特許 6789049 検査装置及び検査方法

(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】6789049

(24)【登録日】2020年11月5日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3581 20140101AFI20201116BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/3581

   G01N21/88 H

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-189020(P2016-189020)

(22)【出願日】2016年9月28日

(65)【公開番号】特開2018-54392(P2018-54392A)

(43)【公開日】2018年4月5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】池田 直仁

(72)【発明者】

【氏名】宇津木 健

(72)【発明者】

【氏名】田中 幸修

【審査官】 伊藤 裕美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７２２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２９４４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２２１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５９１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７２７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ２２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象に照射した電磁波の反射成分を受光することで異物の有無を検査する検査装置であって、
２つ以上の異なる周波数帯の電磁波を照射する照射手段と、
前記検査対象に照射した電磁波の光強度を検出する検出手段と、
前記検出した光強度情報を格納及び演算する演算手段とを有し、
前記検査対象に照射する電磁波は、検査対象を透過することのできる周波数帯である第一の電磁波と、検査対象に対し透過性が低いもしくは第一の電磁波と比べて透過性が低い周波数帯である第二の電磁波を含み、
前記照射手段において検査対象の略同一領域に前記第一の電磁波及び前記第二の電磁波を偏光方向が互いに異なる偏光で照射し、前記演算手段は前記検出手段でそれぞれの反射光から検出された光強度を演算することを特徴とする検査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の検査装置であって、
前記検出手段は、偏光方向毎に別々に光強度を検出し、検査の際に、前記照射手段は、第一の電磁波と第二の電磁波を同時に検査対象に照射することを特徴とする検査装置。

【請求項3】

請求項２に記載の検査装置であって、
電磁波を発生させる光源部を有し、
前記光源部は前記第一の電磁波を発生させる第一のホーンと、前記第二の電磁波を発生させる第二のホーンで構成され、
前記第一のホーンに対し、前記第二のホーンは略垂直に配置されることを特徴とする検査装置。

【請求項4】

検査対象に照射した電磁波の反射成分を受光することで異物の有無を検査する検査方法であって、
２つ以上の異なる周波数帯の電磁波を照射する照射ステップと、
前記検査対象に照射した電磁波の光強度を検出する検出ステップと、
前記検出した光強度情報を格納及び演算する演算ステップと、を有し、
前記検査対象に照射する電磁波は、検査対象を透過することのできる周波数帯である第一の電磁波と、検査対象に対し透過性が低いもしくは第一の電磁波と比べて透過性が低い周波数帯である第二の電磁波を含み、
前記照射ステップにおいて検査対象の略同一領域に前記第一の電磁波及び前記第二の電磁波を偏光方向が互いに異なる偏光で照射し、前記演算ステップは前記検出ステップでそれぞれの反射光から検出された光強度を演算することを特徴とする検査方法。

【請求項5】

請求項４に記載の検査方法であって、
検査対象に照射する電磁波の周波数を任意に選択するステップを有することを特徴とする検査方法。

【請求項6】

検査対象に照射した電磁波の反射成分を受光することで異物の有無を検査する検査方法であって、
検査対象の測定領域に位置づけするステップと、
検査対象を透過する波長帯である第一の電磁波と検査対象を透過しない波長帯である第二の電磁波との偏光方向を別々にして同時に検査対象に照射するステップと、
照射された前記第一の電磁波と前記第二の電磁波の検査対象からの反射光の光量とを別々に検出するステップと、
別々に検出された前記第一の電磁波の反射光量情報と、前記第二の電磁波の反射光量情報と、を用い演算するステップと、
を有することを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁波を利用した検査装置及び検査方法に関する。

