JP2024525262A - 結像条件を推定し改善するための画像コントラストメトリック - Google Patents

Abstract

レシピ構成中に画像フレームを抽出し、次いで同じ場所での実行中に画像フレームを抽出することによって、１つのスライスから別のスライスまで、および同じスライス内の画像コントラストの変動を識別および減衰させることができる。２つの画像フレームに対して画像コントラストが決定される。コントラストの変化およびフォーカシングの変化を決定するために、２つの画像フレームに対するコントラストの比を使用することができる。

Description

「関連出願の参照」
本出願は、２０２１年６月１７日に出願され米国出願６３／２１１，５５６に譲渡された仮特許出願に対する優先権を主張し、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

「開示の分野」
本開示は、半導体ウエハの撮像に関する。本開示は、撮像条件を導出し改善するための画像コントラストメトリックに関する。

半導体製造産業の進化は、歩留まり管理に、特に計量（メトロロジー：metrology）および検査（インスペクション：inspection）システムに、より大きな要求を課している。臨界（限界）寸法（クリティカルディメンジョン：ＣＤ）は縮小し続けるが、産業界は、高収率、高価値生産を達成するための時間を短縮する必要がある。歩留まり問題を検出してからそれを固定するまでの総時間を最小限に抑えることにより、半導体製造業者の投資収益率が最大になる。

論理デバイスおよびメモリデバイスなどの半導体デバイスを製造すること（ファブリケイティング：fabricating）は、典型的には、半導体デバイスの様々な特徴および複数のレベルを形成するために、多数の製造プロセスを使用して半導体ウエハを処理することを含む。例えば、リソグラフィは、レチクルから半導体ウエハ上に配置されたフォトレジストにパターンを転写することを含む半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスのさらなる例は、化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積（デポジション）、およびイオン注入を含むが、これらに限定されない。単一の半導体ウエハ上に製造された複数の半導体デバイスの配列は、個々の半導体デバイスに分離され得る。

検査プロセスは、製造（マニファクチャリング）プロセスにおけるより高い歩留りを促進し、したがってより高い利益を促進するために、ウエハ上の欠陥を検出するために半導体製造中の様々なステップで使用される。検査は、集積回路（ＩＣ）などの半導体デバイスを製造する上で常に重要な部分であった。しかしながら、半導体デバイスの寸法が減少するにつれて、より小さい欠陥がデバイスの故障を引き起こし得るため、検査は、許容可能な半導体デバイスの製造の成功にとってさらに重要になる。例えば、半導体デバイスの寸法が縮小するにつれて、比較的小さい欠陥でさえも半導体デバイスにおいて望ましくない収差を引き起こし得るため、縮小サイズの欠陥の検出が必要になった。

検査システムは、半導体ウエハのダイに直接焦点があっているかを効果的に検査しない。自動焦点システムは、画像焦点変化を検出するのに十分に感度が高くない。同様に、ランタイム焦点較正システムは、感度があまり高くない。さらに、これらの以前の技法は、画像コントラストをゴールデンダイと比較しない。手動（マニュアル）較正は、時間がかかり、半導体製造業者のスループットに悪影響を及ぼさないように、持続時間または用途が制限され得る。

米国特許公開２０２０－０３１２７７８Ａ１公報 米国特許公開２０１９－０２９５９０８Ａ１公報

改善された技術およびシステムが必要とされている。

本開示の概要
第１の実施形態では、方法が提供される。本方法は、プロセッサを使用して、レシピセットアップ中にセットアップ画像フレームを抽出するステップを含む。セットアップ画像フレームの第１の画像コントラストは、プロセッサを使用して決定される。ランタイムセットアップ画像フレームは、セットアップ画像フレームと同じ位置でプロセッサダイニングランタイムを使用して抽出される。セットアップ画像フレームおよびランタイム画像フレームは、プロセッサを使用して位置合わせされる。実行時画像フレームの第２の画像コントラストは、プロセッサを使用して決定される。第１の画像コントラストと第２の画像コントラストとの間のコントラスト比は、プロセッサを使用して決定される。

方法は、コントラスト比に基づいて半導体ウエハを保持するように構成されたステージの位置を調整するステップを含むことができる。

本方法は、プロセッサを使用して、第１の画像コントラストをセットアップ画像フレームの最大コントラストで除算することと、第２の画像コントラストをランタイム画像フレームの最大コントラストで除算することとによってコントラスト比を正規化することを含むことができる。

本方法は、プロセッサを使用して、コントラスト比を使用して半導体ウエハを保持するように構成されたステージの位置によって引き起こされる焦点変動を決定するステップを含むことができる。

本方法は、プロセッサを使用して、コントラスト比に基づいてランタイム画像フレームおよびセットアップ画像フレームを調整するステップを含むことができる。

ある例では、方法は、プロセッサを使用して、複数の検査フレームのセットアップとランタイムとの間の第１のオフセットを決定することを含む；プロセッサを使用して、複数の検査フレームの設計とランタイムとの間の第２のオフセットを決定するステップと、そして、プロセッサを使用して、第１のオフセットおよび第２のオフセットを含むオフセット補正に基づいて、１つまたは複数のケアエリアの配置を決定する。

