JP6517734B2 - Scattered light detection head - Google Patents

Description

本発明は、レーザ散乱方式の欠陥を検出する検査装置の散乱光検出ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a scattered light detection head of an inspection apparatus that detects a laser scattering defect .

ガラス基板の欠陥を検出する検査装置として、レーザ散乱方式の検査装置が既知である（例えば、特許文献１参照）。この既知の検査装置では、検査されるべきガラス基板に対して斜めにレーザビームを投射し、ガラス基板からの散乱光を２個の光検出器を用いて受光し、２個の光検出器からの出力信号の形態に応じてガラス基板の表面側に存在する異物と裏面側に存在する異物とを判別している。   As an inspection apparatus which detects a defect of a glass substrate, an inspection apparatus of a laser scattering method is known (see, for example, Patent Document 1). In this known inspection apparatus, a laser beam is obliquely projected onto a glass substrate to be inspected, scattered light from the glass substrate is received using two photodetectors, and two photodetectors are used. According to the form of the output signal, the foreign matter present on the front side of the glass substrate and the foreign matter present on the back side are discriminated.

上述したレーザ散乱方式の検査装置は、ガラス基板の表面上に存在する異物を検出するのに有効な検査装置である。しかしながら、斜めにビームを投射すると、深みのある検査ができない。しかも、フォトマスクやガラス基板の欠陥は、表面や裏面上に存在する異物だけではなく、ガラス基板の表面に形成された微小な傷（スリーク）や微小な凹凸（ピット）も検出する必要がある。さらに、ガラス基板の内部に気泡や局所的な屈折率分布が存在すると、露光光が散乱してしまい、デバィスの製造の歩留りが低下する要因となってしまう。従って、ガラス基板の内部欠陥であるボイドも高感度で検出できる検査装置の開発が強く要請されている。   The inspection apparatus of the laser scattering system described above is an inspection apparatus effective for detecting foreign matter present on the surface of the glass substrate. However, when the beam is projected obliquely, deep inspection can not be performed. Moreover, it is necessary to detect not only foreign substances present on the front and back surfaces but also micro scratches (sleaks) and micro unevenness (pits) formed on the front surface of the glass substrate as defects of the photomask and the glass substrate. . Furthermore, if there are air bubbles or a local refractive index distribution inside the glass substrate, the exposure light will be scattered, which will cause a reduction in the device manufacturing yield. Therefore, there is a strong demand for development of an inspection apparatus capable of detecting a void which is an internal defect of a glass substrate with high sensitivity.

そこで、微分干渉光学系を利用して被検査物の表面からの反射光に生ずる位相差により被検査物の表面の欠陥を検出すると共に、同時に被検査物の表面側と裏面側とで散乱光を検出することにより、１回の検査工程において基板の表面に存在する異物だけでなく基板表面のピットやスリーク並びに基板内部に存在するボイドを同時に検出できる欠陥検査装置が提案されている（例えば特許文献２）。   Therefore, while using a differential interference optical system to detect a defect on the surface of the object to be inspected by the phase difference generated in the reflected light from the surface of the object to be inspected, scattered light at the surface side and the back side of the object to be inspected simultaneously There has been proposed a defect inspection apparatus capable of simultaneously detecting not only foreign matter present on the surface of a substrate but also pits and streaks on the substrate surface and voids present inside the substrate by detecting Literature 2).

この欠陥検査装置は、断面がほぼ楕円形をした走査ビームを発生させて、この走査ビームを強く絞って極めて小さな面積に集光させられた走査ビームとして被検査物の表面で焦点を合わせて二次元走査し、光路中に配置した微分干渉光学系における微分干渉で被検査物の表面の欠陥を検出する。同時に、被検査物の表面側と裏面側とに配置した散乱光集光素子によって散乱光を集光する。被検査物の表面側の散乱光集光素子は、内面に楕円回転放物鏡面を有している半球状のミラーが利用され、その中心の僅かの開口部から検査ビームの照射と正反射並びに散乱光の取り込みを行う。そして、対物レンズを中心に貫通させたリング状の反射ミラーで散乱光のみを対を成す外の反射ミラーに向けて反射して第１のフォトマルチプライヤー（ＰＭＴ：光電子倍増管）に取り込んで、散乱光の有無を検出する。他方、被検査物の裏面側の散乱光集光素子は、ガラス厚み補正機構付きの集光レンズと、穴付きミラー及びこのミラーからの反射光を受光する第２のフォトマルチプライヤーとで構成され、集光レンズにより集光され、孔開きミラーで反射した散乱光を第２フォトマルチプライヤーにより受光することにより、内部欠陥に起因する散乱光を検出する。因みに、この欠陥検査装置は、幅及び高さが１ｍを越えるような大型の石英ガラスを検査対象とするものであり、検査装置の真ん中に被検査物を立てて、検査ヘッドを横にスライドさせながら、上から下へと検査するものである。   The defect inspection apparatus generates a scanning beam having a substantially elliptical cross section, focuses the scanning beam strongly, and focuses it on the surface of the inspection object as a scanning beam collected on a very small area. The defect on the surface of the object to be inspected is detected by differential interference in a differential interference optical system which is two-dimensional scanned and disposed in the optical path. At the same time, the scattered light is collected by the scattered light focusing elements disposed on the front side and the back side of the object to be inspected. The scattered light focusing element on the surface side of the inspection object utilizes a hemispherical mirror having an elliptical paraboloid mirror on its inner surface, and irradiation and specular reflection of the inspection beam from a slight opening at its center Take in scattered light. Then, only the scattered light is reflected by the ring-shaped reflection mirror which is penetrated around the objective lens toward the external reflection mirror forming the pair and taken into the first photomultiplier (PMT: photomultiplier), Detect the presence or absence of scattered light. On the other hand, the scattered light focusing element on the back side of the inspection object is composed of a focusing lens with a glass thickness correction mechanism, a holed mirror, and a second photomultiplier that receives light reflected from this mirror. The scattered light resulting from the internal defect is detected by receiving the scattered light collected by the condensing lens and reflected by the apertured mirror by the second photomultiplier. By the way, this defect inspection device is intended for inspection of large quartz glass whose width and height exceed 1 m, and the inspection object is placed in the middle of the inspection device and the inspection head is slid sideways. While testing from top to bottom.

特開２００３−２９４６５３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-294653 特開２０１０−１１２８０３号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-112803

しかしながら、従来の散乱光検出ヘッドは、被検査物の表面側に散乱する散乱光を集める集光素子は、楕円放物面の一部を貫通する狭い開口部から散乱光を入射させようとするので、散乱光の一部しか取り込めない問題がある。つまり、入射角の浅い散乱光（被検査物の表面に沿って散乱する散乱光）や極端に入射角が深い散乱光（開口部から進入しても回転放物鏡面の外に散乱する散乱光）を捉えることができず、散乱光を反射させる面として有効に使える範囲がほんの一部ある。さらに、半球状ミラーからの散乱光を受けるリング状の反射ミラーも中心に対物レンズを貫通させているため、対物レンズの胴体が遮蔽物となって集光した散乱光の一部を有効に利用できない問題がある。このため、被検査物の表面側に反射してくる散乱光の集光効率が低く検出感度が悪いという問題がある。 However, in the conventional scattered light detection head, the light collecting element for collecting the scattered light scattered to the surface side of the inspection object tries to make the scattered light incident from the narrow opening penetrating a part of the elliptical paraboloid surface Therefore, there is a problem that only part of the scattered light can be captured. That is, scattered light having a shallow incident angle (scattered light scattered along the surface of the inspection object) or scattered light having an extremely deep incident angle (scattered to the outside of the paraboloid mirror even if entering from the opening) ) Can not be captured, and there is only a small area that can be effectively used as a surface to reflect scattered light. Furthermore, since the ring-shaped reflection mirror receiving the scattered light from the hemispherical mirror also penetrates the objective lens at the center, the body of the objective lens functions as a shield and a part of the scattered light collected is effectively used. There is a problem that can not be done. Therefore, there is a problem that the collection efficiency of the scattered light reflected to the surface side of the inspection object is low and the detection sensitivity is poor.

その上、回転放物面のミラーは、検査ビームの焦点深度が短いので調整がし難い。ちょっとでもずれると感度はがた落ちとなる。ベストポジションを探しだすのに時間がかかるため、調整しずらいという問題を有する。   Moreover, the mirror with a paraboloid of revolution is difficult to adjust because the depth of focus of the inspection beam is short. If it slips even a little, the sensitivity will be lost. Since it takes time to find the best position, there is a problem that it is difficult to adjust.

また、微分干渉を利用した欠陥検出のためにレーザービームを被検査物の表面で極めて小さな面積に集光させられた検査ビームは、被検査物の内部で急激に広がるため、厚みのある被検査物の場合、内部のボイドや裏面の欠陥などに起因して発生する散乱光そのものの光エネルギも極端に小さくなって検出できないか、検出できても非常に感度の悪いものとなる。したがって、厚みがある被検査物の場合には、被検査物の表面と裏面とで検出感度に極端なばらつきが生じてしまう問題がある。その上、散乱光を集める集光素子においても、ガラス厚み補正機構付きの集光レンズ由来の球面収差等の影響を受けて感度にばらつきが生じたり、感度そのものが悪くなってしまう問題がある。このため、被検査物の裏面側における検出感度が確保され難いものとなる。   In addition, the inspection beam in which the laser beam is focused on a very small area on the surface of the inspection object for defect detection using differential interference rapidly spreads inside the inspection object, so a thick inspection In the case of an object, the light energy of the scattered light itself that is generated due to internal voids, defects on the back surface, etc. becomes extremely small and can not be detected, or even if it can be detected, it becomes extremely insensitive. Therefore, in the case of a thick object to be inspected, there is a problem that the detection sensitivity extremely varies between the front surface and the back surface of the object to be inspected. In addition, even in the light collecting element for collecting the scattered light, there is a problem that the sensitivity varies due to the influence of spherical aberration and the like originating from the light collecting lens with the glass thickness correction mechanism, and the sensitivity itself becomes worse. For this reason, it becomes difficult to secure the detection sensitivity on the back side of the inspection object.

本発明は、反射散乱光の集光に死角がなく、３６０°集光可能であると共に、大口径で製作がし易い散乱光検出ヘッドを提供することを目的とする。換言すれば、集光効率が良い散乱光検出ヘッドを提供することを目的とする An object of the present invention is to provide a scattered light detection head which is capable of collecting light of 360 ° with no dead angle for collecting reflected and scattered light and which can be easily manufactured with a large aperture . In other words, it is an object of the present invention to provide a scattered light detection head having a high collection efficiency.

かかる目的を達成するために請求項１記載の散乱光検出ヘッドは、被検査物に向けて照射される検査ビームの散乱光を検出する散乱光検出ヘッドにおいて、円筒の外筒と円錐体の内筒との２重筒あるいは円錐体の外筒と円筒の内筒との２重筒から成り、外筒と内筒との間に散乱光を取り込み通過させる空間を有し、外筒の内周面と内筒の外周面とが鏡面に構成されている集光器を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the scattered light detection head according to claim 1 is a scattered light detection head for detecting scattered light of an inspection beam directed to an object to be inspected, the scattered light detection head comprising a cylindrical outer cylinder and a cone. A double cylinder with a cylinder or a double cylinder of a conical outer cylinder and a cylindrical inner cylinder, having a space for taking in and passing scattered light between the outer cylinder and the inner cylinder, the inner circumference of the outer cylinder It is characterized by including a light collector in which the surface and the outer peripheral surface of the inner cylinder are mirror surfaces .

