JPH01165941A - 表面欠陥検出方法および装置 - 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］ 本発明は、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、傷などの欠陥を光学的に検出
する際に用いて好適の表面欠陥検出方法および装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の装置としては第１４図に示すようなもの
がある。

第１４図において、レーザ光源５１からの光ビームＬは
偏光ビニムスプリッタ５２によって反射され、光透過率
分布フィルタ５４に入射する。この光透過率分布フィル
タ５４は、例えばガラス基板上に金属を真空蒸着して得
られるものであるが、その蒸着厚は、中心部で厚く、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。つまり、この光透過率分布フィルタ５４の光の透過
率は、光透過率分布フィルタ５４の中心位置付近で最も
小さく、半径方向に向かって大きくなっている。そして
、中心位置が光ビームＬの入射位置となるように、光透
過率分布フィルタ５４を配置する。

これにより、光ビームＬは、光透過率分布フィルタ５４
のうち、透過率の小さい中心部分Ａによってそのほとん
どが反射され、１／４波長板５５を通った後、レンズ５
６を介してこのレンズ５６の焦点距離ｆの位置にある被
検査体表面５７で反射されて反射光Ｒ８どなるが、この
反射光Ｒ８は、偏向性反射光Ｒｔと散乱性反射光Ｒｄと
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５７に偏向性欠陥が存在しないときに
は正反射光に一致するものである。

このようにして得られる反射光Ｒ６は、レンズ５６と１
／４波長板５５を介して光透過率分布フィルタ５４に再
入射する。このとき、反射光Ｒ８に含まれる偏向性反射
光Ｒｔは、光透過重分布フイルタ５４の低透過率部分（
中心部分）Ａにてそのほとんどが反射され、偏光ビーム
スプリッタ５２に至る。この光は、１／４波長板５５を
２回通過しているためにその偏光方向は光ビームＬに対
して９０°回転したものとなっており、偏光ビームスプ
リッタ５２を通過して輝点位置検出器５９に至る。

一方、反射光Ｒ６に含まれる散乱性反射光Ｒｄは、光透
過率分布フィルタ５４の透過率の大きな部分（外周部分
）Ｂに入射し、そのほとんどが光透過率分布フィルタ５
４を透過して光電変換手段５８の受光面に入射する。

従って、被検査体表面５７からの反射光Ｒ８は、透過率
分布フィルタ５４において、偏向性反射光Ｒｔを含む第
１の反射光Ｒ１と、散乱性反射光Ｒｄを含む第２の反射
光Ｒ２とに分離される。

次に、被検査体表面５７における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じるような欠陥（
例えば食い込み状欠陥）を検出するための手段を説明す
る。第１５図は、第１４図のうち偏向性欠陥検出の説明
に必要な部分のみを取り出したものである。また、光ビ
ームＬおよび偏向性反射光Ｒｔは、便宜上、幅を有しな
い直線とする一方、被検査体表面５７には、偏向性欠陥
のひとつの態様である食い込み状欠陥７０が存在してい
るものとする。ただし、５７ａは光ビームＬに対して直
角な基準面を示す。

光ビームＬが食い込み状欠陥７０の傾斜面７１において
反射される場合には、この傾斜面７１が基準面５７ａと
なす傾斜角をＯとすると、偏向性反射光Ｒｔの偏向角は
２θとなる。そして、レンズ５６を通過した後の偏向性
反射光Ｒｔは、光ビームＬに対して平行となるが、光ビ
ームＬに対して、 Δｘ　＝　ｆ　−ｔａｎ（２０）　　　　　　　　−（
１）だけの偏位を生じている。従って、この場合、輝点
位置検出器５９の受光面６０上の基準位置Ｘ。

からΔＸだけ偏位した位置に偏向性反射光Ｒｔが入射す
ることになる。ただし、基準位置Ｘ。は、被検査体表面
５７が基準面５７ａに一致し、かつ欠陥が存在しないと
きの偏向性反射光（つまり正反射光）Ｒｔの受光位置で
ある。このため、この偏位ΔＸを検出することによって
５（１）式から傾斜角θを求めることができる。なお、
精密加工面」二の微小な食い込みや起伏では、傾斜角Ｏ
は微小であるため、上記（１）式の近似式として、ΔＸ
弁ｆ・２０　　　　　　　　・・・（２）を用いること
ができる。

このように、偏位ΔＸは食い込み状欠陥７０等の傾斜角
Ｏを反映した量となっているため、この偏位ΔＸが所定
量を超えた場合に、偏向性欠陥が存在すると判定する。

なお、輝点位置検出器５９としては、半導体装置検出器
（ＰＳＤ）などを用いている。

一方、被検査体表面５７における散乱性欠陥つまり入射
光を様々な方向へと散乱させるような欠陥を検出するた
めの手段について説明する。第１４に示す光電変換手段
５８としては、単位光電変換素子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を使用し、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が行なわ
れる。つまり、各単位光電変換素子から得られる光電変
操出カバターンを、事前に想定される種類の欠陥につい
て予め求めておいた回折パターン分布の形態と比較し、
その−数量によって欠陥の種類を判別するのである。

例えば、散乱性欠陥としては、線状（筋状）欠陥〔第１
６図（ａ）参照〕や、点状（ピット状）欠陥〔第１７図
（ａ）参照〕があり、それぞれの回折パターンは、前者
では線状回折パターン〔第１６図（ｂ）参照〕となり、
後者ではスペック状回折パターン〔第１７図（ｂ）参照
〕となる。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上述のような従来の表面欠陥検出装置で
は、第１の反射光Ｒ□を受光して偏向性欠陥を検出する
半導体装置検出器タイプの輝点位置検出器５９と、第２
の反射光Ｒ２を受光して散乱性欠陥を検出する光電変換
素子アレイタイプの光電変換手段５８との２種類のセン
サをそなえ、各センサごとに光学系や信号処理系を接続
・構成する必要があり、装置が複雑になり小型化が困難
であるとともに、製造コストが高いなどの問題点がある
。また、従来装置では、被検査体表面５７における反射
率変動の表面欠陥は検出できない。

本発明は、上述のような問題点を解消するためになされ
たもので、被検査体表面の偏向性欠陥や散乱性欠陥のみ
ならず反射率変動による表面欠陥をも、複雑な信号処理
を施すことなく速い応答性で精度良く測定できるように
した、低価格でコンパクトな表面欠陥検出方法および装
置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ このため、本発明の表面欠陥検出方法は、被検査体表面
に光を照射して得られた反射光を光入力として光電変換
体に入射させて、上記光入力の光強度と、光強度によっ
て重み付けされた上記光電変換体の端部と上記光入力の
入射位置との距離の平均値と、光強度によって重み付け
された上記光電変換体の端部と上記光入力の入射位置と
の距離の２乗平均値とを上記光電変換体により検出し、
検出された上記の光強度および平均値に基づいて上記光
電変換体の端部と上記光入力の入射位置との距離の平均
値に比例する１次出力をとり出すとともに、検出された
上記の光強度および２乗平均値に基づいて上記光電変換
体の端部と上記光入力の入射位置との距離の２乗平均値
に比例する２次出力をとり出した後、上記１次出力に基
づき上記光入力の入射位置を検出し、上記の１次出力お
よび２次出力に基づき上記光入力の分散を演算して検出
してから、検出した上記光入力の光強度、入射位置およ
び分散に基づいて上記被検査体表面の欠陥を抽出・判定
することを特徴としている。

