの反射光
のうち、入射方向と逆方向に反射される戻り光は、光学
素子の後像空間焦平面に対応する位置またはその近傍に
配設された開口絞りを通過し、それ以外の方向に反射さ
れる散乱光は、この開口絞りによってそのほとんどが遮
断される。したがって、開口絞りの後方には、試料表面
からの反射光のうちの戻り光によって２次元的な明暗パ
ターンが形成される。この明暗パターンは、試料表面の
凹凸、反射率等の状態を反映しており、この明暗パター
ンの測定により試料表面の２次元的状態を一時に観測す
ることができる。この場合、試料にピントを合わせて観
測できる上、開口絞りによって散乱光のほとんどが除去
できるため、得られる明暗パターンの鮮明度が著しく向
上されることになる。さらに、ハーフミラーの２平面間
に所定の微小角が設けられているので、ハーフミラーの
２平面の一方で形成される不要なゴースト光の光路を開
口絞り側の光軸から十分に外すことができ、開口絞りの
後方に形成された明暗パターンからゴースト光を除去す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る検査装置の実施例につい
て説明する。

【００１４】図１には実施例の検査装置が示されてい
る。この装置について簡単に説明すれば、光源装置２か
ら出射する照射光は、コリメートレンズ３によって一旦
平行にされた後、平板状の試料４の表面（以下試料表面
と称す）４ａにその法線方向から照射される。この試料
表面４ａからの反射光は、照射光とは逆方向に進んでコ
リメートレンズ３によって集束され、ウェッジタイプの
ハーフミラー５で照射光側の光路から分岐された後、検
出装置６で画像として検出される。なお、この検出装置
６は、コリメートレンズ３の後像空間焦平面に対応する
位置に開口絞り６１を備える。

【００１５】この装置の動作について簡単に説明する
と、検出装置６内の開口絞り６１の存在によって、試料
表面４ａでその法線方向に反射されなかった散乱光のほ
とんどが遮断されるので、開口絞り６１の後方に、試料
表面４ａでその法線方向に反射された戻り光（正反射
光）の鮮明な画像が形成されることとなる。この画像の
明暗パターンは、試料表面４ａの凹凸等の状態を反映し
たものとなっているので、検出装置６の画像出力を観察
することにより、試料表面４ａの状態の微小な変化の２
次元的分布を観測することができる。また、ハーフミラ
ー５がウェッジタイプであるので、このハーフミラー５
の透過面で形成される不要なゴースト光を光軸外に外す
ことができる。

【００１６】続いて、図１の検査装置について詳細に説
明する。

【００１７】光源装置２は、１００Ｗまたは１５０Ｗの
ハロゲンランプ２１を発光源として用いている。ハロゲ
ンランプ２１は、ＤＣ電源２２によってその出力が制御
されている。このハロゲンランプ２１からの出射光は、
熱線吸収フィルタ２３を透過した後、コンデンサレンズ
２４を経て直径２ｍｍのピンホール２５に集光される。
ハロゲンランプ２１の後方からの出射光も、ダイクロイ
ックミラーからなる楕円リフレクタ２６で反射された
後、コンデンサレンズ２４を通過してピンホール２５に
投影される。このピンホール２５は、試料表面４ａを照
明するため照射光の点光源となる。ピンホール２５の下
面の近接した位置には、各種干渉フィルタを備えるター
レット状の波長選択フィルタ２７が設けられており、試
料表面を照明する照射光の波長を適宜変更することを可
能にする。この波長選択フィルタ１０は検査装置の光学
系部分の感度調節に用いられ、試料表面４ａの凹凸のピ
ークツーバレーが小さい場合には波長の短い領域が選択
される。

【００１８】光源装置２からの照射光は、ウェッジタイ
プのハーフミラー５で一部反射され、適当なレンズ（図
示せず）によってフォトダイオード２８に導かれる。フ
ォトダイオード２８のドライバ２９で検出された光電流
は、ＤＣ電源２２の制御信号としてフィードバックさ
れ、このハロゲンランプ２１の輝度を一定に保つために
用いられる。

