JPH041849B2 - - Google Patents

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JPH041849B2
JPH041849B2 JP58244289A JP24428983A JPH041849B2 JP H041849 B2 JPH041849 B2 JP H041849B2 JP 58244289 A JP58244289 A JP 58244289A JP 24428983 A JP24428983 A JP 24428983A JP H041849 B2 JPH041849 B2 JP H041849B2
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JP
Japan
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spatial frequency
regular pattern
frequency filter
lens system
objective lens
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JP58244289A
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Japanese (ja)
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JPS60135809A (en
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Takashi Yokokura
Hideo Koda
Susumu Saito
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Topcon Corp
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Topcon Corp
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Publication date
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Publication of JPS60135809A publication Critical patent/JPS60135809A/en
Publication of JPH041849B2 publication Critical patent/JPH041849B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95623Inspecting patterns on the surface of objects using a spatial filtering method

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • 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】 この発明は、例えば測角用ロータリエンコーダ
の主目盛板等の微細目盛を有する被検体に生じた
欠陥を検出するための欠陥検査装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a defect inspection device for detecting defects occurring in an object having fine scales, such as the main scale plate of an angle-measuring rotary encoder.

近年、被検物体の微細目盛即ち規則的に配列さ
れた規則パターンの欠陥を探すのに、目視検査に
替つてコヒーレントな光と空間フイルタとを用い
た欠陥検査装置として規則パターンの周期情報と
欠陥による非周期情報とを分離して欠陥位置、大
きさ等を検出表示する装置が開発されている。
In recent years, defect inspection equipment that uses coherent light and spatial filters instead of visual inspection has been developed to search for defects in fine scales, that is, regularly arranged regular patterns, on objects to be inspected. A device has been developed that detects and displays the defect position, size, etc. by separating it from non-periodic information.

従来この種の装置として規則パターンのフーリ
エ変換像が格子状に規則的に分布する性質を利用
して、格子状に分布する光不透過領域を有する空
間周波数フイルターを用いて、規則パターンの周
期情報を遮断し、空間周波数フイルターの透視部
分から非周期的な欠陥情報を検出するものがあ
る。
Conventionally, this type of device takes advantage of the property that the Fourier transformed image of a regular pattern is regularly distributed in a lattice shape, and uses a spatial frequency filter having light-opaque regions distributed in a lattice shape to obtain periodic information of the regular pattern. There is a method that detects non-periodic defect information from the transparent part of the spatial frequency filter.

この種の装置には第1図に示すような透過型の
欠陥検査装置がある。
This type of apparatus includes a transmission type defect inspection apparatus as shown in FIG.

この欠陥検査装置はレーザ光源1から射出され
たコヒーレントな光をビームエキスパンダ2で平
行な光にかえ、平行光で被検物体の規則パターン
3を透過照明し規則パターン3で回折した光を対
物レンズ4で結像させ、対物レンズ4の焦点位置
に配置させられた空間周波数フイルタ5によつて
周期情報と非周期情報とを分離するようにしたも
のである。空間周波数フイルタ5によつて分離さ
れた非周期情報、即ち欠陥情報は接眼レンズ6、
リレーレンズ7、TV撮像管8及びTVモニタ9
からなる欠陥観察装置10によつて観察される。
This defect inspection device converts coherent light emitted from a laser light source 1 into parallel light using a beam expander 2, illuminates a regular pattern 3 of an object to be inspected with the parallel light, and transmits the light diffracted by the regular pattern 3 to an objective. An image is formed by a lens 4, and periodic information and aperiodic information are separated by a spatial frequency filter 5 placed at the focal position of the objective lens 4. The aperiodic information separated by the spatial frequency filter 5, that is, the defect information, is sent to the eyepiece 6,
Relay lens 7, TV image pickup tube 8 and TV monitor 9
The defects are observed by a defect observation device 10 consisting of:

ところで、被検物体の規則パターンには透過照
明できないものもあり、透過型の欠陥検査装置で
はそのような被検物体の規則パターンに生じた欠
陥を検出することができない。そこで、被検物体
の規則パターンに落射照明を行なつて規則パター
ンから回折した光を得るようにした図示しないが
反射型の欠陥検査装置もある。
By the way, there are some regular patterns of the object to be inspected that cannot be subjected to transmission illumination, and a transmission-type defect inspection apparatus cannot detect defects that occur in such regular patterns of the object to be inspected. Therefore, there is also a reflection-type defect inspection apparatus (not shown) in which epi-illumination is applied to a regular pattern of an object to be inspected to obtain light diffracted from the regular pattern.

