JP2002257518A

Combined evaluation system for surface by light scattering method

Abstract

[Task] The light scattering method can measure fine particles, scratches, and microroughness of sub-nanometer orders on ultra-precision machined surfaces such as Si wafers at the same time in a short time, and the device structure is relatively simple and inexpensive. Provide a combined evaluation system.

Solution.A convergent optical system 2 that converges the laser light to a predetermined spot diameter and irradiates the sample surface, a drive control system 3 that scans the sample with respect to the irradiated laser light, and a collection that collects extremely weak total scattered light. Based on the optical optical system 4, the optical detection system 5 that detects all scattered light and integrates the signal to convert it into a voltage, and the integrated voltage wave high value data and laser light irradiation position data obtained by the optical detection system. In addition, the particle size and position of the fine particles on the sample surface, the groove width and length and position of the scratch, and the value and distribution of the microroughness are calculated corresponding to the scattering model as Rayleigh scattering from the virtual fine particles arranged on the sample surface, respectively. It is equipped with an arithmetic processing system 6 for identification.

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Projected expiry passed 5 March 2021, 5.6 years ago.

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8 claims: 2 independent, 6 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザ光を所定スポット径に収束させ、試料表面に対して所定入射角度で照射させる収束光学系と、照射レーザ光に対して試料をY方向への一定走査間隔毎に相対的に一定速度でX方向へ走査する駆動制御系と、極微弱な全散乱光を集光する集光光学系と、集光した全散乱光を単一光電子状態の離散パルス状信号として検出し、その信号を積分して電圧に変換する光検出系と、該光検出系で得られた積分電圧波高値データとレーザ光の照射位置データを基に、試料表面の微粒子の粒径と位置、スクラッチの溝幅と長さと位置、マイクロラフネスの値と分布を、それぞれ試料表面に配した仮想微粒子からのレーリー散乱とする散乱モデルに対応させて演算して同定する演算処理系とを備えたことを特徴とする光散乱法による表面の複合評価システム。
  2. 2
    【請求項2】 前記収束光学系で収束させたレーザ光を、前記駆動制御系によって一定走査速度で駆動された試料表面に対して照射するとともに、該試料表面からの正反射光を除去し、極微弱な散乱光を前記光検出系を構成する光電子増倍管で単一光電子状態の離散パルス状信号として検出することにより、外部光による迷光、ショットノイズやスペックルの影響を相殺し、最大検出感度を微粒子の粒径で6nm、スクラッチの溝幅で1nm、マイクロラフネスの値で0.1nmを達成してなる請求項1記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  3. 3
    【請求項3】 前記積分電圧波高値データをレーザスポット径に相当する長波長成分とそれよりも十分に短い短波長成分とに分離し、長波長成分の積分電圧波高値データと照射位置データを基に、長波長成分の検出信号のY方向への不連続性を判断して、試料表面に直径が異なる仮想微粒子を離散状態で配した粒子散乱モデルに対応させて粒径を演算し、微粒子を測定してなる請求項1又は2記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  4. 4
    【請求項4】 前記積分電圧波高値データをレーザスポット径に相当する長波長成分とそれよりも十分に短い短波長成分とに分離し、長波長成分の積分電圧波高値データと照射位置データを基に、長波長成分の検出信号のY方向への連続性を判断して、試料表面に複数の仮想微粒子を略直線状に連続して配したスクラッチ散乱モデルに対応させて粒径を演算し、該粒径を溝幅に換算してスクラッチを測定してなる請求項1又は2記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  5. 5
    【請求項5】 前記積分電圧波高値データをレーザスポット径に相当する長波長成分とそれよりも十分に短い短波長成分とに分離し、短波長成分の積分電圧波高値データと照射位置データを基に、試料表面に複数の仮想微粒子が敷き詰められ且つレーザ光のスポット内で前記仮想微粒子の粒径を均一としたラフネス散乱モデルに対応させて各スポット内の平均粒径を演算し、該粒径を平均粗さに換算してマイクロラフネスを測定してなる請求項1又は2記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  6. 6
    【請求項6】 1以上の異なる走査方向毎に取得した積分電圧波高値データと照射位置データを基にスクラッチを測定し、各測定結果を合成してなる請求項4記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  7. 7
    【請求項7】 共通の積分電圧波高値データと照射位置データを基に、各散乱モデルによって測定した微粒子、スクラッチ、マイクロラフネスに関する測定結果を合成し、二次元又は三次元表示してなる請求項1~6何れかに記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
  8. 8
    【請求項8】 レーザ光の波長を変化させて試料表面を走査してなる請求項1~7何れかに記載の光散乱法による表面の複合評価システム。
Independent claims8