JPH0134322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザー光回折パターン空間周波数
フイルタリング方式を用いて単位開口の規則性パ
ターン中の形状欠陥を検出する装置において、形
状欠陥を縁部と区別して検出する規則性パターン
の欠陥検査装置に関する。

メタルメツシユ等の単位開口の規則性配列パタ
ーンからなる工業製品は、一般に縁部は縁線によ
つて開口が途中から切られているため不規則な形
状の単位開口でつながつている。したがつて、レ
ーザー光回折パターン空間周波数フイルタリング
方式を用いた場合は、縁部はすべて欠陥形状とし
て検出されるため、通常の欠陥と区別しなければ
ならない。

ここにおいて、本発明は、それら通常の欠陥と
縁部とを識別する装置を提供することを、その目
的とする。

先ず、レーザ光回折パターン空間周波数フイル
タリング方式の基本構成を第１図により説明す
る。

レーザ発振器１を出たレーザビーム２は、コリ
メータ３によつて拡大された平行光４となつて被
検査物５に照射される。被検査物５はフーリエ変
換レンズ７の前焦点面に置かれてあり、後焦点面
上には被検査物５を通過する時に回折した光６に
よつて、被検査物５のフーリエ変換スペクトルが
現われる。しかして、フーリエ変換レンズ７の後
焦点面には、被検査物５の正常パターン（フーリ
エ変換レンズ７による）のフーリエ変換スペクト
ル強度分布を記録したネガ写真フイルム、つまり
空間周波数フイルタ８が置かれており、被検査物
５のフーリエ変換スペクトルのうち、正常パター
ンに相当するスペクトルのみが空間周波数フイル
タ８によつて吸収され、欠陥パターンに相当する
スペクトルは透過する。

ところで、この空間周波数フイルタ８は逆フー
リエ変換レンズ１０の前焦点面上に設けられてい
るため、空間周波数フイルタ８を透過した光９は
逆フーリエ変換レンズ１０によつて逆フーリエ変
換され、逆フーリエ変換レンズの後焦点面（逆フ
ーリエ変換面）上に置かれたスクリーン１１に、
空間フイルタリングされた逆フーリエ変換像すな
わち被検査物５の欠陥部分だけの像となつて現わ
れる。以上が空間フイルタリング方式の基本構成
である。

一方、第２図は矩形状の単位開口の規則的配列
で成るパターンの一例を示すものであり、かかる
パターンの欠陥はその大きさが予め決めされた一
定値以上のものと定義される。しかして、第１図
で述べた空間フイルタリング方式を利用した欠陥
検査装置では、第３図Ａ〜Ｄの欠陥部分Ｄ１〜Ｄ
４だけが、その欠陥面積に対応した明るさの点と
なつて再回折像面上に現われる。なお、第３図Ｅ
は正常なパターンを示している。

逆フーリエ変換面に現われる被検査パターン５
の逆像の欠陥部分だけの像は、第４図に示すよう
に、フオトデイテクタアレイ１１によつて検出さ
れる。つまり欠陥部分１５だけ明るい点となつて
現われ、フオトデイテクタアレイ１１によつて検
出される。

ここにおいて、被検査パターン５を平行光４内
で光軸１２に直角に平行移動してもフーリエ変換
の移行則により、フーリエ変換レンズ７の後焦点
面上に現われるフーリエ変換パターンに変化はな
い。したがつて、被検査パターン５を平行移動し
ても同様に、被検査パターン５のフーリエ変換ス
ペクトルのうち正常パターンに相当するスペクト
ルのみが空間フイルタ８によつて吸収され、欠陥
パターンに相当するスペクトルは透過する。かく
して、被検査パターン５の平行移動により逆フー
リエ変換像は光軸対称の逆方向に移動、つまり被
検査パターン５の逆像の欠陥部分だけの像が、光
軸１２を挾んで被検査パターン５の移動部分と反
対の方向に逆フーリエ変換面上を移動する。

