JP7080884B2 - 三次元半導体構造の検査用の欠陥発見およびレシピ最適化 - Google Patents

Description

説明される実施形態は試料検査のシステムに関し、より詳細には半導体ウェハ検査モダリティに関する。

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１６年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６２／４２７,９７３号および２０１６年１１月３０日出願の米国仮特許出願第６２/４２７，９１７号の優先権を主張する。各仮特許出願の主題は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

ロジックおよびメモリデバイスなどの半導体デバイスは、典型的には、基板またはウェハなどに適用される一連の処理ステップによって加工される。半導体デバイスの種々の特性と複数の構造的レベルはこれらの処理ステップによって形成される。例えば、とりわけリソグラフィは、半導体ウェハ上にパターンを生成することを包含する１つの半導体加工プロセスである。半導体加工プロセスの付加的な例は、化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチング、堆積およびイオン注入を含むが、これらに限定されない。複数の半導体デバイスが単一の半導体ウェハ上に加工され、次に、個々の半導体デバイスに分離されてよい。

検査プロセスは、ウェハ上の欠陥を検出してより高い収率を推進するために、半導体製造プロセスにおける様々なステップで使用されている。設計ルールとプロセスウィンドウがサイズ縮小を続けるにつれ、検査システムでは高スループットを維持しながらより広範な物理的欠陥を捉えることが要求されている。

パターンなしウェハ検査システムおよびパターン付きウェハ検査システムなどの検査システムは、望ましくない欠陥に関してウェハを照明して検査する。半導体設計ルールが進化するにつれ、検出されなければならない最小欠陥サイズはサイズ縮小を続けている。

さらに、メモリアーキテクチャは二次元浮遊ゲートアーキテクチャからから完全三次元ジオメトリに移行しつつある。一部の例では、積層膜とエッチ構造は非常に深い（例えば、深さ６マイクロメートルまたはそれ以上）。そのような高アスペクト比構造はパターン付きウェハ検査に課題をもたらす。これらの構造内に埋没した欠陥を測定できる能力は、望まれる性能レベルとデバイス歩留まりを達成するために重要である。

一部の例では、三次元構造内に埋没した欠陥を検出するために電子的検査が使用されている。しかしながら、電子的検査を実行する前に複数のデバイス層が形成されなければならない。したがって、製造サイクルにおいて早期に欠陥を検出できない。結果として、電子的検査は、欠陥の迅速な査定が重要である、研究開発および増産段階において、実行するには法外に高額である。

一部の他の例では、三次元構造内に埋没した欠陥は、Ｘ線ベースの測定技法に基づいて検出され得る。例えば、埋没欠陥を検出するためにＸ線回折測定システムまたはコヒーレントＸ線イメージングシステムが用いられてよい。Ｘ線ベースの測定技法は、非破壊的であるという利点を有するが、スループットは非常に低度に留まる。

一部の他の例では、三次元構造内に埋没した欠陥を検出するために電子ビーム検査（ＥＢＩ）が用いられる。しかしながら、ＥＢＩは、約１マイクロメートルの深さを越えた欠陥検出能力に関してかなり限界がある。多くの例において、ＥＢＩは、１マイクロメートルより遥かに少ない深さ（例えば５０ナノメートル未満）が限界である。この限界は、サンプル歪みまたは破壊が発生する前の電子線量の実用限界による。したがって、ＥＢＩは、厚型三次元構造向けの欠陥検出ツールとしてのその有効性に限界がある。

一部の伝統的光学的検査技法は、三次元構造内に埋没した欠陥の検出に有効であることが実証済みである。一例では、異なる焦点深度で共焦点光学的検査が用いられる。共焦点イメージングは、焦点面の上下の構造からの偽またはニューサンス光信号を除外する。共焦点光学的検査技法はさらに、参照により全体が本明細書に組み込まれる特許文献１にさらに詳細に記載されている。別例では、比較的厚い層内の埋没欠陥を検出するために回転照明ビームが用いられる。回転照明ビームを利用した光学的検査は、参照により全体が本明細書に組み込まれる特許文献２にさらに詳細に記載されている。別例では、参照により全体が本明細書に組み込まれる特許文献３にさらに詳細に記載のように、埋没欠陥を検出するために、異なる照明波長範囲が用いられる。さらに別の例では、参照により全体が本明細書に組み込まれる特許文献４にさらに詳細に記載のように、埋没欠陥を検出するために、複数の別個のスペクトル帯域が用いられる。

伝統的に、欠陥発見と検査レシピ最適化は平坦な二次元構造の検査に基づいている。光学的検査ツールは、ウェハの表面に位置する二次元構造（例えば、厚さ１マイクロメートル未満）に関連する多数の注目すべき重要な欠陥（ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ、ＤＯＩ）を測定するために用いられる。光学的検査ツールによって検出されたＤＯＩは、識別されたＤＯＩを走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）ツールで検査することによって検証される。これは一般にＳＥＭレビューと呼ばれる。ＳＥＭツールは、ＤＯＩを実ＤＯＩかニューサンス欠陥（すなわち、光学的検査ツールによって識別されたが実際は欠陥でない欠陥）のいずれかとして正確に分類できる。ＳＥＭレビューに基づいて、光学的検査ツールの検査レシピは調整されて、それが実ＤＯＩの捕獲率を最大化しニューサンス欠陥の捕獲率を最小化する。従来の慣行では、欠陥発見およびレシピ最適化は、ウェハの光学的検査とＳＥＭレビューを反復して所望の測定レシピに収束することを包含する。二次元構造に関しては、光学的検査ツールでの欠陥発見とレシピ開発のこの反復的手法はかなり効果的であり且つ時間効率が良い。しかしながら、三次元構造の検査に関しては、欠陥発見およびレシピ開発の伝統的手法は時間がかかりすぎ実用的でない。

ＳＥＭの侵入深さは非常に限られている。したがって、ＳＥＭレビューは、被検構造の表面または非常に表面付近での欠陥の測定にのみ有効である。三次元構造内に埋没した欠陥を検証するために、ウェハをデプロセスして埋没欠陥を発見しなければならない。ウェハデプロセッシングは時間がかかり、層を除去して、光学的検査ツールによって検出されたＤＯＩを露呈することによってウェハを破壊する。したがって、二次元構造の検査では一般的であるように、欠陥を発見して測定レシピを最適化するために光学的検査とＳＥＭレビューを反復することは実用的でない。

さらに、埋没構造の検出される欠陥は一層困難であり構造自体に大きく依存するため、三次元構造の光学的検査向けに考慮されなければならない利用可能なモードの数は、二次元構造の光学的検査の場合よりも格段に多い。さらに、三次元構造の光学的検査は大量のデータを包含するスルーフォーカス測定（すなわち、構造を通して複数の深さで収集された三次元イメージ）に基づいている。過度に多数の三次元イメージを記憶し処理することは実用的でない。

米国特許出願公開第２０１４/０３００８９０号明細書 米国特許出願公開第２０１４/０２６８１１７号明細書 米国特許第９,０７５,０２７号明細書 米国特許第８,９１２,４９５号明細書

三次元構造内の潜在的な欠陥埋没を検出するために有用な光学的検査技法が出現しているが、既存の欠陥発見およびレシピ最適化技法は、三次元構造を包含する測定用途には実用的でないと証明されている。三次元メモリ、ＶＮＡＮＤメモリまたはその他の垂直構造などの垂直半導体デバイスへの適用を有する光学的検査システム向けの欠陥発見への改善とレシピ最適化が望まれる。

本明細書では、三次元半導体構造内に埋没した注目すべき重要な欠陥（ＤＯＩ）の改善された検出および分類のための方法およびシステムが記載される。特に、欠陥検証ありおよび欠陥検証なしでの欠陥発見および測定レシピ最適化のための方法およびシステムが本明細書に記載される。

一態様では、欠陥発見および検証の対象となる半導体ウェハの三次元体積は、被測定半導体構造の全体深さのサブセットに関連付けられたイメージを記憶することによって低減される。こうして、測定レシピ最適化プロセスの一環として収集され分析されなければならないイメージデータの量が低減される。

１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジを決定した後で、検査システムは、構造の深さ全体にわたるというよりは、１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジの欠陥位置に関連するイメージパッチを記録する。このように、欠陥発見に関連する記録データの量は深さのサブセットに制限される。記録データは、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセス中に用いられる。記録データの量を制限することによって、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセスが劇的に簡略化される。

別の態様では、考慮対象の光学モードの数は、１つ以上の実測ウェハレベル欠陥シグネチャと１つ以上の予測ウェハレベル欠陥シグネチャとの比較に基づいて低減される。一例では、ウェハレベル欠陥シグネチャは、欠陥がより高密度である、またはより低密度であるウェハ域の領域を示すウェハ欠陥マップである。一般に、ウェハレベル欠陥シグネチャは検査対象の全ウェハ域にわたって表されるウェハ欠陥の任意の指標を含む。

さらに別の態様では、考慮対象の光学モードの数は、実測欠陥信号対雑音比に基づいて低減される。一例では、各選択された光学モードに関連する信号対雑音比は１つ以上の焦点面またはフォーカスレベルで分析される。最高信号対雑音比の光学モードがさらなる考慮向けに選択され、それ以外の光学モードは廃棄される。

