JP2020505607A5 - - Google Patents

Claims (19)

1. 半導体ウェハが着脱可能に取り付けられるウェハチャックを含むウェハ位置決めシステムであって、前記半導体ウェハは１つ以上の結晶軸を特徴とする結晶構造を有する基板材料を含む、ウェハ位置決めシステムと、
   照明光のビームを発生するように構成された照明光源と、
   前記半導体ウェハの表面に入射する前記照明光のビームを測定スポットに向けて焦光するように構成された１つ以上の光学素子であって、前記半導体ウェハの前記表面は前記照明光の入射ビームを基準として前記ウェハ位置決めシステムによって配置される、光学素子と、
   複数の欠陥出力信号を生成するように構成された１つ以上の欠陥粒子検出器であって、各欠陥出力信号は、前記ウェハ位置決めシステムが前記測定スポットを横断して前記半導体ウェハの前記表面を走査する際に前記測定スポット内で検出された検出欠陥粒子の存在を示すものであり、前記検出欠陥粒子のうちの各検出欠陥粒子は、前記半導体ウェハの前記表面においてそれぞれ異なる位置に存在する、欠陥粒子検出器と、
   コンピューティングシステムであって、
   前記複数の欠陥出力信号を受け取り、
   前記複数の検出欠陥粒子のマップであって、各検出欠陥粒子の前記半導体ウェハの前記表面上の位置を示すマップを生成し、
   前記ウェハ位置決めシステムに制御コマンドを送信し、前記ウェハ位置決めシステムに前記半導体ウェハを移動させて、前記測定スポットが特定の期間において前記複数の検出欠陥粒子のうちの１つの欠陥粒子の位置において前記半導体ウェハの前記表面上に存在するようにし、前記検出欠陥粒子上への照明ビームの入射によって前記検出欠陥粒子を化学的に改変して、前記期間中に前記検出欠陥粒子を分光学的に活性化するように構成されたコンピューティングシステムと、
   前記期間中の前記検出欠陥粒子への前記照明ビームの入射に反応して生じた前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて、前記活性化させた検出欠陥粒子の材料組成を示す出力信号を生成するように構成された１つ以上の分光器と、を備え、
   前記コンピューティングシステムが、さらに、
   前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された前記光の量を示す前記出力信号を受信し、前記出力信号に基づいて前記活性化させた検出欠陥粒子の材料組成を決定するように構成される、
   ことを特徴とする表面検査システム。
2. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
   前記照明光のビームの光学経路内に設置された第１の偏光素子であって、前記照明光のビームを第１の方向に偏光させるように構成された第１の偏光素子と、
   前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された量の光の光学経路内に設置された第２の偏光素子であって、前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された前記量の光を、前記第１の方向に直交する第２の方向に偏光させるように構成された第２の偏光素子と、
   をさらに備えることを特徴とする表面検査システム。
3. 請求項２に記載の表面検査システムであって、
   前記第１の偏光素子は、前記半導体ウェハの前記基板材料における前記１つ以上の結晶軸のうちの１つの結晶軸の方向を基準として、前記照明光のビームが前記基板材料の前記１つの結晶軸に対して所定の偏光方位角で前記測定スポットに焦光されるように、方向決めされる、
   ことを特徴とする表面検査システム。
4. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
   メモリ内に格納されている以前に分析した検出欠陥粒子の測定値のライブラリデータベースをさらに含み、
   前記コンピューティングシステムは、前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された光を示す前記出力信号と、前記ライブラリデータベース内の以前に分析した検出欠陥粒子の複数の測定値とを相関付けて、前記活性化させた検出欠陥粒子の前記材料組成を決定するようにさらに構成される、
   ことを特徴とする表面検査システム。
5. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
   前記検出欠陥粒子が、結晶構造、多結晶構造、又は非晶質構造を有する、有機、無機、又は金属化学組成を有する、
   ことを特徴とする表面検査システム。
6. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
   前記検出欠陥粒子が、固有の振動ラマンスペクトルシグネチャを示さない面心立方結晶構造若しくは体心立方結晶構造、又は、固有の振動ラマンスペクトルシグネチャを弱く示す六方密充填結晶構造を有する金属である、
   ことを特徴とする表面検査システム。
7. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
   前記検出欠陥粒子が金属であり、
   前記検出欠陥粒子が、分光学的に活性になるように化学酸化により化学的に変えられる、
   ことを特徴とする表面検査システム。
8. 請求項７に記載の表面検査システムであって、
   前記表面検査システムの周囲の大気環境における酸素の分圧とは異なる、制御された酸素分圧を含んでいる環境チャンバをさらに含み、前記化学酸化が前記環境チャンバ内で生じる、
   ことを特徴とする表面検査システム。
9. 請求項７に記載の表面検査システムであって、
