JPH0340802B2 - - Google Patents
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- JPH0340802B2 JPH0340802B2 JP24428883A JP24428883A JPH0340802B2 JP H0340802 B2 JPH0340802 B2 JP H0340802B2 JP 24428883 A JP24428883 A JP 24428883A JP 24428883 A JP24428883 A JP 24428883A JP H0340802 B2 JPH0340802 B2 JP H0340802B2
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- G—PHYSICS
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、例えば測角用ロータリエンコーダ
の主目盛板等の微細目盛を有する被検体に生じた
欠陥を検出するための欠陥検査装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a defect inspection device for detecting defects occurring in an object having fine scales, such as the main scale plate of an angle-measuring rotary encoder.
近年、被検物体の微細目盛即ち規則的に配列さ
れた規則パターンの欠陥を探すのに、目視検査に
替つてコヒーレントな光と空間周波数フイルタと
を用いた欠陥検査装置として、規則パターンの周
期情報と欠陥による非周期情報とを分離して欠陥
位置、大きさ等を検出表示する装置が開発されて
いる。 In recent years, defect inspection equipment that uses coherent light and a spatial frequency filter instead of visual inspection has been used to search for defects in fine scales, that is, regularly arranged regular patterns, on objects to be inspected. A device has been developed that detects and displays the defect position, size, etc. by separating the non-periodic information caused by the defect from the non-periodic information caused by the defect.
従来、この種の装置として規則パターンのフー
リエ変換像が格子状に規則的に分布する性質を利
用して、格子状に分布する光不透過領域を有する
空間周波数フイルタを用いて、規則パターンの周
期情報を遮断し、空間周波数フイルタの透視部分
から非周期的な欠陥情報を検出するものがある。 Conventionally, this type of device utilizes the property that the Fourier transformed image of a regular pattern is regularly distributed in a lattice shape, and uses a spatial frequency filter having light-opaque regions distributed in a lattice shape to detect the period of the regular pattern. There is a method that blocks information and detects aperiodic defect information from the transparent part of a spatial frequency filter.
この種の装置には、第1図に示すような透過型
の欠陥検査装置がある。 This type of apparatus includes a transmission type defect inspection apparatus as shown in FIG.
この欠陥検査装置はレーザ光源1から射出され
たコヒーレントな光をビームエキスパンダ2で平
行な光にかえ、平行光で被検物体の規則パターン
3を透過照明し、規則パターン3で回折した光を
対物レンズ4で結像させ、対物レンズ4の焦点位
置に配置させられた空間周波数フイルタ5によつ
て周期情報と非周期情報とを分離するようにした
ものである。空間周波数フイルタ5によつて分離
された非周期情報、即ち、欠陥情報は、接眼レン
ズ6、リレーレンズ7、TV撮像管8及びTVモ
ニタ9からなる欠陥観察装置10によつて観察さ
れる。 This defect inspection device converts coherent light emitted from a laser light source 1 into parallel light using a beam expander 2, illuminates a regular pattern 3 of an object to be inspected with the parallel light, and then uses the parallel light to transmit and illuminate a regular pattern 3 on the object to be inspected. An objective lens 4 forms an image, and a spatial frequency filter 5 placed at the focal point of the objective lens 4 separates periodic information from aperiodic information. The aperiodic information, ie, defect information, separated by the spatial frequency filter 5 is observed by a defect observation device 10 consisting of an eyepiece lens 6, a relay lens 7, a TV image pickup tube 8, and a TV monitor 9.
ところで、被検物体の規則パターンには透過照
明できないものもあり、透過型の欠陥検査装置で
はそのような被検物体の規則パターンに生じた欠
陥を検出することができない。そこで、被検物体
の規則パターンに落射照明を行なつて規則パター
ンから回折した光を得るようにした第2図に示す
ような反射型の欠陥検査装置がある。 By the way, there are some regular patterns of the object to be inspected that cannot be subjected to transmission illumination, and a transmission-type defect inspection apparatus cannot detect defects that occur in such regular patterns of the object to be inspected. Therefore, there is a reflection type defect inspection apparatus as shown in FIG. 2, in which epi-illumination is applied to a regular pattern of an object to be inspected to obtain light diffracted from the regular pattern.
この欠陥検査装置はレーザ光源1から射出され
たコヒーレントな光を照明レンズ12で平行な光
にかえ、平行光を規則パターン14と対物レンズ
15との間に斜設された斜設ハーフミラー13で
反射させて被検物体の規則パターン14を落射照
明し、規則パターン14に反射して回折した光を
斜設ハーフミラー13を通過させて対物レンズ1
5で結像させ、対物レンズ15の焦点位置に配置
させられた空間周波数フイルタ16によつて周期
情報と非周期情報とを分離するようにしたもので
ある。10は欠陥観察装置で前述と同様に接眼レ
ンズ6、結像レンズ7、TVカメラ8及びTVモ
ニタ9からなる。 This defect inspection device converts coherent light emitted from a laser light source 1 into parallel light using an illumination lens 12, and converts the parallel light into parallel light using an oblique half mirror 13 installed obliquely between a regular pattern 14 and an objective lens 15. The regular pattern 14 of the object to be inspected is reflected and epi-illuminated, and the light reflected and diffracted by the regular pattern 14 is passed through the diagonal half mirror 13 and then illuminated by the objective lens 1.
5, and a spatial frequency filter 16 placed at the focal point of the objective lens 15 separates periodic information from aperiodic information. Reference numeral 10 denotes a defect observation device, which includes an eyepiece lens 6, an imaging lens 7, a TV camera 8, and a TV monitor 9, as described above.
