JPS63193005A - 面検査用装置 - Google Patents

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】 この発明は面検査用装置に関するものである。

面の全トポグラフの測定は面形態（隆起とか傾斜のよう
な面形状の全体の特徴）や面の構造欠陥（ひっかききず
や凹みのようなより小さい特ｆｌ）の測定を要求する。

最も実際的にはテスト時の面は既知の特性を有する標準
面のような基準面と比較されねばならぬ、基準または標
準面と比較することによって、面形態、あらさ、うねり
ときすを含む全トポグラフを測定する装置を以下に説明
する。基準試料を使用して較正される装置は、鏡面反射
を成る程度示す面の測定に通常使用される。

従来これら測定は面形態の測定には干渉針とか傾斜検出
器、面の面構造欠陥の測定には接触スタイラス（ニード
ルプローブ）のような別の色々の計器を使用して実施さ
れてきた。光学的な非接触プローブもまた面構造欠陥の
測定に使用されてきた。顕微鏡像比較器と呼ばれる計器
（英国特許第２１３５４４８号）は面のきすを光学的に
有効に測定できるようになってきたが、一時にほぼ１つ
しか欠陥を測定できない。

面の大面積を検査するためには、レーザビーム走査器が
使用され、これは通常明視野開ループレーザビーム走査
器である。小さなサンプルされた面積にわたって鏡面反
射の変化を記録する従来の明視野間ループレーザビーム
走査器での主な問題点は、（小さなきすの検出のために
要求される）広い帯域幅の必要性が鏡面反射でのより大
きいが受容される明白な変化をまた検出することを意味
するということである。この困難性は検査される面の縁
部近くの面積が検査されずにのこされる時は高域通過電
子フィルタの使用によって部分的にのみ解決される。数
１のレーザ出力と１０ＭＨｚの帯域幅を使用すれば典型
的な開ループ検査システムのダイナミックレンジは５０
：ｌになるであろう。

ミラー（鏡）または半導体ウェハーのような高品質面は
きすや研磨欠陥用に検査されるべきで、この時のダイナ
ミックレンジはすくなくとも５００：ｌが要求される。

上述の困難性は、ダイナミックレンジの増加を生じさせ
る反面雑音に対する信号レベルの減少という犠牲を生ず
るが、きすにより散乱された光を測定することにより明
らかに解決される。さらに、異なった形のきずは広く異
なった角度で散乱するから、散乱された光を収集するこ
とが重要になる。

以下明細書では“開ループ”検査システムと“閉ループ
゛検査システムとを説明する。

開ループシステムでは、基準サンプルのパラメータに対
するテストサンプルの同じパラメータが測定され、基準
サンプルのそのパラメータの値を知ることにより、テス
トサンプルのそのパラメータの値を計算することができ
る。

閉ループ検査システムでは、そのパラメータの例えば光
学的効果を変更する調整手段が設けられ、それによって
テストおよび基準サンプルのパラメータの測定の間に、
その調整手段がテストサンプルと基準サンプル（光学的
）効果が等しくなるまで調整され、それによって測定さ
れているテストサンプルのパラメータが調整手段の変化
から測定される。

以下テスト時に、ある面の特性が動的におよび閉ループ
システムで、広いレンジ（典型的には１０’：１）にわ
たり可変な光学的特性を有する基準チャンネルと比較さ
れるその面の形態および／または構造欠陥の測定用装置
を説明する。雑音に対する信号の高い識別は位相感知ホ
モダイン検出器の使用で得られる。　゛ 本発明に係わる装置は、検出手段と、テスト面からの放
射を受光するテストチャンネル手段と、基準面からの放
射を受光する基準チャンネル手段と、テストチャンネル
手段と基準チャンネル手段からの放射を検出手段へ通過
させる選択手段と、テストチャンネル手段または基準チ
ャンネル手段の少なくとも１つへまたは１つから通過さ
れる放射を変更するために備えられた変更手段とを具え
たテスト面を基準面と比較する面検査用装置において、 循環手段が、基準チャンネルからよりテストチヤンネル
からの多い放射が検出手段に通過される第１の状態とテ
ストチャンネルからより基準チャンネルからのより多い
放射が検出手段に通過される第２の状態との間の選択手
段を循環するために備えられ、 制御手段が、選択手段が循環手段により循環される時検
出手段により受光される放射の零または最小の変更を提
供する放射変更手段を制御するために備えられた ことを特徴とする面検査用装置を提供する。

以下本発明の好適な実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。

第１図に被膜または金属ストリップ（細長片）のような
幅の広いストリップの検査のための本発明実施例の典型
的配置の概略図の例を示す。より小さな面は走査器を排
除し像検出器としてＴＶカメラを使用して検査される。

