JP2001083098A - Optical surface inspection mechanism and device - Google Patents

Optical surface inspection mechanism and device

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JP2001083098A
JP2001083098A JP26164799A JP26164799A JP2001083098A JP 2001083098 A JP2001083098 A JP 2001083098A JP 26164799 A JP26164799 A JP 26164799A JP 26164799 A JP26164799 A JP 26164799A JP 2001083098 A JP2001083098 A JP 2001083098A
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JP
Japan
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optical system
light source
light
microlens array
dimensional
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JP26164799A
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Japanese (ja)
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Toshiji Takei
利治 武居
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical surface inspection mechanism and device for grasping the depth of a scratch and at the same time grasping a shallow scratch and undulation. SOLUTION: This optical surface inspection mechanism for optically inspecting the surface state of an object 6 to be measured is provided with a light source optical system 2 for allowing light from a light source 1 to be nearly in parallel luminous flux, a one-dimensional microlens array 3 where a plurality of microlenses 3a, 3b, etc., for forming the image of a light source 1 by condensing luminous flux that has been made parallel by the light source optical system 2 are aligned in a straight line, an object optical system 4 for projecting the image of the light source being formed by the one-dimensional microlens array 3 to the object 6 to be measured, a first image-forming optical system for forming the image of luminous flux reflected from the surface of the object 6 to be measured in that the luminous flux has been applied, and a one-dimensional line sensor, where a plurality of pixels are aligned being arranged corresponding to each of the micro lenses 3a, 3b, etc., on an image formation surface by the first image-forming optical system or near the image formation surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光計測分野で利用
される光学的表面検査機構及びそれを用いた光学的表面
検査装置に関し、特に被測定物の表面にある傷の深さも
検査することができる光学的表面検査機構及びそれを用
いた光学的表面検査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical surface inspection mechanism used in the field of optical measurement and an optical surface inspection apparatus using the same, and more particularly, to inspecting the depth of a flaw on the surface of an object to be measured. And an optical surface inspection apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、検査対象である被測定物の表面状
態を検査する装置としては、図8に示すように平行光と
して表面に照射されるライン光源とラインセンサにより
得られる正反射光や散乱光の検出光量の変化をベース
に、様々な信号処理技術により、被測定物の欠陥や色む
ら等の表面状態の検査を行うものがあった。そのような
技術では、傷や欠陥等の形状不良に対して、その大きさ
の情報を得ることができた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for inspecting the surface condition of an object to be inspected, as shown in FIG. In some cases, surface conditions such as defects and uneven color of an object to be measured are inspected by various signal processing techniques based on a change in the amount of detected scattered light. With such a technique, information on the size of a defective shape such as a scratch or a defect could be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の検査装置によれば、傷や欠陥等の形状不良
に対して、深さ方向の情報を得ることは困難であった。
また、散乱光量が、非常に微量である浅い傷や媒体等の
うねり状態等の検出が困難であった。
However, according to the above-described conventional inspection apparatus, it is difficult to obtain information in the depth direction with respect to shape defects such as scratches and defects.
Further, it has been difficult to detect shallow scratches having a very small amount of scattered light and undulation of a medium or the like.

【0004】そこで本発明は、傷の深さが把握できると
共に、浅い傷やうねり状態の把握が可能な光学的表面検
査機構及び表面検査装置を提供することを目的にしてい
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical surface inspection mechanism and a surface inspection apparatus capable of grasping the depth of a flaw and of a shallow flaw or undulation.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0005】上記目的を達成するために、請求項1に係
る発明による光学的表面検査機構は、例えば図1、図3
に示すように、被測定物6の表面状態を光学的に検査す
る光学的表面検査機構において;光源1からの光を略平
行な光束にする光源光学系2と;光源光学系2で平行に
された光束を集光して光源1の像を結像する、複数のマ
イクロレンズ3a、3b・・が直線状に配列された一次
元マイクロレンズアレイ3と;一次元マイクロレンズア
レイ3により結像された光源の像を被測定物6に投射す
る対物光学系4と;前記光束を投射された被測定物6の
表面から反射された光束を結像する第1の結像光学系1
0と;第1の結像光学系10による結像面あるいは該結
像面近傍に、前記各マイクロレンズ3a、3b・・に対
応して配置された、直線状に複数の画素が配列された一
次元ラインセンサ12とを備える。
[0005] In order to achieve the above object, an optical surface inspection mechanism according to the first aspect of the present invention is, for example, shown in FIGS.
As shown in the figure, in an optical surface inspection mechanism for optically inspecting the surface state of the DUT 6; a light source optical system 2 for converting light from the light source 1 into a substantially parallel light beam; A plurality of microlenses 3a, 3b,... Arranged linearly to form an image of the light source 1 by condensing the formed light flux; and the one-dimensional microlens array 3 forms an image. An objective optical system 4 for projecting the image of the light source onto the object 6 to be measured; and a first imaging optical system 1 for imaging the light beam reflected from the surface of the object 6 onto which the light beam is projected.
0; a plurality of pixels arranged linearly on the image forming surface of the first image forming optical system 10 or in the vicinity of the image forming surface so as to correspond to the microlenses 3a, 3b,. A one-dimensional line sensor 12.

【0006】このように構成すると、一次元マイクロレ
ンズアレイ3と一次元マイクロレンズアレイ3により結
像された光源の像を被測定物6に投射する対物光学系4
を備えるので、被測定物上に直線状に配列された光源像
を結像する。この光源像は、被測定物の表面状態により
照射状態が変化する。特に表面の凹凸の深さにより、照
射状態が顕著に変わる。また一次元ラインセンサを備え
るので、被測定物の表面状態の情報を含んだ、直線状に
並んだ光束を、一次元ラインセンサ上に集束させる。
With this configuration, the one-dimensional microlens array 3 and the objective optical system 4 for projecting the image of the light source formed by the one-dimensional microlens array 3 onto the DUT 6
Therefore, the light source images arranged linearly on the object to be measured are formed. The irradiation state of this light source image changes depending on the surface state of the measured object. In particular, the irradiation state changes significantly depending on the depth of the surface irregularities. In addition, since the one-dimensional line sensor is provided, light beams arranged in a straight line including information on the surface state of the object to be measured are focused on the one-dimensional line sensor.

【0007】前記目的を達成するために、請求項2に係
る発明による光学的表面検査機構は、例えば図1、図4
に示すように、被測定物6の表面状態を光学的に検査す
る光学的表面検査機構において;光源1からの光を略平
行な光束にする光源光学系2と;光源光学系2で平行に
された光束を集光して光源1の像を結像する、複数のマ
イクロレンズ3a、3b・・が直線状に配列された第1
の一次元マイクロレンズアレイ3と;第1の一次元マイ
クロレンズアレイ3により結像された光源の像を被測定
物6に投射する対物光学系4と;前記光束を投射された
被測定物6の表面から反射された光束を集束させる第1
の結像光学系10と;第1の結像光学系10で集束され
た被測定物6からの光をほぼ平行光束にする、複数のマ
イクロレンズ13a、13b・・が直線状に配列された
第2の一次元マイクロレンズアレイ13と;第2の一次
元マイクロレンズアレイ13の像を結像させる第2の結
像光学系14と;第2の結像光学系14に関して第2の
一次元マイクロレンズアレイ13の各マイクロレンズ1
3a、13b・・に対応して配置された、直線状に複数
の画素が配列された一次元ラインセンサ12とを備え
る。第2の結像光学系14の後側焦点には、絞り15を
配置してもよい。
In order to achieve the above object, an optical surface inspection mechanism according to the second aspect of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in the figure, in an optical surface inspection mechanism for optically inspecting the surface state of the DUT 6; a light source optical system 2 for converting light from the light source 1 into a substantially parallel light beam; A plurality of microlenses 3a, 3b,... For condensing the formed light flux and forming an image of the light source 1 are linearly arranged.
A one-dimensional micro-lens array 3; an objective optical system 4 for projecting an image of a light source formed by the first one-dimensional micro-lens array 3 onto an object 6; and an object 6 onto which the light beam is projected. First to focus the light beam reflected from the surface of the
And a plurality of microlenses 13a, 13b,... Which convert the light from the DUT 6 focused by the first imaging optical system 10 into a substantially parallel light beam, are linearly arranged. A second one-dimensional microlens array 13; a second imaging optical system 14 for forming an image of the second one-dimensional microlens array 13; a second one-dimensional with respect to the second imaging optical system 14 Each micro lens 1 of the micro lens array 13
And a one-dimensional line sensor 12 in which a plurality of pixels are arranged in a straight line. At the rear focal point of the second imaging optical system 14, an aperture 15 may be arranged.

