(57)【要約】 【課題】  基板面内の光量分布のムラを低減し欠陥検出精度を向上した、基板の欠陥検出方法および欠陥検出装置を提供する。【解決手段】  欠陥検出装置２０では、検出用の光２７を基板２５内において発散させるレンズ部２２と、前記検出用の光２７の導光領域を重複させる機能を有する光源部２１とを有し、レンズ部２２によって、検出用の光２７は基板２５内を発散した状態で進行させ、光源２８の配置位置によって導光領域を重複させて複数の検出用の光２７を重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができ、光量の分布によって差異が生ずることを防いで、欠陥２６に起因して散乱する光を確実に検出し、欠陥２６を高精度に検出する。【選択図】      図１
2006214917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板の端部から検出用の光を入射させ、基板の一表面部から出射される光を検出して、基板の欠陥を検出する方法であって、
検出用の光を基板内において発散させる発散工程と、
前記検出用の光の導光領域を重複させる重複工程とを有することを特徴とする基板の欠陥検出方法。
【請求項２】
重複工程は、複数の光源を基板の端部に沿って配設する段階を含むことを特徴とする請求項１記載の基板の欠陥検出方法。
【請求項３】
発散工程は、検出用の光の広がり角度を規定する段階を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板の欠陥検出方法。
【請求項４】
発散工程は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる段階を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板の欠陥検出方法。
【請求項５】
基板は、透光性を有する複数の層が積層されて構成され、
発散工程は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させる段階を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出方法。
【請求項６】
発散工程は、検出用の光を一層のみに入射させる段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の基板の欠陥検出方法。
【請求項７】
透光性を有する基板の欠陥を検出する装置であって、
基板の端部に向けて、検出用の光を出射する出射手段と、
検出用の光を基板内において発散させる発散手段と、
前記検出用の光の導光領域を重複させる重複手段と、
基板の一表面部から出射される光を検出する光検知手段とを含むことを特徴とする基板の欠陥検出装置。
【請求項８】
出射手段は、検出用の光を出射する複数の光源を有し、
重複手段は、複数の光源を基板の端部に沿って配設することを特徴とする請求項７記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項９】
出射手段は、予め定める広がり角度の検出用の光を出射することを特徴とする請求項７または８記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１０】
発散手段は、検出用の光の広がり角度を規定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１１】
発散手段は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる集光部を含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１２】
基板は、透光性を有する複数の層が積層されて構成され、
発散手段は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１３】
発散手段は、検出用の光を一層のみに入射させることを特徴とする請求項１２に記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１４】
各光源間の間隔ｐ、および基板の一端部から検出用の光の発光点までの距離ｄと、検出用の光の基板の一端面での広がり角２θとが、
ｔａｎθ≧ｐ／（２ｄ）
の関係にあることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出装置。
【請求項１５】
発散手段は、回折格子を含むことを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１つに記載の基板の欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性を有する基板、たとえば半導体基板、ガラス基板、および機能性フィルムの欠陥を検出する基板の欠陥検出方法および欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透光性を有する基板の欠陥を光を用いて検出する技術が種々実用に供されている。第１の従来技術の欠陥検出方法は、半導体基板、ガラス基板、および機能性フィルムなどの透光性を有する基板の異物、気泡、および傷などの欠陥を検出するために、基板の裏面から光を照射し、表面からの透過光を検出する。基板内の欠陥部分と無欠陥部分とでは光の透過率が異なるので、表面からの透過光を検出することによって、欠陥の有無を判別している。
