JP6437424B2 - 光走査装置、光走査方法および表面検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物をレーザ光（レーザビーム）で走査する光走査装置および光走査方法と、光走査装置を含む表面検査装置と、に関するものである。

対象物に照射され、該対象物によって反射された光や該対象物を透過した光に基づいて対象物を検査する検査装置や、対象物を分析する分析装置などが知られている。例えば、対象物に照射され、該対象物によって反射されたレーザ光または該対象物を透過したレーザ光に基づいて、対象物表面における異物の有無や欠陥の有無などを検出する表面検査装置が知られている。

上記のような検査装置や分析装置などは、対象物をレーザ光（レーザビーム）で走査する光走査装置を含んでおり、光走査装置は、対象物表面におけるレーザ光の照射位置を直線的に往復移動させて対象物をレーザ光によって走査する。

従来、対象物表面におけるレーザ光の照射位置を移動させるには、回転駆動されるポリゴンミラーや往復駆動されるガルバノミラーなどが用いられていた。また、対象物表面におけるレーザ光の照射位置移動に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）が用いられることもあった。

ポリゴンミラーを用いて対象物表面におけるレーザ光の照射位置を移動させる場合、つまり対象物表面をレーザ光で走査する場合には、光源から出射されたレーザ光をポリゴンミラーに入射させつつポリゴンミラーを回転させる。すると、ポリゴンミラーの各反射面におけるレーザ光の入射角度が連続的に変化する。これにより、ポリゴンミラーの各反射面によって対象物へ向けて反射されるレーザ光の対象物表面における入射位置、つまり対象物表面におけるレーザ光の照射位置が移動する。

ガルバノミラーを用いて対象物表面におけるレーザ光の照射位置を移動させる場合、つまり対象物表面をレーザ光で走査する場合には、光源から出射されたレーザ光をガルバノミラーに入射させつつガルバノミラーを揺動させる。すると、ガルバノミラーの反射面におけるレーザ光の入射角度が連続的に変化する。これにより、反射面によって対象物へ向けて反射されるレーザ光の対象物表面における入射位置、つまり対象物表面におけるレーザ光の照射位置が移動する。

ＭＥＭＳを用いて対象物表面におけるレーザ光の照射位置を移動させる場合、その原理は基本的に上記ガルバノミラーを用いる場合と同様である。すなわち、ＭＥＭＳが備えるマイクロミラーはヒンジによって傾動可能に支持されている。このマイクロミラーを電気信号によってプラス方向とマイナス方向に連続的に傾斜させることによって、マイクロミラーを揺動させる。すると、マイクロミラーによって対象物へ向けて反射されるレーザ光の対象物表面における入射位置、つまり対象物表面におけるレーザ光の照射位置が移動する。

特開２００９−２５７１１号公報

ポリゴンミラーはその中心に設けられた駆動軸を中心として一方向に回転駆動されるので慣性の影響が少ない。よって、ポリゴンミラーは容易に高速回転させることができる。つまり、ポリゴンミラーを用いれば走査速度の高速化を容易に実現することができる。

しかし、ポリゴンミラーの駆動軸（回転軸）はポリゴンミラーの中心にある一方、各反射面は平面であって、かつ、ポリゴンミラーの外周にある。このため、回転するポリゴンミラーの各反射面にレーザ光を入射させる場合、当該反射面上におけるレーザ光の入射位置は特定の一点とはならない。換言すれば、当該反射面上におけるレーザ光の入射位置は連続的に変化する。この結果、ポリゴンミラーを用いて対象物表面にレーザ光を照射する場合、その照射位置を正確に制御することができない。このような照射位置のズレは“像倒れ”と呼ばれることもある。

一方、ガルバノミラーの反射面におけるレーザ光の入射位置は常に特定の一点であり、上記“像倒れ”のような現象は発生しない。しかし、往復駆動されるガルバノミラーは慣性の影響を大きく受ける。このため、ガルバノミラーを高速で揺動させることは容易ではない。つまり、ガルバノミラーを用いた場合、走査速度の高速化は困難である。

ＭＥＭＳのマイクロミラーは応答性に優れており、走査速度の高速化には適している。しかし、マイクロミラーはその傾動角度が小さいので、ＭＥＭＳを用いた場合、１ラインで走査できる範囲が狭くなる。また、１ラインで走査できる範囲を広げるためには、ＭＥＭＳと対象物との距離を長くする必要があり、装置の大型化を招く。

