(57)【要約】  本発明は、基板、とりわけ基板スタック（１４）を検査するための計測装置であって、  前記計測装置は、・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波を印加するための音印加手段と、・光学システムと、を有し、前記光学システムは、ａ）少なくとも１つの第１のビーム経路と少なくとも１つの第２のビーム経路とに分割されている／される電磁ビームを出力するための放射源と、ｂ）前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に前記第１のビーム経路を印加するための手段と、ｃ）前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路から１つの干渉ビームを形成するための干渉手段と、ｄ）前記干渉ビームを検出するための検出器（５）と、を有し、前記計測装置はさらに、・前記検出器（５）において検出された前記干渉ビームを評価するための評価手段を有する、計測装置に関する。本発明はさらに、ボンディングされた基板、とりわけ基板スタック（１４）を以下のステップで、とりわけ以下のシーケンスで検査するための計測方法であって、・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波を印加し、・音波が印加された前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に、放射源から出力された電磁ビームの第１のビーム経路を印加し、・前記電磁ビームの前記第１のビーム経路および第２のビーム経路から１つの干渉ビームを形成し、・前記干渉ビームを検出器（５）において検出し、・前記検出器において検出された前記干渉ビームを評価する、方法に関する。
2019505804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、とりわけ基板スタック（１４）、好ましくはボンディングされた基板スタック（１４）を検査するための計測装置であって、
前記計測装置は、
・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波（１９）を印加するための音印加手段と、
・光学システムと、
を有し、前記光学システムは、
ａ）少なくとも１つの第１のビーム経路と少なくとも１つの第２のビーム経路とに分割されている／される電磁ビームを出力するための放射源（１）と、
ｂ）前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に前記第１のビーム経路を印加するための手段と、
ｃ）前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路から１つの干渉ビームを形成するための干渉手段と、
ｄ）前記干渉ビームを検出するための検出器（５）と、
を有し、
前記計測装置はさらに、
・前記検出器（５）において検出された前記干渉ビームを評価するための評価手段
を有する、
計測装置。
【請求項２】
前記電磁ビームを前記第１のビーム経路と前記第２のビーム経路とに分割するためのビームスプリッタ（３）を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記音印加手段は、少なくとも１つの、好ましくは複数の、とりわけ個別に制御可能な音源（９）を有する、
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記音印加手段は、前記基板スタック（１４）を、とりわけ前記音源（９）の音源表面（９ｏ）に沿って固定するための固定手段（１１）を含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記音印加手段と前記第１の基板スタック表面との間に、結合媒体を導入可能である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
基板、とりわけ基板スタック（１４）、好ましくはボンディングされた基板スタック（１４）を以下のステップで、とりわけ以下のシーケンスで検査するための計測方法であって、
・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波を印加し、
・音波が印加された前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に、放射源（１）から出力された電磁ビームの第１のビーム経路を印加し、
・前記電磁ビームの前記第１のビーム経路および第２のビーム経路から１つの干渉ビーム（ＩＢ）を形成し、
・前記干渉ビームを検出器（５）において検出し、
・前記検出器（５）において検出された前記干渉ビームを評価する、
方法。
【請求項７】
前記第１のビーム経路を、前記基板スタック被測定面（１４ｍ）が前記第１のビーム経路によって完全に検出されるように調整する、
請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路を同時に生成し、ビームスプリッタ（３）において分割する、
請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路を、前記基板スタック被測定面（１４ｍ）において、とりわけ前記ビームスプリッタ（３）における前記第１のビーム経路の反射後、統合して前記検出器（５）へと偏向する、
請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記音波（１９）の印加を、少なくとも１つの、好ましくは複数の、とりわけ個別に制御可能な音源（９）によって実施する、
請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
とりわけそれぞれ異なる複数の音パターンのシーケンスを作成し、前記シーケンスのそれぞれ形成された干渉ビーム（ＩＢ）を検出し、一緒に評価する、
請求項６から１０までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の計測装置および請求項６に記載の対応する計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、ボンディングされた基板スタックをその構造および／または欠陥に関して検査することができる、とりわけ純粋に音響的な測定方法が使用される。音響信号を入力するために、大抵の場合、基板スタック全体が液体に、とりわけ水に入れられる。
【０００３】
さらに、基板スタックを測定することができる電磁的な測定方法および設備も存在する。この場合、電磁ビームが基板スタックに導入され、その反射が測定される。このような方法は、国際公開第２０１２０６２３４３号明細書（WO2012062343A1）に開示されている。
【０００４】
最大の問題は、基板スタックが液体で濡らされることである。このような濡れは、色々な理由から望ましくない。第一には、基板スタックを、設備から取り出した後に乾燥させる必要があり、第二には、基板間の境界面に液体が侵入する可能性がある。
【０００５】
電磁的な測定方法は、電磁ビームの侵入深さが限定されることによって情報が制限されているという欠点を有する。とりわけ金属部品は吸収率が高いので、電磁ビームは、基板スタックの比較的わずかな深さまでしか侵入しない。さらに、反射された測定信号は、基板スタックから出射した後に著しく弱くなる。さらに、大抵の場合、スキャン／走査による方法が使用され、すなわち、基板スタックを走査するための鋭く集束されたビームに対して基板スタックの相対移動が実施されるような方法が使用される。この相対移動は、極めて時間がかかり、したがって高コストである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の課題は、基板スタックの検査が、高速に、乾いた状態で、高精度で、確実に、かつ低コストに実施される計測装置および計測方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、請求項１および６に記載の特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。明細書、特許請求の範囲、および／または図面に記載された特徴のうちの少なくとも２つの特徴のあらゆる組み合わせも、本発明の範囲内に含まれる。数値範囲が記載されている場合には、挙げられた限界の範囲内にある値も限界値として開示されるべきであり、任意の組み合わせで請求可能とすべきである。
