DE10054099B4 - Method and apparatus for determining defects on or in an object - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bestimmen von Defekten auf oder in einem Gegenstand (41), bei dem der Gegenstand (41) mit Licht beleuchtet und danach wenigstens ein Teil des Lichts aufgenommen wird, wobei der Gegenstand (41) beugende Strukturen aufweist, und das daran gebeugte Licht mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (41) mit mehreren Lichtbündeln unterschiedlicher Wellenlänge beleuchtet wird.method for determining defects on or in an article (41) the object (41) illuminated with light and then at least one Part of the light is recorded, wherein the object (41) diffractive Structures, and the light diffracted therefrom with at least a diffraction order greater than zero is received, characterized in that the article (41) with several light beams different wavelength is illuminated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Defekten auf oder in einem Gegenstand, bei dem der Gegenstand mit Licht beleuchtet und danach wenigstens ein Teil des Lichts aufgenommen wird, wobei der Gegenstand beugende Strukturen aufweist, und das daran gebeugte Licht mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null aufgenommen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen von Defekten auf oder in einem Gegenstand, mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, wobei der Gegenstand beugende Strukturen aufweist und der Lichtempfänger so angeordnet ist, daß er gebeugtes Licht mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null empfängt.The The invention relates to a method for determining defects or in an object where the object is illuminated with light and then at least a portion of the light is recorded, the Has object diffractive structures, and bent it Light is recorded with at least one diffraction order greater than zero. The invention further relates to a device for determining of defects on or in an object, with a light source and a light receiver, wherein the article has diffractive structures and the light receiver so it is arranged that he diffracted light with at least one diffraction order greater than zero receives.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, um reflektierende oder transparente Gegenstände auf Defekte wie Kratzer, sonstige Fehler, Verunreinigungen wie Staub, Ablagerungen, usw. zu inspizieren. Hierbei wird grundsätzlich zwischen der sogenannten Hellfeld- und der Dunkelfeldmessung unterschieden.It Methods and devices are known to be reflective or transparent objects on defects such as scratches, other defects, impurities such as dust, To inspect deposits, etc. This is basically between distinguished the so-called bright field and the dark field measurement.

1 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung, mit der eine Hellfeldmessung in Reflektion durchgeführt wird. Eine Lichtquelle 1 beleuchtet über eine kollimierende Optik 2 einen Gegenstand 3, der einer Qualitätskontrolle unterzogen werden soll. Ein derartiger Gegenstand 3 ist beispielsweise eine Compact Disc, die während des und nach dem Fertigungsprozeß auf Defekte, Kratzer, Staub, Ölflecke und/oder sonstige Fehler inspiziert werden soll. Ein gegenüber einem einfallenden Lichtstrahl 4 spiegelreflektierter Lichtstrahl 5 fällt auf einen Lichtempfänger 6, beispielsweise eine CCD-Zeile einer Zeilenkamera 7, die ein Empfangsobjektiv 8 aufweist, mit der die Oberfläche des Gegenstands 3 auf den Empfänger 6 scharf abgebildet wird. Wenn der Gegenstand 3 eine plane spiegelnde Fläche ohne Störungen ist, so wird der Lichtempfänger 6 hell und im wesentlichen homogen ausgeleuchtet. Befinden sich in dem abge bildeten Bereich der Oberfläche des zu inspizierenden Gegenstands 3 Störungen 9, z.B. Staubpartikel, Kratzer, Verunreinigungen oder sonstige Defekte, so führt dies zu lokalen Lichtverlusten im spiegelnden, reflektierten Lichtstrahl 5 und der Lichtempfänger 6 sieht dies als lokale Reduzierung der Lichtintensität. Bei der Hellfeldmessung werden also Defekte als dunkle Strukturen vor einem hellen Hintergrund erkannt. 1 shows an example of an arrangement with which a bright field measurement is performed in reflection. A light source 1 illuminated by a collimating optics 2 an object 3 which is to undergo a quality control. Such an item 3 For example, a compact disc is to be inspected for defects, scratches, dust, oil stains and / or other defects during and after the manufacturing process. An opposite to an incident light beam 4 mirror-reflected light beam 5 falls on a light receiver 6 , For example, a CCD line of a line scan camera 7 that is a receiving lens 8th has, with which the surface of the object 3 on the receiver 6 is shown sharply. If the object 3 is a flat reflective surface without interference, so is the light receiver 6 bright and substantially homogeneously illuminated. Are in the imaged area of the surface of the object to be inspected 3 disorders 9 For example, dust particles, scratches, impurities or other defects, this leads to local light losses in the specular, reflected light beam 5 and the light receiver 6 sees this as a local reduction in light intensity. In the bright field measurement, defects are thus recognized as dark structures against a light background.