【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。

【0003】

テラヘルツ波長帯を利用した検査装置としては、低コスト且つ小型にシステムを構成する方法として、テラヘルツ帯の収束されたビームで検査対象領域を走査し、その透過波や反射波の走査位置毎の強度を検出する方法がたとえば特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−８７２７０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の方法は、反射型の検査装置である場合には、検査対象表面からの反射光が検査精度を低下させることが問題になる。たとえば、検査対象に対しテラヘルツ波を照射し、検査対象内部に存在する異物での反射光を検出し、異物の有無を検査する場合を例にあげる。前記検査装置では、テラヘルツ波を検査対象に照射すると、検出したい異物からの反射光と共に検査対象表面の反射光も検出器により検出される。検出光量を比較すると、本来検出したい異物からの反射光は、検査対象内部を透過し異物で反射した後に再び検査対象内部を透過し検出器に到達するのに対し、検査対象表面における反射光は検査対象内部のような吸収体を透過することなく検出器に到達するため、表面反射光の光量は異物からの反射光と比べて光量が大きい。したがって、本来検出したい異物からの反射光は光量比によっては検査対象の表面反射に埋もれてしまう場合が考えられる。さらには、検査対象の表面形状の凹凸が激しい場合においては、検査対象内部の異物から得られた反射光の光量変化が、対象表面の凹凸形状による光量変化との区別ができず検査精度が低下する。特許文献１に記載の検査方法は、前記検査対象となる検査対象表面の反射光の影響については特に言及されていない。

【0006】

本発明は上記問題を鑑みなされたものであり、反射型の電磁波検査装置において、検査対象の表面反射光による影響を鑑み、精度良く検査対象の内部を検査できる装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題は、例えば２つ以上の異なる周波数帯の電磁波を照射する照射手段と、前記検査対象に照射した電磁波の光強度を検出する検出手段と、前記検出した光強度情報を格納及び演算する演算手段とを有し、前記検査対象に照射する電磁波は、検査対象を透過することのできる周波数帯である第一の電磁波と、検査対象に比べて透過性の低いもしくは第一の電磁波と比べて透過性が低い周波数帯である第二の電磁波を含み、前記照射手段において検査対象の略同一領域に前記第一の電磁波及び前記第二の電磁波を照射し、前記演算手段は前記検出手段でそれぞれの反射光から検出された光強度を演算することを特徴とする検査装置により解決される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によると、検査対象の表面形状に依存することなく、検査対象内部を検査する反射型の電磁波検査装置を提供することができる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の基本となる実施例１を示す構成図

【図2】検査対象に電磁波を照射した際の模式図

【図3】検査対象の表面反射を考慮した検査対象に電磁波を照射した際の模式図

【図4】本発明が解決すべき課題説明図

【図5】本発明の概念図

【図6】実施例１のフローチャート

【図7】使用する光源を一つにした実施例２を示す構成図

【図8】実施例２のフローチャート

【図9】同時に二つの電磁波を照射検出する実施例３を示す構成図

【図10】実施例３の構成要素説明図

【図11】実施例３のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、電磁波による検査対象内部検査を目的とし、検査対象に対し電磁波を照射し、検査対象内部からの反射光を検出する検査装置及び検査方法に係わるものであり、検査実用に向けて課題となる、検査対象表面からの反射光の影響を低減し、検査精度を向上するものである。

【0011】

まずは、課題をより明確化するため、検査対象表面からの反射光の影響について述べる。図２は、図上面から検査対象に対し、電磁波を照射した様子を示したものである。ここで、照射する電磁波は、検査対象を一定量透過する特性の波長帯であるとする。２００は検査対象を、２０１は検査対象内部に存在する異物を示す。２０２、２０３、２０４は照射した電磁波ビームを示し、それぞれ検査対象の異なる場所に照射した様子を示す。２０５、２０６、２０７は、照射した電磁波ビームの反射光を受光する受光部である。たとえば、２０１に示すような異物が検査対象の内部に入っていた場合に、照射した電磁波の波長帯に対する検査対象の屈折率と異物の屈折率が異なれば、光は、屈折率が異なる物質間の界面に入射すると、一部は反射し、一部は透過（屈折）することが知られており、照射した電磁波は検査対象と異物との間で反射する。よって、検査対象内に異物が存在する場合は、異物からの反射光を検出することが出来れば、検査対象内の異物がある場所に電磁波を照射した場合と、異物が無い場所に電磁波を照射した場合とで、検出する光量が異なるため異物の有無を確認することが可能である。図２では、電磁波ビーム２０３を照射した位置に異物２０１があるため、異物２０１の表面で、電磁波ビーム２０３が反射し受光部２０６にて反射光を受光することができる。

