JP2010522872A - 基板表面の欠陥検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

基板上の表面欠陥検査方法及び装置を提供する。本発明は、電子技術、光技術、アナログ機器に適用される基板２に生じる「スリップライン」などの表面欠陥検査方法において、光フリンジ４と暗色帯５の縞模様で構成されるパターン３を基板２に投影して、基板２の表面でフリンジを反射させる工程と、パターン３と基板２を少なくとも１方向に相対変位させて、基板２上のパターン３のフリンジ４を変位させる工程と、受光センサ８を用いて、基板２で反射したパターン３の画像をフリンジ４の変位に合せて少なくとも３枚連続して取得する工程と、パターン３のフリンジ４の変位を利用して基板２表面の傾斜度を測定する工程と、基板表面傾斜度の変動によって基板２の表面欠陥の有無を判定する工程と、を少なくとも備えることを特徴とする表面欠陥の検査方法に関する。また、この表面欠陥の検査方法を使用する装置に関する。

Description

本発明は、基板表面の欠陥検査方法及びその装置に関する。特に、半導体基板の表面欠陥を検査して欠陥の位置を特定するために使用される。更に詳しくは、単結晶基板における結晶体の微小欠陥を検査する方法及び装置に関する。

一般に、ＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）基板などのマイクロ電子技術や光技術に使用される半導体基板を製造する過程で表面欠陥が生じることは一般に知られている。

このような基板の製造には、通常「スマートカット（Ｓｍａｒｔ-Ｃｕｔ（登録商標））」（水素脆化現象（水素イオンビーム）を利用した微細加工技術）技術や熱処理技術が用いられる。
基板は熱処理中に温度のばらつきによって塑性変形し、製造中の層にスリップラインと呼ばれる表面欠陥が現れる。こうして基板の品質が低下する。

熱処理中のＳＯＩ基板は、環状支持部材又は基板周縁に沿って３、４箇所に設けた支持部材で保持されている。例えば１０００℃を超える高温の熱処理中、基板には支持部材からの強い力、特にせん断応力がかかる。この力によって基板が変形することもある。基板に割れ目ができると割れ目部分がスライドして結晶構造にずれが生じる。これがスリップラインである。このずれ幅は１ｎｍ程度であり、こうして同じ幅の段差が基板に生じることになる。このような「ずれ」は基板の厚さ方向に生じ、裏面から表面の方向に生じることもある。

例えば、高品質のＳＯＩ型基板を製造するためには１１００℃〜１２００℃以上の高温で熱処理をする必要があるので、上記のようにスリップラインが形成される。特に熱処理中に基板を定位置に保持するための支持部材と基板との接触部付近に形成される。

よって、環状支持部材を使用する場合は通常基板外周部にスリップラインが現れ、３、４箇所の支持部材を使用する場合は支持部材に面する基板表面の支持部周辺に現れる。スリップラインがあると単結晶ＳＯＩ層の質が低下し、結果的に後に製造される電子部品の品質も低下する。

このような欠陥はヘテロ構造を持つＳＯＩ基板だけではなく、単結晶シリコン基板など他の基板にも生じる。

市販の基板品質を保持するために、製造中に生じるスリップラインを検査する基板表面検査が行うのが通常である。

しかし、１つの検査技術でスリップライン全てを迅速且つ信頼のおける方法で検知することは極めて困難である。

業界で一般的な複数の技術を駆使した結果を比べても、全てのスリップライン、特に基板外周部のスリップラインを発見できる技術はないように思われる。基板表面に光を照射してその反射光及び／又は散乱光によって検知する技術は基板外周部では使用することができない。ウェーハの外周部は面取りされて丸くなっているので光を収集できないため検知が不可能だからである。このように基板（ウエーハ）の外周端から数ミリの部分に関しては検査が行われていなかった。