第１図において、被検査パターン５の移動方向
を紙面に直角な方向とし、逆フーリエ変換面上の
フオトデイテクタアレイ１１の配列方向を紙面に
平行な方向とすれば、逆フーリエ変換面上を移動
する欠陥像はフオトデイテクタアレイ１１を直角
に横切ることになり、欠陥像の出力信号として検
出される。

また、被検査パターン５の移動に伴ない、その
移動距離に関する情報を出力する装置を本欠陥検
査装置に設置することにより、被検査パターン中
において検出された欠陥の位置を知ることができ
る。例を挙げて説明すると、今、被検査パターン
の移動方向に直角な方向をＸ方向、平行な方向を
Ｙ方向とすれば、Ｘ方向の欠陥位置成分は、規則
性パターンのピツチ送り毎にフオトデイテクタア
レイ１１の長さ分だけ加算する回路をカウンタ及
び加算器等で構成し、フオトデイテクタアレイ１
１の代表値を出力しておけば、逆フーリエ変換面
上において欠陥像が横切る単位フオトデイテクタ
のフオトデイテクタアレイ方向の位置によつて検
出でき、Ｙ方向のそれは、被検査パターンの固定
台及び本体に位置スケール、さらに高精度が要求
される場合には回折格子のモアレ縞を利用した位
置変位検出装置等を設ける、あるいは被検査パタ
ーンを移動させるためのモータ等の駆動部分にロ
ータリエンコーダを設ける、等の手段によつて検
出可能である。これら以外にも、Ｙ方向の欠陥位
置成分は、被検査パターンが等速移動するため移
動開始時を起点として時間を計数することによつ
て求めることができる。

フオトデイテクタアレイ１１は矩形開口を持つ
複数の単位フオトデイテクタ１３の配列で構成さ
れ、被検査パターンの移動により得られる出力信
号は欠陥の最大許容面積に相当したスレツシヨル
ドレベルを持つ２値化回路により２値化され、こ
れにより欠陥検出が行なわれる。

以上の如くして、被検査パターンにおける欠陥
部分に対応する信号が得られる。

ところが、上記のような信号には、第５図に示
す規則性パターン５０の外に縁肉部１６における
縦方向縁部５Ｙと、横方向縁部５Ｘが通常欠陥と
混在するので、本発明はこれを識別しようとする
ものである。

一般に、メタルメツシユ等の単位開口の規則性
配列パターンからなる工業製品の縁部は、縁線に
よつて開口が途中から切られるために不規則な形
状の単位開口でつながつている。従つて空間フイ
ルタ法を用いた場合は、縁部はすべて形状欠陥と
して検出されるため、通常の欠陥と区別しなけれ
ばならない。

第６図は、本発明で適用される欠陥検査装置を
フオトデイテクタアレイ１１側から見た平面図で
ある。説明をわかりやすくするためにフーリエ変
換レンズと空間周波数フイルタは省略してある。

フオトデイテクタアレイ１１は固定され、パタ
ーン５０を移動させるパターン移動装置６２は、
駆動装置６１によりＹ軸方向、Ｘ軸方向に移動さ
れ、それぞれのＹ位置、Ｘ位置は、Ｙ位置信号発
生装置６３、Ｘ位置信号発生装置６４により求め
られる。

そしてパターン移動装置６２は第７図に示すよ
うに、７０から７１まで等速移動してＹ軸を移動
させ、７１から７２までフオトデイテクタアレイ
１１の伸長方向の長さだけＸ軸を移動（ピツチ送
り）させ、７２から７３はＹ軸を逆に等速移動し
て、これを繰返し、パターン５０の全面をカバー
する。

