(57)【要約】【課題】バックグランドからの反射光の影響を受けず、被検査物が非透明体であってもその表面の微小な異物の検査が可能な異物検査方法及び装置を提供する。【解決手段】被検査物１の表面に線状光２を照射する線状光照射手段１３と、遮光板５ａ及びこれに受光面５ｂを並置させた光電変換素子５ｃからなる受影器５と、光電変換素子５ｃの出力信号に基づいて異物６の有無を検出する異物検出手段４４とを設ける。異物６がない場合の反射光像は遮光板５ａ上に投影され、異物６がある場合の反射光像は光電変換素子受光面５ｂ上に及んで投影されるように、上記受影器５を配置することで、バックグランドからの反射光の影響を受けず、したがって被検査物が非透明体であっても、また微小な異物であっても、その検査を可能とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面に線状の光を照射し、その照射位置の反射光像を、遮光板及びこの遮光板に受光面を並置させた光電変換素子を有してなる受影器に投影させる第１工程と、
前記光電変換素子からの信号に基づいて少なくとも異物の有無を検出する第２工程とを含み、
前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるように配置されていることを特徴とする異物検査方法。
【請求項２】
前記被検査物は、前記線状の光の延出方向に交差する方向に搬送され、その表面が連続的に検査されることを特徴とする請求項１に記載の異物検査方法。
【請求項３】
被検査物の表面に線状の光を照射する線状光照射手段と、
遮光板及びこの遮光板に受光面を並置させた光電変換素子を有してなる受影器と、
前記光電変換素子からの信号に基づいて少なくとも異物の有無を検出する異物検出手段とを備え、
前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるように配置されることを特徴とする異物検査装置。
【請求項４】
前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるような位置及び／又は向きに配置されることを特徴とする請求項３に記載の異物検査装置。
【請求項５】
前記受影器は、その遮光板及び光電変換素子受光面の境界を、前記異物がない場合の線状光照射位置における反射光像に平行となる方向に向けて配置されることを特徴とする請求項３に記載の異物検査装置。
【請求項６】
前記被検査物を前記線状の光の延出方向に交差する方向に搬送する搬送手段を備え、この搬送手段によって搬送される前記被検査物の表面が連続的に検査されることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の異物検査装置。
【請求項７】
前記線状光照射手段及び受影器は、前記搬送手段における異物検査位置近傍の駆動部に一体に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物表面における異物、特に微小異物の有無や大きさ、あるいはその位置等を検査する異物検査方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術としては特許文献１に記載のものがあった。
これは、線状のレーザ光を被検査物表面に照射し、異物がある揚合に生じる散乱光を検出することにより、異物の有無を検出するというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７２３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来技術では、被検査物は、シリコンウエハ等、透明のものに限られた。
従来技術では、照射したレーザ光は透明な被検査物を透過していくため、異物がない場合にはバックグランドからの反射光（散乱光）が生じない。このため、異物がレーザ光を遮った時に生じる散乱光だけを検出すればよい。しかし、被検査物が非透明体である場合には、異物がない状態でもバックグランドからの反射光（散乱光）が生じるからである。
また、被検査物がローラ等の搬送系による搬送途中で検査が行われる場合において、上記搬送系の振動等による検査精度の低下についての配慮がされていなかった。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、被検査物が非透明体であっても異物、特に微小な異物の検査が可能であり、また被検査物が搬送系による搬送途中で検査が行われる場合においても搬送系の振動等による影響を受けずに精度高く検査可能な異物検査方法及び装置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】
【０００６】
上記課題は、異物検査方法及び装置を下記各態様の構成とすることによって解決される。
各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴及びそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、１つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではなく、一部の事項のみを取り出して採用することも可能である。
