JP2003035678A

JP2003035678A - 欠陥検出光学系および表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2003035678A
Application number: JP2001222995A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ishiguro; 隆之石黒; Hiroshi Nakajima; 洋中島
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP3964166B2

Abstract

(57)【要約】【課題】面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠
陥を精度よく区別して検出することができる欠陥検出光
学系および表面欠陥検査装置を提供することにある。【解決手段】この発明は、配列されたｎ個の受光素子を
有し主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が受光
素子の配列方向となる受光系を設け、ｎ個の受光素子の
配列方向のそれぞれ受光素子の検出信号において、凹部
欠陥あるいは凸部欠陥について上限ピークと下限ピーク
とを得る。そして、受光素子の配列方向における上限ピ
ークと下限ピークとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠
陥かを判定して欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、欠陥検出光学系
および表面欠陥検査装置に関し、詳しくは、磁気ディス
クあるいはそのガラス基板（ガラスサブストレート）あ
るいはウエハ等の面板の表面欠陥検査装置において、面
板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度よ
く区別して検出することができるような欠陥検出光学系
および表面欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステムの記録媒体に使用
されるハード磁気ディスクは、素材としての基板ディス
ク（サブストレート）、または磁気膜が塗布された磁気
ディスク（便宜上これらを総称して磁気ディスクまたは
単にディスクという）の段階で、表面に存在する欠陥と
その大きさとがそれぞれ検査される。近年、ディスクの
大きさは、３．３インチか、これ以下のものが主流とな
り、その記録密度もＧＭＲヘッドの採用により飛躍的に
伸びている。この種のディスクでは、アルミサブストレ
ートから、より熱膨張率の小さなガラスディスクが使用
され、その厚さも、０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ程度と薄い
ものである。

【０００３】従来の磁気ディスクの表面欠陥検査装置と
しては、凹部欠陥と凸部欠陥のサイズを良好に検出する
ために、感度較正用ディスクを用いて投光系のレーザビ
ームの投射角度や、受光系の受光角度、受光器に加圧す
る電圧、受光器から検出信号を受けて欠陥を検出する信
号処理回路に内蔵されたアンプのゲイン、ノイズ除去用
の閾値電圧、レーザ光源のレーザ出力など、検出感度に
関係する各要素についてそれぞれ最適に設定する。感度
較正用ディスクは、大きさが既知の皿状欠陥や、ピット
欠陥、スクラッチ欠陥などサンプルとしての欠陥を持つ
実際のディスクあるいは特定の高さの突起を持つ実際の
ディスクをサンプルとして使用することで行われてい
る。この種の発明として出願人による特開平１０−３２
５７１３号「表面欠陥検査方法および検査装置」の出願
がある。

【０００４】しかし、前記の従来のような欠陥検出系で
は、受光器により検出された反射光あるいは散乱光のレ
ベルと基準レベルとを比較することにより凹部欠陥ある
いは凸部欠陥（異物を含め）等を検出しているため、検
出する凹凸欠陥の大きさの検出が受光レベルで代用さ
れ、正確なものとならない。

【０００５】最近では、凹凸の形状測定や分類精度の向
上が要求されている。しかし、前記のような技術では、
精度の高い分類ができない問題が生じる。そこで、凹部
欠陥と凸部欠陥とを精度よく検出する技術として、受光
器をＡＰＤ多素子からなる配列センサとして、これの手
前に千鳥状の縞パターンを素子対応に設けて隣接受光素
子の受光量の差から凹部欠陥と凸部欠陥とを検出する技
術を特願平１１−３５８７６９号「欠陥検出光学系およ
び表面欠陥検査装置」としてこの出願人が出願済みであ
り、また、千鳥の縞パターンを用いない技術として特願
２０００−３９７０９１号「欠陥検出光学系および表面
欠陥検査装置」もこの出願人が出願済みである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の先行技
術では、凹部欠陥と凸部欠陥とで異なる波形の検出信号
を得るために、ＡＰＤ多素子からなる配列センサを２列
並列して配置することが必要である。そして、２列のう
ちの左右どちらの受光素子が先に受光して検出信号を発
生するかにより凹部欠陥と凸部欠陥とを区分している。
高い精度で各種の欠陥を検出するために、受光器の素子
数は十数個から数十個配列される。そのため、前記の先
行技術では、幅方向に隣接素子同士からの信号を受ける
回路が多数必要となる欠点がある。この発明の目的は、
このような従来技術の問題点を解決するものであって、
面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度
よく区別して検出することができる欠陥検出光学系およ
び表面欠陥検査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の欠陥検出光学系および表面欠陥検査
装置の特徴は、主走査方向に対して直角な方向に幅のあ
る光ビームを照射して面板を相対的に走査する投光系
と、受光器が配列されたｎ個（ただしｎは２以上の整
数）の受光素子を有し面板の走査位置の映像をｎ個の受
光素子に結像しかつ直角な方向に沿った結像が配列方向
となる受光系とを備え、ある走査位置でのｎ個の受光素
子のｎ個の検出信号のうちの上限ピーク値と下限ピーク
値との差が所定値以上あるときに、受光素子の配列方向
における上限ピークと下限ピークとの関係に応じて凹部
欠陥か、凸部欠陥かを判定してこれらの欠陥を検出する
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明は、前記の構成のよう
に、配列されたｎ個の受光素子を有し、主走査方向に対
して直角な方向に沿った結像が受光素子の配列方向とな
る受光系を設けることで凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検
出する。そのような凹部欠陥あるいは凸部欠陥は、それ
ぞれのレンズ効果によりｎ個の受光素子の配列方向にお
いて走査位置の映像の反射光に粗密が現れる。この粗密
の状態は、ｎ個の受光素子の配列方向のそれぞれ受光素
子の検出信号において、上限ピークと下限ピークとを発
生させる。

