(57)【要約】【課題】            対象物の形状によらず、ライン照明とラインセンサの構成の光学的測定装置を用いて高速かつ高精度に、測定対象物のエッジ周辺部付近まで測定する方法および装置を提供する。【解決手段】        支持部材により支持された測定対象物の表面に、ライン照明光を照射し、測定対象物の表面からの散乱光あるいは反射光あるいは透過光を結像光学系を介して受光部に結像させて、測定対象物の状態を測定する場合、測定対象物のエッジ周辺部にあたったライン照明光による散乱光あるいは反射光あるいは透過光が受光部に入らないようにしたことを特徴とする。【選択図】          図１
2012021780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル上に載置された測定対象部材の表面に向けて、所定の長さを有するライン状の照明光線を、前記測定部材の表面に対して所定の角度を保って照射し、
前記測定対象部材の表面で散乱した光の一部を結像光学系を介して受光部に結像させ、
前記テーブルと前記照射光線とを所定の方向に相対的に走査させ、
前記測定対象部材に照射する前記照明光線の照射位置を移動させて
前記測定対象部材の表面状態を測定する光学的測定方法に関して、
前記ライン状の照明光線は所定の長さを有しており、
前記測定対象部材に照射された前記照明光線のうち、
前記測定対象部材の周辺エッジ部に照射されて散乱した光を、
前記測定対象部材と前記結像光学系との間に配置した遮光物で選択的に遮光して、
前記測定対象部材の表面状態を測定することを特徴とする、光学的測定方法。
【請求項２】
測定対象部材を載置するテーブルと、
前記対象部材に向けて、所定の長さを有するライン状の照明光線を、前記測定部材の表面に対して所定の角度で照射する照明手段と、
前記測定対象部材の表面で反射又は散乱した光を受光する受光部と、
前記散乱光を前記受光部に結像させる結像光学系部と
を備える光学的測定装置において、
前記測定対象部材と前記結像光学系部との間に遮光物を配置し、
前記遮光物は、前記測定対象部材の周辺エッジ部で散乱した光を選択的に遮光でき、
前記測定対象部材の周辺部より内側の表面で散乱した光を結像光学系を介して受光部に結像できるように配置されている、
前記測定対象部材の表面状態を測定することを特徴とする、光学的測定装置。
【請求項３】
前記遮光物は、前記テーブルに取り付けられた、開口部を有する遮光板であることを特徴とする、請求項２の光学的測定装置。
【請求項４】
前記遮光物を構成する部材の少なくとも一部が、測定対象部材の周辺エッジ部の形状と測定位置に対応して、前記ライン状の照明光線の長手方向に位置を変更できるように取り付けられていることを特徴とする、
請求項２の光学的測定装置。
【請求項５】
前記結像光学系はテレセントリック光学系とすることを特徴とする、
請求項２〜４の光学的測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ、ＭＥＭＳ、ＨＤＤ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳまたはカバーガラス用の円形基板などに用いられる部材の表面状態を測定する、光学的測定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハーや液晶パネルの製造工程では、成膜や回路パターンの不良の原因となる異物の付着や表面状態の不良の有無を監視するために、光学測定による測定が行われている。図９は、従来のライン照明とラインセンサを用いた光学的測定装置を示す斜視図である。従来の光学的測定装置１ｚでは、角形基板１００ｚに代表される測定対象部材の表面状態を測定するために、角形基板１００ｚの斜め上方に照明手段２を配置し、照明手段２から、角形基板１００ｚに向けてライン状の照射光６ｚを照射させる。そうすると、角形基板１００ｚの表面では表面散乱光７ｚが発生する。
【０００３】
この表面散乱光７ｚは、角形基板１００ｚの上方に配置した結像手段であるレンズ３ｚを介して集光され、その後、受光手段であるラインセンサ４ｚに結像される。表面散乱光７ｚは、ラインセンサ４ｚで受光された後、ライン方向（図９において矢印Ｙの方向）の表面散乱光信号に変換し、データ処理手段（図示せず）を通して各種測定情報として取得される。
【０００４】
角形基板１００ｚは、テーブル５ｚ上に載置されている。テーブル５ｚは、光学的測定装置１ｚの架台１１ｚの上に取り付けられた、Ｘ軸移動機構２１とＹ軸移動機構２２の上に取り付けられており、ＸＹ方向に自在に自在に移動可能となっている。
【０００５】
