JP2002286654A - 光学検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、多種多様な検査対象物体の各種物体
情報の乗った大容量画像の各種検査を高速、簡便かつ効
率的に行う光学検査装置を提供する。 【解決手段】本発明によると、検査対象物から発生する
光束を変換対象画像としてフーリェ変換像とするフーリ
ェ変換光学系と、上記フーリェ変換像に対してフイルタ
リングを行うフィルタリング手段と、上記フィルタリン
グされたフーリェ変換像に逆フーリェ変換を行う逆フー
リェ変換光学系と、上記逆フーリェ変換された像を取得
する画像取得手段とを有し、上記検査対象物のフーリェ
変換光学系に対する物体高をｈ_b 、上記検査対象物の上
記逆フーリェ変換光学系に対する像高をｈ_i 、上記フー
リェ変換光学系の開口絞りの値をφ_b 、上記逆フーリェ
変換光学系の開口絞りの値をφ_i 、上記検査対象物に照
射される光束の波長をλ、上記フーリェ変換光学系の焦
点距離をｆ_b 、上記逆フーリェ変換光学系の焦点距離を
ｆ_i としたとき、これらが所定の条件式を満たす光学検
査装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物体の各
種物体情報を、検査対象画像として処理する光学検査装
置に係り、特に、検査対象物体の各種物体情報を画像と
して処理する光学検査装置において、大容量の画像を処
理対象とするために広視野高分解能の光学系を採用し、
多種多様な処理対象に対応可能であるとともに、各種の
検査を簡便且つ効率的にしかも高速に行う光学検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶（ＬＣＤ）や半導体基板等の
構造は、ますます微細化、複雑化しており、製造工程で
の各種検査では非常に多項目の検査を高速に行うことが
要求されている。

【０００３】また多品種・小ロットの製造ラインも増え
てきており、汎用的に高速検査のできる光学検査装置の
ニーズは高い。

【０００４】これらのニーズに応えるためには、検査対
象から得られる各種物体情報の乗った大容量画像を光束
に処理する必要があるが、コンピュータによるシリアル
な処理では膨大な時間要するため、これを回避するため
の手段として光の高速性と超並列性を利用した様々な光
学検査装置が提案されている。

【０００５】そのような光学検査装置の一つとして特開
平８−１２９１４９号公報に開示されている技術が知ら
れている。

【０００６】図１１は、この従来技術による光学検査装
置の概略図を示している。

【０００７】この光学検査装置は、第１の液晶ディスプ
レイ００１、半導体レーザ００２、フーリェ変換レンズ
００３、第２の液晶ディスプレイ００４、逆フーリェ変
換レンズ００５、撮像素子００６によって構成されてい
る。

【０００８】このような光学検査装置では、検査対象画
像を第１の液晶ディスプレイ００１に表示し、該第１の
液晶ディスプレイ００１に半導体レーザ００２から出射
される光束を照射することにより、検査対象画像の情報
が読み出される。

【０００９】そして、この検査対象画像の情報を読み出
した光束が第１のフーリエ変換レンズ００３によって光
学的にフーリェ変換されることにより、第２の液晶ディ
スプレイ００４上に、検査対象画像のフーリェ変換像が
生成される。

【００１０】この第２の液晶ディスプレイ００４にフィ
ルタが表示されていることにより、このフィルタによっ
て検査対象画像のフーリェ変換像を持つ光束は、フィル
タリングされる。

【００１１】このフィルタリングされた光束は、逆フー
リェ変換レンズ００５によって逆フーリェ変換が行わ
れ、最終的に、撮像素子００６上に検査対象画像の画像
処理結果が得られることになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな従来技術による光学検査装置おいて、検査対象物体
の各種物体情報の乗った画像（検査対象画像）の画素数
を増やそうとしても、使用する光学系の性能がそれに追
従できない。

【００１３】検査対象画像の画素数を増やすためには、
画像サイズを大きくすることと、分解能を向上させるこ
とが必要である。

【００１４】しかし、フーリェ変換光学系はテレセント
リックにする必要があるので、物体高や像高はレンズの
口径以下に制限される。

【００１５】このため、検査対象画像のサイズを無闇に
大きくすることができないとともに、分解能も回折限界
によって制限される。

【００１６】光学検査装置に利用可能なテレセントリッ
ク光学系を代表する顕微鏡対物レンズを例に挙げると、
コヒーレント光照明下における光学系の分解能と、物体
視野領域の直径を比較すると、１５００以上のものはな
いというのが現状である。

【００１７】つまり、検査対象画像のサイズとして、物
体視野に内接する正方形を考えると、検査対象画像は１
００万画素（約１０００×１０００）程度の画素数しか
伝送できないことになる。

【００１８】従って、従来、検査に用いられているテレ
セントリック光学系を１００万画素以上の画素数を必要
とする精密な検査に用いることは非常に困難である。

【００１９】また、上述したような従来技術による光学
検査装置では、検査対象画像を一度撮像素子により電気
信号に変換するため、２次元情報から１次元情報への変
換に関するボトルネックが生じて、時間を要することに
なり、その結果高速な検査が困難であるという欠点があ
る。

【００２０】また、上述したような従来技術による光学
検査装置では、検査対象物体の各種情報をもつ光束を一
度撮像素子により取り込んだ後にフィルタリング処理を
行うので、検査対象物体が持っている位相情報を全く失
うことになり、この結果、位相情報を利用する検査を行
うことが不可能である。

【００２１】また、現状では、汎用的な検査を高速に行
える検査装置は少なく、あったとしても光学系の煩雑な
調整が必要なものばかりである。

【００２２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、検査対象物体の各種物体情報の乗った大容量画像
（検査対象画像）を高速に検査可能で、多種多様な検査
対象物体の各種検査を、簡便かつ効率的に行うことがで
きる光学検査装置を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、（１） 検査対象物に光束を照射
する光照射手段と、上記光照射手段によって上記検査対
象物に光束が照射されることにより、上記検査対象物か
ら発生する光束を変換対象画像としてフーリェ変換像と
するフーリェ変換光学系と、上記フーリェ変換光学系に
よって得られたフーリェ変換像に対してフイルタリング
を行うフィルタリング手段と、上記フィルタリング手段
によってフィルタリングされたフーリェ変換像に逆フー
リェ変換を行う逆フーリェ変換光学系と、上記逆フーリ
ェ変換光学系により逆フーリェ変換された像を取得する
画像取得手段とを有し、上記検査対象物のフーリェ変換
光学系に対する物体高をｈ_b 、上記検査対象物の上記逆
フーリェ変換光学系に対する像高をｈ_i 、上記フーリェ
変換光学系の開口絞りの値をφ_b 、上記逆フーリェ変換
光学系の開口絞りの値をφ_i 、上記検査対象物に照射さ
れる光束の波長をλ、上記フーリェ変換光学系の焦点距
離をｆ_b、上記逆フーリェ変換光学系の焦点距離をｆ_i
としたときに、次の条件式 ｈ_b φ_b ／λｆ_b ＞１８００ …（１） および ｈ_i φ_i ／λｆ_i ＞１８００ …（２） の少なくとも一方を満たすことを特徴とする光学検査装
置が提供される。

【００２４】（作用１）図１を用いて、上記（１）、
（２）式を説明する。

【００２５】すなわち、図１に示すように、検査対象画
像ＩＭとフィルタ２２０Ｆがそれぞれ、フーリェ変換光
学系２１０の前側焦平面ＦＦ１近傍及び後側焦平面ＦＢ
１近傍に配置されている。

【００２６】また、フィルタ２２０Ｆと再生面が、逆フ
ーリェ変換光学系２３０の前側焦平面ＦＦ２近傍及び後
側焦平面ＦＢ２近傍に配置されている。

【００２７】この結果、フーリェ変換光学系２１０の前
側焦平面ＦＦ１近傍にある検査対象画像ＩＭによる回折
光は、後側焦平面ＦＢ１にφの大きさに広がり、逆フー
リェ変換光学系２３０によって、ＦＢ２面に到達する。

