JP2007024877A - ウェーハを検査するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明手段の電子制御可能な可変レンジが複数の同じタイプのシステムのために維持される装置と方法を提供する。
【解決手段】本発明は、光源と検査のためにウェーハを照明する照明光学系とを有するウェーハを自動的に検査するための装置に関し、照明光学系が照明パワーを調節する可変グレーフィルタを有する。
【選択図】図１

Description

本発明はウェーハを検査するための検査装置に関連してウェーハを照明するための装置に関する。さらに本発明はウェーハの検査に関連して照明パワー（照明出力）を調節する方法にも関する。

前記のタイプの装置と方法はよく知られている。これら装置及び方法を用いて、ウェーハは光源と検査装置内に照明光学系を有する照明手段により照明され、それで測定信号又はウェーハの画像が別な処理のための検出手段により記録される。

前記のタイプの装置は、コンピュータチップ製造に関連する産業において自動マクロ欠陥検出及び分類システムとして使用される。ライカＬＤＳ３３００Ｍシステムは典型例である。このシステムは製造業では完全な一体システムとして販売される。運転中、連続的で一様な質の検査と欠陥制御が必要とされる。システムは基本的に同じソフトウェア、特に同じタイプの全てのウェーハデザインの基本的に同じレシピで作動する。同じウェーハデザインタイプは、同じチップデザインと類似の製造進行の段階を有するウェーハを指す。ゆえに、同じタイプのウェーハデザインは同じ前提条件の下で検査システムにより検査される。これは同じタイプの複数の別個にインストールされたシステムにも当てはまる。「レシピ」は、測定ソフトウェアを異なるタイプのウェーハレイアウトと製造段階に適合させる所定の調節手段を示す。

再現可能な検査を実現するために特に一様な照明が重要であることが分かっている。しかしながら、通常照明に使用されるフラッシュランプは新たに製造された状態でもライトパワーがかなり異なる。さらに、フラッシュランプの寿命の間、フラッシュランプのパワーは劇的に減少する。２つの効果のそれぞれが２分の１のライトパワーの減少をもたらす。フラッシュランプのライトパワーは、例えばコンデンサにより電子的に制御される。しかしながら、この制御範囲は、検査に関連して照明パワーを少なくとも部分的に変更するために必要である。ゆえに、フラッシュランプの最大照明パワーの差は、フラッシュランプの電子駆動による検査測定に関連して照明パワーを調節するために有効なダイナミックレンジを制限する。

ゆえに、本発明の目的は、照明手段の電子制御可能な可変レンジが複数の同じタイプのシステムのために維持されるように冒頭で述べたタイプの装置と方法を開発することである。

この目的は請求項１に記載の装置及び請求項１７に記載の方法により達成される。本発明の有利な実施形態は従属請求項で定められる。

この目的は光源を備えたウェーハを検査する装置により達成される。照明光学系による検査のためにウェーハを照明する照明光学系と光源を備えたウェーハを検査するための装置が、照明パワーを調節する可変グレーフィルタを有する。可変グレーフィルタを用いて、高めの照明パワーを有する光源は低めの照明パワーで使用される光源のレベルに適合できる。これは好ましくは、許容される最弱の光源とその最大の許容される老化に関して調整される。

好ましくは、リフレクタを有するフラッシュランプと照明光学系との間にグレーフィルタが設けられ、照明光学系は特に１つ又は複数の光ファイバーを有する。この装置は特にコンパクトな構成を容易にする。

好ましくは、光源とグレーフィルタが共通のキャリアに配置される。これは、グレーフィルタとフラッシュランプが所定の配置、特に所定の距離を有し、ゆえに所定の光学的効果がある点で有利である。

有利には、光源とグレーフィルタは共通のハウジングに配置される。これは、光源と調節されたグレーフィルタが検査システムの共通のハウジング内で、全体として標準化された光源として働く点で有利である。さらに、ハウジング内の光源の標準化も検査システムの外側で可能である。

