JPS62200251A - 表面欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は、半導体ウェハ等の被検査体について、その
表面に存在する微小な凹凸などの欠陥を光学的に検出す
る装置に関する。 （従来の技術とその問題点） 半導体ウェハや、ビデオディスク等においては、その表
面に存在する凹凸や傷＜ｋどの欠陥にＪ：つて製品の品
質が大きく左右されるため、これらの欠陥を検出するこ
とによって製品の品質管即を行２ｒう必要がある。この
ような表向欠陥検出装置としては種々の装置が提案され
ているが、非破壊検査として代表的なものは光学方式の
検出装置であり、その従来例（特開昭５７−１３１０３
９号）を第１１図に示す。 同図において、レーデ光源５１からの直線偏光レーザビ
ーム１−は、ミラー５２によって反射され、ビームエキ
スパンダ５３によって光束径が拡大された後に、偏光ビ
ームスプリッタ５７１に至る。そして、この偏光ビーム
スプリッタ５４を透過して１／４波長板５５を通り、集
束レンズ５６によって被検査体５７の表面上に集束され
る。 レーザビームＬが被検査体５７の表面で反射されること
によって得られる反射光Ｒは、被検査体５７の表面の平
坦部で反射されてレーザビームＬの入射光束と同じ光路
を戻る正反射光（０次回折光）Ｒｏと、表面欠陥で散乱
されてレーザビーム１−の入射光路とは異なる方向へ反
射される散乱光Ｒｄどを含んでいる。そして、これら双
方を含む反射光１ぐは、上記と逆の経路を通って、ｉｌ
ｌ　１１、偏光ビームスプリッタ５４に〒る。この段階
にＪ３ＩＪる反射光Ｒは、１／４波長板５５を２石通過
し−Ｃいるために、その偏光方向は当初のレーザビーム
１−の偏光方向よりも９０°回転したものどなっている
。このため、反射光Ｒは図の右方向に反射される。 このうら、正反射光Ｒｏは、ミラー５８にＪ、って反射
されて、シン１５９１円柱レンズ６０を通った後に、第
１の光電変模索子６１に入射する。 また、散乱光Ｒｄは、レンズ６２を通って第２の光電変
換素子６３に入射する。第１の光電変換素子６１は、第
１２図に示す領域α　〜α４へと４分割された受光面を
有しており、その対角ｈ”向に隣接する領域の光電変換
出力の和の差：（α　＋α　）−（α　→−α　）　　
　・・・（１）が求められて第１１図のフォーカシング
］−ラーｆｉ号となる。 一方、被検査体５７の表面に欠陥が存在すると、正反射
光Ｒ８は減少し、散乱光Ｒ，１１ま増加する。 このため、上記第１の光電変換素子６１の受光面を形成
する全領域の和； α１＋α２＋α３＋α４　　　　　　・・・（２）を求
め、これを第１の欠陥検出回路６４で処理することによ
って、正反射光Ｒ６の減少による欠陥検出を行なう。ま
た、第２の光電変換素子６３の出力は第２の欠陥検出回
路６゛５で処理して、散乱光Ｒ１の増加による欠陥検出
を行なう。これらの２種類の欠陥信号はそれぞれ単独で
使用されることもあり、また、それらの差をとってＳ／
Ｎ比を向上させることもある。 ところが、このＪ−うな装置では、散乱性欠陥すなわち
入射光を各方向へと散乱させるような欠陥を検出できる
にすぎない。したがって、偏向性欠陥つまり入射光を特
定の方向に偏向させた反射を生ずるにうな欠陥（たとえ
ば食込み状欠陥）が被検査体表面に存在する場合には、
これを上記のような装置で検出することは不可能である
。このため、散乱性欠陥と偏向性欠陥とをあわ１！て検
出するためには、それぞれについての検出装置を別個に
設けねばならないことになり、コメ１〜アツプを招くほ
か、光学系のアラインメントの調整が複雑になるという
問題がある。 （発明の目的） この発明は従来技術における一Ｌ述の問題の克服を意図
しており、低コストかつコンパクトな構成で、散乱性欠
陥および偏向性欠陥の双方を検出することのできる表面
欠陥検出装置を提供することを目的とする。 〈目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明にかかる表面欠陥
