JP5866704B2 - 複数の方向において反射された照明を捕らえるためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本開示は、一般にウエハー点検プロセスに関するものである。特に、本開示は、半導体構造体を調べるための自動化されたシステムおよび方法に関するものである。
例えば半導体ウエハーおよびダイのように製造された半導体構造体の一貫した高品質を確実にする能力は、半導体産業においてますます重要なものである。半導体ウエハー製造技術は、半導体ウエハーの小さな表面領域に数多くの特徴を組み込むために一貫して改良されてきた。したがって、半導体ウエハー製造のために使用される写真平版（フォトリソグラフィー）プロセスは、半導体ウエハーのより小さな表面領域へのより良い特徴（すなわち、半導体ウエハーのより高い性能）の取込みを可能にするためにより高度なものになった。結果的に、半導体ウエハー上の潜在的欠陥のサイズは、概してミクロンからミクロン以下の範囲におけるものである。
半導体ウエハーの製造業者が、製造した半導体ウエハーの一貫した高品質を確実にする半導体ウエハー品質管理および点検手順を改良するためにますます差し迫った必要性を有することは、明白である。半導体ウエハーは、表面微粒子、不完全状態、起伏および他の不規則性の存在のような欠陥をその上に検出するために概して調べられる。そのような欠陥は、半導体ウエハーの最終的な性能に影響を及ぼす可能性がある。したがって、その製造の間、欠陥のある半導体ウエハーを取り除くまたは引き出すことが重要である。
半導体点検システムおよびプロセスは進歩してきた。例えば、より高い解像度結像システム、より速いコンピュータ、および、高精度の機械処理システムが達成された。加えて、半導体ウエハー点検システム、方法および技術は、明視野照明、暗視野照明および空間フィルタリング技術の少なくとも１つを歴史的に利用してきた。
明視野結像では、半導体ウエハー上の小さな粒子が画像捕獲装置の収集開口から光を散乱させ、このことにより、画像捕獲装置へ戻るエネルギーの減少につながる。粒子がレンズまたはデジタル化された画素の光学的点像分布関数と比較して小さい場合、粒子を囲んでいるすぐ間近の領域からの明視野エネルギーは粒子と関連した大量のエネルギーに一般に貢献し、このことにより、粒子を検出するのを難しくする。加えて、小さな粒径のためのエネルギーの非常に小さな減少は、粒子の周りのすぐ間近の領域からの反射率の変化によって多くの場合マスキングされ、このことにより、誤った欠陥検出の発生を増やしてしまう。上記の現象を克服するため、半導体点検システムは、半導体ウエハーの小さな表面領域の画像を捕らえる大きい解像度を有するハイエンド・カメラを備えてきた。しかしながら、明視野画像は、一般により良好な画素コントラストを有し、これは欠陥のサイズを推定するため、および、暗視野の欠陥を調べる場合に好都合である。
暗視野照明およびその利点は、従来技術において一般に周知である。暗視野結像は、既存のいくつかの半導体ウエハー点検システムによって使用されてきた。暗視野結像は、概して光線が点検される物体上に照射される角度によって決まる。点検される物体の水平面に対して低角度で（例えば３から３０°）、暗視野結像は、表面微粒子、不完全状態および他の不規則性のような欠陥が存在するところ以外で概して暗い画像を生み出す。暗視野結像の特定の使用は、そのサイズが明視野画像を生み出すために用いるレンズの解像度より小さい欠陥を照明することである。水平面に対して高角度で（例えば３０から８５°）、暗視野結像は、明視野画像と比較して概してより良好なコントラスト画像を生み出す。そのような高角度の暗視野結像の特定の使用により、鏡仕上げ加工または透明な物体上の表面不規則性のコントラストが高められる。加えて、高角度の暗視野結像は、傾けられた物体の結像を高める。
半導体ウエハーの光反射率は、明視野および暗視野結像の各々によって得られる像の質に概して有意な効果を有する。半導体ウエハーに存在するミクロおよびマクロ構造の両方は、半導体ウエハーの光反射率に影響を及ぼす。通常、半導体ウエハーによって反射される光量は、入射光の方向または角度、半導体ウエハーの表面の閲覧方向および光反射率の関数である。光反射率は、順番に入射光の波長および半導体ウエハーの材料組成に依存している。
点検のために存在する半導体ウエハーの光反射率を制御することは、一般に困難である。これは、半導体ウエハーがいくつかの層の材料から構成されているという理由のためである。材料の各々の層は、例えば異なる速度で、異なるように光の異なる波長を伝える。加えて、層は異なる光透過性または反射率さえ有する。したがって、単一の波長のまたは狭帯域の波長の光または照明の使用は、概して捕らえられた画像の質に悪影響を及ぼすことは当業者にとって明らかである。単一の波長または狭帯域の波長の頻繁な修正の必要性により、複数の空間フィルタまたは波長チューナの使用が必要になり、それは一般に不都合である。そのような問題を軽減するため、例えば３００ｎｍから１０００ｎｍの間の波長範囲の広帯域の照明のような、広帯域の照明（すなわち、広範囲の波長の照明）を使用することが重要である。
目下利用できるウエハー点検制度または装置は、ウエハー点検の間、複数の応答を達成または捕らえるため、概して以下の方法の１つを使用する：
（１）複数の照明での複数の画像捕獲装置（ＭＩＣＤ）
ＭＩＣＤは、複数の画像捕獲装置および複数の照明を使用する。ＭＩＣＤは、波長スペクトルを狭帯域に分割し、各々の分割された波長スペクトルを個々の照明に割り当てる原理に基づくものである。ＭＩＣＤの方法を用いたシステムの設計の間、各々の画像捕獲装置は、空間フィルタまたは特別に覆われたビームスプリッタのような対応している光学的アクセサリと共に対応している照明（すなわち、照明光源）によって対にされる。例えば、明視野照明の波長は、水銀アーク灯および空間フィルタを用いて４００から６００ｎｍの間で限定され、暗視野照明は、レーザーを用いて６５０から７００ｎｍの間で限定される。ＭＩＣＤの方法は、例えば像質の劣化および設計不撓性のような不都合に煩わされる。像質の劣化は、狭い波長での照明を用いて組み合わせられる点検されたウエハーの表面反射を変化させることによるものである。設計不撓性は、単一の照明の波長の修正が概してウエハー点検システムのすべての光学的構成の再構成を必要とするために発生するものである。加えて、ＭＩＣＤの方法では、概して捕らえられた画像の質を損なわずに単一の画像捕獲装置によって波長が変化する照明の捕獲が可能ではない。
（２）複数の照明での単一の画像捕獲装置（ＳＩＣＤ）
ＳＩＣＤの方法は、分割された波長または広帯域波長のどちらでも複数の照明を捕らえるための単一の画像捕獲装置を用いる。しかしながら、ウエハーが動いている一方で、同時に複数の照明応答を得ることができない。言い換えると、ＳＩＣＤの方法は、ウエハーが動くときに、１つの照明応答が可能であるだけである。複数の照明応答を達成するため、ＳＩＣＤの方法は、ウエハーが固定されている一方での画像の捕獲を必要とし、それは、ウエハー点検システムの効率に影響を及ぼす。
広帯域明視野および暗視野または一般的な複数の照明を用い、複数の画像捕獲装置を用いる同時の独立した高速の画像捕獲を使用している半導体ウエハー点検システムは、実際の実施態様およびその操作における利点に関する相対的な理解不足のために現在利用できない。既存の半導体ウエハー点検システムは上記のようにＭＩＣＤまたはＳＩＣＤのいずれかを使用する。ＭＩＣＤを使用している装置は広帯域照明を使用せず、劣った像質および柔軟性がないシステム構成が欠点である。一方、ＳＩＣＤを使用している装置は、システム効率の減少を経験し、概して高速の同時的な複数の照明応答を得ることができない。
明視野照明および暗視野照明の両方を利用する例示的な既存の半導体ウエハー光学的点検システムは、米国特許第５，８２２，０５５号（ＫＬＡ１）において開示される。上記のように、ＫＬＡ１において開示される光学的点検システムの実施態様はＭＩＣＤを利用する。それは、半導体ウエハーの別々の明視野および暗視野画像を捕らえるために複数のカメラを使用する。捕らえられた明視野および暗視野画像はそれから、半導体ウエハー上の欠陥を検出するため別々にまたは一緒に処理される。加えて、ＫＬＡ１の光学的点検システムは、明視野および暗視野照明の別々の供給源を用いて同時に明視野および暗視野画像を捕らえる。ＫＬＡ１は、明視野および暗視野画像の捕獲を可能にするため、照明波長スペクトル、狭帯域照明光源および空間フィルタの分割を用いて、同時的な画像捕獲を達成する。ＫＬＡ１光学系において、カメラのうちの１つは、狭帯域レーザーおよび空間フィルタを用いて暗視野結像を受けるように構成される。他のカメラは、明視野照明および特別な被覆を有するビームスプリッタを用いて残りの波長スペクトルを受けるように構成される。ＫＬＡ１によって開示される光学的点検システムの不都合は、波長スペクトルの分割のために表面反射の変化が大きい異なる半導体ウエハーを結像するためのその不適当性を含む。カメラはしっかりとそれぞれの照明に連結され、特定のウェハータイプを増強するために利用できる一以上の照明を組み合わせる適応性はない。そのようなタイプはその前方側面上にカーボン被覆された層を有し、それらは、例えば明視野のみを用いて特定の照明角度で劣悪な反射特性を呈する。それは、特定の欠陥を見るために明視野および高角度の暗視野照明の組合せを必要とする。したがって、ＫＬＡ１の光学的点検システムは、複数の点検通過を実行し（交替でシステムの効率に影響を及ぼす複数のスキャン）このことにより、複数の明視野および暗視野画像を捕らえるために、複数の光または照明供給源およびフィルタを必要とする。
明視野および暗視野結像の両方を利用している追加の例示的な光学的点検システムは、米国特許第６，８２６，２９８号（ＡＵＧＴＥＣＨ１）および米国特許第６，９３７，７５３号（ＡＵＧＴＥＣＨ２）において開示される。ＡＵＧＴＥＣＨ１およびＡＵＧＴＥＣＨ２の光学的点検システムの暗視野結像は、複数のレーザーを低角度の暗視野結像のために利用し、高角度の暗視野結像のために光ファイバのリング光を利用する。加えて、ＡＵＧＴＥＣＨ１およびＡＵＧＴＥＣＨ２の光学的点検システムは、単一のカメラ・センサを使用し、上記のようにＳＩＣＤ方法に属する。したがって、ＡＵＧＴＥＣＨ１およびＡＵＧＴＥＣＨ２の半導体ウエハーの点検は、明視野結像または暗視野結像のいずれか、または、明視野結像および暗視野結像の組合せによって実行されて、明視野結像および暗視野結像の各々は、他方が完了した時に実行される。ＡＵＧＴＥＣＨ１およびＡＵＧＴＥＣＨ２の点検システムは、同時的な高速の、またはウエハーが動いている一方での独立した明視野および暗視野結像ができない。したがって、その点検を完了するため、各々の半導体ウエハーの複数の通過が必要であり、製造効率の低下、および、リソース利用の過度の増加につながる。
加えて、既存のいくつかの光学的点検システムは、絶好の画像または参照画像を半導体ウエハーの新しく獲得した画像との比較のために利用する。参照画像の派生は、公知のまたはマニュアルで選択された「良好な」半導体ウエハーのいくつかの画像を捕獲し、このことにより参照画像を得るために統計的な公式または技術を適用することを概して必要とする。上記の派生での不都合は、「良好な」半導体ウエハーの手動による選択の不正確または不一致性の存在である。そのような参照画像を用いた光学的点検システムは概して、不正確なまたは矛盾した参照画像のために半導体ウエハーの誤った拒絶が欠点である。半導体ウエハーのますます複雑な回路形状により、参照画像を得るための「良好な」半導体ウエハーの手動での選択に対する信頼性は、半導体点検産業によって決められる高品質規格とますます相容れないものになっている。
絶好の参照画像を得ることは、多くの統計技術および計算を伴う。大部分の統計技術は非常に一般的であり、それ自体の長所を有する。目下利用できる装置の到達水準は、絶好の基準画素を計算するために標準偏差と共に平均値（ａｖｅｒａｇｅ）または平均偏差（ｍｅａｎ）を使用する。この方法は公知の良好な画素でよく作用する；その他の点では、いかなる欠陥またはノイズ画素も干渉し、基準画素の最終的な平均または平均値に影響を及ぼす。他の方法は中央値の使用であり、それは、ノイズ画素による干渉を減少させるが、本質的にノイズの効果を取り除くことはできない。利用できる装置のすべては、とりわけ、平均値、中央値のような異なる種類の統計技術を適用することによって誤差の減少を試みるものであるが、それらは、誤差を取り除くためにいかなる特別なまたはユーザに優しい手続きも有しない。そのような特別な手続きは、確かに最終的な基準画素値に影響を及ぼす画素を取り除くのを補助する。
米国特許第６，３２４，２９８号（ＡＵＧＴＥＣＨ３）は、半導体ウエハー検査に用いられる絶好の参照または参照画像を生成するトレーニング方法を開示する。ＡＵＧＴＥＣＨ３において開示される方法は、「公知の高品質」または「欠陥のない」ウエハーを必要とする。そのようなウエハーの選択は、手動またはユーザにより実行される。統計の公式または技術は、それから参照画像を得るために適用される。このように、「良好な質」ウエハーの正確かつ矛盾のない選択は、半導体検査の正確かつ矛盾がない質のために重要である。さらに、ＡＵＧＴＥＣＨ３は、参照画像の個々の画素を計算するため平均および標準偏差を使用し、いかなる欠陥のある画素の存在は、不正確な基準画素につながる。欠陥のある画素は、統計の計算を混同させ、不正確な基準画素につながる異物または他の欠陥によって発生する。ＡＵＧＴＥＣＨ３の方法は、半導体ウエハーの点検の不正確、不一致および誤差を受け入れることは当業者にとって明らかである。
加えて、ＡＵＧＴＥＣＨ３において開示される光学的点検システムは、半導体ウエハーを照らすための閃光またはストロボ・ランプを使用する。温度差、電子的な不一致および他と異なる閃光またはストロボ強度を含むが、それらに限られない多数の要因により異なる閃光またはストロボ間の不一致が発生することは当業者によって認識される。そのような差および不一致は、「良好な」半導体ウエハーによってさえも固有のものである。そのような差の存在は、システムが閃光ランプによるそのような差の処理をしなかった場合、絶好の参照画像の質に影響を及ぼす。加えて、照明強度および均一性は、表面における異なる位置でのウエハーの平面性、取付けおよび光反射率を含むがこれらに限らない要因により、半導体ウエハーの表面全体で変化する。閃光強度の変化およびランプのストロボ特性を考慮しないと、上記の方法で生成されるいかなる参照画像も、半導体ウエハーの異なる位置で捕らえられた画像と比較するために使われる場合、信頼できず、不正確である。
例えば半導体ウエハー・サイズ、複雑性、表面反射率および品質検査のための判定基準のような製品仕様の変化は、半導体産業において共通である。したがって、半導体ウエハー点検システムおよび方法は、製品仕様のそのような変化を点検することができる必要がある。しかしながら、既存の半導体ウエハー点検システムおよび方法は、特に半導体産業によって決められる品質規格の増加が与えられる場合、一般に製品仕様のそのような変化を満足に点検することができない。
例えば、典型的な既存の半導体ウエハー点検システムは、例えば固定された空間位置を有するカメラ、照明器、フィルタ、偏光子、鏡およびレンズのような構成要素を含む従来の光学的アセンブリを使用する。光学的アセンブリの構成要素の導入または除去は、一般にすべての光学的アセンブリの再配置、および、再設計を必要とする。したがって、そのような半導体ウエハー点検システムは、柔軟性のない設計または構成を有し、および、その修正のための比較的長い調達期間を必要とする。加えて、従来の光学的アセンブリの対物レンズと点検のために示される半導体ウエハーとの間の距離は概して、暗視野照明のための異なる角度で光ファイバ照明の導入の容易さを可能にするためにはあまりに短い。
多数の他の既存の半導体ウエハー点検システムおよび方法が存在する。しかしながら、現在の技術的な専門知識および操作上のノウハウの不足のため、既存の半導体ウエハー点検システムは、設計の適応性を維持する一方で、ウエハーが動いている状態での点検のための同時的な明視野および暗視野結像を使用することができない。半導体ウエハーのリソースが効率的、柔軟な、正確かつ急速な点検を可能にするための半導体ウエハー点検システムおよび方法の必要性もまた存在する。これは、特に半導体ウエハーの電気回路構成の複雑性の増加および半導体産業の品質規格の増加が与えられる。
米国特許第５，８２２，０５５号公報 米国特許第６，８２６，２９８号公報 米国特許第６，９３７，７５３号公報 米国特許第６，３２４，２９８号公報
設計および構成の適応性を提供する一方、半導体ウエハーが動いている状態で、点検を実行するために同時にかつ独立して明視野および暗視野結像の両方を使用することできる半導体ウエハー点検システムおよび方法の不足が、目下存在する。加えて、例えば、照明器、カメラ、対物レンズ、フィルタおよび鏡のようなその構成要素が、互いに関連して柔軟かつ調節可能な空間位置を有する半導体ウエハー点検システムの必要性がある。半導体ウエハーの電気回路構成の複雑性の増加および半導体産業によって決められる品質規格の増加を与えられ、半導体ウエハー検査の精度および整合性はますます重要なものである。
本開示は、半導体ウエハー、ダイ、ＬＥＤチップ、および、太陽エネルギ・ウエハーを含むがこれらに限らない半導体構造体を点検するための点検装置、装置、システム、方法および／またはプロセスを提供する。
本開示の第１の態様によると、照明を供給するように構成される一組の照明器を含んでいる装置が開示され、一連の照明器によって供給される照明は点検中の表面に対応する点検位置の方へ導かれる。照明は、少なくとも第１の方向および第２の方向に表面を反射する。装置はまた、第１の方向において表面に反射された照明を受け、第１の反射された照明移動通路に沿って受容された照明を導くために配置されて構成される第１の反射器の一組と、第２の方向において表面に反射された照明を受け、第２の反射された照明移動通路に沿って受容された照明を導くために配置されて構成される第２の反射器の一組とを含む。加えて、装置は、同時に第１および第２の反射された照明移動通路の各々に沿って移動した照明を受け、このことにより第１の応答および第２の応答をそれぞれ提供するように構成される画像捕獲装置を含む。
本開示の第２の態様によると、表面を点検する方法が開示される。方法は、点検中に表面に対応する点検位置の方へ照明を導き、少なくとも第１の方向および第２の方向の表面の照明を反射することを含む。加えて、方法は、第１の反射された照明移動通路および第２の反射された照明移動通路のそれぞれに沿って、表面を離れて反射された照明を第１の方向および第２の方向に導くことを含む。さらに、方法は、第１および第２の反射された照明移動通路に対応して第１および第２の応答を生み出すため各々の第１および第２の反射された照明移動通路に沿って画像捕獲装置によって同時に照明を受けることを含む。
本開示の第３の態様によると、点検位置に対応して表面に照明を供給するように構成され、照明が表面への第１の角度で表面に入射する照明の第１のビームと、第１の角度と異なる表面への第２の角度で表面に入射する照明の第２のビームとを含む、一組の照明器を含む光学系が開示される。光学系はまた、画像捕獲装置の光軸に沿って表面を離れて反射された照明の第１および第２のビームを同時に受けるように構成される画像捕獲装置を含む。
本開示の第４の態様によると、表面に対応する点検位置に、第１の角度の表面で入射する照明の第１のビームを供給すること、および、表面に第１の角度とは異なる第２の角度の表面で入射する照明の第２のビームを供給することを含む方法が開示される。加えて、方法は、表面を離れて照明の第１および第２のビームを反射し、画像捕獲装置によって照明の反射された第１および第２のビームを同時に受けることを含む。
本開示の具体的態様は、以下の図面に関して説明される：
図１は、本開示の例示的な実施態様によりウエハーを点検するための例示的なシステムの部分的な平面図を示す； 図２は、図１のシステムの部分的な等角図を示す； 図３は、図２において強調された「Ａ」による図１のシステムの光学的点検ヘッドの分解された部分的な等角図を示す； 図４は、図２において強調された「Ｂ」による図１のシステムのロボット・ウエハーテーブルの分解された部分的な等角図を示す； 図５は、図２において強調された「Ｃ」による図１のシステムのロボット・ウエハー・ローダ／アンローダの分解された部分的な等角図を示す； 図６は、図２において強調された「Ｄ」による図１のシステムのウエハー積み重ねモジュールの分解された部分的な等角図を示す； 図７は、図１のシステムの光学的点検ヘッドの部分的な等角図を示す； 図８は、図１のシステムの光学的点検ヘッドの部分的な正面図を示す； 図９は、図１のシステムの明視野照明器、低角度暗視野照明器、高角度暗視野照明器、第１の画像捕獲装置および第２の画像捕獲装置間の照明の光学的光線通路を示す； 図１０は、図９の明視野照明器によって供給される明視野照明が続く例示的な第１の光線通路のフローチャートである； 図１１は、図９の高角度暗視野照明器によって供給される暗視野高角度照明が続く例示的な第２の光線通路のフローチャートである； 図１２は、図９の低角度暗視野照明器によって供給される暗視野低角度照明が続く例示的な第３の光線通路のフローチャートである； 図１３は、本開示の実施態様による細線照明器と３Ｄ画像捕獲装置またはシステムのカメラ間の照明の光線通路を示す； 図１４は、図１のシステムの検査明視野照明器、検査暗視野照明器および検査画像捕獲装置間の照明の光学的光線通路を示す； 図１５は、図１４の検査明視野照明器と検査画像捕獲装置との間の明視野照明が続く例示的な第４の光線通路のフローチャートである； 図１６は、図１４の検査暗視野照明器と検査画像捕獲装置との間の暗視野照明が続く例示的な第５の光線通路のフローチャートである； 図１７は、本開示の実施態様によって提供されるウエハーを点検するためのプロセスのプロセスフローダイヤグラムである； 図１８は、本開示の実施態様によって図１７のプロセスの実行の間、捕らえられる画像と比較するために使用される参照画像を生成するための参照画像作成プロセスのプロセス・フローチャートである； 図１９は、本開示の実施態様に従って、図１７のプロセスの間、タイミングがオフセットされて実行される例示的な二次元のウエハー・スキャニングのプロセスフローダイヤグラムである； 図２０は、図１のシステムの照明コンフィギュレータによって、選択可能な照明構成の表を示す； 図２１は、第１の画像捕獲装置によって第１の画像を捕らえる、および、第２の画像捕獲装置によって第２の画像を捕らえるためのタイミングチャートを示す； 図２２ａは、図１の第１の画像捕獲装置によって捕らえられる第１の画像を示す； 図２２ｂは、図１の第２の画像捕獲装置によって捕らえられる第２の画像を示す； 図２２ｃは、ウエハーが動いている時の第１の画像および第２の画像の捕獲による画像のオフセットを示すための組み合わせられた図２２ａの第１の画像および図２２ｂの第２の画像を示す； 図２３は、本開示の実施態様によって図１７のプロセスにおいて実行される二次元の画像処理プロセスのプロセスフローダイヤグラムである； 図２４は、本開示の実施態様によって図１７のプロセスにおいて実行される第１の例示的な三次元ウエハー・スキャニングプロセスのプロセスフローダイヤグラムである； 図２５は、本開示の実施態様によって図１７のプロセスにおいて実行される第２の例示的な三次元ウエハー・スキャニングプロセスのプロセスフローダイヤグラムである； 図２６は、本開示の実施態様によって図１７のプロセスにおいて実行される例示的な検査プロセスのプロセスフローダイヤグラムである； 図２７ａは、本開示の一実施態様による細線照明器と、３Ｄ画像捕獲装置またはカメラとの間の照明の例示的な光学的光線通路を示す； 図２７ｂは、本開示の一実施態様による２つの細線照明器と、３Ｄ画像捕獲装置またはカメラとの間の照明の例示的な他の光学的光線通路を示す； 図２７ｃは、本開示の一実施態様による２つの細線照明器と、３Ｄ画像捕獲装置またはカメラとの間の照明の例示的な他の光学的光線通路を示す； 図２８ａは、半導体ウエハーの表面を離れた照明の反射、第１の応答および第２の応答を生み出すための反射した照明を示す； 図２８ｂは、照明が反射され、画像捕獲装置によって続いて受容される図２８ａの半導体ウエハーの表面に沿ったＰ１からＰ９への複数の位置を示す； 図２９は、図２８ｂの各々の位置Ｐ１からＰ９と関連した例示的な第１の応答および第２の応答を示す； 図３０は、本開示の具体的態様による第３の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセスフローダイヤグラムである。
半導体ウエハーおよびダイのような半導体構造体の点検は、半導体構造体の製造または制作におけるますます重要なステップになっている。半導体ウエハーの回路の複雑性の増加は、半導体ウエハーのための品質規格の増加と共に、改良された半導体ウエハー点検システムおよび方法の必要性の増加につながる。半導体ウエハーの電気回路構成の複雑性の増加および半導体産業によって決められる品質規格の増加が与えられ、半導体ウエハー検査の精度および整合性もますます重要なものである。特に、半導体ウエハーに存在する欠陥を識別する精度および整合性は、ますます重要である。
本開示は、上記で確認した問題のうちの少なくとも１つに対処するために、例えば半導体構造体の装置を点検するためのシステム、装置、装置、方法、プロセスおよび技術に関するものである。
