JP2017510791A

JP2017510791A - 多チャネルウェハ裏面検査

Info

Publication number: JP2017510791A
Application number: JP2016542693A
Authority: JP
Inventors: ヤコブボブロフ
Original assignee: KLA Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: JP6425728B2; KR102120526B1; US9689804B2; KR20160101137A; EP3087593A4; WO2015100350A1; EP3087593A1; TWI642130B; TW201539612A; US20150233841A1; EP3087593B1; CN105849884A; CN105849884B

Abstract

多チャネル焦点制御によってウェハの裏面を検査するシステムであって、第１検査サブシステムと追加検査サブシステムとを含む検査サブシステムを１セット含む。第１検査サブシステムと追加検査サブシステムは、光学アセンブリと、アクチュエータアセンブリと、位置センサーとを含み、光学アセンブリはアクチュエータアセンブリに設けられ、位置センサーは光学アセンブリの一部分とウェハの裏面との間の位置特性を検知するように構成される。システムはさらに制御器を含み、制御器はウェハの裏面に対する１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得し、第１検査サブシステムの第１焦点位置または追加検査サブシステムの追加焦点位置を取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップに基づき調節するように構成される。

Description

本出願は、２０１３年１２月２３日に出願された、発明者ヤコブボブロフ（ＹａｋｏｖＢｏｂｒｏｖ）、発明の名称「半導体製造または半導体検査におけるサンプル検査およびレビュー（ＳＡＭＰＬＥｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎＡＮＤＲＥＶＩＥＷＩＮＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＦＡＢＲＩＣＡＴＩＯＮＯＲＴＥＳＴＩＮＧ）」である米国仮特許出願第６１／９２０，４５８号に対する米国特許法１１９（ｅ）条に基づく利益を主張し、その全内容を参照によってここに援用したものとする。

本発明は全般的にはサンプル検査とレビューに関し、特に半導体装置の検査中および製造中の半導体ウェハ裏面のレビューに関する。

半導体デバイス製造工程における許容誤差は狭まり続けるので、半導体ウェハの検査機器およびレビュー機器の改良に対するニーズは増加する一方である。そのようなレビュー機器の１つがウェハ裏面検査機器等のウェハ検査機器である。ウェハ表面検査システムの多くが真空チャック等のチャック、またはその他の手段を利用してウェハを平らに固定するが、裏面検査システムではウェハを非拘束状態で固定することが必要である。これは焦点深度が限られる光学装置にとって問題となる。そのような裏面検査システムでは、半導体ウェハは一般的には連続的な接触線または複数の離散した点によって端部で支えられ、ウェハは自由な膜として動作する。その結果、ウェハに生じる重力によるたわみ、またはウェハ上に堆積された１つまたは複数の薄膜コーティングの表面張力に起因する応力によってさらに生じる反りの度合いが大きくなる。

米国特許出願公開第２０１３／０２７１５９６号

単チャネル光学装置等の一般的な解決策は、スループットが制限されるという問題がある。更に従来の多チャネル装置は、単なる包括的な焦点補正しか可能でないため、特定のウェハのたわみや反りを補正する機能が制限されている。このため従来の技術で明らかとなった欠点を解消できるシステムと方法を実現することは効果的である。

本開示の実施形態は、多チャネル裏面ウェハ検査システムにおける各検査チャネルのそれぞれに焦点を合わせる方法とシステムに関する。

本開示の実施形態は、接触線または複数の離散した接触点によってウェハが端部で拘束されているウェハの検査判定工程およびレビュー判定工程を実施するために適している。この点について本開示の実施形態は、重力によるたわみと膜によって生じる反りの一方または両方を示す１つまたは複数のウェハを検査またはレビューする。

本開示の実施形態は、複数の検査チャネルを含む検査を開示し、各チャネルは個別に焦点を調節できる。多チャネル内の特定の検査チャネルに対して実施される焦点調節は、チャックしない状態におけるウェハの形状に基づくことができる。本開示の実施形態は、ウェハと多チャネル検査チャネルの部品がお互いに対して変位する際に各チャネルの焦点が自動的に調節されるようにする。各検査チャネルの焦点は、各検査チャネル専用の個別のアクチュエータによって調節してもよい。本開示は実施形態によっては、事前に取得したウェハマップデータ（すなわちプレマップ）を使用して個別の検査チャネルの焦点調節を行なってもよい。本開示は実施形態によっては、個別のウェハ形状測定装置によって取得したウェハ形状データを使用して個別の検査チャネルの焦点調節を行なってもよい。本開示は実施形態によっては、リアルタイム（または準リアルタイム）焦点測定装置（自動焦点装置等）を使用して個別の検査チャネルのリアルタイム焦点調節を行なってもよい。

