DD295906B5 - Optical two-step method for evaluating the quality of solids - Google Patents

Optical two-step method for evaluating the quality of solids Download PDF

Info

Publication number
DD295906B5
DD295906B5 DD31986488A DD31986488A DD295906B5 DD 295906 B5 DD295906 B5 DD 295906B5 DD 31986488 A DD31986488 A DD 31986488A DD 31986488 A DD31986488 A DD 31986488A DD 295906 B5 DD295906 B5 DD 295906B5
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
light
quality
optical
evaluating
solids
Prior art date
Application number
DD31986488A
Other languages
German (de)
Other versions
DD295906A5 (en
Inventor
Guenter Prof Dipl Ing Heymann
Wolfgang Prof Dipl Ing Scheel
Guenter Dipl Ing Dr Schmidt
Klaus-Ruediger Dipl Phys Sprung
Thomas Dipl Ing Freund
Peter Dipl Krist Rotsch
Peter-Johannes Dipl Chem Janietz
Original Assignee
Werk Fernsehelektronik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Werk Fernsehelektronik Gmbh filed Critical Werk Fernsehelektronik Gmbh
Priority to DD31986488A priority Critical patent/DD295906B5/en
Publication of DD295906A5 publication Critical patent/DD295906A5/en
Publication of DD295906B5 publication Critical patent/DD295906B5/en

Links

Landscapes

  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Anwendung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge zur zerstörungsfreien und berührungslosen Qualitätsbewertung von Festkörperoberflächen, insbesondere für Materialien der Mikro- und Optoelektronik.The invention relates to the use of light of different wavelengths for the non-destructive and non-contact quality assessment of solid surfaces, in particular for materials of microelectronics and optoelectronics.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Verfahren zur Bewertung von Oberflächen, insbesondere von Halbleiteroberflächen, mit Hilfe der Reflexionsmessung zur Detektierung kreistallografischer Inhomogenitäten sind hinreichend bekannt.Methods for the evaluation of surfaces, in particular of semiconductor surfaces, by means of the reflection measurement for detecting circularlographic inhomogeneities are well known.

Eine Reihe von Verfahren befassen sich mit der Rauhigkeitsmessung von Festkörperoberflächen, die auf der Grundlage der Messung und Auswertung der Intensität der von der Probenoberfläche reflektierten Strahlung beruhen.A number of methods are concerned with the roughness measurement of solid surfaces based on the measurement and evaluation of the intensity of the radiation reflected from the sample surface.

Harbeke (US-PS4511800) und Schmidt (DD-PS210487) beschreiben Verfahren zur Rauhigkeitsmessung, die als Ergebnis einen zur statistischen Rauhigkeit der Probenoberfläche korrelierenden Wert liefern. Eine lokale Zuordnung von Meßwerten auf der Probenoberfläche wird stark erschwert, wenn nicht sogar unmöglich.Harbeke (US-PS4511800) and Schmidt (DD-PS210487) describe roughness measurement methods which, as a result, provide a value correlating to the statistical roughness of the sample surface. A local assignment of measured values on the sample surface is greatly complicated, if not impossible.

Andere eventuell modifizierte Lichtschnittmethoden sind durch das optische Auflösungsvermögen begrenzt (DE-OS2256736).Other possibly modified light-section methods are limited by the optical resolution (DE-OS2256736).

Eine Reihe von Schutzrechten nutzen das Laserscanning-Prinzipzur Probenabrasterung, wobei ein Hauptnachteil in der mit Hilfe der Strahlungsdetektoren erzielten Oberflächenbewertung zu sehen ist. So können zum Beispiel die Oberflächeninspektionsgeräte der „Surfscan-"Reihe (US-PS4601576) nur makroskopische Defekte, Oberflächenbelegungen u.a. erkennen.A number of proprietary rights use the laser scanning principle for sample scanning, a major disadvantage being the surface evaluation achieved with the aid of the radiation detectors. For example, the "Surfscan" series of surface inspection equipment (U.S. Patent No. 4,605,576) can only detect macroscopic defects, surface defects, and the like.

Hochauflösende Scanning-Mikroskope sind in der industriellen Warenproduktion, wenn sie ausschließlich zur Oberflächendefekterkennung eingesetzt werden, unwirtschaftlich.High-resolution scanning microscopes are uneconomical in industrial commodity production when used exclusively for surface defect detection.