ところで、近年光学機器に組み込まれる光学目
盛の微細化が急速に進んできており、例えば、測
角用ロータリエンコーダの目盛板の規則パターン
は高分解脳、小型化の要請により微細化の方向に
あり、測量機用分度目盛では線巾が2μm以下の
ものがあり、半導体の分野でもマスクパターン、
ICウエハ上の規則パターンは微細化の一途にあ
る。このような種々の微細化された規則パターン
はわずかな欠陥でも致命傷になりかねないことか
ら欠陥検査装置は製造メーカにとつて必要不可欠
なものとなつており、しかも検出される欠陥サイ
ズが非常に小さいので、高倍率の欠陥検査装置が
今日では要求されている。
Incidentally, in recent years, the optical scales incorporated in optical instruments have been rapidly becoming finer. For example, the regular patterns of the scale plates of angle-measuring rotary encoders are becoming finer due to the demand for high resolution brains and miniaturization. , Some degree scales for surveying instruments have a line width of 2 μm or less, and in the semiconductor field, mask patterns,
Regular patterns on IC wafers are becoming increasingly finer. Defect inspection equipment has become indispensable for manufacturers because even the slightest defect in these various miniaturized regular patterns can be fatal, and the detected defect size is extremely large. Because of their small size, high magnification defect inspection equipment is now required.

しかしながら、このような従来の欠陥検査装置
にあつては、高倍率な欠陥検査装置とするために
は、対物レンズ4を高倍率化しなければならず、
対物レンズ4を高倍率化するに伴なつて対物レン
ズ4を構成するレンズ群が複雑化すると共に対物
レンズ4の全長が長くなることから対物レンズ4
の作動距離は制約されて短かくなり、欠陥検査の
自動化、高速化を図ることが困難であつた。
However, in such a conventional defect inspection device, in order to have a high magnification defect inspection device, the objective lens 4 must have a high magnification.
As the magnification of the objective lens 4 increases, the lens groups that make up the objective lens 4 become more complex, and the total length of the objective lens 4 becomes longer.
The working distance of the machine is limited and shortened, making it difficult to automate and speed up defect inspection.

更に、対物レンズ4の高倍率化が進むと、対物
レンズにおける被検物体側からみて後側焦点位置
が対物レンズ4の外側ではなく、内部に存在する
ことになるため、空間周波数フイルタ5を設置す
ることが不可能となり、規則パターン上の欠陥を
検査できず、より一層高倍率な欠陥検査装置を提
供することはできなくなるという問題点があつ
た。
Furthermore, as the magnification of the objective lens 4 increases, the back focus position of the objective lens when viewed from the test object side will be located inside the objective lens 4 rather than outside, so a spatial frequency filter 5 is installed. There was a problem in that it became impossible to inspect defects on regular patterns, and it became impossible to provide a defect inspection device with even higher magnification.

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、規則パターンを有する被検物
体を載置する被検物体載置台と、該被検物体の規
則パターンにコヒーレント光を照射する光源と、
該光源からのコヒーレント光が前記規則パターン
に照射されて生じた回折光による回折像をレンズ
系内に形成する対物レンズ系と、該レンズ系内に
形成された回折像をリレーして焦点位置に再形成
するリレーレンズと、該リレーレンズの焦点位置
に配置され、前記レンズ系内に形成された回折像
に対応させて空間周波数が選定された空間周波数
フイルタと、前記被検物体と光学的に共役な位置
に設置されて前記規則パターンの欠陥部分に基づ
き前記空間周波数フイルタを透過した光束を受像
する撮像管を有し、前記欠陥部分を観察する欠陥
観察装置とを備えた欠陥検査装置を提供すること
により、上記問題点を解決することを目的として
いる。
This invention was made by focusing on such conventional problems, and includes a test object mounting table on which a test object having a regular pattern is placed, and a coherent light irradiated onto the regular pattern of the test object. a light source that
an objective lens system that forms a diffraction image in a lens system by diffracted light generated when coherent light from the light source is irradiated onto the regular pattern; and an objective lens system that relays the diffraction image formed in the lens system to a focal position. a relay lens to be re-formed; a spatial frequency filter disposed at the focal position of the relay lens and having a spatial frequency selected to correspond to the diffraction image formed within the lens system; Provided is a defect inspection device comprising: an image pickup tube installed at a conjugate position to receive a beam of light transmitted through the spatial frequency filter based on the defective portion of the regular pattern; and a defect observation device for observing the defective portion. The aim is to solve the above problems by doing so.

以下、この発明を図面に基づいて説明する。 The present invention will be explained below based on the drawings.

第2図及び第3図は、この発明の第1実施例を
示す図である。
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.

この実施例の欠陥検査装置は透過型のものであ
る。
The defect inspection device of this embodiment is of a transmission type.

図中、符号11は透過タイプの被検物体のコヒ
ーレントな光で照射される規則パターン、12は
規則パターン11にコヒーレントな光を射出する
レーザ光源で、レーザ光源12と規則パターン1
1との間にはコリメータレンズ13が介装されて
いる。14は規則パターン11による回折光を結
像させる対物レンズ系で規則パターン11側から
見た後側焦点位置にある後側焦点面fを内部に有
する。15は対物レンズ系14の後側焦点面fに
結像された回折像をリレーして再結像させるリレ
ーレンズ、16はリレーレンズ15の焦点位置に
配置させられた空間周波数フイルタである。
In the figure, reference numeral 11 is a regular pattern that is irradiated with coherent light from a transmission type test object, 12 is a laser light source that emits coherent light to the regular pattern 11, and the laser light source 12 and the regular pattern 1 are
A collimator lens 13 is interposed between the lens 1 and the lens 1. Reference numeral 14 denotes an objective lens system for forming an image of the diffracted light by the regular pattern 11, and has therein a rear focal plane f located at a rear focal position when viewed from the regular pattern 11 side. 15 is a relay lens that relays and reimages the diffraction image formed on the rear focal plane f of the objective lens system 14; 16 is a spatial frequency filter disposed at the focal position of the relay lens 15.

