JPS58154607A - 規則性パタ−ンの欠陥検査装置 - 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】 本発明は、レーザー光回折パターン空間周波数フィルタ
リング方式を用いて単位開口の規則性パターン中の形状
欠陥を検出する装置において、形状欠陥を縁部と区別し
て検出する規則性パターンの欠陥検査装置に、関する。

メタルメツシュ等の単位開口の規則性配列パターンから
なる工業製品は、一般に縁部は縁線によって開口が途中
から切られている究め不規則な形状の単位開口でつなが
っている。したがって、レーザー光回折パターン空間周
波数フィルタリング方式を用いた場合は、縁部はすべて
欠陥形状として検出される霞め、通常の欠陥と区別しな
ければならない。

ここにおいで、本発明は、それら通常の欠陥と縁部とを
識別する装置を提供することを、その目的とする〇 先ず、レーザ光回折パターン空間周波数フィルタリング
方式の基本構成を第１図にエリ説明する、レーザ発振器
１ｆ出たレーザビーム２は、コリメータ３によって拡大
された平行光４となって被検査物５に照射される。被検
査物５はフーリエ変換レンズ７の前焦点面に置かれてあ
り、後焦点面上には被検査物５１１ｒ通過する時に回折
した光６によって、被検査物５のフーリエ変換スペクト
ルが現われる。しかして、フーリエ変換レンズ７の後焦
点面には、被検査物５の正常パターン（フーリエ変換レ
ンズ７による）の７一リエ変換スペクトル強度分布を記
録したネガ写真フィルム、つまり空間周波数フィルタ８
が置かれており、被検査物納フーリエ変換スペクトルの
うち、正常パターンに相当するスペクトルのみが空間周
波数フィルタ８によって吸収され、欠陥パターンに相当
するスペクトルは透過する。

ところで、この空間周波数フィルタ８は逆フーリエ変換
レンズ１０の前焦点面上に設けられている定め、空間周
波数フィルタ８を透過しｔ光９Ｆ′ｉ逆フーリエ変換レ
ンズ１０によって逆フーリエ変換すれ、逆フーリエ変換
レンズの後焦点面　（逆フーリエ変換面）上に置かれｔ
スクリーン１１に、空間フィルタリングされｔ逆フーリ
エ変換偉、すなわち被検査物５の欠陥部分だけの儂とな
って現われる。以上が空間フィルタリング方式の基本構
成である。

一方、第２図は矩形状の単位開口の規則的配列で５２る
パターンの一例を示すものであり、かかるパターンの欠
陥はその大きさが予め決められｆ一定値以上のものと定
義される。しかして、第１図で述べｔ空間フィルタリン
グ方式を利用しｔ欠陥検査装置では、第３Ｆｇ（Ａ）〜
（至）の欠陥部分Ｄ１〜Ｄ４だけが、その欠陥面積に対
応した明るさの点となって再回折像面上に現われる０な
お、第３図（Ｅ）　ｉｄ正常なパターンを示している、
逆フーリエ変換面に現われる被検管パターン５の逆像の
欠陥部分だけの儂は、第４図に示すように、フォトディ
テクタアレイ１１によって検出される。つまり欠陥部分
１５だけ明るい点となって現わｎ、フォトディテクタア
レイ１１によって検出される０ ここにおいて、被検管パターン゛５を平行光４内で光軸
１２に直角に平行移動してもフーリエ変換の移行剤によ
り、フーリエ変換レンズ７の後焦点面上に現われるフー
リエ変換パターンに変化はない。

したがって、被検管パターン５？平行移動し７ても同様
に、被検査パターン５のフーリエ変換スペクトルのうち
正常パターンに相当するスペクトルのみが空間フィルタ
８によって吸収され、欠陥パターンに相当するスペクト
ルは透過する０かくして、被検査パターン５の平行移動
によ吟遊フーリエ変換偉は光軸対称の逆方向に移動、つ
まり被検査パターン５の逆像の欠陥部分だけの儂が、光
軸１２を挾んで被検査パターン５の移動方向と反対の方
向に逆フーリエ変換面上を移動する。

