JP2017538102A - 電子工学、光学または光電子工学用の透明ウェハを検査する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査する方法に関し、この方法は、ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転させること、干渉計装置（３０）に結合された光源（２０）から２つの準平行入射光ビームを放射し、それによって、２つビームが交差するところに、ウェハの回転経路に対して横方向に延びかつ測定体積内に可変フリンジ間距離を有する干渉縞の入った測定体積を形成することであって、測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャが、欠陥が測定体積を通過する場所でのフリンジ間距離の値に依存し、前記ウェハが光源の波長で少なくとも部分的に透明であること、干渉計装置（３０）およびウェハは、測定体積がウェハの領域内にまで延びるように互いに関連して配置され、前記領域の厚さがウェハの厚さより薄いこと、ウェハの前記領域によって散乱された光の少なくとも一部を収集すること、収集光を取り込み、収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出すること、前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出することであって、前記周波数が、測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであること、および、欠陥が通過する場所でのフリンジ間距離の値に基づいて、ウェハの半径方向および／または厚さの中の前記欠陥の位置を決定すること、を含む。

Description

本発明は、電子工学、光学、または光電子工学用のウェハを検査する方法およびシステムに関し、前記ウェハは、検査を行うために使用される光源の波長で部分的にまたは完全に透明である。

電子工学、光学または光電子工学用のウェハの製造および使用中、欠陥があればこれを検出するように各ウェハの表面の検査を行うことが一般的である。

検出されるべき欠陥のサイズが微小なために、作業者による目視検査では不十分である。

さらに、検査は、一般に、欠陥の有無を見つけ出すためだけでなく、前記欠陥に関する定性的かつ／または定量的情報、例えば、前記欠陥の位置、サイズおよび／または性質などを提供するためのものでもある。

したがって、検査システムが、ますます小さくなる欠陥を検出することを目指してかつ前記欠陥の性質、サイズ、位置などに関するすべての所要の情報を提供するために開発されている。

これらのシステムは、生産速度に悪影響を及ぼさないように各ウェハの検査期間も十分に短くしなければならない。

種々の検査技法が知られている。

第１の技法がレーザドップラー速度計測法（ＬＤＶ）である。

国際公開第２００９／１１２７０４号パンフレットは、この技法を実施して半導体ウェハを検査するシステムを記述している。図１に示すように、このシステムは、光源２０と検査対象のウェハ２の表面Ｓに面して配置される、光源に結合された干渉計装置３０とを備え、干渉計装置３０は動きによって作動される。前記干渉計装置は光ガイドを備え、光ガイドの入力部は光源に結合され、光源から出て来るビームを２つの入射ビームに分割するための２つの分岐を備えている。光導波路の出力部では、２つの分岐は、２つのビームが交差するところに、複数の平行縞を含む測定体積を形成するように互いに関連して方向付けられる。このシステムは、ウェハの表面によって後方散乱された光を検出モジュールの方へ導くようにウェハの表面と検出モジュール５０との間に配置される光ファイバ４０も備える。

ウェハの表面上の欠陥の存在は、この欠陥が干渉縞と交差するときに、検出モジュールによって測定されるドップラーバーストの散乱によって示される。ドップラーバーストは、二重周波数成分、すなわち、欠陥によって散乱される平均光強度に対応する、信号の包絡線を形成する低周波成分と、欠陥の速度に関する情報の入ったドップラー周波数に対応する高周波成分と、を有する信号である。ドップラー周波数ｆ_Ｄは、干渉縞に垂直な方向の欠陥の運動速度ｖと干渉縞相互間の距離Δ（フリンジ間距離）とに関係式ｖ＝ｆ＊Δで関連付けられる。

国際公開第０２／３９０９９号パンフレットは、レーザドップラー速度計測法を利用して半導体ウェハを検査する別のシステムを記述している。

ウェハを検査する別の既知の技法が暗視野顕微鏡法であり、暗視野顕微鏡法は、光源からビームをウェハの方向に放射すること、および表面によって後方散乱された光の強度を測定することからなる。散乱強度の変化でウェハの表面上の欠陥の存在が明らかになる。

これらの異なる技法は、ビームの波長で不透明なウェハに適用される。

一方、既知の技法では、光源の波長で少なくとも部分的に透明なウェハの満足のいく検査をすることができない（前記ウェハは、以下では「透明」として知られている）。

実際、この場合、ウェハの表面上に（光ビームにさらされる面上および／または反対面上に）存在するが、ウェハの厚さの中にも存在する欠陥は入射光を散乱させ、したがって検出することができる。したがって、検出された各欠陥が検査対象の表面上に位置するか否かを知ることは不可能である。

ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社は、レーザ走査システムおよび共焦点検出型のＣａｎｄｅｌａ（商標）と呼ばれる透明ウェハを検査するシステムを提案している。しかしながら、このシステムは、共焦点測定に必要な位置決め精度のために焦点を合わせるのが特に困難であり、したがって再現可能な結果を提供しない。

発明の簡単な説明

本発明の目的は、前述の問題を解決するとともに、既知の技法よりも高い感度および再現性の測定結果を提供する、透明ウェハを検査するシステムおよび方法を設計することである。

本発明によれば、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査する方法が提案され、この方法は、
ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転させること、
干渉計装置に結合された光源から２つの準平行入射光ビームを放射し、それによって、２つビームが交差するところに、ウェハの回転経路に対して横方向に延びかつ測定体積内に可変フリンジ間距離を有する干渉縞の入った測定体積を形成することであって、測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャが、その欠陥が測定体積を通過する場所でのフリンジ間距離の値に依存し、前記ウェハが光源の波長で少なくとも部分的に透明であること、
干渉計装置およびウェハは、測定体積がウェハの領域内にまで延びるように互いに関連して配置され、前記領域の厚さがウェハの厚さより薄いこと、
ウェハの前記領域によって散乱された光の少なくとも一部を収集すること、
収集光を取り込み、収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出すること、
前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出することであって、前記周波数が、測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであること、および
欠陥が通過する場所でのフリンジ間距離の値に基づいて、ウェハの半径方向および／または厚さの中の前記欠陥の位置を決定すること
を含む。

好ましい一実施形態によれば、前記干渉計装置は光導波路を備える集積光学装置であり、光導波路の入力部は光源に結合され、光導波路は２つの分岐に分割され、光導波路の出力部は、２つのビームの交差点に前記測定体積を形成するために方向付けられる。

「準平行ビーム（ｑｕａｓｉ−ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｂｅａｍ）」とは、小発散、すなわち、通常は２０°未満の非ゼロ発散を有する非平行ビームを意味する。

特に有利には、フリンジ間距離はウェハの半径方向に変化する。

フリンジ間距離は、ウェハの回転軸線から最も遠い測定体積の端部での最小距離とウェハの回転軸線に最も近い測定体積の端部での最大距離との間で変化することが好ましい。

一実施形態によれば、測定体積において、フリンジ間距離は、公称値の±５０％の間隔以内で変化する。

主として欠陥の半径方向位置を決定するのに特化した本発明の一実施形態によれば、測定体積は、ウェハの主表面の垂線に対して１０°〜８０°に含まれる角度だけ傾けられる。

主としてウェハの厚さの中の欠陥の位置を決定するのに特化した本発明の別の実施形態によれば、測定体積は、ウェハの主表面の垂線に対して０°〜４０°に含まれる角度だけ傾けられる。

一実施形態によれば、上記方法は、信号の帯域通過フィルタリングの実施も含み、前記フィルタの帯域通過は、ウェハの厚さの中の所定の位置に関連するドップラー周波数を有する信号の一部だけを送るように選択される。

別の主題は、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査するシステムに関し、このシステムは、
ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転駆動するための装置と、
準平行光ビームを放射するのに適した光源であって、準平行光ビームの波長は、前記ビームの少なくとも一部がウェハに透過されるように選択される、光源と、
前記光源によって放射されたビームを２つのビームに分割し、２つのビームが交差するところに、干渉縞の入った当該測定体積を形成するために光源に結合される干渉計装置であって、フリンジ間距離が前記測定体積内で可変である、干渉計装置と、
ウェハによって散乱された光を収集するための装置と、
収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために構成された、収集光を取り込むための装置と、
前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出するために構成された処理装置であって、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであり、時間シグネチャは、その欠陥が測定体積を通過する場所でのフリンジ間距離の値に依存し、前記周波数に基づいて、フリンジ間距離に対する前記値とウェハの半径方向および／または厚さの中の欠陥の位置とを決定するために構成される、処理装置と、
を備える。