【０００９】そこで、ある走査位置でのｎ個の受光素子
のｎ個の検出信号のうちの上限ピーク値と下限ピーク値
との差が所定値以上あるときに、凹部欠陥あるいは凸部
欠陥であるとして、受光素子の配列方向における上限ピ
ークと下限ピークとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠
陥かを判定して欠陥を検出することができる。その結
果、面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を
精度よく区別して検出する。

【００１０】

【実施例】図１は、この発明を適用した表面欠陥検査装
置の一実施例のブロック図であり、図２は、検出光学系
における図面において紙面に平行な方向（θ方向）と図
面において紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）との投受光系
の展開説明図、図３は、検査領域の受光面での結像映像
とＡＰＤアレーセンサの関係との説明図、図４は、ピー
ク差検出回路の説明図、図５は、凹部欠陥の正反射光の
レンズ効果による粗密の状態の説明図、そして、図６
は、図５におけるレンズ効果における検出波形の説明図
である。図１において、１００は、表面欠陥検査装置で
あり、５０は、その検出光学系である。５１は、検出光
学系５０の投光系であり、投光系５１は、レーザ光源５
１１よりのレーザビームＬ_Ｔをビームエキスパンダ５１
２で受け、図面において紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）
にレーザビームを拡大することで、焦点位置を手前にず
らせる。ここで拡大されたビームは、シリンドリカルレ
ンズ５１３、フォーカスシングレンズ５１４を経て、半
径Ｒ方向のビームウエストにオフセットΔｄ（図２
（ａ）参照）だけ焦点位置を手前にずらされてディスク
１の表面に集束する。これにより楕円形にビームスポッ
トＳ_ｐが拡大する（図２（ｂ）参照）

【００１１】図１においては、検査対象となるディスク
１は、回転機構のスピンドル（図示せず）に装着されて
モータの駆動により回転する。ディスク１は、その半径
方向（Ｒの方向）に一致するＸ軸方向移動する。このＸ
軸方向の移動によりスポットＳ_Ｐは、ディスク１のＲの
方向に移動し、これによりディスク１の表面がスパイラ
ル状に走査される。この場合、走査時間をできるだけ短
くするために、スポットＳ_Ｐは、下側に図２（ｂ）とし
て示すように短径と長径を有する楕円形とされ、長径を
走査方向に対して直角に設定して走査幅を広くする方法
が採られる。

【００１２】図１において、図面の紙面に平行な方向
（ディスク回転方向、すなわちθ方向）では、シリンド
リカルレンズ５１３を経た光ビームは、図示するように
フォーカシングレンズ５１４を経てディスク１の表面に
検査点Ｓに点状に集束される（図２（ｂ）の◆点参
照）。その投射角は、図２（ｂ）に示すように、θ方向
ではディスク１上の法線に対して約３０゜である。そし
て、検査点Ｓは、紙面に垂直な方向（Ｒ方向）では、一
定の幅Ｗ（例えば、約１５０μｍ〜約２００μｍ）の光
となり、この幅Ｗが結像面での受光素子の配列範囲をカ
バーする長さになっている。

【００１３】受光系５２は、高解像度集光レンズ５２１
を有していて、このレンズによりディスク１の検査点Ｓ
からの正反射光を受光して、それを平行光にして結像レ
ンズ５２２へと導く。結像レンズ５２２は、ＡＰＤアレ
ーセンサ５２３の受光面に検査点Ｓの映像を結像させ
る。ＡＰＤアレーセンサ５２３は、図３に示すように、
受光素子がディスク１の半径Ｒ方向（図面１の紙面に垂
直な方向）の結像に沿ってｎ個（例えば、２３個）配列
されたものである。このＡＰＤアレーセンサ５２３に
は、前記した幅Ｗ（約１５０μｍ〜約２００μｍ）が受
光素子の配列長約１２０μｍの範囲をカバーするように
検査点Ｓの映像が結像する。このとき、各素子の配列方
向の各受光素子の幅としては、例えば、受光素子上で
０．５ｍｍであり、ディスク１の表面上では、５μｍ程
度である。