【0012】

しかしながら、反射光を検出する際には、異物からの反射光の他に、検査対象表面からの反射光も発生する。図３は前記検査対象表面からの反射光も同時に示した図である。検査対象２００の表面からの反射光を２０８、２０９、２１０で示す。検査対象表面からの反射光発生原理は、前述のとおりで、空気と検査対象との屈折率が異なるからである。よって、反射光検出時には、検査対象を透過させ内部検査するために照射した電磁波が反射した反射光（以下、表面反射光）と、異物が存在した時の反射光（異物反射光）とが混在した反射光を検出することとなる。たとえば、異物２０１が存在する位置に照射した電磁波ビームは、異物２０１と、検査対象２００の表面からとで反射し、反射光２０３と反射光２０９が発生する。これら複合した反射光を受光部２０６が検出することとなる。

【0013】

表面反射光と異物反射光との光量の関係性を考えると、検査対象内部まで侵入し異物で反射した後に再び検査対象内部を透過し検出される異物反射光の方が、表面反射光と比べて一般的に検出される光量は少ない。その程度は検査対象によって媒質がどの程度の光を吸収するのかを示す定数である吸収係数が異なるため異なる。但し、吸収係数による光量低下効果は検査対象の厚みに応じて指数関数的に反映されるため、表面反射光に対し、異物反射光の光量は小さく、両方の反射光を同時に検出した場合に、異物反射光が表面反射光に埋もれ、異物を検出しにくいことが問題となる。

【0014】

たとえば、検査対象表面の凹凸が激しい場合を考えると、異物反射光変化がより検出しにくくなる。図４を用いて説明する。４００は、検査対象を示しており表面に起伏がある対象物を示す。白線で示す４０１は、検査対象を透過する電磁波成分を示し、黒線で示す４０２は、検査対象表面で反射する電磁波成分を示す。表面反射成分４０２は、表面での起伏の影響を受け様々な方向に反射するため、検査対象に対する電磁波ビーム出射方向に受光部がある場合は、受光量が起伏に応じ変化する。４０４は、検査対象４００の位置に対し、検査対象の位置に沿ってライン状に並べた反射光受光部が受光した光量を示した図である。４０５は、検査対象を透過する光による反射成分の光量を示し、４０６は検査対象表面で反射したビームの光量を示す。４０５を見ると、異物４０３が存在する位置では、反射光が受光部に戻るため、受光量に変化が見られる。しかしながら、前述したように、４０５は４０６に対し受光部にて受光される光量が小さい。さらには、４０６の揺らぎ成分が大きい。実際は、４０５と４０６の光量を同時に受光部が検出するため、異物４０３が存在することによる反射光の光量変化分が検査対象表面の光量変化に埋もれ、異物４０３が存在する位置を特定することが困難となる。更には、これに光の干渉効果が絡むと光量変化はより複雑になり、異物の検出が更に困難になる。以上のように、検査対象に対し電磁波を照射し、検査対象内部からの反射光を検出する検査においては、表面反射光の影響が検査精度を低下させることが課題となる。

【0015】

前述の課題を解決するための本発明の概念を述べる。本発明は、検査対象に照射する電磁波を複数用意する。第一の電磁波は、検査対象に対し透過性が高い周波数の電磁波であり、第二の電磁波は、検査対象に対し透過性が低い、もしくは透過性が無い周波数の電磁波である。前記、第一の電磁波及び第二の電磁波をそれぞれ検査対象に照射し、照射したそれぞれの電磁波から、第一の反射光及び第二の反射光を別々に検出する。検出した第一の反射光と第二の反射光を演算することで、表面反射光成分の影響を低減し、検査対象内部の異物反射光による変化を取り出す。

【0016】

図５を使って、前記概念を説明する。図５ａは、図５ａ上部から第一の電磁波を検査対象５００に照射した時の反射光の様子を示している。第一の電磁波は、前述のように検査対象５００に対し透過性が高い周波数の電磁波であるため、検査対象５００の内部に侵入し、対象内部に異物５０１があれば、屈折率の違いにより異物反射光５０２を発生する。また、第一の電磁波は検査対象表面でも反射が発生するため表面反射光５０３も同時に発生する。図５ｂは、図５ｂ上部から第二の電磁波を検査対象に照射した時の反射光の様子を示している。第二の電磁波は検査対象を透過しないため、検査対象内部に侵入しない。よって、第二の電磁波から得られる反射光は、表面反射光５０３だけとなる。図５ｃは、図５ａと図５ｂで得られた情報を演算した結果を示している。本例の場合、たとえば第一の電磁波により得られた反射光情報と第二の電磁波により得られた反射光情報との差分を取れば、表面反射光５０３の影響が相殺され、第一の電磁波により得られた異物反射光５０２を抽出することができる。このように、透過率の異なる２種類の電磁波で検査対象を測定することで、表面反射光があった場合においても、異物を検出することが可能となる。

