JP3983549B2 - 表面欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク又はその基板(サブストレート)等の表面に欠陥がないどうかを検査する表面欠陥検査装置に係り、特に干渉位相測定系と散乱光検出系とを備えた表面欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、磁気ディスク又はその基板等の表面の欠陥を光学的に検査する表面欠陥検査装置は、欠陥の形状、大きさ、光学的性質等の違いを考慮して、複数の検出系を備えている。その一つとしては、例えば特開2000−121318号公報に記載のような、基準面からの反射光と被測定面からの正反射光との干渉を利用した干渉位相測定系がある。干渉位相測定系は、被測定面の突起物等の高さを検出するのに適している。これとは別に、被測定面の欠陥で散乱された散乱光を利用した散乱光検出系がある。散乱光検出系は、干渉位相測定系では検出が困難な微小欠陥を検出するのに適している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来、干渉位相測定系と散乱光検出系とを備えた表面欠陥検査装置は、各検出系用にそれぞれ別の投光系が必要であり、装置の構成が複雑となっていた。また、干渉位相測定系による検査と散乱光検出系による検査を別々に行うため、検査時間が長くなるという問題があった。
【0004】
本発明は、干渉位相測定系及び散乱光検出系による検査を行う表面欠陥検査装置の構成を簡略化することを目的とする。
【0005】
本発明はまた、干渉位相測定系及び散乱光検出系による検査時間を短縮することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面欠陥検査装置は、光ビームを発生する光源と、光源が発生した光ビームを偏光面が異なる2つの光に分岐する分岐手段と、分岐手段で分岐された光ビームをそれぞれ異なる周波数で変調する第1及び第2の変調手段と、第1の変調手段で変調された光ビームが被測定面で反射した反射光及び第2の変調手段で変調された光ビームが基準面で反射した反射光を分割する分割手段と、分割手段で分割された一方から、被測定面で反射した反射光と基準面で反射した反射光との干渉成分を検出する干渉検出手段と、分割手段で分割された他方に含まれる正反射光を集束する集束手段と、集束手段により集束された正反射光の集束点付近に設けられた第1の遮断手段と、第1の遮断手段の周辺を通過した正反射光の回折光を遮断する第2の遮断手段とを有し、分割手段で分割された他方から、散乱光を検出する散乱光検出手段とを備えたものである。
【0007】
被測定面に欠陥が存在する場合、被測定面で反射した反射光には、正反射光と被測定面の欠陥で散乱された散乱光とが含まれる。分割手段により被測定面で反射した反射光を分割し、一方を干渉検出手段で利用し、他方を散乱光検出手段で利用することによって、同じ光源が発生した光ビームで同時に干渉位相測定系及び散乱光検出系の検査を行うことができる。
【0009】
そして、散乱光検出手段において、集束手段により集束された正反射光は、集束点付近に設けられた第1の遮断手段によりそのほとんどが遮断される。第1の遮断手段の周辺を通過した正反射光の回折光は、第2の遮断手段により遮断される。従って、散乱光検出手段は、第1及び第2の遮断手段により正反射光を効率よく遮断することができる。一方、散乱光は、その方向がばらばらであり、集束手段により集束されず、第1の遮断手段及び第2の遮断手段で遮断されることなく検出される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図1は、本発明の一実施の形態による表面欠陥検査装置の概略構成を示す図である。表面欠陥検査装置は、レーザー光源10と、干渉位相測定系と、散乱光検出系40とを含んで構成されている。干渉位相測定系は、反射鏡20,23A,23B、偏光ビームスプリッタ21,24,25、音響光学素子(AOM:Acousto−Optic Modulator)22A,22B、4分の1波長板26A,26B、対物レンズ27A,27B、偏光板28、ラインセンサ30、及び検出回路31を含んで構成されている。散乱光検出系40は、ビームスプリッタ41、集光レンズ42、マスク43,45、レンズ44、結像レンズ46、及び受光素子47を含んで構成されている。
