KR101863128B1 - 다방향으로 반사된 조명을 포획하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광학 검사 시스템은 기판의 표면으로부터 복수의 방향으로 반사된 조명을 동시에 포착하도록 구성되어 있으며, 이에 의해 조명이 단일의 방향으로부터만 포착될 때 반사된 강도 변동의 결과로서 기판 표면 양태의 부정확하거나 불완전한 특성을 극복한다. 이러한 시스템은 표면을 벗어나 반사되는 조명의 적어도 두 개의 빔을 동시에 포착하도록 구성된 이미지 포착 디바이스 및 한 세트의 조명기를 포함한다. 이미지 포착 디바이스에 의해 동시에 포착되는 조명의 적어도 두 개의 빔은 자신들의 반사 이동 경로 간의 상이한 각도 분리를 가진다. 상기 한 세트의 조명기는 표면에 입사하는 세선 조명의 하나 이상의 조명을 제공하도록 위치하고 구성된 세트의 세선 조명기를 포함한다. 예를 들어, 세선 조명기의 두 개의 빔은 수직 축에 대한 상이한 입사각으로 표면으로 지향할 수 있다.

Description

다방향으로 반사된 조명을 포획하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CAPTURING ILLUMINATION REFLECTED IN MULTIPLE DIRECTIONS}
본 발명은 일반적으로 웨이퍼 검사 공정에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 반도체 구성요소를 검사하기 위한 자동화된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
완성된 반도체 구성요소, 예를 들어 반도체 웨이퍼 및 다이를 지속적으로 고품질로 유지하기 위한 성능은 반도체 산업에서 점점 필수적으로 되고 있다. 반도체 웨이퍼 제조 기술은 지속적으로 개선되어, 반도체 웨이퍼의 표면 영역을 소형화하면서 표면 영역에 집적되는 특징부의 수는 증가하여 왔다. 따라서, 반도체 웨이퍼(즉, 고성능 반도체 웨이퍼)의 소형화된 표면 영역에 더 많은 특징부를 집적할 수 있도록 하기 위해 반도체 웨이퍼 제조 시에 사용되는 포토리소그래피 프로세스가 더 복잡해지고 있다. 결론적으로, 반도체 웨이퍼 상의 잠재적 결함부의 크기가 통상적으로 미크론 내지 서브미크론 범위에 있다.
완성된 반도체 웨이퍼를 고품질로 지속적으로 유지하기 위해 반도체 웨이퍼 품질 제어 및 검사 과정을 개선해야 하는 압박이 반도체 웨이퍼의 제조업자에게 가중되고 있음이 자명하다. 반도체 웨이퍼는 통상적으로 표면 미립자, 결점, 파문(uldulation) 및 그외 불규칙한 상태와 같은, 결함을 알아내기 위해 검사된다. 이러한 결함은 반도체 웨이퍼의 최종 성능에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 반도체 웨이퍼를 제조하는 중에 결함이 있는 반도체 웨이퍼를 제거하거나 추출해 내는 것이 중요하다.
반도체 검사 시스템 및 공정은 발전하여 왔다. 예를 들어, 고해상도의 촬영 시스템, 고속 컴퓨터, 및 고급의 정밀한 기계 핸들링 시스템이 작동하여 왔다. 또한, 반도체 웨이퍼 검사 시스템, 방법, 및 기술은 종래부터 명시야 조명(brightfield illumination), 암시야 조명(darkfield illumination) 및 공간 필터링 기술 중 적어도 하나를 활용하여 왔다.
명시야상(brigthfield imaging)을 이용하면, 반도체 웨이퍼 상의 미립자가 이미지 포착 장치의 수집 구경(collecting aperture)으로부터 흩어지게 되고, 이에 의해 이미지 포착 장치로의 복귀 에너지가 감소한다. 입자가 렌즈 또는 디티털라이징 픽셀의 광학 포인트 확산 기능에 비해 작을 때, 이 입자를 에워싸는 중간 영역으로부터의 명시야 에너지(brigthfield energy)는 일반적으로 이 입자와 관련해서 대량의 에너지에 기여하게 되고, 이에 의해 입자를 검출하기가 어렵게 된다. 또한, 작은 입자 크기에 의한 에너지의 미세한 감소는 종종 입자 주의의 중간 영역으로부터의 반사율 변동에 의해 표시되고, 이에 의해 결함 검출의 오류 확률이 높아진다. 이러한 현상을 극복하기 위해, 반도체 검사 시스템은 해상도가 높은 고성능 카메라(high-end camera)를 구비하며, 이 고성능 카메라는 반도체 웨이퍼의 작은 표면 영역의 이미지를 포착한다. 그렇지만, 명시야상은 일반적으로 우수한 픽셀 콘트라스트를 가지며 이것은 결함의 크기를 추정하는데 그리고 암결함(dark defect)을 검사할 때 이롭다.
암시야 조명 및 그 이점은 일반적으로 당기술분야에 잘 알려져 있다. 암시야상(darkfield imaging)은 수 개의 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템에 사용되어 왔다. 암시야상은 통상적으로 검사될 피사체에 광선이 입사하는 각도에 따라 다르다. 검사될 피사체의 수평면에 대한 낮은 각도(예를 들어, 3 내지 30도)에서는, 암시야상은 통상적으로 표면 미립자, 결점, 및 그외 불규칙한 상태와 같은 결함이 있는 위치를 제외하곤, 어두운 이미지를 생성한다. 암시야상의 특별한 사용은, 명시야상을 생성하는 데 사용되는 렌즈의 해상력보다 크기가 작은 결함부를 밝게 한다. 수평면에 대한 높은 각도(예를 들어, 3 내지 30도)에서는, 암시야상은 통상적으로 명시야상에 비해 우수한 콘트라스트 이미지를 생성한다. 이러한 높은 각도의 암시야상의 특별한 사용은, 미러 피니시(mirror finish) 또는 투명 피사체 상의 표면 불규칙성의 콘트라스트를 향상시킨다. 또한, 높은 각도의 암시야상은 경사진 피사체의 촬영을 향상시킨다.
반도체 웨이퍼의 광 반사율은 통상적으로 명시야상 및 암시야상 각각에 의해 얻어진 이미지의 품질에 상당한 효과를 가진다. 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 마이크로 및 매크로 구조는 반도체 웨이퍼의 광 반사율에 영향을 미친다. 일반적으로, 반도체 웨이퍼에 의해 반사된 광량은 입사광의 방향 또는 각도, 보는 각, 및 반도체 웨이퍼의 표면의 광 반사율의 함수이다. 광 반사율은 또한 입사광의 파장 및 반도체 웨이퍼의 재료 조성에 따라 다르다.
일반적으로 검사를 위해 제공된 반도체 웨이퍼의 광 반사율을 제어하는 것이 어렵다. 이것은 반도체 웨이퍼가 재료의 수 개의 층으로 이루어져 있기 때문이다. 재료의 각 층은 광의 다양한 파장을 예를 들어 다양한 속도로 투과시킬 수 있다. 또한, 이러한 수개의 층은 다양한 광 투과성 또는 반사율조차도 가질 수 있다. 따라서, 단일 파장의 광 또는 조명 또는 복수 파장의 협대역의 사용은 통상적으로 포착된 이미지의 품질에 악영향을 미친다는 것은 당업자에게는 자명하다. 단일 파장의 빈번한 변형 또는 복수 파장의 협대역의 사용은 복수의 공간 필터 또는 파장 튜너를 사용해야 하며, 이것은 일반적으로 불편할 수 있다. 이러한 문제를 완화하기 위해, 광대역 조명(즉, 광범위한 파장의 조명), 예를 들어, 300nm 내지 1000nm의 파장 범위의 광대역 조명을 사용하는 것이 중요하다.
현재 이용 가능한 웨이퍼 검사 시스템 도는 장비는 통상적으로 웨이퍼를 검사하는 동안 복수의 응답을 달성 또는 포착하는 이하의 방법 중 하나를 사용한다.
(1) 복수 조명을 이용한 복수 이미지 포착 장치(MICD)
MICD는 복수의 이미지 포착 장치 및 복수의 조명을 사용한다. MICD는 파장 스펙트럼을 협대역으로 분할하고, 각각의 분할된 파장 스펙트럼을 개별의 조명에 할당하는 원리에 기반한다. MICD 방법을 적용하는 시스템을 설계하는 동안, 각각의 이미지 포착 장치는 공간 필터 또는 공간 코팅 빔 스플리터와 같은, 대응하는 광학 액세서리와 함께, 대응하는 조명(예를 들어, 조명원)과 쌍을 이룬다. 예를 들어, 암시야 조명의 파장은 수은 아크 램프 및 공간 필터를 사용하여 400n 내지 600nm로 제한되며 암시야 조명은 레이저를 사용하여 650nm 내지 700nm로 제한된다. MICD 방법은 단점, 예를 들어 저급의 이미지 품질 및 설계의 경직성이 있다. 저급의 이미지 품질은 협파장을 가지는 조명을 사용하면서, 검사된 웨이퍼의 가변하는 표면 반사율에 기인한다. 설명의 경직성은 단일 조명의 파장의 변형이 통상적으로 웨이퍼 검사 시스템의 전체적인 광학적 셋업의 재구성을 필요로 하기 때문에 일어난다. 또한, MICD 방법은 통상적으로 포착된 이미지 품질을 절충함이 없이 단일 이미지 포착 장치에 의한 가변 파장을 가지는 조명의 포착을 가능하게 한다.
(2) 복수 조명을 이용한 단일 이미지 포착 장치(SICD)
SICD 방법은 분할된 파장 또는 광대역 파장을 가지는 복수의 조명을 포착하기 위한 단일의 이미지 포착 장치를 사용한다. 그렇지만, 웨이퍼의 이동 중에는 복수의 조명 응답을 동시에 획득할 수 없다. 환언하면, SICD 방법은 웨이퍼의 이동 중에 하나의 조명 응답만이 가능하다. 복수의 조명 응답을 달성하기 위해, SICD 방법은 웨이퍼가 고정되어 있는 동안 이미지를 포착해야 하며, 이것은 웨이퍼 검사 시스템의 처리량에 영향을 미친다.
광대역 명시야 및 암시야 또는 일반적으로 복수의 조명을 사용하고 그리고 복수의 이미지 포착 장치를 사용하는, 모방식, 독립식의 온-더-플라이 이미지 포착(on-the-fly image capture)을 적용하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템은 실제의 실행 및 동작상의 이점에 관한 상대적 이해 부족으로 인해 현재 이용 가능하지 않다. 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은 전술한 바와 같은 MICD 또는 SICD를 사용하고 있다. MICD를 적용하는 장비는 광대역 조명을 사용하지 않으며 저급의 이미지 품질 및 경직성 시스템 셋업의 단점을 가진다. 한편 SICD를 사용하는 장비는 시스템 처리량이 감소하며 통상적으로 온-더-플라이 복수 조명 응답을 동시에 획득할 수 없다.
명시야 조명 및 암시야 조명 모두를 활용하는 예시적인 기존의 반도체 웨이퍼 광학 검사 시스템은 미국특허 No. 5,822,055(KLA1)에 개시되어 있다. KLA1에 개시된 광학 검사 시스템의 실시예는 전술한 바와 같이 MICD를 활용한다. 반도체 웨이퍼의 개별의 명시야상 및 암시야상을 포착하는 데 복수의 카메라를 사용한다. 그런 다음 포착한 명시야상 및 암시야상은 반도체 웨이퍼 상의 결함을 검출하기 위해 개별적으로 처리되거나 함께 처리된다. 또한, KLA1의 광학 검사 시스템은 명시야 조명 및 암시야 조명의 개별의 광원을 사용하여 명시야상 및 암시야상을 동시에 포착한다. KLA1은 명시야상 및 암시야상을 포착할 수 있도록 하기 위해 조명 파장 스펙트럼의 분할, 협대역 조명원 및 공간 필터를 사용하여 이미지를 동시에 포착한다. KLA1 광학 시스템에서, 카메라 중 하나는 협대역 레이저 및 공간 필터를 사용하여 암시야상을 수신하도록 구성되어 있다. 다른 카메라는 명시야 조명 및 특별한 코팅을 가진 빔 스플리터를 사용하여 파장 스펙트럼의 나머지를 수신하도록 구성되어 있다. KLA1에 의해 개시된 광학 검사 시스템의 단점은 파장 스펙트럼의 분할로 인해 변동이 큰 표면 반사율을 포함하는 여러 반도체 웨이퍼를 촬영하는 데는 적합하지 않다는 것이다. 카메라들은 각각의 조명에 확고하게 결합되어 있어서 소정의 웨이퍼 타입을 향상시키기 위한 하나 이상의 이용 가능한 조명을 조합할 수 있는 유연성이 없다. 이러한 타입은 그 정면 측에 탄소 코팅층을 가지며 예를 들어 명시야상만을 사용해서는 소정의 조명 각도에서 빈약한 반사 특성을 보인다. 소정의 결함을 보기 위해서는 명시야 조명 및 높은 각도의 암시야 조명의 조합이 필요하다. 따라서, KLA1의 광학 검사 시스템은 복수의 검사 통과를 수행하여 명시야상 및 암시야상을 포착하기 위해 복수의 광원 또는 조명원 및 필터(차례로 시스템의 처리량에 영향을 미치는 복수의 스캔)를 필요로 한다.
명시야 조명 및 암시야 조명 모두를 활용하는 추가의 예시적인 기존의 반도체 웨이퍼 광학 검사 시스템은 미국특허 No. 6,826,298(AUGTECH1) 및 미국특허 No. 6,937,753(AUGTECH2)에 개시되어 있다. AUGTECH1 및 AUGTECH2의 광학 검사 시스템의 암시야상은 낮은 각도의 암시야상을 위한 복수의 레이저 및 높은 각도의 암시야상을 위한 광섬유 링 광(fiber optic ring light)을 활용한다. 또한, AUGTECH1 및 AUGTECH2의 광학 검사 시스템은 단일의 카메라 센서를 사용하며 전술한 바와 같은 SICD 방법에 속한다. 따라서, AUGTECH1 및 AUGTECH2에서의 반도체 웨이퍼의 검사는 명시야상 또는 암시야상에 의해 수행되거나 명시야상 및 암시야상의 조합에 의해 수행되며 명시야상 및 암시야상 각각은 다른 것이 완료되면 수행된다. AUGTECH1 및 AUGTECH2의 검사 시스템은 온-더-플라이 또는 웨이퍼가 이동 중에 독립적인 명시야상 및 암시야상이 동시에 가능하지 않다. 따라서, 검사를 완료하기 위해서는 각각의 반도체 웨이퍼의 복수의 통과가 필요하며, 결과적으로 제조 처리량이 감소하고 리소스의 활용이 과도하게 증가한다.
