表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法
【課題】被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる表面検査装置及び表面検査方法を提供する。
【解決手段】（ａ）被検査物２の表面２ａに斜め方向から光束１５ａを照射し、光束１５ａの照射位置１５ｓを線状に移動させる発光部１４と、（ｂ）照射位置１５ｓで正反射した正反射光１５ｂを検出して信号を出力する受光部と、（ｃ）光束１５ａの断面強度分布の逆フィルタを含み、受光部が出力した信号を逆フィルタに通した後の信号に基づいて、被検査物の表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、を備える。
【解決手段】（ａ）被検査物２の表面２ａに斜め方向から光束１５ａを照射し、光束１５ａの照射位置１５ｓを線状に移動させる発光部１４と、（ｂ）照射位置１５ｓで正反射した正反射光１５ｂを検出して信号を出力する受光部と、（ｃ）光束１５ａの断面強度分布の逆フィルタを含み、受光部が出力した信号を逆フィルタに通した後の信号に基づいて、被検査物の表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法に関し、被検査物の表面に形成されているパターンを光学的に検出する表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、表面からの正反射光を受光することにより表面を検査する表面検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような表面検査装置は、被検査物の表面に形成されたパターンの有無による反射率の違いによって表面からの正反射光のレベルが変動することにより、被検査物の表面に形成されたパターンを検出することができる。
【０００４】
しかし、被検査物の表面に照射される光束のスポット径によって、パターンの境界線の検出精度が制約される。例えば図５に示すように、反射率がステップ状に変化するパターン１００の場合、光束がパターンのステップ状の境界を横断するときに反射光の光量が徐々に変化するため、反射光の受光信号１０２の波形がなまり、パターンの境界付近で波形がなだらかに変化する。そのため、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の位置検出のばらつきが生じ、パターンの幅やパターン間の間隔について検出可能な最小寸法（分解能力）は、実用上、光束のスポット径の概ね２倍よりも小さくすることが難しい。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された表面パターン検査装置を提供する。
【０００７】
表面パターン検査装置は、（ａ）被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、（ｂ）前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する受光部と、（ｃ）前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタを含み、前記受光部が出力した前記信号を前記逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、を備える。
【０００８】
上記構成において、被検査物を、発光部及び受光部に対して相対的に移動させることにより、被検査物の表面を連続的に検査することができる。
【０００９】
上記構成によれば、被検査物の表面に形成されているパターンの境界線を光束が横断するとき、受光部が受光する正反射光の強度は、光束の断面強度分布に対応してなだらかに変化する。このようななだらかな変化は、受光部が出力した信号を、光束の断面強度分布（例えば、ガウス分布）に対応する逆フィルタに通して補正することにより、被検査物の表面の実際の反射率変化に、より正確に追従させることができる。これによって、表面に形成されているパターンの境界線の検出精度（分解能）を向上することができる。
【００１０】
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された表面検査方法を提供する。
【００１１】
表面検査方法は、（１）被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、（２）前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する第２の工程と、（３）前記第２の工程で出力された信号を、前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出する第３の工程と、を備える。
【００１２】
上記方法において、被検査物を、発光部及び受光部に対して相対的に移動させることにより、被検査物の表面を連続的に検査することができる。
【００１３】
上記方法によれば、被検査物の表面に形成されているパターンの境界線を光束が横断するとき、受光部が受光する正反射光の強度は、光束の断面強度分布に対応してなだらかに変化する。このようななだらかな変化は、受光部が出力した信号を、光束の断面強度分布（例えば、ガウス分布）に対応する逆フィルタに通して補正することにより、被検査物の表面の実際の反射率変化に、より正確に追従させることができる。これによって、表面に形成されているパターンの境界線の検出精度（分解能）を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態として実施例について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１６】
図１の斜視図に示すように、表面検査装置１０は、搬送装置４によって矢印３で示す方向に搬送されている被検査物２の表面２ａに、発光部１４からレーザービーム１５ａを照射し、反射光１５ｂが受光部本体１６に入射するようになっている。
【００１７】
