KR100457803B1 - 표면검사시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검출 민감도가 향상된 처리량이 높은 표면 검사 시스템에 관한 것이다. 취득된 데이터는 50MHz 이하의 높은 비율로 실시간으로 처리되므로서, 데이터 처리에 필요한 비용을 감소시킨다. 인접한 반복 패턴을 비교하여 이상을 검출 및 확인하고, 표면(40)의 높이는 모니터 및 교정되어 인접한 반복 패턴간의 오등록 에러를 감소시킨다. 인접한 정보를 사용하는 로컬 한계는 이상의 존재를 검출 및 확인하는데 이용된다. 조합 조사(22) 및 수집 시스템(90, 92, 111b)의 샘플 포인트 확산 함수가 이상 검출 및 확인을 위하여 사용된다.

Description

표면 검사 시스템

본 발명은 표면 검사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 표면상의 이상을 검사하기 위한 고속 스캐너 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼, 광마스크, 망원경 등의 망선(reticle), 세라믹 타일, 및 기타 표면과 같은 거의 평탄한 표면상의 이상을 검사하기 위한 표면 검사 시스템에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼로 제조된 반도체 소자의 크기는 계속 감소하고 있다. 예를 들면, 본 출원의 출원 시점에, 반도체 소자는 이분의 일 미크론 또는 그 이하의 분해능으로 제조될 수 있으며, 64 메가비트 DRAM은 0.35 미크론 구조 규정으로 제조된다. 크기가 작아질수록 반도체 소자의 감소율은 웨이퍼 검사 기기의 감도에 관하여 보다 엄중한 요구를 부과하며, 상기 검사 기기는 반도체 소자의 크기에 비하여 작은 팬턴 결합 및 오염 입자를 검출하는 것이 필요하다. 동시에, 이러한 시스템이 웨이퍼 결함을 검출하기 위하여 인라인(in-line)식 검사에 사용될 수 있도록, 웨이퍼 검사 시스템은 적절한 처리량을 제공하는 것이 바람직하다.

스톤스트롬 등에게 허여되고 본원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제4,898,471호에 있어서, 주사빔에 의하여 웨이퍼 표면상에 조사된 영역은 주사선(scan line)[이하, 스위프(sweep)라 칭함]을 따라 이동하는 타원이다. 상기 특허에 의하여 제공된 하나의 실시예를 살펴보면, 타원은 폭이 20 미크론이고 길이가 115 미크론이다. 이러한 조사 영역에 있어서 이상 또는 패턴에 의하여 산란된 광선은 80 내지 100°의 범위에 있는 방위각으로 위치하는 광검출기에 의하여 검출된다. 광검출기에 의하여 검출된 신호는 템플레이트(template)를 구성하는데 이용된다. 타원형 스폿(spot)이 주사선을 따라 인접한 영역으로 이동하면, 상기 스폿 내부의 구조로부터 산란된 광선은 다시 검출되며, 광검출기 신호는 템플레이트와 비교하여 규칙적인 패턴과 대조될 때 오염 입자 또는 패턴 결함의 존재를 확인한다. 상기 특허에 있어서, 웨이퍼가 스위프 방향과 거의 직각인 방향으로 기계적 스테이지에 의하여 이동되는 것과 동시에, 주사빔은 각각의 스위프 동안 전체 웨이퍼를 가로질러 주사하여 웨이퍼를 조사 및 검사한다. 이러한 작동은 전체 웨이퍼가 검사될 때까지 반복된다.

상기 특허에 개시된 시스템은 제조되는 소자의 크기가 계속 감소됨으로써 보다 조잡한 분해능으로 제조된 반도체 소자를 갖는 웨이퍼를 적절히 검사하지만, 상기 시스템을 사용하여 검사하기에 곤란할 수도 있는 매우 작은 이상을 검출하는데 사용될 수 있는 개량된 검사 기기를 제공하는 것이 바람직하다.

다른 유형의 표면 검사 시스템으로는 큰 영역을 주사하고 광마스크 또는 반도체 웨이퍼의 표면과 같은 표면의 이중 영역을 주사하는 영상 시스템이 있다. 이중 영역으로부터 광학적으로 주사된 정보는 비교되어 그 영역간의 차이를 측정한다. 이러한 시스템의 예로써, 미국 특허 제4,532,650호, 제4,579,455호, 제4,805,123호 및 제4,926,489호를 참조하기 바란다. 이러한 시스템에 있어서, 화소(pixel)는 크기가 1 미크론 이하인 경우에, 광 주사 시스템은 광마스크 또는 반도체 웨이퍼의 전체 표면을 주사하기에 상당한 시간을 필요로 하므로, 이러한 시스템의 처리량은 매우 낮고 인라인식 검사용으로 부적합한 것이 일반적이다.

그러므로, 이러한 시스템이 웨이퍼 결함을 검사하기 위하여 인라인식 검사용으로 사용될 수 있도록, 합당한 비용으로 적절한 처리량을 달성하면서 작은 입자를 검사하기에 적절한 민감도를 갖는 개량된 표면 검사 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

도 1A는 본 발명을 예시하기 위하여 검사될 표면상의 타원형 조사(照射) 영역 또는 스폿의 개략도이다.

도 1B는 본 발명의 예시하기 위하여 스폿의 경계를 한정하기 위한 도 1A의 타원형 스폿의 너비 또는 단축(短軸)을 가로지르는 조사 광도를 도시하는 그래프이다.

도 2는 본 발명의 양호한 실시예를 도시하기 위하여 반도체 웨이퍼 표면의 이상을 검사하기 위한 시스템을 블록 다이그램 형태로 개략적으로 그리고 부분적으로 도시하는 도면이다.

도 3은 도 2의 시스템의 조사 및 수집 특징을 상세히 도시하는 개략도이다.

도 4는 양호한 실시예를 도시하기 위하여 표면상의 조사 스폿의 주사 경로를 예시하는 반도체 웨이퍼 표면의 일부의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 스캐닝과 데이터 취득 과정을 도시하기 위한 3개의 타원형으로 조사된 영역 또는 스폿의 개략도이다.

도 6은 광도 수치 데이터 취득 과정을 예시하기 위한 반도체 웨이퍼 및 S자형 주사 경로의 개략적인 다이어그램이다.

도 7은 본 발명의 예시하기 위한 패턴 웨이퍼 표면의 개략도이다.

도 8은 데이터 취득 과정을 예시하기 위한 스위프 및 (기계적) 조사 축선의 개략적인 다이어그램이다.

도 9는 본 발명의 시스쳄의 데이터 처리부를 예시하기 위하여 스트립 유닛과 다이 그리드의 교차부(intersection)를 도시하는 페턴 웨이퍼 표면의 일부의 개략도이다.

도 10은 본 발명의 시스템의 데이터 처리 서브시스템의 기능 블록도이다.

도 11은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하기 이한 도 10의 서브시스템의 데이터 처리 보오드의 기능적 블록도이다.

도 12는 다수의 스트립 유닛 및 이상 검출 및 확인 과정을 예시하기 위한 패턴 웨이퍼 표면의 일부를 도시하는 개략도이다.

도 13은 본 발명의 양호한 실시예를 예시하기 위한 도 11의 두 검출 단계 각각의 블록도이다.

도 14는 본 발명의 양호한 실시예를 예시하기 위한 도 11의 두 확인 단계 각각의 블록도이다.

도 15는 표면상의 입자 검출을 위한 본 발명의 표면 위치 설정 시스템의 다이어그램이다.

도 16은 본 발명에 따른 여러 가지 높이 위치에서 표면으로부터 반사되는 빔의 측면도이다.

도 17은 도 15에 도시된 처리 회로의 블록도이다.

도 18은 본 발명의 도 15에 도시된 표면의 높이 위치 대 전기 신호 진폭을 도시하는 그래프이다.

도 19는 웨이퍼 표면의 스트립을 따라 웨이퍼 높이를 도시하는 그래프이다.

간명성을 위하여, 본 발명의 여러 도면에서 동일한 부재에는 동일한 참조부호가 병기된다.

전술된 바람직한 결과는 다수의 특징에 의하여 달성되는바, 상기 특징은 공동으로, 개별적으로, 또는 여러 가지 상이한 조합으로 사용될 수 있다. 우선, 주사 광선에 의하여 조사되는 영역의 크기는 검사 민감도를 향상시키기 위하여 앞에서 참조된 상기 특허 제4,898,471호에서 보다 작도록 선택된다. 그러나, 조사 영역 또는 스폿의 크기는 적절한 처리량을 방해하기에 작지 않다. 또한, 조사 영역 또는 스폿에서 취한 샘플의 개수(즉, 화소의 개수)는 적절한 처리량을 방해하기에 많지 않다. 이러한 방식에 있어서, 검사 민감도가 향상되고, 처리량이 적절하며 그리고 비용이 합당한 표면 검사 시스템이 얻어진다.

본 발명의 시스템에 있어서, 검사될 물체의 이상은 표면상의 다수의 실상 또는 허상이 반복되는 패턴의 인접한 두 패턴의 광 주사 정보(이하, 영상으로 칭함)를 비교하는 것에 의하여 검사되는 것이 바람직하다. 이상 검사 및 확인이 수행되는 표면상의 반복 패턴이 목표 영상으로 표시되며, 목표 영상에 인접한 표면상의 반복 패턴의 영상은 기준 영상으로 표시된다. 상기 비교는 목표 영상에서의 제 1 화소 위치의 광도와 기준 영상에서의 제 2 화소 위치의 광도를 비교하여 수행되는 것이 바람직하다. 제 2 화소 위치는 제 1 화소 위치가 목표 영상에 상대적으로 위치하는 것과 동일한 방식으로 기준 영상에 상대적으로 위치함으로써, 목표 영상과 기준 영상이 서로 위아래로 위치하면, 제 1 및 제 2 하소 위치는 실질적으로 중첩한다. 또한, 다른 공간적인 관계는 제 1 및 제 2 하소 위치 사이에서 규정될 수 있다. 목표 영상에서의 각 화소 위치에 대하여, 대응하는 화소 위치는 목표 영상에서의 각 화소 위치에 대하여 전술된 공간 관계를 갖는 기준 영상으로 규정될 수 있다.

조사 스폿 크기를 상기 특허 제 4,898,471호의 그것보다 작게 선택하면, 두 인접 패턴의 영상이 잘못 등록되었다면 비교에 의한 검사에 있어서 문제가 발생될 수 있다. 정밀한 시스템 구조를 채용하고 검사 과정 동안 표면의 높이를 정정함으로써, 오등록 에러는 비교 과정을 크게 단순화하는 정도까지 감소된다. 그리고 이상 검사와 확인을 위하여 유효 데이터 비교가 사용될 수 있다.

표면상의 인접 패턴의 영상을 비교하는 대신에, 본 발명의 시스템은 표면상의 반복 패턴으로부터 기원하지 않는 기준 영상에 목표 영상을 비교하여 이상을 검사하는데 유용하다. 상기 및 기타 적용은 본 발명의 영역에 속한다.

본 발명의 일 태양은 표면을 광학적으로 주사하기 위한 수단; 표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로 부터 적어도 제 1 화소 위치에 대한 광도치를 유도하기 위한 수단; 및 적어도 제 2 화소 위치와 그에 인접하게 위치한 위치들로서 표면의 기준 영상을 형성하는 인접 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들로 부터 상기 적어도 제 1 화소 위치에 대한 에러 한계를 결정하는 수단을 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 상기 에러 한계는 제 2 화소 위치와 그 인접하게 위치한 위치들로서 표면의 기준 영상을 형성하는 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들간의 최대 편차에 의해 결정된다. 상기 시스템은 적어도 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치와의 편차를 상기 에러 한계와 비교함으로써 이상 징후들을 식별하기 위한 수단을 또한 포함한다.

본 발명의 다른 태양은 표면을 광학적으로 주사하기 위한 수단; 표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로 부터 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 유도하기 위한 수단; 및 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 메모리 수단을 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 상기 제 2 화소 위치는 적어도 제 1 화소 위치의 제위치에 대응한다. 상기 시스템은 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 소정의 식별 수치들 각각이 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들의 대응하는 화소 위치에 대해 저장되어 있는 수치를 초과하는 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후들을 식별하는 수단을 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 표면상의 적어도 제 1 화소 위치에 대한 광도치를 제공하는 수단; 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치의 제 위치에 대응하는 적어도 제 2 화소 위치에 대한 광도치를 저장하는 메모리 수단; 및 적어도 제 1 화소 위치의 광도치가 제 2 화소 위치의 광도치의 2 내지 16에 해당하는 배수인 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후를 확인하는 수단을 포함하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 태양은 적어도 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 제공하는 수단; 및 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치의 제 위치에 대응하는 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 메모리 수단을 포함하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 제 1 변환치의 획득을 위해 회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하고, 제 2 변환치의 획득을 위해 상기 회선 행렬을 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하고, 그리고 상기 제 1, 제 2 변환치들간의 편차가 예정된 회선 한계를 초과하는 지의 여부를 결정함으로써 상기 식별된 이상을 확인하는 수단을 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 표면을 광학적으로 주사하는 단계; 그 표면에서 산란된 광을 수집하고, 그 수집된 광으로 부터 적어도 제 1 화소 위치들에 대한 광도치를 유도하는 단계; 상기 제 1 화소 위치에 대응하는 적어도 제 2 화소 위치와 그에 인접하게 위치하여 표면의 기준 영상을 형성하는 화소 위치들에 대해 저장된 수치들로 부터 적어도 상기 제 1 화소 위치에 대한 에러 한계를 결정하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 검사하기 위한 검사 방법에 관한 것이다. 상기 에러 한계는 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치와 기준 영상로서 제 2 화소 위치에 인접한 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들간의 최대 편차에 의해 결정된다. 상기 방법은 적어도 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치와의 편차를 상기 에러 한계와 비교함으로써 이상 징후들을 식별하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 표면을 광학적으로 주사하는 단계; 표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로 부터 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 유도하는 단계; 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 화소 위치는 적어도 제 1 화소 위치의 제위치에 대응하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 소정의 식별 수치들 각각이 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들의 대응하는 화소 위치에 대해 저장되어 있는 수치를 초과하는 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후들을 식별하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 표면상의 적어도 제 1 화소 위치에 대한 광도치를 제공하는 단계; 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치의 제 위치에 대응하는 적어도 제 2 화소 위치에 대한 광도치를 저장하는 단계; 및 적어도 제 1 화소 위치의 광도치가 제 2 화소 위치의 광도치의 2 내지 16에 해당하는 배수인 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후를 확인하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 태양은 상기 표면상의 적어도 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 제공하는 단계; 및 상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치의 제 위치에 대응하는 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 1 변환치를 획득하고, 상기 회선 행렬을 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 2 변환치를 획득하고, 그리고 상기 제 1, 제 2 변환치들간의 편차가 예정된 회선 한계를 초과하는 지의 여부를 결정함으로써 상기 식별된 이상을 확인하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 미소 각도로 진행시키는 수단; 상기 빔에 의해 전표면이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면간을 상대 이동시키는 수단; 및 상기 표면으로 부터의 경면 반사를 검출하고, 그리고 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 측정하는 수단을 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 수단; 표면으로 부터 산란된 광을 수집하고 그리고 그렇게 수집된 광선을 전기 신호로 변환시키는 수단; 및 상기 전기 신호의 디지탈 방식 처리를 통해 이상 징후를 검출하는 수단을 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 접속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 미소 각도로 진행시키는 단계; 상기 빔에 의해 전표면이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면간을 상대 이동시키는 단계; 및 상기 표면으로 부터의 경면 반사를 검출하고, 그리고 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 측정하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 단계; 표면으로 부터 산란된 광을 수집하고 그리고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환시키는 단계; 및 상기 전기 신호의 디지탈 방식 처리를 통해 이상 징후를 검출하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 미소 각도로 진행시키는 것을 통해, 표면상에서 일 스폿을 형성하는 소정 영역을 조사하는 단계; 거의 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 웨이퍼 사이를 상대 이동시키는 단계; 및 이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 스폿 크기와 상기 빔 진행 및 상대 이동 유발 단계들은 상기 빔이 150mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 약 40개 이상의 웨이퍼 처리량으로, 200mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 약 20개 이상의 웨이퍼 처리량으로, 그리고 300mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 약 10개 이상의 웨이퍼 처리량으로 웨이퍼의 전 표면을 실질적으로 검사할 수 있도록 되어 있다. 상기 방법은 이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 일 스폿을 형성하는 표면상의 소정 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 진행시키는 단계; 거의 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 웨이퍼 사이를 상대 이동시키는 단계; 이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 스폿 크기와 상기 빔 진행 및 상대 이동 유발 단계들은 상기 표면이 약 1.5㎠/s 이상의 속도로 검사되도록 되어 있다. 상기 방법은 이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 일 스폿을 형성하는 표면상의 소정 영역을 조사하기 위해 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 진행시키는 단계; 거의 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면 사이를 상대 이동시키는 단계; 이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 표면은 그 표면의 어느쪽 방향으로도 200mm 미만인 크기로 되어 있고, 상기 빔 진행 및 상대 이동 유발 단계들은 약 50 내지 90 초에 걸쳐 거의 전 표면이 빔에 의해 주사된다. 상기 방법은 이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 표면상에서 약 5 내지 15㎛ 범위의 크기를 갖는 일 스폿을 형성하는 소정 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 진행시키는 단계; 거의 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면 사이를 상대 이동시키는 단계; 이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 또다른 태양은 주사되는 동안 표면상의 다수 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 그 표면쪽을 향해 그 표면에 수직한 방향에서

정도 경사진 각도로 진행시키는 수단을 포함하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 조사된 표면상의 각 영역은 w 크기의 일 스폿을 형성한다. 상기 시스템은 거의 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면 사이를 상대 이동시키는 수단을 또한 포함한다. 상기 경로는 표면의 길이 보다 짧은 유효 길이(1)를 갖는, 다수의 스트립으로 된 스위프를 구비한다. 포함하며, 상기 빔은 각각의 스위프를 소정 시간(T)내에 주사한다. 상기 시스템은 이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 수집된 광을 각 스폿내의 N 화소로 부터 수집된 광을 나타내는 전기 신호로 변환하는 수단과 이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를, Nl/wT 에 실질적으로 비례하는 데이터 클락 속도로 디지탈식으로 처리하는 수단을 또한 포함한다.

도 1A는 본 발명의 예시하기 위하여 본 발명의 시스템에 의하여 검사되는 표면의 타원형 조사 영역(또는 스폿)의 개략도이다. 후술된 바와 같이, 검사될 표면을 조사하는 레이저 빔은 접지각(grazing angle)으로 표면에 접근하기 때문에, 조사빔이 거의 원형 단면을 갖더라도, 조사된 영역은 도 1A에서 영역(10)과 같이 형상이 타원형이다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 레이저 빔과 같은 광선에 있어서 광선의 광도는 그 분포가 균일하지 않으며 도 1A의 스폿(10)의 경계(10a)에서와 같이 조사 스폿의 경계를 가로질러 갑자기 제로까지 감소되지 않는다. 그 대신에, 광도는 어떤 경사도에 있는 조사 스폿의 외부 가장자리에서 감소되기 때문에, 도 1A에 도시된 경계(10a)와 같이 선명한 경계 대신에, 상기 경계는 통상 흐릿하며 조사 영역의 중심으로부터 거리가 증가하면 광도가 감소하는 밴드를 형성한다.