よって全てのスリップラインと、光学的な方法で検知可能な基板の穴などその他の欠陥を１回の検査で発見できる検査器具の開発が進められている。

確かに、光学的な方法で検知できるスリップラインや基板にできた穴などの欠陥全てを検査できる複雑な構造の巨大な実験的装置は存在することは事実である。

しかし、これらの装置は大変高価な上に、１時間に約７枚しか検査出来ない。
産業上で利用するためには１時間に５０枚、いや１００枚の基板を検査できなければならない。

このような基板上のスリップラインを検知する方法の多くは、レーザー源から相互に干渉する偏光を基板に照射して、光検知器により基板からの反射光を検知する方法である。入射光が基板表面で反射するとき、欠陥があると反射光が散乱する。光検知器はこのように散乱した光を検知して表示する。

このような方法は例えば特許文献１（特開平４−０４２９４５号公報）及び特許文献２（特開昭６０−１２２３５８号公報）に記載されている。

しかし、これらの方法は検知に時間がかかり効率が悪いという欠点がある。またこれらの方法では、ズレ幅の少ないスリップラインを検知できない。更に、スリップラインは外周部に多く現れるにも関わらず、これらの方法では基板の外周部に存在するスリップラインを検知できない。（外周部は面取りされて丸くなっているので反射光を充分に検知できない。）

特許文献３（特開平３−１５０８５９号公報）には、変換器に接続されるテレビジョンカメラを取り付けた微分干渉顕微鏡の下に半導体基板を載置して基板上のスリップラインを検出する方法が記載されている。この方法は、変換器によってカメラからの画像信号を画像データに変換し、画像データ上の濃淡レベルと欠陥検出濃淡レベルとを比較する。基板は顕微鏡の中心軸と直交する少なくとも２方向に沿うように載置して、基板表面全体を検査する。

この方法の欠点の１つは、スリップラインが微小である場合は使用出来ない点であり、２つ目は処理時間が長いため基板の検査速度が制限される点である。

特許文献４（特開２００１−１２４５３８号公報）には半導体ウェーハの表面に生じたスリップライン等の欠陥を検査する方法及び装置が開示されている。この方法は光フリンジと暗色ラインが交互に配列されたパターンを基板に投影することにより、基板表面でフリンジが反射する。こうして基板で反射したパターン画像をＣＣＤセンサで撮影し、ディスプレイで欠陥を確認する。
しかし、この方法は微小欠陥が充分に検知できず、人的ミスが発生しやすいという欠点がある。

先行技術である特許文献５（米国特許公開公報２００１／００３３３８６）は、光フリンジと暗色ラインを交互に配列したパターンを物体に投影して物体表面にフリンジを反射させる工程と、パターンと物体を相対変位させる工程と、物体が反射した画像パターンを３枚連続で取得する工程と、特許文献６（米国特許公報６，７５０，８９９）によるイメージングによって高さを測定する工程と、を備えた物体の表面欠陥を検査する光学システムを開示している。フリンジの相対位相の変化を利用して画像ピクセル毎に高さを測定する。
しかし、この方法でも微小欠陥を検知するには不十分であるという欠点がある。

更に、上記した方法全てが、転写層の転写工程と該転写層の剥離工程からなるスマートカット（Ｓｍａｒｔ-Ｃｕｔ（登録商標））技術を用いた製造プロセスで現れる、いわゆる「転写されない（non-transferred）」領域（ＺＮＴ）を効率よく検査できる訳ではない。当業者には良く知られたことであるが、剥離ができないような分子結合であるために、前記転写層が転写されない領域が存在する場合があり、基板周縁部のＺＮＴ領域は常に検査できるわけではない。特に基板の端部が面取りされて丸いので測定ができない領域がある。また、一定のサイズを超えると前記の技術ではＺＮＴ領域を充分に検査できないことがわかった。

特開平４−０４２９４５号公報 特開昭６０−１２２３５８号公報 特開平３−１５０８５９号公報 特開２００１−１２４５３８号公報 米国特許公開公報２００１／００３３３８６ 米国特許公報６，７５０，８９９

