DE2415450A1

DE2415450A1 - Verfahren zur untersuchung von materialfehlern

Info

Publication number: DE2415450A1
Application number: DE2415450A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ikeda; Takefumi Inagaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1974-03-29
Publication date: 1974-10-24
Also published as: FR2223689A1; JPS5410259B2; FR2223689B1; GB1461141A; US3964830A; DE2415450B2; JPS49123354A

Description

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7V8713

i"ujitsu Limited

Kawasaki-shi / Japan Verfahren zur Untersuchung von Materialfehlern

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein gesprochen ein Verfahren zur Untersuchung der Zustände einer !Fläche oder des Inneren diverser Materialien und insbesondere ein Verfahren zur Untersuchung von Materialfehlern durch Anwendung einer kohärenten Eugellichtwelle etwa eines Laserlichts.

Bei der verbreitetsten herkömmlichen Methode zur Untersuchung oder Beobachtung von Zuständen einer Fläche oder des Inneren diverser Materialien wurde eine, bekannte Mikroskopvorrichtung benutzt. Gerade kürzlich ist ein anderes Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine kohärente ebene Lichtwelle etwa eines Laserlichts so abgestrahlt oder geleitet wird, daß sie auf eine Oberfläche des zu untersuchenden Materials fällt; es wird dann ein iOurier-Umwandlungsmuster (fourier conversion pattern) der Materialoberfläche beobachtet, so daß eine durchschnittliche Unebenheit der Materialoberfläche gemessen wird. Wenn jedoch bei diesem Verfahren eine bestimmte Kegion der Materialoberfläche

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beobachtet werden soll, dann werden alle konkaven oder konvexen Materialfehler dieser Region gemittelt. Es ist daher völlig unmöglich, gleichzeitig sowohl auf der Materialoberfläche existierende Ausbauchungen als auch konvexe oder konkave Mikrofehler des Materials zu beobachten.

Es ist ein weiteres Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem eine Laserlicht-Kugelwelle lediglich als Art Untersuchungssonde verwendet wird. Das heißt, das Laserlicht-Bündel konvergiert auf einen Lichtpunkt mit einem Durchmesser von mehreren Mikrometern; der Lichtpunkt wird über jeden Punkt einer bestimmten Substratoberfläche geführt und tastet diese ab. Die Intensitätsschwankung des von jedem Punkt reflektierten Laserlichts ergibt ein Diagramm, das die Verteilung von Materialfehlern auf der Substratoberfläche zeigt. Bei diesem Verfahren ist es jedoch erforderlich, daß der Lichtpunkt des Laserlichts ziemlich häufig auf die Substratoberfläche auftrifft, um alle Punkte der Substratoberfläche abzutasten. TJm beispielsweise eine Substratfläche von 1oomm abzutasten, muß der Lichtpunkt zwischen Io

und 1o mal auf die Substratoberfläche auftreffen. Eine sehr genaue Untersuchung mit hoher Geschwindigkeit ist daher schwierig.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der erwähnten herkömmlichen Verfahren zu vermeiden und ein Verfahren zu schaffen, mit dem gleichzeitig eine direkte und zweidimensionale Beobachtung und Untersuchung von Mikrooberflachenzustanden, wie etwa konkaver oder konvexer Mikromaterialfehler, zusammen mit den Makrooberflächenzuständen, wie z.B.

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Oberflächenausbauchungen, von Materialien oder Waren durchgeführt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Untersuchung von Materialfehlern unter Anwendung einer kohärenten Lichtkugelwelle gelöst, das sich durch folgende Schritte auszeichnet:

(a) Führen der kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle zum Auftreffen auf eine ausgedehnte Region des zu untersuchenden Materials;

(b) Aufnehmen von Projektionen dieser Region auf einem Untersuchungsschirm, der sich in einem bestimmten Abstand von dem Material befindet; und

(c) Projizieren eines Fresnel-Beugungsmusters jener Region auf den Untersuchungsschirm, so daß das Fresnel-Beugungsmuster der Region beobachtet und im Hinblick darauf untersucht wird, ob die Region Materialfehler enthält oder nicht.

