JP2020030053A - Optical inspection system - Google Patents

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JP2020030053A JP2018153950A JP2018153950A JP2020030053A JP 2020030053 A JP2020030053 A JP 2020030053A JP 2018153950 A JP2018153950 A JP 2018153950A JP 2018153950 A JP2018153950 A JP 2018153950A JP 2020030053 A JP2020030053 A JP 2020030053A
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基裕 酒井
Motohiro Sakai
基裕 酒井
真仁 加賀谷
Masahito Kagaya
真仁 加賀谷
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Abstract

To provide an optical inspection system in which interference fringes of received interference light are clear and have high contrast.SOLUTION: An optical inspection system has a light source that irradiates an inspection object with light and a light receiving system that receives interference light generated in the inspection object. There is no mechanism for limiting the spectrum of light between the light source and the inspection object. The light receiving system includes a narrow band filter by which only light in the interference light having a narrower spectral width than light emitted from the light source within a wavelength band of light emitted from the light source is transmitted. It is preferable that the light source have one or more light emitting elements that are disposed on the substrate and emit light, and include a diffusion plate that converts light emitted from the light emitting element to diffused light and irradiates the inspection object with the diffused light. The light emitting element is preferably an LED element or an organic EL element. The narrow band filter is a band-pass filter, a long-pass filter, a short-pass filter, or the like, and preferably has a spectral width of transmitted light of 10 nm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学検査システムに関する。   The present invention relates to an optical inspection system.

光源としての低圧ナトリウムランプは、例えば、トンネル照明などに用いられている。
また、低圧ナトリウムランプはそれ自体が狭帯域の単色性を有するので、干渉縞測定装置等の光源としても採用されている。干渉縞測定装置等では被検査物からの干渉光に基づいて、例えば、被検査物としての膜の膜厚測定、フィルムを基板に貼付した際に生じる気泡の検査、被検査物として基板表面に粉塵等が付着した際の粉塵検査、異物検査、指紋検査などを行う用途に用いられている。
また、例えば、液晶カラーフィルタを生産する工場では、干渉縞測定装置等を用いて、各色レイヤーの均一性検査が行われている。
干渉縞測定装置等に用いる光源の波長は低圧ナトリウムランプの波長589nmや589.6nmに限定されるものではなく、他の光源から狭帯域フィルタを用いて取り出した他の波長の狭帯域の単色光を用いることもできる。
A low-pressure sodium lamp as a light source is used, for example, for tunnel lighting.
Further, since the low-pressure sodium lamp itself has a narrow band monochromaticity, it is also used as a light source for an interference fringe measuring device or the like. In an interference fringe measuring device or the like, based on interference light from an inspection object, for example, measurement of a film thickness of an inspection object, inspection of bubbles generated when the film is attached to a substrate, inspection of a substrate surface as an inspection object It is used for applications such as dust inspection, dust inspection, and fingerprint inspection when dust or the like adheres.
Further, for example, in a factory that produces liquid crystal color filters, a uniformity inspection of each color layer is performed using an interference fringe measuring device or the like.
The wavelength of the light source used for the interference fringe measuring device or the like is not limited to the wavelength of a low-pressure sodium lamp of 589 nm or 589.6 nm, but narrow-band monochromatic light of another wavelength extracted from another light source using a narrow-band filter. Can also be used.

例えば、特許文献1、特許文献2には、低圧ナトリウムランプを利用したカラーフィルタや膜厚等の検査装置が記載されている。また、特許文献3には、赤外光による干渉現象により膜厚ムラを検出する検査装置が記載されている。   For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2 describe a color filter using a low-pressure sodium lamp, and an inspection device for film thickness and the like. Patent Document 3 discloses an inspection apparatus that detects unevenness in film thickness by an interference phenomenon caused by infrared light.

特開平4−118544号公報JP-A-4-118544 特開2005−221401号公報JP 2005-221401 A 特開2007−205743号公報JP 2007-205743 A

しかしながら、低圧ナトリウムランプは、需要低下により生産量が低下し今後の安定的供給が危ぶまれている。光源としての低圧ナトリウムランプの代替品や、低圧ナトリウムランプを用いない検査装置等が望まれている。
例えば低圧ナトリウムランプの代替光源として検査員が見慣れている色に合わせるため黄色のLED(波長ピーク約590nm)を準備したとする。しかし、通常のLEDは人間の眼には単色に見えたとしても干渉縞を観察するにはスペクトル幅が広すぎて(半値全幅で約20nm)検査には不十分である。
一方で、そのLED等の代替光源に狭帯域フィルタを取り付けることにより、干渉縞を観察するに足る十分な狭帯域化を実現することはできるものの、昨今の液晶基板の大型化により、用いられている低圧ナトリウムランプの発光長は1mを優に超すものが使用されており、その全面に渡って狭帯域化フィルタを配置することは技術的には可能であっても、低圧ナトリウムランプの代替システムとしては経済合理性を欠くものとなる。
However, the production of low-pressure sodium lamps has fallen due to the fall in demand, and stable supply in the future is at stake. There is a demand for an alternative to a low-pressure sodium lamp as a light source, an inspection device without using a low-pressure sodium lamp, and the like.
For example, it is assumed that a yellow LED (wavelength peak: about 590 nm) is prepared as an alternative light source for the low-pressure sodium lamp to match the color that the inspector is familiar with. However, even though a normal LED looks monochromatic to the human eye, the spectral width is too wide for observing interference fringes (about 20 nm at full width at half maximum), which is insufficient for inspection.
On the other hand, by attaching a narrow band filter to an alternative light source such as an LED, it is possible to realize a band narrow enough for observing interference fringes. Some low-pressure sodium lamps have a light emission length much longer than 1 m, and although it is technically possible to arrange a narrow-band filter over the entire surface, an alternative system for the low-pressure sodium lamp is used. It lacks economic rationality.

本発明の光学検査システムは、少なくとも以下の構成を具備するものである。
被検査物に光を照射する光源と、
前記被検査物にて生じる干渉光を受光する受光系とを有し、
前記被検査物と前記光源の間には光のスペクトルを制限する機構が設けられていない光学検査システムにおいて、
前記受光系は、前記干渉光から、前記光源より出射される光の波長帯域の範囲内で、前記光源より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみを透過する狭帯域フィルタを備えることを特徴とする。
The optical inspection system of the present invention has at least the following configuration.
A light source for irradiating the test object with light,
A light receiving system for receiving interference light generated in the inspection object,
In an optical inspection system in which a mechanism for limiting a spectrum of light is not provided between the inspection object and the light source,
The light receiving system, from the interference light, within a wavelength band of light emitted from the light source, a narrow band filter that transmits only light having a spectral width narrower than the light emitted from the light source. Features.

本発明によれば、受光した干渉光の干渉縞などが明瞭であり、コントラストが高い光学検査システムを安価な構成で提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the interference fringe etc. of the received interference light are clear, and the optical inspection system with a high contrast can be provided with an inexpensive structure.