請求項２記載の発明は、請求項１記載の散乱光検出ヘッドにおいて、散乱光検出ヘッドは、被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系と同じ側に配置されて被検査物で反射した検査ビームの反射散乱光を検出する反射散乱光検出ヘッドであり、反射散乱光検出ヘッドは、反射散乱光集光器と、第１の反射集光ミラーと、第２の反射光ミラーと反射散乱光検出センサとを有し、反射散乱光集光器は、外周面が鏡面に構成されていると共に被検査物に検査ビームを照射可能に検査ビーム光学系の対物レンズを収容する逆截頭円錐筒と、逆截頭円錐体部の外側を囲むように配設されると共に内周面が鏡面に構成されている円筒との２重構造として、逆截頭円錐筒と外側の円筒との間の空間に被検査物からの反射散乱光を導光させる空間を形成し、第１の反射光ミラーは、検査ビームを通過させるスリットが設けられ、反射散乱光集光器の出射口の上で反射散乱光集光器と結像レンズとの間で結像レンズと交わらない位置に設置されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the scattered light detection head according to the first aspect , the scattered light detection head is disposed on the same side as the inspection beam optical system for irradiating the inspection beam toward the inspection object. Is a reflected scattered light detection head for detecting the reflected scattered light of the inspection beam reflected by the light source, and the reflected scattered light detection head is a reflected scattered light collector, a first reflected condensing mirror, and a second reflected light mirror And a reflected scattered light detecting sensor, wherein the reflected scattered light condenser has an outer peripheral surface configured as a mirror and a reverse that accommodates the objective lens of the inspection beam optical system so that the inspection object can be irradiated with the inspection beam As a double structure of a frusto-conical cylinder and a cylinder disposed so as to surround the outside of the inverted frusto-conical body portion and whose inner circumferential surface is configured as a mirror surface, an inverted frusto-conical cylinder and an outer cylinder Guide the scattered light from the object to the space between The first reflected light mirror is provided with a slit for passing the examination beam, and is imaged between the reflected scattered light collector and the imaging lens on the exit of the reflected scattered light collector It is characterized in that it is installed at a position not intersecting the lens.

請求項３記載の発明は、請求項１記載の散乱光検出ヘッドにおいて、散乱光検出ヘッドは、被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系とは反対側に配置されて被検査物を透過した検査ビームの反射散乱光を検出する透過散乱光検出ヘッドであり、透過散乱光集光器と、透過散乱光検出センサとを有し、透過散乱光集光器は内周面が鏡面の漏斗状の集光筒と、該集光筒の入り口に配設され被検査物を真っ直ぐ透過する検査ビームを捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子とを有し、散乱光のみを集光筒の下端に接続された透過散乱光検出センサに入射させる構造とされていることを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, the scattered light detection head according to claim 1, the scattered light detector head, the inspection is arranged on the opposite side of the inspection beam optical system for irradiating an inspection beam toward the object to be inspected a transmitted and scattered light detection head for detecting a reflected scattered light of the test beam transmitted through the object, and the transmitted scattered light collector, and a transmitted scattered light detecting sensor, transparently scattered light concentrator inner circumferential surface Includes a funnel-shaped condenser tube having a mirror surface, and an inspection beam capture element which is disposed at the entrance of the condenser tube and captures an inspection beam which is transmitted straight through the inspection object and separates it from scattered light; It is characterized in that only the transmitted scattered light detection sensor connected to the lower end of the light collecting cylinder is made to be incident.

本発明にかかる散乱光検出ヘッドによると、散乱光発生箇所の周りの３６０°で、被検査物に沿って散乱する散乱光も取り込むことができるので、さまざまな方向に散乱する散乱光を効率良く集光して、検出感度を高くすることができる。しかも、焦点深度に影響されず、効率良く集光できる。 According to the scattered light detection head according to the present invention, the scattered light scattered along the inspection object can also be taken in at 360 ° around the scattered light generation point, so the scattered light scattered in various directions can be efficiently The light can be collected well to increase the detection sensitivity. Moreover, the light can be collected efficiently without being affected by the depth of focus.

本発明による欠陥検査装置を適用した卓上用欠陥検査装置の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the desk-top defect inspection apparatus to which the defect inspection apparatus by this invention is applied. 同卓上用欠陥検査装置の右側面図である。It is a right view of the defect inspection apparatus for the same table-tops. 同卓上用欠陥検査装置の左側面図である。It is a left view of the defect inspection apparatus for the same tabletop. 同卓上用欠陥検査装置の正面図である。It is a front view of the same table defect inspection apparatus. 検査光学系の一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view showing one embodiment of an inspection optical system. 同検査光学系を異なる角度から示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inspection optical system from a different angle. 反射散乱光検出ヘッド及び透過散乱光検出ヘッドの一実施形態を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an embodiment of a reflected scattered light detection head and a transmitted scattered light detection head. 同反射散乱光検出ヘッド及び透過散乱光検出ヘッドを左側面図から見た図である。It is the figure which looked at the reflected scattered light detection head and the transmitted scattered light detection head from the left side view. 反射散乱光集光器の一実施形態を底面側から見た示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of a reflected scattered light collector viewed from the bottom side. 同反射散乱光集光器の中央半裁縦断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the central half cutting vertical cross section of the reflected scattering light collector. 検査ビームと被検査物との関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between a test | inspection beam and a to-be-tested object.

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings.

図１〜図４に本発明の欠陥検査装置の一実施形態として卓上用欠陥検査装置として構成した例を示す。この卓上用欠陥検査装置は、例えば半導体用の石英ガラスや、ブランクス、レジストなどを検査する装置として好適なものである。   The example comprised as a desk-top defect inspection apparatus as one Embodiment of the defect inspection apparatus of this invention in FIGS. 1-4 is shown. This tabletop defect inspection apparatus is suitable as an apparatus for inspecting, for example, quartz glass for semiconductors, blanks, resists and the like.

この卓上用欠陥検査装置は、定盤１と、その上に垂直に立設されているコラム２と、コラム２に昇降可能に搭載されている光学基台３と、定盤１の上に搭載されてＸ方向及びＹ方向の互いに直交する二軸方向にモータ駆動により摺動するＸＹステージと、ＸＹステージに載置されて小型の検査対象物例えばフォトマスク用の被検査物Ｗを固定支持する被検査物ホルダ６と、被検査物Ｗを上下方向に挟むように配置されてコラム２の上の光学基台３に搭載された検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２並びに定盤１に支持された透過散乱光検出ヘッド１３とを備える。本実施形態の卓上用欠陥検査装置は、Ｚ軸方向のオートフォーカス制御を除いて実質的に固定的な検査光学系に対して被検査物を水平面内で直交する二軸方向に移動させることで、相対的に２次元走査を行うようにしてものである。尚、定盤１とコラム２としては、一般に熱膨張の影響が少ない石定盤、石柱が使用される。   This tabletop defect inspection apparatus is mounted on a surface plate 1, a column 2 erected vertically thereon, an optical base 3 mounted so as to be vertically movable on the column 2, and a surface plate 1 And fixedly support an XY stage which slides by motor drive in two axes directions orthogonal to each other in the X direction and Y direction, and the XY stage to fix and support a small inspection object such as an inspection object W for a photomask. The inspection object holder 6, the inspection beam optical system 11 and the reflection / scattered light detection head 12 which are disposed on the optical base 3 on the column 2 so as to sandwich the inspection object W vertically and are mounted on the optical base 3 And a transmitted scattered light detection head 13 supported by the The desk-top defect inspection apparatus according to the present embodiment moves the inspection object in two horizontal directions orthogonal to each other in the horizontal plane with respect to the substantially fixed inspection optical system except for the autofocus control in the Z-axis direction. In other words, two-dimensional scanning is performed relatively. In addition, as the platen 1 and the column 2, generally, a stone platen and a stone column which are less affected by thermal expansion are used.

ＸＹステージは、本実施形態の場合、定盤１の上に搭載されて定盤１の左右方向（光学基台３と平行な面内での往復動）に移動するＸ軸方向送り機構４と、このＸ軸方向送り機構４の上に搭載されて定盤１の前後方向（光学基台３と直交する面内での往復動）に移動するＹ軸方向送り機構５と、Ｙ軸方向送り機構５の上に据え付けられて被検査物Ｗを載置して保持する被検査物ホルダ６とで構成され、Ｘ軸方向送り機構４とＹ軸方向送り機構５とによって被検査物ＷをＸＹ方向に移動可能に設けられている。尚、Ｘ軸方向送り機構４及びＹ軸方向送り機構５は、図示していないが、例えばリニアモータやＡＣサーボモータによって駆動される。   In the case of the present embodiment, the XY stage is mounted on the surface plate 1 and moves in the left-right direction of the surface plate 1 (reciprocating motion in a plane parallel to the optical base 3) A Y-axis direction feeding mechanism 5 mounted on the X-axis direction feeding mechanism 4 and moving in the back and forth direction of the surface plate 1 (reciprocating motion in a plane orthogonal to the optical base 3); An inspection object holder 6 which is installed on the mechanism 5 and mounts and holds the inspection object W, and the inspection object W is XY by the X axis direction feeding mechanism 4 and the Y axis direction feeding mechanism 5 It is provided movable in the direction. Although not shown, the X-axis direction feeding mechanism 4 and the Y-axis direction feeding mechanism 5 are driven by, for example, a linear motor or an AC servomotor.

また、Ｙ軸方向送り機構５の上に搭載されている被検査物ホルダ６は、図２に示すように、Ｙ軸方向送り機構５の端部よりもコラム２側に向けて突出するように、可動子（ねじで送られる部材）５ａに片持ち支持されている。そして、定盤１に支持された透過散乱光検出ヘッド１３とコラム２の上の光学基台３に搭載された検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２との間に設定されるスペースで被検査物ホルダ６をＸＹ方向に移動させるように配置される。被検査物ホルダ６は、図７に示すように、落とし込むようにして被検査物Ｗの縁を受け支える凹部からなる受座６ａと、受座６ａに嵌め込まれた被検査物Ｗの縁を抑えて固定する係止手段６０がその周囲に備えられている。低速検査時には被検査物Ｗの固定は特に必要はないが、高速検査時には係止手段６０で被検査物Ｗを押さえて固定することが望ましい。この係止手段６０は、例えば押さえ板ばねのようなものでも良いが、本実施形態では、定盤１の前後（奥行き方向）に摺動可能な係止爪が採用され、図示していないばねの力で常時付勢するように設けられている。したがって、係止爪６０を引き下げてから、被検査物Ｗをセットし、その後は係止爪６０を離すことによって自動的に被検査物Ｗが固定される。   Further, as shown in FIG. 2, the inspection object holder 6 mounted on the Y-axis direction feeding mechanism 5 protrudes toward the column 2 side more than the end of the Y-axis direction feeding mechanism 5. , And are supported in a cantilever manner by a mover (a member fed by a screw) 5a. In a space set between the transmission / scattered light detection head 13 supported by the surface plate 1 and the inspection beam optical system 11 and the reflected / scattered light detection head 12 mounted on the optical base 3 on the column 2 It arrange | positions so that the to-be-tested object holder 6 may be moved to XY direction. As shown in FIG. 7, the inspection object holder 6 holds the edge of the inspection object W fitted into the reception seat 6 a and the inspection seat W fitted in the reception seat 6 a, which is a concave portion supporting the edge of the inspection object W as dropped. Locking means 60 are provided at the periphery for locking. Although it is not necessary to fix the inspection object W at the time of the low speed inspection, it is desirable that the inspection object W be held and fixed by the locking means 60 at the time of the high speed inspection. The locking means 60 may be, for example, a pressing plate spring, but in the present embodiment, a locking claw which can slide in the front and back (in the depth direction) of the surface plate 1 is employed. It is provided to always be energized by the force of Therefore, after the locking claw 60 is pulled down, the inspection object W is set, and thereafter, the inspection object W is automatically fixed by releasing the locking claw 60.

