JP2019082496A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】深みのある欠陥検査、換言すれば、厚みのある被検査物の表面、内部及び裏面の欠陥を１回の２次元走査により同時に検査可能とする。【解決手段】被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系１１と、被検査物に対して検査ビーム光学系１１と同じ側に配置されて被検査物で反射した検査ビームの反射散乱光を検出する反射散乱光検出ヘッド１２と、当該反射散乱光検出ヘッド１２と被検査物を挟んで対向配置されて被検査物を透過した検査ビームの透過散乱光を検出する透過散乱光検出ヘッド１３とを有し、検査ビームの焦点深度が、当該焦点深度の範囲内に被検査物の厚みが収まるように調整されるようにしている。【選択図】図２

Description

本発明は、無地の光透過性材料の傷や異物付着などの欠陥検査、特にフォトマスクや液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板の欠陥を検査するのに好適な欠陥検査装置に関するものである。さらに詳述すると、本発明は、被検査物の表面、内部及び裏面の同時検査に好適な欠陥検査装置に関するものである。

ガラス基板の欠陥を検出する検査装置として、レーザ散乱方式の検査装置が既知である（例えば、特許文献１参照）。この既知の検査装置では、検査されるべきガラス基板に対して斜めにレーザビームを投射し、ガラス基板からの散乱光を２個の光検出器を用いて受光し、２個の光検出器からの出力信号の形態に応じてガラス基板の表面側に存在する異物と裏面側に存在する異物とを判別している。

上述したレーザ散乱方式の検査装置は、ガラス基板の表面上に存在する異物を検出するのに有効な検査装置である。しかしながら、斜めにビームを投射すると、深みのある検査ができない。しかも、フォトマスクやガラス基板の欠陥は、表面や裏面上に存在する異物だけではなく、ガラス基板の表面に形成された微小な傷（スリーク）や微小な凹凸（ピット）も検出する必要がある。さらに、ガラス基板の内部に気泡や局所的な屈折率分布が存在すると、露光光が散乱してしまい、デバィスの製造の歩留りが低下する要因となってしまう。従って、ガラス基板の内部欠陥であるボイドも高感度で検出できる検査装置の開発が強く要請されている。

そこで、微分干渉光学系を利用して被検査物の表面からの反射光に生ずる位相差により被検査物の表面の欠陥を検出すると共に、同時に被検査物の表面側と裏面側とで散乱光を検出することにより、１回の検査工程において基板の表面に存在する異物だけでなく基板表面のピットやスリーク並びに基板内部に存在するボイドを同時に検出できる欠陥検査装置が提案されている（例えば特許文献２）。

この欠陥検査装置は、断面がほぼ楕円形をした走査ビームを発生させて、この走査ビームを強く絞って極めて小さな面積に集光させられた走査ビームとして被検査物の表面で焦点を合わせて二次元走査し、光路中に配置した微分干渉光学系における微分干渉で被検査物の表面の欠陥を検出する。同時に、被検査物の表面側と裏面側とに配置した散乱光集光素子によって散乱光を集光する。被検査物の表面側の散乱光集光素子は、内面に楕円回転放物鏡面を有している半球状のミラーが利用され、その中心の僅かの開口部から検査ビームの照射と正反射並びに散乱光の取り込みを行う。そして、対物レンズを中心に貫通させたリング状の反射ミラーで散乱光のみを対を成す外の反射ミラーに向けて反射して第１のフォトマルチプライヤー（ＰＭＴ：光電子倍増管）に取り込んで、散乱光の有無を検出する。他方、被検査物の裏面側の散乱光集光素子は、ガラス厚み補正機構付きの集光レンズと、穴付きミラー及びこのミラーからの反射光を受光する第２のフォトマルチプライヤーとで構成され、集光レンズにより集光され、孔開きミラーで反射した散乱光を第２フォトマルチプライヤーにより受光することにより、内部欠陥に起因する散乱光を検出する。因みに、この欠陥検査装置は、幅及び高さが１ｍを越えるような大型の石英ガラスを検査対象とするものであり、検査装置の真ん中に被検査物を立てて、検査ヘッドを横にスライドさせながら、上から下へと検査するものである。

特開２００３−２９４６５３号公報 特開２０１０−１１２８０３号公報

しかしながら、特許文献２の欠陥検査装置は、被検査物の表面で焦点を合わせることにより発生する干渉現象を捉えることで表面の欠陥を検出しているので、被検査物の表面に存在する深さ数ｎｍ程度の微細な欠陥も明確に検出することは可能であるが、厚みのある被検査物の内部の欠陥を検出することはできない。即ち、検査感度を上げるためレーザービームを被検査物の表面で極めて小さな面積に集光させることにより、焦点において非常に大きなエネルギ密度を発生させるようにしているので、被検査物の表面で急激に絞られた検査ビームは、被検査物の内部で急激に広がって（拡散性）光エネルギを失ってしまうため、検査能力を失ってしまう。即ち、十分に絞られた検査ビームは、被検査物の表面でしか検出能力を有しておらず、被検査物の表面から数十ミクロン〜百μｍ程度の範囲でしか検出感度を保てない。このため、ｍｍオーダの厚みを有する被検査物の内部の欠陥を検査感度のむら無く検出することは難しい。したがって、特許文献２の欠陥検査装置は、表面の傷を検出する検査ヘッドの組みと裏面の傷を検出する検査ヘッドの組みとを同時に２セット用いなければ、両面の傷を同時に検出することはできない。そして、その場合においても、被検査物の内部の傷を同時に検出することは難しい。つまり、深みのある検査をすること、換言すれば、厚みのある被検査物の表面、内部及び裏面の欠陥を１回の２次元走査により同時に検査することは難しいものである。

また、微分干渉による検査感度を上げるためレーザービームを被検査物の表面で極めて小さな面積に集光させることにより、焦点において非常に大きなエネルギ密度を発生させるようにしている特許文献２の欠陥検査装置によれば、ＮＡ（開口数）を大きくしてビームウェストを絞ることにより楕円形状の検査ビームを被検査物の表面に焦点深度を浅くして結像させるようにしているので、焦点位置を調整することが難しく、ベストポジションを探し出すのに非常に多くの工程を必要とすると共に、やっと感度がでてもちょっとでも焦点がずれると急激にビームが拡がるため、著しく光エネルギ密度が低くなり、感度が悪くなる。つまり、調整しづらく、調整の最適ポイントがなかなか見つけ難いという欠点がある。このため、光学系の調整に多大の工数と時間がかかるという問題がある。

