RU1786406C - Способ контрол дефектов на плоской отражающей поверхности и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : формируют пол ризованный пр моугольный в сечении поток оптического излучени , которым сканируют контролируемую поверхность по концентрическим окружност м, регистрируют как рассе нное, так и зеркально-отраженное излучение. Последнее пропускают через пол ризационный анализатор и используют дл  идентификации типа дефекта, а первое преобразуют, дифференцируют и по АЧХ сигнала до и после дифференцировани  определ ют размерь: дефекта в двух ортогональных направлени х. В устройстве выполн ют светоприемный коллектор в виде половины эллипсоида, рассеченного плоскостью , проход щей через большую ось эллипсоида. 2 с.п.ф-лы, 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

Description

СП

С

За вленные технические решени  относ тс  к области технологии производства изделий электронной техники и могут быть использованы в цел х технологического контрол  пластин с высокой чистотой обработки поверхности, например, стекл нных пластин фотошаблонов и полупроводниковых подложек.

Аналогом предложенного способа  вл етс  техническое решение, предусматривающее нанесение на контролируемую поверхность сло  металлизации, облучении этой металлизированной поверхности оптическим излучением, регистрации отраженного излучени  и определении по параметрам последнего качества очистки поверхности.

Недостатком аналога  вл етс  его низка  локальность, а также необходимость нанесени  сло  металлизации на контролируемую поверхность.

Аналогом за вленного устройства  вл етс  техническое решение, представл ющее собой объектодержатель, источник излучени , фокусирующую и проецирующую системы , устройство регистрации, формирование и обработки изображени . Недостатком устройства  вл етс  мала  точность устройства, а также необходимость использовани  шаблонов , соответствующих топологии контролируемого объекта.

Прототипом за вленного способа  вл етс  способ регистрации дефектов, заключающийс  в облучении контролируемой поверхности потоком оптического излуче ч|

со

О 4 О

Os

ни , перемещении п тна этого потока по поверхности, выполнении с помощью тракта обработки сигнала, информационного цикла, предусматривающего преобразование рассе нного дефектом излучени  в электрический сигнал, фиксацию параметров этого зарегистрированного сигнала и определение по параметрам сигнала наличи  и характеристик дефекта.

Недостатком способа  вл етс  сравни- тельно низка  достоверность контрол  дефектов . Это обсто тельство обусловлено р дом факторов. Во-первых, способ не позвол ет определить ориентацию дефекта, то есть в какую сторону он выт нут. Во-пер- вых, при регистрации малых по размеру дефектов , то есть дефектов, имеющих диаметр много меньший, чем диаметр п тна зондирующего излучени , значительный фоновый поток диффузно рассе нный от поверхно- сти объекта и попавший на приемное окно преобразовател , существенно уменьшает отношение сигнал/шум информационного сообщени , то есть снижает достоверность контрол  дефектов. В-третьих, ненулева  кривизна фронта п тна излучени , перемещающегос  по поверхности, а также различие длин хорд, вдоль которых это п тно пересекают микродефекты, приводит к по влению ошибок, св занных с рассе нием, на котором микродефект проходит от центра п тна. И, наконец, линейна  скорость движени  п тна относительно контролируемой поверхности будет мен тьс  в зависимости от радиуса траектории движени . Это также  вл етс  источником погрешности контрол , то есть снижени  его достоверности. Кроме того, способ не позвол ет идентифицировать тип дефекта - микрогеометри  или включение, что также снижает достоверность контрол .

Прототипом предложенного устройства  вл етс  устройство дл  регистрации дефектов на плоской отражающей поверхности (3), состо щее из источника излучени  - лазера, узел фокусировки излучени , коллекторную систему, преобразователь оптического излучени  в электрический сигнал и систему регистрации.

Устройству-прототипу присущи те же недостатки, что и способу-прототипу и, в первую очередь, - недостаточна  достоверность контрол , обусловленна  малым отношением сигнал/шум обрабатываемого сигнала, формой п тна, невозможностью определени  ориентации дефекта, а также типа дефекта (микрогеометрической неоднородности или построенного включени ).

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности контрол  дефектов.

Сущность предложенного способа заключаетс  в следующей совокупности существенных признаков.

