JP6594345B2 - ウェーハエッジ検出および検査 - Google Patents

Description

本発明は一般にウェーハエッジ検出および検査の方法とシステムに関する。

以下の説明と例は、本部分に包含されることにより、従来技術とは認められない。

検査工程は、ウェーハ上の欠陥を検出するために半導体製造工程中の種々のステップで用いられており製造工程においてより高い歩留まりを促進し、したがってより高い利益を促進する。半導体デバイスの組立てにおいて、検査は常に重要な部分であった。しかし、半導体デバイスの寸法が減少するにつれ、より小さい欠陥はデバイスを故障させることがあるため、許容できる半導体デバイスの製造を成功させるために、検査はさらに重要となっている。

単純な欠陥検出以上の情報は、検査工程中にそれほど頻繁に生成されない。例えば、サイズ、規模および位置等の欠陥特性は、ウェーハ検査によって生成される情報に基づいて決定されてもよい。しかし、そのような情報は典型的には、欠陥分類を決定するためには不十分である。したがって、ウェーハ検査後に、検査によって検出された欠陥に関する付加的な情報が、欠陥調査ツールを用いて生成されてもよく、次にその付加的な情報に基づいて欠陥分類が決定される。いくつかのそのような事例では、光学的欠陥検出装置によって検出された欠陥が、高分解能走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）調査ツールを用いて調査されてもよい。

欠陥調査を成功させるためには、検査によって検出された欠陥の、ウェーハ上の特定の固定位置に対する位置を比較的高精度で把握することが必要である。例えば、ウェーハ検査中に、ウェーハ上の固定位置に対する欠陥座標が決定されてもよい。したがって、ウェーハがウェーハ検査システムから欠陥調査ツールに搬送された後で、欠陥は、ウェーハ検査システムによって報告された座標と、欠陥調査ツールによって特定された固定位置に基づいて、欠陥調査ツールによって検出されることができる。ウェーハ上の固定位置は、ウェーハの中央部であってもよいし、および／またはウェーハのエッジに形成されるノッチでもよい。このように、そのような固定位置の座標を検査中にかなりの高精度で決定することは、欠陥調査中に欠陥を検出する困難さをかなり低減することになる。

ウェーハのエッジおよびノッチを検出するためにウェーハ検査システムによって用いられるいくつかの方法は、多重走査に基づくものであり、ウェーハ上で螺旋状にスポットを走査するウェーハ検査ツールアーキテクチャと互換性がある。それらのアーキテクチャにおいて、ウェーハは毎秒１００回転までスピンする。ウェーハ検査システムは、数ミクロンから数１０ミクロンまで変動するサイズを有する照明スポットを利用することがある。そのようなシステムの光学的収集サブシステムは、ウェーハ表面によって散乱された光を収集して、散乱信号の変化に基づいてウェーハ上の対象とする欠陥（ＤＯＩ）の存在を検出してもよい。最短検査時間を達成するために、ウェーハ上のスポット経路は、スポットサイズによって規定される螺旋ピッチを有する螺旋状トラックである。

螺旋状トラックの比較的狭いピッチは、ツールのスループットに影響を与えずに、エッジ検出システムが、多数の回転にわたりデータを収集することを可能にする。同じ考慮が、単一の比較的高速の感光素子を、現在用いられているエッジ検出方法の１つの自然な選択肢にしている。

いくつかの他のウェーハ検査および計測法ルールで用いられる別の手法は、限られた数、例えば３から４の、ウェーハエッジの写真または画像を撮像する撮像センサに依存する。エッジ座標はこれらの画像それぞれの中で検出され、次にウェーハ座標の中心を計算するために用いられる。ノッチ検出は、ウェーハ全体のエッジ走査か、ノッチ位置に関する予備情報（例えばプリアライナ）のうちいずれかを要することがある。そのような手法は、一般的に、ウェーハ検査システムの螺旋走査には組み込まれない。

エッジ検査能力を備えたエッジ検出システムは、ユーザに付加的な価値を提供できる。しかし、現在使用されている単一検出器システムは、多数のトラックにわたる検出器信号の段階的変化に依存し、したがって、エッジ検査能力を限定する直接撮像システムと比較した場合特に、限られた分解能を有する。例えば、欠陥は、単一検出器の信号では比較的小さな変化として表れ、エッジ検出器信号の段階的なトラック毎の変化に依存しながら検出するのは困難である。

米国特許出願公開第２００４／００５６２１６号 米国特許出願公開第２００８／０３０９９２７号

したがって、上記の不都合さのうち１つ以上を有していないウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するための方法およびシステムを開発することが有益である。

様々な実施形態の以下の説明は、添付の特許請求の範囲の主題を如何なる意味でも限定すると解釈されるべきではない。

１つの実施形態は、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するように構成されたシステムに関する。システムは、光源と、ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向するように構成された照明サブシステムを形成する少なくとも１つの光学素子を含む。スポットは、スポットの第１の部分がウェーハおよびウェーハのエッジに衝突し、スポットの第２の部分はウェーハにもウェーハのエッジにも衝突しないように、ウェーハのエッジを越えて延出する。システムは、ウェーハを回転させ、それによりスポットをウェーハのエッジにわたり走査させるように構成された段も含む。ウェーハは、スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転される。加えて、システムは、スポットがエッジにわたり走査される間にスポットからの光を検出して、検出された光に応答して出力を生成するように構成された検出器を含む。システムはさらに、ウェーハのエッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を、出力に基づいて決定して、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて決定するように構成されたコンピュータプロセッサを含む。システムはさらに、本明細書に記載されるように構成されてもよい。

別の実施形態は、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定する方法に関する。方法は、ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向することを含む。スポットは、スポットの第１の部分がウェーハおよびウェーハのエッジに衝突し、スポットの第２の部分はウェーハにもウェーハのエッジにも衝突しないように、ウェーハのエッジを越えて延出する。方法は、ウェーハを回転させ、それによりスポットをウェーハのエッジにわたり走査させることも含む。ウェーハは、スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転される。加えて、方法は、スポットがエッジにわたり走査される間にスポットからの光を検出して、それにより検出された光に応答して出力を生成することを含む。方法はさらに、ウェーハのエッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を、出力に基づいて決定して、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて決定することを含む。決定ステップはコンピュータプロセッサによって実行される。

上記の方法の各ステップは、本明細書にさらに説明されるように実行されてもよい。上記の方法は、本明細書に説明される任意の他の方法（複数）の任意の他のステップ（複数）を含んでもよい。上記の方法は、本明細書に説明されるシステムのうちいずれを用いて実行されてもよい。

本発明の他の目的と利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば明らかになる。

本明細書に説明されるように構成されたシステムの実施形態の側面図を示す模式図である。 本明細書に説明されるように構成されたシステムの実施形態の側面を示す模式図である。 本明細書に説明される１つ以上のシステムの実施形態によって生成され得る画像例の図である。 本明細書に説明される１つ以上のシステムの実施形態によって生成され得る画像例の図である。 本明細書に説明される１つ以上のシステムの実施形態によって生成され得る画像例の図である。 本明細書に説明される、コンピュータで実施される方法の実施形態のうち１つ以上を実行するコンピュータシステムで実行可能なプログラム命令を含む非一過性コンピュータ可読媒体の１つの実施形態を示すブロック図である。

本発明は種々の修正および別形態が可能であるが、その特定の実施形態が例として図面に示され、本明細書において詳細に説明される。しかし、図面とその詳細な説明は、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、反対に、本発明は添付の特許請求の範囲に規定される本発明の趣旨と範囲に属する全ての修正、等価物または別例を網羅することを意図している。

ここで図面を参照すると、図は縮尺通りに描かれていないことが気付かれる。特に、図のいくつかの要素の縮尺は要素の特性を強調するために大きく誇張されている。図は同じ縮尺で描かれていないことも気付かれる。２つ以上の図で描かれた、同様の構成の要素は、同じ参照番号を用いて示されている。本明細書に明記されない限り、説明され示される要素はいずれも、任意の適切な市販の要素を含んでもよい。

本明細書に説明される実施形態は一般にウェーハエッジ検出に関し、また、検査に関する可能性もある。したがって本明細書に説明される実施形態は、エッジおよびノッチ検出モジュール（またはＥＮＤＭ）と呼ばれてもよい。