多チヤンネル多目的の計器が動作の種々のモードで可能
であり面の形態、あらさ、うねり、きすと汚染を測定す
ることができる。

タングステンランプのような光源１は偏光子３を通過し
レンズ２によりピンホール４にフォーカスされる。レー
ザがタングステンランプの代わりに使用される場合は、
偏光子３は半波長遅延板により置換され（偏光面を回転
するため）、ピンホール４は単一モード選択ピンホール
により置換される。ピンホール４からの光は偏光面の回
転のため偏光面回転子５を通過し偏光ビームスプリッタ
フに到る前にレンズ６により平行にされる。手段５は偏
光面を制御回路５１により用意される入力電気信号に従
って偏向面を回転する。

偏光ビームスプリッタ７は第１図でＲＣで示される基準
チャンネルへレンズ６からの光の一部を通過し、かつ第
１図でＴＣで示されるテストチャンネルにその光の一部
を通過する。

基準チャンネルＲＣに直接伝達される光は、例えば基準
のひっかききずがほどこされた基準グラティキュール（
ｇｒａｔｉｃｕｌｅ）　　８を照射する。光は１７４波
長板９を通って逆戻射鏡ＩＯの方へ通過し反射光は板９
を再び通過する。偏光ビームスプリッタ７で反射した後
、レンズ１１はグラティキュール８の像を第２の偏光面
回転子１２．検光子１３．ビームスプリッタ１４と空間
周波数フィルタ１５を介してＴＶカメラ１６にフォーカ
スする。

光子検出器１７　（例えば光増倍器）はビームスプリッ
タ１４からの光の一部を受光する。

第２の偏光面回転子１２は第１の偏光面回転子５と同じ
であってもよいし、制御回路１２１からの電気信号によ
りまた制御されるが、回転子１２における偏光面の動作
と回転速度は回転子５におけるそれよりも少なくとも１
０倍大きい（例えば、制御回路１２１により印加される
信号が１００ｍＨｚとすれば制御回路５１により印加さ
れる信号は典型的には１ｍ１ｌｚである）。偏光面回転
子５と１２は典型的には零点のまわりに±５°だけ偏光
面を回転できる。

回転子１２と手段５の設計の選択は測定要求の速度と精
度に依存する。１７４波長板とともに線形電子−光学ま
たはポッケルス効果を使用する電子−光学変調器は、い
わば１００ＭＩＩｚまでの高い周波数で動作する有利さ
があるが高い電圧を必要とする。

他方ファラデー効果または磁気−光学変調器はより高い
安定度を有するが多分１０にＨｚまでのずっと低い周波
数で動作する。

偏光ビームスプリッタ７によりテストチャンネルＴＣへ
反射された光は、レンズ１９によりビーム走査器２０．
コリメータ２１と１７４波長板２２を通過してテスト時
に面２３に結像される中間像平面１８を照射する。走査
器２０はテスト時に面２３をよぎってビーム２４を走査
する。走査器２０は多面体ミラー、振動ガルバノメータ
ーミラーまたはなにか別の形のビーム反射器であり、テ
スト面２３の動きと組み合わされて使用され、検査され
るべき製品の面全体にわたって走査することができる。

視野を制限するための機械的絞りは、タングステン光源
１が使用される場合は光源１とレンズ２の間にレーザー
源１が使用される場合は結像面１８に置かれる。

面２３による反射でもどる光は平面１８を介してＴＶカ
メラ１６に再結像される。このようにしてグラティキュ
ール８と面２３の像はＴＶカメラ１６上に形成され、両
物体からの鏡面反射成分は検出器１７により検出される
。これは平面１８と走査器２０をレンズ１９の２つの焦
点に、走査器２０と面２３をコリメータ２１の２つの焦
点に置くことによって達成される。

かくてこれまで述べてきた装置は面２３をトポグラフ的
に測量するために種々の異なったモードで使用される。

一般的な言い方として、検出器１７は走査器２０ととも
に面２３をよぎり走査される小さな面積すなわち画素の
大きさを観視するのに使用され、一方ＴＶカメラ１６は
検出器により刻々観視される面積より大きな面積を検査
するのヒ使用される。しかしながら、走査器２０による
走査が十分ゆっくりの場合は、ＴＶカメラ１６は走査器
２０がビーム２４を面２３をよぎってゆっくりと走査す
るから、個々の選択された面積を有効に検査することが
できる。