Признак, св занный с формированием оптического потока, имеющего пр моугольное п тно на облучаемой плоскости в совокупности с признаком, определ ющим ориентировку п тна относительно направлени  его перемещени , обеспечивает повышение достоверности дефектов, имеющих малые линейные размеры, то есть прот женность соизмеримую с длиной волны оптического потока. Эта цель достигаетс  благодар  следующим свойствам, про вл емым указанными признаками в за вленной совокупности признаков. Во-первых , сохран   прот женность сканируемой полосы, котора  равна при за вленной ориентации пучка, длине п тна, уменьшаетс  отношение прот женности п тна в направлении перемещени  к размеру тестируемого дефекта. Из теории сканирующих систем известно, что разрешение изображени , то есть качество видеосигнала, определ ющее достоверность регистрации малых частиц, имеет обратную зависимость от этого отношени . При прочих равных услови х снижение этого отношени  позвол ет увеличить крутизну фронта кривой набегани  п тна на дефект, то есть с большей достоверностью выделить участок видеосигнала, соответствующий границам дефекта. Во-вторых, оставл   неизменной длину п тна и уменьшив его ширину (в прототипе п тно круглое ) снижаетс  площадь облучени , а следовательно, снижаетс  амплитуда шумового сигнала, обусловленна  диффузным рассе нием зондирующего излучени  бездефектной поверхностью. Например, если вз ть за исходное значение размер п тна в прототипе 50 мкм, то использование пр моугольного п тна с длиной 50 мкм и шириной 2 мкм позволит уменьшить площадь облучени  с 2500 мкм до 100 мкм. Соответственно в 25 раз снизитс  амплитуда диффузной составл ющей шума, то есть повыситс  достоверность регистрируемого сигнала, характеризующего дефект поверхности. 1/1 наконец, как будет показано ниже, указанна  совокупность признаков обеспечивает возможность контролировать не только усредненный размер дефекта, но и его прот женность в двух ортогональных направлени х, что также повышает достоверность . Признак, обуславливающий врем  перемещени  по окружности,  вл етс  необходимым с точки зрени  достижени  цели изобретени . Так, в частности, в прототипе равномерность облучени  поверхности обеспечивалось только за счет

перекрыти  перемещающимс  световым п тном всей контролируемой поверхности. Однако, по мере приближени  к центру объекта, линейна  скорость относительного движени  п тна по поверхности уменьшаетс . В результате, врем  набегани  п тна на дефект уменьшаетс . То есть, одинаковые по размерам дефекта, но лежащие на разных рассто ни х от центра вращени  поверхности будут облучатьс  разное врем . Это приводит к искажению градиента видеосигнала, получаемого от дефекта , а следовательно, вызывает в нашем случае ошибки измерени , так как измеренна  длина одного и того же дефекта будет тем больше, чем дальше от центра вращени  он будет лежать. Кроме того, изменение времени облучени  дефектов, лежащих на разных участках поверхности, приводит к тому, что периферийный дефектам будет соответствовать сигнал с меньшим отношением сигнал/шум, то есть эти дефекты будут контролироватьс  с меньшей достоверностью . Дл  предотвращени  всех указанных ошибок скорость вращени , то есть врем  одного оборота мен етс  в зависимости от положени  п тна на поверхности пластины относительно центра ее вращени . Причем значение tn выбираетс , исход  из быстродействи  системы таким образом, чтобы в оптимальной ситуации все дефекты, лежащие на поверхности, были зарегистрирова- ны. С целью обеспечени  указанных условий, существенных с точки зрени  цели изобретени , в п.1 формулы введено соотношение , определ ющее изменение времени затрагиваемого на полный оборот поверхности, в зависимости от р да параметров . Среди последних, кроме положени  п тна оптического излучени  на поверхности , введено отношение временной характеристики пропорциональной длительности информационного цикла к размеру минимально регистрируемого дефекта. Причем это отношение нормировано коэффициентом I. Отношение т/дт определ ет скорость считывани  каждого дефекта. Коэффициенту  вл етс  поправочной величиной , учитывающей ожидаемую плотность дефектов. Введение этого коэффициента в рассматриваемое выражение позвол ет по прогнозируемой плотности дефектов на поверхности увеличить производительность, то есть сократить врем  облучени  поверхности оптическим излучением. В то же врем , рассматриваема  ниже совокупность признаков, изложенна  в п.2 формулы, позвол ет избежать ошибки контрол , вызванной неверным выбором значени //.

Далее, по пор дку выполнени  следует признаки, св занные с регистрацией максимальной амплитуды недифференцированного сигнала с последующим его

дифференцированием и измерением прот женности п тна в ортогональных направлени х . Существенной, с точки зрени  достижени  цели изобретени ,  вл етс  последовательность выполнени  этих опера0 ций. В противном случае, например, при выполнении первоначально операции дифференцировани , исключаетс  возможность определить прот женность дефекта в направлении перпендикул рном к линии

5 перемещени  п тна.