여러 가지 레이저에 있어서, 발생된 레이저 빔은 도 1B에 도시된 것과 같이 가우스 광도 분포(Gaussian intensity distribution)를 갖는다. 도 1B는 도 1A에 도시된 바와 같이 검사될 표면의 스폿(10)을 조사하기 위하여 양호한 실시예에서 사용되는 레이저 빔의 Y 방향에서 조사 광도의 공간 분포를 도시하는 그래프로서, Y 방향에서의 스폿(10)을 가로지르는 조사 광도 분포이다. 도 1B에 도시된 바와 같이, 조사 광도는 최대 광도가 1이 되도록 표준화되었으며, 상기 조사 광도는 Y 방향뿐만 아니라 X 방향으로 가우스 분포를 갖는다. 포인트(12, 14)는 최대 광도의 1/e² 까지 조사 광도 강하를 가리키는 공간 위치(y1, y5)에 있으며, 여기서 e는 자연수(natural number)이다. 양호한 실시예를 설명하기 위하여 본원에서 사용된 바와 같이, 스폿(10)의 최소 너비는 두 지점간의 거리(y1과 y2 간의 거리)이다. 이러한 거리는 타원형 조사 영역(10)의 단축 길이이며 도 1A에서 너비(W)로 지시되어 있다. 스폿(10)은 조사가 스폿의 중심에서 최대 조사 광도의 1/e²인 경계(10a)에 속하는 영역에 의하여 한정된다.

넓은 정의로서, 타원형 스폿(10a)의 최소 너비는 그 사이에 영역 또는 스폿의 경계를 에워싸는 두 개의 평행선사이의 최소 거리로서 규정될 수 있다. 도 1A에서의 스폿(10)을 참조하면, 예를 들어 선 q1, q2와 같이 경계(10a)를 에워싸는 두 개의 평행선을 인출하면, 선 q1, q2 사이의 거리는 d이며, 상기 거리는 두 선q1, q2가 경계에 접촉할 때 최소이다. 거리 d는 선 q1, q2가 그리드 선 x1, x5와 일치할 때 모든 선 q1, q2의 방향에 대하여 최소가 되므로, 스폿(10)의 최소 너비는 w이다. 참조부호 10a가 타원형이 아닌, 장방형, 정방형 또는 불규칙한 형상과 같은 다른 형상을 갖더라도, 동일한 넓은 정의가 적용될 수 있다.

도 1B는 레이저 또는 광선에 의하여 조사된 스폿의 메인 로브(lobe)만을 도시하는 것에 주목하여야 한다. 또한, 메인 로브가 사이드로브(sidelobe)를 수반하기 때문에, 영역 또는 스폿(10)의 표면 외측 영역이 조사되는 것을 알 수 있다. 사이드로브에서 광선의 표면 구조에 의한 산란과 검출기에 의한 수집은 소음을 야기한다.

검사될 표면의 크기와 비교할 때 비교적 작은 스폿의 경우에, 웨이퍼의 전장 또는 너비에 걸쳐 스위프를 가로질러 스폿의 균일성을 유지하는 것이 곤란하다. 사이드로브의 레벨과 초점면의 메인 로브의 최소 너비(전술된 바와 같이)에서의 편차는 광선이 표면을 가로질러 주사할 때 스폿(10)의 균일성의 척도이다. 최소 너비와 사이드로브 레벨이 스위프에 걸쳐 거의 변화하지 않는 경우에, 스폿은 균일하다고 한다. 환언하면, 스폿 크기가 검사될 표면의 크기와 비교하여 상대적으로 작으면, 웨이퍼의 전체 폭을 가로지르는 긴 스위프의 범위에 걸쳐 초점면의 사이드로브의 균일한 레벨과 메인 로브의 균일한 너비를 유지하는 것이 곤란하다. 이러한 두 패러미터(메인 로브의 너비, 사이드로브 레벨)중 어느 하나에서의 편차는 스위프를 따라 검출 민감도에서의 편차를 야기하므로, 바람직하지 않다.

이러한 문제는, 균일한 검출 민감도를 유지하면서, 스캐닝 광선에 의하여 조사되는 영역의 크기가 감소될 수 있는 경우에 본 발명의 표면 검사 시스템에 있어서, 도 2 및 도 4의 양호한 실시예에 도시된 바와 같이 주사되는 표면의 치수보다 작은 공간 전장(全長)을 갖는 짧은 스위프를 스캐닝 광선으로 주사하는 것에 의하여 해결되며, 이러한 짧은 스위프는 상호 연결되지 않지만 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 스위프 배열(array)을 형성하도록 위치한다.

이하, 본 발명의 표면 검사 시스템을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(20)은 레이저 빔(24)을 제공하는 레이저(22)를 구비한다. 빔(24)은 빔 확장기(26)에 의하여 확장되고, 확장된 빔(28)은 음향-광학적 편향기(acousto-optic deflector; AOD)(30)에 의하여 편향 빔(32)으로 편향된다. 편향 빔(32)은 포스트 AOD 및 편광 선택 광학부(34)를 통과하며, 최종 빔은 텔레센트릭(telecentric) 주사 렌즈(36)에 의하여 반도체 웨이퍼, 광마스크 또는 세라믹 타일의 표면과 같은 검사될 표면(40)상의 스폿(10)상에 패턴 또는 비패턴식으로 집중된다.

전체 표면을 주사하도록 표면(40)상에 집중된 조사 영역을 이동시키기 위하여, AOD(30)는 편향 빔(32)의 방향을 변경시켜, 표면(40)상의 조사 스폿(10)이 스위프(50)를 따라 주사된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스위프(50)는 스위프와 동일한 방향을 따라 표면(40)의 치수보다 작은 길이를 갖는 직선이 바람직하다. 스위프(50)가 곡선인 경우에도, 전장은 동일한 방향을 따라 표면(40)의 치수보다 작다. 조사 스폿이 스위프(50)를 따라 표면(40)을 주사하는 동안, 웨이퍼의 표면(40)은 X 축을 따라 XY 스테이지(124)에 의하여 이동되어, 표면의 주사 영역은 화살표 52를 따라 이동하고 AOD(30)에 의하여 조사 스폿은 스위프(50)와 평행하게 그리고 마이너스 X 축을 따라 스위프(50)로부터 이격된 인접 지점으로 주사한다. 조사 스폿이 상기 스위프를 차폐하면, 표면(40)은 짧은 거리만큼 이동하므로, 피조사 표면 영역이 다른 X 지점에서 인접 스위프를 주사하기 위하여 방향(52)을 따라 이동한다. 이러한 과정은 조사 스폿이 스트립(54)을 차폐할 때까지 반복된다. 이 지점에서 적시에 조사 영역은 에지(54a)에 또는 그것에 인접한다. 이러한 지점에서, 표면(40)은 에지(56a)에서 또는 그것과 인접한 지점에서 개시하여 인접한 스트립(56)을 주사 및 차폐하기 위하여 스위프(50)의 길이 정도만큼 Y 방향을 따라 XY 스테이지(124)에 의하여 이동된다. 표면(50)이 스트립(58)을 주사하기 위하여 Y 방향을 따라 다시 이동하는 지점에 스트립(56)의 다른 단부 또는 에지(56b)가 도착할 때까지, 스트립(56)에서의 표면은 이와 유사한 방법으로 참조부호 50과 같이 짧은 스위프에 의하여 차폐된다. 이러한 과정은 스트립(54, 56, 58)의 주사 이전에 반복되고 전체 표면(40)이 주사될 때까지 이러한 스트립의 주사 이후에 속행한다. 그러므로, 표면(40)은 다수의 스위프 배열을 주사하므로서 주사되며, 상기 배열 전체는 전체 표면(40)을 실질적으로 차폐한다.

도 4는 전술된 주사 과정을 보다 상세히 예시하기 위하여 두 개의 스트립(54, 56)의 일부와 다른 두 개의 인접 스트립의 보다 작은 부분을 확대도이다. 도 4에 도시된 바와 같은 양호한 실시예에 있어서, 광 빔(38)은 스위프(50, 50', 50'', 50''')의 화살표로 도시된 바와 같이 단지 한 방향으로 주사한다. 스위프(50)는 참조부호 72에서 유효 개시 지점을 가지며, 스폿(10)은 스트립(54, 56) 사이의 가장자리(55)에 도달할 때까지 우측으로 이동한다. 스폿이 스위프를 횡단하면, 스테이지(도 3 참조)가 스위프 방향 Y에 거의 직각 방향으로 표면(40)을 이동시키며, 스폿은 새로운 시작 지점(74)을 취하고 스위프(50)와 평행한 스위프(50')를 따라 이동한다. 스위프(50, 50', 50'', 50''')를 따른 스폿(10)의 이동 등과 같은 것은 후술된 바와 같이 AOD(30)에 의하여 달성된다.

AOD(30)에 의한 빔(32)의 편향은 처프(chirp) 신호를 발생시키는 처프 발생기(80)에 의하여 제어된다. 처프 신호는 증폭기(82)에 의하여 증폭되어 AOD(30)의 변환부에 인가되어 당업자에게 공지된 방법으로 빔(32)을 편향시키기 위하여 음파를 발생시킨다. AOD의 작동에 대한 상세한 설명을 위하여 게랄드 에프. 마샬 편저 광학 스캐닝에서 밀튼 갓트리브 저서 "음향-광학적 스캐너 및 변조기" (덱커 1991, 615 내지 685 페이지) 참조. 요컨대, AOD(30)의 변환부에 의하여 발생된 음파는 주기적인 형태로 음향-광학적 크리스탈의 광반사율을 조정하여 빔(32)을 편향시킨다. 처프 발생기(80)는 적정 신호를 발생시켜, 렌즈(36)에 의하여 집중된 이후에 빔(32)의 편향은 집중된 빔을 전술된 방식으로 스위프(50)와 같이 스위프를 따라 주사시킨다.

처프 발생기980)는 양호한 실시예에서 마이크로프로세서를 구비하는 전자 회로(84)의 시간 조절에 의하여 제어된다. 마이크로프로세서는 개시와 종료 주파수(f1, f2)를 적정 처프 신호를 발생시키기 위한 처프 발생기(80)에 공급하여, 주파수(f1, f2)에 의하여 결정된 소정의 편향각 범위 이내에서 빔(32)을 편향시킨다. 표면(40)의 레벨 또는 높이를 검출하는 자동 위치 센서(APS) 광학부(90)와 APS 전자기기(92)가 사용되며, 이것은 관련 출원의 일부를 이룬다. 도 2 및 도 3의 검출기(110a, 110b, 111a, 111b)와 같은 검출기가 표면과 스위프(50)를 따라 그 상방의 구조뿐만 아니라 이상에 의하여 산란된 광선을 수집 및 이상을 검출하고 그 특징을 분석하기 위하여 출력 신호를 프로세서(130)(한 세트의 프로세서일 수 있으며, 각각의 검출기에 대하여 하나가 제공된다)에 공급한다.

도 3은 도 2의 시스템(20)의 개략도로서, 양호한 실시예를 예시하기 위하여 수집/검출 채널의 배열을 상세히 도시한다. 표면(40)은 참조부호 118에서와 같이 평탄하거나 119에서와 같이 패턴 처리되어 있다. 표면(40)에 대한 경사진 초점 빔(38)과 수직 방향(150)간의 각도는 약 10 내지 85°의 범위에 있는 것이 바람직하며, 특히 50 내지 80°범위에 속하는 것이 보다 바람직하다. 도 3에 있어서, 상기 각도는 Θ로 표시되어 잇다. 4개의 수집 채널은 표면(40)의 평면으로부터 3 내지 30° 로 산란된 광선을 수집하는 앙각(α)이 바람직하다.

도 5는 시스템(20)의 스캐닝 및 데이터 수집 과정을 예시하기 위하여 검사될 표면상의 조사 영역의 3 부분을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 빔(38)은 표면(40)상의 영역(10)을 일 순간적으로 조사한다. 영역 또는 스폿(10)은 그리드 라인 x1 내지 x5, y1 내지 y5에 의하여 16개의 화소로 분할되어 있다. 상기 문장에 있어서, 화소(pixel)라는 용어는 도 1B에서와 같이 광도 분포를 가로질러 데이터 샘플을 취하고 후속 데이터 처리에 관할 때에만 의미 있고, 비디오 기술과 같은 다른 기술에서의 데이터 샘플링 및 처리에서 차용된 것이다. 그리드 라인 x2, x3 및 y2, y3에 의하여 경계가 결정된 화소는 도 5에 표현된 영역으로 도시된 화소 P이다. 상기 화소 P에 이상이 존재하면, 그리고 광선은 조사하는 화소 P가 그리드 라인 y2 및 y3사이의 고광도 레벨을 갖는 도 1B에 도시된 바와 같은 광도 분포를 가지면, 이상에 의하여 산란된 광선 역시 고광도를 갖는다. 그러나, 영역(10')이 조사되도록 Y 축을 따라 빔이 이동하면, 화소 P는 그리드 라인 y1 및 y2 사이의 낮은 광도 레벨에서 여전히 조사된다. 도 1B를 참조하면, 조사의 광도는 도 1B에서의 그리드 라인 y1 및 y2 사이의 광도이다. 그러므로, 조사 빔이 지점(10)에 있을 때와 조사 빔이 지점(10')에 있을 때 샘플이 취해지도록 수집 채널(110a, 110b, 111a, 111b)에 의하여 검출된 광선을 처리하기 위하여 도 3의 데이터 프로세서(130)에 의하여 채용된 샘플링율이 설정되면, 두 개의 데이터 포인트가 기록된다. 따라서, P와 같은 어떤 하나의 화소에 대하여, 다수의 데이터 포인트, 즉 도 1B에서의 데이터 포인트(D2)로 도시된 바와 같이 조사의 레벨이 보다 높은 데이터 포인트와, 도 1B에서의 데이터 포인트(D1)로 도시된 바와 같이 조사의 레벨이 보다 낮은 데이터 포인트가 취해진다. 지점(10)이 도 3 및 도 4에 도시된 스위프(50)의 개시 지점이 아니면, 조사 빔이 지점(10)에 있는 표면(40)을 조사하는 시간 이전에 두 개의 종래 샘플을 취하고 있으므로, 그리드 라인(y3, y4)사이 그리고 라인(y4, y5)사이의 광도 수치의 광선이 이러한 화소 P를 각각 조사할 때, 프로세서는 조사빔의 이전 지점에 대응하는 두 개 이상의 데이터 포인트(D3, D4)를 얻는다 (물론, 그리드 라인(y1 내지 y5)은 스폿의 위치와 함께 이동한다). 환언하면, 조사 빔이 Y 방향을 따라 스캐닝할 때 화소 P를 조사하는 경우에 4개의 개별 데이터 포인트(D1 내지 D4)는 화소 P에 존재하는 이상에 의하여 산란된 광선을 취한다.

대부분의 레이저 빔에 있어서, 빔 광도는 Y 방향뿐만 아니라 X 방향에서의 가우스 광도 분포를 갖는다. 이러한 이유로 인하여, 조사 빔이 도 4에 도시된 스위프(50)와 같은 스위프를 스캐닝하기 위한 스캐닝 작동을 종료한 이후에, 조사 빔이 인접 스위프(50')를 스캐닝하기 위하여 지점(74)으로 복귀하면, Y 방향을 따라 그리고 X 방향으로 따라 다수의 샘플 또는 데이터 포인트가 다시 취해질 수 있도록 스위프(50')를 따른 조사 영역은 스위프(50)의 그것과 중첩하는 것이 바람직하다. 스폿(10)은 인접한 스위프간의 중첩을 나타내기 위하여 도 4에 실척으로 도시되어 있지 않다. 그러므로, 조사 빔이 도 4에 도시된 바와 같이 개시 지점(74)으로부터 스위프(50')를 따라 스캐닝할 때, 조사 영역은 스폿(10)을 중첩한다. 이러한 중첩 스폿은 도 5에 도시된 바와 같이 10''이며, 상기 스폿(10'')은 타원(10, 10'')의 장축의 사분의 일만큼 스폿(10)에 대하여 마이너스 X 방향을 따라 변위된다.

포인트 분포 함수

도 1B에 도시된 가우스 광도 분포는 도 2의 조합형 조사 및 집광 시스템(20)의 포인트 분포 함수로 공지되어 있다. 도 1B 및 도 5를 참조하여 기술된 바와 같이, 포인트 분포 함수는 X 및 Y 화소 지점의 함수이다. 도 2에 있어서, 조사 시스템은 표면(40)의 작은 영역을 조사하며, 이러한 조사의 광도 분포는 시스템(20)의 포인트 분포 함수를 결정한다.

또는, 미국 특허 제4,532,650호, 제 4,579,455호, 제4,805,123호 및 제4,926,489호에 개술된 바와 같은 유형의 시스템에 있어서, 조사 시스템은 표면의 큰 영역을 조사하며, 검사될 표면으로부터의 광선은 카메라의 집광 시스템과 유사한 것에 의하여 집중된다. 이러한 영상 시스템에 있어서, 집광 시스템의 구조는 조합형 조사 및 집광 시스템의 포인트 분포 함수를 결정한다. 또한, 이러한 영상 시스템의 포인트 분포 함수는 도 1B에 도시된 형태의 가우스 분포를 가지며, 스캐닝 및 데이터 취득에 대하여 전술된 바는 이러한 영향 시스템에 적용될 수 있는 것이 일반적이다. 그러므로, 이러한 유형의 시스템에 있어서, 검출된 광선의 광도가 샘플로 추출되면, 그리고 이러한 샘플 데이터가 이상의 검출 및 확인을 위하여 사용되면, 이러한 포인트 분포 함수의 특징은 아래에서 보다 상세히 설명된 바와 같이 고려된다. 환언하면, 후술된 검출 및 확인 공정을 구비하는 데이터 처리 방법은 상기 두 가지 유형의 시스템에 적용될 수 있다.

데이터 처리에 대한 용어 및 설정

웨이퍼 표면상의 인접한 반복 패턴-스트립 유닛으로 언급됨(아래에서 상세히 기술)-의 경우의 영상의 대응하는 화소 지점으로부터 광도 레벨 또는 수치를 비교하여 확인되며, 여기서, 반복 패턴은 반도체 웨이퍼상의 메모리 또는 논리 소자의 그것과 같은 실질적인 것일 수 있다. 비패턴 웨이퍼의 경우에, 가상적인 반복 패턴을 형성하는 것이 때때로 유용하다. 두 가지 유형의 패턴이 본원에서 반복 패턴으로 언급되며, 스트립 유닛은 이러한 반복 패턴을 참조하여 규정될 수 있다. 인접한 스트립 유닛의 대응하는 지점으로부터 산란된 광선 영상은 버퍼 및 비교되며, 이상의 발견되는 영상은 목표 영상으로 언급되고 다른 영상(비교되는 것에 대한)은 기준 영상으로 언급된다.

본 발명의 시스템의 데이터 처리부는 크기가 수 미크론 정도인 화소를 이용하며, 상기 크기는 전술된 영상 유형의 시스템의 1 미크론 이하의 화소 크기 보다 상당히 큰 것이다. 또한, 양호한 실시예에 있어서, 검사될 표면의 높이에서의 편차를 모니터 링하고 후술된 바와 같이 자동 위치 설정 시스템과 다른 측정기구를 사용하여 이러한 편차를 보정함으로써, 정밀도에 있어서 ±1 화소보다 우수한 국부적인 데이터 등록을 얻는 것이 가능하다. 이러한 계수는 이상을 보다 저렴하게 그리고 보다 효과적으로 검출 및 확인하기 위하여 데이터 처리 디자인에서 이용된다.