17は空間周波数フイルタ16によつて分離さ
れた非周期情報即ち欠陥情報を観察する欠陥観察
装置で、接眼レンズ18、結像レンズ19、TV
撮像管20、カメラコントロールユニツト(以下
CCUという)21及びTVモニタ22とからな
る。
17 is a defect observation device for observing aperiodic information, that is, defect information separated by the spatial frequency filter 16, and includes an eyepiece lens 18, an imaging lens 19, and a TV.
Image pickup tube 20, camera control unit (hereinafter referred to as
(CCU) 21 and a TV monitor 22.

次に、作用を説明する。 Next, the effect will be explained.

レーザ光源12から射出されたコヒーレントな
光であるレーザ光はコリメータレンズ13で平行
光に変換されて規則パターン11を照射する。規
則パターン11に第3図に矢印で示す平行光が照
射されると、回折現象を起こし、規則パターン1
1を透過した回折光は対物レンズ系14によつて
回折像即ちフーリエ変換像として結像される。こ
のときの回折像I1は規則パターン11が第3図に
示すようなパターンであるとすると、規則パター
ン11側から見た後側焦点面fが対物レンズ系1
4の内部に有するので、第4図に示す如く対物レ
ンズ系14の内部に形成され、規則的に一列に並
ぶ。従つて、対物レンズ14を透過した光はこの
ままでは空間周波数フイルタ16に結像しない。
そこで、対物レンズ系14と空間周波数フイルタ
16との間に介装されたリレーレンズ15が対物
レンズ系14の後側焦点面fに結像された回折光
をリレーし、リレーレンズ15の焦点位置に空間
周波数フイルタ16が配置させられているので、
空間周波数フイルタ16に回折像I2が再結像され
る。空間周波数フイルタ16は回折像I2を遮断す
る光不透過領域を有する。従つて、空間周波数フ
イルタ16に再結像された回折像I2は空間周波数
フイルタ16によつて遮断され、接眼レンズ1
8、TV撮像管20の方へいくことはない。
The laser light, which is coherent light emitted from the laser light source 12, is converted into parallel light by the collimator lens 13 and irradiates the regular pattern 11. When the regular pattern 11 is irradiated with parallel light shown by the arrow in FIG. 3, a diffraction phenomenon occurs, and the regular pattern 1
The diffracted light that has passed through the optical system 1 is imaged by the objective lens system 14 as a diffraction image, that is, a Fourier transform image. In the diffraction image I 1 at this time, assuming that the regular pattern 11 is a pattern as shown in FIG.
4, they are formed inside the objective lens system 14 and are regularly arranged in a line as shown in FIG. Therefore, the light transmitted through the objective lens 14 does not form an image on the spatial frequency filter 16 as it is.
Therefore, a relay lens 15 interposed between the objective lens system 14 and the spatial frequency filter 16 relays the diffracted light focused on the rear focal plane f of the objective lens system 14, and the focal point of the relay lens 15 is Since the spatial frequency filter 16 is placed in
The diffraction image I 2 is re-imaged on the spatial frequency filter 16 . The spatial frequency filter 16 has a light-opaque region that blocks the diffraction image I2 . Therefore, the diffraction image I 2 re-imaged on the spatial frequency filter 16 is blocked by the spatial frequency filter 16 and
8. It does not go toward the TV image pickup tube 20.

また、規則パターン11に欠陥部分がある場合
には、規則パターン11による回折光は、対物レ
ンズ系14によつて結像され、リレーレンズ15
によつて再結像された回折像は空間周波数フイル
タ16に規則パターン11のような一直線に並ば
ず不規則にその周囲に出る。即ち規則パターン1
1の欠陥部分からは方向性を持たない回折光が発
せられるため、フーリエ変換像も複雑になつて、
空間周波数フイルタ16の空間周波数面内に散ら
ばる。従つて、欠陥のない規則パターン11によ
るフーリエ変換像は空間周波数フイルタ16によ
つて遮断され、その空間周波数フイルタ16から
漏れた欠陥部分の光のみが透過する。そこで、こ
の欠陥部分の光のみが、TV撮像管20に接眼レ
ンズ18と結像レンズ19によつて欠陥部分の回
折像I3として結像され、TV撮像管20にカメラ
コントロールユニツト21を介して接続された
TVモニタ22により欠陥部分の回折像I3を画面
で観察することができる。
In addition, if the regular pattern 11 has a defective part, the diffracted light by the regular pattern 11 is focused by the objective lens system 14, and the relay lens 15
The diffraction images re-imaged by the diffraction images are not aligned in a straight line like the regular pattern 11 but appear irregularly around the regular pattern 11 to the spatial frequency filter 16. That is, rule pattern 1
Since diffracted light without directionality is emitted from the defective part of 1, the Fourier transform image becomes complicated.
are scattered within the spatial frequency plane of the spatial frequency filter 16. Therefore, the Fourier transform image of the regular pattern 11 without defects is blocked by the spatial frequency filter 16, and only the light from the defective portions leaking from the spatial frequency filter 16 is transmitted. Therefore, only the light from this defective portion is imaged on the TV image pickup tube 20 by the eyepiece lens 18 and the imaging lens 19 as a diffraction image I 3 of the defective portion, and is transmitted to the TV image pickup tube 20 via the camera control unit 21. connected
The diffraction image I 3 of the defective portion can be observed on the screen of the TV monitor 22 .

