JP4035558B2

JP4035558B2 - 表面検査装置

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Publication number: JP4035558B2
Application number: JP2007122641A
Authority: JP
Inventors: 一実芳賀; 基志坂井
Original assignee: 株式会社レイテックス
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2016-10-21
Also published as: JP2007199089A

Description

本発明は、測定対象領域の形状を測定する表面検査装置に係り、特に、測定対象領域の表面性状を検査するのに好適な表面検査装置に関するものである。

物体表面の形状の測定は、物体の性質の計測や製品としての物品の良否の判定などにあたって用いられる。物体表面の形状の測定は、特に、略平面状の物体の表面の凹凸の測定に多用されている。

図１４は、略平面状の物体の表面の凹凸形状を測定する測定装置の代表的な例の構成図である。図１４に示すように、この装置は、（ａ）略平行光を発生する光源９１０と、（ｂ）光源９１０から出力された光を入力し、測定対象物９９０の測定対象領域に向けて出力するハーフミラー９２０と、（ｃ）測定対象物９９０の測定対象領域からの反射光を入力して、結像する結像光学系９３０と、（ｄ）結像光学系９３０の結像面に受光面９４１が配置された撮像器９４０と、（ｅ）撮像器９４０から出力された輝度データを収集して、画像処理する処理器９５０とを備える。

この装置を使用して、測定対象領域の形状測定は以下のようして行なわれる。光源９１０から出力された略平行光がハーフミラー９２０を介して測定対象物９９０の測定対象領域に照射される。測定対象領域で反射された光は結像光学系９３０で結像され、結像された像が撮像器９４０で撮像される。撮像結果は輝度データとして撮像器９４０から出力され、処理器９５０によって収集される。処理器９５０は、収集した輝度データを処理して、測定対象領域の像を再構成する。こうして再構成された測定対象領域像を観察して、像のぼやけから測定対象領域の凹凸部の有無や凹凸部の位置を測定する。
また、測定対象領域の表面性状を検査する装置として、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
特開平６―１２９８４４号公報

従来の物体の形状測定は上記のように行なわれるので、凹凸部の形状のおおよそは知りえるが、凹凸部の形状が緩い錘状の場合には、周囲部から中央部へ向けて徐々にぼやけが進むので、凹凸部の外縁の判別が困難であり、したがって、凹凸部の形状が精度良く判別できない。

したがって、精度良く凹凸部の形状を測定するとすれば、走査型共焦点顕微鏡といった大規模、複雑、かつ、高価な装置を使用せざるを得なかった。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で、凹凸部の有無および形状を精度良く、しかも広い範囲を一度で測定可能な表面検査装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の表面検査装置は、測定対象領域を照射し、当該測定対象領域の凹凸部の形状を測定する表面検査装置であって、平行光束からなる照明光で前記測定対象領域を照射する光照射手段と、前記測定対象領域の斜方から当該測定対象領域を前記照明光で照射できるように、前記照明光の入射方向に直交する基準平面内の互いに交差する２方向の軸それぞれに対して、測定対象物を傾斜させる角度設定手段と、前記測定対象領域への前記照明光の入射方向と合致する光軸を有し当該測定対象領域の一点に対する物側開口角が所定角度に設定され当該測定対象領域の各点における入射角に応じた輝度で結像する物側テレセントリック光学系または像物側テレセントリック光学系と、この結像された像を撮像して前記測定対象領域の各点の輝度データを収集する撮像部と、この輝度データを前記測定対象領域の傾斜量として処理し、傾斜量として処理された前記輝度データのデータ処理における走査ライン方向についての積分データから得られる回帰曲線と前記積分データとの差に基づいて前記測定対象領域内での凹凸部の有無と凹凸部の形状データとを求める処理部と、前記物側開口角を変化させる開口角可変手段と備えることを特徴とする。
なお、本明細書において「平行光束」とは完全な平行光束だけでなく、擬似点光源によって作られた平行光束をも含む。

請求項２記載の表面検査装置は、請求項１記載の表面検査装置において、前記光照射手段は光源と開口絞りを含んで構成され、この開口絞りの開口径を前記物側開口角の変化に応じて変えられる開口径可変手段を更に備える、ことを特徴とする。

