JP5243699B2 - 試料のエッジ検査のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、試料のエッジを検査するシステム及び方法に関する。特定の実施形態は、試料のエッジに光を斜め入射角で向けるように構成された照明サブシステムを含むシステムに関する。

以下の説明と例は、背景技術のセクションに含まれているからといって先行技術であるとは認められない。

ロジック及びメモリー素子のような半導体素子の製造は、種々のフューチャや複数レベルの半導体素子を形成するために、幾つかの半導体製造プロセスを使用して半導体ウェハのような試料を処理する段階を含む。例えば、リソグラフィーは、半導体ウェハ上に配置されたレジストヘのパターンの転写を伴う半導体製造プロセスである。半導体製造プロセスの更なる例は、限定するわけではないが、化学機械研磨、エッチング、成長、イオン注入を含む。複数の半導体素子は、半導体ウェハ上に配置されるように製造され、次いで個々の半導体素子に分離される。

ウェハは、ウェハの中央領域内とエッジ領域内の双方に欠陥を含む場合がある。該エッジ領域は、ウェハ外周近傍の比較的狭い領域とウェハの縁部を含む。ウェハのエッジ領域内やエッジにある欠陥の例には、限定するわけではないが、チップ、クラック、スクラッチ、マーク、パーティクル、残留化学物質（例えば、レジストやスラリー）が含まれる。ウェハサイズが増大するにつれて、ウェハと集積回路（ＩＣ）双方製造業者は、ウェハエッジ近傍における欠陥に関心を向け始めている。主たる関心事は、エッジ欠陥がウェハの中央部分に向かい、これによって追跡不可能な歩留まり損失、処理中の２次汚染及び／又は破局的なウェハ破損を引き起こす可能性がある点である。これらの歩留まり損失のメカニズムは、大部分のウェハとＩＣの製造業者が過去に一度は経験するものである。

典型的には、ウェハ検査ツールは、ウェハの中央領域（すなわち、電気素子がその上に形成されることになるウェハの表面、又は、電気素子がその上に形成されことになるウェハの反対側表面）を検査するように設計されている。ウェハのこれらの区域は、比較的少量の光を反射又は散乱するので、このようなウェハ検査ツールは、比較的少量の光を検出するように設計される。しかしながら、ウェハエッジの近くでは、エッジ内に形成されるベベル部のようなエッジの特性に起因して、比較的大量の光がウェハから反射又は散乱される。その結果、これらの大量の光が、従来のウェハ検査システムの検出器を飽和させる。従って、ウェハのエッジ又はその近傍でこうしたウェハ検査ツールによって生成されたあらゆる出力信号は、通常使用できない。幾つかの例では、ウェハ検査システムは、比較的高強度の光によって引き起こす可能性のある損傷から検出器を保護するために、ウェハエッジの近くを検査する際に検出器に光が到達するのを阻止するよう設計されている。

試料のエッジ検査は、現在では、インコヒーレント光源を用いる目視検査（人間の肉眼の助けを受けない）か、あるいはマニュアル又は自動ウェハ処理光学顕微鏡により支援された目視検査によってアニュアルで実施することができる。幾つかのエッジ検査システムが、ウェハエッジ又はその近傍で欠陥を検出するために開発されてきた。幾つかのエッジ検査システムは、複数のイメージング素子とインコヒーレント又はコヒーレントな照明を用いたディジタル顕微鏡画像収集を利用し、半導体ウェハの異なるエッジ領域を撮像して、欠陥検出及び分類アルゴリズムにより画像をコンピュータ処理する。半導体ウェハなどの電子媒体のエッジに沿って欠陥を検出するための装置の更なる例は、Ｃｈｏｉによる米国特許出願公開第２００３／００３００５０号やＳｗａｎらによる米国特許出願公開番号第２００３／００３０７９５号で説明されており、これらは本明細書で完全に記載されたように引用により本明細書に組み込まれる。

ウェハの中央領域と比較して本質的に異なるウェハエッジの反射や散乱特性に起因して、このようなエッジ検査システムは、従来型のウェハ検査ツールとは本質的に異なる構成を有する。従って、エッジ検査システムは、ウェハの中央領域での欠陥の検出に対して最適化されておらず、又は検出可能でさえもない。よって、ウェハとＩＣ製造業者が、ウェハの中央領域と外側領域の双方で欠陥の検出（通常のケースではいずれかの領域における欠陥は、高価な歩留まり損失や他の問題を生じる恐れがあるので）を望む場合には、２つの別個のツールの購入を必要としていた。例えば、エッジ検査は、追加のスタンドアロンの検査ツール又は既存の検査ツール上の追加サブシステムを使用して実施することができる。

米国特許出願公開第２００３／００３００５０号公報 米国特許出願公開番号第２００３／００３０７９５号公報 米国特許第６，５３８，７３０号公報 米国特許第６，２０１，６０１号公報 米国特許第６，２７１，９１６号公報

１つだけの検査ツールではなく２つの異なるウェハ検査ツールを使用することは、明らかに、クリーンルームの不動産コスト、運転コスト、ツール保守コストの増大、スループットの低下といった多くの点でコストを上昇させることになる。しかしながら、大部分の検査ツールは、ウェハの内部領域とエッジの双方を検査できず、更に、欠陥に基づく歩留まり損失に関連するコスト増大に起因して、ウェハとＩＣ製造業者は、複数の異なる検査ツールに伴うコストを回避することはできなかった。更にまた、追加システムの既存の検査ツールへの組み込みは、追加の検査サブシステム用に必要なハードウエアや利用可能なソフトウエア、さらには追加のサブシステムのための保守コストの増加に起因するツールの全体コストを増大させることになる。

従って、上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含む試料のエッジ全体を検査可能で、かつ、既存の検査システム構成に対して比較的廉価な変更で既存の検査システム上に実装可能な、試料のエッジ検査を行うためのシステム及び方法を開発することが有利である。

試料のエッジを検査するためのシステム及び方法の種々の実施態様の以下の説明は、添付の請求項の主題をどのようにも制限するものとして解釈すべきではない。

１つの実施態様は、試料のエッジを検査するように構成されたシステムに関する。本システムは、試料のエッジに斜め入射角で光を向けるように構成された照明サブシステムを含む。光の入射面は、試料のエッジにほぼ正接する面に対しほぼ垂直である。本システムはまた、試料のエッジからの散乱光を集光し、散乱光に応答して信号を生成するように構成された検出サブシステムを含む。この信号は、試料のエッジ上の欠陥を検出するのに使用できる。

１つの実施態様では、試料のエッジは、試料の上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含む。幾つかの実施態様では、本システムは、ほぼ同時に試料を回転させ並進させることによって試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるように構成される。別の実施態様では、本システムは、試料の公称エッジを約２ｍｍから約３ｍｍまでの距離だけ越えて光をスキャンさせることによって、光で試料のエッジ全体にわたりスキャンするように構成される。別の実施態様では、本システムは、エッジに近接する試料の上面のある位置から試料の公称エッジを越えるある位置まで光をスキャンさせることによって、試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるように構成される。

１つの実施態様では、検出サブシステムは、試料のエッジからの鏡面反射光が検出サブシステムの検出器に入射するのを実質的に阻止するように構成されたマスクを含む。幾つかの実施態様では、本システムは、信号を使用して試料のエッジ上の欠陥位置を求めるように構成されたプロセッサを含む。幾つかの実施態様では、パターン形成されたフューチャが、試料のエッジに近接した試料の上面に配置される。１つのこのような実施態様では、本システムは、どの信号がパターン形成されたフューチャからの散乱光に対応するかを判定し、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を欠陥の検出に使用される信号から除去するように構成されたプロセッサを含む。

別の実施態様では、本システムはまた、試料の上面を検査するように構成される。このような１つの実施態様では、試料の上面検査に使用されるシステムのパラメータは、試料のエッジ検査に使用されるシステムのパラメータとは異なる。別の実施態様では、本システムは、試料の底面を検査するように構成される。幾つかの実施態様では、試料は、パターン形成された又はパターン未形成のウェハを含む。上述のシステムの実施態様の各々は更に、本明細書で説明するように構成することができる。