第１図において、被検査パターン５の移動方向を紙面に
直角な方向とし、逆フーリエ変換面上のフォトディテク
タアレイ１１の配列方向を紙面に平行な方向とすれば、
逆フーリエ変換面上を移動する欠陥像は７オトナイテク
タアレイ１１を直角に横切ることになり、欠陥像の出力
信号として検出される。

また、被検査パターン５の移動に伴ない、その移動距離
に関する情ｌｌを出力する装置を本欠陥検査装ａに設置
することにエリ、被検前ノくターン中において検出され
几欠陥の位１１を知ることができろ。例を卒げて説明す
ると、今、被検査パターンの移動方向に直角な方向をＸ
方向、平行な方向をＹ方向とすれば、Ｘ方向の欠陥位置
成分は、規則性パターンのピッチ送り毎にフォトディテ
クタアレイ１１の長さ分だけ加算する回路をカウンタ及
び加算器等で構成し、フォトディテクタアレイ１１の代
表値を出力しておけば、逆フーリエ変換面上において欠
陥像が横切る単位フォトディテクタのフォトディテクタ
アレイ方向の位置によって検出でき、Ｙ方向のそれは、
被検査パターンの固定台及び本体に位置スケール、さら
に高精度が要求される場合には回折格子のモアレ縞を利
用しｔ位置変位検出装置等を設けべあるいは被検前ノく
ターンを移動させる九めのモータ等の駆動部分にロータ
リエンコーダを設ける、等の手段によって検出可能であ
る６＋！Ｊ”Ｌら以外にもｊ方向の欠陥位置成分は、被
検前ノ（ターン７５＃速移動する定め移動開始時を起点
として時間を計数することによって求めることができる
。

フォトディテクタアレイ１１は矩形開口を持つ複数の単
位フォトディテクタ１３の配列で構成され、被検査パタ
ーンの移動により得られる出力信号は欠陥の最大許容面
積に相当しｔスレッショルドレベルを持つ２値化回路に
エリ２値化され、これにより欠陥検出が行なわれる。

以上の如くして、被検査パターンにおける欠陥部分に対
応する信号が得られる、 ところが、上記のような信号には、第５図に示す規則性
パターン関の外に縁肉部１６における縦方向縁部５Ｙと
、一方向縁部５Ｘが通常欠陥と混在するので、本発明は
これを識別しようとするものである。

一般に、メタルメツシュ等の単位開口の規則性配列パタ
ーンからなる工業製品の縁部は、縁線によって開口が途
中から切られるために不規則な形状の単位開口でつなが
っている、従って空間フィルタ法を用いｔ場合は、縁部
はすべて形状欠陥として検出される几め、通常の欠陥と
区別しなければならない。

第６図は、本発明で適用される欠陥検査装ｆ１１をフォ
トデイテ　フタアレイ１１側から見た平面図である。脱
ｄＡをわかりやすくする几めにフーリエ変換レンズと空
間周波数フィルタは省略しである。

フォトディテクタアレイｌｌｕ固定され−パターンメ１
１に移動させるパターン移動装置１６２に、駆動部＊６
］によりＹ軸方向、Ｙ軸方向に移動され、それぞれのＹ
位置１．Ｘ位には１．Ｙ位置信号発生装置６３゜Ｘ位置
信号発生装置ｔ６４により求められる。

そしてパターン移動装置６２は第７図に示すように、７
０から７１まで等速移動してＹｅｌｌを移動させ、７１
から７２′１でフォトディテクタアレイ１１の伸長方向
の長さだけＸ＠を移動（ピッチ送り）させ、７２から７
３はＹ軸を逆に等速移動して、これを繰返し、パターン
関の全面をカバーする。

