JPS6247073Y2 - - Google Patents

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JPS6247073Y2
JPS6247073Y2 JP1986086586U JP8658686U JPS6247073Y2 JP S6247073 Y2 JPS6247073 Y2 JP S6247073Y2 JP 1986086586 U JP1986086586 U JP 1986086586U JP 8658686 U JP8658686 U JP 8658686U JP S6247073 Y2 JPS6247073 Y2 JP S6247073Y2
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lens
subject
light
optical fiber
holder
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、シリコンウエハ面板等の各種材料の
表面の傷その他の欠陥(以下、表面欠陥という)
を検出する光学式表面欠陥検出器に関するもので
ある。
[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is designed to eliminate scratches and other defects (hereinafter referred to as surface defects) on the surface of various materials such as silicon wafer face plates.
This invention relates to an optical surface defect detector that detects surface defects.

[従来の技術] 半導体製品材料としてのシリコンウエハ面板や
その他各種金属,非金属の表面欠陥を検出する方
法としては、従来から人手による方法、すなわち
裸眼または顕微鏡による目視方法が行われている
が、このような方法では非能率であるばかりでな
く、個人差による検出結果のバラツキがあり、大
量の生産ラインには適さない。これに対して、光
学式検出法により表面欠陥を検出し、このように
して検出された電気信号をコンピユータ処理する
自動検査方式の開発が進められている。
[Prior Art] Conventional methods for detecting surface defects on silicon wafer face plates and other metals and non-metals used as semiconductor product materials have been manual methods, that is, visual inspection with the naked eye or a microscope. Such a method is not only inefficient, but also has variations in detection results due to individual differences, and is not suitable for a mass production line. In response, progress is being made in the development of automatic inspection methods in which surface defects are detected using an optical detection method and the electrical signals detected in this manner are processed by a computer.

前述の光学式表面欠陥検出においては、用いる
光源,受光方式ならびに受光素子の選定に多くの
方式が考えられる。例えば、通常の照明ランプを
光源として用い、レンズ系により面板上に小さい
スポツトを形成するようになし、受光器として、
集光レンズを面板の一側方、例えば斜上方向にお
いて、欠陥により生じる散乱光を捉える方式が最
も単純な方式である。しかしながら、このような
通常の照明ランプによつては必ずしも直径の小さ
く、かつ強度の大きいスポツトを作ることは容易
ではなく、検出能力がよくない。また、欠陥によ
る散乱光は欠陥の種類,形状,大きさ等によりそ
の方向,角度が共に多様に変化するもので、前述
した如く、単に一側におかれた狭い角度を捉える
集光レンズによつては、このような散乱光を適確
に捉えることは困難であるという欠点がある。
In the optical surface defect detection described above, many methods can be considered for selecting the light source, light receiving method, and light receiving element to be used. For example, an ordinary illumination lamp can be used as a light source, and a lens system can be used to form a small spot on the face plate, and as a light receiver,
The simplest method is to place a condenser lens on one side of the face plate, for example in an obliquely upward direction, to capture scattered light caused by defects. However, it is not always easy to create a spot with a small diameter and high intensity using such a normal illumination lamp, and the detection ability is not good. In addition, the direction and angle of scattered light due to a defect vary depending on the type, shape, size, etc. of the defect, and as mentioned above, the light scattered by a condenser lens placed on one side simply captures a narrow angle. However, the disadvantage is that it is difficult to accurately capture such scattered light.

ここで、特に被検体における微細な欠陥の検出
を行う光学式表面欠陥検出器として要求されるも
のとしては、まず第一に、被検体に照射するスポ
ツトを可及的に小さくすることで、第二に被検体
からの反射光を受光する受光部は該被検体に可及
的に近接した位置において集光効率が良好でなけ
ればならない。また、第三に照明光の照射部の位
置を細かく調整することができるようになつてい
なければならなず、さらに、第四に被検出体の欠
陥検出を自動化するには、装置の構成を小型化・
簡略化する必要がある。
Here, what is required of an optical surface defect detector that specifically detects minute defects on a test object is, first of all, to make the spot irradiated onto the test object as small as possible. Second, the light receiving section that receives reflected light from the subject must have good light collection efficiency at a position as close as possible to the subject. Thirdly, it must be possible to finely adjust the position of the irradiation part of the illumination light, and fourthly, in order to automate defect detection of the object to be detected, the configuration of the device must be changed. Miniaturization·
Needs to be simplified.

本考案は叙上の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、簡単な構成によつて、被
検出体の検出精度が良好で、検出器を構成する機
構の調整を容易に行うことができるようにした光
学式表面欠陥検出器を提供することにある。
The present invention was developed in view of the above points, and its purpose is to achieve good detection accuracy of the object to be detected through a simple configuration, and to easily adjust the mechanism that constitutes the detector. An object of the present invention is to provide an optical surface defect detector capable of performing the following steps.

