JPH01143904A - Thin film inspecting device - Google Patents

Thin film inspecting device

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JPH01143904A
JPH01143904A JP30262487A JP30262487A JPH01143904A JP H01143904 A JPH01143904 A JP H01143904A JP 30262487 A JP30262487 A JP 30262487A JP 30262487 A JP30262487 A JP 30262487A JP H01143904 A JPH01143904 A JP H01143904A
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JP
Japan
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light
inspected
wafer
thin film
intensity
Prior art date
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Pending
Application number
JP30262487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sachihiro Sugiyama
祥弘 杉山
Yukihiro Goto
幸博 後藤
Akira Ono
明 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP30262487A priority Critical patent/JPH01143904A/en
Publication of JPH01143904A publication Critical patent/JPH01143904A/en
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Abstract

PURPOSE:To uniformize the angles of incidence on and reflection from a body to be inspected and to perform thin-film inspection with high accuracy by generating light emitted by a light source to uniform intensity, and converging and guiding only the parallel component of the reflected light from the body to be inspected. CONSTITUTION:The light emitted by the light source 10 is diffused uniformly by a diffusion plate 13 and reflected by a half-mirror 14 to illuminate the surface of a wafer 1 vertically. The reflected light from the wafer 1 passes through a mirror 14 and only parallel light on the wafer 1 is converged by a condenser lens 15. Then only single-wavelength light is selected through an interference filter 16 and electrode into an image pickup device 17. Then the light intensity is detected as to respective parts of the wafer 1 from the picked-up image data to measure the thickness, etc., of a film. Thus, the angle of the light incident on the wafer 1 is equal at the respective parts and the light propagation distance in the thin film becomes equal, so the same interference conditions are set at the respective parts. A thin film of resist formed on the wafer 1 is inspected with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体ウェハ表面に形成されるレジスト等の
薄膜を検査するに好適な薄膜検査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a thin film inspection apparatus suitable for inspecting a thin film such as a resist formed on the surface of a semiconductor wafer.

(従来の技術) 半導体ウェハに形成されるレジストの検査は、通常斜光
検査と称する方法で行われており、この検査は作業員が
半導体ウェハをバキュームピンセットで吸着してタング
ステンランプの照明下に運び、このときの半導体ウェハ
の反射光を目視で監視することによって行なっている。
(Prior Art) Inspection of resist formed on semiconductor wafers is usually performed by a method called oblique light inspection, in which a worker picks up the semiconductor wafer with vacuum tweezers and carries it under the illumination of a tungsten lamp. This is done by visually monitoring the reflected light from the semiconductor wafer at this time.

そして、このときの検査方法としては半導体ウェハに照
射する光の波長を単一とし、その反射光から膜厚を測定
することが行われるなど、各種方法が行なわれている。
Various methods are used for this inspection, such as irradiating the semiconductor wafer with a single wavelength of light and measuring the film thickness from the reflected light.

!J7図はこのような薄膜検査装置の一例を示す構成図
であって、被検査物である半導体ウェハ(以下、ウェハ
と省略する)1に対して所定角度で光源2から放射され
た光が照射されている。このウェハ1で反射された光は
干渉フィルタ3を通して単一波長の光のみを通過させて
撮像装置4に入射させるようになっている。しかして、
膜厚をn1定する検査であれば、この膜厚が異なれば撮
像装置4で捕えられた光強度が異なることから、この光
強度から膜厚の検査が行われる。
! Figure J7 is a configuration diagram showing an example of such a thin film inspection apparatus, in which a semiconductor wafer (hereinafter abbreviated as wafer) 1, which is an object to be inspected, is irradiated with light emitted from a light source 2 at a predetermined angle. has been done. The light reflected by the wafer 1 passes through an interference filter 3, allowing only light of a single wavelength to pass through and enter the imaging device 4. However,
If the test is to determine the film thickness n1, the light intensity captured by the imaging device 4 will be different if the film thickness is different, so the film thickness is tested based on this light intensity.