【００１９】光源装置２からの照射光のうち、ウェッジ
タイプのハーフミラー５を透過したものは、アパーチャ
３１を通過した後コリメートレンズ３に入射する。この
コリメートレンズ３は、光源装置２のピンホール２５か
らの照射光を平行光束に変換して試料表面４ａに入射さ
せる。すなわち、このコリメートレンズ３は、その前像
空間焦平面の位置にピンホール２５が位置するように設
置されている。コリメートレンズ３は、特殊低分散ガラ
スを用いた３枚玉のアポクロマートであり、観測領域の
広さ等に応じて直径４インチ（Ｆ９．５）、６インチ
（Ｆ７．１）、８インチ（Ｆ８．０）の３タイプが使用
可能となっている。

【００２０】コリメートレンズ３からの平行光束が入射
する試料４は、チルトステージ３２上に載置されてい
る。このチルトステージ３２は、照射光の平行光束が試
料表面４ａに垂直に入射するように、試料４の傾きを微
調整する。試料表面４ａで反射された反射光は、再度コ
リメートレンズ３に入射してビーム径を絞られる。この
際、アパーチャ３１によって、試料表面４ａからの大き
な散乱角の反射光がカットされる。アパーチャ３１の直
径は、４インチ、６インチおよび８インチのコリメート
レンズ３に対して、それぞれ９６ｍｍ、１４４ｍｍおよ
び１９０ｍｍとしている。コリメートレンズ３上端から
アパーチャ３１までの距離ｈは、４インチ、６インチお
よび８インチのコリメートレンズ３に対して、それぞれ
１１７ｍｍ、１１８ｍｍおよび１５４ｍｍとしている。

【００２１】コリメートレンズ３でビーム径を絞られた
反射光は、ハーフミラー５に入射して、直角方向に偏向
され、入射光の光路から分岐される。ハーフミラー５
は、平板ビームスプリッタであるが、その２平面間に所
定の微小角αが設けられた特殊なものである。したがっ
て、その上側の透過面５ａでの反射によって生じるゴー
スト光（図１中の点線）は、その下側の反射面５ｂで反
射される必要な反射光の光路から外れる。この結果、ゴ
ースト光は、検出装置６内で検出されなくなる。ハーフ
ミラー５に設けられる微小角αは、ゴースト光が検出装
置６に入射しないように（例えば、ゴースト光が検出装
置６に設けられたカメラレンズ６２の入射瞳によって遮
られるように）設定する。もっとも、ハーフミラー５に
設けられる微小角αが大きくなってくると誤差要因が増
大するので、ゴースト光が検出装置６内の開口絞り６１
によって十分遮断される限り、この微小角αはなるべく
小さいことが好ましい。これらの事情を考慮して、実施
例のハーフミラー５では、この微小角αを１°としてい
る。

【００２２】ハーフミラー５で偏向された反射光は検出
装置６に設けられたカメラレンズ６２に入射する。この
カメラレンズ６２は、ズームレンズとなっていて、必要
に応じて焦点距離１０〜１００ｍｍ（Ｆ／１．４）と
９．５〜１５２ｍｍ（Ｆ／１．８）との２タイプの使用
が可能となっている。カメラレンズ６２内部の集光位置
には、開口絞り６１が配置されている。すなわち、開口
絞り６１はコリメートレンズ３の後像空間焦平面に対応
する位置に配置されていることになる。したがって、試
料表面４ａで散乱された散乱光のほとんどがこの開口絞
り６１で遮断される。この開口絞り６１は１０枚羽根か
らなるアイリス絞りで、可動調節部を動かすことにより
その円形開口の直径を連続的に変化できるようになって
いる。この円形開口の直径を変化させることにより、検
査の種別（うねりの検査、ディンプルの検査、傷の検査
など）に適した光像が得られる。

【００２３】カメラレンズ６２からの光は、拡大率２倍
のエクステンダレンズ６３を経て４１万画素のＣＣＤ６
４上に投影される。ＣＣＤ６４からの画像信号は、一旦
電気信号に変換され、適当な信号処理装置で処理された
後、再構成された画像としてモニター（図示せず）に逐
次表示される。ＣＣＤ６４上に投影される画像は、試料
表面４ａの状態に対応する２次元的な明暗パターンとな
っている。