[問題点を解決するための手段] 前述した目的を達成するために、本考案は、被
検体に対してレーザビームを照射するレーザ発振
管を支持するホルダに、該レーザ発振管からのレ
ーザビームを集光するレンズを装着し、前記ホル
ダの下端にはレーザスポツト位置を中心としてそ
れより斜め外方に放射状にのびる複数の挿通穴を
設け、該各挿通穴にそれぞれ前記被検体からの散
乱光を受光するオプチカルフアイバを挿通し、前
記ホルダを上下動調整部材に支持させることによ
つて、前記レーザ発振管と前記被検体との間の間
隔を調整可能となすと共に、前記レンズを焦点距
離調整部材に支持させることによつて、該レンズ
と前記レーザ発振管との間の間隔を調整可能とな
したことをその特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a holder that supports a laser oscillation tube that irradiates the object with a laser beam, in which the laser beam from the laser oscillation tube is attached. The lower end of the holder is provided with a plurality of insertion holes that extend diagonally outward from the laser spot position, and each insertion hole receives the scattered light from the object. By inserting an optical fiber that receives light and supporting the holder on a vertical movement adjustment member, the distance between the laser oscillation tube and the subject can be adjusted, and the focal length of the lens can be adjusted. A feature of the lens is that the distance between the lens and the laser oscillation tube can be adjusted by supporting the lens with a member.

[作用] 前述した如く、被検体にレーザビームを照射す
るように構成することによつて、該被検体におけ
るスポツト径を小さくすることができると共に、
その光の強度を大きくすることができるようにな
る。また、このレーザビームのスポツトの周囲に
オプチカルフアイバを配設することによつて、被
検体の表面に可及的に近接した位置に配設するこ
とができるようになるだけでなく、集光効率も良
好となる。しかも、このオプチカルフアイバを複
数設けるようにしているので、これらオプチカル
フアイバをそれぞれ各別に光電変換手段等による
検出部に接続するようにすれば、各方向の散乱光
の方向とその強さとを測定することができるよう
になり、欠隔の種類,形状,大きさ等の分析を行
うことができるようになる。
[Function] As described above, by configuring the laser beam to be irradiated onto the subject, the spot diameter on the subject can be reduced, and
The intensity of that light can be increased. In addition, by placing an optical fiber around the laser beam spot, it is possible not only to place it as close to the surface of the object as possible, but also to improve the light collection efficiency. will also be good. Moreover, since a plurality of optical fibers are provided, if each of these optical fibers is connected to a detection section using a photoelectric conversion means, etc., the direction and intensity of scattered light in each direction can be measured. It becomes possible to analyze the type, shape, size, etc. of the gap.

さらに、上下動調整部材によつてホルダの高さ
位置を調整すると共に、焦点距離調整部材を操作
することによりレンズの位置を調整すれば、被検
体に対するレーザ発振管の位置およびレンズによ
る焦点位置を微調整を行うことができるようにな
り、表面欠陥の検出精度が著しく良好となり、ま
た装置の分解・組立等を容易に行うことができる
ようになり、メンテナンス性も良い。
Furthermore, by adjusting the height position of the holder using the vertical movement adjustment member and adjusting the position of the lens by operating the focal length adjustment member, the position of the laser oscillation tube with respect to the subject and the focal position of the lens can be adjusted. Fine adjustments can now be made, the detection accuracy of surface defects is significantly improved, and the device can be easily disassembled and assembled, resulting in good maintainability.

[実施例] 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

而して、本考案の具体的な説明に入る前に、そ
の原理について若干の説明を行う。
Before going into a specific explanation of the present invention, some explanations will be given regarding its principle.

即ち、本考案による光学式表面欠陥検出器は、
光源として連続発振によるレーザ光を用いて、こ
のレーザ光を集光レンズによつて細いビームに絞
るようにして、強度の大きいスポツトを被検体に
照射することによつて、シリコンウエハ等のよう
に鏡面となつた被検体の表面欠陥の検出を行うよ
うにしている。そして、このために、レーザビー
ムは該被検体に対して直角方向から照射し、その
反射光の散乱を検出することによつて表面欠陥の
検出を行うようにしている。
That is, the optical surface defect detector according to the present invention has the following features:
By using continuous wave laser light as a light source, focusing this laser light into a narrow beam using a condensing lens, and irradiating the object with a high intensity spot, it is possible to Surface defects on the mirror-like surface of the object are detected. For this purpose, a laser beam is irradiated onto the object from a perpendicular direction, and surface defects are detected by detecting the scattering of the reflected light.