別の実施態様は、試料のエッジを検査するための方法に関する。本方法は、試料のエッジに斜め入射角で光を向ける段階を含む。光の入射面は、試料のエッジにほぼ正接する面対してほぼ垂直である。本方法はまた、試料のエッジからの散乱光を集光する段階を含む。加えて本方法は、散乱光に応答して信号を生成する段階を含む。この信号は、試料のエッジ上の欠陥の検出に使用できる。

１つの実施態様では、試料のエッジは、試料の上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含む。別の実施態様では、光を試料のエッジに向ける段階は、ほぼ同時に試料を回転させ、並進させることによって試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせる段階を含む。幾つかの実施態様では、光を試料のエッジに向ける段階は、試料の公称エッジを約２ｍｍから約３ｍｍまでの距離だけ越えて光をスキャンさせる段階を含む。別の実施態様では、光を試料のエッジに向ける段階は、エッジに近接する試料の上面のある位置から試料の公称エッジを越えるある位置まで試料全体にわたり光をスキャンさせる段階を含む。

１つの実施態様では、本方法は、試料のエッジからの鏡面反射光が信号の生成に使用される検出器に入射するのを実質的に阻止する段階を含む。別の実施態様では、本方法は、信号を用いて試料のエッジ上の欠陥位置を求める段階を含む。幾つかのこのような実施態様では、この位置は、欠陥位置のｘ、ｙ座標を含む。別の実施態様では、試料のエッジは、試料の上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含む。このような１つの実施態様では、本方法は、欠陥が、上部ベベル部、頂部、又は底部ベベル部に位置するか否かを信号を用いて判定する段階を含む。

幾つかの実施態様では、パターン形成されたフューチャが、試料のエッジに近接して試料の上面に配置される。１つのこのような実施態様では、本方法は、どの信号がパターン形成されたフューチャからの散乱光に対応するかを判定する段階と、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を欠陥の検出に使用される信号から除去する段階を含む。

幾つかの実施態様では、本方法は、試料の上面を検査する段階を含む。このような１つの実施態様では、試料の上面検査に使用されるパラメータは、試料のエッジ検査に使用されるパラメータとは異なる。別の実施態様では、本方法は、試料の底面を検査する段階を含む。追加の実施態様では、試料は、パターン形成された又はパターン未形成のウェハを含む。上述の方法の実施態様の各々は、本明細書で説明するいずれかの他のステップを含むことができる。

本発明の別の利点は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明による恩恵と共に添付図面を参照すると当業者には明らかになるであろう。
本発明は、種々の修正や代替的形態が可能であるが、各図面において説明として特定の実施形態が示され、本明細書において詳細に説明されている。各図面は、縮尺通りではない場合がある。しかしながら、本図面とその詳細な説明は、開示される特定の形態に本発明を限定するものではなく、逆に、その目的は、添付の請求項によって定義される本発明の精神と範囲に含まれる全ての修正物、均等物、代替物を保護するべきであることを理解されたい。
本明細書で使用する用語「試料」とは一般に、対象欠陥が配置されるエッジを有するウェハ、又はあらゆる別の試料を意味する。用語「試料」及び用語「ウェハ」は、本明細書では同義的に使用されるが、ウェハに関して説明する実施形態は、上述のいずれかの別の試料の検査に対して構成可能及び／又は使用可能であることを理解されたい。

本明細書で使用する用語「ウェハ」は一般に、半導体又は非半導体材料から形成される基板を意味する。このような半導体又は非半導体材料の例には、限定するわけではないが、単結晶シリコン、ガリウムヒ素、リン化インジウムが含まれる。このような基板は、通常、半導体製造設備内で見られ、及び／又は処理することができる。

ウェハ上には１つ又はそれ以上の層を形成する。例えば、このような層は、限定するわけではないが、レジスト、誘電体材料、導電性材料を含む。このような多数の異なるタイプの層は、当該技術分野では公知であり、本明細書で使用する用語ウェハは、このような全てのタイプの層を形成することができるウェハを含む。ウェハ上に形成された１つ又はそれ以上の層はパターン形成可能である。例えば、ウェハは、複数のダイを含み、各々が再現可能なパターンフューチャを有する。このような材料層の形成と処理によって、最終的には完成した半導体素子とすることができる。従って、ウェハは、完成した半導体素子の全ての層が必ずしもその上に形成されていない基板、又は完成した半導体素子の全ての層がその上に形成された基板を含むことができる。

ウェハは更に、集積回路、薄膜ヘッドダイ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、フラットパネルディスプレイ、磁気ヘッド、磁気や光学の記憶媒体、或いはレーザ、導波路及びウェハ上で処理される別の受動素子のようなフォトニクスやオプトエレクトロニクス素子を含むことができる別の構成要素、プリントヘッド、ウェハ上で処理されるバイオチップ素子の少なくとも一部を含むことができる。

ここで図面を参照すると、図１−図６は縮尺通りに描かれていない点に留意されたい。特に図面の中の要素の一部の縮尺は、その要素の特徴を強調するために大幅に誇張されている。図１−図６は同一の縮尺で描かれていない点に留意されたい。同様に構成することができる１つより多い図において示されている要素は、同一の参照番号を使用して示している。

図１は、ウェハ１０の平面図を示す。図１に示すように、ウェハ１０は、半径ｒ１を有する中央領域１２とエッジ領域１４とを含む。エッジ領域１４は、ウェハ表面の、公称エッジ１６によって定められる周辺に近接して配置され、ウェハの中央領域を完全に囲む。幾つかの実施形態では、エッジ領域１４は、ウェハの公称エッジ１６から内側に約３ｍｍ延びる。しかし、エッジ領域は、ウェハの公称エッジから内側に約３ｍｍより多く（例えば、約５ｍｍ又は約６ｍｍ）延びていてもよい。エッジ領域の範囲は、例えば、ウェハサイズ、ウェハ上に形成される半導体素子又は集積回路のフューチャ、さらにはウェハ処理に使用される半導体製造プロセスのパラメータに応じて変化する場合がある。

エッジ領域１４と中央領域１２は、結合された半径ｒ_wfrを有する。換言すれば、中央領域とエッジ領域は、ウェハの上面又は底面の全表面積にほぼ等しい表面積を有する。ウェハの上面は、半導体素子又はウェハ上の別の構成要素を製造する間にパターン形成されるフューチャが上に形成されるウェハ表面として定義される。幾つかの例では、パターン形成されるフューチャは中央領域１２内だけに形成される。しかしながら、パターン形成されるフューチャを、中央領域１２とエッジ領域１４内に形成することができる。ウェハの底面とは、このようなパターン形成されるフューチャが通常は製造期間中に形成されないウェハの面として定義される。

ウェハ１０の部分断面である図２に示すように、ウェハの上面１８は、ウェハの公称エッジ１６まで延びる。従って、図２に示すウェハの上面の一部は、上述のエッジ領域１４内に配置されている。ウェハのエッジ２０は、上部ベベル部２２、頂部２４、底部ベベル部２６を含む。上部ベベル部２２は、ウェハの公称エッジ１６から頂部２４まで延びている。図２に更に示すように、上部ベベル部２２の表面は、ウェハの上面１８と頂部２４に対してある角度で配置される。底部ベベル部２６は、頂部２４からウェハの底面３０の公称エッジ２８まで延びている。図２に示す底面３０の部分は、上述のように底面のエッジ領域の一部を構成する。更に図２に示すように、底部ベベル部２６の表面は、頂部２４と底面３０に対してある角度で配置される。ウェハのエッジ２０は、頂部２４から面３２まで約０．５ｍｍの長さ延びる横方向寸法３１を有している。面３２は公称エッジ１６、２８を通る面である。エッジの横方向寸法は、例えばウェハサイズに応じて変わる場合がある。