しかも、微分干渉を利用した欠陥検出は、感度は高いがその反面ノイズの影響を受け易く、検査ヘッドの送り時の微小な振動で敏感な微分干渉に対してノイズとなり検出不能に陥り易い問題を有している。微分干渉を利用して被検査物の表面の傷の検出は、光の波長の位相のずれ（位相の差分）を変化分を数μｍの位相差でも影響を受けることから、ヘッドを走らせるだけで機械の振動で影響を受ける。このため、調整の結果が直ぐに変わることがある。つまり、ちょっとでもずれると、感度が再現できない、調整の再現性の悪い装置・構造となっている。このため、高速検査ができない。

また、被検査物の表面側に散乱する散乱光を集める集光素子は、楕円放物面の一部を貫通する狭い開口部から散乱光を入射させようとするので、散乱光の一部しか取り込めない問題がある。つまり、入射角の浅い散乱光（被検査物の表面に沿って散乱する散乱光）や極端に入射角が深い散乱光（開口部から進入しても回転放物鏡面の外に散乱する散乱光）を捉えることができず、散乱光を反射させる面として有効に使える範囲がほんの一部ある。さらに、半球状ミラーからの散乱光を受けるリング状の反射ミラーも中心に対物レンズを貫通させているため、対物レンズの胴体が遮蔽物となって集光した散乱光の一部を有効に利用できない問題がある。このため、被検査物の表面側に反射してくる散乱光の集光効率が低く検出感度が悪いという問題がある。

その上、回転放物面のミラーは、検査ビームの焦点深度が短いので調整がし難い。ちょっとでもずれると感度はがた落ちとなる。ベストポジションを探しだすのに時間がかかるため、調整しずらいという問題を有する。

また、微分干渉を利用した欠陥検出のためにレーザービームを被検査物の表面で極めて小さな面積に集光させられた検査ビームは、被検査物の内部で急激に広がるため、厚みのある被検査物の場合、内部のボイドや裏面の欠陥などに起因して発生する散乱光そのものの光エネルギも極端に小さくなって検出できないか、検出できても非常に感度の悪いものとなる。したがって、厚みがある被検査物の場合には、被検査物の表面と裏面とで検出感度に極端なばらつきが生じてしまう問題がある。その上、散乱光を集める集光素子においても、ガラス厚み補正機構付きの集光レンズ由来の球面収差等の影響を受けて感度にばらつきが生じたり、感度そのものが悪くなってしまう問題がある。このため、被検査物の裏面側における検出感度が確保され難いものとなる。

本発明は、深みのある検査を可能とする欠陥検査装置を提供することを目的とする。換言すれば、厚みのある被検査物の表面、内部及び裏面の欠陥を１回の２次元走査により同時に検査可能な欠陥検査装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載の欠陥検査装置は、被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系と、被検査物に対して検査ビーム光学系と同じ側に配置されて被検査物で反射した検査ビームの反射散乱光を検出する反射散乱光検出ヘッドと、当該反射散乱光検出ヘッドと被検査物を挟んで対向配置されて被検査物を透過した検査ビームの透過散乱光を検出する透過散乱光検出ヘッドとを有し、検査ビームの焦点深度が、当該焦点深度の範囲内に前記被検査物の厚みが収まるように調整されることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の欠陥検査装置において、検査ビームのビームウェストが、被検査物の厚みの中に形成されるように調整されることを特徴とする。また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の欠陥検査装置において、検査ビームのビームウェストが、被検査物の厚みの中央に形成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の欠陥検査装置において、反射散乱光検出ヘッドは、反射散乱光集光器と、第１の反射集光ミラーと、第２の反射光ミラーと反射散乱光検出センサとを有し、反射散乱光集光器は、外周面が鏡面に構成されていると共に被検査物に検査ビームを照射可能に検査ビーム光学系の対物レンズを収容する逆截頭円錐筒と、逆截頭円錐体部の外側を囲むように配設されると共に内周面が鏡面に構成されている円筒との２重構造として、逆截頭円錐筒と外側の円筒との間の空間に被検査物からの反射散乱光を導光させる空間を形成し、第１の反射光ミラーは、検査ビームを通過させるスリットが設けられ、反射散乱光集光器の出射口の上で反射散乱光集光器と結像レンズとの間で結像レンズと交わらない位置に設置されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載の欠陥検査装置において、透過散乱光検出ヘッドが、透過散乱光集光器と、透過散乱光検出センサとを有し、かつ透過散乱光集光器は内周面が鏡面の漏斗状の集光筒と、該集光筒の入り口に配設され被検査物を真っ直ぐ透過する検査ビームを捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子とを有し、散乱光のみを集光筒の下端に接続された透過散乱光検出センサに入射させる構造とされていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１つに記載の欠陥検査装置において、検査ビーム光学系及び反射散乱光検出ヘッドと透過散乱光検出ヘッドとが別々に定盤と当該定盤上に立設するコラムとのどちらかに対向して設けられると共に、被検査物を保持するホルダが定盤上に設けられたＸＹステージによって片持ち支持され、検査ビーム光学系及び反射散乱光検出ヘッドと透過散乱光検出ヘッドとの間において被検査物が相互に直交する二方向に移動しながら検査ビームの走査が行われることを特徴とする。

さらに、本発明にかかる欠陥検査方法は、焦点深度の範囲内に被検査物の厚みが収まるように焦点深度が調整された検査ビームが被検査物に照射され、被検査物に対して検査ビームを照射する側と同じ側において被検査物で反射した検査ビームの反射散乱光が検出されると共に、検査ビームの反射散乱光の検出位置と被検査物を挟んだ対向位置において被検査物を透過した検査ビームの透過散乱光が検出されることを特徴とする。

請求項１並びに７記載の欠陥検査装置及び方法によれば、焦点深度が被検査物の厚み以上となる検査ビームで検査ビームの焦点深度の範囲内に被検査物の厚みが収まるようにして走査されるため、被検査物の表面から裏面にかけてビームスポットの径が大きく変化せずにほぼ一定に保たれて、検査感度に大きなばらつきが生じない。このため、被検査物の表面に異物の付着や傷、内部のボイド、裏面への異物の付着や傷があると、散乱光が発生し被検査物の表側と裏面側とに配置された散乱光集光器によって集光されてフォトマルチプライヤーで検出される。依って、被検査物の表面、内部及び裏面の欠陥を１回の２次元走査により同時に検査可能となる。しかも、被検査物の表面から裏面にかけてビームスポットの径が大きく変化せずにほぼ一定に保たれて、検査感度に大きなばらつきが生じないため、深みのある検査即ち厚みのある被検査物の表面、内部及び裏面の同時検査を可能とする。

また、散乱光検出による欠陥検査であるため、微分干渉光学系による検査と異なって焦点を合わせる調整に精度が求められないので、光学系の調整に多大の工数と時間がかからない。しかも、検査ヘッドの送り時の微小な振動などのノイズの影響を受け難く、調整の再現性が良い構造・装置であることから、高速検査が可能となる。

