JPH0434347A - 表面検査方法 - Google Patents
表面検査方法Info
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- JPH0434347A JPH0434347A JP13972090A JP13972090A JPH0434347A JP H0434347 A JPH0434347 A JP H0434347A JP 13972090 A JP13972090 A JP 13972090A JP 13972090 A JP13972090 A JP 13972090A JP H0434347 A JPH0434347 A JP H0434347A
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- JP
- Japan
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- light
- inspected
- scattered light
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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。
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］
本発明は表面検査方法に関するものである。
［従来の技術］
被検査体表面にレーザー光を照射し、その表面からの鏡
面反射光あるいは散乱光を受光器にて検８し、その変化
から表面のキズ等の欠点を自動的に検出する方法が知ら
れている。一般にかかる方法では被検査体が角板状の場
合、被検査物の移動あるいはレーザー光の走査により、
また被検査体がディスク状の場合は被検査体を回転させ
ることによりレーザー光の照射位置を連続的に移動させ
、表面に存在するキズ等の欠点による受光光量の変化を
検出する方法が行われる。
面反射光あるいは散乱光を受光器にて検８し、その変化
から表面のキズ等の欠点を自動的に検出する方法が知ら
れている。一般にかかる方法では被検査体が角板状の場
合、被検査物の移動あるいはレーザー光の走査により、
また被検査体がディスク状の場合は被検査体を回転させ
ることによりレーザー光の照射位置を連続的に移動させ
、表面に存在するキズ等の欠点による受光光量の変化を
検出する方法が行われる。
一般にかかる方法による検査は充分に清浄な環境で行わ
れるが、製品の製造工程中で被検査体表面に異物が付着
することがあり、このとき異物による受光光量変化を生
じ、検査結果の信頼性が低下するという問題がある。
れるが、製品の製造工程中で被検査体表面に異物が付着
することがあり、このとき異物による受光光量変化を生
じ、検査結果の信頼性が低下するという問題がある。
従来の技術によれば被検査体の表面位置に対応してデジ
タルコンピューター内部に表面を微小区画に分割した記
憶エリアを設け、光量変化の検圧された位置を記憶させ
、被検査体表面の測定が終了した後に上記区画の連続性
を判定して少なくとも隣接する３区画に光量変化が検圧
されているときこれを表面固有の欠点と判定し、孤立し
た区画にある検出はこれを付着異物によるものとみなし
て表面欠点とは判定しないという方法が行われている。
タルコンピューター内部に表面を微小区画に分割した記
憶エリアを設け、光量変化の検圧された位置を記憶させ
、被検査体表面の測定が終了した後に上記区画の連続性
を判定して少なくとも隣接する３区画に光量変化が検圧
されているときこれを表面固有の欠点と判定し、孤立し
た区画にある検出はこれを付着異物によるものとみなし
て表面欠点とは判定しないという方法が行われている。
これは付着異物は清浄な環境では微小なものしか存在し
ないという前提でなされるものであるが、逆に微小なキ
ズ等の表面固有の欠点は原理的に検知不能である。
ないという前提でなされるものであるが、逆に微小なキ
ズ等の表面固有の欠点は原理的に検知不能である。
また、この方法で小さなキズ等の表面欠点を判別可能と
するためにはコンピューター内の区画の分割数を増す必
要がある。記憶容量を増すことは比較的容易に可能であ
るが連接する区画の検出の有無判別処理には多大の時間
を要し、かかる検査方法は実用性の低いものとなる。
するためにはコンピューター内の区画の分割数を増す必
要がある。記憶容量を増すことは比較的容易に可能であ
るが連接する区画の検出の有無判別処理には多大の時間
