JP6460953B2 - 光学式表面検査装置及び光学式表面検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ディスク又はその基板（以下、これらを総称して、「磁気ディスク」と呼ぶ）や、光学メディア、ウエハ、ガラス基板等の表面を光学的に検査する光学式表面検査装置及び光学式表面検査方法に関する。

磁気ディスクや、光学メディア、ウエハ、ガラス基板等の表面には、製造工程において、傷、汚れ、異物等の欠陥が発生する恐れがあるため、光学式の検査装置を用いて、欠陥の検査が行われている。例えば、特許文献１には、試料からの正反射光を複数の検出素子を有する検出器で検出し、この検出器からの出力信号を処理して試料上の欠陥の凹凸を判定するようにした磁気メディアの光学式検査方法及びその装置が開示されている。

特開２０１３−２１０２３２号公報

例えば、磁気ディスクの場合、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の記憶容量は、記録するコンテンツの容量の増大に伴い、ますます高容量化が要求されている。磁気ディスクが高容量化されると、それまでは問題とされなかった微小な欠陥も高容量化を阻害する原因となるため、その様な欠陥も検査で検出する必要がある。特許文献１に記載の技術を用いて欠陥の凹凸を判定する場合、従来は、複数の検出素子の出力信号から差Ｄを求めた後、差Ｄの値をプラス側及びマイナス側のしきい値と比較し、しきい値を超えたものについて、プラス側及びマイナス側の出現順序から、欠陥の凹凸を判定していた。しかしながら、従来の方法では、より微小な欠陥に対応するためにしきい値を小さくすると、ノイズの影響を受け易くなり、凹凸のある欠陥の検出精度が低下するという問題があった。また、従来の方法では、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することができなかった。

本発明の課題は、被検査物に存在する凹凸のある欠陥を精度良く検出することである。また、本発明の課題は、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することである。

本発明の光学式表面検査装置は、被検査物を移動するステージと、検査光を被検査物へ照射する検査光照射装置と、検査光が被検査物の欠陥により反射された正反射光を複数の検出素子により分割して受光して、各検出素子から検出信号を出力する正反射光検出系と、複数の検出素子から出力された各検出信号を処理して、被検査物の欠陥を検出する処理装置とを備え、処理装置が、各検出信号を演算して、欠陥による正反射光の光軸の傾きを検出する演算部と、演算部により検出された正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、正反射光の光軸の傾きが、第１のしきい値又は第２のしきい値を超えた超過点と、第１のしきい値又は第２のしきい値以内に復帰した復帰点と、超過点から復帰点までの間で、正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点とを検出する比較部と、比較部により検出された超過点、復帰点、及びピーク点のデータから、超過点から復帰点までの、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出する検出部と、検出部により検出された正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、欠陥の凹凸を判定する判定部とを有するものである。

また、本発明の光学式表面検査方法は、被検査物を移動しながら、検査光を被検査物へ照射し、検査光が被検査物の欠陥により反射された正反射光を複数の検出素子により分割して受光して、各検出素子から検出信号を出力し、複数の検出素子から出力した各検出信号を演算して、欠陥による正反射光の光軸の傾きを検出し、検出した正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、正反射光の光軸の傾きが、第１のしきい値又は第２のしきい値を超えた超過点と、第１のしきい値又は第２のしきい値以内に復帰した復帰点と、超過点から復帰点までの間で、正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点とを検出し、検出した超過点、復帰点、及びピーク点のデータから、超過点から復帰点までの、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出し、検出した正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、欠陥の凹凸を判定するものである。

被検査物を移動しながら、検査光を被検査物へ照射し、検査光が被検査物の欠陥により反射された正反射光を、複数の検出素子により分割して受光する。被検査物に凹凸のある欠陥が存在すると、正反射光の光軸がずれ、欠陥の凹凸に応じて、正反射光の光軸が変化する方向が異なる。そこで、複数の検出素子から出力し、ディジタル信号に変換した各検出信号を演算して、欠陥による正反射光の光軸の傾きを検出する。次に、検出した正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、正反射光の光軸の傾きが、第１のしきい値又は第２のしきい値を超えた超過点と、第１のしきい値又は第２のしきい値以内に復帰した復帰点と、超過点から復帰点までの間で、正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点とを検出する。そして、超過点、復帰点、及びピーク点のデータから、超過点から復帰点までの、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出する。少量のデータを用いた高速な処理で、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値が検出される。検出した正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、欠陥の凹凸を判定することにより、ノイズの影響を受けにくくなり、被検査物に存在する凹凸のある欠陥が精度良く検出される。また、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を比較することで、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することが可能となる。

さらに、本発明の光学式表面検査装置は、検出部が、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出するものである。また、本発明の光学式表面検査方法は、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出するものである。正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値が、容易に検出される。

あるいは、本発明の光学式表面検査装置は、検出部が、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、超過点、ピーク点及び復帰点を角に含む多角形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出するものである。また、本発明の光学式表面検査方法は、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、超過点、ピーク点及び復帰点を角に含む多角形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出するものである。正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値が、より正確に検出される。