あらさときずの測定は本質的に測光的であり、形態とう
ねりの測定は本質的に計測的である。

モード１ 面のきすが測定される第１モードでは、（きすの幅より
大きな大きさの）検査に際し小さな面積（画素）が面２
３をよぎって走査される。光は面２３からテストチャン
ネルに鏡面状に反射される。ビーム２４は面２３をよぎ
って連続的に走査されるが、面２３の１つの特定の小さ
な面積（画素）（・・・ｍｓ”）を検査している間の装
置の動作について考えることができる。検査される各小
さな面積（画素）に関して、回転子１２はテストチャン
ネルＴＣと基準チャンネルＲＣからの信号を一交互に１
０回受信するよう例えば１０回振動される。勿論回転子
が振動されるとそれは各チャンネルＴＣおよびＲＣから
受光される光を変化し、それで振動の間にはチャンネル
ＴＣからの光が最大値に向かって増加するとチャンネル
ＲＣからの光は最小値に向かって減少し、次にチャンネ
ルＴＣからの光が最小値に向かって減少する時はチャン
ネルＲＣからの光は最大値に向かって増加するなどなと
。その増加と減少は正弦波状である。

チャンネルＴＣ、！：　ＲＣからの光が同じときは、回
転子１２の回転の間、検出器１７により測定されるそれ
らの結合された光強度（２つの強度の総和）は、たとえ
それらの個々の成分が変化しても同じになるだろう。し
かし２つのチャンネルＴＣとＲＣからの光が等しくなけ
ればそれらの結合された光強度は回転子１２がある誤差
信号を与えるよう回転する時には変化するだろう、この
誤差信号は２つのチャンネルＴＣとＲＣからの光強度を
等しくするような制御回路５１への信号手段による回転
子５の回転により自動的に最小にされる。かくて面２３
をよぎる各小さな面積（画素）についてナル点（ｎｕｌ
ｌ　ｐａｉｎｔ）が回転子５の回転手段によりつくられ
る（すなわちテストチャンネルＴＣと基準チャンネルＲ
Ｃからの光が等量にされる）。回転子５の偏光面が回転
せねばならぬ程度の測定が検査下にある面２３の特定の
パラメータの測定を提供するのに使用される。

これは“図１に≦乙１（ｃｌｏｓｅｄ　１ｏｏｐ　ｍｅ
ｔｈｏｄ）″と呼ばれる。

この配置は例えば面２３上のきすを測定するのに使用で
き、それは面２３からのチャンネルＴＣの光の強度の低
下は面２３のきすのきびしさで変化するからである。

検出器１７の使用の間、検査下にある面２３の小さな面
積（画素）の大きさは光源１とレンズ２の間にある視野
絞りを閉鎖していくことにより多分、２０ｔＩＩＩ直径
まで削減される（図示されていない）。

それ故動作のこのモードでは面２３は面構造欠陥の測定
に関し基準８と比較される。

モード２ 特に面２３のあらさを検出する検出器１７を使用する動
作の第２のモードでは、あらさの原因となる面のトポグ
ラフ形態と比較して大きな面の面積から鏡面状に反射さ
れた光を注視することが必要で、このような状況では視
野絞りは開いてい颯。面２３が構造欠陥のない場合、検
出器１７により測定される鏡面状に反射された全エネル
ギーは高く、平面１８における絞りで規定されるビーム
の面積について一定で、面２３にわたり走査器２０によ
り走査される。あらさが変化すれば、光の反射率は変化
しそれで検出器１７の出力は変化するだろう、検出器１
７の前面のアパーチャの大きさは散乱光を拒否し鏡面反
射された光のみを測定するよう十分小さくなければなら
ぬ。

典型的には動作のＣのモードで観視される面２３の面積
は２鵬の直径だろう。他の点てあらさを測定する動作の
この第２のモードは動作の第１のモードと同じである。

動作の第１および第２のモードでは、検出器１７の出力
は変化す−るだろう。詳細には、かかる変化は基準チャ
ンネルＲＣとテストチャンネルＴＣとからの光を交互に
選択するための回転子１２の使用によるクローズトルー
プモードで高い精度で測定される。すでに述べてきたよ
うに、この選択は制御回路１２１に印加される（１００
ＭＩＩｚ’までの）高周波ＡＣ信号により順次に制御さ
れる回転子１２で通過される偏光面を変えることにより
実施される。最初に偏光子３が回転されそれで両チャン
ネルＲＣとＴＣへの透過は等しくされ、かくて検光子１
３のどんな回転も（または回転子１２に起因した）検出
器１７の出力で変化は発生しない。それで例えば面２３
による散乱に起因するテストチャンネルＴＣの透過での
削減は、検光子１３が回転され（または回転子１２が変
調され）る時、１７からの出力信号に変化を生じさせる
ことが理解できよう。（回転子１２の振動周波数で変化
する信号となるだろう）この誤差信号は増幅され、検出
器１７からのナル（ｎｕｌｌ）出力信号を回復する方向
に偏光子３を回転するために使用され、またはより高い
精度のため回転子５を回転すべく制御回路５１に印加さ
れる。偏光子３の回転の量（または回転子５に印加され
る信号）Ａというは、テストと基準チャンネルへの透過
の比の値、すなわち式Ｔ　ｔ　／　Ｔ　＊　＝　ｔａｎ
”　Ａに従う値を与える。