ところが、光源2からウェハ1に照射される光の角度は
一様でなく各方向から照射されており、このため薄膜が
一様に同一厚みで形成されていても異なった厚みとして
検出されてしまう。例えば、A及びB部分における光の
入射角度を見てみると、A部分では第8図(a)に示す
ように比較的大きな角度θaで入射する光を有し、又B
部分ではこの角度θaよりも小さい入射角度θbで入射
する光を有している。このように入射角度が異なると薄
膜1a内部での光伝播距離が異なり、従って薄膜表面と
下面との干渉が異なり、単一波長における光強度が異な
ってくる。このため、薄膜1aの厚さが一様であっても
ウェハ1の各部分において異なった厚みとして検出され
てしまう。
However, the angle of the light irradiated from the light source 2 to the wafer 1 is not uniform and is irradiated from various directions, so even if the thin film is uniformly formed with the same thickness, it will be detected as having a different thickness. . For example, looking at the incident angles of light in parts A and B, part A has light incident at a relatively large angle θa as shown in FIG. 8(a), and part B
Some portions have light incident at an incident angle θb smaller than this angle θa. When the incident angles are different in this way, the light propagation distance within the thin film 1a is different, and therefore the interference between the thin film surface and the lower surface is different, and the light intensity at a single wavelength is different. Therefore, even if the thickness of the thin film 1a is uniform, each portion of the wafer 1 will be detected as having a different thickness.

(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の技術では各部分によって例えば膜厚
を異なって検出してしまい精度高く薄膜を検査できるも
のでなかった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional technology, for example, the film thickness is detected differently depending on each part, making it impossible to inspect thin films with high accuracy.

そこで本発明は、被検査物への入射角度及び反射角度を
均一化して精度高く薄膜を検査できる薄膜検査装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film inspection apparatus that can inspect thin films with high accuracy by uniformizing the angle of incidence and the angle of reflection on an object to be inspected.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、光源から放射された光を被検査物に照射しそ
の反射光を受光して光強度の異なることから被検査物に
形成された薄膜の検査を行なう薄膜検査装置において、
光源から放射された光の強度を均一にする光強度均一光
学系と、被検査物からの反射光の平行成分のみを集光し
て単一波長を干渉させる干渉フィルタを通して撮像装置
に導く集光光学系とを備えて上記目的を達成しようとす
る薄膜検査装置である。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention irradiates the object to be inspected with light emitted from a light source, receives the reflected light, and forms a shape on the object due to the difference in light intensity. In a thin film inspection device that inspects a thin film that has been
A light intensity uniform optical system that uniformizes the intensity of the light emitted from the light source, and a light focusing system that focuses only the parallel component of the reflected light from the object to be inspected and guides it to the imaging device through an interference filter that interferes with a single wavelength. This thin film inspection apparatus is equipped with an optical system to achieve the above object.

(作用) このような手段を備えたことにより、光源から放射され
た光は光強度均一光学系によって均一強度の光に形成さ
れて被検査物に照射され、この被検査物からの反射光の
平行成分のみが集光光学系の干渉フィルタを通して集光
されて撮像装置に導かれる。
(Function) By providing such a means, the light emitted from the light source is formed into uniform intensity light by the light intensity uniform optical system and is irradiated onto the inspection object, and the reflected light from the inspection object is Only the parallel component is focused through the interference filter of the focusing optical system and guided to the imaging device.

