WO2014119659A1 - 検査方法および検査装置 - Google Patents

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WO2014119659A1
WO2014119659A1 PCT/JP2014/052087 JP2014052087W WO2014119659A1 WO 2014119659 A1 WO2014119659 A1 WO 2014119659A1 JP 2014052087 W JP2014052087 W JP 2014052087W WO 2014119659 A1 WO2014119659 A1 WO 2014119659A1
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WO
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sample
light
pulse laser
wavelength
lens
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/052087
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English (en)
French (fr)
Inventor
敏之 中尾
渡辺　正浩
吉武　康裕
勇一 下田
佳大 斎藤
秀明 笹澤
バーラム ジャラリ
圭介 合田
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
カリフォルニア大学理事会
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • the present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus for inspecting an inspection object that continuously moves using a pulse laser as an illumination light source.
  • Thinning of various electronic devices such as organic EL TVs and touch panels is progressing, and products manufactured by the roll-to-roll method are increasing.
  • a circuit pattern is printed on a large sheet with a length of several hundreds of meters and a width of about 1 m, and bonded to a sealing film wound on a roll, and then wound on a roll again.
  • processing has been carried out in units of individually separated substrates, so that it takes time to transfer, and it is necessary to provide a loading / unloading unit for each apparatus, and the scale of the apparatus has to be increased.
  • the substrate (sheet) flows continuously between apparatuses.
  • the manufacturing apparatuses are connected to each other, so that it is possible to reduce the time for conveyance and further reduce the scale of the apparatus. Not only can the manufacturing speed be improved, but also the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the laser emitted from the light source 1 propagates inside the single mode fiber 2.
  • the laser beam is emitted from the collimator 4 through the circulator 3 to the outside.
  • the laser 100 emitted to the outside is irradiated onto the diffraction grating 5, and is diffracted in a number of directions according to the wavelength of the laser, the incident angle on the diffraction grating, and the pitch of the periodic structure carved in the diffraction grating.
  • the contact point between the laser 100 and the diffraction grating 5 is the focal position of the F ⁇ lens 6, and the diffracted laser is irradiated onto the sample 110 by the F ⁇ lens 6.
  • FIG. 1 An enlarged view of the collimator 4, the diffraction grating 5, the F ⁇ lens 6, and the sample 110 is shown in FIG.
  • Laser diffracted by the diffraction grating 5 is separated into each wavelength, for example, laser 102 laser 101 having a wavelength of lambda A, a wavelength of lambda B, the wavelength is separated into laser 103 a lambda C. Since the diffraction angle differs for each wavelength, the coordinates irradiated on the sample 110 vary for each wavelength.
  • the coordinate A point of the sample 110 is illuminated with the wavelength ⁇ A
  • the coordinate B point of the sample 110 is illuminated with the wavelength ⁇ B
  • the coordinate C point of the sample 110 is illuminated with the wavelength ⁇ C.
  • the reflected light from the sample 110 is collected again by the F ⁇ lens 6 and converged on the diffraction grating 5 at the focal position.
  • the reflected light is converted into collimator light by the diffraction grating 5 and guided to the single mode fiber 2 through the collimator 4.
  • the reflected light is further guided to a WDM coupler (Wavelength Division Multiplexing) 8 via a circulator 3.
  • the excitation light emitted from the excitation LD 7 is combined with the reflected light from the sample via the WDM coupler 8 and absorbed by the amplification fiber 9.
  • the energy is amplified by the reflected light from the sample passing through the amplification fiber 9 that has absorbed the excitation light.
  • the amplified reflected light is further guided to the wavelength delay unit 10.
  • the wavelength delay unit is a bundle of single mode fibers having a length of several kilometers. Glass has a wavelength dependency of refractive index, and the speed varies depending on the wavelength. Therefore, a single pulse is separated for each wavelength while passing through a fiber having a length of several kilometers. That is, by passing through the wavelength delay unit, the pulse width is widened, and the signal can be separated for each wavelength.
  • the pulse waveform before and after passing through the wavelength delay unit 10 will be described with reference to FIG.
  • the pulse width of the reflected light does not widen as shown in the graph 301, and the reflected light from the coordinates A, B, and C of the sample 110 exists on the same time axis.
  • the wavelength lambda A the wavelength delay unit 10, lambda B, the traveling speed by a lambda C different wavelengths lambda A as shown in the graph 302, lambda B, the signal of the lambda C can spatially separated.
  • the line rate of high-performance line sensors is about several tens of kHz, but if the above technology is used, the speed can be increased to several MHz.
  • STEAM has a very high sampling rate of several tens of GHz at the A / D converter, and is suitable for detecting at a higher speed than the detection using a conventional line sensor.
  • STEAM is applied to a roll-to-roll inspection device, in order to process signal data detected at a high sampling rate over the entire inspection range of several hundreds of meters at a speed slower than the sampling rate, If it is to be stored, a large-capacity storage means for storing a huge amount of data is required, and the apparatus cost is greatly increased.
  • the roll-to-roll production line has high needs for defect classification as well as the number of defects.
  • the management of defects that have a fatal effect on device performance is regarded as important.
  • the STEAM technology disclosed in Patent Document 1 only acquires a two-dimensional image, and a configuration for processing the acquired image to detect defects and a configuration for classifying the detected defects. Neither is described.
  • the present invention provides an inspection method and inspection apparatus that can detect and classify defects reliably while preventing an increase in data capacity by applying STEAM technology capable of high-speed detection to a roll-to-roll manufacturing line. It is to provide.
  • the above-mentioned problem of the prior art is to reduce the amount of inspection data to be stored, that is, immediately after digitally sampling a detection signal from a sample, threshold processing is performed at the same speed as the sampling rate, and defect candidates and defects are detected.
  • This can be solved by extracting only the signal of the coordinates of the area around the candidate and processing the extracted signal at a speed slower than the sampling rate. Further, not only the specularly reflected light from the sample but also the transmitted light from the sample can be detected at the same time, and the defect classification performance can be improved by integrating and comparing them.
  • the inspection apparatus includes a laser light source that oscillates a pulse laser, a wavelength separation unit that wavelength-separates the pulse laser oscillated from the laser light source, and wavelength separation.
  • a lens unit that transmits a pulse laser beam that has been wavelength-separated by the unit and irradiates a sample that is continuously moving, reflected light or transmitted light or reflected light and transmitted light from a sample that has been irradiated with the pulse laser through the lens unit And a reflected light or transmitted light or reflected light and transmitted light from the region irradiated with the pulse laser of the sample collected by the optical system according to the wavelength.
  • a wavelength delay unit that delays, a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts reflected light or transmitted light or reflected light and transmitted light delayed according to the wavelength by the wavelength delay unit, and outputs an electrical signal; and outputs from the photoelectric conversion unit Electricity
  • a spectrum correction unit that performs correction according to the spectral distribution of the pulse laser applied to the sample with respect to the signal, a signal processing unit that processes an electrical signal that has been corrected according to the spectral distribution of the pulse laser in the spectrum correction unit, And an output unit that outputs information on the result of processing by the signal processing unit.
  • the pulse laser oscillated from the pulse laser light source is wavelength-separated, and the wavelength-separated pulse laser is continuously moved. Reflects the reflected or transmitted light or reflected light and transmitted light from the sample irradiated with the wavelength-separated pulse laser, and reflects from the region irradiated with the focused pulse laser of the sample. Light or transmitted light or reflected light and transmitted light are delayed according to wavelength, and reflected light or transmitted light or reflected light and transmitted light delayed according to wavelength are converted into electrical signals by photoelectric conversion and converted. The corrected electrical signal is corrected according to the spectral distribution of the pulse laser applied to the sample, and the corrected electrical signal is processed according to the spectral distribution of the pulse laser. And to output the broadcast.
  • the present invention makes it possible to efficiently process only important information in the manufacturing process and improve the capture rate of important defects, and detect defects while preventing an increase in data capacity in the roll-to-roll production line. -It is possible to provide an inspection method and an inspection apparatus that can reliably perform classification.
  • FIG. 1A is a graph showing a signal waveform after correction by applying a correction coefficient
  • FIG. 2B is a graph showing the corrected signal waveform on a map
  • it is a diagram illustrating a method for specifying the coordinates of a defect, and is a histogram showing a distribution of signal values in a defect candidate peripheral region.
  • It is a flowchart which shows the flow of the operation
  • the present invention optically detects a foreign object without using a conventional solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a TDI (Time Delay Integration) sensor to detect reflected light from a sample. Detects the reflected light or transmitted light from the sample or both in synchronization with the pulsed laser, extracts the defect signal from the detection signal, and asynchronously extracts the extracted defect signal with the pulsed laser.
  • a conventional solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a TDI (Time Delay Integration) sensor to detect reflected light from a sample. Detects the reflected light or transmitted light from the sample or both in synchronization with the pulsed laser, extracts the defect signal from the detection signal, and asynchronously extracts the extracted defect signal with the pulsed laser
  • the present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus that enable high-speed defect detection and classification without increasing storage capacity by processing. Below, it demonstrates using drawing.
  • 4A includes a light source 20 that oscillates a pulse laser, a pulse picker 21, a circulator 22, a collimator 23, a beam expander 24, a diffraction grating 25, an F ⁇ lens (telecentric F ⁇ lens) 26, a wavelength delay unit 28, Er.
  • a doped fiber 29, an excitation LD 30, a WDM coupler 31, a photodiode 32, an A / D converter 33, a spectrum correction unit 34, a storage unit 351, a threshold processing unit 35, a defect information extraction unit 36, and an output unit 37 are provided. .
  • the pulse laser emitted from the light source 20 propagates through the single mode fiber 120.
  • the center wavelength of the light source 20 is 1550 nm
  • the spectrum width is 50 nm in half width
  • the repetition frequency is 80 MHz.
  • the pulse laser can change the repetition frequency to a desired frequency by a pulse picker 21.
  • the pulse picker 21 is an acoustooptic device, and changes the repetition frequency of the pulse laser by blocking and passing the pulse train of the pulse laser based on a signal from an external pulse generator (not shown).
  • the pulse picker 21 may be a Gooch & Housego T-M200-0.1C2J-3-F2S or the like.
  • the pulse laser whose repetition frequency has changed passes through the circulator 22 and is emitted from the collimator 23 in a free space.
  • the pulse laser 105 that has passed through the pulse picker 21 and converted to a predetermined frequency is expanded to a desired diameter by the beam expander 24.
  • S6EXP0100 / 008 magnification: 10 times manufactured by Sill Optics may be used.
  • the pulse laser 105 having an enlarged diameter is incident on the diffraction grating 25 and is diffracted to an angle corresponding to the wavelength.
  • the diffraction grating 25 may be HORIBA Seisakusho 530 66 110 (number of periodic structures: 900 / mm).
  • the diffracted pulse laser 105 enters the F ⁇ lens 26.
  • the incident pulse laser is focused on the sample 110 in a line from the vertical direction by the F ⁇ lens 26.
  • the illumination range is 100mm ⁇ 50 ⁇ m.
  • S4LFT1330 / 008 (focal length: 345 mm, scanning angle: ⁇ 24.1 degrees) manufactured by Sill Optics may be used.
  • the sample 110 to be inspected is an optically transparent film such as triacetyl cellulose, and the width is 1.5 m.
  • the sample 110 moves while being wound around the rotating roller 27.
  • the reflected light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 23 via the F ⁇ lens 26, the diffraction grating 25, and the beam expander 24.
  • the reflected light returning to the single mode fiber 120 is emitted from the circulator 22 toward the wavelength delay unit 28, and the wavelength delay unit 28 performs wavelength delay.
  • Pump light is emitted from the excitation LD30.
  • the pump light emitted from the pumping LD 30 is combined with the reflected light by the WDM coupler 31.
  • Pump light from the pumping LD 30 is absorbed by the Er-doped fiber 29 and amplifies the reflected light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 30 is 976 nm, and the WDM coupler 31 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed / amplified laser is guided to the photodiode 32 and subjected to photoelectric conversion.
  • As the photodiode 32 1 -A-M (band: 12 GHz) manufactured by New Focus may be used.
  • the electrical signal photoelectrically converted by the photodiode 32 is digitally sampled by the A / D converter 33.
  • a / D converter 33 an Tektronix oscilloscope: DPO7354C (sampling speed: 40 GS / s) or the like may be used.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 34.
  • the spectrum waveform of the laser emitted from the light source 20 has a non-uniform intensity distribution, for example, a waveform 150 in FIG.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 indicate wavelengths that are 3 dB lower than the peak intensity of the waveform 150, and the wavelength of lower intensity is not irradiated to the sample 110 by cutting it with a filter.
  • the diffraction efficiency of the diffraction grating 25 varies depending on the wavelength. For example, the efficiency decreases as the wavelength increases as shown by the waveform 151 in FIG.
  • the transmittance of other optical elements also varies depending on the wavelength, and the sample 110 is finally irradiated with a laser having a non-uniform spectral waveform such as the waveform 152 of FIG.
  • a correction coefficient 158 as shown in FIG. 5D is calculated.
  • a signal 157 before correction as shown in FIG. 6 is output from the A / D converter 33 to the spectrum correction unit 34.
  • Each of the pulse waveforms 153, 154, 155, and 156 shows the reflected light from the sample 110
  • the pulse waveforms 153, 154, and 156 are the reflected light from a region where no defect exists, and the pulse waveform 155 has a defect.