本発明によれば、少量のデータを用いた高速な処理で、被検査物に存在する凹凸のある欠陥を精度良く検出することができる。また、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することができる。

さらに、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することにより、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、容易に検出することができる。

あるいは、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、超過点、ピーク点及び復帰点を角に含む多角形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することにより、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、より正確に検出することができる。

本発明の一実施の形態による光学式表面検査装置の概略構成を示す図である。 表面変位測定器の概略構成を示す図である。 検出光学系の概略構成を示す図である。 磁気ディスクの平面図である。 欠陥による正反射光の光軸の傾きを説明する図である。 欠陥による正反射光の光軸の傾きを説明する図である。 本発明の一実施の形態による欠陥凹凸検査部のブロック図である。 演算部及び比較部の動作を説明する図である。 演算部及び比較部の動作を説明する図である。 演算部及び比較部の動作を説明する図である。 演算部及び比較部の動作を説明する図である。 演算部及び比較部の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。 本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。 本発明の他の実施の形態による検出部及び判定部の動作の他の例を説明する図である。 処理装置による検出信号の処理を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施の形態による光学式表面検査装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の光学式表面検査装置１００は、磁気ディスク１の表面及び裏面の欠陥を、表面及び裏面について同時に検査するものである。光学式表面検査装置１００は、検査光照射装置１０，１０’、ミラー１１、ステージ駆動装置１５、ステージ１６、表面変位測定器１９、検出光学系２０，２０’、アナログディジタル変換装置４０．処理装置５０、入出力装置６０、及び制御装置７０を含んで構成されている。

被検査物である磁気ディスク１が、ステージ１６に搭載されている。ステージ１６は、磁気ディスク１を回転させるスピンドル１７と、磁気ディスク１が回転する面内で、磁気ディスク１を少なくとも１軸方向に移動可能な直進ステージ１８とを備えている。スピンドル１７及び直進ステージ１８は、ステージ駆動装置１５により駆動される。

検査光照射装置１０は、磁気ディスク１の表面へ検査光を照射する。検査光照射装置１０’は、ミラー１１を介して、磁気ディスク１の裏面へ検査光を照射する。検査光照射装置１０，１０’は、所定の波長のレーザー光を出力するレーザー光源を備えている。

表面変位測定器１９は、磁気ディスク１の表面の高さの変位を測定する。図２は、表面変位測定器の概略構成を示す図である。表面変位測定器１９は、投光器１９ａと受光器１９ｂとを含んで構成されている。投光器１９ａは、光ビームを磁気ディスク１の表面へ斜めに投射する。受光器１９ｂは、磁気ディスク１の表面へ投射された光ビームが磁気ディスク１の表面で反射された反射光を受光し、反射光の受光位置に応じた検出信号を出力する。受光器１９ｂの検出信号は、制御装置７０により処理されて、磁気ディスク１の表面の高さの変位量が検出される。

図１において、検出光学系２０は、磁気ディスク１の表面へ照射された検査光が、磁気ディスク１の表面で反射された正反射光、及び磁気ディスク１の表面で散乱された散乱光を集光して検出する。検出光学系２０’は、磁気ディスク１の裏面へ照射された検査光が、磁気ディスク１の裏面で反射された正反射光、及び磁気ディスク１の裏面で散乱された散乱光を集光して検出する。

図３は、検出光学系の概略構成を示す図である。検出光学系２０と検出光学系２０’とは、基本的に同じ構成であるので、磁気ディスク１の表面側に設けられた検出光学系２０について説明する。図３（ａ）において、検出光学系２０は、ミラー２１、正反射光検出系２２、及び散乱光検出系２３を含んで構成されている。ミラー２１は、磁気ディスク１の表面からの正反射光を、正反射光検出系２２の方向へ反射させる。

正反射光検出系２２は、集光レンズ２４、及び正反射光検出器２５を含んで構成されている。集光レンズ２４は、ミラー２１で反射された正反射光を集光して、平行光線束にする。正反射光検出器２５は、集光レンズ２４により集光された正反射光を検出する。図３（ｂ）は、正反射光検出器２５の正面図である。正反射光検出器２５の受光面は、ステージ１６のスピンドル１７による磁気ディスク１の回転方向に、複数の検出素子２５ａ及び検出素子２５ｃ、または検出素子２５ｂ及び検出素子２５ｄを有するセンサーアレイで構成されている。各検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、受光した光の強度に応じた大きさの検出信号を出力する。なお、本実施の形態の正反射光検出器２５は、４つの検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを有するが、検出素子の数はこれに限るものではない。

図３（ａ）において、散乱光検出系２３は、集光レンズ２６、収束レンズ２７、ピンホール板２８、及び散乱光検出器２９を含んで構成されている。集光レンズ２６は、ミラー２１で反射されなかった正反射光の周辺の散乱光を集光する。収束レンズ２７は、集光レンズ２６で集光された散乱光を収束させる。ピンホール板２８は、収束レンズ２７の収束点に位置して収束された散乱光を通過させるピンホールを有し、収束レンズ２７により収束されなかった光を遮光する。散乱光検出器２９は、例えば、光電子倍増管（フォトマルチプライヤー）からなり、ピンホール板２８を通過した散乱光を検出する。

