(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板（６）の第１の部分（４）と第２の部分（５）との間の空領域Ｃの伝播を測定する測定システム（２）であって、
それぞれが前記基板（６）の領域に照射される少なくとも２つの異なった入射光束Ｆｉを発生させる発光モジュールであって、少なくとも２つの前記入射光束Ｆｉが前記第１の部分（４）、前記空領域Ｃを透過して、前記第２の部分（５）に達し、それぞれが前記第１の部分（４）と前記空領域Ｃとの境界において少なくとも第１の出射光束Ｆｅを生じさせ、前記空領域Ｃと前記第２の部分（５）との境界において第２の出射光束Ｆｅを生じさせるように配置された発光モジュール（１０）と、
前記第１及び第２の出射光束Ｆｅの間の干渉の所定点での光強度を検出するように配置された、光強度を検出する検出モジュール（８）と、
前記検出モジュール（８）によって検出された光強度の経時変化から前記空領域Ｃの伝播状態を示す少なくとも１つのパラメータを算出するように構成された演算装置（１１）とを備えている、測定システム（２）。
【請求項２】
前記検出モジュール（８）及び前記演算装置（１１）は、前記第１及び第２の部分（４、５）の間の前記空領域Ｃの伝播速度を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の測定システム（２）。
【請求項３】
少なくとも２つの前記入射光束は、光束の平面の方向において前記空領域Ｃの伝播を測定できるように同一平面に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定システム（２）。
【請求項４】
前記発光モジュール（１０）は光源（１２）と少なくとも１つのカップラ（１３）とを有し、
前記光源（１２）と前記少なくとも１つのカップラ（１３）とは、前記カップラ（１３）が、前記光源（１２）から放射された光を少なくとも２つの光束に分離できるように配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定システム（２）。
【請求項５】
前記発光モジュール（１０）は、少なくとも２つの単一のモード光ファイバと、少なくとも２つのコリメータ（１４）とを有し、
前記光ファイバは、前記少なくとも１つのカップラ（１３）によって生成された光束をコリメータ（１４）に導き、
前記コリメータ（１４）は、少なくとも２つの前記入射光束Ｆｉを生成することを特徴とする請求項４に記載の測定システム（２）。
【請求項６】
前記光源（１２）は、単波長で且つ赤外レーザダイオード等の特定のレーザにより構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の測定システム（２）。
【請求項７】
前記発光モジュール（１０）は、単波長で、コヒーレントで、且つ前記検出モジュール（８）のノイズよりも大きな光強度を検出できる強度である、少なくとも２つの前記入射光束Ｆｉを生成するように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定システム（２）。
【請求項８】
少なくとも１つの前記入射光束Ｆｉは、前記第１の部分（４）を光強度の少なくとも１０％が透過できるように選択することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定システム（２）。
【請求項９】
前記発光モジュール（１０）と検出モジュール（８）とは、前記少なくとも１つの基板（６）の同じ側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の測定システム（２）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの前記入射光束Ｆｉは、前記少なくとも１つの前記入射光束Ｆｉが入射した前記第２の部分（５）を光強度の少なくとも１０％が透過できるように選択され、
前記発光モジュール（１０）と前記検出モジュール（８）とは、前記少なくとも１つの基板（６）のそれぞれの側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の測定システム（２）。
【請求項１１】
前記検出モジュール（８）は、少なくとも１つの光強度の受光器（７）と、前記第１及び第２の出射光束Ｆｅの間の干渉の所定点での光強度を電気信号に変換する少なくとも１つの光検出器（１５）とを有していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定システム（２）。
【請求項１２】
