JP4667599B2

JP4667599B2 - 基板の表面地形を写像するための方法および装置

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Publication number: JP4667599B2
Application number: JP2000577483A
Authority: JP
Inventors: ハント，ジェイムズ・デイヴィッド; クレメンティ，リー・ダンテ; モンジャク，チャールズ・エイ
Original assignee: エイド・コーポレイション
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: JP2003527560A; AU1212000A; US6621581B1; EP1129338A1; WO2000023794A1

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、シリコンウェーハまたは他の基板の表面を検査するための光学検査装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、ウェーハまたは他の基板の表面の地形を写像するためと、基板の表面の地形マップを基礎として、基板の欠陥領域を識別するためのとの装置及び方法に関する。
【０００２】
発明の背景
様々な用途において、表面を所属するための幾何学的手段が、非実際的または不適切であるところの状況で、表面の地形のマップを形成することが可能であることが望ましい。特に、非常に小さい起伏または理想的に完全に平らな表面からの非常に小さいずれを有する高研磨表面の場合、機械的装填装置は、一般に、このような表面を正確に写像するのに必要な分解能を提供することが不可能であり、表面に損傷を惹起することもある。従って、このような表面を写像するための非接触形手段が好ましい。
【０００３】
例えば、集積回路の製造者は、常に、集積回路を形成するために、シリコンウェーハの表面に装着された導電体の線幅を減少するよう努力している。現在、0.18μｍもの狭幅の線幅が、使用され、線幅が、さらに減少され続けることが期待される。減少された線幅は、リソグラフィープロセスでの焦点深度の厳しい制限を惹起する。表面の起伏は、焦点深度の低減と組合せられると、導電線が、不正確に被着されることを惹起することもある。従って、リソグラフィープロセスと、他の考慮とが、最初のシリコンウェーハの表面の不規則性を最小化する必要性を惹起する。
【０００４】
ウェーハの表面品質は、形成される集積回路の品質の要因であるので、欠陥回路を作製することを惹起する可能性がある表面不規則性を検出するための検査装置および方法が必要とされる。完全に平らな表面からの非常に僅かなずれさえも、特に、ウェーハに装着される線幅が非常に小さい場合、許容されるには大きすぎることもある。このようにして、例えばシリコンウェーハ表面などの高度に平らな表面の表面地形を、非常に高い分解能で写像することが可能である装置および方法の必要性が存在する。例えば、約１０ｎｍ以下のオーダの高さ分解能と、約２００μｍ以下のオーダの（ウェーハの平面内方向での）空間分解能で、ウェーハ表面を写像することが可能であることが望ましい。
【０００５】
光学検査装置および方法が、例えばシリコンウェーハの作成での使用のために、研磨された基板の表面内および上の欠陥の存在およびサイズを検出するために開発され、約２０〜３０ナノメーターのオーダの欠陥サイズが、検出されることが可能である。しかし、ウェーハの地形を写像するための周知の市販の装置のうち、達成される最良の高さ分解能は、約２０ｎｍまたは多分より僅かに小さく、最良の空間分解能は、数ミリメーターのオーダである。現在、非常に高い分解能（例えば約２００μｍ以下）および非常に高い高さ分解能（例えば約１０ｎｍ以下）を有するシリコンウェーハの完全なマップなどの、高度に平らな表面の表面地形の完全なマップを作製することが可能である周知の装置は、存在しない。
【０００６】
発明の概要
本発明は、例えばウェーハなどの基板の高度に平らな表面の完全な地形マップ（本願明細書において高さマップとも呼ばれる）の作成を可能にし、地形マップを基礎として表面の欠陥領域を識別する装置及び方法を提供する。
【０００７】