簡潔さおよび明確さのため、本開示の実施態様の記載は以下に、半導体ウエハーを点検するためのシステム、装置、装置、方法、プロセスおよび技術に限定される。しかしながら、本開示を、例えば操作上、機能的または性能特性本開示の様々な実施態様の中で一般的な基本的な原理が必要とされる他の用途から除外しないことは当業者によって理解される。例えば、本開示の様々な実施態様によって提供されるシステム、装置、装置、方法、プロセスおよび技術は、半導体ダイ、ＬＥＤチップ、および、ソーラーウエハーまたは装置を含むがこれらに限らず他の半導体構造体を点検するために使うことができる。
図１および図２は、本開示の具体的態様によって提供される半導体ウエハー１２を点検するための例示的なシステム１０を示す。図３から図８は、本開示の様々な実施態様によるシステム１０の様々な態様または構成要素を示す。
システム１０はまた、他のタイプの装置または構成要素を点検するために使うことができる（例えば、半導体装置または構成要素）。多くの実施態様において、システム１０は、光学的点検ヘッド１４（図３に示すように）、ウエハー運搬テーブルまたはウェハー・チャック１６（図４に示すように）、ロボット・ウエハー・ハンドラ１８（図５に示すように）、ウエハー積み重ねモジュール２０（図６に示すように）または薄膜フレーム・カセット・ホルダ、Ｘ−Ｙ移動テーブル２２、および、少なくとも１つの一連の四角形の振動絶縁装置２４（図１および図２に示すように）を含む。
図７および図８に示すように、様々な実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、例えば２、３、４またはそれ以上の照明器のような多くの照明器、例えば２、３、４またはそれ以上の画像捕獲装置のような多くの画像捕獲装置を含む。
点検プロセスは、概して一以上のシステムの画像捕獲装置の捕獲の応答を含む。様々な実施態様において、応答は、ウエハーまたは基体表面の特定の部分または領域の二次元の（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）態様に対応してまたはそれを表す特性を有するまたは情報量を担持する捕らえられた照明（例えば捕らえられた光信号または捕らえられた画像）として定めることができる。加えてまたは代わりに、応答は、表面の部分との照明の相互作用の結果として考慮された一部の表面の２Ｄまたは３Ｄ態様に対応してまたはそれを示す特性または情報量を有している照明として定めることができる。一般に、応答は、一部のウエハーの特定の２Ｄまたは３Ｄ特徴を決定または推定するために用いることができる特性または情報量を有している照明または画像データを含むまたはそれに対応する。
多くの実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、明視野照明器２６（別名、明視野照明エミッタ）、低角度暗視野照明器２８（別名、暗視野低角度照明エミッタ）および、高角度暗視野照明器３０（別名、暗視野高角度照明エミッタ）を含む。追加の暗視野照明器は、例えばシステム１０の特定の機能によってシステム１０に組み込まれる。様々な実施態様において、低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、柔軟に配置される単一の暗視野照明器として集積することができる。
明視野照明光源または明視野照明エミッタとしても知られる明視野照明器２６は、明視野照明または光を発するまたは供給する。明視野照明器２６は例えば、閃光ランプまたは白い発光ダイオードである。本開示のいくつかの実施態様において、明視野照明器２６は、本質的に３００ｎｍから１０００ｎｍの間のおよびそれを含む波長を有する広帯域明視野照明を供給する。しかしながら明視野照明は代わりの波長および光学的性質を有してもよいことは、当業者によってよく理解されている。
本開示のいくつかの実施態様において、明視野照明器２６は、明視野照明が明視野照明器２６から発される前に移動する第１の光ファイバ（図示せず）を含む。第１の光ファイバは、明視野照明の移動の方向を導くための導波路として作用する。本開示の多数の実施態様において、第１の光ファイバは、明視野照明器２６から発される明視野照明を導くことを容易にする。
低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０もまた、暗視野照明エミッタまたは暗視野照明光源として公知であり、暗視野照明を発するまたは供給する。通常、暗視野照明器は、それらの対応している画像捕獲装置に入る直接伝達された（または散乱されない）光の量の最小化を可能にする慎重に並べられたまたは配置された照明または光源である。概して、暗視野画像を捕らえるための画像捕獲装置は、サンプルまたは物体によって散乱された照明または光のみを受ける（例えば、サンプルの表面を離れた角度で反射される）。暗視野画像は、明視野画像と比較して、一般に増強された画像コントラストを有する。明視野照明および暗視野照明は、コントラスト照明の例である。
低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、例えば閃光ランプまたは白い発光ダイオードである。本開示の多くの実施態様において、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０によって供給される暗視野照明は、明視野照明として本質的に類似した光学的性質を有する。実施態様によっては、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０によって供給される暗視野照明は、本質的に３００ｎｍから１０００ｎｍの間のおよびそれを含む波長を有する広帯域暗視野照明を供給する。これはつまり、システム１０の明視野照明および暗視野照明が本開示のいくつかの実施態様において広帯域照明であるということである。あるいは、低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、異なる波長または他の光学的性質の暗視野照明を供給する。
多くの実施態様において、低角度暗視野照明器２８は、高角度暗視野照明器３０と比較すると、ウエハー・テーブル１６に配置される半導体ウエハー１２の水平な平面に（またはウエハー・テーブル１６の水平な平面に）対してより低い角度に置かれる。
実施態様によっては、低角度暗視野照明器２８は、ウエハー・テーブル１６に配置される半導体ウエハー１２の水平な平面に対してほぼ３から３０°の間の角度で配置され、高角度暗視野照明器３０は、ウエハー・テーブル１６に配置される半導体ウエハー１２の水平な平面に対してほぼ３０から８５°の間の角度で配置される。上に述べた角度は、要求通りに、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０の位置を調整することによって例えば機能またはシステム１０の特徴によって決定され、変えることができる。
いくつかの実施態様において、低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、暗視野照明がそこから発される前に移動するそれぞれ第２および第３の光ファイバ（図示せず）を含む。第２および第３の光ファイバは、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０を通じて暗視野照明器の移動方向を導くための導波路として作用する。加えて、第２の光ファイバは、低角度暗視野照明器２８から発される暗視野照明を導くことを容易にし、第３の光ファイバは、高角度暗視野照明器３０から発される暗視野照明を導くことを容易にする。各々の明視野照明器２６、低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０によって供給される照明は制御され、連続的に供給またはパルスすることができる。
様々な実施態様において、明視野照明および暗視野照明の波長スペクトルは、ウエハー１２の点検および欠陥検出の精度を高める。広帯域照明により、変化する表面反射での広範囲のウエハー欠陥タイプの識別が可能になる。加えて、具体的態様において、明視野照明および暗視野照明の類似した広帯域波長（例えば、低角度暗視野照明および高角度暗視野照明）により、ウエハー１２の反射する特徴から独立してウエハー１２の点検が実行されるのが可能になる。したがって、具体的態様において、ウエハー１２上の欠陥の検出は、異なる照明波長による異なる感度、反射またはウエハー１２の偏りのために悪影響を受けない。
本開示の多くの実施態様において、明視野照明器２６および、暗視野照明器２８、３０のそれぞれによって供給される明視野照明および暗視野照明の強度は、例えばウエハー１２の材料のようなウエハー１２の特徴によって、それぞれ必要に応じて選択され、変化する。加えて、各々の明視野照明および暗視野照明の強度は、ウエハー１２の捕獲画像の質を高め、ウエハー１２の点検を改良するために必要に応じて選ばれ、変化する。
図７から図８に示すように、様々な実施態様において、システム１０は、第１の画像捕獲装置３２（すなわち、第１のカメラ）および第２の画像捕獲装置３４（すなわち、第２のカメラ）をさらに含む。
多数の実施態様において、各々の第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４は、明視野照明器２６によって供給される明視野照明、および、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０によって供給される暗視野照明を受けることができる。第１の画像捕獲装置３２により受けられるまたはそれに入る明視野および暗視野照明は、対応している画像を捕らえるため、第１の画像捕獲面に集束される。第２の画像捕獲装置３４により受けられるまたはそれに入る明視野および暗視野照明は、対応している画像を捕らえるため、第２の画像捕獲面に集束される。
第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４は、モノクロのまたは色画像のいずれも捕らえる。多くの実施態様において、画像捕獲装置３２および３４によって担持される単一のまたはスリーチップのカラーセンサのいずれかを使用したウエハー１２の色画像を捕らえる能力は、欠陥検出における精度および速度の少なくとも１つを高める。例えば、ウエハー１２の色画像を捕らえる能力は、ウエハー１２上の欠陥の誤りの検出、および、それに対応した誤りの拒絶を減少するのを補助することができる。
多くの実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、第１の画像捕獲装置３２で用いる第１の管レンズまたは管レンズ装置３６を含む。加えて、多数の実施態様で、光学的点検ヘッド１４は、第２の画像捕獲装置３４で用いる第２の管レンズまたは管レンズ装置３８を含む。多数の実施態様において、第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８は、共通の光学的特徴および機能を共有する。したがって、管レンズ３６および３８は、単に明確にする目的のために第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８と分類された。
多くの実施態様において、光学的点検ヘッド１４はまた、例えば４つの対物レンズ４０のような多くの対物レンズ４０（または対物レンズ・アセンブリ４０）を含む。様々な実施態様において、対物レンズ４０は、ウエハー１２が点検のために配置される点検位置（図示せず）より上に多数の対物レンズ４０の各々を配置するために回転可能である集合的に回転可能な取付け台４２（図３に示すように）に載置される。
多数の実施態様において、多数の対物レンズ４０の各々は、異なる倍率を達成するために成形され、構成されることができる。加えて、多くの実施態様で、対物レンズ４０は同焦点である。いくつかの実施態様において、多数の対物レンズ４０の各々は、例えば５倍、１０倍、２０倍および５０倍のような、異なる予め定められた倍率を有する。実施態様によっては、多数の対物レンズ４０の各々は、無限の修正収差を有する。しかしながら、多数の対物レンズ４０の各々は、異なる倍率および性能を達成するために、変える、再設計するまたは変更することができることは当業者によって理解される。
本開示の多くの実施態様において、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、点検位置に置かれるウエハー１２の方へそこから暗視野照明を導くまたは集中させるための集束手段またはメカニズムを含む。具体的態様において、低角度暗視野照明器２８とウエハー１２の水平な平面との間の角度、および、高角度暗視野照明器３０とウエハー１２の水平な平面との間の角度は、欠陥検出の精度を高めるために決定および調整することができる。
本開示のいくつかの実施態様において、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０は、点検位置に関して固定された空間位置を有する。本開示の他の実施態様において、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０の位置は、システム１０の通常運転の間の点検位置に関して可変である。
上記の通り、多くの実施態様で、明視野照明および暗視野照明は、点検位置で、および、したがって点検位置に置かれるウエハー１２で集束するまたは導くことができる。点検位置で集束するまたは導かれた明視野照明および暗視野照明により、ウエハー１２または、点検位置にあるその部分の照明が可能になる。
様々な実施態様において、図６に示すように、システム１０は、ウエハー積み重ね２０またはフィルムフレーム・カセット・ホルダを含む。いくつかの実施態様において、ウエハー積み重ね２０は、多くのウエハー１２を保持するためのスロットを含む。実施態様によっては、各々のウエハー１２は、ウエハー・テーブル１６（図４に示す）に、または、ロボット・ウエハー・ハンドラ１８（図５に示す）によりウェハー・チャックに連続して載せられるまたは積み換えられる。吸入または吸引装置は、ウエハー１２をそれに固定するためにウエハー・テーブル１６で適用することができる。実施態様によっては、ウエハー・テーブル１６は、ウエハー・テーブル１６上への屈曲フレーム・テープおよびフレーム（両方とも図示せず）の信頼性が高い平らな位置決めを可能にするためにそこから真空が適用される所定数の小さな孔または開口を含む。多数の実施態様において、ウエハー・テーブル１６は、直径ほぼ６から１２インチの間およびそれを含むサイズの幅でウエハー１２を取り扱うように成形され、必要な大きさにされ、設計される。具体的態様において、ウエハー・テーブル１６は、例えばほぼ６インチを下回る、および、ほぼ１２インチを超えるような異なるサイズのウエハー１２を取り扱うように成形され、必要な大きさにされ、設計される。
多くの実施態様において、ウエハー・テーブル１６は、ＸおよびＹ方向へのウエハー・テーブル１６の移動を容易にするまたは可能にするＸＹ移動テーブル２２に連結される。ウエハー・テーブル１６の移動により、その上に配置されるウエハー１２は対応して移動する。多くの実施態様において、ウエハー・テーブル１６の移動、およびそれゆえにその上に配置したウエハー１２の移動は、点検位置でウエハー１２の位置決めを制御するために制御される。ＸＹ移動テーブル２２は、あるいは空隙線形ポジショナとして公知である。ＸＹ移動テーブル２２または空隙線形ポジショナは、残りのシステム１０からウエハー・テーブル１６まで伝えられる振動の効果を最小にして、ＸおよびＹ方向におけるウエハー・テーブル１６の高精度の移動を容易にし、点検位置で、ウエハー１２またはその部分の滑らかかつ正確な位置決めを確実にする。
多数の実施態様において、ＸＹ移動テーブル２２および／またはウエハー・テーブル１６は、その上に載置される他のモジュールまたはアクセサリと同様に、ＸＹ移動テーブル２２および／またはウエハー・テーブル１６に適用される衝撃または振動を吸収し、ＸＹ移動テーブル２２および／またはウエハー・テーブル１６の平坦さを確実にするため、緩衝装置または振動絶縁装置２４（図２に示すように）に載置される。
代わりのメカニズムまたは装置が、その移動を制御し、点検位置でウエハー１２の高精度の良好な停止を容易にするためにウエハー・テーブル１６に連結されるまたはそれと共に使われることは、従来技術の当業者によって認識される。
本開示の多くの実施態様において、ウエハー１２が動いている一方、その上で可能な欠陥を検出するためのウエハー１２の点検は実行される。つまり、例えば明視野画像および暗視野画像のウエハー１２の画像の捕獲は、ウエハー１２が点検位置全体で移動するにつれて発生する。本開示のいくつかの実施態様において、すべての新規なウエハー１２は、ユーザが構成テーブルをプログラムすることによってそのように選択する場合、高解像度画像を捕らえる結像手段の下で、停止することができる。
前述のように、システム１０は、第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８を含む。本開示のいくつかの実施態様において、第１の管レンズ３６は、対物レンズと第１の画像捕獲装置３２との間に置かれるまたは配置される。照明は、第１の画像捕獲装置３２に入る前に第１の管レンズ３６を通過する。本開示のいくつかの実施態様において、第２の管レンズ３８は、対物レンズ４０と第２の画像捕獲装置３４との間に位置する。照明は、第２の画像捕獲装置３４に入る前に、第２の管レンズ３８を通過して、鏡またはプリズム４７によって偏向される。
多くの実施態様において、多数の対物レンズ４０の各々は、無限の修正収差を有する。したがって、対物レンズ４０によって受けられる照明または光は、このことにより視準される。したがって、多くの実施態様において、対物レンズ４０と、各々の第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８との間で移動する照明が視準される。対物レンズ４０と、各々の第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８とのの間で移動する照明の視準は、各々の第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４のそれぞれ位置決めの容易さおよび適応性を高める。管レンズ３６、３８の実施態様または使用はまた、異なる対物レンズ４０が使われる時、各々の第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４に入る照明を再び集束させる必要性を取り除く。加えて、照明の視準は、特に対物レンズ４０と、各々の第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８との間の、システム１０への追加の光学的構成要素またはアクセサリの導入および位置決めの容易さを増加させる。本開示のほとんどの実施態様において、照明の視準は、残りのシステム１０を変更する必要性なしで、特に対物レンズ４０と、各々の第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８との間のシステム１０への追加の光学的構成要素またはアクセサリの元の位置での導入および位置決めを可能にする。加えて、いくつかの実施態様において、上記の配置は、既存の装置において使われるそれと比較して、対物レンズ４０とウエハー１２との間のより長い作動距離を達成するのを補助する。対物レンズ４０とウエハー１２との間のより長い作動距離は概して、暗視野照明を効果的に使用するのに必要である。
したがって、本開示のシステム１０により、システム１０の構成要素の柔軟なかつ元の位置での設計および再構成が可能になると当業者によって認識される。本開示のシステム１０は、システム１０へ／から光学的構成要素またはアクセサリの導入および除去の容易さを高める。
多くの実施態様において、第１の管レンズ３６は、第１の画像捕獲面上へ視準された照明の集束を容易にする。同様に、多くの実施態様で、第２の管レンズ３８は、第２の画像捕獲面上へ視準された照明の集束を容易にする。様々な実施態様において、第１の管レンズ３６は、第１の画像捕獲面が第１の焦点距離または第１の管レンズ３６と関連している距離に対応するように配置され；第２の管レンズ３８は、第２の画像捕獲面が第２の焦点距離または第２の管レンズ３８と関連している距離に対応するように配置される。管レンズ３６、３８は、本記載のいくつかの実施態様のシステム１０で用いられるように説明されるが、代わりの光デバイスまたはメカニズム、特に、本開示の他の実施態様における第１の画像捕獲面および第２の画像捕獲面のそれぞれへの明視野および暗視野照明およびそれの次の集束が照明の視準に使うことができると当業者によって認識される。
本開示のいくつかの実施態様において、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４は、隣接した平行線軸に沿って配置される。第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の空間位置は、システム１０がより小さな全体領域を占有するように（すなわち、空間効率的である）第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４によって占められる空間を減らすために決定される。
本開示のいくつかの実施態様において、システム１０は、多数のビームスプリッタおよび鏡または反射面をさらに含む。ビームスプリッタ、および、鏡または反射面が、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０から明視野照明および暗視野照明を導き、向け直すために配置される。
本開示のほとんどの実施態様において、システム１０は、記憶装置またはデータベース（別名、ポストプロセッサ）（図示せず）を有する中央処理装置（ＣＰＵ）（別名、処理装置）をさらに含む。ＣＰＵは、例えば第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４のような、システム１０の他の構成要素とまたはそれに連結されるように電気的に通信可能である。本開示の多くの実施態様において、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４によって捕らえられた画像または応答は、画像信号に変換されて、ＣＰＵに伝えられる。
多くの実施態様において、ＣＰＵは、情報、特に画像信号を処理し、このことによりウエハー１２に存在する欠陥を検出するためにそれへ伝えられるようにプログラム可能である。本開示のいくつかの実施態様において、ウエハー１２上の欠陥の検出はシステム１０によって自動的に実行され、特にシステム１０は自動的であり、ＣＰＵによって制御される。あるいは、欠陥の検出のためのウエハー１２の点検は、少なくとも１つの手動入力によって容易にされる。
多くの実施態様において、ＣＰＵは、データベースにおいてそれへ伝えられる情報を格納するためにプログラム可能である。加えて、ＣＰＵは、検出欠陥を分類するためにプログラム可能である。加えて、ＣＰＵは、被処理情報、特に、データベースに被処理画像および検出された欠陥を格納するために好ましくはプログラムされる。画像の捕獲、捕らえられた画像の処理およびウエハー１２上の欠陥の検出に関するさらなる詳細は、以下に提供される。
上記で提供された記載を用いて、明視野照明器２６から発されたまたは供給される明視野照明、および、各々の低角度暗視野照明器２８および高角度暗視野照明器３０から発された暗視野照明（以下にそれぞれ暗視野低角度またはＤＬＡ照明および暗視野高角度またはＤＨＡ照明と称する）は各々異なる光線通路または光学的通路に続くことは当業者によって認識される。
図１０は、本開示の一実施態様による明視野照明が続く例示的な第１の光線通路１００のフローチャートを示す。
第１の光線通路１００のステップ１０２において、明視野照明または光は、明視野照明器２６によって供給される。前述のように、明視野照明は、明視野照明器２６の第１の光ファイバから発することができる。第１の光ファイバは、明視野照明器２６から発される明視野照明を導く。本開示のいくつかの実施態様において、明視野照明は、コンデンサ４４を通過する。コンデンサ４４は、明視野照明を一点に集める。
ステップ１０４において、明視野照明は、第１の反射面または第１の鏡によって反射される。第１の反射面によって反射される明視野照明は、第１のビームスプリッタ４８の方へ導かれる。
第１のビームスプリッタ４８は、ステップ１０６においてそれに対して当たる少なくとも一部の明視野照明を反射する。本開示のいくつかの実施態様において、第１のビームスプリッタ４８は、３０：７０の反射／伝達（Ｒ／Ｔ）比を有する。しかしながら、第１のビームスプリッタ４８のＲ／Ｔ比率が、このことにより反射または伝えられる明視野照明の強度または分量を制御するために要求通りに調整することができる当業者によってよく理解されている。
第１のビームスプリッタ４８によって反射される明視野照明は、点検位置の方へ導かれる。より詳しくは、第１のビームスプリッタ４８によって反射される明視野照明は、点検位置より上に直接配置される対物レンズ４０の方へ導かれる。ステップ１０８において、明視野照明器２６は、点検位置、または点検位置に置かれるウエハー１２で対物レンズ４０によって集束される。
明視野照明器２６によって供給され、点検位置で集束する明視野照明はウエハー１２を照らす、より詳しくは、点検位置に置かれたウエハー１２の一部を照らす。ステップ１１０において、明視野照明は、点検位置に置かれるウエハー１２によって反射される。