Признак, св занный с дифференцированием электрического сигнала, преобразованного из оптического излучени  рассе нного дефектом, и признак, обус0 ловливающий выделение импульсов соответствующих передней и задней границам дефекта, обеспечивают в совокупности возможность прецизионного определени  прот женности дефекта в заданном на5 правлении, з частности, в направлении, совпадающем с перемещением п тна по поверхности .

Признак, определ ющий пор док вычислени  прот женности дефекта в направ0 лении перемещени  п тна, необходим с точки зрени  достижени  цели изобретени , так как обеспечивает работоспособность способа в целом.

Признак, св занный с измерением мак5 симальной и минимальной амплитуды недифференцированного регистрируемого сигнала, обеспечивает возможность контрол  максимального размера дефекта в нормальном по отношению к указанному выше

0 направлению. Таким образом, перечисленна  выше совокупность признаков обеспечивает повышение достоверности контрол  дефектов за счет раздельного определени  их прот женности в двух ортогональных на5 правлени х.

До получени  информации о размере дефекта в третьем измерении используетс  совокупность признаков, предусматривающа  регистрацию амплитуды отраженного

0 от поверхности излучени . Эта совокупность признаков, уточненна  в п.5 формулы, позвол ет установить, имеет ли дефект третье измерение и если имеет, то  вл етс  ли он гомофазным и гетерофазным,

5Совокупность признаков, изложенна  в п.2 формулы, уточн ет режим, определ ющий врем  перемещени  п тка по окружности на поверхности и обеспечивает усиление достигаемого положительного эффекта . Это усиление обеспечиваетс  за счет

исключени  ошибок контрол , возникающих при высокой плотности дефектов, то есть в ситуации, когда соседние дефекты расположены близко друг к другу.

Совокупность признаков, изложенных в п.З формулы,  вл етс  уточн ющей и необходима дл  конкретизации процесса выделени  границ дефекта при контроле дефектов, имеющих переменный знак первой производной функции, описывающей границу дефектов. Использование этой совокупности признаков в данном конкретном случае позвол ет исключить ошибки контрол , а следовательно, повысить достоверность последнего. Ошибки при контроле дефектов сложной формы возникают из-за того, что такой дефект в отличие от простого (круглого или овального) даст несколько импульсов при дифференцировании видеосигнала . Эта ситуации иллюстрируетс  схемой, приведенной на фиг.2. Без наличи  признаков по п.З формулы такой дефект будет идентифицироватьс  как два р дом расположенных дефекта.

Совокупность признаков, изложенных в п.4 формулы, обеспечивает усилие положительного эффекта, достигаемого основной совокупностью признаков. Это усилие осуществл етс  благодар  оптимизации отношени  сигнал/шум, регистрируемого сигнала, котора  в конечном итоге и приводит к повышению достоверности контрол  дефектов.

Так, в частности, амплитуда полезного сигнала пропорциональна

lc /g 0,25 ,

где /д - коэффициент рассе ни  от дефекта, шумова  составл юща , приход ща  на вход преобразовател  оптического излучени 

Im /r.g L Д,

где rjr.q - коэффициент диффузного рассе ни  бездефектной поверхности

L и Д- длина и ширина п тна, тогда отношение сигнал/шум на входе в преобразователь

Г/д 0,25 Л: Sm /Г}г.д L Д.

Эта величина не должна превышать до- пустимого значени  отношени  сиг-нал/шум (Кс.м.) тракта обработки сигнала, т.е.:

71 0,25 /д .д L Д К с.м.

В то же врем  длина п тна лимитирована радиусом области не содержащей дефектов с заданной веро тностью. В зтг л случае можно говорить о том, что с веро тностью Р круг с радиусом Rp не содержит дефектов, тогда этот радиус беретс  за минимальный радиус внутренней окружности,  вл ющейс  наименьшей из набора концентрических окружностей. Разность в линейных скорост х .

Выбор признака, определ ющего соотношение длины и ширины п тна осуществлен с учетом следующих факторов. Разность в линейных скорост х движени  противоположных концов п тна, обусловленна  тем, что они движутс  по разным траектори м, приводит к разной длительности набегани  на дефект. В результате, одинаковые дефекты, пересекающие п тно в разных его концах, будут выгл деть как дефекты с разной прот женностью. Врем  набегани  будет

(5т

Т1

VCK1

; Т2 3m/VCK2

5 0

5

5

0

5

0

VCKI 2 Нр/гп; 2 7r(Rp- L)/tn tn - врем  оборота пластины вокруг оси.

