JPH05107033A - 平板状物体の寸法および欠陥計測装置 - Google Patents

平板状物体の寸法および欠陥計測装置

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JPH05107033A
JPH05107033A JP27137591A JP27137591A JPH05107033A JP H05107033 A JPH05107033 A JP H05107033A JP 27137591 A JP27137591 A JP 27137591A JP 27137591 A JP27137591 A JP 27137591A JP H05107033 A JPH05107033 A JP H05107033A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度な平板状物体の寸法および欠陥計測装
置を提供する。 【構成】 第1の光学系で走査された2本の光ビームは
テレセントリックF・θレンズで平行ビームとされ、同
一光軸において平板状物体に反対方向から入射される。
このため、双方から入射された光ビームの通過光と反射
光は、再びテレセントリックF・θレンズを通って集束
され、一対のビームスプリッタを介して検出手段に入射
される。このため、検出手段の出力信号は平板状物体の
表裏の面状態と開孔の有無を示すことになるので、この
出力信号を処理することで寸法および欠陥等が計測され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は平板状物体の寸法および
欠陥計測装置に係り、例えば半導体デバイスの製造に用
いられるリードフレームの検査に適用される。
【0002】
【従来の技術】平板状(シート状)物体の検査システム
として、フライングスポット方式の走査・検出系が知ら
れ、例えば図5のように構成されている。図示の通り、
レーザ光源(レーザ発振器及びコリメータ)からのレー
ザビームはポリゴンミラー(回転鏡)で反射されて走査
され、平面鏡および円筒鏡で反射された後に、試料であ
る鋼帯(ストリップ)に入射される。そして、鋼帯で反
射された光は複数の光電子増倍管で検出され、鋼帯表面
の欠陥情報が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、例えばリードフレームの様に多数の開孔
を有する平板状物体では、開孔部で反射光が得られない
ため、検査するのが容易でなかった。また、上記従来技
術では試料の片面しか検査できない問題があり、更に複
数の光電子増倍管が必要でシステムが高価になる欠点が
あった。本発明は、かかる従来技術の欠点を克服するこ
とを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る平板状物体
の寸法および欠陥計測装置は、所定のビーム径とされた
2本の光ビームを、回転するポリゴンスキャナミラーで
反射させることにより、扇状にそれぞれの光ビームを走
査する第1光学系と、扇状に走査された2本の光ビーム
をそれぞれ平行に走査された2本の光ビームとする一対
のテレセントリックF・θレンズ系を含み、計測すべき
平板状物体の表裏の両面に対して2本の光ビームを同一
光軸で照射する第2光学系と、ポリゴンスキャナミラー
と一対のテレセントリックF・θレンズ系の間にそれぞ
れ配設され、平板状物体に表面から入射した光ビームの
通過光および裏面から入射した光ビームの反射光と、平
板状物体に裏面から入射した光ビームの通過光および表
面から入射した光ビームの反射光とを、それぞれ反射す
る一対のビームスプリッタと、一対のビームスプリッタ
の反射光をそれぞれ受光する受光手段とを備え、受光手
段の出力にもとづいて平板状物体の寸法および欠陥を計
測するようにしたことを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明の構成によれば、第1の光学系で走査さ
れた2本の光ビームはテレセントリックF・θレンズで
平行ビームとされ、同一光軸において平板状物体に反対
方向から入射される。このため、双方から入射された光
ビームの通過光と反射光は、再びテレセントリックF・
θレンズを通って集束され、一対のビームスプリッタを
介して検出手段に入射される。このため、検出手段の出
力信号は平板状物体の表裏の面状態と開孔の有無を示す
ことになるので、この出力信号を処理することで寸法お
よび欠陥等が計測される。
【0006】
【実施例】以下、添付図面により実施例の平板状物体の
寸法および欠陥計測装置を説明する。なお、同一要素に
は同一符号を付すこととして、重複説明を省略する。
【0007】図1は第1実施例の光学系を示す図であ
り、フレキシブル回路基板、液晶用ガラス電極、ビデオ
テープ、IC用リードフレーム等の平板状物体1の検査
に使用される。特徴的な点は、平板状物体1の表面照射
用光学系と裏面照射用光学系が対称に配置されているこ
とであり、表面照射用光学系による光ビームの通過光が
裏面照射用光学系で、反射光が表面照射用光学系を逆方
向に通って一方の検出系に入射され、反対に、裏面照射
用光学系による光ビームの通過光が表面照射用光学系
で、反射光が裏面照射用光学系で逆方向に通って他方の
検出系で検出されていることである。また、後述の第2
実施例と対比すれば、走査用のポリゴンスキャナミラー
2が1個になっている点も特徴的である。