【0008】前記目的を達成するために、請求項3に係
る発明による光学的表面検査機構は、例えば図5に示す
ように、被測定物6の表面状態を光学的に検査する光学
的表面検査機構において;光源1からの光を略平行な光
束にする光源光学系2と;光源光学系2で平行にされた
光束を集光して光源1の像を結像する、複数のマイクロ
レンズ3a、3b・・が直線状に配列された一次元マイ
クロレンズアレイ3と;一次元マイクロレンズアレイ3
により結像された光源の像を被測定物6に投射する対物
光学系4と;光源光学系2と一次元マイクロレンズアレ
イ3との間に配置されたビームスプリッタ16と;一次
元マイクロレンズアレイ3を介した被測定物6からの反
射光が、ビームスプリッタ16で反射される方向に配置
された、一次元マイクロレンズアレイ3の像を結像させ
る結像光学系14と;結像光学系14に関して一次元マ
イクロレンズアレイ3の各マイクロレンズ3a、3b・
・に対応して配置された、直線状に複数の画素が配列さ
れた一次元ラインセンサ12とを備える。結像光学系1
4の後側焦点には、絞り15を配置してもよい。
In order to achieve the above object, an optical surface inspection mechanism according to a third aspect of the present invention provides an optical surface inspection system for optically inspecting the surface condition of a device under test 6, as shown in FIG. A light source optical system 2 for converting light from the light source 1 into a substantially parallel light beam; and a plurality of microlenses 3a for condensing the light beam collimated by the light source optical system 2 to form an image of the light source 1. One-dimensional microlens array 3 in which 3b... Are linearly arranged; one-dimensional microlens array 3
Objective optical system 4 for projecting the image of the light source formed by the method on object 6 to be measured; beam splitter 16 arranged between light source optical system 2 and one-dimensional microlens array 3; one-dimensional microlens array An imaging optical system 14 for imaging an image of the one-dimensional microlens array 3, which is arranged in a direction in which light reflected from the DUT 6 via the object 3 is reflected by the beam splitter 16; With respect to 14, each micro lens 3a, 3b of the one-dimensional micro lens array 3
And a one-dimensional line sensor 12 in which a plurality of pixels are linearly arranged. Imaging optical system 1
An aperture 15 may be arranged at the rear focal point of No. 4.

【0009】前記目的を達成するために、請求項4に係
る発明による光学的表面検査機構は、請求項3に記載の
光学的表面検査機構にいおいて、例えば図6に示すよう
に、前記結像光学系が、一次元マイクロレンズアレイ3
の各マイクロレンズ3a、3b・・に対応して、マイク
ロレンズが配置された第3の一次元マイクロレンズアレ
イ17であり、一次元ラインセンサ12は、対物光学系
4と一次元マイクロレンズアレイ3とに関して共役な位
置に配置してもよい。一次元ラインセンサの各画素に
は、被測定物の表面が結像される。
In order to achieve the above object, an optical surface inspection mechanism according to a fourth aspect of the present invention is the optical surface inspection mechanism according to the third aspect, for example, as shown in FIG. The imaging optical system is a one-dimensional microlens array 3
Is a third one-dimensional microlens array 17 in which microlenses are arranged corresponding to the respective microlenses 3a, 3b,..., And the one-dimensional line sensor 12 includes the objective optical system 4 and the one-dimensional microlens array 3 And may be arranged at conjugate positions. The surface of the object to be measured is imaged on each pixel of the one-dimensional line sensor.

【0010】ここで、請求項5に記載のように、請求項
1乃至請求項4のいずれか1項に記載の光学的表面検査
機構では、光源光学系2は、光源1からの光を略平行な
光束にするコリメータレンズ2aと;コリメータレンズ
2aで略平行にされた光束に非点収差を与えて所定の方
向(X軸方向)の焦線に集束させる第1のシリンドリカ
ルレンズ2bと;所定の方向(X軸方向)に垂直な方向
(Y軸方向)に屈折力を有する第2のシリンドリカルレ
ンズ2cとを備えるように構成するのが好ましい。
Here, as described in claim 5, in the optical surface inspection mechanism according to any one of claims 1 to 4, the light source optical system 2 controls the light from the light source 1 substantially. A collimator lens 2a for converting the light beam into a parallel light beam; a first cylindrical lens 2b for imparting astigmatism to the light beam substantially parallelized by the collimator lens 2a to focus the light beam on a focal line in a predetermined direction (X-axis direction); And the second cylindrical lens 2c having a refractive power in a direction (Y-axis direction) perpendicular to the direction (X-axis direction).

【0011】このように構成すると、第1と第2のシリ
ンドリカルレンズを備えるので、所定の方向に幅を有
し、それに垂直な方向には極めて幅の狭いライン光束が
得られる。このライン光束のラインを一次元マイクロレ
ンズアレイの各マイクロレンズの配列方向に一致させれ
ば、光源の光を有効にマイクロレンズアレイに利用でき
る。したがって、被測定物の表面の照射部分の輝度を高
くすることができる。
With this configuration, since the first and second cylindrical lenses are provided, a line light beam having a width in a predetermined direction and having a very narrow width in a direction perpendicular thereto is obtained. If the line of the line luminous flux is made coincident with the arrangement direction of each microlens of the one-dimensional microlens array, the light of the light source can be effectively used for the microlens array. Therefore, the luminance of the irradiated portion on the surface of the device under test can be increased.

【0012】前記目的を達成するために、請求項6に係
る発明による光学的表面検査装置は、例えば図7に示す
ように、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の
光学的表面検査機構と;被測定物6と前記光学的表面検
査機構とを、前記表面に平行に且つ被測定物6に投射さ
れた複数の光源像の並び方向(X軸方向)に垂直な方向
(Y軸方向)に相対的に移動させる、第1の移動手段3
1と;被測定物6と前記並び方向(X軸方向)とを、前
記表面の法線方向(Z軸方向)に相対的に移動させる第
2の移動手段32と;第2の移動手段32による前記表
面の法線方向(Z軸方向)の相対的移動位置と該相対的
移動位置に対応する一次元ラインセンサ12の出力とを
記録する手段41とを備える。
In order to achieve the above object, an optical surface inspection apparatus according to a sixth aspect of the present invention provides an optical surface inspection apparatus according to any one of the first to fifth aspects as shown in FIG. A surface inspection mechanism; an object to be measured 6 and the optical surface inspection mechanism are arranged in a direction parallel to the surface and perpendicular to an arrangement direction (X-axis direction) of a plurality of light source images projected on the object to be measured 6 (X-axis direction); First moving means 3 for relatively moving in the Y-axis direction)
A second moving means 32 for relatively moving the DUT 6 and the arrangement direction (X-axis direction) in a direction normal to the surface (Z-axis direction); and a second moving means 32 Means 41 for recording the relative movement position of the surface in the normal direction (Z-axis direction) and the output of the one-dimensional line sensor 12 corresponding to the relative movement position.