【０００７】
以下の各項のうち、（１）項が請求項１に、（２）項が請求項２に、（３）項が請求項３に、（４）項が請求項４に、（５）項が請求項５に、（６）項が請求項６に、（７）項が請求項７に、各々対応する。
【０００８】
（１）被検査物の表面に線状の光を照射し、その照射位置の反射光像を、遮光板及びこの遮光板に受光面を並置させた光電変換素子を有してなる受影器に投影させる第１工程と、前記光電変換素子からの信号に基づいて少なくとも異物の有無を検出する第２工程とを含み、前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるように配置されていることを特徴とする異物検査方法。
「被検査物」は、透明か非透明か等、透光性の有無を問わない。したがって金属箔等の非透明材も被検査物に含まれる。
「線状の光」とは、一般にシート光あるいはスリット光等と称され、照射面において線状を呈する光をいう。
「遮光板に受光面を並置」とは、受影器を正面視したときに遮光板と光電変換素子の受光面が並んでいることを指す。したがって、遮光板と光電変換素子受光面とが同一平面上に配置されている場合は勿論のこと、光電変換素子受光面の一部に遮光板を重ね合わせて配置した場合も含む。遮光板が光電変換素子受光面に重なってはいないが、遮光板と光電変換素子受光面とが同一平面上ではなく、段差をもった位置に配置されていてもよい。
「異物」には、被検査物の表面に付着した異物や同表面に生成されている異物等を含む。
「光電変換素子からの信号に基づいて」とは、基本的に光電変換素子からの信号を用いていればよく、同信号を増幅したり、波形整形したり、あるいはアナログ信号のまま用いたり、Ａ／Ｄ変換して用いたりすることも含まれる。
（２）前記被検査物は、前記線状の光の延出方向に交差する方向に搬送され、その表面が連続的に検査されることを特徴とする（１）項に記載の異物検査方法。
本項の異物検査方法は、被検査物が帯状体であってその供給リールから連続的に繰り出されながらその表面の異物を検査する場合等に適用される。特に、帯状体が何らかの量産製品の材料、例えば多層コート薄膜であり、薄膜量産ラインにおける膜表面の微小異物の連続検査工程に有効に適用可能である。
（３）被検査物の表面に線状の光を照射する線状光照射手段と、遮光板及びこの遮光板に受光面を並置させた光電変換素子を有してなる受影器と、前記光電変換素子からの信号に基づいて少なくとも異物の有無を検出する異物検出手段とを備え、前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるように配置されることを特徴とする異物検査装置。
「被検査物」、「遮光板に受光面を並置」、「異物」及び「光電変換素子からの信号に基づいて」等の語句については、上掲（１）項と同様である。
（４）前記受影器は、異物がない場合の線状光照射位置における反射光像は前記遮光板上に投影され、異物がある場合の線状光照射位置における反射光像は前記光電変換素子の受光面上に及んで投影されるような位置及び／又は向きに配置されることを特徴とする（３）項に記載の異物検査装置。
（５）前記受影器は、その遮光板及び光電変換素子受光面の境界を、前記異物がない場合の線状光照射位置における反射光像に平行となる方向に向けて配置されることを特徴とする（３）項記載の異物検査装置。
（６）前記被検査物を前記線状の光の延出方向に交差する方向に搬送する搬送手段を備え、この搬送手段によって搬送される前記被検査物の表面が連続的に検査されることを特徴とする（３）項、（４）項又は（５）項に記載の異物検査装置。
（７）前記線状光照射手段及び受影器は、前記搬送手段における異物検査位置近傍の駆動部に一体に取り付けられることを特徴とする（６）項に記載の異物検査装置。
線状光照射手段及び受影器が異物検査位置近傍の駆動部に一体に取り付けられれば、その駆動部の振動に追随した振動が前記線状光照射手段及び受影器に加わる。したがって、前記振動が前記線状光照射手段及び受影器においてキャンセルされることになり、前記搬送手段の駆動部の振動による検査精度の低下が抑制される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バックグランド（異物のない部分）からの反射光の影響を受けないので、被検査物が非透明体であっても、あるいは微小な異物であっても、その検査が可能である。また、被検査物が搬送系による搬送途中で検査が行われる場合（異物検査を搬送手段上で行う場合）でも、線状光照射手段及び受影器への振動をキャンセルする構成によって搬送系の振動による影響を受けることが抑えられ、高速、高精度の異物検査が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
まず、本発明による異物検査方法の一実施形態の概略を図１〜図３を参照して説明する。図１は斜視図、図２及び図３は図１中の受影器に投影された反射光像を示す。
図１から分かるように、本実施形態は、被検査物１の表面１ａに線状の光（以下、線状光と略称する。）２を照射し、その線状光照射位置３の反射光像４を受影器（被投影器）５に投影させ、被検査物１の表面１ａにある異物６を検出する方法である。なお線状光２は、一般にシート光あるいはスリット光等と称される、正面視が線状の光であり、したがって照射位置においても線状を呈する。
