JP2012083126A - 基板の検査方法及び基板の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板が備えるそりやうねりの影響を考慮しながら、正確かつ簡便に、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出することができる基板の検査方法、及び、この方法を利用した基板の検査装置を提供する。
【解決手段】基板の表面に対してｐ偏光の光を照射して得られた鏡面反射光から、基板の表面を複数の小領域に分割した分割小領域に対応する画素を有した基板画像を取得し、該基板画像に基づき、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出する基板の検査方法であり、ｉ）基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む角度範囲ｄでｐ偏光の入射角を相対的に変化させる入射面内走査とii）入射面と基板とが交わる線を中心軸にして基板を相対的に傾斜させる傾斜走査とを組み合わせて基板画像を取得し、上記で得られた全基板画像において画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を基板の異常箇所として検出するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の検査方法、及び基板の検査装置に関し、詳しくは、基板の表面に付着した異物や基板に含まれる欠陥を異常個所として検出することができる基板の検査方法、及びこの方法を用いた基板の検査装置に関する。

半導体デバイスや太陽電池等で使用される半導体基板をはじめ、ハードディスクや液晶表示装置等で使用されるガラス基板等では、表面に付着した異物のみならず、外的要因によって付されたキズや、基板そのものが有する転位等の欠陥を検査することが行われている。これは、各種デバイスや装置の製造等における歩留まりを向上させたり、製品としての品質を高めたりするのに極めて重要なことであり、様々な製造分野や各工程で、日常的に基板の検査は行われている。

このように、基板に付着した異物や、基板が備える各種欠陥を検査する方法として、基板の表面に所定の光を照射し、得られた反射光を処理することで、異物が付着した箇所や欠陥を有する箇所を光学的に検出する方法が提案されている。

例えば、目的の欠陥の形状を楕円体で近似するようにして、球以外の非対称な欠陥に発生する双極子モーメントを得られるようにし、散乱光をレーリー散乱に基づいて処理することで、シリコン基板を形成する結晶中に含まれた欠陥のサイズやその密度を正確に計測する方法（特許文献１参照）や、基板に複数の波長の光を照射することで、ひとつの波長の信号により検出した基板面内での欠陥分布と、他の波長による基板表面の格子歪みや結晶配列の影響によるヘイズ信号の分布とを比較して、欠陥に由来する情報を正確に取得する方法（特許文献２参照）などが知られている。また、有機膜を表面に有したX線露光用マスクに対してｐ偏光の光を照射する際、入射角をブリュースター角（Brewster's angle）にすることで、散乱光の有無から異物の存在を検出する方法（特許文献３参照）なども知られている。

これらの方法は、いずれも、基板の表面に所定の光を照射して、得られた反射光を測定したり、特定の処理を行ったりすることで、基板の異常個所を検出するものである。ところが、検査対象の基板の表面が完全に平坦である、理想状態であれば、これらの検査方法で特に問題はないが、実際の基板では、多少なりともそりやうねりが存在することから、実際には、異常個所を誤って検出したり、本来の異常個所を検出できなかったりするといったことが生じる。

そこで、このような問題に対処するために、基板を回転させ、かつ、水平方向に移動させながら、基板の表面に第一のレーザ光を照射して第一の散乱光を検出すると共に、第二のレーザ光を照射して第二の散乱光を検出することで、基板からの散乱光と正反射光とを同時に検出するようにして、基板全体のうねりや局所的なうねりの影響を低減させて、欠陥の信号レベルを検出できるようにする方法が提案されている（特許文献４参照）。ところが、この方法では、検出した正反射光について、特定検出角度を基準にした検出光量の平均値を求め、その平均値処理した信号波形を更に演算処理して、うねり情報を持った信号波形を生成し、このうねり情報を持った信号波形をしきい値処理して、数段階に波形分割処理するなど、極めて複雑な処理が必要であり、しかも、基板を回転させながら水平方向に移動させつつ、各レーザ光を照射して基板の全表面を走査するため、膨大なデータの処理が必要であったり、検査に長時間を要してしまったりすることになる。

特開２００１−２７２３４０号公報 特開２００１−９１４５１号公報 特開平１−１８５４３４号公報 特開２００８−２６８１８９号公報

近年、半導体基板やガラス基板等の大型化が進むにつれて、そりやうねりの影響は益々顕著になっており、そりやうねりを持った基板であっても、正確かつ簡便に異常個所を検出することができる基板の検査方法が求められている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板が備えるそりやうねりの影響を考慮しながら、正確かつ簡便に、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出することができる、基板の検査方法を提供することを目的とする。