また、請求項２記載の発明によると、ビームウェストの位置が被検査物Ｗの中（厚みｔ方向のいずれか）であれば、中心からある程度ずれて被検査物の表面側寄りあるいは裏面側寄りに設定されても、被検査物の表面側と裏面側とでそれほど検出感度に大きなばらつきは生じない。また、請求項３記載の発明によると、被検査物の厚みの中心にビームウェストが形成されるため、被検査物に対して焦点深度が対称となり、焦点深度の範囲内に被検査物が均等に収まって走査されることから、被検査物の表面側と裏面側とで概ね検査感度が等しくなりばらつきが生じない。

また、請求項４及び５記載の発明によると、散乱光発生箇所の周りの３６０°で、被検査物に沿って散乱する散乱光も取り込むことができるので、さまざまな方向に散乱する散乱光を効率良く集光して、検出感度を高くすることができる。しかも、焦点深度に影響されず、効率良く集光できる。

また、請求項６記載の発明によれば、卓上式の小型被検査物用欠陥検査装置を実現することができる。

本発明による欠陥検査装置を適用した卓上用欠陥検査装置の一実施形態を示す斜視図である。 同卓上用欠陥検査装置の右側面図である。 同卓上用欠陥検査装置の左側面図である。 同卓上用欠陥検査装置の正面図である。 検査光学系の一実施形態を示す斜視図である。 同検査光学系を異なる角度から示す斜視図である。 反射散乱光検出ヘッド及び透過散乱光検出ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。 同反射散乱光検出ヘッド及び透過散乱光検出ヘッドを左側面図から見た図である。 反射散乱光集光器の一実施形態を底面側から見た示す斜視図である。 同反射散乱光集光器の中央半裁縦断面を示す斜視図である。 検査ビームと被検査物との関係の一例を示す説明図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４に本発明の欠陥検査装置の一実施形態として卓上用欠陥検査装置として構成した例を示す。この卓上用欠陥検査装置は、例えば半導体用の石英ガラスや、ブランクス、レジストなどを検査する装置として好適なものである。

この卓上用欠陥検査装置は、定盤１と、その上に垂直に立設されているコラム２と、コラム２に昇降可能に搭載されている光学基台３と、定盤１の上に搭載されてＸ方向及びＹ方向の互いに直交する二軸方向にモータ駆動により摺動するＸＹステージと、ＸＹステージに載置されて小型の検査対象物例えばフォトマスク用の被検査物Ｗを固定支持する被検査物ホルダ６と、被検査物Ｗを上下方向に挟むように配置されてコラム２の上の光学基台３に搭載された検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２並びに定盤１に支持された透過散乱光検出ヘッド１３とを備える。本実施形態の卓上用欠陥検査装置は、Ｚ軸方向のオートフォーカス制御を除いて実質的に固定的な検査光学系に対して被検査物を水平面内で直交する二軸方向に移動させることで、相対的に２次元走査を行うようにしてものである。尚、定盤１とコラム２としては、一般に熱膨張の影響が少ない石定盤、石柱が使用される。

ＸＹステージは、本実施形態の場合、定盤１の上に搭載されて定盤１の左右方向（光学基台３と平行な面内での往復動）に移動するＸ軸方向送り機構４と、このＸ軸方向送り機構４の上に搭載されて定盤１の前後方向（光学基台３と直交する面内での往復動）に移動するＹ軸方向送り機構５と、Ｙ軸方向送り機構５の上に据え付けられて被検査物Ｗを載置して保持する被検査物ホルダ６とで構成され、Ｘ軸方向送り機構４とＹ軸方向送り機構５とによって被検査物ＷをＸＹ方向に移動可能に設けられている。尚、Ｘ軸方向送り機構４及びＹ軸方向送り機構５は、図示していないが、例えばリニアモータやＡＣサーボモータによって駆動される。

また、Ｙ軸方向送り機構５の上に搭載されている被検査物ホルダ６は、図２に示すように、Ｙ軸方向送り機構５の端部よりもコラム２側に向けて突出するように、可動子（ねじで送られる部材）５ａに片持ち支持されている。そして、定盤１に支持された透過散乱光検出ヘッド１３とコラム２の上の光学基台３に搭載された検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２との間に設定されるスペースで被検査物ホルダ６をＸＹ方向に移動させるように配置される。被検査物ホルダ６は、図７に示すように、落とし込むようにして被検査物Ｗの縁を受け支える凹部からなる受座６ａと、受座６ａに嵌め込まれた被検査物Ｗの縁を抑えて固定する係止手段６０がその周囲に備えられている。低速検査時には被検査物Ｗの固定は特に必要はないが、高速検査時には係止手段６０で被検査物Ｗを押さえて固定することが望ましい。この係止手段６０は、例えば押さえ板ばねのようなものでも良いが、本実施形態では、定盤１の前後（奥行き方向）に摺動可能な係止爪が採用され、図示していないばねの力で常時付勢するように設けられている。したがって、係止爪６０を引き下げてから、被検査物Ｗをセットし、その後は係止爪６０を離すことによって自動的に被検査物Ｗが固定される。

光学基台３は、図２に示されように、コラム２に対し固定される下ベース８と、この下ベース８上に摺動可能に連結されている上ベース９と、上ベース９をＺ軸方向（鉛直方向）に送る送り機構（図し省略）と、エンコーダ付きのＤＣモータ１０とから構成される昇降機構７を介してコラム２に昇降可能に取り付けられている。ＤＣモータ１０はオートフォーカス機構からの制御信号によって駆動され、光学基台３の上に搭載されている検査光学系（検査ビーム光学系１１、反射散乱光検出ヘッド１２及びオートフォースカス光学系４５を含む）が全体として昇降し、常に検査ビームの焦点深度の範囲に被検査物Ｗが収まるように、好ましくは被検査物Ｗの厚みｔの中心位置に焦点位置（ウェストビームの位置）が大凡定まるようにオートフォーカス制御されている。尚、下ベース８と上ベース９との間にはリミットスイッチ７ａが配置されて上下両端のストロークエンドが定められる。

光学基台３の上には、検査ビーム６１を被検査物Ｗに向けて照射する検査ビーム光学系１１と、被検査物Ｗからの反射散乱光を受光する反射散乱光検出系１２と、検査ビームを目的とする焦点位置に保つためのオートフォーカス機構４５とが搭載されている。本実施形態の欠陥検出装置は、光学系は固定で、被検査物Ｗが移動することで走査されるため、被検査物Ｗを透過した透過散乱光を受光する透過散乱光検出系１３は定盤１に搭載されている。透過散乱光検出ヘッド１３は、被検査物Ｗを挟んで反射散乱光検出ヘッド１２とは反対側に配置されて石定盤１に固定されている。尚、本実施形態の検査ビーム光学系１１では、検査ビーム６１が被検査物Ｗに対して垂直に入射されているので、光学基台３はオートフォーカス機構４５によって駆動され、オートフォーカス機構４５を含めた検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出系１２との位置関係を固定したままＺ軸方向に移動可能とされている。

