JP2015531068A - 表面特徴の特徴決定 - Google Patents

Abstract

本願明細書において提供される装置は、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される光子検出器アレイと、物品の表面における特徴を特徴決定するための特徴決定手段とを含み、特徴決定手段は、物品の表面における特徴から散乱した２組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を対比させ、２組の光子は、異なる場所にある光子エミッタからそれぞれ生じる。

Description

相互参照
この出願は、２０１２年８月１１日に出願された米国仮特許出願番号第６１／６８２，２００号の利益を請求する。

背景
生産ライン上で作製された物品は、物品または当該物品を含むシステムの性能を低下させ得る欠陥を含むある特徴について検査され得る。たとえば、ハードディスクドライブのためのハードディスクは、生産ライン上で作製され、ディスクまたはハードディスクドライブの性能を低下させ得る表面欠陥および表面下の欠陥を含むある表面特徴について検査され得る。したがって、欠陥のような特徴について物品を検査するよう動作可能な装置および方法には利点がある。

概要
本願明細書において提供される装置は、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される光子検出器アレイと、物品の表面における特徴を特徴決定するための特徴決定手段とを含み、特徴決定手段は、物品の表面における特徴から散乱した２組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を対比させ、２組の光子は、異なる場所にある光子エミッタからそれぞれ生じる。

本発明のこれらの特徴および局面ならびに他の特徴および局面は、以下の図面、説明および添付の請求の範囲を参照すると、より良く理解され得る。

実施形態に従った、光子エミッタが高い角度にある物品の表面特徴の検出を示す概略図を提供する図である。 実施形態に従った、光子エミッタが低い角度にある物品の表面特徴の検出を示す概略図を提供する図である。 実施形態に従った、物品の表面特徴からの光子散乱を示す概略図を提供する図である。 実施形態に従った、物品の表面特徴から光学部品を通って光子検出器アレイ上に散乱する光子を示す概略図を提供する図である。 実施形態に従った、物品の表面特徴マップの画像を提供する図である。 図４において提供される表面特徴マップの近接画像を提供する図である。 上部は図５において提供されるマップからの表面特徴の近接画像を提供する図であり、底部は表面特徴の光子散乱強度分布を提供する図である。 上部は図６Ａからの表面特徴の画素補間画像を提供する図であり、底部は表面特徴の画素補間された光子散乱強度分布を提供する図である。 実施形態に従った、物品の異なる表面特徴を示す概略図を提供する図である。 実施形態に従った、光子エミッタが物品の表面に関して比較的高い角度で位置決めされる、物品の表面特徴マップの近接画像を提供する図である。 実施形態に従った、光子エミッタが物品の表面に関して比較的低い角度で位置決めされる、物品の表面特徴マップの近接画像を提供する図である。

説明
本発明の実施形態をより詳しく記載する前に、このような実施形態における要素は変動し得るので本発明は本願明細書において記載および／または説明される特定の実施形態に限定されないということが、本発明が関係する技術の当業者によって理解されるべきである。同様に、本願明細書において記載および／または説明される特定の実施形態は、特定の実施形態から容易に分離され得るとともに随意にいくつかの他の実施形態のいずれかとを組み合わせられ得る要素か、または本願明細書に記載されるいくつかの他の実施形態のいずれかにおける要素について代用され得る要素を有するということが理解されるべきである。

さらに、本願明細書において使用される用語は、本発明の特定の実施形態を記載するためのものであり、当該用語は限定を意図しないということが本発明が関係する技術の当業者によって理解されるべきである。別途示されなければ、序数（たとえば、第１、第２、第３など）は、要素またはステップの群における異なる要素またはステップを区別または識別するために使用され、請求された発明または本発明の特定の実施形態の要素またはステップに対して連続的な限定または数的な限定を与えない。たとえば、「第１」、「第２」および「第３」の要素またはステップは、必ずしもその順で現われる必要はなく、請求された発明または本発明の特定の実施形態は、必ずしも３つの要素またはステップに限定される必要はない。さらに、別途示されなければ、「左」、「右」、「前」、「後」、「上部」、「底部」、「前方」、「逆」、「時計回り」、「反時計回り」、「上方」、「下方」といった任意の分類、または、「上側」、「下側」、「後側」、「前側」、「垂直」、「水平」、「近位」、「遠位」などといった他の同様の用語は、簡便さのために使用されており、たとえば任意の特定の固定された位置、方位または方向を示唆するよう意図されないということが理解されるべきである。代わりに、このような分類はたとえば、相対的な位置、方位または方向を反映するために使用される。さらに、「ある」および「その」といった単数形は、文脈が明白に他の態様を示していなければ、複数の参照を含むということが理解されるべきである。

別途規定されていなければ、本願明細書において使用される技術用語および科学用語はすべて、本発明が関係する技術の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。

生産ライン上で作製された物品は、物品または当該物品を含むシステムの性能を低下させ得る欠陥を含むある特徴について検査され得る。たとえば、ハードディスクドライブのためのハードディスクは、生産ライン上で作製され、ディスクまたはハードディスクドライブの性能を低下させ得る表面欠陥および表面下の欠陥を含むある表面特徴について検査され得る。本願明細書において、表面欠陥および／または表面下の欠陥のようなある表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう物品を検査するための装置および方法が提供される。ここで、本発明の実施形態をより詳細に記載する。

本願明細書における装置および方法によって検査され得る物品に関して、このような物品は、製造の任意の段階における、１つ以上の光学的に平滑な表面を有する任意の製造物品またはそのワークピースを含み、その例には、製造の任意の段階における半導体ウェハ、磁気記録媒体（たとえばハードディスクドライブのためのハードディスク）、およびそのワークピースが含まれるがこれらに限定されない。このような物品は、物品の性能を低下し得る表面欠陥および／または表面下の欠陥を含むある特徴について検査され得る。当該表面欠陥および／または表面下の欠陥は、粒子およびステイン汚染ならびにスクラッチおよびボイドを含む欠陥を含む。たとえば、粒子汚染に関して、ハードディスクドライブのための中間段階のハードディスク（すなわちワークピース）の表面上に捕らわれた粒子はその後、スパッタリングされた膜を破損し得る。粒子汚染はさらに、ハードディスクドライブ内のハードディスクの仕上げ面を汚染し得、これは、スクラッチの形成およびデブリの発生につながる。ハードディスクの仕上げ面の汚染は、ハードディスクとハードディスクドライブの読込・書込ヘッドとの間の間隔も悪化させ得、これも懸念事項である。粒子汚染と、たとえばそのような特徴を特徴決定することによるボイドとを区別することにより、高い製造歩留りを維持しつつ、ハードディスクと読込・書込ヘッドとの間の間隔についての懸念が最小化される。そのため、表面欠陥および／または表面下の欠陥につながる生産傾向を修正し製品品質を増加させるよう、本願明細書における装置および方法により物品を検査することが重要である。

図１Ａおよび図１Ｂは、物品の表面特徴の検出、マッピングおよび／または特徴決定についての概略図を組み合せて提供する図であって、ある実施形態に従った、一対の光子エミッタ１１０Ａおよび１１０Ｂ、光学セットアップ１２０、光子検出器アレイ１３０、およびコンピュータまたは同等なデバイス１４０を含む装置１００と、物品１５０と、物品１５０の表面の一対の差分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂとを示す。このような実施形態において、光子エミッタ１１０Ａは、表面特徴マップ１６０Ａについて比較的高い角度で位置決めされ得、光子エミッタ１１０Ｂは、表面特徴マップ１６０Ｂについて比較的低い角度で位置決めされ得る。差分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂ、または表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂを生成するのに用いられる情報を用いて、物品の表面特徴を特徴決定し、そのような表面特徴を区別し得る。本発明の物品および装置ならびに本発明の方法は、図１Ａおよび図１Ｂにおける実施形態に限定されず、本願明細書においてより詳細に記載される特徴によって、本発明の付加的な実施形態が実現され得る。