本発明の目的は、広い範囲を高速かつ正確に走査することができる光走査装置および光走査方法を実現することである。

本発明の光走査装置は、対象物をレーザ光によって走査する光走査装置であって、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第１光学素子と、前記第１光学素子から出射されたレーザ光の進行方向を変換して回転遮蔽板の内周面に入射させる第２光学素子と、前記回転遮蔽板に設けられ、該回転遮蔽板の回転に伴ってレーザ光の光路を横切る開口部と、前記回転遮蔽板の外周面に設けられ、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第３光学素子と、前記第３光学素子から出射されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第４光学素子と、を有する。そして、前記回転遮蔽板は、前記第２光学素子を取り囲む円筒形状を有し、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転する。

本発明の光走査方法は、対象物をレーザ光によって走査する光走査方法であって、光源からレーザ光を出射させる第１工程と、前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第２工程と、レーザ光の進行方向を変換して、回転駆動される円筒形状の遮蔽板の内周面にレーザ光を入射させる第３工程と、前記遮蔽板の前記内周面に入射したレーザ光を該内周面に設けられている開口部を通して前記遮蔽板の外に出射させる第４工程と、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第５工程と、前記第５工程によって平行化されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第６工程と、を有し、前記遮蔽板は、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転駆動される。

本発明の表面検査装置は、対象物をレーザ光によって走査する光走査装置と、前記対象物によって反射され、または、前記対象物を透過したレーザ光に基づいて前記対象物の表面における異物の有無を検出する検出装置と、を備える。そして、前記光走査装置は、レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第１光学素子と、前記第１光学素子から出射されたレーザ光の進行方向を変換して回転遮蔽板の内周面に入射させる第２光学素子と、前記回転遮蔽板に設けられ、該回転遮蔽板の回転に伴ってレーザ光の光路を横切る開口部と、前記回転遮蔽板の外周面に設けられ、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第３光学素子と、前記第３光学素子から出射されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第４光学素子と、を有し、前記回転遮蔽板は、前記第２光学素子を取り囲む円筒形状を有し、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転する。

本発明の一態様では、複数の前記開口部と、それぞれの前記開口部に対応する複数の前記第３光学素子と、が設けられる。

本発明の他の態様では、複数の前記開口部および前記第３光学素子は、前記回転遮蔽板の回転方向において等間隔で配置される。

本発明の他の態様では、前記開口部は、前記回転遮蔽板を貫通するピンホールまたはスリットである。

本発明の他の態様では、前記第１光学素子，第３光学素子および第４光学素子は屈折光学素子であり、前記第２光学素子は、反射光学素子である。

本発明の他の態様では、前記第１光学素子はラインジェネレータレンズであり、前記第２光学素子は反射ミラーであり、前記第３光学素子はシリンドリカルレンズであり、前記第４光学素子はテレセントリックレンズである。

本発明によれば、広い範囲を高速かつ正確に走査することができる光走査装置および光走査方法が実現される。

光走査装置の実施形態の一例を示す構成図である。 ラインジェネレータレンズの光学作用を示す模式図である。 反射レンズの光学作用を示す模式図である。 回転遮蔽板の断面図である。 テレセントリックレンズの光学作用を示す模式図である。 回転遮蔽板の回転に伴うレーザ光の移動状態を示す模式図である。 表面検査装置の実施形態の一例を示す構成図である。

以下、本発明の表面検査装置の実施形態の一例について説明する。本実施形態に係る表面検査装置は、対象物としてのワークをレーザ光によって走査する光走査装置と、ワークを透過したレーザ光に基づいてワーク表面における異物の有無を検出する検出装置と、を備えている。

本実施形態に係る表面検査装置を構成する光走査装置は、ワークにレーザ光を照射するとともに、ワークに対するレーザ光の照射位置を直線的に高速移動させる。つまり、ワークをレーザ光によってライン走査する。また、本実施形態に係る表面検査装置を構成する検出装置は、光走査装置によってワークに照射され、該ワークを透過したレーザ光に基づいてワーク表面における異物の有無を検出する。このように、本実施形態に係る表面検査装置は、レーザ光が透過可能なワークを検査対象としている。