本方法は、プロセッサを使用して、セットアップ画像フレームとランタイム画像フレームとの二乗差の合計を使用してオフセットを決定することを含むことができる。

プログラムを記憶するコンピュータ可読媒体は、第１の実施形態の方法を実行するようにプロセッサに命令するように構成され得る。

第２の実施形態では、システムが提供される。システムは、半導体ウエハを保持するように構成されたステージを含む。エネルギー源は、ビームをステージ上の半導体ウエハに向けるように構成される。検出器は、ステージ上の半導体ウエハから反射されたビームを受光するように構成される。プロセッサは検出器と電子通信する。エネルギー源は光源とすることができる。ビームは光のビームであり得る。プロセッサは、以下のように構成され得る。レシピセットアップ中にセットアップ画像フレームを抽出する。セットアップ画像フレームの第１の画像コントラストを決定する。セットアップ画像フレームと同じ位置でランタイム中にランタイムセットアップ画像フレームを抽出する。セットアップ画像フレームとランタイム画像フレームとを位置合わせする。ランタイム画像フレームに対する第２の画像コントラストを決定する。そして、第１の画像コントラストと第２の画像コントラストとの間のコントラスト比を決定する。

プロセッサは、コントラスト比に基づいてステージの位置を調整するようにさらに構成することができる。

プロセッサは、第１の画像コントラストをセットアップ画像フレームの最大コントラストで除算し、第２の画像コントラストをｎｍ時間画像フレームの最大コントラストで除算することによってコントラスト比を正規化するようにさらに構成することができる。

プロセッサはさらに、コントラスト比を使用して、ステージの位置によって引き起こされる焦点変動を判定するように構成されることができる。

プロセッサは、コントラスト比に基づいてランタイム画像フレームおよびセットアップ画像フレームを調整するようにさらに構成され得る。

ある例では、プロセッサは、以下を行うようにさらに構成される：複数の検査フレームのセットアップとランタイムとの間の第１のオフセットを決定するステップと、複数の検査フレームの設計とランタイムとの間の第２のオフセットを決定するステップと、そして、第１のオフセットおよび第２のオフセットを含むオフセット補正に基づいて、１つまたは複数のケアエリアの配置を決定する。

プロセッサは、セットアップ画像フレームとランタイム画像フレームとの二乗差の合計を使用してオフセットを決定するようにさらに構成され得る。

本開示の性質および目的をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照されたい。
図１は、本開示による方法の一実施形態のフローチャートである。 図２は、セットアップとランタイムとの間のコントラスト比の例示的な比較である。 図３は、パッチ・ツー・デザイン・アライメント（ｐａｔｃｈ－ｔｏ－ｄｅｓｉｇｎ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＰＤＡ）を用いた画像データ収集の例示的なフローチャートである。 図４は、例示的な画像フレームを用いたＴｅｎｅｎｇｒａｄ分散の決定を示す図である。 図５は、本開示によるシステムの実施形態である。

特許請求される主題は、ある実施形態に関して説明されるが、本明細書に記載される利益および特徴の全てを提供しない実施形態を含む、他の実施形態もまた、本開示の範囲内である。様々な構造的、論理的、プロセスステップ、および電子的変更が、本開示の範囲から逸脱することなく行われ得る。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによってのみ定義される。

本明細書に開示される実施形態は、ウエハ間およびウエハ内の画像コントラスト変動を識別および軽減することができる。画像フレームを抽出することができ、画像コントラストを画像フレームについて決定することができる。焦点条件は、ランタイム中に高い時間分解能でチェックすることができる。焦点条件はまた、ダイの能動的に調査された領域内の検査画像上で直接、検査システムのためにチェックされることができる。焦点外条件、検査システムの焦点変動、及び（例えばＺ方向の）正しいステージ位置を決定することができる。

図１は、方法１００の実施形態である。方法１００の追加の実施形態を図２に示す。方法１００のステップのいくつかまたはすべては、プロセッサを使用して実行することができる。

図１の方法１００では、セットアップ画像フレームが１０１で抽出される。これは、レシピ設定中に起こる。例えば、セットアップ中に選択されたダイからゴールデン画像を抽出することができる。ゴールデン画像は、ゴールデンダイから生成することができる。画像フレームは、例えば、半導体ウエハ上のダイ又は半導体ウエハ上のダイの一部とすることができる。

１０２において、第１の画像コントラスト（Ｃ）がセットアップ画像フレームに対して決定される。これは、以下の方程式（式（１））を使用して、グレーレベル強度Ｉを有するいくつかまたは全てのピクセルについて決定することができる。

式（１）において、Δはラプラシアン演算子である。フレーム内に既知の差がある場合、第１の画像コントラストは、ピクセルのうちのいくつかについてのみ決定され得る。第１の画像コントラストのためにいくつかの画素のみを使用することは、他の理由で実行され得る。フレーム内に既知の差異がない場合、第１の画像コントラストは、フレーム内の全ての画素について決定することができる。

