TW201802461A - 藉由雷射都卜勒效應以檢測用於微電子或光學的晶圓之方法與系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用以檢測用於微電子、光學或光電子學的晶圓(2)之方法，其包含：- 關於垂直於該晶圓的一個主表面(S)之一個對稱軸(X)而轉動晶圓(2)；- 從其和一個干涉測量裝置(30)為耦合的一個光源(20)而發出二個入射的光束，以便在該二束之間的相交處而形成含有干涉條紋之一個測量容體(V)，經配置以使得該晶圓的主表面(S)的一個區域係通過該測量容體的至少一個條紋，朝晶圓的一個徑向方向之該測量容體的尺度(Dy)係包含在5與100μm之間；- 收集由晶圓的該區域所散射之至少一部分的光線；- 取得該收集的光線，且發出一個電氣訊號，其代表該收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數；- 在該訊號中偵測在該收集的光線中之一個頻率分量，該頻率係通過該測量容體之一個缺陷的時間表徵。

Description

藉由雷射都卜勒效應以檢測用於微電子或光學的晶圓之方法與系統
本發明係關於一種藉由雷射都卜勒效應以檢測用於微電子或光學的晶圓之方法與系統。
在用於微電子或光學的晶圓之製造與使用期間，實施各個晶圓的表面之檢測係有用，以便偵測其中的任何缺陷且發現其產生此等缺陷的步驟。
再者，該種檢測係通常不僅意圖發現缺陷的存在與否，而且還提供關於該等缺陷之定性及/或定量的資訊，諸如例如：其位置、其尺寸及/或其性質。
為了測量的靈敏度以及特別是重複性與穩定度之此等理由，藉由操作者之一種視覺檢測係不足夠。
檢測系統係為了偵測愈來愈小的缺陷且提供關於該等缺陷的性質、尺寸、位置、等等之所有必要資訊而因此已經開發。
此等系統係還必須允許各個晶圓之檢測的一段持續時間，其為足夠短而並未不利地影響生產速度。
為此目的，用於晶圓檢測之一種習知的技術係暗場顯微術， 其包含從一個光源而朝晶圓方向發出一個光束且測量由表面與存在其上者所散射的光線的強度。散射強度的變化係因此揭示在晶圓表面上的缺陷之存在。
文獻WO 02/39099號係描述其仰賴於雷射都卜勒速度測量學(LDV,Laser Doppler Velocimetry)之一種用於檢測半導體晶圓的暗場系統。
如可在圖1所看出，該種系統1係包含一個光源20與一個干涉測量裝置30，干涉測量裝置30係和該光源為耦合且配置為面對供檢測的晶圓2之表面S，晶圓2係由一種旋轉移動所致動。為了形成該干涉測量裝置，一個裝置係使用以將源自光源20的束I分割成為二個入射束I1、I2。在此束分割器的輸出，二個束I1、I2係相關於彼此而定向以便在其相交處形成一個測量容體(volume)V，其包含複數個平行的干涉條紋(fringe)。系統1係設計以使得該晶圓的表面S係在其移動期間而通過該測量容體。在晶圓表面所散射的光線係由反射鏡所收集且指向到一個取得裝置，其係和一個偵測模組(未顯示)為耦合。
在晶圓表面上的缺陷之存在係當此缺陷跨越干涉條紋時而造成其由偵測模組所測量的一個都卜勒脈衝(burst)之散射。一個都卜勒脈衝係具有一個雙頻率分量的一個訊號：一個低頻分量，其形成該訊號的包封，對應於由該缺陷所散射的平均光線強度；以及，一個高頻分量，其對應於含有關於該缺陷的速度的資訊之都卜勒頻率。都卜勒頻率fD係藉由關係式v=fD *△而連結到朝垂直於干涉條紋的方向之缺陷的移動速度v以及在干涉條紋之間的距離△。
文獻WO 2009/112704號係描述其基於雷射都卜勒速度測量 學之另一種用於檢測晶圓的系統。