또한, 기존의 수 개의 광학 검사 시스템은 반도체 웨이퍼의 새롭게 획득된 이미지와의 비교를 위해 골든 이미지 또는 기준 이미지를 활용한다. 기준 이미지의 유도는 통상적으로 공지의 또는 수동으로 선택된 "우수한" 반도체 웨이퍼의 수 개의 이미지를 포착한 다음 통계 공식 또는 기술을 적용하여 기준 이미지를 유도하여야 한다. 이러한 유도 기법에서의 단점은 "우수한" 반도체 웨이퍼를 수동적으로 선택할 때 부정확성 또는 불일치가 있다는 것이다. 이러한 기준 이미지를 이용하는 광학 검사 시스템은 통상적으로 부정확하거나 불일치한 기준 이미지로 인해 반도체 웨이퍼를 오류로 거부하게 된다. 반도체 웨이퍼의 회로 기하학이 점차 복잡해짐에 따라, 기준 이미지를 유도하는 데 있어서 "우수한" 반도체 웨이퍼에 대한 수동 선택의 신뢰도가 반도체 검사 산업에서 정한 높아지는 고품질 표준과 점차 양립하지 않는다.
골든 기준 이미지를 유도하는 것은 많은 통계 기굴 및 계산을 필요로 한다. 대부분의 통계 기술은 일반적이고 자체의 장점을 가진다. 현재 이용 가능한 설비 분야 상태는 표준 유도와 함께 평균을 사용하여 골든 기준 픽셀을 계산한다. 이 방법은 공지의 우수한 픽셀로 잘 작동하며, 그렇지 않으면 어떠한 결함 또는 노이즈 픽셀이 간섭하여 기준 픽셀의 최종 평균값에 영향을 미칠 것이다. 다른 방법은 중간값(median)을 사용하는 것인 데, 노이즈 픽셀로 인해 간섭이 감소하지만 실질적으로 노이즈의 영향을 제거하지는 못한다. 이용 가능한 모든 설비는 평균, 무엇보다 중간값과 같은, 다양한 종류의 통계 기술을 적용하여 오차를 줄이려 하지만 특별한 또는 사용자에게 친근한 시퀀스를 가지지 않기 때문에 오차를 제거하지는 못한다. 이러한 특별한 시퀀스를 이용하여 최종 기준 픽셀값에 영향을 미치는 픽셀을 확실하게 제거할 수 있다.
US 6,324,298(AUGTECH3)에는 반도체 웨이퍼 검사 시에 사용하기 위한 골든 기준 이미지 또는 기준 이미지를 생성하는 트레이닝 방법에 대해 개시되어 있다. AUGTECH3에 개시된 방법은 "공지의 우수한 품질(Known Good Quality)" 또는 "결함무(Defect free)" 웨이퍼를 필요로 한다. 이러한 웨이퍼의 선택은 수동으로 또는 사용자에 의해 수행된다. 이때 기준 이미지를 유도하기 위해 통계 공식 또는 기술을 적용한다. 이와 같이, "우수한 품질" 웨이퍼의 정확하고 일관적인 선택은 반도체 검사의 정확하고 일관적인 품질에 있어서 중요하다. 또한, AUGTECH3은 평균 및 표준 유도를 사용하여 기준 이미지의 개별 픽셀을 계산하며 임의의 결함 픽셀의 존재는 부정확한 기준 픽셀로 이어질 것이다. 결함 픽셀은 외부 물질 또는 그외 결합으로 생기는 데, 통계 계산에 혼란을 줄 것이며 부정확한 기준 픽셀로 이어질 것이다. AUGTECH3의 방법은 반도체 웨이퍼의 검사 시에 부정확성, 불일치 및 오차에 대비하지 못한다는 것은 당업자에게 자명하다.
또한, AUGTECH3에 개시된 광학 검사 시스템은 플래시 또는 스트로브 램프(flash or strobe lamp)를 사용하여 반도체 웨이퍼를 조사한다. 온도 차, 전자 불일치 및 여러 플래시 또는 스트로브 강도를 포함하되 이에 제한되지 않은 많은 요인들로 인해, 여러 플래시 또는 스트로브 간의 불일치가 일어날 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 이러한 차이 또는 불일치는 "우수한" 반도체 웨이퍼일지라도 고유한 것이다. 이러한 차이의 존재는 시스템이 플래시 램프로 인한 이러한 차이를 고려하지 않는 경우에는 골든 기준 이미지에 영향을 미칠 것이다. 또한, 표면의 여러 위치에서의 복수의 웨이퍼, 장착 및 광 반사율을 포함하되 이에 제한되지 않는 요인으로 인해, 조명 강도 및 불규칙성이 반도체 웨이퍼의 표면에 걸쳐 변한다. 램프의 플래시 세기 및 스트로빙 특성에서 이러한 변동을 고려하지 않으면, 반도체 웨이퍼의 여러 위치에서 포착된 이미지와 비교해서 사용할 때, 전술한 방식으로 생성된 기준 이미지는 신뢰할 수 없고 정확하지 않을 수 있다.
제품 사양의 변경, 예를 들어 반도체 웨이퍼 크기, 복잡도, 표면 반사율 및 품질 검사의 기준은 반도체 산업에서는 공통이다. 따라서, 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법은 제품 사양에서의 이러한 변동을 검사할 수 있어야 한다. 그렇지만, 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법으로는, 특히 반도체 산업에서 정한 증가하는 품질 표준을 고려하면, 제품 사양에서의 이러한 변동을 만족스럽게 검사할 수 없다.
예를 들어, 통상적인 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은 예를 들어 카메라, 조명기, 필터, 분광기, 미러 및 렌즈와 같은 구성요소를 포함하는 종래의 광학 어셈블리를 사용하는 데, 이러한 구성요소는 고정된 공간 위치를 가진다. 광학 어셈블리의 구성요소의 도입 또는 제거는 일반적으로 전체적인 광학 어셈블리의 재배치 및 재설계를 요구한다. 따라서, 이러한 반도체 웨이퍼 검사 시스템은 경직성 설계 또는 구성을 가지며, 변형을 위한 상대적으로 긴 리드-타임(lead-time)을 필요로 한다. 또한, 종래의 광학 어셈블리의 대물 렌즈와 검사를 위해 제공된 반도체 웨이퍼 간의 거리는 통상적으로 너무 짧아 암시야 조명을 위한 다양한 각도로 광섬유 조명을 용이하게 도입할 수 없다.
다양한 다른 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법이 있다. 그렇지만, 현재의 기술 전문성 및 운용 노하우의 부족으로 인해, 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템은 웨이퍼의 이동 중에 검사를 위한 명시야상 및 암시야상을 동시에 적용할 수 있으며, 여전히 설계상의 경직성도 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 리소스-효율, 유연성, 정확성 및 고속 검사가 가능한 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법이 필요하다. 이것은 반도체 웨이퍼의 전기 회로의 복잡도가 증가 및 반도체 산업의 품질 표준의 향상을 고려할 때 특히 그러하다.
명시야상 및 암시야상을 동시에 모두 적용할 수 있고 반도체 웨이퍼의 이동 중에 검사를 독립적으로 수행할 수 있는 동시에 설계 및 구성상의 유연성을 제공하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법이 부족하다. 또한, 조명기, 카메라, 대물 렌즈, 필터 및 미러와 같은 구성요소가 유연성이 있고 서로에 대해 공간 위치를 조정할 수 있는 반도체 웨이퍼 검사 시스템이 필요하다. 반도체 웨이퍼의 전기 회로의 복잡도가 증가하는 것과 반도체 산업에서 정한 품질 표준이 증가하는 것을 고려하면, 반도체 웨이퍼 검사의 정확도 및 일관성이 점차 중요해지고 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼, 다이, LED 칩 및 솔라 웨이퍼를 포함하되 이에 제한되지 않는 반도체 구성요소를 검사하기 위한 검사 장치, 디바이스, 시스템, 방법 및/또는 프로세스를 제공한다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 조명을 제공하도록 구성된 한 세트의 조명기(illluminator)를 포함하는 장치가 제공되며, 상기 한 세트의 조명기에 의해 제공되는 조명은 검사 중인 표면에 대응하는 검사 위치 쪽으로 지향된다. 조명은 적어도 제1 방향 및 제2 방향으로 상기 표면을 벗어나 반사한다. 제1 방향으로 상기 표면을 벗어나 반사된 조명을 수신하고 상기 수신된 조명을 제1 반사 조명 이동 경로를 따라 지향시키도록 위치하고 구성된 제1 세트의 반사기, 및 제2 방향으로 상기 표면을 벗어나 반사된 조명을 수신하고 상기 수신된 조명을 제2 반사 조명 이동 경로를 따라 지향시키도록 위치하고 구성된 제2 세트의 반사기를 포함한다. 상기 장치는 각각의 상기 제1 및 제2 반사 조명 이동 경로를 따라 이동하는 조명을 동시에 수신하고 제1 응답 및 제2 응답을 각각 제공하도록 구성된 이미지 포착 디바이스(image capture device)를 포함한다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 표면을 검사하기 위한 검사 방법이 제공된다. 상기 검사 방법은, 검사 중인 표면에 대응하는 검사 위치 쪽으로 조명을 지향시키는 단계, 및 제1 방향 및 제2 방향으로 상기 표면을 벗어나 조명을 반사시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 각각의 상기 제1 반사 조명 이동 경로 및 상기 제2 반사 조명 이동 경로를 따라 상기 표면을 벗어나 반사된 조명을 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 지향시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은, 각각의 상기 제1 및 제2 반사 조명 이동 경로에 대응하는 제1 및 제2 응답을 생성하기 위해, 이미지 포착 디바이스가 각각의 상기 제1 및 제2 반사 조명 이동 경로를 따라 이동하는 조명을 동시에 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 광학 시스템이 제공되며, 상기 광학 시스템은, 제1 각도로 표면에 입사하는 조명의 제1 빔 및 상기 제1 각도와는 상이한 제2 각도로 상기 표면에 입사하는 조명의 제2 빔을 포함하는 조명을, 검사 위치에 대응하는 표면에 공급하도록 구성된 한 세트의 조명기를 포함한다. 광학 시스템은 또한, 이미지 포착 디바이스의 광 축을 따라 상기 표면을 벗어나 반사된 조명의 상기 제1 및 제2 빔을 동시에 수신하도록 구성된 상기 이미지 포착 디바이스를 포함한다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 방법이 제공되며, 상기 방법은 표면에 대응하는 검사 위치에 상기 표면에 제1 각도로 입사하는 조명의 제1 빔을 공급하는 단계, 상기 제1 각도와는 다른 제2 각도로 상기 표면에 입사하는 조명의 제2 빔을 상기 표면에 공급하는 단계, 조명의 상기 제1 및 제2 빔을 상기 표면을 벗어나 반사시키는 단계 및 이미지 포착 디바이스가 조명의 반사된 상기 제1 및 제2 빔을 동시에 수신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특정한 실시예를 이하의 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼를 감시하기 위한 예시적 시스템의 부분 평면도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 부분 등각투영도이다.
도 3은 도 2에 하이라이트된 "A"에 따라 도 1의 시스템의 광학 감시 헤드의 부분 등각투영 전개도이다.
도 4는 도 2에 하이라이트된 "B"에 따라 도 1의 시스템의 로보틱 웨이퍼 테이블의 부분 등각투영 전개도이다.
도 5는 도 2에 하이라이트된 "C"에 따라 도 1의 시스템의 로보틱 웨이퍼 로더/언로더의 부분 등각투영 전개도이다.
도 6은 도 2에 하이라이트된 "D"에 따라 도 1의 시스템의 웨이퍼 스택 모듈의 부분 등각투영 전개도이다.
도 7은 도 1의 시스템의 광학 감시 헤드의 부분 등각투영도이다.
도 8은 도 1의 시스템의 광학 감시 헤드의 부분 정면도이다.
도 9는 도 1의 시스템의 명시야 조명기, 낮은 각도의 암시야 조명기, 높은 각도의 암시야 조명기, 제1 이미지 포착 디바이스 및 제2 이미지 포착 디바이스 간의 조명 광학 레이 경로에 대한 도면이다.
도 10은 도 9의 명시야 조명기에 의해 제공되는 명시야 조명이 뒤를 잇는 예시적 제1 레이 경로에 대한 흐름도이다.
도 11은 도 9의 높은 각도의 암시야 조명기에 의해 제공되는 높은 각도의 암시야 조명이 뒤를 잇는 예시적 제2 레이 경로에 대한 흐름도이다.
도 12는 도 9의 낮은 각도의 암시야 조명기에 의해 제공되는 낮은 각도의 암시야 조명이 뒤를 잇는 예시적 제3 레이 경로에 대한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 세선 조명기 및 시스템의 3D 이미지 포착 디바이스 또는 카메라 간의 조명의 레이 경로에 대한 도면이다.
도 14는 도 1의 시스템의 리뷰 명시야 조명기, 리뷰 암시야 조명기 및 리뷰 이미지 포착 디바이스 간의 광학 레이 경로에 대한 도면이다.
도 15는 도 14의 리뷰 명시야 조명기와 리뷰 이미지 포착 디바이스 간의 명시야 조명이 뒤를 잇는 예시적 제4 레이 경로에 대한 흐름도이다.
