JP2011069749A - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 被検体の表面に段差があっても、光学系の調整なしで、より正確に表面欠陥を検出することができる。
【解決手段】 光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出部を具備し、光学系が、被検体の表面の位置から光学系の焦点距離となる位置に、且つ光学系の光軸に垂直な面が照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、アパーチャを、光学系に対し被検体の表面位置とは反対の側で、光学系の焦点距離の位置で、且つ反射光が通過する位置に配置した。
【選択図】図１
【解決手段】 光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出部を具備し、光学系が、被検体の表面の位置から光学系の焦点距離となる位置に、且つ光学系の光軸に垂直な面が照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、アパーチャを、光学系に対し被検体の表面位置とは反対の側で、光学系の焦点距離の位置で、且つ反射光が通過する位置に配置した。
【選択図】図１
Description
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関し、特に被検体の高さ方向の位置が異なる表面の凹凸、傷、及び撓み（以下、「表面欠陥」と総称する）を検出する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
近年、電子機器の筐体の検査コストを抑制し、検査結果の定量性を確保するために、表面検査装置を用いた自動検査により表面欠陥を検出する要望が拡大している。このような表面検査装置は、被検体の表面に光を照射した後、正常面及び表面欠陥から発生する反射光を受光素子によって受光し、反射光中の回折光及び散乱光の光量変化を検出することにより、表面欠陥の検出を行う。
このような表面検査装置の一例として、光源から照射される光を被検体に集束する第１レンズと、被検体からの反射光を集束する第２レンズと、第２レンズを通過した反射光から回折光又は散乱光を通過させるスリットと、スリットを通過した回折光又は散乱光の強度を検出する検出器と、を備える表面検査装置が知られている。被検体の表面状態による散乱光のみをスリットから通過させ、散乱光の光量変化により表面の異常状態の有無を検出するものである。
このような表面検査装置を用いて、例えば携帯電話の筐体など、表面に段差がある被検体の表面欠陥を検出することは困難である。なぜなら、表面欠陥からの散乱光強度は、表面欠陥の状態のみならず、表面欠陥が段差上部に存在するか、又は段差下部に存在するかによっても変化する。そして、被検体表面が照射光の集束距離範囲、即ち被写界深度、の外に位置してしまうと検査スポットの光強度レベルが低下して表面欠陥からの散乱反射光の強度も低下し、また照射光スポットが拡大することで周囲からの反射光による背景ノイズ成分が増加するため、コントラストの低い検出信号しか得られないためである。従って、被検体の表面に段差がある場合、表面欠陥の状態変化を散乱光の強度変化から正確に検出できない。即ち、被検体の表面における高さ方向の位置が異なると、正常面及び表面欠陥の判別を定量的に行うことが困難となる。
上記の問題を解決するために、被検体の表面段差に応じて照明光の集光位置を自動的に調整する機構を追加することは、検査装置を複雑かつ高価にするため、望ましくない。これに対し、被写界深度の大きな照射光学系を採用する方策がある。その場合は、検出器から見て、表面欠陥からの散乱反射光と、正常平滑面からの反射光や、周囲からのノイズ光との強度差、即ちコントラストが全体として低下し、表面欠陥を正確に判別するのが難しくなる。その上、被検体面の高さに相違があると、同様の表面欠陥があったとしても、散乱反射光が検出器に向かう角度が相違することになるので、検出器に到達する散乱反射光の強度は相違することになる。このように同一表面欠陥からの反射散乱光強度が異なる条件で信号検出するのでは、特に低コントラストの光学系という条件が加わると、正確な表面欠陥検出が難しくなる。
本発明は、被検体の表面に段差があっても、光学系の調整なしで、より正確に表面欠陥を検出することができる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
本発明の課題を解決するため、本発明の第１の側面によれば、
光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、
被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、
該光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出部を具備し、
前記光学系が、前記被検体の表面の位置から該光学系の焦点距離となる位置に、且つ該光学系の光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記光学系に対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記光学系の焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置したことを特徴とする表面検査装置が提供される。
光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、
被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、
該光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出部を具備し、
前記光学系が、前記被検体の表面の位置から該光学系の焦点距離となる位置に、且つ該光学系の光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記光学系に対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記光学系の焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置したことを特徴とする表面検査装置が提供される。
本発明の第２の側面によれば、
光源からの光を被検体の表面に照明し、
被検体表面からの反射光をレンズにより捕捉し、
該レンズにより捕捉された反射光の一部をアパーチャを介して通過させ、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出して被検体の表面を検査する表面検査方法であって、
前記レンズを該レンズの主点が前記被検体の表面の位置から焦点距離となる位置に、且つ該レンズの光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記レンズに対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記レンズの主点から該レンズの焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置して、該通過した反射光の強度を検出することにより、被検体表面を検査することを特徴とする表面検査方法が提供される。
光源からの光を被検体の表面に照明し、
被検体表面からの反射光をレンズにより捕捉し、
該レンズにより捕捉された反射光の一部をアパーチャを介して通過させ、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出して被検体の表面を検査する表面検査方法であって、
前記レンズを該レンズの主点が前記被検体の表面の位置から焦点距離となる位置に、且つ該レンズの光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記レンズに対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記レンズの主点から該レンズの焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置して、該通過した反射光の強度を検出することにより、被検体表面を検査することを特徴とする表面検査方法が提供される。
本発明によれば、被検体の表面高さが変化しても、光学系で捕捉できる範囲であれば、被検体表面からの反射光のうち一定の角度範囲の成分を、アパーチャへ到達する角度でかつ平行光束となるよう屈折させることができるので、同一の表面欠陥であれば、その高さ位置にかかわらず一定の反射角度範囲の散乱反射光成分をアパーチャを通過させ、検出器に到達させることができるので、高い精度で欠陥検出を行うことができる。
以下、本発明の実施例１及び実施例２に係る表面検査装置、及び表面検査方法が説明される。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例１において、図１から図８は、表面検査装置１０、及び表面検査装置１０を用いた表面検査方法が説明される。
図１は、表面検査装置１０の概略構成図を示す。図１に示す表面検査装置１０は、ステージ１１、光源１２、集光レンズ１３、受光素子１４、受光レンズ１５、アパーチャ１６、制御部１７、光源制御部１８、ステージ制御部１９、受光素子制御部２０、アパーチャ制御部２１、及び出力部２２を備える。図１に係る被検体２３は、検査対象である。なお、図１における一点鎖線２４は、光源１２からＺ方向に照射される光Ｌ１の光軸２４を示す。図１における一点鎖線２５は、被検体２３の表面から受光レンズ１５の中心点を通る主光線２５を示す。
ステージ１１は、ステージ制御部１９に接続されている。ステージ１１は、被検体２３を載置するために備えられている。ステージ１１は、不図示の駆動部によってＸ方向又はＹ方向に移動される。
光源１２は、光源制御部１８に接続されている。光源１２は、不図示のＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）、又はＬａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）から発生する単波長の光Ｌ１を被検体２３の表面に対してＺ方向に照射させる。
集光レンズ１３は、Ｚ方向における光源１２と被検体２３との間に配置される。集光レンズ１３は、例えば不図示のガルバノミラー等による光Ｌ１のＹ方向の光走査手段とともに走査レンズを用いることができる。光源１２から発生した光Ｌ１が集光レンズ１３を通過することによって、Ｙ方向に延在する走査光が発生する。集光レンズ１３を通過した光Ｌ１は、被検体２３に対してＺ方向に照射される。集光レンズ１３の直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。即ち、照明部としての集光レンズ１３は、光源１２からの光を被検体２３の表面に照明するものである。そして、照明部としての集光レンズ１３の照明光を、線状に集光して被検体２３表面に照射するようにした。
