JP2023133744A

JP2023133744A - 表面形状検査方法

Info

Publication number: JP2023133744A
Application number: JP2022038905A
Authority: JP
Inventors: 圭蔵緒方; Keizo Ogata; 康成白石; Yasunari Shiraishi; 哲加治屋; Satoru Kajiya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-09-27
Anticipated expiration: 2042-03-14
Also published as: JP7292457B1

Abstract

【課題】平面状被検査体の検査の際、光学顕微鏡で検査表面にピントを合わせて検査する方法では、欠陥部分を見出すのが難しかった。【解決手段】表面形状検査方法において、カメラと画像解析装置を有する画像解析機能付き光学顕微鏡を用い、被検査体の表面形状を画像解析装置により解析する表面形状検査方法において、対物レンズの光軸方向と被検査体表面の法線方向が同じ場合の、被検査体の表面に対してピントが合う対物レンズの位置を基準距離位置とし基準距離位置とは異なる対物レンズの距離位置、あるいは、光軸方向と法線方向が同じ場合の角度を基準角度位置とし前記光軸と前記法線とが基準角度位置以外の角度をなす角度位置で、画像解析機能付き光学顕微鏡で撮像した画像を、画像解析装置により画像処理を施して解析することにより、複数の画像間の差を解析することで被検査体の表面形状を特定するようにした。【選択図】図２

Description

本願は、平面状被検査体の表面形状検査方法に関するものである。

従来、被検査体（例えばレーザダイオード）の表面の欠陥を検出するための検査（以下、簡略化して表面形状検査とも呼ぶ）においては、光学顕微鏡を用いて、手動、もしくは自動で、被検査体の表面にピントを合わせて、その表面形状を観察することにより、検査を行っていた。

具体的には、可動部とこの可動部が移動するためのレール部とを有し、検査の対象物を拡大して観察する拡大観察装置を用いて、この対象物を載置する載置部と対物レンズとを、互いに接近する方向と離れる方向とに駆動部により移動させ、対物レンズを介して反射光又は透過光を受光して、取得した画像に基づいて駆動部を制御し、対物レンズの焦点を探索することでピントを合わせ、対象物の表面検査を行っていた。この際、可動部には対物レンズ及び拡大観察画像撮像部が取り付けられており、この撮像部の光軸に直交する方向に延びる仮想軸（揺動軸）を中心とし、かつ、所定半径を持つ円弧状のレール部に沿って可動部がレール部材に沿って移動することで、拡大観察画像撮像部の光軸に直交する仮想軸回りに可動部が揺動し、これに伴って対物レンズが揺動するように構成されていた（例えば特許文献１参照）。

また、従来のウエハ表面検査では、パターン段差の小さい場合において、光学顕微鏡による明視野観察では十分なコントラストが得られなかったため、表面を観察する際に、開口フィルタなどの特別な機器を用いることが必要となっていた（例えば、特許文献２参照）。また、従来、光学顕微鏡を用いてレーザダイオード表面の欠陥検査を行う場合には、レーザダイオード表面の数１０ｎｍレベルの微小な段差を検出するために、照明の色、観察対象物への照明の当て方、観察対象物への照明の当てる角度などを最適に調整する必要があった。

特開２０２０－０３４７３３号公報特開２０１３－４４８７９号公報

上述のように、従来の光学顕微鏡による被検査体の表面検査では、光学顕微鏡を用いて、その対物レンズの焦点を被検査体の表面に合わせて被検査体の観察を行っていたが、被検査体の所定の表面に対物レンズの焦点を合わせて観察するだけでは、当該被検査体の表面に形成された、被検査体の所定の表面形状から変化した形状（例えば、０．１μｍ以下の微小な段差）を適切に検出できないという問題があった。

本願は、上記のような問題点を解決するための技術を開示するものであり、画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて被検査体の表面の検査を行う際、被検査体の所定の表面にピントを合わせなくても、被検査体の所定の表面形状から変化した形状の検出が可能になることを目的とする。

