JP3673632B2 - 透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びに透明基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク用透明基板、液晶ディスプレイ用透明基板などの透光性物質の光学的な不均一性（欠陥）を、高精度、高速度に検出できるようにした透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びに不均一検査の対象となる透明基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路、フォトマスクなどの製造工程において、微細パターンの形成には、フォトリソグラフィー法が用いられている。例えば、半導体集積回路を製造する際には、高精度に研磨されて鏡面仕上げされた透明基板上に遮光性膜（例えばクロム膜）によりパターンが形成されたフォトマスクを用いてパターンを転写している。このパターンの原盤とも言えるフォトマスクについての検査方法は、特開昭５８―１６２０３８号公報に記載の面状態検査装置にみられるように、パターン面の微小な領域に光を集め、パターン面からの反射出力、透過出力を比較する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においてはパターンの高密度化に伴い、上記方法のようにパターン面の検査のみならず、高精度に研磨されて鏡面仕上げされた透明基板そのものの微小な欠陥も欠陥検出の対象となっている。また、上述した方法では、パターン面の微小な領域に光を集めることから、検査領域が広い範囲にわたっている場合には何らかの手段を用いて光を走査する必要があり、検査領域の面積に比例して検査時間がかかることと、欠陥の有無によってパターン自体及び透明基板に対する反射光・透過光の光量の変化があまり大きくなく、透明基板の微細な欠陥検出への適用は困難であった。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するために、本発明者は、透光性物質の光学的な不均一性を高感度、高速度に検出できる透光性物質の不均一性検査方法及びその装置を先に提案した（特願平９―１９２７６３）。
【０００５】
この発明は、鏡面仕上げされた表面を有する透光性物質の不均一部分の有無を検査するものであって、前記透光性物質の光路が光学的に均一の場合には前記表面で全反射が起こるように透光性物質内に光を導入し、透光性物質内に導入され伝播する光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記表面から光が漏出することから透光性物質の不均一性を検出することを特徴とする。
【０００６】
即ち、透光性物質内に導入した光が表面で全反射を繰り返し透光性物質内部に閉じ込められるようにし、透光性物質に表面の傷等の不均一部分があると全反射条件が満足されず、透光性物質表面から光が漏れ出すことから不均一性を検出している。このように、物理的な臨界現象である幾何光学的な全反射を利用しているため、不均一性が劇的なコントラストで現れ、微小な傷等を高感度で検出できる。
【０００７】
前記発明では、例えば、図７（ａ）に示すように、透光性物質としての透明基板１に対し、その一辺のＣ面（面取り部）からレーザー光Ｌを導入している。ところで、レーザーから出射される通常のレーザー光は、ビーム径が１ｍｍ、ビームの拡がり角が１ｍｒａｄ程度であり、レーザーから出て、途中、ミラー等の光学系を経て透明基板１に到達したときには、ビーム径は２ｍｍ程度になっている。一方、レーザー光Ｌの導入面となるＣ面の幅は、例えば、透明基板１がフォトマスク用ガラス基板（ガラスサブストレート）の場合、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
【０００８】
このため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、透明基板１に照射したレーザー光Ｌのうち、Ｃ面に入射する一部のレーザー光Ｌ（図７（ｂ）の斜線部）だけしか透明基板１内に導入できず、残りの大部分のレーザー光Ｌは無駄になり、検査に有効に利用できなかった。また、透明基板１内に導入できなかった大部分のレーザー光Ｌは、透明基板１の主表面Ｈや端面Ｔで反射され、不均一性（欠陥）の検出光を検出する検出系に入射し、欠陥検出光のコントラストを低下させる原因ともなってしまう。
【０００９】
これを改善するために、平行なレーザー光Ｌを集光レンズを用いて集光してＣ面に照射することが考えられるが、こうすると、透明基板１に導入された光が基板１内で焦点を結んだ後、発散光となるため、透明基板１の表面で全反射を繰り返して基板１内に閉じ込められる条件を満足する光がほとんど存在しなくなってしまい、効果的な検査ができない。また、Ｃ面の幅を広くして、透明基板１内に光を導入し易くする方法も考えられるが、この方法では、光を基板１内に導入することはできるが、導入した光は基板１表面で全反射されて導入したＣ面側に戻ってくるが、戻ってきた光がすぐにＣ面から出ていってしまって、光を基板１内に閉じ込めることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、透光性物質への照射光を有効に透光性物質内に導入でき、透光性物質に存在する微細な不均一性（欠陥）を高精度・高速度に検出できる透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びにこれら検査に好適な透明基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る透光性基板の不均一性検査方法は、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、前記透光性基板は、レーザー光を導入するための導入面を有し、この導入面は、この導入面から導入されるレーザー光を集光して縮小すると共にほぼ平行光となるように凹断面状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
透光性物質に表面の傷、クラック等の不均一部分がなければ、透光性物質内に導入した光は表面で全反射されて外部へは漏出しないが、不均一部分があると全反射条件が満足されず、透光性物質表面から光が漏れ出す。このように、物理的な臨界現象である幾何光学的な全反射を利用しているため、検査対象である透光性物質の不均一部分と均一部分における光（検査光）に対する応答も臨界的であり、不均一性が劇的なコントラストで現れる。また、透光性物質表面の不均一性のみならず、内部の気泡、異物等による欠陥、あるいはガラスの脈理等に特徴的な、透過率は同じで屈折率だけが違う欠陥の検出に関しても、異物等のあるところや屈折率の違うところでは本来均一ならば通る光路（経路）を外れ、透光性物質外部へ漏れ出すことになるため検出可能になる。