この実施例の欠陥検査装置は高倍率の対物レン
ズ系14では後側焦点面fが内部にあつてこのま
までは対物レンズ系14を透過した光は空間周波
数フイルタ16に結像しないが、対物レンズ系1
4と空間周波数フイルタ16との間にリレーレン
ズ15を設けて空間周波数フイルタ16に対物レ
ンズ系14によつて結像された回折光を再結像さ
せるようにしているので、高倍率の対物レンズ系
14を使用することができ、規則パターン11と
空間周波数フイルタ16との間の距離が大きくと
れて対物レンズ系14の作動距離も大きくなり、
欠陥検査装置の高倍率化が容易に図れる。
In the defect inspection device of this embodiment, the back focal plane f is located inside the objective lens system 14 with high magnification, and if this is done, the light transmitted through the objective lens system 14 will not form an image on the spatial frequency filter 16, but the objective lens system 1
4 and the spatial frequency filter 16 to re-image the diffracted light imaged by the objective lens system 14 on the spatial frequency filter 16. system 14 can be used, the distance between the regular pattern 11 and the spatial frequency filter 16 is large, and the working distance of the objective lens system 14 is also large,
It is easy to increase the magnification of the defect inspection device.

第4図はこの発明の第1実施例に用いられてい
る空間周波数フイルタ16の変形例を示す。
FIG. 4 shows a modification of the spatial frequency filter 16 used in the first embodiment of the invention.

第1実施例の空間周波数フイルタ16は第3図
に示すようにある巾をもつた一直線状のものが用
いられているが、非検物体の規則パターン11が
直角方向に設けられているものもあるので、その
規則パターン11を透過した回折光も直角方向に
並ぶことになる。従つて、これを遮断するには空
間周波数フイルタ16を90度回転させなければな
らない。そこで、予め、十字型の空間周波数フイ
ルタ26を作つておけば、規則パターン10の方
向が90度回転したものであつても空間周波数フイ
ルタ16を回転させなくて済むことになる。この
ために、第4図に示すような十字型をした空間周
波数フイルタ26がリレーレンズ15の焦点位置
に配設されている。
As shown in FIG. 3, the spatial frequency filter 16 of the first embodiment uses a straight line with a certain width, but there is also a filter in which the regular pattern 11 of the non-test object is provided in a right angle direction. Therefore, the diffracted lights transmitted through the regular pattern 11 are also aligned in the right angle direction. Therefore, to block this, the spatial frequency filter 16 must be rotated 90 degrees. Therefore, if the cross-shaped spatial frequency filter 26 is made in advance, there is no need to rotate the spatial frequency filter 16 even if the direction of the regular pattern 10 is rotated by 90 degrees. For this purpose, a cross-shaped spatial frequency filter 26 as shown in FIG. 4 is arranged at the focal point of the relay lens 15.

第5図はこの発明の第2実施例を示す図であ
る。この実施例の欠陥検査装置は反射型のもので
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the invention. The defect inspection device of this embodiment is of a reflective type.

図中、符号31は反射タイプの被検物体のコヒ
ーレントな光で照射される規則パターン、32は
規則パターン31からの反射回折光を結像させる
ための対物レンズ系で、規則パターン31から見
た後側焦点位置にある後側焦点面fを内部に有す
る。33は対物レンズ系32の後側焦点面fに結
像された回折光をリレーして再結像させるリレー
レンズ、34はリレーレンズ33の焦点位置に配
置させられた空間周波数フイルタである。
In the figure, reference numeral 31 denotes a regular pattern irradiated with coherent light from a reflection type test object, and 32 denotes an objective lens system for forming an image of the reflected and diffracted light from the regular pattern 31. It has a rear focal plane f located at the rear focal position inside. 33 is a relay lens that relays the diffracted light imaged on the rear focal plane f of the objective lens system 32 and reimages it, and 34 is a spatial frequency filter disposed at the focal position of the relay lens 33.