本開示の様々な実施形態は、スループットを向上させ、検査結果の再現性を高めることができる。

本開示の様々な効果は下記に説明する添付の図を参照することによって、当業者により深く理解されるであろう。

本開示の１つまたは複数の実施形態に係るチャネル毎の焦点制御が可能な多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つの実施形態に係る多チャネル検査システムの内の１つの検査サブシステムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネルシステムにおける各検査チャネルの焦点を調節する方法を示す工程フロー図である。検査スキャン工程の１段階またはそれ以上前に取得されるウェハプロファイルマップの概念図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネル検査システムにおける検査サブシステムの焦点調節を示す概念図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネル検査システムにおける検査サブシステムの焦点調節を示す概念図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネル検査システムにおける検査サブシステムの焦点調節を示す概念図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る垂直方向に取り付けられた位置センサーを備える多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係るウェハの表面側に配置された位置センサーを備える多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係るウェハの形状が変化するような状況にあるチャネル別焦点制御を備える多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係るウェハの形状が変化するような状況にあるチャネル別焦点制御を備える多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係るウェハ面の位置がウェハ形状測定システムによって監視される、チャネル別焦点制御を備える多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネルシステムにおける各検査チャネルの焦点を調節する方法を示す工程フロー図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る各検査チャネルがリアルタイムで焦点測定装置によって監視される多チャネル検査システムの単純化した概略図である。本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネルシステムにおける各検査チャネルの焦点を調節する方法を示す工程フロー図である。

ここで、添付の図に示す本開示の特徴事項について詳しく言及する。

概して図１Ａ〜１Ｏを参照して、ウェハの裏面を検査するシステムと方法について開示する。

図１Ａは、本開示の１つまたは複数の実施形態に係るチャネル毎の焦点制御が可能な多チャネル検査システム１００の単純化した概略図である。

実施形態によってシステム１００は、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅを１セット含む。例えば、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅはウェハの違う位置に配置され、ウェハ１１２の複数の領域を同時にスキャンしたり撮像したりする。別の実施形態では、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅは、１つまたは複数の接触部１１４によって固定されるウェハ１１２の裏面をスキャンまたは撮像もしくはその両方を実行するように構成する。上述したようにウェハ１１２は拘束されていない状態であるため、ウェハ１１２は重力によるたわみとウェハ１１２上に堆積された１つまたは複数の薄膜層の表面張力によって生じる反りの一方または両方の度合いが大きくなる。例えば、４５０ｍｍのウェハの場合、ウェハ１１２のたわみと反りは１ｍｍを超える可能性がある。別の実施形態では、各時点において、各検査はウェハ１１２の裏面１１３上の水平方向（例えばＸＹ方向）における異なる位置で実施される。ウェハ１１２は検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの上方でスキャンされるので（または検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅはウェハを挟んで逆側からスキャンされる）ウェハ１１２のたわみと反りの一方または両方によって、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅからの光の焦点１０７がウェハ面１１３と位置がずれてしまい、対応するチャネル（図１Ｅと１Ｆ参照）に対する関連撮像データおよび検査データにおける焦点が目標どおりにならない。下記に個別の検査チャネル１０２ａ〜１０２ｅの焦点を補正するために適した様々な実施形態示す。

実施形態によっては、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅは光学アセンブリ１０４を含む。別の実施形態では、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅは１つまたは複数の位置センサー１１０を含む。実施形態によっては、１つまたは複数の位置センサー１１０が各光学アセンブリ１０４の特定の一部分とウェハ１１２の裏面１１３との間の位置特性を感知するように構成される。位置特性は、ウェハの位置と位置合わせに関連する分野で既知である任意のパラメータを含むことができる。例えば、位置特性は、距離、距離の変化、速度等を含んでもよいが、これらに限らない。例えば、特定の位置センサーは、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅのある一部分（例えば光学アセンブリ１０４のある一部分）とウェハ１１２の面１１３との間の距離ｄを測定してもよい。ここでシステム１００の位置センサー１１０は、本技術分野で既知であるいかなる位置センサー、高さセンサー、または焦点センサーを含んでもよい。

別の実施形態では、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅはアクチュエータアセンブリ１０８を含む。実施形態によっては、特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの光学アセンブリ１０４とそれに対応する位置センサー１１０がアクチュエータアセンブリ１０８によって選択的に作動される。例えば、ここで更に詳細に説明するように、特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅのアクチュエータアセンブリ１０８は、光学アセンブリ１０４の位置、つまり検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅからの光の焦点１０７を調節するように機能する。そのような調節は、例えば光学アセンブリ１０４とウェハ１１２の面１１３の間の測定距離の変化に対応して行なってもよい。実施形態によっては、アクチュエータアセンブリ１０８は、アクチュエータ台１０９とアクチュエータ１１１を含む。この場合アクチュエータ１１１は、アクチュエータ台１０９（光学アセンブリ１０４の１つまたは複数の部分と位置センサー１１０も）を選択された距離だけ移動させる。

図１Ｂは、本開示の一実施形態に係る多チャネル検査システム１００の内の１つの検査サブシステム１０２ａの単純化した概略図である。図１Ｂに示す単独の検査サブシステム１０２ａの様々な実施形態と部材は、検査システム１００の検査サブシステム（例えば１０２ｂ〜１０２ｅ）のそれぞれ（少なくともその内のいくつか）にも反映できる。