すでに示してきたように、実際、このナルを取る処理を
高速に高感度に実行するため、検光子１３および偏光子
３を機械的に回転するよりもむしろ、回転子１２に適切
に高いキャリヤ周波数が供給され、検出器１７からの出
力は整流され制御手段５１を介して回転子５を制御する
ために饋還される。

走査ビーム２４が面２３にわたって動くような閉ループ
モードで動作するよう設計された電気システムの典型的
配置は第２図に略図的に示されている。

発振器２５は回路１２１用高周波ＡＣ信号を提供するの
に使用される。検出器１７の総和出力は同じ周波数で発
振器２５からの直接の信号によりまた付勢される位相−
感知整流器２７に供給するために誤差信号として使用さ
れる。整流器２７からの復調出力信号は回路５１を介し
て回転子５を付勢するため記録装置２８を通って饋還さ
れる。我々はこれを“、±ｊＬ外イフィンープシステム
（ｈｏｍｏｄｙｎｅ　ｃｌｏｓｅｄ−１ｏｏｐｓｙｓ　
ｔｅＩＩｌ）と呼ぶ。

回転子５に供給される信号は面２３と同じ材料からなる
既知のＲａ値の基準試料で面２３を置換することにより
較正される。

動作の第１および第２モニドを比較すると、面のきすを
測定する動作の第１モードでは、２０μｍ直径の絞りを
生じる光源ｌとレンズ２の間に置かれた絞りが使用され
る。面２３のあらさを測定する動作の第２モードでは、
ビーム２４のビーム幅がかなりより大きい、すなわちそ
の面で凹凸を生じる個々の形態よりもより大きいのが好
適で、ビーム２４は典型的には面２３で２ｍの直径であ
る。この視野制限は１８でのピンホールまたは光源１と
レンズ２の間に置かれたピンホールにより提供される。

モード３ ＴＶカメラ１６を使用する動作の第３モードでは、回転
子１２と５は使用されないが偏光効果は偏光子３と１３
の手動回転により得られる。動作のこのモードではこの
、装置は本願人になる英国特許第２１３５４４８号とほ
とんど同じ方法で使用されることができる。この装置の
動作についてはその英国特許に詳細に述べられているの
で、ここではこれ以上詳細に説明は加えない。このモー
ドはビームからの光の既知の調和を排除する標準のきす
による較正を必要とする。標準のきすは、グラティキュ
ール８と１７４波長板９と逆戻射鏡１０と同様１７４波
長板と逆反射スジ。リーンと組み合わされるが、面２３
により通常占領される位置に代わりにおかれた透明基板
上に既知の幅を有するメタライズされた線で都合よく作
られる。

面２３とグラティキュール８がＴＶカメラ１６上に同時
に結像され、面２３上のきすとグラティキュー用８上の
基準きすとをＴＶモニターを使用して目で比較するのを
明白にするため、広い視野と平面１８でのアパーチャを
開いて動作させる時、動作のこのモードのみでグラティ
キュール８が必要とされるのは注目すべきことである。

好適にはグラティキュール８はあらさの測定時には除外
されるべきである。　１２または１３でのある既知の量
だけの偏光面の回転は、各ＴＶ画素での信号レベルを量
子化するのに使用されるから、標準ディジタル映像処理
はＳ／Ｎの改善に使用される。

モード４ 動作の第４モードでは面誤差が測定される。面２３の平
坦さからの偏倚の形態での面誤差は、ビーム２４が面２
３の幅をよぎりビーム走査器２０により走査される時、
検出器１７のピンホール４の像を移動させるだろう、検
出器１７は位置感知光検出器で、それは感知面積にはい
る光の１８におけるアパーチャにより規定される絞りの
位置と線形に関係する出力信号を発生する。面２３に投
影される絞りの位置は走査器２０と連結されたセンサか
ら知られる（図示されず）、これら２つの情報（傾斜と
位置）からその面の形状また形態を提供するため面２３
の傾斜が積分される。この測定では平面１８はピンホー
ルで制限されこの装置は開ループモードで動作される。

