JP2019518197A - マイクロエレクトロニクス用または光学用の基板をレーザドップラ効果によって検査するための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、電子工学用、光学用、または光電子工学用のウェハ（２）を検査するための方法であって、− 前記ウェハ（２）を、前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸（Ｘ）を中心にして回転させるステップと、− 前記２つのビームの交差部に測定体積（Ｖ）を形成するように、干渉計測装置（３０）に結合した光源（２０）から２つの入射光ビームを放射するステップであって、前記測定体積（Ｖ）が、前記ウェハの前記主表面（Ｓ）の一領域が前記測定体積の少なくとも１つの縞を通過するように配置されている干渉縞を、含んでおり、前記ウェハの半径方向における前記測定体積の寸法（Ｄｙ）が５〜１００μｍである、前記ステップと、− 前記ウェハの前記領域によって散乱させられた光の少なくとも一部分を収集するステップと、− 前記収集された光を取得し、そして前記収集された光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を発するステップと、− 前記信号において、前記収集された光における周波数の成分を検出するステップであって、その周波数が前記測定体積を通過する欠陥の通過の時間痕跡である、前記ステップと、を含む前記方法に関する。

Description

本発明は、レーザドップラ効果によってマイクロエレクトロニクス用または光学用の基板またはウェハを検査するための方法およびシステムに関する。

マイクロエレクトロニクス用または光学用のウェハの製造および使用の際に、ウェハにおける欠陥を検出し、これらの欠陥を生じさせている工程を発見するために、各々のウェハの表面の検査を行うことが通常である。

さらに、検査は、通常は、欠陥の有無を発見するだけでなく、例えば欠陥の位置、サイズ、および／または性質など、それらの欠陥についての定性的および／または定量的な情報を提供するようにも意図される。

感度、とりわけ測定の再現性および安定性の理由で、オペレータによる目視検査は、不充分である。

したがって、ますます小さくなる欠陥を検出し、それらの欠陥の性質、サイズ、位置、などに関するすべての必要な情報をもたらすという観点から、検査システムが開発されてきた。

さらに、これらのシステムは、生産速度に悪影響を及ぼすことがないように、充分に短い各々のウェハの検査期間を可能にしなければならない。

この目的のために、ウェハの検査のための既知の技術は、光源からウェハの方向にビームを放射し、表面および表面に存在する何かによる散乱光の強度を測定することからなる暗視野顕微鏡検査である。したがって、散乱の強度の変化が、ウェハの表面の欠陥の存在を明らかにする。

国際公開第０２／３９０９９号が、レーザドップラ速度測定（ＬＤＶ）によって半導体ウェハを検査するための暗視野システムを記載している。

図１に見られるように、このようなシステム１は、光源２０と、光源に結合した干渉計測装置３０とを備え、干渉計測装置３０は、回転運動によって動かされる検査対象のウェハ２の表面Ｓに面するように配置される。干渉計測装置を形成するために、光源２０から生じるビームＩを２つの入射ビームＩ１、Ｉ２へと分割する装置が使用される。このビームスプリッタの出力において、２つのビームＩ１、Ｉ２は、それらの交差部に複数の平行な干渉縞を含む測定体積Ｖを形成するように、お互いに対して向けられる。システム１は、ウェハの表面Ｓが移動の最中に前記測定体積を通過するように設計される。ウェハの表面において散乱させられた光は、ミラーによって収集され、検出モジュール（図示せず）に結合した取得装置へと向けられる。

ウェハの表面の欠陥の存在は、この欠陥が干渉縞を横切るときに、検出モジュールによって測定されるドップラバーストの散乱をもたらす。ドップラバーストは、２つの周波数成分を有する信号であり、すなわち、欠陥によって散乱させられた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、欠陥の速度についての情報を含むドップラ周波数に対応する高周波成分とを有する信号である。ドップラ周波数ｆ_Ｄは、干渉縞に垂直な方向の欠陥の移動速度ｖと、干渉縞間の距離Δ（または縞間距離）とに、関係ｖ＝ｆ_Ｄ＊Δによって関係する。