図１において、アナログディジタル変換装置４０は、複数のＡ／Ｄ変換器４１，４１’，４２，４２’を備えている。検出光学系２０から出力されたアナログの検出信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器４１，４２で増幅され、ディジタル信号に変換されて、処理装置５０へ入力される。同様に、検出光学系２０’から出力されたアナログの検出信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器４１’，４２’で増幅され、ディジタル信号に変換されて、処理装置５０へ入力される。

処理装置５０は、欠陥候補検出部５１と、欠陥凹凸検査部５２と、欠陥連続性判定部５３と、欠陥特徴量抽出部５４と、欠陥分類部５５と、欠陥分布算出部５６と、基板良否判定部５７とを備え、アナログディジタル変換装置４０によりディジタル信号に変換された各検出信号を処理する。入出力装置６０は、表示画面６１を備え、処理装置５０の処理条件を入力し、また処理装置５０の処理結果を表示する。制御装置７０は、光学式表面検査装置１００全体を制御する。

図４は、磁気ディスクの平面図である。図１の制御装置７０は、ステージ駆動装置１５を制御して、ステージ１６のスピンドル１７と直進ステージ１８とを駆動し、磁気ディスク１を図４に矢印で示すθ方向に回転させながら、磁気ディスク１をその半径ｒの方向に一定の速度で直進させる。これにより、磁気ディスク１の内周部から外周部にかけて、検査光による欠陥の検査がスパイラル状に行われて、磁気ディスク１の表面及び裏面の全体の検査が行われる。

図１において、検査中、制御装置７０は、表面変位測定器１９の受光器１９ｂの検出信号から、磁気ディスク１の表面の高さの変位量を検出する。そして、制御装置７０は、図示しないオートフォーカス機構により、磁気ディスク１の表面又は裏面に対する、検出光学系２０，２０’の高さを調整する。これにより、常に安定した検査を実行することができる。

図５及び図６は、欠陥による正反射光の光軸の傾きを説明する図である。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、磁気ディスク１の表面に凹状の欠陥２が存在する場合の、磁気ディスク１の表面からの正反射光Ｒａを示している。図５（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、それぞれ、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）の場合における、正反射光検出器２５による正反射光Ｒａの受光位置を示している。

まず、図５（ａ）に示す様に、検査光Ｉａが磁気ディスク１の平坦な部分へ照射されているとき、正反射光Ｒａのスポットは、図５（ｄ）に示す様に、正反射光検出器２５の４分割された受光面の中央部へ照射される。各検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、正反射光Ｒａをそれぞれ均等に受光する。

次に、磁気ディスク１が矢印Ａで示す方向へ回転し、検査光Ｉａが図５（ｂ）に示す位置へ照射されると、検査光Ｉａは、凹状の欠陥２の図面左側の斜面で反射され、その正反射光Ｒａは、正反射光検出器２５の受光面の中央部から図面下側へずれた位置へ照射される。従って、正反射光Ｒａの光軸が検出素子２５ｃ，２５ｄの側へずれ、正反射光検出器２５の受光面で受光される正反射光Ｒａのスポットは、図５（ｅ）に示す様に、検出素子２５ｃ，２５ｄの側へ移動する。

さらに、磁気ディスク１が矢印Ａで示す方向へ回転し、検査光Ｉａが図５（ｃ）に示す位置へ照射されると、検査光Ｉａは、凹状の欠陥２の図面右側の斜面で反射され、その正反射光Ｒａは、正反射光検出器２５の受光面の中央部から図面上側へずれた位置へ照射される。従って、正反射光Ｒａの光軸が検出素子２５ａ，２５ｂの側へずれ、正反射光検出器２５の受光面で受光される正反射光Ｒａのスポットは、図５（ｆ）に示す様に、検出素子２５ａ，２５ｂの側へ移動する。

一方、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、磁気ディスク１の表面に凸状の欠陥３が存在する場合の、磁気ディスク１の表面からの正反射光Ｒａを示している。図６（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、それぞれ、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）の場合における、正反射光検出器２５による正反射光Ｒａの受光位置を示している。

まず、図６（ａ）に示す様に、検査光Ｉａが磁気ディスク１の平坦な部分へ照射されているとき、正反射光Ｒａのスポットは、図６（ｄ）に示す様に、正反射光検出器２５の４分割された受光面の中央部へ照射される。各検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄは、正反射光Ｒａをそれぞれ均等に受光する。

次に、磁気ディスク１が矢印Ａで示す方向へ回転し、検査光Ｉａが図６（ｂ）に示す位置へ照射されると、検査光Ｉａは、凸状の欠陥３の図面左側の斜面で反射され、その正反射光Ｒａは、正反射光検出器２５の受光面の中央部から図面上側へずれた位置へ照射される。従って、正反射光Ｒａの光軸が検出素子２５ａ，２５ｂの側へずれ、正反射光検出器２５の受光面で受光される正反射光Ｒａのスポットは、図６（ｅ）に示す様に、検出素子２５ａ，２５ｂの側へ移動する。

