ディスク表面検査装置、その検査システム及びその検査方法
【課題】検査対象とする欠陥に対して検出するに十分な感度を持つよう光学系を自動調整できるようにしたディスク表面検査装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、欠陥形状とその形状を高感度に検出可能な光学系の配置との関係をデータベース化しておき、さらに光学系の配置を自動で調整できる機能を有する。データベース化の手法としては光学シミュレーションを用いた手法や、任意形状を有するサンプルを用いた実験的手法を適用する。入力した欠陥形状に対してデータベースに基づき、最適な光学系の配置になるよう自動的にピンホール位置、ビームサイズの調整が行われる。
【解決手段】本発明は、欠陥形状とその形状を高感度に検出可能な光学系の配置との関係をデータベース化しておき、さらに光学系の配置を自動で調整できる機能を有する。データベース化の手法としては光学シミュレーションを用いた手法や、任意形状を有するサンプルを用いた実験的手法を適用する。入力した欠陥形状に対してデータベースに基づき、最適な光学系の配置になるよう自動的にピンホール位置、ビームサイズの調整が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象とする欠陥に対して検査光学系の感度を調整し、さらに光学系の装置間の機差を低減することのできるディスク表面検査装置、その検査システム及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録媒体、あるいは半導体の素材としてガラスやシリコンウェハなどのディスクが使用されている。これらの素材の表面に欠陥があるときは製品の性質が劣化するので、ディスク表面検査装置により検査を行っている。ディスク表面検査装置は、ディスク表面に発生する欠陥を検出するものである。欠陥には多様な種類があり、例えば、表面に付着した微少な塵埃（パーティクル）、しみ（ステイン）、異物による擦り傷（スクラッチ）、微小な凹部（ピット）や凸部（バンプ）、または滑らかに傾斜した凸部（バンプ）や凹部（ディンプル）、ディスク受け渡し時の衝突等により生ずるディスク端部の変形（ハンドリングダメージ）、ディスク表面の研磨跡（グライド）等様々なものがある。これらの各種欠陥の効果的な検出方法としては、例えば、特開２００１−６６２６３号公報（特許文献１）に記載されているディスク表面検査装置により、ディスク表面上にレーザ光を照射し、前記各欠陥の形状、大きさ等に対してそれぞれ異なって検出される光学的性質、すなわち、前記レーザ光の反射光や散乱光を受光して欠陥を検出する方法を用いている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のディスク表面検査装置の課題としては、検査前に光学系の調整を行うとき、検査対象とする欠陥サンプルを用いて、本サンプルに対して検出するに十分な感度が得られるように、手動にてビームスポット径、ピンホール位置の調整を行っていた。そのため、新規の欠陥種が発生した場合は、光学系配置の調整を再度手動にて調整する必要があった。また欠陥サンプルを用いて実験的に調整する必要があり、調整に時間を費やす場合もあった。また装置ごとに、欠陥サンプルを用いて感度調整を手動にて行っていたため、機差が発生する可能性もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題に鑑みて、検査対象とする欠陥（特に低アスペクト欠陥）に対して検出するに十分な感度を持つよう光学系を自動調整できるようにしたディスク表面検査装置、その検査システム及びその検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、前記信号処理部は、前記受光光学系から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、第１及び第２のレーザ光の各々をディスク表面に照射する第１及び第２の投光光学系と、該第１及び第２の投光光学系の各々で照射された第１及び第２のレーザ光による前記ディスク表面から得られる第１及び第２の正反射光の各々を受光面を通して受光する第１及び第２の受光光学系と、該第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、前記第１及び第２の投光光学系の各々による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径の各々を調整する第１の調整手段と、前記第１及び第２の受光光学系の各々による前記第１及び第２の正反射光の各々を受光する各受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記各受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得される第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記第１のレーザ光を前記第２のレーザ光に比べて前記ディスク表面に対して細く絞って照射することを特徴とする。また、本発明は、前記第１の受光光学系には、前記第１のレーザ光による前記ディスク表面から得られる反射光を第１及び第２の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された第１の光路には正反射光を遮光して散乱光を受光する第１の受光素子と、前記分岐光学系で分岐された第２の光路には正反射光を前記受光面を通して受光する第２の受光素子とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記データベースには、さらに、前記第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と前記第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記第１及び第２の受光光学系の各々によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、前記信号処理装置は、前記第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づく検出強度（検出信号波形）から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光の正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備え、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有する複数のディスク表面検査装置間において、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを共有することを特徴とするディスク表面検査システムである。
【００１４】
また、本発明は、検査対象とする欠陥の形状情報の入力を行う第１のステップと、入力された欠陥形状情報から、検出するに十分な感度が得られるビームスポット径およびピンホール位置、ピンホール径をデータベースから自動選択する第２のステップと、ビームスポット径の自動調整を行う第３のステップと、ピンホール位置、ピンホール径の自動調整を行う第４のステップとを有し、第４のステップ後、必要に応じて、形状が既知な実欠陥サンプルの測定を行うことを特徴とする。本サンプルに対してはデータベースにより、予め目標として得られる信号強度がわかっている。測定結果と目標値を比較して測定値が目標感度近傍の領域に入っていれば調整完了とし、目標感度近傍領域に入っていなければ、再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、目標感度領域に入るまで調整する。本手法により、任意欠陥形状に感度を微調整することが可能となる。第５のステップとしては調整された光学系にて検査可能な欠陥範囲を出力画面に表示させる。
【００１５】
また複数の装置間で前記データベースを共有し、ある基準とする装置にて検査対象とする欠陥に対して感度が得られるよう光学系の調整を行い、他の装置に対して同じ光学系の調整を行うことによって装置間の機差を低減する。
【００１６】
また前記データベースを基に、検出信号波形から逆に欠陥形状の推定を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学系の配置の自動調整機構を備えることによって、任意形状欠陥に対して、検出するに十分な感度を持つよう光学系の自動調整が可能となる。
【００１８】
また、本発明によれば、欠陥形状と、その欠陥を検出するに十分な感度を持つ光学系の配置の関係をデータベース化することによって、装置ＧＵＩにて容易に調整ができるという優れた効果を持つ。
【００１９】
また、本発明によれば、複数の装置間でデータベースを共有することによって、装置間の機差を低減することが可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、データベースを元に、検出信号波形から欠陥形状の推定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るディスク表面検査方法及びディスク表面検査装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
ところで、ディスク表面に存在する滑らかに傾斜した凹凸欠陥には、上述した凸欠陥（バンプ）や凹欠陥（ディンプル）以外にも「しわ状」と呼ばれる欠陥（以下、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥と呼ぶ）が形成されることがある。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は、ディスク製造においてディスクが熱収縮する過程で発生する欠陥である。これらの欠陥形状特徴を図２に示す。図２（ａ）はディスク全面を示し、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はバンプ、ディンプル、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥が発生している箇所α、β、γの拡大図をそれぞれ示す。また図２（ｂ）の断面プロファイルを図２（ｅ）に、図２（ｃ）の断面プロファイルを図２（ｆ）に、図２（ｄ）の断面プロファイルを図２（ｇ）にそれぞれ示す。凹凸欠陥はガウシアン分布に類似した形状であり、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は線状、あるいは円弧状の凹凸が周期的に発生する欠陥である。これらの表面上の凹凸が欠陥になりうる理由として、ＨＤＤに関して言えば、凹凸欠陥高さはヘッド浮上量以上であるため、ヘッドのクラッシュを引き起こしたり、ヘッドの非追従を引き起こしたりする。またＷｒｉｎｋｌｅ欠陥高さはヘッドの浮上量以下であるが、本欠陥がディスク表面に存在するとヘッドの浮上量が安定せず、磁気の読み書きの精度に影響を与えるのである。
【００２３】
［第１の実施の形態］
まず、本発明に係る第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るディスク表面検査装置の第１の実施の形態を示す全体概略構成図である。本発明に係るディスク表面検査装置は、投光光学系１００、２００と受光光学系１２０、２１０とを各々備える２系統の光学系（１０１〜１１４）と光学系（２０１〜２０６）とにより構成され、投光光学系１００、２００と受光光学系１２０、２００とがディスク３０１の表面上の複数欠陥を検出できるように所定位置に配置される。この第１の実施の形態においては、第１の投光光学系１００及び第１の受光光学系１２０で「ピット」、「ハンドリングダメージ」、「ステイン」、「パーティクル」、「スクラッチ」といった微小欠陥を各々検出し、第２の投光系２００及び第２の受光光学系２１０で「バンプ」、「ディンプル」、「Ｗｒｉｎｋｌｅ」欠陥といったなだらかな表面凹凸を各々検出する。このように欠陥の種類に対応して複数の光学系を設けて構成される。
【００２４】
第１の投光光学系１００は、微小欠陥を検出できるように、例えばレーザ光をディスク３０１の表面上に細く絞り込んだビームスポット径１１６を形成して投光するように、例えばレーザ光を出射する第１の投光素子１０１と第１のビームスポット径調整機構１０２とを備えて構成される。第２の投光光学系２００は、なだらかな表面凹凸を検出できるように、欠陥の検知が可能な所定の幅を持つ平行光（例えば平行レーザ光）をディスク３０１の表面上に投光するように、例えばレーザ光を出射する第２の投光素子２０１と第２のビームスポット径調整機構２０２とを備えて構成される。そして、２系統のビームが投光されたディスク３０１の表面上の同位置はステージ３０２により例えば螺旋状に走査される。
【００２５】
そして、ディスク３０１の表面上に欠陥があるときには、前記投光されたビームスポットが散乱するので、その散乱光を各受光光学系１２０、２１０により受光して複数の欠陥データ信号を得ている。すなわち、第１の投光光学系１００によって投光された細く絞ったビームスポット１１６によってディスク３０１の表面から得られる反射光の内、集光レンズ１０６で集光され、分岐光学系１０７で分岐され、正反射光成分を遮光し、散乱光成分を透過するフィルタ１０８を通して得られる散乱光の明視野成分（０次回折光（正反射光）に近い成分）を第１の受光素子１１５で受光し、前記散乱光の暗視野成分（高次回折光成分）を第２の受光素子１０４、１０５により受光する（ただし、ディスク表面から低角度の方向に散乱される暗視野分を受光素子１０５に、高角度の方向に散乱される暗視野分を受光素子１０４により受光している）。そして、第１の投光光学系１００によって投光されたビームスポット１１６によるディスク３０１の表面からの反射光の内、分岐光学系１０７で分岐された正反射光を受光素子１０３が受光し、第２の投光光学系２００によって投光された所定の幅を持った平行光２０７によるディスク３０１の表面からの正反射光を受光素子２０８が受光する。ディスク３０１の表面に欠陥があるときには、正反射光が増光・減光されて各受光素子１０３、２０８に受光されることになる。このように、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８は、欠陥の種類によってその光の強弱が異なる正反射光や散乱光に対応させて受光するように設けられている。また、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８は、効率よく目的とする光（すなわち、正反射光や散乱光）を受光するために、分岐光学系１０７、フィルタ１０８、正反射光を受光する（通す）受光面であるフィルタ（ピンホール：絞り）１０９、正反射光を受光する（通す）受光面であるフィルタ（ピンホール：絞り）２０３や集光レンズ１０６、１１３、１１４等の素子が設けられている。勿論、ディスク表面検査装置は上述した構成だけに限られるものではない。前記各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８により受光された光は、所定の回路（周波数フィルタ４０４）等を介して各々欠陥データ信号に変換されて、信号処理装置４０１の信号強度判定部４０１４に入力される。各受光素子が受光することによって得られた欠陥データ信号は、ディスク表面上の所定の単位セル（例えば、ディスクの半径方向の微小距離Δｒと円周方向の微小距離Δθとで形成される微小な方形セル）に対応して座標変換部４０１６で座標変換されてメモリのアドレスに記憶される。さらに、形状による欠陥判定部４０１７は、記憶されたアドレスの連続性、密度等欠陥の形状特徴から欠陥判定を行う。欠陥検出部４０１８は、欠陥と判定された結果を出力装置（操作端末）４０３から出力する。なお、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８はフォトマル（光電子増倍管）等で形成される。
