JP2009282037A - 検査システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】混合モード機能と共に連続ゲイン調節および対数変換を有する混合モード検出器(MMD)200を示す。MDD200は、センサまたは計測ブロック250および出力プロセッサ251を含む。計測ブロック250は大きくは、試料から放射されたビームを検出し、その検出されたビームに基づいて検出信号を発生する。計測ブロック250はまた、センサへのゲインを自動的に調節し、そのようなゲインを出力プロセッサ251に出力する。出力プロセッサ251は大きくは、ゲイン調節によって引き起こされた検出信号からの効果を打ち消して、検出されたビーム強度に対応する出力信号を作る。出力プロセッサはまた、出力データをオフセットすることによって、それが「較正された」ゲイン値に対応するようにする。
【選択図】図4
Description
Claims (54)
- 試料上の欠陥を検出する検査システムであって、前記システムは、
入射ビームを試料表面に向けて導くビーム発生器、
前記入射ビームに応答して前記試料表面から来るビームを検出するよう配置された検出器であって、前記検出器は、
前記検出されたビームを検出し、前記検出されたビームに基づいて検出された信号を発生するセンサ、
前記センサに結合された非線形要素であって、前記検出された信号に基づいて非線形検出信号を発生するよう構成される非線形要素、および
前記非線形要素に結合された第1アナログディジタル変換器(ADC)であって、前記第1ADCは、前記非線形検出信号をディジタル化して第1ディジタル化検出信号にするよう構成される第1ADC
を備える検出器、および
試料表面上に欠陥が存在するかを前記第1ディジタル化検出信号に基づいて決定するデータプロセッサ
を備える検査システム。 - 請求項1に記載の検査システムであって、
前記第1ディジタル化検出信号を、前記第1検出出力信号の異なる強度レベルに関連付けられたノイズ変動を補償する第2ディジタル化検出信号に変換する変換メカニズム
をさらに備え、および
前記データプロセッサは、前記第2ディジタル化信号を受け取るようさらに構成され、前記欠陥が存在するかを決定するステップは、前記第2ディジタル化検出信号に直接基づくことによって、前記第1ディジタル化検出信号に間接的に基づく
検査システム。 - 請求項2に記載の検査システムであって、前記変換メカニズムは、前記第2ディジタル化検出信号の導関数が、前記計測中のノイズレベルまたは不確定性の逆数の推定値である正規化関数に等しくなるようにするよう動作し、前記正規化関数は、包絡関数の平均を前記包絡関数自身によって割ることによって計算され、前記包絡関数は、前記第1ディジタル化検出信号の計測の観測された再現可能性に基づいて計算される検査システム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の検査システムであって、前記センサは光電子増倍管(PMT)である検査システム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の検査システムであって、前記センサは、電子増倍管、マイクロチャネルプレートPMT、アバランシェフォトダイオード、メタルチャネルダイノードPMT、ワイヤメッシュダイノードPMT、明示的なゲートまたはグリッド電極を持つPMT、およびプログラマブルな積分時間を持つイメージングアレイからなるグループから選択される検査システム。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の検査システムであって、前記非線形要素は対数増幅器である検査システム。
- 請求項6に記載の検査システムであって、前記検出器は、前記センサのセンサゲインを前記非線形検出信号または前記検出信号に基づいて自動的に調節する第1フィードバック回路をさらに備える検査システム。
- 請求項7に記載の検査システムであって、前記第1フィードバック回路は、
前記非線形要素に結合され、前記センサゲインの電圧レベルを非線形検出信号または前記検出信号、電圧参照信号、および1つ以上の制御信号(群)に基づいて調節するよう構成される可変電圧供給要素、および
前記可変電圧供給に結合され、前記センサに入力される前に前記センサゲイン信号を増幅するよう構成される増幅器
を備える検査システム。 - 請求項8に記載の検査システムであって、前記可変電圧供給要素は、比例積分微分(PID)コントローラである検査システム。
- 請求項9または10に記載の検査システムであって、前記センサ内の寄生容量によって前記増幅器から注入された前記電流を実質的に打ち消す電流を注入する補償回路をさらに備える検査システム。
- 請求項8〜10に記載の検査システムであって、前記補償回路は、第1および第2導関数補償回路を含む検査システム。