デジタルオシロスコープ又はアナログ−デジタル変換カードといったサンプリング装置等の信号の収集記録装置（９）をさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の測定システム（２）。
【請求項１３】
少なくとも１つの基板（６）の第１の部分（４）と第２の部分（５）との間の空領域の伝播のための装置（１）であって、
前記第１の部分（４）と前記第２の部分（５）との間の破断又は接合を誘導する手段を有する、ファーネス、牽引装置、又は試験装置等の測定ベンチ（３）と、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の、空領域Ｃの伝播を測定する測定システム（２）とを備えていることを特徴とする、装置（１）。
【請求項１４】
それぞれが、第１の部分（４）と空領域Ｃとの境界において少なくとも１つの第１の出射光束Ｆｅと、前記空領域Ｃと第２の部分（５）との境界において少なくとも１つの第２の出射光束Ｆｅとを発生させるように、空間的に分離された少なくとも２つの入射光束Ｆｉを発生させるステップと、
第１の検出位置において前記第１及び第２の出射光束の間の干渉の所定点での光強度を検出するステップと、
第２の検出位置において前記第１及び第２の出射光束の間の干渉の所定点での光強度を検出するステップと、
前記第１の検出位置において前記空領域Ｃが発生した第１の検出時と、前記第２の検出位置において前記空領域Ｃが発生した第２の検出時との時間差を測定するステップと、
前記第１の検出位置と前記第２の検出位置との間の距離と、前記第１及び第２の検出時の間の時間差Δｔとに基づいて、前記少なくとも１つの基板（６）の前記第１の及び第２の部分（４、５）の間の前記空領域Ｃの伝播速度を算出するステップとを備えている、測定方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の部分（４、５）の間の空領域Ｃの伝播速度を算出するために、検出モジュール（８）により検出された光強度の少なくとも２つの連続した極大の間の経過時間を算出するステップをさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記入射光束Ｆｉの光強度の少なくとも１０％が透過する複数の基板（６）を準備するステップと、
各第１の部分（４）と、各第２の部分（５）と、各空領域（ｃ）を通過するように少なくとも１つの前記入射光束を出射させるステップとをさらに備えていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は少なくとも１つの基板の第１の部分と第２の部分との間の空領域の伝播を測定するシステムに関する。さらに、本発明は空領域の伝播に適した装置に関する。さらに、本発明は、空領域の伝播を測定する方法に関する。
【０００２】
ある種の工業プロセスは、脆い基板の破断に基づいている。このようなプロセスとして例えば、ガス状のイオン種を基板に注入して材料を断裂させことにより薄膜状の基板を分離することを可能にするスマートカットＴＭプロセス、英語で"wafer"と呼ばれるウェハ材料を複数の部分に分離する劈開プロセスがある。
【０００３】
一般に、破断面、言い換えると破断させた材料の表面の粗さは、き裂先端部の伝播の動的な状態によって決まるため、破断速度、より一般的には破壊の動力学について制御することが必要とされる。
【０００４】
さらに、例えば断裂の経路を予測又は設定できるように、材料中の断裂の伝播経路を制御することは有用である。
【０００５】
破断の観察は、断裂ゲージにより行うことができる。これらのゲージは、クラックの経路に配置され、き裂先端部が通過する間に材料と同時に破壊されるワイヤーの小さなネットワークからなる。また、このネットワークは、開口する速度が基板の同じ側でのみ測定されるように、破断させる基板の側面に接着される。この技術は、局所的な速度の情報を得るためのものでしかない。また、基板に接着されたネットワークは、破断波の伝播を乱す可能性がある。
【０００６】
高速度撮影法によっても基板の側面から破壊前線が伝播する様子を観察できる。この方法は、比較的柔らかく透明な材料の破断に対しては有用である。破壊前線の近傍における応力場に関する情報を得るために、光弾性効果を高速度撮影と組み合わせることもできる。しかし、シリコンのように数ｋｍ／ｓ、例えば１〜４ｋｍ／ｓの速度で、数センチの基板のき裂が移動する場合には、毎秒１００万コマ程度の頻度で撮影する必要がある。この頻度での撮影は極めて困難であり、非常に高価である。また、可視光に対して透明な材料でなければ破断面全体の特性評価に用いることができない。
【０００７】
