JPS6312249B2 - - Google Patents

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JPS6312249B2
JPS6312249B2 JP1777880A JP1777880A JPS6312249B2 JP S6312249 B2 JPS6312249 B2 JP S6312249B2 JP 1777880 A JP1777880 A JP 1777880A JP 1777880 A JP1777880 A JP 1777880A JP S6312249 B2 JPS6312249 B2 JP S6312249B2
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JP
Japan
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face plate
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scattered light
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defects
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JP1777880A
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JPS56115945A (en
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Kensaku Takahashi
Yasuo Hachikake
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6312249B2 publication Critical patent/JPS6312249B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/958Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/896Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子応用製品などに用いられるガ
ラスなどの透明な面板上に存在する疵などの欠陥
を検出する面板欠陥検出装置に関するものであ
る。
電子応用製品に用いられるシリコンウエハなど
の面板上に存在する微小な疵などのいわゆる面板
欠陥を検査する方法として、目視による方式に代
つて、最近ではレーザビームを面板に投射し、欠
陥による散乱光を検出する方式が開発されてい
る。この場合、面板が金属のごとき不透明な材料
によるものであるときは、レーザビームの投射側
の表面(以下表面という)に存在する欠陥が検出
され、投射側と反対側の表面(以下裏面という)
にある欠陥はむろん検出できない。しかし、面板
がガラスなどの透明な材料によるものであるとき
は、レーザビームが面板を透過して裏面に到達す
るため、裏面の欠陥を検出することが可能であ
り、すなわち表面の欠陥と裏面の欠陥とは差別な
く検出される。
第1図a,bは従来から行なわれているレーザ
ビームによる面板欠陥検査装置の構成概要を示す
もので、レーザ光源1よりのレーザビーム2は、
振動ミラー3により面板5に垂直な方向に光路が
変えられると同時に、X軸方向に掃引され、さら
に投光レンズ4により面板5の表面上にスポツト
として絞られ、このスポツトにより面板5をX軸
方向に走査する。Y軸方向に対しては、面板5の
移動により、全域の走査が完成される。
いま、面板5の表面上の欠陥に上記のスポツト
が当るときは、散乱光が生じ、これが受光レンズ
6に捉えられて光電変換器7により電気信号とし
て出力される。この場合、面板5がガラスのごと
く透明な材料によるものであるときは、第1図b
に示すように、表面の欠陥Pと裏面の欠陥P′とは
同様に散乱光を生じるが、欠陥P′の散乱光のうち
面板5を透過して上方に向う成分が受光レンズ6
に捉えられるので、基本的には欠陥Pと欠陥P′と
は差別なく検出される。
さて、面板の種類と用途によつては、表・裏の
欠陥の取扱いに差異がある場合がある。例えば、
撮像管に用いられるガラス面板、または磁気バブ
ルメモリ用の特殊な材料(透明体)による面板に
あつては、活性物質を塗布する表面と、その裏面
とでは欠陥に対する許容度が異なり、表面の欠陥
はきびしく排除されるが、裏面のものは必ずしも
排除することを要しない。そこで、このような面
板の欠陥検査においては、欠陥が表面のものか裏
面のものかを識別し、それぞれの判定基準に照ら
して良否を判定することが必要となる。
この発明は、上述した透明な面板において、表
面にある欠陥と裏面にある欠陥と区別して検出す
ることのできる面板欠陥検出装置を提供するもの
である。
第2図a,b,cおよびdによりこの発明にお