光学基台３は、図２に示されように、コラム２に対し固定される下ベース８と、この下ベース８上に摺動可能に連結されている上ベース９と、上ベース９をＺ軸方向（鉛直方向）に送る送り機構（図し省略）と、エンコーダ付きのＤＣモータ１０とから構成される昇降機構７を介してコラム２に昇降可能に取り付けられている。ＤＣモータ１０はオートフォーカス機構からの制御信号によって駆動され、光学基台３の上に搭載されている検査光学系（検査ビーム光学系１１、反射散乱光検出ヘッド１２及びオートフォースカス光学系４５を含む）が全体として昇降し、常に検査ビームの焦点深度の範囲に被検査物Ｗが収まるように、好ましくは被検査物Ｗの厚みｔの中心位置に焦点位置（ウェストビームの位置）が大凡定まるようにオートフォーカス制御されている。尚、下ベース８と上ベース９との間にはリミットスイッチ７ａが配置されて上下両端のストロークエンドが定められる。   The optical base 3 comprises a lower base 8 fixed to the column 2, an upper base 9 slidably connected on the lower base 8, and an upper base 9 as shown in FIG. It is attached to the column 2 so as to be able to move up and down via a lifting mechanism 7 composed of a feeding mechanism (not shown) for feeding in the axial direction (vertical direction) and a DC motor 10 with an encoder. The DC motor 10 is driven by a control signal from the autofocus mechanism, and is mounted on the optical base 3 as an inspection optical system (the inspection beam optical system 11, the reflected scattered light detection head 12, and the autoforce optical system 45). The focus position (the position of the waist beam) is approximately determined at the center position of the thickness t of the inspection object W so that the inspection object W ascends and descends as a whole and the inspection object W always falls within the focal depth range of the inspection beam. The auto focus is controlled as follows. A limit switch 7a is disposed between the lower base 8 and the upper base 9 to determine the stroke ends of the upper and lower ends.

光学基台３の上には、検査ビーム６１を被検査物Ｗに向けて照射する検査ビーム光学系１１と、被検査物Ｗからの反射散乱光を受光する反射散乱光検出系１２と、検査ビームを目的とする焦点位置に保つためのオートフォーカス機構４５とが搭載されている。本実施形態の欠陥検出装置は、光学系は固定で、被検査物Ｗが移動することで走査されるため、被検査物Ｗを透過した透過散乱光を受光する透過散乱光検出系１３は定盤１に搭載されている。透過散乱光検出ヘッド１３は、被検査物Ｗを挟んで反射散乱光検出ヘッド１２とは反対側に配置されて石定盤１に固定されている。尚、本実施形態の検査ビーム光学系１１では、検査ビーム６１が被検査物Ｗに対して垂直に入射されているので、光学基台３はオートフォーカス機構４５によって駆動され、オートフォーカス機構４５を含めた検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出系１２との位置関係を固定したままＺ軸方向に移動可能とされている。   An inspection beam optical system 11 for irradiating the inspection beam 61 toward the inspection object W, a reflection / scattered light detection system 12 for receiving reflected scattered light from the inspection object W, and an inspection on the optical base 3 An auto-focusing mechanism 45 for holding the beam at a target focal position is mounted. In the defect detection apparatus of this embodiment, since the optical system is fixed and the inspection object W is scanned by being moved, the transmission scattered light detection system 13 for receiving the transmission scattered light transmitted through the inspection object W is fixed. It is mounted on board 1. The transmission / scattered light detection head 13 is disposed on the opposite side to the reflection / scattered light detection head 12 with the inspection object W interposed therebetween, and is fixed to the stone base plate 1. In the inspection beam optical system 11 of the present embodiment, since the inspection beam 61 is perpendicularly incident on the inspection object W, the optical base 3 is driven by the autofocusing mechanism 45 and the autofocusing mechanism 45 is It is possible to move in the Z-axis direction while fixing the positional relationship between the inspection beam optical system 11 and the reflected scattered light detection system 12 included.

したがって、被検査物Ｗの全面は、検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出ヘッド１２並びに透過散乱光検出ヘッド１３の相対的移動によって２次元的に走査される。尚、本実施形態におけるＸＹステージは、走査中、Ｘ方向へは連続的に送りが与えられ、Ｙ方向へはＸ方向への往動と復動との切換の間に送られる。   Therefore, the entire surface of the inspection object W is two-dimensionally scanned by the relative movement of the inspection beam optical system 11, the reflected scattered light detection head 12, and the transmitted scattered light detection head 13. The XY stage in the present embodiment is continuously fed in the X direction during scanning, and is sent in the Y direction between switching between forward movement and backward movement in the X direction.

次に、図５及び図６に、検査光学系の一例を示す。検査光学系は、被検査物Ｗに検査ビーム６１を走査させる検査ビーム光学系１１と、検査ビーム６１の被検査物Ｗからの反射散乱光を検出する第１の散乱光検出光学系（反射散乱光検出ヘッドと呼ぶ）１２と、被検査物Ｗを透過した散乱光を検出する第２の散乱光検出光学系（透過散乱光検出ヘッドと呼ぶ）１３とからなり、被検査物Ｗを挟んで対向するように配置される。本実施形態の場合、被検査物Ｗが被検査物ホルダ６によって水平に配置されて水平面をＸＹ方向に移動するため、検査ビーム光学系１１及び反射散乱光検出ヘッド１２はコラム２の正面に備えられている光学基台３の上に搭載され、透過散乱光検出ヘッド１３は定盤１に備えられている。   Next, FIG. 5 and FIG. 6 show an example of the inspection optical system. The inspection optical system includes an inspection beam optical system 11 that causes the inspection object 61 to scan the inspection beam 61, and a first scattered light detection optical system that detects reflected and scattered light of the inspection beam 61 from the object W The optical system includes a light detection head 12 and a second scattered light detection optical system (called a transmission scattered light detection head) 13 for detecting scattered light transmitted through the inspection object W, with the inspection object W interposed therebetween. It is arranged to face each other. In the case of this embodiment, the inspection beam optical system 11 and the reflected scattered light detection head 12 are provided in front of the column 2 in order to move the inspection object W horizontally by the inspection object holder 6 and move the horizontal surface in the XY direction. The transmitted scattered light detection head 13 is mounted on the surface plate 1 and mounted on the optical base 3.

検査ビーム６１を被検査物Ｗに照射する検査ビーム光学系１１は、例えば、光源となる半導体レーザー１４、コリメートレンズ１５、エクスパンダ平凹レンズ１６、エクスパンダ平凸レンズ１７、リレーレンズ１８、第１のミラー（全反射ミラー）１９、第２のミラー２０、ｆθレンズ２１、ポリゴンミラー２２、結像レンズ２３及び対物レンズ２４とから構成されている。尚、検査ビーム６１のスポット形状（断面形状）は検出しようする異物・傷・欠陥の大きさをカバーできる必要十分なビーム幅であれば良く、真円でも、楕円形でも、非円形（多角形や輪郭形状がギザギザした不定形な輪郭形状など）であっても良い。   The inspection beam optical system 11 which irradiates the inspection beam 61 to the inspection object W includes, for example, a semiconductor laser 14 serving as a light source, a collimator lens 15, an expander planoconcave lens 16, an expander planoconvex lens 17, a relay lens 18, and a first The mirror (total reflection mirror) 19, the second mirror 20, the fθ lens 21, the polygon mirror 22, the imaging lens 23, and the objective lens 24. The spot shape (cross-sectional shape) of the inspection beam 61 may be any beam width sufficient to cover the size of foreign matter, flaws and defects to be detected, and it may be either circular or elliptical or non-circular (polygon And the outline shape may be jagged irregular shape etc.).

ポリゴンミラー２２は、任意の数の反射面例えば１４個の反射面を有し、その回転軸線は入射する走査ビームをＹ軸方向に走査するように設定されている。ポリゴンミラーには駆動回路（図示省略）が接続され、駆動回路からの駆動信号により所定の回転速度で回転する。従って、ポリゴンミラー２２から、周期的に偏向され走査ビームが周期的に出射する。また、ポリゴンミラー２２の前面には、スキャンの開始を検出するための光センサ６３が配置され、当該光センサ６３から出力される信号をポリゴンミラー２２のスキャンタイミング情報信号として利用する。したがって、ビームをカウントするすることができる。そして、スキャン列を構成するスポット数は予め決まっており、スポットの順番が位置そのものを表していることとなるので、どこのスポットか把握することができる。尚、ステージの位置（エンコーダ信号出力でわかる）も信号処理回路へ入力されているので全ての同期がとれる。   The polygon mirror 22 has an arbitrary number of reflecting surfaces, for example, 14 reflecting surfaces, and its rotation axis is set to scan the incident scanning beam in the Y-axis direction. A drive circuit (not shown) is connected to the polygon mirror, and is rotated at a predetermined rotational speed by a drive signal from the drive circuit. Accordingly, the scanning beam is periodically emitted from the polygon mirror 22 periodically. Further, an optical sensor 63 for detecting the start of scanning is disposed on the front surface of the polygon mirror 22, and a signal output from the optical sensor 63 is used as a scan timing information signal of the polygon mirror 22. Thus, the beams can be counted. Then, the number of spots constituting the scan row is determined in advance, and the order of the spots represents the position itself, so it is possible to grasp which spot. Incidentally, since the position of the stage (as understood from the encoder signal output) is also input to the signal processing circuit, all synchronization can be achieved.

半導体レーザー１４で発生するレーザービーム・検査ビーム６１は、コリメートレンズ１５を経て、エクスパンダ平凹レンズ１６とエクスパンダ平凸レンズ１７とで構成されるエキスパンダを経て拡大平行光束に変換され、リレーレンズ１８を経て第１のミラー１９と第２のミラー２０で方向転換されてｆθレンズ２１に入射される。そして、検査ビーム６１はポリゴンミラー２２に入射される。ポリゴンミラー２２でスキャンされる検査ビーム６１は、ｆ−θレンズ２１と結像レンズ２３並びに対物レンズ２４に入射される。   The laser beam / inspection beam 61 generated by the semiconductor laser 14 passes through the collimator lens 15, passes through an expander composed of the expander plano-concave lens 16 and the expander plano-convex lens 17, and is converted into an enlarged collimated light beam. The light is redirected by the first mirror 19 and the second mirror 20 to be incident on the fθ lens 21. The inspection beam 61 is then incident on the polygon mirror 22. The inspection beam 61 scanned by the polygon mirror 22 is incident on the f-θ lens 21, the imaging lens 23, and the objective lens 24.