国際公開第２００９／１１２７０４号が、レーザドップラ速度測定に基づいてウェハを検査するための別のシステムを記載している。

国際公開第０２／３９０９９号の場合、測定体積は、ウェハの表面上に、長軸がウェハの半径方向に向けられた楕円形のスポットを生じさせ、干渉縞は、ウェハの回転の経路を横切って延びる。楕円形のスポットの幅は、ウェハの基準点に対する欠陥の角度位置を正確に検出することを可能にするために、充分に小さくなる（４０μｍ）ように選択される。楕円形スポットの長さは、検査の時間を短縮することを可能にするために、充分に大きくなる（２ｍｍ）ように選択される。さらに、欠陥の速度は欠陥の半径方向位置の関数であるため、この欠陥のドップラ周波数を測定することによって、この欠陥の半径方向位置を、スポットのサイズよりも大きい精度で明らかにすることが可能である。

しかしながら、ドップラ周波数の利用にもかかわらず、このようなシステムは、きわめて小さな欠陥（典型的には、１００ｎｍ程度またはそれ以下）を検出するための充分な感度を有していない。さらに、このシステムは、充分な半径方向分解能を有していない。

本発明の目的は、上述の問題を解決し、既知の技術のシステムおよび方法と比べ、より高い感度およびより高い半径方向分解能を提供するウェハの検査のためのシステムおよび方法を設計することである。とくには、１００ｎｍ未満のサイズを有する欠陥を検出することが可能でなければならない。さらに、この方法は、不透明なウェハおよび使用される光源の波長において少なくとも部分的に透明であるウェハの両方に適していなければならない。

本発明によれば、マイクロエレクトロニクス用または光学用のウェハを検査するための方法であって、
前記ウェハを、該ウェハの主表面に垂直な対称軸を中心にして回転させるステップと、
前記２つのビームの交差部に測定体積を形成するように、干渉計測装置に結合した光源から２つの入射光ビームを放射するステップであって、
前記測定体積が、前記ウェハの前記主表面の一領域が前記測定体積の少なくとも１つの縞を通過するように配置されている干渉縞を、含んでおり、前記ウステップェハの半径方向における寸法が５〜１００μｍである、前記ステップと、
前記ウェハの前記領域によって散乱させられた光の少なくとも一部分を収集するステップと、
前記収集された光を取得し、前記収集された光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を発するステップと、
前記信号において、前記測定体積を通過する欠陥の通過の時間痕跡である前記収集された光における周波数の成分を検出するステップと
を含む方法が提案される。

一実施形態によれば、ウェハの回転の経路に対する接線方向の測定体積の寸法が、５〜１００μｍ、好ましくは１５〜５０μｍである。

本発明の一実施形態によれば、ウェハは、光源の波長において少なくとも部分的に透明である。

その場合、ウェハの表面に垂直な方向の測定体積の寸法は、好都合には、ウェハの厚さの４分の１以下である。

とくに好都合には、入射ビームは、測定体積の位置において最小幅を有する。

一実施形態によれば、光源のパワーは、１０ｍＷ以上である。

光源の波長は、好ましくは９００ｎｍ以下である。

一実施形態によれば、縞間距離は、０．１〜１０μｍである。

さらなる主題は、マイクロエレクトロニクス用または光学用のウェハを検査するためのシステムであって、
ウェハを駆動し、該ウェハの主表面に垂直な対称軸を中心にして回転させる装置と、
光ビームを放射させるために適した光源と、
前記光源に結合し、前記光源によって放射されたビームを２つのビームに分割するとともに、干渉縞を含む測定体積を前記２つのビームの交差部に形成する干渉計測装置であって、前記ウェハの半径方向における前記測定体積の寸法が、５〜１００μｍであり、該干渉計測装置および前記駆動装置は、回転する前記ウェハの前記主表面の一領域が前記測定体積の少なくとも１つの縞を通過するようにお互いに対して配置されている、干渉計測装置と、
前記ウェハによって散乱させられた光を収集するための装置と、
収集された光を取得し、該収集された光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を発するように構成された装置と、
前記信号において、それぞれの測定体積を通過する欠陥の通過の時間痕跡である前記収集された光における周波数の成分を検出し、前記周波数に基づいて、前記ウェハの半径方向および／または厚さにおける欠陥の位置を割り出すように構成された処理装置と
を備えるシステムに関する。