したがって、被検査物Ｗの全面は、検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出ヘッド１２並びに透過散乱光検出ヘッド１３の相対的移動によって２次元的に走査される。尚、本実施形態におけるＸＹステージは、走査中、Ｘ方向へは連続的に送りが与えられ、Ｙ方向へはＸ方向への往動と復動との切換の間に送られる。

次に、図５及び図６に、検査光学系の一例を示す。検査光学系は、被検査物Ｗに検査ビーム６１を走査させる検査ビーム光学系１１と、検査ビーム６１の被検査物Ｗからの反射散乱光を検出する第１の散乱光検出光学系（反射散乱光検出ヘッドと呼ぶ）１２と、被検査物Ｗを透過した散乱光を検出する第２の散乱光検出光学系（透過散乱光検出ヘッドと呼ぶ）１３とからなり、被検査物Ｗを挟んで対向するように配置される。本実施形態の場合、被検査物Ｗが被検査物ホルダ６によって水平に配置されて水平面をＸＹ方向に移動するため、検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２はコラム２の正面に備えられている光学基台３の上に搭載され、透過散乱光検出ヘッド１３は定盤１に備えられている。

検査ビーム６１を被検査物Ｗに照射する検査ビーム光学系１１は、例えば、光源となる半導体レーザー１４、コリメートレンズ１５、エクスパンダ平凹レンズ１６、エクスパンダ平凸レンズ１７、リレーレンズ１８、第１のミラー（全反射ミラー）１９、第２のミラー２０、ｆθレンズ２１、ポリゴンミラー２２、結像レンズ２３及び対物レンズ２４とから構成されている。尚、検査ビーム６１のスポット形状（断面形状）は検出しようする異物・傷・欠陥の大きさをカバーできる必要十分なビーム幅であれば良く、真円でも、楕円形でも、非円形（多角形や輪郭形状がギザギザした不定形な輪郭形状など）であっても良い。

ポリゴンミラー２２は、任意の数の反射面例えば１４個の反射面を有し、その回転軸線は入射する走査ビームをＹ軸方向に走査するように設定されている。ポリゴンミラーには駆動回路（図示省略）が接続され、駆動回路からの駆動信号により所定の回転速度で回転する。従って、ポリゴンミラー２２から、周期的に偏向され走査ビームが周期的に出射する。また、ポリゴンミラー２２の前面には、スキャンの開始を検出するための光センサ６３が配置され、当該光センサ６３から出力される信号をポリゴンミラー２２のスキャンタイミング情報信号として利用する。したがって、ビームをカウントするすることができる。そして、スキャン列を構成するスポット数は予め決まっており、スポットの順番が位置そのものを表していることとなるので、どこのスポットか把握することができる。尚、ステージの位置（エンコーダ信号出力でわかる）も信号処理回路へ入力されているので全ての同期がとれる。

半導体レーザー１４で発生するレーザービーム・検査ビーム６１は、コリメートレンズ１５を経て、エクスパンダ平凹レンズ１６とエクスパンダ平凸レンズ１７とで構成されるエキスパンダを経て拡大平行光束に変換され、リレーレンズ１８を経て第１のミラー１９と第２のミラー２０で方向転換されてｆθレンズ２１に入射される。そして、検査ビーム６１はポリゴンミラー２２に入射される。ポリゴンミラー２２でスキャンされる検査ビーム６１は、ｆ−θレンズ２１と結像レンズ２３並びに対物レンズ２４に入射される。

ここで、対物レンズ２４を経て被検査物Ｗに照射される検査ビーム６１は、検査ビーム６１の焦点深度ｂの範囲に被検査物Ｗが収まるように、好ましくは被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心位置で焦点を結ぶように調整される。例えば、図１１に示すように、光学系の調整により、被検査物Ｗの厚みｔのおおよそ中心の位置にビームウェスト６１ｗが形成され、かつ被検査物Ｗの裏面を通過する際に焦点深度（レイリー長さ）ｂの範囲にあるようにされている。ここで、ビームウェスト６１ｗは被検査物Ｗの中で且つ厚みｔ方向のおおよそ中央に設定されていないと、被検査物の表面側と裏面側とで感度のばらつきが生じてしまうが、表面側と裏面側との間の検出感度のアンバランスが生じても問題としない検査においてはある程度中心位置から外れても問題ない。つまり、ビームウェスト６１ｗの位置が被検査物Ｗの中（厚みｔ方向のいずれか）であれば、中心からある程度ずれて被検査物の表面側寄りあるいは裏面側寄りに設定されても、被検査物の表面側と裏面側とでそれほど検出感度に大きなばらつきは生じない。また、場合によっては、被検査物の厚みｔが焦点深度の範囲内にあるというだけでも良く、必ずしも被検査物Ｗの中にビームウェスト６１ｗが存在しなくとも良い。被検査物Ｗの外にビームウェスト６１ｗが設定されていても、焦点深度の範囲に被検査物Ｗが収まっていれば、ある程度検出感度は落ちるが、それが特に問題とならない検査目的であれば十分実施可能である。

尚、焦点深度ｂを深くすることは、ＮＡ（開口数）を小さくしてビームウェスト６１ｗが極めて小さな面積に絞られないようにすること、即ち光エネルギの密度が低くなり検査感度が下がることを意味しているので、焦点深度ｂが必要以上に深く（レイリー長さを長く）設定されることは当然に選択されない。したがって、検査ビーム６１の焦点深度ｂを被検査物Ｗの厚みｔ以上に設定するとは、被検査物Ｗの厚みより焦点深度ｂが際限なく深くされることがないこと、つまり被検査物Ｗの厚みよりも焦点深度ｂを深くするといっても必要以上に深くされるべきでないことは当業者において自明なことである。例えば、厚み１７ｍｍの石英ガラスの欠陥検査の場合には、少なくとも１７ｍｍ、好ましく１８〜２２ｍｍ程度、より好ましくは２０ｍｍ程度の焦点深度に設定すれば必要十分である。因みに、焦点深度２０ｍｍの検査ビーム６１におけるのビームウェストの直径は例えば３０μｍ程度である。ここで、ビームウェスト６１ｗを被検査物Ｗの厚みｔの中心に設定する光学系の調整は、特定の手法に限られるものではない。例えば、中央に欠陥のある試料を作成し、それを用いて光学系を調整するなどの簡便な方法でも行える。また、ビームウェストの径の調整は例えばリレーレンズの調整でもできる。

この検査ビーム光学系１１によれば、ポリゴンミラー２２によりスキャンされる検査ビーム６１は、被検査物ＷがＸ方向（幅方向）及びそれと直交するＹ方向（奥行き方向）に２次元的に移動させられるので、被検査物Ｗの全面を走査することになる。しかしながら、被検査物Ｗの表面、内部及び裏面で真っ直ぐ反射して入射方向に戻る反射ビームは、欠陥の検出には使用されず、散乱光のみが欠陥等の検出に使用される。尚、反射ビームは、半導体レーザ１４側に戻らないように光学系が調整されている。