ここで、対物レンズ２４を経て被検査物Ｗに照射される検査ビーム６１は、検査ビーム６１の焦点深度ｂの範囲に被検査物Ｗが収まるように、好ましくは被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心位置で焦点を結ぶように調整される。例えば、図１１に示すように、光学系の調整により、被検査物Ｗの厚みｔのおおよそ中心の位置にビームウェスト６１ｗが形成され、かつ被検査物Ｗの裏面を通過する際に焦点深度（レイリー長さ）ｂの範囲にあるようにされている。ここで、ビームウェスト６１ｗは被検査物Ｗの中で且つ厚みｔ方向のおおよそ中央に設定されていないと、被検査物の表面側と裏面側とで感度のばらつきが生じてしまうが、表面側と裏面側との間の検出感度のアンバランスが生じても問題としない検査においてはある程度中心位置から外れても問題ない。つまり、ビームウェスト６１ｗの位置が被検査物Ｗの中（厚みｔ方向のいずれか）であれば、中心からある程度ずれて被検査物の表面側寄りあるいは裏面側寄りに設定されても、被検査物の表面側と裏面側とでそれほど検出感度に大きなばらつきは生じない。また、場合によっては、被検査物の厚みｔが焦点深度の範囲内にあるというだけでも良く、必ずしも被検査物Ｗの中にビームウェスト６１ｗが存在しなくとも良い。被検査物Ｗの外にビームウェスト６１ｗが設定されていても、焦点深度の範囲に被検査物Ｗが収まっていれば、ある程度検出感度は落ちるが、それが特に問題とならない検査目的であれば十分実施可能である。   Here, the inspection beam 61 irradiated to the inspection object W through the objective lens 24 preferably has a thickness t of the inspection object W so that the inspection object W falls within the range of the focal depth b of the inspection beam 61. It is adjusted to focus at the approximate center position. For example, as shown in FIG. 11, the beam waist 61w is formed at the approximate center of the thickness t of the inspection object W by adjusting the optical system, and the depth of focus ( Rayleigh length is supposed to be in the range of b). Here, if the beam waist 61w is not set approximately at the center of the inspection object W and in the thickness t direction, variations in sensitivity occur between the front and back sides of the inspection object, but the front side There is no problem even if it deviates from the central position to some extent in an inspection that does not cause any problems even if an imbalance in detection sensitivity occurs between the sensor and the back side. That is, if the position of the beam waist 61w is in the inspection object W (in any of the thickness t directions), the inspection is performed even if the inspection object W is set closer to the surface side or the back side The detection sensitivity does not vary so much between the front side and the back side of the object. In some cases, the thickness t of the object to be inspected may simply be within the range of the depth of focus, and the beam waist 61 w may not necessarily be present in the object to be inspected W. Even if the beam waist 61w is set outside the inspection object W, if the inspection object W falls within the depth of focus range, the detection sensitivity falls to some extent, but for inspection purposes that do not pose a problem It is fully feasible.

尚、焦点深度ｂを深くすることは、ＮＡ（開口数）を小さくしてビームウェスト６１ｗが極めて小さな面積に絞られないようにすること、即ち光エネルギの密度が低くなり検査感度が下がることを意味しているので、焦点深度ｂが必要以上に深く（レイリー長さを長く）設定されることは当然に選択されない。したがって、検査ビーム６１の焦点深度ｂを被検査物Ｗの厚みｔ以上に設定するとは、被検査物Ｗの厚みより焦点深度ｂが際限なく深くされることがないこと、つまり被検査物Ｗの厚みよりも焦点深度ｂを深くするといっても必要以上に深くされるべきでないことは当業者において自明なことである。例えば、厚み１７ｍｍの石英ガラスの欠陥検査の場合には、少なくとも１７ｍｍ、好ましく１８〜２２ｍｍ程度、より好ましくは２０ｍｍ程度の焦点深度に設定すれば必要十分である。因みに、焦点深度２０ｍｍの検査ビーム６１におけるビームウェストの直径は例えば３０μｍ程度である。ここで、ビームウェスト６１ｗを被検査物Ｗの厚みｔの中心に設定する光学系の調整は、特定の手法に限られるものではない。例えば、中央に欠陥のある試料を作成し、それを用いて光学系を調整するなどの簡便な方法でも行える。また、ビームウェストの径の調整は例えばリレーレンズの調整でもできる。 Note that increasing the focal depth b reduces the NA (numerical aperture) so that the beam waist 61 w is not narrowed to an extremely small area, that is, the density of light energy decreases and the inspection sensitivity decreases. Naturally, it is not selected that the depth of focus b is set deeper than necessary (the Rayleigh length is made longer), as this means. Therefore, setting the focal depth b of the inspection beam 61 to be equal to or greater than the thickness t of the inspection object W means that the focal depth b is never made deeper than the thickness of the inspection object W, ie, the inspection object W It is obvious to those skilled in the art that even if the depth of focus b is made deeper than the thickness, it should not be made deeper than necessary. For example, in the case of defect inspection of a quartz glass having a thickness of 17 mm, it is necessary and sufficient to set the focal depth to at least 17 mm, preferably 18 to 22 mm, more preferably about 20 mm. Incidentally, the diameter of the ruby Muwesuto put in examination beam 61 of the focal depth 20mm is, for example, 30μm approximately. Here, the adjustment of the optical system in which the beam waist 61 w is set at the center of the thickness t of the inspection object W is not limited to a specific method. For example, it is possible to use a simple method such as preparing a sample with a defect at the center and adjusting the optical system using it. The beam waist diameter can also be adjusted, for example, by adjusting the relay lens.

この検査ビーム光学系１１によれば、ポリゴンミラー２２によりスキャンされる検査ビーム６１は、被検査物ＷがＸ方向（幅方向）及びそれと直交するＹ方向（奥行き方向）に２次元的に移動させられるので、被検査物Ｗの全面を走査することになる。しかしながら、被検査物Ｗの表面、内部及び裏面で真っ直ぐ反射して入射方向に戻る反射ビームは、欠陥の検出には使用されず、散乱光のみが欠陥等の検出に使用される。尚、反射ビームは、半導体レーザ１４側に戻らないように光学系が調整されている。   According to this inspection beam optical system 11, the inspection beam 61 scanned by the polygon mirror 22 moves the inspection object W two-dimensionally in the X direction (width direction) and the Y direction (depth direction) orthogonal thereto. As a result, the entire surface of the inspection object W is scanned. However, the reflected beam that is reflected straight from the front surface, the inner surface and the back surface of the inspection object W back to the incident direction is not used for detection of a defect, and only scattered light is used for detection of a defect or the like. The optical system is adjusted so that the reflected beam does not return to the semiconductor laser 14 side.

そこで、光学基台３には反射散乱光検出ヘッド１２が搭載されている。反射散乱光検出ヘッド１２は、反射散乱光集光器２５と、第１の反射集光ミラー２６と、集光レンズ２７と、第２の反射光ミラー２８と、散乱光を電気信号に変換する反射散乱光検出センサとしての反射散乱光用ＰＭＴ（フォトマルチプライヤー：光電子倍増管）２９とから構成されている。   Therefore, the reflected and scattered light detection head 12 is mounted on the optical base 3. The reflected / scattered light detection head 12 converts the scattered light into an electric signal by the reflected / scattered light collector 25, the first reflected condensing mirror 26, the condensing lens 27, the second reflected light mirror 28, and the like. It is comprised from PMT (photomultiplier: photoelectron multiplier) 29 for reflected scattered light as a reflected scattered light detection sensor.

反射散乱光集光器２５は、例えば、図９及び図１０に示すように、外側の円筒３０と内側の逆截頭円錐体３１との二重構造から成り、内側の逆截頭円錐体３１の中に対物レンズ２４が収納されたコンパクトな構造とされている。ここで、外側の円筒３０と内側の逆截頭円錐体３１とは、例えば両端において散乱光に対する遮蔽物とならない程度の細い複数本のステー３４によって等間隔に連結されて一体化されている。内側の逆截頭円錐体３１は、下に向けて径が小さくなるように配置され（逆円錐）、大径となる上部側に対物レンズ２４が収容される円形の空間３２が形成されている。逆截頭円錐体３１の下部には対物レンズ２４が収容される空間３２と連通する楕円形状のスリット３３が形成され、対物レンズ２４から出射される検査ビーム６１がスリット３３を通過して被検査物Ｗに向かうように設けられている。逆截頭円錐体３１の外周面３６は鏡面を構成し、外筒３０の内周面３５も鏡面を構成している。しかも、被検査物Ｗと対向する入射口３７において、内側の鏡面を構成する逆截頭円錐体３１の直径が必要十分な最小径あるいはそれに近いものとできるので、開口面積が広くできる。したがって、対向する外筒３０と内筒３１との間に進入する反射散乱光は、ほぼ水平方向に反射する散乱光を含めて逆すり鉢状の鏡面内に取り込まれ、入射した散乱光は必ず出射口３８に集められ、出射口３８の上に配置された第１の反射集光ミラー２６に集められる。このため、反射散乱光の集光に死角がなく、３６０°集光可能であると共に、大口径で製作がし易い。第１の反射集光ミラー２６と第２の反射光ミラー２８との２枚の反射ミラーで集光レンズ２７を挟み、反射散乱光用ＰＭＴ２９に集光するので、光路中に遮るものもなく、死角もないことから、集光効率が良い。   For example, as shown in FIGS. 9 and 10, the reflected scattered light collector 25 has a double structure of an outer cylinder 30 and an inner reverse truncated cone 31, and the inner reverse truncated cone 31. The objective lens 24 is housed in a compact structure. Here, the outer cylinder 30 and the inner reverse frusto-conical body 31 are connected together at equal intervals by, for example, a plurality of thin stays 34 which do not serve as a shield for scattered light at both ends. The inner inverted truncated cone 31 is arranged to be smaller in diameter toward the bottom (inverted cone), and a circular space 32 in which the objective lens 24 is accommodated is formed on the upper side of the larger diameter. . An elliptical slit 33 communicating with the space 32 in which the objective lens 24 is accommodated is formed in the lower part of the inverted truncated cone body 31, and the inspection beam 61 emitted from the objective lens 24 passes through the slit 33 to be inspected It is provided to go to the object W. The outer peripheral surface 36 of the inverted truncated cone 31 constitutes a mirror surface, and the inner peripheral surface 35 of the outer cylinder 30 also constitutes a mirror surface. In addition, in the entrance 37 facing the object W, the diameter of the inverted truncated cone 31 constituting the inner mirror surface can be made to be the minimum diameter that is sufficient or sufficient, so that the opening area can be widened. Therefore, the reflected and scattered light entering between the opposing outer cylinder 30 and the inner cylinder 31 is taken into the inverted mortar-like mirror surface including the scattered light reflected in the substantially horizontal direction, and the incident scattered light is always emitted Collected in the mouth 38 and collected in the first reflective collecting mirror 26 located above the exit 38. For this reason, there is no dead angle in the collection of the reflected scattered light, and it is possible to collect 360 °, and it is easy to manufacture with a large aperture. Since the condenser lens 27 is sandwiched between the two reflection mirrors of the first reflection condenser mirror 26 and the second reflection light mirror 28 and condensed on the PMT 29 for reflected and scattered light, there is no obstruction in the optical path, Since there is no blind spot, the light collection efficiency is good.