【0017】

さらに、前述の概念を数式で表すと以下のように理解できる。式１は、検査対象に電磁波を照射した際に得ることができる“反射光の強度”を数式にて表したものである。Ｉは、反射光受光部で得られる反射光強度を示し、Ｅ_１は、異物反射光振幅、Ｅ_２は、表面反射光振幅を示す。光の強度Ｉは、振幅の2乗に比例することが知られているので式１で表される。

【0018】

【数1】

【0019】

概念の説明では、光の干渉効果について触れなかったが、電磁波のコヒーレンシーが高い場合には表面反射光と異物反射光との干渉も発生するため、コサインで示す項が存在する。θは、異物反射光と表面反射光との位相差を示す。第一の電磁波を照射した場合には、Ｅ_１、Ｅ_２共に値を持つが、第二の電磁波においては、異物反射光Ｅ_１の成分が発生しない。よって、第一の電磁波における反射光強度をＩ_１、第二の電磁波における反射光強度をＩＩ_２とすると、それぞれ式２、式３で表される。

【0020】

【数2】

【0021】

【数3】

【0022】

ここで、Ｉ_１とＩ_２の差分を取ると、式４で表される。

【0023】

【数4】

【0024】

式４では、表面反射光Ｅ_２の主成分である2乗項が除去され、異物反射光Ｅ_１の成分と異物反射光と表面反射光との干渉成分である２Ｅ_１Ｅ_２cosθの項が残る。ここで、検査対象物に異物が有る場合と無い場合を考慮すると、異物が有る場合にはＥ_１の成分及び干渉成分の項が残るが、異物が無い場合は、異物反射光の振幅成分Ｅ_１は０であるため、Ｅ_１の成分及び干渉項が共に０となり、式４に示す値が０となる。すなわち、式４に示す値が０以外の場合には、測定範囲において、検査対象内部に異物が存在することがわかる。
以上により、検査対象の表面反射光があった場合においても、異物を検出することが可能となる。

【実施例1】

【0025】

以下、前述した概念を実現するための実施例を示す。図１を使って本発明を実現するための構成例を示す。

【0026】

図１は、検査対象に対し二種類の電磁波を照射し、その反射光から検査対象内部の異物を検査する装置の一例である。１０１は対象物を透過する波長帯の第一の電磁波発生部、１０２は対象物を透過しない波長帯の第二の電磁波発生部、１０３は第一の電磁波及び第二の電磁波のビーム、１０４、１０５はハーフミラー、１０６、１０７は放物面鏡、１０８は検査対象から反射された光を受光する検出部、１０９は検査対象、１１０は検査対象内部の異物、１１１は検査対象駆動用のステージ、１１２はシステム制御部である。
システム制御部１１２は、第一の電磁波発生部１０１及び第二の電磁波発生部１０２の出射及び停止を制御可能であり、検出部１０８で受光した光強度の情報を蓄えることができ、蓄えた光強度の情報を演算する機能を有する。さらには、ビーム１０３の照射位置を変更させるため、検査対象１０９を移動させるためのステージを制御する機能を有する。

【0027】

第一の電磁波発生部１０１または、第二の電磁波発生部から照射されたビーム１０３は、ハーフミラー１０４及び放物面鏡１０６を介し平行光に成形され、ハーフミラー１０５を介し検査対象１０９に照射される。検査対象１０９に照射されたビーム１０３は、ビーム１０３の照射範囲において、検査対象１０９の表面や、検査対象１０９の内部に異物１１０があった場合には異物１１０の境界で反射する。前記反射光はハーフミラー１０５と放物面鏡１０７を介し、検出部１０８に照射される。検出部１０８で検出された反射光強度は、システム制御部１１２に情報として蓄えられる。

