JPS6117050A

JPS6117050A - 欠陥検知装置

Info

Publication number: JPS6117050A
Application number: JP6987485A
Authority: JP
Inventors: リー・ケイ・ガルブレイス
Original assignee: Tencor Instruments Inc
Current assignee: Tencor Instruments Inc
Priority date: 1984-05-14
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1986-01-25

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】゛する出願の相互参照この出願は１９８３年１２月９日出願の先の米国特許出
願第５５９．９０９号の部分継続出願である。

区ｌ」Ｕ［本発明は光学的に反射しかつ透過するシート状材料また
はウェブ中の孔のみならず微細な粒子やクラックの検知
に関し、特に光学的に反射しかつ透過する検査表面の−
Ｆ方と下方の集光器段を有するスキャニング欠陥検知装
置に関するものである。

九ｌ炎」Ｇａ１ｂｒａｉｔｈの米国特許第４．３７８，１５９号
は、検査中の反射表面力日ろの光を集める反射的球状シ
ェルの扇形部分を用いるスキャニングレーザの汚染と欠
陥の検知装置に関するものである。検査表面に面するシ
ェル内の光電検知器は、検査表面と異なった散乱特性を
有する粒子を示す散乱における変化を検知する。

Ｄｏｂｌｅｒ達の米国特許第４，２４３，８９１号は光
による光学的な孔の検知を教示している。写真フィルム
のようなウェブを均一に照明するためにプリズムが用い
られ、そのウェブ中の孔を検知するためにウェブの下側
へ光学検知器を備えている。

Ｐ　ｆｏｓｔの米国特許第４．３８０，０３２号は磁気
テープのスキャニングを教示しており、テープはそのテ
ープ上の反射的カラーマークまたはテープ中の光を透過
する孔を捜す光学ステーションを通過する。

薄いフィルム、プレート、ウェハ、フォイル。

および他の光学的に反射しかつ透過する部材の品質管理
において出くわす問題の１つは、意図しない顕微鏡的な
ピンホールの発生のみならず表面粒子の付着がある。そ
のようなピンホールは製造の問題または取扱いから生じ
得る。非常に薄い検査表面において、または低位り日ろ
中位の光学密度を有する表面において、検査ビームは孔
が存在しているか否かにかかわらずその検査表面を透過
する。

したがって、従来の検知装置は、検査表面を通過して検
知される光の連続的な存在のために、その材料中の孔に
関する有意義なデータを生ずることができないであろう
。これらの薄い製品の科学的または工業的なユーザは、
しばしば実験においてまたは製造プロセスにおいてそれ
らを使用する前にチェックされるべき品質上の要件を課
する。たとえば、半導体の製造において、かなりの付加
価値が簿いシリコンウェハに与えられる。なぜならば、
そのウェハはその上に集積回路が形成されるサブストレ
ートだからである。はとんどの半導体製造業者は、ウェ
ハが出発材料としての品質特性に適合しているかどうか
を知る必要性を有している。現在、ウェハまたは同様な
材料が粒子に関してチェックされ得るが、特にそのウェ
ハが検査ビームに対して透過性である場合に孔に関して
検査し得る単一の装置は存在しない。

本発明の目的は光学的透過性部材上の粒子を上皿りする
と同時に孔に関してもその表面をチェックするための光
学的装置を案出することである。

１１弘１１上述の目的は検査ビームによって透過され得る反射的検
査表面のための欠陥検知装置によって達成され、それは
１対の集光器に、よって特徴付（プられ、１つの集光器
は検査表面上方にありかつ１つは検査表面の下方にある
。それらの集光器は反射的な内部表面を有しており、か
つ検査表面から散乱または尚折されたほとんどの光を捉
える幾何学的な集光特性を有している。これらの散乱反
射集光器は直接のビーム成分、すなわち鏡のように反射
されて光学軸に沿ったビームまたはその軸に沿って透過
されるビームをダンプし、そして散乱または回折された
ビーム成分のみを捉える。散乱されたビーム成分は検査
表面上方に存在し、それは表面粒子からの散乱による。

回折されたビーム成分は検査表面の下方に存在し、それ
はその表面中の小さな孔を通る回折による。どちらの集
光器も散乱または回折されたビーム成分をサンプルする
ようにされた光電検知器を有し、対応する電気信号を発
生し、そして欠陥のサイズと位置を示す信号を表示する
。