また、上記の方法を利用しながら、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出することができる、基板の検査装置を提供することを別の目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するための手段について鋭意検討した結果、基板の表面にｐ偏光の光を照射して、鏡面反射光から基板画像を得る際、その入射面内において基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで入射角を変化させる入射面内走査と、入射面と基板とが交わる線を中心軸にして所定の傾斜角範囲φで基板を傾斜させる傾斜走査とを組み合わせることで、正確かつ簡便に基板の異常個所を検出することができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の要旨は、以下のとおりである。

（１）基板の表面に対してｐ偏光の光を照射して得られた鏡面反射光から、基板の表面を複数の小領域に分割した分割小領域に対応する画素を有した基板画像を取得し、該基板画像に基づき、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出する基板の検査方法であり、
ｉ）基板の直径を含んだｐ偏光の光の入射面内において、該基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角を相対的に変化させる入射面内走査と、
ii）入射面と基板とが交わる線を中心軸にして、所定の傾斜角範囲φで基板を相対的に傾斜させる傾斜走査と、
を組み合わせて、基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角、及び、基板の表面に対するｐ偏光の光の入射方向を変化させながら、それぞれ基板画像を取得し、
基板表面の分割小領域にｐ偏光の光が実際にブリュースター角θ_Bで入射された際に対応する画素の光量をゼロとしたとき、上記で得られた全基板画像において画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を基板の異常箇所として検出することを特徴とする基板の検査方法。

（２）前記入射面内走査の角度範囲ｄは、該基板が備えるそり・うねりによる最大傾斜角αを考慮して、理論上のブリュースター角θ_Bを基準に、少なくともｄ＝θ_B±αの範囲を含むようにすることを特徴とする上記（１）に記載の基板の検査方法。

（３）前記傾斜走査は、入射面と基板とが垂直に交わる場合の傾斜角度を０°として、−０．５°以上＋０．５°以下の傾斜角範囲φで行うことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の基板の検査方法。

（４）前記入射面内走査を０．０１°以上０．５°以下の角度間隔で行うと共に、前記傾斜走査を０．０１°以上０．５°以下の傾斜角間隔で行うことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の基板の検査方法。

（５）基板の表面に対してｐ偏光の光を照射する照射手段と、該基板を載置すると共に、ｐ偏光の光の入射角、及びｐ偏光の光の入射方向を相対的に変化させることができる基板保持手段と、得られた鏡面反射光から、該基板の表面を複数の小領域に分割した分割小領域に対応する画素を有した基板画像を取得する画像取得手段と、取得した基板画像を処理して、異物の付着や欠陥を有した箇所を基板の異常個所として検出することができる画像処理手段とを備えた基板の検査装置であり、
前記基板保持手段によって、照射手段から照射されたｐ偏光の光の入射角、及びｐ偏光の光の入射方向を変化させることで、
ｉ）該基板の直径を含んだｐ偏光の光の入射面内において、該基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角を変化させる入射面内走査と、
ii）入射面と基板とが交わる線を中心軸にして、所定の傾斜角範囲φで基板を傾斜させる傾斜走査と、
を組み合わせながら、画像取得手段でそれぞれの基板画像を取得し、
前記画像処理手段によって、基板表面の分割小領域にｐ偏光の光が実際にブリュースター角θ_Bで入射された際に対応する画素の光量をゼロとして処理したときに、上記で得られた全基板画像において画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を基板の異常箇所として検出することを特徴とする基板の検査装置。

（６）前記基板保持手段が、ｘ−ｙ直交座標を形成する２本の直交軸のまわりでそれぞれ回転させるようにして、載置した基板を任意の方向に傾斜させることができる基板ホルダーである上記（５）に記載の基板の検査装置。

本発明によれば、ｐ偏光の光がブリュースター角θ_Bで入射された際、基板からの反射光がゼロになることを利用して、基板が備えるそりやうねりを考慮しながら、理論上のブリュースター角θ_Bを含んだ角度範囲で入射角を変化させる入射面内走査と、入射面と基板とが交わる線を中心軸にして所定の傾斜角範囲φで基板を傾斜させる傾斜走査とを組み合わせることで、そりやうねりを持った基板であっても、正確に、かつ簡便に、基板の異常個所を検出することができる。