また、本発明の表面欠陥検出装置は、被検査体表面に光
を照射する光源と、上記被検査体表面により反射された
上記光源からの光の反射光を光入力として受ける光電変
換体とをそなえ、上記光電変換体が、前記１次出力を検
出すへく、上記光電変換体の端部からの距離に応し同距
離位置において同距離に比例した幅方向位置で分離絶縁
されるとともに、前記２次出力を検出すべく、上記光電
変換体の端部からの距離に応し同距離位置において同距
離の２乗に比例した幅方向位置で分離絶縁されて構成さ
れ、上記光電変換体からの出力に基づき」二配光入力の
光強度、入射位置および分散を算出しこれらの光強度、
入射位置および分散から上記被検査体表面の欠陥を抽出
・演算する演算部をそなえたことを特徴としている。

［作　　　用コ 上述した本発明の表面欠陥検出方法では、被検査体表面
に光を照射して得られた反射光が光入力として光電変油
体に入射され、この光電変換体により、同光電変換体の
端部と光入力の入射位置との距離の平均値に比例する１
−吹出力と上記距離の２乗平均値に比例する２次出力と
を検出することで、複雑な信号処理回路などの高価なも
のを使用することなく、上記光電変換体からの上記の１
次出力および２次出力に基づいて、上記光入力の入射位
置および分散が、統剖学」二の簡単な式により求められ
る。そして、求められた上記光入力の入射位置および分
散と、上記光電変換体により検出される上記光入力の光
強度とから上記被検査体表面の欠陥が抽出・判定される
。

また、上述した本発明の表面欠陥検出装置は前記方法を
実施するに際し直接使用されるもので、前記装置では、
光源から照射された光が、被検査体表面により反射され
て反射光となり、光入力として光電変換体へ入射される
。この光電変換体から出力される、１次直線と２次曲線
とに囲まれて分離絶縁された上記光電変換体からの電流
値と、上記２次曲線の下側の上記光電変換体からの電流
値との和により、光強度によって重み付けされた上記光
電変換体の端部と上記光入力の入射位置との距離の平均
値が得られる。また、上記２次曲線の下側の上記光電変
換体からの電流値により、光強度によって重み付けされ
た上記光電変換体の端部と上記光入力の入射位置との距
離の２乗平均値が得られる。さらに、３つの部分に分離
絶縁された上記光電変換体からの電流値の総和により上
記光入力の強度が検出される。そして、上記平均値を上
記光強度により除算することで、前記１次出力が求めら
れるとともに、上記２乗平均値を上記光強度により除算
することで、前記２次出力が求められる。これらの光強
度、１次出力および２次出力に基づき上記光入力の入射
位置および分散が算出され、得られた光強度、入射位置
および分散から上記被検査体表面の欠陥が抽出・演算さ
れる。

これらの演算は、演算部においてなされる。

［発明の実施例コ まず、本発明による表面欠陥検出方法およびその原理に
ついて１次元の場合を例にとって簡単に説明する。

一般に、被検査体表面の欠陥としては、偏向性欠陥、散
乱性欠陥および反射率変動による欠陥の３種類がある。

通常、被検査体表面に欠陥がない場合には、被−検査体
表面からの反射光の光強度分布が、第６図（ａ）に示す
ように、位置ｘｏを平均位置とする最大強度■。（総強
度Ｉｔ。）２分散σ。のシャープなものであるとする。

被検査体表面に偏向性欠陥がある場合には、第６図（ｂ
）に示すように、被検査体表面からの反射光は特定の方
向に偏向されたものとなるため、平均位置ｘ１が、第６
図（ａ）の位置Ｘ。からずれることになる。従って、反
射光の平均位置を基準位置Ｘ、と比較することで、偏向
性欠陥の有無を検出できる。

また、被検査体表面に散乱性欠陥がある場合には、第６
図（ｃ）に示すように、被検査体表面からの反射光は拡
がりをもったものとなるため、第６図（ａ）の分散σ。

よりも分散σ１が大きくなる。従って、反射光の分散を
基準分散σ。と比較することで、散乱性欠陥の有無を検
出できる。

さらに、被検査体表面に反射率変動による欠陥がある場
合には、第６図（ｄ）に示すように、被検査体表面の正
反射率に変動を来すことになるので、第６図（ａ）の総
強度Ｉｔ。〔第６図（ａ）の斜線部の面積〕から、総強
度Ｉｔ工〔第６図（ｂ）の斜線部の面積〕が変動する。

従って、反射光の総強度を基準の総強度Ｉｔｏを比較す
ることで、被検査体表面の反射率変動による欠陥の有無
を検出できる。

このように、光電変換体を用い、被検査体表面からの反
射光の光強度分布について、光強度（総強度Ｈ，入射位
置（平均位置）又および分散σ２を検出すれば、被検査
体表面の欠陥を総合的に抽出してその欠陥の種別をも判
定することが可能となる。

そこで、本発明の方法では、被検査体表面からの反射光
である光入力を受けるとその強度に応じ光電変換による
所定の電流を出力する光電変換体を用いて、まず、光強
度（総強度）ｆρ（ｘ）ｄｘ（＝　Ｉ　ｔ　；ここで、
ρは光入力の強度分布）と、光強度によって重み付けさ
れた光入力の位置Ｘの平均値ｆｘ・ρ（ｘ）ｄｘと、同
じく光強度によって重み付けされた光入力の位置Ｘの２
乗平均値ｆＸ２・ρ（ｘ）ｄｘとを電流値として検出す
る。

そして、検出された電流値から、光電変換体の端部と光
入力の位置との距離の平均値（重心位置）７に比例する
１次出力として、Ｋ＋、ｏ−／　ｘ・ｐ　（ｘ）ｄｘ／
ｆρ（ｘ）ｄｘを得るとともに、光電変換体の端部と光
入力の位置との距離の２乗平均値７に比例する２次出力
として、Ｋ２Ｏ−／　ｘ２・Ｐ（ｘ）ｄｘ／　Ｊ　Ｐ（
ｘ）ｄｘを得てから（ここで、Ｋ□。Ｔ　Ｋ　２０は定
数）、これらの出力に基づき、光入力の位置（重心位置
）Ｘを、ｘ＝ｆｘ・ρ（ｘ）ｄｘ／／ρ（ｘ）ｄｘ　　
　−（：３）として検出するとともに、光入力の分散σ
２を、ａ　”　＝　／　ｘ２・Ｐ（ｘ）ｄｘ／　ｆ　／
’（ｘ）ｄｘ−［ｆ　ｘ−Ｐ（ｘ）ｄｘ／　／　Ｐ（ｘ
）ｄｘ］２＝ｘ　　−ｘ　　　　　　　　　　　・・・
（４）にて検出するようにしている。