【００２４】詳細に説明すると、ＣＣＤ６４上に投影さ
れる画像の明暗パターンは、試料表面４ａからの反射光
のうち、開口絞り６１を通過したもののみによって構成
される。すなわち、試料表面４ａでその法線方向に反射
されなかった散乱光のほとんどは、開口絞り６１によっ
て遮断され、試料表面４ａでその法線方向に反射された
戻り光は、この開口絞り６１を通過する。しかも、かか
る戻り光によって構成される明暗パターン中の各位置に
投影される光は、試料表面４ａの各位置に１対１で対応
したものとなっている。したがって、ＣＣＤ６４上に投
影される画像の明暗パターンは試料表面４ａの凹凸等の
微小な変化を反映したものとなっており、検出装置６の
画像出力を観察することにより、試料表面４ａの状態の
微小な変化の２次元的分布を正確に観測することができ
る。

【００２５】実施例の検査装置の検出性能を明らかにす
べく、単純化したモデルを用いて理論的な解析を行って
みた。

【００２６】図２に、被検面の断面モデルを示す。同図
に示すように、一様な反射率の試料表面４ａの一部に
は、断面が山形の欠陥が形成されているものとする。こ
の欠陥の大きさをｌとし、その高さをｘとし、その勾配
をθ／２とする。この欠陥が検出限界の欠陥であるとす
ると、試料表面の法線に対してθの角度でこの試料表面
から出射する欠陥からの反射光が開口絞り６１の縁部分
を通過することとなるので、 θ＝ｗ／ｆ・・・（１）と表される。ここで、開口絞り６１の径を２ｗとし、コ
リメートレンズ３の焦点距離をｆとした。また、コリメ
ートレンズ３と試料表面４ａとは、近接した位置に配置
されているものとする。式（１）から、欠陥の高さｘお
よび大きさｌを用いてθを除去すると、ｘ＝ｗｌ／２ｆとなる。したがって、微小な領域においては、 Δｘ＝Δｗ・Δｌ／２ｆ・・・（２）となる。

【００２７】一方、コリメートレンズ３の開口数をＮＡ
とし、解像力をＮとすると、その分解能（解像力）ψ
は、 ψ＝１／Ｎ＝１．２２λ／２ｎＮＡ・・・（３）と表される。ただし、屈折率をｎとし、検査光波長をλ
とした。ここで、θは微小角であるからψはほぼΔｌと
みなせることから、欠陥の微小な高さはΔｘ、式（２）
（３）から、 Δｘ＝η・（１．２２λ／４ｆＮＡ）・Δｗ・・・（４）と表すことができる。ただし、ｎ＝１とし、照明分布誤
差をηとした。ここで、開口絞り６１の径をφと書き改
めると、 Δｘ＝η・（１．２２λ／８ｆＮＡ）・Δφ・・・（５）となる。

【００２８】図３に、上記の式（５）を用いたシミュレ
ーション結果の表を示す。シミュレーションでは、以下
の３条件で、絞り径Δφを変化させつつ欠陥の微小高さ
Δｘ、すなわち検出限界の高さ（単位はオングストロー
ム）を計算した。条件１では、コリメートレンズ３の直
径を１００ｍｍ、その焦点距離ｆを６４０ｍｍとした。
条件２では、コリメートレンズ３の直径を１５２ｍｍ、
その焦点距離ｆを１３６８ｍｍとした。条件３では、コ
リメートレンズ３の直径を２０３ｍｍ、その焦点距離ｆ
を１６２４ｍｍとした。なお、全ての条件に共通して、
検査光波長λを５５０ｎｍ、照明分布誤差ηを１／２
（５０％）とした。

【００２９】表に示すように、絞り径を小さくすればこ
れに比例して検出限界高さが低くなることが分かる。ま
た、コリメートレンズ３の口径を大きくすればこれに反
比例して検出限界高さが低くなることが分かる。

【００３０】実施例の検査装置を用いた実際の実験で
は、絞り径Δφが４〜５ｍｍの範囲で、シミュレーショ
ンの結果を反映した検出が可能であることが確かめられ
た。

【００３１】以上、本発明を具体的実施例に即して説明
したが、本発明は、かかる実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能で
あることはいうまでもない。