Der Nachteil einer derartigen Hellfeldanordnung besteht insbesondere darin, daß die räumliche Zuordnung der Lichtquelle 1 und des Lichtempfängers 6 aufeinander abgestellt werden müssen, so daß dadurch die konstruktiven Freiheiten eingeschränkt sind und nicht optimal an die vorhandenen räumlichen und sonstigen Gegebenheiten angepaßt werden können. Darüber hinaus ist bei einer derartigen Hellfeld-Meßanordnung eine Betrachtung des Gegenstands 3 senkrecht zu seiner Oberfläche, also in einem Betrachtungswinkel von 90° Grad, nicht ohne weiteres möglich, denn der Einfallswinkel des Lichts auf die Oberfläche muß mit dem Ausfallwinkel des reflektierten Lichts übereinstimmen, was zu apparatemäßigen Schwierigkeiten führt. Bei der Betrachtung unter 90° Grad muß das Licht ebenfalls unter 90° Grad eingestrahlt werden, so daß das eingestrahlte und reflektierte Licht daher durch einen optischen Strahlteiler getrennt werden muß, was in der Praxis üblicherweise zu erheblichen Schwierigkeiten führt und nachteilig ist.The disadvantage of such a bright field arrangement is in particular that the spatial assignment of the light source 1 and the light receiver 6 must be placed on each other, so that thereby the constructive freedom is limited and can not be optimally adapted to the existing spatial and other circumstances. In addition, in such a bright field measuring arrangement is a consideration of the subject 3 perpendicular to its surface, ie at a viewing angle of 90 ° degrees, not readily possible, because the angle of incidence of the light on the surface must coincide with the angle of reflection of the reflected light, which leads to apparateemäßigen difficulties. When viewed at 90 ° degrees, the light must also be irradiated below 90 °, so that the incident and reflected light must therefore be separated by an optical beam splitter, which usually leads to considerable difficulties in practice and is disadvantageous.

Die genannten Schwierigkeiten und Nachteile treten ebenfalls bei einer Hellfeldmessung in Transmission auf, bei der das von einer Lichtquelle abgestrahlte Licht einen transparenten Gegenstand durchstrahlt und direkt auf das Empfangsobjektiv beispielsweise einer Kamera auftrifft. Die zu inspizierende Ebene des Gegenstandes wird auch in diesem Falle vom Empfangsobjektiv auf den Empfänger abgebildet.The mentioned difficulties and disadvantages also occur in a Bright field measurement in transmission at which the radiated from a light source Light radiates through a transparent object and directly on the receiving lens, for example, a camera impinges. The level of the object to be inspected is also in this case from the receiving lens to the receiver.

In 2 ist die Anordnung für eine herkömmliche Dunkelfeldmessung in Reflektion schematisch dargestellt. Wie im Falle einer Hellfeldmessung wird ein zu inspizierender Gegenstand 3 mit einer von einer Lichtquelle 1 über eine kollimierende Optik 2 bereit gestelltes Lichtbündel beleuchtet. Im Falle der Dunkelfeldmessung trifft der gegenüber dem einfallenden Lichtstrahl 4 spiegelreflektierte Lichtstrahl 5 jedoch nicht auf den Lichtempfänger auf, wenn die Oberfläche keine Störungen 9 aufweist. Sind Störungen oder Defekte 9 auf der Oberfläche des zu inspizierenden Gegenstands 3 vorhanden, so erzeugen sie Streulicht 10, das teilweise auf das Empfangsobjektiv 8 der Kamera 7 auftrifft und somit auf dem Lichtempfänger 6 abgebildet wird. Bei der Dunkelfeldmessung werden also Defekte als helle Strukturen vor einem dunklen Hintergrund erkannt.In 2 the arrangement for a conventional dark field measurement in reflection is shown schematically. As in the case of a bright field measurement becomes an inspected object 3 with one of a light source 1 over a collimating optics 2 provided light beam illuminated. In the case of the dark field measurement, the light beam strikes against the incident light beam 4 mirror-reflected light beam 5 However, do not rely on the light receiver if the surface does not interfere 9 having. Are faults or defects 9 on the surface of the object to be inspected 3 present, they produce stray light 10 partially on the receiving lens 8th the camera 7 impinges and thus on the light receiver 6 is shown. In the dark field measurement, defects are thus recognized as light structures against a dark background.

Der Nachteil bei Dunkelfeldmessungen besteht darin, daß sie von den Streu- und Absorbtionseigenschaften der Defekte stark abhängen. Beispielsweise werden stark lichtabsorbierende Defekte sehr schlecht erkannt und weniger deutlich abgebildet als weniger stark absorbierende Störungen.Of the The disadvantage of dark field measurements is that they are from the scattering and Absorbtionseigenschaften the defects depend heavily. For example, strongly light-absorbing defects become very bad recognized and less clearly displayed as less absorbing Disorders.

Im Falle einer Dunkelfeldmessung in Transmission durchstrahlt das von der Lichtquelle kommende Licht einen transparenten Gegenstand und trifft auch in diesem Falle nicht direkt auf das Empfangsobjektiv auf. Lediglich das von den Defekten im zu inspizierenden Gegenstand gestreute Licht trifft teilweise auf das Empfangsobjektiv der Kamera auf und wird auf dem Lichtempfänger abgebildet. Die zuvor in Zusammenhang mit der Dunkelfeldmessung in Reflektion beschriebenen Nachteile treffen auch für Dunkelfeldmessungen in Transmission zu.in the Case of a dark field measurement in transmission radiates from light coming from the light source hits a transparent object and hits even in this case not directly on the receiving lens. Only the one scattered by the defects in the object to be inspected Light hits partially on the receiving lens of the camera and is on the light receiver displayed. The previously in connection with the dark field measurement disadvantages described in reflection also apply to dark field measurements in transmission too.

