JP2022128325A - Inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
【課題】検査中に被検査体の表面位置が変動する場合においても正確に測定する。【解決手段】レーザー光源からレーザー光を被検査体に照射することによって被検査体に含有される元素の濃度を分析する検査装置であって、レーザー光を焦点面に集光して被検査体に照射する集光レンズを有する照射光学系と、レーザー光により被検査体から発生したプラズマ発光を集光する集光光学系と、集光光学系により集光されたプラズマ発光の波長ごとの強度を測定する測定部と、を有し、集光光学系は、集光レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配された絞り部材を有する、検査装置を提供する。【選択図】図1An object of the present invention is to perform accurate measurement even when the surface position of an object to be inspected fluctuates during inspection. An inspection apparatus for analyzing the concentration of an element contained in an object to be inspected by irradiating the object to be inspected with a laser beam from a laser light source, wherein the laser beam is condensed on a focal plane to an irradiation optical system having a condensing lens for irradiating the laser light, a condensing optical system for condensing the plasma emission generated from the object to be inspected by the laser beam, and the intensity of the plasma emission condensed by the condensing optical system for each wavelength and a measuring unit for measuring the light-condensing optical system, wherein the condensing optical system has an aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condensing lens. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method.
レーザーアブレーションによるプラズマ発光を測定することにより、被検査体に含有される元素の種類を検査する装置が知られている(例えば、特許文献1)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]特開平7-167785
2. Description of the Related Art There is known an apparatus for inspecting the types of elements contained in an object to be inspected by measuring plasma emission due to laser ablation (for example, Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent document 1] JP-A-7-167785
しかしながら、検査中に被検査体の表面位置が変動する場合、レーザーのフォーカス位置と被検査体の表面位置との位置関係が変動することにより、レーザーアブレーションによるプラズマ発光の光量の変動が生じるため、正確に測定することが難しい。 However, when the surface position of the object to be inspected fluctuates during inspection, the positional relationship between the focus position of the laser and the surface position of the object to be inspected fluctuates. Difficult to measure accurately.
本発明の第1の態様においては、レーザー光源からレーザー光を被検査体に照射することによって被検査体に含有される元素の濃度を分析する検査装置であって、レーザー光を焦点面に集光して被検査体に照射する集光レンズを有する照射光学系と、レーザー光により被検査体から発生したプラズマ発光を集光する集光光学系と、集光光学系により集光されたプラズマ発光の波長ごとの強度を測定する測定部と、を有し、集光光学系は、集光レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配された絞り部材を有する、検査装置を提供する。 A first aspect of the present invention is an inspection apparatus for analyzing the concentration of an element contained in an object to be inspected by irradiating the object with a laser beam from a laser light source, wherein the laser beam is focused on a focal plane. An irradiation optical system having a condensing lens for irradiating an object to be inspected with light, a condensing optical system for condensing the plasma emission generated from the object to be inspected by laser light, and plasma condensed by the condensing optical system. and a measuring unit for measuring the intensity of emitted light for each wavelength, wherein the condensing optical system has an aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condensing lens. .
プラズマ発光のうち予め定められた波長の強度を測定する第2の測定部と、第2の測定部により測定された強度に基づいて、測定部で測定された強度を補正する補正部と、をさらに有してよい。 a second measuring unit that measures the intensity of the plasma emission at a predetermined wavelength; and a correcting unit that corrects the intensity measured by the measuring unit based on the intensity measured by the second measuring unit. You may have more.
測定部は、予め定められた時間間隔において複数回測定を行うことによりプラズマ発光の発光ピークを演算し、発光ピークにおいて測定された強度をプラズマ発光の波長ごとの強度としてよい。 The measurement unit may perform measurements a plurality of times at predetermined time intervals to calculate an emission peak of the plasma emission, and use the intensity measured at the emission peak as the intensity of the plasma emission for each wavelength.
開閉により測定部へのプラズマ発光の入射と遮断とを制御するシャッタと、レーザー光が被検査体に照射されてからシャッタを開くまでの時間を遅延させる遅延発生部をさらに有してよい。 The apparatus may further include a shutter for controlling incidence and blocking of plasma emission to the measurement unit by opening and closing, and a delay generation unit for delaying the time from irradiation of the object to be inspected with laser light to opening of the shutter.