【0028】

電磁波発生部の光源としては、第一の電磁波が検査対象を透過する周波数帯であること、第二の電磁波が検査対象を透過しない周波数または第一の電磁波と比べて検査対象の透過率が極めて低い周波数帯であれば、どのような光源を利用しても構わない。たとえば、ミリ波やテラヘルツ波の波長帯を発生させたい場合は、ガンダイオードやインパット、タンネット、トランジスタ、共鳴トンネルダイオードなどのデバイスが存在するため、これらを利用すれば良い。また、電磁波発生部としては、電磁波の照射方向を持たせるため、前記したデバイスに、レンズやホーンアンテナを組合せて用いても良い。また、本実施例のように、レンズ等の光学部品によってビームを集光したり、ビーム形状を成形したりしたい場合は、光の特性が強い波長帯を選択すると、ビーム制御がし易い。

【0029】

検出部は、電磁波発生部に使用した周波数帯の強度を検出できるデバイスであればどのようなデバイスを使用しても構わない。たとえば、ミリ波やテラヘルツ波を検出したいのであれば、一例としてショットキーバリアダイオードなどのデバイスを使用すれば良い。
本実施例では、一例として電磁波発生部より照射された電磁波をビーム成形し、集光したり、平行光にしたりし、電磁波発生部より照射した電磁波を効率良く検査対象に照射し、効率よく反射光を検出する例を示したが、照射した電磁波の強度が十分強かったり、反射光の強度が十分強い場合で且つ、検査対象を検査する際に必要とされる分解能によっては、必ずしもビーム成形をする必要は無い。従って、本実施例での構成の放物面鏡や、ハーフミラーなどの光学素子は用途や必要性に応じて適宜選択し、必要な素子を使用すれば良い。

【0030】

本実施例では、検査対象１０９に対する測定領域を変更する手段として、検査対象１０９の位置を移動するためのステージ１１１を使用した例を示したが、目的は、検査対象１０９の全範囲を検査するために、検査対象に照射する電磁波ビームの照射位置を変動させることにあるため、ステージ１１１は、検査対象側ではなく電磁波発生部が存在する光学系側に備えても構わないし、ステージ１１１の変わりに、電磁波発生部が照射したビームを光学的に動かし、検査対象１０９にビームが照射する位置を制御できる仕組みであっても構わない。

【0031】

図１に示す構成にて、検査対象内部の異物検査方法の一例を図６に示すフローチャートを用い説明する。検査開始すると、測定領域位置づけ処理（Ｓ６０１）では、検査対象１０９における測定したい領域にビーム１０３が照射されるよう、システム制御部１１２が、ステージ１１１を駆動させ位置づけを実施する。次に第一の電磁波出射処理（Ｓ６０１）に移行し、システム制御部１１２が、第一の電磁波発生部１０１を制御し、第一の電磁波を検査対象１０９に照射する。次に、第一の反射光検出処理（Ｓ６０２）に移行し、検査対象１０９の表面と、検査対象１０９の内部に異物１１０があった場合には、異物１１０の境界とで反射する第一の電磁波の反射光を検出部１０８で受光し、受光した光強度情報をシステム制御部１１２に蓄える。次に、第一の電磁波停止処理（Ｓ６０３）に移行し、システム制御部１１２は第一の電磁波発生部を制御し、電磁波の発生を停止する。次に、第二の電磁波出射処理（Ｓ６０５）に移行し、システム制御部１１２は、第二の電磁波発生部１０２を制御し、第二の電磁波を検査対象１０９に照射する。

【0032】

次に、第二の反射光検出処理（Ｓ６０６）に移行し、検査対象１０９を透過しない波長帯である第二の電磁波は、検査対象１０９の表面のみで反射する第二の電磁波の反射光を検出部１０８で受光し、受光した光強度情報をシステム制御部１１２に蓄える。次に、第二の電磁波停止処理（Ｓ６０７）に移行し、システム制御部１１２は第二の電磁波発生部を制御し、電磁波の発生を停止する。次に、検出反射光演算処理（Ｓ６０８）に移行し、システム制御部１１２は、第一の反射光検出処理（Ｓ６０３）で検出した第一の電磁波による反射光の光強度情報と第二の反射光検出処理（Ｓ６０６）で検出した第二の電磁波による反射光の光強度情報とを演算する。たとえば、第一の反射光の光強度情報と第二の反射光の光強度情報の差分を計算し、計算結果を情報として蓄える。次に、測定領域判定処理（Ｓ６０９）に移行し、まだ測定する領域がある場合には、次回測定領域決定処理（Ｓ６１０）に移行し、システム制御部１１２は、次回測定領域を決定し、再び測定領域位置づけ処理（Ｓ６０１）に移行する。検査対象１０９において測定したい領域を全て測定し終わったら、測定領域判定処理（Ｓ６０９）にて検査終了処理に移行して検査が終了する。以上の流れにより、検査対象の異物検査を実施する。