第８図は、本発明の一実施例の信号系全体を示
すブロツク図である。フオトデイテクタアレイ１
１に入射した形状欠陥部光２０は電気信号に変換
され、マルチ検出回路２１によつて並列検出さ
れ、形状欠陥の有無を示す２値化信号となつて出
力される。この２値化信号は記憶装置２２に対す
る入力データとしてデータ信号線へ接続れると同
時に、書込み信号発生回路２３へも接続される。
書き込み信号発生回路２３は、この欠陥情報を持
つ複数の信号線のうち、少なくとも１つの信号線
に欠陥が検出されたことを示す信号が存在すれ
ば、記憶装置２２に対してデータ書き込み信号を
発するようになつている。記憶装置２２は、書き
込み信号発生回路２３からの書き込み信号を受け
ると、その瞬間の欠陥情報をすべて自装置内に格
納する。その際格納場所を指示するアドレス信号
は、パターン移動装置６２に設けられたＹ位置信
号発生装置６３及びＸ位置信号発生装置６４から
の情報を基に作り出される。

以上の動作が規則性パターンの全移動過程に渡
つて行なわれ、その結果、記憶装置２２内には、
規則性パターン全面の欠陥情報が格納される。つ
まり、パターン上の欠陥が“１”、“０”の信号に
置き換えられた状態で記憶装置２２内に写像され
たことになる。

さらに、記憶装置２２は制御装置２４に接続さ
れており、制御装置２４は、上記の方法で記憶装
置２２に格納された欠陥情報を読み出し、それら
のＸ方向及びＹ方向の連続性を判断することによ
り、規則性パターンの縁部の不規則形状の開口に
よる欠陥情報を除外し、縁部以外の真の欠陥を抽
出する。この動作が完了すると、制御装置２４は
パターン移動装置６２に対して、次の規則性パタ
ーンの検査準備完了を示す信号を出力し、抽出し
た真の欠陥情報を外部出力装置２５へ出力する。

この外部出力装置２５への出力と、規則性パタ
ーンの移動による欠陥情報の記憶装置２２への格
納は、並列に行なわれる。

以上が本発明による装置の信号系の流れ及び動
作の概要であるが、従来、回路構成のみによる縁
部判別装置においては、縁部判別の基準となる欠
陥の連続発生個数を変更するには回路を大幅に変
更しなければならなかつたが、本装置を用いれば
制御装置２４に与えるプログラムの変更だけで済
み、さらに、本装置に連続発生個数指定用の切り
換えスイツチ等を設けておけば極めて容易に可変
とすることもできる。また従来技術では、規則性
パターン上の欠陥の検出のためのプロセスが簡約
な方式の装置は検出精度の点において難があり、
検出精度を要求に応じそれなりにアツプさせると
必然的に装置のシステムが複雑になり、かつコス
トがかさみ、規則性パターン欠陥検査装置として
不具合であつた。ここにおいて本発明は、規則性
パターンの縁部などの形状の変化にもソフト的に
たやすく対応され、しかも比較的簡潔なシステム
で著しく欠陥の検出の信頼性の向上した規則性パ
ターンの欠陥検出装置を提供しようとしている。

以下に、第８図の各部についてさらに詳しく説
明する。

第９図は、第８図におけるフオトデイテクタア
レイ１１、マルチ検出回路２１、書き込み信号発
生回路２３のブロツク図である。フオトデイテク
タアレイ１１に入射する形状欠陥部光２０は、
各々増幅器２６によつて増幅され、２値化回路２
７によつて欠陥の有無を表わす２値の信号に変換
された後、この信号はサンプリング回路２８にお
いてクロツクパルスCK２によつてサンプルされ
る。第１１図ａのDS１（ｉ−１）〜DS１（ｉ＋
１）は、サンプリング回路２８の出力を示してお
り、“１”の部分が欠陥を表わしている。

欠陥信号DS１は並列にゲート２９に接続され、
欠陥信号DS１中に１つでも欠陥が検出されると
論理和ゲート３０を開くための信号が否定論理和
ゲート２９から出力される。ゲート３０が開いて
いる間、クロツクパルスCK２に同期したパルス
CK１が通過し、通過後の信号WRは後に説明す
る記憶装置への書き込みパルスとして用いられ
る。