【0013】記録する手段41は、前記複数の光検出素
子12の各々について、出力の最大検出値を与えた、第
2の移動手段32による相対的移動位置を記憶する記憶
手段を備えるのが好ましい。
The recording means 41 preferably comprises a storage means for storing a relative movement position by the second movement means 32, which gives the maximum detected value of the output for each of the plurality of light detection elements 12. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same or similar reference numerals, and duplicate description is omitted.

【0015】図1は、本発明による第1の実施の形態で
ある表面検査機構のうち、光源光学系、マイクロレン
ズ、及び対物光学系を含む照射光学系を示す模式的側面
図(a)と模式的正面図(b)である。
FIG. 1 is a schematic side view (a) showing an irradiation optical system including a light source optical system, a microlens, and an objective optical system in a surface inspection mechanism according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic front view (b).

【0016】図1(a)を参照して、先ず第1の実施の
形態の照射光学系を説明する。光源光学系2の光軸は被
測定物6の表面に垂直なZ軸方向に向けられており、Z
軸に直交する平面内に直交座標X軸、Y軸をとる。図
中、単色光を発生する光源1と、光源1からの光を平行
光線にする光源光学系を構成する、コリメータレンズで
ある凸レンズ2a、シリンドリカルレンズ2b、シリン
ドリカルレンズ2cがこの順番に配置されている。シリ
ンドリカルレンズ2b、2cは、Y軸方向に正の屈折力
を有し、X方向の屈折力はゼロである。以上のコリメー
タレンズ2aからシリンドリカルレンズ2cまでを含ん
で、光源光学系2が構成されている。
Referring to FIG. 1A, an irradiation optical system according to the first embodiment will be described first. The optical axis of the light source optical system 2 is directed in the Z-axis direction perpendicular to the surface of the DUT 6,
The orthogonal coordinates X axis and Y axis are set in a plane orthogonal to the axis. In the figure, a light source 1 for generating monochromatic light, and a convex lens 2a as a collimator lens, a cylindrical lens 2b, and a cylindrical lens 2c, which constitute a light source optical system for converting light from the light source 1 into parallel rays, are arranged in this order. I have. Each of the cylindrical lenses 2b and 2c has a positive refractive power in the Y-axis direction, and has no refractive power in the X direction. The light source optical system 2 includes the above collimator lens 2a to the cylindrical lens 2c.

【0017】次に複数のマイクロレンズをX軸方向の直
線状に配列された一次元マイクロレンズアレイ3が配置
されている。複数のマイクロレンズは、一つずつが小さ
い凸レンズを形成している。
Next, there is provided a one-dimensional microlens array 3 in which a plurality of microlenses are linearly arranged in the X-axis direction. Each of the plurality of micro lenses forms a small convex lens.

【0018】一次元マイクロレンズアレイ3と被測定物
6の表面との間には、対物光学系4が配置されている。
対物光学系4は、一次元マイクロレンズアレイ3側か
ら、凸レンズ4a、テレセントリック絞り5、凸レンズ
4bを含んで構成されている。凸レンズ4aと凸レンズ
4bは、両側テレセントリックなレンズ系を構成してい
る。光源光学系2、マイクロレンズアレイ3、対物光学
系4を含んで照射光学系が構成されている。
An objective optical system 4 is arranged between the one-dimensional microlens array 3 and the surface of the object 6 to be measured.
The objective optical system 4 includes a convex lens 4a, a telecentric stop 5, and a convex lens 4b from the one-dimensional microlens array 3 side. The convex lens 4a and the convex lens 4b constitute a bilateral telecentric lens system. An irradiation optical system includes the light source optical system 2, the microlens array 3, and the objective optical system 4.

【0019】図1を参照して、以上の照射光学系の作用
を説明する。光源1からの照明光は、コリメータレンズ
2aでほぼ平行な光束にされる。この照明光は、シリン
ドリカルレンズ2bで、Y軸方向に集束されシリンドリ
カルレンズ2cに入射し、Y軸方向に集束された平行光
線として、一次元マイクロレンズアレイ3に入射する。
この間、(b)に示すように、Y方向から見たときは、
コリメータレンズ2aから一次元マイクロレンズアレイ
3までは、平行光線のままであり、幅の広い平行光線と
して、一次元マイクロレンズアレイ3の直線方向いっぱ
いに入射する。
The operation of the above-described irradiation optical system will be described with reference to FIG. The illumination light from the light source 1 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 2a. This illumination light is focused by the cylindrical lens 2b in the Y-axis direction and is incident on the cylindrical lens 2c, and is incident on the one-dimensional microlens array 3 as parallel rays focused on the Y-axis direction.
During this time, as shown in (b), when viewed from the Y direction,
From the collimator lens 2a to the one-dimensional micro-lens array 3, the parallel light remains as it is, and enters as a wide parallel light in the full linear direction of the one-dimensional micro-lens array 3.

【0020】一次元マイクロレンズアレイ3の各マイク
ロレンズ3a、3b・・に入射した平行光束は、各マイ
クロレンズ3a、3b・・の焦点に集光される。該焦点
には、光源1の像が各マイクロレンズ3a、3b・・毎
に結像する。マイクロレンズ3a、3b・・の焦点距離
は、コリメータレンズ2aの焦点距離に比較して、例え
ば1/100以下というように十分に小さく作られてい
るので、結像した光源1の像は点と見ることができる程
度に十分に小さい。
The parallel light beams incident on the microlenses 3a, 3b,... Of the one-dimensional microlens array 3 are collected at the focal points of the microlenses 3a, 3b,. At the focal point, an image of the light source 1 is formed for each of the microlenses 3a, 3b,. Since the focal lengths of the micro lenses 3a, 3b,... Are made sufficiently smaller, for example, 1/100 or less than the focal length of the collimator lens 2a, the formed image of the light source 1 is Small enough to see.

【0021】この光源の微小像(点光源とみなせる)
は、両側テレセントリックな対物光学系4によって、被
測定物6の表面に投影される。この投影像は、図1
(b)に示すように、一次元マイクロレンズアレイ3の
各マイクロレンズに対応して直線状に1列に配列された
点状の光源像の列7となる。
A minute image of this light source (can be regarded as a point light source)
Is projected onto the surface of the DUT 6 by the both-side telecentric objective optical system 4. This projected image is shown in FIG.
As shown in (b), a row of dot-like light source images 7 arranged linearly in one row corresponding to each microlens of the one-dimensional microlens array 3 is obtained.