実施形態によっては、検査サブシステム１０２ａは光学アセンブリ１０４を含む。光学アセンブリ１０４は、ウェハ１１２に対して検査処理を実施するために必要な関連技術分野で既知である光学部材や光学部品のいかなる組み合わせを含んでもよい。実施形態によっては、光学アセンブリ１０４は対物レンズ１０６を含む。対物レンズ１０６は、光源１１６から、ウェハ１１２の裏面１１３上の焦点１０７への光の焦点を合わせるように構成する。光源１１６は、ウェハ検査システムでの使用に適している関連技術分野で既知のいかなる光源を使用してもよい。例えば光源１１６は、１つまたは複数の狭帯域光源（例えばレーザー光源）を含んでもよいが、これに限らない。別の例では、光源１１６は１つまたは複数の広帯域光源（例えばランプ光源）を含んでもよいが、これに限らない。

別の実施形態では、光学アセンブリ１０４は、ウェハ１１２の裏面１１３から反射、拡散、または回折した光を集光するように構成された検出器１１８を含む。検出器１１８は、ウェハ検査での使用に適した関連技術分野で既知のいかなる検出器を含んでもよい。例えば検出器１１８は、ＣＣＤ検出器、ＴＤＩ−ＣＣＤ検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）等を含んでもよい。

ここで検査サブシステム１０２ａの光学アセンブリ１０４は、追加のまたは代替えとなる光学部材または部品をいくつ含んでもよく、検査サブシステム１０２ａは図１Ｂに示す部品に限らない。例えば光学アセンブリ１０４は、１つまたは複数の追加の照明光学系（例えば、レンズ、フィルタ、ステアリング素子等）を含んでもよいが、これらに限らない。別の例では、光学アセンブリ１０４は、１つまたは複数の追加の集光光学系（例えば、レンズ、フィルタ、ステアリング素子等）を含んでもよいが、これらに限らない。ここで、検査サブシステム１０２ａの光学アセンブリ１０４は、明視野式検査または暗視野式検査を実行するように構成してもよい。光学アセンブリ１０４は、撮像モード検査またはスキャンモード検査を実施するように実行されてもよい。

別の実施形態では、システム１００は、１つまたは複数の制御器１１５を含む。実施形態によって制御器１１５は、各アクチュエータアセンブリ１０８と各位置センサー１１０に通信可能に接続される。実施形態によって制御器１１５は、特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅのアクチュエータアセンブリ１０８に指令し、各光学アセンブリ１０４の位置を調節することによって対応する焦点１０７を調節してもよい。特定の焦点１０７の調節は、例えば制御器１１５が各位置センサー１１０から受けた光学アセンブリ１０４とウェハ１１２の面１１３との間の測定距離の変化に応じ行ってもよい。

実施形態によって制御器１１５は、ウェハ１１２の裏面１１３の１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得するように構成する。別の実施形態では、制御器１１５は取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップに基づき検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅに関連付けられた焦点位置を調節するように構成する。

実施形態によってシステム１００の制御器１１５は、１つまたは複数のプロセッサ（図示せず）を含む。制御器１１５は、メモリ媒体（図示せず）に保存されるプログラム指令を実行するように構成する。この点に関し、制御器１１５の１つまたは複数のプロセッサは、本開示の様々な処理工程のいずれかを実行する。

図１Ｃは、本開示の実施形態の１つまたは複数の実施形態に係る、多チャネル検査システム１００内の１つの検査チャネルの焦点を調節する方法１２０を示す工程フロー図である。

工程１２２において制御器１１５は、１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得する。実施形態によってシステム１００は、ウェハ１１２の裏面１１３に対してプレスキャンとプレマップ処理の一方または両方を実行し、１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得する。実施形態によっては、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの１つまたは複数の位置センサー１１０を使用してウェハ１１２の裏面１１３に対してプレスキャンとプレマップ処理の一方または両方を実行し、１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得してもよい。例えば、ウェハ１１２の裏面１１３に渡る様々な位置において、距離や高さ等の位置特性を測定することによって、図１Ｄに示すようなウェハプロファイルマップ１３０を生成する。この点に関し、各測定位置１３２における１つまたは複数のセンサー１１０と面１１３との間の距離等の測定された位置特性は、図１Ｄに概念的に図示するように集約され、ウェハプロファイルマップ１３０を形成する。ここでプレマップ処理中に取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップは、特定の検査スキャン処理中の焦点を調節するための参照用として機能してもよい。別の実施形態では、１つまたは複数の位置センサー１１０による１つまたは複数の位置特性の測定に続いて、１つまたは複数の位置センサー１１０は取得した位置特性データを制御器１１５へ送信してもよい。制御器１１５は、それに対応し関連するウェハプロファイルマップを生成する。

例えば図１Ｅは、焦点が合っている状態の各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅとの間の距離の測定状態を示しており、焦点１０７はウェハの裏面１１３と位置が合っている。このような配置は、ウェハ１１２の特定の検査前に実行されるプレマップ処理を示す。図１Ｅに示すように、特定の位置センサー１１０とウェハ１１２の裏面との間の距離をｄで示す。