第１の反射集光ミラー２６と、第２の反射光ミラー２８とは、図８に示すように、反射散乱光集光器２５の出射口３８の上で反射散乱光集光器２５と結像レンズ２３との間に対物レンズ２４と交わらない位置に設置されている。この第１の反射集光ミラー２６と、第２の反射光ミラー２８とは、集光レンズ２７を挟んで４５°の傾斜を持たせて平行に配置されている。また、第１の反射集光ミラー２６は検査ビーム６１の光軸と交わるため、中央部分に検査ビーム６１が通過する細長いスリット３９が設けられている。このスリット３９は、スキャンされる検査ビーム６１のスポット軌跡の幅、即ちスキャン幅に対応させた長孔とされており（スキャン幅よりも僅かに長い長孔）、被検査物Ｗに照射される検査ビーム６１と被検査物Ｗの表面から正反射されてくる検査ビーム６１の反射光のみを通過させ、被検査物Ｗの表面から反射してくる散乱光を通過させない幅、長さとされている。また、第１の反射集光ミラー２６は、反射散乱光集光器２５の出射口３８から出射される反射散乱光を漏れなく反射させるために必要な大きさとされており、反射散乱光集光器２５の出射口３８を覆いつくす幅・長さの全反射ミラーとされている。また、第２の反射集光ミラー２８においても第１反射集光ミラー２６と同じ大きさの全反射ミラーとされているが、中央にスリット３９は設けられていない。したがって、反射散乱光集光器２５によって捕捉された被検査物Ｗからの反射散乱光は、漏らすこと無く全てが第１の反射集光ミラー２６と集光レンズ２７と第２反射集光ミラー２８によって反射散乱光用ＰＭＴ２９に入射される。そして、反射散乱光用ＰＭＴ２９において電気信号に変換され、必要に応じて増幅器により増幅され、信号処理回路に供給される。このため、光路中に遮るものもなく、死角もないことから、３６０°集光可能であって集光効率が良い。つまり、検出感度が良くなる。   As shown in FIG. 8, the first reflection condensing mirror 26 and the second reflection light mirror 28 are connected to the reflection scattering light condenser 25 on the exit port 38 of the reflection scattering light condenser 25. It is installed at a position where it does not intersect the objective lens 24 with the image lens 23. The first reflective condensing mirror 26 and the second reflected light mirror 28 are disposed in parallel with a condensing lens 27 at an inclination of 45 °. In addition, since the first reflective focusing mirror 26 intersects the optical axis of the inspection beam 61, an elongated slit 39 through which the inspection beam 61 passes is provided at the central portion. The slit 39 is a long hole corresponding to the width of the spot locus of the inspection beam 61 to be scanned, that is, the scan width (long hole slightly longer than the scan width), and is irradiated to the inspection object W Only the reflected light of the inspection beam 61 specularly reflected from the surface of the inspection beam 61 and the inspection object W is allowed to pass, and the scattered light reflected from the surface of the inspection object W is not allowed to pass therethrough. . In addition, the first reflection condensing mirror 26 has a size necessary to reflect the reflection scattering light emitted from the emission port 38 of the reflection scattering light collector 25 without leakage, and the reflection scattering light condensing is performed. It is considered as a total reflection mirror of width and length which covers the exit 38 of the vessel 25. Further, although the second reflection condensing mirror 28 is also a total reflection mirror of the same size as the first reflection condensing mirror 26, the slit 39 is not provided at the center. Therefore, all the reflected and scattered light from the inspection object W captured by the reflected and scattered light collector 25 does not leak, and the first reflected condenser mirror 26, the condenser lens 27, and the second reflected condenser mirror 28 Is incident on the PMT 29 for reflected and scattered light. Then, it is converted into an electric signal in the PMT 29 for reflected and scattered light, amplified by an amplifier as necessary, and supplied to a signal processing circuit. For this reason, since there is nothing to block in the optical path and no blind spot, it is possible to collect light at 360 ° and light collection efficiency is good. That is, the detection sensitivity is improved.

他方、定盤１に備えられている透過乱光検出ヘッド１３は、透過散乱光集光器４０と、散乱光を電気信号に変換する反射散乱光検出センサとしての透過散乱光用ＰＭＴ４１とから構成されている。ここで、透過散乱光集光器４０は内周面が鏡面に仕上げられてミラーを構成する例えばアルミニウムの中空のロート状の集光筒４２であり、透過散乱光が入射される上端部の開口部の中央には被検査物Ｗを真っ直ぐ透過する検査ビーム６１を捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子４３を備え、散乱光のみを集光筒４２の下端に接続された透過散乱光用ＰＭＴ４１に入射させる構造とされている。尚、図示していないが、ロート状の集光筒４２とその内側の検査ビーム捕捉素子４３とは、例えば散乱光に対する遮蔽物とならない程度の細い複数本のステーによって等間隔に連結されて一体化されている。   On the other hand, the transmission random light detection head 13 provided on the surface plate 1 is configured of a transmission scattered light condenser 40 and a PMT 41 for transmission scattered light as a reflected scattered light detection sensor for converting the scattered light into an electric signal. It is done. Here, the transmitted scattered light collector 40 is a hollow funnel-shaped collecting cylinder 42 of, for example, aluminum, whose inner peripheral surface is finished to be a mirror surface to constitute a mirror, and an opening at the upper end where transmitted transmitted light is incident. In the center of the section, there is provided an inspection beam capturing element 43 for capturing the inspection beam 61 that directly transmits the inspection object W and separating it from the scattered light, and transmitted scattered light in which only scattered light is connected to the lower end of the focusing cylinder 42 It is made into the structure made to enter PMT41. Although not shown, the funnel-shaped condensing cylinder 42 and the inspection beam capturing element 43 inside thereof are connected at equal intervals by, for example, a plurality of thin stays that do not serve as a shield against scattered light. It has been

検査ビーム捕捉素子４３は、本実施形態の場合、例えば円柱ブロックの中央にスキャン幅に対応させた長さの楕円形状の凹部（底部を有し貫通していない）が形成されたものであり、少なくとも凹部を低反射率の素材で区画形成したり、凹部の内面を低反射率の素材で被覆して、凹部に入射した検査ビームを閉じ込める、所謂ブラックホールのようなものである。検査ビーム捕捉素子４３を構成するブロックの外表面は鏡面とすることが好ましい。透過散乱光は検査ビーム捕捉素子４３の周りを通過あるいは反射しながら出口側に導かれ、出口に配置された透過散乱光用ＰＭＴで検出される。尚、ブラックホール素子に代えて、光ファイバの束を中央に配置し、真っ直ぐに透過する検査ビームを透過集光ミラーの外に導き出して透過ＰＭＴで検出できないようにすることも可能である。反射散乱光検出ヘッド１２及び透過散乱光検出ヘッド１３の各ＰＭＴ２９、４１に入射された散乱光は光電変換されて信号処理装置に検出信号として供給される。尚、信号処理回路は図示していないが光学基台３に実装されている。   In the case of the present embodiment, the inspection beam capture element 43 has, for example, an elliptical concave portion (having a bottom portion and not penetrating) having a length corresponding to the scan width at the center of the cylindrical block. It is like a so-called black hole in which at least the recess is sectioned with a low reflectance material, or the inner surface of the recess is covered with a low reflectance material to confine the inspection beam incident on the recess. The outer surface of the block constituting the inspection beam capture element 43 is preferably a mirror surface. The transmitted scattered light is guided to the exit side while passing or reflected around the inspection beam capture element 43, and is detected by the transmitted scattered light PMT disposed at the exit. Instead of the black hole element, a bundle of optical fibers may be disposed at the center so that the inspection beam transmitted straight can be led out of the transmission condensing mirror so that it can not be detected by the transmission PMT. The scattered light incident on each of the PMTs 29 and 41 of the reflected / scattered light detection head 12 and the transmitted / scattered light detection head 13 is photoelectrically converted and supplied to the signal processing apparatus as a detection signal. Although not shown, the signal processing circuit is mounted on the optical base 3.

また、本実施形態にかかる卓上用欠陥検査装置は、被検査物Ｗの片持ち支持に起因するステージの振動の影響を除くため、オートフォーカス制御をかけて、対物レンズ２４の焦点位置が一定となるように光学基台３ごと検査光学系をＺ軸方向に移動させている。   Further, in the desk-top defect inspection apparatus according to the present embodiment, in order to eliminate the influence of the stage vibration caused by the cantilever support of the inspection object W, the focus position of the objective lens 24 is fixed under autofocus control. Thus, the inspection optical system is moved in the Z-axis direction together with the optical base 3.

ここで、本実施形態にかかるオートフォーカス（ＡＦ）制御機構は、例えば、光テコ方式により焦点誤差信号を発生させるものである。具体的には、例えば検査ビーム光学系１１の結像レンズ２３及び対物レンズ２４を利用して、ＡＦレーザダイオード４６、ＡＦＬＤコリメート４７、第１のＡＦミラー（全反射ミラー）４８、ＡＦリレーレンズ４９、第２のＡＦミラー５０、ＡＦ制御センサ５１によってＡＦ制御機構が構成されており、光学基台３に搭載されている。本実施形態においてＡＦ制御センサ５１は例えば４分割された素子でブリッジ回路を構成するものが採用されているが、これに限られるものではなく、一般的な２分割センサでも良い。ＡＦレーザーダイオード４６から出射された焦点検出ビーム６２は、ＡＦＬＤコリメート４７、第１のＡＦミラー４８、ＡＦリレーレンズ４９及び第２のＡＦミラー５０を順次経て、検査ビーム６１の光路に入射される。そして、ｆθレンズ２１を経てポリゴンミラー２２に入射される。ポリゴンミラー２２で反射された焦点検出ビーム６２は、再びｆθレンズ２１を通過し結像レンズ２３及び対物レンズ２４を経て、被検査物Ｗの表面上に合焦される。尚、対物レンズから出射した焦点検出ビーム６２は、光軸を通る検査ビーム６１とは異なり、被検査物Ｗの表面に対して斜めの角度で入射する。ＡＦビームは三角法原理を利用しているので、入射角はできるだけ大きくする方が良い。被検査物Ｗの表面で反射した焦点検出ビーム６２は、再び対物レンズ２４を通過し、戻り光として逆の光路を位置をずらして進行する。そして、結像レンズ２３及びｆθレンズ２１を経てポリゴンミラー２２に入射し、デスキャンされる。さらに、ポリゴンミラー２２で反射し、ｆθレンズ２１、第２のＡＦミラー５０、ＡＦリレーレンズ４９を透過し、第１のＡＦミラー４８で反射される。そして、ＡＦ制御センサ（ビーム変位素子）５１に入射される。   Here, the auto focus (AF) control mechanism according to the present embodiment generates a focus error signal by, for example, an optical lever method. Specifically, for example, using the imaging lens 23 and the objective lens 24 of the inspection beam optical system 11, the AF laser diode 46, the AFLD collimator 47, the first AF mirror (total reflection mirror) 48, the AF relay lens 49 The second AF mirror 50 and the AF control sensor 51 constitute an AF control mechanism, which is mounted on the optical base 3. In the present embodiment, for example, although the AF control sensor 51 is configured to form a bridge circuit with elements divided into four, it is not limited thereto, and a general two-divided sensor may be used. The focus detection beam 62 emitted from the AF laser diode 46 is incident on the optical path of the inspection beam 61 sequentially through the AFLD collimator 47, the first AF mirror 48, the AF relay lens 49, and the second AF mirror 50. Then, the light beam is incident on the polygon mirror 22 through the fθ lens 21. The focus detection beam 62 reflected by the polygon mirror 22 passes through the fθ lens 21 again, passes through the imaging lens 23 and the objective lens 24 and is focused on the surface of the inspection object W. The focus detection beam 62 emitted from the objective lens is incident on the surface of the inspection object W at an oblique angle, unlike the inspection beam 61 passing through the optical axis. Since the AF beam uses the trigonometric principle, it is better to make the incident angle as large as possible. The focus detection beam 62 reflected on the surface of the inspection object W passes through the objective lens 24 again, and travels at the opposite optical path while shifting the position as return light. Then, the light beam is incident on the polygon mirror 22 through the imaging lens 23 and the fθ lens 21 and is descanned. Further, the light is reflected by the polygon mirror 22, passes through the fθ lens 21, the second AF mirror 50, and the AF relay lens 49, and is reflected by the first AF mirror 48. Then, the light is incident on an AF control sensor (beam displacement element) 51.