도 16은 도 14의 리뷰 암시야 조명기와 리뷰 이미지 포착 디바이스 간의 암시야 조명이 뒤를 잇는 예시적 제5 레이 경로에 대한 흐름도이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예에 의해 제공되는 웨이퍼를 감시하기 위한 프로세스에 대한 공정흐름도이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스의 실행 동안 포착된 이미지와 비교하기 위해 사용되는 기준 이미지를 생성하기 위한 기준 이미지 생성 프로세스의 공정흐름도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스 동안 수행된 타이밍 오프셋을 가지는 예시적 2차원 웨이퍼 스캐닝 프로세스의 공정흐름도이다.
도 20은 도 1의 시스템의 조명 구성기에 의해 선택 가능한 조명 구성에 대한 표를 도시한다.
도 21은 제1 이미지 포착 디바이스에 의해 제1 이미지를 포착하고 제2 이미지 포착 디바이스에 의해 제2 이미지를 포착하기 위한 시간선도이다.
도 22a는 도 1의 제1 이미지 포착 디바이스에 의해 포착된 제1 이미지를 도시한다.
도 22b는 도 1의 제2 이미지 포착 디바이스에 의해 포착된 제2 이미지를 도시한다.
도 22c는 웨이퍼가 이동 중일 때 제1 이미지와 제2 이미지의 포착으로 인한 이미지 오프셋을 설명하기 위해 도 22a의 제1 이미지와 도 22b의 제2 이미지와의 조합 이미지를 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스에서 수행된 2차원 이미지 처리 공정에 대한 공정흐름도이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스에서 수행된 제1 예시적 3차원 웨이퍼 스캐닝 공정에 대한 공정흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스에서 수행된 제2 예시적 3차원 웨이퍼 스캐닝 공정에 대한 공정흐름도이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따라 도 17a 및 도 17b의 프로세스에서 수행된 예시적 리뷰 프로세스에 대한 공정흐름도이다.
도 27a는 본 발명의 실시예에 따른 세선 조명기와 3D 이미지 포착 디바이스 또는 카메라 간의 조명의 예시적 광학 레이 경로에 대한 도면이다.
도 27b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 세선 조명기와 3D 이미지 포착 디바이스 또는 카메라 간의 조명의 다른 광학 레이 경로에 대한 도면이다.
도 27c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 세선 조명기와 3D 이미지 포착 디바이스 또는 카메라 간의 조명의 다른 광학 레이 경로에 대한 도면이다.
도 28a는 반도체 웨이퍼의 표면을 벗어난 조명의 반사, 및 제1 응답 및 제2 응답을 생성하기 위한 반사 조명에 대한 도면이다.
도 28b는 조명이 반사된 다음 이미지 포착 디바이스에 의해 수신되는 도 28a의 반도체 웨이퍼의 표면을 따르는 복수의 위치 P1 내지 P9에 대한 도면이다.
도 29는 도 28b의 각각의 위치 P1 내지 P9와 관련된 예시적 제1 응답 및 제2 응답에 도면이다.
도 30은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 제3 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스에 대한 공정흐름도이다.
반도체 웨이퍼 및 다이와 같은 반도체 구성요소에 대한 검사가 반도체 구성요소의 제조 및 제작에서 점차 중요한 단계로 되어 가고 있다. 반도체 웨이퍼에 대한 품질 표준이 높아지는 것과 함께, 반도체 웨이퍼의 회로가 더 복잡하게 됨에 따라, 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법도 더 향상되어야만 하였다. 반도체 웨이퍼의 전기 회로의 더 복잡해지는 것과 반도체 산업에서 정해진 품질 표준이 높아지는 것을 고려하여, 반도페 웨이퍼 검사에 대한 정확도 및 일관성이 점차 중요해지고 있다. 특히, 반도체 웨이퍼에 제공될 수 있는 결함을 식별하는 정확도 및 일관성이 점차 중요해지고 있다.
본 발명은 반도체 구성요소와 같은 디바이스를 검사하고 전술한 문제 중 적어도 하나를 해결하기 위한 시스템, 장치, 디바이스, 방법, 프로세스 및 기술에 관한 것이다.
간략화 및 명확화를 위해, 본 발명의 실시예에 대한 설명은 이하에 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 시스템, 장치, 디바이스, 방법, 프로세스 및 기술로 제한된다. 그렇지만, 이것은 동작, 기능, 또는 성능 특성과 같은 본 발명의 다양한 실시예에 보급되어 있는 기본적인 원리를 필요로 하는 다른 어플리케이션으로부터 본 발명을 배척하지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예에 의해 제공되는 시스템, 장치, 디바이스, 방법, 프로세스 및 기술이, 반도체 다이, LED 칩, 및 솔라 웨이퍼 또는 디바이스를 포함하되 이에 제한되지 않는 다른 반도체 구성요소를 검사하는 데 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 특정한 실시예에 의해 제공되는 반도체 웨이퍼(12)를 검사하기 위한 예시적 시스템(10)이다. 도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시스템(10)의 여러 시야 또는 구성요소를 도시하고 있다.
시스템(10)은 또한 다른 타입의 디바이스 또는 구성요소(예를 들어, 반도체 디바이스 또는 구성요소)를 검사하는 데 사용될 수 있다. 많은 실시예에서, 시스템(10)은 (도 3에 도시된 바와 같이) 광학 검사 헤드(14), 웨이퍼 전달 테이블 또는 (도 4에 도시된 바와 같이) 웨이퍼 척(16), (도 5에 도시된 바와 같이) 로보틱 웨이퍼 핸들러(18), (도 6에 도시된 바와 같이) 웨이퍼 스택 모듈(20) 또는 막 프레임 카세트 홀더, X-Y 변위 테이블(22), 및 (도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이) 적어도 한 세트의 쿼드 진동 격리기(quad vibration isolator)(24)를 포함한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 복수의 조명기, 예를 들어 2, 3, 4, 또는 그 이상의 조명기, 복수의 이미지 포착 디바이스, 예를 들어 2, 3, 4 또는 그 이상의 이미지 포착 디바이스를 포함한다.
검사 프로세스는 통상적으로 하나 이상의 시스템의 이미지 포착 디바이스에 의한 응답의 포착을 포함한다. 여러 실시예에서, 응답은 웨이퍼 또는 기판 표면의 특정한 부분 또는 영역의 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 외관에 대응하거나 나타내는 속성 또는 정보 내용을 운반하는 포착된 조명(예를 들어, 포착된 광학 신호 또는 포착된 이미지)으로서 정의될 수 있다. 부가해서 또는 대안으로, 응답은 표면의 일부와의 조명의 상호작용의 결과로서 고려 중인 상기 표면의 일부에 대한 2D 또는 3D 외관에 대응하거나 나타내는 속성 또는 정보 내용을 가지는 조명으로서 정의될 수 있다. 일반적으로, 응답은 웨이퍼의 일부에 대한 특별한 2D 또는 3D 특성을 결정하거나 추정하는 데 사용될 수 있는 속성 또는 정보 내용을 가지는 조명 또는 이미지 데이터를 포함하거나 대응한다.
많은 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 명시야 조명기(26)(명시야 조명 에미터로도 알려져 있음), 낮은 각도의 암시야 조명기(28)(낮은 각도의 암시야 조명 에미터로도 알려져 있음), 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)(높은 각도의 암시야 조명 에미터로도 알려져 있음)를 포함한다. 추가의 암시야 조명기가 예를 들어 시스템(10)의 특별한 기능에 따라 시스템(10)에 통합될 수 있다. 여러 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 단일의 암시야 조명기로서 통합될 수 있으며, 이러한 단일의 암시야 조명기는 유연성 있게 위치될 수 있다.
명시야 조명기(26)는 명시야 조명원 또는 명시야 조명 에미터로도 알려져 있는 데, 명시야 조명 또는 광을 방출하거나 공급한다. 명시야 조명기(26)는 예를 들어 플래시 램프 또는 백색광 발광 다이오드이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 명시야 조명기(26)는 실질적으로 300nm 내지 1000nm의 파장을 가지는 광대역 명시야 조명을 공급한다. 그렇지만, 명시야 조명은 대안의 파장 및 광학 속성으로 될 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 명시야 조명기(26)는 제1 광섬유(도시되지 않음)를 포함하며, 이 제1 광섬유를 통해 명시야 조명은 명시야 조명기(26)로부터 방출되기 전에 이동한다. 제1 광섬유는 명시야 조명의 이동 방향을 안내하는 도파관으로 작동한다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 광섬유는 명시야 조명기(26)로부터 방출되는 명시야 조명의 지향성(directing)을 용이하게 한다.
낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 암시야 조명 에미터 또는 암시야 조명원으로 알려져 있는 데, 암시야 조명을 방출 또는 공급한다. 일반적으로, 암시야 조명기는 조명원 또는 광원에 주의 깊게 정렬되거나 배치되어, 대응하는 이미지 포착 디바이스에 들어오는 직접 투과된(또는 비산란된) 광의 양을 최소화한다. 통상적으로, 암시야상을 포착하기 위한 이미지 포착 디바이스는 샘플 또는 피사체에 의해 산란된(예를 들어, 샘플의 표면을 벗어난 각도로 반사된) 조명 또는 광만을 수신한다. 암시야상은 일반적으로 명시야상에 비해 향상된 이미지 콘트라스트를 가진다. 명시야 조명 및 암시야 조명은 콘트라스트 조명의 예이다.
낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 예를 들어 플래시 램프 또는 백색광 발광 다이오드이다. 본 발명의 많은 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각에 의해 제공된 암시야 조명은 명시야 조명과 유사한 광학 속성으로 되어 있다. 일부의 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각에 의해 공급되는 암시야 조명은 실질적으로 300nm 내지 1000nm의 파장을 가지는 광대역 암시야 조명이다. 이것은 시스템(10)의 명시야 조명 및 암시야 조명 모두가 본 발명의 몇몇 실시예에서 광대역 조명임을 의미한다. 대안으로, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 다양한 파장 또는 다른 광학 속성의 암시야 조명을 공급한다.
많은 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28)는 웨이퍼 테이블(16) 상에 위치하는 반도체 웨이퍼(12)의 수평면에 대해(또는 웨이퍼 테이블(16의 수평면에 대해) 높은 각도의 암시야 조명기(30)에 비해 낮은 각도에 위치한다.
일부의 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28)는 웨이퍼 테이블(16) 위에 위치하는 반도체 웨이퍼(12)의 수평면에 대해 약 3도 내지 30도의 각도에 위치하고, 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 웨이퍼 테이블(16) 상에 위치하는 반도체 웨이퍼(12)의 수평면에 대해 약 30도 내지 85도의 각도에 위치한다. 전술한 각도는 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 각각의 위치를 조정함으로써, 예를 들어 시스템(10)의 기능 또는 특성에 따라 원하는 바대로 결정하고 조정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)는 제2 및 제3 광섬유(도시되지 않음)를 각각 포함하며, 이 제2 및 제3 광섬유를 통해 암시야 조명이 그 조명기로부터 방출되기 전에 이동한다. 제2 및 제3 광섬유는 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각을 통해 암시야 조명의 이동 방향을 안내하기 위한 도파관으로 작동한다. 또한, 제2 광섬유는 낮은 각도의 암시야 조명기(28)로부터 방출되는 암시야 조명의 지향성을 용이하게 하고 제3 광섬유는 높은 각도의 암시야 조명기(30)로부터 방출되는 암시야 조명의 지향성을 용이하게 한다. 명시야 조명기(26), 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각에 의해 공급되는 조명은 제어될 수 있고 지속적으로 공급 또는 전달될 수 있다.
여러 실시예에서, 명시야 조명 및 암시야 조명 모두의 파장 스펙트럼은 웨이퍼(12)의 검사 및 결함 검출의 정확도를 높인다. 광대역 조명에 의해, 표면 반사율이 가변하는 웨이퍼 결함 타입을 폭넓게 식별할 수 있다. 또한, 특정한 실시예에서, 명시야 조명 및 암시야 조명(예를 들어 낮은 각도의 암시야 조명 및 높은 각도의 암시야 조명)의 유사한 광대역 파장에 의해 웨이퍼(12)의 반사 특성과 관계없이 웨이퍼(12)의 검사를 수행할 수 있다. 따라서, 특정한 실시예에서, 웨이퍼(12) 상의 결 검출은 여러 조명 파장으로 인한 웨이퍼(12)의 다양한 감도, 반사율, 또는 편광에 의해 바람직하지 않은 영향을 받지 않는다.
본 발명의 많은 실시예에서, 명시야 조명기(26), 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)에 의해 공급되는 명시야 조명 및 암시야 조명의 강도는 웨이퍼(12)의 특성, 예를 들어 웨이퍼(12)의 재료에 의존하여 필요에 따라 각각 선택되고 변경될 수 있다. 또한, 명시야 조명 및 암시야 조명 각각의 강도는 웨이퍼(12)의 포착된 이미지의 품질을 향상시키기 위해 그리고 웨이퍼(12)에 대한 검사를 향상시키기 위해 필요에 따라 선택되고 변경될 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 여러 실시예에서, 시스템(10)은 제1 이미지 포착 디바이스(32)(즉, 제1 카메라) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)(즉, 제2 카메라)를 더 포함한다.
여러 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34) 각각은 명시야 조명(26)에 의해 공급되는 명시야 조명 및 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각에 의해 공급되는 암시야 조명을 수신할 수 있다. 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 들어오는 또는 수신되는 명시야 조명 및 암시야 조명은 대응하는 이미지의 포착을 위해 제1 이미지 포착부에 초점이 맞춰진다. 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 들어오는 또는 수신되는 명시야 조명 및 암시야 조명은 대응하는 이미지의 포착을 위해 제2 이미지 포착부에 초점이 맞춰진다.
제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)는 단색의 이미지 및 컬러 이미지를 포착한다. 많은 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 수반되는 단일 또는 3칩 컬러 센서를 사용해서 웨이퍼(12)의 컬러 이미지를 포착하는 능력은 결함 검출의 정확도 및 속도 중 적어도 한 가지를 향상시킨다. 예를 들어, 웨이퍼(12)의 컬러 이미지를 포착하는 능력은 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 오류 검출을 감소시킬 수 있고 이에 대응해서 오류 거부를 감소할 수 있다.
