(57)【要約】【課題】任意の種類の周期パターンによって生じる照明光の入射面内にない任意の方向の回折光を撮像して被検体の検査を行なうこと。【解決手段】複数の回折光のうち入射面とは異なる３次元の面内にある回折光の方向を求め、この方向の回折光を撮像するために２つの光源１０、１１を移動して照明光の入射方向を変える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期パターンが形成された被検体に対して照明光を照射し、前記被検体の前記周期パターンにより生じる複数の回折光をライン状の撮像領域で撮像してその画像データから前記被検体の検査を行なう表面検査方法において、
複数の前記回折光のうち前記照明光の入射面と平行でない面内にある前記回折光を撮像するために前記照明光の入射方向又は前記被検体の撮像方向のいずれか一方又は両方を変えることを特徴とする表面検査方法。
【請求項２】
前記入射面と平行でない面内にある前記回折光の方向は、前記被検体に形成された前記周期パターンの少なくともピッチを含む設計データに基づいて求めることを特徴とする請求項１記載の表面検査方法。
【請求項３】
前記入射面と平行でない面内にある前記回折光の方向は、前記被検体に前記照明光を照射したときに生じる複数の前記回折光を実測し、この実測結果から求めることを特徴とする請求項１記載の表面検査方法。
【請求項４】
周期パターンが形成された被検体に対して照明光を照射する照明手段と、前記被検体の前記周期パターンにより生じる複数の回折光をライン状の撮像領域で撮像する撮像手段とを備えた表面検査装置において、
前記照明光の入射面と平行でない面内にある前記回折光を前記撮像手段により撮像させるために、前記被検体に対する前記照明光の入射方向又は前記撮像手段による撮像方向のいずれか一方又は両方を可変する照明撮像可変手段と、
を具備したことを特徴とする表面検査装置。
【請求項５】
前記回折方向算出手段は、前記被検体に形成された前記周期パターンのピッチを含む設計データに基づいて前記入射面と平行でない面内にある前記回折光の方向を求めることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【請求項６】
前記被検体に前記照明光を照射したときに生じる複数の前記回折光を実測し、この実測結果から前記入射面とは異なる３次元の面内にある前記回折光の方向を求めることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【請求項７】
前記照明撮像可変手段は、前記照明光を偏向する偏向素子を用いたことを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【請求項８】
前記照明撮像可変手段は、ライン状に配列された複数の発光素子と、これら発光素子の前方にライン状に配列された複数のレンズと、複数の前記発光素子をそれぞれ個別に点灯制御する点灯制御手段とからなることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期的なパターンが形成された例えば半導体ウエハや、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に用いられるディスプレイ基板などの被検体の表面検査を行なう表面検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォト・リソグラフィ・プロセスでは、半導体ウエハの表面上に塗布したレジストに膜厚むらが生じたり、或いは塵埃等が付着すると、エッチング工程後のパターンの線幅に不良が発生したり、パターン内にピンホール等が生じるなどの欠陥が発生する原因となる。又、同プロセスでは、パターン露光において合焦不良があると、現像後のレジストの断面形状が正常のものと異なり、その後のプロセスにおいて不良を生じる原因になる。そこで、エッチング前の半導体ウエハに対して欠陥の有無の検査が行われる。このような欠陥検査は、液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイに用いられるディスプレイ基板に対しても行われる。