本発明の一実施形態に係る光学検査システムの一例を示す図である。It is a figure showing an example of an optical inspection system concerning one embodiment of the present invention. 比較例に係る光学検査システムの一例を示す図である。It is a figure showing an example of an optical inspection system concerning a comparative example. 被検査物による干渉光の一例を説明するため概念図である。It is a conceptual diagram for explaining an example of the interference light by a test object. 光源から出射された光のスペクトル、狭帯域フィルタの特性、狭帯域フィルタを透過した光のスペクトルの一例を示す概念図、(a)はLED光源から出射された光のスペクトル、バンドパスフィルタの特性、バンドパスフィルタを透過した光のスペクトルの一例を説明するための図、(b)はLED光源から出射された光のスペクトル、ロングパスフィルタの特性、ロングパスフィルタを透過した光のスペクトルの一例を説明するための図、(c)はLED光源から出射された光のスペクトル、ショートパスフィルタの特性、ショートパスフィルタを透過した光のスペクトルの一例を説明するための図である。5A is a conceptual diagram showing an example of the spectrum of light emitted from a light source, the characteristics of a narrow band filter, and the spectrum of light transmitted through a narrow band filter. FIG. 7A shows the spectrum of light emitted from an LED light source and the characteristics of a bandpass filter. FIG. 1B is a diagram for explaining an example of a spectrum of light transmitted through a bandpass filter. FIG. 2B illustrates an example of a spectrum of light emitted from an LED light source, characteristics of a longpass filter, and a spectrum of light transmitted through a longpass filter. FIG. 3C is a diagram for explaining an example of a spectrum of light emitted from the LED light source, characteristics of a short-pass filter, and a spectrum of light transmitted through the short-pass filter. 本発明に係る狭帯域フィルタを備えたメガネを有する受光系を含んだ光学検査システムの一例を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing an example of an optical inspection system including a light receiving system having glasses provided with a narrow band filter according to the present invention. バンドパスフィルタの入射角依存特性の一例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an incident angle dependence characteristic of a bandpass filter. 実験の結果を示す干渉縞の一例を示す図であり、(a)は本発明に係る光学検査システムの受光系のバンドパスフィルタを介して撮像した干渉縞の一例を示す図、(b)は比較例のLED単体での干渉縞の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the interference fringe which shows the result of an experiment, (a) is a figure which shows an example of the interference fringe imaged via the band pass filter of the light receiving system of the optical inspection system which concerns on this invention, (b) FIG. 7 is a diagram illustrating an example of interference fringes of a single LED of a comparative example. 被検査物としてのガラス板へ光照射したときのs偏光及びp偏光の入射角とガラスの反射率の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between incident angles of s-polarized light and p-polarized light and the reflectance of glass when a glass plate as an inspection object is irradiated with light. 光学検査システムの受光系のメガネ(ゴーグル)の一例を示す概念斜視図である。It is a conceptual perspective view which shows an example of the glasses (goggles) of the light receiving system of an optical inspection system. 本発明に係る他の実施形態の一例を示す図であり、狭帯域フィルタを備えた撮像部を有する受光系を含んだ光学検査システムの一例を示す概念図である。It is a figure showing an example of other embodiments concerning the present invention, and is a conceptual diagram showing an example of an optical inspection system including a light sensing system which has an imaging part provided with a narrow band filter.

本発明の一実施形態に係る光学検査システムは、被検査物に光を照射する光源と、前記被検査物にて生じる干渉光を受光する受光系とを有する。本実施形態の光学検査システムでは、前記被検査物と前記光源の間には光源からの光のスペクトルを制限する機構が設けられておらず、前記受光系は、その干渉光から、光源より出射される光の波長帯域の範囲内で、光源より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみを透過する狭帯域フィルタを備える。例えば、光源から被検査物へ光を照射し、被検査物で生じた干渉光、干渉縞などを高コントラストで鮮明に検査可能な光学検査システムを安価な構成で提供することができる。   An optical inspection system according to an embodiment of the present invention includes a light source that irradiates light to an object to be inspected, and a light receiving system that receives interference light generated in the object to be inspected. In the optical inspection system of the present embodiment, a mechanism for limiting the spectrum of light from the light source is not provided between the inspection object and the light source, and the light receiving system emits light from the light source from the interference light. A narrow-band filter that transmits only light having a spectral width narrower than the light emitted from the light source within the range of the wavelength band of the light to be emitted. For example, an optical inspection system that can irradiate light from a light source to an object to be inspected and clearly inspect interference light, interference fringes, and the like generated in the object with high contrast can be provided with an inexpensive configuration.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。尚、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiments of the invention include, but are not limited to, those shown. In the following description of each drawing, portions common to those already described are denoted by the same reference numerals, and a redundant description is partially omitted.

図1は本発明の一実施形態に係る光学検査システム1の一例を示す図である。図2は比較例に係る光学検査システムの一例を示す図である。図3は被検査物3による干渉光の一例を説明するため概念図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an optical inspection system 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical inspection system according to a comparative example. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an example of the interference light by the inspection object 3.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1は、被検査物3に光を照射する光源110と、被検査物3にて生じる干渉光を受光する受光系150とを有する。受光系150は、狭帯域フィルタ151を備える。狭帯域フィルタ151は、その干渉光から、光源より出射される光の波長帯域の範囲内で、光源より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみを透過する。狭帯域フィルタ151は受光系150に備えられているだけであって光源110と被検査物3の間には何らスペクトルを制限する機構(例えば狭帯域フィルタ等)は設けられていない。例えば、光源110から出射された光は被検査物3に直接照射される。なお、光源110から出射された光はミラーやレンズ等の光学素子を介して被検査物3へ照射されてもよい。
そして、被検査物3からの光が狭帯域フィルタ151に入射し、狭帯域フィルタ151を透過した光が、例えば、検査者の目155等で受光される。狭帯域フィルタ151の周囲には遮光隔壁156が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, an optical inspection system 1 according to an embodiment of the present invention includes a light source 110 that irradiates light to the inspection object 3, a light receiving system 150 that receives interference light generated in the inspection object 3, Having. The light receiving system 150 includes a narrow band filter 151. The narrow band filter 151 transmits only light having a narrower spectral width than the light emitted from the light source within the wavelength band of the light emitted from the light source from the interference light. The narrow band filter 151 is only provided in the light receiving system 150, and no mechanism (for example, a narrow band filter or the like) for limiting the spectrum is provided between the light source 110 and the inspection object 3. For example, light emitted from the light source 110 is directly applied to the inspection object 3. Note that the light emitted from the light source 110 may be applied to the inspection object 3 via an optical element such as a mirror or a lens.
Then, light from the test object 3 enters the narrow-band filter 151, and light transmitted through the narrow-band filter 151 is received by, for example, the eye 155 of the inspector. A light-shielding partition 156 may be provided around the narrow-band filter 151.

光源110は、例えば、基板112に配置され、光を出射する一つ又は複数の発光素子111を有する。発光素子111は、例えば、LED(Light emitting diode)発光素子や有機EL(Organic electro-luminescence)発光素子等である。本実施形態では、発光素子は可視光を出射する。また、本実施形態では、発光素子111としてLED発光素子(LED素子ともいう)を採用している。その発光素子111の光の出射側には、拡散板113が設けられている。   The light source 110 has, for example, one or a plurality of light emitting elements 111 that are arranged on a substrate 112 and emit light. The light emitting element 111 is, for example, an LED (Light emitting diode) light emitting element, an organic EL (Organic electro-luminescence) light emitting element, or the like. In the present embodiment, the light emitting element emits visible light. In this embodiment, an LED light emitting element (also referred to as an LED element) is employed as the light emitting element 111. A diffusion plate 113 is provided on the light emitting side of the light emitting element 111.

拡散板113は、発光素子111からの光を拡散光に変換し、その拡散光を被検査物3に照射する。一般的な単色のLED素子は、出射される光の波長帯域のスペクトル幅(半値全幅)が約20nmである。
発光素子111として面発光型の有機EL素子を採用した場合、拡散板113は設けなくともよい。有機EL素子から出射される光の波長帯域のスペクトル幅(半値全幅)は、各色ごとに約70nm〜100nmである。また、本実施形態では、光源110の発光素子は、中心波長が可視光領域(波長約420nm〜760nm)の白色光源であってもよい。
The diffusion plate 113 converts light from the light emitting element 111 into diffused light, and irradiates the diffused light to the inspection object 3. A general monochromatic LED element has a spectral width (full width at half maximum) of about 20 nm in a wavelength band of emitted light.
When a surface-emitting type organic EL element is employed as the light emitting element 111, the diffusion plate 113 may not be provided. The spectral width (full width at half maximum) of the wavelength band of the light emitted from the organic EL element is about 70 nm to 100 nm for each color. In the present embodiment, the light emitting element of the light source 110 may be a white light source having a center wavelength in a visible light region (wavelength of about 420 nm to 760 nm).

例えば、図3に示すように、薄膜などの被検査物3(検査対象)に、光を照射すると、薄膜の被検査物3の表面で反射した光と、薄膜の裏面で反射した光とが干渉し、干渉光が狭帯域フィルタ151を介して、検査者の目155で受光される。   For example, as shown in FIG. 3, when light is irradiated on the inspection object 3 (inspection target) such as a thin film, light reflected on the surface of the inspection object 3 having a thin film and light reflected on the back surface of the thin film are generated. The interference light is received by the inspector's eyes 155 via the narrow band filter 151.