Если задан минимальный размер регистрируемого дефекта 3min, а следовательно и врем  его сканировани .

Tmin, ТО Г1 - Г2 Tmin

дд

Тт7( tn - Tmin

Tmin 1 tn О Tn 5

111

L

R p - L2 71 Tm in

Сущность совокупности признаков по п.5 была сформулирована выше. Дополнительно следует отметить, что данна  уточн юща  совокупность признаков представл ет собой один из вариантов реализации части признаков, изложенных в п.1 формулы. Достижение дополнительного положительного эффекта, сформулированного в п.5, обеспечиваетс  благодар  пол ризационному эффекту. Отража сь от поверхности , мен ет свою пол ризацию на величину, обусловленную в первую очередь материалом поверхности. Этот эффект эксперт легко может наблюдать с помощью пол ризационного фильтра, используемого в любительской фотографии. На освещенной поверхности, если смотреть на нее сквозь фильтр, исчезают блики от чистой поверхности, загр зненные участки выгл д т  рче. Наличие на поверхности дефекта, представл ющего собой инородное включение, например, зашлифованную гр зь или фазовое включение, приведет к повороту плоскости пол ризации отраженного луча на угол, отличающийс  от поворота плоскости пол ризации луча, отраженного от

бездефектной области. Тогда в за вленной совокупности признаков удастс  идентифицировать такой дефект по увеличению сигнала , преобразованного из потока отраженного излучени . В том случае, если дефект тополо- гического характера, например, царапина, его наличие приведет к уменьшению указанного сигнала. Однако, возможна и треть  ситуаци , изложенна  в п.6 формулы, когда загр знение имеет рельеф, например, частичка пыли, лежаща  на поверхности. Ее характеристики могут быть такими, что уменьшение амплитуды отраженного сигнала , вызванное геометрией, будет компенсироватьс  увеличением сигнала зз счет свойств материала пыли. Однако и в этом случае за вленна  совокупность позвол ет идентифицировать тип дефекта, как это описано в формуле изобретени . Таким образом, совокупность признаков, изложенна  в п.5 формул ы, про вл ет новое свойство - позвол ет идентифицировать тип дефекта, причем это новое свойство не следует из свойств каждого из отдельно вз тых признаков.

Сущность за вленного устройства ха- рактеризуетс  следующей совокупностью существенных признаков.

Введение в состав устройства блока предварительной обработки сигнала АЦП и вычислительного устройства обеспечивает возможность получени  данных о геометрических соотношени х контролируемых дефектов . С этой же целью в состав устройства введены пол ризатор, пол ризационный фильтр и дополнительный преобразователь оптического излучени  с усилителем.

Дл  обеспечени  заданной формы п тна излучени  на поверхности и его ориентации, устройство снабжено щелевой диафрагмой, а узел фокусировки в частном случае может быть выполнен в виде цилиндрической линзы,

Признак, св занный с выполнением светоприемного коллектора в виде половины эллипсоида, а также признаки, опреда- л ющие пространственное положение объектодержател , узла фокусировки и обоих преобразователей, обеспечивают максимальную эффективность сбора оптического излучени . Причем така  конструкци  по- звол ет эффективно раздел ть отраженное и диффузно-рассе нного излучени , что также необходимо дл  достижени  цели изобретени . При за вленном конструктивном выполнении перечисленных элементов все диффузно-рассе нные в первом фокусе эллипсоида излучение будет сфокусировано им во втором фокусе, то есть на приемном окне преобразовател . В то же врем  отраженное излучение выйдет за пределы эллипсоида и лишь там попадает в фильтр. В этом случае даже та незначительна  часть этого излучени , котора  будет отражена пол ризационным фильтром, не попадает на приемное окно основного преобразовател .

В п.8 приведена совокупность признаков , развивающа  существенный признак п.7 формулы, св занный с выполнением коллектора в виде эллипсоида. Ориентаци  эллипсоида относительно объектодержател , во-первых, предотвращает экранировку части рассе нного излучени  от основного преобразовател , а, во-вторых, обеспечивает возможность облучени  всей поверхности объектодержател . Этой же цели служит и признак, определ ющий геометрические соотношени  и взаимное расположение эллипсоида , преобразовател  и объектодержател .

На фиг. 1 приведены три варианта схемы облучени  поверхности, содержащей дефект , движущимс  потоком оптического излучени , причем варианты отличаютс  соотношением размера дефекта и размера се- чэни  потока излучени .

