JPH01250846A - 透明体の欠陥検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、検査対象たる透明体に光を照射したときに該
透明体の欠陥から散乱される散乱光を観測することによ
り、該透明体の欠陥を検査する透明体の欠陥検査装置に
かかり、特に、前記透明体に照射する光としてレーザ光
を用いたものに関する。

［従来の技術］ 例えば、フォトリソグラフィー法においてフォトマスク
用基板等に用いられるガラス材その他の透明体、あるい
は精密光学レンズその他精密光学用に用いられる透明体
は、その内部に微小な欠陥、例えば、異物としての微小
な結晶粒、微小な気泡もしくは脈理（不均質な部分）の
存在も許されない。

このなめ、このような目的に使用される透明体には、厳
格な欠陥検査が必要とされている。

このような透明体の欠陥を検査する方法としては、従来
、例えば、第５図及び第６図に示される方法が知られて
いる（ともに、日本光学硝子工業会規格に基づく検査方
法である）。

第５図に示される方法は、ガラス等の透明体中に光束を
通過させた場合、この透明体中に結晶等の異物、あるい
は、泡（気泡）等の微小な粒子状の欠陥が存在すると、
該欠陥によって散乱光が生ずるので、この散乱光を目視
あるいはＳ　ｌｉａ　ＧＭによって観察することにより
、欠陥の有無を判別するもので、検査対象たる透明体１
（例えば、５０Ｘ５０ｘ　２０ｎ＋ｎのガラス板）中に
光源２からの光束３を通過させ、欠陥４からの散乱光を
観察点Ｅでｉ察するものである。

この場合、光束３を前記透明体１中に効率よく入射させ
、かつ、外乱散乱光を防いで欠陥からの散乱光のみを容
易にＩ！測できるようにするために、前記透明体１にお
ける光束３　　　　−２該当束３の出射面１ｂ、欠陥に
よる散乱光の観察面１ｃ及び該観察面１ｃと対向する面
１ｄはとらに鏡面とされ、また、前記光束３の入射面１
ａにおける照度は２０００ルックス程度とされる。

また、第６図に示される方法は、光源１２からの光１３
を拡散板１５、ピンホール板１６及びコリメーションレ
ンズ１７を通じて平行光１３ａにし、該平行光１３ａを
透明体１１中を通過させ、集光レンズ１８を通じて観察
点Ｅで観察するものである。これにより、前記透明＃１
１中に光学的に不均質な部分（脈理）等があると、これ
を層状らしくは筋状の濃淡として判別することかできる
。

この場合、前記透明体１１の前記平行光１３ａの入射面
１１ａ、出射面１１ｂ、表面１１ｃ及び裏面ｌｉｄはＳ
Ｒ面とされ、また、前記光源としては、例えば、８■豆
電球が用いられ、前記ピンポール板１６のピンホールの
直径は０．５Ｉｌとされ、前記コリメーションレンズ１
７及び集光レンズ１８の焦点距離は２００＋ｉｎとされ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、近年、特に、電子デバイス用として用いられ
るガラス内部の欠陥に対する規格が、デバイスの高密度
化にともなって一段と厳しくなり、例えば、ＩＣ等の製
造時に用いられるフォトマスクの基板材料となるガラス
では、５μｍ以上の欠陥が存在することは許されない。

ところが、前記従来の欠陥検査方法では、いずれも、判
別（検出）できる欠陥の大きさは通常５０μｍ以上であ
り、上述のような厳しい検査には対応できないものであ
った。

また、前記従来の検査方法は、いずれも、前述のように
、欠陥以外の部分から乱反射等（外乱散乱光）が生じて
欠陥の判別ができなくなることを防止するなめに検査を
行う前に検査対象たる透明体の各面に高度な鏡面仕上げ
加工を施し、その各面を清浄にしておく必要があった。

すなわち、この鏡面加工は、研削→砂掛け（Ｌａｐｐｉ
ｎｇ）→研磨（Ｐｏｌ　ｉｓｈｉｎｇ）→洗浄という工
程を踏まなければならず、極めて煩雑なものであった。

さらに、一般に、前記検査対象たる透明体は、前記検査
後に、製品とするための加工をし、その一部が除去され
ることら多いが、前記従来の検査方法は、検査対象たる
透明体全体に光を通過させるものであるから、検出され
た欠陥が製品として最終的に残る部分（有効エリア）に
存在していたものか、あるいは、最終的には除去されて
しまう有効エリア以外のエリアに存在していたちのかの
判定をすることが不可能であるという欠点もあった。こ
のため、本来合格としてよいものを不合格として無駄に
するおそれもあった。