シャッタは、プラズマ発光を増幅するイメージインテンシファイアであってよい。 The shutter may be an image intensifier that amplifies the plasma emission.
レーザー照射部は、被検査体に照射するレーザー光のビームプロファイルをガウシアンビームに整形するビームシェイパーをさらに有してよい。 The laser irradiation unit may further include a beam shaper that shapes the beam profile of the laser light irradiated onto the object to be inspected into a Gaussian beam.
ビームシェイパーは、レーザー光のビーム径を拡大するビームエクスパンダー、および、集光レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配される第2の絞り部材を有してよい。 The beam shaper may have a beam expander that expands the beam diameter of the laser light, and a second aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condenser lens.
集光レンズは集光光学系で共用されており、集光レンズの焦点面は被検査体の表面より集光レンズに近い側に設定されていてよい。 The condenser lens is shared by the condenser optical system, and the focal plane of the condenser lens may be set closer to the condenser lens than the surface of the object to be inspected.
本発明の第2の態様においては、レーザー光源からレーザー光を被検査体に照射することによって被検査体に含有される元素の濃度を分析する検査方法であって、集光レンズを有する照射光学系によってレーザー光を焦点面に集光して被検査体に照射する段階と、集光光学系によってレーザー光により被検査体から発生したプラズマ発光を集光する段階と、集光光学系により集光されたプラズマ発光の波長ごとの強度を測定する段階と、を有し、集光光学系は、集光レンズの焦点面と光学的に共役な位置に配された絞り部材を有する、検査方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, there is provided an inspection method for analyzing the concentration of an element contained in an object to be inspected by irradiating the object to be inspected with a laser beam from a laser light source, comprising an irradiation optical system having a condenser lens. a step of condensing a laser beam onto a focal plane by a system and irradiating the object to be inspected; and measuring the intensity for each wavelength of the illuminated plasma emission, wherein the condensing optical system has an aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condensing lens. I will provide a.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not list all the necessary features of the invention. Subcombinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.
図1は、本実施形態における検査装置100の概略的な構成を示す図である。図1に示すように、検査装置100は、レーザー光源11と、ビームシェイパー12と、集光レンズ13と、ミラー14と、ビームスプリッタ15、16と、バンドパスフィルター17と、第2の測定部としてのフォトダイオード18と、集光レンズ19と、絞り部材としてのアパ―チャー20と、集光レンズ21と、イメージインテンシファイア22と、測定部としての分光装置23と、コンピュータ24と、遅延発生部25と、レーザーコントローラ26と、を有する。本実施形態の検査装置100は、レーザー光源11からレーザー光Rを被検査体27に照射することによって被検査体27に含有される元素の種類および濃度を分析する装置である。本実施形態の検査装置100は、特に、母材となる既知の元素に混じっている不純物などの少量の元素とその濃度を特定する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an
レーザー光源11は図示しないレーザー電源に接続されている。レーザー光源11は、パルス幅ナノ秒発振の固体レーザーであってよい。レーザー光源11が出射するレーザー光Rは、パルスレーザー光であってよい。レーザー光源11およびレーザー電源は、レーザーコントローラ26に接続されている。レーザーコントローラ26は、レーザー光Rを発振するタイミング信号を生成する。このタイミング信号は、レーザーコントローラ26からレーザー光源11に伝達される。
