JPH03286383A - パターン比較装置及び表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は文字、図形、部品等の識別のときに用いるパタ
ーン比較装置及び鋼板、シリコンウｙ−ハ、セラミック
ス基板等の材料の表面欠陥の検出を行う表面欠陥検査装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、光学的にパターンを比較する方法としては、標準
パターンを焼付けたガラス乾板又は光学マスクに被検査
パターンを投影し、その差分を検出することにより２つ
のパターンを比較する方法が知られている。例えば特公
昭５９−３３８５５号公報には被検査材からの反射散乱
光を被検査パターンとして、それを内部に標準パターン
を設けた複数の光検出器にて検出することにより、反射
散乱光の分布状態を検出し、この結果から被検査材表面
の欠陥を検出する方法が開示されている。また鋼板表面
にレーザ光を照射し、その回折パターンを被検査パター
ンとし、それと標準パターンとを比較し、鋼板表面の凹
凸欠陥を検出する方法が公知となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら単一の標準パターンを用いてパターン比較
を行うと、鋼板表面の粗さ、油の付着等の欠陥とはなら
ない要因により被検査パターンが変動したとき、それに
対応できなかった。そのために欠陥でない場合でも欠陥
と判定する虞があり、予め許容度の大きな標準パターン
を用いた精度の粗い検査しかできなかった。

従って高精度の検査を行う必要がある場合に種々の標準
パターンが必要なときは、その都度標準パターンを取り
替える必要が生し、煩雑な作業が必要となるという問題
があった。

これを解決するものとして、液晶表示器等を用いた可変
光学フィルタに標準パターンを書込むものがある。しか
しながら前述した如く被検査材の表面状態は一定ではな
く常に変化する。そして最適な標準パターンは短時間に
変化する場合があり、この場合高速に標準パターンを変
更できる可変光学フィルタが必要となる。

また、被検査材の照射光に対する角度の変化及び表面の
くぼみ疵などは反射光の反射角を大きく変化させるので
、その散乱光を可変光学フィルタに導くことが不可能に
なる。従って、可変光学フィルタを散乱光が透過しなく
なり、くぼみの疵等の欠陥があった場合であっても正常
と誤検出する虞がある。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、本発明
の第１の目的は、取込まれた第１のパターンである散乱
パターンに加算平均演算を施し、その演算結果のパター
ンを第２のパターンである標準パターンとして用いるこ
とにより第１のパターンが変化した場合にもそれに追従
して高速乙こ第２のパターンを変化させることができ、
高精度にパターン比較を行えるパターン比較装置を提供
することにある。

本発明の第２の目的は、散乱パターンと、散乱パターン
に基づき生成し、表示された第１の標準パターン及び第
１の標準パターンの明暗を反転させ表示された第２の標
準パターンとを比較し、第２の標準パターンと散乱パタ
ーンとの比較により散乱光の第２表示手段への到達の有
無を判定し、それによりくぼみ疵等の散乱光が検出でき
ない欠陥に対しても検出でき、誤検出を減少できる表面
欠陥検査装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るパターン比較装置は、２つのパターンを比
較するパターン比較装置において、第１のパターンを順
次取込む手段と、該手段で取込まれた第１のパターンの
加算平均を算出し、第２のパターンを生成するパターン
生成手段と、生成された第２のパターンと、新たに取込
まれた第１のパターンとを比較し、そのパターン差を検
出する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る表面欠陥検査装置は、被検査面に光を照射
し、その散乱光のパターンと、該パターンに関連して定
められた標準パターンとを比較し、そのパターン差によ
り被検査面の欠陥を検出する表面欠陥検査装置において
、定められた標準パターンを第１の標準パターンとして
表示する第１表示手段と、第１の標準パターンと明暗を
逆転させた第２の標準パターンを表示する第２表示手段
と、前記散乱光のパターンを第１表示手段と第２表示手
段とに各別に投影する手段と、該手段にて投影されたパ
ターンと第１．第２表示手段に表示された第１．第２の
標準パターンとのパターン差を各別に検出する手段とを
備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のパターン比較装置においては、順次、取込まれ
た第１のパターンを適宜選択して、選択した第１のパタ
ーンの加算平均により第２のパターンを生威し、生成さ
れた第２のパターンと新たに取込まれた第１のパターン
とを比較し、そのパターン差を検出する。これにより第
１のパターンが変化すると、その加算平均の値が直ちに
変化し、第２のパターンが第１のパターンの変化に従い
変化する。

