JPS61159139A

JPS61159139A - 検査装置

Info

Publication number: JPS61159139A
Application number: JP60209016A
Authority: JP
Inventors: ロバート・ノエル・ウエスト
Original assignee: SHIRA Ltd
Current assignee: SHIRA Ltd
Priority date: 1984-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1986-07-18
Also published as: GB8424084D0; DE3583989D1; US4737650A; EP0182471A3; ATE67034T1; EP0182471B1; EP0182471A2; CA1259390A

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）本発明は検査装置に関するものである。

本発明装置は、例えば物体の表面の検査、または物体が
検査に使用する放射線に対して透過性を示す場合物体の
大きさの検査を行うなど物体検査用のものである。

（従来の技術）英国特許第２０５４８３５号には物体の異なる部分に影
響を受けた２個の光ビームを格子１４に通過させる検査
装置について記載しており、これら２個ψビームは格子
の交互の明暗領域の幅に相当する幅ｒＷＪの奇数倍だけ
格子において離す。格子から集光した光は、２個のビー
ムが正確な距離だけ互いに離れる限り一定の強度を示す
が、被検体に欠陥がある場合２個のビーム間の距離を変
化させ、従って格子から集光される光度に差を生ずる。

（発明が解決しようとする問題点）このような装置は、良好に作動するが、多くの欠点を有
する。例えば相当大きな幅を有するシート材料を検査す
べき場合、シート材料と同じ幅の格子１４を設けなけれ
ばならない。このことは装置のコストを上昇させ、また
構成が複雑になる。更にこの従来の装置は円柱レンズを
使用しているが、この円柱レンズは高価であるとともに
、シート材料の幅全体を走査することができるに十分な
長さにしなければならない。

更に、この従来の装置の構成は、一平面上でのビームの
変位を扱っており、従ってこの平面に直交する方向の変
位を検出することができず、成る種の欠陥を見過すこと
になる。

他の検査装置としては、米国特許第３７９０２８７号に
記載のものがあり、この米国特許のものも上述の従来装
置と若干類似の問題点を有する。この米国特許の装置は
限定寸法のシリコンウェハの検査装置である。従ってウ
ェハに入射する走査ビームはレンズ系を通過させるが、
走査径路の終点でビームを受光できるようにするため、
このレンズ系は横方向の寸法を太きくしなけれぼらない
。従ってこの装置も極小物体に使用が限定され、大形の
シート材には不適当である。

更に、この米国特許の装置はウェハ表面自体の像を検出
器に結像するためウェハ表面上の欠陥のみを検視するも
のであり、例えばビームが透過する透明物体を検査する
ことはできない。

従って、本発明の目的は、物体がいかなる寸法であって
もまた物体に入射する光ビームが物体で反射するもので
あったり、透過するものであったりしても物体上の欠陥
によりビームの変化、例えばビームの変位、散乱、また
は減衰を生ずるようにする検査装置を得るにある。物体
の影響を受けたビームを例えばスクリーンに投影する場
合ビームの像を検査することができ、このビーム像から
物体の欠陥を分析することもできる。この像を走査装置
により再走査して検査できれば一層検査が簡単になる。

（問題点を解決するための手段）本発明検査装置は上述の目的を達成するため、被検体を
横切って放射線ビームを走査させる走査装置と、被検体
により影響された（例えば屈折、反射、透過）ビームを
受けて像を生ずる投影面装置と、ビームの投影面装置に
おける像を検査する検出装置とを具え、この検出装置に
は、投影面装置上の像を走査装置を経て受光装置上に合
焦像として結像させる結像装置を設け、受光装置は、被
検体の影響により生ずる合焦像の位置および／または光
の強さの変化に感応する構成としたことを特徴とする。

以下に物体における欠陥の検査について説明するが、本
発明装置は、このような欠陥に限定することなく、物体
に意図的に作り出した特徴を検査する場合もある。用語
［放射線Ｊは任意の波長の放射線、例えば特定の光線ま
たは、紫外線または赤外線等を意味する。

（作用効果）本発明装置は放射線ビームに影響を与える種々の物体を
検査するものとして作成することができ、例えば入射ビ
ームの少なくとも一部を反射するシート材料の表面また
はビームを透過するシート材料の中身を検出する装置と
することができる。従って、本発明はシート材料例えば
薄板、プラスチックフィルム、ガラス等を検査するのに
使用することができる。

好適な実施例においては、放射線ビームの投影面装置を
散乱スクリーンとし、例えば祇またはすりガラスとする
ことができる。代案として、逆反射スクリーンを使用す
ることもできる。この逆反射スクリーンはこのスクリー
ンに入射したビームからの光の大部分が走査装置に自動
的に再帰反射するという利点がある。