このようにして、本発明の１つの好ましい実施例では、マッピング装置は、入射光ビームを発生させることが可能であり、前記入射ビームが前記表面に入射し、前記表面から正反射で反射するように前記入射ビームを案内するように配置されている光源と、走査システムであって、前記走査システムは、前記基板と前記入射ビームのうちの少なくとも１つを動かすことが可能であり、これにより、前記基板に対して前記入射ビームを動かし、このようにして、前記入射ビームが、複数の互いに間隔を置いて配置されている点で、表面に入射して、前記点のそれぞれから正反射で反射されるビームを発生させるようにすることが可能である、走査システムを具備し、光検知器であって、前記光検知器は、前記正反射ビームのそれぞれを受光するように配置され、前記光検知器は、基準位置に対する、前記反射光のそれぞれの位置の変化の関数としての信号を発生させるように操作可能である、光検知器を具備し、プロセッサであって、前記プロセッサは、前記表面上の前記点のそれぞれに対応する前記信号を受信し、各信号を基礎として、前記反射ビームの基準位置に対応する基準勾配に対する、各点での前記表面の勾配の変化を計算する、プロセッサを具備する。
【０００８】
本発明は、さらに、ウェーハ表面上の欠陥領域が、高さマップがいかにして導出されるかと無関係に、それぞれの格子点が、対応する高さ値を有するところの格子点の配列により形成される、所与の高さマップを基礎として識別される。
【０００９】
本方法は、高さマップの格子点のそれぞれで、ウェーハの複数の平面内方向のそれぞれの方向で、表面に沿って所定の距離にわたり、表面高さの変化を計算することを含む。異なる方向のそれぞれの方向での高さ変化が、所定の閾値と比較される。前記方向のうちの任意の方向での高さ変化のうちの任意の高さ変化が、所定の閾値を越えると、格子点は欠陥領域として識別される。
【００１０】
本発明の装置の面において、走査システムは、好ましくは、第１の方向に沿って、表面を横断させて入射ビームを走査するように操作可能であり、このようにして、前記入射ビームが、前記第１の方向に沿って互いから所定の間隔だけ離れて配置されている、表面上の点の配列から反射される。プロセッサは、前記点のうちのそれぞれの点に対して、第１の方向での勾配の変化を計算し、前記第１の方向での勾配の前記変化を基礎として、点の相対的表面高さを計算するように操作可能である。走査システムも、同様に、前記第１の方向と異なる第２の方向で、表面を横断させてビームを走査するように操作可能であり、このようにして、ビームは、第２の方向に沿って、間隔を置いて配置されている点の配列から反射され、これにより、点の二次元格子を形成する。
【００１１】
第１の方向および第２の方向は、好ましくは、互いに垂直であるが、絶対必要ではない。例えば、傾斜格子が、本発明で使用されることが可能である。点の他の幾何学的配列も、ぞの配列が、ウェーハ表面全体をカバーし、互いに隣接する点が、所望の空間分解能の程度を提供するのに充分に互いに近くに配置されているかぎり、使用されることが可能である。走査システムは、基板を定置に維持し、ビームを動かすことにより、基板を動かし、ビームを固定して維持することにより、または、基板を動かし、ビームを動かすことを組合せることにより、第１の方向および第２の方向でビームを走査することが可能である。
【００１２】
１つの好ましい実施例では、本装置の走査システムは、表面全体にわたりビームを走査することを実現するように、基板を動かすように操作可能な搬送機構を含む。好ましくは、搬送機構は、第２の方向に沿って基板を並進させるように操作可能であり、走査システムは、第１の方向で表面を横断させて入射ビームを、周期的に走査するように操作可能である。しかし、他の装置及び方法も、表面に、複数の点において、入射ビームを入射させるのに使用されることが可能であり、本発明は、このような目的のためのいかなる特定的な装置または方法にも制限されない。
【００１３】
本発明の１つの好ましい実施例では、光検知器は、互いに隣接して配置されている複数のセルを有する複数セル検知器から成り、検知器は、セルに当る光の強度の関数として、各セルからの別個の信号を供給する。このようにして、セルからの信号の相対的強度は、反射ビームがセルに当るところの、検知器上の個所を示す。プロセッサは、セルからの信号を受信し、信号の相対的強度を基礎として、反射光の個所の変化を計算する。