検出装置では、まず、被検査体表面で反射された光を、
偏向性反射光を含んだ第１の反射光と、散乱性反射光を
含んだ第２の反射光とに分離する光分離手段を設ける。 そして、このようにして分離された反射光のうち、第１
の反射光は、受光位置検出手段の受光面で受光される。 この受光位置検出手段は、偏向性反射光の十配受光而十
での受光位置に応じた受光位置検出信号を出力Ｊる手段
であり、この信号に基いて偏向性欠陥が検出される。 一方、第２の反射光は、散乱（１反射光を検出する散乱
性反射光検出手段で受光され、その検出出力にＭいて散
乱性欠陥が検出される。 （実施例） △、実実施例ココ学−的主体」Ｌ戊」二動−作第１図は
この発明の一実施例である表面欠陥検査装置の概要図で
ある。同図において、レーザ光ＷＡ１からのレーザビー
ム１は偏光ビームスプリッタ２によって直線偏光となり
、光透過率分布フィルタ４に入射する。この光透過率分
布フィルタ４は、たとえばガラス基板１−に金属を真空
蒸着して得られるものであるが、その蒸着〜は、中心部
で即く、また周辺部で薄くなるように、ステップ状に変
化させである。このため、第２図（ａ）に示すように、
この光透過率分布フィルタ４の光の透過率は、光透過率
分布フィルタ４の中心位１ｔｊｌ（ｒｏ）付近△では小
さイ

【値Ｔ。となっており、また、半径方向の位置座標
ｒがｒ□から所定距Ｉｔ！１１　（後述Ｊる）以上離れ
た部分Ｂでは大ぎな値Ｔ１となっている。そして、中心
部分ＡがレーザビームＬの入射位置と＞するように、こ
の光透過率分布フィルタ４を配置する。 このため、第１図のシー１１ビーム１は、光透過率分布
フィルタ４のうち、透過率の小さい中心部分Ａ（換言す
れば反射率の大きな部分）にＪ：つてそのほどんどが反
射され、１／４波長板５を通った後、レンズ６を介して
、このレンズ６の焦点外１１１１ｔ　ｆの位置にある被
検査体表面７に照射される。 このレーザビーム１−は被検査体表面７で反射されて反
射光Ｒとなるが、この反射光Ｒは偏向性反射光ｊ光Ｒｔ
と散乱性反射光Ｒｄどによって形成されている。 このうち、偏向性反射光Ｒｔは、被検査体表面７に偏向
性欠陥が存在しないとぎには正反射光Ｒ６に一致するも
のであって、第１図中にはこのような場合（つまりＲｔ
−Ｒｏ）が図示されでいる。 なお、偏向性欠陥の存在によって偏向性反射光Ｒ１がＲ
ｏの方向から偏向した場合については（艷に詳しく説明
する。 このようにして得られる反射光Ｒは、レンズ６と１／４
波長板５を介して上記光透過率分布フィルタ４に再入射
する。上述したように、この光透過率分布フィルタ４は
ステップ状の透過率分布を有しており、偏向性反射光Ｒ
４はこのうちの低透過率部分Δに入射する。したがって
、偏向性反射光Ｒ１のうち、この光透過率分布フィルタ
４を透過して光電変換手段８の受光面に到達する割合は
低いものとなっている。 一方、散乱１１反射光Ｒｄは、この光透過率分布フィル
タ４のうち、透過率の大きな部分Ｂに入射するため、そ
の全部または大部分がこの光透過率分布フィルタ４を透
過して光電変換手段８の受光面に入）ｊする。このため
、上記透過率Ｔ。、Ｔ１として、たとえばＴ　　＝２％
、Ｔ１＝１００％と１れば、偏向性反射光Ｒ１はその２
％のみが、また、散乱性反射光Ｒ０はその全部が、それ
ぞれ光電変換手段８に入射することになる。 他方、透過率の小さな部分へに入口・↑した偏向性反射
光ＲＬのうち、透過率分布フィルタ４を透過しなかった
成分（上記の例では偏向性反射光Ｒｔの９８％）は、こ
のフィルタ４で反射され−Ｃ偏光ビームスプリッタ２に
至る。この光は１／４波長板５を２回通っているために
その偏光方向は入用レーザビーム１−に対して９０°回
転したものと４Ｔっており、このため、この光は偏光ビ
ームスプリッタ２を通過して輝点位置検出器９に至る。 したがって、被検査体表面７からの反射光［＜は、透過
率分布フィルタ４において、■偏向性反射光Ｒを含む第
１の反射光Ｒ１と、■散乱ｖ１反射光Ｒを含む第２の反
