JP2021096110A

JP2021096110A - 検出装置

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Publication number: JP2021096110A
Application number: JP2019226403A
Authority: JP
Inventors: 小宮　研一; Kenichi Komiya; 研一小宮; 新井　竜一; Ryuichi Arai; 竜一新井; 奈緒子山邊; Naoko Yamabe; 小川　雄一; Yuichi Ogawa; 雄一小川; 哲仁鈴木; Akihito Suzuki
Original assignee: Toshiba TEC Corp; Kyoto University NUC
Current assignee: Toshiba TEC Corp; Kyoto University NUC
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP7369381B2

Abstract

【課題】基板の温度を所定の温度に保持することができる検出装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、検出装置は、ステージと、温度制御器と、発生器と、受信器と、プロセッサと、を備える。ステージは、サンプルが添付されている構造体を備える基板を支持する。温度制御器は、前記基板の温度を制御する。発生器は、前記構造体に電磁波を照射する。受信器は、前記構造体からの反射波又は透過波を受信する。プロセッサは、前記温度制御器を用いて前記基板の温度を目標温度に制御し、前記基板の温度が前記目標温度である間において、前記受信器が受信した反射波又は透過波の強度に基づいて被検出物を検出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、検出装置に関する。

検出装置には、所定の物質（被検出物）を含むサンプルが添付された基板に電磁波を照射し、基板から反射する電磁波の強度に基づいて被検出物を検出するものがある。そのような検出装置は、被検出物が基板に付着することで生じる反射率の変化を検出する。

基板を構成する基材又は構造体の電気的特性は、温度によって変化することがある。
従来、検出装置は、基板の温度変化によって適切に被検出物を検出することができないことがある。

特開２０１７−１９４３６１号公報

上記の課題を解決するために、基板の温度を所定の温度に保持することができる検出装置を提供する。

実施形態によれば、検出装置は、ステージと、温度制御器と、発生器と、受信器と、プロセッサと、を備える。ステージは、サンプルが添付されている構造体を備える基板を支持する。温度制御器は、前記基板の温度を制御する。発生器は、前記構造体に電磁波を照射する。受信器は、前記構造体からの反射波又は透過波を受信する。プロセッサは、前記温度制御器を用いて前記基板の温度を目標温度に制御し、前記基板の温度が前記目標温度である間において、前記受信器が受信した反射波又は透過波の強度に基づいて被検出物を検出する。

図１は、実施形態に係る検出装置の構成例を概略的に示す図である。図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る基板の構成例を概略的に示す上面図である。図４は、実施形態に係る基板の構成例を概略的に示す断面図である。図５は、実施形態に係る検出装置の動作例を示すフローチャートである。図６は、実施形態に係る検出装置の動作例を示すフローチャートである。図７は、実施形態に係る検出装置の動作例を示すフローチャートである。図８は、実施形態に係る基板の反射率の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは適宜、設計変更することができる。

実施形態に係る検出装置は、サンプルに含まれる特定の菌などの有機物（被検出物）の有無又は量を検出する。被検出物は、磁性ビーズなどが修飾されているものであってもよい。

検出装置は、空隙が設けられた構造体を有する基板に対して所定の周波数を有する電磁波を照射する。検出装置は、基板から反射した電磁波を検出する。検出センサは、サンプルが添付された構造体で反射した電磁波の強度に基づいてサンプルに含まれる被検出物の有無又は量を検出する。

図１は、検出装置１の構成例を概略的に示す。図１が示すように、検出装置１は、制御装置１１、電磁波発生器１２、光学系１３、ステージ１６、光学系１７、電磁波受信器１８、基板２０、温度制御器３１、ファン３２及び温度センサ３３などを備える。制御装置１１と電磁波発生器１２、ステージ１６、電磁波受信器１８、温度制御器３１、ファン３２及び温度センサ３３とは、互いに電気的に接続されている。

なお、検出装置１は、図１が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、検出装置１から特定の構成が除外されたりしてもよい。