ウェハの中央領域の欠陥は、この中央領域がＩＣ及び半導体素子が製造されるウェハ区域であるので、ウェハと集積回路（ＩＣ）の製造業者にとって主要な関心事項であった。従って、多くのウェハ検査システムでは、ウェハの中央部分の欠陥を検出するように設計されてきた。しかしながら、上記でより詳細に説明したように、ウェハとＩＣの製造業者では、ウェハエッジ又はその近傍における欠陥についての関心が高まっている。多くの従来型ウェハ検査ツールはウェハエッジ又はその近傍においてウェハを検査することができないので、一部のウェハ検査システムが、ウェハエッジ又はその近傍における区域の検査のために開発されてきた。しかしながら、このようなウェハエッジ検査ツールは、これらのツールの構成に起因して、ウェハの中央領域を検査することができない。従って、ウェハの中央領域とエッジの両方を検査可能なウェハ検査ツールは、検査コストの削減や検査のスループットの向上を図ることができ、これによりウェハとＩＣ製造において特に有利である。

ウェハのような試料のエッジを検査するための種々のシステム及び方法を本明細書で説明する。本明細書で説明されるシステム及び方法は、多くの理由から有利である。例えば、本明細書で説明するシステム及び方法は、ウェハの中央領域とエッジの双方の検査に使用することができる。従って、エッジ検査と、上面及び／又は底面検査を単一のシステム又は方法によって実行することができる。本システム又は方法のパラメータは、エッジ検査とウェハの上面及び／又は底面検査との間で変えられる。例えば、エッジ検査と上面及び／又は底面検査との間で変更することができる本システム又は方法の１つ又はそれ以上のパラメータは、限定するわけではないが、どちらの検査が実行されることになるかに応じて、本明細書で説明されるマスクをシステム内に位置付ける段階を含む。従って、本明細書で説明するシステム及び方法は、１つ又はそれ以上の修正されたパラメータを有する既存システム構成を使用して試料のエッジ検査を実行することができる。このようにして本明細書で説明するシステム及び方法は、エッジと上面及び／又は底面とを含むウェハの全表面を検査するのに必要なツールの数を削減させ、これによってウェハとＩＣの製造業者の資産や運転コストを低減させることができる。加えて、全ウェハ表面が１つのシステムで検査することができるので、ウェハ検査スループットを向上させ、これにより製造スループット全体を向上させることができる。

ウェハのエッジ検査においては、図２に示すように斜め入射角で光３４をウェハエッジ２０に向けるのが好ましい。加えて、光３４の入射面は、試料のエッジにほぼ正接する面に対しほぼ垂直であるのが好ましい。具体的には、入射面は、ウェハエッジのベベル部と頂部面の曲線（複合曲線である場合が多い）に正接する面に対し、これらの表面に光が衝突する点において、常にほぼ垂直であるのが好ましい。

光とウェハエッジとの間のこのような配置は、有利なことには、検査することができるウェハエッジの面積を増大させる。例えば、図２に示すように、光３４は、ウェハエッジを頂部２４の底まで下方に照明することができる。従って、このような照明は、上部ベベル部と頂部の比較的小さな欠陥や部分的な面の欠陥でさえも十分な照明を受けることになるので有利である。従って、試料のエッジ上でこれらの及び他の欠陥から散乱される光は、図２に示すように照明時に比較的強い光散乱を発生する。対照的に、エッジ試料に対して垂直入射が使用されると、「突出」していない、すなわち公称ウェハエッジを越えて延びていない欠陥は、比較的弱い光散乱を発生する。

エッジ欠陥の光散乱レベルにおける同様の問題は、ベベルと頂部表面の曲線にほぼ正接する面に対してほぼ平行である入射面において斜め入射角でウェハエッジに向けられる光を使用する際に顕在化する。このような入射面は、ウェハエッジから反射又は散乱される光を低減させるために、ウェハの表面全体にわたり螺旋経路で斜め入射光をスキャンさせるシステムで次第に使用されている。この方法では、このような入射面は、比較的小さなエッジを除外することで比較的高感度なスキャンを提供する。しかしながら、このようなシステムのために特別に選択された入射面に起因して、これらのシステムは、光学系の大幅な再設計を伴わないエッジ検査においては特に不適切なものとなる。

図２に示すように、光３４は、ウェハ１０の上面１８を横切り、次いで上部ベベル部２２、頂部２４を横切ってスキャンする。このようなスキャンは、図２にてスキャン中の光３４の様々な位置を示す種々の光ビームによって示されている。具体的には、スキャン方向において、光３４は、光ビーム３４ａの位置で示されるように最初に上面１８に向ける。光３４は、光ビーム３４ｂ、光ビーム３４ｃ、光ビーム３４ｄの様々な位置で示すように、上面１８全体、次いで上部ベベル部２２、頂部２４全体にわたりスキャンする。

図２に更に示すように、光３４は、頂部の底を越える位置までウェハエッジ全体をスキャンすることができる。例えば、光３４は、光ビーム３４ｄの位置によって示すように頂部２４の底から、光ビーム３４ｅの位置によって示すように底部ベベル部２６を横切ってスキャンすることができる。このようにして、光３４は、欠陥を底部ベベル部でも検出するように、試料のエッジで底部ベベル部全体をスキャンすることができる。入射面は、底部ベベル部の表面にほぼ正接する面に対しほぼ垂直とすることはできないが、このような照明は、底部ベベル部の対象の欠陥を検出するのに十分とすることができる。加えて、試料は、本明細書で更に説明するように「反転」させられ、図２に示す上部と底部ベベル部の位置を切り換えることができる。試料の底部面の検査のために試料を反転させることができる。このようにして、底部ベベル部の検査は、試料がこの反転した位置にある間に底面検査の前又は後で実行することができる。

光は、本明細書で詳細に説明するように、ウェハの上面とエッジの部分全体をスキャンすることができる。例えば、光３４の位置は、ウェハ１０が矢印３６で示す方向に移動している間は固定させることができる。ウェハは、本明細書で詳細に説明するように、検査中にこの方向に移動させられる。しかしながら、別の実施形態では、ウェハを固定することができ、光を矢印３６で示す方向とは反対方向に移動させることもできる。更に、ウェハをスキャンさせるために、ウェハと光をほぼ反対方向に移動させることができる。

図２に更に示すように、光３８は、照明の結果としてウェハ１０の上面１８から散乱させられた光である。また、光（図示せず）は、照明の結果としてウェハエッジから散乱させられることもある。図２に示すように、光は、上面から幾つかの非鏡面反射方向で散乱させることができる。光が散乱されることになる正確な方向は、照明に使用される光の特性と光が入射する試料部分の特性に応じて変化する。更に、散乱方向以外又はこれに加えられる散乱光の特性（例えば、偏光、強度等）は、光と試料の特性によって変化することがある。従って、図２に示す斜角照明の結果として試料から散乱される光を用いて、試料の特性を決定することができる。具体的には、本明細書で更に説明するように、散乱光を集めることができ、この散乱光に応答する信号を用いて試料のエッジ上の欠陥を検出することができる。また、このような信号を用いて、試料の上面及び／又は底面上の欠陥を検出することができる。

図３には、試料のエッジを検査するように構成されたシステムの１つの実施形態が示される。図３に示すシステムは、パターンが形成されていないウェハの検査用に構成され、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州Ｓａｎ ＪｏｓｅのＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されたＳＰ１ＴＢＩシステムに基づき、本明細書で説明される修正が加えられている。この検査システムは、Ｖａｅｚ-Ｉｒａｖａｎｉらに付与された米国特許第６，５３８，７３０号により詳細に説明されており、該特許は全体が記載されたように引用により本明細書に組み込まれる。図３に示すシステムを、更に、パターン形成されたウェハ又はパターンが形成されていないウェハの検査用に本発明において説明するように構成することができる。明瞭にするために、本システムの構成要素と詳細の一部は、図３や本明細書で提示される対応する説明から省略する。加えて、米国特許第６，５３８，７３０号は、Ｖａｅｚ-Ｉｒａｖａｎｉらに付与された米国特許第６，２０１，６０１号、Ｍａｒｘｅｒらに付与された米国特許第６，２７１，９１６号に関連しており、これらはまた、全体が記載されたように引用により本明細書に組み込まれる。図３に示すシステムを、更に、これらの特許で説明されるように構成させることもできる。