- 請求項7に記載の検査システムであって、
前記センサゲインを受け取り、前記センサゲインをディジタル化し、それをディジタル化センサゲイン信号として出力する第2ADC、
前記第1ディジタル化検出信号を較正検出信号に較正する第1変換メカニズム、
前記ディジタル化センサゲイン信号を較正ゲイン信号に較正する第2変換メカニズム、および
前記較正ゲイン信号を前記較正検出信号から引いて、第1検出出力信号を形成するよう構成される算術論理ユニット(ALU)
をさらに備え、
前記データプロセッサは、前記第1検出出力信号を受け取るようにさらに構成され、前記欠陥が存在するかを決定するステップは、前記第1検出出力信号に直接基づくことによって、前記第1ディジタル化検出信号に間接的に基づく
検査システム。 - 請求項12に記載の検査システムであって、前記第1および第2変換メカニズムは、メモリデバイス内に実現されたルックアップテーブルの形をとる検査システム。
- 請求項13に記載の検査システムであって、前記メモリデバイスは、SRAM、DRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、不揮発性RAM、およびフラッシュメモリからなるグループから選択される検査システム。
- 請求項12〜14に記載の検査システムであって、
前記第1検出出力信号を、前記第1検出出力信号の異なる強度レベルに関連付けられたノイズ変動を補償する第2検出出力信号に変換する第3変換メカニズム
をさらに備え、および
前記データプロセッサは、前記第2検出出力信号を受け取るようにさらに構成され、前記欠陥が存在するかを決定するステップは、前記第2検出出力信号に直接基づくことによって、前記第1ディジタル化検出信号に間接的に基づく
検査システム。 - 請求項15に記載の検査システムであって、前記第3変換メカニズムは、前記第2ディジタル化検出信号の導関数が、前記計測中のノイズレベルまたは不確定性の逆数の推定値である正規化関数に等しくなるようにするよう動作し、前記正規化関数は、包絡関数の平均を前記包絡関数自身によって割ることによって計算され、前記包絡関数は、前記第1検出出力信号の計測の観測された再現可能性に基づいて計算される検査システム。
- 請求項15または16に記載の検査システムであって、前記第3変換メカニズムは、メモリデバイス内に実現されるルックアップテーブルの形をとる検査システム。
- 請求項12に記載の検査システムであって、ユーザが選択したセンサゲインを受け取り、前記第1検出出力信号を、前記ユーザが選択したゲインの対数によってオフセットさせることによってプログラマブルセンサゲインをエミュレートするよう構成されるオフセットメカニズムをさらに備え、前記実際のセンサゲインは変更されない検査システム。
- 請求項18に記載の検査システムであって、前記ALUは、前記対数ユーザ選択センサゲインを前記第1検出出力信号に加えるようさらに構成される検査システム。
- 請求項12に記載の検査システムであって、前記入射ビームの照射レベルを受け取り、前記照射レベルの対数値をとることによって対数照射レベルを作るよう構成される第2対数増幅器をさらに備える検査システム。
- 請求項20に記載の検査システムであって、前記ALUは、前記対数照射レベルを前記第1検出信号から引くようさらに構成される検査システム。
- 請求項21に記載の検査システムであって、前記センサゲイン、前記非線形検出信号または前記第1検出信号に基づいて前記照射レベルを自動的に調節する第2フィードバック回路をさらに備える検査システム。
- 請求項22に記載の検査システムであって、前記第2フィードバック回路は、
前記ビーム発生器に前記入射ビームについてのパワーレベルを供給する電源、および
前記センサゲイン、前記非線形検出信号または前記検出信号および1つ以上の制御信号(群)を受け取る可変電圧供給要素であって、前記可変電圧供給要素は、前記電源によって供給される前記パワーレベルを調節することによって、前記入射ビームの前記照射レベルを調節するよう構成される可変電圧供給要素
を備える検査システム。 - 請求項23に記載の検査システムであって、前記可変電圧供給要素は、比例積分微分(PID)コントローラである検査システム。
- 請求項22〜24のいずれかに記載の検査システムであって、前記ビーム発生器は、前記入射ビームを前記試料にわたってスキャンするディフレクタを備え、前記第2フィードバック回路は前記ディフレクタの効率を調節することによって前記照射レベルを調節する検査システム。
- 請求項22〜24のいずれかに記載の検査システムであって、前記ビーム発生器は、前記入射ビームのパス内に可変アッテネータを備え、前記第2フィードバック回路は、前記可変アッテネータを変調することによって前記照射レベルを調節する検査システム。
