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Abstract

Verfahren zur Erhöhung des Kontrastes der optischen Abbildung in einer Hellfeld-Inspektionsanordnung für eine zu untersuchende Probe mittels einer linienförmigen Beleuchtung und einer Zeilenkamera, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsstrahlengang durch wenigstens zwei Filter (9, 10) in Teilstrahlengänge zerlegt wird, die mittels einer mit einem Zeilensensor (19) versehenen Farbzeilenkamera (5) getrennt aufgenommen werden, und daß die Unterschiede der so erzeugten Teilbilder analysiert werden, wobei durch den Zeilensensor (19) wenigstens zwei unterschiedliche Farben detektierbar sind.Method for increasing the contrast of the optical image in a bright field inspection arrangement for a sample to be examined by means of linear illumination and a line camera, characterized in that the imaging beam path is broken down into partial beam paths by at least two filters (9, 10), which by means of a a color line camera (5) provided with a line sensor (19) can be recorded separately, and that the differences between the partial images generated in this way are analyzed, at least two different colors being detectable by the line sensor (19).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Kontrastes der optischen Abbildung in einer Hellfeld-Inspektionsanordnung für eine zu untersuchende Probe mittels einer linienförmigen Beleuchtung und einer Zeilenkamera. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for increasing the contrast of the optical image in a bright field inspection arrangement for a sample to be examined by means of a linear illumination and a line scan camera. Furthermore, it relates to an apparatus for carrying out such a method.

Ein Verfahren zur Detektion von kleinsten Auslenkungen eines optischen Strahles durch die Variation der optischen Weglänge ist allgemein unter dem Begriff Schlierenverfahren bekannt geworden. Dieses bekannte Verfahren wird beispielsweise für die Inspektion von Defekten in Kontaktlinsen mithilfe einer Prüfvorrichtung verwendet. Bei diesem bekannten Verfahren lässt sich jedoch eine Absorption des Strahles nicht eindeutig von Strahlauslenkungen unterscheiden. Variationen dieses bekannten Verfahrens sehen ferner die Verwendung von Blenden in der Eintrittsöffnung von Objektiven in Form von Halbblenden oder Stegblenden vor.A method for detecting smallest deflections of an optical beam by varying the optical path length has become generally known by the term schlieren method. This known method is used, for example, for the inspection of defects in contact lenses using a tester. In this known method, however, an absorption of the beam can not be clearly distinguished from beam deflections. Variations of this known method further provide for the use of apertures in the entrance aperture of lenses in the form of half-apertures or bridge apertures.

Ein weiteres bekanntes Verfahren beruht auf einer Hellfeld-Transmissions-Anordnung unter Verwendung einer Leuchtstoffröhre. Bei diesem bekannten Verfahren blickt eine Kamera auf den Übergang zwischen einem optimal beleuchteten und einem nicht beleuchteten Bereich auf einem zu inspizierenden Substrat. Ein zu detektierender Defekt bewirkt bei dieser Anordnung eine Strahlablenkung, die im Vergleich zu einer Kamerablickrichtung direkt in den optimal beleuchteten Bereich in einer stärkeren Kontrastveränderung resultiert. Um bei diesem bekannten Verfahren einen Defekt von einer Verschmutzung unterscheiden zu können, muss die Blickrichtung der Kamera tendenziell weiter zu dem nicht beleuchteten Bereich verschoben werden, wobei dadurch jedoch der Kontrast des zu detektierenden Defektes wieder abnimmt.Another known method is based on a bright field transmission arrangement using a fluorescent tube. In this known method, a camera looks at the transition between an optimally illuminated and a non-illuminated area on a substrate to be inspected. In this arrangement, a defect to be detected causes a beam deflection which, in comparison to a camera viewing direction, results directly in the optimally illuminated region in a greater change in contrast. In order to distinguish a defect from a contamination in this known method, the viewing direction of the camera tends to be shifted further to the non-illuminated area, whereby, however, the contrast of the defect to be detected decreases again.

Ein weiteres Verfahren, das auf einer Beleuchtungsmethode mit mehreren Reflektoren basiert, ist aus der WO 2006/049953 A2 bekannt geworden.Another method, which is based on a lighting method with multiple reflectors, is from the WO 2006/049953 A2 known.