【００３２】例えば、光源装置２と検出装置６との位置
関係は置き換えることができる。すなわち、光源装置２
からの照射光を、ウェッジタイプのハーフミラー５で偏
向してコリメートレンズ３に導き、試料表面４ａで反射
されてコリメートレンズ３によって集束される反射光
を、ウェッジタイプのハーフミラー５を透過させた後、
開口絞り６１を備える検出装置６に導く構成としてもよ
い。

【００３３】また、上記実施例の検査装置では、ハーフ
ミラー５を光源装置２とコリメートレンズ３との間に配
置する場合について説明したが、ハーフミラー５をコリ
メートレンズ３と試料４との間に配置することもでき
る。この場合、ハーフミラー５で偏向された反射光を検
出装置６中の開口絞り６１の位置に集束させる別のコリ
メートレンズが必要となる。

【００３４】さらに、上記実施例の検査装置では、光源
装置２の発光源としてハロゲンランプ２１を用いる場合
について説明したが、発光源としてキセノンランプなど
を用いることもできる。発光源として何を用いるかは、
検査対象物（試料４）の性質によって決定される。例え
ば、半導体ウェーハなどのように反射率の比較的高いも
のを検査する場合には、ハロゲンランプまたはキセノン
ランプのいずれを用いることとしても良いが、ガラス基
板のように反射率の比較的低いものを検査する場合に
は、輝度の大きいキセノンランプを用いることが好まし
い。したがって、検査対象物の性質によって発光源を適
宜変更できるような構成にしておいてもよい。

【００３５】さらに、上記実施例の検査装置では、光源
装置２にコンデンサレンズ２４を組み込んだ場合につい
て説明したが、コンデンサレンズ２４を除いた構成とす
ることもできる。この場合、楕円リフレクタ２６の一方
の焦点にハロゲンランプ２１が設置され、楕円リフレク
タ２６の他方の焦点にピンホール２５が設置される。そ
の結果、楕円の性質から楕円リフレクタ２６で反射され
た光はピンホール２５の所で集束され、この集束点に点
光源を置いたのと同じ状態となる。なお、楕円リフレク
タ２６の代わりにパラボラリフレクタを用いても良い。
この場合には、パラボラリフレクタを出た光はその光軸
に平行に進むので、コリメートレンズを別途設け、この
コリメートレンズによりピンホールの所に集束するよう
にすれば良い。

【００３６】さらに、図４に示すように、ロッドレンズ
１２４、２２４とライトガイドファイバ３２４とを用い
て光源装置２を構成することもできる。この場合、楕円
リフレクタ２６の一方の焦点にハロゲンランプ２１が設
置され、楕円リフレクタ２６の他方の焦点にロッドレン
ズ１２４の端面が配置される。ハロゲンランプ２１から
の出射光は、ロッドレンズ１２４を介してライトガイド
ファイバ３２４に結合され、ライトガイドファイバ３２
４中を伝送してその他端のロッドレンズ２２４に結合さ
れる。ロッドレンズ２２４からの出射光は、点光源とな
るべき絞り１２５の開口に集光される。絞り１２５の開
口からの照射光の広がり角βは、コリメートレンズ３の
レンズ画角に合わせる必要があるが、これは、ロッドレ
ンズ２２４と絞り１２５との間隔を調整することによっ
て行う。

【００３７】さらに、ロッドレンズ１２４、２２４を用
いないで、ライトガイドファイバ３２４のコアと同じ硝
材を円形断面のロッド状に固めた光導波ロッド棒を用い
ることもできる。この光導波ロッド棒をライトガイドフ
ァイバ３２４の入出射端に配置することにより、ハロゲ
ンランプ２１からの出射光をライトガイドファイバ３２
４に結合することができるとともに、ライトガイドファ
イバ３２４を伝送した後に絞り１２５の開口を通過した
照射光を十分大きな広がり角で発散させることができ
る。

