(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子工学、光学または光電子工学用のウェハ（２）を検査する方法であって、
前記ウェハ（２）を前記ウェハの主表面（Ｓ）に垂直な対称軸線（Ｘ）を中心に回転させること、
干渉計装置（３０）に結合された少なくとも１つの光源（２０）から少なくとも２対の入射コヒーレント光ビームを放射することであって、各前記対が、２つの前記ビームが交差するところに、別の測定体積のフリンジ間距離とは異なるフリンジ間距離を有する干渉縞の入った当該測定体積を形成するために配置されること、
前記ウェハの前記主表面（Ｓ）の少なくとも一部が、前記ウェハの回転中に前記測定体積のそれぞれを通過すること、
前記ウェハの前記表面の前記部分によって散乱された光の少なくとも一部を収集すること、
前記収集光を取り込み、前記収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出すること、
前記信号で、前記収集光の光強度の変化の周波数成分を検出することであって、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであること、
各検出シグネチャに対して、前記当該測定体積の前記フリンジ間距離および前記欠陥のサイズに依存するものであり、下記式によって与えられ、前記測定体積を欠陥が通過することによるドップラー信号に基づいて決定され、そして電圧の形で時間の関数として表される、前記欠陥のビジビリティと呼ばれるパラメータを決定すること、
0006530063.tif 000005
上式で、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎは、最低電圧および最高電圧を定義して前記ドップラー信号のピークを定義し、オフセットは、前記ドップラー信号の平均値とゼロ電圧に対応する軸線との間の電圧であり
各測定体積に対して決定されたビジビリティに基づいて、前記欠陥のサイズに関する当該情報を得ること、および
前記欠陥のサイズを決定するために各測定体積に対して得られた情報をクロスチェックすること
を含む方法。
【請求項２】
前記欠陥のサイズに関する情報を得ることが、
各測定体積内の前記欠陥のビジビリティを計算すること、および
各測定体積に対して、当該フリンジ間距離に対する前記欠陥のサイズの関数としてのビジビリティ基準曲線に基づいて、前記欠陥の１つまたは複数の可能なサイズを決定すること
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が前記信号に帯域通過フィルタでフィルタをかけることを含み、前記帯域通過フィルタの通過帯域が、各測定体積に関連するドップラー周波数を組み込んでいる、請求項１または２の一項に記載の方法。
【請求項４】
前記測定体積が少なくとも部分的に重ね合わされる、請求項１〜３の一項に記載の方法。
【請求項５】
前記測定体積が、前記ウェハの回転経路に沿って互いに追従する、請求項１〜３の一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハに対する前記測定体積の半径方向移動を含む、請求項１〜５の一項に記載の方法。
【請求項７】
各測定体積のフリンジが、前記ウェハの回転経路に対して横方向に向けられる、請求項１〜６の一項に記載の方法。
【請求項８】
前記干渉計装置（３０）が光ガイドを備える集積光学装置であり、前記光ガイドの入力部が光源に結合され、前記光ガイドが２対の分岐に分割され、前記光ガイドの出力部が、各対の２つのビームが交差するところに当該測定体積を形成するために方向付けられる、請求項１〜７の一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ウェハが、前記光源の波長に対して少なくとも部分的に透明であり、各測定体積が、前記ウェハの厚さより薄い厚さを有するウェハの領域にまで延びる、請求項１〜８の一項に記載の方法。
【請求項１０】
電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査するシステムであって、
ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転駆動するための装置（１０）と、
少なくとも１つの光源（２０）と、
前記光源によって放射されたビームを２対のビームに分割するために、かつ各前記対の２つのビームが交差するところに、別の測定体積のフリンジ間距離とは異なるフリンジ間距離を有する干渉縞の入った当該測定体積を形成するために前記光源（２０）に結合された少なくとも１つの干渉計装置（３０）と、
前記ウェハの前記表面によって散乱された光の少なくとも一部を収集するための装置（４０）と、
前記収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために構成された、前記収集光を取り込むための装置（５０）と、
処理装置（６０）であって、
前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出し、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであり、