有利には、グレーフィルタの透過率は連続的に調節できる（変化する）。これにより、光源のライトパワーは要求されるスタンダードに光学的に適合できる。

有利には、グレーフィルタは回転可能なフィルタ車輪として形成される。これは、特にスペースを節約する装置と特に単純な調節の駆動を可能にする。

グレーフィルタはグレースケール楔として連続的に形成されるか、グレーフィルタのアパーチャより小さい距離を有する段差（graduations）を有する。グレーフィルタはスリット又はスクリーンアパーチャとしても形成される。複数のスリット又は穴が常にアパーチャで覆われている。フィルタは、このように定められたアパーチャのそれぞれによって連続的に調節できる。

グレーフィルタの透過率は自動的に調節できるのが特に有利である。従って、ユーザーが介入せずに所与の間隔で光源の標準最大照明パワーは確立又は回復される。

グレーフィルタは１０％〜約１００％、特に５％〜１００％程度の透過率範囲を有するのが好ましい。

グレーフィルタは１％〜約１００％程度の透過率範囲を有すると特に有利である。前記の透過率範囲は、異なるフラッシュランプとフラッシュランプの老化現象による最大照明パワーの強度変動が補償される利点を有する。

有利には、グレーフィルタはＵＶ遮断フィルタである。遮断効果は、キャリアガラスを適切に選択することで又はフィルタガラスをさらにコーティングすることで実現される。
理想的には、グレーフィルタは色変換フィルタと組み合わされる。色変換フィルタ効果はグレーフィルタのさらなるコーティングにより実現される。このコーティングは例えばグレーコーティングの反対面に施される。これはＵＶ遮断フィルタにも適用される。ＵＶ遮断効果及び／又は色変換効果をさらに利用することによりグレーフィルタはさらに利用でき、別な１又は２の部品を節約できる。

ある実施形態によれば、光源自体がパワー調節のための手段、例えば電子機器を有する。

別な実施形態によれば、光源はフラッシュランプである。

好ましい実施形態によれば、フラッシュランプは様々に充電可能なフラッシュコンデンサを有する。

本発明によれば、前記の目的は、以下のステップ−照明ビーム経路の可変フィルタを備えた検査システムの照明パワーを所定の割合の光源パワー（ランプパワー）で所定のパワーレベルに光学的に弱め、−所定の割合の光源パワーで照明のパワーを測定し、−測定後の光学的弱まりを所定の割合の光源パワーで所定のパワーレベルに再調節することにより、ウェーハを検査する同じレシピを有する同様な検査システムの照明パワーを調節する方法を用いることで達成される。

「レシピ」は、測定ソフトウェアを様々なウェーハ配列タイプとウェーハの製造段階に適合させる所定の調節手段を指す。「所定の割合の光源パワー」は、光源パワーが電子制御により１００％の最大光源パワー値などの所定の割合の最大光源パワーになることを意味する。「所定のパワーレベル」は、老化現象のために予期されるパワーロスを引いたウェーハ検査システムのために許容できる最弱のフラッシュランプの照明パワーレベルを指す。パワーの測定は強度の測定にも対応し、それでパワーを考慮することはもちろん強度を考慮することにもなる。

可変グレーフィルタと独立したパワー調節のための電子制御可能な装置を用いて、可変グレーフィルタで標準化される最大照明パワーでウェーハ検査システムを操作するためのソフトウェアプログラムにより、照明パワーは自由に制御される。

照明ビーム経路における可変グレーフィルタによって光学的に弱めるステップは光源の下流側にあると好ましい。可変グレーフィルタはグレースケール楔又はフィルタディスクである。