好ましい一実施形態によれば、干渉計装置は集積光学装置である。

特に有利には、上記システムは、干渉計装置および散乱光を収集するための装置を半径方向に並進運動で移動させるためのアームも備える。

他の特徴および利点は、添付図面を参照して後述する詳細な説明から明らかになるであろう。
国際公開第２００９／１１２７０４号パンフレットに記述されている、レーザドップラー速度計測法に基づく検査システムの概略構成図である。 本発明による検査システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態でのウェハの表面に対する測定体積の側面図である。 本発明の第１の実施形態でのウェハの表面に対する測定体積の上面図である。 干渉縞がその中で平行である測定体積の場合に得られるドップラーバーストを図式的に示す図である。 干渉縞がその中でウェハの半径方向に可変間隔を有する、本発明の第１の実施形態による測定体積の場合に得られるドップラーバーストを図式的に示す図である。 干渉縞がその中で平行である測定体積の場合（曲線（ａ））、および本発明の第１の実施形態による測定体積の場合（曲線（ｂ））の、ウェハの中心に対する距離ｒの関数としてのドップラー周波数の変化（％）の曲線を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるウェハの表面に対する測定体積の側面図である。 本発明の第２の実施形態によるウェハの表面に対する測定体積の上面図である。 ウェハの体積内の欠陥の位置を特定するための様々なステップを示す論理図である。 従来の帯域通過フィルタを利用した、第２の実施形態によるウェハの厚さの中の異なる場所にある欠陥の検出を示す図である。 高選択性帯域通過フィルタと組み合わせた第２の実施形態による、ウェハの厚さの中の決定される場所にある欠陥の検出を示す図である。

明瞭にするために、上記図は必ずしも原寸に比例して描かれていない。

発明の詳細な説明

本発明は、電子工学、光学または光電子工学の分野で使用するためのものであり、光源によって放射されるビームの波長で少なくとも部分的に透明である任意のウェハに関する。特に、ウェハは、以下の材料、すなわち、ガラス、サファイア、石英、ＳｉＣ、ＡｓＧａ、ＧａＮ（非限定的なリスト）のうちの少なくとも１つを含むことができる。

特に有利には、本発明は、レーザドップラー速度計によって作られた定体積を欠陥が通過することによってしか放出することができない周波数信号を使用して欠陥を検出することにより、共焦点手法に関連する制約を回避する。

したがって、このようなシステムでは、干渉計装置の位置決めは、検査対象のウェハ領域が測定体積の少なくとも一部を通過するように、検査対象のウェハの表面に対して正確に調整されなければならないが、一方、測定体積の制限、したがって検出はドップラー周波数によって行われるので、後方散乱光を収集するための装置は同程度に高い位置決め精度を必要としない。

さらに、特定の実施形態の説明で以下に示すように、本発明は、ウェハの半径方向および／または厚さ方向に、欠陥を測定体積の寸法よりも高い分解能で検出することを可能にする。

検査システム１の原理は図２に示されている。

システムは、検査対象のウェハ２を受容するとともに、ウェハ２を前記ウェハの主表面Ｓに垂直な対称軸線Ｘを中心に回転駆動するための支持体１０を備える。一般に、ウェハは円形をしているが、本発明は他の形状にも適用可能である。

ウェハ２は、静電手段や機械的手段などの任意の適切な手段によって支持体１０上に保持される。

支持体を回転させるための機構はそれ自体が知られており、したがって詳細には説明しない。

支持体１０は、ウェハの角度位置をいつでも知ることを可能にする１つまたは複数の符号器（図示せず）を備える。

検査システム１は光源２０も備える。

光源２０は、典型的には分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）タイプのレーザである。

光源は、以下で詳細に説明する干渉計装置３０に結合される。

検査システムは、測定体積を通過するウェハの領域によって散乱された光を収集するための装置４０をさらに備える。この装置４０は、好ましくは大コア径（すなわち、通常は直径１００〜１０００μｍ）を有する光ファイバを備えることができ、光ファイバの入力部は、測定体積の近くにウェハの表面に面して配置され、光ファイバの出力部は、収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために収集光を取り込むための装置５０に結合される。前記装置５０は、通常は光検出器を備える。

干渉計装置３０および後方散乱光を収集するための装置４０は、互いに堅固に固定されることが好ましい。実際、収集装置４０の入力部は、ウェハによって後方散乱された光を受けるために、測定体積に対して適切な方法で配置されなければならない。

干渉計装置３０は光導波路を備え、光導波路の入力部は光源２０に結合され、光導波路は、光源から出て来るビームを２つの入射ビームに分割するための２つの対称分岐を備える。光導波路の端部において、各分岐は、ビームのガウス分布を保持しながらビームを広げるように意図されている拡張部分を有する。光導波路の出力部において、分岐は、２つのビームが交差するところに干渉縞の入った測定体積を形成するように、互いに関連して方向付けられる。

特に有利には、干渉計装置は、センサの出力部に干渉体積を形成するために、単一片で構成され、光源によって放射されたビームの分離と２つの分岐のビームの伝送とを共に確実にする集積光学装置の形をとる。集積光学装置は、マイクロエレクトロニクス技法によって生産される光学装置であることに留意されたい。

Ｐ．Ｌｅｍａｉｔｒｅ−Ａｕｇｅｒらの論文「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ ｆｏｒ Ｆｌｕｉｄ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ Ｗａｌｌ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」は、そのような集積光学装置を記述している。