制御装置１１は、検出装置１全体を制御する。制御装置１１は、制御信号を送信し各部を制御する。また、制御装置１１は、検出装置１の各部から種々の信号を受信する。たとえば、制御装置１１は、電磁波発生器１２に電磁波を照射させる。また、制御装置１１は、電磁波受信器１８が検出した電磁波の強度を取得する。制御装置１１は、電磁波の強度などに基づいて基板２０に添付されている被検出物を検出する。
制御装置１１については、後に詳述する。

電磁波発生器１２は、制御装置１１の制御に従って基板２０に電磁波（照射波）を照射する。たとえば、電磁波発生器１２は、制御装置１１から印加される電圧に応じた周波数の電磁波を照射する。たとえば、電磁波発生器１２は、数テラヘルツ程度の周波数の電磁波を照射する。

光学系１３は、照射波の焦点を基板２０上に合わせるレンズである。たとえば、光学系１３は、複数のレンズから構成される。

ステージ１６は、基板２０、温度制御器３１、ファン３２及び温度センサ３３を支持する部材である。ステージ１６は、所定の台に固定さている。ステージ１６は、制御装置１１からの制御に従って基板２０を移動させる。たとえば、ステージ１６は、制御装置１１からの制御に従って移動する。ステージ１６は、Ｘ軸方向（たとえば、図１の左右方向）、Ｙ軸方向（たとえば、図１に対して鉛直方向）及びＺ軸方向（たとえば、図１の上下方向）に基板２０を移動させる。

また、ステージ１６は、制御装置１１からの制御に従って所定の軸を中心軸として基板２０を回転させる。

光学系１７は、基板２０で反射した電磁波（反射波）の焦点を電磁波受信器１８に合わせるためのレンズである。たとえば、光学系１３は、複数のレンズから構成される。

電磁波受信器１８は、反射波の強度を測定する。たとえば、電磁波受信器１８は、反射波の強度に応じた電圧を制御装置１１に出力する。たとえば、電磁波受信器１８は、フォトトランジスタなどから構成される。

温度制御器３１は、制御装置１１からの制御に従って基板２０の温度を制御する。温度制御器３１は、ステージ１６上に形成されている。温度制御器３１は、基板２０を積載する。即ち、温度制御器３１は、基板２０の所定の一面に接触する。

温度制御器３１は、制御装置１１からの制御に従って基板２０を制御する。即ち、温度制御器３１は、制御装置１１からの制御に従って加熱又は冷却する。たとえば、温度制御器３１は、ペルチェ素子（温度制御素子）などから構成される。

ファン３２は、制御装置１１からの制御に従って温度制御器３１に送風する。即ち、ファン３２は、温度制御器３１を冷却する。ファン３２は、温度制御器３１が設置されている場所付近に形成されている。

温度センサ３３は、基板２０の温度を測定する。たとえば、温度センサ３３は、基板２０の温度に応じた電圧を制御装置１１に出力する。たとえば、温度センサ３３は、サーミスタなどから構成される。

図２は、検出装置１の制御系の構成例を示すブロック図である。図２が示すように、検出装置１は、制御装置１１、電磁波発生器１２、ステージ１６、電磁波受信器１８、温度制御器３１、ファン３２及び温度センサ３３などを備える。電磁波発生器１２、電磁波受信器１８、温度制御器３１、ファン３２及び温度センサ３３は、前述の通りである。

ステージ１６は、Ｘ軸モータ１２７、Ｙ軸モータ１２８、Ｚ軸モータ１２９及び回転モータ１３０などから構成される。

Ｘ軸モータ１２７は、制御装置１１からの制御に従って、基板２０をＸ軸方向に移動させるためのモータである。Ｘ軸モータ１２７は、ベルト又はギアなどを用いて基板２０をＸ軸方向に移動させる。

Ｙ軸モータ１２８は、制御装置１１からの制御に従って、基板２０をＹ軸方向に移動させるためのモータである。Ｙ軸モータ１２８は、ベルト又はギアなどを用いて基板２０をＹ軸方向に移動させる。