１つの実施形態は、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するように構成されたシステムに関する。システムは、光源と、ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向するように構成された照明サブシステムを形成する少なくとも１つの光学素子を含む。そのようなシステムの１つの実施形態が図１に示されている。このシステムの実施形態は、光源１００と、ウェーハ１０８のエッジ１０６上のスポット１０４に光を指向するように構成された照明サブシステムを形成する光学素子１０２を含む。１つの実施形態において、光源は、例えば４０５ｎｍまたは５２５ｎｍの波長を有する単波長光を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。本明細書に説明される実施形態で用いるのに適したＬＥＤは、例えばニュージャージー州ニュートンのソーラボ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ、Ｉｎｃ．）から市販されている。しかし、光源は、単色、多色および広帯域高原を含む、当技術分野で知られる任意の他の適切な光源を含む。本明細書に説明される実施形態で用いるのに適した光の波長（複数）は、光の可視波長（複数）を含むがそれに限定されない。システムで使用される光源のタイプは本明細書にさらに説明されるように選択され、システムおよび／またはウェーハ特性（複数）によって生成されることになっている、ウェーハに関する情報に基づいてよい。場合によっては、ウェーハ上の反射変動と斑効果に対する感応性を極減するために、例えば広帯域照明が好適であり得る。

スポットは、スポットの第１の部分がウェーハおよびウェーハのエッジに衝突し、スポットの第２の部分はウェーハにもウェーハのエッジにも衝突しないように、ウェーハのエッジを越えて延出する。こうして、スポットは、エッジがスポット内のどこに位置しているかに基づいて２つの別々の部分に分離される。そのため、スポットはエッジによって本質的に二分される。したがって、本明細書にさらに説明されるように、スポットの１つの部分のみからの光がシステムの検出器によって検出されることになる。したがって、照明の電力の一部は失われることになるが、そのような電力損失は、ショットノイズ抑制システムには許容される。

スポットは、スポットの中心が概ねウェーハのエッジに対応するように（例えばスポットの下でのウェーハの運動によって）ウェーハ上に位置決めされてもよい（そのような構成からの変形も許容されるが、好ましくは、スポットの大部分は、スポット内のエッジの位置が、本明細書にさらに説明されるように比較的高い信頼度で決定され得るように、ウェーハのエッジのいずれかの側部に配置されることが好ましい）。したがって、照明の重要でない部分がウェーハのエッジを越えて延出してもよい（全エッジが検査されることを確実にするためのみに）エッジ検査システムとは違って、本明細書に説明される実施形態は、本明細書にさらに説明されるように比較的高い信頼度でエッジの座標が決定され得るように、スポットの重要な部分がウェーハのエッジを越えて延出するように構成されるという点において、本明細書に説明される構成は、殆どのエッジ検査システムとは異なっている。対照的に、殆どのエッジ検査システムのように照明の外側エッジ付近にウェーハのエッジを配置することは、ウェーハのエッジをウェーハ上の照明のエッジから識別することを困難にする可能性があり、それにより、エッジが検出され得る（存在した場合）精度を減少させる。

１つの実施形態において、スポットは２ｍｍを超える少なくとも１つの寸法を有する。例えば、本明細書に説明される実施形態は、ウェーハのエッジを比較的大きな領域（例えば少なくとも１つの寸法が２ｍｍから１０ｍｍ）の「フラッド」または「ライン」照明スポットで照明するように構成されてもよい。本明細書において「フラッド」照明スポットは、２つの対向する方向において実質的に大きな寸法を有し、したがって対物面において円形または楕円形（比較的広幅の楕円形）形状を有するように見えるスポットとして規定される。対照的に「ライン」照明スポットは本明細書において、２つの対向する方向において実質的に異なる寸法を有し、したがって対物面に線形タイプの形状を有するように見えるスポットとして規定される。１つの特定例において、ウェーハのエッジ上で照明されるスポットは丸形状と、約１０ｍｍの直径を有してもよい。

１つの実施形態において、ウェーハのエッジ上のスポットに指向される光は実質的にコリメート光を含む。このように、本明細書に説明される光源は、光源がウェーハと同じ側に配置された状態で、ウェーハの一方の側（上面または下面）に平行な（または実質的に平行な）光線を出すように構成されるコリメート光源でもよい。例えば、図１に示される実施形態において、光源１００はウェーハの下方に位置決めされ、照明サブシステムは、ウェーハの裏側に光を指向するように構成される。ウェーハの「上面」または「表側」は本明細書においてデバイスが形成されているまたは形成されることになっているウェーハの面または側として規定される。ウェーハの「下面」または「裏側」は本明細書においてデバイスが形成されないまたは形成されることになっていないウェーハの面または側として規定される。

しかし、本明細書に説明される別の実施形態において、光源はウェーハの上方に位置決めされてウェーハの表側にコリメート光または実質的コリメート光を指向するように構成されてもよい。例えば、システムの別の実施形態が図２に示されている。この実施形態において、光源２００はウェーハの上方に位置決めされ、照明サブシステムは光をウェーハの表側に指向するように構成される。光源２００はＬＥＤまたは当技術分野で知られる任意の他の光源等の本明細書に説明される光源のうちいずれを含んでもよい。ウェーハ上のスポットに指向された光源２００からの光は、図２にはコリメート光として図示されていないが、光源はコリメート光または実質的コリメート光を生成してもよく、および／または、光を光源からウェーハに、平行または実質的に平行な光線として指向するように構成された１つ以上の光学素子（図示せず）に結合されてもよい。図２に示されるように、システムは２つの別々の光源を含んでもよく、一方は光をウェーハの裏側に指向し、他方は光をウェーハの表側に指向する。しかし、システムは図１に示されるように１つのみの光源１００を含んでもよいし、または図２に示されるように１つのみの光源２００を含んでもよい。加えて、システムは２つ以上の光源の別の組み合わせを含んでもよい。したがって、本明細書に説明される実施形態は、光をウェーハの１つ以上の側に指向するように構成された１つ以上の光源を有するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、光は垂直入射角でスポットに指向される。例えば、光源１００は、図１および２に示されるように、光を垂直入射角でスポットに指向する光学素子１０２に光を指向するように構成される。別の実施形態において、光はスポットに斜入射角で指向される。例えば、光源２００からの光は、図２に示されるように、光をスポットに実質的に低入射角（すなわち、垂直照明ではないが、垂直照明に比較的近い可能性がある）で指向するように構成される。

図２は、システムに含まれてもよい光源の付加的な例も示す。例えば、システムは光源２０２および／または光源２０４を含んでもよい。これらの光源は、当技術分野で知られる任意の適切な光源を含んでもよい。光源２０２は、図２に示されるように、この光源から生成する光がビームスプリッタ２０６に指向されるように位置決めされてもよい。ビームスプリッタ２０６は、５０／５０ビームスプリッタ等の、当技術分野で知られる任意の適切なビームスプリッタを含んでもよい。ビームスプリッタは、光源２０２からウェーハのエッジ上のスポット１０４への光を垂直または実質的に垂直の入射角で指向するように構成されてもよい。ビームスプリッタ２０６は、本明細書にさらに説明されるように構成されてもよい。加えて、図２に示されるように、光源２０４は、この光源から生成した光が、任意の適切な斜角を含んでもよい斜入射角でウェーハのエッジ上のスポットに指向されるように位置決めされてもよい。

本明細書に説明されるシステムの実施形態が１つより多い光源を含む場合、それらの光源は、異なる構成でもよいし、または実質的に同じ構成を有してもよい。例えば、光源のうち２つ以上は別々の作りとモデルを有していてもよい。加えて、光源のうち２つ以上は、光を別々の波長で生成するように構成されてもよい。例えば、１つの光源（例えば光源１００）は、４０５ｎｍまたは５２５ｎｍの波長で光を生成するように構成されてもよく、別の光源（光源２００、２０２および２０４）は光を別の波長（例えば５３０ｎｍ）で生成するように構成されてもよい。加えて、光源のうち１つ以上が、別の光源（複数）によって生成した光とは異なる偏光を有する光を生成するように構成されてもよい。いずれにせよ、本明細書に説明される光源のうちいずれかによって生成した光の特性は、光が指向されたウェーハの側（例えば表側または裏側）の特性、ならびにその光を用いて実行されるべき機能（例えばエッジ検出対エッジ検査）に基づいて選択されてもよい。

図１に示される光学素子１０２は、エッジ上のスポットに、例えばコリメート光として等の任意の適切な方式で光を指向するように構成されてもよい。光学素子は図１では単一の屈折素子として示されているが、光学素子は１つ以上の屈折光学素子および／または１つ以上の反射光学素子を含んでもよい。加えて、光学素子は、光源からの光を、拡散器を備えた非球面コンデンサレンズ等のウェーハのエッジ上のスポットに指向するための任意の適切な光学素子を含んでもよい。本明細書に説明される照明サブシステムで用いる適切な光学素子は、ソーラボ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ）等の供給者から市販で入手可能である。