図１は、光走査装置１００の全体構成を示す模式図である。図示されているように、光走査装置１００は、光源１０，第１光学素子２０，第２光学素子３０，回転遮蔽板４０，第３光学素子５０および第４光学素子６０を有する。

図示されている光源１０は、所定波長のレーザ光を出射するレーザ光源であり、より具体的には半導体レーザである。そこで、以下の説明では、光源１０を“半導体レーザ１０”と呼ぶ。

図示されている第１光学素子２０，第３光学素子５０および第４光学素子６０は屈折光学素子である。より具体的には、第１光学素子２０はラインジェネレータレンズであり、第３光学素子５０はシリンドリカルレンズであり、第４光学素子６０はテレセントリックレンズである。また、図示されている第２光学素子３０は反射光学素子であり、より具体的には反射ミラーである。そこで、以下の説明では、第１光学素子２０、第３光学素子５０および第４光学素子６０のそれぞれを“ラインジェネレータレンズ２０”、“シリンドリカルレンズ５０”および“テレセントリックレンズ６０”と呼ぶ。また、第２光学素子３０を“反射ミラー３０”と呼ぶ。

つまり、本実施形態に係る光走査装置１００は、半導体レーザ１０，ラインジェネレータレンズ２０，反射ミラー３０，回転遮蔽板４０，シリンドリカルレンズ５０およびテレセントリックレンズ６０を少なくとも有する。

半導体レーザ１０は、波長６３２．８［ｎｍ］のレーザ光を出射する。換言すれば、半導体レーザ１０によって、光源からレーザ光を出射させる第１工程が実行される。もっとも、半導体レーザ１０の発振波長は６３２．８［ｎｍ］に限れるものではなく、任意に設定することができる。半導体レーザ１０とラインジェネレータレンズ２０との間には、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光を効率よくラインジェネレータレンズ２０に入射させるための光学モジュールを配置することが好ましく、本実施形態ではビームエキスパンダ１１が配置されている。つまり、半導体レーザ１０から出射されるレーザ光の光路上にビームエキスパンダ１１が配置されており、半導体レーザ１０から出射されたレーザ光はビームエキスパンダ１１を介してラインジェネレータレンズ２０に入射する。

ラインジェネレータレンズ２０は、入射したレーザ光を所定の一軸方向にのみ伸張させてレーザ光の強度分布を均一化させる。本実施形態におけるラインジェネレータレンズ２０は、図２に示されるように、レーザ光を該レーザ光の光軸Ｚと直交するＸ軸方向に伸張させる一方、光軸ＺおよびＸ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない。以下の説明では、レーザ光の光軸Ｚの方向を“Ｚ軸方向”と呼ぶ場合がある。

半導体レーザ１０から出射されたレーザ光は、ラインジェネレータレンズ２０の上記光学作用により、Ｘ軸方向に広がる扇形の光であって、かつ、強度分布が略均一な光に変換される。換言すれば、ラインジェネレータレンズ２０によって、光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、光軸およびＸ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第２工程が実行される。

図１に示されるように、ラインジェネレータレンズ２０から出射されたレーザ光は反射ミラー３０に入射する。反射ミラー３０は全反射ミラーであって、入射したレーザ光を所定方向へ向けて反射する。図３に示されるように、本実施形態における反射ミラー３０は、レーザ光の光軸Ｚに対して４５度で傾斜している。よって、反射ミラー３０に入射したレーザ光は、その進行方向が９０度変換される。

再び図１を参照する。回転遮蔽板４０は、円形の底板４１と筒形の側板４２とを有し、全体として円筒形状を呈する。反射ミラー３０は回転遮蔽板４０の内側に配置されおり、回転遮蔽板４０の側板４２によって取り囲まれている。したがって、反射ミラー３０によって進行方向が９０度変換されたレーザ光は、回転遮蔽板４０の側板４２の内面、つまり内周面４２ａに入射する。このように、反射ミラー３０は、ラインジェネレータレンズ２０から出射されたレーザ光の光路を変換して回転遮蔽板４０の内周面４２ａに入射させる光路変換用ミラーとして機能する。換言すれば、反射ミラー３０は、ラインジェネレータレンズ２０から出射されたレーザ光を折り返して回転遮蔽板４０の内周面４２ａに入射させる折り返し用ミラーとして機能する。

