JPH02102404A - 周期性パターンの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラーテレビ用ブラウン管に用いられるシャ
ドウマスク、カラー爆像装置用色分解フィルタ、液晶表
示パネル用カラーフィルタ、電子管に用いられるメツシ
ュ状電掻、■ＤＴフィルタ、濾過装置用メツシュ用フィ
ルタ、ロータリーエンコーダ、リニアエンコーダ、ＩＣ
用フォトマスクなど一定の光学的性質、形状をもつ単位
（以下単位パターン）が１次元方向、或いは２次元方向
に規則的に繰り返し配列されている工業製品、或いは単
位パターンがその光学的性質、形状及び１次元方向、２
次元方向の配１列ピッチが徐々に変化しながら繰り返し
配列されている工業製品のキズ、ピンホール、黒点、ゴ
ミなどの欠陥やムラ、透過率、またパターンを有しない
ガラス、着色したフィルムなどを自動的に検査する周期
性パターンの検査方法に関する。

〔従来の技、術〕

従来、単位パターンが周期的に繰り返し配列されている
工業製品の欠陥検査は、目視または顕微鏡観察により行
われているのが通例であるが、このような方法では多数
の製品を検査するためには多大の人手を必要とし、また
官能検査であるために検査精度及び信顛性に欠けること
から、さまざまな検査方法が提案されている。

例えば、等ピッチ配列の周期性パターンをもつ工業製品
に関しては、配列単位及び欠陥の形状を十分に解像する
ような顕微鏡撮影装置によって得られたビデオ信号を調
べてパターン認識を行うか、或いは欠陥のないパターン
を同様に撮影して得られた信号と比較する等の手段によ
り欠陥を検出している。

次に、第４図〜第６図により周期性パターンを能率良く
、高精度に検査するために従来提案されている方法につ
いて説明する。

第５図に示すような周期的な開口を単位パターン５１と
しζ持つパターンの開口面積の異常を検知するため、直
情型１１１ｒ４９で点灯される白熱ランプ４８と拡散板
４７で構成される透過照明部により被検査パターン４６
を照明し、ＴＶカメラ４１で検査領域を撮影する。画像
処理装置４２はＴ”Ｖカメラの出力信号をＡ／Ｄ変換し
てデジタル画像データとし、フレームメモリ、及び演算
器により画面の加算、減算を含む各種の画像処理を高速
で行う。制御装置４３は画像処理装置４２、及びＸＹス
テージ５０と駆動機構４５で構成されるパターン移動機
構を制御してパターンの移動を行う。

なお、第５図において５２．５３は欠陥をもった単位パ
ターンである。

第４図においてＴＶカメラ４１によるビデオ（８号の単
位開口による変化が無視できる撮影条件、例えば１画素
に対応するパターン面積に学位開口１１が１０４１！Ａ
程度入るようにし、パターンを移動変位°させる方向が
ＴＶカメラ４１の走査線方向で、パターンの変位距離が
画素ピンチの整数倍となっている場合について第６図に
より説明する。

パターンの欠陥がある所を通る直線上の光透過重分布は
、例えば第６図（ａ）に示すようになり、第５図の５３
で示す５ような開口面積が正常なパターン５１よりも大
きい欠陥、即ち白欠陥による光透過率の変化５４や、第
５図の５２で示すように開口面積が正常なパターン５１
よりも小さい欠陥、即ら黒欠陥による光透過率の変化５
５が検出される。また、第６図（ａ）の場合と同じ線上
を走査したビデオ信号を示すと第６図（ｂ）のようにな
り、パターンの照明ムラ、撮像面の感度ムラ等による緩
やかな信号変化（シェーディング）とビデオ信号処理装
置で発生するランダムノイズ、及び光学系に付着したゴ
ミなどによる信号の局部的な変化５６が現れる。