射光Ｒ２とに分離される。 このため、上記透過率分布フィルターは、反射光Ｒを第
１と第２の反射光Ｒ１，Ｒ２に分離リ−る光分離手段と
して機能することになる。 ところで、上述のように、この実施例における第２の反
射光Ｒは、散乱性成Ｄｊ光１＜、のほかに偏向性反射光
Ｒｔの一部分も含んでいる。それは、散乱性欠陥が存在
すると散乱性反射光Ｒ（１が増加Ｊるだ【ノでなく、偏
向性反射光Ｊ（ｉｌ−反射光Ｒ６）の強度が減少するた
め、これら双方のデータに基く処即を行＜’にえば散乱
性欠陥の検出精度が向Ｊ−することにＪ：る。しかしな
がら、偏向性反射光１で、の強度は散乱性反射光Ｒｄの
強度に化べて著しく大きい（たとえば１００：１）ため
、偏向性反射光Ｒ１のかなりの部分を第２の反射光に含
よせたのでは、光強度の違いが人き寸ぎて申−の光電変
換手段のダイナミックレンジでは高精度の検出が困難と
なる。したがって、このように偏向性反射光Ｒ１を第２
の反射光に含ませる場合には、偏向性反射光Ｒ１の数％
のみを含まけることが望ましい。 一方、第１の反射光は偏向性反射光Ｒ１のみが本来必要
な情報であるため、この偏向性反射光［＜１をできるだ
【）多く含ませ、散乱性反射光Ｒｄは含まないにうにす
ることが望ましい。上記透過率分布フィルタ４はこのＪ
：うな２つの要請を同時に満１させる光分離手段であっ
て、Δ、Ｂ各部分の光透過率Ｔ、Ｔ１として上述のよう
な値を用いることにより、これら２つの条ｆ１を満Ｊこ
とがぐきる。 このＪ、うな状況が、光透過率分布フィルタ４の半径方
向の光強度Ｉの分布曲線と１ノで第３図に示されている
。この図において、光透過率分布フィルタ４を透過づる
前の反射光（同図（ａ））と、このフィルタ４を透過し
て得られる第２の反射光（同図（ｈ））とを比較づ−る
と、前者で１．１１艮射光Ｒｏ　（偏向性反射光Ｒｔ）
が鋭いピークを伯っているのに対し、後者では正反射光
Ｒ６ど散乱性反射光Ｒｄとのそれぞれの光強度が同桿度
どｈつでおり、単一の受光・検出系のダイノーミックレ
ンジで対応可能となることがわかる。また、これに応じ
て散乱性反射光Ｒｄはそのすべてが第２の反射光に含ま
れることになるため、第１の反射光Ｒ１は、偏向性欠陥
の検出に本来必要とされる偏向ｔｑ反射光Ｒ１のみにに
って形成されることに＜Ｔす、後述する偏向性欠陥の検
出も高精度となる。 ＬＪＬ剛」入節遺出系の構成と動作 法に、第１の反射光Ｒ１に基く偏向性欠陥検出について
説明する。第４図は、第１図のうち、偏向性欠陥検出の
説明に必要な部分のみを取出したものに相当する部分図
である。ｌノたがって、この図には散乱性反射光Ｒｄは
描かれておらず、また、入射レーザビーム１−や偏向性
反射光Ｒ１は、便宜」ム幅を有しない直線として描かれ
ている。さらに、被検査体表面７には、その一部分Ｇを
拡大して示す第５図のように、偏向性欠陥のひとつの態
様である食込み状欠陥２０が存在している：（８１１の
とする。ただし、基準面７ａは、入射レーザビームＬに
対して直角な面を示す。 すると、レーザビームＬがこの食込み状欠陥２０の傾斜
面２１において反射される場合には、この傾斜面２１が
基準面７ａとなす傾斜角をθとすると、偏向性反射光Ｒ
１の偏向角は２０となる。 そして、レンズ６を通過した後の偏向性反射光Ｒ１は入
射レーザビームしに対して平行となるが、イこでは、入
射レーザビーム１−に対して、Δｘ＝ｆ−ｊａｎ（２θ
）　　　　　　　　・（３）だ【ノの偏位を生じている
。したがって、この場合には、輝点位置検出器９の受光
面１０］−の基準位＠ｘｏからΔＸだけ偏位した位置に
偏向性反射光Ｒ１が人ＩＩ）−１７することになる。た
だし、す準位ｆｉｆｆｘ。は、被検査体表面７が基準面
７ａに一致し、かつ欠陥が存在しないときの偏向性反射
光Ｒ１（つまり正反射光Ｒ８）の受光位置である。この
ため、このΔ×を検出することによって、（３）式から
傾斜角θを求めることが可能となる。なお、精密加工面
上の微小な食い込みや起伏では傾斜角θは微小であるた
め、−ｈ記（３）式の近似式として、Δｘ＝ｆ・２θ　
