JPH0158442B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0158442B2 JPH0158442B2 JP56005942A JP594281A JPH0158442B2 JP H0158442 B2 JPH0158442 B2 JP H0158442B2 JP 56005942 A JP56005942 A JP 56005942A JP 594281 A JP594281 A JP 594281A JP H0158442 B2 JPH0158442 B2 JP H0158442B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/0209—Low-coherence interferometers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被検査物体表面の微小な凹凸の有無
を、光の干渉を用いて検査する方法に関する。
を、光の干渉を用いて検査する方法に関する。
被検査物体表面の干渉像を得るための干渉光学
系の一例を第１図に示す。レーザ光線等のコヒー
レント光源１から出た光線をビームスプリツタ２
によつて２光束に分け、一方の光束を対物レンズ
３を通して被検査物体４の表面に投影し、他方の
光束を対物レンズ５（一般的に対物レンズ３と等
しい倍率）を通して参照鏡６投影する。参照鏡６
は対物レンズ５の視野内において、高い平面精度
を有する鏡面である。被検査物体４および参照鏡
６からの反射光はそれぞれ対物レンズ３，５によ
つて集光され、ビームスプリツタ２で合成され、
干渉像として像面７に結像する。
系の一例を第１図に示す。レーザ光線等のコヒー
レント光源１から出た光線をビームスプリツタ２
によつて２光束に分け、一方の光束を対物レンズ
３を通して被検査物体４の表面に投影し、他方の
光束を対物レンズ５（一般的に対物レンズ３と等
しい倍率）を通して参照鏡６投影する。参照鏡６
は対物レンズ５の視野内において、高い平面精度
を有する鏡面である。被検査物体４および参照鏡
６からの反射光はそれぞれ対物レンズ３，５によ
つて集光され、ビームスプリツタ２で合成され、
干渉像として像面７に結像する。
この場合の干渉原理は、ビームスプリツタ２の
反射面で同図を折返し、ビームスプリツタ２によ
る参照鏡６の虚像を被検査物体４の表面に重ねる
ことによつて説明される。
反射面で同図を折返し、ビームスプリツタ２によ
る参照鏡６の虚像を被検査物体４の表面に重ねる
ことによつて説明される。
第２図で折返した参照鏡表面の虚像９が破線で
示されている。ここで被検査物体表面８と参照鏡
表面の虚像９とがまつたく平行であると仮定す
る。そうするとその間隔１０が、使用する光線の
波長をλとして、1/4λの奇数倍であれば、干渉
によつて互いの反射光は弱め合う。したがつて像
面７には暗い干渉強度の一様な像２０ができる。
一方間隔１０が1/4λの偶数倍であれば、反射光
は強め合い、像面７は明るい干渉強度の一様な像
になる。すなわち、参照鏡の位置を光軸方向に移
動すると像面は明暗を繰返し、間隔１０が1/2λ
の整数倍になる毎に、像面７は明るさの極大値と
なる。
示されている。ここで被検査物体表面８と参照鏡
表面の虚像９とがまつたく平行であると仮定す
る。そうするとその間隔１０が、使用する光線の
波長をλとして、1/4λの奇数倍であれば、干渉
によつて互いの反射光は弱め合う。したがつて像
面７には暗い干渉強度の一様な像２０ができる。
一方間隔１０が1/4λの偶数倍であれば、反射光
は強め合い、像面７は明るい干渉強度の一様な像
になる。すなわち、参照鏡の位置を光軸方向に移
動すると像面は明暗を繰返し、間隔１０が1/2λ
の整数倍になる毎に、像面７は明るさの極大値と
なる。
この関係は横軸に間隔の変化２１をとり、縦軸
に干渉強度２２をとると、第３図のようになる。
２３は明るさ変化である。
に干渉強度２２をとると、第３図のようになる。
２３は明るさ変化である。
このような干渉の特性を踏まえた上で、第４図
でこれを微小欠陥の有無の検査に適用する場合を
考える。被検査物体表面８上で、背景２４の中に
背景２４より窪んだ微小な欠陥２５があるとす
る。今この欠陥２５の深さ２６が1/8λであると
すると、背景２４と欠陥２５の干渉強度は第５図
のグラフに示すようになる。すなわち間隔の変化
２１に対し、背景２４の明るさ変化２７は実線で
示すように1/2nλ（ｎ：正の整数）で極大値にな
る（第３図とまつたく同じである）が、欠陥の明