図１は、本発明の検査方法におけるｐ偏光の光の照射と基板との関係を示す斜視模式図である。 図２は、基板の表面におけるｐ偏光の光の入射角とブリュースター角θ_Bとの関係を模式的に説明する基板側面図である。 図３は、基板画像の様子を模式的に説明する平面図である。 図４は、本発明の検査装置を模式的に説明する側面図である。 図５は、検査装置の基板保持手段において基板を傾斜させる動作を説明する平面模式図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明では、基板の表面にｐ偏光の光を照射して、その鏡面反射光（正反射光）から基板画像を取得するようにする。ｐ偏光の光を基板の表面に照射するためには、例えば、公知の光源と偏光子とを用いれば良く、その際、光源について特に制限はないが、好ましくは、検査対象の基板の表面全体に一度でｐ偏光の光を照射することができるようなものを使用するのが良い。

そして、本発明では、図１に示すように、基板１の直径1aを含むｐ偏光の光２の入射面４内において、検査対象の基板１の理論上のブリュースター角θ_Bを含んだ所定の角度範囲ｄで、ｐ偏光の光２の入射角θを変化させる『ｉ）入射面内走査』を行うようにする。通常、ｐ偏光の光は、入射角が増していくと反射率が減少し、やがてそれが０（ゼロ）になり、その後再び増加する。この反射率がゼロになるときの入射角がブリュースター角（Brewster's angle）θ_Bであり、ブリュースター角θ_Bは、入射側の材質の屈折率ｎ₁と透過側の材質の屈折率ｎ₂とから、下記式（１）によって求めることができる。本発明では、この式（１）から求められるブリュースター角θ_Bを、検査対象基板の理論上のブリュースター角θ_Bと呼ぶものとする。表１に示したように、例えば、水晶の屈折率は１．５４であり、大気圧の空気（屈折率1.0）側からｐ偏光の光を水晶基板に入射した場合であれば、理論上のブリュースター角θ_Bは５７．００°になる。同様に、炭化珪素（SiC）の屈折率は２．６５であり、空気側からｐ偏光の光をＳｉＣ基板に入射した場合であれば、理論上のブリュースター角θ_Bは６９．３３°になる。

ところで、例えば、ＳｉＣ基板のように、インゴットから切り出し、鏡面加工等を施して仕上げたような基板では、一般に、インゴットが有した内部応力や加工応力等により、そりやうねりを伴ってしまう。これは、ガラス基板のような他の基板についても同様であり、基板の表面を全て完全に平坦な面に仕上げることは現実的には難しく、加工応力等が原因で、基板にはそりやうねりが存在してしまう。特に、近年では、各種基板は大型化されていることから、そりやうねりのない、完全に平坦な基板を作製すること自体が困難である。

そこで、本発明では、基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角を相対的に変化させる入射面内走査を行うが、この入射面内走査で変化させる所定の角度範囲ｄについては、好ましくは、そりやうねりによって基板の表面に形成される最大傾斜角αを含むようにするのが良く、より好ましくは、角度範囲ｄは、理論上のブリュースター角θ_Bを基準（中心）にして、少なくともｄ＝θ_B±αの範囲を含むようにするのが良い。この点について、図２に示した模式図を使って説明すると、理論上のブリュースター角θ_Bで入射されたｐ偏光の光２は、理想的な平坦面では反射されないが、そりやうねりのある箇所では、この関係が成り立たず、入射された光２の一部を反射してしまう。そのため、理想的な平坦面に対して、そりやうねりにより形成される形成される傾斜のなかで、最も傾斜角が大きい角度αを用いて、少なくともｄ＝θ_B±αの範囲で入射面内走査を行うようにすれば、基板の表面の全てにおいて異常個所の誤検知を防ぐことができる。

また、本発明では、図１に示すように、入射面４と基板１とが交わる線を中心軸1bにして、所定の傾斜角範囲φで基板を相対的に傾斜させる『ii）傾斜走査』（すなわち入射面と基板面で作られる線（軸）を中心に回転させる走査）を組み合わせるようにする。中心軸1bを中心にした『ii）傾斜走査』の傾斜角範囲φをそりやうねりによって形成される最大傾斜角αを含む範囲にして『ｉ）入射面内走査』を行えば、基板に形成された局所的な凹凸を含めて、全てのそりやうねりを考慮しながら、基板の表面全体を検査することができる。

