KR100380711B1

KR100380711B1 - 가변스폿사이즈스캐닝장치

Info

Publication number: KR100380711B1
Application number: KR1019970704180A
Authority: KR
Inventors: 메흐르다드 니쿠나해드
Original assignee: 텐코 인스트루먼츠
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 2003-07-16
Also published as: JP3408816B2; EP0870188A1; DE69534706T2; EP0870188B1; EP0870188A4; US5633747A; WO1996019722A1; DE69534706D1; EP0870188B8; JP2001525919A

Abstract

본 발명은 시스템의 구성 요소를 변경함이 없이, 전자적으로 임의의 스폿을 소정 표면 위에 조사하는 광선 빔을 편향시킴과 함께, 이 스폿의 사이즈를 변경시키기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 처프 신호 발생기(16)에 의해 발생된 선형 FM 신호로 구동되는 음향 광학 편향기(10)를 포함한다. 그 선형 FM 신호는 분산율에 특징이 있고, 이 분산율을 변경하기 위해 처프 신호 발생기는 처프 분산 선택기를 포함한다. 조준된 광선 빔(13)은 음향 광학 편향기를 통과하고, 적합한 초점 조정 광학 기기(14, 15)는 공칭 초점면(17)에서 빔을 스폿에 조사한다. 처프 분산 선택기(17)는 공칭 분산율과 일치하여 분산율을 설정하고, 그 결과 초점면에서 스폿(18)을 조사하는 빔이 된다. 일반적으로, 초점면은 웨이퍼 표면 위에 주기적인 형상부(27b)와 비주기적인 형상부(27c)를 가진 형태의 웨이퍼 표면(24)과 일치한다. 스폿 사이즈는 회절에 의해 제한된 스폿의 사이즈로부터 최대 사이즈가 시스템에 의존하는 스폿까지 변경될 수 있다. 스폿 사이즈는 처프 신호의 분산율을 바꾼 결과 변경된다. 스폿 사이즈는 주사됨에 따라 변경될 수 있거나, 임의의 웨이퍼를 검사하는 동안에 계속해서 정해질 수 있다. 이러한 방식으로, 주기적인 형상부의 비교에 의한 검사는 유리한 것으로 증명될 때 수행될 수 있다. 선택적으로, 상당히 큰 스폿은 주기적인 형상부의 비교가 어떤 이득도 제공하지 않을 때 달성될 수 있고, 공간 필터링은 개선된 신호/배경을 달성하게 된다.

Description

가변 스폿 사이즈 스캐닝 장치

집적 회로나 반도체 웨이퍼의 제조시 이상 상태를 모니터하는 것은 생산율을 증가시키는데에 있어서 중요한 요인이 된다. 예를들어 패턴 결함이나 미립자로 된 오염 물질과 같은 여러 가지 유형의 이상 상태(anomaly)들이 웨이퍼 표면상에 발생할 수 있다. 이와 같은 이상 상태의 존재, 위치, 및 유형을 확인하는 것은 어떤 공정 단계에서 이상이 발생하였는지, 그리고 웨이퍼를 폐기하여야 하는지의 여부를 판단하는데 도움이 될 수 있다.

원래, 이상 상태는 미립자 물체의 존재에 대한 웨이퍼 표면의 시각적인 검사에 의해 모니터되었다. 보통 먼지나 미시적인 실리콘 입자들인, 이와 같은 오염 물질들은 많은 결함있는 웨이퍼들의 원인이 되었다. 그러나, 이와 같은 수작업적인 검사는 시간이 많이 소요되며, 결함들을 관찰하는데 있어서의 조작자의 잘못이나 무능력에 의하여 신뢰감이 떨어진다는 것이 증명되었다. 웨이퍼 표면상의 부품들의 치수 감소와 함께 웨이퍼 표면의 크기 증가는 웨이퍼 표면상에 형성하는 부품 수의 급격한 증가를 초래했다. 자동화의 필요성이 명백해졌다.

웨이퍼 표면을 검사하는데 필요한 시간을 감소시키기 위하여 많은 자동 검출 시스템들이 소개되었다. 이와 같은 자동 검사 시스템의 대부분은 빛의 산란(scattering of light)에 의하여 결함이나 오염을 검출한다. 예를 들어, L.Galbraith에게 부여되고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 4,601,576 호가 있다.