ここで、前述のようにして被検体に直角方向か
らレーザビームを照射すると、該被検体表面に欠
陥がないときには、反射光はレーザビームの照射
光軸に沿つて若干の拡がり角をもつて戻るが、こ
の被検体の表面に欠陥があると、その欠陥の種
類,形状,大きさ等の要素に応じた方向および強
さをもつて散乱する。そこで、この散乱パターン
を分析することにより、これらの各要素を推定す
ることが可能となる。また、同一種類,形状の欠
陥についてみれば、散乱された光強度(各方向の
散乱光の総和)は欠陥の大きさの関数として変化
することになるので、単に大きさを知るためだけ
であれば、前述の散乱光の強度のみを検出すれば
よい。
Here, when a laser beam is irradiated onto the object from a perpendicular direction as described above, if there are no defects on the surface of the object, the reflected light returns with a slight divergence angle along the irradiation optical axis of the laser beam. However, if there is a defect on the surface of the object, the light will be scattered in a direction and intensity depending on factors such as the type, shape, and size of the defect. Therefore, by analyzing this scattering pattern, it becomes possible to estimate each of these elements. Furthermore, when looking at defects of the same type and shape, the intensity of scattered light (the sum of scattered light in each direction) changes as a function of the size of the defect, so it is not necessary to simply find out the size of the defect. For example, it is sufficient to detect only the intensity of the aforementioned scattered light.

ここで、散乱光に対する検出素子の配置は可及
的に被検体に近接させておくことが受光効率の点
から望ましい。そこで、本考案においては、複数
のオプチカルフアイバをレーザスポツトに近接し
た位置に配設することによつて散乱光を有効に捉
えるようにするために、レーザ光源と受光用のオ
プチカルフアイバとを一体に構成し、相互に一定
の関係を保つようにする。
Here, it is desirable to arrange the detection element for scattered light as close to the subject as possible from the viewpoint of light reception efficiency. Therefore, in the present invention, in order to effectively capture scattered light by arranging a plurality of optical fibers close to the laser spot, the laser light source and the light receiving optical fiber are integrated. structure and maintain a certain relationship with each other.

ここで、複数設けられるオプチカルフアイバの
配置に関しては、その効率を良好とするために2
〜3の点について配慮する必要がある。
Here, regarding the arrangement of multiple optical fibers, in order to improve the efficiency, two
It is necessary to consider the following points.

まず、仮定として、欠陥による散乱光が各方向
に一様に散乱するものとすれば、全方向をカバー
できるだけのオプチカルフアイバを配列すること
が理想である。しかしながら、オプチカルフアイ
バとしては、極めて細いフアイバ素線を多数一括
して直径数mmの円形断面とし、かつその両端に所
要の処理を施すことにより光伝送損失を小さくし
た成形品が市販されているので、このような成形
品を用いることが、機構の簡略化等の点から好ま
しい。ただし、このようなオプチカルフアイバの
成形品(以下、単にオプチカルフアイバという)
を使用する場合、検出効率を良好とするために、
使用本数,配置等が重要な問題となる。
First, assuming that light scattered by a defect is uniformly scattered in each direction, it is ideal to arrange enough optical fibers to cover all directions. However, as optical fibers, there are molded products on the market in which a large number of extremely thin fiber wires are made into a circular cross section with a diameter of several mm, and the optical transmission loss is reduced by applying the required treatment to both ends. It is preferable to use such a molded product from the viewpoint of simplification of the mechanism. However, such optical fiber molded products (hereinafter simply referred to as optical fibers)
When using, in order to obtain good detection efficiency,
Important issues include the number of units used and their placement.

第1図は本考案による光学式表面欠陥検出器の
オプチカルフアイバの配列についての説明図で、
被検体1を水平に置き、この被検体1に垂直方向
からレーザ光2を照射するようにしている。この
レーザ光2によるレーザスポツトの点Pにオプチ
カルフアイバ3の先端3′を対向させて設ける。
ここで、被検体1とオプチカルフアイバ3の中心
軸とのなす角度αおよびオプチカルフアイバ3の
先端3′が点Pに対して張る角度20によつて散
乱光の検出効率が左右される。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the optical fiber arrangement of the optical surface defect detector according to the present invention.
A subject 1 is placed horizontally, and a laser beam 2 is irradiated onto the subject 1 from a vertical direction. The tip 3' of the optical fiber 3 is provided so as to face the laser spot point P of the laser beam 2.
Here, the detection efficiency of scattered light is influenced by the angle α between the subject 1 and the central axis of the optical fiber 3 and the angle 20 that the tip 3' of the optical fiber 3 makes with respect to the point P.