Das Material oder die Waren können Keramik, Glas, optisches Kristall, eine magnetische Trommel oder eine magnetische Scheibe sein. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine kohärente kugelförmige Lichtwelle zur Erleuchtung einer ausgedehnten Region des Materials oder der Waren verwendet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zur Untersuchung von Materialfehlern auf der Oberfläche eines lichtreflektierenden Materials

- Z₁. -

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folgende Schritte auf:

(1) Beleuchten einer ausgewählten ausgedehnten Region auf der Oberfläche des lichtreflektierenden Materials mittels einer Laserlicht-Kugelwelle, und

(2) anschließendes Projizieren des Laserlichts, das von der Oberfläche reflektiert wird, auf einen Schirm, der sich in einem bestimmten Abstand von der Materialoberfläche befindet, so daß die Fresnel-Beugung der Materialfehler auf den Schirm projiziert wird und damit eine Beobachtung der Form des projizierten Fresnel-Beugungsmusters auf dem Schirm als zweidimensionales Muster ermöglicht.

Gemäß einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Untersuchung der Materialfehler in oder auf einem transparenten Material folgende Schritte auf:

(1) Beleuchten einer ausgewählten ausgedehnten, die Materialfehler aufweisenden Region in oder auf dem transparenten Material mittels einer Laserlicht-Kugelwelle, und

(2) nachfolgendes Projizieren des Laserlichts, das das transparente Material durchlaufen hat, auf einen Schirm, der sich in einem vorbestimmten Abstand vom transparenten Material befindet, so daß die Fresnel-Beugung der Materialfehler auf den Schirm projiziert wird und dadurch die Beobachtung der Form der produzierten Fresnel-Beugung auf dem Schirm als zweidimensionales Beugungsmüster der Materialfehler ermöglicht.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines optischen TJntersuchungssystems zur Durchführung des Verfahrens zum Untersuchen von Materialfehlern gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fign. Zk bis ZC schematische Schnittansichten von Materialbeispielen, die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens untersucht werden könnten,

Fign. 3A bis 3D schematische Draufsichten auf projizierte Muier verschiedener Materialfehlerarten, die mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet wurden,

FIg₀ ^ Fotografien, die zeigen, daß das Fresnel-Muster eines Materialfehlers durch Änderung des Beleuchtungsabstands X vergrößert wird,

Fig. 5 experimentell erhaltene Kurven, die den Zusammenhang zwischen der Größe der Materialfehler und dem Vergrößerungsmaß zeigen,

Fign. 6A und 6B Kurven, die die Änderung der tatsächlichen Größen der projezierten Muster bzw. das Vergrößerungsmaß in bezug auf die Größenänderung der Materialfehler zeigen,

Fign. 7A und 7B zwei andere Ausführungsformen optischer . Untersuchungssysteme zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, die divergente bzw. konvergente KugeHLchtwellen zur

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Beleuchtung transparenter Materialien verwenden,

Fign. 8a und 8B zwei weitere Ausführungsformen optischer Untersuchungssysteme zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, bei denen die zu untersuchenden Materialien in bezug auf die Achse des Linsensystems mit einer Neigung bzw, rechtwinklig angeordnet sind, und

Fig· 9 im Experiment gpronnene Fotografien, die einen

Vergleich zwischen der herkömmlichen diffe-

em

rentiellen Interferenzmethode und ein/Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen«

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines·Untersuchungssystems zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Untersuchung von Oberflächenzuständen undurchsichtiger und lichtreflektierender Materialien, wie etwa eines keramischen Substrats, das für hybride integrierte Schaltungen (HIC) verwendet wird. In dieser Figur sind: 1 ein undurchsichtiges und lichtreflektierendes zu untersuchendes Material; 2. eine kohärente und ebene Lichtwelle, wie etwa Laserlicht; 3 eine konvexe Linse; Zf eine kohärente und kugelförmige Lichtwelle, die aus der ebenen Lichtwelle 2 mittels der Linse 3 umgewandelt wurde; 5 der Brennpunkt der Linse 3» 6 Licht, das von der Oberfläche des Materials 1 reflektiert wurde; 7 ein Untersuchungsschirm; 8 ein Mikromaterialfehler, wie etwa eine konkave oder konvexe Stelle, die auf der Oberfläche des Materials 1 existiert; 9 das projezierte Fresnel-Beugungsmuster