ける表・裏の欠陥の識別原理ならびに方法を説明
する。
第2図a,bはそれぞれ表面の欠陥Pおよび裏
面の欠陥P′による散乱光の光路を描いたものであ
る。この場合面板5は透明体とする。ただし、一
般的には散乱光は空間の全方向に向うものである
が、ここでは第1、第4象限のみについて描いて
ある。図において、Sは散乱光そのものを示し、
Tは散乱光Sのうち面板5を透過した透過光を示
す。
いま第2図aにおいて、欠陥Pによる散乱光の
強度分布が空間の全方向において一様であると仮
定する。もし面板5の表面5−1および裏面5−
2における光の透過に損失がなく(透過率100
%)、または面板5の内部における光の吸収損失
が零であると仮定すれば、第2図aにおける透過
光Tの強度分布は角度に無関係に一様であるとい
うことができよう。
しかしながら、通常の透明体の表面においては
反射現象があり、このため透過率が100%という
ことはありえない。この場合の反射率、透過率
は、屈折率n、入射角θによつて定まるものであ
る。さらに透過率は投射する光の偏光の方向によ
つても異なることは古くからの公知の事実であ
る。これを数値的に検討する。
第2図cにおいて面板5の内部の光損失を零と
仮定し、面板5に対する法線をN、入射光を8、
透過光を8′とする。ここで入射光8と法線Nを
含む平面(入射面という)に平行な偏光成分に添
字Pを付し、入射面に垂直な偏光成分を添字Sを
付すと、各偏光成分に対する光の透過率Tpおよ
びTsは次式で表わされる。
Tp=sin2θ1sin2θ2/sin2(θ1+θ2)cos2(θ1−θ2
)……(1) Ts=sin2θ1sin2θ2/sin2(θ1+θ2) ……(2) ただし、θ1は入射角、θ2は屈折角で、面板5の
屈折率nとの間に次の関係がある。
sinθ1=n sinθ2 ……(3) 以上述べたところは、面板5の表面5−1にお
ける透過率についてであるが、裏面5−2におい
ても全く同様の透過率が適用される。したがつ
て、第2図aにおける欠陥Pによる散乱光のう
ち、面板5を透過する成分は、表面5−1と裏面
5−2で2回の損失を蒙るものである。
いま適当なnの値、例えば1.5および2.0をと
り、入射角θ1に対するTp,Tsの値を式(1)、(2)お
よび(3)により求めると第2図dの曲線に示すとお
りとなる。この曲線により、nの如何に拘らず、
常にTp>Tsであることが知られるが、さらに重
要なことは、入射角θがある程度以上、例えば
60゜以上では、Tp,Tsともに急激な減少傾向を呈
し、特に75゜以上ではTsの値は非常に小さいこと
である。すなわち、n=2.0、θ=75゜でTs=0.2で
あり、面板5の表・裏の2回の透過により強度は
(0.2)2=0.04に低下する。このように透過率が減
少することは、表面5−1における反射率が増加
することを意味するもので、この反射光は入射角
が大きいほど強度が強く、またP偏光に比べてS
偏光が強い。このような反射光が第2図aの散乱
光Sに加わるため、入射角θの大きい範囲では散
乱光の強度は表面側では著しく強く、裏面側では
弱く、これを差動式に検出することにより欠陥P
が表面5−1の側にあることを識別することが可
能である。
以上の事情は、第2図bに示すように、欠陥
P′が裏面5−2にあるときにおいて同様に生起す
るものであり、面板5に接近した角度において
は、裏面5−2側における散乱光Sは増強される
に反し、表面5−1側の透過光Tの強度は弱めら
れ、これらを差動式に検出することにより、欠陥
P′が裏面5−2にあることが識別される。
この発明は上述したところの、欠陥による散乱
光の強度分布が、透明な面板を反射・透過すると
き、入射角θにより著しく特性づけられることに
着目して、透明な面板上の表面および裏面の欠陥
を区別して検出せんとするものである。
第3図a,bおよびcは以上の考えを実現する
ための、この発明における欠陥の検出装置を説明
するもので、第3図aにおいては、投射するレー
ザビーム2の光源としてS偏光されたレーザ発振
器を用い、表面5−1および裏面5−2に対して
それぞれ受光レンズ6,6′および光電変換器7,
7′を設ける。この場合、受光レンズ6,6′がス
ポツト点に対して張る角度は前述したところに
従つてほゞ15゜程度以下となるように、受光レン
ズ6,6′の口径、光軸の角度などを選定するも
のである。
第3図bでは、レーザ光源として無偏光タイプ
を用い、その代りに、受光レンズ6,6′の前に
偏光板9,9′を設けて、S偏光成分のみを受光
するようになしたものである。これらの第3図
a,bの方法により、表面の欠陥Pと裏面の欠陥
P′による散乱光は区別して検出される。すなわ
ち、両図ともに、光電変換器7は表面の欠陥Pに
対するもの、光電変換器7′は裏面の欠陥P′に対
するものとなる。なお、図示しないが、レーザ光
源1にS偏光タイプを用い、かつ受光レンズ6,
6′の前に偏光板9,9′を設ける方法、すなわち
第3図aとbの併用方式はもちろん可能である。
第3図cは、第3図a,bにおける偏光板9,
9′および受光レンズ6,6′をまとめて簡略化を