【００２６】
ところで、第２の投光光学系２００及び第２の検出系２１０で検出するディスク表面に存在する滑らかに傾斜した凹凸欠陥には、上述した凸欠陥（バンプ）や凹欠陥（ディンプル）以外にも「しわ状」と呼ばれる欠陥（以下、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥と呼ぶ）が形成されることがある。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は、ディスク製造においてディスクが熱収縮する過程で発生する欠陥である。これらの欠陥形状特徴を図２に示す。図２（ａ）はディスク全面を示し、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）はバンプ、ディンプル、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥が発生している箇所α、β、γの拡大図をそれぞれ示す。また図２（ｂ）の断面プロファイルを図２（ｅ）に、図２（ｃ）の断面プロファイルを図２（ｆ）に、図２（ｄ）の断面プロファイルを図２（ｇ）にそれぞれ示す。凹凸欠陥はガウシアン分布に類似した形状であり、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は線状、あるいは円弧状の凹凸が周期的に発生する欠陥である。これらの表面上の凹凸が欠陥になりうる理由として、ＨＤＤに関して言えば、凹凸欠陥高さはヘッド浮上量以上であるため、ヘッドのクラッシュを引き起こしたり、ヘッドの非追従を引き起こしたりする。またＷｒｉｎｋｌｅ欠陥高さはヘッドの浮上量以下であるが、本欠陥がディスク表面に存在するとヘッドの浮上量が安定せず、磁気の読み書きの精度に影響を与えるのである。
【００２７】
そこで、例えば第２の投光光学系２００でディスク３０１の表面に投光された平行光２０７による正反射光を第２の検出系２１０の受光素子２０８が受光することによって低アスペクト（表面凹凸）欠陥の検出を行っている。低アスペクト欠陥の検出原理について図３を用いて説明する。第２の投光光学系２００は欠陥の検知が可能な程度に所定の幅を持つ平行光２０７をディスク３０１表面に投光して、その正反射光についてフィルタ（ピンホール）２０３を介して受光素子２０８により受光される構成となっている。図３（ｂ）に示すように、ディスク３０１表面に凹欠陥３０１１が存在する場合には、凹欠陥３０１１は凸レンズのような働きをし、平行光２０７は集光されてフィルタ（ピンホール）２０３を通して受光素子２０８に受光される。このとき受光素子２０８によって検出される信号レベルは受光量の増加に伴って図３（ｄ）に示すように増加されるため、例えば、しきい値２０８３により凹欠陥３０１１を検出することが可能となる。また、図３（ｃ）に示すように、ディスク３０１の表面に凸欠陥３０１２が存在する場合には、凸欠陥３０１２は凹レンズのような働きをし、平行光は広がり、フィルタ（ピンホール）２０３を通して受光素子２０８に受光される。このとき受光素子２０８によって検出される信号レベルは受光量の減少に伴って図３（ｅ）に示すように減少されるため、例えば、しきい値２０８４により凸欠陥３０１２を検出することが可能となる。
【００２８】
以上説明したように、図３では第２の投光光学系２００として平行光２０７を用いた検出原理について説明したが、第２の投光光学系２００として図４に示すように収束光（ビームスポット光）２０９を用いても同様にディスク３０１の表面の凹凸欠陥３０１１、３０１２を検出することが可能である。収束光２０９の場合、すでにビームが発散した状態でディスク３０１の表面に照射されるため、光学系の調整の仕方が図３の光学系のときとは異なることになる。
【００２９】
このように、第２の投光光学系２００で投光された例えば平行光２０７の正反射光を第２の検出系２１０の受光素子２０８が受光することによってディスク３０１の表面のなだらかな凹凸欠陥を検出することができることになる。図５には、前記光学系２００，２１０を用いて、図２に示した凹凸欠陥およびＷｒｉｎｋｌｅ欠陥に対して検出を行った結果を示す。図２と図５を比較すると高さの凹凸と信号強度の凹凸が逆転している。これは図３の検出原理に示したように凹欠陥が信号強度の増加となり、凸欠陥が信号強度の減少となるためである。しかし、検出信号の幅や周期は元の欠陥形状と同じである。
【００３０】
次に、本発明の特徴とする図１に示す信号処理装置４０１が実行する感度調整の一実施の形態について図面を用いて説明する。即ち、第１の投光光学系１００にはビームスポット径の調整を行う第１のビームスポット径調整機構１０２を備え、第１の検出系１２０にはピンホール１０９の光軸方向の位置調整を行う第１のピンホール位置調整機構１１０とピンホール１０９のピンホール径の調整を行う第１のピンホール径調整機構１１２とを備えて構成される。同様に、第２の投光光学系２００にはビームスポット径の調整を行う第２のビームスポット径調整機構２０２を備え、第２の検出系２１０にはピンホール２０３の光軸方向の位置調整を行う第２のピンホール位置調整機構２０４とピンホール２０３のピンホール径の調整を行う第２のピンホール径調整機構２０６とを備えて構成される。また、これらの機構１０２、２０２は信号処理装置４０１のビームサイズ調整制御部４０１２で調整制御され、機構１１０、１１２、２０４、２０６は信号処理装置４０１のピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３で調整制御される。またこれらの機構１０２、２０２、１１０、１１２、２０４、２０６は操作端末４０３のＧＵＩ等の操作画面から信号を入力することによって自動調整が可能である。
【００３１】
次に、本発明に係る感度調整について図６に示すフローチャートの第１の実施例を用いて説明する。データベース４０１１には、予めシミュレーションあるいは実験によって、ディスク３０１上の検査対象欠陥の形状情報４０２と、その欠陥形状を検出するのに十分な感度を持つ光学系（投光光学系１００，２００及び受光光学系１２０，２１０）の配置との関係が蓄積されている。従って、検査対象欠陥の形状情報（中心欠陥幅；最小凹凸（検出限界）又は最大凹−最大凸（ダイナミックレンジ））４０２が入力されると、ビームサイズ調整制御部４０１２は、上記蓄積したデータベース４０１１に基づき、最適なビームスポット径になるように第１のビームスポット径調整機構１０２及び第２のビームスポット径調整機構２０２を自動調整し、ピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３は、最適な光軸方向のピンホール位置になるように第１及び第２のピンホール位置調整機構１１０、２０４を自動調整し、最適なピンホール径になるように第１及び第２のピンホール径調整機構１１２、２０６を自動調整する。また、感度調整が完了すると（Ｓ１００）、出力装置（操作端末）４０３には、入力された欠陥形状を元に検査可能な欠陥形状範囲が表示される。ここで一実施例として、中心欠陥幅を入力することによって、検出可能な欠陥幅範囲が決定され、最小凹値及び最小凸値（検出限界）を指定した場合は、光学配置より検出可能な最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）が自動で決定され、最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）を指定した場合は、最小凹値及び最小凸値（検出限界）が自動で決定される。
【００３２】
次に、本発明に係る第１の光学系１００及び１２０又は第２の光学系２００及び２１０に適用できる感度調整における欠陥形状と、ビームスポット径、ピンホール位置および出力信号との関係について図７を用いて詳細を説明する。ディスク３０１の表面に投光される平行光２０７、１０２のビームスポット径Ｗはビームサイズ調整制御部４０１２によりビームスポット径調整機構２０２，１０２を用いて自動で変更調整されることが可能である。また、光軸方向のピンホール２０３、１０９の位置（距離）Ｌはピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３によりピンホール位置調整機構２０４，１１０を用いて自動で変更調整されることが可能である。図８（ａ）は欠陥幅とビームスポット径との関係を示す。図８（ｂ）はビームスポット径Ｗに対して欠陥幅Ｗ０が小さいときを示し、図８（ｃ）はビームスポット径Ｗと欠陥幅Ｗがおよそ一致するときを示し、図８（ｄ）はビームスポット径Ｗに対して欠陥幅Ｗ２が大きいときを示す。欠陥幅にビームスポット径を合わせることによって、任意幅の欠陥に感度を調整することが可能である。ここで、欠陥幅とビームスポット径がおよそ一致するときは最も集光特性がよいが、多少幅がずれていても、集光は生じるため、任意のビームスポット径に対して検出可能な欠陥幅は範囲を持つ。
【００３３】
次に、本発明に係る欠陥高さとピンホール位置との関係を図９に示す。図９（ａ）は欠陥頂点での曲率（＝高さ）と検出強度の関係を示す。図９（ｅ）に示す曲率０は無欠陥を示し、図９（ｆ）〜（ｇ）に示す正の曲率は凸欠陥を示し、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す負の曲率は凹欠陥を示す。光学系の集光発散の特性より、欠陥曲率と検出強度は反比例の関係にあるため、凸部では検出強度は減少し、凹部では検出強度は増加する。そして曲率１／（２Ｌ）の地点で検出強度が極大値となる。ここで曲率１／（２Ｌ）となる地点は図９（ｂ）に示すように、集光点２２０がピンホール位置となる曲率である。これ以上に曲率が負側に大きくなると、一度集光した光が発散光となるため、検出強度は減少する。
【００３４】
本発明に係るディスク表面の凹凸欠陥の測定においては、測定したい凹凸欠陥の高さ範囲が高さ０近傍領域に収まるように光学系の設計を行う。この領域では図９（ａ）の拡大図の実線に示すように線形な応答になることがわかっている。つまり図９（ｃ）〜（ｇ）に示すように凹凸変化と検出強度変化を線形関係として捉えることが可能となる。
【００３５】
次に、本発明に係るピンホール位置変化による感度調整について説明する。図１０（ａ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を図７のとき基準距離Ｌ（曲率１／（２Ｌ）は、図９(ｂ)に示すように、集光点２２０がピンホール位置となる曲率である。）よりも光軸方向に対してディスク表面から離した状態を示す（Ｌ＜Ｌ１）。この場合、極大値の曲率１／（２Ｌ１）の地点は図１０（ｂ）に示すように０に近づくため、図１０（ｂ）の拡大図の実線で示すように頂点曲率（高さ）が０近傍において感度が高くなる。これは、図１０（ｃ）〜（ｅ）に示すように、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を光軸方向に基準距離Ｌより離すことによって、わずかな凹凸変化でも大きな強度変化として捕らえることができるようになることに対応する。ただし、この場合、検出可能な最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）が狭まるという不利点がある。また図１１（ａ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を図７のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面に近づけた状態を示す（Ｌ＞Ｌ２）。この場合、極大値の曲率１／（２Ｌ２）の地点は図１１（ｂ）に示すように０から遠ざかるため、図１１（ｂ）の拡大図の実線で示すように頂点曲率（高さ）が０近傍において感度が低くなる。これは、図１１（ｃ）〜（ｅ）に示すように、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を光軸方向に基準距離Ｌより近づけることによって、ダイナミックレンジを広げて大きな凹凸変化でも検出することができるようになることに対応する。ただしこの場合、同じノイズレベルのセンサを用いた場合、わずかな凹凸変化が検出できないという不利点がある。
【００３６】
以上説明したように、ピンホール２０３、１０９の位置を光軸方向に基準距離Ｌよりも離したり、近づけたりすることによって、高感度にし、より小さな凹凸欠陥を検出したり、ダイナミックレンジを広げてより大きな凹凸欠陥を検出したりすることが可能となる。
【００３７】
次に、本発明に係る第１の光学系１００及び１２０又は第２の光学系２００及び２１０に適用できるディスク表面で一度集光させる光学系に関して欠陥形状と、ビームスポット径およびピンホール位置の関係について図１２を用いて詳細に説明する。ビームスポット径Ｗおよびピンホール２０３、１０９の位置Ｌはビームスポット径調整機構２０２、１０２及びピンホール位置調整機構２０４、１１０を用いて自動で変更が可能である。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は欠陥幅Ｗ０，Ｗ，Ｗ２、ディスク表面から集光点までの距離Ｆ、およびビームスポット径Ｗとの関係を示す。ディスク表面から焦点までの距離Ｆを変えることによってビームスポット径Ｗを欠陥幅Ｗ０，Ｗ，Ｗ２に合わせ、感度を調整することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明に係る欠陥高さとピンホール位置との関係を図１４に示す。図１４（ａ）は欠陥頂点での曲率（＝高さ）と検出強度の関係を示す。図９の平行光の場合と異なり、曲率（１／（２Ｌ））＋（１／（２Ｆ））にて極大値となる。これは図１４（ｂ）に示すように発散光の状態でディスク表面を照射するため、元の曲率１／（２Ｌ）に焦点位置からの曲率１／（２Ｆ）が加わった曲率となる。また高さ０近傍では、図１４（ａ）の拡大図の実線並びに図１４（ｃ）〜（ｇ）に示すように凹凸変化と検出強度変化を線形関係として捉えることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明に係るピンホール位置変化による感度調整について説明する。図１５（ａ）は、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を図１２のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面から離した状態を示す（Ｌ＜Ｌ１）。ここでＦはビームスポット径Ｗを決める際に固定値になるので、ピンホール２０３、１０９の光軸方向の位置Ｌ１によってのみ感度が調整される。この場合、極大値が０に近づくため、図１５(ａ）の拡大図の実線で示すように０近傍において感度が高くなる。一方、図１５（ｂ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を図１２のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面に近づけた状態を示す（Ｌ＞Ｌ２）。この場合、極大値は図１５（ｂ）に示すように０から遠ざかるため、図１５（ｂ）の拡大図の実線で示すように０近傍において感度が低くなる。