des Materialfehlers 8; "f" die Brennweite der Linse 3; ¹¹X" der Abstand zwischen dem Brennpunkt 5 und dem Materialfehler 8, der im folgenden als Beleuchtungsabstand bezeichnet ist; "a" der Abstand zwischen dem Materialfehler 8 und dem Muster 9 j "d" die Größe des Materialfehlers 8; "y" die Größe des Musters 9; "Θ" der Winkel zwischen der optischen Achse der Linse 3 und der rechtwinkligen Linie der Oberfläche des Materials 1; 2o ein Divergierungssystem für das Laserlichtbündel; 21 ein He-Ne-Laser; und 22 eine "Videokamera.

In Fig. 1
/wird die vom Divergierungssystem 2o ausgehende ebene Laserlichtwelle 2 mittels der Konvexlinse 3 in die kugelförmige Laserlichtwelle 1+ umgeformt, die zum Brennpunkt 5 konvergiert. Nachdem die Laserlichtwelle 4 durch den Brennpunkt 5 gelaufen ist, divergiert sie und wird so ausgestrahlt oder geführt, daß sie auf eine ausgedehnte Region der Oberfläche des Materials auftrifft. Das Material ist mit einem Neigungswinkel Q z.B. 45°j in bezug auf die optische Achse der Linse angeordnet; das von der Region der Oberfläche des Materials'! reflektierte Licht 6 wird auf den Untersuchungsschirm 7 projiziert, der sich an einer Stelle mit bestimmtem Abstand vom Material 1 befindet. Das Fresnel-Beugungsmuster 9 (im folgenden F.Beugungsmuster) des auf der Oberfläche des Materials 1 existierenden Materialfehlers 8 wird daher auf den Untersuchungsschirm 7 projiziert; der Materialfehler 8 kann so in einem zweidimensionalen Muster bei vergrößertem Maßstab beobachtet werden.

Der Untersuchungsschirm 7 kann beispielsweise aus Milchglas sein. In diesem Fall kann das Muster 9 mittels

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einer Videokamera 22, die hinter dem Untersuehungsschirm angeordnet ist, und einem "Videomonitor beobachtet werden.

Die Fign. 2A bis 2C sind Schnittansichten, die Beispiele für den Oberflächenzustand eines Materials zeigen. Fig. 2A zeigt ein Material mit einer vollständig ebenen Oberfläche 1o. Fig. 2B zeigt ein Material mit einer Oberfläche 11, die in erheblichem Maß ausgebaucht ist. Fig. 2C zeigt ein Material mit einer Oberfläche 12, die Mikromaterialfehler konkaver Art 12' und konvejcer Art \2}^ aufweist.

Die Fign. 3A bis 3D sind schematische Ansichten des F.Beugungsmusters; sie zeigen die Verteilung des von der Materialoberfläche reflektierten Lichtes auf dem Untersuchungsschirm« Fig. 3A zeigt die Verteilung des Lichtes, das von der vollständig ebenen Oberfläche Io von Fig. 2A reflektiert wurde. Fig. 3B zeigt die Verteilung des Lichtes, das von der in Fig. 2B gezeigten ausgebauchten Oberfläche 11 reflektiert wurde. Fig. 3C zeigt die Verteilung des Lichtes, das von der Oberfläche /reflektiert wurde, die in Fig. 2C gezeigt ist und mikrokonkave und mikrokonvexe Materialfehler 12^f bzw. 12·' aufweist; in Fig. 3C entsprechen die Teile und 16 dem konkaven Materialfehler 12· bzw. dem konvexen Material fehl er 12^M. Fig. 3D zeigt die Verteilung des Lichtes, das von einer Oberfläche reflektiert wurde, die in erheblichem Maß ausgebaucht ist und mikrokonkave und -konvexe Materialfehler 12' bzw. 12" aufweist, wie sie in Fig. 2C gezeigt sind. In den Fign. 3A bis 3D entsprechen den schwarz ausgemalten Teilen Teile mit hoher Leuchtkraft.