【０００３】
第２の従来の技術の基板の欠陥検出方法は、基板の端面から光を入射し、基板内部を内面反射によって光を伝搬させ、基板内部の欠陥によって散乱されて基板上面に出射する光を検出して、欠陥を検出している。この方法によると、バックグラウンドを暗くすることができるので欠陥を検出しやすく、また、基板の外周部に付着した異物は検出しないという利点がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、第２の従来の技術の基板の欠陥検出装置１を示す正面図である。欠陥検出の対象となる基板２は、正方形板状であって、幅方向Ｘに延びる２つの端面部、幅方向Ｘに垂直な長さ方向Ｙに延びる２つの端面部を有する。欠陥検出装置１は、基板２に光を入射させる光源部３、基板２から出射される散乱光を検出する撮像手段４、および検出された散乱光に基づいて欠陥の有無を判断する信号処理装置５を含んで構成される。
【０００５】
光源部３は、長さ方向Ｙに沿って延びている２つの端面に隣接して、配置される。光源部３は、光を出射する光源６、光源６からの光を基板２に導く光ファイバ束７、および光ファイバ束７を保持する光出射端保持部材８を含んで構成される。光源６は、たとえばハロゲンランプ、メタルハライドランプの高輝度の光源６によって実現される。
【０００６】
図１０は、光ファイバ束７の光出射端部７ａを示す正面図である。光ファイバ束７は、たとえばプラスチック光ファイバ９を多数束ねて実現され、光源６側の端部は光源６から発せられる光を均等且つ効率よく各光ファイバ９へと入射させることができる様に配置されている。また光ファイバ束７の基板２側の端部すなわち光出射端部は、光ファイバの出射端部が光出射端保持部材８によって保持される。各光ファイバ９の光出射端部は、図１０に示すように一列に配列されている。各光ファイバ９は、光出射端部において互いに平行に配列されている。各光ファイバ９は、光出射端において、ＸＹ面内に位置する様に配列されており、しかもＸ軸に対して角度θだけ傾いた方向を向いている。光源部３からの出射光は、図９に矢印で示されている様に、基板の端面に対し入射角θで斜めに入射する。
【０００７】
図１１は、基板の欠陥検出装置１を示す側面図である。光検出器４は、基板２の欠陥検出位置の直上に対して角度αをなす位置に配置される。光検出器４は、検出信号を信号処理装置に伝送し、所定の閾値と比較して該閾値を越える信号レベルのものを欠陥であると判定する。
【０００８】
基板２の製造に際しては、特定の方向性を有する欠陥が発生しがちであり、該欠陥の方向性に応じて基板端面から入射させる光の方向と、基板２から出射する散乱光の出射方向とに関連性がある。このような関連性に応じて欠陥を良好な感度で検出するために、前述の角度θおよび角度αは適切な値に設定される。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の第１の従来の技術では、無欠陥部分、すなわちバックグラウンドが明るいため、暗い欠陥部分が小さくなると、無欠陥部分の明るさによって欠陥部分を検出することが困難になる。また基板の表面部および裏面部に付着したほこりなどの異物によっても、透過光は欠陥部分と同様に暗くなるので、基板内部の欠陥と基板外周部の異物との区別が困難であるという問題がある。
【００１１】
図１２は、前述の第２の従来の技術の基板２の面内の光量分布を、基板２の厚み方向Ｚから見て示す図である。図１２では、光量分布を白黒の濃淡で示す。第２の従来の技術では、各光ファイバ９からの出射光量、入射位置、入射角度、および入射端面の状態の違いによって、図１２に示すように、該基板の幅方向にわたって、該基板内に入射する光強度にばらつきが生じる場合がある。たとえば該基板が多層構造を有しており、該基板の中のごく薄い層、たとえば厚さ１０〜２０μｍの層に光を入射して検査することが必要な場合があり、このような場合、入射位置のごくわずかな位置ずれによって入射光量が大きく異なり、特にばらつきが大きくなる。このばらつきは、基板面内の光量分布、従って、基板上面で検出される光量に、欠陥に起因しないムラを生じさせるため、欠陥検出精度を低下させる。また基板を構成する材料自体が光を散乱させる性質を有する場合があり、このような場合、無欠陥領域においても該基板表面から、基板面内の光量分布に応じた光量の光が出射するため、特にムラの影響が顕著になり、欠陥検出精度が大きく低下する。
【００１２】
したがって本発明の目的は、基板面内の光量分布のムラを低減し欠陥検出精度を向上した、基板の欠陥検出方法および欠陥検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、透光性を有する基板の端部から検出用の光を入射させ、基板の一表面部から出射される光を検出して、基板の欠陥を検出する方法であって、
検出用の光を基板内において発散させる発散工程と、
前記検出用の光の導光領域を重複させる重複工程とを有することを特徴とする基板の欠陥検出方法である。
【００１４】
本発明に従えば、基板の欠陥検出方法は、検出用の光を基板内において発散させる発散工程と、前記検出用の光の導光領域を重複させる重複工程とを有する。発散工程によって、検出用の光は基板内を発散した状態で進行する。検出用の光が発散した状態で、重複工程によって導光領域を重複させるので、基板内の全域にわたって検出用の光の導光領域を重複させることができる。これによって複数の検出用の光の導光領域の光量が互いに異なる場合であっても、重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができる。