Ferner sind Verfahren bekannt, welche die Photolumineszenz oder die Raman-Strahlung zur Charakterisierung der Oberfläche ausnutzen (DE-OS3037983). Bei diesen Verfahren dient die Wellenlängenselektion der Lichtquelle ausschließlich zur Anregung der Probenoberfläche. Dadurch ist das Untersuchungsgebiet bezüglich detektierbarer Oberflächenfehler stark eingeschränkt.Furthermore, methods are known which utilize the photoluminescence or the Raman radiation for characterizing the surface (DE-OS3037983). In these methods, the wavelength selection of the light source is used exclusively for exciting the sample surface. As a result, the investigation area with respect to detectable surface defects is severely limited.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein zerstörungsfreies berührungsloses Verfahren auf optischer Grundlage anzugeben, daß die Bewertung der Qualität von Festkörperoberflächen durchgeführt werden kann.The aim of the invention is to provide a nondestructive non-contact method on an optical basis that the evaluation of the quality of solid surfaces can be performed.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine zerstörungsfreie und berührungslose Beurteilung der Qualität von Festkörperoberflächen durchgeführt werden kann.The invention has for its object to provide a method by which a non-destructive and non-contact assessment of the quality of solid surfaces can be performed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Ausgangspunkt eine optische Analyse mittels Reflexionsmessungen erfolgt. Diese werden mit monochromatischem Licht durchgeführt, wobei die Größe des Lichtfleckes die bestrahlte Probenfläche bestimmt. Nach dem Rasterverfahren werden ausgewählte Oberflächenbereiche untersucht. An jedemAccording to the invention the object is achieved in that the starting point is an optical analysis by means of reflection measurements. These are performed with monochromatic light, the size of the light spot determining the irradiated sample area. After the screening process selected surface areas are examined. At each

Rasterpunkt wird die Wellenlänge variiert. Auf diese Weise werden jene Wellenlängen ermittelt, bei denen bedingt durchGrid point, the wavelength is varied. In this way, those wavelengths are determined in which conditioned by Absorption an der Festkörperoberfläche eine Intensitätsschwächung des reflektierten Lichtes beobachtet wird.Absorption on the solid surface an intensity attenuation of the reflected light is observed. Derartige Absorptionserscheinungen sind auf Wechselwirkungen der Photonen mit dem Festkörper zurückzuführen und gebenSuch absorption phenomena are due to interactions of the photons with the solid and give

deshalb Hinweise auf dessen Oberflächenstruktur, beispielsweise kristallografische Defekte mit ihren vielfältigen Auswirkungen.Therefore, evidence of its surface structure, such as crystallographic defects with their multiple effects.

Es ist erfindungsgemäß, daß die auf diese Weise ermittelten Wellenlängen im zweiten Schritt des Verfahrens genutzt werden,It is according to the invention that the wavelengths determined in this way are used in the second step of the method,

um eine ganzflächige Bestrahlung der zu untersuchenden Festkörperoberfläche, beispielsweise Halbleiterscheibe, zu realisieren.to realize a whole-surface irradiation of the solid surface to be examined, for example, semiconductor wafer.

Eine lichtmikroskopische Betrachtung der Oberfläche liefert eine Defektübersicht, die sich bei Bedarf mit Hilfe einesA light microscopic view of the surface provides a defect overview, which can be determined with the help of a Bildverarbeitungssystems darstellen läßt.Display image processing system. Es ist weiterhin erfindungsgemäß, daß zur Bestrahlung eine Wellenlängenvariation kontinuierlich im gesamten Bereich desIt is also according to the invention that for irradiation, a wavelength variation continuously in the entire range of

sichtbaren Lichtes bis in den infraroten Spektralbereich vorgenommen wird.visible light is made to the infrared spectral range.

Es ist schließlich erfindungsgemäß, daß im Gegensatz zu den meisten Diagnoseverfahren keine umfangreicheFinally, it is according to the invention that, in contrast to most diagnostic methods, no extensive Probenpräparation notwendig ist, sondern lediglich eine polierte Oberfläche, und daß der Meßvorgang ohne Auswirkungen aufSample preparation is necessary, but only a polished surface, and that the measuring process without affecting

die Qualität des Prüflings abläuft.the quality of the test object expires.