【００１１】
上記受影器５は、光を遮蔽する遮光板５ａとこの遮光板５ａに受光面５ｂを並置させた光電変換素子５ｃとからなる。光電変換素子５ｃは、その受光面５ｂに入射された光（投影された反射光像４）を電気信号に変換する素子である。
この受影器５は、異物６がない場合の線状光照射位置３における反射光像４ａは遮光板５ａ面に投影されるように配置されている。
またこの受影器５は、異物６がある場合の線状光照射位置３における反射光像４ｂはその頂部側が光電変換素子受光面５ｂ上に及んで投影されるような位置及び／又は向きに配置されている。図示例では、遮光板５ａ及び光電変換素子受光面５ｂの境界（ライン）７を、異物がない場合の線状光照射位置（ライン）３における反射光像４ａに平行となる方向に向けて配置されている。
【００１２】
図２は、異物６がない場合の反射光像４ａが受影器５に投影されている様子を示し、図３は、異物６がある場合の反射光像４ｂが受影器５に投影されている様子を示す。
異物６がない場合は、図１に示す線状光照射位置３からの反射光８は線状光（照射光）２と同じ線状のまま全てが遮光板５ａ面の領域内に入射される。つまり、線状光照射位置３における反射光像４ａは、図２に示すように線状を呈し、かつその全てが遮光板５ａ面の領域内に投影される。したがって、光電変換素子５ｃから信号（光電流）は出力されない。
【００１３】
異物６がある場合は、図１に示す線状光照射位置３からの反射光８は異物６以外の箇所が線状光２と同じ線状のまま、また異物６のある箇所がその頂部側を光電変換素子受光面５ｂ側に突き出した状態で受影器５に入射される。つまり、線状光照射位置３における反射光像４ｂは、図３に示すように異物６のない位置に対応する部分、ここでは両端側部分が線状を呈して遮光板５ａ面に投影される。また、異物６のある位置に対応する部分、ここでは中央部が光電変換素子受光面５ｂ側に突き出した形で投影される（破線アで囲んだ部分参照）。したがって光電変換素子５ｃからは、反射光像４ｂが光電変換素子受光面５ｂ側に突き出した部分の有無、換言すれば異物６の有無に応じた信号（光電流）が出力される。
【００１４】
これによれば、受影器５の光電変換素子５ｃからの信号に基づいて、ここでは光電変換素子５ｃの出力電流の大きさを測定することによって、被検査物１の表面１ａにおける異物６の有無が検出される。通常、異物６の有無の検出をするためには、光電変換素子５ｃからの信号を増幅した信号の値（増幅信号値）に対して閾値を設定し、この閾値を上記増幅信号値が超えた場合に異物６ありと判定するように構成される。
以上は、光電変換素子５ｃにＰＤ（フォトダイオード）を用いた場合の説明であるが、光電変換素子５ｃにＰＳＤ（位置検出素子：Position Sensitive Detector）を用いれば、異物６の線状光照射位置３（ライン）上の位置や、異物６の高さも検出可能となる。
【００１５】
なお図１において、１１はレーザ光源である。このレーザ光源１１からのレーザ光１２は、同レーザ光源１１とで線状光照射手段１３を構成する光学レンズ１４によって、被検査物１の幅まで広がる線状光２に変えられる。
光学レンズ１５は、線状光照射位置３からの反射光８を受影器５の受光領域サイズに集光させるために配置されている。凹凸を拡大可能な光学レンズ１５を用いれば、バックグランド（異物６のない部分）と異物６の高さとの差を拡大して分解能を高めることができる。
【００１６】
本実施形態は、被検査物１が帯状体であってその供給リール（図示せず）から連続的に繰り出しながらその表面１ａを検査する工程に適用可能であり、これによれば高速、高精度の異物検出が可能となる。特に、帯状体が多層コート薄膜であり、薄膜量産ラインにおける膜表面の微小異物の連続検査工程に適用して、検査の速度、精度上、大なる効果を発揮できる。
【００１７】
次に、本発明方法が適用された装置（異物検査装置）について、図４を参照して説明する。
図４は本発明による異物検査装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
図示例では、被検査物１は帯状体であってその供給リール（図示せず）からローラ４１を経由して矢印イ方向（線状光２の延出方向に交差する方向）に連続的に繰出し搬送されている。この搬送には公知の搬送手段が用いられる。
線状光照射位置３が、ローラ４１に巻き掛けられた被被検査物１部分のほぼ中央位置になるように、レーザ光源１１、光学レンズ１４、光学レンズ１５及び受影器５が配置されている。被被検査物１の搬送時における振動の影響を極力避けるためである。
レーザ光源１１、光学レンズ１４、光学レンズ１５及び受影器５の各構成、機能は図１に示したものと同様である。
【００１８】
アンプ４２は、受影器５の光電変換素子５ｃからの信号（光電流）を増幅する回路であり、Ａ／Ｄ変換器４３は、アンプ４２からの出力信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して出力する回路である。