テスト面２３はひっかききずのような説明のつがないう
ねりとかきすを受けることもある。かかる構造欠陥はビ
ーム２４からの光を散乱しそれでその部分はＴＶカメラ
１６に接続されたＴＶモニタ上で暗領域とみられるだろ
う、かなり粗いひっかききずはＴＶモニタ上で分解でき
ない線や影のように現れるので、空間周波数フィルタ絞
り１５を選択することにより、検光子１３がこのような
テストのひっかききずのコントラストが、グラティキエ
ール８の形態での基準欠陥のコントラストと等しくなる
よう回転される。テストと基準のひっかききずの相対視
程はその時検光子１３の設定角度の自乗の正接に等しい
。

より高精度の測定が要求されるなら、ひっかききずの像
をよぎる強度の分布が平面１８で小さなピンホールを使
用することにより得られ、その像は走査器２０により面
２３をよぎって走査され、次に第■と第２の動作モード
に従うこの装置を動作させる偏光回転子１２と手段５と
を使用する（ホモダイン閉ループモード）。

モード５ 動作の第５のモードではうねりの異なった測定が準備さ
れ、それは面のうねりを直接強度の分布に変換できる配
列を必要とし、それでうねりは目でみられそして検出さ
れる。この変換処理は位相コントラスト空間周波数フィ
ルタ１５を備えて達成される。典型的には光の９０％の
吸収とともに光の非回折成分で１／４波長の遅延を課す
るフィルタ１５は、面２３のうねりを映像信号ラインプ
ロファイル（ｌｉｎｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ）分析器により
測定されるＴＶカメラ１６の平面で強度分布に変換する
。スタイラス計器の使用で前にチェックされてきた面２
３の位置に基準面を置換えての較正がもう一度要求され
る。コリメート２１の焦点距離よりも長い焦点距離レン
ズ１９を選択し、かつ走査器２０を除去することにより
、面２３とＴＶモニタスクリーン間に多分ｘ　１ｏｏｏ
もの高く増倍された視野が容易に得られる。この位相コ
ントラストモードではこのシステムは１ｎ＊（ナノメー
タ）以下までの面うねりを測定できる。ＴＶカメラ１６
を他の光検出器と視野制限ピンホール像ホールることに
より、自動閉ループホモダイン検出システムが面の高さ
のより小さい偏倚さえも測定するのに使用される。

面のうねりをしらべる別の方法は自動共分散関数として
知られる統計的パラメータを測定する手段である。この
パラメータはこの計器を使用し、平面１５上におけるピ
ンホール４の像をＴＶカメラ１６に中継してもどすこと
によりまた評価される。このピンホール像での強度分布
のフーリエ変換は照射された視野での面２３の共分散の
測定である。同じ情報に到達する別の方法は、ピンホー
ル４を１つの正弦波型透過を有し、それらライン間角度
が変化する時２つのモアレ型回折格子により作られるか
もしれないような、異なってくる空間周期を有する数多
くの回折格子で置換することである。

空間周波数の増加におけるこれら回折格子の各像におけ
るコントラストの変化が自動共分散の測定である。その
零すイクル／闘の値が面の鏡面状反射または面あらさの
自乗平均値の平方根である。

今一度照射されたテストチャンネルに関してのみの測定
が実施できるかまたは高い精度が要求される時には、自
動的な閉ループホモダイン方法が使用できる。後者の場
合は基準面は基準チャンネルＲＣで使用され、この時は
走査器２０のないことを除いてはテストチャンネルＴＣ
と同じ方法で較正される。この配置は、完全なミラーが
ビームを測定システムに逆反射してもどすのに使用され
れば、それらの光学的転送関数（ＯＴＦ）の比を測定す
ることによって２つのチャンネルに置かれた光学システ
ムの像形成能力を比較するのにまた使用される。

天二上旦 動作の第６のモードではこの装置は透過での汚染または
きすについて面を検査するのに使用される。組立てられ
た複合レンズの構成要素は、例えば、そのレンズを平面
１８の領域に置き順次に各面にフォーカスさせることに
より検査される。この場合テストチャンネルＴＣの光は
１７４波長板と猫眼石反射（すなわち検査に際しその曲
率の中心にレンズの焦点を有する曲率を有するミラーか
らの反射）を用いて構成要素１９．２０．２１．２２と
２３の場所にもどされる。１５でのピンホールアパーチ
ャ、不透明な絞りまたは位相コントラストディスクの使
用により、面観視用の明視野、暗視野または位相コント
ラストモードが選択される。照射に際してのこの選択は
ひっかききず、塵埃よごれや他の薄い膜および研磨欠陥
を含んだ量をはかるべき欠陥を広い領域で可能とする。