【００１４】図２（ａ）は、紙面に平行な方向（θ方
向）と紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）とを説明する投受
光系の展開説明図であり、上側が紙面に平行なθ方向で
あり、下側が紙面に垂直なＲ方向である。図２（ａ）に
図示するように、θ方向では、レーザ光源５１１よりの
レーザビームＬ_Ｔは、ビームエキスパンダ５１２，シリ
ンドリカルレンズ５１３を経てフォーカシングレンズ５
１４によりディスク１の表面を焦点として検査点Ｓにス
ポット（図２（ｂ）の◆点参照）として集束される。検
査点Ｓからの正反射光は、高解像度集光レンズ５２１、
結像レンズ５２２を経てＡＰＤアレーセンサ５２３の各
受光素子により受光される。

【００１５】一方、図２（ａ）の下側に図示するよう
に、半径Ｒ方向では、レーザ光源５１１よりのレーザビ
ームＬ_Ｔは、ビームエキスパンダ５１２，シリンドリカ
ルレンズ５１３を経てフォーカシングレンズ５１４によ
りディスク１の表面からオフセットΔｄだけ手前の位置
を焦点として検査点Ｓに楕円形に幅Ｗをもって集束させ
る（図２（ｂ）参照）。検査点Ｓからの正反射光は、高
解像度集光レンズ５２１、結像レンズ５２２を経てＡＰ
Ｄアレーセンサ５２３の各受光素子５２３ａ，５２３
ｂ，５２３ｃ，〜，５２３ｎの配列方向に沿って検査点
Ｓの映像が受光される。

【００１６】図１に示すように、Ｒ方向にｎ個配列され
たＡＰＤアレーセンサ５２３の各受光素子５２３ａ〜５
２３ｎのそれぞれから得られる検出信号（出力信号）
は、欠陥検出部４００に入力される。ここで欠陥Ｆとそ
の深さあるいは高さに関係するデータが生成される。そ
れらの欠陥データがＭＰＵ４１１とメモリ４１２等とか
らなるデータ処理装置４１０に入力される。そして、デ
ータ処理装置４１０において、欠陥Ｆの面積が算出さ
れ、深さあるいは高さとともに算出された面積に応じて
大きさが分類される。そして、それらの結果がディスク
１における欠陥の位置とともにプリンタ（ＰＲ）４５に
よりプリントアウトされる。また、それらは、ディスプ
レイ（ＣＲＴ）４１３等にディスク上の位置とともに表
示され、カウント値も別途表示される。

【００１７】ここで、ｎ個の各受光素子５２３ａ〜５２
３ｎが出力する検出信号と半径Ｒ方向のオフセットΔｄ
（図２（ａ）参照）との関係について図５を参照して説
明する。検出する凹部欠陥あるいは凸部欠陥には、その
大きさと検査点Ｓとの関係で反射光に欠陥によるレンズ
効果が現れる。そこで、このレンズ効果が現れるように
オフセットΔｄが決定される。例えば、１００μｍ〜２
００μｍの大きさの凹部欠陥を検出が主体となるとすれ
ば、検査点Ｓに楕円形の長径が前記のように２００μｍ
程度になるようにオフセットΔｄを設定する。

【００１８】このとき、それぞれの受光素子５２３ａ〜
５２３ｎには、図３のように、Ｒ方向において検査領域
Ｓの結像映像が各素子の受光領域の内側でその中心が中
央部になり、受光領域からはみ出さないように結像され
る。すなわち、検査領域Ｓの結像映像の幅が各受光素子
の幅Ｄか、これよりも小さい。そこで、欠陥が検出され
ていないときには、このような受光状態となり、検出信
号は、最大レベルにある。凹部欠陥あるいは凸部欠陥
は、周辺部は傾斜面となっているので、先の特願２００
０−３９７０９１号「欠陥検出光学系および表面欠陥検
査装置」で説明したように、凹部欠陥あるいは凸部欠陥
が検出されたときにはそれぞれの欠陥の周辺部にある傾
斜面からの反射光を走査光が欠陥に入るときと欠陥から
出るときとで受ける。そこで、欠陥の周辺部にある傾斜
面では、検査領域Ｓの結像映像が図３において右側ある
いは左側に振れる。振れたときには、各受光素子の検出
信号は、振れの状態に応じてそのレベルが低下する。そ
の結果、凹部欠陥あるいは凸部欠陥が検出されたときに
は２つのピークを持つ検出信号が発生する。この２つの
ピークの距離とレベルとにより、欠陥の大きさと深さあ
るいは高さとが検出できる。

【００１９】一方、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の底面部
では、検出信号は図３の状態になる。このときの凹部欠
陥と受光素子５２３ａ〜５２３ｎとの関係は、先の欠陥
のレンズ効果により、図５に示すような関係にある。す
なわち、凹部欠陥Ｆは、受光した光を凹ミラー若しくは
凸レンズと同様に集束され、反射する作用がある。そこ
で、検査点Ｓ全体と凹部欠陥Ｆとの関係を受光素子の配
列方向で考えてみると、凹部欠陥Ｆを通る反射光と凹部
欠陥Ｆの周囲からの反射光とにより、反射光全体は、受
光素子の配列方向において内側に密になり外側が粗にな
る、粗密が現れる。図では、光軸Ｌに凹部欠陥Ｆの中心
がほぼ一致しているので、受光素子５２３ａ〜５２３ｎ
のうち中央部付近の受光素子の受光レベルが大きくな
り、周辺部の受光素子の受光レベルが低下する。その結
果、受光素子５２３ａ〜５２３ｎの検出信号について素
子配列方向を軸として各検出信号のレベルを採取したと
きには、図６（ａ）に示すような、高い上限ピークの両
側に基準レベルからみてこれよりも多少低い下限ピーク
が２つある波形が発生する。この検出波形は、凹部欠陥
Ｆの中心が光軸Ｌからずれていても、配列方向に多少シ
フトするだけで上限と下限のピークがある波形の特徴は
あまり変わらないが、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の大き
さが検査領域Ｓの幅よりも大きく、その一部が検査領域
Ｓに入った場合、あるいは検査領域Ｓの幅より小さい凹
部欠陥あるいは凸部欠陥でその一部が検査領域Ｓに入っ
た場合には、２つある下限ピークのうち１つが欠落す
る。