ウエハー１２によって反射される明視野照明は、ステップ１１２の対物レンズ４０を通過する。前述のように、対物レンズ４０は、本発明のほとんどの実施態様において無限の修正収差を有する。対物レンズ４０を通過している明視野照明は、対物レンズ４０によって視準される。ルーペによる明視野照明の倍率の程度は、対物レンズ４０の倍率次第である。
対物レンズ４０を通過している明視野照明は、第１のビームスプリッタ４８の方へ導かれる。ステップ１１４において、明視野照明は第１のビームスプリッタ４８に当たり、その一部が第１のビームスプリッタ４８を通じて伝えられる。ステップ１１４の第１のビームスプリッタ４８で伝えられる明視野照明の範囲は、第１のビームスプリッタ４８のＲ／Ｔ比率によって決まる。第１のビームスプリッタ４８で伝えられる明視野照明は、第２のビームスプリッタ５０の方へ移動する。
本開示のいくつかの実施態様において、システム１０の第２のビームスプリッタ５０は、予め定められたＲ／Ｔ比率を有する立方体のビームスプリッタ５０である。本開示のいくつかの実施態様において、Ｒ／Ｔ比率は、５０／５０である。Ｒ／Ｔ比率は、必要に応じて変化する。立方体のビームスプリッタ５０はそれにより受ける照明を２つの光路に分割するので、立方体のビームスプリッタ５０の使用は好ましい。立方体のビームスプリッタ５０の構成および形状はこの目的のために、より良好な性能および整列を提供すると当業者によって認識される。第２のビームスプリッタ５０によって反射されるまたは伝えられる照明の範囲は、第２のビームスプリッタ５０のＲ／Ｔ比率次第である。ステップ１１６において、明視野照明は、第２のビームスプリッタ５０に当たる。ビームスプリッタに当たる明視野照明はそれを通して伝えられるまたはそれにより反射される。
第２のビームスプリッタ５０によって伝えられる明視野照明は、第１の画像捕獲装置３２の方へ移動する。明視野照明は、ステップ１２０において第１の画像捕獲装置３２に入る前に、ステップ１１８において第１の管レンズ３６を通過する。第１の管レンズ３６は、視準された明視野照明を第１の画像捕獲装置３２の第１の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第１の画像捕獲面に集束された明視野照明は、第１の画像捕獲装置３２による明視野画像の捕獲を可能にする。
第１の画像捕獲面によって捕らえられた明視野画像は、画像信号に変換される。画像信号は、続いて伝えられるまたはＣＰＵにダウンロードされる。ＣＰＵへの画像信号の伝達もまた、データ転送として公知である。転送された明視野画像は、それからＣＰＵにより少なくとも処理され、それに格納される。
第２のビームスプリッタ５０によって反射される明視野照明は、第２の画像捕獲装置３４の方へ移動する。明視野照明は、ステップ１２４において第２の画像捕獲装置３４に入る前に、ステップ１２２において第２の管レンズ３８を通過する。第２の管レンズ３８は、視準された明視野照明を第２の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第２の画像捕獲面に集束された明視野照明は、第２の画像捕獲装置３４による明視野画像の捕獲を可能にする。
第２の画像捕獲面によって捕らえられた明視野画像は、画像信号に変換される。画像信号は、続いて伝えられるまたはＣＰＵにダウンロードされる。プログラマブルコントローラへの画像信号の伝達もまた、データ転送として公知である。転送された明視野画像は、それからＣＰＵにより少なくとも処理され、それに格納される。
図１１は、本開示の一実施態様による暗視野高角度（ＤＨＡ）照明が続く、例示的な第２の光線通路２００のフローチャートを示す。
第２の光線通路２００のステップ２０２において、ＤＨＡ照明は、高角度暗視野照明器３０によって供給される。前述のように、第２の光ファイバは、高角度暗視野照明器３０から供給されるＤＨＡ照明を導くのを補助する。本開示のいくつかの実施態様において、ＤＨＡ照明は、光学的構成要素またはアクセサリ、例えば対物レンズ４０を通過する必要性のない点検位置で直接集束する。
ステップ２０４において、点検位置で導かれるＤＨＡ照明は、点検位置に置かれるウエハー１２またはその一部によって反射される。ウエハーから反射されたＤＨＡ照明は、ステップ２０６の対物レンズ４０を通過する。無限の修正収差を有する対物レンズ４０は、ステップ２０６においてそれを通過しているＤＨＡ照明を視準する。
対物レンズ４０を通過しているＤＨＡ照明は、第１のビームスプリッタ４８の方へ導かれる。ステップ２０８において、ＤＨＡ照明は、第１のビームスプリッタ４８に当たり、その一部が第１のビームスプリッタ４８で伝えられる。第１のビームスプリッタ４８によるＤＨＡ照明の伝達の範囲は、第１のビームスプリッタ４８のＲ／Ｔ比率次第である。
第１のビームスプリッタ４８を通じて伝えられるＤＨＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０の方へ導かれる。ステップ２１０において、ＤＨＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０に当たる。第２のビームスプリッタ５０に当たるＤＨＡ照明の伝達または反射は、第２のビームスプリッタ５０のＲ／Ｔ比率次第である。
第２のビームスプリッタ５０によって伝えられるＤＨＡ照明は、ステップ２１４において第１の画像捕獲装置３２に入る前に、ステップ２１２においての第１の管レンズ３６を通過する。第１の管レンズ３６は、視準されたＤＨＡ照明を第１の画像捕獲装置３２の第１の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第１の画像捕獲面に集束したＤＨＡ照明は、暗視野画像、特に、第１の画像捕獲装置３２による暗視野高角度（ＤＨＡ）画像の捕獲を可能にする。
あるいは、ＤＨＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０によって反射される。第２のビームスプリッタ５０から反射されたＤＨＡ照明は、ステップ２１８において第２の画像捕獲装置３４に入る前に、ステップ２１６において第２の管レンズ３８を通過する。第２の管レンズ３８は、視準されたＤＨＡ照明を第２の画像捕獲装置３４の第２の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第２の画像捕獲面に集束したＤＨＡ照明は、暗視野画像、特に、第２の画像捕獲装置３４による暗視野高角度（ＤＨＡ）画像の捕獲を可能にする。
図１２は、本開示の一実施態様による暗視野低角度（ＤＬＡ）照明が続く例示的な第３の光線通路２５０のフローチャートを示す。
第３の光線通路２００のステップ２５２において、ＤＬＡ照明は、低角度暗視野照明器２８によって供給される。第３の光ファイバは、低角度暗視野照明器２８から供給されるＤＬＡ照明を導くのを補助する。本開示のいくつかの実施態様において、ＤＬＡ照明は、光学的構成要素またはアクセサリ、例えば対物レンズ４０を通過する必要性のない点検位置で直接集束する。
ステップ２５４において、点検位置で導かれるＤＬＡ照明は、点検位置に置かれるウエハー１２またはその一部によって反射される。ウエハーから反射されたＤＬＡ照明は、ステップ２５６の対物レンズ４０を通過する。無限の修正収差を有する対物レンズ４０は、ステップ２５６においてそれを通過しているＤＬＡ照明を視準する。
対物レンズ４０を通過しているＤＬＡ照明は、第１のビームスプリッタ４８の方へ導かれる。ステップ２５８において、ＤＬＡ照明は、第１のビームスプリッタ４８に当たり、その一部が第１のビームスプリッタ４８で伝えられる。第１のビームスプリッタ４８によるＤＬＡ照明の伝達の範囲は、第１のビームスプリッタ４８のＲ／Ｔ比率次第である。
第１のビームスプリッタ４８を通過しているＤＬＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０の方へ導かれる。ステップ２６０において、ＤＬＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０に当たる。第２のビームスプリッタ５０に当たるＤＬＡ照明の伝達または反射は、第２のビームスプリッタ５０のＲ／Ｔ比率次第である。
第２のビームスプリッタ５０によって伝えられるＤＬＡ照明は、ステップ２６４において第１の画像捕獲装置３２に入る前にステップ２６２において第１の管レンズ３６を通過する。第１の管レンズ３６は、視準されたＤＬＡ照明を第１の画像捕獲装置３２の第１の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第１の画像捕獲面に集束したＤＬＡ照明は、暗視野画像、特に、第１の画像捕獲装置３２による暗視野低角度（ＤＬＡ）画像の捕獲を可能にする。
あるいは、ＤＬＡ照明は、第２のビームスプリッタ５０によって反射される。第２のビームスプリッタ５０から反射されたＤＬＡ照明は、ステップ２６８において第２の画像捕獲装置３４に入る前にステップ２６６において第２の管レンズ３８により通過する。第２の管レンズ３８は、視準されたＤＬＡ照明を第２の画像捕獲装置３４の第２の画像捕獲面に集束させるのを補助する。第２の画像捕獲面に集束したＤＬＡ照明は、暗視野画像、特に、第２の画像捕獲装置３４による暗視野低角度（ＤＬＡ）画像の捕獲を可能にする。
本開示のいくつかの実施態様のウエハー１２によって反射された後にＤＨＡ照明およびＤＬＡ照明は類似した光線通路に続くことは、上記に提供される記載から当業者によって認識される。しかしながら、ＤＨＡ照明の第２の光線通路２００およびＤＬＡ照明の第３の光線通路２５０は、従来技術において周知の技術を用いて必要とされるように個々に変えることができる。加えて、本開示のいくつかの実施態様において、ＤＨＡ照明およびＤＬＡ照明が当たるウエハー１２で点検位置に置かれる角度は、欠陥検出の精度を高めるために必要に応じて調整することができる。例えば、本開示のいくつかの実施態様において、ＤＨＡ照明およびＤＬＡ照明が当たるウエハー１２で点検位置に置かれる角度は、点検位置に置かれるウエハー１２のタイプまたはシステム１０のユーザが検出したいウエハー欠陥のタイプによって調整される。
ＤＨＡ画像およびＤＬＡ画像は各々の第１の画像捕獲装置３２によって捕らえられ、第２の画像捕獲装置３４は、ＣＰＵに続いて伝えられるまたはそれにダウンロードされる好ましくは画像信号に変換される。ＣＰＵへの画像信号の伝達もまた、データ転送として公知である。転送されたＤＨＡ画像およびＤＬＡ画像は、それからＣＰＵにより少なくとも処理され、それに格納される。
本開示の多くの実施態様において、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４は、互いに関連して予め定められた空間位置を有する。第１の管レンズ３６および第２の管レンズ３８と共に対物レンズ４０の使用は、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の空間の位置決めを容易にする。例えば鏡のような他の光学的構成要素またはアクセサリが、明視野照明、ＤＨＡ照明およびＤＬＡ照明を導き、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の空間位置決めを容易にするために使われることが、当業者によってさらに認識される。本開示のほとんどの実施態様において、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の空間位置は、点検位置に関して固定する。第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の固定された空間位置は、システム１０によるウエハー検査の精度および効率の少なくとも１つを高めるのを補助する。例えば、点検位置に関して第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４の固定された空間位置は好ましくは、概して可動性の画像捕獲装置またはカメラの使用に関連する較正損失および調整フィードバック損失を減らす。
本開示の多くの実施態様において、システム１０は、多くの第３の照明器５２（以下に細線照明器５２と呼ばれる）を含む。
例えば図１３および２７ａで示すように、いくつかの実施態様においてシステム１０は、１つの細線照明器５２を含む。他の実施態様において、例えば図２７ｂおよび２７ｃで示すように、システムは、２つの細線照明器５２、すなわち、第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂを含む。システム１０は、本開示の範囲内において例えば３、４、５またはそれ以上の細線照明器５２のような数の細線照明器５２を含むことができることは、従来技術の当業者によってよく理解されている。
細線照明器５２は、細線照明を供給する。本開示のいくつかの実施態様において、細線照明器５２は、細線レーザー照明を供給するためのレーザー源であってもよい。本開示の他の実施態様において、細線照明器５２は、広帯域細線照明を供給する広帯域照明器であってもよい。
細線照明器５２によって供給または発される細線照明の波長は、例えば点検されるウエハー１２の特徴、特性および／または地形上の特徴によって制御する（例えば選択および／または変化させる）ことができる。
システム１０が二以上の細線照明器５２を含む（例えば第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂ）いくつかの実施態様において、細線照明器５２によって供給される細線照明の波長は、類似または本質的に類似している可能性がある。しかしながら、システム１０が二以上の細線照明器５２を含む（例えば第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂ）他の実施態様において、細線照明器５２によって供給される細線照明の波長は、異なるまたは本質的に異なる可能性がある。
加えて、システム１０が二以上の細線照明器５２を含む（例えば第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂ）具体的態様において、各々の細線照明器５２によって供給される細線照明の相対的な強度は、類似または互いと異なる可能性がある。様々な実施態様において、各々の細線照明器によって供給される細線照明の相対的な強度は、例えば点検されるウエハー１２の特徴、特性および／または地形上の特徴によって制御する（例えば選択および／または変化させる）ことができる。
本開示の多くの実施態様において、細線照明器によって供給または発される細線照明は、点検位置にまたはその方へ導かれる。
開示の様々な実施態様によると、点検位置は、目下考察されている点検プロセスの間反射または向け直された照明信号の捕獲のため、ウエハー、基板または物体の表面位置または場所、および／またはウエハー・テーブル位置として定めることができる。点検位置は、ウエハー、基板または物体表面上の現在のＸ−Ｙ（および、おそらくθ）の場所；および／またはウエハー、基板または他の物体を担持するウエハー・テーブル１６によって確立される現在のＸ−Ｙ（おそらくθ）の位置に対応することができる。点検位置は、ウエハースキャン動作通路３５に沿った点検のための目下考察されている別々の場所または特定の一連の空間座標（例えばＸ−Ｙ−θ）として加えてまたは代わりに定めることができ、そこで、ウエハースキャン動作通路は、（例えば、「高速の」点検の場合の連続的な動作として）点検プロセスの間、ウエハー１２が動くまたは並進する一連の空間位置を確立する。したがって、点検位置は、ウエハーの表面と相互作用する照明が捕らえられる（例えば、画像捕獲装置５６によって）ウエハースキャン動作通路に沿って空間位置（例えば、一連のＸ−Ｙ−θ座標によって与えられる）として定めることができる。
細線照明は、例えばシステム１０の機能によって決定され、変化することができる予め定められた角度において点検位置で導かれる。
本開示のいくつかの実施態様において、システム１０は、点検位置で細線照明を導くように配置されて構成される少なくとも１つの一連の鏡５４（別名、鏡構成５４または鏡アセンブリ５４）を含む。システム１０が１つの細線照明器５２を含む多くの実施態様において、システム１０は対応して、点検位置で細線照明器５２によって供給される細線照明を導くように配置されて構成される１つの一連の鏡５４を含む。同様に、システム１０が図２７ｂで示す第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂのような複数の細線照明器５２を含む多くの実施態様で、システム１０は、点検位置で両方の細線照明器５２ａ、５２ｂによって供給される細線照明を導くために配置されて構成するため、第１の一連の鏡５４ａおよび第２の一連の鏡５４ｂのように、鏡５４の複数の一組を含む。
多数の実施態様において、鏡５４の各々の一組は、点検位置の方へ細線照明を導くために構成され、配置されおよび／または置かれる多くの反射面または鏡を含む。互いに関する各々の鏡の構成は例えば機能またはシステム１０の特徴によって決定され、変化することができる。
様々な実施態様において、例えば第１の一連の鏡５４ａおよび第２の一連の鏡５４ｂのような鏡５４の一組は、本質的に対称形の構成に配置される、または置かれる。あるいは、鏡５４の一組は、例えばシステム１０の機能、または、システム１０の配置のための利用できる空間のサイズによって他の構成において配置される、または置かれてもよい。
多くの実施態様において、システム１０の光学的点検ヘッド１４は、第３の画像捕獲装置（以下に三次元（３Ｄ輪郭カメラ５６と呼ばれる）を含む。多数の実施態様において、３Ｄ輪郭カメラ５６は、ウエハー１２、特に点検位置に置かれるウエハー１２の表面によって反射される細線照明を受ける。
例えば図２７ａおよび図２７ｂで示すいくつかの実施態様において、システム１０は、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を３Ｄ輪郭カメラ５６の方へ導くための１、２、３、４またはそれ以上の反射器８４の一組のような、多数の反射器８４の一組（別名、反射器アセンブリまたは反射器構成）を含む。
ほとんどの実施態様において、反射器８４の各々の一組は、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を３Ｄ輪郭カメラ５６の方へ導くために成形され、構成されおよび／または配置されている。
いくつかの実施態様において、システム１０の反射器８４の一組の数は、システム１０の細線照明器５２の数に対応する。したがって、システム１０が例えば第１および第２の細線照明器５２ａ、５２ｂのような２つの細線照明器５２を含む場合、システム１０もまた、例えば第１の反射器８４ａの一組および第２の反射器８４ｂの一組のような２つの反射器８４の一組を含む。他の実施態様では、システム１０の反射器８４の一組の数は、システム１０の細線照明器５２の数に依存しない。
多くの実施態様において、反射器８４の各々の一組は、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へ細線照明を導くために成形され、構成されておよび／または配置されている例えば２、３、４またはそれ以上の反射面のような、多くの反射面または鏡を含む。様々な実施態様において、反射器８４の一組は、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へ細線照明を導くために成形され、構成されておよび／または配置されているプリズム・アセンブリ（図示せず）を含むことができる。プリズム・アセンブリは、照明を受け、一以上の意図された光学的移動通路または方向に沿ってそのような受けられた照明を光学的屈折および／または波長分散を経由して向きを変えるように構成される少なくとも１つの光学的プリズムを含むことができる。
多数の実施態様において、反射器８４の各々の一組は、特別の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を受けるために配置されている。例えば、第１の反射器８４ａの一組は、第１の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を受けるために配置され、第２の反射器８４ｂの一組は、第２の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を受けるために配置されることができ、そこにおいて、第１の方向は、第２の方向と異なる。システム１０が他の数の一組の反射器８４を含む実施態様において、前記反射器８４の一組は、対応する数の方向においてウエハーの表面を離れて反射された照明を受けるために配置されることができる。
様々な実施態様において、例えば図２７ｃに示すように、システム１０は、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へウエハー１２の表面を離れて、反射および／または散乱される細線照明を導くための反射器８４の一組（または反射器アセンブリ）を含まない。そのような照明がウエハーの表面によって反射または散乱することができる代表的な方法は、以下に詳細に説明する。ウエハー１２の表面を離れて反射および／または散乱した細線照明は、前記細線照明を捕らえるために配置および／また構成されることができる３Ｄ輪郭カメラ５６によって直接捕らえられる。
本開示のいくつかの実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、３Ｄ輪郭カメラ５６または３Ｄ画像捕獲装置に用いられる対物レンズまたは対物レンズ・アセンブリ（以下に３Ｄ輪郭対物レンズ５８と呼ばれる）をさらに含む。多くの実施態様において、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明は、３Ｄ輪郭カメラ５６に入る前に３Ｄ輪郭対物レンズ５８を通過する。多くの実施態様において、３Ｄ輪郭対物レンズ５８は、無限の修正収差を有する。したがって、３Ｄ輪郭対物レンズ５８を通過している細線照明は、このことにより視準される。
実施態様によっては、光学的点検ヘッド１４は、３Ｄ輪郭対物レンズ５８および３Ｄ輪郭カメラ５６と共に使うための管レンズ６０をさらに含む。管レンズ６０は、３Ｄ輪郭カメラ５６の３Ｄ画像捕獲面上への視準された細線照明の集束を容易にするまたは可能にするように成形され、構成される。
様々な実施態様において、３Ｄ輪郭対物レンズ５８および３Ｄ輪郭カメラ５６での管レンズ６０の使用により、３Ｄ輪郭カメラ５６の柔軟な位置決めおよび再構成が容易になる。加えて、具体的態様において、３Ｄ輪郭対物レンズ５８および３Ｄ輪郭カメラ５６での管レンズ６０の使用により、３Ｄ輪郭対物レンズ５８および管レンズ６０間の追加の光学的構成要素またはアクセサリの導入が容易になる。
多くの実施態様において、細線照明器５２および３Ｄ輪郭カメラ５６は、３Ｄ輪郭スキャニングおよびウエハー１２の点検を容易にするために協働して操作する。これは、つまり、細線照明器５２および３Ｄ輪郭カメラ５６が、ウエハー１２の表面の３Ｄ特徴（またはトポロジ）に関する情報を得るために一緒に使われるということである。
本開示の多くの実施態様において、細線照明器５２および３Ｄ輪郭カメラ５６は、細線照明器５２および３Ｄ輪郭カメラ５６の動作の調整または同期を補助するＣＰＵ（または処理装置）に連結される。いくつかの実施態様において、自動化された３Ｄ輪郭スキャニングおよびウエハー１２の点検は、システム１０によって実行される。この自動化された３Ｄ輪郭スキャニングおよびウエハー１２の点検は、ＣＰＵによって制御することができる。
本開示のいくつかの実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、検査画像捕獲装置６２を含む。検査画像捕獲装置６２は、例えばカラーカメラである。実施態様によっては、検査画像捕獲装置６２はカラー画像を捕らえる。他の実施態様では、検査画像捕獲装置６２はモノクロ画像を捕らえる。様々な実施態様において、検査画像捕獲装置６２は、ウエハー１２で検出された欠陥の確認、分類および検討の少なくとも１つのため、ウエハー１２の検査画像を捕らえる。
図１４は、本開示の具体的態様による検査明視野照明器６４、検査暗視野照明器６６、検査画像捕獲装置６２、および、その間での照射パターンを示す。
本開示のいくつかの実施態様において、光学的点検ヘッド１４は、それぞれ明視野照明および暗視野照明を供給するための検査明視野照明器６４および検査暗視野照明器６６をさらに含むまたは担持する。
検査画像捕獲装置６２は、それぞれ検査明視野照明器６４および検査暗視野照明器６６によって供給され、ウエハー１２の検査画像を捕らえるためにウエハーによって１２を反射された明視野照明および暗視野照明を受ける。本開示の他の実施態様において、検査画像捕獲装置６２は、ウエハー１２の検査画像を捕らえるために例えば上記に説明されたもののような代わりの照明器によって供給される照明を捕らえる。検査画像捕獲装置６２は、ウエハー１２の高解像度画像を捕らえることができる。
図１５は、本開示の様々な実施態様により検査明視野照明器６４によって供給される明視野照明が続く例示的な第４の光線通路３００のフローチャートを示す。
