JPS58143249A - 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】 〔発明の属する技術分計〕 欠陥検査装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

コヒーレントな光を用い、レンズの２次元フーリエ変換
作用を利用して、シャドウマスクパターンのような周期
パターン中の非周期成分（欠陥）を検出できることは既
に知られている。

例えば、ＩＣパターンの欠陥がコヒーレント光を用いた
空間フィルタリングにより検出できることが報告され、
あるいは非周期パターンに含まれる欠陥についても空間
フィルタを工夫することにより検出できることが報告さ
れている。

このような光学系を用いた欠陥検査装置は、光学系では
２次元フーリエ変換がレーザのようなコヒーレントな光
源とレンズとの組み合せで容易に実現できることを利用
するものである。

第１図は光学系を用いた従来の欠陥検査装置の一例を示
している。第１図ζこおいて、レーザ１１から放射され
たコヒーレントな光は、コリメータ系１２で平行光１３
に変換される。この平行光１３が照射される被検体１４
はフーリエ変換用のレンズ１５の前側焦点面に置かれて
いる。このようにすると、レンズ１５の共役面である後
方焦点面１６には被検体１４の２次元フーリエ変換パタ
ーンが生成される。

そこで、この後方焦点面１６に、欠陥を含まない被検体
１４のパターンによるフーリエパターンからの光成分を
透過させない物竺、で形成し、その他の領域は光を透過
させる物質で構成した空間フィルタを設置する。このよ
うにすると、後方焦点面１６を通過する光成分は欠陥成
分に起因するものだけになるから、レンズ１７で逆フー
リエ変換すること匿より、再結像面１８に欠陥パターン
のみを抽出することができる。

フーリエ変換面（後方焦点面１６）において。

被検体パターンから欠陥パターンを抽出する演算を行な
うのは、フーリエ変換面においてはパターンの水平方向
の相対的位置合せおよび光軸方向（焦点方向）の調整が
全く不要だという事実に基づいている。

このように欠陥を含まないパターンが既知の場合には、
このパターンのフーリエ変換パターンに起因するスペク
トル成分を吸収等の手段で除去することにより欠陥パタ
ーンのみを抽出することが可能であり、従来この原理に
基づく欠陥検査装置が一般に用いられていた。

ｈころが、このような従来の欠陥検査装置は比較的大き
な欠陥の検出には適しているが、微細な欠陥の検出は充
分に行ない得ず欠陥検出装置として確実性に欠ける欠点
があった。

〔発明の目的〕

この発明は上記の欠点を除去するためになされたもので
、その目的とするところは被検体パターン中の微細な欠
陥をも精密にしかも確実かつ効率的に検出し得る欠陥検
出装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

この発明は、例えばレーザのような光源からの光を被検
体に照射し、この被検体からの回折光を受けるフーリエ
変換用レンズの共役面に空間フィルタを配設し、この空
間フィルタとして被検体の基本パターンと基本パターン
の配列に基づくパターンとの間に生じるモアレパターン
ｔこ対応した開口を有するものを用いた点に特徴がある
。

このようにすると１例えば逆フーリエ変換用レンズを介
した再結像面に被検体の欠陥パターンのみを抽出して表
出することができる。

〔発明の効果〕

この発明番こよれば、モアレパターンを利用して被検体
の欠陥の検出を行なうものであるから、微細な欠陥の場
合にもこれを強調して抽出することができ精密にしかも
確実かつ効率的な検査を行ない得る特長がある。したが
って安定でしかも信頼性の高い欠陥検査装置とすること
ができる。

〔発明の実施例〕

以下５図面を参照してこの発明の一実施例をカラーブラ
ウン管用シャドウマスクを対象とするものの場合につい
て説明する。

民生用カラーブラウン管のシャドウマスクには第２図に
示すパターンのものが主に用いられている。第２図にお
いて、２１は薄鉄板であり、２２は薄鉄板２１に規則的
に形成された小判形の開口であり、その数は２０〜１０
０万個に達している。シャドウマスクの検査においては
、主ｌこ開口２２の形状異常および微小サイズ変化を検
出している。

′Ｍ２図のパターンを数式的に記述すれば、このような
規則的パターンは基本パターンと規則的配列パターンと
のコンポリー−ションにより表わすことができる。

いま、基板パターンをｆ（ｘｔｙＬ配列パターンをｄ（
Ｘ、ｙ）とすれば、第２図のパターンｐ（ｘｔｙ）ｐ（
ｘｔｙ）＝ｆ（ｘ＋ｙ）＠＠　ｄ（ｘｔｙ）　　・−−
−・−１１）となる。ここで＠のは２次元コンポリ−−
シ田ンを表わしている。

