JP2004109106A - 表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置 - Google Patents
表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】蓄積型（ＴＤＩ）ラインＣＣＤを用いて、検査対象面の凹凸欠陥およびうねりを同時に検知すること。
【解決手段】鏡に見立てた検査対象面をＴＤＩラインＣＣＤ２６に直交する方向へ移動させながら、検査対象物３１の表面に格子縞２３を投影して反射させ、その反射像をＴＤＩラインＣＣＤ２６で観測する。検査対象面に格子縞を、反射像の縞模様が検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影する。反射像の、検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときに、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を、たとえば１．５周期分とする。ＴＤＩラインＣＣＤ２６から得られた信号強度をしきい値と比較して、凸欠陥を検知する。ＴＤＩラインＣＣＤ２６から得られた信号強度パターンを標準パターンと比較し、うねりや凹欠陥を検知する。
【選択図】 図１
【解決手段】鏡に見立てた検査対象面をＴＤＩラインＣＣＤ２６に直交する方向へ移動させながら、検査対象物３１の表面に格子縞２３を投影して反射させ、その反射像をＴＤＩラインＣＣＤ２６で観測する。検査対象面に格子縞を、反射像の縞模様が検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影する。反射像の、検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときに、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を、たとえば１．５周期分とする。ＴＤＩラインＣＣＤ２６から得られた信号強度をしきい値と比較して、凸欠陥を検知する。ＴＤＩラインＣＣＤ２６から得られた信号強度パターンを標準パターンと比較し、うねりや凹欠陥を検知する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平坦な表面に存在する微小な凸凹や、広範囲にわたる厚みの異常などの欠陥を検査する表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関し、特にプラズマ表示装置の製造途中における表示パネルの外観検査や、セラミック基板の製造途中における中間層の基板検査に適用して好適な技術に関する。
【０００２】
プラズマ表示装置の製造工程には、ガラス板にペースト状のガラス粉末を塗布する工程がある。ガラス粉末の塗布面は平坦でなければならないが、微小な凸部（以下、凸欠陥とする）や凹部（以下、凹欠陥とする）、あるいは広範囲にわたる厚みの異常（以下、うねりとする）などの欠陥が存在することがある。このような欠陥は、最終的に表示素子の欠陥となる。そのため、ガラス粉末の塗布直後に塗布面の検査をおこない、上述した欠陥が存在する基板を排除する必要がある。この段階で排除された基板を再処理すれば、製品化が可能であるため、歩留まりが向上する。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、ガラス粉末の塗布面の欠陥検査は、目視によりおこなわれている。ガラス粉末の塗布面には、パターンが何も形成されていないため、数百μｍ程度の深さの大きな傷を見つけるのは比較的容易である。
【０００４】
ところで、平坦な表面の凹凸を検査する方法として、図３１に示すように、検査対象面１に照明光源２の光を均一にあて、そのときにできる影をテレビカメラ３等により観測する方法がある。また、均一な照明光をあてる代わりに、検査対象面１に対して光ビームを走査し、その反射光量の分布を観測する方法も知られている。このような方法では、凸欠陥４の場合、光の照射方向の反対側に影５ができるため、検知することができる。なお、一例として図３１に「凸欠陥」として示す欠陥４は、窪んだ部分６の中央が凸状に盛り上がったものであり、窪んだ部分６にも影７ができている。
【０００５】
また、うねりを計測する方法として、モアレ干渉法や光干渉法などがある。これらの方法では、検査対象面に投影された格子縞をテレビカメラ等により観測するが、図３２に示すように、うねりのある部分９で格子縞１０の間隔が不均一になるため、検知することができる。また、テレビカメラ等に代えてラインＣＣＤを用いた場合には、図３３に示すように、格子縞の明部に対応する信号強度の高い部分１１と、格子縞の暗部に対応する信号強度の低い部分１２とからなる信号パターンが得られる。
【０００６】
この信号パターンでは、うねりのある部分９（図３２参照）に対応する部分では、図３３に符号１３で示すように、信号強度の高い部分の間隔が、点線で示す本来の間隔よりも広くなる（狭くなる場合もある）。また、図３２に符号１４で示す凸欠陥は、格子縞の明部にあるため、図３３に示す信号パターンでは、符号１５で示すように信号強度が一部低くなる。このように、モアレ干渉法等では、うねりや格子縞の明部にある凸欠陥を検知することができる。また、検査対象物の平坦面に、その移動方向に対して垂直な格子縞を投影して表面の凹凸を検査する方法（たとえば、特許文献１参照。）や、円筒状の検査対象物をその回転軸の回りに回転させ、その外周面に、回転軸に垂直な格子縞を投影して外周面の凹凸を検査する方法（たとえば、特許文献２参照。）が公知である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３４９７１６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−１４８０２９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した目視検査では、検査員の技能に差があるため、数μｍの深さの凹欠陥の発見にばらつきが生じるという問題点がある。また、図３１に示すような検査対象面にできる影を観測する方法では、表面角度の変化が小さいうねり（図３１に符号８で示す）や、なだらかな凹欠陥に光があたっても、影が生じないため、検知することができないという問題点がある。
【００１０】
また、モアレ干渉法等においてテレビカメラを用いた場合には、カメラの画素数が５００×５００画素程度であり、検知可能な面積が小さすぎるため、プラズマ表示装置の表示パネル等の外観検査には適さない。モアレ干渉法等においてラインＣＣＤを用いた場合には、図３２に符号１６で示すように格子縞の暗部にある欠陥は、その暗部から得られる信号強度が元々低いため、図３３に符号１７で示すように隠れてしまい、検知不可能であるという問題点がある。なお、図３２では、格子縞の暗部が黒色であるため、暗部にある欠陥１６を白抜きで示している。
【００１１】
また、モアレ干渉法等においてラインＣＣＤを用いた場合、検査対象の移動速度が変化したり、移動時の振動等により検査対象面の位置が上下方向に変化すると、図３４に示すように、その変化した時点で格子縞１０の全体の形状に変化が生じる。この格子縞１０の全体の形状変化部分１８（破線で囲む部分）に、欠陥による格子縞形状の局部的な歪み１９が吸収されてしまうと、欠陥による格子縞形状の変化のみを抽出することは困難であるため、欠陥の検知が不可能になるという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、複数のラインセンサが並列に並べられた構成の蓄積型（ＴＤＩ）ラインＣＣＤを用いて、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することが可能な表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、複数のラインセンサが並列に並べられた構成のラインＣＣＤを用いるとともに、検査対象の移動速度や上下動の影響を受けずに、表面欠陥を検知することが可能な表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置は、鏡に見立てた検査対象面をＴＤＩラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像の光量をＴＤＩラインＣＣＤで蓄積するにあたり、検査対象面に格子縞を、反射像の縞模様が検査対象面の移動方向に対して斜め、たとえば４５°になるように投影する。
【００１４】
また、反射像の、検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときに、ＴＤＩラインＣＣＤの蓄積範囲を、１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲、たとえば１．５周期分とする。そして、あらかじめ信号強度のしきい値を設定しておき、このしきい値と、実際にＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度とを比較する。
【００１５】
また、あらかじめ標準的な信号強度パターンを設定しておき、この標準パターンと、実際にＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンとを比較する。検査対象面が鏡のような反射面でない場合には、検査対象面に格子縞を直接投射し、検査対象面に写った格子縞をＴＤＩラインＣＣＤにより観測すればよい。
【００１６】
この発明によれば、ＴＤＩラインＣＣＤから直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなる。また、うねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれる。
【００１７】
また、上述した発明において、ＴＤＩラインＣＣＤに代えて、ｎ本の一般的なラインＣＤＤを用いてもよい。この場合には、各ラインＣＣＤから得られた、格子縞の明部と暗部の繰り返しに対応した周期的な信号が３６０／ｎ度の位相差でずれるように、近接して互いに平行に配置すればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、この検査装置には、検査対象物３１を載せる図示しない移動ステージ、照明光源２２、格子縞２３が形成された格子板２４、結像レンズ２５およびＴＤＩラインＣＣＤ２６が備えられている。
【００２０】
格子板２４の格子縞２３は、照明光源２２により検査対象物３１の表面に投影される。検査対象物３１の表面が、ガラスペーストを塗布した面である場合、検査対象物３１の表面は鏡となるので、投影された格子縞は検査対象物３１の表面で反射する。その反射光は、結像レンズ２５を通って、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面に結像する。この結像光学系において、物点は格子板２４の格子縞２３であり、像点はＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面である。
【００２１】
移動ステージは、特に図示しないが、搬送機構によって、ＴＤＩラインＣＣＤ２６に対して直交する方向に、一定速度で移動する。それに伴って、移動ステージ上の検査対象物３１も、ＴＤＩラインＣＣＤ２６に対して直交する方向（図１に矢印イで示す方向）に、一定速度で移動し、それによって、検査対象物３１の表面全体が検査される。
【００２２】
照明光源２２は線状の光源であり、その長さは検査対象物３１の幅に対応している。ここで、検査対象物３１の幅とは、矩形状の検査対象物３１の、その移動方向に直交する方向の辺の長さである。照明光源２２として、たとえば蛍光灯や反射テープつきロッドレンズや光ファイババンドルなどが用いられる。
【００２３】
格子板２４には、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様が、検査対象物３１の移動方向に対して斜め、特に限定しないが、たとえば４５°の角度をなすように、格子縞２３が形成されている。格子縞２３は、たとえば検査対象物３１の幅に対応して形成されている。
【００２４】
結像レンズ２５の倍率は、後述するＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲に応じて適宜選択される。そして、この結像光学系において、物点、すなわち格子板２４の格子縞２３から検査対象物３１の表面までの反射前の光軸が検査対象物３１の表面に対してなす角度（以下、照明角とする）と、検査対象物３１の表面から像点、すなわちＴＤＩラインＣＣＤ２６までの反射後の光軸が検査対象物３１の表面に対してなす角度（以下、観測角とする）とは、同じで、かつなるべく小さい角度に設定される。たとえば、その設定角度は、検査対象物３１の表面に対して１５°以下であるのが望ましい。このように、照明角および観測角が小さいと、検査対象物３１の上下動に対する焦点深度の影響が小さくなる。
【００２５】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６は、図２に示すように、複数のラインセンサが平行に並べられた構成を有し、対象物、ここでは検査対象物３１の移動速度に同期して、検知した電荷を次のラインに移す機能を具えている。すなわち、図２を参考にして説明すると、検査対象物３１の表面の検査対象となる箇所が、同図において矢印ロで示すようにＡからＢ、Ｃへと移動すると、それに対応する画像は、ＴＤＩラインＣＣＤ２６上で、矢印ハで示すようにＡからＢ、Ｃへと移動する。このＴＤＩラインＣＣＤ２６上での画像の移動速度に合わせて、各ラインセンサ内に蓄積された電荷が、矢印ニで示すように後列のラインに移動する。それによって、最後列のラインセンサから、矢印ホで示すように、積分された電荷が出力されるので、検知感度が向上する。
【００２６】