本発明の目的の１つは、上記の欠点を解消する為に、半導体基板の表面欠陥を検査する技術とその技術を簡単な設計で経済的に実施できる装置を提案し、３０秒未満の高速で微小スリップラインを検査する手段を提供する。

本発明によって上記目的を達成するために、電子技術、光技術やアナログ機器に使用される半導体ウエーハなどの基板に生じる「スリップライン」などの表面欠陥検査方法を提案する。この方法は、
光フリンジと暗色帯の縞模様で構成されるパターンを前記基板に投影して、該基板の表面でフリンジを反射させる工程と、
前記パターンと基板との間で相対的に少なくとも１方向に変位させて、基板上のパターンのフリンジを変位させる工程と、
−受光センサを用いて、前記基板で反射したパターンの画像をフリンジの変位に合せて少なくとも３枚連続して取得する工程と、
前記パターンのフリンジの変位を利用して基板表面の傾斜度を測定する工程と、
前記基板表面傾斜度の変動によって基板の表面欠陥の有無を判定する工程と、
を少なくとも備えることとする。

前記パターンのフリンジは相互に平行、且つ基板の第１の主要結晶軸方位と平行であることが好ましい。

また、基板の第１の主要結晶軸方位と平行で各パターン同士が相互に平行なフリンジのパターンを、該フリンジの長さ方向と、直交する方向に（along a direction perpendicular to the direction of the fringes）変位させながら基板に投影することによって第１の連続画像を取得し、基板の第２の主要結晶軸方位と平行で各パターン同士が相互に平行なフリンジのパターンを、該フリンジの長さ方向と直交する方向に（長さ方向と直交するフリンジの幅方向に）変位させながら投影することによって第２の連続画像を取得することが好ましい。

更に、本発明の方法は基板表面の傾斜度の変動によって発見された欠陥の空間的位置を特定する工程を必要に応じて備える。

基板上で、所定の閾値以上の曲率半径となるポイントを検知するか、及び／又は空間分布が基板の統計上の平均的分布と異なるポイントを検知することによって、欠陥の空間的位置を特定する。

欠陥の空間的位置の特定には基板上の基準点を利用する。
そのために、径方向の基準点となるノッチを外周部に設けた平面ディスクで基板を構成する。

更に、本発明の方法は検知した表面欠陥の種類を判断する手段を備える。
表面欠陥の種類は、検知した欠陥それぞれの深さ、及び／又は長さ、及び／又は形状及び／又は向き（方向）を測定して判断する。

また、前記パターン及び／又は基板は（基板の主要結晶軸方位と）直交する２方向に移動することとする。

本発明の別の目的は、電子技術、光技術、アナログ機器で使用するための基板の上に生じる「スリップライン」などの表面欠陥検査装置を提供することであり、本装置は、光フリンジと暗色帯の縞模様で構成されるパターンを前記基板に投影する手段と、前記パターンと基板との間で相対的に少なくとも１方向に変位させる手段と、前記基板で反射するフリンジの変位を記録する少なくとも１の受光センサと、前記パターンのフリンジの変位を利用して基板表面の傾斜度を測定する手段と、前記基板表面の傾斜度の変動によって基板の表面欠陥の有無を判定する手段とを備える。

前記パターンを投影する手段は、光フリンジと暗色帯を連続して配置した画像を表示するスクリーンで構成される。

更に、パターンと基板との間を相対的に変位させる手段は、スクリーンに送信される画像信号を処理するためのアルゴリズムで構成され、スクリーン、基板、受光センサの各位置を固定したままで、１又は複数のピクセル単位又は半ピクセル単位で光フリンジと暗色帯をオフセットさせる。

受光センサは、ＣＣＤセンサを備えたデジタルカメラで構成することが好ましい。

基板表面の傾斜度及び／又は曲率を測定する手段は、受光センサから伝達される信号から、基板表面のポイントにおけるパターンフリンジの位相オフセットを算出する第１のアルゴリズムで構成する。