もう１つのさらなる態様では、考慮対象の光学モードの数は、デプロセッシングを伴わない欠陥のＳＥＭレビューに基づいて低減される。一例では、ＳＥＭレビュー測定は、表面で、または表面の少し下であっても、注目すべき重要な欠陥を検証するために実行される。一例では、高エネルギーＳＥＭが、考慮対象の構造内に埋没した欠陥をレビューするために用いられる。ＳＥＭレビューによる検証済み欠陥は光学的検査結果と比較され、検証済み欠陥が最高捕獲率でありニューサンス欠陥が最低捕獲率である光学モードが、さらなる考慮のために選択される。

別の態様では、検証済み欠陥イメージ／特性は、光学的検査によって識別された対応する欠陥にマッピングされる。検証済み欠陥と記録された三次元イメージは、ニューサンスフィルタを訓練して測定レシピを最適化するために用いられる。

一部の例では、光学的検査によって識別された欠陥に関連する欠陥情報は、注目すべき重要な欠陥（ＤＯＩ）のダイバーシティセットを生成するためにサンプリングされる。一部の例では、欠陥がビニングされ、各ビンから数個の欠陥が選択されてＤＯＩのダイバーシティセットを生成する。欠陥検証測定がＤＯＩのダイバーシティセットに実行される。ＤＯＩのダイバーシティセット、検証済み欠陥の任意の他のセット、またはそれらの組み合わせからの欠陥検証データが、セーブされたスルーフォーカス欠陥イメージパッチおよび対応する特徴量ベクトルにマッピングされる。欠陥検証データおよび対応するスルーフォーカス欠陥イメージパッチおよび対応する特徴量ベクトルがニューサンス除去フィルタを訓練するために用いられる。

訓練されたニューサンス除去フィルタは、考慮対象の各光学モードに関連する欠陥イメージに適用される。こうして、欠陥検出は、欠陥発見中に記録されたスルーフォーカス欠陥イベントを用いて模倣される。各光学モードに関連付けられた検出閾値が調整されて、望ましいニューサンス率を達成する。最高の欠陥シグネチャマッチングと実欠陥捕獲率を達成する光学モードが、考慮対象の測定用途向けの製造測定レシピとしての実施向けに選択される。

上記は要約であり、よって必然的に、簡略化、一般化および詳細の省略を含むものであり、結果として、当業者ならば、この要約は例示に過ぎず、如何なる意味でも限定的ではないということを理解するであろう。本明細書に記載のデバイスおよび／またはプロセスの他の態様、発明的特徴および利点は、本明細書に記載の非限定的な詳細な説明で明らかとなる。

ウェハ製造プロセスの窒化ケイ素除去ステップでの三次元ＮＡＮＤ構造１６０の図である。 半導体ウェハ上の注目すべき重要な欠陥（ＤＯＩ）の発見を、三次元イメージに基づいて実行するように構成された光学的検査システム１００の一実施形態の簡略模式図である。 三次元ニューサンスフィルタと測定レシピを特定の測定用途向けに最適化するように構成されたシステムの一実施形態の簡略模式図である。 －０．５マイクロメートルのフォーカスオフセット付近のピーク信号を示す実測三次元イメージの断面図のプロット１９０の図である。 同様に－０．５マイクロメートルのフォーカスオフセット付近のピーク信号を示す実測三次元イメージの別の断面図のプロット１９１の図である。 厚型構造の三次元イメージに基づいて欠陥を検出するのに有用な代表的方法２００のフローチャートである。

以下、その例が添付の図面に示される、本発明の背景となる例および一部の実施形態に詳細に言及する。

三次元半導体構造内に埋没した注目すべき重要な欠陥（ＤＯＩ）の改良された検出および分類のための方法およびシステムが本明細書に記載される。特に、欠陥検証ありおよび欠陥検証無しでの欠陥発見および測定レシピ最適化のための方法およびシステムが本明細書に記載される。厚型積層構造の光学的検査は、被検構造を通る複数の深さでのＤＯＩを高スループットで露呈する。三次元光学的検査はウェハ内での信号伝播を捕捉し、したがって、比較的厚いサンプル（例えば、３マイクロメートルより厚型積層構造の三次元ＮＡＮＤウェハ）の場合でも、実ＤＯＩをニューサンスおよびノイズから区別できる。こうして、欠陥発見および予備分類が、欠陥検証前に三次元光学的検査ツール自体によって実行される。検証対象の欠陥データの量を低減することによって、三次元検査適用の測定レシピ最適化の所要時間が有意に低減される。

図１は、ウェハ製造プロセスの窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮまたはＳｉ３Ｎ４）除去ステップでの三次元ＮＡＮＤ構造１６０の簡略図の描写である。図１は、説明のため描写されたものである。製造された三次元ＮＡＮＤ構造は追加の特性および要素を含む。一例では、製造された三次元ＮＡＮＤ構造は多くの追加層を含み、描写された構造（例えば、構造１８２）のうちいくつかは追加材料を含む。酸化物コア構造１８１を包囲するポリシリコン構造１８２は多層三次元ＮＡＮＤ構造内で垂直に延在する（例えば、基板１８６の表面に対して垂直に）。酸化シリコンの層１８０は、後でエッチング除去される窒化ケイ素の層（図示せず）によって互いに間隔を空けている。窒化ケイ素層１８３は、図１では説明のためエッチング除去されていない。プロセスの次のステップは、酸化シリコン層間の空間にタングステンを成長させることである。しかしながら、図１に示すように、不完全なエッチングが窒化ケイ素欠陥１８４および１８５を残している。電子デバイスは欠陥１８４および１８５があれば機能しない。したがって、不具合を引き起こすに決まっているデバイスのさらなる処理に関連する時間と資源の損失を防止するために、加工プロセスにおいて可能な限り早期にこの欠陥を測定することが重要である。

図１に描写するように、多くのＤＯＩは三次元ＮＡＮＤ構造の異なる深さで発生する。さらに、ウェハの表面付近で発生する欠陥を、構造の底付近で発生する欠陥から分別することは難しい。

図２は、半導体構造の注目すべき重要な欠陥（ＤＯＩ）を検出して分類するように構成された光学的検査システム１００の一実施形態の簡略模式図である。光学的検査システム１００は、コンピューティングシステムと、ウェハポジショニングシステムと、照明サブシステム、収集サブシステムおよび１つ以上の検出器を含む光学的検査サブシステムを含む。照明サブシステムは１つの照明光源１０１と、照明光源からウェハまでの照明光路内の全ての光学素子を含む。収集サブシステムは、試料から各検出器までの収集光路内の全ての光学素子を含む。簡略化のため、システムの一部の光学コンポーネントは省略されている。例として、折り返しミラー、偏光子、ビーム整形光学系、追加光源、追加コレクタおよび検出器も含まれてよい。全てのそのようなバリエーションは本明細書に記載の本発明の範囲内にある。本明細書に記載の検査システムは、パターン付きおよびパターンなしウェハ及びレチクルを検査するために用いられ得る。

図２に示すように、ウェハ１０３は、１つ以上の照明光源１０１によって生成される垂直入射ビーム１０４によって照明される。代替的に、照明サブシステムは、光のビームを試料に斜めの入射角で向けるように構成されてよい。一部の実施形態において、システム１００は、試料に、斜めの光入射ビームおよび垂直な光入射ビームなどの多重光ビームを向けるように構成されてよい。多重光ビームは試料に実質的に同時または逐次向けられてよい。

照明光源１０１は、例として、広帯域レーザー維持プラズマ光源、レーザー、スーパーコンティニウムレーザー、ダイオードレーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンレーザー、固体レーザー、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザー、キセノンアークランプ、ガス放出ランプ、ＬＥＤアレイおよび白熱灯ランプを含んでよい。光源は、近モノクロ光または広帯域光を放出するように構成されてよい。一部の実施形態において、照明サブシステムは、試料に向けられる光の波長を制限し得る１つ以上の分光フィルタも含んでよい。１つ以上の分光フィルタはバンドパスフィルタおよび／またはエッジフィルタおよび／またはノッチフィルタであってよい。照明は試料に任意の適切な波長範囲にわたり提供されてよい。一部の例では、照明光は２６０ナノメートルから９５０ナノメートルにわたる範囲の波長を含む。一部の例では、照明光は高アスペクト比構造における欠陥を捕捉するために９５０ナノメートルを越える（例えば、２,５００ナノメートルまで拡張して）波長を含む。一部の実施形態において、照明サブシステムは、試料に向けられた照明光の偏光を制御するための１つ以上の偏光光学系も含んでよい。

照明光源１０１によって生成されたビーム１０４はビームスプリッタ１０５に向けられる。ビームスプリッタ１０５は対物レンズ１０９にビームを向ける。対物レンズ１０９はビーム１１１をウェハ１０３に、入射スポット１１９で集束させる。入射スポット１１９は、照明光源１０１からウェハ１０３の表面に放射された光の投影によって画定される（すなわち、形状とサイズが決まる）。

検査システム１００は照明絞り１２４を含む。図２に描写されるように、コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ｃを照明絞り１２４に通信する。それに応答して、照明絞り１２４は、ウェハ１０３の表面に提供される照明方向とビーム形状を調整する。一実施形態において、照明絞り１２４は、コンピューティングシステム１３０から通信されるコマンド信号１２２Ｃによって制御される多様な絞り形状を提供するアセンブリである。