【０００８】
この場合、本発明の基本的な思想は、音波と電磁波の第１のビーム経路とを、とりわけ基板スタックのそれぞれ異なる側から、好ましくはそれぞれ反対の側から基板スタックに、とりわけ同時に印加することである。基板スタックに導かれない電磁波の第２のビーム経路、とりわけ第１のビーム経路と時間的に同時に放射源から送出される電磁波の第２のビーム経路によって、また、第１のビーム経路との干渉形成によって、とりわけ欠陥箇所に関する基板スタックの測定／評価が可能となる。
【０００９】
換言すれば、本発明は、とりわけ（超）音波励起および干渉測定によって基板スタックの３次元画像を生成するための設備および方法を教示する。
【００１０】
本発明は、１つの基板スタックに結合されていない個々の基板を測定するために適している。基板スタックの測定が、好ましい実施形態である。基板スタックが参照される場合、または基板スタックについて記載される場合には、その説明は、とりわけ個々の基板にも適用されるべきである。
【００１１】
基板／基板スタックは、それぞれ任意の形状を有することができるが、好ましくは円形である。基板の直径は、とりわけ工業的に規格化されている。ウェハの場合、業界標準の直径は、１インチ、２インチ、３インチ、４インチ、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチ、および１８インチである。さらなる特別な実施形態は、矩形の基板、いわゆるパネルである。しかしながら、本発明による実施形態は、基本的にそれぞれ任意の基板を、その直径とは無関係に取り扱うことができる。複数の基板から形成された基板スタックは、対応する平均直径を有する。
【００１２】
基板の平均厚さは、とりわけ５０００μｍ〜５０μｍ、好ましくは２５００μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１５００μｍ〜２００μｍ、最も好ましくは１０００μｍ〜５０μｍ、最も非常に好ましくは約７５０μｍである。
【００１３】
本発明は、とりわけ基板スタックを測定するため、とりわけ基板スタックの欠損箇所を検出するための設備および方法に関する。本発明は、好ましくは音響光学的な方法である。音響光学的な方法では、音波は、基板スタックの第１の基板スタック表面に、すなわち基板スタック固定面に、とりわけ全面的に入力される。生成された音波は、第１の基板スタック表面の反対側に位置する第２の基板スタック表面まで、すなわち基板スタック被測定面まで、基板スタックを通って伝搬する。好ましくは局所的に異なる、とりわけ個別に制御可能な複数の音波が、基板スタック表面に沿って生成される。
【００１４】
音波によって誘起された、基板スタック被測定面の局所的な変化（とりわけ変形および／または振動）は、その前に生成されて拡大されたビーム（第１のビーム経路）の複数の部分ビームによって検出される。好ましくは干渉計を使用することにより、一次ビーム（第２のビーム経路）を、とりわけ並列化によって、反射された二次ビーム（第１のビーム経路）と重畳させることができる。ビームの幅によって平面状の干渉パターンが生成され、この干渉パターンを、検出器、とりわけＣＣＤ検出器によって検出および記録することができる。
【００１５】
とりわけ局所的に変化する超音波励起によって、多数の干渉画像がシーケンシャルに生成され、これらの干渉画像を数学的なアルゴリズムによって、測定された基板スタックの３次元画像に変換することができる。とりわけ３次元画像によって、とりわけ欠陥箇所を検出することができる。
【００１６】
本発明によれば、好ましくは液体浴を省略することができる。せいぜい、基板スタックの平坦な面の空間的に限定された濡れが生じるだけである。
【００１７】
検出の少なくとも大部分が１つのステップで（すなわち基板スタックの走査なしで）および／または全面的に実施されることにより、基板スタックの点状のスキャンは不要となる。
【００１８】
本発明は、オブジェクト、とりわけ基板スタックのとりわけ欠損箇所を非破壊で測定するための設備および方法を記載する。本明細書の以降の記載では、基板スタックのみを話題にする。
【００１９】
本発明は、以下に記載する複数の要素から構成されており、これらの要素自体をそれぞれ独立した発明として見なすことができ、また、それぞれ独立した発明として開示する：
【００２０】
音印加手段、とりわけ音試料ホルダ
とりわけ音試料ホルダとしても構成される音印加手段は、音波を生成し、生成した音波を基板スタックに印加するために使用される。音波は、本発明によれば好ましくは超音波である。本発明によれば、メガソニック波または超低周波の生成も考えられる。上述したそれぞれの音波の周波数範囲同士の遷移は、滑らかである。
【００２１】
本発明による好ましい超低周波の周波数範囲は、０．００１Ｈｚ〜１６Ｈｚの間、好ましくは０．０１Ｈｚ〜１６Ｈｚの間、より好ましくは１Ｈｚ〜１６Ｈｚの間、最も好ましくは５Ｈｚ〜１６Ｈｚの間にある。
【００２２】
本発明による好ましいメガソニックの周波数範囲は、４００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの間、好ましくは６００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの間、より好ましくは１ＭＨｚ〜２ＭＨｚの間、最も好ましくは１．５ＭＨｚ〜２ＭＨｚの間にある。
【００２３】
本発明による好ましい超音波の周波数範囲は、１６ｋＨｚ〜１ＧＨｚの間、好ましくは１００ｋＨｚ〜１ＧＨｚの間、より好ましくは１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間、最も好ましくは５００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの間にある。
【００２４】
一般的な実施形態では、音試料ホルダは、０．０００１Ｈｚ〜１ＧＨｚの間の振動を生成する。
【００２５】
基板スタックの３Ｄ構造の画像を生成するために、とりわけ２つ以上の周波数、好ましくは全周波数帯域が使用される。
【００２６】
音印加手段は、好ましくは、とりわけ好ましくはアレイ型に、より好ましくはフェーズドアレイ型に配置された多数の音源を設けることによって、複数の音波を空間分解的に生成することができるように構成されている。個々の音源は、好ましくは点状である。このような点状の音源は、相応の回路によって相互接続および／または集束されて、線音源、面音源、またはパターン音源を形成することができる。とりわけ複数の音源を直接的に制御することによって、特別な音波波面を所期のように生成することも可能である。
【００２７】
音印加手段、とりわけ音試料ホルダは、好ましくは基体と、とりわけ対称に配置された複数の音源と、からなる。音源は、好ましくは格子状に配置されている。
【００２８】
音源は、任意の形状を有することができる。音源の断面は、とりわけ
●矩形、好ましくは正方形、または
●三角形、または
●六角形、または
●円形
である。
【００２９】
音源は、とりわけ
●電気式の音発生器、とりわけピエゾ素子、および／または
●油圧式の音発生器、および／または
●空気圧式の音発生器、および／または
●磁気式の音発生器、および／または
●容量的に制御される膜
である。
【００３０】
本発明によれば、好ましくはピエゾ素子が使用される。
【００３１】
音源は、本発明の有利な実施形態によれば、個別に制御可能に構成されている。これによってとりわけ、放出される複数の音波間の、および／または複数の異なる音波波形のシーケンス間の、位相関係を生成することが可能となる。