【００２８】ここで、ｈ_b 、ｈ_i は、それぞれ物体高、
像高を表し、それぞれ視野、視野の像の半径に一致す
る。

【００２９】まず、フーリェ変換光学系２１０について
説明を進めると、このフーリェ変換光学系の分解能ＲＦ
は、以下のように、 １／ＲＦ＝１／２λＦＮＯ＝φ／２λｆ …（ａ） と求められ、ここで、ＦＮＯはフーリェ変換光学系２１
０のＦ値を示す。

【００３０】検査対象画像ＩＭのサイズとして半径ｈ_b
に内接する正方形を考えると、検査対象画像サイズＬ_b
は、 Ｌ_b ＝２^1/2 ｈ_b …（ｂ） となる。

【００３１】結局、検査対象画像ＩＭの画像全体の画素
数Ｎは、（ａ）、（ｂ）式より、 Ｎ＝（Ｌ_b ／ＲＦ）² ＝１／２（ｈ_b φ／λｆ）² と表すことができる。

【００３２】結局、フーリェ変換光学系２１０が性能を
発揮できる物体高ｈ_b が上記（１）および（２）式の少
なくとも一方の条件を満たせば、前述したような従来技
術の光学系のほぼ限界である１００万画素よりも大容量
の画像に対応可能となる。

【００３３】また、逆フーリェ変換光学系２３０につい
ても、検査対象画像ＩＭの像について考えれば良く、上
述したフーリェ変換光学系２１０の場合と同様に説明す
ることができる。

【００３４】また、上記の構成であれば、検査対象画像
ＩＭが、電子デバイスであるフィルタリング画像獲得手
段に取り込まれる前に光学的にフィルタリングされるた
め、電子デバイスがもつ、２次元情報から１次元情報へ
の変換に係わるボトルネックに対して影響を全く受けず
に高速にフィルタリングを実行できる上、検査対象画像
ＩＭの位相情報を活用した検査も可能となる。

【００３５】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（２） 検査対象物に光束を照射する光照射
手段と、上記検査対象物に対する光束の照射方向を変化
させる照射方向変更手段と、上記検査対象物を移動させ
る検査対象物移動手段と、上記光照射手段により上記検
査対象物に光束が照射されることにより、上記検査対象
物から発生する光束を変換対象画像としてフーリェ変換
像とするフーリェ変換光学系と、上記フーリェ変換光学
系によって得られたフーリェ変換像に対してフィルタリ
ングを行うフィルタリング手段と、上記フイルタリング
手段によってフィルタリングされたフーリェ変換像に逆
フーリェ変換を行う逆フーリェ変換光学系とを有し、上
記照射方向変更手段による光束の照射の変化する方向お
よび上記検査対象物移動手段による上記検査対象物の上
記移動方向が、上記検査対象物に照射される光束の第１
の光軸と、上記フーリェ変換光学系の第２の光軸の交点
を回転中心とし、上記第１の光軸と上記第２の光軸を含
む平面内で移動することを特徴とする光学検査装置が提
供される。

【００３６】（作用２）上記（２）の構成により、検査
対象物体の様々な検査条件に関するパラメータを変化さ
せながら、検査対象画像ＩＭを光情報処理手段に入力さ
せることができるので、検査対象物体の最適な検査条件
に関するパラメータを簡便かつ効率的に決定して高速に
検査することが可能となる。

【００３７】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（３） 上記検査対象物のフーリェ変換光学
系に対する物体高をｈ_b 、上記検査対象物の上記逆フー
リェ変換光学系に対する像高をｈ_i 、上記フーリェ変換
光学系の開口絞りの値をφ_b 、上記逆フーリェ変換光学
系の開口絞りの値をφ_i 、上記検査対象物に照射される
光束の波長をλ、上記フーリェ変換光学系の焦点距離を
ｆ_b 、上記逆フーリェ変換光学系の焦点距離をｆ_i とし
たときに、 ｈ_b φ_b ／λｆ_b ＞１８００ …（１） および ｈ_i φ_i ／λｆ_i ＞１８００ …（２） の少なくとも一方を満たすことを特徴とする（２）記載
の光学検査装置が提供される。

【００３８】（作用３）上記（３）の構成により、上記
（２）のように検査対象物体の様々な検査条件に関する
パラメータを変化させながら、検査対象画像ＩＭを光情
報処理手段に入力させることができるので、検査対象物
体の最適な検査条件に関するパラメータを簡便かつ効率
的に決定して高速に検査することが可能となることにに
加え、一層の高速検査が可能となる。

【００３９】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（４） 上記フーリェ変換光学系または上記
逆フーリェ変換光学系の前後の焦平面近傍に設けられた
少なくとも一つの反射光学素子と、上記反射光学素子か
ら反射される光束を分岐する分岐手段とを有し、上記反
射光学素子と上記分岐手段の間の光学系が、上記反射光
学素子への入射経路および反射経路となっていることを
特徴とする（１）乃至（３）のいずれか一に記載の光学
検査装置が提供される。

【００４０】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（５） 上記フーリェ変換光学系または上記
逆フーリェ変換光学系は複数の光学素子群からなってお
り、上記複数の光学素子群の第１群と最終群の間に上記
分岐手段を設けたことを特徴とする（４）に記載の光学
検査装置が提供される。

【００４１】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（６） 上記フーリェ変換光学系の上記分岐
手段より入射側にある上記光学素子群、または上記逆フ
ーリェ変換光学系の上記分岐手段より反射側にある光学
素子群が、アフォーカル系を構成するレンズ群であるこ
とを特徴とする（５）に記載の光学検査装置が提供され
る。

【００４２】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（７） 上記フーリェ変換光学系の上記アフ
ォーカル系を構成するレンズ群のパワーが負、正という
順であることを特徴とする（６）に記載の光学検査装置
が提供される。

【００４３】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（８） 上記光照射手段は、上記検査対象物
に照射する光束の物理量を変更する物理量変更手段を有
していることを特徴とする（２）または（３）に記載の
光学検査装置が提供される。

【００４４】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（９） 上記検査対象物移動手段は、上記検
査対象物の法線を中心として上記検査対象物を回転させ
る手段および上記検査対象物の法線と垂直な面内で上記
検査対象物を移動させる手段の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする（２）、（３）および（８）のいずれ
か一に記載の光学検査装置が提供される。

【００４５】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（１０） 上記物理量変更手段は、波長可変
光源、偏光制御装置、波面制御装置の少なくとも一つを
有することを特徴とする（８）または（９）に記載の光
学検査装置が提供される。

【００４６】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（１１） 上記物理量変更手段の物理量の変
更または上記照射方向変更手段の変更量および上記検査
対象物移動手段の移動量を制御用コンピュータのグラフ
ィカルユーザインターフェースにより制御することを特
徴とする（２）、（８）乃至（１０）のいずれか一に記
載の光学検査装置が提供される。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。

【００４８】（第１の実施の形態）図２を用いて第１の
実施の形態の構成について説明する。

【００４９】この第１の実施の形態による光学検査装置
は、図２に示すように、光束発生手段１０と、フーリェ
変換光学系２１０、フィルタリング手段２２０、逆フー
リェ変換光学系２３０、フィルタリング画像獲得手段２
４０とからなる光情報処理手段２０によって構成され
る。

【００５０】そして、光束発生手段１０で発生させた光
束が、検査対象物体ＩＭに照射されると、検査対象物体
ＩＭの各種物体情報を読み出した光束は、フーリェ変換
光学系２１０によって光学的フーリェ変換され、フィル
タリング手段２２０上に検査対象物体ＩＭの各種物体情
報のフーリェ変換像ＦＴ１が生成される。