第８図は、本発明の一実施例の信号系全体を示すブロッ
ク図である。フォトディテクタアレイ１１に入射し７を
形状欠陥部光２０は電気信号に変換され、マルチ検出回
路２１によって並列検出され、形状欠陥の有無を示す２
値化信号となって出力される。

この２［Ｅ比信号は記憶装置１１ｉ２２に対する入力デ
ータとしてデータ信号線へ接続されると同時に、書込み
信号発生回路路へも接続される。書き込み信号発生回路
ぶは、この欠陥情報を持つ複数の信号線のうち、少なく
とも１つの信号線に欠陥が検出されたことを示す信号が
存在すれば、記憶装置ｎに対してデータ書き込み信号を
発するようになっている。記憶装置１ｎは、簀き込み信
号発生（ロ）路ハからの４き込み信号ｆ受けると、その
駒間の欠陥情報をすべて１装置ｌ内に格納する。その際
格納場所を指示するアドレス信号は、パターン移動装置
ｂ２に設けられたＹ位置信号発生装置Ｂ及びＸ位置信号
発生装置１６４からの情報を基に作り出される。

以上の動作が規則性パターンの全移動過程に渡って行な
われ、その結果、記憶装置ｎ内には、規則性パターン全
面の欠陥情報が格納される。つまり、パターン上の欠陥
が％１＃、１０＃の信号に置き換えられ元状態で記憶装
置ｎ内に４儂され元ことになる。

さらに、記憶装置ρは制御装（！１１２４に接続されて
おり、制御装置１１２４は、上記の方法で記憶装置１ρ
に格納された欠陥情報を読み出し、それらのＸ方向及び
Ｙ方向の連続性を判断することにより、規則性パターン
の縁部の不規則形状の開口による欠陥情報を除外し、縁
部以外の真の欠陥を抽出するにの動作が完了すると、制
御装＃Ｌ２４はパターン移動装［６２に対して、次の規
則性パターンの検査準備完了を示す信号を出力し、抽出
しｔ真の欠陥情報を外部出力装［２５へ出力する。

この外部出力装置６への出力と、規則性パターンの移動
による欠陥情報の記憶装ｍρへの格納は、並列に行なわ
れる。

以上が本発明によろ装置の信号系の流れ及び動作の概要
であるが、従来、回路構成のみによる縁部判別装置にお
いては、縁部判別の基準となる欠陥の連続発生個数を変
更するには回路を大幅に変更しなければならなかったが
、本装置を用いれば制御装置囚に与えるプログラムの変
更だけで済み、さらに、本装置に連続発生個数指定用の
切り換えスイッチ等を設けておけば極めて容易に可変と
することもできる。また、欠陥の規則性パターン上の位
置座ｖＡを、欠陥が検出される度に記憶装置に格納する
検査装置では、１個の欠陥に対する情報量が大きく、欠
陥が縁部も含めて多数検出されると大記憶容量が必要と
なり、必然的に大きな記憶装置を設けなければならなか
つ食。これに対し、本発明による検査装置では、１個の
欠陥に対する情報量はわずかに１ビツトであり、検出さ
れる欠陥の個数に関係なく記憶装置の容量が一定になり
、かつ、小容量である。

以下に、第８図の各部についてさらに詳しく説明する。

第９図は、第８図におけるフォトディテクタアレイ１１
．マルチ横出回路２］、書き込み信号発生回路コのブロ
ック図である。フォトディテクタアレイＩＩＫ入射する
形状欠陥部光加は、各々増幅器かによって増幅され、２
値化回路２７によって欠陥の有無を表わす２値の信号に
変換された後、この信号はサンプリング回路２８におい
てクロックパルスＣＫ２によってサンプルされる。第１
１図葎）のＤＳＩ（１−１）〜Ｄ８１（１＋１）は、サ
ンプリング回路公の出力を示しており、′１′の部分が
欠陥を表わしている。