  • region which shows is shown.
  • the pulse waveforms 153 to 156 are subjected to wavelength delay by the wavelength delay unit 28. Since the sample 110 is irradiated with a laser having an intensity distribution like a waveform 152 shown in FIG. 5C, a correction coefficient 158 like a waveform 1581 shown in FIG.
  • the pre-correction signal 157 and the correction coefficient 158 are multiplied in synchronization with the timing of laser emission from the pulse picker 21.
  • the corrected signal 159 as indicated by the waveforms 160 to 163 as shown in FIG. Threshold processing is performed on the spectrum-corrected signal using threshold information stored in the storage unit 351 by the threshold processing unit 35.
  • a corrected signal 159 such as waveforms 160 to 163 shown in FIG.
  • a pulse waveform 160 of the correction signal 159 represents reflected light from a location corresponding to coordinates (x 1 , y 1 ) to (x n , y 1 ) as shown in FIG.
  • pulse waveform 162 is coordinates (x 1 , y 3 ) to (x n , y 3 )
  • pulse waveform 163 is coordinates (x 1 , y 3 )
  • the reflected light in the places corresponding to y 4 ) to (x n , y 4 ) is shown.
  • a two-dimensional map 62 shown in FIG. 7B is obtained.
  • 7A is converted to a signal 164 of (x 1 , y 1 ) to (x n , y 1 ), and a signal of the pulse waveform 161 is converted to (x 1 , y 2 ) to (x n , y 2 ) signal 165, pulse waveform 162 signal (x 1 , y 3 ) to (x n , y 3 ) signal 166, and pulse waveform 163 signal (x 1 , y 4 ) to It is converted to a signal 167 of (x n , y 4 ).
  • the threshold 60 may be a predetermined value or a value that varies depending on the location of the sample 110.
  • the threshold 60 may be a predetermined value or a value that varies depending on the location of the sample 110.
  • the defect candidate 61 portion exceeds the threshold 60 in the correction signal 159, and this is converted into the two-dimensional map in FIG. This corresponds to the candidate coordinate 63.
  • the defect candidate coordinates 63 and the eight neighboring pixels are set as the peripheral area 64, and only the coordinate data of the peripheral area 64 is output to the defect information extraction unit 36, and the remaining coordinate data of the two-dimensional map 62 is discarded here.
  • the threshold processing unit 35 outputs a defect candidate and a signal of the defect candidate surrounding area to the defect information extraction unit 36.
  • the defect information extraction unit 36 obtains feature quantities and types such as defect coordinates, area, defect width, aspect ratio, and height from the extracted defect candidates and defect candidate peripheral area information.
  • the processing for obtaining the feature quantity and type of the defect is executed asynchronously with the oscillation timing of the pulse laser that irradiates the sample 110.
  • the spread of reflected / scattered light generated from the defect is a Gaussian shape as shown by a waveform 173.
  • an asymmetric signal is detected as shown in FIG. 8 depending on the coordinates of the defect and the positional relationship between the pixels.
  • the defect size is determined from the detected light quantity based on the relational expression.
  • the defect candidate is a plurality of pixels, they are merged and processed.
  • the defect information extracted by the defect information extraction unit 36 is sent to the output unit 37, for example, displayed on a display screen (not shown) and output.
  • Figure 9 shows the inspection flow.
  • inspection conditions such as laser output and sample conveyance speed are designated (S200).
  • inspection is started, the sample 110 is irradiated with a pulse laser through the F ⁇ lens 26, and the reflected light from the sample 110 is detected by the photodiode 32 (S201).
  • the spectrum correction unit 34 performs spectrum correction on the obtained detection signal (S202).
  • the spectral correction the spectral waveform of the light source and the spectral waveform of the laser at the time of irradiating the sample are measured in advance, and the correction coefficient according to the wavelength is calculated by taking the reciprocal of the spectral waveform.
  • the pulse laser oscillation timing and detection timing are synchronized, and correction is performed in real time.
  • threshold processing is performed by the threshold processing unit 35 (S203).
  • the magnitude of the threshold value may be fixed depending on the type of sample or variable depending on the coordinates. Only the defect candidate exceeding the threshold and the signal of the defect candidate peripheral region are output to the defect information extraction unit 36, and other information is discarded.
  • the defect information extraction unit 36 extracts the feature of the defect (S204).
  • the size of the defect is extracted based on the detected light amount.In the case of a defect extending over a plurality of pixels, information on peripheral pixels is merged, and the defect size and defect type are classified. Is included.
  • Fig. 10 explains how to correct the spectrum using a filter.
  • the sample is irradiated with illumination having a non-uniform spectrum such as a spectrum waveform 152 as shown in FIG. 10A
  • the light shielding portion 175 of the laser as shown in FIG. 10B according to the spectrum waveform.
  • a filter 177 having a laser transmitting portion 176 is formed.
  • the filter 177 is inserted between the diffraction grating 25 and the F ⁇ lens 26, so that the portion of the light-shielding portion 175 is larger as the illumination intensity of the sample is higher, so that the illumination intensity becomes weaker.
  • the spectrum can be made substantially uniform. As a result, spectrum correction in signal processing becomes unnecessary, and the data processing capacity can be reduced.
  • the light source 20 has been described with an example in which the center wavelength is 1550 nm and the spectral width is 50 nm, but the present invention is not limited to this.
  • the dispersion of the wavelength delay unit 28 is 1700 ps / nm
  • the excitation wavelength of the pump LD 30 is 976 nm
  • the magnification of the beam expander 24 is 10 times
  • the pitch of the periodic structure of the diffraction grating 25 is 900 /
  • the focal length of the F ⁇ lens 26 is 345 mm
  • the scanning angle is ⁇ 24.1 degrees
  • the response speed of the photodiode 32 is 12 GHz
  • the sampling rate of the A / D converter 33 is 40 GHz. There is no need.
  • the sample 110 may be measured by detecting only the reflected light or only the transmitted light. .
  • the object to be measured is a transparent film such as triacetyl cellulose and a film having a width of 1.5 m is described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a semiconductor wafer or a glass substrate may be held on an XY stage and a raster scan may be performed, or a R / stage may be held and a rotational scan may be performed.
  • the above apparatus may be attached to a train or a vehicle, and a rail ridge or road dent may be inspected while traveling.
  • the present embodiment it is possible to acquire an image at a higher speed than in the case where a defect is detected by acquiring an image of a sample surface using a conventional photoelectric conversion element, and spectroscopic analysis of a sample to be inspected. It is possible to detect defects by reducing the influence of reflectance characteristics, and to perform high-speed defect inspection with high robustness.
  • FIG. 4B includes a light source 20 that oscillates a pulse laser, a pulse picker 21, a collimator 23, a beam expander 24, a diffraction grating 25, and an F ⁇ lens (telecentric F ⁇ lens) 26.
  • the configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 4A except for the circulator 22. In the configuration shown in FIG.
  • an F ⁇ lens 40 in order to detect light transmitted through the sample 110, an F ⁇ lens 40, a diffraction grating 41, a beam expander 42, a collimator 43, a wavelength delay unit 44, an Er-doped fiber 45, an excitation LD 46, A WDM coupler 47, a photodiode 48, an A / D converter 49, a spectrum correction unit 50, a storage unit 511, a threshold processing unit 51, a defect information extraction unit 36, and an output unit 37 are provided.
  • the pulse laser emitted from the light source 20 propagates through the single mode fiber 120.
  • the center wavelength of the light source 20 is 1550 nm
  • the spectrum width is 50 nm in half width
  • the repetition frequency is 80 MHz.
  • the pulse laser can change the repetition frequency to a desired frequency by a pulse picker 21.
  • the pulse picker 21 is an acoustooptic device, and changes the repetition frequency of the pulse laser by blocking and passing the pulse train of the pulse laser based on a signal from an external pulse generator (not shown).
  • the pulse laser whose repetition frequency has changed is emitted from the collimator 23 into a free space.
  • the pulse laser 105 is expanded to a desired diameter by the beam expander 24.
  • the pulse laser 105 having an enlarged diameter is incident on the diffraction grating 25 and is diffracted to an angle corresponding to the wavelength.
  • the diffracted pulse laser 105 is focused on the sample 110 in a line from the vertical direction by the F ⁇ lens 26.
  • the illumination range is 100mm ⁇ 50 ⁇ m.
  • Sample 110 is a transparent film such as triacetylcellulose and has a width of 1.5 m.
  • the sample 110 moves while being wound around the rotating roller 27.
  • the transmitted light from the sample 110 is returned from the collimator 43 to the single mode fiber 120 via the F ⁇ lens 40, the diffraction grating 41, and the beam expander 42 again.
  • the transmitted light is delayed by the wavelength delay unit 44 in the same manner as described in the first embodiment.
  • pump light is emitted from the excitation LD46.
  • the pump light emitted from the pump LD 46 is combined with the transmitted light by the WDM coupler 47.
  • Pump light from the pumping LD 46 is absorbed by the Er-doped fiber 45 and amplifies the transmitted light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 46 is 976 nm, and the WDM coupler 47 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed and amplified transmitted light is guided to the photodiode 48 and subjected to photoelectric conversion.
  • the electrical signal photoelectrically converted by the photodiode 48 is digitally sampled by the A / D converter 49.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correcting unit 50, and the spectrum-corrected signal is subjected to threshold processing by using the threshold information stored in the storage unit 511 by the threshold processing unit 51.
  • the spectrum correction method is the same as the method described in the first embodiment with reference to FIGS.
  • the threshold processing method is the same as the method described with reference to FIG.
  • the threshold processing unit 51 outputs a defect candidate and a signal of the defect candidate surrounding area to the defect information extraction unit 36.
  • the defect information extraction unit 36 obtains feature quantities and types such as defect coordinates, area, defect width, aspect ratio, and height from the extracted defect candidates and defect candidate peripheral area information.
  • the processing for obtaining the feature quantity and type of the defect is executed asynchronously with the oscillation timing of the pulse laser that irradiates the sample 110.
  • the defect information extracted by the defect information extraction unit 36 is sent to the output unit 37, for example, displayed on a display screen (not shown) and output.
  • the inspection procedure in the present modification is the same as the flow described in the first embodiment with reference to FIG. 9 except that the reflected light detection in S201 is replaced with transmitted light detection, and thus the description thereof is omitted.
  • this modification it is possible to acquire an image at a higher speed than when a defect is detected by acquiring an image of a sample surface using a conventional photoelectric conversion element, and spectroscopic analysis of a sample to be inspected. It is possible to detect defects by reducing the influence of reflectance characteristics, and to perform high-speed defect inspection with high robustness.
  • FIG. 4C shows the configuration of the inspection apparatus according to the second modification of the first embodiment.
  • the inspection apparatus according to the second modification shown in FIG. 4C detects the reflected light from the sample 110 described with reference to FIG. 4A in the first embodiment, and the sample 110 described with reference to FIG. 4B in the first modification. And a configuration for detecting transmitted light that has passed through.
  • the configuration for detecting and inspecting the reflected light from the sample 110 is the same as that described with reference to FIG. 4A in the first embodiment.
  • a pulse picker 21 a circulator 22, a collimator 23, a beam expander 24, a diffraction grating 25, an F ⁇ lens (telecentric F ⁇ lens) 26, a wavelength delay unit 28, an Er-doped fiber 29, an excitation LD 30, a WDM coupler 31, a photodiode 32,
  • An A / D converter 33, a spectrum correction unit 34, a storage unit 351, a threshold processing unit 35, a defect information extraction unit 360, and an output unit 370 are provided.
  • the configuration for detecting and inspecting the light transmitted through the sample 110 is the same as that described with reference to FIG. 4B in the first modification, and the F ⁇ lens 40, the diffraction grating 41, the beam expander 42, the collimator 43, the wavelength.
  • the defect information extraction unit includes a delay unit 44, an Er-doped fiber 45, an excitation LD 46, a WDM coupler 47, a photodiode 48, an A / D converter 49, a spectrum correction unit 50, a storage unit 511, and a threshold processing unit 51. 360 and the output unit 370 are configured in common with the reflected light detection system.
  • the pulse laser emitted from the light source 20 is a single mode fiber as described in FIG. 4A in the first embodiment. Propagate through 120.
  • the center wavelength of the light source 20 is 1550 nm, the spectrum width is 50 nm in half width, and the repetition frequency is 80 MHz.
  • the pulse laser can change the repetition frequency to a desired frequency by a pulse picker 21.
  • the pulse picker 21 is an acoustooptic device, and changes the repetition frequency of the pulse laser by blocking and passing the pulse train of the pulse laser based on a signal from an external pulse generator (not shown).
  • the pulse laser whose repetition frequency has changed passes through the circulator 22 and is emitted from the collimator 23 in a free space.
  • the pulse laser 105 is expanded to a desired diameter by the beam expander 24.
  • the pulse laser 105 having an enlarged diameter is incident on the diffraction grating 25 and is diffracted to an angle corresponding to the wavelength.
  • the diffracted pulse laser 105 is focused on the sample 110 in a line from the vertical direction by the F ⁇ lens 26.
  • the illumination range is 100mm ⁇ 50 ⁇ m.
  • Sample 110 is a transparent film such as triacetylcellulose and has a width of 1.5 m. The sample 110 moves while being wound around the rotating roller 27.