スキャニング光ビームは、直線状パターンで検査表面を
横切って走査される。それぞれのラインス”キ゛ヤン中
またはその後に、検査表面は前進させられて、その検査
表面の全領域がスキャンされ得る。上側の集光器はスキ
ャニングビームの入来を許容するビーム入口絞りを持た
なければならない。

検知器は、反射された光が直接その検知器へ入らないよ
うに位置決めされるべぎである。好ましくは、スキャニ
ングビームによって散乱または回折された光の量を信号
で知らせるために一体型の検知装置が用いられる。２段
の集光器は、好ましくは散乱または回折された光が直接
検知型入ることを防ぐ集光器として用いられる。

発明の実施例第１図を参照して、低出力レーザ１１がビーム１３を発
生しているのが見られる。レーザ１１は、数ミリワット
の出力を有する一般目的のヘリウムネオンレーザでよい
。高出力レーザは、より大きな検知能力のために好まし
かろう。或る例において、たとえばヘリウムカドミウム
レーデがらのような青い光が、小さな欠陥の検知のため
にヘリウムネオンレーザより好ましい。ビーム１３はフ
ォーカシングレンズ１７の方に向けられて、次にビーム
のコリメーティングとフ万一カシングのレンズ１９へ向
けられる。レンズ１７から短い距離にある特殊なフィル
タ１８はビームの中央部分のみが進行づることを許す。

レンズ１９の焦点長さは約１４ｃｍである。レンズ１９
がら、ビームは固定ミラー２１の方へ向けられ、そして
ガルバノメータミラー２３へ向（プられる。ガルバノメ
ータミラー２３は、欠陥のためにスキャンされている表
面２５上にビームの焦点が来るように光を向ける。

表面と欠陥は高度に反射的である必要はない。７％〜１
０％以上の反射能は、光電子増倍管のような高感度の検
知器と本発明の集光器とを用いて、低出力のヘリウムネ
オンレ一ザで検知されるのに十分である。

本発明は２つの集光器を用い、１つはスキャンされる表
面の上方で、１つはその表面の下方である。どちらの集
光器も直接のビーム成分、すなわち検査表面上にビーム
が照射された後の光学軸に沿った成分を拒絶することが
できなければならない。検査表面の上方では、この成分
は繞のように反射された成分である。検査表面の下方で
は、この成分は直接透過されたビーム成分である。その
表面上方の集光器は欠陥や汚れによって散乱された光を
集める。一方、イの表面下の集光器はその表面中のクラ
ックや孔によって回折された光を集める。

表面２５上方の第１の集光器１５に関して、好ましくは
球状であるシェル２７は表面２５に面している。そのシ
ェルは表面２５に面した内側の表面上に白色ペイントの
ような反射性のコーティングを有し、外側の表面上には
黒色ペイントのような吸収性のコーティングを有してい
る。図解の目的のために、第１図においてそのシェルの
半分のみが示されている。その半分はミラー表面３１上
に収まって示されており、そのミラー表面３１はシェル
２７が収まるＶ字形状の半分を形成する。

シェル２７はビーム１３が入るスリットまたは入口絞り
を有している。その入口絞りはスキャニングパターンで
移動するスキャニングビームを受入れるに十分な広さで
なければならない。このスリットは第１図において示さ
れていない。ビームは第２図において見ることができる
出口絞り３５を通過し、その出口絞り３５はビーム入口
絞りと対向している。

シェルの上側部分は“′クラウン゛′と名付けられる。

クラウンの内側表面は光をミラーの方へ向け、次に光は
クラウンの方へ戻され、光が検知器へ入るまでそのよう
に続けられる。シェルは表面２５の近くに位置決めされ
、クラウンは検査表面から遠い方にあり、そしてミラー
側壁によって形成されるＶ字形の底は検査表面に近接し
ている。これは、ビーム出口ポートを形成するＶ字形壁
間のギャップが検査表面に非常に近くなるようになされ
る。さらに、数ミリメータ以内の近接は、検査表面から
のほとんどの散乱光が集光器内へ再び入ることを可能に
する。鏡のように反射された光は、ビーム経路上に重ね
てガルバネメータミラーの方へ房されて失われる。一方
、入射ビームに対して或る角度で散乱された光は検知器
による測定のために集められる。