도 6은 본 발명의 예시하기 위한 반도체 웨이퍼의 개략적인 다이그램이다. X_w 및 Y_w 축은 웨이퍼 좌표계를 정의하며 X_s 및 Y_s 축은 스테이지 좌표계를 정의한다. 일반적으로, 웨이퍼상의 어떤 영역의 너비는 X 방향을 따라 측정되며 웨이퍼상의 어떤 영역의 높이는 Y 방향을 따라 측정된다. 전술된 웨이퍼 스캐닝 과정 동안, X 스테이지 축은 주사축(기계적 주사 방향)으로 정의되며, Y 스테이지 축은 스텝 축으로 정의된다. 전술된 바와 같이, 조사 시스템은 Y 축과 평행한 스위프 축을 따라 선형으로 그리고 균일한 방향으로 주사한다. 또한 전술된 바와 같이, 조사 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 스트립의 S자형 패턴으로 참조부호 54 및 56과 같은 스트립으로 주사한다. 일반적으로, 스트립 주사는 단일 스트립의 주사를 나타내며, 그리고 주사는 그 크기와 무관하게 웨이퍼 영역으로부터의 데이터 취득을 나타낸다.

본 발명은 스트립 유닛 대 스트립 유닛 비교(후술됨)를 이용하며, 상기 비교는 웨이퍼상의 패턴이 도 7에 도시된 바와 같은 주기적인 형태로 반복하는 것을 가정한다. 웨이퍼상의 기본적인 반복 패턴 유닛은 다이이며, 상기 다이의 2차원 공간 배치는 다이 그리드라 불린다. 몇몇 경우에 있어서, 기본 반복 패턴은 다수의 다이로 이루어진 스텝퍼 필드(stepper field)일 수 있다.

시스템의 데이터 처리부는 현재 스트립 주사(도 8에 도시된 바와 같이)에 대하여 한정된다. 데이터 처리 좌표계는 전술된 주사 및 스위프 축에 의하여 한정되며 주사축의 스위프 유닛과 상기 스위프 축을 따른 화소 유닛을 구비한다. 스위프 개수는 주사 동안 X 스테이지 운동 방향과 무관하게 스트립 주사를 가로질러 단조롭게 증가한다. 스트립 주사를 따른 기본 반복 패턴 유닛은 스트립 유닛을 의미한다. 스트립 유닛의 높이(스트립 주사의 높이와 동일)는 스위프의 높이(길이)로 정의되며, 스트립 유닛의 너비는 다이의 너비로 정의된다. 스트립 유닛은 도 9에 도시된 바와 같이 다수의 다이 및/또는 다이 세그먼트로 구성되는바, 다이 세그먼트는 스트립 유닛 내부에 수납된 다이의 일부이다. 그러므로, 상기 높이를 갖는 스트립 유닛은 하나의 다이, 다이 세그먼트, 두 다이 세그먼트, 다수의 전체 다이 또는 하나 또는 두 개의 다이의 세그먼트에 의하여 경계가 결정된 다수의 전체 다이를 포함할 수 있다. 비패턴 웨이퍼의 경우에 있어서, 가상 다이와 대응하는 가상 다이 그리드를 정의하는 것이 때때로 유용하므로, 스트립 유닛의 정의는 비패턴 웨이퍼에 적절히 적용된다.

조사 빔은 검사되는 (예를 들면, 다이 패턴사이의 스트리트(street)에 의하여) 표면상의 실제 또는 가상 패턴과 정합되는 것이 바람직하므로, 인접한 패턴으로부터 집광 서브시스템에 의하여 얻어진 광도 수치는 이상을 나타내는데 사용될 수 있다. 이러한 정합은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 상기 특허 제4,898,471호에 개시되어 있다.

데이터 처리 서브시스템

도 10은 본 발명을 예시하기 위한 데이터 처리 서브시스템(130)의 기능적인 블록 다이어그램이다. 표면의 주사 동안, 처프 발생기(80)에 의한 스위프 발생과 도 1A 내지 도 5를 참조하여 기술된 방식의 데이터 취득은 타이밍 전자기기(84)에 의하여 발생된 타이밍 신호에 의하여 데이터 처리와 동기화한다. 그리고, 보오드(84)로부터의 타이밍 신호는 X 스테이지 인코더(135)에 동기된다. 그러므로, 조사빔이 웨이퍼 표면을 스위프하면, 수집된 광선 신호는 아날로그 보오드(134)에 의하여 디지털화되어 처리용 데이터 처리 보오드(136)를 통과한다. 4개의 수집 채널로부터 독립적으로 수집된 광선 신호를 처리하기 위하여 각각의 채널은 아날로그 보오드와 데이터 처리 보오드를 구비하며, 모든 채널은 공통 전자 보오드(84)로부터 타이밍 정보를 유도한다. 타이밍 전자 보오드(84)는 다른 기능 중에서 상호 스위프 거리, 스트립 유닛 너비 및 얻어지는 스트립 유닛의 개수를 제어한다.

데이터 처리 보오드(136)

도 11은 도 10의 데이터 처리 보오드(136)를 보다 상세히 도시하는 블록도이다. 아날로그 보오드(134)는 수집기(110a, 110b, 111a, 111b)중 하나로부터 발생된 광도 데이터를 디지털 데이터로 변환한다. 아날로그 보오드로부터 유입되는 디지털 데이터는 지연 부재(144)에 의하여 어느 정도 지연된 이후에 메모리 관리 유닛(140)의 데이터 버퍼(142)에 저장된다. 이러한 지연은 보오드(136)에 대한 시간을 새로운 유입 데이터에 의하여 중복 기입되기 전에 버퍼(142)에 저장된 데이터를 처리하게 한다. 메모리 관리 유닛(140)은 버퍼 및 유입 데이터를 4개의 평행 통로, 즉 두 개의 검출 스테이지(152, 154)와 두 개의 확인 스테이지(162, 164)에 공급한다. 두 개의 다른 검출 스테이지와 두 개의 다른 확인 스테이지에 의하여 동시에 처리되는 이유는 후술되어 있다. 도 12는 스트립 유닛으로부터의 데이터는 이상 검출 및 확인을 위하여 비교되는 스트립 검사 모드를 도시하는 개략적인 다이어그램이다.

양호한 실시예에 있어서, 검사 및 확인 스테이지는 시스템의 평균 샘플링율과 거의 동일한 비율로 데이터를 처리하는 스트립 기초 처리 스테이지이다. 샘플링율은 전술된 바와 같이 표면의 주사율과 동기화된다. 또한, 검출 및 확인 단계는 유입 데이터를 동시에 처리하는 것이 바람직하다. 그 대신 검출 및 확인 단계가 순차적으로 공급되는 것이 가능함을 알 수 있으며, 이러한 모든 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.

도 11 및 도 12를 참조하면, N-1 스트립 유닛에 대하여 취득되는 광도 데이터는 N-2 스트립 유닛에 대한 이전 스위프 개수 동안 취득된 광도 데이터와 비교되며 또한 N 스트립 유닛에 대한 메모리 관리 유닛(140)으로부터 취득 및 입수되는 광도 데이터와 비교된다. 이러한 비교에 있어서, N-2 및 N 스트립 유닛에 대한 광도 데이터는 N-1 스트립 유닛에서의 목표 영상과 비교하기 이하여 기준 영상으로 취득된다. N 스트립 유닛은 목표 영상인 경우, N-1 및 N+1 유닛은 비교를 위한 각각의 기준 영상이다. 그러므로, N-1, N 스트립 유닛의 각각의 쌍의 경우에, 두 비교가 수행된다. 하나는 N-1이 목표 영상이고 N은 기준 영상이며, 다른 하나는 N은 목표 영상이고 N-1은 기준 영상이다. 이러한 이유로 인하여, 양자의 비교를 동시에 수행하는 것이 적절하며 보다 효율적이다. 이상 검출 논리부(172, 174)와 결과 처리 스테이지(180)에 의한 부가적인 처리 이후에, 비교 결과는 도 10의 시스템 중앙 처리 장치(CPU)(131)에 공급되어 이상 검출 및 확인을 위하여 다른 비교와 결합된다. 예를 들면, N이 목표 영상이고 N-1이 기준 영상인 비교의 부가적인 처리 결과는 시스템 CPU에 공급된다. 보다 늦은 시점에서, N+1 스트립 유닛에 대한 광도 데이터는 보오드(136)에 의하여 취득 및 수신되어 N 스트립 유닛에서 목표 영상과 비교되는 기준 영상으로 사용된다. 또한, 이러한 비교의 부가적인 처리 결과는 시스템 CPU에 공급되어, N이 목표 영상이고 N-1이 이상 검출 및 확인을 위한 기준 영상인 경우의 비교 결과와 결합된다.

검출 및 확인 스테이지(152, 162)의 출력은 N 스트립 유닛에서 이상의 존재를 측정하기 위하여 이상 검출 논리부(172)에 공급된다. 동일한 성질에 있어서, 검출 및 확인 스테이지(154, 164)는 스트립 유닛(N-1)에서 이상의 존재를 측정하기 위한 이상 검출 논리부(174)에 그 출력을 공급한다. 검출 논리부(172, 174)의 출력은 결과를 검출 및 특징화하는 결과 처리 스테이지(180)에 의하여 처리되며, 결과는 이상이 있는 화소의 관련 영역으로 한정된다. 결과 처리 스테이지(180)는 결과 데이터를 버퍼하며 다운로드 FIFO(182)를 통해 시스템 CPU(101)에 결과 데이터의 유효성을 신호로 알린다.

스트립 검사 모드

스트립 검사(스트립의 검사)는 데이터 처리 보오드 작동의 기본적 모드이다. 검사 스테이지는 스트립-유닛-대-스트립-유닛 비교를 사용하여 이상이 있는 화소를 검출하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에 있어서, 화소는 그 광도 수치와 인접한 스트립 유닛에 있는 대응하는 화소의 광도 수치간의 차가 시스템 에러에 기인한 예견된 편차를 초과하면 이상이 있는 것으로 간주된다. 확인 스테이지는 오류 정부호(false-positive)를 제거하기 위하여 이상이 있는 화소를 확인한다. 양호한 실시예에 있어서, 확인 스테이지는 검출 스테이지와 병렬로 유입 데이터를 처리한다.

도 11을 참조하며, 결과 처리 스테이지의 목적은 결과를 집합시켜 특징화하기 위한 것이며, 결과는 확인된 이상이 있는 화소의 관련 영역으로 규정된다. 결과가 그 지점, 정도, 집적 광도차 및 집적 기준 광도로 특징된다. 결과 처리 스테이지는 결과 데이터를 버퍼하며 시스템 중앙 처리 장치에 결과 데이터의 유효성을 신호를 보낸다.

다음과 같이 전처리 스테이지(비도시)가 사용되는 것이 바람직하다. 전처리 스테이지의 목적은 데이터 처리 보오드로부터 결과 데이터를 업로드하여 웨이퍼 축척 원리에 관한 결과 데이터를 병합하기 위한 것이다. 전처리 스테이지의 능력은 (1) 결과 병합(스트립을 따라 너비를 절다하거나 스트립의 상부 또는 하부 경계와 교차하는 결과), (2)결과 지점을 웨이퍼 좌표로 변환, (3)치수 교정을 결과 좌표에 적용, (4)다수의 채널로부터 결과 데이터를 병합, (5)결과를 크기별로 분류(결과 광도 정보를 사용하여) 및 (6)결과 파일을 발생시키는 것을 포함한다.

작동의 스트립 검사 모드가 반복적으로 실행될 수 있어도, 양호한 실시예에 있어서 데이터 처리 보오드(136)는 이전 실행 지식을 갖지 않는 것에 주목하여야 한다. 예를 들면, 전체 웨이퍼 검사를 수행하는 것은 작동의 스트립 검사 모드를 다수 수행하는 것을 필요로 한다. 이러한 데이터 처리 보오드의 스트립 배향 성질이 주어지면, 이러한 스트립 주사 각각을 요청하여 결과를 병합하기 위한 시스템 CPU에 관하여 제어 소프트웨어의 책임이다.

검사 및 확인 스테이지

도 11을 참조하면, 두 쌍의 스테이지(152, 162 및 154, 164)가 두 세트의 스트립 단위 영상을 동시에 처리하기 때문에(기준 영상으로서 N-1 스트립 유닛에 대하여 비교된 목표 영상으로서 N 스트립 유닛 및 그 반대), 상기 처리는 두 쌍의 스테이지에서 동일하다. 그러므로, 두 쌍의 스테이지에서 발생하는 검사 및 확인 처리는 단일 세트의 목표 기준 영상을 참조하여 기술된다.

검사 및 확인 처리의 양호한 실시예에 있어서, 목표 스트립 유닛 영상의 화소는 비교되는 기준 스트립 유닛 영상의 대응하는 화소에 의하여 소정 방향으로 ±1 화소 내부에서의 정밀도로 등록되는 것으로 가정된다. 이것은 후술된 바와 같은 정밀 시스템 구조와 주사 동기화에 의하여 그리고 후술된 위치 설정 시스템에 의하여 달성되며, 상기 시스템은 메르데드 닉우나드, 필립 알 리그, 케이쓰 비. 웰즈 및 데이빗 에스. 칼운에 의한 1994년 12월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 "광학 웨이퍼 위치 설정 시스템"인 미국 특허 제08/361,131호의 모출원의 요지이다. 새로운 결과는 오등록이 소정 방향에 있는 ±1 화소의 범위에 있는 것이다.

양호한 실시예에 있어서, 조사 광도가 최대 광도의 1/e²를 초과하거나 포인트 확산 함수의 1/e² 너비당 4개의 샘플 비율을 초과하는 경우에 조사 스폿으로 4개의 샘플을 취한다. 보다 많은 조사 스폿의 샘플을 취하는 것이 가능하며, 물론 도 5를 참조하여 전술된 바로부터 명백한 바와 같지만, 그 이상의 샘플을 취하는 것은 처리량을 감소시켜 데이터 샘플을 얻는데 많은 시간을 필요로 하는 것을 의미한다. 본원에 기술된 검출 및 확인 과정은 4개의 샘플보다 많거나 적은 샘플이 조사 스폿으로 취해지는 경우에 변경될 수 있음은 분명하다. 또한, 양호한 실시예에 있어서, 이상이 하층 패턴에 비하여 밝은 것으로 가정된다. 그러나, 어떤 표면 또는 인접한 표면 결함이 하층 패턴에 비하여 어두운 영역으로 나타나면, 이행되어야할 필요가 있는 모든 것은 이러한 어두운 결함을 검출하기 위하여 후술된 검출 및 확인 과정에 이용되는 광도 수치를 전환하기 위한 것임이 당업자에게 명백하다. 이상 및 패턴과 조사 광선의 상호 작용이 복잡하게 될 수 있지만, 패턴과 이상 신호는 여러 가지 경우에 중첩되거나 간단히 부가하며, 이러한 사실은 후술된 검출 및 확인 방법에 유리할 수 있다.

이하, 검출 스테이지 작동을 도 13을 참조하여 설명하기로 하며, 도 13은 도 11의 검출 스테이지의 블록도이다. 도 11 및 도 겪을 참조하면, 도 11의 데이터 버퍼(142)에 저장된 N-1 스트립 유닛에 대한 광도 수치 데이터는 검출 및 확인 스테이지(152, 154, 162, 164)에 입력되며, N 스트립 유닛에 대한 보오드(136)에 유입되는 데이터 스트립의 광도 데이터는 이러한 스테이지에 대한 다른 입력이다. 이러한 유입 데이터는 도 3의 4개의 검출기(110a, 110b, 111a, 111b)중 하나로부터 데이터를 수신하는 아날로그 보오드(134)로부터 전송된다.

N-1 및 N 스트립 유닛 각각은 스트립 유닛 내부의 특정 화소 지점에 대한 다수의 광도 수치를 갖는다. 통상, 스트립 유닛은 도 4에서 참조 부호 50, 50' 등과 같은 다수의 인접한 스위프를 주사한 화소 데이터를 구비한다. 목표 영상(N 스트립 유닛)의 화소 지점에서 화소의 광도는 I_T(x, y)이고, 기준 영상(N-1 스트립 유닛)의 동일한 화소 지점에 대한 화소의 광도는 I_R(x, y)이다. 화소 지점(x, y)은 8개의 인접 지점, 즉 (x-1, y-1), (x, y-1), (x,+1 y-1), (x-1, y), (x+1, y), (x-1, y+1), (x, y+1), (x+1, y+1)을 갖는다. (x, y)와 함께 상기 지점은 화소 지점(x, y)에서 집중된 3×3 행렬의 화소를 형성한다. 이러한 화소 지점에서의 광도 수치는 3×3 행렬의 광도 수치, 즉 [I_T(x-1, y-1), I_T(x, y-1), I_T(x,+1 y-1), I_T(x-1, y), I_T(x-1, y), I_T(x-1, y+1), I_T(x, y+1), I_T(x+1, y+1)]을 형성한다. 이와 유사하게, 기준 영상에 있는 대응하는 화소 지점에서의 광도 수치는 3×3 행렬의 광도 수치, 즉 [I_R(x-1, y-1), I_R(x, y-1), I_R(x,+1 y-1), I_T(x-1, y-1), I_R(x+1, y), I_R(x-1, y+1), I_R(x, y+1), I_R(x+1, y+1)]을 형성한다.

양호한 실시예에 있어서, 이러한 두 세트의 9개의 수치 각각은 평균 광도 수치 [I_T(x, y), I_T(x, y)]에 도달하기 위하여 3×3 평균 디지털 필터(202, 204)로 평균된다. 이러한 두 개의 수치는 목표 영상에 있는 이러한 화소 지점(x, y)에서 이상이 존재하는 가를 확인하기 위하여 여러 가지 방법으로 비교된다.

한가지 비교에 따르면, 화소 지점(x, y)에 집중된 3×3 또는 9 개의 화소 지점에서 9개의 평균 광도 수치의 최대치와 필터(202)의 출력에서 평균 광도 수치 I_{R(x, y)}간의 차로부터 유도되는 것이 바람직하다. 따라서, 회로(206)는 (x, y)에 집중된 9개의 화소에서 9개의 평균 광도 수치의 최대치를 결정하여 감산기(208)에 출력을 공급한다. 감산기는 회로(206)로부터의 이러한 최대치에서 평균 광도치 I_R(x, y)를 감산하여 이러한 수치 차를 배율기(210)에 공급한다. 기준 영상과 목표 영상이 소정 방향에서 ± 1 화소만큼 오등록 되면, 최대치는 시스템에 의하여 잠재적으로 유발된 에러이다. 배율기(210)는 계수 ALPHA를 이러한 광도차 수치에 곱하여 비교 목적으로 에러 한계치로서 출력을 공급한다.

필터(204)의 출력에서 두 개의 평균 광도 수치 I_T(x, y)와 필터(202)의 출력에서의 평균치 I_R(x, y)은 감산기(212)에 의하여 감산되며 이러한 수치 차는 3개의 비교기(222, 224, 226)에 공급된다. 비교기(222)는 배율기(210)의 출력에서 (최대 등록 에러에 기초하여 전술된 바와 같이 연산)에서 예상된 에러 한계에 대하여 이러한 차이를 비교한다. 이러한 차이가 에러 한계보다 작으면, 화소 지점(x, y)에서 이상이 검출되지 않으며 비교기는 제로의 출력을 공급한다. 그러나, 기준 및 목표 영상사이의 화소 지점에서 이러한 광도 수치 차가 이러한 에러 한계를 초과하면, 화소 지점(x, y)에서 이상이 나타나며 비교기(222)는 1을 출력한다.

전술된 바와 같이, 위치 설정 및 기타 측정 기구에 의하여 오등록 에러가 ±1 화소 지점으로 예상된다. 에러가 ±1 화소 지점 이하 또는 그 이상(예를 들면, 0 내지 ±2 화소 지점 사이)으로 전환되면, 에러 한계는 보간법에 기초하여 연산될 수 잇다. 이러한 결과에 있어서, ALPHA는 전술된 바와 같이 유도된 최대 광도 차이의 배수로 설정되며, 상기 배수는 0 내지 2의 범위에 있는 것과 같은 정수이다. 상기 보간법 과정은 조합형 조사 및 집광 시스템의 포인트 확산 함수의 원만한 형상을 촉진한다.