- 請求項12に記載の検査システムであって、
前記第1検出出力信号を第2検出出力信号に変換する第3変換メカニズムであって、前記第2検出出力信号は、前記第3変換メカニズムへのモード信号が第1モードを示すときには再線形化された第1検出出力信号であり、前記第2検出出力信号は、前記モード信号が第2モードを示すときには前記第1検出出力信号に等しい、第3変換メカニズム
をさらに備え、および
前記データプロセッサは、前記第2検出出力信号を受け取るようさらに構成され、前記欠陥が存在するかを決定するステップは、前記第2検出出力信号に直接基づくことによって、前記第1ディジタル化検出信号に間接的に基づく
検査システム。 - 請求項27に記載の検査システムであって、前記第2検出出力信号は、前記モード信号が第3モードを示すときには前記第1検出出力信号のノイズ補償変換に等しい検査システム。
- 請求項28に記載の検査システムであって、前記第3変換メカニズムは、前記第2ディジタル化検出信号の導関数が、前記計測中のノイズレベルまたは不確定性の逆数の推定値である正規化関数に等しくなるようにするよう動作し、前記正規化関数は、包絡関数の平均を前記包絡関数自身によって割ることによって計算され、前記包絡関数は、前記第1検出出力信号の計測の観測された再現可能性に基づいて計算される検査システム。
- 請求項12に記載の検査システムであって、前記第1および第2変換メカニズムおよび前記ALUは、前記変換における誤差を丸めることを防ぐために、前記第1および第2ADCよりもより高い解像度を有する検査システム。
- 試料上の欠陥を検出する検査システムであって、前記システムは、
入射ビームを試料表面に向けて導くビーム発生器、
前記入射ビームに応答して前記試料表面から来るビームを検出するよう配置された検出器であって、前記検出器は、
前記検出されたビームを検出し、前記検出されたビームに基づいて検出された信号を発生するセンサ、
前記センサに結合された対数増幅器であって、前記検出された信号に基づいて対数検出信号を発生するよう構成される対数増幅器、および
前記非線形要素に結合された第1アナログディジタル変換器(ADC)であって、前記第1ADCは、前記対数検出信号をディジタル化してディジタル化検出信号にするよう構成される第1ADC、
第1メモリデバイス内に実現され、前記ディジタル化検出信号を較正して較正検出信号にするよう構成された第1ルックアップテーブル、
前記センサのセンサゲインを前記対数検出信号または前記検出信号に基づいて自動的に調節するフィードバック回路であって、前記センサゲインは前記センサに入力される、フィードバック回路、
前記センサゲインを増幅センサゲインに増幅するよう構成される増幅器、
前記増幅器に結合され、前記増幅センサゲインをディジタル化してディジタル化センサゲインにするよう構成される第2ADC、
第2メモリデバイス内に実現され、前記ディジタル化センサゲインを較正して較正センサゲイン信号にするよう構成された第2ルックアップテーブル、および
前記較正ゲイン信号を前記較正検出信号から引くことによって第1検出出力信号を形成するよう構成される算術論理ユニット(ALU)
を備える検査システム。 - 請求項31に記載の検査システムであって、
第3メモリデバイス内に実現され、前記第1検出出力信号を第2検出出力信号に変換することによってデータ処理を促進するよう構成された第3ルックアップテーブル、および
前記第2検出出力信号を分析することによって前記試料表面上に欠陥が存在するかどうかを決定するよう構成されたデータプロセッサ
をさらに備える検査システム。 - 請求項32に記載の検査システムであって、前記第2検出出力信号は、前記第3ルックアップテーブルに入力されるモード信号が第1モードを示すときには、再線形化された第1検出出力信号であり、第2検出出力信号は、前記モード信号が第2モードを示すときには、前記第1検出出力信号に等しい検査システム。
- 請求項33に記載の検査システムであって、前記第2検出出力信号は、前記モード信号が第3モードを示すときには、前記第1検出出力信号のノイズ補償変換に等しい検査システム。
- 請求項34に記載の検査システムであって、前記変換メカニズムは、前記第2ディジタル化検出信号の導関数が、前記計測中のノイズレベルまたは不確定性の逆数の推定値である正規化関数に等しくなるようにするよう動作し、前記正規化関数は、包絡関数の平均を前記包絡関数自身によって割ることによって計算され、前記包絡関数は、前記第1検出出力信号の計測の観測された再現可能性に基づいて計算される検査システム。
- 請求項31〜35のいずれかに記載の検査システムであって、ユーザが選択したセンサゲインを受け取り、前記第1検出出力信号を、前記ユーザが選択したゲインの対数によってオフセットさせることによってプログラマブルセンサゲインをエミュレートするよう構成されるオフセットメカニズムをさらに備え、前記実際のセンサゲインは変更されない検査システム。