しかしながら、このような従来の反射型の欠陥
検査装置にあつては、規則パターン14と対物レ
ンズ15との間に斜設ハーフミラー13を配置さ
せるようになつていたため、対物レンズ15の作
動距離WDを大きくとることが必要である。 However, in such a conventional reflective defect inspection device, since the oblique half mirror 13 is disposed between the regular pattern 14 and the objective lens 15, the working distance WD of the objective lens 15 is It is necessary to take a large value.
殊に近年益々被検体の微細目盛が微細化され、
それに伴い高倍率の欠陥検査装置が要求される
が、欠陥検査装置を高倍率化するには、対物レン
ズ15を高倍率化しなければならず、対物レンズ
15は高倍率化に伴つて対物レンズ15を構成す
るレンズ群が複雑化し、全長が長くなるととも
に、光学設計上の諸要求から対物レンズ15の作
動距離WDは増々制約されて短くなり、対物レン
ズ15と規則パターン14との間に斜設ハーフミ
ラー13を配置するのが非常に困難となるため、
より高倍率化した欠陥検査装置の提供が増々しに
くくなるという問題点があつた。 In particular, in recent years, the fine scale of the specimen has become increasingly finer,
Accordingly, a defect inspection device with high magnification is required, but in order to increase the magnification of the defect inspection device, it is necessary to increase the magnification of the objective lens 15. As the lens group constituting the lens group becomes more complex and the total length becomes longer, the working distance WD of the objective lens 15 is increasingly restricted and shortened due to various optical design requirements. Since it becomes very difficult to arrange the half mirror 13,
There has been a problem in that it has become increasingly difficult to provide defect inspection devices with higher magnification.
この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、コヒーレント光を射出する光
射出体と、コヒーレント光で照射された規則パタ
ーンを有する被検物体からの反射回折像を結像さ
せるための対物レンズと、対物レンズの焦点位置
に配置させられた空間周波数フイルタとからな
り、光射出体を空間周波数フイルタ上に配設した
欠陥検査装置を提供することにより、上記問題点
を解決することを目的としている。 This invention was made by focusing on these conventional problems, and involves forming a reflection diffraction image from a light emitting body that emits coherent light and a test object having a regular pattern irradiated with coherent light. The above-mentioned problems can be solved by providing a defect inspection device consisting of an objective lens for imaging and a spatial frequency filter placed at the focal position of the objective lens, and in which a light emitting body is placed on the spatial frequency filter. It aims to solve the problem.
以下、この発明を図面に基づいて説明する。 The present invention will be explained below based on the drawings.
第3図及び第4図はこの発明の第1実施例を示
す図である。この実施例の欠陥検査装置は透過型
のものである。 FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a first embodiment of the present invention. The defect inspection device of this embodiment is of a transmission type.
図中、符号21は反射タイプの被検物体上に形
成された規則パターン、22は規則パターン21
からの反射回折光を結像させるための対物レン
ズ、23は対物レンズ22の焦点位置に配置させ
られた空間周波数フイルタである。 In the figure, reference numeral 21 is a regular pattern formed on a reflection type test object, and 22 is a regular pattern 21.
The objective lens 23 is a spatial frequency filter placed at the focal point of the objective lens 22 for forming an image of the reflected and diffracted light from the objective lens 22.
空間周波数フイルタ23の中央部上即ち対物レ
ンズ22の焦点位置には光フアイバ光学素子24
の一端部である光射出端部24aがその端面を対
物レンズ22に向けて配設されている。この光射
出端部24aがコヒーレントな光を射出する光射
出体となる。光フアイバ光学素子24の他端部で
ある入射光端部24bはその端面がレーザ光源2
5から射出されたコヒーレントな光を集光させる
集光レンズ26の焦点位置に臨むように配設され
ている。27はレーザ光源25と集光レンズ26
との間に介装されているシヤツタである。光フア
イバ光学素子24はコア径が出来るだけ小さく、
且つ開口数(NA)が大きく、伝送損失の少ない
ものが使用されており、光フアイバ光学素子24
の射出端部24a及び入射端部24bの端面は研
磨仕上げされている。 An optical fiber optical element 24 is located above the center of the spatial frequency filter 23, that is, at the focal point of the objective lens 22.
A light exit end 24a, which is one end of the lens, is disposed with its end face facing the objective lens 22. This light emitting end portion 24a becomes a light emitting body that emits coherent light. The other end of the optical fiber optical element 24, the incident light end 24b, has an end surface that is connected to the laser light source 2.
It is arranged so as to face the focal position of the condenser lens 26 that condenses the coherent light emitted from the condenser lens 5 . 27 is a laser light source 25 and a condensing lens 26
This is the shutter that is interposed between the The optical fiber optical element 24 has a core diameter as small as possible,
In addition, the optical fiber optical element 24 is used which has a large numerical aperture (NA) and low transmission loss.
The end faces of the exit end 24a and the entrance end 24b are polished.
また、28は規則パターン21の目視観察時の
照明のためのタングステン電球からなる照明用光
源で、照明用光源28から射出された照明光は照
明レンズ29で集光され、図において空間周波数
フイルタ23の上方に配置されたハーフミラー3
0で反射され、空間周波数フイルタ23を通過
し、対物レンズ22で平行な光にかえられ、平行
光で規則パターン21を照明する。31は照明用
光源28と照明レンズ29との間に介装されてい
るシヤツタである。 Further, reference numeral 28 denotes an illumination light source consisting of a tungsten bulb for illumination during visual observation of the regular pattern 21. The illumination light emitted from the illumination light source 28 is collected by an illumination lens 29, and in the figure, a spatial frequency filter 23 Half mirror 3 placed above
0, passes through the spatial frequency filter 23, is converted into parallel light by the objective lens 22, and illuminates the regular pattern 21 with the parallel light. A shutter 31 is interposed between the illumination light source 28 and the illumination lens 29.