この第６のモードでの較正は、テストされるがその面の
各々に既知の大きさのグラティキュールパターンをはこ
ぶ複合レンズと設計的に同じ基準複合レンズからなるグ
ラティキュール８の場所に、特殊なグラティキュールを
使用して実施される。

この基準レンズの面は検査されるレンズの等価面と同時
にフォーカスされる。基準チャンネルＲＣはまたビーム
をグラティキュール８にもどすために１７４波長板と猫
眼石反射鏡を使用する。両チャンネルＴＣとＲＣで同じ
ンズを使用することは特殊な欠陥測定の精度上面間相互
反射の効果を最小にする。

本発明は前述の諸例に限定されるものではない。

例えば、面２３をよぎるビーム２４の走査の代わりに走
査器２０を排除して面２３を動かすこともできる。

開ループ動作の場合には偏光子３はテストチャンネルＴ
Ｃのみが基準チャンネルＲＣに対し有用な光のない状態
で動作する位置まで回転される。

種々のモードに対しレーザ（と検出器１７）またはＴＶ
カメラ（とタングステン源ｌ）の使用の選択は次の表か
ら理解されよう。

拡張された視野（いわば２ｍｍ直径）は形態、自動共分
散やあらさの試験に使用される。

本発明の好適な実施例に係わる説明してきた装置の利点
は以下のようにまとめられる。

（ａ）　　この装置は面の形態、あらさきす、うねりお
よび鏡面反射する方向に反射光の数％以上を反射する面
の汚染の測定を含む面の全トボイグラフを測定すること
ができる。

（ｂ）　　テスト時に面に直角に光入射するビームは、
それ自身の通路にそって鏡面反射してもどり、その鏡面
反射成分か空間的にその位置での全電力を測定できる位
置感知フォトセル１７上か、位相コントラスト顕微鏡に
使用されるような可変複合空間周波数のフィルタ１５を
実施したレンズシステムにより形成される面の像がフォ
ーカスされるＴＶカメラ１６上に入射する。このフィル
タ１５の吸収レベルは面の高さ変化に対する測定の感度
に影響する。

（Ｃ）　　視野を変えるための手段（１８でピンホール
を変化させることによる）やこの視野を拡張された面積
にわたり走査する手段（走査器２０による）が備えられ
る。形態またばあらさの測定に際しては同時に測定され
る面積はいわば１ｍ直径の視野にわたり走査できるテス
ト面でいわば２１Ｉｍ直径であることができ、この目的
のため、最高感度に到達するため、レーザ源がうまく使
用されるだろう。

一方、いわば２１１１１直径の選択された視野内のきず
の測定のためには、タングステンランプのような非干渉
性光源が干渉効果のないきずの像形成を確実にするため
必要とされる。

（ｄ）　　基準チャンネルが、テスト像のコントラスト
が基準像のそれと等しくなるようその２つのチャンネル
の光量の平衡を連続して変更する手段とともに用意され
る。このナル平衡を提供するために要求される変更量は
面のトポグラフの観測量として使用される。

（ｅ）　　両チャンネルの光のレベルが同じかどうかを
決定するため一方のチャンネルからもう一方のチャンネ
ルへ光を連続的に偏倚する手段が備えられる。これは発
振器からの高周波駆動信号を用いて自動的に実施され、
これをホモダイン閉ループ方法と称する。

（ｆ）２つのチャンネルから受光される誤差信号を増幅
し、誤差信号を零に削減するよう２つの信号の平衡を調
整するためそれを饋還し、さらに次に必要とする調整の
同じ量（それは検査時のトポグラフ的特徴の量であるか
もしれぬ）を記録する手段を備えている。

（ｇ）　　うねりの測定に要求されるような高さ形態の
測定のために、典型的には９０％の吸収とともに光の非
回折成分に典型的には１７４波長の遅延を課する能力の
ある複合の空間周波数フィルタが使用される。これはテ
スト時に面からの位相情報を像平面で光強度の分布に変
換し、それはＴＶモニタスクリーンに転送されて映像信
号ラインプロファイル分析器の手段で測定される。

（ｈ）　　像平面での強度分布が、どう形成されても、
測定の閉ループホモダイン原理を使用してより高い精度
まで測定し得るようＴＶカメラをピンホールと光検出器
で置換える手段を備えている。