【００１５】
また本発明は、重複工程は、複数の光源を基板の端部に沿って配設する段階を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、重複工程は、複数の光源を基板の端部に沿って配設する段階を含むので、複数の光源から出射される検出用の光の導光領域を重複させることができる。これによって複数の光源を用いて欠陥を検出する場合であっても、各光源が出射する検出用の光の光量の差異によって、欠陥の検出精度が低下することを防ぐことができる。
【００１７】
さらに本発明は、発散工程は、検出用の光の広がり角度を規定する段階を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、発散工程は、検出用の光の広がり角度を規定する段階を含むので、広がり角度を規定することによって、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００１９】
さらに本発明は、発散工程は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる段階を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、発散工程は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる段階を含むので、検出用の光が不所望に基板の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００２１】
さらに本発明は、基板は、透光性を有する複数の層が積層されて構成され、
発散工程は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させる段階を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、発散工程は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させる段階を含むので、予め定める層の欠陥を検出することができる。これによって欠陥のある層を特定することができる。また検出用の光が不所望に基板の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００２３】
さらに本発明は、発散工程は、検出用の光を一層のみに入射させる段階を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、発散工程は、検出用の光を一層のみに入射させる段階を含むので、検出用の光を入射させた層の欠陥を検出することができる。また一層のみに入射させることによって、検出用の光の光量が隣接する層の境界を通過して減衰することを防ぐことができ、検出用の光を効率的に用いることができる。したがって比較的大きな基板であっても、検出用の光の光量を欠陥の検出に必要な量に保つことができる。
【００２５】
さらに本発明は、透光性を有する基板の欠陥を検出する装置であって、
基板の端部に向けて、検出用の光を出射する出射手段と、
検出用の光を基板内において発散させる発散手段と、
前記検出用の光の導光領域を重複させる重複手段と、
基板の一表面部から出射される光を検出する光検知手段とを含むことを特徴とする基板の欠陥検出装置である。
【００２６】
本発明に従えば、検出用の光を基板内において発散させる発散手段と、前記検出用の光の導光領域を重複させる重複手段とを有する。発散手段によって、検出用の光は基板内を発散した状態で進行する。検出用の光が発散した状態で、重複手段によって導光領域を重複させるので、基板内の全域にわたって検出用の光の導光領域を重複させることができる。これによって複数の検出用の光の導光領域の光量が互いに異なる場合であっても、重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができる。したがって光量の分布によって差異が生ずることを防ぐことができ、光検知手段によって、欠陥に起因して散乱する光を確実に検出することができる。したがって欠陥を高精度に検出することができる。
【００２７】
さらに本発明は、出射手段は、検出用の光を出射する複数の光源を有し、
重複手段は、複数の光源を基板の端部に沿って配設することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、重複手段は、複数の光源を基板の端部に沿って配設するので、複数の光源の互いの位置関係を調節することができる。したがって複数の光源から出射される検出用の光の導光領域を、重複手段によって重複させることができる。これによって複数の光源を用いて欠陥を検出する場合であっても、各光源が出射する検出用の光の光量の差異によって、欠陥の検出精度が低下することを防ぐことができる。また出射手段は、複数の光源を用いることによって、１つの光源からの光を分散して導く場合よりも、欠陥の検出に必要な光量を容易に確保することができる。
【００２９】
さらに本発明は、出射手段は、予め定める広がり角度の検出用の光を出射することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、出射手段は、予め定める広がり角度の検出用の光を出射するので、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００３１】
