JPS5886408A - 鏡面の微小凹凸または歪検査装置 - 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】 本発明は、完全に近い鏡面状の表面ないしはζ無歪試料
の良否（完全性）を決定する装置に関する。

近年、特に半導体分野において、その直接試料であるＳ
ｔ基板の完全性に対する要求は著しく高まってきている
。表面の無欠陥性（内部の歪などによって表面に誘起さ
れたものも含む）は、Ｓｒ基板品質の１つの尺度である
ことから、表面検査は厳重に行なわれている。しかし、
現在性なわれているのは、斜光目視や、螢光燈下での平
滑性門構でアシ、熟練者によるこれら門構によシ検出さ
れる欠陥には限度があった。又、個性差が大きいことは
当然である。

古来よシ、よく知られている魔鏡の原理を応用して、表
面性を調べることも試みられているが、生産性が低く、
暗室で行なう必要がある為成功していない。その原理を
第１図に示す。試料１の表面に点光源２からの光３をあ
て、その反射光４をスクリーン５上に映写する。この時
、試料１が完全に平坦であれば、スクリーン５上には何
ら照度の変化は生じない。しかし例えば、凹み６があれ
ば、その部分は凹面鏡のような作用をし、スクリーン５
上では輝点７をつ＜シ、その両横８は暗くなるといった
特殊なパターンを画く。凸部がある場合には、スクリー
ン上の明暗が逆になるが、同様に照度変化が生じる。点
光源と試料および試料とスクリーンとの距離を大きくす
れば、検出感度は高くなシ、例えば、３〜６ｍの距離を
取れば、長さ１〜３■にわたる０１〜０．３μｍ程度の
微小な凹凸を検出することができる。しかしながら、上
記のように１．距離を取る為に装置が大きくなってしま
う。装置が大きくなることによシ、スクリーン５上での
照度が不足したシ、試料１１点光源２゜スクリーン５の
空間でのゆらぎによって、解像度が低下するといった欠
点があり、現象としては知られているが、実際には、あ
まり使用されていなｈ０又、この原理を利用して、スク
リーン上に特殊なパターンを画くことにより、試料表面
の凹凸ないしは、試料内部Ω歪などを検出することはで
きるが、この検査は限度見本である標準試料との比較に
よる感度検査であシ、この検出された情報を処理するこ
とによシ、−試料の良否を決定する方法がなかった。

本発明は、上記欠点にかんがみ、なされたもので、簡単
な方法によシ、試料表面の凹凸ないしは、試料内部の歪
による照度変化を検出し、その情報を処理することによ
り良否を判定する機能を有する、表−゛面歪などの検出
抽出装置を提供するものである。

以下、本発明を図面にもとづいて説明する。

第２図は、本発明の一実施例を示すもので、第２図（、
）は構成を示し、第２図（ｂ）は照度波形を示す。

第２図（、）に示すように、点光源２よりの光を、レン
ズ系９で集光し、Ｉ丘ぼ平行光にし、試料台１０上の試
料１に照射し、この反射光を受光レンズ系１１で集光し
た後、光電変換部１２に捕捉させる。

令弟２図（、）の光電変換部１２に捕捉された光の照度
を考えると、試料１が完全鏡面であれば、光電変換部１
２には、試料１に、対応した全くの平面鏡面が現われ、
なんの変化も生じない。しかし、試料１上に凹凸１３，
１４．１５があった場合、この凹み及び凸部が、凹面鏡
及び凸面鏡となり、点光源２からの光線が散乱される。

従って、光線は、第１図に示したと同様に照度変化を伴
って試料１から光が反射される。この照度分布の状態を
第２′図（ｂ）に示す。第２図（ｂ）において、１３，
１４．１５は各々第２図（ａ）の１３．１４．１５の位
置に対応した照度分布である。これらの照度分布をもっ
た光が、光電変換部１２に捕捉される。ここで、第２図
（ｂ）に示すように、光電変換部１２に捕捉された全光
束の平均値を出し、その平均値に一定の係数を乗じたも
のを基準照度とする。この時閉るい側として上基準値、
暗い側を下基準値と例えば仮定する。すなわち、試料１
が完全鏡面であれば、光電変換部１２に捕捉された全光
束の平均値、平均照度と、照度分布が一致するが、第２
図伽）に示すような照度分布の場合を考えた場合、基準
照度よシ明るい部分ないしは暗い部分を区別することが
できる。上記のように、基準照度に対して、明暗の部分
があった場合を不良とみなすことができるので、試料の
良否が決定できる。この時、不良の基準を定量化する方
法として、基準照度よシ明るい、ないしは暗いピーク数
が一定基準数より多い、又は、前記ピーク照度積分値が
一定基準値より多い、又は前記ピーク面積が一定基準面
積より多いと不良とみなすことができる。