一実施形態によれば、このシステムは、前記干渉計測装置および前記散乱光を収集するための装置を半径方向に並進運動にて移動させるためのアームをさらに備え、前記光源、前記取得装置、および前記処理装置は、不動である。

好都合には、前記干渉計測装置は、光ファイバによって前記光源に結合し、前記収集装置は、光ファイバによって前記取得装置に結合する。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
図１は、国際公開第０２／３９０９９号に記載のレーザドップラ速度測定に基づく検査システムの概略図である。
図２は、本発明の一実施形態による検査システムの概略図である。
図３は、本発明の一実施形態による干渉縞の生成および収集のための光学系の概略図である。
図４は、本発明の一実施形態による干渉縞を含む測定体積の概略図である。
図５は、２つの集光チャネルを含む検査システムの概略図である。
図６は、国際公開第０２／３９０９９号に記載の測定体積の場合における測定体積の半径方向位置の関数としての半径方向分解能を示すグラフである。

分かり易くするために、図面は必ずしも正確な縮尺で描かれていない。

発明の詳細な説明

本発明は、マイクロエレクトロニクスまたは光学の分野において使用されるように意図された任意のウェハであって、光源によって放射されるビームの波長において不透明であっても、あるいは少なくとも部分的に透明であってもよいウェハに関する。とくには、ウェハは、以下の材料、すなわちシリコン、ゲルマニウム、ガラス、サファイア、石英、ＳｉＣ、ＡｓＧａ、ＧａＮ（ただし、これらに限られるわけではない）、のうちの少なくとも１つを含むことができる。

本発明は、半径方向においてきわめて小さい寸法を有し、あるいはウェハの回転に対する接線方向においてもきわめて小さい寸法を有する測定体積を使用する。

この解決策は、国際公開第０２／３９０９９号の教示に反しているが、本発明の発明者らは、以下で開示されるように、この大幅に小さい測定体積が、はるかに強い光束を得ることを可能にし、結果として、同じパワーの背景光において、ウェハの検査時間に悪影響を及ぼすことなく、はるかに良好な信号対背景光の比を得ることを可能にすることを示した。

検査システム１の原理を、図２に示す。

このシステムは、検査対象のウェハ２を受け取って駆動し、このウェハの主表面Ｓに垂直なウェハの対称軸Ｘを中心にして回転させるように意図された支持体１０を備える。一般に、ウェハは円形であるが、本発明は、任意の他の形状にも適用可能である。

ウェハ２は、静電気による手段、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、それ自体は公知であるため、詳細には説明しない。

支持体１０は、基準位置に対するウェハの角度位置を常に知ることを可能にする１つ以上のエンコーダ（図示せず）を備える。

さらに、検査システム１は、光源２０を備える。

光源２０は、典型的には、分布帰還（ＤＦＢ）型のレーザである。５０μｍ未満のコヒーレンス長を有するファブリペロー型のレーザを、いくつかの場合に、測定体積を形成するために分割された２つのビームの光路の長さがこのコヒーレンス長よりも短い場合に、使用することができる。

前記光源のパワーは、典型的には、１０ｍＷ以上である。実際に、このパワーを下回ると、１００ｎｍ未満のサイズの欠陥によって散乱させられる光の量が、きわめて少なくなり、したがって、想定される工業用途に不適合な取得時間が必要になる。さらに、前記光源の波長は、９００ｎｍ以下である。実際に、ミーの光散乱の法則によれば、所与のサイズの欠陥による散乱のパワーは、波長の４乗に反比例して増加する。したがって、欠陥への入射波長が短いほど、欠陥が散乱させる光は多くなる。９００ｎｍを超える波長を用いると、１００ｎｍ未満のサイズの欠陥を検出するには、生じる散乱光の量が少なすぎる。

光源は、図３に示される干渉縞を含む測定体積の生成を可能にする干渉計測装置３０に結合させられる。

干渉計測装置３０は、２つの対称なブランチを有する光ガイドを備え、光ガイドの入力が、光源２０からもたらされるビームＩを２つの入射ビームＩ１、Ｉ２へと分割するために、光源２０に結合させられる。好ましくは、光源からもたらされるレーザビームは、平行である。２つのビームの交差部に干渉縞を含む測定体積Ｖを形成するために、２つのビームの各々の方向を角度αだけ変えるように、例えば平凸形である収束レンズＬ１が、２つの入射ビームの経路に配置される。当然ながら、この構成は一例として提示されており、このような測定体積の形成を可能にする任意の他の装置を使用することができる。