【００２０】なお、凸部欠陥は、そのレンズ効果で凹部
欠陥とは逆に外側が密になり内側が粗になる。その結
果、図６（ｂ）に示すような高い下限ピークの両側に基
準レベルからみてこれよりも多少低い上限ピークが２つ
ある逆極性の波形が発生する。もちろん、凹部欠陥ある
いは凸部欠陥がないところでは、受光素子の配列方向に
採った検出信号のレベルについての波形は多少の凹凸は
あるが、実質的にはほぼ平坦なものとなる。この平坦な
領域の検出信号のレベルが図６（ａ），（ｂ）の波形グ
ラフの横軸において＋ＤＣとして示すレベルであり、こ
れが検出基準レベルとなる。そこで、各受光素子の検出
信号のレベルを受光素子の配列方向に採った信号から凹
部欠陥あるいは凸部欠陥の検出とそれの区分けが可能に
なる。その区分け検出について説明する。

【００２１】さて、図１に戻り、ｎ個の受光素子５２３
ａ，５２３ｂ，…５２３ｎのそれぞれの前記のような検
出信号は、それぞれに対応して設けられた反転アンプ４
０１ａ，４０１ｂ，…４０１ｎで反転増幅されて正極性
のピーク信号となり、上限／下限ピーク検出・サンプル
ホールド回路４０２ａ，４０２ｂ，…４０２ｎにそれぞ
れ入力される。ここで、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の両
側側面傾斜部分からの反射光を受けて２つのピークを持
つ検出信号がそれぞれ各受光素子（各検出チャネル）対
応に検出される。検出されたピーク値は、Ａ／Ｄ変換回
路（Ａ／Ｄ）４０３ａ，４０３ｂ，…４０３ｎでそれぞ
れにＡ／Ｄ変換されてそれぞれの変換値が欠陥メモリ４
０４に記憶される。さらに、凹部欠陥の底面からの反射
光および凸部欠陥の上面からの反射光を受けて上限と下
限のピークを持つ検出信号がそれぞれ各受光素子（各検
出チャネル）対応に検出される。なお、上限／下限ピー
ク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎは、
前記した図６（ａ），（ｂ）の波形グラフの横軸におい
て＋ＤＣとして示す検出基準レベルを基準としてこれを
越えた上限ピークを検出し、これ未満になったときに下
限ピークの検出をする。なお、上限／下限ピーク検出・
サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎは、クロック
発生回路４０６からクロックＣＬＫを受けてこれに応じ
てピーク値をサンプル値としてホールドする。

【００２２】また、各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎの
出力は、欠陥検出回路４０５ａとピーク差検出回路４０
５ｂとに入力される。欠陥検出回路４０５ａは、それぞ
れヒステリシスコンパレータを有していて、反転アンプ
４０１ａ〜４０１ｎの出力をＯＲ条件で所定値Ｖthと比
較していずれかの反転アンプの出力のレベルが所定値以
上に立上がったときに欠陥検出信号ＤＥＴを発生して、
そのアンプの出力のレベルが一定値以下に立下がったと
きに（ピーク値近傍に対応）欠陥検出信号ＤＥＴが停止
する。このＤＥＴの停止時の立下がり（後縁）を書込み
制御信号ＷＲとして欠陥メモリ４０４に送出する。ま
た、この書込み制御信号ＷＲは、少し遅延されてリセッ
ト信号ＲＳとして各上限／下限ピーク検出・サンプルホ
ールド回路４０２ａ〜４０２ｎへと入力されて、それま
での値がリセットされる。その結果、欠陥検出信号ＤＥ
Ｔが発生してこれが終了する時点までの期間におけるピ
ーク値が各Ａ／Ｄ４０３ａ〜４０３ｎから欠陥メモリ４
０４へと送出されて欠陥データとして記憶される。この
ときのレベルは、凹部欠陥についてはその深さを表し、
凸部欠陥については、その高さを表すことになる。ま
た、ピーク間の距離は、欠陥の大きさに対応している。