많은 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 제1 이미지 포착 디바이스(32)와 함께 사용하기 위한 제1 튜브 렌즈 또는 튜브 렌즈 어셈블리(36)를 포함한다. 또한, 많은 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 제2 이미지 포착 디바이스(34)와 함께 사용하기 위한 제1 튜브 렌즈 또는 튜브 렌즈 어셈블리(38)를 포함한다. 여러 실시예에서, 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38)는 공통의 광학 특성 및 기능을 공유한다. 따라서, 명확화를 위해 튜브 렌즈(36 및 38)에 대해 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38)로 단독으로 레이블을 붙였다.
많은 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 일련의 대물 렌즈(40)(또는 대물 렌즈 어셈블리(40)), 예를 들어 4개의 대물 렌즈(40)를 포함한다. 여러 실시예에서, 대물 렌즈(40)는 회전 가능한 장착부(42) 상에 집합적으로 장착되어 있으며, 이 회전 가능한 장착부(42)는 일련의 대물 렌즈(40) 각각을, 웨이퍼(12)가 검사를 위해 위치할 수 있는 검사 위치(도시되지 않음)보다 높게 위치시킬 수 있도록 회전 가능하다.
여러 실시예에서, 일련의 대물 렌즈(40) 각각은 다양한 배율을 달성하기 위한 형상으로 될 수 있고 구성될 수 있다. 또한, 많은 실시예에서, 복수의 대물 렌즈(40)는 동일 초점이다. 몇몇 실시예에서, 일련의 대물 렌즈(40) 각각은 미리 결정된 여러 배율 인자로 되어 있으며, 예를 들어, 5배, 10배, 12배, 및 50배일 수 있다. 일부의 실시예에서, 일련의 대물 렌즈(40) 각각은 무한히 정정된 수차를 가진다. 그렇지만, 일련의 대물 렌즈(40) 각각은 여러 배율 및 성능을 달성하도록 변경, 재설계 또는 재구성될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 많은 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 쪽으로 암시야 조명을 지향시키거나 초점을 맞추기 위한 포커싱 수단 및 메커니즘을 포함한다. 특정한 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28)와 웨이퍼(12)의 수평면 간의 각도 및 높은 각도의 암시야 조명기(30)와 웨이퍼(12)의 수평면 간의 각도는 결함 검출의 정확도를 높이도록 결정되고 조정될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각은 검사 위치에 대해 고정된 공간 위치를 가진다. 본 발명의 다른 실시예에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각의 위치는 시스템(10)의 정상 동작 동안 검사 위치에 대해 변할 수 있다.
전술한 바와 같이, 많은 실시예에서, 명시야 조명 및 암시야 조명은 검사 위치에서, 이에 따라 이 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)에서, 초점이 맞춰지고 지향될 수 있다. 검사 위치에서 초점이 맞춰지고 지향된 명시야 조명 및 암시야 조명에 의해, 웨이퍼(12) 및 이 웨이퍼(12)의 일부의 조명이 검사 위치에 위치할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 여러 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼 스택(20) 또는 막 프레임 카세트 홀더를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼 스택(20)은 일련의 웨이퍼(12)에 대한 슬롯을 포함한다. 일부의 실시예에서, 각각의 웨이퍼(12)는 (도 5에 도시된 바와 같이) 로보틱 웨이퍼 핸들러(18)에 의해 (도 4에 도시된 바와 같은) 웨이퍼 테이블(16) 또는 웨이퍼 척(wafer chuck)에 순차적으로 로딩되거나 전달된다. 웨이퍼(12)를 웨이퍼 테이블(16)에 고정시키기 위해 웨이퍼 테이블(16)을 통해 흡입 및 진공이 적용될 수 있다. 일부의 실시예에서, 웨이퍼 테이블(16)은 미리 정해진 수의 작은 홀 또는 어퍼처를 포함하는 데, 이 홀 또는 어퍼처를 통해 굴곡 프레임 테이프 또는 프레임(모두 도시되지 않음)을 웨이퍼(16)에 신뢰성 있고 편평하게 위치시킬 수 있다. 여러 실시예에서, 웨이퍼 테이블(16)은 크기가 대략 직경 6인치 내지 12인치 범위의 웨이퍼(12)를 취급하도록 형상, 치수, 및 설계되어 있다. 특정한 실시예에서, 웨이퍼 테이블(16)은 예를 들어 대략 6인치보다 작은, 그리고 대략 12인치보다 큰 다양한 크기의 웨이퍼(12)를 취급하도록 형상, 치수, 및 설계될 수 있다.
많은 실시예에서, 웨이퍼 테이블(16)은 XY-변위 테이블(22)에 결합되어 있고, XY-변위 테이블(22)에 의해 웨이퍼 테이블(16)의 X-방향 및 Y-방향으로 변위할 수 있다. 웨이퍼 테이블(16)이 변위함에 따라 그 위에 있는 웨이퍼(12)가 변위한다. 많은 실시예에서, 웨이퍼 테이블(16)의 변위, 그리고 웨이퍼 테이블(16) 위에 있는 이에 따른 웨이퍼(12)의 변위는 검사 위치에서 웨이퍼(12)의 위치 결정을 위해 제어된다. XY-변위 테이블(22)은 에어-갭 선형 포지셔너(air-gap linear positioner)라고도 한다. XY-변위 테이블(22)은 에어-갭 선형 포지셔너에 의해 시스템(10)의 나머지로부터 웨이퍼 테이블(16)로 전달되는 진동을 최소로 하면서 웨이퍼 테이블(16)을 X-방향 및 Y-방향으로 높은 정확도로 변위할 수 있고, 검사 위치에서 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 부분의 원활하고 정확한 위치 결정을 수행할 수 있다.
여러 실시예에서, XY-변위 테이블(22) 및/또는 웨이퍼 테이블(16)은 (도 2에 도시된 바와 같은) 댐프너(dampener) 또는 진동 격리기(24) 상에 장착되어, XY-변위 테이블(22) 및/또는 웨이퍼 테이블(16)에 가해지는 충격 또는 진동을 흡수하고 XY-변위 테이블(22) 및/또는 웨이퍼 테이블(16)뿐만 아니라 다른 모듈 또는 이러한 모듈 상에 장착되어 있는 부속품이 편평함을 유지시킨다.
대안의 메커니즘 또는 디바이스를 웨이퍼 테이블(16)에 결합하거나 함께 사용하여, 웨이퍼 테이블(12)을 고정밀도로 검사 위치에 위치시킬 수 있도록 웨이퍼 테이블의 변위를 제어할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 많은 실시예에서, 웨이퍼(12) 위에 있을 수 있는 결함을 검출하기 위한 웨이퍼(12)의 검사는 웨이퍼(12)가 이동 중에 수행된다. 다시 말해, 웨이퍼(12)에 대한 이미지의 포착, 예를 들어 명시야상 및 암시야상은 웨이퍼(12)가 검사 위치를 횡단하면서 변위할 때 일어난다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 모든 새로운 웨이퍼(12)는 촬영 수단 아래에 멈춰 고해상도의 이미지를 포착하며, 그래서 사용자가 구성 테이블을 프로그램함으로써 선택한다.
전술한 바와 같이, 시스템(10)은 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38)를 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 튜브 렌즈(36)는 대물 렌즈와 제1 이미지 포착 디바이스(32) 사이에 위치하거나 배치된다. 조명은 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 들어가기 전에 제1 튜브 렌즈(36)를 통과한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제2 튜브 렌즈(36)는 대물 렌즈(40)와 제2 이미지 포착 디바이스(34) 사이에 위치하거나 배치된다. 조명은 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 들어가기 전에 제1 튜브 렌즈(36)를 통과한 다음 미러 또는 프리즘(47)에 의해 편향된다.
많은 실시예에서, 일련의 대물 렌즈(40) 각각은 무한히 정정된 수차를 가진다. 따라서, 대물 렌즈(40)에 의해 수신되는 조명 또는 광은 이에 의해 콜리메이팅된다. 그러므로 많은 실시예에서, 제1 및 제2 튜브 렌즈(36 및 38) 각각과 대물 렌즈(40) 사이를 이동하는 조명이 콜리메이팅된다. 제1 및 제2 튜브 렌즈(36 및 38) 각각과 대물 렌즈(40) 사이를 이동하는 조명의 콜리메이션은 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34) 각각의 위치 결정을 쉽고 유연성 있게 한다. 또한, 튜브 렌즈(36, 38)의 실행 또는 사용에 의해, 여러 대물 렌즈(40)가 사용될 때, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34) 각각에 들어가는 조명의 초점을 다시 맞출 필요가 없다. 또한, 이러한 조명의 콜리메이션은 시스템(10)에 설치될, 특히 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38) 각각과 대물 렌즈(40) 사이에 설치될 추가의 광학 구성요소 또는 부속품에 대한 도입 및 위치 결정을 용이하게 한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서는, 시스템(10)의 나머지를 재구성할 필요없이, 조명의 콜리메이션에 의해 시스템(10)에 설치될, 특히 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38) 각각과 대물 렌즈(40) 사이에 설치될 추가의 광학 구성요소 또는 부속품에 대한 본래의 장소로의 도입 및 위치 결정을 용이하게 한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 이러한 배치에 의해 기존의 설비(1)에서 사용된 것에 비해 대물 렌즈(40)와 웨이퍼(12) 간의 작업 거리를 더 길게 할 수 있다. 대물 렌즈(40)와 웨이퍼(12) 간의 더 긴 작업 거리는 통상적으로 암시야 조명을 효과적으로 사용하는 것에 필수적이다.
그러므로 본 발명의 시스템(10)에 의해 시스템(10)의 구성요소의 설계 및 재구성이 유연성 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 시스템(10)에서는 시스템(10)에 광학 구성요소 또는 부속품을 용이하게 도입 및 제거할 수 있다.
많은 실시예에서, 제1 튜브 렌즈(36)는 제1 이미지 포착 면에 콜리메이트된 조명의 초점을 용이하게 맞출 수 있게 한다. 마찬가지로, 많은 실시예에서, 제2 튜브 렌즈(38)는 제2 이미지 포착 디바이스에 콜리메이트된 조명의 초점을 용이하게 맞추게 한다. 여러 실시예에서, 제1 튜브 렌즈(36)는 제1 이미지 포착 면이 제1 튜브 렌즈(36)와 관련된 제1 초점 길이 또는 거리에 대응하도록 위치하고; 제2 튜브 렌즈(38)는 제2 이미지 포착 면이 제2 튜브 렌즈(38)와 관련된 제2 초점 길이 또는 거리에 대응하도록 위치한다. 제1 및 제2 튜브 렌즈(36 및 38)가 본 발명의 몇몇 실시예의 시스템(10)과 함께 사용하도록 기술하였으나, 대안의 광학 디바이스 또는 메커니즘은 본 발명의 다른 실시예에서 조명의 콜리메이션, 더 구체적으로는 명시야 조명 및 암시야 조명을 가능하게 하고 뒤이어서 제1 이미지 포착 면 및 제2 이미지 포착 면에 초점을 맞추는 데 사용될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 일부의 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)는 인접하는 평행 축을 따라 위치한다. 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 공간 위치는 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)가 차지하는 공간을 줄여서 시스템(10)이 전체 영역을 덜 차지하도록 (즉, 공간 효율성이 이루어지도록) 결정된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 일련의 빔 스플리터 및 미러 또는 반사면을 더 포함한다. 빔 스플리터 및 미러 또는 반사면 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각으로부터 명시야 조명 및 암시야 조명을 다이렉팅 및 리다이렉팅을 할 수 있도록 위치한다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 시스템(10)은 스토리지 메모리 또는 데이터베이스(포스트 프로세서라고도 함)와 함께 중앙처리장치(CPU)(처리 유닛이라고도 함)를 더 포함한다. CPU는 시스템(10)의 다른 구성요소, 예를 들어 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)와 전기적 통신이 가능하도록 결합되어 있다. 본 발명의 많은 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 포착된 이미지 또는 응답은 이미지 신호로 변환된 다음 CPU로 전송된다.
많은 실시예에서, CPU는 수신된 정보, 더 구체적으로 이미지 신호를 처리하여 웨이퍼(12) 상에 존재하는 결함을 검출할 수 있도록 프로그램 가능하다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(12) 상의 결함의 검출은 시스템(10)에 의해, 구체적으로 CPU에 의해 자동으로 수행된다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 시스템(10)에 의한 웨이퍼(12)의 검사는 자동이며, CPU에 의해 제어된다. 대안으로, 결함의 검출을 위한 웨이퍼(12)에 대한 검사는 적어도 하나의 수동 입력에 의해 용이하게 된다.
많은 실시예에서, CPU는 수신된 정보를 데이터베이스에 저장하도록 프로그램 가능하다. 또한, CPU는 검출된 결함을 분류하도록 프로그램 가능하다. 또한, CPU는 처리된 정보, 구체적으로 처리된 이미지 및 검출된 정보를 데이터베이스에 저장하도록 바람직하게 프로그램 가능하다. 이미지의 포착, 포착된 이미지의 처리, 및 웨이퍼(12) 상의 결함의 검출에 대한 상세한 설명은 후술된다.
전술한 상세한 설명에 따라, 명시야 조명기(26)로부터 방출되거나 공급되는 명시야 조명 및 낮은 각도의 암시야 조명기(28) 및 높은 각도의 암시야 조명기(30) 각각으로부터 방출되는 암시야 조명은 상이한 레이 경로 또는 광학 경로를 각각 따른다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 제1 레이 경로(100) 및 그 뒤를 잇는 명시야 조명에 대한 흐름도이다.
제1 레이 경로(100)의 단계(102)에서, 명시야 조명기(26)에 의해 명시야 조명 또는 광이 공급된다. 전술한 바와 같이, 명시야 조명은 명시야 조명기(26)의 제1 광섬유로부터 방출될 수 있다. 제1 광섬유는 명시야 조명기(26)로부터 방출되는 명시야 조명을 검출한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 명시야 조명은 콘덴서(44)를 통과한다. 콘덴서(44)는 명시야 조명을 축적한다.
단계(104)에서, 명시야 조명은 제1 반사면 또는 제1 미러에 의해 반사된다. 제1 반사면에 의해 반사된 명시야 조명은 제1 빔 스플리터(48) 쪽으로 향한다.
