(57)【要約】  物品の表面上に光子を放出するように構成された光子エミッタと、物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを含む装置であって、処理手段はさらに、物品の表面特徴を分類するために構成される。
2015530600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光子パルスで物品の表面上に光子を放出するように構成された光子エミッタと、
前記物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、
前記第１の光子パルス中および前記第１の光子パルス後に前記光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを備え、
前記処理手段はさらに、前記物品の前記表面特徴を分類するために構成されている、装置。
【請求項２】
テレセントリックレンズをさらに含み、前記テレセントリックレンズは、前記光子検出器アレイに結合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記表面特徴を分類することは、前記表面特徴から散乱された光子および前記表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、前記表面特徴を無機または有機として分類することを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記処理手段はさらに、前記第１の光子パルス中に前記表面特徴から散乱された光子から前記表面特徴のマップを生成するために構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記処理手段はさらに、前記第１の光子パルス後に前記表面特徴から蛍光放出された光子から前記表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記処理装置はさらに、
前記第１の光子パルス中に前記表面特徴から散乱された光子からの前記表面特徴のマップと、
前記第１の光子パルス後に前記表面特徴から蛍光放出された光子からの前記表面特徴の１つ以上の追加のマップとを生成するために構成され、
前記表面特徴から散乱された光子からの前記表面特徴のマップは、前記表面特徴についての位置情報を提供し、
前記表面特徴から蛍光放出された光子からの前記表面特徴の前記１つ以上の追加のマップは、分類情報を提供し、前記分類情報は、任意的に、前記表面特徴から散乱された光子からの前記表面特徴のマップとの対比により提供される、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記物品の前記表面上に光子を放出するように構成された１つ以上の追加の光子エミッタをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記処理手段はさらに、前記第１の光子パルス後の１つ以上の光子の追加のパルス中および前記第１の光子パルス後の前記１つ以上の光子の追加のパルス間に前記光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成されている、請求項１から３および７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記処理手段は、前記光子検出器アレイ信号からの前記表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む、請求項１から３および７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
装置であって、前記装置は、
第１の光子パルスで物品の表面上に光子を放出するために構成された光子エミッタと、
前記物品の表面特徴から光子を受取るために構成された、テレセントリックレンズに結合された光子検出器アレイとを備え、
前記光子エミッタおよび前記光子検出器アレイは、光子の放出および光子の受取りに関して同期され、前記装置はさらに、
１つ以上の光子のパルス中および前記１つ以上の光子のパルス間に前記光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段を備え、
前記処理手段はさらに、前記物品の前記表面特徴を分類するために構成されている、装置。
【請求項１１】
前記表面特徴を分類することは、前記表面特徴から散乱された光子および前記表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、前記表面特徴を無機または有機として分類することを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記処理手段はさらに、前記１つ以上の光子のパルス中に前記表面特徴から散乱された光子から前記表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記処理手段はさらに、前記１つ以上の光子のパルス間に前記表面特徴から蛍光放出された光子からの前記表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理手段は、前記光子検出器アレイ信号からの前記表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
装置であって、前記装置は、
物品の表面上に光子を放出するように構成された光子エミッタと、
前記物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、
前記表面特徴から散乱された光子および前記表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを備え、
前記処理手段はさらに、前記物品の前記表面特徴を分類するために構成されている、装置。
【請求項１６】
テレセントリックレンズをさらに含み、前記テレセントリックレンズは、前記光子検出器アレイに結合されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記表面特徴を分類することは、前記表面特徴から散乱された光子および前記表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、前記表面特徴を無機または有機として分類することを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記処理手段はさらに、前記表面特徴から散乱された光子からの前記表面特徴のマップを生成するために構成されている、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記処理手段はさらに、前記表面特徴から蛍光放出された光子からの前記表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記処理手段は、前記光子検出器アレイ信号からの前記表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
相互参照
本願は、２０１２年１０月５日に出願された米国仮特許出願番号第６１／７１０，６６６号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
背景
生産ライン上で作製された物品は、当該物品または当該物品を含むシステムの性能を劣化させる恐れがある欠陥を含む特定の特徴がないかどうか検査され得る。例えば、ハードディスクドライブのハードディスクは、生産ライン上で作製され、ディスクまたはハードディスクドライブの性能を劣化させる恐れがある表面欠陥および表面下欠陥を含む特定の表面特徴がないかどうか検査され得る。したがって、欠陥などの特徴がないかどうか物品を検査するように動作可能な装置および方法が提供される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
本明細書においては、物品の表面上に光子を放出するように構成された光子エミッタと、物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを含む装置が提供され、当該処理手段はさらに、物品の表面特徴を分類するために構成されている。
【０００４】
本明細書に提示されているこれらのおよび他の特徴および概念の局面は、以下の図面、説明および添付の特許請求の範囲を参照することによりよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施例に係る物品の表面特徴の検出を示す概略図である。
【図２】一実施例に係る物品の表面特徴から散乱する光子を示す概略図である。
【図３】一実施例に係る物品の表面特徴から光学物品を介して光子検出器アレイに散乱する光子を示す概略図である。
【図４】一実施例に係る物品の表面特徴マップの画像を示す図である。
【図５】図４に示された表面特徴マップのクローズアップ画像を示す図である。
【図６Ａ】上の図は、図５に示されたマップからの表面特徴のクローズアップ画像を示し、下の図は、表面特徴の光子散乱強度分布を示す。
【図６Ｂ】上の図は、図６Ａからの表面特徴の画素補間画像を示し、下の図は、表面特徴の画素補間光子散乱強度分布を示す。
【図７Ａ】一実施例に係る無機および有機表面特徴を有する表面特徴マップのクローズアップ画像を示す図である。
【図７Ｂ】一実施例に係る経時的な有機表面特徴の蛍光を示す表面特徴マップのクローズアップ画像を示す図である。
【図８】一実施例に係る物品の表面特徴の検出を示す概略図である。
【図９Ａ】一実施例に係る光子パルス−光子検出スキームを示す図である。
【図９Ｂ】一実施例に係る光子パルス−光子検出スキームについての蛍光強度対時間のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
説明
いくつかの特定の実施例についてより詳細に説明する前に、本明細書に記載および／または示されている特定の実施例は、このような特定の実施例における要素がさまざまであってもよいので、本明細書に提示されている概念を限定するものではない、ということを当業者は理解すべきである。同様に、本明細書に記載および／または示されている特定の実施例は、当該特定の実施例から容易に切離すことができ、かつ、任意にいくつかの他の実施例のいずれかと組合せるか、または、本明細書に記載されているいくつかの他の実施例のいずれかの中の要素の代用となることができる要素を有することも理解すべきである。
【０００７】
