JP5589304B2 - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを照射して検査対象物の表面の欠陥の有無を検出する表面検査装置及び表面検査方法に関する。

近年、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の電子機器が広く普及し、これらの製品に対してデザイン性の向上も重視されている。そこで、製品の外観のデザイン性を向上させるべく、それらの製品の筺体に鏡面加工や艶出し加工が施される場合がある。

鏡面加工や艶出し加工は、一般に金属又はプラスチック等の成型品からなる筺体の表面に塗料を塗布したり、めっき処理することで行われる。この場合、成型品の表面の凹凸や異物の付着などによって、鏡面加工や艶出し加工後の筺体の表面に凹凸状の欠陥が発生することがある。

このような欠陥は、大きさが数μｍ程度と微細なものであっても、照明環境によっては欠陥が顕著に現れ、外観を大きく損ねる原因となる。そのため、製品の製造工程では、筺体（検査対象物）の外観を損ねる欠陥を見つけるため、外観検査が行われている。

外観検査の方法の一つとして、検査対象物の表面に光ビームを照射しながら走査させて、検査対象物の表面の正反射（鏡面反射）の状態を測定する方法がある。この方法では、光ビームが正反射される方向に受光素子を設置し、検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度をその受光素子で検出する。検査対象物の表面に欠陥が有る場合には、光ビームが乱反射されるので、受光素子に到達する光ビームの強度が低下する。したがって、受光素子の出力の低下を検出することで、表面の欠陥の有無を判別できる。

特開平４−１９４６５３号公報 特開平５−３３２９４４号公報 特開平１０−３１１１０号公報 特開２００７−１２１２９１号公報

上述の方法では、傾斜角度の異なる複数の面を有する検査対象物の場合に、欠陥の有無を効率良く検査できない。すなわち、このような検査対象物では傾斜角度が異なる面毎に光ビームが正反射される方向も異なり、受光素子で検出される光ビームの強度の低下が欠陥によるものか、又は傾斜角度の変化によるものかを判別できない。このため、光ビームの入射角度を面毎に変えながら複数回走査させて検査する必要があり、検査に時間がかかってしまう。

そこで、検査対象物が傾斜角度の異なる複数の面を有している場合であっても迅速に欠陥の有無を検出できる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。

一観点によれば、表面が傾斜角度の異なる複数の面で構成された検査対象物が載置される載置台と、前記載置台に載置された前記検査対象物に対し相互に波長帯が異なる複数本の光ビームを出射する光源と、前記載置台に載置された前記検査対象物の表面で正反射された前記複数本の光ビームを収束させる光ビーム収束部と、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面の傾斜角度に応じた位置にそれぞれ配置され、前記光ビーム収束部により収束された光ビームを受光する複数の受光素子と、前記受光素子のそれぞれの受光面側に配置され、配置された位置に応じてあらかじめ設定された波長帯の光ビームのみを通過させる複数のカラーフィルタと、前記検査対象物の表面に照射された前記複数の光ビームに対し光ビームの並んだ方向に前記載置台を相対的に移動させる駆動部と、前記駆動部を制御するとともに、前記受光素子の出力に基づいて前記検査対象物の表面の欠陥の有無を判定する制御部とを有し、前記複数のカラーフィルタの各々が通過させる光ビームの波長帯は相互に異なり、且つ前記複数本の光ビームの各々の波長帯と同じであり、前記光ビーム収束部は、前記検査対象物の表面で正反射された前記複数本の光ビームを、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面のうちの前記複数本の光ビームが照射された面の傾斜角度に応じた位置に収束させ、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子が、前記収束された光ビームを受光し、前記駆動部は、前記載置台を移動させて、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面内で前記複数本の光ビームが照射される面を変えていき、前記制御部は、前記検査対象物の表面に対する前記光ビームの照射位置と前記各受光素子の出力との関係に基づいて前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布を求め、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該受光素子の受光面側に配置されたカラーフィルタを通過する光を含まない前記収束された光ビームを受光して、前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布に予め設定された閾値よりも低い部分が存在する場合には、前記検査対象物の表面に欠陥が有ると判定し、さらに、前記制御部は、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された第１の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第１の受光素子の受光面側に配置された第１のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光するとともに、当該第１の受光素子とは異なる第２の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第２の受光素子の受光面側に配置された第２のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光して、同時に２以上の前記受光素子で前記光ビームを受光した場合には前記検査対象物の表面に欠陥があると判定する表面検査装置が提供される。