照明サブシステムは、光源のうち１つ以上によって生成した光の経路に位置決めされた任意の他の適切な光学素子（図示せず）を含んでもよい。そのような光学素子の例は、当技術分野で知られる任意のそのような適切な光学素子を含んでもよい偏光部材（複数）、スペクトルフィルタ（複数）、空間フィルタ（複数）、反射光学素子（複数）、アポダイザ（複数）、ビームスプリッタ（複数）、開口（複数）等を含むが、それらに限定されない。加えて、システムは、要素のうち１つ以上を、用いられる照明のタイプに基づいて変更するように構成されてもよい。例えば、システムは、検査に用いられる入射角、偏光、波長等を変更するために照明サブシステムのうち１つ以上の特性を変更するように構成されてもよい。

本明細書に説明される実施形態は、改良されたウェーハエッジおよびノッチ検出手法およびウェーハ検査ツールを螺旋走査する性能を提供する。特に、システムはウェーハを回転させて、ウェーハのエッジにわたりスポットを走査させるように構成された段を含む。例えば、図１に示されるように、システムは、軸１１２に連結された段１１０を含んでもよい。軸は、軸を矢印１１４で示されるように回転させてそれによりウェーハを同方向に回転させるように構成された１つ以上の機械的および／またはロボット構成要素に連結されてもよい。段、軸およびそこに連結される任意の他の構成要素は、当技術分野で知られる任意の適切なそのような部材を含んでもよい。

ウェーハは、スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転される。例えば、いくつかの場合には、システムアーキテクチャの制約により、エッジおよびノッチ検出を単一のウェーハ回転にわたり実行することが望ましい場合がある。より具体的には、分解能を向上させるためにマルチピクセルセンサとイメージング収集光学素子に依存する次世代ウェーハ検査システムは、前世代ツールと比べて、走査トラック間のピッチが桁違いに大きい。例えば、ウェーハ上の突起した０．５μｍピクセルサイズを持つ１つの寸法内に１０００ピクセルを有するセンサは、前世代システムでの２０μｍ単一スポットサイズに比べて約５００μｍのピッチサイズを要求する。それは、ウェーハ検査走査がエッジ付近に１−２トラックのみを有し、エッジ検出システムが、単一のトラックにわたってのみその機能を果たさなければならない、または、主検査システムと同時に動作できないというリスクがあり、それによりシステムスループットに影響を与えることを意味する。したがって、多数のウェーハ位置からの信号の並列取得を伴う比較的低速の多チャンネルエッジ検査検出器が有益となる。こうして、本明細書に説明される実施形態は、単一パスでウェーハエッジおよび／またはノッチを検出するように構成されてもよい。

ウェーハの単一の回転またはエッジにわたる単一のパスは、実地上、ウェーハの一回転またはエッジにわたる一度のパスよりも少し多いことに留意すべきである。例えば、ウェーハのエッジの全体がサンプリングされることを確実にするために、単一のパスまたは回転は、パスまたは回転の開始位置を、サンプリングの最後に再びサンプリングすることを含んでもよい。したがって、ウェーハの１回転でエッジ／ノッチ検出またはその他の操作を実行するように本明細書に説明されるシステムは実際には、実地上これらの機能（複数）をウェーハの１．０１回転で実行する。いずれにせよ、本明細書に説明される実施形態は、エッジ／ノッチ検出およびおそらく他の機能を２回転未満または２パス未満で実行するように構成され、それはエッジ／ノッチ検出に現在用いられているシステムに必要な回転またはパスよりも遥かに少ない。

システムは、スポットがエッジにわたり走査される間にスポットからの光を検出して、検出された光に応答して出力を生成するように構成された検出器をも含んでもよい。例えば、図１に示されるように、システムは、スポットがエッジにわたり走査される間にスポットからの光を検出するように構成された検出器１１６を含む。本明細書にさらに説明されるように、本明細書に説明されるシステムによって照明されるウェーハのエッジ上のスポットは、ウェーハのエッジを越えて延出する。加えて、本明細書に説明される検出器（および任意の別の検出器）は、その対物面が被照明スポットにセンタリングされる（または少なくとも全面的に被照明スポット内に配置される）ように構成される。例えば、図１に示されるように、検出器１１６は、対物面１１８からの光が検出器上にイメージングされるように構成されてもよい。図１にさらに示されるように、対物面１１８は、全面的にスポット１０４内に位置決めされてもよく、スポットとは異なるサイズおよび形状等の特性を有してもよい。例えば、対物面が線状の形状を有するのに対し、スポットは円形または楕円形の形状を有してもよい。加えて、対物面の両方の寸法は、被照明スポットの対応する寸法よりも小さくてもよい。そのため、対物面は照明強度が若干違う、スポットのエッジ付近では被照明スポットと重ならないことがある。いずれにせよ、本明細書に説明される実施形態において、検出器の対物面は被照明スポットと同様にウェーハのエッジを越えて延出して、その結果、ウェーハのエッジが、本明細書にさらに説明されるように、エッジのウェーハ検査座標を決定するために用いられ得る、検出器によって生成される出力内の境界（例えば暗領域と明領域の間）に対応する。

本明細書に説明される実施形態の検出器は、エッジおよびノッチ位置を単一の取り込みで検出することができる、本明細書に説明される多チャンネル検出器のうち１つであってもよい。例えば、１つの実施形態において、検出器はマルチピクセル検出器である。こうして、本明細書に説明される実施形態はエッジおよびノッチ検出にマルチピクセルセンサを用いてもよい。

別の実施形態において、検出器は線形検出器である。こうして、本明細書に説明される実施形態はラインセンサを含んでもよい。例えば、好適な実施形態において、検出器は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または収集光学素子の分解能に適合する多数のピクセルを含む相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）検出器等のラインセンサであってよい。一例において、検出器は、１５３６×１ピクセルを含むラインアレイであってよい。検出器は、異なる個数のピクセル（例えば２０４８ピクセル）を含んでもよく、用いられるピクセルの実際の数は、システムのその他のパラメータ（ピクセルの出力を処理するために用いられるエレクトロニクスの帯域幅等）に基づいて決定されてもよい。本明細書に説明される実施形態での使用に適したライン走査カメラは、カナダ、オンタリオ州ウォータールーのテレダインダルサ（Ｔｅｌｅｄｙｎｅ ＤＡＬＳＡ Ｉｎｃ．）等の供給者から市販されている。

いくつかの実施形態において、検出器はピクセルの二次元アレイを含む。そのような１つの実施形態において、検出器は、時間遅延統合（ＴＤＩ）モードで動作するように構成される。例えば、検出器は、ＴＤＩモードで動作するように構成されたＣＣＤアレイであってよい。別のそのような実施形態において、検出器は、フレームモードで動作するように構成される。例えば、検出器は、フレームモードで動作するように構成されたＣＣＤアレイであってよい。

別の実施形態において、検出器は、検出器に注ぐ光の空間分布に基づいて出力を生成するように構成された位置感知検出器（ＰＳＤ）である。例えば、検出器は、必ずしもマルチピクセル出力を有していなくてもよいが、センサに注ぐ光の空間分布に感応し、単一のパスでの「明」照明領域と「暗」照明領域の境界を検出する情報を提出しうるＰＳＤであってよい。

ウェーハのエッジ上のスポットに指向された光が実質的にコリメート光を含む上記の実施形態において、ウェーハとウェーハのエッジはスポットの第１の部分からの光が検出器によって検出されることを阻止し、検出器は、スポットの第２の部分からの光が検出器によって検出されるように構成される。このように、本明細書で説明される実施形態は、ウェーハ表面の「全通ビーム」照明向けに構成されてもよい。例えば、全通ビーム照明は、一般に、ウェーハの下／裏側（または上／正面）から平行または実質的に平行な光線を送出するコリメート光源として定義されてもよい。ウェーハによって遮断される光線は検出器に到達しない。検出器を通過する光線は検出器の一領域を照明する。こうして、「全通ビーム」照明構成では、照明はウェーハによって、検出器に到達することを部分的に阻止される。したがって、検出器上の「暗」および「明」ピクセルまたは領域はウェーハの境界線、例えばウェーハエッジまたはノッチに対応する。

図１に示された実施形態は、そのような照明および検出向けに構成される。例えば、図１に示されるように、光源１００は、光をウェーハの一方の側に指向するように構成され、検出器１１６はウェーハの他方の側に位置決めされる。こうして、ウェーハおよびウェーハのエッジに入射するスポットの部分は、検出器に到達することをウェーハとエッジによって防止される。対照的に、ウェーハのエッジを越えて延出し、したがってウェーハおよびウェーハのエッジに入射しないスポットの部分は、ウェーハによって遮断されず、したがって検出器によって検出される。