焦点検出ビーム６２が設定された焦点位置における被検査物Ｗの表面上に合焦すると、ＡＦ用基板５１上に形成される焦点検出スポットは、分割線上に均等に位置し、２組みの受光領域には互いに等しい光量の光が入射する。被検査物Ｗが対物レンズの光軸方向（Ｚ軸方向）に変位すると、ＡＦ用基板５１の４個の受光領域に入射する光量が変化するので、４個の受光領域からの出力信号に基づいて検査ヘッドを光軸方向に駆動するための焦点制御信号を形成することができる。   When the focus detection beam 62 is focused on the surface of the inspection object W at the set focus position, the focus detection spots formed on the AF substrate 51 are equally positioned on the dividing line, and two sets of light receiving areas The lights of equal light quantity are incident on each other. When the inspection object W is displaced in the optical axis direction (Z-axis direction) of the objective lens, the amount of light incident on the four light receiving areas of the AF substrate 51 changes, so based on the output signals from the four light receiving areas. Thus, a focus control signal for driving the inspection head in the optical axis direction can be formed.

４個の受光領域からの出力信号は、光学基台３を光軸方向に変位させる駆動装置に供給される。本実施形態では、光学基台３は、検出される焦点誤差に応じて光軸方向に駆動され、常に検査ビームの焦点深度の範囲内に被査物Ｗが収まるように制御される。そして、本実施形態の場合には、ビームウェスト６１ｗの位置が被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心に収まるように制御されている。   Output signals from the four light receiving areas are supplied to a drive device for displacing the optical base 3 in the optical axis direction. In the present embodiment, the optical base 3 is driven in the optical axis direction according to the focus error to be detected, and is controlled so that the object W always falls within the depth of focus of the inspection beam. In the case of the present embodiment, the position of the beam waist 61 w is controlled so as to be approximately at the center of the thickness t of the inspection object W.

上述したオートフォーカス制御機構は、検査に先立って、検査ヘッドを光軸方向に変位させながら、例えば中央に欠陥のある試料などを使って、ビームウェスト６１ｗが被検査物Ｗの厚みｔの大凡中心位置に形成されように光学系を調整する。また、ビームウェスト６１ｗの径の調整は、例えばリレーレンズやエクスパンダなどの光学系の調整で行われる。そして、その焦点位置あるいはそのときの被検査物の表面と対物レンズ２４との間隔が一定に保たれるようにオートフォーカス機構のＡＦ用基板５１の出力を調整し、ＡＦ用基板５１の４個の受光領域のブリッジ回路の出力強度が互いに等しくなるように設定する。このように設定された状態において、オートフォーカス機構を動作させ、焦点制御信号を出力する。そして、モータに駆動信号を供給し、検査中に検査ビームの焦点深度内に被検査物Ｗの厚みが収まるようにオートフォーカス制御が行われる。   The above-described autofocus control mechanism displaces the inspection head in the direction of the optical axis prior to inspection, for example, using a sample with a defect at the center, and the beam waist 61w is approximately the center of the thickness t of the inspection object W Adjust the optical system to be formed in position. Further, the adjustment of the diameter of the beam waist 61w is performed, for example, by adjustment of an optical system such as a relay lens or an expander. Then, the output of the AF substrate 51 of the autofocusing mechanism is adjusted so that the focal position or the distance between the surface of the inspection object at that time and the surface of the inspection object at that time is kept constant. The output intensities of the bridge circuits in the light receiving area are set to be equal to each other. In the state set in this way, the autofocus mechanism is operated to output a focus control signal. Then, a drive signal is supplied to the motor, and the autofocus control is performed so that the thickness of the inspection object W falls within the focal depth of the inspection beam during the inspection.

また、光学系基台３には、レビュー用光学系５２が搭載されている。このレビュー用光学系５２は、例えば顕微鏡５３と、顕微鏡ＣＣＤカメラ５４と顕微鏡用対物レンズ５５とで構成され、検査ビーム光学系１１と平行に配置されている。また、顕微鏡用対物レンズ５５の周辺には照明用のＬＥＤスポット照明５６や、この照明光源５６からの照明光を観察位置に導くための反射ミラー５７などが搭載されている。このレビュー用カメラ５４の光軸位置と検査ビーム６１の光軸位置とのオフセット値は既知であり、メモリあるいはソフトウェア上で記憶されているので、実際に検査している位置の表面を顕微鏡ＣＣＤカメラ５４による観察に切り替えるときには、オフセット値に基づいてＸ軸方向に移動させて、実際に検査している箇所（異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置）の表面を実体観察する。   Further, a review optical system 52 is mounted on the optical system base 3. The review optical system 52 includes, for example, a microscope 53, a microscope CCD camera 54, and an objective lens 55 for a microscope, and is disposed parallel to the inspection beam optical system 11. In addition, LED spot illumination 56 for illumination, a reflection mirror 57 for guiding illumination light from the illumination light source 56 to an observation position, and the like are mounted around the objective lens 55 for a microscope. Since the offset value between the optical axis position of the review camera 54 and the optical axis position of the inspection beam 61 is known and stored in the memory or software, the surface of the position actually inspected is a microscope CCD camera When switching to the observation by 54, the surface is moved in the X-axis direction based on the offset value to actually observe the surface of the portion actually being inspected (the position where there is a defect such as a foreign object or a scratch).

以上のように構成された卓上用欠陥検査装置による、散乱光の検出による異物あるい傷などの検出原理について以下に説明する。   The detection principle of a foreign object or a flaw or the like by the detection of scattered light by the tabletop defect inspection apparatus configured as described above will be described below.

まず、原点出しが行われ、座標系の情報が取得される。次いで、被検査物Ｗの種類や検査種別・検査レベルに応じた諸条件等が読み込まれる。その後、ポリゴンミラー２２とレーザ１４が駆動される。そして、オートフォーカス機構４５が起動され、被検査物Ｗに向けて所定位置まで光学基台３がＺ軸方向に降下させられる。検査開始により、所定幅例えば５ｍｍ幅（奥行き方向・Ｙ方向）にスキャンしながらステージ・被検査物ホルダ６をＸ軸方向に連続的に所定の速度で送って、被検査物Ｗを横断した後に、所定ピッチだけ奥行き方向・Ｙ方向に送りを与える。検査ビームは、一定のスキャン幅（Ｙ軸方向）で繰り返されながら、スポットが外れないように移動（Ｘ軸方向）させられている。再びスキャンしながら戻る。スキャンは行きと帰りで一部重なるように設定されている。これを繰り返して、被検査物Ｗの全面をスキャンする。   First, origination is performed, and information on a coordinate system is acquired. Next, various conditions and the like according to the type of the inspection object W, the inspection type, and the inspection level are read. Thereafter, the polygon mirror 22 and the laser 14 are driven. Then, the autofocusing mechanism 45 is activated, and the optical base 3 is lowered toward the inspection object W in the Z-axis direction to a predetermined position. At the start of inspection, the stage / inspection object holder 6 is continuously fed at a predetermined speed in the X-axis direction while scanning in a predetermined width, for example 5 mm width (depth direction · Y direction) Feeds in the depth direction and Y direction by a predetermined pitch. The inspection beam is moved (in the X-axis direction) so that the spots do not go out while being repeated at a constant scan width (in the Y-axis direction). I go back while scanning again. The scan is set to overlap partially on the way back and forth. This is repeated to scan the entire surface of the inspection object W.

検査ビーム光学系１１の検査ビーム６１が被検査物Ｗの表面に垂直に照射されると、被検査物Ｗの表面上に異物が存在する場合、異物により散乱光が発生する。この散乱光は、主に検査ビーム６１の進行方向と反対の方向に進行するもの（反射散乱光と呼ぶ）であるが、一部は検査ビーム６１の進行方向にも進行し被検査物Ｗを透過するもの（透過散乱光）となる。また、被検査物Ｗの内部に気泡（ボイド）や局所的な屈折率分布が存在する場合には、これらのボイドからも散乱光が発生する。この被検査物Ｗの内部で発生する散乱光の場合は、主に透過散乱光となるが、一部は反射散乱光となって被検査物Ｗの表面側にも進行する。さらに、被検査物Ｗの裏面に異物や傷などが存在する場合に発生する散乱光は、被検査物Ｗの内部で発生する散乱光と同様に、主に透過散乱光となるが、一部は反射散乱光となって被検査物Ｗの表面側に進行する。   When the inspection beam 61 of the inspection beam optical system 11 is perpendicularly irradiated on the surface of the inspection object W, if foreign matter is present on the surface of the inspection object W, scattered light is generated by the foreign matter. The scattered light mainly travels in the direction opposite to the traveling direction of the inspection beam 61 (referred to as reflected scattered light), but a part of the scattered light also travels in the traveling direction of the inspection beam 61 to It becomes what is transmitted (transmission and scattered light). In addition, when air bubbles (voids) or a local refractive index distribution exists inside the inspection object W, scattered light is also generated from these voids. In the case of the scattered light generated in the inside of the inspection object W, the light is mainly transmitted and scattered light, but a part is reflected and scattered light and also travels to the surface side of the inspection object W. Furthermore, scattered light generated when foreign matter, flaws, and the like exist on the back surface of the inspection object W is mainly transmitted scattered light, similarly to scattered light generated inside the inspection object W, Become reflected and scattered light and travel to the surface side of the inspection object W.

このため、被検査物Ｗの表面側に配置された反射散乱光集光器２５には反射散乱光が集められ、被検査物Ｗの裏面側に配置された透過散乱光集光器４０には透過散乱光が集められる。したがって、反射散乱光検出ヘッド１２により反射散乱光が検出されたときには、主に被検査物Ｗの表面に存在する異物や欠陥を検出したものであり、透過散乱光検出ヘッド１３により透過散乱光が検出された場合には主に被検査物Ｗの内部のボイドなどの内部欠陥や裏面に付着した異物や傷などを検出したものであるとすることもできるが、厳密な意味ではこれらを特定することはできない。   Therefore, the reflected scattered light is collected in the reflected scattered light collector 25 disposed on the front surface side of the inspection object W, and the transmitted scattered light collector 40 disposed on the back surface side of the inspection object W Transmitted scattered light is collected. Therefore, when the reflected / scattered light is detected by the reflected / scattered light detection head 12, foreign particles or defects mainly present on the surface of the inspection object W are detected, and the transmitted / scattered light is detected by the transmitted / scattered light detection head 13. If it is detected, it is possible to mainly detect internal defects such as voids inside the inspection object W and foreign substances or flaws attached to the back surface, but in a strict sense, these are specified It is not possible.