ここで、図３に示すように、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様２７において、検査対象物３１の移動方向（図３、矢印イの方向）に繰り返される明部２８と暗部２９の繰り返しの最小単位を１周期（図３では、λに相当）とすると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６が反射光の光量を蓄積する範囲は、その１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲である。好ましくは、ｎは１であり、αはおおよそ１／２周期である。図３に示す例では、ｎが１であり、αが１／２周期である。この場合、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の蓄積段数と分解能、位相との関係は、つぎの（１）式で表される。
【００２７】
［蓄積段数］×［分解能］＞１＋α（周期） ・・・（１）
【００２８】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を、１周期未満の位相分αを付加した範囲とすることによって、ＴＤＩラインＣＣＤ２６から、図４に示すように、直流成分に交流成分が重畳された信号が出力される。これは、図３に示す縞模様２７において、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の、Ｄ−Ｄ’に沿って光量を蓄積する画素が、明部２８よりも暗部２９の方をより多く横切るのに対して、Ｅ−Ｅ’に沿って光量を蓄積する画素は、暗部２９よりも明部２８の方をより多く横切るので、図５に示すように、Ｄ−Ｄ’に沿って蓄積した光量の総和よりも、Ｅ−Ｅ’に沿って蓄積した光量の総和の方が高くなるからである。
【００２９】
このように、図３に示す縞模様２７を横切る位置によって、蓄積した光量の総和が周期的に異なるため、図４に示すような周期性を有する信号がＴＤＩラインＣＣＤ２６から出力されることになる。周期性を有する信号が得られることによって、位相に係わる情報が得られる。この位相は、検査対象面の高さや表面角度によって変化するため、位相情報を解析することにより検査対象面にある微細な欠陥の形状を観測することができる。
【００３０】
それに対して、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を１周期とした場合には、ＴＤＩラインＣＣＤ２６からは、図７に示すように、直流成分のみの信号が出力される。これは、図６に示すように、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様２７において、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の、Ｆ−Ｆ’に沿って光量を蓄積する画素でも、Ｇ−Ｇ’に沿って光量を蓄積する画素でも、それらの光量蓄積開始の位相は異なるが、図８に示すように、蓄積光量の総和は同じになるからである。
【００３１】
この場合には、検査対象面に欠陥がなければ、検査対象物３１を移動させても、検査対象面の全域で均一な反射光量が得られる。しかし、検査対象面に欠陥があると、その欠陥の場所では反射光量が弱くなるので、信号強度が小さくなった点を観測することにより、欠陥を検知することができる。ただし、ＴＤＩラインＣＣＤ２６からは、交流成分の信号が得られないため、位相に係わる情報が得られないので、検査対象面にある微細な欠陥の形状等を観測することはできない。
【００３２】
上述した理由により、本実施の形態１では、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を１＋α周期とする。この場合の欠陥の検知例について説明する。図９は、検査対象物３１の表面に、凸欠陥３２，３３により反射しない部分がある場合を示している。この場合には、図１０に示すように、凸欠陥３２，３３に対応する位置で信号強度がしきい値よりも低くなるので、欠陥を検知することができる。ここで、しきい値は、あらかじめ適当な値に設定される。
【００３３】
図１１は、検査対象物３１の表面に、うねり３４がある場合を示している。この場合には、図１２に示すように、得られた信号強度のパターン（実線で示す）を、うねりのない正常な場合に得られると予想される標準的な信号強度のパターン（点線で示す）と比較すれば、うねり３４に対応する位置で位相がずれるので、欠陥を検知することができる。また、位相差信号を求めることによって、つぎに説明するように、欠陥の高さや大きさなどの形状を知ることができる。ここで、標準的な信号強度のパターンは、あらかじめ設定される。
【００３４】
つぎに、図１３を参考にして、画像処理の流れを説明する。ＴＤＩラインＣＣＤ２６により検知した画像は、同図（ａ）に示すように、縞パターンとなる。検査対象面に欠陥があると、その欠陥に対応する箇所の縞の間隔が変化する。検査対象面に欠陥がなければ、縞の間隔は一定となる。つづいて、図１３（ｂ）に示すように、検知した縞パターン（実線で示す）を標準的な縞のパターン（点線で示す）と比較する。標準的な縞のパターンは、あらかじめわかっている。そして、図１３（ｃ）に示すように、検知した縞パターンと標準的な縞のパターンとの差から位相差を検知する。この位相差に基づいて、図１３（ｄ）に示すように、実際の検査対象面の凹凸の大きさを求める。
【００３５】
上述した画像処理をおこなう信号処理系は、図１４に示すように、画像メモリ４１、標準パターン発生回路４２、しきい値発生回路４３、移動ステージ速度検知回路４４、位相比較回路４５、強度比較回路４６、第１および第２の形状計算回路４７，４８および結果出力回路４９を備えている。標準パターン発生回路４２は、上述した標準的な縞のパターンを記憶しており、その標準的な縞のパターンを位相比較回路４５に供給する。しきい値発生回路４３は、上述した信号強度のしきい値を記憶しており、そのしきい値を強度比較回路４６に供給する。
【００３６】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６から出力されたアナログ信号は、画像メモリ４１に記憶され、位相比較回路４５および強度比較回路４６に供給される。位相比較回路４５は、画像メモリ４１から供給された画像と、標準パターン発生回路４２から供給された標準的な縞のパターンとを比較して、位相差を検出する。第１の形状計算回路４７は、位相比較回路４５により検出された位相差に基づいて、欠陥の形状を計算して求める。
【００３７】
また、強度比較回路４６は、画像メモリ４１から供給された画像と、しきい値発生回路４３から供給されたしきい値とを比較する。第２の形状計算回路４８は、強度比較回路４６による比較結果に基づいて、欠陥の形状を計算して求める。第１および第２の形状計算回路４７，４８により求められた結果は、結果出力回路４９から出力される。第１および第２の形状計算回路４７，４８において欠陥の形状を計算する際には、移動ステージ速度検知回路４４により検知されたステージの移動速度に基づいて、欠陥のサイズが修正される。
【００３８】
上述した実施の形態１によれば、ＴＤＩラインＣＣＤ２６から直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、検査対象物３１の表面に凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなる。また、検査対象物３１の表面にうねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれる。したがって、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる表面欠陥検査方法は、表面が拡散性である検査対象物６１の表面を検査する方法である。以下、実施の形態１と重複する説明を省略し、実施の形態１と異なる点のみ説明する。
【００４０】
拡散性の表面は、実施の形態１のような鏡にはならない。そのため、図１５に示すように、実施の形態２では、格子板２４と検査対象物６１との間にレンズ５１を挿入し、そのレンズ５１により、格子板２４の格子縞２３を検査対象物６１の表面に直接投射することにより、検査対象物６１の表面に、格子縞２３による縞模様６２を写す構成となっている。したがって、実施の形態２では、結像レンズ２５の焦点は、検査対象物６１の表面に写る縞模様６２にあうように調整されている。そして、ＴＤＩラインＣＣＤ２６により、検査対象物６１の表面に写る縞模様６２を観測する構成となっている。
【００４１】
ここで、検査対象物６１の表面に格子縞２３を投射する角度は、特に限定しないが、たとえば４５°であるのが望ましい。また、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面と結像レンズ２５の面と検査対象面は、シャインプルーフの関係を満たすように配置される。つまり、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｈ）と、結像レンズ２５の面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｊ）と、検査対象物６１の表面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｋ）とが一点で交わるように配置される。このシャインプルーフの関係を満たすことによって、検査対象物６１の表面とＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面とが一致する。
【００４２】
上述した実施の形態２によれば、検査対象物６１の表面が拡散性である場合にも、実施の形態１と同様に、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号の強度をしきい値と比較し、また、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とを比較することによって、拡散性の表面にある凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３が、上述した実施の形態１と異なるのは、ＴＤＩラインＣＣＤに代えて、ラインセンサとして一般的なラインＣＣＤを特に数を限定しないが、たとえば３本、近接して互いに平行に配置して用いたことである。以下、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同一の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００４４】
図１６は、本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を概略的に示す斜視図であり、図１７はその側面図である。図１６および図１７に示すように、この検査装置には、検査対象物３１を載せる図示しない移動ステージ、照明光源２２、格子縞２３が形成された格子板２４、結像レンズ２５、および特にその数を限定しないが、たとえば３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３が備えられている。３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３は、各ラインＣＣＤから得られた信号の処理をおこなう信号処理回路１００に接続されている。
【００４５】
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、検査対象物３１の表面は鏡状になっている。したがって、照明光源２２により検査対象物３１の表面に投影された格子縞は、検査対象物３１の表面で反射し、結像レンズ２５を通って、結像面上に配置されたラインＣＣＤ７１，７２，７３に結像する。このようにすることによって、移動ステージががたついて移動中に検査対象物３１の上下位置に変動しても、その上下動の影響が少なくなる。
【００４６】
なお、図１６では、ラインＣＣＤ７１，７２，７３上に結像した格子縞の画像のイメージ（以下、格子縞画像とする）が、符号８１で示されている。また、図１７において、符号２２’および２４’は、それぞれ照明光源２２および格子板２４の鏡像である。
【００４７】
格子縞２３は、実施の形態１と同様に、検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様が検査対象物３１の移動方向に対して斜めになるように、形成されており、検査対象物３１の上下動とともに、ゆるいうねりを検知することができるようになっている。格子のピッチは一定であり、検査対象物３１の表面上に存在する欠陥よりも十分に小さい。格子のピッチは、特に限定しないが、たとえば検出したい欠陥の大きさの１／２程度である。
【００４８】
３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３として、たとえば市販されているカラー画像検知用のラインセンサを用いることができる。一般に、カラー画像検知用ラインセンサは、３本のラインセンサが所定の間隔（〜１００μｍ）で平行に並び、かつ各ラインセンサに赤、青、緑のような三原色（または補色）のカラーフィルタが取り付けられた構造となっている。実施の形態３では、検査対象の色は白色であるため、各ラインセンサの出力は、一定のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを介したものと見なされる。なお、カラーフィルタが設置されていないセンサを用いてもよい。
【００４９】
実施の形態３では、検査対象物３１の表面で反射した光、すなわち格子縞２３の反射像は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３において同時に検知される。そして、信号処理回路１００において、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３で同時に検知された格子縞画像８１に基づいて、検査対象物３１の表面に存在する欠陥が判定される。このような構成となっていることによって、移動ステージの移動速度が変動したり、移動ステージが上下動しても、その影響を大きく受けずに、欠陥を検出することができる。
【００５０】
つぎに、凹欠陥の検出感度と光学系との関係について説明する。図１８は、格子板２４における格子縞２３の一部を示す図である。図１８において、符号７４および符号７５は、それぞれ格子縞２３の暗部および明部である。また、一点鎖線Ｍ−Ｍ’は、検査対象物３１の表面に平行な面（水平面）を表す。図１８に示すように、格子縞２３の、水平面に対する傾き角度をψとし、格子縞２３の暗部７４の傾きに対して垂直な方向の格子間隔（つまり、実際の格子間隔）をＰ０とすると、水平面Ｍ−Ｍ’に対して垂直な方向、つまり検査対象物３１の移動方向に相当する方向の格子間隔（これを、見かけの格子間隔とする）ｐｖは、つぎの（２）式で表される。