いくつかの実施形態において、検出器によって検出されるスポットからの光は、正反射光を含む。こうして、本明細書に説明される実施形態は、ウェーハ表面からの反射向けに構成されてもよい。例えば、照明サブシステムおよび検出器は、収集（反射）ビーム経路と共線の垂直または実質的に垂直な照明ビームで面から反射するように構成されてもよい。こうして、照明ビームはビームスプリッタを介して収集ビームと空間的に融合されてもよい。例えば、図２に示すように、光源２０２からの光は、ビームスプリッタ２０６によってスポット１０４からの光と空間的に融合されてもよい。別法として、照明ビームは、照明ビームと収集ビームが空間的に分離されてビームスプリッタを要さないように、面上に斜入射角で注いでもよい。例えば、図２に示されるように、光源２００および２０４は、スポットに光を斜入射角で指向し、検出器１１６によって検出されるスポットからの光が、入射角から空間的に分離された異なる角度で収集され得るように構成されてもよい。そのような構成において、照明ビームの入射角は垂直に近くてもよい（しかし必ずしも垂直に近くなくてもよい）。１つのそのような構成が、光源２００の構成として図２に示されている。もう１つの別形態では、照明サブシステムおよび検出器は、照明ビームが比較的大きい入射角を有する暗視野（ＤＦ）構成に構成されてもよいが、収集システムは散乱信号を用いるため、必ずしも正反射（直接反射）の秩序でなくてもよい。そのような構成が光源２０４によって図２に示されており、そこで光源２０４は、スポットからの光がコレクタ１２０によって集光され、検出器１１６に非正反射角度で指向されながら、光をスポットに比較的大きな入射角で指向して示されている。

別の実施形態において、検出器によって検出されるスポットからの光は散乱光を含む。例えば、照明サブシステムと検出器構成は、比較的低い開口数（ＮＡ）のビーム（すなわち「ペンシルビーム」）を有する垂直または実質的に垂直な照明と、垂直に対して非ゼロ角度で散乱される非正反射光を収集する収集システムを用いるように構成されてもよい。１つのそのような例において、光源２００は、光をウェーハのエッジ上のスポットに、比較的低いＮＡでの垂直または実質的に垂直な照明角度で指向するように構成されてもよく、コレクタ１２０は、スポットから散乱される非正反射の反射光を収集するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、システムは、イメージング収集光学素子を含んでもよい。例えば、図１に示されるように、システムは、ウェーハ上のスポットから光を収集してその収集された光を検出器１１６に指向（集束）させるように構成されたコレクタ１２０を含んでもよい。図１においてコレクタは１つの屈折光学素子として示されているが、コレクタは、スポットから光を収集するように構成された１つ以上の屈折光学素子および／または１つ以上の反射光学素子を含んでもよい。本明細書に説明される実施形態での使用に適した適切なコレクタの例は、ニュージャージー州バーリントンのエドモンドオプティクス（Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｉｎｃ.）等の供給者から市販されている。イメージング収集光学素子は、ウェーハからの光の経路内の任意の適切な位置に位置決めされた、ビームスプリッタ（複数）、スペクトルフィルタ（複数）、空間フィルタ（複数）、偏光部材（複数）、開口（複数）等の１つ以上の他の光学素子を含んでもよい。

いずれにせよ、本明細書に説明されるようなエッジおよびノッチ検出システムは、厚みが非ゼロであるサンプルを支持することを要求される（照明がウェーハのエッジの上方にあり、したがって、システムの光学素子に対して別々の位置関係にある照明面（エッジの上面、斜切面および頂点等）の上方にあるため）。したがって、光学素子の焦点深度（ＤＯＦ）は好ましくは、ウェーハサンプルのエッジ付近の湾曲を支持するために十分に大きい。同時に、収集光学素子は好ましくはエッジおよびノッチを分解するために十分な高分解能を提供する。ＤＯＦは、ＮＡの逆二乗と波長に比例する。言い換えると、ＤＯＦ＝±λ／（ＮＡ＾２）である。分解能はＮＡの逆数と波長に比例する。言い換えると、分解能＝０．６１λ／（ＮＡ）である。そのため、ＮＡに対する矛盾する要求により（ベストな分解能には大きく、ＤＯＦには小さい）、一般に、イメージング収集光学素子は、ＤＯＦおよび分解能要求に適合するように選択されたＮＡと実現可能な限り短い波長を有することになる。言い換えると、エッジ検出に用いられる波長（複数）は実現可能な限り最低の波長（複数）となるように選択され、その場合ＮＡは、最大ＤＯＦおよび最高分解能向けに選択された波長（複数）に基づいて選択されてもよい。例えば、４０５ｎｍの波長で±１６０μｍより大きいＤＯＦを達成するために、０．０５のＮＡが選択され（ＤＯＦ≒０．４０５／０．０５＾２＝±１６２μｍ）、その構成は、Ｒ≒０．６１^＊０．４０５／０．０５≒５μｍの分解能も提供する。こうして、イメージング向けの約０．０５のＮＡが、所与の波長に関するＤＯＦと分解能を均衡させるために選択され得る。しかし、本明細書に説明される実施形態に適切なＮＡは、約０．０４から０．０７であり得る。本明細書に説明される実施形態は、したがって、比較的低ＮＡのイメージング光学素子を含む。加えて、本明細書に説明されるシステムが構成されるＤＯＦは、１００μｍから３００μｍの間で変動するように構成される。本明細書に説明される実施形態に適切な分解能も、４μｍから７μｍの間で変動する。本明細書に説明される実施形態は、検出器に対するウェーハの異なる倍率およびピクセルサイズ向けに構成されてもよいし、そのように構成されなくてもよい。一例において、システムは、２×倍率向けに構成されてもよい。したがって、ウェーハ上のピクセルのサイズが約５μｍであれば、検出器上のピクセルサイズは約１０μｍとなる。しかしながら、明らかに、検出器およびウェーハでの別のピクセルサイズが可能である。

いくつかの実施形態において、検出器とウェーハの間には光学素子が配置されていない。例えば、極度に低いＮＡのコリメート照明全通ビームであり、検出器がウェーハ表面に十分に接近して配置されている場合、全通ビームがセンサ表面を直接照明して、イメージング光学素子は完全に回避され得る。

図１および２には２つの特定の構成が示されているが、これらの図に示される光学素子は、いくつかの異なる配置に構成されて、本明細書に説明される同じ機能を提供してもよいことに留意することが重要である。例えば、図１に示される構成の場合、光源１００と検出器１１６（およびそれらの関連する光学素子）が配置されているウェーハの側は逆転してもよい。言い換えると、照明サブシステムは、ウェーハによって遮断されない光を検出するために検出器をウェーハの下方に配置しながら、光をウェーハの上方からウェーハのエッジ上のスポットに指向するように構成されてもよい。

別の構成において、システムは、ウェーハ（図示せず）の両側に検出器を含んでもよく、検出器は、異なる光源の、照明によるスポットからの別種の光を検出するように構成されてもよい。例えば、１つの検出器は、ウェーハによって遮断されない光を検出する（エッジ／ノッチ検出に関して)ように構成されてもよい一方で、別の検出器は、散乱または非正反射光を検出するように構成されてもよい（エッジ／ノッチ検出および／または、本明細書にさらに説明されるように実行されてもよい検査に関して）。

本明細書に説明されるシステム実施形態はさらに、いくつかの異なる光源および／または検出器を有するように構成されてもよく、任意の１つのウェーハに用いられる特定の光源/検出器の組み合わせはそのウェーハに基づいて決定されてもよい。そのため、システムに含まれるすべての光源および／または検出器が、任意の１つのウェーハのエッジ／ノッチ検出および／またはエッジ検査に用いられ得るわけではない。こうして、システムの構成は、任意の１つのウェーハに用いられる構成がウェーハ毎に変更され得るという点において「フレキシブル」であると言え、それは、ウェーハの研磨工程の効果によって引き起こされる、ウェーハのエッジで、またはその付近で異なる反射性を有するウェーハの検査にウェーハ検査システムが用いられる場合に有益であり得る。

図３−５は、本明細書に説明される種々の実施形態によって構成されたプロトタイプシステムによって生成される画像である。これらの図に示される画像は、本明細書に説明される実施形態を、システムによって生成される如何なる特定の画像に限定するものではなく、また、システムによって生成され得る画像の如何なる特定の画像特性にも限定するものではない。代わりに、これらの画像は、システムの種々の実施形態によって生成され得る画像のタイプを一般的に示し、それにより本明細書に説明される実施形態をさらに理解させるために本明細書に含まれる。

