WO2019155777A1 - レーザ光源装置および検査装置 - Google Patents

レーザ光源装置および検査装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019155777A1
WO2019155777A1 PCT/JP2018/047820 JP2018047820W WO2019155777A1 WO 2019155777 A1 WO2019155777 A1 WO 2019155777A1 JP 2018047820 W JP2018047820 W JP 2018047820W WO 2019155777 A1 WO2019155777 A1 WO 2019155777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light beam
laser light
light source
branched
source device
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/047820
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩之 村田
憲治 大久保
直道 石川
Original Assignee
東レエンジニアリング株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018231496A external-priority patent/JP7154985B2/ja
Application filed by 東レエンジニアリング株式会社 filed Critical 東レエンジニアリング株式会社
Priority to CN201880085224.3A priority Critical patent/CN111587395B/zh
Publication of WO2019155777A1 publication Critical patent/WO2019155777A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a laser light source device that emits laser light and an inspection device including the light source.
  • Laser light is excellent in monochromaticity and directivity, and when laser light is used as a light source, it can be used as a light source means of small size, high output and long life. Therefore, the laser light source is used for a light source of an inspection apparatus, a video display device such as a digital mirror device, a projection display, or the like instead of the lamp light source.
  • Non-Patent Document 1 As a specific example of speckle reduction, a configuration in which an optical element as shown in Non-Patent Document 1 is arranged in the optical path of laser light is known.
  • an optical element as disclosed in Non-Patent Document 1 is generally configured with a resin material as a base material. Therefore, if the power density of laser light (that is, the energy intensity per unit area) is high, the resin material may be damaged, and the lifetime of the light source device may be reduced.
  • Patent Documents 1 and 2 there is a problem that speckles cannot be sufficiently reduced by the method of branching laser light and recombining after changing the optical path length of each laser light. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and has as its first object to provide a laser light source device that uses a high-power laser and has a long lifetime and reduced speckle noise.
  • a second object of the present invention is to provide an inspection apparatus including a laser light source from which speckle noise is satisfactorily removed while using a highly coherent laser light source.
  • a laser light source device for emitting laser light
  • a light beam branching section for branching the light beam emitted from the laser light source into a first branched light beam and a second branched light beam
  • a light beam combining unit that combines the first branched light beam and the second branched light beam
  • the optical path length of the second branched light beam is set to be longer than the optical path length of the first branched light beam
  • a diffusion plate is provided in the optical path of the first branched light beam and the second branched light beam.
  • one aspect of the present invention is: A laser light source device according to any one of claims 1 to 6; A holding unit for holding the laminate; An imaging device for imaging light emitted from the laser light source device and passing or reflected through the inspection region set in the laminate;
  • the inspection apparatus includes an inspection unit that inspects foreign matter and voids hidden in the interface of the laminate based on luminance information of an image captured by the imaging apparatus.
  • speckle noise can be satisfactorily reduced with a long life while using a high-power laser.
  • inspection is performed using a laser light source from which speckle noise is well removed, so that it is possible to detect minute foreign matters and voids.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an example of a form embodying the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a laser light source device 1 according to the present invention.
  • the laser light source device 1 includes a laser light source unit 2, a light beam branching unit 3, a diffuser plate unit 4, a light beam combining unit 5, and the like, and emits laser light Lm to the outside.
  • the laser light source unit 2 emits laser light.
  • the laser light source unit 2 includes a laser oscillator 20 and a beam adjustment unit 21.
  • the laser oscillator 20 is a light source that emits laser light, and examples thereof include a semiconductor laser (also called a laser diode or LD), a solid-state laser, and a gas laser.
  • the beam adjusting unit 21 includes a collimating lens, a beam expander, and the like, and adjusts the laser light emitted from the laser oscillator 20 to a desired light flux L0 by making the laser light parallel or expanding to a predetermined beam diameter. is there.
  • the beam splitter 3 branches the beam L0 emitted from the laser light source unit 2 into a first branch beam L1 and a second branch beam L2.
  • the beam splitter 3 includes a beam splitter 31 and a mirror 32.
  • the optical path length of the second branched light beam L2 is set longer than the optical path length of the first branched light beam L1.
  • the beam splitter 31 divides the light that has entered from the incident surface (left side in the figure) inside and emits it in two directions (right side and lower side in the figure). Specifically, the beam splitter 31 transmits a part (for example, 50%) of incident light and reflects a part (for example, 50%).
  • the beam splitter 31 splits a light beam in two directions without changing the polarization direction, or an optical element called a polarization beam splitter (a beam that splits into and exits vertically polarized and horizontally polarized laser beams, respectively). ) Can be exemplified.
  • a half mirror may be arranged in place of the beam splitter 31.
  • the mirror 32 reflects one light beam emitted from the beam splitter 31 and changes the emission direction (from downward to right in the figure).
  • the first branched light beam L 1 the one that travels straight (to the right in the drawing) and is emitted is called the first branched light beam L 1, and the angle is changed (downward in the drawing).
  • the outgoing light is called a second branched light beam L2.
  • the mirror 32 is disposed so as to be inclined by 45 degrees with respect to the optical axis of the second branched light beam L2 so that the second branched light beam L2 is substantially parallel to the first branched light beam L1.
  • the diffusing plate portion 4 is disposed in the optical path of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2, and diffuses the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 incident as parallel light (that is, converted into scattered light). To do).
  • the diffusing plate portion 4 includes diffusing plates 41, 42, and 43.
  • the diffusion plates 41 and 42 are disposed to face a first light receiving unit 51 and a second light receiving unit 52 which will be described later.
  • the diffusing plate 43 is disposed so as to face the diffusing plates 41 and 42 at a position crossing the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2.
  • the diffusion plate 43 is attached to the rotation mechanism 45 and rotates around the rotation center Cr.
  • positions that is, radii r1, r2 that cross the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 with respect to the rotation center Cr of the diffusing plate 43 are set to different distances.
  • the light beam combining unit 5 combines the first branched light beam L1 'and the second branched light beam L2'.
  • the light beam combining unit 5 includes a first light receiving unit 51, a second light receiving unit 52, a fiber unit 53, and an emission unit 54, and is also called a branch light guide.
  • the first light receiving unit 51 receives the first branched light beam L1 ′ diffused through the polarizing plates 43 and 41.
  • the first light receiving part 51 includes a condenser lens 51a and a base part 51b.
  • the second light receiving unit 52 receives the second branched light beam L2 ′ diffused through the polarizing plates 43 and 42.
  • the second light receiving part 52 includes a condenser lens 52a and a base part 52b.
  • the condensing lenses 51a and 52a collect the first branched light beam L1 'and the second branched light beam L2' diffused through the diffusion plates 41, 42 and 43, and guide them to the base parts 51b and 52b. Note that the light receiving areas of the base part 51b of the first light receiving part 51 and the base part 52b of the second light receiving part 52 are substantially equal to the effective areas of the diffused first branched light flux L1 ′ and second branched light flux L2 ′.
  • the condensing lenses 51a and 52a may be omitted as long as they are equal to or larger than.
  • the fiber part 53 combines the light beam L 1 ′ received by the first light receiving part 51 and the light beam L 2 ′ received by the second light receiving part 52 and guides it to the emitting part 54.
  • the fiber part 53 is a bundle of many optical fibers, and one end part is connected to the base part 51b of the first light receiving part 51 or the base part 52b of the second light receiving part 52. The opposite end is connected to the emitting portion 54.
  • the emitting unit 54 emits the combined laser beam Lm.
  • the laser beam Lm has a predetermined divergence angle.
  • the laser light source device 1 Since the laser light source device 1 according to the present invention has such a configuration, when a plurality of speckle patterns are overlapped, the speckles are averaged and the contrast of the pattern is lowered. Therefore, even a laser light source can be emitted as laser light Lm with reduced speckles.