本願に開示される表面形状検査方法は、画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて、平面状被検査体の表面形状を解析して検査する表面形状検査方法であって、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記平面状被検査体の表面位置に対してピントが合う前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの位置を基準距離位置として、前記基準距離位置とは異なる前記対物レンズの距離位置、
あるいは、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記光軸方向と前記法線方向の角度を基準角度位置として、前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とが前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置、
において、
前記平面状被検査体を前記画像解析機能付き光学顕微鏡で撮像するとともに、
前記基準距離位置および前記基準角度位置で撮像した画像を含む複数の画像のうち、前記基準距離位置および前記基準角度位置で撮像した画像の組合せを除いた２つの異なる位置で撮像した画像を選択して画像処理により解析し、前記２つの異なる位置での画像間の差異を見出すことで、前記平面状被検査体の表面形状を特定して前記平面状被検査体の検査を行う、
ことを特徴とするものである。

本願に開示される表面形状検査方法によれば、画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて被検査体の表面の検査を行う際、被検査体の所定の表面にピントを合わせなくても、被検査体の所定の表面形状から変化した形状の検出が可能になる。

実施の形態１の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡の概要構成を説明するための図である。実施の形態１の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡で被検査体の画像を取得する方法の一例を説明するための図である。図２で取得した画像の処理方法を説明するための図である。図２で取得した画像処理の具体的な解析方法の一例を説明するための図である。実施の形態１の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡で被検査体の画像を取得する方法の別の例を説明するための図である。実施の形態２の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡で被検査体の画像を取得する方法の一例を説明するための図である。実施の形態２の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡で被検査体の画像を取得する方法の別の例を説明するための図である。図７の方法を別の構成要素を用いて実施例を説明するための図である。

実施の形態１．
実施の形態１の表面形状検査方法について、以下、図を用いて詳しく説明する。実施の形態１の表面形状検査方法においては、カメラと画像解析装置を備えた画像解析機能付き光学顕微鏡を用いる。

図１は、実施の形態１の表面形状検査方法に用いる画像解析機能付き光学顕微鏡の構成の概要を説明するための図である。この画像解析機能付き光学顕微鏡は、表面形状を検査するための（具体的には、レーザダイオードに代表される平面状被検査体１を検査するための）対物レンズ２、カメラ３、画像解析装置４などの主要構成品で構成されている。

ここで、上記画像解析機能付き光学顕微鏡の構成要素であるカメラ３、あるいは画像解析装置４のいずれかには、カメラ３で撮像されたアナログ情報をデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換器が設けられている。対物レンズ２は駆動モータにより自動で焦点が合うように設定されている（以降、「自動でピントが合わされる」とも表現する）。ここで、対物レンズ２の位置は、駆動モータに指示することにより、焦点が合わされた位置から０．１ｍｍ以下の微小な量だけ移動できるよう設定されている。カメラ３で撮像した画像を画像解析装置４にて画像解析することにより、平面状被検査体の（検査対象となる）表面からの変形部分５（具体的には、例えば、５０ｎｍ～１５０ｎｍ程度の微小な段差）の有無を検出して、平面状被検査体１の表面形状の検査を行う。

また、平面状被検査体１の検査対象となる表面は、上記画像解析機能付き光学顕微鏡のステージ（載物台）６（図１には図示せず）に載置されて、カメラ３で凹凸形状などの表面状態を撮像されるが、このステージ６は、所定の軸回りに、基準面（通常、ステージ６が設定される面）から±９０度以内の所定の角度範囲で揺動回転する揺動機構７（図１には図示せず）を有している。また、上記カメラ３内には、ステージ６（載物台６ともいう）との相対角度位置関係を変更できる透過機能と反射機能を兼ね備えたハーフミラー３１が備えられている。このハーフミラー３１は、通常、対物レンズ２の光軸に対して４５度傾斜させて取り付けられており、外部から対物レンズ２を透過した光の一部はこのハーフミラー３１の反射機能により、図の上方に取り出されて、目視により平面状被検査体１の検査対象となる表面（以下、簡略化して検査面とも呼ぶ）の観察が可能となっている。また、他方、外部から対物レンズ２を透過した光の一部は、このハーフミラー３１を透過して、カメラの焦点面３２に像を結像する。さらに、対物レンズ２の光軸方向は、（図示しない）光軸変更機構によって、検査面に対して、カメラと対物レンズが一体となって角度が変更可能に設定されている。

このように構成された画像解析機能付き光学顕微鏡において、平面状被検査体１の表面（例えば、平面状被検査体１がＬＤ（レーザダイオード）である場合には、レーザが出射されるＬＤの表面、すなわちＬＤのレーザ光出射端面）に、対物レンズ２の位置を移動させてピントを合わせた場合、当該表面に微小段差などの、平面状被検査体１の表面からの変形部分５がある場合でも、その変形量が小さい場合（例えば０．１μｍ以下の微小な変形の場合）、変形している部分と変形していない部分とに差が見られないことが多いため、当該変形部分を正確に検出できない場合がある。
従って、このような場合には、平面状被検査体１の（検査対象となる）表面形状の検査はできないことになる。