상기 비교에 있어서, 행렬의 중심에 (x, y)를 갖는 3×3 행렬의 화소 지점의 평균 광도치가 목표 및 기준 영상 모두에 사용된다. 행렬의 크기는 함수의 최고점에서 또는 인접하여 화소 지점(x, y)을 갖는 조합형 조사 및 집광 시스템의 포인트 확산 함수를 실질적으로 커버하도록 선택된다. 따라서, 예를 들어 도 1B 및 도 5를 참조하면, 화소 P에서와 같이 처리된 목표 화고 지점 둘레의 3 화소 곱하기 3 화소 행렬은 시스템의 포인트 확산 함수를 실질적으로 커버하는 것을 알 수 있다. 화소 P가 좌측 및 하방을 향하여 측면으로 경사진 대신에 스폿(10)의 중심에 있으면, 3 곱하기 3 행렬은 도 1B로부터 알 수 있는 바와 같이 함수의 상부를 실제로 커버한다.

몇몇 경우에 있어서, 목표 기준 영상간의 (최대 오등록 에러에 기초하여) 광도 수치 차이는 어떤 상당한 노이즈와 비교된 광도 수치가 배율기(210)의 출력에서 예상된 에러 한계만큼 고려되면 예상된 한계를 초과할 수 있다. 이러한 결과로, 전술된 과정은 비교기(226)에 의하여 절대 최소 에러 한계 ABSMIN에 대해 감산기(212)의 출력에서의 광도차 수치를 비교하여 감소될 수 있는 오류 정부호(false positive)를 생성할 수 있으며, 상기 ABSMIN은 시스템 노이즈(즉, 상기 방법 고유의 노이즈)의 함수이다. 비교기(222)의 경우에 있어서와 같이, 기준 및 목표 사이의 이러한 광도차 수치가 ABSMIH 이하이면, 이상이 나타나지 않으며 비교기(226)는 제로를 출력한다. 그렇지 않으면, 가능성이 있는 이상이 나타나며 비교기(222)는 1을 출력한다.

또한, 몇몇 시스템 에러는 아날로그 대 디지털 변환 과정인 샘플링 과정으로 인하여 검사될 수 있다. 도 1B를 참조하면, 데이터 샘플이 취해진 포인트 확산 함수의 지점에 의존하여, 대응하는 화소 지점에서 목표와 기준 영상의 광도 수치 차는 어떤 이상의 존재에 의하기보다는 이러한 샘플링 과정에 의하여 야기될 수 있는 것을 알 수 있다. 대부분의 조합형 조사 및 집광 시스템의 포인트 확산 함수의 가우스 형상을 고려하면, 이러한 시스템 에러는 화소 지점에서의 평균 기준 광도 수치의 백분율(예를 들면, 12%)과 동일한 에러 한계를 연산하여 설명될 수 있다. 따라서 배율기(230)는 백분율 계수 PRCNT를 필터(202)의 출력에 곱하고, 이러한 한계에 대하여 감산기(212)의 출력에서의 광도차 수치를 비교하는 비교기(224)에 에러 한계로서 생성물을 공급한다. 수치 차가 한계 미만이면, 이상이 나타나지 않으며 비교기(224)는 제로를 출력한다. 그렇지 않으면, 가능한 이상이 나타나며 비교기(224)는 1을 출력한다.

3개의 모든 비교기(222 내지 226)의 출력은 이상이 화소 지점(x, y)에 존재하는 가를 결정하기 위하여 이상 검출 논리부에 의하여 비교된다. 목표 영상 내부의 모든 다른 화소 지점, 즉 N 스트립 유닛에 대하여 동일한 과정이 수행된다. 스트립 유닛의 주변에서의 화소 지점에 대하여, 상기 고정은 수행되지 않으며 그 수치는 제로로 설정될 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 3개의 모든 비교기(222, 224, 226)의 출력이 이상의 존재를 결정하는데 사용되면, 오류 정부호의 비율을 감소시키기 위한 비교기(224, 226)는 필수적이지 않으며 몇몇 적용에서는 생략될 수 있다.

대부분의 조합형 조사 및 집광 시스템의 포인트 확산의 비교적 평활한 가우스 분포가 전개되어 이상 검출을 향상시킬 수 있다. 기준 영상에서가 아니라 목표 영상에 이상이 존재하면, 목표 영상에서의 3×3 행렬의 화소 지점중 적어도 일부에서의 광도 수치는 기준 영상에서의 대응하는 화소 지점에서의 그것보다 큰 것으로 예상될 수 있다. 이것은 본원에서 인접 제한 표준이라 언급되며, 상기 용어는 9개의 화소 지점 모두가 기준 영상에서의 3×3 행렬의 대응하는 화소 지점에서의 광도 수치보다 크지 않은 경우에 각각의 광도 수치를 예상할 수 있음을 나타낸다. 이것은 인접 제한 표준 회로(232)에 의하여 수행된다.

양호한 실시예에 있어서, 목표 영상의 9개의 화소 지점 각각의 광도 수치가 기준 영상에서의 9개의 화소 지점의 대응하는 지점의 광도 수치보다 크면, 회로(232)는 목표 영상에서의 이상의 존재를 나타내는 1을 제공하며, 화소 지점(x, y)은 이상 검출 논리부(240)를 제로를 공급한다.

몇몇 적용에 있어서, 9개 모두의 화소 지점이 아니라 적어도 몇 개에 대하여 목표 영상의 각 화소 지점에서의 광도 수치는 기준 영상에서의 대응하는 화소 지점의 광도 수치 보다 큰 가를 회로(232)가 결정할 수 있도록 인접 제한 기준을 약화시키는 것이 유용할 수 있다. 상기 및 기타 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.

검사되는 몇몇 표면에 관하여, 표면으로부터 산란된 광선의 높은 광도는 에러 한계 ABSMIN, PRCNT를 사용하는 것을 효과가 없게 한다. 그 결과, 다른 한계를 사용하는 것이 적합하다. 비교기(234)는 포화 한계 SATTHRESH 에 대하여 필터(204)의 출력에서의 평균 광도 수치 I_T(x, y)를 비교하며, 광도 수치가 이러한 한계를 초과하면, 이상이 나타나고 비교기(234)는 1을 출력한다. 그렇지 않으면, 이사의 존재를 나타내는 제로를 출력한다. 또한, 기준 영상에서의 평균 광도 수치 I_R(x, y)가 한계 MAXREFATSAT(기준이 적용되는 최대 기준 광도 수치를 나타냄)보다 작고, 목표 영상에 대한 평균 수치가 포화 한계를 초과하면, 이상이 나타난다. 이것은 MAXREFATSAT에 대하여 평균 광도 수치 I_R(x, y)를 비교하여, 광도 수치가 한계보다 작으면 1을 출력하고 광도 수치가 논리부(240)에 대한 한계를 초과하면 제로를 출력한다. 따라서, 기준 및 목표 영상에서의 광도가 모두 높은 경우에, 평균 광도 I_T(x, y) 및 I_R(x, y)가 각각의 한계를 초과하도록 하여 이상이 나타나지 않는다. 이것은 이상에 의하여 기준 및 목표 영상 모두에 있어서 표면의 많은 산란을 야기하기 때문에 바람직하다. 양호한 실시예에 있어서, 비교기(222, 234, 236)의 출력이 모두 1이거나 또는 비교기(222, 224, 226)의 출력이 모두 1이고 인접 제한 표준이 충족될 때에만 화고 지점 (x, y)에서 포화 이상이 나타난다. 양호한 실시예에 있어서, 하기의 조건이 충족되면 이상이 나타난다.

(1) 화소 지점이 스트립 유닛의 주변 또는 경계에 있지 않는다.

(2) 비교기(222, 224, 226)의 출력이 모두 동일하거나 비교기(224, 234, 236)의 출력이 모두 동일하다.

(3) 인접 제한 기준 회로(232)의 출력이 1이다.

전술된 검출 과정은 양호한 실시예의 수학적 설명으로 아래와 같이 요약될 수 있다.

확인 알고리즘의 수학적 설명

알고리즘 개요

(1)샘플링 에러에 대한 감도를 감소시키는 수단으로서 각각의 스트립 유닛에

3×3 평균 연산자를 적용한다.

(2)목표 영상의 각 지점에 대한 에러 한계는 기준 영상에서의 대응하는 지점

에 집중된 8개의 연결 인접부 상방을 조사하므로서 기준 영상으로부터 직

접 발생되어, 오등록에 기인하여 예견되는 광도의 최대 증가를 측정한다.

한계치의 선형 보간법은 사용하여 서브화소 에러에 대한 한계치를 연산한

다. 로컬 피크, 균일한 영역 및 낮은 반사 영역을 처리하기 위하여 최소

한계가 보강된다.

(3)인접 제한 표준(NRC)이 실시되어, 기준 영상에서의 대응하는 수치보다 큰

목표 영상의 8개의(3×3) 연결 인접부에서 각각 광도치를 필요로 한다.

이것은 포인트 확산 함수의 크기뿐만 아니라 이상의 예견된 대비를 이용

한다.

(4)광도치가 연산된 한계를 초과하는 양만큼 대응하는 기준치보다 크고, 인

접 제한 표준이 만족되는 경우에, 화소에 이상이 있다.

(5)편평하고 높은 산란 백그라운드의 상부상에 포화 이상의 검출을 위하여

명백한 규정이 제공된다.

검출 스테이지 알고리즘

본문이 의도하는 바는 그 이행의 세세한 면모를 제쳐두고 한 세트의 목표 및 기준 영상에 대한 검출 알고리즘의 적용을 수학적으로 설명하는 것이다.

정의:

W --영상 폭(화소)

H --영상 높이(화소)

x --수평 좌표; 수치의 범위는 [0, W-1].

y --수직 좌표; 수치의 범위는 [0, H-1].

m --수평 좌표; 수치의 범위는 [0, W-1].

n --수직 좌표; 수치의 범위는 [0, H-1].

I_T(x, y) --목표 영상

I_R(x, y) --기준 영상

I_T(x, y) --목표 영상의 3×3 평균화 버전

I_R(x, y) --기준 영상의 3×3 평균화 버전

ALPHA --오등록에 기인한 에러 한계를 선형으로 보간하는데

이용되는 배수 상수

ABSMIN --소정 지점에서의 절대 최소 에러 한계치

PRCNT --기준 광도치에 기초한 각각의 지점에서의 최소 에러

한계를 연산하는데 이용되는 백분율(십진수로 표현)

ATOL(x, y) --보간 에러 한계의 배열

PTOL(x, y) --백분율 증가 에러 한계의 배열

SATTHRESH --포화 이상 한계--화소가 포화로 정의된 영상 광도치

MAXREFATSAT --기준 지점에 대응하는 포화 화소가 이상이라고 간주

되는 포화 화소를 가질 수 있는 최대 광도

NRC(x, y) --인접 제한 표준(NRC) 수치의 배열

AM(x, y) --(검출 스테이지로부터 얻어진)목표 영상용 이상 맵

알고리즘:

단계 #1. 3×3 평균화 적용

목표 및 기준 영상에 대해 3×3 평균화 연산자를 시행하여 그 목표 및 기준 영상의 3×3 평균화 버전을 창출한다. (3×3 평균이 규정되지 않는)주변 화소는 제로 치를 갖도록 세팅된다. 다음의 식에서, "AVE"는 특정 수치의 평균을 계산하는 평균화 연산자이다.

만일, x 가 [1, W-2]의 범위에 있고, y가 [1, H-2]의 범위에 있

는 경우.

그렇지 않으면; 0

만일, x 가 [1, W-2]의 범위에 있고, y가 [1, H-2]의 범위에 있

는 경우.

그렇지 않으면; 0

단계 #2. 최대 등록 에러에 기초하여 보간 에러 한계의 배열 창출

평균 기준 영상으로부터 에러 한계 배열 창출. 가장자리 화소(에러 한계가 정의되지 않은 경우)가 제로 치를 갖도록 설정된다. 다음의 식에서, "MAX"는 특정 수치의 최대치를 연산하는 최대 연산자이다.

만일, x 가 [2, W-3]의 범위에 있고, y 가 [2, H-3]의 범

위에 있는 경우.

그렇지 않으면; 0

단계 #3. 백분율-증가 에러 한계 배열 창출

평균 기준 영상으로부터 에러 한계 배열을 창출. 가장자리 화소(에러 한계가 정의되지 않은 경우)는 제로 치를 갖도록 설정된다.

PTOL(x, y) = PRCNT*I_R(x, y)

만일, x가 [1, W-2]의 범위에 있고; y가 [1, H-2]의 범위에 있

는 경우..

그렇지 않으면; 0

단계 #4. 인접 제한 표준 배열 창출

목표 영상에 대한 인접 제한 표준 배열 창출한다.. 주변 화소(3×3 인접 제한 표준이 규정되지 않음)가 제로 치를 갖도록 설정된다. 이러한 연산은 원래(평균이 아닌)의 영상 광도 수치를 사용한다.

NRC(x, y) = 1 (표준 만족)

만약: ( i ) x가 [1, W-2]; ( ii ) y가 [1, H-2]; 및 (iii)

[x-1, x+1] 범위에 있는 모든 m과 [y-1, y+1] 범위에 있는 모

든 n에 대하여 I_T(m, n) > I_R(m, n)

그렇지 않으면,

0 (표준 불만족)

단계 #5. 이상 맵 창출

이상 맵을 창출한다. 가장자리 화소(검출이 불가능함)는 제로 치를 갖도록 설정된다.

AM(x, y) = 1 (이상)

만일, (i) x가 [2, W-3] 범위에 있고, (ii) y가 [2, H-3] 범위

에 있고; (iii){((I_T(x, y)-I_R(x, y))>ATOL(x, y) 및 ((I_T(x, y)-

I_R(x, y))>ABSMIN) 및 ((I_T(x, y)-I_R(x, y))>PTOL(x, t))} 또는

{((I_T(x, y)-I_R(x, y)>(ATOL(x, y)) 및 (I_T(x, y)>SATTHRESH) 및

(I_R(x, y)<MAXTEFASTAT)} 및 (iv)NRC(x, y) = 1.

그렇지 않으면; 0(이상 없음)

전술된 검출 스테이지의 양호한 실시예에 있어서, 화소 지점(x, y)에 대한 평균 광도치는 필터링 과정에서 사용된다. 그러나, 평균화 없이 화소 지점에서 광도치를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 목적을 위하여, 필터(202, 204)는 3×3 행렬의 화소 지점에 걸친 평균 대신에 처리되는 화소 지점의 광도치를 필터가 간단히 통과할 수 있도록 단자 ENABLE_AVE에서 적정 입력에 의하여 비작위될 수 있다. 이와 유사하게, 인접 제한 표준 회로(232)는 단자 ENABLE_NRC에서 적정 입력에 의하여 작위 또는 비작위될 수 있다. 도 14의 나머지 기능은 ABSMIN, PRCNT, ALPHA, SATTHRESH, 및 MAXREFATSAT와 같은 다른 한계 또는 승수에 대하여 적정 수치를 설정하므로서 작위 또는 비작위될 수 있다.

필터(202, 204) 및 인접 제한 표준 블록(232)과 최대치 회로(206)에서 채용된 3×3행렬은 조사 스폿의 최대 광도의 1/e² 이상의 광도를 갖는 포인트 확산 함수의 영역을 실질적으로 커버하도록 선택된다. 조사 스폿당보다 다수의 또는 보다 소수의 화소 또는 샘플이 얻어지는 경우, 이러한 행렬의 크기는 1/e² 광도 이상의 포인트 함수 대부분을 커버하도록 적절히 변경된다.

목표 영상과 기준 영상이 ±2 화소 지점 이상에 의하여 오등록될 수 있는 경우, 최대치 회로(206)의 크기는 확대될 필요가 있다. 따라서, 오등록 에러가 ±n 화소 지점인 경우에, 최대치 회로(206)의 크기는 2n+1씩 선택되는 것이 바람직하다. 오등록 에러가 매우 커서 목표 영상과 기준 영상 사이에 부적절한 중첩이 존재하는 경우에, 전술된 ALPHA를 설정하기 위한 보간 과정은 적용되지 않는다.

전술된 바에 있어서, 최대치 회로(206)는 기준 영상에서의 지점(x, y)에서 집중된 3 곱하기 3 행렬에서의 9개의 화소의 최대 평균(또는 비평균) 광도치와 기준 영상에서의 화소 지점(x, y)에서의 평균(또는 비평균)간의 차를 연산한다. 또한 3×3 행렬에서 어떤 한 쌍의 광도치간의 최대 차에 기초하여 수치를 연산하는 것이 가능하다. 상기 및 기타 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.

확인 단계

스트립 유닛 N에서의 이상 검출과 동시에 또는 그 이후에, 동일한 기준 영상(스트립 유닛 N-1)과 목표 영상(스트립 유닛 N)은 이상이 오류 정부호가 아닌 것을 확인하기 위하여 도 11 및 도 14의 확인 스테이지(162, 164)에 제공된다. 확인 스테이지에서의 처리는 3개의 비교로 구성된다.

하나의 비교에 있어서, 이상이 있는 화소 지점(x, y)에서의 목표 및 기준 영상의 평균 광도치간의 차가 하이 콘트라스트 표준으로 공지된 표준에서의 하이 콘트라스트 한계를 상당히 초과하는 가를 결정한다. 이것은 이러한 화소 지점에서 목표 및 기준 영상의 평균 광도치간의 차가 특정 한계(2 내지 16 범위에 있는 정수 배수만큼과 같이)를 상당히 초과하면, 이상의 존재 이외의 다른 해석이 존재하지 않는 개념에 기초한 것이다. 따라서, 도 13의 디지털 필터(202)와 유사하게, 디지털 필터(252)도 중앙에서 화소 지점(x, y)을 갖는 3×3 화소 지점에서의 광도치의 평균치를 제공하며, 그것을 배율기(256)에 공급한다. 배율기(256)는 이러한 평균 기준 광도를 2 내지 16의 범위에 있는 수치를 갖는 수치 HCCTHRESH와 곱하여 그 결과를 비교기(260)에 공급한다. 또한 디지털 필터(254)는 도 14에서의 필터(204)에 의하여 수행되는 것과 유사한 방식으로 중앙에 화소 지점(x, y)을 갖는 목표 영상에 대한 3×3 화소 지점에서 광도치에 관한 평균화 기능을 수행한다. 이러한 목표 화소 지점에 대한 평균 광도치는 비교기(260)에 의하여 배율기(256)의 출력과 비교된다. 목표 영상에 대한 평균 광도치가 배율기(256)의 출력보다 크면, 비교기(260)는 1을 출력하고 그렇지 않으면 0을 출력한다.

전술된 하이 콘트라스트 표준이 만족되지 않더라도, 목표 영상에서의 이상이 있는 화소 지점에서 그리고 그것을 에워싸는 다수의 화소 지점에서의 혼합 광도가 기준 영상에 대한 혼합 수치와 절대 최소 한계의 백분율 모두를 초과하는 양만큼 기준 영상에서의 대응하는 화소 지점에서의 혼합 광도치보다 크면, 여전히 이상이 나타날 수 있다. 이것은 두 개의 5×5 회선 필터 또는 회선부(convolver; 272, 274)에 의하여 수행된다. 이러한 두 개의 회선부는 하기 형태의 5×5 커넬 행렬을 사용하는 것이 바람직하다.

