AT394632B

Surface inspection scanning system and method

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AT394632B, drawing sheet 1
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Expired 12 May 2002, 24.4 years ago.

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14 claims: 6 independent, 8 dependent

  1. 1
    PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Untersuchung der polierten Oberfläche eines Gegenstandes auf kleine Oberflächenfehler, bei dem der Gegenstand mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit längs einer Prüffläche transportiert und seine polierte Oberfläche wiederholt längs einer Abtastlinie senkrecht zur Transportrichtung mit einem enggebündelten Strahl elektromagnetischer Strahlung abgetastet wird und wobei die Anwesenheit und die Art von Oberflächenfehlem zumindest aus der von der Oberfläche reflektierten Streustrahlung bestimmt wird, wobei ein erstes KanalAusgangssignal erzeugt wird, das für die von der Oberfläche reflektierte Streustrahlung repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Kanal-Ausgangssignal (54) erzeugt wird, das einer von Oberflächenfehlem hervorgerufenen Verminderung der gespiegelten Strahlung entspricht, daß das zweite Kanal-Ausgangssignal mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert (15g) verglichen und ein Signal mit vorbestimmtem Pegel (Ty) in einem entsprechenden ersten Schwellenwert-Kategoriekanal jeweils dann erzeugt wird, wenn das zweite KanalAusgangssignal den ersten vorbestimmten Schwellenwert kreuzt, daß innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegende Frequenzkomponenten aufweisende Anteile des zweiten Kanal-Ausgangssignales mit einem Bandpass-Schwellenwert (159,163,176) verglichen werden und ein Signal mit vorbestimmtem Pegel (T 4 bis Tg) in einem entsprechenden zweiten Schwellenwert-Kategoriekanal bei jedem Durchgang der Anteile des zweiten Kanal-Ausgangssignales durch den Bandpass-Schwellenwert erzeugt wird, daß das erste KanalAusgangssignal mit mehreren vorbestimmten Schwellenwerten (115 bis 119) verglichen und jeweils ein entsprechendes Signal (Tj bis T 3 ) mit vorbestimmtem Pegel in einem entsprechenden SchwellenwertKategoriekanal bei jedem Durchgang des ersten Kanal-Ausgangssignales durch den entsprechenden Schwellenwert erzeugt wird, daß die Schwellenwert-Kategoriekanäle während jeder Abtastung und während mehrerer aufeinanderfolgender Abtastungen mehrmals abgetastet und hievon mehrere Abtast-Flächeneinheiten auf der Oberfläche des untersuchten Gegenstandes abgeleitet werden, daß die in den abgetasteten SchwellenwertKategoriekanälen auftretenden Ausgangssignalpegel in den betreffenden Schwellenwert-Kategoriekanälen, in denen die Ausgangssignalpegel auftreten, in zugeordnete Digitalwerte (A) umgesetzt werden (224), daß ein laufender Digitalwert mit dem zu einem gleichen Zeitpunkt innerhalb einer entsprechenden Abtast-Flächeneinheit gespeicherten Digitalwert (B) verglichen und der größere der verglichenen Digitalwerte als die AbtastFlächeneinheit kennzeichnender Wert gespeichert wird, daß die auftretenden gleich bezeichneten AbtastFlächeneinheiten summiert werden und die Oberflächengüte des Gegenstandes entsprechend voreingestellter Summierwerte bestimmt wird.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, wobei der untersuchte Gegenstand eine Siliziumplatte ist, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederholte Abtastung der polierten Oberfläche mit einem Laserstrahl erfolgt
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang jeder Abtastung erfaßt wird, bevor die elektromagnetische Strahlung die Prüffläche erreicht, über die der Gegenstand transportiert wird, und daß in Abhängigkeit von dieser Erfassung ein Abtast-Startsignal (72) erzeugt wird. -12AT 394 632 B
  4. 4
    Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Schwellenwert der erwarteten Änderung zwischen dem von der Prüffläche reflektierten Licht und dem von der polierten Oberfläche des Gegenstandes reflektierten Licht zugeordnet wird.