35は規則パターン31にコヒーレントな光を
射出するレーザ光源、36はレーザ光源35から
射出されたレーザ光を集光する集光レンズ、37
は対物レンズ系32とリレーレンズ33との間に
介装され、集光レンズ36で集光されたレーザ光
を対物レンズ系32に向けて反射させる斜設ハー
フミラーである。レーザ光源35から射出される
レーザ光は対物レンズ系32とリレーレンズ33
との間に斜設ハーフミラー37が設けられること
によつて規則パターン31を落射照明する。
35 is a laser light source that emits coherent light onto the regular pattern 31; 36 is a condenser lens that focuses the laser light emitted from the laser light source 35; 37;
is an oblique half mirror that is interposed between the objective lens system 32 and the relay lens 33 and reflects the laser beam focused by the condenser lens 36 toward the objective lens system 32. The laser light emitted from the laser light source 35 passes through the objective lens system 32 and the relay lens 33.
By providing an oblique half mirror 37 between the regular pattern 31 and the regular pattern 31, the regular pattern 31 is epi-illuminated.

40は空間周波数フイルタ34によつて分離さ
れた非周期情報即ち欠陥情報を観察する欠陥観察
装置で、接眼レンズ41、結像レンズ42、TV
撮像管43、カメラコントロールユニツト(以下
CCUという)44及びTVモニタ45とからな
る。
40 is a defect observation device for observing aperiodic information, that is, defect information separated by the spatial frequency filter 34, and includes an eyepiece lens 41, an imaging lens 42, and a TV.
Image pickup tube 43, camera control unit (hereinafter referred to as
(CCU) 44 and a TV monitor 45.

この実施例では、レーザ光源35から射出され
たコヒーレントな光であるレーザ光は集光レンズ
36で集光され、斜設ハーフミラー37で反射さ
れて対物レンズ系32に向う。対物レンズ系32
を透過した光は平行光となつて規則パターン31
を平行に照射する。規則パターン31に平行光が
照射されると、回折現象を起こし、規則パターン
31で反射した回折光は対物レンズ系32によつ
て回折像即ちフーリエ変換像として結像される。
このときの回折像は、第1実施例と同様に対物レ
ンズ系32の内部に形成され、規則的に一列に並
ぶ。それ以後は第1実施例と同様であるので説明
を省略する。
In this embodiment, laser light, which is coherent light emitted from a laser light source 35, is focused by a condenser lens 36, reflected by an oblique half mirror 37, and directed toward an objective lens system 32. Objective lens system 32
The light that passes through becomes parallel light and forms a regular pattern 31.
irradiate in parallel. When the regular pattern 31 is irradiated with parallel light, a diffraction phenomenon occurs, and the diffracted light reflected by the regular pattern 31 is imaged by the objective lens system 32 as a diffraction image, that is, a Fourier transformed image.
The diffraction images at this time are formed inside the objective lens system 32 similarly to the first embodiment, and are regularly arranged in a line. Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, the explanation will be omitted.

なお、この実施例の欠陥検査装置は、対物レン
ズ系32とリレーレンズ33との間に斜設ハーフ
ミラー37が介装されるが、対物レンズ系32と
空間周波数フイルタ34との間にリレーレンズ3
3が設けられているので、高倍率の対物レンズ系
32を使用することができ、規則パターン31と
空間周波数フイルタ34との間の距離が大きくと
れて対物レンズ系32の作動距離も大きくなり、
欠陥検査装置の高倍率化が容易に図れる。
In the defect inspection device of this embodiment, an oblique half mirror 37 is interposed between the objective lens system 32 and the relay lens 33, but a relay lens is installed between the objective lens system 32 and the spatial frequency filter 34. 3
3, a high magnification objective lens system 32 can be used, and the distance between the regular pattern 31 and the spatial frequency filter 34 is large, and the working distance of the objective lens system 32 is also large.
It is easy to increase the magnification of the defect inspection device.

第6図はこの発明の第3実施例を示し、欠陥判
別回路を備えた欠陥検査装置のブロツク図であ
る。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, and is a block diagram of a defect inspection apparatus equipped with a defect discrimination circuit.

この実施例は第2実施例と同様に反射型のもの
で、図において、第2実施例と同一もしくは均等
な部位又は部材には同一符号を付して重複した説
明を省略する。
This embodiment is of a reflective type like the second embodiment, and in the drawings, parts or members that are the same or equivalent to those of the second embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.

欠陥判別回路50は規則パターン31の欠陥の
有無を判別し、その欠陥を記憶しておくと共に欠
陥部分の位置、大きさ、形の判別を行なうもので
ある。
The defect determination circuit 50 determines whether or not there is a defect in the regular pattern 31, stores the defect, and determines the position, size, and shape of the defective portion.