回転遮蔽板４０の底板４１の背後には駆動源である電動モータ４３が設けられている。電動モータ４３は、反射ミラー３０に入射するレーザ光の光軸Ｚと同心の出力軸（不図示）を備えており、この出力軸の先端が回転遮蔽板４０の底板４１の中心に接続されている。よって、電動モータ４３が作動すると、回転遮蔽板４０は、反射ミラー３０に入射する光軸Ｚと平行な軸（本実施形態では、光軸Ｚと一致する軸）を回転軸として回転する。つまり、反射ミラー３０によって、レーザ光の進行方向を変換して、回転駆動される円筒形状の遮蔽板の内周面にレーザ光を入射させる第３工程が実行される。

図４に示されるように、回転遮蔽板４０の側板４２には、開口部としてのピンホール４４が複数設けられている。本実施形態では、側板４２を貫通する４つのピンホール４４が回転遮蔽板４０の回転方向において等間隔（９０度間隔）で設けられている。これらピンホール４４は、回転遮蔽板４０の回転に伴って、反射ミラー３０によって反射されたレーザ光の光路を次々と横切る。そして、ピンホール４４が光路を横切っている間、レーザ光はピンホール４４を通過して回転遮蔽板４０の外に出射される。換言すれば、遮蔽板の内周面に入射したレーザ光が該内周面に設けられている開口部を通して遮蔽板の外に出射される第４工程が実行される。

ここで、レーザ光はラインジェネレータレンズ２０（図１）の光学作用によってＸ軸方向に伸張され、扇形に広がっている。よって、ピンホール４４が扇形に広がっているレーザ光の一端Ｐ１から他端Ｐ２に至るまでの間、当該レーザ光がピンホール４４を通過して回転遮蔽板４０の外に出射される。このように、レーザ光は回転移動するピンホール４４を通過して回転遮蔽板４０の外に出射されるので、回転遮蔽板４０の外に出射されるレーザ光は恰もピンホール４４と一緒に移動しているように見える。

さらに、回転遮蔽板４０には、それぞれのピンホール４４に対応する複数のシリンドリカルレンズ５０が設けられている。具体的には、回転遮蔽板４０の外周面４２ｂに、４つのシリンドリカルレンズ５０が９０度間隔で設けられており、それぞれのピンホール４４を通過したレーザ光は、該ピンホール４４に対応するシリンドリカルレンズ５０に入射する。

尚、図１に示されるように、反射ミラー３０に入射したレーザ光は、反射ミラー３０によって光路が９０度変換される。また、図４では、反射ミラー３０および回転遮蔽板４０を反射ミラー３０に対するレーザ光の入射方向と反対側から見ている。このため、図４中では、紙面上下方向がＺ軸方向であり、紙面左右方向がＸ軸方向であり、紙面に対して垂直な方向がＹ軸方向である。

ピンホール４４を通過してシリンドリカルレンズ５０に入射したレーザ光は、シリンドリカルレンズ５０の光学作用によって平行化（コリメート）される。換言すれば、シリンドリカルレンズ５０によって、遮蔽板の開口部を通過したレーザ光をＸ軸方向において平行化する第５工程が実行される。

尚、本実施形態では、シリンドリカルレンズ５０と該シリンドリカルレンズ５０に入射するレーザ光（Ｘ軸方向に広がる扇形の光）の中心Ｏとの間の距離と、シリンドリカルレンズ５０の焦点距離と、を一致させてある。換言すれば、シリンドリカルレンズ５０と反射ミラー３０との間の距離と、シリンドリカルレンズ５０の焦点距離と、を一致させてある。よって、シリンドリカルレンズ５０から出射されるレーザ光は断面円形の平行光となる。つまり、シリンドリカルレンズ５０からは、ビーム形状が円形のレーザ光が出射される。

再び図１を参照すると、シリンドリカルレンズ５０から出射されたレーザ光は、テレセントリックレンズ６０に入射する。テレセントリックレンズ６０は、片側テレセントリックレンズであって、焦点を有する。よって、図５に示されるように、シリンドリカルレンズ５０から出射された断面円形のレーザ光は、テレセントリックレンズ６０の光学作用より、該テレセントリックレンズ６０の焦点位置に集光される。換言すれば、テレセントリックレンズ６０によって、前記第５工程によって平行化されたレーザ光をＸ軸方向およびＹ軸方向において集光させる第６工程が実行される。