図３に示すシステムは照明サブシステムを含む。照明サブシステムは、光４０を生成するように構成されている。例えば、照明サブシステムは、光４０を生成するように構成された光源４２を含むことができる。照明サブシステムは、光４０をウェハ４４のエッジ（図３には図示せず）に上述の斜め入射角で向けるように構成されている。例えば、照明サブシステムは、ウェハエッジに適切な斜め入射角で光を向けることができるように、光４０の経路内に位置付けられた幾つかの光学要素（図示せず）含むことができる。光４０の経路内に位置付けられた光学要素は、例えば、折畳みミラー、ビームスプリッタ、レンズを含むことができる。入射角は、例えば、光の特性と試料のエッジの特性に応じて変化することがある。適切な入射角の１つは、ウェハの上面に対する法線から約７０度とすることができる。光４０の入射面は、上述のように試料のエッジに対してほぼ正接する面に対しほぼ垂直であるのが好ましい。照明サブシステムはまた、偏光要素及びフィルタのような光４０の経路内に位置付けられた幾つかの別の光学要素（図示せず）を含むことができる。

幾つかの実施形態では、照明サブシステムは光源４６をも含むことができる。光源４６は、光４８を生成するように構成され、光４８は、照明サブシステムによってほぼ垂直な入射角でウェハ４４に向けられる。光４８は、ウェハ４４のエッジに向けられる場合もあり、或いは向けられない場合もある。例えば、上述のように、垂直入射照明は、ウェハエッジ上の欠陥の検出においては、斜め入射照明のようには適切ではない可能性がある。しかしながら、光４８は、これらの表面の検査中にウェハの上面及び／又は底面に向けることができる。照明サブシステムは、光４８の経路内に位置付けられた幾つかの光学要素（図示せず）を含むことができる。これらの光学要素は、上述のいずれかを含むことができる。

光源４２、４６は、レーザのような当該技術分野で公知のいずれかの適切な光源を含むことができる。別の実施形態では、本システムは、斜めと垂直照明用の光を供給するために単一の光源を使用することができる。例えば、多重波長レーザのような単一光源が、レーザからの光を異なる波長を有する別個のビームに分割するように構成されたビームスプリッタに結合され、そのビームの１つを垂直照明用に使用し、他方を斜め照明用に使用するようにすることができる。照明サブシステムは、単一光源とビームマルチプライヤからなる当該技術分野で公知の他の何らかの適切な組み合わせを含むことができる。上記の実施形態のいずれかにおいては、光４０は、光４８の特性とは異なる、波長及び／又は偏光などの１つ又はそれ以上の特性を有することができる。或いは、光４０は、光４８とほぼ同一の特性をを有してもよい。

ウェハ４４は、光４０と任意選択的に光４８が、ウェハ上の区域又はスポットを螺旋経路で移動して照射するように回転及び並進可能なチャック（図示せず）又は「ステージ」上に支持される。或いは、光４０、４８は、ウェハ全体にわたる螺旋経路又は別のタイプのスキャン経路を辿る当該技術分野で公知のいずれかの方法でウェハ全体をスキャンしてもよい。図３に示すシステムは、前は、ウェハの上面と底面だけを検査するために使用されていたので、ビーム４０、４８は、図１に示すウェハの中央領域の範囲内だけをスキャンした。

しかしながら、１つの実施形態では、図３に示すシステムは、少なくともビーム４０はウェハエッジ上をスキャンするように修正させられる。例えば、本明細書で更に詳細に説明するプロセッサ５０を使用して実装可能なスキャン制御ソフトウエア（図示せず）を修正して、ウェハのスキャンが公称ウェハエッジを越えて進むようにすることができる。１つの実施形態では、本システムは、試料の公称エッジを約２ｍｍから約３ｍｍの距離だけ越えて光をスキャンさせることによって、試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるように構成される。加えて、エッジに近接する試料の上面のある位置から試料の公称エッジを越えるある位置まで光をスキャンさせることによって、光を試料のエッジ全体にわたってスキャンするように、本システムを構成することができる。このようにして、エッジ検査におけるウェハのスキャンは、上面検査において現在行われているウェハの中央から開始しなくてもよい。代わりに、スキャンは、エッジ領域の半径のすぐ内側から開始し、そこからウェハの公称エッジを通って進み、エッジ検査プロセスのスループットを最適にすることができる。

本システムはまた、試料をほぼ同時に回転及び並進させることによって、光を試料のエッジ全体にわたりスキャンするように構成させてもよい。従って、斜めビームの伝播方向は、ウェハエッジに向かうと一方、回転しているウェハが同じ伝播方向で並進する。よって、上部ベベル部、頂部、任意選択的な底部ベベル部を含む、エッジ領域とウェハエッジ全体が斜め入射光を用いて「プリント」される。

上述のように、ウェハの照明によって、ウェハからの光の散乱が生じる。更に、斜め入射光と垂直入射光の双方でウェハから散乱させることができる。図３に示すシステムは、試料からの散乱光を集光して、散乱光に応答して信号を生成するように構成された検出サブシステムを含む。この信号を用いて、本明細書で更に詳細に説明するように、試料上の欠陥を検出することができる。

検出サブシステムは、レンズコレクタ５２、鏡５４、ビームスプリッタ５６、検出器５８、６０を含み、これらは、検出サブシステムの「狭い」チャネルを形成する。換言すれば、ウェハ上の照明区域によって、ウェハ表面に対する法線に比較的近接した方向に沿って散乱された光が、レンズコレクタ５２によって集光され合焦される。このようにして、レンズコレクタ５２は比較的「狭い」散乱角でウェハから散乱された光を集光する。レンズコレクタ５２は集光した光を鏡５４に向ける。鏡５４は、この光をビームスプリッタ５６に向ける。ビームスプリッタ５６は、光の一部を検出器５８に向け、光の他の部分を検出器６０に向けるように構成されている。一方の検出器は、垂直入射ビームによる照明に起因する比較的狭い角度で散乱される光を検出するのに使用され、別の検出器は、斜め入射ビームによる照明に起因する比較的狭い角度で散乱される光を検出するのに使用される。検出器５８、６０は、当該技術分野で公知のいずれかの適切な検出器（例えば、光電子倍増管（ＰＭＴ））でよい。加えて、検出器５８、６０は、同じ構成であってもよく、又は別の構成であってもよい。検出サブシステムの狭いチャネル部分は、当該技術分野で公知のいずれかの別の光学要素（図示せず）を含むこともできる。例えば、１つ又はそれ以上の偏光要素を集光経路内に配置することができる。更に、垂直入射ビームの鏡面反射が検出器５８、６０に到達するのを阻止するために空間フィルタを検出サブシステムの「狭い」チャネル部分内に含めることもできる。

検出サブシステムはまた、楕円体鏡６２、ビームスプリッタ６４、検出器６６、６８含む。これらは、検出サブシステムの「広いチャネル」を形成する。換言すれば、ウェハ表面に対する法線から比較的離れた方向に沿ってウェハ上の照明区域によって散乱された光が、楕円体鏡６２によって集光され合焦される。このようにして、楕円体鏡６２は、比較的「広い」散乱角でウェハから散乱された光を集光する。楕円体鏡６２は、集光した光をビームスプリッタ６４に向ける。ビームスプリッタ６４は、光の一部を検出器６６に向け、光の他の部分を検出器６８に向けるように構成されている。一方の検出器は、垂直入射ビームによる照明に起因する比較的広い角度で散乱される光を検出するのに使用され、別の検出器は、斜め入射ビームによる照明に起因する比較的広い角度で散乱される光を検出するのに使用される。検出器６６、６８は、当該技術分野で公知のいずれかの適切な検出器（例えば、ＰＭＴ）でよい。加えて、検出器６６、６８は、同じ構成であってもよく、又は別の構成であってもよい。検出サブシステムの広いチャネル部分は、当該技術分野で公知のいずれかの別の光学要素（図示せず）を含むことができる。例えば、１つ又はそれ以上の偏光要素を集光経路内に置いてもよい。

