JP7165849B2 - マルチモードシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年６月１４日の出願日を有する米国仮特許出願第６２／５１９，４９７号からの優先権を主張する。
近年、電子製品－スマートフォン、タブレット、自動車両、ＩｏＴなどの複雑さが増している一方で、これらのシステムの全体の小型化に対する要求が依然として残る。半導体チップの厚さおよび寸法が世代ごとに減少される一方で、電子機能の内容は拡大すると予想される。半導体製造はこの要求に応じるために異なる技術を使用し、これには、２．５－Ｄ、３ＤＩＣ、「先端パッケージング」、ファンアウトウエハおよび基板レベルパッケージング、システムオンチップ（ＳＯＣ）などの方法による１つの単一のシリコンチップへの複数の電子機能の集積化、新規かつ効率的な「異種集積化」技術などがある。１つのチップが、デジタルＲＦ、アナログ、パワー、メモリ、イメージセンサおよび微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）などの様々な機能をもつ単一からいくつかの先端デジタルチップを１つのモジュールに集積化することができる。
マルチチップモジュールは、間にプロセス相関を有しない異なるプロセスからの異なる半導体チップを統合する。したがって、プロセスで組み込まれる１つのチップの性能の偏差が別のチップのプロセス偏差に関する情報を提供することはない。
単一の低コスト不良チップが、高価なパッケージングモジュールの、または最終製品の故障を引き起こす場合がある。故障に対するこの脆弱性は、先端パッケージングモジュールにおけるほとんどのプロセスステップが元に戻されることができないという事実によってさらに悪化される。したがって、不良チップは、それが先端パッケージングモジュールに組み込まれた後に除去されることができない。
したがって、可視外部および内部欠陥に関して、先端モジュールに組み込まれる各ダイが試験される必要があり、そして先端パッケージモジュールも試験される必要がある（ダイ分離プロセス中に通常形成される内部亀裂の存在を排除するため）。さらには、全ての隠れた欠陥を発見することも信頼性尺度として重要である。内部亀裂または異なる層間で一体化される欠落もしくは欠陥内部バンプなどの、検出されていない隠れた欠陥は、多くの場合、製品出荷前の電気的試験によって検出可能ではない。隠れた亀裂は、製品が顧客の「手元」にあるときに、後に製品故障に発展する場合がある。そのような現場故障は金銭的に最も損害を与えており、したがって出荷前にそれらを防止するために大きな労力がかけられる必要がある。
先行技術システムでは、半導体ウエハなどの基板における内層欠陥を検査、検出および測定するために、ウエハ横断面のＸ線光撮像、ＩＲまたはＵＶ光撮像、ＳＥＭサンプリングなどの、高価な、時間浪費の、または破壊的な方法が使用される。先行技術において知られている通常のＡＯＩ技術では、内部層の欠陥（側壁亀裂など）は不可視であり－結果としてエンドユーザにとって著しい損失になる。
したがって、上記したような現場故障を防止するために、高スループットかつ効率的なＡＯＩシステムおよび方法が必要とされる。そのような高スループット検出システムおよび方法は、「異種集積化」に限定されない他の技術でも必要とされてもよい。
本出願に例示されるように半導体基板を評価するためのシステム、方法および非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。
本出願に例示されるいずれの方法のいずれのステップのいずれの組合せが提供されてもよい。
本出願に例示されるいずれのシステムのいずれのユニットおよび／または部品のいずれの組合せが提供されてもよい。
本出願に例示されるいずれの非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されるいずれの命令のいずれの組合せが提供されてもよい。
本発明は、図面と併せて以下の詳細な説明からより十分に理解および認識されるであろう。
ダイシングされたウエハの一例を例示する図である。 ダイシングされたウエハの欠陥ダイの一例を例示する図である。 ダイシングされたウエハの欠陥ダイの一例を例示する図である。 ダイシングされたウエハの欠陥ダイの一例を例示する図である。 半導体基板およびシステムの一例を例示する図である。 半導体基板およびシステムの一例を例示する図である。 検査ユニットの一例を例示する図である。 開口絞りおよび対物レンズの一例を例示する図である。 検査ユニットの一例を例示する図である。 検査ユニットの一例を例示する図である。 対物レンズの一例を例示する図である。 対物レンズの一例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 半導体基板およびシステムの一例を例示する図である。 互いに結合される一対の半導体基板を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 バンプの配列および一対の半導体基板を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 半導体基板およびシステムの一例を例示する図である。 半導体基板およびシステムの一例を例示する図である。 方法の一例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 少なくとも１つの開口絞りの少なくとも１つの例を例示する図である。 半導体基板の一範囲および部分遮断明視野ユニットを例示する図である。 半導体基板の一範囲および部分遮断明視野ユニットを例示する図である。
システムへのいかなる言及も、システムによって実行される方法に、および／または一旦システムによって実行されると、システムに方法を実行させることになる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に準用されるべきである。システムは、検査システム、検証システム、計測システムまたはその組合せでもよい。
方法へのいかなる言及も、方法を実行するように構成されるシステムに、および／または一旦システムによって実行されると、システムに方法を実行させることになる命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体に準用されるべきである。
非一時的コンピュータ可読媒体へのいかなる言及も、システムによって実行される方法、および／または非一時的コンピュータ可読媒体に記憶される命令を実行するように構成されるシステムに準用されるべきである。
用語「および／または」は追加的にまたは代替的である。
用語「を備える」、「から成る」および「から本質的に成る」は互換的に使用される。
例えば－一定のユニットおよび／または部品を含むとして例示されるシステムは、（ａ）追加のユニットおよび／もしくは部品を含んでもよく、（ｂ）一定のユニットおよび／もしくは部品のみを含んでもよく、または（ｃ）一定のユニットおよび／もしくは部品ならびに特許請求される本発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響しない追加のユニットおよび／もしくは部品を含んでもよい。
さらに別の例として－一定のステップを含むとして例示される方法は、（ａ）追加のステップを含んでもよく、（ｂ）一定のステップのみを含んでもよく、または（ｃ）一定のステップおよび特許請求される本発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響しない追加のステップを含んでもよい。
さらに別の例として－一定の命令を記憶するとして例示される非一時的コンピュータ可読媒体は、（ａ）追加の命令を記憶してもよく、（ｂ）一定の命令のみを記憶してもよく、または（ｃ）一定の命令および特許請求される本発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響しない追加の命令を記憶してもよい。
本発明を実装するシステムが、大部分、当業者に知られている光学部品および回路から構成されるので、本発明の根本概念の理解および認識のために、かつ本発明の教示を不明瞭にしない、またはそこからそれないために、上記例示したように必要と考えられるより広く回路詳細が説明されることはない。
以下の明細書では、本発明は、本発明の実施形態の具体例を参照しつつ記載されることになる。しかしながら、添付の請求項に定められる本発明のより広い趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更および変形が本明細書でなされてもよいことが明白であろう。
用語「鏡面反射」は、表面からの光の鏡状の反射を指しており（ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ）、入射光（入射光線）の方向および反射した出射光（反射光線）の方向が面法線に対して同じ角度をなし、したがって入射角が反射角に等しく（図中θｉ＝θｒ）、そして入射、法線および反射方向が同一面上である。