図3に示すように、光の波長をλ、被検査物3として例えば薄膜の屈折率をn、空気の屈折率を1、薄膜の厚みをt、屈折角をθとすると、干渉光が暗くなる条件は数式(1)により規定される。また、干渉光が明るくなる条件は、数式(2)により規定される。但し、m=0,1,2,3,・・・である。   As shown in FIG. 3, when the wavelength of light is λ, the refractive index of the thin film is n, the refractive index of air is 1, the thickness of the thin film is t, and the refractive angle is θ, and the interference light is dark, for example, as the inspection object 3. The condition is defined by Expression (1). The condition under which the interference light becomes brighter is defined by Expression (2). Here, m = 0, 1, 2, 3,....

2nt×cosθ=m×λ ・・・(1)
2nt×cosθ=(m+(1/2))×λ ・・・(2)
2 nt × cos θ = m × λ (1)
2nt × cos θ = (m + (1/2)) × λ (2)

数式(1)、数式(2)により、膜厚が均一でない場合、干渉縞にムラが見えることになり、また、見る角度が変わると干渉縞の間隔や濃淡も変化する。
しかるに、光の波長λが複数あるいは連続的に幅を持って分布する場合、干渉縞の濃淡の間隔がずれ、各々が重なり合うことで干渉縞の濃淡が不明瞭になり、実質的に干渉縞が見えにくくなり、検査に耐えられなくなる。
従来の解決法は狭帯域の単色光を照射することにより、干渉縞を作り出そうとするものであるが、本願発明者らが鋭意検討した結果、複数あるいは連続的に幅を持った波長の光で照射された場合でも干渉光が存在していないわけではなく、単に観測者側で認識されにくくなっているだけであることがわかった。逆に言えば、観測者としての受光系側で必要な波長領域だけを取り出せば、十分に濃淡が明瞭な干渉縞が見えることとなる。
According to Expressions (1) and (2), when the film thickness is not uniform, unevenness of the interference fringes is visible, and when the viewing angle changes, the interval and the shading of the interference fringes also change.
However, when the wavelength λ of the light is distributed plurally or continuously with a width, the intervals of the shading of the interference fringes are shifted, and the shading of the interference fringes becomes unclear by overlapping each other, and the interference fringes are substantially reduced. It becomes difficult to see and cannot withstand inspection.
Conventional solutions attempt to create interference fringes by irradiating a narrow band of monochromatic light, but as a result of extensive studies by the inventors of the present invention, light of a wavelength having a plurality or a continuous width has been obtained. It was found that even when irradiated, the interference light did not exist, but was merely difficult to be recognized by the observer. Conversely, if only the necessary wavelength region is extracted on the light receiving system side as an observer, interference fringes with sufficiently clear shading can be seen.

図2に示すように、比較例の単色光源110zは、例えば、低圧ナトリウムランプを有し、薄膜などの被検査物3(検査対象)に単色光を照射する。低圧ナトリウムランプの場合はそれ自体が狭帯域の単色光を照射するが、他の光源の場合は必要に応じ、狭帯域の単色光になるように調整される。図2の比較例では、被検査物3で生じた干渉光を、狭帯域フィルタを介さずに、直接検査者の目155で受光している。
低圧ナトリウムランプは、波長が589nmや589.6nmの光を出射し、その光の波長帯域のスペクトル幅は約5nmであり、干渉縞のコントラストが高く、明瞭である。
As shown in FIG. 2, the monochromatic light source 110z of the comparative example includes, for example, a low-pressure sodium lamp, and irradiates the inspection object 3 (inspection target) such as a thin film with monochromatic light. In the case of a low-pressure sodium lamp, the light source itself emits narrow-band monochromatic light, but in the case of other light sources, the light source is adjusted to narrow-band monochromatic light as necessary. In the comparative example of FIG. 2, the interference light generated in the inspection object 3 is directly received by the inspector's eye 155 without passing through the narrow band filter.
The low-pressure sodium lamp emits light having a wavelength of 589 nm or 589.6 nm, and the spectral width of the wavelength band of the light is about 5 nm, and the contrast of interference fringes is high and clear.

ところで、上述したように、光源110として、一般的な単色のLED素子を採用した場合、LED素子から出射される光の波長帯域のスペクトル幅が約20nmであり、狭帯域フィルタを介さずに直接、目155で受光した場合、干渉縞のコントラストが低く、明瞭でないことがある。これは上述したとおり、干渉縞が存在していないわけではなくて、複数あるいは幅を持った波長による干渉縞が重なり合って見えにくくなってしまったためと考えられる。   By the way, as described above, when a general monochromatic LED element is employed as the light source 110, the spectral width of the wavelength band of the light emitted from the LED element is about 20 nm, and the light is emitted directly without passing through a narrow band filter. When the light is received by the eyes 155, the contrast of the interference fringes may be low and not clear. It is considered that this is not because the interference fringes do not exist as described above, but because the interference fringes due to a plurality of wavelengths having different widths overlap each other and become difficult to see.

図1に示した、本発明の実施形態では、光源110として一般的な単色のLED素子を採用した場合であっても、受光系150が狭帯域フィルタ151を備えているので、この狭帯域フィルタ151により、被検査物3にて生じる干渉光から、光源110より出射される光の波長帯域の範囲内で、光源110より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみが透過し、例えば、検査者の目155で受光される。
この狭帯域フィルタ151を透過した光のスペクトル幅は、例えば、10nm以下であることが好ましい。光のスペクトル幅が小さくなり、単色に近くなると、目155等で受光した場合、干渉縞が明瞭となり、コントラストが高くなる。
In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, even when a general monochromatic LED element is used as the light source 110, the light receiving system 150 includes the narrow band filter 151. Due to 151, only light having a spectrum width narrower than the light emitted from the light source 110 is transmitted from the interference light generated in the inspection object 3 within the wavelength band of the light emitted from the light source 110, for example, The light is received by the examiner's eyes 155.
The spectral width of the light transmitted through the narrow band filter 151 is preferably, for example, 10 nm or less. When the spectral width of the light becomes smaller and becomes closer to a single color, when the light is received by the eye 155 or the like, the interference fringes become clear and the contrast becomes higher.

図4は光源110から出射された光のスペクトル、狭帯域フィルタ151のフィルタ特性、受光した光のスペクトルの一例を示す概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the spectrum of the light emitted from the light source 110, the filter characteristics of the narrow band filter 151, and the spectrum of the received light.

詳細には、図4(a)は光源110としてLED光源から出射された光のスペクトル、狭帯域フィルタ151としてバンドパスフィルタの特性、バンドパスフィルタを透過した光のスペクトルの一例を説明するための図である。図4では、横軸は波長[nm]を示し、縦軸は光源からの光の分光放射照度(任意単位)、フィルタの透過率(%)、及びフィルタを透過した光の分光放射照度(任意単位)を示している。
図4(a)に示した例では、LED光源から出射される光の中心波長は590nmであり、波長帯域のスペクトル幅が比較的大きい。バンドパスフィルタの中心波長は590nm(光源から出射される光の中心波長と同じ、又は略同じ)とし、半値全幅が約10nm以下に規定されている。バンドパスフィルタを透過した光は、波長帯域のバンド幅が約10nmであり単色光に近くなる。
4A illustrates an example of a spectrum of light emitted from an LED light source as the light source 110, a characteristic of a band-pass filter as the narrow-band filter 151, and an example of a spectrum of light transmitted through the band-pass filter. FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the wavelength [nm], the vertical axis represents the spectral irradiance (arbitrary unit) of the light from the light source, the transmittance (%) of the filter, and the spectral irradiance (optional) of the light transmitted through the filter. Unit).
In the example shown in FIG. 4A, the center wavelength of the light emitted from the LED light source is 590 nm, and the spectral width of the wavelength band is relatively large. The center wavelength of the band-pass filter is 590 nm (same or substantially the same as the center wavelength of the light emitted from the light source), and the full width at half maximum is specified to be about 10 nm or less. The light transmitted through the bandpass filter has a wavelength band of about 10 nm, which is close to monochromatic light.

また、図4(b)に示すように、狭帯域フィルタ151としてロングパスフィルタを採用してもよい。図4(b)に示した例では、ロングパスフィルタを透過した光が、波長帯域のバンド幅が約10nmとなるように、ロングパスフィルタのカットオフ波長が規定されている。カットオフ波長は、光源110としてLED光源から出射された光の波長帯域内の波長である。   Further, as shown in FIG. 4B, a long-pass filter may be employed as the narrow-band filter 151. In the example shown in FIG. 4B, the cutoff wavelength of the long-pass filter is defined such that the light transmitted through the long-pass filter has a wavelength band of about 10 nm. The cutoff wavelength is a wavelength within the wavelength band of light emitted from the LED light source as the light source 110.