つまり、反射散乱光検出ヘッド１２からの検出信号は、あくまで反射散乱光を検出したものであって、透過散乱光検出ヘッド１３からの検出信号はあくまで透過散乱光を検出したものでしかない。したがって、被検査物Ｗの或る位置における表面あるいは裏面若しくは内部に、異物の付着や傷などの欠陥の存在があるということは検出できる。しかも、反射散乱光検出ヘッド１２により検出されたものか、透過散乱光検出ヘッド１３により検出されたものかで、その異物や欠陥などが主に被検査物Ｗの表面に存在するのか、あるいはそれ以外（内部若しくは裏面）に存在するものなのかは大凡判断することはできる。   That is, the detection signal from the reflection / scattered light detection head 12 is only detection of the reflection / scattered light, and the detection signal from the transmission / scattered light detection head 13 is only detection of the transmission / scattered light. Therefore, it is possible to detect the presence of a defect such as adhesion of a foreign matter or a flaw on the front surface, the back surface or the inside at a certain position of the inspection object W. Moreover, whether foreign matter or defects are mainly present on the surface of the inspection object W or whether it is detected by the reflected / scattered light detection head 12 or by the transmitted / scattered light detection head 13 It can be roughly judged whether it exists in other than (inside or back side).

しかしながら、その異物や欠陥などが、被検査物Ｗの表面に存在するのか、あるいはそれ以外（内部若しくは裏面）に存在するものなのかを厳密には特定することはできない。これをさらに厳密に判別する必要がある場合には、レビュー用光学系５２を併用することにより、さらに異物や傷の位置を特定することを可能とすることができる。つまり、レビュー用光学系５２の光軸位置と検査ビーム光学系１１の光軸位置とのオフセット値は既知であり、メモリあるいはソフトウェア上で記憶されているので、オフセット値に基づいてレビュー用光学系５２を実際に検査している箇所（異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置）に移動させて、実際に検査している位置の表面を実体観察することができる。そして、この実体観察によるレビューで被検査物Ｗの表面の異物あるいは傷などの欠陥が確認できないときには、その傷などは被検査物Ｗの表面以外の部分即ち被検査物Ｗの内部あるいは裏面の傷などと判断できる。   However, it is not possible to precisely specify whether the foreign matter or defect is present on the surface of the inspection object W or is present on the other (inside or back). If it is necessary to determine this more precisely, it is possible to further specify the position of the foreign matter or the scratch by using the review optical system 52 in combination. That is, since the offset value between the optical axis position of the review optical system 52 and the optical axis position of the inspection beam optical system 11 is known and stored in the memory or software, the review optical system is based on the offset value. The surface of the position actually inspected can be actually observed by moving 52 to a portion actually inspected (a position where there is a defect such as a foreign object or a flaw). Then, when a defect such as a foreign object or a flaw on the surface of the object W can not be confirmed in the review based on the substantive observation, the flaw is a flaw other than the surface of the object W, that is, an inside or back surface of the object W It can be judged that.

因みに、本実施形態にかかる卓上用欠陥検査装置によれば、検査ビーム光学系１１によるレビューは、１回欠陥検査した後に、異物あるいは傷などの欠陥があったと思われる位置（座標）に戻って、その座標を中心に前後にスキャンすることによって行うことができる。そして、検査ビーム光学系１１によるレビューの結果は、スキャン画像として表示装置に表示される。そして、散乱光の輝点を確認することができる。その後、その既定の位置の実体観察によるレビューで表面の異物、傷などの欠陥を確認できないときに、被検査物Ｗの内部の欠陥例えばボイド、裏面の傷や異物付着と判断することができる。因みに、ステージの位置情報・座標情報と欠陥信号とが信号処理回路に入力されて関連付けられるので、欠陥の位置を示すマップを形成できる。これによって、例えば半導体用石英ガラス・６０２５の検査でも数分／枚程度で完了した。現在、半導体用石英ガラス・６０２５の検査は１時間／枚程度かかっているので、全量検査をすることができずにロット毎の抜き出し検査をしているのが現状である。しかし、本実施形態にかかる検査装置によれば、全量検査（全品検査）することも可能となる。   Incidentally, according to the desk-top defect inspection apparatus according to the present embodiment, the review by the inspection beam optical system 11 returns to the position (coordinates) at which it is considered that there is a defect such as a foreign object or a scratch after the defect inspection once. This can be done by scanning back and forth around the coordinates. Then, the result of the review by the inspection beam optical system 11 is displayed on the display device as a scan image. Then, the bright spot of the scattered light can be confirmed. After that, when a defect such as a foreign object or a scratch on the surface can not be confirmed in a review based on actual observation of the predetermined position, it can be judged as an internal defect of the inspection object W, for example, a void, a scratch on the back surface or foreign particle adhesion. Incidentally, since the position information / coordinate information of the stage and the defect signal are input to the signal processing circuit and associated, it is possible to form a map indicating the position of the defect. As a result, for example, inspection of the quartz glass for semiconductor 6025 was completed in about several minutes / sheet. At present, inspection of quartz glass for semiconductors / 6025 takes about 1 hour / sheet, so it is not possible to inspect the whole amount and inspection of each lot is currently performed. However, according to the inspection apparatus according to the present embodiment, it is also possible to carry out a total amount inspection (all items inspection).

以上、散乱光の検出は単なる輝点として把握されるため、それが被検査物Ｗの表面に付着した異物なのかあるいは傷などの欠陥なのか、さらには被検査物Ｗの内部に発生したボイドなどの欠陥や裏面に付着した異物あるいは傷などの欠陥に起因するものなのかは分別できない。しかしながら、検査レーザーによるレビューと、ＣＣＤ顕微鏡カメラによるレビューとで判別することは可能である。   As described above, since the detection of the scattered light is grasped as a simple bright spot, it may be a foreign substance attached to the surface of the inspection object W or a defect such as a scratch, and a void generated inside the inspection object W. It can not be distinguished whether it is a defect such as a defect or a defect such as a foreign matter attached to the back surface or a defect. However, it is possible to distinguish between the review by the inspection laser and the review by the CCD microscope camera.

しかも、以上の検査において、焦点深度の範囲で発生する散乱光は大きな光エネルギの密度に差が生じないので、被検査物Ｗの表面側と裏面側とで感度にばらつきが生じ難い。ほぼ同等の輝度として検出することができる。ここで、仮に、ビームウェストが強く絞られないことで、光エネルギが分散したとしても、被検査物Ｗの厚み方向が焦点深度ｂ内であり、被検査物Ｗを通過する領域でビームウェスト６１ｗのスポット径が大きく変化しない場合、全体に感度不足を補う方法はある。例えば半導体レーザのパワーを大きくしたり、集光効率を上げることで可能である。特に、散乱光集光器として、図８に示すような３６０°開口している２重筒状のミラーから成る反射散乱光集光器２５及び／又は透過散乱光用集光器４０を使用する場合、検査ビーム６１のいずれかの部分から発生した散乱光を効率良く集光することが可能になる。したがって、実施形態の反射散乱光集光器２５を用いた反射散乱光検査ヘッド１２や透過散乱光集光器４０を用いた透過散乱光検出ヘッド１３を併用することで、散乱光の集光効率を上げることで、半導体レーザのパワーを大きくしなくとも十分な検出感度を確保できる。 Moreover, in the above inspection, the scattered light generated in the range of the focal depth does not have a large difference in the density of light energy, so that the sensitivity hardly varies between the front side and the back side of the inspection object W. It can be detected as substantially equivalent luminance. Here, even if the light energy is dispersed because the beam waist is not strongly narrowed, the thickness direction of the inspection object W is within the depth of focus b, and the beam waist 61 w in the region passing the inspection object W There is a way to compensate for the lack of sensitivity overall if the spot diameter of the lens does not change significantly. For example, it is possible by increasing the power of the semiconductor laser or increasing the light collection efficiency. In particular, as a scattered light collector, a reflected scattered light collector 25 and / or a transmitted scattered light collector 40 comprising a double cylindrical mirror with a 360 ° opening as shown in FIG. 8 is used. In this case, it becomes possible to efficiently collect scattered light generated from any part of the inspection beam 61. Therefore, by combining the reflected / scattered light inspection head 12 using the reflected / scattered light collector 25 of the embodiment and the transmitted / scattered light detection head 13 using the transmitted / scattered light collector 40, the collection efficiency of scattered light is obtained. By increasing the above, sufficient detection sensitivity can be secured without increasing the power of the semiconductor laser.

尚、散乱光を検出して欠陥判定する場合、反射散乱光検出ヘッド１２及び透過散乱光検出ヘッド１３の各ＰＭＴ２９、４１からの検出信号の振幅を所定の閾値と比較し、閾値を超えた場合欠陥が存在するものと判定することもできる。   When the scattered light is detected to determine the defect, the amplitude of the detection signal from each of the PMTs 29 and 41 of the reflected / scattered light detection head 12 and the transmitted / scattered light detection head 13 is compared with a predetermined threshold and the threshold is exceeded. It can also be determined that a defect exists.

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、被検査物Ｗの欠陥検査について説明したが、被検査物Ｗ以外に、フォトマスクの保護に用いられるペリクルの欠陥検査についても適用することができる。ペリクルは、薄い透明膜であり剛体ではないため、検査中に変形し易い特性がある。これに対して、本発明の検査光学系は、検査中にペリクル面が変位ないし変形しても、ペリクルからの反射光が光検出手段に入射するので、正確な欠陥検査を行うことができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes are possible. For example, although the defect inspection of the inspection object W has been described in the above-described embodiment, the present invention can also be applied to defect inspection of a pellicle used for protecting a photomask other than the inspection object W. Since the pellicle is a thin transparent film and not a rigid body, it has the property of being easily deformed during inspection. On the other hand, in the inspection optical system of the present invention, even if the pellicle surface is displaced or deformed during inspection, the reflected light from the pellicle is incident on the light detection means, so that accurate defect inspection can be performed.

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では主に小型の被検査物Ｗを検査対象とした卓上型欠陥検査装置について適用した例を挙げて説明したが、これに特に限られるものではなく、必要に応じて大型の被検査物に適用する構成としても良い。図示していないが、被検査物を固定し、検査ヘッド側を駆動させる構成とすることにより、比較的大型の被検査物に適用することも可能である。この場合には、例えば、基台上に被検査物を立てて固定配置する。検査ビーム光学系１１と反射散乱光検出ヘッド１２及びオートフォーカス光学系４５並びにレビュー用光学系５２とが搭載されている第１の光学基台と透過散乱光検出ヘッド１３を搭載する第２の光学基台とが被検査物Ｗを挟んで水平に対向配置され、被検査物Ｗに対して鉛直面内で直交する二軸方向に移動させることで、相対的に２次元走査を行うようにさせても良い。この場合、第１の光学基台と第２の光学基台とは同期をとって同一方向に駆動され二次元的に移動させるので、被検査物Ｗの全面を検査ビームで走査できる。   The above-described embodiment is an example of the preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, although the above embodiment has been described by way of an example applied to a desk-top defect inspection apparatus mainly for a small inspection object W to be inspected, the present invention is not particularly limited thereto. It is good also as composition applied to the inspected object of. Although not shown, it is also possible to apply to a relatively large inspection object by fixing the inspection object and driving the inspection head side. In this case, for example, the inspection object is placed upright on the base and fixed. The first optical base on which the inspection beam optical system 11, the reflected scattered light detection head 12, the autofocus optical system 45, and the review optical system 52 are mounted, and the second optical on which the transmitted scattered light detection head 13 is mounted The two-dimensional scanning is performed relatively by moving the base in the two axial directions orthogonal to each other in the vertical plane with respect to the inspection object W while being horizontally opposed to each other with the inspection object W interposed therebetween. It is good. In this case, the first optical base and the second optical base are driven synchronously in the same direction and moved two-dimensionally, so that the entire surface of the inspection object W can be scanned by the inspection beam.