１０３において、ランタイムセットアップ画像フレームが抽出される。１０４において、セットアップ画像フレームとランタイム画像フレームとが位置合わせされる。例えば、画像を互いに対してシフトさせながら二乗差の合計を決定して、最良の位置合わせ位置を決定することができる。セットアップ画像フレームおよびランタイム画像フレームは、異なるダイまたは異なるウエハのものであってもよい。異なるダイまたは異なるウエハが使用される場合、同じ位置は、ゴールデン画像において使用される選択されたダイ上と同じウエハまたはダイ上の位置である。

１０５において、第２の画像コントラストがランタイム画像フレームに対して決定される。これはまた、式（１）を使用することができる。

１０６において、第１の画像コントラストと第２の画像コントラストとの間のコントラスト比が決定される。コントラスト比が１．０に近い場合、コントラストはセットアップとランタイムとの間で有意に変化していない。これは、画像位置合わせ中に役立つことができる。１．０から遠い偏差は、是正措置を講じるべきであることを意味することができる。コントラスト比に基づいて、制御不能状況または焦点変動を報告することができる。ウエハ間またはウエハ内の画像コントラスト変動を監視することができる。例えば、画像コントラストがぼやけている場合、検査システム又はウエハは制御不能であり得る。これらの効果はコントラスト比に反映される。

方法１００は、１つのランタイム画像フレームを用いて説明されるが、複数のランタイム画像フレームを抽出することができる。第２の画像コントラストおよび結果として生じるコントラスト比は、これらの実行時画像フレームのそれぞれについて決定することができる。ある例では、これは、ランタイム中にダイごとまたは複数のダイについて繰り返される。

ある例では、半導体ウエハを保持するステージの位置は、コントラスト比に基づいて調整される。例えば、ステージをＺ方向に調整することができる。較正（キャリブレーション）曲線は、焦点を通して（例えば、既知のＺ位置で）画像を収集し、各焦点に対する画像コントラストを計算することができる。曲線をこれらのデータ点にフィッティングし、画像コントラストに基づいて現在のＺ位置を予測するために使用することができる（図５に示すように）。これは、焦点を改善し、コントラスト比の結果を改善することができる。ステージは、検量線を用いてＺ方向に調整することができる。

別の例では、コントラストベースの欠陥属性が決定される。コントラストベースの欠陥属性を使用して、ニューサンスフィルタリングまたは他のトラブルシューティングを実行することができる。コントラストベースの欠陥属性は、例えば、画像コントラストまたは正規化された画像コントラストであり得る。

別の例では、コントラスト比を使用して欠陥属性値を正規化することができる。
画像のコントラスト値は、広範囲の数を含むことができ、したがって、数を最大コントラスト値で割ることは有用であり得る。

別の例では、コントラスト比を使用して焦点変動を決定することができる。これにより、Ｚ方向のステージの検量線を使用することができる。各画像コントラスト値は、特定の焦点にマッピングすることができる。焦点変動は、このマッピングに基づいて判定することができる。

別の例では、候補画像および参照画像は、コントラスト比に基づいて調整され得る。候補画像はランタイム画像であり得る。参照画像は、セットアップ画像または別のゴールデン画像であり得る。

さらに別の例では、セットアップとランタイムとの間の第１のオフセットおよび設計とランタイムとの間の第２のオフセットを、複数の検査フレームについて決定することができる。例えば、セットアップウエハ（例えば、ゴールデンウエハ）およびランタイムウエハ上の複数のフレームを使用することができる。１つ以上のケアエリア（ｃａｒｅ ａｒｅａ）の配置は、第１のオフセット及び第２のオフセットを含むオフセット補正に基づいて決定することができる。ある例では、オフセットは、セットアップ画像とランタイム画像の二乗差の合計によって決定される。セットアップ画像とランタイム画像の両方が同じ焦点にある場合、画像はできるだけ似ているように見えるので、ｘ／ｙオフセットはより高い精度で補正され得る。

図２は、別の例を示す。レシピセットアップ中の画像フレームは、ゴールデンダイフレームであり得る。画像フレームサイズは、例えば１９６×１９６画素とすることができるが、他のサイズも可能である。

セットアップ中およびランタイム中の画像フレームデータは、光学ＰＤＡを実行している間に収集され得る。セットアップ中のこの画像フレームデータおよび実行時データは、画像コントラスト比較のために使用されるデータを収集するために使用され得る。ＰＤＡフローを図３に示す。ハッシュ化された輪郭を有する強調表示された項目は、画像データを抽出することができる場所を示す。２Ｄユニークなターゲットは、ダイにわたって均等に分散されてもよい。画像レンダリングターゲットは、例示的なターゲットから学習することができる。設計対画像オフセットは、ターゲットからの各検査フレームについて決定することができる。データベースに保存されたターゲットおよびオフセットは、ランタイム検査に使用することができる。セットアップ画像と実行時画像との間のオフセット、または設計画像と実行時画像との間のオフセットは、各検査フレームについて決定することができる。

図３のこのデータ抽出は、現在のプロセスフローに追加することができ、画像コントラスト計算に使用することができる。なお、図３は、画像データ収集の一例に過ぎない。完全に独立したフローを使用するなど、このデータを収集するための他の技法も可能である。