いま、前記の仮定により散乱光が各方向とも一
様であり、角度αを45゜にとるものとすると、こ
の角度で複数のオプチカルフアイバ3を円周上に
配列したときは、隣接するオプチカルフアイバ3
の先端3′が相互に接触しないようにするため
に、先端3′と被検体1との間には接近限界があ
る。そこで、6本のオプチカルフアイバ3を用い
る場合には、第2図に示したように、オプチカル
フアイバ3の先端3′の被検体1上への投影3″を
この接近限界に近いところに位置するようにする
のが好ましい。
Now, assuming that the scattered light is uniform in each direction according to the above assumption, and that the angle α is 45°, when a plurality of optical fibers 3 are arranged on the circumference at this angle, the adjacent optical fibers 3
There is an access limit between the tips 3' and the subject 1 to prevent the tips 3' from touching each other. Therefore, when six optical fibers 3 are used, the projection 3'' of the tip 3' of the optical fiber 3 onto the subject 1 is positioned close to this approach limit, as shown in FIG. It is preferable to do so.

一方、第1図において、点Pを中心として先端
3′までの距離Rを半径とする半球面を考える
と、その表面積に対して前述した接近限界位置に
あるn本のオプチカルフアイバ群の先端3′の総
面積の比をとると、これは散乱光の検出効率にほ
ぼ等しいとみることができる。そこで、nを変数
とし(角度α=45゜とする)、前記面積比の計算
概数は第3図に示したとおりとなる。同図から明
らかなように、nが大きいほど面積比が小さくな
るので、このnの値をあまり大きくしない方がよ
い。また、オプチカルフアイバ3の特性として、
先端3′に入射する光の入射角にはある限界があ
り、このために入射角がその制限以上に大きくな
れば、先端3′の面における反射等により受光効
率が悪くなる。ここで、第4図に示したように、
オプチカルフアイバ3の本数nが多くなるほど第
1図に示した角度θが小さくなる。そして、この
角度θと受光率との関係は、第2図に示したよう
になり、オプチカルフアイバ3の本数nを多くす
ると、無効反射が少なくなる。従つて、これらの
点から、nを4〜6程度とするのが好ましい。例
えば、n=6とすると、面積比は40%であるが、
θは約20゜であるので無効反射を少なくすること
ができるので、効率的である。
On the other hand, in FIG. 1, if we consider a hemispherical surface whose radius is the distance R from the point P to the tip 3', the tip 3 of the n optical fiber group at the approach limit position mentioned above with respect to its surface area. If we take the ratio of the total area of ', this can be considered to be approximately equal to the detection efficiency of scattered light. Therefore, by using n as a variable (angle α=45°), the approximate calculation of the area ratio is as shown in FIG. As is clear from the figure, the larger n is, the smaller the area ratio becomes, so it is better not to make the value of n too large. In addition, as a characteristic of optical fiber 3,
There is a certain limit to the incident angle of light incident on the tip 3', and if the incident angle becomes larger than the limit, the light reception efficiency will deteriorate due to reflection on the surface of the tip 3'. Here, as shown in Figure 4,
As the number n of optical fibers 3 increases, the angle θ shown in FIG. 1 becomes smaller. The relationship between the angle θ and the light receiving rate is as shown in FIG. 2, and as the number n of optical fibers 3 is increased, the amount of ineffective reflection is reduced. Therefore, from these points, it is preferable to set n to about 4 to 6. For example, if n=6, the area ratio is 40%, but
Since θ is about 20°, it is possible to reduce ineffective reflections, which is efficient.

次に、受光部に関していえば、オプチカルフア
イバ3を用いることにより、検出散乱光をそれ程
減衰させることなく遠隔位置にまで導くことがで
きるので、この散乱光の光量を電気信号に変換す
る光電変換器を任意の位置に配設することができ
るようになり、検出器を構成する上で、その可動
部分の負担を少なくすることができるようになる
ので有利であるという利点がある。そして、この
光電変換器は全オプチカルフアイバを一括して1
個のものに接続するようにしてもよいが、各オプ
チカルフアイバ3につきそれぞれ個別の光電変換
器に接続するようにすれば、分散光の方向を検出
することができるようになる。そして、このよう
に分散光の方向を検出するようにすれば、欠陥の
種類,形状,大きさ等の検出精度が著しく向上す
る。
Next, regarding the light receiving section, by using the optical fiber 3, it is possible to guide the detected scattered light to a remote position without attenuating it much, so there is a photoelectric converter that converts the amount of this scattered light into an electrical signal. This has the advantage that it becomes possible to arrange the detector at an arbitrary position, which is advantageous in that it becomes possible to reduce the burden on the movable parts when configuring the detector. This photoelectric converter combines all optical fibers into one
However, if each optical fiber 3 is connected to an individual photoelectric converter, the direction of the dispersed light can be detected. By detecting the direction of the dispersed light in this manner, the accuracy of detecting the type, shape, size, etc. of defects is significantly improved.

なお、ここで、被検体の表面全体の表面欠陥を
検査するには、被検体または検出器のいずれかま
たは双方を移動させなければならないが、検出器
の検出精度の維持を考慮すれば、被検体を移動さ
せるように構成する方が、検出器を移動させるよ
り有利である。
Note that in order to inspect the entire surface of the object for surface defects, it is necessary to move either the object or the detector, or both. Configuring the sample to move is more advantageous than moving the detector.