就文獻WO 02/39099號而論，測量容體係產生在晶圓表面上的一個橢圓形光點，其主軸係朝晶圓的徑向方向而定向，干涉條紋係橫向於晶圓的轉動路徑而延伸。該橢圓形光點的寬度係選取為夠小(40μm)以便使得可能準確偵測相關於晶圓的一個參考點之該缺陷的角度位置。該橢圓形光點的長度係選取為夠大(2mm)以便使得可能降低檢測的持續時間。再者，正如一個缺陷的速度係其徑向位置的一個函數，可能藉由測量此缺陷之都卜勒頻率而以大於光點尺寸的一個準確度來確定該缺陷的徑向位置。
然而，儘管利用到都卜勒頻率，該種系統係具有不夠充分的靈敏度來偵測極小的缺陷(典型而言為100nm或更小的等級)。甚者，此種系統係不具有充分的徑向解析度。
本發明之目的係解決上述的問題且設計一種用於晶圓檢測之系統與方法，其提供比已知技術者為更大的靈敏度與更高的徑向解析度。尤其，必須可能偵測具有尺寸為小於100nm的缺陷。再者，該種方法係必須均為適用於不透明的晶圓以及在使用之光源的波長下為至少部分透明的晶圓。
根據本發明，一種方法係提出以供檢測用於微電子或光學的晶圓，該方法係包含：- 關於垂直於該晶圓的一個主表面之一個對稱軸而轉動該晶圓；- 從其和一個干涉測量裝置為耦合的一個光源而發出二個入射的光束，以便在該二束之間的相交處而形成其含有干涉條紋之一個測量容 體，經配置以使得該晶圓的主表面的一個區域係通過該測量容體的至少一個條紋，朝該晶圓的一個徑向方向之該測量容體的尺度係包含在5與100μm之間；- 收集由該晶圓的該區域所散射之至少一部分的光線；- 取得該收集的光線，且發出一個電氣訊號，其代表該收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數；- 在該訊號中偵測在該收集的光線中之一個頻率分量，該頻率係通過該測量容體之一個缺陷的時間表徵。
根據一個實施例，朝正切於該晶圓之轉動路徑的一個方向之該測量容體的尺度係包含在5與100μm之間，較佳為在15與50μm之間。
根據本發明的一個實施例，該晶圓係在該光源的波長下為至少部分透明。
朝垂直於該晶圓表面的一個方向之該測量容體的尺度係於是有利為小於或等於該晶圓的厚度的四分之一。
特別為有利的是，在該測量容體的位置，入射束係具有最小寬度。
根據一個實施例，該光源的功率係大於或等於10mW。
該光源的波長係較佳為小於或等於900nm。
根據一個實施例，該條紋間的距離係包含在0.1與10μm之間。
再一個主題係關於一種用以檢測用於微電子或光學的晶圓之系統，其包含： - 一個裝置，其用於驅動一個晶圓為關於垂直於該晶圓的一個主表面之一個對稱軸而轉動；- 一個光源，其適用於發出一個光束；- 一個干涉測量裝置，其和該光源為耦合，以便將由該源所發出的該束分割成為二束，且以便在該二束之間的相交處而形成其含有干涉條紋之一個測量容體，朝該晶圓的一個徑向方向之該測量容體的尺度係包含在5與100μm之間，該干涉測量裝置與該驅動裝置係相關於彼此而配置，使得在轉動中之該晶圓的主表面的一個區域係通過該測量容體的至少一個條紋；- 一個裝置，其用於收集由該晶圓所散射的光線；- 一個裝置，其用於取得該收集的光線，且經裝配以便發出一個電氣訊號，該訊號係代表該收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數；- 一個處理裝置，其裝配以便在該訊號中偵測在該收集的光線中之一個頻率分量，該頻率係通過個別的測量容體之一個缺陷的時間表徵，且基於該頻率以便確定在該晶圓的徑向方向及/或厚度之缺陷的位置。
根據一個實施例，該種系統係還包含一個臂部，其用於使該干涉測量裝置與該用於收集散射光線之裝置移動為朝一個徑向方向之平移運動，該光源、該取得裝置與該處理裝置係不可動。
有利的是，該干涉測量裝置係藉由一條光纖而和該光源為耦合，且該收集裝置係藉由一條光纖而和該取得裝置為耦合。
