JPH09196644A

JPH09196644A - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH09196644A
Application number: JP624496A
Authority: JP
Inventors: Masanosuke Mizuno; 征之助水野; Yasuhiro Sugiura; 康博杉浦
Original assignee: Mex KK
Current assignee: Mex KK
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】光学設計上の自由度を向上させることによっ
て、光学性能を高めるとともに、廉価な製作コストが可
能となる表面検査装置を提供すること。【解決手段】第１光源１Ａから発射された光がピンホ
ール２に集中され、集光レンズ３に向かう。そして、ハ
ーフミラー５を介して試料４の表面に照射する。試料４
の表面からの反射光は、ピンホール２の共役の位置Ｆに
集光する。この位置に開口絞り７が配設されている。開
口絞り７を通過した光は結像レンズ８を通って撮影面１
０に写し出される。ピンホール２の共役の位置は自由に
設計でき、その位置に開口絞り７を配置することができ
る。また、同時に第２光源１Ｂ、１Ｃは試料４の表面を
斜光照明する。従って、第１光源１Ａの場合と比べて撮
影面１０ではその明暗が逆になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄型基板等の鏡
面試料における表面状態を検査する検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鏡面試料の検査装置は、図４に示
されるようにテレセントリック光学系を構成している。
これによると、試料１４に対して集光レンズ１５の光軸
と同軸上に光を照射する第１光源１１Ａと、試料に対し
て斜めに照射する第２光源１１Ｂ、１１Ｃを有する光源
手段が配設され、第１光源１１Ａから発射される光が小
径孔（ピンホール）１２、及び一部の光を遮蔽する遮蔽
体１３を通過して、発散光を平行光に変える集光レンズ
１５を介して試料を照射している。第１光源１１Ａ及び
第２光源１１Ｂ、１１Ｃから発射された光の反射光は集
光レンズ１５で集光され、その後側焦点位置に配置され
た開口絞り１７を通過して観測面１８に写し出される。
そのため、コントラストの高い、鮮明な明暗パターンを
得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の検査装
置は、試料に平行光を与えるために、開口絞り１７を集
光レンズ１５の後側焦点に配置して、いわゆるテレセン
トリック光学系を構成しなければならない。そのため、
開口絞り１７の位置がほぼ固定され、光学設計上自由度
が小さく光学性能が有利でない。また、テレセントリッ
ク系のレンズユニットが特殊のため一般的なレンズと比
べてその製作コストも大きい。

【０００４】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、光学設計上の自由度を増やすことによって光学性
能を向上させ、さらに、製作コストを低減できる表面検
査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明にかかわる表面検査装置では、複数の光
源手段を有し、少なくとも１個の光源手段の前方に小径
孔が配置され、前記小径光を通過し集光レンズを介し
て、試料表面に光を照射し、その光を、開口絞りおよび
結像レンズを介して、結像されるように構成される表面
検査装置であって、前記小径孔と共役な位置に前記開口
絞りを配設することを特徴とするものである。

【０００６】また、前記開口絞りが、前記結像レンズの
前側、あるいは中間、あるいは後側のいずれかの位置に
配置可能であることを特徴とするものであれば良い。

【０００７】さらに、前記光源手段が、試料に対して前
記結像レンズの光軸と同軸に照射されるように配置され
る第１光源と、試料に対して、斜めに光を照射するよう
に配置される第２光源と、を有することを特徴とするも
のであってもよい。

【０００８】さらに、光源手段を有し、前記光源手段の
前方に小径孔が配置され、前記小径孔を通過し集光レン
ズを介して、試料表面に光を照射し、その光を、開口絞
りおよび結像レンズを介して、結像されるように構成さ
れる表面検査装置であって、前記小径孔と共役な位置に
前記開口絞りを配設することを特徴とするものであって
もよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１０】図１〜３は、一実施の形態による表面検査
装置Ｋであり、少なくとも１つの第１光源１Ａから発射
される光が小径孔のピンホール２に集中して発光され、
集光レンズ３、ハーフミラー５を介して、試料４に照射
され、試料に対して斜めに照射される第２光源１Ｂ、１
Ｃからの光とともに、結像レンズ８を通って撮影面１０
に撮影される光学系において、ピンホール２の共役の位
置に配置される開口絞り７の各位置を示しているもので
ある。