また、本明細書で使用されている用語はいくつかの特定の実施例を説明することを目的としており、当該用語は本明細書に提示されている概念を限定するものではない、ということも当業者は理解すべきである。別段の指示がない限り、要素またはステップの群の中で異なる要素またはステップを区別または識別するために序数（例えば、第１の、第２の、第３の、など）が使用されるが、当該序数は連続的または数値的な限定を行なうものではない。例えば、実施例の「第１の」、「第２の」および「第３の」要素またはステップは必ずしもその順序で現れる必要はなく、実施例は必ずしも３つの要素またはステップに限定される必要はない。また、別段の指示がない限り、「左」、「右」、「前」、「後ろ」、「頂部」、「底部」、「順方向」、「逆方向」、「時計回り」、「反時計回り」、「上に」、「下に」などのいかなる表示も、または、「上部」、「下部」、「後部」、「前部」、「垂直」、「水平」、「近位」、「遠位」などの他の類似の用語も、便宜上使用されており、例えばいかなる特定の固定された場所、向きまたは方向も暗示するよう意図したものではない、ということも理解すべきである。それよりむしろ、このような表示は、例えば相対的な場所、向きまたは方向を反映するために使用されている。また、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、複数形の指示対象を含む、ということも理解すべきである。
【０００８】
別段の規定がない限り、本明細書で使用されている全ての技術用語および科学用語は、当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。
【０００９】
生産ライン上で作製された物品は、当該物品または当該物品を含むシステムの性能を劣化させる恐れがある欠陥を含む特定の特徴がないかどうか検査され得る。例えば、ハードディスクドライブのハードディスクは、生産ライン上で作製され、ディスクまたはハードディスクドライブの性能を劣化させる恐れがある表面欠陥および表面下欠陥を含む特定の表面特徴がないかどうか検査され得る。本明細書においては、表面欠陥および／または表面下欠陥などの特定の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために物品を検査するための装置および方法が提供される。ここで、本発明の実施例についてより詳細に説明する。
【００１０】
本明細書における装置および方法を用いて検査できる物品に関して、このような物品は、１つ以上の光学的に平滑な表面を有する任意の製造段階の任意の製造品またはその被加工物を含み、これらの例としては、半導体ウェハ、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブのハードディスク）および任意の製造段階におけるそれらの被加工物があるが、それらに限定されるものではない。このような物品は、物品の性能を劣化される恐れがある表面欠陥および／または表面下欠陥を含む特定の表面特徴がないかどうか検査され得、当該表面欠陥および／または表面下欠陥には、微粒子および染み汚れ、ならびに傷および空隙が含まれる。根本原因故障解析（root cause failure analysis）の際の重要なステップである上記の特徴の特徴付けのために、通常はさまざまな分析装置上で多数の分析を行なう必要があり、当該分析としては、例えば原子間力顕微鏡法（atomic force
microscopy：「ＡＦＭ」）、走査電子顕微鏡法（scanning electron microscopy：「Ｓ
ＥＭ」）／エネルギー分散Ｘ線（Energy Dispersive X-Ray：「ＥＤＸ」）およびラマン
分光法のうちの１つ以上を用いた光学的分析およびその後の分析が含まれる。さまざまな分析装置上での多数の分析、および各分析に必要な時間は、非常に時間のかかる可能性があり、根本原因故障解析の際のスループットを制限する。特定の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために物品を検査するための、本明細書において提供される装置および方法は、さまざまな分析装置の数および各分析に必要な時間を減少させ、根本原因故障解析のスループットを増加させる。
【００１１】
図１は、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるための概略図であり、一実施例に係る装置１００を示し、装置１００は、光子エミッタ１１０Ａと、光学機構１２０と、光子検出器アレイ１３０と、コンピュータまたは等価の装置１４０と、物品１５０と、物品１５０の表面の表面特徴マップ１６０Ａとを含む。このような実施例では、光子検出器アレイ１３０は、表面特徴マップ１６０Ａ（図７Ａの表面特徴マップ１６０Ａも参照）のために、物品１５０の表面特徴から散乱される（元は光子エミッタ１１０Ａから放出される）光子を受けるように構成されてもよい。同一の光子検出器アレイ１３０、または異なる光子検出器アレイが、１つ以上の追加の表面特徴マップ（例えば、図７Ｂの１６０Ｂ、１６０Ｃ、および／または１６０Ｄ）のために、物品１５０の表面特徴から蛍光放出される光子をその後に受取るように構成されてもよい。微分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂ、ならびに任意の追加の表面特徴マップ（例えば、１６０Ｃ、１６０Ｄ…１６０ｎ（添え数ｎは、ｎ番目の表面特徴マップを示す。））、またはこのような表面特徴マップを生成するのに十分な情報が、物品の表面特徴を特徴付けるおよび／または物品の表面特徴を区別するために用いられてもよい。例えば、微分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂ、ならびに任意の追加の表面特徴マップ（例えば、１６０Ｃ、１６０Ｄ…１６０ｎ（添え数ｎは、ｎ番目の表面特徴マップを示す。））、またはこのような表面特徴マップを生成するために十分な情報が、物品の無機表面特徴と有機表面特徴とを区別するために用いられてもよい。本発明の物品および装置、ならびに本発明の方法は、図１の実施例に限定されず、本発明の追加の実施例が本明細書により詳細に説明される特徴によって実現されてもよい。
【００１２】
物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるための装置は、単一の光子エミッタ（例えば、図１の光子エミッタ１１０Ａを参照）または複数の光子エミッタを（例えば、図８の光子エミッタ１１０Ａおよび１１０Ｂを参照）備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、少なくとも１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個または１０個の光子エミッタを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、わずか１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個、２個または１個の光子エミッタを備えていてもよい。装置の光子エミッタの数について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、２個以上１０個以下の光子エミッタ（例えば、２個〜１０個の光子エミッタ）を備えていてもよく、２個以上６個以下の光子エミッタ（例えば、２個〜６個の光子エミッタ）、２個以上４個以下の光子エミッタ（例えば、２個〜４個の光子エミッタ）などである。（例えば、必要に応じて区分的な検査のための物品の漸次的な回転のために）物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分などの物品の表面上に光子を放出するために、単一の光子エミッタが使用されてもよい。物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分などの物品の表面上に、さまざまな時におよび／または同時に、任意の集合の光子を放出するために、複数の光子エミッタの各光子エミッタが使用されてもよい。さらに、複数の光子エミッタに関して、複数の光子エミッタの各光子エミッタは、同一のものであってもよく、異なっていてもよく、またはそれらのいくつかの組合せであってもよい（例えば、少なくとも２個の光子エミッタが同一のものであり、残りの光子エミッタが異なっている；少なくとも４個の光子エミッタが同一のものであり、残りの光子エミッタが異なっている、など）。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は少なくとも２個の異なる光子エミッタを備えていてもよく、当該２個の異なる光子エミッタは各々、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分などの物品の表面上に光子を放出するように別々に構成される。本明細書でより詳細に説明される図８は、このような実施例に係る物品の表面特徴の検出を示す概略図である。
【００１３】
当該装置が単一の光子エミッタを備えていようと、複数の光子エミッタを備えていようと、各光子エミッタは、本明細書により詳細に記載されている１つ以上のタイプの特徴に合わせて最適化された距離および／または角度で物品の表面上に光子を放出してもよい。１つ以上のタイプの特徴に合わせて最適化された角度は視射角と等しくてもよく、当該視射角は入射角の余角であり、当該入射角は、物品の表面に入射する、放出された光子を含む光線と、当該光線が入射する地点における法線（すなわち、物品の表面に垂直な線）との間の角度である。視射角は、物品の表面に入射する、放出された光子を含む光線と、当該光線が入射する地点における表面との間の最小角と呼ぶこともできる。
【００１４】
図２は、表面１５２と視射角を成す、物品１５０の表面１５２に入射する、放出された光子を含むいくつかの光線を示す。図２はさらに、入射角と等しい反射角を表面の法線と成す、反射された光子を含むいくつかの光線を示す。また、図２はさらに、物品１５０の表面１５２上の特徴１５４からの散乱光子または蛍光放出光子であって、さまざまな散乱角または放射角をそれぞれ成す散乱光子または蛍光放出光子を含むいくつかの光線を示す。光子エミッタは、０°〜９０°の視射角で光子を放出してもよく、０°の視射角は、光子エミッタが物品の側面から物品の表面上に光子を放出することを表わし、９０°の視射角は、光子エミッタが物品の真上から物品の表面上に光子を放出することを表わす。いくつかの実施例においては、例えば、光子エミッタは、視射角が少なくとも０°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°または９０°であるように物品の表面上に光子を放出してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子エミッタは、視射角がわずか９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、３５°、３０°、２５°、２０°、１５°、１０°、５°または０°であるように物品の表面上に光子を放出してもよい。光子エミッタが物品の表面上に光子を放出し得る視射角について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子エミッタは、視射角が０°以上９０°以下（すなわち、０°〜９０°）であるように物品の表面上に光子を放出してもよく、０°以上４５°以下（すなわち、０°〜４５°）、４５°以上９０°以下（すなわち、４５°〜９０°）などである。