更に、35は空間周波数フイルタ23によつて
分離された非周期情報即ち欠陥情報を観察する欠
陥観察装置で、接眼レンズ36、結像レンズ3
7、TV撮像管38及びTVモニタ39からなる。 Furthermore, 35 is a defect observation device for observing aperiodic information, that is, defect information separated by the spatial frequency filter 23, and includes an eyepiece lens 36 and an imaging lens 3.
7. Consists of a TV image pickup tube 38 and a TV monitor 39.
次に作用を説明する。 Next, the effect will be explained.
レーザ光源25から射出されたコヒーレントな
光であるレーザ光は集光レンズ26で集光されて
光フアイバ光学素子24の入射端部24bの端面
で受光され、光フアイバ光学素子24によつて導
光され、光フアイバ光学素子24の光射出端部2
4aの端面から対物レンズ22に向けて射出され
る。このとき、光フアイバ光学素子24によつて
導光されたレーザ光源25のレーザ光は対物レン
ズ22の焦点位置より開口数分だけ広がる。 Laser light, which is coherent light emitted from the laser light source 25, is focused by a condenser lens 26, received at the end face of the input end 24b of the optical fiber optical element 24, and guided by the optical fiber optical element 24. and the light exit end 2 of the optical fiber optical element 24
The light is emitted from the end face of 4a toward the objective lens 22. At this time, the laser beam from the laser light source 25 guided by the optical fiber optical element 24 spreads from the focal position of the objective lens 22 by the numerical aperture.
そして、対物レンズ22を透過した光は平行光
となつて規則パターン21を平行に照射する。規
則パターン21に平行光が照射されると、回折現
象を起こし、規則パターン21で反射した第4図
に矢印で示す回折光は対物レンズ22によつて回
折像として結像される。このとき、規則パターン
21が第4図に示すようなパターンであるとする
と、対物レンズ22による回折像I1は第4図に示
す如く、規則的に一列に並ぶ。空間周波数フイル
タ23は対物レンズ22の焦点位置に配置させら
れているので、一列に規則的に並ぶ回折像I1即ち
フーリエ変換像は光不透過領域を有する空間周波
数フイルタ23によつて遮断され、接眼レンズ3
6、TV撮像管38の方へいくことはない。 The light transmitted through the objective lens 22 becomes parallel light and irradiates the regular pattern 21 in parallel. When the regular pattern 21 is irradiated with parallel light, a diffraction phenomenon occurs, and the diffracted light reflected by the regular pattern 21 and indicated by the arrow in FIG. 4 is imaged by the objective lens 22 as a diffraction image. At this time, if the regular pattern 21 is a pattern as shown in FIG. 4, the diffraction images I1 by the objective lens 22 are regularly arranged in a line as shown in FIG. Since the spatial frequency filter 23 is placed at the focal point of the objective lens 22, the diffraction images I1 , that is, the Fourier transform images regularly arranged in a row, are blocked by the spatial frequency filter 23 having a light-opaque region. Eyepiece 3
6. It does not go toward the TV image pickup tube 38.
また、規則パターン21の欠陥部分がある場合
には、規則パターン21で反射し、対物レンズ2
2によつて結像された回折像は空間周波数フイル
タ23に規則パターン21のような一直線に並ば
ず不規則にその周囲に出る、即ち規則パターン2
1の欠陥部分からは方向性を持たない回折光が発
せられるため、フーリエ変換像も複雑になつて空
間周波数フイルタの空間周波数面内に散らばる。
従つて、欠陥のない規則パターン21によるフー
リエ変換像は空間周波数フイルタ23によつて遮
断され、その空間周波数フイルタ23から漏れた
欠陥部分の光のみが透過する。そこで、この欠陥
部分の光のみがTV撮像管38に接眼レンズ36
と結像レンズ37によつて欠陥部分の回折像I2と
して結像され、TV撮像管38に接続されたTV
モニタ39により、欠陥部分の回折像I2を画面で
観察することができる。 In addition, if there is a defective part of the regular pattern 21, it will be reflected by the regular pattern 21, and the objective lens 2
The diffraction images formed by the pattern 2 are not arranged in a straight line like the regular pattern 21 but appear irregularly around the spatial frequency filter 23, that is, the regular pattern 2
Since diffracted light without directionality is emitted from the defective portion 1, the Fourier transform image also becomes complicated and scattered within the spatial frequency plane of the spatial frequency filter.
Therefore, the Fourier transform image of the regular pattern 21 without defects is blocked by the spatial frequency filter 23, and only the light from the defective portions leaking from the spatial frequency filter 23 is transmitted. Therefore, only the light from this defective area is sent to the TV image pickup tube 38 through the eyepiece lens 36.
A diffraction image I 2 of the defective part is formed by the imaging lens 37 and a TV connected to the TV image pickup tube 38.
The monitor 39 allows the diffraction image I 2 of the defective portion to be observed on the screen.