  • the light beam branching portion 3 is provided and the diffusion plate portion 4 is disposed in the optical path having a low power density, damage to the diffusion plate portion 4 can be reduced. Furthermore, since the optical path lengths of the branched light beams L1 and L2 are different in the light beam branching unit 3, the coherence of the laser light Lm emitted from the emitting unit 54 can be lowered and speckle can be reduced.
  • the diffusion plates 41 and 42 are disposed to face the rotary diffusion plate 43, and the speckle reduction effect can be further enhanced by the plurality of diffusion plates.
  • the rotational movement of the diffusion plate 43 does not irradiate the same position with the laser beams L1 and L2, and the diffusion component (also referred to as the intensity distribution of scattered light) always changes. Therefore, a large number of speckle patterns can be overlapped per unit time that is imaged or projected. Further, the overlapping of the speckle patterns is increased in combination with the number of branches of the light flux, and a synergistic effect for further reducing the speckles is brought about.
  • the rotational movement of the diffusion plate 43 is not continuously irradiated with the laser beam, and a cooling effect is generated by the convection due to the rotation. Together, these can further reduce damage to the diffusion plate 43 by the laser beam. . Further, since the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 irradiated to the rotary diffusion plate 43 are irradiated to different positions from the rotation center Cr, damage to the diffusion plate 43 due to laser light is further reduced. it can.
  • the laser light source device 1 can reduce speckle noise satisfactorily with a long life while using a high-power laser.
  • a branched light guide in which a large number of optical fibers are bundled is illustrated as a specific form of the light beam combining unit 5 according to the present invention.
  • Such a configuration is preferable because the light received by the first light receiving unit 51 and the first light receiving unit 51 can be efficiently guided to the emitting unit 53 and the emitting unit 53 can be freely handled.
  • the present invention is not limited to the form including the light beam combining unit 5 as described above, and another form may be used.
  • 2 to 4 are schematic views showing the overall configuration of an example of another embodiment embodying the present invention.
  • 2 to 4 show schematic views of laser light source devices 1B to 1D according to the present invention.
  • the laser light source devices 1B to 1D include diffusion plate portions 4B to 4D having a configuration different from that of the diffusion plate portion 4 described above. Since other components are the same, detailed description is omitted, and different parts will be described.
  • a plurality of diffusion plates (specifically, the diffusion plates 41 and 42 and the diffusion plate 43) are provided in the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2.
  • the provided form was shown. With such a configuration, the diffusion effect is enhanced by the plurality of diffusion plates, and the speckle reduction effect when the branched light beams are superimposed (that is, synthesized) can be enhanced.
  • At least one diffusion plate 41 to 43 is disposed in each of the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 (FIG. 2-4). By doing so, the amount of light beams L1 'and L2' transmitted through the diffusing plate portion 4 is increased, which is preferable.
  • the diffusing plate portions 4 and 4B a mode in which the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 are irradiated to different positions from the rotation center Cr with respect to the rotary diffusion plate 43, respectively. Indicated. Such a configuration is preferable because the irradiation position of the laser beam does not overlap on the concentric circle and damage to the diffusion plate 43 is difficult to accumulate.
  • the diffusing plate portions 4 and 4B are not limited to the above-described form, and the positions where the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 are irradiated from the rotation center Cr.
  • the diffusing plate portions 4 and 4B a mode in which the rotary diffusing plate 43 is provided in the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2 is shown.
  • the diffuser plate 43 rotates and moves in a direction orthogonal to the optical paths of the first branched light beam L1 and the second branched light beam L2, so that the surrounding air is convected and accumulated in the diffuser plate 43. It is preferable because heat can be dissipated in the air.
  • Diffusion plate portion 4C Diffusion plate 43 and / or diffusion plate 41 by vibration mechanisms 46a to 46c and a swing mechanism that reciprocate in a direction orthogonal to the optical path (up / down direction and near / back direction in the figure) 42 is reciprocated or swiveled (see FIG. 3).
  • Diffusion plate part 4D Diffusion plate 43 and / or diffusion plates 41 and 42 are fixedly arranged (see FIG. 4). If necessary, air or nitrogen at normal or low temperature is blown (air blow) toward the diffusion plate 43 and / or the diffusion plates 41 and 42 (not shown).
  • the light beam branching unit 3 is exemplified by the configuration including the beam splitter 31 and the mirror 32. Such a configuration is easy to handle because there is little loss of light quantity and the laser beam is kept straight.
  • the present invention is not limited to the light beam branching portion 3 having the above-described form, and may be as described below.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of a modification of each embodiment embodying the present invention.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a laser light source device 1E according to the present invention.
  • the laser light source device 1E includes a light beam branching unit 3E having a configuration different from that of the light beam branching unit 3 described above.
  • the other components can be appropriately selected from the diffusing plate sections 4, 4B to 4D and the light beam combining section 5 similar to those described above, so that detailed description will be omitted and different parts will be described.
  • the light beam branching section 3E is composed of a branching light guide in which a large number of optical fibers are bundled, and the respective optical path lengths are set to different lengths.
  • the beam splitting unit 3E includes a light receiving unit 35, a fiber unit 36, a first light projecting unit 37, and a second light projecting unit 38.
  • the light receiving unit 35 receives the light beam L0 emitted from the laser light source unit 2.
  • the fiber part 36 guides the light received by the light receiving part 35 while distributing it to the first light projecting part 37 and the second light projecting part 38.
  • the fiber portion 36 is a bundle of a large number of optical fibers, one end portion is connected to the light receiving portion 35, and the opposite end portion is the first light projecting portion 37 or the second light emitting portion 37. It is connected to the light projecting unit 38.
  • the distance from the light receiving unit 35 to the second light projecting unit 38 (that is, the optical path length) of the fiber unit 36 is set to be longer than the distance from the light receiving unit 35 to the first light projecting unit 37. .
  • the 1st light projection part 37 radiate
  • the second light projecting unit 38 emits the branched second branched light beam L2.
  • the laser light source devices 1 and 1B to 1E are exemplified, and the configuration in which the light beam L0 emitted from the laser oscillator 2 is branched into two is shown.
  • it is not limited to two branches, and may be further branched, and the optical path lengths of the branched light beams are set to be different from each other in the optical paths of the branched light beams.
  • a configuration in which the diffusing plates 4, 4B to 4D are arranged may be employed.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an overall configuration of an example of another aspect embodying the present invention.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of an inspection apparatus K according to the present invention.
  • the inspection device K is for inspecting foreign matters and voids B hidden in the interface of the light-transmitting laminate W.
  • the inspection device K includes the laser light source device 1, the holding unit H, the imaging device C, the inspection unit S, the relative movement unit M, the control unit CN, and the like described above.
  • the laminated body W one in which two silicon wafers are bonded together is shown, and detailed description will be given.
  • the laser light source device 1 emits laser light toward an inspection region set in the laminate W. Specifically, the laser light source device 1 irradiates a predetermined area including the inspection area F of the stacked body W with illumination light Lf having a light quantity necessary for generating the observation light Lv. More specifically, the laser light source device 1 uses the above-described one as the first aspect, and uses the combined laser beam Lm of the luminous flux as the illumination light Lf.
  • the laser light source device 1 can be exemplified by reflected illumination, transmitted illumination and the like in addition to the coaxial falling illumination as shown. Further, examples of the illumination light Lf include infrared light including a wavelength of 1000 to 1100 nm that is transmitted through the laminate W.
  • the laser beam is shielded by the foreign matter or optical interference occurs due to the void.
  • the intensity of light appears differently (so-called background and surroundings).
  • the holding part H holds the laminated body W.