破断基板の表面の破断面を観察する方法もあるが、この方法は破断が生じた後のクラックの経路と速度を研究できる可能性しかない。
【０００８】
同様に、材料の２つの面が互いに接近する過程を研究することは、特定の工業プロセスにおいて興味深い。例えば数ｍｍ／ｓ〜数ｃｍ／ｓという比較的ゆっくりした速度の接合波を観察するには、通常はカメラを用いる。しかし、ある種の接合、特に真空での直接接合においては、接合波は非常に迅速に伝播し、例えば数ｋｍ／ｓという速度に達する。しかし、現在利用可能で且つ安価な方法では、この速度領域の接合波の特性を評価することはできない。
【０００９】
本発明の目的の一つは、これらの課題を１つ以上克服することである。このために、第１の態様として、本発明は少なくとも１つの基板の第１の部分と第２の部分との間の空領域Ｃの伝播を測定するシステムに関し、測定システムは以下の構成を備えている。
−それぞれが基板の領域に照射される少なくとも２つの異なった入射光束Ｆｉを発生させる発光モジュールであって、少なくとも２つの入射光束Ｆｉが第１の部分、空領域Ｃのを透過して、第２の部分に達し、それぞれが第１の部分と空領域Ｃとの境界において少なくとも第１の出射光束Ｆｅを生じ、空領域Ｃと第２の部分との境界において第２の出射光束を生じるように配置された発光モジュール。
−第１及び第２の出射光束Ｆｅの間の干渉の所定点での光強度を検出するように配置された、光強度を検出する検出モジュール。
−検出モジュールによって検出された光強度の経時変化から空領域Ｃの伝播状態を示す少なくとも１つのパラメータを算出するように構成された演算装置。
【００１０】
本出願において、「第１の部分と第２の部分との間の空領域Ｃ」の表記は、これら２つの部分の間に拡がる領域で、第１及び第２の部分の表面の間の接する点から形成された２表面の形状を意味する。
【００１１】
第１及び第２の部分の接合に関する本出願において、「空領域の伝播」の表記は、２つの部分の表面が接近して接合する前の空領域Ｃの変位を意味する。
【００１２】
破断に関する本願において、「空領域の伝播」の表記は、基板の２つの部分の表面が離れていく破断前線の通過の前の空領域Ｃの発達を意味する。
【００１３】
「第２の部分に達することができる光束」の表記は、「第２の部分を明るくすることができる光束」、つまり第２の部分で反射されるか、部分的に透過する光束を意味する。
【００１４】
この装置は、構成が単純で、安価で且つ非常に高速で伝播する空領域Ｃの速度を測定することができる。そして、観察対象がシリコンやセラミクスのような脆く且つ硬い材料かなる場合に特に有用である。さらに、この装置は、波長断片の範囲において、非常に薄い２つの部分の間の空領域Ｃを測定することができ、高感度である。このため、測定システムは、発生する破断又は接合の瞬間を検出することができる。さらに、この装置は、干渉測定の手法によって２つの部分が遠ざかるか又は接近する履歴を検出することができるので非常に正確である。また、検出する基板を変化させない非接触測定を実現できる。
【００１５】
「少なくとも２つの空間的に分離された光束」の表記は、基板表面のそれぞれの局所領域に照射される、光路が重なり合っていない光束であることを意味する。照射される領域は、分離されており、基板の表面全体のうちの異なった位置に配置されている。
【００１６】
検出モジュール及び演算装置は、好ましくは第１及び第２の部分の間の空領域の伝播速度を算出できるように構成されている。これにより、測定システムは、基板の第１及び第２の部分の接合が進展する前の、又は基板の第１及び第２の部分の破断前線の後の、非常に高速な（数ｋｍ／ｓのレンジである）空領域Ｃの伝播速度を測定することが可能となる。
【００１７】
特定の実施例においては、少なくとも２つの入射光束が基板の異なる位置に配置されたそれぞれの領域に照射される。非同一平面に光束を配置することにより、基板の表面全体に分布している点の間の空領域Ｃの存在を検出し、伝播速度を測定することが可能となる。
【００１８】
少なくとも２つの入射光束は、好ましくは、光束の表面の方向に分離領域Ｃが伝播することを測定できるように、同一平面に配置する。
【００１９】
この変形は、第１及び第２の部分の間の破断の間の第１及び第２の部分の間が遠ざかる際の履歴又は第１及び第２の部分の接合の間の接近の履歴を調べるために好適である。破断又は接合の間に基板の一部に作用する応力の強さ及び変化を検出し、活動開始の機構を解明することができる。
【００２０】
本発明の特定の実施例において、発光モジュールは、発光光束に適した少なくとも２つの光源を有している。このようにすれば、入射光束の間の距離を容易に変えたり、光源の単純な切り替えにより方向を変化させたりすることができる。
