JPH05273110A - 粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置 - Google Patents
粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置Info
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- JPH05273110A JPH05273110A JP4071593A JP7159392A JPH05273110A JP H05273110 A JPH05273110 A JP H05273110A JP 4071593 A JP4071593 A JP 4071593A JP 7159392 A JP7159392 A JP 7159392A JP H05273110 A JPH05273110 A JP H05273110A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】粒子の大きさがレ−ザビ−ムの波長の十分の一
程度の大きさのものでも該粒子の大きさ情報を正確に求
めることができる方法および装置を提供する。 【構成】レ−ザビ−ムを被測定物に照射し、被測定物の
粒子による散乱光を撮像素子を用いて受光し、イメ−ジ
プロセッサ−による画像デ−タを基に散乱光の積分強度
を求め、この積分強度をから粒子の大きさ情報を求め
る。
程度の大きさのものでも該粒子の大きさ情報を正確に求
めることができる方法および装置を提供する。 【構成】レ−ザビ−ムを被測定物に照射し、被測定物の
粒子による散乱光を撮像素子を用いて受光し、イメ−ジ
プロセッサ−による画像デ−タを基に散乱光の積分強度
を求め、この積分強度をから粒子の大きさ情報を求め
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子または結晶内の欠
陥により生ずる散乱光を用いて該粒子または欠陥の大き
さの情報を得るための方法および装置に関する。
陥により生ずる散乱光を用いて該粒子または欠陥の大き
さの情報を得るための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、結晶内の欠陥分布を測定する方法と
して、特開平１−１５１２４３号公報に開示されている
ように、被検物内に細く絞ったレ−ザ−ビ−ムを照射
し、該レ−ザ−ビ−ムによる被検物内の欠陥部分からの
散乱光を画像情報として求め、これを処理することによ
り欠陥の密度分布を求めていた。この方法によれば、例
えば図１０に示す散乱像を得ることができる。また、液
体や空気中に存するゴミの検知については、レ−ザ−ビ
−ムを用いてゴミによる散乱光をパルスカウントするダ
ストカウンタ−（レ−ザ散乱法）がある。また、粒子に
よる光散乱の角度分散を用いて粒径分布を得る方法が知
られている。
して、特開平１−１５１２４３号公報に開示されている
ように、被検物内に細く絞ったレ−ザ−ビ−ムを照射
し、該レ−ザ−ビ−ムによる被検物内の欠陥部分からの
散乱光を画像情報として求め、これを処理することによ
り欠陥の密度分布を求めていた。この方法によれば、例
えば図１０に示す散乱像を得ることができる。また、液
体や空気中に存するゴミの検知については、レ−ザ−ビ
−ムを用いてゴミによる散乱光をパルスカウントするダ
ストカウンタ−（レ−ザ散乱法）がある。また、粒子に
よる光散乱の角度分散を用いて粒径分布を得る方法が知
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平１−１５１２４
３号公報に示された方法によれば、図１０に示された粒
子の大きさに応じた画像を得ることができる。しかし、
粒子の大きさが用いるレ−ザビ−ムの波長の十分の一よ
り小さい場合、画像にハレ−ションによるぼやけが生じ
画像に表わされた大きさをもって粒子の大きさと認識す
ることは出来ない。また、図１１に示されているよう
に、用いられる光学系のフォ−カスの合わせ方によって
も粒子の画像の大きさが異なってしまい、粒子の大きさ
の正確な情報を得ることは出来ない。また、従来のレ−
ザ散乱法ではその検出限界が０．１μ程度であり、これ
よりも小さい粒子を検出することはできない。これは、
従来の方法では、細かなゴミがレ−ザビ−ム内に複数個
ある場合には分離できず、検出精度をあげることができ
ないためであった。一方、散乱光強度の角度分散を用い
て粒径を求める角度分散法では、粒子の粒径が用いられ
るビ−ムの波長の十分の一程度になると分散が生じず、
粒径を求めることができない。また、散乱光強度の角度
分散を用いて粒子の粒径を計測する場合、一般的に粒子
の構造やサイズ等がある程度似通った均一の状態での計
測を前提としているため、粒子の大きさが数倍から十倍
程度にわたって分布している試料を測定するには適して
いない。これは、散乱強度は粒径の６乗に比例するた
め、粒子の大きさが広範囲にわたって分布している場合
には、小さな粒子は大きな粒子に埋れてしまい検出する
ことができなくなってしまうからである。
３号公報に示された方法によれば、図１０に示された粒
子の大きさに応じた画像を得ることができる。しかし、
粒子の大きさが用いるレ−ザビ−ムの波長の十分の一よ
り小さい場合、画像にハレ−ションによるぼやけが生じ
画像に表わされた大きさをもって粒子の大きさと認識す
ることは出来ない。また、図１１に示されているよう
に、用いられる光学系のフォ−カスの合わせ方によって
も粒子の画像の大きさが異なってしまい、粒子の大きさ
の正確な情報を得ることは出来ない。また、従来のレ−
ザ散乱法ではその検出限界が０．１μ程度であり、これ
よりも小さい粒子を検出することはできない。これは、
従来の方法では、細かなゴミがレ−ザビ−ム内に複数個
ある場合には分離できず、検出精度をあげることができ
ないためであった。一方、散乱光強度の角度分散を用い
て粒径を求める角度分散法では、粒子の粒径が用いられ