다른 검사 시스템이 Porter et al.에게 부여된 미국 특허 제 4,912,487 호에 개시되어 있는데, 이 시스템은 아르곤 이온 레이저 빔을 타겟(target) 표면에 조사한다. 음향 광학 편향기(acousto-optical deflecter)가 처프(chirp) 신호로 구동되고, 라스터 스켄 라인(raster scan line)을 스위프하도록 빔의 경로에 위치된다. 타겟은 양방향 이동이 가능한 스테이지에 위치된다. 빔은 타겟에 수직인 입사각을 가지며, 스테이지는 동일한 폭의 인접한 스트립(strip)들을 따라 스캐닝되도록 이동된다.

Stonestrom et al.에게 부여된 미국 특허 제 4,898,471 호에는 단일 광 빔이 입사 접지각으로 표면을 가로질러 스캐닝되는, 패턴화된 표면상의 입자들을 검출하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 표면은 각각의 사이에 스트리트(street)가 형성된 다수의 동일한 다이(die)들을 포함한다. 이 스트리트에 평행한 빔 스캐닝에 의해 단일 채널 집광 시스템이 입자 신호들을 최대화하며 패턴 신호들을 감소시키는 아지무스각(azimuthal angle)으로 부터 산란된 빛을 검출한다. 프로세서는 각각의 다이에 상응하는 검출된 빛으로 부터 템플릿(template)을 구성하고, 다이상의 입자들을 확인하기 위하여 이 템플릿들을 비교한다.

상기와 같은 시스템들은 각각 조사 광학 장치(illumination optics)와 집광-검출 광학장치인 두 개의 주요 구성 부품을 포함한다. 조사 광학 장치는 광빔, 즉, 레이저를 발생시키는 광원과, 상기 빔을 포커싱하고 스캐닝하는 장치로 구성된다. 웨이퍼 표면상에 존재하는 이상상태들은 입사광을 산란시킨다. 집광 장치는 알려진 빔의 위치를 참조하여 산란된 광을 검출한다. 산란된 광은 측정가능한 전기적 임펄스로 변환되고, 계수되어 오실로스코프나 다른 모니터상에 브라이트 스폿(bright spot)들로 디스플레이 된다.

조사 광학 장치의 감도는 조사되는 웨이퍼의 표면에 의해 좌우된다. 이와 관련하여 감도는 배경 신호와 비교하여 이상 상태로 부터의 신호의 크기가 된다. 조사되는 표면이 거칠 경우, 즉 패턴화된 표면일 경우, 이와같은 구역들은 불규칙한 산란을 발생시켜 이상 상태의 존재를 판단하기가 어렵기 때문에, 시스템의 감도를 감소시키게 된다. 불규칙 산란은 이상 상태로 부터의 신호보다 큰 4차 크기까지 배경 신호를 발생시킬 수 있다. 일반적으로, 두가지 유형의 패턴이 있는데, 하나는 메모리 어레이와 같은 주기적인 형상이고, 다른 하나는 마이크로 프로세서를 형성하는 준랜덤(quasi-random) 로직 회로와 같은 비주기적 형상을 갖는다.

레이저를 조사하면, 주기적인 형상으로부터 산란된 빛은 주기적인 회절 패턴을 나타낸다. 이 회절 패턴은 퓨리에 변환(Fourier transform)평면에서 적절한 공간필터(spatial filter)에 의해 제거될 수 있으며, 이에 따라 높은 신호/배경 대조가 이루어진다. 퓨리에 광학이론에 의하면, 회절 스폿의 사이즈는 조사 스폿의 사이즈와 반비례한다. 따라서, 조사 스폿이 커질수록 회절 스폿에서의 파워는 더욱집중되며, 이에 의해 배경신호를 감소시키도록 더욱 효과적인 공간 필터링이 이루어지게 된다. 주기적인 영역에 있어서, 조사 스폿이 커질수록 검출 감도도 커지게 됨은 명백하다.

준랜덤 로직 회로의 경우에, 패턴은 비주기적이 되며, 이에 따라 퓨리에 변환 평면에서 비주기적인 강도 분포를 나타낸다. 이 경우, 공간 필터링은 신호/배경의 대조를 높이지 못한다. 이와 같은 준랜덤 로직 회로의 영역에서는 패턴 형상의 최대수를 정하기 위하여 바람직한 처리량을 유지하면서 가능한한 작은 스폿 사이즈를 사용하는 것이 바람직하다. 신호/배경 대조를 향상시키기 위하여 인접한 형상들이 비교되는, 주기적인 형상 비교가 이용된다. 많은 장치들에 있어서, 어레이 로직 회로와 준랜덤 로직 회로가 함께 존재하고 있으며, 이에 따라 스폿 사이즈에 대하여는 두 개의 양립되는 요구사항들이 존재하게 된다.