上記観点による表面検査装置は、光源から出射される波長帯が相互に異なる複数本の光ビームを検査対象物の移動方向に一列に並列させた状態で検査対象物の表面に照射する。検査対象物の表面で正反射された複数本の光ビームは、レンズによって予め決められた収束位置に収束される。検査対象物の面の傾斜角度に応じて光ビームの収束位置は異なる。そこで、予め検査対象物の面の傾斜角度に応じで収束位置を決定し、各収束位置にカラーフィルタ及び受光素子を配置しておく。そして、収束位置毎に異なる特定の波長帯の光ビームのみをカラーフィルタで抽出した後、受光素子で光ビームの強度を検出する。

したがって、検査対象物の表面が傾斜角度の異なる複数の面で構成されていても、正反射された光ビームは常に何れかの受光素子で検出されるので、一回の走査で全ての面について正反射光の強度分布を測定できる。これにより、検査が迅速化される。

図１は、実施形態に係る表面検査装置を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る表面検査装置の光源の構成例（その１）を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る表面検査装置の光源の構成例（その２）を示す模式図である。 図４（ａ）は検査対象物の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す検査対象物の高さ分布を示す図である。 図５は、図４に示す検査対象物の第１の面を走査しているときの光ビームの光路を示す図である。 図６（ａ）〜（ｄ）は、図４に示す検査対象物の第２の面を走査しているときの光ビームの光路を時間の経過の順に示す図である。 図７は、図４に示す検査対象物の第３の面を走査しているときの光ビームの光路を示す図である。 図８は、横軸に時間をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度をとって、出力信号の強度の経時変化を示す図（その１）である。 図９は、実施形態に係る表面検査装置の欠陥検出処理を示すフロー図である。 図１０は、横軸に位置をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値の分布を示す図（その１）である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、検査対象物の第２の面上に第３の面と同じ傾斜角度の表面を有する欠陥Ｆが存在する場合の光ビームの光路反射を、時間の経過の順に示す図である。 図１２は、横軸に時間をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度をとって、出力信号の強度の経時変化を示す図（その２）である。 図１３は、横軸に位置をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値の分布を示す図（その２）である。 図１４は、横軸に時間をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値の経時変化を示す図である。 図１５は、検査対象物の別の一例を検査する場合の受光素子及びカラーフィルタの配置を示す図である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る表面検査装置を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る表面検査装置の光源の構成例を示す模式図である。図３は、実施形態に係る表面検査装置の光源の他の構成例を示す模式図である。なお、図１及び図３中で符号Ｒを付した一点鎖線は光ビームＲの光路を示し、符号Ｇを付した二点鎖線及び符号Ｂを付した破線はそれぞれ光ビームＧ及び光ビームＢの光路を示している。また、図１において、Ｘ方向は紙面に垂直な方向に対応する。

図１に示すように、本実施形態に係る表面検査装置１０は、光源１１、ハーフミラー１２、レンズ１３（光ビーム収束部）、カラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ、制御装置１６、載置台１７、及び駆動装置１８を備えている。

載置台１７の上には検査対象物９０が載置される。駆動部１８は、制御装置１６からの信号により、載置台１７をＸ方向及びＹ方向に移動させる。

光源１１は、制御装置１６からの信号に基づき、赤色の光ビームＲ、緑色の光ビームＧ及び青色の光ビームＢの３本の光ビームを出力する。各光ビームＲ、Ｇ、Ｂは一定のピッチｐ（例えば５ｍｍ程度）で上下方向（Ｚ方向）に一列に配置されている。