【００１５】
光子エミッタは、（必要に応じて区分的な検査のための物品の漸次的な回転のために）表面全体または表面の予め定められた部分などの物品の表面上に光子を放出してもよい。さらに、光子エミッタは、表面全体または表面の予め定められた部分が均一または均質に照らされるように物品の表面全体または表面の予め定められた部分上に光子を放出してもよい。物品の表面全体または表面の予め定められた部分を均一に照らすこととしては、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分に単位時間当たり同一のもしくはほぼ同一の光子エネルギ（例えば、光子パワーもしくは光子束）および／または単位面積当たり同一のもしくはほぼ同一の光子パワー（例えば、光子束密度）をかけることがあるが、それに限定されない。放射測定の観点から、均一に照らすこととしては、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分に単位時間当たり同一のもしくはほぼ同一の放射エネルギ（例えば、放射パワーもしくは放射束）および／または単位面積当たり同一のもしくはほぼ同一の放射パワー（例えば、放射照度または放射束密度）をかけることがあるが、それに限定されない。
【００１６】
光子が電磁放射線または光の素粒子であることから、光子エミッタまたは光源は、比較的幅広い範囲の波長（例えば、全スペクトル、広域スペクトル、紫外可視光、可視光、赤外線など）、比較的狭い範囲の波長（例えば、ＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどの紫外線の下位分類；赤色、緑色、青色などの可視光の下位分類；近赤外線、中赤外線などの赤外線の下位分類）、または特定の波長（例えば、単色）を含む光、比較的幅広い範囲の周波数（例えば、全スペクトル、広域スペクトル、紫外可視光、可視光、赤外線など）、比較的狭い範囲の周波数（例えば、ＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどの紫外線の下位分類；赤色、緑色、青色などの可視光の下位分類；近赤外線、中赤外線などの赤外線の下位分類）、または特定の周波数（例えば、単色）を含む光、偏光（例えば、直線偏光、円偏光など）光、部分偏光光もしくは非偏光光、および／または、コヒーレント光（例えば、レーザ）から非コヒーレント光までのさまざまな程度の時間的および／または空間的コヒーレンスを有する光を提供してもよい。上記の品質のうちのいずれかを有する光を提供するために、光子エミッタまたは光源は光学機構の１つ以上の光学部品とともに使用されてもよい。
【００１７】
上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、光子検出器アレイを用いて物品の表面特徴から散乱された光子を検出しながら振動を最小限に抑えるように構成された、高速フラッシュランプを含むフラッシュランプなどのランプを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子エミッタまたは光源は、光子検出器アレイを用いて物品の表面特徴から散乱された光子を検出しながら振動を最小限に抑えるために、５００Ｗキセノンフラッシュランプなどの高速キセノンフラッシュランプを備えていてもよい。
【００１８】
また、上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放出するように構成された、レーザの組合せを含むレーザなどのコリメート光源を備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、レーザの組合せが、１つの角度で物品の表面上に光子を放出するようにレーザビームシェーパに設けられてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、レーザの組合せが、複数の角度で物品の表面上に光子を放出するようにレーザビームシェーパに設けられてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放出するように、少なくとも２個、４個、６個、８個、１０個、１２個、１４個、１６個、１８個、２０個、２２個、２４個、２６個、２８個もしくは３０個のレーザ、またはさらには３０個を超えるレーザがレーザビームシェーパに設けられてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放出するように、わずか３０個、２８個、２６個、２４個、２２個、２０個、１８個、１６個、１４個、１２個、１０個、８個、６個、４個または２個のレーザがレーザビームシェーパに設けられてもよい。レーザビームシェーパに設けられるレーザの組合せについて記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放出するように、２個以上３０個以下のレーザ（例えば、２個〜３０個のレーザ）がレーザビームシェーパに設けられてもよく、１０個以上３０個以下のレーザ（例えば、１０個〜３０個のレーザ）、２０個以上３０個以下のレーザ（例えば、２０個〜３０個のレーザ）、さらに２４個以上２８個以下のレーザ（例えば、２４個〜２８個のレーザ）などである。
【００１９】
さらに、上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、物品の表面上に光子を放出するように構成された点光源の線形の組合せまたはアレイ、弓形の組合せまたはアレイなどを含む点光源の組合せなどの二次元光源を備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、二次元光源は、少なくとも１０個、２０個、４０個、６０個、８０個、１００個、１１０個、１２０個、１４０個、１６０個、１８０個もしくは２００個の点光源、またはさらには２００個を超える点光源の組合せを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、二次元光源は、わずか２００個、１８０個、１６０個、１４０個、１２０個、１００個、８０個、６０個、４０個、２０個または１０個の点光源の組合せを備えていてもよい。点光源の組合せを備える二次元光源について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、二次元光源は、１０個以上２００個以下（例えば、１０個〜２００個）の点光源の組合せを備えていてもよく、４０個以上１６０個以下（例えば、４０個〜１６０個）の点光源、６０個以上１４０個以下（例えば、６０個〜１４０個）の点光源、さらに８０個以上１２０個以下（例えば、８０個〜１２０個）の点光源などである。このような点光源は、ストリップライトなどの二次元光源を形成するように、線形に組合わせられてもよい。このような点光源は、リングライトなどの二次元光源を形成するように弓形に組合わせられてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子エミッタまたは光源は、少なくとも６０個の点光源を備えるリングライト、少なくとも６０個の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を備えるリングライト、さらに少なくとも１００個のＬＥＤを備えるリングライトなど、少なくとも６０個の点光源を備える二次元光源を備えていてもよい。ＬＥＤを備える二次元光源は白色ＬＥＤを備えていてもよく、各ＬＥＤは少なくとも１０ｍＷのパワーを有する。ＬＥＤベースのリングライトは、特に当該ＬＥＤベースのリングライトが低い角度（例えば、４５°以下の視射角）で物品の表面上に光子を放出するように構成される場合に、物品の表面における傷（例えば、周方向の傷）および／または空隙などの特徴を強調することができる。
【００２０】
当該装置はさらに光学機構（例えば、図１の光学機構１２０を参照）を備えていてもよく、当該光学機構は、１つ以上の光子エミッタから放出された光子および／または物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を操作してもよい。光子が電磁放射線または光の素粒子であることから、光学機構は、１つ以上の光子エミッタから放出された光および／または物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光を操作してもよい。光学機構は、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分を均一または均質に照らす前に１つ以上の光子エミッタから放出された光子を光学部品を使用して操作できるように物品の手前の光路に配されたいくつかの光学部品のうちのいずれかを備えていてもよい。代替的にまたは加えて、光学機構は、物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を光学部品を使用して操作できるように物品の後ろの光路に配されたいくつかの光学部品のうちのいずれかを備えていてもよい。上記の光学部品としては、レンズ、フィルタ、格子および鏡などの光学部品があり得るが、それらに限定されない。
【００２１】
レンズなどの光学部品に関して、光学機構は単一のレンズまたは複数のレンズを備えていてもよく、当該単一のレンズまたは複数のレンズは、物品の表面特徴から散乱された光子を収集して検出するための、光子検出器アレイに結合されたレンズの組合せ（例えば、図１の光子検出器アレイ１３０）を含むが、それに限定されない。光子検出器アレイに結合されたレンズは、物体空間テレセントリックレンズ（すなわち、無限遠入射瞳）、画像空間テレセントリックレンズ（すなわち、無限遠射出瞳）または二重テレセントリックレンズ（すなわち、無限遠両瞳）を含むテレセントリックレンズなどの対物レンズであってもよい。テレセントリックレンズを光子検出器アレイに結合することにより、物品の表面特徴の位置に関するエラーが減少し、物品の表面特徴の歪みが減少し、および／または物品の表面特徴から散乱された光子の定量分析が可能になり、当該定量分析は、物品の表面特徴のサイズを判定するための光子散乱強度分布の積分を含む。レンズ、フィルタ、格子、および鏡などの追加の光学部品は、物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を操作するように、格子検出器アレイに結合されたレンズの入射瞳もしくはその近傍、格子検出器アレイに結合されたレンズの射出瞳もしくはその近傍（すなわち、レンズの射出瞳と格子検出器アレイとの間）、またはこれらの何らかの組合せにおける、１つ以上の光学部品の任意の組合せに配されてもよい。
【００２２】