The
レーザー光源11より発せられたレーザー光Rはビームシェイパー12によりビームプロファイルがガウシアンビームに整形される。ここで、ビームプロファイルの整形が正しく行われない場合は、被検査体27の表面においてガウシアン状の集光ができないため、レーザー光Rの高次成分によるプラズマ発光が生じ、分光装置23でスペクトル測定をする際に外乱成分となる。
A laser beam R emitted from a
図1に示すように、ビームシェイパー12は、集光レンズ31と、第2の絞り部材としてのアパーチャー32と、集光レンズ33と、ビームエクスパンダー34と、を有する。レーザー光源11より発せられたレーザー光Rはビームエクスパンダー34によりレーザー光Rのビーム径が適切な大きさに拡大され、集光レンズ31、33およびアパーチャー32によってガウシアンビームに整形される。アパーチャー32は、集光レンズ13の焦点面と光学的に共役な位置に配置される。アパーチャー32は、例えば、金属薄板に微小なピンホールを形成したものを用いてよい。アパーチャー32は、スリットであってもよい。
As shown in FIG. 1, the
集光レンズ13と、ミラー14と、ビームスプリッタ15、16は、合わせて照射光学系41を構成する。集光レンズ13と、ミラー14と、ビームスプリッタ15、16は、レーザー光源11より発せられたレーザー光Rが被検査体27の表面に集光するように配置されている。
The
集光レンズ13、ミラー14、およびビームスプリッタ15、16により構成される照射光学系41を介して被検査体27にレーザー光Rが集光照射されると、レーザーアブレーションにより、いわゆるブレイクダウンが生じ、被検査体27の表面の一部がプラズマ化する。被検査体27の表面の一部がプラズマ化することにより、被検査体27からプラズマ発光Pが発生する。このプラズマ化は、レーザー光Rの照射終了とともに再結合が始まり、数μsから数十μsの間は被検査体27の構成元素が励起状態の原子となる。この励起状態の原子は、下準位に遷移するときに原子数に比例した発光強度(光量)のプラズマ発光Pを放出する。
When the object to be inspected 27 is irradiated with the laser beam R through the irradiation
本実施形態において、集光レンズ13の焦点面13aは、被検査体27の表面位置と一致するように配置される。しかしながら、集光レンズ13の焦点面13aは被検査体27の表面より集光レンズ13に近い側に設定されていてもよい。具体的には、集光レンズ13の焦点面13aは被検査体27の表面より〇〇mm集光レンズ13に近い側に設定されていてもよい。これにより、被検査体27の表面に近い位置でレーザーアブレーションを発生させることができ、被検査体27の内部の深い位置でレーザーアブレーションが発生してしまう場合と比べて、レーザーアブレーションにより蒸散するプラズマ発光Pを集光し易くすることができる。
In this embodiment, the
このプラズマ発光Pのうち、被検査体27の表面位置の所定の領域で発生したもののみがアパ―チャー20を通って集光レンズ21に到達し、イメージインテンシファイア22によって増幅された後、分光装置23に入射する。分光装置23に入射したプラズマ発光Pは、スペクトル分離され、波長ごとの強度に対応した電気信号に変換された後、コンピュータ24に伝達される。
Of this plasma emission P, only that generated in a predetermined area on the surface of the object to be inspected 27 passes through the
集光レンズ19と、アパ―チャー20と、集光レンズ21とは、レーザーアブレーションにより被検査体27から発生したプラズマ発光Pを集光する集光光学系42を構成する。なお、集光レンズ13は、集光光学系42においても共用されている。集光光学系42により、被検査体27の表面位置の所定の領域で発生したプラズマ発光Pを、分光装置23に入射する。アパ―チャー20は、集光レンズ13の焦点面13aと光学的に共役な位置に配置される。これにより、被検査体27にレーザー光Rが照射されることにより発生したプラズマ発光Pのうち、集光レンズ13の焦点面13aと一致する被検査体27の領域で発生したプラズマ発光Pのみがアパ―チャー20を介して集光レンズ21に到達する。アパーチャー20は、例えば、金属薄板に微小なピンホールを形成したものを用いてよい。アパーチャー20は、スリットであってもよい。
The
図2(a)および(b)は、本実施形態における被検査体27の厚みが変動する場合における検査の例を示す図である。図2(a)および(b)において、被検査体27は左から右に向けて搬送部43によって搬送されて移動している。図2(a)および(b)において、被検査体27の厚みは変動するものとする。被検査体27の厚みは最大でt1であり、最小でt2である。図2(a)および(b)において、集光レンズ13の焦点面13aは、レーザー光Rの矢印の先端位置にある。被検査体27が移動する場合の検査において、被検査体27の移動は間欠的に行われ、被検査体27が静止しているときにレーザー光Rの照射および測定が行われることが望ましい。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an example of inspection when the thickness of the