도 1B를 참조하며, 포인트 확산 함수를 교차하여 4개의 화소 지점에서 4개의 샘플을 취한다. 포인트 확산 함수는 물론 변수 x, y의 함수이며, 도 1B는 y 좌표에 종속하는 것을 나타내는 함수의 단면을 도시한다. 그러므로, 포인트 확산 함수를 커버하기 위하여 3×3 행렬의 광도치를 제공하면, 행렬의 중앙에서 또는 부근에서 처리된 화소 지점(x, y)을 갖는 3×3 행렬의 화소 지점을 선택한다. 이것은 디지털 필터(202, 204, 252, 254), 최대 회로(206) 및 인접 제한 표준 회로(206)에 대한 3×3 행렬을 선택하는 기본적인 개념이다. 이미 선택된 9개의 화소 지점(9개는 코어 화소 지점을 형성)에 인접하는 16개의 화소 지점을 포함하면, 이러한 주변 화소 지점은 포인트 확산 함수의 수치가 상기 함수의 최대 광도의 1/e²인 영역에서 또는 부근에서의 포인트 확산 함수와 중첩한다.

빈번한 반도체 과정 변경은 표면 영역의 반사율을 변화시킨다. 전술된 바와 같이 회선부(272, 274)를 사용하면, 이러한 과정 변경에 의하여 야기된 오류 정부 호가 상당히 감소될 수 있다. 반도체 과정의 변경에 의하여 이러한 영역이 샘플화되는 스폿 크기와 비교하여 큰 경우에 전체 표면 영역이 그 반사율을 변경시키기 때문에, 이러한 변경은 국부적인 반사율 변경을 야기하지 않는다. 이러한 사실은 회선부(272, 274)를 사용하여 활용될 수 있다. 상기 5×5 행렬의 수치에 도시된 바와 같이, 코어 화소 지점에 대응하는 행렬 화소(코어 행렬 요소)가 1/9인 반면, 주변 화소 지점에 대응하는 행렬 수치(주변 행렬 요소)는 -1/16이다. 회선 과정에 있어서, 각각의 행렬 요소는 각각의 대응하는 화소 지점의 광도치가 곱해지며 25개의 모든 결과는 가산되어 회선 수치를 제공한다. 이러한 행렬을 전술된 5×5 행렬의 화소 지점에서 5×5 행렬의 광도치로 선회하면, 이러한 효과는 주변 화소 지점에서 뿐만 아니라 코어 화소 지점에 존재하기 때문에 반도체 과정 변경에 의하여 야기된 반사율 변화는 상쇄된다. 코어 화소 지점에 할당된 행렬 요소가 플러스이고 이러한 주변 화소 지점에 할당된 것은 마이너스이기 때문에, 전술된 회선 과정은 이러한 공통 에러를 상쇄시킨다. 코어 행렬 요소가 마이너스이고 주변 행렬 요소가 플러스(예를 들면, 선명한 결함 대신에 어두운 결함을 확인하기 위하여)인 경우에도, 이와 유사한 결과가 얻어질 수 있다.

코어 행렬 요소 모두는 동일한 수치를 가지며 주변 행렬 요소 모두도 동일한 수치를 갖는 것이 바람직하다. 모든 행렬 요소의 합계는 제로가 바람직하다.

몇몇 경우에 있어서, 전술된 것과 상이한 9개의 화소 지점에 대응하는 9개 수치의 행렬을 평가하는 것이 편리할 수 있다. 한 실시예에 있어서, 9개의 코어 화소 지점에서의 요소는 1/9 대신에 1/16 수치로 할당되며 16개의 주변 화소 지점에서의 요소는 -1/16 대신에 -1/32 수치로 할당된다.

회선부(272, 274)의 출력에서 회선된 수치는 비교기(280)에 인가된 회선된 수치차를 제공하기 위하여 감산기(276)에 의하여 감산된다. 회선부(272)에 의하여 제공된 기준 영상에 대한 회선된 수치는 계수 CCPRCNT 만큼 배율기(278)에 의하여 곱하여지고, 그 결과는 비교기(280)에 한계로서 제공된다. 감산기(276)의 출력에서 차동 회선 수치가 배율기(278)에 의하여 제공된 한계보다 큰 경우에, 확인된 이상이 존재하며 비교기(280)는 논리부(240)에 1을 인가한다. 그렇지 않으면, 감산기(276)의 출력에서의 차동 회선 수치는 비교기(282)에 인가되어 그것은 절대 최소치 CCABSMIN과 비교된다. 따라서, 하이 콘트라스트 표준이 만족되더라도, 비교기(280, 282) 모두가 논리부(240)에 1을 공급하면, 확인된 이상이 나타난다. 비교기(280, 282)중 어느 하나 또는 모두가 논리부(240)에 0을 공급하면 확인된 이상이 존재하지 않는다.

검출 단계에서와 같이, 디지탈 필터(252, 254)의 크기는 조사 스폿당 보다 많은 샘플이 얻어지는 경우에 변경될 필요가 있다. 이와 유사하게, 회선부(272, 274)의 크기는 이러한 환경에서 변경될 필요가 있으므로, 새로운 행렬의 단일 열의 주변 행렬 요소는 포인트 확산 함수의 1/e² 포인트를 실질적으로 중첩하는 주변 화소 지점에 대응하며, 나머지 코어 행렬 요소는 포인트 확산 함수의 코어 화소 지점에 중첩한다. 전술된 확인을 위한 과정은 양호한 실시예의 수학적 설명으로 아래에 요약하기로 한다.

확인 알고리즘의 수학적 설명

알고리즘 개요

(1)목표 이미지의 각 위치에는 엄격한 대비 표준이 적용된다. 이 표준에 있

어서는 각 위치에 있어서 3×3의 평균 기준 광도에 대한 3×3 의 평균 목

표 광도의 비율을 계산하고 나서 엄격한 대비 한계치에 비교한다. 이때,

상기 엄격한 대비 한계치를 초과한다면, 그 위치는 참(즉, 오류 정부호에

반대되는 실제의 사건의 일부인 것.)인 것으로 확인되었다고 간주된다.

엄격한 대비 기준은 엄격한 대비 이상의 확인을 용이하게 한다.

(2)회선 표준을 적용한다. 이 표준에 있어서, 목표 및 기준 영상들은 5×5의

회선 커넬에 의해 각기 감겨진다. 감겨진 목표 영상에서의 각 위치에 대

한 한계치는 감겨진 기준 영상에서의 대응 수치를 복합적으로 스케일링하

여 계산한다. 영역-베이스 멀티-베이스 멀티-한계 설정을 거쳐 영역 기

저(basis)상에 구체화될 수 있는 한계치는 로컬 피크, 균일 영역, 저-분

산 영역을 다루기 위해 실시된다. 소정 위치에서의 목표 회선치와 기준

회선치와의 편차가 상기 계산된 한계치를 초과하는 경우, 그 위치는 참인

것으로 확인되었다고 간주된다. 회선 표준은 목표 영상 광도와 기준 영

상 광도와의 편차에 "상당한" 피크를 야기하는 낮은 값의 대비 이상을 확

인한다. 또한, 회선 표준은 프로세스 변화 효과를 처리하는 키 수단을

제공한다.

(3)소정의 화소가 검출 스테이지에서 이상이 있는 것으로 감지되었고 그리고

그 화소가 확인 표준중 하나를 만족하는 경우, 그 화소는 확인된 이상 화

소이다.

확인 스테이지 알고리즘

본문이 의도하는 바는 그 이행의 세세한 면모를 제쳐두고 확인 알고리즘의 적용을 수학적으로 설명하는 것이다.

정의:

(주의: 모든 배열은 주지된 경우를 제외하고 WXH 규격을 갖는다.)

W --영상 폭(화소)

H --영상 높이(화소)

x --수평 좌표; 수치들의 범위는 [0, W-1].

y --수평 좌표; 수치들의 범위는 [0, H-1].

m --수평 좌표; 수치들의 범위는 [0, W-1].

n --수직 좌표; 수치들의 범위는 [0, H-1].

I_T(x, y) --목표 영상

I_R(x, y) --기준 영상

I_T(x, y) --목표 영상의 3×3 평균화 버전

I_R(x, y) --기준 영상의 3×3 평균화 버전

HCCTHRESH --엄격한 대비 한계

K(x, y) --회선 표준용 회선 커넬(5×5)

CCVAL_T(x, y) --목표 영상용 회선 표준치 배열

CCVAL_R(x, y) --기준 영상용 회선 표준치 배열

CCABSMINS(x, y) --각 위치에 대한 회선 표준치 배열

CCPRCNT --기준 회선치를 근거로 한 각 위치에서의 회선 표준

한계를 계산하는데 이용되는 백분율(십진수로 표현됨.)

CCPTOL(x, y) --백분율 증가 한계치 배열

AM(x, y) --(검출 스테이지로 부터 얻어진)목표 영상용 이상 맵

VAM(x, y) --확인된 목표 영상용 이상 맵

알고리즘:

단계 #1. 3×3 평균화 적용

목표 및 기준 영상에 대해 3×3 평균화 연산자를 시행하여 그 목표 및 기준 영상들의 3×3 평균화 버전을 창출한다. (3×3 평균이 규정되지 않는)주변 화소들은 제로치를 갖도록 설정된다. 다음의 식에서, "AVE"는 특정의 수치들의 평균을 계산하는 평균화 연산자이다.

만일, x 가 [1, W-2]의 범위에 있고, y가 [1, H-2]의 범위에 있는

경우.

그렇지 않으면; 0

만일, x 가 [1, W-2]의 범위에 있고, y가 [1, H-2]의 범위에 있는

경우.

그렇지 않으면; 0

단계 #2. 회선 표준치 창출

목표 및 기준 영상에 대해 5×5 회선 커넬을 시행하여 그 목표 및 기준 영상들의 3×3 회선 버전을 창출한다. (5×5 회선이 규정되지 않는)주변 화소들은 제로치를 갖도록 셋팅된다. 다음의 계산은 "참" 회선(좌표 지수들은 커넬이나 혹은 대응하는 인접 영상중 어느 하나에 대해 변경되지 않음.)이 아니라는 점을 주의하여야 하며, 이때 그 계산은 순환성의 커넬이 이용되는 경우라면 참 회선이 된다.

CCVAL_T(x, y) = K(2+m, 2+n)*I_T(x+m, y+n)의 합(모든 m 이 [-2, 2]에 있고

모든 n이 [-2, 2]에 있을 때)

만일, x 가 [2, W-3]의 범위에 있고, y가 [2, H-3]의 범위에

있는 경우.

그렇지 않은 경우; 0

CCVAL_R(x, y) = K(2+m, 2+n)*I_R(x+m, y+n)의 합(모든 m 이 [-2, 2]에 있고

모든 n 이 [-2, 2]에 있을 때)

만일, x 가 [2, W-3]의 범위에 있고, y 가 [2, H-3]의 범위에

있을 때.

그렇지 않은 경우; 0

단계 #3. 백분율-증가 한계 배열 창출

회선 표준치로 부터 얻어지는, 기준 영상에 대한 한계 배열을 창출한다. 경계 화소들(한계가 규정되지 않음.)은 제로치를 갖도록 셋팅된다.

CCPTOL(x, y) = CCPRCNT*CCVAL_R(x, y)

만일, (i) [2, W-3]의 범위에 있고;

(ii)y는 [2, H-3]의 범위에 있고,

(iii)CCVAL_R(x, y) > 0.

그렇지 않은 경우; 0

단계 #4. 확인된 이상 맵 창출

확인된 이상 맵을 창출한다. 경계 화소(검출 및 확인이 불가능함.)은 제로치를 갖도록 셋팅된다.

VAM(x, y) = 1(이상)

만일, (i) x가 [2, W-3] 범위에 있고;

(ii) y가 [2, H-3] 범위에 있고;

(iii)AM(x, y) = 1 이고; 그리고

(iv){I_T(x, y) > (HCCTHRESH*I_R(x, y))} 혹은

{((CCVAL_T(x, y) - CCVAL_R(x, y) > CCABSMIN(x, y))이고 ((CCVAL_T(x, y) -

CCVAL_R(x, y)) > CCPTOL(x, y))}.

그렇지 않은 경우; 0(이상 없음)

어두운 이상 검출

상술한 바와 같이, 양호한 실시예를 통해 이상 징후들은 "기초적인" 패턴에 비해 밝다고 추측되는데; 그것은 다시 말해 검출될 이상 징후들이 상기의 "기초적인" 패턴에 비해 보다 많은 빛을 산란시킨다는 것이다. 그러나, 역시 전술한 바와 같이, 일정한 이상 징후들이 "기초적인" 패턴에 비해 어둡게 나타나서, 즉 상기 이상 징후들이 "기초적인" 패턴에 비해 빛을 덜 산란시키는 경우, 그러한 어두운 이상 징후들을 검출하는데에 전적으로 필요한 조치로서, 상술한 바의 검출 및 확인 과정을 통해 처리되는 광도치들을 역전시키는 조치가 필요하다는 것은 당업자들에게 있어 분명할 것이다. 선택적으로, 전술한 바의 검출 및 확인 과정은 어두운 이상 징후 검출을 수행하도록 변경될 수 있다. 검출 과정에 있어서, 예를 들어 최대치 회로(206)가 최소치 회로가 된다면, 그 인접하는 제한 표준 블록(232)은 목표 광도에 대응하는 기준 광도 보다 약한 목표 광도를 필요로 할 것이며, 파라미터들(PRCNT 및 ABSMIN)은 음의 값을 갖게 될 것이며, 각각의 비교기(222,224,226)의 결정은 번복되어질 것이다(즉, A>B 인 경우 비교기의 출력은 1; 그렇지 않으면 0). 비교기들(234 및 236)은 사용되지 않게 된다. 확인 과정에는 아날로그 변환이 행해지게 된다. 결국, 이들 변경된 검출 및 확인 과정들의 사례들을 바람직한 검출 및 확인 과정들의 사례들에 결합시킴으로써 브라이트 및 다크 이상 징후 모두를 검출할 수 있다는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있으며, 그러한 모든 변수들은 본 발명의 범위내에 있다.

위치 설정 시스템

이상의 설명은 조사 대상 표면의 수직 위치(높이)를 측정하여 자동 보정함으로써 인접한 스트립 유닛들, 즉 연속적으로 검사되어 이상 징후의 검출을 위해 대조되는 인접 스트립 유닛간의 오등록 에러를 감소시킬 수 있는 검사 시스템에 관한 것이다. "위치 설정 시스템" 이란 제목의 이하 설명 부분은 "광학 웨이퍼 위치 설정 시스템" 이란 제목으로 메르다드 니쿠나하드, 필립 알. 리그, 케이쓰 비. 웰즈, 데이빗 에스. 칼라운 등에 의해 1994,12,21 일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/361,131 호를 기초로 하여 취해진 것이다.

도 2에서 빔(38)의 주사가 이루어지는 동안, 경면 반사 방향에서 이탈된 산란광은 설명된 바의 이상 징후 검출을 위한 검출기에 의해 수집된다. 빔(38)의 경면 반사는 오등록 에러를 감소시키기 위해 검사 대상 표면의 높이를 자동 보정하는데 유리하게 이용될 수 있다.

도 2의 APS 광학부(90)의 구성은 도 15에 보다 상세하게 나타내고 있다. 도 15는 표면(40)을 갖는 웨이퍼(320)를 도시하고 있으며 그 표면(40)상의 한 점(328)으로 경사 입사광 빔(38)이 집중되고 있음을 나타낸다. 레이저에 의해 생성될 수 있는 입사 빔(38)은 웨이퍼 표면에서 수직선을 기준으로 55 내지 85° 범위에 있는 것이 바람직한 축(330)에 대해 중심 정렬된다. 입사 빔(38)은 일차적으로 점(328)에서 반사되어 축(335)을 중심으로 중심 정렬된 반사 빔(333)으로 형성되며, 그 빔(333)은 대체로 입사 빔의 축선(330)과 웨이퍼 표면의 수직선 사이의 각도와 동일하지만 반대인 각도로 진행한다. 표면(40)상의 이상 징후를 탐색하는 동안, 입사 빔(38)은 하나의 스위프를 나타내고 있는 스위프 (a)와 같이 표면의 여러 부분들을 반복적으로 주사하며, 상기 스위프의 중심은 점(328)과 일치한다. 스위프(a)의 길이는 약 2-10mm에 이를 수 있다.

반사 빔(333)은 5 내지 15㎛ 범위일 수 있는 점(328)에서의 집속 "웨이스트(waist)"에서 분기된다. 반사 빔(333)의 분기는 상기 웨이스트 너머로 입사 빔(38)의 초점이 흐려지는 것과 불완전한 반사를 야기하는 표면(40)상의 소정 거칠기 모두에 기인할 수 있다. 반사 빔(333)의 경로에는 망원경이 놓여져서 그 반사 빔(333)의 웨이스트를 스위프 (a)와 점(328)의 영상 면 근처에 위치된 위치 센서 검출기(338)에 비춘다. 상기 망원경은 한 쌍의 집속 렌즈(339,340)와 공간 필터(341)를 포함한다. 상기 망원경은 이후에 보다 상세히 설명되는 웨이퍼 높이에 있어서의 측정 변수들에 대한 상기 검출기의 감도를 증가시키기 위해 단일한 증폭도 혹은 보다 높은 증폭도를 갖는다. 공간 필터(341)는 통상 패턴화된 표면(40)에 의해 야기되는 보다 높은 레벨의 회절 패턴을 제거하면서도, 경면 반사되거나 제로 레벨의 회절 광(光)이 필수적으로 교란되지 않고 통과되도록 하기 위해 시스템의 퓨리어 변환면에 위치된다.

렌즈(340)는 공간 필터(341)를 통과하는 빔(333)의 평행 광들을 필터(341)로부터 제 2 렌즈(340)의 반대쪽 측면 상의 소정 거리(f)에 위치된 위치 센서 검출기(338)로 모아준다. 따라서, 검출기(338)에는 스위트 (a)의 영상(a')가 맺혀진다.

위치 센서 검출기(338)는 Z' 축에 나란한 영상 면에 위치되며, 그 면은 렌즈(340)를 통해 형성된 광축에 대해 소정의 각도(

)를 형성한다. 각도(

)는 통상 5 내지 35° 의 범위내에 있으며, 웨이퍼 면에 대한 빔(38)의 입사 각에 따라 영향을 받기 때문에, 각도(

) 및 입사각은 상보적인 것으로, 그들 각도의 합은 90° 가 된다. 공간 필터(341)에서, 빔은 고정적이며 다만 피봇점(342)을 중심으로 오르내린다. 웨이퍼(320)가 Z 방향을 따라 이동되면, 점(328)의 영상도 따라서 위치 센서 검출기(338)상에서 Z' 방향으로 이동한다.

도 15를 참조하면, Z'-Z 대응도는 다음에 정의하는 바와 같이 렌즈들(339 및 340)에 의해 제공된 증폭도에 따라 좌우된다.

이때, △Z_w 는 Z축을 따른 웨이퍼 표면(22)의 위치 변화이며, △Z'은 간지기(338)상에서의 대응하는 영상 위치의 위치 변화이며, M 은 증폭도이다. 통합 증폭도를 이용하여 2 대 1 의 대응 관계가 얻어질 수 있기 때문에, 웨이퍼 높이가 Z 방향으로 1㎛ 만큼 이동함을 통해, 위치 센서 검출기 상에서의 영상 위치는 Z 방향 반대로 2㎛ 만큼 이동되게 된다. 예를 들어, 상기 표면(40)이 도 16의 수직 위치(A)에 있을 때, 스위프 (a)를 따라 반사된 빔(333a)의 웨이스트 영상은 위치 센서 검출기(338)상의 스위프 (a')로 예시된다. 스위프 (b)는 상기 웨이퍼 높이가 표면(40)의 정상 위치(A)에 대해 하부 Z 높이(B)로 이동했을 경우에 표면(40)에 예시된다. 결국, 반사빔(333b)은 분기되며, 스위프 (b)를 따라 반사된 빔의 웨이스트 영상(b')는 스위프 (a)의 영상(a') 위쪽의 위치 센서 검출기(338)상에 위치된다. 웨이퍼가 정상 위치(A)에 대해 상위 Z 위치로 이동된다면, 수렴하는 반사빔(333c)은 비록 도15에 (c')가 도시되어 있지 않지만 도 15의 영상(a') 아래로 검출기상에 웨이스트 영상을 형성한다. 보다 높은 증폭도를 이용하면 보다 예민한 Z'-Z 의 대응 관계가 얻어질 수 있다. 렌즈들(339,340)이 2×의 증폭도를 제공한 경우라면, 표면 높이가 Z 방향을 따라 1㎛ 이동하는 것이 검출기상에서는 Z' 축을따라 반대 방향으로 8㎛ 이동한 것과 대등하게 된다.