  • the reflected light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 23 via the F ⁇ lens 26, the diffraction grating 25, and the beam expander 24.
  • the pump light emitted from the excitation LD 30 is combined with the reflected light by the WDM coupler 31.
  • Pump light from the pumping LD 30 is absorbed by the Er-doped fiber 29 and amplifies the reflected light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 30 is 976 nm
  • the WDM coupler 31 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed / amplified laser is guided to the photodiode 32 and subjected to photoelectric conversion.
  • the electrical signal photoelectrically converted by the photodiode 32 is digitally sampled by the A / D converter 33.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 34.
  • the spectrum correction method is the same as that described in the first embodiment with reference to FIGS.
  • Threshold processing is performed on the spectrum-corrected signal using the threshold information stored in the storage unit 351 by the threshold processing unit 35.
  • This threshold processing method uses FIG. 7 in the first embodiment. This is the same as described above.
  • the threshold processing a signal having an intensity greater than the threshold 60 is extracted from the correction signal 159.
  • the threshold 60 may be a predetermined value or may be variable depending on the location of the sample 110.
  • the correction signal 159 only the portion of the defect candidate 61 exceeds the threshold value 60, which corresponds to the defect candidate coordinate 63 when converted to a two-dimensional map.
  • the defect candidate coordinates 63 and the eight neighboring pixels are set as the peripheral area 64, and only the coordinate data of the peripheral area 64 is output to the defect information extracting unit 360, and the remaining coordinate data of the two-dimensional map 62 is discarded here.
  • the transmitted light from the sample 110 is converted into the F ⁇ lens 40, the diffraction grating 41, and the beam expander 42 in the same manner as described with reference to FIG. Then, the collimator 43 returns to the single mode fiber 120 again.
  • the transmitted light is delayed in wavelength by the wavelength delay unit 44. If the dispersion of the wavelength delay unit 28 and the wavelength delay unit 44 is different, correction may be performed by the defect information extraction unit 360 described later.
  • the pump light emitted from the excitation LD 46 is combined with the transmitted light by the WDM coupler 47. Pump light from the pumping LD 46 is absorbed by the Er-doped fiber 45 and amplifies the transmitted light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 46 is 976 nm, and the WDM coupler 47 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed and amplified transmitted light is guided to the photodiode 48 and subjected to photoelectric conversion.
  • the electrical signal photoelectrically converted by the photodiode 48 is digitally sampled by the A / D converter 49.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 50, and the spectrum-corrected signal is obtained by using the threshold information stored in the storage unit 511 by the threshold processing unit 51 as shown in FIG.
  • the threshold processing is performed in the same manner as described above.
  • the spectrum correction method executed by the spectrum correction unit 50 is the same as the method described in the first embodiment with reference to FIGS. Also, the threshold processing method is the same as the method described with reference to FIG.
  • the threshold processing unit 51 outputs a defect candidate and a signal of the defect candidate peripheral area to the defect information extraction unit 360.
  • the defect information extraction unit 360 associates the defect signal input from the threshold processing unit 35 with the defect signal input from the threshold processing unit 51 based on the position information of each defect, and extracts it by each detection system.
  • the feature amount and type such as defect coordinates, area, defect width, aspect ratio, and height are obtained from the information of the defect candidates and the defect candidate peripheral area.
  • the processing for obtaining the feature quantity and type of the defect is executed asynchronously with the oscillation timing of the pulse laser that irradiates the sample 110.
  • the defect information extracted by the defect information extraction unit 360 is sent to the output unit 370, and displayed on a display screen (not shown), for example, and output.
  • the inspection procedure in the present modification is the same as the flow described in the first embodiment with reference to FIG. 9 except that the reflected light and the transmitted light are detected in step S201. To do.
  • this modification it is possible to acquire an image at a higher speed than when a defect is detected by acquiring an image of a sample surface using a conventional photoelectric conversion element, and spectroscopic analysis of a sample to be inspected. It is possible to detect defects by reducing the influence of reflectance characteristics, and to perform high-speed defect inspection with high robustness.
  • the configuration of the inspection apparatus illustrated in FIG. 4D in this modification has a configuration including two sets of detection systems described in FIG. 4A in the first embodiment.
  • the configuration from the wavelength delay unit 281 to the defect information extraction unit 361 is the same as the configuration from the wavelength delay unit 28 to the defect information extraction unit 36, the description of the configuration between them is omitted. Yes.
  • the light source 20 that emits the pulse laser is shared, and the one-beam pulse laser emitted from the light source 20 is branched from the pulse picker 211 into two light beams. Is input to the circulator 22 and the other is input to the circulator 221. Processing from the circulator 22 to the defect information extraction unit 36 by a detection system that illuminates the sample 1101 through the F ⁇ lens 26 and detects the reflected light through the F ⁇ lens 26, and the collimator exits from the circulator 221.
  • the defect information extracted by the defect information extraction unit 36 and the defect information extraction unit 361 is detected by the defect information integration processing unit 38 due to a difference in position of the F ⁇ lens 26 and the F ⁇ lens 261 with respect to the feeding direction of the sample 1101. Combining them in consideration of the timing shift and the overlap of the detection areas in the width direction of the sample 1101, they are integrated as defect information in the entire width direction of the sample 1101 and sent to the output unit 39.
  • the inspection procedure in this modification is the same as the flow described with reference to FIG. 9 in the first embodiment and the integrated data after the processing signals from the detection systems are integrated in the defect information integration processing unit 38 in S206. Since the defect map display is the same except that the defect map display is performed based on this, the description is omitted.
  • FIG. 11 The configuration shown in FIG. 11 is almost the same as the configuration in the second modification of the first embodiment described with reference to FIG. 4C, but the outputs from the spectrum correction units 34 and 50 in the configuration shown in FIG. 4C are added. The difference is that an adder 72 for processing is provided, and the threshold processing is performed by the threshold processing unit 350 on the added signal.
  • an adder 72 for processing is provided, and the threshold processing is performed by the threshold processing unit 350 on the added signal.
  • FIG. 11 the same components as those in the second modification of the first embodiment will be described with the same numbers.
  • the pulse laser emitted from the light source 20 propagates through the single mode fiber 120.
  • the center wavelength of the light source 20 is 1550 nm
  • the spectrum width is 50 nm in half width
  • the repetition frequency is 80 MHz.
  • the pulse laser can change the repetition frequency to a desired frequency by a pulse picker 21.
  • the pulse picker 21 is an acoustooptic device, and changes the repetition frequency of the pulse laser by blocking and passing the pulse train of the pulse laser based on a signal from an external pulse generator (not shown).
  • the pulse laser whose repetition frequency has changed passes through the circulator 22 and is emitted from the collimator 23 into the free space.
  • the pulse laser 105 is expanded to a desired diameter by the beam expander 24.
  • the pulse laser 105 having an enlarged diameter is incident on the diffraction grating 25 and is diffracted to an angle corresponding to the wavelength.
  • the diffracted pulse laser 105 is condensed in a line shape from the vertical direction onto the sample 110 via the polarizer 70 by the F ⁇ lens 26.
  • the illumination range is 100mm ⁇ 50 ⁇ m.
  • Sample 110 is a transparent film such as triacetylcellulose and has a width of 1.5 m.
  • the sample 110 moves while being wound around the rotating roller 27.
  • a large amount of reflected / scattered light may be generated when illuminated with a specific polarization.
  • a directional defect such as a scratch 75 in FIG. 12
  • large reflected / scattered light is generated when a laser oscillating in a direction 76 perpendicular thereto is irradiated.
  • the types of defects to be managed differ depending on the manufacturing process, and the missing of defects is reduced by adjusting the polarization transmission axis of the polarizer 70 according to the types of defects.
  • the reflected light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 23 via the polarizer 70, the F ⁇ lens 26, the diffraction grating 25, and the beam expander 24.
  • the reflected light that has reached the circulator 22 is converted by the circulator 22 into a path of the wavelength delay unit 28 and enters the wavelength delay unit 28.
  • the pump light emitted from the excitation LD 30 is combined with the reflected light by the WDM coupler 31.
  • Pump light from the pumping LD 30 is absorbed by the Er-doped fiber 29 and amplifies the reflected light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 30 is 976 nm
  • the WDM coupler 31 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed / amplified laser is guided to the photodiode 32 and subjected to photoelectric conversion.
  • the signal photoelectrically converted by the photodiode 32 is digitally sampled by the A / D converter 33.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 34.
  • the transmitted light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 43 via the polarizer 71, the F ⁇ lens 40, the diffraction grating 41, and the beam expander 42.
  • the polarization of transmitted light may be biased in a specific direction. By passing the polarizer, only the transmitted light from the defect can be transmitted with high efficiency, and the background light that becomes noise can be blocked. This makes it possible to improve the capture rate of a desired type of defect.
  • the polarizer 71 may be set on a polarization axis orthogonal to the illumination polarization. As a result, the background light can be significantly cut and a defective portion can be detected with high contrast.
  • the wavelength of the transmitted light is delayed by the wavelength delay unit 44.
  • the pump light emitted from the pumping LD 46 is combined with the transmitted light by the WDM coupler 47. Pump light from the pumping LD 46 is absorbed by the Er-doped fiber 45 and amplifies the transmitted light.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 46 is 976 nm, and the WDM coupler 47 combines the wavelengths 1550 nm and 976 nm.
  • the wavelength-delayed and amplified laser is guided to the photodiode 48 and subjected to photoelectric conversion.
  • the signal photoelectrically converted by the photodiode 48 is digitally sampled by the A / D converter 49.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 50.
  • a polarizer is incorporated in the optical path in order to improve the capture rate of important defects, and therefore the absolute value of the detected light quantity decreases.
  • important types of defects can be detected with high S / N, but it may be difficult to detect minute defects. Therefore, before performing the threshold processing using the threshold information stored in the storage unit 352 by the threshold processing unit 350, the addition unit is added to the reflected light detection signal subjected to spectrum correction and the transmitted light detection signal subjected to spectrum correction. In 72, detection signals of the same coordinates are added. As a result, the detection signal level can be increased, and even smaller defects can be detected.
  • threshold processing is performed by the threshold processing unit 350 using the threshold information stored in the storage unit 352, and only the defect candidate and the signal around the defect candidate are output to the defect information extraction unit 36.
  • the defect information extraction unit 36 sends information such as the defect size and coordinates to the output unit 37, and displays and outputs the information on a display screen (not shown), for example.
  • Fig. 13 shows the inspection flow of Example 2.
  • inspection conditions such as laser output and sample conveyance speed are designated (S210).
  • inspection is started, and reflected light and transmitted light from the sample are detected by the optical system shown in FIG. 11 (S211).
  • spectrum correction is performed on the detection signal obtained by photoelectric conversion (S212).
  • the spectral correction the spectral waveform of the light source and the spectral waveform of the laser at the time of irradiating the sample are measured in advance, and the correction coefficient based on the wavelength is calculated.
  • the oscillation timing and detection timing of the pulse laser that irradiates the sample 110 are synchronized, and correction is performed in real time.
  • the spectrum-corrected reflected light and the spectrum-corrected transmitted light are added (S213).
  • the signals at the same location are added.
  • Threshold processing is performed on the added signal (S214).
  • the magnitude of the threshold value may be fixed depending on the type of sample or variable depending on the coordinates.
  • Only the defect candidate exceeding the threshold and the signal of the defect candidate peripheral area are output to the defect information extraction unit, and other information is discarded.
  • the defect information is extracted by the defect information extraction unit (S215).
  • the process of extracting the feature of the defect is executed asynchronously with the oscillation timing of the pulse laser that irradiates the sample 110.
  • the means for extracting defect information includes, for example, extracting the size of the defect based on the detected light amount, and in the case of a defect extending over a plurality of pixels, merging information of peripheral pixels and performing defect sizing.
  • S216 it is checked whether the inspection is completed (S216). If the inspection has not been completed (NO in S216), the steps from S211 to S215 are repeated. When the inspection is completed (YES in S216), a defect map is displayed (S217), and the quality of the sample is determined (S218).
  • the pass / fail determination in S218 is made according to a standard determined on the production line, for example, that the number of defects is equal to or less than a specified value. If it is determined as a defective product, only the area with many defects in the film is cut out and discarded, or all the film to be measured is discarded.
  • the threshold information may be individually processed without adding and the defect information may be extracted. Since the reflected light and the transmitted light detected by polarization illumination can be compared, the defect classification performance can be improved.
  • the configuration in the third embodiment shown in FIG. 14 is characterized in that the wavelength delay unit 28 and the Er-doped fiber 29 are integrated with the configuration in the second modification of the first embodiment described in FIG. 4C. Parts that are the same as those described in FIG. 4C are given the same numbers.
  • a light source 80 that oscillates a pulse laser, a pulse picker 81, a lens 82, a collimator 83, a single mode fiber 121, a circulator 84, a collimator 85, a beam expander 86, a diffraction grating 87, and F ⁇ .
  • Lens 88 wavelength delay unit 89, excitation LD 90, WDM coupler 91, photomultiplier tube 92, A / D converter 33, spectrum correction unit 34, memory unit 353, threshold processing unit 35, defect candidate extraction unit 36, output unit 37, an F ⁇ lens 93 that collects light transmitted through the sample 110, a diffraction grating 94, a beam expander 95, a collimator 96, a wavelength delay unit 97, an excitation LD 98, and a WDM coupler 99.