るビ−ムの波長の十分の一程度になると分散が生じず、
粒径を求めることができない。また、散乱光強度の角度
分散を用いて粒子の粒径を計測する場合、一般的に粒子
の構造やサイズ等がある程度似通った均一の状態での計
測を前提としているため、粒子の大きさが数倍から十倍
程度にわたって分布している試料を測定するには適して
いない。これは、散乱強度は粒径の６乗に比例するた
め、粒子の大きさが広範囲にわたって分布している場合
には、小さな粒子は大きな粒子に埋れてしまい検出する
ことができなくなってしまうからである。
【０００４】上述した如く、従来の方法では、用いられ
るレ−ザビ−ムの十分の一程度の大きさの粒子または欠
陥の大きさ情報を正確に求めることができななかった。
そこで、本発明は、レ−ザビ−ムを試料に照射して、該
試料からの散乱光を用いて粒子または欠陥の大きさ情報
を求める方法であって、該試料の欠陥または粒子の大き
さが用いられるレ−ザビ−ムの波長の十分の一程度の大
きさであっても欠陥または粒子の正確な大きさ情報を求
めることができる方法および装置を提供することを目的
とする。更に、本発明は、用いられる光学系のフォ−カ
スの合わせ方に影響されることなく粒子または欠陥の大
きさ情報を求めることができる方法または装置を提供す
ることを目的とする。更に、本発明は、測定される粒子
または欠陥の大きさが小さいものから大きなものまで広
範囲に存する試料であっても、各粒子または欠陥の大き
さ情報を求めることができる方法および装置を提供する
ことを目的とする。
るレ−ザビ−ムの十分の一程度の大きさの粒子または欠
陥の大きさ情報を正確に求めることができななかった。
そこで、本発明は、レ−ザビ−ムを試料に照射して、該
試料からの散乱光を用いて粒子または欠陥の大きさ情報
を求める方法であって、該試料の欠陥または粒子の大き
さが用いられるレ−ザビ−ムの波長の十分の一程度の大
きさであっても欠陥または粒子の正確な大きさ情報を求
めることができる方法および装置を提供することを目的
とする。更に、本発明は、用いられる光学系のフォ−カ
スの合わせ方に影響されることなく粒子または欠陥の大
きさ情報を求めることができる方法または装置を提供す
ることを目的とする。更に、本発明は、測定される粒子
または欠陥の大きさが小さいものから大きなものまで広
範囲に存する試料であっても、各粒子または欠陥の大き
さ情報を求めることができる方法および装置を提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】上記目的を達成するため、本発
明においては、被測定試料にレ−ザビ−ムを照射して、
この照射されたビ−ム光路と交差する方向に粒子または
欠陥により生じる散乱光を受光し、該受光した散乱光の
強度を積分処理し、散乱光の積分強度を基に粒子または
欠陥の大きさ情報を求める工程または手段を有している
ことを特徴としている。上述したように、用いる光学系
のフォ−カスの合わせ方により、画像により観察される
粒子の大きさは異なってくるが、散乱光の積分強度は不
変と考えられるので散乱光の積分強度を求めこれに基づ
いて粒子の大きさの情報を求めることにより、フォ−カ
スの合わせ方に左右されず、粒子の大きさの正確な情報
を求めることができる。
明においては、被測定試料にレ−ザビ−ムを照射して、
この照射されたビ−ム光路と交差する方向に粒子または
欠陥により生じる散乱光を受光し、該受光した散乱光の
強度を積分処理し、散乱光の積分強度を基に粒子または
欠陥の大きさ情報を求める工程または手段を有している
ことを特徴としている。上述したように、用いる光学系
のフォ−カスの合わせ方により、画像により観察される
粒子の大きさは異なってくるが、散乱光の積分強度は不
変と考えられるので散乱光の積分強度を求めこれに基づ
いて粒子の大きさの情報を求めることにより、フォ−カ
スの合わせ方に左右されず、粒子の大きさの正確な情報
を求めることができる。
【０００６】また、本発明においては、前記受光した散
乱光強度の最大値を求める工程または手段を設けること
により粒子または欠陥の相対的な大きさ情報を求めるこ
とが出来る。また、本発明においては、粒子または欠陥
による散乱の偏光依存性を測定する工程または手段を設
けることにより、粒子または欠陥の大きさ、構造につい
ての情報をより正確に得ることができる。
乱光強度の最大値を求める工程または手段を設けること
により粒子または欠陥の相対的な大きさ情報を求めるこ
とが出来る。また、本発明においては、粒子または欠陥
による散乱の偏光依存性を測定する工程または手段を設
けることにより、粒子または欠陥の大きさ、構造につい
ての情報をより正確に得ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照しつつ、本発明にかかる実
施例について説明する。図１は、本発明による欠陥また
は粒子（以下「粒子」という）の大きさ情報を得るため
の装置を示している。図１において、符合１はレ−ザビ
−ムＬＢを放射する光源を示す。放射されたレ−ザビ−
ムは、シリンドリカルレンズ７により平行光束に変換さ
れ、更に球状レンズ３により絞られ試料４を線状光束で
照射する。本実施例においては線状光束を試料４に照射
しているが、照射する光束は線状のものに限らず、通常
の集光光束（点状光束）で試料４を照射してもよい。こ
のように試料４に線状光束を入射させることにより、試
料内の粒子により散乱が生じ、該試料４に入射した光束
の光路と交差する方向における散乱光を光学系９を介し
て撮像素子５で受光する。これを画像処理装置６で処理
し、粒子の画像を得る。この画像情報を基にＣＰＵ７で
画像処理し、個々の粒子についての散乱強度の積算計算
が以下の方法でなされる。ここで、積算にあたっては、
一つの粒子からの散乱は広がりをもっているので、この
広がりを定めるため、動径関数を求め、そして、ぼやけ
の関数ｆ（ｘ）を求めて、一つの点について所定の半径
を定めて散乱強度を積分する。ここで、ぼやけの関数は
