JPH0545293A - Optical inspection device - Google Patents

Optical inspection device

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JPH0545293A
JPH0545293A JP19004391A JP19004391A JPH0545293A JP H0545293 A JPH0545293 A JP H0545293A JP 19004391 A JP19004391 A JP 19004391A JP 19004391 A JP19004391 A JP 19004391A JP H0545293 A JPH0545293 A JP H0545293A
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slit
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brightness
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Nagafumi Nangou
脩史 南郷
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RATOTSUKU SYST ENG KK
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Abstract

PURPOSE:To remove noise effectively from the photo-receiving signal. CONSTITUTION:A specimen 100 is irradiated with a laser beam laterally, and the light over a slit released upward is received by a TV camera 20. Therein the specimen 100 moves in the direction perpendicular to the laser beam. The released light over the slit obtained in association with this movement is added at each photo-receiving position, and noise component is determined. That is, noise at each photo-receiving position should remain without change even with moving specimen 100, and noise can be sensed from the adding result. Eventual noise is removed from the sensing results, and information associate with change in the specimen structure is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は結晶欠陥等の検査を行う
光学的検査装置、特に被検査試料に光を照射してここか
ら放出される光を受光して、輝度情報を得るものに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical inspection device for inspecting crystal defects and the like, and more particularly to an optical inspection device for irradiating a sample to be inspected with light and receiving the light emitted therefrom to obtain luminance information.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、各種物質の検査装置として、
被検査試料に対し光を照射し、透過光、反射光等の性状
を検出するものが知られている。特に、このような光学
的検査装置によれば、被検査試料の内部構造を試料を破
壊することなく検査することができるというメリットが
あるため、製品やその材料の検査等に広く利用されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an inspection device for various substances,
It is known that a test sample is irradiated with light to detect properties such as transmitted light and reflected light. In particular, such an optical inspection device has an advantage that the internal structure of the sample to be inspected can be inspected without destroying the sample, and thus is widely used for inspecting products and their materials. ..

【0003】一方、LSIの基板等に利用される半導体
の単結晶においては、その結晶構造に欠陥があった場合
に所望の製品を得ることができないため、その非破壊検
査が重要であり、光学的検査装置が利用されている。
On the other hand, in the case of a semiconductor single crystal used for an LSI substrate or the like, a desired product cannot be obtained if the crystal structure has a defect, so that nondestructive inspection is important. Inspection equipment is used.

【0004】このような光学的検査装置には、例えば、
赤外線を半導体基板試料に照射するとともに、試料を移
動させ、透過あるいは散乱光の強度を二次元の画像とし
てディスプレイ表示して半導体基板試料の結晶欠陥を検
出するものなどがある。
In such an optical inspection device, for example,
There is a method of irradiating a semiconductor substrate sample with infrared rays, moving the sample, and displaying the intensity of transmitted or scattered light on a display as a two-dimensional image to detect crystal defects in the semiconductor substrate sample.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
赤外線の透過または散乱などを利用した光学的検出装置
においては、得られた信号に次のような理由によるノイ
ズが含まれ、正確な像が得られないという問題点があっ
た。
However, in the above-mentioned optical detection device utilizing the transmission or scattering of infrared rays, the obtained signal contains noise due to the following reasons, and an accurate image is obtained. There was a problem that I could not do it.

【0006】(A)スリット状の赤外光を照射する場
合、このスリット状の赤外光自体の照明むら。
(A) Irradiation unevenness of the slit-shaped infrared light itself when the slit-shaped infrared light is irradiated.

【0007】(B)被検査試料から放射されるスリット
状の赤外光を受光するセンサ電機特性の相違に起因する
むら。
(B) The unevenness caused by the difference in the characteristics of the sensor electric machine that receives the slit-shaped infrared light emitted from the sample to be inspected.

【0008】(C)他の熱発生源からの熱線に起因する
むら。
(C) Unevenness caused by heat rays from other heat sources.

【0009】(D)被検査試料の透過率等の物性に起因
するむら。
(D) Unevenness due to physical properties such as transmittance of the sample to be inspected.