本実施形態では、不図示の搬送機構によって、テレセントリックレンズ６０の下方にワークＷが搬送される。具体的には、ワークＷはその表面位置がテレセントリックレンズ６０の焦点位置と一致する位置に搬送される。したがって、ワーク表面Ｗｓにレーザ光が集光される。

ここで、ピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０は回転遮蔽板４０の回転に伴って移動する。よって、図６に示されるように、テレセントリックレンズ６０によってワーク表面Ｗｓに集光されるレーザ光の位置、つまりワーク表面Ｗｓにおけるレーザ光の入射位置は、回転遮蔽板４０の回転（＝ピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０の移動）に伴って直線的に移動する。換言すれば、ワーク表面Ｗｓがレーザ光によって走査される。

冒頭で述べたとおり、本実施形態に係る表面検査装置は、これまでに説明した光走査装置１００に加えて、ワークＷを透過したレーザ光に基づいてワーク表面Ｗｓにおける異物の有無を検出する検出装置を備えている。図７に、本実施形態に係る表面検査装置１の構成の概略を示す。表面検査装置１を構成する光走査装置１００と検出装置２００とは、ワークＷを挟んで対向するように配置されている。換言すれば、ワークＷは、不図示の搬送装置によって光走査装置１００と検出装置２００との間に搬送される。さらに換言すれば、ワークＷが光走査装置１００と検出装置２００との間に搬送されると、光走査装置１００はワークＷの上方に位置し、検出装置２００はワークＷの下方に位置する。このとき、ワーク表面Ｗｓの位置が光走査装置１００のテレセントリックレンズ６０の焦点位置と一致することは既述のとおりである。そして、光走査装置１００によってワークＷに照射されたレーザ光は、ワークＷを透過して検出装置２００に入射する。

検出装置２００は、一対の第１レンズ２０１および第２レンズ２０２と、第１レンズ２０１と第２レンズ２０２との間に設けられた空間フィルタ２０３と、集光器２０４と、光検出器２０５と、を有する。ワークＷを透過したレーザ光は、まず第１レンズ２０１に入射する。第１レンズ２０１は、入射したレーザ光をコリメートして第２レンズ２０２に導く。

もっとも、第１レンズ２０１と第２レンズ２０２との間には空間フィルタ２０３が配置されている。この空間フィルタ２０３は、ワークＷを透過したレーザ光の主光線（メインビーム）を遮蔽する。よって、ワーク表面Ｗｓに異物が存在しない場合、ワークＷを透過したレーザ光は空間フィルタ２０３によって遮られ、第２レンズ２０２に到達しない。一方、ワーク表面Ｗｓに異物が存在し、この異物にレーザ光が照射されると、散乱光が発生する。散乱光は空間フィルタ２０３によって遮られることなく、第２レンズ２０２に到達する。第２レンズ２０２に入射した散乱光は、第２レンズ２０２および集光器２０４を介して光検出器２０５に導かれる。光検出器２０５は、入射した散乱光の強度に応じた電気信号（検出信号）を不図示の表示装置に出力する。

ここで、散乱光の強度はワーク表面Ｗｓに存在する異物の大きさによって変化する。具体的には、異物が大きいほど散乱光の強度も大きくなり、光検出器２０５から出力される検出信号のレベルが高くなる。表示装置は、光検出器２０５から出力される検出信号のレベルを視覚化して表示する。例えば、表示装置は、検出信号のレベルを示すグラフを生成して液晶モニタに表示する。したがって、液晶モニタに表示されたグラフ中に所定レベルよりも高レベルの検出信号が示された場合、ワーク表面Ｗｓに所定サイズよりも大きな異物が存在していることになる。このようにしてワーク表面Ｗｓにおける異物の有無が検査される。

尚、表面検査装置１とワークＷとを相対移動させてワーク表面Ｗｓの全域または所定領域を検査することは勿論である。また、表面検査装置１とワークＷの相対移動の方向は、光走査装置１００による走査方向と交差する方向である。例えば、図７に示されている光走査装置１００は紙面左右方向にワークＷを走査する。この場合、光走査装置１００を含む表面検査装置１とワークＷとの少なくとも一方を紙面に対して垂直な方向に移動させながらワーク表面Ｗｓを検査する。