【００４０】
次に、本発明に係るピンホール径が感度に与える影響について図１６を用いて説明する。図１６（ａ）のピンホール径を基準サイズとする。ピンホールサイズの調整はピンホール径調整機構２０６、１１２を用いて行う。図１６（ｂ）は基準に比べてピンホール径が小さく、図１６（ｃ）は大きい場合をそれぞれ示す。図１６（ｄ）は図１６（ｂ）に対する感度応答を示し、図１６（ｅ）は図１６（ｃ）に対する感度応答を示す。図１６（ｄ）に示すピンホール径が小さい場合は集光点近傍での感度が急峻になる。そのため、集光点近傍の感度は図１６（ｆ）に実線で示すように高感度になり、集光点から離れた地点での感度は図１６（ｇ）に示すように低感度になる。一方、ピンホール径が大きい場合は集光点近傍での感度がなだらかとなる。そのため、集光点近傍の感度は図１６（ｈ）に示すように低感度になり、集光点から離れた地点での感度は図１６（ｉ）に示すように高感度になる。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係るディスク表面検査装置において、光学系のビームスポット径の調整によって欠陥幅に対する感度調整を行い、ピンホール位置、ピンホール径を調整することによって欠陥高さに対する感度調整を行い、任意形状を有する欠陥に対して感度調整を行うことが可能となる。
【００４２】
また、ピンホール位置とピンホール径の調整を同時に行うことによって、調整のための可動範囲を小さくし、大きな感度調整が可能となる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態であるディスク表面検査装置に用いる任意形状の欠陥とその形状に感度調整された光学系の配置のデータベース作成方法について説明する。データベース作成方法は（１）光学シミュレーションを用いた作成と、（２）実験に基づく作成との２つにわけられる。
【００４４】
まず、（１）光学シミュレーションによるデータベース作成方法について説明する。使用する光学シミュレータとしては、例えば、レンズ設計や、照明解析に用いられる光線追跡シミュレータによって実現可能である。光学シミュレータは、例えば操作端末４０３に接続して構成される。光学シミュレータに入力される光学系のモデルは、図７及び図１２に示した光学系配置（第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０、１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係）であり、ディスク表面検査装置の設計データを基にして配置される。また、光学シミュレータに入力されるディスク表面上の欠陥モデルとしては、図１７（ａ）、（ｂ）に示す凹凸欠陥となる。該凹凸欠陥の形状分布としては、例えば実際の凹凸欠陥形状に近いガウス分布を想定する。ここで可変パラメータとしては欠陥幅、高さ又は深さである。図１７（ｃ）には欠陥幅、高さ又は深さを変化させたときの欠陥形状のリストを示す。光学シミュレータによるシミュレーションの解析手順を図１８（ａ）に示す。光学シミュレータは、第１にビームスポット径を選択し（Ｓ１８１）、第２にピンホール位置、ピンホール径を選択し（Ｓ１８２）、さらに、第３に欠陥形状としてある幅の欠陥を選択し（Ｓ１８３）、第４に第３で選択されたある幅を持つ欠陥の高さを連続的に変化させて（１８４）、そのときに得られる検出強度を求める。そして、光学シミュレータは、図１８（ｂ）に示すような、ある幅を持つ欠陥に対して高さを変化させたときの検出強度との関係を求める。本解析により最小凹凸欠陥高さ（検出限界）と最大凹欠陥高さ−最大凸欠陥高さの幅（ダイナミックレンジ）の決定を行う。ここで最小凹凸欠陥高さの決定は事前に装置ノイズの測定を行っておき、ノイズ信号強度とのＳ／Ｎ比から決定される。また最大凹凸欠陥高さの決定は検出器のダイナミックレンジにより決定される。同様の解析を、欠陥幅を変化させた場合に対しても行い、図１８（ｃ）に示すように、ある光学配置での欠陥幅および欠陥高さに関する検査可能欠陥範囲が決定される。以上の解析をビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を変えて実行し、データベース４０１１の作成を行う。
【００４５】
続いて、光学シミュレータに入力されるディスク表面上の欠陥モデルがＷｒｉｎｋｌｅ欠陥である場合について図１９を用いて説明する。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥の形状分布としては一実施例として実際の欠陥形状に近い図１９（ａ）に示す正弦波を想定する。ここで可変パラメータとしては欠陥周期、振幅である。光学シミュレータは、凹凸欠陥解析時と同様に、ビームスポット径の選択、ピンホール位置、ピンホール径の選択後に図１９（ｂ）に示すさまざまな周期、振幅の欠陥検出をシミュレーションし、検出可能な欠陥幅および、最小Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥高さ（検出限界）と最大Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥高さ（ダイナミックレンジ）の決定を行う。
【００４６】
上記データベース化により、信号処理装置４０１は、ビームスポット径および、ピンホール位置、ピンホール径を決めたときの検出限界欠陥凹凸および、ダイナミックレンジを求めることにより、ユーザが得たい欠陥形状情報を入力することによって逆に光学系の配置（ビームスポット径および、ピンホール位置、ピンホール径）を決定することが可能となる。
【００４７】
次に、（２）実験によるデータベース作成方法について図２０を用いて説明する。例えば、任意の形状を有する実欠陥を多数入手可能な場合は、図２０（ａ）に示すように欠陥形状を３次元形状測定機（図示せず）にて測定し、欠陥形状リストを作成する。そして、光学シミュレータは、シミュレーション解析時と同様に、ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を選択し、その条件での検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。ただし、シミュレーション時と異なり、入手可能な欠陥形状は離散的であるために、図２０（ｂ）に示すように最小二乗法などにより近似曲線を求め、求まった近似曲線から検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。
【００４８】
前記実験は任意形状を有する実欠陥サンプルが多数入手可能な場合を想定したが、実際には任意形状サンプルの入手は困難であり、前記手法が適用できない可能性もある。そこで実験的にデータベースを作成する方法として、図２１に示す方法が考えられる。ただし本手法では調整は周期欠陥（Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥）に対して行われることになる。被測定サンプルとして表面粗さの異なるサンプルを多数用意する。一例として表面粗さの異なるサンプルの作成方法として、ディスクの研磨工程において、研磨時間の異なるサンプルを用いることによって高さの異なるサンプルを容易に作成可能である。こうして例えば粗さの異なるサンプル（図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示す）を作成する。次に前記サンプルの３次元形状測定を行い、測定データをフーリエ変換し、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように周波数成分ごとの振幅を求める。これらの周波数成分を図２１（ｇ）にまとめて示す。本サンプルにより、任意周期ｆ１で振幅Ａ１、Ａ２、Ａ３の異なるサンプルを準備可能となる。本サンプルに対してシミュレーション解析時と同様にビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を選択し、その条件での検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。図２２（ａ）はあるビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の条件にてサンプル測定を行ったときに得られる出力信号に対してフーリエ変換し、周波数解析を行った結果の一例である。周波数１／ｆ１に対応する信号振幅が周期ｆ１の形状に対する検出強度を示すことになる。振幅Ａ１を持つサンプルＡに対する出力強度はＢ１、振幅Ａ２を持つサンプルＢに対する出力強度はＢ２、振幅Ａ３を持つサンプルＣに対する出力強度はＢ３となる。こうして図２２（ｂ）に示すように任意周期のサンプルに対して欠陥高さと検出強度の関係を求めることが可能となる。ただし粗さ振幅は離散的であるために、最小二乗法などにより、近似曲線を求め、求まった近似曲線から検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。
【００４９】
本手法を用いると、図２３に示すように周期欠陥と曲率が等しい凹欠陥に対しても感度を持つように調整されることになる。よって任意の凹凸欠陥に対して感度調整を行いたい場合は同じ曲率をもつ周期欠陥に対して調整を行えばよい。また実際の欠陥は図２４に示すように単一周期ではなくいくつかの周期から形成されている場合が多い。この場合は振幅は含まれる周期の振幅の和として評価する必要がある。以上がデータベースの作成方法である。
【００５０】
前記で説明した手法により、図６に示したフローチャートが実現可能となる。検査対象欠陥形状は、例えば、信号処理装置４０１に接続された図２５に示す装置ＧＵＩ４０５を用いてユーザにより入力され、該入力データを元に、データベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径が自動調整される。装置画面には調整された光学系配置にて検査可能な欠陥範囲４０３が表示される。
【００５１】
またフローチャートの第２の実施例を図２６に示す。検査対象欠陥を指定し（４０２）、データベース４０１１に基づきビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径を自動調整するところまでは図６と同様である。調整後、形状が既知な実欠陥サンプルの測定を行う（Ｓ２６１）。本サンプルに対してはデータベース４０１１により、予め目標として得られる信号強度がわかっている。信号強度判定部４０１４は測定結果と目標値を比較して測定値が目標感度近傍の領域に入っていれば調整完了とし（Ｓ１００）、目標感度近傍領域に入っていなければ、再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、目標感度領域に入るまで調整する。その結果、装置画面には調整された光学系配置にて検査可能な欠陥範囲４０３が表示される。
【００５２】
検査対象欠陥の入力は、例えば、信号処理装置４０１に接続された図２７に示す装置ＧＵＩ４０６を用いてユーザにより入力され、該入力データを元に、データベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径が自動調整される。装置画面４０６には検出可能な欠陥範囲が表示される。さらに実サンプル形状入力画面があり、測定するサンプル形状の入力を行う。するとデータベース４０１１より、目標感度領域が設定され、信号強度測定部４０１４は測定結果がその領域に入っているかの判定を行う。領域に入っていなければ、自動あるいはユーザの判断で調整制御部４０１２、４０１３により再度ビームスポット径およびピンホール位置、ピンホール径の微調整を行う。目標感度領域に入っていれば、光学系の調整完了（Ｓ１００）とする。
【００５３】
［第３の実施の形態］
本発明に係る装置間（ディスク表面検査装置間）の機差低減を行う第３の実施の形態について図２８を用いて説明する。まず、基準装置において、検査対象欠陥４０２を入力し、装置間においてネットワーク４１１を介して共有されるデータベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の調整を行う。本光学条件にてある評価サンプルの測定を行い、基準装置における測定データとして装置間において共有されるデータベース４０１１（ネットワーク４１１を介して共有するサーバでも良い。）に保存する（Ｓ２８１）。
【００５４】
次に、較正装置において、基準装置で設定した検査対象欠陥と同じ値４０２を入力し、装置間においてネットワーク４１１を介して共有されるデータベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の調整を行う。この光学条件にて、基準装置で測定した同じ評価サンプルの測定を行う（Ｓ２８２）。ここで測定した評価サンプルの測定結果に関して、理想的には基準装置で測定した結果と、較正装置で測定した結果とは等しくなるはずである。しかし、装置間には機差が発生するため、必ずしも一致はしない。そこで例えば点線で示すネットワーク４１１を介して得られる基準装置で測定した結果（装置間において共有されるデータベース４０１１に格納される。）と較正装置で測定した結果（装置間において共有されるデータベース４０１１に格納される。）との機差を例えば較正装置における信号強度判定部４０１４において判定し（Ｓ２８３）、該機差があるしきい値以下となるように他の装置（例えば較正装置）のビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径の微調整を行う。
【００５５】
以上説明したように、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０、１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベース４０１１を装置間（ディスク表面検査装置間）で共有することによって、ビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径の微調整を高速で機差なく行うことが可能となる。
【００５６】
