JP6463246B2 - 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。そして、検査の際には、欠陥がどの製造工程で発生したものであるかを判別するため、凹凸のある欠陥の断面形状を検出して、欠陥をより細かく分類したいという要求がある。特許文献１に記載された従来の検査方法及び検査装置は、欠陥の凹凸を判定することはできても、欠陥の断面形状を検出することはできなかった。

本発明の課題は、被検査物に存在する凹凸のある欠陥の断面形状を検出して、欠陥をより細かく分類することである。

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し、検出した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を作成する演算部と、演算部により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、欠陥の断面形状を示す信号を作成する検出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の変化を示す信号を作成し、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、欠陥の断面形状を示す信号を作成するものである。

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し、検出した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を作成する。そして、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、欠陥の断面形状を示す信号を作成する。これにより、被検査物に存在する凹凸のある欠陥の断面形状を検出して、欠陥をより細かく分類することが可能となる。従って、欠陥の発生原因の調査が容易となる。

さらに、本発明の光学式表面検査装置は、検出部が、作成した欠陥の断面形状を示す信号から、欠陥の凹凸を判定し、欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出するものである。また、本発明の光学式表面検査方法は、作成した欠陥の断面形状を示す信号から、欠陥の凹凸を判定し、欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出するものである。欠陥の凹凸の高さ又は深さの情報を用いて、欠陥をさらに細かく分類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、処理装置が、演算部により検出された正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、演算部により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、判定部により正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、そのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータを一時的に保持するメモリとを有し、検出部が、判定部により正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、メモリに保持されたデータを読み出して、演算部により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理するものである。

また、本発明の光学式表面検査方法は、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリの複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、検出した正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定し、正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定したとき、メモリに記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータをメモリに一時的に保持し、メモリに保持したデータを読み出して、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理するものである。

作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを全て保存すると、データを記憶するメモリには大きな容量が必要となる。また、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を常に処理していると、データの処理量が膨大となる。作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリの複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、検出した正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定し、正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定したとき、メモリに記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータをメモリに一時的に保持し、メモリに保持したデータを読み出して、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理するので、必要なメモリの容量が少なく済み、またデータの処理量が少なくなる。

さらに、本発明の光学式表面検査装置は、検出部が、作成した欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正する補正部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、作成した欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正するものである。検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正することで、欠陥の断面形状がより正確に検出される。

本発明によれば、被検査物に存在する凹凸のある欠陥の断面形状を検出して、欠陥をより細かく分類することができる。従って、欠陥の発生原因の調査を容易にすることができる。

さらに、作成した欠陥の断面形状を示す信号から、欠陥の凹凸を判定し、欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出することにより、欠陥をさらに細かく分類することができる。

さらに、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリの複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、検出した正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定し、正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定したとき、メモリに記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータをメモリに一時的に保持し、メモリに保持したデータを読み出して、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理することにより、必要なメモリの容量が少なく済み、またデータの処理量を少なくすることができる。

さらに、作成した欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正することにより、欠陥の断面形状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断面形状検査部のブロック図である。 演算部の動作を説明する図である。 メモリ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のブロック図である。 検出部の動作を説明する図である。 検出部の動作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、断面形状検査部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断面形状検査部のブロック図である。本実施の形態の断面形状検査部５２は、演算部５２１、判定部５２２、メモリ５２３、及び検出部５２４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し、検出した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を作成する。

図８は、演算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８（ｄ）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），（ｅ）は、正反射光Ｒａの像にぼけが生じないときの、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。一方、磁気ディスク１の表面に図８（ｄ）に示す凸状の欠陥３がある場合、差Ｄは、図８（ｅ）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），（ｅ）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。

実際の装置では、検査光Ｉａの広がりに起因して正反射光Ｒａの像にぼけが生じ、このぼけにより差Ｄの値に誤差が発生する。図８（ｃ），（ｆ）は、正反射光Ｒａの像にぼけが生じたときの差Ｄの変化を示している。図８（ｃ）では、正反射光Ｒａの像に生じたぼけのために、差Ｄがゼロからマイナス側へ変化する位置と、差Ｄがプラス側からゼロへ戻る位置とが、欠陥２の縁の位置からすれている。同様に、図８（ｆ）では、正反射光Ｒａの像に生じたぼけのために、差Ｄがゼロからプラス側へ変化する位置と、差Ｄがマイナス側からゼロへ戻る位置とが、欠陥３の縁の位置からすれている。

図７において、判定部５２２は、演算部５２１により検出された正反射光の光軸の傾き（差Ｄの値）が、所定のしきい値を超えたか否かを判定する。図８（ｃ），（ｆ）には、判定部５２２で用いられるしきい値の一例が破線で示されている。図７において、メモリ５２３は、演算部５２１により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号（図８（ｃ），（ｆ）の差Ｄの波形）のデータを、複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶する。そして、メモリ５２３は、判定部５２２により正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、そのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータを一時的に保持する。

