JPS5813890B2 - ニジゲンテキヒカリヘンコウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザービームのような平行光ヒームを二次元
的に偏向する装置に関するものである。

このような二次元的光偏向装置は、例えば光走査形顕微
鏡において試料を走査する走査光ビームを発生させるの
に用いることができる。

一般に二次元の光走査を行なう場合、反射面を有する一
対の偏向器を設け、第１の偏向器により入射ビームを第
１の方向に偏向し、この偏向された光ビームを第２の偏
向器に入射させ、第１の方向に対し直角を成す第２の方
向に偏向させている。

従来、前記の第１および第２の偏向器を互いに近接して
配置している。

その理由は偏向角が大きくなると第１の偏向器で偏向さ
れた光が第２の偏向器に入射しなくなるという不都合が
生ずるためである。

第２の偏向器を大きくすれば偏向角が大きくなっても第
２偏向器に光が入射するようになるが、装置が大型にな
ると共に、大きな第２偏向器を振動または回動させるの
に大きな機械力を必要とすると共に高速で振動または回
動させることが困難となる。

また、第１および第２の偏向器を互いに近接すると機械
的可動部分に給油した油が飛散し、反射面に被着して反
射効率が低下したり、機械的振動が相互に妨害し、走査
光が振動したりする欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去するために、第１お
よび第２の偏向器の間にアフオーカルレンズ系を介挿し
、第１および第２の偏向器を互いに離間させると共にこ
れらを小型とすることができるようにした二次元的光偏
向装置を提供せんとするものである。

本発明光偏向装置は、振動または回転反射面を有し、入
射する千行光ビームを第１の方向に偏向する第１の偏向
器と、振動まだは回転反射面を有し、前記第１偏向器で
偏向された光ビームを前記第１の方向に対して直角な第
２の方向に偏向する第２の偏向器と、前記第１および第
２の偏向器間を結ぶ直線上に配置された等倍のアフオー
カルレンズ系とを具え、アフオーカルレンズ系の光軸と
前記第１偏向器で偏向された光ビームとの成す角度と、
前記光軸と前記第２偏向器に入射する光ビームとの成す
角度とが等しくなるように、第１および第２の偏向器を
アフオーカルレンズ系の焦点位置に配置したことを特徴
とするものである。

斯かる本発明においては、偏向器を平面反射鏡とし、こ
れを振動させるか、または多面反射鏡とし、これを回転
させることができる。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明による二次元的光偏向装置の基本的配置
を示すものである。

レーザー光源のような千行光ビームを放射する光源１か
らの平行ビームを第１の偏向器２に入射させる。

第１図においては、第１偏向器２を平面反射鏡として示
し、これを軸３を中心として矢印で示すように振動させ
る。

第１偏向器２で反射され、偏向された光ビームはレンズ
４および５を通って第２偏向器６に入射する。

第２偏向器６も平面反射鏡として示し、これを軸７を中
心として矢印で示すように振動させる。

第１偏向器２の振動軸３と第２偏向器６の振動軸７とは
直交しているため、第２偏向器６で反射され、偏向され
た光ビームは二次元的に偏向されることになる。

本発明ではレンズ４と５の焦点距離ｆを等しくし、これ
らレンズ４および５の焦点が一致するように配置された
、いわゆる等倍アフオーカル系となっている。

更にレンズ４の焦点位置に第１偏向器２を配置し、レン
ズ５の焦点位置に第２偏向器６を配置する。

しだがって第１偏向器２のレンズ４および５による像は
第２偏向器６上に等倍で結像されることになる。

すなわち、第１偏向器２による偏向角θがいかに大きく
てもアフオーカルレンズ系４，５を通った光ビームは第
２偏向器６に入射することになる。

しだがって、第１偏向器２と第２偏向器６とを離間させ
ても、第２偏向器６を小型とすることができる。

また、レンズ４，５はｌのアフオーカルレンズ系である
から第２偏向器６への入射角θ′はθ′一一〇となり、
第１偏向器２による偏向角の絶対値は保存されることに
なる。

本発明装置の特徴は千行光ビームを走査ビームとして出
射することができることである。

第２偏向器６からの光ビームが平行ビームである必要が
ない場合にはレンズ４，５はアフオーカル系である必要
はなく、第１偏向器２が第２偏向器６に等倍で結像され
るようなレンズ系を設ければ足りる。