본 발명의 목적은 장치내의 구성부품을 변경함이 없이 빔 스폿 사이즈를 다수개의 사이즈로 변화시킬 수 있는 스캐닝 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시스템 내의 구성부품의 변경없이 스캐닝중에 빔 스폿 사이즈를 가변시키는 고속 스캐닝 장치를 제공하는 것이다.

발명의개시

이들 목적들은 빔의 스폿 사이즈를 랜덤 로직 특성의 일 스폿 사이즈와 주기적 특성의 다른 스폿 사이즈로 된 다수의 상이한 스폿 사이즈로 전자적으로 변화시키는 레이저 스캐너에 의해 달성되었다. 상기 스캐너는 처프 신호 발생기와, 표면상에 주기적 및 비주기적 형상부가 존재함에 따라 처프 신호의 분산율을 변화시키는 처프 분산 선택기 모두에 전자적으로 접속된 음향 광학 편향기의 특성을 갖는다. 레이저 빔은 상기 음향 광학 편향기를 투과한다. 처프 보정 렌즈는 그 음향 광학 편향기를 투과하는 빔을 수용하도록 위치된다. 처프 보정 렌즈를 투과하는 빔은 초점면을 형성하는 스캔 렌즈로 입사된다. 스캔 렌즈는 음향 광학 편향기의 중심에서 벗어난 일 초점 길이를 가지고 있어서, 웨이퍼 표면을 원격 중심 스캔(telecentric scan)한다.

작동시, 초점면은 주기적 및 비주기적 형상부로 형성된 형태의 웨이퍼 표면과 대체로 일치한다. 스폿이 표면상의 비주기적 형상부를 조사(照射)할 때, 상기 분산 선택기는 처프 신호의 분산을 공칭율로 고정시킬 수 있다. 본 발명의 목적상, 공칭 분산율이라는 것은 검사 수행면이 위치된 초점면에서 회절 제한 스폿을 만들어내는 분산율로서 정의된다. 스폿이 주기적 형상부를 조사할 때, 상기 분산 선택기는 상기 공칭율로 부터 분산율을 변화시킴으로써, 상기 회절 제한 스폿의 크기 보다 큰 스폿을 초점면에 만들어낼 수 있다. 상기 장치는 2개의 상이한 방식으로 동작할 수 있다. 그 첫 번째 방식으로서, 스폿의 사이즈는 검사중에 고정된다. 두 번째 방식으로서, 스폿의 사이즈는 조사되는 동안 변화한다.

스캐닝 장치는 현행의 웨이퍼 검사를 증강시킬 수 있다. 그러한 시스템에서, 가동 스테이지상에 있는 웨이퍼 표면은 웨이퍼 등으로 선정된 각도로 진행하는 빔을 만들어내는 광원을 포함한다. 음향 광학 편향기는 스테이지가 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 이동할 때, 빔을 입사빔에 거의 수직한 일련의 라인으로서 표면위에서 제 1 방향으로 편향시키도록 제공된다. 이러한 방식으로, 스폿은 웨이퍼의전면으로 주사됨으로써 웨이퍼 표면상의 이상 상태로 부터 광이 산란되도록 한다. 표면 이상으로 부터 산란된 광과 배경(backround)에서 산란된 광 사이에 최적의 대조가 이루어지도록 집광을 최적화하기 위해 적당한 집광 시스템이 배치된다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 검사 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼 검사 장치용 레이저 스캐너에 관한 것이다.

도 1은 서로 다른 처프율로 광출력들의 서로 다른 발산 상태를 나타낸 본 발명의 평면도.

도 2A는 본 발명에 따른 스캔을 따라 이동되는, 패턴 특성을 갖는 표면에 조사된 스폿의 평면도.

도 2B는 주기적 및 비주기적 형상을 갖는 패턴의 상세도.

도 3은 본 발명에 따른 스폿 강도 대 위치의 필드 분포를 나타낸 그래프.

도 4는 검사 시스템에 적용된 본 발명의 평면도.