【０００３】
このような表面欠陥検査装置としては、例えば特開平９−６１３６５号公報に記載されている技術がある。図９はかかる表面欠陥検査装置の外観斜視図であって、例えば半導体ウエハやディスプレイ基板などの被検体１の斜め上方には、光源を有する照明部２が配置されている。この照明部２から出力された光束は、コリメートレンズ３により平行光束に成形され、被検体１に対して入射角θｉでライン照明される。
【０００４】
この被検体１で正反射又は回折・散乱された光のうち出射角θｏの光束は、コリメートレンズ４により収束され、結像レンズ５により被検体１の像としてラインイメージセンサ６に結像される。
【０００５】
これと共に、被検体１は、被検体面上に照射されたライン照明光に対して直交する方向（矢印イ方向）に移動される。このライン照明光と被検体１との相対移動により被検体１の全体が撮像されてその検査画像が取得される。
【０００６】
このような欠陥検査では、被検体１の表面上の欠陥のうち膜厚むら等は正反射光の明暗となって現れ、形状不良等は被検体１の周期パターンからの回折光の明暗となって観察される。このことから出射角θｏを変えて複数の検査画像を取得し、この検査画像から正常な被検体１と輝度の異なる部分を検査画像から抽出し、欠陥の種類とその位置とを得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
被検体１に形成されるパターンは、多くの場合、長方形の露光ショットの境界線に平行な周期パターンである。このような周期パターンの形成された被検体１の面上に対し、その縦或いは横の周期パターンの配列方向に対して直交する方向から光束（照明光）を照射すると、正反射光及び回折光は照明光の入射面内に生じる。上記装置では、入射面内にある任意の出射角θｏの光束を撮像できるものとなっている。
【０００８】
しかしながら、被検体１には、長方形格子以外の周期パターンが形成されることがある。このような被検体１からの正反射光も入射面内にあるが、回折光は一般に入射面内にないために上記装置では撮像できない。この理由を図１０及び図１１に示す六方格子の周期パターンを例にとって説明する。
【０００９】
図１０（ａ）は六方格子の周期パターンが形成された被検体１の平面図である。六方格子は、１つの単位構造を中心に２つの基本並進ベクトルａ１、ａ２になる周期パターンが形成される。この六方格子を表わす基本並進ベクトルａ１、ａ２の大きさは等しく（｜ａ１｜＝｜ａ２｜＝ａ）、かつ両者のなす角は６０°である。
【００１０】
又、六方格子の周期パターンの逆格子の基本並進ベクトルｂ１、ｂ２も被検体１の表面と平行な面内にある。これら基本並進ベクトルａ１、ａ２及びｂ１、ｂ２の大きさと方向とは、これら基本並進ベクトルの内積により、
ｂｉ・ａｊ＝２πδｉｊ                                      …（１）
δｉｊ＝１（ｉ＝ｊ）又は０（ｉ≠ｊ）
に規定される。つまり、基本並進ベクトルａ１とｂ２、ａ２とｂ１とは、それぞれ互いに直交する。図１０（ｂ）に示す逆格子ベクトルＧは、
Ｇ＝ｖ１ｂ１＋ｖ２ｂ２  （ｖ１，ｖ２：整数）                …（２）
により表わされる。
【００１１】
図１０（ａ）に示す六方格子の周期パータンから生じる回折光の方向は、入射光と回折光とのそれぞれの波数ベクトルｋｉ、ｋｄの被検体１の表面に対して平行な成分ｋｉ’、ｋｄ’と逆格子ベクトルＧにより、
ｋｄ’＝ｋｉ’＋Ｇ                                        …（３）
により表わされる。
【００１２】
なお、波数ベクトルｋｉ、ｋｄの方向は、それぞれ入射光と回折光との方向に等しく、その大きさは、
｜ｋｉ｜＝｜ｋｄ｜＝ｋ＝２π／λ  （λは光の波長）        …（４）