散乱体の形状に依存するので、例えば、球状の場合は ｆ（ｒ）＝｛ｓｉｎ（ｋａ）／（ｋａ）｝2 、 板状の場合は、 ｆ（ｒ）＝｛３（ｋａ）3 ｘ〔ｓｉｎ（ｋａ）−（ｋ
ａ）ｓｉｎ（ｋａ）〕｝2 と表わすことができる。これは，光の回折の計算式によ
る。一方、散乱強度は粒子の直径の６乗に比例するの
で、散乱光の積分強度を基に個々の粒子の大きさの情報
を得ることができる。上述した散乱光の積分強度の積算
計算および粒子の大きさ情報の計算はＣＰＵ７で行なわ
れる。
施例について説明する。図１は、本発明による欠陥また
は粒子（以下「粒子」という）の大きさ情報を得るため
の装置を示している。図１において、符合１はレ−ザビ
−ムＬＢを放射する光源を示す。放射されたレ−ザビ−
ムは、シリンドリカルレンズ７により平行光束に変換さ
れ、更に球状レンズ３により絞られ試料４を線状光束で
照射する。本実施例においては線状光束を試料４に照射
しているが、照射する光束は線状のものに限らず、通常
の集光光束（点状光束）で試料４を照射してもよい。こ
のように試料４に線状光束を入射させることにより、試
料内の粒子により散乱が生じ、該試料４に入射した光束
の光路と交差する方向における散乱光を光学系９を介し
て撮像素子５で受光する。これを画像処理装置６で処理
し、粒子の画像を得る。この画像情報を基にＣＰＵ７で
画像処理し、個々の粒子についての散乱強度の積算計算
が以下の方法でなされる。ここで、積算にあたっては、
一つの粒子からの散乱は広がりをもっているので、この
広がりを定めるため、動径関数を求め、そして、ぼやけ
の関数ｆ（ｘ）を求めて、一つの点について所定の半径
を定めて散乱強度を積分する。ここで、ぼやけの関数は
散乱体の形状に依存するので、例えば、球状の場合は ｆ（ｒ）＝｛ｓｉｎ（ｋａ）／（ｋａ）｝2 、 板状の場合は、 ｆ（ｒ）＝｛３（ｋａ）3 ｘ〔ｓｉｎ（ｋａ）−（ｋ
ａ）ｓｉｎ（ｋａ）〕｝2 と表わすことができる。これは，光の回折の計算式によ
る。一方、散乱強度は粒子の直径の６乗に比例するの
で、散乱光の積分強度を基に個々の粒子の大きさの情報
を得ることができる。上述した散乱光の積分強度の積算
計算および粒子の大きさ情報の計算はＣＰＵ７で行なわ
れる。
【０００８】具体的には、散乱強度分布の積算は以下の
ように行なわれる。散乱積算強度Ｉは以下のように表わ
される。 Ｉ＝∫ＩP ｆ（ｒ）２πｒｄｒ＝２πＩP ∫ｒｆ（ｒ）
ｄｒ ここで、ＩP は最大散乱強度、ｒは動径である。一方、
イメ−ジプロセッサ−６から出力された画像デ−タを図
２に示すようにからに示すサ−チを行ない、後述す
る方法で最大散乱強度を求め、図１３に示したように、
ピ−ク点（最大散乱強度）の周りの第一近接画素、第二
近接画素…第ｎ近接画素等各画素の散乱強度を求め、こ
れを散乱強度と散乱体中心からの距離との関係において
プロットすると、ある粒子における散乱強度分布は図１
４のＡで示した分布関数が得られる。尚、図１４におい
ては、上述したぼやけ関数をもとに、板状散乱体による
散乱強度分布Ｂおよび球状散乱体による散乱強度分布Ｃ
も示されている。これらの分布関数から分布関数ｆ
（ｒ）をガウス分布Ｄで近似できることがわかる。従っ
て、ｆ（ｒ）＝ｅｘｐ（−ａｒ2 ）と近似すると∫２π
ｒｆ（ｒ）ｄｒ＝π／ａ となるのでＩ＝（π／ａ）Ｉ
p のように表わすことができる。また、散乱強度分布は
図１５のように表わされ、この図に示すように、半値幅
１／√ａはｆ（ｒ）が１／ｅになる半径であるので、散
乱強度の最大となる画素からの散乱強度の動径分布を求
め、それが１／ｅとなる距離を求め、この値の二乗を散
乱強度のピ−ク強度に乗ずれば、定常的に正確な積分強
度を得ることができる。尚、上記説明から１／√ａは一
意的に定めることができるが、この値は用いられる光学
系のフォ−カッシングの状態等により異なるので、いく
つかの画素について散乱強度を求め、これにより分布関
数を求めｆ（ｒ）が１／ｅになる半径１／√ａを求める
ようにしてもよい。
ように行なわれる。散乱積算強度Ｉは以下のように表わ
される。 Ｉ＝∫ＩP ｆ（ｒ）２πｒｄｒ＝２πＩP ∫ｒｆ（ｒ）
ｄｒ ここで、ＩP は最大散乱強度、ｒは動径である。一方、
イメ−ジプロセッサ−６から出力された画像デ−タを図
２に示すようにからに示すサ−チを行ない、後述す
る方法で最大散乱強度を求め、図１３に示したように、
ピ−ク点（最大散乱強度）の周りの第一近接画素、第二
近接画素…第ｎ近接画素等各画素の散乱強度を求め、こ
れを散乱強度と散乱体中心からの距離との関係において
プロットすると、ある粒子における散乱強度分布は図１
４のＡで示した分布関数が得られる。尚、図１４におい
ては、上述したぼやけ関数をもとに、板状散乱体による
散乱強度分布Ｂおよび球状散乱体による散乱強度分布Ｃ
も示されている。これらの分布関数から分布関数ｆ
（ｒ）をガウス分布Ｄで近似できることがわかる。従っ
て、ｆ（ｒ）＝ｅｘｐ（−ａｒ2 ）と近似すると∫２π
ｒｆ（ｒ）ｄｒ＝π／ａ となるのでＩ＝（π／ａ）Ｉ
p のように表わすことができる。また、散乱強度分布は
図１５のように表わされ、この図に示すように、半値幅
１／√ａはｆ（ｒ）が１／ｅになる半径であるので、散
乱強度の最大となる画素からの散乱強度の動径分布を求
め、それが１／ｅとなる距離を求め、この値の二乗を散
乱強度のピ−ク強度に乗ずれば、定常的に正確な積分強
度を得ることができる。尚、上記説明から１／√ａは一
意的に定めることができるが、この値は用いられる光学
系のフォ−カッシングの状態等により異なるので、いく
つかの画素について散乱強度を求め、これにより分布関
数を求めｆ（ｒ）が１／ｅになる半径１／√ａを求める
ようにしてもよい。
【０００９】次に、液体や気体中の動いている粒子の大
きさ情報を求める場合の実施例について図１２を用いて
説明する。図１２において、符合１はパルスレ−ザを放
射する光源を示し、該光源はＣＰＵ７からの指令を受領
したパルス発生器８による信号によりパルスレ−ザビ−