【００１４】
好ましくは、光検知器は、４つのセルを有する４セル検知器から成り、セルは、それぞれの象限内に配置され、セルからの信号が、表面に沿って、２つの互いに直交するＸ方向およびＹ方向え表面勾配を示すように、配向されている。プロセッサは、好ましくは、プログラマブルマイクロプロセッサから成り、Ｘ方向およびＹ方向で表面勾配を計算し、表面高さを決定するために表面勾配上で線積分を行うようにプログラミングされている。
【００１５】
本発明の前述のおよび他の目的、特徴、および利点は、添付図面と組合せて、本発明の好ましい実施例の次の説明からより明らかになる。
【００１６】
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、本発明の好ましい実施例が示されている添付図面を参照して、以下、より詳細に説明される。本発明は、しかし、異なる形で実施されることが可能であり、本発明に記載の実施例に制限されると解釈されるべきでなく、これらの実施例は、この開示が、完全かつ完璧であるように提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるであろう。同一の番号は、同一の構成要素を示す。
【００１７】
図１において、シリコンウェーハなどの基板の表面品質を検査するための装置２０が示されている。装置２０は、光源２２を含み、光源２２は、好ましくは、アルゴンイオンレーザなどのレーザである。光源２２により発生される光ビーム２４は、所望の場合または必要な場合、鏡２６を用いて、高度にコリメートされたビーム３０を形成するために、ビーム２４に採用するスポット形成光学装置２８を経て、案内される。
【００１８】
装置２０は、ビーム３０が、ウェーハＷの表面Ｓを横断して走査されることを惹起するように操作可能である。走査システムは、回転鏡３２を含み、回転鏡３２にビーム３０が入射され、回転鏡３２はビーム３０を、被走査ビーム３４として反射する。図示のように、被走査ビーム３４は、表面Ｓに対する角度領域を通過して掃引する。表面Ｓに入射される入射ビームは、走査全体にわたり一定の入射角を有することが望ましいので、走査システムは、被走査ビーム３４を、一定の入射角のビームに変換する様々な光学装置も含む。このようにして、走査システムは、例えば、折畳み式鏡３６を含み、折畳み式鏡３６は、被走査ビーム３４を、放物面鏡３８に反射して戻し、放物面鏡３８は、一定の入射角の入射ビーム４０として、ビームを反射する。従って、回転鏡３２、折畳み式鏡３６、および放物面鏡３８は、入射ビーム４０を形成するために共働し、入射ビーム４０は、図１のＸ軸により示されている第１の方向で表面Ｓを横断して線形走査される。
【００１９】
走査システムは、図１に示されている搬送機構４２を含み、搬送機構４２は、Ｘ方向に対して垂直であり、Ｙ軸により示されている第２の方向に沿って、ウェーハＷを並進させるように操作可能である。このようにして、ウェーハＷが、Ｙ軸に沿って並進されると、入射ビーム４０は、Ｘ方向に沿ってウェーハ表面Ｓを追出して線を成して走査される。以下に説明されるように、反射ビーム４４は、捕捉され、電気信号に変換される。表面Ｓを横断して入射ビーム４０を走査するのと同期して、これらの電気信号を周期的にサンプリングすることにより、格子点すなわち画素の規則的配列を形成するようにＸ方向およびＹ方向に沿って互いに間隔を置いて配置されている複数の点に対して、反射ビーム４０の特性を得ることができる。例えば、約２００ｍｍの直径を有するウェーハにおいて、１０２４×１０２４画素の格子を使用することが可能であり、各画素は、２１４μｍ平方である。入射ビーム４０は、好ましくは、約３０μｍのスポットサイズを有する。
【００２０】
放物面鏡４６は、反射ビーム４４を捕捉し、ビームを反射して、折畳み式鏡４８に戻し、折畳み式鏡４８は、ビームをクワッドセル検知器５０に反射する。放物面鏡４６および折畳み式鏡４８は、クワッドセル検知器５０における単一のスポットに被走査ビームを再集束するために共働する（すなわち、ビームは、常に、表面Ｓが完全に平らである場合、同一のスポットで検知器に当る）。
【００２１】
