JP2536718B2 - レ―ザ走査顕微鏡 - Google Patents
レ―ザ走査顕微鏡Info
- Publication number
- JP2536718B2 JP2536718B2 JP5110841A JP11084193A JP2536718B2 JP 2536718 B2 JP2536718 B2 JP 2536718B2 JP 5110841 A JP5110841 A JP 5110841A JP 11084193 A JP11084193 A JP 11084193A JP 2536718 B2 JP2536718 B2 JP 2536718B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- optical path
- laser
- frequency
- photodetector
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ走査顕微鏡に関
し、特に散乱物質中の物体を観察するレーザ走査顕微鏡
に関する。
し、特に散乱物質中の物体を観察するレーザ走査顕微鏡
に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ走査顕微鏡は共焦点観察系を採用
しているため、高解像力であり、光学系の構成も軸上収
差の補正のみでよいため比較的単純になるという特徴を
有している。
しているため、高解像力であり、光学系の構成も軸上収
差の補正のみでよいため比較的単純になるという特徴を
有している。
【０００３】従来のレーザ走査顕微鏡は、例えば特開昭
６１−２４８０２３号広報に記載されているように、レ
ーザ光源からのレーザビームを対物レンズにより物体上
に集光し、その散乱光を光電変換装置で受けて物体の一
点の状態を表す信号を得るようにした光電顕微鏡の一種
であり、レーザビームと物体の相対位置を変えてレーザ
ビームで物体上を走査することにより物体の各点からの
信号を次々と得、この信号を用いて各種の検査・測定を
行ったり、物体像をＴＶモニタで観察するようしたもの
である。
６１−２４８０２３号広報に記載されているように、レ
ーザ光源からのレーザビームを対物レンズにより物体上
に集光し、その散乱光を光電変換装置で受けて物体の一
点の状態を表す信号を得るようにした光電顕微鏡の一種
であり、レーザビームと物体の相対位置を変えてレーザ
ビームで物体上を走査することにより物体の各点からの
信号を次々と得、この信号を用いて各種の検査・測定を
行ったり、物体像をＴＶモニタで観察するようしたもの
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
走査顕微鏡では物体で反射または透過・散乱されたレー
ザビームの強度を測定していたため、物体が散乱物質中
にある場合に物体近傍のビーム光路での散乱光も光電変
換装置で検出されてしまい、解像度の高い画像が得られ
ないという欠点があった。
走査顕微鏡では物体で反射または透過・散乱されたレー
ザビームの強度を測定していたため、物体が散乱物質中
にある場合に物体近傍のビーム光路での散乱光も光電変
換装置で検出されてしまい、解像度の高い画像が得られ
ないという欠点があった。
【０００５】例えば、電子回路に用いられるプリント基
板は、ガラスエポキシのような散乱物質でできた基板の
中を銅などの導体でできた配線パターンが何層にも形成
されている構造となっているが、このようなプリント基
板の内層配線パターンを観察すると、配線パターン近傍
の基板材料からの散乱光が光電変換装置に検出されてし
まい、実用に耐えうる解像度で配線パターンを観察する
ことはできなかった。
板は、ガラスエポキシのような散乱物質でできた基板の
中を銅などの導体でできた配線パターンが何層にも形成
されている構造となっているが、このようなプリント基
板の内層配線パターンを観察すると、配線パターン近傍
の基板材料からの散乱光が光電変換装置に検出されてし
まい、実用に耐えうる解像度で配線パターンを観察する
ことはできなかった。
【０００６】この散乱光の影響は通常の光学顕微鏡の場
合の方がさらに大きく、したがって、従来の技術ではプ
リント基板の内層配線パターンを光学式に非破壊で観察
する方法はなく、従来は散乱が少なく透過率の高いＸ線
がプリント基板の内層配線の観察に用いられていた。し
かし、Ｘ線による内層の観察も、解像度を上げるために
はＸ線源径を小さくしなければならず、Ｘ線源径を小さ
くするとＸ線強度が低下し、Ｘ線源のターゲットの寿命
も短くなるという課題があった。また、Ｘ線を使用する
と装置が大型・複雑になり高価になるという課題があっ
た。
合の方がさらに大きく、したがって、従来の技術ではプ
リント基板の内層配線パターンを光学式に非破壊で観察
する方法はなく、従来は散乱が少なく透過率の高いＸ線
がプリント基板の内層配線の観察に用いられていた。し
かし、Ｘ線による内層の観察も、解像度を上げるために
はＸ線源径を小さくしなければならず、Ｘ線源径を小さ
