KR0132435B1 - 반도체 결점 겸출용 영상시스템 및 그 방법 - Google Patents

반도체 결점 겸출용 영상시스템 및 그 방법

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KR0132435B1
KR0132435B1 KR1019880006826A KR880006826A KR0132435B1 KR 0132435 B1 KR0132435 B1 KR 0132435B1 KR 1019880006826 A KR1019880006826 A KR 1019880006826A KR 880006826 A KR880006826 A KR 880006826A KR 0132435 B1 KR0132435 B1 KR 0132435B1
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에이취. 린 로렌스
엘. 카반 다니엘
비. 하위 로버트
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잭 알. 해리스
옵티컬 스페셜티즈 인코포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 결점 겸출용 영상시스템 및 그 방법
제1도는 본 발명의 결점 검사 시스템(defect inspection system) 제1 양호한 실시예의 광학 성분을 도시한 개략도.
제2도는 제1도 및 6도에 도시된 시스템에 의해 결점을 검사하기에 적합한 형태를 띠고 있으며, 동일한 다이들(dies)들의 배열로 구성된 반도체 웨이퍼를 도시한 도면.
제3a도 내지 3c도는 연속적으로 증가하는 배율을 위해 중복성이 높은 회로 패턴을 갖고 있으며, 제2도에 있는 반도체 웨이퍼의 대표적인 단일 다이를 도시한 사진들.
제4도는 제1도의 결점 검사 시스템에 포함된 푸리에 변환과 역푸리어 변환 렌즈 시스템(inverse Fourier transform lens system)의 대칭을 도시한 개략도.
제5도는 제4도의 렌즈 시스템의 광학소자를 도시한 도면.
제6도는 본 발명의 결점 검사 시스템의 제2 양호한 실시예의 광학성분을 도시한 개략도.
제7도는 제6도의 결점 검사 시스템에 이용된 공간 필터(spatial filter)의 단면도.
제8도는 제6도의 결점 검사 시스템에 포함된 푸리에 변환 및 역푸리어 변환 렌즈 시스템의 광학 성분을 도시한 도면.
제9도는 제2도의 반도체 웨이퍼(wafer)에서 존재 및 위치를 검출하는 주사 메카니즘을 실제 크기로 도시한 도면.
제10a도는 제9도의 반도체 웨이퍼 좌측 하부에 있는 세개의 스트라이프(stripe) 영역을 확대하여 도시한 단면도.
제10b는 결점 영상 필드에서 결점 영상을 검출하는 광감지 검출기(light sensitive detector)와 관계있는 제9도의 주사(scanning) 메카니즘과 연결된 라스터 주사 경로(raster scan path)를 도시한 제9도 및 제10a도의 스트라이프 영역의 축적되지 않은 확대도.
제11도는 본 발명에 사용된 전하-결합 장치(change-coupled device)의 광검출 소자의 배열과 10배로 확대된 결점 영상 필드(defect image field)내의 픽셀소자(pixel elements)의 배열을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14 : 웨이퍼 다이 34 : 푸리어 변환 렌즈부
40 : 병진운동단 54 : 역푸리어 변환 렌즈부
58 : 광검출기 배열 60 : 영상 평면
68 : 광 시스템 102 : 액정층 공간 필터
170 : 투명전극 260 : 광 검출소자
262 : 픽셀 소자
본 발명은 마이크로 회로(microcircuit)의 제조에 사용되는 검사 시스템에 관한 것으로 특히, 많은 여분 회로(redundant circuit)로 패턴을 각각 갖고 있는 다이(dies)의 배열을 포함하고 있는 형태의 마이크로 회로 제작에 사용되는 실제-시간(real-time) 결점 검사 시스템에 관한 것이다. 집적회로와 반도체 소자의 고밀도 제조에 이용된 광마스크(photomask)에 있는 패턴 결점(pattern defects)에 대한 두개의 예시적이고 매우 유사한 검사 시스템은 왓킨스의 미합중국 특허 제 4,000,949 호와 매디센의 미합중국 특허 제 3,614,232 호에 서술되어 있다. 왓킨스 및 매디센의 시스템은, 비주기적인 결점 존재를 검출하기 위해 동일한 다이의 배열을 포함하고 있는 광마스크상의 모든 다이를 동시에 검사하는 개념에 근거하고 있다. 상기 결점은 배열의 나머지 다이중 동일하게 반복되지 않는 한 다이내의 결점을 말한다. 상기 과정은, 공간 분배(spatial distribution)가 두 성분들의 조합과 같은 합성 회절(diffraction)패턴을 발생시키기 위해, 레이저로부터 발산한 시준된(collimated) 응집(coherent)광을 가진 견본(specimen) 광 마스크의 모든 다이를 동시에 조사함으로써(illuminating) 이루어진다. 제1 성분은 다이의 배열의 간섭(interference) 패턴이고, 제2 성분은 배열의 단일 다이이 간섭 패턴이다. 제1 및 제2 성분은 때때로 각각 인터-다이(inter-die) 간섭 패턴과 내부-다이(intra-die) 간섭 패턴으로 불리운다. 광마스크에 의해 전송된 광은 렌즈 뒤의 집속 길이(focal-length)와 동일한 거리에 위치한 공간 필터상에 광을 분배하는 이중-블록(double-convex) 렌즈에 부딪치게 된다.
상기 공간 필터는 견본 광 마스크와 비교되는 공지된 에러없는 기준광 마스크(error-free reference photomask)의 2차원 푸리어 변환 패턴을 포함한다. 상기 필터는 에러없는 푸리어 변환 패턴의 공간 주파수 성분에 대응하는 영역에서는 불투명(opaque)하고 에러없는 푸리어 변환 패턴에 포함되지 않은 영역에서는 투명하다(transparent). 왓킨스 특허나 매디센 특허는 렌즈의 변수 설계에 대해서는 상술하지 않고 있다. 매디센 특허는 단지 렌즈가 견본 광마스크의 영역을 커버하기 위해서(cover) 적당한 수치의 개구(aperture) 및 배율기능(magnification power)을 가지고 있다고만 서술하고 있다.
견본 광 마스크내의 결점에 대응하는 공간주파수 성분은 주로 공간 필터를 통해 전송되며 두 방식중 하나로 처리될 수 있다. 왓킨스 시스템에서는, 공간 필터를 통해 전송된 광은 또다른 이중 볼록 렌즈를 통과한다. 상기 이중 볼록렌즈는 공간필터에 의해 차단된 어떤 정보는 나타나지 않는 상태에서, 견본 광 마스크의 영사를 한정하기 위해(define)알맞게 배치되어 있다. 공간 필터에 의해 차단되지 않은 영상 광은 결점이 존재하는 견본 광 마스크내에서의 위치를 표시하는 장소에 나타난다. 매디센 시스템에서는, 공간 필터를 통해 전송된 광은 노-고(no-go)알람(alarm)을 동작시키는 출력 신호를 발생하는 광 검출기에 의해 감지된다. 왓킨스 및 매디센 특허에 있어서, 그들이 서술한 형태의 시스템들은 견본 패턴내의 결점 존재를 판단하기 위해 인터 및 내부-다이 간섭 패턴 정보를 요구하고 있다. 인터-다이 간섭 패턴 정보는 특히 관심이 있다. 왜냐하면 푸리어 변환 렌즈에 의해 영상 분해(resolve)가 아주 어렵고 좁은 간격으로 배열된 광스포트(spot)들로 구성되어 있기 때문이다. 이러한 렌즈의 실현은 푸리어 변환 광 패턴으로부터 견본 패턴(specimen pattern)의 영상을 만들기 위해 역푸리어 변환렌즈를 사용하는 검사 시스템에서는 더욱 복잡해진다. 그 이유는 각 렌즈의 설계가 영상 형성 기능(image forming functions)과 푸리어 변환 패턴을 할 수 있는 전체 시스템 설계를 만들기 위해 조정이 되기 때문이다. 그러므로, 인터-다이 간섭 패턴 정보를 얻기 위해 요구되는 해상도(resolution)를 이러한 시스템 설계로부터 얻기란 지극히 어렵다. 상기 렌즈 설계 문제는 견본 광 마스크 배열의 각 다이의 전체 영역을 동시에 검사하는 형태의 시스템에서 나타난다. 그결과, 상기 시스템은 상업적으로 이용할 수 없고 신뢰할 수 없는 시스템이 된다.
본 발명의 목적은 마이크로 회로 제조에 사용하는 신뢰할 수 있는 결점 검사 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 같은 다이의 배열로 구성된 형태의 마이크로회로 제조에 있어서 결점 존재를 판단하기 위해 인터-다이 간섭 패턴 정보를 사용하지 않고 푸리어 광학기술을 응용하는 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 마이크로회로 패턴내의 결점들과 대응하는 정확한 영상이 형성될 수 있고 수차가 없는(aberration-free) 푸리어 변환 광 패턴을 마이크로회로 패턴으로부터 만들 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 동일한 다이의 마이크로회로 배열 패턴내에 있는 결점 존재를 식별하기 위해 내부-다이 간섭 패턴 정보를 사용하는 검사 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 마이크로회로 제조시 사용되는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 여기에서는 단지 중복이 많은 회로 패턴을 각각 갖는 회로 다이의 배열을 포함하는 형태의 반도체 웨이퍼의 표면에 있는 결점 검출을 위한 실제-시간 검사 시스템을 참고로 하여 기술되었다. 상기 반도체 웨이퍼는 랜덤 억세스(random acces) 및 리드 온리 메모리(read only memory) 장치 및 디지탈 배율기(multipliers)를 포함한다.