さらに本発明は、発散手段は、検出用の光の広がり角度を規定することを特徴とする。
本発明に従えば、発散手段は、検出用の光の広がり角度を規定するので、広がり角度を規定することによって、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００３２】
さらに本発明は、発散手段は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる集光部を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、発散手段は、検出用の光を基板の厚み方向に集光させる集光部を含むので、検出用の光が不所望に基板の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００３４】
さらに本発明は、基板は、透光性を有する複数の層が積層されて構成され、
発散手段は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させることを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、発散手段は、検出用の光を、基板を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させるので、予め定める層の欠陥を検出することができる。これによって欠陥のある層を特定することができる。また検出用の光が不所望に基板の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００３６】
さらに本発明は、発散手段は、検出用の光を一層のみに入射させることを特徴とする。
本発明に従えば、発散手段は、検出用の光を一層のみに入射させるので、検出用の光を入射させた層の欠陥を検出することができる。また一層のみに入射させることによって、検出用の光の光量が隣接する層の境界を通過して減衰することを防ぐことができ、検出用の光を効率的に用いることができる。したがって比較的大きな基板であっても、検出用の光の光量を欠陥の検出に必要な量に保つことができる。
【００３７】
さらに本発明は、各光源間の間隔ｐ、および基板の一端部から検出用の光の発光点までの距離ｄと、検出用の光の基板の一端面での片側への広がり角θとが、
ｔａｎθ≧ｐ／（２ｄ）
の関係にあることを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、各光源間の間隔ｐ、および基板の一端部から検出用の光の発光点までの距離ｄと、検出用の光の基板の一端面での広がり角θとが前述の式の関係に規定される、換言すれば、この関係式を満たすべく間隔ｐ、距離ｄおよび広がり角θを調整することで、導光領域を基板の全域にわたって確実に重複させることができる。これによって欠陥検出精度の再現性を高めることができる。
【００３９】
さらに本発明は、発散手段は、回折格子を含むことを特徴とする。
本発明に従えば、発散手段は、回折格子を含むので、レンズなどの発散手段よりも検出用の光の広がり角度を大きくすることができる。これによって出射手段と基板との位置が近接した状態であっても、確実に重複させることができる。したがって本欠陥検出装置の配置空間を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、複数の検出用の光の導光領域の光量が互いに異なる場合であっても、重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができる。したがって光量の分布によって差異が生ずることを防ぐことができ、欠陥を高精度に検出することができる。
【００４１】
また本発明によれば、複数の光源を用いて欠陥を検出する場合であっても、各光源が出射する検出用の光の光量の差異によって、欠陥の検出精度が低下することを防ぐことができる。
【００４２】
さらに本発明によれば、広がり角度を規定することによって、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００４３】
さらに本発明によれば、検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００４４】
さらに本発明によれば、検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００４５】
さらに本発明によれば、比較的大きな基板であっても、検出用の光の光量を欠陥の検出に必要な量に保つことができる。
【００４６】
さらに本発明によれば、複数の検出用の光の導光領域の光量が互いに異なる場合であっても、重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができる。したがって光量の分布によって差異が生ずることを防ぐことができ、光検知手段によって、欠陥に起因して散乱する光を確実に検出することができる。したがって欠陥を高精度に検出することができる。
【００４７】
さらに本発明によれば、複数の光源を用いて欠陥を検出する場合であっても、各光源が出射する検出用の光の光量の差異によって、欠陥の検出精度が低下することを防ぐことができる。また出射手段は、複数の光源を用いることによって、１つの光源からの光を分散して導く場合よりも、欠陥の検出に必要な光量を容易に確保することができる。