図３に示される画像は、本明細書に説明されるように構成されたエッジ検出システムによって検出された画像である。この構成において、コリメート光は、スポットがウェーハのエッジを越えて延出するように、本明細書に説明されるようにウェーハのエッジ上のスポットに指向される。この画像を生成するために、光はウェーハの下方からスポットに指向された。加えて、検出器は、ウェーハの反対側に位置決めされた。こうして、光はウェーハの一方の面に指向され、ウェーハの、他方の反対側の面からの光が検出された。そのため、ウェーハによって遮断されない光が検出器によって検出された。したがって、この画像において、より明るい部分は、ウェーハのエッジを越えて延出するスポットの部分からの光に対応して検出され、より暗い部分は、ウェーハおよびウェーハのエッジによって遮断されたスポットの部分に対応する。こうして、図３に示される画像の明部と暗部の間の境界がウェーハのエッジに相当する。図１に示されるシステム構成は、したがって図３に示されるような画像を生成するために用いられ得る。

対照的に、図４に示される画像は、本明細書に説明されるように構成された別のエッジ検出システムによって検出された画像である。この構成において、光は、ウェーハの上方からウェーハの表面上のスポットに、垂直および斜め両方の入射角で指向された。このスポットも、ウェーハのエッジを越えて延出する。こうして、照明は、ウェーハの表側、エッジおよびエッジの頂部斜切面に入射することになる。この画像を形成した検出器は、照明が指向されたウェーハの側に位置決めされた。したがって、検出器は、ウェーハ上のスポットから反射した光（正反射光、非正反射光および散乱光を含み得る）を検出した。そのため、この画像において、光の部分はウェーハと、頂部斜切面を含むウェーハのエッジとに対応する。画像の右手側から内側に延出する画像の暗部は、ウェーハのエッジを越えて延出し、したがってウェーハのどの部分からも戻されないスポットの部分に対応する。このように、図４に示される画像の明部と暗部の間の境界が、ウェーハのエッジに対応する。加えて、この画像は、ウェーハの頂面と、頂部斜切面を含むウェーハのエッジとからの光を含むため、この画像は、本明細書にさらに説明されるように実行され得る頂面、エッジおよび頂部斜切面の検査に用いられ得る。図２に示されるように光源２０２および２０４と検出器１１６を含む、また図２に示されるその他の要素も含んでもよいシステム構成が、そのような画像を生成するために用いられてもよい。

本明細書に説明されるシステムの実施形態はさらに、同時に別の視野からの画像を生成して、それにより一種の「合成画像」を生成するように構成されてもよい。そのような画像の一例が図５に示されている。この画像は、図３−４に示した画像を生成するために用いられた上記のシステム構成両方を用いて生成された。こうして、画像は、スポットの、垂直または実質的に垂直の入射角照明および斜入射角照明の、ウェーハの下方からの照明を用いて生成された。１つの検出器を用いて、ウェーハによって遮断されないウェーハの下方から来る光ならびに反射（正反射および非正反射）光および散乱光が同時に検出された。

したがって、この画像において、暗境界の左側の画像のより明るい部分は、ウェーハの頂面に対応し、暗境界の右側の画像のより明るい部分は、ウェーハまたはエッジによって遮断されないウェーハの下方から来る光に対応する。暗境界の左側はウェーハの頂部エッジに対応し、暗境界の右側は頂部斜切面の底部エッジに対応する。暗境界内に含まれる明るい部分はいずれも、エッジの頂部斜切面に対応する。したがって、そのような画像を生成できるシステム構成は、例えば図２に示されるように光源１００、２０２および２０４と検出器１１６を含んでもよく、また図２に示されるその他の要素を含む可能性もある。

図５に示される画像はウェーハのエッジをはっきりと示しているため、この画像が、本明細書にさらに説明されるエッジ検出に用いられ得る。加えて、図５に示される画像はウェーハの頂面、エッジおよび斜切面からの光に応答するため、この画像は、本明細書にさらに説明されるように実行され得る頂面、エッジおよび斜切面の検査に用いられ得る。こうして、エッジ検出用に構成された本明細書に説明される実施形態は、エッジ検出の実行中に、垂直および斜めの照明を追加するだけで頂面と斜切面の検査向けにも構成され得る。

システムはコンピュータプロセッサも含む。例えば、図１に示されるように、システムはコンピュータプロセッサ１２２を含む。そのようなプロセッサは、図２に示されるシステムに含まれてもよい。コンピュータプロセッサ１２２は、システムの検出器（複数）によって生成された出力を取得するように構成される。例えば、走査中に検出器（複数）によって生成された出力はコンピュータプロセッサ１２２に供給されてもよい。特に、コンピュータプロセッサは、コンピュータプロセッサが検出器（複数）によって生成された出力を受け取るように、検出器（複数）それぞれ（例えば、当技術分野で知られる任意の適切な伝送媒体を含んでもよい、図１に破線で示される１つ以上の伝送媒体）に結合されてもよい。コンピュータプロセッサは、検出器それぞれに任意の適切な方式で結合されてもよい。コンピュータプロセッサは、さらに本明細書に説明されるように構成されてもよい（例えば、コンピュータサブシステムまたはシステムに含まれたプロセッサとして）。

１つの実施形態において、コンピュータプロセッサは、ウェーハのエッジに形成されたノッチを出力に基づいて検出するように構成され、検出器の１つ以上のパラメータは、ノッチを検出するために必要なサンプリングに基づいて構成される。ノッチは、コンピュータサブシステムによって、いくつかの異なる方式で検出されてもよい。例えば、ノッチに関する、予期される寸法および／または形状等の情報に基づいて、コンピュータサブシステムは図３−５に示されるような画像を、ノッチの特徴に適合または実質的に適合する、画像内の境界（ウェーハのエッジに対応する境界）の変動に関してサーチできる。１つのそのような例において、ウェーハへのノッチの深さに関する情報に基づいて、同じ寸法を有する境界における変動が、ノッチに対応するものとしてコンピュータプロセッサによって識別され得る。コンピュータプロセッサは、ノッチを検出するための任意の適切な方法および／またはアルゴリズムを、本明細書に説明される検出器（複数）の出力または任意の他の適切な方式に用いてもよい。

本明細書に説明される検出器のラインレートは、ノッチを検出するための十分なサンプリングを提供するように選択されてもよい。特に、検出器のラインレートがシステムの分解能を接線方向（すなわち、ウェーハの半径に対して実質的に垂直な方向）に決定できる状態でありながら、ウェーハの径方向におけるシステムの分解能は、システムに含まれる光学素子の波長およびピクセルサイズ等のパラメータに基づいて上記のように決定されてもよい。言い換えると、ラインレートは、エッジ上の位置にどの程度頻繁に出力が生成されるか（すなわちサンプリング周波数）を決定してもよい。より具体的には、より高いラインレートは、より高いサンプリング周波数を可能にし、したがって、より高い接線方向分解能を可能にする。１つのそのような例において、検出器のラインレートは８ビットで約１００ｋＨＺである。

接線方向へのシステムの分解能は、ウェーハが回転される速度を変更することによっても変えられる。例えば、接線方向におけるより高い分解能は、より低速の回転によって可能となる。ラインレートと回転速度が如何に分解能に影響し得るかに関する一例を挙げると、３００ｍｍウェーハは約９４２ｍｍの周長を有する。ウェーハ検査システムは、ウェーハを異なる速度で回転させるように構成されてもよく、より遅い速度はより高い感度（ＨＳ）向け、より高い速度はより高いスループット（ＨＴ）向けである。そのため、両回転速度で同じラインレートを有する検出器は、ＨＴ回転速度よりもＨＳ回転速度用のウェーハの全周長にわたりμｍ毎（または他の単位寸法）に、より多くのサンプルを生成する。結果として、ＨＳ回転速度では、周長はＨＴ回転速度の場合よりも多くのサンプルに分割され、それは、サンプルが、ＨＴ回転速度に比較してＨＳ回転速度でより小さい寸法を有するということを意味する。

１つの実施形態において、コンピュータプロセッサは、ウェーハのエッジに形成されたノッチのウェーハ検査座標を、検出器の出力に基づいて決定するように構成される。例えば、ノッチが上記のように検出された後で、ノッチのウェーハ検査座標は、走査中のどこでノッチに対応する出力が生成されたかに関する情報、ならびに走査自体（例えば、ウェーハの走査中に、本明細書に説明される段を含むようなサブシステムを走査することによって生成する位置座標、）に関する情報に基づいて決定され得る。本明細書において用いられる「ウェーハ検査座標」という用語は、ウェーハ検査システムによって決定される任意の座標を指す。ウェーハ検査座標は、ウェーハ検査システムによって異なる基準点に関して決定されてもよい。加えて、異なるウェーハ検査システムは、異なる系統での座標を決定してもよい（例えば、極座標系ｖｓデカルト座標系、ただし、本明細書に説明される実施形態は螺旋走査タイプのシステムに特に有用であるため、本明細書に説明される実施形態に用いられるウェーハ検査座標は極座標系で表現される可能性が高い）。いずれにせよ、「ウェーハ検査座標」という用語は、ウェーハ検査システムまたはウェーハ検査システムに含まれるサブシステムによって生成され得る任意の座標を指す。