ムＬＢを放射する。このときのパルス幅（時間）は、粒
子の最大速度（ＶMAX ）とパルス幅の積が計測の空間分
解能より十分短くなるようにする。ここで、粒子の速度
をＶ、パルス幅をτとし、粒子の最大速度ＶMAX を１０
4 μsec とすれば、パルス幅τは１０-4乃至１０-5sec
でよい。また、パルスレ−ザの発生と散乱画像の取り込
みを同期させる必要がある。すなわち、パルス発生後に
散乱画像を取り込むように、ＣＰＵ７によりコントロ−
ルされている。このようなパルス状のレ−ザビ−ムをシ
リンドリカルレンズ２で平行光束とし、球状レンズ３で
線状光束として液体や気体のセルに入射させる。そし
て、入射光路と交差する方向の散乱光を光学系９を介し
て撮像素子５で受光し、静止画像を得て、この静止画像
を基に、上述したように散乱積分強度を求め、粒子の大
きさ情報、粒径分布を求めることができる。
きさ情報を求める場合の実施例について図１２を用いて
説明する。図１２において、符合１はパルスレ−ザを放
射する光源を示し、該光源はＣＰＵ７からの指令を受領
したパルス発生器８による信号によりパルスレ−ザビ−
ムＬＢを放射する。このときのパルス幅（時間）は、粒
子の最大速度（ＶMAX ）とパルス幅の積が計測の空間分
解能より十分短くなるようにする。ここで、粒子の速度
をＶ、パルス幅をτとし、粒子の最大速度ＶMAX を１０
4 μsec とすれば、パルス幅τは１０-4乃至１０-5sec
でよい。また、パルスレ−ザの発生と散乱画像の取り込
みを同期させる必要がある。すなわち、パルス発生後に
散乱画像を取り込むように、ＣＰＵ７によりコントロ−
ルされている。このようなパルス状のレ−ザビ−ムをシ
リンドリカルレンズ２で平行光束とし、球状レンズ３で
線状光束として液体や気体のセルに入射させる。そし
て、入射光路と交差する方向の散乱光を光学系９を介し
て撮像素子５で受光し、静止画像を得て、この静止画像
を基に、上述したように散乱積分強度を求め、粒子の大
きさ情報、粒径分布を求めることができる。
【００１０】次に、散乱強度の最大値を求め、この値か
ら粒子の相対的な大きさ情報を求める方法について説明
する。図１に示した装置において、撮像素子５を用いて
得た散乱画像をイメ−ジプロセッサ−６により、例えば
図２に示すように、各画素の周りの８画素をいれて、、
矢印で示した４方向について散乱強度の最大値を求める
べくサ−チを行なう。これを全ての画素について行な
う。図３の散乱像（黒い部分が欠陥を示している）につ
いて、上述した方法により各欠陥についての散乱強度の
ピ−ク位置での値（最大散乱強度）を求めグラフ化する
と図４のようになる。図４について、横軸は各欠陥の中
心（散乱強度ピ−ク位置）での散乱強度を示し、縦軸は
個数を示している。図４より、図３に示された複数個の
欠陥の中でその欠陥の中心強度が５０前後のものが多く
存在していることが分かる。
ら粒子の相対的な大きさ情報を求める方法について説明
する。図１に示した装置において、撮像素子５を用いて
得た散乱画像をイメ−ジプロセッサ−６により、例えば
図２に示すように、各画素の周りの８画素をいれて、、
矢印で示した４方向について散乱強度の最大値を求める
べくサ−チを行なう。これを全ての画素について行な
う。図３の散乱像（黒い部分が欠陥を示している）につ
いて、上述した方法により各欠陥についての散乱強度の
ピ−ク位置での値（最大散乱強度）を求めグラフ化する
と図４のようになる。図４について、横軸は各欠陥の中
心（散乱強度ピ−ク位置）での散乱強度を示し、縦軸は
個数を示している。図４より、図３に示された複数個の
欠陥の中でその欠陥の中心強度が５０前後のものが多く
存在していることが分かる。
【００１１】図５は、欠陥の中心強度が異なるいくつか
の欠陥の動径方向の散乱光強度分布について、それぞれ
の欠陥の中心での散乱強度を１００％として規格化して
分布をプロットしたものである。このグラフから、例え
ば、欠陥の中心強度が５０であろうと１００であろうと
欠陥の中心から動径方向の散乱強度分布はほぼ同じ形態
を取っていると把握できるので、各々の欠陥の最大散乱
強度を求めることにより欠陥の大きさ情報を求めること
が出来る。すなわち、各欠陥の積分散乱強度Ｉは、動径
をベクトルｒ、各画素の散乱強度をｉとすれば，以下の
如く表わすことができる。 Ｉ＝∫ｉ（ｒ）ｄｒ …（１） 一方、散乱強度の分布関数ｆ（ｒ）は，散乱強度のピ−
ク位置での散乱強度ＩP に依存しないため、積分散乱強
度は以下のように表わすことができる。 Ｉ＝∫ｉ（ｒ）ｄｒ＝ＩP ∫ｆ（ｒ）ｄｒ＝ＫＩP …（２） ここで、Ｋは比例定数である。従って、散乱強度のピ−
ク位置での散乱強度ＩP を検出することにより、積分散
乱強度を求めることができる。また、粒径が、使用する
レ−ザビ−ムの波長に比べ十分小さい場合には、積分散
乱強度は粒径の六乗に比例するので、積分散乱強度は以
下のように表わすことができる。 Ｉ＝ＫＩP ＝ｃｄ6 …（３） ここでｃは比例定数である。（３）式から、最大散乱強
度ＩP の六乗根を計算すれば、粒子の相対的直径を求め
ることができる。
の欠陥の動径方向の散乱光強度分布について、それぞれ
の欠陥の中心での散乱強度を１００％として規格化して
分布をプロットしたものである。このグラフから、例え
ば、欠陥の中心強度が５０であろうと１００であろうと
欠陥の中心から動径方向の散乱強度分布はほぼ同じ形態
を取っていると把握できるので、各々の欠陥の最大散乱
強度を求めることにより欠陥の大きさ情報を求めること
が出来る。すなわち、各欠陥の積分散乱強度Ｉは、動径
をベクトルｒ、各画素の散乱強度をｉとすれば，以下の
如く表わすことができる。 Ｉ＝∫ｉ（ｒ）ｄｒ …（１） 一方、散乱強度の分布関数ｆ（ｒ）は，散乱強度のピ−
ク位置での散乱強度ＩP に依存しないため、積分散乱強
度は以下のように表わすことができる。 Ｉ＝∫ｉ（ｒ）ｄｒ＝ＩP ∫ｆ（ｒ）ｄｒ＝ＫＩP …（２） ここで、Ｋは比例定数である。従って、散乱強度のピ−
ク位置での散乱強度ＩP を検出することにより、積分散