  • the holding portion H is configured to hold an outer edge portion (also referred to as an outer peripheral edge) of the stacked body W and hold it in a predetermined posture.
  • the holding portion H includes a plurality of gripping members H1 (four examples are illustrated in FIG. 6) disposed so as to surround the outer edge of the multilayer body W.
  • the part in contact with the outer edge has a substantially ⁇ shape or a shape recessed in an arc shape.
  • the holding portion H includes an opening / closing mechanism (an actuator, a solenoid, etc., not shown) that moves the gripping member H1 toward the outside / inside of the outer edge of the stacked body W.
  • the opening / closing mechanism is attached to the holding base H2.
  • the imaging device C images light that has passed through the inspection region F or light that has been reflected by the inspection region F.
  • the imaging apparatus C includes an imaging camera C1, a lens barrel C2, an objective lens C4, and the like.
  • the imaging camera C1 includes an imaging element C3 and captures an image of the inspection region F set in the stacked body W. Specifically, the imaging camera C1 converts the light received by the imaging device C3 into an electrical signal and outputs it as an image signal (analog signal) or image data (digital signal) to the outside.
  • the lens barrel C2 fixes the imaging camera C1, the objective lens C2, and the emission unit 54 of the laser light source device 1 in a predetermined arrangement.
  • the lens barrel C2 includes a substantially T-shaped cylindrical frame, and the imaging camera C1, the objective lens C2, and the emission unit 54 of the laser light source device 1 are attached to each end.
  • a half mirror or the like is disposed in the lens barrel C2.
  • the lens barrel C2 is attached to the apparatus frame Kf via a connecting member Kb.
  • the objective lens C4 forms an image of the inspection region F set on the stacked body W on the image sensor C3 of the imaging camera C1, and is disposed so as to face the stacked body W held by the holding unit H. ing.
  • the objective lens C4 may have a configuration in which lenses having different magnifications are switched by a revolver mechanism, or may have a configuration including a zoom lens or one lens having a fixed magnification.
  • the light Lm emitted from the emission unit 54 of the laser light source device 1 is reflected by the half mirror in the lens barrel C2, and is laminated as illumination light Lf from the objective lens C4.
  • a configuration in which light (that is, observation light) Lv irradiated toward W and reflected by the inspection region F is taken in from the objective lens C4, passes through the half mirror, and enters the imaging camera C1 (a so-called coaxial falling method) ) Can be exemplified.
  • the inspection unit S is for inspecting foreign matter and voids B hidden at the interface of the stacked body W based on the luminance information of the image captured by the imaging device C.
  • the inspection unit S includes an image processing unit, a determination unit, and the like, processes an image obtained by imaging the inspection region F, and includes a background image (an image indicating a normal part) based on luminance information of the image.
  • it is configured to determine whether or not there is a portion showing the characteristics of the foreign matter or void B, and to record or output the location, number, size, etc. of the foreign matter or void B to the outside.
  • the inspection unit S is configured by a computer, an image processing apparatus or the like (that is, hardware), and an execution program or the like (that is, software).
  • the relative movement unit M moves the holding unit H and the imaging device C relative to each other. Specifically, the relative movement unit M relatively moves the holding unit H and the imaging device C in a direction parallel to the surface of the stacked body W (referred to as X direction / Y direction). More specifically, the relative movement unit M includes an X-axis stage M1, a Y-axis stage M2, and a rotation mechanism M3.
  • the X-axis stage M1 is attached to the apparatus frame Kf and includes a rail extending in the X direction and a movable portion that moves / stops on the rail.
  • the Y-axis stage M2 is attached to a movable part of the X-axis stage M1, and includes a rail extending in the Y direction and a movable part that moves / stops on the rail.
  • the rotation mechanism M3 is attached to a movable part of the Y-axis stage M2, and includes a rotation part that rotates / stops about the Z axis orthogonal to the XY plane as a rotation axis.
  • the holding part H is attached to the rotating part of the rotating mechanism M3.
  • the movable parts of the X-axis stage M1 and the Y-axis stage M2 are controlled such as movement / stationary / positioning based on a control signal from the control part CN by a linear motor, a rotary motor, a ball screw, or the like.
  • the rotation unit of the rotation mechanism M3 is controlled such as rotation / stillness / angle change based on a control signal from the control unit CN by a DD motor or a rotation motor and a gear.
  • the control unit CN controls each device of the inspection apparatus K. Specifically, the control unit CN outputs a trigger signal for starting imaging to the imaging camera C1 of the imaging device C, in addition to controlling the relative movement unit M based on pre-registered procedure data (so-called inspection recipe). A signal output for opening / closing operation of the opening / closing mechanism of the holding unit H, a signal output for causing the laser oscillator of the laser light source device 1 to emit laser light, a switching control of the revolver mechanism of the imaging device C, and the like are performed. is there. More specifically, the control unit CN includes a programmable logic controller, a computer, or the like (that is, hardware), and an execution program or the like (that is, software).
  • the inspection apparatus K Since the inspection apparatus K has such a configuration, the inspection apparatus K captures an image with the imaging apparatus C while sequentially changing the position of the inspection area F of the stacked body W, processes the image of each inspection area F, and stacks the W It is possible to inspect foreign matters and voids hidden in the interface.
  • the illumination light Lf irradiated toward the laminated body W uses the laser light emitted from the laser light source device 1 according to the present invention, speckle noise is well removed. For this reason, it is possible to detect minute foreign matters and voids by using the strong coherence of the laser beam.
  • the inspection apparatus K may be configured to include the laser light source apparatuses 1B to 1E described above instead of the laser light source apparatus 1 described above. Regardless of which laser light source device 1, 1B to 1E is used, speckle noise is satisfactorily removed.
  • the coaxial falling system is exemplified as the specific configuration of the imaging device C that captures the light reflected by the inspection region F, but an oblique illumination system or the like may be used.
  • the imaging device C is not limited to a configuration that captures light reflected from the inspection region F, and may be configured to capture light that has passed through the inspection region F (a so-called transmission illumination method).
  • the light emitting unit 54 such as the laser light source device 1 is incorporated in the holding unit H, and the inspection region F is irradiated with the laser light Lf directly or via a mirror, and light that has passed through the inspection region F (that is, observation)
  • the light (Lv) may be configured to be imaged by the imaging device C.
  • the configuration including the relative movement unit M is illustrated as the inspection apparatus K.
  • the inspection region F can be set wide, or when the inspection region F is a limited range of the stacked body W, the holding unit If it is not necessary to relatively move H and the imaging device C, a configuration in which the relative moving unit M is omitted may be used. Even when the relative movement unit M is provided, the rotation mechanism 3 may be omitted when it is not necessary to align the direction of the stacked body W or when the holding unit H can be used instead. Further, if the relative movement direction is sufficient in one of the XY directions, a configuration in which one of the X-axis stage M1 and the Y-axis stage M2 is omitted may be used.
  • the relative movement unit M is not limited to the configuration in which the holding unit H side is moved / rotated in the XY ⁇ direction, but may be configured to move / rotate the imaging device C in the XY ⁇ direction, or may be a partially combined configuration. It may be.
  • the laminated body W is formed by bonding silicon wafers, and the wavelength of the illumination light Lf irradiated using the laser light Lm emitted from the laser light source device 1 includes an infrared including 1000 to 1100 nm.
  • the form which is light was illustrated.
  • a silicon wafer does not transmit visible light having a wavelength shorter than 900 nm, and the transmittance gradually increases from a wavelength of 900 nm or more. If the infrared light has a wavelength of approximately 1000 nm or more, a sufficient amount of light for observing the inside (interface) of the silicon wafer can be obtained.
  • the wavelength of the illumination light L1 emitted from the laser light source device 1 is preferably infrared light including 1000 to 1100 nm.
  • the illumination light Lf irradiated toward the stacked body W may be light having a wavelength other than this, and the wavelength characteristics (light transmittance, etc.) of the stacked body W to be inspected. ) Or the light receiving sensitivity characteristic of the image sensor C3.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