このような装置は、特に、Ａ２ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｓｅｎｓｏｒｓ社によって生産され、ｉ−ＬＤＡという商標で市販されている。

例として、集積光学装置は、ガラス基板上にイオン交換によって生産することができる。このプロセスは一般に、
ガラス基板を準備すること、
前記ガラス基板上に金属マスキング層を堆積させること、
金属層上にポリマー層を堆積させること、
ポリマー層上に光導波路の形状を画定するパターンをフォトリソグラフィで転写すること、
ポリマーマスクによって露光されて残ったゾーンにおいて化学プロセスを用いて金属マスキング層を化学エッチングすること、
ポリマーマスクを除去すること、
エッチングされた金属マスキング層で覆われた基板をイオン槽（例えば、硝酸カリウム槽）に浸すこと、
槽内に存在するイオン（例えばカリウムイオン）とガラスに含まれるイオン（例えばナトリウムイオン）を、基板の金属マスキング層で覆われていないゾーンを通じて交換して、金属マスキング層がイオンの通過を阻止すること、
を含む。

槽内に存在するイオンとガラス内に存在するイオンとの間でサイズが違うために、イオン交換は、ガラスの屈折率を高めるガラス基板内の局部機械的応力を発生させる。前述の光導波路はこのようにして得られる。

次いで、金属マスキング層は除去され、随意に、例えばＳｉＯ_２の保護層が堆積される。最後に、基板の縁部は切除され、きれいに磨かれる。

集積光学装置を生産するプロセスは他にもあり、当業者は、集積光学装置を設計するためにマイクロエレクトロニクス技術から自由に選択することができる。

随意に、光学装置は、光ファイバと組み合わせて後方散乱光を収集できるようにすることもできる。

この集積装置の一利点は、この装置のロバスト性および安定性である。特に、マイクロオプティックスや光ファイバなどの他の技術によって生産されるシステムとは異なり、集積装置のコンパクト性および様々な構成要素の集積化は、集積装置が振動および温度勾配に敏感でないことを意味する。

さらに、各測定体積が延びる領域がウェハの厚さよりも薄い厚さを有することを確実にするように配置される（この領域は表面の検査されるべき部分を含む）。前記領域の厚さは、ウェハの厚さの９０％以下であることが好ましい。例えば、厚さ５００μｍ〜１ｍｍのウェハの場合、測定体積が１００μｍ以下の厚さを有するウェハの領域にまで延びるように配置される。

測定体積の寸法は、干渉計装置に特有であり、光源によって放射された光ビームが伝搬する光ガイドの２つの分岐の間の角度と前記分岐の開口数とによって定義される。したがって、これらの特徴は集積光学装置の生産中に設定され、これにより、集積光学装置の大量生産中にシステムの性能の優れた制御を確実にすることが可能になる。

したがって、この測定体積をウェハの表面に、または前記表面近傍の領域に限定することが可能である。

このようにして、検出される欠陥は、検査されるべき表面上に、またはその表面のすぐ近くに配置され、ウェハの反対表面上には配置されないことが保証される。

集積光学装置は、この状況で、この装置の安定性により被写界深度の誤差を回避することが可能になれば、さらに有利である。したがって、集積装置によって許容される被写界深度の制御は、レーザドップラー速度計測法による透明ウェハの検査を容易にする。

対照的に、被写界深度の制御は、測定体積がかかるウェハの厚さに貫入しないので、ウェハの表面の一部が前記表面の検査を可能にするために測定体積を通過するのに十分であれば、不透明ウェハを検査する重要性が低下することに留意されたい。

最後に、検査システム１は、前記信号で、ドップラー周波数に対応する周波数成分を検出するために構成された処理装置６０を備える。

処理装置６０は、インタフェース（図示せず）に有利に結合されて、ユーザが検査の結果にアクセスし、それによって特に、その結果を表示し、記録しかつ／または印刷することが可能になる。

本発明の特に有利な実施形態によれば、検査システムは、平行でない（すなわち、一定のフリンジ間距離を有していない）が、前記測定体積内で変化するフリンジ間距離を有する干渉縞の入った測定体積を生成するように設計される。

図３Ａおよび図３Ｂを参照して以下で説明するように、フリンジ間距離の変化は、測定体積の一点から他点へ十分に異なるドップラー周波数が得られることを可能にするために、十分に大きく選択される。フリンジ間距離のこの変化は、光源２０による、準平行化された光ビーム、すなわち非ゼロで２０°未満の発散を有する光ビームの放射によって得られる。ビームのこの特性により、フリンジ間距離はビームの伝搬方向に直線的に増大する。

