(57)【要約】      （修正有）【課題】  試料台に対する水晶板の姿勢に関わらず、正確に水晶板のカット面の評価を行うことが可能なカット面検査装置、及びカット面検査方法を提供する。【解決手段】結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、試料台を回転させる回転手段と、試料で回折したＸ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、検出する反射レーザビーム検出手段と、検出された反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対するカット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出手段と、カット面実角度を用いて、基準水平面に対する試料台の回転角を補正する補正手段と、補正された回転角、及び検出された回折Ｘ線に基づいて、カット面の評価を行う評価手段と、を備える。【選択図】図１
2006177842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、
前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに、前記試料台を回転させる回転手段と、
前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、
前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出手段と、
検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出手段と、
前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正手段と、
補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価手段と、を備えることを特徴とするカット面検査装置。
【請求項２】
前記評価手段は、検出された前記回折Ｘ線の強度が最大となるときの、前記補正された回転角に基づいて前記カット面を評価することを特徴とする請求項１に記載のカット面検査装置。
【請求項３】
前記試料台は、前記試料を前記カット面において面支持することを特徴とする請求項１又は２に記載のカット面検査装置。
【請求項４】
前記カット面実角度検出手段は、前記反射レーザビームが形成するビームスポットの位置に基づいて、前記カット面実角度を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカット面検査装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記カット面の評価を開始する際に、前記回転角を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカット面検査装置。
【請求項６】
結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに前記試料台を回転させる回転手段とを備える検査装置を用いたカット面検査方法であって、
前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射工程と、
前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出工程と、
前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射工程と、
前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出工程と、
検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出工程と、
前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正工程と、
補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価工程と、を備えることを特徴とするカット面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶板などのカット面検査装置、及びカット面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、時計や携帯電話などにおいて、水晶ウエハ又はチップなどの水晶板（ブランク）が振動子や発振子などとして用いられている。この水晶板は、人工水晶の棒材を０．２ｍｍ程度の厚さにカットして形成される。この場合、水晶板内部の結晶格子面に対するカット面の傾斜角は、振動子としての周波数などの特性を決定することが知られており、所望の特性を有する水晶板（例えば、水晶のＡＴカット板）を得るために、所定の傾斜角で人工水晶の棒材をカットすることが行われている。実際には、所定の傾斜角に設定してカットしても、カットされた複数の水晶板においては、傾斜角にばらつきが生じる場合があるため、所定の傾斜角からのずれ量が大きいものを選別する作業が行われている。したがって、水晶板の品質精度の向上のためには、上記の傾斜角を精度良く測定することが要求されている。
【０００３】