図２に描写されるように、コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ａを照明光源１０１に通信する。それに応答して、照明光源１０１は、照明ビーム１１１のスペクトル帯域（複数可）を調整する。一般に、ウェハ１０３に入射するビーム１１１は、偏光、強さ、サイズおよび形状等の１つ以上の様式において、照明光源１０１によって放射される光とは異なり得る。

図２に描写された実施形態において、検査システム１００は選択可能な照明偏光素子１８０を含む。一例では、コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ｅを照明偏光素子１８０に通信する。それに応答して、照明偏光素子１８０は、ウェハ１０３の表面に提供される照明光の偏光を調整する。

図２に描写されるように、検査システム１００は、ウェハ１０３に届く照明パワーを制御する照明パワー減衰器１０２を含む。一部の他の実施形態において、照明パワー密度減衰器は、ウェハ１０３に届く照明パワー密度を減少させるために照明スポット１１９をサイズ変更するビーム整形素子である。一部の他の実施形態において、ウェハ１０３に届く照明パワー密度を低減するために照明パワー低減とビーム整形の組み合わせが用いられる。図２に描写されるように、コンピューティングシステム１３０は、照明パワーを、検出器１１５、１２０および１２５のいずれかによって検出された三次元イメージに基づいて制御するために、照明パワー減衰器１０２に制御信号を通信する。一般に、照明パワー減衰器１０２は任意選択的である。したがって、一部の他の実施形態において、検査システム１００は照明パワー減衰器１０２を含まない。

一部の実施形態において、システム１００は照明路にデフレクタ（図示せず）を含んでよい。一実施形態では、デフレクタは音響光学デフレクタ（ＡＯＤ）であってよい。別の実施形態では、デフレクタは機械式走査アセンブリ、電子スキャナ、回転鏡、ポリゴンベーススキャナ、共鳴スキャナ、圧電スキャナ、ガルバノミラーまたはガルバノメータを含んでよい。デフレクタは試料の上で光ビームを走査する。一部の実施形態において、デフレクタは試料の上に光ビームをほぼ一定の走査速度で走査してよい。

システム１００は、ウェハ１０３によって散乱および／または反射された光を収集してその光をそれぞれ検出器アレイ１１５、１２０および１２５に集束する収集光学素子１１６、１１７および１１８を含む。検出器１１５、１２０および１２５の出力は、信号を処理して欠陥の存在とそれらの位置を決定するためにコンピューティングシステム１３０に通信される。

収集光学素子１１６‐１１８のうちいずれも、レンズ、複合レンズ、または当技術分野で知られる任意の適切なレンズであってよい。または、収集光学素子１１６‐１１８のうちいずれも、ミラーのような、反射型または部分反射型の光学コンポーネントであってよい。さらに、図２では特定の集光角が示されているが、収集光学素子は任意の適切な集光角で配置されてよいことを理解されたい。集光角は、例えば、入射角および／または試料のトポグラフィックな特徴に依存して変動してよい。

検出器１１５、１２０および１２５はそれぞれ、一般に、反射および散乱光を電気信号に変換するように機能し、したがって、当技術分野で知られる実質的にいずれの光検出器を含んでもよい。しかしながら、検出器の望ましい性能特性、検査対象の試料のタイプおよび照明の構成に基づいて、本発明の１つ以上の実施形態での使用向けに特定の検出器が選択されてよい。例えば、検査に利用できる光の量が比較的低い場合、時間差積分（ＴＤＩ）カメラなどの効率性増強検出器が信号対雑音比とシステムのスループットを増加させてよい。しかしながら、検査に利用可能な光の量と、実行される検査のタイプに応じて電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ、フォトダイオード、光電管および光電子増倍管（ＰＭＴ）が用いられ得る。本発明の少なくとも１つの実施形態において、試料から散乱した光を検出するために光電子増倍管が用いられる。各検出器は１つのみのセンシングエリア、あるいはいくつかのセンシングエリアを含んでよい（例えば１つの検出器アレイまたはマルチアノードＰＭＴ）。

システム１００は、明視野モードおよび暗視野モードなどの種々のイメージングモードを用いてよい。例えば、一実施形態では、検出器１２５は明視野イメージを生成する。図２に示すように、ウェハ１０３の表面から狭角で散乱した光量の一部は対物レンズ１０９によって収集される。この光は対物レンズ１０９を介して戻ってビームスプリッタ１０５に衝突する。ビームスプリッタ１０５は光の一部を収集光学素子１１８に透過させ、次に収集光学素子１１８はその光を検出器１２５に集束させる。こうして検出器アレイ１２５によって明視野イメージが生成される。収集光学素子１１８は、対物レンズ１０９によって収集された反射光を検出器アレイ１２５にイメージングするイメージングレンズ１０７を含む。絞り１８２、フーリエフィルタ１０６またはそれら両方が、対物レンズ１０９のバック焦点面に配置されている。明視野、暗視野および位相コントラストなどの種々のイメージングモードが、異なる照明絞り１２４、収集絞り、フーリエフィルタ１０６またはそれらの組み合わせを用いて実施され得る。照明方向またはイメージング収集立体角などのイメージングモードの構成が、ＤＯＩ信号および三次元イメージに基づいて決定され得る。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２９５，３０３号および第７，１３０，０３９号は、これらのイメージングモードについてさらに詳細に説明している。別例では、検出器１１５および１２０は、より大きな視野角で収集された散乱光をイメージングすることによって暗視野イメージを生成する。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６,２０８,４１１号は、これらのイメージングモードについてさらに詳細に説明している。

図２に描写された実施形態において、検査システム１００は選択可能な収集偏光素子１８１を含む。一例では、コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ｆを収集偏光素子１８１に通信する。それに応答して、収集偏光素子１８１は検出器１２５の表面に提供された収集光の偏光を調整する。

図２に描写されるように、検査システム１００は選択可能なフーリエフィルタ１０６を含む。コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ｄをフーリエフィルタ１０６に通信する。それに応答して、フーリエフィルタ１０６はフーリエフィルタのフーリエフィルタリング特性を調整する（例えば、収集ビーム経路に配置された特定のフーリエフィルタ素子を変更することによって）。

検査システム１００は収集絞り１８２を含む。図２に描写されるように、コンピューティングシステム１３０はコマンド信号１２２Ｇを収集絞り１８２に通信する。それに応答して、収集絞り１８２はウェハ１０３の表面から収集された光の量を調節して、それが対応する検出器に伝送される。一実施形態では、収集絞り１８２は、コンピューティングシステム１３０から通信されるコマンド信号１２２Ｇによって制御される変動する絞り形状を提供するアセンブリである。

システム１００は、検出器１１５、１２０および１２５のうちいずれかによって検出された反射および／または散乱信号を処理するのに必要な種々の電子コンポーネント（図示せず）も含む。例えば、システム１００は、検出器１１５、１２０および１２５のいずれかからの出力信号を受信してそれらの出力信号を所定量増幅する増幅器回路と、増幅信号を、プロセッサ１３１内での使用に適したデジタルフォーマットに変換するアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含んでよい。一実施形態では、プロセッサは伝送媒体によってＡＤＣに直接結合されてよい。または、プロセッサはＡＤＣに結合された他の電子コンポーネントから信号を受信してもよい。こうして、プロセッサは伝送媒体および任意の介在電子コンポーネントによってＡＤＣに間接的に結合されてよい。

図２に描写された実施形態において、ウェハポジショニングシステム１１４はウェハ１０３を、コンピューティングシステム１３０から受信したコマンド１２６に基づいてビーム１１１の下で移動させる。ウェハポジショニングシステム１１４は、ウェハチャック１０８と、運動コントローラ１１３と、回転ステージ１１０と、並進移動ステージ１１２と、ｚ並進移動ステージ１２１を含む。ｚ並進移動ステージ１２１は、ウェハ１０３を、ウェハ１０３の表面に対して垂直な方向（例えば、座標系１２３のｚ方向）に移動させるように構成される。並進移動ステージ１１２と回転ステージ１１０は、ウェハ１０３を、ウェハ１０３の表面に対して平行な方向（例えば、座標系１２３のｘ方向およびｙ方向）に移動させるように構成される。一部の他の実施形態において、ウェハ１０３は複数の並進移動ステージの協調運動によって面内方向（例えばｘ方向およびｙ方向）に移動される。

ウェハ１０３はウェハチャック１０８上に支持される。一部の実施形態において、ウェハ１０３は、その幾何学的中心が回転ステージ１１０の回転軸にほぼ位置合わせされて配置されている。こうして、回転ステージ１１０は、許容可能な公差内で、ウェハ１０３をその幾何学的中心周りに特定の角速度ωでスピンさせる。さらに、並進移動ステージ１１２はウェハ１０３を、回転ステージ１１０の回転軸に対して略垂直な方向に特定速度Ｖ_Ｔで並進移動させる。運動コントローラ１１３は、回転ステージ１１０によるウェハ１０３のスピンと、並進移動ステージ１１２によるウェハ１０３の並進移動を調整して、検査システム１００内でのウェハ１０３の所望の面内走査運動を達成する。さらに、運動コントローラ１１３は、並進移動ステージ１２１によるウェハ１０３の運動を調整して、検査システム１００内でのウェハ１０３の所望の面外走査運動を達成する。