【００４８】
さらに本発明によれば、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００４９】
さらに本発明によれば、検出用の光の導光領域を容易に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００５０】
さらに本発明によれば、検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００５１】
さらに本発明によれば、検出用の光を可及的に多く基板に入射させることができ、検出用の光を効率的に用いることができる。
【００５２】
さらに本発明によれば、比較的大きな基板であっても、検出用の光の光量を欠陥の検出に必要な量に保つことができる。
【００５３】
さらに本発明によれば、各光源間の間隔ｐ、および基板の一端部から検出用の光の発光点までの距離ｄと、検出用の光の基板の一端面での広がり角θとが前述の式の関係に規定される、換言すれば、この関係式を満たすべく間隔ｐ、距離ｄおよび広がり角θを調整することで、導光領域を基板の全域にわたって確実に重複させることができる。これによって本発明を容易に実現することができる。
【００５４】
さらに本発明によれば、出射手段と基板との位置が近接した状態であっても、確実に重複させることができる。したがって本発明の装置の配置空間を小さくすることができる。つまり設備コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態の基板の欠陥検出装置２０を示す平面図である。図２は、基板の欠陥検出装置２０を示す側面図である。基板の欠陥検出装置（以下、単に「欠陥検出装置」ということがある）２０は、光源部２１、レンズ部２２、光検出器２３、および判定部２４を含んで構成され、基板２５の内部の欠陥２６（図４参照）を検出する装置である。欠陥検出対象の基板２５は、たとえば半導体基板、ガラス基板、および機能性フィルム等が積層されて成る透光性を有する基板２５が適用される。本実施の形態では、基板２５は、多層構造の機能性フィルムを用いて長方形板状に形成される。ここで基板２５の幅方向をＹ、厚み方向をＺ、これら幅および厚み方向に垂直な方向をＸと定義し、各図においてＹ、Ｚ、Ｘと表記する。
【００５６】
光源部２１は、出射手段であって、基板２５の端部に向けて、検出用の光２７を出射する。光源部２１は、検出用の光２７を出射する複数、本実施の形態ではｎ個の光源２８を有する。各光源２８は、基板２５の端部に沿って、換言すると基板２５の幅方向Ｙに沿って配設される。各光源２８は、予め定める広がり角度の検出用の光２７を出射する。光源２８は、たとえばレーザ、発光ダイオード、およびハロゲンランプの少なくともいずれか一つによって実現される。光源２８から出射された検出用の光２７は、レンズ部２２を経て、基板２５の端部である基板端面２５ａから基板２５の内部に入射される。
【００５７】
レンズ部２２は、発散手段であって、検出用の光２７を基板２５内において発散させる。レンズ部２２は、複数、本実施の形態では光源２８の同数のｎ個の凹レンズ２９、および１つのシリンドリカルレンズ３０を含んで構成される。各凹レンズ２９は、各光源２８から出射される検出用の光２７の幅方向Ｙに発散させ、各光源２８から出射される検出用の光２７の広がり角度を規定する。シリンドリカルレンズ３０は、集光部であって、検出用の光２７を基板２５の厚み方向Ｚに集光させる。
【００５８】
光検出器２３は、基板２５の厚み方向一方に配設される光検知手段であって、基板２５の一表面部２５ｂから出射される光を検出する。光検出器２３は、基板２５の一表面部２５ｂをそのＸＹ平面に沿って走査するように構成され、これによって基板２５の全域にわたって散乱光を検出することができる。光検出器２３は、たとえば受光素子および電荷結合素子（Charge Coupled Device：略称ＣＣＤ）によって実現される。光検出器２３は、検出した光に基づく情報を判定部２４に与える。
【００５９】
判定部２４は、光検出器２３から与えられる情報に基づいて、基板２５の欠陥２６の有無を判定する。判定部２４は、判定した結果を示す情報を報知手段、たとえば表示装置または音発生手段に与えて、欠陥２６の有無に基づく情報を報知させる。判定部２４は、たとえばマイクロコンピュータなどの処理回路によって実現される。
【００６０】
図３は、基板端面２５ａにおける検出用の光２７のビームスポット３１を示す図である。図３では、理解を容易にするために、複数の検出用の光２７のビームスポット３１を１つのみついて示す。図３（１）は、ビームスポット３１が基板端面２５ａの外側まで広がる場合の、基板端面２５ａとビームスポット３１の重なり状態を示す図である。この場合、基板端面２５ａの外側を照射する光成分は、基板２５の内部の欠陥検出に寄与しないのみならず、基板２５の表面または裏面に付着したほこりなどの異物によって散乱して、表面に付着している異物と内部の欠陥２６の区別が困難になる。
【００６１】
したがって図３（２）に示すように、ビームスポット３１の厚み方向Ｚの寸法を基板２５の厚み寸法以下とするのが望ましい。さらに、基板２５の多層構造のうち、透光性などの点から、ある特定の層に光を入射する必要がある場合、ビームスポット３１の厚み方向Ｚの大きさをその層の厚みと同程度かそれ以下とするのが、光の入射効率の点から望ましい。このように、ビームスポット３１の厚み方向Ｚの寸法を基板２５の厚み寸法よりも小さくなるように、シリンドリカルレンズ３０を配置し、ビームスポット３１が基板端面２５ａの適切な位置を照射するよう光学系をアライメントする。