さらに、磁気ディスク１が矢印Ａで示す方向へ回転し、検査光Ｉａが図６（ｃ）に示す位置へ照射されると、検査光Ｉａは、凸状の欠陥３の図面右側の斜面で反射され、その正反射光Ｒａは、正反射光検出器２５の受光面の中央部から図面下側へずれた位置へ照射される。従って、正反射光Ｒａの光軸が検出素子２５ｃ，２５ｄの側へずれ、正反射光検出器２５の受光面で受光される正反射光Ｒａのスポットは、図６（ｆ）に示す様に、検出素子２５ｃ，２５ｄの側へ移動する。

図５及び図６に示す様に、磁気ディスク１の表面の欠陥が、凹状の欠陥２であるか、凸状の欠陥３であるかによって、正反射光Ｒａの光軸が変化する方向が異なる。

図７は、本発明の一実施の形態による欠陥凹凸検査部のブロック図である。本実施の形態の欠陥凹凸検査部５２は、演算部５２１、比較部５２２、メモリ５２３、検出部５２４、及び判定部５２５を含んで構成されている。演算部５２１は、アナログディジタル変換装置４０によりディジタル信号に変換された検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの各検出信号を演算して、磁気ディスク１の表面の欠陥による正反射光の光軸の傾きを検出する。

図８〜図１２は、演算部及び比較部の動作を説明する図である。図８（ａ）は、凹状の欠陥２の断面形状の一例を示し、図９（ａ）は、欠陥２よりも微小な凹状の欠陥２’の断面形状の一例を示している。また、図１０（ａ）は、凸状の欠陥３の断面形状の一例を示している。演算部５２１は、図５（ｄ），（ｅ），（ｆ）及び図６（ｄ），（ｅ），（ｆ）において、検出素子２５ａの出力と検出素子２５ｂの出力の和と、検出素子２５ｃの出力と検出素子２５ｄの出力の和との差Ｄ＝{（検出素子２５ａの出力）＋（検出素子２５ｂの出力）}−{（検出素子２５ｃの出力）＋（検出素子２５ｄの出力）}を演算する。

図５（ｄ）及び図６（ｄ）の場合、差Ｄはゼロとなる。図５（ｅ）の場合、差Ｄはマイナスの値となり、検査光Ｉａが凹状の欠陥２の中央部へ照射されると、差Ｄはゼロに戻る。そして、図５（ｆ）の場合、差Ｄはプラスの値となり、検査光Ｉａが凹状の欠陥２から外れると、差Ｄはゼロに戻る。一方、図６（ｅ）の場合、差Ｄはプラスの値となり、検査光Ｉａが凸状の欠陥３の中央部へ照射されると、差Ｄはゼロに戻る。そして、図６（ｆ）の場合、差Ｄはマイナスの値となり、検査光Ｉａが凸状の欠陥３から外れると、差Ｄはゼロに戻る。

図８（ｂ）、図９（ｂ）、及び図１０（ｂ）は、それぞれ、差Ｄの変化を示すグラフである。磁気ディスク１の表面に図８（ａ）に示す凹状の欠陥２がある場合、差Ｄは、図８（ｂ）に示す様に、最初ゼロであったものが一旦マイナス側にピークとなった後にゼロとなり、次にプラス側にピークとなった後にゼロに戻る。磁気ディスク１の表面に図９（ａ）に示す微小な凹状の欠陥２’がある場合、差Ｄは、図９（ｂ）に示す様に、図８（ｂ）に比べて変化が小さい。一方、磁気ディスク１の表面に図１０（ａ）に示す凸状の欠陥３がある場合、差Ｄは、図１０（ｂ）に示す様に、最初ゼロであったものが一旦プラス側にピークとなった後にゼロとなり、次にマイナス側にピークとなった後にゼロに戻る。図８（ｂ）、図９（ｂ）、及び図１０（ｂ）の差Ｄの波形は、磁気ディスク１の表面の欠陥による正反射光の光軸の傾きの変化を示している。

従来は、差Ｄの値がしきい値を超えたとき、図８（ｂ）、図９（ｂ）、及び図１０（ｂ）に示す差Ｄのプラス側及びマイナス側の出現順序から、欠陥の凹凸を判定していた。しかしながら、従来の方法では、より微小な欠陥に対応するためにしきい値を小さくすると、差Ｄの値がしきい値を超えたとき、それが、例えば図９（ａ）に示す微小な欠陥２’によるものなのか、あるいはノイズの影響によるものなのかが、分からなかった。

図１１（ａ）は、凸部の中央に凹部が形成された欠陥４の断面形状の一例を示している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の場合における、差Ｄの変化を示すグラフである。また、図１２（ａ）は、凸部が２つ続いて形成された欠陥５の断面形状の一例を示している。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の場合における、差Ｄの変化を示すグラフである。図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）において、差Ｄは、いずれも、最初ゼロであったものが一旦プラス側にピークとなった後にゼロとなり、次にマイナス側にピークとなった後にゼロに戻る。そして、再度、プラス側にピークとなった後にゼロとなり、次にマイナス側にピークとなった後にゼロに戻る。

