JP2001264259A - シート検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はシート検査装置に関し、シート表面
のうねりや、シート内部の異物等を正確に測定すること
ができるシート検査装置を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 透過用と反射用の２つのレーザビームを
同一光軸上に重ね合わせて前記光走査手段に入射させ、
前記光走査手段の出射光を再度透過用と反射用のレーザ
ビームに分岐してシート面に照射するレーザビーム照射
手段と、反射用レーザビームのシート面での反射光を光
電変換センサで電気信号に変換する反射受光部と、透過
用レーザビームのシート面での透過光を光電変換センサ
で電気信号に変換する透過受光部とを具備して構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシート検査装置に関
する。更に詳しくは透明シート又は透過率の高いシー
ト、特にＬＣＤ用偏光板に使用する位相差フィルム、補
強フィルム、表面保護フィルム等の表面及び内部の異物
やフィルム表面のうねり及び凹凸を検出することができ
る検査装置、とりわけオフラインで品質評価を行うシー
ト検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】透明シート又は透過率の高いシートを検
査する検査装置としては、以下のようにものが知られて
いる。

【０００３】特開平０６−２３５６２４号 透明シートにスリット状光源から低ＮＡ（開口数）の光
と、ランダムな方向に指向する光を照射し、前者の正反
射光をラインセンサでデフォーカスして検出すると共
に、後者の透過光をラインセンサで検出し、その画像信
号を平滑化後、２次微分処理して欠陥を検出するもの。

【０００４】特開平０７−３１１１６０号 複数のシートからなる透明シートの表面に紫外光線を照
射して反射光を撮像し、一方可視光線を照射して透過光
を撮像し、得られた画像信号を比較判定することで、内
部シートのみの欠陥を検出するもの。

【０００５】特開平０８−０５４３５１号 透明シートに対して５゜〜１５゜の角度で高輝度、高指
向性の光を照射し、透過光をデフォーカスして撮像して
欠陥検出するもの。

【０００６】特開平０８−１２８９６８号 透明シートに斜めから高輝度、高指向性の光を照射し透
過光を撮像し、画像信号が予め設定した高明度閾値と低
明度閾値、或いは低明度閾値と高明度閾値を連続して越
える信号の少なくとも一方を欠陥として判別するもの。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】透明フィルム、とりわ
けＬＣＤ（液晶表示器）で使用される偏光・位相差フィ
ルムや補強フィルム等は非常に微小な欠陥がＬＣＤパネ
ル品質上問題となりうる。特に、偏光板の保護フィルム
として使用されるセルローストリアセテート・フィルム
は、フィルム表面や内部の極小異物（５μｍ程度）や、
製造過程で発生するフィルム搬送方向と直角方向の微小
うねりがあり、これらは品質上重要な評価ポイントとな
る。

【０００８】ところが、これらは通常のオンライン検査
機で検出するのは非常に困難であり、従来は人が顕微鏡
や偏光板を使用して特定面積内の異物発生個数を調べた
り（クロスニコル法）、目視や投影により表面うねりの
程度を判定していたが、判定に長い時間を要したり、目
視判定の場合は熟練が必要なため、十分な品質保証が困
難であったり、結果的に偏光板製造のための部材投入判
断が遅れたりすることがあった。

【０００９】従来技術で挙げた上記発明で透過受光及び
反射受光でデフォーカスして撮像することは有効である
が、デフォーカスする程度や照明条件等の制約が多く、
フィルムの変動等の外乱に対して影響を受けやすい。ま
た、検査対象となる異物の大きさが極小（５μｍ程度）
となると分解能を得るためには非常に多くのセンサ（Ｃ
ＣＤリニアセンサ等）を必要とし構成も複雑になり、価
格も高くなる。

【００１０】更に、シートの微小な変位（厚膜変動、表
面うねり、凹凸）は透過光では屈折率の変化が非常に小
さいため、高感度で検出することが難しい。本発明はこ
のような課題に鑑みてなされたものであって、シート表
面のうねりや、シート内部の異物等を正確に測定するこ
とができるシート検査装置を提供することを目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１記載の発
明は、レーザビームを光走査手段により透明なシート上
に照射してその透過光と反射光を基に異物の数や大きさ
及び表面状態を評価するシート検査装置において、透過
用と反射用の２つのレーザビームを同一光軸上に重ね合
わせて前記光走査手段に入射させ、前記光走査手段の出
射光を再度透過用と反射用のレーザビームに分岐してシ
ート面に照射するレーザビーム照射手段と、反射用レー
ザビームのシート面での反射光を光電変換センサで電気
信号に変換する反射受光部と、透過用レーザビームのシ
ート面での透過光を光電変換センサで電気信号に変換す
る透過受光部とを具備することを特徴とする。

【００１２】このように構成すれば、シート表面の反射
光を検出することで、シート表面のうねりを検査し、シ
ートの透過光を検出することでシート内面の異物を正確
に検出することが可能となる。

【００１３】（２）請求項２記載の発明は前記反射用レ
ーザビームのシート面での反射光を凹面鏡を用いて１点
集光させることを特徴とする。このように構成すれば、
より正確にシート表面の形状を検査することができる。

【００１４】（３）請求項３記載の発明は、前記透過用
レーザビームのシート面での透過光を走査方向と平行に
配置された透明ロッドで受光させて光電変換センサで電
気信号に変換することを特徴とする。

【００１５】ここで、透明ロッドとは、例えば透明なア
クリル等を用いて光を導く円柱状の光導棒のことであ
る。このように構成すれば、透明ロッドを透過した光を
光電変換センサに導くことができる。

【００１６】（４）請求項４記載の発明は、被検査対象
である透明シートを平坦に支持し搬送する機構を有する
ことを特徴とする。このように構成すれば、透明シート
を平坦に支持するので、シート表面のうねりを正確に測
定することができる。