Aus der US-Patentschrift 4 352 564 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Der Gegenstand, auf bzw. an dem die Defekte bestimmt werden sollen, wird dabei mit monochromatischem Licht einer Laserquelle, also mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt. Dadurch ist der Winkel, mit dem das gebeugte Licht vom Gegenstand abgegeben wird, sehr definiert. Der Lichtempfänger muss daher an einer ganz bestimmten Stelle angeordnet werden, wodurch die Freiheitsgrade bei der Konzeption der Vorrichtung sehr beschränkt sind, was insbesondere im Hinblick darauf nachteilig ist, daß der Raum zum Einbau einer derartigen Meßeinrichtung in den Fertigungsvorrichtungen für die Gegenstände, insbesondere CD's sehr klein und begrenzt ist. Die Sende- und Empfangsgeometrie ist daher sowohl hinsichtlich der Meßanordnungen selbst als auch hinsichtlich der Montage und Justierung bei der bekannten Vorrichtung aufgrund des definierten Beugungswinkels sehr kritisch.Out U.S. Patent 4,352,564 is a method and apparatus of the aforementioned type known. The object on or on the The defects are to be determined is doing with monochromatic Light of a laser source, that is irradiated with light of a certain wavelength. This is the angle at which the diffracted light is from the object is given, very defined. The light receiver must therefore be at a very specific Place to be arranged, reducing the degrees of freedom in the design the device very limited are, which is particularly disadvantageous in terms of that the space for installing such a measuring device in the manufacturing devices for things, especially CD's very small and limited. The transmission and reception geometry is therefore both in terms of the measuring arrangements themselves as well with regard to the assembly and adjustment in the known device very critical due to the defined diffraction angle.

Die US-Patentschrift 4 395 122 zeigt und beschreibt eine Fehler-Meßvorrichtung zur Bestimmung von Defekten auf CD's. Abgesehen davon, daß bei dieser Vorrichtung insbesondere auch die Beugung nullter Ordnung zusätzlich zur Beugung einer Beugungsordnung größer als Null für die Defektbestimmung ausgenutzt wird, ist explizit eine kohärente Lichtquelle, beispielsweise in Form eines Helium-Neon-Laser vorgesehen, so daß auch bei dieser Vorrichtung aufgrund der definierten Beugungswinkel die Anordnung aufwendig und raumfordernd ist.The U.S. Patent 4,395,122 shows and describes an error measuring device for the determination of defects on CD's. Apart from that in this Device in particular also the diffraction of zeroth order in addition to Diffraction of a diffraction order greater than Zero for exploiting the defect determination is explicitly a coherent light source, For example, provided in the form of a helium-neon laser, so that even at this device due to the defined diffraction angle, the arrangement consuming and space is.

Aus der US-Patentschrift 5 574 276 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Staubpartikeln bekannt, die einen Laserstrahl mit einer Kohärenz von größer als 1 km emittiert. Abgesehen davon, dass die Anwendung der Vorrichtung in einem anderen Zusammenhang als mit der Bestimmung von Defekten auf Gegenständen verwendet wird, gilt auch in Zusammenhang mit dieser Vorrichtung das zuvor Gesagte, daß nämlich die Meßanordnung aufgrund des definierten Beugungswinkels in ihrem Aufbau und ihrer Handhabung kritisch ist.Out U.S. Patent 5,574,276 is an apparatus and method known for the determination of dust particles containing a laser beam with a coherence from bigger than 1 km emitted. Apart from that, the application of the device in a different context than the determination of defects on objects is used, also applies in connection with this device the previously said that the measuring arrangement due to the defined diffraction angle in their construction and their Handling is critical.

Aus der DE 197 39 794 A1 , die auf dieselbe Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung zurückgeht, ist ein Verfahren zur Regelung eines Beschichtungsvorgangs für das Aufbringen einer Schicht auf einem Substrat bekannt, wobei das Oberflächenrelief der aufgebrachten Schicht, d.h. die Tiefe und die Breite der Grooves durch die Intensitäten der gebeugten Lichtbündel ermittelt wird. Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung nicht zur Bestimmung von Defekten auf einem Gegenstand verwendet wird, werden auch Beugungsordnungen gleich Null für die Schichtdickenbestimmung herangezogen und in Beziehung zu Beugungsstrahlen höherer Ordnung gesetzt. Bei dieser bekannten Mes sung wird insbesondere auch der Brechungsindex zur Bestimmung der Schichtdicke herangezogen.From the DE 197 39 794 A1 , which is the same applicant as the present application, a method for controlling a coating process for applying a layer on a substrate is known, wherein the surface relief of the applied layer, ie the depth and the width of the grooves determined by the intensities of the diffracted light beams becomes. Apart from the fact that this device is not used to determine defects on an object, diffraction orders equal to zero are also used for the layer thickness determination and related to higher-order diffraction beams. In this known measurement measurement, in particular, the refractive index is also used to determine the layer thickness.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben bzw. zu schaffen, mit dem bzw. mit der die Nachteile der herkömmlichen Hellfeld- und Dunkelfeld- Meßanordnungen vermieden werden und insbesondere die konstruktiven Möglichkeiten derartiger Meßvorrichtungen erweitert und die Identifizierung und Klassifizierung von Defekten an zu inspizierenden Gegenständen noch zuverlässiger und mit einfachen Mitteln durchgeführt werden kann.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus to specify or create, with or with the disadvantages of the conventional Bright field and dark field measurement arrangements be avoided and in particular the constructive possibilities such measuring devices expanded and the identification and classification of defects on items to be inspected even more reliable and can be done with simple means.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem eingangsgenannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gegenstand mit mehreren Lichtbündeln unterschiedlicher Wellenlänge beleuchtet wird.The Asked object is achieved according to the invention in the method mentioned solved, that the Object with several light bundles different wavelength is illuminated.