ただし、ＳｉＣ基板やＳｉ基板などのようにインゴットから切り出された基板では表面が平坦になるように切り出すために、局所的な凹凸の程度は小さく、また、切り出した後に表面が鏡面になるように研磨することから、そりやうねりによって形成される傾斜角も最大で±０．５°程度である。更には、これら半導体基板の検査において、実際に検出すべき異常は、主に、ピットやマイクロパイプ欠陥等のような結晶欠陥や、パーティクル等の異物の付着であり、結晶欠陥については微小であり、パーティクル等の大きさも高々数ミクロン程度である。しかも、理論上のブリュースター角θ_Bの大きさを考慮すれば、これら半導体基板の微視的な異常箇所を検出する上で、上記のような傾斜走査については、中心軸1bを中心にした傾斜角範囲φを±２°程度の範囲で行うのが好適であり、より好ましくは、傾斜角範囲φを±０．５°の範囲で行うのが良い。なお、この傾斜走査の傾斜角範囲φは、入射面４と基板１とが垂直に交わる場合の傾斜角度を０°としたものである。

本発明では、上記『ｉ）入射面内走査』と『ii）傾斜走査』とを組み合わせるようにして、基板１の表面に対するｐ偏光の光２の入射角θ、及び、基板の表面に対するｐ偏光の光２の入射方向を変化させながら、それぞれの鏡面反射光から基板画像を取得する。この際、図３（ａ）に示すように、検査対象の基板の表面を複数の小領域に分割して、この分割小領域1cに対応した画素を有した基板画像５ｎを取得するようにする。ここで、理論上のブリュースター角θ_Bで入射されたｐ偏光の光が、実際のブリュースター角θ_Bに相当すれば、原則、その分割小領域1cでの反射は無くなることから、基板画像５ｎにおいて、その分割小領域に対応する画素の光量をゼロとみなす（図３(ａ)の1c-1）。ところが、その分割小領域にパーティクル等の異物が付着していたり、ピット等の欠陥を有していたりすると、反射光が観察されて、そこに対応する画素の光量はゼロにはならない（図３(ａ)の1c-2）。一方、そりやうねりに該当する箇所であると、実際にはブリュースター角θ_Bにならないため、やはり、反射光が観察されて、その分割小領域に対応する画素の光量はゼロにはならない。

そこで、『ｉ）入射面内走査』と『ii）傾斜走査』とを組み合わせて得られた全基板画像において、画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を、基板の異常箇所として検出する。例えば、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した基板画像５ｎと同じ検査基板の別の検査画像５ｎの例であり（画像の向きも同じ）、図３（ａ）で反射光が検出された画素の一部で光量がゼロになっていることから、これらの画素に対応する分割小領域は、基板が備えるそり・うねりの箇所に対応するものと判断できる。そして、全ての基板画像において、一度も光量がゼロにならない画素が、異物の付着やピット等の欠陥を有した分割小領域と判断される。なお、図３に示した基板画像５ｎでは、便宜上、基板の分割小領域からの反射が無くて光量がゼロの画素を、白抜きセル1c-1で表しており、反射光が観察されて光量がゼロにはならない画素を、黒塗りセル1c-2で表している。

基板画像の総枚数は、『ｉ）入射面内走査』と『ii）傾斜走査』との組み合わせによって決まる。詳しくは、入射面内走査の角度間隔及び角度範囲ｄと、傾斜走査の傾斜角間隔及び傾斜角範囲φとによって決められる。ここで、入射面内走査の角度間隔と傾斜走査の傾斜角間隔については特に制限されず、異常箇所の検出に求められる精度や、基板画像を取得するための画像取得手段の容量等によって決定すればよいが、好適には、入射面内走査の角度間隔と傾斜走査の傾斜角間隔は、それぞれ０．０１°以上０．５°以下の間隔で行うのが好ましい。例えば、最大傾斜角α＝０．５°のそりやうねりを持ったＳｉＣ基板を検査する場合、理論上のブリュースター角θ_B＝６９．３３°を中心にして±０．５°の角度範囲ｄを０．０１°の角度間隔で全１０１段階の入射面内走査を行うと共に、入射面と基板とが交わる線を中心軸にして０．０１°の傾斜角間隔で−０．５°から＋０．５°までの傾斜角範囲φの傾斜走査を全１０１段階行うようにして、入射面内走査と傾斜走査とを組み合わせれば、合計１０１×１０１枚の基板画像を得ることになる。