光源１１は、例えば図２に示すように、発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとコリメータレンズ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂとを備えている。発光ダイオード２１Ｒから出射される赤色光は、コリメータレンズ２２Ｒにより平行性の高い光ビームＲとなる。同様に、発光ダイオード２１Ｇ及び発光ダイオード２１Ｂから出射される緑色光及び青色光は、コリメータレンズ２２Ｇ、２２Ｂにより平行性の高い光ビームＧ、Ｂとなる。

なお、図２に示す構成に代えて、図３に示すように、光源１１を白色光源２５と、白色光源２５からの光ビームを波長帯毎に分離するプリズム２６及びプリズム２７とを備えた構成としてもよい。

ハーフミラー１２は、検査対象物９０の上方に配置され、光源１１から出射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂを下方に反射する。ハーフミラー１２で反射された各光ビームＲ、Ｇ、Ｂは、Ｙ方向に光ビームＲ、光ビームＧ及び光ビームＢの順に一列に並ぶ。

レンズ１３は、ハーフミラー１２及び検査対象物９０の上方に配置される。レンズ１３は、口径Ｄｉａ（例えば５０ｍｍ程度）の凸状のレンズであり、検査対象物９０の表面からＺ方向に対物距離Ｌ（例えば７０ｍｍ程度）だけ離れた位置に配置される。このレンズ１３は、検査対象物９０の表面で正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂを検査面の角度に応じた予め決められた収束位置Ｐ１〜Ｐ３に収束させる。

受光素子１５Ｒ、受光素子１５Ｇ及び受光素子１５Ｂは、Ｙ方向に並んで配置されている。これらの受光素子１５Ｒ、受光素子１５Ｇ及び受光素子１５Ｂの間隔ｄは、光ビームＲ、Ｇ、Ｂの配列ピッチｐ及び検査対象物９０の傾斜面の角度に応じて設定されている。これらの受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂは、例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード又はＣｄＳ素子等の光センサ、若しくはそれらの光センサがアレイ状に配列された素子からなる。なお、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５ＢとしてＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等を使用してもよい。

カラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、それぞれ受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの受光面を覆うように配置される。カラーフィルタ１４Ｒは、赤色の光ビームＲのみを透過し、カラーフィルタ１４Ｇは緑色の光ビームＧのみを透過し、カラーフィルタ１４Ｂは青色の光ビームＢのみを透過する。

以下、図４に示す検査対象物の表面を検査する場合を例に、実施形態に係る検査装置１０による表面検査方法について説明する。ここに、図４（ａ）は検査対象物の一例を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す検査対象物のＹ方向の高さ分布を示す図である。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、検査対象物９０は、Ｙ方向に沿って第１の面９０ａ、第２の面９０ｂ及び第３の面９０ｃが並んでいる。第１の面９０ａは、その法線方向ｉがＺ方向からＹ方向に傾斜角θ１傾いている。第２の面９０ｂはその法線方向ｊがＺ方向と同じ方向である。また、第３の面９０ｃはその法線方向ｋがＺ方向からＹ方向に傾斜角θ２傾いている。ここでは、第１の面９０ａの傾斜角度θ１は−１５°であるものとし、第３の面９０ｂの傾斜角度θ２は＋１５°であるものとする。また、図４（ａ）に示すように、ここでは第２の面９０ｂに欠陥Ｅがあるものとする。

まず、検査対象物９０の第１〜第３の面９０ａ、９０ｂ、９０ｃに対応する第１〜第３の収束位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を求める。

収束位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は検査対象物９０の面の傾斜角度に応じてそれぞれ異なる位置となる。法線方向ｊがＺ方向と同じ第２の面９０ｂで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂは、図１に示すように、光ビームＧの照射位置のＺ方向の直上であってレンズ１３から焦点距離ｆだけ離れた位置（第２の収束位置Ｐ２）に収束される。