발명을 실시하기 위한 최선실시예

도 1을 참조하면, 인입 구멍(11)과 그 반대쪽의 인출 구멍(12)을 갖는 음향 광학 편향기(AOD)(10)가 도시되어 있고, 주사빔(13a-c)으로 나타낸 빔(13)이 상기 인입 구멍(11)으로 부터 인출 구멍(12)으로 그 편향기를 투사하고 있다. 상기 AOD(10)는 단일축이나 이원 축의 AOD일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 빔(13)은 조준(調準)된다. 처프 보정 렌즈(14)는 AOD(10)를 벗어나는 빔을 수용하도록 상기 인출 구멍(12) 근처에 위치된다. 스캔 렌즈(15)는 인입 구멍(11)과 인출 구멍(12) 사이에서 측정된 AOD의 중심에서 이격된 일 초점 길이를 갖도록 위치되며, 처프 보정 렌즈(14) 사이로 투사되는 빔(13)을 수용한다. 이 방법에서, 스캔 렌즈(15)는공칭 초점면(7)으로의 원격 중심 주사되도록 한다. 상기 중심과 처프 보정 렌즈(14) 사이의 거리는 상기 초점 길이의 일부에 불과하다. 처프 신호 발생기(16)는 AOD(10)에 전자적으로 접속되어 있다. 상기 발생기(16)는 선형 FM 주파수 신호, 즉 처프 신호로 상기 AOD를 작동시킨다.

각각의 처프 신호는 분산율에 그 특징이 있다. 처프 신호의 분산율(μ )은 다음과 같이 정의된다.

이때, B,T는 각각 처프 밴드 폭과 시간을 나타낸다. 처프 신호는 AOD(10)내에서 빔(13)내의 주사선이 다른 각도로 회절되도록 하는 가변 피치 회절 격자선을 유도한다. 이것은 AOD(10)를 투사하는 빔의 조준을 벗어나게 하여, 인출 구멍(12)에서의 빔이 주사선(13d-e)으로 도시된 바와 같이 발산되거나 혹은 수렴되도록(도시 생략) 조준이 벗어나게 된다. 인입 구멍(11)에서의 빔(13)을 가우스 함수라고 가정할 때, AOD의 중심에서 필드는 다음과 같이 정의된다.

여기에서, u₁(x₁)과 W는 필드 증폭도와, 강도 분포에 있어서의 1/e²포인트 사이의 빔의 전폭을 나타낸다. 따라서, 인출 구멍(12)에서의 빔은 다음과 같은 특징을 갖는다.

여기에서, A는 인입 구멍(12)에서 인출 구멍(13) 사이의 AOD(10)의 물리적 길이이며, ω₀는 처프 신호의 중심 주파수이며, v는 AOD(10) 결정에서의 음속이다. u₂(x₂)로 표현되는 빔(13)의 편향도는 위상의 직선부로서 정의된다. 위상의 이차부는 처프 신호가 AOD로 부터 나오는 빔의 조준을 벗어나도록 한다는 것, 즉 인출 구멍(12)에서의 빔이 수렴되거나 발산한다는 것을 설명한다. 처프 보정 렌즈(14)는 분산을 공칭 분산율로 설정할 때, u₂(x₂)의 이차 위상 요소를 이동시켜 빔을 인출 구멍(12)에서 재조준시키도록 선택된다. 그러한 목적을 위해, 처프 보정 렌즈(14)는 비구면(非球面)을 포함하며, 그리고 전술한 방식으로 인출 구멍(12)에 밀착되게 배치됨으로써, 처프 보정 렌즈와 인출 구멍 사이에서의 전파(propagation)에 기인한 u₂(x₂)의 위상 분포를 감소시키고 스캔 렌즈(15)가 원격 중심 주사되도록 한다.

도 2A를 참조하면, 공칭 분산율에서, 스캔 렌즈(15)는 포지티브 실린더 파워(positive cylindrical power)를 갖는 처프 보정 렌즈(14)에 의해 조준된 빔을 공칭 스폿 사이즈로 형성된 작은 수치상의 구멍의 스폿(18)으로 집광시킨다.

처프 신호의 분산율을 공칭 분산율로 바꾸면, 가변 스폿-사이즈(VSS) 효과로 불리워지는 스폿 사이즈/치수가 증가된다. 분산율을 바꾸기 위해, 처프 분산 선택기(17)는 처프 스위프 시간 T 또는 처프 밴드폭 B중 어느 하나를 변경시킨다. 그러한 변수를 변경하려고 결정하는 것은 시스템에 의존한다. 바람직한 실시예에서는 처프 스위프 시간 T를 변경하는 것이 바람직하다. 처프 밴드폭 B를 조절한 결과 주사선의 길이가 증가하게 된다.