再び図４を参照すると、回転遮蔽板４０には４つのピンホール４４が９０度間隔で設けられている。よって、回転遮蔽板１回転あたりの走査回数は４回である。しかし、回転遮蔽板４０に設けられるピンホール４４の数は４つに限れるものではなく、３つ以下でもよく、５つ以上であってもよい。つまり、回転遮蔽板４０に設けるピンホール４４の数を増減させれば、回転遮蔽板１回転あたりの走査回数を変更することができる。また、回転遮蔽板４０の回転速度を増減させれば、走査速度を変更することができる。

回転遮蔽板４０は円筒形状を有するので慣性の影響を受け難く高速回転させ易いが、回転遮蔽板４０をよりスムーズに高速回転させる観点からは、複数のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を回転方向において等間隔で配置することが好ましい。例えば、２組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を設ける場合には、各組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を１８０度間隔で配置することが好ましい。また、３組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を設ける場合には、各組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を１２０度間隔で配置し、８組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を設ける場合には、各組のピンホール４４およびシリンドリカルレンズ５０を４５度間隔で配置することが好ましい。但し、２つ以上のピンホール４４が同時にレーザ光の光路を横切ることがないように、回転遮蔽板４０の内周面４２ａにおけるレーザ光の照射範囲と隣接するピンホール４４の間隔とを設定する必要がある。つまり、図４に示されるＰ１とＰ２との間に、２つのピンホール４４が同時に入ることは避ける必要がある。換言すれば、図４に示されるＰ１とＰ２との間隔を拡大すれば、１ラインにおける走査範囲を拡大することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１に示される光源１０は半導体レーザに限られるものではなく、ガスレーザ，固体レーザその他のレーザに置換することができる。また、光源１０から出射されるレーザ光の波長は上記波長に限定されるものではない。図１に示されるビームエキスパンダ１１は、同様の光学作用を有する他の光学モジュール、例えばビームフォーカスレンズに置換することができる。

上記実施形態におけるラインジェネレータレンズ２０，反射ミラー３０，シリンドリカルレンズ５０およびテレセントリックレンズ６０は、それぞれ第１光学素子，第２光学素子，第３光学素子および第４光学素子の一例であり、同様の光学作用を有する他の光学素子に置換することができる。

上記実施形態に係る光走査装置は、光源からレーザ光を出射させる第１工程と、前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第２工程と、レーザ光の進行方向を変換して、回転駆動される円筒形状の遮蔽板の内周面にレーザ光を入射させる第３工程と、前記遮蔽板の前記内周面に入射したレーザ光を該内周面に設けられている開口部を通して前記遮蔽板の外に出射させる第４工程と、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第５工程と、前記第５工程によって平行化されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第６工程と、を含む光走査方法を実行する。具体的には、半導体レーザ１０によって上記第１工程が実行され、ラインジェネレータレンズ２０によって上記第２工程が実行され、反射ミラー３０によって上記第３工程が実行され、シリンドリカルレンズ５０によって上記第５工程が実行され、テレセントリックレンズ６０によって上記第６工程が実行される。また、回転遮蔽板４０を回転させつつ上記第３工程を実行することによって、上記第４工程が実行される。もっとも、ラインジェネレータレンズ２０，反射ミラー３０，シリンドリカルレンズ５０およびテレセントリックレンズ６０は、上記第２工程、第３工程、第５工程および第６工程を実行する手段の一例である。

上記実施形態では、図４に示されるシリンドリカルレンズ５０と該シリンドリカルレンズ５０に入射する扇形の光の中心Ｏとの間の距離と、シリンドリカルレンズ５０の焦点距離と、を一致させて断面円形の平行光を得た。しかし、図示されているシリンドリカルレンズ５０を焦点距離が異なる他のシリンドリカルレンズに置換して断面形状が円形以外（例えば、楕円形）の平行光を得ることもできる。また、シリンドリカルレンズ５０を省略し、ピンホール４４を通過した光をそのままテレセントリックレンズ６０（図５）に入射させてもよい。また、ピンホール４４はスリットその他の開口部に置換することができる。

上記実施形態に係る表面検査装置１は、対象物を透過した光に基づいて対象物表面を検査するものであった。しかし、対象物によって反射された光に基づいて対象物表面を検査する表面検査装置も本発明の表面検査装置に含まれる。