部分遮断明視野ユニットは、以下を満たすいかなる鏡面反射も遮断するように構成されるユニットである。（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる。（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する。（ｃ）第１の軸および第２の軸がウエハの範囲に対する法線について対称である。（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である。図３７および３８において、部分遮断明視野ユニット５０００は光軸５００２を有し、法線（範囲５０１０に対する）は５００４であり、第１の軸は５００１で示され（かつ衝突光ビーム、すなわち照明ビームの中心を表した）、そして第２の軸は５００３で示される（かつ鏡面反射の中央を表す）。図３７において、範囲５０１０は水平であり、そして光軸５００２は垂直である。図３８において、範囲５０１０は配向される。
非遮断明視野ユニットは、以下を満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させるように構成される。（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる。（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する。（ｃ）第１の軸および第２の軸が法線について対称である。（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である。
部分遮断明視野ユニットおよび／または非遮断明視野ユニットは、１つまたは複数の他の光ビームを通過させても、または遮断してもよい。
部分遮断明視野ユニットおよび非遮断明視野ユニットは、１つまたは複数の半導体基板の１つまたは複数の画像を取得する（または少なくとも取得するのを支援する）ために使用される。
部分遮断明視野ユニットおよび非遮断明視野ユニットは、レンズ、開口絞りなどといった光学素子を含んでもよい。
部分遮断明視野ユニットおよび非遮断明視野ユニットは、光源および／またはセンサなどを含んでも、または含まなくてもよい。
明視野光学および撮像経路の開口数内で暗視野撮像を有することを許容する、高速で、費用効果的かつ非破壊的であるシステムおよび方法が提供される。
パターン化された半導体ウエハおよび基板、パターン化されていない半導体ウエハおよび基板、ダイシングされた半導体基板、ダイシングされていない半導体基板、半導体ウエハのいずれか１つのダイなどといった、半導体産業に関連した異なる半導体基板の自動化光学検査、パターン認識技術、欠陥検出、検証、計測などのためのシステムおよび方法が提供されてもよい。
以下の例のいくつかはウエハに関連する。これは単に半導体基板の非限定例である。
例のいくつかは光および特に光パルスに関連する。光が放射の非限定例であること、および光へのいかなる言及も、赤外、近赤外、紫外、深紫外などといった他の種類の放射に準用されてもよいことが留意されるべきである。
図１は、ストリート（６０５など）によって離間される４つの有効ダイ領域（６０１など）の一例を例示する。各ダイにおいて、有効ダイ領域は冗長ダイ領域によって囲まれる。冗長ダイ領域はストリートを形成する。各有効領域と冗長ダイ領域との間の境界はガードリング６０８として知られている。
ウエハは、離間されたダイを含むダイシングされたウエハを提供するためにダイシングされることになる。ダイシングプロセスは、ストリートの中心を機械的に除去することを含んでおり－これらの中心はカーフとして知られている。
ダイシングプロセス中に内部亀裂および外部亀裂が形成される場合がある。図２は、ダイ有効領域の上面に現れる外部亀裂６１２を例示し、またダイ有効領域に形成される内部亀裂６１４も例示した。
図３は、２つのダイ有効領域６０１および６０２、上層変形６０９（上層の剥離の形態）を形成する内部亀裂６１４の横断面を例示する。内部亀裂６１４の大部分は冗長ダイ領域６０６に形成されるが－内部亀裂６１４の一部がダイ有効範囲６０２に形成される。
図３は、カーフ６０７、ストリートおよび上層変形６０９の画像６１０も例示する。
図４は、２つのダイ有効領域６０１および６０２、上層変形６０９（剥離など）の上面図を例示する。内部亀裂６１４の大部分は冗長ダイ領域６０６に形成されるが－内部亀裂６１４の一部がダイ有効範囲６０２に形成される。
図４は、ガードリング６０８、カーフ６０７も図示する。
図４は、上層変形６０９の長さ６１７および上層変形６０９とガードリングとの間の最小距離６１８をさらに図示する。亀裂の潜在的有害性を評価するために他のメトリックが使用されてもよいことが留意されるべきである。メトリックの非限定例は、上層変形の面積、上層変形とガードリングとの間の面積などを含んでもよい。
図５は、システム２００およびダイシングされたウエハ３００を例示する。
システム２００は、検証ユニットおよび検査ユニットを有する。
検査ユニットは非遮断明視野ユニットおよび部分遮断明視野ユニットを含んでもよい。
部分遮断明視野ユニットは、対物レンズまたは視野遮断絞りを自動的に変更することを許容する対物変更装置－２１０－対物選択器（線形または回転タレットなど）に統合されてもよい。
したがって、それは、一連の、内亀裂に対する部分遮断明視野検査およびダイ上の他の欠陥に対するまたは撮像面の異なる倍率に対する非遮断明視野検査を１つの機械上で可能にする。
部分遮断明視野ユニットは、以下を満たすいかなる鏡面反射も遮断するように構成される。（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる。（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する。（ｃ）第１の軸および第２の軸がウエハの範囲に対する法線について対称である。（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である。部分遮断は、１つまたは複数の開口絞りを使用することによって達成されてもよい。
第１の軸および第２の軸はそれぞれ照明ビームおよび鏡面反射の中央に対応してもよい。
非遮断明視野ユニットは、以下を満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させるように構成される。（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる。（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する。（ｃ）第１の軸および第２の軸が法線について対称である。（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である。
非遮断明視野ユニットは、いかなるフィルタおよび／もしくは偏光子またはいかなる他の遮断フィルタを収集経路および／または照明経路内に有しても、または有しなくてもよい。
部分遮断明視野ユニットは、衝突暗視野照明の角度が顕微鏡明視野撮像光学系の開口数（ＮＡ）内に含まれる顕微鏡でもよい。
非遮断明視野ユニットおよび遮断明視野ユニットはいくつかの部品を共有してもよいか－またはいかなる部品も共有しなくてもよい。
検査システムは、画像を処理して以下のいずれか、すなわち、内亀裂もしくはバンプ欠陥またはエピピラー欠陥または結合されるウエハ内層欠陥または検査される平面表面上の特定される傾斜範囲の計測（長さ、幅、面積計算）のうちの１つを特定するためのプロセッサを含んでもよい。代替的に、処理の少なくとも一部が、システム外に設けられるプロセッサによって実行される。
検査される平面表面上の粗さの傾斜角は、傾斜角が１°（１度）から２°（２度）の間であるときに、提案されるシステムおよび方法によって適切に検出されるが、提案されるシステムおよび方法によって検出される粗さが１°より小さい、または２°より大きい傾斜角を有する場合があることが留意されるものとする。
非遮断明視野ユニットおよび遮断明視野ユニットは光学系および白黒カメラ２０６を共有し－そしてそれらの対物レンズによって互いに異なることができ－第１の対物レンズ２２１が部分遮断明視野ユニットに属し（そして部分遮断対物レンズと称されてもよい）一方で、第２の対物レンズ２２２は非遮断明視野ユニットに属し（そして非遮断対物レンズと称されてもよい）。カメラ２０６である検出器は、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳデジタルビデオカメラなどのエリアカメラまたはＴＤＩなどといったラインカメラでもよく、それはグレーレベル（白黒）カメラまたはカラーカメラでもよい。
システム２００は、検査ユニットの照明経路および収集経路にどの対物レンズを（第１の対物レンズ２２１および第２の対物レンズ２２２から）位置付けるかを選択するための対物選択器を含むとして例示される。
対物レンズを交換する代わりに、システム２００が、部分遮断構成に設定されてもよく、また非遮断構成に設定されてもよい－構成可能な空間光変調器（ＳＬＭ）などの－構成可能な開口絞りを含んでもよいことが留意されるべきである。
ＳＬＭは、衝突光および／または反射光のいずれかの性質に影響するように－（光を遮断または遮断解除するだけでなく）設定されてもよく－例えば－ＳＬＭは以下の機能－完全に遮断、完全に透明、部分的に透明、偏光、回転偏光、位相変化を適用するように構成されてもよい。遮断または遮断解除へのいかなる言及もこれらの動作のいずれにも準用されるべきである。
構成可能なＳＬＭが部分遮断構成で構成されると、検査ユニットは部分遮断明視野ユニットとして動作する。
構成可能なＳＬＭが非遮断構成で構成されると、検査ユニットは非遮断明視野ユニットとして動作する。