フィルタなどの光学部品に関して、光学機構は、波長フィルタ、バンドパスフィルタ、偏光フィルタ、コヒーレンスフィルタ、および位相フィルタまたは波長板を含むがそれらに限定されないフィルタまたは複数のフィルタを備えていてもよい。例えば波長フィルタは、比較的広い範囲の波長もしくは周波数、比較的狭い範囲の波長もしくは周波数、または特定の波長もしくは周波数を含む光を発するように、光子エミッタまたは光源と併用されてもよい。さらに、例えば偏光フィルタも、偏光光、部分偏光光、または非偏光光を含む所望の光を発するように、光子エミッタまたは光源と併用されてもよい。上記のフィルタの１つ以上が、物品の表面特徴から散乱または蛍光放出される光子を操作するように物品の後ろの光路に配されるとき、当該１つ以上のフィルタはさらに、物品の表面特徴からの化学的特徴を抽出するおよび／または物品の表面特徴を特徴付けるために使用されてもよい。
【００２３】
物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を検出するために、装置はさらに、複数の光子検出器を備える単一の光子検出器アレイ（例えば、図１の光子検出器アレイ１３０を参照）または各々が複数の光子検出器を備える複数の光子検出器アレイを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該複数の光子検出器アレイは、少なくとも２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個または１０個の光子検出器アレイを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該複数の光子検出器アレイは、わずか１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個または２個の光子検出器アレイを備えていてもよい。複数の光子検出器アレイについて記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該複数の光子検出器アレイは、２個以上５個以下の光子検出器アレイ（例えば、２個〜５個の光子検出器アレイ）など、２個以上１０個以下の光子検出器アレイ（例えば、２個〜１０個の光子検出器アレイ）を備えていてもよい。さらに、複数の光子検出器アレイに関して、複数の光子検出器アレイの各光子検出器アレイは、同一のものであってもよく、または異なっていてもよく、またはそれらのいくつかの組合せであってもよい（例えば、少なくとも２個の光子検出器アレイが同一のものであり、残りの光子検出器アレイが異なっている；少なくとも３個の光子検出器アレイが同一のものであり、残りの光子検出器アレイが異なっている、など）。
【００２４】
当該装置が単一の光子検出器アレイを備えていようと、複数の光子検出器アレイを備えていようと、各光子検出器アレイは、本明細書により詳細に記載されている１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出された光子を最適に受取る（例えば、最小限の背景雑音で光子を最大限に受取る）ために、物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子をある距離でおよび／またはある角度で検出するように向けられてもよい。同様に、光子検出器とレンズ（例えば、テレセントリックレンズ）との組合せが、１つ以上のタイプの特徴から散乱された光子を最適に受取るために、物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子をある距離でおよび／またはある角度で収集して検出するように向けられてもよい。このような角度は、物品の表面まで延ばされたレンズおよび／または光子検出器アレイの中心線軸を備える光線と、当該光線を延ばした地点における法線（すなわち、物品の表面に垂直な線）との間の角度であってもよい。任意的に（例えば、微分表面特徴マップの）散乱光子または蛍光放出光子のより大きな角度またはより小さな角度を受取るように可変的にサイズ決めされ得るアパーチャと組合わせることにより、または任意的に最小限の背景雑音で散乱光子または蛍光放出光子を最大限に受取るように最適にサイズ決めされ得るアパーチャと組合わせることにより、当該角度は、それぞれ１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出され得る、それぞれが複数の散乱角を有する散乱光子または放出角を有する蛍光放出光子を受取ることができるようになり得る。散乱角または放出角は、反射角とは異なっていてもよく、本明細書においては記載されているように反射角は入射角と等しい。図２は、物品１５０の表面１５２上の特徴１５４から散乱または蛍光放出された光子を備えるいくつかの光線を示し、当該光線はさまざまな散乱角を示している。
【００２５】
上記に鑑みて、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せは、０°〜９０°（０°と９０°とを含む）の角度で向けられてもよく、０°の角度は、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せを物品の側に向けることを表わし、９０°の角度は、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せを物品の真上に向けることを表わす。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せは、少なくとも０°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°または９０°の角度で向けられてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せは、わずか９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、３５°、３０°、２５°、２０°、１５°、１０°または５°または０°の角度で向けられてもよい。光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せが向けられ得る角度について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイとレンズとの組合せは、０°以上４５°以下（すなわち、０°〜４５°）または４５°以上９０°以下（すなわち、４５°〜９０°）など、０°以上９０°以下（すなわち、０°〜９０°）の角度で向けられてもよい。
【００２６】
光子検出器アレイは、任意的にレンズ（例えば、テレセントリックレンズ）と組合わさって、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分などの物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を検出してもよい。光子検出器アレイは、任意的にレンズ（例えば、テレセントリックレンズ）と組合わされて、１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出された光子を最適に受取る（例えば、最小限の背景雑音で光子を最大限に受取る）ように、ある距離でおよび／またはある角度で向けられながら、物品の表面全体または物品の表面の予め定められた部分などの物品の表面特徴から散乱または蛍光放出された光子を検出してもよい。本明細書に記載されているように、１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出された光子を最適に受取るための当該角度により、それぞれ１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出され得る、それぞれが複数の散乱角または放出角を有する散乱光子または蛍光放出光子を受取ることができるようになり得る。
【００２７】
光子が電磁放射線または光の素粒子であることから、光子検出器アレイまたは光検出器アレイは、比較的幅広い範囲の波長（例えば、全スペクトル、広域スペクトル、紫外可視光、可視光、赤外線など）、比較的狭い範囲の波長（例えば、ＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどの紫外線の下位分類；赤色、緑色、青色などの可視光の下位分類；近赤外線、中赤外線などの赤外線の下位分類）、または特定の波長（例えば、単色）を含む光、比較的幅広い範囲の周波数（例えば、全スペクトル、広域スペクトル、紫外可視光、可視光、赤外線など）、比較的狭い範囲の周波数（例えば、ＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどの紫外線の下位分類；赤色、緑色、青色などの可視光の下位分類；近赤外線、中赤外線などの赤外線の下位分類）、または特定の周波数（例えば、単色）を含む光、偏光（例えば、直線偏光、円偏光など）光、部分偏光光もしくは非偏光光、および／または、コヒーレント光（例えば、レーザ）から非コヒーレント光までのさまざまな程度の時間的および／または空間的コヒーレンスを有する光を検出してもよい。本明細書に記載されているように、上記の品質のうちのいずれかを有する光を検出するために、光子検出器アレイまたは光検出器アレイは光学機構の１つ以上の光学部品とともに使用されてもよい。
【００２８】
光子検出器アレイは複数の画素センサを備えていてもよく、当該画素センサの各々はさらに、増幅するように構成されたトランジスタを備える回路に結合された光子検出器（例えば、フォトダイオード）を備えていてもよい。このような画素センサを備える光子検出器アレイの特徴は、低温動作（例えば、−４０℃まで）、低電子雑音（例えば、２〜１０ｅ−  ＲＭＳ、１ｅ−  ＲＭＳ、＜１ｅ−  ＲＭＳなど）、広いダイナミックレンジ（例えば、３０，０００：１、８，５００：１、３，０００：１など）、および／または光子／光収集時間の減少を含むが、それらに限定されない。光子検出器アレイは、二次元アレイの行および列の形で配置された多数の画素センサ（例えば、≧１，０００，０００個または≧１Ｍ個の画素センサ）を備えていてもよく、各画素センサは、増幅器に結合された光子検出器を備える。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、二次元アレイの行および列の形で配置された少なくとも１Ｍ個、２Ｍ個、３Ｍ個、４Ｍ個、５Ｍ個、６Ｍ個、７Ｍ個、８Ｍ個、９Ｍ個、１０Ｍ個またはそれ以上の画素センサを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、二次元アレイの行および列の形で配置されたわずか１０Ｍ個、９Ｍ個、８Ｍ個、７Ｍ個、６Ｍ個、５Ｍ個、４Ｍ個、３Ｍ個、２Ｍ個または１Ｍ個の画素センサを備えていてもよい。光子検出器アレイ内の画素センサの数について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、１Ｍ個以上８Ｍ個以下（例えば、１Ｍ個〜８Ｍ個）の画素センサ、１Ｍ個以上６Ｍ個以下（例えば、１Ｍ個〜８Ｍ個）の画素センサ、さらに２Ｍ個以上６Ｍ個以下（例えば、１Ｍ個〜８Ｍ個）の画素センサ、またさらに２Ｍ個以上５Ｍ個以下（例えば、２Ｍ個〜５Ｍ個）の画素センサなどのように、二次元アレイの行および列の形で配置された１Ｍ個以上１０Ｍ個以下（例えば、１Ｍ個〜１０Ｍ個）の画素センサを備えていてもよい。