表面欠陥の有無を判定する手段は、第１のアルゴリズムで算出した位相オフセットを利用して基板表面の各ポイントにおける傾斜度及び／又は曲率の変化を計算する第２のアルゴリズムで構成する。

更に、本発明の装置は欠陥の基板表面での空間的位置を特定する手段を必要に応じて備える。
欠陥の空間的位置特定手段は、所定の閾値以上の曲率半径であり及び／又は空間分布が基板の統計上の平均的分布と異なるポイントの、基準点に対する縦座標と横座標（垂直座標と水平座標）を算出するアルゴリズムで構成される。

基板にほこりが堆積しないように、基板表面と平行に流れる気相層流（気流）の発生手段及び／又は基板を垂直に支持する手段を備えることが好ましい。

本発明による基板表面の欠陥検査装置の線図である。 本発明の装置で使用するパターンを図示したものである。 本発明により検知した欠陥の位置特定のための基準点を設けた基板の平面図である。 図２のパターンが示す光強度分布を表すグラフ図である。 本発明による装置のパターンが示す光強度分布の変形例を表すグラフ図である。 本発明による装置のパターンが示す光強度分布の第２変形例を表すグラフ図である。 本発明による基板の欠陥検査方法の工程を説明するフローチャート図である。

本発明の他の特徴及び利点は以下図面を参照して説明される基板表面の欠陥検査方法及び装置に関する記載により明らかにされるが、限定する趣旨ではない。

図１、２を参照して、図1に示す本発明の実施形態の装置は図２に示される光フリンジ（縞：fringes）４と暗色帯５が交互に連続するパターン３を、基板２に投影させる投影手段を備える。

図示はしていないが、基板２は環状支持部材に載置するか、若しくは例えば基板の直径が３００ｍｍの場合には基板周縁に沿って３、４箇所に支持部材を設けて支持する。

本発明の一実施形態では、交互に配置される光フリンジ４と暗色帯５の幅はほぼ同じに描かれているが、本発明を超えない範囲で光フリンジ４及び暗色帯５の幅は任意に変更可能であることは言うまでもない。

投影手段１は、プラズマディスプレイやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などのスクリーン６で構成される。スクリーン６は、基板２の近傍上方に配置されており、コンピューター７等の画像信号送信手段に接続されて光フリンジ４と暗色帯５の列で構成される画像信号を受信する。

好ましくは５０インチのＬＣＤを使用する。ＬＣＤの画素性能がプラズマディスプレイよりもスリップラインの検知により適しているためである。スクリーン６と直径３００ｍｍの基板２との距離は例えば６０ｃｍとする。

スクリーン６を映写スクリーンにして、プロジェクターでパターンを投影してもよい。何れにせよ、スクリーン６は基板全体の解像度が一定となるように光軸と直交する（Ｘ−Ｙ座標）面に配置することが好ましい。
尚、パターン３はスクリーン６の平面で構成化されたstructured（ピクセル画像）光に相当する。

図２に示したパターン３の例では、フリンジ（縞）の横断方向における光強度分布Ｉ（ｘ）は図６に示すように凹凸線を示す。つまり、光強度が０％の状態と１００％の状態を周期的に繰り返す。

フリンジの直交方向における光強度分布Ｉ（ｘ）が図４に示すように略正弦波となるようにパターン３を構成することが好ましい。

この正弦曲線の周期がスクリーン６の約１０ピクセルに相当する場合、光強度の分布形状は図５に示される形状に近くなることが分かる。

本実施例では、スクリーン６の約１０ピクセル毎に極細のフリンジ４を設けることが好ましい。１０００ピクセルのスクリーン６の場合、基板２で反射する光フリンジ４は約１００本になる。

投影手段１は、交互に連続して配置される光フリンジ４と暗色帯５よりなるパターン３を投影可能な手段であればどのような手段でもよい。例えば、この手段は連続正弦波光源、即ち非干渉光源（インコヒーレント光源）とこの光源と基板との間に位置するグリッドで構成してもよい。または、２つの球面波の干渉によって正弦曲線のフリンジを作る干渉（コヒーレント）光源でもよい。