【００３８】さらに、図５に示すように、図４のロッド
レンズ２２４を円錐ミラー４２４に置き換えた構成も可
能である。この場合、ライトガイドファイバ３２４から
の出射光は、円錐ミラー４２４によって絞り１２５の開
口に集光される。円錐ミラー４２４の開き角γは、戻り
光を防止するため、ライトガイドファイバ３２４から出
射する光の画角に基づいて決定される。実際には、円錐
ミラー４２４の開き角γを９°前後とすることになる。

【００３９】さらに、上記以外の光源装置２として、ロ
ッドレンズ２２４を用いないで、ライトガイドファイバ
３２４の出射端側からコリメートレンズ３に直接照射す
るタイプのものも使用可能である。

【００４０】さらに、上記実施例の検査装置では、点光
源形成のためにピンホール２５を用いたが、これをスリ
ットとすることもできる。この場合、光源からの照射光
の出射角度を広くとることができる。

【００４１】さらに、上記実施例の検査装置では、波長
選択フィルタ２７として干渉フィルタを用いる場合につ
いて説明したが、波長選択フィルタ２７として例えば色
ガラスフィルタを用いることもできる。また、波長選択
フィルタ２７は不可欠の要素ではなく、その設置場所は
ハーフミラー５の下側であってもよい。

【００４２】さらに、上記実施例の検査装置では、波長
選択フィルタ２７のみを用いる場合について説明した
が、波長選択フィルタ２７とともに、或いは波長選択フ
ィルタ２７の代わりに、ＮＤフィルタを設置してもよ
い。ＮＤフィルタは入射光の分光特性を変化させずに減
光する目的で使用されるものである。この場合の減光
は、例えば試料表面４ａのうねりなどの検出において必
要となる。うねりなどなだらかな表面の形状変化の場合
には、光の正反射成分が極めて多くなることから試料表
面４ａの輝度が高過ぎて、減光しないと反射像全体が明
るくなり過ぎ観測しにくくなるからである。なおこの場
合、ハロゲンランプ２１を輝度の小さいものに代えても
よいが、ＮＤフィルタを用いる方が作業が簡単である。

【００４３】さらに、上記実施例の検査装置では、コリ
メートレンズ３としてアポクロマートレンズを用いる場
合について説明したが、コリメートレンズ３としてアク
ロマートレンズを用いることもできる。もっとも、狭帯
域の単色光を用いて検査する場合、色消しは必ずしも要
しない。ただし、コリメートレンズ３は、光のロスを可
及的に防止するため収差の小さいものを使用することが
好ましい。

【００４４】さらに、上記実施例の検査装置では、コリ
メートレンズ３の口径及び焦点距離を３種に限定した
が、これに限定されるものではなく、検査装置の用途に
応じて各種口径及び焦点距離のコリメートレンズ３を用
いることができる。ただし、半導体ウェーハなどの表面
に形成された指標等を検出する用途では、一般にＦ４〜
Ｆ１５の範囲で用いることが好ましい。

【００４５】さらに、上記実施例の検査装置では、平板
状の試料４を検査する場合を説明したが、円柱などの表
面検査の場合にはシリンドリカルレンズを用いて、ま
た、球体などの表面検査の場合には平凸レンズを用い
て、試料表面に法線方向から光を照射するようにすれば
良い。また、場合によっては、平板状の試料４のときで
もシリンドリカルレンズを用い、ある方向の凹凸状態を
強調させて観測するようにすることも可能である。

【００４６】さらに、上記実施例の検査装置では、ウェ
ッジタイプのハーフミラー５として平板ビームスプリッ
タを用いる場合を説明したが、平板状或いは薄膜状の各
種ハーフミラーを用いることができる。例えば、ハーフ
ミラー５として、ペリクルミラーを用いることもでき
る。

【００４７】さらに、ハーフミラー５とカメラレンズ６
２中の開口絞り６１との間に格子状フィルタを設けるこ
とができる。この格子状フィルタは縞格子状の溝が形成
されたものであって、光を回折する働きをする。この格
子状フィルタによって比較的大きな散乱角をもって散乱
された光が開口絞り６１の開口に導かれることになる。
同様の目的を達成するため、格子状フィルタを用いず
に、開口絞り６１および必要ならばＣＣＤ６４を光軸に
対して偏心させるようにしてもよい。