検出器５８、６０、６６、６８は、散乱光に応答して信号を生成するように構成されている。プロセッサ５０が、図３に破線で示すように、伝送媒体によって検出器５８、６０、６６、６８に結合されている。伝送媒体は、当該技術分野で公知のいずれかの適切な伝送媒体とすることができる。更に、アナログディジタル変換器のような１つ又はそれ以上の追加の構成要素（図示せず）を、検出器とプロセッサとの間に置くこともできる。このようにして、検出器によって生成された信号は、プロセッサに送信することができる。プロセッサは、信号を用いてウェハ上の欠陥を検出するよう構成することができる。プロセッサは、信号を使用して欠陥を検出するためのいずれかのアルゴリズム又は方法を用いるように構成される。

ウェハ上面の検査に使用される大部分のシステムは、ウェハエッジからの散乱光に対応する信号を、これらの信号が検査を妨害しないようにノイズとして除去していた。対照的に、図３に示すプロセッサは、ウェハエッジからの散乱光に応答した信号を使用して、ウェハエッジ上の欠陥を検出するように構成されている。本明細書で説明するようにして検出することができる欠陥には、限定するわけではないが、クラック、チップ、パーティクル、層間剥離した薄膜層が含まれる。更に、本明細書で説明するようなシステムを使用してウェハエッジ上で検出可能な欠陥は、約５ミクロンから約１０ミクロンまでのサイズを有する欠陥を含む。このようなエッジ欠陥感度は、上述したものなどの対象エッジ欠陥のほとんどが比較的大きなサイズであるので、特に好適なものである。

プロセッサはまた、信号を使用して試料のエッジ上の欠陥位置を求めるように構成されてもよい。この位置は、ウェハエッジ上の欠陥の方位角位置や半径方向位置とすることができる。エッジ欠陥の方位角位置は、ウェハ上に設けられたノッチ又はいずれかの他のアライメントマークのようなウェハ上のある固定点に対するウェハエッジ上の欠陥位置として定義することができる。半径方向位置は、ウェハの上面又は底面の中心点に対するウェハエッジ上の欠陥位置として定義することができる。プロセッサは、アライメントマークとウェハ中心点の検出された位置をスキャン中に生成された位置情報と組み合わせて使用して、エッジ欠陥の方位角位置と半径方向位置を求めることができる。システムが斜め入射ビームをウェハ表面に対して位置決めするように構成された１つ又はそれ以上の構成要素（図示せず）を含む場合には、プロセッサはまた、ビーム位置決め構成要素からの情報を使用して、スキャン中に生成された位置情報を補正することができる。幾つかの実施形態では、本明細書で説明されるように決定された欠陥位置は、欠陥位置のｘ、ｙ座標を含む。別の実施形態では、試料のエッジは、上述のように試料の上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含む。このような１つの実施形態では、本方法は、信号を使用して欠陥が上部ベベル部、頂部、又は底部ベベル部に位置するか否かを判定する段階を含む。

幾つかの実施形態では、本システムが、ユーザインターフェイス（図示せず）を表示するのに使用可能なディスプレイ装置５１を含む。ユーザインターフェイスは、ユーザがエッジ欠陥の方位角位置と半径方向位置を容易に識別可能であるように、ウェハマップ上にグラフィカルに識別できる方法で欠陥を図示するよう構成することができる。プロセッサは、検出器によって生成された信号を用いて、サイズ、分類、根本的原因等といった欠陥の１つ又はそれ以上の特性を求めるように構成される。プロセッサは、当該技術分野で公知のあらゆるアルゴリズム又は方法を使用して欠陥の特性を求めるように構成されてもよい。プロセッサによって求められたエッジ欠陥の１つ又はそれ以上の特性を、上述のユーザインターフェイスにおいてどのような方法で表示してもよい。

上述のように、斜め入射は、この照明が試料のエッジ全体を照明することができるので、試料のエッジ検査に使用されるのが好ましい。更に、斜め入射は、ベベル部と頂部の半径方向範囲を、標準的な半径方向範囲である約０．５ｍｍから約２ｍｍを超えるまで「延伸させる」。換言すれば、照明の斜め入射は、垂直入射ビームが行うよりもウェハ全体をより緩慢に移動することになる。このようにして、ウェハエッジ上の特定の場所は、垂直入射ビームが同じ場所にわたりスキャンするであろう時間長と比較して、斜め入射ビームではより長い時間期間にわたってスキャンすることができる。幾つかの実施形態では、斜め入射ビームは、垂直入射ビームよりも３倍長く特定の場所にわたりスキャンすることになる。このようにして、斜め入射ビームを用いてウェハエッジをスキャンすることによって、エッジ上の欠陥位置をより正確に決定できるようになる。例えば、斜め入射ビームによるウェハエッジの延伸によって、プロセッサ又はプロセッサが使用するアルゴリズムは、欠陥が公称エッジ／上部ベベル部遷移領域に近接して位置するか又は頂部の底面近くに位置するかを判定できるようになり、これは、欠陥の重大度や原因に関係する重要な情報をもたらすことができる。

従ってエッジ検査中、本システムは、斜め照明の結果としてウェハエッジからの散乱光を検出する検出器によって生成された信号を使用するよう構成されるのが好ましい。幾つかの実施形態では、検出器６６は、斜め入射の結果として比較的広い角度で試料から散乱された光に応答して信号を生成するように構成される。このようにして、検出器６６は、検出サブシステムのＤＷＯ(暗視野、広い、斜め）チャネルの一部を形成する。斜め入射に起因する比較的に広い角度での散乱光は、試料のエッジ上の欠陥に特に敏感とすることができる。具体的には、検出器６６によって検出された光は、ウェハエッジの上部ベベル部、頂部、又は底部ベベル部に位置する欠陥に特に敏感とすることができる。このようにして、検出器６６によって生成される信号を用いて、試料のエッジ上の欠陥を検出することができる。

加えて、試料からの散乱光に応答する別の検出器によって生成された信号を用いて、試料のエッジ上の欠陥を検出することができる。これらの信号は、試料のエッジ上の欠陥を検出するために、検出器６６からの信号と組み合わせて用いることができる。

上述のシステムは、有利には、パターンが形成されたウェハ及びパターン未形成のウェハのエッジ上の欠陥を検出するために、本明細書で更に説明するように修正される。具体的には、試料表面（例えば、底面の上側面）の検査に使用されるシステムの１つ又はそれ以上のパラメータは、試料のエッジ検査で使用されるパラメータとは異なるものとすることができる。１つのこのような実施形態では、エッジ検査で使用される照明の偏光は、表面検査で使用される偏光とは異なるものとすることができる。例えば、図２に示すような、公称エッジ１６、上部ベベル部２２が頂部２４と交わる位置、頂部２４が底部ベベル部２６と交わる位置、公称エッジ２８を含むエッジの種々の特性部から比較的大量の光を散乱させることができる。

ウェハエッジ内のこれらの特性部から散乱された光は、検査データ内に「アーチファクトリング」を生成する可能性がある。例えば、アーチファクトリングは、エッジ検査中に収集されたデータ内で空間的に分離された輝線として現れる。１つの実施形態では、エッジ検査中に使用する照明の偏光を選択して、検査データ内のアーチファクトリングを除去することができる。適切な偏光は、当該技術分野で公知のいずれかの方法を使用して選択することができる。アーチファクトリングの除去をもたらす偏光は、ウェハの上面及び／又は底面の検査で使用される照明の偏光とは異なるものとすることができる。このようにして、照明の偏光は、システムによって実行される異なる検査の間で変更することができる。

別の実施形態では、検出サブシステムは、１つ又はそれ以上の偏光要素（図示せず）を含むことができる。偏光要素は、特定の偏光を有する散乱光を遮断するように構成することができる。具体的には、上述のエッジの特性部は、入射光の偏光を予測可能な方法で変更することができる。更に、この散乱光の偏光は、ウェハエッジの別の部分からの散乱光の偏光とは異なるものとすることができる。このようにして、偏光要素は、エッジの特性部からの散乱光が検出器に到達するのを選択的に遮断するように構成することができる。１つ又はそれ以上の偏光要素は、検出サブシステム内でいずれかの適切な位置に配置することができる。加えて、偏光要素は、エッジ検査中はウェハからの散乱光の光学経路内に配置することができ、表面検査中は、偏光要素は散乱光の光学経路の外に移動させることができる。偏光要素の位置は、当該技術分野で公知の適切ないずれかの構成要素（図示せず）を使用して異なるタイプの検査に変更することができる。