図１０は、角形基板１００ｚ上をライン状の照射光６ｚでトレースする様子を示す斜視図である。Ｙ方向に所定の長さを有するライン状の照明が、矢印５１ｚに示す様に、Ｘ方向に相対移動される。角形基板１００ｚを通過した後は、矢印５２ｚに示す様に、場所を変えて折り返し、矢印５３ｚに示す様に、Ｘ方向に相対移動される。その後、角形基板１００ｚを通過した後は、矢印５４ｚに示す様に、場所を変えて折り返す。その後、前述の動作を繰り返し、角形基板１００ｚの全面に渡って、表面状態を測定することができる。
【０００６】
図１１は、光学的測定装置１ｚにおいて、照射光６ｚが角形基板１００ｚのエッジ部に照射されたときの様子を示す斜視図である。図１１に示すようにエッジ１０１ｚに照射された光６２ｚは、エッジ散乱と呼ばれる反射光を含む強い光となる。前記エッジ散乱は測定対象物１００ｚの表面に照射された光６１ｚからの散乱光と比べて数倍から数１０倍以上も強い強度を持つ。
【０００７】
このため、前記エッジ散乱をラインセンサ４が受光すると、測定対象物１００ｚの表面散乱光とは大きく異なるラインセンサ信号を得たり、ラインセンサ信号が飽和したり、ラインセンサ信号に大きなノイズが発生してしまう（ラインセンサ４がラインＣＣＤならば、このようなノイズはブルーミングやスミアと呼ばれる）。これらによって、エッジ１０１ｚ付近の情報を正しくとることができないことになり、エッジ１０１ｚ付近の測定を正確に実施することが困難となる。
【０００８】
ここではエッジ１０１ｚ付近の測定困難な領域をエッジ周辺部１０２ｚと呼び、図１２に示すように測定対象物のエッジ１０１ｚから１〜２ｍｍ程度内側の部分を指す。
従って、図１２に示すように、測定対象物の周辺部１０２ｚは測定領域から外し、有効観察エリア１０３ｚ内の基板表面に照射された光６１ｚのみを観察するのが一般的である。そうすることで、図１２のように長方形の基板が測定対象の場合には、位置情報を基にラインセンサの測定開始位置と測定終了位置を正確に設定することで前記長方形基板はエッジ周辺部１０２ｚを除いて精密に測定することが可能である。また、照射された光６１ｚは所定の光量があれば良く、それを満たせば、照射された光６１ｚは長さＨｓを比較的長くして測定に用いることも可能である。そうすることで、所定時間当たりに測定できる面積を増やすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１７７２８４号
【特許文献２】特開平０６−２４９７９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図１３に示すような円形基板を測定の測定対象物とした、ライン照明とラインセンサを用いる光学的測定方法は、ほとんど実用化されていない。
その理由としては次の２つの弊害があるためである。第１の理由としてライン照明とラインセンサを用いた光学的測定方法を円形基板に適用しようとすると、基板表面に照射された光６１ｚが円形基板１００のエッジに掛かりやすくなり、エッジ周辺部を避けて有効測定エリアを設定すると、図１４に示すように有効測定エリア１０３ｚが小さくなってしまうからである。
【００１１】
第２の理由として図１５のようにスキャン長さＨｓを小さくすることで有効測定エリア１０３ｚを大きくとると、エッジ周辺部付近まで測定することは可能になるが、スキャン数が増えてしまいライン照明とラインセンサを用いた光学的測定方式の最大の長所である高速測定が損なわれてしまうからである。
【００１２】
ライン照明とラインセンサによる他の構成には、図示しないエリア照明とエリアセンサの構成が考えられる。この構成では、主に高倍率で小さな領域を順次移動させながら測定する方法が実用化されており、エッジ周辺部を除く領域を測定することが可能になるが、現状の技術では測定速度は遅く、広い領域の測定には不向きである。
【００１３】
さらに他の構成としては、図示しない基板を回転させながら、スポット照明を走査させ、センサ（フォトマルなど）で受光する構成がある。このような方式では測定位置の分解能が照明のスポットの大きさに依存するため、位置分解能が大きくなってしまうか、あるいはスポットを小さくして位置分解能を小さくすると、測定領域全域の測定速度が非常に遅くなってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、測定対象物の形状によらず、ライン照明とラインセンサの構成の光学的測定装置を用いて高速かつ高精度に、前記測定対象物のエッジ周辺部付近まで測定する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
テーブル上に載置された測定対象部材の表面に向けて、所定の長さを有するライン状の照明光線を、前記測定部材の表面に対して所定の角度を保って照射し、
前記測定対象部材の表面で散乱した光の一部を結像光学系を介して受光部に結像させ、
前記テーブルと前記照射光線とを所定の方向に相対的に走査させ、
前記測定対象部材に照射する前記照明光線の照射位置を移動させて