【００１３】
上記の原理に基づいて透光性物質の不均一性を検査するのであるが、本発明では、透光性物質の導入面の大きさに対応させて透光性物質への導入光を集光して縮小すると共に、集光され縮小された導入光（集束光）が凹断面状に形成した導入面によって透光性物質内にほぼ平行光となって導入されるようにしたので、透光性物質への導入光が透光性物質の導入面より大きなビーム径などを有していても、導入面の大きさに合わせた断面形状の平行光として、導入光の殆どを有効に透光性物質内に導入することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる透光性基板の不均一性検査装置は、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、前記透光性基板に導入され伝播するそれぞれのレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
透光性物質に光を導入するための平面状の導入面に対し、導入面の大きさに対応させて導入光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにしたので、透光性物質への導入光が透光性物質の導入面より大きなビーム径などを有していても、導入面の大きさに合わせた断面形状の平行光として照射でき、導入光の殆どをそのまま有効に透光性物質内に導入することができる。
【００１７】
また、本発明に係る透光性物質の不均一性の検査装置は、上記不均一性の検査方法を実施するためのもので、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査装置であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入する照射手段と、前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出する光検出手段と、前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、この導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにする光学系とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の透明基板は、上記検査方法及び装置に好適なもので、鏡面仕上げされた表面を有する透明基板であって、前記透明基板の光路が光学的に均一の場合には前記表面で全反射を繰り返して伝播するように透明基板内に光を導入するために、凹断面状の導入面が形成されているものである。
【００１９】
なお、上記検査装置において、透光性物質に対する光の入射角度を変化させる角度調整手段を設けるのが望ましい。入射角度が違う光は、透光性物質内を全反射しながら伝播する経路が少しずつ異なるので、透光性物質の隅々まで漏れなく光が行き渡るようになる。また、透光性物質の表面への光の入射位置を移動させる移動手段を設けるのが望ましい。移動手段で光の入射位置を移動させると、透光性物質の全域に迅速に且つ漏れなく光を走査できる。また、透光性物質の表面から全反射することなく漏出する光を検出する検出手段を設けるのが望ましい。検出手段を設けると、透光性物質の不均一性の検査を自動化でき、検査時間を短縮できると共に、検査の信頼性を向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明に係る透光性物質の不均一性検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２１】
図１において、１は検査対象である光学ガラス等からなる四角形平板の透明基板である。透明基板１は、図２に示すように、主表面（表面及び裏面）Ｈと端面（側面）Ｔとを有し、主表面Ｈ及び端面Ｔは鏡面研磨されている。透明基板１の各辺（一辺ａを除き）は、主表面Ｈ及び端面Ｔに対して４５度をなすように平面研削され面取りされたＣ面となっている。なお、透明基板１内に導入された光が透明基板１の表面で何回も全反射を繰り返して基板１内に閉じ込めるようにするためには、Ｃ面の幅は小さい程好ましく、０．４ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下とするのがよい。しかし、極端に小さく（０．１ｍｍ未満に）すると、鏡面研磨時に基板端部に欠けが生じるので、好ましくない。
【００２２】
透明基板１は、その表面での全反射が阻害されず且つ漏出光の検査を容易とするために、フォルダー（図示せず）によってできるだけ接触部分を少なくして水平に保持されている。
【００２３】
この透明基板１に対して、不均一性を検査するためのレーザー光を透明基板１内に導入するための照射手段が設けられている。照射手段は、レーザー光Ｌを出射するレーザー２と、レーザー光Ｌを透明基板１の一辺ａの導入面６に対し所定角度で照射するためのミラー３、４とを有する。
【００２４】
ミラー３、４は、透明基板１に対する入射角度を変動調整するための角度調整手段５を備えており、透明基板１内に導入されるレーザー光が全反射を起こす範囲内で入射角度を変動させて入射できるようになっている。また、上記フォルダーに保持された透明基板１をその一辺ａ（導入面６）の方向に水平に移動するための駆動手段（図示せず）が設けられており、この駆動手段によって透明基板１を移動することにより、透明基板１の一辺ａ（導入面６）に沿ってレーザー光が走査される構成となっている。
【００２５】
透明基板１の一辺ａは、レーザー光を透明基板１内に導入するための導入面６であり、導入面６は、図２、図３に示すように、断面が円弧形状に窪んだ溝状に形成されている。導入光６の加工は、例えば、図３に示すように、水平に設置された透明基板１の一辺に沿って円柱状の砥石７の軸を配設し、砥石７をその軸まわりに回転しながら下降することによって形成できる。
【００２６】
この導入面６とミラー５との間に、図１、図２に示すように、レーザー光Ｌを集光する集光レンズ８が設けられている。集光レンズ８は、図２または図４に示すように、ミラー５で反射されてきた円形状断面のレーザー光Ｌを、導入面６の幅方向に集光して楕円状断面のレーザー光Ｌ1とする円柱レンズである。導入面６に照射される楕円状断面のレーザー光Ｌ1の短軸方向の長さは、図４に示すように、導入面６の幅にほぼ一致するように集光レンズ８によって集束される。この導入面６の幅方向に集束されたレーザー光Ｌ1を、図２に示すように、透明基板１内に平行なレーザー光Ｌ2として導入するために、円弧状断面の導入面６の曲率が設定されている。