別の実施形態では、１つまたは複数のウェハ形状測定システムを使用してウェハ１１２の裏面１１３に対してプレスキャンとプレマップ処理の一方または両方を実行し、１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得する。実施形態によってプレマップ処理を実行するために使用するウェハ形状測定システムは、外部ウェハ形状測定システム（例えば、図１Ｊのウェハ形状測定システム１４０参照）を含んでもよい。例えばウェハ形状測定システムは、ウェハの裏面の形状の特性を明らかにする関連技術で既知のいずれの判定システムを含んでもよい。例えばウェハ形状測定装置は、光ベースのウェハ形状測定装置、近接ベースのウェハ形状測定システム、インダクタンスベースのウェハ形状測定システム、または空気圧ベースのウェハ形状測定システムを含んでもよいが、これらに限らない。この点に関し、外部ウェハ形状測定システムを使用してウェハ１１２の裏面１１３に渡る様々な位置において距離や高さ等の位置特性を測定することによって、ウェハプロファイルマップ１３０を生成してもよい。別の実施形態では、ウェハ形状測定システムによる１つまたは複数の位置特性の測定に続いて、ウェハ形状測定システムは取得した位置特性データを制御器１１５へ送信してもよい。制御器１１５は、それに対応し関連するウェハプロファイルマップを生成する。

工程１２４において特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの位置センサー１１０は、その特定の検査サブシステムの一部分とウェハ１１２の裏面１１３との間の距離を測定する。

図１Ｆに示すように、ウェハ１１２と検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｃとの間の相対的な動きの後、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｃによっては、ウェハ１１２のたわみと反りの一方または両方によって焦点がずれてしまう。このため、ウェハ１１２と検査サブシステム１０２〜１０２ｃの相対的な横方向の動きの後、１つまたは複数の位置センサー１１０は特定の検査サブシステムとウェハ１１２の裏面１１３との間の距離を測定する。図１Ｆに示すように、特定の位置センサー１１０（または検査サブシステムの他の部分）とウェハ１１２の裏面との距離は、特定の検査サブシステムの焦点がずれている場合、ｄ’で示される。別の実施形態では、ウェハ形状測定システムによる１つまたは複数の位置特性の測定に続き、ウェハ形状測定システムは取得した位置特性データを制御器１１５へ送信する。

工程１２６において制御器１１５は、ウェハの特定位置におけるウェハ１１２の裏面１１３と特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの一部分との間の焦点ずれ量を求める。実施形態によっては、ウェハ１１２の裏面１１３と特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの一部分との間の焦点ずれ量は、工程１２４で測定された距離を工程１２２で取得したウェハプロファイルマップの同じウェハ位置と比較することによって求める。

工程１２８において制御器１１５は、アクチュエータアセンブリ１０８に指令し、検査サブシステムの焦点位置１０７を求めた焦点ずれ量、つまり図１Ｇに示すΔｄと同一または関連値を補正するのに十分な程度調節する。ここでΔｄは距離ｄとｄ’に下記のように関連する。
Δｄ＝ｄ−ｄ’

上記の距離の測定は、特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｃの各位置センサー１１０または特定の検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｃ内の他の参照点に関してでもよい。

また、位置センサー１１０と焦点１０７は横方向において離れる可能性があるため、測定された位置センサー１１０と裏面１１３との距離に関するΔｄは、必ずしも焦点ずれ補正に必要な距離と一致するとは限らない。このため、焦点ずれ補正に必要な距離は、Δｄとウェハ１１２の曲率（または曲率効果の推定値）とを使用して推定してもよい。別の実施形態では、位置の測定に使用される位置センサー１１０からの光が焦点１０７と横方向にほぼ同じ位置でウェハ１１２に当たるように、位置センサー１１０は焦点１０７の近くに位置合わせしてもよい。

実施形態によっては、アクチュエータアセンブリ１０８は光学アセンブリ１０４の任意の部分を移動させ、照明サブシステムの焦点位置１０７を調節する。実施形態によっては、アクチュエータアセンブリ１０８は光学アセンブリ１０４全体を移動し、ウェハ１１２の裏面１１３に対して焦点位置１０７を移動させる。別の実施形態では、アクチュエータアセンブリ１０８は光学アセンブリ１０４の選ばれた部分を移動させることによって、焦点位置１０７をウェハ１１２の面１１３に対して移動する。例えば、アクチュエータアセンブリ１０８は、対物レンズ１０６（または光学アセンブリ１０４の付加的な焦点合わせ部材）を独立的に移動し、焦点位置１０７をウェハ１１２の裏面１１３に対して移動する。

本開示の様々な数値は、１つまたは複数の位置センサー１１０が各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｃの光学アセンブリ１０４に対して近くに配置される場合を示すが、これは制限事項として解釈されるべきではない。ここで位置センサーはシステム１００内の様々な位置に配置できることを示す。例えば図１Ｇに示すように、１つまたは複数の位置センサー１１０は、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅ間に配置されるアセンブリ（図示せず）に接続し、アクチュエータアセンブリ１０８によって１つまたは複数の位置センサー１１０を縦方向に移動するのではなく、スキャン時に検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅを固定するそのアセンブリによって横方向に移動してもよい。別の例では図１Ｈに示すように、１つまたは複数の位置センサー１１０はウェハ１１２の表面側に配置されてもよい。