コンピュータプロセッサは、ウェーハのエッジの２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を、出力に基づいて決定し、また、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて決定するように構成される。例えば、本明細書に説明される実施形態は、ウェーハエッジ領域の画像を生成するように構成され、コンピュータプロセッサは、検出器の出力を適切なアルゴリズムおよび／または方法で分析して、ウェーハと周囲領域からの信号の差を決定するように構成されてもよい。特に、ウェーハのエッジは、検出器によって生成される出力の暗部と明部の間の境界に対応するため、そのような境界に関する情報を用いてエッジを検出し、ウェーハ検査座標等のウェーハエッジに関する情報を決定してもよい。こうして、コンピュータプロセッサは、アルゴリズムおよび／またはソフトウェアを用いて検出器からのデータを処理し、それを物理的なサンプル配向と同期化して、対象座標系におけるエッジおよびノッチ位置情報を提供するように構成されてもよい。そのようなアルゴリズムおよび／またはソフトウェアは当技術分野で知られる任意の適切な構成を有していてよい。

いくつかの事例では、本明細書に説明される実施形態は本明細書に説明される実施形態によって取得されるサンプルの個数分のエッジ上の位置のウェーハ検査座標を決定するように構成されてもよい。こうして、ウェーハ検査座標は、ウェーハのエッジ上の２箇所よりずっと多い位置に関して決定されてもよく、それらの位置走査は、全またはほぼ全ウェーハのエッジにわたる。しかし、いくつかの事例では、本明細書に説明される付加的な機能（例えば、ウェーハの中心を定める）に関する十分な情報を提供しながら、ずっと少ないウェーハ検査座標が決定されてもよい。例えば、対角状に対向している（すなわち、ウェーハの中心を通って引かれた想像線の対向する両端部で）ことが知られるウェーハのエッジ上の２つの位置のウェーハ検査座標が決定され得る場合、これらのウェーハ検査座標が、本明細書にさらに説明されるように、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するために用いられ得る。

１つの実施形態において、１箇所以上の固定位置はウェーハの中心を含む。例えば、ウェーハのエッジ上の少なくとも２つの位置のウェーハ検査座標が決定されると、ウェーハ周囲のウェーハ検査座標またはウェーハ直径のウェーハ検査座標等のウェーハに関する付加的な情報が決定され得る。次にその情報は、１）円の外周および円の中心、２）円の直径および円の中心、の間の関係に基づいて任意の適切な方式でウェーハのウェーハ検査座標を決定するために用いられ得る。

いくつかの実施形態において、コンピュータプロセッサは、ウェーハの上面上で検出された欠陥のウェーハ検査座標を１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標に基づいて決定するように構成される。例えば、本明細書に説明されるシステムによって実行されるウェーハエッジ／ノッチ検出は、ウェーハに実行されるウェーハ検査工程の一部であってもよい。そのようないくつかの事例において、ウェーハエッジ／ノッチ検出は、上面の欠陥検査の前に実行されてもよいが、走査は逆の順にも実行され得る。

ウェーハ検査の前に実行されるエッジ検出に関しては、ウェーハがウェーハ検査システムに装填されると、システムはウェーハを、上記のＨＳまたはＨＴ走査速度であってよいエッジ走査速度にスピンさせ始める。システムがウェーハを回転させ始めると、本明細書に説明される段はウェーハをｘおよび／またはｙ方向に移動させて、ウェーハエッジをスポットの下方またはスポット内に位置決めする。ウェーハエッジがそのように位置決めされてウェーハがエッジ走査速度でスピンすると、光は、スポットに指向されて、本明細書に説明されるように、エッジ検出速度でウェーハの１．０１回転で実行されるエッジ検出のためにスポットから検出され得る。

次に、エッジ検出走査中に生成された出力（例えばエッジ検出画像データ）は、コンピュータプロセッサまたは、コンピュータプロセッサに結合された記憶媒体に転送されてもよい。データ転送が終了すると、コンピュータプロセッサはウェーハ座標の中心を、本明細書に説明されるようにエッジ検出データに基づいて計算してもよい。

１．０１回転に関するエッジ検出とデータ転送が完了すると、ウェーハ検査システムはウェーハの上面の走査を、エッジ検出に用いられたエッジ走査速度と同じであってよいウェーハ検査速度で開始してもよい。この走査によって生成したデータ（例えば欠陥データ）は、バッファに記憶されてもよい。ウェーハの中心が計算され終わると、バッファに記憶された斜めの走査データをウェーハの中心情報と共に用いて、報告された欠陥座標の、ウェーハの中心情報およびｘ／ｙ校正データを用いたマッピングを実行してもよい。言い換えると、検査システムによって報告されたウェーハの中心のウェーハ検査座標と、本明細書に説明されるシステムの実施形態によって決定されたウェーハ検査座標の間のマッピング、オフセット、変換またはその他の関係が決定されて、次にそれが、検査システムによって報告された欠陥に関するウェーハ検査座標を、本明細書に説明される実施形態によって決定されたマッピング、オフセット、変換またはその他の関係に基づいて修正されたウェーハ検査座標に変換するために用いられ得る。さらに、補正された座標が、ウェーハの中心または、ノッチ等の別のウェーハ上の固定位置に関して決定されてもよい。言い換えると、ウェーハの中心またはノッチは、補正された座標の起源として用いられてもよい。いずれにせよ、補正された座標は、これらの座標および欠陥調査システム等の別のシステムによって決定されたウェーハ上の固定位置の座標が、欠陥調査等の別の工程に欠陥を移転するために用いられ得るように、ウェーハ上の固定位置に対して決定されることが好ましい。

別の実施形態において、光源、少なくとも１つの光学素子および検出器は、２箇所以上の位置のウェーハ検査座標が、１μｍ以下の精度で決定されるように構成される。こうして、本明細書に説明される実施形態は、１秒未満の総検出時間での、１μｍ未満のエッジおよびノッチ検出精度故に次世代ツールに用いられ得る。典型的には、精度要求は、カリフォルニア州ミルピタスのケーエルエー−テンカー（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ）から市販されているｅＤＲシリーズ等の評価ツールの必要に従う。ウェーハ検査システムのより高い精度は、調査システムが、ウェーハ検査システムによって報告される対象欠陥（ＤＯＩ）を探索するのに費やす時間を劇的に低減することを可能にする。

したがって、本明細書に説明される実施形態は、ウェーハ検査ツールのウェーハアライメントサブシステムによって提供され得る情報とは異なる情報を提供する。例えば、物理的なサンプル配向は典型的に、アライメント工程、ウェーハプリアライナ等のアライメントハードウェアおよび段によって規定され得る。したがって、アライメント工程およびハードウェアは、ノッチ位置に関する情報を提供でき、それらの動作のために、ウェーハエッジ位置に関する特定の情報を必要とする。例えば、ウェーハの中心は１００ミクロンまたは数百ミクロンの範囲内で段の中心と一致しなければならない。対照的に、本明細書に説明される実施形態は、エッジおよびノッチ位置に関するより正確な、すなわち概ね１μｍの検出精度で情報を提供するように構成される。したがって、本明細書に説明される実施形態は、改善された分解能を提供し、それによりエッジ／ノッチ検出の改善された精度と正確さを可能にする。

いくつかの実施形態において、検出器は、スポットからの反射または散乱する光を検出するように構成され、コンピュータプロセッサは、ウェーハのエッジ上の欠陥を、出力に基づいて検出するように構成される。例えば、エッジおよびノッチ検出に加えて、いくつかのエッジ検査能力が本明細書に説明される実施形態によって提供されてもよい。特に、本明細書に説明される実施形態は、それらの比較的高分解能のイメージング光学素子および多チャンネル検出器によってエッジ検査能力を提供する。１つのそのような例において、本明細書に説明される光学的構成に関して、より低速の回転速度、すなわち本明細書に説明されるＨＴ動作と比較して、ＨＳ動作において４×まで低速の、接線方向での（すなわちウェーハの周長に沿って）より高い分解能が提供され得る。そのようなより低速の回転は、比較的高分解能（例えば５μｍ）に備えることができ、それにより、システムをウェーハのエッジ検査に適切なものにする。スポットからの反射または散乱する光を検出する構成すべてはその目的のために用いられてもよい。