ＳＬＭの構成は動的に－一走査から別の走査の間で、または同じ走査中に、「オンザフライで」など－変更されてもよい。ＳＬＭの構成の変更は、走査されることになる範囲の実際のまたは予想される性質に基づいて決定されてもよい。走査されることになる範囲の実際のまたは予想される性質は、設計情報（例えば－コンピュータ支援設計ＣＡＤファイル）、同様の半導体基板の以前の走査の結果、などからの少なくとも１つに基づいて決定されてもよい。予想される性質は、予想される幾何形状、粗さ、グリッドなどを含んでもよい。性質は、どの反射を遮断するかおよびどの反射を通過させるか、ＳＬＭの様々な範囲で－どの位相シフトおよび／または偏光変化を誘発するかを定めてもよい。
ＳＬＭは、異なる領域の不透明度を「オンザフライで」変化させて、平面基板表面を越える傾斜の異なる角度を検出することができる液晶マスクでもよい。
ＳＬＭは、その遮断パターンを動的に変更してもよい。したがって、それは、パターンを変更することによって望ましい傾斜角（水平面に関する）が電子的に選択されてもよい用途に使用されることができる。したがって、ジョブごとに角度を変更して、異なる表面粗さをもつ実際の検査される領域に合わせることができる。単一走査中に、または走査ごとに反復して、同調が行われることができる。
例えば－システムは、ＳＬＭが第１の構成に従って設定されるときに半導体基板の１つまたは複数の領域を走査し、次いで半導体基板の１つまたは複数の他の領域を走査してもよい（または同じ領域をＳＬＭの異なる構成で走査してもよい）。
例えば、システムが２つのファセットを有する欠陥を探している場合－第１のファセットを検出するためにＳＬＭの一方の構成が使用されてもよく、そして第２のファセットを検出するためにＳＬＭの第２の構成が使用されてもよい。第２の構成は、第１のファセットが検出された場所にのみ適用されてもよく、それによって時間を節約する。
半導体基板はダイシングされたウエハでもよい。ダイは互いから離間され、かつフレーム３０３によって保持されるテープ３０２によって支持される。フレーム３０３は、ＸＹステージ３０６によって移動されることができるチャック３０４によって支持される。
検査ユニットは、光学系２０８および第１の対物レンズ２２１を通してダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２０４を通した光パルス（ストロボによってトリガされる）を送ることができる光源２０２を含む。
光学系２０８は、ダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２０４からの光パルスを導くことができるビームスプリッタを含んでもよい。
ダイシングされたウエハ３００から反射される光パルスは、第１の対物レンズ２２１、光学系２０８を通して白黒カメラ２０６に導かれてもよい（部分遮断されるか遮断されない）。
光の遮断は検査ユニットの構成－部分遮断としてまたは非遮断として－に依存する。
検査ユニットは、光学系２０８および第１の対物レンズ２２１を通してダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２０４を通した光パルス（ストロボによってまたは任意の他のトリガによってトリガされる）を送ることができる光源２０２を含む。
光源２０２は、レーザ、ファイバ、ランプ、ＬＥＤ、キセノン、ストロボライト、ハロゲンなどのいかなる電磁放射源でもよく、それは、可視光スペクトルまたはＵＶスペクトル、ＩＲスペクトルまたは近ＩＲスペクトルなどの異なる波長であり得る。光源は偏光子またはスペクトルフィルタを含んでもよい。
光ファイバは単に導光路の非限定例である。いかなる他の導光路および／または光学部品がシステムに使用されてもよい。
光学系２０８は、ダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２０４からの光パルスを導くことができるビームスプリッタを含んでもよい。
ダイシングされたウエハ３００から反射される光は、第１の対物レンズ２２１、光学系２０８を通して白黒カメラ２０６に導かれてもよい（部分遮断されるか遮断されない）。
検証ユニットは、光源２２８、光学系２１２、カラーカメラ２２４および光ファイバ２２６を含む。
光源２２８は、光学系２１２を通してダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２２６を通した光パルス（ストロボコントローラによってトリガされても、または光源自体で規定されてもよい）を送ることができる。光学系２１２は対物レンズを含んでもよい。
光学系２１２は、ダイシングされたウエハ３００に向けて光ファイバ２２６からの光パルスを導くことができるビームスプリッタを含んでもよい。
ダイシングされたウエハ３００から反射される光は、光学系２１２を通してカラーカメラ２２４に導かれてもよい。
白黒カメラ２０６はカラーカメラより高いスループットを有することができる。
検証ユニットは、検査ユニットによって検出される疑わしい欠陥のみを対象にしてもよいが－しかし必ずしもそうであるわけではない。
検証ユニットは上層変形６０９（上層の剥離の形態）を検出することができる－剥離がそれらの周囲とは異なる色であるからである。
図５は、検査ユニットまたは検証ユニットのいずれか一方から受け取られる検出信号を処理し、そして本出願に例示される方法などであるがそれらに限定されない様々な検査アルゴリズムおよび／または検証アルゴリズムを適用するように構成されてもよい１つまたは複数のプロセッサ２８０も例示する。検出信号はフレームで配置されてもよい（例えばフレームグラバによって）か－または任意の他の方式で１つまたは複数のプロセッサに送られてもよい。
１つまたは複数のプロセッサは１つまたは複数のハードウェアプロセッサを含んでもよい。同じプロセッサが白黒カメラ２０６に、およびカラーカメラにも結合されてもよい。代替的に、各カメラに対して異なるプロセッサが割り当てられる。いかなる数の各種類のカメラおよびこれらのカメラと関連付けられるいかなる数のプロセッサがあってもよい。
１つまたは複数のプロセッサは、計測アルゴリズムを実行し、そして（任意の照明および収集光学系を伴って）計測ユニットの一部として作用するようにも構成されてもよい。
図６は、システム２０１およびダイシングされたウエハ３００を例示する。
システム２０１は検査ユニットを有するが－検証ユニットがないことが図５のシステム２００と異なる。
図７、９および１０は、システム２００および２０１のいずれか一方の検査ユニットの様々な構成を例示する。
図７において、光パルスが照明経路２０から（例えば－光ファイバ２０４から）到達し、照明開口絞り平面２３を通過し、ビームスプリッタ１５に向けて進行し、そして対物レンズ射出瞳平面２４に向けて、そして対物レンズ１６を通して、そして物体平面２１に設けられるダイシングされたウエハ上に導かれる（ビームスプリッタ１５によって）。
ダイシングされたウエハからの光が対物レンズを（そして対物レンズ射出瞳平面２４を）通過し、そしてビームスプリッタ１５を通してチューブレンズ１４に向けて、そして像平面２２内に設けられる白黒カメラ上に至る。
図７において、開口絞りは対物レンズ射出瞳平面２４に位置付けられてもよい。対物絞りは、非遮断開口絞り、部分遮断開口絞りでもよいか、部分遮断構成に設定される構成可能な対物絞りでもよいか、または非遮断構成に設定される構成可能な対物絞りでもよい。
図７は、物体平面２１に設けられる半導体基板（ウエハなど）３００および像平面２２に設けられる白黒カメラ２０６も例示する。
単一の開口絞りが一群の開口絞りに置き換えられてもよいことが留意されるべきである。単一の開口絞りの効果が一群の開口絞りを使用することによって達成されてもよい。異なる群の開口絞りの例が以下の図のいくつかに例示される。
図８は、対物レンズ１６、および対物レンズの射出瞳に－対物レンズとビームスプリッタとの間の中間面近くに－設けられる開口絞り１６’を例示する。
図９は、一群の開口絞りを含む検査ユニットの一例であり－一群が第１の開口絞りおよび第２の開口絞りを含む。
第１の開口絞り５１が照明開口絞り平面２３に位置付けられる一方で、第２の開口絞り５２は再結像射出瞳平面２８に設けられる。再結像射出瞳平面２８は収集光学系に（例えばレンズシステム１３とチューブレンズ１４との間に）設けられ－かつ対物レンズ射出瞳平面２４が結像される所に位置付けられる。
第１および／または第２の開口絞りは静的でもよく、互いに関して移動されてもよく、物体またはシステム２００のいずれかの部分に関して移動してもよい。
図１０は、射出瞳平面共役２９に位置付けられるＳＬＭ１９を例示する。射出瞳平面共役２９は照明開口絞り平面２３と共役である。上記で示したように－ＳＬＭ１９は構成可能であり、部分遮断構成に設定されてもよく、また非遮断構成に設定されてもよい。
対物レンズは、開口絞りが機械的に適所に挿入されるか、または経路から取り出されて非遮断明視野撮像を可能にすることができる方途で対物レンズ射出瞳平面へのフリーアクセスを有するように設計されてもよい。
異形絞りの機械式マウントは、レンズ光軸と正確に同心に絞りを位置決めする調節手段を含んでもよい。
絞りマウントは、実際の欠陥検出要件に従って交換されることになるいくつかの異なる絞り形状を含んでもよい。
異なる絞り間で交換することは、電動化されて自動制御されてもよい。
図１１は、対物レンズ１６の側面図および正面図を例示する。図１１は、別の開口絞りを取り外し、そして開口絞り４４を挿入する（対物レンズに形成される機械的開口部４１を通して）ことによって開口絞り４４に置き換えられてもよいことを例示する。図１１において、開口絞りは対物レンズ射出瞳平面２４に位置付けられる。