図１Ｊと１Ｋは、多チャネル検査システム１００の単純化された概略図を示し、ウェハ１１２の裏面１１３の形状と位置の一方または両方が変化する構成において焦点調節を可能にするように構成される。例えば、反りの変化によってウェハ１１２の表面断面は変化する。ウェハまたは検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの動きによって焦点の質が低下する場合と同様、ウェハ断面の変化も、特定の検査チャネルにおける焦点の質の低下を生じる。ここで上述の処理は、図１Ｊと１Ｋに示す実施形態にも拡張することができ、ウェハ形状断面の変化に対し、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点を調節できる。

図１Ｌは、本開示の１つまたは複数の実施形態に係る、チャネル毎の焦点管理による多チャンネル検査システムの単純化された概略図を示し、ウェハ面の位置はウェハ形状測定システムによって監視される。

実施形態によってシステム１００は、１つまたは複数のウェハ形状測定システム１４０を含んでもよい。ここで、ウェハ形状測定システム１４０の描写は制限を加えるためのものではなく、単に説明用である。ここでシステム１００はウェハ形状測定システムをいくつ含んでもよい。またウェハ形状測定システム１４０は、ウェハ１１２の表面側に配置し、ウェハ形状データを収集してもよい。特定の横方向の位置におけるウェハ１１２の形状が、検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの横方向の位置と関連付けることが可能であれば、いかなる形式のウェハ形状データであってもシステム１００での使用に適している。

実施形態によって１つまたは複数のウェハ形状測定システム１４０は、制御器１１５と通信可能に接続されている。

実施形態によって制御器１１５は、ウェハ形状測定システム１４０からウェハ形状データを取得するように構成される。例えば、ウェハ形状測定システム１４０からのウェハ形状データは、１つまたは複数の各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅのウェハ位置に対応するウェハ位置、高さ、またはプロファイルデータに対応する。別の実施形態では制御器１１５は、ウェハ形状測定システム１４０からのウェハ形状データに基づき１つまたは複数の各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点位置を調節するように構成する。この点に関し、図１Ａ〜１Ｋに関する上述の様々な工程と部品は、図１Ｌの実施形態にも拡張できると解釈されるべきである。また焦点ずれ処理を実行するための工程も図１Ｌに拡張されると解釈されるべきである。

ここでウェハ形状測定システム１４０は、関連技術で既知であるウェハ形状測定システムやツールをすべて含む。例えば、１つまたは複数のウェハ形状測定システムは、光ベースのウェハ形状測定システム、近接ベースのウェハ形状測定システム、インダクタンスベースのウェハ形状測定システムまたは空気圧ベースのウェハ形状測定システムの内の少なくとも１つを含む。

図１Ｍは、１つまたは複数の本開示の実施形態に係る、多チャネルシステムの内の１つの検査チャネルの焦点を調節する方法１５０を示す工程フロー図である。工程１５２においてウェハ形状データは、ウェハ形状測定システム１４０によって取得する。実施形態によってシステム１００は、プレスキャンとプレマップ処理の一方または両方をウェハ１１２の裏面１１３に対して１つまたは複数のウェハ形状測定システム１４０によって実行する。例えば、特定の検査スキャンの前に検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点がよく合っている状態でプレスキャンとプレマップ処理の一方または両方を実行できる。実施形態によって１つまたは複数のウェハ形状測定システム１４０は、ウェハ１１２の裏面１１３に対しプレスキャンとプレマップ処理の一方または両方を実行し、少なくともいくつかの検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅに対応するウェハ１１２の少なくとも一部分に対する１つまたは複数のプロファイルマップを取得する。工程１５４においてウェハ形状測定システム１４０は、ウェハ１１２の裏面１１３の少なくとも一部の位置（例えば垂直位置）を判定する。工程１５６において制御器１１５は、工程１５４で測定した位置を工程１５２で取得したウェハ形状データと比較することによって、ウェハの裏面と検査サブセットとの間の焦点ずれ量を求める。この点において制御器１１５は、ウェハ１１２全体のどこかの点において位置変化が生じていなか判定し、そのような変化に対し必要となる焦点ずれ補正量を決定する。工程１５８において制御器１１５は、求めた焦点ずれ量を補正するように各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点位置を調節するようにアクチュエータアセンブリ１０８に指令する。別の実施形態では、工程１５８の焦点調節に続き、図１Ｍに点線で示すように焦点工程１５８を更に実施するように、必要であれば測定工程１５４と焦点判定工程１５６を繰り返してもよい。

図１Ｎは、本開示の１つまたは複数の実施形態に係る多チャネル検査システムの単純化した概略図を示し、各検査チャネルの焦点が焦点測定装置によってリアルタイムに監視される。実施形態によってシステム１００は、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅに対応する光の焦点を測定するように構成された焦点測定装置１６０を１セット含む。ここで、焦点測定装置１６０の描写は制限を加えるためのものではなく、単に説明用である。ここでシステム１００は、関連技術で既知であるいかなる種類の焦点測定装置を含んでもよい。