そこで、光学基台３には反射散乱光検出ヘッド１２が搭載されている。反射散乱光検出ヘッド１２は、反射散乱光集光器２５と、第１の反射集光ミラー２６と、集光レンズ２７と、第２の反射光ミラー２８と、散乱光を電気信号に変換する反射散乱光検出センサとしての反射散乱光用ＰＭＴ（フォトマルチプライヤー：光電子倍増管）２９とから構成されている。

反射散乱光集光器２５は、例えば、図９及び図１０に示すように、外側の円筒３０と内側の逆截頭円錐体３１との二重構造から成り、内側の逆截頭円錐体３１の中に対物レンズ２４が収納されたコンパクトな構造とされている。ここで、外側の円筒３０と内側の逆截頭円錐体３１とは、例えば両端において散乱光に対する遮蔽物とならない程度の細い複数本のステー３４によって等間隔に連結されて一体化されている。内側の逆截頭円錐体３１は、下に向けて径が小さくなるように配置され（逆円錐）、大径となる上部側に対物レンズ２４が収容される円形の空間３２が形成されている。逆截頭円錐体３１の下部には対物レンズ２４が収容される空間３２と連通する楕円形状のスリット３３が形成され、対物レンズ２４から出射される検査ビーム６１がスリット３３を通過して被検査物Ｗに向かうように設けられている。逆截頭円錐体３１の外周面３６は鏡面を構成し、外筒３０の内周面３５も鏡面を構成している。しかも、被検査物Ｗと対向する入射口３７において、内側の鏡面を構成する逆截頭円錐体３１の直径が必要十分な最小径あるいはそれに近いものとできるので、開口面積が広くできる。したがって、対向する外筒３０と内筒３１との間に進入する反射散乱光は、ほぼ水平方向に反射する散乱光を含めて逆すり鉢状の鏡面内に取り込まれ、入射した散乱光は必ず出射口３８に集められ、出射口３８の上に配置された第１の反射集光ミラー２６に集められる。このため、反射散乱光の集光に死角がなく、３６０°集光可能であると共に、大口径で製作がし易い。第１の反射集光ミラー２６と第２の反射光ミラー２８との２枚の反射ミラーで集光レンズ２７を挟み、反射散乱光用ＰＭＴ２９に集光するので、光路中に遮るものもなく、死角もないことから、集光効率が良い。

第１の反射集光ミラー２６と、第２の反射光ミラー２８とは、図８に示すように、反射散乱光集光器２５の出射口３８の上で反射散乱光集光器２５と結像レンズ２３との間に対物レンズ２４と交わらない位置に設置されている。この第１の反射集光ミラー２６と、第２の反射光ミラー２８とは、集光レンズ２７を挟んで４５°の傾斜を持たせて平行に配置されている。また、第１の反射集光ミラー２６は検査ビーム６１の光軸と交わるため、中央部分に検査ビーム６１が通過する細長いスリット３９が設けられている。このスリット３９は、スキャンされる検査ビーム６１のスポット軌跡の幅、即ちスキャン幅に対応させた長孔とされており（スキャン幅よりも僅かに長い長孔）、被検査物Ｗに照射される検査ビーム６１と被検査物Ｗの表面から正反射されてくる検査ビーム６１の反射光のみを通過させ、被検査物Ｗの表面から反射してくる散乱光を通過させない幅、長さとされている。また、第１の反射集光ミラー２６は、反射散乱光集光器２５の出射口３８から出射される反射散乱光を漏れなく反射させるために必要な大きさとされており、反射散乱光集光器２５の出射口３８を覆いつくす幅・長さの全反射ミラーとされている。また、第２の反射集光ミラー２８においても第１反射集光ミラー２６と同じ大きさの全反射ミラーとされているが、中央にスリット３９は設けられていない。したがって、反射散乱光集光器２５によって捕捉された被検査物Ｗからの反射散乱光は、漏らすこと無く全てが第１の反射集光ミラー２６と集光レンズ２７と第２反射集光ミラー２８によって反射散乱光用ＰＭＴ２９に入射される。そして、反射散乱光用ＰＭＴ２９において電気信号に変換され、必要に応じて増幅器により増幅され、信号処理回路に供給される。このため、光路中に遮るものもなく、死角もないことから、３６０°集光可能であって集光効率が良い。つまり、検出感度が良くなる。

他方、定盤１に備えられている透過乱光検出ヘッド１３は、透過散乱光集光器４０と、散乱光を電気信号に変換する反射散乱光検出センサとしての透過散乱光用ＰＭＴ４１とから構成されている。ここで、透過散乱光集光器４０は内周面が鏡面に仕上げられてミラーを構成する例えばアルミニウムの中空のロート状の集光筒４２であり、透過散乱光が入射される上端部の開口部の中央には被検査物Ｗを真っ直ぐ透過する検査ビーム６１を捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子４３を備え、散乱光のみを集光筒４２の下端に接続された透過散乱光用ＰＭＴ４１に入射させる構造とされている。尚、図示していないが、ロート状の集光筒４２とその内側の検査ビーム捕捉素子４３とは、例えば散乱光に対する遮蔽物とならない程度の細い複数本のステーによって等間隔に連結されて一体化されている。

検査ビーム捕捉素子４３は、本実施形態の場合、例えば円柱ブロックの中央にスキャン幅に対応させた長さの楕円形状の凹部（底部を有し貫通していない）が形成されたものであり、少なくとも凹部を低反射率の素材で区画形成したり、凹部の内面を低反射率の素材で被覆して、凹部に入射した検査ビームを閉じ込める、所謂ブラックホールのようなものである。検査ビーム捕捉素子４３を構成するブロックの外表面は鏡面とすることが好ましい。透過散乱光は検査ビーム捕捉素子４３の周りを通過あるいは反射しながら出口側に導かれ、出口に配置された透過散乱光用ＰＭＴで検出される。尚、ブラックホール素子に代えて、光ファイバの束を中央に配置し、真っ直ぐに透過する検査ビームを透過集光ミラーの外に導き出して透過ＰＭＴで検出できないようにすることも可能である。反射散乱光検出ヘッド１２及び透過散乱光検出ヘッド１３の各ＰＭＴ２９、４１に入射された散乱光は光電変換されて信号処理装置に検出信号として供給される。尚、信号処理回路は図示していないが光学基台３に実装されている。

また、本実施形態にかかる卓上用欠陥検査装置は、被検査物Ｗの片持ち支持に起因するステージの振動の影響を除くため、オートフォーカス制御をかけて、対物レンズ２４の焦点位置が一定となるように光学基台３ごと検査光学系をＺ軸方向に移動させている。