発光部１４は、レーザービーム１５ａを矢印１５ｐで示すように略扇状に移動させる。レーザービーム１５ａの照射位置１５ｓは、被検査物２の表面２ａにおいて線状に移動する。受光部本体１６は、線状の照射位置１５ｓに対向して平行に配置されている。
【００１８】
制御部１２は、符号１３，１９で示すように、発光部１４と、光検出器１８とに接続され、光検出器１８で検出した正反射光１５ａの受光量を、発光部１４が照射するレーザー光１５ａの照射角度１５ｐと対応付けて信号処理することにより、不良の位置を特定する。制御部１２は、後述する逆フィルタ１９（図３）を含み、所定のプログラムに従って信号処理を行い、滲み補正後の信号に基づいて、被検査物２の表面２ａに形成されたパターン２ｘ（図２参照）の境界を検出し、パターン２ｘの幅や形状などの良否判定を行う。
【００１９】
図１の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である図２に模式的に示すように、レーザービーム１５ａは、断面強度分布１５ｐがガウス分布に略等しい平行光束であり、所望のスポット径（例えば２０μｍ）に絞られている。筒状の受光部本体１６には、照射位置１５ｓに対向して線状に延在する受光窓１６ａが形成され、レーザービーム１５ａが被検査物２の表面２ａの照射位置１５ｓで反射した正反射光１５ｂが通るようになっている。受光部本体１６の内部には、略柱状のライトガイド１７が配置され、受光窓１６ａを通った正反射光１５ｂが入射されるようになっている。
【００２０】
ライトガイド１７の一端に対向して、光検出器１８（図１参照）が配置され、ライトガイド１７に入射された光がライトガイド１７の一端から出射し、ライトガイドの一端から出射した光の強度が、光検出器１８で検出される。
【００２１】
光検出器１８には、Ｓ／Ｎ特性が極めて良好な光電子増倍管（ホトマル）を用いることが好ましいが、これに限るものではない。
【００２２】
なお、ライトガイド１７の他端にも光検出器を設け、両方の光検出器の出力を足し合わせるようにしてもよい。
【００２３】
被検査物は、例えば、液晶パネルやプラズマディスプレイの組立前のガラス基板であり、表面２ａに回路などのパターン２ｘが形成された状態で、検査される。
【００２４】
次に、表面検査装置１０の検査の原理について説明する。
【００２５】
被検査物２の表面２ａは、パターン２ｘが形成された部分と、パターン２ｘが形成されていない部分とでは、反射率が異なる。そのため、光検出器１８からの出力信号のレベルも、パターン２ｘが形成された部分と、パターン２ｘが形成されていない部分とでは異なる。
【００２６】
図３のブロック図に模式的に示すように、レーザービームが被検査物の表面を走査し、パターン２ｘを横切るとき、反射率２０はステップ状に変化する。しかし、受光窓１６ａから受光部本体１６に入射し、光検出器１８（図２参照）から出力される受光信号２２は、ステップ状ではなく、境界付近が傾いたなまった波形となり、境界が滲む（ぼける）。これは、レーザービームのスポットがある程度の面積を有するためである。この受光信号２２を逆フィルタ１９に入力することで、滲みを補正することができる。
【００２７】
すなわち、図４の周波数特性のグラフに示すように、ステップ状のパターン変化の周波数特性２１は一定となるが、受光信号の周波数特性２３は、高周波になるとゲインが低下する。そこで、受光信号を補正（イコライジング）すると、補正後の周波数特性２６は、高周波側のゲインが向上する。このときに、レーザービームの断面強度分布に略対応するガウス分布の逆フィルタを用いて補正することが好ましい。
【００２８】
図３に示すように、逆フィルタ１９で補正された信号２４は、境界の立ち上がり、立下りが鋭い波形となる。逆フィルタ１９を用いてパターンの境界線の滲みを補正すると、パターンの境界線の検出精度を向上することができる。これによって、パターンの幅、あるいはパターン間の間隔についての検出限界は、例えば、レーザービームのスポット径と同程度まで、あるいはそれ以上に向上することができる。
【００２９】
＜まとめ＞ 以上に説明した表面検査は、逆フィルタによって受光信号の滲みを補正することにより、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施することが可能である。
【００３１】
例えば、不透明な被検査物についても、表面に形成されたパターンと表面の他の部分との反射率が異なれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】表面検査装置の斜視図である。（実施例）
【図２】表面検査装置の要部拡大断面図である。（実施例）
【図３】表面検査装置のブロック図である。（実施例）
【図４】周波数特性のグラフである。（実施例）
【図５】周波数特性のグラフである。（従来例）
【符号の説明】
【００３３】
１０ 表面検査装置
１２ 制御部（判定部）
１４ 発光部
１５ａ レーザービーム（光束）
１５ｂ 正反射光
１６ 受光部本体（受光部）
１７ ライトガイド（受光部）
１８ 光検出器（受光部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法に関し、被検査物の表面に形成されているパターンを光学的に検出する表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、表面からの正反射光を受光することにより表面を検査する表面検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２０１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような表面検査装置は、被検査物の表面に形成されたパターンの有無による反射率の違いによって表面からの正反射光のレベルが変動することにより、被検査物の表面に形成されたパターンを検出することができる。
【０００４】