【００２９】
物品の表面特徴の表面反射および／または小さな角度での散乱（例えば、４π散乱）のために、表面特徴は大きさがはるかに大きい状態で現れる可能性があり、表面特徴よりも大きな画素センサを使用できる。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、最小寸法が少なくとも１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍまたは１０μｍのマイクロメートルサイズの（すなわち、測定した時にμｍ単位で認識される）画素センサを備えていてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、最小寸法がわずか１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍまたは１μｍのマイクロメートルサイズの画素センサを備えていてもよい。光子検出器アレイ内のマイクロメートルサイズの画素センサの寸法について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、光子検出器アレイは、１μｍ以上７μｍ以下（例えば、１μｍ〜７μｍ）、４μｍ以上１０μｍ以下（例えば、４μｍ〜１０μｍ）、さらに４μｍ以上７μｍ以下（例えば、４μｍ〜７μｍ）などのように、最小寸法が１μｍ以上１０μｍ以下（例えば、１μｍ〜１０μｍ）のマイクロメートルサイズの画素センサを備えていてもよい。このようなマイクロメートルサイズの画素センサは、マイクロメートルサイズの画素センサよりも１００倍より小さな物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴付けるための装置において使用されてもよい。
【００３０】
上記に鑑みて、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイは各々、相補型金属酸化膜半導体（complementary metal-oxide semiconductor：「ＣＭＯＳ」）または
科学的な相補型金属酸化膜半導体（scientific complementary metal-oxide semiconductor：「ｓＣＭＯＳ」）を備えていてもよく、それらの各々は、それぞれ、任意的にＣＭＯＳカメラまたはｓＣＭＯＳカメラの一部であってもよい。代替的に、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイは各々、電荷結合素子（charge-coupled device：「
ＣＣＤ」）を備えていてもよく、任意的にＣＣＤカメラの一部であってもよい。ＣＣＤベースの光子検出器アレイはＣＭＯＳベースまたはｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイよりも記録速度が遅い可能性があるが、電子雑音および／または画像ノイズを少なくしなければならない用途では、ＣＣＤベースの光子検出器アレイが望ましいであろう。物品の表面特徴から蛍光放出される光子を検出する等、低光条件を有する特定の用途では、電子増倍ＣＣＤ（electron-multiplying CCD：「ＥＭＣＣＤ」）を含むＣＣＤベースの光子検出器アレイも望ましいであろう。さらに、各タイプの技術を利用することから恩恵を受ける用途では複数の光子検出器アレイがいくつかのＣＭＯＳ／ｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイおよびＣＣＤベースの光子検出器アレイのうちのいずれかの組合せを備えていてもよいので、複数の光子検出器アレイはＣＭＯＳ／ｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイまたはＣＣＤベースの光子検出器アレイの組合せに限定されない。いくつかの実施例においては、例えば、物品の表面特徴から散乱された光子を検出するためにＣＭＯＳ／ｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイが使用されてもよいのに対して、物品の表面特徴から蛍光放出された光子を検出するためにＣＣＤ／ＥＭＣＣＤベースの光子検出器アレイが使用されてもよい。
【００３１】
図３は、物品の表面特徴の検出のための概略図であり、光学機構と光子検出器アレイとを備える装置のクローズアップ断面図を示す。示されているように、物品１５０は、表面１５２と、少なくとも表面特徴１５４とを備える。光子は、表面特徴１５４によって散乱または蛍光放出されて、光子検出器アレイ１３０に結合された光学機構１２０を備える組合せによって収集されて検出されてもよく、当該組合せは、１つ以上のタイプの特徴から散乱または蛍光放出された光子を最適に受取る（例えば、最小限の背景雑音で光子を最大限に受取る）ように、ある距離でおよび／またはある角度で配されてもよい。光学機構１２０は、テレセントリックレンズを備えていてもよいが、表面特徴１５４から散乱または蛍光放出された光子を光子検出器アレイ１３０の１つ以上の画素センサ１３２上に収集して当該光子の焦点を合わせてもよく、当該１つ以上の画素センサは各々、増幅器に結合された光子検出器（例えば、ＣＭＯＳ／ｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイ、ＥＭＣＣＤベースの光子検出器アレイなど）を備えていてもよい。各々が物品の表面の特定の固定された領域および物品の表面特徴のマップ内の画素に対応する１つ以上の画素センサ１３２は、例えば図６Ａに示されるように表面特徴１５４の位置をマッピングまたは判断するためにコンピュータまたは等価の装置に１つ以上の信号を与えてもよい。図６Ａは、図５に示される表面特徴のマップのクローズアップ画像であり、さらに図５は、図４に示される表面特徴のマップのクローズアップ画像である。当該コンピュータまたは等価の装置は、図６Ｂに示されるように表面特徴１５４をさらにマッピングするために画素補間を後に使用してもよい。
【００３２】
物品のタイプ、表面特徴のタイプ（例えば、粒子、染み、傷、空隙など）などを含み得る要因によっては、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイの検出時間を増やして、より多くの光子を検出することが時には望ましいであろう。いくつかの実施例においては、例えば、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイの検出時間を増やして、より多くの蛍光放出光子を検出してもよい。このような実施例においては、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために、電子増倍ＥＭＣＣＤを含むＣＣＤベースの光子検出器アレイを使用して、より多くの蛍光放出光子をさらに検出してもよい。代替的にまたは加えて、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるために、単一の光子エミッタまたは複数の光子エミッタから放出される光子の数（例えば、光子エネルギ）を増加させて、散乱される光子または蛍光放出される光子を増加させることが望ましいであろう。このような光子エネルギの増加は、光子パワーまたは光子束の増大では単位時間に対してのものであってもよく、または光子束密度の増大では単位面積に対してのものであってもよい。光子エネルギまたは検出時間を増加させることのうちの１つもしくは両方の代わりに、または、光子エネルギおよび検出時間を増加させることに加えて、１つ以上の光子エミッタからの迷光、背景光および／または背景蛍光放出線を含む背景雑音を最小限に抑えることが時には望ましいであろう。
【００３３】
当該装置はさらに、サーバ、ワークステーション、デスクトップコンピュータ、ネットトップ、ラップトップ、ネットブック、ならびにタブレットおよびスマートフォンなどのモバイル装置を含むがそれらに限定されない１つ以上のコンピュータまたは等価の装置（例えば、一次および／または二次メモリと、算術演算および論理演算を行なうように動作可能な１つ以上の処理要素とを含む装置）を備えていてもよく、当該コンピュータまたは等価の装置は、特定用途向け集積回路（application-specific integrated circuit：「
ＡＳＩＣ」）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（field-programmable gate array：「ＦＰＧＡ」）などを含んでいてもよい。当該コンピュータまたは等価の装置
は、命令のためのコンピュータ読取可能記憶媒体を含んでいてもよく、限定されないが、当該命令は、検査のために装置に各物品を搬送する動作；区分的な検査のための物品の漸次的な回転を任意的に含む、検査のために各物品を位置決めする動作；検査のために各物品の位置を保持または維持する動作；光学機構に光学部品を挿入する動作；検査のために光学部品を位置決めする動作；検査のために光学部品を調整するおよび／または光学部品（例えば、圧電ベースの波長フィルタ、圧電ベースの偏光フィルタなど）を同調させる動作；光学機構から光学部品を取外す動作；各々の光子エミッタを検査位置（当該検査位置は、１つ以上のタイプの特徴に合わせて最適化された光子エミッタと物品との距離および／または角度（例えば、視射角）を含んでいてもよい）に移動させる動作；光子パルス−パルス検出スキームに従って光子をパルス化することを含む、各々の光子エミッタをオンとオフとの間で切換える、または光子を放出するモードと光子を放出しないモードとの間で切換える動作；各々の光子検出器アレイを検査位置（当該検査位置は、１つ以上のタイプの特徴に合わせて最適化された光子検出器アレイと物品との距離および／または角度（例えば、散乱角または放出角）を含んでいてもよい）に移動させる動作；光子パルス−パルス検出スキームに従って光子を検出することを含む、各々の光子検出器アレイをオンとオフとの間で切換える、または光子を検出するモードと光子を検出しないモードとの間で切換える動作；光子パルス‐光子検出スキームに従って各々の光子エミッタを各々の光子検出器と同期させる動作；表面特徴の位置に対する優れた精度（例えば、画素サイズよりも１０倍優れている）での画素補間を任意的に含む、散乱光子または蛍光放出光子からの光子検出器アレイ信号を処理する動作；光子検出器アレイ信号または処理された光子検出器アレイ信号（例えば、光子散乱強度分布）から物品の表面特徴の位置をマッピングまたは判断する動作；表面特徴を無機または有機として区別することを含む、物品の表面特徴を定量的および／または定性的に特徴付ける動作；物品の表面特徴を登録する動作；物品の表面特徴に関する傾向を判断する動作を装置が行なえるようにする。
【００３４】