好適には、受光装置は合焦像を分析する受光領域を存す
るものとするとよい。

受光領域はそれぞれ異なる状態で合焦像に影響を与える
２個の領域を有するものとし、一方の第１領域には被検
体が正常である場合に合焦像が入射し、他方の第２領域
には被検体における欠陥の作用を受けた合焦像が入射す
る配置とする。

この場合第１領域は少なくとも合焦像の輪郭にほぼ等し
い寸法を有するものとし、合焦像の第１領域からのいか
なる変位も第２領域に入射する配置とするとよい。また
第１領域は合焦像の断面と同一の形状にし、第２領域に
より第１領域を包囲する構成すると好適である。

次に、図面につき本発明の実施例を示す。

本発明装置はレーザ１１、およびビーム１２を発生する
ビーム整形光学素子１１Ａを有する（第１．　２および
３図参照）。ビーム１２は、鏡としてのビームスプリッ
タ３１を通過するが、この鏡にはレーザ１１からのビー
ムが通過する中心開口３１Ａを設ける。

ビームはフード２２Ａ（第１図参照）の内側に取付けた
走査装置即ちスキャナとして鏡ドラム２２で反射し、レ
ーザおよび光学素子を内蔵した箱３５に設けた溝孔３０
を経て被検体１３を横切って走査する。

図示の実施例の場合、この被検体１３は透明材料のシー
トとする。好適な実施例ではシート１３は第３図に矢印
１０で示したように走査ラインに直交する方向に移動さ
せ、シート１３全体をビームの走査移動およびシート１
３の移動の組合せにより検査するようにする。鏡ドラム
２２はこのようにしてビーム１２をシー目３の一方の端
縁から他方の端縁にわたり第１図に示すように走査する
。

シート１３を透過した光は投影面装置としての逆反射層
（スクリーン）２４に入射する。この逆反射層２４はシ
ート１３の後方に配置し、シート１３を透過した入射ビ
ーム像１５を形成する。実際、像１５は合焦像ではない
が、逆反射層２４を照射する単純なビームの形式の断面
である。

僅かに散乱した逆反射後のビームはシート１３に逆行し
、シート１３を透過し、走査動作を停止している鏡ドラ
ム２２を経て、ビームスプリンタ３１に入射し、このビ
ームスプリフタ３１で反射して結像装置としての集光レ
ンズ３２により集光される。レーザから出射する出向ビ
ームは極めて狭く、ビームスプリッタ３１の開孔３１Ａ
を通過するが、帰還ビームは散乱しており、ビームスプ
リンタ３１の鏡面によりすべて遮られる。逆反射層２４
と受光装置３３は、レンズ３２に対して共役点に配置し
、像１５の合焦像２５がレンズ３２により受光装置３３
で結像するようにする像１５は逆反射層２４における単
なるビーム断面であるが、合焦像２５は逆反射層２４０
表面の部分即ち通常条件の下で像１５が占める部分の真
に合焦結像した像である。

受光装置３３は光ファイバ３３Ａの端部により構成し、
光はこれら光ファイバを経て対応のホトマル（光電子増
倍管）２７に入射する。

鏡ドラム２２から逆反射層２４に至るビーム１２は断面
が極めて小さい（典型的にはシート１３上では０．２５
〜０．５鰭の直径である）。従ってシート１３における
小さな欠陥でもビームに大きく影響する。

このとき、通常条件の下では、ビームは逆反射層２４上
に約３ｆｌの直径の点として照射しくこの場合シート１
３は逆反射層２４から約１ｍ離れているとする）逆反射
層はビームを約１〜２°の散乱角度を有するビームとし
て反射し、この散乱ビームが再びシート１３に達したと
きの直径は約３０鰭となる。

実際上、鏡ドラムの各面は約２．５×５ＣＩ１１の大き
さを有するため円錐状の光を形成し、この円錐状の光を
ビームスプッタ３１およびレンズ３２により受光する。

しかし、シート１３における小さな欠陥は鏡ドラム２２
から出向するビームに影響するが、逆反射層２４からの
帰還ビームはそれよりも極めて大きく、逆反射層２４か
らの帰還ビームの極めて僅かな部分のみがこの欠陥によ
って影響を受けるだけである。従って、例えばシー１−
１３における欠陥はビーム１２を屈折させるとすると、
逆反射層２４はビームを成る程度散乱してシート１３に
逆戻りさせるため帰還ビームの大部分は欠陥による影響
を再度受けて鏡ドラム２２に戻ることがない。反射ビー
ムのうち同じ欠陥を照射する極く僅かな部分が散乱した
状態で鏡ドラム２２への入射光路に沿って逆戻りするだ
けであり、この僅かな部分は重要でない。

