特許 6783644 異物検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6783644

(24)【登録日】2020年10月26日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】異物検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/89 20060101AFI20201102BHJP

   G01N 21/3581 20140101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/89 Z

   G01N21/3581

   G01N21/89 H

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-239997(P2016-239997)

(22)【出願日】2016年12月12日

(65)【公開番号】特開2018-96766(P2018-96766A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2019年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000198

【氏名又は名称】特許業務法人湘洋内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸修

【審査官】 村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０６６３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１２８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９６９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５６９６５８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２９４７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０６３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０２４０４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物の中の異物または欠陥を検出する異物検査装置であって、
前記検査装置を制御する制御部と、
前記対象物に照射する光を発生する照射部と、
前記照射部から出射される光を集光する第一の対物レンズと、
前記対象物表面からの反射光を受光する第一の受光部と、
前記対象物からの透過光を受光する第二の受光部と、
前記第一の受光部で受光した反射光から前記対象物の表面位置と前記第一の対物レンズ位置との相対位置決め信号を生成する信号生成部と、を備え、
前記相対位置決め信号に基づき、前記制御部は前記第一の対物レンズの位置を制御し、
前記第二の受光部で受光した透過光に基づき、前記制御部は異物または欠陥を検出し、
前記第二の受光部は、前記対象物を透過した透過光を受光する２つ以上のセンサから構成され、
前記第二の受光部の互いに隣り合うセンサは互いに受光偏光角が異なる配置とする、
ことを特徴とする異物検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の異物検査装置であって、
前記相対位置決め信号に対して第一のしきい値が設定されており、
前記制御部は、前記相対位置決め信号の振幅値と前記第一のしきい値と比較することを特徴とする異物検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の異物検査装置であって、
前記相対位置決め信号の振幅値が前記第一のしきい値以上の場合、前記制御部は、前記第一の対物レンズの位置を保持するよう制御することを特徴とする異物検査装置。

【請求項4】

請求項２に記載の異物検査装置であって、
前記第二の受光部で透過光として受光し検出した信号に対して第二のしきい値が設定されており、
前記制御部は、前記第二の受光部で検出した信号の振幅値と前記第二のしきい値を比較することで異物の有無を判断することを特徴とする異物検査装置。

【請求項5】

請求項１に記載の異物検査装置であって、
前記照射部から出射される光の収束と発散を制御するリレーレンズと、を備え、
前記制御部は前記リレーレンズの位置を制御することを特徴とする異物検査装置。

【請求項6】

請求項２に記載の異物検査装置であって、
前記第一の対物レンズを駆動する第一の駆動部と、
前記対象物を透過した透過光を平行光にする第二の対物レンズと
前記第二の対物レンズを駆動する第二の駆動部と、
前記第一の駆動部および前記第二の駆動部の基準電圧を決める基準電圧生成部と、を備え、
前記相対位置決め信号が前記第一のしきい値より小さい場合、前記基準電圧生成部で生成した電圧に基づき、前記制御部は前記第一の対物レンズの位置及び前記第二の対物レンズの位置を制御することを特徴とする異物検査装置。

【請求項7】

請求項１に記載の異物検査装置であって、
前記第二の受光部で円偏光の前記透過光を受光することを特徴とする異物検査装置。

【請求項8】

請求項６に記載の検査装置であって、
前記対象物表面からの反射光を平行光にする第三の対物レンズと、を備え、
前記相対位置決め信号に基づき、前記制御部は前記第三の対物レンズの位置を制御することを特徴とする異物検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異物検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