クワッドセル５０は、それぞれの象限に配置されている４つのセル５０ａ〜ｄ（図３）を有する。図２および３において、クワッドセル検知器５０は、入射ビーム４０が、零勾配（または何らかの他の既知の基準勾配）を有する、表面Ｓの一部に当るように配置され、反射ビーム４４の集束スポットは、検知器５０上にセンタリングされ、このようにして、セル５０ａ〜ｄのそれぞれが、同一の量の光を受光するようにする。従って、４つの信号の相対的強度は、光スポットがセンタからずれている場合およびずれの程度を求めるために使用されることが可能である。
【００２２】
より詳細には、図４および５において、入射ビーム４０は、Ｙ方向で非零勾配（または既知の基準勾配と異なる勾配）を有する、表面の一部から反射する場合、光スポットは、図５に示されているように、クワッドセル検知器上の個所を変化させる。ａ、ｂ、ｃおよびｄが、それぞれ、４つのセル５０ａ〜ｄの信号強度を示し、ｋが、スポット個所の（例えばμｍ毎ミリボルトなどの単位での）変化に、信号強度を変換するクワッドセル検知器５０のための較正定数を示す場合、光スポットのＹ個所の変化は、次式により表される。
Δｙ＝ｋ［（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）］
【００２３】
同様に、表面Ｓが、Ｘ方向で非零勾配すなわち非基準勾配を有する場合、光スポットのＸ個所の変化は、次式により表される。
Δｘ＝ｋ［（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）］
【００２４】
スポット個所の変化は、反射ビーム４０の角度変化に直接に関連し、反射ビーム４４は、表面勾配の変化に直接に関連する。より詳細には、光学集束装置５２が、焦点長ｆを有する場合、スポット個所の変化は、次式により表される。
Δｘ＝ｆ（Δθ_x）
Δｙ＝ｆ（Δθ_y）
Δθ_xおよびΔθ_yは、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向での反射角の変化である。
【００２５】
反射角の変化は、表面角度の変化の２倍に等しく、表面角度は、非常に小さい表面角度において、表面勾配の変化の２倍に近似し、従って、次式が成り立つ。
Δｐ＝Δθ_x／２
Δｑ＝Δθ_y／２
ｐは、Ｘ方向での表面勾配であり、ｑは、Ｙ方向での表面勾配である。
【００２６】
このようにして、表面勾配の変化は、スポット個所の変化から計算され、次式により表される。
Δｐ＝Δｘ／（２ｆ）
Δｑ＝Δｙ／（２ｆ）
【００２７】
従って、Ｘ方向およびＹ方向での表面勾配の変化は、検知器５０のセル５０ａ〜ｄからの信号を基礎として、求められることが可能である。
【００２８】
図６において、装置２０は、クワッドセル５０を較正するためのマイクロメーター装置５４を含む。マイクロメーター装置５４は、Ｘマイクロメーター５６およびＹマイクロメーター５８を含み、マイクロメーター５６および５８は、互いに垂直に配向されているそれらのそれぞれの軸を有し、軸は、Ｘマイクロメーター５６の伸縮が、クワッドセル５０が、１つの方向で前進されることを惹起し、このようにして、光スポットが、セル５０ｂおよび５０ｄからセル５０ａおよび５０ｂを分離するＸ十字線５０に対して平行に相対的に動くようにする。同様に、Ｙマイクロメーターの伸長または収縮は、クワッドセル５０が、１つの方向で前進されることを惹起し、このようにして、光スポットが、セル５０ｃおよび５０ｄからセル５０ａおよび５０ｂを分離するＹ十字線に対して平行に相対的に動くようにする。マイクロメーター５６および５８は、既知の非常に小さい増分距離だけ、クワッドセル５０を正確に動かすことが可能である。このようにして、光スポット個所の既知の変化は、セル５０ａ〜ｄからの信号と相関され、これにより、クワッドセル５０のための較正係数を導出する。
【００２９】