理論に束縛されるものではないが、光子エミッタによって放出される光子は、物品の表面特徴から弾性的にまたは非弾性的に散乱されてもよい。弾性散乱（例えば、レイリー散乱）に関して、光子エミッタによって物品の表面上に放出される光子のエネルギー（例えば、運動エネルギー）は、当該光子が物品の表面特徴から散乱されるときに保存される。非弾性散乱（例えば、ラマン散乱）に関して、光子エミッタによって物品の表面上に放出される光子のエネルギー（例えば、運動エネルギー）は、当該光子が物品の表面特徴から散乱されるときに保存されず、その結果、光子エミッタによって物品の表面上に放出される光子の周波数と比較して、物品の表面特徴から散乱される光子の周波数にはレッドシフトが生じ得る。物品の表面特徴から散乱される光子の周波数におけるレッドシフトは、物品の表面特徴から失われたエネルギーを表し、当該エネルギーは、光子エミッタによって物品の表面上に能動的に放出される光子の非存在下で光子検出器アレイによって蛍光として検出され得る。物品の表面特徴から失われたエネルギーは有機表面特徴から失われるため、物品の有機表面特徴は、光子検出器アレイによって蛍光として検出され得る。このような光子として検出され得る蛍光は、本明細書に記載される光子エミッタ（例えば、単色光を発する光子エミッタ）、光学部品（例えば、波長フィルタ）、および／または光子検出器の１つ以上の組合せを用いて、物品の表面上に能動的に放出される。このような蛍光は、本明細書に記載される光子エミッタ、光学部品、および／または光子検出器の１つ以上の組合せを用いて物品の表面上に能動的に放出される光子の非存在下で検出されてもよい。
【００３５】
上記に鑑みて、図１を再度参照して、装置１００の光子検出器アレイ１３０（例えば、ＣＭＯＳ／ｓＣＭＯＳベースの光子検出器アレイ）は、表面特徴マップ１６０Ａのために、物品１５０の表面特徴から弾性的にかつ非弾性的に散乱された光子を受取るように構成されてもよい。図７Ａは、無機および有機表面特徴を有する物品の表面についての表面特徴マップのクローズアップ画像を示す。図７Ａの表面特徴マップ１６０Ａから分かるように、光子エミッタによって物品の表面上に放出された光子は、物品の無機表面特徴によって弾性的に散乱され、物品の有機表面特徴によって弾性的にまたは非弾性的に散乱されてもよい。図１を再度参照して、装置１００の同じ光子検出器アレイ１３０、または異なる光子検出器アレイ（例えば、ＣＣＤベースの光子検出器アレイ）が、図７Ｂの表面特徴マップ１６０Ｂ、１６０Ｃ、および／または１６０Ｄなどの１つ以上の追加の表面特徴マップのために、物品１５０の表面特徴から蛍光放出される光子を後に受取るように構成されてもよい。図７Ｂは、このような表面特徴マップのクローズアップ画像を示し、当該表面特徴マップは、無機および有機表面特徴を有する物品の同じ表面についてのものである。しかし、図７Ｂの表面特徴マップ１６０Ｂ、１６０Ｃ、および１６０Ｄから分かるように、光子エミッタによって物品の表面上に放出された光子は、物品の有機表面特徴によって非弾性的に散乱される可能性があり、その結果、任意的に光子エミッタによって能動的に放出される光子の非存在下で、有機表面特徴の蛍光が生じ得る。このような有機表面特徴の蛍光強度は経時的に減少し、当該蛍光強度は、有機種、有機表面特徴のサイズ／体積、または有機種および有機表面特徴のサイズ／体積の両方の関数であってもよい。このような有機表面特徴の蛍光強度はさまざまであり得るため、（例えば、根本原因故障解析の過程で）物品１５０の表面特徴から蛍光放出される光子に対応する２つ以上の表面特徴マップ（例えば、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄ…１６０ｎ（添え数ｎは、ｎ番目の表面特徴マップを表す。））を１つの合成表面特徴マップに合成することが時に望ましいであろう。散乱ベースの表面特徴マップ１６０Ａおよび蛍光ベースの表面特徴マップ１６０Ｂ、および／または任意の他の蛍光ベースの表面特徴マップ（例えば、１６０Ｃ、１６０Ｄ…１６０ｎ、またはこれらの合成表面特徴マップ）、またはこのような表面特徴マップを生成するのに十分な情報を使用して、物品の表面特徴を特徴付けるおよび／または区別してもよい。例えば、散乱ベースの表面特徴マップ１６０Ａおよび蛍光ベースの表面特徴マップ１６０Ｂ、および／または任意の他の蛍光ベースの表面特徴マップ（例えば、１６０Ｃ、１６０Ｄ…１６０ｎ、またはこれらの合成表面特徴マップ）、またはこのような表面特徴マップを生成するのに十分な情報を使用して、物品の無機表面特徴と有機表面特徴とを区別してもよい。なぜなら、無機表面特徴は、表面特徴マップ１６０Ａにおいてしか現れないためである。
【００３６】
図８は、物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けするための概略図であり、一実施例に係る装置１００を示し、装置１００は、一次光子エミッタ１１０Ａ（例えば、高速フラッシュランプ）と、二次光子エミッタ１１０Ｂ（例えば、レーザ）と、光学機構１２０と、光子検出器アレイ１３０と、コンピュータまたは等価の装置１４０と、物品１５０と、物品１５０の選択有機表面特徴についての蛍光減衰分析１６５とを含む。図１を参照して説明したように、微分表面特徴マップ１６０Ａ、１６０Ｂ…１６０ｎ（添え数ｎは、ｎ番目の表面特徴マップ１６０ｎを表す。）またはこれらの表面特徴マップを生成するのに十分な情報を使用して、物品の表面特徴を特徴付けるおよび／または物品の表面特徴を区別してもよい（例えば、物品の無機表面特徴と有機表面特徴とを区別する）。しかし、特に、一次分析（例えば、表面特徴マップ１６０Ａ）により物品の表面特徴についての位置情報が分かっているときには、（例えば、根本原因故障解析の過程で）さらに物品の表面特徴を特徴付けるおよび／または物品の表面特徴を区別することが時に望ましいであろう。さらなる物品の表面特徴の特徴付けおよび／または物品の表面特徴の区別には、例えば、二次光子エミッタ１１０Ｂ（例えば、レーザ）を使用して、１つ以上（例えば、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上など）の選択有機表面特徴上に光子を放出することにより、１つ以上の選択有機表面特徴の蛍光を容易にすること；１つ以上の選択有機表面特徴の蛍光を検出すること；物品１５０の１つ以上の選択有機表面特徴についての蛍光減衰分析１６５を生成することが含まれ得る。このような蛍光減衰分析、または蛍光減衰分析を生成するのに十分な情報を使用して、有機表面特徴をそれらの発色団および／または官能基によりさらに分類してもよい。さらに、物品の未知の有機表面特徴を識別する目的で、このような蛍光減衰分析、または蛍光減衰分析を生成するのに十分な情報を使用して、既知の有機表面特徴についての１つ以上の蛍光減衰分析、または当該既知の有機表面特徴についての蛍光減衰分析を生成するのに十分な情報と比較してもよい。
【００３７】
図９は、特定の波長を用いた有機物質Ａおよび有機物質Ｂの２つの選択有機表面特徴についての蛍光減衰分析１６５の一例を示す。しかし、このような蛍光減衰分析は、蛍光減衰に関する有機表面特徴についての追加の比較情報を抽出するために、本明細書に記載されるさまざまな光の質（例えば、さまざまな波長、偏光、コヒーレンス、および／または位相）を用いて実施されてもよい。有機物質Ａおよび有機物質Ｂについての蛍光減衰分析１６５を生成することには、二次光子エミッタ１１０Ｂ（図８を参照）としてレーザを使用して、有機物質Ａおよび有機物質Ｂ上に光子を放出することにより、有機物質Ａおよび有機物質Ｂにおける蛍光を容易にすることと；有機物質Ａおよび有機物質Ｂの蛍光を検出することと；有機物質Ａおよび有機物質Ｂの蛍光強度を時間の関数としてグラフ化することとが含まれるが、それらに限定されない。図９Ａから分かるように、一連のパルスとして有機物質Ａおよび有機物質Ｂ上に光子を放出するために光子エミッタ（例えば、レーザ）が使用され、有機物質Ａおよび有機物質Ｂの蛍光を検出するために光子検出器アレイが使用されてもよく、光子エミッタおよび光子検出器アレイの各々は、光子パルス−光子検出スキームに従って同期される。図９Ａの蛍光減衰分析１６５を生成するために使用される光子パルス−光子検出スキームには、図示されるように、２秒毎に開始する０．６秒の光子パルスについて、０．６秒の第１の光子パルス、次に１．４秒の第１の光子パルス休止、次に０．６秒の第２の光子パルス、次に１．４秒の第２の光子パルス休止などが含まれる。図９Ａの蛍光減衰分析１６５を生成するために使用される光子パルス−光子検出スキームには、さらに、図示されるように、光子パルスに関する有機物質Ａおよび有機物質Ｂから蛍光放出される光子の連続的な光子検出が含まれる。そのため、光子エミッタが光子を物品の表面上に能動的に放出するときに、また、物品の表面上に光子を能動的に放出する光子エミッタの非存在下で、光子検出器アレイは、有機物質Ａおよび有機物質Ｂから蛍光放出される光子を連続的に検出してもよい。光子パルスに関する有機物質Ａおよび有機物質Ｂから蛍光放出される光子の連続的な光子検出を実施するために、光子検出器アレイは、例えば、０．１秒毎に有機物質Ａおよび有機物質Ｂから蛍光放出される光子を検出するように構成されてもよい。
【００３８】
本明細書に記載される１つ以上の光子エミッタおよび１つ以上の光子検出器アレイの任意の組合せは、１つ以上の表面特徴マップ、１つ以上の蛍光減衰分析、または上記の表面特徴マップもしくは蛍光減衰分析を生成するのに十分な情報のために、光子パルス−光子検出スキームにおいて同期されてもよい。図９Ｂは、光子エミッタおよび光子検出器アレイの同期された組合せについてのこのような光子パルス−光子検出スキームの一例を示す。図９Ｂの光子パルス−光子検出スキームには、示されるように、第１の光子パルス、次に、第１の光子パルス−光子検出休止（Δｔ）、次に、（図７Ｂの表面特徴マップ１６０Ｂについての）第１の一次光子検出および（図７Ｂの表面特徴マップ１６０Ｃについての）第１の二次光子検出等が含まれ、ここで、Δｔは、光子パルスの中間点（時間）から次の光子検出の中間点(時間）に測定される。光子エミッタに関して、光子エミッタは、物品の表面特徴の特徴付けを実施するために、任意の光子−パルス頻度（例えば、単位時間当たりの光子パルス）および／または任意の光子−パルス期間で光子をパルス化するように構成されてもよい。いくつかの実施例では、例えば、光子エミッタは、光子パルス−光子検出スキームに従って、少なくとも０．００５秒、０．０１秒、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、または０．９秒以上毎、例えば、少なくとも１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、または１０秒毎に（任意的にこれらの１０分の１秒単位であってもよい）、光子をパルス化するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、光子エミッタは、光子パルス−光子検出スキームに従って、少なくとも０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、または０．９秒以上の期間、例えば、少なくとも１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、または１０秒の期間を（任意的にこれらの１０分の１秒単位であってもよい）を有する光子パルスで、光子をパルス化するように構成されてもよい。