■字形ミラーの側壁は２つの異なった機能を有している
。第１に、それらの側壁は扇形部分を光学的に包むよう
に働いて、コンパクトな集光器を可能にする。第２に、
それらの側壁のベース間の直線状のギャップは、直線状
のスキャニング経路に沿ったスキャニングビームのため
のビーム出口ポートとして働く。各側壁は鉛直に対して
４０度の角度で傾斜させられている。

検知器ポート３７は、検査表面２５に関してビーム入口
ポートと鋭角となるようにシェル内に規定され−Ｃいる
。シリコンセルまたは好ましくは光電子増倍管３９のよ
うな光検知器が、光漏れのない関係で検知器ポートに直
接装着されている。

ガルバノメータミラー２３は、矢印へで示された方向に
おいて８００Ｈ２のような高速で前後に動く。これは検
査表面２５をＸ方向に横切ってビームを前後に動かす。

この動きと独立に、表面２５はその検査表面を運ぶ輸送
装＠４１によってＺ方向に進められる。

輸送装置４１は、下向きに向けられたビームの通過を許
す中央のギャップを有する。輸送装置４１は、表面２５
の下方にある第２の集光器４３内へビームが通ることを
許す中央領域のギャップを有する。輸送装置の機能は、
各スキャニングラインがスキャンされるときにそのライ
ン幅に等しい距離だけ検査表面を前進させることである
。連続的にゆっくり動くコンベアはこの結果を達成する
であろう。この代わりに、その輸送装置のためにパルス
ステップモータも働くことができよう。

第２の集光器４３はＶ字形ミラー間のギャップを通して
ビーム１３を受入れる。ミラー２４の１つは、扇状のシ
ェル２６を支えて示されている。

第２の集光器４３は第１の集光器１５と全（同様である
。検知器ポート３０は、検査表面に関してビーム入口ポ
ートと鋭角になるようにシェル２６内に規定されている
。光電子増倍管３２は、その絞り内へ通過する任意の光
を受取って対応する電気信号を発生する。軸上のビーム
成分はシェルを通ってビームダンプ３４内へ入る。した
がって、たとえば検査表面の直接透過による直接軸上に
ある任意のビーム成分は、第２の集光器４３を通過する
。回折されて軸からずれたビーム成分のみが光電子増倍
管によって捉えられる。本発明は、ビーム直径に比べて
非常に小さな孔であって回折を生じる孔を検知する。回
折された光は第２の集光器４３によって集められ、一方
、回折されていない光は排除される。

第２図は、下側区画１６と一ヒ側区画２０によって形成
される部分的ハウジングにおいて第１図の装置を示して
いる。不透明な覆い２２が上側区画２０の上方の装置の
上部を完全にカバーし、光の漏れないシールドを提供し
、全体としてバックグラウンド照明を排除して安全性を
与える。

第２図を参照して、低出力レーザ１１からの光うに下向
けられる。上側区画は、集光器のためのみならず反射性
物品の輸送装置４１のために支将を与える。集光器は扇
状のシェル２７とともにＶ字形の平らなミラー３１と３
３を含んでいる。入口絞り２９は出口絞り３５の真上に
あるのが見られ、その出口絞り３５はＶ字形ミラ一部材
３１と３３の間のギャップにある。

検知器３９は出口絞り３５に関して入口絞り２９と鋭角
をなしているのが見られる。コンベア４１に沿つ゛て動
いている検査物品は出口絞り３５の直下を通過する。検
査表面上の任意の欠陥またはその上の任意の汚染物はビ
ームの散乱を生じるであろう。上向きに散乱された光は
シェル２７の反射的な上方の表面へ向けて散乱され、そ
の上方の表面で光はミラー３１または３３の１つへ反射
される。最後に、光は検知器３９の窓４０へ入る。

好ましくは、検知器３９は、レーザ１１がヘリウムネオ
ンレーザの場合、赤色に感知する光電子増倍管である。

第２の集光器４３は輸送装置４１の直下でビーム１３を
受入れる。第２図において始めて見られるのは反射する
Ｖ字形ミラーの両方の部材２４と２８である。光電子増
倍管３２は集光器１５内の光電子増倍管３９と同様な角
度にあるのがわかる。