1‧‧‧檢測系統
2‧‧‧晶圓
10‧‧‧支座
20‧‧‧光源
30‧‧‧干涉測量裝置
40‧‧‧收集裝置
50‧‧‧取得裝置
60‧‧‧處理裝置
本發明的其他特徵與優點係將由參考隨附圖式之以下詳細 說明而成為顯明，其中：圖1係於文獻WO 02/39099號所述之一種基於雷射都卜勒速度測量學的檢測系統的示意圖；圖2係根據本發明的一個實施例之一種檢測系統的示意圖；圖3係根據本發明的一個實施例之一種用於產生及收集干涉條紋的光學系統的示意圖；圖4係根據本發明的一個實施例之包含干涉條紋的測量容體的示意圖；圖5係一種包含二個光收集通道之檢測系統的示意圖；圖6係就於文獻WO 02/39099號所述之測量容體而言的曲線圖，其顯示徑向解析度為測量容體之徑向位置的一個函數。
為了清楚明白，該等圖式係不必依比例所繪製。
本發明係關於意圖使用在微電子或光學領域的任何晶圓，該晶圓係能夠對藉由一個光源所發出之一個光束的波長為不透明或至少部分透明。尤其，晶圓係可包含以下材料的至少一者：矽、鍺、玻璃、藍寶石、石英、SiC、AsGa、GaN(非限制性的列舉)。
本發明係使用一種測量容體，其具有朝徑向方向、或是亦朝正切於晶圓轉動的方向之極小尺度。
雖然此解決方式係違背文獻WO 02/39099號之教義，如將在下文所揭示，本發明人已經證明的是，此實質較小的測量容體係使得可能得到較高許多的光通量，結果係針對於相等功率的背景光為更有利許多的訊號對背景光的比值，而未不利地影響該晶圓之檢測的持續時間。
檢測系統1的原理係顯示於圖2。
該系統係包含一個支座10，其意圖來接納一個晶圓2以供檢測且將其驅動為關於垂直於該晶圓的一個主表面S之晶圓的一個對稱軸X而轉動。概括而言，該晶圓係具有圓形的形狀，但是本發明係可應用到任何其他的形狀。
晶圓2係藉由任何適當的方式所支承在支座10之上，諸如：靜電方式、機械方式、等等。
用於轉動該支座的機構係本身為習知且因此將不詳細敘述。
支座10係包含一個或多個編碼器(未顯示)，使得可能知道在任何瞬間而相關於一個參考位置之該晶圓的一個角度位置。
檢測系統1還包含一個光源20。
光源20係典型為分散反饋(DFB,Distributed Feed Back)型式的一種雷射。在一些情形，若經分割以便形成該測量容體之該二束的光學路徑的長度係小於此相干長度，具有相干長度為小於50μm之法布里-培羅(Fabry-Pérot)型式的一種雷射係可使用。
該光源的功率係典型為大於或等於10mW。事實上，低於此功率，由尺寸為小於100nm的缺陷所散射的光線之量係變得極小且因此需要一個取得時間，其為不相容於想到的產業應用。再者，該光源的波長係小於或等於900nm。事實上，根據米氏(Mie's)光線散射定律，由一個既定尺寸的一個缺陷所散射的功率係對於波長的四次方成反比而增大。因此，在一個缺陷上的入射波長愈小，該缺陷將散射的光線愈多。使用大於900nm的一個波長係將因此產生其為太小而無法偵測小於100nm的尺寸的缺陷之 散射光線量。
該光源係和一個干涉測量裝置30為耦合，使得可能產生在圖3所示之其包含干涉條紋的一個測量容體。
干涉測量裝置30係包含具有二個對稱的分支之一個光導，其輸入係和光源20為耦合，以便將源自光源20的束I分割成為二個入射束I1、I2。較佳而言，源自該光源的雷射束係準直。例如平凸面者之一個收斂透鏡L1係放置在該二個入射束的路徑中以使該二個束為偏轉一個角度α，藉以在該二個束之間的相交處而形成其含有干涉條紋的一個測量容體V。誠然，此架構係當作舉例而提出，且任何其他使得可能形成該種測量容體之裝置係可使用。