約３０ＧＨｚ〜１０ＴＨｚの波長帯の電磁波は、ミリ波、テラヘルツ波、または、包含してマイクロ波と呼ばれている。本波長帯は、可視光などの高い周波数帯の電磁波と比べて布、紙、プラスティックなどの物質に対する透過性において優れている。又、低い周波数帯の電磁波と比べて光の性質を比較的強く示す波長帯であるため、電磁波を光学的に制御し易い特徴がある。これらの特徴を生かして、ミリ波、テラヘルツ波を検査対象に合わせて照射し、その透過波あるいは反射波を観測することで、検査対象内部の欠陥検査や、異物混入検査などを、非接触非破壊で実施する一つの方式として着目を浴びている。
検査対象物がベルトコンベア等で搬送される場合、振動等による焦点距離の変動を考慮するとビームウェストを広くする必要があるため、高分解能を得ることが難しい。そこで、対象物と焦点の関係を補償するように焦点距離を調整することで、ビームウェストを狭くし焦点を絞ることが重要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１２／１０８３０６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、テラヘルツ波の反射波を利用して金属の腐食を防ぐための塗膜や半導体ウェーハのエピ層等の積層物中の欠陥（気泡）検査を行う際に測定対象物の位置合わせを容易に行えるテラヘルツ波を用いた検査装置及び検査方法が開示されている。
上記特許文献１によると「状態検出部（レーザ光源とレンズとナイフエッジと受光部と）を備えることにより、測定対象物の位置と角度とが所定の状態にあるか否かを検出することができるので、測定対象物の位置合わせを容易に行うことができ、気泡の有無の判別を正確に行うことができる。」と記載されている。
特許文献１よると、反射光をつかってオートフォーカスを行い異物を検出することが記載されている。しかし特許文献１の技術は、測定対象物表面に傷もしくは文字があった時でも異物として検出してしまうため、誤検出のおそれがある。

【0005】

そこで本発明の目的は、測定対象物表面に傷もしくは文字がある場合でも、異物の検出精度を上げることが可能な検査装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題は対象物の中の異物または欠陥を検出する異物検査装置であって、前記検査装置を制御する制御部と、前記対象物に照射する光を発生する照射部と、前記照射部から出射される光を集光する第一の対物レンズと、前記対象物表面からの反射光を受光する第一
の受光部と、前記対象物からの透過光を受光する第二の受光部と、前記第一の受光部で受光した反射光から前記対象物の表面位置と前記第一の対物レンズ位置との相対位置決め信号を生成する信号生成部と、を備え、前記相対位置決め信号に基づき、前記制御部は、前記第一の対物レンズの位置を制御し、前記第二の受光部で受光した透過光に基づき、前記制御部は異物または欠陥を検出し、前記第二の受光部は、前記対象物を透過した透過光を受光する２つ以上のセンサから構成され、前記第二の受光部の互いに隣り合うセンサは互いに受光偏光角が異なる配置とすることを特徴とする異物検査装置により解決される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば測定対象物の異物検出を全面で可能にし、検査装置の信頼性の向上を実現する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る異物検査装置を示す構成図

【図2】実施例１に係るデフォーカス信号の生成方法を表す概略図（ａ）位置ずれとビーム形状の関係（ｂ）検査対象物に近づく方向にフォーカスずれした時のビーム形状（ｃ）ジャストフォーカス時のビーム形状と演算回路（ｄ）検査対象物に遠ざかる方向にフォーカスずれした時のビーム形状（ｅ）フォーカス方向の位置とデフォーカス信号との関係

【図3】実施例１に係るサーボ信号生成回路の構成図

【図4】実施例１に係る検出器の受光部の構成図（ａ）入射波と反射波の伝播図（ｂ）検出器の受光部の構成

【図5】実施例１に係る異物検査装置の動作概要を示す（ａ）フローチャート（ｂ）検査対象物側面図、（ｃ）ＦＯＤの波形、（ｄ）ＦＥの波形、（ｅ）異物検出信号の波形、（ｆ）異物検出フラグ

【図6】実施例１に係る異物検査装置の動作概要を示す（ａ）フローチャート（ｂ）検査対象物側面図、（ｃ）ＦＯＤの波形、（ｄ）ＦＥの波形、（ｅ）異物検出信号の波形、（ｆ）異物検出フラグ、（ｇ）フラグによる異物検出信号波形

【図7】実施例１に係る検出器の受光部の構成図（ａ）入射波と反射波の伝播図（ｂ）検出器の受光部の構成

【図8】実施例２に係る異物検査装置の構成図

【図9】実施例２に係る光学ユニット部と検出器の受光部の構成図（ａ）入射波と反射波の伝播図（ｂ）検出器の受光部の構成

【図10】実施例２に係る光学ユニット部の構成図

【図11】実施例３に係る異物検査装置の構成図

【図12】実施例３に係るリレーレンズ位置と集光位置の関係図（ａ）入射波を略集束にした場合の集光位置変化（ｂ）入射波を略発散にした場合の集光位置変化

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態について図を用いて説明する。また、ここで説明する構成は実施形態の一例を示すものであり、この実施形態に限定されるものではない。