測定及び再調節のステップが所定の間隔で実行されると好ましい。これは一様な照明の質を保証する。間隔はウェーハスループット又は耐用寿命に依存する。

ある実施形態によれば、測定及び再調節は１日間隔で実行される。数時間、数日又は数週間の間隔も考えられる。

本発明の好ましい実施形態によれば、測定及び再調節が自動的に実行される。

本発明を好ましい実施形態の概略図に関連して以下により詳細に説明する。同じ参照番号はそれぞれの図を通して同じ要素を示す。

図１は、光源としてのフラッシュバルブ１１、取付台１２及びリフレクタ１３を備えたフラッシュランプ１０を示す。取付台を通るフラッシュバルブの電力供給は、フラッシュランプ１０のフラッシュパワーを制御することができる電気誘導子４２を有する。例えば、フラッシュランプは５０ｍＪの標準最大パワーを有する。電気誘導子は最大フラッシュパワーの１００％〜１０％の範囲のフラッシュバルブパワー、この場合５０ｍＪ〜５ｍＪを調節する。フラッシュランプに許される最大フラッシュパワーの範囲は様々なフラッシュバルブの５０ｍＪ〜約１２５ｍＪ（これは変動範囲の２．５倍である）の範囲である。リフレクタのために、フラッシュバルブはアパーチャコーン１４に突出する。フィルタ手段２０のフィルタディスク２１はアパーチャコーンに導入される。フィルタディスクは回転軸受２３に保持された回転軸２２を有する。回転軸２２は、フィルタディスクの位置が回転する連結部２４で終端する。回転は軸にフランジ取り付けされたドライブを介して手動で又は自動的に実行される。アパーチャコーン１４は光ファイバ取付台３０の領域のフィルタディスクを通る。導入された光ファイバケーブル（図示せず）では、アパーチャコーン１４は光ファイバケーブルに連結する。フラッシュバルブ１０とフィルタ手段２０は共通のハウジング４０で囲まれ、共通のキャリア４１に設けられる。ハウジングは電気誘導子４２も有する。

老化すると、フラッシュパワーは２分の１まで（すなわち５０％に）、この例では５０ｍＪ〜２５ｍＪに減少する。従って、この例では最小２５ｍＪから最大１２５ｍＪのフラッシュパワーの許容範囲がある。フラッシュバルブの電気誘導子によってこの許容範囲を補償するために、誘導子のダイナミックレンジの大部分は調節のために失われる。しかしながら、ウェーハ検査に関して、フラッシュランプパワーを変更するために非常に高いダイナミックレンジが必要とされる。ソフトウェア制御測定プログラムを実行するために、時に電気誘導子の全可変レンジが必要である。フィルタディスクを所定のパワーレベル（ここでは、２５ｍＪ）に調節するために、許容される全てのフラッシュランプと全ての老化現象が我々の例で使用され、同じ２５ｍＪの最大パワーを供給する。従って、全ての許容されるフラッシュランプのために、電気誘導子の全ダイナミックレンジが、測定プログラムを実行するためにランプパワーを変更するのに使用される。

図２は、ウェーハ検査システム７０内に回転可能なフィルタディスク２１を備えたフラッシュバルブ１０を示す。とりわけ、ウェーハ検査システムはカメラ６０、ビーム分割ミラー６１、明視野（luminous field）６２、光ファイバー３１及び検査すべきウェーハ５０を有する。光ファイバー３１は、フラッシュランプのフラッシュバルブからフィルタディスク２１を通って明視野６２に達する光を導く。従って、散乱した分散光はビーム分割ミラーを介してウェーハ５０の表面に達し、カメラ６０によるイメージングのためにウェーハを照明する。明視野６２の光がカメラの中央ビームと同じようにウェーハの表面に垂直に当たる中央ビームを有し、明視野画像が得られるように、ビーム分割ミラー、明視野及びカメラは配置される。

図３は、図２のそれと同様な配置を有するウェーハ検査システムを示す。しかし、回転フィルタディスク２１はフラッシュランプ１０のハウジング内に配置されておらず、フラッシュランプから離れた光ファイバー３２の端とウェーハの垂直照明のためのレンズ光学系との間に配置されている。ビーム分割ミラー６１は、カメラ画像が明視野画像におけるウェーハの表面から垂直に得られるように配置される。