Ｌｅｍａｉｔｒｅ−Ａｕｇｅｒの前述の論文にあるように、フリンジ間距離は、光源の波長、光導波路の光学指数、および光ガイドの２つの分岐の間の角度に依存する。したがって、光源の所与の波長に対して、平均フリンジ間距離は集積光学装置の生産中に固定され、フリンジ間距離の変化性は、光源によって放射されるビームの準平行化性質によって得られる。

ウェハを検査するには、前記ウェハ２は支持体１０上の所定の位置に置かれ、支持体は、制御された角速度ωで回転駆動される。支持体１０上にある符号器により、ウェハの所与の点の角度位置は各時点で知られる。ウェハの回転速度は、通常は５０００ｒｐｍ程度である。

検査システム１では、干渉計装置３０は、前記装置３０を半径方向に移動させるのに適したアーム（図示せず）上に、ウェハ２の主表面に面して配置される。したがって、ウェハの回転を考慮して、後方散乱光を収集するための装置とともに干渉計装置を半径方向に並進で移動させることにより、ウェハの全表面を測定体積で連続的に掃引することが可能になる。

干渉縞は、ウェハの回転経路に対して横方向に延びる、すなわち、この経路に対して垂直にまたは非ゼロ角度で傾けられて延びるように配置される。

一実施形態（図示せず）によれば、測定体積は、ウェハの主表面の垂線に平行な方向に延びる。このことは、特に、フリンジ間距離が測定体積内で一定である場合に当てはまり得る。

別の実施形態によれば、図２Ａおよび図５Ａに示すように、測定体積は、ウェハ２の主表面Ｓの垂線に対して角度θで傾けられる。

フリンジは、好ましくは、フリンジ間距離が、ウェハの回転軸線から測定体積の最も遠い端部での最小距離ｄｍｉｎとウェハの回転軸線に測定体積の最も近い端部での最大距離ｄｍａｘとの間で変化するように、実質的に半径方向に向けられる。測定体積の一端から他端までの変化の振幅は、公称値の±３５％程度とすることができ、例えば、公称値の±５０％までの範囲とすることができる。

図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、ウェハの表面Ｓに対する測定体積の側面図および上面図を示す。距離ｄ１およびｄ２は、測定体積とウェハの交差点におけるフリンジ間距離に対応する。

欠陥の半径方向位置の検出分解能に対するかかる測定体積の効果は、図４Ａおよび図４Ｂを比較することによって明らかになる。

図４Ａは、フリンジ間距離が測定体積Ｖ内で一定である、すなわちフリンジが平行である検査方法に対応している。この場合、前記測定体積Ｖ内を２つの欠陥Ｄ１およびＤ２が通ると、同じ周波数のドップラーバーストを発生させる。これらのドップラーバーストは２つの長方形の中に示されている。

図４Ｂは、フリンジ間距離が直線的に変化して、ウェハの中心に向かうほど増大する、本発明の一実施形態による検査方法に対応している。この場合、測定体積Ｖを通過する欠陥Ｄ１およびＤ２は、異なるフリンジ間距離を有するフリンジを通過し、それぞれ異なる周波数のドップラーバーストを発生させる。というのは、ドップラーバーストの周波数がフリンジ間距離に依存するからである。

したがって、欠陥のドップラー周波数および速度を知ることで、前記欠陥の位置をより高い分解能で決定することが可能である。

例として、測定体積は、以下の寸法、ｘ＊ｙ＊ｚ＝２２０＊ｙ＊８０μｍ（この寸法は、当該の場合に重要ではない）を有することができ、ウェハの表面Ｓの垂線に対して角度θ＝３０°だけ傾けることができる。一般に、この実施形態では、ウェハの主表面の垂線に対して１０°〜８０°に含まれる角度が選択される。フリンジ間距離は、半径方向ｘに直線的に変化する、１．４μｍ±１０％を測定するために選択することができる。したがって、最小フリンジ間距離ｄｍｉｎは１．２６μｍに等しく、最大フリンジ間距離は１．５４μｍに等しい。この構成では、フリンジ間距離は、測定体積がウェハと交差する部分において、値ｄ１＝１．３７μｍと値ｄ２＝１．４３μｍの間で変化する、すなわち、測定体積のこの部分の一端から他端まで０．０６μｍ変化する。

図５は、干渉縞がその中で平行である測定体積の場合（曲線（ａ））、および本発明の第１の実施形態による測定体積の場合（曲線（ｂ））の、ウェハの中心に対する距離ｒの関数としてのドップラー周波数の変化（％）の曲線を示す。