위치 센서 검출기는 소정의 실리콘 기구이다. 상기 검출기는 고 농도의 도핑제로 도핑됨으로써 각각의 리드(343,344)로 부터의 신호들은 검출기(338)상의 영상 광도와 위치 모두에 비례한다. 상기 표면(42)과 검출기(338) 사이의 반사 빔 경로에는 기계식 윈도우(45)가 위치된다. 기계식 윈도우(45)에는 소정의 구멍(346)이 형성되어 있어서, 스위프 영상의 광선 중심부만이 상기 검출기(338)상에 충돌하게 된다. 상기 광선부가 검출기(338)에 충돌하는 것에 반응하여, 소정의 전기 신호, 즉 상기 영상 라인이 구멍(346)의 폭으로 이동되는데 필요한 시간의 길이와 동일한 폭을 갖는 전기적 신호가 발신된다. 스위프 (a') 방향을 따라 그리고 X' 및 Z' 방향 모두에 수직한 구멍(346)의 폭은 스위프 주파수에 동조된 일련의 리드(343,344) 신호들을 만들어낼 수 있도록 충분한 크기로 형성된다.

프로세스 회로(92)는 이들 신호들을 수신하고 검출기(338)상에 충돌하는 빔의 광도와 무관하게 영상 위치의 결과로서 웨이퍼의 실제 높이를 결정한다. 상기 신호들을 스위프 주파수에 동기화키는 것은 예를 들어, 전자 회로나 광학적 요소들에 있어서의 열적 편류와 주변 광으로 부터 야기되는 원치않는 신호들을 감쇠시키는 것을 통해 높이 측정의 정확성을 배가시킨다. 프로세스 회로(92)는 리드 라인(347)을 따라 개방 루프 반응으로 전해져서 이를테면, 표면(320) 높이 변화의 관찰 맵을 얻을 수 있는 정상화 신호를 만들어낸다. 선택적으로, 정상화 신호는 웨이퍼(320)를 Z 방향으로 위치시킬 수 있는 피에조스테이지(349)로 리드(348)를 따라 전송될 수 있어서 표면(40)은 소정의 바람직한 위치에 있게 된다.

다른 형태의 위치 센서 검출기들이 선택적으로 채용될 수 있다. 예를 들어, 단지 웨이퍼 높이만을 결정하는 데에는 반드시 필요한 것이 아니지만, 스위프를 따른 표면 경사 및 표면 높이를 검출하기 위해서는 양-방향 검출기가 사용될 수 있다. 이 검출기는 Z' 방향에 수직한 방향으로 고농도의 도핑제를 가질 것이며 2개의 추가 리드(346,347)를 포함하게 된다. 리드(343,344)로 전송된 신호들과 유사하게 리드(346,347)상의 신호들은 영상 위치 및 광도 모두에 비례하게 된다. 그러나, 리드(346,347)상의 신호들은 스위프 (a')를 따른 스폿(328) 위치와 일치하는 반면에 리드(343,344)상의 신호들은 웨이퍼 높이와 일치한다. 이들 신호들을 비교함으로써, 표면 높이의 변화가 스위프를 따라 결정되며, 그에 따라 웨이퍼 표면의 경사에 관한 정보가 제공된다.

도 4,15를 참조하면, 50 등의 소정 스위프의 반사 영상은 소정의 전기 신호를 신호 처리 회로(92)로 전송하는 위치 센서 검출기(338)를 통해 수용된다. 상기 처리 회로(92)는 후속 스위프(50')를 위해 스테이지(349)로 하여금 웨이퍼 표면을 상승 혹은 하강시키도록 한다. 추가로, 양방향 위치 센서 검출기를 사용한다면, 프로세스 회로(92)는 스위프(50)를 따라 표면(40)에서 측정된 소정의 경사를 보상하기 위해 스테이지(349)를 회전시키도록 작용한다. 따라서, 도 4 및 도 15의 시스템은 표면이 주사되는 동안 웨이퍼 표면(40)을 바람직한 위치로 자동 배치한다.

도 17은 프로세스 회로(92)에 포함된 전자 장치를 예시한다. 양호한 실시예에서, 각각의 리드(343,344)상에 전류 신호들이 존재한다. 각각의 전류신호는 검출기(338)상의 영상의 미보정된 위치 정보를 나타내며 다음과 같이 설명될 수 있다.

[수학식1]

[수학식2]

이때, P는 웨이퍼상에 입사되는 파워(와트)이며, R(t)는 스트립의 스위프가 주사될 때 시간 함수로서의 반사도이며, R_λ는 센서의 반응도(암페어/와트)이며, GS는 변환 임피던스 증폭기의 이득(오옴)이며, Zs는 정상 위치에서 마이크론 단위로 측정된 거리이며, D_PSD는 위치 센서 검출기의 길이이다. 정상 위치는 상기 표면(40)이 원하는 높이 혹은 위치에 있을 때 빔(38)의 반사 위치이다.

각각의 리드(343,344)는 변환 임피던스 증폭기(410,411)에 접속되며, 그 변환 증폭기 각각은 각각의 전류 신호를 전압 신호로 변환시킨다. 각각의 변환 증폭기(410,411)의 출력은 편차 증폭기(412)와 통합 증폭기(413)에 전기적으로 연결된다. 편차 증폭기는 변환 임피던스 증폭기(410)로 부터 수신된 전압 신호와 변환 임피던스 증폭기(411)로 부터 수신된 전압 신호간의 차이를 획득하여 편차 신호를 형성한다. 통합 증폭기(413)는 변환 임피던스 증폭기(410)으로 부터 수신된 전압 신호를 상기 변환 증폭기(411)로 부터 수신된 전압 신호에 부가하여 통합 신호를 형성한다.

편차 증폭기(412)의 출력은 제 1 대역 통과 필터(414)에 전기적으로 연결되며, 통합 증폭기(413)의 출력은 제 2 대역 통과 필터(415)에 전기적으로 연결된다. 제 1, 제 2 대역 통과 필터(414,415)는 상기 통합 및 편차 신호들이 스위프 주파수에 대해 중심 정렬된 예정된 주파수 대역에 일치하지 않는 주파수를 갖도록 상기 신호들을 완화시킴으로써 상기 통합 및 편차 신호들에서 원하지 않는 노이즈를 제거한다. 양호한 실시예에서, 필터(414,415)은 100kHz의 대역폭을 투과시킨다. 제 1 대역 통과 필터(414)의 출력에는 제 1 곱셈 회로(416)가 전기적으로 연결되며, 제 2 대역 통과 필터(415)에는 제 2 곱셈 회로(417)가 전기적으로 연결된다.

상기 회로들(416,417)은 상기 대역 통과 필터들(414,415)로 부터 수신된 신호들을 스위프 발생기로 부터 유도된 웨이브 클락 신호의 제곱치로 곱하며, 양쪽의 대역 통과 필터(414,415) 모두에서 나온 신호들인 스위프 주파수 대역에 있는 기저대 신호들과, 고조파로 하향-변환(down-converting)되도록 동작한다. 이것은 열적 편류 및 주변광에 따른 원치 않는 신호의 제거를 용이하게 한다. 곱셈 회로(416,417)의 출력으로 부터 기저대 신호들만을 선택하기 위해서, 이들 회로들은 각기 제 1, 제 2 저역 통과 필터(418,419) 각각에 전기적으로 연결된다. 제 1, 제 2 저투과 필터들은 단지 수 Hz의 좁은 대역폭을 갖는다. 상기 좁은 대역폭에 기인하여, 상기 필터들(418,419)의 출력측에는 다른 모든 주파수들이 감쇠된 상태로 주사 주파수의 기본파와 고저파의 소정 측면상에 수 Hz의 신호들이 발생하게 된다. 제 1, 제 2 저투과 필터(418,419) 모두는 드라이버 회로(420)에 전기적으로 연결된다.

상기 드라이버 회로(420)는 신호 편차를 통합 신호로 나누어 정상화 신호를 생성한다. 정상화 신호는 스위프에 작용하는 광도 변화를 고려하지 않고 위치 센서 검출기상의 스위프 위치를 나타낸다. 이러한 방법으로, 웨이퍼(320)의 높이는 특히 표면(40)상의 패턴 특성으로 부터 기인하는 반사빔의 광도치 변화에 따른 에러를 유발하지 않고 결정될 수 있다. 정상화 신호는 그 응용하는 바에 따라 적용될 수 있다. 일실시예에서, 정상화 신호는 모터(350)와 같이 높이 변화의 맵이 관찰될 수 있는 개방 루프 반응 회로와 드라이버 회로(420)간에 연결된 제 3 저투과 필터(421)에 의해 필터링된다. 선택적으로, 정상화 신호는 루프 필터(422)에 의해 재차 필터링되고 그리고 증폭기(423)를 거쳐 피에조 스테이지(349)에 전기적으로 연결된 폐쇄 루프 시스템에 이용될 수 있다.

설명된 높이 보정 시스템은 도 18에 전형적인 결과를 예시하는 바와 같이 비패턴화된 것과 패턴화된 것 모두를 포함하는 광범위한 웨이퍼예 대해 평가되어 있다. 라인(363)은 높이 위치에 대한 프로세스 회로의 APS 출력을 나타낸다. 높이 위치는 기계적인 게이지 도구에 의해 측정되었다. 약 70㎛를 초과하는 높이 변화에 있어, 시스템의 출력 변화는 1 볼트를 나타내었고 라인(363) 경사는 직선을 유지하였다.

도 19는 표면의 최적 높이를 획득하기 위해, 표면 높이를 자동 조절한 상태의 피에조스테이지의 효율성을 나타낸다. 피에조스테이지는 그 높이가 압전 스택에 의해 변환될 수 있는 스테이지의 일종이다. 라인(364)은 표면의 10cm 스트립을 따른 표면의 변화를 나타낸 것으로 변화치들을 보상하지 않은 상태로 도시되어 있다. 이것은 개방 루프 응답으로서 지칭된다. 10cm 스트립 너머로는 표면 높이가 거의 4㎛ 정도 변화되었다. 한편, 라인(365)은 상기와 동일한 10cm 스트립을 따른 높이 변화를 나타낸 것으로, 다만 이 경우는 높이 변화치들이 피에조스테이지에 의해 보상된 상태이다. 라인(365)에 의해 예시된 바와 같이 상기 스테이지를 통해 웨이퍼가 0.5㎛ 이하의 변동치를 갖는 균일한 높이로 유지될 수 있음은 분명하다.

상술된 바의 본 발명은 주사된 스트립 유닛이 전술된 바와 같이 이전에 주사된 인접 스트립 유닛에 기록되도록 하는 것이 중요하며, 패턴화된 웨이퍼에 있어서의 스트립-유닛 대 스트립-유닛 비교에 특히 유용하다. 또한, 검출기에 의해 생성된 신호들을 스위프 주파수로 고정하는 것은 표면의 높이 및 경사에 있어 측정된 변동치에 일치되게, 웨이퍼가 주사되는 동안 플라이상의 표면의 높이 및 경사가 자동 조절될 수 있게 함을 통해 스트립-유닛 대 스트립-유닛 비교를 용이하게 한다.

상술된 바의 자동 높이 보정 시스템에 함께 이용되는 다른 방법을 통해서는 ±1 화소 이하의 화소 오기 에러를 획득할 수 있음이 알려져 있다. 그러한 방법은 다음과 약술된다.

4개의 초기 소스로 부터 발생될 수 있는 가능한 최대 에러를 결정하는 분석이 행해진다. 제 1 소스는 시스템 메카닉스이다. 이것은 주사 빔에 평행하고 직교하는 방향 모두를 취하는 전술한 방식의 XY 스테이지의 가변 위치 공차와, 그 스테이지에서의 진동 혹은 상대 이동을 포함한다. (해결책으로는 친밀한 공차를 갖는 공기 베어링 스테이지와, 기압 절연체에 지지되고 광학부 및 스테이지를 포함하는 매우 견고한 구조체였다.) 제 2 소스는 검사 상태의 웨이퍼에 있어서의 상기 설명된 방식의 소정 Z 높이 편차이다. 미소 각도 조사기에 대한 Z 높이 편차는 곧바로 2개의 인접 스트립 유닛의 기록의 X 에러로 전사된다. Z 높이 편차들은 전술된 바의 높이 보정 시스템을 이용하여 보정한다. 제 3 소스는 스테이지의 X 위치에서의 데이터 획득과 스위프 발생의 동기화에 있어서의 에러로 부터 생긴다. 시스템의 타이밍 전자 보드는 X 스테이지 4분 신호들을 디코딩시키고 스테이지 위치에서의 데이터 획득과 스위프 발생을 동기화시킨다.) 에러의 제 4 소스는 주사용 광학부를 통한 기류에 기인하는 빔 스파크이다. 주사 빔의 편향을 방지하기 위해서 기류는 충분히 낮은 속도로 유지되어야 한다. 부시스템들의 사양 및 구성은 이들 시스템 에러들을 최소화시키는데 초점이 맞춰졌다.

당업자들에게는 분명하겠지만, 시스템 기록상의 필요 요건들은 임의의 2개의 스트립 유닛을 충분히 큰 메모리 버퍼로 완충시키고 그 영상들을 전자적으로 기록하고 나서 전술한 바의 검출 및 확인 처리를 적용함으로써 만족될 수 있다. 이러한 방법은 본 발명을 통해 적용될 수 있다.

시스템 특징

모두 이용되는 경우, 전술한 진보적인 특징의 다양한 조합이 인라인 검사에 대한 적절한 작업 처리량 및 합리적인 비용으로 최고의 검사 감도를 달성하는데 이용될 수 있다. 이들 조합이 탐구되기 이전에는, 그것은 도 1A - 6과 관련하여 시스템의 조사 광학부(illumination optics)에 관련된 작업 처리량 및 감도 결과를 다소 세부적으로 설명하는데 이용될 수 있었다. 도 1A - 6에서, 전술한 이들 특징에 대한 해당 설명과, 검출 감도와 작업 처리량의 고려 사항에 대한 개선된 다음 설명은 1995년 7월 10일 자로 출원된 Mehrdad Nikoonahad와 Stanley E. Stokowski의 명의로 된 특허 출원 제08/499,995호의 "표면 상의 이상을 검사하기 위한 주사 시스템(Scanning System for Inspecting Anomalies on Surfaces)" 으로부터 인용된다.

개선된 검출 감도

당업자에게 공지된 바와 같이, A O D(30)는 50과 같은 각각의 짧은 스위프를 따라 빔(38)이 주사하도록 하는데 이용되는 경우, 빔의 편향을 개시하기 위해 A O D 의 변환부에 의해 발생된 정상파는 광학적인 구경을 충진하는데 주사 초기에 시간을 필요로 한다. 바람직하게는, 어떠한 데이터 샘플도 이러한 시간 동안에는 주사의 초기 부분에서 취해지지 않는다. 만약 L이 빔의 주사의 총 길이라면, 데이터 샘플이 취해진 L의 부분중 길이 1은 l =

L에 주어진 부하 시간율(duty factor)(

)로 불리워지는 양이다. 이 부하 시간율은 이러한 특성의 A O D 로 인해 시스템에 관한 일정량의 오버헤드이다. 따라서, 양(l)은 전술한 스위프의 길이이다.

검출 감도라는 관점으로부터, 조사된 스폿(10)의 최소 폭(w)이 최소화되도록 시스템(20)의 조사 광학부를 설계하는 것이 바람직하다. 최소 폭(w)은 렌즈(36)의 초점 거리에 비례하고, 빔(28, 32)의 빔 직경에 반비례한다. 따라서, 최소 폭(w)은 렌즈(36)의 초점 거리를 감소시키거나 빔(28)의 직경을 증가시킴으로써, 또는 모두에 의해 감소될 수 있다. 렌즈(36)의 초점 거리가 증가되는 경우, 이는 바람직하지 않을 수도 있는 스위프(50)의 길이를 증가시킨다. 빔(28)의 직경이 A O D(30)에서 경정의 클리어 구경에 필적하게 되는 경우, 이는 바람직하지 않을 수도 있는 보다 높은 레벨 사이드로브(sidelobe)를 발생시킨다. 전술한 바와 같이, 증가된 레벨의 사이드로브는 배경 신호 레벨을 증가시킨다. 본 출원인은 A O D(30)에서 결정의 클리어 구경과 빔(28, 32)의 직경 사이의 비가 1.2를 초과하는 것이 바람직하다는 것을 발견했다. 이 비는 k로 표시된다.

k를 1.2 이상으로 유지하면서, 빔(28, 32)의 빔 직경을 증가시키는 것이 큰 A O D 결정을 사용함으로써 가능하다. 그러나, 비용이라는 고려 사항을 제외하더라도, A O D 결정이 커질수록, 손실이 더 커지게 됨으로써, A O D 장치의 회절 효율을 저하시킨다. 이러한 이유로, 감도 및 작업 처리량의 요구 조건을 만족시키는 동시에, 가능한 한 적은 A O D 결정을 사용하는 것이 바람직하다. A O D(30)로 들어가는 빔(28)이 가우스 세기 프로파일을 가진다면, A O D 의 클리어 구경, 즉 D는 이하 방정식을 만족시킨다.

[수학식3]

여기에서, L은 총 주사 길이이고, v는 A O D 결정(30)에서 음속이고, w는 표면(40) 상에서 단축의 타원 스폿의 길이 (또는 비타원인 경우에는 최소 폭의 스폿)이고, △f, 즉 (f2-f1)은 A O D(30)의 대역 폭이고, T는 스위프의 지속 기간이고, Π는 통상적으로 "파이(pi)"로서 알려진 직경에 대한 원주의 비이다. 상수 k는 1.2 ∼5의 범위가 바람직하다. 일 실시예에 있어서, k는 1.7이고, L은 약 2∼10mm의 범위에 속한다.

작업 처리량의 고려 사항

웨이퍼의 전체 표면을 검사하기 위해 인라인 검사에 이용될 반도체 웨이퍼 검사 기구에 대하여, 작업 처리량의 고려 사항은 탁월하다. 따라서, 전술한 감도 능력을 제외하더라도, 본 발명의 웨이퍼 검사 시스템이 높은 작업 처리량을 가지는 것도 또한 바람직하다. 이러한 의미에서, 작업 처리량은 시간당 검사되는 반도체 웨이퍼의 수를 나타낸다. 먼저 반도체 웨이퍼를 검사하는데 필요한 시간은 웨이퍼의 전체 표면을 주사하기 위해 조사 광선에 필요한 시간을 포함한다. 전술한 짧은 스위프를 수행하기 위해, 전체 표면을 주사하는데 필요한 시간은 수많은 인자에 의존한다. 인자들중 하나는 조사 빔의 조사 각도, 또는

의 값, 즉 도 3에 도시된 검사 대상 표면(40)에 대한 법선(150)과 조사 빔 사이의 각도임에 명백하다.

