JPH01201144A - 散乱光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は散乱光検出装置に関し、例えばディスク原板上
の異物、傷等を検査する欠陥検査装置に適用して好適な
ものである。

〔発明の概要〕

本発明は、被検物体から発生する散乱光を検出する散乱
光検出装置において、被検物体に照射した検出光に基づ
いて得た散乱光を同心反射光学系を介して光検出器に入
射するように構成したことにより、実用上迷光の影響を
受けずに高い精度で散乱光を検出し得る。

〔従来の技術〕

従来、ディスク基板の欠陥検査装置として、第５図に示
す構成の散乱光検出装置１が用いられている。

第５図において、レーザ光源２から射出されるレーザビ
ームＬＡＩは、走査鏡３において反射されて走査レンズ
４によって被検物体としての透明ディスク基板５０表面
に検出光として照射される。

ディスク基板５は紙面に対して垂直な面内を一定速度で
回転し、走査鏡３は矢印ａに示す方向に回動することに
より、レーザビームＬＡＩをディスク基板５の回転中心
位置から半径方向に徐々に移動させて行くようになされ
、かくしてディスク基板５の表面をレーザビームＬＡＩ
が２次元的に走査し得るようになされている。

ディスク基板５を透過した透過光ＬＡ２は、複数例えば
６枚のレンズを組合せてなる集光レンズ６によって光検
出器７の入射面７Ａのほぼ中央領域に集光される（矢印
すで示すレーザビームＬＡ１の全ての走査位置について
）。この実施例の場合、入射面７Ａの中央領域に対向す
るように遮光板８が設けられ、この遮光板８によって集
光レンズ６の瞳を通る透過光ＬＡ２を光検出器７に入射
させないように遮光する。

かくしてディスク基板５に異物、傷等の欠陥がなければ
、ディスク基板５から集光レンズ６に向かう光は実線で
示す透過光ＬＡ２だけになり、これが遮光板８において
遮光されることにより、検出器７には検出すべき光が入
射しないことにより、検出器７からディスク基板５に欠
陥がないことを表す検出信号Ｓ０，１が得られる。

これに対してディスク基ｖｉ５に異物、傷等の欠陥があ
れば、レーザビームＬＡＩがディスク基板５を透過する
際にその一部が当該欠陥によって散乱され、その結果デ
ィスク基板５から集光レンズ６に対して透過光ＬＡの周
囲に破線で示すような散乱光ＬＡ３が生ずる。

この散乱光ＬＡ３は集光レンズ６によって検出器７の入
射面７Ａに向かって集光されて遮光板８の周囲を通って
入射面７Ａに入射する。

この結果検出器７は散乱光ＬＡ３の光エネルギーに相当
する検出信号５ＤＴＩを送出し、かくしてディスク基板
５の欠陥を検出することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが第５図の従来の構成においては、走査レンズ４
、ディスク基板５、集光レンズ６でなる屈折光学系を用
いてなるので各構成部品の表面においてレーザビームＬ
ＡＩ、透過光ＬＡ２の一部が反射し、これが迷光となっ
て散乱光ＬＡ３に混入することを避は得す、そのために
特に微小なごみ等の欠陥に対して良好なＳ／Ｎ比を有す
る検出信号５ｏｒｔを得ることが困難な問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、迷光の影
響をできるだけ受けないような検出信号を得ることがで
きるようにした散乱光検出装置を提案しようとするもの
である。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 かかる問題点を解決するため第１の発明においては、検
出光ビームＬＡＩＩを被検物体１３上に照射し、この被
検物体１３から直接光ＬＡ１３と共に得られる散乱光Ｌ
Ａ１４を検出する散乱光検出装置１０において、同一の
光学軸ＬＯ上に配設された凹面鏡１６と中央部に非反射
領域１７Ａをもつ凸面鏡１７を有する同心反射光学系１
８を具え、直接光ＬＡ１３を凹面鏡１６において反射さ
せて凸面鏡１７の非反射領域１７Ａに入射すると共に、
散乱光ＬＡ１４を凹面＋！１６において反射させて凸面
鏡１７の反射面１７Ｂに入射し、当該反射面１７Ｂの反
射光ＬＡ１５を再度凹面鏡１６において反射させて光検
出器２５に入射するようにする。

また第２の発明においては、第１の発明の構成に加えて
、検出光ビームＬＡＩＩとして走査光ビームを用い、こ
の走査光ビームの走査方向が同心反射光学系１８の光軸
ＬＯを含む面に対してほぼ直交するようにする。

〔作用〕

被検物体１３から射出した直接光ＬＡ１３は凸面鏡１７
の非反射領域１７Ａにおいて反射されないことにより光
検出器２５に到達できないのに対して、散乱光ＬＡ１４
は順次凹面鏡１６、凸面鏡１７、凹面鏡１６において反
射されて光検出器２５に入射される。