ウェハ１０３は、検査システム１００の光学的サブシステムに対して、いくつかの異なるモードで位置決めされてよい。１つの検査モードでは、ウェハ１０３は、各異なるｚ位置において、横方向（例えば、ｘ方向とｙ方向）に繰り返し走査される。一部の例では、ウェハ１０３は、積層構造を通して２つ以上の深さ（例えば、ウェハ表面下の距離）に対応する２つ以上の異なるｚ位置で走査される。欠陥レビューモードでは、ウェハ１０３は、ｚ方向に走査される間にｘ方向およびｙ方向において固定位置に位置決めされる。こうして、三次元イメージは、被測定構造内の深さ範囲にわたり、固定された横位置でのウェハ１０３での測定データに基づいて生成される。欠陥レビューモードは典型的に、欠陥のより詳細な調査を実行するために用いられる（例えば、より高いイメージ解像度、より高い焦点深度解像度またはそれら両方）。

一部の実施形態において、ウェハは、ウェハスタックの異なる深さをイメージングするために、検査システムの焦点面に対していくつかの異なるｚ位置に移動される。一部の他の実施形態において、検査システムの焦点面の位置は、ウェハスタックの異なる深さをイメージングするために、ウェハに対していくつかの異なるｚ位置に光学的に調整される。各ｚ位置で収集されたイメージは合計されて、２つの横次元（例えば、ウェハ表面に対して平行な）およびいくつかの異なる深さ（すなわち、異なるｚ位置）の実測厚型半導体構造の三次元体積イメージを形成する。

一般に、照明サブシステムと収集サブシステム両方を含む光学的サブシステム１４０は、被測定構造（例えば、垂直スタック構造）の複数の異なる深さに配置された複数の焦点面それぞれで集束された光学的イメージを生成する。各異なる深さでの光学的サブシステムの焦点面の位置合わせは、焦点面をｚ方向に移動させる、試料位置をｚ方向に移動させる、またはそれら両方の光学的調整によって達成される。１つ以上の検出器は、複数の異なる深さそれぞれで収集された光を検出して、複数の異なる深さそれぞれで収集された光の量を示す複数の出力信号を生成する。

光学的検査システム１００は、２つの横次元（例えば、ウェハ表面に対して平行な）および１つの深さ次元（例えば、ウェハ表面に対して垂直な）の実測体積から厚型半導体構造の三次元体積イメージを生成する。図２に描写された実施形態において、コンピューティングシステム１３０は、測定チャネルのうち１つ以上（例えば、検出器１１５、１２０および１２５のうち１つ以上）からの出力を、実測体積に対応する体積測定データセットに配置する。図３は、－０.５マイクロメートルのフォーカスオフセット付近のピーク信号を示す、実測三次元イメージの断面図（ｙ＝０）のプロット１５０を描写している。図４は、同様に－０.５マイクロメートルのフォーカスオフセット付近のピーク信号を示す、実測三次元イメージの別の断面図（ｘ＝０）のプロット１５１を描写している。

１つの欠陥レビュー例では、検査システムの焦点面内のいくつかの異なるウェハ位置に関して同じ（ｘ，ｙ）位置で一連のイメージが取得される。この例では、コンピューティングシステム１３０は、各異なるフォーカスオフセットで取得された一連の二次元イメージのスタックを編成することによって、実測体積の三次元イメージを生成する。フォーカスオフセットは、試料の最高反射表面と検査システムの焦点面との間の相対距離である。一般に、走査されるパラメータはフォーカスオフセットに限定されない。別の例では、センサ軸位置、スペクトル帯域、照明方向等が走査されて三次元欠陥イメージを形成してよい。一部の実施形態において、３次元より多い次元を有する欠陥イメージがコンピューティングシステム１３０によって生成される。一例では、フォーカスオフセットと照明方向の両方が、所与の（ｘ，ｙ）位置に関して走査される。一例では、コンピューティングシステム１３０は、各異なるフォーカスオフセットおよび各異なる照明角度で取得した一連の二次元イメージを４階のテンソルに編成することによって、実測体積の四次元イメージを生成する。一部の例では、照明強度および他のシステムパラメータを不変に保ちながら、所定セットのフォーカスオフセットに関する一連のイメージが収集される。

一検査例では、検査システムの焦点面内のいくつかの異なるウェハ位置に関して一連のイメージが種々の（ｘ，ｙ）位置で取得される。三次元イメージを生成するために、異なるフォーカスオフセット間でのイメージの位置ずれが極減されなければならない。一部の例では、これは、異なる深さ測定向けに正確に位置決めされたウェハステージでデータを収集することによって達成される。しかしながら、この手法はスループットを有意に低下させることがある。一部の他の例では、異なるフォーカスオフセットでの同じ横位置に対応するイメージが、アライメントターゲットを用いたデータ収集後に位置合わせされる。

一般に、欠陥は三次元イメージから、欠陥検出アルゴリズムを適用することによって検出される。一部の実施形態において、欠陥検出は、検査システム１００によって生成されるイメージデータから直接実行される。一部の実施形態において、１つ以上の特徴量ベクトルが、収集されたイメージデータから抽出され、欠陥検出が、実測特徴量ベクトルに基づいて実行される。一般に、特徴量ベクトルは、オブジェクト（例えば、注目すべき重要な欠陥、公称構造等）を表す数値特徴のｎ次元ベクトルである。一部の例では、欠陥検出アルゴリズムは欠陥検出アルゴリズムの感度を調整する１つ以上の選択可能な閾値を含む。高度に制限的な閾値が選択された場合、欠陥検出アルゴリズムは一組の三次元イメージからより少ない注目すべき重要な欠陥を検出する。高度に許容的な閾値が選択された場合、欠陥検出アルゴリズムは同じ組の三次元イメージからより多い注目すべき重要な欠陥を検出する。少な過ぎる欠陥が検出された場合は実欠陥を見過ごす可能性があり、多過ぎる欠陥が検出された場合は多くのニューサンス（例えば偽の）欠陥が捕捉される可能性がある。したがって、特定の測定用途向けに調整された最適化測定レシピは、ニューサンス（すなわち偽の）欠陥の捕獲率を極減しながら実欠陥の捕獲率を最大化する検出アルゴリズム閾値の選択も含む。

図２に関して説明されるように、コンピューティングシステム１３０は、照明パワー、照明絞り、収集絞り、スペクトル帯域、フーリエフィルタ、照明偏光、収集偏光またはそれらの任意の組み合わせが、指定された光学モードに従って選択されるようにコマンド信号１２２Ａ‐Ｇを生成して通信する。それに加えて、検査システム１００などの検査システムは、入射角、方位角などの他の選択可能な光学的システム設定を含む。光学的システム設定の各個別の組み合わせは、光学的検査システム１００の別個の光学モードと呼ばれる。

実際に、本明細書に記載の検査システム１００などの検査システムは、１０,０００を超える異なる光学モードを提供し、１つ以上の性能目標を達成するために幾千もの可能なモードから１つのモードが選択されなければならない。代表的性能目標は、限定はしないが、三次元イメージにおける公称構造の応答を極減する、三次元イメージにおける欠陥信号の応答を増強する、三次元イメージにおけるウェハノイズまたはニューサンス信号の応答を極減する、三次元イメージにおけるウェハノイズまたはニューサンス信号から欠陥の応答を弁別する、三次元イメージからの欠陥の物理的位置予測精度を改善する、およびそれらの任意の組み合わせを含む。したがって、特定の測定用途に関して最適化された測定レシピは、最適な光学モードの選択を含む。

上述のように、検査システム１００などの三次元光学的検査システム向けに最適化された測定レシピは、幾千もの可能なシステム構成からの１つの最適な光学モードの選択と、検出閾値の選択を含む。三次元半導体構造の深さにわたってＤＯＩが存在し得るという事実は、利用可能なイメージデータの量が非常に膨大であり（すなわち、単に二次元イメージではなく三次元イメージ）、欠陥検証には非常に時間がかかる（すなわち、欠陥を検証するためにウェハデプロセッシングが必要である）ため、欠陥発見およびレシピ最適化に有意な実際の課題を提示する。

一態様では、欠陥発見および検証の対象となる半導体ウェハの三次元体積は、被測定半導体構造の総深さのサブセットに関連するイメージを記憶することによって低減される。こうして、測定レシピ最適化プロセスの一環として収集され分析されなければならないイメージデータの量が低減される。

図２に描写された実施形態において、考慮対象の測定アプリケーション１３６に関する情報が、ユーザ入力源１３５からコンピューティングシステム１３０によって受信される。典型的に、ユーザ入力源１３５は被検構造および予測欠陥の知識を有するユーザまたはオペレータなどの実体である。限定しない例として、構造的情報１３６は、注目すべき重要な欠陥の予測スタック深さ、注目すべき重要な欠陥のウェハレベルシグネチャ、三次元スタックの屈折率等を含む。一実施形態では、検査システム１００は、ユーザからの構造的情報１３６を検査システム１００に通信するためにオペレータからの入力（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、通信ポート等）を受け入れるのに有用な周辺機器を含む。