受光レンズ１５は、入射した被検体２３の表面からの反射光を集光し、集光した反射光を主光線２５と平行の方向に屈折させるために設けられる。受光レンズ１５は、光軸２４とアパーチャ１６との間に配置される。受光レンズ１５は、光源１２から発生した光Ｌ１と平行に設けられる。光軸２４と受光レンズ１５とのＸ方向における距離、及び、受光レンズ１５とアパーチャ１６とのＸ方向における距離は、受光レンズ１５の焦点距離ｆと等しい。受光レンズ１５は、両凸レンズを用いることができる。受光レンズ１５の焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。受光レンズ１５の直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。即ち、光学系としての受光レンズ１５は、被検体２３表面からの反射光を捕捉するものである。そして、光学系としての受光レンズ１５が、被検体２３の表面の位置から光学系２３の焦点距離ｆとなる位置に、且つ光学系としての受光レンズ１５の光軸に垂直な面が照明部としての集光レンズ１３の照明光の光軸と平行となる角度で配置されている。そして、受光レンズ１５の主点は、被検体２３の表面の位置から受光レンズ１５の焦点距離ｆとなる位置に配置され、被検体２３表面からの反射光を受光レンズ１５で平行光束に屈折させてアパーチャ１６を通過させるように構成されている。そして、受光レンズ１５は、被検体２３の表面位置とされる範囲のほぼ中央からの反射光が、受光レンズ１５の主点を通過してアパーチャ１６を通過するように配置されている。
アパーチャ１６は、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。アパーチャ１６は、被検体２３表面の高さが異なるときに、受光レンズ１５により集光される平行な光束の入射角が異なっても、検出器としての受光素子１４へ通過させる反射光成分を妨げない十分薄い遮光体で構成されている。アパーチャ１６は、受光素子１４と受光レンズ１５との間に設けられている。受光素子１４によって受光される反射光の角度は、受光素子１４に対するアパーチャ１６の開口位置によって制御される。アパーチャ１６は、受光レンズ１５から焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。アパーチャ１６は、被検体２３の表面から反射し、受光レンズ１５を通過した光のうち、被検体２３の表面に対して所定角度で反射し、主光線２５と平行の方向に屈折した光Ｌ１Ａを通過させる。アパーチャ１６は、アパーチャ制御部２１によって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。アパーチャ１６の開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。即ち、アパーチャ１６は、光学系としての受光レンズ１５により捕捉された反射光の一部を通過させるものである。そして、アパーチャ１６は、光学系としての受光レンズ１５に対し被検体２３の表面位置とは反対の側で、光学系としての受光レンズ１５の焦点距離ｆの位置で、且つ反射光が通過する位置に配置されている。
受光素子１４は、例えば、Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＰＤ）を用いることができる。受光素子１４は、受光レンズ１５及びアパーチャ１６を通過した被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａを受光する。受光素子１４は、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して被検体２３表面からの反射光Ｌ１Ａを受光して光信号データを取得する。なお、実施例１に使用される受光素子１４はＰＤに限定されるものではなく、被検体２３からの反射光強度を取得できるならば何を用いてもよい。即ち、検出器として受光素子１４は、アパーチャ１６を通過した反射光の強度を検出するものである。
制御部１７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、受光素子制御部２０、アパーチャ制御部２１、及び出力部２２と接続されている。制御部１７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、受光素子制御部２０、及びアパーチャ制御部２１の制御を行い、被検体２３の表面検査処理を行う。表面検査処理においては後述する。また、制御部１７は、表面検査処理によって得られた検査結果を、出力部２２に出力する。
光源制御部１８は、光源１２及び制御部１７に接続されている。光源制御部１８は、光源１２を制御して、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ１をＺ方向に照射させる。
ステージ制御部１９は、ステージ１１及び制御部１７に接続されている。ステージ制御部１９は、ステージ１１に備えられた不図示の駆動部を制御して、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させる。即ち、照明部としての集光レンズ１３の照明光の光軸がほぼ垂直な方向に被検体２３の表面を相対的に移動させることにより、照明光を被検体２３表面に対して走査し、表面検査を行うようにした。
受光素子制御部２０は、受光素子１４及び制御部１７に接続されている。受光素子制御部２０は、受光素子１４を制御して、被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａを受光させる。また、受光素子制御部２０は、不図示の駆動部を制御して、受光素子１４をＺ方向に移動させる。
アパーチャ制御部２１は、アパーチャ１６及び制御部１７に接続されている。アパーチャ制御部２１は、不図示の駆動部を制御して、アパーチャ１６をＺ方向に移動させる。
出力部２２は、制御部１７に接続されている。出力部２２は、例えばプリンタ又はディスプレイから構成される。出力部２２は、制御部１７から、表面検査処理の結果を出力する。
被検体２３は、例えばＰｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ（ＰＤＡ）、又は携帯電話等の電子機器の筐体として用いられる。被検体２３は、表面に凹凸、傷、及び撓みからなる表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂを有する。表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂのサイズは、例えば数μｍである。
ステージ１１は、ステージ制御部１９に接続されている。ステージ１１は、被検体２３を載置するために備えられている。ステージ１１は、不図示の駆動部によってＸ方向又はＹ方向に移動される。
光源１２は、光源制御部１８に接続されている。光源１２は、不図示のＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）、又はＬａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）から発生する単波長の光Ｌ１を被検体２３の表面に対してＺ方向に照射させる。
集光レンズ１３は、Ｚ方向における光源１２と被検体２３との間に配置される。集光レンズ１３は、例えば不図示のガルバノミラー等による光Ｌ１のＹ方向の光走査手段とともに走査レンズを用いることができる。光源１２から発生した光Ｌ１が集光レンズ１３を通過することによって、Ｙ方向に延在する走査光が発生する。集光レンズ１３を通過した光Ｌ１は、被検体２３に対してＺ方向に照射される。集光レンズ１３の直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。即ち、照明部としての集光レンズ１３は、光源１２からの光を被検体２３の表面に照明するものである。そして、照明部としての集光レンズ１３の照明光を、線状に集光して被検体２３表面に照射するようにした。
受光レンズ１５は、入射した被検体２３の表面からの反射光を集光し、集光した反射光を主光線２５と平行の方向に屈折させるために設けられる。受光レンズ１５は、光軸２４とアパーチャ１６との間に配置される。受光レンズ１５は、光源１２から発生した光Ｌ１と平行に設けられる。光軸２４と受光レンズ１５とのＸ方向における距離、及び、受光レンズ１５とアパーチャ１６とのＸ方向における距離は、受光レンズ１５の焦点距離ｆと等しい。受光レンズ１５は、両凸レンズを用いることができる。受光レンズ１５の焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。受光レンズ１５の直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。即ち、光学系としての受光レンズ１５は、被検体２３表面からの反射光を捕捉するものである。そして、光学系としての受光レンズ１５が、被検体２３の表面の位置から光学系２３の焦点距離ｆとなる位置に、且つ光学系としての受光レンズ１５の光軸に垂直な面が照明部としての集光レンズ１３の照明光の光軸と平行となる角度で配置されている。そして、受光レンズ１５の主点は、被検体２３の表面の位置から受光レンズ１５の焦点距離ｆとなる位置に配置され、被検体２３表面からの反射光を受光レンズ１５で平行光束に屈折させてアパーチャ１６を通過させるように構成されている。そして、受光レンズ１５は、被検体２３の表面位置とされる範囲のほぼ中央からの反射光が、受光レンズ１５の主点を通過してアパーチャ１６を通過するように配置されている。
アパーチャ１６は、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。アパーチャ１６は、被検体２３表面の高さが異なるときに、受光レンズ１５により集光される平行な光束の入射角が異なっても、検出器としての受光素子１４へ通過させる反射光成分を妨げない十分薄い遮光体で構成されている。アパーチャ１６は、受光素子１４と受光レンズ１５との間に設けられている。受光素子１４によって受光される反射光の角度は、受光素子１４に対するアパーチャ１６の開口位置によって制御される。アパーチャ１６は、受光レンズ１５から焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。アパーチャ１６は、被検体２３の表面から反射し、受光レンズ１５を通過した光のうち、被検体２３の表面に対して所定角度で反射し、主光線２５と平行の方向に屈折した光Ｌ１Ａを通過させる。アパーチャ１６は、アパーチャ制御部２１によって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。アパーチャ１６の開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。即ち、アパーチャ１６は、光学系としての受光レンズ１５により捕捉された反射光の一部を通過させるものである。そして、アパーチャ１６は、光学系としての受光レンズ１５に対し被検体２３の表面位置とは反対の側で、光学系としての受光レンズ１５の焦点距離ｆの位置で、且つ反射光が通過する位置に配置されている。