ところが、あらかじめ設定された量だけ、通常の焦点合わせの際に用いる光学顕微鏡の調節ねじ機構（粗動ねじ、微動ねじの両者を備えている場合には微動ねじ機構）を利用して、対物レンズの光軸方向の位置を、上述の駆動モータにより、（前記表面のピントが合う位置から）自動的にずらすことで、前記表面のピントが合う位置における当該変形部分の画像と比べて、その画像が暗い、または明るい画像を得ることができる。このことを利用すれば、当該変形部分が視覚で明確に確定できる場合がある。
従って、このような場合に得られた画像を旨く処理すれば、平面状被検査体１の（検査対象となる）表面形状の検査が可能になると考えられる。以下、図２を用いて具体的に説明する。

図２は、図１に示した画像解析機能付き光学顕微鏡の構成概要のうち、対物レンズ２と平面状被検査体１および平面状被検査体１の検査面に形成された変形部分５を取り出し、対物レンズ２と平面状被検査体１の相対距離を変化させた３つの異なる相対距離位置での検査面の画像を取得する場合の方法を示した図である。この場合には、図に示したように、基準距離位置である「位置０」、この基準距離位置より近い相対距離位置である「位置１」、および基準距離位置より遠い相対距離位置である「位置２」の３箇所で画像を取得する方法について示している。ここで、「位置０」は、平面状被検査体１の変形部分５が含まれていない検査面にピントを合わせた場合の位置であって、相対距離がＯＡ_０である場合の位置である。

この図２において、白抜き矢印ＯＡ_０は、平面状被検査体１の変形部分５が含まれていない検査面（以下、基準検査面とも呼ぶ）にピントを合わせた場合（図２中の「位置０」参照）において、対物レンズ２の位置から基準検査面に向かう光軸を示している。
また、白抜き矢印ＯＡ_１は、上記基準検査面からピントをずらせて（ピントを合わせた位置からずらせて）、平面状被検査体１と対物レンズ２との相対距離を短く設定した場合（図２中の「位置１」参照）において、対物レンズ２の位置から基準検査面に向かう光軸を示している。
さらに、白抜き矢印ＯＡ_２は、上記基準検査面からピントをずらせて、平面状被検査体１と対物レンズ２との相対距離を長く設定した場合（図２中の「位置２」参照）においての、対物レンズ２の位置から基準検査面に向かう光軸を示している。

上記相対距離が「位置０」のとき、対物レンズ２の位置はＲ位置０（縦方向の実線の位置参照）であり、ステージの（角度）位置はＯＡ_０に平行なＳ位置０である。また、「位置１」は、平面状被検査体１の変形部分５が含まれていない検査面にピントが合っていない位置であって、相対距離がＯＡ_１である場合の位置である。このとき、対物レンズ２の位置はＲ位置１（縦方向の一点鎖線の位置参照）であり、ステージの（角度）位置はＯＡ_０に同じである。さらに、「位置２」は、平面状被検査体１の変形部分５が含まれていない検査面にピントが合っていない位置であって、相対距離がＯＡ_２である場合の位置である。このとき、対物レンズ２の位置はＲ位置２（縦方向の点線の位置参照）であり、ステージの（角度）位置はＯＡ_０に同じである。

また、この図２においては、後の説明の都合上、３次元の方向ｘ、ｙ、ｚを指定した。方向ｘは、対物レンズの光軸の方向であり、方向ｙは、被検査体の検査面の長辺の方向、方向ｚは、方向ｘと方向ｙのいずれにも直交する方向である。言い換えると、方向ｙと方向ｚにより規定される面が検査面に該当する。また、この検査面の法線ｌ_ｎ（の方向）を一点鎖線で示した。図２においては、この法線ｌ_ｎは、以下で説明する対物レンズ２の光軸（ＯＡ_０～ＯＡ_２）と平行になっている。また、位置１と位置０の距離の差、および位置２と位置０の（相対）距離の差は、いずれもΔｘである。