計つたもので、偏光板9および受光レンズ6は、
それぞれ1個で表面用および裏面用に兼ねてい
る。
第4図はこの発明による面板欠陥検出装置の実
施例における構成略図を示す。レーザ光源1より
のレーザビーム2は振動ミラー3により面板5に
垂直に投射され、かつX軸方向に走査される。ま
た面板5はY方向に移動され、XYの走査が完成
される。ただし、走査方式は上述に限るものでは
ないが、レーザビーム2が面板5に投射されるこ
とが必要である。
面板5の側方には、面板5の面方向に光軸を有
する受光レンズ6がおかれ、受光レンズ6の前面
には偏光板9を設ける。偏光板9の偏光方向はS
偏光成分を通すものとする。偏光板9および受光
レンズ6がレーザスポツトSpの位置に対して張る
角度は、表面側、裏面側ともに15゜程度を目標
とし、実験的に最適値を求めればよい。
受光レンズ6の焦点付近に光電変換器7,7′
を設け、それらの出力信号は差動増幅器10に入
力される。なお、光電変換器7,7′の直前にス
リツト板11を設けて迷光によるS/Nの低下を
防止し、また受光レンズ6と光電変換器7,7′
の間には表側と裏側を隔離する隔離板12を設け
て、表側の散乱光と裏側の散乱光の相互漏洩を防
止することにより検出性能の安定化を計ることも
できる。
以上の説明により了解されるように、この発明
においては、透明な面板に存在する欠陥にレーザ
ビームを投射したときに生ずる散乱光が、面板を
透過するときに強度分布が特性づけられる結果、
表・裏において著しい強度の差異を生ずるという
事実を利用して、投射側の表面に存在する欠陥と
その反対側裏面に存在する欠陥とを有効かつ効果
的に識別するもので、検出器の構成が単純である
上、識別性能が良好であるという利点がある。し
たがつて、この発明による面板欠陥検出装置を適
用することにより、表・裏の欠陥を合理的に識別
することができ、面板生産の歩止りが大きく向上
することが期待できるなど、効果が極めて大きい
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは従来から行なわれているレーザ
ビームによる面板欠陥検査装置の構成概要図、第
2図a,b,c,dはこの発明における表裏の欠
陥の識別原理説明図、第3図a,b,cはこの発
明の欠陥検出装置の概念図、第4図はこの発明に
よる装置の一実施例を示す構成略図である。 1……レーザ光源、2……レーザビーム、3…
…振動ミラー、4……投光レンズ、5……面板、
5−1……表面、5−2……裏面、6,6′……
受光レンズ、7,7′……光電変換器、8……入
射光、8′……透過光、9,9′……偏光板、10
……差動増幅器、11……スリツト板、12……
隔離板、P……表面の欠陥、P′……裏面の欠陥、
A……振動方向、n……屈折率、θ,θ1……入射
角、θ2……屈折角、θ1′……出射角、T,Tp,Ts
……透過光、S……散乱光、……角度。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 面板5にレーザビーム2を投射し、該面板に
    存在する欠陥により生じる散乱光を受光し、かつ
    該受光光量を電気信号に変換する光電変換器を有
    する面板欠陥検出装置において、 (a) レーザビーム2を面板5に垂直に投射する投
    光部と、 (b) 上記面板5を含む平面内に光軸を有し、かつ
    上記面板の欠陥に基づく散乱光を、面板の表裏
    両面に区分して受光する受光レンズ6と、 (c) 上記受光レンズを介して面板表面の欠陥に基
    づく散乱光を検出する光電変換器7と、 (d) 上記受光レンズを介して面板裏面の欠陥に基
    づく散乱光を検出する光電変換器7′と、 (e) 上記双方の光電変換器7,7′の出力信号を
    入力される差動増幅器10とを設け、レーザビ
    ーム投射側表面に出射される散乱光と面板を透
    過して裏面に出射される散乱光との強弱を比較
    し得るように構成したことを特徴とする面板欠
    陥検出装置。 2 無偏光、またはS偏光されたレーザビームを
    上記面板に垂直に投射する投光部と、上記面板を
    含む平面内に光軸を有し、かつS偏光板を前置し
    た受光レンズとよりなる特許請求の範囲第1項に
    記載の面板欠陥検出装置。 3 1個の受光レンズで表面用と裏面用とに兼用
    させると共に、該受光レンズを面板を含む平面で
    光学的に2分する隔離板を設けてなる特許請求の
    範囲第1項に記載の面板欠陥検出装置。 4 迷光を遮断できるスリツト板を前置した光電
    変換器を有する特許請求の範囲第1項に記載の面
    板欠陥検出装置。
JP1777880A 1980-02-18 1980-02-18 Detecting device for defect of panel plate Granted JPS56115945A (en)

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