欠陥信号０８１は並列にゲート２９に接続され、欠陥信
号ＤＳＩ中に１つでも欠陥が検出されると論理和グー）
３０ｔ−開くｔめの信号が否定論理和ゲート四から出力
される。グー）３０が開いている間、クロックパルスＣ
Ｋ２に同期し光パルスＣＫ　１　カ通過し、通過後の信
号Ｗ翼は後に説明する記憶装置への書き込みパルスとし
て用いられる。

第１０１ｆＱは第８図における記憶装置ηと制御装置詞
を中心としｔブロック図である。まず、第９図で説明し
ｔ欠陥信号Ｄ８１と書き込み信号ＷＲの働きを説明する
。欠陥信号Ｄ８１に含まれる欠陥情報は書き込み信号Ｗ
Ｒによってメモリの第１の領域に書き込まれるが、この
時のアドレス信ＭＤ−ＡＤＲはパルスＣＫ２に同期して
アドレス発生回路３１から供給される。アドレス発生回
路３１は、Ｘ位置信号発生装置例及びＹ位置信号発生装
置Ｂから送られてくるフォトディテクタアレイ１１に対
応する規則性パターン父上の位置信号から、この位置に
対応するメモリ　（第１の領域）空間内のアドレスを発
生する。第１１図（ｂ）は説明を容易圧するｔめに第１
の領域の内部を仮想的に表現しｔものである。第１１図
（ａ）に示したごとく、アドレス信号Ｄ−ＡＤＨはクロ
ックパルスＣＫ２に同期して発生され、欠陥信号ＤＳＩ
内のいずれかに欠陥が検出されている時点（Ｋ、に＋３
．に＋５゜Ｋ＋７．に＋８．に＋　９．に＋１０．に＋
１２）にのみ、第１の領域に欠陥信号Ｄ８１が書き込ま
れる、このとき、Ｋ、に＋３．等は＋１の領域内のアド
レスを示しており、第１図（ｂ）のように欠陥情報が規
則性パタ′−ンと対応する形で格納される。　（同図で
は欠陥が１１　′として格納されている。）規則性パタ
ーンの全面に渡って、上述の欠陥情報格納が終了すると
、中央処理装置支が縁部判別を始める。ここにおいて、
第１の領域は第２の領域と共に中央部ｍ装置（の主メモ
リとなっており、第１の領域は上述しｔように欠陥情報
の格納専用であり、第２の領域には本検査装置全体の制
御。

縁部判別、欠陥情報の出力９等を中央処理装置支に行な
わせるｔめのプログラムと、縁部による欠陥を除いｔ真
の欠陥の座標を蓄わえてシくための領域がある。

以上までの説明でわかるように、第１の領域へ与えられ
るアドレス信号及びデータ信号は、欠陥情報格納時には
アドレス発生回路３１及びｉルチ検出回路２１から供給
され、中央処理装＃Ｌ３２による縁部判別時には中央処
理装置支からのアドレスノ（スあ及びデータバスＩから
供給されなければならない。この切り換えの究めに、外
部信号によって切り換え可能な双方向性バッファあがア
ドレス信号用とデータ信号用に設けられているＯ〕（ツ
７アお金切り換える信号３７は、）くターン移動装重圏
から出力される移動開始信号ＭＳＴ及び移動終了信号Ｍ
ＳＰを用いて、モード切換信号発生回路詞に工り作られ
る。