図７は、本発明による信号処理およびデータ操作を示すブロックプロセスダイヤグラムを示す。クワッドセル５０からの信号は、前置増幅器６４を通過し、増幅信号は、アナログボード６６に供給される。アナログ信号は、エリアマッププロセッサ６８に伝送され、プロセッサ６８は、Ｘ勾配およびＹ勾配の完全な表面マップを形成するために、ウェーハ表面上の画素のそれぞれに対して、Ｘ勾配およびＹ勾配を求めるために、前述のように計算する。プロセッサ６８は、" A Line-Integration Based Method for Depth Recovery from Surface Normals" by Zhongquan Wu and Lingxiao Li, published in Computer Vision, Graphics, and Image Processing, volume 43, pages 53-66 (1988)に記載のアルゴリズムを使用して、完全な表面高さマップを形成するために、Ｘ勾配およびＹ勾配も使用し、前記文献の全体は、引用することにより本願明細書の一部を成すものとする。簡単に説明すると、アルゴリズムは、指数ｉおよびｊを有する画素の高さｚ（ｉ，ｊ）が、線積分の台形近似により求められ、次式により表される。
【数１】

ただし、ｐおよびｑは、Ｘ方向およびＹ方向での表面勾配であり、ｉ₀およびｊ₀は、高さｚ₀を有する基準点であり、ΔｘおよびΔｙは、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向での画素と画素との間の間隔である。
【００３０】
エリアマッププロセッサ６８からのデジタル化勾配および高さ情報は、システムプロセッサ７２に供給され、システムプロセッサ７２は、情報を処理して、勾配および高さマップの画像を形成する。図８〜１１は、本発明による装置によりシリコンウェーハを走査することにより形成される勾配および高さマップを示す。図８は、Ｘ勾配のマップを示し、このマップは、１０２４×１０２４画素のマップを使用して決定され、各画素は２１４μｍ×２１４μｍのサイズであり、ウェーハ表面全体にわたり分布されている。入射ビームが、３０μｍの直径のスポットサイズを有する。マップは、±１μラジアンのオーダの変化まで表面勾配を分解することが分かる。図９は、同様に、Ｙ勾配のマップを示し、図１０は、勾配情報から形成された高さマップを示す。±５〜１０ｎｍのオーダの表面高さ変化が、容易に分かる。
【００３１】
好ましくは、システムプロセッサ７２は、欠陥検出アルゴリズムを使用して、所定の閾値を越える、表面に沿っての所与の間隔にわたり、表面高さの変化を有するウェーハ表面の領域を検出するようにプログラミングされている。このようにして、各画素領域で、勾配マップは、４つの方向、すなわち、（０゜方向として定義されている）Ｘ方向、（９０゜方向として定義されている）Ｙ方向、＋４５゜方向、および−４５゜方向での既知の距離にわたり、表面高さ変化を計算するのに使用される。高さ変化は、当該の画素のそれぞれの側のいくつかの隣接する画素の勾配を平均化することにより、決定され、次式により表される。
ΔＨ＝ΔＬ［ｐ（ｉ−１，ｊ）＋ｐ（ｉ，ｊ）＋ｐ（ｉ＋１，ｊ）］／３
【００３２】
ΔＬは、隣接する画素により占められる表面に沿っての中心から中心までの距離である。例えば、画素が、約２１０μｍ平方である場合、３つの隣接する画素が、約０．４２ｍｍの距離ΔＬを占める。高さ変化は、閾値と比較され、画素が、欠陥としてマーキングされる。これらの欠陥画素は、高さマップ上で指示されることが可能であり、これにより、過剰の高さ変化のエリアの視覚的な指示を得ることが可能である。図１１は、欠陥画素が中実陰影により示されているところの、図１０の高さマップを示す。約２００μｍの空間分解能を得るために、高さマップの格子点は、好ましくは、実質的に２００μｍを越えない距離だけ互いに間隔を置いて配置されるべきである。
【００３３】
表面から正反射で反射されたビームの位置の変化を基礎として表面勾配を求めるための、本願明細書に図示および説明された本装置は、入射ビーム３４を採用し、入射ビーム３４は、例えば１５゜垂線からずれているほぼ垂直の入射角で、基板表面に入射する。しかし、ほぼ垂直の入射角が使用されることは、本発明の実施にとって必要不可欠ではない。垂線から大幅にはなれた入射角において、特に、入射平面に対して垂直な方向に沿って、反射ビームの個所の変化を検出する検出装置の感度のある程度の劣化が発生する可能性がある。加えて、反射ビーム個所の変化を、前述の所与の表面勾配の変化に関係付ける式が、非垂直入射角の影響に対処する何らかの変更を必要とすることもある。しかし、他の面において、本発明は、非垂直入射角を提供する装置にも同様に適用可能である。
【００３４】