コントラスト計算は、式（１）のようなラプラシアンベースのコントラストに限定されず、Ｔｅｎｅｎｇｒａｄ分散などの他のメトリックを使用して行うこともできる。図４は、Ｔｅｎｅｎｇｒａｄ分散を用いた計算手順を示す。Ｔｅｎｅｎｇｒａｄ分散（ＴＥＮ）は、Ｓｏｂｅｌ演算子を用いて画像を畳み込み、閾値より大きい大きさの平方を合計することができる。

方法１００の実施形態を使用して、半導体製造業者は、検査システムの焦点が制御不能であるかどうか、および／または調整が必要かどうかを直ちに決定することができる。これは、手動較正またはスループットに影響を及ぼす余分なランタイム焦点較正ステップを回避する。焦点変化は、ダミー構造ではなく、検査されている画像に基づいて直接測定することができる。ステージ位置は、結果に基づいて調整することができる。検査システムの焦点状態をリアルタイムで監視することができるので、欠陥検査結果のより低い変動性を提供することができる。欠陥属性値はあまり変化せず、より安定した検査結果および欠陥のより高い捕捉率をもたらすことができる。ツール間の整合（すなわち、検査システム間の整合）を改善することができる。より安定した結果は、決定木（例えば、ランダムフォレストベースの決定木（デシジョン・ツリー））または他のニューサンスイベントフィルタなどの画像または欠陥属性を使用するアプリケーションに提供することができる。

システム２００の一実施形態を図５に示す。システム２００は、光学ベースのサブシステム２０１を含む。概して、光学ベースのサブシステム２０１は、光を試料２０２に向ける（または光を走査する）こと、および試料２０２からの光を検出することによって、試料２０２のための光学ベースの出力を生成するように構成される。一実施形態では、試料２０２はウエハを含む。ウエハは、当技術分野で知られている任意のウエハを含むことができる。別の実施形態では、試料２０２はレチクルを含む。レチクルは、当技術分野で知られている任意のレチクルを含むことができる。

図５に示すシステム２００の実施形態では、光学ベースのサブシステム２０１は、光を試料２０２に向けるように構成された照明サブシステムを含む。照明サブシステムは、少なくとも１つの光源を含む。例えば、図５に示すように、照明サブシステムは光源２０３を含む。一実施形態では、照明サブシステムは、１つまたは複数の斜角および／または１つまたは複数の垂直角を含むことができる１つまたは複数の入射角で試料２０２に光を向けるように構成される。例えば、図５に示すように、光源２０３からの光は、光学素子２０４を通り、次いでレンズ２０５を通って、斜めの入射角で試料２０２に向けられる。斜入射角は、例えば試料２０２の特性に応じて変化し得る任意の適切な斜入射角を含むことができる。

光学ベースのサブシステム２０１は、異なる時間に異なる入射角で試料２０２に光を向けるように構成することができる。例えば、光学ベースのサブシステム２０１は、図５に示す入射角とは異なる入射角で試料２０２に光を向けることができるように、照明サブシステムの１つまたは複数の要素の１つまたは複数の特性を変更するように構成することができる。１つのそのような例では、光学ベースのサブシステム２０１は、異なる斜入射角または垂直（またはほぼ垂直）入射角で光が試料２０２に向けられるように、光源２０３、光学素子２０４、およびレンズ２０５を移動させるように構成され得る。

場合によっては、光学ベースのサブシステム２０１は、同時に複数の入射角で試料２０２に光を向けるように構成されてもよい。例えば、照明サブシステムは、複数の照明チャネルを含んでもよく、照明チャネルのうちの１つは、図５に示されるように、光源２０３、光学要素２０４、およびレンズ２０５を含んでもよく、照明チャネルのうちの別のもの（図示せず）は、異なるように構成されてもよい、または同じであってもよい、類似要素を含んでもよい。または、少なくとも光源と、場合によっては、本明細書でさらに説明されるもの等の１つ以上の他の構成要素とを含んでもよい。そのような光が他の光と同時に試料に向けられる場合、異なる入射角で試料２０２に向けられる光の１つまたは複数の特性（例えば、波長、偏光など。）は、異なる入射角での試料２０２の照明から生じる光が検出器において互いに区別され得るように異なり得る。

別の例では、照明サブシステムは、１つの光源（例えば、図５に示す光源２０３である）のみを含んでもよく、光源からの光は、照明サブシステムの１つ以上の光学素子（図示せず）によって異なる光路（例えば、波長、偏光などに基づく。）に分離されてもよい。次いで、異なる光路の各々における光を試料２０２に向けることができる。複数の照明チャネルは、同時にまたは異なる時間（例えば、異なる照明チャネルを使用して試料を順次照明する場合である）に試料２０２に光を向けるように構成することができる。別の例では、同じ照明チャネルは、異なる時間に異なる特性で試料２０２に光を向けるように構成することができる。例えば、場合によっては、光学素子２０４は、スペクトルフィルタとして構成することができ、スペクトルフィルタの特性は、異なる波長の光を異なる時間に試料２０２に向けることができるように、様々な異なる方法（例えば、スペクトルフィルタをスワップアウトすることによる）で変更することができる。照明サブシステムは、異なるまたは同じ特性を有する光を異なるまたは同じ入射角で順次または同時に試料２０２に向けるための、当技術分野で知られている任意の他の適切な構成を有することができる。