図４は、図２のそれと同様の別な配置を有するウェーハ検査システムを示す。ここでは、回転フィルタディスク２１がレンズ光学系３２内に配置される。やはり、照明と検出は明視野画像のために設計される。しかしながら、中央照明ビーム及び画像ビームは図２及び３のようにウェーハの表面に垂直に当たらず、同じ反射角で当たる。

フィルタ及びハウジングを備えた本発明のフラッシュランプの断面図である。 ウェーハ検査システムの照明光学系の概略図である。 ウェーハ検査システムの照明光学系の第２の概略図である。 ウェーハ検査システムの照明光学系の第３の概略図である。

符号の説明

１０ フラッシュランプ
１１ フラッシュバルブ
１２ 取付台
１３ リフレクタ
１４ アパーチャコーン
２０ フィルタ手段
２１ フィルタディスク
２２ 回転軸
２３ 回転軸受
２４ 連結部
３０ 取付台
３１ 光ファイバー
３２ 光ファイバー
３３ ビーム経路
４０ ハウジング
４１ キャリア
４２ 電気誘導子
５０ ウェーハ
６０ カメラ
６２ 明視野
７０ ウェーハ検査システム

Claims (22)

1. 検査のためにウェーハを照明する光源と、光源の前に配置された照明光学系とを有するウェーハを自動的に検査するための装置において、
   光源の照明パワーを調節する可変グレーフィルタが光源の前に設けられた装置。
2. 光源がフラッシュランプであり、リフレクタを有するフラッシュランプと照明光学系との間にグレーフィルタが配置され、照明光学系が１つ又は複数の光ファイバーを有する請求項１に記載の装置。
3. グレーフィルタが照明光学系とウェーハの間に配置され、照明光学系が１又は２の光ファイバを有する請求項１に記載の装置。
4. 光源とグレーフィルタが共通のキャリアに配置された請求項１に記載の装置。
5. 光源とグレーフィルタが共通のハウジングに配置された請求項１に記載の装置。
6. グレーフィルタの透過率が連続的に調節できる請求項１に記載の装置。
7. グレーフィルタが回転フィルタディスクとして設計された請求項１に記載の装置。
8. グレーフィルタが異なる透過率のフィルタ段差を有し、グレーフィルタが少なくとも２つのフィルタ段差を覆うアパーチャを有する請求項１に記載の装置。
9. グレーフィルタの透過率が自動的に調節される請求項１に記載の装置。
10. グレーフィルタが１０％〜約１００％程度の透過率範囲を有する請求項１に記載の装置。
11. グレーフィルタが１％〜約１００％程度の透過率範囲を有する請求項１に記載の装置。
12. グレーフィルタがＵＶ遮断フィルタである請求項１に記載の装置。
13. グレーフィルタが色変換フィルタと組み合わされた請求項１に記載の装置。
14. 光源自体が照明強度を変化させる手段を備えている請求項１に記載の装置。
15. −光源の照明ビーム経路に可変フィルタを備えた検査システムの照明パワーを所定の割合の光源パワーで所定のパワーレベルに光学的に弱め、
    −所定の割合の光源パワーで照明パワーを測定し、
    −測定後の光学的弱まりを所定の割合の光源パワーで所定のパワーレベルに再調節するステップを有する、
    ウェーハを検査する同じレシピを実行する同じタイプの検査システムのために照明パワーを調節する方法。
16. 光源の下流側にある照明ビーム経路における可変グレーフィルタによって光学的に弱めるステップが実行される請求項１５に記載の方法。
17. 測定及び再調節のステップが所定の間隔で実行される請求項１５に記載の方法。
18. 所定の間隔が１日である請求項１７に記載の方法。
19. 光源がフラッシュランプである請求項１５に記載の方法。
20. 所定のパワーレベルが、老化現象のために予期されるパワーロスを引いたウェーハ検査システムのために許容できる最弱のフラッシュランプの照明パワーのレベルである請求項１９に記載の方法。
21. 所定の割合の光源パワーが１００％の最大の光源パワーである請求項１５に記載の方法。
22. 測定及び再調節のステップが自動的に実行される請求項１５に記載の方法。

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