  • Photomultiplier tube 79 includes a processing unit 51, and a transmitted light detection system to share the defect candidate extracting unit 36, an output unit 37 and the reflected light detecting system.
  • the pulse laser 106 is emitted from the light source 80 to the free space.
  • the center wavelength of the light source 80 is 780 nm
  • the spectrum width is 60 nm in half width
  • the repetition frequency is 80 MHz.
  • the pulse laser changes the repetition frequency to a desired frequency by a pulse picker 81.
  • the pulse picker 81 is an acoustooptic device, and changes the repetition frequency of the pulse laser by blocking and passing the pulse train of the pulse laser based on a signal from an external pulse generator (not shown).
  • the pulse laser whose repetition frequency has been changed is focused on the collimator 83 by the lens 82, and the laser is guided to the core of the single mode fiber 121.
  • the pulse laser whose repetition frequency has changed passes through the circulator 84, is emitted from the collimator 85 into the free space, enters the beam expander 86, and is expanded to a desired diameter by the beam expander 86.
  • the pulse laser 106 having an enlarged diameter is incident on the diffraction grating 87 and is diffracted to an angle corresponding to the wavelength.
  • the diffracted laser 106 is focused on the sample 110 in a line from the vertical direction by the F ⁇ lens 88.
  • Sample 110 is a transparent film such as triacetylcellulose and has a width of 1.5 m. The sample 110 moves while being wound around the rotating roller 27.
  • the reflected light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 85 via the F ⁇ lens 88, the diffraction grating 87, and the beam expander 86.
  • the reflected light that has returned to the single mode fiber 120 travels in the direction of the wavelength delay unit 89 by the circulator 84, and the wavelength delay unit 89 performs the wavelength delay.
  • the wavelength delay unit 89 is a long-distance single mode fiber wound, and its length is 3.3 km.
  • the pump light emitted from the excitation LD 90 is combined with the reflected light by the WDM coupler 91.
  • the pump light emitted from the excitation LD 90 is absorbed by the wavelength delay unit 89, and the reflected light is amplified by stimulated Raman amplification.
  • the oscillation wavelength of the pumping LD 90 is 750 nm, and the WDM coupler 91 combines the wavelengths of 780 nm and 750 nm.
  • the wavelength-delayed and amplified reflected light is guided to the photomultiplier tube 92 and subjected to photoelectric conversion.
  • the photomultiplier tube 92 may be R3809U-51 (rise time: 150 ps) manufactured by Hamamatsu Photonics.
  • the signal photoelectrically converted by the photomultiplier tube 92 is digitally sampled by the A / D converter 33.
  • the spectrum correction unit 34 performs spectrum correction on the digitally sampled digital signal.
  • a threshold value processing unit 35 performs threshold value processing on the spectrum-corrected signal.
  • the threshold value may be a predetermined value or variable depending on the location of the sample 110.
  • the transmitted light from the sample 110 is returned again to the single mode fiber 120 from the collimator 96 via the F ⁇ lens 93, the diffraction grating 94, and the beam expander 95.
  • the transmitted light is delayed in wavelength by the wavelength delay unit 97.
  • the wavelength delay unit 97 is a wound long-length single mode fiber, and its length is 3.3 km.
  • the pump light emitted from the pump LD 98 is combined with the transmitted light by the WDM coupler 99.
  • the pump light emitted from the excitation LD 98 is absorbed by the wavelength delay unit 97, and the transmitted light is amplified by stimulated Raman amplification.
  • the oscillation wavelength of the pump LD 98 is 750 nm, and the WDM coupler 99 combines wavelengths of 780 nm and 750 nm.
  • the wavelength-delayed / amplified transmitted light is guided to the photomultiplier tube 79 and subjected to photoelectric conversion.
  • the signal photoelectrically converted by the photomultiplier tube 79 is digitally sampled by the A / D converter 49.
  • the digitally sampled digital signal is corrected by the spectrum correction unit 50.
  • a threshold value processing unit 51 performs threshold value processing on the spectrum-corrected signal.
  • the threshold value may be a predetermined value or variable depending on the location of the sample 110.
  • defect information extraction unit 36 From the threshold processing units 35 and 51, signals of defect candidates and defect candidate peripheral regions are output to the defect information extraction unit 36.
  • the defect information extraction unit 36 obtains the coordinates, area, width, aspect ratio, height, type, and the like of the defect from the extracted defect candidate and information on the defect candidate peripheral area.
  • the defect information obtained by the defect information extraction unit 36 is sent to the output unit 37, for example, displayed on a display screen (not shown) and output.
  • the light source 80 has been described with an example in which the center wavelength is 780 nm and the spectrum width is 60 nm, but the present invention is not limited to this.
  • the dispersion of the wavelength delay units 89 and 97 is 120 ps / km / nm
  • the oscillation wavelength of the pumping LD90 and 98 is 750 nm
  • the magnification of the beam expanders 86 and 95 is three times
  • the pitch of the 94 periodic structure is 1200 lines / mm
  • the focal length of the F ⁇ lenses 88 and 93 is 88.4 mm
  • the rise time of the photomultiplier tubes 79 and 92 is 150 ps. Absent.
  • the example in which the reflected light and transmitted light from the sample 110 are integrated and processed has been described. However, only the reflected light or only the transmitted light may be detected and the sample 110 may be inspected. .
  • the object to be measured is a transparent film such as triacetyl cellulose and a film having a width of 1.5 m is described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a semiconductor wafer or a glass substrate may be held on an XY stage and a raster scan may be performed, or a R / stage may be held and a rotational scan may be performed.
  • the above apparatus may be attached to a train or a vehicle, and a rail ridge or road dent may be inspected while traveling.

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Abstract

高速に検出することが可能なＳＴＥＡＭ技術をロールトゥロール製造ラインに適用して、データ容量の増大化を防ぎつつ欠陥の検出・分類を確実に行えるようにするために、検査装置を、パルスレーザ光源から発振されたパルスレーザを波長分離し、波長分離したパルスレーザを連続的に移動している試料に照射し、波長分離したパルスレーザが照射された試料からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを集光し、試料の集光されたパルスレーザが照射された領域からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを波長に応じて遅延させ、波長に応じて遅延させた反射光又は透過光又は反射光と透過光とを光電変換により電気信号に変換し、変換された電気信号に対して試料に照射したパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行い、パルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行った電気信号を処理し、この処理した結果の情報を出力するように構成した。

Description

検査方法および検査装置
本発明はパルスレーザを照明光源として用いて連続的に移動する検査対象物を検査する検査方法および検査装置に関する。