本発明の目的は、上述の欠点を除去した検査を行うこと
ができる透明体の欠陥検査装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、検査対象たる透明体に照射する光としてレー
ザ光を用い、このレーザ光を走査して前記透明体全体に
順次透過させることができるようにするとともに、該レ
ーザ光のレーザビームを絞って前記透明体の所望の有効
エリアにだけ透過させることができるようにし、さらに
、このし〜ザ光が照射される状態で前記透明体を該透明
体の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体中に収容でき
るようにしたもので、これにより、従来の検査方法では
検出できなかったような微小な欠陥の検出を可能にする
とともに、従来、必ず必要とされていた検査前の鏡面仕
上げ等の煩雑な前処理加工を不要にし、さらには、透明
体の有効エリアのみの欠陥の検査を可能としたもので、
以下の構成を有する。

検査対象たる透明体に光を照射したときに該透明体の欠
陥から散乱される散乱光を観測することにより、該透明
体の欠陥を検査する透明体の欠陥検査装置において、 前記検査対象たる透明体に照射する光としてのレーザ光
を発生するレーザ発生手段と、このレーザ発生手段から
射出されるレーザビームを走査させて前記検査対象なる
透明体に照射するレーザビーム走査手段と、 前記透明体に照射されるレーザビームのビーム断面形状
を前記透明体の検査領域に応じた形状に絞るスリット手
段と、 前記透明体を保持する透明体保持部を有する透明体保持
手段であって、前記透明体に照射されるレーザビームを
通す窓部及び前記透明体の欠陥から散乱される散乱光を
観察する散乱光観察窓部を有し、かつ、前記透明体を埋
没させるように、該透明体の屈折率に近い屈折率を有す
る液体を収容できるように形成された透明体保持手段と
を備えたことを特徴とした透明体の検査装置。

［作用］ 上述の構成によれば、前記透明体中を通過する光が、強
度が著しく強くかつコヒーレントな光であるレーザ光で
あるため、従来のような比較的弱くしかもインコヒーレ
ントな光を用いた場合に比較して、光線束自体の拡がり
等によるノイズ成分が極めて少なくかつ微小な欠陥の形
に忠実に対応した範囲のみから比較的強い散乱光が得ら
れるから、微小な欠陥をも極めてコントラストよく観測
することを可能にする。

また、レーザ光はほぼ完全な平行光であることから、こ
のレーザビームをスリット手段によって絞ることで、正
確に所望のエリアだけに光を通過させ、その他のエリア
には通過させないようにすることができ、このため、検
査後に製品として使用する部分だけに限定してその有効
エリア部分のみの欠陥の有無を検査することが可能とな
り、本来合格としてよいものを不合格にして透明体を無
駄にするようなおそれを除去できる。

さらに、前記透明体保持手段に該透明体の屈折率と実質
的に同じ屈折率を有する液体を収容して前記透明体をこ
の液体に埋没させて保持し、この状態で前記レーザ光を
照射するようにすれば、前記透明体の各表面を鏡面とし
、さらに、その各面を洗浄しなくても、これら各表面か
ら外乱としての散乱光が生ずるおそれがなくなり、した
がって、従来のように検査の前に透明体に煩雑な前処理
加工を施すような必要をなくすことができる。

［実施例コ 第１図は本発明の一実施例にかかる透明体の欠陥検査装
置の平面図、第２図は第１図において示される透明体の
欠陥検査装置の一部破断側面図である。

図において、符号２０はレーザ発生装置、３０は前記レ
ーザ発生装置２０から射出されるレーザビーム２１を走
査させるレーザビーム走査手段、４０は前記レーザビー
ムを所定の形状に絞るスリット手段、５０は検査対象た
る透明体、６０は前記透明体５０を保持する透明体保持
手段である。