【００５１】
ｐｖ＝Ｐ０／ｃｏｓψ ・・・（２）
【００５２】
ここで、図１９に示すように、検査対象物３１の平坦な表面、すなわち欠陥のない表面を観測したときに、格子縞２３の暗部７４が観測されたと仮定する。検査対象物３１の表面の観測範囲の大きさをＤとし、光軸と検査対象物３１の表面とのなす角、すなわち照明角をθとし、格子縞２３と観測範囲との距離をｌとし、格子縞２３から結像レンズ２５までの距離をＬとし、しぼりの大きさをａとし、結像レンズ２５の焦点距離をｆとする。図１９に示す状態において、観測範囲中心で光軸と直交する方向の観測範囲の大きさｉは、つぎの（３）式で表される。また、比例関係から、つぎの（４）式が成り立つ。
【００５３】
ｉ＝Ｄｓｉｎθ ・・・（３）
ｌ／Ｌ＝ｉ／ａ ・・・（４）
【００５４】
また、結像レンズ２５のＦ値は、つぎの（５）式で表されるので、上記（３）式、（４）式および（５）式より、つぎの（６）式が導かれる。この（６）式より、観測範囲の大きさＤに対する結像レンズ２５のＦ値が決まる。
【００５５】
Ｆ＝ｆ／ａ ・・・（５）
Ｆ＝ｆ×（ｌ／Ｌ）×（１／ｉ）＝ｆｌ／（ＬＤｓｉｎθ） ・・・（６）
【００５６】
また、図２０に示すように、検査対象物３１の表面の観測範囲に深さｈのすり鉢状の凹部７６があり、それによって格子縞画像が曲がり、本来、格子縞２３の暗部７４を観測していた光路（図１９参照）が格子縞２３の明部７５を観測するように変化したと仮定する。このときには明らかに、凹部７６の検出が可能となる。格子縞画像が曲がる大きさ（距離）は、２×距離×角度であるので、見かけの格子間隔ｐｖに対して、つぎの（７）式が成り立つ。この（７）式を変形し、ｐｖに前記（２）式を代入すると、つぎの（８）式が得られる。
【００５７】
ｐｖ／２＝２ｌ（２ｈ／Ｄ） ・・・（７）
ｈ＝ｐｖＤ／８ｌ＝Ｐ０Ｄ／（８ｌｃｏｓψ） ・・・（８）
【００５８】
これより、直径数ｍｍ程度の大きさの欠陥を見つけるためには、実際の格子間隔が０．５ｍｍ程度であればよいことが分かる。したがって、直径Ｄの欠陥を見つけるためには、結像レンズ２５のＦ値を前記（６）式を満たすように選択すればよい。そうすれば、実際の格子間隔がＰ０で、格子縞２３と観測範囲との距離がｌのときに、深さｈの欠陥を検知することができる。ここで、ｈはつぎの（９）式で表される。
【００５９】
ｈ＝Ｐ０Ｄ／（８ｌｃｏｓψ）＝Ｐ０ｆ／（８ＦＬｃｏｓψｓｉｎθ） ・・・（９）
【００６０】
凹部（欠陥）７６の大きさが観測範囲（の大きさ）Ｄよりも小さくなると、観測範囲Ｄの中に、凹部７６の他に、欠陥のない平坦な表面部分も存在する。そのため、凹部７６からの反射光だけでなく、その平坦な表面部分からの反射光も含まれることになり、欠陥信号のＳ／Ｎ比が劣化することになる。したがって、結像レンズ２５のしぼりを調整して、観測範囲の大きさＤが、丁度、凹部（欠陥）７６の大きさに一致するようにするのがよい。換言すれば、結像レンズ２５のしぼりを調整することにより、検知したい欠陥の最小サイズを変更することができる。
【００６１】
つぎに、結像面における格子縞画像８１とラインＣＣＤ７１，７２，７３との関係について説明する。図２１は、格子縞画像８１およびラインＣＣＤ７１，７２，７３を示す図である。説明の便宜上、図２１において、上から順に第１のラインＣＣＤ７１、第２のラインＣＣＤ７２、第３のラインＣＣＤ７３とする。３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３は、検査対象物３１の表面に平行な面、すなわち前記水平面Ｍ−Ｍ’（図１８参照）に平行であり、第１のラインＣＣＤ７１と第２のラインＣＣＤ７２との間隔、および第２のラインＣＣＤ７２と第３のラインＣＣＤ７３との間隔は同じである。
【００６２】
図２１に示すように、格子縞画像８１は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３に対して斜めに結像する。したがって、第１のラインＣＣＤ７１では第２のラインＣＣＤ７２よりもΔｐだけ進んだ位置に、また第２のラインＣＣＤ７２では第３のラインＣＣＤ７３よりもΔｐの距離だけ進んだ位置に、格子縞画像８１の同一の暗部８２または明部８３が発生することになる。そして、格子縞画像８１の、ラインＣＣＤ７１，７２，７３に平行な方向のピッチは、欠陥のない表面で反射した部分では一定のｐとなる。ここで、図２１に示すように、欠陥のある表面で反射した部分では、格子縞画像８１の、ラインＣＣＤ７１，７２，７３に平行な方向のピッチは、ｐ’に変化することになる。なお、図２１に示す例は、欠陥により左から２番目の暗部８２に変形が生じ、その変形部分を丁度、第２のラインＣＣＤ７２により観測している状態である。
【００６３】
図２２は、図２１に示す格子縞画像８１を３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３で観測した場合のセンサ信号の波形を示す図である。図２２に示すように、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られた各センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、前記Δｐの距離に相当するΔＰ画素分だけずれている。各センサ信号の周期のピッチはＰ画素であるが、欠陥のある表面で反射した部分では、センサ信号の周期のピッチはＰ’に変化する。
【００６４】
図２３は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られたセンサ信号の位相差を補正した波形を示す図である。ラインＣＣＤ上での移動距離ΔＰは光学系の構成により決まる。そこで、図２３に示すように、第２のラインＣＣＤ７２からのセンサ信号Ｓ２をΔＰ画素分だけ左に移動させる。また、第１のラインＣＣＤ７１からのセンサ信号Ｓ１を２ΔＰ画素分だけ左に移動させる。このようにすると、正常部分では３つのセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は一致するが、欠陥を含む第２のラインＣＣＤ７２からのセンサ信号Ｓ２では、欠陥のある表面で反射した光を検知した箇所でΔＰ’画素分のずれが生じる。このずれによる信号差を検知することにより、検査対象物３１の表面に存在する欠陥を検出することが可能となる。
【００６５】
つぎに、ラインＣＣＤから得られたセンサ信号の周期のずれを検知する具体的な方法の一例について説明する。たとえば図１１に示すようなセンサ信号の場合、まず、その極大点（以下、ピークとする）になる位置と極小点（以下、ボトムとする）になる位置を求める。その求め方については、特に限定しないが、たとえば図２４に示すようにピークしきい値とボトムしきい値を決め、ピーク位置の場合には、ピークしきい値よりも大きい信号のなかで最大値となる位置を求め、一方、ボトム位置の場合には、ボトムしきい値よりも小さい信号のなかで最小値となる位置を求めればよい。さらには、前述したようにして求めた最大値および最小値をそれぞれ仮の最大値および仮の最小値とし、仮の最大値が得られた画素の周辺（たとえば両脇）の画素の信号強度を含めた３〜５画素の重心を求めることにより補間的にピーク位置を求め、同様にして仮の最小値に基づいて補間的にボトム位置を求めるようにしてもよい。このようにすれば、ピーク位置およびボトム位置の精度が高くなる。
【００６６】
ピーク位置およびボトム位置が求まったら、図２５に示すように、各ピークに開始位置から数えた番号を付ける。また、各ボトムにも開始位置から数えた番号を付ける。便宜上、図２５に示す例では、ピークの番号を［１］、［２］、・・・とし、ボトムの番号を＜１＞、＜２＞、・・・とした。これより、開始位置から数えて何番目のピークまたはボトムがどの位置にあるかというデータが得られる。
【００６７】
そして、各ピークの番号および各ボトムの番号と、先ほど求めたそれらの位置とを対応させる。たとえば図２６に示すように、ピークおよびボトムの番号を横軸にとり、ピークおよびボトムの位置を縦軸にとって、各番号に対する位置をプロットすると、検査対象物３１の表面に欠陥がない場合には、プロットは所定の直線に一致する。しかし、検査対象物３１の表面に欠陥が存在すると、その欠陥位置に対応して、プロットの位置と直線との間に差分ΔＰ’が生じる。そこで、この差分ΔＰ’を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、差分ΔＰ’がしきい値よりも大きい場合に、欠陥があると判断し、欠陥信号を発生する。差分ΔＰ’がしきい値よりも小さい場合には、欠陥の大きさが許容範囲であるので、欠陥なしと判断する。
【００６８】
説明の便宜上、図２６にグラフを示して説明したが、実際には、グラフを作成するのではなく、同様のことを計算でおこなう。その際、正常な場合のピーク位置の直線の式とボトム位置の直線の式を計算で求めることもできるし、正常部分の実際のセンサ信号に基づいて平均して求めることもできる。実際の信号から求めた場合には、結像レンズ２５のひずみや、格子縞２３のばらつきなどの光学系を含む固定的なひずみを補正することができる。なお、図２１に示すように、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３を用いた場合には、複数の差分ΔＰ’が生じることがあるが、その場合には、各差分ΔＰ’の絶対値をとり、それらの和を計算して差分信号とすればよい。
【００６９】
上述した方法でセンサ信号の周期のずれを検知する場合には、万一、検査対象物３１の表面にある欠陥が大きすぎて、格子縞画像８１が途中で消えてしまっても、ピークまたはボトムの番号と検知された位置との差が著しく大きくなる（格子ピッチのｎ倍の差がでる）ので検知可能である。
【００７０】
つぎに、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３により検査対象物３１の表面を同時に検知することによる利点について説明する。検査対象物３１の表面の欠陥が大きい場合、図２７に示すように、格子縞画像８１の変形が大きくなり、複数のラインＣＣＤ７２，７３にわたって格子縞画像８１の変形が検知されることがある。このような場合、検知した結果に間違いが入る余地が少なくなるという利点がある。特に、移動ステージの移動速度が変動したり、移動ステージが上下動しても、その影響を受けずに欠陥を検出することが可能となるので、これらに起因する間違いが減る。
【００７１】
また、図２８に示すように、検査対象物３１の表面の欠陥が格子縞に対して十分に小さい場合、欠陥８４が格子縞画像８１の暗部８２と第２のラインＣＣＤ７２との交点に位置し、暗部８２に隠れてしまうことがある。このような場合、たとえば図２８において第２のラインＣＣＤ７２しかないと仮定すると、この欠陥８４を検知することは不可能である。しかし、実施の形態３では、第２のラインＣＣＤ７２の他に、第１および第３のラインＣＣＤ７１，７３があるため、格子縞画像８１に対して図２８に矢印で示すように欠陥８４が移動すると、この欠陥８４を第１のラインＣＣＤ７１や第３のラインＣＣＤ７３により検知することができる。
【００７２】
この場合、第１〜第３のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られる各センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相が１２０°ずつずれるようにする必要がある。一般化すれば、ラインＣＣＤの数をｎとすれば、各ラインＣＣＤから得られるセンサ信号の位相が３６０／ｎ度ずつずれるようにする。したがって、図２９に示すように、２本のラインＣＣＤ７１，７２が設けられている場合には、格子縞の傾きとラインＣＣＤ７１，７２の間隔を調整して、第１および第２のラインＣＣＤ７１，７２から得られる各センサ信号Ｓ１，Ｓ２の位相が１８０°ずれるようにする必要がある。このようにすれば、一方のラインＣＣＤが格子縞画像８１の暗部８２に対応しているときには、他方のラインＣＣＤが格子縞画像８１の明部８３に対応することになるので、検知不能領域を減らすことができる。なお、ここでは、便宜上、格子縞画像８１に対して欠陥８４が移動するように説明したが、実際には欠陥８４は検査対象物３１とともに移動する。
【００７３】
つぎに、上述した信号処理をおこなう信号処理回路１００について、ラインＣＣＤの数が３本である場合を例にして説明する。図３０は、信号処理回路１００の構成の一例を示すブロック図である。図３０に示すように、信号処理回路１００は、第１〜第３のラインＣＣＤ７１，７２，７３に対応した３個のピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３、ピーク／ボトム位置記憶回路１０４、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５、位置差分計算回路１０６、差分判定回路１０７、欠陥信号発生回路１０８および欠陥マップ作成回路１０９を備えている。
【００７４】
ピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３は、対応するラインＣＣＤ７１，７２，７３から供給されたアナログ信号よりなるセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ記録するとともに、それぞれのセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のピーク位置およびボトム位置を検出する。ピーク／ボトム位置記憶回路１０４は、ピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３により検出されたピーク位置およびボトム位置を記憶する。ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５は、基準となる正常なピーク位置およびボトム位置を発生させる。ここでは、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５は、正常部分の実際のセンサ信号から求められたピーク位置およびボトム位置のデータに基づいて、基準となる正常なピーク位置およびボトム位置を計算により求めている。