　有機ＥＬテレビ、タッチパネル等、各種電子デバイスの薄膜化が進んでおり、ロールトゥロール方式で製造される製品が増加している。ロールトゥロール方式では、例えば、ロール状に巻いた長さ数百m、幅1mほどの大きなシートに回路パターンを印刷し、ロールに巻いた封止膜などと貼り合せてから、再びロールに巻き取る。今までは個別に切り離された基板単位で処理を行っていたため、搬送に時間がかかり、また装置毎に搬入・搬出部を設ける必要があるため装置の規模も大きくならざるを得なかった。しかし、ロールトゥロール方式では、基板（シート）は装置の間を連続的に流れることになる。また、製造装置は互いに連結され、搬送の時間短縮ができ、さらに装置規模も小さくすることが可能となる。製造スピードを向上させるだけでなく、製造コストも大幅にさげることができる。
　ロールトゥロール方式が広まるにつれ、それに対応した検査方法の開発も進んでいる。市場に出ている検査装置の多くはラインセンサを複数台使用し、シートを高速に巻き取りながら撮像することで、表面の付着異物、きずなどを検査している。検査速度の高速化のためには、ラインセンサの読み取り速度を向上させる、画素数を増加させる、またはラインセンサの台数を増加させるなどの手法が存在するが、ラインセンサの開発には膨大な時間・費用がかかり、また市販品でも高性能なラインセンサは非常に高価であり、高速化と低コストを両立させることは難しい。そこで、ラインセンサを用いない、新たな検査手法： STEAM（Serial Time-Encoded Amplified Microscopy）が開発されている（特許文献1）。
　図1を用いて、STEAMの説明を行う。　
　光源1から射出されたレーザはシングルモードファイバ2の内部を伝播する。レーザビームはサーキュレータ3を経由し、コリメータ4から外部へ射出される。外部に射出されたレーザ100は回折格子5に照射され、レーザの波長、回折格子への入射角度、回折格子に刻まれた周期構造のピッチに応じて多数の方向へ回折される。レーザ100と回折格子5の接触点はFθレンズ6の焦点位置であり、回折されたレーザはFθレンズ6により、サンプル110へ照射される。
　コリメータ4、回折格子5、Fθレンズ6、サンプル110の拡大図を図2に示す。回折格子5により回折されたレーザは波長毎に分離されており、例えば波長がλAであるレーザ101、波長がλBであるレーザ102、波長がλCであるレーザ103に分離される。波長毎に回折角度が異なるため、波長毎にサンプル110に照射される座標が変わる。
　図2の例では、サンプル110の座標A地点は波長λAで照明され、サンプル110の座標B地点は波長λBで照明され、サンプル110の座標C地点は波長λCで照明されることになる。サンプル110からの反射光は再度Fθレンズ6で集光され、焦点位置にある回折格子5に収束される。反射光は回折格子5によりコリメータ光に変換され、コリメータ4を通じてシングルモードファイバ2へ導光される。反射光はさらにサーキュレータ3を経由して、WDMカプラ（Wavelength Division Multiplexing）8へ導光される。励起LD7から射出された励起光はWDMカプラ8を経由してサンプルからの反射光と合波され、増幅ファイバ9で吸収される。
　サンプルからの反射光が、励起光を吸収した増幅ファイバ9を通過することで、エネルギが増幅される。増幅された反射光はさらに波長遅延部10へと導光される。波長遅延部は数km程度の長さのシングルモードファイバなどを束ねたものである。ガラスには屈折率の波長依存性があり、波長によって速度が異なるため、数km程度の長さのファイバを通過する間に単一パルスは波長毎に分離されることになる。つまり、波長遅延部を通過することにより、パルス幅が広がり、波長毎に信号を分離することが可能となる。
　図3を用いて波長遅延部10を通過する前後でのパルス波形の説明を行う。波長遅延部10を通過する前は、グラフ３０１に示すように反射光のパルス幅は広がっておらず、サンプル110の座標A地点、B地点、C地点からの反射光は同一時間軸上に存在する。波長遅延部10では波長λA、λB、λCによって進行速度が異なるため、グラフ３０２に示すように波長λA、λB、λCの信号を空間的に分離できる。
　このパルス波形をフォトダイオード11で時分割検出することで、各サンプル110の座標A地点、B地点、C地点からの信号を分離して検出可能となる。フォトダイオード11で検出された光信号は電気信号に変換され、さらにA/D変換器12でデジタル信号に変換される。信号処理部13では時系列の取得データを座標データに変換し、出力部14において画像データ等として出力される。
　高性能なラインセンサのラインレートは数十kHz程度だが、上記技術を用いれば数MHz程度の高速化が可能である。
特表２０１１－５２９２３０号公報
　STEAMはA/D変換器でのサンプリングレートが数十GHzと非常に高速であり、従来のラインセンサを用いた検出よりもより高速に検出を行うのに適している。しかし、STEAMをロールトゥロール対応の検査装置に応用した場合、長さ数百mもの検査範囲全てに亘る高速なサンプリングレートで検出された信号データをサンプリングレートよりも遅い速度で処理するために一旦保存しようとすれば、膨大な量のデータを記憶しておくための大容量の記憶手段が必要になり、装置コストが大幅に増加してしまう。
　一方、ロールトゥロール製造ラインでは欠陥の数だけでなく、欠陥分類のニーズも高い。特に、デバイスの性能に致命的な影響を与えるような欠陥の管理は重要視されている。しかし、特許文献１に開示されているSTEAM技術では二次元画像を取得するだけであり、取得した画像を処理して欠陥を検出するための構成、及び検出した欠陥を分類するための構成については、何れも記載されていない。
　本発明は、高速に検出することが可能なＳＴＥＡＭ技術をロールトゥロール製造ラインに適用して、データ容量の増大化を防ぎつつ欠陥の検出・分類を確実に行えるような検査方法及び検査装置を提供するものである。
　上記した従来技術の課題は、記憶しておくべき検査データの量を削減すること、即ち、サンプルからの検出信号をデジタルサンプリングしたらすぐにサンプリングレートと同じ速度で閾値処理を行い、欠陥候補と欠陥候補周辺の領域の座標の信号だけを抽出し、この抽出した信号について、サンプリングレートよりも遅い速度で処理を行うことで解決される。また、サンプルからの正反射光だけでなく、サンプルからの透過光も同時に検出を行い、それらを統合・比較することで欠陥分類性能を向上させることも可能である。
　即ち、本発明においては、上記した従来技術の課題を解決するために、検査装置を、パルスレーザを発振するレーザ光源と、レーザ光源から発振されたパルスレーザを波長分離する波長分離部、波長分離部で波長分離したパルスレーザを透過させて連続的に移動している試料に照射するレンズ部、レンズ部を介してパルスレーザが照射された試料からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを集光する集光部とを有する光学系と、光学系で集光された試料のパルスレーザが照射された領域からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを波長に応じて遅延させる波長遅延部と、波長遅延部で波長に応じて遅延させた反射光又は透過光又は反射光と透過光とを光電変換して電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部から出力された電気信号に対して試料に照射したパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行うスペクトル補正部と、スペクトル補正部でパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行った電気信号を処理する信号処理部と、信号処理部で処理した結果の情報を出力する出力部とを備えて構成した。
　また、本発明においては、上記した従来技術の課題を解決するために、検査方法において、パルスレーザ光源から発振されたパルスレーザを波長分離し、波長分離したパルスレーザを連続的に移動している試料に照射し、波長分離したパルスレーザが照射された試料からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを集光し、試料の集光されたパルスレーザが照射された領域からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを波長に応じて遅延させ、波長に応じて遅延させた反射光又は透過光又は反射光と透過光とを光電変換により電気信号に変換し、変換された電気信号に対して試料に照射したパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行い、パルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行った電気信号を処理し、この処理した結果の情報を出力するようにした。
　本発明により、製造工程において重要な情報だけを効率よく処理し、かつ重要欠陥の捕捉率を向上させることが可能になり、ロールトゥロール製造ラインにおいて、データ容量の増大化を防ぎつつ欠陥の検出・分類を確実に行えるような検査方法及び検査装置を提供することができる。
従来技術であるＳＴＥＡＭの概略の構成を示すブロック図である。 従来技術におけるサンプルの被照射部の正面の拡大図である。 従来技術における波長分散ファイバでパルス幅が広がる状態を説明する波長分散ファイバとフォトダイオードを示すブロック図である。 本発明の第一の実施例における検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施例の変形例１おける検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施例の変形例２おける検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施例の変形例２おける検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施例におけるスペクトル補正係数を決定する手順を説明するグラフで、（ａ）は光源のスペクトル波形を示すグラフ、（ｂ）は回折効率を示すグラフ、（ｃ）はサンプルへの照射スペクトル波形を示すグラフ、（ｄ）は（ｃ）のスペクトル波形を補正するための補正係数を表わすグラフである。 本発明の第一の実施例におけるスペクトル補正において、補正する前の信号波形と、補正係数と、補正係数をかけて補正した後の信号波形とを並べて表示したグラフである。 本発明の第一の実施例における閾値処理の方法を説明する図で、（ａ）は補正係数をかけて補正した後の信号波形を示すグラフ、（ｂ）は補正後の信号波形をマップ上に表示した２次元マップである。 本発明の第一の実施例において、欠陥の座標を特定する方法を説明する図で、欠陥候補周辺領域の信号値の分布を示すヒストグラムである。 本発明の第一の実施例における検査時の動作の流れを示すフロー図である。 本発明の第一の実施例において、スペクトル補正を行うためのフィルタの説明図で、（ａ）はサンプルへの照明光のスペクトル波形を示すグラフ、（ｂ）はフィルタの遮光パターンを示すフィルタの平面図である。 本発明の第二の実施例における検査装置の概略の構成を示すブロック図である。 スクラッチのような方向性を有する欠陥と照射するレーザの振動方向との関係を示す図である。 本発明の第二の実施例における検査時の動作の流れを示すフロー図である。 本発明の第三の実施例における検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
　本発明は、光学的に異物を検出する場合に、試料からの反射光を検出するのに従来のＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＴＤＩ(Time Delay Integration)センサ等の固体撮像素子を用いずに、試料からの反射光又は透過光またはその両方をパルス状に照射したレーザと同期させて検出し、検出信号から欠陥信号を抽出し、この抽出した欠陥信号をパルス状に照射したレーザと非同期で処理することにより記憶容量を増大させることなく高速な欠陥検出・分類を可能にした検査方法及び検査装置に関するものである。　
　以下に、図面を用いて説明する。
　本発明の実施例１に係る検査方法及び検査装置について、図４Ａを用いて説明する。　
　図４Ａに示した検査装置は、パルスレーザを発振する光源２０、パルスピッカ２１、サーキュレータ２２、コリメータ２３、ビームエキスパンダ２４、回折格子２５、Ｆθレンズ（テレセントリックＦθレンズ）２６、波長遅延部２８、Ｅｒドープファイバ２９、励起ＬＤ３０、ＷＤＭカプラ３１、フォトダイオード３２、Ａ/Ｄ変換器３３、スペクトル補正部３４、記憶部３５１、閾値処理部３５、欠陥情報抽出部３６、及び出力部３７を備えている。
　このような構成において、光源20から射出されたパルスレーザはシングルモードファイバ120を通じて伝播する。光源20の中心波長は1550nm、スペクトル幅は半値幅で50nm、繰返し周波数は80MHzである。パルスレーザはパルスピッカ21で繰返し周波数を所望の周波数に変化させられる。パルスピッカ21は音響光学素子であり、外部パルスジェネレータ（図示せず）からの信号に基づき、パルスレーザのパルス列を遮断、通過させることでパルスレーザの繰返し周波数を変化させる。パルスピッカ21にはGooch&Housego社のT-M200-0.1C2J-3-F2Sなどを用いればよい。繰返し周波数が変化したパルスレーザはサーキュレータ22を通過し、コリメータ23からフリースペースで射出される。パルスピッカ２１を通過して所定の周波数に変換されたパルスレーザ105はビームエキスパンダ24で所望の径に拡大される。ビームエキスパンダ24にはSill Optics社のS6EXP0100/008（倍率：10倍）などを用いればよい。
　径を拡大されたパルスレーザ105は回折格子25に入射し、波長に応じた角度へ回折される。回折格子25には堀場製作所の530 66 110（周期構造の本数：900本/mm）などを用いればよい。回折されたパルスレーザ105はFθレンズ26に入射する。この入射したパルスレーザは、Ｆθレンズ２６によりサンプル110に対して鉛直方向からライン状に集光される。照明範囲は100mm×50・mである。Fθレンズ26には、例えばSill Optics社のS4LFT1330/008（焦点距離：345mm、走査角度：±24.1度）などを用いればよい。
　検査対象であるサンプル110はトリアセチルセルロースなどの光学的に透明なフィルムであり、幅は1.5mである。サンプル110は回転ローラ27で巻き取られながら移動する。
　サンプル110からの反射光はFθレンズ26、回折格子25、ビームエキスパンダ24を介して、コリメータ23から再度シングルモードファイバ120に戻される。シングルモードファイバ１２０に戻った反射光はサーキュレータ２２から波長遅延部２８の側に出射し、波長遅延部28で波長遅延が行われる。波長遅延部28には三菱電線社の分散補償ファイバモジュール：DC-M1U/2-1700（分散の大きさ：1700ps/nm）などを用いればよい。光源20のスペクトル幅は50nmであるため、波長遅延部28を通過することで、パルス幅は85nsまで伸張される（1700ps/nm×50nm＝85ns）。
　励起LD30からは、ポンプ光が出射される。励起ＬＤ３０から射出されたポンプ光はWDMカプラ31で反射光と合波される。励起LD30からのポンプ光はErドープファイバ29で吸収され、反射光を増幅させる。励起LD30の発振波長は976nmであり、WDMカプラ31では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅されたレーザはフォトダイオード32に導かれ、光電変換される。フォトダイオード32にはNew Focus社の1567-A-M（帯域：12GHz）などを用いればよい。フォトダイオード32で光電変換された電気信号はA/D変換器33でデジタルサンプリングされる。A/D変換器33にはTektronix社のオシロスコープ：DPO7354C（サンプリング速度：40GS/s）などを用いればよい。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部34で補正が行われる。