くするとＸ線強度が低下し、Ｘ線源のターゲットの寿命
も短くなるという課題があった。また、Ｘ線を使用する
と装置が大型・複雑になり高価になるという課題があっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ走査顕微
鏡は、第１の周波数のレーザビームを集光して被観察物
に照射する対物レンズと、前記被観察物を透過したレー
ザビームをコリメートするコリメートレンズと、前記コ
リメートレンズでコリメートされたレーザビームを前記
第１の周波数から△ｆだけシフトした第２の周波数のレ
ーザビームに重ねて構成する光路合成器と、前記光路合
成器によって合成されたレーザビームを検出する光検出
器と、前記第２の周波数の前記第１の周波数からのシフ
ト量△ｆの周波数の参照信号で前期光検出器の出力を同
期検波するロックインアンプとを備えている。
鏡は、第１の周波数のレーザビームを集光して被観察物
に照射する対物レンズと、前記被観察物を透過したレー
ザビームをコリメートするコリメートレンズと、前記コ
リメートレンズでコリメートされたレーザビームを前記
第１の周波数から△ｆだけシフトした第２の周波数のレ
ーザビームに重ねて構成する光路合成器と、前記光路合
成器によって合成されたレーザビームを検出する光検出
器と、前記第２の周波数の前記第１の周波数からのシフ
ト量△ｆの周波数の参照信号で前期光検出器の出力を同
期検波するロックインアンプとを備えている。
【０００８】本発明のレーザ走査顕微鏡は、第１の周波
数のレーザビームを２光路に分ける第１の光路分配器
と、前記第１の光路分配器で分けた一方のレーザビーム
を集光して被観察物に照射する対物レンズと、前記被観
察物を透過したレーザビームをコリメートするコリメー
トレンズと、前記第１の周波数から△ｆだけシフトした
第２の周波数のレーザビームを２光路に分ける第２の光
路分配器と、前記第２の光路分配器で分けた一方のレー
ザビームを前記コリメートレンズでコリメートされたレ
ーザビームに重ねて合成する第１の光路合成器と、前記
第１の光路合成器によって合成されたレーザビームを検
出する第１の光検出器と、前記第１の光路分配器で分け
た他方のレーザビームを前記第２の光路分配器で分けた
他方のレーザビームに重ねて合成する第２の光路合成器
と、前記第２の光路合成器で合成されたレーザビームを
検出する第２の光検出器と、前記第２の光検出器の出力
を参照信号として前記第１の光検出器の出力を同期検波
するロックインアンプとを備えている。
数のレーザビームを２光路に分ける第１の光路分配器
と、前記第１の光路分配器で分けた一方のレーザビーム
を集光して被観察物に照射する対物レンズと、前記被観
察物を透過したレーザビームをコリメートするコリメー
トレンズと、前記第１の周波数から△ｆだけシフトした
第２の周波数のレーザビームを２光路に分ける第２の光
路分配器と、前記第２の光路分配器で分けた一方のレー
ザビームを前記コリメートレンズでコリメートされたレ
ーザビームに重ねて合成する第１の光路合成器と、前記
第１の光路合成器によって合成されたレーザビームを検
出する第１の光検出器と、前記第１の光路分配器で分け
た他方のレーザビームを前記第２の光路分配器で分けた
他方のレーザビームに重ねて合成する第２の光路合成器
と、前記第２の光路合成器で合成されたレーザビームを
検出する第２の光検出器と、前記第２の光検出器の出力
を参照信号として前記第１の光検出器の出力を同期検波
するロックインアンプとを備えている。
【０００９】
【実施例】次に本発明の一実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。
る。
【００１１】図１に示したレーザ走査顕微鏡は、レーザ
光源１と、レーザ光源１から出射されたレーザビームの
光路を２分割するハーフミラー２と、ハーフミラー２で
分割されたレーザビームの片方の光路中に挿入されレー
ザビームの周波数を△ｆでけシフトする周波数シフタ３
と、ハーフミラー２で分割され周波数シフタ３を通らな
いレーザビームのビーム径を広げるビームエキスパンダ
４と、ハーフミラー２で分割され周波数シフタ３を通る
レーザビームのビーム径を広げるビームエキスパンダ５
と、ビームエキスパンダ４によってビーム径を拡大され
たレーザビームを２分割するハーフミラー６と、ハーフ
ミラー６で分割されたレーザビームの片方のレーザヒー
ムを集光し被観察物７に照射する対物レンズ８と、被観
察物７を透過したレーザビームをコリメートするコリメ
ートレンズ９と、ビームエキスパンダ５によってビーム
径を拡大されたレーザビームを２分割するハーフミラー
１０と、ハーフミラー１０で分割されたレーザビームの
片方のレーザビームとコリメートレンズ９でコリメート
されたレーザビームを合成し互いに干渉させるハーフミ
ラー１１と、ハーフミラー１１によって合成されたレー
ザビームを集光する集光レンズ１２と、集光レンズ１２
の焦点に置かれたピンホール１３と、ピンホール１３を
通過するレーザビームを検出する光検出器１４と、ハー