本発明は、高出力レーザを用いつつ、長寿命でスペックルノイズを低減させたレーザ光源装置を提供することを目的とする。本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源装置（１）であって、レーザ光源部（２）から出射した光束（Ｌ０）を第１分岐光束（Ｌ１）および第２分岐光束（Ｌ２）に分岐する光束分岐部（３）と、第１分岐光束（Ｌ１）および第２分岐光束（Ｌ２）を合成する光束合成部（５）とを備え、第１分岐光束（Ｌ１）の光路長よりも第２分岐光束（Ｌ２）の光路長の方が長く設定されており、第１分岐光束（Ｌ１）および第２分岐光束（Ｌ２）の光路に拡散板（４１，４２，４３）を備えている。

Description

レーザ光源装置および検査装置
　本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源装置および、その光源を備えた検査装置に関するものである。
　レーザ光は単色性および指向性に優れ、レーザ光を光源として用いると、小型、高出力、長寿命な光源手段として利用できる。そのため、レーザ光源は、ランプ光源に代えて、検査装置の光源やデジタルミラーデバイスやプロジェクションディスプレイ等の映像表示装置等に用いられている。
　特に、ワークの表面や裏面、内部を観察等する形態では、レーザ光源を用いることで観察等に必要な高光量を得やすくなり、単位時間当たりの処理枚数を増やすことができる。
　しかし、レーザ光源が有する高い可干渉性（いわゆる、コヒーレンス特性）により、レーザ光が照射されたワーク表面や投射スクリーンなどの粗面では、反射・散乱した光同士が干渉し合い、スペックルノイズと呼ばれる特有の干渉ノイズ（輝点や暗点など。単に、スペックルとも言う）が含まれてしまう。そのため、レーザ光源に起因するスペックルを低減させる手法が種々提案されている（例えば、特許文献１～２）。
特開２０１６－１３３３９３号公報 特開２０１０－２２４３１１号公報 特開２０１１－１０７１４４号公報
オプトサイエンス社、取扱製品>>レーザスペックルリデューサ、［online］、［平成３０年１月３０日検索］、インターネット<URL：http://www.optoscience.com/maker/optotune/lineup/LSR/LSR.html>
　第１に、
　スペックル低減の具体例として、非特許文献１に示す様な光学素子をレーザ光の光路中に配置する形態が知られている。しかし、非特許文献１に開示されている様な光学素子は、樹脂材料を基材とする構成のものが一般的である。そのため、レーザ光のパワー密度（つまり、単位面積当たりのエネルギー強度）が高いと、樹脂材料がダメージを受け、光源装置としての寿命が低下してしまうおそれがある。
　一方、特許文献１，２に開示されている様に、レーザ光を分岐し、それぞれのレーザ光の光路長を変えた後に再合成する方式では、十分にスペックルが低減できないという課題があった。
　そのため、高出力レーザを用いつつ、長寿命でスペックルノイズが少ないレーザ光源装置の具現化が求められていた。
　そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高出力レーザを用いつつ、長寿命でスペックルノイズを低減させたレーザ光源装置を提供することを、第１の目的としている。
　第２に、
　特許文献３に開示されている様なレーザ光源を用いた検査装置の場合には、レーザ光にスペックルノイズが含まれ、微小な異物やボイドか、ノイズかの判別が困難であった。一方、レーザ以外の光源では干渉性が弱く、微小なボイドを検出することが困難であった。
　そこで本発明は、干渉性の強いレーザ光源を用いつつ、スペックルノイズが良好に除去されたレーザ光源を備えた検査装置を提供することを、第２の目的としている。
　以上、第１の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
　レーザ光を出射するレーザ光源装置であって、
　レーザ光源から出射した光束を第１分岐光束および第２分岐光束に分岐する光束分岐部と、
　第１分岐光束および第２分岐光束を合成する光束合成部とを備え、
　第１分岐光束の光路長よりも第２分岐光束の光路長の方が長く設定されており、
　第１分岐光束および第２分岐光束の光路に拡散板を備えた
ことを特徴とする。
　一方、第２の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
　請求項１～６のいずれかに記載のレーザ光源装置と、
　積層体を保持する保持部と、
　レーザ光源装置から出射されて、積層体に設定された検査領域を通過または反射した光を撮像する撮像装置と、
　撮像装置で撮像された画像の輝度情報に基づいて、積層体の界面に潜む異物やボイドを検査する検査部とを備えた、検査装置である。
　第１の課題を解決するための上記のレーザ光源装置によれば、高出力レーザを用いつつ、長寿命でスペックルノイズを良好に低減することができる。
　第２の課題を解決するための上記の検査装置によれば、スペックルノイズが良好に除去されたレーザ光源を用いて検査するので、微小な異物やボイドの検出が可能になる。
本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する各形態の変形例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する別の態様の一例の全体構成を示す概略図である。
　以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
　＜第１の態様＞
　図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係るレーザ光源装置１の概略図が示されている。
　レーザ光源装置１は、レーザ光源部２、光束分岐部３、拡散板部４、光束合成部５等を備えており、外部へレーザ光Ｌｍを出射するものである。
　レーザ光源部２は、レーザ光を出射するものである。具体的には、レーザ光源部２には、レーザ発振器２０、ビーム調整部２１が備えられている。レーザ発振器２０は、レーザ光を出射する光源であり、半導体レーザ（レーザダイオード、ＬＤとも呼ばれる）や固体レーザ、ガスレーザ等が例示できる。ビーム調整部２１は、コリメートレンズ、ビームエキスパンダ等を備え、レーザ発振器２０から出射されたレーザ光を平行状態にしたり、所定のビーム径に拡げたりして、所望の光束Ｌ０に調整するものである。
　光束分岐部３は、レーザ光源部２から出射した光束Ｌ０を第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２に分岐するものである。
具体的には、光束分岐部３は、ビームスプリッタ３１とミラー３２とを備えている。そして、第１分岐光束Ｌ１の光路長よりも第２分岐光束Ｌ２の光路長の方が長く設定されている。
　ビームスプリッタ３１は、入射面（図では左方）から入ってきた光を内部で分岐し、２方向（図では右方と下方）に出射するものである。具体的には、ビームスプリッタ３１は、入射光の一部（例えば５０％）を通過させ、一部（例えば、５０％）を反射させるものである。