法線方向ｉがＺ方向からＹ方向にθ１傾斜した第１の面９０ａで正反射された光ビームは、第２の収束位置Ｐ２からＹ方向に距離ｄ１だけ離れた位置（第１の収束位置Ｐ１）に収束される。また、その法線方向ｋがＺ方向からＹ方向にθ２傾斜した第３の面９０ｂで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂは、第２の収束位置Ｐ２からＹ方向に距離ｄ２だけ離れた位置（第３の収束位置Ｐ３）に収束される。

ここで、法線方向がＺ方向からθだけ傾斜した面で正反射された光ビームの収束位置と第２の収束位置Ｐ２との間の距離ｄは、下記の（１）式により求めることができる。また、このとき検査可能な傾斜角度θの範囲は、（２）式により定まる。

例えば、レンズ１３の直径Ｄｉａを５０ｍｍ、焦点距離ｆを７５ｍｍ、対物距離Ｌを７０ｍｍ、光ビームＲ、Ｇ、Ｂのピッチｐを５ｍｍとする。また、前述したようにθ１を−１５°、θ２を＋１５°とする。この場合には、上述の関係式により、第１の収束位置Ｐ１は第２の収束位置Ｐ２からＹ方向に−２０．１ｍｍ離れた位置となり、第３の収束位置Ｐ３は第２の収束位置Ｐ２からＹ方向に２０．１ｍｍ離れた位置となる。

第１〜第３の収束位置Ｐ１〜Ｐ３は、検査対象物９０の表面に実際に光ビームＲ、Ｇ、Ｂを照射して実験的に求めてもよい。

上述したように、予め検査対象物９０の面に応じて収束位置を求め、それらの収束位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に図１に示すように受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ及びカラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを配置する。

次に、検査対象物９０に光ビームＲ、Ｇ、Ｂを照射しつつ、検査対象物９０をＹ方向に一定の速度Ｖ（例えば５ｍｍ／ｓ）で移動させる。

図５は、図４に示す検査対象物の第１の面９０ａを走査しているときの光ビームの光路を示す図である。図６（ａ）〜（ｄ）は、図４に示す検査対象物の第２の面９０ｂを走査しているときの光ビームの光路を時間の経過の順に示す図である。図７は、図４に示す検査対象物９０の第３の面９０ｃを走査しているときの光ビームの光路を示す図である。図８は、横軸に時間をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度をとって、出力信号の強度の経時変化を示す図である。なお、図８において、Ｂ−ｃｈは受光素子１５Ｂの出力を、Ｇ−ｃｈは受光素子１５Ｇの出力を、Ｒ−ｃｈは受光素子１５Ｒの出力をそれぞれ示している。

図５に示すように、光源１１から出射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂはハーフミラー１２で反射されて第１の面９０ａに照射される。第１の面９０ａで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂはハーフミラー１２を透過し、さらにレンズ１３で屈折されて第１の収束位置Ｐ１に収束される。しかし、第１の収束位置Ｐ１に配置されたカラーフィルタ１４Ｒは、赤色の光ビームＲしか通さないので、赤色の光ビームＲのみが受光素子１５Ｒで検出される。これにより、図８に示すように受光素子１５Ｒ（Ｒ−ｃｈ）の出力信号は高い状態となる。一方、受光素子１５Ｇ（Ｇ−ｃｈ）及び受光素子１５Ｂ（Ｂ−ｃｈ）には光ビームＲ、Ｇ、Ｂが到達しないので、出力信号は低い状態となる。

さらに時間が経過すると、検査対象物９０が移動して光ビームＲ、Ｇ、Ｂが第２の面９０ｂを照射するようになる。第２の面９０ｂで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂは、図６（ａ）に示すようにレンズ１３によって第２の収束位置Ｐ２に収束される。しかし、第２の収束位置Ｐ２に配置されたカラーフィルタ１４Ｇは、緑色の光ビームＧしか通さないので、緑色の光ビームＧのみが受光素子１５Ｇで検出される。これにより、図８に示すように受光素子１５Ｇ（Ｇ−ｃｈ）の出力信号が高い状態となる。