　　　　　　　　　・・・（４）を用いることができる
。 このように、偏位量ΔＸは食込み欠陥２０等の傾斜角θ
を反映した間となっているため、この偏位量ΔＸが所定
値を超えた場合に、偏向性欠陥が存在すると判定するこ
とが可能となる。 したがって、光透過率分布フィルタ４のうち、透過率の
小さな部分Ａのサイズは、偏位量ΔＸとしてどの程度の
値まで検出するかによって定められる。それは、部分Ａ
のサイズがあまり小さいと、偏位量ΔＸが少し増加した
だ１１で部分Ｂに入１）ｊ　するＪ、うになり、第１の
反射光として偏向性反射光をとらえられなくなるためで
ある。 １−記判定を具体的に行／Ｔうためには、まず、１記輝
点位置検出器９におい゛Ｃ受光した輝点の偏位量ΔＸを
、このΔＸに比例した電気信号レベルＶ、へど変換する
。その際、偏位間ΔＸの微細な変化を可能な限り精密に
どらえｌ？るように、この輝点位置検出器９どしては、
その受光面が連続的な広がりを右する受光面とｈつ−Ｃ
いるものを使用することが望ましい。そこで、この実施
例で番よ、輝点位置検出器９として、半導体位置検出器
（以下、ＰＳＯと言う。）という名称で知られているセ
ン１Ｊを使用する。第６図（ａ）はこのＪ：うなｐｓｃ
のうち、１次元ＰＳＤを使用して構成された輝点位置検
出器９の受光面１０を示しており、電極Ｘａ。 Ｘｈのそれぞれから取出される光電流（ｉｒｉの比をと
ることによって、受光された輝点ＳＰの偏位量ΔｘＩＪ
応じた信号を、第１図の信号レベルＶ、として１１１力
Ｊる。この動作において、受光面１０が離散的む索子の
集合ではなく、連続的な広がりを持ったものどなってい
るため、受光位置検出は高粘亀で行なわれる。 この信号レベルＶ。は第１図の偏向↑１１欠陥検出回路
１００内に設けられた増幅器１０１によって増幅され、
後述する理由で設けられたバンドパスフィルタ１０２を
介して受光位＠（偏位）検出信舅Ｖどなる。この信号Ｖ
は次段の比較器１０３において所定のＭ半値（しきい（
０）と比較され、このしぎい値による弁別処理が行なわ
れる。そして、受光位置検出信号■（したがって、傾斜
角０）が上記基準値を超えるときに「欠陥有り１とする
欠陥検出信号が出力される。 そこで、以下では、この比較・弁別動作を中心にしてこ
の装置の動作をより詳しく説明づる。まず、レーザ光源
１からのレーＩＪ”ビームＬを被検査体表面７に照射し
つつ、レーザビーム走査機構（第１図中には図示せず。 ）を用いて、被検査体表面７を順次走査する。このよう
な走査方法どしては、以下のような方法を適宜採用する
ことができる。 ■　レーザ光源１からのレーザビー１１を、回転ミラー
あるいは振動ミラーを用いて、被検査体表面７上でスキ
ャンさせる方法。 ■　第７図に示すにうに、被検査体Ｐがディスク状の場
合には、被検査体Ｐを矢符Ａ１方向に回転させながら、
矢符Ｂ、力方向並進させて被検査体表面５をスキャンす
る方法。 ■　第８図に示すように、被検査体Ｑがドラム状の場合
には、被検査体Ｑを矢符Ａ２方向に回転させながら、矢
符１３２方向に並進させて被検査体表面７をスキャンす
る方法。 ただし、■の方法は、レーザビームをスキャンする幅の
全体をカバーすることができる大きな受光レンズを設け
る必要があるため、被検査体表面７の微小な傾きを検知
する場合には、■、■のスキャン法の方が好ましい。ま
た、■、■のスキャン法では、被検査体Ｐ、Ｑの並進運
動のかわりに、光学系の方を並進運動させてもよい。 このようなスキャンを行ないつつ上記偏向性成射光Ｒ１
の入射位置を輝点位置検出器９で検出Ｊると、受光位置
検出信号Ｖは第９図のようｔこ変化する。この第９図の
うち、（ａ）は被検査体表面７が平坦な場合であり、（
ｂ）は偏向性欠陥が存在する場合をそれぞれ示す。ただ
し、この実施例では、偏向性反射光Ｒ１の受光位置が第
１図の基準位置Ｘｏとなっているときの信号レベルがｖ
−０とイｉるように構成している。この第９図かられか
るように、被検査体表面９に偏向性欠陥が存在する場合
には、受光位置検出信号Ｖがこの欠陥の傾斜角θに応じ