前述した点を考慮して、本考案が採用する具体
的構成は第6図a,b,cに示したようになる。
Considering the above points, the specific configuration adopted by the present invention is shown in FIGS. 6a, b, and c.

同図に示したように、電源コード10を接続し
たレーザ発振管4は、アルミニウム等からなる軽
金属製のホルダ5に装着されて、セツトスクリユ
ー6により位置決めされるようになつている。ホ
ルダ5の下部には、ホルダ5と同様、アルミニウ
ム等からなるオプチカルフアイバ固定具9が装着
されており、該オプチカルフアイバ固定具9およ
びホルダ5には被検体1におけるレーザ発振管4
からのレーザビームスポツト位置Pに向けて斜め
方向に複数の穴が放射状に形成されており、これ
ら各穴にはオプチカルフアイバ3がそれぞれ挿通
されて、セツトスクリユー17により個定される
ようになつている。而して、これらオプチカルフ
アイバ3は、その軸線方向における位置を微調整
した上で前記セツトスクリユー17により固定す
ることができるようになつている。
As shown in the figure, a laser oscillation tube 4 to which a power cord 10 is connected is attached to a holder 5 made of a light metal such as aluminum, and positioned by a set screw 6. An optical fiber fixture 9 made of aluminum or the like is attached to the lower part of the holder 5, similar to the holder 5.
A plurality of holes are formed radially in an oblique direction toward the laser beam spot position P from the laser beam, and an optical fiber 3 is inserted into each of these holes so as to be individually defined by a set screw 17. ing. These optical fibers 3 can be fixed by the set screw 17 after finely adjusting their axial positions.

また、レーザ発振管4からのレーザビームの光
軸上には集光用のレンズ22が装着されている。
このレンズ22は、ホルダ5の内部の下方位置に
おけるオプチカルフアイバ固定具9の上面に固定
リング18を固着して設け、該固定リング18の
内部にレンズ外筒23を内装させて、該レンズ外
筒23内にねじ24によつてレンズ内筒21を固
定し、このレンズ内筒21に装着したレンズマウ
ント22′に取り付けられている。そして、レン
ズ外筒23の外周面には調整ねじ25が刻設され
ており、この調整ねじ25はダイヤル8を有する
回転リング19と噛合し、該ダイヤル8を回転さ
せることによつて、レンズ外筒23はレーザビー
ムの光軸方向に上下動させることができるように
なつており、これによりレンズ22の焦点距離を
調整するレンズ焦点距離調整部材を構成してい
る。このダイヤル8は、第6図aに示したよう
に、ホルダ5に開設した窓7に面しており、この
窓7を介して外部から該ダイヤル8を回転操作す
ることにより、レンズ22の焦点調整を行うこと
ができるようになつており、さらに、この焦点調
整操作の便宜のために、目盛8′を設けるように
している。
Further, a condensing lens 22 is mounted on the optical axis of the laser beam from the laser oscillation tube 4.
This lens 22 is provided with a fixing ring 18 firmly fixed to the upper surface of the optical fiber fixture 9 at a lower position inside the holder 5, and a lens outer cylinder 23 is installed inside the fixing ring 18. A lens inner cylinder 21 is fixed within the lens 23 with a screw 24, and is attached to a lens mount 22' mounted on the lens inner cylinder 21. An adjustment screw 25 is carved on the outer peripheral surface of the lens outer cylinder 23, and this adjustment screw 25 meshes with a rotating ring 19 having a dial 8, and by rotating the dial 8, the lens can be adjusted. The cylinder 23 can be moved up and down in the direction of the optical axis of the laser beam, thereby forming a lens focal length adjustment member that adjusts the focal length of the lens 22. As shown in FIG. 6a, this dial 8 faces a window 7 formed in the holder 5, and by rotating the dial 8 from the outside through this window 7, the focus of the lens 22 Adjustment can be made, and a scale 8' is provided for convenience of the focus adjustment operation.

さらに、レンズ内筒21の上部には、レーザビ
ームに対する絞りを構成するピンホール板26が
設けられている。該ピンホール板26は、レーザ
ビームにおける不要側波をカツトし、S/N比を
向上させるためのもので、このピンホールの直径
を適宜変更することができるようになつている。
Furthermore, a pinhole plate 26 is provided at the upper part of the lens inner cylinder 21, which constitutes a diaphragm for the laser beam. The pinhole plate 26 is for cutting unnecessary side waves in the laser beam and improving the S/N ratio, and the diameter of this pinhole can be changed as appropriate.