図１２は、対物レンズが、機械的開口部４１に開口絞りを正確に位置決めするための空間フィルタ集中手段４２を含んでもよいことを例示する上面図である。空間フィルタ集中手段４２は、制御された方式で開口絞りを位置決めすることができるいかなる機械的手段も含んでもよく－それらは、レール、ボルト、凹部、ネジ、ボルト、モータ、コントローラ、開口絞りの位置を監視するための監視ユニットなどを含んでもよい。
図１３および１４は、部分遮断開口絞りの様々な例を例示する。
部分遮断開口絞りは異なる種類のセグメント－第１の種類のセグメントおよび第２の種類のセグメントなど－を含んでもよい。
第１の種類のセグメントは第２の種類のセグメントと偏光方向が異なってもよい。第１の偏光の光は第１の種類のセグメントを通過することになり、第２の種類のセグメントを通過しない。第２の偏光の光は第２の種類のセグメントを通過することになり、第１の種類のセグメントを通過しない。
追加的または代替的に、第１の種類のセグメントは第２の種類のセグメントとスペクトル透過率が異なってもよい。第１のスペクトルの光は第１の種類のセグメントを通過することになり、第２の種類のセグメントを通過しない。第２のスペクトルの光は第２の種類のセグメントを通過することになり、第１の種類のセグメントを通過しない。
追加的または代替的に、第１の種類のセグメントは第２の種類のセグメントと強度透過率が異なってもよく、ここで第１の種類が透明であり、第２の種類が不透明である。
図１３は、交互に配置される－５つの第１の種類のセグメント５１２および５つの第２の種類のセグメント５１４を含む－スライス（セクタ）の形状にされた１０個のセグメントを含む部分遮断絞り開口５１０を例示する。各第１の種類のセグメントは一対の第２の種類のセグメントによって囲まれる。各第２の種類のセグメントは一対の第１の種類のセグメントによって囲まれる。
図１３は、交互に配置される－１０個の第１の種類のセグメント５２２および１０個の第２の種類のセグメント５２４を含む－スライス（セクタ）の形状にされた２０個のセグメントを含む部分遮断絞り開口５２０も例示する。
部分遮断絞り開口５２０が部分遮断絞り開口５１０と比較して光軸からより小さい角度偏位に対する感度を改善することが見いだされた。
セグメントの数が５または１０とは異なってもよいことが留意されるべきである。
図１４は、内側円形領域および外側環状領域を含む部分遮断絞り開口５３０を例示する。内側円形領域は外側環状領域によって囲まれる。
内側円形領域は、交互に配置される－５つの第１の種類のセグメント５３６および５つの第２の種類のセグメント５３８を含む－スライス（セクタ）の形状にされた１０個のセグメントを含む。各第１の種類のセグメントは一対の第２の種類のセグメントによって囲まれる。各第２の種類のセグメントは一対の第１の種類のセグメントによって囲まれる。
外側環状領域は１０個のセグメントに分割される－内側円形領域の１０個のセグメントの境界を画定する想像放射線によって。１０個のセグメントは５つの第１の種類のセグメント５３２および５つの第２の種類のセグメント５３４－交互に配置される－を含む。各第１の種類のセグメントは一対の第２の種類のセグメントによって囲まれる（両側が）。各第２の種類のセグメントは一対の第１の種類のセグメントによって囲まれる（両側が）。
内側円形領域の第１の種類のセグメントの外部境界は、外側環状領域の第２の種類のセグメントの内部境界に接触する。内側円形領域の第２の種類のセグメントの外部境界は、外側環状領域の第１の種類のセグメントの内部境界に接触する。
図１４は、斜めである５つの第１の種類の領域５４２および透明である５つの第２の種類のセグメント５４４－交互配置方式で配置される－を含む開口絞り５４０も例示する。図１５は、一群の開口絞りを例示し－一群が第１の開口絞り５６０および第２の開口絞り５６５を含む。
第１の開口絞り５６０は、交互配置方式でかつ放射対称に配置される３つの第１の種類のセグメント５６１および３つの第２の種類のセグメント５６２を含んでもよい。第１の種類のセグメント５６１は第２の種類のセグメント５６２より薄い（例えば１／３倍）。
第２の開口絞り５６５は、交互配置方式で配置される６つの第１の種類のセグメント５６１’および６つの第２の種類のセグメント５６２’を含んでもよい。
第１の開口絞り５６０および第２の開口絞り５６５が合わされると、それらは、放射対称であり、かつ交互配置される３つの第１の種類のセグメント５６１”および３つの第２の種類のセグメント５６２”を含む開口絞り５６８を事実上形成する。第１の種類のセグメント５６１”の幅は第２の種類のセグメント５６２”の幅と同じである。各第１の種類のセグメント５６１”は、第２の開口絞り５６５の２つの第１の種類のセグメント５６１’によって囲まれる第１の開口絞り５６０の第１の種類のセグメント５６１の連続によって形成される。
第１の開口絞り５６０が６０度だけ回転される（時計方向）（そして第２の開口絞り５６５が回転されない）と、第１および第２の開口絞り５６０および５６５は、放射対称であり、かつ交互配置される９つの第１の種類のセグメント５６１”および９つの第２の種類のセグメント５６２”を含む開口絞り５６９を事実上形成する。第１および第２の種類のセグメント５６１”および５６２”の幅は第１の開口絞り５６０の第１の種類のセグメント５６１の幅と同じである。
回転が６０度とは異なることができ、第１の種類のセグメントの数、第１の種類のセグメントの幅、第１の種類のセグメントの配置、第１の種類のセグメントの形状、第１の種類のセグメントの大きさ、第２の種類のセグメントの数、第２の種類のセグメントの幅、第２の種類のセグメントの配置、第２の種類のセグメントの形状、第２の種類のセグメントの大きさが図１３～１５に例示されるものと異なってもよいことが留意されるべきである。
システムは、以上列記した開口絞りなどの開口絞りを含んでもよい。追加的または代替的に、システムは、米国特許出願公開第２０１６０３６６３１５号「ＡＰＥＲＴＵＲＥ ＳＴＯＰ」に例示される、および米国特許出願公開第２０１７０２６１６５４号「ＡＰＥＲＴＵＲＥ ＳＴＯＰ」のものなどの開口絞りを含んでもよく、両出願が参照により本明細書に組み込まれる。
半導体基板を部分遮断明視野ユニットによって走査することと、半導体基板の外面の剥離が見つけられるかどうかを検査することと、剥離の少なくとも１つの属性を計算することと、計算することに基づいて、半導体基板を受け入れるべきかどうか、半導体基板を拒絶すべきかどうか、または当該半導体基板を含む一群の半導体基板を拒絶すべきかどうかを決定することとを含んでもよい方法が提供されることができる。
剥離の少なくとも１つの属性は、剥離の長さ、幅、面積、直径および周長の少なくとも１つから選択される。
図１６は、ウエハを評価するための方法２５００を例示する。
方法２５００は、（部分遮断明視野ユニットによって）半導体基板を走査するステップ２５１０によって開始することができる。
ステップ２５１０の後に、剥離が見出だされるかどうかをチェックするステップ２５２０が続くことができる。
ステップ２５２０の後に、（部分遮断明視野ユニットによって、または、検証ユニットによって）剥離の寸法（長さ、幅、面積、直径、周長など）を測定するステップ２５３０が続くことができる。
ステップ２５３０の後に、剥離（ステップ２５４０中に学習される寸法を有する）が受け入れ可能かどうかをチェックする－例えば、剥離の長さおよび深さが、長さしきい値および深さしきい値より上であるかどうかをチェックする、ステップ２５４０が続くことができる。
答えが否定的であるならば、ダイを廃棄する、または、「廃棄される」ダイを囲む一群のダイさえも廃棄する（または、ダイを廃棄することに決する）ステップ２５５０に移る。
答えが肯定的であるならば、ダイを受け入れるステップ２５６０に移る。
図１７は、半導体基板を評価するための方法２６００を例示する。
方法２６００は、半導体基板を装着するステップ２６１０によって開始することができる。
ステップ２６１０の後に、（部分遮断明視野ユニットによって）半導体基板を走査するステップ２６２０が続くことができる。
ステップ２６２０の後に、検証のために画像をグラブするステップ２６３０が続くことができる。
ステップ２６３０の後に、欠陥を分類するステップ２６４０が続くことができる。
上記で述べたシステムのいずれも、様々な目的のために使用されてもよく、亀裂検出とは異なる様々な方法を実行してもよいことが留意されるべきである。方法２５００とは異なる様々な方法が提供されてもよい。
図１８は、基板の上の方のエピタキシャル成長でのピラー欠陥を検出するための方法２７００を例示する。
ピラー欠陥は、平坦表面の上方でピラー（柱）が平坦表面の代わりに成長する、エピタキシャル成長欠陥である。ピラーの近傍で表面傾斜は、水平のものから偏移し、したがって、それを部分遮断明視野ユニットによる検出に対してアベル（ａｂｅｌ）にする。
ステップ２７２０の後、ステップ２７３０は、検証チャネルによる、基板の平面状部の上方の傾斜範囲の不適格判定もしくは検証を遂行し、または、それらの範囲の長さ、幅、面積、周長、直径などの計測計算を遂行する。
方法２７００は、エピタキシャル成長プロセスによって製造された上層を有する半導体基板を走査するステップ２７１０によって開始することができる。走査は、部分遮断明視野ユニットによって遂行される。ステップ２７１０の成果は、半導体基板の１つまたは複数の領域の、１つまたは複数の画像である。
ピラー欠陥は、ピラー欠陥の存在に起因して傾斜している表面よりはるかに小さく－したがって、それらのピラー欠陥の実在は、ピラーを撮像するために必要とされる、より低い分解能の光学系を使用して（間接的な様式で）検出されることができる。このことによって、光学系のコストは減少し、および／または、－より広いビームを使用することによって、スループットは増大する。