シェル２７がミラー３１と３３の間で保持されているの
と同様に、シェル２６はミラー２４と２８の間、で保持
されているのがわかる。ビーム１３はビームダンプ３４
内に向けられた軸上の成分を有して示されている。光電
子増倍管３２によって集められる軸からずれた成分は示
されていない。しかし、検査表面２５中のビーム直径に
比べて小さなピンホールを示す目的のために重要なのは
軸からずれた成分である。コンベア４１を形成する複数
の帯は十分に隔てられており、したがってもし孔が存在
すれば、第２の集光器のスロット上の領域にあるウェハ
または伯の検査表面を光が通過することができる。第２
図は直列な２つのコンベアを用いる場合を示しており、
それら２つの間にはわずかなギャップが設けられており
、ビームが検査表面を横切るときにビームがそのスロッ
トに入るように隙間が与えられる。

光電子増倍管３９と３２の出力はそれぞれのコンパレー
タに接続されており、それらのコンパレータは可変の基
準からの入力をも受取る。それらの可変の基準は、たと
えば１平方ミクロンのような予め決められた寸法を有す
る粒子から検知される散乱量に対応する信号である。基
準レベル以上の任意の検知器信号はコンパレータに出力
信号を生じさせる。

前述のように、輸送装置４１は半導体ウェハのような検
査されるべき表面を移動させて、ビーム出口ポート３５
を通過させる。その表面はビームによるＸ方向の走査を
横切って既知の速喰でゆっくりと移動する。ガルバノメ
ータミラー２３の位置が知られているのでビーム位置は
知られる。ガルバノメータミラーはビームに関するＸ方
向のアドレスを与える。同様に、輸送モータの動きは独
立なＺ方向のアドレスを与える。

それらのアドレスは、検知器によって観測される散乱強
度に関するアドレスを与えるために、ランダムアクセス
メモリ内で用いられる。３×３のメモリセル、が周知の
クラスター解析の技術を用いて述べられる。簡単に言え
ば、３×３配列のセルの列は一時に左から右へ解析され
る。それらの配列は、散乱データを含む整列されたメモ
リセルを求めてサーチされる。たとえば、それぞれが散
乱データを含む１の行内の３つのセルは、ライン状の欠
陥の存在を示すであろう。一方、１つの読取を含む単一
の孤立したメモリセルは、粒子の存在を示すであろう。

同様に、検知器データを含む２つまたは３つの整列して
いないセルは、ラインよりもむしろ１またはそれ以上の
粒子を示す。数１０００セルの完全なランダムアクセス
メモリ配列は、この方法で解析される。同時に、メモリ
配列は、ＣＲＴまたは同様な表示装置をリフレッシュす
るために用いることができる。

スキャンされた表面上の汚染物からの光は、下向きに向
けられたビームに関して或る角度で上向きに散乱される
。上向きに散乱された光は約３０％の効率で検知器へ集
められる。検知器信号は、入射ビームによる鉛直に関し
て測って０度から４５度の蔽乱角度に依存しない。検知
器信号は、スキャンされるラインに沿った欠陥または汚
染物の位置にも依存しない。

第３図と第４図を参照して、本発明の譲受人に譲渡され
た先の米国特許出願第５５９，９０９号に開示されたタ
イプの２段集光器が示されている。

２段集光器を用いる利点は、１段集光器においてターゲ
ット表面以外から散乱された光がその１段集光器の検知
器へ入り得るという事実から生じる。

しかし、２段集光器において、２段目の入口絞りは第１
段の焦点ラインまたは焦点に一致して形成されるので、
望まれる光のみが検知器の配置された第２段目へ入る。

そのような２段集光器は単一段の集光器より好ましく、
汚染物に対して高い感度を生じる。

特に、第１の集光器５０の第１段５１は、内側表面に楕
円状断面部分を有するシリンダ状ミラニ５３を含んでい
る。楕円状のシリンダは２つのライン状の焦点を有して
いるので、１つの焦点５５は検査表面Ｓ上に設定し、一
方、他の焦点５７は第２段目６１の入口ポート５９へ設
定することができる。これらの焦点の光学的対称性の利
点を用いて、光は１つの集光器からもう１つの集光器へ
選択的に転送することができる。光はビーム６２で示さ
れているように第１段へ受入れられて、表面Ｓの方へ向
けられる。光は横断方向のスロットであるビーム入口絞
り６４を通過し、ビーム６２は検査表面の全幅を横断し
てスキャンすることができる。シリンダ状ミラー５３の
第１のライン状焦点にある検査表面から散乱された光の
大部分は第２のライン状焦点５７にある第２段目へ配送
され、その第２のライン状焦点は第１のものと共役な焦
点ラインである。光学軸上の鏡のように反射された光は
ビーム入口絞りを通って出る。