【００３２】
本発明による非常に特に好ましい実施形態では、音源は、突子付試料ホルダの突子の上または中に取り付けられている。突子付試料ホルダは、試料ホルダの特別な形態であり、この試料ホルダでは、基板、とりわけ基板スタックが、全面的に載置されているのではなく、とりわけ対称に分布された複数の隆起部、すなわち突子（ノブ）の上に載置されている。
【００３３】
このような試料ホルダは、例えば国際公開第２０１５１１３６４１号明細書（WO2015113641A1）に開示されており、これに関して同明細書が参照される。
【００３４】
音印加手段、とりわけ音試料ホルダは、好ましくは結合媒体通路を有し、これらの結合媒体通路を通して音源と基板スタックとの間に結合媒体を導入することができる。結合媒体通路は、音試料ホルダのそれぞれ任意の位置に配置されることができるが、格子状に配置された音源の配置を邪魔しないようにするために、好ましくは縁部に配置されるか、または周囲と音源との間に配置されている。結合媒体通路同士は、好ましくは対称に配置される。
【００３５】
有利な実施形態によれば、音印加手段は、結合媒体を収容するための、基板スタックによって閉鎖可能な空間を有する。この空間は、基板スタックとは反対の側では音発生器によって画定され、側方では周囲を取り囲むウェブによって画定される。
【００３６】
本発明によるさらなる実施形態によれば、音試料ホルダは、固定手段を有し、この固定手段によって、基板スタックが音試料ホルダに固定されている、または基板スタックを音試料ホルダに固定することができる。好ましくは、基板スタックは、まず始めに固定手段によって固定され、その後で、結合媒体が導入される。これによって、基板スタックが、一方では固定されていること、他方では結合媒体を介して音源に最適に接続されていることが保証される。先に結合媒体を導入すれば、結合媒体が固定面全体にわたって分散され、固定手段による固定を困難にし、またはそれどころか阻止してしまうことであろう。固定手段は、音源ホルダのそれぞれ任意の位置に配置されることができるが、格子状に配置された音源の配置を邪魔しないようにするために、好ましくは縁部に、とりわけ基板スタックの下に配置されている。固定手段同士は、好ましくは対称に配置される。
【００３７】
固定手段は、とりわけ次の要素とすることができる：
●真空式の固定装置、および／または
●接着性の表面固定装置、とりわけ着脱自在の接着性の表面固定装置、および／または
●静電式の固定装置、および／または
●磁気式の固定装置、および／または
●機械式の固定装置、とりわけクランプ
【００３８】
音試料ホルダは、好ましくは装填ピンを有し、この装填ピンによって、基板スタックを音試料ホルダに装填すること、および取り外すことができる。装填ピンは、音試料ホルダのそれぞれ任意の位置に配置されることができるが、格子状に配置された音源の配置を邪魔しないようにするために、好ましくは縁部に配置されている。装填ピン同士は、好ましくは対称に配置される。
【００３９】
音試料ホルダは、好ましくは並進移動ステージとして構成されているか、または並進移動ステージの上に固定することができる。音試料ホルダと、以下で詳細に説明する本発明による（とりわけ構造として構成された）光学システムとの間で、相対移動を実施することができる。相対速度は、とりわけ１μｍ／秒より速く、とりわけ１ｍｍ／秒より速く、より好ましくは１ｃｍ／秒より速い。音試料ホルダと、光学構造との間、より正確に言えば測定された部分ビームフィールドとの間の相対移動によって、解像度の増加を達成することができる。相対移動が可能であることによって、走査による測定が可能である。この場合、検出器において収集された強度情報が音試料ホルダのｘ−ｙ位置と結びつけられる。例えば、空間的に集束された一次ビームＰＢ’’を使用し、この一次ビームＰＢ’’を基板スタックの原寸まで拡大しないことも考えられうる。このようにすると、基板スタックの小さな部分領域からの情報しか得られなくなる。それでもなお、相対移動によれば、基板スタック全体を測定することが可能となる。このような２Ｄスキャン方法は、解像度の増加という利点をもたらすことができるが、当然、基板スタック全体の瞬時の／直接的な測定よりも遅くなる。
【００４０】
相対移動を完全に省略したい場合、また、基板スタックの全面的な照射を使用しない場合には、空間的に制限されたビームを用いて基板スタック表面を走査することも可能である。このために、好ましくは光学システム全体が走査のために設計される
【００４１】
音印加手段、とりわけ音試料ホルダを、連続運転またはパルス運転で動作させることができる。連続運転とは、中断のない、または無視できるほどわずかな中断しか伴わない、音源の時間的に持続した使用のことであると理解される。パルス運転とは、音源が使用されない時間間隔が後続する、音源の１回限り、とりわけ短期間の使用のことであると理解される。本発明によれば、パルス運転が好ましい。
【００４２】
音印加手段、とりわけ音試料ホルダ、好ましくは個々の音源は、とりわけパルス運転において、とりわけ１Ｈｚ〜０．１ＭＨｚの間、好ましくは１０Ｈｚ〜１００００Ｈｚの間、より好ましくは２５Ｈｚ〜５０００Ｈｚの間、最も好ましくは５０Ｈｚ〜２５００Ｈｚの間、最も非常に好ましくは１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間の周波数範囲で動作する。
【００４３】
結合媒体（任意選択）
音源と第１の基板スタック表面との間には、音の印加中、とりわけ結合媒体からなる結合媒体層が配置されている。結合媒体は、好ましくは結合媒体通路を通って導入される。結合媒体は、音源と、印加対象である基板スタック表面とを少なくとも大部分にわたって、好ましくは完全に被覆する。結合媒体は、とりわけ以下の媒体のうちの１つまたは複数とすることができる：
●固体、および／または
●流体、とりわけ
○気体、好ましくは
・純粋な気体または
・気体混合物、好ましくは空気
○液体、とりわけ
・純粋な液体または
・液体混合物
○エアロゾル、および／または
○懸濁液
【００４４】
結合媒体として、好ましくは水、とりわけ蒸留水が使用される。
【００４５】
本発明によれば、結合媒体層の厚さは、とりわけ５ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは１μｍ未満、最も好ましくは１ｎｍ未満である。
【００４６】
本発明によれば、結合媒体層の厚さは、相互に結合されるべき基板スタック固定面の粗さと、音試料ホルダ表面、とりわけ音源表面の粗さとの合計と、とりわけ少なくとも同じ大きさである。粗さは、平均粗さ、二乗粗さ、または平均粗さ深さとして表される。平均粗さ、二乗粗さ、および平均粗さ深さの算出された値は、一般的に、測定された同一の距離または測定された同一の面積とは異なるが、同じ桁数範囲にある。したがって、結合媒体層の厚さは、基板スタック固定面の粗さと、音試料ホルダ表面、とりわけ音源表面の粗さとの合計と少なくともちょうど同じ大きさであり、とりわけ少なくとも２倍大きく、より好ましくは少なくとも３倍大きく、より好ましくは少なくとも５倍大きく、最も好ましくは少なくとも１０倍大きい。
【００４７】
あるいは、結合媒体層の厚さは、とりわけ、基板スタック固定面と音試料ホルダ表面との接触が少なくとも大部分にわたって、好ましくは完全に阻止されるように選択される。
【００４８】
非常に特に好ましい実施形態では、結合媒体層の使用を完全に省略することができる。これは、好ましくは、音源と第１の基板スタック表面との間の音波の伝達が、顕著な制限なしに、とりわけ強度損失または散乱なしに実施される場合に当てはまる。とりわけ、基板または基板スタックの固定は、音源と第１の基板スタック表面との間のコンタクトが最大化されるほどに良好になる。このことは、とりわけ真空式の固定装置の場合であって、かつ粗さが小さい滑らかな表面の場合に当てはまる。
【００４９】
光学システム