【0022】図2を参照して、被測定物6の表面上の照
射状態を説明する。図2(a)は、図1(a)の凸レン
ズ4bから被測定物6までを示すX方向側面図であり、
図2(b)(c)(d)は、図2(a)の結像面近傍を
拡大して示した図である。先ず被測定物6の表面に傷が
無い場合は、(b)に示すように表面に焦点が結ばれ
る。一方被測定物6の表面に例えば凹部(あるいは凸部
(不図示))があるときは、(c)に示すように照射光
は、凹部の底から浮いた箇所(凸部の内部に入り込んだ
仮想位置)に焦線が結ばれ、凹部の底(凸部の頂点)に
は拡散した光が投射される。
Referring to FIG. 2, an irradiation state on the surface of the DUT 6 will be described. FIG. 2A is a side view in the X direction from the convex lens 4b to the DUT 6 in FIG.
FIGS. 2B, 2C, and 2D are enlarged views of the vicinity of the imaging plane in FIG. 2A. First, when there is no flaw on the surface of the DUT 6, the surface is focused on as shown in FIG. On the other hand, when there is, for example, a concave portion (or a convex portion (not shown)) on the surface of the DUT 6, the irradiation light is, as shown in FIG. A focal line is connected to the (imaginary position), and diffused light is projected on the bottom of the concave portion (the vertex of the convex portion).

【0023】しかしながら、被測定物6と照射光学系
2、3、4を相対的に被測定物6の表面の法線方向(Z
方向)に移動すれば、被測定物6の表面の凹部の底に焦
点を結ばせることができる。このとき相対的な移動量
を、後述の一次元ラインセンサの検出光量と関係付けて
記録しておけば、どれだけZ方向に移動して合焦したか
を判断することができる。
However, the measured object 6 and the irradiation optical systems 2, 3, and 4 are relatively moved in the direction normal to the surface of the measured object 6 (Z
Moving in the direction), it is possible to focus on the bottom of the concave portion on the surface of the DUT 6. At this time, if the relative amount of movement is recorded in association with the amount of light detected by a one-dimensional line sensor described later, it is possible to determine how much movement has been made in the Z direction to achieve focusing.

【0024】次に図3を参照して、第1の結像光学系1
0と一次元ラインセンサ12を含んで構成される検出光
学系を説明する。便宜上図1に照射光学系、図3に検出
光学系と分けて示しているが、実際は、両図の被測定物
6、直線状に配列された点光源像7は共通である。
Next, referring to FIG. 3, the first imaging optical system 1 will be described.
A detection optical system including 0 and the one-dimensional line sensor 12 will be described. For convenience, FIG. 1 shows the irradiation optical system, and FIG. 3 shows the detection optical system separately. Actually, the measured object 6 and the linearly arranged point light source images 7 in both figures are common.

【0025】ここで照射光は図1(a)には、被測定物
6の表面の法線方向即ちZ軸方向に照射するように、図
3(a)には検出光もやはりZ軸方向に検出するように
示されているが、これに限らず照射光と検出光は、双方
あるいはいずれか一方を、直線状に配列された点光源像
(焦点)の列7を軸にして、表面の法線に関して傾斜さ
せてもよい。言い換えれば、照射光学系(その中でも特
に対物光学系4)の光軸と検出光学系10の光軸を、法
線に関して傾斜させてもよい。その傾斜角度は照射光学
系と検出光学系とで必ずしも等角度にする必要はなく、
例えば照射光学系の光軸は法線方向とし、検出光学系の
光軸は傾斜させるというようにしてもよい。但し、双方
を傾斜させる場合は、等角度に傾斜させるのが好まし
い。さらに、双方の傾斜がゼロ、すなわち法線方向に照
射し、法線方向に検出するのが最も好ましい。なお、照
射光と検出光とを共に被測定物6の表面に垂直にするこ
とは、後で図5、図6を参照して詳細に説明する実施の
形態で実現できる。
As shown in FIG. 1A, the irradiation light is irradiated in the normal direction of the surface of the object 6 to be measured, that is, in the Z-axis direction. However, the present invention is not limited to this, and both or one of the irradiation light and the detection light may be detected by using a line 7 of point light source images (focal points) linearly arranged as an axis. May be inclined with respect to the normal line. In other words, the optical axis of the irradiation optical system (in particular, the objective optical system 4 among them) and the optical axis of the detection optical system 10 may be inclined with respect to the normal. The inclination angle does not necessarily need to be equal between the irradiation optical system and the detection optical system,
For example, the optical axis of the irradiation optical system may be in the normal direction, and the optical axis of the detection optical system may be inclined. However, when both are inclined, it is preferable to incline at an equal angle. Further, it is most preferable that both the inclinations are zero, that is, irradiation is performed in the normal direction, and detection is performed in the normal direction. Making both the irradiation light and the detection light perpendicular to the surface of the DUT 6 can be realized in an embodiment described later in detail with reference to FIGS.

【0026】図3に示されるように、被測定物6の表面
から上方に、凸レンズ10aが光源像列7からの光を平
行光束にするように配置され、その平行光束を一次元ラ
インセンサ12上に集束させる凸レンズ10bが配置さ
れている。凸レンズ10aと凸レンズ10bとは両側テ
レセントリック光学系を構成している。また凸レンズ1
0aと凸レンズ10bとの間には開口絞り11が配置さ
れている。一次元ラインセンサ12の各画素は、被測定
物6の表面上の各点光源像7に対応するように直線状に
配置されている。
As shown in FIG. 3, a convex lens 10a is arranged above the surface of the DUT 6 so as to convert the light from the light source image array 7 into a parallel light beam. The convex lens 10b to be focused on is disposed. The convex lens 10a and the convex lens 10b constitute a double-sided telecentric optical system. Also convex lens 1
An aperture stop 11 is arranged between Oa and the convex lens 10b. Each pixel of the one-dimensional line sensor 12 is linearly arranged so as to correspond to each point light source image 7 on the surface of the DUT 6.

【0027】このような光学系では、点光源像7から反
射された散乱光は、結像光学系10により一次元ライン
センサ12上に結像される。
In such an optical system, the scattered light reflected from the point light source image 7 is formed on the one-dimensional line sensor 12 by the image forming optical system 10.

【0028】次に図4を参照して、第2の実施の形態で
ある光学的表面検査機構を構成する検出光学系を説明す
る。図中、被測定物6の表面から上方に、凸レンズ10
aと凸レンズ10bを含んで構成される、第1の結像光
学系としての両側テレセントリック光学系10が配置さ
れている点は、図3の実施の形態と同様である。本実施
の形態では、両側テレセントリック光学系10による、
被測定物6の表面上の点光源像7と共役な位置に前側焦
点が一致するように、複数のマイクロレンズ13a、1
3b、・・・が配列された第2の一次元マイクロレンズ
アレイ13が配置され、さらにその先に第2の結像光学
系である凸レンズ14が配置され、一次元マイクロレン
ズアレイ13と凸レンズ14に関して、一次元マイクロ
レンズアレイ13の前側焦点と共役な位置に1個のピン
ホール15が配置され、第2の結像光学系14に関して
第2の一次元マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ
13a、13b、・・・の像を結像させる位置に対応さ
せて画素が配列された一次元ラインセンサ12を備え
る。
Next, a detection optical system constituting an optical surface inspection mechanism according to a second embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the convex lens 10 is positioned upward from the surface of the DUT 6.
3 is similar to the embodiment of FIG. 3 in that a double-sided telecentric optical system 10 as a first imaging optical system, which includes a and a convex lens 10b, is disposed. In the present embodiment, the bilateral telecentric optical system 10
A plurality of micro lenses 13a, 13a, 1
A second one-dimensional microlens array 13 in which 3b,... Are arranged is arranged, and a convex lens 14 as a second imaging optical system is further arranged ahead of the second one-dimensional microlens array 13. , One pinhole 15 is arranged at a position conjugate to the front focal point of the one-dimensional microlens array 13, and each microlens 13 a, 13 b of the second one-dimensional microlens array is related to the second imaging optical system 14. ,... Are provided with a one-dimensional line sensor 12 in which pixels are arranged corresponding to positions where the images are formed.