【００２１】
発光モジュールは、光源と少なくとも１つのカップラとを有していることが好ましい。光源及び少なくとも１つのカップラは、少なくとも１つのカップラが光源からの発光光を少なくとも２つの光束に分離できるように配置されている。
【００２２】
発光モジュールは、少なくとも２つの単一のモード光ファイバと、少なくとも２つのコリメータとを有していれば、より有用である。光ファイバは、少なくとも１つのカップラによって生成された光束を、それぞれのコリメータに導くために好適である。このようにすれば、入射光は、拡散することなくコリメータに導かれ、平行光の光束を生成することができる。この変形により、測定領域の外に光源を移動させることが可能となる。
【００２３】
可能な実施例において、光源は単波長とすることができる。また、シリコン基板の場合に有用な赤外レーザダイオードのようなレーザとすることができる。
【００２４】
有利な例として、発光モジュールは、単波長で、コヒーレントで、検出測定のノイズよりも大きな光強度を検出できるような強度の少なくとも２つの入射光束Ｆｉを発生させる。具体的には、光束の発光出力は０．１ｍＷよりも大きく、好ましくは０．５、よりよくは１ｍＷよりも大きい。
【００２５】
少なくとも１つの入射光束は、好ましくは、光強度の少なくとも１０％が第１の部分を透過することができるように選択する。これにより、光束が空領域Ｃを通過して、反射及び／又は透過する最終的な変化を観察するために十分な光強度を確保できる。
【００２６】
ある実施例においては、発光モジュールと検出モジュールとは、測定システムが反射で操作される、特に入射光束が第２の部分において反射される場合に、出射光束を検出できるように、少なくとも１つの基板の同じ側に配置する。
【００２７】
有利な例として、発光モジュールと検出モジュールとが少なくとも１つの基板のそれぞれの側に配置されるように、少なくとも１つの入射光束は、少なくとも１つの入射光束が入射した第２の部分を、光強度の少なくとも１０％が透過できるように選択する。このようにすれば、装置が発光により操作される場合に、出射光束を検出することが可能となる。さらに、この構成によれば、主面に入射光束が垂直に入射するように、複数の基板を互いに平行に配置できる。光束は、全ての基板を通過する。これにより、単一の測定ステップにより基板の空領域の伝播を測定することが可能となる。
【００２８】
具体的に、少なくとも１つの入射光束の波長は、その光強度の少なくとも１０％が第２の部分及び／又は第１の部分を透過できるように選択する。
【００２９】
好ましくは、検出モジュールは、少なくとも１つの発光強度受光器と、第１及び第２の出射光束の間の干渉の所定点での光強度を電気信号に変換する少なくとも１つの光検出器とを有している。
【００３０】
可能な一例において、測定システムは、サンプリングデバイス、例えばデジタルオシロスコープ又はアナログ−デジタル変換カード等の電気信号の収集記録装置を有している。これにより、演算装置により空領域Ｃの伝播速度を計算するための情報を保存することが可能となる。
【００３１】
具体的には、演算装置は、プロセッサーを有している。
【００３２】
可能な一例において、電気信号の収集記録装置は、演算装置と一体である。
【００３３】
第２の態様として、本発明は、少なくとも１つの基板の第１の部分と第２の部分との間の空領域の伝播に好適な装置に関し、第１の部分と第２の部分との間の破断又は接合を誘導する手段を有する、ファーネス、牽引装置、又は試験装置等の測定ベンチと、先に述べた、空領域Ｃの伝播を測定する測定システムとを有している。この装置は、２つの部分の破断又は接合を可能とする測定ベンチにおいて、空領域Ｃの伝播の状態を表すパラメータを直に測定することができる。これらのパラメータは、例えば、破断又は接合の発生の検出、破断前線又は接合前線の速度、２つの部分が遠ざかるか又は接近する履歴である。空間の履歴は、破断の場合には十分大きな値への増加となり、接合の場合にはゼロにまで至る小さな値への減少となる。１つのプロセスにおいて、これらの情報は、材料に作用する応力や、破断又は接合の機構といった、破断又は接合の間に介在する現象を明らかにすることができる。
【００３４】
可能な一例として、測定ベンチは、密閉された筐体であり、具体的には、真空での接合及び／又は破断を誘導できる、密閉炉である。
【００３５】
第３の態様として、本発明は、少なくとも１つの基板の第１の部分と第２の部分との間の空領域Ｃの伝播を測定する方法に関し、以下のステップを有する。
−それぞれが、第１の部分と空領域Ｃとの境界において少なくとも１つの第１の出射光束Ｆｅと、前記空領域Ｃと第２の部分との境界において少なくとも１つの第２の出射光束Ｆｅとを発生させるように、空間的に分離された少なくとも２つの入射光束Ｆｉを発生させるステップ。