【００７５】
位置差分計算回路１０６は、ピーク／ボトム位置記憶回路１０４に記憶されたピーク位置およびボトム位置を、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５により求められた基準となるピーク位置およびボトム位置と比較し、その差分を求める。差分判定回路１０７は、位置差分計算回路１０６により求められた差分を、あらかじめ設定されたしきい値と比較する。欠陥信号発生回路１０８は、差分判定回路１０７における比較結果に基づいて、欠陥信号を発生させる。欠陥マップ作成回路１０９は、欠陥信号に基づいて、欠陥位置のマッピングをおこなう。
【００７６】
上述した実施の形態３によれば、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３を、ラインＣＣＤの数ｎに対してセンサ信号の周期が３６０／ｎ度の位相差でずれるように、近接して互いに平行に配置し、それら複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３で同時に検査対象物３１の表面の欠陥を検知することにより、検査対象物３１の移動速度や上下動の影響を受けずに、表面欠陥を検知することができる。
【００７７】
以上において本発明は、上述した実施の形態１〜３に限らず、種々変更可能である。
【００７８】
（付記１）検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影するとともに、前記反射像の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の反射像の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００７９】
（付記２）前記検査対象面が、平坦な基板の表面にガラス粉のペーストを平面状に塗布したガラス粉末の塗布面である場合、前記格子縞の投影元および前記蓄積型ラインＣＣＤをそれぞれ物点および像点とする結像光学系を用い、かつ、前記投影元から前記検査対象面までの反射前の光軸、および反射後の前記検査対象面から前記蓄積型ラインＣＣＤまでの光軸のそれぞれと、前記検査対象面とのなす角度を１５°以下とすることを特徴とする付記１に記載の表面欠陥検査方法。
【００８０】
（付記３）検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投射し、前記検査対象面に写った格子縞を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査するにあたって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記検査対象面に写った格子縞の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投射するとともに、前記検査対象面に写った格子縞の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の格子縞の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００８１】
（付記４）前記蓄積型ラインＣＣＤより得られた信号強度を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、前記検査対象面の、前記しきい値以下の信号強度が得られた領域を検知することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８２】
（付記５）前記蓄積型ラインＣＣＤより得られた信号強度パターンの位相を、あらかじめ設定された標準パターンの位相と比較し、前記検査対象面の、前記信号強度パターンの位相が前記標準パターンの位相からずれた領域を検知することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８３】
（付記６）前記信号強度パターンと前記標準パターンとの位相差に基づいて、前記検査対象面に存在する欠陥のサイズを求めることを特徴とする付記５に記載の表面欠陥検査方法。
【００８４】
（付記７）前記検査対象面に写った格子縞および前記蓄積型ラインＣＣＤをそれぞれ物点および像点とする結像光学系を用い、当該結像光学系の結像レンズと前記検査対象面と前記蓄積型ラインＣＣＤのセンサ面はシャインプルーフの関係を満たすことを特徴とする付記３に記載の表面欠陥検査方法。
【００８５】
（付記８）前記ｎは１であり、かつ、前記αは１／２であることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８６】
（付記９）検査対象面を移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように前記格子縞を投影する投影手段と、
前記反射像の光量を一つまたは複数の蓄積型ラインＣＣＤを用いて各画素ごとに蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段の各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【００８７】
（付記１０）検査対象面を、互いに平行に配置された一つまたは複数のラインセンサに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を複数の前記ラインセンサよりなるラインセンサ群で観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影するとともに、前記ラインセンサ群のうち、少なくとも一つのラインセンサの任意の光検知点で前記反射像の暗部の光を検出し、また、その暗部の光を検出している前記光検知点を通り、かつ前記ラインセンサ群に垂直な直線上に位置する、残りのラインセンサの光検知点のうち、少なくとも一つの光検知点で前記反射像の明部の光を検出する工程と、
前記ラインセンサ群により検知された光に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００８８】
（付記１１）前記ラインセンサ群の各ラインセンサで同時に検知された光に対応する信号に基づいて、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１０に記載の表面欠陥検査方法。
【００８９】
（付記１２）前記検査対象面と、前記検査対象面で反射した反射光の光軸とのなす角度を１５°以下とすることを特徴とする付記１０または１１に記載の表面欠陥検査方法。
【００９０】
（付記１３）前記各ラインセンサについて、各ラインセンサにより検知された光に対応する信号の極大点と極小点を求め、それら極大点および極小点の、本来の出現位置からのずれ量に基づいて、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１０〜１２のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００９１】
（付記１４）前記極大点および前記極小点のそれぞれの実際の出現位置に出現順に付した番号に対する実際の出現位置の関係と、前記極大点および前記極小点のそれぞれの本来の出現位置に出現順に付した番号に対する本来の出現位置の関係とを比較することにより、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１３に記載の表面欠陥検査方法。
【００９２】
（付記１５）前記ラインセンサの数をｎ（ｎは２以上）とすると、各ラインセンサから得られる、前記反射像の明部と暗部の繰り返しによる周期的な信号は、互いに３６０／ｎ度の位相差でずれていることを特徴とする付記１０〜１４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００９３】
（付記１６）前記ｎは３であることを特徴とする付記１５に記載の表面欠陥検査方法。
【００９４】
（付記１７）検査対象面を移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように前記格子縞を投影する投影手段と、
互いに平行に配置された一つまたは複数のラインセンサを有し、少なくとも一つのラインセンサの任意の光検知点で前記反射像の暗部の光を検出し、また、その暗部の光を検出している前記光検知点を通り、かつ前記ラインセンサ群に垂直な直線上に位置する、残りのラインセンサの光検知点のうち、少なくとも一つの光検知点で前記反射像の明部の光を検出する観測手段と、
前記観測手段により検知された光に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【００９５】
（付記１８）３本のラインセンサが、各ラインセンサから得られる、前記反射像の明部と暗部の繰り返しによる周期的な信号が互いに１２０°の位相差でずれるように、配置されていることを特徴とする付記１７に記載の表面欠陥検査装置。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＤＩラインＣＣＤから直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなり、一方、うねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれるので、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す構成の検査装置の蓄積型ラインＣＣＤと検査対象物との関係を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法において格子縞が検査対象面に投影されたときの縞模様の一部を示す図である。
【図４】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１＋α周期としたときの出力信号を示す図である。
【図５】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１＋α周期としたときに各画素により蓄積光量が異なることを説明するための図である。
【図６】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときに直流成分の出力信号しか得られないことを説明するための図である。
【図７】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときの出力信号を示す図である。
【図８】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときに各画素の蓄積光量が等しくなることを説明するための図である。
【図９】検査対象面に凸欠陥がある状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法において凸欠陥がある場合の信号強度の変化を説明するための図である。
【図１１】検査対象面にうねりがある状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法においてうねりがある場合の信号強度の変化を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の画像処理の流れを説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態２にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図１７】図１６に示す検査装置の要部の側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において凹欠陥の検出感度と光学系との関係について説明するために格子縞の一部を拡大して示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において欠陥がない場合の光学系を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において凹欠陥がある場合の光学系を示す概略図である。
【図２１】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２２】図２１に示す格子縞画像を観測した場合のセンサ信号の波形を示す図である。
【図２３】図２２に示す各センサ信号の位相差を補正した波形を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法においてセンサ信号の周期のずれを検知する方法について説明するためにセンサ信号の波形を示す図である。
【図２５】図２４に示すセンサ信号のピークおよびボトムのそれぞれに番号を付した様子を示す図である。
【図２６】センサ信号のピークおよびボトムに付した番号とピークおよびボトムの位置との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係の他の例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図３１】従来の表面検査方法を説明するための図である。
【図３２】従来のモアレ干渉法等における格子縞と欠陥との関係を説明するための図である。
【図３３】従来のモアレ干渉法等により得られるラインＣＣＤの信号パターンと欠陥との関係を説明するための図である。
【図３４】従来のモアレ干渉法等により得られるラインＣＣＤの信号パターンと欠陥との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
２３ 格子縞
２６ 蓄積型ラインＣＣＤ
２８ 明部
２９ 暗部
３１，６１ 検査対象物
【発明の属する技術分野】
本発明は、平坦な表面に存在する微小な凸凹や、広範囲にわたる厚みの異常などの欠陥を検査する表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関し、特にプラズマ表示装置の製造途中における表示パネルの外観検査や、セラミック基板の製造途中における中間層の基板検査に適用して好適な技術に関する。
【０００２】