受光素子１４は、例えば、Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＰＤ）を用いることができる。受光素子１４は、受光レンズ１５及びアパーチャ１６を通過した被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａを受光する。受光素子１４は、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して被検体２３表面からの反射光Ｌ１Ａを受光して光信号データを取得する。なお、実施例１に使用される受光素子１４はＰＤに限定されるものではなく、被検体２３からの反射光強度を取得できるならば何を用いてもよい。即ち、検出器として受光素子１４は、アパーチャ１６を通過した反射光の強度を検出するものである。
制御部１７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、受光素子制御部２０、アパーチャ制御部２１、及び出力部２２と接続されている。制御部１７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、受光素子制御部２０、及びアパーチャ制御部２１の制御を行い、被検体２３の表面検査処理を行う。表面検査処理においては後述する。また、制御部１７は、表面検査処理によって得られた検査結果を、出力部２２に出力する。
光源制御部１８は、光源１２及び制御部１７に接続されている。光源制御部１８は、光源１２を制御して、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ１をＺ方向に照射させる。
ステージ制御部１９は、ステージ１１及び制御部１７に接続されている。ステージ制御部１９は、ステージ１１に備えられた不図示の駆動部を制御して、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させる。即ち、照明部としての集光レンズ１３の照明光の光軸がほぼ垂直な方向に被検体２３の表面を相対的に移動させることにより、照明光を被検体２３表面に対して走査し、表面検査を行うようにした。
受光素子制御部２０は、受光素子１４及び制御部１７に接続されている。受光素子制御部２０は、受光素子１４を制御して、被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａを受光させる。また、受光素子制御部２０は、不図示の駆動部を制御して、受光素子１４をＺ方向に移動させる。
アパーチャ制御部２１は、アパーチャ１６及び制御部１７に接続されている。アパーチャ制御部２１は、不図示の駆動部を制御して、アパーチャ１６をＺ方向に移動させる。
出力部２２は、制御部１７に接続されている。出力部２２は、例えばプリンタ又はディスプレイから構成される。出力部２２は、制御部１７から、表面検査処理の結果を出力する。
被検体２３は、例えばＰｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ（ＰＤＡ）、又は携帯電話等の電子機器の筐体として用いられる。被検体２３は、表面に凹凸、傷、及び撓みからなる表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂを有する。表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂのサイズは、例えば数μｍである。
図２は、実施例１に係る制御部１７の機能ブロックを示す図である。図２に示す制御部１７は、信号取得部１７Ａ、信号処理部１７Ｂ、及び検査結果出力部１７Ｃを備える。
信号取得部１７Ａは、受光素子１４を制御し、受光レンズ１５を介して入射される被検体２３の表面から反射される光Ｌ１Ａを、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して受光することによって光Ｌ１Ａの受光強度に基づく光信号データを取得する。
信号処理部１７Ｂは、信号取得部１７Ａが取得した光信号データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部１７Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂ、及び良否判定部１７２Ｂを備える。
ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂは、取得した光信号データにおいて、光信号の受光強度の変化量に基づいて閾値を設定することによって、受光強度の変化が急峻な光信号を検出する信号処理を行う。被検体２３に表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する領域は、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度が急峻に変化する。そのため、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、変化が急峻な光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、変化が滑らかな光信号の受光強度は「０」として検出される。
良否判定部１７２Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによって信号処理がなされた光強度データに対し、予め設定された信号の累積値の閾値を用いて、信号強度の累積値が所定値以上である被検体２３を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部１７２Ｂは、信号の累積値が所定値未満である被検体２３を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号の累積値の閾値は、不具合と判定する表面欠陥２３Ａ又は表面欠陥２３Ｂのサイズにより決定される。
検査結果出力部１７Ｃは、後述する制御部１７のメモリ１７０Ｂに格納され、且つ良否判定部１７２Ｂによって信号処理された被検体２３の光信号データを出力部２２に出力する信号処理を行う。
信号取得部１７Ａは、受光素子１４を制御し、受光レンズ１５を介して入射される被検体２３の表面から反射される光Ｌ１Ａを、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して受光することによって光Ｌ１Ａの受光強度に基づく光信号データを取得する。
信号処理部１７Ｂは、信号取得部１７Ａが取得した光信号データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部１７Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂ、及び良否判定部１７２Ｂを備える。
ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂは、取得した光信号データにおいて、光信号の受光強度の変化量に基づいて閾値を設定することによって、受光強度の変化が急峻な光信号を検出する信号処理を行う。被検体２３に表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する領域は、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度が急峻に変化する。そのため、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、変化が急峻な光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、変化が滑らかな光信号の受光強度は「０」として検出される。
良否判定部１７２Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによって信号処理がなされた光強度データに対し、予め設定された信号の累積値の閾値を用いて、信号強度の累積値が所定値以上である被検体２３を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部１７２Ｂは、信号の累積値が所定値未満である被検体２３を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号の累積値の閾値は、不具合と判定する表面欠陥２３Ａ又は表面欠陥２３Ｂのサイズにより決定される。
検査結果出力部１７Ｃは、後述する制御部１７のメモリ１７０Ｂに格納され、且つ良否判定部１７２Ｂによって信号処理された被検体２３の光信号データを出力部２２に出力する信号処理を行う。
図３は、実施例１に係る制御部１７のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、制御部１７は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）１７０Ａ、及びメモリ１７０Ｂを備える。ＣＰＵ１７０Ａは、制御部１７の動作の制御を行う。メモリ１７０Ｂは、ＣＰＵ１７０Ａにより使用され、データの読み出し、又は書き込みが行われる。図２に示す信号取得部１７Ａ、信号処理部１７Ｂ、及び検査結果出力部１７Ｃからなる機能ブロックは、メモリ１７０Ｂに格納されているプログラムをＣＰＵ１７０Ａが読み出し、実行することで実現される。
図４は、実施例１に係る表面検査処理の動作を示すフローチャートである。先ず、表面検査処理の開始の指示を受けると、制御部１７は、不図示のハンドラを制御し、被検体２３をステージ１１上に設置する（Ｓ１、被検体設置ステップ）。被検体２３がステージ１１上に設置された後、制御部１７は、ステージ制御部１９を介してステージ１１を作動し、光源１２から照射される光Ｌ１が被検体２３の検査領域上に位置するように測定準備を行う（Ｓ２、測定準備ステップ）。同時に、制御部１７は、受光素子制御部２０及びアパーチャ制御部２１を介して受光素子１４及びアパーチャ１６を作動し、予め設定した被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａを受光できる位置に移動させる（Ｓ２、測定準備ステップ）。次いで、制御部１７は、光源制御部１８を介して光源１２を作動し、光Ｌ１を被検体２３に照射させる（Ｓ３、光照射ステップ）。即ち、光源１２からの光を被検体２３の表面に照明するステップである。光照射ステップの際、光Ｌ１は、光源１２と被検体２３との間に配置された集光レンズ１３に入射する。集光レンズ１３には不図示のガルバノミラー等による光Ｌ１のＹ方向の光走査手段とともに走査レンズが用いられているため、光源１２から発生した光Ｌ１は集光レンズ１３を通過することによって、Ｙ方向に延在する走査光となる。集光レンズ１３を通過した光Ｌ１は、被検体２３に対してＺ方向に照射される。被検体２３が光Ｌ１によって照射された後、被検体２３から反射した光Ｌ１Ａは、受光レンズ１５を通過することによって主光線２５と平行の方向に屈折する。被検体２３表面からの反射光はレンズにより捕捉される。次いで、受光レンズ１５を通過した光Ｌ１Ａは、被検体２３の表面に対する角度が所定値である場合、アパーチャ１６を通過する。受光レンズ１５により捕捉された反射光の一部は、アパーチャ１６を介して通過する。アパーチャ１６を通過した光Ｌ１Ａは受光素子１４によって受光され、光信号データが取得される（Ｓ４、光信号データ取得ステップ）。即ち、アパーチャ１６を通過した反射光の強度を検出して被検体２３の表面を検査するステップである。制御部１７は、受光素子制御部２０を介して受光素子１４を制御することによって、Ｙ方向に延在するラインセンサにより被検体２３におけるＹ方向の１ライン分の光信号データを取得する。受光レンズ１５は、被検体２３から反射した光を集光し、主光線２５と平行の方向に屈折させる。受光素子１４によって受光される光の角度は、受光素子１４に対するアパーチャ１６の開口位置によって制御される。即ち、被検体２３から反射した光のうち、アパーチャ１６の開口位置以外に到達した反射光は、アパーチャ１６によって遮光される。アパーチャ１６によって遮光された反射光は、受光素子１４によって受光されない。アパーチャ１６は、受光レンズ１５を通過した反射光のうち、被検体２３の表面における反射角度が所定値である光Ｌ１Ａを通過させる。そのため、受光素子１４は、反射角度が所定値である光Ｌ１Ａのみ受光する。受光素子１４は、光Ｌ１Ａが有する受光強度に基づく光信号データを取得する。受光素子１４によって光信号データが取得された後、信号処理部１７Ｂは、取得された光信号データに基づく信号処理を行う（Ｓ５、信号処理）。信号処理については後述する。信号処理の終了後、良否判定部１７２Ｂは、被検体２３の全検査領域に対し検査が完了したか判定を行う（Ｓ６）。被検体２３の検査が完了している場合（Ｓ６、ＹＥＳ）、良否判定部１７２Ｂは、検査対象である複数の被検体２３において、全数の検査が完了したか判定を行う（Ｓ７）。検査対象である複数の被検体２３において、全数の検査が完了している場合（Ｓ７、ＹＥＳ）、検査結果出力部１７Ｃは、出力部２２を制御して、被検体２３の検査結果を例えばプリンタ又はディスプレイを用いて出力する（Ｓ８、検査結果出力ステップ）。被検体２３の検査結果が出力部２２によって出力された後、実施例１に係る表面検査工程は終了となる。