분산을 증감시키면, VSS 효과를 얻게 된다. 임의의 기울기에 대하여, 분산율을 증가시키면, 인출 구멍(12)에서의 빔이 더욱 발산하게 되어, 처프 보정 렌즈(14)가 전체 빔을 재조준하는 것을 방해하게 된다. 이 방식에서, 스캔 렌즈(15)를 통과하는 빔은 발산하여, 공칭 초점면(7)으로부터 더 먼 거리에 초점이 맞춰진다. 이는 공칭 스폿 사이즈 보다 더 크고, 공칭 초점면(7)에 존재하는 스폿 사이즈로 된다. 처프의 분산율을 감소시키면, 인출 구멍(12)에서의 빔은 더 적게 발산하게 되고, 처프 보정 렌즈가 전체 빔을 재조준하는 것을 다시 방해하게 된다. 이 방식에서, 스캔 렌즈(15)로 들어가는 빔은 수렴하여, 공징 초점면(7)으로부터 더 가까운 거리에 공칭 스폿 사이즈와 함께 초점이 맞춰진다. 이것 역시 공칭 스폿 사이즈 보다 더 크고, 공칭 초점면(7)에 존재하는 스폿 사이즈로 된다. 처프의 기울기가 변화될지라도, VSS 효과는 여전히 달성된다. 그러나, ＡＯＤ를 빠져나가는 빔은 수렴하게 되고, 이를 재조준하기 위해 네가티브 실린더 파워(negative cylindrical power)를 가진 처프 보정 렌즈를 필요로 한다.

단일 축선 ＡＯＤ가 이용되는 경우, 분산율을 바꾸면, 일 방향으로만 스폿 직경이 변경되는 바, 즉 도 1과 관련하여 그 방향은 X 축에 대해 평행하게 된다. 이원축 ＡＯＤ가 이용되는 경우, 분산율을 바꾸면, 2개의 방향으로 스폿 사이즈가 변경되는 바, 즉 도 1과 관련하여 그것들의 방향은 X축에 대해 평행하고, Y축에 대해 평행하게 된다.

도 3은 공칭 초점면에서 강도 분포를 보여주는 VSS 효과의 그래프이다. 세로 좌표, 즉 수직축은 스폿의 강도 레벨을 나타내고, 횡좌표 X는 위치를 미크론의 단위로 나타낸다. 처프 보정 렌즈(14)가 일평면 일볼록면 렌즈(plano-convex lens)라고 가정하는 경우, 렌즈(14)의 인출 구멍에서의 필드 분포는 다음과 같이 정의된다.

여기에서, n은 굴절 지수이고, R은 렌즈의 곡률 반경이고, Δ o는 렌즈의 중심 두께이다. 초점면에서의 필드 분포와 U₃(X₃)는 퓨리에 변환 쌍이라고 가정한다면, 공칭 초점면 분포는 다음과 같이 정의된다.

여기에서, λ는 파장이고, F는 스캔 렌즈의 초점 길이이다. λ=488㎚, v=0.656㎜/㎲, A=15㎜, W=8.1㎜, F=120㎜, n=1.52238, R=675.67㎜, 그리고 분산도=0.68627 ㎒/㎲를 이용하면, 선(20)은 1/e²점에서, 10 미크론 이하의 사이즈를 가진 스폿을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 분산도를 0.7 ㎒/㎲까지 상승시키면, 선(21)으로 나타난 바와 같이 1/e²점에서 27 미크론까지 스폿 사이즈가 증가된다.

도 4를 참조하면, 본 발명을 포함하여, 임의의 표면 상의 결함 및 이물질 검출을 위한 광학 검사 시스템이 도시되어 있다. 처프 분산 선택기는 전자적으로 프로그램 가능한 공간 필터(22)에 연결된다. 퓨리에 변환 렌즈(23)는 웨이퍼 표면(24)으로부터 산란된 빛을 수용하기 위해 위치 조정된다. 이 경우에, 웨이퍼 표면(24)은 스캔 렌즈(15)에 의해 형성된 공칭 초점면에 배치된다. 프로그램 가능한 공간 필터(22)는 집광 광학 기기(25)의 전면에 배치되며, 이 필터는 광전 배전관(photomultiplier)을 포함할 수도 있다. 집광 광학 기기(25)는 집광된 빛을 전용 전자 기기에 의해 재처리되고, 마지막으로 예컨대 이미지 또는 템플레이트(template)와 같은 다양한 형태로 디스플레이되는 전기 신호로 변환된다. 단지 하나의 집광 채널만이 도시되어 있더라도, 그 용도에 따라 어떤 수의 집광 채널도 이용될 수 있다.