図2(a)では、集光レンズ13の焦点面13aが、被検査体27の表面位置27aと一致しており、理想的な位置でレーザーアブレーションが生じている。したがって、レーザーアブレーションによって発光強度の大きいプラズマ発光P1が発生する。これに対して、図2(b)では、被検査体27が搬送されているため、集光レンズ13の焦点面13aが、被検査体27の表面位置27bと一致しておらず、被検査体27の表面位置27bより上方の位置でレーザー光Rがフォーカスしている。この場合は、理想的な位置でのレーザーアブレーションが生じない。したがって、レーザーアブレーションによって発光強度の小さいプラズマ発光P2が発生する。
In FIG. 2A, the
以上のように、例えば、搬送される被検査体27を検査する場合など、被検査体27の厚みが変動する場合には、集光レンズ13の焦点面13aと被検査体27の表面位置との位置関係が変動することにより、プラズマ発光Pの発光強度の変動が大きくなる。これらの変動が大きいプラズマ発光Pを全て分光装置23に入射させて測定すると、定量性良く測定することができない。これは、被検査体27の厚みが変動する場合に限られず、被検査体27の形状が変動することによって、集光レンズ13の焦点面13aと搬送される被検査体27の表面位置との位置関係が変動する場合にも同様に当てはまる。
As described above, when the thickness of the object to be inspected 27 varies, such as when inspecting the object to be inspected 27 being transported, the
本実施形態では、集光光学系42が、集光レンズ13の焦点面13aと光学的に共役な位置に配置されるアパ―チャー20を有することにより、被検査体27にレーザー光Rが照射されることにより発生したプラズマ発光Pのうち、集光レンズ13の焦点面13aと一致する被検査体27の領域で発生したプラズマ発光Pのみがアパ―チャー20を介して集光レンズ21に到達する。したがって、集光レンズ13の焦点面13aより外れた光は分光装置23に導かれないので、外乱成分の混入が抑制される。これにより、一定の強度のプラズマ発光Pのみを分光装置23に入射させて測定することができ、定量性良く測定することが可能となる。なお、集光レンズ13の焦点面13aと一致する被検査体27の領域とは、一定の幅を含む領域であり、例えば、厚み方向に0.1~2mmの厚さを有する領域である。
In this embodiment, the condensing
図1に戻り、イメージインテンシファイア22は、イメージインテンシファイア22に入射したプラズマ発光Pを増幅させて分光装置23へ入射する。イメージインテンシファイア22は、開閉により分光装置23へのプラズマ発光Pの入射と遮断とを制御する図示しないシャッタを有する。イメージインテンシファイア22は、遅延発生部25に接続されており、遅延発生部25からの指令を受ける。
Returning to FIG. 1 , the
遅延発生部25は、レーザー光Rが被検査体27に照射されてからシャッタを開くまでの時間を遅延させてイメージインテンシファイア22のシャッタを開閉させるゲート信号をイメージインテンシファイア22に送信することにより、分光装置23へのプラズマ発光Pの入射と遮断とのタイミングを制御する。ゲート信号は、レーザーコントローラ26から送信されるレーザー光Rを発振するタイミング信号から所定の時間遅れたプラズマ発光Pの測定用の信号である。分光装置23は、イメージインテンシファイア22によって増幅されたプラズマ発光Pの発光強度を波長ごとに測定する。分光装置23は、例えば、分散型の分光器およびシリコン素子のアレイセンサで構成される。
The
バンドパスフィルター17およびフォトダイオード18はプラズマ発光Pの発光強度を監視するための装置である。バンドパスフィルター17は、例えば、フッ化カルシウムを母材としたものに、誘電体多層膜を付加したものを用いてよい。フォトダイオード18は、例えば、シリコン製のPINフォトダイオードを用いてよい。被検査体27から放出されるプラズマ発光Pは、ビームスプリッタ16を通過して、ビームスプリッタ15により反射されてバンドパスフィルター17およびフォトダイオード18に入射する。フォトダイオード18では、入射するプラズマ発光Pの発光強度を測定する。フォトダイオード18で測定されたプラズマ発光Pの発光強度は、コンピュータ24に送信され、監視される。
A bandpass filter 17 and a photodiode 18 are devices for monitoring the emission intensity of the plasma emission P. FIG. For the band-pass filter 17, for example, a dielectric multilayer film added to calcium fluoride as a base material may be used. The photodiode 18 may be, for example, a PIN photodiode made of silicon. Plasma light emission P emitted from the inspected