【００１７】（５）請求項５記載の発明は、前記透明シ
ートを平坦に支持する機構として、試料の端部を弾性力
で外側に引っ張る構成とすることを特徴とする。これに
よれば、弾性力（例えばばねの力）を利用して試料表面
を高度に平面を保つことができる。

【００１８】（６）請求項６記載の発明は、前記透過光
を受光する透過受光部は、その前面に透過光の中心光を
遮蔽する遮蔽手段を有することを特徴とする。このよう
に構成すれば、透過受光部が透過拡散光のみを受光する
ので、異物があると遮蔽手段に入らないことから、異物
のみを分離して測定することが可能となる。

【００１９】（７）請求項７記載の発明は、前記遮蔽手
段は着脱可能な構成であることを特徴とする。このよう
に構成すれば、遮蔽手段を着脱可能に構成することで、
必要に応じて異物のみを分離して検出を行なうことがで
きる。

【００２０】（８）請求項８記載の発明は、前記遮蔽手
段の代わりに、その偏光方向が透明ロッドの長手方向と
平行又は直角な偏光板が取り付けられ、分岐ミラーの後
段に偏向方向がこれと直交する偏光板を設けることを特
徴とする。

【００２１】このように構成すれば、２つの互いに直交
する偏光板でシートを挟む構成となるので、透明シート
上の輝点異物のみを抽出して取り出すことができる。こ
こで、輝点異物とは、透明シート中に存在する大きさが
３０μｍ以下程度で肉眼では見えにくい透明な異物で、
偏光板をクロスニコルさせて見ると光って見えるもので
ある。

【００２２】（９）請求項９記載の発明は、透過用レー
ザビームのシート面上でのビーム径を１００μｍ以下に
したことを特徴とする。このように構成すれば、５μｍ
程度の異物に対して検出感度を高くすることができ、５
μｍ程度の異物を確実に検出することができる。

【００２３】（１０）請求項１０記載の発明は、前記レ
ーザビームのうち、反射用レーザビームを発生するレー
ザが縦マルチモードレーザであることを特徴とする。シ
ングルモードレーザを使用した場合、透明又は透過率の
高い被測定物では裏面との干渉のために検出信号が乱れ
るが、縦マルチモードレーザを用いると、透明又は透過
率の高い被測定物でも干渉縞の影響を受けることなく、
測定可能となる。

【００２４】（１１）請求項１１記載の発明は、前記反
射光学系で１点集光するために１つの凹面鏡を使用し、
凹面鏡の焦点距離の２倍の位置で凹面鏡の前後にレーザ
ビームの偏向点と受光面を配置し、凹面鏡の焦点距離に
等しい距離で凹面鏡に対して前側に被検査面であるシー
ト面が来るように配置したことを特徴とする。

【００２５】このように構成すれば、１枚の凹面鏡で構
成でき、シート面で拡散された反射光の広がりを制約し
て集光することができる。 （１２）請求項１２記載の発明は、前記反射受光部の受
光面に集光ビームのほぼ半分を遮蔽する遮蔽手段を設け
たことを特徴とする。

【００２６】反射光の受光面に集光ビームのほぼ半分を
遮蔽する遮蔽手段を設けることにより、シート表面にう
ねりがない場合には、光電変換素子であるＰＭＴに入射
する光量は変化しないが、うねりがあった場合には、走
査方向のビーム移動によるＰＭＴへの受光量が変動する
ことから、うねりを検出することができる。

【００２７】（１３）請求項１３記載の発明は、前記遮
蔽手段はその境界をレーザビームの走査方向とほぼ直角
の方向に設けたことを特徴とする。このように構成すれ
ば、被測定試料が移動中に多少ばたついても光量が変化
しないため、検出信号に影響しないで評価が可能とな
る。

【００２８】（１４）請求項１４記載の発明は、前記透
過受光部で光電変換された電気信号に対して、複数の閾
値を有し各閾値を越えた欠陥の単位面積あたりの個数を
出力表示するようにしたことを特徴とする。

【００２９】このように構成すれば、シート内部の欠陥
の状態を数値的に表すことができる。 （１５）請求項１５記載の発明は、前記処理で最も高い
閾値を越えたものは、欠陥としてカウントしないように
したことを特徴とする。

【００３０】このように構成すれば、最も高い閾値を越
えたものは、シート表面に付着したゴミであるので、こ
の場合には、シート内部の欠陥としては考慮しないよう
にすることができる。

【００３１】（１６）請求項１６記載の発明は、前記反
射受光部で光電変換された電気信号に対して、平均振幅
を算出してその大きさによって平面性の程度を判別し、
出力表示することを特徴とする。

【００３２】このように構成すれば、反射受光部の平均
振幅を算出して平面性の程度を判定することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の
形態例を示す構成図である。図において、４０は透明シ
ート状サンプルを保持する試料ホルダ、３０は該試料ホ
ルダ４０により平坦に保持された透明シート状の試料で
ある。５０は、試料ホルダ４０を図に矢印で示した左右
方向（副走査方向）に移動させる移動ステージである。
本発明装置を動作させるにあたっては、先ず試料ホルダ
４０が移動ステージ５０に装着される。

【００３４】１１は２軸方向からのレーザビームを合成
するガルバノミラーである。該ガルバノミラー１１に
は、図２に示すように２つのレーザビームをビーム合成
手段６０により合成したレーザビームが入射している。
即ち、レーザダイオードＬＤ１とＬＤ２から出た２つの
レーザビームはビーム合成手段６０で同一光軸上に重ね
合わされた後、ガルバノミラー１１に入射している。ガ
ルバノミラー１１を支持する支持部１１ａは、部材２５
上に設けられている。