また、図4(c)に示すように、狭帯域フィルタ151としてショートパスフィルタを採用してもよい。図4(c)に示した例では、ショートパスフィルタを透過した光が、波長帯域のバンド幅が約10nmとなるように、ショートパスフィルタのカットオフ波長が規定されている。カットオフ波長は、光源110としてLED光源から出射された光の波長帯域内の波長である。   Further, as shown in FIG. 4C, a short-pass filter may be employed as the narrow-band filter 151. In the example shown in FIG. 4C, the cut-off wavelength of the short-pass filter is defined so that the light transmitted through the short-pass filter has a wavelength band of about 10 nm. The cutoff wavelength is a wavelength within the wavelength band of light emitted from the LED light source as the light source 110.

すなわち、光源から出射される光の中心波長、光の波長帯域のスペクトル幅などに応じて、狭帯域フィルタ151としてのロングパスフィルタやショートパスフィルタのカットオフ波長や、バンドパスフィルタの中心波長、半値全幅、上側カットオフ波長、下側カットオフ波長などが最適に規定されることが好ましい。   That is, the cutoff wavelength of the long-pass filter or the short-pass filter as the narrow-band filter 151, the center wavelength of the band-pass filter, the half-value It is preferable that the full width, the upper cutoff wavelength, the lower cutoff wavelength, and the like are optimally defined.

図5は本発明に係る光学検査システム1の受光系150の一例を示す概念図である。詳細には、図5は狭帯域フィルタ151を備えたメガネを有する受光系150の一例を示す概念図である。図6はバンドパスフィルタの入射角依存特性の一例を説明するための図である。図6において、横軸に波長[nm]を示し、縦軸にフィルタの透過率(%)を示し、実線は、板状の狭帯域フィルタの表面に対して入射する光の角度(入射角)が0°の場合を示し、破線は、入射角が15°の場合を示している。   FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of the light receiving system 150 of the optical inspection system 1 according to the present invention. 5 is a conceptual diagram illustrating an example of a light receiving system 150 having glasses provided with a narrow band filter 151. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the incident angle dependence characteristic of the bandpass filter. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the wavelength [nm], the vertical axis indicates the transmittance (%) of the filter, and the solid line indicates the angle of light (incident angle) incident on the surface of the plate-shaped narrow band filter. Is 0 °, and the broken line indicates the case where the incident angle is 15 °.

図5に示した例では、受光系150は、検査者の目155等の前方に狭帯域フィルタ151が配置される。狭帯域フィルタ151と目155との間の距離dと、狭帯域フィルタ151のサイズ(縦幅、横幅等のサイズφ)と、視角θsは、数式(3)の関係がある。例えば、光軸150axは、狭帯域フィルタ151の中心と目155を通るものとする。この視角θsとは、狭帯域フィルタ151の上下又は左右両端と目とを結ぶ2本の直線がつくる角である。本実施形態では、距離dは例えば、約3mm〜100mm、好ましくは約30mm〜50mmである。狭帯域フィルタは、サイズφが例えば、直径約15mm〜50mm、好ましくは約20mm〜35mmの円板である。なお、狭帯域フィルタは、円形に限らず、矩形状など、任意の形状であってもよい。   In the example shown in FIG. 5, in the light receiving system 150, a narrow band filter 151 is arranged in front of the examiner's eye 155 or the like. The distance d between the narrow-band filter 151 and the eye 155, the size of the narrow-band filter 151 (the size φ such as the vertical width and the horizontal width), and the viewing angle θs have a relationship represented by Expression (3). For example, the optical axis 150ax passes through the center of the narrow-band filter 151 and the eye 155. The viewing angle θs is an angle formed by two straight lines connecting the upper and lower or left and right ends of the narrow band filter 151 and the eyes. In the present embodiment, the distance d is, for example, about 3 mm to 100 mm, preferably about 30 mm to 50 mm. The narrow band filter is a disk having a size φ of, for example, about 15 mm to 50 mm in diameter, preferably about 20 mm to 35 mm. Note that the narrow band filter is not limited to a circular shape, and may have an arbitrary shape such as a rectangular shape.

φ=2d×tan(θs/2) ・・・(3)   φ = 2d × tan (θs / 2) (3)

図6に示すように、バンドパスフィルタ等の狭帯域フィルタ151は、入射角が大きいほど波長がシフトするが、入射角が20°以上になると、波長シフトの影響が大きくなり、波長シフトを無視できなくなる。
本発明の実施形態では、図5に示す、視角θsが60°以下、好ましくは50°以下、より好ましくは40°以下となるように、狭帯域フィルタ151のサイズ(横幅や縦幅等の長さ)を比較的小さく規定することで、視野が制限される。視野が制限されると人間は対象物を見ようとする時に眼球を動かすのではなく頭を振って確認しようとする。その結果、目と狭帯域フィルタと対象物(この場合は被検査物)が略正対する配置となり、結果、波長シフトの影響を低減することができ、高精度に光学検査を行うことができる。図5に示す例では、視角θsは入射角の2倍に相当する。
比較例として、例えば、光源側に狭帯域フィルタを設ける場合、大きいサイズの狭帯域フィルタを配置することを要し、製造コストが高くなる。
As shown in FIG. 6, the narrow-band filter 151 such as a band-pass filter shifts the wavelength as the incident angle increases, but when the incident angle is 20 ° or more, the influence of the wavelength shift increases, and the wavelength shift is ignored. become unable.
In the embodiment of the present invention, the size of the narrow-band filter 151 (length such as width and height) is set so that the viewing angle θs shown in FIG. 5 is 60 ° or less, preferably 50 ° or less, more preferably 40 ° or less. Is relatively small, the field of view is limited. When the field of view is limited, humans try to confirm by shaking their heads instead of moving their eyes when looking at an object. As a result, the eye, the narrow-band filter, and the object (in this case, the object to be inspected) are arranged so as to face each other substantially. As a result, the influence of the wavelength shift can be reduced and the optical inspection can be performed with high accuracy. In the example shown in FIG. 5, the viewing angle θs corresponds to twice the incident angle.
As a comparative example, for example, when a narrow-band filter is provided on the light source side, it is necessary to arrange a large-sized narrow-band filter, which increases the manufacturing cost.

次に、本願発明者は、実際に本発明に係る光学検査システムと、比較例の光学検査装置を作製して実験し、本発明による効果を確認した。
詳細には、本発明に係る光学検査システムの光源110として、中心波長590nmのLED発光素子を採用した(中心波長589nmのNaランプに近いもの)。また、81個のLED発光素子を基板上に格子状に配置し(縦9個×横9個)、LED発光素子の光出射側約10cmの位置に拡散板113を配置した。
本発明に係る光学検査システムの受光系150として、メガネ(ゴーグル)に、スペクトル幅10nmのバンドパスフィルタ(狭帯域フィルタ151)を設けた。検査者の目の位置にカメラ(撮像部)を配置し、撮像した。
Next, the inventor of the present application actually produced an optical inspection system according to the present invention and an optical inspection apparatus of a comparative example, and performed experiments to confirm the effects of the present invention.
Specifically, as the light source 110 of the optical inspection system according to the present invention, an LED light emitting element having a center wavelength of 590 nm was used (a light source similar to a Na lamp having a center wavelength of 589 nm). Further, 81 LED light emitting elements were arranged in a grid pattern on the substrate (9 vertical × 9 horizontal), and the diffusion plate 113 was arranged at a position of about 10 cm on the light emitting side of the LED light emitting elements.
As the light receiving system 150 of the optical inspection system according to the present invention, a bandpass filter (narrowband filter 151) having a spectral width of 10 nm was provided in glasses (goggles). A camera (imaging unit) was placed at the position of the examiner's eye and an image was taken.

また、被検査物3(試験サンプル)として、干渉縞実験でよく用いられる、くさび型空気層を作製した。詳細には、一対のガラス板を準備し、ガラス板の一方の端に薄い紙等を挟むことにより、一対のガラス板の間にくさび型空気層を作製した。   In addition, a wedge-shaped air layer, which is often used in an interference fringe experiment, was manufactured as the inspection object 3 (test sample). In detail, a pair of glass plates was prepared, and a wedge-shaped air layer was formed between the pair of glass plates by sandwiching thin paper or the like at one end of the glass plates.