物品の表面特徴の検出、マッピングおよび／または特徴決定のための装置は、（たとえば、所望の場合、ピースごとの検査（piece-wise inspection）のための物品の漸進的な回転のために）物品の全表面または物品の表面の何らかの所定の部分といった物品の表面上に光子を放射するよう使用され得る２個の光子エミッタ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂの光子エミッタ１１０Ａおよび１１０Ｂを参照）または３個以上の光子エミッタを含んでもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、装置は、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個または１０個以上といった複数の光子エミッタを含んでもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、装置は、１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個または２個以下といった複数の光子エミッタを含んでもよい。上記のものの組合せも、上記の複数の光子エミッタを説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、複数の光子エミッタは２個以上１０個以下の光子エミッタを含んでもよく（たとえば２個と１０個との間の光子エミッタ）、たとえば２個以上の光子エミッタおよび６個以下の光子エミッタ（たとえば２個と６個との間の光子エミッタ）、たとえば２個以上の光子エミッタおよび４個以下の光子エミッタ（たとえば２個と４個との間の光子エミッタ）を含んでもよい。さらに複数の光子エミッタに関して、複数の光子エミッタの各光子エミッタは同じであってもよく、異なってもよく、またはその何らかの組合せであってもよい（たとえば少なくとも２個が同じ光子エミッタであり、その残りの光子エミッタが異なるか、少なくとも４個が同じ光子エミッタであり、その残りの光子エミッタが異なるなど）。さらに複数の光子エミッタに関して、光子エミッタは、本願明細書に記載される一対以上の光子エミッタに構成されてもよい。

装置が２個の光子エミッタまたは３個以上の光子エミッタを含むかどうかに関わらず、各光子エミッタは、１つ以上のタイプの特徴のために最適化された距離および／または角度で物品の表面上に光子を放射し得る。当該タイプの特徴は、より詳細に本願明細書において記載される。１つ以上のタイプの特徴の特徴決定のために各光子エミッタが異なる距離および／または角度で異なる時間に（たとえば連続した撮像のために連続的に）物品の表面上に光子を放射し得るように、２個の光子エミッタが対にされ得る。当該特徴決定は、２個の光子エミッタの下に生成される２つの異なる表面特徴マップおよび／またはこのような表面特徴マップを生成するのに用いられる情報を用いることによって行われ得る。１つ以上のタイプの特徴のために最適化された角度は視射角と等しくてもよい。視射角は入射角度の余角であり、入射角度は、物品の表面上に入射する放射光子を含む光線と光線が入射する点での法線（すなわち物品の表面に垂直な線）との間の角度である。視射角は、物品の表面上に入射する放射光子を含む光線と光線が入射する点での表面との間の角度とも記載される。

図２は、物品１５０の表面１５２上に入射する、表面１５２と視射角を形成する放射光子を含む多くの光線を提供する図である。図２はさらに、表面に対する法線との反射角を形成する反射された光子を含む多数の光線を規定し、当該反射角は入射角度と等しく、図２はさらに、物品１５０の表面１５２上の特徴１５４からの散乱した光子を含む多数の光線を規定し、当該光線は様々な散乱角度からの散乱した光子を含む。光子エミッタは、０°〜９０°の範囲の視射角で光子を放射し得、０°の視射角は、光子エミッタが物品のある側から物品の表面上に光子を放射することを示し、９０°の視射角は、光子エミッタが物品の上から直接的に物品の表面上に光子を放射することを示す。いくつかの実施形態では、たとえば、光子エミッタは、視射角が少なくとも０°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°または９０°であるように、物品の表面上に光子を放射し得る。いくつかの実施形態では、たとえば、光子エミッタは、視射角が９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、３５°、３０°、２５°、２０°、１５°、１０°または５°以下であるように物品の表面上に光子を放射し得る。上記のものの組合せも、光子エミッタが物品の表面上に光子を放射し得る視射角を説明するために使用され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、光子エミッタは、視射角が、０°以上および９０°以下（すなわち０°と９０°との間）であり、たとえば０°以上および４５°以下（すなわち０°と４５°との間）であり、４５°以上９０°以下（すなわち４５°と９０°との間）を含むように、物品の表面上に光子を放射し得る。

装置は、随意に装置の同じ側に配置された一対の光子エミッタ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂの光子エミッタ１１０Ａおよび１１０Ｂ参照）を含み得る。各光子エミッタは、異なる距離および／または異なる角度で異なる時間に（たとえば連続した撮像のために連続的に）物品の表面上に光子を放射し得る。このような装置における一対の光子エミッタは、第１の光子エミッタ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂの光子エミッタ１１０Ａ）が物品の表面に関して比較的高い角度で位置決めされ得、第２の光子エミッタ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂの光子エミッタ１１０Ｂ）が物品の表面に関して比較的低い角度で位置決めされ得るように構成され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、第１の光子エミッタは、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、または８５°の比較的高い角度で位置決めされ得、当該角度は視射角である。いくつかの実施形態では、たとえば、第１の光子エミッタは、９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、または３５°以下の比較的高い角度で位置決めされ得、当該角度は視射角である。第１の光子エミッタが物品の表面に関して配置され得る比較的高い角度を説明するために上記の組合せを使用してもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、第１の光子エミッタは、３０°以上および９０°以下（すなわち０°と９０°との間）、たとえば３０°以上５０°以下（すなわち３０°と５０°との間）および３０°以上４０°以下（すなわち３０°と４０°との間）を含む３０°以上および６０°以下（すなわち３０°と６０°との間）の比較的高い角度で配置され得、当該角度は視射角である。いくつかの実施形態では、たとえば、第２の光子エミッタは、０°、５°、１０°、１５°、２０°または２５°以上の比較的低い角度で位置決めされ得、当該角度は視射角である。いくつかの実施形態では、たとえば、第２の光子エミッタは、３０°、２５°、２０°、１５°、１０°または５°以下の比較的低い角度で位置決めされ得、当該角度は視射角である。第２の光子エミッタが物品の表面に関して配置され得る比較的低い角度を説明するために上記の組合せを使用してもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、０°以上および３０°以下（すなわち０°と３０°との間）、たとえば０°以上２０°以下（すなわち０°と２０°との間）、０°以上１０°以下（すなわち０°と１０°との間）、および３°以上７°以下（すなわち３°と７°との間）を含む０°以上２５°以下（すなわち０°と２５°との間）の比較的低い角度で配置され得、当該角度は視射角である。一対の光子エミッタの第１の光子エミッタを物品の表面に関して比較的高い角度で、一対の光子エミッタの第２の光子エミッタを物品の表面に関して比較的低い角度で配置することにより、本願明細書に記載されるように物品における表面特徴からの光子の差分散乱が可能となり、図１Ａおよび図１Ｂの差分表面特徴マップ１６０Ａおよび１６０Ｂといった本願明細書に記載される差分マップを生成することが可能となる。

光子エミッタは、（たとえば、所望の場合、ピースごとの検査のための物品の漸進的な回転のために）全表面または表面の何らかの所定の部分といった物品の表面上に光子を放射し得る。光子エミッタはさらに、全表面または表面の所定の部分が一様または均質に照射されるように、物品の全表面または表面の何らかの所定の部分上に光子を放射し得る。物品の全表面または表面の何らかの所定の部分を一様に照射することは、物品の全表面または物品の表面の何らかの所定の部分を、単位時間当たり同じまたはほぼ同じ光子エネルギー（たとえば光子パワーまたは光子束）および／または単位面積当たり同じまたはほぼ同じ光子パワー（たとえば光子束密度）に晒すことを含むが、これらに限定されない。放射測定用語では、一様に照射することは、物品の全表面または物品の表面の何らかの所定の部分を、単位時間当たり同じまたはほぼ同じ放射エネルギー（たとえば放射パワーまたは放射束）および／または単位面積当たり同じまたはほぼ同じ放射パワー（たとえば放射度または放射束密度）に晒すことを含むがこれに限定されない。