검사 시스템의 두가지 양호한 실시예는 패턴화된 견본 웨이퍼의 조사된 영역으로부터 공간 주파수 스펙트럼을 만들기 위해 광축을 따라 위치된 역푸리어 변환렌즈와 푸리어 변환렌즈를 이용하고 있다. 상기 공간 주파수 스펙트럼의 주파수 성분들은 웨이퍼의 조사된 영역내에 있는 결점들의 이미지 패턴을 만들기 위해 선택적으로 필터될 수 있다. 렌즈는 전체 웨이퍼에 의해 회절된 광보다 상기 다이에 가깝게 위치된 다른 웨이퍼에 의해 회절된 광과 광축에 있는 웨이퍼 다이에 의해 회절된 광을 모은다(collect). 이러한 제한은 필터된 결점 영상과 푸리에 변환 패턴의 특성을 변화시키는, 오프-축(off-axis) 수차를 유발하는(introduce) 렌즈의 사용을 허용하지만 중복도가 많은 회로 패턴을 갖는 다이에 대해서는 검사 시스템의 응용성을 제한하고 있다.
상기 렌즈는 제조가 비교적 용이하다. 그 이유는 중복된 회로 패턴은 통상 50 미크론 간격으로 반복되고, 약 1.0 밀리미터의 거리만큼 간격이 떨어져 있고 종래 광학성분에 의해 영상분해 가능한 공간주파수 성분을 발생하기 때문이다. 푸리어 변환 및 영상 영역은 광축과 정렬된 웨이퍼 다이로부터 나온 광을 수용하기 위해 충분한 크기를 가지고 있다. 공간 필터는 이러한 다이의 에러없는 푸리어 변환의 공간 주파수를 차단한다. 즉, 공간필터는 단지 내부-다이 간섭 패턴 정보만을 포함한다. 웨이퍼는 푸리어 변환렌즈의 전면 초점면(front focal plane)내에 위치하며, 웨이퍼의 패턴화된 표면은 콜리메이트된(collimated) 레이저 빔에 의해 조사되었다. 조사된 웨이퍼 표면의 푸리에 변환 패턴은 푸리에 변화렌즈의 후초점면내(back focal plane)에 형성된다. 이미 제조된 공간필터는 푸리에 변환 패턴의 평면내에 위치되며 효과적으로 웨이퍼내의 조사된 다이의 중복된 회로 패턴으로부터 나오는 광 전송을 정지시키지만 결점으로부터 생기는 광은 통과시키게 된다. 역푸리에 변환렌즈는 공간필터에 의해 반사되거나 전송된 광을 수신하며, 조사된 웨이퍼 영역에 의해 회절되고, 필터된 광에 대해 역푸리에 변환을 수행한다. 공간 필터가 빛을 전송하는 형태인지 또는 반사하는 형태인지는 그것이 포함된 검사 시스템의 실시예에 달려있다. 필터된 광은 2차원 광 검출기 배열의 표면에 부딪친다.
상기 배열은 단지 조사된 온-축(on-axis) 웨이퍼 다이내의 결점에 대응하는 광존재를 검출한다. 광검출기 배열은 광축 주위에 위치하며 온-축 다이에 대응하는 결점 영상이 나타나는 영상 평면 영역(image plane area)을 커버(cover)하는데 있어서는 불충분한 크기의 감광 표면 영역(light-sensitive surface area)을 갖는다. 많은 여분 회로 패턴을 갖는 웨이퍼의 부분에 있는 모든 결점들의 검사는 2차원 변환(translation stage)에 웨이퍼를 장착시키고 그 부분을 이동시킴으로써 이루어지므로, 웨이퍼 표면의 원하는 부분들이 조사될 때까지, 레이저빔에 의해 한정된 조사 영역은 웨이퍼 표면의 다이를 계속해서 주사시키게 된다. 시간 지연 적분 기술(time-delay integration)의 사용은 스트라이프 대 스트라이프(stripe-to-stripe) 라스터 주사형태로 많은 중복된 회로 패턴을 갖는 웨이퍼 표면의 부분의 검사 및 연속단(contiuous stag) 이동을 허용하였다.
본 발명은 장점이 많다. 왜냐하면 공간필터가 에러없는 견본 웨이퍼로 제조될 필요가 없기 때문이다. 그이유는 웨이퍼에 존재하는 어떤 결점도 공간필터 기록매체(recording medium)를 노출(expose)시키기 위해, 불충분한 강도(intensity)의 광을 발생하기 때문이다. 본 발명은 많은 중복된 회로 패턴을 갖는 견본 패턴의 영역에 대응하는 내부-다이정보만을 사용함으로써 견본 패턴내의 결점을 검출한다. 본 발명의 검사방법에 대한 전제 조건은 많은 중복된 패턴의 영역만이 검사된다면 인터-다이 간섭 패턴 정보는 불필요하며, 단지 이러한 영역들의 검사는 전체 견본 패턴에 대한 결점 분배(defect istribution)를 식별하기 위해서 충분한 통계적의 샘플링을 제공한다는 것이다.
본 발명의 부수적인 목적 및 장점은 양호한 실시예의 다음에 있는 상세한 설명으로부터 알게 될 것이다. 제1도는 많은 여분의 회로 패턴 주기 구조내에서, 약 0.25 미크론 또는 그이상의 직경을 갖는 반도체 웨이퍼 결점을 검출하도록 설계된 본 발명의 검사 시스템(10)의 제1양호한 실시예를 도시한 개략도이다. 제2도는 검사 시스템(10)이 결점에 대한 검사를 위해 설계된 형태인 반도체 웨이퍼(12)를 도시한 도면이다. 웨이퍼(12)는 X 축(18) 및 Y 축(20)을 따라 최소한 약 이십개의 중복된 회로 패턴들(16)을 각각 갖는 동일한 다이(14)의 배열을 포함하고 있다. 각각의 다이(14)는 통상 측면이 약 3 밀리미터가 되는 사각형이다. 제3a 도 내지 3c도는 연속적으로 증가하는 배열에 관한 이러한 소자내에 있는 반복성이 심한 회로패턴을 보여주고 있는 단일한 다이(14)의 사진들이다. 제3a도 내지 3c도에 도시된 바와같이 그것들이 직각형일지라도, 설명을 간단하게 하기 위해서 회로 패턴(16)은 약 50 미크론 측부(sides)를 갖는 사각형으로 가정한다.
제1도를 참조하면, 검사 시스템(10)은 레이져 소스(22)를 포함한다. 상기 레이져 소스(22)는 렌즈(26)의 후(back) 초점면에 있는 포인트(20)에 광선을 수렴(converge)시키는 렌즈(26)에 부딪히는 44.25 나노미터(nanometer)의 단색 광선(monochromatic)(24)의 콜리메이트된 빔(collinated beam)을 제공한다. 초점(28)으로부터 발산하는(divrging) 광선(30)은 작은 거울(32)에 부딪힌다. 상기 작은 거울은 푸리어 변환 렌즈부(34)쪽으로 광의 좁은 원형 빔(circular beam)을 반사시키기 위해 초점(28)(focal poin)으로부터 가까운 거리에 위치해 있다. 상기 푸리어 변환 렌즈부는 다섯렌즈 소자내에서 구현된 단일 소자로서 제1도에 도시되었다. 거울(32)은 렌즈섹션(34)에 의해 한정된 푸리에 변환평면 중심내의 작은 영역을 감지할 수 없게 한다(obscure). 감지할 수 없는 영역의 크기는 충분히 작아서 푸리에 변환평면 도처에 위치한 결점 정보는 단지 거울(32)에 의해 차단된다(blocked). 푸리에 변환렌즈부(34)의 유효한 중심(effective center)은 웨이퍼(12)의 패턴화된 표면에 부딪히는 콜리메이트된 광선(36)을 제공하기 위해 거울(32)로부터 한 단위의 초점 길이보다 약간 적은 초점길이에 위치해 있다. 웨이퍼(12)는 2차원 변환부의 부분을 구성하는 척(chuck)(38)내에 장착된다. 웨이퍼(12)는 렌즈부(34)의 전면(front) 초점면(42) 또는 물체내에 위치한다. 콜리메이트된 광선(36)은 웨이퍼(12)의 패턴화된 표면을 조사한다. 콜리메이트된 광선(36)은 웨이퍼(12)의 표면중에서 20 밀리미터 직경 영역(diameter area)을 조사한다. 웨이퍼(12)의 조사된 영역에 의해 회절된 광선(44)은 렌즈부(34)를 통과하며, 렌즈부(34)의 후초점면(46)에서 조사된 웨이퍼 표면의 푸리에 변환 패턴을 형성한다.
푸리에 변환패턴은 예측 가능한 방식으로 후초점면(46)내에 분배된 광의 발명은 스포트들(bringt spots)의 배열로 구성되어 있다. 웨이퍼(12)중 조사된 20 밀리미터 직경 영역은, 그것이 많은 중복된 회로패턴으로부터 형성되었기 때문에, 충분히 정확한 푸리에 변환패턴을 제공한다. 어쨌든 렌즈부(34)의 설계는 영상 평면(60)내에서 반도체 웨이퍼내의 결점들이 수차없는 영상을 만들기 위해 단지 3 밀리미터의 물체 필드 직경(object field diameter)을 갖도록 되어 있다. 전체의 다이는 결점을 검출하기 위해 검사될 수 있다. 왜냐하면 변환 단계(40)가 조사된 영역을 통해 다이를 이동시키기 때문이다. 그러므로, 웨이퍼(12)의 비교적 큰 영역은 중복된 회로 패턴의 정확한 푸리에 변환 패턴을 만들기 위해 조사된다. 그러나, 푸리어 변환 패턴이 형성될 때에, 비교적 작은 물체 필드 직경을 가진 렌즈는 푸리어 변환패턴내에서 수차가 발생하는 것을 최소화시키기 위해 조사된 영역에 의해 회절된 광을 모으게 된다.