【0010】従来から、上記(A)照明むら、(B)セ
ンサのむら等に起因するノイズを軽減するためには、被
検査試料を排除した状態における信号成分を含まない、
いわゆるバックグランド像を作成したり、信号成分を含
む像から平均値フィルタ等の手法によってぼけ像を作成
したりし、これらバックグランド像またはぼけ像と信号
を含む像との間で引算または割算を画素毎に行いノイズ
を除去することが行われている。また、上記(C)の熱
雑音に起因するむらについては、同一の時間差をおいて
複数回検出値を得、これを平均化することによってノイ
ズを除去することが行なわれている。
Conventionally, in order to reduce noise caused by (A) uneven illumination, (B) sensor unevenness, etc., a signal component in a state in which a sample to be inspected is excluded is not included.
A so-called background image is created, or a blurred image is created from an image containing signal components by a method such as an average value filter, and subtraction or division is performed between these background image or blurred image and the image containing signals. Noise is removed by performing calculation for each pixel. Regarding the unevenness caused by the thermal noise of (C), detection values are obtained a plurality of times with the same time difference and the noise is removed by averaging the detected values.

【0011】このような処理によって、ある程度のノイ
ズの除去は行える。しかし、上記(D)の透過率の相違
によるむらに起因するノイズは被検査試料の自体の特性
に依存するので、その除去ができないという問題点があ
った。
By such processing, noise can be removed to some extent. However, there is a problem in that the noise caused by the unevenness due to the difference in the transmittance in (D) above cannot be removed because it depends on the characteristics of the sample to be inspected.

【0012】この発明は、上記問題点を解決することを
課題としてなされたものであり、受光信号からノイズ信
号を効果的に除去できる結晶欠陥検査装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a crystal defect inspection apparatus capable of effectively removing a noise signal from a received light signal.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明に係る光学的検
査装置は、被検査試料に光線を照射する照射手段と、こ
の照射手段により照射された光線に起因して被検査試料
から放出される光をスリット状光として受光し、このス
リット状光の受光位置における輝度を表わす電気信号に
変換するセンサと、このセンサで得られた電気信号を処
理し、スリット状光のスリット方向の受光位置に対応す
る輝度データを算出する輝度算出手段と、上記被検査試
料を上記スリット状光の受光面に直角な方向に移動させ
る移動手段と、上記輝度算出手段によって得られた輝度
データをその受光位置毎に上記移動手段による移動方向
全域にわたって加算し、輝度データにおけるスリット方
向のノイズ特性を求めるノイズ検出手段と、上記ノイズ
検出手段において検出されたノイズ特性に基づいて、上
記輝度データを補正する補正手段と、を有することを特
徴とする。
An optical inspection apparatus according to the present invention irradiates a sample to be inspected with a light beam, and the light beam emitted by the irradiation unit is emitted from the sample to be inspected. A sensor that receives light as slit-shaped light and converts it into an electric signal that represents the brightness at the light-receiving position of this slit-shaped light, and the electric signal obtained by this sensor is processed to the slit-shaped light-receiving position in the slit direction. Brightness calculating means for calculating corresponding brightness data, moving means for moving the sample to be inspected in a direction perpendicular to the light receiving surface of the slit-shaped light, and brightness data obtained by the brightness calculating means for each light receiving position. In the noise detecting means, the noise detecting means for obtaining the noise characteristic in the slit direction in the luminance data is added over the entire moving direction by the moving means. Based on the issued noise characteristics, and having a correction means for correcting the luminance data.

【0014】[0014]

【作用】この発明に係る光学的検査装置は上述のような
構成を有しており、スリット状光から得られた輝度デー
タを試料の移動方向毎に加算してノイズ成分を得てい
る。ここで、移動方向の受光位置毎のノイズは被検査試
料の移動によって変動しないはずである。そこで、これ
を加算すると、移動方向のすべての位置においてのって
いるノイズが強調され、特定の位置においてのみのって
いる信号成分はノイズ中に埋没されてしまう。このた
め、この装置により被検査試料の吸収等に起因するノイ
ズ成分を算出することができる。従って、ノイズを除去
して、正確な検出を行うことができる。
The optical inspection apparatus according to the present invention has the above-mentioned structure, and the luminance data obtained from the slit light is added for each moving direction of the sample to obtain the noise component. Here, the noise at each light receiving position in the moving direction should not change due to the movement of the sample to be inspected. Therefore, when this is added, the noise carried at all positions in the moving direction is emphasized, and the signal component carried only at a specific position is buried in the noise. Therefore, this device can calculate a noise component due to absorption of the sample to be inspected or the like. Therefore, noise can be removed and accurate detection can be performed.