【0029】図4(a)(b)を参照して、本実施の形
態の作用を説明する。この図の検出光学系は、図1で説
明した照射光学系と組み合わせて使用する。図中、被測
定物6上の点光源像7は、テレセントリック光学系10
で結像し、その像は第2のマイクロレンズアレイ13の
各マイクロレンズ13a、13b、・・・で平行光束に
され、第2の結像光学系14に入射する。
The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. The detection optical system in this figure is used in combination with the irradiation optical system described in FIG. In the figure, a point light source image 7 on a DUT 6 is a telecentric optical system 10.
Are formed into parallel light beams by the microlenses 13a, 13b,... Of the second microlens array 13, and are incident on the second imaging optical system.

【0030】第2の結像光学系14は、ピンホール15
の位置に点光源像を結像し、その後側に配置される一次
元ラインセンサ12に、マイクロレンズ13a、13b
・・・の像を結像する。そのため、図2(b)で説明し
たように、照明光が被測定物6の表面に合焦していない
ときは、ピンホール15上でビーム径が大きくなるため
ピンホール15で遮断され検出量が小さくなり、合焦し
ているときは全ての光がピンホールを通過するので、合
焦と非合焦の場合で明暗が明瞭に検知される。
The second imaging optical system 14 includes a pinhole 15
Is formed on the one-dimensional line sensor 12 disposed on the rear side, and the microlenses 13a, 13b
... images are formed. Therefore, as described with reference to FIG. 2B, when the illumination light is not focused on the surface of the DUT 6, the beam diameter increases on the pinhole 15, and the beam is blocked by the pinhole 15 and detected. Is small, and all the light passes through the pinhole when in focus, so that light and dark can be clearly detected in the case of focusing and out of focus.

【0031】この様に、被測定物6上にある傷や反射率
のむらは、傷によって、照射された光量が散乱された
り、反射率が変動するので、対応する一次元ラインセン
サ12の画素の出力変動で検出することができる。この
時、被測定物6に対して、点光源像7の位置で、ライン
照射しているので、輝度が高い。この為に、傷に対する
感度を高くすることができる。
As described above, the scratches and the irregularities in the reflectance on the object 6 are scattered by the scratches, and the reflectance fluctuates. It can be detected by output fluctuation. At this time, since the object 6 is irradiated with the line at the position of the point light source image 7, the luminance is high. For this reason, the sensitivity to scratches can be increased.

【0032】図5を参照して、第3の実施の形態である
光学的表面検査機構を説明する。図中、照射光学系2、
一次元マイクロレンズアレイ3、対物光学系4は図1で
説明したものと同様である。X方向矢視においては、シ
リンドリカルレンズ2cと一次元マイクロレンズアレイ
3との間では、光源1からの光は平行光束になってい
る。この両レンズ間に、ビームスプリッタ16を、X方
向矢視において、点光源像7からの光がほぼ直角に反射
されるように挿入配置してある。点光源像7からの光が
ビームスプリッタ16で反射される方向に第2の結像光
学系14、ピンホール15、一次元ラインセンサ12が
配置されている。
Referring to FIG. 5, an optical surface inspection mechanism according to a third embodiment will be described. In the figure, irradiation optical system 2,
The one-dimensional microlens array 3 and the objective optical system 4 are the same as those described in FIG. As viewed in the direction of the arrow X, between the cylindrical lens 2c and the one-dimensional microlens array 3, the light from the light source 1 is a parallel light beam. A beam splitter 16 is inserted between the two lenses so that the light from the point light source image 7 is reflected substantially at right angles when viewed in the direction of the arrow X. A second imaging optical system 14, a pinhole 15, and a one-dimensional line sensor 12 are arranged in a direction in which light from the point light source image 7 is reflected by the beam splitter 16.

【0033】この実施の形態は、図1の対物光学系4を
図4の両側テレセントリック光学系10と共通に用い
て、さらに一次元マイクロレンズアレイ3を第2の一次
元マイクロレンズアレイ13と共通にした場合に相当す
る。してがって、作用効果は図4で説明したものと同様
であるが、このように構成することにより、被測定物6
の表面を垂直方向から照射し、その照射部分を垂直方向
から観察し、反射光を垂直方向から検出することができ
る。特に被測定物6の表面を垂直方向に照射し、垂直方
向に検出することができるので、表面のプロファイルデ
ータ(後述)が得られやすい。
In this embodiment, the objective optical system 4 of FIG. 1 is used in common with the double-sided telecentric optical system 10 of FIG. 4, and the one-dimensional microlens array 3 is shared with the second one-dimensional microlens array 13. Is equivalent to The operation and effect are the same as those described with reference to FIG. 4.
Can be illuminated from the vertical direction, the irradiated portion can be observed from the vertical direction, and the reflected light can be detected from the vertical direction. In particular, since the surface of the object 6 can be irradiated in the vertical direction and detected in the vertical direction, profile data (described later) on the surface can be easily obtained.

【0034】図6を参照して、第4の実施の形態を説明
する。この実施の形態では、ビームスプリッタ16の先
に別の一次元マイクロレンズアレイ17が、各点光源像
7に対応するように複数のマイクロレンズを配置して設
けられている。そして一次元マイクロレンズアレイ17
の各マイクロレンズの結像面に一次元ラインセンサ12
が設けられている。
The fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, another one-dimensional microlens array 17 is provided in front of the beam splitter 16 by arranging a plurality of microlenses so as to correspond to each point light source image 7. And the one-dimensional micro lens array 17
A one-dimensional line sensor 12 on the image plane of each micro lens
Is provided.

【0035】一次元マイクロレンズアレイ17の各マイ
クロレンズに対応させて、一次元マイクロレンズアレイ
17と一次元ラインセンサ12との間にピンホールを挿
入配置してもよい。
A pinhole may be inserted between the one-dimensional microlens array 17 and the one-dimensional line sensor 12 so as to correspond to each microlens of the one-dimensional microlens array 17.

【0036】また光源1としては、レーザー光のような
コヒーレント光源を用いるのが好ましい。光源像7のZ
方向の位置が一義的に決まるからである。また、所定の
光源の光束を収束させるレンズと該レンズの焦点位置に
ピンホール(不図示)を配置し、該ピンホールを光源1
としてもよい。
As the light source 1, a coherent light source such as a laser beam is preferably used. Z of light source image 7
This is because the position in the direction is uniquely determined. Further, a lens for converging a light beam of a predetermined light source and a pinhole (not shown) are arranged at the focal position of the lens, and the pinhole is
It may be.

【0037】図5、図6の実施の形態では、ビームスプ
リッタ16をシリンドリカルレンズ2cと一次元マイク
ロレンズアレイ3との間に挿入配置するとして説明した
が、その他の位置、例えば一次元マイクロレンズアレイ
3と対物光学系4との間でもよい。その場合は、図5の
例で説明すれば、ビームスプリッタ16と凸レンズ14
との間に、一次元マイクロレンズアレイ3に相当する別
の一次元マイクロレンズアレイを挿入配置すればよい。
In the embodiments shown in FIGS. 5 and 6, the beam splitter 16 is described as being inserted between the cylindrical lens 2c and the one-dimensional microlens array 3, but the beam splitter 16 is disposed at another position, for example, the one-dimensional microlens array. 3 and the objective optical system 4. In that case, the beam splitter 16 and the convex lens 14 will be described with reference to the example of FIG.
And another one-dimensional microlens array corresponding to the one-dimensional microlens array 3 may be inserted and arranged.