제1 빔 스플리터(48)는 단계(106)에서 들어오는 명시야 조명 중 적어도 일부를 반사한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 빔 스플리터(48)는 반사율/투과율(R/T)을 30/70으로 한다. 그렇지만, 반사된 또는 투과된 명시야 조명의 세기 또는 양을 제어하기 위해 제1 빔 스플리터(48)의 R/T 비율을 필요에 따라 조정할 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.
제1 빔 스플리터(48)에 의해 반사된 명시야 조명은 검사 위치 쪽으로 향한다. 더 구체적으로, 제1 빔 스플리터(48)에 의해 반사된 명시야 조명은 검사 위치의 바로 위에 위치하는 대물 렌즈(40) 쪽으로 향한다. 단계(408)에서, 명시야 조명기(26)는 대물 렌즈에 의해 검사 위치에서 초점이 맞춰지거나, 또는 이 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(14)에 초점이 맞춰진다.
명시야 조명기(26)에 의해 공급되고, 검사 위치에 초점이 맞춰진 명시야 조명은 웨이퍼(12), 더 구체적으로 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)의 일부를 조명한다. 단계(110)에서, 명시야 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)에 의해 반사된다.
웨이퍼(12)에 의해 반사된 명시야 조명은 단계(112)에서 대물 렌즈(40)를 통과한다. 전술한 바와 같이, 대물 렌즈(40)는 본 발명의 대부분의 실시예에서 무한히 정정된 수차를 가진다. 대물 렌즈(40)를 통과하는 명시야 조명은 대물 렌즈(40)에 의해 콜리메이팅된다. 배율 렌즈에 의한 명시야 조명의 배율의 정도는 대물 렌즈(40)의 배율 인자에 의존한다.
대물 렌즈(40)를 통과하는 명시야 조명은 제1 빔 스플리터(48) 쪽으로 향한다. 단계(114)에서, 명시야 조명은 제1 빔 스플리터(48)에 들어오고 그 중 일부는 제1 빔 스플리터(48)를 투과한다. 단계(114)에서 제1 빔 스플리터(48)를 투과한 명시야 조명의 정도는 제1 빔 스플리터(48)의 R/T 비율에 의존한다. 제1 빔 스플리터(48)를 투과하는 명시야 조명은 제2 빔 스플리터(50) 쪽으로 이동한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)의 제2 빔 스플리터(50)는 R/T 비율이 미리 정해져 있는 큐빅 빔 스플리터(50)이다. 본 발명의 일부의 실시예에서, R/T 비율은 50/50이다. R/T 비율은 필요에 따라 가변할 수 있다. 큐빅 빔 스플리터(50)를 사용하는 이유는 이 큐빅 빔 스플리터(50)가 수신된 조명을 두 개의 광학 경로로 분할하기 때문이다. 큐빅 빔 스플리터(50)의 구성 및 형상은 이 목적을 위해 더 우수한 성능 및 얼라인먼트를 제공할 것이라는 것을 당업자는 이해할 것이다. 제2 빔 스플리터(50)에 의해 반사되거나 투과되는 조명의 정도는 제2 빔 스플리터(50)의 R/T 비율에 의존한다. 단계(116)에서, 명시야 조명은 제2 빔 스플리터(50)에 들어온다. 빔 스플리터에 들어오는 빔 조명은 빔 스플리터를 통해 투과하거나 반사된다.
제2 빔 스플리터(50)를 투과하는 명시야 조명은 제1 이미지 포착 디바이스(32) 쪽으로 이동한다. 명시야 조명은 단계(120)에서 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 들어가기 전에 단계(118)에서 제1 튜브 렌즈(36)를 통과한다. 제1 튜브렌즈(36)는 콜리메이트된 명시야 조명의 초점이 제1 이미지 포착 디바이스(32)의 제1 이미지 포착면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제1 이미지 포착면에 초점이 맞춰진 명시야 조명은 제1 이미지 포착 디바이스(32)가 명시야상을 포착할 수 있게 한다.
제1 이미지 포착 면에 의해 포착된 명시야상은 이미지 신호로 변환된다. 이미지 신호는 이어서 CPU로 전송되거나 다운로드된다. CPU로의 이미지 신호의 전송을 데이터 전송이라고도 한다. 전송된 명시야 조명은 그런 다음 CPU에 의해 처리되거나 저장된다.
제2 빔 스플리터(50)에 의해 반사된 명시야 조명은 제2 이미지 포착 디바이스(34) 쪽으로 이동한다. 명시야 조명은 단계(124)에서 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 들어가기 전에 단계(122)에서 제2 튜브 렌즈(38)를 통과한다. 제2 튜브 렌즈(38)는 콜리메이트된 명시야 조명의 초점이 제2 이미지 포착 면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제2 이미지 포착면에 초점이 맞춰진 명시야 조명은 제2 이미지 포착 디바이스(34)가 명시야상을 포착할 수 있게 한다.
제2 이미지 포착 면에 의해 포착된 명시야상은 이미지 신호로 변환된다. 이미지 신호는 이어서 CPU로 전송되거나 다운로드된다. 프로그래머블 컨트롤러로의 이미지 신호의 전송을 데이터 전송이라고도 한다. 전송된 명시야 조명은 그런 다음 CPU에 의해 처리되거나 저장된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 제2 레이 경로(200) 및 그 뒤를 잇는 높은 각도의 암시야(DHA) 조명에 대한 흐름도이다.
제2 레이 경로(200)의 단계(202)에서, 높은 각도의 암시야 조명기(30)에 의해 DHA 조명이 공급된다. 전술한 바와 같이, 제2 광섬유는 높은 각도의 암시야 조명기(30)로부터 공급된 DHA 조명을 지향하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, DHA 조명은 광학 구성요소 또는 부속품, 예를 들어 대물 렌즈(40)를 통과할 필요없이 검사 위치에 바로 초점이 맞춰진다.
단계(204)에서, 검사 위치로 향해진 DHA 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부에 의해 반사된다. 웨이퍼로부터 반사된 DHA 조명은 단계(206)에서 대물 렌즈(40)를 통과한다. 무한히 정정된 수차를 가지는 대물 렌즈(40)는 단계(206)에서 통과하는 DHA 조명을 콜리메이트한다.
대물 렌즈(40)를 통과하는 DHA 조명은 제1 빔 스플리터(48) 쪽으로 향한다. 단계(208)에서, DHA 조명은 제1 빔 스플리터(48)에 들어가고 그 중 일부는 제1 빔 스플리터(48)를 통과한다. 제1 빔 스플리터(48)를 통과하는 DHA 조명의 투과량은 제1 빔 스플리터(48)의 R/T 비율에 의존한다.
제1 빔 스플리터(48)를 투과하는 DHA 조명은 제2 빔 스플리터(50) 쪽으로 향한다. 단계(210)에서, DHA 조명은 제2 빔 스플리터(50)에 들어간다. 제2 빔 스플리터(50)에 들어가는 DHA 조명의 투과율 또는 반사율은 제2 빔 스플리터(50)의 R/T 비율에 의존한다.
제2 빔 스플리터(50)를 투과하는 DHA 조명은 단계(214)에서 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 들어가기 전에 단계(212)에서 제1 튜브 렌즈(36)를 통과한다. 제1 튜브 렌즈(36)는 콜리메이트된 DHA 조명의 초점이 제1 이미지 포착 디바이스(32)의 제1 이미지 포착 면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제1 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 DHA 조명은 암시야상, 더 구체적으로 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 의해 높은 각도의 암시야(DHA) 이미지를 포착할 수 있게 한다.
대안으로, DHA 조명은 제2 빔 스플리터(50)에 의해 반사된다. 제2 빔 스플리터(50)로부터 반사된 DHA 조명은 단계(218)에서 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 들어가기 전에 단계(216)에서 제2 튜브 렌즈(38)를 통과한다. 제2 튜브 렌즈(38)는 콜리메이트된 DHA 조명의 초점이 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 제2 이미지 포착 면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제2 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 DHA 조명은 암시야상, 더 구체적으로 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 높은 각도의 암시야(DHA) 이미지를 포착할 수 있게 한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 예시적 제3 레이 경로(300) 및 그 뒤를 잇는 낮은 각도의 암시야(DLA) 조명에 대한 흐름도이다.
제2 레이 경로(200)의 단계(252)에서, 낮은 각도의 암시야 조명기(28)에 의해 DLA 조명이 공급된다. 제3 광섬유는 낮은 각도의 암시야 조명기(28)로부터 공급된 DHA 조명을 지향하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, DLA 조명은 광학 구성요소 또는 부속품, 예를 들어 대물 렌즈(40)를 통과할 필요없이 검사 위치에 바로 초점이 맞춰진다.
단계(254)에서, 검사 위치로 향해진 DLA 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부에 의해 반사된다. 웨이퍼로부터 반사된 DLA 조명은 단계(256)에서 대물 렌즈(40)를 통과한다. 무한히 정정된 수차를 가지는 대물 렌즈(40)는 단계(256)에서 통과하는 DLA 조명을 콜리메이트한다.
대물 렌즈(40)를 통과하는 DLA 조명은 제1 빔 스플리터(48) 쪽으로 향한다. 단계(258)에서, DLA 조명은 제1 빔 스플리터(48)에 들어가고 그 중 일부는 제1 빔 스플리터(48)를 통과한다. 제1 빔 스플리터(48)를 통과하는 DLA 조명의 투과량은 제1 빔 스플리터(48)의 R/T 비율에 의존한다.
제1 빔 스플리터(48)를 투과하는 DLA 조명은 제2 빔 스플리터(50) 쪽으로 향한다. 단계(260)에서, DLA 조명은 제2 빔 스플리터(50)에 들어간다. 제2 빔 스플리터(50)에 들어가는 DLA 조명의 투과율 또는 반사율은 제2 빔 스플리터(50)의 R/T 비율에 의존한다.
제2 빔 스플리터(50)를 투과하는 DLA 조명은 단계(264)에서 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 들어가기 전에 단계(262)에서 제1 튜브 렌즈(36)를 통과한다. 제1 튜브 렌즈(36)는 콜리메이트된 DLA 조명의 초점이 제1 이미지 포착 디바이스(32)의 제1 이미지 포착 면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제1 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 DLA 조명은 암시야상, 더 구체적으로 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 의해 낮은 각도의 암시야(DLA) 이미지를 포착할 수 있게 한다.
대안으로, DLA 조명은 제2 빔 스플리터(50)에 의해 반사된다. 제2 빔 스플리터(50)로부터 반사된 DLA 조명은 단계(268)에서 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 들어가기 전에 단계(266)에서 제2 튜브 렌즈(38)를 통과한다. 제2 튜브 렌즈(38)는 콜리메이트된 DLA 조명의 초점이 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 제2 이미지 포착 면에 맞춰지는 것을 용이하게 한다. 제2 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 DLA 조명은 암시야상, 더 구체적으로 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 낮은 각도의 암시야(DLA) 이미지를 포착할 수 있게 한다.
전술한 바로부터 DHA 조명 및 DLA 조명은 본 발명의 몇몇 실시예에서 웨이퍼(12)에 의해 반사된 후, 유사한 레이 경로를 따른다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 그렇지만, DHA 조명의 제2 레이 경로(200) 및 DLA 조명의 제3 레이 경로(250)는 대안으로 당기술분야에 공지된 기술을 사용하여 필요에 따라 개별적으로 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 일부의 실시예에서, 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)에 들어오는 DHA 조명 및 DLA 조명은 결함 검출의 정확도를 향상시키기 위해 필요에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부의 실시예에서, 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)에 들어오는 DHA 조명 및 DLA 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)의 타입 또는 시스템(10)의 사용자가 검출하기를 바라는 웨이퍼 결함의 타입에 따라 조정될 수 있다.
제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34) 각각에 의한 DHA 이미지 및 DLA 이미지는 이미지 신호로 바람직하게 변환되며, 이어서 CPU에 전송되거나 다운로드된다. CPU로의 이미지 신호의 전송을 데이터 전송이라고도 한다. 전송된 DHA 이미지 및 DLA 이미지는 그런 다음 필요에 따라 CPU에 의해 처리되거나 저장된다.
본 발명의 많은 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)는 서로에 대해 미리 정해진 공간 위치를 가진다. 제1 튜브 렌즈(36) 및 제2 튜브 렌즈(38)와 함께 대물 렌즈(40)를 사용하면 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 공간 위치를 용이하게 결정할 수 있다. 또한, 다른 광학 구성요소 또는 부속품, 예를 들어 미러를 사용하여 명시야 조명, DHA 조명 및 DLA 조명을 지향하게 하고, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 공간 위치를 정하는 것을 용이하게 한다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 공간 위치는 검사 위치에 대해 고정되어 있다. 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 고정된 공간 위치는 시스템(10)의 웨이퍼 검사의 정확도 및 효율성 중 적어도 하나를 향상시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 검사 위치에 대한 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 고정된 공간 위치는 통상적으로 모바일 이미지 포착 디바이스 또는 카메라를 사용함에 따라 캘리브레이션 손실 및 조정 피드백 손실을 감소시킨다.
본 발명의 많은 실시예에서, 시스템(10)은 일련의 제3 조명기(52)를 포함하며, 이하에서는 이를 세선 조명기(52)라 한다.
일부의 실시예에서, 예를 들어, 도 13 및 도 27a에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 하나의 세선 조명기(52)를 포함한다. 다른 실시예에서, 도 27b 및 도 27c에 도시된 바와 같이, 시스템은 두 개의 세선 조명기(52), 즉 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b)를 포함한다. 본 발명의 범주 내에서 다른 개수의 세선 조명기(52), 예를 들어, 3, 4, 5 또는 그 이상의 세선 조명기(52)를 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
세선 조명기(들)(52)는 세선 조명을 제공한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 세선 조명기(들)(52)는 세선 레이저 조명을 공급하는 레이저 소스일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 세선 조명기(들)(52)는 광대역 세선 조명을 공급하는 광대역 조명기일 수 있다.
세선 조명기(들)(52)에 의해 공급된 또는 방출된 세선 조명의 파장은 검사될 웨이퍼(12)의 특성, 속성, 및/또는 지형 특징에 따라 제어될 수 있다(예를 들어, 선택 및/또는 변할 수 있다).