Ｚ軸モータ１２９は、制御装置１１からの制御に従って、基板２０をＺ軸方向に移動させるためのモータである。Ｚ軸モータ１２９は、ベルト又はギアなどを用いて基板２０をＺ軸方向に移動させる。

回転モータ１３０は、制御装置１１からの制御に従って、電磁波が通過する光軸を中心軸として基板２０を回転させるためのモータである。回転モータ１３０は、ベルト又はギアなどを用いて基板２０を回転に移動させる。

制御装置１１は、プロセッサ１１１、メモリ１１２、アドレスデコーダ１１３、ドライバ１１４、アンプ１１５、Ａ／Ｄ変換器１１６、ドライバ１１７、ドライバ１１８、ドライバ１１９、ドライバ１２０、ドライバ１３１、ドライバ１３２及びＡ／Ｄ変換器１３３などを備える。

アドレスデコーダ１１３と、プロセッサ１１１、メモリ１１２、ドライバ１１４、Ａ／Ｄ変換器１１６、ドライバ１１７、ドライバ１１８、ドライバ１１９、ドライバ１２０、ドライバ１３１、ドライバ１３２及びＡ／Ｄ変換器１３３とは、互いに電気的に接続されている。

ドライバ１１４と電磁波発生器１２とは、互いに電気的に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１１６とアンプ１１５とは、互いに電気的に接続されている。アンプ１１５と電磁波受信器１８とは、互いに電気的に接続されている。ドライバ１１７とＸ軸モータ１２７とは、互いに電気的に接続されている。ドライバ１１８とＹ軸モータ１２８とは、互いに電気的に接続されている。ドライバ１１９とＺ軸モータ１２９とは、互いに電気的に接続されている。ドライバ１２０と回転モータ１３０とは、互いに電気的に接続されている。

ドライバ１３１と温度制御器３１とは、互いに電気的に接続されている。ドライバ１３２とファン３２とは、互いに電気的に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１３３と温度センサ３３とは、互いに電気的に接続されている。

なお、制御装置１１は、図２が示すような構成の他に必要に応じた構成をさらに具備したり、制御装置１１から特定の構成が除外されたりしてもよい。

プロセッサ１１１は、制御装置１１全体の動作を制御する。たとえば、プロセッサ１１１は、ステージ１６を制御して基板２０の位置及び回転角度を制御する。また、プロセッサ１１１は、電磁波発生器１２に電磁波を照射させる。また、プロセッサ１１１は、電磁波受信器１８が検出した反射波の強度に基づいて被検出物を検出する。

たとえば、プロセッサ１１１は、ＣＰＵなどから構成される。また、プロセッサ１１１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などから構成されるものであってもよい。また、プロセッサ１１１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などから構成されるものであってもよい。

メモリ１１２は、種々のデータを格納する。たとえば、メモリ１１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＮＶＭとして機能する。
たとえば、メモリ１１２は、制御プログラム及び制御データなどを記憶する。制御プログラム及び制御データは、制御装置１１の仕様に応じて予め組み込まれる。たとえば、制御プログラムは、制御装置１１で実現する機能をサポートするプログラムなどである。

また、メモリ１１２は、プロセッサ１１１の処理中のデータなどを一時的に格納する。また、メモリ１１２は、アプリケーションプログラムの実行に必要なデータ及びアプリケーションプログラムの実行結果などを格納してもよい。

アドレスデコーダ１１３は、アドレスバスに従ってプロセッサ１１１からの制御信号を各部に供給する。たとえば、アドレスデコーダ１１３は、プロセッサ１１１からの制御信号が示すアドレスに基づいて、制御信号を供給する対象を決定する。

ドライバ１１４は、電磁波発生器１２を制御するためのインターフェースである。たとえば、ドライバ１１４は、プロセッサ１１１からの制御信号に基づいて電磁波発生器１２に電圧を印加する。即ち、ドライバ１１４は、制御信号をアナログ信号に変換して電磁波発生器１２に印加する。