を要し、かかる検査方法は実用性の低いものとなる。
また測定環境に要求される清浄度も高度なものとなり、
かかる検査方法は実用性の低いものとなる。
かかる検査方法は実用性の低いものとなる。
［発明の解決しようとする課題］
本発明の目的は従来技術が有していた前述の問題点を解
消しようとするものである。
消しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、前述の問題点を解決すべくなされてものであ
り、レーザー光を被検査表面に照射して走査し、その前
方散乱光と後方散乱光の強度比により被検査表面の欠点
と付着異物の識別を行うことを特徴とする表面検査方法
を提供するものである。
り、レーザー光を被検査表面に照射して走査し、その前
方散乱光と後方散乱光の強度比により被検査表面の欠点
と付着異物の識別を行うことを特徴とする表面検査方法
を提供するものである。
第１図によって本発明を説明する。レーザー光源１から
出たレーザー光は半透鏡２で反射され、集光レンズ３を
通して被検査体４に照射される。ここで半透鏡２はその
片面のみが反射面となり、他の面は無反射処理されてい
ることが望ましい。あるいは半透鏡の代りにレーザー光
束径とほぼ同寸法の微小表面鏡を用いてもよい。このと
き、受光器Ｂに得られる被検体からの後方散乱光は、こ
の表面鏡によってさえぎられる部分の減少があるが、こ
の減少分は半透鏡の反射効率（最大５０％）による減少
分（７５％以上）より一般に少ないので、いずれも用い
得る。集光レンズ３は本発明に不可欠の要素ではないが
、検査対象とする欠点の大きさは一般に小さいので検圧
信号のＳ／Ｎ比を確保するために照射レーザー光の被検
体上での集光の棲能を有し、被検体表面までの距離に等
しい焦点距離を有する集光レンズを用いる。集光レンズ
３を通過した後方散乱光は平行光となって半透鏡２を通
過し、さらに集光レンズ８によって受光器Ｂに集光する
。この種の装置においては受光器として一般に光電子増
倍管（ＰＭＴ）が用いられるが、発明者の実施例ではシ
リコン半導体光電池で充分な信号が得られている。良好
なＳ／Ｎ比を得ようとして後方散乱の集光量を増すため
に高ＮＡのレンズを用いることはむしろ本発明の効果を
減するので好ましくない。
出たレーザー光は半透鏡２で反射され、集光レンズ３を
通して被検査体４に照射される。ここで半透鏡２はその
片面のみが反射面となり、他の面は無反射処理されてい
ることが望ましい。あるいは半透鏡の代りにレーザー光
束径とほぼ同寸法の微小表面鏡を用いてもよい。このと
き、受光器Ｂに得られる被検体からの後方散乱光は、こ
の表面鏡によってさえぎられる部分の減少があるが、こ
の減少分は半透鏡の反射効率（最大５０％）による減少
分（７５％以上）より一般に少ないので、いずれも用い
得る。集光レンズ３は本発明に不可欠の要素ではないが
、検査対象とする欠点の大きさは一般に小さいので検圧
信号のＳ／Ｎ比を確保するために照射レーザー光の被検
体上での集光の棲能を有し、被検体表面までの距離に等
しい焦点距離を有する集光レンズを用いる。集光レンズ
３を通過した後方散乱光は平行光となって半透鏡２を通
過し、さらに集光レンズ８によって受光器Ｂに集光する
。この種の装置においては受光器として一般に光電子増
倍管（ＰＭＴ）が用いられるが、発明者の実施例ではシ
リコン半導体光電池で充分な信号が得られている。良好
なＳ／Ｎ比を得ようとして後方散乱の集光量を増すため
に高ＮＡのレンズを用いることはむしろ本発明の効果を
減するので好ましくない。
照射レーザー光の被検体への入射角に関しては、装置の
製作の簡便さから４５°とすればよいが、本発明の原理
からして高入射角を用いた方が効果が大きい、しかしあ
まり高入射角を用いると被検体表面位置のズレによる検
出感度の変化が大きくなり好ましくない、また、ガラス
板の如き透明体を検査の対象とするときは被検体の裏面
反射光が悪影響を及ぼすが、表裏面反射光の距離は一般
に式（１）で表わされ、例えば被検体の屈折率が１．５
のときその距離は入射角４９．２度で極大となるので被
検体がガラス等の透明体でその厚さが薄い場合は下記の
式（１）が極大となる入射角を設定することが好ましい
。
製作の簡便さから４５°とすればよいが、本発明の原理
からして高入射角を用いた方が効果が大きい、しかしあ
まり高入射角を用いると被検体表面位置のズレによる検
出感度の変化が大きくなり好ましくない、また、ガラス
板の如き透明体を検査の対象とするときは被検体の裏面
反射光が悪影響を及ぼすが、表裏面反射光の距離は一般