一般的には、水晶板のカット面の傾斜角の測定は、水晶板にＸ線を照射し、水晶板の内部の結晶格子面で回折されるＸ線を測定し、所定の傾斜角に対するずれ量を検査するカット面検査装置を用いて行われている。この場合、カット面検査装置においては、水晶板を試料台等によって支持し、試料台を様々な角度に傾けた状態でＸ線を水晶板に照射することによってカット面の検査を行っているが、水晶板がこの試料台に対して傾いていると、測定された傾斜角は正確ではない場合があるため、水晶板の支持に関して種々の工夫が凝らされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、複数の線状突起が形成された試料台の上に水晶板を載置して、水晶板のカット面を検査する技術が記載されている。また、特許文献２には、水晶板のカット面を試料台の上に吸着させて、カット面を検査する技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７４６６２号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、最近では、水晶板のカット面の検査に係る作業の効率化のために、一回の検査を比較的大きなサイズの水晶板（例えば、１インチ以上の水晶板）に対して行うことが要求されている。しかし、上記の特許文献１に記載された技術では、試料台は少ない面積で水晶板を支持しているため、大きなサイズの水晶板を試料台に載置すると、重力によって水晶板が反ってしまい、正確にカット面の検査を行うことができない場合があった。また、特許文献２に記載された技術では、水晶板を面で支持するため、水晶板が自重で反ってしまうことはないが、水晶板と試料台との間にホコリやゴミなどが入る場合があり、この場合には水晶板が試料台に対して傾いてしまうので、正確にカット面の検査を行うことができなかった。この場合、１μｍ程度の微小なゴミでも、水晶板と試料台との間に入ってしまうと、検査の精度に大きな影響を与えていた。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、試料台に対する水晶板の姿勢に関わらず、正確に水晶板のカット面の評価を行うことが可能なカット面検査装置、及びカット面検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、カット面検査装置は、結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに、前記試料台を回転させる回転手段と、前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出手段と、検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出手段と、前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正手段と、補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明では、結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに前記試料台を回転させる回転手段とを備える検査装置を用いたカット面検査方法は、前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射工程と、前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出工程と、前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射工程と、前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出工程と、検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出工程と、前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正工程と、補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価工程と、を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好適な実施形態では、カット面検査装置は、結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに、前記試料台を回転させる回転手段と、前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出手段と、検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出手段と、前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正手段と、補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価手段と、を備える。
【００１１】