前記測定対象部材の表面状態を測定する光学的測定方法に関して、
前記ライン状の照明光線は所定の長さを有しており、
前記測定対象部材に照射された前記照明光線のうち、
前記測定対象部材の周辺エッジ部に照射されて散乱した光を、
前記測定対象部材と前記結像光学系との間に配置した遮光物で選択的に遮光して、
前記測定対象部材の表面状態を測定することを特徴とする、光学的測定方法である。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、
測定対象部材を載置するテーブルと、
前記対象部材に向けて、所定の長さを有するライン状の照明光線を、前記測定部材の表面に対して所定の角度で照射する照明手段と、
前記測定対象部材の表面で反射又は散乱した光を受光する受光部と、
前記散乱光を前記受光部に結像させる結像光学系部と
を備える光学的測定装置において、
前記測定対象部材と前記結像光学系部との間に遮光物を配置し、
前記遮光物は、前記測定対象部材の周辺エッジ部で散乱した光を選択的に遮光でき、
前記測定対象部材の周辺部より内側の表面で散乱した光を結像光学系を介して受光部に結像できるように配置されている、
前記測定対象部材の表面状態を測定することを特徴とする、光学的測定装置である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、
前記遮光物は開口部を有する遮光板であることを特徴とする、
請求項２の光学的測定装置である。
【００１７】
この装置構成によれば、遮光板で覆われた部分だけが欠けた像を得ることができ、測定対象部材のエッジ部分からの散乱光の影響を受けないで、測定対象部材の表面状態を測定することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、
前記遮光物を構成する部材の少なくとも一部が、測定対象部材の周辺エッジ部の形状と測定位置に対応して、前記ライン状の照明光線の長手方向に位置を変更できるように取り付けられていることを特徴とする、
請求項２の光学的測定装置である。
【００１９】
この装置構成によれば、エッジ部で反射又は散乱した光の一部を遮光板にて遮り、測定対象部分からの光のみを選択的にラインセンサに結像させるので、任意の形状に対応して、測定対象部材の表面状態を測定することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、
前記結像光学系はテレセントリック光学系とすることを特徴とする、
請求項２〜４の光学的測定装置である。
【００２１】
この装置構成によれば、遮光板による光量不足の影響を受けず、測定対象部材の周辺部近傍まで、測定対象部材の表面状態を測定することができる。そのため、非テレセントリック光学系の結像光学系を用いた場合と比べて、測定可能領域を広くすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光学的測定方法及びその装置は、測定対象物のエッジ周辺部が任意の形状であっても、エッジ周辺部による散乱光の影響を受けることなくライン照明とラインセンサを用いて、高速かつ高精度に、測定対象物の異物の有無や表面状態の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の第１の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の第１の例を示す要部斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の第１の例を示す正面図である。
【図４】本発明の実施形態の第２の例を示す要部斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の第２のを示す平面図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
【図７】非テレセントリックレンズを用いた光学的測定装置を示す概念図である。
【図８】テレセントリックレンズを用いた光学的測定装置を示す図である。
【図９】ライン照明とラインセンサを用いた光学的測定装置の原理図である。
【図１０】測定対象物をＸＹ方向に移動しながらスキャンしながら測定する原理図である。
【図１１】照射光のエッジ散乱を示す図である。
【図１２】エッジおよびエッジ周辺部を示す図である。
【図１３】円形基板に対するライン照明とラインセンサを用いた光学的測定装置を示す図である。
【図１４】円形基板に対するライン照明とラインセンサを用いた光学的測定装置を示す図である。
【図１５】円形基板に対するライン照明とラインセンサを用いた光学的測定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［実施形態の第１の例］