従来は、差Ｄの値がしきい値を超えたとき、差Ｄのプラス側及びマイナス側の出現順序から、欠陥の凹凸を判定していたため、図１１（ｂ）に示す差Ｄの波形と、図１２（ｂ）に示す差Ｄの波形とを区別することができず、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することができなかった。

図７において、比較部５２２は、演算部５２１により検出された正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、正反射光の光軸の傾きが、第１のしきい値又は第２のしきい値を超えた超過点、及び第１のしきい値又は第２のしきい値以内に復帰した復帰点を検出する。また、比較部５２２は、超過点から復帰点までの間で、演算部５２１により検出された正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点を検出する。

図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、及び図１２（ｂ）には、比較部５２２が使用するプラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値の一例が、破線で示されている。そして、各図の黒い点は、比較部５２２により検出された超過点、ピーク点、又は復帰点を示している。

図８（ｂ）においては、点２Ａがマイナス側の超過点、点２Ｂがマイナス側のピーク点、点２Ｃがマイナス側の復帰点である。また、点２Ｄがプラス側の超過点、点２Ｅがプラス側のピーク点、点２Ｆがプラス側の復帰点である。

図９（ｂ）においては、点２Ｇがマイナス側の超過点かつピーク点であり、点２Ｈがマイナス側の復帰点である。また、点２Ｉがプラス側の超過点かつピーク点であり、点２Ｊがプラス側の復帰点である。

図１０（ｂ）においては、点３Ａがプラス側の超過点、点３Ｂがプラス側のピーク点、点３Ｃがプラス側の復帰点である。また、点３Ｄがマイナス側の超過点、点３Ｅがマイナス側のピーク点、点３Ｆがマイナス側の復帰点である。

図１１（ｂ）においては、点４Ａがプラス側の超過点、点４Ｂがプラス側のピーク点、点４Ｃがプラス側の復帰点である。また、点４Ｄがマイナス側の超過点、点４Ｅがマイナス側のピーク点、点４Ｆがマイナス側の復帰点である。さらに、点４Ｇがプラス側の超過点、点４Ｈがプラス側のピーク点、点４Ｉがプラス側の復帰点である。また、点４Ｊがマイナス側の超過点、点４Ｋがマイナス側のピーク点、点４Ｌがマイナス側の復帰点である。

図１２（ｂ）においては、点５Ａがプラス側の超過点、点５Ｂがプラス側のピーク点、点５Ｃがプラス側の復帰点である。また、点５Ｄがマイナス側の超過点、点５Ｅがマイナス側のピーク点、点５Ｆがマイナス側の復帰点である。さらに、点５Ｇがプラス側の超過点、点５Ｈがプラス側のピーク点、点５Ｉがプラス側の復帰点である。また、点５Ｊがマイナス側の超過点、点５Ｋがマイナス側のピーク点、点５Ｌがマイナス側の復帰点である。

図７において、比較部５２２により検出された超過点、ピーク点、及び復帰点のデータは、メモリ５２３に一旦記憶される。検出部５２４は、メモリ５２３に記憶された超過点、ピーク点、及び復帰点のデータを読み出して、超過点から復帰点までの、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出する。

図１３〜図１７は、本発明の一実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。本実施の形態において、検出部５２４は、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出する。

図１３（ａ）は、図８（ａ）と同じ凹状の欠陥２の断面形状の一例を示している。図１３（ｂ）には、図８（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、マイナス側の超過点２Ａからマイナス側の復帰点２Ｃまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点２Ｂのピーク値を高さとする長方形Ｒ１が、斜線を付して示されている。また、プラス側の超過点２Ｄからプラス側の復帰点２Ｆまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点２Ｅのピーク値を高さとする長方形Ｒ２が、斜線を付して示されている。検出部５２４は、長方形Ｒ１の面積を、区間Ｐ０−Ｐ１における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ２の面積を、区間Ｐ１−Ｐ２における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１４（ａ）は、図９（ａ）と同じ凹状の欠陥２’の断面形状の一例を示している。図１４（ｂ）には、図９（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、マイナス側の超過点２Ｇからマイナス側の復帰点２Ｈまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点２Ｇのピーク値を高さとする長方形Ｒ１’が、斜線を付して示されている。また、プラス側の超過点２Ｉからプラス側の復帰点２Ｊまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点２Ｉのピーク値を高さとする長方形Ｒ２’が、斜線を付して示されている。検出部５２４は、長方形Ｒ１’の面積を、区間Ｐ０’−Ｐ１’における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ２’の面積を、区間Ｐ１’−Ｐ２’における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１５（ａ）は、図１０（ａ）と同じ凸状の欠陥３の断面形状の一例を示している。図１５（ｂ）には、図１０（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、プラス側の超過点３Ａからプラス側の復帰点３Ｃまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点３Ｂのピーク値を高さとする長方形Ｒ３が、斜線を付して示されている。また、マイナス側の超過点３Ｄからマイナス側の復帰点３Ｆまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点３Ｅのピーク値を高さとする長方形Ｒ４が、斜線を付して示されている。検出部５２４は、長方形Ｒ３の面積を、区間Ｐ３−Ｐ４における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ４の面積を、区間Ｐ４−Ｐ５における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１６（ａ）は、図１１（ａ）と同じ凸部の中央に凹部が形成された欠陥４の断面形状の一例を示している。図１６（ｂ）には、図１１（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、プラス側の超過点４Ａからプラス側の復帰点４Ｃまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点４Ｂのピーク値を高さとする長方形Ｒ５が、斜線を付して示されている。また、マイナス側の超過点４Ｄからマイナス側の復帰点４Ｆまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点４Ｅのピーク値を高さとする長方形Ｒ６が、斜線を付して示されている。