−第１の検出位置において第１及び第２の出射光束の間の干渉の所定点での光強度を検出するステップ。
−第２の検出位置において第１及び第２の出射光束の間の干渉の所定点での光強度を検出するステップ。
−第１の検出位置において空領域Ｃが発生した第１の検出時と、第２の検出位置において空領域Ｃが発生した第２の検出時との時間差を測定するステップ。
−第１の検出位置と第２の検出位置との間の距離と、第１及び第２の検出時の間の時間差Δｔとに基づいて、少なくとも１つの基板の第１の及び第２の部分の間の空領域Ｃの伝播速度を算出するステップ。
【００３６】
この方法は、破断又は接合の間に基板の２つの部分の間の空領域Ｃの非常に迅速な伝播を直に容易に観察することを可能とする。基板の出射光束の光信号の利用は、非常にシャープで正確な測定を可能とする。
【００３７】
有利な例として、第１及び第２の部分の表面は、光の拡散を制限するように両側面を研磨する。
【００３８】
好ましくは、本方法は、光強度の少なくとも１０％が第１の横断領域を透過できるように少なくとも１つの入射光束を選択するステップを含む。
【００３９】
可能な一例において、本方法は、光強度の時間変化により基板の空領域Ｃの発生を検出するステップを含む。
【００４０】
本方法は、接合又は破断の開始される場所又は時間がわかっている場合に、接合又は破断の開始される位置と検出位置との距離及び判断又は接合が開始される瞬間と検出される瞬間との間の時間に基づいて空領域の伝播速度を検出することができる。
【００４１】
有利な例として、本発明は、第１及び第２の部分の間の空領域Ｃの伝播速度を算出するために、検出モジュールにより検出された光強度の少なくとも２つの連続した極大の間の経過時間を算出するステップをさらに含む。この計算は、干渉測定の手法を用いているため、非常に正確である。２つの部分が遠ざかる又は接近する履歴は、考慮する光検出器の位置によって規定される位置において得られる。履歴は、用いた光検出器のそれぞれの位置で得ることができる。このため、異なったシステムを用いれば、接合又は破断の動的な履歴を得ることができる。
【００４２】
特定の実施例において、本方法は、入射光束Ｆｉの光強度の少なくとも１０％が透過する複数の基板を準備するステップ及び各第１の部分と、各第２の部分と、各空領域Ｃとを通過するように少なくとも１つの入射光束を出射させるステップを有している。
【００４３】
この方法において、空領域Ｃの発生、空領域Ｃの伝播速度及び各基板における第１及び第２の部分の間の分離プロファイルを、１つのデータ収集ステップで得ることができる。
【００４４】
他の態様、目的及び本発明の利点は、非限定的な例として与えられ、添付の図面を参照して、そのさまざまな実施形態の以下の説明を読めばより良く明らかになる。図面は、可読性を向上させるために、記載されている全ての要素の縮尺を正確に反映していない。脆化面によって分断された基板の第１及び第２の部分は点線によって示している。以下の記載において、簡略化のために、異なった実施例における同一、類似又は同等の要素には、同一の参照符号を附している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る測定システムの概略図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態おける各光検出器によって得られた信号の概略図である。
【図３】図３は本発明の一実施形態に係る反射モードで操作される測定システムの一部分の概略図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態に係る複数の基板について測定を行う測定システムの概略図である。
【００４６】
図１は、空領域Ｃの伝播を測定する測定システム２と、シリコン等の基板６の第１の部分４と第２の部分５との間に破断を誘導するための手段を有する測定ベンチ３とを備えた空領域Ｃの伝播に好適な装置１を示す。ベンチ３は例えば、ファーネス等の破断物を入れる筐体でよい。
【００４７】
測定システム２は、筐体３に裁置された基板６の第２の部分５及び／又は第１の部分４を透過するのに適した４つの入射光束Ｆｉを発生させる発光モジュール１０を備えている。測定システム２は、出射光束Ｆｅを受光して検出する受光器７を有する検出モジュール８も備えている。検出モジュール８は受光器７によって受光された光信号を電流に変換するフォトダイオード１５も備えている。測定システム２は、信号の収集記録装置９と、基板６の第１の部分４と第２の部分５との間の空領域Ｃの伝播の動的なパラメータの決定に適した演算装置１１とを備えている。