次に、前述した構成を有する検出器はその上下
方向に位置調整可能に支持されており、この支持
機構としては、スタンド14を有し、該スタンド
14にローラガイド13を介してホルダ5が支持
されている。このローラガイド13はスタンド1
4側に設けられる固定部13−1とホルダ5に連
結した可動部13−2とからなり、該固定部13
−1と可動部13−2との間にローラ13−4を
介装することによつて、ホルダ5を連結した可動
部13−2をガタを生じることなく昇降させるこ
とができるようになつている。そして、ホルダ5
の高さ位置を調整するために、可動部13−2に
はつまみ11を有する微動ねじ棒12が挿通され
ており、該つまみ11を回動することによつて可
動部13−2と共にホルダ5を上下移動させるこ
とができるようになつている。そして、このホル
ダ5を所望の位置に固定するために、スライドピ
ン15とクランプ16とからなる固定部材が設け
られている。
Next, the detector having the above-mentioned configuration is supported so that its position can be adjusted in the vertical direction, and this support mechanism includes a stand 14, and the holder 5 is supported on the stand 14 via a roller guide 13. has been done. This roller guide 13 is the stand 1
Consisting of a fixed part 13-1 provided on the 4 side and a movable part 13-2 connected to the holder 5, the fixed part 13
By interposing the roller 13-4 between -1 and the movable part 13-2, the movable part 13-2 to which the holder 5 is connected can be raised and lowered without causing play. There is. And holder 5
In order to adjust the height position of the holder 5, a fine adjustment threaded rod 12 having a knob 11 is inserted into the movable part 13-2, and by rotating the knob 11, the holder 5 is moved together with the movable part 13-2. can be moved up and down. In order to fix this holder 5 at a desired position, a fixing member consisting of a slide pin 15 and a clamp 16 is provided.

次に、第7図にこの光学式表面欠陥検出器の受
光素子部の構造を示す。同図から明らかなよう
に、オプチカルフアイバ3の終端部は固定部材3
1に設けた穴32に挿入されて、各オプチカルフ
アイバ3を集約させている。そして、固定部材3
1はフオトマルチプライヤ28の磁気シールドケ
ース29に取り付けることによりオプチカルフア
イバ3の先端3′がフオトマルチプライヤ28の
有効面に近接した位置に配置されて、該フオトマ
ルチプライヤ28により光電変換されるように構
成されている。
Next, FIG. 7 shows the structure of the light receiving element portion of this optical surface defect detector. As is clear from the figure, the terminal end of the optical fiber 3 is connected to the fixing member 3.
The optical fibers 3 are inserted into the holes 32 provided in the optical fibers 1, and the optical fibers 3 are assembled together. And the fixing member 3
1 is attached to the magnetic shield case 29 of the photo multiplier 28, so that the tip 3' of the optical fiber 3 is placed close to the effective surface of the photo multiplier 28, and is photoelectrically converted by the photo multiplier 28. It is composed of

本実施例は前述の構成を有するもので、次にそ
の作用について説明する。
This embodiment has the above-mentioned configuration, and its operation will be explained next.

まず、被検体設置部に被検体1を設置し、この
被検体1に最適となるレーザビームを照射するこ
とができるようにするために、上下動調整部材を
構成するつまみ11を回動させて、ホルダ5の高
さ位置を調整すると共に、レンズ焦点距離調整部
材の作動部としてのダイヤル8を回動させて、レ
ンズ22の位置を調整してレーザビームが被検体
1の表面に焦点が合うように調整する。而して、
このレンズ22の特性及び配設位置によつては、
十数ミクロン乃至数十ミクロン程度のスポツト径
のビームスポツトを形成することができるように
なり、被検体1における微細な欠陥の検出を行う
のに好都合である。
First, the subject 1 is installed in the subject installation section, and in order to be able to irradiate the subject 1 with the optimum laser beam, the knob 11 that constitutes the vertical movement adjustment member is rotated. , the height position of the holder 5 is adjusted, and the dial 8 serving as the operating part of the lens focal length adjustment member is rotated to adjust the position of the lens 22 so that the laser beam is focused on the surface of the subject 1. Adjust as follows. Then,
Depending on the characteristics and placement position of this lens 22,
It becomes possible to form a beam spot with a spot diameter of about 10-odd microns to several tens of microns, which is convenient for detecting minute defects in the object 1.

一方、前述のようにしてレーザビームの照射側
の調整を行うことができるが、被検体1の表面位
置Pに照射されたレーザビームの反射散乱光を受
光する各オプチカルフアイバ3は、その先端3′
が当該位置Pから等しい距離だけ離れた位置に配
設されていなければならない。このために、各オ
プチカルフアイバ3の位置を調整する必要がある
場合があるが、このオプチカルフアイバ3の位置
調整は、セツトスクリユー17を緩めて、該オプ
チカルフアイバ3を軸線方向に移動させることに
より調整し、該セツトスクリユー17を締め付け
ることによつて再度固定することによつて行うこ
とができる。
On the other hand, the irradiation side of the laser beam can be adjusted as described above. ′
must be located at equal distances from the position P. For this reason, it may be necessary to adjust the position of each optical fiber 3, but this position adjustment can be done by loosening the set screw 17 and moving the optical fiber 3 in the axial direction. This can be done by adjusting and fixing again by tightening the set screw 17.