(実施例) 以下、本発明の第1実施例について第1図に示す構成図
を参照して説明する。同図において10は光源であって
、ランプ11を多数平面状の支持板12に羅列固定した
ものとなっている。この光源10の前方には光強度均一
光学系を構成する拡散板13が配置されるとともにウェ
ハ1の上方にハーフミラ−14が配置されている。従っ
て、光源10から放射された光は拡散板13によって均
一強度の光に形成され、さらにハーフミラ−14によっ
てこの光をウェハ1に向かって反射させるとともにウェ
ハ1からの反射光を通過させて集光光学系としての集光
レンズ15へ伝播させるものとなっている。そして、こ
の集光レンズ15の光軸上に干渉フィルタ16が配置さ
れ、さらに撮像装置17が配置されている。
(Example) Hereinafter, a first example of the present invention will be described with reference to the configuration diagram shown in FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes a light source, in which a large number of lamps 11 are arranged and fixed on a planar support plate 12. In front of this light source 10, a diffusion plate 13 constituting a uniform light intensity optical system is arranged, and above the wafer 1, a half mirror 14 is arranged. Therefore, the light emitted from the light source 10 is formed into light of uniform intensity by the diffuser plate 13, and further reflected by the half mirror 14 toward the wafer 1, and the reflected light from the wafer 1 is passed through and condensed. The light is propagated to a condensing lens 15 as an optical system. An interference filter 16 is arranged on the optical axis of this condensing lens 15, and an imaging device 17 is further arranged.

しかして、このような構成であれば、光源1゜から放射
された光は拡散板13によって拡散均一化されてハーフ
ミラ−14に送られ、このハーフミラ−14で反射され
てウェハ1の面に対して垂直方向に照射される。そうし
て、ウェハ1からの反射光はハーフミラ−14を通過し
て集光レンズ15に伝達し、この集光レンズ15でウェ
ハ1上での平行光のみ集光され干渉フィルター16を通
過することによって単一波長の光のみ選択されて撮像装
置17に入射する。この後、撮像装置17の撮像によっ
て得られる画像データからウェハ1の各部分における光
強度が検出されて膜厚等が測定される。
With such a configuration, the light emitted from the light source 1° is diffused and made uniform by the diffuser plate 13, sent to the half mirror 14, reflected by the half mirror 14, and reflected onto the surface of the wafer 1. The beam is irradiated vertically. Then, the reflected light from the wafer 1 passes through the half mirror 14 and is transmitted to the condensing lens 15. Only the parallel light on the wafer 1 is condensed by the condensing lens 15 and passes through the interference filter 16. , only a single wavelength of light is selected and incident on the imaging device 17 . Thereafter, the light intensity at each part of the wafer 1 is detected from the image data obtained by imaging with the imaging device 17, and the film thickness and the like are measured.

このように上記第1実施例においては、拡散板13によ
って均一化されウェハ1に照射し、ウェハ1からの反射
光を集光レンズ15でウェハ1上での平行光のみ集光し
て撮像装置17へ伝達する構成としたので、ウェハ1に
入射する光の角度はウェハ1の各部分において同一角度
となり、そのうえ薄膜内部での光伝播距離が等しくなる
ためウェハ1の各部分において同一の干渉条件にできる
In this way, in the first embodiment, the wafer 1 is uniformly irradiated with light by the diffuser plate 13, and the reflected light from the wafer 1 is focused by the condenser lens 15, so that only the parallel light on the wafer 1 is condensed by the imaging device. 17, the angle of the light incident on the wafer 1 is the same in each part of the wafer 1, and since the light propagation distance inside the thin film is equal, the interference conditions are the same in each part of the wafer 1. Can be done.

従って、ウェハ1に形成されたレジストの薄膜等を高精
度に検査できる。
Therefore, the resist thin film formed on the wafer 1 can be inspected with high precision.

次に第2実施例について第2図及び第3図を参照して説
明する。第2図において20は光強度均一光学系であっ
て、この光学系20は第1図に示す光源10が備えられ
、この光源10から放射される光を強度均一化する拡散
板13と同一のものから構成されている。なお、この光
学系20は他の光学手段によって構成されていてもよい
。又、ウェハ1の反射光路上には集光レンズ21が配置
されている。しかして、このような構成であれば光強度
均一光学系20から放射された光はウェハ1の面に対し
て所定の角度で照射される。そして、ウェハ1からの反
射光は集光レンズ21で集光され干渉フィルター16を
通過して撮像装置17に入射する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a light intensity uniform optical system, and this optical system 20 is equipped with the light source 10 shown in FIG. It is made up of things. Note that this optical system 20 may be configured by other optical means. Further, a condenser lens 21 is arranged on the reflected optical path of the wafer 1. With such a configuration, the light emitted from the uniform light intensity optical system 20 is irradiated onto the surface of the wafer 1 at a predetermined angle. Then, the reflected light from the wafer 1 is condensed by a condenser lens 21, passes through an interference filter 16, and enters an imaging device 17.

ここで、C及びD部分における光の反射作用について説
明するとC部分は第3図(a)に示すように平行光は角
度θCでウェハ1に入射し、一方のD部分においても平
行光は角度θCで入射する。
Here, to explain the light reflection effect in parts C and D, in part C, parallel light enters the wafer 1 at an angle θC as shown in FIG. It is incident at θC.

従って、薄膜1a内での光の伝播距離はウェハ1の各部
分において同一となる。
Therefore, the propagation distance of light within the thin film 1a is the same in each part of the wafer 1.

このように上記第2実施例においては、ウェハ1の面に
対して所定角度で照射した平行光のみを集光レンズ21
で集光して撮像装置17へ入射させる構成としたので、
ウェハ1への平行光の入射角度及び反射角度がウェハ1
の各部分において均一にできる。従って、入射角度の異
なることを無くしてウェハ1の各部分における膜厚を高
精度に検査できる。
In this way, in the second embodiment, only the parallel light irradiated at a predetermined angle to the surface of the wafer 1 is transmitted to the condenser lens 21.
Since the configuration is such that the light is focused and incident on the imaging device 17,
The incident angle and reflection angle of parallel light to wafer 1 are
It can be made uniform in each part. Therefore, the film thickness in each part of the wafer 1 can be inspected with high precision without the difference in incidence angle.

次に第3実施例について第4図を参照して説明する。な
お、この装置は第1図に示す装置の光強度均一光学系を
変更したものとなっている。つまり、光源としてハロゲ
ンランプ30が用いられ、このハロゲンランプ30から
放射される光を第ルンズ31で強度均一化した光に形成
してハーフミラ−14へ伝達するものとなっている。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Note that this device is a modification of the light intensity uniform optical system of the device shown in FIG. That is, the halogen lamp 30 is used as a light source, and the light emitted from the halogen lamp 30 is formed into light whose intensity is made uniform by the first lens 31 and transmitted to the half mirror 14.

しかして、このような構成であってもウェハ1に形成さ
れたレジストの膜厚を精度高く検査できることは言うま
でもない。
It goes without saying that even with this configuration, the thickness of the resist formed on the wafer 1 can be inspected with high accuracy.

次に第4実施例について第5図を参照して説明する。光
源32から放射された光はウェハ1の上方に配置された
ハーフミラ−33で反射されて第2凸レンズ34へ伝達
されるようになっている。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 32 is reflected by a half mirror 33 placed above the wafer 1 and transmitted to the second convex lens 34.

この第2凸レンズ34は強度均一化した光を形成する作
用とウェハ1からの平行な反射光を集光して撮像装置1
7へ伝達する作用とを有するもので、ハーフミラ−33
,干渉フィルター16及び撮像装置17で形成される光
路上に配置されている。
This second convex lens 34 has the function of forming light with uniform intensity and condensing the parallel reflected light from the wafer 1 to the imaging device 1.
7, and has the function of transmitting information to half mirror 33.
, the interference filter 16, and the imaging device 17.

しかして、光源32から放射された光はハーフミラ−3
3で反射して第2凸レンズ34に伝達し、この第2凸レ
ンズ34で平行光に形成されてウェハ1の面に対して垂
直方向に照射される。そして、このウェハ1からの平行
な反射光は同一光路を通って第2凸レンズ34の作用に
よって集光され、かくして干渉フィルタ16を通って撮
像装置17へ伝達する。
Therefore, the light emitted from the light source 32 is transmitted to the half mirror 3.
3 and transmitted to the second convex lens 34, where the light is formed into parallel light and irradiated perpendicularly to the surface of the wafer 1. The parallel reflected light from the wafer 1 passes through the same optical path, is condensed by the action of the second convex lens 34, and is thus transmitted to the imaging device 17 through the interference filter 16.

従って、このような構成であっても平行光がつエバ1の
面上に照射されるので、上記各実施例と同様に高精度に
ウェハ1に形成された膜厚を検査できる。そのうえ、同
実施例では乃レンズの使用枚数を少なくできる。
Therefore, even with such a configuration, since parallel light is irradiated onto the surface of the evaporator 1, the thickness of the film formed on the wafer 1 can be inspected with high precision as in each of the above embodiments. Moreover, in this embodiment, the number of lenses used can be reduced.

次に第5実施例について第6図を参照して説明する。こ
の装置は光強度均一光学系と集光光学系を共用した第3
凸レンズ35を使用したものである。つまり、光源32
から放射された光は第3凸レンズ35によって平行光に
形成されて所定角度でウェハ1の面に照射される。この
ウェハ1からの反射光はjfI3凸レンズ35によって
平行光のみ集光され干渉フィルター16を通過して撮像
装置17に入射する。従って、平行光はウェハ1の各部
分において同一角度で入射することになり、よって高精
度にウェハ1に形成されたレジストの膜厚を測定できる
ことは言うまでもない。
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. 6. This device uses a third optical system that uses both a light intensity uniform optical system and a condensing optical system.
A convex lens 35 is used. In other words, the light source 32
The light emitted from the wafer 1 is formed into parallel light by the third convex lens 35, and is irradiated onto the surface of the wafer 1 at a predetermined angle. The reflected light from the wafer 1 is focused into parallel light only by the jfI3 convex lens 35, passes through the interference filter 16, and enters the imaging device 17. Therefore, the parallel light is incident on each part of the wafer 1 at the same angle, and it goes without saying that the thickness of the resist formed on the wafer 1 can be measured with high accuracy.

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and may be modified without departing from the spirit thereof.

[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、被検査物への入射
角度及び反射角度を均一化して精度高く薄膜を検査でき
る薄膜検査装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a thin film inspection apparatus that can inspect thin films with high precision by making the incident angle and reflection angle on the object to be inspected uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係わる薄膜検査装置の第1実施例を示
す構成図、第2図及び第3図は同装置の第2実施例を説
明するための図、第4図は同装置の第3実施例を示す構
成図、第5図は同装置の第4実施例の構成図、第6図は
同装置の第5実施例を示す図、第7図及び第8゛図は従
来技術を説明するための図である。 1・・・ウェハ、10・・・光源、11・・・ランプ、
13・・・拡散板、14・・・ハーフミラ−115・・
・集光レンズ、16・・・干渉フィルター、17・・・
撮像装置、20・・・光強度均一光学系、21・・・集
光レンズ、30・・・ハロゲンランプ、31・・・第1
凸レンズ、32・・・光源、33・・・ハーフミラ−1
34・・・第2凸レンズ、35・・・第3凸レンズ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 9J3図 第 4vA 第 5 図 j86  凶 第 7 因 E8 (b) 図
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a thin film inspection device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining a second embodiment of the same device, and FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the same device. Fig. 5 is a block diagram showing a fourth embodiment of the same device, Fig. 6 is a block diagram showing a fifth embodiment of the same device, and Figs. 7 and 8 are conventional techniques. FIG. 1... Wafer, 10... Light source, 11... Lamp,
13... Diffusion plate, 14... Half mirror 115...
・Condensing lens, 16... Interference filter, 17...
Imaging device, 20... uniform light intensity optical system, 21... condensing lens, 30... halogen lamp, 31... first
Convex lens, 32... Light source, 33... Half mirror 1
34...Second convex lens, 35...Third convex lens. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 9J3 Figure 4vA Figure 5 j86 Misfortune 7 Cause E8 (b) Figure