プラズマ表示装置の製造工程には、ガラス板にペースト状のガラス粉末を塗布する工程がある。ガラス粉末の塗布面は平坦でなければならないが、微小な凸部（以下、凸欠陥とする）や凹部（以下、凹欠陥とする）、あるいは広範囲にわたる厚みの異常（以下、うねりとする）などの欠陥が存在することがある。このような欠陥は、最終的に表示素子の欠陥となる。そのため、ガラス粉末の塗布直後に塗布面の検査をおこない、上述した欠陥が存在する基板を排除する必要がある。この段階で排除された基板を再処理すれば、製品化が可能であるため、歩留まりが向上する。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、ガラス粉末の塗布面の欠陥検査は、目視によりおこなわれている。ガラス粉末の塗布面には、パターンが何も形成されていないため、数百μｍ程度の深さの大きな傷を見つけるのは比較的容易である。
【０００４】
ところで、平坦な表面の凹凸を検査する方法として、図３１に示すように、検査対象面１に照明光源２の光を均一にあて、そのときにできる影をテレビカメラ３等により観測する方法がある。また、均一な照明光をあてる代わりに、検査対象面１に対して光ビームを走査し、その反射光量の分布を観測する方法も知られている。このような方法では、凸欠陥４の場合、光の照射方向の反対側に影５ができるため、検知することができる。なお、一例として図３１に「凸欠陥」として示す欠陥４は、窪んだ部分６の中央が凸状に盛り上がったものであり、窪んだ部分６にも影７ができている。
【０００５】
また、うねりを計測する方法として、モアレ干渉法や光干渉法などがある。これらの方法では、検査対象面に投影された格子縞をテレビカメラ等により観測するが、図３２に示すように、うねりのある部分９で格子縞１０の間隔が不均一になるため、検知することができる。また、テレビカメラ等に代えてラインＣＣＤを用いた場合には、図３３に示すように、格子縞の明部に対応する信号強度の高い部分１１と、格子縞の暗部に対応する信号強度の低い部分１２とからなる信号パターンが得られる。
【０００６】
この信号パターンでは、うねりのある部分９（図３２参照）に対応する部分では、図３３に符号１３で示すように、信号強度の高い部分の間隔が、点線で示す本来の間隔よりも広くなる（狭くなる場合もある）。また、図３２に符号１４で示す凸欠陥は、格子縞の明部にあるため、図３３に示す信号パターンでは、符号１５で示すように信号強度が一部低くなる。このように、モアレ干渉法等では、うねりや格子縞の明部にある凸欠陥を検知することができる。また、検査対象物の平坦面に、その移動方向に対して垂直な格子縞を投影して表面の凹凸を検査する方法（たとえば、特許文献１参照。）や、円筒状の検査対象物をその回転軸の回りに回転させ、その外周面に、回転軸に垂直な格子縞を投影して外周面の凹凸を検査する方法（たとえば、特許文献２参照。）が公知である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３４９７１６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−１４８０２９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した目視検査では、検査員の技能に差があるため、数μｍの深さの凹欠陥の発見にばらつきが生じるという問題点がある。また、図３１に示すような検査対象面にできる影を観測する方法では、表面角度の変化が小さいうねり（図３１に符号８で示す）や、なだらかな凹欠陥に光があたっても、影が生じないため、検知することができないという問題点がある。
【００１０】
また、モアレ干渉法等においてテレビカメラを用いた場合には、カメラの画素数が５００×５００画素程度であり、検知可能な面積が小さすぎるため、プラズマ表示装置の表示パネル等の外観検査には適さない。モアレ干渉法等においてラインＣＣＤを用いた場合には、図３２に符号１６で示すように格子縞の暗部にある欠陥は、その暗部から得られる信号強度が元々低いため、図３３に符号１７で示すように隠れてしまい、検知不可能であるという問題点がある。なお、図３２では、格子縞の暗部が黒色であるため、暗部にある欠陥１６を白抜きで示している。
【００１１】
また、モアレ干渉法等においてラインＣＣＤを用いた場合、検査対象の移動速度が変化したり、移動時の振動等により検査対象面の位置が上下方向に変化すると、図３４に示すように、その変化した時点で格子縞１０の全体の形状に変化が生じる。この格子縞１０の全体の形状変化部分１８（破線で囲む部分）に、欠陥による格子縞形状の局部的な歪み１９が吸収されてしまうと、欠陥による格子縞形状の変化のみを抽出することは困難であるため、欠陥の検知が不可能になるという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、複数のラインセンサが並列に並べられた構成の蓄積型（ＴＤＩ）ラインＣＣＤを用いて、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することが可能な表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、複数のラインセンサが並列に並べられた構成のラインＣＣＤを用いるとともに、検査対象の移動速度や上下動の影響を受けずに、表面欠陥を検知することが可能な表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置は、鏡に見立てた検査対象面をＴＤＩラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像の光量をＴＤＩラインＣＣＤで蓄積するにあたり、検査対象面に格子縞を、反射像の縞模様が検査対象面の移動方向に対して斜め、たとえば４５°になるように投影する。
【００１４】
また、反射像の、検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときに、ＴＤＩラインＣＣＤの蓄積範囲を、１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲、たとえば１．５周期分とする。そして、あらかじめ信号強度のしきい値を設定しておき、このしきい値と、実際にＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度とを比較する。
【００１５】
また、あらかじめ標準的な信号強度パターンを設定しておき、この標準パターンと、実際にＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンとを比較する。検査対象面が鏡のような反射面でない場合には、検査対象面に格子縞を直接投射し、検査対象面に写った格子縞をＴＤＩラインＣＣＤにより観測すればよい。
【００１６】
この発明によれば、ＴＤＩラインＣＣＤから直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなる。また、うねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれる。
【００１７】
また、上述した発明において、ＴＤＩラインＣＣＤに代えて、ｎ本の一般的なラインＣＤＤを用いてもよい。この場合には、各ラインＣＣＤから得られた、格子縞の明部と暗部の繰り返しに対応した周期的な信号が３６０／ｎ度の位相差でずれるように、近接して互いに平行に配置すればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、この検査装置には、検査対象物３１を載せる図示しない移動ステージ、照明光源２２、格子縞２３が形成された格子板２４、結像レンズ２５およびＴＤＩラインＣＣＤ２６が備えられている。
【００２０】
格子板２４の格子縞２３は、照明光源２２により検査対象物３１の表面に投影される。検査対象物３１の表面が、ガラスペーストを塗布した面である場合、検査対象物３１の表面は鏡となるので、投影された格子縞は検査対象物３１の表面で反射する。その反射光は、結像レンズ２５を通って、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面に結像する。この結像光学系において、物点は格子板２４の格子縞２３であり、像点はＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面である。
【００２１】
移動ステージは、特に図示しないが、搬送機構によって、ＴＤＩラインＣＣＤ２６に対して直交する方向に、一定速度で移動する。それに伴って、移動ステージ上の検査対象物３１も、ＴＤＩラインＣＣＤ２６に対して直交する方向（図１に矢印イで示す方向）に、一定速度で移動し、それによって、検査対象物３１の表面全体が検査される。
【００２２】
照明光源２２は線状の光源であり、その長さは検査対象物３１の幅に対応している。ここで、検査対象物３１の幅とは、矩形状の検査対象物３１の、その移動方向に直交する方向の辺の長さである。照明光源２２として、たとえば蛍光灯や反射テープつきロッドレンズや光ファイババンドルなどが用いられる。
【００２３】
格子板２４には、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様が、検査対象物３１の移動方向に対して斜め、特に限定しないが、たとえば４５°の角度をなすように、格子縞２３が形成されている。格子縞２３は、たとえば検査対象物３１の幅に対応して形成されている。
【００２４】
結像レンズ２５の倍率は、後述するＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲に応じて適宜選択される。そして、この結像光学系において、物点、すなわち格子板２４の格子縞２３から検査対象物３１の表面までの反射前の光軸が検査対象物３１の表面に対してなす角度（以下、照明角とする）と、検査対象物３１の表面から像点、すなわちＴＤＩラインＣＣＤ２６までの反射後の光軸が検査対象物３１の表面に対してなす角度（以下、観測角とする）とは、同じで、かつなるべく小さい角度に設定される。たとえば、その設定角度は、検査対象物３１の表面に対して１５°以下であるのが望ましい。このように、照明角および観測角が小さいと、検査対象物３１の上下動に対する焦点深度の影響が小さくなる。
【００２５】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６は、図２に示すように、複数のラインセンサが平行に並べられた構成を有し、対象物、ここでは検査対象物３１の移動速度に同期して、検知した電荷を次のラインに移す機能を具えている。すなわち、図２を参考にして説明すると、検査対象物３１の表面の検査対象となる箇所が、同図において矢印ロで示すようにＡからＢ、Ｃへと移動すると、それに対応する画像は、ＴＤＩラインＣＣＤ２６上で、矢印ハで示すようにＡからＢ、Ｃへと移動する。このＴＤＩラインＣＣＤ２６上での画像の移動速度に合わせて、各ラインセンサ内に蓄積された電荷が、矢印ニで示すように後列のラインに移動する。それによって、最後列のラインセンサから、矢印ホで示すように、積分された電荷が出力されるので、検知感度が向上する。
【００２６】
ここで、図３に示すように、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様２７において、検査対象物３１の移動方向（図３、矢印イの方向）に繰り返される明部２８と暗部２９の繰り返しの最小単位を１周期（図３では、λに相当）とすると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６が反射光の光量を蓄積する範囲は、その１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲である。好ましくは、ｎは１であり、αはおおよそ１／２周期である。図３に示す例では、ｎが１であり、αが１／２周期である。この場合、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の蓄積段数と分解能、位相との関係は、つぎの（１）式で表される。
【００２７】
［蓄積段数］×［分解能］＞１＋α（周期） ・・・（１）
【００２８】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を、１周期未満の位相分αを付加した範囲とすることによって、ＴＤＩラインＣＣＤ２６から、図４に示すように、直流成分に交流成分が重畳された信号が出力される。これは、図３に示す縞模様２７において、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の、Ｄ−Ｄ’に沿って光量を蓄積する画素が、明部２８よりも暗部２９の方をより多く横切るのに対して、Ｅ−Ｅ’に沿って光量を蓄積する画素は、暗部２９よりも明部２８の方をより多く横切るので、図５に示すように、Ｄ−Ｄ’に沿って蓄積した光量の総和よりも、Ｅ−Ｅ’に沿って蓄積した光量の総和の方が高くなるからである。
【００２９】
このように、図３に示す縞模様２７を横切る位置によって、蓄積した光量の総和が周期的に異なるため、図４に示すような周期性を有する信号がＴＤＩラインＣＣＤ２６から出力されることになる。周期性を有する信号が得られることによって、位相に係わる情報が得られる。この位相は、検査対象面の高さや表面角度によって変化するため、位相情報を解析することにより検査対象面にある微細な欠陥の形状を観測することができる。
【００３０】
それに対して、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を１周期とした場合には、ＴＤＩラインＣＣＤ２６からは、図７に示すように、直流成分のみの信号が出力される。これは、図６に示すように、格子縞２３が検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様２７において、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の、Ｆ−Ｆ’に沿って光量を蓄積する画素でも、Ｇ−Ｇ’に沿って光量を蓄積する画素でも、それらの光量蓄積開始の位相は異なるが、図８に示すように、蓄積光量の総和は同じになるからである。
【００３１】