乱強度を求めることができる。また、粒径が、使用する
レ−ザビ−ムの波長に比べ十分小さい場合には、積分散
乱強度は粒径の六乗に比例するので、積分散乱強度は以
下のように表わすことができる。 Ｉ＝ＫＩP ＝ｃｄ6 …（３） ここでｃは比例定数である。（３）式から、最大散乱強
度ＩP の六乗根を計算すれば、粒子の相対的直径を求め
ることができる。
【００１２】本発明における実施例においては、上述し
た計算を図１に示した装置のＣＰＵ７で演算処理を行な
うこととしている。具体的に最大散乱強度を求めるには
以下の手順に従えばよい。イメ−ジプロセッサ−６から
出力される画像デ−タにおいて、散乱像の各画素の散乱
強度を基に最大散乱強度を求める。例えば、図１６に示
すように、Ａ（ｉ，ｊ）が散乱強度のピ−クとなるため
には、その周辺の画素の散乱強度との関係で次の条件を
満たせばよい。 Ａ（ｉ−１，ｊ−１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧Ａ（ｉ＋１，ｊ＋１） Ａ（ｉ−１，ｊ）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧ Ａ（ｉ＋１，ｊ＋１） Ａ（ｉ−１，ｊ＋１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧ Ａ（ｉ＋１，ｊ−１） Ａ（ｉ，ｊ＋１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧Ａ（ｉ，ｊ−１） 上記条件を満たす点（ｉ，ｊ）を求め、その点における
散乱強度を最大散乱強度ＩP としてＣＰＵにおいて導出
することができる。または、イメ−ジプロセッサ−内で
上述したように最大散乱強度を求めてもよい。また、散
乱強度の分布関数は、使用する光学系のフォ−カスの合
わせ方等により変わってくるので、散乱強度の最大値を
示すピ−ク位置からの散乱強度の分布関数をいくつかの
粒子についてサンプリングすることにより求めて、補正
しても良い。
た計算を図１に示した装置のＣＰＵ７で演算処理を行な
うこととしている。具体的に最大散乱強度を求めるには
以下の手順に従えばよい。イメ−ジプロセッサ−６から
出力される画像デ−タにおいて、散乱像の各画素の散乱
強度を基に最大散乱強度を求める。例えば、図１６に示
すように、Ａ（ｉ，ｊ）が散乱強度のピ−クとなるため
には、その周辺の画素の散乱強度との関係で次の条件を
満たせばよい。 Ａ（ｉ−１，ｊ−１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧Ａ（ｉ＋１，ｊ＋１） Ａ（ｉ−１，ｊ）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧ Ａ（ｉ＋１，ｊ＋１） Ａ（ｉ−１，ｊ＋１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧ Ａ（ｉ＋１，ｊ−１） Ａ（ｉ，ｊ＋１）≦ Ａ（ｉ，ｊ）≧Ａ（ｉ，ｊ−１） 上記条件を満たす点（ｉ，ｊ）を求め、その点における
散乱強度を最大散乱強度ＩP としてＣＰＵにおいて導出
することができる。または、イメ−ジプロセッサ−内で
上述したように最大散乱強度を求めてもよい。また、散
乱強度の分布関数は、使用する光学系のフォ−カスの合
わせ方等により変わってくるので、散乱強度の最大値を
示すピ−ク位置からの散乱強度の分布関数をいくつかの
粒子についてサンプリングすることにより求めて、補正
しても良い。
【００１３】次に、本発明についての更なる実施例につ
いて図６を用いて説明する。図６に示されている装置
は、球状レンズ３の手前に偏光板２０が配置されてお
り、この偏光板２０によりレ−ザビ−ムの偏光方向を所
定の方向に特定し、試料４に入射させている。なお、図
１に示した装置と同一要素に関しては同一の符合が付さ
れており、その説明を省略する。更に、光学系９の後方
には検光子２１が配置されており、粒子の散乱による偏
光の度合いを測定できるような構成とされている。すな
わち、図７に示した座標を元にｘ，ｙおよびｚ方向を定
めると、例えば、Ｉ（ｙ、ｘ），Ｉ（ｙ，ｙ），Ｉ
（ｚ，ｘ），Ｉ（ｚ，ｙ）等を測定することにより、粒
子（散乱体）の組成やサイズを求めることができる。な
お、Ｉ（ｙ，ｘ）は，入射光がｙ方向、散乱光がｘ方向
に偏光しているときの散乱強度を示している。例えば、
散乱体が金コロイドの場合は、金コロイドの散乱の粒径
依存度はＧ．Ｍｉｅ，Ａｎｎ，ｄ．Ｐｈｙｓｉｋ（４）
２５（１９０８）３７７により、図９のように表わされ
るので、偏光度ＰやＩ1 ／Ｉ2 を計測することにより、
一意的に粒径を求めることができる。ここで、Ｉ1 は入
射光および散乱光共にｘｚ平面に平行に偏光している場
合の散乱強度を示し、Ｉ2 は、入射光および散乱光が共
にｙ方向に偏光している場合の散乱強度を示している。
また、偏光度Ｐは以下のように表わされる。 Ｐ＝（Ｉ2 −Ｉ1 ）／（Ｉ2 ＋Ｉ1 ）
いて図６を用いて説明する。図６に示されている装置
は、球状レンズ３の手前に偏光板２０が配置されてお
り、この偏光板２０によりレ−ザビ−ムの偏光方向を所
定の方向に特定し、試料４に入射させている。なお、図
１に示した装置と同一要素に関しては同一の符合が付さ
れており、その説明を省略する。更に、光学系９の後方
には検光子２１が配置されており、粒子の散乱による偏
光の度合いを測定できるような構成とされている。すな
わち、図７に示した座標を元にｘ，ｙおよびｚ方向を定
めると、例えば、Ｉ（ｙ、ｘ），Ｉ（ｙ，ｙ），Ｉ
（ｚ，ｘ），Ｉ（ｚ，ｙ）等を測定することにより、粒
子（散乱体）の組成やサイズを求めることができる。な
お、Ｉ（ｙ，ｘ）は，入射光がｙ方向、散乱光がｘ方向
に偏光しているときの散乱強度を示している。例えば、
散乱体が金コロイドの場合は、金コロイドの散乱の粒径
依存度はＧ．Ｍｉｅ，Ａｎｎ，ｄ．Ｐｈｙｓｉｋ（４）
２５（１９０８）３７７により、図９のように表わされ