に式（１）で表わされ、例えば被検体の屈折率が１．５
のときその距離は入射角４９．２度で極大となるので被
検体がガラス等の透明体でその厚さが薄い場合は下記の
式（１）が極大となる入射角を設定することが好ましい
。
Ｄ＝ｓｉｎ２θ・Ｂ ／ （ｎ”−５ｉｎ’θ）””
（１）ただし、Ｄは表裏面反射光の距離、Ｂは被検体
の厚さ、ｎは被検体の屈折率、θは入射角である。
（１）ただし、Ｄは表裏面反射光の距離、Ｂは被検体
の厚さ、ｎは被検体の屈折率、θは入射角である。
以上の要因を考慮すると本発明の実施において設定され
るべき照射レーザー光の入射角の範囲は４０〜６５゜、
好ましくは４５〜５０°の範囲にある。
るべき照射レーザー光の入射角の範囲は４０〜６５゜、
好ましくは４５〜５０°の範囲にある。
被検体４からの鏡面反射光および前方散乱光は被検体４
からその焦点距離に等しい位置に設置された集光レンズ
５を通過するが、鏡面反射光は受光器５に到達しないよ
うにじゃへい子６が設置される。シャへい子６の大きさ
は被検体表面の粗さによる鏡面反射光の拡がり程度によ
り左右されるが、例えば精密研磨されたガラス板表面の
ようにその表面粗さが小さい被検体の場合にはその大き
さは集光前のレーザー光の径と、装置の精度および被検
体の形状精度を考慮して設定すればよく、通常１〜３■
■とすればよい。
からその焦点距離に等しい位置に設置された集光レンズ
５を通過するが、鏡面反射光は受光器５に到達しないよ
うにじゃへい子６が設置される。シャへい子６の大きさ
は被検体表面の粗さによる鏡面反射光の拡がり程度によ
り左右されるが、例えば精密研磨されたガラス板表面の
ようにその表面粗さが小さい被検体の場合にはその大き
さは集光前のレーザー光の径と、装置の精度および被検
体の形状精度を考慮して設定すればよく、通常１〜３■
■とすればよい。
被検体からの前方散乱光は集光レンズ７を通過して受光
器Ａに集光され、電気信号に変換される。
器Ａに集光され、電気信号に変換される。
被検体上のレーザー光照射位置を移動させると受光器Ａ
ｉ３よびＢに生ずる光電流は第２図に示すように受光器
Ａ、Ｂにほぼ同程度の光電流を生じるタイプＩの検出と
、受光器Ａには光電流を生じるが受光器Ｂにはほとんど
光電流を生じないタイプ■の検出が得られる。この両者
の光電流信号なＡ、Ｂ平面で図示すると第３図に示すよ
うになる。一般に光電流Ａ、Ｂの描（軌跡はＡＢ平面上
で直線とならず、図示したようにループを描く。これは
特に被検体表面に付着した大きな異物による場合に顕著
にみられる。
ｉ３よびＢに生ずる光電流は第２図に示すように受光器
Ａ、Ｂにほぼ同程度の光電流を生じるタイプＩの検出と
、受光器Ａには光電流を生じるが受光器Ｂにはほとんど
光電流を生じないタイプ■の検出が得られる。この両者
の光電流信号なＡ、Ｂ平面で図示すると第３図に示すよ
うになる。一般に光電流Ａ、Ｂの描（軌跡はＡＢ平面上
で直線とならず、図示したようにループを描く。これは
特に被検体表面に付着した大きな異物による場合に顕著
にみられる。
本発明の骨子は同図において原点Ｏを通る比例係数Ｋを
設定し、これにより光電流Ａ、Ｈの領域を工およびＨに
分割し、検出された信号がそのどちらの領域に生ずるか
によって被検体表面のキズ等の固有の欠点と付着異物を
識別するものである。
設定し、これにより光電流Ａ、Ｈの領域を工およびＨに
分割し、検出された信号がそのどちらの領域に生ずるか
によって被検体表面のキズ等の固有の欠点と付着異物を
識別するものである。
検出された信号が領域Ｉおよび■にまたがる場合がある
が実施例に示した装置による多くのデータより、その大
部分は付着異物によるものであることがわかっている。
が実施例に示した装置による多くのデータより、その大
部分は付着異物によるものであることがわかっている。
なお、同図において円Ｎで示した範囲は被検体表面の粗
さ等による散乱光のゆらぎ、および信号処理回路の雑音
により判定が不確定となる領域を示す。
さ等による散乱光のゆらぎ、および信号処理回路の雑音
により判定が不確定となる領域を示す。
［作用］
本発明の実施例による受光器光電流Ａ、Ｂおよび本発明
の効果を示すために従来例の比較実測チャートの例を第
４図に示す、第４図（Ａ）は深さ ７００人９幅３μ層
のキズによる受光出力であり、同図（Ｂ）は約１０μ嘗
の大きさをもつ鉱物質の付着異物による受光出力である
。前方散乱の受光比力は両者で同レベルであるのに対し
、後方散乱のそれは大きく異なっている。比較として照