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明の実施形態の第１の例を示す斜視図である。図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
【００２５】
光学的測定装置１は、装置ベース１１の上に配置されたテーブル駆動部２と、テーブル駆動部２の上方に配置されたレンズ３及び受光手段４と、照明手段６と、制御部９とを含んで、構成されている。
【００２６】
テーブル駆動部２は、装置ベース１１上に取り付けられたＸ軸移動機構２１と、Ｘ軸移動機構２１上に取り付けられたＹ軸移動機構２２と、Ｙ軸移動機構２２上に取り付けられたテーブル２３とを含んで、構成されている。Ｘ軸移動機構２１は、その上に取り付けられたＹ軸移動機構２２をＸ方向に移動させることができ、Ｙ軸移動機構２２は、その上に取り付けられたテーブル２３をＹ方向に移動させることができる。
【００２７】
テーブル２３は、上面に溝や孔（図示せず）が形成されており、円形基板１００が所定の場所に載置できるようになっている。また、テーブル２３に設けられている前記溝や孔は、開閉制御用バルブを介して真空源に接続されている。テーブル２３は、上面に測定対象となる円形基板１００を載置した状態で、前記溝や孔を負圧にすることにより、円形基板１００を吸着保持することができる構造をしている。そのため、テーブル２３は、高速かつ往復移動した場合でも、載置した円形基板１００を位置ずれしないように保持できるようになっている。
【００２８】
レンズ３及び受光手段４は、テーブル２３の上方に、測定対象となる円形基板１００と対向する位置に配置され、円形基板１００を観察できるように、装置ベース１１上に取り付けられた支柱１５に取り付けられている。レンズ３は、本発明の結像光学系として機能する。また、受光手段４には、受光部が設けられており、レンズ３を通過した光が結像される。
【００２９】
照明手段６は、テーブル２３の上方に、測定対象となる円形基板１００に向けて、ライン状の光６０を照射できる位置に配置され、装置ベース１１上に取り付けられた支柱１５に取り付けられている。ライン状の光６０は、Ｙ方向に所定の長さを有する平行な光である。
【００３０】
テーブル２３には、円形基板１００の外形に沿った形の上面開口部８１を有する遮光板８０が、支持部材８２を介して取り付けられている。支持部材８２は、遮光板８０の四隅に配置され、テーブル２３と遮光板８０とを所定の間隔に保った状態で固定できる構造をしている。そのため、照明手段６から照射された光６０が、側面開口部８３を通過して、円形基板１００に照射されるようになっている。
【００３１】
テーブル２３上に載置された円形基板１００と上面開口部８１とは、一体となって、レンズ３、受光手段４及び照明手段６に対して、ＸＹ方向に相対移動できるようになっている。
【００３２】
制御部９には、情報入力手段９１、情報表示手段９２、発報手段９３、並びに制御用コンピュータ、情報記録手段、機器制御ユニットなど（図示せず）が接続されて含まれている。
【００３３】
情報入力手段９１としては、キーボードやマウスやスイッチなどが例示される。
情報表示手段９２としては、画像表示ディスプレイやランプなどが例示される。
発報手段９３としては、ブザーやスピーカ、ランプなど、作業者に注意喚起をすることができるものが例示される。
【００３４】
前記制御用コンピュータには、画像処理ユニットを介して受光手段４が接続されており、受光手段４から出力された計測結果を示す信号が入力される。また、前記制御用コンピュータには、前記情報記録手段、前記機器制御ユニットなどが接続されている。前記制御用コンピュータは、予め登録されたプログラムに基づいて、接続された機器に対して情報や制御信号を出力することができる。
【００３５】
前記制御用コンピュータとしては、マイコン、パソコン、ワークステーションなどの、数値演算ユニットが搭載されたものが例示される。
前記情報記録手段としては、メモリーカードやデータディスクなどの、半導体記録媒体や磁気記録媒体や光磁気記録媒体などが例示される。
前記機器制御ユニットとしては、プログラマブルコントローラやモーションコントローラと呼ばれる機器などが例示される。
【００３６】
前記機器制御ユニットには、Ｘ軸ステージ２１と、Ｙ軸ステージ２２と、受光手段４と、照明手段６と、その他の制御機器（図示せず）とが、接続されている。
また、前記機器制御ユニットは、前記制御用コンピュータと接続されており、予め登録されたプログラムに基づいて、接続されている各機器に対して制御用信号を与えることにより、前記各機器を動作させたり静止させたりすることができるようになっている。
【００３７】
図２は、本発明の実施形態の第１の例を示す要部斜視図である。