るので、偏光度ＰやＩ1 ／Ｉ2 を計測することにより、
一意的に粒径を求めることができる。ここで、Ｉ1 は入
射光および散乱光共にｘｚ平面に平行に偏光している場
合の散乱強度を示し、Ｉ2 は、入射光および散乱光が共
にｙ方向に偏光している場合の散乱強度を示している。
また、偏光度Ｐは以下のように表わされる。 Ｐ＝（Ｉ2 −Ｉ1 ）／（Ｉ2 ＋Ｉ1 ）
【００１４】図９は、散乱強度の角度分散を示したもの
で、散乱体の粒径によって、散乱の角度分散が異なるこ
とを示している。例えば、９０度散乱の偏光度Ｐについ
て着目してみると、直径１６０ｎｍの粒子では、偏光度
Ｐは、６０％なのに対し、直径１８０ｎｍの粒子の場合
は、偏光度Ｐは３０％となる。
で、散乱体の粒径によって、散乱の角度分散が異なるこ
とを示している。例えば、９０度散乱の偏光度Ｐについ
て着目してみると、直径１６０ｎｍの粒子では、偏光度
Ｐは、６０％なのに対し、直径１８０ｎｍの粒子の場合
は、偏光度Ｐは３０％となる。
【００１５】本実施例においては、偏光度ＰはＣＰＵ７
で計算される。具体的には以下の手順によればよい。Ｉ
1 は入射光および散乱光共にｘｚ平面に平行に偏光して
いる場合の散乱強度であるから、図６の装置において、
偏光素子２０および２１をＩ1 が得られるようにセット
する。また、Ｉ2 は入射光および散乱光が共にｙ方向に
偏光している場合の散乱強度であるから、図６の装置に
おいてＩ2 を求めることができるように偏光素子２０お
よび２１をセットする。そして、イメ−ジプロセッサ−
６により得られた画像デ−タから、上述した方法でそれ
ぞれの偏光方向における最大散乱強度をＩ1 およびＩ2
として求めることができる。 このようにして得られた
Ｉ1 およびＩ2 を基に偏光度Ｐを求めることができる。
そして、この偏光度Ｐを基に、粒子の大きさ情報を求め
ることができる。尚、図１７に示すように、一つの粒子
においてもＩ1 とＩ2 のピ−ク点がずれる可能性もある
が、この場合には散乱像のぼやけの程度の範囲（２／√
ａ）で対応するピ−ク点を求める。例えば、図１７にお
いては、散乱強度Ｉ1 のピ−ク点はＡ点となっている
が、散乱強度Ｉ2 のピ−ク点はこの点にはなくずれてい
る。この場合、Ａ’点とＢ’点がピ−ク点となっている
が、Ｂ’点は散乱強度Ｉ1 のぼやけの範囲（２／√ａ）
からはずれているので、Ａ’点がＡ点に対応する散乱強
度Ｉ2 であるとして、偏光度Ｐを求めることができる。
で計算される。具体的には以下の手順によればよい。Ｉ
1 は入射光および散乱光共にｘｚ平面に平行に偏光して
いる場合の散乱強度であるから、図６の装置において、
偏光素子２０および２１をＩ1 が得られるようにセット
する。また、Ｉ2 は入射光および散乱光が共にｙ方向に
偏光している場合の散乱強度であるから、図６の装置に
おいてＩ2 を求めることができるように偏光素子２０お
よび２１をセットする。そして、イメ−ジプロセッサ−
６により得られた画像デ−タから、上述した方法でそれ
ぞれの偏光方向における最大散乱強度をＩ1 およびＩ2
として求めることができる。 このようにして得られた
Ｉ1 およびＩ2 を基に偏光度Ｐを求めることができる。
そして、この偏光度Ｐを基に、粒子の大きさ情報を求め
ることができる。尚、図１７に示すように、一つの粒子
においてもＩ1 とＩ2 のピ−ク点がずれる可能性もある
が、この場合には散乱像のぼやけの程度の範囲（２／√
ａ）で対応するピ−ク点を求める。例えば、図１７にお
いては、散乱強度Ｉ1 のピ−ク点はＡ点となっている
が、散乱強度Ｉ2 のピ−ク点はこの点にはなくずれてい
る。この場合、Ａ’点とＢ’点がピ−ク点となっている
が、Ｂ’点は散乱強度Ｉ1 のぼやけの範囲（２／√ａ）
からはずれているので、Ａ’点がＡ点に対応する散乱強
度Ｉ2 であるとして、偏光度Ｐを求めることができる。
【００１６】本発明によれば、レ−ザビ−ム径よりも小
さい粒子についても個々に大きさ情報を求めることがで
きる。結晶内での析出物は結晶の硬さ等物性に重要な影
響を与えている。従って、粒径や析出物の構造、更に、
密度をコントロ−ルすることにより所望の結晶を得るこ
とができる。一方、このような析出物は結晶の育成条件
や、熱処理状態により異なる。そこで、本発明にに従っ
て得られた粒子や析出物の大きさ情報を基に、結晶の育
成条件や熱処理条件を決定することにより、所望の結晶
を得ることができる。
さい粒子についても個々に大きさ情報を求めることがで
きる。結晶内での析出物は結晶の硬さ等物性に重要な影
響を与えている。従って、粒径や析出物の構造、更に、
密度をコントロ−ルすることにより所望の結晶を得るこ
とができる。一方、このような析出物は結晶の育成条件
や、熱処理状態により異なる。そこで、本発明にに従っ
て得られた粒子や析出物の大きさ情報を基に、結晶の育
成条件や熱処理条件を決定することにより、所望の結晶
を得ることができる。
【図１】本発明の実施例にかかる装置の構成を示したも
のである。
のである。
【図２】本発明の実施例にかかる装置において、散乱画
像における各画素の周りの８画素を入れて矢印で示した
４方向でサ−チしてピ−クを求める方法についての説明
図である。
像における各画素の周りの８画素を入れて矢印で示した
４方向でサ−チしてピ−クを求める方法についての説明
図である。
【図３】画像処理された欠陥の散乱像を表わしている。
【図４】図３に示された散乱像の各欠陥の散乱中心での
散乱強度を横軸に、個数を縦軸に示したグラフである。
散乱強度を横軸に、個数を縦軸に示したグラフである。
【図５】欠陥の中心での散乱強度を１としてそれぞれの
動径方向の散乱強度を規格化して、散乱強度の動径方向
の分布を示したグラフである。ここで、縦軸は規格化さ
れた散乱強度を示し、横軸は散乱体中心からの距離を示
し、表わされた数値の単位は画素であり、一画素は０．
４μとなっている。
動径方向の散乱強度を規格化して、散乱強度の動径方向
の分布を示したグラフである。ここで、縦軸は規格化さ