縞間（隣接する２つの縞の間の距離）は、好都合には、０．１〜１０μｍである。実際に、０．１μｍ未満の縞間距離は、より高いサンプリング周波数を必要とし、これは取得時間または必要な取得チェーンの速度を大幅に増加させると考えられる。反対に、１０μｍより大きい縞間距離は、効率的な周波数検出を実行するには測定体積内の縞の数が少なすぎることを意味する。さらに、本発明が調べようとする欠陥は、０．０５〜１０μｍであるサイズであるため、上記の縞間範囲は、このサイズ範囲内の欠陥を効果的に識別することを可能にする。

このような干渉計測装置によって生成された測定体積が、図４に図式的に示されている。

正規直交基準フレーム（ｘ、ｙ、ｚ）が、検査対象のウェハの表面の平面内の（ｘ、ｙ）と、この表面に垂直なｚ（この方向の測定体積の寸法は、Ｄｚと称される）とによって定義される。この図において、ｙが半径方向に延びていると仮定する（この方向の測定体積の寸法は、Ｄｙと称され、ｙに直交する方向ｘの測定体積の寸法は、Ｄｙと称される。

光源の波長において不透明なウェハの場合、検査対象の表面が単に測定体積の内側を通過すればよいため、寸法Ｄｚはとくに重要ではない。

光源の波長において少なくとも部分的に透明であるウェハの場合には、検出された欠陥のウェハの厚さに対する位置について充分な分解能を得るために、寸法Ｄｚを可能な限り小さくすることが好ましい。通常は、寸法Ｄｚが検査対象のウェハの厚さの４分の１未満であるように構成される。実際に、この比を超えると、透明なウェハの裏面の大きな欠陥が、誤検出を生じさせる著しい痕跡を残す可能性がある。

寸法ＤｘおよびＤｙの各々は、５〜１００μｍの間、好ましくは１５〜５０μｍの間で選択される。５μｍに等しい下限は、この寸法を下回ると、工業的に実施される方法にとって検査時間が長くなりすぎるという事実に関連している。１００μｍという上限は、可能な限り大きい光束を維持し、ウェハの表面上の欠陥の正確な位置特定を可能にし、最終的には測定体積をちょうど同時に通過した２つの欠陥を単一の欠陥とみなす確率を減少させるために定められている。

あくまでも例として、測定体積は、平面（ｘ、ｙ）において５０×５０μｍの寸法を有することができ、あるいは２０×２０μｍであってもよい。測定体積の寸法は、必ずしも方向ｘおよびｙにおいて等しいとは限らない。

本発明のように小さい測定体積を得るためには、一般に、測定体積のレベルにおけるビームの幅が、これらのビームの最小半径の２倍に対応することが必要である（「ウエスト」として知られ、通常はＷ_０と称される）。

これらのビームの直径をＤとし、レンズＬ１の焦点距離をＦとし、光源の波長をλとすると、ガウス光学系は、以下の関係を得ることを可能にする。

したがって、入力におけるビームの幅、その間隔、および出力レンズの焦点距離を好都合に選択することによって、適切なウエスト値を定めることが可能である。

さらに、国際公開第０２／３９０９９号に記載のシステムは、ビームの波長において不透明であるウェハに関係するにとどまるが、本発明は、透明基板の検査も可能にする。この場合、以下ではＺまたは被写界深度と呼ばれる方向の基板の厚さにおいて可能な限り限定された検出を行うことがさらに求められる。

同じ光源からもたらされ、サイズＷ_０のウエストを有し、半角αで入射する２つのビームによって生成される測定体積が、想定される。

とくに示されない限り、寸法Ｗ_０，Ｄ_ｙ，Ｄ_ｘ、Ｄ_ｚは、最大パワーの１／ｅ^２における幅で表される。

以下の関係が得られる。

３００μｍの厚さの透明な基板の場合、２０μｍ程度の寸法ＤｘおよびＤｙにおいて、例えば５０μｍ程度の被写界深度Ｄｚを有することが求められる。したがって、比Ｄｘ／Ｄｚ＝０．４、すなわち２１°の角度αが求められる。