第４の光線通路３００のステップ３０２において、明視野照明は、検査明視野照明器６４によって供給される。検査明視野照明器６４によって供給される明視野照明は、第１の反射面７４で導かれる。ステップ３０４において、明視野照明は、第１の反射面７４によって反射され、ビームスプリッタ６８の方へ導かれる。次のステップ３０６において、ビームスプリッタ６８に当たる明視野照明はこのことにより反射され、点検位置の方へ導かれる。ビームスプリッタ６８によって反射される明視野照明の範囲は、そのＲ／Ｔ比率によって決まる。
ステップ３０８において、明視野照明は、点検位置に置かれるウエハー１２またはその一部によって反射される。反射された明視野照明は、ステップ３１０の検査対物レンズ７０を通過する。本開示のほとんどの実施態様において、検査対物レンズ７０は、無限の修正収差を有する。したがって、ステップ３１０の検査対物レンズ７０を通過している明視野照明は、検査対物レンズ７０によって視準される。
ステップ３１２において、明視野照明はビームスプリッタ６８に当たり、その一部はそれを通して伝えられる。ビームスプリッタ６８を通過している明視野照明の範囲はビームスプリッタ６８のＲ／Ｔ比率によって決まる。明視野照明はそれから、ステップ３１６において検査画像捕獲装置６２に入る前にステップ３１４において検査管レンズ７２を通過する。検査管レンズ７２は、視準された明視野照明を検査画像捕獲装置６２の画像捕獲面に集束させる。検査画像捕獲装置６２の画像捕獲面に集束する明視野照明は、ステップ３１８の検査明視野画像の捕獲を容易にする。
検査対物レンズ７０および検査管レンズ７２間の明視野照明の規準により、その間での光学的構成要素およびアクセサリの導入を容易にする。加えて、検査対物レンズ７０および検査管レンズ７２間の明視野照明の規準により、検査画像捕獲装置６２で必要とされるように、柔軟な位置決めおよび再構成が好ましくは可能になる。
図１６は、本開示の一実施態様による検査暗視野照明器６６によって供給される暗視野照明が続く例示的な第５の光線通路３５０のフローチャートを示す。
第５の光線通路３５０のステップ３５２において、暗視野照明は、検査暗視野照明器６６によって供給される。本開示のいくつかの実施態様において、検査暗視野照明器６６によって供給される暗視野照明は、点検位置で直接集束する。本開示のいくつかの実施態様において、検査暗視野照明器６６によって供給される暗視野照明は、ウエハー１２の水平面に対して予め定められた角度において点検位置で導かれる。この予め定められた角度は、好ましくは高角度であり、当業者に公知の技術を用いて必要に応じて調整される。
ステップ３５４において、暗視野照明は、点検位置に置かれたウエハー１２またはその一部によって反射される。反射された暗視野照明は、それからステップ３５６の検査対物レンズ７０を通過する。ステップ３５６において検査対物レンズ７０を通過している暗視野照明は、検査対物レンズ７０によって視準される。
ステップ３５８において、視準された暗視野照明はビームスプリッタに当たり、その一部はそれを通して伝えられる。ビームスプリッタ６８を通過している暗視野照明の範囲はビームスプリッタ６８のＲ／Ｔ比率によって決まる。暗視野照明はそれから、ステップ３６２において検査画像捕獲装置６２に入る前にステップ３６０において検査管レンズ７２を通過する。第４の管レンズ７２は、視準された暗視野照明を検査画像捕獲装置６２の画像捕獲面に集束させる。検査画像捕獲装置６２の画像捕獲面に集束する暗視野照明は、ステップ３６４の検査暗視野画像の捕獲を容易にする。検査対物レンズ７０および検査管レンズ７２間の明視野照明および暗視野照明のそれぞれの規準により、システム１０の設計および構成を容易にする。特に規準検査対物レンズ７０および検査管レンズ７２間の明視野照明および暗視野照明のそれぞれの視準は、システム１０の他の構成要素との検査画像捕獲装置６２の位置決めの容易さまたは構成を高め、このことにより、ウエハー１２が動いている一方での検査明視野画像および検査暗視野画像の捕獲を容易にする。
捕らえられた検査明視野画像および捕らえられた検査暗視野画像は画像信号に変換され、検査画像捕獲装置６２から、それらがデータベースにおいて処理され、格納されるまたは保存されるプログラマブルコントローラに伝えられる。
検査画像捕獲装置６２は、点検位置に関して固定された空間位置を有する。検査画像捕獲装置６２に固定された空間位置は好ましくは、概して可動性の画像捕獲装置またはカメラの使用に関連する、較正損失および調整フィードバック損失を減らし、このことにより、捕らえられた検査明視野画像および検査暗視野画像の質を高める。
本開示のいくつかの実施態様において、システム１０は、集合的にスタビライザ・メカニズムとして公知である多くの振動絶縁装置２４をさらに含む。システム１０は、システムが通常運転である場合、振動絶縁装置２４またはスタビライザ・メカニズムに載置することができる。本開示のいくつかの実施態様において、システム１０は、４つの振動絶縁装置２４を含み、各々はシステム１０の異なる角に位置する。振動絶縁装置２４は、システム１０を支持し、安定させるのを補助する。本開示のいくつかの実施態様において、各々の振動絶縁装置２４は、地面振動を吸収し、このことにより、システム１０への地面振動の伝達を防ぐための緩衝器として役立つ圧縮可能な構造または容器である。システム１０への不必要な振動または身体的な運動を防ぐことによって、振動絶縁装置２４は、第１の画像捕獲装置３２、第２の画像捕獲装置３４、３Ｄ輪郭カメラ５６および検査カメラ６２の各々によって捕らえられる画像の質を高めるのを補助し、このことによりウエハー１２の点検の質を改良する。
図１７は、本開示の一実施態様によれば、ウエハー１２を点検するための例示的な方法またはプロセス４００のフローチャートを示す。多くの実施態様において、ウエハー１２を点検するためのプロセス４００はウエハー１２上の欠陥の確認、分類および検討の少なくとも１つを可能にする。
本開示のほとんどの実施態様において、ウエハー１２を点検するためのプロセス４００は、ウエハー１２の捕らえられた画像がウエハー１２の欠陥の確認、分類および検討の少なくとも１つのために比較される参照画像（別名、絶好の参照）を利用する。明確さのため、例示的なプロセス４００の記載の前に、例示的な参照画像作成プロセス９００の記載が提供される。
例示的な参照画像作成プロセス９００
図１８は、本開示の具体的態様によって提供された参照画像作成プロセス９００のフローチャートを示す。
参照画像作成プロセス９００のステップ９０２において、ウエハー１２上の所定の数の参照領域を含む製法が供給される。本開示のいくつかの実施態様において、製法は、コンピュータソフトウェア・プログラムによって生成されるまたは得られる。あるいは、製法は手動で生成される。製法は、ＣＰＵのデータベースに格納することができる。あるいは、製法は外部のデータベースまたはメモリスペースに格納することができる。
各々の所定の参照領域は、未知の質であるウエハー１２上の場所を表す。複数の参照領域の使用は、ウエハー１２上の異なる場所で、または複数のウエハー間での表面変化の可能性を補正するのを補助する。そのような表面変化は、異なる平面および照明反射率を含むが、これらに限定されるものではない。所定の数の参照領域がウエハー１２のすべての表面領域を表すことは当業者によってよく理解されている。あるいは、所定の数の参照領域は、複数のウエハー上の複数の所定の場所を表す。
ステップ９０４において、第１の参照領域は選ばれる。次のステップ９０６において、所定の数（「ｎ」）の画像は、選択された参照領域の第１の捕獲位置で捕らえる。特に、ｎ個の画像は、選択された参照領域の各々の所定の場所で捕らえられる。選択された参照領域の所定の場所の数および場所は必要に応じて変化することができ、少なくとも１つのソフトウェアによってプログラムおよび手動入力により容易にされる。
ｎ個の画像は、必要に応じて第１の画像捕獲装置３２、第２の画像捕獲装置３４、および、検査画像捕獲装置６２のうちの少なくとも１つを使用して捕らえることができる。あるいは、ｎ個の画像は、異なる画像捕獲装置を使用して捕らえられる。ｎ個の画像を捕らえるために使用される照明は必要に応じて変化することができ、例えば、明視野照明、ＤＨＡ照明およびＤＬＡ照明の１つまたはそれらの組合せである。ｎ個の画像を捕らえるために使用される照明の色および強度は、必要に応じて、選ばれ、変化することができる。
各々の位置での複数の画像の捕獲により、参照画像の捕獲の間使用された照明、光学的構成および結像手段の変化を考慮して、参照画像が生成されるのが可能になる。この参照画像作成の方法は、照明状態間の変化による欠陥検出および分類における不必要な影響または効果を最小化する。加えて、選択された参照領域の多くの画像は、各々の特定された照明状態のために捕らえられる。本開示のほとんどの実施態様において、各々の特定された照明状態での複数の画像の捕獲は閃光毎のまたはストロボ毎の照明変化の正常化または補正を容易にする。
本開示のいくつかの実施態様において、ｎ個の画像は、好ましくはＣＰＵのデータベースに格納される。本開示の他の実施態様において、ｎ個の画像は、必要に応じて外部のデータベースまたはメモリスペースに格納される。ステップ９０８において、ステップ９０６において捕らえられるｎ個の画像は、整列配置され、前処理される。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９０６において捕らえられるｎ個の画像のサブピクセルが示される。ｎ個の画像のサブピクセルの登録は、バイナリ、グレースケールまたは幾何学的なパターンマッチングの一以上を用いて一以上ウエハー１２の上に形成されるトレース、バンプまたはパッドを含むがこれらに限らない公知の参照を用いて実行することができる。
ステップ９１０において、各々のｎ個の画像の参照強度が計算される。特に、選択された参照領域の各々の所定の場所で捕らえられる各々の画像の参照強度が計算される。各々のｎ個の画像の参照強度の計算は、ウエハー１２（または複数のウエハー）上の異なる場所または領域で色の変化を正常化または補正するのを補助する。加えて、各々のｎ個の画像の参照強度の計算は、ウエハー１２（または複数のウエハー１２）上の異なる場所または領域で他の表面変化の計量または補正するのを補助することができる。
ステップ９１０は、ｎ参照強度の計算につながり、各々のｎ参照強度はｎ個の画像の１つに対応する。ステップ９１２において、各々のｎ個の画像の各々の画素の強度の多くの統計情報は、計算される。統計情報の数は、各々のｎ個の画像の各々の画素の平均、範囲、標準偏差、最大および最小強度を含むが、これらに限定されるものではない。
本開示のほとんどの実施態様において、平均は、各々の「ｎ」個の画像の各々の画素の参照強度の幾何平均である。幾何平均は、一組の数またはｎの数の中心傾向または典型的な値を示す一種の平均または加算平均である。集合の数は逓倍され、生じている積の第ｎ番目の根が得られる。幾何平均を得るための公式は、以下のように示される：
算術平均または中央値の代わりに幾何平均を計算することにより、各々のｎ個の画像の各々の画素の計算される平均強度がデータセットの極値に過度に影響を受けることを防ぐ。
加えて、ｎ個の画像の各々の画素の絶対強度（以下にＲｉと呼ばれる）の範囲が計算される。好ましくは、「ｎ」個の画像の各々の画素のＲｉは、ｎ個の画像の各々の画素の最大および最小絶対強度間の値である。
前述のように、ステップ９０６において捕らえられる第１の参照領域の各々のｎ個の画像の各々の画素の強度の標準偏差もまた、計算される。本開示のほとんどの実施態様において、標準偏差は、展開が、その好適な平均が幾何平均である一組の数であるかを説明する幾何学的な標準偏差である。標準偏差を得るための公式は、以下のように示される：
ここで、μｇは、一組の数｛Ａ１、Ａ２、．．．、Ａｎ｝の幾何平均である。
ステップ９１４において、捕らえられた「ｎ」個の画像は、例えばウエハー１２または第１の参照領域の場所のようなそれらの対応している情報と共に一時的に保存される。本開示のほとんどの実施態様において、ステップ９１２において計算される統計情報もまた、一時的にステップ９１４において保存される。本開示のいくつかの実施態様において、上記のデータは、ＣＰＵのデータベースにおいて保存される。本開示の他の実施態様において、上記のデータは、必要に応じて代わりのデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。
ステップ９１６において、選択された参照領域のより多くの画像が必要とされる場合に決定される。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９１６は、自動的に制御され、予め形成されるソフトウェアである。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９１６は、ステップ９１０および９１２によって得られた情報に対する依存によって実行される。本開示の他の実施態様において、ステップ９１６は、従来技術において周知の技術を用いて手動で容易にされるまたは制御される。
選択された参照領域のより多くの画像が必要とされるとステップ９１６において決定された場合、ステップ９０４から９１６は繰り返される。ステップ９０４から９１６は、必要に応じていかなる回数でも繰り返すことができる。第１の参照領域の画像がそれ以上必要とされないとステップ９１６において決定された場合、ステップ９１８は、所定数の参照領域の次の参照領域（本記載において、第２の参照領域）のためにステップ９０４から９１６が繰り返される必要があるかを決定するために実行される。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９１８は、自動的に制御され、実行されるソフトウェアである。加えて、ステップ９１８はステップ９１０、９１２および９１６の少なくとも１つで得られる情報を用いて好ましくは実行される。本開示の他の実施態様において、ステップ９１８は、従来技術において周知の技術を用いて手動で容易にされるまたは制御される。
第２の参照領域の画像が捕らえられる必要があるとステップ９１８において決定された場合、すなわち、ステップ９０４から９１６が第２の参照領域のために繰り返される必要がある場合、ステップ９０４から９１６を繰り返すための信号が生成される。ステップ９０４から９１８は、必要に応じていかなる回数でも繰り返すことができる。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９０４から９１８の繰り返しは制御され、自動化されるソフトウェアである。
ステップ９０４から９１８が繰り返される必要がない、すなわち、所定数の参照領域の次の参照領域の画像が必要とされないとステップ９１８において決定された場合、絶好の参照画像（以下に参照画像と呼ばれる）それからステップ９２０において計算される。
本開示のほとんどの実施態様において、参照画像の計算は、ソフトウェアで制御され、一連のプログラム指示を経て実行される。次のステップは、参照画像を計算するために実行される例示的なステップである。しかしながら、追加のステップまたは次のステップを補う技術が参照画像の計算において実行されることは当業者によってよく理解されている。
ステップ９２２において、所定の制限より大きい参照強度を有している画素が決定される。加えて、所定の範囲より大きい画素の強度の範囲を有している画素はステップ９２２において決定される。ステップ９２２の所定の制限および範囲は、ソフトウェアで選ばれ決定されても、手動で選ばれ決定されてもよい。ステップ９２４において、所定の値より大きい標準偏差を有する強度の画素は、識別される。ステップ９２４の所定の値は、ソフトウェアで選ばれ決定されても、手動で選ばれ決定されてもよい。ステップ９２６において、ステップ９１４で以前に保存された画像は、参照強度を有する画素が所定の値の外側である、または、範囲がステップ９２２から９２４の間で識別される場合、ステップ９０４から９２４の一以上の繰り返しのためにリロードされる。
ステップ９２２から９２６は、特定の画素強度の画素を含む画像の識別を容易にする。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９２２から９２６は、例えば「望ましくない」画像の識別のため、所定の限度または範囲の外側の参照強度を有している画素を含む画像の識別を可能にする。特に、ステップ９２２から９２６は参照画像計算から「望ましくない」画素を取り除き、参照画像の最終的な基準画素値上の「望ましくない」画素の影響を防ぐこと補助する。
「望ましくない」画像は、処分される。これは欠陥のあるデータまたは画像の除去を容易にし、このことにより、生成された参照画像でのそのような欠陥のあるデータの影響または存在を防ぐ。ステップ９２８において、所定の限度および範囲内で画素を含む画像（すなわち、処分されない画像）は統合される。
本開示のほとんどの実施態様において、参照画像作成プロセス９００は以下の画像データの派生につながる：
（ａ） 各々の統合された画像の各々の画素の強度の正常化された平均、
（ｂ） 各々の統合された画像の各々の画素の強度の標準偏差、
（ｃ） 各々の統合された画像の各々の画素の最大および最小強度、
（ｄ） ステップ７０２において決定される参照領域の各々の所定の数の参照強度の平均。
ステップ９２８の統合された画像は、参照画像を表す。本開示のいくつかの実施態様において、参照画像は、対応している画像データと共にステップ９２８においてさらに保存される。本開示のいくつかの実施態様において、参照画像およびそれらの対応している画像データは、ＣＰＵのデータベースにおいて保存される。本開示の他の実施態様において、参照画像およびそれらの対応している画像データは、代わりのデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。ステップ９２２から９２６は、参照画像およびそれらの対応しているデータを格納するために必要とされるメモリスペースの分量またはサイズを減らすのを補助し、方法４００がより高速度または精度で実行されることを可能にすることが当業者によって認識される。
本開示のいくつかの実施態様において、各々の画素の平均強度は、参照画像を表示し視覚化するため、２５５まで正常化される。しかしながら、各々の画素の平均強度は、参照画像を表示し視覚化するため代わりの値に正常化することができることは当業者によってよく理解されている。
ステップ９０４から９２８は、第１の画像捕獲装置３２、第２の画像捕獲装置３４および検査カメラ６２のうちの少なくとも１つで、対応している数の画像を捕らえるために所定の回数繰り返すことができる。加えて、ステップ９０４から９２８は、例えば必要に応じて、明視野照明、ＤＨＡ照明、ＤＬＡ照明および細線照明のような異なる照明または照明状態で画像を捕らえるために繰り返すことができる。ステップ９０４から９２８の繰り返しは、必要に応じて、複数の照明または照明状態のための複数の画像捕獲装置で参照画像の作成を可能にする。
前述したように、ウエハー１２（または複数のウエハー）の複数の照明状態での複数の参照領域のための参照画像の派生は、必要とされる所で、照明状態の変化により続いて捕らえられる画像の質の変化のための説明責任および補正を確実にするのを補助する。例えば、ウエハー１２の異なる参照領域（すなわち、ウエハー１２の異なる場所）での参照画像の捕獲は、好ましくはウエハー１２上の異なる場所での色の変化の説明責任および補正を確実にする。
本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９０４から９２８は、好ましくはＣＰＵによって実行され、制御される。特に、ステップ９０４から９２８の少なくとも１つはソフトウェア・プログラムによって実行され、制御される。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ９０４から９２８の少なくとも１つは、必要であれば手動で援助される。例示的な参照画像作成プロセス９００によって生成される参照画像は、未知の質のウエハー１２の続いて捕らえられた画像との比較のために使われ、このことにより、ウエハー１２上の欠陥の検出、分類および検査の少なくとも１つを可能にする。
前述のように、本開示の様々な実施態様は、ウエハー１２の点検のプロセスまたは方法４００を提供し、このことにより、ウエハー１２上の欠陥の検出、分類および検査の少なくとも１つを可能にする。
プロセス４００の第１のプロセス部分４０２において、システム１０によって点検されるウエハー１２は、ウエハー・テーブル１６上に供給される。本開示のいくつかの実施態様において、ウエハー１２は、ロボット・ウエハー・ハンドラ１８によりウエハー積み重ね２０から引き出されて、ウエハー・テーブル１６に積み換えられる。吸入または真空は、ウエハー１２をそこに固定するためにウエハー・テーブル１６に適用される。
本開示のいくつかの実施態様において、ウエハー１２は、ウエハー識別番号（ＩＤ番号）またはバーコードを含む。ウエハーＩＤ番号またはバーコードは、特にウエハー１２の表面の周辺部でウエハー１２の表面上へ刻み込まれるまたはタグを付けられる。ウエハーＩＤ番号またはバーコードは、ウエハー１２を識別するのを補助し、ウエハー１２がウエハー・テーブル１６上に正しくまたは適切に供給されることを確実にする。
第２のプロセス部分４０４において、ウエハー・テーブル１６上に供給されるウエハー１２のウエハー・マップは、得られる。ウエハー・マップは、プログラマブルコントローラのデータベースから供給される。あるいは、ウエハー・マップは、外部のデータベースまたはプロセッサから読み出される。さらに代わりに、ウエハー・マップは、当業者に公知の方法または技術を用いて移動可能な支持プラットフォーム上にウエハー１２を供給するとすぐに用意されるまたは得られる。
第３のプロセス部分４０６において、一以上の参照場所がウエハー・マップ上に捕らえられるまたは決定され、ウエハーの並進Ｘ、 Ｙおよび回転θのオフセットの少なくとも１つが当業者に公知の技術を使用して計算される。
次のプロセス部分４０８において、ウエハースキャン動作通路および複数の画像捕獲位置が計算されるまたは決定される。好ましくはステップ４０４において得られるウエハー・マップは、ウエハースキャン動作通路および複数の画像捕獲位置の計算を容易にする。本開示のほとんどの実施態様において、ウエハースキャン動作通路の計算は、公知のいくつかのパラメータのうちの少なくとも１つに依存する。そのような公知のパラメータは、オフセットされる回転、ウエハー・サイズ、ウエハー・ダイ・サイズ、ウエハー・ピッチ、点検領域、ウエハースキャン速度およびエンコーダ位置を含むが、これらに限定されるものではない。複数の画像捕獲位置の各々は、画像が捕らえられることになっているウエハー１２の位置を反映するまたは対応する。本開示のほとんどの実施態様において、複数の画像捕獲位置の各々は、当業者に公知の技術を用いて必要に応じて変えることができる。画像捕獲位置の数もまた、当業者に公知の技術を用いて必要に応じて変えることができる。
本開示のいくつかの実施態様において、４０４から４０８までのプロセス部分は、システム１０によって、特にシステム１０のプログラマブルコントローラによって自動的に実行される。本開示のいくつかの実施態様において、４０４から４０８までのプロセス部分のいずれかは、代わりプロセッサにより実行されるまたはそれの補助で実行される。
第５のプロセス部分４１０において、システム１０のプログラマブルコントローラは、適切な絶好の参照（以下に参照画像と呼ばれる）の有効性を決定する。参照画像が利用できない場合、参照画像は、上記のように第６のプロセス部分４１２の例示的な参照画像作成プロセス９００によって生成される。
本開示のほとんどの実施態様において、参照画像は、第７のプロセス部分４１４の例示的な二次元の（２Ｄ）ウエハースキャンプロセス４００を実行する前に得られるまたは生成される。本開示の様々な実施態様による例示的な二次元の（２Ｄ）ウエハースキャンプロセス５００のプロセスフローダイヤグラムは、図１９に示される。
例示的な二次元の（２Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス５００
図１９は、本開示の様々な実施態様による例示的な二次元の（２Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス５００のプロセスフローダイヤグラムを示す。２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００は、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４による明視野画像および暗視野画像の捕獲を可能にする。
２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００の第１のプロセス部分５０２において、第１の画像捕獲装置３２は露出される。第２のプロセス部分５０４において、第１の照明は供給される。第１の照明は、例えば明視野照明器２６によって供給される明視野照明、高角度暗視野照明器３０によって供給されるＤＨＡ照明、または低角度暗視野照明器２８によって供給されるＤＬＡ照明である。本開示のいくつかの実施態様において、ステップ５０４において供給される第１の照明の選択は、照明コンフィギュレータ（図示せず）によって決定される。本開示のいくつかの実施態様において、照明コンフィギュレータは、システム１０の構成要素であって、電子的にシステム１０の照明器（２８、３０、５２、６４および６６）に連結される。本開示のいくつかの実施態様において、照明コンフィギュレータは、ＣＰＵの構成要素である。