次に、上記各位置（位置０、位置１、位置２）で取得した画像の特徴について説明する。
図２で「位置０」で示した位置を基準として、平面状被検査体１と対物レンズ２との相対距離を短く設定した（例えば、「位置１」で示した位置が該当する）場合に得られた特徴的な画像を図３Ａに示す。この図３Ａの右側の図に示したように、段差の陰になる部分（変形が生じていない部分）が、強調される。

また、図２で「位置０」で示した位置を基準として、平面状被検査体１と対物レンズ２との相対距離を長く設定する（例えば、「位置２」で示した位置が該当する）場合に得られた特徴的な画像を図３Ｂに示す。この図３Ｂの右側の図に示したように、段差に光が当たる部分（変形が生じている部分）が強調される。

以上のように、表面形状の違いにより、相対距離を変更した場合において得られる画像に明暗の差が生じることから、平面状被検査体１の表面形状の検査が可能となる。
なお、図３Ａ、図３Ｂにおいては、段差については、変形のない基準面などの所定の表面形状から変形した形状が凸状の場合の図を基に説明したが、これに限らず、所定の表面形状から変形した形状が凹状の場合についても、同様である。

さらに具体的には、上述のような、表面形状に差があることにより、得られる画像に明暗の差が生じるような場合において、ピントが合う距離（位置）に比べて、上記相対距離を小さくした位置において、画像処理装置で撮像した画像をグレー画像に変換すると、段差が生じている部分が黒くなり（図４Ａ参照）、ピントが合う距離（位置）に比べて、上記相対距離を大きくした位置において撮像した画像をグレー画像に変換すると段差部分が白くなる（図４Ｂ参照）。

そして、これら２枚の画像を画像処理ソフトで減算し、２枚の画像における異なる部分を検出するような処理を施すことで、平面状被検査体の表面にピントを合わせた画像のみで検査面を検査した場合より、より微小段差を鮮明に検知することができ、より確実性があり、そのため、信頼性のより高い平面状被検査体の表面形状の検査が可能となる。

また、上記の説明では、２枚の画像が、相対距離を小さくした位置と相対距離を大きくした位置で撮像した画像である場合を例にして説明したが、これに限らず、２枚の画像が、相対距離を小さくした位置とピントが合う距離（位置）で撮像した２枚の画像でもよく、あるいは、２枚の画像が、相対距離を大きくした位置とピントが合う距離（位置）で撮像した２枚の画像でもよい。これらの場合においても、被検査体の所定の表面形状から変化した形状の検出が可能になる。

さらに、以上の説明においては、基準検査面から、ピントをはずす距離位置として、検査面と対物レンズ位置の相対距離の大きさが、基準距離位置での値を基準として、その値より大きいか、小さい位置での画像を基に変形部分の有無を確認する方法について説明してきたが、この方法に限らず、検査距離位置を決定する基準位置が、基準距離位置でなくても良い。具体的には、段差の値が１５０ｎｍよりも大きい変形部分の有無を検査する場合においては、ピントが合う距離に比べて、上記相対距離が大きい距離位置のみか、あるいは小さい距離位置のみで撮像した複数の異なる画像間の画像を比較して変形部分の検査を行ってもよい。

具体的には、図５に示したように、ピントが合う距離に比べて、上記相対距離を長い場合を例に説明すると、基準距離位置の代わりに、位置２を採用し、この位置と異なる位置として位置の差の値がΔｘ（この値は段差の値によって決まる）ではなく、さらに小さいΔｘ／ｎ（ｎは自然数であって具体的なｎの値は段差の値によって決まる）の距離位置を設定すればよい。そして図５中、サブ位置２で示した距離位置で取得した画像のみを使用して検査を行うことができる。

実施の形態２．
上記では、平面状被検査体１の法線方向に対物レンズ２を設置して、検査装置を構成しているが、平面状被検査体１の法線方向に対物レンズ２を設置するのではなく、平面状被検査体１の法線方向と対物レンズ２の光軸方向に所定の角度を設けて、検査装置を構成してもよい。このような構成によっても、焦点をずらしてレーザダイオード表面を検査するのと同様の効果を得ることができる。なお、画像処理については、実施の形態１と同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。

例えば、図６に示したように、対物レンズの光軸方向に対して、平面状被検査体１の表面の法線ｌ_ｎの方向が角度θ_１だけ傾くように構成する。この場合、角度θ_１は、１５度～６０度に設定するのが望ましい。