光子は電磁放射または光の素粒子であるという理解により、光子エミッタまたは光源は、相対的に広範囲の波長（たとえば、全スペクトル、紫外・可視、可視、赤外線など）、相対的に狭い範囲の波長（たとえばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどといった紫外線の細区分；赤、緑、青などといった可視の細区分；近赤外線、中赤外線といった赤外線の細区分など）、もしくは特定の波長（たとえば単色）を含む光、相対的に広範囲の周波数（たとえば、全スペクトル、紫外・可視、可視、赤外線など）、相対的に狭い範囲の周波数（たとえばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどといった紫外線の細区分；赤、緑、青などといった可視の細区分；近赤外線、中赤外線といった赤外線の細区分など）、もしくは特定の周波数（たとえば単色）を含む光、偏光（たとえば直線偏光、円偏光など）した光、部分的に偏光した光、もしくは偏光していない光、ならびに／またはコヒーレント光（たとえばレーザ）から非コヒーレント光までの範囲の異なる程度の時間的コヒーレンスおよび／もしくは空間コヒーレンスを有する光を提供し得る。本願明細書において論じられるように、上記の品質のいずれかを有する光を提供するよう、光子エミッタまたは光源は、光学セットアップの１つ以上の光学部品に関連して使用されてもよい。

上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、高速フラッシュランプを含むフラッシュランプのようなランプを含んでもよく、当該ランプは、光子検出器アレイを用いて物品の表面における特徴から散乱した光子を検出する間、振動を最小限にするように構成される。いくつかの実施形態では、たとえば、光子エミッタまたは光源は、光子検出器アレイを用いて物品の表面における特徴から散乱した光子を検出する間、振動を最小限にするよう、５００ＷのＸｅフラッシュランプのような高速Ｘｅフラッシュランプを含んでもよい。

さらに上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放射するように構成される、レーザの組合せを含むレーザのようなコリメート光源を含んでもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、レーザの組合せは、レーザの組合せが１つの角度で物品の表面上に光子を放射するようにレーザビーム成形器に提供され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、レーザの組合せは、レーザの組合せが複数の角度で物品の表面上に光子を放射するようにレーザビーム成形器に提供され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放射するように、少なくとも２個、４個、６個、８個、１０個、１２個、１４個、１６個、１８個、２０個、２２個、２４個、２６個、２８個、または３０個、または３０個よりさらに多いレーザ（またはそれ以上）がレーザビーム成形器に提供され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放射するように、３０個、２８個、２６個、２４個、２２個、２０個、１８個、１６個、１４個、１２個、１０個、８個、６個、４個または２個以下のレーザがレーザビーム成形器に提供され得る。上記の組合せも、レーザビーム成形器に提供されるレーザの組合せを説明するよう使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、２個以上および３０個以下のレーザ（たとえば２個と３０個との間のレーザ）、たとえば１０個以上３０個以下のレーザ（たとえば１０個と３０個との間のレーザ）であり、２０個以上３０個以下のレーザ（たとえば２０個と３０個との間のレーザ）を含み、さらに２４個以上２８個以下のレーザ（たとえば２４個と２８個との間のレーザ）を含むレーザが、レーザの組合せが１つ以上の角度で物品の表面上に光子を放射するようにレーザビーム成形器に提供され得る。

さらに上記に鑑みて、光子エミッタまたは光源は、物品の表面上に光子を放射するように構成された点光源の線形の組合せ、アーチ形の組合せなどを含む点光源の組合せのような二次元光源を含んでもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、二次元光源は、少なくとも１０個、２０個、４０個、６０個、８０個、１００個、１１０個、１２０個、１４０個、１６０個、１８０個、または２００個の点光源、または２００個よりさらに多い点源の組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、たとえば、二次元光源は、２００個、１８０個、１６０個、１４０個、１２０個、１００個、８０個、６０個、４０個、２０個または１０個以下の点光源の組合せを含み得る。上記のものの組合せも、点光源の組合せを含む二次元光源を説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、二次元光源は、１０個以上２００個以下（たとえば１０個と２００個との間）の点光源の組合せを含んでもよく、たとえば４０個以上１６０個以下（たとえば４０個と１６０個との間）の点光源を含んでもよく、６０個以上１４０個以下（たとえば６０個と１４０個との間）の点光源を含み、さらに８０個以上１２０個以下（たとえば８０個と１２０個との間）の点光源を含む。このような点光源は、ストリップライトのような二次元光源を形成するよう線形に組み合わせられ得る。このような点光源は、リングライトのような二次元光源を形成するようアーチ形に組み合わせられ得る。いくつかの実施形態では、たとえば、光子エミッタまたは光源は、少なくとも６０個の点光源を含む二次元光源を含んでもよく、たとえば当該二次元光源は、少なくとも６０個の点光源を含むリングライトであり、少なくとも６０個の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）を含むリングライトを含み、さらに少なくとも１００個のＬＥＤを含むリングライトを含む。ＬＥＤを含む二次元光源は、白色ＬＥＤを含み得、各ＬＥＤは少なくとも１０ｍＷのパワーを有する。ＬＥＤに基づくリングライトは、特により低い角度（たとえば４５°以下の視射角）で物品の表面上に光子を放射するように構成される場合、物品の表面におけるスクラッチ（たとえば周方向のスクラッチ）および／またはボイドのような特徴を増強し得る。

装置はさらに、光学セットアップ（たとえば、図１Ａおよび図１Ｂの光学セットアップ１２０を参照）を含んでもよく、当該光学セットアップは、１つ以上の光子エミッタから放射される光子および／または物品の表面特徴から散乱する光子を処理し得る。光子は電磁放射または光の素粒子であるという理解により、当該光学セットアップは、１つ以上の光子エミッタから放射される光および／または物品の表面特徴から散乱する光を処理し得る。光学セットアップは、物品の前の光学通路に配置される多くの光学部品のうちのいずれかを含み得、当該光学部品は、物品の全表面または表面の所定の部分を一様または均質に照射する前に、１つ以上の光子エミッタから放射される光子／光を処理するために使用され得る。光学セットアップは、物品の後の光学通路に配置される多くの光学部品のうちのいずれかを含んでもよく、当該光学部品は、物品の表面における特徴から散乱する光子／光を処理するために使用され得る。上記の光学部品は、レンズ、鏡およびフィルタのような光学部品を含んでもよいがこれらに限定されない。フィルタのような光学部品に関して、このようなフィルタはたとえば、波フィルタおよび偏光フィルタを含んでもよい。波フィルタは、相対的に広範囲の波長もしくは周波数、相対的に狭い範囲の波長もしくは周波数、または特定の波長もしくは周波数を含む光を提供するよう、本願明細書に記載される光子エミッタに関連して使用されてもよい。偏光フィルタは、偏光、部分偏光または非偏光を含む所望の偏光の光を提供するよう、本願明細書に記載される光子エミッタに関連して使用されてもよい。