Gemäß der vorliegender Erfindung wird der direkt reflektierte Lichtstrahl also nicht ausgewertet, sondern ein Lichtstrahl oder mehrere Lichtstrahlen höherer Beugungsordnung. Dadurch ist es möglich, die Anordnung und räumliche Zuordnung der Lichtquelle und des Empfängers freier zu wählen und die Meßanordnung an vorhandene Erfordernisse, beispielsweise Raumbeschränkungen, anzupassen. Sowohl hinsichtlich des Konstruktions- als auch des Fertigungs- und Wartungsaufwands ergeben sich dadurch erhebliche Vorteile.According to the present Invention, the directly reflected light beam is therefore not evaluated, but a light beam or a plurality of light beams of higher diffraction order. Thereby is it possible that Arrangement and spatial Assignment of the light source and the receiver to choose freely and the measuring arrangement to existing requirements, such as space restrictions, adapt. Both in terms of design and manufacturing and maintenance costs resulting in significant benefits.

Insbesondere aufgrund der Verwendung von mehreren Lichtbündeln unterschiedlicher Wellenlänge, beispielsweise einer Weißlichtquelle als Lichtquelle für die Ausleuchtung weist jede Beugungsordnung des an der beugenden Struktur des Gegenstands gebeugten Lichtbündels nicht nur einen definierten Beugungswinkel, sondern auch ein Winkelspektrum auf, weil jede Wellenlänge des gebeugten Lichts unter einem anderen Winkel gebeugt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Sende- und Empfangsgeometrie wesentlich weniger kritisch ist als bei herkömmlichen Meßanordnungen. Insbesondere kann sowohl die Apertur der beleuchtenden Lichtquelle als auch die Empfangsapertur des Lichtempfängers bzw. des Empfangsobjektivs beispielsweise einer Kamera kleiner als der abzubildende Bereich des Gegenstands gewählt werden, da es üblicherweise für die Messung ausreicht, wenn irgendwelche Wellenlängen des gebeugten Lichts auf die Empfangsapertur auftreffen.Especially due to the use of multiple light beams of different wavelengths, for example a white light source as a light source for the illumination shows every diffraction order of the diffracting one Structure of the object diffracted light beam not only a defined Diffraction angle, but also an angular spectrum, because every wavelength of the diffracted light at a different angle. To this Way is achieved that the Transmit and receive geometry is much less critical than at conventional Measuring arrangements. In particular, both the aperture of the illuminating light source as well as the receiving aperture of the light receiver or the receiving lens For example, a camera smaller than the imaging area of the Chosen item as it usually does for the Measurement is sufficient if any wavelengths of the diffracted light on hit the receiving aperture.

Vorteilhaft ist es, wenn das Lichtbündel in einem Winkel ungleich 90° Grad auf den Gegenstand trifft. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es dennoch mit Vorteil möglich, wenigstens eines der gebeugten Lichtbündel aufzunehmen, das im wesentlichen senkrecht zum zu untersuchenden Gegenstand von ihm abgestrahlt wird. Dadurch ist es möglich, den Gegenstand senkrecht zur Oberfläche, also in einem Betrachtungswinkel von 90° Grad, zu inspizieren, ohne daß im Gegensatz zu den herkömmlichen Hellfeldmessungen optische Strahlteiler erforderlich sind, die den Meßvorgang erheblich erschweren und in seiner Genauigkeit beeinträchtigen. Trotz der Möglichkeit, den Gegenstand senkrecht zur Oberfläche zu betrachten, ist es mit der vorliegenden Erfindung also möglich, Licht unter einem anderen Einfallswinkel als 90° Grad einzustrahlen.It is advantageous if the light beam strikes the object at an angle not equal to 90 °. According to the present invention, it is still possible with advantage, at least one of ge bent to receive light beam, which is radiated from him substantially perpendicular to the object to be examined. This makes it possible to inspect the object perpendicular to the surface, ie at a viewing angle of 90 °, without, in contrast to the conventional bright field measurements optical beam splitter are required, which significantly complicate the measurement process and affect its accuracy. Despite the possibility of viewing the object perpendicular to the surface, it is thus possible with the present invention to emit light at a different angle of incidence than 90 °.