　具体的には、ビームスプリッタ３１は、偏光方向を変えずに２方向に光束を分岐するものや、偏光ビームスプリッタと呼ばれる光学素子（垂直偏光と水平偏光のレーザ光に各々分岐して出射するもの）が例示できる。或いは、ビームスプリッタ３１に代えて、ハーフミラーを配置しても良い。
ミラー３２は、ビームスプリッタ３１から出射した一方の光束を反射させ、出射方向を（図では下向きから右向きに）変えるものである。
　より具体的には、ビームスプリッタ３１で分岐された２つの光束のうち、直進して（図では右方に）出射する方を第１分岐光束Ｌ１と呼び、角度を変えて（図では下向きに）出射する方を第２分岐光束Ｌ２と呼ぶ。そして、ミラー３２は、第２分岐光束Ｌ２が第１分岐光束Ｌ１と概ね平行となるよう、第２分岐光束Ｌ２の光軸に対して４５度傾斜させて配置されている。
　拡散板部４は、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路に配置されて、平行光として入射した第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２を拡散させる（つまり、散乱光に変換する）ものである。具体的には、拡散板部４は、拡散板４１，４２，４３を備えている。
　拡散板４１，４２は、後述の第１受光部５１、第２受光部５２と対向して配置されている。拡散板４３は、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路を横切るような位置に、拡散板４１，４２と対向して配置されている。
　拡散板４３は、回転機構４５に取り付けられており、回転中心Ｃｒ周りに回転する。
なお、拡散板４３において、拡散板４３の回転中心Ｃｒに対する第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路を横切る位置（つまり、半径ｒ１，ｒ２）は、それぞれ異なる距離に設定されている。
　光束合成部５は、第１分岐光束Ｌ１’および第２分岐光束Ｌ２’を合成するものである。具体的には、光束合成部５は、第１受光部５１、第２受光部５２、ファイバ部５３、出射部５４を備えており、分岐ライトガイドとも呼ばれる。
　第１受光部５１は、偏光板４３，４１を通過して拡散した第１分岐光束Ｌ１’を受光するものである。第１受光部５１は、集光レンズ５１ａと口金部５１ｂとを備えている。
第２受光部５２は、偏光板４３，４２を通過して拡散した第２分岐光束Ｌ２’を受光するものである。第２受光部５２は、集光レンズ５２ａと口金部５２ｂとを備えている。
　集光レンズ５１ａ，５２ａは、拡散板４１，４２，４３を通過して拡散した第１分岐光束Ｌ１’および第２分岐光束Ｌ２’を集光させ、口金部５１ｂ，５２ｂに導くものである。なお、拡散した第１分岐光束Ｌ１’および第２分岐光束Ｌ２’の有効面積に対して、第１受光部５１の口金部５１ｂおよび第２受光部５２の口金部５２ｂの受光面積が、実質的に同等ないしそれ以上に広ければ、集光レンズ５１ａ，５２ａは省いても良い。
　ファイバ部５３は、第１受光部５１で受光した光束Ｌ１’と第２受光部５２で受光した光束Ｌ２’とを合成して出射部５４へ導くものである。具体的には、ファイバ部５３は、多数の光ファイバを束ねたものであり、一方の端部が第１受光部５１の口金部５１ｂまたは第２受光部５２の口金部５２ｂと接続されており、反対側の端部が出射部５４と接続されている。
　出射部５４は、合成した光束のレーザ光Ｌｍを出射するものである。なお、レーザ光Ｌｍは、所定の拡がり角を有している。
　本発明に係るレーザ光源装置１は、この様な構成をしているため、複数のスペックルパターンが重なり合うことで、スペックルが平均化され、パターンのコントラストが下がる。そのため、レーザ光源であっても、スペックルを低減させたレーザ光Ｌｍとして出射することができる。
　そして、光束分岐部３を備え、パワー密度が低くなった光路中に拡散板部４を配置しているため、拡散板部４のダメージを低減させることができる。さらに、光束分岐部３は、それぞれの分岐光束Ｌ１，Ｌ２の光路長が異なるため、出射部５４から出射されるレーザ光Ｌｍの干渉性を下げ、スペックルを低減させることができる。
　さらに、拡散板部４は、拡散板４１，４２が、回転式の拡散板４３と対向配置されており、複数の拡散板によりスペックルの低減効果をより高めることができる。また、拡散板４３が回転移動することで、同じ位置にレーザ光Ｌ１，Ｌ２が照射されず、拡散の成分（散乱光の強度分布とも言う）が常に変化する。そのため、撮像や投影される単位時間当たりに多数のスペックルパターンが重なり合う様にできる。さらに、このスペックルパターンの重なり合いは、光束の分岐数との組合せでより多くなり、スペックルをより一層低減させる相乗効果がもたらされる。
　一方、拡散板４３の回転移動は、連続して同じ箇所にレーザ光が照射されず、回転による対流で冷却効果が生じ、これらが相まって、レーザ光による拡散板４３へのダメージをより一層軽減できる。さらに、回転式の拡散板４３に照射される第１分岐光束Ｌ１と第２分岐光束Ｌ２とが、回転中心Ｃｒから異なる位置に照射されるため、レーザ光による拡散板４３へのダメージをより軽減できる。
　つまり、本発明に係るレーザ光源装置１は、高出力レーザを用いつつ、長寿命でスペックルノイズを良好に低減することができる。
　［別の形態］
　なお上述では、本発明に係る光束合成部５の具体的な形態として、多数の光ファイバを束ねた分岐ライトガイドを例示した。この様な構成であれば、第１受光部５１および第１受光部５１で受光した光を効率よく出射部５３に導光でき、さらに出射部５３の取り回しが自在にできるので好ましい。しかし、本発明を具現化する上で、上述の様な光束合成部５を備えた形態に限らず、別の形態であっても良い。
　［別の形態］
　なお上述では、本発明に係る拡散板部４の具体的な形態を例示しつつ、それを備えたレーザ光源装置１の優れた作用・効果を述べた。しかし、本発明を具現化する上で、上述の様な拡散板部４を備えた形態に限らず、別の形態であっても良い。
　図２～４は、本発明を具現化する別の形態の一例の全体構成を示す概略図である。図２～４には、本発明に係るレーザ光源装置１Ｂ～１Ｄの概略図が示されている。
　レーザ光源装置１Ｂ～１Ｄは、上述した拡散板部４とは異なる構成の拡散板部４Ｂ～４Ｄを備えている。なお、他の構成要素は同じであるため詳細な説明は省き、相違する部位について説明する。
　なお上述では、拡散板部４の具体例として、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路中に複数の拡散板（具体的には、拡散板４１，４２と、拡散板４３）を備えた形態を示した。この様な形態であれば、複数の拡散板により拡散効果が高まり、分岐した光束を重ね合わせ（つまり、合成）したときのスペックル低減効果を高めることができる。
　しかし、１つの拡散板で所望の拡散効果が得られる場合、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路中それぞれに、少なくとも１つの拡散板４１～４３が配置されていれば良い（図２～４参照）。そうすることで、拡散板部４を透過させる光束Ｌ１’，Ｌ２’の光量が増えるため、好ましい。
　なお上述では、拡散板部４，４Ｂの具体例として、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２が、回転式の拡散板４３に対して回転中心Ｃｒからそれぞれ異なる位置に照射される形態を示した。この様な形態であれば、レーザ光の照射位置が同心円上に重ならず、拡散板４３に対するダメージが蓄積しにくいので好ましい。