ステップ２７１０の後に、１つまたは複数の画像を処理して、平坦であるべきであったが－傾斜している場所を見出だすステップ２７２０が続くことができる。平坦であるべきであった場所は、同様の場所の、設計情報（ＣＡＤデータなどの）、実際の測定を使用して－例えばセル対セル、ダイ対ダイ、ダイ対設計比較方法などを使用して決定されてもよい。
ピラー欠陥に起因して形成される、傾斜した表面のプロファイルが、そのような欠陥を含む参照半導体基板を走査することなどによって、機械学習を使用して学習されてもよい。
ステップ２７２０は、グレーレベル＝Ｘ（あらかじめ規定された値）より上であり、サイズ＞Ｙ（あらかじめ規定された値）のクラスタからのものである、ブライトスポット（水平外の傾斜をもつファセットを指示する）を探索することを含んでもよく、画素が、疑わしい欠陥としてマーキングされてもよい。
部分遮断明視野ユニットを使用して表面粗さを測定するための、表面の傾斜（軽度でさえも）に対する方法が提供されてもよい。これらの方法は、ヘイズ検査を含んでもよい。
光ビームの位相を変化させることができる位相シフティング明視野ユニットを含むことができる検査ユニットが提供されてもよい。位相シフティング明視野ユニットは、位相シフトを導入する異なる領域と、位相シフトを導入しない異なる領域とを含むことができ－または他の形で、開口絞り内のいくつかの場所で伝搬する光ビームに対する位相シフティングを遂行することができ、開口絞り内の他の場所で伝搬する光ビームの位相シフティングを遂行しないようにすることができる。開口絞りは、開口絞りの異なる領域で異なる位相シフトを遂行することができることが留意されるべきである。
位相シフティング明視野ユニットは、非遮断明視野ユニットに加えて、非遮断明視野ユニットの代わりに、部分遮断明視野ユニットに加えて、または、部分遮断明視野ユニットの代わりに提供されてもよい。
ＳＬＭは、位相シフティング明視野ユニット、および／または非遮断明視野ユニット、および／または非遮断明視野ユニットの機能性を提供することができる。
いずれかの空間的関係性が、位相シフティング明視野ユニットと、非遮断明視野ユニットと、部分遮断明視野ユニットとの間に存する場合がある。
位相シフティング明視野ユニットは、他の対物レンズによって置換される場合がある位相シフティング対物レンズを含んでもよい。
図１９は、システム２０２’を例示する。システム２０２’は、第１の対物レンズ２２１および第２の対物レンズ２２２に加えて、第３の対物レンズ２２３を含むことによって、図５のシステム２００とは異なる。
第３の対物レンズ２２３は、位相シフティング明視野ユニットに属する（および、位相シフティング対物レンズと呼称される場合がある）。位相シフティング明視野ユニットは、対物レンズと、－射出瞳に在ってもよい位相シフティング要素とを含んでもよい。
位相シフティング要素は、－必要とされる位相シフトに依存して、いずれの形状を有してもよく、－上記で述べた開口絞りのいずれかと同じ形状を有してもよい。
対物レンズ２２１、２２２、および２２３のいずれの組合せが提供されてもよい。第３の対物レンズ２２３は、別の倍率の非遮断明視野ユニットであってもよい。
第３の対物レンズ２２３は、図６のシステム２０１に含まれてもよい。
半導体基板結合のプロセスでは、ボイドおよび異物粒子が、一方の半導体基板（例えば－キャリアウエハ）と他方との間の結合面に在る場合がある。
これらのボイドおよび異物粒子は、直接検出するのが困難である内部欠陥である。
これらのボイドにされるものは、結合される半導体基板の（平坦であるべきであった場所での）外部表面の傾斜を探索することによって－部分遮断明視野ユニットを使用することによって間接的に検出される場合があるということが見出だされている。
図２０は、互いに結合される、第１の半導体基板２８１０、第２の半導体基板２８２０を例示する。ボイド２８３１および異物粒子２８３２が、半導体基板の間の結合面に形成される。これらの欠陥によって、軽微な変形２８１１および２８１２が、第１の半導体基板２８１０の、通常であれば平坦な上面２８１３上に形成され、軽微な変形２８２１および２８２２が、第２の半導体基板２８２０の、通常であれば平坦な下面２８２３上に形成される。
標準的な撮像は、（ＢＦも、ＤＦも）軽微な変形を検出する能力がない。
これらの軽微な変形は、提案されるシステムおよび方法２８００を使用して検出されることができる。
方法２８００は、１つまたは複数の結合される半導体基板の、外部表面を走査するステップ２８７０によって開始することができる。走査は、部分遮断明視野ユニットによって遂行される。ステップ２８７０の成果は、１つまたは複数の結合される半導体基板の、外部表面の１つまたは複数の領域の、１つまたは複数の画像である。
ステップ２８７０の後に、１つまたは複数の画像を処理して、平坦であるべきであったが－傾斜している場所を見出だすステップ２８９０が続くことができる。これらの場所は、結合される半導体基板の間の結合面に形成される－内部欠陥について指示的である場合がある。平坦であるべきであった場所は、同様の場所の、設計情報、実際の測定を使用して－例えばセル対セル、ダイ対ダイ、ダイ対設計比較方法などを使用して決定されてもよい。
結合される半導体基板のそのような内部欠陥に起因して形成される、軽微な変形のプロファイルが、そのような欠陥を含む結合される半導体基板を走査することなどによって、機械学習を使用して学習されてもよい。学習期間中、軽微な変形を有する結合される半導体基板は、軽微な変形と内部欠陥との間の照応を見出だすために、検出される場合があり、または、いずれかの他の侵入的根本故障分析（ｉｎｔｒｕｓｉｖｅ ｒｏｏｔ ｆａｉｌｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ）を経る場合がある。
ステップ２８９０は、グレーレベル＝Ｘ（あらかじめ規定された値）より上であり、サイズ＞Ｙ（あらかじめ規定された値）のクラスタからのものである、ブライトスポット（水平外の傾斜をもつファセットを指示する）を探索することを含んでもよく、画素が、疑わしい欠陥としてマーキングされてもよい。
ステップ２８９０の後に、侵入的故障分析ステップを遂行することが続くことができる。
異なる半導体基板は、バンプによって互いに接続される場合がある。それに応じて－バンプの内部配列は、２つの半導体基板の間に在る場合がある。バンプのこの内部配列は、これらの半導体基板の外側から確認されない場合がある。
欠落バンプ、バンプミスアライメント（バンプが、意図される場所とは異なる場所に在る）、不適当なバンプ接続、および他の欠陥などのバンプ欠陥は、半導体基板を上方から（または、底部から）観視するときに確認されない場合がある。
バンプは、半導体基板の外部表面の軽度の偏移を形成する場合がある。非不良バンプが、一定の軽度の偏移（例えば、一定の凹型範囲）を形成する場合がある一方で、不良バンプは、他の軽度の偏移を引き起こす場合がある。
軽度の偏移は、軽度の偏移、または、そのような軽度の偏移の欠如（バンプが欠落しているとき）を探索することによって－部分遮断明視野ユニットを使用することによって検出される場合がある。
図２２は、第１のダイ２９０１、第２のダイ２９０２、および、これらのダイの間に位置決めされるバンプの内部配列（バンプ２９１１、２９１２、２９１３、２９１４、２９１５、２９１６、２９１７、２９１８、２９１９、２９２１、および２９２２を含む）を例示する。
バンプの内部配列は、１２個のバンプを含むべきであったが－１つのバンプ（左上のバンプ）が欠落している。欠落バンプは、バンプの予想される場所の周りの軽度の偏移の非存在によって検出される場合がある。
図２２は、２つの想像線２９３０および２９４０に沿った、高さの分布を例示する。
想像線２９３０は、バンプ２９１４の上の方を（軽度の偏移２９３４を確認されたい）、バンプ２９１７の上方を（軽度の偏移２９３７を確認されたい）、および、欠落バンプの場所の上方を（軽度の偏移はない）通過する。高さは、軽度の偏移の間で実質的に定常である。
想像線２９４０は、バンプ２９１５の上の方を（軽度の偏移２９４５を確認されたい）、バンプ２９１８の上方を（軽度の偏移２９４８を確認されたい）、および、バンプ２９２１の上方を（軽度の偏移２９５１を確認されたい）通過する。高さは、軽度の偏移の間で実質的に定常である。
図２３は、方法３０００を例示する。
方法３０００は、半導体基板の外部表面を走査して、半導体基板の外部表面の、１つまたは複数の領域の、１つまたは複数の画像を提供するステップ３０１０によって開始することができる。１つまたは複数の内部バンプが、半導体基板と別の半導体基板との間に在る。走査は、部分遮断明視野ユニットによって遂行される。
ステップ３０１０の後に、１つまたは複数の画像を処理して、欠落バンプ、不適当なバンプ接続、バンプミスアライメントなどといった－バンプ欠陥を見出だすステップ３０２０が続くことができる。
非不良バンプについて指示的である、軽度の偏移を含むはずである場所は、設計データ（ＣＡＤデータなどの）に見出だされる場合がある、以前の検査に基づいて推定される場合がある、などのことがある。ステップ３０１０は、グレーレベル＝Ｘ（あらかじめ規定された値）より上であり、サイズ＞Ｙ（あらかじめ規定された値）のクラスタからのものである、ブライトスポット（水平外の傾斜をもつファセットを指示する）を探索することを含んでもよく、画素が、疑わしい欠陥としてマーキングされてもよい。ＣＡＤデータは、欠落バンプ、内層バンプのミスアライメントなどを識別および検出するために－部分遮断明視野ユニットによってもたらされる画像で検出するために使用されてもよい。