レーザからスキャナ２２に至るビーム径路が移動しない
とき、スキャナ２２からビームスプリッタおよび受光装
置３３に至るビーム径路は、シート１３がビームを屈折
しない限りやはり移動せず、合焦像２５は検出装置３３
上で不動状態を保つ。

受光装置３３の正面図を第４図に示す。この場合、入射
ビームの半分を透過する材料による中心円３６としての
第１　ｍｌ域を生ずる。この中心円３６を入射ビームの
すべてを透過する第２領域である外側環状部３７により
包囲する。ビーム１２の像を符号２５で示す。第４Ａ図
は像２５の輪郭が中心円３６の直径に等しいかまたは小
さく、シート材料にビームを屈折させる欠陥がない限り
像２５は中心円３６に納まっていることを示す。第５図
には第４Ａ乃室４Ｅ図に対応する出力信号を示す。ビー
ムシート１３上の光を吸収する欠陥を通過する場合（第
４Ｂ図参照）、ホトマル２７により伝送される光は第５
図における信号ｐで示すようになる。ビーム１２が、ビ
ームを屈折させる欠陥を有するシート１３の部分を通過
すると、像２５は正常部分から変位し、中心円３６から
外側環状部３７に入り、このときホトマル２７に伝送さ
れる光は第５図にＤで示すように増加する。実際第５図
にＥで示すようにビームのいかなる方向への変位もホト
マル２７により生ずる信号の増加が見られる。

従って、この構成によればシート１３によってビームが
どんな方向に屈折しても容易にわかるという利点がある
。

第６および７図に受光装置３３の他の実施例を示し、こ
の場合シート材料１３における他の形式の欠陥を検出す
ることができる。この実施例では、外側環状部３７の周
囲に第３領域としての最外側環状部３８を設け、この最
外側環状部３８における光を別個に集光し、この最外側
環状部３８で集光した光の分析によりシート材料１３に
おける欠陥の形式を表示するようにする。例えば、シー
ト材料１３における欠陥がひっかき傷である場合光を散
乱させて逆反射層２４に大きな像１５を形成し、この大
きな像１５の合焦像２５は最外側環状部３８により受光
される。

この最外側環状部３８の出力信号を第７図に示す。

第７図のＦ、　Ｇは水平ひっかき傷４１、垂直ひっかき
傷４２の最外側環状部３８における出力信号を示す。

シート１３にビーム１２、従って像１５　、２５を大き
くひずませる欠陥がある場合、Ｈ（第６Ｄおよび７図参
照）で示すように最外側環状部３８により集光すること
ができること勿論である。

この実施例によれば、像１５が占める位置の合焦像２５
のみを受光装置により検視するため外光を良好に拒絶し
、すべての形式のひずみにも悪心する。

即ち、像１５を走査方向にまたは走査方向に交差する方
向に移動させるひずみ、微細なひっかき傷および小さな
不純物も最外側の環状部３８により検出することができ
る。更に、集光装置の視野は投光装置のものと同一であ
るため走査ヘッドと単なる逆反射層（スクリーン）との
間の正確な整列は全く不要である。

受光領域を区分けする光ファイバを使用し、多数の個別
の検出器を使用して像を分析することもできる。

第８図に示す実施例においては、受光装置３３は、３個
の光ファイバ５３　、５４　、５５の端部によりそれぞ
れ生ずる３個の個別の受光領域５０　、５１　、５２を
有する。領域５１は第６図の領域３６　、３７に相当し
、領域５０　、５２は第６図の領域３８に相当する。３
個の光ファイバ５３　、５４　、５５の外被５７は切除
し、３個のファイバ５３　、５４　、５５が連続表面を
形成するよう突き合す。

光ファイバ５３　、５５は互いに接合して１個の検出器
に接続し、光ファイバ５４は他の検出器に接続する。

中心に向かって段階的に濃度が濃くなり中心に最も暗い
領域を有するフィルタを受光装置に使用し、ひずみの光
度を一層はっきりと区別できるようにすることもできる
。

本発明は上述した実施例の細部に限定するものではない
。

上述したところは逆反射層２４に関連させた装置を説明
したが、例えば紙面またはすりガラススクリーンなどの
単なる散乱スクリーンを使用して検査することもできる
。しかし、逆反射層２４によれば入射光の大部分を集光
することができる。