ここで、縁部判別についてさらに詳しく説明する。中央
処理装置ｔ３２は、Ｘ方向、Ｙ方向に複数個以上の欠陥
が連続して発生した場合、それらをすべて規則性パター
ンの縁部とみなし、真の欠陥からは除外するようにプロ
グラムされているが、今、Ｘ方向、Ｙ方向共に３個以上
と設定しｔ場合には、Ｘ方向の縁部として第１１図（ｂ
）におけるメモリアドレス（Ｋ＋３）Ｋ含まれる′１′
の連続が除外され、Ｙ方向の縁部とし４Ｎメモリアドレ
ス（Ｋ＋６）がら（Ｋ＋１０）までの縦に連続し＊’　
１　’が除外される。ここにおいて、縁部として判別す
べき欠陥の連続個数の設定は、規則性パターンの縁部の
形状によって変化する。すなわち、縁線が直線に近い物
であれば設定値は大きく、縁線が曲線形状を持つ物であ
れば設定値は小さくしなければならない。従来の回路構
成のみによる縁部判別検査装置では、連続個数を一度設
定して回路を製作してしまうと、設定値を変更するＫけ
大幅な回路変更をしなければならない。従って、設定値
に適し友縁線の曲線形状よりも彎曲した縁部を持つパタ
ーンの検査は４に東上不可能であった。しかし、本発明
による検査装置は、回路の変更なしに連続個数を自由に
設にすることができ、極めて柔軟性に富んだ検査装）Ｉ
ｌｌｉである。

第１２図は中央処理装置１３２とパターン移動装置６２
の幼作の時間的推移を、欠陥検査の１周期について示し
たものである。矢印あては、上述のように縁部ｆ除外し
、真の欠陥のみを抽出し、そめ欠陥情報が格納されてい
た第１の領域内の場所から、規則性パターン上の位置座
標を割り出し、第２の領域へ割り出されｔ位置座Ｉｌを
格納する。この内部処理が光ｒすると、中央処理装置３
２は準備完了信号ＳＴｆパターン移動装置１１６２へ出
力する。パターン移動装ｆｉ６２は専備完了信号ＳＴを
受は畷ると移！＠］開始信号ＭＳＴをモード切換信号発
生回路詞及び中央処理装置１３２へ送出し、パターンの
移動を開始する。双方向性バッファは移動開始信号ＭＳ
Ｔの発生と同時に、第１の記憶領域を中央処理装置３２
と切り離し、アドレス発生回路３１及びマルチ検出回路
２】側へ接続する。そして、中央処理装置ｌは移動開始
信号ＭＳＴを受けると同時に、矢印側において第２の領
域に格納しておい友欠陥の位置座標を入出力制御装置ｊ
１４１會介して外部、出力Ｍ１３−＼出力する。第１２
図で、矢印３９が外部出力装置１δへの出力、矢印４０
がパターンの移動及び欠陥情報の第１の領域への格納に
示している。パターンの移動が終了すると、パターン移
動装置６２から移動終了信号ＭＳＰが発せられ、第１の
領域が移動開始信号ＭＳＴの時とは逆く中央処理装ｆｉ
　３２９１１１に接続され、中央処理装＠３２は再び矢
印３８め状態に入る。