На фиг. 2 приведены осциллограммы, полученные при регистрации излучени  рассе нного от дефекта дл  трех указанных выше вариантов.

На фиг. 3 приведены формы осциллограмм после дифференцировани  сигнала.

На фиг. 4 изображена схема облучени  поверхности, содержащей дефект сложной формы, а также приведена осциллограмма, полученна  при регистрации рассе нного дефектом излучени .

На фиг. 5 приведена структурна  схема за вленного устройства.

На фиг. 6 изображена структурна  схема варианта выполнени  блока предварительной обработки преобразованного сигнала.

На фигурах обозначены: контролируема  поверхность 1; дефект 2; поток оптического излучени  3; источник оптического излучени  4: щелева  диафрагма 5; пол ризатор 6; узел фокусировки 7; светоприемный коллектор 8; объектодержатель 9; механические приводы 10, 11; блоки управлени  механизмов приводов 12, 13; преобразователь (основной) оптического излучени  14; усилители 15, 21; блок предварительной обработки преобразованного сигнала 16; вычислительное устройство 17; блок цифроаналогового преобразовани  (ЦАЛ) 18; пол ризационный фильтр 19; дополнительный преобразователь оптического излучени  20; дифференцирующа  цепочка 22; таймер 23; блок аналого- цифрового преобразовани  (АЦП) 24; анализатор импульсов 25.

Изобретение иллюстрируетс  следующим примером контрол  качества очистки кремниевых пластин марки КЭФ-1. Пластину 0 127 мм, подвергнутую предварительной шлифовке и химико-механической полировки, сканируют пр моугольным потоком лазерного излучени  длиной волны 0,63 мкм. Сканирование осуществл етс  по концентрическим траектори м, причем по мере перемещени  от внутренних траекто- рий к внешним, уменьшаютскорость вращени  пластины относительно п тна, С учетом длительности информационного цикла пор дка 1,1 мс, размера минимального регист- рируемых дефектов 0,2 мкм и длины пр моугольного п тна оптического излучени  на поверхности пластины пор дка 50 мкм, период вращени  пластины при сканировании ее поверхности измен етс  дл /г 1000 от 0,1 мс до 20 с, причем боль- шее врем  соответствует сканированию по внешней концентрической окружности. Пор док идентификации параметров дефектов проиллюстрируем на примере прот женного дефекта сложной формы. Его длину опре- дел ют по АЧХ дифференцированного электрического сигнала, преобразованного из потока оптического излучени  рассе нного дефектом.

Первоначально суммируют с учетом знака амплитуды пиков дифференцированного сигнала 11 10 мВ, 2 - 6 мВ, з 8 мм, U -4 мВ.

Амплитуда U имеет отрицательное по отношению к первому пику Н значение, а ее значение равно разности (la + з) - h). Эти признаки позвол ют идентифицировать положение пика 1-4 соответствующее задней границе дефекта. Измеренна  длительность интервала между по влением И и Ц равна Тп 1,1 х 10 с, врем , затрачиваемое на перемещение пр моугольного п тна на рассто ние , равное его ширине (А 2 мкм) при скорости перемещени  по концентрическому кольцу VCK 85 мм/с, составл етТт 2,35х хЮ с. Тогда прот женность дефекта в направлении перемещени  п тна

д (тп -тт) vCK (1,1 ,35х х )85 73 7,3мкм

Дл  определени  прот женности дефекта в перпендикул рном рассмотренному ранее направлении измерени  осуществл ют по амплитудным характеристикам недифференцированного электриче- ского сигнала. Ранее аттестованный опорный уровень сигнала, полученный при

облучении оптическим потоком дефекта, имеющего размеры, превышающие меры п тна, составл ет 40 мВ. Максимальна  амплитуда электрического сигнала, измеренного при прохождении п тном по поверхности дефекта, составл ет 12 мВ. Тогда размер дефекта в направлении перпендикул рном направлению перемещени  п тна будет:

1г

50

12

40

15 мкм

5 0 15 0 5

0

5 0 5

0

5

Кроме того, регистриру  отраженный от поверхности поток оптического излучени , было зарегистрировано уменьшение сигнала на выходе дополнительно установленного преобразовател  с уровн  серого 25 мВ до 8 мВ. Уменьшение амплитуды указывает на тот факт, что зарегистрированный дефект представл ет собой топологическую неоднородность - царапину.

Способ-прототип не позволил бы установить прот женность дефекта в двух ортогональных направлени х, кроме того, он не позвол ет идентифицировать тип дефекта, то есть достоверность контрол , определ ема  объемом поступающей от объема контрол  информации, в способе-прототипе существенно ниже, чем в за вленном способе .