光源から光が出射された場合、光が一方のガラス板に入射し、その一方のガラス板の裏面とくさび型空気層の境界で反射する反射光と、反射せずにそのままくさび型空気層を透過して、他方のガラス板の表面で反射して、一方のガラス板を透過して出射される反射光とが干渉し、受光系でその干渉光が受光される。   When light is emitted from the light source, the light is incident on one glass plate, the reflected light is reflected at the boundary between the back surface of the one glass plate and the wedge-shaped air layer, and the wedge-shaped air layer is reflected without reflection. The transmitted light is reflected on the surface of the other glass plate, interferes with the reflected light transmitted through and emitted from the one glass plate, and the interference light is received by the light receiving system.

また、実験では、比較例として、光源が低圧Na(ナトリウム)ランプ照射器を準備し、狭帯域フィルタを介さずに受光した。
また、他の比較例として、黄色のLED発光単体を準備し、狭帯域フィルタを介さずに受光した。
In the experiment, as a comparative example, a low-pressure Na (sodium) lamp irradiator was prepared as a light source, and light was received without passing through a narrow band filter.
In addition, as another comparative example, a yellow LED light-emitting unit was prepared and received without passing through a narrow band filter.

図7(a)は、本発明に係る光学検査システムの受光系のバンドパスフィルタ(BPF)を介して撮像した干渉縞の一例を示す図である。図7(b)は比較例のLED発光素子単体(バンドパスフィルタなし)での干渉縞の一例を示す図である。   FIG. 7A is a diagram illustrating an example of an interference fringe imaged through a band-pass filter (BPF) of a light receiving system of the optical inspection system according to the present invention. FIG. 7B is a diagram illustrating an example of interference fringes of the LED light emitting element alone (without a bandpass filter) of the comparative example.

Figure 2020030053
Figure 2020030053

実際に実験を行い、図7(a)、図7(b)、表1に示す結果となった。二重丸マークは干渉縞が明瞭に見えたことを示し、丸マークは干渉縞が少し明瞭に見えたことを示し、三角マークは干渉縞が見え難かったことを示し、×マークは干渉縞が見えなかったことを示している。   The experiment was actually performed, and the results shown in FIGS. 7A and 7B and Table 1 were obtained. Double circle marks indicate that the interference fringes were clearly visible, circle marks indicate that the interference fringes were slightly clear, triangular marks indicate that the interference fringes were difficult to see, and x marks indicate that the interference fringes were difficult to see. Indicates that it was not visible.

詳細には、比較例(従来技術)として、光源である低圧ナトリウムランプ単体から単色光を出射し、バンドパスフィルタを設けない受光系で受光した場合、被検査物(試験サンプル)のくさび型空気層のギャップ厚が3μm、5μm、10μmの場合、干渉縞を明瞭に見ることができた。   In detail, as a comparative example (prior art), when monochromatic light is emitted from a low-pressure sodium lamp alone as a light source and received by a light receiving system without a bandpass filter, a wedge-shaped air of an object to be inspected (test sample) is used. When the gap thickness of the layers was 3 μm, 5 μm, and 10 μm, interference fringes could be clearly seen.

また、他の比較例として、光源であるLED発光素子単体から光を出射し、バンドパスフィルタを設けない受光系で受光した場合、被検査物(試験サンプル)のくさび型空気層のギャップ厚が3μm、5μm、10μmそれぞれで干渉縞が見え難く、具体的には、ギャップ厚が大きくなるほど干渉縞が見え難かった(図7(b)参照)。   Further, as another comparative example, when light is emitted from a single LED light emitting element as a light source and received by a light receiving system without a bandpass filter, the gap thickness of the wedge-shaped air layer of the inspection object (test sample) is reduced. At 3 μm, 5 μm, and 10 μm, the interference fringes were hard to see. Specifically, the interference fringes were hard to see as the gap thickness increased (see FIG. 7B).

一方、本発明に係る光学検査システムにおいて、狭帯域フィルタ(バンドパスフィルタ)を介して受光した場合、くさび型空気層のギャップ厚が3μm、5μm、10μmそれぞれで干渉縞の縞模様が、比較例の低圧Naランプと略同程度に明瞭に見えた。   On the other hand, in the optical inspection system according to the present invention, when light is received through a narrow-band filter (band-pass filter), the interference fringe pattern is changed when the gap thickness of the wedge-shaped air layer is 3 μm, 5 μm, and 10 μm, respectively. Of the low-pressure Na lamp.

また、バンドパスフィルタは高価であるが、本発明に係る光学検査システムでは、比較的小さいサイズのバンドパスフィルタを受光系に設けたので、安価に受光系を実現することができ、また、結果として視角制限がかかり、バンドパスフィルタを例えばガラス板等の基材に所定の蒸着材料を蒸着する方法にて作製する場合、入射角依存性を気にしなくて良い。   Further, although the bandpass filter is expensive, in the optical inspection system according to the present invention, a relatively small size bandpass filter is provided in the light receiving system, so that the light receiving system can be realized at low cost, and When a bandpass filter is manufactured by a method of evaporating a predetermined evaporation material on a base material such as a glass plate, the dependency on the incident angle does not need to be considered.

図8は、被検査物としてのガラス板(屈折率n=約1.5)へ光を照射したときのs偏光及びp偏光の入射角と、ガラスの反射率の関係を示す図である。
被検査物としてのガラス板(屈折率n=約1.5)へ光を照射した場合、ガラス表面での反射は、図8に示すように、偏光状態が変化する。
例えば、干渉縞は、被検査物としてのガラス板の表面の反射光と、下面の反射光の干渉により生じるため、約45〜80°の反射角の場合、偏光制限によりコントラストが高まる可能性がある。
本発明の一実施形態に係る光学検査システムでは、受光系150は、狭帯域フィルタ151と被検査物3との間に直線偏光フィルタ152を備えていてもよい。また、直線偏光フィルタ152は、偏光角が調整可能に設けられていることが好ましい。
例えば、ガラス板などの被検査物の表面で反射光は、偏光状態が変化するが、本発明の一実施形態では、直線偏光フィルタ152の偏光角を調整することにより、例えば、偏光フィルタを透過するs偏光とp偏光の混合割合を最適にすることにより、コントラストが大きくなり、高精度に光学検査を行うことができる。例えば、受光される干渉縞のコントラストが大きくなるように、検査者が直線偏光フィルタ152の偏光角を調整する。なお、受光系は、コンピュータ(159)が撮像部により得られた画像(干渉縞の画像)に基づいて、干渉縞のコントラストが大きくなるように、直線偏光フィルタ152の偏光角を調整する調整手段を有していてもよい。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the incident angle of s-polarized light and p-polarized light when a glass plate (refractive index n = about 1.5) as an inspection object is irradiated with light, and the reflectance of the glass.
When light is irradiated on a glass plate (refractive index n = about 1.5) as an object to be inspected, the polarization state of the reflection on the glass surface changes as shown in FIG.
For example, interference fringes are generated by interference between reflected light on the surface of a glass plate as an object to be inspected and reflected light on the lower surface. Therefore, when the reflection angle is about 45 to 80 °, the contrast may increase due to polarization restriction. is there.
In the optical inspection system according to one embodiment of the present invention, the light receiving system 150 may include a linear polarization filter 152 between the narrow band filter 151 and the inspection object 3. Further, it is preferable that the linear polarization filter 152 is provided so that the polarization angle can be adjusted.
For example, the reflected light on the surface of the inspection object such as a glass plate changes its polarization state. In one embodiment of the present invention, by adjusting the polarization angle of the linear polarization filter 152, for example, the reflected light is transmitted through the polarization filter. By optimizing the mixing ratio of the s-polarized light and the p-polarized light, the contrast is increased and the optical inspection can be performed with high accuracy. For example, the inspector adjusts the polarization angle of the linear polarization filter 152 so that the contrast of the received interference fringes increases. The light receiving system includes an adjusting unit that adjusts the polarization angle of the linear polarization filter 152 so that the computer (159) increases the contrast of the interference fringes based on the image (the image of the interference fringes) obtained by the imaging unit. May be provided.