光学セットアップは、単一のレンズまたは複数のレンズを含んでもよく、当該レンズは、物品の表面における特徴から散乱する光子を収集および検出するための光子検出器アレイ（たとえば図１Ａおよび図１Ｂの光子検出器アレイ１３０）に結合されたレンズの組合せを含むがこれに限定されない。光子検出器アレイに結合されるレンズは、テレセントリックレンズのような対物レンズであってもよく、当該レンズは、物空間側テレセントリックレンズ（すなわち入射瞳が無限遠に存在）、像空間側テレセントリックレンズ（すなわち射出瞳が無限遠に存在）、またはダブルテレセントリックレンズ（すなわち両瞳が無限遠に存在）を含む。光子検出器アレイにテレセントリックレンズを結合することにより、物品の表面特徴の位置に関するエラーが低減され、物品の表面特徴の歪みが低減され、および／または物品の表面特徴から散乱する光子の定量分析が可能になる。当該定量分析は、物品の表面特徴のサイズ決定のための光子散乱強度分布の積分を含む。

物品の表面特徴から散乱する光子を検出するよう、装置はさらに、複数の光子検出器を含む単一の光子検出器アレイ（たとえば、図１Ａおよび図１Ｂの光子検出器アレイ１３０を参照）または各々が複数の光子検出器を含む複数の光子検出器アレイを含んでもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、複数の光子検出器アレイは、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個または１０個以上の光子検出器アレイを含んでもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、複数の光子検出器アレイは、１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個または２個以下の光子検出器アレイを含んでもよい。上記のものの組合せも、複数の光子検出器アレイを説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、複数の光子検出器アレイは、２個以上１０個以下の光子検出器アレイ（たとえば２個と１０個との間の光子検出器アレイ）を含んでもよく、たとえば２個以上５個以下の光子検出器アレイ（たとえば２個と５個との間の光子検出器アレイ）を含んでもよい。さらに複数の光子検出器アレイに関して、複数の光子検出器アレイの各光子検出器アレイは同じであってもよく、異なってもよく、またはその何らかの組合せであってもよい（たとえば少なくとも２個が同じ光子検出器アレイであり、その残りの光子検出器アレイが異なるか、少なくとも３個が同じ光子検出器アレイであり、その残りの光子検出器アレイが異なるなど）。

装置は単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイを含むかどうかにかかわらず、各光子検出器アレイは、１つ以上のタイプの特徴から散乱する光子の最適な受け取り（たとえば、最小の背景ノイズでの光子の最大の受け取り）のための距離および／または角度で物品の表面特徴から散乱する光子を検出するよう方向付けられ得、当該タイプの特徴は、より詳細に本願明細書において記載される。同様に、光子検出器アレイおよびレンズ（たとえばテレセントリックレンズ）の組合せは、散乱光の最大の受け取りおよび／または１つ以上のタイプの特徴から散乱する光子の最適な受け取りのための距離および／または角度に、物品の表面特徴から散乱する光子を収集および検出するよう方向付けられ得る。このような角度は、光子検出器アレイおよび／または物品の表面まで延在されるレンズの中心線軸を含む光線と、光線が延在される点での法線（すなわち物品の表面に垂直な線）との間の角度であり得る。最小の背景ノイズでの光子の最大の受け取りのために随意にサイズ決めされ得るアパーチャと随意に組み合わされる当該角度は、複数の散乱角度を有する散乱光子の受け取りを可能にし得、当該散乱光子は、１つ以上のタイプの特徴から散乱し得る。散乱角度は、本願明細書に記載されるように入射角度に等しい反射角度とは異なり得る。図２は、物品１５０の表面１５２上の特徴１５４から散乱する光子を含む多くの光線を提供する図であり、当該光線は、さまざまな散乱角度を示す。

上記に鑑みて、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せは、０°以上９０°以下の範囲の角度に方向付けられ得、０°の角度は、物品の側での光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せの方位を示し、９０°の角度は、物品の直上に存在する光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せの方位を示す。いくつかの実施形態において、たとえば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せは、少なくとも０°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°または９０°の角度に方向付けられ得る。いくつかの実施形態において、たとえば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せは、９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、３５°、３０°、２５°、２０°、１５°、１０°または５°または０°以下の角度に方向付けられ得る。上記のものの組合せも、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せが方向付けられ得る角度を説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイまたは光子検出器アレイおよびレンズの組合せは、０°以上９０°以下の角度（すなわち０°と９０°との間）で方向付けられ得、当該角度は、たとえば０°以上４５°以下（すなわち０°と４５°との間）または４５°以上９０°以下（すなわち４５°と９０°との間）を含む。

随意にレンズ（たとえばテレセントリックレンズ）と組み合わされる光子検出器アレイは、物品の全表面または物品の表面の何らかの所定の部分といった物品の表面における特徴から散乱する光子を検出し得る。随意にレンズ（たとえばテレセントリックレンズ）と組み合わされる光子検出器アレイは、１つ以上のタイプの特徴から散乱する光子の最適な受け取りのための距離および／または角度に方向付けられる状態で、物品の全表面または物品の表面の何らかの所定の部分といった物品の表面における特徴から散乱する光子を検出し得る。本願明細書において与えられるように、１つ以上のタイプの特徴から散乱する光子の最適な受け取りのための角度は、複数の散乱角度を有する散乱光子の受け取りを可能にし得、当該散乱光子は１つ以上のタイプの特徴から散乱し得る。

光子は電磁放射または光の素粒子であるという理解により、光子検出器アレイまたは光検出器アレイは、相対的に広範囲の波長（たとえば、紫外・可視、可視、赤外線など）、相対的に狭い範囲の波長（たとえばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどといった紫外線の細区分；赤、緑、青などといった可視の細区分；近赤外線、中赤外線といった赤外線の細区分など）、もしくは特定の波長（たとえば単色）を含む光、相対的に広範囲の周波数（たとえば、紫外・可視、可視、赤外線など）、相対的に狭い範囲の周波数（たとえばＵＶＡ、ＵＶＢ、ＵＶＣなどといった紫外線の細区分；赤、緑、青などといった可視の細区分；近赤外線、中赤外線といった赤外線の細区分など）、もしくは特定の周波数（たとえば単色）を含む光、偏光された（たとえば直線偏光、円偏光など）光、部分偏光または偏光されていない光、ならびに／またはコヒーレント光（たとえばレーザ）から非コヒーレント光までの範囲の異なる程度の時間的コヒーレンスおよび／もしくは空間的コヒーレンスを有する光を検出し得る。本願明細書において論じられるように、上記の品質のいずれかを有する光を検出するよう、光子検出器アレイまたは光検出器は、光学セットアップの１つ以上の光学部品に関連して使用されてもよい。

光子検出器アレイは複数の画素センサを含んでもよく、当該画素センサは各々、増幅のために構成されるトランジスタを含む回路に結合される光子検出器（たとえばフォトダイオード）を含んでもよい。このような画素センサを含む光子検出器アレイの特徴は、低温動作（たとえば−４０℃まで）、低い電子ノイズ（たとえば２−１０ｅ−ＲＭＳ；１ｅ−ＲＭＳ；＜１ｅ−ＲＭＳなど）、広いダイナミックレンジ（たとえば３０，０００：１、８，５００：１、３，０００：１など）、および／または減少した光子／光収集時間を含むがこれらに限定されない。光子検出器アレイは、２次元アレイの列および行に配される多くの画素センサ（たとえば≧１，０００，０００または≧１Ｍの画素センサ）を含んでもよく、各画素センサは増幅器に結合された光子検出器を含む。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイは、２次元アレイの列および行に配される少なくとも１Ｍ、２Ｍ、３Ｍ、４Ｍ、５Ｍ、６Ｍ、７Ｍ、８Ｍ、９Ｍ、１０Ｍ、またはそれ以上の画素センサを含み得る。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイは、２次元アレイの列および行に配される１０Ｍ、９Ｍ、８Ｍ、７Ｍ、６Ｍ、５Ｍ、４Ｍ、３Ｍ、２Ｍ、または１Ｍ以下の画素センサを含み得る。上記のものの組合せも、光子検出器アレイにおける画素センサの数を説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイは、２次元アレイの列および行に配される１Ｍ以上１０Ｍ以下（たとえば１Ｍと１０Ｍとの間）の画素センサを含み得、たとえば、１Ｍ以上８Ｍ以下（たとえば１Ｍと８Ｍとの間）の画素センサを含み得、１Ｍ以上６Ｍ以下（たとえば１Ｍと８Ｍとの間）の画素センサを含み、さらに、２Ｍ以上６Ｍ以下（たとえば１Ｍと８Ｍとの間）の画素センサを含み、さらに２Ｍ以上５Ｍ以下（たとえば２Ｍと５Ｍとの間）の画素センサを含む。