一実施形態では、光源２０３は、広帯域プラズマ（ＢＢＰ）源を含むことができる。
このようにして、光源２０３によって生成され、試料２０２に向けられる光は、広帯域光を含むことができる。しかしながら、光源は、レーザ等の任意の他の好適な光源を含んでもよい。レーザは、当技術分野で公知の任意の好適なレーザを含んでもよく、当技術分野で公知の任意の好適な波長または複数の波長で光を生成するように構成されてもよい。加えて、レーザは、単色またはほぼ単色である光を生成するように構成されてもよい。このように、レーザは狭帯域レーザであってもよい。光源２０３はまた、複数の離散波長または波長帯で光を生成する多色光源を含んでもよい。

光学素子２０４からの光は、レンズ２０５によって試料２０２上に集束させることができる。レンズ２０５は、単一の屈折光学素子として図５に示されているが、実際には、レンズ２０５は、組み合わせて光学素子からの光を試料に集束させるいくつかの屈折および／または反射光学素子を含むことができることを理解されたい。図５に示され、本明細書で説明される照明サブシステムは、任意の他の好適な光学要素（図示せず）を含んでもよい。そのような光学素子の例は、偏光コンポーネント、スペクトルフィルタ、空間フィルタ、反射光学素子、アポダイザ、ビームスプリッタ（ビームスプリッタ２１３など）、アパーチャなどを含むが、これらに限定されず、当技術分野で知られている任意のそのような好適な光学素子を含み得る。加えて、光学ベースサブシステム２０１は、光学ベース出力を生成するために使用される照明の種類に基づいて、照明サブシステムの要素のうちの１つ以上を変更するように構成されてもよい。

光学ベースのサブシステム２０１はまた、光を試料（スペシメン：ｓｐｅｃｉｍｅｎ）２０２上で走査させるように構成された走査サブシステムを含むことができる。例えば、光学ベースのサブシステム２０１は、光学ベースの出力生成中に試料２０２が配置されるステージ２０６を含むことができる。走査サブシステムは、光が試料２０２にわたって走査され得るように試料２０２を移動させるように構成され得る、任意の好適な機械的および／またはロボットアセンブリ（ステージ２０６を含む）を含んでもよい。加えて、または代替として、光学ベースのサブシステム２０１は、光学ベースのサブシステム２０１の１つ以上の光学要素が、試料２０２にわたって光のいくらかの走査を行うように構成されてもよい。光は、蛇行様経路または螺旋経路等の任意の好適な様式で、標本２０２にわたって走査されてもよい。

光学ベースのサブシステム２０１はさらに、１つ以上の検出チャネルを含む。１つまたは複数の検出チャネルのうちの少なくとも１つは、サブシステムによる試料２０２の照明に起因する試料２０２からの光を検出し、検出された光に応答して出力を生成するように構成された検出器を含む。例えば、図５に示される光学ベースのサブシステム２０１は、２つの検出チャネルを含み、一方は、コレクタ２０７、要素２０８、および検出器２０９によって形成され、他方は、コレクタ２１０、要素２１１、および検出器２１２によって形成される。図５に示されるように、２つの検出チャネルは、異なる収集（コレクション：集光）角度で光を収集（コレクト）および検出するように構成される。いくつかの例では、両方の検出チャネルは散乱光を検出するように構成され、検出チャネルは試料２０２から異なる角度で散乱された光を検出するように構成される。しかし、１つまたは複数の検出チャネルは、試料２０２からの別のタイプの光（たとえば、反射光）を検出するように構成することができる。

図５にさらに示されるように、両方の検出チャネルは、紙の平面内に位置付けられて示され、照明サブシステムもまた、紙の平面内に位置付けられて示される。したがって、この実施形態では、両方の検出チャネルは、入射平面内に位置付けられる（例えば、中心に置かれる）。しかしながら、検出チャネルのうちの１つ以上は、入射平面から外れて位置付けられてもよい。例えば、コレクタ２１０、要素２１１、および検出器２１２によって形成される検出チャネルは、入射面から散乱される光を収集および検出するように構成されてもよい。したがって、そのような検出チャネルは一般に「側部：サイド」チャネルと呼ばれてもよく、そのような側部チャネルは入射面に対して実質的に垂直な面の中心にあってもよい。