　しかし、本発明を具現化する上で、拡散板部４，４Ｂは、上述の様な形態に限らず、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２が照射される位置を、回転中心Ｃｒから同じ距離（つまり、ｒ１＝ｒ２）に設定しても良い（図１，２参照）。
　なお上述では、拡散板部４，４Ｂの具体例として、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路中に回転式の拡散板４３を備えた形態を示した。この様な形態であれば、拡散板４３は、第１分岐光束Ｌ１および第２分岐光束Ｌ２の光路と直交する方向に回転移動することで周りの空気が対流し、拡散板４３に蓄積される熱を空気中に放熱させることができるので好ましい。
　しかし、拡散板４３を回転機構４５により回転させる形態は、本発明を具現化する上で必須ではなく、下述の様にしても良い。
・拡散板部４Ｃ：光路と直交する方向（図中、上／下方向や手前／奥方向）に往復移動させる振動機構４６ａ～ｃや揺動機構等により拡散板４３および／または拡散板４１，４２を往復移動または旋回移動させる（図３参照）。
・拡散板部４Ｄ：拡散板４３および／または拡散板４１，４２を固定配置させる（図４参照）。
・必要に応じて、拡散板４３および／または拡散板４１，４２に向けて、常温ないし低温の空気や窒素などを吹き付け（エアブロー）する（不図示）。
　［変形例］
　なお上述では、光束分岐部３は、ビームスプリッタ３１とミラー３２を備えた構成を例示した。この様な構成であれば、光量ロスが少なく、レーザ光として直進性を保つので扱いやすい。
　しかし、本発明を具現化する上で、上述の様な形態の光束分岐部３に限らず、下述の様にしても良い。
　図５は、本発明を具現化する各形態の変形例の全体構成を示す概略図である。図５には、本発明に係るレーザ光源装置１Ｅの概略図が示されている。
　レーザ光源装置１Ｅは、上述した光束分岐部３とは異なる構成の光束分岐部３Ｅを備えている。なお、他の構成要素は上述と同様の拡散板部４，４Ｂ～４Ｄや、光束合成部５を適宜選択可能であるため詳細な説明は省き、相違する部位について説明する。
　光束分岐部３Ｅは、多数の光ファイバを束ねた分岐ライトガイドで構成されており、それぞれの光路長が異なる長さに設定されている。具体的には、光束分岐部３Ｅは、受光部３５、ファイバ部３６、第１投光部３７、第２投光部３８を備えている。
　受光部３５は、レーザ光源部２から出射された光束Ｌ０を受光するものである。
ファイバ部３６は、受光部３５で受光した光を第１投光部３７および第２投光部３８に分配しつつ導くものである。具体的には、ファイバ部３６は、多数の光ファイバを束ねたものであり、一方の端部が受光部３５と接続されており、反対側の端部が第１投光部３７または第２投光部３８と接続されている。また、ファイバ部３６は、受光部３５から第１投光部３７までの距離よりも、受光部３５から第２投光部３８までの距離（つまり、光路長）の方が長く設定されている。
第１投光部３７は、分岐された第１分岐光束Ｌ１を出射するものである。
第２投光部３８は、分岐された第２分岐光束Ｌ２を出射するものである。
　［変形例］
　なお上述では、レーザ光源装置１，１Ｂ～１Ｅを例示し、レーザ発振器２から出射した光束Ｌ０を２分岐させる構成を示した。しかし、本発明を具現化する上では、２分岐に限定されず、それ以上に分岐しても良く、それぞれ分岐した光束の光路長が異なるように設定し、それぞれの分岐した光束の光路中に拡散板４，４Ｂ～４Ｄを配置する構成であっても良い。
　＜第２の態様＞
　図６は、本発明を具現化する別の態様の一例の全体構成を示す概略図である。図６には、本発明に係る検査装置Ｋの概略図が示されている。
　検査装置Ｋは、光透過性を有する積層体Ｗの界面に潜む異物やボイドＢを検査するものである。具体的には、検査装置Ｋは、上述のレーザ光源装置１、保持部Ｈ、撮像装置Ｃ、検査部Ｓ、相対移動部Ｍ、制御部ＣＮ等を備えている。ここでは、積層体Ｗの具体例として、２枚のシリコンウエーハが貼り合わされたものを示し、詳細な説明を行う。
　レーザ光源装置１は、積層体Ｗに設定した検査領域に向けてレーザ光を出射するものである。具体的には、レーザ光源装置１は、積層体Ｗの検査領域Ｆを含む所定の領域に向けて、観察光Ｌｖを生じさせるために必要な光量の照明光Ｌｆを照射するものである。より具体的には、レーザ光源装置１は、第１の態様として上述したのものを用い、合成した光束のレーザ光Ｌｍを照明光Ｌｆとして利用する。なお、レーザ光源装置１は、図示する様な同軸落斜照明のほか、反射照明や透過照明などが例示できる。また、照明光Ｌｆとしては、積層体Ｗを透過する波長１０００～１１００ｎｍを含む赤外光が例示できる。
　そのため、積層体Ｗの界面に異物やボイドＢが潜んでいれば、レーザ光が異物で遮光されたり、ボイドで光干渉が発生したりするため、検査領域Ｆにおいて、異物やボイドＢがあるところと無いところ（いわゆる、背景や周囲）とで光の強度が異なって表れる。
　保持部Ｈは、積層体Ｗを保持するものである。具体的には、保持部Ｈは、積層体Ｗの外縁部分（外周エッジとも言う）を把持し、所定の姿勢で保持する構成をしている。より具体的には、保持部Ｈは、積層体Ｗの外縁を取り囲むように複数（図６では、４箇所を例示）配置された把持部材Ｈ１を備え、これら把持部材Ｈ１は、積層体Ｗの外縁と接触する部位が略Σ形状や円弧状に凹んだ形状をしている。さらに、保持部Ｈは、これら把持部材Ｈ１を積層体Ｗの外縁よりも外側／内側に向けて移動させる開閉機構（不図示のアクチュエータ、ソレノイド等）を備えている。そして、開閉機構は、保持台Ｈ２に取り付けられている。
　撮像装置Ｃは、検査領域Ｆを通過した光または検査領域Ｆで反射した光を撮像するものである。具体的には、撮像装置Ｃは、撮像カメラＣ１、鏡筒Ｃ２、対物レンズＣ４等を備えている。
　撮像カメラＣ１は、撮像素子Ｃ３を備え、積層体Ｗに設定された検査領域Ｆの像を撮像するものである。具体的には、撮像カメラＣ１は、撮像素子Ｃ３で受光した光を電気信号に変換し、映像信号（アナログ信号）や画像データ（デジタル信号）として外部に出力するものである。
　鏡筒Ｃ２は、撮像カメラＣ１、対物レンズＣ２、レーザ光源装置１の出射部５４を所定の配置で固定するものである。具体的には、鏡筒Ｃ２は、略Ｔ字形状の筒状フレームを備え、各端部に、撮像カメラＣ１、対物レンズＣ２、レーザ光源装置１の出射部５４が取り付けられている。また、鏡筒Ｃ２内には、ハーフミラー等が配置されている。また、鏡筒Ｃ２は、連結部材Ｋｂを介して装置フレームＫｆに取り付けられている。
　対物レンズＣ４は、積層体Ｗに設定された検査領域Ｆの像を撮像カメラＣ１の撮像素子Ｃ３に結像させるものであり、保持部Ｈで保持される積層体Ｗと対向するように配置されている。対物レンズＣ４は、レボルバー機構にて異なる倍率のものを切り換える構成としても良いし、ズームレンズや固定倍率のレンズを１つ備えた構成でも良い。