実施形態によって焦点測定装置１６０は、制御器１１５と通信可能に接続されている。

実施形態によって制御器１１５は、各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅに関する測定焦点データを焦点測定装置１６０から取得するように構成する。この点について各焦点測定装置１６０は、対応する検査サブシステムに対する個別の焦点測定を実行してもよい。別の実施形態では、制御器１１５は、１つまたは複数の検査サブシステム１０７の焦点位置を焦点測定装置１６０からの測定焦点データに基づき調節してもよい。例えば、制御器１１５は、測定したいかなる焦点ずれ量も補正するように各アクチュエータアセンブリ１０８に指令して対応する検査サブアセンブリを移動してもよい。この点においてアクチュエータアセンブリ１０８は、各検査サブアセンブリの焦点１０７が最適化されるまで、または選択された許容レベルに到達するまで焦点調節を実行する。

ここで、図１Ａ〜１Ｍに関する上述の様々な工程と部品は、図１Ｎの実施形態にも拡張できると解釈されるべきである。また焦点ずれ処理を実行するための工程も図１Ｎに拡張されると解釈されるべきである。

図１Ｏは、１つまたは複数の本開示の実施形態に係る、多チャネルシステム内の１つの検査チャネルの焦点を調節する方法を示す工程フロー図である。工程１７２において焦点測定装置１６０は、各ウェハ位置に配置される各検査サブシステムからウェハの裏面に向けられる光の焦点を測定する。この点において焦点測定装置１６０は各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点１０７を個別に測定する。工程１７４において制御器１１５は、アクチュエータアセンブリ１０８に指令して、焦点測定装置１６０によって求めた焦点ずれ量を補正するように各検査サブシステム１０２ａ〜１０２ｅの焦点位置を調節してもよい。

ここで説明する特徴事項は、別の部材の内部に含まれるまたは別の部材と接続される複数の異なる部材を示す場合がある。そのように描写された構成は単に説明用として理解されるべきであって、実際同様の機能を実行する他の多くの構成が実装可能である。概念的には、同様の機能を実行する部材の構成は、所望の機能が実行されるので事実上「関連」している。このため、ある特定の機能を実行するように組み合わせられた２つの部材は、構成や中間部材に関わらず、所望の機能を実行するために相互に「関連付けられている」とみなすことができる。同様に、そのように関連付けられた２つの部材は、所望の機能を実行するように相互に「結合されている」または「接続されている」とみなすことができ、そのように関連付けることが可能な２つの部材は、所望の機能を実行するように相互に「接続可能」であるともみなすことができる。接続可能な具体的な例は、物理的に結合可能な部材と物理的に連動する部材の一方または両方と、無線で連動可能な部材と無線で連動する部材の一方または両方と、論理的に連動する部材と論理的に連動可能な部材の一方または両方を含むが、これらに限らない。

これまでの説明によって本開示とそれに伴う多くの効果が理解されるであろうが、開示された特徴事項から逸脱することなく、またはそれらの素材の利点を犠牲にすることなく、部材の形状、構成および配置に様々な変更を加えられることは明らかである。説明した形状は単に説明用であって、添付の請求項はそのような変更を含むことを意図している。更に、本発明は添付の請求項によって定義されることを理解されたい。