一方、受光素子１５Ｒ、１５Ｂには光ビームＲ、Ｇ、Ｂが到達しないので、受光素子１５Ｒ、１５Ｂの出力信号は低い状態となる。ただし、光ビームＲ、Ｇ、Ｂの位置関係により、光ビームＧは光ビームＲからΔｔ（＝ｐ／Ｖ；１秒程度）だけ遅れて第２の面９０ｂに照射される。このため、図８において、受光素子１５Ｇの出力信号は受光素子１５Ｒの出力信号の立下りからΔｔ（１秒程度）だけ遅れて立ち上がる。

さらに時間が経過すると、検査対象物９０が移動して、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように光ビームＲ、Ｇ、Ｂが順次、第２の面９０ｂの欠陥Ｅに照射される。図６（ｃ）に示すように、光ビームＧが欠陥Ｅに照射されている間は緑色の光ビームＧが乱反射されて第２の収束位置Ｐ２に到達しなくなる。そのため、図８に示すように受光素子１５Ｇ（Ｇ−ｃｈ）の出力信号に低い部分が発生する。

さらに時間が経過すると、検査対象物９０の移動により、図７に示すように光ビームＲ、Ｇ、Ｂが第３の面９０ｃを照射するようになる。第３の面９０ｃで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂは、レンズ１３によって第３の収束位置Ｐ３に収束される。しかし、第３の収束位置Ｐ３に配置されたカラーフィルタ１４Ｂは青色の光ビームＢしか通さないので、青色の光ビームＢのみが受光素子１５Ｂの受光面で検出される。これにより、図８に示すように、受光素子１５Ｂからの出力信号は高い状態となる。

一方、受光素子１５Ｒ、１５Ｇには光ビームＲ、Ｇ、Ｂが到達しないので、受光素子１５Ｒ、１５Ｇの出力信号は低い状態となる。なお、光ビームＲ、Ｇ、Ｂの位置関係により光ビームＢは光ビームＧよりΔｔ（１秒程度）だけ遅れて第３の面９０ｃに照射される。このため、図８において、受光素子１５Ｂの出力信号は受光素子１５Ｇの出力信号の立下りからΔｔ遅れて立ち上がる。

図９は、実施形態に係る表面検査装置の欠陥検出処理を示すフロー図である。

制御装置１６は、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの波形に基づいて、図９に示す手順で検査対象物の表面の欠陥の有無を検出する。

まず、図８に示す各受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの波形から検査対象物９０の表面上の位置に対応する各受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度の分布を求める（ステップＳ１）。

光ビームＲ、Ｇ、ＢはＹ方向に相互にピッチｐだけ離れているため、光ビームＧは時間Δｔ（＝ピッチｐ÷走査速度Ｖ）だけ遅れて光ビームＲと同じ位置に照射される。また、光ビームＢは時間２Δｔだけ遅れて光ビームＲと同じ位置に照射される。そこで、光ビームＲ、Ｇ、Ｂの位置方向の差を取り除くために、図８に示す受光素子１５Ｇの波形を時間軸方向に−Δｔだけシフトさせる補正処理を行う。また、受光素子１５Ｂの波形を時間軸方向に−２Δｔだけシフトさせる補正処理を行う。その後、時間軸ｔを位置Ｙに換算することにより、検査対象物９０上の位置Ｙに対応する各受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度の分布が求まる。

次に、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の強度の分布を積算して検査対象物９０の表面の正反射光の強度分布を求める（ステップＳ２）。

図１０は、横軸に位置をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値（正反射光の強度）の分布を示す図である。例えば、図８に示す波形に基づいて、ステップＳ１及びステップＳ２の処理を行うことにより図１０に示すような出力信号の積算値（正反射光の強度）の分布が得られる。