コンピュータ24は、着目元素以外の原子、望ましくは被検査体27に含まれる最も多い元素(例えば、被検査体27の母材元素)からの発光強度を監視することで、着目元素からの発光強度を補正する。例えば、着目元素からの発光強度を母材元素からの発光強度で除することにより、着目元素の濃度を常に安定して測定することができる。コンピュータ24は、監視した母材元素からの発光強度を用いて被検査体27の表面位置が変動した際のプラズマ発光Pの強度の補正を行う。被検査体27の表面位置が集光レンズ13の焦点面13aよりずれた場合、レーザーアブレーションの強度が弱くなるため、フォトダイオード18で受光するプラズマ発光Pの強度は小さくなる。この際に、減少したプラズマ発光Pの強度をコンピュータ24により補正することで、被検査体27の着目元素の発光光量を補正することができ、測定の定量性を保つことが可能となる。
The
図3は、本実施形態におけるビームシェイパー12および集光光学系42の概略的な構成を示す図である。なお、図3においては、ビームシェイパー12と集光光学系42との対応関係を示すために、便宜上、ビームシェイパー12の配置位置を図1から変更して(左右に回転させて)示している。図3に示すように、ビームシェイパー12の各構成要素と集光光学系42の各構成要素は対応する位置に配置される。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the
具体的には、ビームシェイパー12の集光レンズ31と集光光学系42の集光レンズ19は対応する位置に配置される。また、ビームシェイパー12のアパーチャー20と集光光学系42のアパーチャー32は、それぞれ集光レンズ13の焦点面13aと光学的に共役な位置に配置される。また、ビームシェイパー12の集光レンズ33と集光光学系42の集光レンズ21は対応する位置に配置される。このように、レーザー光Rのビームプロファイルの整形光学系であるビームシェイパー12をプラズマ発光の集光光学系42と対応する配置の光学系にすることにより、集光レンズ13の焦点面13aと一致する領域におけるプラズマ発光Pのスペクトルを正しく測定できる。
Specifically, the
図4は、本実施形態におけるプラズマ発光Pの元素スペクトルを示すグラフである。レーザーアブレーションによって被検査体27から発生するプラズマ発光Pのスペクトルは、発光する元素ごとに異なる。図4には、各種元素からのプラズマ発光Pの波長と強度の関係が示される。図4に示されるように、母材元素からの発光は、波長n1において発光ピークを生じている。元素Aからの発光は、波長n2および波長n3において発光ピークを生じている。元素Bからの発光は、波長n3、波長n4、および波長n5において発光ピークを生じている。分光装置23は、プラズマ発光Pの元素スペクトルを測定する。被検査体27の元素スペクトルを測定することにより、被検査体27に複数の元素が含まれる場合、同時に複数の元素の濃度を計測することが可能になる。また、一般的に、一つの元素からは複数の発光スペクトルが発せられるが、複数のスペクトルを解析することにより、より精密に元素量を定量化することが可能となる。
FIG. 4 is a graph showing an elemental spectrum of plasma emission P in this embodiment. The spectrum of the plasma emission P generated from the
図5(a)は、比較例におけるプラズマ発光Pの強度の時間変化の例を示す図である。図5(a)に示されるように、プラズマ発光Pの発光強度は、時間の経過とともに変化する。プラズマ発光Pの発光強度は、レーザー光Rの照射後、時間の経過に伴って一旦上昇した後に小さくなっていく。このプラズマ発光Pの発光強度の時間変化、すなわち、プラズマ生成と発光との間の時定数は、プラズマ発光Pを発する元素によって異なる。図5(a)に示すように、元素Aからの発光は、時刻t1においてピークを迎えるのに対して、元素Bからの発光は時刻t2においてピークを迎える。なお、時定数は、同一元素であってもプラズマの励起濃度によって異なる場合もある。 FIG. 5(a) is a diagram showing an example of temporal changes in the intensity of the plasma emission P in the comparative example. As shown in FIG. 5(a), the emission intensity of the plasma emission P changes over time. After the irradiation of the laser beam R, the emission intensity of the plasma emission P once increases with the passage of time and then decreases. The change over time in the emission intensity of the plasma emission P, that is, the time constant between plasma generation and emission differs depending on the element that emits the plasma emission P. As shown in FIG. 5A, the emission from element A peaks at time t1, while the emission from element B peaks at time t2. Even for the same element, the time constant may differ depending on the plasma excitation concentration.