【００３５】１２はこのガルバノミラー１１から出射さ
れた光を、波長により分離する分岐ミラーである。該分
岐ミラー１２は、入射ビームを２つのビームに分離す
る。このように、レーザビームを合成した後、分離する
ことにより、反射光学系と透過光学系の動作を同期して
行なうことができる。その内、一つの反射光学系のビー
ムはその波長が例えば７８０ｎｍ（赤色ＬＤ）、他方の
透過光学系のビームはその波長が例えば、６３５ｎｍ
（赤外ＬＤ）である。

【００３６】先ず、透過光学系について説明する。１３
は分岐ミラー１２により分岐されたビームを受けるｆθ
レンズである。該ｆθレンズ１３は、試料を照射するレ
ーザビームの走査位置と時間が比例するようにするため
のレンズである。

【００３７】１４は該ｆθレンズ１３の出力光を受ける
ミラー、１５は該ミラー１４の反射光を受けて集光する
集光レンズである。１６は該集光レンズ１５の出力光を
受ける円柱レンズ、１７は該円柱レンズ１６を透過した
光を受ける円柱状の透明ロッドである。該透明ロッド１
７としては、例えば透明なアクリルを用いたアクリルロ
ッドが用いられる。該アクリルロッド１７の他端には、
ＰＭＴ（フォトマル）等の光電変換部（図３参照）が設
けられており、アクリルロッド１７を伝達されてきた光
信号を電気信号に変換する。

【００３８】図３は、アクリルロッドの光の伝達の様子
を示す図である。図１と同一のものは、同一の符号を付
して示す。円柱レンズ１６で受光された光は、アクリル
ロッド１７に入り、図に示すようにアクリルロッド１７
内を反射しながらＰＭＴ６１に到達する。図中、右側に
伝達される光は、アクリルロッド１７の端部に設けられ
たミラー６２により反射され、ＰＭＴ６１に向けて伝達
されていく。

【００３９】次に、反射光学系について説明する。図に
おいて、１８は分岐ミラー１２の出射光を受けるミラー
でその反射光は試料３０に照射される。１９は試料３０
の反射光を受ける凹面鏡である。２０は、該凹面鏡１９
により反射された光を受けるミラー、２１は該ミラー２
０の反射光を受けるミラーである。２２は、該ミラー２
１の反射光を受ける光電変換素子としてのＰＭＴであ
る。２３は、ＰＭＴ受光面の半分を遮蔽する遮蔽手段と
しての遮蔽部である。

【００４０】図４は反射光学系のレイアウトを示す図で
ある。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。
この光学系では、反射光学系で１点集光をするために１
つの凹面鏡１９を使用し、該凹面鏡１９の焦点距離ｆ１
の２倍の位置で凹面鏡１９の前後にレーザビームの偏向
点と受光面を配置し、凹面鏡１９の焦点距離ｆ１に等し
い距離で凹面鏡１９に対して前側に被検査面であるシー
ト（試料）３０がくるように配置している。試料の検査
面と凹面鏡１９との距離が凹面鏡１９の焦点距離ｆ１と
なるように配置し、更に凹面鏡１９と走査手段の偏向点
６３との距離が２ｆ１となるようにかつＰＭＴ２２との
距離が２ｆ１となるように配置する。距離を２ｆ１にな
るようにするのは、結像位置に倍率１で結像させるため
である。また、検査面と凹面鏡１９との距離がｆ１にな
るように配置するのは、検査面が曲率を有する場合で
も、反射光を広げないで集束できるようにするためであ
る。

【００４１】測定面が曲面であると、反射光が広がるた
め、集光レンズでの集光が不可能となるが、この実施の
形態例によれば、広がる光ビームが凹面鏡１９で反射さ
れる時に反射光が平行ビームとなるので、光電変換素子
（ＰＭＴ）２２に集光することができる。従って、より
正確にシート表面の形状を検査することができる。

【００４２】このように構成された装置の動作を説明す
れば、以下の通りである。図２に示すように２軸方向の
レーザダイオードＬＤ１、ＬＤ２から出射されたビーム
は、ビーム合成手段６０により同一光軸上に合成され、
ガルバノミラー１１に入射する。該ガルバノミラー１１
の反射光は、続く分岐ミラー１２により波長毎の分離を
受ける。その一方向に分岐された光は、ｆθレンズ１３
を透過した後、ミラー１４に入射する。該ミラー１４の
入射光は、反射され集光レンズ１５に入射する。

【００４３】該集光レンズ１５で集光された光は、試料
３０を透過する。透過した光は、試料内部の情報を含ん
でいる。この透過光は、円柱レンズ１６で集束された
後、アクリルロッド１７に入る。該アクリルロッド１７
に入射された光は、アクリルロッドの長尺方向に進み、
ＰＭＴ６１に入射される。該ＰＭＴ６１は、入射された
光を電気信号に変換する。ここで、透過用レーザビーム
の試料（シート）面上でのビーム径を１００μｍ以下に
することにより、５μｍ程度の異物に対して検出感度を
高くすることができ、５μｍ程度の異物を確実に検出す
ることができる。

【００４４】一方、分岐ミラー１２により分岐された他
方の光は、ミラー１８に入射して反射され、試料３０の
表面に照射される。試料３０に入射した光は、反射す
る。この反射された光には、試料表面の情報が含まれて
いる。この反射光は、凹面鏡１９に入射して反射され、
その反射光はミラー２０、ミラー２１を経由してＰＭＴ
２２に入射される。該ＰＭＴ２２は、入射された光を電
気信号に変換する。このようにして透過光学系と反射光
学系のＰＭＴ６１と２２により光電変換されて電気信号
に変換された情報信号は、画像処理部に入る。

【００４５】移動ステージ５０は、取り込みと無関係に
連続して一定速度で副走査方向に移動し、取り込みもス
テージ移動とは無関係に順次取り込む。但し、ステージ
移動速度は、取り込む密度に合わせて設定してある。例
えば、移動速度を遅くすれば間隔をあけることなく取り
込め、移動速度を速くするとデータの間隔はあいてしま
うが、取り込み時間は短くてすむ。そこで、どこまで密
に取り込めば十分な性能が得られるかで移動速度を決め
ている。