【００１１】第１光源１Ａや第２光源１Ｂ、１Ｃは、ハ
ロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ等が使用され、
第１光源１Ａの前方（図１中左側）にピンホール（小径
孔）２が配置されている。そして、第１光源１Ａから発
射された光の一部はピンホール２を通過して、ピンホー
ル２の前方に配置される集光レンズ３に向かう。集光レ
ンズ３を通過した光は試料４の上方に配置されたハーフ
ミラー５に反射され試料４の表面に照射される。同時
に、第２光源１Ｂ、１Ｃが試料４の両則に配置され、第
２光源１Ｂ、１Ｃから発射される光は試料の表面に斜め
から照射されている。

【００１２】表面検査される試料４はシリコンウェハや
ガラス基板であり、シリコンウェハの表面の凹凸の状態
や、シリコンウェハに刻設される文字を確認するため
に、その表面が検査されるものである。

【００１３】試料４の表面に反射された光はハーフミラ
ー５を通過し、ピンホール２の共役の位置Ｆに集光され
る。そして、このピンホール２との共役の位置Ｆに開口
絞り７が配設される。

【００１４】この表面検査装置Ｋの結像レンズ８の位置
は、試料４に刻設される文字Ｐ等が撮影面１０に像点
Ｐ′としてはっきりと写し出されるように決められるも
のであり、また、開口絞り７の配設される位置は、使用
されるいろいろなレンズタイプの結像レンズ８によっ
て、最適な位置に設定されなければならない。そのた
め、その位置は予め設計段階で決められる。そして、開
口絞り７の位置が決められることによって、ピンホール
２の位置が決められることになる。

【００１５】図１においては、共役の位置にある開口絞
り７は結像レンズ８の手前側（図１における下側）に配
置されている。

【００１６】結像レンズ８は第１凸レンズ８１、凹レン
ズ８２、第２凸レンズ８３を有して構成され、試料に照
射された反射光を透過して、結像レンズ８の上方に配置
された撮影面１０に検査される試料の表面を写し出す。

【００１７】また、第１光源１Ａは集光レンズ３および
ハーフミラー５を介して、結像レンズ８の光軸と同軸と
なり、同軸照明系を形成し、第２光源１Ｂ、１Ｃは斜光
照明を形成することになる。また、一般的に斜光照明は
光量が少なくなるため、開口絞り７を大きく開く必要が
ある。

【００１８】図２においては、開口絞り７は、結像レン
ズ８の中間位置に配置されている。この場合、試料４か
らの反射光は結像レンズ８の第１凸レンズ８１及び凹レ
ンズ８２で屈折され、ピンホール２との共役の位置Ｆ１
に集光され、その共役の位置Ｆ１に開口絞り７が配置さ
れることになる。そして、開口絞り７を結像レンズ８の
中間位置に配置させるために、集光レンズ３と第１光源
１Ａとの距離は図１の場合と比べて短くする必要があ
る。

【００１９】図３においては、開口絞り７は、結像レン
ズ８の後側に配置されている。試料４からの反射光は結
像レンズ８内で屈折されピンホール２との共役の位置Ｆ
２に集光され、その共役の位置Ｆ２に開口絞り７が配置
されることになる。そして、開口絞り７を結像レンズ８
の後側に配置させるため、第１光源１Ａと集光レンズ３
との距離は図２に比べてさらに短くする必要がある。