フリンジ間距離が一定の場合、ドップラー周波数の変化は、ウェハの中心部分を除いて非常に小さいことが観察される。

一方、フリンジ間距離が半径方向に変化する場合、測定体積の一端から他端までのドップラー周波数の変化は最低４．５％であり、したがってウェハの表面のどの点でも測定することができる。１パーセント程度の周波数差を検出することが可能であるとすると、可変フリンジ間距離を有する測定体積を使用することにより、欠陥の半径方向位置の決定の分解能をほぼ５倍だけ増大させることが可能になる。

欠陥の半径方向位置の決定の分解能の向上を除けば、可変フリンジ間距離を有する測定体積の実施には、干渉計装置の設計をかなり簡略化するという利点がある。実際、既知の検査システムでは、不正確な測定を回避するようにフリンジの完全な平行を得ようとしている。この要求は、干渉計装置の設計および生産で厳しい制約を伴う。検査分野での慣例に反して、本発明は、設計および生産上の制約をなくすことも可能にし、したがって、不透明ウェハに対する既知の検査システムにおけるよりもずっと容易に実施することができる。

図６Ａおよび図６Ｂは本発明の第２の実施形態を示す。第１の実施形態と同様に、フリンジ間距離が可変であるフリンジの入った測定体積が形成される。しかしながら、この場合、測定体積は、ウェハの表面の垂線に近い方向に傾けられる（０°〜３０°程度の角度θ）。

ウェハは入射ビームの波長で少なくとも部分的に透明であるので、測定体積はウェハ２を貫通して延びる。したがって、欠陥の場所（干渉計装置側に位置する主表面Ｓ上、反対表面Ｓ’上、またはウェハの厚さＥの中）にかかわらず、この欠陥はドップラーバーストを発生させ、したがって欠陥を検出することができる。

フリンジ間距離の可変性により、ウェハの厚さの方向の欠陥の位置をより正確に決定することが可能になる。実際、図６Ｂに見られるように、フリンジ間距離は、最小距離（ｄｍｉｎ、ｄ１ｂ）と最大距離（ｄ３ａ、ｄｍａｘ）との間で、測定体積の中心の中間距離（ｄ２ａ、ｄ２ｂ）を通って厚さ方向および半径方向に直線的に変化する。したがって、表面Ｓ上に存在する欠陥は、厚さＥの中に存在する欠陥または表面Ｓ’上に存在する欠陥と同じ周波数のドップラーバーストを発生させない。

図７は、ウェハの体積内の欠陥の位置を特定するための様々なステップを示す論理図である。

この図に挙げられているパラメータは次の通りである。
ｒ：測定体積によって掃引される表面の点の半径方向位置、
φ：測定体積によって掃引される表面の点の接線位置、
Ｆ：検出されるドップラー周波数（検出された欠陥のドップラーシグネチャ）、
Ｆｄ：半径方向距離ｒでの、ウェハの表面上に存在する欠陥の論理ドップラー周波数、
ｘ：測定されたドップラー周波数と論理ドップラー周波数の比率（ｘ＝Ｆ／Ｆｄ）、
Ｔ：ウェハの厚さ、
Ｄ：推定深さ、
θ：測定体積とウェハの垂線との間の角度、
Ｒ：ウェハの厚さの中の検出された欠陥の実際の半径方向位置。

フリンジ間距離がウェハの厚さに沿って直線的に減少するものとすると、欠陥の深さは下記式によって与えられる。

さらに、測定体積を形成する入射ビームがウェハの表面の垂線に対して角度θだけ傾けられるものとすると、ウェハの厚さの中の検出される欠陥は、この欠陥の半径方向位置としてｒではなく、
Ｒ＝ｒ＋Ｄ^＊ｔａｎ（θ）
を有することになる。

このアプローチでは、測定体積のすべての点は同じ直線速度を有すると想定される。すなわち、ウェハ内の異なる深さに存在する欠陥が異なる半径方向位置を有することに関係する接線速度の変化は無視される。しかしながら、第１の実施形態について説明した通り、この現象は、検出分解能をさらに向上させるために第２の実施形態で随意に利用することができる。

図７に示すように、欠陥を検出する方法は下記ステップを含む。

ステップ１００は、後方散乱光を取り込み、散乱光の強度を時間の関数として表す電気信号を放出することを含み、ウェハ内またはウェハ上の欠陥の存在を示す。

ステップ１０１は、対応するドップラー周波数（Ｆの印をつけてある）を決定することを含む。

ステップ１０２は、検出された欠陥の半径方向位置のデータの符号化データを得ることを含み、ステップ１０３は、これらのデータに基づいて前記検出された欠陥の半径方向位置ｒを決定することを含む。