別の実施形態では、図３に示すプロセッサ５０は、光散乱の偏光特性を用いてウェハエッジからの散乱光に応答する信号を解析するように構成させることができる。例えば、エッジの特性部からの散乱光は、上述のように、エッジの別の部分からの散乱光とは異なる偏光を有する可能性がある。更に、エッジの特性部は、入射光の偏光を予測できる様態で変更することができる。従ってプロセッサは、光散乱の偏光に加えてこの情報を使用して、どの信号が検査データ内のアーチファクトリングに対応するかを判定することができる。次いでプロセッサは、検査データからこれらの信号を除去することができ、該検査データは、エッジ欠陥検出などの本明細書で説明する別の目的に使用することができる。

また、ウェハのエッジは、ウェハの上面や底面とは大きく異なるように光を散乱し反射する。散乱され反射された光におけるこうした差異は、少なくとも部分的には、上面や底面とエッジのベベル部や頂部の表面とが位置する異なる平面に起因する。具体的には、光は、ウェハの上面や底面から鏡面反射された光とは実質的に異なる方向でウェハエッジから鏡面反射する。鏡面反射光が検出器に到達できる場合には、鏡面反射光は散乱光よりも遥かに大きな強度を有するので、欠陥検出の精度を低下させる恐れがある。

１つの実施形態では、図３に示すシステムは、試料のエッジからの鏡面反射光が検出サブシステムの検出器に入射するのを実質的に阻止するように構成されたマスクを検出サブシステムが含むように修正することができる。例えば、検出サブシステムは、鏡面反射光が検出器に入射するのを阻止するために、試料のエッジからの散乱光の経路内に配置された比較的狭いマスクを含む。鏡面反射光が検出器に入射するのを阻止することによって、ウェハエッジ領域からの光散乱バックグラウンドに対する欠陥信号の大きさが効果的に大きくなる。

このようなマスクは、エッジ欠陥検出で使用される散乱光のいずれかの経路内に含めることができる。例えば、検出器６６を、斜め入射ビームによるウェハ照明から得られた比較的広い角度での散乱光を検出するように構成することができる。従って、この散乱光に応答して検出器６６によって生成された信号を、エッジ欠陥の検出に使用することが有利である。１つのこのような実施形態では、エッジ検査中に図３に示すように検出器６６によって検出される光の光学経路内にマスク７４を配置する。試料の上面と底面検査がシステムによって実行されているときには、マスク７４は、検出器６６によって検出される光の光学経路から外れて矢印７６で示す方向に移動する。マスクは、当該技術分野で公知のいずれかの適切な構成要素（図示せず）を用いて光学経路の内外に移動することができる。更に、マスク７４は、比較的広い角度でのウェハからの散乱光の光学経路におけるあらゆる適切な位置に配置することができる。

エッジ検査中に検出サブシステムの１つ又はそれ以上のチャネル内に含むことができるマスクの１つの実施形態が図４に示される。具体的には図４は、マスク７８の断面図を示す。マスク７８は、ウェハエッジからの鏡面反射光を遮断するように構成された領域８０を含む。更にマスク７８は、ウェハエッジからの散乱光を透過するように構成された領域８２を含む。領域８０の縁部間の角度８４は、マスク開口を定義する。マスク開口は、光がマスクを通過して最終的に検出器上に達する光の量を決定付ける。従って角度８４は、マスクがウェハエッジからの鏡面反射光のほぼ全てを遮断しながら可能な限り散乱光の多く光を透過できるように選択することができる。従って、角度８４の適切な値は、試料のエッジの特性に応じて変化する。エッジ検査用途に適切とすることができる角度８４の幾つかの例は、限定するわけではないが、１５０度、４０度、２０度を含む。１つの特定のタイプのマスクを図４に示したが、あらゆる適切なタイプと構成のマスクを使用して、本明細書で説明されたようにウェハエッジからの散乱光を透過させると同時に、ウェハエッジからの鏡面反射光を遮断することができることを理解されたい。

従って、上述のように、本システムは、照明偏光の選択、偏光に基づく散乱光の一部の選択的遮断、散乱光の偏光の解析、又はウェハエッジからの鏡面反射光を遮断するマスクの使用によって、エッジ検査の欠陥の信号対ノイズ比を高めるように構成することができる。加えて、本システムは、これらの技術のうちの１つだけ、又はいずれかの組み合わせでこれらの技術の１つより多くを使用して、信号ノイズ比を改善するように構成することができる。本システムがこれらの技術の１つより多くを使用して信号ノイズ比を改善するように構成される場合には、この技術の各々は、検査される試料の特性に応じて、単独で又はこれらの幾つかの組み合わせで使用することができる。

従って図３に示すシステムは、試料のエッジを検査し、及び試料の上面を検査するように構成される。更に上述のように、エッジ検査に適切又は有利でさえある本システムのパラメータは、上面検査について全く適切ではない可能性がある。従って１つの実施形態では、試料の上面検査で使用される本システムのパラメータは、エッジ検査で使用される本システムのパラメータとは異なる。このようにして、上面検査とエッジ検査の双方がウェハ上で実行される場合には、検査の１つを実行し、次に別の検査のためにシステムのパラメータを変更する。次いで別の検査を実行することができる。従って、スキャン／データ収集段階の間にパラメータ調節段階を含む単一の検査プロセスにおいて、複数のタイプの検査を１つのウェハ上で実行することができる。

本システムのパラメータは、幾つかの実施形態ではプロセッサ５０によって変更することができる。例えば、プロセッサ５０は、上述のマスクと偏光要素のなどのシステムの１つ又はそれ以上の要素に結合される。また、プロセッサは、実行される検査のタイプに基づいて要素の１つ又はそれ以上のパラメータを変更することができる。更にプロセッサは、ウェハの中央部とエッジをスキャンするため、及び垂直表面スキャン、エッジスキャン、又はその双方による所与の入力カセットから一連のウェハを順序付けるための様々なパラメータを生成し、変更し、保管するのに使用できるユーザインターフェイスを提供するように構成できる。スキャンパラメータと順序付けパラメータを、「レシピ」、すなわち選択されたパラメータを用いて命令を実行するようにシステムを制御するためプロセッサによって実行可能なプログラムの命令セット内に記憶させることができる。

幾つかの実施形態では、図３に示すシステムはまた、試料の底面を検査するように構成することができる。幾つかの場合において、底面検査に使用されるシステムのパラメータは、試料の上面検査に使用されるものとほぼ同じにすることができる。しかしながら、ほとんどの場合において、ウェハエッジ検査に使用されるシステムのパラメータは、底面検査に使用されるパラメータとは異なっていてもよい。従って、エッジと底面検査を含む検査プロセスは、上述のようにして実施することができる。

１つの実施形態では、図３に示すシステムは、ウェハのエッジ、上面、底面を検査するように構成することができる。１つのこのような実施形態では、本システムは、ウェハの上面又は底面かのどちらがシステムで検査されるかに応じてウェハの位置を変化させるように構成された機械的装置を含む。例えば、このようなシステムの実施形態は、図５、図６に示す試料ハンドラを含むことができる。

この試料ハンドラは、試料エッジハンドラ８６を含み、該試料エッジハンドラ８６は、エッジハンドラ８６内の試料位置が比較的安定するように、試料の上面と底面に接触することなく試料のエッジに接触するように構成される。試料エッジハンドラ８６は、シャフト８８に結合される。シャフト８８は、回転機構９０に結合されている。回転機構９０は、モータ又は独自に回転することはできないがシャフト８８を回転させる他のいずれかの装置を含むことができる。シャフト８８の回転は、結果的に試料エッジハンドラ８６を回転させ、これにより矢印９４で示す１つの可能な方向に試料９２を回転させる。このようにして、ウェハ９２の上面９６（この上に構造９８を形成することができる）がシステムによって検査されるときには、ウェハは、図５に示すように位置付けられ、その結果、上述の斜め入射ビーム４０と垂直入射ビーム４８が、構造体９８の上面に入射することができるようになる。