【００５１】当該フーリェ変換像ＦＴＩは、フィルタリ
ング手段２２０に表示されるフィルタ２２０Ｆによって
フィルタリングされた後、次の逆フーリェ変換光学系２
３０によって逆フーリェ変換されることにより、フィル
タリングが施された検査対象物体ＩＭのフィルタリング
像ＦＩが、フィルタリング画像獲得手段２４０によって
得られる。

【００５２】ここで、検査対象物体ＩＭとフィルタ２２
０Ｆは、それぞれフーリェ変換光学系２１０の前側焦平
面ＦＦ１近傍と後側焦平面ＦＢ１近傍に配置される。

【００５３】同様に、フィルタ２２０Ｆと、フィルタリ
ング像ＦＩが形成されるフィルタリング画像獲得手段２
４０の撮像面は、逆フーリェ変換光学系２３０の前側焦
平面ＦＦ２近傍と後側焦平面ＦＢ２近傍にそれぞれ配置
される。

【００５４】この第１の実施の形態では、フーリェ変換
光学系２１０と逆フーリェ変換光学系２３０は共に、上
述したような条件式（１）および（２）の少なくても一
方を満足するものを採用し、大容量の検査対象画像を扱
うことが可能である。

【００５５】しかも、フィルタリングを光学的に実現し
ているのため、電子デバイスが抱える画像情報の入出力
に関するボトルネックの問題は存在せず、非常に高速な
検査が可能となる。

【００５６】また、検査対象物体ＩＭを、フィルタリン
グ画像獲得手段２４０の手前で直接処理することから、
画像情報上の位相情報を失うことなく検査することが可
能である。

【００５７】（実施例１）以下に、この第１の実施の形
態に属する実施例１について図２を用いて説明する。

【００５８】この実施例１は、検査対象物体ＩＭが透過
物体であることを想定している。

【００５９】光束発生手段１０は、コヒーレント光源１
１０としての半導体レーザ（ＬＤ）と、集光レンズ１２
０と、スペイシャルフィルタ１３０と、コリメータレン
ズ１４０によって構成されており、ＬＤから出射するコ
ヒーレント光のビーム径を変換し、且つ、波面を乱す成
分を除去して検査対象物体ＩＭを照射する。

【００６０】フーリェ変換光学系２１０は、フーリェ変
換レンズ２１１によって構成され、前側焦平面ＦＦ１付
近に配置される検査対象物体ＩＭを透過して各種物体情
報の乗った光束をフーリェ変換して、検査対象物体ＩＭ
の物体情報の乗った画像（検査対象画像）のフーリェ変
換像ＦＴＩを後側焦平面ＦＢ１近傍に生成する。

【００６１】フィルタリング手段２２０は、透過型で位
相変調型の電気アドレス型液晶ディスプレイ２２１によ
って構成され、表示されるフィルタ２２０Ｆは、フーリ
ェ変換像ＦＴＩに対して位相変調によるフィルタリング
を行う。

【００６２】逆フーリェ変換光学系２３０は、逆フーリ
ェ変換レンズ２３１によって構成され、後側焦平面ＦＢ
２近傍に配置されるフィルタリング画像獲得手段２４０
であるＣＣＤカメラ２４１の撮像面上にフィルタリング
像ＦＩが形成される。

【００６３】次に、フーリェ変換レンズ２１１と逆フー
リェ変換レンズ２３１について説明する。

【００６４】この実施例１では、逆フーリェ変換レンズ
２３１にはフーリェ変換レンズ２１１を反転して利用し
ている。

【００６５】この結果、検査対象物体ＩＭとフィルタリ
ング像ＦＩに関する倍率は、１．０倍（等倍）である。

【００６６】図３に、逆フーリェ変換レンズ２３１のレ
ンズ断面図を示す。

【００６７】第１レンズ群２３１１が、凸のメニスカス
レンズ２枚、第２レンズ群２３１２が、凹のメニスカス
レンズ２枚、第３レンズ群２３１３が、凸レンズ、凹の
メニスヵスレンズ、凸レンズの３枚のレンズで構成され
ている。

【００６８】以下の表１に本実施例１に採用される逆フ
ーリェ変換レンズ２３１のレンズデータ（曲率半径、面
間隔、屈折率）を示す。

【００６９】設計波長は６８５ｎｍで行い、屈折率は、
この波長に関するものである。

【００７０】図３中のｒｉ、ｄｉはそれぞれ、ｉ（ｉ＝
１〜１５）面の曲率半径、面間隔を表していて、表１中
の値はいずれも焦点距離で規格化した値で小数点第３位
までを表している。

【００７１】尚、Ｆ値は６．０である。

【００７２】 表１ 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 １ ∞ ０．６４０ （絞り） ２ ０．４３５ ０．０５０ １．８７４ ３ １．０５０ ０．０５８ ４ ０．３４６ ０．０２４ １．８７４ ５ ０．７０５ ０．０５３ ６ １．５３１ ０．０１６ １．４８９ ７ ０．２０３ ０．１５４ ８ １．０４１ ０．０１６ １．７５５ ９ ０．２８７ ０．０３５ １０ ０．４２９ ０．０９７ １．５３ １１ −２．３３０ ０．０２４ １２ −０．３１５ ０．０１６ １・８７４ １３ −０．９３０ ０．０５０ １４ ２．２１９ ０．０３１ １．８７４ １５ −０．４６０ ０．４４６ 図４は、この逆フーリェ変換レンズ２３１のＭＴＦ曲線
を示している。

【００７３】ここに示されるＭＴＦ曲線は、像高（視野
の像サイズの半値）に対して、０．３、０．５、０、
７、０．９、１．０の相対的な像高におけるＭＴＦの結
果を示している。

【００７４】この図４から、いずれの像高においてもほ
ぼ回折限界に近い性能が達成できていることがわかる。

【００７５】コヒーレント光源を利用する場合、解像度
がこのＭＴＦ曲線の限界周波数（インコヒーレント光照
明の場合）の約半分程度であるとすると、限界周波数は
１２０本／ｍｍであるから、物体面上の最小画素サイズ
は９μｍ程度である。

【００７６】視野の像の直径は２０．７ｍｍであるの
で、上記（１）および（２）式を満足することがわか
る。

【００７７】また、フーリェ変換レンズ２１１は、この
逆フーリェ変換レンズ２３１を反転して利用するので、
同等の性能を実現することができる。

【００７８】結局、これによって、検査対象物体ＩＭと
して、２００万画素程度の大容量化が可能となる。

【００７９】また、検査対象物体ＩＭの情報を読み出し
た光束が、フィルタリング画像獲得手段２４０であるＣ
ＣＤカメラ２４１によって得られる前に、光学的なフィ
ルタリングを実現しているので、高速な画像処理ができ
るとともに、検査対象物体ＩＭの位相情報に関するフィ
ルタリングが可能である。

【００８０】尚、この実施例１では、フィルタリング手
段２２０の液晶ディスプレイ２２１を位相変調用に使用
していたが、もちろん振幅変調用として用いてもよい。

【００８１】また、フィルタリング手段２２０に、電気
アドレス型液晶ディスプレイのような書き換え可能なデ
バイス以外に振幅、もしくは位相を変調する固定のマス
クを使用してもよい。

【００８２】当然のことではあるが、位相と振幅のいず
れも変調が可能な素子を利用してもよい。

【００８３】また、この実施例１では、フーリェ変換レ
ンズ２１１と逆フーリェ変換レンズ２３１を同じ仕様の
レンズを反転させて配置し、等倍の倍率になるようにし
ているが、それぞれが異なる仕様であってももちろんよ
い。

【００８４】更に、フーリェ変換レンズ２１１と逆フー
リェ変換レンズ２３１を構成するレンズ群の数はいくつ
でもよく、ズーム機構を含んで、様々な倍率に変化可能
となる構成であってもよい。