コンピュータプロセッサは、ウェーハのエッジ上の欠陥を、任意の適切な欠陥検出方法（複数）および／またはアルゴリズム（複数）を用いて任意の適切な方式で検出するように構成されてもよい。例えば、検出器によって生成される出力は閾値と比較されてもよく、閾値を上回る値を有していない出力は、潜在的な欠陥に対応するものとして識別されない一方で、閾値を上回る値を有する出力はいずれも、潜在的な欠陥として識別される。閾値と比較される出力の値は、例えば強度を含んでもよい。閾値の適切な値は、任意の適切な方式で決定されてもよい（例えばウェーハエッジ上の予期されるノイズの数倍）。しかし、多くの他の欠陥検出方法および／またはアルゴリズムが可能であり、出力と共に用いられる方法および／またはアルゴリズムは、ウェーハの特性および／またはウェーハ上の対象欠陥と組み合わせる可能性のある出力の特性に基づいて選択および／または決定されてもよい。ウェーハのエッジ上に欠陥が検出され終わると、エッジ欠陥走査用のウェーハ検査座標が決定され、本明細書にさらに説明されるように修正されてもよい。

そのようないくつかの事例において、ウェーハがウェーハ検査システム内に装填されると、システムは、上記のようにＨＳまたはＨＴ走査速度であってよいエッジ走査速度にウェーハをスピンさせ始める。システムがウェーハを回転させ始めると、本明細書に説明される段はウェーハをｘおよび／またはｙ方向に移動させて、ウェーハエッジを本明細書に説明されるようにスポットの下およびスポット内に位置決めする。ウェーハエッジがそのように位置決めされてウェーハがエッジ走査速度でスピンすると、光は、スポットに指向されて、本明細書に説明されるように、エッジ走査速度で１．０１回転で実行されるエッジ検出のためにスポットから検出され得る。

エッジ検査走査中に生成された出力（例えばエッジ検査画像データ）は、コンピュータプロセッサまたは、コンピュータプロセッサに結合された記憶媒体に転送されてもよい。エッジ検査データの転送が終了すると、コンピュータプロセッサは、データを処理して、ウェーハエッジ上の欠陥を検出してもよいが、それは本明細書に説明されるように実行されてもよい。システムはさらに、エッジ検査データをデシメートして、エッジ欠陥画像またはデータのみを識別してそれをコンピュータプロセッサに転送してもよい。エッジデータ転送が終了すると、コンピュータプロセッサは、ウェーハ座標の中心を、エッジ検出データに基づいて計算してもよい。

１．０１回転に関するエッジ検出とデータ転送が完了すると、ウェーハ検査システムは、ウェーハエッジ走査速度を、ウェーハ検査速度に適合するように増加させて、次にウェーハの上面の走査をウェーハ検査速度で開始してもよい。この走査によって生成したデータ（例えば欠陥データ）はバッファに記憶されてもよい。ウェーハの中心が計算され終わると、バッファに記憶された斜めの走査データをウェーハの中心情報と共に用いて、報告された欠陥座標の、ウェーハの中心情報およびｘ／ｙ校正データを用いたマッピングを実行してもよく、それについては本明細書でさらに説明される。

別の実施形態において、システムは、スポットからの反射光または散乱光を検出して、検出された反射または散乱光に応答して出力を生成するように構成された付加的な検出器を含み、コンピュータプロセッサは、ウェーハ上の欠陥を、付加的な検出器によって生成された出力に基づいて検出するように構成される。例えば、検査能力は、多数の検出器と収集光学素子の構成を導入することによって増強されてもよい。一例において、図２に示される光源２００、２０２、２０４のうち１つまたは２つは、光源のうち少なくとも１つによる照明によるウェーハエッジから反射されたおよび／または散乱された光を検出するように構成された付加的な検出器として構成されてもよい。しかし、図２に示された全ての光源は光源として保たれてもよく、システムは、光源２００、２０２、２０４のうち１つ以上によるスポット照明によってスポットから散乱されたおよび／または反射された光を検出するように構成された付加的な検出器（図示せず）を含んでもよい。いくつかの事例では、付加的な検出器（複数）は、反射光および／または散乱光の検出に関しては入射面に位置決めされてもよいし（散乱光の場合は「頂部」、「前部」または「後部」コレクタとして）、または非正反射光の検出に関しては入射面外に位置決めされてもよい（「側部」コレクタとして）。付加的な検出器（複数）はさらに、検出器１１６に関して本明細書に説明されるように構成されてもよい。検出器１１６と付加的な検出器（複数）は、実質的に同じ構成を有してもよいし、別の構成を有してもよい。例えば、検出器１１６がリニアセンサとして構成されながら、付加的な検出器（複数）は二次元（２Ｄ）アレイセンサとして構成されてもよい。検出器それぞれは、その独自のコレクタに結合されてもよいし、複数の検出器が１つ以上のコレクタを共有してもよい。本明細書に説明される任意の別の光学素子（複数）も、付加的な検出器（複数）に結合されて（光学経路に位置決めされて）もよい。コンピュータプロセッサは、ウェーハ上の欠陥を、本明細書にさらに説明されるように、付加的な検出器によって生成された出力に基づいて検出するように構成されてもよい。

１つのそのような実施形態において、付加的な検出器は、その対物面がウェーハの上面に対して傾斜するように構成されてもよい。例えば、付加的な検出器（複数）および収集光学素子構成によって検査能力が提供された場合、個々の検出器の対物面は、この目的のために構成されて、検出器がウェーハ斜切面の側部および底部を「見る」ことを含めてサンプル上面に対して傾斜していてもよい。こうして、システムが多数の検出器を含む場合、検出器のうち１つ以上は、他の検出器（複数）とは異なる対物面を有してもよい。エッジの斜切面または側部からの光を検出するように構成された検出器のうち１つの対物面を傾斜させることは、その出力が、斜切面または側部上の欠陥を検出するために用いられる検出器には有益であろう。例えば、検出器の対物面が、エッジの上部斜切面と実質的に平行となるように傾斜され得る場合、検出器から生成される出力は、上部斜切面上の欠陥に対してより応答性が高くなり、それにより、より高い感応性でのそのような欠陥の検出を可能にする。

本明細書に説明される実施形態は、ウェーハのエッジ上の欠陥を検出するように構成された完全に異なる光学サブシステムをも含んでいてもよい。そのような適切な光学サブシステムの一例が、本明細書に完全に説明された如くに組み込まれた、２００７年１０月９日に交付されたローゼンガウス（Ｒｏｓｅｎｇａｕｓ）の米国特許第７，２８０，１９７号明細書に記載されている。本明細書に説明される実施形態は、エッジ検査に関するこの特許に記載されるようにさらに構成されてもよい。

しかし、ローゼンガウスによって記述されたようなエッジ検査システムは、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置（例えばウェーハの中心）を決定するためにエッジ検出が用いられ得る方式において、ウェーハのエッジ検出に必ずしも適していない。例えば、エッジ検査システムは必ずしも、ウェーハを越えて延出するウェーハ上のスポットを照明し、ウェーハのエッジに対応する出力（システムによって生成される）内の境界を識別し、ウェーハの中心または別のウェーハ上の固定位置を決定するために用いられ得るエッジのウェーハ検査座標を決定しなくてもよい。加えて、本明細書に説明されるように実質的に正確にウェーハの中心を計算するために、検出器は回転中にウェーハの角位置に基づいて出力を生成する必要がある。しかし、エッジ検査システムは一般にそのような能力を含まない。さらに、エッジ検査システムで典型的に用いられる照明スキームは、本明細書に説明される照明スキームとは実質的に異なり、エッジ検査システムと比べて、本明細書に説明される実施形態ではずっと簡略化され得る。

本明細書に説明されるシステムの実施形態それぞれは、本明細書に説明される任意の別の実施形態（複数）に従って構成されてもよい。加えて、本明細書に説明されるシステムの実施形態それぞれは、本明細書に説明される方法の実施形態のうち１つ以上を実行するように構成されてもよい。

別の実施形態は、本明細書に説明されるウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するためにコンピュータで実施される方法を実行するためのコンピュータシステムで実行可能なプログラム命令を記憶する非一過性のコンピュータ可読媒体に関する。１つのそのような実施形態が図６に示される。例えば、図６に示されるように、コンピュータ可読媒体６００は本明細書に説明される方法の１つ以上のステップを実行するコンピュータシステム６０４で実行可能なプログラム命令６０２を記憶する。

本明細書に説明されるような方法を実行するプログラム命令６０２は、コンピュータ可読媒体６００に記憶されてもよい。コンピュータ可読媒体は、磁気もしくは光学ディスクまたは磁気テープ、あるいは当技術分野で知られる任意の他の適切な非一過性のコンピュータ可読媒体であってよい。