射方向に対し１３５°の方向に設置した他の受光系と同
じ集光レンズと受光器に得られる受光出力を同図中段に
示すが、キズによる受光出力は付着異物に比較して減少
しているものの、この両者の比較による識別は本充分で
あり、後方散乱の受光出力で比較を行うことにより信頼
性の高い識別がはじめて可能となる。
の効果を示すために従来例の比較実測チャートの例を第
４図に示す、第４図（Ａ）は深さ ７００人９幅３μ層
のキズによる受光出力であり、同図（Ｂ）は約１０μ嘗
の大きさをもつ鉱物質の付着異物による受光出力である
。前方散乱の受光比力は両者で同レベルであるのに対し
、後方散乱のそれは大きく異なっている。比較として照
射方向に対し１３５°の方向に設置した他の受光系と同
じ集光レンズと受光器に得られる受光出力を同図中段に
示すが、キズによる受光出力は付着異物に比較して減少
しているものの、この両者の比較による識別は本充分で
あり、後方散乱の受光出力で比較を行うことにより信頼
性の高い識別がはじめて可能となる。
従来例で一般に設置される照射方向に対し９０゜の散乱
受光器による信号ではキズ等の欠点と付着異物の識別は
行うことが困難なことばは言うまでもない。
受光器による信号ではキズ等の欠点と付着異物の識別は
行うことが困難なことばは言うまでもない。
［実施例〕
第１図においてレーザー光源１はメレスグリオ社製８力
１ｍＷ、ランダム偏光のＨｅＮｅレーザーを、集光レン
ズ３，５，７．８は直径２５ ｅｌｍ。
１ｍＷ、ランダム偏光のＨｅＮｅレーザーを、集光レン
ズ３，５，７．８は直径２５ ｅｌｍ。
焦点距離５０ ａｍの平凸レンズを、受光器は浜松ホト
ニクス社製受光面積２．５ｍｍ口シリコンフォトセルを
、半透鏡２は半透鏡に代えて３＋１１１１０の小表面鏡
を、しやへい子６に３ ｍｍ口の金属板を用い、被検体
４は直径９５ ＋ｏ＋ｎ、厚さ１．２７１の精密研磨さ
れたガラス円板を用いてこれをスピンドルモーターに装
着し、１２００ ＲＰＭで回転させた。受光器Ａ、Ｂに
得られる光電流は感度２、ＩＶ／μＡを有する電流電圧
変換回路を通じて電圧出力に変換された。第１図に示し
た検査光学系とノマルスキー型顕微鏡（図示省略）を移
動ステージ上に設置し、ハードディスク用ガラス基板を
検査した。信号の検圧された位置を顕微鏡観察し、欠点
あるいは付着異物を種別した結果例を表・１に示す。こ
の結果より雨検出器Ａ、Ｂから得られる電圧の比Ｂ／Ａ
を比較係数に＝０．０５〜０．１程度に設定することに
より本発明の目的を達成することができる。
ニクス社製受光面積２．５ｍｍ口シリコンフォトセルを
、半透鏡２は半透鏡に代えて３＋１１１１０の小表面鏡
を、しやへい子６に３ ｍｍ口の金属板を用い、被検体
４は直径９５ ＋ｏ＋ｎ、厚さ１．２７１の精密研磨さ
れたガラス円板を用いてこれをスピンドルモーターに装
着し、１２００ ＲＰＭで回転させた。受光器Ａ、Ｂに
得られる光電流は感度２、ＩＶ／μＡを有する電流電圧
変換回路を通じて電圧出力に変換された。第１図に示し
た検査光学系とノマルスキー型顕微鏡（図示省略）を移
動ステージ上に設置し、ハードディスク用ガラス基板を
検査した。信号の検圧された位置を顕微鏡観察し、欠点
あるいは付着異物を種別した結果例を表・１に示す。こ
の結果より雨検出器Ａ、Ｂから得られる電圧の比Ｂ／Ａ
を比較係数に＝０．０５〜０．１程度に設定することに
より本発明の目的を達成することができる。
［発明の効果〕
本発明は被検査体表面の欠点と付着異物をその大きさに
無関係に識別することができるため検知限度寸法が従来
の実施例に見られる、いわゆるソフト処理によるものに
比較して少なくとも届のものが検知可能である。また、
被検体表面のレーザー光走査が終了した時点でその検査
結果が得られることから迅速な検査が可能であり、この
ことは製造プロセスに直結したいわゆるオンライン検査
に用いた場合に大きな経済性を発揮するものである。
無関係に識別することができるため検知限度寸法が従来
の実施例に見られる、いわゆるソフト処理によるものに
比較して少なくとも届のものが検知可能である。また、
被検体表面のレーザー光走査が終了した時点でその検査
結果が得られることから迅速な検査が可能であり、この
ことは製造プロセスに直結したいわゆるオンライン検査
に用いた場合に大きな経済性を発揮するものである。
第１図は本発明の説明図であり、ｌはレーザー光源、２
は半透鏡または小表面鏡、３゜５．７．８は集光レンズ
、４は被検体表面、６はしゃへい子、Ａ、Ｂは受光器で
ある。第２図はレーザー光を被検体表面に走査して受光