【００６２】
図４は、欠陥検出装置２０の一部を拡大して示す側面図である。以下、基板２５の内部の検出用の光２７を伝搬させる層（複数の層にまたがる場合や基板２５全体である場合も含めて）２５ｃを、伝搬層２５ｃと称することがある。図４では、伝搬層２５ｃを検出用の光２７が伝搬し、基板２５の内部の欠陥２６によって散乱される状態を示す。基板端面２５ａから伝搬層２５ｃに入射した検出用の光２７は内面反射によって、伝搬層２５ｃを検出用の光２７の光軸方向Ｘ、換言すると基板２５の長さ方向Ｘに伝搬する。基板２５の内部が無欠陥で均一である場合、伝搬層２５ｃを伝搬する光は散乱されないか、または少し散乱される。基板２５の内部に欠陥２６が存在するとき、その欠陥近傍ではたとえば屈折率、透過率、および反射率が、周囲の無欠陥領域と比較して変化し、欠陥２６によって検出用の光２７がより多く散乱される。判定部２４は、光検出器２３によって検出された散乱光の光強度（以下、「検出信号」と称することがある）が予め定める閾値以上、または周囲の検出信号との差が予め定める大きさ以上である場合、その位置に欠陥２６があると判定する。
【００６３】
各光源２８間の間隔ｐ、および基板２５の一端部２５ａから検出用の光２７の発光点までの距離ｄと、検出用の光２７の基板２５の一端面での広がり角θとが、
ｔａｎθ≧ｐ／（２ｄ）                                            …（１）
の関係、つまり広がり角θのタンジェント値が、間隔ｐを距離ｄの２倍で除した値以上となる関係にあり、さらに望ましくは、基板２５の欠陥検出装置２０を、次式（２）を満たすよう構成する。
ｔａｎθ≧ｐ／ｄ                                                  …（２）
このような構成にすることによって、基板２５の全領域で少なくとも２個以上の検出用の光２７を互いに重なり合わせることができる。ただしここでは、広がり角θの外側の領域にはその検出用の光２７が存在しないと仮定した。表１に、式（１）および式（２）を満たす広がり角θを、実効作動距離ｄが３０ｍｍ、１００ｍｍ、３００ｍｍ、１０００ｍｍの場合に対して計算した結果を示す。ただし、光源２８の間隔ｐを１０ｍｍとした。実効作動距離ｄが大きくなるほど、検出用の光２７が重なり合うのに必要な広がり角θが小さくなる。
【００６４】
【表１】
2006214917.tif 000003
【００６５】
図５は、幅方向Ｙに拡散する検出用の光２７を入射する場合の基板２５の面内の光量分布を、基板２５の厚み方向から見て示す図である。図５では、光量分布の計算結果を、白黒の濃淡で示す。光源２８の個数ｎを１００、光源２８の間隔ｐを１０ｍｍ、検出用の光２７の広がり角θを３０°、実効作動距離ｄを１００ｍｍ、基板２５の屈折率ｎｓを１．５とした計算結果を示す。入射光の偏光をＰ偏光、換言すると電界ベクトルが入射面（ＸＹ平面）内にあるとした。また、光源２８からの入射光量のばらつきは、平均光量の±１００％とした。
【００６６】
さらに光量分布を計算するための条件として、各光源２８からの出射光量のばらつきと基板２５への入射効率のばらつきを合わせて、各光源２８から基板２５への入射光量で代表させ、これを乱数で与える。また基板２５への検出用の光２７が広がりを持つ場合の、角度に対するパワー分布は、光軸を中心とするガウス分布であると仮定する。また検出用の光２７が基板２５に入射する際の屈折およびフレネル反射損を考慮して、検出用の光２７の進行方向および入射光量を、基板２５内での伝播損失は考慮せずに計算する。また基板２５内のある点の光量は、その点に伝播する光の全ての光源２８からの寄与分の単純和とし、光波の波動性に基づく干渉は考慮しない。このような条件によって計算された光量分布を等分に区分けした４段階で表示する。
【００６７】
図５に示すように、幅方向Ｙに拡散する検出用の光２７を基板２５に入射させると、基板２５内の光量分布のムラはほとんどない。図１２に関連して述べたように、既存の技術では拡散しない互いに平行な検出用の光２７を入射させると、各光源２８から伝搬層２５ｃに入射する光量のばらつきを反映して、基板２５の面内の光量分布に幅方向Ｙに関してムラが生じる。
【００６８】
図６は、光量分布と広がり角θとの関係を示すグラフである。図６では、光源２８の個数ｎを１００、光源２８の間隔ｐを１０ｍｍ、基板２５の屈折率ｎｓを１．５で固定し、実効作動距離ｄおよび広がり角θを変化させて、光量分布の平均値Ｐａｖｅ、最大値Ｐｍａｘ、最小値Ｐｍｉｎ、標準偏差σを計算した結果を示す。
【００６９】
図６に示すように、実効作動距離ｄを大きくするに従って、より小さな広がり角θで光量分布のばらつき低減効果が得られる。すなわち、光量分布の最大値Ｐｍａｘと最小値Ｐｍｉｎとの差、および標準偏差σが小さくなる。これは前述の表１の結果を反映している。
【００７０】
実効作動距離ｄ、または広がり角θを大きくするに従って、光量分布の平均値Ｐａｖｅは小さくなる。これは基板２５に入射しない光量、および基板２５の側面から外部へ漏れ出る光量が増大するためである。したがって光量分布のばらつきを低減することと、平均値Ｐａｖｅを大きくすることはトレードオフの関係になっている。
【００７１】