しかし、被検査物の表面に照射される光束のスポット径によって、パターンの境界線の検出精度が制約される。例えば図５に示すように、反射率がステップ状に変化するパターン１００の場合、光束がパターンのステップ状の境界を横断するときに反射光の光量が徐々に変化するため、反射光の受光信号１０２の波形がなまり、パターンの境界付近で波形がなだらかに変化する。そのため、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の位置検出のばらつきが生じ、パターンの幅やパターン間の間隔について検出可能な最小寸法（分解能力）は、実用上、光束のスポット径の概ね２倍よりも小さくすることが難しい。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる表面パターン検査装置及び表面パターン検査方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された表面パターン検査装置を提供する。
【０００７】
表面パターン検査装置は、（ａ）被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、（ｂ）前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する受光部と、（ｃ）前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタを含み、前記受光部が出力した前記信号を前記逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、を備える。
【０００８】
上記構成において、被検査物を、発光部及び受光部に対して相対的に移動させることにより、被検査物の表面を連続的に検査することができる。
【０００９】
上記構成によれば、被検査物の表面に形成されているパターンの境界線を光束が横断するとき、受光部が受光する正反射光の強度は、光束の断面強度分布に対応してなだらかに変化する。このようななだらかな変化は、受光部が出力した信号を、光束の断面強度分布（例えば、ガウス分布）に対応する逆フィルタに通して補正することにより、被検査物の表面の実際の反射率変化に、より正確に追従させることができる。これによって、表面に形成されているパターンの境界線の検出精度（分解能）を向上することができる。
【００１０】
また、本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成された表面検査方法を提供する。
【００１１】
表面検査方法は、（１）被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、（２）前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する第２の工程と、（３）前記第２の工程で出力された信号を、前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出する第３の工程と、を備える。
【００１２】
上記方法において、被検査物を、発光部及び受光部に対して相対的に移動させることにより、被検査物の表面を連続的に検査することができる。
【００１３】
上記方法によれば、被検査物の表面に形成されているパターンの境界線を光束が横断するとき、受光部が受光する正反射光の強度は、光束の断面強度分布に対応してなだらかに変化する。このようななだらかな変化は、受光部が出力した信号を、光束の断面強度分布（例えば、ガウス分布）に対応する逆フィルタに通して補正することにより、被検査物の表面の実際の反射率変化に、より正確に追従させることができる。これによって、表面に形成されているパターンの境界線の検出精度（分解能）を向上することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態として実施例について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１６】
図１の斜視図に示すように、表面検査装置１０は、搬送装置４によって矢印３で示す方向に搬送されている被検査物２の表面２ａに、発光部１４からレーザービーム１５ａを照射し、反射光１５ｂが受光部本体１６に入射するようになっている。
【００１７】
発光部１４は、レーザービーム１５ａを矢印１５ｐで示すように略扇状に移動させる。レーザービーム１５ａの照射位置１５ｓは、被検査物２の表面２ａにおいて線状に移動する。受光部本体１６は、線状の照射位置１５ｓに対向して平行に配置されている。
【００１８】
制御部１２は、符号１３，１９で示すように、発光部１４と、光検出器１８とに接続され、光検出器１８で検出した正反射光１５ａの受光量を、発光部１４が照射するレーザー光１５ａの照射角度１５ｐと対応付けて信号処理することにより、不良の位置を特定する。制御部１２は、後述する逆フィルタ１９（図３）を含み、所定のプログラムに従って信号処理を行い、滲み補正後の信号に基づいて、被検査物２の表面２ａに形成されたパターン２ｘ（図２参照）の境界を検出し、パターン２ｘの幅や形状などの良否判定を行う。
【００１９】
図１の線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である図２に模式的に示すように、レーザービーム１５ａは、断面強度分布１５ｐがガウス分布に略等しい平行光束であり、所望のスポット径（例えば２０μｍ）に絞られている。筒状の受光部本体１６には、照射位置１５ｓに対向して線状に延在する受光窓１６ａが形成され、レーザービーム１５ａが被検査物２の表面２ａの照射位置１５ｓで反射した正反射光１５ｂが通るようになっている。受光部本体１６の内部には、略柱状のライトガイド１７が配置され、受光窓１６ａを通った正反射光１５ｂが入射されるようになっている。
【００２０】
ライトガイド１７の一端に対向して、光検出器１８（図１参照）が配置され、ライトガイド１７に入射された光がライトガイド１７の一端から出射し、ライトガイドの一端から出射した光の強度が、光検出器１８で検出される。
【００２１】
光検出器１８には、Ｓ／Ｎ特性が極めて良好な光電子増倍管（ホトマル）を用いることが好ましいが、これに限るものではない。
【００２２】
なお、ライトガイド１７の他端にも光検出器を設け、両方の光検出器の出力を足し合わせるようにしてもよい。
【００２３】