１つまたは複数のバンプ欠陥の他に、非不良バンプのプロファイルが、バンプに接続される半導体基板を走査することなどによって、機械学習を使用して学習されてもよい。学習期間中、不良バンプに接続される半導体基板は、軽度の偏移とバンプ欠陥との間の照応を見出だすために、精査される場合があり、または、いずれかの他の侵入的根本故障分析を経る場合がある。
ステップ３０２０の後に、侵入的故障分析ステップを遂行することが続くことができる。ステップ３０２０の後、ステップ３０３０は、検証チャネルによる、基板の平面状部の上方の傾斜範囲の不適格判定もしくは検証を遂行し、または、それらの範囲の長さ、幅、面積、周長、直径などの計測計算を遂行する。
図２４は、方法３１００を例示する。
方法３１００は、上記で例示したシステムのいずれかを動作させることを含むことができる。
方法３１００は、半導体基板の第１の領域を検査することを含む第１の検査セッションを遂行することであって、第１の領域を検査することは、部分遮断明視野ユニットによって、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断することを含み、以下のこととは、（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）第１の軸および第２の軸がウエハの範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということである、遂行することを行うステップ３１１０によって開始することができる。
方法３１００は、半導体基板の第２の領域を検査することを含む第２の検査セッションを遂行することであって、第２の領域を検査することは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させることを含み、以下のこととは、（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）第１の軸および第２の軸が法線について対称である、かつ（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということである、遂行することを行うステップ３１２０を含むこともできる。
第１の領域および第２の領域は、検査システムの異なるセッティングを使用して検査される－同じ領域であってもよい。ステップ３１２０は、ステップ３１１０中の、疑われるとして検出された（または、関心の）場所に適用されてもよいが－必ずしもその必要はない。
ステップ３１１０および／またはステップ３１２０は、画像を入手することを含んでもよい。
方法３１００は、プロセッサによって、ステップ３１１０および３１２０の少なくとも１つのステップ中に取得される画像を処理するステップ３１３０を含んでもよい。
処理することは、疑われる欠陥を見出だすこと、欠陥を見出だすこと、疑われる欠陥を検証すること、計測などを含んでもよい。
部分遮断明視野ユニットと検証ユニットとを備える検査ユニットを含むことができる検査システムであって、部分遮断明視野ユニットは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断するように構成され、以下のこととは、（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）第１の軸および第２の軸がウエハの範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということである、検査システムが提供されてもよい。
検証ユニットは、非遮断照明ユニットと、半導体基板のカラー画像を提供するように構成されるカラーカメラとを含んでもよい。
部分遮断明視野ユニットは、画像を取得するように構成されてもよく、検査システムは、画像を処理することと、予想される傾斜から偏移する傾斜を有する半導体基板の範囲の場所に対応する場所での疑われる欠陥を検出することとを行うように構成されるプロセッサをさらに備える。
検証ユニットは、疑われる欠陥を再検討するように構成されてもよい。
図２５は、半導体基板を検査するためのシステム２０４’を例示する。システム２０４’は、非遮断明視野ユニットを含まないことによって、図５のシステム２００とは異なる。
計測（部分遮断明視野ユニットを使用する）、検証などが提供されてもよい。システムは、傾斜した表面の計測情報、とりわけ幅、長さ、および面積を生成してもよい。データは、遮断されるチャネルおよび遮断されないチャネルの組合せを、または、遮断されないもののみを使用することによって生成されてもよい。
図２６は、システムを例示する。
図２６のシステムは、白黒カメラおよび／またはカラーカメラであってもよいカメラ２０７を含むことによって、図６のシステム２０１とは異なる。
図２７は、方法３３００を例示する。
方法３３００は、検査ユニットを第１のモードで動作させることであって、検査ユニットは、射出瞳と、照明モジュールと、イメージセンサとを備え、第１のモードで動作させることは、射出瞳の全体を照明することと、イメージセンサによって射出瞳の全体からの光を受けることとを含む、動作させることを行うステップ３３１０によって開始する。このステップ中、１つまたは複数の半導体基板の、１つまたは複数の範囲の、１つまたは複数の画像が取得される。
方法３３００は、検査ユニットを第２のモードで動作させることであって、第２のモードで動作させることは、開口絞りを射出瞳に位置決めし、そのことによって、照明モジュールが射出瞳の全体を照明することを防止することを含み、少なくとも１つの鏡面反射を遮断することによって、イメージセンサが射出瞳の全体からの光を受けることを防止する、動作させることを行うステップ３３２０を含むことができる。
このステップ中、１つまたは複数の半導体基板の、１つまたは複数の範囲の、１つまたは複数の画像が取得される。
第１のモードおよび第２のモードは、同じ半導体基板の、または、他の半導体基板の画像を取得するために使用されてもよい。
第１のモードおよび第２のモードは、同じ種類の欠陥（バンプ欠陥、亀裂、または、いずれかの他の種類の欠陥）と連関して使用されてもよい。代替的には、第１のモードは、１つの種類の欠陥を整理保存するために使用されてもよく、第２のモードは、別の種類の欠陥を見出だすために使用されてもよい。
第１のモードおよび第２のモードのどちらのものも、計測を遂行するために使用されてもよい。
ステップ３３２０は、開口絞りが、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断するように構成されることであって、以下のこととは、（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）第１の軸および第２の軸がウエハの範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということである、構成されることと、非遮断明視野ユニットが、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させるように構成されることであって、以下のこととは、（ａ）鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）第１の軸および第２の軸が法線について対称である、かつ（ｄ）法線が部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということである、構成されることとを含んでもよい。
方法３３００は、プロセッサによって、第１のモードおよび第２のモードの少なくとも１つ中に取得される画像を処理するステップ３３３０を含んでもよい。
処理することは、疑われる欠陥を見出だすこと、欠陥を見出だすこと、疑われる欠陥を検証すること、計測などを含んでもよい。
図２８～３６は、システム２００、および／または、システム２０１、および／または、本明細書に例示されるいずれかの他の方法で使用されてもよい、開口絞りの様々な例を例示する。
図２８は、本発明の実施形態による開口絞り１００を例示する。円形領域１２０内に、不透明範囲１０１～１０７および開口部１１１～１１７が存する。
明るい領域が材料であり、黒いボイドが開口部である。開口部の構造は、半径横断面で観視されるとき、材料および開口部の交互の範囲が存するようなものである。加えて、いかなる所与の角度でも、開口絞りの中心からの等距離（すなわち、同じ半径）の点は、反対の材料で作製される（一方は開口部に属し、他方は不透明範囲に属する）。ウエハマップを作り上げるプロセスを改善するために低い鏡面反射を保持することのいくつかの利点が存することが留意されるべきである。これは、完全なウエハ走査を許容するものであり、低い鏡面反射によって改善される場合がある、ダイ対ダイアライメントなどを必要とする。
図２９は、開口部内の各入射点（１４１および１４２）に対して、不透明範囲によって遮断される対応する鏡面反射光点（１２１および１２２）が存するということを例示する。対応する点および入射点は、同じ仮想直径（１５２および１５４）に「属する」。このことは、全ての極角に対して（仮想直径１５１、１５２、１５３、および１５４などの、ただしそれらに限定されない－いかなる配向のいかなる直径に対しても）当てはまる。不透明範囲１０１の外側に、不透明点と開口部点との間の対称性が存する。