條紋間(inter-fringe)(在二個相鄰的條紋之間的距離)係有利為包含在0.1與10μm之間。實際上，小於0.1μm之一個條紋間的距離係將需要更高的取樣頻率，其將顯著提高該取得時間或必要的取得鏈之速度。反之，大於10μm之一個條紋間的距離係將意味著在該測量容體內的太少數目個條紋而無法實施有效率的頻率檢測。此外，由於本發明所意圖限定之缺陷係其包含在0.05與10μm之間的尺寸者，上述條紋間的範圍係使得可能有效區別在此尺寸範圍內的缺陷。
由該種干涉測量裝置所產生的測量容體係概略顯示於圖4。
一個正交正規參考座標系(x,y,z)係定義，(x,y)為在供檢測的晶圓之表面的平面中，且z為垂直於該表面(朝此方向之測量容體的尺度係標示為Dz)。在此說明實例，假設的是，y係朝徑向方向而延伸(朝此方向之測量容體的尺度係標示為Dy)，且朝正交於y的方向x之測量容體的尺度係 標示為Dy。
在對光源的波長為不透明之一個晶圓的情況下，尺度Dz係不具有特別的重要性，由於供檢測的表面係必須僅為通過在測量容體之內。
在對光源的波長為至少部分透明之一個晶圓的情況下，較佳為儘可能降低尺度Dz，以便具有相關於晶圓厚度之任何偵測的缺陷之位置上的充分解析度。概括而言，對於尺度Dz的配置係作成為小於供檢測的晶圓之厚度的四分之一。事實上，超過此比率，在一個透明晶圓的後端面上之大的缺陷係可能留下顯著的訊跡，其產生錯誤的偵測。
尺度Dx與Dy係各自選取在5與100μm之間，較佳在15與50μm之間。等於5μm的下限係連結到事實在於，低於此尺度，檢測的持續時間係將對於產業實施的一種方法而言為過長。100μm的上限係定義以便保持其為儘可能大的一個通量，允許在晶圓表面上的缺陷之精確的定位，且最終為藉以降低將其會剛好同時通過測量容體的二個缺陷而視為單一個缺陷之機率。
純為舉例而言，測量容體係可具有在平面(x,y)之中為50×50μm、或是20×20μm的尺度。在方向x與y之測量容體的尺度係不必相等。
為了得到其為如同在本發明一樣小的一個測量容體，對於在測量容體的高度之束寬度而言係概括必要為相當於該等束的最小直徑(習稱為“腰部(waist)”且通常標示為W0)之二倍。
高斯光學係使得可能得到以下的關係式，其中，D為此等束的直徑，F為透鏡L1的焦距，λ為光源的波長：
Figure TW201802461AD00001
藉由有利選取該等束的輸入寬度、其間距、與輸出透鏡的焦距，因此可能定義適當的腰部值。
再者，儘管在文獻WO 02/39099號所述的系統係僅關於其對束的波長為不透明之晶圓，本發明係使得可能亦為檢測透明的基板。在此情形，進而尋求實施一種偵測，其儘可能為受限制於朝在下文稱為Z或場深度的方向之基板的厚度。
由源自相同源的二束所產生之一個測量容體係思及，該二束係具有尺寸W0的腰部且為以半角度α而入射。
除非是另為指明，尺度W 0 、D y 、D x、 D z 係以在最大功率的1/e2之寬度而表示。
以下的關係式係得到：
Figure TW201802461AD00002
就厚度為300μm之一種透明基板而言，舉例來說，企圖為具有等級為50μm的場深度Dz、以及等級為20μm的尺度Dx與Dy。因此，企圖為Dx/Dz=0.4之一個比率，即：21°的一個角度α。
假如目標為在一個透明基板上之一種靈敏的偵測，企圖為儘可能降低W0以便提高入射光通量：此係藉由增大在透鏡L1之上游的雷射的直徑而作成。
於Dz之降低係可藉由提高α而得到。
本發明係因此使得可能確定用以產生用於偵測在一個基板(包括一個透明基板)上的小缺陷之一個最佳測量容體的參數，藉由改變僅為三個參數：在輸入之束的尺寸、在透鏡L1之上游的此等束之間隔、以及此透鏡L1之焦距。
參考圖2，該種檢測系統係另外包含一個裝置40，用於收集由其通過測量容體之該晶圓的區域所散射的光線。