た振幅で変動する。 第１０図は、このような偏向性欠陥によってと１−する
受光位置検出信号Ｖの変動を、単一の食込み状欠陥の場
合についてモデル化して示した図である。この図に示す
ように、被検査体表面に欠陥が存在すると、受光位置検
出信号Ｖは一度（＋）または（−）方向に変動した後、
これと反対符号方向に変動して基準レベル（Ｖ＝（１）
へと戻る。それは、第５図中に示したように、欠陥２０
においてひとつの方向に傾斜した傾斜面２１が存在ずれ
ば、反対の方向に傾斜した傾斜面２２がこれに伴って存
在するため、輝点位置検出器９の受光面１０にお４する
輝点位置は、（＋）（−）の双方向に順次変動した後に
×。へど戻るためである。 そこでこの実施例では、第１図の比較器１０３に設定す
るしきい値どして、第１０図に示すようなり１１．ｖｌ
の２つの値を用いる。ただし、これらのしぎい値■ＩＩ
、Ｖｌ−は、Ｖｌｌ＞（’）、　Ｖｌ、　＜。 であって、許容される欠陥の限界値に応じて定められる
値である。そして、ＶがｖＩ＋以上どなるか、またはＶ
、以下となったどきには「欠陥有り」と判定し、その判
定出力を欠陥検出信号どして出力する。 次に、第１１図に示すように、被検査体表面７が全体と
して基準面７ａから角度φだ（１傾いている場合の処理
を説明する。このときには、欠陥が存在しない場合でも
、レーザビーム１−がこの角度φに応じた反射角で反射
され、受光面上の偏向性反射光Ｒ１の受光位置がＸ。か
らずれたものとなる。このため、位置検出信号Ｖは第１
２図（ａ）のにう４【オフセラ１〜レベルｖ８を持った
ものと＜＞す、このオフセットレベルＶＢが大きクイ【
るど、Ｉ記［）きい値ｖ１１．ｖｌによる欠陥の存在の
判定が困難とイする。 そこで、このような場合には、第１図の比較器１０３の
前段に微分器（図示せず）を設Ｇ−Ｊ、位置検出信号Ｖ
の時間微分へＶ／Δ１を求める。この装置においては被
検査体表面７を走査しつつ検出信号を取込んでいること
を考慮すれば、これは、第１２図（ａｌ中に示した微小
走査区間ΔＳについての差分ΔＶ／ΔＳをとっているこ
とと等価である。 このようにして得られる信号が第１２図（ｂ）に示され
ており、この図かられかるように、被検査体表面７のう
ら欠陥が存在しない位置では、（ｉｎぎφの有無にかか
わらずΔＶ／ΔＳ−０となるため、欠陥が存在する位置
のみにおいて信号１ノベル八Ｖ／ΔＳが（＋）（−）に
変動する。したがって、これをしきい１ＦｉＶ　′、■
Ｌ′によって弁別することによって欠陥検出が可能とな
る。つまり、この発明における偏向性欠陥の検出は、受
光位置の偏位そのものだ（）でなく、この例における差
分のＪ−うに、偏位に応じた吊を求めることによって一
般に実現可能である。 さらに、第１３図のように、被検査体Ｐを回転させて走
査を行なうような場合には、被検査体表面５が、図中矢
符Ｆで示すような面振れを起こし、でれによって偏向十
９反射光の反射方向が図中のＲ１〜Ｒｔ′の範囲で動揺
してしまう。この場合、第１図の輝点位置検出器９の出
カＶ口を増幅してそのまま位置検出信号Ｖどするど、第
１／Ｉ図（ａ）のように被検査体Ｐの回転周期に応じた
周期を持った変動ｖｃが生ずることになる。このため、
しきい値Ｖ１１．ｖ１による欠陥検出がやはり困難とな
る。 これに対応するために、第１図の偏向性欠陥検出回路１
００にはバンドパスフィルタ１０２が設けられており、
このバンドパスフィルタ１０２によって被検査体Ｐの回
転周期に応じた周波数成分を除去する。こうすることに
よって、第１４図（ｈ）のような適正＜ｒ受光位置検出
信号Ｖが得られることになる。 このように、バンドパスフィルター０２を設けることに
よって、無用の低周波成分がカッ１へされるが、さらに
、これによって欠陥検出帯域以十の高周波成分もカット
されるため、製品の品質に影響しないような極めて小さ
な凹凸やホコリによる信号、それに種々のノイズ等の影
響す防止されることになる。なお、このバンドパスフィ
ルター０２は、第１２図（ａ）のオフセットレベルＶＢ