また本装置は、少なくとも１方向においてパターン３と基板２を相対変位させる変位手段を備える。この変位手段は、好ましくはスクリーン６に送信される画像信号を処理するアルゴリズム（演算手段）で構成され、光フリンジ４と暗色帯５を１又は数ピクセル単位又は半ピクセル単位でずらす（オフセットさせる）。オフセットの時間間隔は規則的でも不規則でもよい。フリンジの周期とピクセルを必ずしも一致させる必要はない。

好ましくは、パターン３を１ピクセルずつ変位させる。こうすると、光強度を示す正弦曲線の１周期を１０ピクセルとした場合、１０枚の異なる画像を記録できる。

このパターン３は段階的、即ち不連続に変位させてもよいし、１又は複数の方向に連続的に変位させてもよい。

図１を参照して、本発明の装置には受光センサ８が設けられ、該受光センサ８によって基板２で反射したフリンジ４の画像及びその変位画像を記録する。受光センサ８は、好ましくは１１００万画素のＣＣＤ（電荷結合素子）型センサを備えたデジタルカメラとする。カメラは、基板２に映るスクリーンの鏡像ではなく、基板２を撮影するように配置する。このカメラは５００ｍｓで画像を受けて、更に約５００ｍｓでデータをコンピューターに転送する。このように、本発明の方法によるとスリップラインを検知可能な程度の正確な画像を１秒で取得できる。１０枚の画像を連続して取得しても約１０秒である。このように１分で２〜３枚の基板を処理できるので、１時間に処理できる基板の量は１００枚以上になる。

この受光センサ８はコンピューター７に接続されており、コンピューター７では基板２に反射した画像のデータ情報を受信し、処理を行う。

受光センサ８の解像度が上がれば上がるほど、本発明の装置によって極めて微細な表面欠陥を検査することができる。

更に、本発明の１実施形態によれば、装置が振動しないようにスクリーン６、基板２、受光センサ８が固定されているので、部材同士の摩擦による汚れが生じず、装置を統制できない状態に陥ることがない。更に、本装置は振動の影響を受けにくい。

画像情報の処理は、パターン３のフリンジ４の変位により基板２表面の曲率を測定する手段で行われる。
この基板２の表面曲率測定手段はコンピューター７の基底部に記録される第１のアルゴリズムで構成される。このアルゴリズムによって、受光センサ８からのデータを用いて基板２表面のフリンジ４の位相オフセットをポイント毎に計算し、各ポイントにおける曲率半径を推定する。

また、この装置は基板表面における傾斜度の変動によって基板２の表面欠陥の有無を判定する手段を備える。この表面欠陥の有無判定手段は、コンピューター７の媒体に記録される第２のアルゴリズムで構成され、第１のアルゴリズムで算出した位相オフセットを用いて各ポイントにおける傾斜度の値を算出することができる。

本発明の装置は基板２の表面欠陥の空間的位置を特定する手段を備えることが特に好ましい。この表面欠陥位置特定手段は、所定閾値以上の曲率半径を有する各欠陥箇所の位置を、基準点に対する縦座標と横座標によって特定するアルゴリズムで構成される。

表面欠陥位置特定手段の別の実施形態として、傾斜分布が基板２の残り部分の傾斜分布とは統計的に異なる欠陥箇所の位置を、基準点に対する縦座標と横座標によって特定するアルゴリズムで構成する。

図３に示した本発明の実施形態において、基板２はディスク形状のＳＯＩ（シリコン・オン・インシュレーター）型半導体基板であり、外周に（径方向の）ノッチ９が形成されている。このノッチ９は、基板２の表面で検知した欠陥１０の位置を特定するための直交座標システムの基準点となる。

また本発明の装置は、コンピューター７の媒体に記録されるアルゴリズムによる表面欠陥の種類判別手段を任意に備える。このアルゴリズムによって、検知した欠陥１０の深さ、長さ、形状及び／又はその向きを測定し、測定値とデータベース内に蓄積された値とを比較する。