【0013】
レーザー光源10は、光ビームとして所定の波長のレーザー光を発生する。偏光ビームスプリッタ21は、レーザー光源10が発生したレーザー光を偏光面が90度異なる2つの光(P偏光,S偏光)に分岐し、一方を音響光学素子22Aへ、他方を音響光学素子22Bへ射出する。
【0014】
音響光学素子22Aは、偏光ビームスプリッタ21で分岐されたレーザー光を所定の周波数faで変調する。音響光学素子22Aで変調されたレーザー光は、反射鏡23Aで反射し、偏光ビームスプリッタ24,25を透過して、4分の1波長板26A及び対物レンズ27Aを介して反射鏡20へ照射される。基準面となる反射鏡20の反射面は、被測定面となる磁気ディスク1の表面と光学的距離が等しい位置に置かれている。照射されたレーザー光が反射鏡20で反射した反射光は、対物レンズ27A及び4分の1波長板26Aを介して、偏光ビームスプリッタ25へ達する。偏光ビームスプリッタ25へ達した反射光は、4分の1波長板26Aにより直線偏光から円偏光に変換されているので、偏光ビームスプリッタ25で反射され、ビームスプリッタ41へ射出される。
【0015】
一方、音響光学素子22Bは、偏光ビームスプリッタ21で分岐されたレーザー光を周波数faとは異なる所定の周波数fbで変調する。音響光学素子22Bで変調されたレーザー光は、反射鏡23Bで反射し、偏光ビームスプリッタ24,25で反射して、4分の1波長板26B及び対物レンズ27Bを介して磁気ディスク1の表面へ照射される。磁気ディスク1の表面に欠陥が存在すると、照射されたレーザー光の一部は正反射し、一部は欠陥で散乱される。従って、磁気ディスク1の表面からの反射光には、正反射光と散乱光とが含まれる。磁気ディスク1の表面からの反射光は、対物レンズ27B及び4分の1波長板26Bを介して、偏光ビームスプリッタ25へ達する。偏光ビームスプリッタ25へ達した反射光は、4分の1波長板26Bにより直線偏光から円偏光に変換されているので、偏光ビームスプリッタ25を透過し、ビームスプリッタ41へ射出される。
【0016】
ビームスプリッタ41は、反射鏡20からの反射光及び磁気ディスク1の表面からの反射光をそれぞれ2つに分割し、一方を偏光板28へ、他方を集光レンズ42へ射出する。偏光板28は、ビームスプリッタ41から入射した光の偏光面を45度傾けて、透過光をラインセンサ30へ射出する。偏光板28の透過光は、反射鏡20からの反射光と磁気ディスク1の表面からの反射光とが干渉し、ラインセンサ30は、その強度を電気信号に変換して検出回路31へ出力する。検出回路31は、ラインセンサ30からの電気信号により、反射鏡20からの反射光と磁気ディスク1の表面からの反射光との位相差を検出する。
【0017】
集光レンズ42は、ビームスプリッタ41で分割された他方の光を集光して、そのうちの正反射光を集束させる。磁気ディスク1の表面の欠陥で散乱された散乱光は、その方向がばらばらであり、集光レンズ42により集束されない。マスク43は、集光レンズ42で集束された正反射光の集束点付近に設けられ、集光レンズ42で集束された正反射光を遮断する。
【0018】
図2(a)はマスク43の上面図、図2(b)は図2(a)のA−A部分の断面図である。また、図3は散乱光検出系の動作を説明する図である。マスク43は円板状で、その直径は、散乱光を遮断しないように小さくしてある。そのため、図3に実線で示した正反射光Cの一部は、集光レンズ42で集束された後、マスク43の周辺を回折して通過し、図3に二点鎖線で示した回折光Dとなる。この回折光Dは、レンズ44を透過して平行光線となり、マスク45へ照射される。
【0019】
図2(c)はマスク45の上面図、図2(d)は図2(c)のB−B部分の断面図である。マスク45は円板状でその中央に穴が設けられている。マスク45は、レンズ44によって平行光線となった回折光Dを遮断する。なお、図3の点線は、以上の動作の理解を助けるために、マスク43,45がない場合の正反射光Cの経路を示したものである。マスク43,45を設けることによって、点線で示した経路が遮断される。
【0020】