このようにして検出された総強度Ｉｔ、平均位置叉およ
び分散σ２に基づき、被検査体表面の欠陥が、第６図（
ａ）〜（ｄ）で示した基準に従い抽出・判定される。

以下、図面により、本発明の方法に適用される表面欠陥
検出装置の具体的な実施例を説明する。

第１〜５図は本発明の一実施例としての表面欠陥検出装
置を示すもので、第１図（ａ）はその全体構成図、第１
図（ｂ）はその光電変換体としてのＤＩＰセンサ（Ｄ　
：ｄｅｖｉａｔｉｏｎ（分散Ｌ　　Ｉ　：１ｎｔｅｎｓ
ｉｔｙ（強度）、　Ｐ　：　ｐｏｓｉｔｉｏｎ（位置）
〕の平面図、第１図（ｃ）は上記ＤＩＰセンサの側面図
、第２図（ａ）は本装置にて用いられる光学フィルタを
示す正面図、第２図（ｂ）は同光学フィルタにおける透
過率分布を示すグラフ、第３図（ａ）、（ｂ）はいずれ
も同光学フィルタによる効果を説明するためのグラフ、
第４図は上記ＤＩＰセンサに入射される光ビーム（光入
力）の強度分布の一例を示すグラフ、第５図（ａ）、（
ｂ）はいずれも上記ＤＩＰセンサにより得られる検出電
流値と上記ＤＩＰセンサ上の位置との関係を示すグラフ
である。

第１図（ａ）において、１は被検査体表面３に光ビーム
Ｌを照射するレーザ光源、２はレーザ光源１からの光ビ
ームＬおよび被検査体表面３からの反射光Ｒ８を受ける
レンズ、４はレーザ光源１からの光ビームＬを透過させ
る一方で被検査体表面３からの反射光Ｒ８を光ビームＬ
の方向とは直交する方向へ反射するハーフミラ−１４ａ
は第２゜３図により後述する特性を有しハーフミラ−４
と後述のＤＩＰセンサ５との間に配置された光学フィル
タ、５はレンズ２．ハーフミラ−４および光学フィルタ
４ａを通じ被検査体表面３により反射された光ビームＬ
の反射光Ｒ６を光入力として受ける光電変換体としての
ＤＩＰセンサ、６は演算部で、ＤＩＰセンサ５からの検
出信号（ｉ□、１２゜ｉ３）に基づき、反射光Ｒ８の光
強度（総強度）Ｉｔ。

入射位置（平均位置）Ｘおよび分散σ２を算出し、これ
らの総強度Ｉｔ、平均位置Ｘおよび分散σ２から被検査
体表面３の欠陥を抽出・演算するものである。

また、本実施例のＤＩＰセンサ５は、第１図（ｂ）、（
ｃ）に示すように、２層７．ｉ層８および０層９からな
るフォトダイオードとして構成され、光入力（反射光Ｒ
６）を受けるとその強度に応じ光−電変換による所定の
電流を出力するものである。

そして、９層７は、ｙ＝（ｗ／Ｑ、）・Ｘなる１次直線
と、ｙ　＝（ｗ／　ｆ１２）・ｘ２なる放物線とにより
３つの光電変換面７ａ、７ｂ、７ｃに分離絶縁されてお
り、各光電変換面７ａ、７ｂ、７ｃからそれぞれ電流値
１１１　］２１１３が検出されるようになっている。

なお、第１図（ｂ）において、９層７の第１図（ｂ）中
の左下隅を原点として右方向にＸ軸、上方向にｙ軸をと
っている。また、第１図（ｂ）中の℃。

Ｗは、それぞれＤＩＰセンサ５の外形寸法、つまり長さ
９幅を示している。

また、ハーフミラ−４とＤＩＰセンサ５との間に配置さ
れた光学フィルタ４ａは、第２図（ａ）に示すように円
形で、第２図（ｂ）に示すような透過率分布を有してい
る。つまり、この光学フィルタ４ａにおける光の透過率
は、光学フィルタ４ａの中心位置（０）付近で最も小さ
く、半径方向に向がって大きくなっている。そして、被
検査体表面３に欠陥がない場合に被検査体表面３がらの
反射光Ｒｏが通過する位置付近に、光学フィルタ４ａの
中心位置がほぼ位置するように、光学フィルタ４ａは配
置されている。

本発明の一実施例による表面欠陥検出装置は上述のごと
く構成されているので、被検査体表面３の欠陥を検出す
る際には、まず、鋼板表面、工業製品の仕上げ面、半導
体ウェハなどの被検査体表面３に向けて、レーザ光源１
がら光ビームＬを照射する。光ビームＬは、ハーフミラ
−４，レンズ２通過して、被検査体表面３に照射される
。

そして、光ビームＬは、被検査体表面３により反射され
て正反射光および散乱光を含んだ反射光Ｒｏどなる。こ
の反射光Ｒ６は、レンズ２を通過しハーフミラ−４に反
射され、さらに光学フィルタ４ａを透過した後、光入力
としてＤＩＰセンサ５へ入射される。

このとき、反射光Ｒ８が光学フィルタ４ａを透過するこ
とにより、第３図（ａ）、（ｂ）に示すような効果が得
られる。即ち、通常、第３図（ａ）に示すように、被検
査体表面３がらの反射光Ｒ８には正反射光と散乱光とが
含まれており、正反射光の強度に対し散乱光の強度は、
１％程度またはそれ以下と極めて小さい。従って、被検
査体表面３がらの反射光Ｒ６をすべてＤＩＰセンサ５に
より受光した場合、散乱性欠陥の検出性能が低下するこ
＝１９− とになる。

そこで、前述した透過率分布を有する光学フィルタ４ａ
をＤＩＰセンサ５の直前に配置することにより、光学フ
ィルタ４ａを透過した反射光Ｒ８の光強度分布を、第３
図（ａ）から第３図（ｂ）に示すようにする。これによ
り、正反射光と散乱光との強度がほぼ同程度となった反
射光ＲｆｌがＤＩＰセンサ５に入射することになって、
散乱性欠陥の検出性能を低下させることなく、偏向性欠
陥および反射率変動による欠陥も同時に検出できるよう
になっている。

さて、反射光Ｒ８がＤＩＰセンサ５に入射し、光電変換
によりＤＩＰセンサ５から得られた検出信号１１＋　１
．２１１３は、演算部６へ入力される。

ＤＩＰセンサ５および演算部６により、次のようにして
、反射光Ｒ８の強度（光エネルギ）■、平均位置（重心
位置）Ｘ２分散（広がり）σ２が算出され、さらには、
これらの算出結果から被検査体表面３の欠陥が抽出・演
算される。

今、第４図に示すような１次元ガウス分布形の強度分布
ρ（Ｘ）をもった反射光Ｒ８が、ＤＩＰセンサ５に入射
したとする。ここで、上記ガウス分布の平均位置をＸ、
分散をσ２、最大強度をＩ　ｍａｘ、総強度（第４図に
斜線で示す部分の面積）をＩｔとする。なお、第１図（
ｂ）のｙ方向には、光強度分布は一定であるとする。