（ｉ）　　さかさにされた望遠鏡を使用してその光学シ
ステムは反射または透過モードで動作する位相コントラ
スト顕微鏡に変換させられることができる。

複合空間周波数フィルタを適切に設計すれば、孤立した
不連続点や分布したうねりパターンを含む広い構造領域
を測定することができる。

（ｊ）　　ある領域の較正された試料の使用により全シ
ステムを比較原理の使用により較正するのを可能にする
。

（ｋ）　　テスト時に面による自動コリメーションで結
像された周期的なテストパターンを使用すると面、の自
動共分散の測定が可能になる。

（１）　　光学的な透過システムはシステムを通して光
をもどすため猫眼石反射鏡を使用して検査される。

較正は検査時のレンズと類似した基準レンズの面に既知
の大きさのグラティキュールパターンを設けて実施され
る。明視野、暗視野および位相コントラストを含む照明
の３つのモードがいずれも使用可能である。

我々は以上、以下のことにふれてきた。全面のトポグラ
フおよび汚染を測定するための多チヤンネル計器、拡張
された面積にわたってかより太きな面積にわたって走査
され得る選択されたスポットかであらさまたは自動共分
散の非常にちいさな変化を測定する２つのチャンネルホ
モダインナル方法、面の小さな波打ちをある点の面の高
さに比例する強度のパターンに変換する複合空間周波数
フィルタの使用、検査されるべき面の面積を大きくする
ため組込まれた走査器を備えた共焦点システムの使用、
および較正テストピースを使用するシステム較正の処理
を援助するための測光基準チャンネルの使用など。

この装置は色々の使途に使用される。工学の分野では例
えば鋳造の円筒状の孔などを含む製造部品の面、あらさ
と形態（形）を検査するため感度のよりにぷいモードに
使用されてもよい。もし検出器１７が象限検出器（すな
わち検出器により受光された孔のスポットの位置がそれ
により決定される４分割部を有する検出器）のような位
置感知検出器を有するなら特に有用であろう、工学の分
野ではこの装置は車体、ストリップ製品やより小さな部
品を検査するのに使用されてもよい。

半導体分野では、この装置はシリコンのウェハーまたは
他の材料の形態（形）、あらさ、きすやうねりを検査す
るのに使用されてもよい。

光学の分野では、この装置はレーザミラーを検査し１．
光学部品が十分に研摩されてきた時決定すべき研磨用の
他の光学部品を検査（目で決定するのがしばしば困難で
ある）するのに用いられてもよく、さらに面のきすをは
かるのに使用されてもよい。この装置はレンズの検査に
用いられてもよく、上述のきすについてのみならず面ま
たは薄膜被膜中の塵埃や他の汚染を検出するのに使用さ
れてもよい。