【００２７】
透明基板１の下方には、透明基板１から漏出する光を検出するための検出手段が設けられている。検出手段は、ＣＣＤ１０と、基板１から漏出した光をＣＣＤ１０に結像する結像レンズ９とを有する。なお、透明基板１から漏出した光を検出する光センサーとしては、ＣＣＤに限らず、フォトマルチプライヤー等を用いてもよい。ＣＣＤ１０には、検出した光の情報（光量、強度分布など）を解析して、透明基板１の不均一性の種類（表面部の傷やクラック、内部の脈理や気泡）や大きさ、不均一部分の位置を求める画像処理装置１１が接続されている。
【００２８】
次に、上記検査装置による透明基板１の不均一性検査方法を述べる。まず、レーザー２から出射されたレーザー光Ｌを、ミラー３、４で反射して透明基板１の導入面６へと照射する。レーザー２として、ビーム径が０．７ｍｍ、ビームの広がり角が１ｍｒａｄ、レーザーパワーが０．５ｍＷ、波長が５４３．５ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを使用した。集光レンズ８の入射時において、円形状断面のレーザー光Ｌのビーム径は、約２ｍｍであり、この円形状断面のレーザー光Ｌを、集光レンズ８で導入面６の幅方向に集光して楕円状断面のレーザー光Ｌ1に縮小変形し、楕円状断面のレーザー光Ｌ1の短軸寸法が導入面６の幅（０．４ｍｍ）にほぼ一致するようにする。導入面６は、その幅方向に所定曲率で円弧状に湾曲した断面形状となっているので、導入面６の幅方向に発散作用を持ち、導入面６の幅方向に集束されて入射したレーザー光Ｌ1は、楕円状断面の平行光のレーザー光Ｌ2となって透明基板１内に導入され伝播する。
【００２９】
このように、導入面６の幅よりもビーム径が大きなレーザー光Ｌを、導入面６の形状に合わせた断面形状の平行光として透明基板１内に導入できるので、基板１へのレーザー光（導入光）の大部分を基板１内に有効に導入でき、しかも基板１内に導入されるレーザー光がほぼ平行光なので、導入された多くの光は、基板１表面での全反射条件を良く満足し、基板１内に良好に閉じ込められる。また、基板１への導入光のうち多くの光が有効に基板１内に閉じ込められて利用され、導入されずに基板１表面で反射されたり、基板１内に導入されても基板１表面からすぐに透過したりして、検出手段に入射してしまう光の光量が少なくなり、不均一性の検出光のコントラストを増大できる。
【００３０】
透明基板１内に入射した平行なレーザー光Ｌ2は、図２に示すように、透明基板１の主表面Ｈ及び端面Ｔで全反射を繰り返しながら伝播し、基板１を一辺ａと直交する一辺ｂに沿って切断したような一平面状（薄板状）の領域内に、レーザー光Ｌ2がほぼ閉じ込められたような状態となる。この際、レーザー光Ｌ2の入射角度を角度調整手段５を用いて基板１の表面で全反射を満足する範囲内で連続的に変化させているので、入射角度の変化に応じて基板１内を通過する光線軌跡も少しずつずれ、レーザー光Ｌ2は基板１内の上記一平面状の照射領域の全域を漏れなく覆い尽くすように伝播する。
【００３１】
透明基板１に傷・クラックなどの表面部の不均一や脈理・気泡などの内部の不均一が存在すると、表面部の不均一部分で全反射されずに透明基板１表面から光が漏れ出し、また、基板１内部の不均一部分で光の光路（軌道）が均一なときの光路から外れるので、基板１の表面で全反射条件が満足されずに外部に光が漏れ出す。この漏れ出た光が結像レンズ９でＣＣＤ１０に結像されて検出される。こうして、基板１を主表面Ｈ側（検出手段側）からみて、１ライン状の照射領域の検査ができる。この１ライン状の検査工程を、駆動手段によって透明基板１を一辺ａ（導入面６）の方向に順次移動させて、レーザー光を透明基板１の一辺ａ（導入面６）に沿って走査することにより、透明基板１の全域の不均一性の検査ができる。
【００３２】
図５には、他の実施形態として、透明基板１の平面状に研削されたＣ面を導入面とし、レーザー光Ｌを縮径した平行光としてＣ面に導入する実施形態を示す。レーザーから出射された円形状断面のレーザー光Ｌを凸レンズ１２で集光し、この集束されたレーザー光Ｌ3を、凸レンズ１２の焦点の手前に設置した凹レンズ１３によって平行光のレーザー光Ｌ4（数ｍｒａｄの拡がりを持つ）に戻して、Ｃ面にほぼ垂直に入射するようにしている。円形状断面のレーザー光Ｌ4の直径がＣ面の幅にほぼ一致するように、使用する凸レンズ１２や凹レンズ１３の焦点距離などを定める。
【００３３】
図６には、透明基板１のコーナー部から光を導入し、基板１の全域に光を伝播させるようにした他の実施形態を示す。この実施形態では、基板１のコーナー部のコーナー面（導入面）１４を球面状に窪ませて凹レンズの機能を持たせ、このコーナー面１４に凸レンズ１５で集光したレーザー光を照射している。凸レンズ１５でコーナー面１４の大きさに集束されたレーザー光は、コーナー面１４によって平行光に戻されて基板１内に導入される。
【００３４】
なお、上記実施形態では、透明基板の導入面への導入光を集束などする光学系として、レンズを用いたが、凹面ミラー、凸面ミラー等のミラーを用いて導入光を集束、発散させるように構成してもよい。また、透明基板の導入面への導入光を集束・発散などする光学系として、ズームレンズを用いれば、導入面の曲率や大きさなどに対応させて導入光を調整できるので好ましい。
【００３５】
上述した実施形態の検査方法を用いることによって、欠陥を持った透明基板を迅速・適切に排除することができ、透明基板の生産性を向上することができる。なお、表面上の傷などの欠陥を持ったガラス製の透明基板を再度精密に鏡面研磨、洗浄処理を行うことによって、各種用途の仕様の範囲に入る基板とすることができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、鏡面仕上げされた表面を有する透光性物質として、ガラス製の透明基板を挙げたが、ガラスに限らず、アクリル樹脂等の光学プラスチック、水晶等の光学結晶など、検査光が透過できる材質ならばどのようなものでもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、鏡面仕上げされた表面を有する透明基板を挙げたが、これに限らず、一部又は全面が鏡面仕上げされていない表面を有する透明基板であっても構わない（但し、上記実施形態において導入面を凹断面状とするときは、鏡面仕上げされていることが好ましい。）。その場合、鏡面仕上げされていない表面上にマッチングオイル等の液体を塗布することによって、その表面があたかも鏡面仕上げされている表面（液体の自由表面）となるので、本発明の検査方法、検査装置によって不均一部分を検査することができる。