　このように、撮像装置Ｃの具体的な構成として、レーザ光源装置１の出射部５４から出射した光Ｌｍが、鏡筒Ｃ２内のハーフミラーで反射されて対物レンズＣ４から照明光Ｌｆとして積層体Ｗに向けて照射され、検査領域Ｆで反射した光（つまり、観察光）Ｌｖが、対物レンズＣ４から取り入れられ、ハーフミラーを通過して撮像カメラＣ１に入射する構成（いわゆる、同軸落斜方式）が例示できる。
　検査部Ｓは、撮像装置Ｃで撮像された画像の輝度情報に基づいて、積層体Ｗの界面に潜む異物やボイドＢを検査するものである。具体的には、検査部Ｓは、画像処理部や判定部等を備え、検査領域Ｆを撮像した画像を処理し、当該画像の輝度情報に基づいて背景画像（正常部位を示す画像）の中に、異物やボイドＢの特徴を示す部位が存在するか否かを判定したり、異物やボイドＢの場所や個数、大きさなどを記録したり外部に出力したりする構成をしている。より具体的には、検査部Ｓは、コンピュータや画像処理装置等（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。
　相対移動部Ｍは、保持部Ｈと撮像装置Ｃとを相対移動させるものである。具体的には、相対移動部Ｍは、積層体Ｗの表面と平行な方向（Ｘ方向／Ｙ方向と呼ぶ）に保持部Ｈと撮像装置Ｃとを相対移動させるものである。より具体的には、相対移動部Ｍは、Ｘ軸ステージＭ１、Ｙ軸ステージＭ２、回転機構Ｍ３を備えている。
　Ｘ軸ステージＭ１は、装置フレームＫｆに取り付けられており、Ｘ方向に延びるレールとそのレール上を移動／静止する可動部とを備えている。
　Ｙ軸ステージＭ２は、Ｘ軸ステージＭ１の可動部に取り付けられており、Ｙ方向に延びるレールとそのレール上を移動／静止する可動部とを備えている。
　回転機構Ｍ３は、Ｙ軸ステージＭ２の可動部に取り付けられており、ＸＹ平面に直交するＺ軸を回転軸として回転／静止する回転部を備えている。保持部Ｈは、回転機構Ｍ３の回転部に取り付けられている。
　なお、Ｘ軸ステージＭ１とＹ軸ステージＭ２の可動部は、リニアモータや回転モータとボールネジ等により制御部ＣＮからの制御信号に基づいて移動／静止／位置決め等の制御が行われる。また、回転機構Ｍ３の回転部は、ＤＤモータや回転モータとギア等により制御部ＣＮからの制御信号に基づいて回転／静止／角度変更等の制御が行われる。
　制御部ＣＮは、検査装置Ｋの各機器を制御するものである。具体的には、制御部ＣＮは、予め登録された手順データ（いわゆる、検査レシピ）に基づいて、相対移動部Ｍの制御のほか、撮像装置Ｃの撮像カメラＣ１に撮像開始のトリガ信号出力、保持部Ｈの開閉機構に開／閉動作のための信号出力、レーザ光源装置１のレーザ発振器にレーザ光を出射させるための信号出力や、撮像装置Ｃのレボルバー機構の切り換え制御等を行うものである。より具体的には、制御部ＣＮは、プログラマブルロジックコントローラやコンピュータなど（つまり、ハードウェア）と、その実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。
　この様な構成をしているので、検査装置Ｋは、積層体Ｗの検査領域Ｆの位置を逐次変更しながら撮像装置Ｃで撮像して、各検査領域Ｆの画像を処理し、積層体Ｗの界面に潜む異物やボイドを検査することができる。
　このとき、積層体Ｗに向けて照射される照明光Ｌｆは、本発明に係るレーザ光源装置１から出射されたレーザ光を利用するものなので、スペックルノイズが良好に除去されている。そのため、レーザ光が有する強い干渉性を利用して微小な異物やボイドの検出が可能である。
　なお、本発明に係る検査装置Ｋは、上述のレーザ光源装置１に代えて、上述のレーザ光源装置１Ｂ～１Ｅを備えた構成であっても良い。いずれのレーザ光源装置１，１Ｂ～１Ｅを用いても、スペックルノイズが良好に除去される。
　なお上述では、検査領域Ｆで反射した光を撮像する撮像装置Ｃの具体的な構成として、同軸落斜方式を例示したが、斜光照明方式などであっても良い。或いは、撮像装置Ｃは、検査領域Ｆで反射した光を撮像する構成に限らず、検査領域Ｆを通過した光を撮像する構成（いわゆる、透過照明方式）であっても良い。透過照明方式の場合、レーザ光源装置１等の出射部５４を保持部Ｈに組み込み、直接またはミラーを介して検査領域Ｆにレーザ光Ｌｆを照射し、検査領域Ｆを通過した光（つまり、観察光）Ｌｖを撮像装置Ｃで撮像する構成とすれば良い。
　なお上述では、検査装置Ｋとして相対移動部Ｍを備えた構成を例示したが、検査領域Ｆを広く設定できる場合や、検査領域Ｆが積層体Ｗの限られた範囲である場合など、保持部Ｈと撮像装置Ｃとを相対移動させる必要がなければ、相対移動部Ｍを省いた構成であっても良い。また、相対移動部Ｍを備える場合であっても、積層体Ｗの方向を合わせる必要が無い場合や保持部Ｈで代用できる場合は、回転機構３を省いた構成であっても良い。また、相対移動させる方向がＸＹ方向のうち一方向で足りる場合であれば、Ｘ軸ステージＭ１とＹ軸ステージＭ２の一方を省いた構成であっても良い。また、相対移動部Ｍは、保持部Ｈ側をＸＹθ方向に移動／回転させる構成に限らず、撮像装置ＣをＸＹθ方向に移動／回転させる構成であっても良いし、部分的に組み合わせた構成であっても良い。
　なお上述では、積層体Ｗが、シリコンウエーハを貼り合わせたもので、レーザ光源装置１から出射されたレーザ光Ｌｍを利用して照射される照明光Ｌｆの波長が、１０００～１１００ｎｍを含む赤外光である形態を例示した。シリコンウエーハは、波長９００ｎｍより短波長の可視光は透過せず、波長９００ｎｍ以上から徐々に透過率が上がる。そして、概ね波長１０００ｎｍ以上の赤外光であれば、シリコンウエーハの内部（界面）を観察するのに十分な光量が得られる。一方、波長が１１００ｎｍよりも長くなると、撮像カメラＣ１の撮像素子Ｃ３がＣＣＤやＣＭＯＳの場合、感度特性が低下する。また、撮像カメラＣ１の撮像素子Ｃ３がＩｎＧａＡｓ等の化合物を用いたものであれば、当該波長での感度は高いが、動作速度（撮像レート）が遅くなってしまう。そのため、積層体Ｗが、シリコンウエーハを貼り合わせたものであれば、レーザ光源装置１から照射される照明光Ｌ１の波長が、１０００～１１００ｎｍを含む赤外光であることが好ましい。
　しかし、本発明を具現化する上で、積層体Ｗに向けて照射される照明光Ｌｆは、これ以外の波長の光でも良く、検査対象となる積層体Ｗの波長特性（光の透過率など）や撮像素子Ｃ３の受光感度特性に応じて設定すれば良い。
　　１　　レーザ光源装置
　　２　　レーザ光源部
　　３　　光束分岐部
　　４　　拡散板部
　　５　　光束合成部
　２０　　レーザ発振器
　２１　　コリメートレンズ
　３１　　ビームスプリッタ
　３２　　ミラー
　４１　　拡散板（固定式）
　４２　　拡散板（固定式）
　４３　　拡散板（回転式）
　４５　　回転機構
　４６ａ～ｃ　振動機構
　５１　　第１受光部（第１分岐光束）
　５２　　第２受光部（第２分岐光束）
　５３　　ファイバ部（光ファイバの束）
　５４　　出射部（合成された光束）
　Ｌ０　　レーザ光源から出射された光束（レーザ光）
　Ｌ１　　第１分岐光束（偏光板通過前）
　Ｌ２　　第２分岐光束（偏光板通過前）
　Ｌ１’　第１分岐光束（偏光板通過後）
　Ｌ２’　第２分岐光束（偏光板通過後）
　Ｌｍ　　合成されて出射される光束
　Ｃｒ　　回転中心
　ｒ１　　半径（第１分岐光束）
　ｒ２　　半径（第２分岐光束）
　　Ｋ　　検査装置
　　Ｗ　　積層体
　　Ｂ　　異物やボイド
　　Ｈ　　保持部
　　Ｃ　　撮像部
　　Ｓ　　検査部
　　Ｆ　　検査領域
　　Ｌｆ　照明光
　　Ｌｖ　観察光