【００４８】
ここで、図１に示された測定システム２は、発光モジュール１０と検出モジュール８とが、基板６の両側に互いに対向して配置されており、透過モードでの操作を示している。透過の操作は、基板６の２つの部分４及び５が光束に対して十分な透過性を有している、つまり光束Ｆｉの光強度の少なくとも１０％を透過させる場合には有用である。
【００４９】
発光モジュール１０は、単波長で、コヒーレントで、十分な強度の光束を発生させる、例えば赤外レーザダイオード等の光源１２からなる。図示していない電源は、赤外レーザダイオード１２がシリコンを透過するように駆動できる。
【００５０】
さらに、発光モジュール１０は、光束が進む光路の方向に、レーザダイオード１２から放射された光を４つの単波長光束に分割するカップラ１３を備えている。４本の単一モード光ファイバが、これらの光束のそれぞれを、分割を行う筐体３内に設けられた４つのコリメータ１４に導く。コリメータ１４によって生成された入射光束Ｆｉは平行で且つ同一平面に存在する。但し、入射光束Ｆｉは同一平面に存在しなくてもよい。これらは、基板６の主面の異なった点に向かって放射することができる。
【００５１】
４つの入射光束Ｆｉが脆化面と共に透明基板６の部分４及び５の両方を透過することができるように基板６が挿入される筐体３内に破断のためのナセル（図示せず）が設けられている。検出モジュール８は、基板６の出射光束Ｆｅを受光できるように、コリメータ１４と対称に配置された４つの受光器７及び４つのフォトダイオード１５を備えている。実施例において、シングルモード又はマルチモードの４つの光ファイバが、筐体３の外側に光信号を取り出して、フォトダイオード等からなる４つの光検出器１５に導くように設けられている。
【００５２】
光検出器１５は、デジタルオシロスコープ等の収集記録装置９に配線によって信号を伝達するために、４つの受光器７によって受光された４つの出射光束Ｆｅをその光強度に応じた電気信号に変換する。接続ケーブルは、プロセッサ等の演算装置１１において処理するように、記録した情報を伝達できる。図示していない変形例においては、収集記録装置９が演算装置１１と一体になっている。
【００５３】
図示していない実施例においては、発光モジュール１０及び検出モジュール８を含む全ての要素が筐体３内に配置されている。
【００５４】
測定システム２の第１の操作例は、シリコンからなり、２つの部分４、５を含む基板６の破断を測定するものである。これらの２つの部分４、５は、基板６にイオン種を注入することによりあらかじめ形成した脆化面によって区切られている。脆化の度合いは、加熱等によって調整することができ、ブレードの挿入といった機械的な操作によっても促進される。さらに、脆化の基点は、基板６を劈開するために用いることができる。
【００５５】
レーザダイオード１２の波長は、シリコンからなる部分４、５を透過するように１１００ｎｍよりも大きくし、例えば１３１０ｎｍとする。シリコンは、これらの波長に対しては透明な材料である。このような波長において光束の光強度の１０％以上が透過する。例えば、レーザダイオードの１２の出力が５ｍＷである場合、４つの１．２５ｍＷの光束が生成される。
【００５６】
基板６が筐体３のナセルに配置される場合、入射光束Ｆｉは基板６を透過する。受光される出射光束Ｆｅは、時間の関数として一定の光強度を示す。
【００５７】
そして、脆化面において基板６の破断が生じるように筐体３内において熱が加えられる。脆化面に対するブレード（図示せず）等による機械的なストレスは、基板６に加えられた熱履歴の効果を完了させることができる。破断が開始されるその際に、空領域Ｃ（又は空隙）が分離された２つの部分４、５の間に発生する。図１においては誇張して図示している。一旦開始されると、破断前線は、脆化面に沿って非常に迅速に移動する。
【００５８】
図１において、光路は単純化して示している。発光光束Ｆｉは、空隙において分割される。入射光束の第１の部分は、第１の部分４、空隙Ｃ及び第２の部分５を直接透過し、それにより第１の出射光束Ｆｅを発生させる。空領域Ｃが存在するため、第２の発光光束Ｆｉは空隙Ｃと第２の部分５との界面において反射される。この光束は、第１の部分４と空隙Ｃとの界面において再びその一部が反射される。これにより、第１の出射光束Ｆｅの極近傍に第２の出射光束Ｆｅが発生する。この第１及び第２の光束Ｆｅは互いに干渉し、干渉の影響を受けた光強度が受光器７によって受光される。第１及び第２の光束Ｆｅの光路差は、２つの部分４、５の間の距離の２倍、つまり空領域Ｃの厚さの２倍と一次近似で相関している。このため、破断前線又は空領域Ｃが第１の入射光束Ｆｉを通過する際に、検出モジュール８によって検出する干渉を発生させる。この変位は、対応する光検出器１５に、正弦波となり、干渉信号の特性を示す光強度の変化を生じさせる。これは、着目した光検出器１５において空領域Ｃ及びそれに続く破断の発生の瞬間を検出することを可能とする。光強度の変化は、電気信号に変換され、オシロスコープ９において記録され、プロセッサ１１に転送される。