【００２３】さて、ピーク差検出回路４０５ｂは、図６
（ａ）および（ｂ）に示す波形の検出信号を検出するも
のである。ピーク差検出回路４０５ｂは、欠陥検出回路
４０５ａからの検出信号ＤＥＴと各反転アンプ４０１ａ
〜４０１ｎの出力とを受けて、欠陥検出回路４０５ａの
検出信号ＤＥＴが発生してから少し遅延して一定期間の
間動作して（遅延回路、タイマ回路は図示せず）各反転
アンプ４０１ａ〜４０１ｎの出力の差が一定値以上のと
きに検出信号を発生して、書込み制御信号Ｃを欠陥メモ
リ４０４に送出する。この書込み制御信号Ｃは、先の書
込み制御信号ＷＲと同様に、少し遅延されてリセット信
号ＲＳとして各上限／下限ピーク検出・サンプルホール
ド回路４０２ａ〜４０２ｎへと入力されて、それまでの
値がリセットされる。ピーク差検出回路４０５ｂが少し
遅延して一定期間の間動作することで、凹部欠陥の底面
あるいは凸部欠陥の上面での検出信号の発生タイミング
に合わせることができる。これにより上限／下限ピーク
検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎでホー
ルドされた凹部欠陥の底部あるいは凸部欠陥の上面部で
の各受光素子の検出信号の上限と下限のピーク値のデー
タが欠陥メモリ４０４に記憶される。

【００２４】ピーク差検出回路４０５ｂは、図４に示す
ように、２つのコンパレータ４０５ｃ，４０５ｄと、こ
の２つのコンパレータ４０５ｃ，４０５ｄの検出出力を
受けるアンド回路４０５ｅとからなる。コンパレータ４
０５ｃは、各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎのＯＲ条件
の出力と図６の閾値THhとを比較して閾値THhを超えたと
きに検出信号Ａを発生する。コンパレータ４０５ｄは、
各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎのＯＲ条件の出力を反
転した信号をインバータ４０５ｆを介して受けてこの反
転信号と図６の閾値THLと比較して閾値THLより低下した
ときに検出信号Ｂを発生する。アンド回路４０５ｅは、
検出信号ＡとＢが発生したときに、検出信号Ｃを発生す
る。この検出信号Ｃにより図６（ａ）および（ｂ）に示
す波形を検出するものである。

【００２５】さて、上限／下限ピーク検出・サンプルホ
ールド回路４０２ａ〜４０２ｎでホールドされ、Ａ／Ｄ
変換された欠陥データは、Ｒ，θの位置データともに欠
陥メモリ４０４の更新されたアドレスに記憶される。こ
のアドレスは書込みの都度更新される。Ｒ，θの位置座
標データは走査位置座標生成回路４０７により生成され
る。なお、書込み制御信号ＷＲは、欠陥検出信号ＤＥＴ
の立下がりではなく、上限・下限ピーク値検出のタイミ
ングで上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４
０２（上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４
０２ａ〜４０２ｎの代表として）から発生するようにし
てもよい。

【００２６】走査位置座標生成回路４０７は、ロータリ
エンコーダ２３からディスク１の回転基準位置を示すイ
ンデックス信号と回転に応じた角度信号θとを受け、さ
らにデータ処理装置４１０から現在の半径Ｒ方向の座標
位置Ｒとを受けて前記のＲ，θの位置座標データを生成
して欠陥メモリ４０４に位置データとして送出する。そ
の結果、欠陥メモリ４０４は、欠陥の深さあるいは高さ
に応じた検出信号のレベル値と１つの凹部欠陥あるいは
凸部欠陥について２つの検出信号が発生したそれぞれの
位置とを欠陥検出の都度それぞれに記憶する。なお、ク
ロック発生回路４０６は、Ａ／Ｄ４０３ａ〜４０３ｎ、
上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ
〜４０２ｎ、データ処理装置４１０等にクロックＣＬＫ
を送出する。

【００２７】次に、データ処理装置４１０の欠陥の面積
算出と大きさ分類について説明する。図１において、デ
ータ処理装置４１０は、ＭＰＵ４１１とメモリ４１２、
ＣＲＴディスプレイ４１３、インタフェース４１４等に
より構成され、これらがバス４１５により相互に接続さ
れている。そして、ディスク１の螺旋走査が終了した時
点で、ＭＰＵ４１１により欠陥メモリ４０４から得られ
る欠陥データがインタフェース４１４、バス４１５を介
してメモり４１２に読込まれ記憶される。そして、メモ
リ４１２には、凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２
ａ、検出信号間距離算出プログラム４１２ｂと、連続性
判定処理プログラム４１２ｃ、欠陥面積算出プログラム
４１２ｄ、欠陥大きさ分類プログラム４１２ｅ、そして
高さ／深さ分類プログラム４１２ｆ等が格納されてい
る。また、インタフェース４１４を介して接続されたＨ
ＤＤ（ハードディスク装置）等の外部記憶装置４１６に
は分類のための各種のデータファイルが格納されてい
る。