의 값이 클수록(즉, 입사 접지각이 작을수록), 도 1A에서의 스폿(10)의 형상은 더욱 길어지게 되고, 검사되는 영역은 더 커지게 된다. 작업 처리량에 영향을 미치는 또 다른 인자는 조사 빔의 세기 분포가 예컨대, 가우스 분포의 형태로 통상적으로 편평하지 않지만 변한다는 사실에 있다. 따라서, 표면 상의 임의의 지점으로부터의 산란 세기는 그 지점에서 조사하는 빛의 세기에 의존한다. 그와 같은 세기의 변동을 보상하기 위해, 수많은 데이터 포인트가 특정 지점으로부터 산란에 의해 얻게 되며, 이때 스폿은 전술한 도 5에 예시된 방식으로 그 지점을 가로질러 이동하게 된다.

전술한 바와 같이, 스폿(10, 10', 10")의 최소 폭(즉, 단축의 길이)은 w이다. 만약 조사 광선과 검사 대상 표면(40)에 대한 법선(150) 사이의 각도가 도 3에 도시된 바와 같은

인 경우, 그때 타원(10, 10', 10")의 장축의 크기는 w/cos

이다. 따라서, 각각의 짧은 스위프에 있어서, 조사하는 빛의 빔에 의해 순차적으로 조사된 영역은 (w/cos

)*1 에 의해 주어지며, 1은 50과 같은 스위프의 길이이다. 따라서, 표면(40)의 반경이 R이고, 빔이 짧은 스위프를 주사하는데 걸리는 시간이 T이며, 그때 조사 빔이 전체 웨이퍼를 가로질러 주사하는데 걸리는 시간은 NΠR2Tcos

/lw 에 의해 주어진다. (여기에서, 조사 광학부가 스트립들, 예컨대 스트립(54, 56) 사이에 빔을 이동시키는데 필요한 시간은 고려되지 않았다.) 이 표현에서, N은 가령 10, 10', 10"과 같은 각각의 스폿에서 X 축선을 따라 화소의 수이며, 이는 표면 상의 각각의 화소가 전술한 바와 같이 X 방향에서 조사 세기의 변동을 고려하기 위해 주사하는 과정 중에 N개의 횟수로 조사되기 때문이다. 4개의 데이터 포인트가 X 및 Y 방향 모두에서 취해진 도 5에 도시된 양호한 실시예에 있어서, N은 4의 값을 가진다.

도 2 내지 도 4와 관련하여 전술한 주사 과정에 있어서, 조사 광학부는 가령 스트립(54, 56)과 같은 스트립들 사이에 조사 스폿을 이동시키는데 시간을 필요로 한다는 것을 유의해야 한다. τ은 스트립들 사이에 조사 스폿을 이동시키는데 필요한 시간이라면, 그때 이러한 추가의 시간은 전체 웨이퍼 표면을 주사하는데 필요한 총 시간을 제공하는 것으로 설명되어야 한다. 전술한 양호한 실시예에 있어서, 모터를 포함하는 XY 스테이지(124)는 표면을 이동시키기 위해 이용되어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 표면 상의 하나의 스트립을 주사하기 위한 위치로부터 인접한 스트립까지 조사 스폿을 이동시킨다. 반경 R인 원형 웨이퍼에 대하여, 스폿은 전체 웨이퍼 상의 포든 스트립을 가로질러 스폿을 이동시키기 위해 인접한 스트립들 사이에서 2R/

L 횟수로 이동될 필요가 있으며, 필요한 추가의 시간은 다음 방정식 (4)에 의해 주어지는 2Rτ/

L이며, 여기에서

은 부하 시간율이다.

[수학식4]

따라서, 반경 R인 웨이퍼의 전체 표면을 주사하는데 걸리는 총 시간 ts는 다음 방정식 (5)에 의해 주어진다.

[수학식5]

여기에서, 방정식 (4),(5)의 정의는 방정식 (3)과 관련하여 이미 제공되었다.

상기 방정식 (5)로부터, 50과 같은 스위프를 따라 주사할 시간(T)이 짧을수록, 전체 웨이퍼를 주사하는데 필요한 시간은 더 짧아지며, 따라서 작업 처리량(throughput)이 더 많아진다는 것은 명백하다. 시간(T)은 데이터 속도를 측정하는 처프 지속 기간(chirp duration)으로서 불리워진다.

상기 방정식 (3)으로부터, 주어진 스폿 크기, 스위프의 길이, 그리고 k의 값에 대하여, 대역폭 △f, 즉 f2-f1이 더 좁을수록, A O D를 필요로 하는 클리어 구경 (clear aperature)이 더 작아진다는 것은 명백하다. A O D로부터 최대 대역폭을 얻기 위해, A O D는 가능한 최대 주파수에서 동작해야하고, 그때 변환기의 중심 주파수 근처에 하나의 옥타브 대역폭을 얻을 것을 기대한다. 그러나, A O D 결정에서 음향 손실은 중심 주파수의 동작과 함께 증가한다. 큰 음향 손실은 2개의 주된 문제점, 즉 회절 효율의 감소 및 결정에서 유도된 열적인 에러를 발생시킬 수 있다. 회절 효율의 감소는 소립자에 대한시스템의 감도를 감소시킨다. A O D 변환기가 고주파수에서 동작되는 경우에, 대부분의 음향 에너지는 A O D 결정에서 열적인 구배를 설정하는 열로 전환된다. 그와 같은 열적인 구배는 다음에 변형을 검출하기 위한 감도의 감소에 이르는 초점(focal spot)을 저하시킴으로써 에러를 발생시킨다. 따라서, 가능한 한 변환기의 중심 주파수를 낮게 선택함으로써 음향 손실을 최소화하는 것이 바람직하다. 그 후에, 허용 검출 감도 및 허용 작업 처리량을 산출하기 위해 절충안을 찾아내야 한다. 본 출원인은 50-300 MHz의 범위에 있는 중심 주파수와, 50-250 MHz의 범위에 속하는 것이 바람직한 대역폭이 허용 가능하다는 것을 발견했다. A O D(30)는 도 2에서 발생기(80)로부터 선형 주파수 변조된(FM) 처프 신호(chirp signal)에 의해 작동되는 것이 바람직하다. 양

L 또는 l은 스위프의 유효 길이이고, 양호한 실시예에 있어서, 유효 길이는 2-10mm의 범위에 속하지만, 5.47mm의 값을 가지는 것이 더욱 바람직하며, L은 6.2mm의 값을 가진다.

상기 방정식 (5)로부터, 각도(

)가 더 클수록, 작업 처리량은 더 많아진다는 것을 알 수 있으며, 이는 조사된 스폿이 더 넓은 표면적을 덮기 때문이다. 그러나, 전술한 바와 같이, 스폿 크기가 더 클수록, 검출 감도는 더 낮아진다. 양호한 실시예에 있어서,

는 10° ∼ 85°의 범위에 있지만, 50°∼ 89°의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 방정식 (5)로부터, 조사된 스폿 직경을 가로질러 취한 샘플의 수가 많을수록, 웨이퍼를 주사하는데 필요한 시간은 더 길다는 것은 명백하다. 양호한 실시예에 있어서, 두 직교 축선(X, Y)을 따라 조사된 스폿 직경을 가로질러 측정된 샘플의 수는 2∼10개의 범위에 속한다.

감도를 고려한 경우, 조사된 영역의 최소 폭(w)은 5∼15㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다.

가 50°∼ 80°의 범위에 있는 경우, 그때 조사빔은 표면은 적어도 약 2.5㎠/s, 더욱 바람직하게는 약 2.5∼3.8㎠/s의 범위의 속도에서 검사되는 그런 속도에서 50과 같은 스위프를 조사한다.

상기 방정식 (5)로부터, 조사된 스폿이 스트립(54, 56)과 같은 인접한 스트립 사이에 전이되도록 조사 빔 또는 웨이퍼를 이동시키는데 필요한 시간이 고려하는 경우, 그때 전체 표면(40)을 주사하기 위한 평균 속도는 스위프(50)와 같은 스위프를 주사하기 위한 평균 속도에 비해 감소된다. 또한, 전체 웨이퍼를 검사하기 위한 속도는 웨이퍼 상의 각각의 화소(pixel)가 도 6을 참조로 하여 전술한 바와 같이 여러번 주사되기 때문에 추가로 감소된다. τ의 값이 약 0.3초인 경우, 그리고 각각의 스위프를 따라 주사 속도는 적어도 2.5㎠/s인 경우, 그때 전체 표면을 주사하는 조사빔에 대한 평균 속도는 적어도 약 1.5㎠/s이다. 양호한 실시예에 있어서, 평균 속도는 약 1.5 ∼ 5㎠/s의 범위에 속하는 것이 바람직하다. 주사된 표면(40)이 이 표면을 따라 어느 방향으로도 적어도 200mm의 치수를 가진다면, 그때 조사 빔은 약 50∼90초 안에 전체 표면을 주사할 것이다. 전술한 바와 같이, 스위프(50)와 같은 스위프의 길이는 검사된 표면(40)의 치수에 비해 짧은 것이 바람직하다. 양호한 실시예에 있어서, 이들 스위프는 약 2∼10mm의 범위에 실질적으로 속한다.

양호한 실시예에 있어서, 발생기(80)는 처프 지속 기간이 약 20∼200㎲(microsecond)의 범위에 속하는 것이 바람직하고, 약 80∼120㎲의 범위에 속하는 것이 더욱 바람직하도록 A O D를 동작하기 위해 선형 FM 처프 신호를 공급한다. A O D(30)에 의한 편향 이전의 빔(28)은 약 4∼12mm의 범위에서 적어도 하나의 단면 치수(가령, 더 긴 치수)를 가진다. 바람직하게는, 주사 렌즈(36)는 빔(38)이 원심적으로 표면(40)을 주사하도록 A O D(30)으로부터 이격하여 하나의 초점 거리상에 실질적으로 위치한다.

상기로부터, 고감도와 높은 작업 처리량 표면 검사 시스템에 대한 본 발명의 목적은 데이타 샐플링에 대한 적당한 비용으로 보통의 데이터 속도(가령, 20MHz)를 이용하여 달성되었고, 처리 전자기기는 여전히 달성될 수 있다는 것은 명백하다. 이 시스템은 64 및 256 메가비트 DRAM 기술용 패턴 웨이퍼와 같이, 0.25 및 0.35㎛ 설계 규정을 이용하여 패턴 웨이퍼를 검사할 수 있다. 그 시스템은 메모리 및 논리 장치에 관한 오염 입자 및 패턴 결함을 검출할 수 있다. 검사 대상 시스템(20)에 준비된 스테이지(124)의 웨이퍼(40)와, 이에 관련된 고유의 지체(웨이퍼당 약 25 초)를 제거하여 대체하기 위한 현재 최첨단 로봇 구현(robotic implementation)을 이용하여, 전술한 시스템(20)은 150mm 직경 웨이퍼(6 인치 웨이퍼)에 대하여 시간당 약 40개의 웨이퍼를 초과하여, 200mm 직경 웨이퍼(8 인치 웨이퍼)에 대하여 시간당 약 20개의 웨이퍼를 초과하여, 그리고 300mm 직경 웨이퍼(12 인치 웨이퍼)에 대하여 시간당 약 10개의 웨이퍼를 초과하여 검사할 수 있다.

전술한 본 발명에서 스위프가 직선과 같이 설명 및 예시되었을지라도, 또한 곡선 스위프도 예컨대, 웨이퍼가 전술한 바와 같이 X 및 Y 방향으로 직선을 따라 번역되는 대신에 임의의 축선을 중심으로 회전되는 것과 같이, 이용되는 것이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 전술한 양호한 실시예에서 스위프는 웨이퍼의 거의 직사각형 스트립을 덮는 각각의 어레이를 형성할지라도, 스위프의 다른 상이한 배치가 전체, 또는 거의 전체 표면(40)을 덮는 것도 가능하다는 것을 이해할 것이며, 이러한 변형 또는 다른 변형도 본 발명에 범주에 속한다. 스폿(10)이 표면(40)의 연부로 접근함에 따라, 스위프의 길이는 스폿이 표면(40)을 벗어나지 않도록 감소된다. 전술한 모든 장점은 스위프중 적어도 일부는 각각 표면 치수보다 더 짧은 스팬(span)을 가지는 경우에, 비록 스위프가 상이한 길이로 구성될지라도 달성된다.

데이터 속도, 작업 처리량, 감도 및 버퍼 크기

전술한 바와 같이, 데이터 처리 서브시스템의 데이터 속도는 도 2의 타이밍 전자기기(84)와 동기화되고, 따라서 조사 시스템의 주사 속도와 동기화된다. 전술한 검사 시스템은 데이터 처리를 50MHz 이하(더욱 바람직하게는, 20MHz와 같이, 최근의 기술 수준에서 30MHz 이하)의 데이터 속도로 수행될 수 있게 하는 한편, 전술한 작업 처리량을 여전히 유지시킨다. 상술한 바와 같이, 시스템의 작업 처리량은 각각의 스위프를 가로지르는 스위프에서 주사 속도에 의해, 스트립(54, 56)과 같은 각각의 스트립을 덮는 주사 속도에 의해, 뿐만 아니라 단일의 웨이퍼를 가로지르는 주사 속도에 의해 표시된다. 바람직하게는 시스템의 감도는 더 작은 스폿 크기, 예컨대 5∼15㎛의 범위에서의 스폿 크기를 이용함으로써 개선된다. 조사의 균일성은 스위프가 짧기 때문에, 즉 길이에 있어서 단지 약 2∼10mm이기 때문에 유지된다.

샘플링 주파수(f_s) 및 평균 데이터 속도(f_av)와 관련하여, 더 작은 스폿 크기(w) 및/또는 더 짧은 스위프 시간은 이들 샘플링 주파수와 평균 데이터 속도를 증가시킨다. 스폿 크기(w)를 이용하여 시간(T) 동안에 유효 길이(l)를 주사하고, w내에서 N개의 샘플을 취하는 경우, 데이터를 얻기 위한 샘플링 주파수(f_s) 및 평균 데이터 속도(f_av)는

[수학식6]

[수학식7]

에 의해 주어진다. 여기에서, l은 상기와 같이 스위프의 유효 길이이고, L은 주사의 총길이이다.

데이터 처리 알고리즘이 일반적이고, 전술한 바와 같이 이미징 시스템(imaging system)에 이용될 수 있다할지라도, 데이터 처리용의 특정 회로는 시스템 의존적이다. 양호한 실시예가 되는 레이저 주사 시스템과 관련하여, 스트립 유닛으로부터 데이터를 저장하기 위한 버퍼의 크기는 조사 각도(

), 스폿 직경(w), 유효 주사 길이(l), 그리고 X 및 Y의 양방향에서 포인트 분포 함수(point spread function)로부터 구해진 샘플의 수(N)의 일차 함수이다. 스위프를 따라 샘플의 수는 Nl/w 또는 NL

/w 의해 주어진다. X 방향에서, 스위프의 수는 Nd cos

/w에 의해 주어지며, 여기에서 d는 X 방향에서 스트립의 폭이다. 따라서, 도 12에 도시된 기본적인 반복 패턴 d에 대하여, 스트립 유닛 버퍼 크기에 필요한 최소값은

바이트에서 버퍼 크기에 필요한 최소값 = 2N²l cos

/w

에 의해 주어진다. 여기에서 각각의 샘플은 메로리중 2 바이트를 차지하는 것으로 가정되었다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 하여 설명되었을지라도, 변형 및 변화는 첨부된 클레임에 의해서만 한정될 수 있는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해해야만 한다.

Claims (67)

1. 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템으로서,

   표면을 광학적으로 주사하기 위한 수단:

   표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로부터 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치를 유도하기 위한 수단;

   적어도 제 2 화소 위치 등과 그에 인접하게 위치한 위치들로서 표면의 기준 영상을 형성하는 인접 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들로부터 상기 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 에러 한계를 결정하는 수단; 및

   적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치와 제 2 화소 위치 등에 대해 저장된 광도치와의 편차를 상기 에러 한계와 비교함으로써 이상 징후들을 식별하기 위한 수단;을 구비하며,

   상기 에러 한계는 제 2 화소 위치 등과 그 인접하게 위치한 위치들로서 표면의 기준 영상을 형성하는 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들 간의 최대 편차에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복하는 형상의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치 등은 인접 패턴에 위치하며, 상기 결정 수단은 상기 제 2 화소 위치들과 그 인접 위치들로서 표면의 기준 영상을 형성하는 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 버퍼 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치에 대한 수집된 광의 광도치와 상기 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치는 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 광학 주사 수단은 상기 표면을 주사하기 위해 소정의 집광 빔을 경사진 각도로 진행시키며, 상기 시스템은 광선 빔의 경면 반사를 측정하면서, 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치에 대한 수집된 광의 광도치와 상기 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치는 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되며,

   상기 결정 수단은 제 2 화소 위치와 기준 영상로서의 그 인접 화소 위치들을 위해 저장된 광도치들 간의 최대 편차의 배수인 소정의 수치로 상기 에러 한계를 설정하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 수집 및 유도 수단은 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서 수집된 광으로부터 상기 제 1 화소 위치에 대한 상기 광도치를 유도하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 식별 수단은 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 상기 저장된 제 2 화소 위치에 대한 광도치 사이의 편차를, 상기 저장된 상기 제 2 화소 위치에 대한 광도치에 비례하는 제 2 한계치에도 비교하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 식별 수단은 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 상기 저장된 제 2 화소 위치에 대한 광도치 사이의 편차를, 시스템 노이즈 함수인 제 3 한계치에도 비교하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
9. 제1항에 있어서, 제 1 화소 위치의 식별 수치가 제 2 화소 위치의 식별 수치의 2 내지 16에 해당하는 배수인지의 여부를 확인하는 것을 통해 상기 식별된 이상 징후를 확인하기 위한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하기 위한 메모리 수단과;

    회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 1 변환치를 획득하고 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 2 변환치를 획득함으로써 식별된 이상 징후들을 확인하며, 그리고 상기 제 1, 제 2 변환치들간의 편차가 예정된 회선 한계를 초과하는 지의 여부를 결정하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 시스템은 함수 피크에서 혹은 그 근처에 상기 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 적어도 제 1 화소 위치 등이 중심에 자리하고 있는 제 1 화소 위치 행렬을 구성하는 2차원의 제 1 화소 위치 행렬을 형성하며, 상기 제 1 화소 위치 행렬은 상기 시스템의 포인트 스프레드 함수를 예정된 광도 레벨 이상으로 커버링하며, 제 2 화소 위치의 상기 인접 화소 위치들은 상기 제 2 화소 위치가 중심에 자리하고 상기 제 1 화소 위치 행렬과 동일한 크기를 갖는 제 2 화소 위치 행렬을 형성하며;

    상기 확인 수단은 제 1 변환치의 획득을 위해 상기 회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치 행렬에서의 광도치들에 대해 회전 변환하고, 제 2 변환치의 획득을 위해 상기 회선 행렬을 상기 제 2 화소 위치 행렬에서의 광도치들에 대해 회전 변환하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기 회선 행렬은 주변 및 중심을 가지며, 여기서 주변에서 값이 양이고 중심에서 값이 음이며, 또는 주변에서 값이 음이고 중심에서 값이 양인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
13. 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템으로서,

    표면을 광학적으로 주사하기 위한 수단과;

    표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로부터 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 유도하기 위한 수단과;

    상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치 등의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 메모리 수단과;

    제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 소정의 식별 수치들 각각이 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들의 대응하는 화소 위치에 대해 저장되어 있는 수치를 초과하는 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후들을 식별하는 수단을 구비하며;