本発明の表面欠陥検査装置においては、被検査面からの
散乱光のパターンは投影手段を介して第１及び第２表示
手段に投影される。第１表示手段には前記パターンに関
連する第１の標準パターンが、また第２表示手段には第
１の標準パターンの明暗を反転させた第２の標準パター
ンが表示されており、正常な場合は散乱光のパターンが
第１表示手段を透過せず、第２表示手段を透過する。

方通常の欠陥の場合は前記パターンの一部が第１表示手
段を透過し、第２表示手段を一部透過しない。またへこ
み疵等の散乱光が投影されない欠陥の場合は、第１表示
手段に散乱光のパターンが投影されないが、そのことが
第２表示手段を透過する光がないことにより検出され、
欠陥が検出される。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明に係るパターン比較装置（以下第１
発明装置という）の構成を示す模式的ブロック図である
。

図において１１はスポット状のレーザ光を生威し照射す
るレーザ源であり、該レーザ源から照射されたレーザ光
は被検査材１２の表面で二次元的に散乱する。散乱光の
一部はハーフミラ−１３ａで反射し、ＩＴＶ　、　ＣＣ
Ｄカメラ等の撮像手段を用いた入力装置２０に取込まれ
る。人力装置２０は所定の解像度（画素）を有しており
、例えば取込んだ散乱光を各画素毎に２５６階調の濃淡
情報を有するパターン信号Ｐｄに変換する。またハーフ
ミラ−１３ａを透過した散乱光はハーフミラ−１３ｂに
て２つの光路に分配される。ハーフミラ−１３ｂを透過
した散乱光はレンズ１５ａで集光され、液晶表示器１６
ａに投影される。またハーフミラ−１３ｂを反射した散
乱光はミラー１４で再反射し、レンズ１５ｂで集光され
、液晶表示器１６ｂに投影される。液晶表示器１６ａ、
　１６ｂは複数の画素を有しており、画素毎に透明電極
を有している。また液晶表示器１６ａ、１６ｂは透明電
極に与える電圧を制御することにより、電気的５二偏光
面を変化させ、例えば２５６階調の濃淡画像を得ること
ができる。

人力装置２０で得られたパターン信号Ｐｄは所定のタイ
ミングでパターン生成手段である加算平均算出器２１に
与えられる。加算平均算出器２１は与えられたパターン
信号Ｐｄの各画素毎の階調を適宜数加算し、画素毎の平
均階調を算出する。例えば直近の１０個のパターン信号
Ｐｄの各画素毎の階調の移動平均により、各画素の階調
を定める。算出された各画素毎平均階調を有する平均パ
ターン信号Ｐａは直接及び反転器２２を介して液晶駆動
装置２３に与えられる。

反転器２２は与えられた階調を反転するものであり、例
えば２５６から平均階調を減算し、減算結果の反転階調
を有する平均パターン信号ｐｂを液晶駆動装置２３に与
える。液晶駆動装置２３は与えられた２つの平均パター
ン信号Ｐａ、Ｐｂに基づき、液晶表示器１６ａ、　１６
ｂの各画素に設けられた透明電極に与える電圧を制御す
る電圧信号Ｖａ、Ｖｂを所定のタイミングで各別に出力
する。従って、液晶表示器１６ｂには平均パターン信号
Ｐａに基づく電圧信号ｖｂが与えられ、与えられた電圧
信号ｖｂにより第１の標準パターンが液晶表示器１６ｂ
　４こ表示される。一方液晶表示器１６ａには平均パタ
ーン信号Ｐａを反転した平均パターン信号ｐｂに基づく
電圧信号νａがすえられ、与えられた電圧信号Ｖａｌこ
より第２の標準パターンが液晶表示器１６ａに表示され
る。