【実施例1】

【0010】

図１は、本発明に従う異物検査装置の一実施例を示すブロック構成図である。なおここで言う異物とは単なる異物に限定されず、空隙といった欠陥等も含まれる。
異物検査装置はベルトコンベア等の搬送装置により検査測定対象物１０１は１００１の矢印の方向に移動しながら、光発信部１２０１から出射された光ビームが照射され、検査測定対象物１０１を透過した光ビームの強度から異物の有無を検出し、SATA(Serial Advanced Technology Attachment)などのインターフェースを通じてPC(Personal Computer）などのホスト２００と通信を行う。
図１の異物検査装置は、光学ユニット部１０２と、信号処理部１０３と、サーボエラー信号生成回路１０５と、信号処理回路１０６と、アクチュエータ駆動回路１０９で構成され、検査測定対象物１０１は例えばベルトコンベア等の搬送装置により１００１の矢印の方向に移動する。光発信部１２０１が発する電磁波の周波数は、例えば、非水素結合物質を透過する周波数であって、カーボン成分、有機溶媒成分に吸収され易い周波数、例えば０．１ＴＨｚから３．０ＴＨｚのテラヘルツ波である。テラヘルツ波は半導体、セラミック、紙等に対してはある程度透過し、水に対しては吸収し、金属に対しては反射する特性を持つ。
信号処理部１０３は異物検査装置の各種の信号処理を行う回路であり、電位Ｖｒｅｆを基準として動作する。この信号処理部１０３は、システム制御回路１０４と、フォーカス制御回路１０７と、スイッチ１２１６と、加算器１２１５と、フォーカス駆動電圧生成回路１０８で構成される。

【0011】

光学ユニット部１０２の光量制御回路１２１８は、システム制御回路１０４によって制御されており、光発信部１２０１を駆動する電圧を出力する。光発信部１２０１は、駆動電圧に応じた周波数の光ビームを出射する。出射された光ビームはコリメータレンズ１２０２にて平行光となり、ビームスプリッタ１２０３で一部が反射し、集光レンズ１２０４によってパワーモニタ１２０５に集光する。パワーモニタ１２０５は、光ビームの強度に応じた電流または電圧をシステム制御回路１０４にフィードバックする。これによって検査測定対象物１０１に集光する光ビームの強度が、たとえば５０ｍＷなど所望の値に保持される。一方、ビームスプリッタ１２０３を透過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ１２０６で反射される。この反射された光ビームは、１／４波長板１２０９にて円偏光となり、対物レンズ１２１０によって検査測定対象物１０１の所望の位置に集光する。アクチュエータ駆動回路１０９の駆動量に応じて対物レンズ１２１０の位置をアクチュエータ１１０で制御する。検査測定対象物１０１の表面で反射した集光ビームは、１／４波長板１２０９にて直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ１２０６を透過し、シリンドリカル１２０７によって集光された光ビームを検出器１２０８で検出し、この信号をサーボエラー信号生成回路１０５に対して出力する。

【0012】

次に、検査測定対象物１０１を透過した光ビームは対物レンズ１２１１、集光レンズ１２１３を経て検出器１２１４で光ビームの強度を検出し、これに応じた信号を信号処理回路１０６に対して出力する。アクチュエータ駆動回路１０９の駆動量に応じて対物レンズ１２１１の位置をアクチュエータ１１１で制御する。ここで、光学ユニット部１０２を構成する対物レンズ１２１０と対物レンズ１２１１の相対位置関係を維持するために、アクチュエータ駆動回路１０９からアクチュエータ１１０とアクチュエータ１１１に対する制御信号は同期した信号とする。

【0013】

信号処理回路１０６では、検出器１２１４で検出した信号に対してノイズ除去、増幅などの処理を行い、検出器１２１４で検出された信号をシステム制御回路１０４に出力する。この信号に対してシステム制御回路１０４で信号振幅に対して所定のしきい値（たとえば、異物がない場合に対して、振幅変化が２０％変化）を設定し、この閾値に基づき異物の有無を判断する。あるいはテラヘルツ波の特徴である指紋スペクトルによる物質特有の波形カーブにより異物の有無を判断する。この結果をホスト２００に出力する。