この欠陥判別回路50はまず第2実施例と同様
にTV撮像管43に結像された規則パターン31
の欠陥部の回折像はカメラコントロールユニツト
44を介してTVモニタ45で観察することがで
きる。第7図はその回折像を示している。また、
CCU45から回折像のビデオ信号を取り出すこ
とができ、第8図はそのビデオ信号を示してい
る。第7図で略円形の部分が規則パターン21の
欠陥部分である。第8図で波形が立ち上がつてい
る部分が欠陥部の回折像の位置と輝度に対応して
得られるピーク電圧である。従つて、欠陥部分の
大小に応じたピーク電圧をあるレベル以上、以下
と分けることによつて欠陥のレベル分けが可能と
なる。
This defect discrimination circuit 50 first starts with the regular pattern 31 imaged on the TV image pickup tube 43 as in the second embodiment.
A diffraction image of the defective portion can be observed on a TV monitor 45 via a camera control unit 44. FIG. 7 shows the diffraction image. Also,
A video signal of the diffraction image can be taken out from the CCU 45, and FIG. 8 shows the video signal. The approximately circular portion in FIG. 7 is a defective portion of the regular pattern 21. In FIG. The rising portion of the waveform in FIG. 8 is the peak voltage obtained corresponding to the position and brightness of the diffraction image of the defective portion. Therefore, by dividing the peak voltage according to the size of the defective portion into those above and below a certain level, it is possible to classify the defects into levels.

欠陥のレベル分けは次のようにして行なわれ
る。
Defect levels are classified as follows.

まず、処理・制御装置51はステージコントロ
ーラ52を駆動させてステージ53上に配設され
た被検物体である例えば測角用ロータリエンコー
ダの規則パターン31を有する目盛板54をX−
Y方向に移動させると共にθ方向に回転させ、O
位置に設定する。
First, the processing/control device 51 drives the stage controller 52 to move the scale plate 54 having the regular pattern 31 of a test object placed on the stage 53, for example, a rotary encoder for angle measurement, to the X-
Move it in the Y direction and rotate it in the θ direction, and
Set to position.

次に、目盛板54がO位置に設定されると、処
理・制御装置51からの測定スタート信号により
TV撮像管43が作動させられてO位置に設定さ
れた目盛板54における規則パターン31の欠陥
の有無を検出する。即ち、TV撮像管43に規則
パターン31の欠陥部の回折像を結像させ、その
回折像をCCU44でビデオ信号に変換し、CCU
44から送られてきたビデオ信号を受けとつたコ
ンパレータ55でビデオ信号におけるピーク電圧
が予め定めたレベル以上(欠陥像あり)か、レベ
ル以下(欠陥像なし)かを比較させて欠陥の有無
を検出する。そして、コンパレータ55からの出
力を次段の欠陥用メモリ56で記憶させる。
Next, when the scale plate 54 is set to the O position, a measurement start signal from the processing/control device 51
The TV image pickup tube 43 is activated to detect the presence or absence of a defect in the regular pattern 31 on the scale plate 54 set at the O position. That is, a diffraction image of the defective part of the regular pattern 31 is formed on the TV image pickup tube 43, and the diffraction image is converted into a video signal by the CCU 44.
Comparator 55 receives the video signal sent from 44 and detects the presence or absence of a defect by comparing whether the peak voltage in the video signal is above a predetermined level (defect image present) or below a predetermined level (defect image not present). do. Then, the output from the comparator 55 is stored in the defect memory 56 at the next stage.

このようにして、O位置に設定された目盛板5
4における規則パターン31の欠陥の有無が検出
されたら、再び処理・制御装置51がステージコ
ントローラ52を駆動させて、ステージ53上の
目盛板54を所定角度回転させ、目盛板54にお
ける次のエリアの規則パターン31の欠陥の有無
を前述と同様にして検出し、コンパレータ55か
らの出力を対応する欠陥用メモリ56に記憶させ
る。
In this way, the scale plate 5 is set to the O position.
4, the processing/control device 51 drives the stage controller 52 again to rotate the scale plate 54 on the stage 53 by a predetermined angle, and the next area on the scale plate 54 is detected. The presence or absence of a defect in the regular pattern 31 is detected in the same manner as described above, and the output from the comparator 55 is stored in the corresponding defect memory 56.

こうして欠陥の有無を目盛板54の全周にわた
つて行ない、それぞれのエリアに対応した規則パ
ターン31の欠陥情報を欠陥用メモリ56の対応
番地に記憶させる。
In this way, the presence or absence of defects is checked over the entire circumference of the scale plate 54, and the defect information of the regular pattern 31 corresponding to each area is stored in the corresponding address of the defect memory 56.

次に、処理・制御装置51は欠陥用メモリ56
からの情報を読み取り、目盛板54の欠陥があつ
たエリアを探し出し、そのエリアにおける規則パ
ターン31の欠陥の位置、大きさ、形を判定し、
陰極線管57上に画像表示させる。このとき、そ
のデータをプリンタ58によつて印刷することも
できる。これと共に処理・制御装置51はステー
ジコントローラ52を駆動させて欠陥のあつたエ
リアがTV撮像管43に結像されるように目盛板
54を回転させる。
Next, the processing/control device 51
reads the information from , finds the area where the scale plate 54 has a defect, determines the position, size, and shape of the defect in the regular pattern 31 in that area,
An image is displayed on the cathode ray tube 57. At this time, the data can also be printed by the printer 58. At the same time, the processing/control device 51 drives the stage controller 52 to rotate the scale plate 54 so that the defective area is imaged on the TV image pickup tube 43.