Schließlich ist in der US 6 570 651 B1 ein Verfahren beschrieben, durch das in transmittierenden Proben Verformungen von absorbierenden Störungen unterschieden werden sollen und bei dem eine regelmäßige Anordnung aus LEDs entlang einer Inspektionslinie, die durch das Substrat mit einer Kamera inspiziert wird, Verwendung findet. Das Signal, das bei der Inspektion der Probe bei der Beleuchtung mit räumlich benachbarten LEDs zustande kommt, wird bei diesem bekannten Verfahren entweder farblich oder zeitlich codiert in getrennten Bildern aufgenommen.Finally, in the US Pat. No. 6,570,651 B1 describes a method by which to distinguish in transmissive samples deformations of absorbing noise and in which a regular array of LEDs along an inspection line, which is inspected by the substrate with a camera, is used. The signal that comes from the inspection of the sample in the illumination with spatially adjacent LEDs is recorded in this known method, either color or time encoded in separate images.

Ferner ist nach der US 6 930 772 B2 ein Verfahren mit einer Hellfeld-Inspektionseinrichtung für eine zu untersuchende Probe bekannt. Hierbei sind aber nicht das komplett gestreute Licht ausnutzbar und Teilstrahlen transmittierbar. Auch nach der US 5 969 372 A ist ein Verfahren zur Erkennung von Oberflächendefekten bekannt, wobei keine Teilstrahlengänge erzeugbar sind.Further, according to the US Pat. No. 6,930,772 B2 a method with a bright field inspection device for a sample to be examined is known. However, the completely scattered light can not be exploited here and partial beams can be transmitted. Even after the US 5,969,372 A. a method for the detection of surface defects is known, wherein no partial beam paths can be generated.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das mit geringem Aufwand erlaubt, abschattende Störungen auf einem Substrat von Deformationen mit Linsenwirkung zu unterscheiden und das zugleich eine hohe Lichtausbeute für die Kamera gewährleistet. Ferner soll durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitgestellt werden.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned above, which allows with little effort to distinguish shading interference on a substrate of deformations with lens effect and at the same time ensures a high light output for the camera. Furthermore, an apparatus for carrying out such a method is to be provided by the invention.

Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem der Abbildungsstrahlengang durch wenigstens zwei Filter in Teilstrahlengänge zerlegt wird, die mittels einer mit einem Zeilensensor versehenen Farbzeilenkamera getrennt aufgenommen werden und bei dem die Unterschiede der so erzeugten Teilbilder analysiert werden, wobei durch den Zeilensensor wenigstens zwei unterschiedliche Farben detektierbar sind. Bei der Analyse der Teilbilder entspricht deren Summe der normalen Hellfeldanwendung und liefert die von dieser bekannten Informationen, während die Differenz der Teilbilder gemäß dem Verfahren nach der Erfindung jedoch nur Signale bei denjenigen Defekten erzeugt, die eine asymmetrische Absorption oder Streuung aufweisen. In der zur Lösung der weiteren Aufgabe vorgeschlagenen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem ansonsten bekannten Hellfeld-Aufbau für Zeilenkameras die Schwarz-Weiß-Zeile durch eine Farbzeile ersetzt und es werden vor dem Kamera-Objektiv Farbfilter angeordnet, die an die zwei Farbempfindlichkeiten des Zeilensensors angepasst sind.The invention achieves the first object by a method in which the imaging beam path is split by at least two filters into partial beam paths, which are recorded separately by means of a color line camera provided with a line sensor and in which the differences of the sub-images thus generated are analyzed, wherein the line sensor at least two different colors are detectable. In the analysis of the sub-images, their sum corresponds to the normal bright-field application and provides the information known from this, whereas the difference of the sub-images according to the method according to the invention only generates signals at those defects which have asymmetric absorption or scattering. In the proposed device for carrying out the method according to the invention for solving the further object, the black-and-white line is replaced by a color line in an otherwise known bright field structure for line scan cameras and color filters are arranged in front of the camera lens, which are adapted to the two color sensitivities adapted to the line sensor.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf einfache Weise in bereits vorhandene Systeme integrieren, wobei es ohne aufwendige Zusatzhilfsmittel und zu justierende Blenden auskommt. Weiterhin kann das komplette gestreute Licht genutzt werden.The method according to the invention can be integrated in existing systems in a simple manner, without the need for expensive additional aids and diaphragms to be adjusted. Furthermore, the complete scattered light can be used.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet dabei die Nachteile bekannter Verfahren, wie den ansonsten erforderlichen, eingangs geschilderten Kompromiss zwischen einer optimalen Konfiguration für die Erkennung von Deformationen mit Linsenwirkung auf der einen und abschattender Störungen auf der anderen Seite.The method according to the invention thereby avoids the disadvantages of known methods, such as the otherwise required initially mentioned compromise between an optimum configuration for the detection of deformations with lens action on the one hand and shading disturbances on the other hand.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur Kontrastmodifikation mittels einer Farbzeilenkamera basiert dabei auf dem Prinzip, Licht unter zwei verschiedenen Einfallswinkeln auf eine Probe einzustrahlen und die Auswirkung der Probeneigenschaften auf diese beiden Lichtstrahlen getrennt zu erfassen. Dieses wäre im Prinzip unter erhöhtem Aufwand zwar auch mit zwei getrennten Zeilenkameras möglich, jedoch werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die beiden betrachteten Bereiche für die Einfallswinkel der Beleuchtung vorzugsweise über die Eigenschaft ”Farbe” codiert und entsprechend getrennt über zwei der drei Farbsignale mit einer Farbzeilenkamera aufgenommen, was eine wesentliche Vereinfachung ergibt. Dazu wird gemäß der Erfindung bei einem ansonsten bekannten Hellfeld-Aufbau für Zeilenkameras die Schwarz-Weiß-Zeile durch eine oder mehrere Farbzeilen ersetzt und es werden vor dem Objektiv zwei Farbfilter angeordnet, die an zwei Farbempfindlichkeiten des Zeilensensors angepasst sind.The inventively proposed method for contrast modification by means of a Color line camera is based on the principle of irradiating light at two different angles of incidence on a sample and to detect the effect of the sample properties on these two light beams separately. Although this would be possible in principle with increased effort, even with two separate line scan cameras, in the method according to the invention the two areas considered for the angles of incidence of the illumination are preferably encoded via the property "color" and correspondingly recorded separately via two of the three color signals with a color line camera , which results in a significant simplification. For this purpose, according to the invention in an otherwise known bright field structure for line scan cameras, the black and white line is replaced by one or more color lines and two color filters are arranged in front of the lens, which are adapted to two color sensitivities of the line sensor.

Dabei kann das Verfahren nach der Erfindung sowohl in Transmission als auch in Reflexion berieben werden, und es könne außer dem Farbenpaar rot und grün auch das Farbenpaar gelb und blau oder eine andere Kombination verwendet werden. Ferner können im Rahmen der Erfindung anstelle von nur zwei Filtern auch Quadranten in zwei Farben getrennt werden, z. B. mit je zwei Rot- und Grünfiltern. Auch können anstatt zweier unterschiedlicher Farbfilter auch zwei Polarisationsfilter mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung verwendet werden. In diesem Fall sind die Zeilen der Zeilenkamera nicht mit Farbfiltern sondern mit entsprechend unterschiedlichen Polarisationsfiltern ausgestattet.In this case, the method according to the invention can be rubbed both in transmission and in reflection, and it could be used in addition to the color pair red and green and the pair of yellow and blue or another combination. Furthermore, within the scope of the invention, instead of just two filters, quadrants can also be separated into two colors, eg. B. with two red and green filters. Also, two polarization filters with different polarization direction can be used instead of two different color filters. In this case, the lines of the line scan camera are not equipped with color filters but with correspondingly different polarization filters.

Schließlich ist es sowohl möglich, das zu untersuchende Objekt relativ zur Kamera zu bewegen als auch umgekehrt die Kamera relativ zum Objektiv.Finally, it is both possible to move the object to be examined relative to the camera and vice versa, the camera relative to the lens.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. It shows

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Kontrastverbesserung mittels einer Farbzeilenkamera, 1 a schematic representation of a device for contrast enhancement by means of a color line camera,

2 eine Detaildarstellung der Anordnung gemäß 1 und 2 a detailed representation of the arrangement according to 1 and

3 Beispielaufnahmen einer Probe, die zum einen mit einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik und zum anderen gemäß der Erfindung mit je einem roten und grünen Farbfilter erzeugt wurden. 3 Sample images of a sample, which were produced on the one hand with a method according to the prior art and on the other according to the invention, each with a red and green color filter.