ステップ１０４は、ウェハの回転に関する符号化されたデータを得ることを含む。

これにより、一方ではウェハの回転速度を決定すること（ステップ１０５）、および検出された欠陥の接線位置（角度φ）を決定すること（ステップ１０６）が可能になる。

ステップ１０７で、欠陥の半径方向位置とウェハの回転速度とを組み合わせると、欠陥の論理ドップラー周波数（Ｆｄの印をつけてある）を決定することが可能になる。

ステップ１０８は、欠陥の検出されたドップラー周波数と論理ドップラー周波数の比率ｘを計算するステップであり、ステップ１０９は、上記に開示した式に基づいて欠陥の深さＤを計算するステップであり、次いで、ステップ１１０は、上記に開示した式に従って欠陥の実際の半径方向位置Ｒを計算するステップである。

最後に、ステップ１１１で、これらの計算の結果と角度φとを組み合わせると、欠陥の３方向の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を決定することが可能になる。

ちょうど今説明した検出方法により、ウェハの厚さを貫通して延びる測定体積を用いて、ウェハの厚さの方向の欠陥の場所にかかわらず欠陥を検出することが可能になる。

しかしながら、状況によっては、ウェハの厚さの方向の測定体積の寸法を制限しようとすることは有益となり得る。

この目的のために、本発明は、特定の実施形態では、高選択性を有する帯域通過フィルタの使用を含むことができる。

図８に示すように、測定体積に関連するドップラー周波数およびこの周波数を中心とする狭い範囲の周波数だけを電気信号で通過させるために、帯域通過フィルタＢＰが一般に使用される。ウェハの厚さの中の欠陥の場所にかかわらず欠陥を検出することが望ましい場合、このフィルタは、ウェハの一方の面から他方の面までのフリンジ間距離の変化によるドップラー周波数の振動を考慮するために、適度な選択性を有する。したがって、このようなフィルタは、欠陥の場所にかかわらず、欠陥Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のそれぞれのドップラーシグネチャＦ１、Ｆ２、Ｆ３を含んでいるフィルタ処理した信号を供給する。

ウェハの厚さの中の所定の深さに存在する欠陥だけを選択的に検出するために、高度に選択的なフィルタが利用される、すなわち、通過帯域がこの深さに関連するドップラー周波数に正確に対応しており、他の周波数が通過できないフィルタが利用される。フリンジ間距離がウェハの厚さの方向に可変であるものとすると、各深さは、実際には別のドップラー周波数に関連している。したがって、図示の例では、フィルタＨＳ ＢＰは、ウェハの主表面Ｓに関連するドップラー周波数である周波数Ｆ１を選択する。これは、フィルタの出力信号がこの表面上に存在する欠陥Ｄ１のドップラー周波数だけを含んでおり、ウェハの厚さＥの中に存在する欠陥Ｄ２のドップラー周波数も反対表面Ｓ’上に存在する欠陥Ｄ３も含んでいないことを意味する。

したがって、このフィルタリングにより、測定体積は厚さの方向に縮小される。

さらに、測定体積がウェハの主表面の垂線に対して傾けられるものとすると、前記フィルタリングには測定体積を半径方向に縮小する効果もある。実際、上述した図６Ｂに示すように、ウェハの表面Ｓにおけるフリンジ間距離は値ｄ１ａと値ｄ１ｂとの間で変化する。通過帯域［ｄ_{ｓｔａｒｔ}−ｄ_ｅｎｄ］がｄ１ａ＜ｄ_{ｓｔａｒｔ}＜ｄ_ｅｎｄ＜ｄ１ｂとなるようなフィルタを選択することにより、測定体積は半径方向に縮小される。

例として、発明者らは、深さ（ウェハの厚さの方向）が３００μｍであり、０．８〜１．２μｍの間で変化するフリンジ間距離を有する測定体積を形成することを可能にする、上述したような集積光学装置を備えるシステムを生産している。欠陥がこの体積を１０ｍ／ｓの速度で通過する場合、関連するドップラー周波数は、１２．５ＭＨｚ〜８．３ＭＨｚに含まれる。

１μｍのフリンジ間距離の中心に置かれ、５０μｍの深さ（フリンジ間距離の０．９５〜１．０５μｍの変化に対応する）を有する測定体積が探求される場合、９．５ＭＨｚ〜１０．５ＭＨｚの通過帯域をもつフィルタが適用されなければならない。この帯域通過フィルタの勾配が大きいほど、フィルタの選択性は高くなる。

１０μｍの測定体積が探求される場合、通過帯域の幅は９．９ＭＨｚ〜１１ＭＨｚである。

当然ながら、フィルタの特性は欠陥の速度に依存するが、当業者なら、決定した測定体積を得るために、ウェハの回転速度の関数として、フィルタの適切な通過帯域を決定することができる。

REFERENCES
WO 2009/112704
WO 02/39099
Integrated Laser Doppler Velocimeter for Fluid Velocity and Wall Friction Measurements, P. Lemaitre-Auger, A. Cartellier, P. Benech and Schanen Duport, Sensors, 2002, Proceedings of IEEE (Vol:1), pp. 78-82.