図７は、光量分布のばらつきの低減と全体光量の確保を両立する設計パラメータを決定するためのグラフである。横軸に実効作動距離ｄ、縦軸に広がり角θをとり、光量の最小値が平均値の３０％以上となり、かつ、平均光量が、広がり角θ＝０°の平行な光束を入射する場合の９０％以上となる領域を斜線を施して示す。
【００７２】
たとえば光源２８に半導体レーザ（シャープ製ＧＨ０６５６０Ｂ２Ｃ、波長６５８ｎｍ）を用いると、光源２８からの出射される検出用の光２７の広がり角は５°程度である。この検出用の光２７を凹レンズ２９（ガラス製、曲率半径５ｍｍ）を透過させることによって、広がり角θを最大３０°程度まで広げることができる。この場合、実効作動距離ｄは１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下に設定するのが望ましい。さらに実効作動距離ｄを小さく、すなわち、広がり角θを大きくとるためには、回折格子（グレーティング）による拡散を利用することも可能である。
【００７３】
前述に示した数値は一例であって、実際に基板２５の欠陥検出装置２０を設計する際は、用いる光源２８および基板２５によって、光源２８の（平均）出力、基板２５への（平均）入射効率、これらのばらつきの程度、基板２５の屈折率、基板２５の伝播損失、欠陥検出に必要な最低光量、および装置サイズの制約などの要素を考慮して各数値を決定する必要がある。
【００７４】
図８は、基板の欠陥検出方法を示すフローチャートである。ステップａ０にて、基板２５が欠陥検出装置２０の予め定める位置に配置され、ステップａ１に進む。
【００７５】
ステップａ１は、発散工程であって、検出用の光２７を基板２５内において発散させ、ステップａ２に移る。ステップａ１では、光源２８から出射される検出用の光２７の広がり角度を規定する段階を含む。またステップａ１では、検出用の光２７を基板２５の厚み方向Ｚに集光させる段階を含む。またステップａ１では、発散工程は、検出用の光２７を、基板２５を構成する複数の層のうち予め定める層、本実施の形態では１層のみに入射させる段階を含む。
【００７６】
ステップａ２は、重複工程であって、検出用の光２７の導光領域を重複させ、ステップａ３に移る。ステップａ２では、複数の光源２８を基板２５の端部に沿って配設する段階を含む。
【００７７】
ステップａ３では、基板２５から出射される散乱光を、光検出器２３が検出し、ステップａ３に移る。ステップａ４では、判定部２４は、光検出器２３が検出した散乱光強度に基づいて、欠陥２６の有無を判定し、ステップａ５に進む。ステップａ５にて、ステップａ０からの一連の検出手順を終了する。このような検出手順によって、欠陥２６が検出される。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態の欠陥検出装置２０では、検出用の光２７を基板２５内において発散させるレンズ部２２と、前記検出用の光２７の導光領域を重複させる機能を有する光源部２１とを有する。レンズ部２２によって、検出用の光２７は基板２５内を発散した状態で進行する。検出用の光２７が発散した状態で、光源２８の配置位置によって導光領域を重複させるので、基板２５内の全域にわたって検出用の光２７の導光領域を重複させることができる。これによって複数の検出用の光２７の導光領域の光量が互いに異なる場合であっても、重畳させることによって、光量の分布を均一にすることができる。したがって光量の分布によって差異が生ずることを防ぐことができ、光検出器２３によって、欠陥２６に起因して散乱する光を確実に検出することができる。したがって欠陥２６を高精度に検出することができる。
【００７９】
各光源２８から伝搬層２５ｃに入射する光量が、たとえば各光源２８の出射光量のばらつき、光学系のアライメントのばらつき、基板端面２５ａの状態のばらつきに起因して、各光源２８ごとにばらつくことがある。このような場合でも、各光源２８から出射される検出用の光２７が、基板端面２５ａにおいて、幅方向Ｙに拡散する検出用の光２７の状態で入射することによって、検出用の光２７が、基板２５の面内で互いに重なり平均化されることで、基板２５の面内の光量分布のムラが低減され、欠陥検出精度を高くすることができる。
【００８０】
また本実施の形態では、複数の光源２８を基板２５の端部に沿って配設するので、複数の光源２８の互いの位置関係を調節することができる。したがって複数の光源２８から出射される検出用の光２７の導光領域を、重複させることができる。これによって複数の光源２８を用いて欠陥２６を検出する場合であっても、各光源２８が出射する検出用の光２７の光量の差異によって、欠陥２６の検出精度が低下することを防ぐことができる。また光源部２１は、複数の光源２８を用いることによって、１つの光源２８からの光を分散して導く場合よりも、欠陥２６の検出に必要な光量を容易に確保することができる。
【００８１】
また本実施の形態では、光源部２１は、予め定める広がり角度の検出用の光２７を出射するので、検出用の光２７の導光領域を容易に重複させることができる。これによって欠陥検出装置２０を容易に実現することができる。
【００８２】
また本実施の形態では、光源部２１は、検出用の光２７の広がり角度を規定するので、広がり角度を規定することによって、検出用の光２７の導光領域を容易に重複させることができる。これによって欠陥検出装置２０を容易に実現することができる。
【００８３】
また本実施の形態では、レンズ部２２は、検出用の光２７を基板２５の厚み方向に集光させるシリンドリカルレンズ３０を含むので、検出用の光２７が不所望に基板２５の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光２７を可及的に多く基板２５に入射させることができ、検出用の光２７を効率的に用いることができる。