根據一個實施例，此裝置40係可包含一條光纖，較佳為有一個大的核心直徑(即：典型為直徑在50與2000μm之間)，其輸入係配置在由透鏡所構成之一種收集系統的一個橢圓鏡或一個透鏡的焦距且其輸出係和一個裝置50為耦合，該裝置50係用於取得所收集的光線以便發出一個電氣訊號，其代表在所收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數。該裝置50係典型為包含一個光偵測器。
根據一個有利的實施例，裝置40係可包括在其用於產生該測量容體的裝置30之中。
因此，如圖3所示，使得可能形成測量容體之透鏡L1係亦使用以便收集由其通過該測量容體(由影線所代表的光學路徑)之缺陷所散射的光線。在該等入射束之間而配置在收集光線的路徑上之透鏡L1的下游的第二個透鏡L2係使得可能將該收集光線指向到一條光纖或一個取得裝置(未顯示於圖3)。收集的立體角度β係於是通常由入射束的角度所限制。
角度α愈大，則立體角度β係愈大且收集光線的量係愈大。
概括而言，一個立體角度係選取為大於半球體之0.1%(或0.0062球面度)。實際上，低於此值，收集光線的量係變得極小且需要一個 取得時間，此為不相容於該種檢測方法之產業實施。
根據在圖5所示的一個變化實施例，有利的是將上述配置在入射束之間的收集通道C1和其使用一個收集鏡M之第二個收集通道C2來結合，收集鏡M係配置以便收集其具有相關於檢測晶圓的表面S的法線之一個大散射角度的光線。此種實施係使得可能一方面收集更多光線，且另一方面得到關於不同缺陷的更多資訊，正如各個通道係使得可能得到根據缺陷的不同資訊。
最後，檢測系統1係包含一個處理裝置60(參考圖2)，其係裝配以便偵測在該訊號中之對應於都卜勒頻率的一個頻率分量。
處理裝置60係有利為和一個介面(未顯示)耦合，使得對於使用者而言係可能存取檢測的結果，特別是以便顯示、記錄及/或列印該等結果。
為了檢測一個晶圓，該晶圓2係適當放置在支座10，且該支座係以一個受控制的角速度ω而驅動為轉動。藉由存在於支座10之上的編碼器，晶圓之一個既定點的角度位置係在各個瞬間為已知。晶圓的轉速係典型為5000rpm的等級。
在檢測系統1之中，干涉測量裝置30與收集裝置40係面對晶圓2的一個主表面而配置為在適用於朝一個徑向方向以移動該等裝置30、40的一個臂部(未顯示)之上。反之，光源20以及取得與處理裝置50、60係位在遠端且藉由光纖(未顯示)而連接到裝置30、40。該種檢測系統的可動部分係因此具有一個有限的重量與空間要求，此有利於其移動，而該光源、以及取得與處理裝置係重、具有大空間要求、且難以安裝而維持為 不動。此係亦使得可能降低用於輸送電氣訊號之電纜的長度，此降低對於周圍的電子雜訊之靈敏度。
因此，考慮晶圓之轉動，可能以該測量容體而連續拂掠晶圓的整個表面，藉由平移運動而徑向移動該干涉測量裝置以及用於收集散射的光線之裝置。
對於干涉條紋的配置係作成以橫向延伸到該晶圓之轉動的路徑，使得在晶圓表面上的一個點係通過測量容體的至少一個條紋，較佳為數個條紋。在本文中，術語“橫向”係因此意指的是，該等條紋係相關於此路徑為垂直或以一個非零的角度而傾斜。
比較的結果
靈敏度的提高
此段落係提供就針對於如同在文獻WO 02/39099號之40μm×2mm的一個測量容體(下文標示為VM1)以及針對於對應於本發明的一個實施例之40μm×40μm的一個測量容體(下文標示為VM2)之靈敏度而論的結果。在本實例，朝垂直於晶圓表面的方向之測量容體的尺度係無關緊要。
取得的條件(對於測量容體的二種組態為共同)係如下。
該光源係具有488nm的波長與100mW的功率之一種雷射。
該晶圓係具有100nm的直徑之一種矽基板。