対照的に、ウェハの底面１００がシステムによって検査されることになる場合には、ウェハの位置は、図６に示すように、図３に示すシステムの斜め入射ビーム４０と垂直入射ビーム４８がウェハの底面上に入射されるよう「反転」させることができる。図６に示すように、ウェハの底面検査中、エッジハンドラ８６は、ウェハの上面に接触することなくウェハを支持し、これによりウェハの上面への損傷を回避することができる。

別の実施形態では、図３に示すシステムは、ＳＰ１レーザベースウェハ検査ツールの一部としてＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されている裏面検査モジュール（ＢＳＩＭ）を含むことができる。ＢＳＩＭは、ウェハエッジハンドリングと「反転」機構によりウェハの正面と裏面の非破壊検査を可能にする。従って、ウェハハンドリングは、ウェハの裏面の検査中にウェハの正面が損傷されることのないように設計される。このようにして、製品と非製品ウェハの双方の裏面検査を図３に示すシステムによって実施することができる。

従って図３に示すシステムは、ウェハの上面全体、底面全体、エッジ全体を検査するのに使用することができる。加えて、本システムは、単一の検査プロセスでウェハの上面全体、底面全体、エッジ全体を検査するのに使用できる。

上述のように、本明細書で説明されるシステム及び方法によって検査可能な試料は、パターン形成されたウェハ又はパターン未形成のウェハを含む。このようにして本システムは、パターン形成されたウェハ又はパターン未形成のウェハの双方のエッジ検査に使用することができる。幾つかの実施形態では、パターン形成されたフューチャが、試料のエッジに近接した試料の上面に配置される。例えば、これらのパターン形成されたフューチャは、近エッジ領域内に存在する部分的チップサイトを含むことができる。従って、これらのパターン形成されたフューチャは、試料のエッジ検査中に生成される信号に影響を与える可能性がある。１つのこのような実施形態では、上述のプロセッサは、どの信号がパターン形成されたフューチャからの散乱光に対応するかを判定するように構成される。プロセッサはまた、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を欠陥の検出に使用される信号から除去するように構成することができる。このようにしてパターン形成されたフューチャの信号は、検査データの収集後に除去することができる。

プロセッサは、当該技術分野で公知のいずれかの方法又はアルゴリズムを用いてパターン形成されたフューチャの信号を識別し除去することができる。例えば、パターン形成されたフューチャからの散乱光は、対象のエッジ欠陥からの散乱光の特性とは異なる偏光や強度などの１つ又はそれ以上の特性を有する。このようにしてプロセッサは、散乱光信号の特性を使用して、どの信号がパターン形成されたフューチャに対応するかを判定することができる。別の例では、プロセッサは、パターン形成されたフューチャからの信号に対応する規則的パターンを該信号中で識別するのに使用可能なフーリエフィルターアルゴリズムなどのアルゴリズムを使用して、信号をフィルタリングするように構成することができる。

別の実施形態では、検出サブシステムの光学要素は、ウェハ上のパターン形成されたフューチャに対応する光散乱を除去するように構成することができる。このような光学的構成の例は、Ｖａｅｚ−Ｉｒａｖａｎｉらに付与された米国特許第６，５３８，７３０号に示されており、該特許は、引用により本明細書に組み込まれる。本明細書で説明するシステムは、前記特許で記載されるパターン形成されたフューチャから光散乱を除去するように構成することができる。このようにして本明細書で説明するシステムは、データ収集中又はデータ収集後に、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を除去するように構成することができる。

多くの様々なシステムの実施形態を上記で説明したが、本明細書で説明されるエッジ検査技術は、上述のように光をウェハエッジに向け、上述のようにウェハエッジからの散乱光を集光するように修正することができる（好ましくは容易に）いずれかの既存の検査システム上に実装可能である点を理解されたい。加えて、本明細書で説明されるシステムは、多数の異なる光学的構成を有することができ、全てのこのような光学的構成は、本発明の開示事項の範囲内にあることは明白である。

現在使用される他の検査システムより優れている、本明細書で説明するシステムの１つの利点は、エッジ検査能力が従来のプラットフォームに付加され、これによる追加検査システムの取得、追加検査システムの使用訓練、追加検査システムに実装される可能性が最も高い不慣れなユーザインターフェイスの使用訓練に関するエンドユーザの費用と労力がセーブされる点である。対照的に、本明細書で説明する技術の実装には、既存システム上にインストールされたソフトウエアの更新（例えば、スキャン制御、エッジ欠陥マッピング、及び本明細書で説明する他の機能に関して）、及び場合によっては上述のように構成された１つ又はそれ以上のマスクの追加を伴う。従って、本明細書で説明するシステムは、エンドユーザの場所において迅速且つ比較的低コストで配備することができる。更に、本明細書で説明するエッジ検査能力の既存検査システムへの追加は、従来の表面スキャンにおけるシステム性能にはほとんど又は全く変化をもたらさず、従来のスキャンやエッジスキャンの双方が実行されるときに、システム全体のスループットに僅かな影響を生じさせるだけであろう。比較的小さなスループットの低下は、プロセス監視や歩留まり制御に対してエッジ検査がもたらす能力向上に加えて上述の利点によって相殺されることになるのは明白である。

別の実施形態は、試料のエッジ検査のための方法に関する。このような方法の１つの実施形態を図７に示す。図７に示すステップの多くは、本方法を実施するために必須ではない。具体的には、１つ又はそれ以上のステップは、図７に示す方法に対し省略又は付加することができるが、本方法はそれでもなお、本実施形態の範囲内で実施することができる。更に、図７に示すステップの多くは、特に本明細書で指定されない限り、図７に示す順序で実行する必要はない。

本方法は、ステップ１０２に示すように、試料のエッジに光を斜め入射角で向ける段階を含む。上記で詳細に説明したように、光の入射面は、試料のエッジにほぼ正接する面に対しほぼ垂直である。試料のエッジは、図２に示すように、上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含むことができる。

１つの実施形態では、光を試料のエッジに向ける段階は、図７のステップ１０４に示すように、試料全体にわたり光をスキャンさせる段階を含む。１つのこのような実施形態では、光を試料のエッジに向ける段階は、試料をほぼ同時に回転及び並進することによって試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせる段階を含む。別のこのような実施形態では、光を試料のエッジに向ける段階は、試料の公称エッジを約２ｍｍから約３ｍｍまでの距離だけ越えて光をスキャンさせる段階を含む。別の実施形態では、光を試料のエッジに向ける段階は、エッジに近接する試料の上面のある位置から試料の公称エッジを越えるある位置まで試料全体にわたり光をスキャンさせる段階を含む。

本方法はまた、ステップ１０６に示すように、試料のエッジからの散乱光を集光する段階を含む。試料のエッジからの散乱光を集光する段階は、上記で詳細に説明したように実行することができる。１つの実施形態では、本方法は、ステップ１０８に示すように、試料のエッジからの鏡面反射光が検出器に入射するのを実質的に阻止する段階を含む。検出器は、ステップ１１０に示すように、散乱光に応答して信号を生成するのに使用される検出器を含む。検出器は更に、上述のように構成することができる。この信号を用いて、上記で詳細に説明したように、試料のエッジ上の欠陥を検出することができる。

試料は、パターン形成されたウェハ又はパターン形成されていないウェハを含むことができる。試料は更に、上述のように構成することができる。例えば、１つの実施形態では、パターン形成されたフューチャが、試料のエッジに近接した試料の上面に配置されることがある。１つのこのような実施形態では、本方法は、ステップ１１２に示すように、どの信号がパターン形成されたフューチャから散乱された光に対応するか判定する段階を含む。このような１つの実施形態はまた、ステップ１１４に示すように、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を、試料のエッジ上の欠陥を検出するのに使用される信号から除去する段階を含む。どの信号がパターン形成されたフューチャからの散乱光に対応するかを判定する段階と、パターン形成されたフューチャからの散乱光に対応する信号を除去する段階は、上述のように実行することができる。