第１０図は第８図における記憶装置２２と制御
装置２４を中心としたブロツク図である。まず、
第９図で説明した欠陥信号DS１と書き込み信号
WRの働きを説明する。欠陥信号DS１に含まれ
る欠陥情報は書き込み信号WRによつてメモリの
第１の領域に書き込まれるが、この時のアドレス
信号Ｄ−ADRはパルスCK２に同期してアドレス
発生回路３１から供給される。アドレス発生回路
３１は、Ｘ位置信号発生装置６４及びＹ位置信号
発生装置６３から送られてくるフオトデイテクタ
アレイ１１に対応する規則性パターン５０上の位
置信号から、この位置に対応するメモリ（第１の
領域）空間内のアドレスを発生する。第１１図ｂ
は説明を容易にするために第１の領域の内部を仮
想的に表現したものである。第１１図ａに示した
ごとく、アドレス信号Ｄ−ADRはクロツクパル
スCK２に同期して発生され、欠陥信号DS１内の
いずれかに欠陥が検出されている時点（Ｋ、Ｋ＋
３、Ｋ＋６、Ｋ＋７、Ｋ＋８、Ｋ＋９、Ｋ＋10、
Ｋ＋12）にのみ、第１の領域に欠陥信号DS１が
書き込まれる。このとき、Ｋ、Ｋ＋３、等は第１
の領域内のアドレスを示しており、第１１図ｂの
ように欠陥情報が規則性パターンと対応する形で
格納される。（同図では欠陥が“１”として格納
されている。） 規則性パターンの全面に渡つて、上述の欠陥情
報格納が終了すると、中央処理装置３２が縁部判
別を始める。ここにおいて、第１の領域は第２の
領域と共に中央処理装置３２の主メモリとなつて
おり、第１の領域は上述したように欠陥情報の格
納専用であり、第２の領域には本検査装置全体の
制御、縁部判別、欠陥情報の出力、等を中央処理
装置３２に行なわせるためのプログラムと、縁部
による欠陥を除いた真の欠陥の座標を蓄わえてお
くための領域がある。

以上までの説明でわかるように、第１の領域へ
与えられるアドレス信号及びデータ信号は、欠陥
情報格納時にはアドレス発生回路３１及びマルチ
検出回路２１から供給され、中央処理装置３２に
よる縁部判別時には中央処理装置３２からのアド
レスバス３５及びデータバス３６から供給されな
ければならない。この切り換えのために、外部信
号によつて切り換え可能な双方向性バツフア３３
がアドレス信号用とデータ信号用に設けられてい
る。バツフア３３を切り換える信号３７は、パタ
ーン移動装置６２から出力される移動開始信号
MST及び移動終了信号MSPを用いて、モード切
換信号発生回路３４により作られる。

ここで、縁部判別についてさらに詳しく説明す
る。中央処理装置３２は、Ｘ方向、Ｙ方向に複数
個以上の欠陥が連続して発生した場合、それらを
すべて規則性パターンの縁部とみなし、真の欠陥
からは除外するようにプログラムされているが、
今、Ｘ方向、Ｙ方向共に３個以上と設定した場合
には、Ｘ方向の縁部として第１１図ｂにおけるメ
モリアドレス（Ｋ＋３）に含まれる“１”の連続
が除外され、Ｙ方向の縁部としてメモリアドレス
（Ｋ＋６）から（Ｋ＋10）までの縦に連続した
“１”が除外される。ここにおいて、縁部として
判別すべき欠陥の連続個数の設定は、規則性パタ
ーンの縁部の形状によつて変化する。すなわち、
縁線が直線に近い物であれば設定値は大きく、縁
線が曲線形状を持つ物であれば設定値は小さくし
なければならない。従来の回路構成のみによる縁
部判別検査装置では、連続個数を一度設定して回
路を製作してしまうと、設定値を変更するには大
幅な回路変更をしなければならない。従つて、設
定値に適した縁線の曲線形状よりも彎曲した縁部
を持つパターンの検査は事実上不可能であつた。
しかし、本発明による検査装置は、回路の変更な
しに連続個数を自由に設定することができ、極め
て柔軟性に富んだ検査装置である。