図２９は、各不透明範囲は、限定される角度レンジに沿って広がるならば－半径の視点からは狭いということも例示する。このことによって、小さい傾き（水平に対して）をもつ表面からの反射光線が、開口絞り１００を通過することが可能になる。典型的な値は、０．５度でピーク応答を、および、０．３度から１度の間で意味のある応答を有したものであり、０度では非常に低い鏡面応答であった。
開口絞りの外径は、対物レンズの直径と照応すべきである。開口の中心は、開放または閉塞（ｆｕｌｌ）のいずれかであってよい。
図３０は、本発明の実施形態による、開口部点１４１と、対応する不透明１２１と、鏡面反射角から軽微に偏移する反射角との間の対応付けを例示する。
光線１６１は、入射点１４１を通って衝突し、入射角１７１を有する。照明される物体（物体の照明される点）が水平であるとき、反射光線１６３は、入射角１７１に等しい反射角１７２で反射させられる。反射光線１６３は、不透明範囲１０５によって遮断される。不透明範囲１０５の幅１３５は、反射角１７２からの小さい角度偏移１７３に委ねられる反射光線を遮断するために修整される。反射光線１６２および１６４（傾いた箱によって例示される－ウエハの傾いた範囲から反射させられる）は、不透明範囲１０５によって遮断されず、不透明範囲１０５の境界の付近を通過する。
図３１は、本発明の実施形態による開口絞り１００を例示する。
開口絞り１００は、１つまたは複数の開口部範囲１８２によって囲まれる不透明渦巻範囲１８１を含む。各開口部点（１４３などの）は、照明角に対応付けされ、不透明渦巻範囲の対応する不透明領域点（点１２３などの）と連関させられ、その不透明領域点は、開口部点に対応付けされる照明角からの鏡面反射角に対応付けされる。不透明渦巻範囲１８１の幅は、鏡面反射でなく、鏡面反射から数度だけ偏移する反射を遮断しないなどのように修整されてもよい。
図３２は、不透明領域４１２によって囲まれる、三角形状開口部４２４と台形形状開口部４２２とを含む、正方形４２０として形状設定される非円形領域を含む開口絞り４１０を例示する。
正方形４２０は、対称軸４２９（－４５度で配向される）と、４５度で配向される非対称軸４２８とを有する。
非対称軸４２８が非対称軸と呼称されるのは、正方形４２０内で、非対称軸の一方の側に在る各開口部点が、非対称軸の他方の側で－鏡映場所に在る対応する不透明点を有するからである。
三角形状開口部４２４は、三角形状不透明領域４２１によって「鏡映される」。台形形状開口部４２２は、台形形状不透明領域４２３によって「鏡映される」。
図３３は、３つの開口部点４３１、４３２、および４３３、ならびに、それらの対応する不透明点４３４、４３５、および４３６をそれぞれ例示する。
点４３１および４３４は、軸４３８上に位置決めされ、点４３２および４３５は、軸４３７上に位置決めされ、点４３３および４３６は、軸４３９上に位置決めされる。軸４３７、４３８、および４３９は、対称軸４２９と平行である。
対称軸および非対称軸は、他の様式で配向されても（例えば、４５度および／または－４５度で配向されなくても）よいことが留意されるべきである。配向は、関心の検出の予想される、または実際の配向によってセットされてもよい。
例えば－開口絞り４１０は、Ｘ軸および／またはＹ軸（０および９０度の配向に対応する）に沿って配向されることを予想される欠陥を検査するように設計された。
三角形状開口部４２４および台形形状開口部４２２の形状および配向は、水平または垂直である欠陥からの非鏡面反射を受けることを許容する。
図３４～３６は、本発明の実施形態による開口絞り４５０を例示する。
開口絞り４５０は、渦巻でなく、渦巻の近似とは異なる開口絞りの一例である。
開口絞り４５０は、３つの開口部４６１、４６２、および４６３を含む。開口部４６３および４６２が結び付けられてもよいこと、ならびに、開口小部分４６５（図１５を確認されたい）が開口４６２の他の小部分から分けられてもよいことが留意される。
開口絞り４５０は、対称軸４９１と、非対称軸４９２とを有する。対称は近似的な対称であり－なぜならば、開口４６３および開口小部分４６５は、それらの開口小部分４５５との関係性によって、互いに異なるからである。
開口絞り４５０は、Ｘ軸および／またはＹ軸（０および９０度の配向に対応する）に沿って配向されることを予想される欠陥を検査するようにも設計された。
開口絞り４５０は、開口絞り４１０に対して、１～５度の角度偏移（鏡面反射に対して）で、反射させられる信号をより多く通過させる（より少なく減衰させる）。
開口絞りの円形領域４５９は、内的円形小部分４５２、および、内的円形小部分４５２を囲む外的環４５１から形成されてもよい。
内的円形小部分４５２内に在る、様々な開口部および／または開口部小部分は、それぞれ内的開口部および／または内的開口部小部分に向けたものと解される。
外的環４５１内に在る、様々な開口部および／または開口部小部分は、それぞれ外的開口部および／または外的開口部小部分に向けたものと解される。
開口部４６２は、直線的縁部小部分４６２１、４６２３、４６２５、４６２７、４６２９、４６５１、４６５２、４６５３、４６５４、４６５６と、非直線的縁部小部分４６２２、４６２４、４６２６、４６２８、４６５５、および４６５７とを有する。
直線的縁部小部分４６２１、４６５２は、非対称軸と平行であり、内的円形領域４５２の割線である。
直線的縁部小部分４６２３、４６２５、４６２７、４６２９、４６５４、および４６５６は、開口絞り４５０の想像直径の部分である。
直線的縁部小部分４６５１および４６５３は、非対称軸に対し（９０度未満だけ）配向され、開口絞り４５０のいずれの直径の部分でもない。
開口部４６１は、直線的縁部小部分４６１１、４６１３、および４６１５と、非直線的縁部小部分４６１４とを有する。
直線的縁部小部分４６１１は、非対称軸と平行であり、内的円形領域４５２の割線である。
直線的縁部小部分４６１３および４６１５は、開口絞り４５０の想像直径の部分である。
直線的縁部小部分４６１２および４６１６は、非対称軸に対し（９０度未満だけ）配向され、開口絞り４５０のいずれの直径の部分でもない。
縁部小部分４６１４、４６２４、４６２８、および４６５５は、外的環４５１の外的縁部の部分である場合がある。
縁部小部分４６２２、４６５１、４６５３、および４６５７は、内的円形小部分４５２の外的なものである外的環４５１の内的縁部の部分である場合がある。
図３６は、５つの開口部点４７１、４７２、４７３、４７４、および４７５、ならびに、それらの対応する不透明点４７６、４７７、４７８、４７９、および４８０を例示する。
開口部点および対応する不透明点の各対は、開口絞り４５０の直径上に－開口絞り４５０の中心から同じ距離で－および反対の側に位置決めされる。
対称軸および非対称軸は、他の様式で配向されても（例えば、４５度および／または－４５度で配向されなくても）よいことが留意されるべきである。配向は、関心の検出の予想される、または実際の配向によってセットされてもよい。
当業者は、上記で記載された動作の機能性の間の境界線は、単に例示的なものであるということを認識するであろう。複数の動作の機能性は、単一の動作に組み合わされてもよく、および／または、単一の動作の機能性は、追加の動作に分散されてもよい。その上、代替的実施形態は、特定の動作の複数の段階を含んでもよく、動作の順序は、様々な他の実施形態において変えられてもよい。
したがって、本明細書で叙述されるアーキテクチャは単に模範的なものであるということ、および、実際には、同じ機能性をもたらす多くの他のアーキテクチャが実装されてもよいということが理解されるべきである。抽象的な、ただしそれでもなお明確な意味で、同じ機能性をもたらすための部品のいかなる配置構成も、所望される機能性がもたらされるように、効果的に「連関させられる」。ゆえに、特定の機能性をもたらすために組み合わされる、本明細書でのいかなる２つの部品も、アーキテクチャまたは中間部品に関係なく、所望される機能性がもたらされるように、互いに「連関させられる」とみなされる場合がある。同じように、そのように連関させられるいかなる２つの部品も、所望される機能性をもたらすために、互いに「動作可能に接続される」または「動作可能に連結される」と見られる場合もある。
しかしながら、他の変更、変形、および代替案も可能である。それに応じて、本明細書および図面は、制約的な意味ではなく、例示的な意味で考慮されるべきである。
本出願は、２Ｄに限定されず、３Ｄ検査に展開してもよい。検査される基板は、ウエハに限定されず、いずれの種類の基板も、特に、プリンタ回路板、ソーラーパネル、ＭＥＭＳデバイスなどといった平坦基板を含んでもよい。
単語「を備える」は、請求項に列挙されるもの以外の要素またはステップの実在の余地を与えないものではない。そのように使用される用語は、本明細書に記載される本発明の実施形態が、例えば、本明細書に例示される、または他の形で記載されるもの以外の配向での動作の能力があるように、適切な環境のもとで互換的であるということが理解される。
さらには、用語「ａ」または「ａｎ」は、本明細書で使用される際は、１つの、または１つより多いと定義される。また、請求項での「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」などの導入句の使用が、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による別の請求項要素の導入が、そのような導入される請求項要素を内包するいずれかの特定の請求項を、ただ１つのそのような要素を内包する発明に限定するということを示唆するものであると解釈されることは、同じ請求項が、導入句「１つまたは複数」または「少なくとも１つ」、および、「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含むときでさえ行われるべきではない。同じことが、定冠詞の使用に当てはまる。別段に説述されない限り、「第１の」および「第２の」などの用語は、そのような用語が描写する要素の間で任意に区別するために使用される。