このようなビデオ信号の複数フレームを加算することに
より、加算回数をＮとしたときランダムノイズ成分の比
率を１１５にまで減少することができる（第６図（Ｃ）
）、次に、パターンを変位させて同様の画面加算処理を
した場合、第６図（ｄ）に示すように、パターンの移動
と共にパターン上の欠陥による信号も移動しているが、
撮像系のシェーディングや光学系のゴミ等による信号５
６の位置は変化していない、そこで、第６図（ｃ）で示
すデータから第６図（ｄ）に示すデータを減算すると、
両データに含まれるシェーディングやゴミなどによる信
号５６は消去され、パターンの光透過率変化による信号
と低減されたランダムノイズ成分だけが残り、この結果
、欠陥による信号はパターンの移動量に応じた画素数離
れた位置でその近傍の平均値に対する値の差がほぼ同じ
で、符号が反転して現れ、反転する順序は欠陥の種類（
白欠陥、黒欠陥）によって逆転する。

以上のような処理をした画像データは欠陥部のみ明るさ
が局部的に変化しているため、モニタで１ｉ３１察すれ
ば容易に欠陥として認識することができ、また欠陥部で
の周囲に対する明暗の反転の順序で欠陥の種類を識別す
ることもできる。

次に色分解フィルタの周期性パターンについての従来の
検査方法について説明する。

第７図は色分解フィルタの例を示す図、第８図は従来の
色分解フィルタの周期性パターンを検査する方法を説明
するための図である。

色分解フィルタとしては、例えば第７図に示すようにガ
ラス等の透明基板上にＲ，ＧＸＢ、又はＹ、Ｍ、Ｃ等の
色調をもつストライプ状（第７図（ａ））、又はドツト
状（第７図（ｂ）、　　（Ｃ））の微小要素を単位パタ
ーンとして１次元、または２次元的に周期的に配列した
パターンをもつフィルタである。

第８回において、ランプ６１からの放射光はレンズ６２
でピンホール板６３上に集光され、ピンホールを通過し
た光がレンズ６４により平行光となり、色分解フィルタ
６５を照明する。この色分解フィルタ６５を透過した平
行光は、色分解フィルタの周期性パターンによって回折
し、対物レンズ６６の後焦点面上に回折パターンを形成
する。

この回折パターンに対応した遮光部を有する空間フィル
タ６７によって正常パターン部を透過した平行光は阻止
され、これに対して欠陥部はパターンの周期性に反する
ため、光を散乱する効果を有し、そのため空間フィルタ
６７を通過して結像する。従って、接眼レンズ６８から
観察すると、暗視野中に欠陥部のみが輝点として観察さ
れ、欠陥を検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第４図〜第６図に示す従来の欠陥検出方
法は、高精度の撮像装置や検出回路が必要となり、その
ため装置が高価となってしまうという問題があり、また
第８図に示す方法では、周期性パターン部の外周部が強
調されてしまうため、外周近傍の欠陥検出が困難となり
、またフィルタのパターン毎に空間フィルタバクーンを
用意する必要がある等の欠点があった。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、筒車な構
成であると共に、周期性パターン部の外周部が強調され
ることがなく、かつ任意の周期性パターンの欠陥を検出
できる周期性パターンの検査方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明は、単位パターンが周期的に繰り返し
配列された周期性パターンの欠陥を検査する方法におい
て、共通光路型二光線干渉計のシェア■を学位パターン
の配列ピンチまたはその整数倍に一致させた光学系によ
って得られる像に括゛づいて検査すること、干渉部が偏
光型共通光路光線干渉計であること、シェア量が変更可
能な干渉計を用いることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、共通光路型二光線干渉計のシェア量を試料の
単位パターンの配列ピッチまたはその整数倍に一致させ
、試料の透過光または反射光を干渉させ、試料上の対応
する２点で光の強度、位相の相違が生じたときに得られ
る輝点を検出することにより欠陥検出を行うものであり
、試料或いは装置は静止状態のまま検出することができ
、また欠陥部以外は干渉する２光線が互いにキャンセル
されてしまうので、パターンの周辺部が強調されるよう
なことがなく、さらにシェア量を可変とすることにより
任意の周期性パターンの検査を行うことが可能となる。

〔実施例］ 以下、実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の周期性パターンの検査方法の一実施例
を示す図で、図中、１はポラライザ、２．５はウォラス
トンプリズム、３．４はレンズ、６はアナライザ、７は
被検査パターン、８は欠陥、９は位相物質である。