照明手段６から照射されたライン状の光６０が、側面開口部８３を通過して、テーブル２３に載置された円形基板１００に向かって照射されている。円形基板１００に向かって照射された光は、説明のために、基板表面に照射された光６１と、基板エッジに照射された光６２と、基板の外に照射された光６３の３つに分けて定義する。
【００３８】
さらに、基板表面に照射された光６１が基板１００の表面で散乱し、遮光板８０の上面開口部８１を通過し、結像手段３を通じて受光手段４にて観察される光を、観察される表面散乱光７１と呼ぶ。また、基板エッジに照射された光６２や基板の外に照射された光６３による散乱光は、遮光板８０の上面開口部８１を通過せず、遮光板８０で遮光されるので、遮光される表面散乱光７３と呼ぶ。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態の第１の例を示す断面図である。
ここでは、円形基板１００と遮光板８０との具体的な構成を説明する。円形基板の外形半径をＲ、遮光板の内径の半径をｒ、遮光しろをδと定義する。本発明を実施するに当たり、遮光板の内径半径を、ｒ＝（Ｒ−δ）となるように設定する。例えばδを０〜１ｍｍ程度とし、遮光板の内径半径ｒが、円形基板の外形半径Ｒよりわずかに小さくなるように設定する。そうすることで、基板エッジに照射された光６２や基板の外に照射された光６３による散乱光を、遮光板８０で確実に遮光できる。
【００４０】
円形基板１００をテーブル２３に載置する際は、遮光板の内径の中心位置と円形基板１００の中心位置とは、予めを合致するように位置合わせしてしておく。また、円形基板の外周部に設けられた、オリフラと呼ばれる直線部分や、ノッチと呼ばれる凹み部分も、上面開口部８１の形状と方向が合致するように、角度を合わせてから配置する。
【００４１】
側面開口部８３の高さは、照明手段６の照射角度と、円形基板１００の大きさとを考慮して設定する。そのため、照射手段６から照射された光６０は、テーブル２３がＸＹ方向に動かしながら、円形基板１００の全面に対して、ライン状の照明光線を照射させることができる。
【００４２】
上記では測定対象部材として円形基板１００を例示して説明したが、他の形状の物でも良い。また、所定の厚みを持った基板状の部材だけでなく、フィルム状の薄い部材でも良く、外形に沿った形で遮光板８０の形状を変えることにより種々の形状の測定対象部材に適用できる。
【００４３】
こうすることで、測定対象物が角形だけでなく円形や任意の形状であっても、遮光板で覆われた部分だけが欠けた像を得ることができ、測定対象部材のエッジ部分からの散乱光の影響を受けないで、測定対象部材の表面状態を測定することができる。そのため、エッジ周辺部による散乱光の影響を受けることなくライン照明とラインセンサを用いて、高速かつ高精度に、測定対象物の異物の有無や表面状態の測定ができる。
【００４４】
［実施形態の第２の例］
図４は本発明の実施形態の第２の例を示す要部斜視図である。
上記で示した図１の装置のうち、図２で示した部分が、図４に置き換わっている。
支柱１５には、補助支柱１６が取り付けられており、補助支柱１６には、支持プレート８５が取り付けられている。支持プレート８５には、Ｙ方向に所定の長さを有する一対のガイドレール８６ａ，８６ｂが、テーブル２３と平行に取り付けられている。前記ガイドレール８６ａ，８６ｂには、Ｙ方向に移動可能な可動式遮光板８７ａ，８７ｂが取り付けられている。
【００４５】
可動式遮光板８７ａ，８７ｂは、ボールネジとモータを利用した直動位置決め機構に取り付けられており、前記モータの制御ユニット（いわゆる、モータ用アンプ）が、前記制御機器ユニットに接続されている。前記モータは、サーボモータやパルスモータなど、回転角度を任意に制御できる構造のものであれば良い。また、前記直動位置決め機構としては、リニアモータを利用した機構のものであっても良く、この場合はリニアモータ用アンプが前記制御機器ユニットに接続される。こうすることで、可動式遮光板８７ａ，８７ｂは、前記制御機器ユニットの指令信号に基づいて、Ｙ方向の任意の位置に移動し静止することができるように構成されている。
【００４６】
照明手段６から照射された光６０は、支持プレート８５の下方を通り、テーブル２３に載置された円形基板１００の表面に照射される。円形基板１００に向かって照射された光は、図２で示したのと同様に、基板表面に照射された光６１と、基板エッジに照射された光６２と、基板の外に照射された光６３の３つに分けて定義する。
【００４７】
さらに、基板表面に照射された光６１が基板１００の表面で散乱し、可動式遮光板８７ａ，８７ｂの間を通過し、結像手段３を通じて受光手段４にて観察される光を、観察される表面散乱光７５と呼ぶ。また、基板エッジに照射された光６２や基板の外に照射された光６３による散乱光は、可動式遮光板８７ａ，８７ｂの間を通過せず、可動式遮光板８７ａ，８７ｂで遮光されるので、遮光される表面散乱光７７ａ，７７ｂと呼ぶ。