【0008】以下、詳細に説明すると、レーザ光源3か
らのレーザビームはビームエキスパンダ4によって所定
のビーム径とされ、一部はビームスプリッタ51により
反射され、透過した残りはミラー61により反射されて
ポリゴンスキャナミラー2に対称的に入射される。ここ
で、ポリゴンスキャナミラー2は定角速度で回転してお
り、したがって2本のレーザビームは反射されて扇状に
スキャンされ、一対のテレセントリックF・θレンズ7
1,72に入射される。ここでポリゴンスキャナミラー
2の反射点はテレセントリックF・θレンズ71,72
の前側焦点位置に一致させてあるので主光線が平行なビ
ームとなる。
【0009】この平行な2本のビームは一対のビームス
プリッタ53,54で一部が反射され、平板状物体1に
対して表裏の両面から入射され光スポットを形成する。
ここで、平板状物体1に入射される光ビームは互いに同
一光軸方向であって、逆方向(図中の白抜きおよび黒塗
りの矢印方向)に走査される。そして、平板状物体1の
通過光および反射光は、それぞれビームスプリッタ5
3,54で反射され、テレセントリックF・θレンズ7
1,72で集束されてビームスプリッタ55,56によ
り反射されることにより、光検出器81,82に入射さ
れるよう構成されている。
【0010】上記構成において、平板状物体1の表面検
査および裏面検査における光ビームの経路を、より具体
的に説明する。表面検査は図中の白抜き矢印に対応して
おり、レーザビームはビームスプリッタ51で反射さ
れ、ポリゴンスキャナミラー2で走査されてテレセント
リックF・θレンズ71で平行ビームとなる。そして、
ビームスプリッタ53で光路が変更され、平板状物体1
の表面に図中の右から左へ走査しながら入射される。こ
の平板状物体1における通過光は、ビームスプリッタ5
4で反射されてテレセントリックF・θレンズ72で集
束され、ビームスプリッタ55で反射されて光検出器8
1に入射される。他方、平板状物体1の反射光は入射ビ
ームの経路を逆方向に戻り、ビームスプリッタ56で反
射されて光検出器82で検出される。なお、裏面検査に
ついては、黒塗り矢印で示した通りである。
【0011】光検出器81,82の検出出力は、図示し
ない処理装置に送られて、平板状物体1の寸法や表面欠
陥の解析がされる。なお、この処理装置は、例えば解析
用のソフトをプログラミングしたコンピュータで構成さ
れる。そして、このコンピュータには、光検出器81,
82の検出出力と、ポリゴンスキャナミラー2の回転角
および速度に関するデータと、光ビームの走査方向と直
交する方向に移動する平板状物体1の移動量および速度
に関するデータが入力されている。
【0012】上記の構成に加えて、本実施例において
は、レーザビームの走査速度むらを補正する調整系を備
える。すなわち、ビームスプリッタ53,54の後方に
は、平板状物体1と共役な結像面上に参照スケール9
1,92が設けられ、その透過光は集光レンズ101,
102を介して光検出器83,84に入射されるように
なっている。この光検出器83,84の検出出力によ
り、ポリゴンスキャナミラー2の回転むらや、テレセン
トリックF・θレンズ71,72の歪曲収差によって生
じるレーザビームの走査速度むらを、実時間で補正可能
とし、より高精度な計測を実現している。
【0013】なお、上記実施例においては、レーザ光源
3からのレーザ光はビームエキスパンダ4により所定の
ビーム径とされるが、レーザビームの直径をD、レーザ
スポットの直径をφ、レーザ光の波長をλ、テレセント
リックF・θレンズ71,72の焦点距離をfとする
と、 D=1.27×λ×f/φ となる。
【0014】図2は、上記実施例におけるポリゴンスキ
ャナミラー2のビーム走査を詳細に示している。ビーム
スプリッタ51で反射された光は、図2のようにポリゴ
ンスキャナミラー2の反射面Aに入射される。反射光は
テレセントリックF・θレンズ71を介して平板状物体
1に入射されるが、ポリゴンスキャナミラー2の回転に
伴なって、平板状物体1の走査開始点から走査終了点ま
でスキャンされる。
【0015】ビームスプリッタ51を通過した光はミラ
ー61で反射され、同様にポリゴンスキャナミラー2に
入射される。ここで、この光はビームスプリッタ51で
反射されてポリゴンスキャナミラー2に入射した光と
は、所定の角度ずれてポリゴンスキャナミラー2に入射
しており、僅かなブランキング時間が経過した後に、ポ
リゴンスキャナミラー2で反射され、テレセントリック
F・θレンズ72によって平板状物体1の走査開始点に
スポットを結ぶ。そして、ポリゴンスキャナミラー2の
回転に伴なって、走査終了点までスキャンされることに
なる。
【0016】以上により、1サイクルの走査が終了し、
ポリゴンスキャナミラー2の次の反射面Bにより、次の
サイクルの走査がされる。この間、平板状物体1は定速
度で走査方向と直交方向に移動するので、結果的には平
板状物体1は表裏の両面から二次元走査される。なお、
ビームスプリッタ51、ミラー61を設けることなく、
レーザ光源3とビームエキスパンダ4を二系列としても
よい。
【0017】図3はポリゴンスキャナミラー2によるビ
ーム走査の別の例を示している。同図において、ポリゴ
ンスキャナミラー2は交互に反射面と無反射面を有し、
A、Cは無反射面、Bは反射面であるとする。
【0018】2本のビームD、Eのうち、一方のビーム
Dが反射面Bで反射され、テレセントリックF・θレン