第１図（ａ）において、ポラライザｌ、ウォラストンプ
リズム２、レンズ３．４、ウォラストンプリズム５、ア
ナライザ６で偏光型共通光路二光線干渉計を構成してい
る。なお、説明の便宜上光源は単色光源とする。

図示しない光源からの平行光を照射し、ポラライザ１を
通し°ζ得られた直線偏光光８をウォラストンプリズム
２に照射する。ウォラストンプリズム２は入射面に平行
な光学軸を有する２つの模型複屈折結晶板２ａ、２ｂを
貼り合わせたものであり、結晶板２ｂへの入射光は、結
晶板２ｂの光学軸に対して例えば４５°の角度で入射す
る。その結果、主断面に平行な偏光面を有する異常光線
と、主断面に垂直な偏光面を有する常光線とに分かれ、
進行方向がθの角度をもって出射する。この２光線の交
点を前側焦点位置とするレンズ３により、２光線は互い
に平行でシェア（横ずれ）ＭｔＳｐの光線となって被検
金繰り返しパターン７を通過する。この場合、シェア量
ＳＰは、パターンの繰り返しピッチと同一かその整数倍
になるようにしておく。そして、パターン７によって強
度、位相分布が変化した２光線はレンズ４によって集光
する。

このままでは２光線の進行方向は異なるので、レンズ４
の後側焦点位置に配置されたウォラストンプリズム２と
同様のウォラストンプリズム５によって進行方向を合致
させ、さらに偏光面がポラライザｌと直交するアナライ
ザ６によって同一平面内で偏光する２光線の成分を取り
出して両者を干渉させる。

次に、２光線の各部での状態を第１図（ｂ）により説明
すると、ポラライザ１を通過した直線偏光Ｓは、ウォラ
ストンプリズム２とレンズ３により光軸と直交する方向
にＳｐだけずれた２つの光線となり、周期開口をもつ試
料７により強度分布が変化し、レンズ４とウォラストン
プリズム５によってＳＰだけ元に戻されてアナライザ６
によって干渉することになる。この場合、試料に欠陥が
なければ、シェアｆｆ１ｓｐと繰り返しピッチが一致し
ているので干渉する２光線は位相、強度ともに同一であ
り、アナライザがポラライザと直交関係に配置されてい
るので、両者は打ち消し合って暗くなる。一方、遮光性
の欠陥８または遮光部のピンホールなどがあると、位相
は一致していても光の振幅が異なるために完全には消去
されず、また開口部に透明物質９がある場合には、振幅
は一致していても位相が変化するため同様に消去されず
、輝点として観測されることになる。

シェア量は、ウォラストンプリズム２による分離角θと
レンズ３の焦点距離によって決定されるので、レンズ３
にズームレンズを用いればシェア量をレンズの焦点距離
変化によって調整することができ、種々の配列ピッチの
試料に対応することが可能である。

また上記実施例では試料が透明である透過型について説
明したが、試料が不透明なものでもよく、その場合は第
２図に示すように反射型微分干渉計を使用する。

第２図は反射型微分干渉計を用いた本発明の他の実施例
を示す図で、図中、２１は集光レンズ、２２はポラライ
ザ、２３はハーフミラ−１２４はノマルスキープリズム
、２５は対物レンズ、２６は試料、２７はアナライザ、
２日は常光線、２９は異常光線である。

本実施例では、図示しない単色光源からの光を集光レン
ズ２１、ポラライザ２２を通して直線偏光とし、ハーフ
ミラ−２３で反射させ、ノマルスキープリズムに入射さ
せると、常光線２日と異常光線２９との２つの直線偏光
が得られる。そして、２つの直線偏光が交わる点に対物
レンズ２５の後側焦点を一致させると、試料表面に互い
にコヒーレントで偏光面が直交する２光束を落射させた
ことになる。これらが試料面で反射された後、再びノマ
ルスキープリズムに入射し、一般に楕円偏光となってプ
リズムを出る。これをハーフミラ−２３を通してポララ
イザ２２と直交関係にあるアナライザ２７で同一偏光成
分を取り出して干渉させると、試料表面の凹凸による光
路差があれば、第１図の場合と同様に輝点として・検出
することができる。なお、偏光プリズムとしてはノマル
スキープリズムでなくウォラストンプリズムを用いても
よいことは言うまでもない。