により表わされる。
【００１３】
多くの場合、次数のより低い、すなわち小さな逆格子ベクトルＧと上記式（３）で結びついた、回折光の強度が大きくなる。六方格子では、図１０（ｂ）に示す６つの逆格子ベクトルＧ１〜Ｇ６が最小である。
【００１４】
六方格子の周期パータンをＸＺ平面を入射面として照明すると、つまり波数ベクトルｋｉの被検体１の表面に対して平行な成分ｋｉ’がＸ軸と平行になるように照明すると、成分ｋｄ１’の方向に最低次数の回折光が生じる。但し、上記式（４）に示す制限があるので、実際には、成分ｋｄ’がｋよりも大きくなる回折光は生じない。
【００１５】
従って、周期パータンの微細化が進んでも最後まで残るのは、成分ｋｄ５’の回折光である。この回折光ｋｄ５’は入射面内にあるので、上記装置によって撮像できる。
【００１６】
しかしながら、六方格子の周期パターンでも、周期パターンの方向が図１３（ａ）に示すように上記図１０（ａ）に示す周期パターンと異なる場合、最小の逆格子ベクトルは、図１１（ｂ）に示すＧ１〜Ｇ６になる。この周期パターンでも、周期パターンの微細化に対して最後まで残るのは、成分ｋｄ５’とｋｄ４’の回折光である。
【００１７】
ところが、これら成分ｋｄ５’とｋｄ４’の回折光は、照明光の入射面内にないので、上記装置では撮像できない。又、例えば逆格子ベクトルＧ７（＝Ｇ４＋Ｇ５）による回折光ｋｄ７’が入射面内にあるが、この回折光ｋｄ７’も上記式（４）により示す制限により周期パターンの微細化に関して不利であり、かつ回折次数が大きいので、回折光ｋｄ４’とｋｄ６’より強度が小さくなる可能性が高い。
【００１８】
全ての周期パターンが図１１（ａ）に示す方向に六方格子が配置されていれば、被検体１をＺ軸回りに回転させて図１０（ａ）に示す状態にすれば、上記装置により回折光を撮像できる。
【００１９】
しかしながら、図１１（ａ）に示す六方格子の周期パターンとＸＹ軸に平行な上記長方形パターンが混在する被検体１では、各周期パターン領域毎に対して最適な被検体１の回転角を求めた上で、各回折光の画像を撮像しなければならない。このことは検査時間の延長を招くことになる。
【００２０】
そこで本発明は、任意の種類の周期パターンによって生じる照明光の入射面内にない任意の方向の回折光でも、その回折光を撮像して被検体の検査ができる表面検査方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周期パターンが形成された被検体に対して照明光を照射し、被検体の周期パターンにより生じる複数の回折光をライン状の撮像領域で撮像してその画像データから被検体の検査を行なう表面検査方法において、複数の回折光のうち照明光の入射面と平行でない面内にある回折光を撮像するために照明光の入射方向又は被検体の撮像方向のいずれか一方又は両方を変える表面検査方法である。
【００２２】
本発明は、周期パターンが形成された被検体に対して照明光を照射する照明手段と、被検体の周期パターンにより生じる複数の回折光をライン状の撮像領域で撮像する撮像手段とを備えた表面検査装置において、照明光の入射面と平行でない面内にある回折光を撮像手段により撮像させるために、被検体に対する照明光の入射方向又は撮像手段による撮像方向のいずれか一方又は両方を可変する照明撮像可変手段とを具備した表面検査装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（１）以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１及び図２は表面検査装置の構成図であって、図１は側面図、図２は平面図である。照明手段として２つの光源１０、１１とコリメートレンズ１２とが設けられている。２つの光源１０、１１は、光ファイバ束の出射端であって、この光ファイバ束により図示しないハロゲンランプから出射された光束を導いてライン状に出射する。これら光源１０、１１は、コリメートレンズ１２の光軸Ｏｘを中心に介して対称な位置に設けられている。これら光源は、ハロゲンランプをそのまま設けてもよい。なお、２つの光源１０、１１に限らず、これら光源１０、１１のうちいずれか一方の光源１０であってもよい。