物品における表面特徴の表面反射および／または小角散乱（たとえば４π散乱）により、表面特徴はより大きいサイズで現れ、これにより、表面特徴より大きな画素センサが使用されることを可能にする。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイは、最小寸法が１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍ、８μｍ、９μｍまたは１０μｍ以上であるマイクロメータサイズ（すなわち測定時μｍ単位を採用）の画素センサを含み得る。いくつかの実施形態では、たとえば、光子検出器アレイは、最小寸法が１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍまたは１μｍ以下であるマイクロメータサイズの画素センサを含み得る。上記のものの組合せも、光子検出器アレイにおけるマイクロメータサイズの画素センサの寸法を説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態において、たとえば、光子検出器アレイは、最小寸法が１μｍ以上１０μｍ以下（たとえば１μｍと１０μｍとの間）のマイクロメータサイズの画素センサを含み得、たとえば、当該最小寸法は、１μｍ以上７μｍ以下（たとえば１μｍと７μｍとの間）であり、４μｍ以上および１０μｍ以下（たとえば４μｍと１０μｍとの間）を含み、さらに４μｍ以上７μｍ以下（たとえば４μｍと７μｍとの間）を含む。このようなマイクロメータサイズの画素センサは、マイクロメータサイズの画素センサよりも１００倍以上小さい物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう装置において使用され得る。

上記に鑑みて、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイの各々は、随意にそれぞれＣＭＯＳカメラまたはｓＣＭＯＳカメラの一部であり得る相補型金属酸化膜半導体（complementary metal-oxide semiconductor（ＣＭＯＳ））またはサイエンティフィック相補型金属酸化膜半導体（scientific complementary metal-oxide semiconductor（ｓＣＭＯＳ））を含んでもよい。

図３は、物品における表面特徴の検出についての概略図を提供し、光学セットアップおよび光子検出器アレイを含む装置の近接断面図を示す。示されるように、物品１５０は、表面１５２と少なくとも表面特徴１５４とを含む。単一の光子エミッタまたは複数の光子エミッタから放射された光子は、表面特徴１５４によって散乱され得、光子検出器アレイ１３０に結合された光学セットアップ１２０を含む組合せによって収集および検出され得る。当該組合せは、１つ以上のタイプの特徴から散乱する光子の最適な受け取り（たとえば、最小の背景ノイズでの光子の最大の受け取り）のための距離および／または角度に配置され得る。テレセントリックレンズを含み得る光学セットアップ１２０は、表面特徴１５４から散乱する光子を光子検出器アレイ１３０の１つ以上の画素センサ１３２上に収集および集中させ得る。当該１つ以上の画素センサは各々、増幅器に結合された光子検出器を含む。物品の表面上の特定の固定された領域および物品の表面特徴のマップにおけるピクセルに各々が対応する１つ以上の画素センサ１３２は、たとえば図６Ａに示されるように、表面特徴１５４の位置をマッピングするかまたは別の方法で決定するためのコンピュータまたは同等なデバイスに１つ以上の信号を提供し得る。図６Ａは、図５において提供される表面特徴のマップの近接画像であり、図５は、図４において提供される表面特徴マップの近接画像である。次いで、コンピュータまたは同等なデバイスは、図６Ｂに示されるように、表面特徴１５４をさらにマッピングするために画素補間を使用し得る。

装置はさらに、指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイス（たとえば一次および／または二次メモリと算術および論理演算を行なうよう動作可能な１つ以上の処理要素とを含むデバイス）を含んでもよく、上記指示は、検査のために上記装置に各物品を搬送することと、ピースごとの検査のために随意に物品の漸進的な回転を含む、検査のために各物品を位置決めすることと、検査のために各物品の位置を保持するかまたは別の方法で維持することと、光学セットアップに光学部品を挿入することと、光学セットアップから光学部品を除去することと、検査のために光学部品を位置決めするおよび／または調節することと、１つ以上のタイプの特徴について最適化された光子エミッタ−物品間距離および／または角度（たとえば視射角）を含み得る検査のための位置に各光子エミッタを移動させることと、各光子エミッタのオンおよびオフを切り替えるか、または、そうでなければ光子を放射するモードと光子を放射しないモードとの間で各光子エミッタを切り替えることと、１つ以上のタイプの特徴について最適化された光子検出器アレイ−物品間距離および／または角度（たとえば散乱角度）を含み得る検査のための位置へ各光子検出器アレイを移動させることと、各光子検出器アレイのオンおよびオフを切り替えるか、または、そうでなければ光子を検出するモードと光子を検出しないモードとの間で各光子検出器アレイを切り替えることと、表面特徴の位置に関して、随意により良好な正確さ（たとえばピクセルサイズより１０ｘ良好）のために画素補間を含む、光子検出器アレイ信号の処理をすることと、光子検出器アレイ信号または処理された光子検出器アレイ信号から物品の表面特徴の位置（たとえば光子散乱強度分布）をマッピングするかまたは別の方法で決定することと、タイプ（たとえば粒子、ステイン、スクラッチ、ボイドなど）および／またはサイズ（たとえば光子散乱強度分布の積分からの体積）に関して、物品の表面特徴を特徴決定することと、物品の表面特徴を分類整理することと、物品の表面特徴に関して傾向を決定することとを行うよう装置を動作可能にするがこれらに限定されない。

装置は、最小寸法（たとえば表面特徴に依存して、長さ、幅、高さまたは深さ）がナノメータサイズ（すなわち測定時ｎｍ単位を採用）以下である物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。当該特徴は、装置の光子エミッタから放射される光子／光の波長より小さくてもよい。しかしながら、当該装置は、ナノメータサイズ以下の物品の表面特徴の検出、マッピングおよび／または特徴決定に限定されない。なぜならば、当該装置は、マイクロメータサイズ（すなわち測定時μｍ単位を採用）以上の物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得るからである。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、最小寸法が５００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、１１０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、１０ｎｍまたは１ｎｍ（１０Å）未満またはそれよりも小さい物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該物品の表面特徴は最小寸法が９Å、８Å、７Å、６Å、５Å、４Å、３Å、２Å、または１Åである。上記に鑑みると、いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、０．１ｎｍと１０００ｎｍとの間の物品の表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該物品の表面特徴は、０．１ｎｍと５００ｎｍとの間であり、０．１ｎｍと２５０ｎｍとの間を含み、さらに０．１ｎｍと１００ｎｍとの間を含み、さらに０．１ｎｍと８０ｎｍとの間を含む。