ここで前記評価サンプルおよび評価パラメータについて説明する。図２９は評価サンプルとして凹欠陥サンプルを用いたときの較正装置のＧＵＩ画面４０７である。較正装置において、ＧＵＩ画面４０７を用いて検査対象欠陥については基準装置と同じ値を入力する。そして、較正装置の例えば信号強度判定部４０１４において、基準装置にて凹欠陥を測定したデータと較正装置にて凹欠陥を測定したデータとの差分（機差）をとり、各位置での差分の和があるしきい値以下となれば、較正完了とし（Ｓ２８４）、しきい値以上であれば再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、しきい値以下となるまで繰り返す。
【００５７】
また評価サンプルとしては、図２１で説明した粗さサンプルを用いてもよい。該粗さサンプルを用いた場合は、図３０の較正装置のＧＵＩ画面４０８に示すように測定結果を周波数解析し、周波数解析された基準装置データと周波数解析された較正装置データとの差分（機差）を求め、その差分の和があるしきい値以下となるように光学系の微調整を行う。
【００５８】
また評価パラメータとしては、図３１の較正装置のＧＵＩ画面４０９に示すように粗さサンプルを全面測定した結果の画像を用いてもよい。この場合、基準装置での取得したデータを画像にする。データの画像化手法としては例えば、螺旋状に走査し、得られた１次元配列信号（極座標）に対して座標変換を行い、ディスク画像（直交座標）の生成を行う。本手法によって基準装置での取得画像および較正装置での取得画像の生成を行い、その差画像（機差）を求める。求まった差画像の各画素の差分を求め、その差分の和があるしきい値以下となるように光学系の微調整を行う。
【００５９】
以上説明した方式により装置間の機差低減が可能となる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
図１３〜図１６で示したようにある光学系配置（第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０，１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係）のときの任意欠陥形状に対する第１及び第２の受光光学系２１０，１２０の各々によって検出される検出強度のデータベース４０１１を作成することにより、形状が未知のディスク表面を測定したときに得られる検出強度から表面に存在する欠陥形状を推定することが可能となる。その第４の実施の形態について図３２に示す。図３２（ａ）はフローチャートを示す。まず形状が未知のディスクを測定し、測定信号が装置に入力されることからスタートする（Ｓ３２１）。例えば、形状による欠陥判定部４０１７において、出力信号波形からデータベース４０１１に基づき、もっとも形状が類似している信号強度波形を選択することによってディスク表面に存在する欠陥形状を推定することが可能となる（Ｓ３２２）。測定波形とデータベース波形との一致度の評価方法の一実施例として最小二乗法による評価が考えられる。こうしてもっとも一致する波形に対応する欠陥形状が未知のディスク表面に存在すると推定される。出力画面の実施例４１０、４１１としては図３２（ｂ）に示すように出力信号強度より推定される欠陥形状の表示を行う、あるいは図３２（ｃ）に示すようにディスク全面を検査したときの存在する欠陥番号とその形状情報（幅、高さ）を表示するといった形態が実施可能である。
【００６１】
［第５の実施の形態］
図７や図１２に示す光学系の検出特性に関して、図３３（ａ）に示すように、ある検出強度に対応する欠陥高さが２つ存在する可能性が考えられる。この場合、一意に欠陥高さを求めることはできない。この場合は光学条件を変えて２回検査行うことによって一意に欠陥高さを求めることが可能である。例えば図３３（ｃ）で検査した結果図３３（ａ）の状態であるとする。このとき図３３（ｄ）に示す条件で検査した場合、図３３（ｂ）に示すように２つの欠陥に対する検出強度は異なるため、図３３（ｃ）、図３３（ｄ）の２回検査によって弁別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るディスク表面検査装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る欠陥検出処理が対象とする欠陥の特徴を示した図である。
【図３】本発明に係るディスク表面凹凸欠陥の検出原理を示した図である。
【図４】図３とは異なるディスク表面凹凸欠陥の検出原理を示した図である。
【図５】図２で示した欠陥を図３及び図４で示した光学系によって検出した場合の欠陥検出信号強度の特徴を示した図である。
【図６】本発明に係る検査対象欠陥に対する光学系調整のフローの第１の実施例を示した図である。
【図７】本発明に係る光学系の一実施の形態を示す図である。
【図８】図７に示した光学系においてビームスポット径と検出強度との関係を示した図である。
【図９】図７に示した光学系においてピンホール位置と検出強度との関係を示した図である。
【図１０】図７に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１１】図７に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１２】本発明に係る光学系の他の一実施の形態を示す図である。
【図１３】図１２に示した光学系においてビームスポット径と検出強度との関係を示した図である。
【図１４】図１２に示した光学系においてピンホール位置と検出強度との関係を示した図である。
【図１５】図１２に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１６】本発明に係るピンホールサイズと欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１７】本発明に係る凹凸欠陥形状の光学シミュレーションモデルを示した図である。
【図１８】本発明に係る光学シミュレーションによる光学系配置のデータベース作成方法を示した図である。
【図１９】本発明に係るＷｒｉｎｋｌｅ欠陥形状と光学系配置の関係の光学シミュレーションによるデータベース作成方法を示した図である。
【図２０】本発明に係る凹凸欠陥形状と光学系配置の関係の実験によるデータベース作成方法を示した図である。
【図２１】本発明に係る粗さサンプル測定データ作成方法を示した図である。
【図２２】本発明に係る粗さサンプルを用いた実験によるデータベース作成方法を示した図である。
【図２３】本発明に係る欠陥形状と表面曲率の関係を示した図である。
【図２４】本発明に係る実欠陥の表面形状の周波数特性を示した図である。
【図２５】本発明に係る検査対象欠陥に対して光学系調整を行うための装置ＧＵＩ画面である。
【図２６】本発明に係る検査対象欠陥に対する光学系調整フローの第２の実施例を示した図である。
【図２７】本発明に係る検査対象欠陥に対して光学系調整を行うための装置ＧＵＩ画面の第２実施例である。
【図２８】本発明に係る装置間の機差低減を行うための処理フローの内、基準装置側での処理フロー及び較正装置側での処理フローを示した図である。
【図２９】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面を示した図である。
【図３０】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面の第２実施例を示した図である。
【図３１】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面の第３実施例を示した図である。
【図３２】本発明に係る検出信号波形から欠陥形状を推定する処理フローを示した図である。
【図３３】図７や図１２に示す光学系の検出特性の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…第１の投光光学系、１０１…第１の投光素子、１０２…ビームスポット径調整装置、１０４、１０５、１１５…第１の散乱光受光素子、１０３…第１の正反射光受光素子、１０６、１１３、１１４…集光レンズ、１０７…分岐光学系、１０８…フィルタ、１０９…ピンホール、１１０…ピンホール位置調整装置、１１２…ピンホール径調整装置、１２０…第１の受光光学系、２００…第２の投光光学系、２０１…第２の投光素子、２０２…ビームスポット径調整装置、２０３…ピンホール、２０４…ピンホール位置調整装置、２０６…ピンホール径調整装置、２０８…第２の正反射光受光素子、２１０…第２の受光光学系、３０１…ディスク、３０２…ステージ、４０１…信号処理装置、４０２…欠陥分類パラメータ入力装置、４０３…出力装置、４０４…アンプ回路、４０１１…欠陥形状と光学系配置のデータベース、４０１２…ビームサイズ調整制御部、４０１３…ピンホール位置、ピンホール調整制御部、４０１６…座標変換部、４０１７…形状による欠陥判定部、４０１８…欠陥検出部、４０５、４０６〜４１１…ＧＵＩ画面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象とする欠陥に対して検査光学系の感度を調整し、さらに光学系の装置間の機差を低減することのできるディスク表面検査装置、その検査システム及びその検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の記録媒体、あるいは半導体の素材としてガラスやシリコンウェハなどのディスクが使用されている。これらの素材の表面に欠陥があるときは製品の性質が劣化するので、ディスク表面検査装置により検査を行っている。ディスク表面検査装置は、ディスク表面に発生する欠陥を検出するものである。欠陥には多様な種類があり、例えば、表面に付着した微少な塵埃（パーティクル）、しみ（ステイン）、異物による擦り傷（スクラッチ）、微小な凹部（ピット）や凸部（バンプ）、または滑らかに傾斜した凸部（バンプ）や凹部（ディンプル）、ディスク受け渡し時の衝突等により生ずるディスク端部の変形（ハンドリングダメージ）、ディスク表面の研磨跡（グライド）等様々なものがある。これらの各種欠陥の効果的な検出方法としては、例えば、特開２００１−６６２６３号公報（特許文献１）に記載されているディスク表面検査装置により、ディスク表面上にレーザ光を照射し、前記各欠陥の形状、大きさ等に対してそれぞれ異なって検出される光学的性質、すなわち、前記レーザ光の反射光や散乱光を受光して欠陥を検出する方法を用いている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６６２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のディスク表面検査装置の課題としては、検査前に光学系の調整を行うとき、検査対象とする欠陥サンプルを用いて、本サンプルに対して検出するに十分な感度が得られるように、手動にてビームスポット径、ピンホール位置の調整を行っていた。そのため、新規の欠陥種が発生した場合は、光学系配置の調整を再度手動にて調整する必要があった。また欠陥サンプルを用いて実験的に調整する必要があり、調整に時間を費やす場合もあった。また装置ごとに、欠陥サンプルを用いて感度調整を手動にて行っていたため、機差が発生する可能性もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題に鑑みて、検査対象とする欠陥（特に低アスペクト欠陥）に対して検出するに十分な感度を持つよう光学系を自動調整できるようにしたディスク表面検査装置、その検査システム及びその検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、前記信号処理部は、前記受光光学系から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、第１及び第２のレーザ光の各々をディスク表面に照射する第１及び第２の投光光学系と、該第１及び第２の投光光学系の各々で照射された第１及び第２のレーザ光による前記ディスク表面から得られる第１及び第２の正反射光の各々を受光面を通して受光する第１及び第２の受光光学系と、該第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、前記第１及び第２の投光光学系の各々による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径の各々を調整する第１の調整手段と、前記第１及び第２の受光光学系の各々による前記第１及び第２の正反射光の各々を受光する各受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記各受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得される第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記第１のレーザ光を前記第２のレーザ光に比べて前記ディスク表面に対して細く絞って照射することを特徴とする。また、本発明は、前記第１の受光光学系には、前記第１のレーザ光による前記ディスク表面から得られる反射光を第１及び第２の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された第１の光路には正反射光を遮光して散乱光を受光する第１の受光素子と、前記分岐光学系で分岐された第２の光路には正反射光を前記受光面を通して受光する第２の受光素子とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記データベースには、さらに、前記第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と前記第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記第１及び第２の受光光学系の各々によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、前記信号処理装置は、前記第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づく検出強度（検出信号波形）から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光の正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備え、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有する複数のディスク表面検査装置間において、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを共有することを特徴とするディスク表面検査システムである。
【００１４】
また、本発明は、検査対象とする欠陥の形状情報の入力を行う第１のステップと、入力された欠陥形状情報から、検出するに十分な感度が得られるビームスポット径およびピンホール位置、ピンホール径をデータベースから自動選択する第２のステップと、ビームスポット径の自動調整を行う第３のステップと、ピンホール位置、ピンホール径の自動調整を行う第４のステップとを有し、第４のステップ後、必要に応じて、形状が既知な実欠陥サンプルの測定を行うことを特徴とする。本サンプルに対してはデータベースにより、予め目標として得られる信号強度がわかっている。測定結果と目標値を比較して測定値が目標感度近傍の領域に入っていれば調整完了とし、目標感度近傍領域に入っていなければ、再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、目標感度領域に入るまで調整する。本手法により、任意欠陥形状に感度を微調整することが可能となる。第５のステップとしては調整された光学系にて検査可能な欠陥範囲を出力画面に表示させる。