Bei herkömmlichen Hellfeld- Meßanordnungen muß entweder die Apertur der beleuchteten Lichtquelle oder die Apertur des Empfangsobjekts größer als des abzubildenden Bereich des zu inspizierenden Gegenstands sein, weil das von diesem Bereich reflektierte Licht vollständig vom Empfangsobjekt erfaßt werden muß. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Apertur sowohl der beleuchtenden Lichtquelle als auch des Empfangsobjekts kleiner als der abzubildende Bereich des Gegenstands gewählt werden, da es im Normalfall für eine Messung genügt, daß irgendwelche Wellenlängen des gebeugten Lichts auf die Empfangsapertur auftreffen.at usual Bright field measuring arrangements must either the aperture of the illuminated light source or the aperture of the receiving object is greater than the area to be imaged of the object to be inspected, because the light reflected from this area is completely from the Received object detected must become. In the method according to the invention the aperture of both the illuminating light source and the Receiving object smaller than the area of the object to be imaged, since it is usually for one measurement is enough that any wavelength of the diffracted light strike the receiving aperture.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Verfahren unempfindlich oder wesentlich weniger empfindlich als herkömmliche Verfahren auf die Verkippung der reflektierenden Fläche ist, da auch bei einer Verkippung noch für die Messung ausreichendes Licht auf das Empfangsobjekt auftrifft.One Another advantage of the present invention is that the inventive method Insensitive or much less sensitive than conventional ones Method of tilting the reflective surface, because even with a tilt still for the measurement sufficient light impinges on the receiving object.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der zu untersuchende Gegenstand unter unterschiedlichen Einfallswinkeln gleichzeitig beleuchtet, da es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, mehrere Beugungsordnungen des vom zu untersuchenden Gegenstand abgestrahlten Lichts für die Messung heran zu ziehen. Dies hat den großen Vorteil, daß Defekte mit charakteristischen Streueigenschaften sowohl hinsichtlich ihrer Genauigkeit als auch ihrer Abmessungen und der Möglichkeit ihrer Auffindung noch zuverlässiger festgestellt werden können.According to one particularly advantageous embodiment According to the invention, the object to be examined is different Incident angles illuminated at the same time, since it according to the present Invention possible is a plurality of diffraction orders of the object to be examined radiated Light for to draw the measurement. This has the great advantage that defects with characteristic scattering properties both in terms of their Accuracy as well as their dimensions and the possibility of their discovery even more reliable can be determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren entfaltet seine Vorteile sowohl bei einer Ausführungsform, bei der das vom Gegenstand gebeugte Licht in Reflektion aufgenommen wird, als auch dann, wenn das durch einen transparenten Gegenstand transmittierte, gebeugte Licht aufgenommen wird. Das erfindungsgemäße Inspektions- bzw. Meßverfahren ist mit all seinen Vorteilen sowohl bei Messungen in Reflektion als auch in Transmission einsetzbar.The inventive method unfolds its advantages both in an embodiment in which the of Object diffracted light is reflected in reflection, as well when that is transmitted through a transparent object, diffracted light is picked up. The inspection according to the invention or measuring method is with all its advantages in both measurements in reflection as well as in transmission.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden diejenige Bereiche des Gegenstands ermittelt, die beugende Strukturen aufweisen. Im Falle, daß der Gegenstand eine Compact Disc (CD) ist, bestehen die beugenden Strukturen aus sogenannten Grooves. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher auf einfache Weise möglich, zwischen Bereichen des Gegenstands mit beugenden Strukturen, beispielsweise Grooves, und Bereichen ohne beugende Strukturen zu unterscheiden. Insbesondere bei CDs wird der Beginn und das Ende des beugenden Bereichs, also des Bereichs mit den Grooves, auf einfache Weise erkannt und überprüft. Darüber hinaus ist es möglich, z.B. durch eine simultane Erfassung des Innenlochs der CD und des Anfangs der Grooves auf der CD deren Exzentrizität auf einfache Weise zu bestimmen.According to one further advantageous embodiment According to the invention, those areas of the object are determined, have the diffractive structures. In case the object is a Compact Disc (CD) is, the diffractive structures consist of so-called Grooves. With the method according to the invention It is therefore easily possible between areas of the Objects with diffractive structures, such as grooves, and areas without distinguishing diffractive structures. Especially for CDs becomes the beginning and the end of the diffractive area, that is the area with the grooves, easily recognized and checked. Moreover, it is possible, e.g. by simultaneously detecting the inner hole of the CD and the beginning the grooves on the CD to easily determine their eccentricity.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der der zu untersuchende Gegenstand beugende Strukturen aufweist, und der Lichtempfänger so angeordnet ist, daß er gebeugtes Licht mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null empfängt, wobei die Lichtquelle zur Abstrahlung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Meßanordnungen ist daher eine feste Ausrichtung oder Zuordnung der Lichtquelle bezüglich des Lichtempfängers mit allen damit verbundenen konstruktiven Nachteilen nicht mehr erforderlich, da der direkt reflektierte Lichtstrahl, das heißt ein Lichtstrahl mit einer Beugung nullter Ordnung, nicht mehr empfangen zu werden braucht. Auf diese Weise und wegen der unterschiedlichen Wellenlängen ergibt sich ganz allgemein eine größere konstruktive Freiheit in der Zuordnung von Sender (Lichtquelle) und Empfänger (Kamera).The Asked object is inventively also with a device of the type mentioned above, in which the object to be examined has diffractive structures, and the light receiver is arranged so that he diffracted light with at least one diffraction order greater than zero receives wherein the light source is different for emitting light wavelength is provided. In contrast to conventional measuring arrangements is therefore a fixed orientation or assignment of the light source with respect to light receiver with all the constructive disadvantages associated with it no longer required because the directly reflected light beam, that is a light beam with a zero-order diffraction, no longer needs to be received. In this way and because of the different wavelengths results in general a larger constructive Freedom in the assignment of transmitter (light source) and receiver (camera).