　（直流成分）を除去する効果もある。 このように、受光位置検出信号Ｖの変動補正手段を設け
ることによって、種々の状況に対処可能な装置となる。 第１５図は偏向性欠陥検出系の他の構成例を示ず部分概
略図である。この例では、輝点位置検出器９′として、
偏向性反射光Ｒｔの受光位置を２次元的に検出可能な２
次元ＰＳＤを使用する。こ０２次元ＰＳＤの受光面１０
’が第６図（１））に示されており、１次元ＰＳＤにお
ける電極の組Ｘ　。 ×ｂに直交する方向に、第２の電極の組Ｙａ、Ｙ１をさ
らに設けて、入射した輝点ｓＰの２次元的な一位量Δ×
、Δｙが求められるようになっている。そ１ノで、ｘ、
ｙ両方向のそれぞれの一位量に応じた出力レベルＶｘ、
Ｖ、を第１５図の二乗増幅器１０１ａ、１０１ｂでそれ
ぞれ二乗増幅し、その結果を加算器１０／Ｉで加惇する
。 このようにしてＩＪられノ１：信号（ｖｘ′−１ｖ　２
）■ は、バンドパスフィルター０５を通して位百検出信号Ｖ
　となり、これと基準値（しぎい舶）ｖ■、Ｖｌ　とが
比較器１０６で比較される。そして、第１　（７）　実
１１Ｍ　例と同様ニ、Ｖ”　＞Ｖ、、　２Ｊ：ｌコｃ：
ｓｖ　　＜Ｖ、　　のとぎには「欠陥有り」と判定Ｊる
わりである。こうすれば、食込み欠陥や起伏の傾斜の方
向にかかわらず、これらを精度良く検出することが可能
となる。 また、欠陥や起伏の方向をも検出したいとぎには、比：
Ｖ／Ｖ　　を求め、Ｉ：ａｎ”（Ｖ　　／Ｖ　　）ｙｘ
　　　　　　　　　　ｙｘ をｈ］鋒ずればよい。 このように、１次元ＰＳｒ）、２次元ＰＳＤのいずれを
用いた場合にも欠陥検出が高精度かつ容易どなるが、Ｐ
ＳＤを使用することによって、起伏面子や欠陥の傾斜面
上に存在する極めて小さなホコリなどの影響を防止する
ことができるという効果もある。でれは、ｐｓｎの受光
面に入射する輝点の強度分布は一般に第１６図（ａ）の
ような分イ１】形態を右１ノでいるが、ＰＳＤの出力（
たとえばＶ。）は、この分布の重心位置×８１偏（１／
吊ΔＸどして出力づるような特性を有していることに起
因する。すなわち、ｆ！ｌ１ｌｌなホコリの存在鋳によ
って第１６図（ｂ）のように強度分布に乱れが生じても
、その重心位置Ｘ５Ｈ（したがって検出値△Ｘ）はほと
んど変化せず、製品の品質に影響の少ない微細なホ］り
等による誤検出を防止することができるわけである。 Ｃ２散乱性欠ＥＬＬ皿和７）　　’、！：　　Ｅ次に、
第２の反射光Ｒ２に基く散乱性欠陥検出について説明す
る。この散乱性欠陥検出は従来の装置を変形使用するこ
とによっても構成可能であるが、この実施例では、欠陥
の存在のみでなく、その種類も容易に識別可能＜ｘ！ｌ
′ｉ現な装置を利用する。そこでは、まず、第１図の光
電変換手段８として、第１７図に示すように、単位光電
変換素子Ｄ　　、Ｄ２．ｒ）３．・・・（以下、［単位
素子Ｉと吉つ。）を所定の規則に従って空間的に配列し
た光電変換素子アレイ８０を使用１ノ、これによって、
第２の反射光Ｒ２の回折パターンの空間的強度分布の形
態を検出する。そして、この強度分布の形態に関するデ
ータによって散乱性欠陥の種類の判別をも行なう。 第１７図に示した各種光電変換素子アレイ８０のうち、
同図（ａ）は単位光電変換素子ｒ）１．Ｄ２゜・・・を
マトリクス状に配列したものである。そして、この方法
では、各単荀素子から得られる光電変挽出カバターンを
、事前に想定される種類の欠陥についてあらかじめ求め
ておいた回折パターン分布の形態と比較し、その一致度
にＪ：って欠陥の種類を判別する。 ところが、表面欠陥は大別して線状（筋状）欠陥（第１
８図（ａ））と点状（ピッＩ−状）欠陥（第一　　２４
　− １９図（ａ））とに大別され、それらの回折パターンは
、前者では線状回折パターン（第１８図（＋１）　）と
なり、後者ではスペック状回折パターン（第１９図（ｈ
））となる。モして、このにう４１表面欠陥からの回折
パターン（散乱パターン）は、１Ｆ反射光の位置を中心
にした極座標系におｌ−Ｊる対称性や周期性を有してい