上記のように、平面状被検査体１の表面の法線ｌ_ｎの方向を角度θ_１だけ傾けて構成するためには、具体的には、平面状被検査体１を固定しているステージ６の揺動機構７を利用してステージ６を必要な角度αだけ変えれば良い。すなわち、ステージ６の角度位置をＳ位置０からＳ位置１に変更すれば良い。この場合において、対物レンズ２の位置をＲ位置０に設定し（この場合の対物レンズ２の光軸はＯＡ_３）、平面状被検査体１のステージの位置はＳ位置０から角度αだけ移動させたＳ位置１の位置とした設定である位置３の設定とする。

平面状被検査体１の法線方向と対物レンズ２の光軸方向に所定の角度を設ける方法としては、上述の方法に限らず、平面状被検査体１の表面の法線ｌ_ｎの方向に対して、対物レンズ２の角度位置を変更しても良い。

具体的には、図７に示したように、対物レンズ２とカメラ３を保持している部分を、平面状被検査体１の表面の法線ｌ_ｎの方向から角度θ_２だけ傾けて構成すればよい。すなわち、対物レンズ２の位置をＲ位置３に設定し、平面状被検査体１のステージの位置はＳ位置０の位置とした設定である位置４の設定とする。この場合、傾ける角度θ_２は、上記と同様、１５度～６０度に設定するのが望ましい。

この場合に、具体的な設定方法としては、上記に限らず、例えば、図８Ａに示した方法であっても良い。図８Ａは、新たな構成要素として、対物レンズ２と検査面との間に反射鏡８（ミラー８とも呼ぶ）を備えた装置を利用するものであり、上述の位置４の具体的な構成要素の別の設定例に該当する。

すなわち、対物レンズ２を透過した光を上記主要構成品とは別に、上記画像解析機能付き光学顕微鏡のステージ（載物台）６と組み合わせて用いる、光（光学像）を反射するミラー８を用意する。そして、このステージ６は、このミラー８と連動して、通常位置から所定の角度（±９０度）だけ傾斜させた位置（図８Ａでは、ステージ６の位置はＳ位置０）に設定可能である。

この場合において、ミラー８を角度βだけ回転移動させた、対物レンズ２のＲ位置３で、画像データを取得する。つまり、ミラー８の移動前の対物レンズの位置は、ステージ６の例えば９０度回転した位置であるＳ位置０に対応する位置である、仮想Ｒ位置０である。これに対してミラー８を角度βだけ回転移動させた場合、対物レンズ２の位置は、仮想Ｒ位置０から角度θだけ移動させたＲ位置３となる。従って、この角度θを１５度～６０度に設定すればよい。ここで、角度θは図８に示したように、角度２βに相当するから、ミラー８の回転角を７．５度から３０度の範囲内で与えればよい。

この理由について、図８Ｂを用いて簡単に説明する。対物レンズ２からの入射光Ｂｉは、ミラー８が角度β回転することによって、その反射光の方向がＢｏ１からＢｏ２へ角度２β変化する。角度θは角度２βに相当するので、ミラーの角度変化量は、θ／２となる。

なお、以上の説明においては、主として、平面状被検査体１がレーザダイオードであるとして、その表面の微小段差の有無と段差のサイズを検査する場合を例にして説明したが、半導体ウエハなどその他の被検査体の検査にも利用できることは言うまでもない。

また、以上の説明した以外に、画像処理における２枚の画像として、例えば、基準距離位置から相対距離を大きくした位置で撮像した画像と、平面状被検査体１の法線方向と対物レンズ２の光軸方向に所定の角度を設けた場合に撮像した画像を選択しても、上記の実施の形態１あるいは実施の形態２の表面形状検査方法と同様の効果を奏する。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。
例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、または、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。さらには、上記図８に示したように、１つの構成要素であるミラーを追加し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
また、画像処理については、上記以外にも、基準距離位置および基準角度位置で撮像した２つの画像の組合せを除いた、任意の異なる位置で撮像した２つの画像を選択し、当該選択された画像を画像処理する方法が適用可能である。例えば、基準距離位置で撮像した画像と基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置で撮像した（画像から選択された）２つの画像、あるいは、基準角度位置で撮像した画像と基準距離位置とは異なる対物レンズの距離位置で撮像した（画像から選択された）２つの画像の画像処理による方法、などにも適用可能である。