被検査物は、例えば、液晶パネルやプラズマディスプレイの組立前のガラス基板であり、表面２ａに回路などのパターン２ｘが形成された状態で、検査される。
【００２４】
次に、表面検査装置１０の検査の原理について説明する。
【００２５】
被検査物２の表面２ａは、パターン２ｘが形成された部分と、パターン２ｘが形成されていない部分とでは、反射率が異なる。そのため、光検出器１８からの出力信号のレベルも、パターン２ｘが形成された部分と、パターン２ｘが形成されていない部分とでは異なる。
【００２６】
図３のブロック図に模式的に示すように、レーザービームが被検査物の表面を走査し、パターン２ｘを横切るとき、反射率２０はステップ状に変化する。しかし、受光窓１６ａから受光部本体１６に入射し、光検出器１８（図２参照）から出力される受光信号２２は、ステップ状ではなく、境界付近が傾いたなまった波形となり、境界が滲む（ぼける）。これは、レーザービームのスポットがある程度の面積を有するためである。この受光信号２２を逆フィルタ１９に入力することで、滲みを補正することができる。
【００２７】
すなわち、図４の周波数特性のグラフに示すように、ステップ状のパターン変化の周波数特性２１は一定となるが、受光信号の周波数特性２３は、高周波になるとゲインが低下する。そこで、受光信号を補正（イコライジング）すると、補正後の周波数特性２６は、高周波側のゲインが向上する。このときに、レーザービームの断面強度分布に略対応するガウス分布の逆フィルタを用いて補正することが好ましい。
【００２８】
図３に示すように、逆フィルタ１９で補正された信号２４は、境界の立ち上がり、立下りが鋭い波形となる。逆フィルタ１９を用いてパターンの境界線の滲みを補正すると、パターンの境界線の検出精度を向上することができる。これによって、パターンの幅、あるいはパターン間の間隔についての検出限界は、例えば、レーザービームのスポット径と同程度まで、あるいはそれ以上に向上することができる。
【００２９】
＜まとめ＞ 以上に説明した表面検査は、逆フィルタによって受光信号の滲みを補正することにより、被検査物の表面に形成されたパターンの境界線の検出精度を向上することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様で実施することが可能である。
【００３１】
例えば、不透明な被検査物についても、表面に形成されたパターンと表面の他の部分との反射率が異なれば、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】表面検査装置の斜視図である。（実施例）
【図２】表面検査装置の要部拡大断面図である。（実施例）
【図３】表面検査装置のブロック図である。（実施例）
【図４】周波数特性のグラフである。（実施例）
【図５】周波数特性のグラフである。（従来例）
【符号の説明】
【００３３】
１０ 表面検査装置
１２ 制御部（判定部）
１４ 発光部
１５ａ レーザービーム（光束）
１５ｂ 正反射光
１６ 受光部本体（受光部）
１７ ライトガイド（受光部）
１８ 光検出器（受光部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、
前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する受光部と、
前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタを含み、前記受光部が出力した前記信号を前記逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、
を備えたことを特徴とする、表面パターン検査装置。
【請求項２】
被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、
前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する第２の工程と、
前記第２の工程で出力された信号を、前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出する第３の工程と、
を備えたことを特徴とする、表面パターン検査方法。
【請求項１】
被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる発光部と、
前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する受光部と、
前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタを含み、前記受光部が出力した前記信号を前記逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出するパターン検出部と、
を備えたことを特徴とする、表面パターン検査装置。
【請求項２】
被検査物の表面に斜め方向から光束を照射し、該光束の照射位置を線状に移動させる第１の工程と、
前記照射位置で正反射した正反射光を検出して信号を出力する第２の工程と、
前記第２の工程で出力された信号を、前記光束の断面強度分布に対応する逆フィルタに通した後の信号に基づいて、前記被検査物の前記表面に形成されたパターンの境界を検出する第３の工程と、
を備えたことを特徴とする、表面パターン検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２１６１５１（Ｐ２００８−２１６１５１Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５６４３７（Ｐ２００７−５６４３７）
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（５０２３５６４６９）タイヨー電機株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（５０２３５６４６９）タイヨー電機株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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