미리 제조된 공간 필터(50)는 푸리어 변환패턴의 평면(46)에 위치한다. 공간필터(50)는 웨이퍼(12)의 모든 다이(14)에 의해 회절된 광에 사진판과 같은 기록매체를 노출시키므로써 sity 내에서 제조될 수 있다. 이것은 에러가 있는(nonerror-free) 웨이퍼(12)에 의해 달성된다. 비교적 낮은 강도의 광에 의해 운반된 결점 정보는 사진판을 노출시키지 않고, 반면에 비교적 높은 강도 광에 의해 운반된 푸리어 변환 정보는 사진판을 노출시키기 때문이다. 공간필터(50)는 또한 공지된 컴퓨터 세대 기술에 따라 제조될 수 있다. 공간필터(50)는 웨이퍼(12)의 조사된 다이(14)의 에러없는 푸리어 변환의 공간주파수를 차단한다. 그러나 상기 내의 결점으로부터 생기는 광과, 다이와 가까운곳에 위치한 다른 웨이퍼 다이에 의해 회절된 광을 통과시킨다. 공간 필터(50)에 의해 차단되지 않은 결점-운반 광선(52)은 역푸리어 변환렌즈부(54)에 부딪힌다. 상기 렌즈부는 단일렌즈로 개략적으로 도시되었으며, 4개의 렌즈 소자들을 포함하고 있다. 역푸리어 변환렌즈부(54)는 변화를 수행한다. 렌즈부(54)는 렌즈부(34)의 후초점면(46)으로부터 1초점 길이에 있는 곳에 위치하고 있다. 렌즈부(34,54)의 소자는 동일한 광축(48)을 따라 배치되어 있다. 변환부(40)는 광축(48)에 걸쳐 있는 웨이퍼 다이(14)를 이동시킨다. 광검출기 배열(58)은 영상평면(60)내의 광축(48) 주위에 배치되어 있다. 그리고 온-축부분 웨이퍼 다이(14)에 존재하는 결점의 영상을 수신한다. 영상 평면(60)은 렌즈부(54)의 후 초점면에 위치한다. 렌즈부(54)의 배율은 영상의 분해한계(reslution limit)가 광검출기 배열(58)의 픽셀 크기와 매치되는 양이다. 특히 광 검출기 배열(58)은 감광표면(62)을 가지고 있다. 상기 감광 표면의 크기는 30 밀리미터 직경의 영상 영역내에서 약 10 밀리미터 x 10 밀리미터가 된다. 그러므로 10배의 크기는 온-축 웨이퍼 다이(14)의 3 밀리미터 직경내에 있는 결점을 검출하기에 적절한 크기이다.
웨이퍼(12)의 패턴화된 표면을 전체적으로 조사하기 위해, 변환부(40)는 광원(22)으로부터 방사되는 광을 이용하여 조사하기 위해 광축(48)으로 웨이퍼(12)의 다이(14)의 각 부분을 순차적으로 이동시킨다. 고정(stationary) 광 검출기 배열(58)의 감광표면(62)의 영역은 검출된 광의 양을 광축(48)의 주위에 위치해 있는 웨이퍼 다이(14)에 대응하는 영상의 한 부분의 양으로 제한한다. 그러므로 조사된 오프-축 웨이퍼 다이(14)들의 어떤 부분에 대응하는 영상 정보는 광검출기 배열(58)에 도달할 수 없다. 변환부(40)의 이동은 스트라이프 대 스트라이프 라스터 방식으로 진행되며 연속적이다. 그결과로서 웨이퍼(12)의 패턴화된 표면상에 있는 각 다이(14)에 대한 결점 영상 정보를 모으는 시간 지연적분 기술을 사용할 수 있다. 푸리어 변환렌즈섹션(34)과 역푸리어 변환렌즈섹션(54)은 하나의 광 시스템(68)의 한 부분으로서 설계되었으며, 제4 도에 도시된 10개 소자를 가지고 있다. 광시스템(68)의 설계는 두개의 중요한 설계 변수들, 즉 푸리어 변환 평면(46)내의 최소 스포트 직경 d1과 영상 평면(60)내에 최소 스포트 직경 d2에 대해 엄격한 요구를 함으로써 복잡하게 된다. 푸리어 변환 평면(46)내의 작은 최소 스포트 직경은 가장 크다고 예측되는 크기를 가진 회로 패턴(16)에 의해 상기 평면내에 생성된 선명한 스포트를 분해하도록(resolve) 요구된다. 만일 패턴(16)이 사각형이라면, 요구된 스포트 직경 d1은 다음 방정식 d1λf1c 을 만족시킨다. 여기서 λ 는 레이저 소스(22)로부터 방사하는 광 파장이며, f1은 렌즈부(34)의 유효 초점거리이고, C는 사각 패턴(16)의 한면의 길이이다. 20 미크론의 스포트 직경 d1은 C300 미크론일 때 실현된다.
영상 평면(60)내의 작은 최소 스포트 직경은 가장 작은 검출가능한 결점 크기를 판단한다. 최소 스포트 직경 d2는 렌즈부(34 및 54)의 동작과 영상 배율(image magnification) m에 의해 결정된다. d2/m 보다 더 큰 직경의 결점은 자체 그 영상의 공간 확산(spatial spread)으로부터 측정된다. d2/m 보다 더 적은 직경의 결점, 예를들어 보조분해(subresolution) 결점은 증가하는 직경과 더불어 2차 함수처럼(quadradically) 감소하는 영상세기(image intensity)를 갖고 있으나 d2와 동일한 영상확산(image spread)을 갖는다. 보조분해 결점을 검출하기 위해, 검사 시스템(10)은 실제로 더 적은 전자 또는 광 잡음(optical noise)을 갖도록 설계되어야 한다. 30 밀리미터 직경 영상필드(image field)상에서 d2=10 미크론, m=10, 및 d2/m=1 미크론으로 되어 있는 설계변수는 검사 시스템(10)의 양호한 실시예에서 달성된다.
제4도 및 제5도를 참조하면, 광 시스템(68)은 ±15°-20°의 텔레센트릭콘(telecentric cone)내로 회절된 광을 받아들이고 물체(예를들면, 웨이퍼 다이(14)의 중복된 회로 패턴)의 푸리어 변환의 주기적인 구조를 형성하며, 0.25 미크론 또는 더 큰 직경의 결점들의 검출가능한 영상을 발생시키는 회절이 제한되는 광시스템(diffraction-limited optical system)에 가깝다. 렌즈부(34)의 설계는 푸리어 변환 평면(46)에서 거의 회절이 제한된 광패턴을 형성하기 위해 비대칭 특성을 가지고 있다. 비대칭에 대한 이유는 광시스템(68)의 회절각이 비교적 큰 ±15°-20°이고 이미지화된(image) 표면의 3 밀리미터 직경이 적당한 크기가 되기 때문이다. 렌즈부(54)는 10X의 영상 배율 달성하기 위해 비교적 긴 초점거리 f2를 가진다. 그리고 요구한다. 렌즈(54)의 설계는 비대칭 특성을 입구 동공(entrance pupil)은 렌즈부(34)에 의해 유도된 나머지 수차를 균형되게 하고, 광시스템(68)의 길이와 광 시스템에 포함된 렌즈소자의 직경을 최소화시키기 위해, 렌즈부(54)의 전면 렌즈 소자(72)에 가깝게 위치해 있다. 렌즈부(54)의 평면은 간단한 공간 필터링 장치를 제공하기 위해 푸리어 변환 평면(46)과 접촉하도록 배열되어 있다. 푸리어 변환 평면을 통해 조사 빔을 끌어들이고, 공간필터(50)를 지지하는 기계 구조를 수용하기 위해 렌즈부(54)와 푸리어 변환 평면(46) 사이에는 충분한 공간이 요구된다. 광 시스템(68)은 영상이 -f2/f1의 배율에 의해 물체의 반전된 복제(inverted copy of the object)가 되도록 되었다. 여기에서, f2=600밀리미터이고, 렌즈부(54)의 유효한 초점 거리이며, f1=60 밀리미터인데 렌즈부(34)의 유효한 초점거리이다. 그러므로, 크기 m은 10과 동일하다.
렌즈부(34)는 다음 두가지 성능 조건들을 만족하도록 설계된다. 첫째로 중요한 요구는 상기 물체 또는 전면 초점면(42)에 위치된 3 밀리미터 직경물체상의 어떤 점으로부터 ±15도 내지 20 도 텔레센트릭 콘으로 회절된 광은 매우 작은 구조상의 왜곡을 가지고, 회절이 제한된 영상의 최종 형태 만들기 위해 충분하게 작은 광선 수차로 콜리메이트된다. 두번째 요구는 ±15 도 내지 20 도의 범위상에서 20 밀리미터 물체 직경을 통해 전파하는 평면파(plane waves)가 최소한의 비네팅(vignetting)을 가지며 20 미크론의 분해 스포트 직경보다 적은 광패턴을 푸리어 변환 평면(46)에서 형성한다. 렌즈부(34)에 의해 렌즈부(54)로 유도된 나머지 수차는 확대되며 렌즈부(54)에서 수차를 보상함으로써(compensating) 거의 제거할 수 없게 된다. 그러므로 설계요구는 다음과 같이 푸리어 변환 평면(46)에 있는 렌즈부(34)가 1) 등방성(예를 들면, 수차는 렌즈가 선형, 공간주파수의 이동불면 필터가 되도록 푸리어 변환 영상 필드의 작은 부분 위에서 일정하다)이고, 2) 실제로 무수차(aplanatic)(예를들면, 구면 및 코마(coma) 수차가 없는)이며, 3) 실제로 ±15 도 내지 20도 회절각과 20 밀리미터상에서 입구동공 직경(entrance pupil diameter)에 입사하는 평면파를 위한 수차 보정 렌즈(anastigmatism)가 되어야 한다. 영상평면(60)에서 거의 회절 제한(diffraction-limited)된 영상을 만들기 위해, 렌즈부(34)는 렌즈의 물체 또는 전면 초점면(42)내의 3 밀리미터 직경 영역내에 위치된 점 물체(poin object)를 위해 평면파(plane wave)를 발생해야 한다. 이것은 렌즈섹션(34)의 설계시에 렌즈섹션(54)에 나타난 나머지 수작(residual aberraions)가 매우 작고 보상가능하도록 ±15도 내지 20도 회절각 범위에 있는 주요한 광선이 텔레센트릭(telecentric)(예를들면, 광축(48)에 평행한) 되게 하는 것을 요구하고 있다.