【0033】

本フローチャートの例は一例であり、たとえば第一の電磁波と第二の電磁波を照射・検出・停止する順番は入れ替わっても構わない。
検査が終了すると、測定した全領域における演算結果がシステム制御部１１２に格納されているため、前記情報を確認することで、検査対象に異物が存在したか、さらには検査対象のどの領域に異物が存在したかを確認することができる。

【実施例2】

【0034】

実施例１では、第一の電磁波及び第二の電磁波を発生させるための光源を２つ使う例を示したが、たとえば周波数を変化させることができる信号発生器等を利用すれば光源を２つ用意する必要がなくなり、光学系を小型化できる。又、信号発生器を用い電磁波を生成する場合における別の利点として、検査対象の物性に合わせて適した周波数帯を選んで電磁波を発生させることができるため、発生周波数帯が固定されている電磁波発生部に比べて柔軟な使い方ができる。構成の一例を図７で説明する。図７は、図１の構成において、電磁波を発生させる光源部を変更した構成となる。本構成の電磁波発生部は、発生信号周波数を変更することが可能な信号発生器１１３と信号発生器で生成した信号周波数を照射もしくは逓倍化して照射する可変電磁波出射部１１４にて構成される。電磁波発生の際には、システム制御部１１２が信号発生器１１３を制御し、所望の周波数の信号を発生させ、さらにシステム制御部１１２は、可変電磁波出射部１１４を制御し逓倍機能を有効、もしくは無効にする。

【0035】

以上により、所望の電磁波を照射することができる。本構成では、信号発生器１１３の周波数を制御することにより、検査対象を透過する第一の電磁波と、検査対象を透過しない第二の電磁波を、一つの電磁波発生部で発生させることが可能となる。

【0036】

本実施例での検査対象内部の異物検査方法の一例を図８に示すフローチャートを用い説明する。図６のフローチャートと同様の点の説明は省き、異なる点を説明する。異なる点は、第一の電磁波出射処理（Ｓ６０２）の前段に追加された、第一の電磁波周波数設定処理（Ｓ６１１）と、第二の電磁波出射処理（Ｓ６０５）の前段に追加された、第二の電磁波周波数設定処理（Ｓ６１２）である。第一の電磁波周波数設定処理（Ｓ６１１）では、システム制御部１１２が、信号発生器１１３を制御し、照射したい所望の周波数を信号発生器１１３に設定する。次に第一の電磁波出射処理（Ｓ６０２）で、システム制御部１１２は、信号発生器１１３の発振を有効化し、可変電磁波射出部１１４を制御し電圧を印加することで、可変電磁波射出部１１４から第一の電磁波を照射する。第二の電磁波周波数設定処理（Ｓ６１２）及び第二の電磁波射出処理（Ｓ６０５）も第一の電磁波照射と同様であり、システム制御部１１２が信号発生器１１３に設定する周波数が、照射する周波数の電磁波が検査対象１０９を透過しない周波数に設定することが異なり、後は同様の処理となる。追加処理以外の処理は図６に示すフローチャートと同様となる。以上の流れにより、検査対象の異物検査を、電磁波を発生させる光源１つで実施することができる。

【0037】

また、本実施例のように、検査対象１０９に照射する電磁波の周波数を任意に変更できることで、別の効果も産む。式４で表された数式は、異物が無い場合は0以外の値になることが多く、異物検査を実際に実施する際には特には問題にならないが、厳密には表面反射光と異物反射光の位相差θが式５に示す条件を満たした場合にのみ、異物を検出できなくなる状況が生まれる。