一方、ステップＳ６において、被検体２３の検査が完了していない場合（Ｓ６、ＮＯ）、ステージ制御部１９は、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させ、被検体２３における光Ｌ１の照射位置を変更する（Ｓ９、光照射位置の変更ステップ）。又、ステップＳ７において、検査対象である複数の被検体２３において、全数の検査が完了していない場合（Ｓ７、ＮＯ）、制御部１７は、不図示のハンドラを制御し、未検査の被検体２３をステージ１１上に設置する（Ｓ１０、被検体の設置準備ステップ）。
一方、ステップＳ６において、被検体２３の検査が完了していない場合（Ｓ６、ＮＯ）、ステージ制御部１９は、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させ、被検体２３における光Ｌ１の照射位置を変更する（Ｓ９、光照射位置の変更ステップ）。又、ステップＳ７において、検査対象である複数の被検体２３において、全数の検査が完了していない場合（Ｓ７、ＮＯ）、制御部１７は、不図示のハンドラを制御し、未検査の被検体２３をステージ１１上に設置する（Ｓ１０、被検体の設置準備ステップ）。
次に、信号処理について説明する。図５は、実施例１に係る表面検査装置１０における１つの検査領域で取得された取得された光信号データの信号処理の動作を示すフローチャートである。
先ず、信号取得部１７Ａは、被検体２３に対する反射角度が所定値である光Ｌ１Ａが有する受光強度に基づく光信号データを取得する（Ｓ１１、光信号データ取得ステップ）。次いで、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂは、取得した光信号データにおいて、光信号の受光強度の変化量に基づいて閾値を設定することによって、急峻に変化する光信号の受光強度を検出する信号処理を行う（Ｓ１２、ローカットフィルタ信号処理ステップ）。被検体２３に表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する領域は、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度が急峻に変化する。そのため、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、急峻に変化する光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、滑らかに変化する光信号の受光強度は「０」の信号として検出される。次いで、良否判定部１７２Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによって信号処理がなされた光信号データに対し、信号の累積値の閾値を予め設定し、信号強度の累積値が所定値以上である被検体２３を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ１３、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部１７２Ｂは、信号の累積値が所定値未満である被検体２３を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ１３、良否判定ステップ）。なお、信号の累積値の閾値は、不具合と判定する表面欠陥２３Ａ又は表面欠陥２３Ｂのサイズ及び個数により設定される。
先ず、信号取得部１７Ａは、被検体２３に対する反射角度が所定値である光Ｌ１Ａが有する受光強度に基づく光信号データを取得する（Ｓ１１、光信号データ取得ステップ）。次いで、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂは、取得した光信号データにおいて、光信号の受光強度の変化量に基づいて閾値を設定することによって、急峻に変化する光信号の受光強度を検出する信号処理を行う（Ｓ１２、ローカットフィルタ信号処理ステップ）。被検体２３に表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する領域は、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度が急峻に変化する。そのため、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、急峻に変化する光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、滑らかに変化する光信号の受光強度は「０」の信号として検出される。次いで、良否判定部１７２Ｂは、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによって信号処理がなされた光信号データに対し、信号の累積値の閾値を予め設定し、信号強度の累積値が所定値以上である被検体２３を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ１３、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部１７２Ｂは、信号の累積値が所定値未満である被検体２３を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ１３、良否判定ステップ）。なお、信号の累積値の閾値は、不具合と判定する表面欠陥２３Ａ又は表面欠陥２３Ｂのサイズ及び個数により設定される。
図６は、実施例１に係る表面検査装置１０によって取得された光信号データと照射位置の関係を示す図である。なお、図１に係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６Ａは、段差がある被検体２３の断面図を示す。被検体２３は、検査対象である。被検体２３は、Ｘ方向の位置Ａに表面欠陥２３Ａ、及びＸ方向の位置Ｂに表面欠陥２３Ｂを有する。なお、表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂは、例えば、被検体２３の表面に形成された凹凸、傷、及び撓みからなる。
図６Ｂは、図６Ａの被検体２３の表面からの反射光Ｌ１Ａが受光素子１４に受光されて得られた光信号、及び光源１２からＺ方向に照射される光Ｌ１の照射位置との関係を示す図である。縦軸は、光信号の受光強度を示す。横軸は、光Ｌ１の照射位置を示す。図６Ｂの実線は、光Ｌ１Ａの光信号の受光強度を示す。図６Ｂの破線は、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによって予め設定されたローカットフィルタ２７を示す。ローカットフィルタ２７は、予め設定された光信号の受光強度の閾値である。ローカットフィルタ２７は、光Ｌ１Ａの光信号の受光強度を中心に所定の幅を持って設定されている。
図６Ｂに示すように、被検体２３に表面欠陥２３Ａが存在する位置Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する位置Ｂにおいて、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度は急峻な傾きをもって変化する。そして、位置Ａ及び位置Ｂにおいて、光信号の受光強度は、ローカットフィルタ２７によって示される受光強度の閾値を越え、一定以上の変化率をもって変動する。なぜなら、表面欠陥２３Ａが存在する位置Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する位置Ｂにおいて、被検体２３の表面には凹凸が存在する。凹凸が存在する位置Ａ及び位置Ｂに光Ｌ１を照射すると、被検体２３に照射される光Ｌ１が散乱するため、被検体２３から反射される光Ｌ１Ａの光信号の受光強度が急峻な傾きをもって変化するからである。光信号の受信信号の急峻な傾きがローカットフィルタ２７によって検出されるため、表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂの存在箇所Ａ及びＢを検出することができる。
図６Ｂに示すように、被検体２３に表面欠陥２３Ａが存在する位置Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する位置Ｂにおいて、表面欠陥が存在しない被検体２３の表面と比較して、光信号の受光強度は急峻な傾きをもって変化する。そして、位置Ａ及び位置Ｂにおいて、光信号の受光強度は、ローカットフィルタ２７によって示される受光強度の閾値を越え、一定以上の変化率をもって変動する。なぜなら、表面欠陥２３Ａが存在する位置Ａ及び表面欠陥２３Ｂが存在する位置Ｂにおいて、被検体２３の表面には凹凸が存在する。凹凸が存在する位置Ａ及び位置Ｂに光Ｌ１を照射すると、被検体２３に照射される光Ｌ１が散乱するため、被検体２３から反射される光Ｌ１Ａの光信号の受光強度が急峻な傾きをもって変化するからである。光信号の受信信号の急峻な傾きがローカットフィルタ２７によって検出されるため、表面欠陥２３Ａ及び表面欠陥２３Ｂの存在箇所Ａ及びＢを検出することができる。
図６Ｃは、図６Ａの光Ｌ１Ａの光信号の受光強度における検出信号、及び、光Ｌ１の照射位置との関係を示す図である。縦軸は、光Ｌ１Ａの検出信号を示す。横軸は、光Ｌ１の照射位置を示す。図６Ｃの実線は、光Ｌ１Ａの光信号の検出信号を示す。
図６Ｃに示すように、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、急峻に変化する光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、滑らかに変化する光信号の受光強度は「０」の信号として検出される。そのため、被検体２３における位置Ａ及び位置Ｂ、即ち被検体２３における表面欠陥Ａ及び表面欠陥Ｂが存在する位置において、受光強度は「１」の信号として検出される。