ここで、本実施形態にかかるオートフォーカス（ＡＦ）制御機構は、例えば、光テコ方式により焦点誤差信号を発生させるものである。具体的には、例えば検査ビーム光学系１１の結像レンズ２３及び対物レンズ２４を利用して、ＡＦレーザダイオード４６、ＡＦＬＤコリメート４７、第１のＡＦミラー（全反射ミラー）４８、ＡＦリレーレンズ４９、第２のＡＦミラー５０、ＡＦ制御センサ５１によってＡＦ制御機構が構成されており、光学基台３に搭載されている。本実施形態においてＡＦ制御センサ５１は例えば４分割された素子でブリッジ回路を構成するものが採用されているが、これに限られるものではなく、一般的な２分割センサでも良い。ＡＦレーザーダイオード４６から出射された焦点検出ビーム６２は、ＡＦＬＤコリメート４７、第１のＡＦミラー４８、ＡＦリレーレンズ４９及び第２のＡＦミラー５０を順次経て、検査ビーム６１の光路に入射される。そして、ｆθレンズ２１を経てポリゴンミラー２２に入射される。ポリゴンミラー２２で反射された焦点検出ビーム６２は、再びｆθレンズ２１を通過し結像レンズ２３及び対物レンズ２４を経て、被検査物Ｗの表面上に合焦される。尚、対物レンズから出射した焦点検出ビーム６２は、光軸を通る検査ビーム６１とは異なり、被検査物Ｗの表面に対して斜めの角度で入射する。ＡＦビームは三角法原理を利用しているので、入射角はできるだけ大きくする方が良い。被検査物Ｗの表面で反射した焦点検出ビーム６２は、再び対物レンズ２４を通過し、戻り光として逆の光路を位置をずらして進行する。そして、結像レンズ２３及びｆθレンズ２１を経てポリゴンミラー２２に入射し、デスキャンされる。さらに、ポリゴンミラー２２で反射し、ｆθレンズ２１、第２のＡＦミラー５０、ＡＦリレーレンズ４９を透過し、第１のＡＦミラー４８で反射される。そして、ＡＦ制御センサ（ビーム変位素子）５１に入射される。

焦点検出ビーム６２が設定された焦点位置における被検査物Ｗの表面上に合焦すると、ＡＦ用基板５１上に形成される焦点検出スポットは、分割線上に均等に位置し、２組みの受光領域には互いに等しい光量の光が入射する。被検査物Ｗが対物レンズの光軸方向（Ｚ軸方向）に変位すると、ＡＦ用基板５１の４個の受光領域に入射する光量が変化するので、４個の受光領域からの出力信号に基づいて検査ヘッドを光軸方向に駆動するための焦点制御信号を形成することができる。

４個の受光領域からの出力信号は、光学基台３を光軸方向に変位させる駆動装置に供給される。本実施形態では、光学基台３は、検出される焦点誤差に応じて光軸方向に駆動され、常に検査ビームの焦点深度の範囲内に被査物Ｗが収まるように制御される。そして、本実施形態の場合には、ビームウェスト６１ｗの位置が被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心に収まるように制御されている。

上述したオートフォーカス制御機構は、検査に先立って、検査ヘッドを光軸方向に変位させながら、例えば中央に欠陥のある試料などを使って、ビームウェスト６１ｗが被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心位置に形成されように光学系を調整する。また、ビームウェスト６１ｗの径の調整は、例えばリレーレンズやエクスパンダなどの光学系の調整で行われる。そして、その焦点位置あるいはそのときの被検査物の表面と対物レンズ２４との間隔が一定に保たれるようにオートフォーカス機構のＡＦ用基板５１の出力を調整し、ＡＦ用基板５１の４個の受光領域のブリッジ回路の出力強度が互いに等しくなるように設定する。このように設定された状態において、オートフォーカス機構を動作させ、焦点制御信号を出力する。そして、モータに駆動信号を供給し、検査中に検査ビームの焦点深度内に被検査物Ｗの厚みが収まるようにオートフォーカス制御が行われる。

また、光学系基台３には、レビュー用光学系５２が搭載されている。このレビュー用光学系５２は、例えば顕微鏡５３と、顕微鏡ＣＣＤカメラ５４と顕微鏡用対物レンズ５５とで構成され、検査ビーム光学系１１と平行に配置されている。また、顕微鏡用対物レンズ５５の周辺には照明用のＬＥＤスポット照明５６や、この照明光源５６からの照明光を観察位置に導くための反射ミラー５７などが搭載されている。このレビュー用カメラ５４の光軸位置と検査ビーム６１の光軸位置とのオフセット値は既知であり、メモリあるいはソフトウェア上で記憶されているので、実際に検査している位置の表面を顕微鏡ＣＣＤカメラ５４による観察に切り替えるときには、オフセット値に基づいてＸ軸方向に移動させて、実際に検査している箇所（異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置）の表面を実体観察する。

以上のように構成された卓上用欠陥検査装置による、散乱光の検出による異物あるい傷などの検出原理について以下に説明する。

まず、原点出しが行われ、座標系の情報が取得される。次いで、被検査物Ｗの種類や検査種別・検査レベルに応じた諸条件等が読み込まれる。その後、ポリゴンミラー２２とレーザ１４が駆動される。そして、オートフォーカス機構４５が起動され、被検査物Ｗに向けて所定位置まで光学基台３がＺ軸方向に降下させられる。検査開始により、所定幅例えば５ｍｍ幅（奥行き方向・Ｙ方向）にスキャンしながらステージ・被検査物ホルダ６をＸ軸方向に連続的に所定の速度で送って、被検査物Ｗを横断した後に、所定ピッチだけ奥行き方向・Ｙ方向に送りを与える。検査ビームは、一定のスキャン幅（Ｙ軸方向）で繰り返されながら、スポットが外れないように移動（Ｘ軸方向）させられている。再びスキャンしながら戻る。スキャンは行きと帰りで一部重なるように設定されている。これを繰り返して、被検査物Ｗの全面をスキャンする。

検査ビーム光学系１１の検査ビーム６１が被検査物Ｗの表面に垂直に照射されると、被検査物Ｗの表面上に異物が存在する場合、異物により散乱光が発生する。この散乱光は、主に検査ビーム６１の進行方向と反対の方向に進行するもの（反射散乱光と呼ぶ）であるが、一部は検査ビーム６１の進行方向にも進行し被検査物Ｗを透過するもの（透過散乱光）となる。また、被検査物Ｗの内部に気泡（ボイド）や局所的な屈折率分布が存在する場合には、これらのボイドからも散乱光が発生する。この被検査物Ｗの内部で発生する散乱光の場合は、主に透過散乱光となるが、一部は反射散乱光となって被検査物Ｗの表面側にも進行する。さらに、被検査物Ｗの裏面に異物や傷などが存在する場合に発生する散乱光は、被検査物Ｗの内部で発生する散乱光と同様に、主に透過散乱光となるが、一部は反射散乱光となって被検査物Ｗの表面側に進行する。