【００４８】さらに、ハーフミラー５とカメラレンズ６
２との間に、図６に示したような周辺透過型フィルタ１
６２を設けることができる。この周辺透過型フィルタ１
６２は、中央にＮＤ部１６２ａを備え、周辺に透過部１
６２ｂを備える。カメラレンズ６２に入射する光の中に
は、試料４からの反射光のみならず、コリメートレンズ
３上面の反射などで形成された光点が含まれる場合があ
るが、かかるＮＤ部１６２ａによってこのような光点を
消すことができる。

【００４９】さらに、上記実施例の検査装置では、４１
万画素のＣＣＤ６４で観測するものとしたが、スクリー
ンやカメラあるいは肉眼で観測するような光学系として
もよい。さらに、ＣＣＤ６４のかわりにフォトマルなど
の光電管を用いてもよい。

【００５０】さらに、ＣＣＤ６４から入力したビデオ信
号に含まれる映像信号（原映像信号）を微分し、得られ
た微分信号と原映像信号とを加算して新たな映像信号と
するなどの微分処理によって、微弱なコントラスト差を
強調して映像表示することができる。さらに、加算され
た新たな映像信号の輝度を任意に設定可能な輝度調整回
路を設けることもできる。この輝度調整により、例えば
凹凸部等の輪郭部分の内側の状態や輪郭部分自体を観察
する場合、映像を見易い輝度で観察することができるこ
ととなる。

【００５１】さらに、上記実施例の検査装置では、開口
絞り６１としてアイリス絞りを用いたが、固定的な円形
開口部が設けられた開口絞りを設け、この開口絞りを光
軸方向に移動させるようにして使用するようにしてもよ
い。

【００５２】さらに、上記実施例の検査装置では、後像
空間焦平面対応する位置に開口絞り６１を設けたが、そ
の設置位置は後像空間焦平面に対応する位置の近傍であ
ればよい。

【００５３】さらに、上記実施例の検査装置では、ズー
ムタイプのカメラレンズ６２を使用する場合について説
明したが、かわりに固定焦点レンズを用いることもでき
る。例えば、市販の一眼レフ用カメラレンズの使用が可
能である。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、試料表面からの反射光
のうち、入射方向と逆方向に反射される戻り光は、光学
素子の後像空間焦平面に対応する位置またはその近傍に
配設された開口絞りを通過し、それ以外の方向に反射さ
れる散乱光は、この開口絞りによってそのほとんどが遮
断される。したがって、開口絞りの後方には、試料表面
からの反射光のうちの戻り光よって２次元的な明暗パタ
ーンが形成される。この明暗パターンは、試料表面の凹
凸、反射率等の状態を反映しており、この明暗パターン
の測定により試料表面の２次元的状態を一時に観測する
ことができる。この場合、試料にピントを合わせて観測
できる上、開口絞りによって散乱光のほとんどが除去で
きるため、得られる明暗パターンの鮮明度が著しく向上
されることになる。さらに、ハーフミラーの２平面間に
所定の微小角が設けられているので、ハーフミラーの２
平面の一方で形成される不要なゴースト光の光路を開口
絞り側の光軸から十分に外すことができ、開口絞りの後
方に形成された明暗パターンからゴースト光を除去する
ことができる。この結果、試料表面の状態が実時間でし
かも正確に観測できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の検査装置の概略構成図である。

【図２】実施例の検査装置によって観測される被検面の
断面モデルを示す図である。

【図３】図２のモデルを用いたシュミレーショ
ン結果を示す図表である。

【図４】図１の光源装置２の変形例を示した図である。

【図５】図１の光源装置２の別の変形例を示した図であ
る。

【図６】図１の検出装置６の変形例を示した図である。

【符号の説明】

２光源３光学素子４ａ試料表面５ハーフミラー６１開口絞り

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの照射光を平行光にして試料表
面にその法線方向から照射するとともに、前記試料表面
から戻ってきた反射光を集束する光学素子と、所定の微
小角をなす２平面を有し、前記試料表面からの前記反射
光を照射光の光路から分岐するハーフミラーと、前記ハ
ーフミラーの後段で、且つ前記光学素子の後像空間焦平
面に対応する位置またはその近傍に配設された開口絞り
とを備えることを特徴とする検査装置。