  5. 5
    Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Abschnitt jeder Abtastung, für den die empfangene Strahlung Informationen über die polierte Oberfläche des Gegenstandes enthält, bei Empfang des Abtast-Startsignales zusammen mit dem Ausgangssignal des ersten Schwellenwert-Kategoriekanales bestimmt wird.
  6. 6
    Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, bestehend aus einer Prüffläche, einer Transporteinrichtung zum Transport von Gegenständen mit vorbestimmter Geschwindigkeit über die Prüffläche, einer Abtasteinrichtung zum wiederholten Abtasten einer quer zur Transportrichtung über die Prüffläche verlaufenden Abtastlinie mit einem enggebündelten Strahl elektromagnetischer Strahlung, einer ersten Kanaleinrichtung mit einem Detektor, der zum Erfassen von auf der polierten Oberfläche des Gegenstandes vorhandenen Oberflächenfehlem reflektierter elektromagnetischer Streustrahlung sowie zur Abgabe eines der Streustrahlung entsprechenden ersten Kanal-Ausgangssignales ausgebildet ist, gekennzeichnet durch eine zweite Kanaleinrichtung (52 bis 55) mit einem Detektor, der zur Erfassung der von der polierten Oberfläche des Gegenstandes (Wj) reflektierten elektromagnetischen Streustrahlung sowie zur Abgabe eines der von Oberflächenfehlem der polierten Oberfläche hervorgerufenen Verminderung der gespiegelten Strahlung entsprechenden zweiten Kanal-Ausgangssignales ausgebildet ist, einen ersten Komparator (156), der an die zweite Kanaleinrichtung (52 bis 55) angeschlossen und zum Vergleichen des zweiten Kanal-Ausgangssignales mit einem ersten vorbestimmten Schwellenwert sowie zur Abgabe eines Ausgangssignales mit vorbestimmtem Pegel in einem entsprechenden ersten Schwellenwert-Kategoriekanal bei jedem Durchgang des zweiten KanalAusgangssignales durch den ersten vorbestimmten Schwellenwert ausgebildet ist, einen zweiten Komparator (160, 164, 168), der an die zweite Kanaleinrichtung (52 bis 55) angeschlossen und zum Vergleichen derjenigen durchgelassenen Anteile des zweiten Kanal-Ausgangssignales, die innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegende Frequenzkomponenten aufweisen, mit einem Bandpass-Schwellenwert sowie zur Abgabe eines Ausgangssignales mit vorbestimmtem Pegel in einem entsprechenden zweiten SchwellenwertKategoriekanal bei jedem Durchgang der durchgelassenen Anteile des zweiten Kanal-Ausgangssignales durch den Bandpass-Schwellenwert ausgebildet ist, einen dritten Komparator (116, 118, 120), der an die erste Kanaleinrichtung (56 bis 59) angeschlossen und zum Vergleichen des ersten Kanal-Ausgangssignales mit mehreren vorbestimmten Schwellenwerten sowie zur Abgabe eines entsprechenden Ausgangssignales mit vorbestimmtem Pegel in einem entsprechenden Schwellenwert-Kategoriekanal bei jedem Durchgang des ersten Kanal-Ausgangssignales durch einen entsprechenden Schwellenwert ausgebildet ist, eine zeitgesteuerte Abtasteinrichtung (254), die zur mehrmaligen Abtastung der Schwellenwert-Kategoriekanäle während jeder Abtastung und während mehrerer aufeinanderfolgender Abtastungen sowie zur Bestimmung mehrerer AbtastFlächeneinheiten ausgebildet ist, einen Wandler (224) zur Umsetzung des Auftretens der Ausgangssignale der abgetasteten Schwellenwert-Kategoriekanäle in Digitalwerte entsprechend den jeweiligen SchwellenwertKategoriekanälen, in denen die Ausgangssignale auftreten, einen Speicher (238) zum Speichern dieser Digitalwerte, einen vierten Komparator (228) zum Vergleichen eines laufenden Digitalwertes mit dem im Speicher (238) zu einem gleichen Zeitpunkt innerhalb einer entsprechenden Abtast-Flächeneinheit gespeicherten Digitalwert und zur Abgabe des größeren der verglichenen Digitalwerte sowie zum Speichern desselben als die entsprechende Abtast-Flächeneinheit kennzeichnenden Wert, und eine Summier- und Bestimmungseinrichtung (200) zum Summieren des Auftretens gleich gekennzeichneter Abtast-Flächeneinheiten sowie zur Bestimmung der Oberflächengüte des Gegenstandes entsprechend voreingestellter Summenwerte.