【００１５】
また複数の装置間で前記データベースを共有し、ある基準とする装置にて検査対象とする欠陥に対して感度が得られるよう光学系の調整を行い、他の装置に対して同じ光学系の調整を行うことによって装置間の機差を低減する。
【００１６】
また前記データベースを基に、検出信号波形から逆に欠陥形状の推定を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学系の配置の自動調整機構を備えることによって、任意形状欠陥に対して、検出するに十分な感度を持つよう光学系の自動調整が可能となる。
【００１８】
また、本発明によれば、欠陥形状と、その欠陥を検出するに十分な感度を持つ光学系の配置の関係をデータベース化することによって、装置ＧＵＩにて容易に調整ができるという優れた効果を持つ。
【００１９】
また、本発明によれば、複数の装置間でデータベースを共有することによって、装置間の機差を低減することが可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、データベースを元に、検出信号波形から欠陥形状の推定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るディスク表面検査方法及びディスク表面検査装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
ところで、ディスク表面に存在する滑らかに傾斜した凹凸欠陥には、上述した凸欠陥（バンプ）や凹欠陥（ディンプル）以外にも「しわ状」と呼ばれる欠陥（以下、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥と呼ぶ）が形成されることがある。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は、ディスク製造においてディスクが熱収縮する過程で発生する欠陥である。これらの欠陥形状特徴を図２に示す。図２（ａ）はディスク全面を示し、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はバンプ、ディンプル、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥が発生している箇所α、β、γの拡大図をそれぞれ示す。また図２（ｂ）の断面プロファイルを図２（ｅ）に、図２（ｃ）の断面プロファイルを図２（ｆ）に、図２（ｄ）の断面プロファイルを図２（ｇ）にそれぞれ示す。凹凸欠陥はガウシアン分布に類似した形状であり、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は線状、あるいは円弧状の凹凸が周期的に発生する欠陥である。これらの表面上の凹凸が欠陥になりうる理由として、ＨＤＤに関して言えば、凹凸欠陥高さはヘッド浮上量以上であるため、ヘッドのクラッシュを引き起こしたり、ヘッドの非追従を引き起こしたりする。またＷｒｉｎｋｌｅ欠陥高さはヘッドの浮上量以下であるが、本欠陥がディスク表面に存在するとヘッドの浮上量が安定せず、磁気の読み書きの精度に影響を与えるのである。
【００２３】
［第１の実施の形態］
まず、本発明に係る第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るディスク表面検査装置の第１の実施の形態を示す全体概略構成図である。本発明に係るディスク表面検査装置は、投光光学系１００、２００と受光光学系１２０、２１０とを各々備える２系統の光学系（１０１〜１１４）と光学系（２０１〜２０６）とにより構成され、投光光学系１００、２００と受光光学系１２０、２００とがディスク３０１の表面上の複数欠陥を検出できるように所定位置に配置される。この第１の実施の形態においては、第１の投光光学系１００及び第１の受光光学系１２０で「ピット」、「ハンドリングダメージ」、「ステイン」、「パーティクル」、「スクラッチ」といった微小欠陥を各々検出し、第２の投光系２００及び第２の受光光学系２１０で「バンプ」、「ディンプル」、「Ｗｒｉｎｋｌｅ」欠陥といったなだらかな表面凹凸を各々検出する。このように欠陥の種類に対応して複数の光学系を設けて構成される。
【００２４】
第１の投光光学系１００は、微小欠陥を検出できるように、例えばレーザ光をディスク３０１の表面上に細く絞り込んだビームスポット径１１６を形成して投光するように、例えばレーザ光を出射する第１の投光素子１０１と第１のビームスポット径調整機構１０２とを備えて構成される。第２の投光光学系２００は、なだらかな表面凹凸を検出できるように、欠陥の検知が可能な所定の幅を持つ平行光（例えば平行レーザ光）をディスク３０１の表面上に投光するように、例えばレーザ光を出射する第２の投光素子２０１と第２のビームスポット径調整機構２０２とを備えて構成される。そして、２系統のビームが投光されたディスク３０１の表面上の同位置はステージ３０２により例えば螺旋状に走査される。
【００２５】
そして、ディスク３０１の表面上に欠陥があるときには、前記投光されたビームスポットが散乱するので、その散乱光を各受光光学系１２０、２１０により受光して複数の欠陥データ信号を得ている。すなわち、第１の投光光学系１００によって投光された細く絞ったビームスポット１１６によってディスク３０１の表面から得られる反射光の内、集光レンズ１０６で集光され、分岐光学系１０７で分岐され、正反射光成分を遮光し、散乱光成分を透過するフィルタ１０８を通して得られる散乱光の明視野成分（０次回折光（正反射光）に近い成分）を第１の受光素子１１５で受光し、前記散乱光の暗視野成分（高次回折光成分）を第２の受光素子１０４、１０５により受光する（ただし、ディスク表面から低角度の方向に散乱される暗視野分を受光素子１０５に、高角度の方向に散乱される暗視野分を受光素子１０４により受光している）。そして、第１の投光光学系１００によって投光されたビームスポット１１６によるディスク３０１の表面からの反射光の内、分岐光学系１０７で分岐された正反射光を受光素子１０３が受光し、第２の投光光学系２００によって投光された所定の幅を持った平行光２０７によるディスク３０１の表面からの正反射光を受光素子２０８が受光する。ディスク３０１の表面に欠陥があるときには、正反射光が増光・減光されて各受光素子１０３、２０８に受光されることになる。このように、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８は、欠陥の種類によってその光の強弱が異なる正反射光や散乱光に対応させて受光するように設けられている。また、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８は、効率よく目的とする光（すなわち、正反射光や散乱光）を受光するために、分岐光学系１０７、フィルタ１０８、正反射光を受光する（通す）受光面であるフィルタ（ピンホール：絞り）１０９、正反射光を受光する（通す）受光面であるフィルタ（ピンホール：絞り）２０３や集光レンズ１０６、１１３、１１４等の素子が設けられている。勿論、ディスク表面検査装置は上述した構成だけに限られるものではない。前記各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８により受光された光は、所定の回路（周波数フィルタ４０４）等を介して各々欠陥データ信号に変換されて、信号処理装置４０１の信号強度判定部４０１４に入力される。各受光素子が受光することによって得られた欠陥データ信号は、ディスク表面上の所定の単位セル（例えば、ディスクの半径方向の微小距離Δｒと円周方向の微小距離Δθとで形成される微小な方形セル）に対応して座標変換部４０１６で座標変換されてメモリのアドレスに記憶される。さらに、形状による欠陥判定部４０１７は、記憶されたアドレスの連続性、密度等欠陥の形状特徴から欠陥判定を行う。欠陥検出部４０１８は、欠陥と判定された結果を出力装置（操作端末）４０３から出力する。なお、各受光素子１０３〜１０５、１１５、２０８はフォトマル（光電子増倍管）等で形成される。
【００２６】
ところで、第２の投光光学系２００及び第２の検出系２１０で検出するディスク表面に存在する滑らかに傾斜した凹凸欠陥には、上述した凸欠陥（バンプ）や凹欠陥（ディンプル）以外にも「しわ状」と呼ばれる欠陥（以下、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥と呼ぶ）が形成されることがある。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は、ディスク製造においてディスクが熱収縮する過程で発生する欠陥である。これらの欠陥形状特徴を図２に示す。図２（ａ）はディスク全面を示し、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）はバンプ、ディンプル、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥が発生している箇所α、β、γの拡大図をそれぞれ示す。また図２（ｂ）の断面プロファイルを図２（ｅ）に、図２（ｃ）の断面プロファイルを図２（ｆ）に、図２（ｄ）の断面プロファイルを図２（ｇ）にそれぞれ示す。凹凸欠陥はガウシアン分布に類似した形状であり、Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥は線状、あるいは円弧状の凹凸が周期的に発生する欠陥である。これらの表面上の凹凸が欠陥になりうる理由として、ＨＤＤに関して言えば、凹凸欠陥高さはヘッド浮上量以上であるため、ヘッドのクラッシュを引き起こしたり、ヘッドの非追従を引き起こしたりする。またＷｒｉｎｋｌｅ欠陥高さはヘッドの浮上量以下であるが、本欠陥がディスク表面に存在するとヘッドの浮上量が安定せず、磁気の読み書きの精度に影響を与えるのである。
【００２７】
そこで、例えば第２の投光光学系２００でディスク３０１の表面に投光された平行光２０７による正反射光を第２の検出系２１０の受光素子２０８が受光することによって低アスペクト（表面凹凸）欠陥の検出を行っている。低アスペクト欠陥の検出原理について図３を用いて説明する。第２の投光光学系２００は欠陥の検知が可能な程度に所定の幅を持つ平行光２０７をディスク３０１表面に投光して、その正反射光についてフィルタ（ピンホール）２０３を介して受光素子２０８により受光される構成となっている。図３（ｂ）に示すように、ディスク３０１表面に凹欠陥３０１１が存在する場合には、凹欠陥３０１１は凸レンズのような働きをし、平行光２０７は集光されてフィルタ（ピンホール）２０３を通して受光素子２０８に受光される。このとき受光素子２０８によって検出される信号レベルは受光量の増加に伴って図３（ｄ）に示すように増加されるため、例えば、しきい値２０８３により凹欠陥３０１１を検出することが可能となる。また、図３（ｃ）に示すように、ディスク３０１の表面に凸欠陥３０１２が存在する場合には、凸欠陥３０１２は凹レンズのような働きをし、平行光は広がり、フィルタ（ピンホール）２０３を通して受光素子２０８に受光される。このとき受光素子２０８によって検出される信号レベルは受光量の減少に伴って図３（ｅ）に示すように減少されるため、例えば、しきい値２０８４により凸欠陥３０１２を検出することが可能となる。
【００２８】
以上説明したように、図３では第２の投光光学系２００として平行光２０７を用いた検出原理について説明したが、第２の投光光学系２００として図４に示すように収束光（ビームスポット光）２０９を用いても同様にディスク３０１の表面の凹凸欠陥３０１１、３０１２を検出することが可能である。収束光２０９の場合、すでにビームが発散した状態でディスク３０１の表面に照射されるため、光学系の調整の仕方が図３の光学系のときとは異なることになる。
【００２９】
このように、第２の投光光学系２００で投光された例えば平行光２０７の正反射光を第２の検出系２１０の受光素子２０８が受光することによってディスク３０１の表面のなだらかな凹凸欠陥を検出することができることになる。図５には、前記光学系２００，２１０を用いて、図２に示した凹凸欠陥およびＷｒｉｎｋｌｅ欠陥に対して検出を行った結果を示す。図２と図５を比較すると高さの凹凸と信号強度の凹凸が逆転している。これは図３の検出原理に示したように凹欠陥が信号強度の増加となり、凸欠陥が信号強度の減少となるためである。しかし、検出信号の幅や周期は元の欠陥形状と同じである。
【００３０】
次に、本発明の特徴とする図１に示す信号処理装置４０１が実行する感度調整の一実施の形態について図面を用いて説明する。即ち、第１の投光光学系１００にはビームスポット径の調整を行う第１のビームスポット径調整機構１０２を備え、第１の検出系１２０にはピンホール１０９の光軸方向の位置調整を行う第１のピンホール位置調整機構１１０とピンホール１０９のピンホール径の調整を行う第１のピンホール径調整機構１１２とを備えて構成される。同様に、第２の投光光学系２００にはビームスポット径の調整を行う第２のビームスポット径調整機構２０２を備え、第２の検出系２１０にはピンホール２０３の光軸方向の位置調整を行う第２のピンホール位置調整機構２０４とピンホール２０３のピンホール径の調整を行う第２のピンホール径調整機構２０６とを備えて構成される。また、これらの機構１０２、２０２は信号処理装置４０１のビームサイズ調整制御部４０１２で調整制御され、機構１１０、１１２、２０４、２０６は信号処理装置４０１のピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３で調整制御される。またこれらの機構１０２、２０２、１１０、１１２、２０４、２０６は操作端末４０３のＧＵＩ等の操作画面から信号を入力することによって自動調整が可能である。
【００３１】
次に、本発明に係る感度調整について図６に示すフローチャートの第１の実施例を用いて説明する。データベース４０１１には、予めシミュレーションあるいは実験によって、ディスク３０１上の検査対象欠陥の形状情報４０２と、その欠陥形状を検出するのに十分な感度を持つ光学系（投光光学系１００，２００及び受光光学系１２０，２１０）の配置との関係が蓄積されている。従って、検査対象欠陥の形状情報（中心欠陥幅；最小凹凸（検出限界）又は最大凹−最大凸（ダイナミックレンジ））４０２が入力されると、ビームサイズ調整制御部４０１２は、上記蓄積したデータベース４０１１に基づき、最適なビームスポット径になるように第１のビームスポット径調整機構１０２及び第２のビームスポット径調整機構２０２を自動調整し、ピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３は、最適な光軸方向のピンホール位置になるように第１及び第２のピンホール位置調整機構１１０、２０４を自動調整し、最適なピンホール径になるように第１及び第２のピンホール径調整機構１１２、２０６を自動調整する。また、感度調整が完了すると（Ｓ１００）、出力装置（操作端末）４０３には、入力された欠陥形状を元に検査可能な欠陥形状範囲が表示される。ここで一実施例として、中心欠陥幅を入力することによって、検出可能な欠陥幅範囲が決定され、最小凹値及び最小凸値（検出限界）を指定した場合は、光学配置より検出可能な最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）が自動で決定され、最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）を指定した場合は、最小凹値及び最小凸値（検出限界）が自動で決定される。