光子検出器アレイに関して、光子検出器アレイは、物品の表面特徴の特徴付けを実施するために、任意の光子検出頻度（例えば、単位時間当たりの光子検出回数）および／または任意の光子検出期間（例えば、露出時間）で光子を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、光子検出器アレイは、光子パルス−光子検出スキームに従って、少なくとも０．００５秒、０．０１秒、０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、または０．９秒以上毎、例えば、少なくとも１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、または１０秒毎に（任意的にこれらの１０分の１秒単位であってもよい）、光子を検出するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、光子検出器アレイは、光子パルス−光子検出スキームに従って、少なくとも０．１秒、０．２秒、０．３秒、０．４秒、０．５秒、０．６秒、０．７秒、０．８秒、または０．９秒以上、例えば、少なくとも１秒、２秒、３秒、４秒、５秒、６秒、７秒、８秒、９秒、または１０秒の（任意的にこ���らの１０分の１秒単位であってもよい）露出時間で光子を検出するように構成されてもよい。秒単位または１０分の１秒単位で測定され得る光子パルス−光子検出休止値は、上記の光子パルス頻度、光子パルス期間、光子検出頻度、および光子検出期間（例えば、露出時間）に依存し得る。１つ以上のコンピュータまたは等価の装置には、命令がロードされ、当該装置を上記の可能な光子パルス−光子検出スキームの１つ以上を実施するように動作可能としてもよい。
【００３９】
当該装置は、最小寸法（例えば、表面特徴によって、長さ、幅、高さまたは深さ）がナノメートルサイズ（すなわち、測定した時にｎｍ単位で認識される）以下であり、当該装置の光子エミッタから放出された光子の波長よりも小さくてもよい物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。しかし、当該装置は、ナノメートルサイズ以下の物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けることに限定されるものではない。なぜなら、当該装置は、マイクロメートルサイズ（すなわち、測定した時にμｍ単位で認識される）以上の物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよいためである。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、最小寸法が５００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍもしくは１ｎｍ（１０Å）よりも小さいか、または、最小寸法が９Å、８Å、７Å、６Å、５Å、４Å、３Å、２Åまたは１Åよりも小さな物品の表面特徴のようなさらに小さい物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。上記に鑑みて、いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、０．１ｎｍ〜５００ｎｍ、０．１ｎｍ〜２５０ｎｍ、さらに０．１ｎｍ〜１００ｎｍ、またさらに０．１ｎｍ〜８０ｎｍなどのような、０．１ｎｍ〜１０００ｎｍの物品の表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。
【００４０】
当該装置は、最小寸法（例えば、長さ、幅または高さ）がナノメートルサイズ（すなわち、測定した時にｎｍ単位で認識される）以下の粒子汚染物質を含む表面欠陥および／または表面下欠陥を含む特定の特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、最小寸法が１００ｎｍよりも小さい、８０ｎｍよりも小さい、さらに１０ｎｍよりも小さいなどのような、１２５ｎｍよりも小さな表面粒子および／または表面下粒子を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。高さが１０ｎｍのレベルまでの表面粒子および／または表面下粒子を検出、マッピング、および／または特徴付けることは、ハードディスクドライブのハードディスクにとっては重要である。なぜなら、（例えば、表面からの）高さが１０ｎｍよりも大きな粒子は、ハードディスクドライブのハードディスクと読取−書込ヘッドとの間の間隔を損なう恐れがあるためである。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、高さが４ｎｍほどのまたは４ｎｍよりも小さな表面粒子および／または表面下粒子を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。
【００４１】
当該装置は、最小寸法（例えば、長さ、幅または深さ）がナノメートルサイズ（すなわち、測定した時にｎｍ単位で認識される）以下、オングストロームサイズ（すなわち、測定した時にÅ単位で認識される）以下など、マイクロメートルサイズ（すなわち、測定した時にμｍ単位で認識される）以下の傷（例えば、周方向の傷）を含む表面欠陥および／または表面下欠陥を含む特定の特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。マイクロメートルサイズの傷に関して、当該装置は、装置の光子エミッタから放出された光子の波長よりも大幅に長い可能性がある、長さが例えば１μｍ〜１０００μｍの傷を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、傷の長さが５００μｍよりも小さい、２５０μｍよりも小さい、さらに１００μｍよりも小さい、またさらに５０μｍよりも小さいなどのように、１０００μｍよりも小さな傷を含む欠陥などの表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。ナノメートルサイズの傷に関して、当該装置は、傷の幅が例えば１ｎｍ〜５００ｎｍの傷を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、傷の幅が２５０ｎｍよりも小さい、１００ｎｍよりも小さい、さらに５０ｎｍよりも小さい、またさらに１５ｎｍよりも小さいなどのように、５００ｎｍよりも小さな傷を含む欠陥などの表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。驚くべきことに、高いレベルの空間的コヒーレンスのために、当該装置は、傷の深さに関してオングストロームサイズの傷を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であり得る。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、傷の深さが２５Åよりも小さい、１０Åよりも小さい、さらに５Åよりも小さい、またさらに１Åよりも小さい（例えば、０．５Å）などのように、５０Åよりも小さな傷を含む欠陥などの表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。例えば、当該装置は、長さが５００μｍよりも小さく、幅が１００ｎｍよりも小さく、深さが５０Åよりも小さな傷を含む欠陥などの表面特徴を検出、マッピング、および／または特徴付けるように動作可能であってもよい。
【００４２】
当該装置は、物品の表面上の特徴（例えば、図６Ａ（上）および図６Ｂ（上））の位置を正確におよび／または精密にマッピングまたは判断するように動作可能であってもよい。精度に関して、当該装置は、マイクロメートルサイズ（測定した時にμｍ単位で認識される）以上の半径内の物品の表面上の特徴の位置をマッピングまたは判断するように動作可能であってもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、１００μｍ、９０μｍ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍまたは１μｍ以上の半径内の物品の表面上の特徴の位置を正確にマッピングまたは判断するように動作可能であってもよい。当該装置が物品の表面上の特徴の位置をマッピングまたは判断し得る精度について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、１μｍ〜５０μｍ、１μｍ〜３０μｍ、さらに５μｍ〜１０μｍなどのように、１μｍ〜１００μｍの半径内の物品の表面上の特徴の位置を正確にマッピングまたは判断するように動作可能であってもよい。
【００４３】
物品の表面上の特徴の位置を正確におよび／または精密にマッピングまたは判断することに加えて、当該装置は、物品の表面上の特徴の光子散乱強度分布（例えば、図６Ａ（下）および図６Ｂ（下））を正確におよび／または精密に判断するように動作可能であってもよい。このような光子散乱強度分布は、物品の表面特徴を定量的および定性的に特徴付けるために使用されてもよい。
【００４４】
物品の表面特徴の定量的な特徴付けに関して、光子散乱強度分布の数学的積分により、物品の表面特徴の大きさ（例えば、体積）が得られる。物品の表面特徴の定量的な特徴付けはさらに、本明細書に記載されているような物品上での表面特徴位置の判定を含んでいてもよい。また、定量的な特徴付けはさらに、物品当たりの表面特徴の総数、または物品当たりの単位面積当たりの表面特徴の数、および物品上の各タイプの表面特徴の数を含んでいてもよい。このような特徴が物品の性能を劣化させる恐れがある表面欠陥および／または表面下欠陥を含む場合、このような特徴付け情報は、複数の物品にわたって登録されて、製造上の傾向を修正するために使用されてもよい。
【００４５】