Ausführungsbeispieleembodiments Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figur 1 und 2 erläutert.The invention will be explained below with reference to FIGS. 1 and 2. In der Figur 1 wird der mögliche Aufbau einer Vorrichtung zur Oberflächenbeurteilung mit dem Zweischrittverfahren gezeigt.FIG. 1 shows the possible construction of a device for surface evaluation using the two-step method. Eine Lichtquelle 1 beleuchtet über einen Sondenkopf 2 die Probe 3, beispielsweise ein Halbleitersubstrat, unter einemA light source 1 illuminates the sample 3, for example a semiconductor substrate, under a probe head 2

variierbaren Winkel. Das von ihr reflektierte Licht wird von einem Empfänger 4 aufgenommen. Die Steuerung des Sondenkopfes,der Lichtquelle und der X-Y-Positioniereinheit 5 übernimmt die durch einen Mikrorechner realisierte Steuereinheit 6, dieebenfalls die Daten des Empfängers auswertet.variable angle. The light reflected by it is received by a receiver 4. The control of the probe head, the light source and the X-Y positioning unit 5 assumes the realized by a microcomputer control unit 6, which also evaluates the data of the receiver.

Eine Anwendung wird in der Figur 2 dargestellt. Als Strahlungsquelle S ist eine Lichtemitterdiode an einen LichtwellenleiterAn application is shown in FIG. As a radiation source S is a light emitting diode to an optical waveguide

gekoppelt. Diese LED wird durch eine IR-Emitterdiode, weißes Licht oder eine bezüglich der Wellenlänge durchstimmbarecoupled. This LED is controlled by an IR emitter diode, white light, or wavelength tunable

Lichtquelle (Verwendung eines Monochromators oder Farbstofflasers) ersetzt. Mit dem Sondenkopf SK wird derLight source (using a monochromator or dye laser) replaced. With the probe head SK is the Reflexionswinkel eingestellt. Eine Photodiode als Empfänger E mißt das reflektierte Licht. Die X-Y-Positionierung übernimmt einReflection angle set. A photodiode as a receiver E measures the reflected light. The X-Y positioning takes over

automatischer Vielfachsondentester AVT und die Steuerung ein Mikrorechner.automatic multi-probe AVT and the control a microcomputer.

Die Verfahrensdurchführung erfolgt derart, daß im ersten Schritt an einem signifikanten Teil der Probenoberfläche derThe process is carried out such that in the first step at a significant part of the sample surface of the Einfallswinkel und die Wellenlänge der Strahlungsquelie.bezüglich optimaler Erfassung oberflächennaher Fehler der ProbeAngle of incidence and the wavelength of the radiation source for optimal detection of near-surface defects of the sample

bestimmt werden.be determined.

Anschließend wird die Probe P im zweiten Schritt nach Entfernung des Sondenkopfes durch ein Beleuchtungssystem mit denSubsequently, the sample P in the second step after removal of the probe head by an illumination system with the

ermittelten Parametern ganzflächig bestrahlt.irradiated parameters over the entire surface.

Eine Bildauswerteeinheit (Mikrorechner) übernimmt die Selektion der oberflächennahen Fehler auf der gesamtenAn image evaluation unit (microcomputer) takes over the selection of the near-surface defects on the whole Probenoberfläche durch die Auswertung der Intensität des reflektierten Lichtes. Damit wird eine schnelle und produktiveSample surface by evaluating the intensity of the reflected light. This will be a fast and productive Qualitätsprüfung möglich.Quality inspection possible.

Claims (6)

