JPH047807B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH047807B2 JPH047807B2 JP59153174A JP15317484A JPH047807B2 JP H047807 B2 JPH047807 B2 JP H047807B2 JP 59153174 A JP59153174 A JP 59153174A JP 15317484 A JP15317484 A JP 15317484A JP H047807 B2 JPH047807 B2 JP H047807B2
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- Japan
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- light
- reflected
- measurement
- sensors
- optical axis
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- Expired - Lifetime
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/303—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は表面状態を光学的に検出する検査装置
に関する。
に関する。
（従来の技術）
表面状態を光学的に検出するものとしては、測
定光を被測定物表面に集束させ、その反射光の光
量変化を検出する方式と、この方式において被測
定物表面が常にレンズ焦点深度内ににあるように
自動焦点機構を動作させて表面状態を検査する方
式がある。
定光を被測定物表面に集束させ、その反射光の光
量変化を検出する方式と、この方式において被測
定物表面が常にレンズ焦点深度内ににあるように
自動焦点機構を動作させて表面状態を検査する方
式がある。
（発明が解決しようとする課題）
前者の場合では、レンスの焦点深度外表面があ
る場合には検出感度が変化してしまうため、測定
面の平面度が問題となる。また、後者では反射光
の光検出器面でのビーム径の変化よより焦点ずれ
を検出するようにしているのが一般的であるが、
測定面の傾きが大きく変化する場合、光検出器に
入射するビームが変位し、焦点ずれによるビーム
の変化に大きく影響を与え、自動焦点機構が動作
しない。
る場合には検出感度が変化してしまうため、測定
面の平面度が問題となる。また、後者では反射光
の光検出器面でのビーム径の変化よより焦点ずれ
を検出するようにしているのが一般的であるが、
測定面の傾きが大きく変化する場合、光検出器に
入射するビームが変位し、焦点ずれによるビーム
の変化に大きく影響を与え、自動焦点機構が動作
しない。
焦点距離が比較的長いレンズを使用して、自動
焦点機構を動作させると、焦点ずれによるビーム
径の変化はより小さくなり、しかも測定面の傾き
による影響は大きくなり、自動焦点機構を動作さ
せるのは困難である。
焦点機構を動作させると、焦点ずれによるビーム
径の変化はより小さくなり、しかも測定面の傾き
による影響は大きくなり、自動焦点機構を動作さ
せるのは困難である。
本発明は以上のような問題点を解消するために
なされたもので、感度よく被測定面の影響を受け
にくい表面検査装置を提供することを目的とす
る。
なされたもので、感度よく被測定面の影響を受け
にくい表面検査装置を提供することを目的とす
る。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段と作用）
光源から平行光束になる測定光をこの測定光の
入射光軸が被測定面に対して垂直になるように入
射させる入射手段と、上記入射光軸上に設けられ
上記測定光を上記被測定面に集光する集光レンズ
と、上記入射光軸に交差しかつ上記被測定面から
の上記測定光による反射光を上記集光レンズを介
して上記入射光軸外に反射させるビームスプリツ
タと、このビームスプリツタで反射した反射光を
この反射光の光束径より小の平行光束径に変換す
るビームコンプレツサと、このビームコンプレツ
サを通過した光束の一部を遮光する遮光手段と、
上記遮光手段で遮光された部分と遮光されない部
分とに分けて検出する複数のセンサを有しこれら
複数のセンサによる差信号を出力する検出手段と
を備え、上記複数のセンサは上記被測定面の上記
レンズの焦点からの反射光の量を互いに不均等に
検出する箇所に設けられ上記遮光手段は上記複数
のセンサが同等の受光量になる箇所に設けられて
いる構成にしたもので、検出ビーム感度が増大
し、また、広がり角の増大でビーム変位の影響も
解消される。
入射光軸が被測定面に対して垂直になるように入
射させる入射手段と、上記入射光軸上に設けられ
上記測定光を上記被測定面に集光する集光レンズ
と、上記入射光軸に交差しかつ上記被測定面から
の上記測定光による反射光を上記集光レンズを介
して上記入射光軸外に反射させるビームスプリツ
タと、このビームスプリツタで反射した反射光を
この反射光の光束径より小の平行光束径に変換す
るビームコンプレツサと、このビームコンプレツ
サを通過した光束の一部を遮光する遮光手段と、
上記遮光手段で遮光された部分と遮光されない部
分とに分けて検出する複数のセンサを有しこれら
複数のセンサによる差信号を出力する検出手段と
を備え、上記複数のセンサは上記被測定面の上記
レンズの焦点からの反射光の量を互いに不均等に
検出する箇所に設けられ上記遮光手段は上記複数
のセンサが同等の受光量になる箇所に設けられて
いる構成にしたもので、検出ビーム感度が増大
し、また、広がり角の増大でビーム変位の影響も
解消される。
（実施例）
以下、本発明を実施例を示す図面に基いて説明
する。第１図において、ＬはHe−Neレーザ発振
器等の測定用光源（図示せず）から放出された測
定光で、この測定光Ｌの光路の所定位置にビーム
スプリツタ１がこの測定光Ｌの光軸に対してほぼ
45度の角度で交差して設けられている。さらに、