【００４６】図５は画像処理部の構成例を示すブロック
図である。図において、２２は反射光学系の信号を出力
するＰＭＴ、６１は透過光学系の信号を出力するＰＭＴ
である。７０は、これらＰＭＴ２２、６１の出力を受け
て所定の画像処理（詳細後述）を行なう画像処理部であ
る。該画像処理部７０としては、例えばパソコンが用い
られる。７１は、該画像処理部７０で処理された結果を
表示する表示部である。

【００４７】このように、本実施の形態例によれば、シ
ート表面の反射光を検出することで、シート表面のうね
りを検査し、シートの透過光を検出することでシート内
面の異物を正確に検出することが可能となる。

【００４８】次に、試料ホルダ４０の平面図である図
６、図６の切断線A-Aの断面図である図７、図６のB方向
拡大矢視図である図８、図６の切断線C-Cの断面図であ
る図９を用いて、試料ホルダ４０の説明を行う。

【００４９】（全体構成）最初に図６を用いて全体構成
を説明する。図において、ベース１００には、試料３０
の各辺を固定する押え部材１０１、１０２、１０３、１
０４が配設されている。

【００５０】これら４つの押え部材１０１、１０２、１
０３、１０４のうち、押え部材１０１、１０２、１０３
はベース１００上でそれぞれ矢印I方向に移動可能であ
り、押え部材１０４はベース１００に固定されている。

【００５１】更に、移動可能な押え部材１０１、１０
２、１０３は、引っ張り機構によって試料３０を張る方
向に付勢されている。又、ベース１００には３つの取手
１３１、１３２，１３３が取り付けられている。なお、
本実施の形態例では、押さえ部材１０１、１０２、１０
３、１０４の材質としてアルミニウムを用い、試料３０
と接する部分にはアクリル板が接着されている。

【００５２】以下、この試料ホルダ４０の各部の詳細な
説明を行う。 （押さえ部材の押さえ構造）各押さえ部材１０１、１０
２、１０３、１０４の試料３０の押さえ構造は同一なの
で、押さえ部材１０３の構造を代表して説明し、他の押
さえ部材の構造は省略する。

【００５３】図７に示すように、押さえ部材１０３の断
面は、底部１０３ａと、天部１０３ｂと、底部１０３
ａ,底部１０３ｂを橋絡する側部１０３ｃとからなり、
試料３０側が開口１０３ｄとなったコの字形である。

【００５４】押さえ部材１０３の天部１０３ｂには、開
口１０３ｄへ突出するねじ１０７、１０８（図６参照）
が螺合し、各ねじ１０７、１０８の下端部は開口１０３
ｄに配置される挟持部材２０１に螺合している。

【００５５】従って、試料３０の辺を押さえ部材１０３
の底部１０３ａ上に置き、ねじ１０７、１０８を回転さ
せることにより、挟持部材２０１が試料３０の上面を押
接し、挟持部材２０１と押さえ部材１０３の底部１０３
ａとで試料３０の辺を挟持固定する。

【００５６】本実施の形態例では、挟持部材２０１の試
料３０との当接部にはアクリル板を接着した。尚、図６
に示すように、押さえ部材１０１には、ねじ１０５、ね
じ１０６が、押さえ部材１０２には、ねじ１０９、ねじ
１１０が、押さえ部材１０４には、ねじ１１１、ねじ１
１２がそれぞれ螺合している。

【００５７】（押さえ部材の移動構造）図６に示すよう
に、押さえ部材１０１の両端には、ガイドユニット１３
４及びガイドユニット１３５が固着されている。押さえ
部材１０２の両端には、ガイドユニット１３６及びガイ
ドユニット１３７が固着されている。押さえ部材１０３
の両端には、ガイドユニット１３８及びガイドユニット
１３９が固着されている。

【００５８】これら各ガイドユニット１３４〜１３９の
構造は同一なので、ガイドユニット１３７、１３６の構
造を代表して説明し、他のガイドユニットの構造の説明
は省略する。

【００５９】図６及び図７に示すように、ガイドユニッ
ト１３６、ガイドユニット１３７は、ベース１００上に
設けられたロアレール２１０と、このロアレール２１０
に移動可能に係合するスライダ２１１と、スライダ２１
１が固着されるとともに、押さえ部材１０２の端部に固
着される固着部材２１２とからなっている。従って、押
さえ部材１０２は矢印Ｉ方向に移動可能となる。

【００６０】（引っ張り機構）押さえ部材１０３の引っ
張り機構から説明する。図６及び図７に示すように、ベ
ース１００上には、押さえ部材１０３と対向するブラケ
ット２２０，２２１が設けられている。これらブラケッ
ト２２０、２２１には、ねじ２２２、２２３が螺合して
いる。

【００６１】一方、押さえ部材１０３にも、ブラケット
２２０、２２１のねじ２２２、２２３に対向するねじ２
２４、２２５が螺合している。そして、一方の端部がね
じ２２２に、他方の端部がねじ２２４に係合するばね
（テンションスプリング）１２６、及び、一方の端部が
ねじ２２３に、他方の端部がねじ２２５に係合するばね
（テンションスプリング）１２７によって、押さえ部材
１０３は試料３０を張る方向に付勢されている。

【００６２】又、ブラケット２２０、２２１間のベース
１００上には、ばね１２６、１２７によって付勢された
押さえ部材１０３が当接するねじ１２８が螺合するブラ
ケット２３０が設けられている。

【００６３】次に、押さえ部材１０２の引っ張り機構を
説明する。図６に示すように、ベース１００上の押さえ
部材１０２近傍には、２本のピン２５０、２５１が立設
されている。