各検出シグネチャに対して、前記当該測定体積の前記フリンジ間距離および前記欠陥のサイズに依存するものであり、下記式によって与えられ、前記測定体積を通過する欠陥によるドップラー信号に基づいて決定され、そして電圧の形で時間の関数として表される、前記欠陥のビジビリティと呼ばれるパラメータを決定し、
0006530063.tif 000006
上式で、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎは、最低電圧および最高電圧を定義して前記ドップラー信号のピークを定義し、オフセットは、前記ドップラー信号の平均値とゼロ電圧に対応する軸線との間の電圧であり、
各測定体積に対して決定されたビジビリティに基づいて、前記欠陥のサイズに関する当該情報を得て、
前記欠陥のサイズを決定するために、各測定体積に対して得られた情報をクロスチェックする
ために構成された処理装置（６０）と、
を備えるシステム。
【請求項１１】
すべての前記測定体積を形成するために単一光源（２０）および単一干渉計装置（３０）を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記干渉計装置（３０）が光ガイドを備える集積光学装置の形をとり、前記光ガイドの入力部が前記光源に結合され、前記光ガイドが２対の分岐に分割され、前記光ガイドの出力部が、各対の２つのビームが交差するところに当該測定体積を形成するために方向付けられる、請求項１０または１１の一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記干渉計装置（３０）および前記散乱光を収集するための収集装置（４０）を半径方向に並進運動で移動させるためのアームも備える、請求項１０〜１２の一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子工学、光学または光電子工学用のウェハの製造および使用中、欠陥があればこれを検出するように各ウェハの表面の検査を行うことが一般的である。
【０００３】
検出されるべき欠陥のサイズが微小なために、作業者による目視検査では不十分である。
【０００４】
さらに、検査は、一般に、欠陥の有無を見つけ出すためだけでなく、前記欠陥に関する定性的かつ／または定量的な情報、例えば、前記欠陥の位置、サイズおよび／または性質などを提供するためのものでもある。
【０００５】
したがって、検査システムが、ますます小さくなる欠陥を検出することを目指してかつ前記欠陥の性質、サイズ、位置などに関するすべての所要の情報を提供するために開発されている。
【０００６】
これらのシステムは、生産速度に悪影響を及ぼさないように各ウェハの検査期間も十分に短くしなければならない。
【０００７】
国際公開第２００９／１１２７０４号パンフレットは、レーザドップラー速度計測法（Ｌａｓｅｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）（ＬＤＶ）を実施して半導体ウェハを検査するシステムを記述している。図１に示すように、このシステムは、光源２０と検査対象のウェハ２の表面Ｓに面して配置される、光源に結合された干渉計装置（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）３０とを備え、干渉計装置３０は動きによって作動される。前記干渉計装置は光ガイド（ｌｉｇｈｔ  ｇｕｉｄｅ）を備え、光ガイドの入力部は光源に結合され、光源から出て来るビームを２つの入射ビームに分割するための２つの分岐を備えている。光ガイドの出力部では、２つの分岐は、２つのビームが交差するところに、複数の平行縞（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｆｒｉｎｇｅｓ）を含む測定体積（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｖｏｌｕｍｅ）を形成するように互いに対して方向付けられる。このシステムは、ウェハの表面によって後方散乱された光を検出モジュールの方へ導くようにウェハの表面と検出モジュール５０との間に配置される光ファイバ４０も備える。
【０００８】
国際公開第０２／３９０９９号パンフレットは、レーザドップラー速度計測法を利用して半導体ウェハを検査する別のシステムを記述している。
【０００９】
ウェハの表面上の欠陥の存在は、この欠陥が干渉縞と交差するときに、検出モジュールによって測定されるドップラーバースト（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｂｕｒｓｔ）の散乱によって示される。ドップラーバーストは、二重周波数成分、すなわち、欠陥によって散乱さ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、欠陥の速度に関する情報の入ったドップラー周波数に対応する高周波成分と、を有する信号である。ドップラー周波数ｆＤは、干渉縞に垂直な方向の欠陥の運動速度ｖと干渉縞相互間の距離Δ（フリンジ間距離（ｉｎｔｅｒ−ｆｒｉｎｇｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅｓ））とに関係式ｖ＝ｆ＊Δで関連付けられる。
【００１０】
図２は、検出モジュールの出力に電圧（ボルト）の形で時間の関数として表される、干渉帯を欠陥が通過することによるドップラーバーストを示す。
【００１１】