図9は本発明の一実施形態に係る受光系150のメガネ(ゴーグル)の一例を示す概念斜視図である。
受光系150は、例えば、図9に示すように、狭帯域フィルタ151を備えたメガネ(ゴーグル)であってもよい。この狭帯域フィルタ151を有するメガネ(ゴーグル等)は、例えば、検査者に装着される。
検査者は、このメガネ(ゴーグル等)を装着して、狭帯域フィルタ151を介して、被検査物からの干渉光や干渉縞を見ることで、干渉光や干渉縞のコントラストが高くなり、高精度に光学検査を行うことができる。
FIG. 9 is a conceptual perspective view showing an example of glasses (goggles) of the light receiving system 150 according to one embodiment of the present invention.
The light receiving system 150 may be, for example, glasses (goggles) provided with a narrow band filter 151 as shown in FIG. The glasses (such as goggles) having the narrow band filter 151 are worn by an inspector, for example.
The examiner wears the glasses (goggles or the like) and sees interference light and interference fringes from the inspection object through the narrow band filter 151, so that the contrast of the interference light and interference fringes increases, and Optical inspection can be performed with high accuracy.

図9に示した受光系150としてのメガネ(ゴーグル)は、2つの貫通孔部(不図示)が設けられた固定本体部154を有し、この固定本体部の貫通孔部の前面側に、筒形状の可動部153が設けられている。
可動部153の可動本体部153aの前面側には、円板形状の狭帯域フィルタ151が設けられ、その狭帯域フィルタ151の前面側に直線偏光フィルタ152(偏光板)が設けられている。狭帯域フィルタ151、直線偏光フィルタ152は、筒形状のフィルタ保持部153bにより保持されている。直線偏光フィルタ152は、筒形状のフィルタ保持部153bにより、偏光角が調整可能に保持されている。また、可動部153の前面側において、狭帯域フィルタ151、直線偏光フィルタ152が配置されている部分以外に遮光部153cが設けられている。
なお、直線偏光フィルタ152は、必要に応じて着脱可能に設けられていてもよい。
The glasses (goggles) as the light receiving system 150 shown in FIG. 9 have a fixed main body 154 provided with two through-holes (not shown), and on the front side of the through-hole of the fixed main body, A cylindrical movable section 153 is provided.
A disk-shaped narrow band filter 151 is provided on the front side of the movable main body 153a of the movable section 153, and a linear polarization filter 152 (polarizing plate) is provided on the front side of the narrow band filter 151. The narrow band filter 151 and the linear polarization filter 152 are held by a cylindrical filter holding section 153b. The linear polarization filter 152 is held by a cylindrical filter holding section 153b so that the polarization angle can be adjusted. In addition, on the front side of the movable section 153, a light-shielding section 153c is provided other than the section where the narrow band filter 151 and the linear polarization filter 152 are arranged.
In addition, the linear polarization filter 152 may be provided detachably as needed.

また、可動部153の可動本体部153aは、ヒンジ154hにより、メガネの固定本体部154に上方に90°〜180°回動可能に設けられている。つまり、図9に示すメガネ(ゴーグル)は、検査時に、狭帯域フィルタ151を介して受光することができ、非検査時に、可動部153を上方に移動して開状態とし、狭帯域フィルタ151を介さずに、直接、検査対象物等を容易に見ることができる。   The movable body 153a of the movable section 153 is provided on the fixed body 154 of the glasses so as to be rotatable upward by 90 ° to 180 ° by a hinge 154h. In other words, the glasses (goggles) shown in FIG. 9 can receive light via the narrow band filter 151 at the time of inspection, and move the movable portion 153 upward to be in the open state at the time of non-inspection. The inspection object or the like can be easily viewed directly without intervention.

また、図9に示すメガネ(ゴーグル)は、遮光隔壁156を備えることが好ましい。例えば、検査者が、本発明に係るメガネ(ゴーグルなど)を装着して、被検査物の検査を行う時、狭帯域フィルタ151以外から、光が検査者の目に入射しないように、メガネ(ゴーグル等)に遮光隔壁156を設けることにより、不要な光が検査者の目に入射することを防止することができ、高精度に光学検査を行うことができる。
また、検査者がメガネ(ゴーグル)を装着した場合に、メガネ(ゴーグル)を固定するためのベルト157(ゴム等の弾性部材)が設けられていることが好ましい。図9に示す例では、遮光隔壁156にベルト157の両端部が接続されている。ベルト157を設けたことにより、検査時にメガネ(ゴーグル)がずれ落ちることない。また、検査者は、検査時に両手を自由に使用することができる。
It is preferable that the glasses (goggles) illustrated in FIG. For example, when the inspector wears the glasses (such as goggles) according to the present invention and inspects the object to be inspected, the glasses (e.g., glasses) are used to prevent light from entering the inspector's eyes other than from the narrow band filter 151. By providing the light-shielding partition 156 in goggles or the like, unnecessary light can be prevented from entering the eyes of the inspector, and an optical inspection can be performed with high accuracy.
Further, it is preferable that a belt 157 (an elastic member such as rubber) is provided for fixing the glasses (goggles) when the examiner wears the glasses (goggles). In the example shown in FIG. 9, both ends of the belt 157 are connected to the light shielding partition 156. By providing the belt 157, the glasses (goggles) do not slip off during the inspection. Further, the inspector can use both hands freely during the inspection.

図10は本発明の他の実施形態に係る受光系150の観察媒体を目155から撮像部158に置き換えた一例を示す概念図である。図10に示した例では、受光系150は、撮像部158を有し、撮像部158の前方に狭帯域フィルタ151が配置される。図10に示した例では、受光系150は、狭帯域フィルタ151と、狭帯域フィルタ151を透過した光を受光する撮像部158と、撮像部158で得られた画像に基づいて、被検査物3を検査する処理を行う検査処理部159を有する。検査処理部159は、コンピュータや制御部(制御装置)などにより構成されている。また、検査処理部159(コンピュータ等)は、光源110から出力される光の強度や発光のタイミング、発光の位置や、被検査物への照射角度等を制御し、それらの光源の制御と、撮像部158で得られた画像に基づいて、高精度に光学検査を行うように構成されていてもよい。   FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating an example in which the observation medium of the light receiving system 150 according to another embodiment of the present invention is replaced with an imaging unit 158 from the eye 155. In the example illustrated in FIG. 10, the light receiving system 150 includes the imaging unit 158, and the narrow band filter 151 is disposed in front of the imaging unit 158. In the example illustrated in FIG. 10, the light receiving system 150 includes a narrow band filter 151, an imaging unit 158 configured to receive light transmitted through the narrow band filter 151, and an inspection target based on an image obtained by the imaging unit 158. 3 has an inspection processing unit 159 that performs an inspection process. The inspection processing unit 159 includes a computer, a control unit (control device), and the like. In addition, the inspection processing unit 159 (computer or the like) controls the intensity of light output from the light source 110, the timing of light emission, the position of light emission, the irradiation angle on the object to be inspected, and the like. The optical inspection may be performed with high accuracy based on the image obtained by the imaging unit 158.

以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1は、被検査物3に光を照射する光源110と、被検査物3にて生じる干渉光を受光する受光系150とを有する。被検査物3と光源110の間には光源110から出射された光のスペクトルを制限する機構(狭帯域フィルタ等)が設けられていない。例えば、光源110から出射された光は直接被検査物3へ照射される。なお、光源110から出射された光は、鏡やレンズ等の光学素子を介して被検査物3へ照射されてもよい。
受光系150は、被検査物3にて生じる干渉光から、光源110より出射される光の波長帯域の範囲内で、光源110より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみを透過する狭帯域フィルタ151を備える。例えば、受光系150は、被検査物3により生じた干渉光や干渉縞等を受光する。なお、検査対象物からの干渉光は、反射光、または透過光であってもよい。
すなわち、受光系150は上記狭帯域フィルタ151を有しているので、受光系150で受光した干渉光の干渉縞などが明瞭であり、高いコントラストである。つまり、簡単な構成で、容易に高精度に光学検査を行うことが可能な光学検査システムを提供することができる。
詳細には、本発明に係る光学検査システムでは、光源側でスペクトルを狭帯化するのではなく、又は光源がスペクトル幅の狭い光を出射するのではなく、光源110が広いスペクトル幅の光を出射して被検査物に照射し、被検査物3からの光を狭帯域フィルタ151を介して受光することで、例えば狭帯域フィルタ151がない場合には埋もれていた所定波長帯域の干渉縞を、狭帯域フィルタ151を設けることにより抽出することで、コントラストが高く、明瞭な干渉縞を受光ことができる。つまり、簡単な構成で、安価な光学検査システムを実現することができる。
As described above, the optical inspection system 1 according to the embodiment of the present invention includes the light source 110 that irradiates the inspection object 3 with light, and the light receiving system 150 that receives the interference light generated in the inspection object 3. Having. No mechanism (such as a narrow band filter) for limiting the spectrum of light emitted from the light source 110 is provided between the inspection object 3 and the light source 110. For example, the light emitted from the light source 110 is directly applied to the inspection object 3. The light emitted from the light source 110 may be applied to the inspection object 3 via an optical element such as a mirror or a lens.
The light receiving system 150 is configured to transmit only light having a narrower spectral width than the light emitted from the light source 110 within the wavelength band of the light emitted from the light source 110 from the interference light generated in the inspection object 3. A band filter 151 is provided. For example, the light receiving system 150 receives interference light, interference fringes, and the like generated by the inspection object 3. The interference light from the inspection object may be reflected light or transmitted light.
That is, since the light receiving system 150 has the narrow band filter 151, interference fringes of the interference light received by the light receiving system 150 are clear and have high contrast. That is, it is possible to provide an optical inspection system that can easily perform optical inspection with high accuracy with a simple configuration.
Specifically, in the optical inspection system according to the present invention, instead of narrowing the spectrum on the light source side, or instead of emitting the light having a narrow spectral width, the light source 110 emits light having a wide spectral width. By emitting the light to the object to be inspected and receiving the light from the object to be inspected 3 through the narrow-band filter 151, for example, the interference fringe of a predetermined wavelength band that has been buried in the absence of the narrow-band filter 151 can be eliminated. By providing the narrow band filter 151 for extraction, a high contrast and clear interference fringes can be received. That is, an inexpensive optical inspection system can be realized with a simple configuration.