第２段目６１は散乱的に反射する球状シェル６３を有し
ており、それは鏡のように反射するＶ字形の側壁の間に
保持されていて、第１図に示された集光器の扇状シェル
２７と類似している。しかし、第２段目にある入口ポー
ト５９はそれらの字形側壁の会合部にあって、第１段目
５１の共役焦点と一致している。第２段目に入る光は検
知器６５へ集められる。

ミラー５３は向い合った反射する側壁間に支えられてい
る。そのミラーはそれらの壁間に好ましくは端から端へ
均一な断面形状を有している。楕円は２つの焦点を有す
るという特性を持っている。

したがって、楕円状シリンダは２つの焦点ラインを有し
ている。その楕円状シリンダは、楕円の第１の焦点ライ
ン５５がウェハ表面Ｓ上に載るように配置される。この
焦点ラインから集められたすべての光が第２の焦点ライ
ン５７へ配送され、その第２の焦点ラインは第２段目６
１の入口絞りまたはポート５９の中心と一致するように
される。

第２段目の入口絞りを形成するポート５９は約３ミリメ
ータの幅に注意深く制御される。これは、第１の焦点ラ
イン５５で生じなかった光を第２段目から排除するため
に行なわれる。焦点ラインがターゲット表面上に正しく
載るようにターゲットを位置決めすることは重要であっ
て、それによって、第１の焦点ライン近傍にある光は精
密な公差内で第２の焦点ラインの近傍へ配送される。第
１段の入口ポートは第１の焦点ラインの近傍からの光を
受入れるとともに表面Ｓの全体からの光を受入れるに十
分な大きさに設定される。しかし、第２の入口ポート５
９は上向きの光の進入を防ぐとともに第２の集光器から
の光の逃げを防ぐために制限されなければならない。

ミラー５３を支持している反射する側壁の内側表面は、
互いに平行な平らなミラーであってかつ楕円状シリンダ
の軸に垂直でなければならない。

これらは、ビームスキャンラインに対して傾斜して散乱
されかつ側壁の方へ伝播する光線が、それにもかかわら
ずそれらの側壁と楕円状シリンダからの反射の後に第２
の集光器へ入ることを確実にする。

第２の集光器段６１は内側表面６３を有しており、それ
は球状シェルの扇状部分の散乱的に反射する表面である
。その内側表面の高い反射性は好ましく、これはその表
面をコーティングするペイントまたはそのようなものに
よって達成される。

表面６３は、側壁を形成する２つの鏡のように反射する
ミラー６７と６９の間に保持されている。

これらのミラーの反射面は内側の表面６３に面している
。それらの壁の目的は表面６３のための支持を提供する
とともに、光が検知器６５に到達するまで光を表面６３
へ反射し返すことである。第２段６１へのビーム入口絞
り５９を形成づるミラー側壁６７と６９の会合位置にギ
ャップが存在する。ミラー６７と６９は腕台７１のよう
な腕台によって支持され得る。ミラー表面５３は腕台７
３と７５によって支持され得る。

検知器６５は、それが入射光線を直接受けないような位
置へ配置される。検知器６５へ到達する光線は、表面６
３と反射側壁６７および６９のいずれかま１ｃは双方と
の間で通常は何度も反射されたものである。検知器は、
入来する光線を、対応する電気信号に変換する光電子増
倍管である。この信号はＣＲＴ上に表示することができ
または記録することが可能で、あるいはその両方が可能
である。その電気信号はディジタル信号に変換すること
もできて、ディジタル技術によって取扱うこともできる
。

装置全体は、好ましくは種々の成分が装着される光の漏
れない容器７７内に収納される。その容器は向い合った
側部壁を有しており、それらの壁に種々の成分が腕台に
よって結合されている。

第２の２段集光器８０は集光器５０と鏡面対称に配置さ
れており、検査表面中の小さい孔によって回折された光
を捉えるとともに光軸上に存在するビーム成分８２を排
除する。横断方向のスロットであるビーム出口ポート８
４は検査媒体を透過するビームが出ることを許す。第２
の集光器８０は、第１段の５１と同一の８１．および第
２段６１と同一の第２段９１を含んでいる。そめ第１段
は向い合った反射側壁間に支えられたミラー８３である
。再び、そのミラーは２つの焦点ラインを有する均一な
楕円状シリンダの断面形状を有している。第１の焦点ラ
イン８５は検査表面上の焦点ライン５５の直下にあり、
一方、第２の焦点ライン８７は入口ポート８９の近くに
ある。第２段９１は内側の表面９３を有しており、それ
は球状シェルの扇状部分の散乱的に反射する表面である
。