フミラー６で分割されたレーザビームの内で対物レンズ
８を通過しない方のレーザビームとハーフミラー１０で
分割されたレーザビームの内でハーフミラー１１に導入
されない方のレーザビームを合成し互いに干渉させるハ
ーフミラー１５と、ハーフミラー１５で合成されたレー
ザビームを集光する集光レンズ１６と、集光レンズ１６
で集光されたレーザビームを検出する光検出器１７と、
光検出器１７の出力を参照信号として光検出器１４の出
力を同期検波するロックインアンプ１８と、被観察物７
上をレーザビームが走査するように被観察物７をＸＹ方
向に移動させるステージ２１とで構成される。
光源１と、レーザ光源１から出射されたレーザビームの
光路を２分割するハーフミラー２と、ハーフミラー２で
分割されたレーザビームの片方の光路中に挿入されレー
ザビームの周波数を△ｆでけシフトする周波数シフタ３
と、ハーフミラー２で分割され周波数シフタ３を通らな
いレーザビームのビーム径を広げるビームエキスパンダ
４と、ハーフミラー２で分割され周波数シフタ３を通る
レーザビームのビーム径を広げるビームエキスパンダ５
と、ビームエキスパンダ４によってビーム径を拡大され
たレーザビームを２分割するハーフミラー６と、ハーフ
ミラー６で分割されたレーザビームの片方のレーザヒー
ムを集光し被観察物７に照射する対物レンズ８と、被観
察物７を透過したレーザビームをコリメートするコリメ
ートレンズ９と、ビームエキスパンダ５によってビーム
径を拡大されたレーザビームを２分割するハーフミラー
１０と、ハーフミラー１０で分割されたレーザビームの
片方のレーザビームとコリメートレンズ９でコリメート
されたレーザビームを合成し互いに干渉させるハーフミ
ラー１１と、ハーフミラー１１によって合成されたレー
ザビームを集光する集光レンズ１２と、集光レンズ１２
の焦点に置かれたピンホール１３と、ピンホール１３を
通過するレーザビームを検出する光検出器１４と、ハー
フミラー６で分割されたレーザビームの内で対物レンズ
８を通過しない方のレーザビームとハーフミラー１０で
分割されたレーザビームの内でハーフミラー１１に導入
されない方のレーザビームを合成し互いに干渉させるハ
ーフミラー１５と、ハーフミラー１５で合成されたレー
ザビームを集光する集光レンズ１６と、集光レンズ１６
で集光されたレーザビームを検出する光検出器１７と、
光検出器１７の出力を参照信号として光検出器１４の出
力を同期検波するロックインアンプ１８と、被観察物７
上をレーザビームが走査するように被観察物７をＸＹ方
向に移動させるステージ２１とで構成される。
【００１２】レーザ光源１から出射されたレーザビーム
はハーフミラー２で２分割され、片方のビームは周波数
シフタ３によって△ｆだけ周波数がシフトされるので、
ハーフミラー１１およびハーフミラー１５で２つのレー
ザビームを合成すると互いに△ｆだけ周波数の異なるレ
ーザビームが干渉することになる。そのため、光検出器
１４および光検出器１７で周波数△ｆのビート信号が観
察され、これらの信号をロックインアンプ１８に入力す
ることにより光ヘテロダイン干渉計が構成される。
はハーフミラー２で２分割され、片方のビームは周波数
シフタ３によって△ｆだけ周波数がシフトされるので、
ハーフミラー１１およびハーフミラー１５で２つのレー
ザビームを合成すると互いに△ｆだけ周波数の異なるレ
ーザビームが干渉することになる。そのため、光検出器
１４および光検出器１７で周波数△ｆのビート信号が観
察され、これらの信号をロックインアンプ１８に入力す
ることにより光ヘテロダイン干渉計が構成される。
【００１３】被観察物７か無く対物レンズ８で集光され
たレーザビームが直接コリメートレンズ９に入るときに
ロックインアンプ１８の出力が最大となるようにロック
インアンプ１８の位相を調整しておくことにより、対物
レンズ８で集光されたレーザビームが途中散乱物質を通
過したとしても、散乱光が△ｆだけ周波数が異なるハー
フミラー１０によって分割されたレーザビームと干渉し
てできるビート信号の位相は直接光が干渉してできるビ
ート信号の位相とは変わっているため、ロックインアン
プ１８の出力には乗ってこない。すなわち、ロックイン
アンプ１８の出力を検出することにより、被観察物７の
散乱物質により散乱された散乱光は観察されずに、散乱
物質中を直進する直接光だけを観察することができる。
したがって、被観察物７がプリント基板のように散乱物
質中の配線パターンであったとしても、散乱光の影響を
受けることなく、内部の配線パターンを高解像度で観察
することができる。
たレーザビームが直接コリメートレンズ９に入るときに
ロックインアンプ１８の出力が最大となるようにロック
インアンプ１８の位相を調整しておくことにより、対物
レンズ８で集光されたレーザビームが途中散乱物質を通
過したとしても、散乱光が△ｆだけ周波数が異なるハー
フミラー１０によって分割されたレーザビームと干渉し
てできるビート信号の位相は直接光が干渉してできるビ
ート信号の位相とは変わっているため、ロックインアン
プ１８の出力には乗ってこない。すなわち、ロックイン