   前記検出欠陥粒子は、前記照明光のビームが前記検出欠陥粒子上へと投射される前に表面活性物質で被覆され、前記表面活性物質が前記化学酸化を促進させる、
   ことを特徴とする表面検査システム。
10. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
    前記活性化させた検出欠陥粒子の前記材料組成を示す前記出力信号が、観測可能なラマンスペクトルを含む、
    ことを特徴とする表面検査システム。
11. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
    前記活性化させた検出欠陥粒子の前記材料組成を示す前記出力信号が、観測可能なフォトルミネッセンススペクトルを含む、
    ことを特徴とする表面検査システム。
12. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
    前記照明光源が、多数の別個の波長を有する照明光を発生するように構成される、
    ことを特徴とする表面検査システム。
13. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
    照明光の第２のビームの光学経路内に設置された回転可能な偏光素子をさらに含み、
    前記回転可能な偏光素子は、前記半導体ウェハに対して複数の異なる偏光方位角で前記偏光素子が方向決めされるように構成され、
    前記活性化させた検出欠陥粒子の前記材料組成を示す前記出力信号は、前記複数の異なる偏光角度における各偏光角度での前記活性化させた検出欠陥粒子への前記照明光のビームの入射に反応して、前記活性化させた検出欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて生成される、
    ことを特徴とする表面検査システム。
14. 請求項１に記載の表面検査システムであって、
    前記照明光源と前記半導体ウェハの間で光学経路内に配置された照明パワー制御素子をさらに含み、
    前記照明パワー制御素子は、前記測定スポットが前記複数の検出欠陥粒子のうちの前記１つの検出欠陥粒子の位置において前記半導体ウェハの前記表面上に存在する前記期間中に、前記照明光のビームの照明パワーを変化させる、
    ことを特徴とする表面検査システム。
15. 照明光のビームで半導体ウェハの表面上の欠陥粒子を第１の期間において照明するステップと、
    前記第１の期間における前記照明光のビームに反応して前記欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて、第１の出力信号を発生させるステップであって、前記第１の出力信号が前記欠陥粒子の材料組成を示す観測可能なフォトルミネッセンススペクトルを含む、発生させるステップと、
    前記第１の期間の後の第２の期間において、前記照明光のビームで前記半導体ウェハの前記表面上の前記欠陥粒子を照明するステップであって、前記照明光のビームの照明パワーは、前記第２の期間中の方が前記第１の期間中よりも高く、前記照明光のビームは、前記第２の期間中に前記欠陥粒子を化学的に改変して前記欠陥粒子を分光学的に活性にし、ラマンスペクトル反応は、前記欠陥粒子が分光学的に活性になる前は観測不能であるが、前記欠陥粒子が分光学的に活性になった後で観測可能になる、照明するステップと、
    前記第２の期間中に前記照明光のビームに反応して前記活性化させた欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて、前記活性化させた欠陥粒子の材料組成を示す第２の出力信号を発生させるステップと、
    前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に基づいて前記活性化させた欠陥粒子の材料組成を決定するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記欠陥粒子が金属であり、
    前記欠陥粒子が、分光学的に活性になるように化学酸化により化学的に変えられる、
    ことを特徴とする方法。
17. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記活性化させた欠陥粒子の前記材料組成を示す前記第２の出力信号が、観測可能なラマンスペクトルを含む、
    ことを特徴とする方法。
18. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記照明光のビームを第１の方向に偏光させるステップと、
    前記活性化させた欠陥粒子から散乱された量の光を、前記第１の方向に直交する第２の方向に偏光させるステップと、
    をさらに含むことを特徴とする方法。
19. 第１の期間において、試料の表面上の測定スポットのところに照明光のビームを投射し、前記第１の期間中の前記照明光のビームによる欠陥粒子への照明に反応して前記欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて前記測定スポットのところの前記欠陥粒子の存在を検出するように構成された欠陥粒子検出サブシステムと、
    前記第１の期間の後の第２の期間において、前記測定スポットに前記照明光のビームを投射して、前記欠陥粒子を化学的に改変して前記欠陥粒子を分光学的に活性にし、ラマンスペクトル反応は前記欠陥粒子が分光学的に活性になる前は観測不能であるが、前記欠陥粒子が分光学的に活性になった後で観測可能になるようにし、前記第２の期間中の前記照明光のビームに反応して前記活性化させた欠陥粒子から散乱された光の量に基づいて前記活性化させた欠陥粒子の材料組成を決定するように構成された欠陥粒子活性化及び分析サブシステムと、
    を備えることを特徴とする表面検査システム。