【0038】

【数5】

【0039】

位相差θは、検査対象表面と異物境界面との厚さに応じて変化する値であるが、電磁波の周波数によっても変化を受ける。よって、式５の条件を除外し、厳密に異物検査を実施したい場合においては、第一の電磁波の周波数を２種類以上用意し、それぞれの周波数の電磁波において、複数反射光を検出すれば良い。そして第二の電磁波により取得した反射光と演算をした時に、式５の条件を満たさないものを採用することで、厳密に異物検査を実施することができる。この際、複数設定する第一の電磁波の周波数は、基準とする第一の電磁波の周波数の波長を基準に、１波長以内の位相差が発生する周波数帯を選択すれば良い。
以上により、検査対象の異物検査を、電磁波を発生させる光源１つで実施することができ、光学系の小型化が狙える上に、測定の厳密性向上が狙える。

【実施例3】

【0040】

実施例１及び実施例２で、第一の電磁波及び第二の電磁波による反射光を順番に取得する例を挙げたが、検査速度高速化のため、第一の電磁波による反射光と第二の電磁波による反射光を同時に取得可能な実施例について述べる。

【0041】

通常、第一の電磁波と第二の電磁波を同時に検査対象に照射した場合に第一の電磁波と第二の電磁波を別々に検出することは、電磁波検出部の周波数帯域特性に依るところがあるが難しい。たとえば第一の電磁波の検出部の周波数帯域が第二の電磁波の周波数帯域の電磁波を検出する周波数特性であった場合に、本来検出したい第一の電磁波と共に第二の電磁波も検出するため、正確な測定が困難となる。以下の実施例は、上記問題を解決する実施例であり、図９と図１０を使って説明する。

【0042】

図９では、電磁波を発生させる光源部と、反射光を受光する検出部を変更した構成となる。電磁波を発生させる光源部である複合電磁波発生部１１５は、第一の電磁波発生部と第二の電磁波発生部とを複数使って構成される。反射光を受光する検出部である複合電磁波検出部１１６は、複合電磁波発生部１１５と対になる構成であり、複数の検出部を使って構成された検出部である。前記構成にし、複合電磁波発生部１１５の第一の電磁波発生部によって照射される第一の電磁波と第二の電磁波発生部によって照射される第二の電磁波に光の偏光方向を持たせ照射する。この際、第一の電磁波と第二の電磁波とは互いに異なる偏光方向を持たせ照射する。電磁波複合検出部１１６は、同時に照射される第一の電磁波の反射光と第二の電磁波の反射光を区別して検出するために、第一の電磁波に付加した偏光方向のみ検出する検出部と、第二の電磁波に付加した偏光方向のみ検出するための検出部をそれぞれ用意し構成される。

【0043】

図１０を使って、複合電磁波発生部１１５と複合電磁波検出部１１６の構成例を示す。複合電磁波発生部１１５は、複数の電磁波発生部で構成される。ここで、たとえば電磁波を発生させるためのホーンアンテナを長方形にすれば、長辺の配置方向に依存し、発生させる電磁波の偏光方向を変えられることが知られており、第一の電磁波を発生させるホーンを１１７のように横長に配置し、第二の電磁波を発生させるホーンを１１８のように縦長に配置すれば、照射される電磁波の偏光は互いに異なる偏光方向となる。又、複合電磁波検出部１１６においても、ホーンアンテナの方向と一致した偏光方向の電磁波のみ検出するアンテナ特性を利用すれば、第一の電磁波の反射光の偏光方向と第二の電磁波の反射光の偏光方向に合わせ１１９と１２０のようにアンテナ方向を直交して配置すれば、検出部ではどちらか一方の電磁波の反射光を検出することが可能である。