さらに、プラス側の超過点４Ｇからプラス側の復帰点４Ｉまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点４Ｈのピーク値を高さとする長方形Ｒ７が、斜線を付して示されている。また、マイナス側の超過点４Ｊからマイナス側の復帰点４Ｌまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点４Ｋのピーク値を高さとする長方形Ｒ８が、斜線を付して示されている。

検出部５２４は、長方形Ｒ５の面積を、区間Ｐ６−Ｐ７における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ６の面積を、区間Ｐ７−Ｐ８における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。また、検出部５２４は、長方形Ｒ７の面積を、区間Ｐ８−Ｐ９における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ８の面積を、区間Ｐ９−Ｐ１０における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１７（ａ）は、図１２（ａ）と同じ凸部が２つ続いて形成された欠陥５の断面形状の一例を示している。図１７（ｂ）には、図１２（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、プラス側の超過点５Ａからプラス側の復帰点５Ｃまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点５Ｂのピーク値を高さとする長方形Ｒ９が、斜線を付して示されている。また、マイナス側の超過点５Ｄからマイナス側の復帰点５Ｆまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点５Ｅのピーク値を高さとする長方形Ｒ１０が、斜線を付して示されている。

さらに、プラス側の超過点５Ｇからプラス側の復帰点５Ｉまでの水平方向の距離を底辺とし、プラス側のピーク点５Ｈのピーク値を高さとする長方形Ｒ１１が、斜線を付して示されている。また、マイナス側の超過点５Ｊからマイナス側の復帰点５Ｌまでの水平方向の距離を底辺とし、マイナス側のピーク点５Ｋのピーク値を高さとする長方形Ｒ１２が、斜線を付して示されている。

検出部５２４は、長方形Ｒ９の面積を、区間Ｐ１１−Ｐ１２における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ１０の面積を、区間Ｐ１２−Ｐ１３における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。また、検出部５２４は、長方形Ｒ１１の面積を、区間Ｐ１３−Ｐ１４における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、長方形Ｒ１２の面積を、区間Ｐ１４−Ｐ１５における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１３〜図１７に示した実施の形態では、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値が、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積として近似され、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値が、少量のデータを用いた高速な処理で、容易に検出される。従って、図７において、メモリ５２３は、超過点から復帰点までの間の、超過点、ピーク点、及び復帰点を除く他のデータを記憶する必要がなく、必要な容量が少なく済む。そして、検出部５２４は、長方形の面積を算出する簡単な処理で、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、高速かつ容易に検出することができる。

図１８は、本発明の他の実施の形態による検出部及び判定部の動作を説明する図である。本実施の形態において、検出部５２４は、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、超過点、ピーク点及び復帰点を角に含む多角形の面積を、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出する。

図１８（ａ）は、図８（ａ）と同じ凹状の欠陥２の断面形状の一例を示している。図１８（ｂ）には、図８（ｂ）の差Ｄの波形が、破線で示されている。そして、マイナス側の超過点２Ａからマイナス側の復帰点２Ｃまでの水平方向の距離を底辺とし、超過点２Ａ、ピーク点２Ｂ及び復帰点２Ｃを角に含む五角形Ｒ１３が、斜線を付して示されている。また、プラス側の超過点２Ｄからプラス側の復帰点２Ｆまでの水平方向の距離を底辺とし、超過点２Ｄ、ピーク点２Ｅ及び復帰点２Ｆを角に含む五角形Ｒ１４が、斜線を付して示されている。検出部５２４は、五角形Ｒ１３の面積を、区間Ｐ０−Ｐ１における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出し、五角形Ｒ１４の面積を、区間Ｐ１−Ｐ２における正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値として算出する。

図１８に示した実施の形態では、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値が、超過点から復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、超過点、ピーク点及び復帰点を角に含む多角形の面積として近似され、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値が、少量のデータを用いた高速な処理で、より正確に検出される。従って、図７において、メモリ５２３は、超過点から復帰点までの間の、超過点、ピーク点、及び復帰点を除く他のデータを記憶する必要がなく、必要な容量が少なく済む。そして、検出部５２４は、多角形の面積を算出する処理で、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、高速かつより正確に検出することができる。

図７において、検出部５２４により検出された正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値のデータは、メモリ５２３に一旦記憶される。判定部５２５は、メモリ５２３に記憶されたそれらのデータを読み出して、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、欠陥の凹凸を判定する。