しかし、単なる等倍レンズ系では入射光が平行ビームで
あっても、出射光は平行ビームとはならない。

本発明では上述したように等倍アフオーカルレンズ系と
することによって、平行光ビームヲ射出できるようにし
たものである。

第２図は本発明による二次元的光偏向装置を走査形顕微
鏡に適用した実施例を示す。

Ｈ ｅ −Ｎ ｅレーザー光源１を設け、６３２８Ａの
波長の千行光ビームを放射させる。

本例では第１偏向器２として回転多面鏡とし、これを軸
３を中心として一定速度で回転させる。

第１の回転多面鏡２で反射され、偏向された光ビームを
等倍アフォーカルレンズ系４，５を通して第２偏向器６
に入射させる。

この第２偏向器６も回転多面鏡とし、これを軸７を中心
として一定速度で回転させる。

第１図に就き上述したように第２偏向器６から反射され
、偏向された光ビームは平行光ビームとなり、しかも二
次元的に偏向されたものとなる。

本例では回転多面鏡２および６を共に４０面鏡とし、同
一構造とする。

また、第１の回転多面鏡２を、例えば６０００ｒｐｍで
高速回転させ、第２の回転多面鏡６を６．５ｒｐｍで低
速回転させる。

したがって、通常の走査ラスターを考えた場合、第１の
回転多面鏡２により水平偏向が行なわれ、第２の回転多
面鏡６により垂直偏向が行なわれることになり、前記数
値例ではライン走査周波数は３９００Ｈｚ、フレーム周
波数は１０Ｈｚとなる。

上述したようにして回転多面鏡２，６により偏向された
レーザービームはリレーレンズ８を介して像面９上にス
ポットとして集められる。

例えばこのスポットの直径を８０μとし、このスポット
により像面９において縦、横の長さが１ ９ｍｍの視野
内を走査することができる。

このようにして像面９に形成される走査ラスターにより
落射型顕微鏡を介して被検試料を走査する。

この目的のために、像面９に形成されるレーザービーム
スポットをプリズム１０、半ａ１１および対物レンズ１
２を介して被検試料１３上に投影する。

本例では被検試料１３をＩＣ，ＬＳＩのような半導体チ
ップとし、このチップに形成された半導体領域、接合部
、接続導体等の検査を行なうものである。

これは半導体に光を照射するととにより、光電流あるい
は光起電力が生ずる周知の現象を利用するものである。

このような光ビームによる検査は非接触法であるので試
料を損傷することがないと共に正確な検査を行なうこと
ができる利点を有するものである。

被検試料１３上でのスポットの大きさは対物レンズ１２
０倍率によって決まり、また試料１３上での走査面積も
対物レンズ１２０倍率によって決まる。

この場合、試料面上でのスポットの径が小さい程正確な
検査ができるが、対物レンズ１２０倍率を大きくすると
一般に作動距離が短かくなり、試料１３を傷付ける惧れ
がある。

例えば０．４９ｍｍの作動距離を有する１００倍の乾燥
系対物レンズを用いると試料面上での走査スポットの径
は０．８μとなり、走査範囲は０．１９ｍｍとなる。

試料１３を観察するために照明光源１４を設け、その放
射光を半透鏡１１および対物レンズ１２を介して試料１
３上に落射照明する。

試料面での反射光を対物レンズ１２、半導鏡１１および
プリズム１０を経て接眼レンズ１５に導く。

更に、試料１３に走査スポット光が照射されることによ
って発生される電気信号を信号処理回路１６を経てモニ
タースコープ１７に供給し、モニタースコープ上に可視
像を再生し、この像を観察して試料１３の検査を行なう
ことができる。

上述したように本発明の光偏向装置を落射形顕微鏡と組
合わせて使用するような場合には、偏向装置が小型．軽
量であることはきわめて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における二次元的光偏向装置の基本的構
成を示す線図、第２図は本発明光偏向装置を落射顕微鏡
と組合わせて被検試料を微小スポットで走査する装置の
構成を示す線図である。 １…レーザー光源、２…第１偏向器、４，５…等倍アフ
オーカルレンズ系、６…第２偏向器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 振動または回転反射面を有し、入射する千行光ビー
   ムを第１の方向に偏向する第１の偏向器と、振動または
   回転反射面を有し、前記第１偏向器で偏向された光ビー
   ムを前記第１の方向に対して直角な第２の方向に偏向す
   る第２の偏向器と、前記第１および第２の偏向器間を結
   ぶ直線上に配置された等倍のアフオーカルレンズ系とを
   具え、このアフオーカルレンズ系の光軸と前記第１偏向
   器で偏向された光ビームとの成す角度と、前記光軸と前
   記第２偏向器に入射する光ビームとの成す角度とが等し
   くなるように、第１および第２の偏向器をアフオーカル
   レンズ系の焦点位置に配置したことを特徴とする二次元
   的光偏向装置。