図９は、メモリの動作を説明する図である。図９では、一例として、図８（ｃ）の差Ｄの波形における、演算部５２１により検出された正反射光の光軸の傾きのサンプリング点を、黒い点で表している。判定部５２２により点Ｄａの値が所定のしきい値を超えたと判定されたとき、メモリ５２３は、点Ｄａのデータのアドレスから所定数Ｎ１だけ遡ったアドレスの点Ｄｎ１のデータと、点Ｄａのデータのアドレスから所定数Ｎ２だけ経過したアドレスの点Ｄｎ２のデータとの間にある、各サンプリング点のデータを一時的に保持する。なお、所定数Ｎ１，Ｎ２は、検出する欠陥の大きさに応じて、適宜決定される。

図７において、検出部５２４は、判定部５２２により正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、メモリ５２３に保持されたデータを読み出し、演算部５２１により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、欠陥の断面形状を示す信号を作成する。

図１０は、本発明の一実施の形態による検出部のブロック図である。本実施の形態の検出部５２４は、積分部５２４ａ、補正部５２４ｂ、及び高さ／深さ算出部５２４ｃを含んで構成されている。積分部５２４ａは、メモリ５２３に保持されている、演算部５２１により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を積分して、欠陥の断面形状を示す信号を作成する。演算部５２１により作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号は、欠陥の表面の傾きに応じて変化する微分波形であり、これを積分することにより、欠陥の断面形状に相似した位置波形が得られる。

図１１は、検出部の動作を説明する図である。図１１（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、図１１（ｅ）は、図８（ｄ）と同じ凸状の欠陥３の断面形状の一例を示している。図１１（ｂ），（ｆ）は、それぞれ図８（ｃ），（ｆ）の正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号（差Ｄの波形）を示している。そして、図１１（ｃ），（ｇ）は、図１１（ｂ），（ｆ）の信号Ｄの波形を、積分部５２４ａによりそれぞれ積分して得られた信号Ｓを示している。

図１１（ｃ），（ｇ）の信号Ｓの波形は、図１１（ａ），（ｅ）の欠陥２，３の断面形状にそれぞれ似ているものの、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差が含まれている。ぼけの含まれた正反射光の像は、光の波長より小さな輝点が三次元的にどの様に広がるか表す点像分布関数（ＰＳＦ：Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用い、畳み込み演算（コンボリューション）により算出することができ、逆に、ぼけの含まれた正反射光の画像に対して、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行うことにより、正反射光の画像からぼけを取り除くことができる。図１０において、補正部５２４ｂは、作成した欠陥の断面形状を示す信号（図１１（ｃ），（ｇ）の信号Ｓの波形）に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正する。

図１１（ｄ），（ｈ）は、補正して得られた信号Ｓｃを示しており、各信号Ｓｃは、それぞれ、図１１（ａ），（ｅ）の欠陥２，３の断面形状をより正確に表している。図１０の高さ／深さ算出部５２４ｃは、補正した欠陥の断面形状を示す信号Ｓｃから、欠陥の凹凸を判定し、信号Ｓｃのプラス側又はマイナス側のピーク値に補正係数を掛け算して、欠陥の凹凸の高さＺｈ又は深さＺｄを検出する。

ここで、図７において、演算部５２１が作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを全て保存すると、データを記憶するメモリには大きな容量が必要となる。また、検出部５２４において、演算部５２１が作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を常に処理していると、データの処理量が膨大となる。本実施の形態では、演算部５２１が作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリ５２３の複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶する。そして、判定部５２２において、演算部５２１が検出した正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたか否かを判定し、正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、メモリ５２３に記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータをメモリ５２３に一時的に保持する。検出部５２４は、判定部５２２において正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、メモリ５２３に保持されたデータを読み出して、正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理するので、必要なメモリの容量が少なく済み、またデータの処理量が少なくなる。

図１２は、図１１と同様に、検出部の動作を説明する図である。図１２（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１２（ｂ）は、図１２（ａ）の場合における、正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号（差Ｄの波形）を示している。図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）の信号Ｄの波形を、積分部５２４ａにより積分して得られた、欠陥の断面形状を示す信号Ｓを示している。そして、図１２（ｄ）は、図１２（ｃ）の信号Ｓの波形を、補正部５２４ｂにより補正して得られた信号Ｓｃを示している。