ユーザは検査システム１００用に初期セットの光学モードも通信する。検査システム１００のユーザは典型的に、予備モデリングを実行するかまたは過去の経験を用いて検査システム１００の初期セットの光学モードに到達するが、それが最高の検査結果を最ももたらしやすいと思われる。典型的に、初期セットの光学モードは数十の異なる光学モードを含むが、数千の利用可能な光学モードよりは遥かに少ない。一部の例では、ユーザは１つ以上の初期フォーカスレベルも検査システム１００に通信する。１つ以上の初期フォーカスレベルは、注目すべき重要な欠陥が位置特定されるべきフォーカスレベルを含む。

ユーザ入力１３６および１３７に応答して、検査システム１００は、初期セットの光学モードそれぞれでの、また、１つ以上の初期フォーカスレベルそれぞれでのウェハ１０３の検査を実行する。典型的に、検査は走査モードで実行され、その場合ウェハの大部分の領域（例えば、ウェハの全域）が１つ以上の初期フォーカスレベルそれぞれで検査される。多くの欠陥（すなわち、実欠陥とニューサンス欠陥の両方）を識別する高度に許容的な値での初期検査セット中に欠陥検出アルゴリズムの閾値が用いられる。

初期検査を実施した後で、コンピューティングシステム１３０は、初期検査で識別された最も有望な欠陥のうちいくつかを選択する。最も有望な欠陥は、検査システム１００のユーザによって提供された予測欠陥に最もよく適合する注目すべき重要な欠陥である。検査システム１００は、選択された注目すべき重要な欠陥が検査システム１００の視野内に来るように、ウェハ１０３を光学的検査サブシステム１４０に対して配置することによって、選択された注目すべき重要な欠陥のスルーフォーカスレビューを実行する。一連の測定は、被測定構造全体を通していくつかのフォーカスレベルで実行される。スルーフォーカスレビューの結果に基づいて、コンピューティングシステム１３０は、注目すべき重要な欠陥を最もよく捉える１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジを決定する。一部の例では、１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジは、実測欠陥シグネチャ（例えば、イメージまたは特徴量ベクトル）と予測欠陥シグネチャの間の最高度の適合に基づいて決定される。

１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジを決定した後で、検査システム１００は、構造の全深さを通してというよりも、１つ以上の焦点面またはフォーカスレンジで初期検査それぞれで識別された欠陥位置に関連するイメージパッチ（例えば、３２×３２ピクセルパッチ）を記録する。一部の例では、一億個以上の欠陥位置が複数のフォーカスレベルでイメージングされて記録される。こうして、欠陥発見に関連する記録データの量が深度のサブセットに限定される。記録されたデータは後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセスで用いられる。記録データの量を限定することによって、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセスが劇的に簡略化される。

別の態様では、考慮対象の光学モードの数は、１つ以上の実測ウェハレベル欠陥シグネチャと１つ以上の予測ウェハレベル欠陥シグネチャとの比較に基づいて低減される。一例では、初期検査を実行した後で、コンピューティングシステム１３０は最も有望な光学モードのうちいくつか（例えば、５以下の光学モード）をさらなる考慮対象として選択する。一例では、コンピューティングシステム１３０は各光学的検査モードに対して欠陥検出アルゴリズム閾値を変える。コンピューティングシステム１３０は、各光学モードに関して予測ウェハレベル欠陥シグネチャに実測ウェハレベル欠陥シグネチャを最高度に適合させるために閾値を変える。一例では、ウェハレベル欠陥シグネチャは、欠陥密度がより高い、またはより低いウェハ域の区域を示すウェハ欠陥マップである。一般に、ウェハレベル欠陥シグネチャは、全被検ウェハ域にわたって表されたウェハ欠陥の任意の指標を含む。

予測欠陥シグネチャに最高度に適合する光学モードがさらなる考慮の対象として選択され、それ以外の光学モードは廃棄される。こうして、上述のように、記録向けに選択されたモードの数が減らされる。こうして、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセス中の、考慮対象の検査データ量がさらに減らされる。一部の例では、ウェハレベルシグネチャ分析に基づいて、５以下の光学モードがさらなる考慮向けに選択される。

別のさらなる態様において、考慮対象の光学モードの数は、実測欠陥信号対雑音比に基づいて低減される。一例では、初期検査およびウェハレベルシグネチャマッチングを実行した後で、コンピューティングシステム１３０はさらに、最も有望な光学モードのうちいくつか（例えば、３以下の光学モード）をさらなる考慮対象として選択する。一例では、コンピューティングシステム１３０は、１つ以上の焦点面またはフォーカスレベルで選択された光学モードそれぞれに関連する信号対雑音比を分析する。コンピューティングシステム１３０は最高の信号対雑音比の光学モードをさらなる考慮の対象として選択し、それ以外の光学モードは廃棄される。こうして、上述のように、記録向けに選択されたモードの数が減らされる。こうして、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセス中の、考慮対象の検査データ量がさらに減らされる。一部の例では、ウェハレベルシグネチャ分析に基づいて、３以下の光学モードがさらなる考慮向けに選択される。

別のさらなる態様において、考慮対象の光学モードの数は、デプロセッシングを伴わない欠陥のＳＥＭレビューに基づいて低減される。一例では、初期検査およびウェハレベルシグネチャマッチングを実行した後で、コンピューティングシステム１３０はさらに、最も有望な光学モードのうちいくつかを、ウェハのデプロセッシングを伴わないＳＥＭレビュー向けに選択する。一例では、ウェハ１０３はＳＥＭレビューツールに移送され、表面または表面の少し下においてでも注目すべき重要な欠陥を検証するためにＳＥＭレビュー測定が実行される。一例では、高エネルギーＳＥＭが、考慮対象の構造内に埋没した欠陥（例えば、１マイクロメートルまで）をレビューするために用いられる。とはいえ、一般に、ＳＥＭはかなりの深さにある（例えば、１マイクロメートルを超える）欠陥の欠陥検証には適していない。コンピューティングシステム１３０は、ＳＥＭレビューツールによって検証済み欠陥の指標を受け取って、検証済み欠陥の捕獲率が最高でありニューサンス欠陥の捕獲率が最小である光学モードを、さらなる考慮の対象として選択する。それ以外の光学モードは廃棄される。こうして、上述のように、記録向けに選択されたモードの数が減らされる。こうして、後続の欠陥検証およびレシピ最適化プロセス中の、考慮対象の検査データ量がさらに減らされる。一部の例では、ウェハレベルシグネチャ分析に基づいて、３以下の光学モードがさらなる考慮向けに選択される。

別の態様では、検証済み欠陥イメージ／特性は、検査システム１００によって識別された対応する欠陥にマッピングされる。検証済み欠陥と記録された三次元イメージは、ニューサンスフィルタを訓練して測定レシピを最適化するために用いられる。

図３は、三次元半導体構造の欠陥発見と測定レシピ最適化のためのシステム１５０の一実施形態の簡略模式図である。システム１５０は、図２を参照して説明した検査システム１００と、欠陥検証ツール１５１と、コンピューティングシステム１６０を含む。一部の実施形態において、コンピューティングシステム１６０によって実行されるタスクは本明細書に記載の通りであり、コンピューティングシステム１３０または他のコンピューティングシステムによって実施される。

一部の実施形態において、欠陥検証ツール１５１は電子ビームベースの分析ツールである。一部の他の実施形態において、欠陥検証ツール１５１はｘ線ベースの分析ツールである。これらの実施形態において、埋没欠陥をｘ線ベースの分析ツールに見えるようにするために材料除去ツールは必要でない場合がある。したがって、関連する材料除去ツールは任意選択的である。

一部の例では、欠陥検証は、ウェハ１０３をデプロセッシングして、露出した欠陥を検査システム１００で検査することによって達成される。これらの例において、異なる欠陥検証ツール１５１は必要でない場合がある。一部の実施形態において、ＳＥＭレビューツールなどの欠陥検証ツールは、単一のウェハ処理ツールとして検査システム１００に一体化されるか、または、個別に、または任意の組み合わせで異なるウェハ処理システムに分離される。

コンピューティングシステム１３０は検査プロセスを調整して、分析、データ処理および通信タスクを実行する。同様に、コンピューティングシステム１６０は材料除去およびレビュープロセスを調整し、分析を実行し、データ処理および通信タスクを実行する。

欠陥検証は多くの異なる様式で達成され得る。一部の実施形態において、欠陥を検証するために電圧コントラスト検査が実行される。これらの実施形態では、ウェハは小サンプルプランに従って装飾され、電圧コントラスト検査ツールによって、装飾されたウェハに電圧コントラスト測定が実行される。

一部の他の実施形態において、ウェハ加工が完了し、完成したウェハに、欠陥を検証するためにビットマップテストが実行される。

一部の他の実施形態において、考慮対象の多層構造の層を除去するためにウェハがデプロセスされる。デプロセッシングは化学的プロセス、機械的プロセス、またはそれら両方によって達成され得る。一例では、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ツールが、ウェハの表面から材料を除去するために用いられる。ウェハは、欠陥検証ツール１５１、例えば、ＳＥＭレビューツール、検査システム１００等によってウェハの表面に、またはウェハの表面付近に配置された埋没欠陥が有効にイメージングされ得るまでデプロセスされる。欠陥検証測定に関連する欠陥位置および関連する欠陥イメージ１５２がメモリ（例えばメモリ１６２オンボードコンピューティングシステム１６０）に記憶される。一部の実施形態において、欠陥情報はＫＬＡ結果ファイル（ＫＬＡＲＦ）の形式で記憶される。ＫＬＡＲＦファイルは欠陥検証ツール１５０によって生成されるフラットＡＳＣＩＩファイルである。検査システム１００からの欠陥情報をセーブするために同じＫＬＡＲＦファイルフォーマットが用いられる。