【0015】[0015]

【実施例】この発明に係る光学的検出装置の結晶欠陥検
査に適用した実施例について、図面に基づいて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment applied to a crystal defect inspection of an optical detecting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】図1は、実施例の全体構成図であり、被検
査試料100は試料台10上に載置固定される。この被
検査試料100は、半導体結晶のウエハーであり、この
ウエハー中の構造の欠陥を発見することがこの実施例の
装置の目的である。そして、試料台10は試料100を
固定した状態で、図中手前および奥行き方向に移動可能
となっている。この試料台10は、伝達機構(図示せ
ず)を介しパルスモータ12によって移動される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the embodiment, in which a sample 100 to be inspected is placed and fixed on a sample table 10. The sample 100 to be inspected is a semiconductor crystal wafer, and the purpose of the apparatus of this embodiment is to find structural defects in the wafer. The sample table 10 is movable in the front and depth directions in the figure with the sample 100 fixed. The sample table 10 is moved by a pulse motor 12 via a transmission mechanism (not shown).

【0017】試料台10上に載置固定した被検査試料1
00には、レーザ発射装置14からのレーザ光200が
試料100の端面から入射するように光学系16を介し
照射される。ここで、この装置においては、図2に示す
ようにレーザ光200の照射方向が試料台10の移動方
向Mと直交する方向に設定されている。
The sample to be inspected 1 mounted and fixed on the sample table 10.
00 is irradiated with laser light 200 from the laser emitting device 14 through the optical system 16 so that the laser light 200 enters from the end face of the sample 100. Here, in this apparatus, as shown in FIG. 2, the irradiation direction of the laser beam 200 is set to be a direction orthogonal to the moving direction M of the sample table 10.

【0018】一方、試料台10の上方には、試料100
から放射されたスリット状の放射光300を受光するT
Vカメラ20が配置されている。このTVカメラ20は
スリット状の放射光300をその位置に応じて輝度を表
わす電気信号に変換する。なお、試料100から放出さ
れる光が幅広でスリット状光でない場合には、スリット
等を設けスリット状光に変換してTVカメラ20に入射
させるとよい。また、このTVカメラ20はホトダイオ
ードアレイで形成してもよい。このようにセンサをホト
ダイオードアレイによって構成すれば、スリット等を設
けなくともスリット状光として受光することができる。
On the other hand, above the sample table 10, the sample 100
Which receives the slit-shaped radiation 300 emitted from the T
A V camera 20 is arranged. This TV camera 20 converts the slit-shaped radiated light 300 into an electric signal representing brightness according to its position. When the light emitted from the sample 100 is wide and not slit-shaped light, a slit or the like may be provided and converted into slit-shaped light to be incident on the TV camera 20. Further, the TV camera 20 may be formed by a photodiode array. If the sensor is configured by the photodiode array as described above, it can be received as slit-shaped light without providing a slit or the like.

【0019】TVカメラ20で得られた電気信号は画像
入力演算装置22に入力される。この画像入力演算装置
22には、パルスモータの移動を制御するコントローラ
24からの信号も入力される。そして、両者の信号を基
に試料100の移動に伴なって得られる二次元画像を合
成し、モニタ受像機26に表示する。
The electric signal obtained by the TV camera 20 is input to the image input calculation device 22. A signal from a controller 24 that controls the movement of the pulse motor is also input to the image input calculation device 22. Then, a two-dimensional image obtained along with the movement of the sample 100 is synthesized based on the signals of both, and is displayed on the monitor receiver 26.

【0020】ここで、この発明において特徴的なこと
は、受光位置におけるノイズの強度は一定であることを
前提として、ノイズを除去することである。すなわち、
本発明においては、画像入力演算装置22において、受
光強度を試料台10の移動方向毎に積算する。図2に示
したようにレーザ光200の照射方向をx座標、試料台
10の移動方向Mをy座標とすると、検査によって得ら
れた二次元像のx座標の座標値が同一の部分(例えば、
図3に斜線で示す部分)におけるノイズ成分は同一と考
えられる。
Here, a feature of the present invention is that noise is removed on the assumption that the intensity of noise at the light receiving position is constant. That is,
In the present invention, the image input calculation device 22 integrates the received light intensity for each moving direction of the sample table 10. As shown in FIG. 2, when the irradiation direction of the laser beam 200 is the x-coordinate and the moving direction M of the sample table 10 is the y-coordinate, the two-dimensional image obtained by the inspection has the same coordinate value of the x-coordinate (for example, a portion). ,
The noise components in the shaded area in FIG. 3) are considered to be the same.

【0021】そして、x座標における同一の座標値にお
ける検出値(受光した輝度値)をy座標について積算し
積算数で除算して平均値を求めれば、すべての検出値に
含まれるノイズ成分が強調され、結晶欠陥等に起因する
検出値の変化、すなわち信号成分はノイズ成分中に埋没
することとなる。
Then, the detection values (received brightness values) at the same coordinate values on the x-coordinates are integrated for the y-coordinates and divided by the integration number to obtain an average value, and the noise component included in all the detection values is emphasized. Then, the change in the detected value due to the crystal defect or the like, that is, the signal component is buried in the noise component.