【００３２】
次に、本発明に係る第１の光学系１００及び１２０又は第２の光学系２００及び２１０に適用できる感度調整における欠陥形状と、ビームスポット径、ピンホール位置および出力信号との関係について図７を用いて詳細を説明する。ディスク３０１の表面に投光される平行光２０７、１０２のビームスポット径Ｗはビームサイズ調整制御部４０１２によりビームスポット径調整機構２０２，１０２を用いて自動で変更調整されることが可能である。また、光軸方向のピンホール２０３、１０９の位置（距離）Ｌはピンホール位置・ピンホール径調整制御部４０１３によりピンホール位置調整機構２０４，１１０を用いて自動で変更調整されることが可能である。図８（ａ）は欠陥幅とビームスポット径との関係を示す。図８（ｂ）はビームスポット径Ｗに対して欠陥幅Ｗ０が小さいときを示し、図８（ｃ）はビームスポット径Ｗと欠陥幅Ｗがおよそ一致するときを示し、図８（ｄ）はビームスポット径Ｗに対して欠陥幅Ｗ２が大きいときを示す。欠陥幅にビームスポット径を合わせることによって、任意幅の欠陥に感度を調整することが可能である。ここで、欠陥幅とビームスポット径がおよそ一致するときは最も集光特性がよいが、多少幅がずれていても、集光は生じるため、任意のビームスポット径に対して検出可能な欠陥幅は範囲を持つ。
【００３３】
次に、本発明に係る欠陥高さとピンホール位置との関係を図９に示す。図９（ａ）は欠陥頂点での曲率（＝高さ）と検出強度の関係を示す。図９（ｅ）に示す曲率０は無欠陥を示し、図９（ｆ）〜（ｇ）に示す正の曲率は凸欠陥を示し、図９（ｂ）〜（ｄ）に示す負の曲率は凹欠陥を示す。光学系の集光発散の特性より、欠陥曲率と検出強度は反比例の関係にあるため、凸部では検出強度は減少し、凹部では検出強度は増加する。そして曲率１／（２Ｌ）の地点で検出強度が極大値となる。ここで曲率１／（２Ｌ）となる地点は図９（ｂ）に示すように、集光点２２０がピンホール位置となる曲率である。これ以上に曲率が負側に大きくなると、一度集光した光が発散光となるため、検出強度は減少する。
【００３４】
本発明に係るディスク表面の凹凸欠陥の測定においては、測定したい凹凸欠陥の高さ範囲が高さ０近傍領域に収まるように光学系の設計を行う。この領域では図９（ａ）の拡大図の実線に示すように線形な応答になることがわかっている。つまり図９（ｃ）〜（ｇ）に示すように凹凸変化と検出強度変化を線形関係として捉えることが可能となる。
【００３５】
次に、本発明に係るピンホール位置変化による感度調整について説明する。図１０（ａ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を図７のとき基準距離Ｌ（曲率１／（２Ｌ）は、図９(ｂ)に示すように、集光点２２０がピンホール位置となる曲率である。）よりも光軸方向に対してディスク表面から離した状態を示す（Ｌ＜Ｌ１）。この場合、極大値の曲率１／（２Ｌ１）の地点は図１０（ｂ）に示すように０に近づくため、図１０（ｂ）の拡大図の実線で示すように頂点曲率（高さ）が０近傍において感度が高くなる。これは、図１０（ｃ）〜（ｅ）に示すように、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を光軸方向に基準距離Ｌより離すことによって、わずかな凹凸変化でも大きな強度変化として捕らえることができるようになることに対応する。ただし、この場合、検出可能な最大凹−最大凸の範囲（ダイナミックレンジ）が狭まるという不利点がある。また図１１（ａ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を図７のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面に近づけた状態を示す（Ｌ＞Ｌ２）。この場合、極大値の曲率１／（２Ｌ２）の地点は図１１（ｂ）に示すように０から遠ざかるため、図１１（ｂ）の拡大図の実線で示すように頂点曲率（高さ）が０近傍において感度が低くなる。これは、図１１（ｃ）〜（ｅ）に示すように、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を光軸方向に基準距離Ｌより近づけることによって、ダイナミックレンジを広げて大きな凹凸変化でも検出することができるようになることに対応する。ただしこの場合、同じノイズレベルのセンサを用いた場合、わずかな凹凸変化が検出できないという不利点がある。
【００３６】
以上説明したように、ピンホール２０３、１０９の位置を光軸方向に基準距離Ｌよりも離したり、近づけたりすることによって、高感度にし、より小さな凹凸欠陥を検出したり、ダイナミックレンジを広げてより大きな凹凸欠陥を検出したりすることが可能となる。
【００３７】
次に、本発明に係る第１の光学系１００及び１２０又は第２の光学系２００及び２１０に適用できるディスク表面で一度集光させる光学系に関して欠陥形状と、ビームスポット径およびピンホール位置の関係について図１２を用いて詳細に説明する。ビームスポット径Ｗおよびピンホール２０３、１０９の位置Ｌはビームスポット径調整機構２０２、１０２及びピンホール位置調整機構２０４、１１０を用いて自動で変更が可能である。図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は欠陥幅Ｗ０，Ｗ，Ｗ２、ディスク表面から集光点までの距離Ｆ、およびビームスポット径Ｗとの関係を示す。ディスク表面から焦点までの距離Ｆを変えることによってビームスポット径Ｗを欠陥幅Ｗ０，Ｗ，Ｗ２に合わせ、感度を調整することが可能となる。
【００３８】
次に、本発明に係る欠陥高さとピンホール位置との関係を図１４に示す。図１４（ａ）は欠陥頂点での曲率（＝高さ）と検出強度の関係を示す。図９の平行光の場合と異なり、曲率（１／（２Ｌ））＋（１／（２Ｆ））にて極大値となる。これは図１４（ｂ）に示すように発散光の状態でディスク表面を照射するため、元の曲率１／（２Ｌ）に焦点位置からの曲率１／（２Ｆ）が加わった曲率となる。また高さ０近傍では、図１４（ａ）の拡大図の実線並びに図１４（ｃ）〜（ｇ）に示すように凹凸変化と検出強度変化を線形関係として捉えることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明に係るピンホール位置変化による感度調整について説明する。図１５（ａ）は、ピンホール２０３、１０９の位置Ｌ１を図１２のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面から離した状態を示す（Ｌ＜Ｌ１）。ここでＦはビームスポット径Ｗを決める際に固定値になるので、ピンホール２０３、１０９の光軸方向の位置Ｌ１によってのみ感度が調整される。この場合、極大値が０に近づくため、図１５(ａ）の拡大図の実線で示すように０近傍において感度が高くなる。一方、図１５（ｂ）はピンホール２０３、１０９の位置Ｌ２を図１２のときの基準距離Ｌよりも光軸方向に対してディスク表面に近づけた状態を示す（Ｌ＞Ｌ２）。この場合、極大値は図１５（ｂ）に示すように０から遠ざかるため、図１５（ｂ）の拡大図の実線で示すように０近傍において感度が低くなる。
【００４０】
次に、本発明に係るピンホール径が感度に与える影響について図１６を用いて説明する。図１６（ａ）のピンホール径を基準サイズとする。ピンホールサイズの調整はピンホール径調整機構２０６、１１２を用いて行う。図１６（ｂ）は基準に比べてピンホール径が小さく、図１６（ｃ）は大きい場合をそれぞれ示す。図１６（ｄ）は図１６（ｂ）に対する感度応答を示し、図１６（ｅ）は図１６（ｃ）に対する感度応答を示す。図１６（ｄ）に示すピンホール径が小さい場合は集光点近傍での感度が急峻になる。そのため、集光点近傍の感度は図１６（ｆ）に実線で示すように高感度になり、集光点から離れた地点での感度は図１６（ｇ）に示すように低感度になる。一方、ピンホール径が大きい場合は集光点近傍での感度がなだらかとなる。そのため、集光点近傍の感度は図１６（ｈ）に示すように低感度になり、集光点から離れた地点での感度は図１６（ｉ）に示すように高感度になる。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係るディスク表面検査装置において、光学系のビームスポット径の調整によって欠陥幅に対する感度調整を行い、ピンホール位置、ピンホール径を調整することによって欠陥高さに対する感度調整を行い、任意形状を有する欠陥に対して感度調整を行うことが可能となる。
【００４２】
また、ピンホール位置とピンホール径の調整を同時に行うことによって、調整のための可動範囲を小さくし、大きな感度調整が可能となる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態であるディスク表面検査装置に用いる任意形状の欠陥とその形状に感度調整された光学系の配置のデータベース作成方法について説明する。データベース作成方法は（１）光学シミュレーションを用いた作成と、（２）実験に基づく作成との２つにわけられる。
【００４４】
まず、（１）光学シミュレーションによるデータベース作成方法について説明する。使用する光学シミュレータとしては、例えば、レンズ設計や、照明解析に用いられる光線追跡シミュレータによって実現可能である。光学シミュレータは、例えば操作端末４０３に接続して構成される。光学シミュレータに入力される光学系のモデルは、図７及び図１２に示した光学系配置（第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０、１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係）であり、ディスク表面検査装置の設計データを基にして配置される。また、光学シミュレータに入力されるディスク表面上の欠陥モデルとしては、図１７（ａ）、（ｂ）に示す凹凸欠陥となる。該凹凸欠陥の形状分布としては、例えば実際の凹凸欠陥形状に近いガウス分布を想定する。ここで可変パラメータとしては欠陥幅、高さ又は深さである。図１７（ｃ）には欠陥幅、高さ又は深さを変化させたときの欠陥形状のリストを示す。光学シミュレータによるシミュレーションの解析手順を図１８（ａ）に示す。光学シミュレータは、第１にビームスポット径を選択し（Ｓ１８１）、第２にピンホール位置、ピンホール径を選択し（Ｓ１８２）、さらに、第３に欠陥形状としてある幅の欠陥を選択し（Ｓ１８３）、第４に第３で選択されたある幅を持つ欠陥の高さを連続的に変化させて（１８４）、そのときに得られる検出強度を求める。そして、光学シミュレータは、図１８（ｂ）に示すような、ある幅を持つ欠陥に対して高さを変化させたときの検出強度との関係を求める。本解析により最小凹凸欠陥高さ（検出限界）と最大凹欠陥高さ−最大凸欠陥高さの幅（ダイナミックレンジ）の決定を行う。ここで最小凹凸欠陥高さの決定は事前に装置ノイズの測定を行っておき、ノイズ信号強度とのＳ／Ｎ比から決定される。また最大凹凸欠陥高さの決定は検出器のダイナミックレンジにより決定される。同様の解析を、欠陥幅を変化させた場合に対しても行い、図１８（ｃ）に示すように、ある光学配置での欠陥幅および欠陥高さに関する検査可能欠陥範囲が決定される。以上の解析をビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を変えて実行し、データベース４０１１の作成を行う。
【００４５】
続いて、光学シミュレータに入力されるディスク表面上の欠陥モデルがＷｒｉｎｋｌｅ欠陥である場合について図１９を用いて説明する。Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥の形状分布としては一実施例として実際の欠陥形状に近い図１９（ａ）に示す正弦波を想定する。ここで可変パラメータとしては欠陥周期、振幅である。光学シミュレータは、凹凸欠陥解析時と同様に、ビームスポット径の選択、ピンホール位置、ピンホール径の選択後に図１９（ｂ）に示すさまざまな周期、振幅の欠陥検出をシミュレーションし、検出可能な欠陥幅および、最小Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥高さ（検出限界）と最大Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥高さ（ダイナミックレンジ）の決定を行う。
【００４６】
上記データベース化により、信号処理装置４０１は、ビームスポット径および、ピンホール位置、ピンホール径を決めたときの検出限界欠陥凹凸および、ダイナミックレンジを求めることにより、ユーザが得たい欠陥形状情報を入力することによって逆に光学系の配置（ビームスポット径および、ピンホール位置、ピンホール径）を決定することが可能となる。
【００４７】
次に、（２）実験によるデータベース作成方法について図２０を用いて説明する。例えば、任意の形状を有する実欠陥を多数入手可能な場合は、図２０（ａ）に示すように欠陥形状を３次元形状測定機（図示せず）にて測定し、欠陥形状リストを作成する。そして、光学シミュレータは、シミュレーション解析時と同様に、ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を選択し、その条件での検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。ただし、シミュレーション時と異なり、入手可能な欠陥形状は離散的であるために、図２０（ｂ）に示すように最小二乗法などにより近似曲線を求め、求まった近似曲線から検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。
【００４８】