前述のようにして最適な条件で検査を行うこと
ができる状態となし、被検体装着部に被検体1を
装着し、この被検体1に向けてレーザ発振器4か
らレーザビームを照射しながら、該被検体1を移
動させることによつて、該被検体1の表面の欠陥
の検出を行う。而して、表面に欠陥がない場合に
は、照射されたレーザビームはその入射方向と同
方向に反射することになり、このためにオプチカ
ルフアイバ3には反射光が殆ど入射されることは
ない。然るに、被検体1の表面に欠陥があると、
その欠陥の性質,形状,大きさ等に応じてレーザ
ビームの反射光が散乱する。そして、この散乱光
はオプチカルフアイバ3に入射されて、該オプチ
カルフアイバ3を介して受光素子部を構成するフ
オトマルチプライヤ28にまで伝送されて、その
受光量に応じた電気信号に変換せしめられる。そ
こで、この電気信号をコンピユータ等のデータ処
理手段に入力して、このデータ処理手段によつて
欠陥の解析を行うことができるようになる。
As described above, a state is established in which the test can be performed under optimal conditions, and the test subject 1 is mounted on the test subject mounting section. By moving the subject 1, defects on the surface of the subject 1 are detected. Therefore, if there are no defects on the surface, the irradiated laser beam will be reflected in the same direction as the direction of incidence, and therefore almost no reflected light will be incident on the optical fiber 3. . However, if there is a defect on the surface of the object 1,
The reflected light of the laser beam is scattered depending on the nature, shape, size, etc. of the defect. This scattered light is then incident on the optical fiber 3, transmitted through the optical fiber 3 to a photomultiplier 28 constituting a light receiving element section, and converted into an electrical signal corresponding to the amount of light received. Therefore, this electrical signal can be input to data processing means such as a computer, and the defect can be analyzed by this data processing means.

ここで、被検体1に照射されるレーザビーム
は、その検査の対象とする欠陥の種類等に応じて
適宜のスポツト径となるように調整する必要があ
る。そこで、このスポツト径の調整を行うには、
ダイヤル8を回動させて、レンズ22とレーザ発
振管4との間の距離を変えると共に、つまみ11
によつてホルダ5の高さ調整を行うことによつて
レンズ22と被検体1との間の距離を変えなけれ
ばよい。また、レンズの交換を行つたり、さらに
レーザ発振管4の出力ビームをそのまま用いる場
合(通常1mmφ程度)には、レンズ22をレンズ
マウント22′から取り外したりすることもでき
る。
Here, the laser beam irradiated onto the object 1 needs to be adjusted to have an appropriate spot diameter depending on the type of defect to be inspected. Therefore, in order to adjust the spot diameter,
Rotate the dial 8 to change the distance between the lens 22 and the laser oscillation tube 4, and turn the knob 11.
There is no need to change the distance between the lens 22 and the subject 1 by adjusting the height of the holder 5. Furthermore, when replacing the lens or when using the output beam of the laser oscillation tube 4 as is (usually about 1 mmφ), the lens 22 can be removed from the lens mount 22'.

なお、前述した実施例においては、オプチカル
フアイバ3をレーザスポツトの位置Pに対する角
度αを略45゜としたが、この角度αは30゜,60゜
等任意に設定することができるものであり、また
オプチカルフアイバの本数も前述した如く、4〜
6本のいずれかにするのが好ましい。
In the above-mentioned embodiment, the angle α of the optical fiber 3 with respect to the position P of the laser spot was approximately 45 degrees, but this angle α can be arbitrarily set to 30 degrees, 60 degrees, etc. Also, as mentioned above, the number of optical fibers is 4 to 4.
It is preferable to use any one of six.