物品の表面特徴の定性的な特徴付けに関して、定性的な特徴付けは、物品の表面特徴のタイプ（例えば、微粒子、染み、傷、空隙など）の判定を含んでいてもよく、当該判定は、光子散乱強度分布の分析であるがそれに限定されない方法によって行われてもよい。定性的な特徴付けはさらに、１つ以上の化学的特徴に基づいて表面特徴を識別するおよび／または１つ以上の化学的特徴に基づいて表面特徴（例えば、無機物質対有機物質）間を区別することを含んでいてもよい。区別することは、１つ以上の化学的特徴に基づいて当該表面特徴を分類することを含み、化学的特徴は、光子がどのように散乱されるか（例えば、光散乱計測法）および／または、時間の関数としての蛍光強度を含む、光子がどのように蛍光放出されるか（または蛍光放出されないか）を含むが、これらに限定されない。上記の化学的特徴は、情報、情報の一部を与えるか、または、図１に関連して説明された微分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂ等の本明細書に記載される微分マップを生成するために用いられてもよい。したがって、いくつかの実施例においては、例えば、物品の１つ以上の表面特徴の定性的な特徴付けは、光子／光散乱情報を光子／蛍光放出情報と対比すること、または、光子／光散乱情報を用いて生成された第１の表面特徴マップを光子／蛍光放出情報を用いて生成された第２の表面特徴マップ（または複数のその後の表面特徴マップ）と対比させることを含んでいてもい。さらに、いくつかの実施例においては、例えば、物品の１つ以上の表面特徴の定性的な特徴付けは、当該１つ以上の表面特徴についての時間の関数としての蛍光強度の分析を含んでいてもよく、これには、既知の表面特徴および当該既知の表面特徴についての時間の関数としての蛍光強度に対する、１つ以上の表面特徴についての時間の関数としての蛍光強度の分析が含まれる。定性的な特徴付け情報とともに、このような特徴が物品の性能を劣化させる恐れがある表面欠陥および／または表面下欠陥を含む場合、このような定性的な特徴付け情報は、複数の物品にわたって登録されて、製造上の傾向を修正するために使用されてもよい。
【００４６】
本明細書に記載されている装置は、物品またはその被加工物を生成する速度よりも速い速度または対応した速度で物品を処理または検査するように構成されてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、物品またはその被加工物を生成する速度に対応し得る毎秒少なくとも１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１２個、１４個、１６個、１８個または２０個の物品の速度で物品を処理または検査するように構成されてもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、物品またはその被加工物を生成する速度に対応し得る毎秒わずか２０個、１８個、１６個、１４個、１２個、１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個、２個または１個の物品の速度で物品を処理または検査するように構成されてもよい。当該装置によって物品またはその被加工物を処理または検査する速度について記載するために上記の組合せも使用してもよい。いくつかの実施例においては、例えば、当該装置は、毎秒１個以上１０個以下の物品（例えば、毎秒１個〜１０個の物品）、毎秒１個以上５個以下の物品（例えば、毎秒１個〜５個の物品）などのような、毎秒１個以上２０個以下の物品（例えば、毎秒１個〜２０個の物品）を処理または検査するように構成されてもよい。物品またはその被加工物を生成する速度よりも速い速度または対応した速度での物品の処理または検査は、本明細書に記載されている装置の多くの特徴の機能であり、限定されないが、光子エミッタおよび／または処理もしくは検査中に（例えば、走査のために）移動させる必要がない物品を含む。例えば、ハードディスクドライブのハードディスクなどの物品は、処理または検査中に回転させる必要がない。したがって、当該装置は、物品の表面上に光子を放出しながら物品を静止状態に保持するように構成されてもよい。
【００４７】
本明細書に記載されている装置は、完全に自動化されて、超高速モード、超高感度モードおよび超高感度プラスモードを含むがそれらに限定されないさまざまなモードで機能してもよい。超高速モードに関して、当該装置は、他の光学表面分析器（例えば、ＫＬＡ‐Ｔｅｎｃｏｒ  Ｃａｎｄｅｌａ  ＣＳ１０またはＣＳ２０）よりも少なくとも２００倍速く動作し、少なくとも１００ｎｍまでの粒子を含む欠陥などの表面特徴を検出し、傷（例えば、ナノメートルサイズの傷）を含む欠陥などの表面特徴を部分的に検出し、粗さの測定値を提供し得る。超高感度モードに関して、当該装置は、他の光学表面分析器よりも少なくとも５０倍速く動作し、少なくとも３０ｎｍまでの粒子を含む欠陥などの表面特徴を検出し、粗さの測定値を提供し得る。超高感度プラスモードに関して、当該装置は、他の光学表面分析器よりも少なくとも２０倍速く動作し、少なくとも３０ｎｍまでの粒子を含む欠陥などの表面特徴を検出し、傷（例えば、ナノスクラッチ）を含む欠陥などの表面特徴を完全に検出し、粗さの測定値を提供し得る。
【００４８】
したがって、本明細書においては、第１の光子パルスで物品の表面に光子を放出するように構成された光子エミッタと、物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、第１の光子パルス中および第１の光子パルス後に光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを含み、処理手段はさらに、物品の表面特徴を分類するために構成されている、装置が提供される。いくつかの実施例では、装置はテレセントリックレンズをさらに含み、当該テレセントリックレンズは、光子検出器アレイに結合されている。いくつかの実施例では、表面特徴を分類することは、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、表面特徴を無機または有機として分類することを含む。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、第１の光子パルス中に表面特徴から散乱された光子から表面特徴のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、第１の光子パルス後に表面特徴から蛍光放出された光子から表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、表面特徴から散乱された光子からの表面特徴のマップは、表面特徴についての位置情報を提供し、表面特徴から蛍光放出された光子からの表面特徴の１つ以上のマップは、分類情報を提供し、分類情報は、任意的に、表面特徴から散乱された光子からの表面特徴のマップとの対比により提供される。いくつかの実施例では、装置は、物品の表面上に光子を放出するように構成された１つ以上の追加の光子エミッタをさらに含む。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、第１の光子パルス後の１つ以上の光子の追加のパルス中および第１の光子パルス後の１つ以上の光子の追加のパルス間に光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段は、光子検出器アレイ信号からの表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む。
【００４９】
また、本発明においては、装置であって、当該装置は、第１の光子パルスで物品の表面上に光子を放出するために構成された光子エミッタと、物品の表面特徴から光子を受取るために構成された、テレセントリックレンズに結合された光子検出器アレイとを含み、光子エミッタおよび光子検出器アレイは、光子の放出および光子の受取りに関して同期され、当該装置はさらに、１つ以上の光子のパルス中および１つ以上の光子のパルス間に光子検出器アレイによって受取られた光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段を含み、処理手段は、物品の表面特徴を分類するために構成されている、装置が提供される。いくつかの実施例では、表面特徴を分類することは、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、表面特徴を無機または有機として分類することを含む。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、１つ以上の光子のパルス中に表面特徴から散乱された光子から表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、１つ以上の光子のパルス間に表面特徴から蛍光放出された光子からの表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段は、光子検出器アレイ信号からの表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む。
【００５０】
また、本発明においては、装置であって、当該装置は、物品の表面上に光子を放出するように構成された光子エミッタと、物品の表面特徴から光子を受取るように構成された光子検出器アレイと、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を処理するために構成された処理手段とを含み、当該処理手段はさらに、物品の表面特徴を分類するために構成されている、装置が提供される。いくつかの実施例では、装置はさらに、テレセントリックレンズをさらに含み、当該テレセントリックレンズは、光子検出器アレイに結合されている。いくつかの実施例では、表面特徴を分類することは、表面特徴から散乱された光子および表面特徴から蛍光放出された光子に対応する光子検出器アレイ信号を対比することによって、表面特徴を無機または有機として分類することを含む。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、表面特徴から散乱された光子からの表面特徴のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段はさらに、表面特徴から蛍光放出された光子からの表面特徴の１つ以上のマップを生成するために構成されている。いくつかの実施例では、処理手段は、光子検出器アレイ信号からの表面特徴を分類するように動作可能な１つ以上のコンピュータまたは等価の装置を含む。
【００５１】
本明細書ではいくつかの特定の実施例について説明および／または示し、これらの特定の実施例について相当詳細に説明および／または示してきたが、本明細書に提示されている概念をこれらの特定の実施例が限定することは出願人の意図するところではない。さらなる適応例および／または変形例が当業者に容易に明らかになり得て、より広い局面では、これらの適応例および／または変形例を包含することもできる。したがって、本明細書に提示されている概念の範囲から逸脱することなく、上記の実施例から逸脱することができ、当該範囲は、適切に解釈した時の以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図８】
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【図９Ｂ】
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【図２】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図９Ａ】
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【国際調査報告】
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2015530600.tif 000016