この実施例の欠陥検査装置は空間周波数フイル
タ23上にレーザ光を射出する光フアイバ光学素
子24の入射端部24bが配設され、レーザ光が
照射される規則パターン21と対物レンズ22と
の間に、従来のように斜設ハーフミラー13を設
けていないため、対物レンズ22の作動距離WD
が小さい高倍率の対物レンズ22を使用すること
ができ、欠陥検査装置の高倍率化を図ることがで
きる。 In the defect inspection device of this embodiment, the incident end 24b of the optical fiber optical element 24 that emits the laser beam is disposed on the spatial frequency filter 23, and between the regular pattern 21 to which the laser beam is irradiated and the objective lens 22. Since the oblique half mirror 13 is not provided as in the conventional case, the working distance WD of the objective lens 22 is
It is possible to use the objective lens 22 with a small magnification and a high magnification of the defect inspection apparatus.
また、光フアイバ光学素子24を使用すること
によつて従来の斜設ハーフミラー13を用いるも
のに比べて光エネルギ伝達効率が良好となり、光
路がフレキシブルとなることから、レーザ光源2
5及び集光レンズ26の設置場所が限定されるこ
とがない。更に、光フアイバ光学素子24はフア
イバコア径の小さなものを使用することにより、
光源は点光源に近づき、対物レンズ22を通して
良好な平行光を得ることができる。 In addition, by using the optical fiber optical element 24, the optical energy transmission efficiency becomes better than that using the conventional oblique half mirror 13, and the optical path becomes flexible, so the laser light source 24
5 and the condenser lens 26 are not limited. Furthermore, by using the optical fiber optical element 24 with a small fiber core diameter,
The light source is close to a point light source, and good parallel light can be obtained through the objective lens 22.
一方、規則パターン21を目視観察したい場合
には、レーザ光源25から射出したレーザ光をシ
ヤツタ27で遮光し、照明用光源28側のシヤツ
タ31を開いて、照明用光源28から射出した光
で、規則パターン21を照明する。即ち、照明用
光源28から射出した照明光は、照明レンズ29
で集光された後、ハーフミラー30で反射され、
空間周波数フイルタ23を透過して対物レンズ2
2により規則パターン21で焦点を結び照明す
る。規則パターン21によつて反射した光は再び
対物レンズ22によつて集光されて、今度はハー
フミラー30を透過する。そして、ハーフミラー
30を透過した光はTV撮像管38に接眼レンズ
36とリレーレンズ37によつて結像され、TV
モニタ39によつて、規則パターン21の像を画
面で目視観察することができる。 On the other hand, when it is desired to visually observe the regular pattern 21, the laser light emitted from the laser light source 25 is blocked by the shutter 27, the shutter 31 on the illumination light source 28 side is opened, and the light emitted from the illumination light source 28 is used to The regular pattern 21 is illuminated. That is, the illumination light emitted from the illumination light source 28 passes through the illumination lens 29.
After being focused, it is reflected by a half mirror 30,
It passes through the spatial frequency filter 23 and passes through the objective lens 2.
2, a regular pattern 21 is used to focus and illuminate. The light reflected by the regular pattern 21 is again condensed by the objective lens 22 and is transmitted through the half mirror 30 this time. Then, the light transmitted through the half mirror 30 is imaged on the TV image pickup tube 38 by the eyepiece lens 36 and the relay lens 37.
The monitor 39 allows the image of the regular pattern 21 to be visually observed on the screen.
第5図はこの発明の第1実施例に用いられてい
る空間周波数フイルタ23の変形例を示す。 FIG. 5 shows a modification of the spatial frequency filter 23 used in the first embodiment of the invention.
第1実施例の空間周波数フイルタ23は第3図
及び第4図に示すように、ある巾をもつた一直線
状のものが用いられているが、被検物体の規則パ
ターン21が直角方向に設けられているものもあ
るので、その規則パターン21で反射した回折光
も直角方向に並ぶことになる。従つて、これを遮
断するには空間周波数フイルタ23を90°回転さ
せなければならない。そこで、予め十字型の空間
周波数フイルタ33を作つておけば、規則パター
ン21の方向が90°回転したものであつても、空
間周波数フイルタ33を回転させなくても済むこ
とになる。このために、第5図に示すような十字
型をした空間周波数フイルタ33が対物レンズ2
2の焦点位置に配設されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the spatial frequency filter 23 of the first embodiment is a straight line with a certain width, but the regular pattern 21 of the object to be examined is arranged in a right angle direction. Therefore, the diffracted light reflected by the regular pattern 21 is also aligned in the perpendicular direction. Therefore, to block this, the spatial frequency filter 23 must be rotated 90 degrees. Therefore, if the cross-shaped spatial frequency filter 33 is made in advance, even if the direction of the regular pattern 21 is rotated by 90 degrees, there is no need to rotate the spatial frequency filter 33. For this purpose, a cross-shaped spatial frequency filter 33 as shown in FIG.
It is arranged at the focal position of 2.
第6図〜第8図はこの発明の第2実施例を示
し、スペツクルノイズ低減装置40と欠陥判別回
路41とを備えたブロツク図である。図におい
て、第1実施例と同一もしくは均等な部位又は部
材には同一符号を付して重複した説明を省略す
る。欠陥判別回路41は、規則パターン21の欠
陥の有無を判別しその欠陥を記憶しておくと共
に、欠陥部分の位置、大きさ、形の判別を行なう
ためのものである。 6 to 8 show a second embodiment of the present invention, and are block diagrams including a speckle noise reduction device 40 and a defect discrimination circuit 41. In the drawings, parts or members that are the same or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted. The defect determination circuit 41 determines whether or not there is a defect in the regular pattern 21, stores the defect, and determines the position, size, and shape of the defective portion.