도 2A 및 도 2B를 또한 참조하면, 작동시, 웨이퍼 표면(24)의 토포그래피(topography)는 제조업자에 의해 제공된 표면 지도(map)을 참조하여 알 수 있으나, 그렇지 않은 경우에는 검사하기 전에 표면을 주사함으로써 알려진다. 이 방식으로, 표면(24) 중에 패턴이 형성된 패턴 영역(26)이 알려진다. 이 패턴 영역(26)에 형성된 각각의 다이(27a) 상의 주기적인 형상부(27b)와 비주기적인 형상부(27c)의 위치는 프로세서의 메모리에 저장된다. 일반적으로, 공칭 초점면은 웨이퍼 표면(24)과 일치한다. 그 장치는 적어도 2개의 작동 방식이 있다. 하나의 방식의 경우, 분산 선택기는 원하는 스폿 사이즈를 얻는 것과 일치하여 처프 신호의 분산도를 조정한다. 이 방식으로, 처프 신호의 분산율은 웨이프의 전체 검사 과정 내내 조정된다. 예를 들어, 주기적인 형상부만을 검사할 필요가 있는 경우, 분산 선택기는 공치 분산율과는 상이한 분산율에 대해 조정되며, 이에 의해 전술한 바와 같이 제한된 회절의 스폿 사이즈 보다 더 큰 스폿 사이즈를 얻게 된다. 웨이퍼의 전체 표면은 그 후에 스폿 사이즈가 검사되는 동안에 변경되지 않도록 주사된다. 준랜덤 논리 영역에서 이상 상태를 검출할 필요가 있는 경우, 분산 선택기는 공칭분산율에 처프 신호의 분산율을 조정하게 된다. 이 방식에서, 주기적인 형상부가 비교될 수 있다. 스폿 사이즈의 선택은 2원 동작이 아니라는 사실을 이해해야만 한다. 차라리, 스폿 사이즈의 범위는 분산율을 변경함으로써 달성될 수 있으며, 가장 작은 스폿 사이즈는 회절에 의해 제한되고, 가장 큰 스폿 사이즈는 시스템에 의존한다.

제 2 방식의 동작에 있어서, 장치는 웨이퍼를 주사하는 동안에 스폿 사이즈를 변경할 수 있다. 이 방식으로, 처프 분산 선택기(17)는 처프 신호의 분산율을 주기적인 형상부(27b) 및 비주기적인 형상부(27c)의 존재와 일치시켜 변경시킨다. 스폿이 표면의 비주기적인 형상부를 조사(照射)하는 경우에, 분산 선택기는 공칭 분산율에 처프 신호의 분산율을 조정한다. 이는 공칭 초점면에서 회절에 의해 제한된 스폿을 발생시키고, 이에 의해 이상 상태의 검출이 주기적인 형상부와 비교하여 달성될 수 있다. 스폿이 표면의 주기적인 형상부를 조사하는 경우에, 분산 선택기는 공칭 분산율로부터 분산율을 변경하며, 이에 의해 초점면에서 회절에 의해 제한된 스폿의 사이즈 보다 더 큰 사이즈의 스폿을 발생시킨다. 분산율을 변경하는 것과 동시에, 처프 분산 선택기(17)에 전자적으로 연결된 스위치는 스폿이 주기적인 형상부를 조사할 때에 프로그램 가능한 공간 필터(22)를 동작시키고, 스폿이 비주기적인 형상부를 조사할 때에 그 공간 필터를 비동작시킨다. 이 방식으로, 시스템은 주기적인 형상부를 비교함으로써 이상 상태를 검출한다. 이는 어떤 기계적인 구성 요소를 바꾸거나 새로운 렌즈를 이용하지 않고 음향 광학 편향기에 의해 주사됨에 따라 스폿 사이즈가 변경될 수 있게 한다. 스폿 사이즈는 주사하는 동안에 다양한 지점에서 웨이퍼 표면(24)의 토포그래피, 예컨대 주기적인 형상부 또는 비주기적인 형상부가 존재하는 지의 여부를 지시하는 프로세서의 지시에 응답하여 변경될 수 있다.