ステップ１１６に示すように、本方法は、信号を用いて試料のエッジ上の欠陥を検出する段階を含むことができる。欠陥は、上記で詳細に説明したように検出することができる。幾つかの実施形態では、本方法は、ステップ１１８に示すように、信号を用いて試料のエッジ上の欠陥位置を求める段階を含む。試料のエッジ上の欠陥位置を求める段階は、本明細書で説明したように実行することができる。

上述のエッジ検査を実行する段階に続いて、本方法は、ステップ１２０に示すように検査パラメータを変更する段階を含む。１つの実施形態では、本方法は、ステップ１２２に示すように、試料の上面を検査する段階を含む。従って、試料の上面検査に使用されるパラメータが、試料のエッジ検査に使用されるパラメータとは異なるように、該検査パラメータはステップ１２０で変更する。更に検査パラメータは、試料の２つの異なる部分が検査される時は何時でもステップ１２０に示すように変更される。例えば、ステップ１２４に示すように、本方法は、試料の底面を検査する段階を含むことができる。このような１つの実施形態では、試料上で底面検査の前に上面検査又はエッジ検査が実行される場合には、検査パラメータは、底面検査が実行される前に変更することができる。このようにして、検査プロセスの各ステップで使用される検査を、検査される面又はエッジに対して最適にすることができる。上述の方法の実施形態の各々は、本明細書で説明するいずれかの別のステップを含むことができる。

本発明の種々の態様の別の修正及び代替的実施形態は、本明細書を考慮すると当業者には明らかであろう。例えば、試料のエッジ検査のためのシステム及び方法が提供される。従って、本明細書は、例示的なものとしてのみ構成されるべきものであり、当業者に対し本発明を実施する概略的方法を教示する目的のものである。本明細書で図示し且つ説明した本発明の形態は、現時点で好ましい実施形態として解釈すべきであることを理解されたい。要素や材料は、本明細書で図示し且つ説明したものと置き換えることができ、底部ベベル部品とプロセスを逆にすることができ、本発明の特定の特徴は独立して利用することができ、全ては、本発明のこの明細書の恩恵を得た後では当業者には明らかなものとなるであろう。添付の請求項に記載する本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書で説明した要素に変更を加えることができる。

ウェハのような試料の平面図を示す概略図である。 １つの実施形態による斜め入射角で試料のエッジに向けられる光と試料の部分断面図を示す概略図である。 本明細書で説明されるように試料のエッジを検査するように構成可能なシステムの１つの実施形態の断面図を示す概略図である。 試料のエッジからの鏡面反射光が検出サブシステムの検出器に入射するのを実質的に阻止するように構成されたマスクの実施形態の断面図を示す概略図である。 試料のエッジを検査するように構成されるシステム内に含めることができる試料ハンドラの１つの実施形態を示す概略図である。 試料のエッジを検査するように構成されるシステム内に含めることができる試料ハンドラの１つの実施形態を示す概略図である。 試料のエッジを検査するための方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。

符号の説明

４０、４８ 光、４２、４６ 光源、４４ ウェハ、５０ プロセッサ、５２ レンズコレクタ、５４ 鏡、５６、６４ ビームスプリッタ、５８、６０、６６、６８ 検出器、６２ 楕円体鏡、７４ マスク

Claims (18)

1. 試料のエッジを検査するように構成されたシステムであって、
   前記試料のエッジに斜め入射角で光を向けるように構成された照明サブシステムであって、光入射面が前記試料のエッジに実質的に正接な面に実質的に直角である照明サブシステムと、
   前記試料のエッジからの散乱光を集光して、該散乱光に応答して該エッジ上の欠陥を検出するために使用される信号を生成するように構成された検出サブシステムと、
   を備え、
   前記システムは前記試料の上面の中央領域であって前記試料のエッジからエッジ領域だけ離れた中央領域を検査するようにも構成されており、前記照明サブシステムまたは検出サブシステムのエッジ検査のための光学要素が該試料のエッジだけでなく前記試料上面の中央領域の検査にも使用され、
   該中央領域の検査に使用される前記システムの１以上の光学パラメータは前記試料のエッジの検査に使用される前記システムの１以上の光学パラメータとは異なり、
   前記照明サブシステムはエッジ検査の時に該エッジの上部ベベル部、頂部及び底部ベベル部すべてを照らすよう構成されており、
   前記検出サブシステムはエッジ検査の時に光学経路にマスクを入れ、中央領域の検査の時に該光学経路から該マスクを外すマスク移動手段を有し、前記試料のエッジからの鏡面反射光が該検出サブシステムの検出器に入射するのを実質的に阻止する
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記システムは、ほぼ同時に前記試料を回転及び並進することによって、前記試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記システムは、前記試料のエッジを約２ｍｍから約３ｍｍまでの距離だけ越えて光をスキャンさせることによって、前記試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記システムは、前記エッジに近接する前記試料の上面のある位置から前記試料のエッジを越えるある位置まで光をスキャンさせることによって前記試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム
   。
5. 前記信号を使用して前記試料のエッジ上の欠陥位置を求めるように構成されたプロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. パターン形成された構造が前記試料のエッジに近接した前記試料の上面に配置され、前記システムは、どの信号が前記パターン形成された構造からの散乱光に対応するかを判定して、前記パターン形成された構造からの散乱光に対応する信号を前記欠陥の検出に使用
   される信号から除去するようにさらに構成されたプロセッサを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記システムは、前記試料の底面を検査するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記試料は、パターン形成されたウェハ又はパターン未形成のウェハを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 試料のエッジを検査するための方法であって、
   斜めの入射角で前記試料のエッジに光を向けるステップであって、光の入射面が前記試料のエッジに実質的に正接な面に実質的に直角であり、エッジ検査の時に該エッジの上部ベベル部、頂部及び底部ベベル部すべてが照らされる、光を向けるステップと、
   前記試料のエッジからの散乱光を集光するステップと、
   前記散乱光に応答して該エッジ上の欠陥を検出するために使用される信号を生成するステップと、
   前記試料のエッジからの鏡面反射光が前記信号の生成に使用される検出器に入射するのを実質的に阻止するためのマスクを、エッジ検査の時に光学経路に入れ、前記試料の上面の中央領域の検査の時に該光学経路から当該マスクを外すよう該マスクを移動するステッ
   プと、
   前記試料の上面の中央領域を検査するステップと、
   を含み、
   前記中央領域は試料のエッジからエッジ領域だけ離れており、エッジ検査に使用される光学要素は該試料のエッジだけでなく前記中央領域の検査にも使用されるよう構成され、前記試料の上面の中央領域の検査に使用されるパラメータは前記試料のエッジを検査するのに使用されるパラメータとは異なる
   ことを特徴とする方法。
10. 前記向けるステップは、ほぼ同時に前記試料を回転させ、並進させることによって前記試料のエッジ全体にわたり光をスキャンさせるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記向けるステップは、前記試料のエッジを約２ｍｍから約３ｍｍまでの距離だけ越えて光をスキャンさせるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記向けるステップは、前記エッジに近接する前記試料の上面のある位置から前記試料のエッジを越えるある位置まで前記試料全体にわたり光をスキャンさせるステップを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記信号を使用して前記試料のエッジ上の欠陥位置を求めるステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 前記信号を使用して前記試料のエッジ上の欠陥位置を求めるステップをさらに有し、前記位置が前記欠陥位置のｘ、ｙ座標を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. 前記試料のエッジは、前記試料の上部ベベル部、頂部、底部ベベル部を含み、前記方法は、前記信号を用いて前記欠陥が上部ベベル部、頂部、又は底部ベベル部に位置するか否かを判定するステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. パターン形成された構造は、前記試料のエッジに近接した前記試料の上面に配置され、前記方法は、どの信号が前記パターン形成された構造からの散乱光に対応するかを判定するステップと、前記パターン形成された構造からの散乱光に対応する信号を前記欠陥の検
    出に使用される前記信号から除去するステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
17. 前記試料の底面を検査するステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
18. 前記試料は、パターン形成されたウェハまたはパターン未形成のウェハを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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