　図5及び図6を用いて、スペクトル補正の方法を説明する。光源20から発射されたレーザのスペクトル波形は例えば図５（ａ）の波形150のように不均一な強度分布を有している。ここで、λ1、λ2は波形150のピーク強度に対して、3dB下がった波長を示しており、それより低い強度の波長はフィルタでカットするなどしてサンプル110には照射しない。回折格子25での回折効率は波長によって異なり、例えば図５（ｂ）の波形151のように波長が長くなるにつれて効率が低下する。他の光学素子も透過率が波長によって異なり、最終的にサンプル110には図５（ｃ）の波形152のような不均一なスペクトル波形のレーザが照射されることになる。不均一なスペクトルを補正するために、波形152の逆数を計算し、図５（ｄ）に示すような補正係数158が算出される。
　A/D変換器33からスペクトル補正部34には図６に示すような補正前信号157が出力される。パルス波形153、154、155、156はそれぞれがサンプル110からの反射光を示しており、パルス波形153、154、156は欠陥の存在しない領域からの反射光であり、パルス波形155は欠陥が存在する領域からの反射光を示している。パルス波形153～156は波長遅延部28で波長遅延が行われている。サンプル110には図５(ｃ)に示した波形152のような強度分布をもったレーザが照射されているため、均一な強度分布となるような図６に示す波形１５８１のような補正係数158が乗算される。補正前信号157と補正係数158はパルスピッカ２１から出射するレーザの射出タイミングと同期し、タイミングをあわせて乗算される。補正することにより、スペクトル補正部34からは図６に示すような波形１６０乃至１６３で示されるような補正後信号159が出力される。スペクトル補正された信号に対して、閾値処理部35で記憶部３５１に記憶しておいた閾値情報を用いて閾値処理が行われる。
　図7を用いて閾値処理の説明を行う。閾値処理部35には図６（ｄ）に示した波形１６０乃至１６３のような補正後信号159が入力される。補正信号１５９のパルス波形160は、図７（ａ）に示すように座標（x1,y1）～（xn,y1）に相当する場所からの反射光を表しており、パルス波形161は座標（x1,y2）～（xn,y2）に、パルス波形162は座標（x1,y3）～（xn,y3）に、パルス波形163は座標（x1,y4）～（xn,y4）に相当する場所の反射光を現している。パルス波形160～163を二次元マップに変換すると、図７(ｂ)に示す二次元マップ62のようになる。図７（ａ）のパルス波形160の信号は（x1,y1）～（xn,y1）の信号164に変換され、パルス波形161の信号は（x1,y2）～（xn,y2）の信号165に、パルス波形162の信号は（x1,y3）～（xn,y3）の信号166に、パルス波形163の信号は（x1,y4）～（xn,y4）の信号167に変換される。
　閾値処理により、補正信号159の中で図７（ａ）に示した閾値60よりも大きい強度の信号が抽出される。ここで閾値60は予め決められた値であっても、サンプル110の場所によって可変する値としても構わない。図７（ａ）に示したケースでは、補正信号159の中で閾値60を越えているのは欠陥候補61の部分だけであり、これは図７(ｂ)の二次元マップに変換すると、欠陥候補座標63に相当する。欠陥候補座標63とその八近傍の8画素を周辺領域64とし、周辺領域64の座標データのみが欠陥情報抽出部36へ出力され、二次元マップ62の残りの座標データはここで破棄される。
　閾値処理部35からは、欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号が欠陥情報抽出部36に出力される。欠陥情報抽出部36では、抽出した欠陥候補と欠陥候補周辺領域の情報から欠陥の座標、面積、欠陥の幅、縦横比、高さなどの特徴量や、種類を求める。この欠陥の特徴量や種類を求める処理は、試料１１０に照射するパルスレーザの発振タイミングと非同期で実行される。
　図8を用いて座標の求め方の説明を行う。図8には欠陥候補周辺領域として残された図７(ｂ)の領域64の中の、座標（x2,y3）の信号170、（x3,y3）の信号171、（x4,y3）の信号172を示している。欠陥から発生した反射・散乱光の広がりが波形173のようにガウス型だと仮定する。単一欠陥からの反射・散乱光が複数画素にまたがって検出された場合、欠陥の座標と画素の位置関係によって、図8のように左右非対称の信号が検出される。これらの信号に対して、波形173でフィッティングすることで正確な欠陥中心の座標（欠陥座標）174を算出することが可能になる。欠陥サイズが大きいほど、検出光量は大きくなるため、予め欠陥サイズと検出光量の関係を調べておき、その関係式に基づいて検出光量から欠陥サイズを決定する。欠陥候補が複数画素の場合には、それらをマージして処理する。欠陥情報抽出部36で抽出した欠陥情報を出力部37に送り、例えば図示していないディスプレイ画面上に表示して出力する。
　図9に検査フローを示す。まず、レーザ出力、サンプル搬送速度などの検査条件を指定する（Ｓ200）。次に、検査を開始し、Ｆθレンズ２６を介してサンプル１１０にパルスレーザを照射しサンプル１１０からの反射光をフォトダイオード３２で検出する（Ｓ201）。次に得られた検出信号に対しスペクトル補正部３４でスペクトル補正を行う（Ｓ202）。スペクトル補正は光源のスペクトル波形や、サンプルに照射される時点でのレーザのスペクトル波形を予め測定しておき、スペクトル波形の逆数をとるなどして、波長による補正係数を算出しておく。パルスレーザの発振タイミングと検出タイミングを同期させておき、リアルタイムで補正を行う。
　次に閾値処理部３５で閾値処理を行う（Ｓ203）。閾値の大きさはサンプルの種類によって固定でも、座標によって可変としても構わない。閾値を越えた欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号だけを欠陥情報抽出部３６に出力し、それ以外の情報は破棄される。
　次に欠陥情報抽出部３６で欠陥の特徴を抽出する（Ｓ204）。欠陥の特徴を抽出する手段としては、例えば検出光量に基づき欠陥のサイズを抽出する、複数画素にまたがる欠陥の場合には、周辺画素の情報をマージし、欠陥サイズ、欠陥種類の分類を行う、といったことが含まれる。
　次に検査が終了したかをチェックし（Ｓ２０５），まだ終了していない場合（Ｓ２０５でＮＯの場合）にはＳ２０１からＳ２０４までのステップを繰り返す。検査が終了した場合（Ｓ２０５でＹＥＳの場合）には、欠陥マップを表示し（Ｓ２０６）、サンプルの良否判定が行われる（Ｓ２０７）。良否判定は、例えば欠陥数が規定値以下であること、といった生産ラインで決められた基準に従い判定される。不良品と判定された場合には、フィルムの欠陥が多い領域だけを切り取ったり、もしくは被測定フィルムの廃棄を行う。
　本実施例では、デジタルサンプリングされたデジタル信号に対して、スペクトル補正部34でスペクトル補正を行う例で説明を行ったが、レーザ１０５がサンプル１１０に照射される前の段階でフィルタを用いてスペクトル補正を行っても構わない。
　図10にフィルタを用いてスペクトルの補正を行う方法について説明を行う。図１０(ａ)に示すようなスペクトル波形152のように不均一なスペクトルの照明がサンプルに照射される場合、そのスペクトル波形に応じて、図１０(ｂ)に示すようなレーザの遮光部分175、レーザの透過部分176を有するフィルタ１７７を作成する。フィルタ１７７を図４Ａに点線で示したように、回折格子25とFθレンズ26の間に挿入することで、サンプルへの照明強度が強い部分ほど遮光部分175の領域が大きいため照明強度が弱くなり、スペクトルを概略均一にすることが可能になる。これにより、信号処理でのスペクトル補正が不要になり、データ処理容量を削減することができる。
　本実施例では光源20に関して、中心波長が1550nm、スペクトル幅は50nmの例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。
　本実施例では、波長遅延部28での分散の大きさが1700ps/nm、励起LD30の発振波長が976nm、ビームエキスパンダ24の倍率が10倍、回折格子25の周期構造のピッチが900本/mm、Fθレンズ26の焦点距離が345mm、走査角度が±24.1度、フォトダイオード32の応答速度が12GHz、A/D変換器33のサンプリングレートが40GHzの例で説明したが、これに限定される必要はない。
　本実施例では、サンプル110からの反射光と透過光を統合して処理する例で説明を行ったが、反射光だけ、または透過光だけを検出し、サンプル110の測定を行っても構わない。
　本実施例では、被測定対象がトリアセチルセルロースなどの透明フィルム、幅1.5mのフィルムである例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。例えば、半導体ウエハやガラス基板をXYステージで保持し、ラスタスキャンを行ってもよく、R・ステージで保持し、回転走査を行っても構わない。または、上記装置を電車や車両に取り付け、走行しながらレールの疵や道路のへこみの検査を行っても構わない。
　本実施例によれば、従来の光電変換素子を用いて試料表面の画像を取得して欠陥を検出する場合と比べてより高速に画像を取得することが可能で、かつ、検査対象試料の分光反射率特性の影響を低減して欠陥を検出することを可能にし、ロバスト性が高い高速な欠陥検査を行うことを可能にした。
　[変形例１]　
　次に、実施例１の変形例１を図４Ｂを用いて説明する。　
　実施例１においては、サンプル１１０の照明光を照射し、サンプル１１０からの反射光を検出して処理する方法について説明した府が、本変形例１においては、照明光の照射によりサンプル１１０を透過した光を検出して良否を判定する方式について説明する。図４Ｂにおいて、図４Ａで説明したものと同じ構成品については、同じ番号を付してある。
　図４Ｂに示した変形例１における検査装置は、パルスレーザを発振する光源２０、パルスピッカ２１、コリメータ２３、ビームエキスパンダ２４、回折格子２５、Ｆθレンズ（テレセントリックＦθレンズ）２６を備えている点は、サーキュレータ２２を除いて図４Ａに示した実施例１の構成と同じである。図４Ｂに示した構成においては、サンプル１１０を透過した光を検出するために、Ｆθレンズ４０、回折格子４１、ビームエキスパンダ４２、コリメータ４３、波長遅延部４４、Ｅｒドープファイバ４５、励起ＬＤ４６、ＷＤＭカプラ４７、フォトダイオード４８、Ａ/Ｄ変換器４９、スペクトル補正部５０、記憶部５１１、閾値処理部５１、欠陥情報抽出部３６、及び出力部３７を備えて構成されている。
　このような構成において、光源20から射出されたパルスレーザはシングルモードファイバ120を通じて伝播する。光源20の中心波長は1550nm、スペクトル幅は半値幅で50nm、繰返し周波数は80MHzである。パルスレーザはパルスピッカ21で繰返し周波数を所望の周波数に変化させられる。パルスピッカ21は音響光学素子であり、外部パルスジェネレータ（図示せず）からの信号に基づき、パルスレーザのパルス列を遮断、通過させることでパルスレーザの繰返し周波数を変化させる。繰返し周波数が変化したパルスレーザは、コリメータ23からフリースペースに射出される。パルスレーザ105はビームエキスパンダ24で所望の径に拡大される。径を拡大されたパルスレーザ105は回折格子25に入射し、波長に応じた角度へ回折される。回折されたパルスレーザ105はFθレンズ26でサンプル110に鉛直方向からライン状に集光される。照明範囲は100mm×50・mである。
　サンプル110はトリアセチルセルロースなどの透明フィルムであり、幅は1.5mである。サンプル110は回転ローラ27で巻き取られながら移動する。サンプル110からの透過光はFθレンズ40、回折格子41、ビームエキスパンダ42を介して、コリメータ43から再度シングルモードファイバ120に戻される。透過光は波長遅延部44で、実施例１で説明したのと同様に波長遅延が行われる。
　一方、励起LD46からは、ポンプ光が射出される。励起ＬＤ４６から射出されたポンプ光はWDMカプラ47で透過光と合波される。励起LD46からのポンプ光はErドープファイバ45で吸収され、透過光を増幅させる。励起LD46の発振波長は976nmであり、WDMカプラ47では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。
　波長遅延・増幅された透過光はフォトダイオード48に導かれ、光電変換される。フォトダイオード48で光電変換された電気信号はA/D変換器49でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部50で補正が行われ、スペクトル補正された信号は閾値処理部51で記憶部５１１に記憶しておいた閾値情報を用いて閾値処理が行われる。
　ここで、スペクトル補正の方法は、実施例１で図５及び図６を用いて説明した方法と同じである。また、閾値処理の方法も、実施例１において図７を用いて説明した方法と同じであるので、説明を省略する。
　閾値処理部51からは、欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号が欠陥情報抽出部36に出力される。欠陥情報抽出部36では、抽出した欠陥候補と欠陥候補周辺領域の情報から欠陥の座標、面積、欠陥の幅、縦横比、高さなどの特徴量や、種類を求める。この欠陥の特徴量や種類を求める処理は、試料１１０に照射するパルスレーザの発振タイミングと非同期で実行される。欠陥情報抽出部36で抽出した欠陥情報を出力部37に送り、例えば図示していないディスプレイ画面上に表示して出力する。
　本変形例における検査の手順は、実施例１において図９を用いて説明したフローにおいて、Ｓ２０１の反射光検出が透過光検出に置き換わる以外は同じであるので、説明を省略する。
　本変形例によれば、従来の光電変換素子を用いて試料表面の画像を取得して欠陥を検出する場合と比べてより高速に画像を取得することが可能で、かつ、検査対象試料の分光反射率特性の影響を低減して欠陥を検出することを可能にし、ロバスト性が高い高速な欠陥検査を行うことを可能にした。
　[変形例２]　
　実施例１の第２の変形例による検査装置の構成を、図４Ｃに示す。　
　図４Ｃに示した本変形例２における検査装置は、実施例１において図４Ａを用いて説明したサンプル１１０からの反射光を検出する構成と、変形例１において図４Ｂを用いて説明したサンプル１１０を透過した透過光を検出する構成とを組み合わせた構成を有している。
　図４Ｃに示した変形例２における検査装置において、サンプル１１０からの反射光を検出して検査する構成は、実施例１で図４Ａを用いて説明したのと同様に、パルスレーザを発振する光源２０、パルスピッカ２１、サーキュレータ２２、コリメータ２３、ビームエキスパンダ２４、回折格子２５、Ｆθレンズ（テレセントリックＦθレンズ）２６、波長遅延部２８、Ｅｒドープファイバ２９、励起ＬＤ３０、ＷＤＭカプラ３１、フォトダイオード３２、Ａ/Ｄ変換器３３、スペクトル補正部３４、記憶部３５１、閾値処理部３５、欠陥情報抽出部３６０、及び出力部３７０を備えて構成されている。
　一方、サンプル１１０を透過した光を検出して検査する構成は、変形例１で図４Ｂを用いて説明したのと同様に、Ｆθレンズ４０、回折格子４１、ビームエキスパンダ４２、コリメータ４３、波長遅延部４４、Ｅｒドープファイバ４５、励起ＬＤ４６、ＷＤＭカプラ４７、フォトダイオード４８、Ａ/Ｄ変換器４９、スペクトル補正部５０、記憶部５１１、閾値処理部５１を備えて構成され、欠陥情報抽出部３６０、及び出力部３７０とは反射光検出系と共有して構成されている。
　このような構成において、サンプル１１０からの反射光を検出して検査する構成においては、実施例１で図４Ａを用いて説明したのと同様に、光源20から射出されたパルスレーザがシングルモードファイバ120を通じて伝播する。光源20の中心波長は1550nm、スペクトル幅は半値幅で50nm、繰返し周波数は80MHzである。パルスレーザはパルスピッカ21で繰返し周波数を所望の周波数に変化させられる。パルスピッカ21は音響光学素子であり、外部パルスジェネレータ（図示せず）からの信号に基づき、パルスレーザのパルス列を遮断、通過させることでパルスレーザの繰返し周波数を変化させる。繰返し周波数が変化したパルスレーザはサーキュレータ22を通過し、コリメータ23からフリースペースで射出される。パルスレーザ105はビームエキスパンダ24で所望の径に拡大される。