アンプ１１５は、電磁波受信器１８からのセンサ信号を所定の倍率で増幅する。アンプ１１５は、増幅した電圧をＡ／Ｄ変換器１１６に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１６は、アンプ１１５が出力した電圧を示すセンサ信号（たとえば、デジタル信号）を生成する。即ち、Ａ／Ｄ変換器１１６は、アンプ１１５からの電圧をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１１６は、センサ信号をプロセッサ１１１に送信する。

ドライバ１１７、１１８、１１９及び１２０は、それぞれＸ軸モータ１２７、Ｙ軸モータ１２８、Ｚ軸モータ１２９及び回転モータ１３０を制御するためのインターフェースである。たとえば、ドライバ１１７、１１８、１１９及び１２０は、プロセッサ１１１からの制御信号に基づいて、それぞれＸ軸モータ１２７、Ｙ軸モータ１２８、Ｚ軸モータ１２９及び回転モータ１３０に電圧を印加する。

ドライバ１３１は、温度制御器３１を制御するためのインターフェースである。ドライバ１３１は、プロセッサ１１１からの制御信号に基づいて、温度制御器３１に電力を供給する。基板２０を加熱する場合、ドライバ１３１は、所定の極性の電流を温度制御器３１に印加する。また、基板２０を冷却する場合、ドライバ１３１は、逆の極性の電流を温度制御器３１に印加する。

また、ドライバ１３１は、プロセッサ１１１から制御信号に基づいて温度制御器３１に供給する電流量を制御する。たとえば、ドライバ１３１は、制御信号を構成するパルスのＤＵＴＹ等に基づいて電流量を制御する。

ドライバ１３２は、ファン３２を制御するためのインターフェースである。ドライバ１３２は、プロセッサ１１１からの制御信号に従ってファン３２の回転数などを制御する。

Ａ／Ｄ変換器１３３は、温度センサ３３が出力した電圧を示すセンサ信号（たとえば、デジタル信号）を生成する。即ち、Ａ／Ｄ変換器１３３は、温度センサ３３からの電圧をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１３３は、センサ信号をプロセッサ１１１に送信する。

なお、電磁波受信器１８は、アンプ１１５を含むものであってもよい。また、電磁波受信器１８は、アンプ１１５及びＡ／Ｄ変換器１１６を含むものであってもよい。
また、温度センサ３３は、Ａ／Ｄ変換器１３３を含むものであってもよい。

また、ステージ１６は、Ｘ軸モータ１２７、Ｙ軸モータ１２８、Ｚ軸モータ１２９及び回転モータ１３０の何れか２つ以上のモータを１つのモータで実現してもよい。

次に、基板２０について説明する。
図３は、基板２０の上面図である。図４は、Ｆ４−Ｆ４の断面図である。
図３及び図４が示すように、基板２０は、基材２１及び構造体２２などから構成される。

基材２１は、たとえば、所定の大きさの矩形に形成される。基材２１は、電磁波発生器１２が照射する電磁波に対して変化を生じさせない素材から構成される。即ち、基材２１は、たとえば、電磁波発生器１２が照射する電磁波の周波数帯において透過性を有する素材から構成される。基材２１は、シリコンから構成されるシリコンウエハなどである。また、基材２１は、ポリエチレンなどの有機材料から構成されてもよい。

基材の厚さは、１００〜８００μｍの範囲である。たとえば、基材２１の厚さは、５２５μｍ程度である。
なお、基材２１の素材及び外寸は、特定の構成に限定されるものではない。

構造体２２は、基材２１に支持されている。構造体２２は、電磁波の反射率における周波数特性においてピークを有する。構造体２２は、ピークに寄与する所定の形状の構造体から構成される。構造体２２は、例えば、電磁波発生器１２が照射する電磁波の周波数帯においてピークを有する。
構造体２２に被検出物が付着すると、構造体２２の反射率は、変化する。