- 試料上の欠陥を検出する方法であって、
入射ビームを試料表面に向けて導くこと、
第1検出ビームを検出すること、および前記第1検出ビームに基づいて第1検出信号を発生することであって、前記第1検出ビームは、前記入射ビームに応答して前記第1試料表面から来る、検出すること、
第1非線形検出信号を前記第1検出信号に基づいて発生すること、
前記非線形検出信号を第1ディジタル化検出信号にディジタル化すること、
前記第1ディジタル化検出信号を分析することによって、それが前記第1試料表面上の欠陥に対応するかを決定すること、
前記センサの第1センサゲインを前記第1非線形検出信号または前記第1検出信号に基づいて自動的に調節すること
を含む方法。 - 請求項37に記載の方法であって、
入射ビームを第2試料表面に向けて導くこと、
第2検出ビームを検出すること、および前記第2検出ビームに基づいて第2検出信号を発生することであって、前記第2検出ビームは、前記入射ビームに応答して前記第2試料表面から来る、検出すること、
第2非線形検出信号を前記第2検出信号に基づいて発生すること、
前記第2非線形検出信号を第2ディジタル化検出信号にディジタル化すること、および
前記センサの第2センサゲインを前記第2非線形検出信号または前記第2検出信号に基づいて自動的に調節すること
を含む方法であって、
前記第1および第2ディジタル化検出信号は対数値であり、
前記第1ディジタル化検出信号を分析することは、前記第2ディジタル化検出信号を引くことによって達成され、前記引くことは、前記第1および第2試料表面からの強度値の対数の差を生み、前記第1ディジタル化検出信号は、前記差が所定の閾値より上のときには、前記第1試料表面上の欠陥に対応すると決定される、方法。 - 請求項38に記載の方法であって、
前記第1ディジタル化検出信号を分析する前に、前記第1および第2ディジタル化検出信号を較正すること、
前記第1ディジタル化検出信号を分析する前に、前記第1および第2センサゲインをディジタル化および較正すること、および
前記第1および第2ディジタル化検出信号を分析する前で、かつ前記第1および第2センサゲインがディジタル化された後に、前記第1ディジタル化および較正されたセンサゲインを、前記第1ディジタル化および較正された検出信号から引き、前記第2ディジタル化および較正されたセンサゲインを、前記第2ディジタル化および較正された検出信号から引くこと
を含む方法。 - 試料上の欠陥を検出する検査システムであって、前記システムは、
入射ビームを試料表面に向けて導くビーム発生器、
前記入射ビームに応答する検出されたビームを前記試料表面から受け取り、前記検出されたビームを第1部分および第2部分に分割し、ここで前記第1部分は前記第2部分より大幅に大きいビームスプリッタ、
前記検出されたビームの前記第1部分を受け取り、前記第1部分に基づいて第1検出信号を発生する高ゲインセンサ、
前記検出されたビームの前記第2部分を受け取り、前記第2部分に基づいて第2検出信号を発生する低ゲインセンサ、
前記低ゲインセンサに結合され、前記高ゲインセンサのゲインを前記第2検出信号に基づいて制御し、前記第1検出信号の信頼性ファクタを示す無効信号を出力するよう動作可能な制御ブロック、
前記第1検出信号を受け取り、それをディジタル化し、第1ディジタル検出信号を出力する第1ADC、
前記第2検出信号を受け取り、それをディジタル化し、第2ディジタル検出信号を出力する第2ADC、および
前記第1および第2ディジタル検出信号および前記無効信号を受け取り、前記試料表面上に欠陥が存在するかを決定するデータプロセッサであって、前記決定は、前記無効信号が前記第1ディジタル検出信号が信頼できることを示すときには、前記第1ディジタル検出信号に基づき、前記無効信号が前記第1ディジタル検出信号が信頼できないことを示すときには、前記第2ディジタル検出信号に基づく、データプロセッサ
を備える検査システム。 - 請求項40に記載の検査システムであって、前記試料表面上に欠陥が存在するかを決定する前記ステップは、
前記第1および第2ディジタル検出信号を別個に分析することによって、前記試料表面上に欠陥が存在するかを決定すること、
前記無効信号が前記第1ディジタル検出信号が前記ターゲットおよび参照ダイの両方について信頼できるときだけ、前記第1ディジタル検出信号の前記分析中に見つかった欠陥を報告すること、および
前記無効信号が前記第1ディジタル検出信号が前記ターゲットおよび参照ダイのいずれかについて信頼できないときには、前記第2ディジタル検出信号の前記分析中に見つかった欠陥を報告すること
によって達成される検査システム。 - 請求項40に記載の検査システムであって、前記試料表面上に欠陥が存在するかを決定する前記ステップは、