  7. 7
    Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Komparator (160, 164, 168) mehreren parallelgeschalteten, mit dem zweiten Kanal-Ausgangssignal beaufschlagten Bandpass-Filtern (158, 162, 166) zugeordnet ist, von denen jeder einen Anteil dieses Ausgangssignales durchläßt, dessen Frequenzkomponenten in einem eigenen Frequenzband liegen, wobei das Ausgangssignal jedes Bandpass-Filters mit einem entsprechenden Bandpass-Schwellenwert verglichen wird.
  8. 8
    Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster (158) der Bandpass-Filter (158, 162,166) einen Durchlaßbereich von 50 bis 200 kHz aufweist.
  9. 9
    Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter (162) der Bandpass-Filter (158, 162, 166) einen Durchlaßbereich von 170 bis 1400 kHz aufweist.
  10. 10
    Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter (166) der BandpassFilter (158, 162, 166) einen Durchlaßbereich von 800 bis 5000 kHz aufweist. -13AT 394 632 B
  11. 11
    Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Komparator (116, 118, 120) eine mit einem Schwellenwert mit einem Rauschabstand von angenähert 1 :1 beaufschlagte erste Vergleichsschaltung (116), eine mit einem Schwellenwert mit einem Rauschabstand von angenähert 4 : 1 beaufschlagte zweite Vergleichsschaltung (118) und eine mit einem Schwellenwert mit einem Rauschabstand von angenähert 20: 1 beaufschlagte dritte Vergleichsschaltung (120) aufweist.
  12. 12
    Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Vergleichsschaltungen (116;118;120) des dritten Komparators (116, 118, 120) jeweils an einen zur Abgabe des jeweiligen Schwellenwertes ausgebildeten Digital-Analog-Wandler (115,117,119) angeschlossen sind.
  13. 13
    Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Komparatoren (156;160, 164, 168;116, 118, 120) zur Abgabe eines Mehrfachbit-Adreßsignales in ihrem jeweiligen Schwellenwert-Kategoriekanal in Kombination betrieben sind, welches Adreßsignal einem vorprogrammierten Speicher des Wandlers (224) zugeführt ist, wobei der Speicher jeder Oberflächenfehlerart entsprechend einen vorbestimmten Prioritätswert digital darstellende Fehlercodes enthält und zum Empfang einer Kette von der zeitgesteuerten Abtasteinrichtung (254) abgegebenen Befehlssignalen geschaltet ist.
  14. 14
    Einrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Komparator (156) zur Abgabe des ersten Ausgangssignales mit vorbestimmtem Pegel im ersten vorbestimmten SchwellenwertKategoriekanal bei Überschreiten des zweiten Kanal-Ausgangssignales über eine voraussichtliche Änderung zwischen der von der Prüffläche reflektierten Strahlung und der von der polierten Oberfläche des Gegenstandes reflektierten Strahlung ausgebildet ist, daß ein Detektor (72) zur Erfassung des Anfangs jeder Abtastung vor Auftreffen der Strahlung auf die Prüffläche und zur Abgabe eines Startsignales für die Abtastung bei solch einer Erfassung vorgesehen ist, und daß eine Empfangseinrichtung zum Empfang des Startsignales sowie des Ausgangsignales des ersten Komparators im ersten Schwellenwert-Kategoriekanal und zur Bestimmung desjenigen Abschnittes jeder Abtastung vorgesehen ist, für welchen die empfangene Strahlung Informationen über die polierte Oberfläche des Gegenstandes enthält
Independent claims14