そして、これらは基台１００に一定の配置関係で固定さ
れている。

前記レーザ発生装置２０は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
発生装置が用いられ、該レーザ発生装！２０のレーザ射
出部２２にはビームエクスパンダ−２３が取り付けられ
、前記レーザ射出部２２から射出されたレーザ光は所定
の断面形状に拡大されてレーザビーム２１とされて外部
に射出されるようになっている。

前記ビームエクスパンダ−２３の近傍には該ビームエク
スパンダ−２３から射出されるレーザビーム２１をほぼ
９０＠回転させる（すなわち、第１図中下方に方向を転
換させる）ためのミラー２４が設けられている。このミ
ラー２４はミラー支持具２４ａに支持され、このミラー
支持具２４ａはボルト２４ｂによってミラー保持台２５
に取り付けられ、このミラー保持台２５はビス２５ａに
よって前記基台１００に固定されている。

また、前記ミラー２４の近傍であって、該ミラー２４に
よってレーザビームが進行させられる方向、すなわち、
第１図中下方部には、レーザビーム走査手段３０が設け
られている。

このレーザビーム走査手段３０は、固定台３１に前記し
〜ザビームの進行方向と平行な方向に移動自在に設けら
れた移動台３２と、この移動台３２上にミラー支持具３
２ａを介してボルト３２ｂにより固定され、前記レーザ
ビームをほぼ９０°回転する（すなわち、第１図中右方
に方向を変える）ミラー３３及び同様に前記移動台３２
に固定された前記スリット手段４０とから構成されてい
る。すなわち、前記固定台３１は、平面視略長方形状に
形成されているとともに、図示しないが、その長手方向
にガイド涌が設けられ、このガイド講に前記移動台３２
の図示しないガイド部が嵌合されているもので、ビス３
１ａ、３１ｂによって前記基台１００に固定されている
。

また、前記移動台３２は、該移動台３２の下部に螺合さ
れ、かつ、前記固定台３１の両端部にその両端部が回転
自在なように保持されたネジ棒３４を回転することによ
り、前記固定台３１の図示しないガイド講に沿って該固
定台３１上をその長手方向に移動自在なようになってい
る。そして、前記ネジ棒３４の一端部は駆動モータ３５
のシャフト３６に連結されており、したがって、この駆
動モータ３５により前記移動台３２を第１図中右方ｐで
示される範囲だけ上・下に移動し、これにより、前記レ
ーザビーム２１を図中上・下に走査できるようになって
いる。

第３図は前記移動台３２に固定されたスリット手段４０
の詳４８１構造を示す断面図である。

すなわち、このスリット手段４０は、スリット台４１上
に固定された略四角形状をなした枠体４２内に略コの字
状の移動片４３を図中左右に移動自在に保持し、このコ
の字状の移動片４３の図中上・下に相対向する腕部４３
ａと４３ｂとの相対向する部位にテーパ部４３ｃ及び４
３ｄをそれぞれ形成し、これらテーパ部４３ｃ及び４３
ｄにそれぞれスリット片４４及び４５を押圧させるよう
にしたもので、これにより、前記移動片４３を図中左右
に移動させることで、前記スリット片４４及び４５を図
中上・下に移動できるようにし、これらスリット片４４
及び４５がスリットの中心０を中心に互いに等間陽に近
づいたり、遠ざかったりするようにしたものである。

この場合、前記移動片４３の腕部４３ａ及び４３ｂの各
々の先端部には突出軸４３ｅ及び４３ｆが設けられ、こ
れら突出軸４３ｅ及び４３ｆには圧縮コイルスプリング
４３ｇび４３ｈが挿通されて前記枠体４２に固定された
軸受部４２ａ及び４２ｂにそれぞれ嵌合されている。す
なわち、これにより、前記移動片４３には前記圧縮コイ
ルスプリング４３ｇび４３ｈによって常に図中左方に力
が加えられるようになっており、−方、前記枠体４２の
前記移動片４３の腕部４３ａ及び４３ｂとをつなぐ連結
部４３ｉには前記枠体４２に固定されたマイクロメータ
４６の可動部４６ａの先端部が当接されている。したが
って、前記マイクロメータ４６を操作することにより前
記移動片４３が図中左右に移動されるものである。　ま
た、前記スリット片４４及び４５には、接触球４４ａ及
び４５ａがそれぞれ回転自在に取り付けられ、これら接
触球４４ａ及び４５ａは、前記枠体４２に、これら接触
球４４ａ及び４５ａを挾むように形成されたガイド板４
２ｃ及び４２ｄの間を移動自在とされ、さらに、前記ス
リット片４４及び４５に設けられた係合部には、引っ張
りコイルスプリング４４ｂ及び４５ｂの一端が固定され
、これら引っ張りコイルスプリング４４ｂ及び４５ｂの
他端は前記ガイド板４２ｄに固定された固定金具４２ｅ
及び４２ｆにそれぞれ固定されている。なお、前記スリ
ット片４４及び４５の前記接触球４４ａ及び４５ａが取
り付けられている部位と反対側の端部に形成された図示
しないガイド部は、前記枠体４２に設けられた図示しな
いガイド清に嵌合されている。したがって、前記スリッ
ト片４４及び４５は、常に前記移動片４３のテーパ部４
３ｃ及び４３ｄにそれぞれ押圧されているもので、これ
により、上述のように、前記移動片４３を図中左右に移
動することにより、その絞りを調節できるようになって
いるものである。