Vorzugsweise ist die Lichtquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform so angeordnet, daß das von ihr abgegebene Licht in einem Winkel ungleich 90° Grad auf den Gegenstand auftrifft. Aufgrund des zuvor beschriebenen Sachverhalts, daß nämlich die Gleichsetzung des Einfall- und Ausfallwinkels bei der vorliegender Erfindung nicht mehr eingehalten werden muß, ist es möglich, den Lichtempfänger im wesentlichen senkrecht auf den Gegenstand auszurichten, und das für die Beleuchtung vorgesehene Lichtbündel unter einem Winkel ungleich 90° Grad auf den Gegenstand zu richten, mit dem Vorteil, Strahlungsteiler und die damit verbundene Nachteile vermeiden zu können.Preferably is the light source according to a another embodiment arranged so that the emitted by her light at an angle not equal to 90 ° degrees the object hits. Due to the facts described above, namely that the Equation of the angle of incidence and failure in the present Invention must not be complied with, it is possible to the light receiver in essentially perpendicular to the object, and that for the Lighting provided light bundles at an angle not equal to 90 ° degrees to focus on the object, with the advantage of radiation splitter and be able to avoid the associated disadvantages.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, mehrere Lichtquellen zur Beleuchtung des Gegenstands unter unterschiedlichen Einfallswinkeln vorzusehen. Wie bereits in Zusammenhang mit dem er findungsgemäßen Verfahren ausgeführt wurde, ist damit das Auffinden von Defekten einfacher und zuverlässiger möglich, die charakteristische Streueigenschaften aufweisen.Another very advantageous embodiment of the invention is to provide a plurality of light sources for illuminating the article at different angles of incidence. As already stated in connection with which he inventive method, so is the finding of Defects easier and more reliable possible, have the characteristic scattering properties.

Die mehreren Lichtquellen können selbstverständlich auch in einer Beleuchtungsanordnung zusammengefaßt werden, die mehrere Lichtbündel mit unterschiedlichen oder einstellbaren Einfallswinkeln abgibt und auf den zu inspizierenden Gegenstand richtet.The several light sources can Of course be summarized in a lighting arrangement, the multiple light bundles with different or settable angle of incidence and on the inspected Object.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung Lichtbündel mit definierten, vorgegebenen Wellenlängen vorteilhaft.Corresponding the method according to the invention are in the inventive device with light bundles defined, predetermined wavelengths advantageous.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für die Qualitätskontrolle eines reflektierenden oder transparenten Gegenstands mit Beugungsstruktur und insbesondere periodischer Beugungsstruktur von besonderem Vorteil, wie sie insbesondere auch bei einer CD oder sonstigen optischen Speichermedien vorliegt.The inventive device is especially for the quality control a reflective or transparent object with a diffractive structure and in particular periodic diffraction structure of particular advantage, as in particular with a CD or other optical Storage media is present.

Die Erfindung sowie weitere Ausführungsformen und Vorteile wird bzw. werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:The Invention and further embodiments and advantages will be hereinafter referred to with reference to Figures explained. Show it:

1 eine zuvor bereits beschriebene, herkömmliche Hellfeld- Meßanordnung für die Messung in Reflektion als schematische Darstellung, 1 a previously described, conventional bright field measuring arrangement for the measurement in reflection as a schematic representation,

2 eine bereits beschriebene, herkömmliche Dunkelfeld- Meßanordnung für die Messung in Reflektion als schematische Darstellung, 2 an already described, conventional dark-field measuring arrangement for the measurement in reflection as a schematic representation,

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der an Beugungsstrukturen auftretenden Beugungsordnungen und 3 a schematic representation for explaining the diffraction orders occurring at diffraction structures and

4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Meßanordnung in schematischer Darstellung. 4 an embodiment of an optical measuring device according to the invention in a schematic representation.

Wie in 3 schematisch dargestellt ist, wird ein einfallender Lichtstrahl 31 an einer beugenden Struktur eines Gegenstands 32 gebeugt, so daß Strahlen 33, 34, 35 und 36 mit unterschiedlichen Beugungsordnungen, nämlich der nullten Beugungsordnung 33, das heißt in direkter Reflektion, sowie der ersten, zweiten und dritten Beugungsordnung 34, 35 und 36 abgestrahlt werden, die jeweils ausgewertet werden können.As in 3 is shown schematically, an incident light beam 31 on a diffractive structure of an object 32 bent, so that rays 33 . 34 . 35 and 36 with different diffraction orders, namely the zeroth diffraction order 33 , ie in direct reflection, as well as the first, second and third order of diffraction 34 . 35 and 36 be emitted, each of which can be evaluated.