Claims

주기적 및 준랜덤 형상부(feature)를 갖는 방식의 패턴화된 웨이퍼를 주사하기 위한 장치에 있어서,

웨이퍼의 표면을 일 스폿의 형태로 주사하는 빔을 제공하는 수단과;

상기 스폿의 치수를 주기적 특성의 제 1 치수와 준랜덤 형상부의 제 2 치수로 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제1항에 있어서, 상기 변화 수단은 선형 FM 신호를 생성하는 선형 FM 신호 발생기와;

빔이 구멍 사이로 투과될 수 있도록 인입 구멍과 그 구멍의 반대쪽에 있는 인출 구멍을 구비하며, 상기 선형 FM 신호를 수신하도록 상기 발생기에 전자적으로 접속되어 있는 음향 광학 편향기와;

상기 발생기에 전자적으로 접속되며, 주기적 및 비주기적 형상부의 존재에 따라 선형 FM 신호의 분산율을 변화시키는 처프 분산 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제2항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기는 단일축의 음향 광학 편향기인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제2항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기는 이원 축의 음향 광학 편향기인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제2항에 있어서, 인출 구멍 근처에 위치된 처프 보정 렌즈를 추가로 포함하며, 상기 음향 광학 편향기를 벗어나는 빔은 위상 곡률을 형성하는 2차 위상 요소에 의해 특성화되며, 상기 처프 보정 렌즈는 공칭 분산율로 작동되는 음향 광학 편향기의 투과 빔에서의 위상 곡률을 제거하기 위해 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제2항에 있어서, 상기 선형 FM 신호는 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 처프 분산 선택기는 상기 표면상의 주기적 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 밴드 폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
제2항에 있어서, 상기 선형 FM 신호는 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 처프 분산 선택기는 상기 표면상의 준랜덤 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 밴드 폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 장치.
주기적 및 비주기적 형상부를 갖는 형태의 표면상에 광선 빔이 일 스폿으로주사되도록 광선 빔을 편향시키는 장치에 있어서,

인입 구멍과 그 구멍의 반대쪽에 있는 인출 구멍을 구비하는 음향 광학 편향기와;

상기 음향 광학 편향기에 전자적으로 접속된 선형 FM 신호 발생기와;

상기 인출 구멍에 근접 배치된 처프 보정 렌즈와;

상기 발생기에 전자적으로 접속되며, 주기적 및 비주기적 형상부의 존재에 따라 선형 FM 신호의 분산율을 변화시키는 분산율 변화 수단을 포함하며,

상기 빔은 상기 인입 구멍으로 부터 상기 인출 구멍을 거쳐 상기 음향 광학 편향기를 투과하며, 소정의 스폿 사이즈를 갖고 표면상에 주사되는 스폿은 분산율에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기는 단일축 음향 광학 편향기인 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기는 이원 축 음향 광학 편향기인 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 상기 분산율은 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 변화 수단은 상기 표면상의 주기적 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 시간을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 상기 분산율은 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 변화 수단은 상기 표면상의 주기적 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 밴드 폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기를 벗어나는 빔은 위상 곡률을 형성하는 2차 위상 요소에 의해 특성화되며, 상기 처프 보정 렌즈는 공칭 분산율을 갖는 선형 FM 신호로 작동되는 음향 광학 편향기의 투과 빔에서의 위상 곡률을 제거하기 위해 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제8항에 있어서, 초점면을 형성하며, 상기 처프 보정 렌즈를 벗어나는 빔을 수용하도록 위치된 스캔 렌즈를 추가로 포함하며, 상기 음향 광학 편향기가 공칭 분산율의 선형 FM 신호에 의해 작동될 때, 상기 빔은 초점면에 회절 제한 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
제14항에 있어서, 상기 처프 보정 렌즈는 스캔 렌즈의 초점 길이 보다 실질적으로 짧은 거리로 인출 구멍에 근접 배치된 것을 특징으로 하는 광선 빔 편향 장치.
표면상의 결함 및 이물질의 검출을 위한 광학 주사 시스템에 있어서,

광선 빔 발생 수단과;

주사 스폿을 발생시키는 주기적 및 비주기적 위치 형상부를 갖는 형태의 시험 표면상으로 빔을 진행시키기 위한 수단과;

시험 표면 위로 스폿을 주사하는 수단과;

주기적 및 비주기적 형상부의 위치에 따라 스폿 사이즈를 변화시키는 수단과;

상기 표면에 충돌된 광을 나타내는 신호를 발생시키는 표면의 산란광을 감지하는 수단과;