目的が透明な基板における高感度の検出である場合、入射光束を増加させるために可能な限りＷ_０を減少させることが求められ、これは、レンズＬ１の上流のレーザの直径を増加させることによって行われる。

Ｄｚの減少は、αを増加させることによって得ることができる。

したがって、本発明は、わずか３つのパラメータ、すなわち入力におけるビームのサイズ、これらのビームのレンズＬ１の上流における隔たり、およびこのレンズＬ１の焦点距離を変化させることによって、透明な基板を含む基板上の小さな欠陥の検出のための最適な測定体積を生成するためのパラメータを決定することを可能にする。

図２に戻ると、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せられた光を収集するための装置４０をさらに備える。

一実施形態によれば、この装置４０は、好ましくは大きなコア直径（すなわち、典型的には５０〜２０００μｍの間の直径）を有する光ファイバを含むことができ、その入力は、楕円鏡またはレンズで構成された収集システムのレンズの焦点距離に配置され、その出力は、収集された光を取得し、収集された光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を発する装置５０に結合させられる。前記装置５０は、典型的には、フォトディテクタを備える。

好都合な実施形態によれば、装置４０は、測定体積を生成するための装置３０に含まれてよい。

したがって、図３に示されるように、測定体積の形成を可能にするレンズＬ１は、測定体積を通過する欠陥によって散乱させられた光（ハッチングで表されている光路）を収集するためにも使用される。入射ビームの間の収集された光の経路上のレンズＬ１の下流に配置された第２のレンズＬ２が、収集された光を光ファイバまたは取得装置（図３には図示せず）へと導くことを可能にする。したがって、収集の立体角βは、一般に、入射ビームの角度によって制限される。

角度αが大きいほど、立体角βは大きくなり、収集される光の量は多くなる。

一般に、半球の０．１％（または、０．００６２ステラジアン）よりも大きい立体角が選択される。実際、この値を下回ると、収集される光の量がきわめて少なくなり、この検査方法の工業的実施に不適合な取得時間が必要になる。

図５に示される一変種の実施形態によれば、上述の入射ビームの間に配置された収集チャネルＣ１を、検査対象のウェハの表面Ｓの法線に対する散乱角度が大きい光を収集するように配置された収集ミラーＭを用いる第２の収集チャネルＣ２と組み合わせることが、好都合である。これにより、一方では、より多くの光を収集することが可能になり、他方では、各々のチャネルが欠陥に応じて異なる情報を得ることを可能にするため、異なる欠陥についてより多くの情報を得ることが可能になる。

最後に、検査システム１は、前記信号においてドップラ周波数に対応する周波数成分を検出するように構成された処理装置６０（図２を参照）を備える。

処理装置６０は、好都合には、ユーザが検査の結果にアクセスして、とくには検査の結果を表示し、記録し、かつ／または印刷することを可能にするインターフェース（図示せず）に結合させられる。

ウェハを検査するために、このウェハ２が支持体１０上の適当な場所に配置され、支持体が駆動され、制御された角速度ωで回転する。支持体１０上に存在するエンコーダによって、ウェハの所与の点の角度位置が常に知られる。ウェハの回転速度は、典型的には５０００ｒｐｍ程度である。

検査システム１において、干渉計測装置３０および収集装置４０は、これらの装置３０および４０を半径方向に移動させるのに適したアーム（図示せず）上で、ウェハ２の主面に対向して配置される。反対に、光源２０ならびに取得装置５０および処理装置６０は、遠方に配置され、光ファイバ（図示せず）によって装置３０，４０に接続される。したがって、検査システムの可動部分が、限られた重量および空間の要件しか有さず、したがって移動が容易である一方で、重く、大きな空間を必要とし、設置が難しい光源ならびに取得装置および処理装置は、不動のままである。これは、電気信号を伝達するためのケーブルの長さを減らすことも可能にし、したがって周囲の電子ノイズの影響を受けにくくなる。

このように、ウェハの回転を考慮すると、干渉計測装置および散乱光を収集するための装置を並進運動で半径方向に移動させることによって、測定体積でウェハの表面全体を連続的に掃引することが可能である。