図１２（ｅ）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（ｆ）は、図１２（ｅ）の場合における、正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号（差Ｄの波形）を示している。図１２（ｇ）は、図１２（ｆ）の信号Ｄの波形を、積分部５２４ａにより積分して得られた、欠陥の断面形状を示す信号Ｓを示している。そして、図１２（ｈ）は、図１２（ｇ）の信号Ｓの波形を、補正部５２４ｂにより補正して得られた信号Ｓｃを示している。図１０の高さ／深さ算出部５２４ｃは、補正した欠陥の断面形状を示す信号Ｓｃから、欠陥の凹部及び凸部を判定し、信号Ｓｃのプラス側又はマイナス側のピーク値に補正係数を掛け算して、欠陥の各凹凸部の高さＺｈ又は深さＺｄを検出する。

図１３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１３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の断面形状検査部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変化を示す信号を作成する。そして、断面形状検査部５２は、作成した信号のレベルが所定のしきい値を越えたか否かを判定し、しきい値を超えた信号を、凹凸のある欠陥として検出する（ステップ３０３）。このとき、断面形状検査部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、断面形状検査部５２は、ステップ３０３で作成された正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号に基づき、欠陥の断面形状を検出して、欠陥の凹凸を判定し、欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出する（ステップ３０４）。

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３０５）。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３０６）。

次に、処理装置５０の欠陥分類部５５は、ステップ３０４で検出された欠陥の断面形状、欠陥の凹凸、及び欠陥の凹凸の高さ又は深さと、ステップ３０６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３０７）。続いて、処理装置５０の欠陥分布算出部５６は、ステップ３０７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３０８）。

次に、処理装置５０の基板良否判定部５７は、ステップ３０８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３０９）。そして、処理装置５０は、ステップ３０８で作成された欠陥マップや、ステップ３０９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３１０）。

以上説明した実施の形態によれば、磁気ディスク１に存在する凹凸のある欠陥の断面形状を検出して、欠陥をより細かく分類することができる。従って、欠陥の発生原因の調査を容易にすることができる。

さらに、作成した欠陥の断面形状を示す信号から。欠陥の凹凸を判定し、欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出することにより、欠陥をさらに細かく分類することができる。

さらに、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリ５２３の複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、検出した正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定し、正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定したとき、メモリ５２３に記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータをメモリ５２３に一時的に保持し、メモリ５２３に保持したデータを読み出して、作成した正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理することにより、必要なメモリの容量が少なく済み、またデータの処理量を少なくすることができる。

さらに、作成した欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、検査光の広がりに起因する正反射光の像のぼけによる誤差を補正することにより、欠陥の断面形状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 断面形状検査部
５２１ 演算部
５２２ 判定部
５２３ メモリ
５２４ 検出部
６０ 入出力装置
７０ 制御装置

Claims (8)

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し、検出した前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を作成する演算部と、
   前記演算部により作成された前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、前記欠陥の断面形状を示す信号を作成する検出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、作成した前記欠陥の断面形状を示す信号から、前記欠陥の凹凸を判定し、前記欠陥の凹凸の高さ又は深さを検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. 前記処理装置は、
   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が、所定のしきい値を超えたか否かを判定する判定部と、
   前記演算部により作成された前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、前記判定部により前記正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、そのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータを一時的に保持するメモリとを有し、
   前記検出部は、前記判定部により前記正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定されたとき、前記メモリに保持されたデータを読み出して、前記演算部により作成された前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学式表面検査装置。
4. 前記検出部は、作成した前記欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、前記検査光の広がりに起因する前記正反射光の像のぼけによる誤差を補正する補正部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光学式表面検査装置。
5. 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の変化を示す信号を作成し、
   作成した前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理して、前記欠陥の断面形状を示す信号を作成することを特徴とする光学式表面検査方法。
6. 作成した前記欠陥の断面形状を示す信号から、前記欠陥の凹凸を判定し、前記欠陥の凹凸の高さ又は深さを検出することを特徴とする請求項５に記載の光学式表面検査方法。
7. 作成した前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号のデータを、メモリの複数のアドレスに順番に上書きを繰り返して記憶し、
   検出した前記正反射光の光軸の傾きが、所定のしきい値を超えたか否かを判定し、
   前記正反射光の光軸の傾きが所定のしきい値を超えたと判定したとき、前記メモリに記憶されたそのときのデータ及びその前後の各所定数のアドレスのデータを前記メモリに一時的に保持し、前記メモリに保持したデータを読み出して、作成した前記正反射光の光軸の傾きの変化を示す信号を処理することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光学式表面検査方法。
8. 作成した前記欠陥の断面形状を示す信号に対し、逆畳み込み演算（デコンボリューション）処理を行って、前記検査光の広がりに起因する前記正反射光の像のぼけによる誤差を補正することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の光学式表面検査方法。

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