液晶表示器１６ａ、１６ｂを通過した散乱光はレンズ１
７ａ、　１７ｂを介して光検出器１８ａ、１．８ｂで各
別に結像される。光検出器１８ａ、　１８ｂには例えば
ｃｃｎを用いてなり、結像された光の光量を検出する。

光検出器１８ｂは散乱光の２次元的なパターンと液晶表
示器１６ｂに表示された第１の標準パターンとのパタ−
ン差を検出する。また光検出器１８ａは第２標準パター
ンをはみだし、散乱光が透過することにより、へこみ疵
等の欠陥及び検出異常を検出する。

次に第１発明装置の動作について説明する。

レーザ源１１から被検査材１２の表面に照射されたスポ
ット状のレーザ光は２次元的に散乱し、その一部がハー
フミラ−１３ａに入射する。散乱光の２次元的なパター
ンはハーフミラ−１３ａを反射して入力装置２０に取込
まれると共に、ハーフミラ−１３ａ。

同１３ｂを透過してレンズ１５ａにて集光され、液晶表
示器１６ａに投影される。また２次元的なパターンはハ
ーフミラ−１３ｂ　、、Ｓクー１４を反射してレンズ１
５ｂにて集光され、液晶表示器１６ｂに投影される。

一方、入力装置２０に取込まれた散乱光のパターンは画
素毎に２５６階調の濃淡情報を有するパターン信号Ｐｄ
に変換され、適宜のタイミングで加算平均算出器２１に
与えられる。そこで移動平均により各画素の平均階調が
算出され、階調を平均化処理された平均パターン信号Ｐ
ａが直接又は反転器２２を介して液晶駆動装置２３に与
えられる。ここで液晶駆動のための電圧信号Ｖａ、Ｖｂ
が生成され、液晶表示器１６ａ、　１６ｂに第２．第１
の標準パターンを書込む。なお平均化が終了するまでは
最初に取込まれた散乱光のパターンに基づき第１及び第
２の標準パターンが書込まれる。散乱光のパターンは液
晶表示器１６ｂを透過時に第１の標準パターンが書込ま
れた部分と他の部分とで異なる偏光効果を受け、液晶表
示器１６ｂを透過するパターンは第１の標準パターンと
散乱光のパターンとのパターン差となる。これを光検出
器１８ｂで検出し、パターンを比較する。従ってパター
ン差がある場合欠陥等の異常があったことが判明する。

なお本実施例では表示手段として液晶表示器を用い電気
的にパターンを書込んだが、本発明はこれに限るもので
はなく、表示手段としてＢ５０（Ｂｉ　、　ｚｓｉＯ：
　Ｂｉｓｍａｔｈ　５ｉｌｉｃｏｎ　０ｘｉｄｅ）等の
光学的にパターンを書込めるもの等の散乱光のパターン
を書込めるものであればどのようなものを用いてもよい
。

また本実施例では表示手段を２つ設け、一方の表示手段
で散乱光の表示手段への投影の有無を検出したが、本発
明においては表示手段は１つでもよいことは言うまでも
ない。

次に第２の発明について説明する。

第２図は第２の発明に係る調板の表面欠陥検査装置の構
成を示す模式的ブロック図である。図において２５は２
つのリール２６．２６間に巻架され、方のリールで巻取
られる銅板であり、該網板２５の上方には第１図に示し
たパターン比較装置１が設けられている。パターン比較
装置１の構成については前述と同様であり、説明を省略
する。