構造体２２は、環状構造である。構造体２２は、環の一部が切断する構造である。たとえば、構造体２２は、Ｃ字型に形成される。

構造体２２は、金又はアルミニウム（金属）などの導電体から形成される。構造体２２は、複数の層を備える構造であってもよい。たとえば、構造体２２は、基材２１との接着層としてクロム又はチタンなどの層を備えてもよい。

たとえば、構造体２２の外寸は、１８μｍ程度である。また、構造体２２の幅（環の幅）は、３μｍ程度である。また、構造体２２の厚さは、０．１μｍから５０μｍの範囲である。構造体２２の厚さは、０．２μｍ程度である。
なお、構造体２２は、電磁波に共振するものであればよく、構造体２２の形状、大きさ及び個数は、特定の構成に限定されるものではない。

構造体２２は、分割リング共振器を形成する。構造体２２は、分割リング共振器によってＬＣＲ（コイル、コンデンサ、抵抗）回路を形成する。構造体２２は、ＬＣＲ回路によって所定の共振周波数において共振特性を有する。

構造体２２は、周期的に複数個配置される周期構造体として基材２１上に複数個形成されている。
なお、構造体２２は、基材２１上に形成される層であって、所定の形状の空隙を有するものであってもよい。たとえば、構造体２２は、環の一部が切断する形状（Ｃ字型）の空隙を周期的に複数個有するものであってもよい。

次に、制御装置１１が実現する機能について説明する。以下の機能は、制御装置１１のプロセッサ１１１がメモリ１１２などに格納されるプログラムを実行することで実現される。

ここでは、構造体２２に、被検出物が含まれる（含まれ得る）サンプルが添付されているものとする。たとえば、ユーザは、構造体２２に、液状のサンプルを添付し乾燥させる。

まず、プロセッサ１１１は、温度制御器３１を用いて基板２０の温度を所定の温度（目標温度（たとえば、２５℃程度））に保持する機能を有する。

プロセッサ１１１は、ステージ１６に基板２０がセットされると、検出動作を開始する。たとえば、プロセッサ１１１は、操作部などを通じて検出動作を開始する操作の入力を受け付ける。また、プロセッサ１１１は、センサなどを用いてステージ１６に基板２０がセットされたことを検知すると、検出動作を開始してもよい。

検出動作を開始すると、プロセッサ１１１は、メモリ１１２から目標温度を取得する。メモリ１１２は、予め目標温度を格納する。

目標温度を取得すると、プロセッサ１１１は、温度センサ３３を用いて基板２０の温度を測定する。即ち、プロセッサ１１１は、Ａ／Ｄ変換器１３３から基板２０の温度を示すセンサ信号を取得する。

基板２０の温度を測定すると、プロセッサ１１１は、基板２０の温度と目標温度とが一致するか判定する。たとえば、プロセッサ１１１は、基板２０の温度と目標温度との差が所定の閾値以下であるか判定する。

基板２０の温度が目標温度よりも低い場合、温度制御器３１は、プロセッサ１１１の制御に基づいて基板２０を加熱する。
また、基板２０の温度が目標温度よりも高い場合、温度制御器３１は、プロセッサ１１１の制御に基づいて基板２０を冷却する。ここで、ファン３２は、プロセッサ１１１の制御に基づいて温度制御器３１に送風してもよい。

基板２０の温度と目標温度とが一致する場合、プロセッサ１１１は、再び基板２０の温度を測定する動作に戻る。
プロセッサ１１１は、被検出物の検出が終了するまで温度制御を継続する。

また、プロセッサ１１１は、被検出物を検出する機能として以下の機能を有する。

まず、プロセッサ１１１は、電磁波発生器１２からの電磁波が構造体２２に照射される位置に基板２０を搬送させる制御を行う機能を有する。

検出動作が開始すると、ステージ１６は、プロセッサ１１１の制御に基づいて基板２０を電磁波発生器１２からの照射波が構造体２２に照射される位置に搬送する。即ち、プロセッサ１１１は、Ｘ軸モータ１２７、Ｙ軸モータ１２８及びＺ軸モータ１２９を制御して、電磁波発生器１２からの照射波が構造体２２に照射される位置に基板２０を搬送させる。