上述の透明基板の全面が鏡面仕上げされていない場合とは、例えば、透明基板内部の不均一性（脈理、気泡、異物等）のみを検査する場合などをいう。この場合、内部に不均一な部分が存在すると、致命的な欠陥となる、例えば位相シフトマスク用ガラス基板の場合、鏡面仕上げする前の段階で検査することで、不良品を除外することができるので、製造コストも安く済む。
【００３８】
更に、透光性物質の形状は、四角形（矩形）や円形等の基板に限らず、ブロック形状や曲面を有するものでもよい。また、基板としては、フォトマスク（位相シフトマスク）用ガラス基板、液晶用ガラス基板、情報記録用ガラス基板（磁気ディスク、光ディスク等）など各種基板の検査に適用可能である。情報記録用ガラス基板は円盤状なので、実際に検査を行う場合には、研磨された外周あるいは内周端面（例えば面取り部）からレーザー光を入射させて行う。なお、基板両面の検査が必要な場合には、基板の両面側にそれぞれ検出手段を設け、基板両面の検査を一度に行うようにしてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、レーザーとして、気体レーザー（Ｈｅ‐Ｎｅレーザー）を用いたが、これに限らず半導体レーザー等の可視域のレーザー、あるいは、透光性物質に対して吸収が少ないものであれば、紫外域のエキシマレーザーや、赤外域のＮｄ‐ＹＡＧレーザー、ＣＯ2 レーザー等を検査用光源として使用することができる。特に、紫外域のレーザー（例えばエキシマレーザーやＹＡＧレーザーの高調波等）を用いた場合、基板表面に付着している異物等を蒸発，蒸散等の作用により取り除くことが期待できるので好ましい。
【００４０】
また、上記実施形態では、基板に対する入射角度を変化させる角度調整手段５をレーザー２と透明基板１との間にあるミラー３、４に設けた例を挙げたが、透明基板に対するレーザー光の入射角度を変化させることができれば、どのようなような構成でもよく、レーザー自体に角度調整手段を設けたりしてもよい。あるいは、例えば、Ａｒレーザーのマルチラインを用いて、透明基板等の導入面に、同時に複数の波長のレーザー光を同一方向から入射し、波長による屈折率の相違によって、透明基板等に導入された光が異なる入射角で入射されるように構成してもよい。また、レーザー光の導光を、上記実施形態のようにミラーではなく、光ファイバーを用いて導光するようにしてもよい。
【００４１】
また、図１（ないし図５）に示す実施形態では、透明基板１の一辺ａ（導入面）からレーザー光Ｌを導入した例を挙げたが、これに限らず、透明基板１の一辺ｂを導入面とし一辺ｂから光を導入させたり、辺ａと辺ｂとから２方向より光を導入させて検査を行ってもよい。２方向から光を導入して検査すると、方向性を有する欠陥の検出などに有効であり、より高精度の検査ができるので好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、透光性物質の導入面の大きさに対応させて、導入光を縮小し、ほぼ平行光として透光性物質内に導入されるようにしたので、導入光の殆どを不均一性の検査光として有効に利用することができる。また、透光性物質への導入光のうち多くの光を有効に透光性物質内に閉じ込めて利用でき、一方、導入されずに透光性物質表面で反射され、不均一性の検出光を検出する検出手段に入射してしまう光の光量を低減できるため、不均一性の検出光のコントラストを増大でき、微細な不均一性の検出をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る透光性物質の不均一性検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の透明基板への光の導入及び透明基板内の光の伝播の様子を拡大して示す断面図である。
【図３】透明基板に円弧状断面の導入面を形成する方法の一例を示す斜視図である。
【図４】集光レンズによって円弧状断面の導入面に、レーザー光を集光する一実施形態を示す斜視図である。
【図５】透明基板の平面状の導入面に、レーザー光を入射する他の実施形態を示す断面図である。
【図６】透明基板のコーナー部からレーザー光を導入する他の実施形態を示す斜視図である。
【図７】透明基板の導入面に、導入面より大きな径を有するレーザー光を導入したときの様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ レーザー
３、４ ミラー
５ 角度調整手段
６ 導入面
８ 集光レンズ
１２ 凸レンズ
１３ 凹レンズ
１５ 凸レンズ
Ｌ レーザー光
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスク用透明基板、液晶ディスプレイ用透明基板などの透光性物質の光学的な不均一性（欠陥）を、高精度、高速度に検出できるようにした透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びに不均一検査の対象となる透明基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路、フォトマスクなどの製造工程において、微細パターンの形成には、フォトリソグラフィー法が用いられている。例えば、半導体集積回路を製造する際には、高精度に研磨されて鏡面仕上げされた透明基板上に遮光性膜（例えばクロム膜）によりパターンが形成されたフォトマスクを用いてパターンを転写している。このパターンの原盤とも言えるフォトマスクについての検査方法は、特開昭５８―１６２０３８号公報に記載の面状態検査装置にみられるように、パターン面の微小な領域に光を集め、パターン面からの反射出力、透過出力を比較する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年においてはパターンの高密度化に伴い、上記方法のようにパターン面の検査のみならず、高精度に研磨されて鏡面仕上げされた透明基板そのものの微小な欠陥も欠陥検出の対象となっている。また、上述した方法では、パターン面の微小な領域に光を集めることから、検査領域が広い範囲にわたっている場合には何らかの手段を用いて光を走査する必要があり、検査領域の面積に比例して検査時間がかかることと、欠陥の有無によってパターン自体及び透明基板に対する反射光・透過光の光量の変化があまり大きくなく、透明基板の微細な欠陥検出への適用は困難であった。
【０００４】
そこで、このような問題点を解決するために、本発明者は、透光性物質の光学的な不均一性を高感度、高速度に検出できる透光性物質の不均一性検査方法及びその装置を先に提案した（特願平９―１９２７６３）。
【０００５】