【００２８】凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａ
は、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行により
ＭＰＵ４１１は、同じＲ，θの位置座標におけるｎ個の
受光素子５２３ａ，５２３ｂ，…５２３ｎの検出された
ピーク値を読み出して、上限ピーク値と下限ピーク値の
差が所定の基準値Ｖp以上のものを、図６（ａ）の凹部
欠陥あるいは図６（ｂ）の凸部欠陥として抽出する。な
お、反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎを通して検出してい
るので、ここでは、検出波形が反転して、図６（ａ）の
検出波形が凸部欠陥となり、図６（ｂ）の検出波形が凹
部欠陥となる。ただし、欠陥がある位置と検査領域Ｓと
の関係で図５の関係は、欠陥Ｆが図面の上下方向にずれ
る。そのため、検出波形も図６（ａ），（ｂ）の波形が
上下にずれ、上限ピーク１個と下限ピークが１個の場合
も存在する。そこで、まず、ｎ個の受光素子の配列にお
いて上限ピーク２個とその間に下限ピークが１個あるも
のを図６（ａ）の凹部欠陥とし、下限ピーク２個とその
間に上限ピークが１個あるものを図６（ｂ）の凸部欠陥
と判定する。さらに、上限ピーク１個と下限ピーク１個
の場合には、中央のピーク値が両側よりも大きいので、
２つのピークの波高値の絶対値を比較してより高い方の
ピークを真値とし、それが上限か下限かによって、凹凸
の判定をする。図６（ａ），（ｂ）の特性に従い、その
反転信号によれば真値が上限のときに凸部欠陥となり、
真値が下限のときに凹部欠陥となる。すなわち、上限ピ
ーク１個と下限ピーク１個の場合を除いては、受光素子
の配列方向における上限ピークと下限ピークとの関係に
応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定する。そして、そ
のデータを検出されたＲ，θの位置座標とそれぞれの凹
部欠陥か凸部欠陥かの判定結果のフラグとをとともにメ
モリ４１２に記憶する。

【００２９】なお、ここでは、ピーク差検出回路４０５
ｂで図６（ａ）および（ｂ）に示す波形の検出信号を検
出して、さらにプログラム処理でも前記の波形に対応す
る検出信号を抽出する２段階検出をしている。これは、
ピーク差検出回路４０５ｂの検出レベルを多少甘くし
て、その中からプログラム処理でより高い精度で凹部欠
陥あるは凸部欠陥を選択することで検出精度を上げかつ
プログラム処理のロードを低減するためである。ピーク
差検出回路４０５ｂの検出精度が高ければ、上限ピーク
値と下限ピーク値の差が所定の基準値Ｖp以上のものを
抽出する処理は不要である。この場合、ピーク差検出回
路４０５ｂの検出信号Ｃを欠陥データとともに欠陥メモ
リ４０４に記憶しておき、検出信号Ｃに応じて得られた
欠陥データについて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定すれ
ばよい。また、逆に、ディスクの全面で反転アンプ４０
１ａ，４０１ｂ，…４０１ｎの検出信号を直接Ａ／Ｄ４
０３ａ〜４０３ｎに入力してＡ／Ｄ変換したデータにつ
いて欠陥メモリ４０４に検出位置座標とともに記憶する
ようにして、凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａを
実行して凹部欠陥と凸部欠陥の判定をしてもよい。この
場合には、欠陥検出回路４０５ａとピーク差検出回路４
０５ｂ、そして上限／下限ピーク検出・サンプルホール
ド回路４０２ａ〜４０２ｎとは不要になる。ただし、デ
ータ処理装置４１０の処理ロードが大きくなる。

【００３０】検出信号間距離算出プログラム４１２ｂ
は、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行により
ＭＰＵ４１１は、欠陥メモリ４０４の欠陥データをメモ
リ４１２に読込み、隣接する２つのピーク値の検出座標
から距離Ｌを算出して、その距離Ｌが基準値Ｓ以内のと
きには、１つの欠陥についてのデータと判定する。さら
に、２つのピーク値について検出された座標値から、さ
らにその中心座標を算出して、算出した距離Ｌ（欠陥の
長さに対応）とその中心座標値とを順次記憶する。そし
て、次の欠陥データについて隣接するピーク値について
同様な処理を行い、この処理が終了した時点で、連続性
判定処理プログラム４１２ｃをコールする。なお、基準
値Ｓを超えているときには、その１つを欠陥データとし
て長さゼロでその座標値を中心座標として記憶する。

【００３１】連続性判定処理プログラム４１２ｃは、Ｍ
ＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ
４１１は、欠陥データすべてについて距離Ｌが算出され
た時点で、連続性判定処理として、中心座標と長さ（距
離Ｌ）と受光素子１つの検出幅（この実施例では５μｍ
程度）とにより上下左右の５μｍ幅で距離Ｌが重なるか
否かの判定を行い、隣接する欠陥データとの間で欠陥の
連続性の判定をする。そして、連続するものをグルーピ
ングして１つの欠陥データとしてディスクの最内周ある
いは最外周から順次検出された欠陥順に番号を付して記
憶し、欠陥面積算出プログラム４１２ｄをコールする。
なお、ここでの欠陥検出は、欠陥の大きさに応じてＲ方
向に配列した受光素子の検出が同じθ方向の座標で１個
あるいは複数個発生するので、前記の欠陥の連続性は、
θ方向の検出座標が前記の欠陥の距離Ｌの範囲内に入
り、かつ、Ｒ方向の座標が隣接する欠陥を連続するもの
と判定することで可能である。そこで、Ｒ方向に沿っ
て、前記Ｌの幅でθ方向で同じ検出座標のある欠陥を辿
ることで連続性の判定をしてもよい。このようにすれば
連続性の判定はより簡単になる。