Claims (11)

1. 電子工学、光学または光電子工学用のウェハ（２）を検査する方法であって、
   前記ウェハ（２）を前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸線（Ｘ）を中心に回転させること、
   干渉計装置（３０）に結合された光源（２０）から２つの準平行入射光ビームを放射し、それによって、前記２つビームが交差するところに、前記ウェハの回転経路に対して横方向に延びかつ測定体積内に可変フリンジ間距離を有する干渉縞の入った前記測定体積を形成することであって、前記測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャが、前記欠陥が前記測定体積を通過する場所での前記フリンジ間距離の値に依存し、前記ウェハが前記光源の波長で少なくとも部分的に透明であること、
   前記干渉計装置（３０）および前記ウェハ（２）は、前記測定体積がウェハの領域内にまで延びるように互いに関連して配置され、前記領域の厚さが前記ウェハの厚さより薄いこと、
   前記ウェハの前記領域によって散乱された光の少なくとも一部を収集すること、
   前記収集光を取り込み、前記収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出すること、
   前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出することであって、前記周波数が、前記測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであること、および
   前記欠陥が通過する場所での前記フリンジ間距離の値に基づいて、前記ウェハの半径方向および／または厚さの中の前記欠陥の位置を決定すること
   を含む、方法。
2. 前記干渉計装置（３０）が光ガイドを備える集積光学装置であり、前記光ガイドの入力部が前記光源に結合され、前記光ガイドが２つの分岐に分割され、前記光ガイドの出力部が、前記２つのビームの交差点に前記測定体積を形成するために方向付けられる、請求項１に記載の方法。
3. 前記フリンジ間距離が前記ウェハの半径方向に変化する、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記フリンジ間距離が、前記ウェハの回転軸線から前記測定体積の最も遠い端部での最小距離と前記ウェハの回転軸線に前記測定体積の最も近い端部での最大距離との間で変化する、請求項１〜３の一項に記載方法。
5. 前記測定体積において、前記フリンジ間距離が、公称値の±５０％の間隔以内で変化する、請求項１〜４の一項に記載の方法。
6. 前記測定体積が、前記ウェハの前記主表面（Ｓ）の垂線に対して１０°〜８０°に含まれる角度だけ傾けられる、請求項１〜５の一項に記載の方法。
7. 前記測定体積が、前記ウェハの前記主表面（Ｓ）の垂線に対して０°〜４０°に含まれる角度だけ傾けられる、請求項１〜５の一項に記載の方法。
8. 前記信号の帯域通過フィルタリングの利用も含み、前記フィルタの前記帯域通過が、前記ウェハの厚さの中の所定の位置に関連するドップラー周波数を有する前記信号の一部だけを送るように選択される、請求項７に記載の方法。
9. 電子工学、光学または光電子工学用のウェハ（２）を検査するシステム（１）であって、
   ウェハを前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸線（Ｘ）を中心に回転駆動するための装置（１０）と、
   準平行光ビームを放射するのに適した光源（２０）であって、前記準平行光ビームの波長が、前記ビームの少なくとも一部が前記ウェハ（２）に透過されるように選択される、光源（２０）と、
   前記光源（２０）によって放射された前記ビームを２つのビームに分割し、前記２つのビームが交差するところに、干渉縞の入った当該測定体積を形成するために前記光源に結合される干渉計装置（３０）であって、前記フリンジ間距離が前記測定体積内で可変である、干渉計装置（３０）と、
   前記ウェハによって散乱された光を収集するための装置（４０）と、
   収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために構成された、収集光を取り込むための装置（５０）と、
   前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出するために構成された処理装置（６０）であって、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであり、前記時間シグネチャは、前記欠陥が前記測定体積を通過する場所での前記フリンジ間距離の値に依存し、前記周波数に基づいて、前記フリンジ間距離に対する前記値と前記ウェハの半径方向および／または厚さの中の前記欠陥の位置とを決定するため構成される、処理装置（６０）と、
   を備えるシステム（１）。
10. 前記干渉計装置が集積光学装置である、請求項９に記載のシステム（１）。
11. 前記干渉計装置（３０）および前記散乱光を収集するための装置（４０）を半径方向に並進運動で移動させるためのアームも備える、請求項９または１０の一項に記載のシステム（１）。

Images