このため、被検査物Ｗの表面側に配置された反射散乱光集光器２５には反射散乱光が集められ、被検査物Ｗの裏面側に配置された透過散乱光集光器４０には透過散乱光が集められる。したがって、反射散乱光検出ヘッド１２により反射散乱光が検出されたときには、主に被検査物Ｗの表面に存在する異物や欠陥を検出したものであり、透過散乱光検出ヘッド１３により透過散乱光が検出された場合には主に被検査物Ｗの内部のボイドなどの内部欠陥や裏面に付着した異物や傷などを検出したものであるとすることもできるが、厳密な意味ではこれらを特定することはできない。

つまり、反射散乱光検出ヘッド１２からの検出信号は、あくまで反射散乱光を検出したものであって、透過散乱光検出ヘッド１３からの検出信号はあくまで透過散乱光を検出したものでしかない。したがって、被検査物Ｗの或る位置における表面あるいは裏面若しくは内部に、異物の付着や傷などの欠陥の存在があるということは検出できる。しかも、反射散乱光検出ヘッド１２により検出されたものか、透過散乱光検出ヘッド１３により検出されたものかで、その異物や欠陥などが主に被検査物Ｗの表面に存在するのか、あるいはそれ以外（内部若しくは裏面）に存在するものなのかは大凡判断することはできる。

しかしながら、その異物や欠陥などが、被検査物Ｗの表面に存在するのか、あるいはそれ以外（内部若しくは裏面）に存在するものなのかを厳密には特定することはできない。これをさらに厳密に判別する必要がある場合には、レビュー用光学系５２を併用することにより、さらに異物や傷の位置を特定することを可能とすることができる。つまり、レビュー用光学系５２の光軸位置と検査ビーム光学系１１の光軸位置とのオフセット値は既知であり、メモリあるいはソフトウェア上で記憶されているので、オフセット値に基づいてレビュー用光学系５２を実際に検査している箇所（異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置）に移動させて、実際に検査している位置の表面を実体観察することができる。そして、この実体観察によるレビューで被検査物Ｗの表面の異物あるいは傷などの欠陥が確認できないときには、その傷などは被検査物Ｗの表面以外の部分即ち被検査物Ｗの内部あるいは裏面の傷などと判断できる。

因みに、本実施形態にかかる卓上用欠陥検査装置によれば、検査ビーム光学系１１によるレビューは、１回欠陥検査した後に、異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置（座標）に戻って、その座標を中心に前後にスキャンすることによって行うことができる。そして、検査ビーム光学系１１によるレビューの結果は、スキャン画像として表示装置に表示される。そして、散乱光の輝点を確認することができる。その後、その既定の位置の実体観察によるレビューで表面の異物、傷などの欠陥を確認できないときに、被検査物Ｗの内部の欠陥例えばボイド、裏面の傷や異物付着と判断することができる。因みに、ステージの位置情報・座標情報と欠陥信号とが信号処理回路に入力されて関連付けられるので、欠陥の位置を示すマップを形成できる。これによって、例えば半導体用石英ガラス・６０２５の検査でも数分／枚程度で完了した。現在、半導体用石英ガラス・６０２５の検査は１時間／枚程度かかっているので、全量検査をすることができずにロット毎の抜き出し検査をしているのが現状である。しかし、本実施形態にかかる検査装置によれば、全量検査（全品検査）することも可能となる。

以上、散乱光の検出は単なる輝点として把握されるため、それが被検査物Ｗの表面に付着した異物なのかあるいは傷などの欠陥なのか、さらには被検査物Ｗの内部に発生したボイドなどの欠陥や裏面に付着した異物あるいは傷などの欠陥に起因するものなのかは分別できない。しかしながら、検査レーザーによるレビューと、ＣＣＤ顕微鏡カメラによるレビューとで判別することは可能である。

しかも、以上の検査において、焦点深度の範囲で発生する散乱光は大きな光エネルギの密度に差が生じないので、被検査物Ｗの表面側と裏面側とで感度にばらつきが生じ難い。ほぼ同等の輝度として検出することができる。ここで、仮に、ビームウェストが強く絞られないことで、光エネルギが分散したとしても、被検査物Ｗの厚み方向が焦点深度ｂ内であり、被検査物Ｗを通過する領域でビームウェスト６１ｗのスポット径が大きく変化しない場合、全体に感度不足を補う方法はある。例えば半導体レーザのパワーを大きくしたり、集光効率を上げることで可能である。特に、散乱光集光器として、図８に示すような３６０°開口している２重筒状のミラーから成る反射散乱光集光器２５及び／又は透過散乱光用集光器４０を使用する場合、検査ビーム６１のいずれかの部分から発生した散乱光を効率良く集光することが可能になる。したがって、実施形態の反射散乱光集光器２５を用いた反射散乱光検査ヘッド１１や透過散乱光集光器４０を用いた透過散乱光検出ヘッド１３を併用することで、散乱光の集光効率を上げることで、半導体レーザのパワーを大きくしなくとも十分な検出感度を確保できる。

尚、散乱光を検出して欠陥判定する場合、反射散乱光検出ヘッド１２及び透過散乱光検出ヘッド１３の各ＰＭＴ２９、４１からの検出信号の振幅を所定の閾値と比較し、閾値を超えた場合欠陥が存在するものと判定することもできる。

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、被検査物Ｗの欠陥検査について説明したが、被検査物Ｗ以外に、フォトマスクの保護に用いられるペリクルの欠陥検査についても適用することができる。ペリクルは、薄い透明膜であり剛体ではないため、検査中に変形し易い特性がある。これに対して、本発明の検査光学系は、検査中にペリクル面が変位ないし変形しても、ペリクルからの反射光が光検出手段に入射するので、正確な欠陥検査を行うことができる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では主に小型の被検査物Ｗを検査対象とした卓上型欠陥検査装置について適用した例を挙げて説明したが、これに特に限られるものではなく、必要に応じて大型の被検査物に適用する構成としても良い。図示していないが、被検査物を固定し、検査ヘッド側を駆動させる構成とすることにより、比較的大型の被検査物に適用することも可能である。この場合には、例えば、基台上に被検査物を立てて固定配置する。検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出ヘッド１２及びオートフォーカス光学系４５並びにレビュー用光学系５２とが搭載されている第１の光学基台と透過散乱光検出ヘッド１３を搭載する第２の光学基台とが被検査物Ｗを挟んで水平に対向配置され、被検査物Ｗに対して鉛直面内で直交する二軸方向に移動させることで、相対的に２次元走査を行うようにさせても良い。この場合、第１の光学基台と第２の光学基台とは同期をとって同一方向に駆動され二次元的に移動させるので、被検査物Ｗの全面を検査ビームで走査できる。