その表面は鏡のように反射するミラー９７と９９の間に
保持されている。検査表面を通過して第１段８１に捉え
られる光は第２段９１内に向けられ、そこにおいてその
光の一部は検知器９５に捉えられる。

動作において、ビーム６２は、薄い部材の表面Ｓのよう
な鏡のように反射するターゲット物体へ、ビーム人口絞
り６４を通して向けられる。その部材は矢印Ｘの方向に
移動するように輸送袋＠Ｔ上に装着されている。スリッ
ト６４の幅は、スキャンされる表面を横切って動くスキ
ャニングビームを受入れるのに丁度十分な幅である。ウ
ェハの表面から散乱された光は、次に鏡のように反射す
るミラー５３の内壁へ向う。ウェハの表面から鏡のＪ：
うに逆向きに反射された光は、入口スロット６４を通っ
て逃げ出す。散乱された光のほとんどは第１段５１内に
捉えられる。ウェハの表面Ｓ上のスキャニングラインか
ら拡散的に反射または散乱された光は、鏡のような反射
によって第２の集光器６１内の入口絞りまたはポート５
９にある対称的に位置しているラインへ向番プられる。

第２段目の集光器６１は、向い合った壁の間に延びるポ
ート５９を通して光を受入れるために第１段目に連結さ
れている。この集光器は内側へ散乱的に反射する表面６
３を有し、入来するビームが直接検知器６５に入ること
ができないような角度で検知器が設けられている。表面
６３は好ましくは球の扇状部分である。第１と第２の集
光器段は１つが他方からの光を受取るように連結されな
ければならない。２段集光器８０は、同様に部材表面Ｓ
を通して回折された光を集める。光検知器６５と９５か
らの出力信号は、粒子と孔またはクラックが表示される
ように別個にまたは組合されて表示される。

第５図を参照して、１対の２段集光器が見られる。第１
の集光器１０１は、ビーム１１３を受入れる第１の集光
器段１０３を有している。第１段１０３は、第３図に示
された集光器の第１段５１と同様な構成である。この第
１段はシリンダ状ミラー１０５を含んでおり、それは内
側表面に関して楕円状の断面を有している。１つの楕円
焦点１０７は検査表面Ｓ上にあり、一方、他方の楕円焦
点１０９は第２の集光器段１１１の入口絞りにある。ど
ちらの焦点もライン状であって、シリンダ状ミラー１０
５の長さとほぼ同じ長さである。そのミラーはビームを
受入れるために長さ方向のスロット１０６を有しており
、ビームはラスク状パターンで表面Ｓの全体を横切って
スキャンすることができる。表面Ｓは矢印Ｘで示された
方向に移動され得る。第２段の集光器１１１は中空のシ
リンダ状チューブ１１７へ光を導く光バイブ１１５を含
んでおり、それは光学ファイバの束であり得る。中空の
シリンダ状チューブ１１７は散乱的に反射する内側表面
を有しており、さらに、入来する光を測定するために一
端に結合された光電子増倍管を有している。固体の光パ
イプの一端である第２段の入力は、第１段の焦点ライン
である出力のところにある。

表面Ｓの下側に同様な２段集光器１２１が配置されてい
る。この集光器は第１段１２３と第２段１２５を有して
いる。第１段はビーム１１３がシリンダ状ミラー１２７
の方に向けて入るのを許す。

ビーム１１３の軸上成分は絞り１２９を介して直接ミラ
ーを通過することを許される。ビームの軸からずれた成
分はシリンダ状ミラーによって集められる。ミラー１０
５の場合のように、ミラー１２７は２つのライン状焦点
を伴なう楕円状断面を有している。下側の集光器の第１
段の第１の焦点１３１は、下側の集光器の第１の焦点１
０７と一致するかまたはそれと非、常に近くにある。第
２の焦点１３３は、第２の集光器１２５への入口と一致
させられている。この集光器は光を中空のチューブへ導
き、そのチューブはチューブ１１７と同様に光電子増倍
管が結合されている。ミラー１２７はミラー１０５を支
えている側壁１０８と同様な側壁１２８によって部分的
に支えられている。