ウェハの表面の各点が測定体積の少なくとも１つの縞、好ましくはいくつかの縞を通過するように、干渉縞は、ウェハの回転の経路を横切って延びるように配置される。したがって、本明細書において、用語「横切って」は、縞がこの経路に対して垂直、または非ゼロの角度で傾けられていることを意味する。

比較結果
感度の向上
この段落は、国際公開第０２／３９０９９号のような４０μｍ×２ｍｍの測定体積（以下では、ＶＭ１と称する）および本発明の実施形態に対応する４０μｍ×４０μｍの測定体積（以下では、ＶＭ２と称する）について、感度に関する結果を提示する。この例においては、ウェハの表面に垂直な方向の測定体積の寸法は、重要ではない。

取得の条件（両方の測定体積の構成に共通）は、以下のとおりである。

光源は、４８８ｎｍの波長および１００ｍＷのパワーを有するレーザである。

ウェハは、直径１００ｍｍのシリコン基板である。

暗視野アイソレーション（入力パワーに対する光背景の比であり、光背景は収集された光害に相当する）は、９０ｄＢである。

取得時間は、６０秒である。

１回転あたりの測定点の数は、１０００（接線方向分解能）である。

検出対象の欠陥は、空気中で１．５８の屈折率を有する球状粒子を用い、４８８ｎｍにおいてミーの理論による３．５×１０^−１６ｍ^２の総断面に対応する１００ｎｍの直径を有する。このモデルは、本発明の発明者らによって行われた測定によれば、良好な指標を与える。

暗視野システムの感度の特徴を明らかにするために選択された測定値は、信号光エネルギと背景光エネルギとの比である。

以下の計算のために、背景光パワーは収集光学系の品質にのみ関係しており、入力光パワーに比例すると仮定する。

欠陥の検出の際に、検出の統計に関連した光子信号対雑音比（ｐｈ−ＳＮＲ）の比は、比
に比例し、したがって入力光パワーに依存する。本開示の残りの部分は、入力光パワーとは無関係なインジケータであるがゆえに、信号／背景比に関する。

２つの測定体積ＶＭ１、ＶＭ２の各々を通過する１００ｎｍの欠陥について、信号対光背景比が計算される。

これらの２つの測定体積の幾何学的形状および上述の共通の測定パラメータは、以下に要約される１測定点あたりのパワーおよびエネルギ値の組を含む。

これらの計算において、２つの現象（低光束の測定体積（ＶＭ１）を長い時間をかけて通過する／高光束の測定体積（ＶＭ２）を短い時間で通過する）が互いに相殺し合うという事実ゆえに、両方の場合において信号エネルギが等しいことに留意されたい。

本発明の利点は、両方の場合において収集される光背景エネルギに集中する。背景光のパワーは、送信されたパワーおよび使用される収集にのみ依存し、どちらの場合も同じである。しかしながら、測定体積ＶＭ１は、測定体積ＶＭ２よりもはるかに多くの光背景光子を各々の測定点において取り入れ、したがって、信号対光背景比は、測定体積ＶＭ２の場合にはるかに有利である。

簡単な計算が、信号／背景比のゲインが各々の測定体積の面積の比の逆数に等しいと演繹することを可能にする。ここで説明される事例では、（Ｄｘ＊Ｄｙ）_ＶＭ２／（Ｄｘ＊Ｄｙ）_ＶＭ１＝１／５０であり、これは、実際に、信号／背景のゲインの逆数に相当する。

表面微小粗さを有する基板上の粒子の識別
測定体積のサイズの縮小が、「ヘイズ」とも呼ばれる光散乱を生じさせる基板の微小粗さの存在下で小さな粒子を探索する場合にも大きな利点であることに、注意すべきである。実際、いずれの基板も、その研磨の品質に依存する特定の微小粗さを有する。この微小粗さは、表面において実質的に均一であり、したがって実質的に均一な散乱を生じさせる。さらに、表面に存在し得るあらゆる粒子と異なり、基板の表面全体が、この微小粗さの影響を受ける。