【0038】次に図7を参照して、第5の実施の形態で
ある光学的表面検査装置を説明する。この実施の形態で
は、光学的表面検査機構としては、図5で説明した第3
の実施の形態を用いているが、もちろん第1、第2また
は第4の実施の形態を用いてもよい。
Next, an optical surface inspection apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the optical surface inspection mechanism includes the third optical mechanism described with reference to FIG.
Although the first embodiment is used, the first, second or fourth embodiment may of course be used.

【0039】図中、被測定物6を載置する載置台30の
鉛直方向上方に第3の実施の形態である光学的表面検査
機構が、点光源像7を生じさせる光束を、被検査物6の
表面に、その法線方向(Z方向)に照射するように配置
されている。載置台30には、点光源像7の並び方向
(X方向)に直角な方向(Y方向)に、載置台30を移
動させる、第1の移動手段としての移動機構31が接続
されている。また載置台30を、被測定物6の表面の法
線方向に移動させる、第2の移動手段としての移動機構
32が接続されている。さらに、載置台30を直線状に
配列された光源像7の並び方向(シリンドリカルレンズ
2bの焦線方向でもある)に移動させる、第3の移動手
段33が、載置台30に接続されている。
In the figure, an optical surface inspection mechanism according to the third embodiment vertically emits a light beam for generating a point light source image 7 above a mounting table 30 on which an object to be measured 6 is mounted. 6 is arranged so as to irradiate the surface in the normal direction (Z direction). A moving mechanism 31 as first moving means for moving the mounting table 30 in a direction (Y direction) perpendicular to the arrangement direction (X direction) of the point light source images 7 is connected to the mounting table 30. Further, a moving mechanism 32 as a second moving means for moving the mounting table 30 in the normal direction of the surface of the device under test 6 is connected. Further, a third moving unit 33 for moving the mounting table 30 in the direction in which the light source images 7 arranged in a straight line are arranged (also the direction of the focal line of the cylindrical lens 2b) is connected to the mounting table 30.

【0040】また一次元ラインセンサ12には、一次元
ラインセンサ12の各検出素子(画素)からの光量検出
値と、各移動機構31、32、33による移動量とを関
係付けて記憶するメモリー41が接続されている。
The one-dimensional line sensor 12 is a memory that stores the light amount detection value from each detection element (pixel) of the one-dimensional line sensor 12 and the amount of movement by each of the moving mechanisms 31, 32, 33 in association with each other. 41 are connected.

【0041】この光学的表面検査装置では、載置台30
を移動機構31で直線状に配列される点光源像7の配列
方向に直角なY方向、移動機構33により、点光源像7
の配列方向と同じX方向の所定の位置に設定して、その
位置で移動機構32により載置台30をZ方向に少しず
つ移動させ、各Z方向位置に対する一次元ラインセンサ
12による光量検出値をメモリー41に記憶させる。メ
モリー41では、検出値を各Z方向位置に対して全て記
憶し、後でそれぞれを比較し、最大光量を与えるZ方向
位置を、その最大光量の値と共にX方向、Y方向に対応
させて記憶してもよいし、Z方向に移動させつつ各Z方
向位置における光量を、Z方向に移動させる前後で比較
し、大きい方の光量を与えるZ方向位置を次々に記憶す
ることにより、最終的に最大光量を与えるZ方向位置を
記憶するようにしてもよい。
In this optical surface inspection apparatus, the mounting table 30
Is moved in the Y direction perpendicular to the arrangement direction of the point light source images 7 linearly arranged by the moving mechanism 31,
Is set at a predetermined position in the X direction, which is the same as the arrangement direction, and the mounting table 30 is gradually moved in the Z direction by the moving mechanism 32 at that position, and the light amount detection value by the one-dimensional line sensor 12 for each Z direction position is calculated. It is stored in the memory 41. The memory 41 stores all the detected values for each Z-direction position, compares them later, and stores the Z-direction position giving the maximum light amount together with the maximum light amount value in the X-direction and the Y-direction. Alternatively, the light amount at each Z-direction position may be compared before and after moving in the Z direction while moving in the Z direction, and the Z-direction positions providing the larger light amount may be stored one after another, so that The position in the Z direction at which the maximum light amount is given may be stored.

【0042】Z方向に所定量移動させた後、移動機構3
1により載置台30をY方向に移動させる。またX方向
に移動させる。このようにして、被測定物4の検査すべ
き表面全域をカバーする。以上の移動検出は、一連の動
作として連続的に行うのが好ましい。
After moving a predetermined amount in the Z direction, the moving mechanism 3
Step 1 moves the mounting table 30 in the Y direction. In addition, it is moved in the X direction. In this manner, the entire surface of the object 4 to be inspected to be inspected is covered. The above-described movement detection is preferably performed continuously as a series of operations.

【0043】図7では、移動機構は載置台30を移動さ
せるものとして説明したが、逆に載置台30を固定し
て、光学的表面検査機構の方を移動させるように構成し
てもよい。要は、被測定物6と光学的表面検査機構を相
対的に移動させればよいからである。また両者を共に移
動できるようにしてもよい。例えば、X方向とY方向に
は載置台を移動させ、Z方向には光学的検査機構を移動
させるようにする。
In FIG. 7, the moving mechanism moves the mounting table 30. However, the moving table may be fixed and the optical surface inspection mechanism may be moved. The point is that the DUT 6 and the optical surface inspection mechanism may be relatively moved. Alternatively, both may be movable. For example, the mounting table is moved in the X and Y directions, and the optical inspection mechanism is moved in the Z direction.

【0044】また移動機構31として、載置台30の1
点、特に点光源像7の配列方向の延長上に位置する点を
通るZ方向の軸線を中心にして載置台30を回転させる
ようにしてもよい。要はXに直角な方向に走査できれば
よく、このように構成すると円形の被測定物を検査する
のに都合がよい。
As the moving mechanism 31, one of the mounting tables 30 is used.
The mounting table 30 may be rotated about a point, especially an axis in the Z direction passing through a point located on an extension of the point light source image 7 in the arrangement direction. In short, it is only necessary to scan in the direction perpendicular to X. This configuration is convenient for inspecting a circular object to be measured.

【0045】光学的表面検査機構を、Z方向に移動させ
る場合、一次元マイクロレンズアレイ3と対物光学系4
とを一体で移動させるように構成してもよい。例えば図
1で分かるように、一次元マイクロレンズアレイ3と対
物光学系4とを一体でZ方向に移動すると、点光源像7
の被測定物6に対するZ方向位置が変わる。
When the optical surface inspection mechanism is moved in the Z direction, the one-dimensional microlens array 3 and the objective optical system 4
May be integrally moved. For example, as can be seen in FIG. 1, when the one-dimensional microlens array 3 and the objective optical system 4 are moved integrally in the Z direction, a point light source image 7
Is changed in the Z direction with respect to the DUT 6.

【0046】移動機構31、32、33を、光学的表面
検査機構を移動する手段とする場合、光学的表面検査機
構自体を保持する保持機構を備え、その保持機構を移動
させるように構成するのが好ましい。
When the moving mechanisms 31, 32, and 33 are means for moving the optical surface inspection mechanism, a holding mechanism for holding the optical surface inspection mechanism itself is provided, and the holding mechanism is moved. Is preferred.