このとき、位置又と、検出電流値１１と１２との和との
間には第５図（ａ）に示すような関係があるとともに、
位置又と検出電流値ユ、との間には第５図（ｂ）に示す
ような関係がある。そこで、ＤＩＰセンサ５であるフォ
トダイオードの光電変換効率をＫとし、簡単のため、ａ
□＝ｗ／Ｑ、ａｚ＝Ｗ／　Ｑ２とすると、検出電流値１
ｔ＋ｌｚ＋１３は、ｉｔ＝に’７Ｂ、Ｚ’　（ｘ）・ａ
２ｘ２ｄｘ　　　　　　−（５）ｉ２＝に−７；’ρ（
Ｘ）’（ａｌｘ−ａ２ｘ２）ｄｘ　−（６）１３＝に−
ｆ：　ｐ　（ｘ）・ａ□（Ｑ　−ｘ）ｄｘ　　　−（７
）となり、これらの（５）〜（７）式より、ｊ−１＋ｊ
２＋ｉ３＝に−がρ（Ｘ）・ａ□・Ｑｄｘ＝に−ｗ−が
ρ（ｘ）ｄｘ ＝に−ｗ・Ｉ　ｔ　　　　　−（８） ｉ１＋ｉ２＝に−ｆ’ρ（ｘ）・ａｌｘｄｘ　　　−（
９）が得られる。ここで、（８）弐つまり１１＋１□＋
１３によって、反射光Ｒ８の総強度Ｉｔに関する量が検
出され、（９）式つまりｊ１＋１２によって、反射光Ｒ
ｏの強度によって重み付けされた座標Ｘの平均値に関す
る量が検出され、（５）式つまりｉ□によって、反射光
Ｒ８の強度によって重み付けされた座標Ｘの２乗平均値
が検出されることになる。

従って、（３）　、　（８）　、　（９）式より、ｊ□
十１２＋５３　　Ｑ が得られ、この（ｊ工＋ｉ２）／（ｉ□＋〕２＋ｉ３）
によって、Ｄｌｐ−ｔ＋ンサ５の端部と反射光Ｒｏの位
置との距離Ｘの平均値又に比例する１次出力がとり出さ
れる。

さらに、（８）　、　（５）式より、 ｉ、＋ｉ２＋Ｌ　　　Ｑ２　　ｆ：ρ（ｘ）ｄｘ＝□　
　　　　・（１１） が得られ、このｉ１／（ｉよ＋ｉ２＋ｉ３）によって、
ＤＩＰセンサ５の端部と反射光Ｒ８の位置との距離Ｘの
２乗平均値７に比例する２次出力がとり出される。

以上の結果から、本実施例では、（８）式により反射光
Ｒ８の総強度Ｉｔが、 Ｉｔ＝（ｉ□＋ｉ２＋ｉ３）／（Ｋ−ｗ）　　・＝（１
２）として検出され、（１０）式により反射光Ｒ６の平
均位置ｉが、 ｘ＝Ｑ・（ｉ　１＋　ｉ　２）／　（ｉ□＋１２＋ｉ３
）・・（１３）として検出され、さらに、（４）　、　
（１０）　、　（］、１）式に基づき、下式（１４）に
より分散σ２が得られる。

・・（１４） ＤＩＰセンサ５により検出された電流値ｉ工。

１２１１３に基づき、演算部６において、上述した（１
２）〜（１４）式による演算が行なわれ、反射光Ｒ６の
総強度Ｉｔ、平均位置又および分散σ２が算出される。

そして、第６図（ａ）〜（ｄ）にて説明した通り、基準
位置Ｘ。、基準分散σ。′、基準総強度Ｉｔｏを予め設
定しておくことで、これらの基準値と、算出された反射
光Ｒ６の平均位置に２分散σ２．総強度Ｉｔとをそれぞ
れ比較することにより、被検査体表面３における欠陥の
有無およびその種別を判定することができる。

つまり、反射光Ｒ８の平均位置Ｘが、基準位置Ｘｏより
も所定値以上ずれた場合に、食い込み状欠陥等の偏向性
欠陥が有ると判定できる。同様に、反射光Ｒ８の分散σ
２が、基準分散σ。よりも所定値以上大きくなった場合
に、散乱性欠陥が有ると判定でき、さらに、反射光Ｒ６
の総強度Ｉｔが、基準総強度Ｉｔ。よりも所定値以上変
動した場合に、反射率変動による欠陥が有ると判定でき
る。これらの比較・判定は演算部６において行なわれる
。

このように、本実施例の装置によれば、複雑な信号処理
を施すことなく、極めて簡素な構造の装置を用い、ＤＩ
Ｐセンサ５からの検出電流値ｉよ。

１２！１３をもとに演算を行なうだけで、反射光Ｒ，に
ついての１次出力および２次出力が得られ、これらの出
力から反射光Ｒ８の平均位置Ｘ９分散σ２．総強度Ｉｔ
２が算出される。そして、このようにして得られた平均
位置又９分散σ２．総強度Ｉｔに基づいて、被検査体表
面３の欠陥を、総合的に抽出しその欠陥の種別も速い応
答性で精度良く検出でき、装置の小型化および低価格化
を実現できる。特に、従来装置では、２つの光学センサ
（第１４．１５図の符号５８．５９参照）を設け、各セ
ンサごとに光学系や信号処理系が必要であったが、本実
施例装置では、これらがＤＩＰセンサ５ひとつに統一さ
れたので、装置の小型化および低価格化に大きく寄与す
る。

また、本実施例の装置では、従来装置では検出できなか
った反射率変動による欠陥も抽出・判定できる。

なお、本実施例では、ハーフミラ−４とＤＩＰセンサ５
との間に、光学フィルタ４ａを設けているが、この光学
フィルタ４ａに代え、第２図（ｂ）と同様の透過率分布
を有するＮＤフィルタをハーフミラー４の反射面にそな
えても同様の効果が得られる。ここで、ＮＤフィルタと
は、ＮｅｕｔｒａｌＤ　ｅｎｓｉｔｙ　Ｆ　１ｌｔｅｒ
のことで、波長（色）によらない、即ち、分光透過率が
フラットなものである。

ところで、本実施例で使用されるＤＩＰセンサ５は、い
ずれも第１図（ｂＬ　（ｃ）に示すようなフォ１〜ダイ
オードによるものとしているが、本発明の方法を実施す
るための表面欠陥検出装置における光電変換体としては
、第１図（ｂ）、（Ｃ）に示すＤＩＰセンサ５以外にも
、様々なものを用いることができる。以下に、本発明の
方法を実施するために用いることのできる光電変換体（
Ｄ　Ｉ　Ｐセンサ）の例を項目′■〜■に挙げて説明す
る。

■第１変形例 第７図（ａ）、（ｂ）はＤＩＰセンサの第１変形例を示
すもので、第７図（ａ）はその側面図、第７図（ｂ）は
その平面図である。

第１変形例のＤＩＰセンサ５Ａでは、第７図（ａ）、（
ｂ）に示すように、光入力を受けるＰ型半導体から成る
第１抵抗層１１と、この第１抵抗層１１に空乏層１３を
介して接続されたＮ型半導体から成る第２抵抗層１２と
がそなえられ、第１抵抗層１１は全面−様な抵抗値（抵
抗線密度ｒ。）を有するように形成されている。

また、電極１４，１５が、間隔Ｑをあけてそれぞれ第１
抵抗層１１の両端部に取り付けられるとともに、第２抵
抗層１２の両端にも、電極１６゜１７が、それぞれ上記
電極１４−．１５に対向するように取り付けられている
。なお、ここでは、電極１４．１６の位置を原点とし、
これらの電極１４．１６から電極１５．１７へ向かう方
向へＸ軸をとる。