この明細書を通しては光についてふれてきた。

従って明らかにこの発明は可視光の波長の使用に限定さ
れるものではなく、同じような装置が紫外線とか赤外線
、ある限定はあるが、マイクロ波を含む他の波長で使用
されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる装置の線図的表示を示し、 第２図は、第１図示装置の信号出力を処理するための電
子回路の線図的表示を示す。 ｌ・・・光源　　　　　　　　２・・・レンズ３・・・
偏光子　　　　　　　４・・・ピンホール５・・・偏光
面回転子　　　　６・・・レンズ７・・・ビームスプリ
ッタ ８・・・基準グラティキュール ９・・・１７４波長板　　　　　１０・・・逆戻射鏡１
１・・・レンズ　　　　　　　１２・・・偏光回転子１
３・・・検光子　　　　　　　１４・・・ビームスプリ
ッタ１５・・・空間周波数フィルタ　１６・・・ＴＶカ
メラ１７・・・検出器　　　　　　　１８・・・中間像
平面１９・・・レンズ　　　　　　　２０・・・ビーム
走査器２１・・・コリメータ　　　　　２２・・・１７
４波長板２３・・・テスト面　　　　　　５１，１２１
・・・制御回路２５・・・発振器　　　　　　　２７・
・・位相感知整流器２８・・・記録装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テスト面を基準面と比較する面検査用装置において
   、 検出手段と、 テスト面からの放射を受光するテストチャ ンネル手段と、 基準面からの放射を受光する基準チャンネ ル手段と、 テストチャンネル手段と基準チャンネル手 段からの放射を検出手段へ通過させる選択手段と、 テストチャンネル手段または基準チャンネ ル手段の少なくとも１つへまたは１つから通過される放
   射を変更するために備えられた変更手段と、 基準チャンネルからよりテストチャンネル からのより多い放射が検出手段に通過される第１の状態
   とテストチャンネルからより基準チャンネルからのより
   多い放射が検出手段に通過される第２の状態との間の選
   択手段を循環するために備えられた循環手段と、 選択手段が循環手段により循環される時検 出手段により受光される放射の零または最小の変更を提
   供する放射変更手段を制御するために備えられた制御手
   段と、 を具えたことを特徴とする面検出用装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、テスト
   チャンネル手段がテスト面をよぎる検査でテスト面の一
   部を走査する走査手段を有することを特徴とする面検査
   用装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、前記循環手段が選択手段をしてテスト面が走査さ
   れる時テスト面の各予定の面積のためのすくなくとも１
   循環を通過させるよう動作し得ることを特徴とする面検
   査用装置。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項いずれか記載の装
   置において、選択手段がその偏光が循環手段により変更
   され得る偏光子を具えることを特徴とする面検査用装置
   。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項いずれか記載の装
   置において、循環手段が小さな角度で偏光子の回転をも
   どしたりすすめたりするのに適応されることを特徴とす
   る面検査用装置。 ６、特許請求の範囲第１項から第５項いずれか記載の装
   置において、変更手段が可変偏光子を具えることを特徴
   とする面検査用装置。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項いずれか記載の装
   置において、偏光ビームスプリッタが基準チャンネル手
   段とテストチャンネル手段からの放射を検出器へ通過さ
   せるために備えられることを特徴とする面検査用装置。 ８、特許請求の範囲第１項から第７項いずれか記載の装
   置において、制御手段が検出器からの信号を受信し選択
   手段が循環される時、検出手段からの信号にナルまたは
   最小変更を提供するべく放射変更手段を制御するため饋
   還モードで動作するよう適応されることを特徴とする面
   検査用装置。 ９、特許請求の範囲第１項から第８項いずれか記載の装
   置において、検出手段が基準チャンネル手段とテストチ
   ャンネル手段からの放射を空間周波数フィルタを介して
   受光するよう前記フィルタが搭載され、前記フィルタが
   受光された放射の非回折成分に部分的な波長阻止を課し
   たりその放射の大部分を吸収したりすることを特徴とす
   る面検査用装置。 １０、特許請求の範囲第９項記載の装置において、空間
   周波数フィルタが位相コントラスト空間周波数フィルタ
   であることを特徴とする面検査用装置。 １１、特許請求の範囲第９項または第１０項記載の装置
   において、視野制限ピンホールがまた備えられることを
   特徴とする面検査用装置。 １２、特許請求の範囲第９項または第１０項記載の装置
   において、放射が放射源により供給され、ピンホールが
   前記放射源に近接しておかれ、ピンホールの像が前記フ
   ィルタを通過させられ、テスト面の自動共分散の量を求
   めるためピンホール像の強度分布のフーリエ変換を提供
   する手段が備えられることを特徴とする面検査用装置。 １３、特許請求の範囲第１項から第８項いずれか記載の
   装置において、検出手段が位置感知検出器を備えること
   を特徴とする面検査用装置。 １４、特許請求の範囲第１項から第８項いずれか記載の
   装置において、検査のもとでテスト面の面積を変更する
   手段が備えられることを特徴とする面検査用装置。 １５、特許請求の範囲第１項から第８項いずれか記載の
   装置において、テスト面がひっかききずを有し、ひっか
   ききずの像をよぎる強度分布が、テストチャンネルに小
   さなピンホールを備えかつテスト面のひっかききずをよ
   ぎってそのピンホールの像を走査することにより得られ
   ることを特徴とする面検査用装置。 １６、特許請求の範囲第１項から第１５項いずれか記載
   の装置において、テスト面が放射に対し不透明で、検出
   手段がテスト面から反射する放射を受光することを特徴
   とする面検査用装置。 １７、特許請求の範囲第１項から第１５項いずれか記載
   の装置において、テスト面が放射に対し透明で、検出手
   段がテスト面を通り伝達されてきた放射とテスト面から
   逆反射されてきた放射とを受光することを特徴とする面
   検査用装置。 １８、特許請求の範囲第１項から第１７項いずれか記載
   の装置において、選択手段と変更手段が電子−光学変調
   器を具えることを特徴とする面検査用装置。 １９、特許請求の範囲第１項から第１７項いずれか記載
   の装置において、選択手段と変更手段がファラデー効果
   変調器を具えることを特徴とする面検査用装置。 ２０、特許請求の範囲第１項から第１７項いずれか記載
   の装置において、選択手段と変更手段が磁気光学変調器
   を具えることを特徴とする面検査用装置。