請求項３記載の表面検査装置は、請求項１または２記載の表面検査装置において、前記処理部は、前記照明光の入射方向に直交する基準平面内の軸に対して前記測定対象物を一の方向に所定角度だけ傾斜させた際の前記測定対象領域の各点の第１の輝度データと、前記軸に対して前記測定対象物を反対方向に同じ角度だけ傾斜させた際の前記測定対象領域の各点の第２の輝度データとを合算し、この合算して得られた最大値の１／２を中間の階調とし、前記第１および前記第２の輝度データのうちの少なくとも一方を処理対象輝度データとすることを特徴とする。

本発明によれば、光源から出力された照明光の測定対象領域での反射光を物側テレセントリック光学系または像物側テレセントリック光学系で結像して撮像するので、精度良く測定対象領域の形状を測定することができる。さらに、開口絞りの開口径を変化させる開口角可変手段を更に備えることにより、物側開口角に応じた感度で表面検査が可能となる。

図１は、本発明の基本となる表面検査装置の構成図である。図１に示すように、この装置は、平行光束とした照明光で測定対象領域を照射する光照射手段１１０と、測定対象領域の斜方から当該測定対象領域を照明光で照射するように測定対象領域を傾斜させることができる角度設定手段２００と、測定対象領域への照明光の入射方向と光軸が合致し測定対象領域の一点に対して所定の物側開口角を有し測定対象領域での反射光を結像する物側テレセントリック光学系３００と、この結像された像を撮像して画素ごと（測定対象領域の各点）の輝度データを収集する撮像部４００と、この輝度データから前記測定対象領域内での凹凸部の有無と凹凸部の形状とを求める処理部５１０とを備える。

ここで、光照射手段１１０は、光源１１１、アパーチャ１１２およびハーフミラー１１３およびコリメートレンズ１１４から構成されている。このうちコリメートレンズ１１４は結像系の一部をも構成している。また、物側テレセントリック光学系３００は、コリメートレンズ１１４を含む結像レンズ系３２０と、物側テレセントリック光学系３００の絞り位置に設けられた開口絞りまたはアパーチャなどの光制限手段３１０と、光制限手段３１０の開口径を変化させて物側テレセントリック光学系３００の物側開口角を変える開口角可変手段３３０とを備える。

本実施形態の表面検査装置においては、照明光がほぼ完全な平行光束であり、かつ、光制限手段３１０の開口径が微小である場合には、物側テレセントリック光学系３００により結像される像は、測定対象領域の各点での入射角度に応じた明と暗の２階調の像となる。

すなわち、図２に示すように、例えば測定対象領域が平坦部である測定対象物９００にその法線方向から（つまり入射角＝０で）照明光を照射すると、その照明光は、反射の法則に従って、測定対象領域の法線方向（入射方向）に（つまり反射角＝０で）反射する。この場合、本実施形態の表面検査装置では、反射光は物側テレセントリック光学系３００の光制限手段３１０の開口に入り、撮像部４００に到達する。その結果、物側テレセントリック光学系３００により結像された像は輝度１００％の像となる。一方、図３に示すように、測定対象領域を、照明光の入射方向に直交する面（基準平面）に対して傾むけると、その照明光は、測定対象領域の法線方向（入射方向）へは反射しない。したがって、その反射光は物側テレセントリック光学系３００の光制限手段３１０の開口には入らず、撮像部４００に到達しない。その結果、物側テレセントリック光学系３００により結像された像は輝度０％の像となる。

以上のように、本実施形態の表面検査装置では、測定対象領域のある点にその法線方向から（つまり入射角＝０で）照明光が照射されたときだけ、そのある点の像は輝度１００％の明るい像となり、それ以外の点（例えば凹部の斜面上の点）の像は輝度０％の暗い像となる。

本実施形態は、このような特質を利用して測定対象物９００の測定対象領域の表面性状を検査するようになっている。

今、物側テレセントリック光学系３００の物側開口角θがほぼ０であり、また、図４に示すように、測定対象物９００の測定対象領域（ほぼ平面）に円錐状の凹部が存在すると共に、凹部の斜面の傾斜角＝θ’／２、直径＝Ｌ、深さ＝ｄとの間にｄ＝（Ｌ／２）ｔａｎ（θ’／２）の関係がある場合を考える。

この場合、測定対象物９００の法線方向から照明光が照射されると、凹部においてはその照明光は入射方向には反射しないので、その反射光は物側テレセントリック光学系３００の光制限手段３１０の開口には入らず、撮像部４００に到達しない。その結果、物側テレセントリック光学系３００により結像された凹部の像は輝度０％の像となる。この状態が図４に示されている。