さらに、第２抵抗層１２は、その端部における電極１６
の位置からの距離に依存する抵抗値を有するように形成
されており、 ｒ−（ｒｏ／Ｑ）・ｘ　　　−（１５）なる抵抗線密度
ｒをもっている。

なお、ＤＩＰセンサ５Ａにおいて光電流が生じた場合、
電極１４，１５，１６．１７を流れる電流値が、それぞ
れｉ□。＋　１２０１　Ｊ１＋　ｊ２として検出される
ようになっている。

また、第７図（ａ）、（ｂ）中のｆ’　□＋　Ｗｇ　ｈ
は、それぞれＤＩＰセンサ５Ａの外形寸法、つまり長さ
２幅、高さを示す。

このようなりＩＰセンサ５Ａでは、第１抵抗層１１に入
射する反射光Ｒ８（光入力）の総強度Ｉｔ。

平均位置Ｘおよび分散σ２は次のようにして得られる。

今、第４図と同様の強度分布ρ（、）をもった反射光Ｒ
６が、第７図（ａ）に矢印Ａで示すように入射したとす
ると、反射光Ｒ８のうちの［ｘ、ｘ＋ｄｘ１間のビーム
素は、光電変換によりｄｉの正孔とｄｊの電子とを生成
する。即ち、 ｄｉ＝Ｋ・ρ（ｘ）ｄｘ＝−ｄｊ　　　−（１６）ここ
で、Ｋは光電変換効率である。

そして、正孔ｄｉは、第１抵抗層１１に沿って移動し、
電子ｄｊ（＝−ｄｉ）は、空乏層１３から第２抵抗層１
２へ到達しこの第２抵抗層１２に沿って移動する。第１
抵抗層１１は全面−様な抵抗線密度ｒ。をもっているた
め、正孔ｄｉは、０からＸまでの全抵抗と、ＸからＱま
での全抵抗とに反比例分配され、各々、ｄｌｌｏ　１　
ｄｉ２［１として電極１４゜１５から取り出される。従
って、 ｄ　ｉ　＝ｄｉ□。＋ｄｉ２．　　　　　　　　　−（
１７）ｒｏｌｉ　　　　　　　Ｑ ｒｏ＋　Ｑ　　　　　Ｑ となる。

また、電極１４，１５からそれぞれ取り出される電流値
１１０１１２０は、 １１ｏ　＝　ｆ　ｄｉｌｏ”’　（２０）１２０　＝　
ｆ　ｄｉ２ｏ・＋＋　（２１）であり、実際に測定され
るのは、これらの電流値ｉ□。＋　１２０である。１２
０は、（２１）　、　（１９）　、　（１６）式より、
１ｚｏ＝／ｄｘｚｏ＝（１／　Ｑ）・ｆ　ｘｄｉ＝（Ｋ
／Ｍ）・／’ｘ・ρ（ｘ）ｄｘ　　＝（２２）となり、
反射光Ｒ６の強度によって重み付けされた座標Ｘの平均
値が、電流値］−ｚｏにより検出されることになる。

しかし、電流値１２０は反射光Ｒ６の強度にも依存して
いる。そこで、全電流値（ｉ１ｏ＋１２ｏ）を（２０）
　。

（２１）　、　（１，８）　、　（１９）　、　（１６
）式を用いて求めると、ｉ□。＋ｊ２ｏ＝ｆ（ｄｉ□。

＋ｄｊ２ｏ　）　＝　ｆ　ｄ　ｉ＝に一、ｒ、’ρ（ｘ
）ｄｘ＝ＫＩｔ　−（２３）となり、反射光Ｒ８の総強
度Ｉｔに関する量が得られ、さらに（２２）　、　（２
３）　、　（８）式より、が得られる。結局、ｉｚ　Ｏ
／　（１１６＋　ｊ２．　Ｏ）によって、電極１４の位
置（光電変換体の端部）と反射光Ｒ８の位置との距離Ｘ
の平均値Ｘに比例する１次出力がとり出され、・（ｉ１
ｏ＋ｉ□。）によって、反射光Ｒ。

の強度情報としてＫ・Ｉｔを求めることができる。

次に、第２抵抗層１２は（１５）式に示すような抵抗線
密度ｒをもっているので、電子ｄｊは、０からＸまでの
全抵抗Ｒ□（ｘ）と、ＸからＱまでの全抵抗Ｒ２（ｘ）
とに反比例配分され、各々、ｄＪｔ＋　ｄＪｚとして電
極１６．１７から取り出される。従って、Ｒ□（ｘ）＝
ｆ′ｃｒｄｘ＝　ｒｏ−ｘ２／（２Ｒ）　−（２５）Ｒ
２（Ｘ）　＝　ｆ’ｒ　ｄ　ｘ ＝ｒｏ・（Ｒ２−ｘ２）／（２ｕ）　　　・・（２６）
となり、全抵抗Ｒについては、 Ｒ＝　ｆ’ｒｄｘ　＝　ｒｏ−ｆｌ　／　２　　　−（
２７）となるから、 ’ｊＪ＝ｄＪ１＋ｄＪｚ　　　　　　　　　　　・・・
（２８）となる。

また、電極１６．１７からそれぞれ取り出される電流値
Ｊ＋、＋Ｊｚは、 Ｊｔ　＝　ｆ　ｄ　Ｊ□　　　・・・（３１）Ｊ　２　
＝　／　ｄ　Ｊ　２　　　　・・（３２）であり、実際
に測定されるのは、これらの電流値Ｊ１１　ｊｚである
。ｊ２は、（３２）　、　（３０）　、　（１１−）式
より、ｊｚ　＝　／　ｄ　Ｊｚ　＝　（１／　Ｑ　２）
・ｆ　ｘ２ｄｊ−−（Ｋ／Ｒａ・ｆ：ｘ　２・ρ（ｘ）
ｄｘ　　・・・（３３）となり、反射光Ｒ８の強度によ
って重み付けされ＝３１＝ た座標Ｘの２乗平均値が、電流値Ｊ２により検出される
ことになる。

しかし、電流値ｊ２は反射光Ｒ８の強度にも依存してい
る。そこで、全電流値（ｊ□＋ｊ２）を（３１）、　（
３２）　。

（２９）　、　（３０）　、　（１６）式を用いて求め
ると、ｊ□＋Ｊｚ＝ｆ（ｄｊ□＋ｄｊ２）＝／ｄｊ＝−
に−ｆ、’ｐ　（ｘ）ｄｘ　＝−Ｋ・Ｉ　ｔ　−（３４
）となり、反射光Ｒ６の総強度Ｉｔに関する量が得られ
、さらに（３３）　、　（３４）式より、が得られる。

結局、Ｊ　２　／　（Ｊ　１＋　Ｊ　２　）によって、
電極１６の位置（光電変換体の端部）と反射光Ｒ８の位
置との距離Ｘの２乗平均値Ｐに比例する２吹出カフ／Ｑ
２をとり出すことができる。