また、透過散乱光を検出する透過散乱光集光器４０としては、例えば検査ビーム捕捉素子（ブラックホール）４３の周囲に沿って配列した多数の光ファイバのバンドルによって構成することも可能である。この場合には、光ファイバの出射端に透過散乱光用ＰＭＴ４１を配置して、透過散乱光を検出することができる。さらに、検査ビーム捕捉素子（ブラックホール）４３を用いずに光ファイバだけで受光面を構成し、光ファイバの束の中央の一部の光ファイバ、つまり被検査物Ｗを真っ直ぐに透過する検査ビームだけを受光する領域部分の光ファイバの出射端を透過散乱光用ＰＭＴ４１に接続せずに、そのまま開放端として透過散乱光用ＰＭＴ４１で検出できないようにすることも可能である。勿論、これらの場合においても、検査ビームの被検査物Ｗにおける焦点深度を深くして焦点深度の範囲に被検査物Ｗの厚みを収めることにより、被検査物Ｗの表面のみならず内部や裏面での欠陥や付着異物の存在を１回の検査で検出し得るという特有の効果を喪失するものではない。

また、被検査物Ｗに連続的にビームを当てて（スキャンしない）、ステージ側を送ることで検出することも可能である。また、上述の実施形態では厚みのある被検査物Ｗ例えば１７ｍｍもの厚みのある石英ガラスのような被検査物Ｗに対する深みのある検査に適用できるものとして、垂直に検査ビームを当てる場合を例に挙げて主に説明したが、これに特に限られるものではなく、シリコンウェハのような薄いものであれば、斜めから検査ビームをあてることもある。この場合には、欠陥があるときにより散乱し易い上に、散乱指向性が強くなるので、検出し易くなる。

また、上述の実施形態では、反射散乱光集光器２５として２重筒構造のミラーを利用したものを用いた例を挙げて主に説明したが、本発明これに特に限られるものではなく、回転放物面体の一部を光軸（中心軸線）と直交する２つの面で切り出した楕円放物面鏡（特開２０１０−１１２８０３号公報で記載されている集光素子）を用いても良い。この場合においても、検査ビームの被検査物Ｗにおける焦点深度を深くして焦点深度の範囲に被検査物Ｗの厚みを収めることにより、被検査物Ｗの表面のみならず内部や裏面での欠陥や付着異物の存在を１回の検査で検出し得るという特有の効果を喪失するものではない。

１ 定盤
２ コラム
３ 光学基台
４ Ｘ軸方向送り機構
５ Ｙ軸方向送り機構
６ 被検査物ホルダ（ガラスホルダ）
１１ 検査ビーム光学系
１２ 反射散乱光検出ヘッド
１３ 透過散乱光検出ヘッド
２５ 反射散乱光集光器
２６ 第１の反射集光ミラー
２７ 集光レンズ
２８ 第２の反射光ミラー
２９ 反射散乱光用ＰＭＴ
３０ 外側の円筒
３１ 内側の逆截頭円錐体
３２ 対物レンズ収容空間
３３ スリット
３４ 外側の円筒の内周面
３５ 内側の逆截頭円錐体の外周面
３７ 入射口
３８ 出射口
３９ スリット
４０ 透過散乱光集光器
４１ 透過散乱光用ＰＭＴ
４２ 集光筒
４３ 検査ビーム捕捉素子
４５ オートフォーカス光学系
５２ レビュー用光学系
６１ 検査ビーム
６１ｗ ビームウェスト
６２ 焦点検出ビーム
Ｗ 被検査物
ｂ 焦点深度（レイリー長さ）
ｔ 被検査物の厚み

Claims (7)

1. 被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系と、前記被検査物に対して前記検査ビーム光学系と同じ側に配置されて前記被検査物で反射した前記検査ビームの反射散乱光を検出する反射散乱光検出ヘッドと、当該反射散乱光検出ヘッドと前記被検査物を挟んで対向配置されて前記被検査物を透過した前記検査ビームの透過散乱光を検出する透過散乱光検出ヘッドとを有し、前記検査ビームの焦点深度が、当該焦点深度の範囲内に前記被検査物の厚みが収まるように調整されることを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記検査ビームのビームウェストが、前記被検査物の厚みの中に形成されるように調整されることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
3. 前記検査ビームのビームウェストが、前記被検査物の厚みの中央に形成されることを特徴とする請求項２記載の欠陥検査装置。
4. 前記反射散乱光検出ヘッドは、反射散乱光集光器と、第１の反射集光ミラーと、第２の反射光ミラーと反射散乱光検出センサとを有し、
   前記反射散乱光集光器は、外周面が鏡面に構成されていると共に前記被検査物に前記検査ビームを照射可能に前記検査ビーム光学系の対物レンズを収容する逆截頭円錐筒と、前記逆截頭円錐体部の外側を囲むように配設されると共に内周面が鏡面に構成されている円筒との２重構造として、前記逆截頭円錐筒と外側の前記円筒との間の空間に前記被検査物からの反射散乱光を導光させる空間を形成し、
   前記第１の反射光ミラーは、前記検査ビームを通過させるスリットが設けられ、前記反射散乱光集光器の出射口の上で前記反射散乱光集光器と結像レンズとの間で前記結像レンズと交わらない位置に設置されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
5. 前記透過散乱光検出ヘッドは、透過散乱光集光器と、透過散乱光検出センサとを有し、前記透過散乱光集光器は内周面が鏡面の漏斗状の集光筒と、該集光筒の入り口に配設され前記被検査物を真っ直ぐ透過する前記検査ビームを捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子とを有し、散乱光のみを前記集光筒の下端に接続された前記透過散乱光検出センサに入射させる構造とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
6. 前記検査ビーム光学系及び前記反射散乱光検出ヘッドと前記透過散乱光検出ヘッドとが別々に定盤と当該定盤上に立設するコラムとのどちらかに対向して設けられると共に、前記被検査物を保持するホルダが前記定盤上に設けられたＸＹステージによって片持ち支持され、前記検査ビーム光学系及び前記反射散乱光検出ヘッドと前記透過散乱光検出ヘッドとの間において前記被検査物が相互に直交する二方向に移動しながら前記検査ビームの走査が行われることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の欠陥検査装置。
7. 焦点深度の範囲内に被検査物の厚みが収まるように前記焦点深度が調整された検査ビームが前記被検査物に照射され、前記被検査物に対して前記検査ビームを照射する側と同じ側において前記被検査物で反射した前記検査ビームの反射散乱光が検出されると共に、前記検査ビームの前記反射散乱光の検出位置と前記被検査物を挟んだ対向位置において前記被検査物を透過した前記検査ビームの透過散乱光が検出されることを特徴とする欠陥検査方法。