【００４８】
可動式遮光板８７ａ，８７ｂは、お互いが密接して隙間のない状態を全閉状態、お互いが離れ、かつ観察される表面散乱光７５が最大限になる状態を全開状態、と定義する。
【００４９】
図５は本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
テーブル２３に載置された円形基板１００を平面視したときに、照明手段６から照射されるライン状の光６０が、円形基板１００上に照射されている状態でのＸ方向の中心位置をＸｓとし、ライン状の光６０の中心位置をＹｓと定義する。
さらに、ライン状の光６０の長さをＨｓ、可動式遮光板８７ａでライン状の光６０を遮光する長さをＨｃａ、可動式遮光板８７ｂでライン状の光６０を遮光する長さをＨｃｂ、と定義する。
可動式遮光板８７ａは、Ｈｃａ＝０と、Ｈｃａ＝Ｈｓとなる位置に移動ができる。
可動式遮光板８７ｂは、Ｈｃｂ＝０と、Ｈｃｂ＝Ｈｓとなる位置に移動ができる。
図５における可動式遮光板８７ａ，８７ｂの位置は、
可動式遮光板８７ａの端部がライン状の光６０の中心、つまりＨｃａ＝Ｈｓ／２の付近にあり、可動式遮光板８７ｂの端部がライン状の光６０を遮光しない位置、つまりＨｃｂ＝０の位置にある。
【００５０】
図６Ａ〜６Ｄは本発明の実施形態の第２の例を示す平面図である。
図６Ａ〜６Ｄでは、レンズ３、観察手段４及び照明手段６に対して、テーブル２３と円形基板１００の位置が変化した場合に、可動式遮光板８７ａ、８７ｂが、どの位置にあり、レンズ３と通過して観察手段４の受光部に結像されて観察される表面散乱光７５がどのように変化するかを示している。
【００５１】
図６Ａは、テーブル２３と円形基板１００とが矢印２５の方向に移動しながら、円形基板１００の左上部分から中央上部分、Ｘ方向に円形基板１００の表面を測定を行っている様子を示している。さらに、可動式遮光板８７ａの端部が、照射された光６０の中央部に位置し、可動式遮光板８７ｂの端部が、照射された光６０を遮光しない位置にあり、その様子も示している。そして、テーブル２３と円形基板１００が矢印２５の方向に移動すると共に、その移動に合わせて可動式遮光板８７ａが、円形基板１００の外周に添うように追従させ、Ｙ方向の矢印の方向に移動させている。
【００５２】
図６Ｂは、図６Ａの状態からテーブル２３と円形基板１００とが、矢印２５の方向に移動した後の状態を示している。可動式遮光板８７ｂの位置は変化無いが、可動式遮光板８７ａの端部は、円形基板１００のエッジ位置がＹ方向の矢印の方向に移動するのに合わせて、円形基板１００の外周に添うように追従させ、Ｙ方向の矢印の方向に移動させている。
【００５３】
図６Ｃは、図６Ｂの状態からテーブル２３と円形基板１００とが、さらに矢印２５の方向に移動して、円形基板１００の中央上部分から右上部分、Ｘ方向に円形基板１００の表面を測定を行っている様子を示している。可動式遮光板８７ｂの位置は変化無いが、可動式遮光板８７ａの端部は、円形基板１００のエッジ位置がＹ方向の矢印と逆の方向に移動するのに合わせて、円形基板１００の外周に添うように追従させ、Ｙ方向の矢印と逆の方向に移動させている。
【００５４】
図６Ｄは、図６Ｃの状態からテーブル２３と円形基板１００とを数回スキャン動作させ、さらに矢印２５の方向に移動した後、円形基板１００の右中央部分から中央部分、Ｘ方向に円形基板１００の表面を測定を行っている様子を示している。図６Ｄでは、可動式遮光板８７ａの端部が、照射された光６０を遮光しない位置にあり、可動式遮光板８７ｂの端部は、円形基板１００のエッジ位置がＹ方向の矢印の方向に移動するのに合わせて、Ｙ方向の矢印の方向に移動させている。
【００５５】
この後、照射手段６から照射されたライン状の光６０が、基板の周辺部分に差しかかるときに、可動式遮光板８７ａ，８７ｂが全閉状態となり、観察される表面散乱光７５が無くなり、基板エッジに遮光された光６２と基板の外に照射された光６３は、すべて可動式遮光板８７ａ，８７ｂで遮光される。
【００５６】
円形基板１００の外形形状は、制御部９の前記制御用コンピュータに予め登録しておき、上述した本発明の実施形態の第１の例で示したように、円形基板１００をテーブル２３上に載置する。もしくは、円形基板１００がテーブル２３上に実際に載置されている状態で、円形基板１００のエッジ位置を計測して、前記制御用コンピュータに登録する。
【００５７】
測定対象部材が円形基板以外の形状であっても、前記と同様に登録する。そうすることで、測定対象部材の周辺エッジ部の形状と、実際の測定位置に対応させて、可動式遮光板８７ａ，８７ｂのＹ方向の位置を調節することができる。
【００５８】