Bei der in 4 schematisch dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zur Bestimmung von Defekten eines Gegenstands 41, z.B. einer CD, ist eine Beleuchtungsvorrichtung 42 mit einer Lichtquelle 43 und einer kollimierenden Optik 44 vorgesehen, die ein paralleles Lichtbündel 45 bereit stellt, das in einem Winkel α auf den Gegenstand 41 auftrifft. Die Meßvorrichtung weist weiterhin eine Kamera 46 mit einem Empfangsobjektiv 47 und einem Lichtempfänger 48 auf. Die Kamera 46 kann beispielsweise eine Zeilenkamera sein, mit der die empfangenen Bilder zur Weiterverarbeitung in digitale Grauwertsignale umgesetzt werden.At the in 4 schematically illustrated embodiment of a measuring device according to the invention for the determination of defects of an object 41 , eg a CD, is a lighting device 42 with a light source 43 and a collimating look 44 provided that a parallel light beam 45 provides that at an angle α on the object 41 incident. The measuring device furthermore has a camera 46 with a receiving lens 47 and a light receiver 48 on. The camera 46 For example, it can be a line scan camera with which the received images are converted into digital gray scale signals for further processing.

Wie aus 4 ersichtlich ist, ist die Kamera 46 und damit der Lichtempfänger 48 bezüglich des zu inspizierendes Gegenstands 41 so positioniert, daß ein direkt reflektiertes Lichtbündel 49, das mit der nullten Beugungsordnung eines Beugungsvorgangs identisch ist, nicht auf das Empfangsobjektiv 47 und damit nicht auf den Lichtempfänger 48 auftrifft. Die Kamera 46 ist vielmehr so angeordnet, daß der Lichtstrahl erster Beugungsordnung 50 und/oder der Lichtstrahl einer anderen Beugungsordnung, beispielsweise der zweiten oder dritten Beugungsordnung 51, 52 des an der Beugungsstruktur des Gegenstands 41 gebeugten Lichts in die Kamera 46 und auf den Lichtempfänger 48 auftrifft.How out 4 is apparent, is the camera 46 and thus the light receiver 48 concerning the object to be inspected 41 positioned so that a directly reflected light beam 49 which is identical to the zeroth diffraction order of a diffraction process, not to the receiving lens 47 and therefore not on the light receiver 48 incident. The camera 46 Rather, it is arranged so that the light beam of the first diffraction order 50 and / or the light beam of another diffraction order, for example the second or third diffraction order 51 . 52 at the diffractive structure of the object 41 diffracted light into the camera 46 and on the light receiver 48 incident.

Wenn die Oberfläche des zu inspizierenden Gegenstands keine Defekte aufweist, so wird der Empfänger hell und im wesentlichen homogen ausgeleuchtet, wie dies auch bei einer herkömmlichen, eingangs beschriebenen Hellfeld-Meßanordnung der Fall ist. Befinden sich in dem abgebildeten Bereich der Oberfläche des Gegenstands oder im Inneren des Gegenstands bei transparenter oder teilweise transparentem Gegenstand Defekte oder Störungen, z.B. Staubpartikel, Kratzer, Verschmutzungen oder dergleichen, so führt dies zu einem lokalen Lichtverlust sowohl im direkt reflektierten Lichtstrahl 49 als auch in den Lichtstrahlen 50, 51 und 52 höherer Beugungsordnung. Der Lichtempfänger 48 stellt daher eine den Defekten entsprechende lokale Reduzierung der Lichtintensität fest, die gemäß den üblichen Bildauswertungssysteme ausgewertet werden und Rückschlüsse auf Defekte ermöglichen.If the surface of the object to be inspected has no defects, the receiver is illuminated brightly and substantially homogeneously, as is the case with a conventional bright-field measuring arrangement described in the introduction. If defects or disturbances, for example dust particles, scratches, dirt or the like, are present in the depicted area of the surface of the object or in the interior of the article in the case of transparent or partially transparent objects, this results in a local loss of light both in the directly reflected light beam 49 as well as in the rays of light 50 . 51 and 52 higher diffraction order. The light receiver 48 therefore determines a local reduction of the light intensity corresponding to the defects, which are evaluated in accordance with the usual image evaluation systems and allow conclusions to be drawn about defects.