Claims

多チャネル焦点制御によってウェハの裏面を検査するシステムであって、
第１ウェハ位置に配置可能な第１検査サブシステムと、追加のウェハ位置に配置可能な少なくとも１つの追加検査サブシステムとを含む複数の検査サブシステムを含み、
前記第１検査サブシステムは、第１光学アセンブリと、第１アクチュエータアセンブリと、第１位置センサーとを含み、前記第１光学アセンブリは前記第１アクチュエータアセンブリに設けられ、前記第１位置センサーは前記第１光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の位置特性を検知するように構成され、
前記少なくとも１つの追加検査サブシステムは、少なくとも１つの追加光学アセンブリと、少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリと、少なくとも１つの追加位置センサーとを含み、前記少なくとも１つの追加光学アセンブリは前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリに設けられ、前記追加位置センサーは前記少なくとも１つの追加光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の位置特性を感知するように構成され、
前記システムは制御器を更に含み、
前記制御器は、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリと、前記第１位置センサーと、前記少なくとも１つの追加位置センサーとに通信可能に接続され、前記制御器はプログラム指令を実行し、１つまたは複数のプロセッサーに
前記ウェハの前記裏面に対する１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得させ、
前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップに基づき、前記第１検査サブシステムの第１焦点位置と、前記少なくとも１つの追加検査サブシステムの少なくとも１つの追加焦点位置との少なくとも一方を調節させる、
ことを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得するステップは、
前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを生成するように前記ウェハの前記裏面に対してプレマッピング処理を実行するステップを含むことを特徴とするシステム。
請求項２に記載のシステムであって、前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得する前記ステップは、
前記第１位置センサーと前記少なくとも１つの追加位置センサーとの少なくとも一方によって、前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを生成するように前記ウェハの前記裏面に対してプレマップ処理を実行することを特徴とするシステム。
請求項３に記載のシステムであって、前記第１位置センサーと前記少なくとも１つの追加位置センサーとの少なくとも一方によって前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを生成するように前記ウェハの前記裏面に対してプレマップ処理を実行するステップは、
選択されたウェハ検査処理の前に、前記ウェハの前記裏面をスキャンするため、前記第１位置センサーと前記少なくとも１つの追加位置センサーとの少なくとも一方によって前記ウェハの前記裏面の複数の位置に渡る複数の位置特性値を取得するステップと、
前記取得した複数の位置特性値によって前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを生成するステップと、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項２に記載のシステムであって、前記１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得するステップは、
選択されたウェハ検査処理の前に、前記ウェハの前記裏面に対する１つまたは複数のウェハプロファイルマップをウェハ形状測定システムから取得するステップを含むことを特徴とするシステム。
請求項５に記載のシステムであって、前記ウェハ形状測定システムは、
光学ベースのウェハ形状測定システムと、近接ベースのウェハ形状測定システムと、インダクタンスベースのウェハ形状測定システムと、空気圧ベースのウェハ形状測定システムとの内の少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップに基づき、前記第１検査サブシステムの第１焦点位置と、前記少なくとも１つの追加検査サブシステムの少なくとも１つの追加焦点位置との少なくとも一方を調節するステップは、
前記第１位置センサーと前記少なくとも１つの追加位置センサーとの少なくとも一方から１つまたは複数の位置特性測定値を取得するステップと、
前記第１位置センサーから取得した前記１つまたは複数の位置特性測定値を前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップと比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記第１光学アセンブリの前記一部分との間の第１焦点ずれ量を求めるステップと、
前記少なくとも１つの追加位置センサーから取得した前記１つまたは複数の位置特性測定値を前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップと比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記少なくとも１つの追加光学アセンブリの前記一部分との間の追加焦点ずれ量を求めるステップと、
前記求めた第１焦点ずれ量を補正するように前記第１アクチュエータアセンブリに前記第１焦点位置を調節するように指令するステップと、
前記求めた追加焦点ずれ量を補正するように前記少なくとも１つのアクチュエータアセンブリに前記少なくとも１つの追加焦点位置を調節するように指令するステップと、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記第１光学アセンブリと前記少なくとも１つの追加光学アセンブリとの少なくとも一方は、
光源と、
前記光源から焦点への光の焦点を合わせるように構成された少なくとも１つの対物レンズを含む光学系と、
前記ウェハから反射または拡散される光を検出するように構成された検出器と、
前記ウェハの面からの光を集光し、前記集光した光を前記検出器に向けるように構成された集光系と、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリとの少なくとも一方は、
アクチュエータ台と、
前記アクチュエータ台に機械的に接続され、前記アクチュエータ台を選択的に移動するように構成されたアクチュエータと、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記第１位置センサーと前記少なくとも１つの追加位置センサーは、前記ウェハの同一面側に配置されることを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記第１位置センサーは前記ウェハの第１面側に配置され、前記少なくとも１つの位置センサーは前記ウェハの前記第１面側とは逆の前記ウェハの第２面側に配置されることを特徴とするシステム。
請求項１に記載のシステムであって、前記ウェハは、
半導体ウェハを含むことを特徴とするシステム。
多チャネル焦点制御によってウェハの裏面を検査するシステムであって、
第１検査サブシステムと少なくとも１つの追加検査サブシステムとを含む複数の検査サブシステムを含み、
前記第１検査サブシステムは、第１光学アセンブリと、第１アクチュエータアセンブリとを含み、前記第１光学アセンブリは前記第１アクチュエータアセンブリに設けられ、
前記少なくとも１つの追加検査サブシステムは、少なくとも１つの追加光学アセンブリと、少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリとを含み、前記少なくとも１つの追加光学アセンブリは前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリに設けられ、
前記システムは、