[考案の効果] 以上詳述した如く、本考案によれば、被検体の
欠陥検出を行うための光源としてレーザビームを
用いるようにしているので、スポツト径を小さく
することができ、また強いビームの照射が可能と
なるので、微細な欠陥に検出を行うことができる
ようになると共に、欠陥に起因する散乱光の光量
が大きくなるので、検査精度が著しく向上する。
さらに、ホルダを上下動調整部材によつてその上
下方向への位置の調整が可能となし、またレンズ
をレンズ焦点距離調整部材によつてその焦点距離
の調整を可能としたので、光学調整を円滑かつ微
細に行うことができるようになる。さらに、レー
ザ発振管とオプチカルフアイバとを一体的にホル
ダに組込む構成としているので、検出器の構造が
簡単かつ小型化することができるようになる等の
諸効果を奏する。
[Effects of the invention] As detailed above, according to the invention, since a laser beam is used as a light source for detecting defects in the object to be inspected, the spot diameter can be reduced, and a strong beam can be used. This makes it possible to detect minute defects, and increases the amount of scattered light caused by the defects, significantly improving inspection accuracy.
Furthermore, the vertical position of the holder can be adjusted using the vertical movement adjustment member, and the focal length of the lens can be adjusted using the lens focal length adjustment member, allowing for smooth optical adjustment. And you will be able to do it in minute detail. Furthermore, since the laser oscillation tube and the optical fiber are integrated into the holder, various effects such as the ability to simplify and downsize the structure of the detector are achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案による光学式表面欠陥検出器に
おけるオプチカルフアイバの配列説明図、第2図
はオプチカルフアイバの先端の被検体上への投影
図、第3図はオプチカルフアイバの先端面と半球
面積の比の特性曲線図、第4図はオプチカルフア
イバの入射角特性の1例を示す曲線図、第5図は
本考案による光学式表面欠陥検出器におけるオプ
チカルフアイバの配列におけるオプチカルフアイ
バの数と最大入射角との関係を示す特性図、第6
図a,b,cは本考案による光学式表面欠陥検出
器の具体的構成を示す構成説明図、第7図は受光
素子部の構成説明図である。 1……被検体、2……レーザ光、3……オプチ
カルフアイバ、4……レーザ発振管、5……ホル
ダ、6,17,27……セツトスクリユー、7…
…窓、8……ダイヤル、9……オプチカルフアイ
バ固定具、11……つまみ、12……微動ねじ
棒、13−1……固定部、13−2……可動部、
13−4……ローラ、18……固定リング、19
……回転リング、20……押えリング、21……
レンズ内筒、22……レンズ、23……レンズ外
筒、28……フオトマルチプライヤ。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the arrangement of optical fibers in the optical surface defect detector according to the present invention, Fig. 2 is a projection of the tip of the optical fiber onto the test object, and Fig. 3 is the tip surface and hemispherical area of the optical fiber. FIG. 4 is a curve diagram showing an example of the incident angle characteristics of optical fibers, and FIG. 5 is a graph showing the number and maximum number of optical fibers in the array of optical fibers in the optical surface defect detector according to the present invention. Characteristic diagram showing the relationship with the incident angle, No. 6
Figures a, b, and c are explanatory diagrams showing the specific configuration of the optical surface defect detector according to the present invention, and Fig. 7 is an explanatory diagram of the configuration of the light receiving element section. 1... Subject, 2... Laser light, 3... Optical fiber, 4... Laser oscillation tube, 5... Holder, 6, 17, 27... Set screw, 7...
... window, 8 ... dial, 9 ... optical fiber fixture, 11 ... knob, 12 ... fine adjustment threaded rod, 13-1 ... fixed part, 13-2 ... movable part,
13-4...Roller, 18...Fixing ring, 19
... Rotating ring, 20 ... Presser ring, 21 ...
Lens inner tube, 22... lens, 23... lens outer tube, 28... photo multiplier.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 被検体に対してレーザビームを照射するレーザ
発振管を支持するホルダに、該レーザ発振管から
のレーザビームを集光するレンズを装着し、前記
ホルダの下端にはレーザスポツト位置を中心とし
てそれより斜め外方に放射状にのびる複数の挿通
穴を設け、該各挿通穴にそれぞれ前記被検体から
の散乱光を受光するオプチカルフアイバを挿通
し、前記ホルダを上下動調整部材に支持させるこ
とによつて、前記レーザ発振管と前記被検体との
間の間隔を調整可能となすと共に、前記レンズを
焦点距離調整部材に支持させることによつて、該
レンズと前記レーザ発振管との間の間隔を調整可
能となしたことを特徴とする光学式表面欠陥検出
器。
A holder that supports a laser oscillation tube that irradiates a laser beam onto a subject is equipped with a lens that focuses the laser beam from the laser oscillation tube. A plurality of insertion holes extending radially diagonally outward are provided, an optical fiber for receiving scattered light from the subject is inserted into each of the insertion holes, and the holder is supported by a vertical movement adjustment member. , the distance between the laser oscillation tube and the subject is adjustable, and the distance between the lens and the laser oscillation tube is adjusted by supporting the lens on a focal length adjustment member. An optical surface defect detector characterized by the following features:
JP1986086586U 1986-06-09 1986-06-09 Expired JPS6247073Y2 (en)

Priority Applications (1)

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JP1986086586U JPS6247073Y2 (en) 1986-06-09 1986-06-09

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Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS629155U JPS629155U (en) 1987-01-20
JPS6247073Y2 true JPS6247073Y2 (en) 1987-12-24

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123384A (en) * 1973-03-20 1974-11-26
JPS5090388A (en) * 1973-12-10 1975-07-19

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123384A (en) * 1973-03-20 1974-11-26
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