上記のカット面検査装置は、結晶格子面に対して所定の角度でカットされた水晶板などのカット面を検査するために好適に使用される。カット面検査装置は、試料を支持する試料台と、試料のカット面に対して水平な軸まわりに試料台を回転させる回転手段と、試料に対してＸ線を照射する照射手段と、試料で回折した回折Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射手段と、試料で反射した反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出手段と、を備える。更に、カット面実角度検出手段は、反射レーザビームによって検出された反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対するカット面のカット面実角度を検出し、補正手段は、カット面実角度を用いて、基準水平面に対する試料台の回転角を補正し、評価手段は、補正された回転角と検出された回折Ｘ線とに基づいてカット面の評価を行う。これにより、試料台に対してカット面が傾いていても、言い換えると試料台に対してカット面が水平でなくても、カット面検査装置は、補正した試料台の回転角に基づいて正確にカット面の評価を行うことができる。即ち、カット面検査装置は、試料台に対する試料の姿勢に関わらず、補正した試料台の回転角に基づいて正確にカット面の評価を行うことができる。したがって、例えば、試料を試料台に対して面支持する際に、試料台と試料との間にゴミなどが挟まることによって試料台に対してカット面が傾いてしまうといった不具合が生じる場合があるが、カット面検査装置は、かかる不具合が生じても、正確に試料のカット面の評価を行うことができる。
【００１２】
上記のカット面検査装置の一態様では、前記評価手段は、検出された前記回折Ｘ線の強度が最大となるときの、前記補正された回転角に基づいて前記カット面を評価する。
【００１３】
この態様では、カット面検査装置は、検出された回折Ｘ線の強度が最大であるときの試料台の回転角を用いて、試料のカット面の評価を行う。具体的には、カット面検査装置は、設定された所定の傾斜角で正確にカットされた試料において、回折Ｘ線の強度が最大となるときの試料台の回転角を基準回転角とし、測定対象となっている試料において回折Ｘ線の強度が最大となるときの試料台の回転角（前述した補正後の回転角）と、この基準回転角との差の大小に基づいて、試料のカット面を評価することができる。
【００１４】
上記のカット面検査装置の他の一態様では、前記試料台は、前記試料を前記カット面において面支持する。
【００１５】
この態様では、カット面検査装置の試料台は、試料をカット面において面支持する。上記のカット面検査装置は、試料台に対するカット面の傾きを考慮して回転角を補正するため、試料台に対してカット面が傾いても、正確にカット面の評価を行うことができる。よって、カット面検査装置は、試料を試料台に面支持させても、正確にカット面の評価を行うことができる。即ち、カット面検査装置は、試料を試料台に点支持（例えば、３点支持）させて測定を行わなくても、カット面の評価を精度良く行うことができる。これにより、大きなサイズの試料は点支持させると自重によって反ってしまい正確に測定できない場合があったが、上記のカット面検査装置は、面支持によって生じる不具合に対して適切に対処することができるため、このような大きなサイズの試料を面支持させて、正確にカット面の評価を行うことができる。よって、上記のカット面検査装置は、大きなサイズの試料に対して一度にカット面の評価を行うことができるため、試料のカット面の評価に要する時間を短縮することが可能となる。更に、試料を面支持することにより、試料台に対する置き直しによる、多点測定も容易に行うことが可能となる。
【００１６】
上記のカット面検査装置の他の一態様では、前記カット面実角度検出手段は、前記反射レーザビームが形成するビームスポットの位置に基づいて、前記カット面実角度を検出する。この態様では、カット面実角度検出手段は、反射レーザビームが形成するビームスポットの座標などに基づいて、カット面実角度を求めることができる。
【００１７】
１つの好適な例では、前記補正手段は、前記カット面の評価を開始する際に、前記回転角を補正することができる。
【００１８】
本発明の他の実施形態では、結晶格子面に対して所定の角度でカットされた試料を支持する試料台と、前記試料のカット面に対して水平な軸まわりに前記試料台を回転させる回転手段とを備える検査装置を用いたカット面検査方法は、前記試料に対してＸ線を照射するＸ線照射工程と、前記試料で回折した前記Ｘ線の回折Ｘ線を検出するＸ線検出工程と、前記試料に対してレーザビームを照射するレーザビーム照射工程と、前記試料で反射した前記レーザビームの反射レーザビームが入射され、当該反射レーザビームを検出する反射レーザビーム検出工程と、検出された前記反射レーザビームに基づいて、基準水平面に対する前記カット面のカット面実角度を検出するカット面実角度検出工程と、前記カット面実角度を用いて、前記基準水平面に対する前記試料台の回転角を補正する補正工程と、補正された前記回転角、及び検出された前記回折Ｘ線に基づいて、前記カット面の評価を行う評価工程と、を備える。上記のカット面検査方法によっても、試料台に対する試料の姿勢に関わらず、カット面検査装置は、補正した試料台の回転角に基づいて正確にカット面の評価を行うことができる。
【実施例】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。なお、本明細書では、カット面検査装置において、装置全体の基準となる水平面、言い換えると装置が配置される水平面を「基準水平面」として用いる。
【００２０】
［カット面検査装置の構成］
まず、本発明の実施例に係るカット面検査装置１００について、図１を用いて説明する。図１は、カット面検査装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００２１】
カット面検査装置１００は、主に、Ｘ線照射手段としてのＸ線源１と、Ｘ線検出手段としてのＸ線検出器２と、レーザビーム照射手段としてのレーザビーム照射部３と、反射レーザビーム検出手段としてのレーザビーム受光部４と、回転手段としてのゴニオメータ５と、制御部８と、を備える。カット面検査装置１００は、主に、試料となる水晶板１０のカット面１０ａに対して測定を行う装置である。なお、水晶板１０は、結晶格子面に対して所定の傾斜角でカットされている。
【００２２】