図６Ｃに示すように、ローカットフィルタ信号処理部１７１Ｂによる信号処理により、急峻に変化する光信号の受光強度は「１」の信号として検出され、滑らかに変化する光信号の受光強度は「０」の信号として検出される。そのため、被検体２３における位置Ａ及び位置Ｂ、即ち被検体２３における表面欠陥Ａ及び表面欠陥Ｂが存在する位置において、受光強度は「１」の信号として検出される。
図７及び図８は、実施例１に係る表面検査装置１０において、表面欠陥からの反射光の強度に対し、被検体２３の段差による影響が抑制されることを説明する図である。なお、図７及び図８に係る表面検査装置１０において、図１に係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
図７Ａは、実施例１に係る表面検査装置１０が、被検体２３の段差の上部の表面欠陥からの光を受光するところを示す図である。図７Ａに示す表面検査装置１０は、ステージ１１、及び光学系２９を示す。被検体２３は、検査対象である。被検体２３は、表面２３Ｃ及び表面２３Ｄを有する。光学系２９は、集光レンズ１３、受光素子１４、及びアパーチャ１６を備える。図７ＡにおけるＺ方向の一点鎖線は、被検体２３の表面に対して、Ｚ方向に照射される光Ｌ１の光軸２４Ａを示す。図７ＡにおけるＸＺ方向の一点鎖線は、被検体２３の表面欠陥２３Ａから受光レンズ１５の中心点を通る主光線２５Ａを示す。σは、照射光線Ｌ１の焦点深度である。照射光線Ｌ１の焦点深度σは、例えば１０ｍｍである。なお、照明部としての集光レンズ１３の焦点深度σ、即ち集光被写界深度は、被検体２３の表面位置とされる範囲以上に設定されている。
光Ｌ１Ａは、被検体２３に照射される光Ｌ１が、被検体２３の表面に対して角度Ａで反射する光である。光Ｌ１Ｂは、被検体２３に照射される光Ｌ１が、被検体２３の表面に対して角度Ｂで反射する光である。光Ｌ１Ａ及び光Ｌ１Ｂは、共に被検体２３の表面２３Ｃからの反射光である。
図７Ａで示すように、アパーチャ１６は、被検体２３の表面から反射する光のうち、被検体２３の表面２３Ｃに対して角度Ａで反射する光Ｌ１Ａを通過させる。そのため、受光素子１４は、被検体２３の表面２３Ｃに対して角度Ａで反射する光Ｌ１Ａを受光する。しかし、被検体２３の表面から角度Ｂで反射する光Ｌ１Ｂは、アパーチャ１６を通過することができず受光素子１４には到達しない。
図１で説明したように、受光レンズ１５の上部を通過した角度Ａの光Ｌ１Ａは主光線２５Ａと平行になるように屈折し、主光線２５Ａの位置から所定の位置にあるアパーチャ１６に到達する。一方、受光レンズ１５の下部を通過する光Ｌ１Ｂは、アパーチャ１６の開口に到達しない。そのため、光Ｌ１Ａは受光素子１４によって受光されるが、光Ｌ１Ｂは受光素子１４によって受光されない。
光Ｌ１Ａは、被検体２３に照射される光Ｌ１が、被検体２３の表面に対して角度Ａで反射する光である。光Ｌ１Ｂは、被検体２３に照射される光Ｌ１が、被検体２３の表面に対して角度Ｂで反射する光である。光Ｌ１Ａ及び光Ｌ１Ｂは、共に被検体２３の表面２３Ｃからの反射光である。
図７Ａで示すように、アパーチャ１６は、被検体２３の表面から反射する光のうち、被検体２３の表面２３Ｃに対して角度Ａで反射する光Ｌ１Ａを通過させる。そのため、受光素子１４は、被検体２３の表面２３Ｃに対して角度Ａで反射する光Ｌ１Ａを受光する。しかし、被検体２３の表面から角度Ｂで反射する光Ｌ１Ｂは、アパーチャ１６を通過することができず受光素子１４には到達しない。
図１で説明したように、受光レンズ１５の上部を通過した角度Ａの光Ｌ１Ａは主光線２５Ａと平行になるように屈折し、主光線２５Ａの位置から所定の位置にあるアパーチャ１６に到達する。一方、受光レンズ１５の下部を通過する光Ｌ１Ｂは、アパーチャ１６の開口に到達しない。そのため、光Ｌ１Ａは受光素子１４によって受光されるが、光Ｌ１Ｂは受光素子１４によって受光されない。
図７Ｂは、実施例１に係る表面検査装置１０が、被検体２３の段差の下部の表面欠陥からの光を受光するところを示す図である。図７Ｂに示す表面検査装置１０は、ステージ１１、及び光学系２９を示す。図７ＢにおけるＺ方向の一点鎖線は、被検体２３の表面に対してＺ方向に照射される光Ｌ２の光軸２４Ｂを示す。図７ＢにおけるＸＺ方向の一点鎖線２５Ｂは、被検体２３の表面２３Ｄから受光レンズ１５の中心点を通る主光線２５Ｂを示す。光Ｌ２Ａは、被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面に対して角度Ａで反射する光である。光Ｌ２Ｂは、被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面に対して角度Ｂで反射する光である。なお、図７Ｂは、ステージ１１がＸ方向に移動することにより、図７Ａの被検体２３における表面２３Ｃから、図７Ｂの被検体２３における表面２３Ｄまで、光源１２からＺ方向に照射される光Ｌ２の位置が移動したようすを示す図である。
図７Ｂで示すように、被検体２３の段差下段にある表面２３Ｄから反射した光Ｌ２Ａも、受光レンズ１５の口径内に入る光であれば、受光レンズ１５を通過することができる。ここで、被検体２３の段差下段から反射した光Ｌ２Ａに対する主光線２５Ｂの角度は、図７Ａに示す主光線２５Ａの角度と比較して大きくなる。そのため、角度Ａの光Ｌ２Ａの屈折角度は浅くなり、図７Ｂにおいても、角度Ａの光Ｌ２Ａは、図７Ａと同じ位置にあるアパーチャ１６の開口に到達する。一方、受光レンズ１５の下部を通過する光Ｌ２Ｂは、アパーチャ１６の開口に到達しない。そのため、光Ｌ２Ａは受光素子１４によって受光されるが、光Ｌ２Ｂは受光素子１４によって受光されない。
図７Ｂで示すように、被検体２３の段差下段にある表面２３Ｄから反射した光Ｌ２Ａも、受光レンズ１５の口径内に入る光であれば、受光レンズ１５を通過することができる。ここで、被検体２３の段差下段から反射した光Ｌ２Ａに対する主光線２５Ｂの角度は、図７Ａに示す主光線２５Ａの角度と比較して大きくなる。そのため、角度Ａの光Ｌ２Ａの屈折角度は浅くなり、図７Ｂにおいても、角度Ａの光Ｌ２Ａは、図７Ａと同じ位置にあるアパーチャ１６の開口に到達する。一方、受光レンズ１５の下部を通過する光Ｌ２Ｂは、アパーチャ１６の開口に到達しない。そのため、光Ｌ２Ａは受光素子１４によって受光されるが、光Ｌ２Ｂは受光素子１４によって受光されない。
図８は、図７Ａ及び図７Ｂについて、被検体２３の上部及び下部における表面欠陥からの散乱光の状態をまとめたものである。図８に係る表面検査装置１０は、受光レンズ１５、アパーチャ１６、及び受光素子１４を示す。発光面２６は、被検体２３の表面２３Ｃ及び表面２３Ｄに係る光Ｌ１の照射位置を示す。表面２３Ｃ及び表面２３Ｄは、Ｚ方向に異なる高さを有する。焦点面２８は、アパーチャ１６が受光レンズ１５に対して平行に、且つ受光レンズ１５の焦点距離ｆを隔てた間隔で配置されている面である。
被検体２３の段差によって、反射光の強度が影響を受ける理由は、表面欠陥からの反射光を受光するとき、段差のために異なる角度の反射光を、受光素子１４によって受光することになるからである。しかし、図８に示すように、受光素子１４は、表面欠陥が段差の上部にあっても、又は段差の下部にあっても、同じ角度Ａを有する表面欠陥からの反射光しか受光しない。そうすると、受光素子１４が受光する表面欠陥からの光の強度は、段差の影響を受けない。
被検体２３の段差によって、反射光の強度が影響を受ける理由は、表面欠陥からの反射光を受光するとき、段差のために異なる角度の反射光を、受光素子１４によって受光することになるからである。しかし、図８に示すように、受光素子１４は、表面欠陥が段差の上部にあっても、又は段差の下部にあっても、同じ角度Ａを有する表面欠陥からの反射光しか受光しない。そうすると、受光素子１４が受光する表面欠陥からの光の強度は、段差の影響を受けない。
このような表面検査装置１０の構造によれば、被検体２３の表面高さが変化しても、光学系としての受光レンズ１５で捕捉できる範囲であれば、被検体２３表面からの反射光のうち一定の角度範囲の成分を、アパーチャ１６へ到達する角度でかつ平行光束となるよう屈折させることができるので、同一の表面欠陥であれば、その高さ位置にかかわらず一定の反射角度範囲の散乱反射光成分をアパーチャ１６を通過させ、検出器としての受光素子１４に到達させることができるので、高い精度で欠陥検出を行うことができる。
本発明の実施例２において、図９から図１０は、表面検査装置４０、及び表面検査装置４０を用いた表面検査方法が説明される。
図９は、表面検査装置４０の概略構成図を示す。図９に示す表面検査装置４０は、ステージ１１、光源１２、集光レンズ１３、第１受光素子１４Ａ、第２受光素子１４Ｂ、第１受光レンズ１５Ａ、第２受光レンズ１５Ｂ、第１アパーチャ１６Ａ、第２アパーチャ１６Ｂ、制御部４７、光源制御部１８、ステージ制御部１９、第１受光素子制御部２０Ａ、第２受光素子制御部２０Ｂ、第１アパーチャ制御部２１Ａ、第２アパーチャ制御部２１Ｂ、及び出力部２２を備える。図９の被検体２３は、検査対象である。図９における一点鎖線２４は、光源１２からＺ方向に照射される光Ｌ３の光軸を示す。図９におけるＸＺ方向の一点鎖線２５Ｃは、被検体２３の表面から第１受光レンズ１５Ａを通る主光線２５Ｃを示す。図９における（−Ｘ）Ｚ方向の一点鎖線２５Ｄは、被検体２３の表面から第２受光レンズ１５Ｂを通る主光線２５Ｄを示す。なお、図９に係る表面検査装置４０において、図１に係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
光源１２は、光源制御部１８に接続されている。光源１２は、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ３を被検体２３の表面に対してＺ方向に照射させる。
集光レンズ１３は、光源１２と被検体２３との間に配置される。光源１２から発生した光Ｌ３が集光レンズ１３を通過することによって、Ｙ方向に延在する走査光が発生する。集光レンズ１３を通過した光Ｌ３は、被検体２３に対してＺ方向に照射される。
第１受光レンズ１５Ａは、入射した被検体２３からの反射光を集光し、反射光を主光線２５Ｃと平行の方向に屈折させる。第１受光レンズ１５Ａは、光軸２４と第１アパーチャ１６Ａとの間に配置される。第１受光レンズ１５Ａは、光源１２から発生した光Ｌ３と平行に設けられる。光軸２４と第１受光レンズ１５ＡとのＸ方向における距離、及び、第１受光レンズ１５Ａと第１アパーチャ１６ＡとのＸ方向における距離は、第１受光レンズ１５Ａの焦点距離ｆと等しい。第１受光レンズ１５Ａは、両凸レンズを用いることができる。第１受光レンズ１５Ａの焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。第１受光レンズ１５Ａの直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。
第２受光レンズ１５Ｂは、入射した被検体２３からの反射光を集光し、反射光を主光線２５Ｄと平行の方向に屈折させる。第２受光レンズ１５Ｂは、光軸２４と第２アパーチャ１６Ｂとの間に配置される。第２受光レンズ１５Ｂは、光源１２から発生した光Ｌ３と平行に設けられる。光軸２４と第２受光レンズ１５ＢとのＸ方向における距離、及び、第２受光レンズ１５Ｂと第２アパーチャ１６ＢとのＸ方向における距離は、第２受光レンズ１５Ｂの焦点距離ｆと等しい。第２受光レンズ１５Ｂは、両凸レンズを用いることができる。第２受光レンズ１５Ｂの焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。第２受光レンズ１５Ｂの直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。