別の実施形態において、検査システム１００によって欠陥発見の一環として識別された欠陥に関連する欠陥情報１４１がコンピューティングシステム１６０に通信される。コンピューティングシステム１６０は、識別された欠陥をサンプリングして、欠陥検証ツール１５１に通信されるＤＯＩ１５３のダイバーシティセットを生成する。一部の実施形態において、コンピューティングシステム１６０は欠陥発見中に検査システム１００によって識別された欠陥（例えば、１臆以上のＤＯＩ）をビニングして、各ビンから少数の欠陥を選択してＤＯＩ１５３のダイバーシティセットを生成する。ＤＯＩのダイバーシティセット１５３はメモリにセーブされる（例えば、メモリ１６２オンボードコンピューティングシステム１６０）。

欠陥検証測定がＤＯＩのダイバーシティセットに実行される。欠陥位置と、欠陥検証測定からの関連する欠陥イメージがメモリ（例えば、メモリ１６２オンボードコンピューティングシステム１６０）にセーブされる。一部の実施形態において、ＤＯＩのダイバーシティセットに関連する欠陥情報もＫＬＡＲＦファイルフォーマットに記憶される。

ＤＯＩのダイバーシティセットからの欠陥検証データ、検証済み欠陥の任意の他のセット、またはそれらの組み合わせが、セーブされたスルーフォーカス欠陥イメージパッチおよび対応する特徴量ベクトルにマッピングされてセーブされる。欠陥検証データおよび対応するスルーフォーカス欠陥イメージパッチおよび対応する特徴量ベクトルが、ニューサンス除去フィルタを訓練するために用いられる。

一例では、コンピューティングシステム１６０は、スルーフォーカスイメージを機械学習ネットワークに基づいて訓練してニューサンス欠陥を除外する。これらの例の一部において、機械学習ネットワークは欠陥イメージに基づいて訓練される。限定的でない例として、適切な機械学習ネットワークは、ニューラルネットワーク、サポートベクトルマシンモデル、ディシジョンツリーモデル等として実施される。

別例では、コンピューティングシステム１６０はスルーフォーカス特性を自動クラシファイアに基づいて訓練してニューサンス欠陥を除外する。これらの例の一部において、自動クラシファイアは、イメージベースというよりも特性ベースである。限定的でない例として、適切なスルーフォーカス特性ベースの自動クラシファイアは、訓練されたランダムフォレストアルゴリズム等として実施される。

別例では、コンピューティングシステム１６０はルールベースのツリークラシファイアとして用いられてニューサンス欠陥を除外する。これらの例の一部において、ルールベースのツリークラシファイアは、イメージベースというよりも特性ベースである。限定的でない例として、適切なルールベースのツリークラシファイアは、手動で生成されたルールに基づいて実施される。

訓練されたニューサンス除去フィルタ１４２が検査システム１００に通信されて、考慮対象の各光学素子モードに関連するセーブされた欠陥イメージに適用される。こうして、欠陥検出は、欠陥発見中に記録されたスルーフォーカス欠陥イベントを用いて模倣される。所望のニューサンスレートを達成するために、各光学モードに関連付けられた検出閾値が調整される。一例では、各光学素子モードに関連する検出閾値が、約３０％のニューサンスレートを達成するために調整されて、最高の欠陥シグネチャマッチングと実欠陥捕獲率を達成する光学モードが考慮対象の測定用途のための製造測定レシピとして実施するために選択される。図３に描写された実施形態において、検査システム１００はニューサンスフィルタ１４２と、選択された製造測定レシピを実施して、製造設定における厚型半導体構造の三次元イメージの分析に基づいて欠陥を識別し分類する。

一般に、三次元イメージは注目すべき重要な欠陥を識別し分類するためにアルゴリズム的に処理される。一部の例では、プロセッサ１３１は三次元イメージから欠陥を検出して分類するように構成される。プロセッサは当技術分野で知られる任意の適切なプロセッサを含んでよい。さらに、プロセッサは、当技術分野で知られる任意の適切な欠陥検出および分類アルゴリズムまたは方法を使用するように構成されてよい。例えば、プロセッサはダイツーデータベース比較、三次元フィルタ、主成分分析またはスペクトルクラスタリングなどのクラスタリングアルゴリズム、スレショルディングアルゴリズム、深層学習アルゴリズムまたは任意の他の適切なアルゴリズムを用いて、試料上の欠陥を検出し分類してよい。

別の態様では、注目すべき重要な欠陥の三次元位置は、厚型半導体構造の三次元イメージの分析に基づいて決定される。こうして、ウェハ内の欠陥の実位置が測定される（例えば、欠陥の｛ｘ，ｙ，ｚ｝座標）。実欠陥位置は、後のさらなる分析（例えば、集束イオンビームシステム、ＥＢＩシステム等による分析）のために欠陥を位置特定するために用いられ得る。

一部の例では、三次元イメージ内のピーク欠陥信号と関連するｘ位置、ｙ位置およびフォーカスオフセットが、ウェハ構造（例えば、三次元ＮＡＮＤウェハスタック）内の実欠陥位置を評価するために用いられる。

多くの暗視野測定用途において、回折次数は抑制されて、ｚ方向（例えば、深さ）における実欠陥位置がピーク信号に関連するフォーカスオフセットに直線的に相関される。インコヒーレントなＢＦ照明の多くの事例において、ｚ方向における欠陥位置は、ピーク信号に関連するフォーカスオフセットに直線的に相関される。これらの例において、コンピューティングシステム１３０は、ピークに関連するフォーカスオフセットを決定し、フォーカスオフセットに倍率を掛けることによって欠陥深さを決定する。

他の例では、実欠陥位置は、三次元イメージと、欠陥の１つ以上のシミュレートされた三次元イメージとを比較することによって決定される。一例では、コンピューティングシステム１３０は厳密結合波分析（ＲＣＷＡ）を実行して、実測欠陥応答をシミュレートする。この分析は、実測応答とシミュレートされた応答との間のエラーを極減して欠陥を識別し位置特定するために再帰的に実行されてよい。

一部の他の例では、高信頼基準測定システムによって実測された欠陥深さ（例えば、ウェハ表面より下の距離）での測定データに適合する測定ライブラリが生成される。一例では、高信頼基準測定システムは、考慮対象の試料のフォーカスイオンビームエッチング後に実行された欠陥レビューである。ライブラリが生成されると、後続の測定に関連する欠陥位置がライブラリマッチングに基づいて予測される。

別の態様では、三次元イメージはＳＮＲを改善するために欠陥分析前にフィルタリングされる。一部の例では、コンピューティングシステムは、編成された三次元イメージを三次元デジタルフィルタで、または他の適切な数値技法で分析して、欠陥から生じる唯一の三次元構造を検出する。これは、欠陥のＳＮＲを有効に増加させて、注目すべき重要な欠陥の、ノイズまたはニューサンス効果からの分別を可能にする。

一般に、コンピューティングシステム１３０および１６０は、欠陥を、スルーフォーカスイメージまたは特徴量ベクトルに基づいて検出し分類するように構成される。コンピューティングシステム１３０および１６０は当技術分野で知られる任意の適切なプロセッサ（複数可）を含んでよい。さらに、コンピューティングシステム１３０および１６０は、当技術分野で知られる任意の適切な欠陥検出アルゴリズムまたは方法を使用するように構成されてよい。例えば、コンピューティングシステム１３０および１６０は、ダイツーデータベース比較またはスレショルディングアルゴリズムを用いて試料上の欠陥を検出してよい。

さらに、検査システム１００は、オペレータからの入力（例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン等）を受け入れて出力（例えば、ディスプレイモニタ）をオペレータに表示するために役立つ周辺機器を含んでよい。オペレータからの入力コマンドは、コンピューティングシステム１３０によって、照明パワーを制御するために用いられる閾値を調整するために用いられ得る。結果として得られるパワーレベルは、ディスプレイモニタ上でオペレータにグラフィックで提示されてよい。

検査システム１００は１つのプロセッサ１３１と、或る量のコンピュータ可読メモリ１３２を含む。プロセッサ１３１とメモリ１３２はバス１３３を介して通信してよい。メモリ１３２は、プロセッサ１３１によって実行されたときに、本明細書に記載の欠陥検出、分類および深度推定をプロセッサ１３１に実行させる或る量のプログラムコードを記憶する或る量のメモリ１３４を含む。

システム１５０は１つのプロセッサ１６１と、或る量のコンピュータ可読メモリ１６２を含む。プロセッサ１６１とメモリ１６２はバス１６３を介して通信してよい。メモリ１６２は、プロセッサ１６１によって実行されたときに、本明細書に記載の欠陥検出、分類および深度推定をプロセッサ１６１に実行させる或る量のプログラムコードを記憶する或る量のメモリ１６４を含む。