この実施例に使用されるスペツクルノイズ低減
装置40の構成は第7図と第8図に示されてい
る。 The configuration of the speckle noise reduction device 40 used in this embodiment is shown in FIGS. 7 and 8.
スペツクルノイズ低減装置40は光フアイバ光
学素子24をレーザ光源25から射出されたレー
ザ光が通過するときにレーザ光にスペツクルノイ
ズが発生し、平行照明を対物レンズ22で行なつ
たとしても、スペツクルノイズにより生じる光の
強度ムラをなくすようにした装置である。第7図
に示すスペツクルノイズ低減装置401は、高周
波発振器42によつて光フアイバ光学素子24を
振動させ、スペツクルノイズを低減化させるもの
である。また、第8図に示すスペツクルノイズ低
減装置402はモータ43によつて回転させられ
る拡散板44をレーザ光源25と集光レンズ26
との間に介装させ、回転する拡散板44によつて
スペツクルノイズを低減化させるものである。第
6図中のスペツクルノイズ低減装置40には第7
図又は第8図に示されているいずれかのスペツク
ルノイズ低減装置401,402が使用されてい
る。 The speckle noise reduction device 40 is designed to prevent speckle noise from occurring in the laser beam when the laser beam emitted from the laser light source 25 passes through the optical fiber optical element 24, and even if parallel illumination is performed using the objective lens 22. This device eliminates unevenness in light intensity caused by speckle noise. The speckle noise reduction device 401 shown in FIG. 7 uses a high frequency oscillator 42 to vibrate the optical fiber optical element 24 to reduce speckle noise. In addition, the speckle noise reduction device 402 shown in FIG.
The speckle noise is reduced by a rotating diffuser plate 44 which is interposed between the two. The speckle noise reduction device 40 in FIG.
Either of the speckle noise reduction devices 40 1 , 40 2 shown in FIG. 8 or 8 is used.
次に、第6図に示す欠陥判別回路41について
説明する。 Next, the defect determination circuit 41 shown in FIG. 6 will be explained.
TV撮像管38に結像された規則パターン21
の欠陥部の回折像はカメラコントロールユニツト
(以下CCUという)45を介したTVモニタ39
で観察することができる。第9図はその回折像を
示している。また、CCU45から回折像のビデ
オ信号を取り出すことができ、第10図はそのビ
デオ信号を示している。第9図で略円形の部分が
規則パターン21の欠陥部分である。第10図で
波形が立ち上がつている部分が欠陥部の回折像の
位置と輝度に対応して得られるピーク電圧であ
る。従つて、欠陥部分の大小に応じたピーク電圧
をあるレベル以上、以下と分けることによつて欠
陥のレベル分けが可能となる。 Regular pattern 21 imaged on TV image pickup tube 38
The diffraction image of the defective part is displayed on a TV monitor 39 via a camera control unit (hereinafter referred to as CCU) 45.
It can be observed in FIG. 9 shows the diffraction image. Further, a video signal of the diffraction image can be taken out from the CCU 45, and FIG. 10 shows the video signal. The approximately circular portion in FIG. 9 is a defective portion of the regular pattern 21. In FIG. In FIG. 10, the rising portion of the waveform is the peak voltage obtained corresponding to the position and brightness of the diffraction image of the defective portion. Therefore, by dividing the peak voltage according to the size of the defective portion into those above and below a certain level, it is possible to classify the defects into levels.
欠陥のレベル分けは次のようにして行なわれ
る。 Defect levels are classified as follows.
まず、処理制御装置46はステージコントロー
ラ47を駆動させてステージ48上に配設された
被検物体である例えば測角用ロータリエンコーダ
の規則パターン21を有する目盛板49をX−Y
方向に移動させると共にθ方向に回転させ、O位
置に設定する。 First, the processing control device 46 drives the stage controller 47 to move the scale plate 49 having the regular pattern 21 of an object to be measured, such as a rotary encoder for angle measurement, placed on the stage 48 in the X-Y direction.
direction, rotate it in the θ direction, and set it at the O position.
次に、目盛板49がO位置に設定されると、処
理制御装置46からの測定スタート信号により
TV撮像管38が作動させられてO位置に設定さ
れた目盛板49における規則パターン21の欠陥
の有無を検出する。即ち、TV撮像管38に規則
パターン21の欠陥部の回折像を結像させ、その
回折像をCCU45でビデオ信号に変換し、CCU
45から送られてきたビデオ信号を受けとつたコ
ンパレータ50でビデオ信号におけるピーク電圧
が予め定めたレベル以上(欠陥像あり)が、レベ
ル以下(欠陥像なし)かを比較させて欠陥の有無
を検出する。そして、コンパレータ50からの出
力を次段の欠陥用メモリ51で記憶させる。 Next, when the scale plate 49 is set to the O position, a measurement start signal from the processing control device 46
The TV image pickup tube 38 is activated to detect the presence or absence of a defect in the regular pattern 21 on the scale plate 49 set at the O position. That is, a diffraction image of the defective portion of the regular pattern 21 is formed on the TV image pickup tube 38, and the diffraction image is converted into a video signal by the CCU 45.
Comparator 50 receives the video signal sent from 45 and detects the presence or absence of a defect by comparing whether the peak voltage in the video signal is above a predetermined level (defect image present) or below the level (no defect image). do. Then, the output from the comparator 50 is stored in the defect memory 51 at the next stage.