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H4$

-jf-

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird eine kohärente und kugelförmige Lichtwelle verwendet; der Zustand des Materials, d.h. die Existenz von Materialfehlerη kann durch Beobachtung des zweidimensionalen F.Beugungsmusters untersucht werden, das auf den Untersuchungsschirm 7 projiziert wird·

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die Vergrößerung der Materialfehler, d.h. die Größe des projizierten Musters der Materialfehler geändert werden kann, obwohl die Form des projizierten Musters anders ist als die originale Form der Materialfehler, jedoch dieser entspricht. Wie in Fig. 1 gezeigt, verändert sich daher, wenn die Brennweite "f" der Linse 3 geändert wird, die Divergenz der kugelförmigen Lichtwelle if, während sich die Größe der mit dem Licht l\ bestrahlten Region des Materials 1 ändert, wenn der Beleuchtungsabstand X zwischen dem Material 1 und dem Brennpunkt geändert wird. Es ist daher nicht nur möglich, die zu untersuchende Region frei auszuwählen, sondern ebenfalls ihre Größe zu ändern und die Größe des projizierten Musters 9 der Materialfehler zu erhöhen oder zu vermindern. Fig. ^ zeigt die F.Beugungsmuster, die bei folgenden Werten des Abstands X erhalten wurden: 1o, 2o, 5o, 1oo bzw. 15o mm. Wie aus dieser Figur zu erkennen ist, werden bei X = Io mm dioprojizierten Muster der Materialfehler vergrößert, so daß nur das Muster eines Mikroimaterialfehlers beobachtet werden kann. Im Fall von X= 15o mm hingegen werden die projizierten Muster der Materialfehler in ihrer Größe reduziert, so daß ein Mikromaterialfehler und eine Oberflächenausbauchung, die als Makromaterialfehler anzusehen ist, gleichzeitig beobachtet werden können.

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- 4er-

Die Tatsache, daß der Mikromaterialfehler und der Makromaterialfehler gemäß Fig. Zf im Fall von X = 15o mm gleichzeitig beobachtet werden können, ist ein sehr wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung. Dies beruht darauf, daß je kleiner die Größe eines Material*« fehlers, desto stärker die Vergrößerung des projezierten Musters des Materialfehlers ist, d.h. die Vergrößerung eines Mikromaterialfehlers ist größer als diejenige eines Makromaterialfehlers.

Die Kurven von Fig. 5 zeigen experimentelle Werte der Vergrößerungen M des Materialfehlers S in bezug auf die Größe "d" des Materialfehlers, mit dem Parameter des Beleuchtungsabstands X. In Fig. 5 ist auf der Abszisse die Größe "d" des Materialfehlers 8 in logarithmischem Maßstab, auf der Ordinate die Vergrößerung M (dimensionslos) in logarithmischem Maßstab aufgetragen.

Die Vergrößerung M eines Materialfehlers ist theoretisch das Verhältnis der Größe Y des F₀Beugungsmusters des Materialfehlers zur Größe d des Materialfehlers und ist definiert als

M = Y/d.

Die Große Y des F.Musters eines Materialfehlers kann näherungsweise wie folgt ausgedrückt werden:

γ = 2Λ3^ >/δ . ₁__T + __

worin bedeuten;

A die Wellenlänge des Laserlichts, im Fall eines He-Ne-Lasers: A= 6,328 χ 1o~*Snm; wenn das Licht divergent ist, ist X als X > O definiert, während, wenn das Licht

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- χ-

konvergent ist, X als X < 0 definiert ist.

Aus der Gleichung (1) ist verständlich, daß der erste Term auf der rechten Seite die Komponente ist, die auf der F.Beugung basiert und in bezug auf d konstant ist, während der zweite Term auf der rechten Seite die Größe der Abbildung eines Materialfehlers ist, die mittels der geometrisch-optischen Methode erhalten wird. Es gilt daher:

Μι ι -71 . 1 * / A X+a ι X+a / — \

= 2Λ3Ί- . _τ \f * . _ + _1π (2)

Aus der Gleichung (2) ist ersichtlich, daß je kleiner d umso größer der erste Term auf der rechten Seite und damit M werden.