　径を拡大されたパルスレーザ105は回折格子25に入射し、波長に応じた角度へ回折される。回折されたパルスレーザ105はFθレンズ26でサンプル110に鉛直方向からライン状に集光される。照明範囲は100mm×50・mである。サンプル110はトリアセチルセルロースなどの透明フィルムであり、幅は1.5mである。サンプル110は回転ローラ27で巻き取られながら移動する。
　サンプル110からの反射光はFθレンズ26、回折格子25、ビームエキスパンダ24を介して、コリメータ23から再度シングルモードファイバ120に戻される。シングルモードファイバ１２０に戻った反射光はサーキュレータ２２から波長遅延部２８の側に出射し、波長遅延部28で波長遅延が行われる。光源20のスペクトル幅は50nmであるため、例えば分散の大きさが1700ps/nmの波長遅延部28を通過することで、パルス幅は85nsまで伸張される（1700ps/nm×50nm＝85ns）。
　励起LD30から射出されたポンプ光はWDMカプラ31で反射光と合波される。励起LD30からのポンプ光はErドープファイバ29で吸収され、反射光を増幅させる。励起LD30の発振波長は976nmであり、WDMカプラ31では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅されたレーザはフォトダイオード32に導かれ、光電変換される。フォトダイオード32で光電変換された電気信号はA/D変換器33でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部34で補正が行われる。スペクトル補正の方法は、実施例１において図5、図6を用いて説明したものと同じである。
　スペクトル補正された信号に対して、閾値処理部35で記憶部３５１に記憶しておいた閾値情報を用いて閾値処理が行われるが、この閾値処理の方法は、実施例１において図7を用いて説明した方法と同じである。閾値処理により、補正信号159の中で閾値60よりも大きい強度の信号が抽出される。ここで閾値60は予め決められた値であっても、サンプル110の場所によって可変としても構わない。補正信号159の中で閾値60を越えているのは欠陥候補61の部分だけであり、これは二次元マップに変換すると、欠陥候補座標63に相当する。欠陥候補座標63とその八近傍の8画素を周辺領域64とし、周辺領域64の座標データのみが欠陥情報抽出部３６０へ出力され、二次元マップ62の残りの座標データはここで破棄される。
　一方、サンプル110からの透過光を検出する構成においては、変形例１において図４Ｂを用いて説明したのと同様に、サンプル110からの透過光をFθレンズ40、回折格子41、ビームエキスパンダ42を介して、コリメータ43から再度シングルモードファイバ120に戻される。透過光は波長遅延部44で波長遅延が行われる。波長遅延部28と波長遅延部44の分散の大きさが異なる場合には、後で説明する欠陥情報抽出部360で補正を行えばよい。
　励起LD46から射出されたポンプ光はWDMカプラ47で透過光と合波される。励起LD46からのポンプ光はErドープファイバ45で吸収され、透過光を増幅させる。励起LD46の発振波長は976nmであり、WDMカプラ47では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅された透過光はフォトダイオード48に導かれ、光電変換される。フォトダイオード48で光電変換された電気信号はA/D変換器49でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部50で補正が行われ、スペクトル補正された信号は閾値処理部51で記憶部５１１に記憶しておいた閾値情報を用いて、実施例１において図７を用いて説明したのと同じ方法で閾値処理が行われる。
　ここで、スペクトル補正部５０で実行されるスペクトル補正の方法は、実施例１で図５及び図６を用いて説明した方法と同じである。また、閾値処理の方法も、実施例１において図７を用いて説明した方法と同じであるので、説明を省略する。
　閾値処理部51からは、欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号が欠陥情報抽出部３６０に出力される。欠陥情報抽出部３６０では、閾値処理部３５から入力された欠陥信号と、閾値処理部５１から入力された欠陥信号とを、それぞれの欠陥の位置情報に基づいて対応させ、それぞれの検出系で抽出した欠陥候補と欠陥候補周辺領域の情報から欠陥の座標、面積、欠陥の幅、縦横比、高さなどの特徴量や種類を求める。この欠陥の特徴量や種類を求める処理は、試料１１０に照射するパルスレーザの発振タイミングと非同期で実行される。
　欠陥情報抽出部３６０で抽出した欠陥情報を出力部３７０に送り、例えば図示していないディスプレイ画面上に表示して出力する。
　本変形例における検査の手順は、実施例１において図９を用いて説明したフローのうち、Ｓ２０１のステップにおいて反射光と透過光とを検出する点において異なる他は同じであるので、説明を省略する。
　本変形例によれば、従来の光電変換素子を用いて試料表面の画像を取得して欠陥を検出する場合と比べてより高速に画像を取得することが可能で、かつ、検査対象試料の分光反射率特性の影響を低減して欠陥を検出することを可能にし、ロバスト性が高い高速な欠陥検査を行うことを可能にした。
　[変形例３]　
　実施例１の第３の変形例として、サンプル１１０１の幅が広く、サンプル１１０１の幅方向を２つの検出系で分割して検査する場合について、図４Ｄを用いて説明する。
　本変形例における図４Ｄに示した検査装置の構成は、実施例１において図４Ａを用いて説明した検出系を２組備えた構成を有している。なお、図４Ｄにおいては、波長遅延部２８１から欠陥情報抽出部３６１までの構成が、波長遅延部２８から欠陥情報抽出部３６までの構成と同じであるので、その間の構成の記載を省略している。
　図４Ｄに示した本変形例における検査装置の構成においては、パルスレーザを発射する光源２０を共有し、光源２０から発射された１光束のパルスレーザをパルスピッカ２１１から２光束に分岐して、一方をサーキュレータ２２に、他方をサーキュレータ２２１に入力させるように構成されている。サーキュレータ２２から出射してＦθレンズ２６を介してサンプル１１０１を照明し、その反射光をＦθレンズ２６を介して検出する検出系による欠陥情報抽出部３６までの処理と、サーキュレータ２２１から出射してコリメータ２３１、ビームエキスパンダ２４１、回折格子２５１、Ｆθレンズ２６１を介してサンプル１１０１を照明し、その反射光をＦθレンズ２６１を介して欠陥を検出する検出系による欠陥情報抽出部３６１までの処理とは、実施例１において図４Ａを用いて説明した内容と同じであるので、説明を省略する。
　欠陥情報抽出部３６及び欠陥情報抽出部３６１においてそれぞれ抽出された欠陥情報は、欠陥情報統合処理部３８で、Ｆθレンズ２６とＦθレンズ２６１とのサンプル１１０１の送り方向に対する位置の違いにより生ずる検出のタイミングのずれ及びサンプル１１０１の幅方向の検出領域の重なりを考慮して合成されて、サンプル１１０１の全幅方向の欠陥情報として統合され、出力部３９に送られる。
　本変形例における検査の手順は、実施例１において図９を用いて説明したフローと、Ｓ２０６において、各検出系からの処理信号を欠陥情報統合処理部３８で統合した後にこの統合処理したデータに基づいて欠陥マップ表示を行う点以外は同じであるので、説明を省略する。
　なお、変形例１及び変形例２に示した構成においても、本変形例と同様に、複数の検出系を備えた構成にできることは明らかである。
　本変形例によれば、一つのＦθレンズで照明できる範囲を超えるような幅の広いサンプルに対しても、有効に検査を実施することが可能になる。
　次に、本発明の第２の実施形態について、図１１を用いて説明する。　
　図１１に示した構成は、図４Ｃを用いて説明した実施例１の変形例２における構成とほぼ同じであるが、図４Ｃに示した構成におけるスペクトル補正部３４と５０とからの出力を加算処理する加算部７２を設け、この加算処理した信号に対して閾値処理部３５０で閾値処理を行うように構成した点において異なる。図１１において、実施例１の変形例２における構成と同じものについては、同じ番号を付して説明する。
　図１１に示した構成において、光源20から射出されたパルスレーザはシングルモードファイバ120を通じて伝播する。光源20の中心波長は1550nm、スペクトル幅は半値幅で50nm、繰返し周波数は80MHzである。パルスレーザはパルスピッカ21で繰返し周波数を所望の周波数に変化させられる。パルスピッカ21は音響光学素子であり、外部パルスジェネレータ（図示せず）からの信号に基づき、パルスレーザのパルス列を遮断、通過させることでパルスレーザの繰返し周波数を変化させる。繰返し周波数が変化したパルスレーザはサーキュレータ22を通過し、コリメータ23からフリースペースに射出される。パルスレーザ105はビームエキスパンダ24で所望の径に拡大される。径を拡大されたパルスレーザ105は回折格子25に入射し、波長に応じた角度へ回折される。回折されたパルスレーザ105はFθレンズ26で偏光子70を介してサンプル110に鉛直方向からライン状に集光される。照明範囲は100mm×50・mである。
　サンプル110はトリアセチルセルロースなどの透明フィルムであり、幅は1.5mである。サンプル110は回転ローラ27で巻き取られながら移動する。サンプル110に存在する欠陥の形状によっては特定の偏光で照明した場合に、大きな反射・散乱光が発生することがある。例えば、図12のスクラッチ75のように方向性のある欠陥に対しては、それと直交する方向76に振動しているレーザを照射した場合に大きな反射・散乱光が発生する。製造工程によっては管理すべき欠陥の種類は異なり、欠陥の種類によって偏光子70の偏光透過軸を調整することで、欠陥の見逃しを低減させる。
　サンプル110からの反射光は偏光子70、Fθレンズ26、回折格子25、ビームエキスパンダ24を介して、コリメータ23から再度シングルモードファイバ120に戻される。サーキュレータ２２に到達した反射光は、サーキュレータ２２により進路を波長遅延部２８の側に変換されて、波長遅延部２８に入射する。波長遅延部28に入射した反射光は、波長遅延が行われる。光源20のスペクトル幅は50nmであるため、波長遅延部28を通過することで、波長遅延部28の分散の大きさを例えば1700ps/nmとすると、パルス幅は85nsまで伸張される（1700ps/nm×50nm＝85ns）。
　励起LD30から射出されたポンプ光はWDMカプラ31で反射光と合波される。励起LD30からのポンプ光はErドープファイバ29で吸収され、反射光を増幅させる。励起LD30の発振波長は976nmであり、WDMカプラ31では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅されたレーザはフォトダイオード32に導かれ、光電変換される。フォトダイオード32で光電変換された信号はA/D変換器33でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部34で補正が行われる。
　サンプル110からの透過光は偏光子71、Fθレンズ40、回折格子41、ビームエキスパンダ42を介して、コリメータ43から再度シングルモードファイバ120に戻される。欠陥の種類によっては、透過光の偏光が特定の方向に偏っている場合がある。偏光子を通すことで、欠陥からの透過光だけを高い効率で透過させ、ノイズとなるバックグラウンドの光を遮断することができる。これにより、所望の種類の欠陥の捕捉率を向上させることが可能になる。または、偏光子71は照明偏光と直交する偏光軸にセットしても構わない。これにより、バックグラウンドの光を大幅にカットし、高いコントラストで欠陥部分を検出することが可能になる。
　透過光は波長遅延部44で波長遅延が行われる。励起LD46から射出されたポンプ光はWDMカプラ47で透過光と合波される。励起LD46からのポンプ光はErドープファイバ45で吸収され、透過光を増幅させる。励起LD46の発振波長は976nmであり、WDMカプラ47では波長1550nmと976nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅されたレーザはフォトダイオード48に導かれ、光電変換される。フォトダイオード48で光電変換された信号はA/D変換器49でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部50で補正が行われる。
　図11に示した実施例２の構成では、重要欠陥の捕捉率を向上させるために、光路中に偏光子を組み込んでおり、そのために検出光量の絶対値が低下する。つまり、重要な種類の欠陥は高いS/Nで検出可能だが、微小な欠陥の検出が困難になる恐れがある。よって、閾値処理部３５０で記憶部３５２に記憶しておいた閾値情報を用いて閾値処理を行う前に、スペクトル補正された反射光検出信号とスペクトル補正された透過光検出信号に対して加算部72で同一座標同士の検出信号の加算処理を行う。これにより、検出信号レベルを増加させることが可能となり、より小さい欠陥まで検出可能となる。加算処理された信号に対し、記憶部３５２に記憶しておいた閾値情報を用いて閾値処理部３５０で閾値処理を行い、欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号だけを欠陥情報抽出部36に出力する。欠陥情報抽出部36で欠陥のサイズ、座標などの情報を出力部37に送り、例えば図示していないディスプレイ画面上に表示して出力する。
　図13に実施例２の検査フローを示す。先ず、レーザ出力、サンプル搬送速度などの検査条件を指定する（Ｓ210）。次に、検査を開始し、サンプルからの反射光及び透過光を図１１に示した光学系で検出する（Ｓ211）。次に光電変換して得られた検出信号に対しスペクトル補正を行う（Ｓ212）。スペクトル補正は光源のスペクトル波形や、サンプルに照射される時点でのレーザのスペクトル波形を予め測定しておき、波長による補正係数を算出しておく。試料１１０に照射するパルスレーザの発振タイミングと検出タイミングを同期させておき、リアルタイムで補正を行う。
　次にスペクトル補正された反射光とスペクトル補正された透過光を加算する（Ｓ213）。光源20と同期させ、同一箇所同士の信号を加算する。加算された信号に対して閾値処理を行う（Ｓ214）。閾値の大きさはサンプルの種類によって固定でも、座標によって可変としても構わない。閾値を越えた欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号だけを欠陥情報抽出部に出力し、それ以外の情報は破棄される。次に欠陥情報抽出部で欠陥の特徴を抽出する（Ｓ215）。この欠陥の特徴を抽出する処理は、試料１１０に照射するパルスレーザの発振タイミングと非同期で実行される。欠陥情報を抽出する手段としては、例えば検出光量に基づき欠陥のサイズを抽出する、複数画素にまたがる欠陥の場合には、周辺画素の情報をマージし、欠陥サイジングを行う、といったことが含まれる。
　次に検査が終了したかをチェックし（Ｓ２１６），まだ終了していない場合（Ｓ２１６でＮＯの場合）にはＳ２１１からＳ２１５までのステップを繰り返す。検査が終了した場合（Ｓ２１６でＹＥＳの場合）には、欠陥マップを表示し（Ｓ２１７）、サンプルの良否判定が行われる（Ｓ２１８）。Ｓ２１８における良否判定は、例えば欠陥数が規定値以下であること、といった生産ラインで決められた基準に従い判定される。不良品と判定された場合には、フィルムの欠陥が多い領域だけを切り取って破棄する、もしくは被測定フィルムの全ての廃棄を行う。
　本実施例ではサンプル110からの反射光と透過光を加算部72において加算する例で説明したが、加算せずに個別に閾値処理を行い、欠陥情報を抽出しても構わない。偏光照明して偏光検出された反射光と透過光を比較することができるために、欠陥分類性能を向上させることが可能である。
　本実施例では、サンプル110からの反射光と透過光を統合して処理する例で説明を行った。しかし、多少欠陥分類性能が低下するが、実施例１及びその変形例１で説明したように、反射光だけ、または透過光だけを検出し、サンプル110の検査を行うようにしても構わない。