次に、測定対象領域を図４の状態からθ”だけ傾けた場合を考えると、図５に示すように、凹部の一方の斜面の、照明光の入射方向と直交する平面（基準平面）に対する傾きは（（θ’／２）−θ”）となり、他方の斜面の基準平面に対する傾きは（（θ’／２）＋θ”）となる。この場合、傾きを（（θ’／２）−θ”）＝０、つまり（θ’／２）＝θ”に設定すれば、（（θ’／２）−θ”）の傾きを持つ斜面の反射光は、物側テレセントリック光学系３００の光制限手段３１０の開口に入り、その他の部分の反射光は光制限手段３１０の開口に入らない。したがって、撮像部４００の撮像面には、（（θ’／２）−θ”）の傾きを持つ斜面が輝度１００％の明部、それ以外の部分が輝度０％の暗部となった像が形成される。このことは、傾き角θ”を変えることによって、任意の傾斜角を持つ凹凸部を検出できることを意味する。つまり、様々な凹凸部を検出する場合には、測定対象領域の傾きを様々に変えて、凹凸部を検出すれば良いことを意味する。

以上の説明からも明らかなように、角度設定部２００によって、照明光の測定対象領域への傾斜角θ”を調整することにより、所望の凹部または凸部の有無および形状の測定が可能となる。なお、開口角可変手段３３０によって光制限手段３１０の物側開口角を変化させれば、凹凸部の検出感度を変えることが可能である。

（一実施形態）
図６は、本発明の表面検査装置の一実施形態の構成図である。同図に示すように、この装置は、疑似点光源を用いて作られた平行光束からなる照明光で測定対象領域を照射する光照射手段１２０と、測定対象領域の斜方からその測定対象領域を照明光で照射できるように測定対象物９００を傾斜させることができる角度設定手段２００と、測定対象領域への照明光の入射方向と光軸が合致し測定対象領域の一点に対して所定の物側開口角を有し当該測定対象領域での反射光を測定対象領域の各点における入射角に応じた輝度で結像する物側テレセントリック光学系３００と、この結像された像を撮像して画素ごと（測定対象領域の各点）の輝度データを収集する撮像部４００と、この輝度データを前記測定対象領域の傾斜量として処理し、傾斜量として処理された輝度データのデータ処理における走査ライン方向についての積分データから得られる回帰曲線と前記積分データとの差に基づいて測定対象領域内での凹凸部の有無と凹凸部の形状データとを求める処理部５２０とを備える。

ここで、光照射手段１２０は、光源１２１、開口絞り１２２およびハーフミラー１２３およびコリメートレンズ１２４から構成されている。このうちコリメートレンズ１２４は結像系の一部をも構成している。また、物側テレセントリック光学系３００は、第１実施形態と同様に、コリメートレンズ１２４を含む結像レンズ系３２０と、物側テレセントリック光学系３００の絞り位置に設けられた開口絞り（光制限手段）３１０と、開口絞り３１０の開口径を変化させて物側テレセントリック光学系３００の物側開口角を変える開口角可変手段３３０とを備える。

本実施形態の表面検査装置は、照明光の照射に伴う測定対象領域での反射光が、物側テレセントリック光学系３００により、照明光の測定対象領域の各点における入射角（平均入射角）に応じた輝度で結像されることを利用して、測定対象物９００の測定対象領域の表面性状を検査するように構成されている。

ここで、結像された像の各点の輝度が、測定対象領域の対応する各点における入射角に応じた輝度となるのは次の理由による。

通常、コリメートレンズ１２４で平行光束を作る場合、光源１２１とアパーチャまたは開口絞り１２２によって点光源を作ることが行われている。しかし、アパーチャや開口絞り１２２の開口はある程度の大きさを有するので、完全には点光源とはならない。したがって、コリメートレンズ１２４で作られる平行光束は完全な平行光束でなく、測定対象領域の各点にはアパーチャまたは開口絞り１２２の開口径に応じた様々な角度成分をもった光線が照射される。つまり、照明光はある照明開口角をもって測定対象領域に照射される。その結果、測定対象領域が平坦部であっても、反射の法則に従って、各点では所定の角度範囲で広がる反射光が生成される。この場合、照明光の入射方向（平均入射方向）に直交する平面（基準平面）と平行な面での反射光全てがちょうど開口絞り３１０の開口に入るように物側開口角θを設定した場合（照射開口角と物側開口角θが等しい場合）を考えると、図７（ａ）のように入射した照明光は測定対象領域で反射し、その反射光は同図（ｂ）に示すように物側開口角θの範囲一杯に拡がるように反射する。この場合、反射光は全て開口絞り３１０の開口に取り込まれ、撮像部４００に到達するので、その面の像は輝度１００％の明るい像となる。