また、プロセッサ１１１は、基板の２０の温度と目標温度とが一致する間において構造体２２に電磁波発生器１２からの電磁波を照射させる制御を行う機能を有する。

ステージ１６が基板２０を搬送すると、プロセッサ１１１は、基板２０の温度と目標温度とが一致するまで待機する。基板２０の温度と目標温度とが一致すると、電磁波発生器１２は、プロセッサ１１１の制御に基づいて構造体２２に電磁波を照射する。即ち、プロセッサ１１１は、ドライバ１１４を用いて電磁波発生器１２に所定の電圧を印加させる。

また、プロセッサ１１１は、構造体２２からの反射波の強度（受信強度）を取得する機能を有する。

電磁波受信器１８は、反射波を受信すると、受信強度に対応する電圧をアンプ１１５に出力する。アンプ１１５は、電磁波受信器１８からの電圧を増幅してＡ／Ｄ変換器１１６に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１６は、アンプ１１５からの電圧を示すセンサ信号をプロセッサ１１１に出力する。

プロセッサ１１１は、Ａ／Ｄ変換器１１６からのセンサ信号を受信することで、反射波の強度を取得する。

また、プロセッサ１１１は、構造体２２からの反射波の強度（受信強度）に基づいて被検出物を検出する機能を有する。

前述の通り、被検出物が構造体２２に添付されると、構造体２２の反射率は、変化する。

プロセッサ１１１は、電磁波発生器１２が照射する電磁波の強度（照射強度）と受信強度とに基づいて構造体２２の反射率を算出する。

また、プロセッサ１１１は、被検出物が添付されていない場合における構造体２２の反射率をメモリ１１２などから取得する。

プロセッサ１１１は、両反射率が一致する場合（たとえば、両反射率の差が所定の閾値以下である場合）、構造体２２に被検出物が存在しないと判定する。

また、プロセッサ１１１は、両反射率が一致しない場合（たとえば、両反射率の差が所定の閾値より大きい場合）、構造体２２に被検出物が存在すると判定する。また、プロセッサ１１１は、両反射率の差に基づいて構造体２２に存在する被検出物の量を判定する。

プロセッサ１１１は、被検出物の有無及び量を判定すると、判定結果（検出結果）を出力する。たとえば、プロセッサ１１１は、表示部に判定結果を表示させる。また、プロセッサ１１１は、通信インターフェースなどを通じて外部装置に判定結果を送信してもよい。

次に、制御装置１１の動作例について説明する。
図５は、制御装置１１の動作例について説明するためのフローチャートである。

ここでは、ステージ１６に基板２０がセットされたものとする。

制御装置１１のプロセッサ１１１は、基板２０の温度制御を行う（ＡＣＴ１）。また、プロセッサ１１１は、ＡＣＴ１と並行して、基板２０の構造体２２に添付されている被検出物を検出する検出処理を行う（ＡＣＴ２）。

ＡＣＴ１及びＡＣＴ２が完了すると、プロセッサ１１１は、動作を終了する。

次に、プロセッサ１１１が基板２０の温度制御を行う動作例（ＡＣＴ１）について説明する。
図６は、プロセッサ１１１が基板２０の温度制御を行う動作例（ＡＣＴ１）について説明するためのフローチャートである。

まず、プロセッサ１１１は、目標温度を取得する（ＡＣＴ１１）。目標温度を取得すると、プロセッサ１１１は、温度センサ３３を用いて基板２０の温度を測定する（ＡＣＴ１２）。

基板２０の温度を測定すると、プロセッサ１１１は、測定した温度と目標温度とが一致するか判定する（ＡＣＴ１３）。測定した温度と目標温度とが一致しないと判定すると（ＡＣＴ１３、ＮＯ）、プロセッサ１１１は、測定した温度が目標温度より低いか判定する（ＡＣＴ１４）。