さらに、本発明装置を透明なシート１３の検査について
説明したが、反射材料の検査にも使用することができる
。この場合被検体の表面から反射するビームを逆反射層
２４に通過させ、次いで被検体の表面により再び反射さ
せてから鏡ドラム２２により集光する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による検査装置の好適な実施例の一部
切除した部分斜視図、第２図は、本発明装置の検査状態を示す略図的平面図、第３図は第２図に示す状態の側面図、第４Ａ乃至４Ｅ図は検査装置に使用する２個の受光領域
と、これらの領域に入射するビームの各種の状態を示す
略図的説明図、第５図は第４図の状態に対応する出力信号の波形図、第６Ａ乃至６Ｅ図は、他の実施例の受光領域の状態を示
す第４Ａ乃至４Ｅ図と同様の略図的説明図、第７図は第６図の状態に対応する出力信号の波形図、第８図は本発明に使用す更に他の実施例の受光装置の部
分斜視図である。１１・・・レーザ　　　　　ＩＩＡ・・・光学素子１２
・・・ビーム　　　　　１３・・・被検体（シー日１５
・・・像１．２２・・・鏡ドラム（走査装置）２２Ａ・
・・フード　　　　２４・・・逆反射層（投影面装置）
２５・・・合焦像２７・・・ホトマル（光電子増倍管）３０・・・溝孔３１・・・ビームスプリンタ３１Ａ・・
・中心開孔　　　３２・・・集光レンズ（結像装置）３
３・・・受光装置３３Ａ、　５３．５４．５５・・・光ファイバ３５・・
・箱　　　　　　　３６・・・中心円（第１領域）３７
・・・外側環状部（第２領域）３８・・・最外側環状部（第３領域）５０、５１．５２・・・受光領域５７・・・外被ｎり・８・手　　続　　補　　正　　書く方式）％式％１、事件の表示昭和６０年特許願第２０９０１６号２、発明の名称検査装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名　称　　ンラ・リミテッド４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】１、物体を検査する装置において、被検体（１３）を横
切って放射線ビーム（１２）を走査させる走査装置（２
２）と、被検体（１３）により影響されたビームを受け
て像（１５）を生ずる投影面装置（２４）と、ビーム（
１２）の投影面装置（２４）における像（１５）を検査
する検出装置とを具え、この検出装置には、投影面装置
（２４）上の像（１５）を走査装置を経て受光装置（２
７）上に合焦像（２５）として結像させる結像装置（３
２）を設け、受光装置（２７）は、被検体（１３）の影
響により生ずる合焦像（２５）の位置および／または光
の強さの変化に感応する構成としたことを特徴とする検
査装置。２、前記走査装置を回転自在の鏡ドラム（２２）とした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の検査装
置。３、放射線ビームの投影面装置を散乱スクリーンとした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１または２項に記載
の検査装置。４、放射線ビームの投影面装置を逆反射スクリーン（２
４）としたことを特徴とする特許請求の範囲第１または
２項に記載の検査装置。５、受光装置（２７、３３）は合焦像（２５）を分析す
る受光領域（３６、３７）を有するものとしたことを特
徴とする特許請求の範囲第１乃至４項のうちのいずれか
一項に記載の検査装置。６、受光領域はそれぞれ異なる状態で合焦像（２５）に
影響を与える２個の領域（３６、３７）を有するものと
し、一方の第１領域（３６）には被検体（１３）が正常
である場合に合焦像（２５）が入射し、他方の第２領域
（３７）には被検体（１３）における欠陥の作用を受け
た合焦像（２５）が入射する配置としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１乃至５項のうちのいずれか一項記
載の検査装置。７、第１領域（３６）は少なくとも合焦像（２５）の輪
郭にほぼ等しい寸法を有するものとし、合焦像（２５）
の第１領域（３６）からのいかなる変位も第２領域（３
７）に入射する配置としたことを特徴とする特許請求の
範囲第５項に記載の検査装置。８、第１領域（３６）は合焦像（２５）の断面と同一の
形状にし、第２領域（３７）により第１領域を包囲する
構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第６または
７項に記載の検査装置。９、第１領域（３６）は第２領域（３７）とは異なる透
過度を有するものとし、これら２個の受光領域に接続し
た受光装置により検出される放射線が被検体の欠陥によ
り合焦像（２５）の一方の領域から他方の領域への移動
について変動する構成としたことを特徴とする特許請求
の範囲第６乃至８項のうちのいずれか一項に記載の検査
装置。１０、第１領域（３６）は、この領域を照射する合焦像
（２５）の光の強さの半分を透過または反射する伝送特
性を有するものとし、第２領域（３７）は、この領域を
照射する合焦像（２５）の光の強さのほぼ全体を透過ま
たは反射する伝送特性を有するものとしたことを特徴と
する特許請求の範囲第９項に記載の検査装置。１１、前記受光領域を光ファイバとしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第６乃至１０項のうちいずれか一項に
記載の検査装置。