【0022】これについて、さらに説明すれば、ノイズ
成分の原因が単なる物質の吸収とみなせる場合には、信
号成分を取り出すための減算すべきノイズ成分Nは次式
で表わすことができる。
To further explain this, when the cause of the noise component can be regarded as mere substance absorption, the noise component N to be subtracted for extracting the signal component can be expressed by the following equation.

【0023】N=N0 ・exp[−αx] ここで、N0 はx=の位置でのノイズ成分、αは吸収係
数である。
N = N0.exp [-. Alpha.x] where N0 is the noise component at the position of x =, and .alpha. Is the absorption coefficient.

【0024】また、ノイズ成分Nが単なる吸収ではなく
多項式で近似できる場合には、ノイズ成分Nは次式で表
わすことができる。
Further, when the noise component N can be approximated by a polynomial rather than simple absorption, the noise component N can be expressed by the following equation.

【0025】 N=A0 +A1 x+A2 x2 +A3 x3 + … +Ak xk このようなノイズ成分Nがある場合に、吸収係数αや多
項式の各係数A0 〜Ak を最小二乗法等により決定すれ
ば、上述のようにして得られた積算値からノイズ成分の
値を決定することができる。なお、多項式の場合には、
計算時間、その効果を勘案すれば、4〜5次以上の次数
については省略した方が実用的である。このようにし
て、ノイズ成分Nについて求められるが、このノイズ成
分Nは得られた検出値(受光強度)Iに対し、次のよう
な関係がある。
[0025] If there is N = A0 + A1 x + A2 x 2 + A3 x 3 + ... + Ak x k such noise component N, be determined by the least square method the coefficients A0 ~Ak the absorption coefficient α and polynomial, The value of the noise component can be determined from the integrated value obtained as described above. If it is a polynomial,
Considering the calculation time and its effect, it is more practical to omit the orders of 4 to 5 or higher. In this way, the noise component N is obtained, and the noise component N has the following relationship with the obtained detection value (received light intensity) I.

【0026】 I=A・exp[γ(E+n)] =A・exp[γ・E]+exp[γ・n]=A・exp[γ・E]+N ここで、A,γは所定の定数、Eは信号のエネルギー、
nはノイズエネルギー、Nが検出値におけるノイズ成分
である。
I = A · exp [γ (E + n)] = A · exp [γ · E] + exp [γ · n] = A · exp [γ · E] + N where A and γ are predetermined constants, E is the energy of the signal,
n is noise energy, and N is a noise component in the detected value.

【0027】そして、A・exp[γ・E]が信号成分
であるため、信号成分I* は、次式で表わされる。
Since A · exp [γ · E] is a signal component, the signal component I * is expressed by the following equation.

【0028】I* =A・exp[γ・E]=I/N このように、信号成分I* は検出値Iをノイズ成分Nに
よって除算することによって得られることになる。
I * = A · exp [γ · E] = I / N Thus, the signal component I * is obtained by dividing the detected value I by the noise component N.

【0029】そして、この検出値Iは試料台10の移動
に伴なうy方向のすべての点において得られる。そこ
で、y方向も含めた検出値I(x,y)として得られ
る。一方、ノイズ成分Nは上述のようにy方向のすべて
の検出値I(x)について積算して得たものである。そ
こで、ノイズ成分Nはxのみの変数であり、N(x)と
して得られる。そこで、y方向も含めた信号成分I
* (x,y)は、得られた検出値I(x,y)とノイズ
成分N(x)から次のようにして求めることができる。
The detected value I is obtained at all points in the y direction accompanying the movement of the sample table 10. Therefore, the detection value I (x, y) including the y direction is obtained. On the other hand, the noise component N is obtained by integrating all the detection values I (x) in the y direction as described above. Therefore, the noise component N is a variable only for x and is obtained as N (x). Therefore, the signal component I including the y direction is also included.
* (X, y) can be obtained from the obtained detection value I (x, y) and the noise component N (x) as follows.