このようなドップラーバーストに基づいて、ウェハの表面上に検出された欠陥のサイズを決定することができる。
【００１２】
この点について、Ｗ．Ｍ．Ｆａｒｍｅｒの「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ，Ｎｕｍｂｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ，ａｎｄ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」という名称の刊行物を参照することができ、この刊行物は、粒子のビジビリティ（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）のモデルを粒径の関数として提示している。
【００１３】
したがって、所与の干渉縞のパターンでは、球体の直径と定義される球体にたとえられる欠陥のサイズと上記式に従って決定されるビジビリティとの関係は、図３に示すタイプの曲線によって与えられる。
【００１４】
０．１５を超えるビジビリティでは、図３の曲線は、所与のビジビリティ値に対応する一意の欠陥サイズを提供することに留意されたい。
【００１５】
しかしながら、０．１５未満のビジビリティでは、この曲線は「跳ね返り」を示していて、単一のビジビリティ値が複数の欠陥サイズに対応し得ることを示している。したがって、図３の例では、０．１のビジビリティは、球体の３つの半径、すなわち０．８３μｍ、１．１２μｍ、および１．４５μｍに対応する。
【００１６】
このような場合は、これらの異なる可能なサイズのうちで、ウェハ上に存在する欠陥の実際のサイズを決定するという問題が生じる。
【００１７】
特に、この手法では、サイズが大きく異なる欠陥のサイズの測定をすることができない。実際、図３に示すように、０．９μｍより大きいサイズを有する欠陥のサイズ（０．１５未満のビジビリティに対応する）を決定することができない。
【００１８】
次に、ウェハ上に検出することができる欠陥のサイズは、通常は数十ナノメートル〜数百マイクロメートルという広範囲の寸法に及ぶ。
【００１９】
図３の曲線に基づく手法のもう１つの欠点は、いくつかの欠陥サイズ（例えば、半径０．９５μｍ）でビジビリティがゼロであることである、すなわち、ドップラーバーストが生成されないことである。したがって、このサイズの欠陥は検出することができない。
【発明の簡単な説明】
【００２０】
本発明の目的は、前述の欠点を解決するとともに、数十ナノメートルより大きいサイズを有するウェハ上に存在し得る欠陥のすべてを検出し、検出された各欠陥のサイズを確実に決定することを可能にする、ウェハを検査するシステムおよび方法を明確にすることである。このシステムおよびこの方法は、既存のシステムおよび方法に対して改善された検出ダイナミクス（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｄｙｎａｍｉｃｓ）、すなわち、多数の欠陥を検出するとともに、その欠陥のサイズを短い時間尺度内で広範囲の欠陥サイズにわたって評価するより大きな能力も有していなければならない。
【００２１】
本発明によれば、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査する方法が提案され、この方法は、
ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転させること、
少なくとも１つの光源から少なくとも２対の入射コヒーレント光ビームを放射することであって、各対が、２つのビームが交差するところに、別の測定体積のフリンジ間距離とは異なるフリンジ間距離を有する干渉縞の入った当該測定体積を形成するために配置されること、
ウェハの主表面の少なくとも一部が、ウェハの回転中に前記測定体積のそれぞれを通過すること、
ウェハの表面によって散乱された光ビームを収集すること、
収集光を取り込み、収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出すること、
前記信号で、前記収集光の強度の変化の周波数成分を検出することであって、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであること、
各検出シグネチャに対して、当該測定体積のフリンジ間距離および欠陥のサイズに依存するものであり、下記式によって与えられ、測定体積を欠陥が通過することによるドップラー信号に基づいて決定され、そして電圧の形で時間の関数として表される、欠陥のビジビリティと呼ばれるパラメータを決定すること、
0006530063.tif 000002
上式で、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎは、最低電圧および最高電圧を定義して前記ドップラー信号のピークを定義し、オフセット（ｏｆｆｓｅｔ）は、ドップラー信号の平均値とゼロ電圧に対応する軸線との間の電圧である、
各測定体積に対して決定されたビジビリティに基づいて、前記欠陥のサイズに関する当該情報を得ること、および
欠陥のサイズを決定するために各測定体積に対して得られた情報をクロスチェックすること
を含む。
【００２２】
特に有利には、欠陥のサイズに関する情報を得ることは、
各測定体積内の欠陥のビジビリティを計算すること、および
各測定体積に対して、当該フリンジ間距離に対する欠陥のサイズの関数としてのビジビリティ基準曲線に基づいて、欠陥の１つまたは複数の可能なサイズを決定すること