【００２５】
コリメートレンズ１２は、球面レンズの光軸を含むに平行な２平面で切り出した形状である。２つの光源１０、１１とコリメートレンズ１２とは、一体的に被検体１の法線（Ｚ軸）に対する角度θｉ’が変更可能に設置されている。
【００２６】
ここで、２つの光源１０、１１は、図２に示すようにコリメートレンズ１２の焦平面上を矢印ロ方向に移動可能になっている。これら光源１０、１１の移動方向（ロ）は、直線方向でもよいが、照明光の出射側を中心とした円弧上に移動してもよく、さらにコリメートレンズ１２を通過した光束が尤も平行光束に近くなるような曲線を移動させることが好ましい。
【００２７】
従って、コリメートレンズ１２を通過した光束は、ほぼ平行なライン照明光になり、かつ２つの光源１０、１１が矢印ロ方向に移動することによって図３に示すように光軸Ｏｘに対する角度βが変更できるものとなっている。
【００２８】
ここで、被検体１に対する照明光の入射角θｉは、角度θｉ’、角度βにより、
ｃｏｓθｉ＝ｃｏｓβｃｏｓθｉ’                                  …（５）
となり、ライン照明光の方位角φｉは、角度θｉ’、角度βにより、
ｔａｎψｉ＝ｔａｎβ／ｓｉｎθｉ’                                …（６）
となる。
【００２９】
従って、１つの光源１０を使用する場合には、当該光源１０をコリメートレンズ１２の焦平面上の矢印ロ方向に移動させることにより、照明光の方位角φｉにより照明される。
【００３０】
２つの光源１０、１１を使用する場合には、これら光源１０、１１を光軸Ｏｘを中心に対称に移動（矢印ロ方向）させることにより、方位角±φｉのライン照明光Ｐｉが同時に照明される。
【００３１】
撮像手段としてコリメートレンズ１３と結像レンズ１４とラインイメージセンサ１５とが設けられている。これらコリメートレンズ１３と結像レンズ１４とラインイメージセンサ１５とは、一体的に被検体１の法線（Ｚ軸）に対する角度θｄが変更可能になっている。結像レンズ１４及びラインイメージセンサ１５は、コリメートレンズ１３の光軸Ｏｘ’上に配置され、このうち結像レンズ１４の入射瞳は、コリメートレンズ１３のほぼ焦点位置に設置されている。
【００３２】
一方、図４は制御系の構成図である。ステージ制御部２０は、被検体１を吸着・支持する移動ステージ２１をＸ方向に所定の速度で移動制御すると共に、この移動ステージの位置決め制御を行なう機能を有する。
【００３３】
光学制御部２２は、１つの光源１０又は２つの光源１０、１１の光量を調整し、かつこれら光源１０、１１をコリメートレンズ１２の焦平面上の矢印ロ方向に移動制御し、これによって図３に示すようにコリメートレンズ１２を通過したほぼ平行なライン照明光Ｐｉの光軸Ｏｘに対する角度βを変更させる機能を有する。この場合、１つの光源１０の使用であれば、当該光源１０をコリメートレンズ１２の焦平面上の矢印ロ方向に移動させ、ライン照明光Ｐｉの方位角φｉを変更させる。２つの光源１０、１１の使用であれば、これら光源１０、１１を光軸Ｏｘを中心にして対称に移動（矢印ロ方向）させ、各ライン照明光Ｐｉの方位角±φｉを同時に変更させる。
【００３４】
又、光学制御部２２は、照明手段（光源１０、１１、コリメートレンズ１２）と撮像手段（コリメートレンズ１３、結像レンズ１４、ラインイメージセンサ１５）の各角度θｉ’、θｄをそれぞれ可変制御する機能を有する。
【００３５】
基板搬送制御部２３は、例えば搬送ロボット等の搬送機構を制御し、被検体１を１枚ずつ図示しないストッカから取り出して移動ステージ２１上に載置し、検査終了後に移動ステージ２１上の被検体１を取って元のストッカに戻す機能を有する。
【００３６】