図５は、２つの検出チャネルを含む光学ベースのサブシステム２０１の実施形態を示すが、光学ベースのサブシステム２０１は、異なる数の検出チャネル（例えば、１つの検出チャネルのみ、または２つ以上の検出チャネルである）を含んでもよい。１つのそのような事例では、コレクタ２１０、要素２１１、および検出器２１２によって形成される検出チャネルは、前述のように、１つの側面チャネルを形成してもよく、光学式サブシステム２０１は、入射面の反対側に位置付けられる、別の側面チャネルとして形成される、付加的検出チャネル（図示せず）を含んでもよい。したがって、光学ベースのサブシステム２０１は、コレクタ２０７、要素２０８、および検出器２０９を含み、入射面の中心に位置し、試料２０２表面に対して垂直または垂直に近い散乱角で光を収集および検出するように構成される、検出チャネルを含んでもよい。したがって、この検出チャネルは一般に「上部」チャネルと呼ばれてもよく、光学ベースのサブシステム２０１はまた、上述のように構成される２つ以上の側部チャネルを含んでもよい。したがって、光学ベースのサブシステム２０１は、少なくとも３つのチャネル（すなわち、１つの上部チャネルおよび２つの側部チャネル）を含んでもよく、少なくとも３つのチャネルの各々は、それ自体の集光器を有し、その各々は、他の集光器の各々とは異なる散乱角で光を集光するように構成される。

上記でさらに説明されるように、光学式サブシステム２０１に含まれる検出チャネルのそれぞれは、散乱光を検出するように構成されてもよい。したがって、図５に示される光学ベースのサブシステム２０１は、試料２０２のための暗視野（ＤＦ）出力生成のために構成され得る。しかしながら、光学ベースのサブシステム２０１は、追加的または代替的に、試料２０２のための明視野（ＢＦ）出力生成のために構成された検出チャネルを含むことができる。言い換えれば、光学ベースのサブシステム２０１は、試料２０２から正反射された光を検出するように構成された少なくとも１つの検出チャネルを含むことができる。したがって、本明細書で説明される光学ベースのサブシステム２０１は、ＤＦのみ、ＢＦのみ、またはＤＦおよびＢＦ撮像の両方のために構成されてもよい。コレクタの各々は、単一の屈折光学素子として図５に示されているが、コレクタの各々は、１つ以上の屈折光学ダイおよび／または１つ以上の反射光学素子を含んでもよいことを理解されたい。

１つまたは複数の検出チャネルは、当技術分野で知られている任意の適切な検出器を含むことができる。例えば、検出器は、光電子増倍管（ＰＭＴ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）、時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラ、および当技術分野で公知の任意の他の好適な検出器を含んでもよい。検出器はまた、非撮像検出器または撮像検出器を含んでもよい。このようにして、検出器が非撮像検出器である場合、検出器の各々は、強度などの散乱光の特定の特性を検出するように構成され得るが、撮像平面内の位置の関数としてそのような特性を検出するように構成されないことがある。したがって、光学ベースのサブシステムの検出チャネルの各々に含まれる検出器の各々によって生成される出力は、信号またはデータであり得るが、画像信号または画像データではない。そのような場合、プロセッサ２１４などのプロセッサは、検出器の非撮像出力から試料２０２の画像を生成するように構成することができる。しかしながら、他の事例では、検出器は、撮像信号または画像データを生成するように構成される、撮像検出器として構成されてもよい。したがって、光学ベースのサブシステムは、いくつかの方法で、本明細書で説明される光学画像または他の光学ベースの出力を生成するように構成されてもよい。

図５は、本明細書で説明されるシステム実施形態に含まれ得る、または本明細書で説明されるシステム実施形態によって使用される光学ベースの出力を生成し得る、光学ベースのサブシステム２０１の構成を概略的に図示するために本明細書で提供されることに留意されたい。本明細書で説明される光学ベースのサブシステム２０１の構成は、商用出力取得システムを設計するときに通常行われるように、光学ベースのサブシステム２０１の性能を最適化するように変更されてもよい。加えて、本明細書で説明されるシステムは、既存のシステム（たとえば、本明細書で説明する機能を既存のシステムに追加することによって、）を使用して実装され得る。いくつかのそのようなシステムに関して、本明細書で説明される方法は、システムの随意の機能性（例えば、システムの他の機能に加えて、）として提供されてもよい。代替として、本明細書に説明されるシステムは、完全に新しいシステムとして設計されてもよい。

プロセッサ２１４は、プロセッサ２１４が出力を受信することができるように、任意の好適な様式（例えば、有線および／または無線伝送媒体を含むことができる１つまたは複数の伝送媒体を介する）でシステム２００の構成要素に結合され得る。プロセッサ２１４は、出力を使用していくつかの機能を実行するように構成され得る。システム２００は、プロセッサ２１４から命令または他の情報を受信することができる。プロセッサ２１４および／または電子データ記憶ユニット２１５は、随意に、付加的情報を受信するか、または命令を送信するように、ウエハ検査ツール、ウエハ計測ツール、またはウエハレビューツール（図示せず）と電子通信してもよい。例えば、プロセッサ２１４および／または電子データ記憶ユニット２１５は、走査電子顕微鏡と電子通信することができる。

プロセッサ２１４、他のシステム、または本明細書に説明される他のサブシステムは、パーソナルコンピュータシステム、画像コンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワークアプライアンス、インターネットアプライアンス、または他のデバイスを含む、種々のシステムの一部であってもよい。サブシステムまたはシステムは、並列プロセッサなど、当技術分野で知られている任意の適切なプロセッサも含み得る。加えて、サブシステムまたはシステムは、スタンドアロンツールまたはネットワークツールのいずれかとして、高速処理およびソフトウェアを有するプラットフォームを含んでもよい。