図１３（ｃ）において、区間Ｐ０−Ｐ１における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈ、区間Ｐ１−Ｐ２における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈとする。同様に、図１８（ｃ）において、区間Ｐ０−Ｐ１における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈ’、区間Ｐ１−Ｐ２における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈ’とする。一方、図１５（ｃ）において、区間Ｐ３−Ｐ４における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈ、区間Ｐ４−Ｐ５における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈとする。

図１４（ｃ）において、区間Ｐ０’−Ｐ１’における正反射光の光軸の傾きの累積値を−ｈ、区間Ｐ１’−Ｐ２’における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋ｈとする。図９（ｂ）において、差Ｄの値がしきい値を越えたとき、それがノイズの影響によるものである場合は、ノイズの影響がプラス側とマイナス側とで等分に現れることはないので、区間Ｐ０’−Ｐ１’と区間Ｐ１’−Ｐ２’とで正反射光の光軸の傾きの累積値の絶対値が同じになることはない。

判定部５２５は、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値の出現順序が、マイナス−プラスの順であり、それらの絶対値がほぼ等しいものを、凹状の欠陥と判定する。また、判定部５２５は、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値の出現順序が、プラス−マイナスの順であり、それらの絶対値がほぼ等しいものを、凸状の欠陥と判定する。正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を用いることにより、ノイズの影響を受けにくくなり、被検査物に存在する凹凸のある欠陥が精度良く検出される。

図１６（ｃ）において、区間Ｐ６−Ｐ７における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈ、区間Ｐ７−Ｐ８における正反射光の光軸の傾きの累積値を−２Ｈ、区間Ｐ８−Ｐ９における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋２Ｈ、区間Ｐ９−Ｐ１０における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈとする。一方、図１７（ｃ）において、区間Ｐ１１−Ｐ１２における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈ、区間Ｐ１２−Ｐ１３における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈ、区間Ｐ１３−Ｐ１４における正反射光の光軸の傾きの累積値を＋Ｈ、区間Ｐ１４−Ｐ１５における正反射光の光軸の傾きの累積値を−Ｈとする。

判定部５２５は、図１６（ｃ）においては、区間Ｐ７−Ｐ８の正反射光の光軸の傾きの累積値が−２Ｈ、区間Ｐ８−Ｐ９の正反射光の光軸の傾きの累積値が＋２Ｈであるのに対し、図１７（ｃ）においては、区間Ｐ１２−Ｐ１３の正反射光の光軸の傾きの累積値が−Ｈ、区間Ｐ１３−Ｐ１４の正反射光の光軸の傾きの累積値が＋Ｈであることから、図１６（ａ）の欠陥４と図１７（ａ）の欠陥５とを識別する。この様に、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側を比較することで、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することが可能となる。

図１９は、処理装置による検出信号の処理を示すフローチャートである。図１において、処理装置５０が行う、磁気ディスク１の表面側に設けられた検出光学系２０からの各検出信号の処理と、磁気ディスク１の裏面側に設けられた検出光学系２０’からの各検出信号の処理とは同じであるので、磁気ディスク１の表面側に設けられた検出光学系２０からの各検出信号の処理について説明する。

図１９において、まず、検出光学系２０から出力されて、アナログディジタル変換装置４０によりディジタル信号に変換された各検出信号を、処理装置５０へ入力する（ステップ３０１）。処理装置５０の欠陥候補検出部５１は、散乱光検出系２３の検出信号のレベルを、予め設定したしきい値と比較し、しきい値を超えた検出信号を、欠陥候補として検出する（ステップ３０２）。このとき、欠陥候補検出部５１は、各欠陥候補を、ステージ駆動装置１５及びステージ１６の図示しない検出系から得られる、各欠陥候補の磁気ディスク１の表面上の位置情報と関連付けて抽出する。

これと並行して、処理装置５０の欠陥凹凸検査部５２は、正反射光検出系２２の複数の検出素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの各検出信号から、正反射光の光軸の傾きを検出し、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、欠陥の凹凸を判定して、凹凸のある欠陥を検出する（ステップ３０３）。このとき、欠陥凹凸検査部５２は、検出した各欠陥を、ステージ駆動装置１５及びステージ１６の図示しない検出系から得られる、各欠陥の磁気ディスク１の表面上の位置情報と関連付けて抽出する。

次に、処理装置５０の欠陥連続性判定部５３は、ステップ３０２及びステップ３０３で得られた各欠陥候補及び各欠陥の磁気ディスク１の表面上の位置情報から、各欠陥候補及び各欠陥の二次元マップを作成し、各欠陥候補及び各欠陥が互いに所定の距離内に存在するか否を確認して、欠陥の連続性を判定する（ステップ３０４）。連続性があると判定された欠陥候補及び欠陥は、一つの欠陥として、以降の処理を行う。

次に、処理装置５０の欠陥特徴量抽出部５４は、各欠陥について、欠陥の寸法（θ方向の大きさ、半径ｒの方向の大きさ）及び面積等の欠陥の特徴量を抽出する（ステップ３０５）。