【００８５】更に、光束発生手段１０に使用するコヒー
レント光源１１０の波長が可変でもよい。

【００８６】検査対象物体ＩＭの検査対象画像のフーリ
ェ変換像のサイズは、コヒーレント光源１１０の波長λ
とフーリェ変換レンズ２１１の焦点距離ｆの積λｆに比
例するが、フーリェ変換レンズ２１１と逆フーリェ変換
レンズ２３１を色収差を補正して、フィルタＦＩのサイ
ズを光源１１０の波長ごとに変える方法をとってもよ
い。

【００８７】また、λｆが一定になるように設計したフ
ーリェ変換レンズ２１１と逆フーリェ変換レンズ２３１
を採用する方法をとってもよい。

【００８８】後者の場合、光源１１０の波長に寄らずに
フィルタＦＩのサイズを固定することができる。

【００８９】また、光束発生手段１０の光源にコヒーレ
ント光源１１０であるＬＤを用いているが、インコヒー
レント光源でもよい。

【００９０】（第２の実施の形態）図５を用いて第２の
実施の形態を説明する。

【００９１】この第２の実施の形態による光学検査装置
は、光束発生手段１０、光情報処理手段２０によって構
成されている。

【００９２】光束発生手段１０は、検査対象物体ＩＭに
光束を照射する。

【００９３】光情報処理手段２０は、第１のフーリェ変
換光学系２１０、第１のフィルタリング手段２２０、第
１の逆フーリェ変換光学系２３０、反射素子２５０、第
２のフーリェ変換光学系２６０、第２のフィルタリング
手段２７０、第２の逆フーリェ変換光学系２８０、フィ
ルタリング画像獲得手段２４０によって構成されてい
る。

【００９４】第１のフーリェ変換光学系２１０の後側焦
平面ＦＢ１と第１の逆フーリェ変換光学系２３０の前側
焦平面ＦＦ２とは、ほぼ一致して配置されている。

【００９５】同じように、第１の逆フーリェ変換光学系
２３０の後側焦平面ＦＢ２と第２のフーリェ変換光学系
２６０の前側焦平面ＦＦ３とは、ほぼ一致して配置され
ている。

【００９６】同じように、第２のフーリェ変換光学系２
６０の後側焦平面ＦＢ２と第２の逆フーリェ変換光学系
２８０の前側焦平面ＦＦ４とは、ほぼ、一致して配置さ
れている。

【００９７】検査対象物体ＩＭ、第１のフィルタリング
手段２２０、反射素子２５０、フィルタリング手段２７
０、フィルタリング画像獲得手段２４０は、それぞれ、
面ＦＦ１、面ＦＦ２（面ＦＢ１）、面ＦＦ３（面ＦＢ
２）、面ＦＦ４（面ＦＢ３）、面ＦＢ４に配置される。

【００９８】フーリェ変換光学系２１０、２６０や逆フ
ーリェ変換光学系２３０、２８０の面ＦＢ４を除いた前
後焦平面に置かれる素子が、反射素子である場合には、
その反射素子への入射と反射の光路を分岐するために光
束分岐手段２９０（２９１、２９２、２９３、２９４）
を採用している。

【００９９】この第２の実施の形態の光束発生手段１０
は、検査対象物体ＩＭに対して、直入射および斜入射で
略コリメート光を照射できる構成となっている。

【０１００】具体的には、直入射の場合には、光束発生
手段１０から出射される略コリメート光を、光束分岐手
段２９１を利用して検査対象物体ＩＭへ入射させる。

【０１０１】一方、斜入射の場合には、光束発生手段１
０を光束分岐手段２９１を介すことなく、直接検査対象
物体ＩＭに照射する。

【０１０２】そして、光束発生手段１０で発生させた光
束を検査対象物体ＩＭに照射すると、検査対象物体ＩＭ
で物体情報の乗った光束が反射され、この反射された光
束が光情報処理手段２０の第１のフーリェ変換光学系２
１０によってフーリェ変換され、第１のフーリェ変換光
学系２１０の後側焦平面ＦＢ１近傍に配置される第１の
フィルタリング手段２２０上にそのフーリェ変換像ＦＴ
Ｉ１が生成される。

【０１０３】この第１のフィルタリング手段２２０で
は、位相変調によるフィルタリングが行われる。

【０１０４】フィルタリング手段２２０でフィルタリン
グされた光束は、第１の逆フーリェ変換光学系２３０に
よってフーリェ変換され、後側焦平面ＦＢ２近傍に配置
される反射素子２５０上にフィルタリング像ＦＩ１を生
成し反射する。

【０１０５】そして、この光束は、次に配置される第２
のフーリェ変換光学系２６０によって再びフーリェ変換
されて、その後側焦平面ＦＢ３近傍に配置される第２の
フィルタリング手段２７０上に第２のフーリェ変換像Ｆ
ＴＩ２が生成される。

【０１０６】この第２のフィルタリング手段２７０で
は、振幅変調によるフィルタリングが行われる。

【０１０７】そして、逆フーリェ変換光学系２８０によ
ってその後側焦平面ＦＢ４近傍に配置されるフィルタリ
ング画像獲得手段２４０に振幅と位相のフィルタリング
を施されたフィルタリング像ＦＩ２が求められる。

【０１０８】この第２の実施の形態では、前述した条件
式（１）および（２）を満足するフーリェ変換光学系２
１０と逆フーリェ変換光学系２３０に採用することによ
り、大容量の検査対象画像を扱うことが可能である。

【０１０９】また、フィルタリングを光学的に実現して
いるのため、電子デバイスが抱える画像情報の入出力に
関するボトルネックの問題は発生せず、非常に高速な検
査が可能となる。

【０１１０】また、フィルタリング手段２３０、２７０
における位相変調や振幅変調により、検査対象物体ＩＭ
の検査対象物体画像の位相情報と同時に振幅に関しての
フィルタリング処理が可能となる。

【０１１１】また、面ＦＦ１、面ＦＦ２（面ＦＢ１）、
面ＦＦ３（面ＦＢ２）、面ＦＦ４（面ＦＢ３）、面ＦＢ
４に反射体が置かれるとき、入射光路と反射光路の分岐
を目的として利用される光束分岐手段２９０を利用する
ことにより、入射光路と反射光路を空間的に重ねたまま
それらの分岐が可能となるため、検査装置全体として小
型化が実現できる。

【０１１２】（実施例２）この第２の実施形態に属する
実施例２について図６に示される概略図を用いて説明す
る。

【０１１３】光束発生手段１０は、コヒーレント光源１
１０としての半導体レーザ（ＬＤ）と、集光レンズ１２
０と、コリメータレンズ１４０と、スペイシャルフィル
タ１３０によって構成されており、コヒーレント光源１
１０から出射するコヒーレント光のビーム径を変換し、
且つ、波面を乱す成分を除去した略コリメート光を生成
する。

【０１１４】光情報処理手段２０において、第１のフー
リェ変換光学系２１０は、４群（２１１１、２１１２、
２１１３、２１１４）からなるフーリェ変換レンズ２１
１によって構成され、前側焦平面ＦＦ１付近に配置され
る検査対象物体ＩＭから、当該物体の各種物体情報の乗
った光束として反射される光束をフーリェ変換して、検
査対象物体ＩＭのフーリェ変換像ＦＴＩを後側焦平面Ｆ
Ｂ１に生成する。

【０１１５】このフーリェ変換レンズ２１１の詳細は後
述する。

【０１１６】第１のフィルタリング手段２２０は、反射
型で位相変調型である電気アドレス型液晶ディスプレイ
２２１によって構成される。

【０１１７】この第１のフィルタリング手段２２０は、
フーリェ変換レンズ２１０の後側焦平面ＦＢ１付近に配
置され、検査対象物体ＩＭのフーリェ変換像ＦＴＩ１に
対して位相に関するフィルタリングを行う。