前記ウェハの前記裏面の少なくとも一部分の位置を測定するように構成されたウェハ形状測定システムと、
制御器とを更に含み、
前記制御器は、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリと、前記ウェハ形状測定システムとに通信可能に接続され、前記制御器はプログラム指令を実行し、１つまたは複数のプロセッサーに
ウェハ形状データを前記ウェハ形状測定システムから取得させ、
前記第１検査サブシステムと、前記少なくとも１つの検査サブシステムとの少なくとも一方に少なくとも対応する前記ウェハの前記裏面の少なくとも一部分の前記測定位置を前記ウェハ形状測定システムから取得させ、
前記第１検査サブシステムの第１焦点位置と、前記少なくとも１つの追加検査サブシステムの追加焦点位置との少なくとも一方を前記取得したウェハ形状データと前記ウェハの前記裏面の少なくとも前記一部分の前記取得した測定位置とに基づき調節させる、
ことを特徴とするシステム。
請求項１３に記載のシステムであって、前記第１光学アセンブリと前記少なくとも１つの追加光学アセンブリとの少なくとも一方は、
光源と、
前記光源から焦点への光の焦点を合わせるように構成された少なくとも１つの対物レンズを含む光学系と、
前記ウェハから反射または拡散される光を検出するように構成された検出器と、
前記ウェハの面からの光を集光し、前記集光した光を前記検出器に向けるように構成された集光系と、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１３に記載のシステムであって、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリとの少なくとも一方は、
アクチュエータ台と、
前記アクチュエータ台に機械的に接続され、前記アクチュエータ台を選択的に移動するように構成されたアクチュエータと、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１３に記載のシステムであって、前記ウェハ形状測定システムは、
光学ベースのウェハ形状測定システムと、近接ベースのウェハ形状測定システムと、インダクタンスベースのウェハ形状測定システムと、空気圧ベースのウェハ形状測定システムとの内の少なくとも１つを含むことを特徴とするシステム。
多チャネル焦点制御によってウェハの裏面を検査するシステムであって、
第１検査サブシステムと、少なくとも１つの追加検査サブシステムとを含む複数の検査サブシステムを含み、
前記第１検査サブシステムは、第１光学アセンブリと、第１アクチュエータアセンブリと、第１焦点測定装置とを含み、前記第１光学アセンブリは前記第１アクチュエータアセンブリに設けられ、前記第１焦点測定装置は前記第１検査サブシステムからの光の焦点を測定するように構成され、
前記少なくとも１つの追加検査サブシステムは、少なくとも１つの追加光学アセンブリと、少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリと、追加焦点測定装置とを含み、前記少なくとも１つの追加光学アセンブリは前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリに設けられ、前記追加焦点測定装置は前記少なくとも１つの追加検査サブシステムからの光の焦点を測定するように構成され、
前記システムは制御器を更に含み、
前記制御器は、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリと、前記第１位置センサーと、前記少なくとも１つの追加位置センサーとに通信可能に接続され、前記制御器はプログラム指令を実行し、１つまたは複数のプロセッサーに
前記第１検査サブシステムからの光の測定された第１焦点を取得させ、
前記少なくとも１つの追加検査サブシステムからの光の少なくとも１つの追加焦点を取得させ、
前記測定した第１焦点と測定した少なくとも１つの追加焦点との少なくとも一方に基づき、前記第１検査サブシステムの第１焦点位置と、前記少なくとも１つの追加検査サブシステムの少なくとも１つの追加焦点位置との少なくとも一方を調節させる、
ことを特徴とするシステム。
請求項１７に記載のシステムであって、前記第１光学アセンブリと前記少なくとも１つの追加光学アセンブリとの少なくとも一方は、
光源と、
前記光源から焦点への光の焦点を合わせるように構成された少なくとも１つの対物レンズを含む光学系と、
前記ウェハから反射または拡散される光を検出するように構成された検出器と、
前記ウェハの面からの光を集光し、前記集光した光を前記検出器に向けるように構成された集光系と、
を含むことを特徴とするシステム。
請求項１７に記載のシステムであって、前記第１アクチュエータアセンブリと、前記少なくとも１つの追加アクチュエータアセンブリとの少なくとも一方は、
アクチュエータ台と、
前記アクチュエータ台に機械的に接続され、前記アクチュエータ台を選択的に移動するように構成されたアクチュエータと、
を含むことを特徴とするシステム。
ウェハの裏面検査中に多チャネル焦点制御する方法であって、
前記ウェハの前記裏面に対する１つまたは複数のウェハプロファイルマップを取得するステップと、
第１検査サブシステムの第１光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の第１位置特性を測定するステップと、
第２検査サブシステムの第２光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の第２位置特性を測定するステップと、
前記第１位置特性を前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップと比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記第１光学アセンブリの前記一部分との間の第１焦点ずれ量を求めるステップと、
前記第２位置特性を前記取得した１つまたは複数のウェハプロファイルマップと比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記第２光学アセンブリの前記一部分との間の第２焦点ずれ量を求めるステップと、
前記求めた第１焦点ずれ量を補正するように前記第１検査サブシステムの第１焦点位置を調節するステップと、
前記求めた第２焦点ずれ量を補正するように前記第２検査サブシステムの第２焦点位置を調節するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
ウェハの裏面検査中に多チャネル焦点制御する方法であって、
少なくとも１つの第１検査サブシステムの第１ウェハ位置または少なくとも１つの追加検査サブシステムの第２ウェハ位置に少なくとも対応するウェハ形状データを取得するステップと、
前記第１検査サブシステムの第１光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の第１位置特性を測定するステップと、
第２検査サブシステムの第２光学アセンブリの一部分と前記ウェハの前記裏面との間の第２位置特性を測定するステップと、
前記第１位置特性を前記第１ウェハ位置に対応する前記ウェハ形状データのプロファイル値と比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記第１光学アセンブリの前記一部分との間の第１焦点ずれ量を求めるステップと、
前記第２位置特性を前記第２ウェハ位置に対応する前記ウェハ形状データのプロファイル値と比較することによって、前記ウェハの前記裏面と前記第２光学アセンブリの前記一部分との間の第２焦点ずれ量を求めるステップと、
前記求めた第１焦点ずれ量を補正するように前記第１検査サブシステムの第１焦点位置を調節するステップと、
前記求めた第２焦点ずれ量を補正するように前記第２検査サブシステムの第２焦点位置を調節するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
ウェハの裏面検査中に多チャネル焦点制御する方法であって、
第１ウェハ位置にある第１検査サブシステムから前記ウェハの前記裏面に向けられた光の第１焦点を測定するステップと、
第２ウェハ位置にある第２検査サブシステムから前記ウェハの前記裏面に向けられた光の第２焦点を測定するステップと、
前記第１ウェハ位置での前記測定された第１焦点に基づいて前記第１検査サブシステムの第１焦点位置を調節するステップと、
前記第２ウェハ位置での前記測定された第２焦点に基づいて前記第２検査サブシステムの第２焦点位置を調節するステップと、
を含むことを特徴とする方法。