画像捕獲装置３２および３４は、明視野照明器２６、ＤＨＡ照明器３０、および、ＤＬＡ照明器２８によって提供される照明のいかなる組合せも使用することができる。画像捕獲装置３２によって使われる第１の照明および画像捕獲装置３４によって使われる第２の照明のための可能な組合せの例は図１９の表に示される。本開示のほとんどの実施態様において、第１の画像捕獲装置３２および第２の画像捕獲装置３４が両方とも本質的に類似した照明を使用する場合、そのような構成の効率はすべての可能な構成で最も高いものになる。
以下の記載のために、図２０の表で示す構成１は、照明コンフィギュレータによって選ばれる。したがって、第１の照明は、明視野照明器２６によって供給される明視野照明である。
本開示のほとんどの実施態様において、プロセス部分５０２および５０４は、同時に実行される。プロセス部分５０２および５０４の実行により、図２２ａに示すように、第１の画像捕獲装置３２による第１の画像の捕獲が可能になる。第３のプロセス部分５０６において、第１の画像捕獲装置３２によって捕らえられる第１の画像は画像信号に変換され、データ転送プロセスを経てＣＰＵに伝えられ、データベースまたは記憶装置に記憶される。
第４のプロセス部分５０８において、第２の画像捕獲装置３４は露出する。第５のプロセス部分５１０において、第２の照明は供給される。第１の照明と同様に、第２の照明の選択は、本開示のほとんどの実施態様において照明コンフィギュレータによって決定される。本記載のために、図２０の表で示す構成１は、照明コンフィギュレータによって選ばれる。したがって、第２の照明は、高角度暗視野照明器３０によって供給されるＤＨＡ照明である。しかしながら、第１の照明および第２の照明は、例えば図２０の表に示される異なる構成のもののように、必要に応じた代替的な照明であることが当業者によって認識される。
本開示のほとんどの実施態様において、プロセス部分５０８および５１０は、同時に実行される。本開示のいくつかの実施態様において、プロセス部分５０６は、プロセス部分５０８および５１０の実行によって協働して発生する。多くの実施態様において、プロセス部分５０８および５１０の実行により、図２２ｂに示すように、第２の画像捕獲装置３４による第２の画像の捕獲が容易になるまたは可能になる。
第６のプロセス部分５１２において、第２の画像捕獲装置３４によって捕らえられる第２の画像は画像信号に変換され、データ転送プロセスを経てプログラマブルコントローラに伝えられ、好ましくは、データベースまたは記憶装置に記憶される。
図２１は、本開示のいくつかの実施態様による第１の画像捕獲装置３２の露出、第１の照明の供給、第２の画像捕獲装置３４の露出、第２の照明の供給およびデータ転送プロセスのダイヤグラムを示す。
多くの実施態様において、５０２から５１２までのプロセス部分は、ウエハー１２の第１の画像および第２の画像の一組の対応している数を捕らえるため、いかなる回数でも繰り返すことができる。本開示のいくつかの実施態様において、５０２から５１２までのプロセス部分は、プロセス部４０８において計算されるようにウエハースキャン動作通路に沿って複数の画像捕獲位置の各々でウエハー１２の第１の照明および第２の照明で画像を捕らえるために好ましくは繰り返される。
前述したように、第１の画像（または第１の応答）および第２の画像（または第２に応答）の各々は、画像信号に変換され、プログラマブルコントローラに伝えられ、続いてデータベースまたは記憶装置に記憶することができる。
本開示のいくつかの実施態様において、５０２から５１２までのプロセス部分の各々は、ウエハー１２が動いている一方で実行される。これは、つまり、ウエハー１２がウエハースキャン動作通路に沿って動いている一方、第１の画像および第２の画像の捕獲が実行されるということである。したがって、当業者は、ウエハー１２が、プロセス部分５０２、５０４（いくつかの実施態様において同時に発生する）とプロセス部分５０８、５１０（いくつかの実施態様においてまた同時に発生する）との間のウエハースキャン動作通路に沿って、所定の距離移動することを認識する。所定の距離は、ウエハースキャン動作通路に沿ったウエハー１２の移動の速度および５０２から５１２までのプロセス部分５０２のいずれかに必要とされる時間を含むがこれらに限らずいくつかの要因によって決まる。所定の距離は、例えばＣＰＵによって必要に応じて制御され、変化される。所定の距離の制御および変化は、ソフトウェアまたは手動の少なくとも１つで容易にされる。
多くの実施態様において、上記の通りのウエハー１２の移動により、第１の画像が第２の画像へ重ねられるまたはそれと比較される場合、所定の画像のオフセットが生じる。
図２２ｃは、ウエハー１２が動いている一方での第１の画像および第２の画像の捕獲による画像オフセットが生じたことを表す第１の画像および第２の画像の組み合わせられた画像を示す。所定の画像オフセットは、ウエハースキャン動作通路に沿ったウエハー１２の移動の速度および５０２から５１２までのプロセス部分５０２のいずれかに必要とされる時間を含むがこれらに限らずいくつかの要因によって決まる。所定の画像オフセットの制御および変化は、ソフトウェアまたは手動の少なくとも１つで容易にされる。
プロセス部分５１４において、ＸＹエンコーダ値が読み出される。本開示のほとんどの実施態様において、ＸＹエンコーダ値は、各々のプロセス部分５０４および５１０の間、得られる。本開示のほとんどの実施態様において、ＸＹエンコーダ値は、ウエハースキャン動作通路に沿ったウエハー１２の位置（ＸＹ移動）を表す。得られたＸＹエンコーダ値は、プロセス部分５１６において第１の画像と第２の画像との間の画像オフセット（すなわち、第１の画像から第２の画像の相対的なオフセット）を計算するために使用される（粗いオフセット）。微細なオフセット画像は、パターンマッチング技術を用いてサブピクセル画像整列を実行することによって計算される。最終的なオフセットは、粗いおよび微細なオフセット画像に所定の数学的公式を適用することによって得られる。所定の数学的公式は、当業者に公知の技術を用いて必要に応じて調整される。
プロセス４００のプロセス部分４１４において実行される２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００は、本開示のほとんどの実施態様において、ウエハースキャン動作通路に沿った計算された画像捕獲位置でウエハー１２の複数の画像の捕獲につながる。
プロセス４００の第８のプロセス部分４１６において、例示的な二次元の（２Ｄ）画像処理プロセス６００は、ウエハー１２上の欠陥の識別または検出、分類、統合および記憶の少なくとも１つのために実行される。
例示的な２Ｄ画像処理プロセス６００
図２３は、本開示の一実施態様による例示的な２Ｄ画像処理プロセス６００のプロセスフローダイヤグラムを示す。
多くの実施態様において、本開示の一実施態様による２Ｄ画像処理プロセス６００は、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００において捕らえられた画像の処理を容易にする。加えて、２Ｄ画像処理プロセス６００は、ウエハー１２上の欠陥の識別または検出、分類、統合および記憶の少なくとも１つのために実行される。
２Ｄ画像処理プロセス６００の第１のプロセス部分６０２において、第１の作業画像が選ばれて、記憶作動空間において供給される。第１の作業画像は、２Ｄウエハー・スキャニングプロセスの間に捕らえられ保存された多くの第１の画像および第２に画像から選ばれる。本記載のために、第１の作業画像は、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００の間、第１の画像捕獲装置３２によって捕らえられた第１の画像を表す。
第２のプロセス部分６０４において、第１の作業画像のサブピクセル整列は、実行される。本開示のいくつかの実施態様において、サブピクセル整列は、一以上のテンプレートを用いたパターンマッチング技術を使用して実行される。そのようなサブピクセル整列は、バイナリまたはグレースケールまたは幾何学的なパターンマッチング方法のうちの１つを用いて実行される。整列配置されると、各々の画像の参照強度は、第３のプロセス部分６０６に示すように、画像の一以上の所定の関心領域から計算される。プロセス部分６０４および６０６は、集合的に第１の作業画像の前処理と呼ばれる。前処理が上記のプロセス部分に限定されないことは、直ちに認識することができる。追加のプロセス部分またはステップは、必要に応じて前処理のために組み込むことができる。
次のプロセス部分６０８において、第１の絶好の参照または参照画像が選ばれる。プロセス部分６０８において選ばれる第１の参照画像は、第１の作業画像に対応するまたは適合する。本開示のほとんどの実施態様において、第１の参照画像は、プロセス４００のプロセス部分４１２の例示的な参照作成プロセス９００によって生成されたデータベースまたは絶好の参照または参照画像の一群から選ばれる。例示的な参照作成プロセス９００は、上記の詳細において説明され、図１８に示される。
第５のプロセス部分６１０において、第１の作業画像の各々の画素のための量的データ値が計算される。次のプロセス部分６１２において、第１の作業画像の各々の画素のために計算された量的データ値は、倍数詞または付加的な要因と共に所定の閾値によって参照される。
第７のプロセス部分６１４において、第１の作業画像は、それからプロセス第４の部分６０８において選ばれる第１の参照画像と適合されるまたはそれに対して評価される。第１の参照画像との第１の作業画像の適合または評価は、ウエハー１２上の欠陥の検出または識別を容易にする。本開示のいくつかの実施態様において、ＣＰＵは第１の作業画像と第１の参照画像との間の自動化された適合を生じさせるためにプログラムされる。プログラマブルコントローラは、第１の参照画像を第１の作業画像に適合させるための一連の計算指示またはアルゴリズムを実行し、このことにより、ウエハー１２上の欠陥の検出または識別を可能にする。
一以上の欠陥の存在の決定は、２Ｄ画像処理プロセス６００の第８のプロセス部分６１６において発生する。プロセス部分６１６において一以上の欠陥が検出または識別される場合、アルゴリズムは、とりわけ領域、長さ、幅、コントラスト、コンパクトさ、充てん比、エッジ強さのいずれかまたはすべてに基づいて欠陥を最も大きいものから最も小さいものに分類する。さらにアルゴリズムは、欠陥のある関心領域（ＤＲＯＩ）を計算するためにユーザに定められた判定基準を満たす欠陥のみを選ぶ。欠陥（または一以上の欠陥）がプロセス部分６１６において検出または識別される場合、ウエハー１２上のＤＲＯＩは、それから第９のプロセス部分６１８において計算される。
本開示のいくつかの実施態様において、ＤＲＯＩはプロセス部分６１８のＣＰＵによって、動的に計算される。本開示のいくつかの実施態様において、ＣＰＵは、ＤＲＯＩの計算可能にするためにプログラムされる（すなわち、一連の計算指示またはソフトウェアを含むまたは具体化する）。
第１０のプロセス部分６２０において、第２の作業画像の対応しているＤＲＯＩは、点検される。特に、第２の作業画像は、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス４００の間、第２の画像捕獲装置３４によって捕らえられる第２の画像である。第２の画像（第１の画像の対応している画像である）のＤＲＯＩは、第２に作業画像のサブピクセル整列を実行した後にプロセス部分６２０において点検される。本開示のいくつかの実施態様において、第２に作業画像のＤＲＯＩの点検は、プロセス部分６１６において検出される欠陥の確認を容易にする。本開示のいくつかの実施態様において、プロセス部分６２０は、プロセス部分６０６において検出される欠陥の分類を容易にする。
システム１０は、画像全体の代わりに第２に作業画像のＤＲＯＩを処理する。加えて、プロセス部分６１６で欠陥が見つからない場合、プロセスまたは方法６００はプロセス部分６１８をスキップし、次に進む。これにより、第２に作業画像を処理するために必要とされるリソースの分量または処理帯域幅をさらに減らされる。そのような情報処理機能を持つ処理手続きが先行するステップの結果に基づいて、動的に決定されることは直ちに認識することができる。これは、システム１０または毎時点検されるウエハーの効率の改良を容易にする。
プロセス部分６２２において、検出された欠陥、特に欠陥の場所または位置がその分類と同様に保存される。本開示のいくつかの実施態様において、検出された欠陥および場所、その分類はＣＰＵのデータベースにおいて保存される。本開示の他の実施態様において、検出された欠陥および場所、その分類は、代わりのデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。
６０２から６２２までのプロセス部分は、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００の間捕らえられた画像を処理するためいかなる回数でも繰り返されるまたはループ化することができる。本開示のいくつかの実施態様において、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００の間、捕らえられた各々の画像は記憶作動空間において連続して供給され、ウエハー１２に存在する欠陥の検出を容易にするために処理される。６０２から６２２までのプロセス部分およびその繰り返しは、ウエハースキャン動作通路に沿って複数の画像捕獲位置でウエハー１２に存在する欠陥の検出、確認および分類の少なくとも１つを容易にする。
プロセス部分６２４において、２Ｄ画像処理プロセス６００によって検出された複数の欠陥および場所、その分類の各々は統合されて、本開示のいくつかの実施態様においては、ＣＰＵのデータベースで保存される。本開示の他の実施態様において、欠陥および場所、その分類は統合され、代わりデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。
本開示のほとんどの実施態様において、２Ｄ画像処理プロセスは自動化されたプロセスである。本開示のいくつかの実施態様において、ＣＰＵは、２Ｄ画像処理プロセスを自動的に実行するための一連の計算指示またはソフトウェア・プログラムのためにプログラムされるまたはそれを含む。本開示のいくつかの実施態様において、必要とされる所で、２Ｄ画像処理プロセスは少なくとも１つの手動入力によって容易にされる。
方法４００のステップ４１６の２Ｄ画像処理プロセス６００の完了により、明視野照明、ＤＨＡ照明、および、ＤＬＡ照明を使用して検出された欠陥、場所およびそれの分類の統合および記憶につながる。
プロセス４００の次のプロセス部分４１８において、例えば、第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００、第２のウエハー・スキャニングプロセス７５０、第３のウエハー・スキャニングプロセス９５０のような例示的な三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセスは、本開示の具体的態様によって実行される。
本開示のいくつかの実施態様において、３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００、７５０、９５０は、ウエハー１２の３Ｄ輪郭のそれに伴う形成を容易にするため（または３Ｄ特徴に関する情報またはウエハー１２のトポロジを得るため）ウエハー１２の３Ｄ輪郭画像（または複数の３Ｄ画像）の捕獲を可能にする。ウエハー１２は、複数の画像捕獲位置の１つまたはそれ以上で、例えば、プロセス部分４０８において計算されたようにウエハースキャン動作通路に沿ってウエハー１２の３Ｄ画像を捕らえるために計算されたウエハースキャン動作通路に沿って移動する。
本開示の多くの実施態様において、プロセス４００のプロセス部分４１８における第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００、第２のウエハー・スキャニングプロセス７５０、第３のウエハー・スキャニングプロセス９５０のいずれかの選択および使用は、例えば、システム１０の照明を導くことができる光学的要素または装置の存在および／またはその一組の数（例えば鏡５４および／または反射器８４）、点検の必要条件、および／またはウエハーの特徴、特性および／または地形上の特徴のような多くの要因に依存する。
第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００
図２４は、本開示の様々な実施態様による第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００のプロセスフローダイヤグラムを示す。
第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００の第１のプロセス部分７０２において、細線照明は、細線照明器５２により供給されるまたは発される。細線照明は、一以上の細線照明器５２によって供給することができる。具体的態様において、例えば、図２７ａに示されるシステム１０で、細線照明は、１つの細線照明器５２によって供給されるまたは発される。
第２のプロセス部分７０４において、細線照明は、一連の鏡５４によって点検位置で導かれる。上述のように、一連の鏡５４は、点検位置へまたはそれの方へ１つの細線照明器５２によって供給される細線照明を導くために構成され、配置される。具体的態様において、一連の鏡５４は、例えば、細線照明が点検位置の方へ導かれる角度を確立する、選択するおよび／または変化させるように制御するため構成され、配置される。代表的な実施態様（例えば、図２７ａに対応する）において、細線照明は、細線照明は垂直にまたは意図された入射角によって別途ウエハーの表面に入射するように一組の鏡５４によってウエハー１２の表面に導くことができる。
一連の鏡５４の数は、細線照明を供給するために用いる細線照明器５２の数、細線照明が点検位置へまたはそれの方へ導かれる方法および／またはウエハーの表面への細線照明の意図された入射角に依存することができる。
次のプロセス部分７０６において、細線照明は、ウエハー１２または点検位置に置かれるウエハー１２の一部によって反射される。特に、細線照明は、点検位置に置かれたウエハー１２の表面またはウエハー１２の一部によって反射される。ウエハー１２を離れて反射された細線照明は、多くの反射器８４を用いて３Ｄ輪郭対物レンズ５８の方へ導かれる。
第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセスの第４のプロセス部分７０８において、ウエハー１２を離れて反射された細線照明は、無限に修正される収差を有する３Ｄ輪郭対物レンズ５８で伝えられる。したがって、プロセス部分７０８の３Ｄ輪郭対物レンズ５８による細線照明の伝達は、細線照明を視準する。
第５のプロセス部７１０において、視準された細線照明は、それから第６のプロセス部分７１２に３Ｄ輪郭カメラ５６を入る前に管レンズ６０を通過する。
管レンズ６０は、視準された細線照明を３Ｄ輪郭カメラ５６の画像捕獲面に集束させる。３Ｄ画像捕獲面に集束する細線照明は、ステップ７１４のウエハー１２（別名、第１の応答）の第１の３Ｄ輪郭画像の捕獲を可能にする。
本開示のために、３Ｄ輪郭画像または３Ｄ画像は、表面または構造の三次元（３Ｄ）特性に対応する情報または信号を含む、提供するまたは伝える画像を指すことができる（例えば表面または構造の地形）。加えて、３Ｄ輪郭画像はまた、３Ｄ輪郭カメラ５６によって捕らえられる応答または光学的応答を指すことができる。
いくつかの実施態様において、３Ｄ輪郭対物レンズ５８と管レンズ６０との間の細線照明の視準は、その間での光学的構成要素またはアクセサリの導入を容易にし、柔軟な位置決めおよび３Ｄ輪郭カメラ５６の再構成を可能にする。
本開示のいくつかの実施態様において、細線照明は、レーザーまたは広帯域光ファイバ照明光源によって供給される。加えて、細線照明は、例えばそこに配置されるウエハー１２の水平面と関連して定められる通常の軸、および／または、ウエハー・テーブル１６の水平面に関して特定された角度において点検位置で好ましくは導かれる。本開示のいくつかの実施態様において、細線照明が点検位置へまたはその方へ導かれる角度は、必要に応じて当業者に公知の技術を用いて変化することができる。
細線照明の波長は例えばウエハー点検の必要条件によって選ばれ、変化することもまた、当業者によって認識される。例えば、本開示のいくつかの実施態様において、細線照明の波長は、欠陥検出、確認および分類の少なくとも１つの精度を高めるために選ばれる。
第１の３Ｄ画像は画像信号に変換され、プロセス部７１６のＣＰＵに伝えられる。次のプロセス部分７１８において、第１の３Ｄ画像またはその画像信号は、３Ｄ高さ測定、共面性測定、および、ウエハー１２上の欠陥の検出および／または分類の少なくとも１つのためにＣＰＵによって処理される。
本開示のいくつかの実施態様において、７０２から７１８までのプロセス部分は、対応している数の３Ｄ画像を捕らえ、捕らえられた３Ｄ画像をＣＰＵに伝えるため、いかなる回数でも繰り返すことができる。７０２から７１８までのプロセス部分は、ウエハースキャン動作通路に沿った選択された画像捕獲位置またはウエハー全体のいずれかにおいても実行される。
本開示のいくつかの実施態様において、第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００は、例示的な方法３００で半導体ウエハーの点検精度を高める。本開示の多数の実施態様において、第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００は、方法３００で欠陥検出の精度を高める。第１の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００の使用は、ウエハー１２全体と同様に例えば個々のダイのハンダボール、金バンプおよび反り、共面性および三次元構造の高さのような３Ｄ度量衡の詳細の決定を容易にするまたは可能にする。
本開示のいくつかの実施態様において、７０２から７１８までのプロセス部分の結果、および、それの（例えば３Ｄ画像の処理から得られる結果）繰り返しは、ＣＰＵのデータベースにおいて保存される。本開示の他の実施態様において、７０２から７１８までのプロセス部分の結果、および、それの（例えば３Ｄ画像の処理から得られる結果）繰り返しは、必要に応じて代わりデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。
第２の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７５０
図２５は、本開示の具体的態様による第２の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７５０プロセス７５０のフローチャートを示す。
多くの実施態様において、第２の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス７５０は、各々の異なる方向が少なくとも異なった反射照明移動通路の一部を定める少なくとも２つの異なる方向においてウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明の３Ｄ輪郭カメラ５６による同時的な捕獲を容易にするまたは可能にする。反射照明移動通路は、画像捕獲装置（例えば３Ｄ輪郭カメラ）５６の方へまたはそれへの（例えば反射または散乱により）ウエハーの表面トポロジとの相互作用の結果として、照明がそれに沿って伝播するおよび／または点検位置から離れて導かれる通路または経路として定められることができる。いくつかの実施態様において、第２の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス７５０は、システム１０が多くの反射器８４（すなわち、少なくとも１つの反射器８４または反射器アセンブリの一組）を含むところで選ばれ使うことができる。簡潔さおよび明確さのため、以下に説明される第２の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス７５０は、二組の反射器または二組の反射器アセンブリ８４ａ、８４ｂを含むシステム１０によって実行される。したがって、後述する第２の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス７５０は、ウエハー１２を離れて反射された細線照明の２つの異なる方向における同時的な捕獲と関連し、このことにより、少なくとも本質的に同時的な、ウエハー１２の３Ｄの特徴（例えば３Ｄの特色）の２つの応答（または光学的応答）または２つの閲覧の捕獲を容易にするまたは可能にする。
第２の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７５０の第１のプロセス部分７５２において、細線照明は、一以上の細線照明器５２（または細線照明エミッタ）によって提供される、供給されるまたは発される。いくつかの実施態様において、例えば図２７ａで示すように、細線照明は、１つの細線照明器５２によって供給される。他の実施態様では、細線照明は、少なくとも２つの細線照明器５２によって、例えば図２７ｂで示すように少なくとも第１の細線照明器５２ａおよび第２の細線照明器５２ｂによって供給される。