この測定光Ｌの光路にはこの光路の軸方向に移動
自在にされた集光レンズ２が保持具３に保持され
て設けられている。集光レンズ２の集光点位置に
置かれる被測定物４の測定点Ｐに入射した測定光
Ｌがこの測定点Ｐから反射し集光レンズ２を透過
してビームスプリツタ１において反射して形成さ
れる平行光束の反射光LRの光路にその光束径よ
り小の平行光束径にするビームコンプレツサ５が
設けられている。このビームコンプレツサ５はた
とえば凸レンズを組み合わせた光学系で形成され
ている。ビームコンプレツサ５を経た反射光Lr
が入射する位置に検出手段としての複数のセンサ
６が設けられている。また、反射光Lrの光路に
は遮光手段としての遮光板７が設けられている。
センサ６は遮光板７を経た光を検出し、その検出
値に応じた出力信号を制御装置８にするようにな
つている。制御装置８は上記出力信号の入力で保
持具３を測定光Ｌの光軸に沿つてたとえば上下動
駆動させる駆動装置９に駆動制御信号を送るよう
になつている。ところで、上記センサ６は第２図
に示すように半円状の一対の分割センサ１０ａ，
１０ｂを円形に近い形に近接して構成されたもの
になつている。
する。第１図において、ＬはHe−Neレーザ発振
器等の測定用光源（図示せず）から放出された測
定光で、この測定光Ｌの光路の所定位置にビーム
スプリツタ１がこの測定光Ｌの光軸に対してほぼ
45度の角度で交差して設けられている。さらに、
この測定光Ｌの光路にはこの光路の軸方向に移動
自在にされた集光レンズ２が保持具３に保持され
て設けられている。集光レンズ２の集光点位置に
置かれる被測定物４の測定点Ｐに入射した測定光
Ｌがこの測定点Ｐから反射し集光レンズ２を透過
してビームスプリツタ１において反射して形成さ
れる平行光束の反射光LRの光路にその光束径よ
り小の平行光束径にするビームコンプレツサ５が
設けられている。このビームコンプレツサ５はた
とえば凸レンズを組み合わせた光学系で形成され
ている。ビームコンプレツサ５を経た反射光Lr
が入射する位置に検出手段としての複数のセンサ
６が設けられている。また、反射光Lrの光路に
は遮光手段としての遮光板７が設けられている。
センサ６は遮光板７を経た光を検出し、その検出
値に応じた出力信号を制御装置８にするようにな
つている。制御装置８は上記出力信号の入力で保
持具３を測定光Ｌの光軸に沿つてたとえば上下動
駆動させる駆動装置９に駆動制御信号を送るよう
になつている。ところで、上記センサ６は第２図
に示すように半円状の一対の分割センサ１０ａ，
１０ｂを円形に近い形に近接して構成されたもの
になつている。
次に上記構成の作用について述べる。すなわ
ち、測定点Ｐが集光レンズ２の焦点深度内にある
場合には、反射光LRが平行光となり、ビームコ
ンプレツサ５を経た反射光Lrは第２図に示すス
ポツトS1になつてセンサ６に検出される。一方、
測定点Ｐが焦点深度外になつた場合は、反射光
LRは拡がり角をもつたビームとなり、測定点Ｐ
の位置により反射光Lrは発散もしくは集束し、
センサ６ではスポツトS1より大きなスポツトS2も
しくは小さなスポツトS3となつて検出される。こ
こで、スポツトS1を分割センサ１０ａ，１０ｂに
それぞれ等しい光量で入光するような位置に設定
しておくことにより、発散光であるスポツトS2は
センサ１０ａ側の検出光量が大となり、集束光の
スポツトS3は逆にセンサ１０ｂのそれが大とな
る。センサ１０ａ，１０ｂの検出光量の差の信号
を検出することにより焦点ずれを検出できる。し
たがつて、この検出した信号は制御装置８に送ら
れ、調整手段である駆動装置９で集光レンズ２の
測定点Ｐに対する自動焦点駆動が行なわれる。こ
こで問題となるのは、被測定物４の測定面の傾き
により、ビームの変位が生じ、この変位が大きく
なると焦点ずれ検出が困難となる不都合がある
が、上記ビームコンプレツサ５の構成がその不都
合を解消してくれる。すなわち、ビームコンプレ
ツサ５は光束径を拡げるビームエキスパンダの入
光側と出光側とを逆の構成にしたものになつてい
るので、光束径と拡がり角は反比例することか
ら、たとえば10倍のビームエキスパンダをビーム
コンプレツサとして使用すれば、出光側のビーム
径は1/10となり、拡がり角は10倍となる。したが
つて、光束の縮小によつて拡がり角が拡大するた
め、遮光されない側と遮光された側とのそれぞれ
の光の複数のセンサにおける入射（検出）面積差
が上記縮小の度合いに比例して拡がることから、
複数のセンサ間の検出差が拡がり感度が向上する
ことになる。このことから焦点ずれを極めて高精
度に検出することができ、上記の場合では焦点ず
れ検出角度は10倍良くなり、測定面の傾きによる
ビーム変位に関しては入射光線の軸と反射光線の
軸との軸ずれ値は1/10となるので、傾きの影響は
極めて小さくなる。
ち、測定点Ｐが集光レンズ２の焦点深度内にある
場合には、反射光LRが平行光となり、ビームコ
ンプレツサ５を経た反射光Lrは第２図に示すス
ポツトS1になつてセンサ６に検出される。一方、
測定点Ｐが焦点深度外になつた場合は、反射光
LRは拡がり角をもつたビームとなり、測定点Ｐ
の位置により反射光Lrは発散もしくは集束し、
センサ６ではスポツトS1より大きなスポツトS2も
しくは小さなスポツトS3となつて検出される。こ
こで、スポツトS1を分割センサ１０ａ，１０ｂに
それぞれ等しい光量で入光するような位置に設定
しておくことにより、発散光であるスポツトS2は
センサ１０ａ側の検出光量が大となり、集束光の
スポツトS3は逆にセンサ１０ｂのそれが大とな
る。センサ１０ａ，１０ｂの検出光量の差の信号
を検出することにより焦点ずれを検出できる。し
たがつて、この検出した信号は制御装置８に送ら
れ、調整手段である駆動装置９で集光レンズ２の
測定点Ｐに対する自動焦点駆動が行なわれる。こ
こで問題となるのは、被測定物４の測定面の傾き
により、ビームの変位が生じ、この変位が大きく
なると焦点ずれ検出が困難となる不都合がある
が、上記ビームコンプレツサ５の構成がその不都
合を解消してくれる。すなわち、ビームコンプレ