この場合には、検査対象面に欠陥がなければ、検査対象物３１を移動させても、検査対象面の全域で均一な反射光量が得られる。しかし、検査対象面に欠陥があると、その欠陥の場所では反射光量が弱くなるので、信号強度が小さくなった点を観測することにより、欠陥を検知することができる。ただし、ＴＤＩラインＣＣＤ２６からは、交流成分の信号が得られないため、位相に係わる情報が得られないので、検査対象面にある微細な欠陥の形状等を観測することはできない。
【００３２】
上述した理由により、本実施の形態１では、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の光量蓄積範囲を１＋α周期とする。この場合の欠陥の検知例について説明する。図９は、検査対象物３１の表面に、凸欠陥３２，３３により反射しない部分がある場合を示している。この場合には、図１０に示すように、凸欠陥３２，３３に対応する位置で信号強度がしきい値よりも低くなるので、欠陥を検知することができる。ここで、しきい値は、あらかじめ適当な値に設定される。
【００３３】
図１１は、検査対象物３１の表面に、うねり３４がある場合を示している。この場合には、図１２に示すように、得られた信号強度のパターン（実線で示す）を、うねりのない正常な場合に得られると予想される標準的な信号強度のパターン（点線で示す）と比較すれば、うねり３４に対応する位置で位相がずれるので、欠陥を検知することができる。また、位相差信号を求めることによって、つぎに説明するように、欠陥の高さや大きさなどの形状を知ることができる。ここで、標準的な信号強度のパターンは、あらかじめ設定される。
【００３４】
つぎに、図１３を参考にして、画像処理の流れを説明する。ＴＤＩラインＣＣＤ２６により検知した画像は、同図（ａ）に示すように、縞パターンとなる。検査対象面に欠陥があると、その欠陥に対応する箇所の縞の間隔が変化する。検査対象面に欠陥がなければ、縞の間隔は一定となる。つづいて、図１３（ｂ）に示すように、検知した縞パターン（実線で示す）を標準的な縞のパターン（点線で示す）と比較する。標準的な縞のパターンは、あらかじめわかっている。そして、図１３（ｃ）に示すように、検知した縞パターンと標準的な縞のパターンとの差から位相差を検知する。この位相差に基づいて、図１３（ｄ）に示すように、実際の検査対象面の凹凸の大きさを求める。
【００３５】
上述した画像処理をおこなう信号処理系は、図１４に示すように、画像メモリ４１、標準パターン発生回路４２、しきい値発生回路４３、移動ステージ速度検知回路４４、位相比較回路４５、強度比較回路４６、第１および第２の形状計算回路４７，４８および結果出力回路４９を備えている。標準パターン発生回路４２は、上述した標準的な縞のパターンを記憶しており、その標準的な縞のパターンを位相比較回路４５に供給する。しきい値発生回路４３は、上述した信号強度のしきい値を記憶しており、そのしきい値を強度比較回路４６に供給する。
【００３６】
ＴＤＩラインＣＣＤ２６から出力されたアナログ信号は、画像メモリ４１に記憶され、位相比較回路４５および強度比較回路４６に供給される。位相比較回路４５は、画像メモリ４１から供給された画像と、標準パターン発生回路４２から供給された標準的な縞のパターンとを比較して、位相差を検出する。第１の形状計算回路４７は、位相比較回路４５により検出された位相差に基づいて、欠陥の形状を計算して求める。
【００３７】
また、強度比較回路４６は、画像メモリ４１から供給された画像と、しきい値発生回路４３から供給されたしきい値とを比較する。第２の形状計算回路４８は、強度比較回路４６による比較結果に基づいて、欠陥の形状を計算して求める。第１および第２の形状計算回路４７，４８により求められた結果は、結果出力回路４９から出力される。第１および第２の形状計算回路４７，４８において欠陥の形状を計算する際には、移動ステージ速度検知回路４４により検知されたステージの移動速度に基づいて、欠陥のサイズが修正される。
【００３８】
上述した実施の形態１によれば、ＴＤＩラインＣＣＤ２６から直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、検査対象物３１の表面に凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなる。また、検査対象物３１の表面にうねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれる。したがって、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２にかかる表面欠陥検査方法は、表面が拡散性である検査対象物６１の表面を検査する方法である。以下、実施の形態１と重複する説明を省略し、実施の形態１と異なる点のみ説明する。
【００４０】
拡散性の表面は、実施の形態１のような鏡にはならない。そのため、図１５に示すように、実施の形態２では、格子板２４と検査対象物６１との間にレンズ５１を挿入し、そのレンズ５１により、格子板２４の格子縞２３を検査対象物６１の表面に直接投射することにより、検査対象物６１の表面に、格子縞２３による縞模様６２を写す構成となっている。したがって、実施の形態２では、結像レンズ２５の焦点は、検査対象物６１の表面に写る縞模様６２にあうように調整されている。そして、ＴＤＩラインＣＣＤ２６により、検査対象物６１の表面に写る縞模様６２を観測する構成となっている。
【００４１】
ここで、検査対象物６１の表面に格子縞２３を投射する角度は、特に限定しないが、たとえば４５°であるのが望ましい。また、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面と結像レンズ２５の面と検査対象面は、シャインプルーフの関係を満たすように配置される。つまり、ＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｈ）と、結像レンズ２５の面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｊ）と、検査対象物６１の表面を含む直線（図１５、二点鎖線Ｋ）とが一点で交わるように配置される。このシャインプルーフの関係を満たすことによって、検査対象物６１の表面とＴＤＩラインＣＣＤ２６のセンサ面とが一致する。
【００４２】
上述した実施の形態２によれば、検査対象物６１の表面が拡散性である場合にも、実施の形態１と同様に、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号の強度をしきい値と比較し、また、ＴＤＩラインＣＣＤ２６の各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とを比較することによって、拡散性の表面にある凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３が、上述した実施の形態１と異なるのは、ＴＤＩラインＣＣＤに代えて、ラインセンサとして一般的なラインＣＣＤを特に数を限定しないが、たとえば３本、近接して互いに平行に配置して用いたことである。以下、実施の形態１と同様の構成については、実施の形態１と同一の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。
【００４４】
図１６は、本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を概略的に示す斜視図であり、図１７はその側面図である。図１６および図１７に示すように、この検査装置には、検査対象物３１を載せる図示しない移動ステージ、照明光源２２、格子縞２３が形成された格子板２４、結像レンズ２５、および特にその数を限定しないが、たとえば３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３が備えられている。３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３は、各ラインＣＣＤから得られた信号の処理をおこなう信号処理回路１００に接続されている。
【００４５】
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、検査対象物３１の表面は鏡状になっている。したがって、照明光源２２により検査対象物３１の表面に投影された格子縞は、検査対象物３１の表面で反射し、結像レンズ２５を通って、結像面上に配置されたラインＣＣＤ７１，７２，７３に結像する。このようにすることによって、移動ステージががたついて移動中に検査対象物３１の上下位置に変動しても、その上下動の影響が少なくなる。
【００４６】
なお、図１６では、ラインＣＣＤ７１，７２，７３上に結像した格子縞の画像のイメージ（以下、格子縞画像とする）が、符号８１で示されている。また、図１７において、符号２２’および２４’は、それぞれ照明光源２２および格子板２４の鏡像である。
【００４７】
格子縞２３は、実施の形態１と同様に、検査対象物３１の表面に投影されたときの縞模様が検査対象物３１の移動方向に対して斜めになるように、形成されており、検査対象物３１の上下動とともに、ゆるいうねりを検知することができるようになっている。格子のピッチは一定であり、検査対象物３１の表面上に存在する欠陥よりも十分に小さい。格子のピッチは、特に限定しないが、たとえば検出したい欠陥の大きさの１／２程度である。
【００４８】
３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３として、たとえば市販されているカラー画像検知用のラインセンサを用いることができる。一般に、カラー画像検知用ラインセンサは、３本のラインセンサが所定の間隔（〜１００μｍ）で平行に並び、かつ各ラインセンサに赤、青、緑のような三原色（または補色）のカラーフィルタが取り付けられた構造となっている。実施の形態３では、検査対象の色は白色であるため、各ラインセンサの出力は、一定のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを介したものと見なされる。なお、カラーフィルタが設置されていないセンサを用いてもよい。
【００４９】
実施の形態３では、検査対象物３１の表面で反射した光、すなわち格子縞２３の反射像は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３において同時に検知される。そして、信号処理回路１００において、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３で同時に検知された格子縞画像８１に基づいて、検査対象物３１の表面に存在する欠陥が判定される。このような構成となっていることによって、移動ステージの移動速度が変動したり、移動ステージが上下動しても、その影響を大きく受けずに、欠陥を検出することができる。
【００５０】
つぎに、凹欠陥の検出感度と光学系との関係について説明する。図１８は、格子板２４における格子縞２３の一部を示す図である。図１８において、符号７４および符号７５は、それぞれ格子縞２３の暗部および明部である。また、一点鎖線Ｍ−Ｍ’は、検査対象物３１の表面に平行な面（水平面）を表す。図１８に示すように、格子縞２３の、水平面に対する傾き角度をψとし、格子縞２３の暗部７４の傾きに対して垂直な方向の格子間隔（つまり、実際の格子間隔）をＰ０とすると、水平面Ｍ−Ｍ’に対して垂直な方向、つまり検査対象物３１の移動方向に相当する方向の格子間隔（これを、見かけの格子間隔とする）ｐｖは、つぎの（２）式で表される。
【００５１】
ｐｖ＝Ｐ０／ｃｏｓψ ・・・（２）
【００５２】
ここで、図１９に示すように、検査対象物３１の平坦な表面、すなわち欠陥のない表面を観測したときに、格子縞２３の暗部７４が観測されたと仮定する。検査対象物３１の表面の観測範囲の大きさをＤとし、光軸と検査対象物３１の表面とのなす角、すなわち照明角をθとし、格子縞２３と観測範囲との距離をｌとし、格子縞２３から結像レンズ２５までの距離をＬとし、しぼりの大きさをａとし、結像レンズ２５の焦点距離をｆとする。図１９に示す状態において、観測範囲中心で光軸と直交する方向の観測範囲の大きさｉは、つぎの（３）式で表される。また、比例関係から、つぎの（４）式が成り立つ。
【００５３】
ｉ＝Ｄｓｉｎθ ・・・（３）
ｌ／Ｌ＝ｉ／ａ ・・・（４）
【００５４】
また、結像レンズ２５のＦ値は、つぎの（５）式で表されるので、上記（３）式、（４）式および（５）式より、つぎの（６）式が導かれる。この（６）式より、観測範囲の大きさＤに対する結像レンズ２５のＦ値が決まる。
【００５５】
Ｆ＝ｆ／ａ ・・・（５）
Ｆ＝ｆ×（ｌ／Ｌ）×（１／ｉ）＝ｆｌ／（ＬＤｓｉｎθ） ・・・（６）
【００５６】
また、図２０に示すように、検査対象物３１の表面の観測範囲に深さｈのすり鉢状の凹部７６があり、それによって格子縞画像が曲がり、本来、格子縞２３の暗部７４を観測していた光路（図１９参照）が格子縞２３の明部７５を観測するように変化したと仮定する。このときには明らかに、凹部７６の検出が可能となる。格子縞画像が曲がる大きさ（距離）は、２×距離×角度であるので、見かけの格子間隔ｐｖに対して、つぎの（７）式が成り立つ。この（７）式を変形し、ｐｖに前記（２）式を代入すると、つぎの（８）式が得られる。
【００５７】
ｐｖ／２＝２ｌ（２ｈ／Ｄ） ・・・（７）
ｈ＝ｐｖＤ／８ｌ＝Ｐ０Ｄ／（８ｌｃｏｓψ） ・・・（８）
【００５８】
これより、直径数ｍｍ程度の大きさの欠陥を見つけるためには、実際の格子間隔が０．５ｍｍ程度であればよいことが分かる。したがって、直径Ｄの欠陥を見つけるためには、結像レンズ２５のＦ値を前記（６）式を満たすように選択すればよい。そうすれば、実際の格子間隔がＰ０で、格子縞２３と観測範囲との距離がｌのときに、深さｈの欠陥を検知することができる。ここで、ｈはつぎの（９）式で表される。
【００５９】
ｈ＝Ｐ０Ｄ／（８ｌｃｏｓψ）＝Ｐ０ｆ／（８ＦＬｃｏｓψｓｉｎθ） ・・・（９）
【００６０】
凹部（欠陥）７６の大きさが観測範囲（の大きさ）Ｄよりも小さくなると、観測範囲Ｄの中に、凹部７６の他に、欠陥のない平坦な表面部分も存在する。そのため、凹部７６からの反射光だけでなく、その平坦な表面部分からの反射光も含まれることになり、欠陥信号のＳ／Ｎ比が劣化することになる。したがって、結像レンズ２５のしぼりを調整して、観測範囲の大きさＤが、丁度、凹部（欠陥）７６の大きさに一致するようにするのがよい。換言すれば、結像レンズ２５のしぼりを調整することにより、検知したい欠陥の最小サイズを変更することができる。