具体的態様において、細線照明の複数のビームはウエハー１２の表面に導かれ、例えば、細線照明の第１のビームおよび細線照明の第２のビームは、ウエハーの表面に導かれる。例えば図２７ｂに示されるような実施態様において第１の細線照明器５２ａは細線照明の第１のビームを発する、出力するまたは、提供し、第２の細線照明器５２ｂは細線照明の第２のビームを発する、出力するまたは、提供する。
第２のプロセス部分７５４において、細線照明器５２によって供給される細線照明は、点検位置の方へ導かれる。いくつかの実施態様において、多くの鏡５４（または鏡アセンブリ）の一組が、点検位置の方へ細線照明器５２によって供給される細線照明を導くために使われる。
図２７ａにおいて示した実施態様において、細線照明は、単一の入射照明移動通路に沿って点検位置に導かれる。入射照明移動通路は、それに沿って細線照明器５２から点検位置まで照明が伝播しおよび／または導かれる通路または経路として定められることができる。図２７ａにおいて示したもののように代表的な実施態様において、単一の一連の鏡５４は、細線照明が意図された入射角（例えば、ウエハー表面に対して垂直または直立である軸に関してほぼ０°）でウェーハ表面に届くようにウエハーの方へまたはそれに細線照明を向けるのを容易にすることができる。
図２７ｂにおいて示した実施態様において、細線照明は、２つの異なるまたは別々の入射照明移動通路に沿って、点検位置に導かれる。特に、第１の細線照明器５２ａによって提供される細線照明の第１のビームは、点検位置へ第１の入射照明移動通路に沿って移動し、第２の細線照明器５２ｂによって提供される細線照明の第２のビームは、点検位置へ第２に入射照明移動通路に沿って移動する。一般に、点検位置で、細線照明の第１のビームおよび細線照明の第２のビームは、一致するまたは重なる。第１の一連の鏡５４ａは、第１の入射照明移動通路に沿って細線照明の第１のビームを導くことができ、第２の一連の鏡５４ｂは、第２の入射の照明移動通路に沿って細線照明の第二ビームを導くことができる。第１の一連の鏡５４ａを経由して、細線照明の第１のビームは、第１の入射角でウエハー表面に届くことができ（例えばウエハー表面に垂直である軸に関してほぼ０°）；同様に、第２の一連の鏡５４ｂを経由して、細線照明の第２のビームは、第１の入射角とは異なる、第２の入射角でウエハー表面に届くことができる（例えば上述した垂直軸に関してほぼ４５°）。
多くの実施態様において、一連の鏡５４の数は、細線照明器５２の数に対応する。したがって、様々な実施態様で、第１の一連の鏡５４ａは、第１の入射照明移動通路に沿って、点検位置の方へ第１の細線照明器５２ａによって供給される細線照明の第１のビームを導くために使われ、第２の一連の鏡５４ｂは、第２に入射の照明移動通路に沿って、点検位置の方へ第２の細線照明器５２ｂによって供給される細線照明の第２のビームを導くために使われる。
第３のプロセス部分７５６において、細線照明は、点検位置でウエハー１２の表面トポロジを離れて反射された。ウエハー１２の表面の上に入射する細線照明は、多くの方向、特に多くの異なる方向において反射することができる。
細線照明がウエハー１２の表面を離れて反射された方向は、多くの場合、点検位置のウエハー１２の表面トポロジの特徴（例えば３Ｄ特徴）に依存または少なくとも部分的に依存する。例えば、ウエハー１２の表面上の構造的、幾何学的またはトポロジの変化によって、細線照明がウエハー１２上の異なる入射方向へ反射される。
通常、例えば３Ｄまたはウエハー１２のトポロジの特徴のような表面輪郭によって、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明は、複数の異なる方向に散乱または分散することができる。ウエハーの表面の中で離れて反射された照明が単一の反射方向のみから捕らえられる従来のシステムにおいて、複数の方向における細線照明の波長分散により、ウエハー１２の表面輪郭の正確な測定、分析または決定は得るのが困難である。これは一般に、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明の波長分散により、３Ｄ輪郭カメラ５６に入る反射された細線照明の量が不適当に減少され、このことにより、３Ｄ輪郭カメラ５６によるより薄暗い画像（またはより劣った応答）の捕獲につながるためである。あまりに暗い画像から正確な測定または分析を得ることは、一般に困難である。時に、ウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明の波長分散が３Ｄ輪郭カメラ５６に入る反射された細線照明の量が不適当に増加し、このことにより、３Ｄ輪郭カメラ５６によるあまりに明るい画像の捕獲につながる。あまりに明るい画像から、正確な測定または分析を得ることもまた、困難である。本開示の態様によって、複数の異なる方向にウエハーの表面から反射された照明は、複数の対応している（例えば所定のまたは選択可能な）反射照明移動通路に沿って３Ｄ輪郭カメラ５６に導かれる。３Ｄ輪郭カメラ５６は、考慮されている点検位置に対応する複数の反射照明応答を同時に捕らえることができる。
第４のプロセス部分において、少なくとも２つの異なる方向にウエハー１２の表面から反射された細線照明は、各々の反射照明移動通路が異なった反射器８４ａ、８４ｂの一組に対応する少なくとも２つの異なる、別々のまたは識別可能な反射照明移動通路に沿って、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へ導かれる。本開示のいくつかの実施態様において、システム１０は、ウエハー１２を離れて反射した細線照明を受けるために構成および配置された少なくとも２つの反射器の一組または少なくとも２つの反射器アセンブリ８４ａ、８４ｂを含む。各々の反射器の一組または各々の反射器アセンブリ８４ａ、８４ｂは、特定の異なった方向にウエハー１２を離れて反射された細線照明を受けるおよび／または（再び）向けるために構成および配置された。
特に様々な実施態様において、第１の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明は、第１の反射器８４ａの一組によって、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へまたはそれに至る第１の反射照明移動通路に沿って受けられるおよび（再び）向けられ、第２の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明は、第２の反射器８４ｂの一組によって、３Ｄ輪郭カメラ５６の方へまたはそれに至る第２の反射照明移動通路に沿って受けられるおよび（再び）向けられる。
したがって、第１の反射器８４ａの一組は、このことにより第１の反射照明移動通路に沿って受けられた細線照明を導くために構成されて配置され、第２の反射器８４ｂの一組は、このことにより第２の反射照明移動通路に沿って受けられた細線照明を導くために構成されて配置される。第１および第２の反射照明移動通路（または光反射移動通路）は、別々であり、互いに異なる部分（例えば空間部分）を含む。
本開示の具体的態様が、２つの異なる方向においてウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を受けるために二組の反射器８４または二組の反射器アセンブリ８４ａ、８４ｂと関連しているが、例えば３、４またはそれ以上の反射器８４のような代わりの数の、対応している方向の数においてウエハー１２の表面を離れて反射された細線照明を受けるために反射器８４の一組がシステム１０によって使うことができる。
多くの実施態様において、第１および第２の入射および／または反射照明移動通路の少なくとも一部は、互いに関して平行ではない（例えば、拡散的または収束である）。多数の実施態様において、第１の反射器８４ａの一組および第２の反射器８４ｂの一組は、互いに関連して本質的に対称形の方法に構成されるまたは配置される。
多数の実施態様において、第５のプロセス部分７６０は、対物レンズ５８または対物レンズ・アセンブリ５８で各々の第１および第２の反射照明移動通路に沿って移動する細線照明の伝達を含む。対物レンズ５８は、それを通して伝えられる細線照明を視準する。
第６のプロセス部分７６２において、視準された細線照明は、管レンズ６０で伝えられる。第７のプロセス部分７６４において、第１および第２の反射照明移動通路の各々に対応する細線照明は、３Ｄ輪郭カメラ５６に入る。上述のように、管レンズ６０は、３Ｄ輪郭カメラ５６の画像捕獲面上への視準された細線照明の集束を容易にするまたは達成する。多くの実施態様において、３Ｄ輪郭カメラ５６の画像捕獲面の上の細線照明の集束により、２つの応答の捕獲またはウエハー１２と関連した３Ｄ輪郭画像の２つの閲覧が可能になる。
考慮されている点検位置でウエハー表面トポロジと関連したこの２つの応答（または光学的応答）の捕獲または３Ｄ輪郭画像の２つの閲覧は、第８のプロセス部分７６６において発生する。本開示のために、２つの応答は、第１の応答および第２の応答と呼ばれ、３Ｄ輪郭画像の２つの閲覧は、３Ｄ輪郭画像の第１の閲覧および第２の閲覧と呼ばれる。様々な実施態様において、第１および第２の応答は、３Ｄ輪郭カメラ５６の画像捕獲面に集束し、それらが空間的に互いに隣接しているように捕らえられる。現在の点検位置でウエハー表面トポロジと関連している３Ｄ輪郭画像の第１の応答または第１の閲覧は、第１の反射照明移動通路に沿って移動している細線照明からまたはそれを用いて生成される。現在の点検位置でウエハー表面トポロジと関連している３Ｄ輪郭画像の第２の応答または第２の閲覧は、第２の反射照明移動通路に沿って移動している細線照明からまたはそれを用いて生成される。
第１の応答および第２の応答は、照明が第１および第２の方向の各々においてウエハー１２の表面トポロジから反射されるように単一の一連の画像データとして捕らえることができる。ウエハー１２の表面の入射する照明が細線照明の第１のビームおよび細線照明の第２のビームを含む場合、合成の応答は、細線照明の第１のビームが第１の方向においてウエハー１２の表面トポロジから反射されるような方法に対応する画像データ、および、細線照明の第２のビームが第２の方向においてウエハー１２の表面トポロジから反射されるような方法に対応する画像データを含むことができる。実施態様によっては、細線照明の第１のビームは第１の光学的波長で提供され、細線照明の第２のビームは、第２の光学的波長で提供される（例えば、第１の細線照明器５２ａは、第２の細線照明器５２ｂによるその出力とは異なる波長を有する照明を出力することができる）。このような実施態様では、３Ｄ輪郭カメラ５６は、第１および第２の応答の捕獲および分化および／または分析を容易にするためのカラーカメラであってもよい。
システム１０が二組を超える反射器を含む他の実施態様では、ウエハー１２と関連した２つを超える応答の捕獲または３Ｄ輪郭画像の閲覧を可能にする。
次のプロセス部分７６８において、例えば第１の応答および第２の応答のような応答はＣＰＵまたは処理装置に伝えられる（例えば単一の一連の画像データとして）。次のプロセス部分７７０において、例えば第１の応答および第２の応答のような応答は、ウエハー１２の特徴的な３Ｄまたはトポロジに対応する情報を決定するまたは得るためにＣＰＵによって処理される。ＣＰＵは、第１および第２の応答を用いて合成的な応答を生成または決定することができ、そこで合成的な応答は、第１および第２の応答に対応する点検位置で、ウエハー表面トポロジの特定の３Ｄ特徴を示す単一の応答または画像に対応する。実施態様によっては、プロセス部７７０の応答の処理は、ウエハー１２上の欠陥を３Ｄ高さ測定、共同平面測定、３Ｄ特徴分析および／または検出および／または分類の少なくとも１つを容易にするまたは可能にする。
本開示のいくつかの実施態様において、７５２から７７０までのプロセス部分は、ウエハー１２の特徴的な３Ｄまたはトポロジに関する情報を得るため、第１および第２の応答一組の対応している数を捕らえ、ＣＰＵに前記応答の一組を伝えるようにいかなる回数でも繰り返すことができる。例えば、プロセス部７５２から７７０は、ウエハー表面トポロジに対応する画像データが捕らえられ分析される複数の点検位置を含むために定められるウエハースキャン動作通路に沿って、各々の点検位置で繰り返すことができる。
第３の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス９５０
図３０は、本開示の具体的態様による第３の三次元（３Ｄ）ウエハー・スキャニングプロセス９５０のフローチャートを示す。
システム１０が、ウエハー１２の表面を離れて反射された照明を反射および／または向け直すために（例えば、本質的にシステム設計の結果として、または選択可能なシステム構成の結果として選択的に）、例えば反射器８４ａ、８４ｂの一組のような反射器を省くまたは除外する場合に、プロセス９５０が、使われ、適用されるまたは選ばれる。例えば、様々な実施態様において、プロセス９５０が、図２７ｃのシステム１０で使われ、適用されるまたは選ばれる。
第１のプロセス部分９５２は、ウエハー１２の表面のターゲット場所または領域へまたはそれの方へ細線照明の複数のビームを導くことを含む。第１のプロセス部分９５２は、例えば、図２７ｃに示すように少なくとも１つの細線照明器５２およびいくつかの実施態様では少なくとも２つの細線照明器５２（すなわち第１の細線照明器５２ａ、および、第２の細線照明器５２ｂ）のような、多くの細線照明器５２からの細線照明の供給または放出を含むことができる。
第２のプロセス部分９５４において、第１および第２の細線照明器５２ａおよび５２ｂの各々から発される細線照明は点検位置、特に点検位置に置かれるウエハー１２またはウエハー１２の一部（例えばウエハー１２上のターゲット場所または領域）、の方へ導かれる。
実施態様によっては、多くの鏡５４（例えば一以上の鏡５４）は、点検位置に置かれるウエハー１２へまたはその方へ一以上の細線照明器５２から発される細線照明を導くために用いることができる。使用する鏡５４の数は、ウエハー１２の方へ細線照明を供給または発するために用いる細線照明器５２の数、および／または与えられた細線照明器５２間の特定の角度の構成、ウエハー１２の表面または平面、および、画像捕獲装置５６（例えば画像捕獲装置５６の光軸）依存するまたは少なくとも部分的に依存することができる。
いくつかの実施態様において、細線照明器５２ａおよび５２ｂおよび／または一組以上の鏡５４は、細線照明がウエハー１２の平面および／または画像捕獲装置５６の光軸と関連する特定の角度でウエハー１２の方へ導かれるように配置されるおよび／または構成される。具体的態様において、細線照明器５２ａおよび５２ｂおよび／または少なくとも１つの鏡５４は、例えば、細線照明のビームがウエハー１２にまたはそれの方へ導かれる一組の角度、および、反射および／または散乱する細線照明のビームが画像捕獲装置の光軸にまたはそれの方へウエハー１２から離れて移動する一組の角度を選ぶおよび／または変化させるように制御するために配置されるおよび／または構成されることができる。
鏡面反射および散乱の態様からみた光学的点検
特定の入射角で本質的にまたはほぼすべての細線照明は非常に反射する、鏡タイプまたは光る表面（例えば鏡面仕上げ加工を有するウエハー１２の部分またはターゲット領域）に入射する時に発生する鏡面反射（ここで、完全な、最大限の、実質的に最大限のまたは本質的に最大限の反射として呼ばれる）は、入射角に等しい大きさを有している反射角で、表面から反射される。特に、平らな鏡タイプの表面または表面特徴の垂直軸と関連して強度Ｉ１および角度α１で提供された細線照明が鏡タイプの表面に当たる場合、反射された細線照明は、Ｉ１に等しいまたはほぼ等しい、強度Ｉ２を呈し、本質的にすべてまたは大多数の反射された細線照明は、垂直軸と関連する角度α２の光路に沿って平らな鏡タイプの表面から離れて移動する。そこでα１およびα２は垂直軸の対向側にあり、α１およびα２の大きさは等しいまたはほぼ等しい（つまり垂直軸および角度の大きさに関してα１およびα２は一致する、すなわち、α２はα１と等しい）。したがって、十分に細線照明の入射を反射するウエハー表面、表面特徴または構造のために、角度α１に沿ったＩ１の強度、反射された細線照明強度Ｉ２は、α１に等しい反射角α２に沿ったＩ１に少なくともほぼ等しい。
鏡のようでない散乱または拡散反射（ここで部分的なまたは不完全な反射として呼ばれる）は、鏡のようでない表面（例えば、仕上げがなめらかでない、粗い、マットなまたは滑らかでない表面、および／または、地形上可変のまたは非均一なハンダ・バンプのような一連の散乱の中心を含む表面）に入射する細線照明が、鏡のようでない表面への細線照明の入射角と異なる一以上の光学的移動通路に沿った表面から広く反射されて、散乱するまたは、向け直された場合、発生する。つまり、与えられた散乱する照明移動通路は、細線照明の入射角に等しくないまたはほぼ等しい大きさを有する反射または向け直し角度を呈することができる。したがって強度Ｉ１および角度α１で提供された、鏡のようでない表面または表面特徴の垂直軸と関連した細線照明が鏡のようでない表面に当たる場合、光学的移動通路に沿って反射される細線照明は、垂直軸の対向側にあり、鏡のようでないタイプの表面がα１と異なる一以上の角度に沿って入射する細線照明を散乱させるまたは拡散するので、Ｉ１より少ないまたは本質的により少ない強度Ｉ２を呈するα１に等しいまたはほぼ等しい強度を有する反射角α２で定められる（すなわち、α２はα１と等しい）。
本開示の態様によると、細線照明の複数のビームは、（ａ）ターゲット・ウエハー場所による入射の細線照明の最大限の反射に対応する最大限の反射応答、および、（ｂ）ターゲット・ウエハー場所によって散乱、拡散または部分的な反射に対応している散乱応答がターゲット・ウエハー場所で同時に生成され、単一の画像捕獲装置５６による重ねられた応答として同時に検出されてまたは捕らえられるように、ウエハー１２のターゲット場所または領域へまたはそれの方へ同時に導くことができる。細線照明を入射する複数の異なったタイプの応答（例えば最大限の反射応答および散乱応答を含む重ねられた応答）の同時的な生成および同時的な捕獲により、ターゲット・ウエハー場所の３Ｄ態様のより完全な、より正確なおよび／またはより効率的な特徴づけまたは分析が容易になるまたは可能になる。
ほとんどの実施態様において、画像捕獲装置５６は、ウエハー１２（またはウエハー・テーブル１６の水平面）の平面または表面に関して定められる垂直軸と関連して与えられた（例えば、所定のまたは調節可能な）照明応答角度で置くことができる。例えば、垂直軸は、細線照明の第１および第２のビームがウエハー平面に入射する断面領域のおおよその中心点でウエハー１２の平面と関連して定めることができる。照明応答角度は、考慮されているウエハー場所または表面から反射または散乱する照明がそのような反射または散乱の結果としてウエハー場所または表面から離れるまたは伝播する角度に対応する。細線照明の与えられたビームがウエハー１２、特にウエハー１２の平面へまたはその方へ導かれる角度は、細線照明のビームが最大限の反射応答または照明応答角度と関連した散乱応答を生成するために用いられるかどうかに依存する。
様々な実施態様において、少なくとも細線照明（例えば、第１の細線照明器５２ａによって提供される）の第１のビームは、第１の入射角の大きさが照明の応答角度に適合するまたは等しいウエハー平面の垂直軸と関連する第１の入射角で、ウエハー１２の平面にまたはその方へ導かれる。目下考慮されている、ウエハー場所または位置の反射または散乱特性によって、細線照明の第１のビームが鏡面仕上げ加工を有しているウエハー場所に入射する場合、細線照明の第１のビームは照明の応答角度によって定められる光路に沿って十分に反射され、画像捕獲装置５６は、第１の応答として細線照明の十分に反射された第１のビームを捕らえることができる。細線照明の第１のビームが鏡のようでない表面を有しているウエハー場所に入射する場合、照明の第１のビームは、照明の応答角度に沿って十分には反射されず（すなわち、それは代わりに散乱する）、画像捕獲装置５６は、第１の応答としての細線照明の広く反射された第１のビームの（ごくわずかな部分である）一部のみを捕らえることができる。
実施態様によっては、少なくとも１つの鏡５４は、例えば、第１の細線照明器５２ａが第１の入射角以外の角度で細線照明の第１のビームを発するために空間的に向きを定められるまたは配置される場合（例えば、第１の細線照明器５２ａが図２７ｃに示すように、垂直軸に沿って細線照明の第１のビームを発するために配置される場合）、ウエハー表面へまたはその方へ細線照明の第１のビームを導くために用いることができる。
前述のウエハー表面にまたはその方への細線照明の第１のビームの供給と同時に、細線照明の少なくとも第２のビーム（例えば、第２の細線照明器５２ｂによって提供される）は、垂直軸と関連する第２の入射角で、ウエハー１２の平面にまたはその方へ導かれ、第２の入射角の大きさは、照明応答角度とかなり異なる。目下考慮されているウエハー場所の反射または散乱特性によって、細線照明の第２ビームが鏡面仕上げ加工を有しているウエハー場所に入射する場合、細線照明の第２ビームは、照明応答角度以外の角度に沿って十分に反射され、画像捕獲装置５６は、第２の応答として細線照明の十分に反射された第２ビームのごくわずかな部分または本質的に何も捕らえない。細線照明の第２のビームが鏡のようでない仕上げ加工を有しているウエハー場所に入射する場合、細線照明の第２のビームは、散乱するまたは広く反射され、画像捕獲装置５６は、第２の応答として照明応答角度によって定められた光路に沿って散乱または広く反射された細線照明の一部の反射された第２ビームを捕らえることができる。
代表的な実施態様において、照明応答角度はほぼ４５°であり、第１の入射角もしたがって、ほぼ４５°である。そのような実施態様において、照明応答角度と第１の入射角との間の第１の角度の分離θ１は９０°に等しいまたはほぼ等しい。加えて、第２の入射角は垂直軸に関してほぼ０°である、つまり、細線照明の第２のビームは、垂直軸に沿ってウエハー１２の平面に導かれる。そのような実施態様において、照明応答角度と第２の入射角との間の第２の角度の分離θ２は４５°に等しいまたはほぼ等しい。細線照明の第２のビームが鏡タイプの表面を有しているウエハー場所に入射する場合、細線照明の第２のビームは、垂直軸に沿って十分に反射される。細線照明の第２のビームが鏡のようでないタイプの表面を有しているウエハー場所に入射する場合、画像捕獲装置５６は、４５°の角度に沿って散乱または広く反射される細線照明の第２ビームの一部を捕らえることができる。
上記のように、照明が導かれるウエハー１２（または半導体構造体）の特定の場所、部分または領域の表面特徴または特性および／または地形上の特徴は、そのような照明が考慮されているウエハー１２の場所、部分または領域から十分に反射されるまたは散乱する相対的な可能性に影響するまたは決定する。通常、特定のウエハー１２の特定の場所、領域または地形上の特徴（または他の半導体構造体）は、十分に反射された照明を検出する結果として点検されるのに、より良いまたはより適切であり、一方で他の場所、領域または地形上の特徴は、散乱するまたは広く反射された照明を検出する結果として点検されるのに、より良いまたはより適切である。
例えば、ウエハーの表面上のハンダボールは、ハンダボールによって散乱する細線照明の捕獲により正確に点検することができる。対照的に、ウエハー１２の反射するまたは非常に反射する平坦なまたはなめらかな部分、領域または表面は、ウエハーの表面を離れて十分には反射される細線照明の捕獲により正確に点検することができる。本開示の態様によると、ウエハー１２の特定のターゲット場所または領域に（例えば、細線照明の第１のビームと９０°の照明応答角度との間の第１の角度の分離θ１、および、細線照明の第二ビームと照明応答角度との間の４５°の第２の角度の分離θ２により）異なる角度で細線照明を同時に導くことは、ターゲット場所に対応する十分な反射応答および散乱応答の同時的な捕獲につながる。十分な反射応答および散乱応答は、十分な反射応答および散乱応答を含む、単一の重ねられた応答として画像捕獲装置５６によって同時に捕らえることができる。
簡潔さおよび明確さのため、プロセス９５０の追加の部分の以下の記載は、第１および第２の入射角および／または上記に定められた第１および第２の角度の分離θ１およびθ２に関連して提供される。しかしながら、細線照明は、十分な反射応答および散乱応答が重ねられた応答として同時に生成され、画像捕獲装置５６は重ねられた応答を捕らえることができるように本開示の範囲内で、例えば２５°、３０°、５０°、６０°または７５°のような他の角度、ウエハー１２の方へ導くことができると認識される。
本開示の様々な実施態様において、第１の細線照明器５２ａによって供給されるまたは発される細線照明は、垂直軸と関連してほぼ４５°でウエハー１２（またはウエハー１２の平面）の方へ導かれ、以下に４５°の細線照明と呼ばれる。第２の細線照明器５２ｂによって供給されるまたは発される細線照明は、垂直軸と関連してほぼ０°でウエハー１２（またはウエハー１２の平面）の方へ導かれ、以下に０°の細線照明と呼ばれる。
第３のプロセス部９５６において、各々の第１および第２の細線照明器５２ａおよび５２ｂから発される細線照明は、（例えば、十分な反射および／または散乱の結果）点検位置に置かれるウエハー１２またはウエハー１２の一部を離れて反射された。