Bei der in der 1 gezeigten Anordnung wird eine Zeilenkamera 5 zusammen mit einer Linienlichtquelle 6 verwendet, deren Strahlung mittels einer Zylinderlinse 7 durch eine zu untersuchende Probe 2 auf die Eintrittsöffnung eines Objektives 18 der Kamera 5 fokussiert wird. In der Zeilenkamera 5 ist die ansonsten bei einem Hellfeld-Aufbau für Zeilenkameras verwendete Schwarz-Weiß-Zeile durch eine Farbzeile ersetzt. Vor der Kamera 5 sind zwei halbkreisförmige Farbfilter 9, 10 für die Farben Rot und Grün angeordnet, die an die entsprechenden Farbempfindlichkeiten des Zeilensensors 19 der Kamera 5 angepasst sind.When in the 1 shown arrangement is a line scan camera 5 together with a line light source 6 used, their radiation by means of a cylindrical lens 7 through a sample to be examined 2 on the inlet opening of a lens 18 the camera 5 is focused. In the line scan camera 5 For example, the black and white line otherwise used in a bright field layout for line scan cameras is replaced by a color line. In front of the camera 5 are two semicircular color filters 9 . 10 arranged for the colors red and green, which correspond to the corresponding color sensitivities of the line sensor 19 the camera 5 are adjusted.

Details dieser Anordnung sind in 2 dargestellt. Dabei ist die Anordnung der Farbfilter 9, 10 derart gewählt, dass Licht, das aus einem ersten Halbraum 11 relativ zur Inspektionsebene der Anordnung, d. h., der Ebene, die durch die inspizierte Zeile auf der Probe 2 und die Pixel 13, 14, 15 des Zeilensensors der Kamera 5 verläuft, die Probe 2 ungestört durchläuft, in der einen Farbe, in diesem Fall Rot, und Licht, das in einem zweiten Halbraum 12 die Probe 2 ungestört durchläuft, in der anderen Farbe, in diesem Fall Grün, gefiltert wird, bevor es den Zeilensensor erreicht.Details of this arrangement are in 2 shown. Here is the arrangement of the color filter 9 . 10 chosen so that light coming from a first half-space 11 relative to the inspection plane of the assembly, ie, the plane passing through the inspected line on the sample 2 and the pixels 13 . 14 . 15 of the line sensor of the camera 5 runs, the sample 2 passes undisturbed, in one color, in this case red, and light, in a second half-space 12 the sample 2 undisturbed, filtered in the other color, in this case green, before it reaches the line sensor.

Eine asymmetrische Beeinflussung des Lichtes durch eine Verschmutzung oder Störung 1 führt dazu, dass Licht aus dem Halbraum 11 in Richtung des Halbraumes 12 abgelenkt wird, während Licht aus Halbraum 12 noch starker in die Richtung des Halbraumes 12 und damit aus der Apertur des Objektivs 5 hinaus abgelenkt wird. Die Intensität des einen Farbkanals nimmt dadurch zu, während die des anderen abnimmt. Werden, etwa durch Verschmutzungen, beide Strahlen gleichermaßen abgeschwächt, so nimmt entsprechend auf beiden Farbkanälen die Intensität im Kamerabild ab. Unterscheidet sich die Absorption einer Störung auf der Probe 2 im Durchlassbereich beider Filter 6, 7 wesentlich, so wird ebenfalls die Intensität des einen Farbkanals anders als die des anderen abgeschwächt. Dadurch verursachen Störungen und Defekte eine deutlich asymmetrische Verteilung, Verschmutzungen hingegen eine symmetrische Verteilung des Lichtes in beide Halbräume.An asymmetric influence of light due to contamination or disturbance 1 causes light from the half-space 11 in the direction of the half-space 12 is distracted while light from half space 12 even stronger in the direction of the half-space 12 and thus out of the aperture of the lens 5 is distracted out. The intensity of one color channel thereby increases while that of the other decreases. If, for example due to contamination, both beams are equally attenuated, the intensity in the camera image decreases correspondingly on both color channels. The absorption of a disorder on the sample is different 2 in the passband of both filters 6 . 7 significantly, the intensity of one color channel is also attenuated differently than that of the other. As a result, disturbances and defects cause a clearly asymmetric distribution, while contamination causes a symmetrical distribution of the light in both half-spaces.