本発明の多数の変更および他の実施例が、前述の説明および対応する図面に提供される教示の利益を受けた、本発明に関連する技術分野の当業者により想到されるであろう。従って、本発明は、開示された特定的な実施例に制限されず、変更および他の実施例が、添付の請求の範囲内に含まれることが意図されることを理解されたい。特定的な用語が、本願明細書において採用されが、これらの用途は、一般的かつ説明的な意味で使用され、制限の目的のために使用されているのではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の１つの好ましい実施例の斜視図である。
【図２】零勾配すなわち基準勾配の基板表面が、入射ビームにより入射され、光検知器が反射ビームを受光するのを概略的に示す側面立面図である。
【図３】図２の３−３切断線に沿って切断して示す図であり、基板表面が、零勾配値すなわち基準勾配値を有する場合、検知器上にセンタリングされた反射ビームスポットを示す。
【図４】図２に類似の図であり、非零勾配すなわち非基準勾配の基板表面に入射する入射ビームを示し、反射ビームを受光する光検知器を示す。
【図５】図４の５−５切断線に沿って切断して示す図であり、基板表面が非零勾配値すなわち非基準勾配値を有する場合、検知器上にセンタリングされない反射ビームスポットを示す。
【図６】光検知器のための取付けおよび較正装置の概略図である。
【図７】本発明による表面高さマップを導出するためのプロセスを示すブロックダイヤグラムである。
【図８】本発明による装置及び方法により決定されたシリコンウェーハの表面Ｘ勾配のマップを示す。
【図９】図８のシリコンウェーハのための表面Ｙ勾配のマップを示す。
【図１０】本発明によるＸ勾配マップおよびＹ勾配マップから決定された、図８および９のシリコンウェーハのための表面高さのマップを示す。
【図１１】図１０のマップに類似のマップを示すが、所定の閾値を越える、表面に沿っての所定の距離にわたり表面高さずれを有すると識別されたウェーハ表面の領域を示す。

Claims

入射光線（４０）を発生させ、前記入射光線が表面（Ｓ）に入射し正反射するように配置されている光源（２２）と、
少なくとも１つの基板と前記入射光線を移動させ、前記表面の第１の方向に沿って伸び第２の方向に沿って互いに間隔を介した複数の走査線に沿って前記入射光線を走査することができ、ここで前記入射光線は前記表面に入射し反射して正反射光線を発生させるものである、走査システム（３２、３６、３８、４２）と、
前記正反射光線を受け入れるように配置されているものであって、光検出器が前記正反射光線の第１の軸に沿った相対的な位置を示し前記正反射光線の第２の軸に沿った相対的な位置を示す信号を提供できるように配置されている複数の感光性セル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ）を備え、ここで前記第１および第２の軸に沿った前記正反射光線の相対的な位置はそれぞれ前記第１および第２の方向に沿った前記表面の相対的な勾配を示すものである、光検出器（５０）と、
各前記入射光線の走査中に前記検出器から前記信号を受信し、前記信号をサンプリングおよび処理し、前記第１および第２の方向によって決まる格子に配置されている前記表面上の点の配列に対応する勾配に関するデータの複数の集合を作成することができ、ここで前記勾配に関するデータの各集合は、前記表面の各点について前記第１の方向に沿った相対的な勾配と、前記第２の方向に沿った相対的な勾配とを含んでいるものであり、これによりプロセッサが前記配列の各点について、その点における前記入射光線の同一の走査により前記第１および第２の方向の双方に沿った相対的な勾配を決定できる、プロセッサ（６６、６８、７２）と
を備える、基板（Ｗ）の表面（Ｓ）のトポグラフィーをマッピングする装置。
前記格子が直交格子である、請求項１に記載の装置。
前記プロセッサ（６６、６８、７２）は、前記第１および第２の方向に沿った相対的な勾配に基づいて前記配列の各点について相対的な表面高を算出し、各点と前記表面における複数の異なる各方向に隣接するその他の点との間の表面高の変化を求め、前記異なる方向における表面高の変化がある所定の閾値を超えた任意の点を欠陥領域として特定するものである、請求項２に記載の装置。
前記プロセッサ（６６、６８、７２）は、各点と前記第１の方向に隣接する別の点、前記第２の方向に隣接するさらに別の点、および前記第１および第２の方向とは別の方向にオフセットされているさらに２つの方向に隣接するさらに別の点との間の表面高の変化を算出できるものである、請求項３に記載の装置。