Wie aus 4 unmittelbar ersichtlich ist, ist im Gegensatz zu herkömmlichen Hellfeld- Meßanordnungen die starre Zuordnung der Positionierung von Beleuchtungsvorrichtung 42 und Kamera 46 bzw. Lichtquelle 43 und Lichtempfänger 48 aufgehoben, da Strahlen höherer Beugungsordnung als der nullten Beugungsordnung unabhängig von der Beziehung Einfallswinkel α gleich Ausfallwinkel erfaßt werden. Insbesondere ist es möglich, wie in 4 dargestellt ist, die Kamera 46 bzw. den Lichtempfänger 48 senkrecht über den Gegenstand 41 anzuordnen, wobei der Einstrahlwinkel α im Gegensatz zu herkömmlichen Hellfeld- Meßanordnungen nicht ebenfalls 90° Grad betragen muß. Auf diese Weise ergeben sich wesentliche konstruktive Freiheitsgrade bei der Herstellung und Anpassung der Meßvorrichtungen an die gegebenen Bedingungen und Einsatzfälle.How out 4 is immediately apparent, in contrast to conventional bright field measuring arrangements, the rigid assignment of the positioning of lighting device 42 and camera 46 or light source 43 and light receiver 48 canceled because rays of higher diffraction order than the zeroth diffraction order regardless of the relationship angle of incidence α are equal to the angle of failure detected. In particular, it is possible as in 4 is shown, the camera 46 or the light receiver 48 vertically over the object 41 to arrange, wherein the Einstrahlwinkel α, in contrast to conventional bright field measuring arrangements must not be also 90 degrees. In this way, significant constructive degrees of freedom result in the manufacture and adaptation of Meßvorrich to the given conditions and applications.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Ausführungsformen, Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise ist es möglich, die erfindungsgemäßen Prinzipien auch für Meßanordnungen anzuwenden, bei denen der einer Qualitätskontrolle unterliegende Gegenstand 41 transparent ist, und der Meßvorgang in Transmission durchgeführt wird. Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, ist es auch vorteilhaft, die Ausleuchtung des Gegenstands 41 mit einer Weißlichtquelle durchzuführen, so daß jede Beugungsordnung des an der beugenden Struktur des Gegenstands gebeugten Lichts einen definierten Beugungswinkel erhält und darüber hinaus auch ein definiertes Winkelspektrum besitzt, da jede Wellenlänge des gebeugten Lichts oder einem anderen Winkel gebeugt wird, wie dies in 4 durch die Beugungsstrahlen 50, 51 und 52 schematisch dargestellt ist.The invention has been described above with reference to a preferred embodiment. However, the person skilled in numerous embodiments, modifications and embodiments are possible without departing from the inventive concept. For example, it is possible to apply the principles according to the invention also for measuring arrangements in which the subject of quality control is subject 41 is transparent, and the measuring operation is carried out in transmission. As previously stated, it is also advantageous to illuminate the object 41 with a white light source so that each diffraction order of the light diffracted at the diffractive structure of the object receives a defined diffraction angle and also has a defined angular spectrum, since each wavelength of the diffracted light or other angle is diffracted as shown in FIG 4 through the diffraction rays 50 . 51 and 52 is shown schematically.

Claims (13)

Verfahren zum Bestimmen von Defekten auf oder in einem Gegenstand (41), bei dem der Gegenstand (41) mit Licht beleuchtet und danach wenigstens ein Teil des Lichts aufgenommen wird, wobei der Gegenstand (41) beugende Strukturen aufweist, und das daran gebeugte Licht mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (41) mit mehreren Lichtbündeln unterschiedlicher Wellenlänge beleuchtet wird.Method for determining defects on or in an object ( 41 ), where the object ( 41 ) is illuminated with light and then at least a portion of the light is recorded, the object ( 41 ) has diffractive structures, and the light diffracted therefrom is received with at least one diffraction order greater than zero, characterized in that the object ( 41 ) is illuminated with multiple light beams of different wavelengths. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (41) unter einem Einfallswinkel (α) ungleich 90° Grad beleuchtet wird.Method according to claim 1, characterized in that the article ( 41 ) is illuminated at an angle of incidence (α) not equal to 90 °. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein gebeugtes Lichtbündel (50, 51, 52) aufgenommen wird, das im wesentlichen senkrecht zum Gegenstand von ihm abgestrahlt wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that at least one diffracted light beam ( 50 . 51 . 52 ), which is radiated from it substantially perpendicular to the object. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit unterschiedlichen Einfallswinkeln beleuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Subject is illuminated with different angles of incidence. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand mit wenigstens einem Lichtbündel (45) vorgegebener Wellenlänge beleuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object with at least one light beam ( 45 ) predetermined wavelength is illuminated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche des Gegenstands ermittelt werden, die beugende Strukturen aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Areas of the object to be identified, the diffractive structures exhibit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gegenstand (41) reflektierte Licht aufgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object ( 41 ) reflected light is recorded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (41) transparent ist und daß das den Gegenstand (41) durchstrahlende Licht aufgenommen wird.Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the article ( 41 ) is transparent and that the object ( 41 ) transmitted light is received. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (41) eine Compact Disc ist und die beugenden Strukturen Grooves sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the article ( 41 ) is a compact disc and the diffractive structures are grooves. Vorrichtung zum Bestimmen von Defekten auf oder in einem Gegenstand, mit einer Lichtquelle (43) und einem Lichtempfänger (48), wobei der Gegenstand (41) beugende Strukturen aufweist und der Lichtempfänger (48) so angeordnet ist, daß er gebeugtes Licht (50, 51, 52) mit wenigstens einer Beugungsordnung größer Null empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (43) zur Abstrahlung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen ist.Device for determining defects on or in an object, with a light source ( 43 ) and a light receiver ( 48 ), the object ( 41 ) diffractive structures and the light receiver ( 48 ) is arranged so that it diffracts light ( 50 . 51 . 52 ) with at least one diffraction order greater than zero, characterized in that the light source ( 43 ) is provided for the emission of light of different wavelengths. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (43) so angeordnet ist, daß das von ihr abgegebene Licht in einem Winkel ungleich 90° Grad auf den Gegenstand (41) fällt.Apparatus according to claim 10, characterized in that the light source ( 43 ) is arranged so that the light emitted by it at an angle not equal to 90 ° to the object ( 41 ) falls. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger (48) im wesentlichen senkrecht auf den Gegenstand (41) ausgerichtet ist.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the light receiver ( 48 ) substantially perpendicular to the object ( 41 ) is aligned. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtquellen zur Beleuchtung des Gegenstands unter unterschiedlichen Einfallswinkeln vorgesehen sind.Device according to one of claims 10 to 12, characterized that several Light sources for illuminating the object under different Incident angles are provided.