また、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1の光源110は、基板に配置され、光を出射する一つ又は複数の発光素子111を有し、その発光素子111からの光を拡散光に変換し、その拡散光を被検査物3に照射する拡散板113を備える。
すなわち、例えば、発光素子111として、複数のLED発光素子(LED素子)などを、基板112に格子状、直線状、同心円状など規定の位置に配置した場合、その発光素子111から出射した光を拡散する拡散板113を発光素子の出射側に設けることにより、光源110が面光源となり、受光系150で明瞭で、コントラストの高い干渉縞を受光することができる。
Further, the light source 110 of the optical inspection system 1 according to one embodiment of the present invention includes one or a plurality of light emitting elements 111 that are arranged on a substrate and emits light, and the light from the light emitting element 111 is diffused light. And a diffusion plate 113 for irradiating the inspection object 3 with the diffused light.
That is, for example, when a plurality of LED light emitting elements (LED elements) and the like are arranged at predetermined positions such as a lattice, a straight line, and a concentric circle on the substrate 112, light emitted from the light emitting element 111 is emitted. By providing the diffusing plate 113 on the emission side of the light emitting element, the light source 110 becomes a surface light source, and the light receiving system 150 can receive clear and high-contrast interference fringes.

また、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1の発光素子111としては、例えば、LED素子、有機EL素子などを採用することができる。
本発明では、受光系150が狭帯域フィルタ151を有しているので、例えば、スペクトル幅が小さい単色の低圧ナトリウムランプ等(単色光源)を用いることなく、それよりもスペクトル幅が大きい、安価なLED素子や有機EL素子を光源として採用することができる。
なお、光源として、所定のサイズの面発光する有機EL素子を採用した場合、光源は、拡散板113を備えなくともよい。
Further, as the light emitting element 111 of the optical inspection system 1 according to one embodiment of the present invention, for example, an LED element, an organic EL element, or the like can be adopted.
In the present invention, since the light receiving system 150 includes the narrow band filter 151, for example, a monochromatic low-pressure sodium lamp or the like (monochromatic light source) having a small spectral width is not used. An LED element or an organic EL element can be employed as a light source.
When an organic EL element that emits surface light of a predetermined size is used as the light source, the light source does not need to include the diffusion plate 113.

また、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1の狭帯域フィルタ151は、バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタの何れか又はその2以上の組み合わせである。狭帯域フィルタ151を透過する光のスペクトル幅は狭い方が干渉縞としては明確となり有利であるが、スペクトル幅が狭すぎると暗くなってかえって見えにくくなるので、狭帯域フィルタ151を透過する光は、ある程度のスペクトル幅が必要である。具体的には、例えば、狭帯域フィルタ151を透過した光のスペクトル幅が15nm以下、好ましくは10nm以下4nm以上、より好ましくは8nm以下5nm以上、さらに好ましくは6nm以下5nm以上となるように規定されていることが好ましい。
すなわち、例えば、図4に示したように、LED素子からのスペクトル(LEDスペクトル)に対して、図4に示したフィルタ特性を有するバンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ(狭帯域フィルタ151)等を受光系150が採用することで、狭帯域のスペクトルの光を受光することができ、干渉縞が明瞭で、コントラストが高く、高精度に光学検査を行うことができる。
つまり、狭帯域フィルタ151は、両側制限(幅を持つもの)のバンドパスフィルタや、片側制限のダイクロイックフィルタ(ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ等)でもよい。ただし、この場合、単色性を有することが必要となり、狭帯域フィルタを透過した光のスペクトル幅が10nm以下となるようにする。
また、片側制限のフィルタ(ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ等)のほうが、バンドパスフィルタと比較して安価であるので、安価な受光系、安価な光学検査システムを提供することができる。
Further, the narrow band filter 151 of the optical inspection system 1 according to one embodiment of the present invention is any one of a band pass filter, a long pass filter, a short pass filter, or a combination of two or more thereof. The narrower the spectral width of the light transmitted through the narrow-band filter 151, the clearer the interference fringes becomes, which is advantageous. However, if the spectral width is too narrow, the light becomes darker and more difficult to see. , A certain spectral width is required. Specifically, for example, the spectral width of the light transmitted through the narrow band filter 151 is defined to be 15 nm or less, preferably 10 nm or less, 4 nm or more, more preferably 8 nm or less, 5 nm or more, and still more preferably 6 nm or less, 5 nm or more. Is preferred.
That is, for example, as shown in FIG. 4, a band-pass filter, a long-pass filter, and a short-pass filter (narrow-band filter 151) having the filter characteristics shown in FIG. When the light receiving system 150 employs such a method, light having a narrow band spectrum can be received, and the interference pattern is clear, the contrast is high, and the optical inspection can be performed with high accuracy.
In other words, the narrow band filter 151 may be a bandpass filter with both sides limited (having a width) or a dichroic filter with one side limited (long pass filter, short pass filter, etc.). However, in this case, it is necessary to have monochromaticity, and the spectral width of the light transmitted through the narrow band filter is set to 10 nm or less.
In addition, since filters on one side (long-pass filters, short-pass filters, etc.) are less expensive than band-pass filters, an inexpensive light receiving system and an inexpensive optical inspection system can be provided.

また、狭帯域フィルタ151は、透過する光のスペクトルの半値全幅が10nm以下のフィルタ特性を有するバンドパスフィルタを有する場合、バンドパスフィルタの中心波長は、光源110から出射される光のスペクトルの中心波長と同じ、又は略同じであることが好ましい。また、それらの中心波長のズレは約5nm以下であることが好ましい。   When the narrowband filter 151 has a bandpass filter having a filter characteristic in which the full width at half maximum of the spectrum of the transmitted light is 10 nm or less, the center wavelength of the bandpass filter is set to the center of the spectrum of the light emitted from the light source 110. Preferably, the wavelength is the same or substantially the same. Further, it is preferable that the difference between the center wavelengths is about 5 nm or less.