ラインイメージセンサ１５には、駆動回路２４と画像インタフェース（Ｉ／Ｆ）２５とが接続されている。駆動回路２４は、ステージ制御部２０に同期してラインイメージセンサ１５を駆動する機能を有する。
【００３７】
画像Ｉ／Ｆ２５は、ラインイメージセンサ１５により撮像された検査画像を画像処理部２６に転送するもので、１ラインずつ撮像された検査画像を再構成する機能を有する。
【００３８】
画像処理部２６は、ホストコンピュータ２７により制御され、ラインイメージセンサ１５から出力され検査画像を画像Ｉ／Ｆ２５を通して入力し、この検査画像を処理して合焦不良等の欠陥を抽出し、その欠陥の種類、数、位置、面積等のテータを求め、これらのデータをホストコンピュータ２７に転送する機能を有する。
【００３９】
又、画像処理部２６には、モニタテレビジョン（モニタＴＶ）２８及び画像記憶部２９が接続され、モニタＴＶ２８に検査画像やその処理画像を表示し、かつ画像記憶部２９に必要に応じて検査画像やその処理画像を保存する機能を有する。
【００４０】
ホストコンピュータ２７は、画像処理部２６から送られてきた欠陥の種類、数、位置、面積等のデータを受け取り、これらデータを被検体１の種類毎の検査条件（光学系の設定、検査面積、画像処理の条件等）に含まれている合格基準と照合して被検体１の良否を判定する機能を有する。
【００４１】
このホストコンピュータ２７には、メニュー画面を表示するモニタＴＶ３０と、検査装置に必要なメニューを指示するためのキーボート３１と、被検体１の種類毎の上記検査条件及び検査データ等を保存するためのメモリ３２とが接続されている。又、ホストコンピュータ２７には、シーケンサ３３を介して上述したステージ制御部２０、光学系制御部２２、基板搬送制御部２３及び駆動回路２４が接続されている。
【００４２】
次に、表面検査装置の動作について以下に説明する。
【００４３】
操作者がキーボード３１から被検体１と共に、検査の開始を指示すると、メモリ３２に予め保存されている検査条件の中から該当する被検体１の条件がホストコンピュータ２７に読み込まれる。
【００４４】
ホストコンピュータ２７は、読み込んだ検査条件に基づいてシーケンサ３３を介して照明手段と撮像手段の設定を行う。
【００４５】
これら照明手段及び撮像手段の設定方法を図１、図２、図５及び図６を参照して説明する。被検体１の照明領域の長さ方向（ｙ軸）に対して図１１（ａ）に示す六方格子の周期パターンからの回折光を撮像するには、図１及び図２に示すように照明手段及び撮像手段を設定する。
【００４６】
図５に示す例では、入射光と回折光との波数ベクトルｋｉ、ｋｄの被検体１の表面と平行な成分ｋｉ’、ｋｄ’の大きさｋ’を等しく（｜ｋｉ’｜＝｜ｋｄ’｜＝ｋ’）し、逆格子ベクトルＧ５と二等辺三角形を成して上記式（３）の回折条件を満たしている。なお、二等辺三角形を成さなくても上記式（３）の回折条件を満たすことは可能である。
【００４７】
このとき上記式（４）を満たすために入射角θｉと回折光θｄとは等しく、ライン照明光の方位角φｉは、φｉ＝６０°である。θｉ＝θｄ＝６０°の条件で回折光を撮像するには、上記式（５）及び式（６）により照明手段の角度θｉ’、βをそれぞれθｉ’＝４０．９°、β＝４８．６°に設定すればよいことが分る。又、逆格子ベクトルＧ５の大きさＧと被検体１の表面と平行な成分ｋｉ’、ｋｄ’の大きさｋ’との関係は、
ｋ’＝Ｇ／（３１／２）                                    …（７）
となる。これを六方格子の周期パターンの格子間隔ａと観察する光の波長λとの関係に改めると、上記式（１）より、
Ｇ＝４π／（３１／２）ａ                                  …（８）
であり、さらに
ｋ’＝（２π／λ）ｓｉｎθｉ                                …（９）
であるから上記式（７）乃至式（９）より、
λ＝（３ａ／２）ｓｉｎθｉ                                  …（１０）
とすればよいことがわかる。
【００４８】
例えば、格子間隔ａ＝０．４μｍの六方格子により生じる回折光をラインイメージセンサ１５で撮像するには、波長λ＝５２０ｎｍのライン照明光Ｐｉを用いればよい。ライン照明光Ｐｉの波長帯を干渉フィルタ等によってかかる波長帯近傍に制限し、無用な散乱光の発生を防止する方法も有効である。
【００４９】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００５０】
ホストコンピュータ２７は、メモリ３２に保存されている被検体１の設計データを読み取り、被検体１に形成された周期パターンのピッチに基づいて被検体１に対するライン照明光の入射角θｉ’と、ラインイメージセンサ１５での撮像する角度θｄと、ライン照明光の角度βとを求め、この設定条件をシーケンサ３３に送る。
【００５１】
このシーケンサ３３は、ライン照明光Ｐｉの入射角θｉ’と、ラインイメージセンサ１５での撮像する角度θｄと、ライン照明光の角度βとの設定条件を受け取り、照明系制御部２２に対し、被検体１に対するライン照明光の入射角θｉ’となるように照明手段の角度を制御し、ラインイメージセンサ１５で撮像する角度θｄとなるように撮像手段の角度を制御し、かつライン照明光Ｐｉの角度βとなるように２つの光源１０、１１の位置を図２に示すコリメートレンズ１２の焦平面上の矢印ロ方向に移動制御させる。
【００５２】
具体的にライン照明光Ｐｉの方位角φｉ＝６０°、θｉ＝θｄ＝６０°の条件で回折光を撮像するには、照明手段の角度θｉ’＝４０．９°、β＝４８．６°に設定する。そして、例えば、格子間隔ａ＝０．４μｍの六方格子により生じる回折光をラインイメージセンサ１５での撮像するには、ライン照明光の波長帯を波長λ＝５２０ｎｍに設定する。
【００５３】
以上のように照明手段（光源１０、１１、コリメートレンズ１２）と撮像手段（コリメートレンズ１３、結像レンズ１４、ラインイメージセンサ１５）との設定が終了すると、基板搬送制御部２３は、例えば搬送ロボット等の搬送機構を制御し、図示しないストッカから１枚目の被検体１を取り出して移動ステージ２１上に載置する。
【００５４】
次に、ステージ制御部２０は、移動ステージ２１をＸ方向に所定の速度で移動制御する。
【００５５】
これと共に２つの光源１０、１１から照明光が出力され、これら照明光がコリメートレンズ１２によりほぼ平行なライン照明光Ｐｉになる。
【００５６】
一方、撮像手段においてラインイメージセンサ１５は、移動ステージ２１のＸ方向への移動に同期して１ラインずつ撮像し、その１ライン毎の画像データを画像Ｉ／Ｆ２５に転送する。
【００５７】
この画像Ｉ／Ｆ２５は、ラインイメージセンサ１５により１ラインずつ撮像された検査画像を再構成する。そして、被検体１に対する全面走査が終了すると、画像Ｉ／Ｆ２５は、被検体１の全面の検査画像を画像処理部２６に転送する。
【００５８】
この画像処理部２６は、ラインイメージセンサ１５から出力され検査画像を画像Ｉ／Ｆ２５を通して入力し、この検査画像を処理して合焦不良等の欠陥を抽出し、その欠陥の種類、数、位置、面積等のテータを求め、これらのデータをホストコンピュータ２７に転送する。
【００５９】
このホストコンピュータ２７は、画像処理部２６から送られてきた欠陥の種類、数、位置、面積等のデータを受け取り、これらデータを被検体１の種類毎の検査条件に含まれている合格基準と照合して被検体１の良否を判定する。
【００６０】
このように上記第１の実施の形態においては、１つ光源１０又は２つの光源１０、１１をコリメートレンズ１２の焦平面上に移動させて、被検体１に対するライン照明光Ｐｉの角度βを変更するので、任意の種類の周期パターンによって生じるライン照明光Ｐｉの入射面内にない任意の方向の回折光を撮像でき、その検査画像から被検体１の検査ができる。
【００６１】
このように任意の方向の回折光を撮像できることから、被検体１に対する検査目的に応じた最適な次数の回折光を撮像できる。
【００６２】
又、２つの光源１０、１１を使用して、ライン照明光Ｐｉの方位角±φｉで同時に照明すれば、被検体１に対するライン照明光Ｐｉの強度の不均一を解消できると同時に、回折光の光量を増すことができ、回折光を明瞭に撮像できる。この場合の照明も図６に示すように回折条件を満たす。
【００６３】
なお、上記第１の実施の形態は、次の通り変形してもよい。
【００６４】
上記第１の実施の形態では、２つの光源１０、１１を移動しているが、ラインイメージセンサ１５をコリメートレンズ１３の焦平面上のＹ軸方向に移動させたり、又は２つの光源１０、１１とラインイメージセンサ１５とを相互に各コリメートレンズ１２、１３の焦平面上のＹ軸方向にそれぞれ移動させてもよい。このように２つの光源１０、１１とラインイメージセンサ１５とを相互に移動させれば、回折条件が緩和されるので、撮像条件の自由度を増すことができる。
【００６５】
被検体１の幅が照明手段と撮像手段との長さよりも長ければ、被検体１に対して数回走査することにより被検体１の全面をカバーしたり、照明手段及び撮像手段を複数組み設けることにより被検体１の全面をカバーするようにしてもよい。
【００６６】
又、被検体１に対する照明手段と撮像手段との設置角度が等しくなる（θｉ’＝θｄ）ように回折条件を選択し、各コリメートレンズ１２、１３を１つのコリメートレンズで兼用し、照明手段と撮像手段とを一体化するようにしてもよい。これにより、装置構成を簡単化できる。
【００６７】
上記装置においても方位角φｉ＝０°の照明手段を併用するようにしてもよい。これにより、複数の回折光のうち入射面とは異なる回折光のみならず、入射面と同一面内の回折光を撮像でき、これにより例えば混在する複数種類例えば長方形格子と六方格子などの周期パターンからの回折光を同時に撮像できる。
【００６８】
さらに、撮像手段を複数設け、被検体１からの正反射光、或いは１つ又は複数の回折光も同時に撮像するようにしてもよい。
【００６９】
（２）次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００７０】
この第２の実施の形態は、ライン照明光Ｐｉの角度β≠０を与えるための別の手段を説明するものである。図７（ａ）は照明手段の平面構成図であって、この照明手段は光源１０と、コリメートレンズ１２と、偏向素子４０とからなる。光源１０は、コリメートレンズ１２の焦点位置に設けられている。
【００７１】
偏向素子４０は、例えば図７（ｂ）の拡大図に示すようなプリズムアレイが用いられる。このプリズムアレイは、鋸歯状の断面形状に形成され、コリメートレンズ１２を通過した光軸Ｏｘに平行な光線を、その屈折作用により角度βの方向の光線Ｆ１に偏向させるものである。光線の屈折角度βを変更する場合には、かかる屈折角度βの異なる別のプリズムアレイに交換する。
【００７２】
このように照明手段に偏向素子４０を用いても、上記第１の実施の形態と同様に、任意の種類の周期パターンによって生じるライン照明光Ｐｉの入射面内にない任意の方向の回折光を撮像でき、その検査画像から被検体１の検査ができる。
【００７３】
この第２の実施の形態において偏向素子４０は、プリズムアレイに限定されるものでなく、例えば回折格子によっても同様な作用を実現できる。この場合、回折格子により生じる０又は±１次回折光を用い、図７（ａ）に示すような複数の方向のライン照明光Ｆ１、Ｆ２を発生させることができる。
【００７４】
又、偏向素子４０と光源１０のコリメートレンズ１２の焦平面上のＹ軸方向への移動とを併用させてもよく、これにより角度βの連続変化が可能になる。この場合、光源１０の移動と偏向素子４０による偏向角とが加算されるので、光源１０を光軸Ｏｘ近くに配置した状態でも大きな偏向角度βを確保できる。
【００７５】
（３）次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００７６】
この第２の実施の形態もライン照明光Ｐｉの角度β≠０を与えるための別の手段を説明するものである。図８は照明手段の構成図であって、同図（ａ）は平面構成図、同図（ｂ）は拡大図である。
【００７７】
この照明手段は、光源アレイ４１とレンズアレイ４２とからなる。光源アレイ４１は、基台４３上の複数の発光素子４４をＹ軸方向に配列したもので、これら発光素子４４をそれぞれ独立に点灯制御可能になっている。
【００７８】
レンズアレイ４２は、複数の球面レンズ４５をＹ軸方向に配列したものとなっている。
【００７９】
これら光源アレイ４１とレンズアレイ４２とは、各球面レンズ４５の焦平面に光源アレイ４１が配置される関係となっている。
【００８０】
このような構成であれば、複数の発光素子４４をそれぞれ独立に点灯制御して、点灯する発光素子４４の組み合わせを変更すれば、ライン照明光の偏向角度βを制御できる。例えば、１組の発光素子４４ａ、４４ｂ、４４ｃを点灯すれば、２種類の偏向角度を持った平行光束のライン照明光Ｆ１０、Ｆ１１を被検体１に照射できる。
【００８１】
このような照明手段であれば、小型で偏向角度の変更が容易にできる。
【００８２】
なお、本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００８３】
例えば上記第１乃至第３の実施の形態では、六方格子の周期パターンを例に取って説明したが、これに限らず、任意の周期パターン、例えば斜交格子や、照明光の入射面に直交していない長方形の格子によって生じる回折光にも適用できる。
【００８４】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、任意の種類の周期パターンによって生じる照明光の入射面内にない任意の方向の回折光でも、その回折光を撮像して被検体の検査ができる表面検査方法及びその装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態を示す側面構成図。
【図２】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態を示す平面構成図。
【図３】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態における光源移動に対する照明光の方位角の変化を示す図。
【図４】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態における制御系の構成図。
【図５】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態における入射光と回折光との波数ベクトルの被検体表面と平行な成分を示す図。
【図６】本発明に係わる表面検査装置の第１の実施の形態における２つの光源を使用した場合の回折条件を満たすことを示す図。
【図７】本発明に係わる表面検査装置の第２の実施の形態における照明手段の構成図。
【図８】本発明に係わる表面検査装置の第３の実施の形態における照明手段の構成図。
【図９】従来の表面欠陥検査装置の外観斜視図。
【図１０】六方格子の周期パターンが形成された被検体の平面図。
【図１１】方向が異なる六方格子の周期パターンが形成された被検体の平面図。
【符号の説明】
１：被検体、７：単位構造、１０，１１：光源、１２：コリメートレンズ、１３：コリメートレンズ、１４：結像レンズ、１５：ラインイメージセンサ、２０：ステージ制御部、２１：移動ステージ、２２：光学制御部、２３：基板搬送制御部、２４：駆動回路、２５：画像インタフェース（Ｉ／Ｆ）、２６：画像処理部、２７：ホストコンピュータ、２８：モニタテレビジョン、２９：画像記憶部、３０：モニタＴＶ、３１：キーボート、３２：メモリ、３３：シーケンサ、４０：偏向素子、４１：光源アレイ、４２：レンズアレイ、４３：基台、４４：発光素子、４５：球面レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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