以上のような周期が繰り返され、検査が進行して行く。

かくして、本発明によれば、メタルメツシュ等の開口規
則性配列パターンの縁部が通常の欠陥と完全に識別され
、かつ、縁線の曲線形状の異なるパターンにも簡単に対
応できるため、規則性パタ−ンの欠陥検査装置としての
信頼性の向上と、検査能率の格段の地線が認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｆｉ空間フィルタリング方式の基本構成図、第２
図は矩形状の単位開口の規則的配列で成るパターンの一
例を示す図、第３図（Ａ）〜（Ｅ）はパターンの欠陥、
形状を表わす図、第４図は逆フーリエ変換面に現われる
被検査パターンの逆儂の欠陥部分の１象の説明図、第５
図は被検査パターンの規則性パターンの外に縁肉部との
間に介在する縦・横方向縁部の説明図、第６図は本発明
で適用される欠陥検査装置のパターンの欠陥検出部の平
面囚、第７図はその移動装置の移動方向の説明図、第８
図から第１０図までは本発明の一実施例における構成を
示すブロック図、第１−１図（ａ）はその実施例のタイ
ミングチャート、第１１図（ｂ）はその記憶装置内の欠
陥情報の格納状態を仮想的に示す図、第１２図はその実
施例が動作する時の時間的推移を示す図である。 １・・・レーザ発振器、２・・・レーザビーム、３・・
・コリメータ、４・・・平行光、訃・・被検食物、６・
・・回折した光、７・・・フーリエ変換レンズ、８・・
・空間周波数フィルタ、９・・・そのフィルタ８を透過
し念光、１０・・・逆フーリエｆ換レンズ、１１・・・
フォトディテクタアレイ（スクリーン）、１２・・・光
軸、１３・・・単位フォトディテクタ、１４・・・単位
開口、１５・・・通常の欠陥、１６・・・縁肉部、加・
・・形状欠陥部光、２１・・・マルチ検出回路、ｎ・・
・記憶装置、ｚ４・・・省き込み信号発生回路、ｚｌ・
・・制御装置、６・・・外部出力装置、２６・・・増幅
器、ｎ・・・２値化回路、公・・・サンプリング回路１
．（１・・・アドレス発生回路、３２・・・中央処理装
置、あ・・・双方同性バッファ、讃・・・モード切換信
号発生回路、あ・・・アドレスバス、；３６・・・デー
タバス、３７・・・モード切換信号、；碧・・・縁部判
別及び欠陥位置座標の格納動作、３９・・・欠陥位置座
標の出力動作、４０・・・パターンの移動及び欠陥情報
の格納動作、４１・・・インターフェイス、関・・・規
則性パターン、５Ｙ・・・縦方向縁部、５Ｘ・・・横方
向縁部、６］・・・駆動装置、６２・・・パターン移動
装置、６３・・・Ｙ位置信号発生装置、―・・・Ｘ位箇
信号発生装−ｔｉｔ、７１〜７４・・・パターン移動装
置軸の移動径路。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清第４図　　　
１００Ｐ３０鴨 早５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザー光回折パターン空間周波数フィルタリング方式
   を用いて単位開口の規則性配列で成る規則性パターン中
   の形状欠陥？検出する装置において、 ａ、逆フーリエ変換面上に、単位フォトディテクタを複
   数個−列に配列して成るフォトディテクタアレイトと、 ｂ、ｍ記規則性パターンを、光軸に直角な面内で、前記
   フォトディテクタアレイと１１角方向への等速移動と、
   平行方向へのフォトディテクタアレイの長さ分のピッチ
   送りを繰返して移動させ、移動開始と移動終了において
   信号全発生するパターン移動装置と、 Ｃ０前記等速移動とピッチ送りに従って、前記規則性パ
   ターンの移動距離情報を出す装置と、ｄ、前記フォトデ
   ィテクタアレイに入射する形状欠陥部光を並列検出する
   マルチ検出回路と、ｅ、前記マルチ検出回路の少なくと
   も１つの出力に前記形状欠陥信号が検出され九時に限り
   、前記マルチ検出回路の出力を記憶装置内の第１の領域
   へ書き込むｔめの信号を発生する書き込み信号発生回路
   と、 ｆ、前記パターン移動装置からの移動終了信号を受けて
   、前記記憶装置内の第１の領域に格納され元形状欠陥情
   報のうち、前記規則性パターンの前記等速移動方向に複
   数連続して発生した欠陥情報を前記規則性バター、ンの
   縦方向縁部と判別し、前記等速移動方向と直角な方向に
   複数連続して発生した欠陥情報を横方向縁部と判別して
   、該縁部に含まれない形状欠陥情報に対応する前記規則
   性パターン上の位置座標′５ｒ前記記憶装置内の第２の
   領域に格納し、該第２の領域への格納が終了すると前記
   パターン移動装着へ移動開始指令信号を送出し、核パタ
   ーン移動装置からの移動開始信号を受けて前謙己第２の
   領域へ格納済みの前記座標情ｆ＆を形状欠陥として外部
   出力装置へ出力する制御装置と、金具えることｔ％黴と
   する規則性パターンの欠陥検査装置。