렌즈부(34)의 설계 접근 방법은 ±15 도 내지 20도 현(subtense)을 가진 멀리있는 물체와 전면 초점면(42)에 위치된 입구 동공으로부터 방사하는 광을 수용하는 것을 가정한다. 그러므로 푸리어 변환광 패턴은 렌즈의 후 초점면(back focal plane)(46)에 위치된다. 특히, 렌즈부(34)는 광축(48) 주위에 집중되고 광 축을 따라 위치된 다섯개의 소자를 포함한다. 소자(72)는 이중 볼렉 렌즈(double-convex lens)이고 소자(74)는 구형의 수차를 조절하기 위해 렌즈 시스템의 입구 동공과 가까이 있는 포지티브 요철 렌즈(positive menis cus lens)이다. 이중 오목렌즈(76)는 필드만곡 상태(field curvature)를 조절하고 이중 볼록렌즈(78)와 포지티브 요철렌즈(80)는 비점수차(astigmatism)를 조저하도록 집중하는 빔(converging beam)에 위치된다. ±15 도 내지 20도의 회절각으로 구동되는 수차 제어를 수행하기 위해 렌즈부(34)는 높은 굴절율(refractive index)의 유리로 구성된 5개의 소자(72, 74, 76, 78 및 80)를 필요로 한다.
렌즈섹션(54)의 설계는 물체 포인트(object points)가 3 밀리미터 물체 직경내에 자체의 전면 초점면(46)에 위치될 때 렌즈부에 의해 유도된 나머지 구형 및 코마 수차를 균형있기 조절한다. 이중 볼록렌즈소자(70)와 이중 오목소자(84)는 렌즈부(34)에 의해 유도된 나머지 구형(residual spherical) 수차를 제거하기 위해 푸리어 변환 평면(46)에 근접하게 위치된다. 네가티브(negative) 요철렌즈소자(86)는 렌즈부(34)에 의해 유도된 코마 수차를 제거한다. 약한 포지티브(weak positive) 파워(power)의 포지티브 요철렌즈소자(88)는 소자(70, 84 및 86)가 렌즈부(34)에서 나온 나머지 수차를 제거할 수 있게 끔 구형 및 코마 수차의 적절한 양을 유도하도록 렌즈부(54)의 굴절력(refractive power)을 분해한다. 또한 렌즈소자(88)는 영상 평면(60)내에 비점수차를 보정하도록 도와준다. 약한 포지티브 파워의 평철렌즈소자(plana convex lens element)(90)는 영상의 기하구조 왜곡(geometirc distortion)을 조절하도록 영상평면(60)에 근접되게 위치된다. 그렇지만 소자(90)의 포지티브 파워는 필드 만곡 상태와 비점수차의 보정을 약하게 한다. 영상 평면(60)에서 영상질은, 필드 만곡상태와 비점수차와 렌즈부(34)에 의해 유도된 더 높은 차수의 나머지 구형 수차의 존재와 같은 제한사항들 때문에 부분적으로 설계 요구 조건을 만족시킨다. 표Ⅰ및 표Ⅱ는 광 시스템(68)의 인접 소자들 사이에 공간과 설계 명세를 요약하고 있다. 표Ⅰ은 렌즈부(34)와 공간필터(spatial filter)(50)의 소자에 대한 설명을 포함한다. 표Ⅱ는 렌즈(54)의 소자에 대한 설명을 포함한다. 표면 a내지 w는 통상적으로 제5도의 명명된 표면에 대응하며, 여기서 a는 물체평면(object plane)(42)에 대응하고 표면 w는 영상평면(image plan)(60)에 대응한다. 표면 Ⅰ1과 Ⅰ2는 공간필터(50)에 대응한다. 각각의 경우에 표면의 반경 및 구경(apperture)이 제공되고 각 표면의 형태는 평평한 a,Ⅰ1, Ⅰ2, Ⅴ및 w를 제외하고는 구형이다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
표면에 대한 정극성반경 (positive radius)은 곡률의 주임이 도면(제5도)의 우측에 있다는 것을 표시하며, 부극성 반경(negative radius)은 곡률의 중심이 도면의 좌측에 있다는 것을 표시한다. 단위는 밀리미터이며 다음 표면에 대한 축상의 거리는 제5도에서 좌측에서부터 우측으로 측정된다. 제6도는 상술된 검사 시스템(10)에 의해 검사된 종류의 반도체 웨이퍼에서의 결점을 검출하도록 설계된 본 발명의 검사 시스템(100)의 두번째 양호한 실시예를 도시한다. 검사 시스템(100)은 검사시스템(10)과 같은 동일한 성능 규격에 거의 부합하도록 설계된다. 검사 시스템은(100)은 액정층(iquid crystal layer) 공간필터(102)내에서 형성된 규정된 푸리어 변환 스펙트럼 패턴을 갖고 있는 중첩(folded) 푸리어 변환광학 시스템을 포함한다. 액정공간필터(102)는 반도체 웨이퍼(12)의 패턴형 표면의 규칙적이며 주기적인 구조와 관련된 공간주파수의 광을 분산시키며 상기 웨이퍼(12)에 있는 결점과 관련된 공간 주파수의 광을 반사시킨다. 상기 공간 필터(102)가 웨이퍼에 있는 결점으로부터 나오는 광을 반사시킨다는 사실은 검사 시스템(100)이 중첩 푸리어 광학구조를 갖고 있다는 것을 말해준다.
제6도에 있어서 검사 시스템(100)은 핀 홀(pinhole) 공간 필터(112)의 개구의 중심에 위치된 지점(110)으로 광선을 수렴시키는(converges) 렌즈에 입사되는 442.5 나노미터(nanometer) 단색 광선(106)의 거의 콜리메이트된 빔(collimated beam)을 제공하는 렌즈 소스(104)를 포함한다. 레이저(104)에 의해 방출된 광선의 빔은 제6도의 평면에서 선형으로 편광된다(linearly polarized). 촛점(110)으로부터 발산되는 광선(114)은 제6도의 평면에 수직인 평면에서 편광된 광선을 반사시키며, 판형태(plate type)인 편광 빔 분산기(polarizing beam splitter)(116)에 입사된다. 그러나, 제6도의 평면에서 편광된 광선을 전송한다. 1/4 파(quarter-wave) 판(118)은 빔 분산기(116)를 통해 전송된 광선(114)에 대해 원형편광(circular polarization)을 수신하여 분배한다. 1/4파 판(118)에 있는 원형 편광된 광선(114)은 비교적 좁은 원형 빔으로 한정이 되고, 다음에서 설명하는 바와같이 5개의 렌즈소자로 구성되어 있지만 하나의 단일소자이고, 제6도에 도시된 푸리어 변환렌즈부(120)로 전달된다. 푸리어 변환렌즈부(120)의 실효중심(effective center)은 웨이퍼(12)의 패턴형 표면에 입사되고, 콜리메이트된 원형 편광광선(122)을 제공하기 위해 핀홀 공간필터(112)에서 1촛점 거리 정도 떨어진 곳에 위치된다. 웨이퍼(12)는 변환단(translation stage)(40)상의 척(chuck)(38)에 장착되며, 콜레메이트된 원형 편광광선(122)은 검사 시스템(10)을 위해 상술된 것과 유사한 방법으로 전면 촛점 또는 물체평면(124)에 위치된 웨이퍼(12)의 표면의 20 밀리미터 직경을 조사한다(illuminate). 웨이퍼(12)의 조사 영역에 의해 회절된 원형 편광 광선(126)은 렌즈부(120)와 사각파 판(118)을 통해 전파되고 이는 제6도의 평면에 수직인 방향에서 선형편광 광선(128)을 발생한다. 광선(128)은 편광비임 분산기(116)로부터 1/4 파장판(130)으로 반사한다. 1/4 파장판은 광선(126)에다 원형 편광을 분배해준다. 1/4 파장판(130)에 존재하는 원형 편광광선(132)은 공간 필터(102)의 레이저 흡수층(laser absorbing layer)(134)에 입사된다. 광선(132)은 렌즈부(120)의 후방 촛점 평면내에서 조사된 웨이퍼 표면의 푸리어 변화패턴을 형성한다. 공간필터(102)는 웨이퍼(12)의 조사된 다이(14)의 에러없는 푸리어 변환의 공간주파수를 흡사함으로써 빛의 진행을 차단한다. 그러나 반사에 의해서 상기와 같은 다이에 있는 결점으로부터 발생하는 빛을 진행시킨다. 공간필터(102)는 2가지 관점에서 공간필터(50)와 다르다. 우선 첫째 에러없는 푸리어 변환패턴은 공간 필터(102)를 액정층에 형성된다. 그리고 공간필터(50)를 위해 사진판에 침착된 포토그라픽 이멀션내에(photographic emulsion)부착된다. 둘째, 공간필터(102)는 반사형이며 공간필터(102)는 투과형이다(transmissive type). 공간필터(102)에 의해 반사되고 결점을 갖는 원형 편광 광선(138)은 1/4 파판(103)을 통해 전달된다. 상기 과정은 광선의 원형 편광을 변화시키며, 편광 방향이 제6도의 판 방향인 선형 평광 광선(140)을 발생시킨다. 광선(140)은 빔 분산기(116)를 통해 전파되며, 다음에서 상세히 기술하는 바와같이 5개의 렌즈소자를 포함하지만 단일렌즈로서 개략적으로 도시된 역푸리어 변환렌즈에 입사된다. 역(inverse) 푸리어 변환렌즈부(142)는 조사된 웨이퍼 다이(14)의 필터된 광패턴에 대해 역푸리어 변환을 실행한다. 렌즈부(142)는 렌즈부(120)의 후방 촛점 평면(136)으로부터 1 촛점거리 정도 떨어져 위치해 있다. 렌즈부(142, 120)의 소자는 빔 분산기(116)의 평면에서 2개의 부분(146,148)에 겹쳐지는(folded) 같은 광축(144)을 따라 일직선으로 정렬이 되거나 또는 중심에서 벗어나게 된다. 변환단(translation stage)(40)은 광축(144)의 부분(146)으로 웨이퍼 다이(14)를 이동시킨다.