ゴニオメータ５は、試料台６を有しており、水晶板１０はこの試料台６上に載置される。この場合、水晶板１０は、そのカット面１０ａにおいて試料台６の面６ａにおいて面支持されている。試料台６は、水晶板１０のカット面１０ａ及び試料台６の面６ａに対して水平な軸を中心に、矢印ωで示す方向に回転する。これにより、基準水平面に対する水晶板１０の角度が変化し、後述する、水晶板１０に入射されるＸ線ＸＲ及びレーザビームＬＢの入射角が変化する。また、ゴニオメータ５は、制御部８から供給される制御信号Ｓ３によって制御される。この場合、ゴニオメータ５は、供給される制御信号Ｓ３に対応する角度だけ、試料台６を回転させる。なお、ゴニオメータ５は、精度良く試料台６を回転することができる装置である。
【００２３】
ここで、図２を用いて、試料台６の回転角について定義する。図２は、水晶板１０及び試料台６を側面から観察した図である。図示のように、試料台６は、基準水平面２０に対して角度α１だけ傾斜していることがわかる。この場合、試料台６は、ゴニオメータ５によって回転角α１で回転されている。
【００２４】
図１に戻って、説明を行う。Ｘ線源１は、水晶板１０の下方から、水晶板１０に対してＸ線ＸＲを照射する（図１中の点線で示す）。この場合、Ｘ線ＸＲは、試料台６に設けられた図示しない溝穴を通過して、水晶板１０の底面部に入射される。この溝穴は、試料台６において、水晶板１０が載置される箇所の一部分に設けられている。水晶板１０は、所定の入射角でＸ線ＸＲが入射されたときに、水晶板１０の内部の結晶格子面で回折が生じる。詳しくは、所定の入射角でＸ線ＸＲが水晶板１０に入射されたときに、最大の強度を有する回折光が発生する。Ｘ線検出器２は、水晶板１０のカット面１０ａで回折した回折Ｘ線ＲＸＲが入射され、入射された回折Ｘ線ＲＸＲを検出する。Ｘ線検出器２は、検出した回折Ｘ線ＲＸＲに対応する信号Ｓ１を制御部８に供給する。
【００２５】
レーザビーム照射部３は、水晶板１０の上方から、水晶板１０に対してレーザビームＬＢを出射する（図１中の一点鎖線で示す）。このレーザビームＬＢは水晶板１０で反射し、この反射した反射レーザビームＲＬＢはレーザビーム受光部４に入射される。レーザビーム受光部４は、受光した反射レーザビームＲＬＢに対応する信号Ｓ２を制御部８に供給する。
【００２６】
制御部８は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）８ａとモニタ８ｂとを備えている。ＰＣ８ａは、Ｘ線検出器１から検出された回折Ｘ線ＲＸＲに対応する信号Ｓ１と、レーザビーム受光部４から検出された反射レーザビームＲＬＢに対応する信号Ｓ２とを取得する。更にＰＣ８ａは、ゴニオメータ５に信号Ｓ３を供給し、試料台６が基準水辺面２０に対して所望の角度だけ傾くように制御する。
【００２７】
ＰＣ８ａは、信号Ｓ１として供給される回折Ｘ線ＲＸＲの情報、及び信号Ｓ２として供給される反射レーザビームＲＬＢの情報に基づいて、水晶板１０のカット面１０ａの評価を行う。具体的には、ＰＣ８ａは、水晶板１０の結晶格子面に対するカット面１０ａの傾斜角を評価する。例えば、ＰＣ８ａは、所定の傾斜角に対する、測定された傾斜角のずれ量に基づいて、水晶板１０のカット面１０ａの評価を行うことができる。この場合、ＰＣ８ａは、Ｘ線検出器２によって検出された回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大であるときの試料台６の回転角を用いて、水晶板１０のカット面１０ａの評価を行う。詳しくは、ＰＣ８ａは、設定された所定の傾斜角で正確にカットされた水晶板１０において、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの試料台６の回転角を基準回転角とし、測定対象となっている水晶板１０において回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの試料台６の回転角と、この基準回転角との差の大小によって、水晶板１０のカット面１０ａを評価することができる。
【００２８】
更に、ＰＣ８ａは、後述する、試料台６の回転角に対する回折Ｘ線ＲＸＲの強度の変化を示すグラフや、反射レーザビームＲＬＢが形成するビームスポットの画像などの表示画像を作成し、これをモニタ８ｂに供給する。そして、モニタ８ｂは、ＰＣ８ａから供給される表示画像を表示する。以上のように、制御部８は、水晶板１０のカット面１０ａを評価する評価手段として機能する。
【００２９】
［回折Ｘ線の測定例］
次に、Ｘ線検出器２が検出する回折Ｘ線ＲＸＲの具体例について、図３を参照して説明する。
【００３０】
図３（ａ）は、水晶板１０と、試料台６と、Ｘ線源１と、Ｘ線検出器２と、を側面から観察した図である。また、図３（ａ）は、水晶板１０においてＸ線ＸＲの回折が生じている際の図を示している。この場合、Ｘ線ＸＲが入射角θで水晶板１０のカット面１０ａに入射したときに、回折が生じている。
【００３１】
なお、水晶板１０内部の結晶格子面に対してカット面１０ａがなす角度（傾斜角）をεとすると、Ｘ線ＸＲの入射角θと角度εとを加算／減算した角度θｂ（θｂ＝θ±ε）が、所謂「ブラッグ角」となる。また、ブラッグ角θｂは、Ｘ線ＸＲの波長λと、水晶板１０内部の結晶格子面間隔ｄとを用いて、一般的に式（１）を用いて表される。
【００３２】
λ=２ｄｓｉｎ（θｂ）    式（１）