また、本発明の一実施形態に係る光学検査システム1の受光系150の狭帯域フィルタは、視角が60°以下となるサイズ(横幅や縦幅等の長さ)に規定されていることが好ましい。例えば、メガネ(ゴーグル等)を検査者が装着した場合に、狭帯域フィルタ151の視角が60°以下となるように、狭帯域フィルタ151のサイズ(横幅や縦幅等の長さ)が規定されていることが好ましい。
すなわち、バンドパスフィルタ等の狭帯域フィルタ151は、視角が60°以下、好ましくは50°以下、より好ましくは40°以下となるように、狭帯域フィルタ151のサイズ(横幅や縦幅等の長さ)を比較的小さく規定することで、波長シフトの影響を低減することができ、高精度に光学検査を行うことができる。また、比較的小さいサイズの狭帯域フィルタ151を受光系150に設けることで、安価に受光系150を実現することができる。
比較例として、例えば、光源側に狭帯域フィルタを設ける場合、大きいサイズの狭帯域フィルタを配置することを要し、製造コストが高くなる。
In addition, it is preferable that the narrow-band filter of the light receiving system 150 of the optical inspection system 1 according to the embodiment of the present invention is defined to have a size (length such as width and height) in which the viewing angle is 60 ° or less. . For example, when the examiner wears glasses (goggles or the like), the size (length such as width and height) of the narrow band filter 151 is defined so that the viewing angle of the narrow band filter 151 is 60 ° or less. Is preferred.
That is, the narrow-band filter 151 such as a band-pass filter has a size (length such as width and height) of the narrow-band filter 151 such that the viewing angle is 60 ° or less, preferably 50 ° or less, and more preferably 40 ° or less. Is relatively small, the influence of the wavelength shift can be reduced, and the optical inspection can be performed with high accuracy. Further, by providing the narrow band filter 151 having a relatively small size in the light receiving system 150, the light receiving system 150 can be realized at low cost.
As a comparative example, for example, when a narrow-band filter is provided on the light source side, it is necessary to arrange a large-sized narrow-band filter, which increases the manufacturing cost.

また、本発明の実施形態に係る光学検査システム1の受光系150は、狭帯域フィルタ151を透過した光を受光する撮像部158と、撮像部158で得られた画像に基づいて、被検査物3を検査する処理を行う検査処理部159(コンピュータ、制御部など)とを有する。
すなわち、被検査物からの干渉光や干渉縞を、高いコントラストで鮮明に撮像部158で受光することで、得られた画像により検査処理部159が高精度に光学検査を行うことができる。
In addition, the light receiving system 150 of the optical inspection system 1 according to the embodiment of the present invention includes an imaging unit 158 that receives light transmitted through the narrowband filter 151, and an inspection target based on an image obtained by the imaging unit 158. And an inspection processing unit 159 (computer, control unit, and the like) that performs a process of inspecting No. 3.
In other words, the interference light and interference fringes from the inspection object are clearly received by the imaging unit 158 with high contrast, so that the inspection processing unit 159 can perform the optical inspection with high accuracy based on the obtained image.

また、受光系150として、狭帯域フィルタ151及び撮像部158を採用した場合、狭帯域フィルタ151以外から、光が撮像部158に入射しないように遮光隔壁を設けてもよく、この遮光隔壁を設けることにより、不要な光が撮像部158に入射することを防止することができ、検査処理部159が高精度に光学検査を行うことができる。   When the narrow-band filter 151 and the imaging unit 158 are adopted as the light receiving system 150, a light-shielding partition may be provided from other than the narrow-band filter 151 so that light does not enter the imaging unit 158. Thus, unnecessary light can be prevented from entering the imaging unit 158, and the inspection processing unit 159 can perform an optical inspection with high accuracy.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and there may be a design change or the like without departing from the gist of the present invention. This is also included in the present invention.
In addition, the embodiments shown in the above-described drawings can be combined with each other as long as there is no particular inconsistency or problem in the purpose, configuration, or the like.
Further, the contents described in each drawing can be independent embodiments, and the embodiments of the present invention are not limited to one embodiment combining the drawings.

なお、上述した実施形態では、光学検査システムは、干渉縞検査を行うが、この形態に限られるものではなく、例えば、光源からの光を被検査物に照射して、被検査物からの干渉光に基づいて、例えば、被検査物としての膜の膜厚測定、フィルムを基板に貼付した際に生じる気泡の検査、被検査物として基板表面に粉塵等が付着した際の粉塵検査、異物検査、指紋検査などを行ってもよい。   In the above-described embodiment, the optical inspection system performs the interference fringe inspection. However, the present invention is not limited to this mode. For example, the optical inspection system irradiates the inspection object with light from a light source to detect the interference from the inspection object. Based on light, for example, measurement of film thickness as an object to be inspected, inspection of air bubbles generated when the film is attached to a substrate, inspection of dust when dust or the like adheres to the substrate surface as an object to be inspected, inspection of foreign matter , A fingerprint test or the like may be performed.

1…光学検査システム
3…被検査物(検査対象物)
110…光源
111…発光素子(LED素子、有機EL素子等)
113…拡散板(拡散部)
150…受光系
151…狭帯域フィルタ(バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ等)
152…直線偏光フィルタ(偏光板)
153…可動部
153a…可動本体部
153b…フィルタ保持部
154…固定本体部
154h…ヒンジ
156…遮光隔壁
158…撮像部
159…検査処理部(制御部、コンピュータ等)
1. Optical inspection system 3. Inspection object (inspection object)
110: Light source 111: Light emitting element (LED element, organic EL element, etc.)
113 ... Diffusion plate (diffusion part)
150: light receiving system 151: narrow band filter (band pass filter, long pass filter, short pass filter, etc.)
152 ... Linear polarizing filter (polarizing plate)
153: movable part 153a: movable body part 153b: filter holding part 154 ... fixed body part 154h ... hinge 156 ... light shielding partition 158 ... imaging part 159 ... inspection processing part (control part, computer, etc.)

Claims (9)

被検査物に光を照射する光源と、
前記被検査物にて生じる干渉光を受光する受光系とを有し、
前記被検査物と前記光源の間には光のスペクトルを制限する機構が設けられていない光学検査システムにおいて、
前記受光系は、前記干渉光から、前記光源より出射される光の波長帯域の範囲内で、前記光源より出射された光よりも狭いスペクトル幅の光のみを透過する狭帯域フィルタを備える
ことを特徴とする光学検査システム。
A light source for irradiating the test object with light,
A light receiving system for receiving interference light generated in the inspection object,
In an optical inspection system in which a mechanism for limiting a spectrum of light is not provided between the inspection object and the light source,
The light receiving system includes a narrow band filter that transmits only light having a narrower spectral width than light emitted from the light source within a wavelength band of light emitted from the light source from the interference light. Optical inspection system featuring.
前記光源は、基板に配置され、光を出射する一つ又は複数の発光素子を有し、
前記発光素子からの光を拡散光に変換し、前記拡散光を前記被検査物に照射する拡散板を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の光学検査システム。
The light source is disposed on a substrate, and has one or more light-emitting elements that emit light,
The optical inspection system according to claim 1, further comprising: a diffusion plate that converts light from the light emitting element into diffused light and irradiates the diffused light to the inspection object.
前記発光素子は、LED素子、又は有機EL素子であることを特徴とする請求項2に記載の光学検査システム。   The optical inspection system according to claim 2, wherein the light emitting element is an LED element or an organic EL element. 前記狭帯域フィルタは、バンドパスフィルタ、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタの何れか又はその2以上の組み合わせであり、
前記狭帯域フィルタは、透過する光のスペクトル幅が10nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の光学検査システム。
The narrow band filter is a bandpass filter, a longpass filter, or a shortpass filter, or a combination of two or more of the same,
The optical inspection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the narrow band filter has a spectral width of transmitted light of 10 nm or less.
前記受光系は、前記狭帯域フィルタと前記被検査物との間に配置された直線偏光フィルタを有し、
前記直線偏光フィルタは、偏光角が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の光学検査システム。
The light receiving system has a linear polarization filter disposed between the narrow band filter and the test object,
The optical inspection system according to claim 1, wherein the linear polarization filter is provided such that a polarization angle is adjustable.
前記受光系は、前記狭帯域フィルタを備えるメガネを有することを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の光学検査システム。   The optical inspection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the light receiving system includes glasses provided with the narrow band filter. 前記狭帯域フィルタは、視角が60°以下となるサイズに規定されていることを特徴とする請求項6に記載の光学検査システム。   The optical inspection system according to claim 6, wherein the narrow-band filter has a size such that a viewing angle is 60 ° or less. 前記受光系は、遮光隔壁を備えることを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の光学検査システム。   The optical inspection system according to claim 1, wherein the light receiving system includes a light shielding partition. 前記受光系は、前記狭帯域フィルタを透過した光を受光する撮像部と、
前記撮像部で得られた画像に基づいて、前記被検査物を検査する処理を行う検査処理部とを有することを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の光学検査システム。
The light receiving system, an imaging unit that receives light transmitted through the narrow band filter,
The optical inspection device according to claim 1, further comprising: an inspection processing unit configured to perform a process of inspecting the inspection object based on an image obtained by the imaging unit. system.
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