次に、検査対象物９０に対応する部分の出力信号の積算値（正反射光の強度）に低い部分があるか否かを調べる。すなわち、図１０に示すように第１の閾値（暗閾値）を設定し、検査対象物９０に対応する部分の積算波形中に第１の閾値を下回る部分が存在するか否かを調べる（ステップＳ３）。なお、第１の閾値は受光素子１５Ｒ、受光素子１５Ｇ及び受光素子１５Ｂの何れか一つのみで光ビームを検出している状態の出力信号の積算値よりも低い値に設定される。図１０に示す積算波形のように、欠陥Ｅに対応する部分で第１の閾値を下回る部分がある場合には、ステップＳ３により検査対象物９０の表面に欠陥が有るものと判定する。

ところで、上述のステップＳ１〜Ｓ３による検出動作のみでは、欠陥の形状によっては検出漏れを生ずるおそれがある。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、検査対象物の第２の面上に第３の面と同じ傾斜角度の表面を有する欠陥Ｆが存在する場合の光ビームの光路反射を、時間の経過の順に示す図である。

例えば、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、検査対象物９０の第２の面９０ｂの上に、他の面（第３の面９０ｃ）の傾斜角度と同じ傾斜角度の面を有する欠陥Ｆが存在する場合を考える。この欠陥Ｆに、光ビームＲ、Ｇ、Ｂが順次照射されると、図１１（ｂ）〜（ｄ）に示すように欠陥Ｆで正反射された光ビームＲ、Ｇ、Ｂが順次第３の収束位置Ｐ３に到達する。

そして、図１１（ｃ）に示すように、光ビームＢが欠陥Ｆに照射されると第２の面９０ｂを走査しているにも拘わらず、第３の収束位置Ｐ３に青色の光ビームＢが到達する。このとき、カラーフィルタ１４Ｂを透過した青色の光ビームＢが受光素子１５Ｂによって検出される。そのため、図１２に示すように第２の面９０ｂに対応する部分で受光素子１５Ｂ（Ｂ−ｃｈ）の出力信号が高い部分が現れる。

図１３は、横軸に位置をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値の分布を示す図である。

図１２に示す波形に、前述のステップＳ１、Ｓ２で説明した処理を行なうと、図１３に示すような出力信号の積算値の分布が得られる。図１３に示すように、欠陥Ｆに対応する部分の受光素子１５Ｇの出力信号の低下が、欠陥Ｆに対応する部分の受光素子１５Ｂの出力信号の増加によって打ち消されてしまう。そのため、第１の積算波形には欠陥Ｆが存在するにもかかわらず出力信号の積算値（正反射光の強度）には暗閾値を下回る部分が現れず、ステップＳ３では欠陥を見落としてしまう。

そこで、図１１（ｃ）に示すように２以上の受光素子で同時に光ビームが検出されている状態が発生したか否かを調べることにより欠陥Ｆを検出する。

すなわち、ステップＳ３で欠陥が検出されない場合には、図９に示すようにステップＳ４に移行して、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の経時変化を示す波形をそのまま積算する。

図１４は、横軸に時間をとり、縦軸に受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの出力信号の積算値をとって、出力信号の積算値の経時変化を示す図である。

例えば図１２に示す波形についてステップＳ４の処理を行うと、図１４に示す波形が得られる。

次に、ステップＳ４で求めた積算波形に対して第２の閾値（明閾値）を設定し、第２の積算波形に第２の閾値を超える部分が有るか否かを調べる（ステップＳ５、図９）。なお、第２の閾値は、受光素子１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの何れか１つの受光素子のみで光ビームを検出している状態の積算値よりも高い値に設定される。図１４に示すように、第２の閾値を超える部分が検出された場合には、ステップＳ５により検査対象物９０の表面に欠陥があるものと判定する。

一方、ステップＳ４で求めた積算波形中に第２の閾値を超える部分が検出されない場合には、ステップＳ５でその検査対象物９０の表面には欠陥は存在しないものと判定して図９に示す一連の処理を終了する。

以上のように、表面検査装置１０及びこれを用いた表面検査方法によれば、表面が傾斜角度の異なる複数の面で構成された検査対象物９０について、１回の走査で複数の面の検査を行うことができるので効率的に検査を行うことができる。