Die Werte von Y und M die im Falle von λ= 6,328 χ 1o~ a = 5oo mm und X= 1o, 2o, 5o und loo mm errechnet wurden, sind in den Kurven der Fign. 6A und 6B dargestellt. Die Kurven von Fig. 6A entsprechen der divergierenden kugelförmigen Lichtwelle gemäß Fig. 7A, bei der X als X > 0 definiert ist. Die Kurven von Fig. 6B entsprechen hingegen der konvergenten kugelförmigen Lichtwelle gemäß Fig. 7B, bei der X als X< O definiert ist. In den Fign.6A und 6B sind sowohl die Abszisse als auch die Ordinate in logarithmischem Maßstab aufgetragen. Das in den Fign.7A und 7B gezeigte "y" zeigt die Größe des Abbildes eines Materialfehlers an, die mittels der geometrisch-optischen Methode erhalten wurde, und entspricht dem zweiten Term auf der rechten Seite der Gleichung (1).

Aus den oben beschriebenen experimentellen und theoretischen Ergebnissen ergibt sich, daß die Verstärkung M

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des Materialfehlers umso größer ist, je kleiner seine Größe d ist, so daß bei Untersuchung einer ausgedehnten Region gleichzeitig konkave oder konvexe Mikromaterialfehler und Makromaterialfehler, wie etwa Oberflächenausbauchungen, beobachtet werden können. Durch Veränderung des Beleuchtungsabstandes X ist es darüber hinaus möglich, die Vergrößerung M jedes Materialfehlers zu variieren, so daß individuelle Materialfehler getrennt voneinander beobachtet werden können.

Die vorangegangene Beschreibung, die sich auf die Fign. 1 bis 6A und 6B erstreckte, ist hauptsächlich auf eine Ausführungsform eines Untersuchungsverfahrens für Materialfehler von lichtundurchlässigem und lichtreflektierendem Material gerichtet; solches Material ist beispielsweise ein Keramiksubstrat, das für eine hybride integrierte Schaltung verwendet wird. Im Falle eines transparenten Materials wird eine kugelförmige Lichtwelle durch das transparente zu untersuchende Material geleitet und auf einen Untersuchui^schirm projiziert, wie in den Fign. 7A und 7B gezeigt.

Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß die kugelförmige Lichtwelle, die auf die zu untersuchenden Materialien auftrifft, entweder divergierend oder konvergierend sein kann.

Fig. 7A zeigt eine Ausführungsform eines Untersuchungssystems zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem eine divergierende kugelförmige Lichtwelle auf ein transparentes zu untersuchendes Material gestrahlt wird. In Fig. 7A bildet ein Brennpunkt 5¹ des Linsensystems (nicht gezeigt) eine Punktquelle, von der eine kugelförmige Lichtwelle auf ein transparentes Material

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1·, das einen Materialfehler 8· aufweist, divergiert. Die kugelförmige Lichtwelle läuft durch das Material 1' und wird nachfolgend auf einen Schirm 7^f projiziert. Die Punktquelle 5¹ ist am weitesten links gelegenen Ende des TJntersuchungssystems von Ife. 7 angeordnet. Bei diesem Untersuchungssystem ist der Wert des Beleuchtungsabstands, dargestellt durch X, als positiv definiert,,