광검출기(photodetctor) 배열(58)은 영상 평면(150)에서 광축(144) 주위에 위치되며, 광축상에 위치된 웨이퍼 다이(14)에 나타나는 결점들의 영상을 수신한다. 영상 평면(150)은 렌즈부(142)의 후방 촛점 평면에 위치된다. 렌즈부(54)의 배율은 검사 시스템(10)의 렌즈부(54)의 배율과 같으며 설명한 바와같이 동일한 이유때문에 결정된다. 이 웨이퍼(12)의 전체 패턴 표면의 검사는 검사 시스템(10)에 대한 다음의 설명과 유사한 방법으로 이루어질 수 있다. 제7도는 웨이퍼의 에러없는 푸리어 변환 패턴이 형성된 레이저 스멕틱(smectic) 광 밸브를 구성하는 공간 필터(102)의 단면도이다. 본 발명에 사용된 형태의 레이저 스멕틱 밸브에 대해서는 1987년 2월 캐나다 몬트리올에서 개최된 자동차 기술학회에서 프리드릭 제이. 칸의 Large area, Engineering drawing quality display using laser addressed smectic liquid crystal light valves를 참고로 할 수 있다. 제7도에 있어서, 공간필터(102)는 분리된 유리기판(160,162)의 한쌍으로 구성되어 있으며, 상기 유리기판은 그들 사이에 있는 스멕틱 액정재질을 포함하고 있다. 레이저 흡수층(166)은 유리기판(120)의 내부 표면에 인가된다. 반사기 전극(reflector electrode)(168)은 레이저 흡수층(166)의 내부 표면에 인가되며, 투명 전극(170)은 유리기판(162)의 내부 표면에 인가된다. 지향기 정렬층(Director alignment layers)(172)은 반사기 전극(168)의 내부 표면과 투명전극(170)의 내부 표면에 인가된다. 셀(cell)내에 포함된 액정 재질(164)의 지향기(directors)(174)는 층형태로 된 스멕틱 상태를 갖는다. 에러가 없는 푸리어 변환패턴은 다음 방법으로 공간 필터(102)에서 형성된다. 좁게 집속된 기록 레이저 빔(narrowly focused writing lawer beam)(176)은 유리기판(160)을 통해 전달되며, 입사된 레이저광을 흡수하여 열로 변환시키는 레이저 흡수층(166)상에 집속된다(focused). 상기 열은 급속하게 액정재질(164)의 한 부분으로 확산되어가며, 상기 재질을 임계변화온도 이상으로 충분히 가열시킬 수 있도록 상기 국소체의 온도를 충분히 상승시킨다. 상기 온도 상승은 섭씨 약수도에 해당한다.
액정재질(164)의 온도가 임계변이온도 이상으로 초과할 때마다, 이들의 지향기(174) 제 7도에 도시된 스멕틱 형태의 층상의 평행한 순서를 갖지 못하지만 그러나 보통 등방형 액정의 특성인 임의의 정렬 상태(random ordering)로 이동될 때 이전에 노출된 국소부분(localized volume)은 주변 동작온도(ambient operating teperature)로 신속하게 냉각된다. 그리고, 열은 유리기판(160,162)내로 확산된다. 유리기판(160,162)은 전형적으로 두께가 약 13 미크론(micron)의 층을 형성하는 액정재질보다 100배 내지 500배 두껍다. 액정 재질(164)은 균일하게 정렬된 스멕틱 구조로 지향기(174)가 재정렬될 수 있는 충분한 시간이 없도록 냉각된다. 지향기(174)는 소거(erasing) 또는 편집 과정(editing)을 실행하기까지는 정렬되지 않은 상태로 유지된다. 기로거 레이저 빔에 의해 자열된 공간필터(102)의 영역은 입사광을 산란시키며(scatter) 공간필터(102)의 가열되지 않은 영역은 광을 산란시키지 않는다. 기록된 영역은 조사될 때 공간필터(102)내에서 방향(178)으로 전달되는 입사광을 산란시킨다. 상기 광은 산란이 되므로, 렌즈부(142)(제6도)에 의해 집속되지 않는다. 공간필터(102)의 기록되지 않은 영역은 공간필터(102)의 표면이 조사되었을때, 거울과 같은 역할을 한다. 전체 필더 패턴은 유리기판(162)의 내부 표면상의 투명전극(170)과 레이저 흡수층(166)의 반사기 전극(168) 사이에 AC 전압을 인가시킴으로써 소거된다. 액정찔(164)에 있는 최종 전계는 지향기(174)가 인가된 전계에 평행하게 정렬되도록 하며 따라서 유리기판(160,162)의 표면에 수직이 되어 광 비산란 표면(light non scattering surface)을 제공하게끔 한다. 에러가 없는 푸리어 변환은 레이저 스캐닝 시스템에 의해서 공간 필터(102)에 형성된다. 상기 스캐닝 시스템은 푸리어 변환 패턴에 대응하는 광산란 스포트 또는 기록 영역을 형성하기 위해 레이저 흡수층(166)의 적당한 영역을 조사시키는 유리기판(160)의 표면에다 레이저 빔(176)을 스캔한다(scan). 푸리어 변환 렌즈부(120)와 역푸리어 변환 렌즈부(142)는 하나의 광학 시스템(200)의 일부로서 설계되며, 제8도에서 도시된 바와같이 2개의 소자를 갖는다. 렌즈부(120)는 다음 2개의 성능 요건에 부합하도록 설계된다. 제1 요건은 물체 표면 또는 전면 촛점판(124)에 위치된 2 밀리미터 직경의 물체상에 있는 어떤지점(any point)으로부터 ±15 도 내지 -20도 텔레센트릭 콘내로 회절된 광은 기하학적 왜곡이 거의 없이 거의 회절제한된 영상을 만들기 위해 충분히 작은 광 수차로 콜리메이트될 수 있어야 한다. 제2 요건은 긴 후방 촛점 길이가 사용되어 빔 분산기(116)의 평면에서 시스템을 폴딩(folding)할 수 있어야 한다. 광학 시스템(200)의 설계는 영상평면(150)에서 최소 스포트 직경 d과 푸리어 변환 평면(136)에서 최소 스포트 직경 d을 위한 엄격한 요건 때문에 복잡하게 된다. 영상 배율 m 과 직경 d과 d를 위한 설계변수는 검사 시스템(10)을 위해 기술된 것과 같다. 길이가 긴 후방 초점 길이를 얻기 위해 레즈부(120)는 다섯개의 소자(202, 204, 206, 208, 210)를 필요로 한다. 렌즈부(120)는 버들 아이피스(Berthele eyepiece)형태이다. 왜냐하면 그것은 큰 칫수의 후방 촛점 거리를 만들며 큰 개구를 수용하기 때문이다. 소자(204, 206)는 버들 아이피스의 입력에서 필요한 강한 부극성 전력을 제공하는 네가티브 요철 렌즈들이다. 렌즈부(120)는 입사평면파로부터 푸리어 변환 패턴을 형성하며, 전방 촛점(124)에 위치된 웨이퍼를 10배 배율한 영상을 렌즈부(142)와 같이 형성한다. 상기 이중기능은 렌즈부(120)의 설계에서 상당한 제약을 두게 된다. 왜냐하면, 푸리어 변화패턴을 발생하는 회절 에너지와 관련된 광선팬(ray fan)의 주광선(chief rays)은 확대된 영상의 축영상점(axil image point)을 구성하는 광선이 되기 때문이다. 이러한 조건하에서, 확대된 영상은, 주광선이 광축(144)에 평행하지 않을때(telecentric) 아주 강한 구면 수차(spherical aberrations)를 발생한다. 만약 주광선이 싸인(sine) 관계식에 따라, 푸리어 변환판(136)을 차단하지 않는 다면, (즉, 차단 높이가 렌즈부(120)의 초점 길이에 회절각의 싸인값을 곱한 값과 같을때), 확대된 영상은 아주 강력한 코마 수차를 나타낸다. 코마 및 구면수차가 렌즈부(120)에서 보정이 되지 않은 경우 렌즈부(142)에서 보상하는 것은 불가능하다. 나머지 구면 수차는 빔 분산기(116)의 하부에 위치된 구면 수차 보정 표면(spherical aberration correcting surface)을 갖는 평면판(flat plate)(212)에 의해 보정된다. 비구면(aspheric) 보정기판(212)은 모든 구면 수차를 거의 없애지만, 그 위치와 형태는, 렌즈부(142)에 의해 제거되는 확대된 영상에 어느정도의 코마를 유입시킨다. 렌즈부(142)는 기다란 통(long barrel)에 장착된 5개의 렌즈(214,216,218,220,222)로 구성된다. 소자(214, 216, 218)는 3개가 하나의 쌍으로 작동되며, 이는 비구면 보정기판(aspheric corrctor plate)(212) 바로 다음에위치된다. 소자(214, 216, 218)의 굴곡부(bending)는 우선 비구면 보정기판(212)에 의해 유입된 코마를 보정한다. 그리고 이들의 전력 분포(power distribution)및 유리 형태들이 페쯔발 필드 곡률(Petzval field curvature)을 제어할 수 있도록 선택이 된다. 소자(220,222)는 시스템에 나머지 비점수차를 보정한다.
표 Ⅲ 및 Ⅳ 느 광학 시스템(200)의 인접소자 사이의 공간과 설계 규격을 요약하고 있다. 표 Ⅲ 은 렌즈부(120), 1/4파 판(118, 130), 빔 분산기(116), 공간 필터(102) 및 비구면 보정기판(212)에 대한 형태를 포함하고 있다.