なお、上記各実施例において、便宜上使用する光は単色
光として説明したが、本発明は白色光によっても可能で
あり、その場合、波長の整数倍の光路差に相当する２光
線はアナライザを通過する時に互いに干渉で打ち消しあ
い、残りの波長を加え合わせた干渉色が得られる。その
ため分光強度の変化も検出することができることになり
、着色した周期パターンの欠陥も検査することができる
。

また２つの光線のシェア量を得る方法として、第３図に
示すような光学軸を直交させた２つの複屈折体を貼り合
わせたサバール板を使用することも可能である。図中、
３１はサバール板、３１ａは第１の複屈折体、３１ｂは
第２の複屈折体である。

第３図（ａ）において、第１の複屈折体３１ａの表面に
垂直に、かつ光学軸に斜めに入射した光は互いに直交す
る２つの偏光、即ち常光線３２、異常光線３３となる。

常光線３２は真っ直ぐ進み、異常光線３３はスネルの法
則に逆らって斜めに進行する。第１の複屈折体３１ａを
通過した光は第２の複屈折体３２ｂに入射するが、その
光学軸は第１の複屈折体に対して９０°異なっているの
で、常光線３２は異常光線３５となって斜めに進行し、
異常光線３３は常光線３４となって真っ直ぐに進行する
。結果として図示するように全く平行な２つの光線とな
り、しかも２つの光線に対して光路差を無くすことも可
能である。こうして、所定のシェア量の２光線を得るこ
とができる。

また、第３図（ｂ）に示すように２つのサバール板３６
．３７を模型に形成し、光軸に対して垂直方向に両者を
相対的に移動可能とすることによりシェア最を可変とす
ることもできる。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、周期性パターンの単位パ
ターン配列ピッチ、またはその整数倍のシェア量で二光
線干渉を行うようにしたので、試料上の対応する２点で
光の強度、位相に相違が生ずれば干渉によって周囲と明
るさが異なり、明るさの変化だけに着目して欠陥検出を
行うことができるの、そのため、試料或いは装置は静止
状態のまま検出可能であり、また欠陥部以外は干渉する
２光線は互いにキャンセルされてしまうため、パターン
の周辺部が強調されるようなことがなく、さらにシェア
量を可変とすることにより任意のパターンの検査を行う
ことが可能となる。そして照明光が単色光でない場合は
、分光強度の変化も検出することができるので、着色し
た周期パターンの欠陥も検査することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の周期性パターンの検査方法の一実施例
を示す図、第２図は本発明の他の実施例を示す図、第３
図はサバール板の構成を示す図、第４図は従来の周期性
パターンの検査方法を説明するための図、第５図は周期
性パターンとその欠陥を説明するための図、第６図は従
来の欠陥検出方法を説明するための図、第７図は色分解
フィルタの例を示す図、第８図は従来の色分解フィルタ
の欠陥検出方法を説明するための図である。 １・・・ポラライザ、２．５・・・ウォラストンプリズ
ム、３．４・・・レンズ、６・・・アナライザ、７・・
・被検査パターン。 第４図 出 願　　　人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）単位パターンが周期的に繰り返し配列された周期
   性パターンの欠陥を検査する方法において、共通光路型
   二光線干渉計のシュア量を単位パターンの配列ピッチま
   たはその整数倍に一致させた光学系によって得られる像
   に基づいて検査することを特徴とする周期性パターンの
   検査方法。
2. （２）干渉部が偏光型共通光路二光線干渉計である請求
   項１記載の周期性パターンの検査方法。
3. （３）シェアー量が変更可能な干渉計を用いる請求項１
   記載の周期性パターンの検査方法。
4. （４）光源として白色光源を用いた請求項１記載の周期
   性パターンの検査方法。