よく知られているフーリエ変換の定理より。

ｐ（Ｘ、ｙ）のフーリエ変換像は下式のようζこなる。

Ｐ（ξ、η）＝Ｆ（ξ、η）Ｄ（ξ、η）・・・・・・
・・・・・・（２）ただし、ξ、ηはｘ、ｙ方向に対応
する空間周波数であり、大文字で表わした関数はそれぞ
れ小文字で表わした関数のフーリエ変換量である。

フーリエ変換像Ｐ（ξ、η）はこのように一義的に決定
することができる。

一方、第２図に示したパターンを２次元フーリエ変換す
ると第３図のようなパターンを得る。

第３図に示すフーリエパターンの強度分布は第（２）式
で示した量の自乗として与えられ、一般的に分布の包絡
線は開ロバターンに起因するＦ（ξ、η）により、また
輝点分布は分布パターンに起因するＤ（ξ、η）により
決定される。

しかし、第３図より明らかなように、シャドウマスクパ
ターンのフーリエ変換パターンでは、上述した解明によ
って予想できない双曲線パターンが生成されていること
を知ることができる。これは、開ロマベクトルＦ（ξ、
η）と分布スペクトルＤ（ξ、η）との間で生じるモワ
レ現象に起因している。

すなわち、第２図に示したような小判形の開口２２はス
ペクトル解析によると楕円成分を含むことになり、この
楕円スペクトルと分布スペクトルＤ（ξ、η）に含まれ
る直線成分とが協同してモワレ（ビート）を生じるため
である。

このモワレパターンは解析的に次のようにして導出する
ことができる。

すなわち、ピッチｈのξ軸に平行な直線群と楕円スペク
トル群 （Ｖη）２＋（Ｈｇ＊＝ｋｘ　（ｋ＝ｏ、１．２・・・
・・・）・・・・・・・・・（３）とはビートを生じ、
そのパターンは ただしｉは整数 となり、双曲線を表わすことになる。

このモワレパターンの暗線部分には正規パターンからの
光エネルギーは回折されない。逆にモワレパターンの暗
線部分に回折される光成分は開口の欠陥からのものであ
る。

したがって、このモワレパターンの暗線に沿って開口を
もつ第４図に示すような空間フィルタ４１を作り、これ
を第１図の後方焦点面１６の位貨に配設すれば、これに
より欠陥の検出が可能となる。

第４図において４２は光透過領域、４３は光不透過領域
を示している。

このような空間フィルタ４１において、暗線部分は比較
的に高い空間周波数により生じているので、このような
暗線部分に開口をもつ空間フィルタ４１を用いて構成し
た欠陥検査装置は微細な欠陥を確実に検出できるもので
ある。なお、他の部分は第１図と同一の構成のものであ
るから詳述しない。

第５図はモアレパターンに基づく空間フィルタとローパ
ス空間フィルタを併用したこの発明の他の実施例を示す
ものである。一般に、欠陥のないパターンに基づく空間
フィルタによる欠陥検査の場合には通常これをローパス
フィルタ化して用いている場合が多い。このようなフィ
ルタを用いた検査手段は比較的大きな欠陥の検出に適し
ている。

そこで、この実施例は前述のモアレパターンに基づくフ
ィルタにローパス空間フィルタを併用することにより、
多岐にわたる広範囲な欠陥を高い信頼性で検出すること
を可能にしたものである。

第５図において、５１はレーザのようなコヒーレントな
光を発生する光源であり、この光源５１よりの光５２の
光路にコリメータ５３％移動装置５４に載置された被検
体５５．ミラー５６ａ、フーリエ変換レンズ５７ａ、そ
の後方焦点位置にモワレパターンに基づく欠陥検査用の
空間フィルタ５８ａ。

光検出用の光電変換器５９ａを順次配設する。さらにミ
ラー５６ａにより２分割した光の光路にミラー５６ｂ、
フーリエ変換レンズ５７ｂ％無欠陥パターンに基づく欠
陥検査用のローパス空間フィルタ５８ｂ。

光検出用の光電変換器５９ｂを順次配設する。光電変換
器５９ａおよび５９ｂの出力端はデータ処理装置６０に
導かれ、被検体５５の移動装置５４はデータ処理装置６
０よりの制御出力により制御される。