【０１１８】位相に関してフィルタリングされた検査対
象物体ＩＭの情報の乗った光束は、第１の逆フーリェ変
換光学系２３０は、４群（２３１１、２３１２、２３１
３、２３１４）からなる逆フーリェ変換レンズ２３１に
よって構成されており、後側焦平面ＦＢ２近傍に配置さ
れるミラー２５０上にフィルタリング像ＦＩ１を生成す
る。

【０１１９】第２のフーリェ変換光学系２６０は、４群
（２６１１、２６１２、２６１３、２６１４）からなる
フーリェ変換レンズ２６１によって構成されており、前
側焦平面ＦＦ３付近に配置されるミラー２５０によって
反射される光束をフーリェ変換して、フーリェ変換像Ｆ
Ｔ１２を後側焦平面ＦＢ３に生成する。

【０１２０】第２のフィルタリング手段２７０は、反射
型で振幅変調型の電気アドレス型液晶ディスプレイ２７
１によって構成されており、フーリェ変換像ＦＴＩ２に
対して振幅に関するフィルタリングを行う。

【０１２１】第２の逆フーリェ変換光学系２８０は、４
群（２８１１、２８１２、２８１３、２８１４）からな
るのフーリェ変換レンズ２８１によって構成されてお
り、振幅に関してフィルタリングされたフーリェ変換像
ＦＴＩ２を逆フーリェ変換し、後側焦平面ＦＢ４近傍に
逆フィルタリング像ＦＩ２を生成する。

【０１２２】そして、フィルタリング画像獲得手段２４
０は、ＣＭＯＳカメラ２４１によって構成され、その撮
像面がＦＢ４近傍に配置され、フィルタリング像ＦＩ２
が得られる。

【０１２３】この実施例２では、フーリェ変換レンズ２
１１、２６１と逆フーリェ変換レンズ２３１、２８１は
全て同じ仕様である。

【０１２４】ただし、逆フーリェ変換レンズ２３１、２
８１は、フーリェ変換レンズ２１１と２３１を反転した
ものに等しくなるようにしている。

【０１２５】図７は、逆フーリエ変換レンズ２３１のレ
ンズ断面図を示している。

【０１２６】第１レンズ群２３１１が２枚の凹のメニス
カスレンズ、第２レンズ群２３１２が１枚の凸のメニス
カスレンズ、第３レンズ群２３１３が２枚の凸のメニス
カスレンズと１枚の凹レンズ、第４レンズ群２３１４が
１枚のメニスカス凸レンズと１枚のメニスヵス凹レンズ
で構成されている。

【０１２７】また、ビームスプリッタ２９２、２９３も
フーリェ変換レンズ２３１内の光学素子としてみなして
設計が行われている。

【０１２８】以下の表２に本実施例２に採用される逆フ
ーリェ変換レンズ２３１のレンズデータ（曲率半径、面
間隔、屈折率）を示す。

【０１２９】設計波長は６８５ｎｍで行い、屈折率はこ
の波長に関するものである。

【０１３０】図７中のｒｉ、ｄｉはそれぞれ、ｉ（ｉ＝
１〜１５）面の曲率半径、面間隔を表していて、表２中
の値はいずれも焦点距離で規格化した値で小数点第３位
までを表している。

【０１３１】尚、Ｆ値は６．０である。

【０１３２】 表２ 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 １ ∞ ０．２４１ （絞り） ２ ０．６４７ ０．０５４ １．５３６ ３ ０．５２３ ０．０２８ ４ −０．５３２ ０．０６４ １．８７４ ５ −１．０６２ ０．１５０ ６ −４．１６４ ０．０５２ １．８７４ ７ −０．９０５ ０．０２６ ８ ∞ ０．４０３ １．５１３ ９ ∞ ０．０２９ １０ ∞ ０．４０３ １．５１３ １１ ∞ ０．０２５ １２ ０．５４９ ０．０４５ １．８７４ １３ −５．０２０ ０．０２６ １４ ０．５６８ ０．０２５ １．８７４ １５ ０．９１５ ０．０２７ １６ −２．８３０ ０．０２４ １．５３６ １７ ０．２９４ ０．５８３ １８ −１．８８９ ０．０６２ １．５３６ １９ −０．３８７ ０．０２４ ２０ −０．４１５ ０．０２４ １．８７４ ２１ −０．７３９ ０．３２２ 図８は、このフーリェ変換レンズ２１１のＭＴＦ曲線を
示している。

【０１３３】ここに示されるＭＴＦ曲線は、物体高（視
野サイズの半値）に対して、それぞれ、０．３、０．
５、０．７、０．９、１．０の相対的な物体高における
結果を示している。

【０１３４】この図８から、いずれの物体高においても
ほぼ回折限界に近い性能が達成できていることが分か
る。

【０１３５】コヒーレント光源を利用する場合、解像度
がこのＭＴＦ曲線の限界周波数（インコヒーレント光照
明の場合）の約半分程度であるとすると、限界周波数は
１２０本／ｍｍであるから、結局、実施例２の構成であ
れば、大容量な画像に対して正確なフィルタリング処理
が可能となる。

【０１３６】また、検査対象物体ＩＭの情報を読み出し
た光束が、フィルタリング画像獲得手段２４０であるＣ
ＭＯＳカメラ２４１によって得られる前に、光学的なフ
ィルタリングを実現しているので、高速な画像処理がで
きるとともに、検査対象物体ＩＭの位相情報に関するフ
ィルタリングが可能である。

【０１３７】ここで、フィルタリング手段２２０と２７
０に採用している液晶ディスプレイ２２１と２７１は共
に反射型であるので、フーリェ変換レンズ２１１、２６
１と逆フーリェ変換レンズ２３１、２８１はいずれも光
束分岐手段として２つのビームスプリッタを含んだ構成
になっている。

【０１３８】この実施例２では、ビームスプリッタ２９
１、２９２、２９３、２９４は、いずれも第２レンズ群
と第４レンズ群の間に置かれているので、隣り合うレン
ズ、例えば、フーリェ変換レンズ２１１と逆フーリェ変
換レンズ２３１は、ビームスプリッタ２９２と液晶ディ
スプレイ２２１の間にあるレンズ群２１１３（２３１
２）と２１１４（２３１１）を共有するので、全体とし
て必要となるレンズ枚数を減らすことができる。

【０１３９】尚、この実施例２では、フィルタリング手
段２２０と２７０が位相、振幅という順であったが、振
幅、位相という順であってももちろんよい。

【０１４０】また、フーリェ変換レンズ２１１、２６１
もしくは、逆フーリェ変換レンズ２３１、２８１は同じ
仕様のレンズを採用したが、それぞれ異なる仕様であっ
てもよい。

【０１４１】また、レンズ群の数もいくつであっても構
わない。

【０１４２】ところで、この実施例２では、いずれのレ
ンズも２つのビームスプリッタを第１群と最終群との間
に含んでいるが、ビームスプリッタの位置はどこでも構
わない。

【０１４３】また、ビームスプリッタ２９１、２９２、
２９３、２９４、２９５にはいずれもキューブ型を使用
しているが、形状はどんなものでもよく、無偏光用でも
偏光用でも構わない。

【０１４４】（第３の実施の形態）図９を用いて、第３
の実施の形態による光学検査装置を説明する。

【０１４５】この第３の実施の形態による光学検査装置
は、図９の構成の概念図に示すように、光束発生手段１
０によって照明された検査対象物体ＩＭから出射される
各種物体情報の乗った光束に対して、光学的に（情報処
理）フィルタリングを実行する光情報処理手段２０、光
束可動手段３０、検査対象である検査対象物体ＩＭ、物
体ホルダ５０、物体可動手段６０とで構成されている。