従って、反射光Ｒ１の分散（拡がり）σ２は（２４）　
。

（３５）　、　（４）式より、 によって求めることができる。

以上の結果から、このＤＩＰセンサ５Ａを演算部６に接
続することで、検出電流値ｊ□。ｔ’２゜、ｊ□。

ｊ２から、（２３）（もしくは（３４））　、　（２４
）　、　（３６）式に基づいて、それぞれ、反射光Ｒｏ
の総強度Ｉｔ、平均位置Ｘおよび分散σ２を得ることが
でき、第７図に示すＤＩＰセンサ５Ａによっても上記実
施例と同様の作用効果が得られる。

なお、距離に比例した抵抗線密度をもつ第２抵抗層１２
は、不純物のドーピング量の変化によって実現させるこ
とができるほか、距離に反比例した膜厚を第２抵抗層１
２にもたせることによっても実現できる（抵抗線密度ｏ
＝１／膜厚α距離）。

↓策裟変診盤 第８図はＤＩＰセンサの第２変形例を示す斜視図であり
、第２変形例のＤＩＰセンサ５Ｂでは、第８図に示すよ
うに、第１変形例とほぼ同様の構成において、光入力を
受けるＰ型半導体から成る第１抵抗層１１ａと、この第
１−抵抗層１１ａに空乏層１３を介して接続されたＮ型
半導体から成る第２抵抗層１２ａとがそなえられ、第２
抵抗層１２ａはバイアス電極１８に接続される。また、
第１抵抗層１１ａは、複数の帯状（たんざく状）抵抗層
部分１１ｂ、ｌｌｃに分割されている。

そして、帯状抵抗層部分１１ｂ、ｌｉｃは交互に配置さ
れ、奇数番目（所定番目毎）に位置する帯状抵抗層部分
１１ｂは、全面一様な抵抗値を有するように形成される
とともに、偶数番目（上記所定番目毎以外）に位置する
帯状抵抗層部分１１ｃは、Ｘ軸方向に線形増加する（１
５）式と同様の抵抗線密度ｒを有するように形成されて
いる。

また、各帯状抵抗層部分１１ｂの両端部には、電極１４
ａ、１５ａが取り付けられるとともに、各帯状抵抗層部
分１１ｃの両端部には、電極１６ａ、１７ａが取り付け
られており、これらの電極１４ａ、１５ａ、１６ａ、１
７ａから検出される電流値ｉよ。＋　１２０１　Ｊ１＋
　Ｊ２より、上記の第１変形例（Ｄ　Ｉ　Ｐセンサ５Ａ
）と同様にして、１次出力および２次出力が得られて、
反射光Ｒ８の平均位置Ｘ、総強度Ｉｔおよび分散σ２の
検出が行なわれる。

従って、このＤＩＰセンサ５Ｂを演算部６に接続するこ
とで、このＤＩＰセンサ５Ｂによっても上記実施例と同
様の作用効果が得られる。

■第３変形例 第９，１０図はＤＩＰセンサの第３変形例を示すもので
、第９図はその側面図、第１０図（ａ）。

（ｂ）はそれぞれ第１および第２の遮光マスクの形状を
示す平面図である。

第３変形例のＤＩＰセンサ５Ｃでは、第９図に示すよう
に、透光性を有する光電変換体としての３組のフォトダ
イオード１９−１〜１９−３がそなえられており、各フ
ォトダイオード１９−１〜１９−３は、２層１９ａ、ｉ
層１９ｂおよびｎ層１９ｃから構成され、光入力を受け
るとその強度に応じ光電変換による所定の電流を出力す
るものである。そして、各フォトダイオード１９−１〜
１９−３の上下面には、透明導電膜２０が貼付され、同
透明導電膜２０を介して各フォトダイオード１９−１〜
１９−３からの検出電流値■。ｎ＋Ｌ＋１２が得られる
ようになっている。さらに、上下面に透明導電膜２０を
貼付された各フォトダイオ一ド１９−１〜１９−３は、
ガラス基板２１上に載置されている。

そして、フォトダイオード１９−２の光入力側表面は、
透光性を有する絶縁保護膜２３を介して、第１０図（ａ
）に示す形状をもつ第１の遮光マスク２２ａによって蔽
われるとともに、フォトダイオード１９−３の光入力側
表面は、透光性を有する絶縁保護膜２３を介して、第１
０図（ｂ）に示す形状をもつ第２の遮光マスク２２ｂに
よって蔽われている。

つまり、第１の遮光マスク２２ａによる遮光部とフォト
ダイオード１９−２の受光部との境界線は、ｙ＝（ｗ／
ｆｌ）・Ｘなる１次直線となり、フカ１〜ダイオード１
９−２は、遮光マスク２２ａにより、位置Ｘにおいて同
Ｘに比例した幅（ｗ／Ｑ）・Ｘだけ露出されるようにな
っている。同様に、第２の遮光マスク２２ｂによる遮光
部とフォトダイオード１９−３の受光部との境界線は、
ｙ＝（ｗ／Ｑ２）・Ｘ２なる放物線となり、フォトダイ
オード１９−３は、遮光マスク２２ｂにより、距離Ｘに
＝３６− おいて同Ｘの２乗に比例した＠（ｗ／　０．　２）・Ｘ
２だけ露出されるようになっている。なお、ｘ−ｙ座標
系は、第１図（ｂ）に示すものと同様である。

上述のように遮光マスク２２ａ，２２ｂにより上面を蔽
われたフォトダイオード１９＝２．１９−３と、フォト
ダイオード１９−１とは、上から１９−１．１９−２．
１９−３の順で透光性のある接着層２４を介して積み重
ねられている。

このようなりＩＰセンサ５Ｃでは、第４図に示したもの
と同じ強度分布ρ（ｘ）をもった反射光Ｒ，が、第９図
に矢印Ａで示すように入射した場合、第１図（ｂ）、（
ｃ）に示したＤＩＰセンサ５と同様にして、反射光Ｒｏ
の総強度Ｉｔ，平均位置！および分散σ２が得られる。

つまり、このＤＩＰセンサ５Ｃでも、位置Ｘと検出電流
値工□（＝ｉ□＋１２）との間には第５図（ａ）に示す
ような関係があるとともに、位置Ｘと検出電流値Ｉ２（
＝１１）との間には第５図（ｂ）に示すような関係があ
る。

従って、受光面が一切蔽われていないフォトダイオー＋
：　１９−１により検出される電流値工。。は、１．、
＝Ｋｏ−ｆ’ｐ（ｘ）ｄｘ＝Ｋｏ４ｔ　　−（３７）と
なり、この電流値■。０から反射光Ｒ８の総強度Ｉｔに
関する量が得られる。また、遮光マスク２２ａに蔽われ
たフカ１〜ダイオード１９−２により検出される電流値
■□は、 ■□＝に□・ａ工・ｆ：Ｘ・ρ（Ｘ）ｄｘ・・・（３８
）となって、反射光Ｒ６の強度によって重み付けされた
座標Ｘの平均値が、電流値工、により検出されることに
なる。同様に、遮光マスク２２ｂに蔽われたフォトダイ
オード１９−３により検出される電流値■２は、 １２＝Ｋ＞・ａ２・ｆ’ｘ”ｐ（ｘ）ｄｘ　　　−（３
９）となって、反射光Ｒ８の強度によって重み付けされ
た座標Ｘの２乗平均値が、電流値工。により検出される
ことになる。ここで、Ｋｏ、に□、に２はそれぞれフカ
１〜ダイオード１９−１〜１９−３の光電変換効率であ
る。