器Ａ、Ｈに得られる散乱光電流波形の模式図、第３図は
受光器Ａ、Ｂの光電流の平面図示で付着異物と欠点の識
別法の説明図である。 第４図は欠点および付着異物からの散乱光の受光方向に
よる強度の差異を示すための実測チャート例である。 第 図 揃 と 的 間 す 第 図 躬 昭 ん ｔｆ３ノ
は半透鏡または小表面鏡、３゜５．７．８は集光レンズ
、４は被検体表面、６はしゃへい子、Ａ、Ｂは受光器で
ある。第２図はレーザー光を被検体表面に走査して受光
器Ａ、Ｈに得られる散乱光電流波形の模式図、第３図は
受光器Ａ、Ｂの光電流の平面図示で付着異物と欠点の識
別法の説明図である。 第４図は欠点および付着異物からの散乱光の受光方向に
よる強度の差異を示すための実測チャート例である。 第 図 揃 と 的 間 す 第 図 躬 昭 ん ｔｆ３ノ
Claims (3)
- （１）レーザー光を被検査表面に照射して走査し、その
前方散乱光と後方散乱光の強度比により被検査表面の欠
点と付着異物の識別を行うことを特徴とする表面検査方
法。 - （２）レーザー光を被検査表面に入射角４０゜〜６０゜
で照射することを特徴とする請求項１記載の表面検査方
法。 - （３）前方散乱光の散乱角は鏡面反射光に対し０．５゜
〜１５゜、後方散乱光の散乱角は１５゜以内であること
を特徴とする請求項１記載の表面検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13972090A JPH0434347A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 表面検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13972090A JPH0434347A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 表面検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434347A true JPH0434347A (ja) | 1992-02-05 |
Family
ID=15251835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13972090A Pending JPH0434347A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 表面検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0434347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021994A (ja) * | 2003-06-24 | 2012-02-02 | Kla-Encor Corp | 表面の異常および／または特徴を検出する光学システム |
| US9988242B1 (en) | 2017-01-11 | 2018-06-05 | Otis Elevator Company | Elevator rail healthy monitoring method |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP13972090A patent/JPH0434347A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021994A (ja) * | 2003-06-24 | 2012-02-02 | Kla-Encor Corp | 表面の異常および／または特徴を検出する光学システム |
| US9988242B1 (en) | 2017-01-11 | 2018-06-05 | Otis Elevator Company | Elevator rail healthy monitoring method |
| WO2018132433A1 (en) * | 2017-01-11 | 2018-07-19 | Otis Elevator Company | Elevator rail health monitoring method |
| CN110167862A (zh) * | 2017-01-11 | 2019-08-23 | 奥的斯电梯公司 | 电梯轨道健康监测方法 |
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