【００３２】ところで、ここでは、ｎ個の受光素子に対
応して欠陥を検出するので、欠陥のＲ方向の検出座標
は、欠陥メモリ４０４に記憶されている欠陥検出位置の
Ｒ方向の座標を、さらにｎ個の受光素子の位置に対応し
て細分化して捉えることができる。そこで、Ｒ方向の検
出座標としてｎ個の受光素子の検出位置を加えてｎ倍の
位置精度にする。これによりＲ方向の欠陥検出の分解能
を各受光素子対応にまで向上させることができる。な
お、Ｒ方向においてｎ個のうち隣接する複数の受光素子
が１つの欠陥を検出しているときには、複数の受光素子
の中央にある受光素子の位置をその欠陥のＲ方向の検出
座標とする。

【００３３】欠陥面積算出プログラム４１２ｄは、ＭＰ
Ｕ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４
１１は、面積算出処理として、グルーピングされた１つ
の欠陥についてその面積を算出する。なお、２つの検出
信号にはならない、１つのピークの欠陥は、面積を５μ
ｍとして孤立欠陥とし、Ｒ方向に連続性のないものは、
長さＬ×５μｍにより面積を算出する。そして、欠陥大
きさ分類プログラム４１２ｅをコールする。欠陥大きさ
分類プログラム４１２ｅは、ＭＰＵ４１１により実行さ
れて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、前記のように
して算出された面積について大きさ分類の判定処理とし
て、分類基準に従って、特大、大、中、小、極小の５段
階に分類して欠陥番号に対応させて分類結果を記憶す
る。その後に、高さ／深さ分類プログラム４１２ｆをコ
ールする。

【００３４】高さ／深さ分類プログラム４１２ｆは、Ｍ
ＰＵ４１１により実行されて、ＭＰＵ４１１は、欠陥番
号順にメモリ４１２に記憶された欠陥メモリ４０４の欠
陥データの値（グルーピングされた１つの欠陥における
検出信号のピーク値の絶対値からなる値）の平均値を算
出して、この平均値を高さあるいは深さとして大、中、
小に分類して欠陥番号に対応してメモリ４１２に記憶す
る。なお、１つの欠陥に複数の欠陥データがないときに
は、平均値は採らない。ほとんどの欠陥データは、１つ
の凹部欠陥、凸部欠陥について２つか、それ以上のピー
ク値を持つ欠陥データとなるので、各欠陥は、平均値に
より深さ、高さを算出することができ、これらの検出精
度は向上する。なお、以上の処理は、順次各プログラム
が実行されていく単純なものであるので、フローチャー
トでの説明は割愛する。

【００３５】以上説明してきたが、実施例では、ディス
クの検査面に照射する照射光としてレーザビームの例を
挙げているが、レーザビームを用いる場合には、特に、
Ｓ偏光レーザビームを用いるとよい。しかし、この発明
は、このレーザビームに限定されるものではなく、照射
光としては白色光であってもよいことはもちろんであ
る。また、実施例では、ディスクの表面欠陥検査装置を
中心に説明しているが、この発明は、ディスクに限定さ
れるものではなく、ウエハやＬＣＤ基板等の検査にも適
用できることはもちろんである。さらに、実施例では、
Ｒθ方向の走査で説明しているが、走査は、ＸＹの二次
元走査であってもよいことはもちろんである。

【００３６】

【発明の効果】この発明にあっては、配列されたｎ個の
受光素子を有し主走査方向に対して直角な方向に沿った
結像が受光素子の配列方向となる受光系を設け、ｎ個の
受光素子の配列方向のそれぞれ受光素子の検出信号にお
いて、凹部欠陥あるいは凸部欠陥について上限ピークと
下限ピークとを得る。そして、受光素子の配列方向にお
ける上限ピークと下限ピークとの関係に応じて凹部欠陥
か、凸部欠陥かを判定して欠陥を検出する。その結果、
面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度
よく区別して検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明を適用した表面欠陥検査装置
の一実施例のブロック図である。