前記実験は任意形状を有する実欠陥サンプルが多数入手可能な場合を想定したが、実際には任意形状サンプルの入手は困難であり、前記手法が適用できない可能性もある。そこで実験的にデータベースを作成する方法として、図２１に示す方法が考えられる。ただし本手法では調整は周期欠陥（Ｗｒｉｎｋｌｅ欠陥）に対して行われることになる。被測定サンプルとして表面粗さの異なるサンプルを多数用意する。一例として表面粗さの異なるサンプルの作成方法として、ディスクの研磨工程において、研磨時間の異なるサンプルを用いることによって高さの異なるサンプルを容易に作成可能である。こうして例えば粗さの異なるサンプル（図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）に示す）を作成する。次に前記サンプルの３次元形状測定を行い、測定データをフーリエ変換し、図２１（ｄ）、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように周波数成分ごとの振幅を求める。これらの周波数成分を図２１（ｇ）にまとめて示す。本サンプルにより、任意周期ｆ１で振幅Ａ１、Ａ２、Ａ３の異なるサンプルを準備可能となる。本サンプルに対してシミュレーション解析時と同様にビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径を選択し、その条件での検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。図２２（ａ）はあるビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の条件にてサンプル測定を行ったときに得られる出力信号に対してフーリエ変換し、周波数解析を行った結果の一例である。周波数１／ｆ１に対応する信号振幅が周期ｆ１の形状に対する検出強度を示すことになる。振幅Ａ１を持つサンプルＡに対する出力強度はＢ１、振幅Ａ２を持つサンプルＢに対する出力強度はＢ２、振幅Ａ３を持つサンプルＣに対する出力強度はＢ３となる。こうして図２２（ｂ）に示すように任意周期のサンプルに対して欠陥高さと検出強度の関係を求めることが可能となる。ただし粗さ振幅は離散的であるために、最小二乗法などにより、近似曲線を求め、求まった近似曲線から検出限界凹凸欠陥高さとダイナミックレンジの決定を行う。
【００４９】
本手法を用いると、図２３に示すように周期欠陥と曲率が等しい凹欠陥に対しても感度を持つように調整されることになる。よって任意の凹凸欠陥に対して感度調整を行いたい場合は同じ曲率をもつ周期欠陥に対して調整を行えばよい。また実際の欠陥は図２４に示すように単一周期ではなくいくつかの周期から形成されている場合が多い。この場合は振幅は含まれる周期の振幅の和として評価する必要がある。以上がデータベースの作成方法である。
【００５０】
前記で説明した手法により、図６に示したフローチャートが実現可能となる。検査対象欠陥形状は、例えば、信号処理装置４０１に接続された図２５に示す装置ＧＵＩ４０５を用いてユーザにより入力され、該入力データを元に、データベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径が自動調整される。装置画面には調整された光学系配置にて検査可能な欠陥範囲４０３が表示される。
【００５１】
またフローチャートの第２の実施例を図２６に示す。検査対象欠陥を指定し（４０２）、データベース４０１１に基づきビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径を自動調整するところまでは図６と同様である。調整後、形状が既知な実欠陥サンプルの測定を行う（Ｓ２６１）。本サンプルに対してはデータベース４０１１により、予め目標として得られる信号強度がわかっている。信号強度判定部４０１４は測定結果と目標値を比較して測定値が目標感度近傍の領域に入っていれば調整完了とし（Ｓ１００）、目標感度近傍領域に入っていなければ、再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、目標感度領域に入るまで調整する。その結果、装置画面には調整された光学系配置にて検査可能な欠陥範囲４０３が表示される。
【００５２】
検査対象欠陥の入力は、例えば、信号処理装置４０１に接続された図２７に示す装置ＧＵＩ４０６を用いてユーザにより入力され、該入力データを元に、データベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径が自動調整される。装置画面４０６には検出可能な欠陥範囲が表示される。さらに実サンプル形状入力画面があり、測定するサンプル形状の入力を行う。するとデータベース４０１１より、目標感度領域が設定され、信号強度測定部４０１４は測定結果がその領域に入っているかの判定を行う。領域に入っていなければ、自動あるいはユーザの判断で調整制御部４０１２、４０１３により再度ビームスポット径およびピンホール位置、ピンホール径の微調整を行う。目標感度領域に入っていれば、光学系の調整完了（Ｓ１００）とする。
【００５３】
［第３の実施の形態］
本発明に係る装置間（ディスク表面検査装置間）の機差低減を行う第３の実施の形態について図２８を用いて説明する。まず、基準装置において、検査対象欠陥４０２を入力し、装置間においてネットワーク４１１を介して共有されるデータベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の調整を行う。本光学条件にてある評価サンプルの測定を行い、基準装置における測定データとして装置間において共有されるデータベース４０１１（ネットワーク４１１を介して共有するサーバでも良い。）に保存する（Ｓ２８１）。
【００５４】
次に、較正装置において、基準装置で設定した検査対象欠陥と同じ値４０２を入力し、装置間においてネットワーク４１１を介して共有されるデータベース４０１１に基づいて調整制御部４０１２、４０１３によりビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の調整を行う。この光学条件にて、基準装置で測定した同じ評価サンプルの測定を行う（Ｓ２８２）。ここで測定した評価サンプルの測定結果に関して、理想的には基準装置で測定した結果と、較正装置で測定した結果とは等しくなるはずである。しかし、装置間には機差が発生するため、必ずしも一致はしない。そこで例えば点線で示すネットワーク４１１を介して得られる基準装置で測定した結果（装置間において共有されるデータベース４０１１に格納される。）と較正装置で測定した結果（装置間において共有されるデータベース４０１１に格納される。）との機差を例えば較正装置における信号強度判定部４０１４において判定し（Ｓ２８３）、該機差があるしきい値以下となるように他の装置（例えば較正装置）のビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径の微調整を行う。
【００５５】
以上説明したように、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０、１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベース４０１１を装置間（ディスク表面検査装置間）で共有することによって、ビームスポット径、及びピンホール位置、ピンホール径の微調整を高速で機差なく行うことが可能となる。
【００５６】
ここで前記評価サンプルおよび評価パラメータについて説明する。図２９は評価サンプルとして凹欠陥サンプルを用いたときの較正装置のＧＵＩ画面４０７である。較正装置において、ＧＵＩ画面４０７を用いて検査対象欠陥については基準装置と同じ値を入力する。そして、較正装置の例えば信号強度判定部４０１４において、基準装置にて凹欠陥を測定したデータと較正装置にて凹欠陥を測定したデータとの差分（機差）をとり、各位置での差分の和があるしきい値以下となれば、較正完了とし（Ｓ２８４）、しきい値以上であれば再度ビームスポット径、ピンホール位置、ピンホール径の微調整を行い、しきい値以下となるまで繰り返す。
【００５７】
また評価サンプルとしては、図２１で説明した粗さサンプルを用いてもよい。該粗さサンプルを用いた場合は、図３０の較正装置のＧＵＩ画面４０８に示すように測定結果を周波数解析し、周波数解析された基準装置データと周波数解析された較正装置データとの差分（機差）を求め、その差分の和があるしきい値以下となるように光学系の微調整を行う。
【００５８】
また評価パラメータとしては、図３１の較正装置のＧＵＩ画面４０９に示すように粗さサンプルを全面測定した結果の画像を用いてもよい。この場合、基準装置での取得したデータを画像にする。データの画像化手法としては例えば、螺旋状に走査し、得られた１次元配列信号（極座標）に対して座標変換を行い、ディスク画像（直交座標）の生成を行う。本手法によって基準装置での取得画像および較正装置での取得画像の生成を行い、その差画像（機差）を求める。求まった差画像の各画素の差分を求め、その差分の和があるしきい値以下となるように光学系の微調整を行う。
【００５９】
以上説明した方式により装置間の機差低減が可能となる。
【００６０】
［第４の実施の形態］
図１３〜図１６で示したようにある光学系配置（第１及び第２の投光光学系２００、１００の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系２１０，１２０の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係）のときの任意欠陥形状に対する第１及び第２の受光光学系２１０，１２０の各々によって検出される検出強度のデータベース４０１１を作成することにより、形状が未知のディスク表面を測定したときに得られる検出強度から表面に存在する欠陥形状を推定することが可能となる。その第４の実施の形態について図３２に示す。図３２（ａ）はフローチャートを示す。まず形状が未知のディスクを測定し、測定信号が装置に入力されることからスタートする（Ｓ３２１）。例えば、形状による欠陥判定部４０１７において、出力信号波形からデータベース４０１１に基づき、もっとも形状が類似している信号強度波形を選択することによってディスク表面に存在する欠陥形状を推定することが可能となる（Ｓ３２２）。測定波形とデータベース波形との一致度の評価方法の一実施例として最小二乗法による評価が考えられる。こうしてもっとも一致する波形に対応する欠陥形状が未知のディスク表面に存在すると推定される。出力画面の実施例４１０、４１１としては図３２（ｂ）に示すように出力信号強度より推定される欠陥形状の表示を行う、あるいは図３２（ｃ）に示すようにディスク全面を検査したときの存在する欠陥番号とその形状情報（幅、高さ）を表示するといった形態が実施可能である。
【００６１】
［第５の実施の形態］
図７や図１２に示す光学系の検出特性に関して、図３３（ａ）に示すように、ある検出強度に対応する欠陥高さが２つ存在する可能性が考えられる。この場合、一意に欠陥高さを求めることはできない。この場合は光学条件を変えて２回検査行うことによって一意に欠陥高さを求めることが可能である。例えば図３３（ｃ）で検査した結果図３３（ａ）の状態であるとする。このとき図３３（ｄ）に示す条件で検査した場合、図３３（ｂ）に示すように２つの欠陥に対する検出強度は異なるため、図３３（ｃ）、図３３（ｄ）の２回検査によって弁別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るディスク表面検査装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る欠陥検出処理が対象とする欠陥の特徴を示した図である。
【図３】本発明に係るディスク表面凹凸欠陥の検出原理を示した図である。
【図４】図３とは異なるディスク表面凹凸欠陥の検出原理を示した図である。
【図５】図２で示した欠陥を図３及び図４で示した光学系によって検出した場合の欠陥検出信号強度の特徴を示した図である。
【図６】本発明に係る検査対象欠陥に対する光学系調整のフローの第１の実施例を示した図である。
【図７】本発明に係る光学系の一実施の形態を示す図である。
【図８】図７に示した光学系においてビームスポット径と検出強度との関係を示した図である。
【図９】図７に示した光学系においてピンホール位置と検出強度との関係を示した図である。
【図１０】図７に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１１】図７に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１２】本発明に係る光学系の他の一実施の形態を示す図である。
【図１３】図１２に示した光学系においてビームスポット径と検出強度との関係を示した図である。
【図１４】図１２に示した光学系においてピンホール位置と検出強度との関係を示した図である。
【図１５】図１２に示した光学系においてピンホール位置と欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１６】本発明に係るピンホールサイズと欠陥検出感度との関係を示した図である。
【図１７】本発明に係る凹凸欠陥形状の光学シミュレーションモデルを示した図である。
【図１８】本発明に係る光学シミュレーションによる光学系配置のデータベース作成方法を示した図である。
【図１９】本発明に係るＷｒｉｎｋｌｅ欠陥形状と光学系配置の関係の光学シミュレーションによるデータベース作成方法を示した図である。
【図２０】本発明に係る凹凸欠陥形状と光学系配置の関係の実験によるデータベース作成方法を示した図である。
【図２１】本発明に係る粗さサンプル測定データ作成方法を示した図である。
【図２２】本発明に係る粗さサンプルを用いた実験によるデータベース作成方法を示した図である。
【図２３】本発明に係る欠陥形状と表面曲率の関係を示した図である。
【図２４】本発明に係る実欠陥の表面形状の周波数特性を示した図である。
【図２５】本発明に係る検査対象欠陥に対して光学系調整を行うための装置ＧＵＩ画面である。
【図２６】本発明に係る検査対象欠陥に対する光学系調整フローの第２の実施例を示した図である。
【図２７】本発明に係る検査対象欠陥に対して光学系調整を行うための装置ＧＵＩ画面の第２実施例である。
【図２８】本発明に係る装置間の機差低減を行うための処理フローの内、基準装置側での処理フロー及び較正装置側での処理フローを示した図である。
【図２９】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面を示した図である。
【図３０】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面の第２実施例を示した図である。
【図３１】本発明に係る装置間の機差低減を行うための装置ＧＵＩ画面の第３実施例を示した図である。
【図３２】本発明に係る検出信号波形から欠陥形状を推定する処理フローを示した図である。
【図３３】図７や図１２に示す光学系の検出特性の説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００…第１の投光光学系、１０１…第１の投光素子、１０２…ビームスポット径調整装置、１０４、１０５、１１５…第１の散乱光受光素子、１０３…第１の正反射光受光素子、１０６、１１３、１１４…集光レンズ、１０７…分岐光学系、１０８…フィルタ、１０９…ピンホール、１１０…ピンホール位置調整装置、１１２…ピンホール径調整装置、１２０…第１の受光光学系、２００…第２の投光光学系、２０１…第２の投光素子、２０２…ビームスポット径調整装置、２０３…ピンホール、２０４…ピンホール位置調整装置、２０６…ピンホール径調整装置、２０８…第２の正反射光受光素子、２１０…第２の受光光学系、３０１…ディスク、３０２…ステージ、４０１…信号処理装置、４０２…欠陥分類パラメータ入力装置、４０３…出力装置、４０４…アンプ回路、４０１１…欠陥形状と光学系配置のデータベース、４０１２…ビームサイズ調整制御部、４０１３…ピンホール位置、ピンホール調整制御部、４０１６…座標変換部、４０１７…形状による欠陥判定部、４０１８…欠陥検出部、４０５、４０６〜４１１…ＧＵＩ画面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、