該暗場隔離(光背景對輸入功率的比值，光背景係對應於所收集的光汙染)係90dB。
該取得的持續時間係60s。
每個轉動之測量點的數目係1000(切向解析度)。
供檢測的缺陷係具有100nm的直徑，其根據米氏定律而於488nm為對應於3.5×10-16m2的總橫截面，使用一種具有在空氣中為指數1.58的球形粒子。根據本發明人所實施的測量，此模型係提供良好的數量級。
選取以描述一種暗場系統的靈敏度的特徵之測量係在訊號光能量與背景光能量之間的比率。
針對於以下計算，假設的是，背景光功率係僅為連結到收集光學器件的品質，且其為正比於輸入光功率。
在一個缺陷的偵測期間，連結到偵測統計資料之光子訊號對雜訊比(ph-SNR,photon signal-to-noise ration)的比值係正比於“訊號/√背景比”，其因此取決於輸入光功率。此揭露內容的其餘者係關於訊號/背景比，由於此係指示其為無關於輸入光功率。
訊號對光背景比係針對於其通過二個測量容體VM1、VM2的各者之100nm的一個缺陷而計算。
此二個測量容體的幾何形狀、以及上述的共同取得參數係涉及每個測量點之一組的功率與能量值，其係總結如下：
Figure TW201802461AD00003
Figure TW201802461AD00004
在此等計算所注意到的是，訊號能量係在二個情形為相等，其為源於事實在於，該二個現象(以低的光通量而通過一個測量容體(VM1)一段長的持續時間/以高的光通量而通過一個測量容體(VM2)一段短的持續時間)係補償彼此。
本發明的優點係針對於在二個實例中所收集的光背景能量。背景光功率係僅為取決於傳送的功率與使用的收集，其在二個實例中為相同。然而，測量容體VM1係比測量容體VM2而在各個測量點為納入更多許多的光背景光子，因此就測量容體VM2而言的一個訊號對光背景比係更為有利許多。
簡單計算係使得可能推論的是訊號/背景比增益為反向等於測量容體各者的面積比值。就上述實例而言，(Dx*Dy)VM2/(Dx*Dy)VM1=1/50，其實際為對應於訊號/背景增益的反數。
區別在其具有表面微粗糙度之基板上的粒子
應注意的是，就該基板的微粗糙度之存在下(其產生亦稱為“霧狀(Haze)”的一種光散射)而搜尋小粒子來說，於測量容體的尺寸之縮小係亦為重大的優點。實際上，任何基板係具有某個微粗糙度，此取決於其 拋光的品質。此微粗糙度係實質在表面上為同質且因此產生實質均勻的散射。再者，不同於其可能存在於表面的任何粒子，基板的整個表面係受到此微粗糙度所影響。
概括而言，此散射(或霧狀)係以基板上的入射光功率之百萬分率(ppm,parts per million)所測量。
測量的霧狀功率係並非取決於投射在基板上之測量容體的表面，而是僅為取決於光源的功率與基板的粗糙度。因此，針對於100mW的光功率、以及歸因於1ppm的微粗糙度之散射，接收的霧狀功率係將為：Phaze=Plaser * Haze
Phaze=0.1 * 1 * 10-7
Phaze=10nW
在此例中，以下的結果係在組態VM1與VM2所得到：
Figure TW201802461AD00005
因此，注意的是，就測量容體VM1來說，100nm粒子係在霧狀中為無影響力，由於其散射的功率係小於霧狀功率為超過二十倍，而就本發明之測量容體VM2來說，該粒子係在霧狀中為實際可見，因為其散 射的功率係相當於超過霧狀功率的二倍。
因此，若經投射在用於檢測的表面上之測量容體的面積係以一個因數N所縮小，霧狀/訊號比係以此相同因數N所增大。
徑向解析度的提高
一種暗場系統的解析度係概括為由其掃描待檢測的表面之束的尺寸所確定。