プロセッサ２１４および電子データ記憶ユニット２１５は、システム２００または別のデバイス内に配置されるか、またはその一部であり得る。ある例では、プロセッサ２１４および電子データ記憶ユニット２１５は、スタンドアロン制御ユニットの一部であってもよく、または集中型品質制御ユニットであってもよい。複数のプロセッサ２１４または電子データ記憶ユニット２１５が使用され得る。

プロセッサ２１４は、実際には、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの任意の組合せによって実装され得る。また、本明細書で説明されるようなその機能は、１つのユニットによって実行されてもよく、または異なる構成要素の間で分割されてもよく、その各々は、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの任意の組み合わせによって順に実装されてもよい。プロセッサ２１４が様々な方法および機能を実装するためのプログラムコードまたは命令は、電子データ記憶ユニット２１５内のメモリまたは他のメモリなどの可読記憶媒体に記憶され得る。

システム２００が複数のプロセッサ２１４を含む場合、画像、データ、情報、命令などをサブシステム間で送信できるように、異なるサブシステムを互いに結合することができる。たとえば、１つのサブシステムは、当技術分野で知られている任意の適切な有線および／または無線伝送媒体を含み得る任意の適切な伝送媒体によって追加のサブシステムに結合され得る。そのようなサブシステムのうちの２つ以上はまた、共有コンピュータ可読記憶媒体（図示せず）によって効果的に結合されてもよい。

プロセッサ２１４は、システム２００の出力または他の出力を使用して、いくつかの機能を実行するように構成され得る。たとえば、プロセッサ２１４は、出力を電子データ記憶ユニット２１５または別の記憶媒体に送るように構成され得る。プロセッサ２１４は、本明細書で説明される実施形態のいずれかに従って構成され得る。プロセッサ２１４はまた、システム２００の出力を使用して、または他のソースからの画像もしくはデータを使用して、他の機能または追加のステップを行うように構成されてもよい。

システム２００および本明細書で開示される方法の様々なステップ、機能、および／または動作は、以下のうちの１つまたは複数によって実行される：電子回路、論理ゲート、マルチプレクサ、プログラマブル論理デバイス、ＡＳＩＣ、アナログもしくはデジタル制御／スイッチ、マイクロコントローラ、またはコンピューティングシステム。本明細書で説明されるもの等の方法を実装するプログラム命令は、キャリア媒体を介して伝送されるか、またはキャリア媒体上に記憶されてもよい。キャリア媒体は、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気または光ディスク、不揮発性メモリ、ソリッドステートメモリ、磁気テープなどの記憶媒体を含み得る。キャリア媒体は、ワイヤ、ケーブル、またはワイヤレス伝送リンクなどの伝送媒体を含み得る。たとえば、本開示全体にわたって説明される様々なステップは、単一のプロセッサ２１４によって、または代替として複数のプロセッサ２１４によって実行され得る。さらに、システム２００の異なるサブシステムは、１つ以上のコンピューティングまたは論理システムを含んでもよい。したがって、上記の説明は、本開示に対する限定として解釈されるべきではなく、単なる例示として解釈されるべきである。

ある例では、プロセッサ２１４は、システム２００と通信する。プロセッサ２１４は、方法１００の実施形態を実行するように構成される。プロセッサ２１４は、レシピセットアップ中にセットアップ画像フレームを抽出し、セットアップ画像フレームの第１の画像コントラストを決定することができる。プロセッサ２１４はまた、セットアップ画像フレームと同じ位置でランタイム中にランタイムセットアップ画像フレームを抽出し、セットアップ画像フレームとランタイム画像フレームとを位置合わせし、ランタイム画像フレームの第２の画像コントラストを決定することができる。次いで、プロセッサ２１４は、第１の画像コントラストと第２の画像コントラストとの間のコントラスト比を決定することができる。

同じシステム２００を使用するものとして開示されているが、セットアップ画像フレームは、ランタイムセットアップ画像フレームとは異なるシステムによって抽出することができる。

さらなる実施形態は、本明細書で開示されるように、ウエハマップを分類するためのコンピュータ実装方法を実行するためにコントローラ上で実行可能なプログラム命令を記憶する非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。特に、図５に示されるように、電子データ記憶ユニット２１５または他の記憶媒体は、プロセッサ２１４上で実行可能なプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体を含み得る。コンピュータ実装方法は、方法１００を含む、本明細書で説明される任意の方法の任意のステップを含んでもよい。

プログラム命令は、とりわけ、プロシージャベースの技法、コンポーネントベースの技法、および／またはオブジェクト指向技法を含む、様々な方法のいずれかで実装され得る。例えば、プログラム命令は、所望に応じて、ＡｃｔｉｖｅＸ制御、Ｃ オブジェクト、ＪａｖａＢｅａｎｓ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｅｓ（ＭＦＣ）、Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｓ１ＭＤ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ（ＳＳＥ）、または他の技術もしくは方法論を使用して実装されてもよい。