れた散乱強度を示し、横軸は散乱体中心からの距離を示
し、表わされた数値の単位は画素であり、一画素は０．
４μとなっている。
【図６】本発明の他の実施例にかかる装置の構成図であ
る。
る。
【図７】散乱体による偏光方向の座標を表わした図であ
る。
る。
【図８】金コロイドの粒径と偏光率ＰおよびＩ1 ／Ｉ2
との関係を示したグラフであり、横軸は粒径を示し、縦
軸は偏光率Ｐを示している。
との関係を示したグラフであり、横軸は粒径を示し、縦
軸は偏光率Ｐを示している。
【図９】ａは所定のサイズの粒径における散乱の角度依
存性を示した図であり、非常に小さな粒子についての角
度分散と偏光率Ｐの角度分散を表わしたものである。ｂ
は所定のサイズの粒径における散乱の角度依存性を示し
た図であり、直径１６０ｎｍの粒子についての角度分散
と偏光率Ｐの角度分散を表わしたものである。ｃは所定
のサイズの粒径における散乱の角度依存性を示した図で
あり、直径１８０ｎｍの粒子についての角度分散と偏光
率Ｐの角度分散を表わしたものである。
存性を示した図であり、非常に小さな粒子についての角
度分散と偏光率Ｐの角度分散を表わしたものである。ｂ
は所定のサイズの粒径における散乱の角度依存性を示し
た図であり、直径１６０ｎｍの粒子についての角度分散
と偏光率Ｐの角度分散を表わしたものである。ｃは所定
のサイズの粒径における散乱の角度依存性を示した図で
あり、直径１８０ｎｍの粒子についての角度分散と偏光
率Ｐの角度分散を表わしたものである。
【図１０】レ−ザ散乱法による粒子からの散乱像を模式
的に表わした図である。
的に表わした図である。
【図１１】ａは散乱強度分布を示したものであり、装置
の光学系がデフォ−カス（焦点が合っていない）の場合
の散乱強度分布を示している。ｂは散乱強度分布を示し
たものであり、装置の光学系がジャストフォ−カス（焦
点が合っている）の場合の散乱強度分布を示している。
の光学系がデフォ−カス（焦点が合っていない）の場合
の散乱強度分布を示している。ｂは散乱強度分布を示し
たものであり、装置の光学系がジャストフォ−カス（焦
点が合っている）の場合の散乱強度分布を示している。
【図１２】本発明の更なる実施例についての装置の構成
図である。
図である。
【図１３】イメ−ジプロセッサ−６からの画像デ−タか
ら、最大散乱強度を求める手順を示す説明図であり、図
中ピ−ク点とあるのは最大散乱強度を示す画素であり、
その隣接画素にたいして順に数値が付されている。
ら、最大散乱強度を求める手順を示す説明図であり、図
中ピ−ク点とあるのは最大散乱強度を示す画素であり、
その隣接画素にたいして順に数値が付されている。
【図１４】散乱強度と散乱体の中心からの距離との関係
をプロットした図であり、Ａはある散乱体から得られた
分布関数を示し、ＢおよびＣはそれぞれ理論上における
板状散乱体および球状散乱体の分布関数を示し、Ｄはガ
ウス分布関数を示している。
をプロットした図であり、Ａはある散乱体から得られた
分布関数を示し、ＢおよびＣはそれぞれ理論上における
板状散乱体および球状散乱体の分布関数を示し、Ｄはガ
ウス分布関数を示している。
【図１５】近似化された散乱強度分布図を示している。
【図１６】イメ−ジプロセッサ−からの画像デ−タを基
に、最大散乱強度を示すピ−ク点を求めるための説明図
であり、格子状に区分けされた部分は画素を示し、Ａは
散乱強度を示し、カッコ内の文字は画素の座標位置を示
している。
に、最大散乱強度を示すピ−ク点を求めるための説明図
であり、格子状に区分けされた部分は画素を示し、Ａは
散乱強度を示し、カッコ内の文字は画素の座標位置を示
している。
【図１７】散乱強度Ｉ1 のピ−ク点と散乱強度Ｉ2 のピ
−ク点がずれている場合を示す図であり、縦軸方向は散
乱強度を示し、横軸方向は動径（ｒ）を示している。
−ク点がずれている場合を示す図であり、縦軸方向は散
乱強度を示し、横軸方向は動径（ｒ）を示している。
１…光源 ２…シリンドリカルレンズ ３…球状レンズ ４…試料 ５…撮像素子 ６…イメ−ジプロセッサ− ７…ＣＰＵ ８…パルス発生器 ９…光学系 ２０…偏光板 ２１…検光子
Claims (9)
- 【請求項１】 レ−ザビ−ムを被検物体に照射する工程
と、該被検物体の粒子または欠陥からの散乱光を受光し
て画像処理する工程からなる粒子または欠陥の大きさを
測定する方法であって、得た画像情報を基に粒子または
欠陥からの散乱強度を積算する工程を含むことを特徴と
する粒子または欠陥の大きさを測定する方法。 - 【請求項２】 更に、粒子または欠陥による散乱光の偏
光度を測定する工程を含むことを特徴とする粒子または
欠陥の大きさを測定する方法。 - 【請求項３】 レ−ザビ−ムを被検物体に照射する工程
と、該被検物体の粒子または欠陥からの散乱光を受光し
て画像処理する工程からなる粒子または欠陥の大きさの
分布を求める方法であって、粒子または欠陥からの最大
散乱強度を検出する工程を含むことを特徴とする粒子ま
たは欠陥の大きさの分布を求める方法。 - 【請求項４】 前記レ−ザビ−ムはパルス状のレ−ザビ
−ムであり、光学系により該被検物体に線状に照射され
ることを特徴とする請求項１乃至３に記載の方法。 - 【請求項５】 被検物体の粒子または欠陥の大きさを測
定するための装置であって、レ−ザビ−ムを発生する光
源と、該レ−ザビ−ムを該被検物体に向け照射するため
の第一の光学系と、該被検物体の粒子または欠陥からの
散乱光を第二の光学系を介して受光するための受光素子
と、該受光素子で検出した散乱光を基に散乱像を得るた
めの手段と、散乱強度の積算計算を行ない該粒子または
欠陥の大きさを求める手段とからなることを特徴とする
装置。 - 【請求項６】 前記第一の光学系には、該被検物体に入
射されるレ−ザビ−ムを所定の偏光方向とするための偏
光板が含まれており、更に、前記第二の光学系には、該
被検物体の粒子または欠陥からの散乱光の偏光方向を測
定するための検光子が含まれており、更に、偏光度を計
算処理する手段が含まれていることを特徴とする請求項