また、前記検査対象たる透明体５０は、例えば、アルミ
ノポリシリケートガラスであり、前記透明体保持手段６
０内に保持される。

この透明体保持手段６０は、上部が開口された箱型に形
成されているもので、前記レーザビーム２１が進行して
くる側に位置する側面６１は透明体（例えば、アルミノ
ボロシリケートガラス）の板材で構成され、その他の部
分はアルミニウム等で構成されており、その内面には黒
色塗装が施されているとともに、底面部には、透明体載
置台６２が設けられている。

さらに、前記透明体保持手段６０は水平調節機構６３を
介して支持台６４に調節自在に固定され、この支持台６
４は高さ位置調節ａ梢６５の移動部材６５ａに固定され
ている。

前記高さ位２調節機構６５は、前記基台１００に立設さ
れたネジ棒６５ｂに前記移動部材６５ａが上・下動自在
に嵌合されているもので、該移動部材６５ａの下部に設
けられた調節ツマミ６５ｃを回転操作することにより、
前記移動部材６５ａを上・下に移動できるようになって
いるものであって、これにより、前記透明体保持手段６
０の高さ位置を調節できるようになっている。なお、前
記透明体保持手段６０の水平位置は、ロックレバ−６５
ｄを操作することでロックでき、また、移動部材６５ａ
の上・下の位置関係は、ロックレバ−６５ｅによってロ
ックできるようになっている。

また、前記水平調節８！＃１６３は、該水平調節機構６
３に設けられた調節ツマミ６３ａを調節することにより
、前記透明体保持手段６０の水平度合いを調節できるよ
うになっている。

上述の実施例にかかる装置によって、透明体５０の欠陥
の検査を行うには、まず、前記透明体５０を前記透明体
保持手段６０内の透明体保持台６２上に載置し、次に、
前記透明体保持手段６０内に前記透明体５０の屈折率と
同じ屈折率を有する液体６６をいれ、前記透明体５０を
この液体６６中に埋没させる。

この場合、この液体６６としては、モノクロムナフタレ
ンを主成分とするインデックスオイル（関東化学株式会
社製）が用いられ、例えば、前記透明体５０がアルミノ
ボロシリゲートガラス（屈折率１．５３）の場合にはそ
れと同じ屈折率（１゜５３）を有するものが用いられる
。

次に、前記高さ位置調節ａ！１ｉ６５及び前記水平位置
調節機構６３等を調節して、前記透明体保持手段６０内
に保持された前記透明体５０の検査領域をレーザビーム
２１が通過するようにする。

この場合、前記検査対象たる透明体５０が、例えば、Ｉ
Ｃフォトマスクの基板用ガラス板であるときは、前記ス
リット手段４０を操作して前記レーザビーム２１を絞り
、該レーザビーム２１が前記透明体５０の表面及び裏面
からそれぞれ一定の距離だけ内部に至る領域を通過しな
いようにする。

これは、前記ＩＣフォトマスクの基板用ガラス板は、そ
の表面が極めて高い精度で平坦であることが要求される
が、このような精度で平坦化するための砂掛は及び研磨
加工は、使用に供される表面片面ずつ加工すると、応力
のバランスが崩れて所望の面精度が得られない（トワイ
マン効果）ので、通常、両面同量の加工が施される。し
たがって、この加工によって除去される部分には欠陥が
あってもよいから、この部分にはレーザビームを通過さ
せないようにして、この部分の欠陥を検出しないように
する必要があるからである。