一方、基準平面に対して傾斜している面を考えると、図８または図９に示すように入射した照明光は測定対象領域で反射し、反射光の全部または一部は開口絞り３１０の開口に取り込まれなくなるので、その部分は輝度０％の暗い像となるか、あるいは開口絞り３１０の開口を通過する光量に応じた輝度の像となる。次に、測定対象物９００の測定対象領域（ほぼ平面）に円錐状の凹部が存在すると共に、凹部の斜面の傾斜角＝θ’／２、直径＝Ｌ、深さ＝ｄとの間にｄ＝（Ｌ／２）ｔａｎ（θ’／２）の関係があるときを考える。

この場合、基準平面と平行な面での反射光全てがちょうど開口絞り３１０の開口に入るように物側開口角θを設定し、しかも、照明光が測定対象領域の法線方向から照射されている場合を考えると、図１０に示すように、斜面の傾斜角（θ’／２）が（θ／２）よりも大きい凹部のときには、その斜面での反射光は全て開口絞り３１０の開口を通過しないので、凹部の像の輝度は０％、測定対象領域のその他の部分（平坦部）の像の輝度は１００％となる。

一方、測定対象領域を図１０の状態から傾き角θ”（＝θ／４）だけ傾けさせる場合を考えると、図５に示すように、凹部の一方の斜面（Ａ面）の基準平面に対する傾き角は（（θ’／２）−（θ／４））となり、他方の斜面（Ｂ面）の基準平面に対する傾き角は（（θ’／２）＋（θ／４））となる。この場合、斜面の傾斜角（θ’／２）＝（θ／４）であるとすると、一方の斜面（Ａ面）は基準平面と平行となるので、この部分の反射光は全て開口絞り３１０の開口に入る。したがって、その部分の像の輝度は１００％となる。また、他方の斜面（Ｂ面）は基準平面に対して（θ／２）の傾きとなり、その斜面での反射光は全て開口絞り３１０の開口を通過しないので、その斜面（Ｂ面）の像の輝度は０％となる。さらに、この場合、平坦部の基準平面に対する傾きは（θ／４）となり、その平坦部Ｄでの反射光は開口絞り３１０の開口を約半分しか通過しないので、その平坦部Ｄの像の輝度は約５０％となる。その様子が図１２（ｂ）に示されている。

他方、測定対象領域の平坦部での反射光の広がり角度範囲の２倍となるように物側開口角θを設定した場合（照明開口角の２倍が物側開口角θである場合）には、測定対象領域を図１０の状態から傾き角θ”（＝θ／４）だけ傾けさせたときに平坦部が５０％の輝度の像となり、斜面の傾斜角（θ’／２）が（θ／４）である凹部の一方の斜面（Ｃ面）が１００％の輝度、他方の斜面（Ｄ面）が０％の輝度の像となる。

このように、本実施形態の表面検査装置では、測定対象領域の入射角度に応じた輝度で像を結像させるが、測定対象領域の平坦部での反射光の広がり角度範囲つまり照射開口角を変えたり、あるいは物側開口角θを変えれば、凹部の検出感度を自由に調整できることは明らかである。そこで、本実施形態では、開口絞り３１０の開口角可変手段３３０を設けて物側開口角θを自由に変えられるようにした。なお、開口絞り１２２の開口径を変化させる開口径可変手段１２５をも設けて、それらが連動するような構成とすれば、感度調整が極めて容易に行えることになる。

また、本実施形態の表面検査装置においては、撮像部４００は、物側テレセントリック光学系３００で結像された像を撮像し、さらに、処理部５２０は画素ごと（測定対象領域の各点）の輝度データを収集するが、この輝度データの収集にあたっては、例えば２５６階調で輝度データを収集する。

ここで、処理部５２０は、収集した輝度データを測定対象物の傾斜方向の画素ごとに処理して、測定対象領域の形状等を求める。この場合の輝度データの処理の仕方を、測定対象領域が図１０と同様の形状を有する測定対象物９００を傾けた場合を例に説明する。