を含む。
【００２３】
好ましくは、前記方法は信号に帯域通過フィルタでフィルタをかけることを含み、帯域通過フィルタの通過帯域は、各測定体積に関連するドップラー周波数を組み込んでいる。
【００２４】
一実施形態によれば、前記測定体積は少なくとも部分的に重ね合わされる。
【００２５】
別の実施形態によれば、前記測定体積は、ウェハの回転経路に沿って互いに追従する。
【００２６】
特に有利には、上記方法は、ウェハに対する前記測定体積の半径方向移動も含む。
【００２７】
原則として、各測定体積のフリンジは、ウェハの回転経路に対して横方向に向けられる。
【００２８】
特に有利な実施形態によれば、干渉計装置は光ガイドを備える集積光学装置（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）であり、光ガイドの入力部は光源に結合され、前記光ガイドは２対の分岐に分割され、光ガイドの出力部は、各対の２つのビームが交差するところに当該測定体積を形成するために方向付けられる。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、ウェハは、前記光源の波長に対して少なくとも部分的に透明であり、各測定体積は、前記ウェハの厚さより薄い厚さを有するウェハの領域にまで延びる。
【００３０】
別の主題は、電子工学、光学または光電子工学用のウェハを検査するシステムに関し、このシステムは、
ウェハを前記ウェハの主表面に垂直な対称軸線を中心に回転駆動するための装置と、
少なくとも１つの光源と、
前記光源によって放射されたビームを２対のビームに分割するために、かつ２つのビームが交差するところに、別の測定体積のフリンジ間距離とは異なるフリンジ間距離を有する干渉縞の入った当該測定体積を形成するために光源に結合された少なくとも１つの干渉計装置と、
ウェハによって散乱された光を収集するための装置と、
前記収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために構成された、収集光を取り込むための装置と、
処理装置であって、
前記信号で、前記収集光の光強度の変化の周波数成分を検出し、前記周波数が、当該測定体積を欠陥が通過する時間シグネチャであり、
各検出シグネチャに対して、当該測定体積のフリンジ間距離および欠陥のサイズに依存するものであり、下記式によって与えられ、測定体積を欠陥が通過することによるドップラー信号に基づいて決定され、そして電圧の形で時間の関数として表される、欠陥のビジビリティと呼ばれるパラメータを決定し、
0006530063.tif 000003
上式で、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎは、最低電圧および最高電圧を定義して前記ドップラー信号のピークを定義し、オフセットは、ドップラー信号の平均値とゼロ電圧に対応する軸線との間の電圧であり、
各測定体積に対して決定されたビジビリティに基づいて、前記欠陥のサイズに関する当該情報を得て、
欠陥のサイズを決定するために、各測定体積に対して得られた情報をクロスチェックするために構成された処理装置と、
を備える。
【００３１】
有利な一実施形態によれば、前記システムは、すべての測定体積を形成するために単一光源および単一干渉計装置を備える。
【００３２】
好ましい一実施形態によれば、干渉計装置は光ガイドを備える集積光学装置の形をとり、光ガイドの入力部は光源に結合され、光ガイドは２対の分岐に分割され、光ガイドの出力部は、各対の２つのビームが交差するところに当該測定体積を形成するために方向付けられる。
【００３３】
特に有利には、上記システムは、干渉計装置および散乱ビームを収集するための装置を半径方向に並進運動で移動させるためのアームも備える。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
他の特徴および利点は、添付図面を参照して後述する詳細な説明から明らかになるであろう。
【図１】国際公開第２００９／１１２７０４号パンフレットに記述されている、レーザドップラー速度計測法に基づく検査システムの概略構成図である。
【図２】ドップラーバーストの一例を示す図である。
【図３】球体にたとえられる欠陥のビジビリティ（可変で単位なし）を欠陥のサイズ（当該のケースではマイクロメートルで表される球体の半径）の関数として示す線図である。
【図４】本発明の一実施形態による検査システムの概略構成図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による干渉計装置の概略構成図である。
【図５Ｂ】本発明の別の実施形態による干渉計装置の概略構成図である。
【図６】本発明による検査システムのための、球体にたとえられる欠陥のビジビリティ（単位なし）を欠陥のサイズ（マイクロメートルで表される球体の半径）の関数として示す線図である。
【図７】２以上のＮ個の測定体積を実施する欠陥の検出の原理を示す図である。
【００３５】
明瞭にするために、上記図は必ずしも原寸に比例して描かれていない。
【００３６】