ミラー側壁１０８と１２８はそれぞれの第１段の集光器
１０３と１２３に面した側が反射的であり、これらの集
光器内へ入来する光を反射する。ビームダンプ１３５は
第２の集光器を貫通したビーム１１３の軸上の成分を受
取ることがわかる。

その２段集光器の動作は、第３図と第４図を参照して示
されて説明された１対の２段集光器の初動と同じである
。それらの２段集光器と第５図に示されたものとの間の
主な差は、第６図においてさらに詳細に示されている第
２段目に関連する。

単一の扇形の固体の光パイプを用いることができ、また
はこの代わりに複数の光学ファイバ１４１を整列して用
いてもよく、一端１４３においてファイバの直線状配列
が形成される。この直線状配列は第２段への入口絞りへ
設置され、それは第１の集光段を形成するシリンダ状ミ
ラーの楕円焦点と一致するラインに沿っている。光学フ
ァイバの束は光をチューブ１４７内の長さ方向のスロッ
トの方へ導き、そのチューブは中空であって白い表面の
ような散乱的に反射する内側表面を有している。

一端１４９は閉じられていて、そこも散乱的に反射する
。反対側の端部に光電子増倍管１４５が設けられており
、チューブ１４７に到達した光を受取って電気信号を発
生する。そのような電気信号は、光が検査表面から散乱
されたときまたはその表面を通して回折されたときに生
じる。第１の場合において、粒子またはクラックが散乱
を生じ得て、一方、第２の状況において、ピンホールま
たはグラツクが検査表面を通る回折を生じる。検査表面
を通過するビームの軸上の成分はビームダンプへ透過さ
れる。光検知器からの出力電気信号は、第３図の集光器
に関して前に説明された方法で表示され得る。