このようにして、O位置に設定された目盛板4
9における規則パターン21の欠陥の有無が検出
されたら、再び処理制御装置46がステージコン
トローラ47を駆動させて、ステージ48上の目
盛板49を所定角度回転させ、目盛板49におけ
る次のエリアの規則パターン21の欠陥の有無を
前述と同様にして検出し、コンパレータ50から
の出力を対応する欠陥用メモリ51に記憶させ
る。 In this way, the scale plate 4 is set to the O position.
When the presence or absence of a defect in the rule pattern 21 in 9 is detected, the processing control device 46 drives the stage controller 47 again to rotate the scale plate 49 on the stage 48 by a predetermined angle, and the rule of the next area on the scale plate 49 is detected. The presence or absence of a defect in the pattern 21 is detected in the same manner as described above, and the output from the comparator 50 is stored in the corresponding defect memory 51.
こうして欠陥の有無を目盛板49の全周にわた
つて行ない、それぞれのエリアに対応した規則パ
ターン21の欠陥情報を欠陥用メモリ51の対応
番地に記憶させる。 In this way, the presence or absence of defects is checked over the entire circumference of the scale plate 49, and the defect information of the regular pattern 21 corresponding to each area is stored in the corresponding address of the defect memory 51.
次に、処理制御装置46は欠陥用メモリ51か
らの情報を読み取り、目盛板49の欠陥があつた
エリアを探し出し、そのエリアにおける規則パタ
ーン21の欠陥の位置、大きさ、形を判定し、陰
極線管52上に画像表示させる。このとき、その
データをプリンタ53によつて印刷することもで
きる。これと共に、処理制御装置46はステージ
コントローラ47を駆動させて欠陥のあつたエリ
アがTV撮像管38に結像されるように目盛板4
9を回転させる。 Next, the processing control device 46 reads the information from the defect memory 51, searches out the area of the scale plate 49 where the defect is present, determines the position, size, and shape of the defect in the regular pattern 21 in that area, and An image is displayed on the tube 52. At this time, the data can also be printed by the printer 53. At the same time, the processing control device 46 drives the stage controller 47 to set the scale plate 4 so that the defective area is imaged on the TV image pickup tube 38.
Rotate 9.
目盛板49が所定の位置まで回転したら、シヤ
ツタコントローラ54を駆動させて、今まで開い
ていたレーザ光源25側のシヤツタ27を閉じて
レーザ光を遮光し、照明用光源28側のシヤツタ
31を開いて照明用光源28から射出した光で目
盛板49を照明する。即ち、照明用光源28の照
明光は、照明レンズ29で集光された後、ハーフ
ミラー30で反射され、空間周波数フイルタ23
を透過して対物レンズ22により目盛板49で焦
点を結び照明する。目盛板49で反射した光は再
び対物レンズ22によつて集光されて今度はハー
フミラー30を透過する。そして、ハーフミラー
30を透過した光はTV撮像管38に接眼レンズ
36と結像レンズ37によつて結像され、CCU
45を介したTVモニタ39によつて目盛板49
の像を画面で目視観察する。 When the scale plate 49 has rotated to a predetermined position, the shutter controller 54 is driven to close the shutter 27 on the laser light source 25 side, which has been open until now, to block the laser light, and to close the shutter 31 on the illumination light source 28 side. When opened, the scale plate 49 is illuminated with light emitted from the illumination light source 28. That is, the illumination light from the illumination light source 28 is focused by the illumination lens 29, reflected by the half mirror 30, and then passed through the spatial frequency filter 23.
The light passes through and is focused by the objective lens 22 on the scale plate 49 for illumination. The light reflected by the scale plate 49 is again condensed by the objective lens 22 and is transmitted through the half mirror 30 this time. Then, the light transmitted through the half mirror 30 is imaged on the TV image pickup tube 38 by the eyepiece lens 36 and the imaging lens 37, and the CCU
Dial plate 49 by TV monitor 39 via 45
Visually observe the image on the screen.
第11図はこの発明の第3実施例を示す。 FIG. 11 shows a third embodiment of the invention.
この実施例では、空間周波数フイルタ23の中
央部上即ち対物レンズ22の焦点位置には第1実
施例にように光フアイバ光学素子24の光射出端
部24aではなく、コヒーレントな光を射出する
光射出体である半導体レーザ60が配設されてい
る。それ以外の構成は第1実施例と同様であるの
で、同一符号を付して説明を省略する。 In this embodiment, a coherent light beam is emitted onto the central portion of the spatial frequency filter 23, that is, at the focal point of the objective lens 22, rather than at the light emitting end 24a of the optical fiber optical element 24 as in the first embodiment. A semiconductor laser 60, which is an ejector, is provided. Since the other configurations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and the explanation will be omitted.
この半導体レーザ60のコヒーレントな光を射
出する光射出部は対物レンズ22に向けられてい
る。61は半導体レーザ60に接続されたコー
ド、62はコード61に設けられたコネクタであ
る。この半導体レーザ60は通電によつてレーザ
光を光射出部から射出する。 A light emitting portion of the semiconductor laser 60 that emits coherent light is directed toward the objective lens 22 . 61 is a cord connected to the semiconductor laser 60, and 62 is a connector provided on the cord 61. This semiconductor laser 60 emits laser light from a light emitting portion when energized.