図３（ｂ）は、試料台６の回転角（横軸）と、Ｘ線検出器２によって検出された回折Ｘ線ＲＸＲの強度（縦軸）との関係を示した図である。特性曲線Ａ１は、ゴニオメータ５を制御して、試料台６を矢印ωで示すように回転させて、Ｘ線ＸＲの入射角を変化させたときに、Ｘ線検出器２によって得られた回折Ｘ線ＲＸＲの強度を示している。特性曲線Ａ１より、試料台６の回転角が角度ω１であるときに、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大であることがわかる。即ち、基準水平面２０に対して試料台６を角度ω１だけ回転させてＸ線ＸＲを水晶板１０に入射させたときに、水晶板１０において回折が生じている。言い換えると、試料台６を角度ω１だけ回転させたときに、入射角θでＸ線ＸＲはカット面１０ａに入射される。
【００３３】
なお、図３に示した例においては、試料台６の面６ａに対して水平にカット面１０ａが載置されている、即ち試料台６に対してカット面１０ａが傾いていないものとする。この場合には、カット面１０ａへのＸ線ＸＲの入射角は、試料台６の回転角に直接的に対応している。例えば、試料台６の回転角に所定角度を加算／減算した角度が、Ｘ線ＸＲの入射角となる。よって、入射角を検出して直接用いなくても、試料台６の回転角に基づいてカット面１０ａの検査を正確に行うことができる。
【００３４】
なお、上記した、試料台６の回転角と回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係は、ＰＣ８ａによって求められ、モニタ８ｂに表示される。
【００３５】
［反射レーザビームの測定例］
ここで、図４を用いて、レーザビーム受光部４が検出する反射レーザビームＲＬＢの具体例を、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４（ａ）は、水晶板１０と、試料台６と、レーザビーム照射部３と、レーザビーム受光部４と、を側面から観察した図である。レーザビーム照射部３は、水晶板１０に対してレーザビームＬＢを出射する（図４（ａ）中の一点鎖線で示す）。このレーザビームＬＢは水晶板１０で反射し、反射した反射レーザビームＲＬＢはレーザビーム受光部４に入射される。例えば、レーザビーム照射部３から出射されたレーザビームＬＢは水晶板１０に対して入射角α２で入射し、水晶板１０上で反射した反射レーザビームＲＬＢは出射角α２で出射され、レーザビーム受光部４に入射する。
【００３７】
図４（ｂ）は、レーザビーム受光部４の概略構成を示す斜視図である。レーザビーム受光部４は、主に、集光レンズ４ａと、撮像素子４ｂとを備えている。集光レンズ４ａには、水晶板１０で反射した反射レーザビームＲＬＢが入射され、この反射レーザビームＲＬＢを撮像素子４ｂに対して集光する。撮像素子４ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを用いて構成され、集光レンズ４ａによる反射レーザビームＲＬＢの集光によって、撮像素子４ｂ上に形成されたビームスポットｂｓを撮像する。そして、撮像素子４ｂは、撮像したビームスポットｂｓのデータを信号Ｓ２として、制御部８に供給する。
【００３８】
図４（ｃ）は、撮像素子４ｂによって撮像されたビームスポットｂｓ１、ｂｓ２を含む画像Ｇの一例を示す。画像Ｇは、ビームスポットｂｓ１とビームスポットｂｓ２の画像を含んでいる。ビームスポットｂｓ１は、画像Ｇの中心Ｃに概ね位置しており、ビームスポットｂｓ２は中心Ｃから距離Ｌだけずれている。このように、撮像されたビームスポットの位置がずれるのは、水晶板１０のカット面１０ａ上において反射レーザビームＲＬＢが反射する位置（言い換えると、カット面１０ａ上においてレーザビームＲＢが入射する位置）が異なるためである。更には、このように反射レーザビームＲＬＢが反射する位置が異なるのは、試料台６が回転することによって、基準水平面２０に対するカット面１０ａの角度（即ち、「カット面実角度」）が変更されたためである。よって、上記の距離Ｌは、ビームスポットｂｓ１が撮像されたときのカット面実角度と、ビームスポットｂｓ２が撮像されたときのカット面実角度との差に相当する。
【００３９】
例えば、水晶板１０のカット面１０ａが基準水平面２０に対して水平であるときに形成されるビームスポットが、画像Ｇの中心（原点）Ｃに表示されるようにすることができる。この場合には、図４（ｃ）に示したビームスポットｂｓ１は原点Ｃに位置するため、ビームスポットｂｓ１は、水晶板１０のカット面１０ａが基準水平面２０に対して水平な位置にあるときに撮像されたものとなる。また、画像Ｇにおいて、ビームスポットｂｓ１とビームスポットｂｓ２との距離Ｌ、言い換えると原点Ｃとビームスポットｂｓ２の中心点との距離Ｌは、ビームスポットｂｓ２が撮像されたときのカット面実角度に相当する。
【００４０】
ここで、上記したＰＣ８ａは、レーザビーム受光部４から供給される信号Ｓ２に基づいて、撮像されたビームスポットの位置を求める。例えば、ＰＣ８ａは、図４（ｃ）において中心Ｃを原点とする座標において、ビームスポットの座標や、ビームスポットの中心が原点Ｃから離れている距離を求める。そして、ＰＣ８ａは、これらのビームスポットの情報に基づいて、水晶板１０のカット面１０ａのカット面実角度を算出する。このように、ＰＣ８ａを有する制御部８は、カット面実角度検出手段として機能する。なお、撮像されたビームスポットを含む画像Ｇは、モニタ８ｂに表示することができる。
【００４１】
［カット面検査方法］
以下では、前述したカット面検査装置１００によって行われる、本実施例に係るカット面検査方法について説明する。
【００４２】
（回転角補正方法）
図５を用いて、本実施例に係るカット面検査方法において行われる回転角の補正方法について説明する。
【００４３】