多くの実施態様において、ウエハー１２を散乱または反射した４５°の細線照明および０°の細線照明は、重ねられた細線照明を提供するまたは生み出すために重ねることができる。重ねられた細線照明は、４５°の細線照明および０°の細線照明の各々の特性、特徴および／または関連する利益または利点の一以上を含むまたは具体化する。したがって、重ねられた細線照明は、考慮しているウエハー場所は、非常に反射するまたは鏡のタイプ表面または鏡のようでないタイプ表面に対応するかどうかを示す方法でウエハー１２の点検を容易にするまたは可能にすることができる。
第４のプロセス部分９５８において、ウエハー１２を離れて反射された重ねられた細線照明は、無限に修正される収差を有する３Ｄ輪郭対物レンズ５８で伝えられる。したがって、３Ｄ輪郭対物レンズ５８により重ねられた細線照明の伝達は、重ねられた細線照明を視準する。
第５のプロセス部分９６０において、視準され重ねられた細線照明は、管レンズ６０を通過する。上記の通り、管レンズ６０は、３Ｄ輪郭カメラ５６の画像捕獲面上の視準され、重ねられた細線照明の集束を容易にするまたは達成する。
第６のプロセス部分９６２において、重ねられた細線照明は３Ｄ輪郭カメラ５６に入る。実施態様によっては、３Ｄ輪郭カメラ５６はモノクロのカメラである。他の実施態様において、３Ｄ輪郭カメラ５６は、異なる波長の細線照明を受け、捕らえ、区別し、識別するおよび／または切り離すことができるカラーカメラである。
第７のプロセス部分９６４は、第１の３Ｄ輪郭画像の捕獲を含む。本開示のために、３Ｄ輪郭画像または３Ｄ画像は、表面または構造の三次元特性に対応する（例えば表面または構造の地形学）情報または信号を含む、提供するまたは伝える画像を指すことができる。加えて、３Ｄ輪郭画像はまた、３Ｄ輪郭カメラ５６によって捕らえられる応答または光学的応答と呼ぶことができる。
第８のプロセス部分９６６において、第１の３Ｄ輪郭画像は、画像信号に変換され、ＣＰＵに伝えられる。第９のプロセス部分９６８において、第１の３Ｄ輪郭画像またはその画像信号は、ウエハー１２上の欠陥の３Ｄ高さ測定、共同平面測定、検出および／または分類の少なくとも１つのためＣＰＵによって処理される。
本開示のいくつかの実施態様において、９５２から９６８までのプロセス部分は、３Ｄ画像の対応している数を捕らえ、捕らえられた３Ｄ画像をＣＰＵに伝えるため、いかなる回数でも繰り返すことができる。９５２から９６８までのプロセス部分９５２は、ウエハースキャン動作通路に沿って選択された画像捕獲位置、または、ウエハースキャン動作通路全体に沿って、ウエハー１２全体で実行することができる。
本開示の具体的態様によるプロセス９５０は、４５°および０°の両方で同時にウエハー１２において導かれる細線照明を用いてウエハー１２（および／または他の半導体構造体）の点検を可能にする。４５°の細線照明および０°の細線照明は照明応答角度に沿った反射の結果として重ねることができ、それゆえに、同時に画像捕獲装置５６によって捕らえられる。したがって、様々な実施態様において、プロセス９００は、同時的なまたは本質的に同時的な異なるタイプのウエハー地形上の特色または特徴の点検および／または分析を可能にする。
異なる細線照明器から発される細線照明の相対的な強度の態様からみた光学的点検
本開示の具体態様において、４５°の細線照明および０°の細線照明の相対的な強度は必要に応じて例えば、ウエハー１２の特徴、特性および／または地形上の特徴によって、選ばれておよび／または変化されて、制御することができる。
特に、４５°の細線照明および０°の細線照明の相対的な強度は、細線照明の散乱または広く反射されたビームの捕らえられたまたは検出された強度と関連して、細線照明の十分に反射されたビームの捕らえられたまたは検出された強度に基づいて独立して制御することができる。一般に、ほぼ等しい強度を有している細線照明の第１および第２のビームで、細線照明の十分に反射された第１のビームは、細線照明の散乱された第２のビームより高いまたは非常により高い強度を呈する。したがって、細線照明の十分に反射された第１のビームは、細線照明の散乱された第２のビームのそれより非常に大きい強度を有する、捕らえられたまたは検出された応答信号を生じさせることができる。
具体的態様において、散乱された細線照明から生じる応答信号の捕らえられた強度と関連して十分に反射された細線照明から生じる応答信号の捕らえられた強度をほぼ釣り合わせるまたは調整するため、第１の細線照明器５２ａ（すなわち、４５°の細線照明）から発される細線照明の強度は、第２の細線照明器５２ｂ（すなわち、０°の細線照明）から発される細線照明の強度と関連して減少することができる。例えば、第１の細線照明器５２ａ（すなわち、４５°の細線照明）から発される細線照明のほぼ２０％または３０％の強度は、第２の細線照明器５２ｂ（すなわち、０°の細線照明）から発される細線照明のほぼ７０％または８０％の強度に関して使うことができる。
細線照明器５２ａ、５２ｂによって供給されるまたは発される細線照明の相対的な強度は、例えばＣＰＵによって制御することができる。具体的態様において、細線照明器５２ａ、５２ｂによって供給されるまたは発される細線照明の相対的な強度は、例えば画像捕獲装置５６によって捕らえられる応答の最大および／または最小強度を選ぶおよび／または変化させて対応して制御するために制御することができる。
相対的な細線照明強度値の例が本開示において提供されるが、例えば、特定の特性、特徴および／または地形上のまたはウエハー１２の特徴によって、第１および第２の細線照明器５２ａおよび５２ｂに対応する他の相対的な細線照明強度値もまた、必要に応じて選ばれ、適用されまたは使うことができると理解される。
異なる波長の細線照明を使用する態様および効果
いくつかの実施態様において、特定のシステム１０の異なる細線照明器５２によって供給されるまたは発される細線照明の波長は、同一のまたは本質的に同一である。しかしながら、他の実施態様では、特定のシステム１０の異なる細線照明器５２によって供給されるまたは発される細線照明の波長は、異なるまたは本質的に異なる。
図２７ｃのシステム１０と関連している本開示の具体的態様において、第１の細線照明器５２ａによって発される細線照明の波長（例えば、細線照明の第１のビーム）は、第２の細線照明器５２ｂによって発される細線照明の波長（例えば、細線照明の第２のビーム）と異なる。言い換えると、具体的態様において、４５°の細線照明の波長は、０°の細線照明の波長と異なる。
異なる波長の細線照明は、ウエハー１２を離れた反射および／または散乱、および、画像捕獲装置５６による同時的な捕獲の後、重ねることができる。細線照明器５２から発される細線照明の波長が異なる多くの実施態様において、画像捕獲装置５６は、カラーカメラである。カラーカメラは、異なる波長の細線照明の受容、捕獲、区別、分離および／または識別を容易にするまたは可能にすることができる。
異なる細線照明器５２から発される細線照明の異なるビームが同じ波長である場合、それらは重ねの後、直ちに差別化、個々に識別または、切り離されない。したがって、異なる細線照明器５２から発される細線照明の異なるビームが同じ波長である場合には、細線照明の異なるビーム間のクロストーク、干渉または相互作用が存在する可能性がある。したがって、画像捕獲装置５６によって捕らえられる応答は、悪影響を受ける可能性がある。
しかしながら、異なる細線照明器５２（例えば第１および第２の細線照明器５２ａおよび５２ｂ）から供給されるまたは発される細線照明の異なるビームが異なる波長である場合、クロストークは軽減されるまたは取り除くことができ、１つの細線照明器から発される細線照明（例えば第１の細線照明器５２ａ）は、異なる細線照明器によって発される（例えば第２の細線照明器５２ｂ）細線照明から、直ちに差別化されたり、個々に識別されたり、または切り離すことができる。
ほとんどの実施態様において、異なる細線照明器から発される細線照明の異なるビームの波長の違いは、クロストークを減らすまたは取り除くため、少なくともほぼ３０ｎｍであり、このことにより、細線照明の前記異なるビームの精度の区別、識別および／または分離の向上を可能にする。
具体的態様において、第１の細線照明器５２ａの波長の４５°の細線照明は、ほぼ２００ｎｍから７５０ｎｍの間、例えば３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍ、４５０ｎｍ、５００ｎｍ、５５０ｎｍまたは６００ｎｍであり、波長の０°の細線照明は、波長の４５°の細線照明とは異なり、少なくとも約３０ｎｍ、例えば約５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍまたは２００ｎｍである。
他の実施態様において、第１の細線照明器５２ａは、赤色に対応する中心波長を有する照明を出力することができ、一方で第２の細線照明器５２ｂは、青または緑色に対応する中心波長を有する照明を出力することができる。あるいは、第１の細線照明器５２ａはそれぞれ、青または緑色に対応する中心波長を有する照明を出力することができ、第２の細線照明器は、青または緑色に対応する中心波長を有する照明を出力することができる。
画像捕獲装置５６によって捕らえられる細線照明の異なるビームが識別されるおよび／または個々に処理されることができる実施態様において、細線照明の各々のビームにより利用できるようになるまたはそれに関連する情報は、個々に得られる、使われるおよび／または記憶することができる。
例えば、４５°の細線照明の波長が０°の細線照明の波長と異なるところで、画像捕獲装置によって捕らえられる応答（すなわち、重ねられた４５°の細線照明および０°の細線照明）は、詳細にまたは独自に４５°の細線照明および０°の細線照明とそれぞれ関連する情報を引き出すために処理することができる。
本開示のいくつかの実施態様において、９５２から９６８までのプロセス部分の中間のおよび／または最終的な結果、およびその繰り返し（例えば、３Ｄ画像の処理から得られた結果）は、ＣＰＵのデータベースにおいて保存される。本開示の他の実施態様において、９５２から９６８までのプロセス部分の中間のおよび／または最終的な結果、およびその繰り返し（例えば、３Ｄ画像の処理から得られた結果）は、必要に応じて代わりのデータベースまたはメモリスペースにおいて保存される。
図２８ａおよび図２８ｂは、ウエハー１２の表面から異なる方向へ反射される細線照明（それゆえに、異なる光学的移動通路）が異なるまたは不規則な強度の反射された細線照明を生じさせることができる代表的な方法を示す。図２８ｂは、細線照明がウエハー１２を離れて反射されたウエハー１２に沿った位置、すなわち、位置Ｐ１からＰ９を示し、そこで位置Ｐ２からＰ８は、ウエハー１２上の３Ｄ特徴と関連している。実施態様によっては、位置Ｐ２からＰ８の３Ｄ特徴は、欠陥または光学雑音の供給源を含むまたは担持する。
ウエハー１２の表面から反射すると、反射された細線照明（または細線照明の反射ビーム）は、複数の光学的移動通路に沿ってウエハー１２の表面から離れて移動する。
図２９は、位置Ｐ１からＰ９の各々で３Ｄ輪郭カメラ５６によって生成されるそれぞれ第１および第２の光学的移動通路に沿って移動している照明に対応する第１および第２の応答を表す。各々の応答（または光学的応答）は、位置Ｐ１からＰ９の各々で、対応してウエハー１２の表面輪郭または３Ｄ特徴またはトポロジと関連する特定の細線照明強度、分配、パターンおよび／または高さに対応する。
前述のように、ウエハー１２の表面を離れた細線照明の反射は、例えばウエハー１２の表面上に担持される構造、特徴、欠陥および／または光学雑音または散乱供給源の存在および／または特徴のようなウエハー１２の３Ｄ特徴またはトポロジに依存する。
したがって、多くの実施態様において、ウエハー１２の表面に沿って与えられた位置（例えば位置Ｐ１からＰ９）で第１の応答および第２の応答の相対的な輪郭は、ウエハー１２の表面に沿った前記与えられた位置での３Ｄ特徴またはトポロジに依存する。
図２９に示すように、第１のウエハー位置Ｐ１で各々の第１および第２の光学的移動通路に沿って反射される細線照明は、ウエハー１２の表面の３Ｄ特徴またはトポロジによって影響を受けない。これは、位置１でのウエハー１２の表面上の３Ｄ特徴の欠如によるためである。その結果、第１および第２の方向において反射される細線照明の強度、および、第１および第２の光学的移動通路に沿った移動は、それぞれ、類似しているまたは本質的に同じである。したがって、位置１のウエハー１２の表面を離れた細線照明の反射は、類似した第１のおよび第２の応答を生じさせる。
しかしながら、ウエハー１２の表面に沿った位置Ｐ２からＰ８の各々で、ウエハー１２の表面を離れた細線照明の反射は、３Ｄ特徴の存在により影響を受ける。
例えば、ウエハー１２の表面に沿った位置Ｐ２で、３Ｄ特徴または３Ｄ特徴のトポロジは第１の方向の細線照明の反射に対して効果を与えず、それゆえに、第１の光学的移動通路に沿って細線照明の中で移動するが、細線照明が第２に光学的通路に沿って移動するのを防ぐ（すなわち、３Ｄ特徴は第２の光学的通路をふさぐ）。これにより、第２の応答または第２に光学的応答と比較して、より高い強度を有する第１の応答または第１の光学的応答が生じる。図２９に示すように、位置Ｐ２で、第２の応答は、最小または０強度レベルである。類似した考察は、存在する３Ｄ特徴の横の範囲またはスパン（例えば幅）が位置Ｐ２よりも大きい位置Ｐ３にも適用される。
位置Ｐ４で、細線照明は第１および第２の光学的移動通路の各々に沿って反射されるが、前記反射は、位置Ｐ４で３Ｄ特徴によって担持される欠陥に影響を受ける。特に、欠陥によって、第２の方向と比較すると第１の方向に細線照明のより大きな反射が生じ、このことにより、第２の応答より高い強度を有する第１の応答または第１の光学的応答につながる。様々な実施態様において、第１および第２の応答の比較および分析は、ウエハー１２の表面に存在する欠陥またはそれにより担持される欠陥の識別および／または分類を容易にする。
位置Ｐ５で、細線照明は、第２の光学的移動通路に沿った第２の方向と比較すると、第１の光学的移動通路に沿った第１の方向においてより弱く反射される。これにより、第１の応答は第２の応答と比較して、低い強度を有することになる。与えられた位置（例えば、Ｐ５で）での第１および第２の応答の相対的な強度の比較および分析は、ウエハー１２の表面に存在する欠陥またはそれにより担持される欠陥の識別および／または分類を容易にする。
３Ｄ特徴のほぼ上部または頂上に対応する位置Ｐ６で、細線照明は、各々の第１および第２の方向、それゆえに第１および第２の光学的移動通路でほぼ等しく反射される。したがって、第１および第２の応答は、ほぼ等しいまたは同一である。
各々の位置７および８で、３Ｄ特徴または３Ｄ特徴のトポロジは、第２の方向、それゆえに第２に光学的移動通路に沿った細線照明の反射を生じるが、第１の方向、それゆえに第１の光学的移動通路に沿った細線照明の反射を防ぐ。結果として位置Ｐ７およびＰ８で、第２の応答または第２に光学的応答が存在する一方で、第１の応答または第１の光学的応答は最小またはゼロ強度である。
最後に、位置Ｐ９で、位置Ｐ１に関して説明されるそれに類似している方法において、各々の第１および第２の方向の各々、それゆえに第１および第２の光学的移動通路の各々に沿った細線照明の反射は影響を受けない。それゆえに、位置Ｐ９の第１および第２の応答はほぼ同一である（例えば等しい強度である）。
いくつかの実施態様において、第２の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７５０および／または第３の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス９５０は、例えば３Ｄ輪郭カメラ５６のような単一の画像捕獲装置を用いて少なくとも２つの応答の捕獲、それゆえにウエハー１２の３Ｄ特徴（例えば３Ｄ特色）と関連した少なくとも２つの閲覧を容易にするまたは可能にする。加えて、多数の実施態様において、少なくとも２つの応答の捕獲、それゆえにウエハー１２の３Ｄ特徴（例えば３Ｄ特色）と関連した少なくとも２つの閲覧は、３Ｄ輪郭カメラ５６によって同時に実行される。
様々な実施態様において、少なくとも２つの応答または少なくとも２つの閲覧は、ウエハー１２の３Ｄ特徴（例えば３Ｄ特色）の単一の表現、閲覧または画像を生み出すために組み合わせる、構成するまたは一緒に使用する（例えば構成する）ことができる。いくつかの実施態様において、少なくとも２つの応答の組合せまたは組成は、高められた、例えばより正確なウエハー１２の、３Ｄ特徴（例えば３Ｄ特色）の画像の生成を可能にする。
少なくとも２つの応答の捕獲は、３Ｄプロファイリングまたはウエハーの点検の精度を改良することができる。例えば、様々な実施態様において、少なくとも２つの応答の捕獲は、ウエハー１２の表面に存在する欠陥の識別の精度を高めることができる。
既存のまたは従来のウエハー点検方法では、３Ｄ特徴と関連している複数の応答の捕獲または閲覧のための複数の画像捕獲装置の使用を含む高価で、大きなおよび／または複雑なシステムまたは装置構成が一般に必要とされる。また、既存のウエハー点検システムおよび方法では、画像捕獲装置で一貫して捕らえるまたは露出タイミングで画像を同期させることができない。通常、連続的な画像捕獲間のわずかな非同期が、望ましくないまたは不適当な反射の捕獲につながり、それゆえに不適当なまたは不正確な画像の捕獲につながる。加えて、ウエハーの一般に一貫しない３Ｄ輪郭により、照明は、画像捕獲装置への伝達およびそれによる捕獲のために前記ウエハーの表面から一貫してまたは均等に反射されない。ウエハーの表面上の構造的および幾何学的な変化による照明の波長分散は、単一の閲覧または光学的応答のみを用いた場合、概してウエハー検査の不正確さにつながる。
本開示の多くの実施態様において、システム１０は、複数の異なる方向にウエハー１２の表面を離れて反射された照明が３Ｄ輪郭カメラ５６または３Ｄ画像捕獲装置５６によって同時に捕らえられるのを可能にする。例えば、様々な実施態様において、システム１０は、第１および第２の方向が拡散的および非平行の少なくとも１つである少なくとも第１の方向および第２の方向にウエハー１２の表面を離れて反射された照明が３Ｄ輪郭カメラ５６または３Ｄ画像捕獲装置５６によって同時に捕らえられるのを可能にする。これは、ウエハー１２の表面に沿った各々の位置での複数の光学的応答または画像（別名、閲覧）の捕獲または製造を容易にするまたは可能にする。したがって、本開示の多数の実施態様は、ウエハー１２の３Ｄプロファイリングの改良された精度、それゆえにウエハー１２の改良された点検、例えば欠陥検出の精度の増加を提供する。
単一の画像捕獲装置の使用、特に３Ｄ画像捕獲装置５６の使用はまた、システム１０のコストおよび／または空間効率の改良を容易にするまたは達成する。さらに様々な実施態様において、単一の対物レンズ５８および単一の管レンズ６０の使用は、ウエハー１２の点検または画像捕獲と関連した較正の容易さ、速度および精度の増加を補助する。
上記した２Ｄウエハー・スキャニングまたは点検プロセスに関して類似したまたはそれと似通った方法において、対物レンズ５８と管レンズ６０との間の規準照明は、例えば対物レンズ５８と管レンズ６０との間で本質的にシステム１０の既存の構成要素を変更または再配置する必要なしで、追加の光学的構成要素をシステム１０に導入するのを容易にすることができる。
第１、第２または第３の３Ｄウエハー・スキャニングプロセス７００、７５０、９５０の完了の後、プロセス部分４１６および４１８を実行することによって得られるウエハー１２上の検出された欠陥および場所、および、その分類は統合することができる。欠陥および場所、および、その分類の統合により、プロセス部分４２０の検査スキャン動作通路の計算が容易になる。本開示のいくつかの実施態様において、検査スキャン動作通路は、ウエハースキャン動作通路に沿ってウエハー１２に検出される欠陥の場所に基づいて計算される。加えて、検査スキャン動作通路に沿った欠陥画像捕獲位置がプロセス部分４２０において計算されるまたは決定される。本開示のほとんどの実施態様において、欠陥画像捕獲位置は、プロセス部分４１６および４１８の間、欠陥が検出された（すなわちウエハー１２のＤＲＯＩ）ウエハー１２上の場所に対応する。
例示的な方法４００のプロセス部分４２２において、本開示の一実施態様による例示的な検査プロセス８００が実行される。検査プロセス８００は、プロセス部分４１６および４１８において検出した欠陥の検査を可能にする。本開示のほとんどの実施態様において、検査プロセス８００は、第１のモード８００ａ、第２のモード８００ｂ、および、第３のモード８００ｃのうちの少なくとも１つを経て発生する。
例示的な検査プロセス８００
図２６は、本開示の一実施態様による例示的な検査プロセス８００のプロセス・フローチャートに示す。
本開示のほとんどの実施態様において、検査プロセス８００は３つの検査モード、すなわち、第１のモード８００ａ、第２のモード８００ｂおよび第３のモード８００ｃを含む。ステップ８０２において、検査モード（すなわち、第１のモード８００ａ、第２のモード８００ｂおよび第３のモード８００ｃの１つ）が選択される。
検査プロセス８００の第１のモード８００ａ
方法４００のステップ４１６において実行される２Ｄ画像処理プロセス６００の間、検査プロセス８００の第１のモード８００ａのステップ８０４において、検出されるすべての欠陥の第１の画像および第２の画像は統合され、保存される。
ステップ８０６において、ウエハー１２に検出される欠陥の、統合されて、保存された第１の画像および第２の画像は、オフラインの検査のための外部の記憶装置またはサーバーにアップロードされるまたは移される。
ステップ８０８において、ウエハー１２（すなわち、ウエハー・テーブル１６上の現在のウエハー１２）は外され、第２のウエハーはロボットアームによってウエハー・テーブル１６上へウエハー積み重ね２０から供給される。ステップ８１０において、８０４から８０８の各々のステップは、第２のウエハーのために繰り返される。
ステップ８０４から８１０は、いかなる回数でも、ウエハー積み重ね２０のウエハーの数によって連続して繰り返される。ステップ８０４から８１０８の繰り返しは、ウエハー積み重ね２０の各々のウエハーのために得られる第１の画像および第２に画像の統合および保存、および、オフライン検査のための外部の記憶装置またはサーバーへの第１の画像および第２の画像のアップロードにつながる。ユーザ介入の必要性なしで、製造に影響を及ぼさずに第１のモード８００ａは自動化されたステップ８０４から８１０の実行を可能にすることは当業者によって認識される。この方法は製造を続けることを可能にし、一方でユーザが保存された画像のオフラインの検査を実行することができる。この方法は、生産性と同様にシステム１０稼働率を増やす。
検査プロセス８００の第２のモード８００ｂ
検査プロセス８００の第２のモード８００ｂのステップ８２０において、多数の検査画像は、ステップ４２０において計算されるように各々の欠陥画像捕獲位置で捕らえられる。本開示のいくつかの実施態様において、検査明視野画像および検査暗視野画像は、図１４に示される検査画像捕獲装置６２を用いてステップ４２０において計算されるように各々の欠陥画像捕獲位置で捕らえられる。これは、つまり、明視野照明器６４を使用している検査明視野画像および暗視野照明器６６を使用している検査暗視野画像は、ステップ４１６の２Ｄ画像処理プロセス６００によって検出される各々の欠陥で捕らえられるということである。多数の検査画像の各々は、検査画像捕獲装置６２によって捕らえられる。本開示のいくつかの実施態様において、多数の検査画像の各々は、カラー画像である。
本記載の開示によって提供したそれぞれ明視野検査画像および暗視野検査画像を捕らえるために使われる明視野照明および暗視野照明の強度は、必要に応じて、決定されて、変化することは当業者によって理解される。例えば、多くの検査画像を捕らえるために使用される照明の強度は、システム１０のユーザが検査を望むウエハー欠陥のタイプに基づいて、または、ウエハー１２の材料に基づいて選ばれる。また、ユーザによって設定された明視野および暗視野の様々な組合せおよび様々な強度レベルを用いて複数の検査画像を捕らえることが可能である。
ステップ８２２において、ステップ４２０において計算されるように各々の欠陥画像捕獲位置で捕らえられる検査画像の数は統合され、保存される。各々の欠陥画像捕獲位置で、統合されて保存された、捕らえられた検査画像は、それからステップ８２４のオフラインの検査のために外部の記憶装置またはサーバーにアップロードされる。
ステップ８２６において、ウエハー１２（すなわち、ウエハー・テーブル１６上の現在のウエハー１２）は外され、第２のウエハーは、ロボット・ウエハー・ハンドラ１８によって、ウエハー・テーブル１６上へウエハー積み重ね２０から供給される。ステップ８２８において、ステップ４０２から４２２の各々は第２のウエハーのために繰り返される。第２のウエハーで検出された欠陥の、統合されて保存された第１の画像および第２の画像は外部の記憶装置またはサーバーにアップロードされる。
検査プロセス８００の第２のモード８００ｂにおいて、ステップ８２０から８２８は、ウエハー積み重ね２０のウエハーの数によっていかなる回数でも繰り返すことができる。ステップ８２０から８２８の繰り返しは、ウエハー積み重ね２０の各々のウエハーのために得られた、捕らえられた明視野検査画像および暗視野検査画像の統合および保存、第１の画像および第２の画像のオフラインの検査のために外部の記憶装置またはサーバーへの、アップロードにつながる。
この方法は製造を続けることを可能にし、一方でユーザが保存された画像のオフラインの検査を実行することができる。この方法により、機械利用に影響を及ぼさずにオフラインの検査のために照明の様々な組合せで各々の欠陥の複数の画像を捕らえることを可能にし、生産性を改良する。