ズ71を介して平板状物体1に光スポットを結ぶ。そし
て、ポリゴンスキャナミラー2の回転に従って、平板状
物体1を表面から走査する。この間、他方の光ビームE
は無反射面A上に達するため、吸収される。
【0019】更にポリゴンスキャナミラー2が回転する
と、上記とは逆に光ビームDが無反射面Cにて吸収さ
れ、他方の光ビームEは反射面Bで反射されて、テレセ
ントリックF・θレンズ72を介して平板状物体1に裏
面から入射される。そして、ポリゴンスキャナミラー2
の回転に従って走査がされ、終了点に達すると1サイク
ルのスキャンを終了する。
【0020】図4は別の実施例に係る平板状物体の寸法
および欠陥計測装置を示している。図示の通り、この実
施例は、一対のレーザ光源31,32と、一対のポリゴ
ンスキャナミラー21,22が設けられ、平板状物体1
を表裏の両面から走査可能にしている。この例によれ
ば、2個のポリゴンスキャナミラー21,22が必要に
なる点や、その回転を正確に同期させることが必要にな
る点で不利であるが、第1実施例と同様の両面計測が可
能になる。
【0021】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、第1の光
学系で走査された2本の光ビームはテレセントリックF
・θレンズで平行ビームとされ、同一光軸において平板
状物体に反対方向から入射される。このため、双方から
入射された光ビームの通過光と反射光は、再びテレセン
トリックF・θレンズを通って集束され、一対のビーム
スプリッタを介して検出手段に入射される。このため、
検出手段の出力信号は平板状物体の表裏の面状態と開孔
の有無を示すことになるので、この出力信号を処理する
ことで寸法および欠陥等が高精度で計測される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る平板状物体の寸法および欠陥
計測装置の構成図である。
【図2】ポリゴンスキャナミラー2によるビーム走査を
説明する図である。
【図3】ポリゴンスキャナミラー2によるビーム走査を
説明する図である。
【図4】第2実施例に係る平板状物体の寸法および欠陥
計測装置の構成図である。
【図5】従来例の構成図である。
【符号の説明】
1…平板状物体、2,21,22…ポリゴンスキャナミ
ラー、3,31,32…レーザ光源、4,41,42…
ビームエキスパンダ、51,52,53,54,55,
56…ビームスプリッタ、61…ミラー、71,72…
テレセントリックF・θレンズ、81,82,83,8
4…光検出器、91,92…参照スケール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のビーム径とされた2本の光ビーム
    を、回転するポリゴンスキャナミラーで反射させること
    により、扇状にそれぞれの光ビームを走査する第1光学
    系と、 前記扇状に走査された2本の光ビームをそれぞれ平行に
    走査された2本の光ビームとする一対のテレセントリッ
    クF・θレンズ系を含み、計測すべき平板状物体の表裏
    の両面に対して前記2本の光ビームを同一光軸で照射す
    る第2光学系と、前記ポリゴンスキャナミラーと前記一
    対のテレセントリックF・θレンズ系の間にそれぞれ配
    設され、前記平板状物体に表面から入射した光ビームの
    通過光および裏面から入射した光ビームの反射光と、前
    記平板状物体に裏面から入射した光ビームの通過光およ
    び表面から入射した光ビームの反射光とを、それぞれ反
    射する一対のビームスプリッタと、 前記一対のビームスプリッタの反射光をそれぞれ受光す
    る受光手段とを備え、 前記受光手段の出力にもとづいて前記平板状物体の寸法
    および欠陥を計測するようにしたことを特徴とする平板
    状物体の寸法および欠陥計測装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の光学系が、1個のポリゴンス
    キャナミラーに2本の光ビームを入射するよう構成され
    ている請求項1記載の平板状物体の寸法および欠陥計測
    装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の光学系が、前記平行に走査さ
    れた2本の光ビームを反射して光路を変更する一対の反
    射手段を含み、反射した2本の光ビームが同一光軸で前
    記平板状物体の表裏の両面に入射されるように構成され
    ている請求項2記載の平板状物体の寸法および欠陥計測
    装置。
  4. 【請求項4】 前記一対の反射手段がそれぞれビームス
    プリッタで構成され、 当該一対のビームスプリッタの
    透過光がそれぞれ入射される一対の参照スケールと、こ
    の参照スケールの透過光の検出出力にもとづいて前記ポ
    リゴンスキャナミラーの回転を調整する手段とを更に備
    える請求項3記載の平板状物体の寸法および欠陥計測装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007538243A (ja) * 2004-05-20 2007-12-27 テラビュー リミテッド 試料を調査するための装置及び方法
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