この発明は、鏡面仕上げされた表面を有する透光性物質の不均一部分の有無を検査するものであって、前記透光性物質の光路が光学的に均一の場合には前記表面で全反射が起こるように透光性物質内に光を導入し、透光性物質内に導入され伝播する光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記表面から光が漏出することから透光性物質の不均一性を検出することを特徴とする。
【０００６】
即ち、透光性物質内に導入した光が表面で全反射を繰り返し透光性物質内部に閉じ込められるようにし、透光性物質に表面の傷等の不均一部分があると全反射条件が満足されず、透光性物質表面から光が漏れ出すことから不均一性を検出している。このように、物理的な臨界現象である幾何光学的な全反射を利用しているため、不均一性が劇的なコントラストで現れ、微小な傷等を高感度で検出できる。
【０００７】
前記発明では、例えば、図７（ａ）に示すように、透光性物質としての透明基板１に対し、その一辺のＣ面（面取り部）からレーザー光Ｌを導入している。ところで、レーザーから出射される通常のレーザー光は、ビーム径が１ｍｍ、ビームの拡がり角が１ｍｒａｄ程度であり、レーザーから出て、途中、ミラー等の光学系を経て透明基板１に到達したときには、ビーム径は２ｍｍ程度になっている。一方、レーザー光Ｌの導入面となるＣ面の幅は、例えば、透明基板１がフォトマスク用ガラス基板（ガラスサブストレート）の場合、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。
【０００８】
このため、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、透明基板１に照射したレーザー光Ｌのうち、Ｃ面に入射する一部のレーザー光Ｌ（図７（ｂ）の斜線部）だけしか透明基板１内に導入できず、残りの大部分のレーザー光Ｌは無駄になり、検査に有効に利用できなかった。また、透明基板１内に導入できなかった大部分のレーザー光Ｌは、透明基板１の主表面Ｈや端面Ｔで反射され、不均一性（欠陥）の検出光を検出する検出系に入射し、欠陥検出光のコントラストを低下させる原因ともなってしまう。
【０００９】
これを改善するために、平行なレーザー光Ｌを集光レンズを用いて集光してＣ面に照射することが考えられるが、こうすると、透明基板１に導入された光が基板１内で焦点を結んだ後、発散光となるため、透明基板１の表面で全反射を繰り返して基板１内に閉じ込められる条件を満足する光がほとんど存在しなくなってしまい、効果的な検査ができない。また、Ｃ面の幅を広くして、透明基板１内に光を導入し易くする方法も考えられるが、この方法では、光を基板１内に導入することはできるが、導入した光は基板１表面で全反射されて導入したＣ面側に戻ってくるが、戻ってきた光がすぐにＣ面から出ていってしまって、光を基板１内に閉じ込めることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、透光性物質への照射光を有効に透光性物質内に導入でき、透光性物質に存在する微細な不均一性（欠陥）を高精度・高速度に検出できる透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びにこれら検査に好適な透明基板を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る透光性基板の不均一性検査方法は、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、前記透光性基板は、レーザー光を導入するための導入面を有し、この導入面は、この導入面から導入されるレーザー光を集光して縮小すると共にほぼ平行光となるように凹断面状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
透光性物質に表面の傷、クラック等の不均一部分がなければ、透光性物質内に導入した光は表面で全反射されて外部へは漏出しないが、不均一部分があると全反射条件が満足されず、透光性物質表面から光が漏れ出す。このように、物理的な臨界現象である幾何光学的な全反射を利用しているため、検査対象である透光性物質の不均一部分と均一部分における光（検査光）に対する応答も臨界的であり、不均一性が劇的なコントラストで現れる。また、透光性物質表面の不均一性のみならず、内部の気泡、異物等による欠陥、あるいはガラスの脈理等に特徴的な、透過率は同じで屈折率だけが違う欠陥の検出に関しても、異物等のあるところや屈折率の違うところでは本来均一ならば通る光路（経路）を外れ、透光性物質外部へ漏れ出すことになるため検出可能になる。
【００１３】
上記の原理に基づいて透光性物質の不均一性を検査するのであるが、本発明では、透光性物質の導入面の大きさに対応させて透光性物質への導入光を集光して縮小すると共に、集光され縮小された導入光（集束光）が凹断面状に形成した導入面によって透光性物質内にほぼ平行光となって導入されるようにしたので、透光性物質への導入光が透光性物質の導入面より大きなビーム径などを有していても、導入面の大きさに合わせた断面形状の平行光として、導入光の殆どを有効に透光性物質内に導入することができる。
【００１４】
また、本発明にかかる透光性基板の不均一性検査装置は、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、前記透光性基板に導入され伝播するそれぞれのレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
透光性物質に光を導入するための平面状の導入面に対し、導入面の大きさに対応させて導入光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにしたので、透光性物質への導入光が透光性物質の導入面より大きなビーム径などを有していても、導入面の大きさに合わせた断面形状の平行光として照射でき、導入光の殆どをそのまま有効に透光性物質内に導入することができる。
【００１７】
また、本発明に係る透光性物質の不均一性の検査装置は、上記不均一性の検査方法を実施するためのもので、鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査装置であって、前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入する照射手段と、前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出する光検出手段と、前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、この導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにする光学系とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の透明基板は、上記検査方法及び装置に好適なもので、鏡面仕上げされた表面を有する透明基板であって、前記透明基板の光路が光学的に均一の場合には前記表面で全反射を繰り返して伝播するように透明基板内に光を導入するために、凹断面状の導入面が形成されているものである。