然而，在文獻WO 02/39099號，一種方式係提出以藉由在其通過測量容體之缺陷的都卜勒頻率的變化而具有較佳的解析度。事實上，較接近該基板的轉動中心之一個缺陷係具有一個線性速度，其為小於遠離該基板的轉動中心之一個缺陷者。藉由測量此都卜勒頻率，因此可能以比該束的尺寸為大的準確度來確定該缺陷的位置。
然而，即使此理論係驗證，在下文所論證的是，考量到測量誤差，於解析度的此增益係維持極小且無論如何並不會使得可能達到藉著本發明所得到的徑向解析度。
事實上，考量到如在文獻WO 02/39099號所述之尺寸40μm×2mm且其主軸為徑向延伸的一個測量容體、以及1μm之條紋間的距離，具有40個條紋的一個測量容體係於是得到。
以微米而計的脈衝寬度係稱為l，條紋間的距離係稱為δ，透過測量容體之缺陷的通過速度係稱為V t ，掃描的半徑係稱為R，轉動的角速度係稱為ω，且經偵測的缺陷之都卜勒頻率係稱為f d 。
關於可能確定一個頻率之不確定性的程度係連結到該頻率之頻譜峰部的寬度。就持續時間為△t之一個脈衝而論，峰部的頻譜寬度係 大約為
Figure TW201802461AD00006
。
因此企圖計算△f為條紋數目的一個函數：
Figure TW201802461AD00007
因此不可能確定該都卜勒頻率f d 為具有大於△f=
Figure TW201802461AD00008
的一個準確度。
已知的是，在該種系統中的都卜勒頻率係由以下的關係式而連結到徑向位置、條紋間的距離與轉動的角速度：
Figure TW201802461AD00009
因此，在以下的不確定性之間的關係可被描寫為：
Figure TW201802461AD00010
在此，值ω與R係固定。
因此，針對於一個既定的不確定性△f d ，在徑向位置的一個不確定性係得到，其為：
Figure TW201802461AD00011
因此，可推斷為：
Figure TW201802461AD00012
此關係式係因此使得可能對於在使用都卜勒頻率所確定之徑向位置的不確定性而言為被連結到所掃描的半徑、條紋間的距離、以及測量容體的寬度。在此例中為等於徑向解析度之此不確定性i係對於上述的值且作為半徑R之一個函數而描繪於圖6。
在此實例中，注意的是在文獻WO 02/39099號所提出的測量容體，在最終為由測量容體其本身的尺寸(從掃描半徑80mm的高原)所限制 之前，徑向解析度係隨著掃描半徑而極快速地降低。舉例來說，若50μm的一個徑向解析度係需要，掃描半徑係受限制於2mm。為了具有在其具有半徑為300mm的一個晶圓上之50μm的一個徑向解析度以及1μm的一個條紋間的距離，於是必要為具有寬度333μm的一個測量容體，其進而降低光通量(參見：先前於靈敏度的考量)。
反之，本發明的優點之一者係在於，徑向解析度係至少為由該測量容體的尺寸所定義。為了補償該測量容體的較小尺寸，根據本發明之方法係需要比在文獻WO 02/39099號為更快速的晶圓轉動，以便保持相同的檢測持續時間。然而，必要的速度係易於達到，由於快速轉動“轉軸(spindle)”裝置係使得可能以於每分鐘為數千轉之速度而轉動其高達300mm直徑的晶圓。再者，用相容於此等速度以及由其所造成的都卜勒頻率之頻率而操作之光偵測器與資料取得卡係亦為可用。
參考文獻：
WO 2009/112704
WO 02/39099
1‧‧‧檢測系統
2‧‧‧晶圓
10‧‧‧支座
20‧‧‧光源
30‧‧‧干涉測量裝置
40‧‧‧收集裝置
50‧‧‧取得裝置
60‧‧‧處理裝置

Claims (11)