前記高ゲインセンサについての第1動作電圧、および前記低ゲインセンサについての第2動作電圧を選択することによって、前記高ゲインセンサおよび低ゲインセンサの実効ゲインの比が、Mを整数として、2のM乗に等しくなるようにすること、
前記無効信号が、前記第1ディジタル検出信号が信頼できることを示すときには、前記第1ディジタル検出信号に最上位ビット側の上にM個のゼロを満たすことによって、前記第1ディジタル検出信号から出力データワードを形成すること、および
前記無効信号が、前記第1ディジタル検出信号が信頼できないことを示すときには、前記第2ディジタル検出信号をMビットだけ最上位ビットに向けてシフトし、前記シフトされた信号に最下位ビット側の上にM個のゼロを満たすことによって、前記第2ディジタル検出信号から出力データワードを形成すること
によって達成される検査システム。 - 請求項42に記載の検査システムであって、前記整数Mは、3、4、5、6、7、および8からなるグループから選択され、前記第1および第2ADCの解像度のビット個数は、8、10、12、14、および16からなるグループから選択される検査システム。
- 請求項40〜43のいずれかに記載の検査システムであって、前記制御ブロックは、前記第2検出信号または前記第2部分に基づいて、前記センサの前記ゲインを自動的に調節することによって、前記高ゲインセンサの前記ゲインを制御するよう動作可能である検査システム。
- 請求項44に記載の検査システムであって、前記制御ブロックは、前記第2検出信号または前記第2部分が所定の閾値の上に上がるとき、前記高ゲインセンサを急速にオフすること、または前記高ゲインセンサに、それがオフされなければならないことを示すことによって、および前記第2検出信号または前記第2部分が前記所定の閾値の下に下がるとき、前記高ゲインセンサをオンすること、または前記高ゲインセンサに、それがオンされなければならないことを示すことによって、前記高ゲインセンサの前記ゲインを制御するよう動作可能である検査システム。
- 請求項40〜45のいずれかに記載の検査システムであって、前記検出されたビームの前記第1部分が、前記高ゲインセンサが扱えるよりも高い強度を有するときには、前記第1ディジタル信号は信頼できない検査システム。
- 請求項44に記載の検査システムであって、前記制御ブロックは、約10および約100ナノ秒の間の立ち上がりおよび立ち下がり時間を有する高速スイッチ回路を含む検査システム。
- 請求項40〜43のいずれかに記載の検査システムであって、
前記第1検出信号を受け取り増幅する、前記高ゲインセンサに結合された第1増幅器、および
前記第2検出信号を受け取り増幅する、前記低ゲインセンサに結合された第2増幅器
を備え、
前記制御ブロックは、前記第2増幅器の出力に結合されて、前記第2検出信号を受け取る、検査システム。 - 請求項48に記載の検査システムであって、前記制御ブロックは、
前記第2検出信号および所定の閾値を受け取り、前記第2検出信号が前記所定の閾値より低いか、または高いかを示すブランクリクエスト信号を出力するコンパレータ、
電圧信号を供給する高電圧電源、および
前記ブランクリクエスト信号および前記電圧信号を受け取り、前記ブランクリクエスト信号が、前記第2検出信号が前記所定の閾値よりも低いことを示すときには、前記ゲインとして前記高ゲインセンサに前記電圧信号を提供し、前記ブランクリクエスト信号が、前記第2検出信号が前記所定の閾値以上であることを示すときには、前記高ゲインセンサをオフにするよう構成されるゲインブロッキング回路
を備える検査システム。 - 請求項49に記載の検査システムであって、前記ブランクリクエスト信号は、前記第2検出信号が前記所定の閾値より低いときには、論理ゼロであり、前記第2検出信号が前記所定の閾値以上であるときには、論理1である検査システム。
- 請求項50に記載の検査システムであって、前記ゲインブロッキング回路は、前記高ゲインセンサがオフである、オンまたはオフに切り替えられるプロセスの途中である、または最近のゲイン遷移によって生じた信号アーティファクトの影響を受けているときを示すゲイン不安定信号を出力するようさらに構成される検査システム。
- 請求項51に記載の検査システムであって、前記制御回路は、前記ゲイン不安定信号および前記ブランクリクエスト信号を受け取り、前記無効信号を出力するOR要素をさらに含む検査システム。
- 請求項49に記載の検査システムであって、前記ブランクリクエスト信号は、前記無効信号によって出力される検査システム。
- 請求項40に記載の検査システムであって、前記第2部分は、約5および約10パーセントの間であり、前記第1部分は、1から前記第2部分を引いたものに等しい検査システム。
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