【００６４】又、ベース１００上のガイドユニット１３
６、１３７の近傍には、プーリ１２１、１２４が立設さ
れている。ガイドユニット１３７には、中間部がプーリ
１２４に係合したワイヤ１２５の一方の端部が係合して
いる。ワイヤ１２５の他方の端部には、一方の端部がピ
ン２５１に係合したばね（テンションスプリング）１２
３の他方の端部が係合し、ばね１２３の付勢力により、
押さえ部材１０２は試料３０を張る方向に付勢されてい
る（図８参照）。

【００６５】同様に、ガイドユニット１３６には、中間
部がプーリ１２１に係合したワイヤ１２２の一方の端部
が係合している。ワイヤ１２２の他方の端部には、一方
の端部がピン２５０に係合したばね（テンションスプリ
ング）１２０の他方の端部が係合し、ばね１２０の付勢
力により、押さえ部材１０２は試料３０を張る方向に付
勢されている。

【００６６】ピン２５０、２５１の近傍ベース１００上
には、ばね１２０、１２３によって付勢された押さえ部
材１０２が当接するねじ１４１が螺合するブラケット２
６０が設けられている（図９参照）。

【００６７】次に、押さえ部材１０１の引っ張り機構を
説明する。図６に示すように、ベース１００上の押さえ
部材１０２近傍には、２本のピン２７０、２７１が立設
されている。

【００６８】又、ベース１００上のガイドユニット１３
４、１３５の近傍には、プーリ１１５、１１８が立設さ
れている。ガイドユニット１３４には、中間部がプーリ
１１８に係合したワイヤ１１９の一方の端部が係合して
いる。ワイヤ１１９の他方の端部には、一方の端部がピ
ン２７１に係合したばね（テンションスプリング）１１
７の他方の端部が係合し、ばね１１７の付勢力により、
押さえ部材１０１は試料３０を張る方向に付勢されてい
る。

【００６９】同様に、ガイドユニット１３５には、中間
部がプーリ１１５に係合したワイヤ１１６の一方の端部
が係合している。ワイヤ１１６の他方の端部には、一方
の端部がピン２７０に係合したばね（テンションスプリ
ング）１１４の他方の端部が係合し、ばね１１４の付勢
力により、押さえ部材１０２は試料３０を張る方向に付
勢されている。

【００７０】ピン２７０、２７１の近傍ベース１００上
には、ばね１１４、１１７によって付勢された押さえ部
材１０１が当接するねじ１１３が螺合するブラケット２
８０が設けられている。

【００７１】従って、ねじ１１３のつまみ部１１３ａを
回転させることにより、ねじ１１３が矢印Ｉ方向に移動
する。このように構成された試料ホルダへの試料３０の
取り付け方を説明すれば、以下の通りである。

【００７２】先ず、図６に示す試料ホルダ４０を図１０
に示すような試料ホルダ置き台７５の上に載せる。該試
料ホルダ置き台７５は、その内部にベーク板１５０が取
り付けられており、このベーク板１５０は、カム１５６
が回転する度に、上下運動を行なう。カム１５６には軸
１５５とつまみ１５４が取り付けられており、つまみ１
５４を回すと、カム１５６が回転し、ベーク板１５０は
上下運動を行なう。

【００７３】試料ホルダ置き台７０の周面に沿って、切
欠き部１５１〜１５３が設けられており、図６に示す取
手１３１〜１３３がはめ込まれるようになっている。こ
の状態で、ベーク板１５０が上の位置にある状態で、試
料３０を試料ホルダ４０に装着する。そして、前述した
試料の平坦化処理が終了するまで、試料３０はベーク板
１５０により上の位置に保持されている。

【００７４】具体的には、以下の手順で試料のセッティ
ングを行なう。 押さえ部材１０４に試料３０の先端が突き当たるまで
差し込む。 反対側端部も押さえ部材１０３に差し込む。この時、
押さえ部材１０３はねじ１２８により試料３０に張力が
かからないところまで押さえ部材１０４側に差し込んで
おく。 押さえ部材１０１（又は１０２）に対応する端部が突
き当たるまで差し込む。これで、基本的位置決めは完了
する。 ねじ１０７と１０８を締め込んだ後、ねじ１２８を押
さえ部材１０４と反対側に持っていき、ばね１２６と１
２７の張力がかかるところまで移動させる。この状態で
試料表面はかなり平坦になる。 残りの端部を押さえ部材１０２（又は１０１）に端部
がほぼ突き当たるまで差し込む。 ねじ１０５と１０６、及びねじ１０９と１１０を締め
込んだ後、ねじ１１３と１４１を回して張力がかかると
ころまで移動させる。

【００７５】以上で試料３０は平坦に支持される。この
手順を終えた後、ベーク板１５０を下げて粘着ロールに
より試料表面を清掃する。このように、本発明によれ
ば、透明シートとしての試料３０を平坦に支持するの
で、シート表面のうねりを正確に測定することができ
る。

【００７６】図１１は円柱レンズの構成例を示す図であ
る。この実施の形態例では、円柱レンズ１６の中心部分
に図に示すような遮蔽物８０を配置したものである。円
柱レンズ１６に入射する光は、透過拡散光であり、試料
３０中に異物がなければ、光は遮蔽物８０により遮蔽さ
れて、ＰＭＴ６１（図３参照）には入射されない。ここ
で、異物があると、透過拡散光がＰＭＴ６１に入射され
ることになる。このように構成すれば、透過拡散光のみ
をＰＭＴで受光し、異物があると遮蔽物８０により遮蔽
できないので、異物のみを分離して測定することが可能
になる。