    상기 제 2 화소 위치는 적어도 제 1 화소 위치 등의 제위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기 시스템은 함수 피크에 흑은 그 근처에 상기 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 적어도 제 1 화소 위치 등이 중심에 자리하고 있는 제 1 행렬을 구성하는 2차원의 제 1 행렬을 형성하며, 상기 제 1 행렬은 상기 시스템의 포인트 스프레드 함수를 예정된 광도 레벨 이상으로 커버링하며, 제 2 화소 위치의 상기 인접 화소 위치들은 상기 제 2 화소 위치가 중심에 자리하고 상기 제 1 행렬과 동일한 크기를 갖는 제 2 행렬을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
15. 제14항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 행렬은 3× 3 행렬인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
16. 제13항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복하는 형상의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치들은 인접 패턴에 위치하며, 상기 결정 수단은 상기 제 2 화소 위치와, 상기 표면의 기준 영상으로서 제 2 화소 위치의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 버퍼 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
17. 제13항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치에 대한 수집된 광의 광도치와 상기 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치는 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
18. 제17항에 있어서, 상기 광학 주사 수단은 상기 표면을 주사하기 위해 소정의 집광 빔을 경사진 각도로 진행시키며, 상기 시스템은 광선 빔의 경면 반사를 측정하면서, 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
19. 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법에 있어서,

    표면을 광학적으로 주사하는 단계;

    그 표면에서 산란된 광을 수집하고, 그 수집된 광으로부터 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치를 유도하는 단계;

    상기 제 1 화소 위치에 대응하는 적어도 제 2 화소 위치 등과 그에 인접하게 위치하여 표면의 기준 영상을 형성하는 화소 위치들에 대해 저장된 수치들로부터 적어도 상기 제 1 화소 위치 등에 대한 에러 한계를 결정하는 단계; 및

    적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치와 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치와의 편차를 상기 에러 한계와 비교함으로써 이상 징후들을 식별하는 단계; 를 포함하며;

    상기 에러 한계는 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치와 기준 영상으로서 제 2 화소 위치에 인접한 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들 간의 최대 편차에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복하는 형태의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치들은 인접하는 패턴에 위치하며, 상기 결정 단계는 상기 제 2 화소 위치와 그에 인접한 위치들로 표면의 기준 영상을 형성하는 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
21. 제19항에 있어서, 상기 주사, 수집 및 유도 단계들은 제 1 화소 위치에 대한 수집광의 광도치와 상기 제 2 화소 위치에 대해 상기 저장된 광도치들이 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 광학 주사 단계는 상기 표면을 주사하기 위해 소정의 집광 빔을 경사진 각도로 진행시키며, 상기 방법은 광선 빔의 경면 반사를 측정하면서, 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
23. 제19항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치에 수집된 광의 광도치와 상기 제 2 화소 위치에 대해 저장된 광도치들이 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되며,

    상기 결정 단계는 제 2 화소 위치와 기준 영상으로서의 그 인접 화소 위치들을 위해 저장된 광도치들 간의 최대 편차의 배수인 소정의 수치로 상기 에러 한계를 설정하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
24. 제19항에 있어서, 상기 수집 및 유도 단계는 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서 수집된 광으로부터 상기 제 1 화소 위치에 대한 상기 광도치를 유도하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 방법은 함수 피크에 혹은 그 근처에 상기 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 상기 제 1 화소 위치가 중심에 자리하고 있는 행렬을 구성하는 2차원 행렬을 형성하며, 상기 행렬은 상기 방법의 특징적인 포인트 스프레드 함수를 예정된 광도 레벨 이상으로 커버링하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
26. 제19항에 있어서, 상기 식별 단계는 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 상기 저장된 제 2 화소 위치에 대한 광도치 사이의 편차를, 상기 저장된 상기 제 2 화소 위치에 대한 광도치에 비례하는 제 2 한계치에도 비교하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
27. 제19항에 있어서, 상기 식별 단계는 제 1 화소 위치에 대한 광도치와 상기 저장된 제 2 화소 위치에 대한 광도치 사이의 편차를, 상기 방법상의 노이즈 고유 함수인 제 3 한계치에도 비교하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
28. 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법에 있어서,

    표면을 광학적으로 주사하는 단계와;

    표면에서 산란된 광을 수집하고 그 수집된 광으로부터 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 유도하는 단계와;

    상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치 등의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계와;

    제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에 대한 소정의 식별 수치들 각각이 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들의 대응하는 화소 위치에 대해 저장되어 있는 수치를 초과하는 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후들을 식별하는 단계를 포함하며;

    상기 제 2 화소 위치 등은 적어도 제 1 화소 위치 등의 제 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 방법은 함수 피크에 혹은 그 근처에 상기 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 적어도 제 1 화소 위치가 중심에 자리하고 있는 제 1 행렬을 구성하는 2차원의 제 1 행렬을 형성하며, 상기 제 1 행렬은 상기 방법의 특징적인 포인트 스프레드 함수를 예정된 광도 레벨 이상으로 커버링하며, 제 2 화소 위치의 상기 인접 화소 위치들은 상기 제 2 화소 위치가 중심에 자리하고 상기 제 1 행렬과 동일한 크기를 갖는 제 2 행렬을 형성하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
30. 제28항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복하는 형상의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치들은 인접 패턴에 위치하며, 상기 결정 단계는 상기 제 2 화소 위치와, 상기 표면의 기준 영상으로서 제 2 화소 위치의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
31. 제28항에 있어서, 상기 제 1 화소 위치에 대한 수집된 광의 광도치와 상기 제 2 위치에 대해 저장된 광도치들이 임의의 어느 측의 화소 위치에서 보다 더 정확하게 공간적으로 기록되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
32. 제31항에 있어서, 상기 광학 주사 단계는 상기 표면을 주사하기 위해 소정의 집광 빔을 경사진 각도로 진행시키며, 상기 방법은 광선 빔의 경면 반사를 측정하면서, 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 방법.
33. 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법에 있어서,

    표면상의 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치를 제공하는 단계와;

    상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치 등의 제 위치에 대응하는 적어도 제 2 화소 위치 등에 대한 광도치를 저장하는 단계와;

    적어도 제 1 화소 위치 등의 광도치가 제 2 화소 위치의 광도치의 2 내지 16에 해당하는 배수인 지의 여부를 확인하는 것을 통해 이상 징후를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
34. 제33항에 있어서, 상기 방법은 함수 피크에 혹은 그 근처에 상기 적어도 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 상기 제 1 화소 위치가 중심에 자리하고 있는 제 1 행렬을 구성하는 2차원의 제 1 행렬을 형성하며, 상기 제 1 행렬은 상기 방법의 특징적인 포인트 스프레드 함수를 예정된 광도 레벨 이상으로 커버링하며, 제 2 화소 위치의 상기 인접 화소 위치들은 제 2 화소 위치가 중심에 자리하고 상기 제 1 행렬과 동일한 크기를 갖는 제 2 행렬을 형성하며;

    상기 표면상의 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치를 제공하는 단계는 상기 제 1 행렬에서의 광도치들로 부터 평균 광도치들을 유도함으로써 상기 제 1 화소 위치에 대한 상기 광도치를 제공하며;

    상기 메모리에 저장된 제 2 화소 위치에 대한 광도치는 상기 제 2 행렬에서의 광도치들의 평균값인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
35. 제25항, 제28항, 또는 제34항에 있어서, 상기 행렬 또는 상기 제 1 및 제 2 행렬은 3× 3 행렬인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출 또는 확인하기 위한 검사 방법.
36. 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 시스템으로서,

    상기 표면상의 적어도 제 1 화소 위치 등과 그 인접 화소 위치들에 대한 광도치를 제공하는 단계와;

    상기 표면의 기준 영상의 제 2 화소 위치로서 적어도 제 1 화소 위치 등의 제 위치에 대응하는 제 2 화소 위치와, 적어도 제 1 화소 위치 등의 인접 화소 위치들의 제 위치에 대응하는 기준 영상에서의 제 2 화소의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계와;

    회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 1 변환치를 획득하고, 상기 회선 행렬을 상기 제 2 화소 위치와 그 인접 화소 위치들에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 2 변환치를 획득하고, 그리고 상기 제 1, 제 2 변환치들 간의 편차가 예정된 회선 한계를 초과하는 지의 여부를 결정함으로써 상기 식별된 이상을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
37. 제36항에 있어서, 상기 방법은 함수 피크에 혹은 그 근처에 상기 제 1 화소 위치를 갖는 포인트 스프레드 함수의 방식을 취하며, 상기 제 1 화소 위치에 인접한 화소 위치들은 적어도 제 1 화소 위치 등과 중심에 자리하고 있는 제 1 화소 위치 행렬을 구성하는 2차원의 제 1 화소 위치 행렬을 형성하며, 상기 제 1 화소 위치 행렬은 상기 방법의 특징적인 포인트 스프레드 함수를 예정된 한계 이상으로 커버링하며, 제 2 화소 위치의 상기 인접 화소 위치들은 상기 제 2 화소 위치가 중심에 자리하고 상기 제 1 화소 위치 행렬과 동일한 크기를 갖는 제 2 화소 위치 행렬을 형성하며;

    상기 확인 단계는 회선 행렬을 상기 제 1 화소 위치 행렬에서의 광도치에 대해 회전 변환하여 제 1 변환치를 획득하고, 상기 회선 행렬을 상기 제 2 화소 위치 행렬에서의 광도치들에 대해 회전 변환하여 제 2 변환치를 획득하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 회선 행렬과 제 1, 제 2 화소 위치 행렬들은 5× 5 행렬인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
39. 제37항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복하는 형상의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치는 인접 패턴에 위치하며, 상기 결정 단계는 상기 제 2 화소 위치와, 상기 표면의 기준 영상으로서의 제 2 화소 위치의 인접 화소 위치들에 대한 광도치들을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
40. 제37항에 있어서, 상기 회선 행렬은 코어 매트릭스와 페리미터 매트릭스를 구비하며, 상기 페리미터 매트릭스에서의 수치들은 양수이고 상기 코어 매트릭스에서의 수치들이 음수이거나, 상기 페리미터 매트릭스에서의 수치들은 음수이고 상기 코어 매트릭스에서의 수치들이 양수인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
41. 제40항에 있어서, 페리미터 매트릭스에서의 상기 수치들이 동일하고, 그리고 상기 코어 매트릭스에서의 수치들도 동일한 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
42. 제40항에 있어서, 상기 페리미터 매트릭스와 상기 코어 매트릭스에서의 수치들의 합은 실질적으로 0 인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
43. 제36항에 있어서, 상기 회선 한계는 상기 방법의 노이즈 고유 함수인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
44. 제36항에 있어서, 상기 회선 한계는 상기 제 2 변환치에 비례하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 확인하기 위한 검사 방법.
45. 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템으로서,

    집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 미소 각도로 진행시키는 수단과;

    상기 빔에 의해 전표면이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면간을 상대 이동시키는 수단과,

    상기 표면으로부터의 경면 반사를 검출하고, 그리고 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 측정하는 수단과;

    주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 수단과;

    표면으로부터 산란된 광을 수집하고 그리고 그렇게 수집된 광선을 전기 신호로 변환시키는 수단과;

    상기 전기 신호의 디지탈 방식 처리를 통해 이상 징후를 검출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템.
46. 제45항에 있어서, 상기 검출 및 측정 수단은 표면으로 부터의 경면 반사를 검출하고 그리고 웨이퍼의 표면 높이를 측정하기 위한 위치 센서 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템.
47. 제46항에 있어서, 상기 자동 보정 수단은 피에조스테이지를 포함하며, 상기 위치 센서 검출기는 직류 전압 출력에 반응하여 상기 웨이퍼의 높이를 자동 보정할 수 있는 상기 피에조스테이지의 제어를 위해 소정의 직류 전압 출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템.
48. 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 있어서,

    집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 미소 각도로 진행시키는 단계와;

    상기 빔에 의해 전표면이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면간을 상대 이동시키는 단계와;

    상기 표면으로 부터의 경면 반사를 검출하고, 그리고 주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 측정하는 단계와;

    주사되는 동안 상기 표면의 높이를 자동 보정하는 단계와;

    표면으로 부터 산란된 광을 수집하고 그리고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환시키는 단계와;

    상기 전기 신호의 디지탈 방식 처리를 통해 이상 징후를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
49. 제48항에 있어서, 상기 디지탈 방식 처리 단계는 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치와 표면의 기준 영상으로서 적어도 제 2 화소 위치 등에 대한 저장된 광도치 사이의 편차를 소정의 에러 한계치에 비교함으로써 이상 징후들을 검출하며, 상기 표면은 그 표면상에 다수의 반복적인 형상의 패턴을 구비하며, 상기 적어도 제 1, 제 2 화소 위치들은 인접 패턴에 위치하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
50. 제49항에 있어서, 상기 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 상기 에러 한계는 상기 제 2 화소 위치와 그에 인접한 위치들로서 표면의 기준 영상의 인접 화소 위치들에 대해 저장된 광도치들로 부터 상기 디지탈 방식 처리 단계에 의해 결정되며, 상기 에러 한계는 제 2 화소 위치와 그에 인접한 위치들로서 기준 영상의 인접 화소 위치들에 대한 저장된 광도치들간의 최대 편차에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
51. 제48항에 있어서, 상기 빔 진행 단계는 빔을 진행시키는 것을 통해, 표면상에서 일 스폿을 형성하는 소정 영역을 조사하며, 그 스폿의 크기는 5 내지 15㎛인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
52. 제48항에 있어서, 상기 상대 이동 유발 단계는 실질적으로 전표면을 포괄하는 주사 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 표면간을 상호 이동시키며, 상기 경로는 다수의 스트립으로 된 스위프들을 포함하며, 적어도 소정의 그러한 스위프들 각각은 그 전폭이 표면의 크기 보다 짧은 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
53. 제52항에 있어서, 상기 적어도 소정 스위프의 전폭은 2 내지 10mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
54. 제48항에 있어서, 상기 빔 진행 단계는 상기 빔을 진행시키는 것을 통해 주사가 이루어지는 동안 표면상의 다수 영역을 조사하며, 표면상의 그 각각의 영역은 일 스폿을 형성하며, 상기 수집 및 변환 단계는 그 수집된 광을 각 스폿내의 2 내지 10 화소들로부터 수집된 광을 나타내는 전기 신호들로 변환시키는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
55. 제48항에 있어서, 상기 디지탈 방식 처리 단계는 적어도 제 1 화소 위치 등에 대한 광도치와 이미 주사된 상태의 표면상의 기준 영상인 적어도 제 2 화소 위치 등에 대한 저장된 광도치를 비교함으로써 이상 징후들을 검출하며, 상기 제 1, 제 2 화소 위치들이 0.25의 화소 위치내에 공간 정렬되도록 상기 자동 보정 단계는 웨이퍼의 높이를 보정하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
56. 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 있어서,

    일 스폿을 형성하는 표면상의 소정 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 진행시키는 단계와;

    실질적으로 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 웨이퍼 사이를 상대 이동시키는 단계와;

    이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하며;

    상기 스폿 크기와 상기 빔 진행 및 상대 이동 유발 단계들은 상기 표면이 1.5㎠/s 이상의 속도로 검사되도록 되어 있고;

    이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
57. 제56항에 있어서, 상기 빔 진행 단계는 상기 스폿의 최소 크기가 5 내지 15㎛인 범위에 있도록 진행되는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
58. 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법에 있어서,

    표면상에서 5 내지 15㎛ 범위의 크기를 갖는 일 스폿을 형성하는 소정 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 상기 표면쪽을 향해 진행시키는 단계와;

    실질적으로 전표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면 사이를 상대 이동시키는 단계와;

    이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 단계를 포함하며;

    이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를 50 MHz 이하의 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
59. 제58항에 있어서, 상기 스폿 크기 그리고 상기 빔 진행 단계 및 상대 이동 유발 단계는, 상기 빔이 150mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 40 웨이퍼 이상의 처리량으로, 200mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 20 웨이퍼 이상의 처리량으로, 그리고 300mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 10 웨이퍼 이상의 처리량으로 웨이퍼의 전표면을 검사하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
60. 제58항에 있어서, 상기 상대 이동 유발 단계는 실질적으로 전표면을 포괄하는 주사 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 표면간을 상호 이동시키며, 상기 경로는 다수의 스트립으로 된 스위프들을 포함하며, 적어도 소정의 그러한 스위프들 각각은 그 전폭이 표면의 크기 보다 짧은 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
61. 제60항에 있어서, 상기 빔 진행 단계는 상기 빔을 진행시키는 것을 통해 주사가 이루어지는 동안 표면상의 다수 영역을 조사하며, 표면상의 그 각각의 영역은 일 스폿을 형성하며, 상기 수집 및 변환 단계는 그 수집된 광을 각 스폿내의 N 화소들로 부터 수집된 광을 나타내는 전기 신호들로 변환시키며, 상기 N은 2 내지 10의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
62. 제60항에 있어서, 상기 데이터 클락 속도는 N과 스위프들의 전폭에 비례하며, 상기 스폿의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
63. 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템으로서,

    주사되는 동안 표면상의 다수 영역을 조사하기 위해, 집속된 광선 빔을 그 표면쪽을 향해 그 표면에 수직한 방향에서

    

    정도 경사진 각도로 진행시키는 수단을 구비하며; 이때 조사된 표면상의 각 영역은 w 크기의 일 스폿을 형성하며, 상기 수집 및 변환 단계는 그 수집된 광을 각 스폿내의 N 화소로부터 수집된 광을 나타내는 전기 신호로 변환시키며;

    실질적으로 전 표면을 포괄하는 사행 경로를 따라 빔이 주사되도록 상기 빔과 상기 표면 사이를 상대 이동시키는 수단을 구비하며; 이때 상기 경로는 표면의 길이 보다 짧은 유효 길이(l)를 갖는, 다수의 스트립으로 된 스위프를 포함하며, 상기 빔은 각각의 스위프를 소정 시간(T) 내에 주사하며;

    이상 징후의 검출을 위해 상기 경로를 따라 산란된 광을 수집하고 그렇게 수집된 광을 전기 신호로 변환하는 수단을 구비하며; 그리고,

    이상 징후들의 검출을 위해 상기 전기 신호를, Nl/wT 에 비례하는 데이터 클락 속도로 디지탈 방식 처리하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템.
64. 제63항에 있어서, 상기 표면은 그 표면상에 반복하는 형태의 패턴을 구비하며, 상기 수집 및 변환 수단은 반복하는 패턴중 제 1 패턴에 있는 제 1 화소 위치나 그 근처의 표면에서 산란된 광을 수집하고 그리고 그렇게 수집된 광을 제 1 신호로 변환시키며, 상기 처리 수단은 상기 제 1 신호와의 비교를 위해 상기 제 1 패턴에 인접한 패턴으로부터 상기 제 2 화소 위치에 대한 제 2 전기 신호를 저장하기 위한 버퍼 수단을 포함하며;

    상기 처리 수단은 제 2 전기 신호의 저장을 위한 버퍼 수단을 포함하며, 상기 버퍼 수단은 N²ld cos

    

    /w² 에 비례하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 시스템.
65. 제12항에 있어서, 주변에서 상기 값과 중심에서 상기 값의 합이 실질상 0 인 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 검사 시스템.
66. 제56항에 있어서, 상기 스폿 크기 그리고 상기 빔 진행 단계 및 상대 이동 유발 단계는, 상기 빔이 150mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 40 웨이퍼 이상의 처리량으로, 200mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 20 웨이퍼 이상의 처리량으로, 그리고 300mm 직경의 웨이퍼에 대해 시간당 10 웨이퍼 이상의 처리량으로 웨이퍼의 전표면을 검사하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.
67. 제56항에 있어서, 상기 표면은 표면을 따라 임의의 방향으로 200mm 이상의 치수를 가지며, 상기 빔 진행 단계 및 상대 이동 유발 단계는 상기 빔이 50에서 90초 내에 전 표면을 주사하는 것을 특징으로 하는 표면상의 이상을 검출하기 위한 방법.

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