【0014】

図２は、検出器１２０８が４分割の受光部で構成された例を示す。検出器１２０８が受けた検査測定対象物１０１の表面で反射した光ビームから焦点ずれ量（デフォーカス）に相当する信号（図１のサーボエラー信号生成回路１０５の出力するＦＥに相当）の生成方法を表す概略図である。図２（a）は検査測定対象物１０１の表面がフォーカス方向に位置ずれした場合にシリンドリカルレンズ１２０７で集光されたビーム形状２２０１の変化を示した光線図である。検査測定対象物１０１の表面で反射した集光ビームに対してシリンドリカルレンズ１２０７を通過させることで、シリンドリカルレンズ１２０７の収束効果がある方向を通る光ビームは早く集光し、レンズ効果が無い方向を通る光ビームは遅く集光するため非点収差が発生する。この収差を利用して、４分割の受光面を持つ検出器１２０８で光を受光した図が図２（ｂ）〜（ｄ）であり、同図に示すようにフォーカス方向の位置に応じて集光ビーム形状が変化する。検出器１２０８の４分割した受光面を左上から時計回りにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると、サーボエラー信号生成回路１０５で信号（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）を演算する。ここで、（Ａ＋Ｃ）と（Ｂ＋Ｄ）の加算は２２０２と２２０４の加算演算器で行い、これらの差分は差動演算器２２０３で行う。この演算により図２（ｅ）のようにフォーカス方向の位置に応じたデフォーカスに対応する信号（ＦＥ）が生成される。（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＞０の場合、フォーカスは図２（ａ）の＋側に変位する。また（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＝０であればジャストフォーカス位置である。逆に（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）＜０の場合は図２（ａ）のー側に変位しフォーカスがずれていることを示す。このＦＥに応じてフォーカス制御回路１０７は、システム制御回路１０４からの指令信号により、ＦＥに対してゲインと位相の補償を行い、検査測定対象物１０１の表面にフォーカス制御を行うための駆動信号をアクチュエータ駆動回路１０９に出力する。アクチュエータ駆動回路１０９から印加された信号に基づきアクチュエータ１１０及びアクチュエータ１１１を介して対物レンズ１２１０と対物レンズ１２１１を駆動する。この結果、図１に示した異物検査装置は、上述した検査測定対象物１０１の表面に対するデフォーカス量に応じたＦＥに基づきアクチュエータ１１０とアクチュエータ１１１とをフィードバックすることで、デフォーカス方向の位置調整を行う。

【0015】

図３にサーボエラー信号生成回路１０５の構成を示す。検出器１２０８から出力された信号はフォーカスエラー信号生成回路１０５１及び総光量信号生成回路１０５２に入力される。フォーカスエラー信号生成回路１０５１では検査測定対象物１０１の表面に対するフォーカス制御に使用するためのＦＥを生成し、総光量信号生成回路１０５２では光量の総和信号であるＳＵＭを出力する。ここで、各信号は、電位Ｖｒｅｆを基準として出力されるものとする。ここで、検査測定対象物１０１の表面の汚れ等による検出器１２０８での検出光量低下分を補うためにＳＵＭでＦＥを除算することで、オートゲインコントロールを行う。

【0016】

図４に検出器１２１４に複数の共鳴トンネルダイオードを用いた場合を示す。共鳴トンネルダイオードは光ビームの偏光方向に指向性を持つ半導体デバイスである。図４（ａ）に示すように検査測定対象物１０１の表面で反射した集光ビームは対物レンズ１２１０で平行光になり、１／４波長板１２０９にて直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ１２０６を透過する。一方、検査測定対象物１０１を透過した光ビームは円偏光の状態で対物レンズ１２１１、集光レンズ１２１３を経て検出器１２１４で光ビームの強度を検出する。この検出信号は信号処理回路１０６に対して出力される。検出器１２１４で共鳴トンネルダイオードに入射した円偏光の光ビームを検出する場合、例えば、図４（ｂ）のように共鳴トンネルダイオード５０１と共鳴トンネルダイオード５０４とに隣接する共鳴トンネルダイオード５０２と共鳴トンネルダイオード５０３との偏光方向を９０度変えて配置することで、１／４波長板１２０９で直線偏光にすることなく円偏光状態で複数の共鳴トンネルダイオードで検出することが可能となる。

【0017】

次に図１を使って検査測定対象物１０１の表面に追従するようにフォーカス制御について説明する。システム制御回路１０４は検査測定対象物１０１の表面電圧（すなわちフォーカスエラー信号が０になる電圧）を基準電位Ｖｒｅｆとして設定する。この基準電位は制御の基準となる電位である。スイッチ１２１６はシステム制御回路１０４の出力するＦＯＮに基づき、フォーカス制御回路１０７の出力信号もしくは基準電位Ｖｒｅｆを選択して、ＦＯＤ（フォーカス駆動信号）としてアクチュエータ駆動回路１０９に出力する。ＦＯＮとしてＨｉｇｈレベルが入力されると、スイッチ１２１６の端子はａが選択され、フォーカス制御回路１０７の出力信号がアクチュエータ駆動回路１０９に出力される。一方でＦＯＮとしてＬｏｗレベルが入力されると、スイッチ１２１６は端子ｂが選択され、基準電位Ｖｒｅｆを出力する。