このような手段を備えることによって、複数の種類の表面欠陥、特にスリップラインのような結晶体の傷等の微小欠陥を検知して種類を判別することができる。このような微小欠陥は基板の外周部や、基板の中心から端部までの間に設けた支持部材からの衝撃で生じるものであり、長さが約数μｍで、深さは約１ｎｍである。また、本装置は層の転写工程と剥離工程からなるスマートカット（Ｓｍａｒｔ-Ｃｕｔ（登録商標））技術による製造プロセスで現れる、いわゆる「転写されない（non-transferred）」領域（ＺＮＴ）を検査することもできる。

埃や重力によって基板２が変形したり欠陥１０が誤って検出されたりする可能性があるので、埃や重力による力を制限するために基板２は当業者が良く知る適切な方法で垂直に配置することが好ましい。

更に、埃による基板の汚れを最小限にするために、好ましくは薄層流（薄層気流）を発生させる手段を備えることが好ましい。基板２は薄層流に沿うように、つまり薄層流付近で流れと平行に配置することが好ましい。

以下、図１〜４を参照しながら本発明の操作方法について説明する。
パターン３のフリンジ４は、光強度がフリンジの横断軸方向に正弦曲線分布を描く（図４）。このパターン３をステップ１００（図７）で基板２に投影することにより、基板表面でフリンジが反射する。

基板で反射した画像の光強度は以下の数式で算出する。

上式において、Ｉ_０、Ａ_０、Φ、ｘは未知の要素（unknown）であり、それぞれ、基板２で反射する画像の平均光強度、フリンジ４のコントラスト、位相角、所定の一方向における空間的座標を示す。

反射画像の各ポイントにおける上記の値を決定するためには、ステップ１０５でパターン３と基板２を少なくとも１方向に相対変位させて、基板２上のパターン３のフリンジ４を変位させる。その後のステップ１１０で、画像の各ポイントにおける反射画像の平均光強度Ｉ_０、コントラストＡ_０、位相角Φを決定するために基板２に反射するフリンジ（干渉縞）４の変位情報を受光センサ８で記録する。尚、各ポイントにおける反射画像の平均光強度Ｉ_０、コントラストＡ_０、位相角Φを決定するためには、複数の画像データを連続して取得する必要がある。好ましくは３〜１０の画像データを取得する。

２パターンの画像についての連続画像を取得することが好ましい。第１の連続画像は、第１の方向沿って平行なフリンジ４のパターン３をフリンジ（干渉縞）の横断（直交）方向に変位させて取得し、第２の連続画像は１枚目の画像のフリンジ４と直交するフリンジ４のパターン３をフリンジの横断方向に変位させて取得する。

基板２の主要結晶軸方位と平行又は直交方向に列をなすフリンジ４のパターン３を投影して連続画像を取得することが特に好ましい。基板の結晶軸方位は基板２の外周に設けたノッチ９で確認できる。基板２の主要結晶軸方位の１本に平行なフリンジ４のパターン３を使用して、複数の連続画像を取得する。同様に、複数の主要結晶軸方位に対応する複数の連続画像を取得する。各軸に対して１０枚の連続画像を取得することが望ましい。このように構成すると、単結晶基板に現れるスリップラインをより高い精度で検査できる。スリップラインは通常、基板２の結晶軸方位と同一方向に形成され、長さは約数百ミクロンで原子規模ではその幅よりも長い。よって、３パターンの連続画像があればフリンジ４の変位を正確に確認することができ、その後基板上の欠陥１０の有無及びその位置を判断できる。

ステップ１１５ではパターン３のフリンジ４の変位を利用して基板表面の曲率を測定する。尚、基板の各ポイントにおける基板表面曲率は、パターン３のフリンジ４を変位による反射画像の変化を利用して（表面欠陥部分の）局所的な傾斜箇所を特定し、次にその局所傾斜箇所を微分することによって算出される。