検査プロセス８００の第３のモード８００ｃ
本開示のほとんどの実施態様において、検査プロセス８００の第３のモード８００ｃは、手動入力、特にユーザによる入力または命令によって初期化される。ステップ８４０において、ユーザは、第１の欠陥画像捕獲位置で第１の検査明視野画像および第１の検査暗視野画像を捕らえる。ステップ８４２において、ユーザは、捕らえられた第１の検査明視野画像および第１の検査暗視野画像を手動で点検またはチェックする。本開示のいくつかの実施態様において、第１の検査明視野画像および第１の検査暗視野画像は、ユーザによるそれの目視検査を容易にするためにスクリーンまたはモニタに表示される。ユーザは、明視野および暗視野照明器を用いて異なる照明の組合せで欠陥を見ることができる。
ステップ８４４において、ユーザは、第１の欠陥画像捕獲位置に対応する欠陥を受け入れるまたは拒絶または分類しなおす。ステップ８４０から８４４はそれから、ステップ４２０において計算されるようにいずれの欠陥画像捕獲位置でも連続して繰り返される。
ステップ８４０から８４４がいずれ欠陥画像捕獲位置のためにも連続して繰り返された後、肯定的な欠陥およびそれらの分類はそれからステップ８４６において統合されて、保存される。統合されて、保存された肯定的な欠陥およびそれらの分類は、それからステップ８４８においてアップロードされるまたは外部の記憶装置またはサーバーに移される。検査プロセス８００の第３のモード８００ｃにおいて、ウエハー１２（すなわち、ウエハー・テーブル１６上の現在のウエハー１２）は、ステップ８４６の完了の後、外されるだけである。したがって、検査プロセスの第３のモード８００ｃは、目視検査または各々のウエハーの検査を遂行するために連続的なユーザの存在を必要とすることが当業者によって認識される。
検査プロセス８００のステップ８４８において、ウエハー１２（すなわちウエハー・テーブル１６上の現在のウエハー１２）は外され、ロボット・ウエハー・ハンドラ１８はそれからウエハー積み重ね２０からウエハー・テーブル１６上に第２のウエハーを供給する。ステップ８４０から８４８は、点検されるウエハーの数（またはウエハー積み重ね２０のウエハーの数）によって、いかなる回数でも繰り返される。
検査プロセスの第１のモード８００ａ、および、第２のモード８００ｂは、外部の記憶装置またはサーバーへの捕らえられた画像の比較的無差別の統合、記憶およびアップロードを生じさせることは上記の記載の開示が提供される当業者によって理解される。第１のモード８００ａおよび第２のモード８００ｂは、自動化された検査プロセスを表す。ユーザは、必要とされる限り捕らえられた画像のオフラインの検査のために外部の記憶装置またはサーバーにアクセスすることが可能である。第１のモード８００ａおよび第２のモード８００ｂは、ウエハー積み重ね２０の各々のウエハーの連続的な検査、または、連続的な画像の捕獲、統合、アップロードおよび記憶を可能にする。
３つの検査モード、すなわち第１のモード８００ａ、第２のモード８００ｂおよび第３のモード８００ｃのみが本記載において説明される一方で、当業者が代わりの検査プロセスまたは異なる順列または３つの検査モード８００ａ、８００ｂおよび８００ｃの各々のステップの組合せを採用してもよいということは、当業者によって認識される。加えて、３つの検査モード８００ａ、８００ｂおよび８００ｃの各々は、本開示の範囲内において従来技術で周知の方法を用いて、必要に応じて改良されるまたは変えられると当業者によって認識される。
検査プロセス８００の実行の後、欠陥および場所の確認、および、その分類は、ステップ４２６において統合されて保存される。欠陥および場所の確認、および、その分類は、データベースまたは外部のデータベースまたはメモリスペースのいずれにおいても統合されて保存される。ウエハー・マップもまた、ステップ４２６においてアップデートされる。
前述したように、各々の捕らえられた明視野画像、ＤＨＡ画像およびＤＬＡ画像は、ウエハー１２上の欠陥を識別または検出するため、対応している絶好の参照または参照画像と比較される。本開示（図１８に示すように）によって提供される例示的な参照画像作成プロセス９００はそのような参照画像の作成または派生を容易にする。参照画像作成プロセス９００はまた、トレーニング・プロセスと呼ぶことができると当業者によってよく理解されている。
前述したように、２Ｄウエハー・スキャニングプロセス５００の間、捕らえられた２Ｄ明視野画像、２Ｄ ＤＨＡ画像、２Ｄ ＤＬＡ画像の各々は、参照画像作成プロセス９００によって生成されるそれらの対応している参照画像と好ましくは適合される。
例示的な比較プロセスは、２Ｄ画像処理プロセス６００によってすでに説明された。しかしながら、明確性を増加させるため、作業画像および参照画像間の適合の要旨を以下で提供する。第１に、本開示のいくつかの実施態様において、選択された作業画像のサブピクセル整列は、テンプレート、トレース、バンプ、パッド、および、他のユニークなパターンを含むがこれに限らない公知の参照を用いて実行される。
第２に、作業画像が捕らえられた画像捕獲位置でのウエハー１２の参照強度が計算される。作業画像と適合させるための適切な参照画像がそれから選ばれる。本開示のいくつかの実施態様において、適切な参照画像は、参照画像作成プロセス９００によって生成された複数の参照画像から選ばれる。
ＣＰＵは、作業画像が適合する適切な参照画像の選択および抽出を可能にするようにプログラムすることができる。本開示のほとんどの実施態様において、参照画像作成プロセス９００による参照画像の各々の画素の正規化された平均または幾何平均、標準偏差、最大および最小強度の計算および記憶は、作業画像が比較される適切な参照画像の抽出の速度および精度を高める。
作業画像の各々の画素のための対応している量的データは、それから計算される。量的データは、例えば正規化された平均または幾何平均、標準偏差、最大および最小強度である。作業画像の各々の画素のための量的なデータ値はそれから、選択された参照画像の各々の画素の対応しているデータ値に対して参照されるまたは調べられる。
量的データ値の作業画像の画素と参照画像の画素との間の比較は、欠陥の識別または検出を可能にする。本開示のほとんどの実施態様において、所定の閾値は、ユーザによって決められる。作業画像の画素と参照画像の画素との間の量的データ値の違いは倍数詞、加法および一定値のうちの１つで所定の閾値に対して適合される。作業画像の画素と参照画像の画素との間の量的データ値の違いが所定の閾値より大きい場合、欠陥（または複数の欠陥）は、フラグを立てられる。
所定の閾値は、必要に応じて変化することができる。本開示のいくつかの実施態様において、所定の閾値は、プロセス４００の厳しさを調整するために変化することができる。加えて、所定の閾値は、検出される欠陥のタイプ、点検のために存在するウエハー１２の材料、または照明状態によって必要に応じて変化することができる。さらに、所定の閾値は、顧客の、またはより一般には半導体産業の必要条件により変えられる。
本開示の実施態様による半導体ウエハーを点検するためのシステム１０およびプロセス４００は上記された。上記の開示が提供される当業者は、システム１０およびプロセス４００に対する修正は、本開示の範囲内において実行されることを理解する。例えば、プロセス４００のプロセス部分の連続、および、プロセス５００、６００、７００、７５０、８００、９００および９５０のステップの連続は、本開示の範囲内において改良されてもよい。
ウエハーの正確かつ費用効果的な点検を可能にすることは、本開示の様々な実施態様のシステム１０およびプロセス４００の目的である。ウエハーが動いている一方でのシステム１０およびプロセス４００によるウエハーの自動化された点検のための能力はウエハーの点検の効率を高める。これは、既存のいくつかの半導体ウエハー点検システムと同様にその画像捕獲のために点検位置で個々のウエハーの減速および停止する、画像が捕らえられた後、点検位置からウエハーの次の加速および輸送するために時間が無駄にならないためである。複数の捕獲画像間の公知の画像オフセットは捕らえられた画像の処理を容易にし、このことにより、そこにおいて存在する欠陥を検出する。同じウエハーのための特定の一連の画像に関するオフセットにより、ソフトウェアはウエハーの欠陥の共同縦座標、続いてフレーム全体のウエハーの位置を正確に決定することができる。オフセットは、ＸおよびＹ移動モーターのエンコーダ値を読み込むことによって好ましくは決定され、欠陥または複数の欠陥の共同縦座標を計算するために用いる。加えて、すべての点検場所での２つの画像の使用は、より正確なウエハー検査を容易にするため、２つの異なる映像技術の利点を組み合わせる。
捕獲画像の時間同期が必要に応じて変えられることもまた、当業者によってよく理解されている。特に、時間同期は、捕獲画像間の画像オフセットを補正するプログラマブルコントローラの能力を高めるために調整される。本開示のシステム１０およびプロセス４００は、点検の質の劣化を最小化するように、画像捕獲のための照明の供給と対応している画像捕獲装置の露出との間の正確な同期を容易にする。
システム１０によって使用される照明は高められた質の画像を捕らえるため、光の最大限の可視スペクトルであってもよい。システム１０による画像の捕獲のために供給される照明およびそれらの組合せの強度は、必要に応じて、検出される欠陥のタイプ、ウエハーの材料、および、ウエハー検査の厳しさを含むがこれに限らない要因により容易に選ばれるおよび変化することができる。本開示にもよって提供されるシステム１０およびプロセス４００は、ウエハーが動いている一方でのウエハー上の３Ｄ要素の高さの測定および３Ｄ輪郭画像の分析を可能にする。
本開示のシステム１０は、ウエハー構造または特徴の変化の要求を満たすために頻繁な空間再構成を必要としない光学的構成（すなわち、光学的点検ヘッド１４）を有する。加えて、システム１０での管レンズの使用により、システム１０の、特に光学的点検ヘッド１４の再構成および設計を容易にするのを可能にする。管レンズの使用により、光学的構成要素およびアクセサリのシステムへの、特に対物レンズと管レンズとの間への導入の容易さが高まる。
本開示のシステム１０は、システム１０に不必要な振動を緩衝するための（集合的にスタビライザ・メカニズムとして公知の）振動絶縁装置２４を含む。振動絶縁装置２４は、第１の画像捕獲装置３２、第２の画像捕獲装置３４、３Ｄ輪郭カメラおよび検査画像捕獲装置６２によって捕らえられた画像の質を高めるのを補助し、したがって欠陥検出の精度を高めるのを補助する。加えて、システム１０のＸＹテーブルは、点検位置に関するウエハーの正確な移動および整列を可能にする。
背景にて説明したように、既存の参照画像派生または作成プロセスは「良好な」ウエハーの手動選択を必要とし、得られた参照画像の相対的な不正確および不一致につながる。したがって、ウエハー検査の質は、悪影響を受ける。本開示の実施態様によるシステム１０およびプロセス４００は、「良好な」ウエハーの手動選択（すなわち主観的な選択）のない参照画像の生成により高められた質の点検を達成する。参照画像作成プロセス９００はウエハーの異なる場所全体での強度の異なる閾値の適用を可能にし、したがって、ウエハー全体で非線形照明変化に対応する。プロセス４００はしたがって、欠陥の誤ったまたは不必要な検出の減少を容易にし、最終的に、ウエハー検査の質が高められる。
本開示の実施態様は、参照画像と未知の質ウエハーの捕らえられた画像とを比較する分析的モデルを用いた自動化された欠陥検出を容易にするまたは可能にする。本開示はまた、デジタル化された画像（すなわち作業画像および参照画像）で好ましくはデジタル分析を実行することによって自動化された欠陥検出を可能にする。
本開示の実施態様は、製造に影響を及ぼさずに、機械の稼働率を改良する、自動化された検査モードを容易にするまたは可能にする一方で、既存の装置は、異なる照明強度で見ることによりすべての欠陥を決定するためにオペレータを必要とする手動の検査モードのみを提供する。
本開示の様々な実施態様によって提供される半導体ウエハーおよび構成要素を点検するためのシステム、装置、方法、プロセスおよび技術は前述のように説明される。システム、装置、方法、プロセスおよび技術は、背景で言及されるように既存の半導体点検システムおよび方法が面する問題または課題のうちの少なくとも１つに対処する。しかしながら、本開示は、特定の形状、配置または上記した実施態様の構造に限定されない当業者によってよく理解されている。この開示を鑑みてその多くの変化および／または修正は、開示の範囲および趣旨から逸脱することなく作成することができることは当業者にとって明らかである。

Claims (25)

  1. 点検中に物体の表面を調べるための装置であって、
    鏡面反射される、細線照明の第１の入射ビーム、および、非鏡面反射される、細線照明の第２の入射ビームを生成するために、点検中の物体の表面における点検位置に対する第１の入射角度での細線照明の第１の入射ビーム、および、点検中の物体の表面における前記点検位置に対する第２の入射角度での細線照明の第２の入射ビームを同時に供給するように構成され、前記第１の入射ビームおよび前記第２の入射ビームは、点検中の物体の表面において、鏡面反射された前記第１の入射ビームと、非鏡面反射された前記第２の入射ビームとが、反射の後、重なるように、点検中の物体の表面から光学的移動通路に沿って反射される、細線照明機構、および、
    重ね合わされた、前記細線照明の第１の入射ビーム、および、前記細線照明の第２の入射ビームを、単一の閲覧として受けるように構成されている画像捕獲装置を、備え、
    前記第１の入射角度および前記第２の入射角度は、点検中の前記物体の前記表面に垂直な軸に対して定義され、互いに異なっており、
    前記細線照明機構は、前記細線照明の前記第１の入射ビームを供給するように構成される第１の細線照明器、および、前記細線照明の第２の入射ビームを供給するように構成される第２の細線照明器を含む、ことを特徴とする装置。
  2. 前記細線照明の前記第１の入射ビームおよび前記細線照明の前記第２の入射ビームは、前記点検位置において重ね合わされており、点検中の前記物体の前記表面の前記点検位置における垂直な軸に対して互いに異なる角度で、点検中の前記物体の前記表面に入射されている、請求項１記載の装置。
  3. 鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームは、同じ波長を有している、請求項１記載の装置。
  4. 鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームは、異なる波長を有している、請求項１記載の装置。
  5. 重ね合わされた、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受け、第１の反射照明移動通路に沿って、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを導くように配置され、構成された一組の第１の反射器と、
    前記一組の第１の反射器から反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受け、第２の反射照明移動通路に沿って、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを導くように配置され、構成された一組の第２の反射器と、をさらに含み、
    前記一組の第１の反射器および前記一組の第２の反射器は、前記画像捕獲装置によって、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの同時捕獲を可能とするように配置され、構成されている、請求項１記載の装置。
  6. 前記一組の第１の反射器および前記一組の第２の反射器の少なくとも１つがプリズムを含む、請求項５記載の装置。
  7. 前記一組の第１の反射器および前記一組の第２の反射器と前記画像捕獲装置との間に配置された対物レンズ・アセンブリをさらに含み、前記対物レンズ・アセンブリは、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受けるように構成される、請求項６記載の装置。
  8. 前記細線照明機構は、
    前記画像捕獲装置が、重ねられた、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの単一の閲覧を軸に沿って捕獲しており、前記軸と平行または非平行な軸の１つである１つの軸に沿った細線照明を供給するように構成された少なくとも１つの細線照明器を含み、
    前記画像捕獲装置は、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを同時に捕獲し、点検中の前記物体の前記表面の三次元特徴に対応する情報を含む応答を提供するように構成されている、請求項１記載の装置。
  9. 前記細線照明機構は、
    第１の波長で前記細線照明の前記第１の入射ビームを供給するように構成される第１の細線照明器、および、第２の波長で前記細線照明の第２の入射ビームを供給するように構成される第２の細線照明器とを含み、
    前記第１の波長および前記第２の波長は、少なくとも３０ｎｍ互いに異なる、請求項４記載の装置。
  10. 点検中の前記物体の前記表面は半導体素子の表面であり、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームとの、前記半導体素子の前記表面を離れる反射、および、前記画像捕獲装置による、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームとの受け取りは、前記半導体素子が動いている間に発生する、請求項８記載の装置。
  11. 前記画像捕獲装置に連結される処理装置をさらに含み、前記処理装置は、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームの反射、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームの反射に、それぞれ対応する第１の応答および第２の応答を受け、点検中の前記物体の前記表面の三次元特徴に対応する情報を決定するために、前記第１の応答および前記第２の応答を処理するように構成される、請求項１記載の装置。
  12. 前記処理装置が、点検中の前記物体の前記表面上の欠陥の識別を容易にするために合成的な応答を生み出すために、前記第１および第２の応答を処理するように構成される、請求項１１記載の装置。
  13. 点検中に物体の表面を調べるための方法であって、
    細線照明機構を用いて細線照明の第１の入射ビーム、および、細線照明の第２の入射ビームを点検位置に供給するステップであって、
    前記細線照明機構は、前記細線照明の前記第１の入射ビームを供給するように構成されている第１の細線照明器、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを供給するように構成されている第２の細線照明器を含み、
    前記細線照明の前記第１の入射ビームは、点検中の物体の表面における点検位置に対する第１の入射角度を有し、前記細線照明の前記第２の入射ビームは、点検中の物体の表面における点検位置に対する第２の入射角度を有している、ステップ、
    前記細線照明の前記第１の入射ビームを光学的移動通路に沿って、点検中の物体の表面から反射させ、前記細線照明の前記第２の入射ビームを同一の光学的移動通路に沿って、点検中の物体の表面から反射させることによって、鏡面反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームを、非鏡面反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームに重ねて生成するステップ、および、
    第１の応答および第２の応答を提供するために、画像捕獲装置を用いて、重ね合わされ鏡面反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを、単一の閲覧として捕獲するステップを、含む、方法。
  14. 前記細線照明の前記第１の入射ビームおよび前記細線照明の前記第２の入射ビームは、前記点検位置に置いて重ね合わされており、点検中の前記物体の前記表面の前記点検位置における垂直な軸に対して互いに異なる入射角度を有している、請求項１３記載の方法。
  15. 鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームは、同じ波長を有している、請求項１３記載の方法。
  16. 鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームは、異なる波長を有している、請求項１３記載の方法。
  17. 第１の反射照明移動通路に沿って、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを導くように構成された一組の第１の反射器によって、重ね合わされた、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受けるステップ、および、
    前記一組の第１の反射器からの反射に続いて、第２の反射照明移動通路に沿って、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを導くように構成された一組の第２の反射器において、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受けるステップを、さらに含み、
    前記一組の第１の反射器および前記一組の第２の反射器は、前記画像捕獲装置によって、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの同時捕獲を可能とするように配置され、構成されている、請求項１３記載の方法。
  18. 前記細線照明機構は、
    前記画像捕獲装置が、重ねられた、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの単一の閲覧を軸に沿って捕獲しており、前記軸と平行または非平行な軸の１つである１つの軸に沿った細線照明を供給する少なくとも１つの細線照明器を含み、
    前記画像捕獲装置は、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを同時に捕獲し、点検中の前記物体の前記表面の三次元特徴に対応する情報を含む応答を提供するように構成されている、請求項１３記載の方法。
  19. 前記細線照明機構は、
    第１の波長で前記細線照明の前記第１の入射ビームを供給するように構成される第１の細線照明器、および、第２の波長で前記細線照明の前記第２の入射ビームを供給するように構成される第２の細線照明器とを含み、
    前記第１の波長および前記第２の波長は、少なくとも３０ｎｍ互いに異なる、請求項１６記載の方法。
  20. 点検中の前記物体の前記表面は半導体素子の表面であり、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームとの、前記半導体素子の前記表面を離れる反射、および、前記画像捕獲装置による、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームと、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームとの受け取りは、前記半導体素子が動いている間に発生する、請求項１８記載の方法。
  21. 前記画像捕獲装置に連結される処理装置によって、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビームの反射に対応する応答を受けるステップ、
    前記処理装置によって、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームの反射に対応する第２の応答を受けるステップ、および、
    点検中の前記物体の前記表面の三次元特徴に対応する情報を決定するために、前記第１の応答および前記第２の応答を処理するステップを、さらに含む、請求項１３記載の方法。
  22. 点検中の前記物体の前記表面上の欠陥の識別を容易にするために合成的な応答を生み出すために、前記処理装置によって前記第１および第２の応答を処理するステップをさらに含む、請求項１３記載の方法。
  23. 点検中の前記物体の前記表面と前記画像捕獲装置との間に対物レンズ・アセンブリを配置するステップをさらに含み、
    前記対物レンズ・アセンブリは、鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、非鏡面的に反射された、前記細線照明の前記第２の入射ビームを受け、前記画像捕獲装置へと導くように構成される、請求項１３記載の方法。
  24. 前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの強度を規定し、制御するステップをさらに含む、請求項１３記載の方法。
  25. 前記細線照明の前記第１の入射ビーム、および、前記細線照明の前記第２の入射ビームの相対的な強度を規定し、制御するように構成される処理装置をさらに含む、請求項１記載の装置。
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