目盛板54が所定の位置まで回転したら、光源
切換装置59により、レーザ光源35から今まで
射出していたレーザ光をストツプして規則パター
ン照明用の図示しないタングステン電球からなる
照明光源から照明光が射出するように切り換え、
その照明光で目盛板54を照明する。目盛板54
で反射した光は再び対物レンズ系32によつて集
光され、今度は斜設ハーフミラー37を通過す
る。そして、斜設ハーフミラー37を透過した光
はリレーレンズ33、空間周波数フイルタ34を
通過してTV撮像管43に接眼レンズ41と結像
レンズ42によつて結像され、CCU44を介し
たTVモニタ45によつて目盛板54の像を画面
で目視観察する。
When the scale plate 54 has rotated to a predetermined position, the light source switching device 59 stops the laser light emitted from the laser light source 35 and switches on the illumination light from the illumination light source consisting of a tungsten bulb (not shown) for regular pattern illumination. Switch to eject,
The scale plate 54 is illuminated with the illumination light. Scale plate 54
The reflected light is again focused by the objective lens system 32, and this time passes through the oblique half mirror 37. Then, the light transmitted through the oblique half mirror 37 passes through the relay lens 33 and the spatial frequency filter 34, and is focused on the TV image pickup tube 43 by the eyepiece lens 41 and the imaging lens 42, and is then displayed on the TV monitor via the CCU 44. 45, the image of the scale plate 54 is visually observed on the screen.

また、前述した実施例ではいずれも対物レンズ
系14,32と空間周波数フイルタ16,26,
34との間にリレーレンズ15,33が介装され
ており、対物レンズ系14,32と空間周波数フ
イルタ16,26,34とが完全に独立して配置
されているので、対物レンズ系を着脱する場合に
従来の後側焦点面fが外部にある対物レンズ4で
は後側焦点面fが対物レンズ4に近接しており、
空間周波数フイルタ5は対物レンズ4と一体化せ
ざるを得ないときも生じ、そのときに対物レンズ
4の着脱によつて規則パターン3のフーリエ変換
像と空間周波数フイルタ5の方向が合致しなくな
るおそれもあつたが、これらの実施例では規則パ
ターン11,31と空間周波数フイルタ16,2
6,34との相対関係が変化しないため、そのよ
うなおそれもない。
Further, in the above embodiments, the objective lens systems 14, 32 and the spatial frequency filters 16, 26,
34, and the objective lens systems 14, 32 and the spatial frequency filters 16, 26, 34 are arranged completely independently, so the objective lens system can be attached and detached. In the conventional objective lens 4 in which the rear focal plane f is located outside, the rear focal plane f is close to the objective lens 4,
There are times when the spatial frequency filter 5 has to be integrated with the objective lens 4, and at that time, there is a risk that the Fourier transformed image of the regular pattern 3 and the direction of the spatial frequency filter 5 will not match due to the attachment and detachment of the objective lens 4. However, in these embodiments, the regular patterns 11, 31 and the spatial frequency filters 16, 2
Since the relative relationship with 6 and 34 does not change, there is no such fear.

以上説明してきたように、この発明に係わる欠
陥検査装置は、規則パターンを有する被検物体を
載置する被検物体載置台と、該被検物体の規則パ
ターンにコヒーレント光を照射する光源と、該光
源からのコヒーレント光が前記規則パターンに照
射されて生じた回折光による回折像をレンズ系内
に形成する対物レンズ系と、該レンズ系内に形成
された回折像をリレーして焦点位置に再形成する
リレーレンズと、該リレーレンズの焦点位置に配
置され、前記レンズ系内に形成された回折像に対
応させて空間周波数が選定された空間周波数フイ
ルタと、前記被検物体と光学的に共役な位置に設
置されて前記規則パターンの欠陥部分に基づき前
記空間周波数フイルタを透過した光束を受像する
撮像管を有し、前記欠陥部分を観察する欠陥観察
装置とを備えているので、対物レンズ系の内部に
ある後側焦点位置に結像された回折光をリレーレ
ンズによつて空間周波数フイルタに再結像させる
ことができ、内部に後側焦点位置を有する高倍率
の対物レンズ系の使用が可能となり、規則パター
ンと空間周波数フイルタとの間の距離が大きくと
れ、対物レンズ系の作動距離も大きくなつて高倍
率化が図れるという効果が得られる。
As described above, the defect inspection apparatus according to the present invention includes: a test object mounting table on which a test object having a regular pattern is placed; a light source that irradiates the regular pattern of the test object with coherent light; an objective lens system that forms a diffraction image in a lens system by diffracted light generated when coherent light from the light source is irradiated onto the regular pattern; and an objective lens system that relays the diffraction image formed in the lens system to a focal position. a relay lens to be re-formed; a spatial frequency filter disposed at the focal position of the relay lens and having a spatial frequency selected to correspond to the diffraction image formed within the lens system; It has an image pickup tube that is installed at a conjugate position and receives the light flux that has passed through the spatial frequency filter based on the defective portion of the regular pattern, and a defect observation device that observes the defective portion. Use of a high-magnification objective lens system that has an internal back focal position, allowing the diffracted light focused on the back focal position inside the system to be reimaged onto a spatial frequency filter by a relay lens. The distance between the regular pattern and the spatial frequency filter can be increased, and the working distance of the objective lens system can also be increased, resulting in higher magnification.