Figure kpo00003
Figure kpo00004
표 Ⅳ는 렌즈부(142)의 소자에 대한 규정을 포함한다. 표면 a-11은 제8도내의 문자로 표시된 부분에 대응한다. 표면 a는 물체 평면(object plane)(124)에 대응하며, 표면 11은 영상평면(150)에 대응한다. 표면 1-aa는 1/4파 판들(118, 130), 빔 분산기(116), 공간필터(102) 및 비구면 보정기판(212)에 대응한다. 어떤 표면은 2개의 문자를 가지며, 하나의 문자는 공간필터(102)쪽으로 전달되는 광이 충돌하는 표면을 표시하고, 다른 문자는 공간 필터(102)에 의해 반사된 광이 충돌하는 표면을 표시한다. 각 경우, 표면의 반경 및 개구 직경이 주어진다. 그리고 각 표면의 형태는 평평한 표면 a. 1-y, aa 및 11과 비구면인 표면 Z 를 제외하고는 구형이다. 표면에 대한 정극성 반경(positive radius)은 도면에서 곡률 중심이 우측에 있다는 것을 표시하며, 부반경(negative radius)은 도면(제 8도)에서 곡률 중심이 왼쪽에 있는 것을 표시한다. 칫수는 밀리미터이며, 다음 표면까지의 축거리는 제 8도에서 좌에서 우로 정방향으로 측정된다. 빔 분산기(116)는 제8도의 면에 대해 수직인 평면에서 45 만큼 벗어나 있다. (decentering) 비구면 보정기판(212)은 제8도에서 수직방향 하방으로 -2.1642 밀리미터의 변위만큼 벗어난다. 편심(decenter)은 다음 표면들이 정의되는 새로운 좌표계(변위된 및/또는 회전된)(displaced and/or rotated)를 한정한다. 편심 다음의 표면은 새로운 좌표계의 부분 역학측(local mechanical axis)을 따라 정렬이 된다. 새로운 역학적 축은 또다른 편심에 의해 변화될때까지만 사용된다. 검출을 위한 기술은 검사 시스템(10, 100)에 대해 모두 같다. 그러므로 다음 설명은 이해를 돕기 위해 검사 시스템(10)만 다루고 있다. 제1도와 9도에 있어서 웨이퍼(12)에서 결점의 존재는, 소정의 임계치 크기를 초과하며, 영상평면에서 결점 영상필드의 검사영역(250)내에 위치된 광의 영역을 검출함으로써 결정된다. 검사영역(250)은 점선(252)내에 포함된 공간을 포함하며, 상기 공간으로 제 1도에서 웨이퍼(12)의 주변부에 대해 다이(14)의 다음 인접측면에 의해 규정된다. 렌즈부(54)는 10배의 배율을 제공하기 때문에, 영상평면(60)내에서의 결점 영상필드는 검사영역(250)의 면적의 100배의 면적을 갖는다. 웨이퍼(12)에서 결점의 존재의 판정은 1.0밀리미터폭의 스트라이프 영역(stripe regions)(254)내로 분리시키고 라스터 주사형태(raster scan fashion)로 변환단(40)을 이동시킴으로써 이루어지며, 레이저(22)로부터 방출되는 20밀리미터 x 20밀리미터 스포트는 스트라이프 방식으로 웨이퍼 웨이퍼(12)의 전체 표면을 조사한다. 상기 웨이퍼는 광축(48)을 중심으로 배치되어 있고, 10 x 10밀리미터 광감지표면(62)을 갖고 있기 때문에, 광전 검출기 배열(58)은 웨이퍼(12)의 1.0 x 1.0밀리미터축상의 조사영역을 나타내며, 수차가 없는 역푸리어 변환 광 패턴을 검출한다(렌즈부(54)에 의해 제공된 10배의 배율은 1.0 x 1.0밀리미터로 조사된 웨이퍼 영역의 칫수와 대응하는 10 x 10밀리미터의 검출 영상영역을 동일하게 만든다). 변환단(40)은 20 x 20밀리미터 광선(36) 빔에 의한 조사를 위해 평면(42)내에서 웨이퍼(12)를 배치할 수 있는 X-Y 배치 테이블(X-Y positioning table)을 가지고 있다. 변환단(40)의 상부 또는 Y단(256)은 척(38)을 지지하며 평면(42)에서 Y방향으로 웨이퍼(12)를 이동시킨다. 변환단(40)의 하부 또는 X단(258)은 웨이퍼(12)를 평면(42)에서 X방향으로 이동 시킨다. 한가지 적합한 X-Y 배치 테이블은 캘리포니아주 리치몬드 소재의 켄싱턴 래브러토리 인코포레이티드에 의한 생산된 모델 8500이 있다. 변환된(40)을 위한 제어회로(도시치 않았음)는 그것이 광축에서 조사를 위해 각 스트라이프 영역을 배치시킬 때, 일정한 속도로 웨이퍼(12)를 이동시킨다. 변환단(40)은 병진단(40)의 위치를 표시하는 위치 좌표 정보를 제공하며, 웨이퍼(12)상에서 알고 있는 위치에 대한 영상평면(60)내의 대응 결점 영상의 결점의 위치를 제공한다. 영상결함의 검출은 다음에서 설명하는 바와 같이 시간지연 적분기술(time delay integration technique)에 따라 실행된다.
제10a도 및 10b도는 제2도에 있는 웨이퍼의 하단 좌측 모서리의 개략도이며, 이것의 확대부는 스트라이프 영역을 도시하며, 라스터 스캔 경로 변환단(40)은 이들을 따라 진행한다. 제11도는 제10b도의 스트라이프 영역의 부분의 확대도이다. 그리고 제11도는 렌즈부(54)에 의한 10배 배율때문에, 광 검출소자(260)의 같은 크기를 갖는 픽셀소자(262)와 광 검출기 배열(58)의 광 감지 표면(62)으로 구성된 광 검출소자(260)의 크기들 간의 1 대 1 대응을 도시하고 있다. 광 검출기 뱌욜(58)은 다음에서 설명하는 바와 같이 403행(rows)및 512열(columns)로 배치된 206,336개의 광 검출소자를 갖는다. 제 10a, 10b 및 11도에 있어서, 광검출기 배열(58)은 검출된 광이 통과하는 광학 윈도우(optical window)(264)를 갖는다. 광학 윈도우(264)는 폭을 규정하는 길이 및 측면(270,272)을 규정하는 측면(266,268)을 갖는 장방형이다. (retangle)광학 윈도우(264)는 일반적으로 광축(48) 주위에 고정이 되어 있다. 웨이퍼(12)의 이동 과정은 검사 영역(250)의 확대도를 나타내는 결점 영상필드를 광학 윈도우(264)로 이동시킨다. 그러나, 명료성을 위해 다음 설명은 웨이퍼(12)의 검사영역(250)이 광학 윈도우(264)를 통과하는 것으로 나타나 있다.
정상적인 스캔동작에서 변환단(40)은 X방향에서 웨이퍼(12)를 광학 윈도우(264)로 이동시키므로, 광학 윈도우(264)의 측면(272)은 검사영역(250)의 세그먼트(segment)(278)와 정렬된다. 광학 윈도우(264)를 통과하는 웨이퍼(12)의 이동은, 스트라이프(254)상에서 유효 개시 위치(effective start location)(276)를 가지며 제 10b 및 11도에서 우측으로 연장된 경로 세그먼트(274a)를 한정한다. 광학 윈도우(264)의 측면(266, 268)은 광검출기 배열(58)을 통과하여 X방향으로 이동하는 검사영역(250)의 부분을 나타내는 스트라이프 영역(제 9도에 도시된 것중의 3개)의 폭을 한정하며 Y방향과는 평행한 상태이다. 검사영역(250)의 세그먼트(282)가 광학 윈도우(264)의 측면(266)을 통과하여 이동한 후, 변환단(40)은 웨이퍼(12)를 이동시키게 된다. 그러므로, 변환단은 제2 인접 스트라이프 영역(254)의 스캔을 위한 개시 위치(start location)(286)를 규정하기 위해 제 10a 및 11도의 좌측으로 연장된 리트레이스 경로(retrace path) 세그먼트(284a)를 알려주게 된다. 리트레이스 동안, Y단(256)은 스트라이프 영역(254)의 폭(280)(즉 1.0밀리미터)과 같은 거리 만큼 웨이퍼(12)를 이동시키며, X단(258)은 웨이퍼를 경로 세그먼트(274a)의 길이와 같은 거리 만큼 웨이퍼(12)를 이동시킨다. 리트레이스후, 변환단(40)은 개시위치(286)로부터 경로 세그먼트(274b)를 따라 X방향으로, 웨이퍼(12)를 이동시킴으로써 폭(280)을 가진 제2 스트라이프 영역(254)을 가로지르게 된다. 상술된 주사 및 리트레이스 과정은 전체 검사영역(250)이 광축(48)을 지나 통과할때까지 반복된다. 그러나, 검사영역(250)의 X방향내에서의 크기 차이를 수용하기 위해 스캔의 길이 및 리트레이스 경로 세그먼트의 차이가 있다.
제11도에 있어서, 양호한 실시예의 광 검출기 배열(58)은 열(290)과 해(292)으로 배열된 광 검출소자(260)의 배열(288)을 포함하는 RCA모델 6220-004 전하 결합소자이다. 배열(288)은 403행 및 512열로 구성된 광 검출 소자(260)를 갖는다. 열(290)은 스캔방향(즉, Y방향으로)에 대해 수직인 선내에 배열된 소자(260)의 그룹으로서 규정이 되며, 행(292)는 스캔방향(즉 X방향으로)과 평행한 라인내에 배열된 소자(260)의 그룹으로서 한정된다. 각 행(290) 및 열(292)는 각각 6.45밀리미터 및 10.24밀리미터를 갖는다. 각 광 검출소자(260)는 길이가 16미크론이며 폭이 20미크론이다. 그래서 스트라이프 영역(254)의 각각의 폭은 403 개의 광 검출소자들의 행에 의해 확장된 전체 거리와 같다. 광 검출소자(260)의 각각의 정렬된 검사 영역(250)의 부분으로부터 발산되는 광학 윈도우(264)를 통해 광선을 수신하며, 입사된 광선의 세기에 대응하는 측정된 에너지값 또는 전하량을 포텐셜 웰(potential well)에 저장한다. 검사영역(250)의 각 스트라이프 영역(254)은 픽셀소자(pixel elements)(262)의 배열(294)로 나누어지며, 이들 각각 픽셀 소자들은 렌즈부(54)의 작동에 의해 배열(258)의 광 검출소자(260)와 같은크기를 갖는다. 배열(294)의 픽셀소자(262)는 열(296)과 행(298) 형태로 정렬되어 있으며, 각 열은 403 개의 픽셀소자를 가지고 있으며, 각 열은 스트라이프 영역(254)의 길이에 대응하는 픽셀의 수를 갖는다. 스트라이프 영역에 있는 광의 존재는, 광 검출기 배열(58)의 광학 윈도우(264)로 통과시키고 스트라이프 영역(254) 각각을 따라 검사영역(250)을 이동시한후에, 다음 과정에 따라 픽셀소자(262)의 각각에서 광의 세기에 대응하는 에너지 값을 얻음으로써 검출된다.