（その他の実施形態）
以上の説明では、図４に示す上に凸状の検査対象物９０を測定する例について説明したが、表面検査装置１０はこれ以外の検査対象物を検査できる。例えば、図１５に示すように、第１の面９１ａ、第２の面９１ｂ、第３の面９１ｃを有する凹状の検査対象物９１であっても検査を行うことができる。この場合には、図１５に示すように第１の面９１ａに対応する第１の収束位置Ｐ１（右側）に受光素子１５Ｒ及びカラーフィルタ１４Ｒを配置し、第２の面９１ｂに対応する第２の収束位置Ｐ２（中央）に受光素子１５Ｇ及びカラーフィルタ１４Ｇを配置する。また、第３の面９１ｃに対応する第３の収束位置Ｐ３（左側）には受光素子１５Ｂ及びカラーフィルタ１４Ｂを配置すればよい。

また、検査対象物９０の面の数は３つに限定されるものではなく、２面又は４面以上の傾斜角度の異なる面を有していてもよい。この場合には、光源１１から照射する光ビームの本数を、少なくとも検査対象物９０の面の数と同等又はそれ以上の数とし、各面に対応する収束位置にそれぞれ異なる波長帯の光ビームを透過させるカラーフィルタ及び複数の受光素子を配置すればよい。

また、上述の説明では、最も簡単な例として第１〜第３の収束位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３がＹ方向に一列に並ぶ例で説明したが、実施形態に係る表面検査装置１０はこれに限定されるものではない。例えば、検査対象物の表面の傾斜角度がＸ方向にも傾いている場合には収束位置はさらにＸ方向にもずれた位置に現れるが、その収束位置に適宜受光素子及びカラーフィルタを配置すれば同様の手順で検査対象物の表面の欠陥の有無を検出できる。

また、表面検査装置１０は、ハーフミラーを介して鉛直上方（Ｚ方向）から光ビームＲ、Ｇ、Ｂを検査対象物９０に照射していたが、これに限定されるものではない。光ビームＲ、Ｇ、ＢはＹ方向に一列に並んでいればよく、例えば、光ビームＲ、Ｇ、Ｂを検査対象物９０の斜め上方向に配置した光源１１からから検査対象物９０に直接照射してもよい。

さらに、表面検査装置１０において、検査対象物９０の表面で正反射された複数本の光ビームを収束させる手段（光ビーム収束部）はレンズ１３に限定されるものではなく、例えば凹面鏡等を用いてもよい。

１０…表面検査装置、１１…光源、１２…ハーフミラー、１３…レンズ、１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ…カラーフィルタ、１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ…受光素子、１６…制御装置、１７…載置台、２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ…発光ダイオード、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ…コリメータレンズ、２５…白色光源、２６、２７…プリズム、９０、９１…検査対象物、９０ａ、９１ａ…第１の面、９０ｂ、９１ｂ…第２の面、９０ｃ、９１ｃ…第３の面、Ｐ１…第１の収束位置、Ｐ２…第２の収束位置、Ｐ３…第３の収束位置、Ｒ、Ｇ、Ｂ…光ビーム。

Claims (3)