상기 신호를 디스플레이하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제16항에 있어서, 상기 검출 수단은 상향으로 산란된 빛을 검출하기 위해 표면에 대해 수직으로 위치 조정되는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제17항에 있어서, 상기 검출 수단은 프로그램 가능한 공간 필터를 포함하고, 이 공간 필터와 전기적으로 연통하여 주기적인 형상부를 조사하는 스폿에 따라 상기 공간 필터를 동작시키기 위한 동작 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제16항에 있어서, 상기 스폿 사이즈를 변경시키는 변경 수단은 인입 및 인출 구멍을 구비하고 선형 FM 신호 발생기와 처프 분산 선택기 모두에 전자적으로 접속된 음향 광학 편향기를 포함하며, 상기 빔은 상기 인입 구멍으로부터 인출 구멍까지 상기 음향 광학 편향기를 통과하고, 이 음향 광학 편향기는 상기 신호 발생기에 의해 발생되어 분산율에 특징이 있는 선형 FM 신호에 의해 구동되고, 이 분산율은 스폿의 사이즈를 증가시키기 위해 주기적인 형상부를 조사하는 스폿과 일치하여 상기 처프 분산 선택기에 의해 공칭율로부터 변경되고, 상기 분산은 공칭 스폿 사이즈를 유지하기 위해 비주기적인 형상부를 조사하는 스폿과 일치하여 상기 공칭율로 정해지는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제19항에 있어서, 상기 스폿 사이즈를 변경시키는 변경 수단은 상기 음향 광학 편향기를 빠져나오는 빔을 재조준하기 위해 처프 보정 렌즈를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제20항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기를 벗어나는 빔은 위상 곡률을 형성하는 2차 위상 요소에 의해 특성화되며, 상기 처프 보정 렌즈는 공칭 분산율을 갖는 선형 FM 신호로 작동되는 음향 광학 편향기의 투과 빔에서의 위상 곡률을 제거하기 위해 비구면을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제20항에 있어서, 상기 분산율은 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 분산 선택기는 상기 표면상의 주기적 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 시간을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제20항에 있어서, 상기 분산율은 처프 시간과 처프 밴드 폭에 의해 특성화되며, 상기 분산 선택기는 상기 표면상의 주기적 형상부를 주사하는 스폿에 따라 상기 처프 밴드 폭을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제20항에 있어서, 상기 표면과 일치하는 초점면을 형성하며, 상기 처프 보정 렌즈를 벗어나는 빔을 수용하도록 위치된 스캔 렌즈를 추가로 포함하며, 상기 빔은 상기 초점면에 있는 비주기적인 형상부를 조사함에 따라 그 초점면에 회절 제한 초점을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
제 24 항에 있어서, 상기 처프 보정 렌즈는 스캔 렌즈의 초점 길이 보다 실질적으로 짧은 거리로 인출 구멍에 근접 배치된 것을 특징으로 하는 광학 주사 시스템.
주기적 및 준랜덤 형상부를 가진 형태의 패턴화된 웨이퍼를 주사하기 위한 방법에 있어서,

웨이퍼의 표면을 일 스폿의 형태로 주사하는 빔을 제공하는 단계와;

상기 스폿의 치수를 주기적 특성의 제 1 치수와 준랜덤 특성의 제 2 치수로 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주사 방법.
제26항에 있어서, 상기 스폿의 치수는 전자적으로 변화되는 것을 특징으로하는 주사 방법.
주기적 및 비주기적인 형상부를 가진 형태의 임의의 표면을 조사하는 광선 빔에 의해 발생된 스폿의 사이즈를 변화시키는 방법에 있어서,

음향 광학 편향기, 이 편향기를 빠져나가는 광선 빔을 수용하기 위해 위치 조정되는 처프 보정 렌즈, 그리고 이 처프 보정 렌즈를 빠져나가는 광선 빔을 수용하기 위해 위치 조정되는 스캔 렌즈를 제공하는 단계와;

상기 음향 광학 편향기를 선형 FM 신호로 구동시키는 단계와;

상기 선형 FM 신호의 분산율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 사이즈 변화 방법.
제28항에 있어서, 상기 변화 단계는 분산 시간을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 사이즈 변화 방법.
제19항에 있어서, 상기 변화 단계는 분산 밴드폭을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 사이즈 변화 방법.
제28항에 있어서, 상기 음향 광학 편향기를 빠져나오는 빔은 2차 위상 요소를 포함하고, 이 음향 광학 편향기를 빠져나오는 빔의 2차 요소를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스폿 사이즈 변화 방법.