測定した温度が目標温度より低いと判定すると（ＡＣＴ１４、ＹＥＳ）、プロセッサ１１１は、温度制御器３１に基板２０を加熱させる（ＡＣＴ１５）。なお、プロセッサ１１１は、測定した温度と目標温度との差に基づいて温度制御器３１に出力する電流量を制御してもよい。

測定した温度が目標温度より高いと判定すると（ＡＣＴＮＯ、ＹＥＳ）、プロセッサ１１１は、温度制御器３１に基板２０を冷却させる（ＡＣＴ１６）。なお、プロセッサ１１１は、測定した温度と目標温度との差に基づいて温度制御器３１に出力する電流量を制御してもよい。

温度制御器３１に基板２０を加熱させた場合（ＡＣＴ１５）、又は、温度制御器３１に基板２０を冷却させた場合（ＡＣＴ１６）、プロセッサ１１１は、ＡＣＴ１２に戻る。

測定した温度と目標温度とが一致すると判定すると（ＡＣＴ１３、ＹＥＳ）、プロセッサ１１１は、検出処理（ＡＣＴ２）が終了したか判定する（ＡＣＴ１７）。検出処理が終了していないと判定すると（ＡＣＴ１７、ＮＯ）、プロセッサ１１１は、ＡＣＴ１２に戻る。

検出処理が終了したと判定すると（ＡＣＴ１７、ＹＥＳ）、プロセッサ１１１は、動作を終了する。

次に、プロセッサ１１１が検出処理を行う動作例（ＡＣＴ２）について説明する。
図７は、プロセッサ１１１が検出処理を行う動作例（ＡＣＴ２）について説明するためのフローチャートである。

まず、プロセッサ１１１は、ステージ１６に、基板２０を電磁波発生器１２からの照射波が構造体２２に照射される位置に基板２０を搬送させる（ＡＣＴ２１）。基板２０を搬送させると、プロセッサ１１１は、基板２０の温度（ＡＣＴ１２で測定された温度）と目標温度とが一致するか判定する（ＡＣＴ２２）。

基板２０の温度と目標温度とが一致しないと判定すると（ＡＣＴ２２、ＮＯ）、プロセッサ１１１は、ＡＣＴ２２に戻る。

基板２０の温度と目標温度とが一致すると判定すると（ＡＣＴ２２、ＹＥＳ）、電磁波発生器１２に、構造体２２に電磁波を照射させる（ＡＣＴ２３）。構造体２２に電磁波が照射されると、プロセッサ１１１は、電磁波受信器１８を用いて受信強度を取得する（ＡＣＴ２４）。

受信強度を取得すると、プロセッサ１１１は、受信強度などに基づいて構造体２２において被検出物を検出する（ＡＣＴ２５）。即ち、プロセッサ１１１は、被検出物の有無及び量を判定する。

被検出物を検出すると、プロセッサ１１１は、検出結果を出力する（ＡＣＴ２６）。検出結果を出力すると、プロセッサ１１１は、動作を終了する。

次に、構造体２２の反射率について説明する。
図８は、構造体２２の反射率を説明するためのグラフである。

図８において、横軸は、電磁波の周波数を示す。縦軸は、反射率を示す。ここで、ｆ１は、電磁波発生器１２が照射する電磁波の周波数である。

図８は、グラフ４１、グラフ４２、グラフ５１及びグラフ５２を示す。
グラフ４１は、基板２０の温度がＴ１（温度変化前）であり構造体２２に被検出物が存在しない場合における周波数特性を示す。図８が示すように、ｆ１を有する電磁波が構造体２２に照射される場合、構造体２２の反射率は、ｓ１である。

グラフ４２は、基板２０の温度がＴ１であり構造体２２にある量の被検出物が存在する場合における周波数特性を示す。図８が示すように、ｆ１を有する電磁波が構造体２２に照射される場合、構造体２２の反射率は、ｓ１１である。

グラフ５１は、基板２０の温度がＴ１と異なるＴ２（目標温度）であり構造体２２に被検出物が存在しない場合における周波数特性を示す。図８が示すように、ｆ１を有する電磁波が構造体２２に照射される場合、構造体２２の反射率は、ｓ２である。