光学システムは、本発明によれば少なくとも、電磁ビームのためのとりわけただ１つの放射源と、基板スタックの基板スタック被測定面に印加するための手段と、第１ビーム経路および第２のビーム経路から１つの干渉ビームを形成するための干渉手段と、干渉ビームを検出するための検出器と、からなる。
【００５０】
一次ビームは、電磁ビームのための放射源から放射源ビームとして出射される。基板スタック被測定面によって反射され、とりわけ本発明による基板スタックの振動によって変化されたビームは、二次ビームと呼ばれる。一次ビームは、とりわけビームスプリッタによって第１のビーム経路と第２のビーム経路に分割される。あるいは、２つのビーム経路を、とりわけ２つの、好ましくは同期してスイッチングされる放射源によって別個に出力することができる。第１のビーム経路は、測定ビームとして基板スタック被測定面へと偏向され／向けられ、反射後、二次ビームとして検出器へと導かれる。二次ビームは、検出器に衝突する前に、第２のビーム経路／基準ビームと統合される。このとき、好ましくは一次ビームと二次ビームとの干渉が生じる。
【００５１】
一次ビームおよび／または二次ビームもしくは第１のビーム経路および／または第２のビーム経路を操作するため、とりわけ偏向、分割、平行化するために使用することができる任意の他の光学要素によって、光学システムを拡張することができる。このような光学要素には、とりわけ以下の光学要素のうちの１つまたは複数、もしくは１つまたは複数の組み合わせが含まれる：
●位相シフトマスク、
●マイクロミラーアレイ（ＤＭＤ）、
●プリズム、
●レンズ、とりわけ
○屈折レンズ
・幾何学的レンズ、とりわけ
・凸レンズ、
・凹レンズ、
・凸凹レンズ、
○回折レンズ、とりわけフレネルレンズ
●ミラー、とりわけ
○コールドミラー、
○放物面鏡、
○楕円鏡、
●コリメータ、
●ビームスプリッタ
【００５２】
本発明によれば、以下の光学要素を使用することが好ましい：
●レンズ
●ビームスプリッタミラー
【００５３】
とりわけ一次ビームの直径を拡大するために、レンズが使用される。一次ビームの反射後、二次ビームの直径を減少させるために、同一のレンズを使用すると特に有利である。
【００５４】
本発明によれば、とりわけビーム拡大および／またはビーム圧縮のために、屈折レンズおよび／またはフレネルレンズが使用される。
【００５５】
多かれ少なかれ長距離にわたってビームを干渉させるために、好ましくは干渉計の一部としてミラーが使用される。赤外線をフィルタリングして、この赤外線が基板スタックを不必要に加熱しないようにするために、とりわけコールドミラーを使用することができる。
【００５６】
ビームの平行化を保証にするために、好ましくは放射源の直後にコリメータが設置される。
【００５７】
放射源
放射源は、電磁源である。電磁ビームは、完全にインコヒーレントとすることができるか、または時間的および／または空間的にコヒーレントとすることができる。コヒーレンス長は、とりわけ１μｍより長く、好ましくは１００μｍより長く、より好ましくは１ｍｍより長く、最も好ましくは１００ｍｍより長い。
【００５８】
放射源は、好ましくはパルスモードで動作される。パルスモードでは、光子が連続的に出力されるのではなく、パルス状に出力される。パルス時間は、とりわけ１秒未満、好ましくは１ｍ秒未満、より好ましくは１μ秒未満、最も好ましくは１ｎ秒未満である。
【００５９】
放射源の出力は、とりわけ１ｍＷより大きく、好ましくは１００ｍＷより大きく、より好ましくは１Ｗより大きく、最も好ましくは１００Ｗより大きく、最も非常に好ましくは１０００Ｗより大きい。
【００６０】
放射源によって放出される電磁ビームは、好ましくは１０ｎｍ〜２０００ｎｍの間、好ましくは１０ｎｍ〜１５００ｎｍの間、より好ましくは１０ｎｍ〜１０００ｎｍの間、最も好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの間、最も非常に好ましくは１０ｎｍ〜４００ｎｍの間の範囲の波長を有する。特に好ましい波長は、６３５ｎｍおよび５３２ｎｍである。特に好ましくは、全波長帯の電磁ビームを放出する白色光源が使用される。その場合には、使用される全ての光学要素および／または検出器を、白色光源のために設計する必要がある。
【００６１】
検出器
検出器は、とりわけフラットパネル検出器として構成されている。フラットパネル検出器は、好ましくはＣＣＤ検出器である。検出器は、とりわけ１Ｈｚ〜１ＭＨｚの間、好ましくは１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間、より好ましくは２０Ｈｚ〜１００００Ｈｚの間、最も好ましくは３０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの間、最も非常に好ましくは４０Ｈｚ〜１００Ｈｚの間の読み取り周波数を有する。この場合、読み取り周波数とは、検出器が１秒当たりに読み取ることができる完全な干渉画像の数のことであると理解される。
【００６２】
検出器の水平ピクセル解像度は、とりわけ１０ピクセル／ｃｍより高く、好ましくは１００ピクセル／ｃｍより高く、より好ましくは１０００ピクセル／ｃｍより高く、最も好ましくは１００００ピクセル／ｃｍより高く、最も非常に好ましくは１０００００ピクセル／ｃｍより高い。
【００６３】
検出器の垂直ピクセル解像度は、とりわけ１０ピクセル／ｃｍより高く、好ましくは１００ピクセル／ｃｍより高く、より好ましくは１０００ピクセル／ｃｍより高く、最も好ましくは１００００ピクセル／ｃｍより高く、最も非常に好ましくは１０００００ピクセル／ｃｍより高い。
【００６４】
２つの画素の間の距離は、とりわけ０．１μｍ〜１００μｍの間、好ましくは０．５μｍ〜５０μｍの間、より好ましくは１μｍ〜２５μｍの間、最も好ましくは２．５μｍ〜１０μｍの間、最も非常に好ましくは５μｍである。
【００６５】
本発明による全ての実施形態では、とりわけ光学システムと、音印加手段および／または音試料ホルダとの間の相対移動を実施することが可能である。光学システムは、複数の部品または複数の光学要素から構成されているので、音試料ホルダの方を能動的に移動させることが好ましい。
【００６６】
音試料ホルダは、好ましくは中実なプレート、とりわけ花崗岩プレートの上で移動される。中実なプレートは、振動減衰のために使用される。光学システムは、とりわけ同一の中実なプレートに対して相対的に固定されるか、または同一の中実なプレートに固定される。本発明によるさらに好ましい実施形態では、光学システムは、第１の中実なプレートから可能な限り、とりわけ完全に分離されている第２の中実なプレートに関して固定されている。これによって、第１の中実なプレートの上を移動する音試料ホルダによって生じる振動が最適に遮蔽される。
【００６７】
本発明による第１の実施形態では、本発明による設備は、少なくとも、とりわけコヒーレントな電磁源と、基準と、ビームスプリッタと、検出器と、ビームを分割および拡大するための光学要素と、本発明による音試料ホルダと、からなる。
【００６８】
本発明によるこの第１の実施形態では、音試料ホルダが固定される。この固定によって、音試料ホルダの移動によって場合によって引き起こされうる振動のない、特に頑強な実施形態が可能となる。
【００６９】
本発明による第２の実施形態では、本発明による設備は、少なくとも、とりわけコヒーレントな電磁源と、基準と、ビームスプリッタと、検出器と、ビームを分割および拡大するための光学要素と、移動可能な音試料ホルダと、からなる。
【００７０】
本発明によるこの第２の実施形態では、音試料ホルダは、光学システムに対して相対移動を実施することができる。音試料ホルダをとりわけ中実なプレートの上で移動可能であることによって、レンズフィールドによって生成される部分ビーム間の部分領域をスキャンすることが可能になる。
【００７１】
プロセス
本発明によるプロセスの第１の実施形態では、基板スタックの検出／測定が以下のようにして実施され、この場合、個々のプロセスステップは、本発明の独立したステップとして開示される。
【００７２】