【００１９】
なお、上記検査装置において、透光性物質に対する光の入射角度を変化させる角度調整手段を設けるのが望ましい。入射角度が違う光は、透光性物質内を全反射しながら伝播する経路が少しずつ異なるので、透光性物質の隅々まで漏れなく光が行き渡るようになる。また、透光性物質の表面への光の入射位置を移動させる移動手段を設けるのが望ましい。移動手段で光の入射位置を移動させると、透光性物質の全域に迅速に且つ漏れなく光を走査できる。また、透光性物質の表面から全反射することなく漏出する光を検出する検出手段を設けるのが望ましい。検出手段を設けると、透光性物質の不均一性の検査を自動化でき、検査時間を短縮できると共に、検査の信頼性を向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明に係る透光性物質の不均一性検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２１】
図１において、１は検査対象である光学ガラス等からなる四角形平板の透明基板である。透明基板１は、図２に示すように、主表面（表面及び裏面）Ｈと端面（側面）Ｔとを有し、主表面Ｈ及び端面Ｔは鏡面研磨されている。透明基板１の各辺（一辺ａを除き）は、主表面Ｈ及び端面Ｔに対して４５度をなすように平面研削され面取りされたＣ面となっている。なお、透明基板１内に導入された光が透明基板１の表面で何回も全反射を繰り返して基板１内に閉じ込めるようにするためには、Ｃ面の幅は小さい程好ましく、０．４ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以下とするのがよい。しかし、極端に小さく（０．１ｍｍ未満に）すると、鏡面研磨時に基板端部に欠けが生じるので、好ましくない。
【００２２】
透明基板１は、その表面での全反射が阻害されず且つ漏出光の検査を容易とするために、フォルダー（図示せず）によってできるだけ接触部分を少なくして水平に保持されている。
【００２３】
この透明基板１に対して、不均一性を検査するためのレーザー光を透明基板１内に導入するための照射手段が設けられている。照射手段は、レーザー光Ｌを出射するレーザー２と、レーザー光Ｌを透明基板１の一辺ａの導入面６に対し所定角度で照射するためのミラー３、４とを有する。
【００２４】
ミラー３、４は、透明基板１に対する入射角度を変動調整するための角度調整手段５を備えており、透明基板１内に導入されるレーザー光が全反射を起こす範囲内で入射角度を変動させて入射できるようになっている。また、上記フォルダーに保持された透明基板１をその一辺ａ（導入面６）の方向に水平に移動するための駆動手段（図示せず）が設けられており、この駆動手段によって透明基板１を移動することにより、透明基板１の一辺ａ（導入面６）に沿ってレーザー光が走査される構成となっている。
【００２５】
透明基板１の一辺ａは、レーザー光を透明基板１内に導入するための導入面６であり、導入面６は、図２、図３に示すように、断面が円弧形状に窪んだ溝状に形成されている。導入光６の加工は、例えば、図３に示すように、水平に設置された透明基板１の一辺に沿って円柱状の砥石７の軸を配設し、砥石７をその軸まわりに回転しながら下降することによって形成できる。
【００２６】
この導入面６とミラー５との間に、図１、図２に示すように、レーザー光Ｌを集光する集光レンズ８が設けられている。集光レンズ８は、図２または図４に示すように、ミラー５で反射されてきた円形状断面のレーザー光Ｌを、導入面６の幅方向に集光して楕円状断面のレーザー光Ｌ1とする円柱レンズである。導入面６に照射される楕円状断面のレーザー光Ｌ1の短軸方向の長さは、図４に示すように、導入面６の幅にほぼ一致するように集光レンズ８によって集束される。この導入面６の幅方向に集束されたレーザー光Ｌ1を、図２に示すように、透明基板１内に平行なレーザー光Ｌ2として導入するために、円弧状断面の導入面６の曲率が設定されている。
【００２７】
透明基板１の下方には、透明基板１から漏出する光を検出するための検出手段が設けられている。検出手段は、ＣＣＤ１０と、基板１から漏出した光をＣＣＤ１０に結像する結像レンズ９とを有する。なお、透明基板１から漏出した光を検出する光センサーとしては、ＣＣＤに限らず、フォトマルチプライヤー等を用いてもよい。ＣＣＤ１０には、検出した光の情報（光量、強度分布など）を解析して、透明基板１の不均一性の種類（表面部の傷やクラック、内部の脈理や気泡）や大きさ、不均一部分の位置を求める画像処理装置１１が接続されている。
【００２８】
次に、上記検査装置による透明基板１の不均一性検査方法を述べる。まず、レーザー２から出射されたレーザー光Ｌを、ミラー３、４で反射して透明基板１の導入面６へと照射する。レーザー２として、ビーム径が０．７ｍｍ、ビームの広がり角が１ｍｒａｄ、レーザーパワーが０．５ｍＷ、波長が５４３．５ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを使用した。集光レンズ８の入射時において、円形状断面のレーザー光Ｌのビーム径は、約２ｍｍであり、この円形状断面のレーザー光Ｌを、集光レンズ８で導入面６の幅方向に集光して楕円状断面のレーザー光Ｌ1に縮小変形し、楕円状断面のレーザー光Ｌ1の短軸寸法が導入面６の幅（０．４ｍｍ）にほぼ一致するようにする。導入面６は、その幅方向に所定曲率で円弧状に湾曲した断面形状となっているので、導入面６の幅方向に発散作用を持ち、導入面６の幅方向に集束されて入射したレーザー光Ｌ1は、楕円状断面の平行光のレーザー光Ｌ2となって透明基板１内に導入され伝播する。
【００２９】
このように、導入面６の幅よりもビーム径が大きなレーザー光Ｌを、導入面６の形状に合わせた断面形状の平行光として透明基板１内に導入できるので、基板１へのレーザー光（導入光）の大部分を基板１内に有効に導入でき、しかも基板１内に導入されるレーザー光がほぼ平行光なので、導入された多くの光は、基板１表面での全反射条件を良く満足し、基板１内に良好に閉じ込められる。また、基板１への導入光のうち多くの光が有効に基板１内に閉じ込められて利用され、導入されずに基板１表面で反射されたり、基板１内に導入されても基板１表面からすぐに透過したりして、検出手段に入射してしまう光の光量が少なくなり、不均一性の検出光のコントラストを増大できる。