【０１４６】そして、上記光情報処理手段２０が、当該
検査対象物体ＩＭから出射される各種物体情報の乗った
光束を、検査対象画像として光学的にフーリェ変換を行
って、当該画像のフーリェ変換像を求めるフーリェ変換
光学系２１０と、当該画像のフーリェ変換像に対してフ
ィルタリングを施すフィルタリング手段２２０と、上記
フィルタリング手段２２０によってフィルタリングを施
された当該画像のフーリェ変換像ＦＴＩ１に対して、更
に光学的逆フーリェ変換を行い、当該検査対象画像にフ
ィルタリングを施した画像を生成させるための逆フーリ
ェ変換光学系２３０と、当該フィルタリングを施された
画像を獲得するためのフィルタリング画像獲得手段２４
０によって構成されている。

【０１４７】そして、上記光束可動手段３０および物体
可動手段６０の種々の検査条件に関する各種パラメータ
を変化させながら、検査対象物体ＩＭの各種物体情報を
光情報処理手段２０に入力し処理することによって、当
該検査対象物体の検査に最適な検査条件に関するパラメ
ータを簡便且つ効率的に決定し、更に高速に検査するこ
とを可能とするものである。

【０１４８】以下に、この第３の実施の形態による光学
検査装置について図９を用いて更に詳しく説明する。

【０１４９】まず、光束発生手段１０は、検査対象物体
ＩＭに照射すべき光束ＩＲを発生させる。

【０１５０】この発生された光束ＩＲは、その光軸ＩＲ
−Ａが測定中心点Ｏを通過するように検査対象物体ＩＭ
に向けて照射され、更に検査対象物体ＩＭで反射、回折
あるいは散乱されて各種物体情報の乗った光束ＯＲとし
て出射される（図９中では、一例として正反射の場合の
光束ＯＲを図示している）。

【０１５１】この出射された検査対象物体ＩＭの情報の
乗った光束は、その光軸ＯＲ−Ａが検査対象物体ＩＭに
照射される光軸ＩＲ−Ａとの交点である測定中心Ｏを通
り、且つその前側焦平面ＦＦ１が、当該測定中心点Ｏに
一致するように配置される光情報処理手段２０内のフー
リェ変換光学系２１０により、光情報処理手段２０に入
力される。

【０１５２】この結果、上述した第１および第２の実施
形の態や実施例１および実施例２で説明したように、検
査対象物体ＩＭに関して高速に検査が行われる。

【０１５３】また、光束発生手段１０は光束可動手段３
０に帯同して動き、更に検査対象物体ＩＭは物体ホルダ
ー５０にて物体可動手段６０に固定され、物体可動手段
６０と帯同して動くよう、それぞれ構成されている。

【０１５４】光束可動手段３０および物体可動手段６０
の可動方向は、汎用的に検査を行うために種々の方向の
設定が可能であるが、少なくとも、検査対象物体ＩＭに
照射される光束ＩＲの光軸１Ｒ−Ａと光情報処理手段２
０内のフーリェ変換光学系２１０の光軸ＯＲ−Ａとの交
点である測定中心点０を中心とする入射面内（図９では
紙面内）で回転する方向を含むことが、光学検査装置全
体としての構成を簡便にする上で重要である。

【０１５５】その場合、当該光軸ＯＲ−Ａを規準にし
て、検査対象物体ＩＭの法線Ｆとなす角ψを物体可動手
段６０の前記回転方向の回転角と定義し、同じく光軸Ｏ
Ｒ−Ａを規準として光軸ＩＲ−Ａとのなす角φを光束可
動手段３０の前記回転方向の回転角とした場合、０＜ψ
＜９０、０＜φ〈１８０の範囲内で可動できるようにす
れば、検査対象物体ＩＭに入射させた光束ＩＲを反射さ
せて光情報処理手段２０に入力し、処理するための、光
束ＩＲの検査対象物体ＩＭへの入射角度と、光情報処理
手段への検査対象物体ＩＭ情報の乗った光束ＯＲの入射
角度（観察角度）との全ての検査条件での組み合わせを
簡便に実現できる。

【０１５６】更に、物体可動手段６０は、図示はしてい
ないが、図９中のＺ軸（検査対象物体ＩＭの法線Ｆ）を
中心として回転させることもできる（θ方向）。

【０１５７】この場合には、上述の回転する面（図９で
は紙面）を変更することが可能となる。

【０１５８】また、物体可動手段６０は、図９中にある
Ｘ軸（検査対象物体ＩＭの法線Ｆと垂直な面内）方向と
それと直交するＹ軸（検査対象物体ＩＭの法線Ｆと垂直
な面内）方向もしくはＺ軸（検査対象物体ＩＭの法線
Ｆ）方向への可動も実現することができる。

【０１５９】この場合、検査対象物体ＩＭと測定中心点
Ｏの相対位置を変更することができるので、検査対象物
体ＩＭの光束の照射領域つまり検査領域を変更すること
が可能となる。

【０１６０】以上の構成により、この第３の実施の形態
による光学検査装置は、検査対象物体ＩＭに対する入射
光束の角度、光情報処理手段２０の観察角度（光情報処
理手段２０への検査対象物体ＩＭ情報の乗った光束の入
射角度）、検査対象物体ＩＭへの光束の入射領域（検査
領域）等の空間的な検査条件を任意かつ簡便に変更する
ことができるようになる。

【０１６１】そして、この第３の実施の形態による光学
検査装置では、反射光のうち正反射光、回折光、散乱光
のいずれに検査対象物体ＩＭの情報が乗っている場合の
検査でも、また検査対象物体ＩＭの、どの領域の検査で
も簡便に行うことができるようになるとともに、更に、
最適なそれら空間的な検査条件の最適値を効率的に決定
することができるようになる。

【０１６２】更に、この第３の実施の形態による光学検
査装置の光束発生手段１０では、発生させた光束の各種
物理量、例えば、波長、偏光、位相、振幅、強度等を可
変とするための構成を設ける。

【０１６３】この構成により、上記のような光束の空間
的な検査条件の変更のみならず、その物理量の変更も簡
便に行うことができるようになるとともに、光束の物理
的な検査条件をも簡便に決定することができるようにな
る。

【０１６４】従って、この第３の実施の形態による光学
検査検査装置の構成によれば、一般的に、検査対象物体
ＩＭあるいは検査対象物体ＩＭの検査項目毎に異なる検
査条件に関する各種パラメータの最適値の設定を、装置
を組み直すことなく簡便かつ効率的に行うことができる
ようになる。

【０１６５】これにより多品種・小ロット検査対象物体
ＩＭの汎用的検査や、パイロットライン等での検査条件
に関する最適パラメータの設定検討を簡便かつ効率的に
行うことができるようになる。

【０１６６】また、更に、光情報処理装置２０に使用す
るフーリェ変換光学系や逆フーリェ変換光学系に、上記
（１）および（２）式を満足とするものを選べば、検査
対象物体ＩＭの検査対象画像の情報を大容量化すること
ができるので、更なる高速検査が可能となる。

【０１６７】（実施例３）以下に、この第３の実施の形
態に好適な実施例３を説明する。

【０１６８】図１０は、この実施例３の概略構成図を示
している。

【０１６９】この実施例３による光学検査装置は、前述
した第２の実施の形態の実施例２の光情報処理手段２０
の構成に、光束発生手段１０、光束可動手段３０、検査
対象物体ＩＭ、物体ホルダ５０、物体可動手段６０を付
加したものである。

【０１７０】より具体的には、光束発生手段１０は、波
長可変光源１１２としてのチタンサファイアレーザ、偏
光方向制御装置１５０としてのファラデーローテータ、
集光レンズ１２０、スペイシャルフィルタ１３０、コリ
メータレンズ１４０およびアパーチャ１６０で構成す
る。