集光器の位置に関して用いられた用語゛上側パと″″下
側°′は相対的な意味において理解されるよう意図され
ており、何ら絶対的な意味を表わずものではない。第６
図の検知器構造の代わりとして、光学ファイバの束また
は光バイブは、直接光電子増倍管または伯の検知器内へ
供給する出力端部の形状を有してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学欠陥検知装置の簡略化された平面
図である。第２図はハウジング内に配置された第１図の光学欠陥検
知装置の側面図である。第３図は本発明の光学欠陥検知装置の代わり１ｑる実施
例の側面図である。第４図は第３図に示された装置の透視図である。第５図は本発明の光学欠陥検知装置のもう１つの代わり
得る実施例の側面図である。第６図は第５図の線６−６に沿った検知器と集光器の上
面図である。図において、１１はレーザ、１３はビーム、１５は第１
の集光器、１７と１９はレンズ、１８はフィルタ、２１
は固定ミラー、２３はガルバノメータミラー、２４と３
１はミラー、２５は検査表面、２６と２７はシェル、３
０と３７は検知器ポ特許出願人　テンコール・インスツ
ルメンツ図面の浄書（内容に変更なし；否堅１手続補正書（方式）％式％１、事件の表示欠陥検知装置３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　アメリカ合衆国、カリフォルニア州、マウン
テン・ビューチャールストン・ロード、２４００名　称　　テンコール・インスツルメンツ代表者　　カ
ール・アーバネック４、代理人住　所　大阪市北区天神橋２丁目３番９号　八千代第一
ビル自発補正６、補正の対象図面全図７、補正の内容製果を用いて描いた図面全図を別紙のとおり提出致しま
す。尚、内容についての変更はありません。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）薄い検査部材中の粒子や孔を検知するための欠陥
検知装置であって、前記部材は検査ビームを透過するが
一部をその表面で反射する場合において、前記検知装置
は、光学軸に沿って向けられたビームで検査表面を光学
的にスキャンするための手段を備え、前記ビームは、前
記テスト表面への入射によつて、前記光学軸に沿った軸
成分と、前記表面上方で鏡のように反射された成分およ
び散乱された成分と、前記表面中の任意の小さな孔を通
過して回折された成分を有し、前記検知装置は前記表面
上方に配置された第１の集光手段をさらに備え、前記ビ
ームは前記第１の集光手段内へ入ることを許容され、前
記表面上の粒子から散乱された光の成分は集められるが
、同時に、前記検査表面から鏡のように反射されたビー
ムの成分はダンプ（投棄）され、前記検知装置は前記表
面下方に配置された第２の集光手段をさらに備え、前記
ビームは前記表面を透過して前記第２の集光手段内に入
ることを許容され、前記表面中の孔を通って回折された
光は集められるが、同時に、前記光学軸に沿って向けら
れたビーム成分はダンプされることを特徴とする欠陥検
知装置。
（２）前記検査表面は輸送手段によつて前記スキャニン
グビーム下を前進させられることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の欠陥検知装置。
（３）前記ビームは直線状パターンでスキャンし、前記
検査表面はスキャニングビーム下で前記検査表面を前進
させる輸送手段によって支持されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の欠陥検知装置。
（４）前記第１の集光器は前記スキャニングビームを受
入れかつ前記表面から鏡のように反射された光をダンプ
するためのビーム入口絞りを有し、前記第２の集光器は
前記スキャニングビームの軸方向成分をダンプするため
のビーム出口絞りを有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の欠陥検知装置。
（５）前記第１と第２の集光器は２段集光器であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の欠陥検知装置
。
（６）前記第１と第２の集光器の１つは内側に反射する
球状シェルの扇状部分を含むことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の欠陥検知装置。
（７）前記第１と第２の集光器のうち少なくとも１つは
、前記検査表面上の第１の焦点ラインと内側に反射する
球状シェルの入力ポートにある第２の焦点ラインとを有
する内側に反射する楕円状断面のシリンダ状ミラーを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の欠陥検
知装置。
（８）前記第１と第２の集光器の第１段は、検査表面上
の第１の焦点ラインと内側に反射する球状シェルの入口
ポートにある第２の焦点ラインとを有し楕円状の断面を
有する内側に反射するシリンダ状ミラーを含んでいるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の欠陥検知装
置。
（９）前記第１と第２の集光器の第１段は一端に検知器
を有する中空のチューブへ供給する固体の集光器の入力
ポートを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の欠陥検知装置。
（１０）前記固体の集光器は光学ファイバの束であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の欠陥検知装
置。
（１１）光ビームを透過し得るが前記ビームの少なくと
も一部を反射する検査ウェハ、フィルム、および他の検
査表面のための欠陥検知装置であつて、前記欠陥検知装
置は、細いビームを発生することができる光源と、検査
表面を保持する支持装置と、光学軸に沿った経路内で前
記ビームを前記検査表面を横切つて走査させるスキャニ
ング手段と、前記検査表面上方の第１の集光器とを備え
、一体型の前記第１の集光器は前記検査表面に露呈され
た集光表面を有し、前記集光表面はスキャニングビーム
が前記経路内で走査されるときにそのビームを受入れる
とともに鏡のように反射された光を外へ出す入口絞りと
そのビーム入口絞りと或る角度にあって第１の検知器を
内装した集光された光の出口絞りとを伴なっており、前
記欠陥検知装置は検査表面下に第２の集光器をさらに備
え、前記第２の集光器は前記ビームが検査表面に当たる
ところに近い検査表面の下側の領域に露呈された集光面
を伴なつており、前記第２の集光器は検査表面を通して
投射するスキャニングビームの任意の部分を受入れると
ともにビームの光軸に沿って透過された光を外へ出し、
集光された光の出口絞りは内装された第２の検知器を有
しており、そうして、前記第１の集光器は検査表面の上
から散乱された光を集めて、前記第２の集光器は検査表
面を透過した光を集めることを特徴とする欠陥検知装置
。
（１２）前記第１と第２の集光器は２段集光器であって
、それは光を受入れて前記検査表面と相互作用して光学
軸から逸らされた光から光学軸に沿った光を分離するた
めの手段を有する第１段と、光学軸に沿わない前記散乱
された光を受取つて捉える第２段を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１１項記載の欠陥検知装置。
（１３）前記第１と第２の集光器の第１段は内側に反射
するシリンダ状のミラーを備え、それは楕円状の断面を
有していて、検査表面上の第１の焦点ラインと内側に反
射する球状シェルの入力ポートにある第２の焦点ライン
とを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１２
項記載の欠陥検知装置。
（１４）前記第１と第２の集光器は一端に検知器を有す
る中空のチユーブへ供給する固体の集光器の入力ポート
を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項
記載の欠陥検知装置。
（１５）前記固体の集光器は光学ファイバの束であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の欠陥検知
装置。
（１６）検査表面の２次元的なスキャニングのために、
前記検査表面を前記スキャニングビームの下でかつ前記
第１と第２の集光器の間で移動させるための手段によっ
て特徴付けられる特許請求の範囲第１１項記載の欠陥検
知装置。