【００３０】
透明基板１内に入射した平行なレーザー光Ｌ2は、図２に示すように、透明基板１の主表面Ｈ及び端面Ｔで全反射を繰り返しながら伝播し、基板１を一辺ａと直交する一辺ｂに沿って切断したような一平面状（薄板状）の領域内に、レーザー光Ｌ2がほぼ閉じ込められたような状態となる。この際、レーザー光Ｌ2の入射角度を角度調整手段５を用いて基板１の表面で全反射を満足する範囲内で連続的に変化させているので、入射角度の変化に応じて基板１内を通過する光線軌跡も少しずつずれ、レーザー光Ｌ2は基板１内の上記一平面状の照射領域の全域を漏れなく覆い尽くすように伝播する。
【００３１】
透明基板１に傷・クラックなどの表面部の不均一や脈理・気泡などの内部の不均一が存在すると、表面部の不均一部分で全反射されずに透明基板１表面から光が漏れ出し、また、基板１内部の不均一部分で光の光路（軌道）が均一なときの光路から外れるので、基板１の表面で全反射条件が満足されずに外部に光が漏れ出す。この漏れ出た光が結像レンズ９でＣＣＤ１０に結像されて検出される。こうして、基板１を主表面Ｈ側（検出手段側）からみて、１ライン状の照射領域の検査ができる。この１ライン状の検査工程を、駆動手段によって透明基板１を一辺ａ（導入面６）の方向に順次移動させて、レーザー光を透明基板１の一辺ａ（導入面６）に沿って走査することにより、透明基板１の全域の不均一性の検査ができる。
【００３２】
図５には、他の実施形態として、透明基板１の平面状に研削されたＣ面を導入面とし、レーザー光Ｌを縮径した平行光としてＣ面に導入する実施形態を示す。レーザーから出射された円形状断面のレーザー光Ｌを凸レンズ１２で集光し、この集束されたレーザー光Ｌ3を、凸レンズ１２の焦点の手前に設置した凹レンズ１３によって平行光のレーザー光Ｌ4（数ｍｒａｄの拡がりを持つ）に戻して、Ｃ面にほぼ垂直に入射するようにしている。円形状断面のレーザー光Ｌ4の直径がＣ面の幅にほぼ一致するように、使用する凸レンズ１２や凹レンズ１３の焦点距離などを定める。
【００３３】
図６には、透明基板１のコーナー部から光を導入し、基板１の全域に光を伝播させるようにした他の実施形態を示す。この実施形態では、基板１のコーナー部のコーナー面（導入面）１４を球面状に窪ませて凹レンズの機能を持たせ、このコーナー面１４に凸レンズ１５で集光したレーザー光を照射している。凸レンズ１５でコーナー面１４の大きさに集束されたレーザー光は、コーナー面１４によって平行光に戻されて基板１内に導入される。
【００３４】
なお、上記実施形態では、透明基板の導入面への導入光を集束などする光学系として、レンズを用いたが、凹面ミラー、凸面ミラー等のミラーを用いて導入光を集束、発散させるように構成してもよい。また、透明基板の導入面への導入光を集束・発散などする光学系として、ズームレンズを用いれば、導入面の曲率や大きさなどに対応させて導入光を調整できるので好ましい。
【００３５】
上述した実施形態の検査方法を用いることによって、欠陥を持った透明基板を迅速・適切に排除することができ、透明基板の生産性を向上することができる。なお、表面上の傷などの欠陥を持ったガラス製の透明基板を再度精密に鏡面研磨、洗浄処理を行うことによって、各種用途の仕様の範囲に入る基板とすることができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、鏡面仕上げされた表面を有する透光性物質として、ガラス製の透明基板を挙げたが、ガラスに限らず、アクリル樹脂等の光学プラスチック、水晶等の光学結晶など、検査光が透過できる材質ならばどのようなものでもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、鏡面仕上げされた表面を有する透明基板を挙げたが、これに限らず、一部又は全面が鏡面仕上げされていない表面を有する透明基板であっても構わない（但し、上記実施形態において導入面を凹断面状とするときは、鏡面仕上げされていることが好ましい。）。その場合、鏡面仕上げされていない表面上にマッチングオイル等の液体を塗布することによって、その表面があたかも鏡面仕上げされている表面（液体の自由表面）となるので、本発明の検査方法、検査装置によって不均一部分を検査することができる。
上述の透明基板の全面が鏡面仕上げされていない場合とは、例えば、透明基板内部の不均一性（脈理、気泡、異物等）のみを検査する場合などをいう。この場合、内部に不均一な部分が存在すると、致命的な欠陥となる、例えば位相シフトマスク用ガラス基板の場合、鏡面仕上げする前の段階で検査することで、不良品を除外することができるので、製造コストも安く済む。
【００３８】
更に、透光性物質の形状は、四角形（矩形）や円形等の基板に限らず、ブロック形状や曲面を有するものでもよい。また、基板としては、フォトマスク（位相シフトマスク）用ガラス基板、液晶用ガラス基板、情報記録用ガラス基板（磁気ディスク、光ディスク等）など各種基板の検査に適用可能である。情報記録用ガラス基板は円盤状なので、実際に検査を行う場合には、研磨された外周あるいは内周端面（例えば面取り部）からレーザー光を入射させて行う。なお、基板両面の検査が必要な場合には、基板の両面側にそれぞれ検出手段を設け、基板両面の検査を一度に行うようにしてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、レーザーとして、気体レーザー（Ｈｅ‐Ｎｅレーザー）を用いたが、これに限らず半導体レーザー等の可視域のレーザー、あるいは、透光性物質に対して吸収が少ないものであれば、紫外域のエキシマレーザーや、赤外域のＮｄ‐ＹＡＧレーザー、ＣＯ2 レーザー等を検査用光源として使用することができる。特に、紫外域のレーザー（例えばエキシマレーザーやＹＡＧレーザーの高調波等）を用いた場合、基板表面に付着している異物等を蒸発，蒸散等の作用により取り除くことが期待できるので好ましい。
【００４０】
また、上記実施形態では、基板に対する入射角度を変化させる角度調整手段５をレーザー２と透明基板１との間にあるミラー３、４に設けた例を挙げたが、透明基板に対するレーザー光の入射角度を変化させることができれば、どのようなような構成でもよく、レーザー自体に角度調整手段を設けたりしてもよい。あるいは、例えば、Ａｒレーザーのマルチラインを用いて、透明基板等の導入面に、同時に複数の波長のレーザー光を同一方向から入射し、波長による屈折率の相違によって、透明基板等に導入された光が異なる入射角で入射されるように構成してもよい。また、レーザー光の導光を、上記実施形態のようにミラーではなく、光ファイバーを用いて導光するようにしてもよい。