したがって、これらの用語では、必ずしも、そのような要素の時間的な、または他の優先順位付けを指示することは必ずしも意図されない。一定の処置が、相互に異なる請求項に詳述されるという単なる事実は、これらの処置の組合せが有利に使用されることができないということを指示するものではない。

Claims (25)

  1. 部分遮断明視野ユニットと非遮断明視野ユニットとを備える検査ユニットを備える、半導体基板を検査するための検査システムであって、
    前記部分遮断明視野ユニットは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断するように構成され、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記ウエハの一範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの光軸と平行である、ということであり、
    前記非遮断明視野ユニットは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させるように構成され、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射が前記ウエハの一範囲の、前記第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が前記第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの前記光軸と平行である、ということであり、
    前記部分遮断明視野ユニットは、部分遮断開口絞りを備え、
    前記部分遮断開口絞りは、分光透過率によって互いに異なる、第１の種類のセグメントと第２の種類のセグメントとを備える、
    検査システム。
  2. 前記非遮断明視野ユニットおよび前記部分遮断明視野ユニットは、いかなる光学部品も共有しない、請求項１に記載の検査システム。
  3. 前記像平面に位置決めされる白黒カメラを備える、請求項１に記載の検査システム。
  4. 前記部分遮断開口絞りは、対物レンズ射出瞳平面に位置決めされる、請求項１に記載の検査システム。
  5. 前記部分遮断開口絞りは、偏光によって互いに異なる、第１の種類のセグメントと第２の種類のセグメントとを備える、請求項１に記載の検査システム。
  6. 前記部分遮断開口絞りは、透明度によって互いに異なる、第１の種類のセグメントと第２の種類のセグメントとを備える、請求項１に記載の検査システム。
  7. 部分遮断開口絞りを仮想的に形成する複数の開口絞りを備える一群の開口絞りを備える、請求項１に記載の検査システム。
  8. 前記一群の前記開口絞りは、異なる配向で配向されるとき、異なる部分遮断開口絞りを形成する、請求項７に記載の検査システム。
  9. 前記一群の前記開口絞りは、異なる位置に位置決めされるとき、異なる部分遮断開口絞りを形成する、請求項７に記載の検査システム。
  10. 前記複数の開口絞りの第１の開口絞りは、照明経路に在り、前記複数の開口絞りの第２の開口絞りは、収集経路に、および対物レンズの下流に在る、請求項７に記載の検査システム。
  11. 前記複数の開口絞りの第１の開口絞りは、照明開口絞り平面に在り、前記複数の開口絞りの第２の開口絞りは、再結像射出瞳平面に在る、請求項７に記載の検査システム。
  12. 前記非遮断明視野ユニットおよび前記部分遮断明視野ユニットは、少なくとも１つの光学部品を共有する、請求項１に記載の検査システム。
  13. 前記部分遮断明視野ユニットは、構成可能空間光変調器を備える、請求項１に記載の検査システム。
  14. 検査プロセス中に使用される対物レンズを自動的に置換するように構成される対物変更ユニットを備える、請求項１に記載の検査システム。
  15. 検査プロセス中に使用される開口絞りを置換するように構成される開口絞り変更ユニットを備える、請求項１に記載の検査システム。
  16. 前記非遮断明視野ユニットおよび前記部分遮断明視野ユニットの少なくとも１つによって取得される画像を処理するためのプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の検査システム。
  17. 前記プロセッサは、前記画像を処理することと、内亀裂、バンプ欠陥、エピピラー欠陥、結合されるウエハ内層欠陥のうちの少なくとも１つの欠陥を検出することとを行うように構成される、請求項１６に記載の検査システム。
  18. 前記プロセッサは、前記画像を処理することと、前記画像の１つまたは複数に現れる少なくとも１つの寸法または少なくとも１つの要素を測定することとを行うように構成される、請求項１６に記載の検査システム。
  19. 半導体基板を検査するための方法であって、
    第１の半導体基板の第１の領域を検査することを含む第１の検査セッションを遂行することであって、前記第１の領域の前記検査することは、部分遮断明視野ユニットによって、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断することを含み、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記ウエハの一範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの光軸と平行であり、前記部分遮断明視野ユニットは、部分遮断開口絞りを備え、前記部分遮断開口絞りは、分光透過率によって互いに異なる、第１の種類のセグメントと第２の種類のセグメントとを備える、
    ということである、遂行することと、
    第２の半導体基板の第２の領域を検査することを含む第２の検査セッションを遂行することであって、前記第２の領域の前記検査することは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させることを備え、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射が前記ウエハの一範囲の、前記第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が前記第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの前記光軸と平行である、ということである、遂行することとを含む、方法。
  20. 前記第１の領域および前記第２の領域は、少なくとも部分的に重なる、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第１の領域および前記第２の領域は重ならない、請求項１９に記載の方法。
  22. さらに、前記第１の検査セッションおよび前記第２の検査セッションの少なくとも１つの後に、検証プロセスを遂行することが続く、請求項１９に記載の方法。
  23. 前記第１の半導体基板および前記第２の半導体基板は、互いに異なる、請求項１９に記載の方法。
  24. 前記第１の半導体基板は、前記第２の半導体基板である、請求項１９に記載の方法。
  25. 半導体基板を検査するための命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記検査することは、
    第１の半導体基板の第１の領域を検査することを含む第１の検査セッションを遂行することであって、前記第１の領域の前記検査することは、部分遮断明視野ユニットによって、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も遮断することを含み、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射がウエハの一範囲の、第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記ウエハの一範囲に対する法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの光軸と平行であり、前記部分遮断明視野ユニットは、部分遮断開口絞りを備え、前記部分遮断開口絞りは、分光透過率によって互いに異なる、第１の種類のセグメントと第２の種類のセグメントとを備える、ということである、遂行することと、
    第２の半導体基板の第２の領域を検査することを含む第２の検査セッションを遂行することであって、前記第２の領域の前記検査することは、以下のことを満たすいかなる鏡面反射も像平面に通過させること含み、前記以下のこととは、（ａ）前記鏡面反射が前記ウエハの一範囲の、前記第１の軸に沿った照明によって生じる、（ｂ）前記鏡面反射が前記第２の軸に沿って伝搬する、（ｃ）前記第１の軸および前記第２の軸が前記法線について対称である、かつ（ｄ）前記法線が前記部分遮断明視野ユニットの前記光軸と平行である、ということである、遂行することとによるものである、非一時的コンピュータ可読媒体。
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