本発明は、電子工学、光学または光電子工学の分野で使用するための任意のウェハに関する。特に、ウェハは、以下の材料、すなわち、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ガラス、石英、サファイア、ＧａＡｓ（非限定的なリスト）のうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００３７】
さらに、ウェハの材料は、検査システムの光源の波長で部分的に透明であってもよく、そうでなくてもよい。実際、以下で詳細に説明する特に有利な実施形態によれば、検査システムは、測定体積が延びているウェハの領域がウェハの厚さより薄い厚さを有するように配置することにより、制御された被写界深度を提供して、ウェハに対する測定体積の位置を制御することが可能になる。このようにして、検出された欠陥は、検査対象の表面上に、またはその表面のすぐ近くに配置され、反対表面には配置されないことが保証される。
【００３８】
検出された欠陥のサイズの明確な決定を可能にするとともに、欠陥のサイズに関わらず各欠陥を数十ナノメートルから数百マイクロメートルの範囲内で可視化するために、本発明は、それぞれ異なるフリンジ間距離を有する干渉縞の入った少測定体積をなくとも２つ形成することを提案する。
【００３９】
測定体積は、ウェハの欠陥が測定体積のそれぞれに入り、適切な場合、当該ドップラーバーストを発生させるように、互いに対して配置される。
【００４０】
図４は、このような測定体積を利用した検査システム１の概略構成図である。
【００４１】
システムは、検査対象のウェハ２を受容するとともに、ウェハ２を前記ウェハの主表面Ｓに垂直な対称軸線Ｘを中心に回転駆動するための支持体１０を備える。一般に、ウェハは円形をしているが、本発明は他の形状にも適用可能である。
【００４２】
ウェハ２は、静電手段や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。
【００４３】
支持体を回転させるための機構はそれ自体が知られており、したがって詳細には説明しない。
【００４４】
支持体１０は、ウェハの角度位置をいつでも知ることを可能にする１つまたは複数の符号器（図示せず）を備える。
【００４５】
検査システム１は光源２０も備える。
【００４６】
光源２０は、典型的には分布帰還型（ＤＦＢ）レーザである。
【００４７】
光源は、図５を参照して詳細に説明する干渉計装置３０に結合される。
【００４８】
干渉計装置３０は、異なるフリンジ間距離を有する少なくとも２つの測定体積（測定体積のうちの１つだけが図４に参照符号Ｖの下に図式的に示されている）を形成するために設計される。これらの測定体積は、単一空間の中に完全にまたは部分的にあることができる。図６を参照して以下に説明するように、フリンジ間距離は、測定体積のうちの１つの中に見えない欠陥が他の測定体積の中に見えるように、かつ検出された欠陥のサイズに関する曖昧さを取り除くために、これらの測定体積のそれぞれに関連するビジビリティ曲線が互いに十分に異なるように選択される。
【００４９】
検査システムは、当該測定体積を形成するためにそれぞれ光源に結合される複数の干渉計装置を備えることを想定することができるが、この実施形態はかさおよびコストの点であまり有利ではない。したがって、検査システムは、単一光源と異なる測定体積を形成するのに適した単一干渉計装置とを備えることが好ましい。
【００５０】
検査システムは、ウェハの表面によって散乱された光を収集するための装置４０をさらに備える。この装置４０は、好ましくは大コア径（すなわち、通常は直径１００〜１０００μｍ）を有する光ファイバを備えることができ、光ファイバの入力部は、測定体積の近くにウェハの表面に面して配置され、光ファイバの出力部は、収集光の光強度の変化を時間の関数として表す電気信号を放出するために収集光を取り込むための装置５０に結合される。前記装置５０は、通常は光検出器を備える。
【００５１】
干渉計装置３０および後方散乱光を収集するための装置４０は互いにしっかりと固定されることが好ましい。実際、収集装置４０の入力部は、ウェハによって後方散乱された光を受けるために、測定体積に対して適切な方法で配置されなければならない。
【００５２】
最後に、検査システム１は、前記信号で、ドップラー周波数に対応する周波数成分を検出するために構成された処理装置６０を備える。
【００５３】
処理装置６０は、インタフェース（図示せず）に有利に結合されて、ユーザが結果にアクセスし、それによって特に、その結果を表示し、記録しかつ／または印刷することが可能になる。
【００５４】
ウェハが光源の波長に対して少なくとも部分的に透明である場合、各測定体積が延びる領域がウェハの厚さより薄い厚さを有するように配置される。前記領域の厚さは、ウェハの厚さの９０％以下であることが好ましい。例えば、厚さ５００μｍ〜１ｍｍのウェハの場合、測定体積が１００μｍ以下の厚さを有するウェハの領域にまで延びるように配置される。測定体積の寸法は、干渉計装置に特有であり、光源によって放射された光ビームが伝搬する光ガイドの２つの分岐の間の角度と前記分岐の開口数とによって定義される。
【００５５】
この点において、現在市販されている検査システムでは、透明ウェハの満足の行く検査をすることができないことに留意されたい。
【００５６】
実際、暗視野検査手法に基づいたシステムの場合、入射ビームはウェハの厚さを通過し、欠陥があれば、これが検査されるべき表面上に存在しようと、欠陥反対表面上に存在しようと、基板の厚さ内に存在しようと、散乱光を発生させる。したがって、このようなシステムでは、検出された各欠陥が検査対象の表面上にあるか否かを知るのは不可能である。