図６は、厚型構造の三次元イメージに基づいて欠陥を検出するのに役立つ代表的方法２００のフローチャートを示す。一部の非限定的な例において、図２を参照して説明された検査システム１００は方法２００を実施するように構成される。しかしながら、一般に、方法２００の実施は本明細書に記載の特定の実施形態によって限定されない。

ブロック２０１において、或る量の照明光の提供が、半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造それぞれにおける複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って複数の欠陥位置で半導体ウェハに提供される。

ブロック２０２において、複数の欠陥位置それぞれでの複数の焦点面それぞれでの複数の光学モードそれぞれに従った或る量の照明光に応答して、垂直積層構造それぞれから或る量の光がイメージングされる。

ブロック２０３において、１つ以上の欠陥位置が複数の欠陥位置から選択される。

ブロック２０４において、複数のイメージが、複数の光学モードに従って、選択された欠陥位置それぞれで、垂直積層構造を通る異なる焦点面で生成される。

ブロック２０５において、複数の焦点面の１つのサブセットが記憶用に選択される。

ブロック２０６において、光学モードそれぞれに応じて複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでイメージが記憶される。

一般に、本明細書に記載の三次元イメージング技法は、研究開発、増産および半導体デバイスの製造の大量生産段階中に適用されてよく、いずれの光学的、イメージベースの測定技法にも適用可能である。さらに、これらの技法は光学的およびｘ線検査モダリティに適用され得る。

加工プロセスの特定のタイプを問わず、欠陥は特定のプロセスにおいて多層スタックの全レベルで可能な限り早期に検出される必要がある。或る検査の実施形態は、スタック表面と、スタックの種々の深さを通して、を含めて、スタックを通した欠陥の検出を含むことが好ましい。例えば、或る実施形態は、約３マイクロメートルまでの深さで欠陥が発見されることを可能にする。別の実施形態では、欠陥は約８マイクロメートルまで大きなスタック深さで検出され得る。被検垂直ＯＮＯＮまたはＯＰＯＰスタックの厚さは、照明光の侵入深さによってのみ限定される。酸化物－窒化物－酸化物－窒化物（ＯＮＯＮ）または酸化物－ポリシリコン－酸化物－ポリシリコン（ＯＰＯＰ）スタックを通る伝送は、より長い波長での吸収による制限がより少ない。したがって、より長い照明波長は非常に深い構造を有効に検査するために用いられてよい。

本明細書に記載の三次元イメージング技法は、限定はしないが三次元否定論理積（ＮＡＮＤ）ゲートメモリデバイスを含む複合垂直積層構造に適用され得る。本明細書では検査システムおよび技法は特定のタイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリ構造に適用されるものとして記載されているが、本発明の実施形態は、テラビットセルアレイトランジスタ（ＴＣＡＴ）、垂直積層アレイトランジスタ（vertical-stacked array transistors ）（ＶＳＡＴ）、ビットコストスケーラブルテクノロジー（ＢｉＣＳＴ）、パイプ形状ＢｉＣＳ技術（Ｐ‐ＢｉＣＳ）などを用いて形成されたＮＡＮＤまたはＮＯＲメモリデバイスなどの任意の適切な三次元または垂直半導体構造に適用され得ることが理解される。垂直方向は一般に、基板表面に対して垂直な方向である。さらに、特定の加工ステップ、プロセスおよび材料がそのような三次元構造を形成するものと説明されているが、検査実施形態は、基板上に多層が形成されることになる加工の流れの任意の時点で適用されてよく、そのような層は任意の数およびタイプの材料を含んでよい。

本明細書では、試料の検査に用いられ得る検査システムまたはツールに関して種々の実施形態が説明された。用語「試料」は本明細書において、当技術分野で知られる、欠陥、特性または他の情報（例えば或る量のヘイズまたはフィルム特性）に関して検査され得る、ウェハ、レチクルまたは任意の他のサンプルを指して用いられる。

本明細書で用いられる場合、用語「ウェハ」は一般に、半導体または非半導体材料で形成された基板を指す。例としては、限定はしないが、単結晶シリコン、ヒ化ガリウムおよびリン化インジウムを含む。そのような基板は、半導体加工設備では一般に見受けられる、および／または処理され得る。一部の事例では、ウェハは基板のみ（すなわち、ベアウェハ）を含んでよい。代替的に、ウェハは基板上に形成された異なる材料の１つ以上の層を含んでよい。ウェハ上に形成された１つ以上の層は「パターン付き」でも「パターンなし」でもよい。例えば、ウェハは反復可能なパターン特性を有する複数のダイを含んでよい。

「レチクル」は、レチクル製造プロセスの任意の段階にあるレチクル、または、半導体製造設備内での使用向けにリリースされているまたはリリースされていない可能性がある完成したレチクルであってよい。レチクル、または「マスク」は一般に、上に実質的に半透明な領域が形成され、パターン状に構成されている実質的に透明な基板として定義される。基板は例えば、クォーツなどのガラス材料を含み得る。レチクルは、レチクル上のパターンがレジストに転写され得るように、リソグラフィープロセスの露光ステップ中に、レジストで被覆されたウェハの上に配置されてよい。

１つ以上の代表的実施形態において、記載される機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意の組み合わせで実施されてよい。ソフトウェアで実施された場合、機能は、１つ以上の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶または伝送されてよい。コンピュータ可読媒体は、一箇所から他箇所へのコンピュータプログラムの伝送を促進する任意の媒体を含むコンピュータ記憶媒体および通信媒体両方を含む。記憶媒体は、汎用または専用コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、限定はしないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶体、磁気ディスク記憶または他の磁気記憶装置、または、命令またはデータ構造の形式で所要のプログラムコード手段を搬送または記憶するのに用いることができ、汎用または専用コンピュータまたは汎用または専用プロセッサによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得る。さらに、あらゆる接続が、正式にコンピュータ可読媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタルサブスクライバライン（ＤＳＬ）、または赤外、ラジオ、およびマイクロ波などの無線技術を用いてウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから伝送される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外、ラジオおよびマイクロ波などの無線技術は媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で用いられる場合、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光学ディスク、デジタル万能ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスクおよびブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常、データを磁気的に再生するが、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記のものの組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。

上記では一部の特定の実施形態を、説明目的で記載したが、本特許明細書の教示は一般的な適用可能性を有し、上記に記載した特定の実施形態に限定されない。一例として、検出器はファイバアレイを含んでよい。一例として、検査システム１００は２つ以上の光源（図示せず）を含んでよい。光源は、異なって構成されても同じに構成されてもよい。例えば、光源は、同じ照明領域または異なる照明領域で、同じ入射角または異なる入射角で、同時点または異なる時点でウェハに向けられ得る異なる特性を有する光を生成するように構成されてよい。光源は、本明細書に記載される実施形態のうちいずれに従って構成されてもよい。さらに、光源のうち１つが本明細書に記載される実施形態のうちいずれかに従って構成され、別の光源が当技術分野で知られる任意の他の光源であってもよい。一部の実施形態において、検査システムは１つを超える照明領域の上でウェハを同時に照明してもよい。複数の照明領域は、空間的に重複してもよい。複数の照明領域は空間的に独立していてもよい。一部の実施形態において、検査システムは１つを超える照明領域の上でウェハを異なる時点で照明してもよい。異なる照明領域は時間的に重複してもよい（すなわち、或る期間にわたり同時に照明される）。異なる照明領域は時間的に独立していてもよい。一般に、照明領域の個数は任意であってよく、各照明領域は同じまたは異なるサイズ、配向および入射角であってよい。さらに別の例において、検査システム１００は、ウェハ１０３のいずれの運動とも関りなく走査する１つ以上の照明領域を備えた走査スポットシステムであってよい。一部の実施形態において、照明領域は、走査線に沿った反復パターンで走査される。走査線はウェハ１０３の走査運動と整列してもしなくてもよい。本明細書に提示するように、ウェハポジショニングシステム１１４はウェハ１０３の運動を、回転と並進移動運動の協調運動によって生成するが、さらに別の例では、ウェハポジショニングシステム１１４は、ウェハ１０３の運動を２つの並進移動運動を協調させることによって生成してもよい。例えば、ウェハポジショニングシステム１１４は、２つの直交する直線軸に沿った運動（例えば、Ｘ－Ｙ運動）を生成してもよい。

したがって、記載された実施形態の種々の特徴の種々の修正、適合および組み合わせが、請求項に記載される本発明の範囲から逸脱せずに実施され得る。

Claims (26)