【００８４】
また本実施の形態では、レンズ部２２は、検出用の光２７を、基板２５を構成する複数の層のうち予め定める層に入射させるので、予め定める層の欠陥２６を検出することができる。これによって欠陥２６のある層を特定することができる。また検出用の光２７が不所望に基板２５の端部に入射せずに漏れることを防ぐことができる。これによって検出用の光２７を可及的に多く基板２５に入射させることができ、検出用の光２７を効率的に用いることができる。
【００８５】
また本実施の形態本実施の形態では、レンズ部２２は、検出用の光２７を一層のみに入射させるので、検出用の光２７を入射させた層の欠陥２６を検出することができる。また一層のみに入射させることによって、検出用の光２７の光量が隣接する層の境界を通過して減衰することを防ぐことができ、検出用の光２７を効率的に用いることができる。したがって比較的大きな基板２５であっても、検出用の光２７の光量を欠陥２６の検出に必要な量に保つことができる。
【００８６】
また本実施の形態では、各光源２８間の間隔ｐ、および基板２５の一端部から検出用の光２７の発光点までの距離ｄと、検出用の光２７の基板２５の一端面での広がり角θとが前述の式（１）の関係、つまり広がり角θのタンジェント値が、間隔ｐを距離ｄの２倍で除した値以上となる関係に規定されることで、導光領域を基板２５の全域にわたって確実に重複させることができる。換言すれば、本件出願人は前述の関係式を見出し、当該関係式を満たすべく間隔ｐ、距離ｄおよび広がり角θを調整することで、導光領域を基板２５の全域にわたって確実に重複させることができる。これによって欠陥検出精度の再現性を高めることができる。これによって欠陥検出装置２０を容易に実現することができる。
【００８７】
前述の実施の形態では、複数の光源２８から複数の検出用の光２７が出射されるように構成されているが、このような構成に限ることなく、たとえば１つの光源２８を用いて複数の光ファイバなどの導光手段によって複数の検出用の光２７を基板２５に導くように構成してもよい。
【００８８】
前述の実施の形態では、各検出用の光２７の光軸は互いに略平行となるように構成されているが、このような構成に限ることはなく、たとえば各検出用の光２７の光軸が互いに交差するよう配置して、導光領域を重複させるように構成してもよい。また前述の実施の形態では、各検出用の光２７の光軸は、幅方向Ｙおよび長さ方向Ｘを含む同一の仮想平面内に配置されているが、これに限ることはなく、たとえば各検出用の光２７の光軸が長さ方向一方から見て千鳥状に配置されてもよく、厚み方向Ｚに複数にわたって設けてもよい。
【００８９】
またレンズ部２２は、回折格子を含むように構成してもよい。これによってレンズなどの発散手段よりも検出用の光２７の広がり角度を大きくすることができる。これによって光源部２１と基板２５との位置が近接した状態であっても、確実に重複させることができる。したがって欠陥検出装置２０の配置空間を小さくすることができる。それ故、設備コストの低減を図ることが可能となる。
【００９０】
光検出器２３は、たとえばラインセンサ、および２次元ＣＣＤモジュールを用いることによって、検査領域中の光量を一括検出する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施の形態の基板の欠陥検出装置２０を示す平面図である。
【図２】基板の欠陥検出装置２０を示す側面図である。
【図３】基板端面２５ａにおける検出用の光２７のビームスポット３１を示す図である。
【図４】欠陥検出装置２０の一部を拡大して示す側面図である。
【図５】幅方向Ｙに拡散する検出用の光２７を入射する場合の基板２５の面内の光量分布を、基板２５の厚み方向から見て示す図である。
【図６】光量分布と広がり角θとの関係を示すグラフである。
【図７】光量分布のばらつきの低減と全体光量の確保を両立する設計パラメータを決定するためのグラフである。
【図８】基板の欠陥検出方法を示すフローチャートである。
【図９】第２の従来の技術の基板の欠陥検出装置１を示す平面図である。
【図１０】光ファイバ束７の光出射端部７ａを示す正面図である。
【図１１】基板の欠陥検出装置１を示す側面図である。
【図１２】第２の従来の技術の基板２の面内の光量分布を、基板２の厚み方向Ｚから見て示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
２０  基板の欠陥検出装置
２１  光源部
２２  レンズ部
２３  光検出器
２４  判定部
２５  基板
２６  欠陥
２７  検出用の光
２８  光源
２９  凹レンズ
３０  シリンドリカルレンズ
【図１】
2006214917.tif 000004
【図２】
2006214917.tif 000005
【図３】
2006214917.tif 000006
【図４】
2006214917.tif 000007
【図６】
2006214917.tif 000008
【図７】
2006214917.tif 000009
【図８】
2006214917.tif 000010
【図９】
2006214917.tif 000011
【図１０】
2006214917.tif 000012
【図１１】
2006214917.tif 000013
【図５】
2006214917.tif 000014
【図１２】
2006214917.tif 000015