시스템(10)이 두 개 이상의 세선 조명기(52)(예를 들어, 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b))를 포함하는 일부의 실시예에서, 세선 조명기(52)에 의해 공급되는 세선 조명의 파장은 유사하거나 실질적으로 유사하다. 그렇지만, 시스템(10)이 두 개 이상의 세선 조명기(52)(예를 들어, 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b))를 포함하는 다른 실시예에서, 세선 조명기(52)에 의해 공급되는 세선 조명의 파장은 서로 다르거나 실질적으로 다르다.
또한, 시스템(10)이 두 개 이상의 세선 조명기(52)(예를 들어, 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b))를 포함하는 일부의 실시예에서, 세선 조명기(52)에 의해 공급되는 세선 조명의 상대적 강도는 서로 유사할 수도 있고 다를 수도 있다. 다양한 실시예에서, 세선 조명기 각각에 의해 공급되는 세선 조명의 상대적 강도는 예를 들어 검사될 웨이퍼(12)의 특성, 속성 및/또는 지형 특징에 따라 제어될 수 있다(예를 들어, 선택 및/또는 변할 수 있다).
본 발명의 많은 실시예에서, 세선 조명기(들)에 의해 공급되거나 방출되는 세선 조명은 검사 위치 쪽으로 지향된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 검사 위치는 웨이퍼, 기판, 또는 피사체 표면 위치 및/또는 웨이퍼 테이블 위치로서 정해질 수 있는 데, 즉 검사 프로세스 동안 반사된 또는 다시 방향이 정해진 조명 신호의 포착을 고려하여 정해질 수 있다. 검사 위치는 웨이퍼, 기판, 또는 피사체 표면상의 현재의 X-Y(및 가능하다면 θ) 위치; 및/또는 웨이퍼, 기판, 또는 다른 피사체를 수반하는 웨이퍼 테이블(16)에 의해 설정된 현재의 X-Y(및 가능하다면 θ) 위치에 대응할 수 있다. 검사 위치는 추가로 또는 대안으로 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 검사를 위해 현재 고려되는 공간 좌표의 이산 불연속 위치 또는 특별한 설정으로서 정해질 수 있으며, 웨이퍼 스캔 모션 경로는 일련의 공간 위치를 설정하고 이 공간 위치를 통해 웨이퍼(12)는 (예를 들어, "온-더-플라이" 검사인 경우 연속적인 모션에 의해) 검사 프로세스 동안 이동되거나 전달된다. 그러므로 검사 위치는 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 공간 위치로서 (예를 들어, 한 세트의 X-Y-θ 좌표를 고려하여) 정해질 수 있고, 웨이퍼의 표면과 상호작용하는 조명이 (예를 들어, 이미지 포착 디바이스(56)에 의해) 포착된다.
세선 조명은 예를 들어 시스템(10)의 기능(들)에 따라 결정될 수 있고 변할 수 있는 미리 정해진 각도에서 검사 위치에 향해진다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 검사 위치에서 세선 조명을 지향시키도록 배치되고 구성되어 있는 적어도 한 세트의 미러(54)(미러 셋업(54) 또는 미러 어셈블리(54)라고도 함)를 포함한다. 시스템(10)이 하나의 세선 조명기(52)를 포함하는 많은 실시예에서, 시스템(10)은 이에 대응해서 검사 위치에서 세선 조명기(52)에 의해 공급되는 세선 조명을 지향시키도록 배치되고 구성되어 있는 한 세트의 미러(54)를 포함한다. 마찬가지로, 시스템(10)이 복수의 세선 조명기(52), 예를 들어 도 도 27b에 도시된 바와 같이 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b)를 포함하는 많은 실시예에서, 시스템(10)은 복수 세트의 미러(54), 예를 들어, 검사 위치에서 세선 조명기(52a) 및 세선 조명기(52b)에 의해 공급되는 세선 조명을 지향시키도록 배치되고 구성되어 있는 제1 세트의 미러(54a) 및 제2 세트의 미러(54b)를 포함한다.
여러 실시예에서, 각 세트의 미러(54)는 검사 위치 쪽으로 세선 조명을 지향시키도록 구성되고, 배치되며 및/또는 배열되어 있는 일련의 반사면 또는 미러를 포함한다. 서로에 대한 각각의 미러의 구성은 예를 들어 시스템(10)의 기능(들) 또는 특징(들)에 따라 결정되고 변할 수 있다.
다양한 실시예에서, 상기 미러 세트(54), 예를 들어 제1 세트의 미러(54a) 및 제2 세트의 미러(54b)는 실질적으로 대칭 구졸 배치되거나 배열될 수 있다. 대안으로, 상기 세트의 미러(54)는 시스템(10)의 구성(들) 또는 시스템(10)의 배치를 위해 이용 가능한 공간의 크기에 따라 다른 구성으로 위치하거나 배치될 수 있다.
많은 실시예에서, 시스템(10)의 광학 검사 헤드(14)는 제3 이미지 포착 디바이스(이하 3차원(3D) 프로파일 카메라(56)라고 함)를 포함한다. 여러 실시예에서, 3D 프로파일 카메라(56)는 웨이퍼(12)에 의해 반사되는, 더 구체적으로 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12)의 표면에 의해 반사되는 세선 조명을 수신한다.
일부의 예에서, 예를 들어 도 27a 및 도 27b에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은, 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어난 반사된 세선 조명을 지향시키기 위해, 일련의 반사기(84) 세트, 예를 들어, 1 세트, 2 세트, 3 세트, 4 세트, 또는 그 이상의 세트의 반사(84)(이하 반사기 어셈블리 또는 반사기 셋업이라고도 함)를 포함한다.
대부분의 실시예에서, 각 세트의 미러(84)는 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명을 지향시키기 위해 형상, 구성, 및/또는 배치된다.
몇몇 실시예에서, 시스템(10)의 일련의 미러 세트(84)는 시스템(10)의 세선 조명기(52)의 수에 대응한다. 따라서, 시스템(10)이 두 개의 세선 조명기(52), 예를 들어 제1 및 제2 세선 조명기(52a 및 52b)를 포함하는 경우, 시스템(10)은 또한 2 세트의 반사기(84), 예를 들어 제1 세트의 반사기(84a) 및 제2 세트의 반사기(84b)를 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템(10)의 반사기 세트(84)의 수는 시스템(10)의 세선 조명기(52)의 수에 의존하지 않는다.
많은 실시예에서, 반사기(84)의 각각의 세트는 복수의 반사면 또는 미러, 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 세선 조명을 지향시키기 위한 형상, 구성 및/또는 배치되어 있는 예를 들어, 2, 3, 4 또는 그 이상의 반사면을 포함한다. 여러 실시예에서, 반사기 세트(84)는, 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 세선 조명을 지향시키기 위해 형상, 구성, 및/또는 배치되어 있는 프리즘 어셈블리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프리즘 어셈블리는 조명을 수신하고, 수신된 조명을 하나 이상의 의도된 광학 이동 경로 또는 방향을 따라 광학 회절 및/또는 분산에 의해 (다시) 지향시키도록 구성된 적어도 하나의 광학 프리즘을 포함할 수 있다.
여러 실시예에서, 각 세트의 반사기(48)는 특정한 방향으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명을 수신하도록 배치되어 있다. 예를 들어, 제1 세트의 반사기(84a)는 제1 방향으로 웨이퍼(12)의 표면이 벗어나 반사된 세선 조명을 수신하도록 배치될 수 있고, 제2 세트의 반사기(84b)는 제2 방향으로 웨이퍼(12)의 표면이 벗어나 반사된 세선 조명을 수신하도록 배치될 수 있으며, 여기서 제1 방향과 제2 방향은 다르다. 시스템(10)이 다를 개수의 반사기 세트(84)를 포함하는 경우, 상기 세트의 반사기(84)는 대응하는 수의 방향으로 웨이퍼의 표면을 벗어나 반사된 조명을 수신하도록 배치될 수 있다.
여러 실시예에서, 예를 들어 도 27c에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사 및/또는 산란된 세선 조명을 지향시키기 위한 반사기 세트(84)(또는 반사기 어셈블리)를 포함하지 않는다. 이러한 조명이 웨이퍼의 표면에 의해 반사되거나 산란될 수 있는 대표적인 방법에 대하여 상세하게 후술한다. 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사 및/또는 산란된 세선 조명은 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 직접 포착되며, 상기 카메라는 상기 세선 라인 조명을 포착하기 위해 위치 및/또는 구성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 3D 프로파일 카메라(56) 또는 3D 이미지 포착 디바이스와 함께 사용하기 위한 대물 렌즈 또는 대물 렌즈 어셈블리(이하 3D 프로파일 대물 렌즈(58)이라고 함)를 더 포함한다. 많은 실시예에서, 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명은 3D 프로파일 카메라(56)에 들어가기 전에 3D 프로파일 대물 렌즈(58)를 통과한다. 많은 실시예에서, 3D 프로파일 대물 렌즈(58)는 무한히 정정된 수차를 가진다. 따라서, 3D 프로파일 대물 렌즈(58)를 통과하는 세선 조명은 이에 의해 콜리메이트된다.
일부의 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 3D 프로파일 대물 렌즈(58) 및 3D 프로파일 카메라(56)와 함께 사용하기 위한 튜브 렌즈(60)를 더 포함한다. 튜브 렌즈(60)는 콜리메이트된 세선 조명의 초점을 3D 프로파일 카메라(56)의 3D 이미지 포착 면에 맞출 수 있도록 형상 및 구성되어 있다.
여러 실시예에서, 3D 프로파일 대물 렌즈(58) 및 3D 프로파일 카메라(56)와 함께 튜브 렌즈(60)를 사용하면 3D 프로파일 카메라(56)의 위치 결정 및 재구성을 유연성 있게 할 수 있다. 또한, 특정한 실시예에서, 3D 프로파일 대물 렌즈(58) 및 3D 프로파일 카메라(56)와 함께 튜브 렌즈(60)를 사용하면 3D 프로파일 대물 렌즈(58)와 튜브 렌즈(60) 사이에 추가의 광학 구성요소 또는 부속품을 용이하게 도입할 수 있다.
많은 실시예에서, 세선 라인 조명기(들)(52) 및 3D 프로파일 카메라(56)는 웨이퍼(12)의 3D 프로파일 스캐닝 및 검사를 용이하게 하기 위해 협동해서 동작한다. 즉, 세선 라인 조명기(들)(52) 및 3D 프로파일 카메라(56)는 웨이퍼(12)의 표면의 3D 특성(또는 지형)에 관한 정보를 얻기 위해 함께 사용된다.
본 발명의 많은 실시예에서, 세선 라인 조명기(들)(52) 및 3D 프로파일 카메라(56)는 CPU(또는 처리 유닛)에 결합되며, 이것은 세선 라인 조명기(들)(52) 및 3D 프로파일 카메라(56)의 동작을 동등하게 하거나 동기화하는 것을 용이하게 한다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(12)의 자동화된 3D 프로파일 스캐닝 및 검사는 시스템(10)에 의해 수행된다. 웨이퍼(12)의 이러한 자동화된 3D 프로파일 스캐닝 및 검사는 CPU에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)를 포함한다. 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 예를 들어 컬러 카메라이다. 일부의 실시예에서, 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 컬러 이미지를 포착한다. 다른 실시예에서, 리뷰 이미지 포착 디바이스(62) 단색의 이미지를 포착한다. 여러 실시예에서, 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 웨이퍼(12) 상에서 검출된 결함(들)을 확인, 분류 및 재검토 중 적어도 하나에 대한 웨이퍼(12)의 리뷰 이미지를 포착한다.
도 14는 본 발명의 특정한 실시예에 따라, 리뷰 명시야 조명기(64), 리뷰 암시야 조명기(66), 리뷰 이미지 포착 디바이스(62), 및 이들 간의 조명 패턴을 도시하고 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 광학 검사 헤드(14)는 명시야 조명 및 암시야 조명을 각각 공급하기 위해, 리뷰 광시야 조명기(64) 및 리뷰 암시야 조명기(66)를 더 포함하거나 수반한다.
리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 리뷰 명시야 조명기(64) 및 리뷰 암시야 조명기(66)에 의해 각각 공급되고, 웨이퍼(12)에 의해 반사된 명시야 조명 및 암시야 조명을 수신하여, 웨이퍼(12)의 리뷰 이미지를 포착한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 대안의 조명기에 의해, 예를 들어, 전술한 것 중 하나에 의해 공급되는 조명을 포착하여, 웨이퍼(12)의 리뷰 이미지를 포착한다. 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 웨이퍼(12)의 고해상도 이미지를 포착할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 예시적 제4 레이 경로(300) 및 그 뒤를 이어 리뷰 명시야 조명기(64)에 의해 공급되는 명시야 조명에 대한 흐름도이다.
제4 레이 경로(300)의 단계(302)에서, 리뷰 암시야 조명기(64)에 의해 명시야 조명이 공급된다. 리뷰 명시야 조명기(64)에 의해 공급된 명시야 조명은 제1 반사면(74)에 지향하게 된다. 단계(304)에서, 명시야 조명은 제1 반사면(74)에 의해 반사되고 빔 스플리터(68) 쪽으로 지향하게 된다. 후속의 단계(306)에서, 빔 스플리터(68)에 들어오는 명시야 조명은 이에 의해 반사되고 검사 위치로 향하게 된다. 빔 스플리터(68)에 의해 반사되는 명시야 조명의 양은 빔 스플리터(68)의 R/T 비율에 의존한다.
단계(308)에서, 명시야 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부에 의해 반사된다. 반사된 명시야 조명은 단계(310)에서 리뷰 대물 렌즈(70)를 통과한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 리뷰 대물 렌즈(70)는 무한히 정정된 수차를 가진다. 따라서, 단계(310)에서 리뷰 대물 렌즈(70)를 통과하는 명시야 조명은 리뷰 대물 렌즈(70)에 의해 콜리메이트된다.