次に、処理装置５０の欠陥分類部５５は、ステップ３０３で判定された欠陥の凹凸とステップ３０５で抽出された欠陥の特徴量とに基づいて、各欠陥を種類毎に分類する（ステップ３０６）。続いて、処理装置５０の欠陥分布算出部５６は、ステップ３０６で分類された欠陥の種類毎に、欠陥の磁気ディスク１の表面上の数と分布とを算出して、欠陥マップを作成する（ステップ３０７）。

次に、処理装置５０の基板良否判定部５７は、ステップ３０７で算出された欠陥の種類毎の欠陥の数を、予め設定した基準値と比較して、磁気ディスク１の良否判定を行う（ステップ３０８）。そして、処理装置５０は、ステップ３０７で作成された欠陥マップや、ステップ３０８で判定された磁気ディスク１の良否判定の結果等の検査結果を、入出力装置６０の表示画面６１に表示する（ステップ３０９）。

以上説明した実施の形態によれば、少量のデータを用いた高速な処理で、被検査物に存在する凹凸のある欠陥を精度良く検出することができる。また、凹部や凸部が組み合わされた複雑な形状の欠陥を識別することができる。

さらに、図１３〜図１７に示した実施の形態によれば、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、容易に検出することができる。

あるいは、図１８に示した実施の形態によれば、正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値を、より正確に検出することができる。

本発明は、磁気ディスクの欠陥の検査に限らず、光学メディア、ウエハ、液晶表示装置に用いられるガラス基板等の媒体表面に存在する欠陥の検査にも適用することができる。

１ 磁気ディスク
１００ 光学式表面検査装置
１０，１０’ 検査光照射装置
１１ ミラー
１５ ステージ駆動装置
１６ ステージ
１７ スピンドル
１８ 直進ステージ
１９ 表面変位測定器
２０，２０’ 検出光学系
２１ ミラー
２２ 正反射光検出系
２３ 散乱光検出系
２４ 集光レンズ
２５ 正反射光検出器
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 検出素子
４０ アナログディジタル変換装置
５０ 処理装置
５２ 欠陥凹凸検査部
５２１ 演算部
５２２ 比較部
５２３ メモリ
５２４ 検出部
５２５ 判定部
６０ 入出力装置
７０ 制御装置

Claims (6)

1. 被検査物を移動するステージと、
   検査光を前記被検査物へ照射する検査光照射装置と、
   前記検査光が前記被検査物の欠陥により反射された正反射光を複数の検出素子により分割して受光して、各検出素子から検出信号を出力する正反射光検出系と、
   前記複数の検出素子から出力された各検出信号を処理して、前記被検査物の前記欠陥を検出する処理装置とを備え、
   前記処理装置は、
   前記各検出信号を演算して、前記欠陥による前記正反射光の光軸の傾きを検出する演算部と、
   前記演算部により検出された前記正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、前記正反射光の光軸の傾きが、前記第１のしきい値又は前記第２のしきい値を超えた超過点と、前記第１のしきい値又は前記第２のしきい値以内に復帰した復帰点と、前記超過点から前記復帰点までの間で、前記正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点とを検出する比較部と、
   前記比較部により検出された前記超過点、前記復帰点、及び前記ピーク点のデータから、前記超過点から前記復帰点までの、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出する検出部と、
   前記検出部により検出された前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、前記欠陥の凹凸を判定する判定部とを有することを特徴とする光学式表面検査装置。
2. 前記検出部は、前記超過点から前記復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、前記ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することを特徴とする請求項１に記載の光学式表面検査装置。
3. 前記検出部は、前記超過点から前記復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、前記超過点、前記ピーク点及び前記復帰点を角に含む多角形の面積を、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することを特徴とする請求項１に記載の光学式表面検査装置。
4. 被検査物を移動しながら、
   検査光を前記被検査物へ照射し、
   前記検査光が前記被検査物の欠陥により反射された正反射光を複数の検出素子により分割して受光して、各検出素子から検出信号を出力し、
   前記複数の検出素子から出力した各検出信号を演算して、前記欠陥による前記正反射光の光軸の傾きを検出し、
   検出した前記正反射光の光軸の傾きを、プラス側の第１のしきい値及びマイナス側の第２のしきい値と比較して、前記正反射光の光軸の傾きが、前記第１のしきい値又は前記第２のしきい値を超えた超過点と、前記第１のしきい値又は前記第２のしきい値以内に復帰した復帰点と、前記超過点から前記復帰点までの間で、前記正反射光の光軸の傾きがプラス側又はマイナス側のピーク値となったピーク点とを検出し、
   検出した前記超過点、前記復帰点、及び前記ピーク点のデータから、前記超過点から前記復帰点までの、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値を検出し、
   検出した前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値及びマイナス側の累積値から、前記欠陥の凹凸を判定することを特徴とする光学式表面検査方法。
5. 前記超過点から前記復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、前記ピーク点のピーク値を高さとする長方形の面積を、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することを特徴とする請求項４に記載の光学式表面検査方法。
6. 前記超過点から前記復帰点までの水平方向の距離を底辺とし、前記超過点、前記ピーク点及び前記復帰点を角に含む多角形の面積を、前記正反射光の光軸の傾きのプラス側の累積値又はマイナス側の累積値の絶対値として算出することを特徴とする請求項４に記載の光学式表面検査方法。

Images