ることが多いにもかかわらず、第１７図（ａ）のような
単位素子のマトリクス配列は直角座標系における対称性
を有している。このため、これらの対称性の相違に起因
して、上記マトリクス配列では、光電変換出力の処即が
ある程度複雑にならざるを得ない。 このため、表面欠陥による回折パターンの極座標系での
対称性や周期性を考ｍすることによって、より少ない単
位素子数で、より正確に欠陥の種類の判別ができるよう
な光電変換素子アレイを使用することが望ましい。 第１７図（ｂ）〜（ｄ）は、このような配列例を示す図
であって、このうち、同図（ｂ）は、円環状の単位素子
８１を同心円状に配列したものであり、同図（Ｃ）は扇
形状の単位素子８２を放射状に配列したものである。ま
た、同図（ｄ）は−１−記（ｂ）、（ｃ）を組合わせた
ものである。これらのうち、同心円状配列は回折パター
ンの半径方向の強度分布を知るために適しており、また
放射状配列は周方向についての強度分布を知るために適
している。双方を組合わせた第１７図（ｄ）では、これ
らの利点を兼ね備えている。 なお、これらの配列においては、正反射光が入射する位
置が、同心円状配列ないし放射状配列の中心となるよう
に配列が行なわれる。 第１図に戻って、このような光電変換素子アレイ８０に
反射光Ｒが入射することによって得られる光電変換出力
は、散乱性欠陥検出回路２００内の光電変換信号処理回
路２０１によって処理されて、各中位素子ごとの出力レ
ベルが直列または並列に検出・増幅される。この結束ど
して得られる中位素子出力強酸分布を第２０図に例示す
る。この第２０図は、第１７図（ｂ）のような同心円状
配列をなした光電変換素子アレイ８０を使用し、第１８
図（ａ）のような線状欠陥が規則的に配列【ノーＣいる
被検査体表面７についての検出を行４ｒつだ場合のもの
である。ただし、光電変換索子アレイ８０内の単位水子
数は３２個とされている。 第２０図かられかるように、透過率分布フィルタ４を用
いていることによって得られる出力は、正反射光Ｒ（単
位素子Ｄ１〜］〕８）と散乱性成射光Ｒｄ　（同Ｄ９〜
１′）３２）とでほぼ同程亀のレベルを有ｌノでおり、
単一の受光・信号処理系でこれらを同時に処理可能であ
ることがわかる。また、散乱性反射光Ｒ１の回折パター
ン分布の形態から、欠陥の種類の判別も可能である。こ
れは、第２０図の分布などをそのまま表示機器等に表示
さ１！、これを、オペレータが、あらかじめ種々の欠陥
について求めておいた回折パターンと比較しＣ判断して
もよい。また、より能率化するためには、回折パターン
の各ピークの高さく最大値）■、。、１．１．・・・や
その位置、それにピークの広がりなどの特性値を、第１
図の特性値抽出回路２０２によって定量的に抽出し、各
欠陥の種類ごとにあらかじめ決定された回折パターン判
別基準（種々のしきい値）と比較器２０３で比較するこ
とによって自動判別させるＪ：うにしてもよい。上記ピ
ークの広がりどしては、ピークを与える単位素子からｎ
個（ｎは整数）離れた単位素子の検出値や、ピーク半値
幅、標準偏差などを利用することができる。 たとえば、第２０図の例では、散乱性反射光のピークが
しきい値ｌ０１１を越えるとぎには欠陥ありと判断し、
幅の広い散乱１反射光のピークが複数個存在するときに
は第１９図（ｂ）のスペック状散乱パターンであるため
に、点状欠陥が存在すると判断される。また、正反射光
と散乱性反射光との強度比＜’にいしは強度差を所定の
しきい値と比較することによって、散乱性欠陥の程度な
どを知ることもできる。 Ｄ、変肚馴 以上、この発明の実施例について説明したが、この発明
は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば次の
ような変形も可能である。 ■　上記実施例では透過率分布フィルタ４を光分離手段
として用いたが、たとえば第２１図（ａ）に示すような
小型ミラー３１や、同図（ｂ）の小型プリズム３２によ
って分離を行なうことも可能である。この場合に１．１