X단(258)은 광학 윈도우(54)의 측면(268)이 검사 영역(250)의 세그먼트(300)와 동일선상에 있을 때까지, 개시 위치(276)로부터 X방향에서 좌측을 향해 웨이퍼(12)를 가속시킴으로써 스캐닝 공정을 시작한다. X단(258)은 스트라이프 영역(254)을 따라 소정의 일정한 속도로 웨이퍼(12)를 이동시킨다. 배열(288)의 제1열(290a)에 있는 광 검출 소자(260)가 배열(294)의 제1열(296a)에 있는 픽셀 소자(262)와 정렬이 될때마다, 다음 사항이 발생된다.
전하(electrical charge)는 행(290a)내에 있는 광 검출소자(260)중의 포텐셜 웰에서 생긴다. 전하의 양은 픽셀소자에 있는 광의 세기에 대응 한다(광 검출소자(260)의 포텐셜 웰은 스트라이프 영역(254)을 주사하기 전에는 누적된 전하를 갖고 있지 않다). 배열(288)의 각 행(290)에 인가된 행 전달 클럭 신호(row transfer clock signal)는 행(290a)에 있는 각 광 검출소자(260)로부터 같은 열(292)에 있는 광 검출소자로 전하를 전달한다. 그러나 다음 인접한 또는 제 2행(290b)에는 전달하지 않는다. 상기 전달은 광 검출소자 및 픽셀소자가 서로 정렬될때 생긴다(X단(258)은 스트라이프 영역(254)을 따라 연속적으로 웨이퍼(12)를 이동시키기 때문에 픽셀소자의 인접 열 사이간의 에일리어싱(aliasing)으로부터 초래되는 무시할만한 영상저하(image degradation)가 있게 된다) 행(290a)으로부터 행(290b) 까지의 전하전달후에는 행(290a)에 있는 광 검출소자 (260)의 포텐셜 웰에는 전하가 누적되지 않는다.
제2행(290b)에 있는 광 검출소자(260)가 배열(294)의 제2행(296b)에 있는 픽셀소자(226)와 정렬이 될때마다 다음 사항이 생긴다. 전기적 전하가 행(290a, 290b)에 있는 각 광 검출소자(260)의 포텐셜 웰에서 생긴다. 행(290b)에 있는 광 감지소자(260)의 각각에서 발생된 전하의 양은 이전에 전달된 전하에 가산된다. 그래서 행(290b)에 있는 광 검출소자(260)에서 전하의 양은 배열(294)의 행(296a)의 각 열에 있는 픽셀소자(262)에서 존재하는 광의 세기에 대응하는 2개의 에너지 값을 갖는다. 행 전달 클럭신호는 행(290b, 290a)에 있는 각 광 검출소자(260)로 부터 같은 행(292)에 있는 광 검출소자로 전하를 전달하지만, 제3행(290c)및 제2행 (290b)에는 전달하지 않는다. 행(290)의 광 검출소자(260)내에서, 광 검출소자와 정렬된 픽셀소자내에 있는 광의 세기에 대응하는 에너지값을 얻는 단계와, 같은 열(292)에 있는 광 검출소자(260)로 에너지를 전달하지만 픽셀소자(262)와 이미 정렬되지 않은 다음 인접행(290)으로 전달되지 않는 상술된 단계는 행 전달 클럭신호의 255주기동안 반복된다.
상기와 같은 255개 행 대 행(row-to-row) 전달이 완료될때마다, 배열(288)의 256번째 또는 최종 행(290d)에서의 광 검출소자는 배열(294)의 제1행(296a)에서 픽셀 소자(262)와 정렬이 된다. 제1행(296a)에서 각 픽셀 소자(262)에 대해 255개의 누적된 에너지값은 최종행(290d)에 있는 각 광 검추로자(260)에 의해 얻어진 256번째 에너지값에 첨가된다. 256번째 행 전달 클럭 신호의 발생전에, 행(296a)에 있는 픽셀소자(262)에 대응하는 512 개의 광 검출소자(260)에 누적된 에너지값은 고속도 데이타 전달 클럭신호에 의해 직렬로 판독된다. 픽셀 소자(262)에 대한 누적된 에너지값은 디지탈 형태로 변환되고, 각 픽셀소자(262)에 제공된 광의 양이 웨이퍼(12)에 있는 대응 위치에 결점이 존재하는가를 나타내는지를 결정하기 위해 임계치 검출기(threshold detector)에 의해 처리된다. 행 전달 클럭신호의 256번째 싸이클의 발생과 동시에, 제2행(296b)에 있는 각 픽셀소자(262)를 위해 사전에 누적된 에너지값은 최종행(290d)에 있는 각 광 검출소자(260)에 의해 얻어진 256번째 에너지 값에 첨가 된다. 행 전달신호의 257번째의 발생전에, 행(296b)에 있는 픽셀소자(262)에 대응하는 512개 광 검출소자의 내용이 판독되며 상술된 바와 같이 처리된다.
행 전달 클럭신호의 각 연속적인 싸이클을 위해서 스트라이프(254)의 스캔은, 배열(294)의 행(296) 및 열(298)에 있는 각 픽셀소자(262)에 대한 에너지 값이 배열(288)의 대응열(292) 및 행(290d)에 있는 광 검출소자(260)에 누적되어지도록 계속 스캔한다. 상술된 스캐닝 과정의 특징인 에너지 값의 누적의 형태는 여러가지가 있다. 첫째 열(290a)에 있는 광 검출소자(260)중의 각각은, 정렬이 된 픽셀소자(262)중의 어느 하나에 대한 에너지 값보다 크게 누적된다. 둘째로, 특정행(296)에 있는 픽셀소자(262)와 현재 정렬된 행 (290)에 있는 광 검출소자(260)는 픽셀소자(262)의 특정행(296)과 정렬이 된 다음 인접행(290)에 있는 광 검출소자(260)보다 이들에 누적된 하나 이상의 에너지 값을 갖는다. 셋째로, 행(290d)에 있는 광 검출소자(260)중의 각각은 정렬이 된 픽셀소자(262)에 있는 광에 대응하는 256개의 에너지 값을 누적시킨다.
광학 윈도우(264)의 측면(254)을 지나서 검사 영역(250)의 세그먼트가 이동한 후에, 스트라이프 영역(254)의 스캔이 완료되고, 배열(294)의 최종행(296d)에 있는 픽셀소자(262)의 누적된 에너지값은 배열(288)의 최종행(290d)의 광 검출소자(260)로부터 판독된다. X단 (258)은 정지위치(stop location)(302)에서 정지하기 위해 웨이퍼(12)를 감속시킨다((decelerates)제 11도에서, 광학 창(54)은 상기 위치에서 검사영역(250)을 위해 점선으로 도시되어 있다). X단 (258)과 Y단(256)은 광학 윈도우(264)에서 개시위치(286)에 위치시키기 위해 rud로 세그먼트(284a)를 따라 웨이퍼(12)를 리트레이스한다. 광 검출소자(260)의 포텐셜 웰은 다음 인접 스트라이프 영역(254)의 스캔을 위해 준비하는 시간동안 비게 된다(cleared). 제2및 다음 스트라이프 영역의 스캔 및 리트레이스는 상술된 바와같이, 진행된다. 본 기술에 숙련된 사람은 본원의 원리를 벗어나지 않고 여러가지 변형이 가능하다는 것을 알 수 있다. 예를들어 반도체웨이퍼 대신에 포토마스크가 결점을 위해 검사될 수 있다. 그러나, 검사 시스템(10, 100)은 포토마스크를 통한 통과를 위해 레이저 광을 지향 시키도록 변형되어야 한다. 두번째 예로서, 입방체 형태의 편광 빔 분산기가 검사시스템(100)에 사용된 판형 빔 분산기(116) 대신에 사용될 수 있다. 입방체 형태는 광 반사로부터 초래되는 배경잡음을 감소시킬 필요가 있으며, 상기와 같은 빔 분산기에 의해 유입되는 구면 수차를 감소시키기 위해 렌즈 시스템(200)의 규격을 변화 시킬 필요가 있다.