図5(b)は、比較例におけるレーザー励起のタイミングおよび測定タイミングを示すタイミングチャートである。図5(b)に示す比較例では、レーザー励起のタイミングを時刻t0とし、測定タイミングを時刻t1と時刻t2の間の時刻t3の一回としている。プラズマ発光の測定は、プラズマ発光Pの発光強度が高いピーク時に行うことが望ましい。ピーク時にプラズマ発光の測定行うことにより、ノイズ成分の割合を低減して測定対象の濃度を精度よく分析できる。しかしながら、図5(b)に示すように時刻t3のタイミングで測定をする場合、時刻t3は時刻t1よりも遅いため元素Aからの発光ピークを捉えることができず、また、時刻t3は時刻t2よりも早いため元素Bからの発光ピークを捉えることもできない。 FIG. 5B is a timing chart showing laser excitation timing and measurement timing in a comparative example. In the comparative example shown in FIG. 5B, the laser excitation timing is time t0, and the measurement timing is once at time t3 between time t1 and time t2. It is desirable to measure the plasma emission when the emission intensity of the plasma emission P is at its peak. By measuring the plasma emission at the peak, the ratio of noise components can be reduced and the concentration of the object to be measured can be accurately analyzed. However, when measuring at the timing of time t3 as shown in FIG. 5(b), the time t3 is later than the time t1, so the emission peak from the element A cannot be captured, and the time t3 is the time t2. , the emission peak from the element B cannot be caught.
図6(a)は、本実施形態におけるプラズマ発光Pの強度の時間変化の例を示す図であり、図6(b)は、本実施形態におけるレーザー励起のタイミングおよび測定タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図6(a)は図5(a)と同じであるため説明を省略する。図6(b)に示す本実施形態では、予め定められた時間間隔において複数回測定を行う。具体的には、レーザー励起のタイミングを時刻t0とし、測定タイミングを時刻taから時刻tiの9回としている。ここで、図6(a)および(b)に示すように、時刻tbは元素Aからの発光ピークである時刻t1と一致するタイミングであり、時刻teは元素Bからの発光ピークである時刻t2と一致するタイミングである。したがって、元素Aおよび元素Bからの発光ピークを捉えることができる。コンピュータ24は、複数回の測定から、発光ピークを演算し、発光ピークにおいて測定された発光強度をプラズマ発光Pの波長ごとの発光強度として記憶する。
FIG. 6(a) is a diagram showing an example of temporal changes in the intensity of plasma emission P in this embodiment, and FIG. 6(b) is a timing chart showing laser excitation timing and measurement timing in this embodiment. be. Note that FIG. 6(a) is the same as FIG. 5(a), so the description is omitted. In this embodiment shown in FIG. 6B, measurements are performed multiple times at predetermined time intervals. Specifically, the laser excitation timing is time t0, and the measurement timing is nine times from time ta to time ti. Here, as shown in FIGS. 6A and 6B, time tb is the timing that coincides with time t1, which is the emission peak from element A, and time te is time t2, which is the emission peak from element B. It is the timing that coincides with Therefore, emission peaks from element A and element B can be captured. The
以上のように、本実施形態では、予め定められた時間間隔において複数回測定を行うことにより、被検査体27に含有される複数種類の元素からの発光ピークを捉えることができ、ノイズ成分の割合を低減して測定対象である被検査体27に含有される各種元素の濃度を精度よく分析できる。 As described above, in the present embodiment, by performing measurements a plurality of times at predetermined time intervals, it is possible to capture emission peaks from a plurality of types of elements contained in the object to be inspected 27, and reduce noise components. By reducing the ratio, the concentrations of various elements contained in the object to be inspected 27 to be measured can be analyzed with high accuracy.