鋼板２５の下方には鋼板２５の搬送方向の位置を検出す
る位置検出器１９が設けられている。

光検出器１８ａ、１８ｂの検出信号は計算機２４に与え
られ、そこで鋼板の欠陥の有無、検出異常が判定される
。位置検出器１９の位置情報は計算＠２４に与えられ、
光検出器１８ａ、１８ｂにより欠陥が検出された場合、
計算機２４はその位置を示した検査結果データを出力す
る。また計算機２４は加算平均算出器２１及び液晶駆動
装置２３夫々に制御信号を与え、入力装置２０からの取
込タイミング及び移動平均に用いるパターン信号ＰｄＯ
数等を加算平均算出８２１に指示し、平均化処理を行わ
せると共に、液晶表示器１６ａ、　１６ｂに第２．第１
の標準パターンの書込むタイミングを液晶駆動装置２３
に指示する。

次に動作について説明する。レーザ源１１は銅板２５の
幅方向に移動してレーザ光を照射する。鋼板２５からの
散乱光は入力装置２０にて取込まれると共に２つの液晶
表示器１６ａ、　１６ｂに投影される。液晶表示器１６
ａ、Ｉ６ｂには散乱光のパターンζこより生成されたパ
ターン信号Ｐｄを平均化処理じた平均パターン信号Ｐａ
、Ｐｂに基づく第２及ブ第１の標準パターンが書込まれ
、２５６階調の７′農淡画像で表示される。ここで前述
した如く第２の標準パターンは第１の標準パターンの明
暗を反転させた画像であり、第１の標準パターンの画像
部が非画像部となっており、投影された光を透過する。

従って第１の標準パターンでパターンを比較し、通常の
疵等のパターン差が生じた場合を検出する。また第２の
標準パターンで光が投影されたか否かを検出し、例えば
くぼ、＆ｆｆＥ等の散乱光が受光されない場合及び検出
異常が生した場合を検出する。

なお、本実施例では平均化処理により標準パターンを生
成したが、第２の発明はこれに限るものではなく、標準
パターンの生成は散乱光のパターンの瞬時値でもよく、
また予め定めてもよい。

〔効果〕

以上説明し７たとおり、第１の発明においては、取込ま
れた第１のパターンの加算平均により第２のパターンを
生威し、それと第１のパターンとのパターン差を検出す
るので、第１のパターンの変動に追従して第２のパター
ンが高速に変化し、常に高精度にパターン比較が行える
という効果がある。また第２の発明においては第１の標
準パターンとその明暗を反転させた第２の標準パターン
とを用い、第１の標準パターンと散乱光のパターンとの
パターン差により被検査面の表面の欠陥を検出し、第２
の標準パターンと前記パターンとのパターン差により散
乱光を受光できないへこみ疵等の欠陥及び検出異常を検
出でき、誤検出を減少させることかできるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明に係るパターン比較装置の構成を示
す模式的ブロック図、第２図は第２の発明に係る表面欠
陥検査装置の構成を示す模式的ブロック図である。 １１・・・レーザ源　１２・・・被検査材　１６ａ、　
１６ｂ・・・液晶表示器　１８ａ、　１８ｂ・・・光検
出器　２０・・・入力装置２１・・・加算平均算出器　
２２・・・反転器　２３・・・液晶駆動装置　２５・・
・鋼板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２つのパターンを比較するパターン比較装置におい
   て、 第１のパターンを順次取込む手段と、 該手段で取込まれた第１のパターンの加算 平均を算出し、第２のパターンを生成するパターン生成
   手段と、 生成された第２のパターンと、新たに取込 まれた第１のパターンとを比較し、そのパターン差を検
   出する手段と を備えることを特徴とするパターン比較装 置。 ２、被検査面に光を照射し、その散乱光のパターンと、
   該パターンに関連して定められた標準パターンとを比較
   し、そのパターン差により被検査面の欠陥を検出する表
   面欠陥検査装置において、 定められた標準パターンを第１の標準パタ ーンとして表示する第１表示手段と、 第１の標準パターンと明暗を逆転させた第 ２の標準パターンを表示する第２表示手段と、前記散乱
   光のパターンを第１表示手段と第 ２表示手段とに各別に投影する手段と、 該手段にて投影されたパターンと第１、第 ２表示手段に表示された第１、第２の標準パターンとの
   パターン差を各別に検出する手段と を備えることを特徴とする表面欠陥検査装 置。