【００７７】この場合において、遮蔽物８０を着脱可能
にしておけば、必要に応じて試料３０内の異物のみを分
離して検出を行なうことができる。図１２は透過受光部
の一実施の形態例を示す構成図である。この実施の形態
例では、８１は第１偏光板、８２は該第１偏光板８１と
偏向方向が９０゜異なる（直交する）第２偏光板であ
る。３０はこれら第１偏光板８１と第２偏光板８２との
間に配置された試料である。第２偏光板８２はその偏光
方向がアクリルロッド１７（図３参照）の長手方向と平
行になったものが用いられる。図１に示す具体的構成で
示すと、第１偏光板８１は分岐ミラー１２の後段に設け
られ、第２偏光板８２は円柱レンズ１６の前段に設けら
れる。

【００７８】試料３０内には、その大きさが３０μｍ程
度で、透明で肉眼では見えない異物（未溶解物等）が存
在することがある。このような異物を輝点異物という。
輝点異物は、通常は肉眼で検査することはできない。そ
こで、図１２に示すような構成にして輝点異物を検出す
るものである。

【００７９】試料内面に異物が存在しない場合には、試
料３０は第１偏光板８１と、第２偏光板８２の間に挟ま
れているので、２つの偏光板の偏向作用により第２偏光
板８２からは光を出射しない。第１偏光板と第２偏光板
とが偏光方向が９０゜異なっているためである。若し、
試料内部に輝点異物が存在すれば、試料透過後の偏光方
向が変化するので、第２偏光板８２から光が漏れてく
る。この光をＰＭＴにより電気信号に変換してやれば、
３０μｍ程度の輝点異物を検出することができる。この
ように構成すれば、２つの互いに直交する偏光板でシー
トを挟む構成となるので、透明シート上の輝点異物のみ
を抽出して取り出すことができる。

【００８０】ここで、反射光学系のＰＭＴ入力部に設け
られた遮蔽部２３の機能について説明する。図１３はう
ねりがあった場合とない場合の光量の変化特性を示す図
である。（ａ）はうねりがない場合、（ｂ）はうねりが
ある場合である。うねりがない場合には、（ａ）に示す
ように、受光光量は変化せず、ビームスポットの中心軸
が遮蔽部２３の境界に沿ってスポットが結ばれる。
（ｂ）はうねりがある場合の特性である。（ｂ）のよう
に、走査方向のビーム移動によるセンサへの光量が増減
し、ビームスポットの中心軸が遮蔽部２３からはみ出し
ている。

【００８１】この実施の形態例によれば、ＰＭＴ（光電
センサ）２２の位置に遮蔽部２３を設け、集光されたレ
ーザービームのほぼ半分を遮光することで、被測定物
（シート状サンプル３０）の表面に変位（うねり）があ
った時に、集光ビームの位置が遮蔽部と遮光のない部分
の間を移動することにより、明暗の信号として高精度な
検出が可能となる。

【００８２】本実施の形態例では、光電センサ２２とし
てＰＭＴ（光電子増倍管）を用いている。この結果、反
射光が多少広がっても受光可能となる。また、本実施の
形態例では、遮蔽部２３をレーザー走査方向と直角（図
１３の紙面に垂直方向）に直線的にその境界を有してい
る。これによれば、被測定物が移動中に多少ばたついて
も光量が変化しないため、検出信号に影響しないで評価
が可能となる。

【００８３】更に、本実施の形態例では、レーザー光と
してマルチモードレーザー光を用いている。マルチモー
ドレーザー光を用いれば、干渉距離が短くなるため、透
明又は透過率の高い被測定物でも干渉縞の影響を受ける
ことなく、測定可能となる。

【００８４】図１４は本発明の変位検出原理の説明図で
ある。３０は被検査シート（試料）で、矢印方向が走査
方向を示す。図の８５は変位（うねり）がない場合のシ
ート表面を、８６は変位がある場合のシート表面を示
す。この被検査シート３０に対して、Ａ方向から見た変
位のある場合とない場合の光の反射方向を示している。

【００８５】、’は変位がない場合の反射方向を示
し、入射方向と同一方向に反射している。これに対し
て、変位がある場合の光の反射方向は、、に示すよ
うに入射方向とは別の方向に反射していく。

【００８６】図の下面にそれぞれの場合の検出信号と受
光面の様子を示している。変位がない場合には、ビーム
スポットは、遮蔽部２３に半分かかっている。これに対
して変位があり、光量に増減がある場合には、スポット
がの場合は遮蔽部２３から離れており、スポットが
に示すような場合には、スポットが遮蔽部２３に殆ど入
り込んでいる。なお、シート表面が８７に示すように上
下にばたついた時には、ビームスポット位置が上下に動
くだけである。８８はビームが最大まで拡大した場合を
示している。

【００８７】検出信号は、、’の場合には、所定の
バイアスで出力振幅は一定である。これに対して、変位
がある場合には、図に示すように振幅のある信号とな
る。との出力を合成すると、出力はそれぞれの波形
が加算された信号となる。この出力信号を複数の走査ラ
イン毎に表示すれば、試料表面の状態を３次元的に観察
することができる。

【００８８】なお、試料表面の反射光を受光するＰＭＴ
２２で光電変換された電気信号に対して、その平均振幅
を算出してその大きさによって平面性の程度を判別し、
出力表示することができる。このようにすれば、反射受
光部の平均振幅を算出して平面性の程度を判定すること
ができる。

【００８９】次に、透過受光手段の特性の決定方法につ
いて説明する。図１５は光透過後のＰＭＴ６１（図３参
照）の出力特性を示す図で、縦軸がＰＭＴ出力、横軸が
位置である。試料内に異物がある場合には、、に示
すようなピークが現れる。ここで、ＰＭＴ出力にＣＭＰ
１〜ＣＭＰ４までの閾値を設けておき、試料の単位面積
当たりのＣＭＰ１以下がｘ個、ＣＭＰ１〜ＣＭＰ２まで
がｙ個、ＣＭＰ２〜ＣＭＰ３までがｚ個という具合にそ
れぞれのピーク振幅の数で試料の特性を判定することが
できる。このようにすれば、シート内部の欠陥の状態を
数値的に表すことができる。