【００５７】
さらに、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社は、暗視野照明および共焦点レーザ検出型のＣａｎｄｅｌａ（商標）と呼ばれる透明ウェハを検査するシステムを提案している。しかしながら、このシステムは、共焦点検出に必要な位置決め精度のために焦点を合わせるのが特に困難であり、したがって再現可能な結果を提供しない。
【００５８】
本発明で実施されるシステムは、欠陥が測定体積を通過することによってしか放出することができない周波数信号を用いることにより、暗視野手法および共焦点検出手法に関連する制約を克服する。したがって、このようなシステムでは、干渉計装置の位置決めは、検査対象のウェハの表面に対して正確に調整されなければならないが、測定体積の制限、したがって検出はドップラー周波数によって行われるので、後方散乱光を収集するための装置は同程度に高い位置決め精度を必要としない。
【００５９】
さらに、透明ウェハを検査するには、以下に説明するような集積光学装置が干渉計装置を生産するために選択されることが好ましい。このような装置により、実際に検査システムの被写界深度を制御することが可能になる。一方、ビジビリティ計算によるサイズの測定は、測定体積内の欠陥の位置とは無関係である。
【００６０】
ウェハを検査するには、前記ウェハ２は支持体１０上の所定の位置に置かれ、支持体は、制御された角速度ωで回転駆動される。支持体１０上にある符号器により、ウェハの所与の角度位置は各時点で知られる。ウェハの回転速度は、通常は５０００ｒｐｍ程度である。
【００６１】
検査システム１では、干渉計装置３０は、前記装置３０を半径方向に移動させるのに適したアーム（図示せず）上に、ウェハ２の主表面に面して配置される。したがって、ウェハの回転を考慮して、後方散乱光を収集するための装置とともに干渉計装置を半径方向に並進で移動させることにより、ウェハの全表面を測定体積で連続的に掃引することが可能になる。
【００６２】
２つの測定体積は、欠陥がすべての測定体積を通過することを確実にするために、ウェハと同じ側に形成される。各測定体積の干渉縞は、欠陥によって通過されるように、ウェハの回転経路に対して横方向に向けられる。フリンジとウェハの回転経路との間の傾きは、別の非ゼロ角と直交または合致することができる。
【００６３】
Ｗ．Ｍ．Ｆａｒｍｅｒの方法の前述した原理によれば、各測定体積に対して、検出された欠陥のビジビリティは下記式によって計算され、
0006530063.tif 000004
上式で、ＩｍａｘおよびＩｍｉｎ（Ｖ）は、最低電圧および最高電圧を定義してドップラーバーストのピークを定義し、オフセット（Ｖ）は、信号の平均値とゼロ電圧に対応するｘ軸との間の電圧である（図２を参照）。このオフセットは、Ｗ．Ｍ．Ｆａｒｍｅｒの式には見られず、測定条件に関連付けられ、欠陥がない場合でも、表面によって散乱された少量の光が検出され得ることを考慮する。
【００６４】
加えて、図３のタイプの複数の基準曲線が処理装置のメモリに保存され、各基準曲線は、当該測定体積内の欠陥のビジビリティを欠陥のサイズの関数として定義する。
【００６５】
本発明の一実施形態では、測定体積は、ウェハの回転軸線から同じ半径方向距離を置いて、ウェハの回転経路に沿って互いに追従する。したがって、欠陥は、ウェハの回転中に異なる測定体積を連続的に通過する。
【００６６】
本発明の別の実施形態によれば、測定体積は少なくとも部分的に重ね合わされる。実際、帯域通過フィルタリングを実施して、各フリンジ間距離、したがって各測定体積に関連するドップラー周波数を積分することを条件として、光検出器によって放出される信号はこれらの測定体積に関連付けられた情報だけを含んでいるので、測定体積を区別することが可能になる。「積分する（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ）」は、この場合、フィルタの通過帯域がドップラー周波数とこのドップラー周波数を中心とする小周波数範囲とを含むことを意味する。
【００６７】
図５Ａおよび図５Ｂは、干渉縞を含んでいて、それぞれ異なるフリンジ間距離を有する２つの測定体積を形成することを可能にする干渉計装置の２つの実施形態の概略構成図である。図５Ａの場合、測定体積は隣り合っており、図５Ｂの場合、測定体積は少なくとも部分的に重ね合わされる。
【００６８】
この装置３０は光ガイド３１を備え、光ガイド３１の入力部３２は光源２０に結合され、光源から出て来るビームを２つの入射ビームに分割するための２つの対称主分岐３３、３４を備えている。
【００６９】
分岐３３および３４はそれぞれ、それ自体が２つの対称二次分岐３３ａ、３３ｂおよび３４ａ、３４ｂに分割される。
【００７０】
分岐の端部において、各二次分岐は、ビームのガウス分布を保持しながらビームを広げるように意図されている拡張部分を有する。
【００７１】
光ガイドの出力部において、各対の二次分岐は、２つのビームが交差するところに平行干渉縞の入った測定体積を形成するように、互いに関連して方向付けられる。図５Ａに図式的に示されているように、対３３ａ、３３ｂは、フリンジ間距離が値Δ１を有する測定体積を形成し、対３４ａ、３４ｂは、フリンジ間距離がΔ１とは異なる値Δ２を有する測定体積を形成する。
【００７２】