【0047】以上のような本発明の光学的表面検査機
構、または光学的表面検査装置によれば、一次元ライン
センサを備える。一次元ラインセンサは、ライン方向の
画素密度を著しく高くとることができ、また高速処理が
可能である。
According to the above-described optical surface inspection mechanism or optical surface inspection apparatus of the present invention, a one-dimensional line sensor is provided. The one-dimensional line sensor can remarkably increase the pixel density in the line direction and can perform high-speed processing.

【0048】以上説明したように、本発明の実施の形態
による光学的表面検査機構乃至は検査装置では、被測定
物6の合焦点位置で、対応した一次元ラインセンサ12
の光出力が一番大きくなる。被測定物6と一次元ライン
センサ12の相対位置を変化させ、各一次元ラインセン
サ12の検出素子(画素)出力をメモリー41に貯え、
一次元ラインセンサ12の最大出力の位置情報を検出す
れば、共焦点顕微鏡と同様な原理により、対応した被測
定物6のプロファイルデーターとなる。
As described above, in the optical surface inspection mechanism or the inspection apparatus according to the embodiment of the present invention, the corresponding one-dimensional line sensor 12
Light output is the largest. The relative position between the DUT 6 and the one-dimensional line sensor 12 is changed, and the detection element (pixel) output of each one-dimensional line sensor 12 is stored in the memory 41.
When the position information of the maximum output of the one-dimensional line sensor 12 is detected, the corresponding profile data of the DUT 6 is obtained according to the same principle as the confocal microscope.

【0049】このようにして、被測定物6がうねり等を
有することによる緩い曲率もプロファイルデータとして
得ることができる。
In this way, a gentle curvature due to the undulation or the like of the measured object 6 can be obtained as profile data.

【0050】直線状に配列された光源像7に照射される
光量、また光源像7から反射され一次元ラインセンサ1
2に入射する光量は、被測定物6の表面状態が一様であ
っても、光学系の不均一性のために、不均一になること
がある。特に光源像7の並び方向に沿って山形あるいは
谷型に均一性を欠いた光量分布となる。そのような不均
一を補正するために、照射光学系及び検出光学系のいず
れかの位置に、逆フィルタ(不図示)を挿入配置しても
よい。またその代わりに、あるいは併用してもよいが、
メモリー41中に、信号として(例えば電気的に)前記
不均一性を補正するフィルタ、即ち補償機能を備えても
よい。また、一次元ラインセンサとしては、CCDライ
ンセンサまたはPD(フォトダイオード)を一次元上に
配置したもの等が考えられる。
The amount of light emitted to the light source images 7 arranged in a straight line, and the one-dimensional line sensor 1 reflected from the light source images 7
Even if the surface state of the DUT 6 is uniform, the amount of light incident on the sample 2 may be non-uniform due to non-uniformity of the optical system. In particular, the light amount distribution lacks uniformity in a mountain shape or a valley shape along the direction in which the light source images 7 are arranged. In order to correct such non-uniformity, an inverse filter (not shown) may be inserted and arranged at any position of the irradiation optical system and the detection optical system. Alternatively or in combination,
The memory 41 may include a filter for correcting the non-uniformity (for example, electrically) as a signal, that is, a compensation function. In addition, as the one-dimensional line sensor, a CCD line sensor or a device in which a PD (photodiode) is arranged in one dimension can be considered.

【0051】以上、照射光学系、検出光学系は、レンズ
を用いた屈折光学系として説明したが、反射光学系とし
てもよい。
Although the irradiation optical system and the detection optical system have been described above as refraction optical systems using lenses, they may be reflection optical systems.

【0052】本発明の光学的表面検査機構は、鏡面の出
ているもの(Si基板、ハードディスク等)の傷等を検
査する場合、あるいは、例えば電子回路、IC回路など
のパターン像を得る場合に適している。
The optical surface inspection mechanism according to the present invention is used for inspecting a mirror-finished object (Si substrate, hard disk, etc.) for scratches or the like, or for obtaining a pattern image of, for example, an electronic circuit or an IC circuit. Are suitable.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、一次元
マイクロレンズアレイと一次元マイクロレンズアレイに
より結像された光源の像を被測定物に投射する対物光学
系を備えるので、被測定物上に直線状に配列された光源
像を結像する。この光源像は、被測定物の表面状態によ
り照射状態が変化する。特に表面の凹凸の深さにより、
照射状態が顕著に変わる。また一次元ラインセンサを備
えるので、被測定物の表面状態の情報を含んだ、直線状
に並んだ光束を、一次元ラインセンサ上に集束させるこ
とにより、表面の凹凸の深さをも高速で検査できる光学
的表面検査機構及び光学的表面検査装置を提供すること
が可能となる。
As described above, the present invention includes the one-dimensional microlens array and the objective optical system for projecting the image of the light source formed by the one-dimensional microlens array onto the object. The light source images arranged linearly above are formed. The irradiation state of this light source image changes depending on the surface state of the measured object. In particular, depending on the depth of the surface irregularities,
The irradiation state changes significantly. In addition, since it is equipped with a one-dimensional line sensor, it can focus on a one-dimensional line sensor with a linear light beam containing information on the surface state of the object to be measured, thereby reducing the depth of surface irregularities at high speed. It is possible to provide an optical surface inspection mechanism and an optical surface inspection device capable of inspecting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態である光学的表面検
査機構の照射光学系を説明する模式的側面図及び模式的
正面図である。
FIG. 1 is a schematic side view and a schematic front view illustrating an irradiation optical system of an optical surface inspection mechanism according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の照射光学系による被測定物の照射状態を
説明する概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an irradiation state of an object to be measured by the irradiation optical system of FIG.