前記プロセッサ（６６、６８、７２）は、前記第１および第２の方向に沿った前記相対的な勾配の線積分に基づいて各点における相対的な表面高を算出できるものである、請求項２に記載の装置。
前記走査システム（３２、３６、３８、４２）は、前記第１の方向に沿った前記入射光線を走査するための光学素子（３２、３６、３８）と、前記第１の方向と直交する前記第２の方向に前記基板を移動させることができる移動機構（４２）とを含んだものである、請求項２に記載の装置。
前記走査システムの前記光学素子は回転ミラー（３２）を含んだものである、請求項６に記載の装置。
入射光線（４０）を基板の表面（Ｓ）に入射させるステップであって、前記入射光線は前記表面の複数の入射点のそれぞれにおいて反射し正反射光線（４４）を形成するものである、ステップと、
前記正反射光線（４４）を各入射点から検出器（５０）の表面に導くステップと、
前記基板の表面（Ｓ）上の各入射点について、前記検出器の表面における第１の軸に沿った前記正反射光線（４４）の相対的な位置と、前記検出器の表面における第２の軸に沿った前記正反射光線の相対的な位置とを同時に決定し、ここで前記第１および第２の軸に沿った前記反射光線の前記相対的な位置は、それぞれ前記基板の表面（Ｓ）における第１および第２の方向に沿った前記基板の表面（Ｓ）の相対的な勾配を示すものである、ステップと、
前記基板の表面（Ｓ）における前記複数の入射点について前記第１および第２の方向における相対的な勾配を積分し、各入射点における相対的な表面高を決定し、これにより前記基板の表面（Ｓ）の高さマップを導くステップと
を含む、基板の表面のトポグラフィーをマッピングする方法。
前記入射光線（４０）は前記基板の表面（Ｓ）の一面にわたって走査され、ある格子に配置された入射点の配列を生成するものである、請求項８に記載の方法。
前記入射光線（４０）は、前記入射点が前記基板の表面（Ｓ）の一面にわたって実質的に一様に分布するように走査されるものである、請求項９に記載の方法。
各点と前記基板の表面（Ｓ）における複数の異なる方向にそれぞれ隣接するその他の点との間の表面高の変化を推定するステップと、
前記異なる方向における表面高の前記変化がある所定の閾値を超えた任意の点を欠陥領域として特定するステップとを
さらに含む請求項８に記載の方法。
各点における表面高の前記変化は、前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第１および第２の方向とは別の方向にオフセットされているさらに２つの方向に沿って算出できるものである、請求項１１に記載の方法。
前記第１および第２の軸に沿って前記検出器の表面における前記正反射光線（４４）の相対的な位置を同時に決定するステップは、前記第１および第２の軸により決まる象限に配置されている４つのセル（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ）を有する検出器（５０）に前記正反射光線を導くことにより実行できるものである、請求項８に記載の方法。
前記入射光線（４０）は、前記第１の方向に平行に伸び前記第２の方向に沿って間隔を介した走査線に沿って前記基板の表面（Ｓ）の一面にわたり走査されるものである、請求項８に記載の方法。
前記基板（Ｗ）は前記第２の方向に沿って平行移動する一方、前記入射光線（４０）は前記第１の方向に沿って周期的に走査されるものである、請求項１４に記載の方法。
前記基板の表面（Ｓ）における前記点は直交格子内に配置されるものであり、ここで前記点は前記第１および第２の各方向に約２００μｍを超えない程度の間隔を介しており、これにより欠陥領域は、空間分解能により前記表面（Ｓ）の平面において約２００μｍを超えない程度に分解されるものである、請求項８に記載の方法。
前記基板の表面（Ｓ）における前記点は直交格子内に配置されるものであり、前記第１および第２の方向とそれぞれ平行なＸ軸およびＹ軸に沿ってΔｘおよびΔｙの距離を置いて前記点が位置しており、ここで相対的な高さｚ（ｉ，ｊ）は、各点においてその点とＸ軸およびＹ軸の各軸に沿って隣接する複数の点との間の相対的な勾配の線積分の数値近似を用いて算出されるものである、請求項８に記載の方法。