第５図の装置において、レーザ５１からのコヒーレント
な光５２はコリメータ５３で平行光に変換され、被検体
５５に照射される。被検体５５からの回折光はミラー５
６ａで２分割されフ４１Ｊ工変換レンズ５７ａ　、５７
ｂでにより被検体５５のフーリエ変換パターンとしてこ
れらの後方焦点位置にそれぞれ集光される。後方焦点位
置にはモワレパターンに基づく空間フィルタ５８ａ、無
欠陥パターンに基づくローパス空間フィルタ５８ｂを設
けられているので、それぞれの空間フィルタ５８ａ　、
５８ｂを通過した欠陥成分が光電変換器５９ａ、　５９
ｂにより電気信号に変換されてデータ処理装置６０に入
力される。

データ処理装置６０においては光電変換器５９ａ。

５９ｂの出力から欠陥の大きさ１位置等を算出してこれ
を出力する。

この実施例においてはモワレパターンに基づく空間フィ
ルタ５８ａ、無欠陥パターンに基づくローパス空間フィ
ルタ５８ｂを併用しているので、前者により主として微
細な欠陥の検出を、また後者により比較的大きな欠陥の
検出をそれぞれ的確に行なうことができそれぞれの機能
を補い合って広範囲な欠陥の検出を高い信頼性のもとに
行なうことができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

すなわち、上記実施例においては主としてカラーブラウ
ン管のシャドウマスクに含まれる欠陥の検出を行なう場
合について述べたが、この発明は開ロスベクトルに楕円
成分を含む開口が周期的に配列されているパターンのも
のを対象とし同様に実施することができる。このような
開ロバターンを有するものとしては電気カミソリのブレ
ード。

ジューサの歯等を挙げることができる。

さらにこの発明は基本パターンが楕円成分をもつものに
限らず、あるいは基本的バタンか周期的に配列されてい
るものに限ることなく、基本パターンと配列パターンと
の間にモアレ現象を生じるパターンを有するものの場合
に広く適用することができる。

また、光学的な手段によることなく、被検体スペクトル
を得ることも可能であり、そのような系において１本発
明の主旨を変えることなくパターン欠陥と検出すること
を本発明が包含することは云うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学系を用いた従来の欠陥検査装置の一例の概
略的な構成図、第２図はこの発明の装置の対象となるカ
ラーブラウン管用シャドウマスクの一例の説明図、第３
図は第２図に示したパターンをフーリエ変換したパター
ンの説明図、第４図はこの発明の一実施例において用い
るモワレパターンに基づく空間フィルタの説明図、第５
図はモアレパターンに基づく空間フィルタとローパス空
間フィルタを併用したこの発明の実施例の概略的構成図
である。 １１・・・レーザ　　　　１２・・・コリメータ系１３
・・・平行光　　　　　１４・・・被検体１５・・・フ
ーリエ変換用のレンズ １６・・・後方焦点面 １７・・・逆フーリエ変換用のレンズ １８・・・再結像面　　　　２１・・・薄鉄板２２・・
・開口 ４１・・・モアレパターンに基づく空間フィルタ４２・
・・光透過領域　　　４３・・・光不透過領域５１・・
・光源　　　　　　５２・・・光５３・・・コリメータ
　　　５４・・・移動装置５５・・・被検体 ５６ａ、　５６ｂ・・・ミラー　　５７ａ　５７ｂ・・
・フーリエ変換レンズ５８ａ・・・モアレパターンに基
づく空間フィルタ５８ｂ・・・無欠陥パターンに基づく
ローパス空間フィルタ ６０・・・データ処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）はぼコヒーレントな光を発生する光源と、この光
   源よりの光により照射される被検体と、こ基づく欠陥検
   査用の空間フィルタと、このフィルタを通過した光を受
   光する受光器とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置
   。 ｆ２）　　被検体は基本パターンの開口が規則的パター
   ンにより配列されていることを特徴とする特許る特許請
   求第１項または第２項記載の欠陥検査装置。 （４）欠陥検査用の空間フィルタはモアレパターンの暗
   線に沿った開口をもつものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか番こ記載され
   た欠陥検査装置。 （５）欠陥検査用の空間フィルタはモアレパターンに基
   づく空間フィルタの他に無欠陥基本パターンに基づくロ
   ーパス空間フィルタを併用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載された欠
   陥検査装置。