るさ変化２８は破線で示すように、背景２４の明
るさ変化２７より1/8λ遅れた位相で変化する。
でこれを微小欠陥の有無の検査に適用する場合を
考える。被検査物体表面８上で、背景２４の中に
背景２４より窪んだ微小な欠陥２５があるとす
る。今この欠陥２５の深さ２６が1/8λであると
すると、背景２４と欠陥２５の干渉強度は第５図
のグラフに示すようになる。すなわち間隔の変化
２１に対し、背景２４の明るさ変化２７は実線で
示すように1/2nλ（ｎ：正の整数）で極大値にな
る（第３図とまつたく同じである）が、欠陥の明
るさ変化２８は破線で示すように、背景２４の明
るさ変化２７より1/8λ遅れた位相で変化する。
欠陥２５の有無を認識できるためには、背景２
４と欠陥２５との間の明るさの差、すなわち背景
２４に対する欠陥２５のコントラストが必要であ
るが、このグラフでは、干渉の条件である間隔の
変化２１により、このコントラストが変化ること
を表わしている。ここで背景２４と欠陥２５との
間の明るさの差が増大、すなわち欠陥２５のコン
トラストが最大になる条件は間隔２９，３０の２
カ所あるが、間隔２９では第６図のように、像面
７には背景２４の明るい干渉像３４の中に欠陥２
５の暗い干渉像３３が現れ、又間隔３０では図示
していないが、両者の明暗が逆転したものとな
る。このような条件のもとでは、被検査物体の移
動又は照射光もしくは干渉像の走査（以下移動等
と略す）により、像面７内を十分なコントラスト
を持つた欠陥２５の干渉像３３が移動等の方向３
５に横切るので、検出は容易である。
４と欠陥２５との間の明るさの差、すなわち背景
２４に対する欠陥２５のコントラストが必要であ
るが、このグラフでは、干渉の条件である間隔の
変化２１により、このコントラストが変化ること
を表わしている。ここで背景２４と欠陥２５との
間の明るさの差が増大、すなわち欠陥２５のコン
トラストが最大になる条件は間隔２９，３０の２
カ所あるが、間隔２９では第６図のように、像面
７には背景２４の明るい干渉像３４の中に欠陥２
５の暗い干渉像３３が現れ、又間隔３０では図示
していないが、両者の明暗が逆転したものとな
る。このような条件のもとでは、被検査物体の移
動又は照射光もしくは干渉像の走査（以下移動等
と略す）により、像面７内を十分なコントラスト
を持つた欠陥２５の干渉像３３が移動等の方向３
５に横切るので、検出は容易である。
しかし一方において、間隔３１，３２の条件の
もとでは、背景２４と欠陥２５との間に明るさの
差がなく、例えば間隔３１では第７図に示すよう
に、欠陥２５の干渉像３３は背景２４の干渉像３
４に対してまつたくコントラストを持たず、欠陥
２５の検出は不可能となる。このことは干渉方式
の本質的な欠点であり、背景に対する欠陥の凹凸
量が1/4λより小さいすべての欠陥に対して起り
得ることである。すなわち参照鏡、被検査物体に
生じる振動等をまつたくなくし、被検査物体表面
のわずかなうねりに追従して波長の数十分の１の
オーダで間隔をコントロールし得たとしても、存
在する欠陥の凹凸の大きさが一定でない限り、最
適な間隔の値がないわけで、見落しは避け得ない
ことである。
もとでは、背景２４と欠陥２５との間に明るさの
差がなく、例えば間隔３１では第７図に示すよう
に、欠陥２５の干渉像３３は背景２４の干渉像３
４に対してまつたくコントラストを持たず、欠陥
２５の検出は不可能となる。このことは干渉方式
の本質的な欠点であり、背景に対する欠陥の凹凸
量が1/4λより小さいすべての欠陥に対して起り
得ることである。すなわち参照鏡、被検査物体に
生じる振動等をまつたくなくし、被検査物体表面
のわずかなうねりに追従して波長の数十分の１の
オーダで間隔をコントロールし得たとしても、存
在する欠陥の凹凸の大きさが一定でない限り、最
適な間隔の値がないわけで、見落しは避け得ない
ことである。
本発明の目的は、上記した従来方法の欠点をな
くし、光の干渉を用いて見落しなく微小凹凸欠陥
の検査を行う方法を提供することにある。
くし、光の干渉を用いて見落しなく微小凹凸欠陥
の検査を行う方法を提供することにある。
本発明の要点は干渉縞を積極的に活用すること
を考えたことである。すなわち、検出範囲内で必
ず明暗１対以上の干渉縞を生じるようにし、この
範囲内で干渉の条件が異るようにすることであ
る。
を考えたことである。すなわち、検出範囲内で必
ず明暗１対以上の干渉縞を生じるようにし、この
範囲内で干渉の条件が異るようにすることであ
る。
以下本発明の一実施例を説明する。