【図２】図２は、検出光学系における図面において紙面
に平行な方向（θ方向）と図面において紙面に垂直な一
方向（Ｒ方向）との投受光系の展開説明図である。

【図３】図３は、検査領域の受光面での結像映像とＡＰ
Ｄアレーセンサの関係との説明図である。

【図４】図４は、ピーク差検出回路の説明図である。

【図５】図５は、凹部欠陥の正反射光のレンズ効果によ
る粗密の状態の説明図である。

【図６】図６は、図５におけるレンズ効果における検出
波形の説明図である。

【符号の説明】

１…ディスク、５０…検出光学系、５１…投光系、５１
１…レーザ光源、５１２…ビームエキスパンダ、５１３
…シリンドリカルレンズ、５１４…フォーカスシングレ
ンズ、５２１…高解像度集光レンズ、５２２…結像レン
ズ、５２３…ＡＰＤアレーセンサ、５２…受光系、４０
０…欠陥検出部、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｎ…反転
アンプ、４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｎ…上限／下限ピ
ーク検出・サンプルホールド回路、４０３ａ，４０３
ｂ，４０３ｎ…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、４０４…欠
陥メモリ、４０５ａ…欠陥検出回路、４０６…クロック
発生回路、４０７…走査位置座標生成回路、４１０…デ
ータ処理装置、４１１…ＭＰＵ、４５…プリンタ（Ｐ
Ｒ）、４１２…メモリ、４１２ａ…凹凸欠陥検出・判定
プログラム４１２ａ、４１２ｂ…検出信号間距離算出プ
ログラム、４１２ｃ…連続性判定処理プログラム、４１
２ｄ…欠陥面積算出プログラム、４１２ｆ…高さ／深さ
分類プログラム、４１３…ＣＲＴディスプレイ、４１４
…インタフェース、４１５…バス、４１６…外部記憶装
置、１００…表面欠陥検査装置、Ｌ_Ｔ…レーザビーム、
Ｓ_Ｐ…ビームスポット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA49 AA61 BB03 CC03 FF01 FF17 FF44 FF67 GG04 HH04 JJ18 LL09 MM03 QQ02 QQ03 QQ23 QQ25 SS06 SS13 UU07 2G051 AA71 AB07 AB20 BA10 BB01 BB09 BC07 CA03 CD05 DA08 EA03 EA08 EA11 5D112 AA02 AA24 BA03 JJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面板の表面を光ビームにより走査し、前記
光ビームによる前記表面からの反射光を受光器により受
光してこの受光器が欠陥検出のための検出信号を発生す
る欠陥検出光学系において、主走査方向に対して直角な方向に幅のある前記光ビーム
を照射して前記面板を相対的に走査する投光系と、前記
受光器が配列されたｎ個（ただしｎは２以上の整数）の
受光素子を有し前記面板の走査位置の映像を前記ｎ個の
受光素子に結像しかつ前記直角な方向に沿った結像が前
記配列方向となる受光系とを備え、ある走査位置での前
記ｎ個の受光素子のｎ個の前記検出信号のうちの上限ピ
ーク値と下限ピーク値との差が所定値以上あるときに、
前記受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピー
クとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定して
これらの欠陥を検出することを特徴とする欠陥検出光学
系。
【請求項２】前記面板はディスクであり、前記上限ピー
クと前記下限ピークとの関係は、前記受光素子の配列方
向での位置関係であり、前記結像は長円あるいは楕円の
形状であって、その長径が前記受光素子の配列方向に対
応し、前記主走査方向の前記結像の幅が前記受光素子の
幅か、これよりも小さいことを特徴とする請求項１記載
の欠陥検出光学系。
【請求項３】前記ディスクはガラスサブストレートであ
り、前記走査は螺旋走査である請求項２記載の欠陥検出
光学系。
【請求項４】面板の表面を光ビームにより走査し、前記
光ビームによる前記表面からの反射光を受光器により受
光してこの受光器が欠陥検出のための信号を発生する表
面欠陥検出装置において、主走査方向に対して直角な方向に幅のある前記光ビーム
を照射して前記面板を相対的に走査する投光系と、前記
受光器が配列されたｎ個（ただしｎは２以上の整数）の
受光素子を有し前記面板の走査位置の映像を前記ｎ個の
受光素子に結像しかつ前記直角な方向に沿った結像が前
記配列方向となる受光系とを備え、ある走査位置での前
記ｎ個の受光素子のｎ個の検出信号のうちの上限ピーク
値と下限ピーク値との差が所定値以上あるときに、前記
受光素子の配列方向における前記上限ピークと前記下限
ピークとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定
してこれらの欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥
検出装置。
【請求項５】前記面板はディスクであり、前記結像は長
円あるいは楕円の形状であって、その長径が前記受光素
子の配列方向に対応し、前記主走査方向の前記結像の幅
が前記受光素子の幅か、これよりも小さいことを特徴と
する請求項４記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】さらに、前記ディスクの走査位置の情報を
発生する位置座標発生回路と、ｎ個の各前記受光素子か
らのｎ個の受光信号をそれぞれ増幅するｎ個のアンプ
と、これらｎ個の前記アンプから得られたそれぞれの前
記検出信号をそれぞれ受けて前記上限ピーク値と前記下
限ピーク値をホールドするｎ個のサンプリングホールド
回路と、ホールドされたそれぞれの前記ピーク値をそれ
ぞれ受けてそれぞれをＡ／Ｄ変換するｎ個のＡ／Ｄ変換
回路と、これらｎ個のＡ／Ｄ変換回路から前記ピーク値
のデジタル値を受けそして前記位置座標発生回路から前
記走査位置の情報を受けるデータ処理装置とを有し、こ
のデータ処理装置において、凹部欠陥か、凸部欠陥かの
いずれを判定する請求項５記載の表面欠陥検査装置。
【請求項７】前記ディスクはガラスサブストレートであ
り、前記走査は螺旋走査である請求項６記載の表面欠陥
検査装置。