第１アパーチャ１６Ａは、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。第１アパーチャ１６Ａは、第１受光素子１４Ａと第１受光レンズ１５Ａとの間に設けられている。第１受光素子１４Ａによって受光される反射光の角度は、第１受光素子１４Ａに対する第１アパーチャ１６Ａの開口位置によって制御される。第１アパーチャ１６Ａは、第１受光レンズ１５Ａから焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。第１アパーチャ１６Ａは、被検体２３の表面から反射し、第１受光レンズ１５Ａを通過した光のうち、所定の反射角度を有する光Ｌ３Ａを通過させる。第１アパーチャ１６Ａは、第１アパーチャ制御部２１Ａによって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。第１アパーチャ１６Ａの開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。
第２アパーチャ１６Ｂは、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。第２アパーチャ１６Ｂは、第２受光素子１４Ｂと第２受光レンズ１５Ｂとの間に設けられている。第２受光素子１４Ｂによって受光される反射光の角度は、第２受光素子１４Ｂに対する第２アパーチャ１６Ｂの開口位置によって制御される。第２アパーチャ１６Ｂは、第２受光レンズ１５Ｂから焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。第２アパーチャ１６Ｂは、被検体２３の表面から反射し、第２受光レンズ１５Ｂを通過した光のうち、所定の反射角度を有する光Ｌ３Ｂを通過させる。第２アパーチャ１６Ｂは、第２アパーチャ制御部２１Ｂによって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。第２アパーチャ１６Ｂの開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。
第１受光素子１４Ａは、例えば、ＰＤを用いることができる。第１受光素子１４Ａは、第１受光レンズ１５Ａ及び第１アパーチャ１６Ａを通過した被検体２３の表面に対し所定角度で反射する光Ｌ３Ａを受光する。第１受光素子１４Ａは、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して光Ｌ３Ａを受光することによって光強度データを取得する。
第２受光素子１４Ｂは、例えば、ＰＤを用いることができる。第２受光素子１４Ｂは、第２受光レンズ１５Ｂ及び第２アパーチャ１６Ｂを通過した被検体２３の表面に対し所定角度で反射する光Ｌ３Ｂを受光する。第２受光素子１４Ｂは、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して光Ｌ３Ｂを受光することによって光強度データを取得する。即ち、光学系としての第１受光レンズ１５Ａと第２受光レンズ１５Ｂ、第１アパーチャ１６Ａと第２アパーチャ１６Ｂ、及び検出器としての第１受光素子１４Ａ及び第２受光素子１４Ｂを、照射部としての集光レンズ１３の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、検出器としての第１受光レンズ１５Ａと第２受光レンズ１５Ｂの検出信号により表面欠陥を判別するようにしている。
制御部４７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、第１受光素子制御部２０Ａ、第２受光素子制御部２０Ｂ、第１アパーチャ制御部２１Ａ、第２アパーチャ制御部２１Ｂ、及び出力部２２と接続されている。制御部４７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、第１受光素子制御部２０Ａ、第２受光素子制御部２０Ｂ、第１アパーチャ制御部２１Ａ、及び第２アパーチャ制御部２１Ｂの制御を行い、被検体２３の表面検査処理を行う。また、制御部４７は、表面検査処理によって得られた検査結果を、出力部２２に出力する。
光源制御部１８は、光源１２及び制御部４７に接続されている。光源制御部１８は、光源１２を制御して、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ３をＺ方向に照射させる。
ステージ制御部１９は、ステージ１１及び制御部４７に接続されている。ステージ制御部１９は、ステージ１１に備えられた不図示の駆動部を制御して、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させる。
第１受光素子制御部２０Ａは、第１受光素子１４Ａ及び制御部４７に接続されている。第１受光素子制御部２０Ａは、第１受光素子１４Ａを制御して、光源１２からの光Ｌ３のうち、被検体２３の表面から所定角度で反射した光Ｌ３Ａを受光させる。また、第１受光素子制御部２０Ａは、不図示の駆動部を制御して、第１受光素子１４ＡをＺ方向に移動させる。
第２受光素子制御部２０Ｂは、第２受光素子１４Ｂ及び制御部４７に接続されている。第２受光素子制御部２０Ｂは、第２受光素子１４Ｂを制御して、光源１２からの光Ｌ３のうち、被検体２３の表面から所定角度で反射した光Ｌ３Ｂを受光させる。また、第２受光素子制御部２０Ｂは、不図示の駆動部を制御して、第２受光素子１４ＢをＺ方向に移動させる。
第１アパーチャ制御部２１Ａは、第１アパーチャ１６Ａ及び制御部４７に接続されている。第１アパーチャ制御部２１Ａは、不図示の駆動部を制御して、第１アパーチャ１６ＡをＺ方向に移動させる。
第２アパーチャ制御部２１Ｂは、第２アパーチャ１６Ｂ及び制御部４７に接続されている。第２アパーチャ制御部２１Ｂは、不図示の駆動部を制御して、第２アパーチャ１６ＢをＺ方向に移動させる。
出力部２２は、制御部４７に接続されている。出力部２２は、制御部４７から、表面検査処理の結果を出力する。
光源１２は、光源制御部１８に接続されている。光源１２は、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ３を被検体２３の表面に対してＺ方向に照射させる。
集光レンズ１３は、光源１２と被検体２３との間に配置される。光源１２から発生した光Ｌ３が集光レンズ１３を通過することによって、Ｙ方向に延在する走査光が発生する。集光レンズ１３を通過した光Ｌ３は、被検体２３に対してＺ方向に照射される。
第１受光レンズ１５Ａは、入射した被検体２３からの反射光を集光し、反射光を主光線２５Ｃと平行の方向に屈折させる。第１受光レンズ１５Ａは、光軸２４と第１アパーチャ１６Ａとの間に配置される。第１受光レンズ１５Ａは、光源１２から発生した光Ｌ３と平行に設けられる。光軸２４と第１受光レンズ１５ＡとのＸ方向における距離、及び、第１受光レンズ１５Ａと第１アパーチャ１６ＡとのＸ方向における距離は、第１受光レンズ１５Ａの焦点距離ｆと等しい。第１受光レンズ１５Ａは、両凸レンズを用いることができる。第１受光レンズ１５Ａの焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。第１受光レンズ１５Ａの直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。
第２受光レンズ１５Ｂは、入射した被検体２３からの反射光を集光し、反射光を主光線２５Ｄと平行の方向に屈折させる。第２受光レンズ１５Ｂは、光軸２４と第２アパーチャ１６Ｂとの間に配置される。第２受光レンズ１５Ｂは、光源１２から発生した光Ｌ３と平行に設けられる。光軸２４と第２受光レンズ１５ＢとのＸ方向における距離、及び、第２受光レンズ１５Ｂと第２アパーチャ１６ＢとのＸ方向における距離は、第２受光レンズ１５Ｂの焦点距離ｆと等しい。第２受光レンズ１５Ｂは、両凸レンズを用いることができる。第２受光レンズ１５Ｂの焦点距離ｆは、例えば１００ｍｍである。第２受光レンズ１５Ｂの直径は、例えば５０ｍｍから１００ｍｍである。
第１アパーチャ１６Ａは、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。第１アパーチャ１６Ａは、第１受光素子１４Ａと第１受光レンズ１５Ａとの間に設けられている。第１受光素子１４Ａによって受光される反射光の角度は、第１受光素子１４Ａに対する第１アパーチャ１６Ａの開口位置によって制御される。第１アパーチャ１６Ａは、第１受光レンズ１５Ａから焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。第１アパーチャ１６Ａは、被検体２３の表面から反射し、第１受光レンズ１５Ａを通過した光のうち、所定の反射角度を有する光Ｌ３Ａを通過させる。第１アパーチャ１６Ａは、第１アパーチャ制御部２１Ａによって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。第１アパーチャ１６Ａの開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。
第２アパーチャ１６Ｂは、例えば、不図示の金属板、又は金属薄膜に形成された開口を備える。第２アパーチャ１６Ｂは、第２受光素子１４Ｂと第２受光レンズ１５Ｂとの間に設けられている。第２受光素子１４Ｂによって受光される反射光の角度は、第２受光素子１４Ｂに対する第２アパーチャ１６Ｂの開口位置によって制御される。第２アパーチャ１６Ｂは、第２受光レンズ１５Ｂから焦点距離ｆだけ隔てた距離に配置される。第２アパーチャ１６Ｂは、被検体２３の表面から反射し、第２受光レンズ１５Ｂを通過した光のうち、所定の反射角度を有する光Ｌ３Ｂを通過させる。第２アパーチャ１６Ｂは、第２アパーチャ制御部２１Ｂによって制御される不図示のモータによって、Ｚ方向に移動可能である。第２アパーチャ１６Ｂの開口径は、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。
第１受光素子１４Ａは、例えば、ＰＤを用いることができる。第１受光素子１４Ａは、第１受光レンズ１５Ａ及び第１アパーチャ１６Ａを通過した被検体２３の表面に対し所定角度で反射する光Ｌ３Ａを受光する。第１受光素子１４Ａは、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して光Ｌ３Ａを受光することによって光強度データを取得する。
第２受光素子１４Ｂは、例えば、ＰＤを用いることができる。第２受光素子１４Ｂは、第２受光レンズ１５Ｂ及び第２アパーチャ１６Ｂを通過した被検体２３の表面に対し所定角度で反射する光Ｌ３Ｂを受光する。第２受光素子１４Ｂは、Ｘ方向のステージ移動とＹ方向の光走査に同期して光Ｌ３Ｂを受光することによって光強度データを取得する。即ち、光学系としての第１受光レンズ１５Ａと第２受光レンズ１５Ｂ、第１アパーチャ１６Ａと第２アパーチャ１６Ｂ、及び検出器としての第１受光素子１４Ａ及び第２受光素子１４Ｂを、照射部としての集光レンズ１３の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、検出器としての第１受光レンズ１５Ａと第２受光レンズ１５Ｂの検出信号により表面欠陥を判別するようにしている。