５記載の装置。 - 【請求項７】 被検物体の粒子または欠陥の大きさを測
定するための装置であって、レ−ザビ−ムを発生する光
源と、該レ−ザビ−ムを該被検物体に向け照射するため
の第一の光学系と、該被検物体の粒子または欠陥からの
散乱光を第二の光学系を介して受光するための受光素子
と、該受光素子で検出した散乱光を基に散乱像を得るた
めの手段とから成り、該散乱像を得るための手段におい
て粒子または欠陥の最大散乱強度が検出するようにされ
ていることを特徴とする装置。 - 【請求項８】 前記検出された粒子または欠陥の最大散
乱強度を基に該被検物体の粒子または欠陥の大きさ分布
を導出する手段を更に含むことを特徴とする請求項７記
載の装置。 - 【請求項９】 前記光源はパルス発生器と接続されてい
て、前記光源からパルス状のレ−ザビ−ムが射出され、
前記第一の光学系により該被検物体に線状光束が照射さ
れることを特徴とする請求項５乃至８に記載の装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4071593A JP2722362B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置 |
| US08/036,986 US5471298A (en) | 1992-03-27 | 1993-03-25 | Method and apparatus for measuring size of particle or defect |
| DE69314205T DE69314205T2 (de) | 1992-03-27 | 1993-03-26 | Methode und Vorrichtung zur Messung der Grösse von Teilchen oder Fehlern |
| EP93105052A EP0562630B1 (en) | 1992-03-27 | 1993-03-26 | Method and apparatus for measuring size of particle or defect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4071593A JP2722362B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273110A true JPH05273110A (ja) | 1993-10-22 |
| JP2722362B2 JP2722362B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=13465126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4071593A Expired - Fee Related JP2722362B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5471298A (ja) |
| EP (1) | EP0562630B1 (ja) |
| JP (1) | JP2722362B2 (ja) |
| DE (1) | DE69314205T2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6797975B2 (en) | 2000-09-21 | 2004-09-28 | Hitachi, Ltd. | Method and its apparatus for inspecting particles or defects of a semiconductor device |
| US6936835B2 (en) | 2000-09-21 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Method and its apparatus for inspecting particles or defects of a semiconductor device |
| US7006682B1 (en) | 1999-09-09 | 2006-02-28 | Nec Corporation | Apparatus for monitoring particles and method of doing the same |
| JP2007113925A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 被測定線状体の外径測定方法 |
| JP2008020271A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Hitachi High-Technologies Corp | 表面検査方法および表面検査装置 |
| US7349084B2 (en) | 2003-08-28 | 2008-03-25 | Sysmex Corporation | Particle diameter measuring apparatus |
| JP2008082926A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 光散乱観察装置 |
| US7474394B2 (en) | 2005-07-20 | 2009-01-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Apparatus of inspecting defect in semiconductor and method of the same |
| JP2009025221A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検査方法およびその装置 |
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