【００２０】上記のように構成された表面検査装置Ｋ
は、試料に刻設された文字を読み取ったり、試料の表面
の凹凸を検査することができる。

【００２１】第１光源１Ａから発射された光の一部は、
ピンホール２を発光点として発射される。この発光点か
ら発射された光はそれぞれの角度を有して集光レンズ３
を通過し、所定の角度でハーフミラー５を介して試料に
照射される。ピンホール２からの光は、ピンホール２の
共役の位置Ｆに集光される。この位置に開口絞り７が配
設されているため、試料からの反射光の内、散乱光は遮
断され、鏡面反射光によって、試料４の全体像が結像レ
ンズ８を介して撮影面１０に写し出されることになり、
その表面の凹凸を検査することができる。また、試料４
に刻設された文字Ｐは、図１〜３の破線で示されるよう
に結像レンズ８に集光されて、撮影面１０にその像点
Ｐ′が写し出され、その文字Ｐを検査することができ
る。

【００２２】なお、ピンホール２の共役の位置が結像レ
ンズ８の後側焦点位置に近いほど、集光レンズ３を通過
した光は平行光に近くなる。

【００２３】また、本発明においては、所有している全
ての結像レンズを、その構成に合わせて各光学素子を配
置させることによって、使用することができる。

【００２４】さらに、第１光源１Ａを試料４の上方から
発射させ、撮影面１０をハーフミラー５を介して、横方
向に撮影させることも可能である。いずれの場合もピン
ホール２の共役の位置に開口絞りが配置される。

【００２５】さらに、本発明においては、光源手段であ
る第２光源１Ｂ、１Ｃを使用すれば散乱光の一部のみ開
口絞り７を通り、鏡面反射光は全て遮断される。従っ
て、第１光源１Ａの場合と比べて撮影面１０では明暗が
逆になる。しかし第１光源１Ａだけで試料に照射するこ
とも可能である。

【００２６】

【発明の効果】このように、本発明の表面検査装置で
は、少なくとも１個の光源の前部に小径孔が配置され、
前記小径光を通過して試料表面に光を照射し、その光
を、開閉可能な開口絞りを有する結像レンズを介して、
結像されるように構成される表面検査装置であって、前
記小径孔と共役な位置に前記開口絞りを配設している。
そのため、光学設計上の自由度を向上させることがで
き、光学性能を高めることができる。また、試料に対し
て平行光を照射するものでないため、レンズユニットの
製作コストも廉価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】開口絞りが結像レンズ手前に配置される本発明
の一実施の形態による表面検査装置

【図２】開口絞りが結像レンズ中間位置に配置される同
表面検査装置

【図３】開口絞りが結像レンズ後側に配置される同表面
検査装置

【図４】従来の検査装置

【符号の説明】

１Ａ…第１光源１Ｂ、１Ｃ…第２光源２…ピンホール（小径孔）３…集光レンズ４…試料７…開口絞り８…結像レンズ１０…撮影面Ｋ…表面検査装置Ｆ…ピンホールの共役の位置Ｐ…文字

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光源手段を有し、少なくとも１個
の光源手段の前方に小径孔が配置され、前記小径孔を通
過し集光レンズを介して試料表面に光を照射し、その光
を、開口絞りおよび結像レンズを介して、撮影されるよ
うに構成される表面検査装置であって、前記小径孔と共
役な位置に前記開口絞りが配設されることを特徴とする
表面検査装置。
【請求項２】前記開口絞りが、前記結像レンズの前
側、あるいは中間、あるいは後側のいずれかの位置に配
置可能であることを特徴とする請求項１記載の表面検査
装置。
【請求項３】前記光源手段が、試料に対して前記結像
レンズの光軸と同軸の光を照射するように配置される第
１光源と、試料に対して、斜めに光を照射するように配
置される第２光源と、を有することを特徴とする請求項
１記載の表面検査装置。
【請求項４】光源手段を有し、前記光源手段の前方に
小径孔が配置され、前記小径孔を通過し集光レンズを介
して試料表面に光を照射し、その光を、開口絞りおよび
結像レンズを介して、撮影されるように構成される表面
検査装置であって、前記小径孔と共役な位置に前記開口
絞りが配設されることを特徴とする表面検査装置。