Claims (22)

  1. 광학축에 배치되어 있는 두개의 렌즈들, 즉 표본으로부터 주파수 성분이 선택적으로 여파되는 공간주파수 스펙트럼을 발생하는 제 1 렌즈와 상기 표본내에 존재하는 결점들의 영상을 발생하는 제 2 렌즈로 구성된 영상 시스템에 있어서, 많은 여분의 회로패턴을 가지는 한개 또는 그 이상의 다이를 포함하는 표본내의 비주기성 결점을 검출하는 방법은, 다수의 다이회로패턴을 조사하는 단계와, 조사된 다이회로패턴의 푸리어 변환패턴을 나타내며, 내부 다이 방해 패턴 정보를 포함하는 광 패턴을 발생하는 단계와, 광 패턴을 수신하며, 공간주파수 성분을 차단하기 위한 광학필터를 배치하는 단계와, 상기 영상 결점을 형성하기 위한 광학필터에 의해 차단되지 않은 공간 주파수 성분을 모집하는 단계와, 다이내에서 가능한 결점을 장소 및 크기를 결정하기 위해 차단되지 않은 내부 다이 공간주파수 성분을 처리하는 단계로 구성되어 있으며, 상기 광학필터는 비교적 투명한 부분과 비교적 불투명한 부분을 가지며, 상기 비교적 불투명한 부분은 다이회로패턴에 대응하는 에러가 없는 기준 패턴의 푸리어 변환패턴에 따르며, 상기 모집된 공간주파수는 다이회로패턴의 수에 비해 적은 다이회로패턴수에 대응하며, 광학축을 차단하는 공간 영역내에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학축의 위치와 관련된 표본의 위치를 변화시켜 다양한 다이회로패턴이 광학축에 의해 차단된 공간영역내에 배치되어, 다양한 다이회로의 내부 다이 공간 주파수 성분을 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서, 비차단된 내부 다이 공간 주파수 성분 처리는 광감지 검출기 표면을 광학축의 중심에 배치시킴으로써, 성취되며, 상기 광 감지 검출기 표면은 상기 결점 영상의 표면영역 보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 렌즈가 조사된 다이회로패턴에 대응하는 공간주파수 성분에 의해 회절된 광을 수신하며, 거기에서 나온 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  5. 광학축에 배치된 두개의 렌즈 즉, 주파수 성분들이 선택적으로 필터되는 공간 주파수 스펙트럼을 표본으로부터 발생시키는 제 1 렌즈와, 표본내에 있는 결점들의 이미지를 발생시키는 제 2 렌즈로 구성되어 있는 영상 시스템에 있어서, 많은 여분의 회로 패턴을 가지는 하나 또는 그 이상의 다이들을 포함하고 있는 표본내의 비주기성 결점들을 검출하는 방법은, 상기 표본의 다이 회로 패턴수에 비해 작은수의 다이회로패턴을 조사하는 단계; 조사된 다이회로패턴의 푸리어 변환패턴을 나타내며, 내부 다이(intra-die)방해 패턴 정보를 포함하는 광 패턴을 발생하는 단계; 광 패턴을 수신하며 공간주파수 성분을 차단하기 위한 광학필터를 배치하는 단계와, 상기 영상 결점을 형성하도록 광학필터에 의해 차단되지 않은 공간주파수 성분을 모집하는 단계와, 다이내에서 가능한 비주기성 결점의 존재를 판단하기 위해 차단되지 않은 내부 다이 공간주파수 성분을 처리하는 단계로 구성되며, 상기 광학필터는 비교적 투명한 부분과 비교적 불투명한 부분을 가지며, 상기 비교적 불투명한 부분은 다이회로패턴에 대응하는 에러가 없는 기준 패턴의 푸리어 변화패턴에 따르며, 상기 모집된 주파수 성분은 광학축을 차단하는 공간영역에 있으며, 조사 다이 회로패턴의 수에 비해 작은 수의 다이회로패턴에 대응하며, 광학축에 인접한 위치에 있는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 다이회로패턴중 상기 다이 회로패턴의 공간주파수 성분이 광학축에 의해 차단된 공간 영역내에서 모집되어 상기 상이한 패턴의 내부다이 공간주파수 성분을 처리하도록 광학축의 위치와 관련하여 표본의 위치를 변화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  7. 제11항에 있어서, 상기 다이회로 패턴 조사 단계는 거의 콜리메이트된 광으로 상기 패턴을 조사하는 단계를 포함하고, 많은 여분의 다이회로패턴을 통한 스캐닝을 위해 표본과 관련 인접한 스트라입을 형성하는 단계와, 회로패턴을 조사하도록 각 스트라입의 길이를 따라서 표본과 콜리매이트된 광을 이동시키는 단계와, 광학축의 인접한 위치에 있는 회로패턴에 대응하며, 차단되지 않은 내부 다이 주파수 성분을 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  8. 제13항에 있어서, 상기 스캐닝을 위한 스트라입은 여분의 다이회로 패턴의 한 영역보다 많은 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  9. 광학축을 따라 배치된 두개의 렌즈, 즉 표본으로부터 주파수 성분이 선택적으로 여파되는 공간주파수 스펙트럼을 발생하는 제 1 렌즈와 상기 스펙트럼에 존재하는 영상의 결점을 발생하는 제 2 렌즈로 구성된 영상 시스템에 있어서 표본의 제 1 영역을 점유하는 많은 여분의 다이회로패턴을 포함하는 비주기성 결점을 검출하는 방법은, 다이회로패턴을 포함하며, 광학축을 차단하는 표본의 제 2 영역을 조사하는 단계, 조사된 다이회로패턴의 푸리어 변환패턴을 나타내며, 내부 다이 방해 패턴 정보를 포함하는 광 패턴을 발생하는 단계, 광패턴을 수신하며 공간주파수 성분을 차단하기 위한 광학필터를 배지하는 단계를 포함하는데, 상기 광학 필터는 비교적 투명한 부분과 비교적 불투명한 부분을 가지며, 상기 비교적 불투명한 부분은 다이회로패턴에 대응하는 에러가 업슨 기준 패턴의 푸리어 변환 패턴에 순응되며, 상기 영상 결점을 형성하도록 광학필터에 의해 차단되지 않은 공간주파수 성분을 모집하는 단계 및, 다이내에서 가능한 결함의 장소 및 크기를 결정하기 위해 차단되지 않은 내부 다이 공가주파수 성분을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  10. 제15항에 있어서, 제2영역이 제1영역보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  11. 제15항에 있어서, 상기 제2영역이 하나 이상의 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  12. 표본의 제1영역을 점유하는 많은 여분의 회로 패턴을 가지는 한개 도는 그 이상의 다이를 구비한 형태의 표본패턴내의 비주기성 결함 검출용 광학 시스템에 있어서, 다수의 여분의 다이회로패턴에 의해 점유되어 있는 상기 표본의 제2영역을 조사하기 위한 조사 수단과, 조사된 다이회로패턴의 푸리어 변환패턴을 표시하며, 광 패턴은 내부 다이방해 정보를 포함하는 광 패턴을 발생하기 위한 패턴 발생 수단과, 공간 주파수 성분을 차단하기 위한 광 패턴 수신용 광학 필터 수단과, 상기 광학필터수단은 비교적 투명한 비교적 불투명한 부분을 가지며, 상기 비교적 불투명한 부분은 다이회로패턴에 대응하는 에러가 없는 기준패턴의 푸리어 변환에 따르는 것을 특징으로 하는 광학 시스템. 광학필터수단에 의해 차단되지 않은 공간주파수 성분을 수집하기 위한 수집 수단과, 다이내의 가능한 비주기성 결점의 위치및 크기를 결정하기 위한 비차단된 내부 다이 공간주파수 성분만을 처리하기 위한 처리 수단으로 구성되어 있으며,
  13. 제18항에 있어서, 상기 조사 수단은 거의 콜리메이트된 광을 방출하며, 상기 수집 수단은 광학축을 차단하는 공간 영역에 있는 공간주파수 성분을 수집하며, 이 공간주파수 성분은 조사된 다이회로 패턴수와 관련하여 그보다 작은수의 다이회로패턴에 대응하며, 광학축에 근접한 위치에 있는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  14. 제18항에 있어서, 다이회로패턴의 상이한 패턴의 제2영역에 위치되어 상기 상이한 패턴의 내부 다이 공간주파수 성분을 처리하도록 표본의 위치를 변화시키는 위치 설정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  15. 제18항에 있어서, 상기 수집 수단은 조사된 모든 다이회로패턴보다 작은 수에 대응하는 공간 주파수 성분을 수집하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  16. 제18항에 있어서, 상기 조사 수단은 거의 콜리메이트된 광을 방출하며, 상기 패턴발생수단 및 수집 수단이 각기 제 1 및 제 2 렌즈를 포함하는데, 이 렌즈는 조사된 다이회로패턴과 관련하여 그보다 작은 수의 다이회로패턴에 의해 회절된 광을 수신하여 그에 대응하여 광학축을 차단하는 공간 영역에 있는 공간주파수 성분으로부터 영상을 제공하도록 협동하며, 이 광학축 근처에 위치하며 상기 시스템은 다이회로패턴의 상이한 패턴의 직렬로 제 2 영역을 점유하도록 스트라입에 있는 표본을 스캔하게 콜리메이트된 광의 위치와 관련하여 표본의 위치를 변화시키는 위치 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  17. 제22항에 있어서, 상기 위치 설정 수단은 많은 여분의 회로패턴을 가지는 하나 이상의 영역을 포함하는 하나 이상의 다이를 횡당하는 스트라입을 스캔하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  18. 제22항에 있어서, 상기 제1렌즈는 다수 소자의 제1렌즈부를 포함하며, 상기 제2렌즈는 다수 소자의 제2 렌즈부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 렌즈부는 비대칭 특성의 인근 회절제한 렌즈 시스템을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  19. 제22항에 있어서, 상기 제1렌즈는 다수 소자의 제1렌즈부를 포함하며, 상기 제2렌즈는 복수소자의 제2렌즈부를 포함하며, 상기 제1렌즈부는 푸리어 변환패턴을 형성하며, 조사된 다이회로 패턴에서 결점에 대한 확대영상을 제공하도록 제2렌즈부와 협동하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  20. 제13항에 있어서, 상기 스캐닝을 위한 스트라입은 하나 이상의 다이를 통해 횡단하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 모집된 공간주파수는 모든 조사된 다이회로패턴보다 적은 패턴에 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 결점 검출 방법.
  22. 제1항에 있어서, 거의 콜리메이트된 광을 패턴을 조사하는 단계를 포함하고 있는 다이 회로패턴 조사 단계는, 많은 여분의 다이 회로 패턴들을 스캐닝하기 위해 표본과 관련된 인접한 스트라이프를 정의하는 단계와, 회로패턴을 조사하기 위해 각 스트라이프의 길이를 따라 표본과 콜리메이트된 광을 이동시키는 단계와, 광학축과 인접한 위치에 있는 회로 패턴들에 대응하며 차단되지 않은 내부다이 주파수 성분들을 처리하는 단계를 추가로 포함하고 있는 반도체 결점 검출 방법.
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