ツサ５は光束径を拡げるビームエキスパンダの入
光側と出光側とを逆の構成にしたものになつてい
るので、光束径と拡がり角は反比例することか
ら、たとえば10倍のビームエキスパンダをビーム
コンプレツサとして使用すれば、出光側のビーム
径は1/10となり、拡がり角は10倍となる。したが
つて、光束の縮小によつて拡がり角が拡大するた
め、遮光されない側と遮光された側とのそれぞれ
の光の複数のセンサにおける入射（検出）面積差
が上記縮小の度合いに比例して拡がることから、
複数のセンサ間の検出差が拡がり感度が向上する
ことになる。このことから焦点ずれを極めて高精
度に検出することができ、上記の場合では焦点ず
れ検出角度は10倍良くなり、測定面の傾きによる
ビーム変位に関しては入射光線の軸と反射光線の
軸との軸ずれ値は1/10となるので、傾きの影響は
極めて小さくなる。
［発明の効果］
ビームコンプレツサの設置により測定面の傾き
によるビーム変位の問題も解消され、常に正確に
表面状態を検出することができるようになつた。
によるビーム変位の問題も解消され、常に正確に
表面状態を検出することができるようになつた。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は上記実施例におけるセンサの反射光検出時を
示す平面図である。 Ｌ……測定光、１……ビームスプリツタ、２…
…集光レンズ、５……ビームコンプレツサ、６…
…複数のセンサ、７……遮光板。
図は上記実施例におけるセンサの反射光検出時を
示す平面図である。 Ｌ……測定光、１……ビームスプリツタ、２…
…集光レンズ、５……ビームコンプレツサ、６…
…複数のセンサ、７……遮光板。
Claims (1)
- １ 光源から平行光束になる測定光をこの測定光
の入射光軸が被測定面に対して垂直になるように
入射させる入射手段と、上記入射光軸上に設けら
れ上記測定光を上記被測定面に集光する集光レン
ズと、上記入射光軸に交差しかつ上記被測定面か
らの上記測定光による反射光を上記集光レンズを
介して上記入射光軸外に反射させるビームスプリ
ツタと、このビームスプリツタで反射した反射光
をこの反射光の光束径より小の平行光束径に変換
するビームコンプレツサと、このビームコンプレ
ツサを通過した光束の一部を遮光する遮光手段
と、上記遮光手段で遮光された部分と遮光されな
い部分とに分けて検出する複数のセンサを有しこ
れら複数のセンサによる差信号を出力する検出手
段とを備え、上記複数のセンサは上記被測定面の
上記レンズの焦点からの反射光の光量を互いに不
均等に検出する箇所に設けられ上記遮光手段は上
記複数のセンサが同等の受光量になる箇所に設け
られていることを特徴とする表面検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15317484A JPS6131911A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 表面検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15317484A JPS6131911A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 表面検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131911A JPS6131911A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH047807B2 true JPH047807B2 (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=15556668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15317484A Granted JPS6131911A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 表面検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131911A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57211506A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-25 | Hitachi Ltd | Non-contact type measuring device for shape of surface |
| JPS5858740A (ja) * | 1981-10-02 | 1983-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体ウエハのそり測定装置 |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15317484A patent/JPS6131911A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57211506A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-25 | Hitachi Ltd | Non-contact type measuring device for shape of surface |
| JPS5858740A (ja) * | 1981-10-02 | 1983-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体ウエハのそり測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6131911A (ja) | 1986-02-14 |
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