1. 表面が傾斜角度の異なる複数の面で構成された検査対象物が載置される載置台と、
   前記載置台に載置された前記検査対象物に対し相互に波長帯が異なる複数本の光ビームを出射する光源と、
   前記載置台に載置された前記検査対象物の表面で正反射された前記複数本の光ビームを収束させる光ビーム収束部と、
   前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面の傾斜角度に応じた位置にそれぞれ配置され、前記光ビーム収束部により収束された光ビームを受光する複数の受光素子と、
   前記受光素子のそれぞれの受光面側に配置され、配置された位置に応じてあらかじめ設定された波長帯の光ビームのみを通過させる複数のカラーフィルタと、
   前記検査対象物の表面に照射された前記複数の光ビームに対し光ビームの並んだ方向に前記載置台を相対的に移動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御するとともに、前記受光素子の出力に基づいて前記検査対象物の表面の欠陥の有無を判定する制御部と、
   を有し、
   前記複数のカラーフィルタの各々が通過させる光ビームの波長帯は相互に異なり、且つ前記複数本の光ビームの各々の波長帯と同じであり、
   前記光ビーム収束部は、前記検査対象物の表面で正反射された前記複数本の光ビームを、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面のうちの前記複数本の光ビームが照射された面の傾斜角度に応じた位置に収束させ、
   前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子が、前記収束された光ビームを受光し、
   前記駆動部は、前記載置台を移動させて、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面内で前記複数本の光ビームが照射される面を変えていき、
   前記制御部は、前記検査対象物の表面に対する前記光ビームの照射位置と前記各受光素子の出力との関係に基づいて前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布を求め、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該受光素子の受光面側に配置されたカラーフィルタを通過する光を含まない前記収束された光ビームを受光して、前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布に予め設定された閾値よりも低い部分が存在する場合には、前記検査対象物の表面に欠陥が有ると判定し、
   さらに、前記制御部は、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された第１の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第１の受光素子の受光面側に配置された第１のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光するとともに、当該第１の受光素子とは異なる第２の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第２の受光素子の受光面側に配置された第２のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光して、同時に２以上の前記受光素子で前記光ビームを受光した場合には前記検査対象物の表面に欠陥があると判定することを特徴とする表面検査装置。
2. 前記光源から出射する複数本の光ビームは一列に並んで出射することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 表面が傾斜角度の異なる複数の面で構成された検査対象物に相互に波長帯が異なる複数の光ビームを照射する光源と、前記検査対象物により正反射された前記複数の光ビームを収束させる光ビーム収束部と、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面の傾斜角度に応じた位置にそれぞれ配置され、前記光ビーム収束部により収束された光ビームを受光する複数の受光素子と、前記受光素子のそれぞれの受光面側に配置され、配置された位置に応じて予め設定された波長帯の光ビームを通過させる複数のカラーフィルタとを有する表面検査装置を用いた表面検査方法であって、
   前記複数のカラーフィルタの各々が通過させる光ビームの波長帯は相互に異なり、且つ前記複数本の光ビームの各々の波長帯と同じであり、
   前記光源から出射された前記複数の光ビームを前記検査対象物に照射して、前記検査対象物の表面で正反射された前記複数の光ビームを、前記光ビーム収束部で、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面のうちの前記複数の光ビームが照射された面の傾斜角度に応じた位置に収束させ、前記複数の受光素子のうち、前記複数の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子で、前記収束された光ビームを受光し、
   前記検査対象物を、前記検査対象物に照射された前記複数の光ビームに対し光ビームの並んだ方向に相対的に移動させて、前記検査対象物の表面を構成する前記複数の面内で前記複数の光ビームが照射される面を変えていくことで、前記複数の受光素子の出力を測定し、
   前記複数の受光素子の出力に基づいて前記検査対象物の表面の欠陥を測定するときに、前記検査対象物の表面に対する前記光ビームの照射位置と前記各受光素子の出力との関係に基づいて前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布を求め、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該受光素子の受光面側に配置されたカラーフィルタを通過する光を含まない前記収束された光ビームを受光して、前記検査対象物の表面で正反射された光ビームの強度分布に予め設定された閾値よりも低い部分が存在する場合には、前記検査対象物の表面に欠陥が有ると判定し、さらに、前記複数の受光素子のうち、前記複数本の光ビームが照射された前記面の傾斜角度に応じた位置に配置された第１の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第１の受光素子の受光面側に配置された第１のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光するとともに、当該第１の受光素子とは異なる第２の受光素子が、前記複数のカラーフィルタのうちの当該第２の受光素子の受光面側に配置された第２のカラーフィルタを通過する光を含む前記収束された光ビームを受光して、同時に２以上の前記受光素子で前記光ビームを受光した場合には前記検査対象物の表面に欠陥があると判定することを特徴とする表面検査方法。

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