【0018】

この結果、ＦＯＮはフォーカス制御のオン・オフを指示する信号となる。またスイッチ１２１６は、フォーカス制御のオン、オフを切り替えるスイッチとして機能する。ＦＯＮがＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わることで検査測定対象物１０１の表面にフォーカス制御がオンされることになり、この動作をフォーカス引き込み動作と呼ぶ。

【0019】

フォーカス駆動電圧生成回路１０８は、システム制御回路１０４からの指令信号により、所定の電圧を出力する。フォーカス駆動電圧生成回路１０８は例えば、フォーカススイープ動作におけるスイープ電圧を出力する。フォーカス駆動電圧生成回路１０８の出力信号とスイッチ１２１６の出力信号を加算器１２１５により加算しＦＯＤとしてアクチュエータ駆動回路１０９に出力する。ＦＯＤに従ってアクチュエータ１１０およびアクチュエータ１１１を検査測定対象物１０１に接近(あるいは遠ざける)方向に駆動するフォーカススイープ動作させるために、フォーカス駆動電圧生成回路１０８のスイープ電圧を、ＦＯＤに対して加算することで対物レンズ１２１０および対物レンズ１２１１がフォーカス方向に駆動される。フォーカス制御がオンし、検査測定対象物１０１の表面にフォーカス引き込み動作が行われると、アクチュエータ駆動回路１０９はフォーカス制御回路１０７の出力信号に応じてアクチュエータ１１０およびアクチュエータ１１１を駆動することで光ビームが検査測定対象物１０１の表面に追従するようにフォーカス制御が行われる。

【0020】

図５（ａ）は本実施例の異物検査装置の動作概要を示すフローチャートである。図５（ｂ）は表面に傷と異物或いは欠陥を有する検査測定対象物の側面図、（ｃ）〜（ｆ）は横軸を時間、縦軸を電圧として、（ａ）のフローチャートの各ステップと各種の信号との対応関係を示した図である。より具体的には図５（ｃ）はＦＯＤの波形、（ｄ）はＦＥの波形、（ｅ）は検出器１２１４で検出された異物検出の波形、（ｆ）は異物検出フラグの波形である。まず、ステップ５００で異物検出したことを示す異物検出フラグを初期化（ＯＦＦ）する。次にステップＳ５０１でフォーカス駆動電圧生成回路１０８からフォーカススイープ動作におけるスイープ電圧を出力しＦＯＤに加算すると、ＦＯＤは図５（ｃ）に示すような波形となりアクチュエータ１１０とアクチュエータ１１１を介して対物レンズ１２１０及び対物レンズ１２１１が検査測定対象物１０１に接近(あるいは遠ざける)方向に移動する。このとき、ＦＯＤはスイープ電圧に応じて、ＦＥは図５（ｄ）に示すように基準電位Ｖｒｅｆから変化を開始し、検査測定対象物１０１の表面に対して接近するとＦＥは一度上に凸な信号となる（図２（ｅ））。次にステップＳ５０２で、ＦＥが上に凸な信号になった後、ＦＥが基準電位Ｖｒｅｆを横切るときにＦＥに基づくフォーカス制御をオンしフィードバック制御を開始する（図５（ｄ）のＳ５０２と図５（ｃ）のＳ５０４）。図５（ａ）のステップＳ５０３ＶｒｅｆからのＦＥの変化量（ＦＥの振幅）とした場合、ＦＥの振幅の絶対値に対してしきい値（例えば、ＦＥの振幅の最大値の６０％）を設定する。