この実施例では第1実施例のような光フアイバ
光学素子24を使用せずに直接対物レンズ22の
焦点位置に光源を置くものであるので、光フアイ
バ光学素子24による光エネルギー伝達損失がな
く、光エネルギー伝達効率は良好である。また、
光フアイバ光学素子24を使用した時のようなス
ペツクルノイズ対策も不要となる。従つて、スペ
ツクルノイズ対策のためにスペツクルノイズ低減
装置40が設けられていた場合、欠陥を高速で検
出したい時にスペツクルノイズ低減装置40によ
る光ムラをなくすための平均化に時間がかかり、
測定時間が長くなつて欠陥を高速で検出できない
ということもなくなる。更に、半導体レーザ60
は空間周波数フイルタ23に設けられ、空間周波
数フイルタ23は対物レンズ22の焦点位置にあ
ることから、対物レンズ22と空間周波数フイル
タ23とは図示しない対物レンズ鏡筒に組み込ま
れ、空間周波数フイルタ23に設けられている半
導体レーザ60に接続されているコード61、コ
ネクタ62が対物レンズ鏡筒に取り付けられるこ
とになるので、対物レンズ22の着脱は、空間周
波数フイルタ23に光フアイバ光学素子24が設
けられている第1実施例のものに比べて対物レン
ズ鏡筒を着脱することにより容易に行なうことが
できる。 In this embodiment, the light source is placed directly at the focal position of the objective lens 22 without using the optical fiber optical element 24 as in the first embodiment, so there is no light energy transmission loss due to the optical fiber optical element 24. Light energy transfer efficiency is good. Also,
Measures against speckle noise, such as when using the optical fiber optical element 24, are also not required. Therefore, if the speckle noise reduction device 40 is provided as a countermeasure against speckle noise, it takes time for the speckle noise reduction device 40 to perform averaging to eliminate light unevenness when it is desired to detect defects at high speed.
There is no longer a problem that defects cannot be detected at high speed due to long measurement time. Furthermore, the semiconductor laser 60
is provided in the spatial frequency filter 23, and the spatial frequency filter 23 is located at the focal position of the objective lens 22. Therefore, the objective lens 22 and the spatial frequency filter 23 are incorporated in an objective lens barrel (not shown), and the spatial frequency filter 23 is provided in the spatial frequency filter 23. Since the cord 61 and connector 62 connected to the provided semiconductor laser 60 will be attached to the objective lens barrel, the attachment and detachment of the objective lens 22 will be performed only when the optical fiber optical element 24 is provided on the spatial frequency filter 23. This can be done more easily by attaching and detaching the objective lens barrel than in the first embodiment.
第12図はこの発明の第4実施例を示す。 FIG. 12 shows a fourth embodiment of the invention.
第12図は欠陥判別回路41を備え、空間周波
数フイルタ23に半導体レーザ60を設けている
欠陥検査装置のブロツク図である。この実施例で
はスペツクルノイズ低減装置40がないのが第2
実施例と相違し、他の構成は第2実施例と実質的
に同一なので、同一符号を付して説明を省略す
る。 FIG. 12 is a block diagram of a defect inspection apparatus including a defect discrimination circuit 41 and a semiconductor laser 60 provided in the spatial frequency filter 23. In this embodiment, there is no speckle noise reduction device 40.
Unlike the second embodiment, the other configurations are substantially the same as the second embodiment, so the same reference numerals are given and the explanation will be omitted.
図中、63は半導体レーザ60のレーザ光を遮
光するシヤツタである。なお、スペツクルノイズ
低減装置40を設けていないのは、対物レンズ2
2の焦点位置に、レーザ光を直接に射出する半導
体レーザ60を配設したから、第2実施例のよう
に光フアイバ光学素子24に生じるスペツクルノ
イズの問題が生じないからである。 In the figure, 63 is a shutter that blocks the laser light from the semiconductor laser 60. Note that the objective lens 2 is not provided with the speckle noise reduction device 40.
This is because the semiconductor laser 60 that directly emits laser light is disposed at the second focal point, so the problem of speckle noise occurring in the optical fiber optical element 24 as in the second embodiment does not occur.
また、前述の実施例において、空間周波数フイ
ルタ23,33は対物レンズ22の焦点位置に設
けなければならない。しかし、対物レンズ22の
焦点位置に空間周波数フイルタ23,33を設け
るだけの余裕がない場合、本来の焦点位置から少
しずれた所に設けなければならないことになる。
空間周波数フイルタ23,33の光軸方向のわず
かのずれは、ごくわずかの像のボケと光量の減少
を生じるだけで実用上殆ど影響はない。従つて、
空間周波数フイルタ23,33を設ける位置は必
ずしも厳密ではなく、ある程度のずれは許され
る。 Furthermore, in the embodiments described above, the spatial frequency filters 23 and 33 must be provided at the focal position of the objective lens 22. However, if there is not enough room to provide the spatial frequency filters 23, 33 at the focal position of the objective lens 22, they must be provided at a position slightly shifted from the original focal position.
A slight deviation in the optical axis direction of the spatial frequency filters 23 and 33 causes only a slight blurring of the image and a decrease in the amount of light, and has almost no practical effect. Therefore,
The positions where the spatial frequency filters 23 and 33 are provided are not necessarily exact, and some deviation is allowed.
以上説明してきたように、この発明によれば、
その構造を、コヒーレント光を射出する光射出体
と、該コヒーレント光で照射された規則パターン
を有する被検物体からの反射回折光を結像させる
ための対物レンズと、該対物レンズの焦点位置に
配置させられた空間周波数フイルタとからなり、
前記光射出体を空間周波数フイルタ上に配設した
ため、レーザ光が照射される規則パターンと対物
レンズとの間に従来のように斜設ハーフミラーは
設けなくても済み、対物レンズの作動距離が小さ
い高倍率の対物レンズを使用することができ、高
倍率化が図れるという効果が得られる。 As explained above, according to this invention,
The structure includes a light emitting body for emitting coherent light, an objective lens for forming an image of reflected diffracted light from a test object having a regular pattern irradiated with the coherent light, and a focal position of the objective lens. It consists of a spatial frequency filter arranged,
Since the light emitting body is disposed on the spatial frequency filter, there is no need to provide an oblique half mirror between the regular pattern irradiated with laser light and the objective lens, which is required in the past, and the working distance of the objective lens can be reduced. A small objective lens with high magnification can be used, and the effect of increasing the magnification can be obtained.