1. 半導体ウェハに、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造それぞれ内の複数の焦点面それぞれにおいて複数の光学モードそれぞれに従って複数の欠陥位置で或る量の照明光を提供し、
   前記複数の欠陥位置それぞれでの、前記複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って前記或る量の照明光に応答して、前記垂直積層構造それぞれからの或る量の光をイメージングし、
   前記複数の欠陥位置から１つ以上の欠陥位置を選択し、
   前記複数の光学モードに従って前記選択された欠陥位置それぞれで前記垂直積層構造を通した異なる焦点面で複数のイメージを生成し、
   前記複数の焦点面の１つのサブセットを選択し、前記サブセットは、前記複数の焦点面よりも少ない焦点面を含み、
   前記複数の光学モードそれぞれに従って前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでのイメージを記憶する、
   ことを含む方法。
2. さらに、前記複数の光学モードそれぞれで実測ウェハレベル欠陥シグネチャを予測ウェハレベル欠陥シグネチャに適合させるために、複数の光学モードそれぞれに関連する欠陥検出アルゴリズムの１つ以上のパラメータ値を調整し、
   複数の光学モードそれぞれに関連する適合度に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
   ことを含む請求項１に記載の方法。
3. さらに、前記複数の光学モードそれぞれに関連する信号対雑音比を評価し、
   前記複数の光学モードそれぞれに関連する前記評価された信号雑音比に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
   ことを含む請求項１に記載の方法。
4. さらに、前記半導体ウェハをデプロセッシングせずに前記選択された欠陥位置のうち１つ以上で走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定を実行し、
   前記ＳＥＭ測定に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
   ことを含む請求項１に記載の方法。
5. さらに、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造のうち１つ以上内に埋没した１つ以上の欠陥を検証し、
   前記検証済み欠陥それぞれを、前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの欠陥位置の対応するイメージに、複数の光学モードそれぞれに従ってマッピングし、
   前記検証済み欠陥と対応するイメージに基づいてニューサンス欠陥を除外するために三次元ニューサンスフィルタを訓練する、
   ことを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記訓練は、前記検証済み欠陥のイメージと対応するイメージまたは前記検証済み欠陥に関連する特徴量ベクトルおよび前記対応するイメージに関連する特徴量ベクトルに基づく、
   請求項５に記載の方法。
7. 前記三次元ニューサンスフィルタを訓練することは、ニューサンス欠陥を除外するために機械学習ネットワークを訓練することを含む、
   請求項５に記載の方法。
8. 前記三次元ニューサンスフィルタを訓練することは、自動クラシファイアに基づいてスルーフォーカス特性を訓練することを含む、
   請求項５に記載の方法。
9. 前記三次元ニューサンスフィルタを訓練することは、手動生成ルールに基づいてルールベースのツリークラシファイアを訓練することを含む、
   請求項５に記載の方法。
10. さらに、前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでのイメージそれぞれを、前記訓練された三次元ニューサンスフィルタで複数の光学モードそれぞれに従ってフィルタリングし、
    前記複数の光学モードそれぞれと関連する実欠陥の捕獲率およびニューサンス欠陥の捕獲率に基づいて、前記複数の光学モードから１つの光学モードを選択する、
    ことを含む請求項５に記載の方法。
11. 前記選択は、前記複数の光学モードそれぞれと関連する欠陥検出アルゴリズムの１つ以上のパラメータ値を調整して所定のニューサンス捕獲率を達成し、所定のニューサンス捕獲率に関する実欠陥の最高捕獲率を達成する光学モードを選択することを含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記１つ以上の埋没欠陥を検証することは、前記半導体ウェハの電圧コントラスト検査を含む、
    請求項５に記載の方法。
13. 前記１つ以上の埋没欠陥を検証することは、前記半導体ウェハの加工完成後の前記半導体ウェハのビットマップテストを含む、
    請求項５に記載の方法。
14. 前記１つ以上の埋没欠陥を検証することは、前記半導体ウェハのデプロセッシングと、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるレビューを含む、
    請求項５に記載の方法。
15. 前記検証済み欠陥それぞれの位置がＫＬＡ結果ファイル（ＫＬＡＲＦ）ファイルフォーマットで記憶される、
    請求項５に記載の方法。
16. 前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでのイメージを、前記複数の光学モードそれぞれに従って複数のビンにビニングし、
    前記複数のビンそれぞれからの複数の欠陥位置のうち１つ以上を選択して埋没欠陥のダイバーシティセットを生成し、前記検証の対象となる１つ以上の欠陥は、前記埋没欠陥のダイバーシティセットを含む、
    請求項５に記載の方法。
17. システムであって、
    半導体ウェハに向けて、複数の欠陥位置で、或る量の照明光を、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造それぞれ内の複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って提供する照明源と、
    前記垂直積層構造それぞれから、前記複数の欠陥位置それぞれでの複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って或る量の光を示す複数の出力信号を生成する検出器と、
    さらに１個又は複数個のプロセッサとコンピュータ可読メモリを含むコンピューティングシステムを備え、前記コンピューティングシステムが、
    前記複数の欠陥位置から１つ以上の欠陥位置を選択し、
    前記複数の光学モードに従って、前記選択された欠陥位置それぞれでの垂直積層構造を通る異なる焦点面での複数のイメージを生成し、
    複数の焦点面の１つのサブセットを選択し、前記サブセットは、前記複数の焦点面よりも少ない焦点面を含み、
    前記複数の光学モードそれぞれに従って前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでのイメージを記憶する、
    ように構成されているシステム。
18. 前記コンピューティングシステムがさらに、
    前記複数の光学モードそれぞれで実測ウェハレベル欠陥シグネチャを予測ウェハレベル欠陥シグネチャに適合させるために、前記複数の光学モードそれぞれに関連する欠陥検出アルゴリズムの１つ以上のパラメータ値を調整し、
    複数の光学モードそれぞれに関連する適合度に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
    ように構成されている請求項１７に記載のシステム。
19. 前記コンピューティングシステムがさらに、
    前記複数の光学モードそれぞれに関連する信号対雑音比を評価し、
    前記複数の光学モードそれぞれに関連する前記評価された信号雑音比に基づいて、前記複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
    ように構成されている請求項１７に記載のシステム。
20. さらに、前記半導体ウェハをデプロセッシングせずに前記選択された欠陥位置のうち１つ以上で走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定を実行するように構成された走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備え、前記コンピューティングシステムがさらに、前記ＳＥＭ測定に基づいて前記複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択する、
    ように構成されている請求項１７に記載のシステム。
21. さらに、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造のうち１つ以上内に埋没した１つ以上の欠陥を検証するように構成された欠陥検証システムを備え、前記コンピューティングシステムがさらに、
    前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの欠陥位置の対応するイメージに、検証済み欠陥を、複数の光学モードそれぞれに従ってマッピングし、
    前記検証済み欠陥と前記対応するイメージに基づいてニューサンス欠陥を除外するために三次元ニューサンスフィルタを訓練する、
    ように構成されている請求項１７に記載のシステム。
22. システムであって、
    半導体ウェハに向けて、複数の欠陥位置で或る量の照明光を、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造それぞれ内の複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って提供する照明源と、
    前記垂直積層構造それぞれから、前記複数の欠陥位置それぞれでの複数の焦点面それぞれで複数の光学モードそれぞれに従って或る量の光を示す複数の出力信号を生成する検出器と、
    さらにコンピューティングシステムを備え、前記コンピューティングシステムが、
    １つ以上のプロセッサと、
    命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体を備え、前記命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、前記コンピューティングシステムに、
    前記複数の欠陥位置から１つ以上の欠陥位置を選択させ、
    前記複数の光学モードに従って、前記選択された欠陥位置それぞれでの垂直積層構造を通る異なる焦点面での複数のイメージを生成させ、
    前記複数の焦点面の１つのサブセットを選択させ、前記サブセットは、前記複数の焦点面よりも少ない焦点面を含み、
    前記複数の光学モードそれぞれに従って前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの複数の欠陥位置それぞれでのイメージを記憶させる、
    システム。
23. 前記非一時的コンピュータ可読媒体がさらに、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、前記コンピューティングシステムに、
    前記複数の光学モードそれぞれで実測ウェハレベル欠陥シグネチャを予測ウェハレベル欠陥シグネチャに適合させるために、前記複数の光学モードそれぞれに関連する欠陥検出アルゴリズムの１つ以上のパラメータ値を調整させ、
    複数の光学モードそれぞれに関連する適合度に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択させる、
    命令をさらに記憶している請求項２２に記載のシステム。
24. 前記非一時的コンピュータ可読媒体がさらに、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、前記コンピューティングシステムに、
    前記複数の光学モードそれぞれに関連する信号対雑音比を評価させ、
    前記複数の光学モードそれぞれに関連する前記評価された信号雑音比に基づいて複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択させる、
    命令をさらに記憶している請求項２２に記載のシステム。
25. さらに、前記半導体ウェハをデプロセッシングせずに前記選択された欠陥位置のうち１つ以上で走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定を実行するように構成された走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備え、前記非一時的コンピュータ可読媒体がさらに、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、前記コンピューティングシステムに、前記ＳＥＭ測定に基づいて前記複数の光学モードの１つのサブセットをさらなる考慮対象として選択させる命令を記憶している請求項２２に記載のシステム。
26. さらに、前記半導体ウェハ上に配置された複数の垂直積層構造のうち１つ以上内に埋没した１つ以上の欠陥を検証するように構成された欠陥検証システムを備え、前記非一時的コンピュータ可読媒体がさらに、前記１つ以上のプロセッサによって実行された場合に、前記コンピューティングシステムに、
    前記複数の焦点面の選択されたサブセットそれぞれでの欠陥位置の対応するイメージに、検証済み欠陥それぞれを、複数の光学モードそれぞれに従ってマッピングさせ、
    前記検証済み欠陥と前記対応するイメージに基づいてニューサンス欠陥を除外するために三次元ニューサンスフィルタを訓練させる、
    命令を記憶している請求項２２に記載のシステム。

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