【0021】

ここで、例えば図５（ｂ）に示した検査測定対象物の表面の傷などが原因で、ＦＥの振幅の絶対値がしきい値以上変化した場合には（Ｓ５０３の判定でＹ）、ＦＥの振幅は大きく変化しフォーカス制御が不安定になるため、例えば図５（ｄ）のＳ５０３で設定したしきい値以上、ＦＥの振幅の絶対値が変化した場合、ＦＥに基づくフィードバック制御からＦＥに基づかないフォーカス位置を保持するフィードフォワード制御（図５（ｄ）のＳ５０５からフィードフォワード制御に切替わる）に切換える。これによりＦＥが大きく変化した場合でも、アクチュエータ１１０およびアクチュエータ１１１はＦＥに依らないフィードフォワード制御により位置制御されるため、対物レンズ１２１０及び対物レンズ１２１１がＦＥの変化に追従することが無くなる。この結果、図５（ｅ）に示すような安定した検査測定対象物の異物検出信号の波形が得られる。ここで、図５（ｅ）では異物がある場合に正の電圧に変化が起きる場合を記載したが、逆に負の電圧に変化する場合もあるため、ステップＳ５０６では異物検出信号の振幅の絶対値をしきい値と比較している。一方、ステップＳ５０３でＦＥの振幅の絶対値がしきい値未満である場合（Ｓ５０３の判定でＮ）には、ＦＥに基づくフィードバック制御を行う（図５（ｃ）のＳ５０４ではフィードバック制御）。次に、ステップＳ５０６で検出器１２１４により検出された異物検出信号の振幅の絶対値に対してしきい値を設定する（異物検出信号の振幅が３０％）。

【0022】

ここで、異物検出信号がしきい値以上変化した場合には（Ｓ５０７の判定でＹ）、異物を検出し、異物検出フラグをＯＮに変化させる。一方、異物検出信号がしきい値未満の変化であれば（Ｓ５０６の判定でＮ）、異物は検知していないので異物検出フラグをＯＦＦに変化させる。次に、ステップＳ５０９で検査測定対象物１０１の全面検査終了判定を行い、Ｓ５０９の判定でＹの場合には、検査を終了する。この全面検査終了条件は、図示しないカメラや計測したデータ点数などに基づいてホスト２００が判断する。一方、Ｓ５０９の判定でＮの場合にはステップＳ５０３に移行し、例えば図５（ｄ）に示すようにステップＳ５０３でＦＥの振幅がしきい値を超え無い場合（Ｓ５０３の判定でＮ）には、ＦＥに基づくフィードバック制御を行う（図５（ｄ）のＳ５０４でフィードバック制御に切替わる）。ここで、図５の（ｃ）〜（ｆ）の波形の縦軸を正の電圧値とした場合、図５（ｅ）の異物検出の波形は電圧の正側に変化しているが、逆に負の電圧側に変化する波形でも良い。また、図５（ｃ）ではＳ５０３のしきい値は電圧の正と負で同じ値のしきい値としたが、別々のしきい値を設定しても良い。

【0023】

このように本実施例に従ったフォーカス制御方法により検査測定対象物１０１の表面変動に対しても安定した異物の検出が可能となる。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、図５の保持制御開始（Ｓ５０５）を行わない場合、図６に示すようにＦＥの振幅がしきい値を超えたことを示す異物検出フラグをマスクとすることで同様の機能を実現できる。例えば以下のようにして実現できる。図６（ａ）のステップＳ６０３でＦＥの振幅の絶対値に対してしきい値（例えば、ＦＥの最大値の６０％）を設定する。ここで、ＦＥの振幅がしきい値以上変化した場合には（Ｓ６０３の判定でＹ）、図６（ｅ）の異物検出信号の波形に示すように、ＦＥが大きく変化することで、異物検出信号の波形に変化が生じる。これは、例えば、検査測定対象物には異物が無い場合でも、Ｓ６０４で設定したしきい値以上にを異物検出信号の振幅が変化すると異物と誤検出することになる。

【0024】

この対策として、ステップＳ６０３でＦＥの振幅の絶対値がしきい値以上に変化した場合には異物検出フラグをＯＦＦにする（図６（ｆ）のＳ６０６）。一方、ステップ６０３でＦＥの振幅の絶対値がしきい値未満の場合は（Ｓ６０３の判定でＮ）、ステップＳ６０４で設定した異物検出信号の振幅の絶対値に対するしきい値判定を行う。ここで、異物検出信号の振幅がしきい値以上変化した場合には（Ｓ６０４の判定でＹ）、異物検出フラグをＯＮにする（図６（ｆ）のＳ６０５）。一方、異物検出信号の振幅がしきい値未満の場合には（Ｓ６０４の判定でＮ）、異物検出フラグをＯＦＦにする（図６（ｆ）のＳ６０６）。このようにして得られた異物検出フラグ（図６（ｆ））と異物検出信号（図６（ｅ））との乗算をホスト２００で行うことで図６（ｇ）に示すような異物検出フラグによる異物検出信号の波形が得られる。この波形は異物検出フラグによりＳ６０３で設定したしきい値以上かつＳ６０４で設定したしきい値未満の信号を全てマスクした信号となっており、図６（ｂ）に示すような検査測定対象物の内部の欠陥のみを検出することが可能となる。