図５Ｂの装置は図５Ａの装置と同じ原理に従っているが、フリンジは図を簡略化するために示されていない。この実施形態では、異なる分岐は、前記分岐の出力部に生成される測定体積が実質的に同時に起こるように、対称にインタリーブされる。
【００７３】
特に有利には、干渉計装置は、センサの出力部に干渉体積を形成するために、単一片で構成され、光源によって放射されたビームの分離と複数分岐対のビームの伝送とを共に確実にする一体型センサの形をとる。集積光学装置は、マイクロエレクトロニクス技法によって生産される光学装置であることに留意されたい。
【００７４】
Ｐ．Ｌｅｍａｉｔｒｅ−Ａｕｇｅｒらの論文「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｆｌｕｉｄ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｗａｌｌ  Ｆｒｉｃｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」は、そのようなセンサ（この場合は、単一測定体積を形成するように１つの主分岐および２つの二次分岐を有する）を記述している。このような装置は、特に、Ａ２  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｓｅｎｓｏｒｓ社によって生産され、ｉ−ＬＤＡという商標で市販されている。
【００７５】
前述の論文に記述されているものと同じ製造方法は、複数の測定体積を形成するために複数の光ガイドをセンサに組み込むために実施することができる。
【００７６】
例として、集積光学装置は、ガラス基板上にイオン交換によって生産することができる。このプロセスは一般に、
ガラス基板を準備すること、
前記ガラス基板上に金属マスキング層を堆積させること、
金属層上にポリマー層を堆積させること、
ポリマー層上に光ガイドの形状を画定するパターンをフォトリソグラフィで転写すること、
ポリマーマスクによって露光されて残ったゾーンにおいて化学プロセスを用いて金属マスキング層を化学エッチングすること、
ポリマーマスクを除去すること、
エッチングされた金属マスキング層で覆われた基板をイオン槽（例えば、硝酸カリウム槽）に浸すこと、
槽内に存在するイオン（例えばカリウムイオン）とガラスに含まれるイオン（例えばナトリウムイオン）を、基板の金属マスキング層で覆われていないゾーンを通じて交換して、金属マスキング層がイオンの通過を阻止すること、
を含む。
【００７７】
槽内に存在するイオンとガラス内に存在するイオンとの間でサイズが違うために、イオン交換は、ガラスの屈折率を高めるガラス基板内に局部機械的応力を発生させる。前述の光導波路はこのようにして得られる。
【００７８】
次いで、金属マスキング層は除去され、随意に、例えばＳｉＯ２の保護層が堆積される。最後に、基板の縁部は切除され、きれいに磨かれる。
【００７９】
集積光学装置を製造するプロセスは他にもあり、当業者は、集積光学装置を設計するためにマイクロエレクトロニクス技法から自由に選択することができる。
【００８０】
随意に、光学装置は、光ファイバと組み合わせて後方散乱光を収集できるようにすることもできる。
【００８１】
この集積装置の一利点は、この装置のロバスト性および安定性である。特に、マイクロオプティックスや光ファイバなどの他の技法によって生産されたシステムとは異なり、集積装置のコンパクト性および様々な構成要素の一体化は、集積装置が振動および温度勾配に敏感でないことを意味する。
【００８２】
有利には、光源の波長に対して少なくとも部分的に透明であるウェハを検査することが望ましい場合、測定体積が延びるウェハの領域の厚さがウェハの厚さより薄いことを確実にするために配置される（この領域は検査されるべき表面積の一部を含む）。前記領域の厚さは、ウェハの厚さの９０％以下であることが好ましい。例えば、厚さ５００μｍ〜１ｍｍのウェハの場合、測定体積が１００μｍ以下の厚さを有するウェハの領域にまで延びるように配置される。測定体積の寸法は、干渉計装置に特有であり、光源によって放射された光ビームが伝搬する光ガイドの２つの分岐の間の角度と前記分岐の開口数とによって定義される。したがって、これらの特徴は集積光学装置の製造中に設定され、これにより、集積光学装置の大量生産中にシステムの性能の優れた制御を確実にすることが可能になる。
【００８３】
したがって、この測定体積をウェハの表面に、または前記表面近傍の領域に限定することが可能である。このようにして、検出された欠陥は、検査されるべき表面上に、またはその表面のすぐ近くに配置され、ウェハの反対表面上には配置されないことが保証される。
【００８４】
集積光学装置は、この状況で、この装置の安定性により被写界深度の誤差を回避することが可能になれば、さらに有利である。したがって、集積装置によって許容される被写界深度の制御は、レーザドップラー速度計測法による透明ウェハの検査を容易にする。
【００８５】
対照的に、被写界深度の制御は、測定体積がかかるウェハの厚さに貫入しないので、ウェハの表面の一部が前記表面の検査を可能にするために測定体積を通過するのに十分であれば、不透明ウェハを検査する重要性が低下することに留意されたい。
【００８６】
前述の論文にあるように、フリンジ間距離は、光源の波長、光ガイドの光学指数、および２つの二次分岐の間の角度に依存する。したがって、光源の所与の波長に対して、フリンジ間距離は集積光学装置の製造中に固定される。