第１のプロセスステップでは、音試料ホルダの上に基板スタックが装填される。この装填は、好ましくはロボットを用いて全自動または半自動で実施されるか、または手動で実施される。設けることが好ましい装填ピンを、音試料ホルダが有している場合には、基板スタックが装填ピンの上に置かれ、この装填ピンを下げることによって基体の固定面の上に降ろされる。音試料ホルダが装填ピンを有していない場合には、基板スタックは、固定面の上に直接的に置かれる。
【００７３】
任意選択の第２のプロセスステップでは、固定手段による基板スタックの固定が実施される。この固定のために、好ましくは、とりわけ音試料ホルダに一体的に組み込まれた真空入口が使用される。真空入口によって、とりわけ基板スタックの下側で実施される比較的簡単な固定が実施される。この場合、この固定は、音試料ホルダと基板スタックとの間に依然として結合媒体を導入することが可能となるように、とりわけ点状に実施される。非常に特に好ましい実施形態では、効率的な音伝達のための結合媒体を完全に省略することが可能となるように、基板スタック固定面と、音試料ホルダの固定面とが平坦になっている。
【００７４】
さらなる任意選択の第３のプロセスステップでは、基板スタックと音源との間に、とりわけ音試料ホルダの形状によって形成される空間内に、結合媒体が導入される。結合媒体は、好ましくは、とりわけ音試料ホルダに一体的に形成された結合媒体通路を通って導入される。例えばホース、シリンジ、またはノズルのような専用の外部の供給手段を介して結合媒体を導入することも考えられる。
【００７５】
第２のプロセスステップと第３のプロセスステップとを、順序を入れ替えて実施すること、または少なくとも部分的に同時に実施することができる。まず始めに結合媒体を固定面の上に被着させ、その後、基板スタックを置き、必要な場合および／または必要な場合にのみ固定を実施することが、とりわけ有利であろう。
【００７６】
第４のプロセスステップでは、複数の音源によって生成された１つの音源パターン、または複数の異なる音源パターンの１つのシーケンスが、とりわけ結合媒体を介して基板スタックに入力される。音源パターンまたは音源パターンのシーケンスは、好ましくはソフトウェアおよび／またはハードウェアおよび／またはファームウェアにおいて事前にプログラミングされる。本発明による非常に特に好ましい実施形態では、音源の、ひいては１つまたは複数の音源パターンの任意のプログラミングを可能にするソフトウェアが設けられている。ソフトウェアは、ユーザーフレンドリーであるべきであり、相応のグラフィカルユーザーインターフェイスを有するべきであり、とりわけグラフィックエレメントによる、音試料ホルダのできるだけ簡単なプログラミングを可能にすべきである。とりわけ、それぞれの音源ごとに、それぞれの音源が音信号を出力する時点と、この音信号を出力する強度とを、個別に指定することができるようにすべきである。好ましい実施形態では、複数の異なる音源パターンを生成して保存することができる。ソフトウェアは、１つまたは複数の規定されたトリガ時点に、音試料ホルダの個々の音源を制御し、これによって複数の音信号を生成する。このようにして生成された音信号は、相互に統合／重畳されて１つのとりわけ不均一な音波波面を形成する。
【００７７】
第５のプロセスステップでは、音波波面が、とりわけ結合媒体を介して基板スタックに入力され、この基板スタックを通って伝搬する。音の速度は、それぞれ異なる材料ではそれぞれ異なっており、音波波面は、とりわけ欠陥箇所において少なくとも部分的に不均一な基板スタックを通過するので、音波波面は、基板スタック被測定面に向かう途中で、とりわけ局所的に変化／変形される。音波波面の変形は、音波波面のそれぞれ異なる部分がそれぞれ異なる時点に基板スタック被測定面に到着するという記述と同じ意味である。音波波面の一部が基板スタック被測定面に衝突するとすぐに、基板スタック被測定面が周辺を励振して振動を形成する。この振動自体は、第１のビーム経路が基板スタック被測定面に衝突するときに、第１のビーム経路の電磁ビームに影響を及ぼす。
【００７８】
第６のプロセスステップでは、電磁ビームが、とりわけ音波波面の生成または基板スタックへの入力と同時に生成されるか、または放射源から送出される。電磁ビームは、拡大され、ビームスプリッタによって分解され、部分的に基準において反射される（第２のビーム経路）。基準において反射されなかったビーム（第１のビーム経路）は、基板スタック被測定面に向かう途中で拡大され、レンズフィールドによって複数の部分ビームに分解される。
【００７９】
個々の部分ビームは、基板スタック被測定面のそれぞれの局所的な振動状態に起因して、局所的に異なるように、とりわけ時間的にオフセットされた状態で反射されてビームスプリッタに戻される。ビームスプリッタにおいて、分割されたビームの重畳／（再）結合が実施される。このようにして生成された干渉パターンが、検出器において記録される。
【００８０】
好ましくは、複数の干渉画像が、所定の時間間隔内で、とりわけシーケンシャルに誘起されるそれぞれの音信号ごとに記録される。本発明による第４〜第６のプロセスステップは、それぞれ異なる音信号ごとに、とりわけ少なくとも１回、好ましくは少なくとも２回、より好ましくは少なくとも４回繰り返される。基板スタックに一度入力された音信号が減衰している間に、複数の干渉画像を記録することも考えられる。
【００８１】
最後の／第７のプロセスステップでは、存在しうる欠陥箇所を識別するために、保存された干渉画像を評価することができる。
【００８２】
本発明による最後の第８のプロセスステップでは、基板スタックの取り外しが実施される。
【００８３】
全ての光路に、それぞれ異なるフィルタを取り付けることができる。好ましい実施形態では、ハーフシェードフィルタおよび／または偏光フィルタが使用される。さらに、光路を完全に中断するためのフィルタを取り付けて、個々のビーム経路の連続的なスイッチオンおよびオフにより、評価すべき干渉画像のより簡単な境界を得ることができる。目的に適った特徴を満たす、当業者に知られた他の全てのフィルタも考えられる。
【００８４】
本発明は、スタンドアロンモジュールとして、またはクラスタ内のモジュールとして使用することができる。本発明がスタンドアロンモジュールとして使用される場合には、一方では、とりわけ基板スタックの製造または処理の分離を実施することができ、他方では、基板スタックの測定を実施することができる。これによって、複数の国々にわたる１つのプロセスチェーンを構築することが可能となり、このようなプロセスチェーンでは、基板スタックがある１つの国で製造され、また別の国で測定される。本発明による実施形態がクラスタの一部である場合には、基板スタックの製造およびその測定を、同じ場所で実施することができる。これによって、とりわけ、基板スタックの製造時における潜在的な欠陥を早期に識別して、この基板スタックを修正プロセスに供給することが可能となる。
【００８５】
とりわけ、このようなクラスタは、１つまたは複数の以下のモジュールを有することができる：
●本発明による実施形態による計測設備
●ボンディング装置
●デボンディング（剥離）装置、とりわけ
○プレボンディングを分離するための設備、とりわけ
●国際公開第２０１３０９１７１４号明細書（WO2013091714A1）のコーティング設備、とりわけ
○スピンコーティング設備
○スプレーコーティング設備
○ＰＶＤ設備
○ＣＶＤ設備
●現像装置
●洗浄設備
●プラズマ設備
●スパッタリング設備
●アライメント設備
●印刷設備
【００８６】
装置に関する特徴が、方法の特徴を示唆または記載している場合には、これらの特徴を、方法に関して開示されたものとみなされるべきであり、逆もまた同様である。
【００８７】
本発明のさらなる利点、特徴、および実施形態は、以下の図面の説明および特許請求の範囲および添付された図面から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１ａ】本発明による音試料ホルダの第１の実施形態を上から見た概略図である。
【図１ｂ】第１の実施形態の概略断面図である。