【0030】I* (x,y)=I(x,y)/N(x) このようにして得られたI* (x,y)を基に二次元画
像を表示すれば、ノイズ成分を除去した信号成分に対応
する画像を得ることができる。そこで、この実施例にお
いては、画像入力演算装置22において、得られた検出
値I(x,y)からノイズ成分N(x)を算出した後、
両者を除算することによって信号成分I* (x,y)を
演算算出し、これを輝度信号としてモニタ受像器26に
輝度信号として供給し、ここに二次元画像表示してい
る。
I * (x, y) = I (x, y) / N (x) When a two-dimensional image is displayed based on I * (x, y) thus obtained, noise components are An image corresponding to the removed signal component can be obtained. Therefore, in this embodiment, after the image input calculation device 22 calculates the noise component N (x) from the obtained detection value I (x, y),
A signal component I * (x, y) is calculated by dividing the two, and this is supplied as a luminance signal to the monitor image receiver 26 as a luminance signal, where a two-dimensional image is displayed.

【0031】そして、このようにして得られた二次元画
像においては、試料100内の吸収等によるノイズが除
去されている。このため、図4に示すように、ノイズを
除去した信号成分の検出が行える。従って、正確な二次
元画像表示を行うことができ、欠陥検出の精度を向上す
ることができる。
In the two-dimensional image thus obtained, noise due to absorption in the sample 100 is removed. Therefore, as shown in FIG. 4, the noise-removed signal component can be detected. Therefore, an accurate two-dimensional image display can be performed, and the accuracy of defect detection can be improved.

【0032】なお、この発明によれば、照明むら、受光
側の感度むらなどもすべてノイズ成分N(x)に含まれ
てしまうため、これらの除去も達成することができ、非
常に正確な検査を達成することができる。
According to the present invention, since the unevenness of illumination, the unevenness of sensitivity on the light receiving side, etc. are all included in the noise component N (x), it is possible to eliminate them and achieve a very accurate inspection. Can be achieved.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る光
学的検出装置によれば、被検査試料における吸収などに
起因するノイズを除去することができ、非常に正確な光
学的検査を達成することができる。
As described above, according to the optical detecting device of the present invention, it is possible to remove the noise caused by the absorption in the sample to be inspected and achieve a very accurate optical inspection. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る光学的検査装置の一実施例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical inspection device according to the present invention.

【図2】同実施例における光及び移動の方向を示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing directions of light and movement in the embodiment.

【図3】同実施例における二次元画像の方向を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a direction of a two-dimensional image in the embodiment.

【図4】同実施例における検出値のx方向の特性を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a characteristic of a detected value in the x direction in the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 試料台(移動手段) 12 パルスモータ 14 レーザ発射装置(照射手段) 20 TVカメラ(センサ) 22 画像入力演算装置 100 試料 200 レーザ光 10 sample stage (moving means) 12 pulse motor 14 laser emitting device (irradiating means) 20 TV camera (sensor) 22 image input computing device 100 sample 200 laser light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検査試料に光線を照射する照射手段
と、 この照射手段により照射された光線に起因して被検査試
料から放出される光をスリット状光として受光し、この
スリット状光の受光位置における輝度を表わす電気信号
に変換するセンサと、 このセンサで得られた電気信号を処理し、スリット状光
のスリット方向の受光位置に対応する輝度データを算出
する輝度算出手段と、 上記被検査試料を上記スリット状光の受光面に直角な方
向に移動させる移動手段と、 上記輝度算出手段によって得られた輝度データをその受
光位置毎に上記移動手段による移動方向全域にわたって
加算し、輝度データにおけるスリット方向のノイズ特性
を求めるノイズ検出手段と、 上記ノイズ検出手段において検出されたノイズ特性に基
づいて、上記輝度データを補正する補正手段と、 を有することを特徴とする光学的検査装置。
1. An irradiation means for irradiating a light beam to a sample to be inspected, and light emitted from the sample to be inspected due to the light beam irradiated by the irradiation means is received as slit-shaped light, and the slit-shaped light A sensor for converting an electric signal representing the brightness at the light receiving position, a brightness calculating means for processing the electric signal obtained by the sensor and calculating brightness data corresponding to the light receiving position in the slit direction of the slit-shaped light; Moving means for moving the inspection sample in the direction perpendicular to the light receiving surface of the slit-shaped light, and the brightness data obtained by the brightness calculating means are added for each light receiving position over the entire moving direction by the moving means to obtain the brightness data. Noise detecting means for obtaining the noise characteristic in the slit direction, and the luminance data based on the noise characteristic detected by the noise detecting means. Optical inspection apparatus characterized by having a correction means for correcting.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7694601B2 (en) 2006-03-29 2010-04-13 Jtekt Corporation Gear device and electric power steering apparatus
JP2020034440A (en) * 2018-08-30 2020-03-05 浜松ホトニクス株式会社 Inspection apparatus and inspection method for semiconductor sample

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