１平面状被検査体、２対物レンズ、３カメラ、４画像解析装置、５変形部分、６ステージ（載物台）、７揺動機構、８反射鏡（ミラー）

本願に開示される表面形状検査方法は、画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて、平面状被検査体の表面形状を解析して検査する表面形状検査方法であって、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記平面状被検査体の表面位置に対してピントが合う前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの位置を基準距離位置として、前記基準距離位置とは異なるとともに、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体から離れる位置のみを含むか、または、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体に近づく位置のみを含む前記対物レンズの距離位置、
あるいは、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記光軸方向と前記法線方向の角度を基準角度位置として、前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とが前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置、
において、
前記平面状被検査体を前記画像解析機能付き光学顕微鏡で複数の画像を撮像するとともに、前記複数の画像のうち、前記基準距離位置で撮像した画像および前記基準角度位置で撮像した画像を除いた、２つの異なる位置で撮像した画像を選択して画像処理により解析し、前記２つの異なる位置での画像間の差異を見出すことで、前記平面状被検査体の表面形状を特定して前記平面状被検査体の検査を行う、
ことを特徴とするものである。

本願に開示される表面形状検査方法は、
画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて、平面状被検査体の表面形状を解析して検査する表面形状検査方法であって、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記平面状被検査体の表面位置に対してピントが合う前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの位置を基準距離位置として、前記基準距離位置とは異なるとともに、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体から離れる位置のみを含むか、または、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体に近づく位置のみを含む前記対物レンズの距離位置、
あるいは、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記光軸方向と前記法線方向の角度を基準角度位置として、前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とが前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置、
において、
前記平面状被検査体を前記画像解析機能付き光学顕微鏡で複数の画像を撮像するとともに、
前記複数の画像のうち、前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とが前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置で撮像した画像のみからなる２つの異なる位置で撮像した画像を除いて選択された、２つの異なる画像を画像処理により解析し、前記選択された２つの異なる位置での画像間の差異を見出すことで、前記平面状被検査体の表面形状を特定して前記平面状被検査体の検査を行う、
ことを特徴とするものである。

Claims

画像解析機能付き光学顕微鏡を用いて、平面状被検査体の表面形状を解析して検査する表面形状検査方法であって、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記平面状被検査体の表面位置に対してピントが合う前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの位置を基準距離位置として、前記基準距離位置とは異なる前記対物レンズの距離位置、
あるいは、
前記画像解析機能付き光学顕微鏡の対物レンズの光軸方向と前記平面状被検査体の表面の法線方向が同じである場合の、前記光軸方向と前記法線方向の角度を基準角度位置として、前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とが前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置、
において、
前記平面状被検査体を前記画像解析機能付き光学顕微鏡で撮像するとともに、
前記基準距離位置および前記基準角度位置で撮像した画像を含む複数の画像のうち、前記基準距離位置および前記基準角度位置で撮像した画像の組合せを除いた２つの異なる位置で撮像した画像を選択して画像処理により解析し、前記２つの異なる位置での画像間の差異を見出すことで、前記平面状被検査体の表面形状を特定して前記平面状被検査体の検査を行う、
ことを特徴とする表面形状検査方法。
前記２つの異なる位置には、前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置を含まない、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面形状検査方法。
前記２つの異なる位置には、前記基準距離位置とは異なる前記対物レンズの距離位置
を含まない、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面形状検査方法。
前記対物レンズの距離位置は、その距離位置が、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体から離れる位置のみを含むか、または、前記基準距離位置に対して前記対物レンズが被検査体に近づく位置のみを含む、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面形状検査方法。
前記対物レンズの光軸と前記平面状被検査体の表面の法線とがなす所定の角度は、１５度～６０度である、
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の表面形状検査方法。
前記平面状被検査体はレーザダイオードであり、前記平面状被検査体の表面はレーザダイオードのレーザ光出射端面である、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の表面形状検査方法。
前記基準距離位置とは異なる前記対物レンズの距離位置、および前記基準角度位置以外の所定の角度をなす角度位置は、前記平面状被検査体の変形部分の変形量に応じて決定される、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の表面形状検査方法。
前記変形部分は微小段差であって、その変形量の値が１５０ｎｍよりも大きい変形部分の有無を検査する場合においては、前記平面状被検査体の検査面と前記対物レンズの位置との相対距離の大きさが、前記基準距離位置での値より大きい距離位置のみか、あるいは小さい距離位置のみで撮像した複数の異なる画像間の画像を比較して変形部分の検査を行う、
ことを特徴とする請求項７に記載の表面形状検査方法。