【０１７１】光束可動手段３０は、上述の光束発生手段
１０を測定中心点Ｏを回転中心とし、かつ常に光束発生
手段１０で発生させた光束ＩＲの光軸ＩＲ−Ａがこの測
定中心点Ｏを通過するように回転させるためのレール３
１および移動ステージ３２で構成する（具体的には、測
定中心点Ｏを中心とした一定半径（図１０中ではＲ）の
円弧上に沿って移動するようにする）。

【０１７２】物体可動手段は６０は、検査対象物体ＩＭ
を、測定中心点Ｏを回転中心として回転させる（具体的
には、測定中心点Ｏを中心とした一定半径（図１０中で
はｒ）の円弧上に沿って移動するようにする）ためのＴ
ｉｌｔ−ステージ６５、Ｚ軸（検査対象物体ＩＭの法
線）を中心として回転させるためのθ−ステージ６４及
び、検査対象物体ＩＭをＸ軸、Ｙ軸（それぞれ検査対象
物体ＩＭの法線Ｆと垂直な面内で直交する方向）、Ｚ軸
（検査対象物体ＩＭの法線方向）に沿ってそれぞれ移動
させるための、Ｘ−ステージ６１、Ｙ−ステージ６２、
Ｚ−ステージ６３で構成する。

【０１７３】光束発生手段１０では、波長可変光源１１
２としてのチタンサファイアレーザから出射した所定波
長のレーザビームが、偏光方向制御装置１５０としての
ファラデーローテータで所定の偏光方向の直線偏光に変
換された後、集光レンズ１２０、スペイシャルフィルタ
１３０およびコリメータレンズ１４０で整形された略平
行光束に変換され、更に、アパーチャ１６０で所定の光
束径に絞られて出射される。

【０１７４】この光束発生手段１０で発生した所定の波
長、偏光方向、光束径を持つ略平行な光束ＩＲは、測定
中心点Ｏをその光軸ＩＲ−Ａに一致させて伝播し、検査
対象物体ＩＭに到達する。

【０１７５】この検査対象物体ＩＭで反射、回折あるい
は散乱し検査対象物体ＩＭの情報の乗った光束ＯＲは、
光情報処理手段２０に入力される（この実施例３でも一
例として正反射の場合を図示している）。

【０１７６】この光情報処理手段２０に入力された検査
対象物体ＩＭ情報の乗った光束ＩＲは、上記実施例２で
説明したように、広視野で分解能の高いフーリェ変換レ
ンズを用いた光情報処理手段２０に入力して処理され、
上記実施例２の場合と同様に高速に検査が行われる。

【０１７７】なお、この波長、偏光方向、光束径の設定
値の変更は、図示していない制御用コンピュータのＧＵ
Ｉ（グラフィックユーザインターフェース）で指示し、
同じく図示していないインターフェイス等を通して自動
的に行われるようになっており、簡便に設定の変更が可
能である。

【０１７８】光束可動手段３０および物体可動手段６０
でも、光束の検査対象物体ＩＭへの入射角度と光情報処
理手段２０での観察角度を、図示していない制御用コン
ピュータのＧＵＩで指示すれば、自動的に移動ステージ
３１の移動量とＴｉｌｔ−ステージ６５の移動量を算出
し変更するようになっている（この実施例３では、光束
可動手段３０及び物体可動手段６０の機械的な重なりを
避けるために、これらの可動範囲を前述の値より少し狭
めいる）。

【０１７９】また、検査対象物体ＩＭの測定領域を同様
にＧＵＩで指示すれば、自動的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の値
が変更されるようになっている。

【０１８０】つまり、この実施例３の構成による光学検
査装置は、検査条件における最適パラメータの検討にお
いて、ＧＵＩで光束の波長、偏光方向、光束径、検査対
象物体ＩＭの入射角度、検査対象物体ＩＭの検査領域、
光情報処理手段での検査対象物体ＩＭ情報の観察角度を
指示すれば、簡便に光学系の空間配置や光源の物理量が
変更されるので、後は種々の最適化手法を用いてそれら
を決定すればよい。

【０１８１】また、実際の検査の場面では、最適化され
た上記パラメータを検査のレシピに合わせて変更する指
示を（制御コンピュータ等でプログラミングし）与える
だけで、簡便かつ効率的に、光学系の空間配置や光源の
物理量に関するパラメータを変更し、種々の検査を実行
することができる。

【０１８２】このように実施例３による光学検査装置
は、前述したように構成しているので、一般的に、検査
対象物体ＩＭあるいは検査対象物体ＩＭの検査項目毎に
最適なパラメータ設定が異なる各種検査において、検査
やパラメータの検討が装置を組み直すことなく、簡便か
つ効率的に行うことができるようになる。

【０１８３】そして、これにより多品種・小ロットの検
査対象物体の汎用的検査や、パイロットライン等での検
査条件に関する最適パラメータの設定検討を簡便かつ効
率的に行うことができるようになる。

【０１８４】尚、上記実施例３では、偏光方向制御装置
としてファラデーローテータを用いたが、λ／２板を回
転させる装置や、効率はやや低くなるが液晶や偏光子を
用いた装置等の偏光方向を制御できる他の装置を用いる
ようにしてもよい。

【０１８５】光源としても、ＬＤや色素を用いた他の波
長可変光源、キセノンランプ等のインコヒーレント光源
とフィルタアレイを組み合わせたもの、あるいは異なっ
た波長の複数の光源の光軸をビームスプリッタ等で合わ
せ、これらをシャッタ等で切り替えるもの等種々の波長
可変光源を使用することができる。

【０１８６】また、物体可動手段６０で用いた全てのス
テージを使う必要はないし、順序を変更して組み込むよ
うにしてもよいとともに、簡便さは犠牲になるが用いる
ステージ数を増やしてもよい。

【０１８７】更に、光束発生手段で発生させる光束は、
ほぼ平行な光束でなくともよく、例えば、収束光やビー
ムを用いるようにしてもよい。

【０１８８】また、この実施例３では変更可能となるよ
うに構成はしなかったものの、光源の他の物理量とし
て、波面の振幅、位相あるいは強度等も重要な検査条件
の一つである。

【０１８９】その場合、液晶等の空間光変調器を、この
波面制御装置として光束発生手段中１０に用いればよ
い。

【０１９０】尚、この第３の実施の形態では、検査対象
物体ＩＭに入射させた光束を反射させて観測し検査する
場合を示したが、検査対象物体ＩＭに入射させた光束を
透過させて観測し検査する場合も同様に構成することが
できる。

【０１９１】また、更に、実際には実施例３で示したよ
うに、検査対象物体ＩＭへの垂直入射した光束を検査対
象物体ＩＭ上方の法線方向Ｆに近い位置で観測するに
は、構成要素の機械的な干渉が発生してしまうこともあ
る。

【０１９２】このような場合には、先の第２の実施の形
態の実施例２で示したように、光束発生手段１０と光束
可動手段３０からの光束をビームスプリッタ１８１で折
り曲げて検査対象物体ＩＭへ入力するようにすれば解決
することも明らかである。

【０１９３】

【発明の効果】従って、以上説明したように、本発明に
よれば、検査対象物体の各種物体情報の乗った大容量画
像（検査対象画像）を高速に検査可能で、多種多様な検
査対象物体の各種検査を、簡便かつ効率的に行うことが
できる光学検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による光学検査装置の作用を説
明するための図である。

【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態および第１
の実施の形態に属する実施例１を示す概略図である。