【図２ａ】本発明による音試料ホルダの第２の実施形態を上から見た概略図である。
【図２ｂ】第２の実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明による設備／装置の実施形態の、部分拡大図を有する概略側面図である。
【図４】時点ｔ１における干渉パターンの概略図である。
【図５】３つの異なる表面点の振幅の時間的な変化の概略図である。
【図６ａ】振動最大値における振動する表面点の概略拡大図である。
【図６ｂ】振動ゼロ点交差における振動する表面点の概略拡大図である。
【図６ｃ】振動最小値における振動する表面点の概略拡大図である。
【図６ｄ】表面点の振幅変化の概略図である。
【図７】本発明によるプロセスのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
図面では、同じ構成要素、または同じ機能を有する構成要素には、同じ参照番号が付されている。
【００９０】
図１ａは、とりわけグリッド状に配置された複数の個々の音源９からなる音試料ホルダ７（音印加手段）の、本発明による第１の実施形態を上から見た概略図を示す。音試料ホルダ７の基体８は、完全に平坦な（すなわち側縁部まで平坦な）基体表面８ｏを有する。基体８には、とりわけ基体８を貫通する、好ましくは複数の結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２が設けられている。
【００９１】
結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２を、基体表面８ｏにわたって、すなわち音源９同士の間にも、任意に分布させることも考えられうる。しかしながら、継ぎ目のない／中断のない音源９のフィールドを得るためには、結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２を周縁に取り付けることが好ましい。
【００９２】
図１ｂは、音源９の音源表面９ｏが、好ましくは基体表面８ｏと同一平面上に配置されており、とりわけ基体表面８ｏに組み込まれており、基体表面８ｏと一体的に形成されていることを示す。
【００９３】
図２ａは、とりわけグリッド状に配置された複数の個々の音源９からなる音試料ホルダ７’の、本発明による第２の好ましい実施形態を上から見た概略図を示す。基体８’は、基体表面８ｏ’を有し、この基体表面８ｏ’は、底部８ｂと、底部８ｂの側方をとりわけ完全に環状に取り囲んでいるウェブ１５と、を有する。したがって、基体８’は、とりわけ結合媒体１３を収容するための空間を形成している。結合媒体１３は、とりわけ制御装置によって制御されて、結合媒体通路１０を通って供給することができる。
【００９４】
基体８’には、好ましくは複数の結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２が設けられている。結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２を、基体表面８ｏ’にわたって、すなわち音源９同士の間にも、任意に分布させることも考えられうる。しかしながら、継ぎ目のない音源９のフィールドを得るためには、結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２を周縁に取り付けることが好ましい。好ましくは、結合媒体通路１０および／または固定手段１１および／または装填ピン１２は、ウェブ１５と音源９との間に配置される。
【００９５】
ウェブ１５の役割は、結合媒体通路１０を通って導入されるとりわけ液状の結合媒体を基体表面８ｏ’上に保持することにある。
【００９６】
図２ｂは、音源９の音源表面９ｏが、好ましくは基体表面８ｏ’および／または底部８ｂと同一平面上に配置されており、とりわけ基体表面８ｏ’に組み込まれており、基体表面８ｏ’と一体的に形成されていることを示す。
【００９７】
図３は、本発明による設備２１（装置）の実施形態を示す。設備は、とりわけコヒーレントな放射源１を有する。放射源１は、電磁ビームを出力するように構成されており、この出力は、制御装置（図示せず）によって制御される。設備１は、電磁ビームが、基板スタック１４の基板スタック被測定面１４ｍへと部分的に偏向されるように構成されている。このためにとりわけ、基板スタック１４は、基板スタック被測定面１４ｍの反対側に位置する基板スタック固定面１４ｏが音試料ホルダ７の上に配置および固定されている。
【００９８】
電磁ビームは、一次ビームＰＢとして、とりわけ半透明のビームスプリッタ３に導かれるべきであり、ビームスプリッタ３は、一次ビームＰＢを第１のビーム経路と第２のビーム経路とに分割するために使用される。このために、一次ビームＰＢが分割のために最適化されると有利である。放射源１とビームスプリッタ３との間には、放射源１の一次ビームＰＢを平行化および／または拡大する（直径を拡大する）好ましくは複数の光学要素が配置されている。このような光学要素には、とりわけコリメータ（図示せず）および／またはレンズ２，２’が含まれる。
【００９９】
できるだけ平行化された一次ビームＰＢは、その後、ビームスプリッタ３に衝突し、ビームスプリッタ３は、この一次ビームを２つの部分ビームに、すなわち反射され、とりわけ９０°偏向された基準ビームＰＢ’（第２のビーム経路）と、透過された測定ビームＰＢ’’（第１のビーム経路）と、に分解／分割する。
【０１００】
設備２１は、少なくとも１つの基準４を有する。基準４は、好ましくは平坦なミラーである。基準４の役割は、（平行な）基準ビームＰＢ’をビームスプリッタ３に少なくとも大部分にわたって、好ましくは完全に反射して戻すことにある。反射されて戻ってきた基準ビームＰＢ’は、改めてビームスプリッタ３に衝突し、この基準ビームＰＢ’は、再び、透過された部分ビームと偏向された部分ビームとに分割される。本発明による特別な実施形態では、基準４を、測定ビームＰＢ’’のビーム経路に配置することができる。このような干渉計は、“distal integrated interferometer（遠位組込型干渉計）”と呼ばれる。
【０１０１】
ビームスプリッタ３を透過した測定ビームＰＢ’’は、好ましくは複数の光学要素によって改めて拡大され、とりわけ測定対象である基板スタック１４の寸法に合わせて拡大される。このために使用される光学要素、とりわけレンズ２’’’と基板スタック１４との間には、好ましくはレンズフィールド６が配置されている。レンズフィールド６は、測定ビームＰＢ’’の一部を、レンズフィールドに面した、とりわけレンズフィールド６に対して平行に配置された基板スタック被測定面１４ｍの上に集束させる。したがって、レンズフィールド６のそれぞれのレンズが、１つの部分ビーム１６を生成し、この部分ビーム１６が、基板スタック被測定面１４ｍにおける１つの測定点を検出する。
【０１０２】
基板スタック被測定面１４ｍによって反射されたビームは、音試料ホルダの音波の影響を受けて、その特性、とりわけ形状に関して変化された二次ビームＳＢとして、ビームスプリッタ３に帰還する。ビームスプリッタ３において、基準ビームＰＢ’と二次ビームＳＢとが干渉される。すなわち、設備１は、第１のビーム経路と第２のビーム経路とが同時に再びビームスプリッタ３に戻ってくるように、第１のビーム経路の走行時間と第２のビーム経路の走行時間とが一致するように構成されている。
【０１０３】
検出器５は、干渉画像を、評価可能な、とりわけデジタル化された形式で記録する。検出器５は、好ましくはフラットパネル検出器として、より好ましくはＣＣＤフラットパネル検出器として構成されている。
【０１０４】
図３には、基板スタック固定面１４ｏと音源表面９ｏと間の界面の拡大図が示されており、音源表面９ｏは、とりわけ同一平面上に延在しているか、または音源平面を形成している。音源表面９ｏは、固定面８ｏ（または図２の音試料ホルダ７’を使用した場合には固定面８ｏ’）に対応する。
【０１０５】