干渉縞を生じさせる方法は、既知の通り、一般
に参照鏡を傾けて行う。すなわち第８図のよう
に、今被検査物体の移動等の方向をｘとして、参
照鏡をｙ方向には被検査物体表面８と平行にし、
ｘ方向にだけ図示の如き角度３６に傾ける。この
ようにすると、被検査物体表面８からの反射光
と、参照鏡表面の虚像９からの反射光が干渉によ
つて弱め合う間隔４１の位置に、暗い干渉縞４４
が生じる。又間隔４１と1/2λの間隔４３だけ異
る間隔４２にも干渉縞４５が生じる。
に参照鏡を傾けて行う。すなわち第８図のよう
に、今被検査物体の移動等の方向をｘとして、参
照鏡をｙ方向には被検査物体表面８と平行にし、
ｘ方向にだけ図示の如き角度３６に傾ける。この
ようにすると、被検査物体表面８からの反射光
と、参照鏡表面の虚像９からの反射光が干渉によ
つて弱め合う間隔４１の位置に、暗い干渉縞４４
が生じる。又間隔４１と1/2λの間隔４３だけ異
る間隔４２にも干渉縞４５が生じる。
このような条件のもとで、欠陥２５が被検査物
体の移動等によつて、像面７をｘ方向すなわち図
の左から右へ横切るとする。欠陥２５の干渉像３
３は、欠陥２５の底面と参照鏡表面の虚像９との
間隔４６が間隔４１と等しい位置４７にさしかか
つた時、干渉縞４４と同じ明るさすなわち最も暗
い状態となる。この位置４７は、欠陥２５の深さ
２６が1/8λであれば、２本の干渉縞４４，４５
の間隔４８が1/2λの高低差を示しているので、
この間隔４８の1/4の距離４９だけ干渉縞４４の
位置から右に来た位置になる。
体の移動等によつて、像面７をｘ方向すなわち図
の左から右へ横切るとする。欠陥２５の干渉像３
３は、欠陥２５の底面と参照鏡表面の虚像９との
間隔４６が間隔４１と等しい位置４７にさしかか
つた時、干渉縞４４と同じ明るさすなわち最も暗
い状態となる。この位置４７は、欠陥２５の深さ
２６が1/8λであれば、２本の干渉縞４４，４５
の間隔４８が1/2λの高低差を示しているので、
この間隔４８の1/4の距離４９だけ干渉縞４４の
位置から右に来た位置になる。
欠陥２５が移動するにつれ、第５図から予想で
きる通り、欠陥２５のコントラストは次第に減少
し、位置５０ではついにコントラストゼロとな
り、認識不可能となる。しかしさらに移動する
と、次第にコントラストが増加し、位置５１で再
び最大になる。この時のコントラストは、位置４
７と逆に、欠陥２５部分が周辺より明るい。
きる通り、欠陥２５のコントラストは次第に減少
し、位置５０ではついにコントラストゼロとな
り、認識不可能となる。しかしさらに移動する
と、次第にコントラストが増加し、位置５１で再
び最大になる。この時のコントラストは、位置４
７と逆に、欠陥２５部分が周辺より明るい。
このようにして、被検査物体の移動等の方向に
沿つて干渉の条件を変化させることにより、場所
により欠陥にコントラストをつけることができ
る。どの場所でよいコントラストになるかは欠陥
の凹凸量によつて決まるわけであるが、検出器で
検出できる範囲内（目視で検出するなら像面内）
に干渉縞を少なくとも明暗１対以上生じるように
しておけば、その範囲内でコントラストが最大と
なる場所が必ず１〜２ヶ所発生し、欠陥の検出が
可能となる。
沿つて干渉の条件を変化させることにより、場所
により欠陥にコントラストをつけることができ
る。どの場所でよいコントラストになるかは欠陥
の凹凸量によつて決まるわけであるが、検出器で
検出できる範囲内（目視で検出するなら像面内）
に干渉縞を少なくとも明暗１対以上生じるように
しておけば、その範囲内でコントラストが最大と
なる場所が必ず１〜２ヶ所発生し、欠陥の検出が
可能となる。
なおこの際同時に、移動等の方向と直角な方向
に干渉の条件が異り、干渉縞が斜めに発生したと
してもさしつかえはない。このような状態は、参
照鏡がｙ方向に傾くか、被検査物体表面のうねり
によつてｙ方向に傾きがある場合に起る。この場
合でも被検査物体を移動等し、全検査範囲にわた
つて移動方向又は走査方向に１対以上の干渉縞が
生じるよう参照鏡をあらかじめ調整すれば、問題
はない。
に干渉の条件が異り、干渉縞が斜めに発生したと
してもさしつかえはない。このような状態は、参
照鏡がｙ方向に傾くか、被検査物体表面のうねり
によつてｙ方向に傾きがある場合に起る。この場
合でも被検査物体を移動等し、全検査範囲にわた
つて移動方向又は走査方向に１対以上の干渉縞が
生じるよう参照鏡をあらかじめ調整すれば、問題
はない。
上記したように、本方法を用いれば、干渉法の
検出感度のよさはそのままに、本質的な欠点であ