Fig. 7B zeigt eine Ausführungsform eines Untersuchungssystems zur Durchführung eines anderen Verfahrens, bei dem eine konvergente und kugelförmige Lichtwelle auf ein transparentes zu untersuchendes Material gestrahlt wird. In Fig. 7B läuft die kugelförmige Lichtwelle, die auf das Material 1·» auftrifft, durch das Material 1·· hindurch und konvergiert nachfolgend zu einem Brennpunkt 5^lf des licht gezeigten konvexen Linsensystems· Die kugelförmige Lichtwelle divergiert nach dem Konvergenzpunkt 5^M und wird auf einen Schirm 7^M projiziert, um eine Projektion des Materialfehlers 8¹¹ des Materials 1' · auf dem Schirm 7" zu erzeugen. Bei dem Untersuchungssystem von Fig. 7B liegt der Konvergenzpunkt 5" zwischen dem Material 1^M und dem Schirm 7¹¹· Das heißt bei dem System von Fig. 7B ist der Wert des Beleuchtungsabstands X als negativ definiert. In beiden Fign. 7A und 7B ist die Intensität der jeweiligen Beugungsgitter der Materialfehler 8¹ bzw. 8^M schema tisch an der rechten Seite der jeweiligen Schirme 7' bzw. 7" dargestellt.

Die Fign. 8A und 8B zeigen 4^e eine unterschiedliche Ausführungsform von Untersuchungssystemen und illustrieren zwei weitere unterschiedliche Methoden zur Beleuchtung zu untersuchender Materialien mittels kohärenter und kugelförmiger Lichtwellen.

-H-

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Bei Fig. 8A ist das üntersuchungssystem so ausgebildet, daß die kugelförmige Lichtwelle vom Brennpunkt 15 einer Konvexlinse 13 schräg auf ein zu untersuchendes Material • 11 auftrifft; die Lichtwelle wird dann von der Oberfläche des Materials 1.1 reflektiert und auf einen Schirm 17 projiziert, der im unteren Teil des Untersuchungssystems von Fig. 8A angeordnet ist. Das heißt, das zu untersuchende Material 11 ist mit einer Neigung in bezug auf die Achse der Konvexlinse 13 angeordnet.

Bei Fig. 8B ist das üntersuchungssystem so ausgebildet, daß ein zu untersuchendes Material 11 -^r rechtwinklig zur Achse einer Konvexlinse 13' angeordnet ist. Daher trifft die kohärente und kugelförmige Lichtwelle von einer Punktquelle 15' normal auf die Oberfläche des Materials II¹· Bei diesem System von Fig. 8B ist ein Halbspiegel oder ein halb durchlässiger Spiegel 2o im Lichtdurchgang zwischen dem Material 11' und dem Schirm 17' angeordnet, um die Projektion der von dem Material 11' reflektierten Lichtwelle auf den Schirm 17* zu ermöglichen.

Fig. 9 zeigt Fotografien, die einen Vergleich zwischen dem herkömmlichen differentiellen Interferenz-Mikroskop-Verfahren und dem Projektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen. Die obere Reihe von Fotografien in Fig. 9 zeigt einen Fall, bei dem konvexe Materialfehler vorliegen, während die untere Reihe konkave Materialfehler zeigt. Aus den Fotografien ist ersichtlich, daß bei der Projektionsmethode der vorliegenden Erfindung die projizierten F.Muster bei Verwendung einer divergierenden sphärischen Lichtwelle (X > 0) einerseits und einer konvergenten kugelförmigen Lichtwelle andererseits in der Weise unterschiedlich sind, daß bei beiden Mustern die schwarzen und weißen Ab-

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bildungen genau umgekehrt sind. Bei der herkömmlichen differentiellen Interferenz-Mikroskop-Methode kann nur ein einzelner Materialfehler beobachtet werden, während mit der Projektionsmethode der vorliegenden Erfindung Beugungsmuster von zwei Materialfehlern auf einem gemeinsamen Untasuchungsschirm klar betrachtet werden können. Es ergibt sich daher, daß das Projektionsverfahren der vorliegenden Erfindung sehr wirkungsvoll für die Untersuchung einer ausgedehnten Begion des Materials ist.

Aus der vorangegangenen Beschreibung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist verständlich, daß die Anwendung einer kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Materials die gleichzeitige Untersuchung oder Betrachtung von mikrokonvexen und mikrokonkaven Materialfehlern zusammen mit Makromaterialfehlern, wie etwa Ausbauchungen, die zusammen in oder auf dem Material existieren, ermöglicht. Dies ist deshalb der Fall, da solche Mikromaterialfehler in vergrößerten Mustern und solche Makromat^rialfehler in reduzierten Mustern auf einem gemeinsamen Untersuchungsschirm dargestellt werden. Das Projektionsverfahren der vorliegenden Erfindung ist daher sehr vorteilhaft gegenüber konventionellen Untersuchungsmethoden, die ein Mikroskop oder ein iOurier-Umwandlungsmuster einer ebenen Lichtwelle verwenden.