グラフ５２は、基板２０の温度がＴ２であり構造体２２にある量の被検出物が存在する場合における周波数特性を示す。図８が示すように、ｆ１を有する電磁波が構造体２２に照射される場合、構造体２２の反射率は、ｓ２１である。

図８が示すように、ｓ１とｓ２とは、互いに異なる値である。即ち、構造体２２に被検出物が存在しない場合において、基板２０の温度が異なると反射率も異なる。

同様に、ｓ１１とｓ２１とは、互いに異なる値である。即ち、構造体２２にある量の被検出物が存在する場合においても、基板２０の温度が異なると反射率も異なる。

そのため、基板２０の温度が目標温度と異なる（たとえば、基板２０の温度がＴ１である）場合、プロセッサ１１１は、適切に被検出物の有無又は量を検出することができないおそれがある。本願では、検出装置は、基板２０の温度を目標温度にしてから検出を行うため、基板２０の温度変化の影響を防止する。

なお、検出装置１は、構造体２２を透過する透過波の強度に基づいて被検出物を検出するものであってもよい。たとえば、電磁波受信器１８は、基板２０に対して電磁波発生器１２と対向する位置に形成される。電磁波受信器１８は、基板２０を透過した透過波の強度を測定する。

また、検出装置１は、サンプルを添付していない構造体２２からの反射波の強度を測定するものであってもよい。この場合、プロセッサ１１１がサンプルを添付していない構造体２２からの反射波の強度を測定する。その後、ユーザは、構造体２２にサンプルを添付する。プロセッサ１１１は、サンプルを添付した構造体２２からの反射波の強度を測定する。プロセッサ１１１は、両強度に基づいて被検出物を検出する。

以上のように構成された検出装置は、サンプルが添付されている基板の温度を所定の目標温度に保持する。検出装置は、基板の温度が目標温度に保持されている間において、基板に電磁波を照射し基板からの反射波の強度を測定する。検出装置は、測定した強度に基づいて被検出物を検出する。その結果、検出装置は、基板の温度変化によって生じる反射率の変化を防止することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…検出装置、１１…制御装置、１２…電磁波発生器、１３…光学系、１６…ステージ、１７…光学系、１８…電磁波受信器、２０…基板、２１…基材、２２…構造体、３１…温度制御器、３２…ファン、３３…温度センサ、４１…グラフ、４２…グラフ、５１…グラフ、５２…グラフ、１１１…プロセッサ、１１２…メモリ、１１３…アドレスデコーダ、１１４…ドライバ、１１５…アンプ、１１６…Ａ／Ｄ変換器、１１７…ドライバ、１１８…ドライバ、１１９…ドライバ、１２０…ドライバ、１２７…Ｘ軸モータ、１２８…Ｙ軸モータ、１２９…Ｚ軸モータ、１３０…回転モータ、１３１…ドライバ、１３２…ドライバ、１３３…Ａ／Ｄ変換器。

Claims

サンプルが添付されている構造体を備える基板を支持するステージと、
前記基板の温度を制御する温度制御器と、
前記構造体に電磁波を照射する発生器と、
前記構造体からの反射波又は透過波を受信する受信器と、
前記温度制御器を用いて前記基板の温度を目標温度に制御し、
前記基板の温度が前記目標温度である間において、前記受信器が受信した反射波又は透過波の強度に基づいて被検出物を検出する、
プロセッサと、
を備える検出装置。
前記温度制御器は、前記基板の一面に接触させる温度制御素子を有し、
前記受信器は、前記構造体からの反射波を受信する、
請求項１に記載の検出装置。
前記温度制御素子は、ペルチェ素子から構成される、
請求項２に記載の検出装置。
前記基板は、前記構造体を支持し、シリコンから構成される基材を備え、
前記構造体は、導電体を含む、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の検出装置。
前記基板の温度を測定する温度センサを備え、
前記プロセッサは、前記温度センサが測定した温度に基づいて前記基板の温度を制御する、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の検出装置。