従って、（３７）　、　（３８）より、Ｉ　１／　Ｉ　
。ｏ　−（Ｋ□／Ｋｏ）・ａ□・ｘ　　　−（４０）が
得られ、この工□／■ｏによって、フォトダイオード１
９−２の端部と反射光Ｒ８の位置との距離Ｘの平均値マ
に比例する１−吹出力がとり出される。

また１、　（３７）　、　（４０）より、Ｉ　２　／　
Ｉ。。＝　（Ｋ２／　ＫＯ）・ａ２・ｘ”　　・・（４
］、）が得られ、この■２／工。。によって、フ第１へ
ダイオード１９−３の端部と反射光Ｒ６の位置との距離
Ｘの２乗平均値７に比例する２次出力がとり出される。

なお、実際には、反射光Ｒ６がフォトダイオード１９−
１〜１９−３を順次透過するに従い、その光量は徐々に
吸収されて減衰するため、上記（３８）〜（４１）式に
よる演算にあたってはその減衰率を予め求めて考慮する
必要があるが、ここでは、簡単のため反射光Ｒ８の減衰
は生じないものとして、説明している。

以上の結果から、ＤＩＰセンサ５Ｃでは、（３７）式に
より反射光Ｒ６の総強度Ｉｔが、（４０）式により反射
光Ｒ９の平均位置又が得られ、さらに、（４０）。

（４１）式に基づき、下式（４２）により分散σ２が得
られる。

従って、このＤＩＰセンサ５Ｃを演算部６に接続するこ
とで、このＤＩＰセンサ５Ｃによっても上記実施例と同
様の作用効果が得られる。

■第４変形例 第１１図（ａ）、（ｂ）はＤＩＰセンサの第４変形例を
示すもので、第１１図（、ａ）はその平面図、第１１図
（ｂ）はその側面図である。

第４変形例のＤＩＰセンサ５Ｄでは、第１１図（ａ）、
（ｂ）に示すように、光電変換体としてのフォトダイオ
ード２７がガラス基板３０上に載置されてそなえられ、
フォトダイオード２７の光入力側表面は、第１０図（ａ
）に示すものと同形状の第１の遮光マスク２８と、第１
０図（ｂ）に示すものと同形状の第２の遮光マスク２９
とにより蔽われている。そして、これらの遮光マスク２
８．２９はいずれも液晶シャッタとして構成されている
。

つまり、遮光マスク２８．２９がいずれもオフ（開放）
状態である場合には、フォトダイオード２７には光入力
が全く遮光されないまま入射して、フォトダイオード２
７から（３７）式に対応する電流値■。０が検出される
。また、遮光マスク２８が駆動電圧の印加によりオン（
閉鎖）状態となると、（３８）式に対応する電流値工、
が検出され、さらに、遮光マスク２９が駆動電圧の印加
によりオン状態となると、（３９）式に対応する電流値
１□が検出されることになる。これにより、所定のタイ
ミングで、遮光マスク２８．２９両方オフ、遮光マスク
２８のみオン、遮光マスク２９オンの操作を駆動電圧の
印加制御により繰り返し行ない、時間分解して電流値■
。ｏ＋Ｉ□＋Ｉｚを検出し組み合わせることによって、
（３７）式により総強度Ｉｔが、（４０）式により平均
位置Ｘが、（４２）式により分散σ２が得られる。

従って、このＤＩＰセンサ５Ｄを演算部６に接続するこ
とで、このＤＩＰセンサ５Ｄによっても上記実施例と同
様の作用効果が得られる。

なお、シャッタとして液晶以外に、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ（ジ
ルコン酸チタン酸釦ランタン）、ＫＤＰ（リン酸二水素
カリウム）などの電気光学結晶を用いてもよい。また、
第２の遮光マスク２９の形状を第１０図（ｂ）に示すも
のと同形状としているが、この第２の遮光マスク２９を
、第１１図（ａ）における１次直線と２次曲線とで囲ま
れた部分だけとしてもよく、この場合、（４２）式に対
応する電流値■２を検出する際には、第１の遮光マスク
２８および第２の遮光マスク２９を両方ともオン（閉鎖
）状態とすればよい。

■第５変形例 第１２．１３図はＤＩＰセンサの第５変形例を示すもの
で、第１２図はその側面図、第１３図（ａ）、（ｂ）は
それぞれ１次特性ＮＤフィルタおよび２次特性ＮＤフィ
ルタの光透過率の性質を示すグラフである。

第５変形例のＤＩＰセンサ５Ｅでは、第１２図に示すよ
うに、光電変換体として３組のフォトマル３５〜３７が
そなえられ、それぞれ長さＱを有している。ここで、フ
ォトマルとは、光電子増倍管のことで、光を受けると電
子をねずみ質的に増加させて光強度に応じた出力を得る
もので、特に微弱光の光電変換に用いられる。

そして、フォトマル３６の光入力側表面は、１次特性光
学フィルタとしての１次特性ＮＤフィルタ３８により蔽
われるとともに、フ第１へマル３７の光入力側表面は、
２次特性光学フィルタとしての２次特性ＮＤフィルタ３
９により蔽われている。

ここで、１次特性ＮＤフィルタ３８は、第１３図（ａ）
に示すように、フォトマル３６の端部からの距離Ｘに比
例した透過率すよ・Ｘを有する一方、２次特性ＮＤフィ
ルタ３９は、第１３図（ｂ）に示すように、フォＩ−マ
ル３７の端部からの距離Ｘの２乗に比例した透過率ｂ２
・Ｘ２を有している。なお、入射してくる反射光Ｒ９は
、ハーフミラ−４０゜４１により、それぞれフォトマル
３５〜３７の受光面に直交して入射するように分割され
る。

このＤＩＰセンサ５Ｅでは、Ｘ方向に第４図と同様の光
強度分布ρ（ｘ）をもつ反射光Ｒ８が入射すると、フィ
ルタをもたず反射光Ｒｏを直接入射されるフォトマル３
５により得られる出力Ｖ。は、■、＝に−ｆρ（Ｘ）ｄ
Ｘ 二Ｋ・Ｉｔ　　　　　　　　　・・・（４３）となり、
この（４３）式により反射光Ｒ，，の総強度Ｉｔに関す
る量が得られる。また、１次特性ＮＤフィルタ３８によ
り蔽われたフォトマル３６により得られる出力ｖ１は、 ｖ□−に−ｆ：ρ（Ｘ）・ｂｌ・ＸｄＸ・・・（４４）
となって、反射光Ｒ９の強度によって重み付けされた座
標Ｘの平均値が、出力ｖ１により得られることになる。

同様に、２次特性ＮＤフィルタ３９により蔽われたフォ
トマル３７により得られる出力■２は、 Ｖｚ＝に一／、’ρ（ｘ）・ｂ２−ｘ”ｄｘ　　・・・
（４５）となって、反射光Ｒ８の強度によって重み付け
された座標Ｘの２乗平均値が、出力■２により得られる
ことになる。ここで、Ｋは光電変換効率である。