かくして反射光学系だけの簡易な構成によって実用上迷
光の影響を受けずに散乱光を検出し得る。

また第２の発明においては、走査光ビームＬＡ１１の走
査軌跡を反射光学系の収差発生の少ない領域に形成する
ことができることにより、散乱光をさらに一段と高精度
に検出し得る。

〔実施例〕

以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、散
乱光検出装置１０においてレーザ光源（図示せず）から
射出された検出光ビームＬＡＩＩは、回動軸１１Ａを中
心にして矢印Ｃの方向に回動する振動＠１１において反
射されてテレセントリック走査レンズ１２を通って被検
物体としてのディスク基板１３の表面に入射される。

ディスク基板１３は回転軸１３Ａの周りを矢印ｄの方向
に回転するのに対して、走査レンズ１２を通ってディス
ク基板１３０表面に照射される検出光ビームＬＡＩＩの
走査軌跡ＳＣＮがディスク基＋Ｎ１３の半径方向に形成
され、これによりディスク基板１３の被検領域を２次元
的に走査し得るようになされている。

ここで走査レンズ１２からディスク基板１３に照射され
る検出光ビームＬＡＩＩの入射方向は、ディスク基板１
３の表面に対して斜めに入射するように設定され、かく
して検出光ビームＬＡＩＩの一部がディスク基板１３の
表面において反射光ＬＡ１２として反射され、残る光成
分がディスク基板１３を直接透過光ＬＡ１３として透過
する。

この実施例の場合反射光ＬＡ１２は光吸収体１４におい
て吸収され、かくして迷光にならないようになされてい
る。

これに対して直接透過光ＬＡ１３はディスク基板１３の
下方に設けられた反射鏡１５において反射されて凹面鏡
１６に入射される。

この凹面鏡１６は中心部に非反射領域１７Ａを有する凸
面！１７と共に同心反射光学系１８を構成している。

同心反射光学系１８は第３図（Ａ）に示すような基本的
構成を有する。すなわち凹面鏡１６の反射面１６Ａ及び
凸面鏡１７の反射面１７Ｂは同一の光学軸ＬＯ上に同心
的に配設され、かつ共通の中心０からそれぞれ半径２Ｒ
及びＲの球面を形成している。このような同心反射光学
系はオフナー型と呼ばれており、例えば特開昭４８−１
２０３９号公報に開示されている。

同心反射光学系１８への入射光の主光線ＬＡ２１　（す
なわち直接透過光ＬＡ’１３は、ディスク基板１３上の
点ＰＯＩを通って光学軸ＬＯとほぼ平行な方向から反射
面１６Ａ上の点Ｐｌに照射され、反射面１６Ａにおいて
折り返し反射され、続いて焦面位置にある凸面鏡１７の
反射面１７Ｂの中心点Ｐ２において折り返し反射され、
さらに反射面１６Ａの点Ｐ３において折り返し反射され
て射出光ＬＡ２２として点ＰＯ１と共通な点ＰＯ２を通
って射出される。

なお実際の散乱光検出装置１０においては、反射面１７
Ｂの中心点Ｐ２を含む中央部に非反射領域１７Ａが形成
されているので中心点Ｐ２で主光線の反射は生じないが
、原理的説明として当該主光線の射出光ＬＡ２２が生じ
たものとして破線で示す。

ここで反射面１６Ａの点Ｐ３における射出光ＬＡ２２の
反射条件は、反射面１６Ａ上の点Ｐ１における入射光の
主光線ＬＡ２１の反射条件に対して光学軸ＬＯを中心と
して対称になるので、反射光ＬＡ２２は光学軸ＬＯとほ
ぼ平行になり、かつ光学軸ＬＯからの距離Ｌｌｌが互い
に等しくなる。

これに対してディスク基十反１３から射出される散乱光
ＬＡ１４のように主光線ＬＡ２１を中心にして周囲に射
出する散乱光としての入射光ＬＡ２３は、入射光の主光
、ｖｌＬＡ２１を中心として凹面鏡１６の反射面１６Ａ
、凸面鏡１７の反射面１７Ｂ、凹面鏡１６の反射面１６
Ａにおいて順次反射されて主光線ＬＡ２２上の点ＰＯ２
に結像する。

この実施例の場合、凹面鏡１６は反射面１６Ａを上方に
向けるようにほぼ水平方向に保持され、この反射面１６
Ａと対向する焦点面位置に凸面鏡１７の反射面１７Ｂが
配設されている。

このように構成すると、検出光ビームＬＡＩＩ及び直接
透過光ＬＡ１３について、凸面鏡１７の反射面は振動鏡
１１と共役になっており、かくして振動鏡１１のスキャ
ン動作によってレーザビームＬＡＩＩが走査軌跡ＳＣＮ
上を移動した時、直接透過光ＬＡ１３が常に凸面鏡１７
のほぼ中央位置に結像する。