図１３は、輝度データの処理の説明図である。傾斜方向に並んだ画素の輝度データ（図１３（ａ）参照）から、隣接画素の輝度データの差（Ｉi+1−Ｉi）を演算することにより、傾斜方向に沿う１つのライン（データ処理における走査ライン）について輝度データの分布の１次微分を得る（図１３（ｂ）参照）。この１次微分によって求められたデータは測定対象領域の傾斜量を反映しているので、１次微分結果から、前記走査ラインに沿った傾斜分布が求まる。

また、前記走査ライン方向について、輝度データの初期位置の画素（通常は端の画素）から各画素までの輝度データを積算し（Ｉ1＋…＋Ｉi）、各位置の積分データを求める（図１３（ｃ）参照）。

そして、この積分データから得られる回帰曲線と積分データとの差に基づいて測定対象領域の凹凸を求める。

なお、各回帰曲線（１次回帰直線を含む）と積分データとの差に基づいて得られた結果を所定の階調表示（例えば８階調表示あるいは１６階調表示など）でもって、ディスプレイに任意の周波数の凹凸部だけを表示させるようにすることもできる。

以上の説明からも明らかなように、輝度データから任意の凹凸を容易に見いだすことができる。例えばシリコンウェーハの場合には、積分データと１次回帰直線との差から、ウネリやソリといった低次成分を抽出できる。更に、３次、５次、７次といった高次の回帰曲線との差から、マウンド、ディンプル、スリップラインを抽出できる。

なお、この一実施形態の場合、測定対象領域を一の方向（Ｘ方向）に傾けた場合の輝度データと、それと交差する方向（Ｙ方向）に傾けた場合の輝度データとを収集しておく。

一般に、測定対象領域を基準平面に対して傾斜させると、前述したように、各点の基準平面からの傾きに応じて各点の輝度が変化する。この輝度の変化を利用して凹凸部の有無や形状を求めるようにしたのが、本実施形態の表面検査装置であるが、この場合、基準平面に沿う１つの軸に対して測定対象領域を傾斜させるだけでは、山や谷が該軸に沿って延びる凹凸部（ウネリやスリップ）を的確に把握できない場合も生じる。

そこで、基準平面内の互いに交差する２方向に沿う軸（Ｘ，Ｙ）それぞれに対して測定対象領域を傾斜させて（好ましくは同角度だけ傾斜させて）、各々について輝度データを収集しておき、この両輝度データを利用して凹凸部の有無や形状を求めるようにする。このようにすれば、山や谷が該軸に沿って延びる凹凸部の有無および形状も正確に把握することができる。

また、照明光の入射方向に直交する基準平面内の軸に対して測定対象物を一の方向に所定角度だけ傾斜させた際の測定対象領域の各点の第１の輝度データと、前記軸に対して測定対象物を反対方向に同じ角度だけ傾斜させた際の測定対象領域の各点の第２の輝度データとを合算し、この合算して得られた最大値の１／２を中間の階調とし、第１および第２の輝度データのうちの少なくとも一方を処理部５２０での処理対象輝度データとするようにすることが好ましい。

これを図１２（ａ），（ｂ）に基づいて説明すれば、測定対象領域を図１０の状態から傾き角θ”（＝θ／４）だけ右側に傾けた場合を考えると、図１２（ａ）のように、輝度は平坦部では５０％、左側傾斜部では０％、右側傾斜部では１００％となる。一方、測定対象領域を図１０の状態から傾き角θ”（＝θ／４）だけ左側に傾けた場合を考えると、輝度は平坦部では５０％、左側傾斜部では１００％、右側傾斜部では０％となる。そして、ここから得られた輝度データを合算し、得られた最大値の１／２を中間の階調とし、図１２（ａ）の状態および図１２（ｂ）の状態から得られた輝度データのうち少なくとも一方を処理部５２０での処理対象輝度データとする。このようにすれば、図１２（ａ）および（ｂ）について云えば、輝度５０％の所（平坦部）が中間の階調となる。このようにすれば平坦部を基準として輝度データの処理が行えるので、輝度データの処理が容易となる。また、中間の階調が決まったなら、処理対象輝度データとされた輝度データのうちの最小のものから最大のものまでが所定の階調（例えば２５６階調）内に納まるように処理対象輝度データを処理することが好ましい。このようにすれば、凹凸部の検出感度がより高まることになる。