【図3】本発明の第1の実施の形態である光学的表面検
査機構の検出光学系を説明する模式的側面図及び模式的
正面図である。
FIG. 3 is a schematic side view and a schematic front view illustrating a detection optical system of the optical surface inspection mechanism according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態である光学的表面検
査機構の検出光学系を説明する模式的側面図及び模式的
正面図である。
FIG. 4 is a schematic side view and a schematic front view illustrating a detection optical system of an optical surface inspection mechanism according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態である光学的表面検
査機構の模式的側面図である。
FIG. 5 is a schematic side view of an optical surface inspection mechanism according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態である光学的表面検
査機構の模式的側面図である。
FIG. 6 is a schematic side view of an optical surface inspection mechanism according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施の形態である光学的表面検
査装置の概念的斜視図である。
FIG. 7 is a conceptual perspective view of an optical surface inspection device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来の光学的表面検査機構の検査状態を説明す
る概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating an inspection state of a conventional optical surface inspection mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 光源光学系 3 マイクロレンズアレイ 4 対物光学系 5 絞り 6 被測定物 7 光源像 10 第1の結像光学系 11 開口絞り 12 ラインセンサ 13 第2のマイクロレンズアレイ 14 第2の結像光学系 15 ピンホール 16 ビームスプリッタ 17 マイクロレンズアレイ 30 載置台 31、32、33 移動機構 41 メモリー REFERENCE SIGNS LIST 1 light source 2 light source optical system 3 micro lens array 4 objective optical system 5 aperture 6 DUT 7 light source image 10 first imaging optical system 11 aperture stop 12 line sensor 13 second micro lens array 14 second imaging Optical system 15 Pinhole 16 Beam splitter 17 Microlens array 30 Mounting table 31, 32, 33 Moving mechanism 41 Memory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の表面状態を光学的に検査する
光学的表面検査機構において;光源からの光を略平行な
光束にする光源光学系と;該光源光学系で平行にされた
光束を集光して前記光源の像を結像する、複数のマイク
ロレンズが直線状に配列された一次元マイクロレンズア
レイと;前記一次元マイクロレンズアレイにより結像さ
れた光源の像を前記被測定物に投射する対物光学系と;
前記光束を投射された被測定物の表面から反射された光
束を結像する第1の結像光学系と;前記第1の結像光学
系による結像面あるいは該結像面近傍に、前記各マイク
ロレンズに対応して、直線状に複数の画素が配列された
一次元ラインセンサとを備える;光学的表面検査機構。
An optical surface inspection mechanism for optically inspecting a surface state of an object to be measured; a light source optical system for converting light from a light source into a substantially parallel light beam; and a light beam collimated by the light source optical system. A one-dimensional microlens array in which a plurality of microlenses are linearly arranged to condense light and form an image of the light source; and measuring the image of the light source formed by the one-dimensional microlens array on the measured object. An objective optical system for projecting the object;
A first imaging optical system that forms an image of the light beam reflected from the surface of the object to be measured onto which the light beam has been projected; and an image forming surface of the first image forming optical system or in the vicinity of the image forming surface. A one-dimensional line sensor in which a plurality of pixels are linearly arranged corresponding to each microlens; an optical surface inspection mechanism;
【請求項2】 被測定物の表面状態を光学的に検査する
光学的表面検査機構において;光源からの光を略平行な
光束にする光源光学系と;該光源光学系で平行にされた
光束を集光して前記光源の像を結像する、複数のマイク
ロレンズが直線状に配列された第1の一次元マイクロレ
ンズアレイと;前記第1の一次元マイクロレンズアレイ
により結像された光源の像を前記被測定物に投射する対
物光学系と;前記光束を投射された被測定物の表面から
反射された光束を集束させる第1の結像光学系と;前記
第1の結像光学系で集束された被測定物からの光をほぼ
平行光束にする、複数のマイクロレンズが直線状に配列
された第2の一次元マイクロレンズアレイと;前記第2
の一次元マイクロレンズアレイの像を結像させる第2の
結像光学系と;前記第2の結像光学系に関して前記第2
の一次元マイクロレンズアレイの各マイクロレンズに対
応して、直線状に複数の画素が配列された一次元ライン
センサとを備える;光学的表面検査機構。
2. An optical surface inspection mechanism for optically inspecting a surface state of an object to be measured; a light source optical system for converting light from a light source into a substantially parallel light beam; and a light beam made parallel by the light source optical system. A first one-dimensional microlens array in which a plurality of microlenses are linearly arranged to converge light and form an image of the light source; and a light source formed by the first one-dimensional microlens array. An objective optical system for projecting the image of the object on the object to be measured; a first image forming optical system for converging a light beam reflected from the surface of the object to which the light beam is projected; and the first image forming optical system A second one-dimensional microlens array in which a plurality of microlenses are linearly arranged to convert light from an object to be measured focused by the system into a substantially parallel light beam;
A second imaging optical system for forming an image of the one-dimensional microlens array; and the second imaging optical system with respect to the second imaging optical system.
A one-dimensional line sensor in which a plurality of pixels are linearly arranged corresponding to each microlens of the one-dimensional microlens array; an optical surface inspection mechanism.
【請求項3】 被測定物の表面状態を光学的に検査する
光学的表面検査機構において;光源からの光を略平行な
光束にする光源光学系と;該光源光学系で平行にされた
光束を集光して前記光源の像を結像する、複数のマイク
ロレンズが直線状に配列された一次元マイクロレンズア
レイと;前記一次元マイクロレンズアレイにより結像さ
れた光源の像を前記被測定物に投射する対物光学系と;
前記光源光学系と前記一次元マイクロレンズアレイとの
間に配置されたビームスプリッタと;前記一次元マイク
ロレンズアレイを介した前記被測定物からの反射光が、
前記ビームスプリッタで反射される方向に配置された、
前記一次元マイクロレンズアレイの像を結像させる結像
光学系と;前記結像光学系に関して前記一次元マイクロ
レンズアレイの各マイクロレンズに対応して、直線状に
複数の画素が配列された一次元ラインセンサとを備え
る;光学的表面検査機構。
3. An optical surface inspection mechanism for optically inspecting a surface state of an object to be measured; a light source optical system for converting light from a light source into a substantially parallel light beam; and a light beam made parallel by the light source optical system. A one-dimensional microlens array in which a plurality of microlenses are linearly arranged to condense light and form an image of the light source; and measuring the image of the light source formed by the one-dimensional microlens array on the measured object. An objective optical system for projecting the object;
A beam splitter disposed between the light source optical system and the one-dimensional microlens array; reflected light from the device under test via the one-dimensional microlens array;
Arranged in a direction reflected by the beam splitter,
An imaging optical system that forms an image of the one-dimensional microlens array; a primary element in which a plurality of pixels are linearly arranged in correspondence with each microlens of the one-dimensional microlens array with respect to the imaging optical system; An original line sensor; an optical surface inspection mechanism.
【請求項4】 前記結像光学系が、前記一次元マイクロ
レンズアレイの各マイクロレンズに対応して、マイクロ
レンズが配置された第3の一次元マイクロレンズアレイ
であり、前記一次元ラインセンサは、前記対物光学系と
前記一次元マイクロレンズアレイとに関して共役な位置
に配置されている、請求項3に記載の光学的表面検査機
構。
4. The one-dimensional line sensor according to claim 1, wherein the imaging optical system is a third one-dimensional microlens array in which microlenses are arranged corresponding to each microlens of the one-dimensional microlens array. 4. The optical surface inspection mechanism according to claim 3, wherein the optical surface inspection mechanism is arranged at a conjugate position with respect to the objective optical system and the one-dimensional microlens array.
【請求項5】 前記光源光学系は、光源からの光を略平
行な光束にするコリメータレンズと;前記コリメータレ
ンズで略平行にされた光束に非点収差を与えて所定の方
向の焦線に集束させる第1のシリンドリカルレンズと;
前記所定の方向に垂直な方向に屈折力を有する第2のシ
リンドリカルレンズとを備える;請求項1乃至請求項4
のいずれか1項に記載の光学的表面検査機構。
5. A light source optical system comprising: a collimator lens for converting light from a light source into a substantially parallel light beam; and applying astigmatism to the light beam substantially parallelized by the collimator lens to form a focal line in a predetermined direction. A first cylindrical lens to be focused;
5. A second cylindrical lens having a refractive power in a direction perpendicular to the predetermined direction. 6.
The optical surface inspection mechanism according to claim 1.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に
記載の光学的表面検査機構と;前記被測定物と前記光学
的表面検査機構とを、前記表面に平行に且つ前記被測定
物に投射された複数の光源像の並び方向に垂直な方向に
相対的に移動させる、第1の移動手段と;前記被測定物
と前記焦線とを、前記表面の法線方向に相対的に移動さ
せる第2の移動手段と;前記第2の移動手段による前記
表面の法線方向の相対的移動位置と該相対的移動位置に
対応する前記一次元ラインセンサの出力とを記録する手
段とを備える;光学的表面検査装置。
6. The optical surface inspection mechanism according to claim 1, wherein the object to be measured and the optical surface inspection mechanism are parallel to the surface and the object to be measured. First moving means for relatively moving in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of light source images projected on the object are arranged; and moving the object to be measured and the focal line in a direction normal to the surface. And a means for recording a relative movement position of the surface by the second movement means in a normal direction and an output of the one-dimensional line sensor corresponding to the relative movement position. An optical surface inspection device.
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