制御部４７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、第１受光素子制御部２０Ａ、第２受光素子制御部２０Ｂ、第１アパーチャ制御部２１Ａ、第２アパーチャ制御部２１Ｂ、及び出力部２２と接続されている。制御部４７は、光源制御部１８、ステージ制御部１９、第１受光素子制御部２０Ａ、第２受光素子制御部２０Ｂ、第１アパーチャ制御部２１Ａ、及び第２アパーチャ制御部２１Ｂの制御を行い、被検体２３の表面検査処理を行う。また、制御部４７は、表面検査処理によって得られた検査結果を、出力部２２に出力する。
光源制御部１８は、光源１２及び制御部４７に接続されている。光源制御部１８は、光源１２を制御して、不図示のＬＥＤ、又はＬＤから発生する単波長の光Ｌ３をＺ方向に照射させる。
ステージ制御部１９は、ステージ１１及び制御部４７に接続されている。ステージ制御部１９は、ステージ１１に備えられた不図示の駆動部を制御して、ステージ１１をＸ方向又はＹ方向に移動させる。
第１受光素子制御部２０Ａは、第１受光素子１４Ａ及び制御部４７に接続されている。第１受光素子制御部２０Ａは、第１受光素子１４Ａを制御して、光源１２からの光Ｌ３のうち、被検体２３の表面から所定角度で反射した光Ｌ３Ａを受光させる。また、第１受光素子制御部２０Ａは、不図示の駆動部を制御して、第１受光素子１４ＡをＺ方向に移動させる。
第２受光素子制御部２０Ｂは、第２受光素子１４Ｂ及び制御部４７に接続されている。第２受光素子制御部２０Ｂは、第２受光素子１４Ｂを制御して、光源１２からの光Ｌ３のうち、被検体２３の表面から所定角度で反射した光Ｌ３Ｂを受光させる。また、第２受光素子制御部２０Ｂは、不図示の駆動部を制御して、第２受光素子１４ＢをＺ方向に移動させる。
第１アパーチャ制御部２１Ａは、第１アパーチャ１６Ａ及び制御部４７に接続されている。第１アパーチャ制御部２１Ａは、不図示の駆動部を制御して、第１アパーチャ１６ＡをＺ方向に移動させる。
第２アパーチャ制御部２１Ｂは、第２アパーチャ１６Ｂ及び制御部４７に接続されている。第２アパーチャ制御部２１Ｂは、不図示の駆動部を制御して、第２アパーチャ１６ＢをＺ方向に移動させる。
出力部２２は、制御部４７に接続されている。出力部２２は、制御部４７から、表面検査処理の結果を出力する。
図１０は、実施例２に係る表面検査装置４０において、表面欠陥の反射光の強度に対し、被検体２３の斜面による影響が抑制されることを説明する図である。なお、図１０に係る表面検査装置４０において、図９に係る表面検査装置４０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１０Ａは、実施例２に係る表面検査装置４０が、被検体２３の主光線２５Ｃ側に傾斜した斜面の表面欠陥からの光を受光するところを示す図である。図１０Ａに示す表面検査装置４０は、ステージ１１、第１光学系２９Ａ、及び第２光学系２９Ｂを示す。第１光学系２９Ａは、集光レンズ１３、第１受光素子１４Ａ、第１受光レンズ１５Ａ、及び第１アパーチャ１６Ａから構成されている。第２光学系２９Ｂは、集光レンズ１３、第２受光素子１４Ｂ、第２受光レンズ１５Ｂ、及び第２アパーチャ１６Ｂから構成されている。被検体２３は、検査対象である。被検体２３は、表面２３Ｅを有する。表面２３Ｅは、被検体２３において、主光線２５Ｃ側に傾斜した斜面である。第１光学系２９Ａのうち、第１受光素子１４Ａ、第１受光レンズ１５Ａ、及び第１アパーチャ１６Ａは、表面２３Ｅの斜面と対向して配置されている。σは、照射光線Ｌ３の焦点深度である。照射光線Ｌ１の焦点深度σは、例えば１０ｍｍである。光Ｌ３Ａは、被検体２３の表面２３Ｃからの反射光である。
図１０Ａで示すように、第１アパーチャ１６Ａは、集光レンズ１３に入射する光Ｌ３が被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面２３Ｅに対して角度Ｃで反射する光Ｌ３Ａが選択的に通過するように、表面２３Ｅの斜面と対向して配置されている。そのため、第１受光素子１４Ａは、被検体２３の表面２３Ｅに対して角度Ｃで反射する光Ｌ３Ａを受光する。図９で説明したように、第１受光レンズ１５Ａの上部を通過した角度Ａの光Ｌ３Ａは主光線２５Ｃと平行になるように屈折し、主光線２５Ｃの位置から所定の位置にある第１アパーチャ１６Ａに到達する。そのため、光Ｌ３Ａは第１受光素子１４Ａによって受光される。
図１０Ａで示すように、第１アパーチャ１６Ａは、集光レンズ１３に入射する光Ｌ３が被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面２３Ｅに対して角度Ｃで反射する光Ｌ３Ａが選択的に通過するように、表面２３Ｅの斜面と対向して配置されている。そのため、第１受光素子１４Ａは、被検体２３の表面２３Ｅに対して角度Ｃで反射する光Ｌ３Ａを受光する。図９で説明したように、第１受光レンズ１５Ａの上部を通過した角度Ａの光Ｌ３Ａは主光線２５Ｃと平行になるように屈折し、主光線２５Ｃの位置から所定の位置にある第１アパーチャ１６Ａに到達する。そのため、光Ｌ３Ａは第１受光素子１４Ａによって受光される。
図１０Ｂは、実施例２に係る表面検査装置４０が、被検体２３の主光線２５Ｄ側に傾斜した斜面の表面欠陥からの光を受光するところを示す図である。図１０Ｂに示す表面検査装置４０は、ステージ１１、第１光学系２９Ａ、及び第２光学系２９Ｂを示す。被検体２３は、検査対象である。被検体２３は、表面２３Ｆを有する。表面２３Ｆは、被検体２３において、主光線２５Ｄ側に傾斜した斜面である。なお、第２光学系２９Ｂのうち、第２受光素子１４Ｂ、第２受光レンズ１５Ｂ、及び第２アパーチャ１６Ｂは、表面２３Ｆの斜面と対向して配置されている。光Ｌ４Ａは、被検体２３の表面２３Ｆからの反射光である。なお、図１０Ｂは、ステージ１１がＸ方向に移動することにより、図１０Ａの被検体２３における表面２３Ｅから、図１０Ｂの被検体２３における表面２３Ｆまで、光源１２からＺ方向に照射される光Ｌ３の位置が移動したようすを示す図である。
図１０Ｂで示すように、被検体２３の表面２３Ｆから反射した光Ｌ４Ａは、第２受光レンズ１５Ｂの口径内に入る光であれば、第２受光レンズ１５Ｂを通過することができる。第２アパーチャ１６Ｂは、集光レンズ１３に入射する光Ｌ３が被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面２３Ｆに対して角度Ｄで反射する光Ｌ４Ａが選択的に通過するように、表面２３Ｆの斜面と対向して配置されている。そのため、第２受光素子１４Ｂは、被検体２３の表面２３Ｆに対して角度Ｄで反射する光Ｌ４Ａを受光する。図９で説明したように、第２受光レンズ１５Ｂの上部を通過した角度Ｄの光Ｌ４Ａは主光線２５Ｄと平行になるように屈折し、主光線２５Ｄの位置から所定の位置にある第２アパーチャ１６Ｂに到達する。そのため、光Ｌ４Ａは第２受光素子１４Ｂによって受光される。
図１０Ｂで示すように、被検体２３の表面２３Ｆから反射した光Ｌ４Ａは、第２受光レンズ１５Ｂの口径内に入る光であれば、第２受光レンズ１５Ｂを通過することができる。第２アパーチャ１６Ｂは、集光レンズ１３に入射する光Ｌ３が被検体２３から反射して発生する光のうち、被検体２３の表面２３Ｆに対して角度Ｄで反射する光Ｌ４Ａが選択的に通過するように、表面２３Ｆの斜面と対向して配置されている。そのため、第２受光素子１４Ｂは、被検体２３の表面２３Ｆに対して角度Ｄで反射する光Ｌ４Ａを受光する。図９で説明したように、第２受光レンズ１５Ｂの上部を通過した角度Ｄの光Ｌ４Ａは主光線２５Ｄと平行になるように屈折し、主光線２５Ｄの位置から所定の位置にある第２アパーチャ１６Ｂに到達する。そのため、光Ｌ４Ａは第２受光素子１４Ｂによって受光される。
このような表面検査装置４０の構造によれば、被検体２３の表面高さが変化しても、光学系としての第１受光レンズ１５Ａ及び第２受光レンズ１５Ｂで捕捉できる範囲であれば、被検体２３表面からの反射光のうち一定の角度範囲の成分を、第１アパーチャ１６Ａ及び第２アパーチャ１６Ｂへ到達する角度でかつ平行光束となるよう屈折させることができるので、同一の表面欠陥であれば、その高さ位置にかかわらず一定の反射角度範囲の散乱反射光成分を第１アパーチャ１６Ａ及び第２アパーチャ１６Ｂを通過させ、検出器としての第１受光素子１４Ａ及び第２受光素子１４Ｂに到達させることができるので、高い精度で欠陥検出を行うことができる。
さらに、第１光学系２９Ａ及び第２光学系２９Ｂ、第１アパーチャ１６Ａ及び第２アパーチャ１６Ｂ、及び検出器としての第１受光素子１４Ａ及び第２受光素子１４Ｂを、照射部としての集光レンズ１３の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、各検出器の検出信号により表面欠陥を判別するようにした。そのため、被検体２３の傾斜方向が異なる斜面に対向して第１光学系２９Ａ及び第２光学系２９Ｂを配置することにより、被検体２３の表面が斜面であっても、第１受光素子１４Ａ又は第２受光素子１４Ｂのいずれかを用いて、被検体２３からの反射光を受光することができる。表面検査装置４０に係る第１受光素子１４Ａ又は第２受光素子１４Ｂが受光する表面欠陥からの光の強度は、実施例１に係る表面検査装置１０と同様に、被検体の表面の傾斜方向による影響を受けないため、斜面がある被検体２３の表面における正常面及び表面欠陥の判別を定量的に行うことができる。
さらに、第１光学系２９Ａ及び第２光学系２９Ｂ、第１アパーチャ１６Ａ及び第２アパーチャ１６Ｂ、及び検出器としての第１受光素子１４Ａ及び第２受光素子１４Ｂを、照射部としての集光レンズ１３の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、各検出器の検出信号により表面欠陥を判別するようにした。そのため、被検体２３の傾斜方向が異なる斜面に対向して第１光学系２９Ａ及び第２光学系２９Ｂを配置することにより、被検体２３の表面が斜面であっても、第１受光素子１４Ａ又は第２受光素子１４Ｂのいずれかを用いて、被検体２３からの反射光を受光することができる。表面検査装置４０に係る第１受光素子１４Ａ又は第２受光素子１４Ｂが受光する表面欠陥からの光の強度は、実施例１に係る表面検査装置１０と同様に、被検体の表面の傾斜方向による影響を受けないため、斜面がある被検体２３の表面における正常面及び表面欠陥の判別を定量的に行うことができる。
（付記１）
光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、
被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、
該光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出器を具備し、
前記光学系が、前記被検体の表面の位置から該光学系の焦点距離となる位置に、且つ該光学系の光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記光学系に対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記光学系の焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置したことを特徴とする表面検査装置。
光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、