（表面欠陥部分の）局所的な傾斜度は表面に対する局所接線（local
tangent）であり、曲率は（表面欠陥部分の）局所の曲率半径を示す。

ステップ１２０では、上記の通り算出した基板２表面の曲率の違いによって基板２上の少なくとも１の表面欠陥を検出する。

上記ステップ１２０は要素別に以下の２つのステップに分けると都合がよい。第１のステップ１２５では、基板表面上で所定の閾値以上の曲率半径を有し、及び／又は局所曲率分布が他の部分とは統計的に異なるポイントを検知する。第２のステップ１３０では、基板２表面の傾斜度及び／又は曲率の変動によって欠陥１０の空間的位置を特定する。

この欠陥１０の空間的位置は既に説明した通り基板２の基準点を用いて測定する。図３を参照すると、基板２は基準点となるノッチ９を外周に備えた平面ディスクで形成される。

本発明の方法は、検知した表面欠陥の深さ、長さ、形状及び／又はその向きを測定するステップ１４０と、データベースの各データと比較することによって検知した表面欠陥の種類を判断するステップ１４５よりなる、表面欠陥の種類を判断するためのステップ１３５を任意に備えることとする。

パターン３と基板２は直交する２方向で相対変位させてもよい。

本発明の方法及び装置は、特に基板の結晶ネットワークに平行なフリンジを用いる単結晶基板の微小欠陥の検査に適していることが理解されるだろう。

また、スリップラインは、基板の結晶軸方位とは全く無関係に現れる基板表面の単なる傷よりも目立つ。

好ましくは本発明の方法では、「ソリッドウェーハ（solid wafer）」型の１続きの画像によって、基板２の表面を外周部も含めて全面を検査する。１時間に約１００枚を処理できる速さで行うことが特に好ましい。このような条件の本発明の方法によれば、深さ約数ｎｍの浅い欠陥でも高い光分解能で検出することができる。

必要に応じて、基板の裏面を検査することもできる。そのためには、基板の表と裏の両面を同時に検査できるように、基板の裏面にパターンを投影する第２のスクリーンと第２の受光センサを設ける。或いは、基板の外周部を自動的に掴むクランプ手段などの基板を裏返す手段を設けて、基板の片面を検査した後に他方の面を検査する。

最後に、自明なことではあるが、上記で説明した例は単なる例示に過ぎず、発明の範囲を制限する目的ではないことを申し述べる。

Claims (21)