以上のように、本実施形態における検査装置100によれば、集光光学系42が、集光レンズ13の焦点面13aと光学的に共役な位置に配置されるアパ―チャー20を有することにより、集光レンズ13の焦点面13aより外れた光は分光装置23に導かれないので、外乱成分の混入が抑制される。これにより、一定の強度のプラズマ発光Pのみを分光装置23に入射させて測定することができ、定量性良く測定することが可能となる。
As described above, according to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each processing such as actions, procedures, steps, and stages in the devices and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is expressly expressed as “before”, “before”, etc. , and may be implemented in any order, as long as the output of a previous process is not used in a later process. Regarding the operation flow in the claims, the specification, and the drawings, even if the description is made using "first," "next," etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. not a thing
11 レーザー光源、12 ビームシェイパー、13 集光レンズ、13a 焦点面、14 ミラー、15、16 ビームスプリッタ、17 バンドパスフィルター、18 フォトダイオード、19 集光レンズ、20 アパ―チャー、21 集光レンズ、22 イメージインテンシファイア、23 分光装置、24 コンピュータ、25 遅延発生部、26 レーザーコントローラ、27 被検査体、31 集光レンズ、32 アパーチャー、33 集光レンズ、34 ビームエクスパンダー、41 照射光学系、42 集光光学系、100 検査装置、R レーザー光、P プラズマ発光 11 laser light source, 12 beam shaper, 13 condenser lens, 13a focal plane, 14 mirror, 15, 16 beam splitter, 17 bandpass filter, 18 photodiode, 19 condenser lens, 20 aperture, 21 condenser lens, 22 image intensifier, 23 spectroscopic device, 24 computer, 25 delay generator, 26 laser controller, 27 inspected object, 31 condenser lens, 32 aperture, 33 condenser lens, 34 beam expander, 41 irradiation optical system, 42 condensing optical system, 100 inspection device, R laser light, P plasma emission
Claims (9)
前記レーザー光を焦点面に集光して前記被検査体に照射する集光レンズを有する照射光学系と、
前記レーザー光により前記被検査体から発生したプラズマ発光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光された前記プラズマ発光の波長ごとの強度を測定する測定部と、を有し、
前記集光光学系は、前記集光レンズの前記焦点面と光学的に共役な位置に配された絞り部材を有する、検査装置。 An inspection apparatus for analyzing the concentration of an element contained in an object to be inspected by irradiating the object to be inspected with laser light from a laser light source,
an irradiation optical system having a condenser lens for condensing the laser beam onto a focal plane and irradiating the object to be inspected;
a condensing optical system for condensing plasma emission generated from the object to be inspected by the laser beam;
a measurement unit that measures the intensity of each wavelength of the plasma emission condensed by the condensing optical system;
The inspection apparatus, wherein the condensing optical system has an aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condensing lens.
前記第2の測定部により測定された前記強度に基づいて、前記測定部で測定された強度を補正する補正部と、をさらに有する、請求項1に記載の検査装置。 a second measuring unit that measures the intensity of a predetermined wavelength of the plasma emission;
2. The inspection apparatus according to claim 1, further comprising a correcting unit that corrects the intensity measured by said measuring unit based on said intensity measured by said second measuring unit.
前記レーザー光が前記被検査体に照射されてから前記シャッタを開くまでの時間を遅延させる遅延発生部をさらに有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の検査装置。 a shutter that controls incidence and blocking of the plasma emission to the measurement unit by opening and closing;
4. The inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a delay generator that delays the time from when the object to be inspected is irradiated with the laser light to when the shutter is opened.
集光レンズを有する照射光学系によって前記レーザー光を焦点面に集光して前記被検査体に照射する段階と、
集光光学系によって前記レーザー光により前記被検査体から発生したプラズマ発光を集光する段階と、
前記集光光学系により集光された前記プラズマ発光の波長ごとの強度を測定する段階と、を有し、
前記集光光学系は、前記集光レンズの前記焦点面と光学的に共役な位置に配された絞り部材を有する、検査方法。 An inspection method for analyzing the concentration of an element contained in an object to be inspected by irradiating the object to be inspected with laser light from a laser light source,
condensing the laser light onto a focal plane by an irradiation optical system having a condensing lens and irradiating the object to be inspected;
condensing the plasma emission generated from the object to be inspected by the laser beam using a condensing optical system;
measuring the intensity of each wavelength of the plasma emission collected by the collection optical system;
The inspection method according to claim 1, wherein the condensing optical system has an aperture member arranged at a position optically conjugate with the focal plane of the condensing lens.
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| JP2021026787A JP2022128325A (en) | 2021-02-22 | 2021-02-22 | Inspection device and inspection method |
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