Предложенное устройство работает следующим образом: потоком 3 оптического излучени , генерированным источником 4 излучени  профилированным щелевой диафрагмой 5 пол ризованным пол ризатором 6, сфокусированным пол ризатором фокусировки 7 и пропущенном сквозь входное окно светоприемного коллектора 8, облучают объектодержатель 9, на котором установлена контролируема  поверхность . Поток 3 оптического излучени  сфокусирован на объектодержателе в виде пр моугольного п тна. Относительное перемещение п тна и контролируемой поверхности осуществл етс  путем перемещени  объектодержател  9 по двум степен м свободы за счет двух механических приводов 10 и 11. Один из них - 10 осуществл ет вращение объектодержател  9 вокруг своей оси, а второй - 11 перемещает объектодержатель 9 в направлении перпендикул рном оси вращени  и параллельном плоскости объектодержател  9. Механические приводы 10 и 11 управл ютс  посредством блоков управлени  12 и 13. Поток 3 оптического излучени , попада  на дефект 2 частично рассеиваетс  на нем. Так как положение п тна оптического излучени 

совпадает с положением первого фокуса фотоприемного коллектора 8, выполненного в виде эллипсоида, то все рассе нное дефектом 2 излучение будет сфокусировано эллипсоидом 8 во втором его фокусе, где установлен основной преобразователь 14 оптического излучени . Сигнал с выхода преобразовател  14 поступает через усилитель 15 в блок 16 предварительной обработки преобразованного сигнала, с выхода которого сигнал поступает на вход вычислительного устройства 17. В наиболее простом варианте блок 16 представл ет собой аналого-цифрового преобразовани . Сигнал , поступающий в устройство 17, прохо- дит обработку и по результатам этой обработки вычисл етс  прот женность каждого дефекта в двух ортогональных направлени х . Отраженное от обьектодержател  оптическое излучение, проход  сквозь вы- ходное окно светоприемного коллектора 8 и пол ризационный фильтр 19, регистрируетс  дополнительным преобразователем 20 оптического излучени . Электрический сигнал с выхода последнего, через усилитель 21 поступает на второй вход блока 16 предварительной обработки преобразованного сигнала и далее поступает в устройство 17, где осуществл етс  обработка сигнала и идентификаци  типа дефекта. Вс  получен- на  информаци  о размерах, ориентации и типах вы вленных дефектов с выхода вычислительного устройства 17, подаетс  на внешние устройства, например, ВКУ и др. В то же врем  амплитудно-частотные характе- ристики сигнала, поступающие с выхода преобразовател  14 используютс  дл  корректировки программы управлени  приводами 10 и 11, которое осуществл етс  путем подачи управл ющих сигналов с выхода ус- тройства 17 через цифроаналоговый преобразователь 18, на входы блоков управлени  11 и 12.

В частном случае дл  повышени  производительности устройства блок 16 предва- рительной обработки преобразованного сигнала может быть выполнен в виде устройства , изображенного на фиг. 6. Тогда сигнал с выхода усилител  15 поступает на вход анализатора импульсов 25 и в диф- ференцирующую цепочку 22. В дифференцирующей цепочке 22 аналоговым путем осуществл етс  дифференцирование электрического сигнала, далее с помощью таймера 23 осуществл етс  измерение ин- тервалов между импульсами. В случае, если интервал не уменьшен сверх допустимого значени , импульсы проход т в анализатор 25, где происходит их аналоговое сравнение , запись выделенных уровней недифференцированного сигнала и суммирование импульсов дифференцированного сигнала, а результирующие сигналы далее поступают через АЦП 24 в устройство 17. То есть, тем самым операции дифференцировани  и суммировани  импульсов дифференцированного сигнала, а также операции выделени  максимальных значений амплитуд, соответствующих дефектам недифференцированного сигнала осуществл етс  аналоговым путем, то есть более производительно.

В том случае, если временной интервал между импульсами дифференцированного сигнала меньше допустимого значени , определ емого длительностью информационного цикла, таймер 23 генерирует корректирующий сигнал, который через анализатор 25 и АЦП 24, поступает в устройство 17. Корректирующий сигнал одновременно запирает вход анализатора импульсов 25, который открываетс  через промежуток времени, равный периоду оборота обьектодержател  9 вокруг своей оси. Вычислительное устройство 17, в свою очередь , корректирует траекторию движени  обьектодержател  9. В частности, с помощью сигнала от устройства 17, подаваемого через АЦП 18 на блок управлени  13 линейным перемещением обьектодержател . Под действием этого сигнала линейное перемещение объектодержател  9 приостанавливаетс  и возобновл етс  после идентификации всех дефектов на контролируемой окружности. Кроме того, в устройстве 17 осуществл етс  подсчет числа просканированных окружностей и в соответствии с текущим номером п вырабатываетс  управл ющий сигнал, подаваемый на вход блока 12 и измен ющий скорость вращени  объектодержател  9.