第１２図は中央処理装置３２とパターン移動装
置６２の動作の時間的推移を、欠陥検査の１周期
について示したものである。矢印３８では、上述
のように縁部を除外し、真の欠陥のみを抽出し、
その欠陥情報が格納されていた第１の領域内の場
所から、規則性パターン上の位置座標を割り出
し、第２の領域へ割り出された位置座標を格納す
る。この内部処理が完了すると、中央処理装置３
２は準備完了信号STをパターン移動装置６２へ
出力する。パターン移動装置６２は準備完了信号
STを受け取ると移動開始信号MSTをモード切換
信号発生回路３４及び中央処理装置３２へ送出
し、パターンの移動を開始する。双方向性バツフ
アは移動開始信号MSTの発生と同時に、第１の
記憶領域を中央処理装置３２と切り離し、アドレ
ス発生回路３１及びマルチ検出回路２１側へ接続
する。そして、中央処理装置は移動開始信号
MSTを受けると同時に、矢印３８において第２
の領域に格納しておいた欠陥の位置座標を入出力
制御装置４１を介して外部出力装置２５へ出力す
る。第１２図で、矢印３９が外部出力装置２５へ
の出力、矢印４０がパターンの移動及び欠陥情報
の第１の領域への格納を示している。パターンの
移動が終了すると、パターン移動装置６２から移
動終了信号MSPが発せられ、第１の領域が移動
開始信号MSTの時とは逆に中央処理装置３２側
に接続され、中央処理装置３２は再び矢印３８の
状態に入る。

しかして、例えば第７図において、パターン移
動装置６２が移動する軌跡を示す７０〜７１と７
２〜７３にまたがる欠陥が存在した場合、第１１
図の説明では縁部判別のために複数個以上つまり
ここではＸ方向、Ｙ方向共に３個以上と設定して
も、あたかも欠陥の連続性を検出できなようにみ
えるけれども、本発明では、欠陥の連続性のチエ
ツクを行うタイミングは、さきの第７図でみると
ころの７０〜７１が完了した時点で行うのではな
く、パターン移動装置６２が移動する軌跡を示す
７０〜７１〜７２〜７３〜７４と走査していき、
被検査規則性パターンの一面分の欠陥信号を全て
格納してから行う。すなわち、第１２図に表すよ
うに矢印４０で示す信号の間にパターン移動装置
６２による全面走査が行われるので、パターン移
動装置６２が移動する軌跡を示す７０〜７１と７
２〜７３にまたがる連続欠陥があつたとしても、
その連続欠陥の判定は可能である。