1. Optisches Zweischrittverfahren zur Bewertung der Qualität von Festkörpern, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Aufnahme wellenlängenspezifischer Reflexionsspektren zunächst jene Wellenlängen ermittelt werden, bei denen bedingt durch Absorption an der Festkörperoberfläche eine Intensitätsschwäche des reflektierten Lichtes eintritt und anschließend diese so ermittelten Wellenlängen genutzt werden, um eine ganzflächige Bestrahlung der zu untersuchenden Festkörperoberfläche durchzuführen.1. A two-step optical method for evaluating the quality of solids, characterized in that by recording wavelength-specific reflection spectra first those wavelengths are determined in which due to absorption on the solid surface, an intensity weakness of the reflected light occurs and then these wavelengths are used so as to to perform a full-surface irradiation of the solid surface to be examined. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reflexionsmessungen mit monochromatischem Licht, vorzugsweise Laser durchgeführt werden, wobei die Größe des Lichtfleckes die bestrahlte Probenfläche bestimmt.2. The method according to claim 1, characterized in that the reflection measurements with monochromatic light, preferably laser are performed, wherein the size of the light spot determines the irradiated sample surface. 3. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß zur ganzflächigen Bestrahlung eine Wellenlängenvariation kontinuierlich im gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes bis in den infraroten Bereich erfolgt.3. The method according to claim!, Characterized in that for full-surface irradiation, a wavelength variation is carried out continuously in the entire range of visible light to the infrared range. 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Messung mit Licht definierter Polarisationsebene erfolgt.4. The method according to claim 1, characterized in that the measurement is carried out with light defined polarization plane. 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Variation des Winkels der einfallenden Strahlung zum Prüfling erfolgt.5. The method according to claim 1, characterized in that there is a variation of the angle of the incident radiation to the DUT. 6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lichtzuführung mittels Lichtwellenleiter realisiert wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the light supply is realized by means of optical waveguides.
DD31986488A 1988-09-16 1988-09-16 Optical two-step method for evaluating the quality of solids DD295906B5 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD31986488A DD295906B5 (en) 1988-09-16 1988-09-16 Optical two-step method for evaluating the quality of solids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD31986488A DD295906B5 (en) 1988-09-16 1988-09-16 Optical two-step method for evaluating the quality of solids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DD295906A5 DD295906A5 (en) 1991-11-14
DD295906B5 true DD295906B5 (en) 1996-02-08

Family

ID=5602480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD31986488A DD295906B5 (en) 1988-09-16 1988-09-16 Optical two-step method for evaluating the quality of solids

Country Status (1)

Country Link
DD (1) DD295906B5 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19616245C2 (en) * 1996-04-15 1998-06-18 Zam Zentrum Fuer Angewandte Mi Method and arrangement for non-destructive, non-contact testing and / or evaluation of solids, liquids, gases and biomaterials

Also Published As

Publication number Publication date
DD295906A5 (en) 1991-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5541413A (en) Acousto-optic tunable filter-based surface scanning system and process
CA1138218A (en) Material-testing method and apparatus
DE19949029C2 (en) Method and device for characterizing a culture fluid
DE102012002174B4 (en) Apparatus and method for detecting defects within the volume of a transparent pane and using the apparatus
CH654914A5 (en) OPTOELECTRONIC MEASURING METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE SURFACE QUALITY REFLECTIVELY REFLECTING OR TRANSPARENT SURFACES.
EP1145303A1 (en) Method and device for optically monitoring processes for manufacturing microstructured surfaces in the production of semiconductors
DE19914994A1 (en) Surface inspection method for detecting contamination on integrated circuit (IC)
DE3938142C2 (en)
DE4015893C2 (en) Method and device for examining the internal structure of an absorbent test specimen
DE102021105946A1 (en) Measuring device and method for measuring roughness and/or defects on a surface
DE19922614A1 (en) Method to control manufacturing processes of fine structure surfaces in semiconductor manufacturing; involves comparing signatures obtained from diffraction image with references for reference surfaces
DE3204146A1 (en) Method of measuring the composition and local concentration of substances at surfaces
DE10303404A1 (en) Method for the detection of fluorescent light
EP2831570B1 (en) Method for detecting buried layers
WO1993022655A1 (en) Acousto-optic tunable filter-based surface scanning system and process
DD295906B5 (en) Optical two-step method for evaluating the quality of solids
DE10042003B4 (en) Material testing device and its use
EP1457286A3 (en) Process, monitoring device and their use and laser machining device with optical component flaw monitoring
DE4229349A1 (en) Measurement of light reflection, transmission, and dispersion qualities of web materials - by measuring the amt. of fleck beam reflected from the material
DE2946493A1 (en) Automatic contactless optical evaluation of reflecting surface quality - using photoelectric transducers and point or laser illumination source
EP3460999B1 (en) Method and assembly for large-surface testing of optical properties of a layer
DE102021214850A1 (en) Spectral fluorophotometer, spectral fluoro measuring method and image acquisition method
RU2095793C1 (en) Method of checking the sapphire plates having rough surfaces
DE19962918A1 (en) Non-destructive infra-red test process for welded, coated and/or laminar material work-piece continual operation with rapidly changing materials
EP3811063A1 (en) Device and method for detecting and/or evaluating articles or products

Legal Events

Date Code Title Description
EP Request for examination under paragraph 12(1) filed
EP Request for examination under paragraph 12(1) filed
RPI Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act)
A1 Published as prov. economic patent
AUF Maintained (sect. 12/3 extension act
RPI Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act)
RPV Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act)
RPI Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act)
ENJ Ceased due to non-payment of renewal fee