アンプ１８の出力を検出することにより、被観察物７の
散乱物質により散乱された散乱光は観察されずに、散乱
物質中を直進する直接光だけを観察することができる。
したがって、被観察物７がプリント基板のように散乱物
質中の配線パターンであったとしても、散乱光の影響を
受けることなく、内部の配線パターンを高解像度で観察
することができる。
【００１４】本実施例では被観察物７を透過しない方の
レーザビームを周波数シフタ３に通しているが、逆に被
観察物７を透過する方のレーザビームを周波数シフタ３
に通してもよいし、両方のレーザビームを周波数シフタ
３に通してもよい。
レーザビームを周波数シフタ３に通しているが、逆に被
観察物７を透過する方のレーザビームを周波数シフタ３
に通してもよいし、両方のレーザビームを周波数シフタ
３に通してもよい。
【００１５】また、本実施例では被観察物７を透過させ
ないレーザビームを干渉させ参照信号としているが、周
波数シフタ３の駆動信号を参照信号とすることも可能で
ある。
ないレーザビームを干渉させ参照信号としているが、周
波数シフタ３の駆動信号を参照信号とすることも可能で
ある。
【００１６】さらに、レーザ光源１に横ゼーマンレーザ
のように互いに周波数の異なる２つの直線偏光を発振す
るレーザを用いれば、外部に周波数シフタ３を設ける必
要はない。
のように互いに周波数の異なる２つの直線偏光を発振す
るレーザを用いれば、外部に周波数シフタ３を設ける必
要はない。
【００１７】
【発明の効果】本発明のレーザ走査顕微鏡は光ヘテロダ
イン干渉を利用することにより散乱物質中を直進透過す
る直接光のみを検出できるので、散乱物質中の微細パタ
ーンを散乱光の影響を受けることなく高解像度で観察す
ることができるという効果がある。
イン干渉を利用することにより散乱物質中を直進透過す
る直接光のみを検出できるので、散乱物質中の微細パタ
ーンを散乱光の影響を受けることなく高解像度で観察す
ることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
１ レーザ光源 ２，６，１０，１１，１５ ハーフミラー ３ 周波数シフタ ４，５ ビームエキスパンダ ８ 対物レンズ ９ コリメートレンズ １２，１６ 集光レンズ １３ ピンホール １４，１７ 光検出器 １８ ロックインアンプ
Claims (6)
- 【請求項１】 第１の周波数のレーザビームを集光して
被観察物に照射する対物レンズと、前記被観察物を透過
したレーザビームをコリメートするコリメートレンズ
と、前記コリメートレンズでコリメートされたレーザビ
ームを前記第１の周波数から△ｆだけシフトした第２の
周波数のレーザビームに重ねて構成する光路合成器と、
前記光路合成器によって合成されたレーザビームを検出
する光検出器と、前記第２の周波数の前記第１の周波数
からのシフト量△ｆの周波数の参照信号で前期光検出器
の出力を同期検波するロックインアンプとを含むことを
特徴とするレーザ走査顕微鏡。 - 【請求項２】 横ゼーマンレーザから出射されるレーザ
ビームを偏光ビームスプリッタで分けて第１及び第２の
周波数のレーザビームを得る請求項１記載のレーザ走査
顕微鏡。 - 【請求項３】 レーザ光源さら出射されるレーザビーム
を光路分配器で分けた一方のレーザビームを第１（また
は第２）の周波数のレーザビームとし、前記光路分配器
で分けた他方のレーザビームを周波数シフタによってシ
フトして第２（または第１）の周波数のレーザビームと
する請求項１記載のレーザ走査顕微鏡。 - 【請求項４】 周波数シフタの駆動信号をロックインア
ンプで光検出器の出力を周期検波する参照信号とする請
求項３記載のレーザ走査顕微鏡。 - 【請求項５】 第１の周波数のレーザビームを２光路に
分ける第１の光路分配器と、前記第１の光路分配器で分
けた一方のレーザビームを集光して被観察物に照射する
対物レンズと、前記被観察物を透過したレーザビームを
コリメートするコリメートレンズと、前記第１の周波数
から△ｆだけシフトした第２の周波数のレーザビームを
２光路に分ける第２の光路分配器と、前記第２の光路分
配器で分けた一方のレーザビームを前記コリメートレン
ズでコリメートされたレーザビームに重ねて合成する第
１の光路合成器と、前記第１の光路合成器によって合成
されたレーザビームを検出する第１の光検出器と、前記
第１の光路分配器で分けた他方のレーザビームを前記第
２の光路分配器で分けた他方のレーザビームに重ねて合
成する第２の光路合成器と、前記第２の光路合成器で合
成されたレーザビームを検出する第２の光検出器と、前
記第２の光検出器の出力を参照信号として前記第１の光
検出器の出力を同期検波するロックインアンプとを含む
ことを特徴とするレーザ走査顕微鏡。 - 【請求項６】 第１の光路合成器によって合成されたレ
ーザビームを集光レンズで集光し、前記集光レンズの焦
点に置かれたピンホールを通して第１の光検出器にレー