1. 電子技術、光技術、アナログ機器に適用される基板（２）に生じる「スリップライン」などの表面欠陥検査方法において、
   −光フリンジ（４）と暗色帯（５）の縞模様で構成されるパターン（３）を前記基板（２）に投影して、該基板（２）の表面でフリンジを反射させる工程と、
   −前記パターン（３）と基板（２）との間で少なくとも１方向に相対的に変位させて、基板（２）上のパターン（３）のフリンジ（４）を変位させる工程と、
   −受光センサ（８）を用いて、前記基板（２）で反射したパターン（３）の画像をフリンジ（４）の変位に合せて少なくとも３枚連続して取得する工程と、
   −前記パターン（３）のフリンジ（４）の変位を利用して基板（２）表面の傾斜度を測定する工程と、
   −前記基板表面傾斜度の変動によって基板（２）の表面欠陥の有無を判定する工程と、
   を少なくとも備えることを特徴とする表面欠陥の検査方法。
2. 前記パターン（３）のフリンジ（４）は相互に平行であり、また基板（２）の第１の主要結晶軸方位と平行であることを特徴とする請求項１記載の表面欠陥の検査方法。
3. 前記パターン（３）のフリンジ（４）は相互に平行であり、また基板（２）の第２の主要結晶軸方位と平行であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面欠陥の検査方法。
4. 前記基板（２）の第１の主要結晶軸方位と平行で相互に平行なフリンジ（４）のパターン（３）を、該フリンジ（４）の長さ方向と直交する方向に（幅方向に）変位させながら投影することによって第１の連続画像を取得し、前記基板（２）の第２の主要結晶軸方位と平行で相互に平行なフリンジ（４）のパターン（３）を、該フリンジ（４）の長さ方向と直交する方向に（幅方向に）変位させながら投影することによって第２の連続画像を取得することを特徴とする請求項２又は３に記載の表面欠陥の検査方法。
5. 更に、前記基板（２）表面の傾斜度の変動によって発見された欠陥の空間的位置を特定する工程を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面欠陥の検査方法。
6. 前記欠陥の空間的位置の特定は、基板（２）表面で所定の閾値以上の曲率半径となるポイントを検知する、及び／又は、空間分布が基板（２）の統計上の平均的分布と異なるポイントを検知することによって実施されることを特徴とする請求項５に記載の表面欠陥の検査方法。
7. 前記欠陥の空間的位置は、基板（２）の基準点（９）を利用して特定されることを特徴とする請求項６記載の表面欠陥の検査方法。
8. 前記基板は、前記基準点となる径方向のノッチ（９）を基板外周部に設けた平面ディスクで構成されることを特徴とする請求項７記載の表面欠陥の検査方法。
9. 更に、前記検知した表面欠陥の種類を判断する工程を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面欠陥の検査方法。
10. 前記表面欠陥の種類は、検知した欠陥それぞれの深さ及び／又は長さ及び／又は形状及び／又はその向きを測定して判断されることを特徴とする請求項９記載の表面欠陥の検査方法。
11. 前記パターン（３）及び／又は基板（２）は直交する２方向に移動することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の表面欠陥の検査方法。
12. 電子技術、光技術、アナログ機器で適用するための基板（２）の上に生じる「スリップライン」などの表面欠陥検査装置において、
    光フリンジ（４）と暗色帯（５）の縞模様で構成されるパターン（３）を前記基板（２）に投影する手段（１）と、前記パターン（３）と基板（２）との間で少なくとも１方向に相対的に変位させる手段と、前記基板（２）で反射するフリンジ（４）の変位を記録する少なくとも１の受光センサ（８）と、前記パターン（３）のフリンジ（４）の変位を利用して基板（２）表面の傾斜度を測定する手段と、前記基板（２）表面の傾斜度の変動によって基板（２）の表面欠陥の有無を判定する手段と、を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。
13. 前記パターン（３）を投影する手段（１）は光フリンジ（４）と暗色帯（５）を連続して配置した画像を表示するスクリーンで構成したことを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 前記パターン（３）と基板（２）を相対変位させる手段は、前記スクリーン（６）に送信される画像信号を処理するアルゴリズムで構成され、前記スクリーン（６）、基板（２）、受光センサ（８）の位置を固定したままで、１又は複数のピクセル単位又は半ピクセル単位で光フリンジ（４）と暗色帯（５）をオフセットさせることを特徴とする請求項１３記載の装置。
15. 前記受光センサ（８）を、ＣＣＤセンサを備えたデジタルカメラで構成したことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 前記基板（２）表面の傾斜度及び／又は曲率を測定する手段は、前記受光センサ（８）から伝達されるシグナルから、基板（２）表面のポイントにおけるパターン（３）のフリンジ（４）の位相オフセットを算出する第１のアルゴリズムで構成されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 表面欠陥の有無を判定する手段は、第１のアルゴリズムで算出した位相オフセットを利用して基板（２）表面の各ポイントにおける傾斜度及び／又は曲率の変化を計算する第２のアルゴリズムで構成したことを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 更に、基板（２）表面欠陥の空間的位置を特定する手段を備えることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 前記欠陥の空間的位置特定手段は、所定閾値以上の曲率半径を有し及び／又は空間分布が基板（２）の統計上の平均的分布と異なるポイントの、基準点に対する縦座標と横座標を算出するアルゴリズムで構成されることを特徴とする請求項１８記載の装置。
20. 更に、前記基板（２）表面と平行に流れる気相層流の発生手段を備えることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の装置。
21. 更に、前記基板（２）を垂直に支持する手段を備えることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の装置。

Images