、第２の反射光Ｒ２は散乱性反射光Ｒｄのみを含むため
、散乱性反射光検出手段としては、散乱性反射光Ｒｄの
みによって欠陥検出を行なう検出系を使用する。 ■　また、透過率分布フィルタを用いる場合においても
、第２図（ａ）のようなステップ状の透過率分布を有す
る透過率分布フィルタではなく、同図（ｂ）のように連
続的な透過率分布を持ったフィルタを用いることもでき
る。この場合には、透過率の急峻な変化による光の回折
を防＋ｌ＝　Ｌ、、検出される回折パターンとして、こ
のような無用の回折による部分を含まないようにするこ
とができるという効果もある。 ■　この発明は、半導体ウェハやビデオディスクなどだ
けでなく、光反射を生ずる種々の被検査体の欠陥検出に
適用可能である。 （発明の効果） 以十説明したＪ、うに、この発明によれば、被検査体表
面からの反射光を、偏向性反射光を含む第１の反射光と
散乱性反射光を含む第２のに射光とに分１１１Ｉ′？ｌ
る光分１Ｉｉ１１手段を設け、これらの各反射光に基い
て偏向性欠陥と散乱性欠陥を検出器−るため、光学系の
アラインメン１〜を複雑にすることもなく、低コス１〜
かつコンバク１へな構成で、偏向性欠陥と散乱性欠陥と
の双方を検出することのできる表面欠陥検出装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の概略構成図、第２図は
、透過率分布フィルタの透過率分布を示す図、 第３図は、透過率分布フィルタ透過前後の廃用光強度を
示す図、 第４図は、偏向性欠陥検出についての説明図、第５図は
、第４図の部分０の拡大図、 第６図は、ＰＳｒ）の受光面を示す図、第７図および第
８図は、走査方法の説明図、第９図ないし第１４図は、
偏向性欠陥検出の原即を説明するための図、 第１５図は、偏向性欠陥検出系の変形例を示す図、 第１６図は、Ｐ　Ｓ　ｒ）の特性説明図、第１７図は、
光電変換素子アレイの例を示１図、第１８図および第１
９図はそれぞれ、線状欠陥と点状欠陥についての散乱パ
ターン説明図、第２０図は、散乱性欠陥検出系中で得ら
れる信号レベルの説明図、 第２１図および第２２図は、この発明の変形例を示す図
、 第２３図および第２４図は、従来の表面欠陥検査装置の
説明図である。 １・・・レーザ光源、４・・・透過率分布フィルタ、７
・・・被検査体表面、　　８・・・光電変換手段、９・
・・輝点位置検出器、 １００・・・偏向性欠陥検出回路、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からのビーム、光を被検査体に照射し、前記
   被検査体表面からの反射光を検出することによって前記
   被検査体表面に存在する欠陥を検出する装置であつて、 前記反射光を、偏向性反射光を含んだ第１の反射光と、
   散乱性反射光を含んだ第２の反射光とに分離する光分離
   手段と、 前記第１の反射光を受光する受光面を有し、かつ前記偏
   向性反射光の前記受光面上での受光位置に応じた受光位
   置検出信号を出力する受光位置検出手段と、 前記第２の反射光を受光して前記散乱性反射光を検出す
   る散乱性反射光検出手段とを備え、前記被検査体表面に
   存在する欠陥のうち、偏向性欠陥を前記受光位置検出信
   号に基いて検出し、散乱性欠陥を前記散乱性反射光検出
   手段の検出出力に基いて検出することを特徴とする表面
   欠陥検出装置。
2. （２）前記光分離手段は、前記偏向性反射光が入射する
   部分付近の光の透過率と前記散乱性反射光が入射する部
   分の光の透過率とが異なる光透過率分布フィルタである
   、特許請求の範囲第１項記載の表面欠陥検出装置。
3. （３）前記散乱性反射光検出手段は単位光電変換素子の
   受光面が所定の規則に従って空間的に配列されて前記反
   射光の回折パターンの空間的強度分布の形態を検出する
   光電変換素子アレイである、特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の表面欠陥検出装置。