本発明の光走査装置は、表面検査装置以外の各種検査装置においても利用可能である。さらに、本発明の光走査装置は、検査装置以外の装置においても利用可能であり、例えば、対象物の成分を分析する分析装置においても利用可能であり、また、光改質や光洗浄などの用途に用いることもできる。加えて、受光側にＰＳＤ（Position Sensing Detector）などのビームの位置変化が検出可能な検出器を設ければ、対象物の表面形状や平坦度などの検査に用いることもできる。

１ 表面検査装置
１０ 光源（半導体レーザ）
１１ ビームエキスパンダ
２０ 第１光学素子（ラインジェネレータレンズ）
３０ 第２光学素子（反射ミラー）
４０ 回転遮蔽板
４１ 底板
４２ 側板
４２ａ 内周面
４２ｂ 外周面
４３ 電動モータ
４４ ピンホール
５０ 第３光学素子（シリンドリカルレンズ）
６０ 第４光学素子（テレセントリックレンズ）
１００ 光走査装置
２００ 検出装置
２０１ 第１レンズ
２０２ 第２レンズ
２０３ 空間フィルタ
２０４ 集光器
２０５ 光検出器
Ｗ ワーク
Ｗｓ ワーク表面
Ｚ 光軸

Claims (8)

1. 対象物をレーザ光によって走査する光走査装置であって、
   レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第１光学素子と、
   前記第１光学素子から出射されたレーザ光の進行方向を変換して回転遮蔽板の内周面に入射させる第２光学素子と、
   前記回転遮蔽板に設けられ、該回転遮蔽板の回転に伴ってレーザ光の光路を横切る開口部と、
   前記回転遮蔽板の外周面に設けられ、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第３光学素子と、
   前記第３光学素子から出射されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第４光学素子と、を有し、
   前記回転遮蔽板は、前記第２光学素子を取り囲む円筒形状を有し、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転する、
   光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   複数の前記開口部と、それぞれの前記開口部に対応する複数の前記第３光学素子と、を有する、
   光走査装置。
3. 請求項２に記載の光走査装置において、
   複数の前記開口部および前記第３光学素子は、前記回転遮蔽板の回転方向において等間隔で配置されている、
   光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置において、
   前記開口部は、前記回転遮蔽板を貫通するピンホールまたはスリットである、
   光走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置において、
   前記第１光学素子，第３光学素子および第４光学素子は屈折光学素子であり、
   前記第２光学素子は、反射光学素子である、
   光走査装置。
6. 請求項５に記載の光走査装置において、
   前記第１光学素子はラインジェネレータレンズであり、
   前記第２光学素子は反射ミラーであり、
   前記第３光学素子はシリンドリカルレンズであり、
   前記第４光学素子はテレセントリックレンズである、
   光走査装置。
7. 対象物をレーザ光によって走査する光走査方法であって、
   光源からレーザ光を出射させる第１工程と、
   前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第２工程と、
   レーザ光の進行方向を変換して、回転駆動される円筒形状の遮蔽板の内周面にレーザ光を入射させる第３工程と、
   前記遮蔽板の前記内周面に入射したレーザ光を該内周面に設けられている開口部を通して前記遮蔽板の外に出射させる第４工程と、
   前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第５工程と、
   前記第５工程によって平行化されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第６工程と、を有し、
   前記遮蔽板は、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転駆動される、
   光走査方法。
8. 対象物をレーザ光によって走査する光走査装置と、前記対象物によって反射され、または、前記対象物を透過したレーザ光に基づいて前記対象物の表面における異物の有無を検出する検出装置と、を備える表面検査装置であって、
   前記光走査装置は、
   レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射されたレーザ光を光軸と直交するＸ軸方向に伸張させる一方、前記光軸および前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向には伸張させない第１光学素子と、
   前記第１光学素子から出射されたレーザ光の進行方向を変換して回転遮蔽板の内周面に入射させる第２光学素子と、
   前記回転遮蔽板に設けられ、該回転遮蔽板の回転に伴ってレーザ光の光路を横切る開口部と、
   前記回転遮蔽板の外周面に設けられ、前記開口部を通過したレーザ光を前記Ｘ軸方向において平行化する第３光学素子と、
   前記第３光学素子から出射されたレーザ光を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向において集光させる第４光学素子と、を有し、
   前記回転遮蔽板は、前記第２光学素子を取り囲む円筒形状を有し、前記光軸と平行な軸を回転軸として回転する、
   表面検査装置。

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