【0025】

また、例えば、図７に示すように１／４波長板１２１２を図１に追加し、図４のように光ビームの偏光方向を円偏光ではなく直線偏光にした場合には、検出器１２１４は検出器１２２０のように直線偏光を検出できるように単一方向の共鳴トンネルダイオードを配置することも可能である。検査測定対象物１０１へのスポット径を全面で維持できないという課題に対して、本実施例で説明した構成により検査測定対象物１０１の表面から反射した光ビームから焦点ずれ量に相当するＦＥで、検査測定対象物１０１に集光しているスポット位置を検査測定対象物１０１の表面に基づいてフォーカス制御を行うことで、検査測定対象物１０１の全面に対してスポット径を維持することが可能となる。

【実施例2】

【0026】

実施例２は、実施例１が検出測定対象物１０１への入射波と表面からの反射波とが同一の対物レンズ１２１０を通過するのに対して、実施例２では異なる対物レンズを通過する（入射波は対物レンズ１２１０、反射波は対物レンズ１６１１）ため１／４波長板１２１２により偏光状態を変える必要がない。実施における効果としては、検査測定対象物１０１の表面から反射した光ビームから焦点ずれ量に相当するＦＥで、検査測定対象物１０１に集光しているスポット位置を検査測定対象物１０１の表面に基づいてフォーカス制御を行うことで、検査測定対象物１０１の全面に対してスポット径を維持することが可能な点にある。

【0027】

図８は、本発明に従う異物検査装置の一実施例を示すブロック構成図である。図１と図８の違いは光学ユニット部６０２であり、この点以外の構成は同じであるため第１の実施例にて説明した内容と重複する部分については省略する。

【0028】

光学ユニット部６０２の光量制御回路１２１８は、システム制御回路１０４によって制御されており、光発信部１２０１を駆動する電圧を出力する。光発信部１２０１は、駆動電圧に応じた周波数の光ビームを出射し、コリメータレンズ１２０２にて平行光となる。ビームスプリッタ１２０３を透過した光ビームは、ミラー１６０６で反射される。この反射された光ビームは、対物レンズ１２１０によって検査測定対象物１０１の所望の位置に集光する。アクチュエータ駆動回路１０９の駆動量に応じて対物レンズ１２１０、対物レンズ１２１１及び対物レンズ１６１１の位置をアクチュエータ１１０、アクチュエータ１１１及びアクチュエータ６１２を制御する。ここで、光学ユニット部６０２を構成する対物レンズ１２１０、対物レンズ１２１１と対物レンズ１６１１の相対位置関係を維持するために、アクチュエータ駆動回路１０９からアクチュエータ１１０、アクチュエータ１１１及びアクチュエータ６１２に対する制御信号は同期した信号とする。

【0029】

図９（ａ）は図８の光学ユニット６０２の一部を拡大した図である。図９（ａ）に示すように検査測定対象物１０１の表面で反射した集光ビームは対物レンズ１６１１で平行光になり、シリンドリカルレンズ１２０７で集光されたビームを検出器１２０８で検出し、この検出信号をサーボエラー信号生成回路１０５に対して出力する。サーボエラー信号生成回路１０５は検出器１２０８で検出した信号からＦＥを生成し、このＦＥに応じてフォーカス制御回路１０７は、システム制御回路１０４からの指令信号により、ＦＥに対してゲインと位相の補償を行い、検査測定対象物１０１の表面にフォーカス制御を行うための駆動信号をアクチュエータ駆動回路１０９に出力する。一方、検査測定対象物１０１を透過した光ビームは対物レンズ１２１１、集光レンズ１２１３を経て検出器１６１０で光ビームの強度を検出し、これに応じた信号を信号処理回路１０６に対して出力する。図９（ｂ）に示す検出器１６１０は、例えば異物あるいは欠陥の検出サイズが光発信部１６０１の波長に比べて小さい場合には分解能を上げるために或いは感度を上げるために複数の共鳴トンネルダイオードを用いて構成して光ビームの強度を検出する例である。また、異物や欠陥による偏光変化を検出するために、本実施例に図４の検出器１２１４の構成を適用し、縦と横の偏光比を検出することも可能である。