一般に、この散乱（または、ヘイズ）は、基板上の入射光パワーの百万分の一（または、ｐｐｍ）を単位に測定される。

測定されたヘイズパワーは、基板上に投影された測定体積の表面に依存するのではなく、光源のパワーおよび基板の粗さにのみ依存する。したがって、１００ｍＷの光パワーおよび１ｐｐｍの微小粗さによる散乱の場合、受光されるヘイズパワーは、次のようになる。

この場合、以下の結果が、両方の構成ＶＭ１およびＶＭ２において見られる。

したがって、測定体積ＶＭ１の場合、１００ｎｍの粒子は、その散乱パワーがヘイズパワーの２０分の１にも満たないため、ヘイズにおいて見失われる一方で、本発明の測定体積ＶＭ２の場合には、その散乱パワーがヘイズパワーの２倍超に相当するため、ヘイズにおいて実際に見つけることができる。

したがって、検査対象の表面に投影された測定体積の面積を、係数Ｎにて減少させた場合、ヘイズ／信号比は、この同じ係数Ｎにて向上する。

半径方向分解能の向上
暗視野システムの分解能は、一般に、検査対象の表面を走査するビームのサイズによって決定される。

しかしながら、国際公開第０２／３９０９９号には、測定体積を通過する欠陥のドップラ周波数の変化によってより良い分解能を有する手段が、提案されている。実際に、基板の回転中心に近い欠陥は、基板の回転中心から遠い欠陥と比べ、より小さい線速度を有する。したがって、このドップラ周波数を測定することによって、ビームのサイズよりも高い精度で欠陥の位置を特定することができる。

しかしながら、たとえこの理論が立証されたとしても、測定誤差を考慮すると、分解能のこのゲインは依然としてきわめて小さく、本発明によって得られる半径方向分解能への到達を決して可能にしない。

実際には、国際公開第０２／３９０９９号に記載されているように長軸を半径方向に延在させた４０μｍ×２ｍｍのサイズの測定体積および１μｍの縞間距離を考慮すると、４０個の縞を有する測定体積が得られる。

バーストの幅をｌ（単位は、ミクロン）と呼び、縞間距離をδと呼び、測定体積を通る欠陥の移動速度をＶ_ｔと呼び、走査半径をＲと呼び、回転の角速度をωと呼び、検出された欠陥のドップラ周波数をｆ_ｄと呼ぶ。

どの程度の不確かさで周波数を割り出すことができるかは、この周波数のスペクトルピークの幅に関係する。ここで、時間Δｔのバーストの場合、ピークのスペクトル幅は、ほぼ
である。

したがって、Δｆを縞の数の関数として計算することが求められる。

したがって、ドップラ周波数ｆ_ｄを
よりも高い精度で割り出すことは不可能である。

このようなシステムにおけるドップラ周波数は、半径方向位置、縞間距離、および回転の角速度に、以下の関係式によって関係することが知られている。

したがって、以下の不確かさの間の関係を、
と表すことができる。

ここで、値ωおよびＲは定数である。

したがって、所与の不確かさΔｆｄにおいて、半径方向位置の不確かさは、以下のように求められる。

したがって、以下のように結論付けることが可能である。

したがって、この関係は、ドップラ周波数を使用して割り出される半径方向位置の不確かさを、走査半径、縞間距離、および測定体積の幅に関係付けることを可能にする。この場合には半径方向分解能に等しいこの不確かさｉが、上記で与えられた値について、半径Ｒの関数として図６にプロットされている。

この例において、最終的に測定体積自体のサイズによって制限される前に、国際公開第０２／３９０９９号に提示の測定体積では、半径方向分解能が走査半径につれてきわめて急激に低下する（８０ｍｍの走査半径からの水平部分）ことに、注意すべきである。例えば、５０μｍの半径方向分解能が要求される場合、走査半径は２ｍｍに制限される。したがって、１μｍの縞間距離で半径３００ｍｍのウェハの全体にわたって５０μｍの半径方向分解能を有するためには、幅３３３μｍの測定体積を有する必要があり、これは光束をさらに減少させる（以前の感度に関する考察を参照）。