まず、本実施例に係るカット面検査装置１００において、水晶板１０に対してレーザビームＬＢを照射している理由について、図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）は、水晶板１０と試料台６とを側面から観察した図である。図示のように、試料台６と水晶板１０との間にゴミ１５が挟まっているため、水晶板１０のカット面１０ａは、試料台６に対して傾いている。言い換えると、水晶板１０は、試料台６の面６ａに対して水平に載置されていない。この場合、カット面１０ａは、試料台６の面６ａに対して角度βだけ傾いている。なお、試料台６に対してカット面１０ａが傾いてしまう現象は、特に、試料台６に水晶板１０を面支持する際に生じることが多い。
【００４４】
上記したように、水晶板１０のカット面１０ａの評価は、試料台６の面６ａに水平にカット面１０ａが載置されていること、言い換えると、基準水平面２０に対するカット面１０ａの角度と基準水平面２０に対する試料台６の角度とが同一であることを前提にして、試料台６の回転角をカット面１０ａへのＸ線ＸＲの入射角に関係付けて、入射角の代わりに回転角を用いて行っている。例えば、図３を用いて説明したように、回転角ω１で回折が生じた水晶板１０は、入射角θで回折が生じていることになるため、当該水晶板１０は好適にカットされているといった具合に回転角と入射角を関係付けて、カット面１０ａの評価を行っている。しかし、試料台６に対してカット面１０ａが傾いている場合には、試料台６の回転角とカット面１０ａのカット面実角度は異なるため、上記した、回転角とカット面実角度とが同一である場合における入射角と回転角との関係からずれてしまう。
【００４５】
即ち、試料台６の回転角が同一であっても、試料台６に対してカット面１０ａが傾いている角度などに応じて、カット面１０ａに入射されるＸ線ＸＲの入射角が変わってしまう。言い換えると、同一の水晶板１０であっても、試料台６に対する姿勢によって水晶板１０へのＸ線ＸＲの入射角が変わってしまうため、回折が生じる際の試料台６の回転角も異なってしまう。以上から、水晶板１０を試料台６に面支持させる場合には、回転角とカット面実角度との関係を考慮せずに、回転角のみに基づいてカット面１０ａの評価を行うことは好ましくないといえる。
【００４６】
したがって、本実施例に係るカット面検査装置１００では、試料台６の回転角をカット面１０ａのカット面実角度を用いて補正し、補正した回転角に基づいてカット面１０ａの評価を行う。ここで、具体的な回転角の補正方法を、図５（ｂ）を用いて説明する。
【００４７】
図５（ｂ）は、水晶板１０と、試料台６と、Ｘ線源１と、Ｘ線検出器２と、レーザビーム照射部３と、レーザビーム受光部４と、を側面から観察した図である。なお、この場合も、試料台６とカット面１０ａの間にゴミ１５が挟まっており、試料台６の面６ａに対してカット面１０ａは角度βだけ傾いているものとする。まず、レーザビーム照射部３からレーザビームＬＢをカット面１０ａに対して照射し、カット面１０ａで反射した反射レーザビームＲＬＢをレーザビーム受光部４によって検出する。そして、ＰＣ８ａは、レーザビーム受光部４の撮像素子４ｂに形成されたビームスポットに対応する信号Ｓ２に基づいて、カット面実角度を求める。この場合には、カット面実角度は角度γ１（γ１＞γ２）となる。
【００４８】
次に、ＰＣ８ａは、求められたカット面実角度γ１を用いて、試料台６の回転角γ２（ゴニオメータ５に供給する信号Ｓ３に対応する角度）を補正する。詳しくは、ＰＣ８ａは、カット面実角度γ１から回転角γ２を減算し、カット面実角度γ１に対して回転角γ２がずれている角度β（β＝γ１−γ２）を求め、回転角γ２に対して角度βを加算する補正を行う。即ち、ＰＣ８ａは、試料台６の回転角をカット面実角度に合わせる補正を行う。そして、ＰＣ８ａは、この補正した回転角と回折Ｘ線ＲＸＲとの関係を求め、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの回転角に基づいてカット面１０ａの評価を行う。以上のように、ＰＣ８ａは、補正手段として機能する。
【００４９】
なお、上記した回転角の補正とは、補正する角度だけ試料台６を実際に回転させるのではなく、即ち物理的に試料台６を回転させるのではなく、回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係を求める際に補正された回転角を用いることをいう。したがって、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの回転角、即ちカット面１０ａの評価を行う際に用いられる回転角は補正された回転角であり、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となったときの実際の試料台６の回転角は補正された回転角とは異なる。
【００５０】
以上の回転角の補正は、図５（ｃ）に示すように、試料台６がカット面１０ａと水平（即ち、試料台６とカット面１０ａとの間にゴミ１５が挟まっていない状態）になるように、矢印Ｄで示すように試料台６を角度βだけ回転させることと同義である。したがって、補正された試料台６の回転角は、試料台６とカット面１０ａとの間にゴミ１５が挟まっていない状態、即ち、試料台６の面６ａとカット面１０ａとが水平である状態における回転角となる。これにより、補正された回転角と入射角の関係は、回転角とカット面実角度とが同一である場合における入射角と回転角との関係に一致する。したがって、補正された回転角を用いることにより、試料台６に対する水晶板１０の姿勢に関わらずに、正確にカット面１０ａの評価を行うことが可能となる。即ち、カット面検査装置１００は、試料台６に水晶板１０を面支持させても、面支持によって生じる不具合に対して適切に対処して、正確にカット面１０ａの評価を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施例に係るカット面検査装置１００は、水晶板１０のカット面１０ａに対する測定開始時に、試料台６の回転角を補正することができる。詳しくは、カット面検査装置１００は、試料台６上に被測定物である水晶板１０を載置し、測定を開始する所定の回転角（以下、「測定開始回転角」と呼ぶ）に試料台６を固定した状態で、レーザビーム照射部３及びレーザビーム受光部４に基づいて水晶板１０のカット面実角度を求め、このカット面実角度を用いて測定開始回転角を補正する。かかる補正を行った後、カット面検査装置１００は、測定開始回転角から試料台６を回転させつつ、補正した試料台６の回転角に基づいてカット面１０ａの評価を行う。