装置は、粒子の最小寸法（たとえば長さ、幅または高さ）がナノメータサイズ（すなわち測定時ｎｍ単位を採用）以下である粒子汚染を含む表面および／または表面下の欠陥を含むある特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、１２５ｎｍ未満の表面および／または表面下の粒子を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該粒子は最小寸法が１００ｎｍ未満であり、８０ｎｍ未満を含み、さらに１０ｎｍ未満を含む。高さ１０ｎｍのレベルまで表面および／または表面下の粒子を検出、マッピングおよび／または特徴決定することがハードディスクドライブ内のハードディスクにとって重要である。なぜなら、（たとえば表面からの）高さが１０ｎｍより大きい粒子は、ハードディスクとハードディスクドライブの読込・書込ヘッドとの間の間隔を悪化させ得るからである。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、高さ４ｎｍ以下の表面および／または表面下の粒子を、検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。

装置は、スクラッチ（たとえば周方向のスクラッチ）を含む表面および／または表面下の欠陥を含むある特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、当該欠陥は、最小寸法（たとえば長さ、幅または深さ）が、マイクロメータサイズ（すなわち測定時μｍ単位を採用）以下であり、たとえば、ナノメータサイズ（すなわち測定時ｎｍ単位を採用）以下であり、たとえば、オングストロームサイズ（すなわち測定時Å単位を採用）以下である。マイクロメータサイズのスクラッチに関して、装置は、たとえば長さが、装置の光子エミッタから放射される光子／光の波長より著しく長くあり得る１μｍから１０００μｍまでのスクラッチを検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、１０００μｍ未満のスクラッチを含む欠陥のような表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該スクラッチは、スクラッチ長さが５００μｍ未満であり、２５０μｍ未満を含み、さらに１００μｍ未満を含み、さらに５０μｍ未満を含む。ナノメータサイズのスクラッチに関して、装置は、スクラッチ幅がたとえば１ｎｍ〜５００ｎｍまでのスクラッチを検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、スクラッチ幅が５００ｎｍ未満のスクラッチを含む欠陥のような表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該スクラッチは、スクラッチ幅が、２５０ｎｍ未満であり、１００ｎｍ未満を含み、さらに５０ｎｍ未満を含み、さらに１５ｎｍ未満を含む。驚くべきことに、高レベルの空間的コヒーレンスにより、装置は、スクラッチ深さに関して、オングストロームサイズのスクラッチを検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、スクラッチ深さが５０Å未満のスクラッチを含む欠陥のような表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該スクラッチは、スクラッチ深さが２５Å未満であり、１０Å未満を含み、さらに５Å未満を含み、さらに１Å未満（たとえば０．５Å）を含む。たとえば、装置は、長さが５００μｍ未満、幅が１００ｎｍ未満、深さが５０Å未満であるスクラッチを含む欠陥のような表面特徴を検出、マッピングおよび／または特徴決定するよう動作可能であり得る。

装置は、正確におよび／または精度よく物品の表面上の特徴の位置をマッピングするかまたは他の方法で決定するよう動作可能であり得る（たとえば図６Ａ（上部）および図６Ｂ（上部））。正確さに関して、装置は、マイクロメータサイズ（すなわち測定時μｍ単位を採用）の半径内で、またはそれよりも良好に、物品の表面上の特徴の位置をマッピングするかまたは他の方法で決定するよう動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、１００μｍ、９０μｍ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍまたは１μｍの半径内で、またはそれよりも良好に、物品の表面上の特徴の位置を正確にマッピングするかまたは他の方法で決定するよう動作可能であり得る。上記のものの組合せも、装置が物品の表面上の特徴の位置をマッピングするかまたは他の方法で決定し得る正確さを説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、１μｍから１００μｍの範囲の半径内で、物品の表面上の特徴の位置を正確にマッピングするかまたは他の方法で決定するよう動作可能であり得、たとえば、当該半径は、１μｍ〜５０μｍであり、１μｍ〜３０μｍを含み、さらに５μｍ〜１０μｍを含む。

正確におよび／または精度よく物品の表面上の特徴の位置をマッピングするかまたは他の方法で決定することに加え、装置は、正確におよび／または精度よく物品の表面上の特徴の光子散乱強度分布（たとえば図６Ａ（底部）および図６Ｂ（底部））を決定するよう動作可能であり得る。このような光子散乱強度分布は、物品の表面特徴を定量的および質的に特徴決定するのに使用され得る。物品の表面特徴の量的特徴決定に関して、光子散乱強度分布の積分により、物品の表面特徴のサイズ（たとえば体積）が提供される。物品の表面特徴の量的特徴決定はさらに、上記のような物品上の表面特徴位置の決定を含み得る。量的特徴決定はなおさらに、物品当たりの表面特徴の総数と、物品上の各タイプの表面特徴の数とを含み得る。このような特徴決定情報は、複数の物品に亘って分類整理され得、このような特徴が物品の性能を低下させ得る表面および／または表面下の欠陥を含む場合、製造傾向を修正するために使用され得る。

物品の表面特徴の質的特徴決定に関して、質的特徴決定は、物品上の表面特徴のタイプ（たとえば粒子、ステイン、スクラッチ、ボイドなど）の決定を含み、該決定は、光子散乱強度分布の分析によって行われ得るがこれに限定はされない。本願明細書に記載されるように、装置は一対の光子エミッタ（たとえば広域スペクトル、偏光していない光、偏光した単色の光などを放射するように構成された一対の光子エミッタ）を含み得、第１の光子エミッタは、物品の表面に関して比較的高い角度で位置決めされ得、第２の光子エミッタは、物品の表面に関して比較的低い角度で位置決めされ得る。表面特徴のタイプに依存して、第１の光子エミッタの下に生成される表面特徴についての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタの下に生成される表面特徴についての光子散乱強度分布は、ほぼ同じであってもよいし、異なっていてもよい。たとえば図７の物品１５０の表面１５２上の粒子タイプの特徴１５４Ａに関しては、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成される粒子についての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタ（比較的低い角度）の下に生成される粒子についての光子散乱強度分布は、ほぼ同じであってもよいし、第１の光子エミッタの下に生成される粒子についての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタの下に生成される粒子についての光子散乱強度分布の比率について約１であってもよい。たとえば図７のボイドタイプの特徴１５４Ｂに関しては、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタ（比較的低い角度）の下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布は、第２の光子エミッタの下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布（たとえば図８Ｂのボイドタイプの特徴１５４Ｂの近接画像を参照）が第１の光子エミッタの下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布（たとえば図８Ｂの同じボイドタイプの特徴１５４Ｂの近接画像を参照）と比較してごく小さいかまたは無視でき得る程度に異なっていてもよい。そのため、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタの下に生成されるボイドについての光子散乱強度分布の比率は、非常に大きいかまたは数学的に不定であってもよい。別の例では、図７の特徴１５４Ｃは、リムを有するボイドまたは粒子にごく近接したボイドと考えられ得、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成される特徴１５４Ｃについての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタ（比較的低い角度）の下に生成される特徴１５４Ｃについての光子散乱強度分布の比率は、第１の光子エミッタの下の特徴１５４Ｃについて生成される光子散乱強度分布が、粒子について生成される光子散乱強度分布と同様であってもよく、第２の光子エミッタの下の特徴１５４Ｃについて生成される光子散乱強度分布が、ボイドの光子散乱強度分布より大きいが粒子の光子散乱強度分布未満であり得るという点で若干異なっていてもよい。そのため、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成される特徴１５４Ｃについての光子散乱強度分布および第２の光子エミッタの下に生成される特徴１５４Ｃについての光子散乱強度分布の比率は、１より大きいか、またはそうでなければ上記の粒子およびボイドの比率の間であり得る。比較的高い角度の光子エミッタおよび比較的低い角度の光子エミッタの下に生成される上記の光子散乱強度分布は、図１Ａおよび図１Ｂの差分表面特徴１６０Ａおよび１６０Ｂといった、本願明細書に記載される差分マップを生成するために、情報、情報の一部を提供し得るか、または他の方法で組込まれ得る。そのため、いくつかの実施形態において、物品の１つ以上の表面特徴の質的特徴決定は、第１の光子エミッタ（比較的高い角度）の下に生成される第１のマップを生成するのに用いられる情報を、第２の光子エミッタ（比較的低い角度）の下に生成される第２のマップを生成するのに用いられる情報と対比させること、または第１の光子エミッタの下に生成される第１のマップを、第２の光子エミッタの下に生成される第２のマップと対比させること、または対比させることを含み得る。量的特徴決定とともに、このような質的特徴決定情報は、複数の物品に亘って分類整理され得、このような特徴が物品の性能を低下させ得る表面および／または表面下の欠陥を含む場合は、製造傾向を修正するために使用され得る。