さらにまた、前記したように、基準平面内の互いに交差する２方向に沿う軸（Ｘ，Ｙ）それぞれに対して測定対象領域を傾斜させて（好ましくは同角度だけ傾斜させて）、各々について輝度データを収集しておき、この両輝度データを利用して凹凸部の有無や形状を求めるようにするには、照明光の入射方向に直交する基準平面内の互いに交差する２方向に沿う軸（Ｘ，Ｙ）、好ましくは互いに直交する２軸それぞれに対して測定対象領域を互いに反対の方向に同角度だけ傾斜させた際の測定対象領域の輝度データを収集しておき、各軸についての２つの輝度データの和の最大値の１／２を中間の階調とすることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施形態においては、光源およびアパーチャによって点光源を作る場合を例に説明したが、アパーチャを用いずにＬＥＤ等のように光源自体を点光源とする場合にも適用できる。

また、測定対象領域が一定の曲率のソリを持っている場合には、測定対象物９００裏面の真空吸着によって裏面を基準にして測定するようにしても良いし、アパーチャ１１２や開口絞り１２２をハーフミラー１１３や１２３に対して接近あるいは離反する方向に移動させて、測定対象領域の各点にその法線方向から光を照射し、その反射光を物側テレセントリック光学系３００で結像するようにしても良い。前者の場合には、１次回帰直線を求めた場合、裏面を基準とした凹凸が求められることになる。また、後者の場合には、１次回帰直線を求めた場合、ソリを持った面を基準にした凹凸が求められることになる。

さらに、前記実施形態においては、基準平面に対する測定対象領域の傾き角θ”を（θ／４）に設定したが、それ以外の傾き角として凹部や凸部の検出感度を変えることもできる。

また、前記実施形態では、物側テレセントリック光学系３００を用いたが、像側と物側が共にテレセントリック光学系（像物側テレセントリック光学系）を構成するようにしても良い。要は、少なくとも、物側がテレセントリック光学系となっていることである。

本発明の基本となる表面検査装置の構成図である。図１の表面検査装置の結像動作の説明図である。図１の表面検査装置の結像動作の説明図である。図１の表面検査装置の結像動作の説明図である。図１の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の構成図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の結像動作の説明図である。本発明の一実施形態の表面検査装置の輝度データ処理の説明図である。従来の表面検査装置の構成図である。

符号の説明

１１０，１２０… 光源２００…角度設定部３００…物側テレセントリック光学系３１０…開口絞り３２０…物側テレセントリックレンズ４００…撮像部５１０，５２０…処理部６１０…位置設定手段６２０…測定対象領域移動手段。

Claims

測定対象領域を照射し、当該測定対象領域の凹凸部の形状を測定する表面検査装置であって、
平行光束からなる照明光で前記測定対象領域を照射する光照射手段と、
前記測定対象領域の斜方から当該測定対象領域を前記照明光で照射できるように、前記照明光の入射方向に直交する基準平面内の互いに交差する２方向の軸それぞれに対して、測定対象物を傾斜させる角度設定手段と、
前記測定対象領域への前記照明光の入射方向と合致する光軸を有し当該測定対象領域の一点に対する物側開口角が所定角度に設定され当該測定対象領域の各点における入射角に応じた輝度で結像する物側テレセントリック光学系または像物側テレセントリック光学系と、
この結像された像を撮像して前記測定対象領域の各点の輝度データを収集する撮像部と、
この輝度データを前記測定対象領域の傾斜量として処理し、傾斜量として処理された前記輝度データのデータ処理における走査ライン方向についての積分データから得られる回帰曲線と前記積分データとの差に基づいて前記測定対象領域内での凹凸部の有無と凹凸部の形状データとを求める処理部と、
前記物側開口角を変化させる開口角可変手段と備えることを特徴とする表面検査装置。
前記光照射手段は光源と開口絞りを含んで構成され、この開口絞りの開口径を前記物側開口角の変化に応じて変えられる開口径可変手段を更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
前記処理部は、前記照明光の入射方向に直交する基準平面内の軸に対して前記測定対象物を一の方向に所定角度だけ傾斜させた際の前記測定対象領域の各点の第１の輝度データと、前記軸に対して前記測定対象物を反対方向に同じ角度だけ傾斜させた際の前記測定対象領域の各点の第２の輝度データとを合算し、この合算して得られた最大値の１／２を中間の階調とし、前記第１および前記第２の輝度データのうちの少なくとも一方を処理対象輝度データとすることを特徴とする請求項１または２記載の表面検査装置。