【００５２】
（補正後の回転角に基づいたカット面検査方法）
次に、補正した回転角に基づいて行われるカット面検査方法について、図６を用いて説明する。
【００５３】
図６は、図５に示した、カット面１０ａが試料台６に対して角度βだけ傾いている場合における、試料台６の回転角と回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係の一例を示した図である。実線で示す特性曲線Ａ１は、試料台６の真の回転角（ＰＣ８ａからゴニオメータ５に供給される制御信号Ｓ３に対応する回転角）と回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係、即ち補正されていない状態の回転角と回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係を示しており、比較のために表示している。
【００５４】
前述したように、カット面検査装置１００は、試料台６を測定開始回転角に固定した状態で、レーザビーム照射部３及びレーザビーム受光部４を用いてカット面実角度を求める。この場合は、試料台６の測定開始回転角γ２ａは、測定されたカット面実角度から角度βだけずれていることが測定される。そのため、カット面検査装置１００は、測定開始回転角γ２ａに角度βを加算した角度γ２ｂ（γ２ｂ＝γ２ａ＋β）を、新たな測定開始回転角とする補正を行う。破線で示す特性曲線Ａ２は、かかる補正を行うことによって求められた、補正した回転角と回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係を示している。この特性曲線Ａ２は、特性曲線Ａ１を角度βだけ平行移動させたものとなっている。即ち、回転角を補正していない場合には、回折Ｘ線ＲＸＲの強度は回転角ω２で最大となるが、回転角を補正した場合には、回折Ｘ線ＲＸＲの強度は回転角ω３で最大となり、この回転角ω３は回転角ω２に対して角度βだけずれている。カット面検査装置１００は、この回転角ω３を用いてカット面１０ａの評価を行う。この回転角ω３は、カット面１０ａが試料台６に対して傾いていない、即ち試料台６の面６ａとカット面１０ａとが水平である場合の回転角であるため、カット面検査装置１００は、この回転角ω３を用いることにより、正確にカット面１０ａの評価を行うことができる。
【００５５】
このように、本実施例に係るカット面検査装置１００は、レーザビーム照射部３及びレーザビーム受光部４を用いて、基準水平面２０に対するカット面１０ａのカット面実角度を求め、カット面実角度を用いて試料台６の回転角度を補正する。したがって、カット面検査装置１００は、補正された回転角を用いることにより、試料台６に対するカット面１０ａの姿勢に関わらずに、正確にカット面１０ａの評価を行うことができる。
【００５６】
これにより、本実施例に係るカット面検査装置１００は、水晶板１０を試料台６に面支持させても、正確にカット面１０ａの評価を行うことができる。即ち、カット面検査装置１００は、水晶板１０を試料台６に点支持（例えば、３点支持）させて測定を行わなくても、カット面６ａの評価を精度良く行うことができる。これにより、大きなサイズの水晶板１０（例えば、１インチ以上の水晶板１０）は試料台６に点支持させると、自重によって反ってしまい正確に測定できない場合があったが、上記のカット面検査装置１００は、面支持によって生じる不具合に対して適切に対処することができるため、このような大きなサイズの水晶板１０を面支持させて、正確にカット面１０ａの評価を行うことができる。よって、カット面検査装置１００は、大きなサイズの水晶板１０に対して一度にカット面１０ａの評価を行うことができるため、水晶板１０のカット面１０ａの評価に要する時間を短縮することが可能となる。更に、水晶板１０を面支持することにより、試料台６に対する置き直しによる、多点測定も容易に行うことができる。
【００５７】
［カット面検査処理］
次に、本実施例に係るカット面検査処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、カット面検査処理は、主に、カット面検査装置１００内のＰＣ８ａが実行する。
【００５８】
まず、ステップＳ１１では、試料となる水晶板１０を試料台６上に載置する。そして、処理はステップＳ１２に進み、ＰＣ８ａは、ゴニオメータ５に対して制御信号Ｓ３を供給し、ゴニオメータ５によって測定を開始する位置にまで試料台６を移動させる。即ち、ＰＣ８ａは、試料台６の回転角を測定開始回転角に設定する。そして、処理はステップＳ１３に進む。
【００５９】
ステップＳ１３では、ＰＣ８ａは、試料台６が測定開始回転角に設定されている際の、水晶板１０のカット面１０ａのカット面実角度を測定する。具体的には、レーザビーム照射部３はレーザビームＬＢをカット面１０ａに対して照射し、レーザビーム受光部４はカット面１０ａで反射した反射レーザビームＬＢが形成するビームスポットを撮像すると共に、撮像したビームスポットに対応する信号Ｓ２をＰＣ８ａに供給する。そして、ＰＣ８ａは、この信号Ｓ２を取得し、撮像されたビームスポットの位置に基づいてカット面１０ａのカット面実角度を求める。そして、処理はステップＳ１４に進む。