物品のタイプおよび表面特徴のタイプなどを含み得る要因に依存して、単一の光子エミッタまたは複数の光子エミッタから放射される光子の数（たとえば光子エネルギー）を増加して、物品の表面特徴の（たとえば質的および／または量的）特徴決定のために、増加した散乱信号を提供することが時に望ましい場合がある。このような光子エネルギーの増加は、増加した光子パワーまたは光子束について単位時間に対するものであるか、または増加した光子束密度について単位面積に対するものであり得る。代替的または付加的には、表面特徴の位置を正確におよび／または精度よくマッピングまたは他の方法で決定するために、単一の光子検出器アレイまたは複数の光子検出器アレイの検出時間を増加して、より多くの光子を検出することが望ましい場合がある。光子エネルギーまたは検出時間を増加させることの一方または両方に対して代替的に、または、光子エネルギーおよび検出時間を増加させること対して付加的に、１つ以上の光子エミッタからの迷光、背景光および／または背景蛍光放射線を含む背景ノイズを最小化することが時に望ましい場合がある。

本願明細書において記載される装置は、物品またはそのワークピースが製造される速度より大きな速度または当該速度に相当する速度で物品を処理または検査するように構成され得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、毎秒１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１２個、１４個、１６個、１８個または２０個以上の速度で、物品を処理または検査するように構成され得、当該速度は、物品またはそのワークピースが製造される速度に相当し得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、毎秒２０個、１８個、１６個、１４個、１２個、１０個、９個、８個、７個、６個、５個、４個、３個、２個、または１個以下の速度で、物品を処理または検査するように構成され得、当該速度は、物品またはそのワークピースが製造される速度に相当し得る。上記のものの組合せも、物品またはそのワークピースが装置によって処理または検査される速度を説明するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、毎秒１個以上２０個以下の物品（たとえば、毎秒１個と２０個との間の物品）を処理または検査するように構成され得、たとえば、毎秒１個以上１０個以下の物品（たとえば毎秒１個と１０個との間の物品）が処理または検査され、これは、毎秒１個以上５個以下の物品（たとえば毎秒１個と５個との間の物品）を含む。物品またはそのワークピースが製造される速度より大きいまたは相当する速度で物品を処理または検査することは、本願明細書において記載される装置の多くの機構の機能であり、処理または検査の間に（たとえば走査のために）移動される必要のない光子エミッタおよび／または物品を含むがこれらに限定されない。たとえば、ハードディスクドライブのハードディスクのような物品は、処理または検査の間に回転される必要はない。そのため装置は、物品の表面上に光子を放射する間、物品を静止状態に保持するように構成され得る。

装置は、物品またはそのワークピースが製造される速度より大きな速度またはそれに相当する速度で物品を処理または検査するように構成され得るが、必要ならばより遅い速度で動作し得る。いくつかの実施形態では、たとえば、装置は、毎秒１個未満の速度で物品を処理または検査するように構成され得る。このような実施形態では、たとえば、装置は、５秒、１０秒、２５秒、５０秒、７５秒、１００秒またはそれ以上当たり１個未満の速度で、物品を処理または検査するように構成され得る。

一対の光子エミッタ、光学セットアップ、光子検出器アレイおよびコンピュータまたは同等なデバイスを含む、本願明細書に記載される装置は、完全に自動化され得、異なるモードで機能し得る。当該モードは、超高速モード、超高感度モードおよび超高感度プラスモードを含むが、これらに限定されない。超高速モードに関して、装置は、他の光学面アナライザ（たとえばＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃａｎｄｅｌａ ＣＳ１０またはＣＳ２０）よりも少なくとも２００倍速く動作し、少なくとも１００ｎｍまでの埋め込まれた粒子を含む欠陥のような表面特徴を検出し、スクラッチ（たとえばナノメータサイズのスクラッチ）を含む欠陥のような表面特徴を部分的に検出し、粗さの測定を提供し得る。超高感度モードに関して、装置は、他の光学面アナライザより少なくとも５０倍速く動作し、少なくとも３０ｎｍまでの埋め込まれた粒子を含む欠陥のような表面特徴を検出し、粗さの測定を提供し得る。超高感度プラスモードに関して、装置は、他の光学面アナライザより少なくとも２０倍速く動作し、少なくとも３０ｎｍまでの埋め込まれた粒子を含む欠陥のような表面特徴を検出し、スクラッチ（たとえばナノスクラッチ）を含む欠陥のような表面特徴を完全に検出し、粗さの測定を提供し得る。

したがって、本願明細書において提供される装置は、物品の表面上に光子を放射するように構成される２個の光子エミッタと、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、マッピング手段は、２個の光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴の２つのマップを提供する。いくつかの実施形態において、２個の光子エミッタは装置の同じ側に位置決めされる。いくつかの実施形態において、２個の光子エミッタは、異なる角度で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされ、２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、マッピング手段は、光子検出器アレイから受け取った信号から物品の表面における特徴をマッピングするように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、２つのマップのうち第１のマップを２つのマップのうち第２のマップと対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。いくつかの実施形態において、２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは第１の組の光子を放射するように構成され、２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは第２の組の光子を放射するように構成され、装置は、物品の表面における特徴から散乱した第１の組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を、物品の表面における特徴から散乱した第２の組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号と対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。いくつかの実施形態において、装置は、光子検出器アレイに結合されるテレセントリックレンズと、１つ以上の追加的な光子エミッタとをさらに含み、マッピング手段は、１つ以上の追加的な光子エミッタにそれぞれ対応する物品の表面における特徴の１つ以上の追加的なマップを提供する。

また、本願明細書において提供される装置は、物品の表面上に光子を放射するように構成される複数の光子エミッタと、対物レンズと、対物レンズに結合され、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、マッピング手段は、複数の光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴の複数のマップを提供する。いくつかの実施形態において、複数の光子エミッタは装置の同じ側に位置決めされる。いくつかの実施形態において、複数の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされ、複数の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、マッピング手段は、光子検出器アレイから受け取った信号から物品の表面における特徴をマッピングするように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、複数のマップのうち第１のマップを複数のマップのうち第２のマップと対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。

また、本願明細書において提供される装置は、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される光子検出器アレイと、物品の表面における特徴を特徴決定するための特徴決定手段とを含み、特徴決定手段は、物品の表面における特徴から散乱した２組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を対比させ、２組の光子は、異なる場所にある光子エミッタからそれぞれ生じる。いくつかの実施形態において、装置はテレセントリックレンズをさらに含み、テレセントリックレンズは光子検出器アレイに結合される。いくつかの実施形態において、光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、２組の光子のうち第１の組の光子を放射するように構成され、光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、２組の光子のうち第２の組の光子を放射するように構成される。いくつかの実施形態において、第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、特徴決定手段は、タイプおよび／またはサイズに関して物品の表面特徴を特徴決定するように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段をさらに含み、マッピング手段は、光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴のマップを提供する。

また、本願明細書において提供される装置は、物品の表面上に光子を放射するように構成される少なくとも２個の光子エミッタと、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、マッピング手段は、少なくとも２個の光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴の少なくとも２つのマップを提供する。いくつかの実施形態において、装置はテレセントリックレンズをさらに含み、テレセントリックレンズは光子検出器アレイに結合される。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタの各々は、異なる角度で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタは装置の同じ側に位置決めされる。いくつかの実施形態において、マッピング手段は、光子検出器アレイから受け取った信号から物品の表面における特徴をマッピングするように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、少なくとも２つのマップのうち第１のマップを少なくとも２つのマップのうち第２のマップと対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、第１の組の光子を放射するように構成され、少なくとも２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、第２の組の光子を放射するように構成され、装置は、物品の表面における特徴から散乱した第１の組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を、物品の表面における特徴から散乱した第２の組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号と対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。

また、本明細書で提供される装置は、異なる角度で物品の表面上に光子を放射するように構成される少なくとも２個の光子エミッタと、対物レンズと、対物レンズに結合され、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、マッピング手段は、少なくとも２個の光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴の少なくとも２つのマップを提供する。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタは装置の同じ側に位置決めされる。いくつかの実施形態において、マッピング手段は、光子検出器アレイから受け取った信号から物品の表面における特徴をマッピングするように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、少なくとも２つのマップのうち第１のマップを少なくとも２つのマップのうち第２のマップと対比させることによって、物品の表面における特徴を特徴決定するように構成される。

また、本願明細書において提供される装置は、物品の表面上に光子を放射するように構成される少なくとも２個の光子エミッタと、物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、物品の表面における特徴を特徴決定するための特徴決定手段とを含み、特徴決定手段は、物品の表面における特徴から散乱した少なくとも２組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を対比させる。いくつかの実施形態において、装置はテレセントリックレンズをさらに含み、テレセントリックレンズは光子検出器アレイに結合される。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタの第１の光子エミッタは、少なくとも２組の光子のうち第１の組の光子を放射するように構成される。いくつかの実施形態において、少なくとも２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、少なくとも２組の光子のうち第２の組の光子を放射するように構成される。いくつかの実施形態において、第１の光子エミッタは、３０°以上の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、第２の光子エミッタは、３０°未満の視射角で物品の表面上に光子を放射するように位置決めされる。いくつかの実施形態において、特徴決定手段は、タイプおよび／またはサイズに関して物品の表面特徴を特徴決定するように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。いくつかの実施形態において、装置は、物品の表面における特徴をマッピングするためのマッピング手段をさらに含み、マッピング手段は、少なくとも２個の光子エミッタにそれぞれ対応する、物品の表面における特徴の少なくとも２つのマップを提供する。いくつかの実施形態において、マッピング手段は、光子検出器アレイから受け取った信号から物品の表面における特徴をマッピングするように動作可能な指示がロードされた１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む。

本発明を特定の実施形態および／または例によって記載および／または説明し、またこれらの実施形態および／または例を相当に詳細に記載したが、本発明の範囲をそのような詳細に制限または任意の態様で限定することは、出願人の意図ではない。本発明の付加的な調整および／または修正は、本発明が関係する技術の当業者であれば容易に思われ、そのより広い局面において、本発明はこれらの調整および／または修正を包含し得る。したがって、本発明の範囲から逸脱することがなければ、前述の実施形態および／または例から逸脱がなされ得、本発明の範囲は、適切に解釈された場合、請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (20)

1. 装置であって、
   物品の表面上に光子を放射するように構成される２個の光子エミッタと、
   前記物品の前記表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、
   前記物品の前記表面における前記特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、
   前記マッピング手段は、前記２個の光子エミッタにそれぞれ対応する、前記物品の前記表面における前記特徴の２つのマップを提供する、装置。
2. 前記２個の光子エミッタは前記装置の同じ側に位置決めされる、請求項１に記載の装置。
3. 前記２個の光子エミッタは、異なる角度で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされる、請求項１に記載の装置。
4. 前記２個の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされ、前記２個の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされる、請求項１に記載の装置。
5. 前記マッピング手段は、前記光子検出器アレイから受け取った信号から前記物品の前記表面における特徴をマッピングするための１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記装置は、前記２つのマップのうち第１のマップを前記２つのマップのうち第２のマップと対比させることによって、前記物品の前記表面における前記特徴を特徴決定するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記２個の光子エミッタは、第１の組の光子と第２の組の光子とを放射するように構成され、前記装置は、前記物品の前記表面における特徴から散乱した前記第１の組の光子に対応する前記光子検出器アレイからの信号を、前記物品の前記表面における特徴から散乱した前記第２の組の光子に対応する前記光子検出器アレイからの信号と対比させることによって、前記物品の前記表面における前記特徴を特徴決定するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記光子検出器アレイに結合されるテレセントリックレンズと、１つ以上の追加的な光子エミッタとをさらに含み、前記マッピング手段は、前記１つ以上の追加的な光子エミッタにそれぞれ対応する前記物品の前記表面における前記特徴の１つ以上の追加的なマップを提供する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
9. 装置であって、
   異なる角度で物品の表面上に光子を放射するように構成される複数の光子エミッタと、
   対物レンズと、
   前記対物レンズに結合され、前記物品の前記表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される複数の光子検出器を含む光子検出器アレイと、
   前記物品の前記表面における前記特徴をマッピングするためのマッピング手段とを含み、
   前記マッピング手段は、前記複数の光子エミッタにそれぞれ対応する、前記物品の前記表面における前記特徴の複数のマップを提供する、装置。
10. 前記複数の光子エミッタは前記装置の同じ側に位置決めされる、請求項９に記載の装置。
11. 前記複数の光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、３０°以上の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされ、前記複数の光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、３０°未満の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされる、請求項９に記載の装置。
12. 前記マッピング手段は、前記光子検出器アレイから受け取った信号から前記物品の前記表面における前記特徴をマッピングするための１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む、請求項９に記載の装置。
13. 前記装置は、前記複数のマップのうち第１のマップを前記複数のマップのうち第２のマップと対比させることによって、前記物品の前記表面における前記特徴を特徴決定するように構成される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 装置であって、
    物品の表面における特徴から散乱した光子を受け取るように構成される光子検出器アレイと、
    前記物品の前記表面における前記特徴を特徴決定するための特徴決定手段とを含み、
    前記特徴決定手段は、前記物品の前記表面における特徴から散乱した２組の光子に対応する光子検出器アレイからの信号を対比させ、
    前記２組の光子は、異なる場所にある光子エミッタからそれぞれ生じる、装置。
15. テレセントリックレンズをさらに含み、前記テレセントリックレンズは前記光子検出器アレイに結合される、請求項１４に記載の装置。
16. 前記光子エミッタのうち第１の光子エミッタは、前記２組の光子のうち第１の組の光子を放射するように構成され、前記光子エミッタのうち第２の光子エミッタは、前記２組の光子のうち第２の組の光子を放射するように構成される、請求項１４に記載の装置。
17. 前記第１の光子エミッタは、３０°以上の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされる、請求項１６に記載の装置。
18. 前記第２の光子エミッタは、３０°未満の照射角で前記物品の前記表面上に光子を放射するように位置決めされる、請求項１６に記載の装置。
19. 前記特徴決定手段は、タイプおよび／またはサイズに関して物品の表面特徴を特徴決定するための１つ以上のコンピュータまたは同等なデバイスを含む、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記装置は、前記物品の前記表面における前記特徴をマッピングするためのマッピング手段をさらに含み、前記マッピング手段は、前記光子エミッタにそれぞれ対応する、前記物品の前記表面における前記特徴のマップを提供する、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の装置。

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