Aus der Summe der Ausgangssignale beider Farbkanäle ergibt sich zunächst eine allgemeine Information über den Defekt oder die Verschmutzung 1, wie sie auch aus einer gewöhnlichen Hellfeldinspektion zu gewinnen wäre. Zusätzlich enthält die Differenz der beiden geeignet skalierten Farbsignale jedoch nur die Information über asymmetrisch gestreute oder in beiden Wellenlängenbereichen unterschiedlich absorbierten Störungen auf der Probe 2.From the sum of the output signals of both color channels results first general information about the defect or pollution 1 , as it would be to win from a normal brightfield inspection. In addition, however, the difference between the two suitably scaled color signals contains only the information about asymmetrically scattered or differently absorbed disturbances on the sample in both wavelength ranges 2 ,

So zeigt 3 in einem Vergleich im oberen Teil der Figur ein Bild eines Oberflächenfehlers 20, das gemäß dem bekannten Stand der Technik mit halber Beleuchtung aufgenommen wurde, während im Vergleich dazu im unteren Teil dieser Figur ein Bild des gleichen Oberflächenfehlers 20 gezeigt ist, das mit den vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrung unter Verwendung eines roten und eines grünen Farbfilters aufgenommen wurde.So shows 3 in a comparison in the upper part of the figure, a picture of a surface defect 20 , which was taken in the prior art with half illumination, while in comparison in the lower part of this figure an image of the same surface defect 20 which was recorded with the above-described inventive method using a red and a green color filter.

Statt zweier unterschiedlicher Farbfilter 9, 10 können auch zwei Polarisationsfilter mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung verwendet werden. In diesem Fall sind die Zeilen der Zeilenkamera nicht mit Farbfiltern, sondern mit entsprechend unterschiedlichen Polarisationsfiltern ausgestattet.Instead of two different color filters 9 . 10 It is also possible to use two polarization filters with different polarization directions. In this case, the lines of the line scan camera are not equipped with color filters but with correspondingly different polarization filters.

Claims (5)

Verfahren zur Erhöhung des Kontrastes der optischen Abbildung in einer Hellfeld-Inspektionsanordnung für eine zu untersuchende Probe mittels einer linienförmigen Beleuchtung und einer Zeilenkamera, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsstrahlengang durch wenigstens zwei Filter (9, 10) in Teilstrahlengänge zerlegt wird, die mittels einer mit einem Zeilensensor (19) versehenen Farbzeilenkamera (5) getrennt aufgenommen werden, und daß die Unterschiede der so erzeugten Teilbilder analysiert werden, wobei durch den Zeilensensor (19) wenigstens zwei unterschiedliche Farben detektierbar sind.Method for increasing the contrast of the optical image in a bright field inspection arrangement for a sample to be examined by means of a linear illumination and a line scan camera, characterized in that the imaging beam path through at least two filters ( 9 . 10 ) is divided into partial beam paths, which by means of a line sensor ( 19 ) provided color line camera ( 5 ) and that the differences of the sub-images thus generated are analyzed, whereby the line sensor ( 19 ) at least two different colors are detectable. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz der beiden Farbsignale eine Information über asymmetrisch gestreute oder in beiden Wellenlängenbereichen unterschiedlich absorbierten Störungen (1) auf der Probe (2) gewonnen wird.Method according to Claim 1, characterized in that the difference between the two color signals contains information about asymmetrically scattered or differently absorbed disturbances in both wavelength ranges ( 1 ) on the sample ( 2 ) is won. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Filter Farbfilter (9, 10) verwendet werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that as a filter color filter ( 9 . 10 ) be used. verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Filter Polarisationsfilter mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung verwendet werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that are used as a filter polarizing filter with different polarization direction. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeilensensor (19) der Zeilenkamera (5) eine Farbzeile aufweist und dass vor dem Kamera-Objektiv (18) wenigstens zwei Farbfilter (9, 10) angeordnet sind, die an die Farbempfindlichkeiten des Zeilensensors (19) angepasst sind.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the line sensor ( 19 ) of the line camera ( 5 ) has a color line and that in front of the camera lens ( 18 ) at least two color filters ( 9 . 10 ), which are adapted to the color sensitivities of the line sensor ( 19 ) are adjusted.
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