つたコントラスト不足による見落しを防ぎ、信頼
性のある欠陥検出を行うことができる。
検出感度のよさはそのままに、本質的な欠点であ
つたコントラスト不足による見落しを防ぎ、信頼
性のある欠陥検出を行うことができる。
第１図は干渉光学系の一例を示す図、第２図は
干渉の原理を示す図、第３図は干渉強度を示す
図、第４図ないし第７図は干渉像を欠陥検出に用
いた場合の欠点を示す図、第８図は本発明による
干渉を用いた欠陥検出原理を示す図である。 １：コヒーレント光源、４：被検査物体、２
５：欠陥、３３：干渉像、４４，４５：干渉縞。
干渉の原理を示す図、第３図は干渉強度を示す
図、第４図ないし第７図は干渉像を欠陥検出に用
いた場合の欠点を示す図、第８図は本発明による
干渉を用いた欠陥検出原理を示す図である。 １：コヒーレント光源、４：被検査物体、２
５：欠陥、３３：干渉像、４４，４５：干渉縞。
Claims (1)
- １ コヒーレント光源と、この光源から照射され
る光線を用いて被検査物体表面の干渉像を得るた
めの干渉光学系と、像面に配置した光電検出器
と、検査のために被検査物体の移動又は照射光に
よる被検査物体の走査もしくは干渉像の検出器上
での走査を行う手段とを有し、干渉像から被検査
物体表面の凹凸等の欠陥の有無を検査する方法に
おいて、被検査物体の移動方向、又は照射光もし
くは干渉像の走査方向に、少なくとも明暗一対以
上の本数の干渉縞を発生させ、被検査物体表面の
干渉像を用いて検査を行うことを特徴とする表面
欠陥検査方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP594281A JPS57120805A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Inspecting method of surface defect |
| US06/695,231 US4647196A (en) | 1981-01-20 | 1985-01-28 | Surface flaw detection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP594281A JPS57120805A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Inspecting method of surface defect |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120805A JPS57120805A (en) | 1982-07-28 |
| JPH0158442B2 true JPH0158442B2 (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=11624947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP594281A Granted JPS57120805A (en) | 1981-01-20 | 1981-01-20 | Inspecting method of surface defect |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57120805A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0356543U (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-30 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5823565B2 (ja) * | 1977-07-08 | 1983-05-16 | 日本電信電話株式会社 | 平面形状測定方式 |
-
1981
- 1981-01-20 JP JP594281A patent/JPS57120805A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0356543U (ja) * | 1989-10-03 | 1991-05-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120805A (en) | 1982-07-28 |
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