【００６１】
つぎに、結像面における格子縞画像８１とラインＣＣＤ７１，７２，７３との関係について説明する。図２１は、格子縞画像８１およびラインＣＣＤ７１，７２，７３を示す図である。説明の便宜上、図２１において、上から順に第１のラインＣＣＤ７１、第２のラインＣＣＤ７２、第３のラインＣＣＤ７３とする。３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３は、検査対象物３１の表面に平行な面、すなわち前記水平面Ｍ−Ｍ’（図１８参照）に平行であり、第１のラインＣＣＤ７１と第２のラインＣＣＤ７２との間隔、および第２のラインＣＣＤ７２と第３のラインＣＣＤ７３との間隔は同じである。
【００６２】
図２１に示すように、格子縞画像８１は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３に対して斜めに結像する。したがって、第１のラインＣＣＤ７１では第２のラインＣＣＤ７２よりもΔｐだけ進んだ位置に、また第２のラインＣＣＤ７２では第３のラインＣＣＤ７３よりもΔｐの距離だけ進んだ位置に、格子縞画像８１の同一の暗部８２または明部８３が発生することになる。そして、格子縞画像８１の、ラインＣＣＤ７１，７２，７３に平行な方向のピッチは、欠陥のない表面で反射した部分では一定のｐとなる。ここで、図２１に示すように、欠陥のある表面で反射した部分では、格子縞画像８１の、ラインＣＣＤ７１，７２，７３に平行な方向のピッチは、ｐ’に変化することになる。なお、図２１に示す例は、欠陥により左から２番目の暗部８２に変形が生じ、その変形部分を丁度、第２のラインＣＣＤ７２により観測している状態である。
【００６３】
図２２は、図２１に示す格子縞画像８１を３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３で観測した場合のセンサ信号の波形を示す図である。図２２に示すように、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られた各センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、前記Δｐの距離に相当するΔＰ画素分だけずれている。各センサ信号の周期のピッチはＰ画素であるが、欠陥のある表面で反射した部分では、センサ信号の周期のピッチはＰ’に変化する。
【００６４】
図２３は、３本のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られたセンサ信号の位相差を補正した波形を示す図である。ラインＣＣＤ上での移動距離ΔＰは光学系の構成により決まる。そこで、図２３に示すように、第２のラインＣＣＤ７２からのセンサ信号Ｓ２をΔＰ画素分だけ左に移動させる。また、第１のラインＣＣＤ７１からのセンサ信号Ｓ１を２ΔＰ画素分だけ左に移動させる。このようにすると、正常部分では３つのセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は一致するが、欠陥を含む第２のラインＣＣＤ７２からのセンサ信号Ｓ２では、欠陥のある表面で反射した光を検知した箇所でΔＰ’画素分のずれが生じる。このずれによる信号差を検知することにより、検査対象物３１の表面に存在する欠陥を検出することが可能となる。
【００６５】
つぎに、ラインＣＣＤから得られたセンサ信号の周期のずれを検知する具体的な方法の一例について説明する。たとえば図１１に示すようなセンサ信号の場合、まず、その極大点（以下、ピークとする）になる位置と極小点（以下、ボトムとする）になる位置を求める。その求め方については、特に限定しないが、たとえば図２４に示すようにピークしきい値とボトムしきい値を決め、ピーク位置の場合には、ピークしきい値よりも大きい信号のなかで最大値となる位置を求め、一方、ボトム位置の場合には、ボトムしきい値よりも小さい信号のなかで最小値となる位置を求めればよい。さらには、前述したようにして求めた最大値および最小値をそれぞれ仮の最大値および仮の最小値とし、仮の最大値が得られた画素の周辺（たとえば両脇）の画素の信号強度を含めた３〜５画素の重心を求めることにより補間的にピーク位置を求め、同様にして仮の最小値に基づいて補間的にボトム位置を求めるようにしてもよい。このようにすれば、ピーク位置およびボトム位置の精度が高くなる。
【００６６】
ピーク位置およびボトム位置が求まったら、図２５に示すように、各ピークに開始位置から数えた番号を付ける。また、各ボトムにも開始位置から数えた番号を付ける。便宜上、図２５に示す例では、ピークの番号を［１］、［２］、・・・とし、ボトムの番号を＜１＞、＜２＞、・・・とした。これより、開始位置から数えて何番目のピークまたはボトムがどの位置にあるかというデータが得られる。
【００６７】
そして、各ピークの番号および各ボトムの番号と、先ほど求めたそれらの位置とを対応させる。たとえば図２６に示すように、ピークおよびボトムの番号を横軸にとり、ピークおよびボトムの位置を縦軸にとって、各番号に対する位置をプロットすると、検査対象物３１の表面に欠陥がない場合には、プロットは所定の直線に一致する。しかし、検査対象物３１の表面に欠陥が存在すると、その欠陥位置に対応して、プロットの位置と直線との間に差分ΔＰ’が生じる。そこで、この差分ΔＰ’を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、差分ΔＰ’がしきい値よりも大きい場合に、欠陥があると判断し、欠陥信号を発生する。差分ΔＰ’がしきい値よりも小さい場合には、欠陥の大きさが許容範囲であるので、欠陥なしと判断する。
【００６８】
説明の便宜上、図２６にグラフを示して説明したが、実際には、グラフを作成するのではなく、同様のことを計算でおこなう。その際、正常な場合のピーク位置の直線の式とボトム位置の直線の式を計算で求めることもできるし、正常部分の実際のセンサ信号に基づいて平均して求めることもできる。実際の信号から求めた場合には、結像レンズ２５のひずみや、格子縞２３のばらつきなどの光学系を含む固定的なひずみを補正することができる。なお、図２１に示すように、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３を用いた場合には、複数の差分ΔＰ’が生じることがあるが、その場合には、各差分ΔＰ’の絶対値をとり、それらの和を計算して差分信号とすればよい。
【００６９】
上述した方法でセンサ信号の周期のずれを検知する場合には、万一、検査対象物３１の表面にある欠陥が大きすぎて、格子縞画像８１が途中で消えてしまっても、ピークまたはボトムの番号と検知された位置との差が著しく大きくなる（格子ピッチのｎ倍の差がでる）ので検知可能である。
【００７０】
つぎに、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３により検査対象物３１の表面を同時に検知することによる利点について説明する。検査対象物３１の表面の欠陥が大きい場合、図２７に示すように、格子縞画像８１の変形が大きくなり、複数のラインＣＣＤ７２，７３にわたって格子縞画像８１の変形が検知されることがある。このような場合、検知した結果に間違いが入る余地が少なくなるという利点がある。特に、移動ステージの移動速度が変動したり、移動ステージが上下動しても、その影響を受けずに欠陥を検出することが可能となるので、これらに起因する間違いが減る。
【００７１】
また、図２８に示すように、検査対象物３１の表面の欠陥が格子縞に対して十分に小さい場合、欠陥８４が格子縞画像８１の暗部８２と第２のラインＣＣＤ７２との交点に位置し、暗部８２に隠れてしまうことがある。このような場合、たとえば図２８において第２のラインＣＣＤ７２しかないと仮定すると、この欠陥８４を検知することは不可能である。しかし、実施の形態３では、第２のラインＣＣＤ７２の他に、第１および第３のラインＣＣＤ７１，７３があるため、格子縞画像８１に対して図２８に矢印で示すように欠陥８４が移動すると、この欠陥８４を第１のラインＣＣＤ７１や第３のラインＣＣＤ７３により検知することができる。
【００７２】
この場合、第１〜第３のラインＣＣＤ７１，７２，７３から得られる各センサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の位相が１２０°ずつずれるようにする必要がある。一般化すれば、ラインＣＣＤの数をｎとすれば、各ラインＣＣＤから得られるセンサ信号の位相が３６０／ｎ度ずつずれるようにする。したがって、図２９に示すように、２本のラインＣＣＤ７１，７２が設けられている場合には、格子縞の傾きとラインＣＣＤ７１，７２の間隔を調整して、第１および第２のラインＣＣＤ７１，７２から得られる各センサ信号Ｓ１，Ｓ２の位相が１８０°ずれるようにする必要がある。このようにすれば、一方のラインＣＣＤが格子縞画像８１の暗部８２に対応しているときには、他方のラインＣＣＤが格子縞画像８１の明部８３に対応することになるので、検知不能領域を減らすことができる。なお、ここでは、便宜上、格子縞画像８１に対して欠陥８４が移動するように説明したが、実際には欠陥８４は検査対象物３１とともに移動する。
【００７３】
つぎに、上述した信号処理をおこなう信号処理回路１００について、ラインＣＣＤの数が３本である場合を例にして説明する。図３０は、信号処理回路１００の構成の一例を示すブロック図である。図３０に示すように、信号処理回路１００は、第１〜第３のラインＣＣＤ７１，７２，７３に対応した３個のピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３、ピーク／ボトム位置記憶回路１０４、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５、位置差分計算回路１０６、差分判定回路１０７、欠陥信号発生回路１０８および欠陥マップ作成回路１０９を備えている。
【００７４】
ピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３は、対応するラインＣＣＤ７１，７２，７３から供給されたアナログ信号よりなるセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ記録するとともに、それぞれのセンサ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のピーク位置およびボトム位置を検出する。ピーク／ボトム位置記憶回路１０４は、ピーク／ボトム検知回路１０１，１０２，１０３により検出されたピーク位置およびボトム位置を記憶する。ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５は、基準となる正常なピーク位置およびボトム位置を発生させる。ここでは、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５は、正常部分の実際のセンサ信号から求められたピーク位置およびボトム位置のデータに基づいて、基準となる正常なピーク位置およびボトム位置を計算により求めている。
【００７５】
位置差分計算回路１０６は、ピーク／ボトム位置記憶回路１０４に記憶されたピーク位置およびボトム位置を、ピーク／ボトム基準位置計算回路１０５により求められた基準となるピーク位置およびボトム位置と比較し、その差分を求める。差分判定回路１０７は、位置差分計算回路１０６により求められた差分を、あらかじめ設定されたしきい値と比較する。欠陥信号発生回路１０８は、差分判定回路１０７における比較結果に基づいて、欠陥信号を発生させる。欠陥マップ作成回路１０９は、欠陥信号に基づいて、欠陥位置のマッピングをおこなう。
【００７６】
上述した実施の形態３によれば、複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３を、ラインＣＣＤの数ｎに対してセンサ信号の周期が３６０／ｎ度の位相差でずれるように、近接して互いに平行に配置し、それら複数のラインＣＣＤ７１，７２，７３で同時に検査対象物３１の表面の欠陥を検知することにより、検査対象物３１の移動速度や上下動の影響を受けずに、表面欠陥を検知することができる。
【００７７】
以上において本発明は、上述した実施の形態１〜３に限らず、種々変更可能である。
【００７８】
（付記１）検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影するとともに、前記反射像の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の反射像の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００７９】
（付記２）前記検査対象面が、平坦な基板の表面にガラス粉のペーストを平面状に塗布したガラス粉末の塗布面である場合、前記格子縞の投影元および前記蓄積型ラインＣＣＤをそれぞれ物点および像点とする結像光学系を用い、かつ、前記投影元から前記検査対象面までの反射前の光軸、および反射後の前記検査対象面から前記蓄積型ラインＣＣＤまでの光軸のそれぞれと、前記検査対象面とのなす角度を１５°以下とすることを特徴とする付記１に記載の表面欠陥検査方法。
【００８０】
（付記３）検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投射し、前記検査対象面に写った格子縞を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査するにあたって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記検査対象面に写った格子縞の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投射するとともに、前記検査対象面に写った格子縞の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の格子縞の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００８１】