以上のような周期が繰り返され、検査が進行し
て行く。

かくして、本発明によれば、メタルメツシユ等
の開口規則性配列パターンの縁部が通常の欠陥と
完全に識別され、かつ、縁線の曲線形状の異なる
パターンにも簡単に対応できるため、規則性パタ
ーンの欠陥検査装置としての信頼性の向上と、検
査能率の格段の飛躍が認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空間フイルタリング方式の基本構成
図、第２図は矩形状の単位開口の規則的配列で成
るパターンの一例を示す図、第３図Ａ〜Ｅはパタ
ーンの欠陥、形状を表わす図、第４図は逆フーリ
エ変換面に現われる被検査パターンの逆像の欠陥
部分の像を説明図、第５図は被検査パターンの規
則性パターンの外に縁肉部との間に介在する縦・
横方向縁部の説明図、第６図は本発明で適用され
る欠陥検出装置のパターンの欠陥検出部の平面
図、第７図はその移動装置の移動方向の説明図、
第８図から第１０図までは本発明の一実施例にお
ける構成を示すブロツク図、第１１図ａはその実
施例のタイミングチヤート、第１１ｂ図はその記
憶装置内の欠陥情報の格納状態を仮想的に示す
図、第１２図はその実施例が動作する時の時間的
推移を示す図である。 １……レーザ発振器、２……レーザビーム、３
……コリメータ、４……平行光、５……被検査
物、６……回折した光、７……フーリエ変換レン
ズ、８……空間周波数フイルタ、９……そのフイ
ルタ８を透過した光、１０……逆フーリエ変換レ
ンズ、１１……フオトデイテクタアレイ（スクリ
ーン）、１２……光軸、１３……単位フオトデイ
テクタ、１４……単位開口、１５……通常の欠
陥、１６……縁肉部、２０……形状欠陥部光、２
１……マルチ検出回路、２２……記憶装置、２３
……書き込み信号発生回路、２４……制御装置、
２５……外部出力装置、２６……増幅器、２７…
…２値化回路、２８……サンプリング回路、３１
……アドレス発生回路、３２……中央処理装置、
３３……双方向性バツフア、３４……モード切換
信号発生回路、３５……アドレスバス、３６……
データバス、３７……モード切換信号、３８……
縁部判別及び欠陥位置座標の格納動作、３９……
欠陥位置座標の出力動作、４０……パターンの移
動及び欠陥情報の格納動作、４１……インターフ
エイス、５０……規則性パターン、５Ｙ……縦方
向縁部、５Ｘ……横方向縁部、６１……駆動装
置、６２……パターン移動装置、６３……Ｙ位置
信号発生装置、６４……Ｘ位置信号発生装置、７
１〜７４……パターン移動装置６２の移動径路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザー光回折パターン空間周波数フイルタ
   リング方式を用いて単位開口の規則性配列で成る
   規則性パターン中の形状欠陥を検出する装置にお
   いて、 ａ 逆フーリエ変換面上に、単位フオトデイテク
   タを複数個一列に配列して成るフオトデイテク
   タアレイと、 ｂ 前記規則性パターンを、光軸に直角な面内
   で、前記フオトデイテクタアレイと直角方向へ
   の等速移動と、平行方向へのフオトデイテクタ
   アレイの長さ分のピツチ送りを繰返して移動さ
   せ、移動開始と移動終了において信号を発生す
   るパターン移動装置と、 ｃ 前記等速移動とピツチ送りに従つて、前記規
   則性パターンの移動距離情報を出す装置と、 ｄ 前記フオトデイテクタアレイに入射する形状
   欠陥部光を並列検出するマルチ検出回路と、 ｅ 前記マルチ検出回路の少なくとも１つの出力
   に前記形状欠陥信号が検出された時に限り、前
   記マルチ検出回路の出力を記憶装置内の第１の
   領域へ書き込むための信号を発生する書き込み
   信号発生回路と、 ｆ 前記パターン移動装置からの移動終了信号を
   受けて、前記記憶装置内の第１の領域に格納さ
   れた形状欠陥情報のうち、前記規則性パターン
   の前記等速移動方向に複数連続して発生した欠
   陥情報を前記規則性パターンの縦方向縁部と判
   別し、前記等速移動方向と直角な方向に複数連
   続して発生した欠陥情報を横方向縁部と判別し
   て、該縁部に含まれない形状欠陥情報に対応す
   る前記規則性パターン上の位置座標を前記記憶
   装置内の第２の領域に格納し、該第２の領域へ
   の格納が終了すると前記パターン移動装置へ移
   動開始指令信号を送出し、該パターン移動装置
   からの移動開始信号を受けて前記第２の領域へ
   格納済みの前記座標情報を形状欠陥として外部
   出力装置へ出力する制御装置と、 を具えることを特徴とする規則性パターンの欠陥
   検査装置。