【図３】図３は、本発明の実施例１に採用する逆フーリ
ェ変換レンズの断面を示す図である。

【図４】図４は、本発明の実施例１に用いているフーリ
ェ変換レンズのＭＴＦ曲線を示す図である。

【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態の概略図を
示す図である。

【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に属する実
施例２を示す図である。

【図７】図７は、本発明の実施例２に用いているフーリ
ェ変換レンズの断面図を示す図である。

【図８】図８は、本発明の実施例２に用いているフーリ
ェ変換レンズのＭＴＦ曲線を示す図である。

【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態を示す図で
ある。

【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態に属す
る実施例３を示す図である。

【図１１】図１１は、従来例を示す図である。

【符号の説明】

１０：光束発生手段 １１０：コヒーレント光源（半導体レーザ（ＬＤ）） １１２：チタンサファイアレーザ １２０：集光レンズ １３０：スペイシャルフィルタ １４０：コリメータレンズ １５０：ファラデーローテータ １６０：アパーチャ ２０：光情報処理手段 ２１０、２６０：フーリェ変換光学系 ２１１、２６１：フーリェ変換レンズ ２２０：フィルタリング手段 ２２１：透過型電気アドレス型位相変調用液晶ディスプ
レイ ２３０、２８０：逆フーリェ変換光学系 ２３１、２８１：逆フーリェ変換レンズ ２４０：フィルタリング画像獲得手段 ２４１：撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ） ２５０：反射素子（ミラー） ２７０：フィルタリング手段 ２７１：反射型電気アドレス型振幅変調用液晶ディスプ
レイ ２９０：光束分岐手段 ２９１、２９２、２９３、２９４、２９５：ビームスプ
リッタ ３０：光束可動手段 ３１：レール ３２：移動ステージ ５０：物体ホルダ ６０：物体可動手段 ６１：Ｘ−ステージ ６２：Ｙ−ステージ ６３：Ｚ−ステージ ６４：θ−ステージ ６５：Ｔｉｌｔ−ステージ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/22 Ｇ０２Ｂ 13/22 Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｇ０２Ｆ 1/13 １０１ Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AA90 BA10 BA11 BB07 BC01 BC04 CA04 CB01 CB02 CB05 CB06 CC07 CC09 DA07 DA08 EA11 2G086 EE10 2H087 KA09 KA12 NA02 PA07 PA08 PA17 PB07 PB08 QA02 QA07 QA12 QA17 QA21 QA22 QA25 QA26 QA34 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA32 RA41 2H088 EA20 EA37 EA52 HA25

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物に光束を照射する光照射手段
   と、 上記光照射手段によって上記検査対象物に光束が照射さ
   れることにより、上記検査対象物から発生する光束を変
   換対象画像としてフーリェ変換像とするフーリェ変換光
   学系と、 上記フーリェ変換光学系によって得られたフーリェ変換
   像に対してフイルタリングを行うフィルタリング手段
   と、 上記フィルタリング手段によってフィルタリングされた
   フーリェ変換像に逆フーリェ変換を行う逆フーリェ変換
   光学系と、 上記逆フーリェ変換光学系により逆フーリェ変換された
   像を取得する画像取得手段とを有し、 上記検査対象物のフーリェ変換光学系に対する物体高を
   ｈ_b 、上記検査対象物の上記逆フーリェ変換光学系に対
   する像高をｈ_i 、上記フーリェ変換光学系の開口絞りの
   値をφ_b 、上記逆フーリェ変換光学系の開口絞りの値を
   φ_i 、上記検査対象物に照射される光束の波長をλ、上
   記フーリェ変換光学系の焦点距離をｆ_b、上記逆フーリ
   ェ変換光学系の焦点距離をｆ_i としたときに、次の条件
   式 ｈ_b φ_b ／λｆ_b ＞１８００ …（１） および ｈ_i φ_i ／λｆ_i ＞１８００ …（２） の少なくとも一方を満たすことを特徴とする光学検査装
   置。
2. 【請求項２】 検査対象物に光束を照射する光照射手段
   と、 上記検査対象物に対する光束の照射方向を変化させる照
   射方向変更手段と、 上記検査対象物を移動させる検査対象物移動手段と、 上記光照射手段により上記検査対象物に光束が照射され
   ることにより、上記検査対象物から発生する光束を変換
   対象画像としてフーリェ変換像とするフーリェ変換光学
   系と、 上記フーリェ変換光学系によって得られたフーリェ変換
   像に対してフィルタリングを行うフィルタリング手段
   と、 上記フイルタリング手段によってフィルタリングされた
   フーリェ変換像に逆フーリェ変換を行う逆フーリェ変換
   光学系とを有し、 上記照射方向変更手段による光束の照射の変化する方向
   および上記検査対象物移動手段による上記検査対象物の
   上記移動方向が、上記検査対象物に照射される光束の第
   １の光軸と、上記フーリェ変換光学系の第２の光軸の交
   点を回転中心とし、上記第１の光軸と上記第２の光軸を
   含む平面内で移動することを特徴とする光学検査装置。
3. 【請求項３】 上記検査対象物のフーリェ変換光学系に
   対する物体高をｈ_b、上記検査対象物の上記逆フーリェ
   変換光学系に対する像高をｈ_i 、上記フーリェ変換光学
   系の開口絞りの値をφ_b 、上記逆フーリェ変換光学系の
   開口絞りの値をφ_i 、上記検査対象物に照射される光束
   の波長をλ、上記フーリェ変換光学系の焦点距離を
   ｆ_b 、上記逆フーリェ変換光学系の焦点距離をｆ_i とし
   たときに、 ｈ_b φ_b ／λｆ_b ＞１８００ …（１） および ｈ_i φ_i ／λｆ_i ＞１８００ …（２） の少なくとも一方を満たすことを特徴とする請求項２記
   載の光学検査装置。
4. 【請求項４】 上記フーリェ変換光学系または上記逆フ
   ーリェ変換光学系の前後の焦平面近傍に設けられた少な
   くとも一つの反射光学素子と、 上記反射光学素子から反射される光束を分岐する分岐手
   段とを有し、 上記反射光学素子と上記分岐手段の間の光学系が、上記
   反射光学素子への入射経路および反射経路となっている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の
   光学検査装置。
5. 【請求項５】 上記フーリェ変換光学系または上記逆フ
   ーリェ変換光学系は複数の光学素子群からなっており、
   上記複数の光学素子群の第１群と最終群の間に上記分岐
   手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載の光学検
   査装置。
6. 【請求項６】 上記フーリェ変換光学系の上記分岐手段
   より入射側にある上記光学素子群、または上記逆フーリ
   ェ変換光学系の上記分岐手段より反射側にある光学素子
   群が、アフォーカル系を構成するレンズ群であることを
   特徴とする請求項５に記載の光学検査装置。
7. 【請求項７】 上記フーリェ変換光学系の上記アフォー
   カル系を構成するレンズ群のパワーが負、正という順で
   あることを特徴とする請求項６に記載の光学検査装置。
8. 【請求項８】 上記光照射手段は、上記検査対象物に照
   射する光束の物理量を変更する物理量変更手段を有して
   いることを特徴とする請求項２または３に記載の光学検
   査装置。
9. 【請求項９】 上記検査対象物移動手段は、上記検査対
   象物の法線を中心として上記検査対象物を回転させる手
   段および上記検査対象物の法線と垂直な面内で上記検査
   対象物を移動させる手段の少なくとも一方を有すること
   を特徴とする請求項２、３および８のいずれか一に記載
   の光学検査装置。
10. 【請求項１０】 上記物理量変更手段は、波長可変光
    源、偏光制御装置、波面制御装置の少なくとも一つを有
    することを特徴とする請求項８または９に記載の光学検
    査装置。
11. 【請求項１１】 上記物理量変更手段の物理量の変更ま
    たは上記照射方向変更手段の変更量および上記検査対象
    物移動手段の移動量を制御用コンピュータのグラフィカ
    ルユーザインターフェースにより制御することを特徴と
    する請求項２、８乃至１０のいずれか一に記載の光学検
    査装置。