また、対物レンズ系と空間周波数フイルタとの
間にリレーレンズが介装されることとなつて対物
レンズ系と空間周波数フイルタとが完全に独立し
て配置されることとなるため、対物レンズ系を着
脱した場合に規則パターンと空間周波数フイルタ
との相対関係が変化しないので、従来のように対
物レンズの着脱によつて規則パターンのフーリエ
変換像と空間周波数フイルタの方向が合致しなく
なることもないという効果も得られる。
In addition, since a relay lens is interposed between the objective lens system and the spatial frequency filter, the objective lens system and the spatial frequency filter are placed completely independently. Since the relative relationship between the regular pattern and the spatial frequency filter does not change when the objective lens is attached or removed, the Fourier transformed image of the regular pattern and the direction of the spatial frequency filter do not become mismatched when the objective lens is attached or detached. Effects can also be obtained.

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

第1図は従来の透過型の欠陥検査装置の概略構
成図、第2図及び第3図はこの発明の欠陥検査装
置の第1実施例を示し、第2図は透過型の欠陥検
査装置の概略構成図、第3図はレーザ光が通過す
る規則パターン、対物レンズ系及び空間周波数フ
イルタ等の斜視図、第4図は空間周波数フイルタ
の変形例を示す第3図と同様な斜視図、第5図は
この発明の第2実施例を示し、反射型の欠陥検査
装置の概略構成図、第6図はこの発明の第3実施
例を示し、欠陥判別回路を備えた反射型の欠陥検
査装置のブロツク図、第7図は欠陥部の回折像を
示す説明図、第8図は欠陥部の回折像のビデオ信
号を示す説明図である。 11,13……規則パターン、12,35……
レーザ光源、14,32……対物レンズ系、1
5,33……リレーレンズ、16,26,34…
…空間周波数フイルタ。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional transmission type defect inspection device, FIGS. 2 and 3 show a first embodiment of the defect inspection device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram of a transmission type defect inspection device. A schematic configuration diagram; FIG. 3 is a perspective view of a regular pattern through which laser light passes, an objective lens system, a spatial frequency filter, etc.; FIG. 4 is a perspective view similar to FIG. 3 showing a modified example of the spatial frequency filter; FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, which is a schematic configuration diagram of a reflective defect inspection device, and FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, which is a reflective defect inspection device equipped with a defect discrimination circuit. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a diffraction image of the defective part, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing a video signal of the diffraction image of the defective part. 11, 13... rule pattern, 12, 35...
Laser light source, 14, 32...Objective lens system, 1
5, 33... Relay lens, 16, 26, 34...
...spatial frequency filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 規則パターンを有する被検物体を載置する被
検物体載置台と、 該被検物体の規則パターンにコヒーレント光を
照射する光源と、 該光源からのコヒーレント光が前記規則パター
ンに照射されて生じた回折光による回折像をレン
ズ系内に形成する対物レンズ系と、 該レンズ系内に形成された回折像をリレーして
焦点位置に再形成するリレーレンズと、 該リレーレンズの焦点位置に配置され、前記レ
ンズ系内に形成された回折像に対応させて空間周
波数が選定された空間周波数フイルタと、 前記被検物体と光学的に共役な位置に設置され
て前記規則パターンの欠陥部分に基づき前記空間
周波数フイルタを透過した光束を受像する撮像管
を有し、前記欠陥部分を観察する欠陥観察装置と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
[Scope of Claims] 1. A test object mounting table on which a test object having a regular pattern is placed; a light source that irradiates the regular pattern of the test object with coherent light; and the coherent light from the light source emits the regular pattern. an objective lens system that forms a diffraction image in a lens system by diffracted light generated by irradiating the pattern; a relay lens that relays the diffraction image formed in the lens system and re-forms it at a focal position; and the relay. a spatial frequency filter disposed at the focal point of the lens, the spatial frequency of which is selected in accordance with the diffraction image formed within the lens system; and a spatial frequency filter disposed at a position optically conjugate with the object to be inspected and adapted to the rule What is claimed is: 1. A defect inspection device comprising: an image pickup tube that receives a beam of light transmitted through the spatial frequency filter based on a defective portion of a pattern; and a defect observation device that observes the defective portion.
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JPS54134605A (en) * 1978-04-12 1979-10-19 Olympus Optical Co Ltd Method and appartus of controlling focus

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