対照的に、本発明の利点の１つは、半径方向分解能が少なくとも測定体積のサイズによって定められることである。測定容積のサイズがより小さいことを補償するために、本発明による方法は、検査時間を同じに保つために、国際公開第０２／３９０９９号よりも高速なウェハの回転を必要とする。しかしながら、必要な速度は、高速回転「スピンドル」装置が最大３００ｍｍの直径のウェハを数千回転／分の速度で回転させることを可能にするため、容易に達成可能である。さらに、これらの速度に適合する周波数およびそこからもたらされるドップラ周波数で動作するフォトディテクタおよびデータ取得カードも、入手可能である。

参考文献
国際公開第２００９／１１２７０４号
国際公開第０２／３９０９９号

Claims (11)

1. 電子工学用、光学用、または光電子工学用のウェハ（２）を検査するための方法であって、
   − 前記ウェハ（２）を、前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸（Ｘ）を中心にして回転させるステップと、
   − 前記２つのビームの交差部に測定体積（Ｖ）を形成するように、干渉計測装置（３０）に結合した光源（２０）から２つの入射光ビームを放射するステップであって、
   前記測定体積（Ｖ）が、前記ウェハの前記主表面（Ｓ）の一領域が前記測定体積の少なくとも１つの縞を通過するように配置されている干渉縞を、含んでおり、前記ウェハの半径方向における前記測定体積の寸法（Ｄｙ）が５〜１００μｍである、前記ステップと、
   − 前記ウェハの前記領域によって散乱させられた光の少なくとも一部分を収集するステップと、
   − 前記収集された光を取得し、そして前記収集された光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を発するステップと、
   − 前記信号において、前記収集された光における周波数の成分を検出するステップであって、その周波数が前記測定体積を通過する欠陥の通過の時間痕跡である、前記ステップと、を含む前記方法。
2. 前記ウェハの回転の経路に対する接線方向の前記測定体積の寸法（Ｄｘ）が、５〜１００μｍ、好ましくは１５〜５０μｍである、請求項１に記載の方法。
3. 前記ウェハが、前記光源の波長において少なくとも部分的に透明である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ウェハの前記表面に垂直な方向の前記測定体積の寸法（Ｄｚ）が、前記ウェハの厚さの４分の１以下である、請求項３に記載の方法。
5. 前記測定体積の位置において、前記入射ビームが最小幅（２×Ｗ_０）を有する、請求項１又は２に記載の方法。
6. 前記光源のパワーが１０ｍＷ以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記光源の波長が９００ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
8. 縞間距離が０．１〜１０μｍである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. マイクロエレクトロニクス用または光学用のウェハ（２）を検査するためのシステム（１）であって、
   − 前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸（Ｘ）を中心にしてウェハを回転させる、ウェハ駆動装置（１０）と、
   − 光ビームを放射させるのに適した光源（２０）と、
   − 前記光源に結合し、前記光源（２０）によって放射されたビームを２つのビームに分割するとともに、干渉縞を含む測定体積（Ｖ）を前記２つのビームの交差部に形成するための干渉計測装置（３０）であって、
   前記ウェハの半径方向における前記測定体積の寸法（Ｄｙ）が、５〜１００μｍであり、前記干渉計測装置（３０）および前記駆動装置（１０）が、回転する前記ウェハの前記主表面の一領域が前記測定体積の少なくとも１つの縞を通過するように、相互に関連させて配置されている、前記干渉計測装置（３０）と、
   − 前記ウェハによって散乱させられた光を収集するための装置（４０）と、
   − 前記収集された光の光強度の変化を時間の関数として表される電気信号を発するように構成された、収集された光を取得する装置（５０）と、
   − 前記信号において、前記収集された光における周波数の成分を検出するように、更に前記周波数に基づいて、前記ウェハの半径方向および／または厚さにおける欠陥の位置を割り出すように構成された処理装置（６０）であって、前記周波数が、それぞれの測定体積を通過する欠陥の通過の時間痕跡である、前記処理装置（６０）と、
   を備える前記システム（１）。
10. 前記干渉計測装置（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にて移動させるためのアームをさらに備え、前記光源、前記取得装置、および前記処理装置が、不動である、請求項９に記載のシステム。
11. 前記干渉計測装置（３０）が、光ファイバによって前記光源に結合し、前記収集装置が、光ファイバによって前記取得装置に結合している、請求項１０に記載のシステム。