本発明の検査方法は、基板を構成する材料の種類や形状等によって制限を受けることはなく、検査対象の基板として、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、水晶、サファイアをはじめとした単結晶、多結晶、アモルファス等の半導体基板のほか、ガラス基板、各種プラスチック基板、等を挙げることができ、また、これら以外のものであっても適用可能である。但し、屈折率が異なる材料が混在したり、貼り合わせられたりしていると、正しく検出できないことがあるため、単独の屈折率を有した材料からなる基板であるのが望ましい。また、本発明の検査方法によって検出可能な異常としては、パーティクル等の異物の付着のほか、外的要因によって付されたキズであったり、基板自体に含まれるピット等の欠陥であったりが挙げられる。例えば、ＳｉＣ単結晶基板の場合、マイクロパイプ、研磨傷、スクラッチ、ボイド、基板自体に含まれる結晶欠陥に起因する三角欠陥等などの検出が可能である。

本発明における基板の検査方法を利用して基板を検査するには、例えば、次のような構成例の検査装置を用いることができる。すなわち、図４に示すように、基板１の表面に対してｐ偏光の光２を照射する照射手段８と、基板１を載置すると共に、ｐ偏光の光２の入射角、及びその入射方向を相対的に変化させることができる基板保持手段１０と、得られた鏡面反射光３から基板画像を取得する画像取得手段９と、取得した基板画像を処理して、異物の付着や欠陥を有した箇所を基板の異常個所として検出することができる画像処理手段１１とを備えた基板の検査装置である。

ここで、ｐ偏光の光２を照射する照射手段８としては、上述したように、公知の光源６と偏光子７とを用いることができる。また、画像取得手段９としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等のように基板画像を撮影できる機器と、ハードディスクやメモリ等のように撮影した基板画像を記憶できる機器とを有したものが好適である。その際、ＣＣＤカメラ等の画素数が基板表面の分割小領域の数やサイズを決定するため、撮影機器は、少なくとも1,000×1,000画素を有したものを用いるのが好ましい。

また、基板保持手段１０は、ｐ偏光の光の入射角やその入射方向を変化させて、載置した基板の入射面内走査（ｙ軸まわりの回転走査）と入射面と基板とが交わる線を中心軸にして基板を傾斜させる傾斜走査（ｘ軸まわりの回転走査）とを行うことができるものであれば良く、好適には、載置面で載置した基板ごと傾斜させることができる傾斜機構を備えた基板ホルダーや、更に基板を回転させることができる回転機構を備えた基板ホルダーのようなものが望ましい。なかでも、ＳｉＣ基板やＳｉ基板などのようにインゴットから切り出された半導体基板では、上述したように、傾斜走査における傾斜角範囲φは±０．５°の範囲でも十分に検査可能であることから、これらの半導体基板を検査する際には、図４及び図５に示したように、基板表面でｘ−ｙ直交座標を形成する２本の直交軸（ｘ、ｙ）のまわりで、それぞれ所定の範囲で回転させることができ、載置した基板を任意に傾斜させることができる基板ホルダーを用いるのが好適である。すなわち、これらの図に示した基板ホルダー１０では、ｙ軸を回転中心にして、理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで基板１を傾斜させて入射面内走査を行い、ｘ軸を回転軸にして基板１を傾斜させることで、少なくとも±０．５°の範囲の傾斜角範囲φで傾斜走査を行うことができる。

そして、入射面内走査と傾斜走査とを組み合わせて、画像取得手段でそれぞれ得られた基板画像は、コンピューター等の演算処理機器からなる画像処理手段によって、異物の付着や欠陥を有した箇所を基板の異常個所として検出する。すなわち、基板表面の分割小領域にｐ偏光の光が実際にブリュースター角θ_Bで入射された際に、基板画像における対応する画素の光量をゼロとして処理し、全ての基板画像において、画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を異常箇所として検出する。この際、画像取得手段で基板画像を撮影する毎に、各分割小領域に対応する画素の光量を最小値で割り当てるようにしていき、最終的に再構成された基板画像のなかで、光量がゼロ以外の箇所を異常箇所として検出するようにしても良い。