なお、勿論、片面研磨がなされる透明体を検査するとき
は、前記スリット手段４０及び前記高さ位置調節機構６
５等を調節して、その除去される部分にだけレーザビー
ムが通過しないようにすればよい。

このようにして、セツティングが終了したら、次に、前
記モータ３５を動作させて前記レーザビ−ム操作手段３
０を駆動し、前記レーザビーム２１を前記検査対象たる
透明体５０内の検査領域を順次走査（１査速度：２〜５
ｎｌ／ｓｅｃ　）させ、観察点Ｅにおいて欠陥からの散
乱光の有無を観察する。

第４図は、上述の装置によって観察される欠陥の顕微鏡
写真を模写した図である。

この図からも明らかなように、前記装置によれば、最小
３．２μｍの大きさの欠陥を検出することができ、また
、５μｍの大きさの欠陥については１００％検出できる
ことが確認されている。

また、前記実施例の装置によれば、前記従来例の検査方
法のように、検査前に検査対象物に煩雑な前処理加工を
施すということが必ずしも必要とされなくなるとともに
、検査後に除去されてしまう部分の欠陥については、あ
らかじめこれを検出しないようにすることができるから
、本来合格としてもよいものを不合格としてしまって無
駄にするというようなおそれがない。

なお、前記検査対象としての透明体は、上述のアルミノ
ボロシリケートガラスの他に、ソーダライムガラス等の
ガラスや、あるいは、アクリル樹脂等の樹脂、もしくは
、セラミックス系透明体等が考えられる。また、この透
明体の形状も、上述のような板状に限らず、例えば、凹
レンズや凸レンズ等のレンズ状のもの、その他任意の形
状をしたものであってもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、検査対象たる透明体に
照射する光としてレーザ光を用い、このレーザ光を走査
して前記透明体全体に順次透過させることができるよう
にするとともに、該レーザ光のレーザビームを絞って前
記透明体の所望の有効エリアにだけ透過させることがで
きるようにし、さらに、このレーザ光が照射される状態
で前記透明体を該透明体の屈折率とほぼ同じ屈折率を有
する液体中に収容できるようにしたもので、これにより
、従来の検査方法では検出できなかったような微小な欠
陥の検出を可能にするとともに、従来、通常必要とされ
ていた検査前の鏡面仕上げ等の煩雑な前処理加工を不要
にし、さらには、透明体の有効エリアのみの欠陥の検査
を可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる透明体の欠陥検査装
置の平面図、第２図は第１図において示される透明体の
欠陥検査装置の一部破断側面図で第３図は第１図及び第
２図におけるスリット手段４０の詳細構造を示す断面図
、第４図は本発明の実施例にかかる装置で観察される欠
陥の顕微鏡写真を模写した図、第５図及び第６図は従来
の検査方法を示す図である。 ２０・・・レーザ発生装置、 ３０・・・レーザビーム走査手段、 ４０・・・スリット手段、 ５０・・・検査対象たる透明体、 ６０・・・透明体保持手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　検査対象たる透明体に光を照射したときに該透明体の
   欠陥から散乱される散乱光を観測することにより、該透
   明体の欠陥を検査する透明体の欠陥検査装置において、 前記検査対象たる透明体に照射する光としてのレーザ光
   を発生するレーザ発生手段と、 このレーザ発生手段から射出されるレーザビームを走査
   させて前記検査対象たる透明体に照射するレーザビーム
   走査手段と、 前記透明体に照射されるレーザビームのビーム断面形状
   を前記透明体の検査領域に応じた形状に絞るスリット手
   段と、 前記透明体を保持する透明体保持部を有する透明体保持
   手段であって、前記透明体に照射されるレーザビームを
   通す窓部及び前記透明体の欠陥から散乱される散乱光を
   観察する散乱光観察窓部を有し、かつ、前記透明体を埋
   没させるように、該透明体の屈折率に近い屈折率を有す
   る液体を収容できるように形成された透明体保持手段と
   を備えたことを特徴とした透明体の検査装置。