단계(312)에서, 명시야 조명은 빔 스플리터(68)에 들어오고 그 중 일부는 투과한다. 빔 스플리터(68)를 통과하는 명시야 조명의 양은 빔 스플리터(68)의 R/T 비율에 의존한다. 그런 다음 명시야 조명은 단계(316)에서 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)에 들어가기 전에 단계(314)에서 리뷰 튜브 렌즈(72)를 통과한다. 리뷰 튜브 렌즈(72)는 콜리메이드된 명시야 조명의 초점을 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 이미지 포착 면에 맞춘다. 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 명시야 조명은 단계(318)에서 리뷰 명시야 이미지의 포착을 용이하게 한다.
리뷰 대물 렌즈(70)와 리뷰 튜브 렌즈(72) 간의 명시야 조명의 콜리메이션은 복수의 광학 구성요소와 이러한 광학 구성요소 간의 부속품의 도입을 용이하게 한다. 또한, 리뷰 대물 렌즈(70)와 리뷰 튜브 렌즈(72) 간의 명시야 조명의 콜리메이션은 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 위치 및 재구성을 필요에 따라 유연성 있게 할 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 제5 레이 경로(350) 및 그 뒤를 이어 리뷰 암시야 조명기(66)에 의해 공급되는 명시야 조명에 대한 흐름도이다.
제5 레이 경로(350)의 단계(352)에서, 리뷰 명시야 조명기(66)에 의해 명시야 조명이 공급된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 리뷰 명시야 조명기(66)에 의해 공급되는 암시야 조명은 검사 위치에 직접 초점이 맞춰진다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 리뷰 명시야 조명기(66)에 의해 공급되는 암시야 조명은 검사 위치에 바로 초점이 맞춰진다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 리뷰 명시야 조명기(66)에 의해 공급되는 암시야 조명은 웨이퍼(12)의 수평면에 대해 미리 정해진 각도로 검사 위치로 향한다. 이 미리 정해진 각도는 높은 각도가 바람직하며, 당업자에게 알려진 기술을 사용하여 필요에 따라 조정될 수 있다.
단계(354)에서, 암시야 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부에 의해 반사된다. 반사된 암시야 조명은 그런 다음 단계(356)에서 리뷰 대물 렌즈(70)를 통과한다. 단계(356)에서 리뷰 대물 렌즈(70)를 통과하는 암시야 조명은 리뷰 대물 렌즈(70)에 의해 콜리메이트된다.
단계(358)에서, 상기 콜리메이트된 암시야 조명은 빔 스플리터에 들어가고 그 중 일부는 빔 스플리터를 투과한다. 빔 스플리터(68)를 통과하는 암시야 조명의 양은 빔 스플리터(68)의 R/T 비율에 의존한다. 그런 다음 암시야 조명은 단계(362)에서 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)에 들어가기 전에 단계(360)에서 리뷰 튜브 렌즈(72)를 통과한다. 제4 튜브 렌즈(72)는 콜리메이트된 암시야 조명의 초점을 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 이미지 포착 면에 맞춘다. 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 이미지 포착 면에 초점이 맞춰진 암시야 조명은 단계(364)에서 리뷰 암시야 이미지의 포착을 용이하게 한다. 리뷰 대물 렌즈(70) 및 리뷰 튜브 렌즈(72) 사이의 명시야 조명 및 암시야 조명 각각의 콜리메이션은 시스템(10)의 설계 및 구성을 용이하게 향상시킨다. 더 구체적으로, 리뷰 대물 렌즈(70) 및 리뷰 튜브 렌즈(72) 사이의 명시야 조명 및 암시야 조명 각각의 콜리메이션은 시스템(10)의 다른 구성요소와의 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)의 위치 결정 및 구성을 용이하게 향상시키고, 이에 의해 웨이퍼(12)가 이동하는 동안, 리뷰 명시야 이미지 및 리뷰 암시야 이미지의 포착을 용이하게 한다.
포착된 리뷰 명시야 이미지 및 포착된 리뷰 암시야 이미지는 이미지 신호로 변환되고 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)로부터, 처리 가능한 프로그래머블 제어기로 전송되고 데이터베이스에 저장 또는 세이브될 수 있다.
리뷰 이미지 포착 디바이스(62)는 검사 위치에 대한 고정된 공간 위치를 가질 수 있다. 리뷰 이미지 포착 디바이스(60)의 고정된 공간 위치는 모바일 이미지 포착 디바이스 또는 카메라를 사용함에 따라 캘리브레이션 손실 및 조정 피드백 손실을 감소시키고, 이에 의해 포착된 리뷰 명시야 이미지 및 리뷰 암시야 이미지의 품질을 향상시킨다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 일련의 진동 격리기(24)를 더 포함하는 데, 이것은 안정화기 메커니즘으로 집합적으로 알려져 있다. 시스템(10)은 정상 동작 중에 진동 격리기(24) 또는 안정화기 메커니즘 상에 장착된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 4개의 진동 격리기(24)를 포함하며, 각각은 시스템(10)의 다른 모서리 부분에 위치한다. 진동 격리기(24)에 의해 시스템(10)을 지지하고 안정화할 수 있다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 각각의 진동 격리기(24)는 압축 가능한 구조 또는 캐니스터(canister)이며, 그라운드 진동을 흡수하여 시스템에 이 그라운드 진동이 전달하는 것을 방지하기 위한 버퍼의 역할을 한다. 시스템(10)에 대한 바람직하지 않은 진동 또는 물리적 이동을 방지함으로써, 진동 격리기(24)는 제1 이미지 포착 디바이스(32), 제2 이미지 포착 디바이스(34), 3D 프로파일 카메라(56), 및 리뷰 카메라(62) 각각에 의해 포착된 이미지의 품질을 향상시키고, 이에 의해 웨이퍼(12)의 검사 품질을 향상시키게 한다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예에 따라 웨이퍼(12)를 검사하기 위한 예시적 방법 또는 프로세스(4000의 흐름도를 도시한다. 많은 실시예에서, 웨이퍼(12)를 검사하기 위한 프로세스(400)는 웨이퍼(12)의 결함의 검출, 분류 및 리뷰 중 적어도 하나를 가능하게 한다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 웨이퍼(12)를 검사하기 위한 프로세스(400)는 기준 이미지(골든 기준이라고도 함)를 활용하는 데, 웨이퍼의 포착된 이미지가 웨이퍼(12) 상의 결함의 검출, 분류 및 리뷰 중 적어도 하나를 위해 비교된다. 명확화를 위해, 예시적 기준 이미지 생성 프로세스(900)의 상세한 설명은 예시적 프로세스(400)의 상세한 설명 전에 제공된다.
예시적 기준 이미지 생성 프로세스 900
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 특정한 실시예에 의해 제공되는 기준 이미지 생성 프로세스(900)의 흐름도를 도시하고 있다.
기준 이미지 생성 프로세스(900)의 단계(902)에서, 웨이퍼(12) 상의 미리 정해진 수의 기준 영역을 포함하는 방법이 로딩된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 컴퓨터 소프트웨어 프로그램에 의해 생성 또는 유도된다. 대안으로, 상기 방법은 수동으로 생성된다. 상기 방법은 CPU의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 대안으로, 상기 방법은 외부 데이터베이스 또는 메모리 공간에 저장될 수 있다.
미리 정해진 기준 영역 각각은 알려지지 않은 품질인, 웨이퍼(12) 상의 위치를 나타낸다. 복수의 기준 영역의 사용하면 웨이퍼(12)의 여러 위치에서, 또는 복수의 웨이퍼 사이에서의 표면 변동의 가능성을 용이하게 보상할 수 있다. 이러한 표면 변동은 디퍼렌셜 플래너리티(differential planarity) 및 조명 반사율을 포함하되, 이에 제한되지 않는다. 미리 정해진 수의 기준 영역이 웨이퍼(12)의 전체 표면 영역을 나타낼 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 대안으로, 미리 정해진 수의 기준 영역은 복수의 웨이퍼 상의 복수의 미리 정해진 위치를 나타낼 수 있다.
단계(904)에서, 제1 기준 영역이 선택된다. 후속의 단계(906)에서, 선택된 기준 영역의 제1 포착 위치에서 미리 정해진 수("n")의 이미지가 포착된다. 구체적으로, 선택된 기준 영역의 각각의 미리 정해진 위치에서 n개의 이미지가 포착된다. 선택된 기준 영역의 미리 정해진 위치에 대한 수 및 위치는 필요에 따라 변할 수 있으며 소프트웨어 및 수동 입력 중 적어도 하나에 의해 용이하게 된다.
n개의 이미지는 제1 이미지 포착 디바이스(32), 제2 이미지 포착 디바이스(34) 및 리뷰 이미지 포착 디바이스(62) 중 적어도 하나를 필요에 따라 사용해서 포착될 수 있다. 대안으로, 다른 이미지 포착 디바이스를 사용해서 n개의 이미지를 포착한다. n개의 이미지의 포착을 위해 사용되는 조명은 필요에 따라 변할 수 있는 데, 예를 들어 명시야 조명, DHA 조명 및 DLA 조명 중 하나 또는 조합이다. n개의 이미지의 포착을 위해 사용되는 조명의 컬러 및 강도는 필요에 따라 선택되고 변할 수 있다.
각각의 위치에서 복수의 이미지를 포착하면, 조명의 변동, 광학적 설정 및 기준 이미지의 포착 동안 사용된 촬영 수단을 고려하여 기준 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 기준 신호 생성의 방법은 조명 조건들 간의 변동으로 인한, 결함 검출에 대한 원하지 않는 영향 또는 효과, 및 분류를 최소화한다. 선택된 기준 영역의 일련의 이미지가 각각의 특정한 조명 조건에 대해 포착될 수 있다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 각각의 특정한 조명 조건에서의 복수의 이미지의 포착은 플래시마다 또는 스트로브마다 조명 변동의 정규화 또는 보상을 용이하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, n개의 이미지는 CPU의 데이터베이스에 양호하게 저장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, "n"개의 이미지가 외부 데이터베이스 또는 메모리 공간에 저장된다. 단계(908)에서는, 단계(906)에서 포착된 n개의 이미지가 정렬되고 사전처리된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(906)에서 포착된 n개의 이미지의 서브픽셀이 등록된다. n개의 이미지의 서브픽셀의 등록은, 이진수, 그레이스케일 또는 기하학적 패턴 매칭 중 하나 이상을 사용해서 하나 이상의 웨이퍼(12)에 형성된 트레이스(trace), 범프(bump) 또는 패드(pad)를 포함하되 이에 제한되지 않는 공지의 기준을 사용해서 수행될 수 있다.
단계(910)에서, n개의 이미지 각각의 기준 강도를 계산한다. 구체적으로, 선택된 기준 영역의 미리 정해진 각각의 위치에서 포착된 각각의 이미지의 기준 강도를 계산한다. n개의 이미지 각각의 기준 강도의 계산은 웨이퍼(12)(또는 복수의 웨이퍼) 상의 여러 위치 또는 영역에서 컬러 변동을 정규화하거나 보상하는 것을 용이하게 한다. 또한, n개의 이미지 각각의 기준 강도의 계산은 웨이퍼(12)(또는 복수의 웨이퍼) 상의 여러 위치 또는 영역에서 다른 표면 변동을 고려하거나 보상하는 것을 용이하게 할 수 있다.
단계(910)에 의해 n개의 기준 강도의 계산을 수행하며, n개의 각각의 기준 강도는 n개의 이미지 중 하나에 대응한다. 단계(912)에서, n개의 각각의 이미지의 각각의 픽셀의 강도에 대한 일련의 통계 정보를 계산한다. 일련의 통계 정보는 평균, 범위, 표준 편차, n개의 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 최소 강도 및 최대 강도를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 평균은 n개의 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 기준 강도의 기하평균이다. 기하평균은 한 집합의 수, 또는 n개의 수의 중심 경향(central tendency) 또는 전형적인 값(typical value)을 나타내는 평균의 한 종류이다. 상기 집합의 수를 승산한 다음 그 결과의 n번째 루트를 얻는다. 기한평균을 얻는 공식은 아래와 같다:
Figure 112011053951751-pat00001
산술평균 또는 중앙값(median) 대신 기하평균의 계산은 n개의 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대해 계산된 평균 강도가 데이터 집합에서 극단치(extreme values)에 의해 과도하게 영향받지 않게 한다.
또한, n개의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 절대 강도의 범위(이하, Ri로 칭함)를 계산한다. 바람직하게, "n"개의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 Ri는 n개의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 최대 절대 강도와 최소 절대 강도 사이의 값이다.
전술한 바와 같이, 단계(906)에서 포착된 제1 기준 영역의 n개의 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 강도의 표준 편차도 계산한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 표준 편차는 기하표준편차이고, 이것은 양호한 평균이 기하평균인 한 집합의 수가 확산하는 방법을 나타낸다. 표준 편차를 얻는 공식은 아래와 같다:
Figure 112011053951751-pat00002
여기서, μg는 한 집합의 수 {A1, A2, ...., An}의 기하평균이다.
단계(914)에서, 포착된 "n"개의 이미지가, 웨이퍼(12) 상의 위치 또는 제1 기준 영역과 같이 그 대응하는 정보와 함께 일시적으로 세이브된다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 단계(912)에서 계산된 통계 정보도 단계(914)에서 일시적으로 세이브된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 전술한 데이터가 CPU의 데이터베이스에 세이브된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전술한 데이터는 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에 필요에 따라 세이브된다.
단계(916)에서, 선택된 기준 영역의 더 많은 이미지가 필요한 지를 판정한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(916)는 소프트웨어로 제어되며 자동으로 수행된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(916)는 단계(910 및 912)에 의해 획득된 정보에 대한 신뢰도로 수행된다 본 발명의 다른 실시예에서, 단계(916)는 당기술분야의 기술을 사용해서 수동으로 용이하게 되거나 제어된다.
선택된 기준 영역의 더 많은 이미지가 필요한 지를 단계(916)에서 판정된다면, 단계(904 내지 916)가 반복된다. 단계(904 내지 916)는 필요에 따라 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 제1 기준 영역의 더 많은 이미지가 필요하지 않은 것으로 단계(916)에서 판정되는 경우, 단계(918)에서는 미리 정해진 수의 기준 영역의 다음 기준 영역(본 상세한 설명의 목적에서는, 제2 기준 영역)에 대해 단계(904 내지 916)가 반복되어야 하는 지를 판정한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(918)는 소프트웨어로 제어되고 자동으로 수행된다. 또한, 단계(918)는 단계(910, 912 및 916) 중 적어도 하나에서 획득된 정보를 사용해서 바람직하게 수행된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 단계(918)는 당기술분야의 기술을 사용해서 수동으로 용이하게 되거나 제어된다.