（付記４）前記蓄積型ラインＣＣＤより得られた信号強度を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、前記検査対象面の、前記しきい値以下の信号強度が得られた領域を検知することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８２】
（付記５）前記蓄積型ラインＣＣＤより得られた信号強度パターンの位相を、あらかじめ設定された標準パターンの位相と比較し、前記検査対象面の、前記信号強度パターンの位相が前記標準パターンの位相からずれた領域を検知することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８３】
（付記６）前記信号強度パターンと前記標準パターンとの位相差に基づいて、前記検査対象面に存在する欠陥のサイズを求めることを特徴とする付記５に記載の表面欠陥検査方法。
【００８４】
（付記７）前記検査対象面に写った格子縞および前記蓄積型ラインＣＣＤをそれぞれ物点および像点とする結像光学系を用い、当該結像光学系の結像レンズと前記検査対象面と前記蓄積型ラインＣＣＤのセンサ面はシャインプルーフの関係を満たすことを特徴とする付記３に記載の表面欠陥検査方法。
【００８５】
（付記８）前記ｎは１であり、かつ、前記αは１／２であることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００８６】
（付記９）検査対象面を移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように前記格子縞を投影する投影手段と、
前記反射像の光量を一つまたは複数の蓄積型ラインＣＣＤを用いて各画素ごとに蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段の各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【００８７】
（付記１０）検査対象面を、互いに平行に配置された一つまたは複数のラインセンサに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を複数の前記ラインセンサよりなるラインセンサ群で観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影するとともに、前記ラインセンサ群のうち、少なくとも一つのラインセンサの任意の光検知点で前記反射像の暗部の光を検出し、また、その暗部の光を検出している前記光検知点を通り、かつ前記ラインセンサ群に垂直な直線上に位置する、残りのラインセンサの光検知点のうち、少なくとも一つの光検知点で前記反射像の明部の光を検出する工程と、
前記ラインセンサ群により検知された光に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【００８８】
（付記１１）前記ラインセンサ群の各ラインセンサで同時に検知された光に対応する信号に基づいて、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１０に記載の表面欠陥検査方法。
【００８９】
（付記１２）前記検査対象面と、前記検査対象面で反射した反射光の光軸とのなす角度を１５°以下とすることを特徴とする付記１０または１１に記載の表面欠陥検査方法。
【００９０】
（付記１３）前記各ラインセンサについて、各ラインセンサにより検知された光に対応する信号の極大点と極小点を求め、それら極大点および極小点の、本来の出現位置からのずれ量に基づいて、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１０〜１２のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００９１】
（付記１４）前記極大点および前記極小点のそれぞれの実際の出現位置に出現順に付した番号に対する実際の出現位置の関係と、前記極大点および前記極小点のそれぞれの本来の出現位置に出現順に付した番号に対する本来の出現位置の関係とを比較することにより、前記検査対象面の欠陥の有無を判定することを特徴とする付記１３に記載の表面欠陥検査方法。
【００９２】
（付記１５）前記ラインセンサの数をｎ（ｎは２以上）とすると、各ラインセンサから得られる、前記反射像の明部と暗部の繰り返しによる周期的な信号は、互いに３６０／ｎ度の位相差でずれていることを特徴とする付記１０〜１４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【００９３】
（付記１６）前記ｎは３であることを特徴とする付記１５に記載の表面欠陥検査方法。
【００９４】
（付記１７）検査対象面を移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように前記格子縞を投影する投影手段と、
互いに平行に配置された一つまたは複数のラインセンサを有し、少なくとも一つのラインセンサの任意の光検知点で前記反射像の暗部の光を検出し、また、その暗部の光を検出している前記光検知点を通り、かつ前記ラインセンサ群に垂直な直線上に位置する、残りのラインセンサの光検知点のうち、少なくとも一つの光検知点で前記反射像の明部の光を検出する観測手段と、
前記観測手段により検知された光に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【００９５】
（付記１８）３本のラインセンサが、各ラインセンサから得られる、前記反射像の明部と暗部の繰り返しによる周期的な信号が互いに１２０°の位相差でずれるように、配置されていることを特徴とする付記１７に記載の表面欠陥検査装置。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、ＴＤＩラインＣＣＤから直流成分に交流成分が重畳された信号が得られ、凸欠陥や微小な凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号の直流成分の強度がしきい値よりも低くなり、一方、うねりやなだらかな凹欠陥があると、ＴＤＩラインＣＣＤの各画素より得られた信号強度パターンの位相と標準パターンの位相とがずれるので、凹凸欠陥およびうねりを同時に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す構成の検査装置の蓄積型ラインＣＣＤと検査対象物との関係を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法において格子縞が検査対象面に投影されたときの縞模様の一部を示す図である。
【図４】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１＋α周期としたときの出力信号を示す図である。
【図５】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１＋α周期としたときに各画素により蓄積光量が異なることを説明するための図である。
【図６】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときに直流成分の出力信号しか得られないことを説明するための図である。
【図７】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときの出力信号を示す図である。
【図８】蓄積型ラインＣＣＤの光量蓄積範囲を１周期としたときに各画素の蓄積光量が等しくなることを説明するための図である。
【図９】検査対象面に凸欠陥がある状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法において凸欠陥がある場合の信号強度の変化を説明するための図である。
【図１１】検査対象面にうねりがある状態を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法においてうねりがある場合の信号強度の変化を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の画像処理の流れを説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態１にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の信号処理系の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態２にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の構成を示す概略図である。
【図１７】図１６に示す検査装置の要部の側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において凹欠陥の検出感度と光学系との関係について説明するために格子縞の一部を拡大して示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において欠陥がない場合の光学系を示す概略図である。
【図２０】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において凹欠陥がある場合の光学系を示す概略図である。
【図２１】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２２】図２１に示す格子縞画像を観測した場合のセンサ信号の波形を示す図である。
【図２３】図２２に示す各センサ信号の位相差を補正した波形を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法においてセンサ信号の周期のずれを検知する方法について説明するためにセンサ信号の波形を示す図である。
【図２５】図２４に示すセンサ信号のピークおよびボトムのそれぞれに番号を付した様子を示す図である。
【図２６】センサ信号のピークおよびボトムに付した番号とピークおよびボトムの位置との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法において格子縞画像とラインセンサとの関係の他の例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態３にかかる表面欠陥検査方法の実施に使用される検査装置の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図３１】従来の表面検査方法を説明するための図である。
【図３２】従来のモアレ干渉法等における格子縞と欠陥との関係を説明するための図である。
【図３３】従来のモアレ干渉法等により得られるラインＣＣＤの信号パターンと欠陥との関係を説明するための図である。
【図３４】従来のモアレ干渉法等により得られるラインＣＣＤの信号パターンと欠陥との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
２３ 格子縞
２６ 蓄積型ラインＣＣＤ
２８ 明部
２９ 暗部
３１，６１ 検査対象物
Claims (5)
- 検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査方法であって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投影するとともに、前記反射像の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の反射像の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。 - 前記検査対象面が、平坦な基板の表面にガラス粉のペーストを平面状に塗布したガラス粉末の塗布面である場合、前記格子縞の投影元および前記蓄積型ラインＣＣＤをそれぞれ物点および像点とする結像光学系を用い、かつ、前記投影元から前記検査対象面までの反射前の光軸、および反射後の前記検査対象面から前記蓄積型ラインＣＣＤまでの光軸のそれぞれと、前記検査対象面とのなす角度を１５°以下とすることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査方法。
- 検査対象面を蓄積型ラインＣＣＤに直交する方向へ移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投射し、前記検査対象面に写った格子縞を前記蓄積型ラインＣＣＤにより観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査するにあたって、
前記検査対象面に前記格子縞を、前記検査対象面に写った格子縞の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように投射するとともに、前記検査対象面に写った格子縞の、前記検査対象面の移動方向に繰り返される明部と暗部の繰り返しの最小単位を１周期としたときのその１周期のｎ倍（ｎは自然数）に１周期未満の位相分αを付加した範囲の格子縞の光量を、前記蓄積型ラインＣＣＤにより蓄積する工程と、
前記蓄積型ラインＣＣＤの各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する工程と、
を含むことを特徴とする表面欠陥検査方法。 - 前記蓄積型ラインＣＣＤより得られた信号強度を、あらかじめ設定されたしきい値と比較し、前記検査対象面の、前記しきい値以下の信号強度が得られた領域を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
- 検査対象面を移動させながら、前記検査対象面に格子縞を投影して反射させ、その反射像を観測することにより、前記検査対象面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置であって、
前記反射像の縞模様が前記検査対象面の移動方向に対して斜めになるように前記格子縞を投影する投影手段と、
前記反射像の光量を一つまたは複数の蓄積型ラインＣＣＤを用いて各画素ごとに蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段の各画素に蓄積された光量に対応する信号強度および信号強度のパターンに基づいて、前記検査対象面の欠陥を検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |