(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面板の表面を光ビームにより走査し、前記光ビームによる前記表面からの反射光を受光器により受光してこの受光器が欠陥検出のための検出信号を発生する表面欠陥検査装置において、
主走査方向に対して直角な方向に幅のある前記光ビームを照射して前記面板を相対的に走査する投光系と、前記受光器が配列されたｎ個（ただしｎは２以上の整数）の受光素子を有し前記面板の走査位置の映像を前記ｎ個の受光素子に結像しかつ前記直角な方向に沿った結像が前記配列方向となる受光系とを備え、
前記走査方向の前記結像の幅が前記受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の周辺部にある傾斜面からの反射光を走査光が欠陥に入るときと欠陥から出るときに受けることで発生する２つのピークを持つ信号について２つのピークを持つ前記検出信号の距離に基づいて前記凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出し、かつ、
所定の走査位置で得られた前記ｎ個の受光素子のｎ個の前記検出信号において上限ピーク値と下限ピーク値との差が所定値以上あるときに、前記受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピークとの個数に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定することを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記面板はディスクであり、前記結像は長円あるいは楕円の形状であって、その長径が前記受光素子の配列方向に対応することを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
さらに、前記ディスクの走査位置の情報を発生する位置座標発生回路と、ｎ個の各前記受光素子からのｎ個の受光信号をそれぞれ増幅するｎ個のアンプと、これらｎ個の前記アンプから得られたそれぞれの前記検出信号をそれぞれ受けて前記上限ピーク値と前記下限ピーク値をホールドするｎ個のサンプリングホールド回路と、ホールドされたそれぞれの前記ピーク値をそれぞれ受けてそれぞれをＡ／Ｄ変換するｎ個のＡ／Ｄ変換回路と、これらｎ個のＡ／Ｄ変換回路から前記ピーク値のデジタル値を受けそして前記位置座標発生回路から前記走査位置の情報を受けるデータ処理装置とを有し、このデータ処理装置において、前記凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出し、かつ、前記凹部欠陥か、凸部欠陥かのいずれを判定する請求項２記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記ディスクはガラスサブストレートであり、前記走査は螺旋走査である請求項３記載の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面欠陥検査装置に関し、詳しくは、磁気ディスクあるいはそのガラス基板（ガラスサブストレート）あるいはウエハ等の面板の表面欠陥検査装置において、面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度よく区別して検出することができるような表面欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータシステムの記録媒体に使用されるハード磁気ディスクは、素材としての基板ディスク（サブストレート）、または磁気膜が塗布された磁気ディスク（便宜上これらを総称して磁気ディスクまたは単にディスクという）の段階で、表面に存在する欠陥とその大きさとがそれぞれ検査される。
近年、ディスクの大きさは、３．３インチか、これ以下のものが主流となり、その記録密度もＧＭＲヘッドの採用により飛躍的に伸びている。この種のディスクでは、アルミサブストレートから、より熱膨張率の小さなガラスディスクが使用され、その厚さも、０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ程度と薄いものである。
【０００３】
従来の磁気ディスクの表面欠陥検査装置としては、凹部欠陥と凸部欠陥のサイズを良好に検出するために、感度較正用ディスクを用いて投光系のレーザビームの投射角度や、受光系の受光角度、受光器に加圧する電圧、受光器から検出信号を受けて欠陥を検出する信号処理回路に内蔵されたアンプのゲイン、ノイズ除去用の閾値電圧、レーザ光源のレーザ出力など、検出感度に関係する各要素についてそれぞれ最適に設定する。
感度較正用ディスクは、大きさが既知の皿状欠陥や、ピット欠陥、スクラッチ欠陥などサンプルとしての欠陥を持つ実際のディスクあるいは特定の高さの突起を持つ実際のディスクをサンプルとして使用することで行われている。
この種の発明として出願人による特開平１０−３２５７１３号「表面欠陥検査方法および検査装置」の出願がある。
【０００４】
しかし、前記の従来のような欠陥検出系では、受光器により検出された反射光あるいは散乱光のレベルと基準レベルとを比較することにより凹部欠陥あるいは凸部欠陥（異物を含め）等を検出しているため、検出する凹凸欠陥の大きさの検出が受光レベルで代用され、正確なものとならない。
【０００５】
最近では、凹凸の形状測定や分類精度の向上が要求されている。しかし、前記のような技術では、精度の高い分類ができない問題が生じる。
そこで、凹部欠陥と凸部欠陥とを精度よく検出する技術として、受光器をＡＰＤ多素子からなる配列センサとして、これの手前に千鳥状の縞パターンを素子対応に設けて隣接受光素子の受光量の差から凹部欠陥と凸部欠陥とを検出する技術を特願平１１−３５８７６９号「欠陥検出光学系および表面欠陥検査装置」としてこの出願人が出願済みであり、また、千鳥の縞パターンを用いない技術として特願２０００−３９７０９１号「欠陥検出光学系および表面欠陥検査装置」もこの出願人が出願済みである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の先行技術では、凹部欠陥と凸部欠陥とで異なる波形の検出信号を得るために、ＡＰＤ多素子からなる配列センサを２列並列して配置することが必要である。そして、２列のうちの左右どちらの受光素子が先に受光して検出信号を発生するかにより凹部欠陥と凸部欠陥とを区分している。
高い精度で各種の欠陥を検出するために、受光器の素子数は十数個から数十個配列される。そのため、前記の先行技術では、幅方向に隣接素子同士からの信号を受ける回路が多数必要となる欠点がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度よく区別して検出することができる表面欠陥検査装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明の表面欠陥検査装置の特徴は、主走査方向に対して直角な方向に幅のある光ビームを照射して面板を相対的に走査する投光系と、受光器が配列されたｎ個（ただしｎは２以上の整数）の受光素子を有し面板の走査位置の映像をｎ個の受光素子に結像しかつ直角な方向に沿った結像が配列方向となる受光系とを備え、
走査方向の結像の幅が受光素子の幅か、これより小さく、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の周辺部にある傾斜面からの反射光を走査光が欠陥に入るときと欠陥から出るときに受けることで発生する２つのピークを持つ信号について２つのピークを持つ検出信号の距離に基づいて凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出し、かつ、所定の走査位置で得られたｎ個の受光素子のｎ個の検出信号において上限ピーク値と下限ピーク値との差が所定値以上あるときに、受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピークとの個数に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は、前記の構成のように、配列されたｎ個の受光素子を有し、主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が受光素子の配列方向となる受光系を設けることで凹部欠陥あるいは凸部欠陥を検出する。そのような凹部欠陥あるいは凸部欠陥は、それぞれのレンズ効果によりｎ個の受光素子の配列方向において走査位置の映像の反射光に粗密が現れる。この粗密の状態は、ｎ個の受光素子の配列方向のそれぞれ受光素子の検出信号において、上限ピークと下限ピークとを発生させる。
【０００９】
そこで、ある走査位置でのｎ個の受光素子のｎ個の検出信号のうちの上限ピーク値と下限ピーク値との差が所定値以上あるときに、凹部欠陥あるいは凸部欠陥であるとして、受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピークとの個数に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定して欠陥を検出することができる。
その結果、面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度よく区別して検出することができる。
【００１０】
【実施例】
図１は、この発明を適用した表面欠陥検査装置の一実施例のブロック図であり、図２は、検出光学系における図面において紙面に平行な方向（θ方向）と図面において紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）との投受光系の展開説明図、図３は、検査領域の受光面での結像映像とＡＰＤアレーセンサの関係との説明図、図４は、ピーク差検出回路の説明図、図５は、凹部欠陥の正反射光のレンズ効果による粗密の状態の説明図、そして、図６は、図５におけるレンズ効果における検出波形の説明図である。
図１において、１００は、表面欠陥検査装置であり、５０は、その検出光学系である。５１は、検出光学系５０の投光系であり、投光系５１は、レーザ光源５１１よりのレーザビームＬＴをビームエキスパンダ５１２で受け、図面において紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）にレーザビームを拡大することで、焦点位置を手前にずらせる。ここで拡大されたビームは、シリンドリカルレンズ５１３、フォーカスシングレンズ５１４を経て、半径Ｒ方向のビームウエストにオフセットΔｄ（図２（ａ）参照）だけ焦点位置を手前にずらされてディスク１の表面に集束する。これにより楕円形にビームスポットＳｐが拡大する（図２（ｂ）参照）
【００１１】
図１においては、検査対象となるディスク１は、回転機構のスピンドル（図示せず）に装着されてモータの駆動により回転する。ディスク１は、その半径方向（Ｒの方向）に一致するＸ軸方向移動する。このＸ軸方向の移動によりスポットＳＰは、ディスク１のＲの方向に移動し、これによりディスク１の表面がスパイラル状に走査される。この場合、走査時間をできるだけ短くするために、スポットＳＰは、下側に図２（ｂ）として示すように短径と長径を有する楕円形とされ、長径を走査方向に対して直角に設定して走査幅を広くする方法が採られる。
【００１２】
図１において、図面の紙面に平行な方向（ディスク回転方向、すなわちθ方向）では、シリンドリカルレンズ５１３を経た光ビームは、図示するようにフォーカシングレンズ５１４を経てディスク１の表面に検査点Ｓに点状に集束される（図２（ｂ）の◆点参照）。その投射角は、図２（ｂ）に示すように、θ方向ではディスク１上の法線に対して約３０゜である。そして、検査点Ｓは、紙面に垂直な方向（Ｒ方向）では、一定の幅Ｗ（例えば、約１５０μｍ〜約２００μｍ）の光となり、この幅Ｗが結像面での受光素子の配列範囲をカバーする長さになっている。
【００１３】
受光系５２は、高解像度集光レンズ５２１を有していて、このレンズによりディスク１の検査点Ｓからの正反射光を受光して、それを平行光にして結像レンズ５２２へと導く。結像レンズ５２２は、ＡＰＤアレーセンサ５２３の受光面に検査点Ｓの映像を結像させる。ＡＰＤアレーセンサ５２３は、図３に示すように、受光素子がディスク１の半径Ｒ方向（図面１の紙面に垂直な方向）の結像に沿ってｎ個（例えば、２３個）配列されたものである。このＡＰＤアレーセンサ５２３には、前記した幅Ｗ（約１５０μｍ〜約２００μｍ）が受光素子の配列長約１２０μｍの範囲をカバーするように検査点Ｓの映像が結像する。このとき、各素子の配列方向の各受光素子の幅としては、例えば、受光素子上で０．５ｍｍであり、ディスク１の表面上では、５μｍ程度である。
【００１４】
図２（ａ）は、紙面に平行な方向（θ方向）と紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）とを説明する投受光系の展開説明図であり、上側が紙面に平行なθ方向であり、下側が紙面に垂直なＲ方向である。
図２（ａ）に図示するように、θ方向では、レーザ光源５１１よりのレーザビームＬＴは、ビームエキスパンダ５１２，シリンドリカルレンズ５１３を経てフォーカシングレンズ５１４によりディスク１の表面を焦点として検査点Ｓにスポット（図２（ｂ）の◆点参照）として集束される。検査点Ｓからの正反射光は、高解像度集光レンズ５２１、結像レンズ５２２を経てＡＰＤアレーセンサ５２３の各受光素子により受光される。
【００１５】
一方、図２（ａ）の下側に図示するように、半径Ｒ方向では、レーザ光源５１１よりのレーザビームＬＴは、ビームエキスパンダ５１２，シリンドリカルレンズ５１３を経てフォーカシングレンズ５１４によりディスク１の表面からオフセットΔｄだけ手前の位置を焦点として検査点Ｓに楕円形に幅Ｗをもって集束させる（図２（ｂ）参照）。検査点Ｓからの正反射光は、高解像度集光レンズ５２１、結像レンズ５２２を経てＡＰＤアレーセンサ５２３の各受光素子５２３ａ，５２３ｂ，５２３ｃ，〜，５２３ｎの配列方向に沿って検査点Ｓの映像が受光される。
【００１６】
図１に示すように、Ｒ方向にｎ個配列されたＡＰＤアレーセンサ５２３の各受光素子５２３ａ〜５２３ｎのそれぞれから得られる検出信号（出力信号）は、欠陥検出部４００に入力される。ここで欠陥Ｆとその深さあるいは高さに関係するデータが生成される。それらの欠陥データがＭＰＵ４１１とメモリ４１２等とからなるデータ処理装置４１０に入力される。そして、データ処理装置４１０において、欠陥Ｆの面積が算出され、深さあるいは高さとともに算出された面積に応じて大きさが分類される。そして、それらの結果がディスク１における欠陥の位置とともにプリンタ（ＰＲ）４５によりプリントアウトされる。また、それらは、ディスプレイ（ＣＲＴ）４１３等にディスク上の位置とともに表示され、カウント値も別途表示される。
【００１７】
ここで、ｎ個の各受光素子５２３ａ〜５２３ｎが出力する検出信号と半径Ｒ方向のオフセットΔｄ（図２（ａ）参照）との関係について図５を参照して説明する。
検出する凹部欠陥あるいは凸部欠陥には、その大きさと検査点Ｓとの関係で反射光に欠陥によるレンズ効果が現れる。
そこで、このレンズ効果が現れるようにオフセットΔｄが決定される。例えば、１００μｍ〜２００μｍの大きさの凹部欠陥を検出が主体となるとすれば、検査点Ｓに楕円形の長径が前記のように２００μｍ程度になるようにオフセットΔｄを設定する。
【００１８】
このとき、それぞれの受光素子５２３ａ〜５２３ｎには、図３のように、Ｒ方向において検査領域Ｓの結像映像が各素子の受光領域の内側でその中心が中央部になり、受光領域からはみ出さないように結像される。すなわち、検査領域Ｓの結像映像の幅が各受光素子の幅Ｄか、これよりも小さい。そこで、欠陥が検出されていないときには、このような受光状態となり、検出信号は、最大レベルにある。凹部欠陥あるいは凸部欠陥は、周辺部は傾斜面となっているので、先の特願２０００−３９７０９１号「欠陥検出光学系および表面欠陥検査装置」で説明したように、凹部欠陥あるいは凸部欠陥が検出されたときにはそれぞれの欠陥の周辺部にある傾斜面からの反射光を走査光が欠陥に入るときと欠陥から出るときとで受ける。そこで、欠陥の周辺部にある傾斜面では、検査領域Ｓの結像映像が図３において右側あるいは左側に振れる。振れたときには、各受光素子の検出信号は、振れの状態に応じてそのレベルが低下する。
その結果、凹部欠陥あるいは凸部欠陥が検出されたときには２つのピークを持つ検出信号が発生する。この２つのピークの距離とレベルとにより、欠陥の大きさと深さあるいは高さとが検出できる。
【００１９】
一方、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の底面部では、検出信号は図３の状態になる。このときの凹部欠陥と受光素子５２３ａ〜５２３ｎとの関係は、先の欠陥のレンズ効果により、図５に示すような関係にある。
すなわち、凹部欠陥Ｆは、受光した光を凹ミラー若しくは凸レンズと同様に集束され、反射する作用がある。そこで、検査点Ｓ全体と凹部欠陥Ｆとの関係を受光素子の配列方向で考えてみると、凹部欠陥Ｆを通る反射光と凹部欠陥Ｆの周囲からの反射光とにより、反射光全体は、受光素子の配列方向において内側に密になり外側が粗になる、粗密が現れる。
図では、光軸Ｌに凹部欠陥Ｆの中心がほぼ一致しているので、受光素子５２３ａ〜５２３ｎのうち中央部付近の受光素子の受光レベルが大きくなり、周辺部の受光素子の受光レベルが低下する。その結果、受光素子５２３ａ〜５２３ｎの検出信号について素子配列方向を軸として各検出信号のレベルを採取したときには、図６（ａ）に示すような、高い上限ピークの両側に基準レベルからみてこれよりも多少低い下限ピークが２つある波形が発生する。
この検出波形は、凹部欠陥Ｆの中心が光軸Ｌからずれていても、配列方向に多少シフトするだけで上限と下限のピークがある波形の特徴はあまり変わらないが、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の大きさが検査領域Ｓの幅よりも大きく、その一部が検査領域Ｓに入った場合、あるいは検査領域Ｓの幅より小さい凹部欠陥あるいは凸部欠陥でその一部が検査領域Ｓに入った場合には、２つある下限ピークのうち１つが欠落する。
【００２０】
なお、凸部欠陥は、そのレンズ効果で凹部欠陥とは逆に外側が密になり内側が粗になる。その結果、図６（ｂ）に示すような高い下限ピークの両側に基準レベルからみてこれよりも多少低い上限ピークが２つある逆極性の波形が発生する。
もちろん、凹部欠陥あるいは凸部欠陥がないところでは、受光素子の配列方向に採った検出信号のレベルについての波形は多少の凹凸はあるが、実質的にはほぼ平坦なものとなる。この平坦な領域の検出信号のレベルが図６（ａ），（ｂ）の波形グラフの横軸において＋ＤＣとして示すレベルであり、これが検出基準レベルとなる。
そこで、各受光素子の検出信号のレベルを受光素子の配列方向に採った信号から凹部欠陥あるいは凸部欠陥の検出とそれの区分けが可能になる。その区分け検出について説明する。
【００２１】
さて、図１に戻り、ｎ個の受光素子５２３ａ，５２３ｂ，…５２３ｎのそれぞれの前記のような検出信号は、それぞれに対応して設けられた反転アンプ４０１ａ，４０１ｂ，…４０１ｎで反転増幅されて正極性のピーク信号となり、上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ，４０２ｂ，…４０２ｎにそれぞれ入力される。ここで、凹部欠陥あるいは凸部欠陥の両側側面傾斜部分からの反射光を受けて２つのピークを持つ検出信号がそれぞれ各受光素子（各検出チャネル）対応に検出される。検出されたピーク値は、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４０３ａ，４０３ｂ，…４０３ｎでそれぞれにＡ／Ｄ変換されてそれぞれの変換値が欠陥メモリ４０４に記憶される。さらに、凹部欠陥の底面からの反射光および凸部欠陥の上面からの反射光を受けて上限と下限のピークを持つ検出信号がそれぞれ各受光素子（各検出チャネル）対応に検出される。
なお、上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎは、前記した図６（ａ），（ｂ）の波形グラフの横軸において＋ＤＣとして示す検出基準レベルを基準としてこれを越えた上限ピークを検出し、これ未満になったときに下限ピークの検出をする。
なお、上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎは、クロック発生回路４０６からクロックＣＬＫを受けてこれに応じてピーク値をサンプル値としてホールドする。
【００２２】
また、各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎの出力は、欠陥検出回路４０５ａとピーク差検出回路４０５ｂとに入力される。
欠陥検出回路４０５ａは、それぞれヒステリシスコンパレータを有していて、反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎの出力をＯＲ条件で所定値Ｖthと比較していずれかの反転アンプの出力のレベルが所定値以上に立上がったときに欠陥検出信号ＤＥＴを発生して、そのアンプの出力のレベルが一定値以下に立下がったときに（ピーク値近傍に対応）欠陥検出信号ＤＥＴが停止する。
このＤＥＴの停止時の立下がり（後縁）を書込み制御信号ＷＲとして欠陥メモリ４０４に送出する。また、この書込み制御信号ＷＲは、少し遅延されてリセット信号ＲＳとして各上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎへと入力されて、それまでの値がリセットされる。
その結果、欠陥検出信号ＤＥＴが発生してこれが終了する時点までの期間におけるピーク値が各Ａ／Ｄ４０３ａ〜４０３ｎから欠陥メモリ４０４へと送出されて欠陥データとして記憶される。このときのレベルは、凹部欠陥についてはその深さを表し、凸部欠陥については、その高さを表すことになる。また、ピーク間の距離は、欠陥の大きさに対応している。
【００２３】
さて、ピーク差検出回路４０５ｂは、図６（ａ）および（ｂ）に示す波形の検出信号を検出するものである。
ピーク差検出回路４０５ｂは、欠陥検出回路４０５ａからの検出信号ＤＥＴと各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎの出力とを受けて、欠陥検出回路４０５ａの検出信号ＤＥＴが発生してから少し遅延して一定期間の間動作して（遅延回路、タイマ回路は図示せず）各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎの出力の差が一定値以上のときに検出信号を発生して、書込み制御信号Ｃを欠陥メモリ４０４に送出する。この書込み制御信号Ｃは、先の書込み制御信号ＷＲと同様に、少し遅延されてリセット信号ＲＳとして各上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎへと入力されて、それまでの値がリセットされる。ピーク差検出回路４０５ｂが少し遅延して一定期間の間動作することで、凹部欠陥の底面あるいは凸部欠陥の上面での検出信号の発生タイミングに合わせることができる。
これにより上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎでホールドされた凹部欠陥の底部あるいは凸部欠陥の上面部での各受光素子の検出信号の上限と下限のピーク値のデータが欠陥メモリ４０４に記憶される。
【００２４】
ピーク差検出回路４０５ｂは、図４に示すように、２つのコンパレータ４０５ｃ，４０５ｄと、この２つのコンパレータ４０５ｃ，４０５ｄの検出出力を受けるアンド回路４０５ｅとからなる。コンパレータ４０５ｃは、各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎのＯＲ条件の出力と図６の閾値THhとを比較して閾値THhを超えたときに検出信号Ａを発生する。
コンパレータ４０５ｄは、各反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎのＯＲ条件の出力を反転した信号をインバータ４０５ｆを介して受けてこの反転信号と図６の閾値THLと比較して閾値THLより低下したときに検出信号Ｂを発生する。
アンド回路４０５ｅは、検出信号ＡとＢが発生したときに、検出信号Ｃを発生する。この検出信号Ｃにより図６（ａ）および（ｂ）に示す波形を検出するものである。
【００２５】
さて、上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎでホールドされ、Ａ／Ｄ変換された欠陥データは、Ｒ，θの位置データともに欠陥メモリ４０４の更新されたアドレスに記憶される。このアドレスは書込みの都度更新される。Ｒ，θの位置座標データは走査位置座標生成回路４０７により生成される。
なお、書込み制御信号ＷＲは、欠陥検出信号ＤＥＴの立下がりではなく、上限・下限ピーク値検出のタイミングで上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２（上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎの代表として）から発生するようにしてもよい。
【００２６】
走査位置座標生成回路４０７は、ロータリエンコーダ２３からディスク１の回転基準位置を示すインデックス信号と回転に応じた角度信号θとを受け、さらにデータ処理装置４１０から現在の半径Ｒ方向の座標位置Ｒとを受けて前記のＲ，θの位置座標データを生成して欠陥メモリ４０４に位置データとして送出する。
その結果、欠陥メモリ４０４は、欠陥の深さあるいは高さに応じた検出信号のレベル値と１つの凹部欠陥あるいは凸部欠陥について２つの検出信号が発生したそれぞれの位置とを欠陥検出の都度それぞれに記憶する。
なお、クロック発生回路４０６は、Ａ／Ｄ４０３ａ〜４０３ｎ、上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎ、データ処理装置４１０等にクロックＣＬＫを送出する。
【００２７】
次に、データ処理装置４１０の欠陥の面積算出と大きさ分類について説明する。
図１において、データ処理装置４１０は、ＭＰＵ４１１とメモリ４１２、ＣＲＴディスプレイ４１３、インタフェース４１４等により構成され、これらがバス４１５により相互に接続されている。そして、ディスク１の螺旋走査が終了した時点で、ＭＰＵ４１１により欠陥メモリ４０４から得られる欠陥データがインタフェース４１４、バス４１５を介してメモり４１２に読込まれ記憶される。
そして、メモリ４１２には、凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａ、検出信号間距離算出プログラム４１２ｂと、連続性判定処理プログラム４１２ｃ、欠陥面積算出プログラム４１２ｄ、欠陥大きさ分類プログラム４１２ｅ、そして高さ／深さ分類プログラム４１２ｆ等が格納されている。また、インタフェース４１４を介して接続されたＨＤＤ（ハードディスク装置）等の外部記憶装置４１６には分類のための各種のデータファイルが格納されている。
【００２８】
凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａは、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、同じＲ，θの位置座標におけるｎ個の受光素子５２３ａ，５２３ｂ，…５２３ｎの検出されたピーク値を読み出して、上限ピーク値と下限ピーク値の差が所定の基準値Ｖp以上のものを、図６（ａ）の凹部欠陥あるいは図６（ｂ）の凸部欠陥として抽出する。
なお、反転アンプ４０１ａ〜４０１ｎを通して検出しているので、ここでは、検出波形が反転して、図６（ａ）の検出波形が凸部欠陥となり、図６（ｂ）の検出波形が凹部欠陥となる。
ただし、欠陥がある位置と検査領域Ｓとの関係で図５の関係は、欠陥Ｆが図面の上下方向にずれる。そのため、検出波形も図６（ａ），（ｂ）の波形が上下にずれ、上限ピーク１個と下限ピークが１個の場合も存在する。
そこで、まず、ｎ個の受光素子の配列において上限ピーク２個とその間に下限ピークが１個あるものを図６（ａ）の凹部欠陥とし、下限ピーク２個とその間に上限ピークが１個あるものを図６（ｂ）の凸部欠陥と判定する。
さらに、上限ピーク１個と下限ピーク１個の場合には、中央のピーク値が両側よりも大きいので、２つのピークの波高値の絶対値を比較してより高い方のピークを真値とし、それが上限か下限かによって、凹凸の判定をする。図６（ａ），（ｂ）の特性に従い、その反転信号によれば真値が上限のときに凸部欠陥となり、真値が下限のときに凹部欠陥となる。
すなわち、上限ピーク１個と下限ピーク１個の場合を除いては、受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピークとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定する。そして、そのデータを検出されたＲ，θの位置座標とそれぞれの凹部欠陥か凸部欠陥かの判定結果のフラグとをとともにメモリ４１２に記憶する。
【００２９】
なお、ここでは、ピーク差検出回路４０５ｂで図６（ａ）および（ｂ）に示す波形の検出信号を検出して、さらにプログラム処理での波形に対応する検出信号を抽出する２段階検出をしている。これは、ピーク差検出回路４０５ｂの検出レベルを多少甘くして、その中からプログラム処理でより高い精度で凹部欠陥あるは凸部欠陥を選択することで検出精度を上げかつプログラム処理のロードを低減するためである。ピーク差検出回路４０５ｂの検出精度が高ければ、上限ピーク値と下限ピーク値の差が所定の基準値Ｖp以上のものを抽出する処理は不要である。この場合、ピーク差検出回路４０５ｂの検出信号Ｃを欠陥データとともに欠陥メモリ４０４に記憶しておき、検出信号Ｃに応じて得られた欠陥データについて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定すればよい。
また、逆に、ディスクの全面で反転アンプ４０１ａ，４０１ｂ，…４０１ｎの検出信号を直接Ａ／Ｄ４０３ａ〜４０３ｎに入力してＡ／Ｄ変換したデータについて欠陥メモリ４０４に検出位置座標とともに記憶するようにして、凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａを実行して凹部欠陥と凸部欠陥の判定をしてもよい。この場合には、欠陥検出回路４０５ａとピーク差検出回路４０５ｂ、そして上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路４０２ａ〜４０２ｎとは不要になる。ただし、データ処理装置４１０の処理ロードが大きくなる。
【００３０】
検出信号間距離算出プログラム４１２ｂは、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、欠陥メモリ４０４の欠陥データをメモリ４１２に読込み、隣接する２つのピーク値の検出座標から距離Ｌを算出して、その距離Ｌが基準値Ｓ以内のときには、１つの欠陥についてのデータと判定する。さらに、２つのピーク値について検出された座標値から、さらにその中心座標を算出して、算出した距離Ｌ（欠陥の長さに対応）とその中心座標値とを順次記憶する。そして、次の欠陥データについて隣接するピーク値について同様な処理を行い、この処理が終了した時点で、連続性判定処理プログラム４１２ｃをコールする。なお、基準値Ｓを超えているときには、その１つを欠陥データとして長さゼロでその座標値を中心座標として記憶する。
【００３１】
連続性判定処理プログラム４１２ｃは、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、欠陥データすべてについて距離Ｌが算出された時点で、連続性判定処理として、中心座標と長さ（距離Ｌ）と受光素子１つの検出幅（この実施例では５μｍ程度）とにより上下左右の５μｍ幅で距離Ｌが重なるか否かの判定を行い、隣接する欠陥データとの間で欠陥の連続性の判定をする。そして、連続するものをグルーピングして１つの欠陥データとしてディスクの最内周あるいは最外周から順次検出された欠陥順に番号を付して記憶し、欠陥面積算出プログラム４１２ｄをコールする。
なお、ここでの欠陥検出は、欠陥の大きさに応じてＲ方向に配列した受光素子の検出が同じθ方向の座標で１個あるいは複数個発生するので、前記の欠陥の連続性は、θ方向の検出座標が前記の欠陥の距離Ｌの範囲内に入り、かつ、Ｒ方向の座標が隣接する欠陥を連続するものと判定することで可能である。そこで、Ｒ方向に沿って、前記Ｌの幅でθ方向で同じ検出座標のある欠陥を辿ることで連続性の判定をしてもよい。このようにすれば連続性の判定はより簡単になる。
【００３２】
ところで、ここでは、ｎ個の受光素子に対応して欠陥を検出するので、欠陥のＲ方向の検出座標は、欠陥メモリ４０４に記憶されている欠陥検出位置のＲ方向の座標を、さらにｎ個の受光素子の位置に対応して細分化して捉えることができる。そこで、Ｒ方向の検出座標としてｎ個の受光素子の検出位置を加えてｎ倍の位置精度にする。これによりＲ方向の欠陥検出の分解能を各受光素子対応にまで向上させることができる。なお、Ｒ方向においてｎ個のうち隣接する複数の受光素子が１つの欠陥を検出しているときには、複数の受光素子の中央にある受光素子の位置をその欠陥のＲ方向の検出座標とする。
【００３３】
欠陥面積算出プログラム４１２ｄは、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、面積算出処理として、グルーピングされた１つの欠陥についてその面積を算出する。なお、２つの検出信号にはならない、１つのピークの欠陥は、面積を５μｍとして孤立欠陥とし、Ｒ方向に連続性のないものは、長さＬ×５μｍにより面積を算出する。そして、欠陥大きさ分類プログラム４１２ｅをコールする。
欠陥大きさ分類プログラム４１２ｅは、ＭＰＵ４１１により実行されて、これの実行によりＭＰＵ４１１は、前記のようにして算出された面積について大きさ分類の判定処理として、分類基準に従って、特大、大、中、小、極小の５段階に分類して欠陥番号に対応させて分類結果を記憶する。その後に、高さ／深さ分類プログラム４１２ｆをコールする。
【００３４】
高さ／深さ分類プログラム４１２ｆは、ＭＰＵ４１１により実行されて、ＭＰＵ４１１は、欠陥番号順にメモリ４１２に記憶された欠陥メモリ４０４の欠陥データの値（グルーピングされた１つの欠陥における検出信号のピーク値の絶対値からなる値）の平均値を算出して、この平均値を高さあるいは深さとして大、中、小に分類して欠陥番号に対応してメモリ４１２に記憶する。なお、１つの欠陥に複数の欠陥データがないときには、平均値は採らない。ほとんどの欠陥データは、１つの凹部欠陥、凸部欠陥について２つか、それ以上のピーク値を持つ欠陥データとなるので、各欠陥は、平均値により深さ、高さを算出することができ、これらの検出精度は向上する。
なお、以上の処理は、順次各プログラムが実行されていく単純なものであるので、フローチャートでの説明は割愛する。
【００３５】
以上説明してきたが、実施例では、ディスクの検査面に照射する照射光としてレーザビームの例を挙げているが、レーザビームを用いる場合には、特に、Ｓ偏光レーザビームを用いるとよい。しかし、この発明は、このレーザビームに限定されるものではなく、照射光としては白色光であってもよいことはもちろんである。
また、実施例では、ディスクの表面欠陥検査装置を中心に説明しているが、この発明は、ディスクに限定されるものではなく、ウエハやＬＣＤ基板等の検査にも適用できることはもちろんである。さらに、実施例では、Ｒθ方向の走査で説明しているが、走査は、ＸＹの二次元走査であってもよいことはもちろんである。
【００３６】
【発明の効果】
この発明にあっては、配列されたｎ個の受光素子を有し主走査方向に対して直角な方向に沿った結像が受光素子の配列方向となる受光系を設け、ｎ個の受光素子の配列方向のそれぞれ受光素子の検出信号において、凹部欠陥あるいは凸部欠陥について上限ピークと下限ピークとを得る。そして、受光素子の配列方向における上限ピークと下限ピークとの関係に応じて凹部欠陥か、凸部欠陥かを判定して欠陥を検出する。
その結果、面板表面の凹凸欠陥について凹部欠陥と凸部欠陥を精度よく区別して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明を適用した表面欠陥検査装置の一実施例のブロック図である。
【図２】図２は、検出光学系における図面において紙面に平行な方向（θ方向）と図面において紙面に垂直な一方向（Ｒ方向）との投受光系の展開説明図である。
【図３】図３は、検査領域の受光面での結像映像とＡＰＤアレーセンサの関係との説明図である。
【図４】図４は、ピーク差検出回路の説明図である。
【図５】図５は、凹部欠陥の正反射光のレンズ効果による粗密の状態の説明図である。
【図６】図６は、図５におけるレンズ効果における検出波形の説明図である。
【符号の説明】
１…ディスク、
５０…検出光学系、５１…投光系、
５１１…レーザ光源、５１２…ビームエキスパンダ、
５１３…シリンドリカルレンズ、５１４…フォーカスシングレンズ、
５２１…高解像度集光レンズ、５２２…結像レンズ、
５２３…ＡＰＤアレーセンサ、
５２…受光系、４００…欠陥検出部、
４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｎ…反転アンプ、
４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｎ…上限／下限ピーク検出・サンプルホールド回路、４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｎ…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、
４０４…欠陥メモリ、４０５ａ…欠陥検出回路、
４０６…クロック発生回路、４０７…走査位置座標生成回路、
４１０…データ処理装置、４１１…ＭＰＵ、
４５…プリンタ（ＰＲ）、４１２…メモリ、
４１２ａ…凹凸欠陥検出・判定プログラム４１２ａ、
４１２ｂ…検出信号間距離算出プログラム、
４１２ｃ…連続性判定処理プログラム、
４１２ｄ…欠陥面積算出プログラム、
４１２ｆ…高さ／深さ分類プログラム、
４１３…ＣＲＴディスプレイ、
４１４…インタフェース、４１５…バス、
４１６…外部記憶装置、１００…表面欠陥検査装置、
ＬＴ…レーザビーム、ＳＰ…ビームスポット。
【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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