ザビームを送出する請求項５記載のレーザ走査顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5110841A JP2536718B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | レ―ザ走査顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5110841A JP2536718B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | レ―ザ走査顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324268A JPH06324268A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2536718B2 true JP2536718B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=14546028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5110841A Expired - Lifetime JP2536718B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | レ―ザ走査顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536718B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100866038B1 (ko) * | 2007-08-01 | 2008-11-05 | 서강대학교산학협력단 | 헤테로다인 간섭계를 이용한 주사 현미경 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5110841A patent/JP2536718B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06324268A (ja) | 1994-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7175982B2 (ja) | 光計測装置および試料観察方法 | |
| JP3126546B2 (ja) | 検査装置と検査方法、並びにこれを用いたシステム | |
| JP2000249529A (ja) | 欠陥検査装置および欠陥検査方法 | |
| JP2009128139A (ja) | 走査プローブ顕微鏡及び走査プローブ顕微鏡用探針ユニット | |
| JP2536718B2 (ja) | レ―ザ走査顕微鏡 | |
| JP3379180B2 (ja) | 光音響信号検出方法及びその装置 | |
| JPH09138198A (ja) | 欠陥検査装置 | |
| JP3200902B2 (ja) | 光音響信号検出方法及び装置 | |
| JP2002202107A (ja) | パターン検査装置、パターン検査方法および露光装置ならびに電子装置の製造方法 | |
| JP3421309B2 (ja) | 表面形状測定方法及び表面形状測定器 | |
| JP3184913B2 (ja) | 表面形状測定方法及び表面形状測定器 | |
| JPH1114551A (ja) | マスク欠陥検査装置 | |
| JP3340792B2 (ja) | 微細構造の測定装置 | |
| WO2000020841A1 (en) | Interferometric system for measurement disturbance of a sample | |
| JPH10239589A (ja) | 干渉顕微鏡装置 | |
| JP3184914B2 (ja) | 表面形状測定方法および表面形状測定器 | |
| JP2886755B2 (ja) | 微細構造の測定装置 | |
| JPH09138110A (ja) | 回折格子を用いた位置合わせ方法およびその装置 | |
| JPH10274513A (ja) | 表面形状測定方法及び表面形状測定器 | |
| JP2001343222A (ja) | 三次元形状計測方法及び装置 | |
| JPH08159723A (ja) | 表面形状測定方法及び表面形状測定器 | |
| JPH0961366A (ja) | 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を用いた欠陥検査装置 | |
| JP3353316B2 (ja) | 試料の表面または内部情報検出方法およびその装置 | |
| JP3795657B2 (ja) | ヘテロダイン偏光による異物検査方法及びこの方法を実施する装置 | |
| JPH063578A (ja) | 焦点検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960521 |