前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、
前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とするディスク表面検査装置。
【請求項２】
前記信号処理部において検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項１に記載のディスク表面検査装置。
【請求項３】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする請求項２に記載のディスク表面検査装置。
【請求項４】
前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理部は、前記受光光学系から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項３に記載のディスク表面検査装置。
【請求項５】
第１及び第２のレーザ光の各々をディスク表面に照射する第１及び第２の投光光学系と、該第１及び第２の投光光学系の各々で照射された第１及び第２のレーザ光による前記ディスク表面から得られる第１及び第２の正反射光の各々を受光面を通して受光する第１及び第２の受光光学系と、該第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、
前記第１及び第２の投光光学系の各々による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径の各々を調整する第１の調整手段と、
前記第１及び第２の受光光学系の各々による前記第１及び第２の正反射光の各々を受光する各受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記各受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とするディスク表面検査装置。
【請求項６】
前記信号処理部において検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項５に記載のディスク表面検査装置。
【請求項７】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得される第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする請求項６に記載のディスク表面検査装置。
【請求項８】
前記第１のレーザ光を前記第２のレーザ光に比べて前記ディスク表面に対して細く絞って照射することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項９】
前記第１の受光光学系には、前記第１のレーザ光による前記ディスク表面から得られる反射光を第１及び第２の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された第１の光路には正反射光を遮光して散乱光を受光する第１の受光素子と、前記分岐光学系で分岐された第２の光路には正反射光を前記受光面を通して受光する第２の受光素子とを有することを特徴とする請求項５乃至８の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項１０】
前記データベースには、さらに、前記第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と前記第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記第１及び第２の受光光学系の各々によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理部は、前記第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項７乃至９の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項１１】
レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光の正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備え、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有する複数のディスク表面検査装置間において、
予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを共有することを特徴とするディスク表面検査システム。
【請求項１２】
レーザ光をディスク表面に照射する投光ステップと、該投光ステップで照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光ステップと、該受光ステップで受光して得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理ステップとを有するディスク表面検査方法であって、
前記投光ステップで前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整ステップと、
前記受光ステップで前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整ステップとを有することを特徴とするディスク表面検査方法。
【請求項１３】
前記信号処理ステップにおいて検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項１２に記載のディスク表面検査方法。
【請求項１４】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、前記第１の調整ステップにおいて前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整ステップにおいて前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うことを特徴とする請求項１３に記載のディスク表面検査方法。
【請求項１５】
前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理ステップにおいて、前記受光ステップで得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項１４に記載のディスク表面検査方法。
【請求項１】
レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、
前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、
前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とするディスク表面検査装置。
【請求項２】
前記信号処理部において検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項１に記載のディスク表面検査装置。
【請求項３】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする請求項２に記載のディスク表面検査装置。
【請求項４】
前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理部は、前記受光光学系から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項３に記載のディスク表面検査装置。
【請求項５】
第１及び第２のレーザ光の各々をディスク表面に照射する第１及び第２の投光光学系と、該第１及び第２の投光光学系の各々で照射された第１及び第２のレーザ光による前記ディスク表面から得られる第１及び第２の正反射光の各々を受光面を通して受光する第１及び第２の受光光学系と、該第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備えたディスク表面検査装置であって、
前記第１及び第２の投光光学系の各々による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径の各々を調整する第１の調整手段と、
前記第１及び第２の受光光学系の各々による前記第１及び第２の正反射光の各々を受光する各受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記各受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有することを特徴とするディスク表面検査装置。
【請求項６】
前記信号処理部において検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項５に記載のディスク表面検査装置。
【請求項７】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られる第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量と取得し、第１の調整手段は前記取得される第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整手段は前記取得される第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うよう構成したことを特徴とする請求項６に記載のディスク表面検査装置。
【請求項８】
前記第１のレーザ光を前記第２のレーザ光に比べて前記ディスク表面に対して細く絞って照射することを特徴とする請求項５乃至７の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項９】
前記第１の受光光学系には、前記第１のレーザ光による前記ディスク表面から得られる反射光を第１及び第２の光路に分岐する分岐光学系と、該分岐光学系で分岐された第１の光路には正反射光を遮光して散乱光を受光する第１の受光素子と、前記分岐光学系で分岐された第２の光路には正反射光を前記受光面を通して受光する第２の受光素子とを有することを特徴とする請求項５乃至８の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項１０】
前記データベースには、さらに、前記第１及び第２の投光光学系の各々によるビームスポット径調整量と前記第１及び第２の受光光学系の各々による受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記第１及び第２の受光光学系の各々によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理部は、前記第１及び第２の受光光学系の各々から得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項７乃至９の何れか一つに記載のディスク表面検査装置。
【請求項１１】
レーザ光をディスク表面に照射する投光光学系と、該投光光学系で照射されたレーザ光の正反射光を受光面を通して受光する受光光学系と、該受光光学系から得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理部とを備え、前記投光光学系による前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整手段と、前記受光光学系による前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整手段とを有する複数のディスク表面検査装置間において、
予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを共有することを特徴とするディスク表面検査システム。
【請求項１２】
レーザ光をディスク表面に照射する投光ステップと、該投光ステップで照射されたレーザ光による前記ディスク表面から得られる正反射光を受光面を通して受光する受光ステップと、該受光ステップで受光して得られる信号に基づいてディスク表面状態を検査する信号処理ステップとを有するディスク表面検査方法であって、
前記投光ステップで前記照射するレーザ光のディスク表面でのビームスポット径を調整する第１の調整ステップと、
前記受光ステップで前記正反射光を受光する受光面の位置を光軸方向に移動調整し、前記受光面への受光量を調整する第２の調整ステップとを有することを特徴とするディスク表面検査方法。
【請求項１３】
前記信号処理ステップにおいて検査するディスク表面状態には欠陥が含まれることを特徴とする請求項１２に記載のディスク表面検査方法。
【請求項１４】
さらに、予めシミュレーションあるいは実験によって任意形状欠陥に対して検出するに十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量とを求めて記憶したデータベースを有し、
該データベースから入力された検査対象とする欠陥形状に応じて十分な感度が得られるビームスポット径調整量と受光面の移動調整量と受光面への受光量調整量と取得し、前記第１の調整ステップにおいて前記取得されるビームスポット径調整量に基づいて調整を行い、前記第２の調整ステップにおいて前記取得される受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量に基づいて調整を行うことを特徴とする請求項１３に記載のディスク表面検査方法。
【請求項１５】
前記データベースには、さらに、前記ビームスポット径調整量と前記受光面の移動調整量及び受光面への受光量調整量との関係のときの任意欠陥形状に対する前記受光光学系によって検出される検出強度の既知の関係データを記憶しておき、
前記信号処理ステップにおいて、前記受光ステップで得られる信号に基づく検出強度から前記データベースに記憶された前記既知の関係データを基に欠陥形状を推定することを特徴とする請求項１４に記載のディスク表面検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２０１０−１８５６９２（Ｐ２０１０−１８５６９２Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８４５３（Ｐ２００９−２８４５３）
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１０日（２００９．２．１０）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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