以下、実施例等に基づき本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の内容に制限されるものではない。

直径１００ミリの４ＨポリタイプのＳｉＣ単結晶基板を、図４に示したような装置を用いて本発明の方法で評価した。光源６にはナトリウムランプをコリメータで平行光にした光源を用いて、偏光子７でｐ偏光にした光をＳｉＣ基板に照射した。ＳｉＣ基板は試料台１０の上に載せて、裏面からの真空チャックにより試料台１０上で動かないように固定した。

ＳｉＣ基板は、４Ｈ単結晶インゴットからワイヤーソーを用いて厚さ１ｍｍで切り出した後に、ダイヤモンド砥粒を用いて表面が鏡面になるまで研磨仕上げした基板である。そのため、表面は目視観察では全く平坦に見えるが、直径１００ミリ全体に亘って、９μｍ程度のそり・うねりがある。この基板を、２本の直交軸（ｘ、ｙ）のまわりでそれぞれ基板ごと回転させることができる試料台１０上で、ｙ軸まわりで回転走査させることで入射角を変えながら、反射像データを取得した。入射角は、６８．８３°から０．０１°刻みで６９．９３°まで変えた（『ｉ）入射面内走査』）。これは、基板のｘ軸方向の微細なそり・うねりを補正して、ブリュースター角θ_Bに対応する反射像データを取得する意味に相当する。また、ｙ軸まわりでの回転走査に併せて、ｘ軸まわりに−０．５°から＋０．５°の範囲で０．０１°刻みで回転走査させながら計測した（『ii）傾斜走査』）。これは、基板のｙ軸方向の微細なそり・うねりによるブリュースター角θ_Bからの測定誤差を吸収することに相当する。なお、ｘ軸まわりの回転走査はｐ偏光した光の入射面とＳｉＣ基板とが垂直に交わる位置を中心（０°）とした。この基板では、直径１００ミリ全体に亘って、９μｍ程度のそり・うねりがあるが、傾斜が最大となるところでは、（９μｍ）／（１００ミリ）より大きな傾斜を持つ。但し、元々鏡面研磨仕上げしているこの基板で、傾斜はさほど大きくはなく、高々（９μｍ）／（１０ミリ）であるので、最大傾斜角αはarctan(9μ/10mm)=0.052°程度である。従って、その一桁上の±０．５°の範囲でｉ）入射面内走査とii）傾斜走査を実施すれば、余裕を持って、基板全面のそり・うねりを補正できる。

上記のようにしてｘ軸まわり、および、ｙ軸まわりに各々１０１×１０１個のデータを取得した。一個々々のデータは、画像取得手段９によって取り込まれ記録した。画像取得手段９には1,000万画素のＣＣＤカメラが含まれていて、1,000万点の画素データが得られる。各画素について、ｘ軸まわり、および、ｙ軸まわりに走査しながら１０１×１０１個のデータを取り込むが、走査する過程で、当該画素のデータよりも光量が小さい時だけ、当該画素のデータを書き換える論理を採用している。これは、1,000万画素の全てについて１０１×１０１個のデータを記録すると膨大な記憶容量が必要となるので、その弊害を防止するのが目的である。

取得した1,000万画素の画像データで、画像処理手段１１を用いて、直径１００ミリのＳｉＣ基板全体の表面状態を評価した。ここで、一画素は基板表面の０．３ｍｍ×０．３ｍｍの領域に相当する。ＳｉＣ基板全体の殆どの領域で反射光はなく、０．３ｍｍ×０．３ｍｍの空間分解能では、殆どの領域で、異物、欠陥は検出されなかった。しかしながら、基板の周辺部のエッジから２ｍｍの領域では、反射光が認められる画素が多数検出された。合計２３個の異物もしくは欠陥が検出されたので、本測定の後で、光学顕微鏡で該当する箇所を観察したところ、マイクロパイプ欠陥が認められた。

本測定で、空間分解能を向上させるために、直径１００ミリのＳｉＣ基板の一部を拡大して、画像取得手段９にて画像データを取得した。具体的には、画像取得手段９にて、直径１００ミリのＳｉＣ基板の中心５ミリ角の領域を拡大してデータを取得した。その時、０．００１６ｍｍ×０．００１６ｍｍの領域が一画素に対応するので、空間分解能は２μｍ(〜0.0016mm)である。５ミリ角の領域のデータを、画像処理手段１１を用いて解析したところ、１４個の異物もしくは欠陥が検出された。本測定の後で、光学顕微鏡で該当する箇所を観察したところ、欠陥は観察できなかったが、異物（ゴミ）が認められた。