一方、散乱光のほとんどは、マスク43で遮断されず、マスク45に設けられた穴を通過する。マスク45の穴を通過した散乱光は、結像レンズ46を介して受光素子47へ照射される。受光素子47は、アバランシェフォトダイオード(APD)又はピンフォトダイオード等で構成され、散乱光を検出してその強度を電気信号に変換する。
【0021】
図4は、本発明の他の実施の形態による表面欠陥検査装置の概略構成を示す図である。図1に示した実施の形態との相違は、ビームスプリッタ41を設けず、偏光板28の代わりに偏光器29を設けた点である。その他の構成は、図1に示した実施の形態と同様である。偏光器29は、偏光ビームスプリッタ25から入射した光の偏光面を45度傾けて、偏光器29を透過する偏光面を有する光をラインセンサ30へ、偏光器29を透過しない偏光面を有する光を集光レンズ42へ射出する。
【0022】
図1に示した実施の形態では、偏光板28に入射したレーザー光のうち半分は、偏光板28を透過しない偏光面を有し、透過光と垂直方向へ放出されていた。これに対し、図4に示した実施の形態によれば、透過光と垂直方向へ放出されていた光を散乱光検出系40で利用することができるので、干渉位相測定系で利用できる光量が多くなる。
【0023】
以上説明した実施の形態によれば、散乱光検出系40は、マスク43,45により正反射光を効率よく遮断し、散乱光だけを検出することができる。
【0024】
本発明の表面欠陥検査装置は、磁気ディスク又はその基板に限らず、様々な物体表面の欠陥の検査に使用することができる。また、本発明では、光ビームとしてレーザー光の例を示したが、白色光や紫外線等であってもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、同じ投光系を用いて干渉位相測定系による検査と散乱光検出系による検査を行うことができるので、表面欠陥検査装置の構成を簡略化することができる。そして、散乱光検出系による検査では、第1の遮断手段及び第2の遮断手段により正反射光を効率よく遮断し、散乱光だけを検出することができる。
【0026】
また、本発明の表面欠陥検査装置によれば、干渉位相測定系による検査と散乱光検出系による検査を同時に行うことができるので、検査時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態による表面欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【図2】 (a)はマスク43の上面図、(b)は(a)のA−A部分の断面図、(c)はマスク45の上面図、(d)は(c)のB−B部分の断面図である。
【図3】 散乱光検出系の動作を説明する図である。
【図4】 本発明の他の実施の形態による表面欠陥検査装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1…磁気ディスク
10…レーザー光源
20,23A,23B…反射鏡
21,24,25…偏光ビームスプリッタ
22A,22B…音響光学素子
26A,26B…4分の1波長板
27A,27B…対物レンズ
28…偏光板
29…偏光器
30…ラインセンサ
31…検出回路
40…散乱光検出系
41…ビームスプリッタ
42…集光レンズ
43,45…マスク
44…レンズ
46…結像レンズ
47…受光素子
Claims (1)
- 光ビームを発生する光源と、
前記光源が発生した光ビームを偏光面が異なる2つの光に分岐する分岐手段と、
前記分岐手段で分岐された光ビームをそれぞれ異なる周波数で変調する第1及び第2の変調手段と、
前記第1の変調手段で変調された光ビームが被測定面で反射した反射光及び前記第2の変調手段で変調された光ビームが基準面で反射した反射光を分割する分割手段と、
前記分割手段で分割された一方から、被測定面で反射した反射光と基準面で反射した反射光との干渉成分を検出する干渉検出手段と、
前記分割手段で分割された他方に含まれる正反射光を集束する集束手段と、該集束手段により集束された正反射光の集束点付近に設けられた第1の遮断手段と、該第1の遮断手段の周辺を通過した正反射光の回折光を遮断する第2の遮断手段とを有し、前記分割手段で分割された他方から、散乱光を検出する散乱光検出手段とを備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
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