このようにすれば、測定対象部材のエッジ部で反射又は散乱した光の一部（つまり、受光手段４へ向かう光）を遮光板にて遮って、測定対象部分からの光のみを選択的にラインセンサに結像させることができる。そのため、上述した本発明の実施形態の第１の例に示したような遮光板を基板の形状毎に用意する必要がなくなる。
【００５９】
さらに、測定対象物がテーブル２３上に載置される位置や角度がずれても、テーブル２３上のエッジ位置を計測して、その外形に倣って一対の可動式遮光板８７ａ，８７ｂを移動させることで、開口部を有する遮光板８０と同様の遮光効果を得ることができる。したがって、角形だけでなく円形や任意の形状であっても、エッジ周辺部による散乱光の影響を受けることなくライン照明とラインセンサを用いて、高速かつ高精度に、測定対象物の異物の有無や表面状態の測定ができる。
【００６０】
［非テレセントリックレンズを用いた測定］
図７は、非テレセントリックレンズを用いた光学的測定装置を示す概念図である。
図７では、上述した本発明の実施形態の第１の例に適用した場合に、本発明の光学的測定装置１をＸ方向から見たときの、観察部分の光線追跡イメージ図に、観察カメラでの光量変化を示す図４５ａを、組み合わせて示している。
【００６１】
レンズ３は、複数の凸レンズや凹レンズを組み合わせて非テレセントリック系を構成したレンズ３５と、アパーチャ３６とを組み合わせて構成されている。このレンズ３により、円形基板１００上の観察ポイント６６ａの像は、受光手段４の受光部４２上の受光ポイント６７ａに結像される。同様に、観察ポイント６６ｂの像は受光ポイント６７ｂに、観察ポイント６６ｃの像は受光ポイント６７ｃに、観察ポイント６６ｄの像は受光ポイント６７ｄに結像される。
【００６２】
符号４５ａで示す図では、下記のことを示している。
（１）観察ポイント６６ａと６６ｂとの間、
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光が、遮光板８０の上面開口部８１を通過し、レンズ３によってラインセンサ４の受光部４２に入光する。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光を最大限に受光可能である。
（２）観察ポイント６６ｂと６６ｃとの間、
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光の一部が、遮光板８０の上面開口部８１を通過し、レンズ３によってラインセンサ４の受光部４２に入光する。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光の一部が受光可能であり、受光可能な量は、観察ポイントにより異なる。
（３）観察ポイント６６ｃと６６ｄとの間
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光が、遮光板８０の上面開口部８１を通過せず、遮光板８０で遮られる。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光は観察できない。
【００６３】
このとき、上述した開口部のある遮光板を用いて観察しているので、円形基板１００上の破線１１０ａで示す円の内側が、有効観察エリアとなる。
なお、この非テレセントリックレンズは、本発明の実施形態の第２の例にも適用することができる。第２の例においては、測定対象物の外形に倣って一対の可動式遮光板８７ａ，８７ｂを移動させることで、第１の例における開口部を有する遮光板８０と同様に、エッジ散乱を遮蔽することができるからである。
【００６４】
［テレセントリックレンズを用いた測定］
図８は、テレセントリックレンズを用いた光学的測定装置を示す概念図である。
図８では、上述した本発明の実施形態の第１の例に適用した場合に、本発明の光学的測定装置１をＸ方向から見たときの、観察部分の光線追跡イメージ図に、観察カメラでの光量変化を示す図４５ｂを、組み合わせて示している。
【００６５】
レンズ３ｂは、複数の凸レンズや凹レンズを組み合わせてテレセントリック系を構成したレンズ３７ａ，３７ｂと、アパーチャ３６とを組み合わせて構成されている。このレンズ３ｂにより、円形基板１００上の観察ポイント６８ａの像は、受光手段４の受光部４２上の受光ポイント６９ａに結像される。同様に、観察ポイント６８ｂの像は受光ポイント６９ｂに、観察ポイント６８ｃの像は受光ポイント６９ｃに、観察ポイント６８ｄの像は受光ポイント６９ｄに結像される。
【００６６】
符号４５ｂで示す図では、下記のことを示している。
（１）観察ポイント６８ａと６８ｂとの間、
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光が、遮光板８０の上面開口部８１を通過し、レンズ３ｂによってラインセンサ４の受光部４２に入光する。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光を最大限に受光可能である。