【００９０】なお、図において、示す閾値ＣＭＰ４を越
える出力がある場合には、殆ど試料の表面に付着したゴ
ミの場合が多い。従って、この場合にはシート内部の欠
陥としては考慮しないようにすることができる。

【００９１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下の効果が得られる。 （１）請求項１記載の発明では、透過用と反射用の２つ
のレーザビームを同一光軸上に重ね合わせて前記光走査
手段に入射させ、前記光走査手段の出射光を再度透過用
と反射用のレーザビームに分岐してシート面に照射する
レーザビーム照射手段と、反射用レーザビームのシート
面での反射光を光電変換センサで電気信号に変換する反
射受光部と、透過用レーザビームのシート面での透過光
を光電変換センサで電気信号に変換する透過受光部とを
具備することを特徴とする。

【００９２】このように構成すれば、シート表面の反射
光を検出することで、シート表面のうねりを検査し、シ
ートの透過光を検出することでシート内面の異物を正確
に検出することが可能となる。

【００９３】（２）請求項２記載の発明では前記反射用
レーザビームのシート面での反射光を凹面鏡を用いて１
点集光させることを特徴とする。このように構成すれ
ば、より正確にシート表面の形状を検査することができ
る。

【００９４】（３）請求項３記載の発明によれば、前記
透過用レーザビームのシート面での透過光を走査方向と
平行に配置された透明ロッドで受光させて光電変換セン
サで電気信号に変換することにより、透明ロッドを透過
した光を光電変換センサに導くことができる。

【００９５】（４）請求項４記載の発明によれば、被検
査対象である透明シートを平坦に支持し搬送する機構を
有することにより、透明シートを平坦に支持するので、
シート表面のうねりを正確に測定することができる。

【００９６】（５）請求項５記載の発明によれば、前記
透明シートを平坦に支持する機構として、試料の端部を
弾性力で外側に引っ張る構成とすることにより、弾性力
（例えばばねの力）を利用して試料表面を高度に平面を
保つことができる。

【００９７】（６）請求項６記載の発明によれば、前記
透過光を受光する透過受光部が、その前面に透過光の中
心光を遮蔽する遮蔽手段を有することにより、透過受光
部が透過拡散光のみを受光するので、異物があると遮蔽
手段に入らないことから、異物のみを分離して測定する
ことが可能となる。

【００９８】（７）請求項７記載の発明は、前記遮蔽手
段は着脱可能な構成であることにより、必要に応じて異
物のみを分離して検出を行なうことができる。 （８）請求項８記載の発明によれば、前記遮蔽手段の代
わりに、その偏光方向が透明ロッドの長手方向と平行又
は直角な偏光板が取り付けられ、分岐ミラーの後段に偏
向方向がこれと直交する偏光板を設けることにより、２
つの互いに直交する偏光板でシートを挟む構成となるの
で、透明シート上の輝点異物のみを抽出して取り出すこ
とができる。

【００９９】（９）請求項９記載の発明によれば、透過
用レーザビームのシート面上でのビーム径を１００μｍ
以下にしたことにより、５μｍ程度の異物に対して検出
感度を高くすることができ、５μｍ程度の異物を確実に
検出することができる。

【０１００】（１０）請求項１０記載の発明によれば、
前記レーザビームのうち、反射用レーザビームを発生す
るレーザが縦マルチモードレーザであることを特徴とす
る。シングルモードレーザを使用した場合、透明又は透
過率の高い被測定物では裏面との干渉のために検出信号
が乱れるが、縦マルチモードレーザを用いると、透明又
は透過率の高い被測定物でも干渉縞の影響を受けること
なく、測定可能となる。

【０１０１】（１１）請求項１１記載の発明によれば、
前記反射光学系で１点集光するために１つの凹面鏡を使
用し、凹面鏡の焦点距離の２倍の位置で凹面鏡の前後に
レーザビームの偏向点と受光面を配置し、凹面鏡の焦点
距離に等しい距離で凹面鏡に対して前側に被検査面であ
るシート面が来るように配置したことにより、１枚の凹
面鏡で構成でき、シート面で拡散された反射光の広がり
を制約して集光することができる。

【０１０２】（１２）請求項１２記載の発明によれば、
前記反射受光部の受光面に集光ビームのほぼ半分を遮蔽
する遮蔽手段を設けたことにより、シート表面にうねり
がない場合には、光電変換素子であるＰＭＴに入射する
光量は変化しないが、うねりがあった場合には、走査方
向のビーム移動によるＰＭＴへの受光量が変動すること
から、うねりを検出することができる。

【０１０３】（１３）請求項１３記載の発明によれば、
前記遮蔽手段はその境界をレーザビームの走査方向とほ
ぼ直角の方向に設けたことにより、被測定試料が移動中
に多少ばたついても光量が変化しないため、検出信号に
影響しないで評価が可能となる。

【０１０４】（１４）請求項１４記載の発明によれば、
前記透過受光部で光電変換された電気信号に対して、複
数の閾値を有し各閾値を越えた欠陥の単位面積あたりの
個数を出力表示することにより、シート内部の欠陥の状
態を数値的に表すことができる。

【０１０５】（１５）請求項１５記載の発明によれば、
前記処理で最も高い閾値を越えたものは、欠陥としてカ
ウントしないようにしたことにより、最も高い閾値を越
えたものは、シート表面に付着したゴミであるので、こ
の場合には、シート内部の欠陥としては考慮しないよう
にすることができる。

【０１０６】（１６）請求項１６記載の発明によれば、
前記反射受光部で光電変換された電気信号に対して、平
均振幅を算出してその大きさによって平面性の程度を判
別し、出力表示することにより、反射受光部の平均振幅
を算出して平面性の程度を判定することができる。