この実施例の場合凸面鏡１７のほぼ中央位置には、開口
でなる非反射領域１７Ａが穿設され、これにより凹面鏡
１６において反射された直接透過光ＬＡ１３が非反射領
域１７Ａを通って光吸収体１９に入射することにより、
迷光を生じさせない状態で吸収される。

このようにしてディスク基板１３に欠陥がない場合には
、レーザビームしＡ１１のうちディスク基板１３を透過
した直接透過光ＬＡ１３が凸面鏡１７の反射領域１７Ｂ
で反射されることなく開口でなる非反射領域１７Ａを通
って光吸収体１９に吸収される。

これに対してディスク基板１３にごみ、傷等の欠陥があ
ると、ディスク基板１３を透過した光の一部が当該欠陥
によって散乱されることにより、直接透過光ＬＡ１３の
周囲に散乱光ＬＡ１４が生じ、これが反射鏡１５、凹面
鏡１６において順次反射されて凸面鏡１７の反射面１７
Ｂに入射する。

ここで凸面鏡１７に入射した散乱光ＬＡ１４は直接透過
光ＬＡ１３の周囲に光路をもつことにより、非反射領域
１７Ａの周囲にある反射面１７Ｂにおいて反射される。

この反射光ＬＡ１４は再度凹面鏡１６Ａにおいて反射さ
れて水平方向に折り曲げられた後スリット２２を通って
反射鏡２３に入射し、この反射鏡２３によって垂直方向
下方に折り曲げられた後凹面鏡２４において反射されて
光検出器２５に入射される。

ここで光検出器２５の受光面２５Ａは凹面鏡２４の焦点
面に配設されていることにより、振動鏡１１に対して共
役になっている。これにより同様にして振動鏡１１に対
して共役になっている凸面鏡１７の反射面１７Ｂにおい
て反射された反射光ＬＡ１４が受光面２５Ａに集光し、
かくして光検出器２５から反射光ＬＡ１５（従って散乱
光ＬＡ１４）の光量に対応する検出信号ＳＩ、１□を得
ることができる。

従って第１図及び第２図の構成によれば、被検物体とし
てのディスク基板工３にごみ、傷等の欠陥があれば、こ
の欠陥に基づいて散乱光ＬＡ１４が生じ、この散乱光Ｌ
Ａ１４に基づいて光検出器２５の受光面２５Ａ上に当該
散乱光による像が形成されることにより、光検出器２５
から欠陥があったことを表す検出信号ＳＤＴ□を得るこ
とができる。

これに対してディスク基板１３に欠陥がなければ、散乱
光ＬＡ１４が発生しないことにより光検出器２５の受光
面２５Ａに入射する反射光ＬＡＩ５が凸面鏡１７から得
られなくなり、かくして検出信号ＳＯＴ□は欠陥がない
状態を表すことになる。

この実施例の場合、光検出器２５は第４図に示すように
、３つの円形光電検出素子３１．３２．３３をその中心
を正三角形の頂点位置に配設したと同様の構成を有し、
これにより欠陥の種別を判定し得るようになされている
。

すなわちディスク基板１３上に微細なごみが付着した場
合、散乱光ＬＡ１４が比較的等方的に発生する傾向にあ
る。その結果光検出器２５の受光面２５Ａには第４図（
Ａンに示すようにほぼ円形の散乱光の像３４Ａが形成さ
れる。かくして３つの光電検出素子３１〜３３からほぼ
同一レベルの検出信号が得られ、これによりディスク基
板１３に生じた欠陥はごみであることを判別し得る。

これに対してディスク基板１３に傷が生じた場合、散乱
光ＬＡ１４は等方的に生じることなく方向性が強くなる
傾向にある。

その結果光検出器２５の受光面２５Ａには例えば第４図
（Ｂ）又は第４図（Ｃ）に示すように、傷の方向に応じ
て直線的な散乱光の像３４Ｂ又は３４Ｃが形成される。

この結果光電検出素子３１〜３３から得られる検出信号
の信号レベルが不均等になり、かかる不均等な検出信号
に基づいてディスク基板１３上に欠陥が生じていること
、かつその欠陥が傷に基づくものであることを判別し得
る。

かくするにつき、第３図（Ａ）について上述したように
ディスク基板１３上の点ＰＯＩに対して同心反射光学系
１８の光学軸ＬＯと垂直な面に対して直角に主光線とな
る入射光ＬＡ２１（すなわち直接透過光ＬＡ１３）が入
射したとき、当該入射点ＰＯ１と共役な点ＰＯ２にスリ
ット２２を形成するようにすれば、同心反射光学系１８
によって倍率が１で、球面収差、コマ収差、歪曲収差を
実用上無視し得るような射出光ＬＡ２２及びＬＡ２４を
得ることができる。

因に第３図（Ａ）のように構成すれば、点ＰＯ１及びＰ
Ｏ２を中心として所定の幅ＬＲＸの領域において実用上
球面収差、コマ収差、歪曲収差を無視し得る程度に小さ
くし得、か（して第３図（Ｂ）に示すように、光学軸Ｌ
Ｏを中心として半径ＬＲの位置に幅ＬＩＩＸの環状の収
差補正領域３１を形成し得ることを意味し、この収差補
正領域３１内に走査軌跡ＳＣＮ　（第１図）を設定すれ
ば、実用上倍率が１で、しかも球面収差、コマ収差、歪
曲収差がない簡易な構成の反射光学系を得ることができ
る。

実際上第１図及び第２図の構成においては、テレセント
リック走査レンズ１２は、点ＰＯＩにおいて同心反射光
学系１８の光学軸ＬＯとほぼ平行な方向にレーザビーム
ＬＡＩＩを入射するように走査する。

第１図及び第２図の構成によれば、迷光の影響を受ける
ことなく散乱光の検出をし得る。

因に同心反射光学系１８以後の検出光学系は、屈折光学
系を用いていないので、表面反射による迷光を発生させ
ないようにし得ると共に、スリット２２のような簡易な
構成の絞りを用いることができる。

かくして全体として簡易な構成によって高い精度で散乱
光の検出をし得る散乱光検出装置を実現し得る。

このようにするにつき、被検物体となるディスク基板１
３に対して斜めの方向から検出光ビームＬＡＩＩを入射
するようにしたことにより、ディスク基板１３以後の光
学系に検出光ビームＬＡＩｌに基づく迷光を透過させな
いようにできる。

なお、上記の実施例においては、反射光学系１６．１７
を被検物体としてのディスク基板１３に対して、光源と
反対側に配置し、ディスク基板１３を透過する光を検出
する構成としたが、これに限らず光源と反射光学系１６
．１７とをディスク基板１３に対して同じ側に配置して
ディスク基板１３からの反射光を検出する構成とするこ
ともできる。

この場合、上記実施例における直接透過光を直接反射光
と読み変えればよく、同様に高精度の検出を行なうこと
が可能になる。この明細書においては直接透過光及び直
属射光を直接光と呼ぶ。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、実用上極めて簡易な構成
によって迷光の影響を有効に抑制することにより、高い
精度で散乱光の検出をし得る散乱光検出装置を容易に実
現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による散乱光検出装置の一実施例を示す
斜視図、第２図はその光路の説明に供する路線的側面図
、第３図は第１図の同心反射光学系１８の基本構成の説
明に供する路線図、第４図は第１図の光検出器２５の詳
細構成を示す路線図、第５図は従来の散乱光検出装置を
示す光路図である。 １１・・・・・・振動鏡、１２・・・・・・テレセント
リック走査レンズ、１３・・・・・・ディスク基板、１
４．１９・・・・・・光吸収体、１５．２１．２３・・
・・・・反射鏡、１６．２４・・・・・・凹面鏡、１７
・・・・・・凸面鏡、１８・・・・・・同心反射光学系
、２２・・・・・・スリット、２５・・・・・・光検出
器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出光ビームを被検物体上に照射し、上記被検物
   体からの直接光と共に得られる散乱光を検出する散乱光
   検出装置において、 同一の光学軸上に配設された凹面鏡と中央部に非反射領
   域をもつ凸面鏡とを有する同心反射光学系を具え、 上記直接光を上記凹面鏡において反射させて上記凸面鏡
   の上記非反射領域に入射すると共に、上記散乱光を上記
   凹面鏡において反射させて上記凸面鏡の反射面に入射し
   、当該反射面の反射光を再度上記凹面鏡において反射さ
   せて光検出器に入射する ことを特徴とする散乱光検出装置。
2. （２）走査光ビームを被検物体に照射し、上記被検物体
   からの直接光と共に得られる散乱光を検出する散乱光検
   出装置において、 同一の光学軸上に配設された凹面鏡と中央部に非反射領
   域をもつ凸面鏡とを有する同心反射光学系を具え、 上記直接光を上記凹面鏡において反射させて上記凸面鏡
   の上記非反射領域に入射すると共に、上記散乱光を上記
   凹面鏡において反射させて上記凸面鏡の反射面に入射し
   、当該反射面の反射光を再度上記凹面鏡において反射さ
   せて光検出器に入射し、 上記走査光ビームの走査軌跡が上記同心反射光学系の上
   記光学軸を含む面に対してほぼ直交することを特徴とす
   る散乱光検出装置。