【0044】

複合電磁波発生部１１５や複合電磁波検出部１１６の個々の電磁波発生部及び個々の検出部に使用する素子は小型である方が、１回の検査対象領域を小さくできるため対象物検査の際の分解能が向上する。例として、半導体の素子で電磁波を発生するものや、電磁波を受光できる素子が存在するため、これらを利用すれば小型化が図れる。たとえば、電磁波発生部及び電磁波検出部を半導体化したものを複数個並べることで複合電磁波発生部１１５と複合電磁波検出部１１６を構成する方法もある。電磁波発生部及び電磁波検出部を半導体素子として生成する際に、予め偏光方向を制御して生成することができる。よって、第一の電磁波を発生させる半導体素子と、第二の電磁波を発生させる半導体素子の偏光方向を互いに異なるものとし、検出部もそれぞれの偏光方向に揃えて配置すればホーンアンテナを使わずとも第一の電磁波と第二の電磁波の偏光方向を異なる偏光方向にすることが可能である。仮に、半導体で生成された第一の電磁波発生部と、半導体で生成された第二の電磁波発生部が同一の偏光方向であった場合においても、第二の電磁波発生部と第二の電磁波検出部を、第一の電磁波発生部及び第一の電磁波検出部の配置方向に対して90度傾けて配置すれば同様のことが実現可能である。

【0045】

以上により、複合電磁波検出部１１６は、複合電磁波発生部１１５が照射した第一の電磁波と第二の電磁波の複合波を別々に検出することが可能となるため、検査対象を検査する際には、同一領域で２回の照射及び検出工程をすることなく、１回の照射及び検出工程で次の領域の検査に移行することができ、検査速度の高速化が実現できる。

【0046】

図１０に示す、電磁波発生部及び検出部の配置の仕方は一例であるため、図１０の配置にしなくても良いし、少なくとも第一の電磁波と第二の電磁波が別偏光で同時に照射され、同時に検出できれば良いので、少なくとも２つ以上であれば構成個数はいくらでも構わない。又、電磁波発生部側と電磁波検出部側で素子の個数を揃える必要も無い。

【0047】

本実施例での検査対象内部の異物検査方法の一例を図１１に示すフローチャートを用い説明する。検査開始すると、第一の偏光電磁波及び第二の変更電磁波出射処理（Ｓ６１３）では、システム制御部１１２が、複合電磁波発生部１１５を制御し、複合電磁波発生部１１５を構成する第一の電磁波発生部及び第二の電磁波発生部からそれぞれ異なる偏光状態で、第一の電磁波及び第二の電磁波を同時に照射する。次に、測定領域位置づけ処理（Ｓ６０１）では、検査対象１０９における測定したい領域にビーム１０３が照射されるよう、システム制御部１１２が、ステージ１１１を駆動させ位置づけを実施する。

【0048】

次に、第一の偏光反射光及び第二の偏光反射光検出処理（Ｓ６１４）では、検査対象１０９の表面で反射する第一の電磁波の反射光及び第二の電磁波の反射光と、検査対象１０９の内部に異物１１０があった場合には、異物１１０の境界とで反射する第一の電磁波の反射光とを、複合電磁波検出部１１６で受光し、複合電磁波検出部１１６を構成する第一の電磁波の偏光を受光する検出部で受光した光強度情報と、第二の電磁波の偏光を受光する検出部で受光した光強度情報を、それぞれ別々の情報としてシステム制御部１１２に蓄える。

【0049】

次に、検出反射光演算処理（Ｓ６０８）では、システム制御部１１２が、前記蓄えた第一の電磁波による反射光の光強度情報と第二の電磁波による反射光の光強度情報とを演算する。たとえば、第一の反射光の光強度情報と第二の反射光の光強度情報の差分を計算し、計算結果を情報として蓄えておく。次に、測定領域判定処理（Ｓ６０９）に移行し、まだ測定する領域がある場合には、次回測定領域決定処理（Ｓ６１０）に移行し、システム制御部１１２は、次回測定領域を決定し、再び測定領域位置づけ処理（Ｓ６０１）に移行する。検査対象１０９において測定したい領域を全て測定し終わったら、第一の偏光電磁波及び第二の偏光電磁波停止処理に移行し、システム制御部１１２は、複合電磁波発生部１１５を制御し、第一の電磁波及び第二の電磁波の照射を停止し、検査終了となる。以上の流れにより、第一の電磁波及び第二の電磁波を同時に検査対象に照射し、第一の電磁波及び第二の電磁波の反射光を同時に別々に検出することができるため、異物検査の検査速度を高速化することができる。

【0050】

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、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、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１０１：第一の電磁波発生部、１０２：第二の電磁波発生部、
１０３：第一の電磁波及び第二の電磁波のビーム、
２０２、２０３、２０４：照射した電磁波ビーム
４０１：検査対象を透過する電磁波成分、４０２：表面反射成分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】