そこで、ＳｉＣ基板を洗浄し直して、再度、本測定で、基板の中心５ミリ角の領域を評価した。洗浄前と洗浄後で全く同じ箇所を計測した訳ではないが、二回とも基板の中心のデータで、測定箇所は近いと推定できる。洗浄後、本測定による評価の結果、異物もしくは欠陥の数は３個にまで減少したので、洗浄の効果があったと推定された。

１ ：基板
２ ：ｐ偏光の光
３ ：反射光
４ ：入射面
５ｎ：基板画像
６ ：光源
７ ：偏光子
８ ：照射手段
９ ：画像取得手段
１０：基板保持手段
１１：画像処理手段

Claims (6)

1. 基板の表面に対してｐ偏光の光を照射して得られた鏡面反射光から、基板の表面を複数の小領域に分割した分割小領域に対応する画素を有した基板画像を取得し、該基板画像に基づき、異物の付着や欠陥を有した箇所を異常箇所として検出する基板の検査方法であり、
   ｉ）基板の直径を含んだｐ偏光の光の入射面内において、該基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角を相対的に変化させる入射面内走査と、
   ii）入射面と基板とが交わる線を中心軸にして、所定の傾斜角範囲φで基板を相対的に傾斜させる傾斜走査と、
   を組み合わせて、基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角、及び、基板の表面に対するｐ偏光の光の入射方向を変化させながら、それぞれ基板画像を取得し、
   基板表面の分割小領域にｐ偏光の光が実際にブリュースター角θ_Bで入射された際に対応する画素の光量をゼロとしたとき、上記で得られた全基板画像において画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を基板の異常箇所として検出することを特徴とする基板の検査方法。
2. 前記入射面内走査の角度範囲ｄは、該基板が備えるそり・うねりによる最大傾斜角αを考慮して、理論上のブリュースター角θ_Bを基準に、少なくともｄ＝θ_B±αの範囲を含むようにすることを特徴とする請求項１に記載の基板の検査方法。
3. 前記傾斜走査は、入射面と基板とが垂直に交わる場合の傾斜角度を０°として、−０．５°以上＋０．５°以下の傾斜角範囲φで行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の検査方法。
4. 前記入射面内走査を０．０１°以上０．５°以下の角度間隔で行うと共に、前記傾斜走査を０．０１°以上０．５°以下の傾斜角間隔で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基板の検査方法。
5. 基板の表面に対してｐ偏光の光を照射する照射手段と、該基板を載置すると共に、ｐ偏光の光の入射角、及びｐ偏光の光の入射方向を相対的に変化させることができる基板保持手段と、得られた鏡面反射光から、該基板の表面を複数の小領域に分割した分割小領域に対応する画素を有した基板画像を取得する画像取得手段と、取得した基板画像を処理して、異物の付着や欠陥を有した箇所を基板の異常個所として検出することができる画像処理手段とを備えた基板の検査装置であり、
   前記基板保持手段によって、照射手段から照射されたｐ偏光の光の入射角、及びｐ偏光の光の入射方向を変化させることで、
   ｉ）該基板の直径を含んだｐ偏光の光の入射面内において、該基板の理論上のブリュースター角θ_Bを含む所定の角度範囲ｄで基板の表面に対するｐ偏光の光の入射角を変化させる入射面内走査と、
   ii）入射面と基板とが交わる線を中心軸にして、所定の傾斜角範囲φで基板を傾斜させる傾斜走査と、
   を組み合わせながら、画像取得手段でそれぞれの基板画像を取得し、
   前記画像処理手段によって、基板表面の分割小領域にｐ偏光の光が実際にブリュースター角θ_Bで入射された際に対応する画素の光量をゼロとして処理したときに、上記で得られた全基板画像において画素の光量が一度もゼロにならない分割小領域を基板の異常箇所として検出することを特徴とする基板の検査装置。
6. 前記基板保持手段が、ｘ−ｙ直交座標を形成する２本の直交軸のまわりでそれぞれ回転させるようにして、載置した基板を任意の方向に傾斜させることができる基板ホルダーである請求項５に記載の基板の検査装置。

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