被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、
該光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出器を具備し、
前記光学系が、前記被検体の表面の位置から該光学系の焦点距離となる位置に、且つ該光学系の光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記光学系に対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記光学系の焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置したことを特徴とする表面検査装置。
（付記２）
前記光学系が凸レンズで構成され、該凸レンズの主点を前記被検体の表面の位置から該凸レンズの焦点距離となる位置に配置し、被検体表面からの反射光を該凸レンズで平行光束に屈折させて前記アパーチャを通過させるように構成したことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
前記光学系が凸レンズで構成され、該凸レンズの主点を前記被検体の表面の位置から該凸レンズの焦点距離となる位置に配置し、被検体表面からの反射光を該凸レンズで平行光束に屈折させて前記アパーチャを通過させるように構成したことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
（付記３）
前記照明部の集光被写界深度は、前記被検体の表面位置とされる範囲以上としたことを特徴とする付記２記載の表面検査装置。
前記照明部の集光被写界深度は、前記被検体の表面位置とされる範囲以上としたことを特徴とする付記２記載の表面検査装置。
（付記４）
前記凸レンズを、前記被検体の表面位置とされる範囲のほぼ中央からの反射光が、前記凸レンズの主点を通過して前記アパーチャを通過するように配置したことを特徴とする付記３記載の表面検査装置。
前記凸レンズを、前記被検体の表面位置とされる範囲のほぼ中央からの反射光が、前記凸レンズの主点を通過して前記アパーチャを通過するように配置したことを特徴とする付記３記載の表面検査装置。
（付記５）
前記照明部の照明光の光軸がほぼ垂直な方向に前記被検体の表面を相対的に移動させることにより、前記照明光を被検体表面に対して走査し、表面検査を行うようにしたことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
前記照明部の照明光の光軸がほぼ垂直な方向に前記被検体の表面を相対的に移動させることにより、前記照明光を被検体表面に対して走査し、表面検査を行うようにしたことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
（付記６）
前記照明部の照明光を線状に集光して被検体表面に照射するようにしたことを特徴とする付記１又は５記載の表面検査装置。
前記照明部の照明光を線状に集光して被検体表面に照射するようにしたことを特徴とする付記１又は５記載の表面検査装置。
（付記７）
前記アパーチャは、前記被検体表面の高さが異なるときに、前記凸レンズにより集光される平行な光束の入射角が異なっても前記検出器へ通過させる反射光成分を妨げない十分薄い遮光体で構成したことを特徴とする付記２記載の表面検査装置。
前記アパーチャは、前記被検体表面の高さが異なるときに、前記凸レンズにより集光される平行な光束の入射角が異なっても前記検出器へ通過させる反射光成分を妨げない十分薄い遮光体で構成したことを特徴とする付記２記載の表面検査装置。
（付記８）
前記光学系、前記アパーチャ、及び前記検出器を、前記照射部の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、各検出器の検出信号により表面欠陥を判別するようにしたことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
前記光学系、前記アパーチャ、及び前記検出器を、前記照射部の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、各検出器の検出信号により表面欠陥を判別するようにしたことを特徴とする付記１記載の表面検査装置。
（付記９）
光源からの光を被検体の表面に照明し、
被検体表面からの反射光をレンズにより捕捉し、
該レンズにより捕捉された反射光の一部をアパーチャを介して通過させ、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出して被検体の表面を検査する表面検査方法であって、
前記レンズを該レンズの主点が前記被検体の表面の位置から焦点距離となる位置に、且つ該レンズの光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記レンズに対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記レンズの主点から該レンズの焦点距離の位置で、且つ前記反射光の一部が通過する位置に配置して、該通過した反射光の強度を検出することにより、被検体表面を検査することを特徴とする表面検査方法。
光源からの光を被検体の表面に照明し、
被検体表面からの反射光をレンズにより捕捉し、
該レンズにより捕捉された反射光の一部をアパーチャを介して通過させ、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出して被検体の表面を検査する表面検査方法であって、
前記レンズを該レンズの主点が前記被検体の表面の位置から焦点距離となる位置に、且つ該レンズの光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記レンズに対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記レンズの主点から該レンズの焦点距離の位置で、且つ前記反射光の一部が通過する位置に配置して、該通過した反射光の強度を検出することにより、被検体表面を検査することを特徴とする表面検査方法。
１０ 表面検査装置
１１ ステージ
１２ 光源
１３ 集光レンズ
１４ 受光素子
１４Ａ 第１受光素子
１４Ｂ 第２受光素子
１５ 受光レンズ
１５Ａ 第１受光レンズ
１５Ｂ 第２受光レンズ
１６ アパーチャ
１６Ａ 第１アパーチャ
１６Ｂ 第２アパーチャ
１７ 制御部
１７０Ａ ＣＰＵ
１７０Ｂ メモリ
１７Ａ 信号取得部
１７Ｂ 信号処理部
１７１Ｂ ローカットフィルタ信号処理部
１７２Ｂ 良否判定部
１７Ｃ 検査結果出力部
１８ 光源制御部
１９ ステージ制御部
２０ 受光素子制御部
２０Ａ 第１受光素子制御部
２０Ｂ 第２受光素子制御部
２１ アパーチャ制御部
２１Ａ 第１アパーチャ制御部
２１Ｂ 第２アパーチャ制御部
２２ 出力部
２３ 被検体
２３Ａ 表面欠陥
２３Ｂ 表面欠陥
２３Ｃ 表面
２３Ｄ 表面
２３Ｅ 表面
２３Ｆ 表面
２４ 光軸
２４Ａ 光軸
２４Ｂ 光軸
２５ 主光線
２５Ａ 主光線
２５Ｂ 主光線
２５Ｃ 主光線
２５Ｄ 主光線
２６ 発光面
２７ ローカットフィルタ
２８ 焦点面
２９ 光学系
２９Ａ 第１光学系
２９Ｂ 第２光学系
４０ 表面検査装置
４７ 制御部
Ｌ１ 光
Ｌ２ 光
Ｌ３ 光
Ｌ１Ａ 光
Ｌ２Ａ 光
Ｌ３Ａ 光
Ｌ４Ａ 光
ｆ 焦点距離
σ 焦点深度
１１ ステージ
１２ 光源
１３ 集光レンズ
１４ 受光素子
１４Ａ 第１受光素子
１４Ｂ 第２受光素子
１５ 受光レンズ
１５Ａ 第１受光レンズ
１５Ｂ 第２受光レンズ
１６ アパーチャ
１６Ａ 第１アパーチャ
１６Ｂ 第２アパーチャ
１７ 制御部
１７０Ａ ＣＰＵ
１７０Ｂ メモリ
１７Ａ 信号取得部
１７Ｂ 信号処理部
１７１Ｂ ローカットフィルタ信号処理部
１７２Ｂ 良否判定部
１７Ｃ 検査結果出力部
１８ 光源制御部
１９ ステージ制御部
２０ 受光素子制御部
２０Ａ 第１受光素子制御部
２０Ｂ 第２受光素子制御部
２１ アパーチャ制御部
２１Ａ 第１アパーチャ制御部
２１Ｂ 第２アパーチャ制御部
２２ 出力部
２３ 被検体
２３Ａ 表面欠陥
２３Ｂ 表面欠陥
２３Ｃ 表面
２３Ｄ 表面
２３Ｅ 表面
２３Ｆ 表面
２４ 光軸
２４Ａ 光軸
２４Ｂ 光軸
２５ 主光線
２５Ａ 主光線
２５Ｂ 主光線
２５Ｃ 主光線
２５Ｄ 主光線
２６ 発光面
２７ ローカットフィルタ
２８ 焦点面
２９ 光学系
２９Ａ 第１光学系
２９Ｂ 第２光学系
４０ 表面検査装置
４７ 制御部
Ｌ１ 光
Ｌ２ 光
Ｌ３ 光
Ｌ１Ａ 光
Ｌ２Ａ 光
Ｌ３Ａ 光
Ｌ４Ａ 光
ｆ 焦点距離
σ 焦点深度
Claims (6)
- 光源からの光を被検体の表面に照明する照明部と、
被検体表面からの反射光を捕捉する光学系と、
該光学系により捕捉された反射光の一部を通過させるアパーチャと、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出する検出器を具備し、
前記光学系が、前記被検体の表面の位置から該光学系の焦点距離となる位置に、且つ該光学系の光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記光学系に対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記光学系の焦点距離の位置で、且つ前記反射光が通過する位置に配置したことを特徴とする表面検査装置。 - 前記光学系が凸レンズで構成され、該凸レンズの主点を前記被検体の表面の位置から該凸レンズの焦点距離となる位置に配置し、被検体表面からの反射光を該凸レンズで平行光束に屈折させて前記アパーチャを通過させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 前記照明部の照明光の光軸がほぼ垂直な方向に前記被検体の表面を相対的に移動させることにより、前記照明光を被検体表面に対して走査し、表面検査を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 前記照明部の照明光を線状に集光して被検体表面に照射するようにしたことを特徴とする請求項１又は３記載の表面検査装置。
- 前記光学系、前記アパーチャ、及び前記検出器を、前記照射部の照射光の光軸からみて線対象の位置に２系統配置し、各検出器の検出信号により表面欠陥を判別するようにしたことを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 光源からの光を被検体の表面に照明し、
被検体表面からの反射光をレンズにより捕捉し、
該レンズにより捕捉された反射光の一部をアパーチャを介して通過させ、
該アパーチャを通過した反射光の強度を検出して被検体の表面を検査する表面検査方法であって、
前記レンズを該レンズの主点が前記被検体の表面の位置から焦点距離となる位置に、且つ該レンズの光軸に垂直な面が前記照明部の照明光の光軸と平行となる角度で配置し、前記アパーチャを、前記レンズに対し前記被検体の表面位置とは反対の側で、前記レンズの主点から該レンズの焦点距離の位置で、且つ前記反射光の一部が通過する位置に配置して、該通過した反射光の強度を検出することにより、被検体表面を検査することを特徴とする表面検査方法。
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