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光源から放射された光を被検査物に照射しその反
射光を受光して光強度の異なることから前記被検査物に
形成された薄膜の検査を行なう薄膜検査装置において、
前記光源から放射された光の強度を均一にする光強度均
一光学系と、前記被検査物からの反射光の平行成分のみ
を集光して単一波長を干渉させる干渉フィルタを通して
撮像装置に導く集光光学系とを備えたことを特徴とする
薄膜検査装置。
(1) In a thin film inspection device that irradiates the object to be inspected with light emitted from a light source and receives the reflected light to inspect a thin film formed on the object to be inspected based on the difference in light intensity,
A light intensity uniform optical system that uniformizes the intensity of the light emitted from the light source, and an interference filter that collects only the parallel component of the reflected light from the object to be inspected and interferes with a single wavelength, and guide it to the imaging device. A thin film inspection device characterized by comprising a condensing optical system.
(2)光強度均一光学系は、面光源から放射された光を
拡散板の作用によって均一な強度の光としこの光をハー
フミラーで反射させて被検査物に対して垂直方向に照射
する特許請求の範囲第(1)項記載の薄膜検査装置。
(2) The light intensity uniform optical system is a patented system in which the light emitted from a surface light source is made uniform in intensity by the action of a diffuser plate, and this light is reflected by a half mirror to irradiate the object to be inspected in a vertical direction. A thin film inspection device according to claim (1).
(3)光強度均一光学系は均一な強度の光を被検査物面
に対して所定角度で照射する特許請求の範囲第(1)項
記載の薄膜検査装置。
(3) The thin film inspection apparatus according to claim (1), wherein the light intensity uniform optical system irradiates light of uniform intensity at a predetermined angle onto the surface of the object to be inspected.
(4)光強度均一光学系は、点光源から放射された光を
第1凸レンズを通して均一強度の光としこの光をハーフ
ミラーによって反射させて被検査物に対して垂直方向に
照射する特許請求の範囲第(1)項記載の薄膜検査装置
(4) The light intensity uniform optical system converts light emitted from a point light source into uniform intensity light through a first convex lens, and reflects this light with a half mirror to irradiate the object to be inspected in a vertical direction. A thin film inspection device according to scope (1).
(5)光強度均一光学系は、点光源から放射された光を
被検査物の上方に配置されたハーフミラーによって反射
させて第2凸レンズに導きこの第2凸レンズで均一強度
の光に形成して前記被検査物に対して垂直方向に照射さ
せる特許請求の範囲第(1)項記載の薄膜検査装置。
(5) The light intensity uniform optical system reflects the light emitted from a point light source by a half mirror placed above the object to be inspected, guides it to a second convex lens, and forms it into light of uniform intensity by this second convex lens. 2. The thin film inspection apparatus according to claim 1, wherein the object to be inspected is irradiated with light in a vertical direction.
(6)光強度均一光学系及び集光光学系を第3凸レンズ
で共用しこの凸レンズで光源から放射された光を均一強
度の光に形成して被検査物に照射させかつこの被検査物
からの反射光を集光して撮像装置へ導く特許請求の範囲
第(1)項記載の薄膜検査装置。
(6) The light intensity uniform optical system and the condensing optical system are shared by a third convex lens, and this convex lens forms the light emitted from the light source into light of uniform intensity and irradiates it onto the object to be inspected. A thin film inspection device according to claim 1, wherein the reflected light is condensed and guided to an imaging device.
JP30262487A 1987-11-30 1987-11-30 Thin film inspecting device Pending JPH01143904A (en)

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