異物判定装置４４は、Ａ／Ｄ変換器４３の出力信号を受けて、現在、受影器５に投影されている反射光像４中に異物反射光像（図３中の破線アで囲んだ部分）が含まれているか、つまり受影器５には反射光像４ｂが投影されているかを演算し、結果（異物６の有無）をディスプレイに出力する装置である。この異物判定装置４４は、図示例ではパーソナルコンピュータ及びこれにインストールされたプログラムからなる。
【００１９】
次に、上述実施形態の動作について説明する。
まず、帯状の被検査物１がローラ４１を経由して矢印イ方向に搬送されると共に、レーザ光源１１からレーザ光が出射され、光学レンズ１４を通して被検査物１の表面１ａに線状光２が照射され、その線状光照射位置３からの反射光８が光学レンズ１５を通して受影器５に入射（受影器５に反射光像４が投影）されているとする。また、所定の時間間隔（検査タイミング）で受影器５の光電変換素子５ｃの出力信号がアンプ４２及びＡ／Ｄ変換器４３を介して異物判定装置４４に取り込まれているとする。
【００２０】
いま、所定の検査タイミングにおいて、線状光２が照射されている被検査物１の表面位置（線状光照射位置３）に異物６がない場合について説明すると、この場合は、図２に示すように、線状光照射位置３における反射光像４ａは線状を呈し、かつその全てが遮光板５ａ面の領域内に投影される。
したがって、光電変換素子５ｃから信号（光電流）は出力されず、異物判定装置４４への入力信号値は予め設定された閾値未満であって異物判定装置４４は異物なしと判定し、結果をメッセージや記号／数値等によってディスプレイに表示する。
【００２１】
線状光照射位置３に異物６がある場合には、図３に示すように、線状光照射位置３における反射光像４ｂは光電変換素子受光面５ｂ側に突き出した形状（破線アで囲んだ部分参照）を有して遮光板５ａ面に投影される。
したがって光電変換素子５ｃからは、反射光像４ｂが光電変換素子受光面５ｂ側に突き出した部分あり、換言すれば異物６あり、に相当する値の信号（光電流）が出力される。この信号はアンプ４２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４３を介して異物判定装置４４に入力される。異物判定装置４４における閾値は、異物６がある場合の入力信号値を下回る値で設定されているので、異物判定装置４４は異物ありと判定し、結果をメッセージや記号／数値等によってディスプレイに表示する。
【００２２】
なお本実施形態では、図示するようにレーザ光源１１、光学レンズ１４、光学レンズ１５及び受影器５は、枠体や板体等からなる部品組込み構体４５にセンサ装置部４６として一体に組み付けられ、ローラ４１の回転軸支持部材４７に固着されているが、これは次の理由からである。
すなわち、本実施形態では異物検査（異物６の有無の検出）をローラ４１上で行っているので、このローラ４１の振動により検査結果の精度を低下させる。しかし、ローラ４１の振動部分、ここではローラ４１の回転軸支持部分４７にセンサ装置部４６を一体に取り付ければ、センサ装置部４６には、ローラ４１の振動に追随した振動がローラ４１に加わる。
したがって、ローラ４１の振動がセンサ装置部４６、つまりレーザ光源１１、光学レンズ１４、光学レンズ１５及び受影器５においてキャンセルされることになり、ローラ４１の振動による検査精度の低下は抑制される。
【００２３】
上述実施形態によれば、バックグランド（異物６のない部分）の反射光の影響を受けないので、被検査物１が非透明体であっても、また微小な異物であっても、その検査が可能である。
光学レンズ１５による高分解能化及び、光電変換素子５ｃから信号の増幅（異物判定装置４４における閾値の選定幅の拡大）、異物判定装置４４におけるデジタル演算処理による異物判定は、より微小な異物の検査を可能とする。
被検査物１を連続的に搬送しつつ異物検査をする場合に、センサ装置部４６（レーザ光源１１、光学レンズ１４、光学レンズ１５及び受影器５部分）への振動をキャンセルする上記構成によれば、搬送系（ローラ４１）の振動による影響を受けることが抑えられ、高速、高精度の異物検査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による異物検査方法の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【図２】被検査物の表面に異物がない場合の反射光像が受影器に投影されている様子を示す図である。
【図３】同じく異物がある場合の反射光像が受影器に投影されている様子を示す図である。
【図４】本発明による異物検査装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：被検査物、２：線状光（照射光）、３：線状光照射位置、４：反射光像、４ａ：異物がない場合の反射光像、４ｂ：異物がある場合の反射光像、５：受影器（被投影器）、５ａ：遮光板、５ｂ：光電変換素子受光面、５ｃ：光電変換素子、６：異物、８：反射光、１３：線状光照射手段、４４：異物判定装置（異物検出手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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