【００６０】
ステップＳ１４では、ＰＣ８ａは、ステップＳ１３で求まったカット面実角度を用いて、試料台６の回転角を補正する。具体的には、ＰＣ８ａは、カット面実角度に対して回転角がずれている角度を求め、このずれている角度を回転角に加算／減算する補正を行う。即ち、測定開始回転角をカット面実角度に一致させた回転角を、新たな測定開始回転角とする補正を行う。そして、処理はステップＳ１５に進む。
【００６１】
ステップＳ１５では、ＰＣ８ａは、ゴニオメータ５を制御して試料台６を回転させつつ、Ｘ線検出器２から供給される信号Ｓ１に基づいて回折Ｘ線ＲＸＲの強度を測定する。具体的には、図６に示したような、補正後の回転角と、回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係を示すグラフを作成する。そして、処理はステップＳ１６に進む。
【００６２】
ステップＳ１６では、ＰＣ８ａは、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの試料台６の回転角に基づいて、水晶板１０のカット面１０ａの評価を行う。具体的には、ＰＣ８ａは、ステップＳ１５で求められた、補正後の回転角と、回折Ｘ線ＲＸＲの強度との関係を示すグラフに基づいて、回折Ｘ線ＲＸＲの強度が最大となるときの試料台６の回転角を求める。そして、ＰＣ８ａは、求められた回転角と、上記した基準回転角とを比較して、カット面１０ａの評価を行う。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
【００６３】
以上のようなカット面検査処理を実行することにより、試料台６と水晶板１０との間にゴミなどが挟まることによって試料台６に対してカット面１０ａが傾いていても、補正後の試料台６の回転角に基づいて、適切にカット面１０ａの評価を行うことが可能となる。
【００６４】
［変形例］
次に、本発明の変形例に係るカット面検査装置１０１について、図８を用いて説明する。
【００６５】
図８は、変形例に係るカット面検査装置１０１の概略構成を示すブロック図である。図８では、カット面検査装置１０１における光学系（Ｘ線源１、Ｘ線検出器２、レーザビーム照射部３、及びレーザビーム受光部４などから構成される）のみを示しており、側面から観察した図を示している。なお、上記したカット面検査装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６６】
変形例に係るカット面検査装置１０１は、レーザビーム受光部４が設けられている位置、及びレーザビーム受光部４へ入射される反射レーザビームＲＬＢの光路が、前述したカット面検査装置１００とは異なる。具体的には、カット面検査装置１０１では、レーザビーム受光部４は水晶板１の下方に設けられている。そのため、カット面検査装置１０１では、水晶板１で反射した反射レーザビームＲＬＢの光路をミラー９ａ、９ｂを用いて変更し、下方に配置されたレーザビーム受光部４に入射させている。
【００６７】
このように、カット面検査装置１００と変形例に係るカット面検査装置１０１とにおいて、レーザビーム受光部４の配置位置が異なるのは、変形例に係るカット面検査装置１０１では、カット面検査装置１００においてレーザビーム受光部４が設けられている位置に、図示しない他の構成要素が配設されているからである。なお、カット面検査装置における構成要素の配置位置の変更はレーザビーム受光部４に限定されることはなく、Ｘ線源１やＸ線検出器２やレーザビーム照射部３などの配置位置も変更することができる。また、構成要素の配置位置を変更した場合には、ミラーなどを用いてＸ線やレーザビームなどの光路を変更させる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例に係るカット面検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】試料台の回転角を説明するための図である。
【図３】回折Ｘ線の測定例を示す図である。
【図４】反射レーザビームの測定例を示す図である。
【図５】試料台の回転角の補正方法を説明するための図である。
【図６】補正後の回転角と回折Ｘ線の強度との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係るカット面検査処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の変形例に係るカット面検査装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線検出器
３  レーザビーム照射部
４  レーザビーム受光部
５  ゴニオメータ
６  試料台
８  制御部
８ａ  ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
１０  水晶板
１０ａ  カット面
１００、１０１  カット面検査装置
【図１】
2006177842.tif 000003
【図２】
2006177842.tif 000004
【図３】
2006177842.tif 000005
【図４】
2006177842.tif 000006
【図５】
2006177842.tif 000007
【図６】
2006177842.tif 000008
【図７】
2006177842.tif 000009
【図８】
2006177842.tif 000010