システム２００は光を使用するが、方法１００は、異なる半導体検査システムを使用して実行することができる。例えば、方法１００は、走査電子顕微鏡などの電子ビームまたはイオンビームを使用するシステムからの結果を使用して実行することができる。したがって、システムは、エネルギー源として、光源の代わりに電子ビーム源またはイオンビーム源を有することができる。

本開示は、１つ以上の特定の実施形態に関して説明されたが、本開示の他の実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく行われ得ることが理解されるであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその妥当な解釈によってのみ限定されると見なされる。

Claims (16)

1. 方法であって、
   プロセッサを用いて、レシピセットアップ中にセットアップ画像フレームを抽出するステップと、
   前記プロセッサを用いて、前記セットアップ画像フレームの第１の画像コントラストを決定するステップと、
   前記プロセッサを用いて、前記セットアップ画像フレームと同じ位置でランタイム中にランタイムセットアップ画像フレームを抽出するステップと、
   前記プロセッサを用いて、前記セットアップ画像フレームと前記ランタイム画像フレームとを位置合わせするステップと、
   前記プロセッサを用いて、実行時画像フレームに対する第２の画像コントラストを決定するステップと、
   前記プロセッサを用いて、前記第１の画像コントラストと前記第２の画像コントラストとの間のコントラスト比を決定するステップと、
   を含む、
   方法。
2. 前記コントラスト比に基づいて、半導体ウエハを保持するステージの位置を調整することをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 前記プロセッサを使用して、前記第１の画像コントラストを前記セットアップ画像フレームの最大コントラストで除算し、前記第２の画像コントラストを前記ランタイム画像フレームの最大コントラストで除算することによって前記コントラスト比を正規化することをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 前記プロセッサを用いて、前記コントラスト比を用いて半導体ウエハを保持するように構成されたステージの位置によって引き起こされる焦点変動を決定するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 前記プロセッサを使用して、前記コントラスト比に基づいて前記ランタイム画像フレームおよび前記セットアップ画像フレームを調整するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記プロセッサを使用して、複数の検査フレームのセットアップとランタイムとの間の第１のオフセットを決定するステップと、
   前記プロセッサを使用して、複数の検査フレームの設計とランタイムとの間の第２のオフセットを決定するステップと、
   前記プロセッサを使用して、前記第１のオフセットおよび前記第２のオフセットを含むオフセット補正に基づいて、１つまたは複数のケアエリアの配置を決定するステップと、
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 前記プロセッサを使用して、前記セットアップ画像フレームと前記ランタイム画像フレームとの二乗差の合計を使用してオフセットを決定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
8. 請求項１に記載の方法を実行するようにプロセッサに命令するように構成されたプログラムを記憶する、コンピュータ可読媒体。
9. システムであって、
   半導体ウエハを保持するように構成されたステージと、
   ビームを前記ステージ上の前記半導体ウエハに向けるように構成されるエネルギー源と、
   ステージ上の半導体ウエハから反射されたビームを受光するように構成される検出器と、
   前記検出器と電子通信するプロセッサであって、
   レシピセットアップ中にセットアップ画像フレームを抽出し、
   前記セットアップ画像フレームの第１の画像コントラストを決定し、
   前記セットアップ画像フレームと同じ位置でランタイム中にランタイムセットアップ画像フレームを抽出し、
   前記セットアップ画像フレームと前記ランタイム画像フレームとを位置合わせし、
   前記ランタイム画像フレームに対する第２の画像コントラストを決定し、
   前記第１の画像コントラストと前記第２の画像コントラストとの間のコントラスト比を決定する、
   プロセッサと、
   を含む、
   システム。
10. 前記エネルギー源は光源であり、前記ビームは光のビームである請求項９に記載のシステム。
11. 前記プロセッサは、前記コントラスト比に基づいて前記ステージの位置を調整するようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
12. 前記プロセッサは、前記第１の画像コントラストを前記セットアップ画像フレームの最大コントラストで除算し、前記第２の画像コントラストを前記ランタイム画像フレームの最大コントラストで除算することによって前記コントラスト比を正規化するようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
13. 前記プロセッサは、前記コントラスト比を使用して、前記ステージの位置によって引き起こされる焦点変動を決定するようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
14. 前記プロセッサは、前記コントラスト比に基づいてランタイム画像フレームおよびセットアップ画像フレームを調整するようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
15. 前記プロセッサは、
    複数の検査フレームのセットアップとランタイムとの間の第１のオフセットを決定するステップと、
    複数の検査フレームの設計とランタイムとの間の第２のオフセットを決定するステップと、
    前記第１のオフセットおよび前記第２のオフセットを含むオフセット補正に基づいて、１つまたは複数のケアエリアの配置を決定するステップと、
    を行うようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
16. 前記プロセッサは、前記セットアップ画像フレームと前記ランタイム画像フレームとの二乗差の合計を使用してオフセットを決定するようにさらに構成される請求項９に記載のシステム。
    

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