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Claims

Patentansprüche

1.]Verfahren zur Untersuchung von MaterJäLfehlern durch Anwendung einer kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle, gekennzeichnet durch die Schritte:

(a) Führen der kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle (4.) zum Auftreffen auf eine ausgedehnte Region des zu untersuchenden Materials (1);

(b) Aufnehmen von Projektionen (9) dieser Region auf einem Untersuchungsschirm, der sich in einem "bestimmten Abstand (a) von dem Material befindet; und

(c) Projizieren eines Fresnel-Beugungsmusters jener Region auf den Untersuchungsschirm^ so daß das Fresnel-Beugungsmuster der Region beobachtet und im Hinblick darauf untersucht wird, ob die Region Materialfehler enthält oder nicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente und kugelförmige Lichtwelle (k) eine kugelförmige Laser-Lichtwelle ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente und kugelförmige Lichtwelle (if) in Form eines divergierenden Lichtbündels auf oder in das Material (1) projiziert wird.

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1+· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente und kugelförmige Lichtwelle (1+) in Form eines konvergierenden Lichtbündels auf oder in das Material (1) projiziert wird»

5. Verfahren nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Einstellung des Abstands (X, f) zwischen dem Material und der Quelle des divergierenden Lichtbündels, wodurch eine Einstellung der Vergrößerung des projizierten Fresnel-Beugungsmusters der Materialfehler ermöglicht wird.

6. Verfahren nach Anspruch Zf, gekennzeichnet durch die Einstellung des Abstands (X) zwischen dem Material und dem Punkt, auf den das konvergierende Lichtbündel zuläuft, wodurch eine Einstellung der Vergrößerung des projezierten Fresnel-Beugungsmusters der Materialfehler ermöglicht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (11) mit einer Neigung in bezug auf die Führungsrichtung der kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle angeordnet ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (11 ·) senkrecht zur Führungsrichtung der kohärenten und kugelförmigen Lichtwelle angeordnet ist, und daß ein Halbspiegel (3o) dem Material (11') mit einer Winkellage gegenüberliegt, so daß die von dem Material (11·) reflektierte kohärente und kugelförmige Lichtwelle von dem Spiegel auf den Untersuchungsschirm (17¹) reflektiert wird.

9. Verfahren zur Untersuchung von auf einer Oberfläche eines lichtreflektierenden Materials existierenden

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4i *-

Materialfehlern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: (1) Beleuchten einer ausgewählten ausgedehnten Segion auf der Oberfläche des lichtreflektierenden Materials mittels einer Laserlicht-Kugelwelle, und (Z) anschließendes Projizieren des Laserlichts, das von der Oberfläche reflektiert wird, auf einen Schirm, der sich in einem bestimmten Abstand von der Materialoberfläche befindet, so daß die Fresnel-Beugung der Materialfehler auf den Schirm projiziert wird und damit eine Beobachtung der Form des projizierten Fresnel-Beugungsmusters auf dem Schirm als zweidimensionales Muster ermöglicht.

lo. Verfahren zur Untersuchung von in oder auf einem transparenten Material existierenden Materialfehlern, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(1) Beleuchten einer ausgewählten ausgedehnten, die Materialfehler aufweisenden Region in oder auf dem transparenten Material mittels einer Laserlicht-Kugelwelle, und

(2) nachfolgendes Projizieren des Laserlichts, das das transparente Material durchlaufen hat, auf einen. Schirm, der sich in einem vorbestimmten Abstand vom transparenten Material befindet, so daß die Fresnel-Beugung der Materialfehler auf den Schirm projiziert wird und dadurch die Beobachtung der Form der projizierten Fresnel-Beugung auf dem Schirm als zweidimensionales Beugungsmuster der Materialfehler ermöglicht.

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