結合媒体が基板スタック固定面１４ｏを音源表面９ｏに最適に、とりわけ完全に結合することができるようにするために、粗さＲ１４ｏおよびＲ９ｏは、合計して距離ｄ１よりも小さくなければならない。距離ｄ１は、音源表面９ｏの最も深い位置と、基板スタック固定面１４ｏの最も深い位置と、の間の区間である。あるいは、結合媒体層の厚さは、とりわけ、基板スタック固定面と音試料ホルダ表面との接触が少なくとも大部分にわたって、好ましくは完全に阻止されるように選択される。
【０１０６】
図４は、時点ｔ１に検出器５において記録された概略的な干渉画像を示す。最大値１７と最小値１８とが見て取れる。時点ｔ１には、基板スタック被測定面１４ｍにおける点ｐ１が、ちょうど最大値１７を通過しており、その一方で、点ｐ８は、同じ時点に最小値１８を通過している。点ｐｎは、ゼロ交差を通過している。最小値とゼロ交差との間のコントラストは、図示することが難しく、簡単には見て取ることができない。
【０１０７】
複数のこのような干渉画像が、時間間隔Δｔの間、誘起されたそれぞれの音響信号ごとに記録される。時間間隔Δｔ当たりに記録される干渉画像の数は、サンプリングレートと呼ばれる。サンプリングレートは、とりわけ１に等しく、好ましくは５より大きく、より好ましくは１０より大きく、最も好ましくは２０より大きく、最も非常に好ましくは１００より大きい。
【０１０８】
図５は、４つの異なる曲線を有する線図を示す。横軸は、時間スケールされている。時間スケールの桁数は、とりわけミリ秒の範囲、好ましくはマイクロ秒の範囲、最も好ましくはナノ秒の範囲にある。第１の曲線は、トリガ曲線である。トリガ曲線は、時点ｔ０を指示するトリガ信号２０からなり、この時点ｔ０に、音試料ホルダが、結合媒体１３を介して音源９の音波１９を基板スタック１４に入力する。このトリガ信号２０は同時に、時間間隔Δｔの開始でもある。
【０１０９】
他の３つの曲線は、基板スタック被測定面１４ｍの３つの点ｐ１，ｐ８，およびｐｎにおける測定された振幅推移を表す。時点ｔ１における個々の点の振幅が、絶対値および符号に関してそれぞれ異なりうることが見て取れる。したがって、振動は、振幅および位相に関して点ごとに異なっている。
【０１１０】
図６ａ〜ｄは、振幅最大値、振幅ゼロ交差、および振幅最小値の３つの状態における、振動する基板スタック被測定面１４ｍの点ｐ１を例にした時間推移を示す。図６ａには、音波波面の一部として基板スタック被測定面１４ｍに到着した音波１９が概略的に示されている。
【０１１１】
その後、図６ｂ〜ｃでは、完全な振動通過の２つのさらなる状態が見て取れる。図６ｄには、図６ａ〜ｃの振幅推移が示される。
【０１１２】
図６ａは、基板スタック固定面１４ｏから到着した音波１９が、基板スタック被測定面１４ｍの局所的な凸型の変形／歪みを引き起こしている状態での、基板スタック被測定面１４ｍにおける被測定点の概略拡大図を示す。この歪みによって部分ビーム１６の光子は、後述する図６ｂおよび図６ｃの場合よりも早く基板スタック被測定面１４ｍに衝突することとなる。早期の後方散乱によって、これらの光子はビームスプリッタ３により早く到達し、これに相応して、反射された基準ビームＰＢ’（第２のビーム経路）と干渉する。
【０１１３】
図６ｂは、局所的な基板スタック被測定面１４ｍが歪ませられていない状態での、基板スタック被測定面１４ｍにおける被測定点の概略拡大図を示す。
【０１１４】
図６ｃは、基板スタック固定面１４ｏから到着した音波１９が、基板スタック被測定面１４ｍの局所的な凹型の変形／歪みを引き起こしている状態での、基板スタック被測定面１４ｍにおける被測定点の概略拡大図を示す。この歪みによって部分ビーム１６の光子は、前述した図６ａおよび図６ｂの場合よりも遅く基板スタック被測定面１４ｍに衝突することとなる。遅延された後方散乱によって、これらの光子はビームスプリッタ３により遅く到達し、これに相応して、反射された基準ビームＰＢ’（第２のビーム経路）と干渉する。
【０１１５】
図６ｄは、基板スタック被測定面１４ｍの点ｐ１における完全な振幅振動を示す。
【０１１６】
図７は、本発明によるプロセスのフローチャートを示す。本発明による第１のプロセスステップ１０１では、音試料ホルダ７，７’の上に基板スタック１４が装填される。装填ピン１２が存在する場合には、この装填は、好ましくは、突出している装填ピン１２の上に基板スタック１４を置くことによって実施される。基板スタック１４を、手動で装填することができるか、またはとりわけロボットによって自動で装填することができる。
【０１１７】
本発明による任意選択の第２のプロセスステップ１０２では、基板スタック１４が音試料ホルダ７，７’に固定される。この固定は、このために設けられた固定手段１１を用いて実施される。
【０１１８】
本発明によるさらなる第３のプロセスステップ１０３では、結合媒体１３が、とりわけ結合媒体通路１０を通って基体８，８’の固定面８ｏ，８ｏ’の上に被着される。この場合、結合媒体１３は、基板スタック固定面１４ｏと固定面８ｏ，８ｏ’との間の境界面に侵入し、これによって、音試料ホルダ７，７’と基板スタック１４との間の音響的なコンタクトとして使用される境界層を形成する。
【０１１９】
本発明による第４のプロセスステップ１０４では、本発明による音試料ホルダ７，７’において音源パターンが生成される。この生成は、とりわけ複数の音源９を個別に制御することによって実施される。これらの音源９は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアおよび／またはファームウェアによって制御され、規定された振幅および位相を有する個々の音源を放出する。個々の音源信号の重畳によって本発明による１つの音波波面が形成され、この音波波面が基板スタック１４に侵入する。
【０１２０】
本発明による第５のプロセスステップ１０５では、音波波面が基板スタック１４を通過し、この際、基板スタック１４に発生している不均一性によって変化する。音の速さは、とりわけ音が通過する材料に依存している。音波波面は、それぞれ異なる材料に起因して、とりわけ欠陥箇所（英語：void（ボイド））にも起因して、基板スタック被測定面１４ｍに向かう途中で変化し、場合によっては複数回変化する。音波波面が基板スタック被測定面１４ｍに到着するとすぐに、音波波面は、基板スタック被測定面１４ｍを励振して振動させる。この振動は、不均一な音波波面に起因して局所的に異なっている。とりわけ、本発明による構成によれば、電磁ビームに対して非透過性の基板または基板スタックを測定することが可能となる。シリコン基板を透視するためには赤外線を使用することが好ましいが、赤外線は、金属を通過しない。音波を使用することにより、あらゆる種類の材料、とりわけ金属、セラミック、ポリマー、ガラス、半導体等を問題なく透射することが可能となる。
【０１２１】
本発明による第６のプロセスステップ１０６では、基板スタック被測定面１４ｍの測定が干渉によって実施される。電磁ビームの放出を、とりわけ音源９を作動させることによってトリガすることができる。光の方が音よりも何倍も速く伝搬するので、基板スタック固定面１４ｏに入射された音波が基板スタック被測定面１４ｍに到着する前に、電磁ビームが基板スタック被測定面１４ｍに存在することが保証されている。したがって、第５のプロセスステップは、とりわけ第４のプロセスステップと同時に制御されるか、またはわずかに時間遅延されて制御される。
【０１２２】
電磁ビームは、放射源１において生成される。複数の光学要素、とりわけ２つの光学系２および２’は、拡大された一次ビームＰＢ（英語：primary beam）を生成する。拡大された一次ビームＰＢは、ビームスプリッタ３に衝突し、反射された基準ビームＰＢ’（第２のビーム経路）と、透過された測定ビームＰＢ’’（第１のビーム経路）と、に分解される。反射された基準ビームＰＢ’は、再び、基準４によって、とりわけミラーによって反射されてビームスプリッタ３に戻され、ビームスプリッタ３において、基準ビームＰＢ’が二次ビームＳＢと干渉する。
【０１２３】