第３図は、本発明の他の実施例を示すもので、第３図（
、）は構成を示し、第３図（ｂ）および（ｃ）は照度波
形を示す。第３図（、）に示すように、試料台１６上に
は、試料１と参照試料１７を設置する。なお、参照試料
１７は、はぼ完全な鏡面を有する試料であシ、試料台１
６上に常設させておく。このため光源の照度が変動して
も、常に相対的な参照試料となる。ここで、点光源２か
らの光を、レンズ系９で集光し、はぼ平行光にし、試料
台Ｉ６上の試料１及び参照試料１７に照射し、この反射
光を受光レンズ系１１で集光した後、光電変換部１２に
捕捉させる。今、第３図（、）の光電変換部１２に捕捉
された光の照度を考えると、試料１上に凹み１８があっ
た場合、第１図に示したと同様に照度変化を伴って試料
１みら光が反射される。この状態を第３図伽）に示す。

第３図伽）において、１８は、第３図（、）の１８に対
応した照度分布である。又、同時に参照試料１７からも
光が反射されるが、参照試料１７は、はぼ完全な鏡面で
あるので、第１図に示すような照度変化は発生しない。

（なお、完全でなくとも、その平均照度をとることによ
シ、参照照度とできる。）この状態を一第３図（ｃ）に
示す。

すなわち、光電変裸部１２には、第３図（ａ）の試料１
と参照試料１７からの反射光が同時に捕捉されるので、
参照試料１７からの光束に比例した量を必要に応じて上
下の基準照度とすれば、この上下基準照度に対して、試
料１の照度分布に・おける明るい部分ないしは暗い部分
を比較し区別することによシ、これらの部分があった場
合、不良とみなすことができるので、試料１の良否が決
定できる。

本発明における装置は、必ずしも第２図、第３図に示す
ように、２組のレンズ系９，１１を用いた装置でなく、
第４図に示すように凹面鏡を用いても良い。又、２組の
レンズ系９，１１を共通に用いて、１組であってもよい
。

以上の通りであるから、本発明による表面歪などの検出
抽出装置によれば、試料表面の微小な凹凸ないしは、試
料内部の歪によって生じる照度の明暗を検出抽出するこ
とにより、試料の良否（完全性）を決定できるので、本
発明はその工業的価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の検出方法を示す図、第２図（ａ）。 （ｂ）は本発明の第一実施例を示し、かつ、本発明の原
理を示す説明図であり、（ａ）は構成図、（ｂ）は（、
）の照度分布図、第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ
）は本発明の実施例を示し、（、）は構成図、（ｂ）　
、　（ｅ）は、（ａ）の照度分布図、第４図は、本発明
の他の実施例を−示す図である。 １・・・試料、２・・・点光源、９・・・レンズ系、１
０・・・試料台、１１・・・受光レンズ系、１２・・・
光電変換部、１６・・・試料台、１７・・・参照試料、
１９・・・第１の凹面鏡、２０・・・第２の凹面鏡。 ！ｉ度 第４図 第２図 （ａ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　光源、投光系、試料、集光系、光電変換部か
   ら成シ、この順に光が通過し、且つ、試料表面の凹凸ま
   たは、試料内部の歪を明暗で検出する装置において、基
   準照度よシ明るい部分または暗い゛部分、又は、それら
   両方の面積、照度が一定の基準面積、基準照度よシ多い
   かまたは逆に少ないものを不良とみなし、区別する機能
   を有する、表面歪などの検出抽出装置。
2. （２）基準照度を、光電変換部に捕捉された全光束の平
   均値に比例した量とすることを特徴とする特許請求の範
   囲第（０項記載の表面歪などの検出抽出装置。
3. （３）　　試料のすぐ傍に参照試料をおき、その参照試
   料からの光束に比例した量を基準照度とすることを特徴
   とする特許請求範囲第（１）項記載の表面歪などの検出
   抽出装置。