従って、（４３）　、　（４４）式より、Ｖ１／　Ｖｏ
＝　ｂ　１＋　ｘ　　　　　　　　・・（４６）が得ら
れ、このＶ□／Ｖ、によって、フ第１〜マル３６の端部
と反射光Ｒ１の位置との距離Ｘの平均値Ｘに比例する１
次出力がとり出される。

また、（４３）　、　（４５）式より、■２／ｖｏ＝２
ｂ２・Ｘ２　　　　　　　・・・（４７）が得られ、こ
の■２／ｖｏによって、フォトマル３７の端部と反射光
Ｒ９の位置との距離Ｘの２乗平均値７に比例する２次出
力がとり出される。

ここで、（４７）式の右辺に２が乗算されているのは、
ハーフミーラー４０．４１によって光量が２分割される
からである。

以上の結果から、（４３）式により反射光Ｒ６の総強度
Ｉｔが、（４６）式により反射光Ｒ６の平均位置でか得
られ、（４６）　、　（４７）式に基づき、下式（４８
）により分散σ２が得られる。

従って、このＤＩＰセンサ５Ｅを演算部６に接続するこ
とで、このＤＩＰセンサ５Ｅによっても上記実施例と同
様の作用効果が得られる。

以上、ＤＩＰセンサの変形例について説明したが、第１
図（ａ）に示すＤＩＰセンサ５に代えて、いずれのセン
サ５Ａ〜５Ｅを用いても、本発明の方法を実施すること
ができ、上述の通り上記実施例と同様の効果が得られる
。

なお、以」二の説明では、簡単のために１次元の場合を
例にとっているが、前述したＤＩＰセンサ５．５Ａ〜５
Ｅを複数並列することなどによって、反射光Ｒ８の平均
位置Ｘ２分散σ２．総強度Ｉｔ２を２次元的に検出する
こともできる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の表面欠陥検出方法および
装置によれば、複雑な信号処理を施すことなく、光電変
換体からの検出電流値をもとに演算を行なうだけで、反
射光についての１次出力および２次出力が得られ、これ
らの出力から反射光の総強度、平均位置２分散が算出さ
れ、算出結果から、被検査体表面の欠陥が抽出されその
種別をも検出することができ、従来装置に比べ装置が大
幅に簡素化されているので、装置の小型化および低価格
化に大きく寄与する。また、本発明の装置では、反射率
変動による欠陥も検出できるなどの効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の一実施例として表面欠陥検出装置
を示すもので、第１図（ａ）はその全体構成図、第１図
（ｂ）はその光電変換体としてのＤＩＰセンサの平面図
、第１図（ｃ）は上記ＤＩＰセンサの側面図、第４図は
上記ＤＩＰセンサに入射される光ビームの強度分布の一
例を示すグラフ、第５図（ａ）、（ｂ）はいずれも上記
ＤＩＰセンサにより得られる検出電流値と光電変換体上
の位置との関係を示すグラフであり、第６図（ａ）〜（
ｄ）はいずれも各種欠陥の判定手段を説明するためのグ
ラフであり、第７図（ａＬ　（ｂ）はＤＩＰセンサの第
１変形例を示すもので、第７図（ａ）はその側面図、第
７図（ｂ）はその平面図であり、第８図はＤＩＰセンサ
の第２変形例を示す斜視図であり、第９゜１０図はＤＩ
Ｐセンサの第３変形例を示すもので、第９図はその側面
図、第１０図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１および第２
の遮光マスクの形状を示す平面図、第１１図（ａ）、（
ｂ）はＤＩＰセンサの第４変形例を示すもので、第１１
図（ａ）はその平面図、第１１図（ｂ）はその側面図で
あり、第１２．１３図はＤＩＰセンサの第５変形例を示
すもので、第１２図はその側面図、第１３図（ａ）、（
ｂ）はそれぞれ１次特性ＮＤフィルタおよび２次特性Ｎ
Ｄフィルタの光透過率の性質を示すグラフであり、第１
４．１５図は従来の表面欠陥検出装置を示すもので、第
１４図はその全体構成図、第１５図はその偏向性欠陥の
検出手段を説明するための要部構成図であり、第１６図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ線状欠陥およびその回折パタ
ーンを示す図、第１７図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ筋状
欠陥およびその回折パターンを示す図である。 図において、１−レーザ光源、３−・・被検査体表面、
５，５Ａ〜５Ｅ−光電変換体としてのＤＩＰセンサ、６
−演算部、１１，１ｌａ−第１抵抗層、１　ｌ　ｂ　、
　１１　ｃ−帯状抵抗層部分、１２．１２ａ−第２抵抗
層、１３−空乏層、１９−１〜１９−３・・・光電変換
体としてのフォトダイオード、２２ａ・・−第１の遮光
マスク、２２　ｂ−第２の遮光マスク、２７・・・光電
変換体としてのフォトダイオード、２８・・・第１の遮
光マスク（液晶シャッタ）、２９−・第２の遮光マスク
（液晶シャッタ）、３５〜３７・・−光電変換体として
フォトマル、３８・−・１次特性光学フィルタとしての
１次特性ＮＤフィルタ、３９−・２次特性光学フィルタ
としての２次特性ＮＤフィルタ、Ｒｏ−・〜反射光。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査体表面に光を照射して得られた反射光を光
   入力として光電変換体に入射させて、上記光入力の光強
   度と、光強度によって重み付けされた上記光電変換体の
   端部と上記光入力の入射位置との距離の平均値と、光強
   度によって重み付けされた上記光電変換体の端部と上記
   光入力の入射位置との距離の２乗平均値とを上記光電変
   換体により検出し、検出された上記の光強度および平均
   値に基づいて上記光電変換体の端部と上記光入力の入射
   位置との距離の平均値に比例する１次出力をとり出すと
   ともに、検出された上記の光強度および２乗平均値に基
   づいて上記光電変換体の端部と上記光入力の入射位置と
   の距離の２乗平均値に比例する２次出力をとり出した後
   、上記１次出力に基づき上記光入力の入射位置を検出し
   、上記の１次出力および２次出力に基づき上記光入力の
   分散を演算して検出してから、検出した上記光入力の光
   強度、入射位置および分散に基づいて上記被検査体表面
   の欠陥を抽出・判定することを特徴とする表面欠陥検出
   方法。
2. （２）被検査体表面に光を照射する光源と、上記被検査
   体表面により反射された上記光源からの光の反射光を光
   入力として受ける光電変換体とをそなえ、上記光電変換
   体が、同光電変換体の端部と上記光入力の入射位置との
   距離の平均値に比例する１次出力を検出すべく、上記光
   電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置において同
   距離に比例した幅方向位置で分離絶縁されるとともに、
   上記光電変換体の端部と上記光入力の入射位置との距離
   の２乗平均値に比例する２次出力を検出すべく、上記光
   電変換体の端部からの距離に応じ同距離位置において同
   距離の２乗に比例した幅方向位置で分離絶縁されて構成
   され、上記光電変換体からの出力に基づき上記光入力の
   光強度、入射位置および分散を算出しこれらの光強度、
   入射位置および分散から上記被検査体表面の欠陥を抽出
   ・演算する演算部がそなえられたことを特徴とする表面
   欠陥検出装置。