За вленный способ и устройство дл  его реализации обеспечивают повышенную достоверность контрол  состо ни  поверхности , например, полупроводниковых пластин; позвол ют установить по результатам контрол  стратегию последующей технологической обработки: при отсутствии дефектов пластина направл етс  на следующую операцию, при наличии царапин пластина подвергаетс  повторной шлифовке, при наличии гетерофазных дефектов, пластину подвергают повторной химико-механической очистке и полировке.

Claims (8)

1. Способ контрол  дефектов на плоской отражающей поверхности изделий, заключающийс  в облучении контролируемой поверхности потоком оптического излучени , перемещении п тна этого потока поверхности , выполнении с помощью тракта

обработки сигнала информационного цикла, включающего преобразование рассе нного дефектом излучени  в электрический сигнал, фиксацию параметров сигнала и определение по параметрам сигнала наличи  и характеристики дефекта, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол  дефектов , облучают изделие потоком плоскопол ризованного излучени  с пр моугольной формой сечени  п тна, перемещают его по контролируемой поверхности по траектории в виде набора концентрических окружностей , расположенных на равном рассто нии одна от другой, при этом п тно ориентируют длинными сторонами параллельно радиусам окружностей, а минимальное врем  tn перемещени  п тна по n-й окружности выбирают из услови 

tn max {т0// 2  т (R0 - fty/fi dm},

где /г 1 - константа, характеризующа  априорно оцененную плотность распределени  дефектов по контролируемой поверхности , пропорциональна  отношению ожидаемого рассто ни  между дефектом к среднему ожидаемому размеру дефектов;

т- коэффициент с размерностью времени , одинаковый дл  всех окружностей, г т0:

т0 - длительность информационного цикла, равна  времени срабатывани  тракта обработки сигнала;

бт - минимальный размер регистрируемых дефектов;

RO - радиус внешней окружности, по которой п тно перемещают по поверхности;

п - номер окружности;

.1- разность радиусов соседних концентрических окружностей,

10 длина пр моугольного п тна потока излучени  на поверхности, причем дл  установлени  размера и ориентации дефекта после преобразовани  потока , рассе нного от этого дефекта излучени  в электрический сигнал, измер ют максимальную амплитуду этого сигнала , дифференцируют его, получа  набор импульсов, выдел ют из них пару разнопол рных импульсов, соответствующих соответственно передней и задней границам дефекта, измер ют временной интервал между ними и определ ют прот женность дефекта в направлении, совпадающем с направлением перемещени  п тна по следующим соотношени м:

(гт - Тп) VCK при Тп Тт

д I тт vCK приТп тт ,

(Тп - Тт) VCK при Тп Тт

где тп - измеренный временный интервал между импульсами, соответствующими одному дефекту;

тт - врем , затрачиваемое на перемещение п тна по поверхности издели  на

0 рассто ние, равное ширине этого п тна;

VCK - линейна  скорость перемещени  п тна по поверхности, причем размер дефекта Y в направлении, перпендикул рном указанному, определ 5 ют по отношению амплитуды 0п ранее атте- стованного дл  конкретной группы дефектов уровн  к максимальной амплитуде макс регистрируемого недифференцированного сигнала в пределах длительности пере0 мещени  п тна по дефекту в соответствии с соотношением

Y

|Д - 1 макс/ 3 Ion при Д 6

при Д д

I I

/1с

макс/ on

где Д - ширина п тна оптического излучени ,

дополнительно регистрируют амплитуду отраженного от поверхности издели  излуче- ни , по которому суд т о типе дефекта,

2. Способ поп, 1,отличающийс  тем, что при временном интервале между двум  импульсами, полученными от разных дефектов, лежащих на одной концентрической окружности, менее длительности информационного цикла прекращают регистрацию рассе нного излучени  в момент по влени  второго из указанных импульсов , повторно перемещают п тно по той

же окружности, а регистрацию излучени  возобновл ют, начина  с момента совмещени  пр моугольного п тна с дефектом, от которого зарегистрирован импульс, с по влением которого приостанавливают регистрацию.

3. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол  дефектов сложной формы, выделение импульсов, соответствующих передней

и задней границам дефекта, осуществл ют путем измерени  амплитуд импульсов дифференцированного сигнала, суммировани  амплитуд импульсов с положительной пол рностью и импульсов с отрицательной пол рностью , определени  разности сумм этих амплитуд, причем первый импульс с положительной пол рностью идентифицируют как импульс, соответствующий передней границе дефекта, а импульс с отрицательной пол рностью, амплитуда которого равна разности просуммированных амплитуд импульсов положительной пол рности и просуммированных амплитуд импульсов отрицательной пол рности, идентифицируют, как импульс, соответствующий задней границе.

4. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что облучают контролируемую поверхность излучением, у которого соотношение длины и ширины пр моугольного п тна на контролируемой поверхности соответствует соотношению

tn (5/2 л:гт 1 4 Ксш ТД.д/ЯТ/д &т А

где Ксш - отношение сигнал/шум тракта обработки сигнала, приведенное к входу тракта;

/r.g. - коэффициент диффузного рассе ни  оптического излучени  бездефектной поверхностью;

rjg - коэффициент рассе ни  оптического излучени  дефектом.

5. Способ поп. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  информативности контрол , дополнительно выдел ют зеркально отраженный от поверхности поток оптического излучени , пропускают через пол ризационный фильтр, преобразуют его в электрический сигнал и по амплитуде этого сигнала идентифицируют тип дефекта , причем фильтр ориентируют на минимум пропускани  отраженного от бездефектной поверхности излучени  и по увеличению амплитуды преобразованного отраженного сигнала идентифицируют дефект типа фазового включени , а по уменьшению амплитуды преобразованного сигнала идентифицируют дефект типа геометрической неоднородности, при этом при отсутствии изменени  амплитуды сигнала, идентифицируют дефект в виде инородного загр знени , выступающего над поверхностью .

6. Устройство дл  контрол  дефектов на плоской отражающей поверхности изделий, содержащее объектодержатель, последовательно установленные источник излучени , узел фокусировки излучени , светоприем- ный коллектор, имеющий входное окно дл  входа оптического излучени , выходное окно дл  выхода зеркально отраженного от поверхности излучени  и приемное окно дл  размещени  основного преобразовател  оптического излучени , рассе нного на дефектах, преобразователь, тракт обработки сигнала информационного цикла, включающий усилитель, систему регистрации и

обработки данных и индикаторный блок, а также механические приводы вращательного и поступательного движений объектодер- жател , отличающеес  тем, что, с

целью повышени  достоверности контрол , в устройство введены щелева  диафрагма и пол ризатор, расположенные на оси источника оптического излучени , система регистрации и обработки данных включает блок

0 предварительной обработки преобразованного сигнала, вычислительное устройство, блок цифроаналогового преобразовани , два блока управлени  механическими приводами , при этом выход блока предвари5 тельной обработки сигнала соединен с входом вычислительного устройства, вход блока предварительной обработки сигнала через усилитель электрически соединен с выходом основного преобразовател  опти0 ческого излучени , вычислительное устройство через блок цифроаналогового преобразовани , имеющий выход на индикаторный блок, электрически соединено с выходами блоков управлени  мехзнически5 ми приводами, выходы которых соединены с входами соответствующих приводов, причем блок предварительной обработки преобразованного сигнала выполнен в виде последовательно соединенных дифферен0 цирующей цепочки, таймера, анализатора импульсов и блока аналого-цифрового преобразовани .

7. Устройство по п, 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что, с целью повышени  информа5 тивности контрол , в него введены дополни- тельные преобразователь оптического излучени , усилитель, а также пол ризационный фильтр, при этом на одной оси с выходным окном дл  отраженного излучени  с

0 внешней стороны светоприемного коллектора установлены последовательно пол ризованный фильтр и дополнительный преобразователь оптического излучени , выход которого через дополнительный уси5 литель электрически соединен с вторым входом блока предварительной обработки преобразованного сигнала.

8. Устройство по п. 6, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что светоприемный коллектор 0 выполнен в виде половины эллипсоиды, рассеченного по плоскости симметрии параллельно его большой оси, причем плоскость обьектодержател  параллельна плоскости сечени  эллипсоида, а рассто - 5 ние L между фокусами эллипсоида выбрано из услови 

+ r,

где Rn - внешний радиус обьектодержател , г- внешний радиус основного преобразовател  оптического излучени , один

JL

f hi J

Фи г. 6