【００５９】
２つの部分４、５と、空隙Ｃとの間の破断前線が成長すると、第２の入射光束Ｆｉと第３及び第４の入射光束Ｆｉを通過し、第２、第３及び第４の対応する光検出器１５により光強度の変化として検出される。この光強度の変化は、電気信号の変化に変換され、例えば現象を理解しやすくするためにオシロスコープ９の画面上において観察することができる。
【００６０】
図２は、各光検出器１５から送られた電気信号を時間の関数として示すオシロスコープの画面を示している。画面の最上段に示された電気信号Ｆ１は、第１の光検出器１５によって検出された電流強度の変化、つまり光強度の変化に対応している。時間Ｔが−１０〜０μｓの間において、電流強度は一定であり、注入による脆化領域に空領域Ｃ（又は空隙）が存在していない。Ｔが０μｓにおいて電流強度は垂直に低下し、空隙Ｃが第１の光束を横切ったことを示している。この強度変化は、第１の検出位置に設けられた第１の光検出器１５による空隙Ｃの発生の検出を可能にする。
【００６１】
下側に示した電気信号Ｆ２は、第２の出射光束Ｆｅの光強度の変化に対応する。１０μｓまで、強度は一定であり、１０μｓにおいて強度は垂直に低下している。これは、空隙Ｃが第２の入射光Ｆｉを横切り、第２の検出位置に設けられた第２の光検出器１５によって検出されたことを示している。同様に、空隙Ｃの発生が、２１μｓ（電気信号Ｆ３）において第３の検出位置に設けられた第３の光検出器１５により検出され、３３μｓ（電気信号Ｆ４）において第４の検出位置に設けられた第４の光検出器１５により検出された。このように、検出システム２は、異なった検出位置において、破断前線の発生を直に検出することができる。
【００６２】
これらの情報から、プロセッサ１１は、第１の位置における空隙Ｃの発生を捉えた第１の検出時刻と、第２の位置における空隙Ｃの発生を捉えた第２の検出時刻との差であるΔｔを算出することができる。２つの検出位置の間の距離、つまり基板６を信号が通過した際の基板６上の２つの点の距離又は２つの対応する入射光束Ｆｉ又は出射光束Ｆｅの間の距離から、プロセッサ１１は空隙Ｃの伝播速度及び基板６全体又は基板６の異なる点における破断前線の速度を算出することができる。例えば、破断前線の伝播速度は、１．５ｋｍ／ｓの範囲内である。
【００６３】
さらに、プロセッサ１１は、各電気信号の１１の連続した極大値Δｍの間の経過時間を測定することもできる。２つの極大値Δｍの間隔から、入射光Ｆｉの半波長によって２つの部分４、５の間に生じた空隙が拡がっていることがわかり、プロセッサ１１は、各測定点において部分４、５の空隙が拡がる速度を計算できる。
【００６４】
同様に、空隙の動的プロファイルを決定することが可能となる。具体的に、もし我々が、第１の部分４及び第２の部分５の表面の間に頂点が接する２平面として空領域Ｃを考えるのであれば、発振強度が大きくなるに従い、２平面の開きも大きくなる（基部における角度の増大が重要である）。これにより、空隙が発生する際に２平面が次第に大きくなり、我々は、２つの部分４、５が、分離された後、外部からの圧力によって締め付けられることによる、次第に低振幅になる発振に対応した「カスプ」を認める。その後、発振の振幅は再び増加する。
【００６５】
このように、測定システム２は、空領域Ｃの伝播状態を示す幾つかのパラメータを決定することができる。この測定システム２は、破断が開始された瞬間に、破断用のチャンバ３内において直に破断前線の伝播速度及び基板６の部分４、５の空隙のプロファイルを検出することが可能である。これらの情報から、破断の間に部分４、５に作用する応力の大きさ及び変化を検出し、破断機構について研究解明することを可能とする。
【００６６】
観察する基板６の部分４、５は、例えばシリコン、セラミック又はガラス等の半導体材料とすることができる。部分４、５の材料は、目的に応じて同じであっても異なっていてもよい。第１及び第２の部分４、５は、特に、スマートカットTMプロセスにより薄膜を分離する際に補強効果を得るために、２つの材料を互いに接合して作成してもよい。補強として用いる材料は、測定システム２を透過モードで操作する場合には、用いる波長の光に対して透明にすることができる。
【００６７】