プログラム命令は、種々の方式のうちいずれで実行されてもよく、それはとりわけ、手順に基づく技法、構成要素に基づく技法、および／またはオブジェクト指向技法である。例えば、プログラム命令は、Ｍａｔｌａｂ、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、ＡｃｔｉｖｅＸコントロール、Ｃ、Ｃ＋＋オブジェクト、Ｃ＃、ＪａｖａＢｅａｎｓ（登録商標）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｅｓ（「ＭＦＣ」）または、その他の所望の技法もしくは方法論を用いて実行されてもよい。

コンピュータシステム６０４は、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、システムコンピュータ、画像コンピュータ、プログラム可能な画像コンピュータ、並列プロセッサ、または当技術分野で知られる任意の他のデバイスを含む種々の形態をとってもよい。一般に、「コンピュータシステム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つ以上のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように広義に定義され得る。

１つの付加的な実施形態は、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定する方法に関する。方法は、ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向することを含み、それは、本明細書に説明される照明サブシステムのいずれかを用いて、本明細書に説明される実施形態のうちいずれかによって実行されてもよい。スポットは、本明細書に説明されるように構成されてもよい。方法は、ウェーハを回転させて、それによりスポットをウェーハのエッジにわたり走査させることも含み、それは、本明細書に説明されるいずれかの段を用いて本明細書に説明される実施形態のうちいずれかによって実行されてもよい。本明細書にさらに説明されるように、ウェーハは、スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転される。加えて、方法は、スポットがエッジにわたり走査される間にスポットからの光を検出し、それにより検出された光に応答して出力を生成することを含み、それは、本明細書に説明される検出器のうちいずれかを用いて、本明細書に説明される実施形態のうちいずれかによって実行されてもよい。

方法はさらに、ウェーハのエッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を出力に基づいて決定することを含み、それは、本明細書に説明されるコンピュータプロセッサのうちいずれかを用いて本明細書に説明される実施形態のうちいずれかによって実行されてもよい。方法は、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて算定することも含み、それは、本明細書に説明されるコンピュータプロセッサのうちいずれかを用いて、本明細書に説明される実施形態のうちいずれかによって実行されてもよい。同じコンピュータプロセッサが、上記の決定ステップ両方を実行してもよい。

上記の方法のステップそれぞれは、本明細書にさらに説明されるように実行されてもよい。上記の方法は、本明細書に説明される任意の他の方法（複数）の任意の他のステップ（複数）を含んでもよい。上記の方法は、本明細書に説明されるシステムのうちいずれを用いて実行されてもよい。

本明細書に説明される方法は、コンピュータ可読記憶媒体での任意の方法の任意のステップ（複数）の結果を記憶することを含んでもよい。結果は、本明細書に説明される結果のうちいずれを含んでもよく、当技術分野で知られる任意の方式で記憶されてもよい。記憶媒体は、当技術分野で知られる任意の適切な記憶媒体を含んでもよい。結果が記憶された後で、結果は記憶媒体内でアクセスされて、本明細書に説明されるように用いられ、ユーザに表示するためにフォーマットされ、別のソフトウェアモジュール、方法またはシステム等によって用いられてもよい。

本発明の種々の態様のさらなる変更および別の実施形態は、本発明の説明を考慮すれば、当業者には明白となろう。例えば、ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するための方法およびシステムが提供される。したがって、この説明は、例示のためのみであると解釈されるべきであり、当業者に本発明を実行する一般的な方式を教示する目的である。本明細書に図示され説明される本発明の形態は、目下の好適な実施形態と看做されるべきであることを理解すべきである。要素および材料は、本発明のこの説明の利益を得た後で、当業者には明らかとなるように、本明細書に図示され説明されるものと置き換えてもよく、部品および工程は逆転されてもよく、本発明の特定の特徴は独立して利用されてもよい。以下の特許請求の範囲に記載される本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、本明細書に説明される要素に変更がなされてもよい。

Claims (20)

1. ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定するように構成されたウェーハ検査システムであって、
   前記ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向するように構成された照明サブシステムを形成する光源および少なくとも１つの光学素子を備え、前記スポットは、前記スポットの第１の部分が前記ウェーハおよび前記ウェーハのエッジに衝突し、前記スポットの第２の部分は前記ウェーハにも前記ウェーハのエッジにも衝突しないように、前記ウェーハのエッジを越えて延出し、
   前記システムはさらに、前記ウェーハを回転させ、それにより前記スポットを前記ウェーハのエッジにわたり走査させるように構成された段を備え、前記ウェーハは、前記スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転され、
   前記システムはさらに、前記スポットがエッジにわたり走査される間に前記スポットからの光を検出して前記検出された光に応答して出力を生成するように構成された検出器と、
   前記ウェーハのエッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を、出力に基づいて決定して、前記ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて決定するように構成されたコンピュータプロセッサを含み、
   前記検出器によって検出されるスポットからの光は正反射光または散乱光を含む、システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記スポットは２ｍｍを超える少なくとも１つの寸法を有するシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、前記ウェーハのエッジ上のスポットに指向された光が実質的コリメート光を含み、前記ウェーハと前記ウェーハのエッジは、前記スポットの第１の部分からの光が検出器によって検出されることを防止し、前記検出器はさらに、前記スポットの第２の部分からの光が前記検出器によって検出されるように構成されるシステム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、前記光は垂直入射角で前記スポットに指向されるシステム。
5. 請求項１に記載のシステムであって、前記光は斜入射角で前記スポットに指向されるシステム。
6. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器はマルチピクセル検出器であるシステム。
7. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器は線形検出器であるシステム。
   システム。
8. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器はピクセルの二次元アレイを含み、前記検出器は、時間遅延統合（ＴＤＩ）モードで動作するようにさらに構成されるシステム。
9. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器はピクセルの二次元アレイを含み、前記検出器はさらに、フレームモードで動作するように構成されるシステム。
10. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器は、前記検出器に注ぐ光の空間分布に基づいて出力を生成するように構成された位置感知検出器であるシステム。
11. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器と前記ウェーハの間には光学素子が配置されていないシステム。
12. 請求項１に記載のシステムであって、前記コンピュータプロセッサはさらに、前記ウェーハのエッジに形成されたノッチのウェーハ検査座標を、前記検出器の出力に基づいて決定するように構成されたシステム。
13. 請求項１に記載のシステムであって、前記コンピュータプロセッサはさらに、前記ウェーハのエッジに形成されたノッチを出力に基づいて検出するように構成され、前記検出器の１つ以上のパラメータは、前記ノッチを検出するために必要なサンプリングに基づいて構成されるシステム。
14. 請求項１に記載のシステムであって、前記光源、前記少なくとも１つの光学素子および前記検出器は、前記２箇所以上の位置のウェーハ検査座標が１μｍ以下の精度で決定されるように構成されるシステム。
15. 請求項１に記載のシステムであって、前記１箇所以上の固定位置はウェーハの中心を含むシステム。
16. 請求項１に記載のシステムであって、前記コンピュータプロセッサはさらに、前記ウェーハの上面上で検出された欠陥のウェーハ検査座標を、１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標に基づいて決定するように構成されるシステム。
17. 請求項１に記載のシステムであって、前記検出器はさらに、スポットからの反射光または散乱光を検出するように構成され、前記コンピュータプロセッサはさらに、前記ウェーハのエッジ上の欠陥を、出力に基づいて検出するように構成されるシステム。
18. 請求項１に記載のシステムであって、スポットからの反射光または散乱光を検出して、検出された反射または散乱光に応答して出力を生成するように構成された付加的な検出器をさらに含み、前記コンピュータプロセッサはさらに、前記ウェーハ上の欠陥を、前記付加的な検出器によって生成された出力に基づいて検出するように構成されるシステム。
19. 請求項１８に記載のシステムであって、前記付加的な検出器は、その対物面が前記ウェーハの上面に対して傾斜するように構成されるシステム。
20. ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を決定する方法であって、
    前記ウェーハのエッジ上のスポットに光を指向し、前記スポットは、前記スポットの第１の部分が前記ウェーハおよび前記ウェーハのエッジに衝突し、スポットの第２の部分は前記ウェーハにも前記ウェーハのエッジにも衝突しないように、前記ウェーハのエッジを越えて延出し、
    前記ウェーハを回転させ、それにより前記スポットを前記ウェーハのエッジにわたり走査させ、前記ウェーハは、前記スポットがエッジにわたり走査される間に２回未満回転され、
    前記スポットがエッジにわたり走査される間に前記スポットからの光を検出し、それにより、検出された光に応答して出力を生成し、前記スポットからの光は、正反射光または散乱光を含み、
    前記ウェーハのエッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標を、出力に基づいて決定し、
    前記ウェーハ上の１箇所以上の固定位置のウェーハ検査座標を、エッジ上の２箇所以上の位置のウェーハ検査座標に基づいて決定し、前記決定ステップはコンピュータプロセッサによって実行される方法。