また、透過散乱光を検出する透過散乱光集光器４０としては、例えば検査ビーム捕捉素子（ブラックホール）４３の周囲に沿って配列した多数の光ファイバのバンドルによって構成することも可能である。この場合には、光ファイバの出射端に透過散乱光用ＰＭＴ４１を配置して、透過散乱光を検出することができる。さらに、検査ビーム捕捉素子（ブラックホール）４３を用いずに光ファイバだけで受光面を構成し、光ファイバの束の中央の一部の光ファイバ、つまり被検査物Ｗを真っ直ぐに透過する検査ビームだけを受光する領域部分の光ファイバの出射端を透過散乱光用ＰＭＴ４１に接続せずに、そのまま開放端として透過散乱光用ＰＭＴ４１で検出できないようにすることも可能である。勿論、これらの場合においても、検査ビームの被検査物Ｗにおける焦点深度を深くして焦点深度の範囲に被検査物Ｗの厚みを収めることにより、被検査物Ｗの表面のみならず内部や裏面での欠陥や付着異物の存在を１回の検査で検出し得るという特有の効果を喪失するものではない。   In addition, as the transmission scattered light collector 40 for detecting the transmission scattered light, for example, a bundle of a large number of optical fibers arranged along the periphery of the inspection beam capturing element (black hole) 43 can also be configured. In this case, the transmitted and scattered light PMT 41 can be disposed at the exit end of the optical fiber to detect the transmitted and scattered light. Furthermore, an inspection beam which constitutes the light receiving surface by only the optical fiber without using the inspection beam capturing element (black hole) 43 and which transmits a part of the optical fiber at the center of the optical fiber bundle, that is, the inspection object W straightly It is also possible not to detect the transmission light scattered PMT 41 as an open end as it is without connecting the emission end of the optical fiber in the area portion that only receives light to the transmission scattered light PMT 41. Of course, also in these cases, the depth of focus of the inspection beam in the inspection object W is increased and the thickness of the inspection object W falls within the range of the focal depth, so that not only the front surface of the inspection object W but There is no loss of the unique effect that a single inspection can detect the presence of defects and attached foreign matter.

また、被検査物Ｗに連続的にビームを当てて（スキャンしない）、ステージ側を送ることで検出することも可能である。また、上述の実施形態では厚みのある被検査物Ｗ例えば１７ｍｍもの厚みのある石英ガラスのような被検査物Ｗに対する深みのある検査に適用できるものとして、垂直に検査ビームを当てる場合を例に挙げて主に説明したが、これに特に限られるものではなく、シリコンウェハのような薄いものであれば、斜めから検査ビームをあてることもある。この場合には、欠陥があるときにより散乱し易い上に、散乱指向性が強くなるので、検出し易くなる。   Moreover, it is also possible to detect by irradiating a beam continuously to the to-be-tested object W (not scanning), and sending by the side of a stage. In the above-described embodiment, the inspection beam W is applied vertically as an example that can be applied to a deep inspection of the inspection object W such as a thick inspection object W such as quartz glass having a thickness of 17 mm. Although the invention has been mainly described, the invention is not particularly limited thereto, and the inspection beam may be obliquely applied if it is thin such as a silicon wafer. In this case, scattering is more likely to occur when there is a defect, and in addition, the scattering directivity becomes stronger, so detection becomes easier.

また、上述の実施形態では、反射散乱光集光器２５として２重筒構造のミラーを利用したものを用いた例を挙げて主に説明したが、本発明これに特に限られるものではなく、回転放物面体の一部を光軸（中心軸線）と直交する２つの面で切り出した楕円放物面鏡（特開２０１０−１１２８０３号公報で記載されている集光素子）を用いても良い。この場合においても、検査ビームの被検査物Ｗにおける焦点深度を深くして焦点深度の範囲に被検査物Ｗの厚みを収めることにより、被検査物Ｗの表面のみならず内部や裏面での欠陥や付着異物の存在を１回の検査で検出し得るという特有の効果を喪失するものではない。   Further, in the above embodiment, an example using a mirror with a double cylinder structure as the reflected scattered light collector 25 was mainly described, but the present invention is not particularly limited to this. An elliptical parabolic mirror (a light collecting element described in JP-A-2010-112803) obtained by cutting out a part of the paraboloid of revolution in two planes orthogonal to the optical axis (central axis) may be used . Even in this case, defects in not only the front surface but also the inside and the back surface of the inspection object W can be obtained by deepening the focal depth of the inspection beam W in the inspection object W and keeping the thickness of the inspection object W within the focal depth range. There is no loss of the specific effect that the presence of foreign substances and foreign substances can be detected in a single test.

１ 定盤
２ コラム
３ 光学基台
４ Ｘ軸方向送り機構
５ Ｙ軸方向送り機構
６ 被検査物ホルダ（ガラスホルダ）
１１ 検査ビーム光学系
１２ 反射散乱光検出ヘッド
１３ 透過散乱光検出ヘッド
２５ 反射散乱光集光器
２６ 第１の反射集光ミラー
２７ 集光レンズ
２８ 第２の反射光ミラー
２９ 反射散乱光用ＰＭＴ
３０ 外側の円筒
３１ 内側の逆截頭円錐体
３２ 対物レンズ収容空間
３３ スリット
３６ 外側の円筒の内周面
３５ 内側の逆截頭円錐体の外周面
３７ 入射口
３８ 出射口
３９ スリット
４０ 透過散乱光集光器
４１ 透過散乱光用ＰＭＴ
４２ 集光筒
４３ 検査ビーム捕捉素子
４５ オートフォーカス光学系
５２ レビュー用光学系
６１ 検査ビーム
６１ｗ ビームウェスト
６２ 焦点検出ビーム
Ｗ 被検査物
ｂ 焦点深度（レイリー長さ）
ｔ 被検査物の厚み 1 Plate 2 Column 3 Optical base 4 X axis direction feeding mechanism 5 Y axis direction feeding mechanism 6 Inspection object holder (glass holder)
11 inspection beam optical system 12 reflected scattered light detection head 13 transmitted scattered light detection head 25 reflected scattered light collector
26 1st reflective focusing mirror
27 Focusing lens
28 second reflected light mirror 29 PMT for reflected and scattered light
30 Outer cylinder 31 inner inverted truncated cone 32 objective lens accommodation space 33 slit
36 outer cylinder inner circumferential surface 35 inner reverse truncated cone outer circumferential surface 37 entrance 38 exit port 39 slit 40 transmitted scattered light collector 41 transmitted scattered light PMT
42 light collecting tube 43 inspection beam capture element 45 auto focus optical system 52 review optical system 61 inspection beam 61 w beam waist 62 focus detection beam W inspection object b focal depth (Rayleigh length)
t Thickness of inspection object

Claims (3)

被検査物に向けて照射される検査ビームの散乱光を検出する散乱光検出ヘッドにおいて、
円筒の外筒と円錐体の内筒との２重筒あるいは円錐体の外筒と円筒の内筒との２重筒から成り、前記外筒と前記内筒との間に前記散乱光を取り込み通過させる空間を有し、前記外筒の内周面と前記内筒の外周面とが鏡面に構成されている集光器を備えることを特徴とする散乱光検出ヘッド。 In a scattered light detection head for detecting scattered light of an inspection beam directed to an object to be inspected,
A double cylinder consisting of a cylindrical outer cylinder and a conical inner cylinder or a double cylinder consisting of a conical outer cylinder and a cylindrical inner cylinder, and the scattered light is taken in between the outer cylinder and the inner cylinder A scattered light detection head comprising: a condenser having a space to be passed through, and wherein an inner circumferential surface of the outer cylinder and an outer circumferential surface of the inner cylinder are configured as mirror surfaces. 前記散乱光検出ヘッドは、前記被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系と同じ側に配置されて前記被検査物で反射した前記検査ビームの反射散乱光を検出する反射散乱光検出ヘッドであり、
反射散乱光集光器と、第１の反射集光ミラーと、第２の反射光ミラーと反射散乱光検出センサとを有し、
前記反射散乱光集光器は、外周面が鏡面に構成されていると共に前記被検査物に前記検査ビームを照射可能に前記検査ビーム光学系の対物レンズを収容する逆截頭円錐筒と、前記逆截頭円錐体部の外側を囲むように配設されると共に内周面が鏡面に構成されている円筒との２重構造として、前記逆截頭円錐筒と外側の前記円筒との間の空間に前記被検査物からの反射散乱光を導光させる空間を形成し、
前記第１の反射光ミラーは、前記検査ビームを通過させるスリットが設けられ、前記反射散乱光集光器の出射口の上で前記反射散乱光集光器と結像レンズとの間で前記結像レンズと交わらない位置に設置されている
ことを特徴とする請求項１記載の散乱光検出ヘッド。 The scattered light detection head is disposed on the same side as an inspection beam optical system that irradiates an inspection beam toward the inspection object, and detects reflected and scattered light of the inspection beam reflected by the inspection object A detection head,
A reflected scattered light collector, a first reflected collecting mirror, a second reflected light mirror, and a reflected scattered light detection sensor;
The reflected / scattered light collector has an outer peripheral surface configured as a mirror surface and an inverted frusto-conical cylinder accommodating the objective lens of the inspection beam optical system so that the inspection object can be irradiated with the inspection beam; As a double structure with a cylinder disposed so as to surround the outer side of the inverted truncated cone portion and having an inner peripheral surface configured as a mirror surface, between the inverted truncated conical cylinder and the outer cylinder Form a space in the space to guide the reflected and scattered light from the inspection object,
The first reflected light mirror is provided with a slit for passing the inspection beam, and the connection between the reflected scattered light collector and the imaging lens above the exit of the reflected scattered light collector is provided. The scattered light detection head according to claim 1, wherein the scattered light detection head is installed at a position not intersecting the image lens. 前記散乱光検出ヘッドは、前記被検査物に向けて検査ビームを照射する検査ビーム光学系とは反対側に配置されて前記被検査物を透過した前記検査ビームの反射散乱光を検出する透過散乱光検出ヘッドであり、
透過散乱光集光器と、透過散乱光検出センサとを有し、
前記透過散乱光集光器は内周面が鏡面の漏斗状の集光筒と、該集光筒の入り口に配設され前記被検査物を真っ直ぐ透過する前記検査ビームを捕捉して散乱光と分離する検査ビーム捕捉素子とを有し、
散乱光のみを前記集光筒の下端に接続された前記透過散乱光検出センサに入射させる構造とされていることを特徴とする請求項１記載の散乱光検出ヘッド。 The scattered light detector head, the transmitted scattered detecting reflected scattered light of the inspection beam and the test beam optical system has passed through the object to be inspected is arranged on the opposite side to irradiate the inspection beam towards the object to be inspected A light detection head,
A transmission scattered light collector and a transmission scattered light detection sensor;
The transmitted scattered light collector is a funnel-shaped light collecting cylinder whose inner peripheral surface is a mirror surface, and the inspection beam which is disposed at the entrance of the light collecting cylinder and transmits the inspection object straight and is scattered light And an inspection beam capture element to be separated;
2. The scattered light detection head according to claim 1, wherein only the scattered light is made to enter the transmitted scattered light detection sensor connected to the lower end of the light collecting cylinder.