【０１０７】このように、本発明によれば、シート表面
のうねりや、シート内部の異物等を正確に測定すること
ができるシート検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例を示す構成図である。

【図２】ガルバノミラー部分の構成例を示す図である。

【図３】アクリルロッドの光の伝達の様子を示す図であ
る。

【図４】反射光学系のレイアウトを示す図である。

【図５】画像処理部の構成例を示すブロック図である。

【図６】図１の試料ホルダの平面図である。

【図７】図６の切断線A-Aの断面図である。

【図８】図６のB方向拡大矢視図である。

【図９】図６の切断線C-Cの断面図である。

【図１０】試料ホルダ置き台の構成例を示す図である。

【図１１】円柱レンズの構成例を示す図である。

【図１２】透過受光部の一実施の形態例を示す構成図で
ある。

【図１３】うねるがある場合とない場合の光量の変化特
性を示す図である。

【図１４】本発明の変位検出原理の説明図である。

【図１５】光透過後のＰＭＴ出力を示す図である。

【符号の説明】

１１ ガルバノミラー １２ 分岐ミラー １３ ｆθレンズ １４ ミラー １５ 集光レンズ １６ 円柱レンズ １７ アクリルロッド １８ ミラー １９ 凹面鏡 ２０、２１ ミラー ２２ ＰＭＴ ２３ 遮蔽部 ３０ 試料 ４０ 試料ホルダ ５０ 移動ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA45 AA49 AA51 BB01 CC02 CC21 CC25 FF02 FF44 GG06 GG13 GG23 HH04 HH12 HH13 HH14 HH15 JJ01 JJ05 JJ08 JJ09 JJ17 LL01 LL04 LL08 LL10 LL12 LL13 LL19 LL20 LL30 LL33 LL62 MM03 MM16 PP12 QQ25 QQ42 SS03 SS13 TT07 2G051 AA41 AB06 AB07 BA08 BA10 BB09 BB11 CA02 CB03 CC09 CD06 DA07 EA16 EA25 EC01 EC03 ED05

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを光走査手段により透明な
   シート上に照射してその透過光と反射光を基に異物の数
   や大きさ及び表面状態を評価するシート検査装置におい
   て、 透過用と反射用の２つのレーザビームを同一光軸上に重
   ね合わせて前記光走査手段に入射させ、前記光走査手段
   の出射光を再度透過用と反射用のレーザビームに分岐し
   てシート面に照射するレーザビーム照射手段と、 反射用レーザビームのシート面での反射光を光電変換セ
   ンサで電気信号に変換する反射受光部と、 透過用レーザビームのシート面での透過光を光電変換セ
   ンサで電気信号に変換する透過受光部とを具備すること
   を特徴とするシート検査装置。
2. 【請求項２】 前記反射用レーザビームのシート面での
   反射光を凹面鏡を用いて１点集光させることを特徴とす
   る請求項１記載のシート検査装置。
3. 【請求項３】 前記透過用レーザビームのシート面での
   透過光を走査方向と平行に配置された透明ロッドで受光
   させて光電変換センサで電気信号に変換することを特徴
   とする請求項１記載のシート検査装置。
4. 【請求項４】 被検査対象である透明シートを平坦に支
   持し搬送する機構を有することを特徴とする請求項１記
   載のシート検査装置。
5. 【請求項５】 前記透明シートを平坦に支持する機構と
   して、試料の端部を弾性力で外側に引っ張る構成とする
   ことを特徴とする請求項４記載のシート検査装置。
6. 【請求項６】 前記透過光を受光する透過受光部は、そ
   の前面に透過光の中心光を遮蔽する遮蔽手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載のシート検査装置。
7. 【請求項７】 前記遮蔽手段は着脱可能な構成であるこ
   とを特徴とする請求項６記載のシート検査装置。
8. 【請求項８】 前記遮蔽手段の代わりに、その偏光方向
   が透明ロッドの長手方向と平行又は直角な偏光板が取り
   付けられ、分岐ミラーの後段に偏光方向がこれと直交す
   る偏光板を設けることを特徴とする請求項６記載のシー
   ト検査装置。
9. 【請求項９】 透過用レーザビームのシート面上でのビ
   ーム径を１００μｍ以下にしたことを特徴とする請求項
   １記載のシート検査装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザビームのうち、反射用レー
    ザビームを発生するレーザが縦マルチモードレーザであ
    ることを特徴とする請求項１記載のシート検査装置。
11. 【請求項１１】 前記反射光学系で１点集光するために
    １つの凹面鏡を使用し、凹面鏡の焦点距離の２倍の位置
    で凹面鏡の前後にレーザビームの偏向点と受光面を配置
    し、凹面鏡の焦点距離に等しい距離で凹面鏡に対して前
    側に被検査面であるシート面がくるように配置したこと
    を特徴とする請求項２記載のシート検査装置。
12. 【請求項１２】 前記反射受光部の受光面に集光ビーム
    のほぼ半分を遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とす
    る請求項１記載のシート検査装置。
13. 【請求項１３】 前記遮蔽手段はその境界をレーザビー
    ムの走査方向とほぼ直角の方向に設けたことを特徴とす
    る請求項１２記載のシート検査装置。
14. 【請求項１４】 前記透過受光部で光電変換された電気
    信号に対して、複数の閾値を有し各閾値を越えた欠陥の
    単位面積あたりの個数を出力表示するようにしたことを
    特徴とする請求項１記載のシート検査装置。
15. 【請求項１５】 前記処理で最も高い閾値を越えたもの
    は、欠陥としてカウントしないようにしたことを特徴と
    する請求項１４記載のシート検査装置。
16. 【請求項１６】 前記反射受光部で光電変換された電気
    信号に対して、平均振幅を算出してその大きさによって
    平面性の程度を判別し、出力表示することを特徴とする
    請求項１記載のシート検査装置。