【0030】

このように本実施例に従ったフォーカス制御方法により検査測定対象物６０１の表面変動に対しても安定した異物の検出が可能となる。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、図９に示すように対物レンズ１６１１のアクチュエータ６１２を削除して異物検査装置を構成する事も可能である。この場合、検査測定対象物１０１の表面変動に対するフォーカス制御は検査測定対象物１０１からの反射された光ビームを対物レンズ１６１１で受けられる範囲となるため、図８と比べてフォーカス制御可能な範囲は制限されるが、アクチュエータ６１２が減る分構成が簡単になる。

【実施例3】

【0031】

実施例３は、図１１に示すように実施例１と実施例２には無いリレーレンズ９００を追加している。このリレーレンズはシステム制御回路１０４からの指令信号によりアクチュエータ９０１を介して駆動される。このリレーレンズ９００これにより、単に検査測定対象物１０１の表面から反射した光ビームから焦点ずれ量に相当するＦＥで、検査測定対象物１０１に集光しているスポット位置を検査測定対象物１０１の表面に基づいてフォーカス制御を行うだけではなく、検査測定対象物１０１に集光しているフォーカス方向のスポット位置の制御をリレーレンズ９００によりすることが可能となる可能となる。

【0032】

図１１は、本発明に従う異物検査装置の一実施例の一実施例を示すブロック構成図である。図１と図１１の違いは光学ユニット部２００２に、光発信部１２０１から出射された光ビームの収束と発散を制御するリレーレンズ９００とアクチュエータ９０１を追加した点であり、この点以外の構成は同じであるため第１の実施例にて説明した内容と重複する部分については省略する。

【0033】

図１１に対物レンズ１２１０によって検査測定対象物１０１の所望の位置に集光する位置を、リレーレンズ９００により制御する例を示す。図１２（ａ）は検査測定対象物１０１の対物レンズ１２１０側に集光するスポット位置を変更する例であり、図１２（ｂ）は検査測定対象物１０１の対物レンズ１２１１側に集光するスポット位置を変更する例である。例えば、図１２（ａ）のようにリレーレンズ９００で略収束にすることで対物レンズ１２１０を通る光ビームは早く集光し、図１２（ｂ）のようにリレーレンズ９００を略発散にすることで対物レンズ１２１０を通る光ビームは遅く集光する。このようにリレーレンズ９００の位置でにより収束と発散を制御することで、検査測定対象物１０１の対物レンズ１２１０側に集光する位置を変更することが可能となる。本実施例の特徴は、本実施例の特徴は検査測定対象物１０１の表面に対してフォーカス制御することで、システム制御回路１０４からの指令信号によりアクチュエータ９０１を介してリレーレンズ９００の位置制御することで、を検査測定対象物１０１の表面に対してフォーカス制御しながら、検査測定対象物１０１の表面を基準として検査測定対象物１０１の所望の集光位置（図１２のＤ０〜Ｄ４と表記）に集光するように調整スポット位置の制御することが可能となるが可能な点である。例えば検査測定対象物１０１に異物があった場合に、検査測定対象物１０１のどの位置に異物が存在するのかを、リレーレンズ９００を駆動することで探索できる。この結果、Ｌ４の位置に異物があると特定されれば、製造工程のどこで混入した異物であるかの判定をシステム制御回路１０４で行うことが可能となる。これにより単純なフィードフォワードで焦点位置を固定で変えるだけでは実現できない表面変動に追従しながら検査測定対象物１０１の厚み方向の異物検査が可能になる。

【0034】

上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１０１…検査測定対象物
１０２…光学ユニット部
１０３…信号処理部
１０４…システム制御回路
１０５…サーボエラー信号生成回路
１０６…信号処理回路
１０７…フォーカス制御回路
１０８…フォーカス駆動電圧生成回路
１０９…アクチュエータ駆動回路
１１０…アクチュエータ
１１１…アクチュエータ
１２０１…光発信部
１２０２…コリメータレンズ
１２０３…ビームスプリッタ
１２０４…集光レンズ
１２０５…パワーモニタ
１２０６…偏光ビームスプリッタ
１２０７…シリンドリカルレンズ
１２０８…検出器
１２１０…対物レンズ
１２１１…対物レンズ
１２１２…１／４波長板
１２１３…集光レンズ
１２１４…検出器
１２１５…加算器
１２１６…スイッチ
２２０１…非点収差によるビーム形状
２２０２…加算演算器
２２０３…差動演算器
２２０４…加算演算器
１０５１…フォーカスエラー信号生成回路
１０５２…総光量信号生成回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】