透過された測定ビームＰＢ’’は、さらなる光学要素によって、とりわけ２つの光学系２’’および２’’’によって改めて拡大され、とりわけ測定対象である基板の寸法に合わせて拡大される。透過された測定ビームＰＢ’’は、改めて拡大された後、レンズフィールド６によって複数の部分ビーム１６に分解され、これらの部分ビーム１６は、基板スタック被測定面１４ｍの上に集束される。これらの部分ビーム１６は、基板スタック被測定面１４ｍのトポグラフィに基づいてそれぞれ異なる時間に反射され、したがって、それぞれ異なる時間差を伴ってビームスプリッタ３に帰還する。
【０１２４】
すなわち、反射後、振動情報を運ぶ二次ビームＳＢがビームスプリッタ３に帰還する。ビームスプリッタ３において、二次ビームＳＢは、基準４によって反射された基準ビームＰＢ’と干渉して、干渉ビームＩＢを形成する。干渉ビームＩＢは、検出器５によって検出される。検出器５において、干渉パターンが生成される。検出器５において記録された干渉パターンは、規定された時点ｔでの、とりわけ位相マップとして符号化された、基板スタック被測定面１４ｍのトポグラフィを表している。
【０１２５】
有限の時間間隔Δｔの後、減衰された振動は、振動の終了と見なしうるほどに振幅が小さくなっている状態になる。本発明によれば、所定の時間間隔Δｔの間、誘起されたそれぞれの音パターンごとに全ての干渉パターンが測定される。
【０１２６】
本発明によるこの測定過程によって、誘起された音パターンを使用して生成することができる、基板スタック被測定面１４ｍのトポグラフィの振動に関する情報が利用可能となる。
【０１２７】
本発明によるプロセスステップ１０４〜１０６は、とりわけ複数の異なる音パターンを使用して、複数回繰り返される。時間間隔Δｔ内における測定された干渉パターンのシーケンスは、これを生成している音パターンに一義的に対応付けられる。
【０１２８】
本発明による第７のプロセスステップ１０７では、音パターンおよび干渉画像を使用して、基板スタック１４の構造が計算される。
【０１２９】
本発明による第８のプロセスステップ１０８では、基板スタック１４の取り外しが実施される。
【０１３０】
プロセスステップ１０７と１０８とを並行して実施することも、または相互に入れ替えて実施することもできる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  放射源
２，２’，２’’，２’’’  レンズ
３  ビームスプリッタ
４  基準
５  検出器
６  レンズフィールド
７，７’  音試料ホルダ
８，８’  基体
８ｏ，８ｏ’  基体表面
９  音源
９ｏ  音源表面
１０  結合媒体通路
１１  固定手段
１２  装填ピン
１３  結合媒体
１４  基板スタック
１４ｏ  基板スタック固定面
１４ｍ  基板スタック被測定面
１５  ウェブ
１６  部分ビーム
１７  振幅または位相の最大値
１８  振幅または位相の最小値
１９  音波
２０  トリガ信号
２１  設備
ｄ１  結合媒体層の厚さ
Ｒ９ｏ  音源表面の粗さ
Ｒ１４ｏ  基板表面の粗さ
ＰＢ，ＰＢ’，ＰＢ’’  一次ビーム
ＳＢ  二次ビーム
ＩＢ  干渉ビーム
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2019505804.tif 000004
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月30日(2017.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、とりわけ基板スタック（１４）、好ましくはボンディングされた基板スタック（１４）を検査するための計測装置であって、
前記計測装置は、
・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波（１９）を印加するための音印加手段と、
・光学システムと、
を有し、前記光学システムは、
ａ）少なくとも１つの第１のビーム経路と少なくとも１つの第２のビーム経路とに分割されている／される電磁ビームを出力するための放射源（１）と、
ｂ）前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に前記第１のビーム経路を印加するための手段と、
ｃ）前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路から１つの干渉ビームを形成するための干渉手段と、
ｄ）前記干渉ビームを検出するための検出器（５）と、
を有し、
前記計測装置はさらに、
・前記検出器（５）において検出された前記干渉ビームを評価するための評価手段
を有する、
計測装置において、
前記音印加手段と前記光学システムとは、前記基板のそれぞれ反対の側に配置されている
ことを特徴とする、計測装置。
【請求項２】
前記電磁ビームを前記第１のビーム経路と前記第２のビーム経路とに分割するためのビームスプリッタ（３）を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記音印加手段は、少なくとも１つの、好ましくは複数の、とりわけ個別に制御可能な音源（９）を有する、
請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記音印加手段は、前記基板スタック（１４）を、とりわけ前記音源（９）の音源表面（９ｏ）に沿って固定するための固定手段（１１）を含む、
請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記音印加手段と前記第１の基板スタック表面との間に、結合媒体を導入可能である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
基板、とりわけ基板スタック（１４）、好ましくはボンディングされた基板スタック（１４）を以下のステップで、とりわけ以下のシーケンスで検査するための計測方法であって、
・前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の第１の基板スタック表面に音波を印加し、
・音波が印加された前記基板、とりわけ前記基板スタック（１４）の基板スタック被測定面（１４ｍ）に、放射源（１）から出力された電磁ビームの第１のビーム経路を印加し、
・前記電磁ビームの前記第１のビーム経路および第２のビーム経路から１つの干渉ビーム（ＩＢ）を形成し、
・前記干渉ビームを検出器（５）において検出し、
・前記検出器（５）において検出された前記干渉ビームを評価する、
方法において、
前記音印加手段と前記放射源（１）とは、前記基板のそれぞれ反対の側に配置されている
ことを特徴とする、計測方法。
【請求項７】
前記第１のビーム経路を、前記基板スタック被測定面（１４ｍ）が前記第１のビーム経路によって完全に検出されるように調整する、
請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路を同時に生成し、ビームスプリッタ（３）において分割する、
請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
前記第１のビーム経路および前記第２のビーム経路を、前記基板スタック被測定面（１４ｍ）において、とりわけ前記ビームスプリッタ（３）における前記第１のビーム経路の反射後、統合して前記検出器（５）へと偏向する、
請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記音波（１９）の印加を、少なくとも１つの、好ましくは複数の、とりわけ個別に制御可能な音源（９）によって実施する、
請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
とりわけそれぞれ異なる複数の音パターンのシーケンスを作成し、前記シーケンスのそれぞれ形成された干渉ビーム（ＩＢ）を検出し、一緒に評価する、
請求項６から１０までのいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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