【００４１】
また、図１（ないし図５）に示す実施形態では、透明基板１の一辺ａ（導入面）からレーザー光Ｌを導入した例を挙げたが、これに限らず、透明基板１の一辺ｂを導入面とし一辺ｂから光を導入させたり、辺ａと辺ｂとから２方向より光を導入させて検査を行ってもよい。２方向から光を導入して検査すると、方向性を有する欠陥の検出などに有効であり、より高精度の検査ができるので好ましい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、透光性物質の導入面の大きさに対応させて、導入光を縮小し、ほぼ平行光として透光性物質内に導入されるようにしたので、導入光の殆どを不均一性の検査光として有効に利用することができる。また、透光性物質への導入光のうち多くの光を有効に透光性物質内に閉じ込めて利用でき、一方、導入されずに透光性物質表面で反射され、不均一性の検出光を検出する検出手段に入射してしまう光の光量を低減できるため、不均一性の検出光のコントラストを増大でき、微細な不均一性の検出をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る透光性物質の不均一性検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の透明基板への光の導入及び透明基板内の光の伝播の様子を拡大して示す断面図である。
【図３】透明基板に円弧状断面の導入面を形成する方法の一例を示す斜視図である。
【図４】集光レンズによって円弧状断面の導入面に、レーザー光を集光する一実施形態を示す斜視図である。
【図５】透明基板の平面状の導入面に、レーザー光を入射する他の実施形態を示す断面図である。
【図６】透明基板のコーナー部からレーザー光を導入する他の実施形態を示す斜視図である。
【図７】透明基板の導入面に、導入面より大きな径を有するレーザー光を導入したときの様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 透明基板
２ レーザー
３、４ ミラー
５ 角度調整手段
６ 導入面
８ 集光レンズ
１２ 凸レンズ
１３ 凹レンズ
１５ 凸レンズ
Ｌ レーザー光
Claims (5)
- 鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び少なくとも一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、
前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、
前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、
前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、
前記透光性基板は、レーザー光を導入するための導入面を有し、この導入面は、この導入面から導入されるレーザー光を集光して縮小すると共にほぼ平行光となるように凹断面状に形成されていることを特徴とする透光性基板の不均一性検査方法。 - 鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び少なくとも一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査方法であって、
前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記一対の主表面及び一対の端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、
前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入し、
前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出することによって前記透光性基板の不均一性を検査するものであり、
前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにしたことを特徴とする透光性基板の不均一性検査方法。 - 前記導入面は、前記透光性基板の主表面と端面とが交差する各辺に形成された面取り面であることを特徴とする請求項１又は２記載の透光性基板の不均一性検査方法。
- 鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び少なくとも一対の端面を有する透光性基板の不均一性を検査する透光性基板の不均一性検査装置であって、
前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返してほぼ透光性基板内に閉じ込められたような状態にできるものであり、
前記透光性基板に、この透光性基板の光路が光学的に均一の場合に、前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して透光性基板内にほぼ閉じ込められたような状態になるようにレーザー光を導入する照射手段と、
前記透光性基板に導入され伝播するレーザー光の光路中に不均一部分が存在するときに、前記導入したレーザー光の一部が前記透光性基板の主表面又は端面で全反射することなく、外部に漏出することを利用し、前記漏出光を検出する光検出手段と、
前記透光性基板にレーザー光を導入するための導入面に対し、この導入面の大きさに対応させて導入するレーザー光を縮小し且つほぼ平行光として入射するようにする光学系とを有することを特徴とする透光性基板の不均一性検査装置。 - 鏡面仕上げされた少なくとも一対の主表面及び少なくとも一対の端面を有する透光性基板であって、
前記透光性基板は、この透光性基板にレーザー光を導入したときにその光路が光学的に均一の場合に、そのレーザー光を前記主表面及び端面の間で全反射を繰り返して伝播するように、透光性基板内にレーザー光を導入するために、凹面形状の導入面が形成されていることを特徴とする透光性基板。
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|---|---|---|---|
| JP36111397A JP3673632B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 透光性物質の不均一性検査方法及びその装置、並びに透明基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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