Claims (7)

  1. 　レーザ光を出射するレーザ光源装置であって、
    　レーザ光源部から出射した光束を第１分岐光束および第２分岐光束に分岐する光束分岐部と、
    　前記第１分岐光束および前記第２分岐光束を合成する光束合成部とを備え、
    　前記第１分岐光束の光路長よりも前記第２分岐光束の光路長の方が長く設定されており、
    　前記第１分岐光束および前記第２分岐光束の光路に拡散板を備えた
    ことを特徴とする、レーザ光源装置。
  2. 　前記拡散板を、前記第１分岐光束および前記第２分岐光束の光路と直交する方向に相対移動させる拡散板移動機構を備えた
    ことを特徴とする、請求項１に記載のレーザ光源装置。
  3. 　前記拡散板移動機構は、前記拡散板を回転させる回転機構を備えた
    ことを特徴とする、請求項２に記載のレーザ光源装置。
  4. 　前記第１分岐光束および前記第２分岐光束が、前記拡散板の回転中心からそれぞれ異なる距離に照射されるように配置されている
    ことを特徴とする、請求項３に記載のレーザ光源装置。
  5. 　前記第１分岐光束および前記第２分岐光束の光路には、前記拡散板と対向して配置された拡散板がさらに備えられた
    ことを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載のレーザ光源装置。
  6. 　前記光束合成部が、多数の光ファイバを束ねた分岐ライトガイドを備えた
    ことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載のレーザ光源装置。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載のレーザ光源装置と、
    　積層体を保持する保持部と、
    　前記レーザ光源装置から出射されて、前記積層体に設定された検査領域を通過または反射した光を撮像する撮像装置と、
    　前記撮像装置で撮像された画像の輝度情報に基づいて、前記積層体の界面に潜む異物やボイドを検査する検査部とを備えた、検査装置。
PCT/JP2018/047820 2018-02-08 2018-12-26 レーザ光源装置および検査装置 WO2019155777A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880085224.3A CN111587395B (zh) 2018-02-08 2018-12-26 激光光源装置和检查装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-020861 2018-02-08
JP2018020861 2018-02-08
JP2018231496A JP7154985B2 (ja) 2018-02-08 2018-12-11 レーザ光源装置および検査装置
JP2018-231496 2018-12-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019155777A1 true WO2019155777A1 (ja) 2019-08-15

Family

ID=67548922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/047820 WO2019155777A1 (ja) 2018-02-08 2018-12-26 レーザ光源装置および検査装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111587395B (ja)
WO (1) WO2019155777A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10660523B2 (en) * 2017-07-07 2020-05-26 Hideo Ando Light-source unit, measurement apparatus, near-infrared microscopic apparatus, optical detection method, imaging method, calculation method, functional bio-related substance, state management method, and manufacturing method

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000193443A (ja) * 1998-12-28 2000-07-14 Hitachi Ltd パタ―ン欠陥検査方法及びその装置
WO2009028438A1 (ja) * 2007-08-29 2009-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha 画像表示装置
US20090213350A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Nikon Corporation Coherence-reduction devices and methods for pulsed lasers
JP2011100093A (ja) * 2009-10-09 2011-05-19 Sanyo Electric Co Ltd 投写型映像表示装置及び拡散光学素子
JP2011107144A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Foundation Seoul Technopark 接合ウェハ検査方法
JP2012137608A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクター
JP2013222058A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Dainippon Printing Co Ltd 照明装置、投射装置および投射型映像表示装置
JP2015072241A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 レーザーテック株式会社 検査装置
JP2018097142A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 スペックル解消光学系

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120086917A1 (en) * 2009-09-29 2012-04-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical unit, projection display apparatus, and optical diffuser

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000193443A (ja) * 1998-12-28 2000-07-14 Hitachi Ltd パタ―ン欠陥検査方法及びその装置
WO2009028438A1 (ja) * 2007-08-29 2009-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha 画像表示装置
US20090213350A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Nikon Corporation Coherence-reduction devices and methods for pulsed lasers
JP2011100093A (ja) * 2009-10-09 2011-05-19 Sanyo Electric Co Ltd 投写型映像表示装置及び拡散光学素子
JP2011107144A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Foundation Seoul Technopark 接合ウェハ検査方法
JP2012137608A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Seiko Epson Corp 光源装置及びプロジェクター
JP2013222058A (ja) * 2012-04-16 2013-10-28 Dainippon Printing Co Ltd 照明装置、投射装置および投射型映像表示装置
JP2015072241A (ja) * 2013-10-04 2015-04-16 レーザーテック株式会社 検査装置
JP2018097142A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 スペックル解消光学系

Also Published As

Publication number Publication date
CN111587395B (zh) 2022-05-17
CN111587395A (zh) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6072733B2 (ja) 暗視野検査システムおよび方法
JP5086687B2 (ja) レーザ加工装置
US20080037933A1 (en) Speckle reduction using a fiber bundle and light guide
JP6738254B2 (ja) 欠陥検出装置及び欠陥観察装置
JP2012096288A (ja) レーザー光学系とこれを有するリペア装置及び方法
WO2017145518A1 (ja) レーザ加工機における加工ノズル検査装置及び方法
US8120844B2 (en) Image measuring apparatus
JP5744232B2 (ja) レーザ光源装置及び映像表示装置
JP6785361B2 (ja) 基板アライメント用マシンビジョンシステム及びアライメント装置
WO2019155777A1 (ja) レーザ光源装置および検査装置
KR20120004794A (ko) 다층 구조의 가공 대상물을 절단할 수 있는 레이저 절단장치 및 절단 방법
WO2012090520A1 (ja) レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP7154985B2 (ja) レーザ光源装置および検査装置
JP5197712B2 (ja) 撮像装置
JP5465123B2 (ja) 画像測定装置のための入射角高速可変照射装置
JP3955587B2 (ja) レーザ照射装置
JP2019005802A (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工装置及びレーザ出射ユニット
JP2023544485A (ja) 顕微鏡
JP7219590B2 (ja) レーザ加工装置
JP2018187684A (ja) レーザ加工装置
TWI834747B (zh) 雷射加工裝置
TWI825210B (zh) 雷射加工裝置
TW202009081A (zh) 鐳射加工裝置
JP7386511B2 (ja) レーザ処理装置
KR20060103659A (ko) 패턴 결함 검출 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18905773

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18905773

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1