  1. 一種用以檢測用於電子、光學或光電子學的晶圓(2)之方法，其包含：關於垂直於該晶圓的一個主表面(S)之一個對稱軸(X)而轉動該晶圓(2)；從和一個干涉測量裝置(30)為耦合的一個光源(20)而發出二個入射的光束，以便在該二束之間的相交處而形成含有干涉條紋之一個測量容體(V)，經配置以使得該晶圓的主表面(S)的一個區域係通過該測量容體的至少一個條紋，朝該晶圓的一個徑向方向之該測量容體的尺度(Dy)係包含在5與100μm之間；收集由該晶圓的該區域所散射之至少一部分的光線；取得該收集的光線，且發出一個電氣訊號，其代表該收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數；在該訊號中偵測在該收集的光線中之一個頻率分量，該頻率係通過該測量容體之一個缺陷的時間表徵。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，朝正切於該晶圓之轉動路徑的一個方向之該測量容體的尺度(Dx)係包含在5與100μm之間，且較佳為在15與50μm之間。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該晶圓係在該光源的波長下為至少部分透明。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中，朝垂直於該晶圓表面的一個方向之該測量容體的尺度(Dz)係小於或等於該晶圓的厚度的四分之一。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，在該測量容體的位置，該等入射束係具有最小寬度(2×W0)。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中該光源的功率係大於或等於10mW。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中該光源的波長係小於或等於900nm。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中該條紋間的距離係包含在0.1與10μm之間。
  9. 一種用以檢測用於微電子或光學的晶圓(2)之系統(1)，其包含：一個裝置(10)，其用於驅動一個晶圓為關於垂直於該晶圓的一個主表面(S)之一個對稱軸(X)而轉動；一個光源(20)，其適用於發出一個光束；一個干涉測量裝置(30)，其和該光源為耦合，以便將由該源(20)所發出的該束分割成為二束，且以便在該二束之間的相交處而形成其含有干涉條紋之一個測量容體(V)，朝該晶圓的一個徑向方向之該測量容體的尺度(Dy)係包含在5與100μm之間，該干涉測量裝置(30)與該驅動裝置(10)係相關於彼此而配置，使得在轉動中之該晶圓的主表面的一個區域係通過該測量容體的至少一個條紋；一個裝置(40)，其用於收集由該晶圓所散射的光線；一個裝置(50)，其用於取得該收集的光線，且經裝配以便發出一個電氣訊號，該訊號係代表該收集的光線之光強度的變化而為時間的一個函數；一個處理裝置(60)，其裝配以便在該訊號中偵測在該收集的光線中之一個頻率分量，該頻率係通過個別的測量容體之一個缺陷的時間表徵，且 基於該頻率以便確定在該晶圓的徑向方向及/或厚度之缺陷的位置。
  10. 如申請專利範圍第9項之系統，亦包含一個臂部，其用於使該干涉測量裝置(30)與該用於收集散射光線之裝置(40)移動為朝一個徑向方向之平移運動，該光源、該取得裝置與該處理裝置係不可動。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該干涉測量裝置係藉由一條光纖而和該光源為耦合，且該收集裝置係藉由一條光纖而和該取得裝置為耦合。
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