　次に、本発明の第３の実施例を図14を用いて説明する。　
　図１４に示した実施例３における構成は、図４Ｃで説明した実施例１の変形例２における構成に対して波長遅延部２８とＥｒドープファイバ２９とを一体化したことを特徴とする。図４Ｃで説明した構成と同じ部品については同じ番号を付してある。
　図１４に示した実施例３における構成は、パルスレーザを発振する光源８０、パルスピッカ８１、レンズ８２、コリメータ８３、シングルモードファイバ１２１、サーキュレータ８４、コリメータ８５、ビームエキスパンダ８６、回折格子８７、Ｆθレンズ８８、波長遅延部８９、励起ＬＤ９０、ＷＤＭカプラ９１、光電子増倍管９２、Ａ/Ｄ変換器３３、スペクトル補正部３４、メモリ部３５３、閾値処理部３５、欠陥候補抽出部３６、出力部３７を備えて構成された反射光検出系と、サンプル１１０を透過した光を集光するＦθレンズ９３、回折格子９４、ビームエキスパンダ９５、コリメータ９６、波長遅延部９７、励起ＬＤ９８、ＷＤＭカプラ９９、光電子増倍管７９、Ａ/Ｄ変換器４９、スペクトル補正部５０、メモリ部５１３、閾値処理部５１を備え、欠陥候補抽出部３６、出力部３７を反射光検出系と共有する透過光検出系とを備えている。
　この図１４に示した構成において、光源80からフリースペースにパルスレーザ106が射出される。光源80の中心波長は780nm、スペクトル幅は半値幅で60nm、繰返し周波数は80MHzである。パルスレーザはパルスピッカ81で繰返し周波数を所望の周波数に変化させる。パルスピッカ81は音響光学素子であり、外部パルスジェネレータ（図示せず）からの信号に基づき、パルスレーザのパルス列を遮断、通過させることでパルスレーザの繰返し周波数を変化させる。
　繰返し周波数が変化したパルスレーザをレンズ82でコリメータ83に集光し、シングルモードファイバ121のコアにレーザを導く。繰返し周波数が変化したパルスレーザはサーキュレータ84を通過し、コリメータ85からフリースペースに射出されてビームエキスパンダ８６に入射し、ビームエキスパンダ86で所望の径に拡大される。径を拡大されたパルスレーザ106は回折格子87に入射し、波長に応じた角度へ回折される。回折されたレーザ106はFθレンズ88でサンプル110に鉛直方向からライン状に集光される。
　サンプル110はトリアセチルセルロースなどの透明フィルムであり、幅は1.5mである。サンプル110は回転ローラ27で巻き取られながら移動する。
　サンプル110からの反射光はFθレンズ88、回折格子87、ビームエキスパンダ86を介して、コリメータ85から再度シングルモードファイバ120に戻される。シングルモードファイバ１２０に戻った反射光は、サーキュレータ８４により波長遅延部８９の方向に進み、波長遅延部89で波長遅延が行われる。波長遅延部89は長距離のシングルモードファイバを巻いたものであり、その長さは3.3kmである。波長780nmにおけるシングルモードファイバの分散の大きさは約120ps/nm/kmであり、波長遅延部89を通過することでパルス幅は23.8nsまで伸張される（120ps/nm/km×60nm×3.3km＝23.8ns）。
　励起LD90から射出されたポンプ光はWDMカプラ91で反射光と合波される。励起LD90から射出されたポンプ光は波長遅延部89で吸収され、反射光を誘導ラマン増幅により増幅させる。励起LD90の発振波長は750nmであり、WDMカプラ91では波長780nmと750nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅された反射光は光電子増倍管92に導かれ、光電変換される。光電子増倍管92には浜松ホトニクス社のR3809U-51（立上り時間：150ps）などを用いればよい。
　光電子増倍管92で光電変換された信号はA/D変換器33でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部34でスペクトル補正が行われる。スペクトル補正された信号に対して、閾値処理部35で閾値処理が行われる。ここで閾値は予め決められた値であっても、サンプル110の場所によって可変としても構わない。
　一方、サンプル110からの透過光はFθレンズ93、回折格子94、ビームエキスパンダ95を介して、コリメータ96から再度シングルモードファイバ120に戻される。透過光は波長遅延部97で波長遅延が行われる。波長遅延部97は長距離のシングルモードファイバを巻いたものであり、その長さは3.3kmである。波長780nmにおけるシングルモードファイバの分散の大きさは約120ps/nm/kmであり、波長遅延部97を通過することでパルス幅は23.8nsまで伸張される（120ps/nm/km×60nm×3.3km＝23.8ns）。
　励起LD98から射出されたポンプ光はWDMカプラ99で透過光と合波される。励起LD98から射出されたポンプ光は波長遅延部97で吸収され、透過光を誘導ラマン増幅により増幅させる。励起LD98の発振波長は750nmであり、WDMカプラ99では波長780nmと750nmの波長を合波させる。波長遅延・増幅された透過光は光電子増倍管79に導かれ、光電変換される。
　光電子増倍管79で光電変換された信号はA/D変換器49でデジタルサンプリングされる。デジタルサンプリングされたデジタル信号はスペクトル補正部50で補正が行われる。スペクトル補正された信号に対して、閾値処理部51で閾値処理が行われる。ここで閾値は予め決められた値であっても、サンプル110の場所によって可変としても構わない。
　閾値処理部35、51からは、欠陥候補と欠陥候補周辺領域の信号が欠陥情報抽出部36に出力される。欠陥情報抽出部36では、抽出した欠陥候補と欠陥候補周辺領域の情報から欠陥の座標、面積、幅、縦横比、高さ、種類などを求める。欠陥情報抽出部36で求めた欠陥情報を出力部37に送り、例えば図示していないディスプレイ画面上に表示して出力する。
　本実施例では光源80に関して、中心波長が780nm、スペクトル幅は60nmの例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。
　本実施例では、波長遅延部89・97での分散の大きさが120ps/km/nm、励起LD90・98の発振波長が750nm、ビームエキスパンダ86・95の倍率が3倍、回折格子87・94の周期構造のピッチが1200本/mm、Fθレンズ88・93の焦点距離が88.4mm、光電子増倍管79・92の立上り時間が150psの例で説明したが、これに限定される必要はない。
　本実施例では、サンプル110からの反射光と透過光を統合して処理する例で説明を行ったが、反射光だけ、または透過光だけを検出し、サンプル110の検査を行っても構わない。
　本実施例では、被測定対象がトリアセチルセルロースなどの透明フィルム、幅1.5mのフィルムである例で説明を行ったが、これに限定される必要はない。例えば、半導体ウエハやガラス基板をXYステージで保持し、ラスタスキャンを行ってもよく、R・ステージで保持し、回転走査を行っても構わない。または、上記装置を電車や車両に取り付け、走行しながらレールの疵や道路のへこみの検査を行っても構わない。
　以上、本発明者らによってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例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ことは言うまでもない。
　1、20、80・・・光源　　　2、120、121・・・シングルモードファイバ　　3、22、84・・・サーキュレータ　　4、23、43、83、85、96・・・コリメータ　　5、25、41、87、94・・・回折格子　　6、26、40、88、93・・・Fθレンズ　　7、30、46、90、98・・・励起LD　　8、31、47、91、99・・・WDMカプラ　　9・・・増幅ファイバ　　10、28、44、89、97・・・波長遅延部　　11、32、48、92・・・フォトダイオード　　12、33、49・・・A/D変換器　　13・・・信号処理部　　14、37・・・出力部　　21、81・・・パルスピッカ　　24、42、86、95・・・ビームエキスパンダ　　　27・・・回転ローラ　　29、45・・・EDF　　34、50・・・スペクトル補正部　　35、51・・・閾値処理部　　36・・・欠陥情報抽出部　　61・・・欠陥候補　　62・・・二次元マップ　　64・・・周辺領域　　70、71・・・偏光子　　72・・・加算部　75・・・スクラッチ　　79・・・光電子増倍管　　82・・・レンズ　　100、105、106・・・レーザ　　101・・・波長がλAであるレーザビーム　　102・・・波長がλBであるレーザビーム　　103・・・波長がλCであるレーザビーム　　110・・・サンプル　150～152・・・波形　　175・・・遮光部分　　176・・・透過部分　　177・・・フィルタ。

Claims (14)

  1. 　パルスレーザを発振するレーザ光源と、
    　該レーザ光源から発振されたパルスレーザを波長分離する波長分離部と、該波長分離部で波長分離したパルスレーザを透過させて連続的に移動している試料に照射するレンズ部と、該レンズ部を介して前記パルスレーザが照射された前記試料からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを集光する集光部とを有する光学系と、
    　該光学系で集光された前記試料の前記パルスレーザが照射された領域からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを波長に応じて遅延させる波長遅延部と、
    該波長遅延部で波長に応じて遅延させた前記反射光又は透過光又は反射光と透過光とを光電変換して電気信号を出力する光電変換部と、
    該光電変換部から出力された前記電気信号に対して前記試料に照射したパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行うスペクトル補正部と、
    該スペクトル補正部で前記パルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行った前記電気信号を処理する信号処理部と、
    該信号処理部で処理した結果の情報を出力する出力部と
    を備えたことを特徴とする検査装置。
  2. 　請求項１記載の検査装置であって、前記スペクトル補正部は、前記試料に照射されたパルスレーザのスペクトル波形の不均一を補正するように前記電気信号を補正することを特徴とする検査装置。
  3. 　請求項１記載の検査装置であって、前記信号処理部は、前記試料に照射するパルスレーザのパルスの周期と同期して前記電気信号を処理することを特徴とする検査装置。
  4. 　請求項３記載の検査装置であって、前記信号処理部は、前記スペクトル補正部で前記試料に照射されたパルスレーザのスペクトル波形に応じた補正が施された電気信号を予め記憶しておいた閾値と比較して欠陥を検出することを特徴とする検査装置。
  5. 　請求項１乃至４の何れかに記載の検査装置であって、前記光学系は、前記波長分離部として回折格子を有し、前記レンズ部としてＦθレンズを有し、前記集光部として前記Ｆθレンズと前記回折格子を有して前記パルスレーザが照射された試料からの反射光のうち前記Ｆθレンズを透過して前記回折格子に入射した反射光を集光することを特徴とする検査装置。
  6. 　請求項１乃至４の何れかに記載の検査装置であって、前記光学系は、前記波長分離部として回折格子を有し、前記レンズ部としてＦθレンズを有し、前記試料に対して前記Ｆθレンズと対向する位置に配置されて前記パルスレーザが照射された試料を透過した光を集光する透過光集光用Ｆθレンズと、前記試料に対して前記回折格子と反対側に配置されて前記透過光集光用Ｆθレンズを透過して入射した光を集光する透過光集光用回折格子を有して構成されることを特徴とする検査装置。
  7. 　請求項１乃至４の何れかに記載の検査装置であって、前記光学系は、前記波長分離部として回折格子を有し、前記レンズ部としてＦθレンズを有し、該Ｆθレンズを透過したパルスレーザが照射された試料からの反射光のうち前記Ｆθレンズを透過して前記回折格子に入射した反射光を集光する反射光集光光学系部と、前記試料に対して前記Ｆθレンズと対向する位置に配置されて前記パルスレーザが照射された試料を透過した光を集光する透過光集光用Ｆθレンズと、前記試料に対して前記回折格子と反対側に設置されて前記透過光集光用Ｆθレンズを透過した光を入射させて集光する透過光集光用回折格子とを有する透過光集光光学系部とを備えることを特徴とする検査装置。
  8. 　パルスレーザ光源から発振されたパルスレーザを波長分離し、
    該波長分離したパルスレーザを連続的に移動している試料に照射し、
    該波長分離したパルスレーザが照射された試料からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを集光し、
    　該集光された前記試料の前記パルスレーザが照射された領域からの反射光又は透過光又は反射光と透過光とを波長に応じて遅延させ、
    該波長に応じて遅延させた前記反射光又は透過光又は反射光と透過光とを光電変換により電気信号に変換し、
    該変換された電気信号に対して前記試料に照射したパルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行い、
    該パルスレーザのスペクトル分布に応じた補正を行った前記電気信号を処理し、
    該処理した結果の情報を出力する
    ことを特徴とする検査方法。
  9. 　請求項８記載の検査方法であって、前記スペクトル分布に応じた補正は、前記試料に照射されたパルスレーザのスペクトル波形の不均一を補正するように前記電気信号を補正することを特徴とする検査方法。
  10. 　請求項８記載の検査方法であって、前記電気信号を処理することを、前記試料に照射するパルスレーザのパルスの周期と同期して前記電気信号を処理することを特徴とする検査方法。
  11. 　請求項８記載の検査方法であって、前記電気信号を処理することを、前記スペクトル分布に応じた補正により前記試料に照射されたパルスレーザのスペクトル波形に応じた補正が施された電気信号を、予め記憶しておいた閾値と比較して欠陥を検出することによりおこなうことを特徴とする検査方法。
  12. 　請求項８乃至１１の何れかに記載の検査方法であって、前記波長分離することを、前記パルスレーザを回折格子に入射させることにより波長分離し、前記試料に照射することを、前記波長分離したパルスレーザをＦθレンズを透過させて前記試料に照射し、前記集光することを、前記パルスレーザが照射された試料からの反射光のうち前記Ｆθレンズを透過して前記回折格子に入射した反射光を集光することにより行うことを特徴とする検査方法。
  13. 　請求項８乃至１１の何れかに記載の検査方法であって、前記波長分離することを、前記パルスレーザを回折格子に入射させることにより波長分離し、前記試料に照射することを、前記波長分離したパルスレーザをＦθレンズを透過させて前記試料に照射し、前記集光することを、前記パルスレーザが照射された試料を透過した光を前記試料に対して前記Ｆθレンズと対向する位置に配置された透過光集光用Ｆθレンズで集光し、前記試料に対して前記回折格子と反対側に配置された透過光集光用回折格子に前記透過光集光用Ｆθレンズを透過して入射した光を集光することにより行うことを特徴とする検査方法。
  14. 　請求項８乃至１１の何れかに記載の検査方法であって、前記波長分離することを、前記パルスレーザを回折格子に入射させることにより波長分離し、前記試料に照射することを、前記波長分離したパルスレーザをＦθレンズを透過させて前記試料に照射し、前記集光することを、前記パルスレーザが照射された試料からの反射光のうち前記Ｆθレンズを透過して前記回折格子に入射した反射光を集光することと、前記パルスレーザが照射された試料を透過した光を前記試料に対して前記Ｆθレンズと対向する位置に配置された透過光集光用Ｆθレンズを透過させ、該透過光集光用Ｆθレンズを透過した光を前記試料に対して前記回折格子と反対側に設置された透過光集光用回折格子に入射させて集光することにより行うことを特徴とする検査方法。
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