（２）観察ポイント６８ｂと６８ｃとの間、
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光の一部が、遮光板８０の上面開口部８１を通過し、レンズ３によってラインセンサ４の受光部４２に入光する。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光の一部が受光可能であり、受光可能な量は、観察ポイントにより異なる。
（３）観察ポイント６８ｃと６８ｄとの間
ライン照明６から発せられ基板表面に照射された光６１からの反射光又は拡散光が、遮光板８０の上面開口部８１を通過せず、遮光板８０で遮られる。従って、円形基板１００上からの反射光又は拡散光は観察できない。
【００６７】
このとき、上述した開口部のある遮光板を用いて観察しているので、円形基板１００上の破線１１０ｂで示す円の内側が、有効観察エリアとなる。さらに、テレセントリックレンズを使用しているので、非テレセントリックレンズを使用した場合と比べて、遮光板による光量不足の影響を受けない範囲が広がる。そのため、測定対象部材の周辺部近傍まで、測定対象部材の表面状態を測定を行うことができ、非テレセントリック光学系の結像光学系を用いた場合と比べて、測定可能領域を広くすることができる。
【００６８】
なお、このテレセントリックレンズは、本発明の実施形態の第２の例にも用いることができる。第２の例においては、測定対象物の外形に倣って一対の可動式遮光板８７ａ，８７ｂを移動させることで、第１の例における開口部を有する遮光板８０と同様に、エッジ散乱を遮蔽することができるからである。
【００６９】
本発明に係る用いた光学的測定方法および光学的測定装置は、上述のようにして測定対象部材表面の表面状態を測定することができるので、測定対象部材の形状にかかわらず、エッジ周辺部からの強い散乱光の影響を受けるずに、所定の長さを有するラインビームを使用して、短い時間で測定を終えることができる。
【００７０】
上述では、円形基板１００からの散乱光を観察する形態について詳細を述べたが、円形基板１００に照射して、正反射した光を観察する形態にも本発明を適応することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    光学的測定装置
２    テーブル駆動部
３    レンズ
４    受光手段（ラインセンサ）
５    テーブル
６    照射手段（ライン照明）
７    表面散乱光
９    制御部
１５    支柱
２１    Ｘ軸移動機構
２２    Ｙ軸移動機構
２３    テーブル
２５    矢印
３０    エッジ散乱光
３５    非テレセントリックレンズ
３６    アパーチャ
３７    テレセントリックレンズ
４０    エッジ周辺部
４１    カメラ
４２    受光部
４５ａ  観察カメラでの光量変化を示す図
４５ｂ  観察カメラでの光量変化を示す図
６０    ライン状の光
６１    基板表面に照射された光
６２    基板エッジに照射された光
６３    基板の外に照射された光
６６ａ〜ｂ  観察ポイント
６７ａ〜ｂ  受光ポイント
６８ａ〜ｂ  観察ポイント
６９ａ〜ｂ  受光ポイント
７１    観察される表面散乱光
７３    遮光される表面散乱光
７５    観察される表面散乱光
７７ａ  遮光される表面散乱光
７７ｂ  遮光される表面散乱光
８０    遮光板
８１    上面開口部
８２    支持部材
８３    側面開口部
８５    支持プレート
８６ａ  ガイドレール
８６ｂ  ガイドレール
８７ａ  可動式遮光板
８７ｂ  可動式遮光板
９１    情報入力手段
９２    情報表示手段
９３    発報手段
１００    円形基板
１０１    エッジ
１１０ａ  有効観察エリア
１１０ｂ  有効観察エリア
１ｚ  従来の光学的測定装置
７ｚ  表面散乱光
９ｚ  制御部
１１ｚ  架台
５１ｚ  矢印
５２ｚ  矢印
５３ｚ  矢印
５４ｚ  矢印
６１ｚ  基板表面に照射された光
６２ｚ  基板エッジに照射された光
１００ｚ  角形基板
１０１ｚ  基板エッジ
１０２ｚ  基板周辺部
【図１】
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【図２】
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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６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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