また、光射出体を、レーザ光源を導光した光フ
アイバ光学素子の光射出端部とすることにより、
従来の斜設ハーフミラーを用いるものに比べて光
エネルギー伝達効率が良好であり、光路がフレキ
シブルとなることから、レーザ光源及び集光レン
ズの設置場所が限定されることがないという効果
が得られる。 Moreover, by using the light emitting body as the light emitting end of the optical fiber optical element that guided the laser light source,
The optical energy transmission efficiency is better than that using conventional oblique half mirrors, and the optical path is flexible, so there are no restrictions on where the laser light source and condensing lens can be installed. .
更に、光射出体を半導体レーザとすることによ
り、光フアイバ光学素子によるものに比べてより
一層光エネルギー伝達効率が良好となり、スペツ
クルノイズ対策も不要となるという効果が得られ
る。 Furthermore, by using a semiconductor laser as the light emitting body, it is possible to obtain the effect that the light energy transmission efficiency is even better than that using an optical fiber optical element, and there is no need for speckle noise countermeasures.
第1図は従来の透過型の欠陥検査装置の概略構
成図、第2図は従来の反射型の欠陥検査装置の概
略構成図、第3図及び第4図はこの発明の欠陥検
査装置の第1実施例を示し、第3図は欠陥検査装
置の概略構成図、第4図はレーザ光が通過する規
則パターン、対物レンズ及び空間周波数フイルタ
の斜視図、第5図は空間周波数フイルタの変形例
を示す第4図と同様な斜視図、第6図〜第10図
はこの発明の第2実施例を示し、第6図はスペツ
クルノイズ低減装置と欠陥判別回路を備えた欠陥
検査装置のブロツク図、第7図はスペツクルノイ
ズ低減装置を示す概略図、第8図はもう一つのス
ペツクルノイズ低減装置を示す概略図、第9図は
欠陥部の回折像を示す図、第10図は欠陥部の回
折像のビデオ信号を示す図、第11図はこの発明
の第3実施例を示し、欠陥検査装置の概略構成
図、第12図はこの発明の第4実施例を示し、欠
陥判別回路を備えた欠陥検査装置のブロツク図で
ある。
21……規則パターン、22……対物レンズ、
23……空間周波数フイルタ、24a……光フア
イバ光学素子の光射出端部(光射出体)、25…
…レーザ光源、60……半導体レーザ(光射出
体)。
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional transmission-type defect inspection device, FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional reflection-type defect inspection device, and FIGS. 3 and 4 are diagrams of a defect inspection device of the present invention. Fig. 3 is a schematic configuration diagram of a defect inspection device, Fig. 4 is a perspective view of a regular pattern through which laser light passes, an objective lens and a spatial frequency filter, and Fig. 5 is a modification of the spatial frequency filter. 6 to 10 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a block diagram of a defect inspection device equipped with a speckle noise reduction device and a defect discrimination circuit. Fig. 7 is a schematic diagram showing a speckle noise reduction device, Fig. 8 is a schematic diagram showing another speckle noise reduction device, Fig. 9 is a diagram showing a diffraction image of a defective part, and Fig. 10 is a schematic diagram showing a speckle noise reduction device. A diagram showing a video signal of a diffraction image of a defective part, FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention, a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus, and FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention, and a defect discrimination FIG. 2 is a block diagram of a defect inspection device equipped with a circuit. 21...Regular pattern, 22...Objective lens,
23...Spatial frequency filter, 24a...Light emission end of optical fiber optical element (light emission body), 25...
...Laser light source, 60...Semiconductor laser (light emitting body).
Claims (1)
ヒーレント光で照射された規則パターンを有する
被検物体からの反射回折光を結像させるための対
物レンズと、該対物レンズの焦点位置に配置させ
られた空間周波数フイルタとを備え、前記光射出
体を該空間周波数フイルタ上に配設したことを特
徴とする欠陥検査装置。 2 光射出体はレーザ光源を導光した光フアイバ
光学素子の射出端部であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の欠陥検査装置。 3 光射出体は、半導体レーザであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の欠陥検査装
置。[Scope of Claims] 1. A light emitting body that emits coherent light, an objective lens for forming an image of reflected diffracted light from a test object having a regular pattern irradiated with the coherent light, and 1. A defect inspection device comprising: a spatial frequency filter disposed at a focal position; and the light emitting body is disposed on the spatial frequency filter. 2. The defect inspection device according to claim 1, wherein the light emitting body is an emitting end of an optical fiber optical element through which a laser light source is guided. 3. The defect inspection device according to claim 1, wherein the light emitting body is a semiconductor laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24428883A JPS60135808A (en) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Defect inspection equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24428883A JPS60135808A (en) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Defect inspection equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135808A JPS60135808A (en) | 1985-07-19 |
| JPH0340802B2 true JPH0340802B2 (en) | 1991-06-20 |
Family
ID=17116507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24428883A Granted JPS60135808A (en) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | Defect inspection equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135808A (en) |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24428883A patent/JPS60135808A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60135808A (en) | 1985-07-19 |
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