【００８７】
図６は、ビジビリティ曲線の２つの例を２つのフリンジ間距離に対する欠陥のサイズの関数として示す。
【００８８】
曲線（ａ）は、図３の曲線に実質的に対応する。
【００８９】
曲線（ｂ）は、曲線（ａ）よりもゼロビジビリティに対応する「跳ね返り」が少なく、前記ゼロビジビリティ点は、曲線（ａ）のゼロビジビリティ点と一致しないことに留意されたい。
【００９０】
したがって、欠陥が曲線（ａ）に対応する測定体積内にゼロビジビリティを有する場合、欠陥は曲線（ａ）によって検出することができず、一方、欠陥が曲線（ｂ）に対応する測定体積内に非ゼロのビジビリティを有するとき、欠陥は前記曲線（ｂ）によって検出することができる。
【００９１】
例えば、半径１．７μｍの欠陥は曲線（ａ）上にゼロビジビリティを有しているが、曲線（ｂ）上には約０．２２のビジビリティを有しており、したがって曲線（ｂ）上で検出可能となる。
【００９２】
さらに、ビジビリティ曲線のこうしたオフセットは、両曲線によって提供される情報をクロスチェックすることにより、検出された欠陥のサイズの曖昧さを除去することを可能にする。実際、互いに十分離れたビジビリティ曲線を選択することにより、一方の曲線上の複数の可能な欠陥サイズに対応するビジビリティは、他方の曲線上の１つの欠陥サイズにしか対応しない。
【００９３】
例えば、１．５μｍの欠陥は曲線（ａ）上に０．０７のビジビリティを有する。ここで、曲線（ａ）上には、０．０７のビジビリティは、欠陥の４つのサイズ、すなわち、０．８μｍ、１μｍ、１．５μｍ、および２μｍに対応しているので、この単一のビジビリティにより、検出された欠陥のサイズについて結論が出すことができない。一方、曲線（ｂ）上には、この同じ半径１．５μｍの欠陥は０．３３のビジビリティを有する。その結果、０．０７および０．３３のビジビリティを知ることにより、検出された欠陥の半径が１．５μｍであると明確に結論を出すことが可能になる。
【００９４】
当業者は、検出されるべきサイズの全範囲にわたって欠陥のサイズを決定できるようにするために、各測定体積のフリンジ間距離を決定することができる。Ｗ．Ｍ．Ｆａｒｍｅｒによって述べられている方法によるシミュレーションによって得ることができる、図３のタイプの曲線に基づいて、当業者なら、各測定体積に対して十分高いビジビリティを有するようにするとともに、各測定体積に基づいて収集された情報を組み合わせたものが複数のサイズの欠陥に対応し得る場合を回避しようとするであろう。
【００９５】
ここまでは、２つの測定体積が異なるフリンジ間距離を有する実施形態について説明してきたが、本発明は、より一般的には、２以上の整数Ｎ個の測定体積がそれぞれ特有のフリンジ間距離を有して実施することができる。３個以上の測定体積では、実際には欠陥のサイズの決定の精度がさらに増大する。
【００９６】
図７は、２以上のＮ個の測定体積を有する欠陥の検出の順序を示す。
【００９７】
光源２０は、各対が異なるフリンジ間距離Δ１、Δ２、・・・、ΔＮを有するように設計されているＮ対の二次分岐を備える干渉計装置の入力部に結合される。
【００９８】
後方散乱光を収集するための装置４０は、取込み装置５０および処理装置６０もそうだが、測定体積の組に共通している。
【００９９】
処理装置６０では、取込み装置５０によって供給された信号は、それぞれのフリンジ間距離Δ１、Δ２、・・・、ΔＮに関連するドップラー周波数を組み込んでいる、それぞれ異なる通過帯域を有するＮ個の帯域通過フィルタＢ１、Ｂ２、・・・、ＢＮによってフィルタにかけられる。
【０１００】
結果として、フィルタにかけられた信号は、検出された欠陥のサイズに関するＮ個の情報Ｓ１、Ｓ２、・・・、ＳＮを提供する。欠陥が測定体積のうちの１つにおいて見えない場合、対応する情報には欠陥がない。欠陥が異なる可能なサイズに関連するビジビリティを有する場合、対応する情報は可能なサイズの組である。
【０１０１】
次いで、情報の組Ｓ１、Ｓ２、・・・、ＳＮは、クロスチェックすることにより、検出された各欠陥のサイズの明確な決定を可能にするために、組み合わされる（ブロックＣによって図式的に示されているステップ）。
【０１０２】
次いで、検出装置は、各欠陥のサイズおよび位置を示す、検出された欠陥に関するレポートＲを提供する。
REFERENCES
WO 2009/112704
WO 02/39099
Measurement of Particle Size, Number Density, and Velocity Using a Laser Interferometer, W.M. Farmer, Applied Optics, Vol. 11, No. 11, Nov. 1972, pp. 2603-2612
Integrated Laser Doppler Velocimeter for Fluid Velocity and Wall Friction Measurements, P. Lemaitre-Auger, A. Cartellier, P. Benech and Schanen Duport, Sensors, 2002, Proceedings of IEEE (Vol:1), pp. 78-82.
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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