材料が透明でない場合、その材料は、第１の部分４の後に光束が入射する基板６の第２の部分５に用いることが好ましい。この場合には、測定システム２は反射モードで操作することが好ましい。図３は単純化し且つ拡大して光路を示している。
【００６８】
この測定システム２を反射モードで操作する第２の実施例においては、光束の発光モジュール１０は、基板６の検出モジュール８と同じ側に配置する。測定システム２により、用いる波長に対して透明な第１の部分４と、入射光束Ｆｉを反射する第２の部分５を有する基板６の破断を観察できる。
【００６９】
この場合、入射光束Ｆｉの一部は、出射光束Ｆｅが発生するように空隙Ｃと第１の部分４との界面で反射される。入射光束Ｆｉの他の部分は、空隙Ｃと第２の部分５との界面で反射され、これにより第２の出射光束Ｆｅが発生する。第１及び第２の出射光束Ｆｅは、干渉を起こし、検出モジュール８により検出される干渉縞を発生させる。第１及び第２の光束Ｆｅの光路差は、２つの部分４、５の間の距離の２倍、言い換えると空領域Ｃの厚さの２倍と一次近似で相関している。
【００７０】
図３の測定システム２の他の構成要素は、先に述べたものと同様である。第１の実施例と同様に、検出モジュール８において検出した光信号は、破断が発生する前は一定である。信号は、空領域Ｃの発生に伴い発振を始める。破断前線が通過した後、演算装置１１は破断の発生の瞬間を検出することができる。複数の光束Ｆｉが放射される場合（図示せず）、第１の実施例と同様の破断機構を規定するように、破断前線の速度、部分４、５の分離プロファイルを測定することも可能である。
【００７１】
図４は、光路を拡大しない第３の実施例に係る測定システム２の一部を示している。一度の測定ステップにおいて、数枚の基板６において空領域６の伝播を測定する、透過モードで、装置は操作される。４つの入射光束Ｆｉの発光モジュール１０及びそれぞれに対向する検出モジュール８を示している。図４に示していない測定システム２の他の部分は、図１に示すものと同様とすることができる。
【００７２】
第３の実施例は、複数の基板６が形成されるように、複数の第１の部分４と、複数の第２の部分５とを組み合わせて示している。２つの第１の部分４と２つの第２の部分５とは、部分同士の接合を生じさせる装置として設けられた筐体３のナセル内においてそれぞれ組み合わされて接している。２つの部分４、５はシリコンからなり、発光波長が１３１０ｎｍの赤外レーザダイオード１２を測定システム２を透過モードで操作できるように用いることができる。
【００７３】
操作において、各光束Ｆｉが発光モジュール１０により放射され、基板６の第１及び第２の透明部４、５を透過する。全ての基板６の出射光束Ｆｅは、検出モジュール８の光検出器１５において受光され、演算装置１１による処理のために電気信号に変換される。破断の場合と同様に、光信号の強度は、各部分４、５の間の空隙の有無及びその伝播によって変化する。適切な計算をすることにより、接合前線の発生の瞬間、接合の伝播速度及び接合波が伝播する間の基板６の部分の空間プロファイル（又は近似）を、干渉分光法によりそのまま検出することができる。ここで、空間プロファイルは、接合前線の伝播により減少する、部分４、５の間の空領域を測定することであることがわかる。
【００７４】
この測定システム２は、１ステップで、複数の基板６の２つの部分４、５の接合の間の、空領域Ｃの伝播状態のパラメータを測定することを可能とする。これにより、接合を動力学的に測定することができる。
【００７５】
１ステップで、複数の基板６の破断に関するパラメータを測定するために、適用することも同様に可能である。
【００７６】
さらに、測定システム２の発光モジュール１０は、観察する基板６の大きさに応じた測定を行うことを可能とするために、多数の光束Ｆｉを出射するようにできる。同様に、分析モジュールは、基板６の材料特性に応じて変更することができる。
【００７７】
このように、本発明は、測定システム２、測定システム２に含まれる空領域Ｃを伝播させるための装置１及び非常に高速に伝播する破断及び接合現象を直に測定することができる測定方法を提供する。光束の利用は、観察する現象の速度にかかわらず測定の精度及び感度を非常に高く保つことを可能にする。さらに、光源１２の特性は、観察する材料の特性に応じて変更でき、１ステップのデータ収集により複数の基板６についての測定結果を得ることが可能である。
【００７８】
本発明は、例として上述した実施形態に限定されないことは言うまでもなく、また、すべての技術的等価物及び説明した手段、並びにそれらの組み合わせの選択肢を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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