제2 기준 영역의 이미지를 포착해야 하는 것으로 단계(918)에서 판정되는 경우, 즉 단계(904 내지 916)가 제2 기준 영역에 대해 반복되어야 하는 것으로 판정되는 경우, 단계(904 내지 916)를 반복하기 위한 신호를 생성한다. 단계(904 내지 918)는 필요에 따라 임의 횟수로 반복될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(904 내지 918)는 소프트웨어로 제어되고 자동으로 수행된다.
단계(904 내지 918)가 반복될 필요가 없는 것으로 단계(918)에서 판정되면, 즉 미리 정해진 수의 기준 영역의 다음 기준 영역의 이미지가 필요하지 않은 것으로 판정되면, 그런 다음 골든 기준 이미지(이하 기준 이미지라고 함)가 단계(920)에서 계산된다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 기준 이미지의 계산은 소프트웨어로 제어되고 일련의 프로그램 명령어로 수행된다. 이하의 단계는 기준 이미지를 계산하기 위해 수행된 예시적 단계이다. 그렇지만, 이하의 단계에 대한 추가의 단계 또는 기술적 보충이 기준 이미지의 계산에서 수행될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
단계(922)에서는, 미리 정한 한계보다 더 큰 기준 강도를 가지는 픽셀이 결정된다. 또한, 미리 정한 범위보다 더 큰 픽셀 강도의 범위를 가지는 픽셀이 단계(922)에서 결정된다. 단계(922)의 미리 정한 한계 및 범위는 소프트웨어로 선택되고 결정될 수 있거나 수동으로 선택되고 결정될 수 있다. 단계(924)에서의 미리 정해 값은 소프트웨어로 선택되고 결정되거나 수동으로 선택되고 결정될 수 있다. 단계(926)에서, 미리 정해진 값 또는 범위를 벗어난 기준 강도를 가지는 픽셀이 단계(922 내지 924) 동안 식별되면, 이전에 세이브된 이미지는 단계(914)에서와 같이 단계(904 내지 924) 중 임의의 하나 이상의 단계의 반복을 위해 리로딩된다.
단계(922 내지 926)는 특정한 픽셀 강도의 픽셀을 포함하는 DLALW의 식별을 용이하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(922 내지 926)는 미리 정한 한계 또는 범위를 벗어난 기준 강도를 가지는 픽셀을 포함하는 이미지의 식별을 용이하게 한다. 예를 들어, 식별되어야 하는 "바람직하지 않은" 이미지의 식별을 용이하게 한다. 더 구체적으로, 단계(922 내지 926)는 기준 이미지 계산으로부터 "바람직하지 않은" 픽셀을 제거하여 기준 이미지의 최종 픽셀 값에 대한 "바람직하지 않은" 픽셀의 영향을 방지하는 것을 용이하게 한다.
"바람직하지 않은" 이미지는 버려진다. 이것은 결함 데이터 또는 이미지의 제거를 용이하게 하고, 이에 의해 생성된 기준 이미지에 대한 이러한 결함 데이터의 영향 또는 존재를 방지한다. 단계(928)에서, 미리 정한 한계 및 범위 내의 픽셀들을 포함하는 이미지들(버려지지 않은 이미지들)은 통합된다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 이하의 이미지 데이터가 도출된다:
(a) 통합된 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 강도의 정규화된 평균
(b) 통합된 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 강도의 표준 편차
(c) 통합된 각각의 이미지의 각각의 픽셀에 대한 최소 강도 및 최대 강도
(d) 단계(702)에서 결정된 미리 정해진 수의 각각의 기준 영역의 평균 기준 강도
단계(928)의 통합된 이미지는 기준 이미지를 나타낸다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 기준 이미지는 대응하는 이미지 데이터와 함께 단계(928)에서 추가로 세이브된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 기준 이미지 및 이에 대응하는 이미지 데이터는 CPU의 데이터베이스에 세이브된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 기준 이미지 및 이에 대응하는 이미지 데이터는 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에 세이브된다. 단계(922 내지 926)는 기준 이미지 및 이에 대응하는 데이터를 저장하는 데 필요한 메모리 공간의 양 또는 크기를 감축하는 것을 용이하게 하여, 방법(400)을 더 빠른 속도 및 정확도로 수행할 수 있게 한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 각각의 픽셀의 평균 강도는 255로 정규화되어 기준 이미지를 디스플레이 및 보일 수 있게 한다. 그렇지만, 기준 이미지를 디스플레이 및 보일 수 있게 하기 위해 각각의 픽셀의 평균 강도를 대안의 값에 정규화할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
단계(904 내지 928)는 제1 이미지 포착 디바이스(32), 제2 이미지 포착 디바이스(34) 및 리뷰 카메라(62) 중 적어도 하나를 이용해서 대응하는 수의 이미지를 포착하기 위해 미리 정해진 횟수만큼 반복될 수 있다. 또한, 단계(904 내지 928)는 다른 조명 또는 조명 조건에서, 예를 들어 광시야 조명, DHA 조명, DLA 조명 및 세선 조명에서 필요에 따라 이미지를 포착하기 위해 반복될 수 있다. 단계(904 내지 928)의 반복에 의해, 복수의 이미지 포착 디바이스를 필요에 따라 이용해서 복수의 조명 또는 조명 기준에 대한 기준 이미지를 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 조명 조건에서 웨이퍼(12)(또는 복수의 웨이퍼)의 복수의 기준 영역에 대한 기준 이미지의 유도는 광 조건(lighting condition)에서의 변동으로 인한 후속의 포착된 이미지의 품질에서의 변동에 대해, 책임(accountability), 및 필요한 경우에는 보상(compensation)을 확실하게 하는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 웨이퍼(12)의 여러 기준 영역(즉, 웨이퍼(12) 상의 여러 위치)에 대한 기준 이미지의 포착은 웨이퍼(12) 상의 여러 위치에서의 컬러 변동에 대한 책임 및 보상을 확실하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(904 내지 928)는 CPU에 의해 바람직하게 수행되고 제어된다. 더 구체적으로, 단계(904 내지 928)는 소프트웨어 프로그램에 의해 수행되고 제어되는 단계 중 적어도 하나이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(904 내지 928) 중 적어도 하나는 필요한 경우에는 수동으로 도움을 받을 수 있다. 예시적 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 생성된 기준 이미지는 알지 못하는 품질의 웨이퍼(12)의 후속의 포착된 이미지와 비교를 위해 사용되고 이에 의해 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 검출, 분류 및 리뷰 중 적어도 하나가 가능하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예는 웨이퍼(12)의 검사를 위해 프로세스 또는 방법(400)을 제공하고 이에 의해 웨이퍼(12) 상에 있는 결함에 대한 검출, 분류 및 리뷰 중 적어도 하나를 수행한다.
프로세스(400)의 제1 프로세스 부분(402)에서, 시스템(10)에 의해 검사될 웨이퍼(12)는 웨이퍼 테이블(16)에 로딩된다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 웨이퍼(12)는 로보틱 웨이퍼 핸들러(18)에 의해 웨이퍼 스택(20)으로부터 추출된 다음 웨이퍼 테이블(16)로 전달된다. 웨이퍼 테이블(16)에 흡입 또는 진공이 적용되어 웨이퍼(12)에 고정된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(12)는 웨이퍼 식별 번호(ID 번호) 또는 바코드를 포함한다. 웨이퍼 ID 번호 또는 바코드는 웨이퍼(12)의 표면에, 더 구체적으로, 웨이퍼(12)의 표면의 주변부에 매립되거나 붙여 있다. 웨이퍼 ID 번호 또는 바코드에 의해 웨이퍼(12)를 용이하게 식별할 수 있고 웨이퍼(12)가 웨이퍼 테이블(16)에 정확하게 또는 적절하게 로딩될 수 있다.
제2 프로세스 부분(404)에서는, 웨이퍼 테이블(16)에 로딩된 웨이퍼(12)의 웨이퍼 맵이 획득된다. 웨이퍼 맵은 프로그래머블 제어기의 데이터베이스로부터 로딩될 수 있다. 대안으로, 웨이퍼 맵은 외부 데이터베이스 또는 프로세서로부터 검색될 수 있다. 또는 대안으로, 웨이퍼 맵은 당기술분야에 공지된 방법 또는 기술을 사용해서 웨이퍼(12)의 로딩 하에 이동 가능한 지지 플랫폼으로 예비되거나 유도될 수 있다.
제3 프로세스 부분(406)에서, 웨이퍼 맵 상에서 하나 이상의 기준 위치가 포착되거나 결정되고 당기술분야에 공지된 기술을 사용해서 웨이퍼 X 변환, Y 변환 및 θ 회전 오프셋 중 적어도 하나가 계산된다.
후속의 프로세스 부분(408)에서는, 웨이퍼 스캔 모션 경로 및 복수의 이미지 포착 위치를 계산하고 결정한다. 단계(404)에서 획득된 웨이퍼 맵은 바람직하게 웨이퍼 스캔 모션 경로 및 복수의 이미지 포착 위치의 계산을 용이하게 한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 웨이퍼 스캔 모션 경로의 계산은 수 개의 공지의 파라미터 중 적어도 하나에 의존한다. 이러한 공지된 파라미터로는, 회전 오프셋, 웨이퍼 크기, 웨이퍼 다이 크기, 웨이퍼 피치, 검사 영역, 웨이퍼 스캔 속도 및 인코더 위치를 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 복수의 이미지 포착 위치 각각은 이미지가 포착되어야 하는 웨이퍼(12) 상의 위치를 반영하거나 대응한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 복수의 이미지 포착 위치 각각은 당업자에게 공지된 기술을 사용해서 필요에 따라 변경될 수 있다. 이미지 포착 위치의 수도 당업자에게 공지된 기술을 사용해서 필요에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(404 내지 408)은 시스템(10)에 의해, 더 구체적으로 시스템(10)의 프로그래머블 제어기에 의해 자동으로 수행된다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 프로세스 부분(404 내지 408) 중 임의의 하나는 대안의 프로세서에 의해, 또는 대안의 프로세스와 함께 또는 대안의 프로세스의 도움으로 수행될 수 있다.
제5 프로세스 부분(410)에서, 시스템(10)의 프로그래머블 제어기는 적절한 골든 기준(이하 기준 이미지로 칭함)의 이용 가능성을 결정한다. 기준 이미지가 이용 가능하지 않은 경우에는, 제6 프로세스 부분(412)에서 전술한 바와 같은 예시적 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 기준 이미지를 생성한다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 기준 이미지는 제7 프로세스 부분(404)에서 예시적 2차원(2D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(400)를 수행하기 전에 획득되거나, 생성된다. 본 발명의 여러 실시예에 따른 예시적 2차원(2D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)의 프로세스 흐름도가 도 19에 도시되어 있다.
예시적 2차원(2D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스 500
도 19는 본 발명의 여러 실시예에 따른 예시적 2차원(2D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)의 프로세스 흐름도를 도시하고 있다. 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)는 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의한 명시야상 및 암시야상의 포착을 용이하게 할 수 있다.
2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)의 제1 프로세스 부분(502)에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32)가 노출된다. 제2 프로세스 부분(504)에서, 제1 조명이 공급된다. 제1 조명은 예를 들어 명시야 조명기(26)에 의해 공급된 명시야 조명이거나, 높은 각도의 암시야 조명기(30)에 의해 공급된 DHA 조명이거나 낮은 각도의 암시야 조명기(28)에 의해 공급된 DLA 조명이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 단계(504)에서 공급되어야 하는 제1 조명의 선택은 조명 구성기(도시되지 않음)에 의해 결정된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 조명 구성기는 시스템(10)의 구성요소이고 시스템(10)의 조명기(28, 30, 52, 64 및 66)에 전자적으로 결합되어 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 조명 구성기는 CPU의 구성요소이다.
제1 및 제2 이미지 포착 디바이스(32 및 34)는 명시야 조명기(26), DHA 조명기(30) 및 DLA 조명기(28)에 의해 제공된 조명들의 임의 조합을 사용할 수 있다. 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 의해 사용되는 제1 조합 및 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 사용되는 제2 조합에 대한 가능성 있는 조합의 예가 도 19의 테이블에 도시되어 있다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32) 및 제2 이미지 포착 디바이스(34) 모두가 실질적으로 유사한 조명을 사용하는 경우에는, 이러한 구성의 처리량이 모든 가능성 있는 구성의 가장 높은 처리량일 것이다.
이하의 상세한 설명의 목적상, 도 20에 도시된 바와 같은 구성 1이 조합 구성기에 의해 선택된다. 따라서, 제1 조명은 명시야 조명기(26)에 의해 공급된 명시야 조명이다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 프로세스 부분(502 및 504)은 동시에 수행된다. 프로세스 부분(502 및 504)의 수행에 의해 제1 이미지 포착 디바이스(32)는 도 22a에 도시된 바와 같이 제1 이미지를 포착할 수 있다. 제3 프로세스 부분(506)에서, 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 의해 포착된 제1 이미지는 이미지 신호로 변환되어 데이터 전달 프로세스를 통해 CPU에 전송되고 데이터베이스 또는 저장 메모리에 저장된다.
제4 프로세스 부분(508)에서, 제2 이미지 포착 디바이스(34)가 노출된다. 제5 프로세스 부분(510)에서, 제2 조명이 공급된다. 제1 조명에서와 같이, 제2 조명의 선택은 본 발명의 대부분의 실시예에서 조명 구성기에 의해 결정된다. 본 상세한 설명의 목적상, 도 20에 도시된 바와 같은 구성 1은 조명 구성기에 의해 선택된다. 따라서, 제2 조명은 높은 각도의 암시야 조명기(30)에 의해 공급된 DHA 조명이다. 그렇지만, 제1 조명 및 제2 조명은 필요에 따라 대안의 조명일 수 있으며, 예를 들어 도 20의 테이블에 도시된 여러 구성일 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 프로세스 부분(508 및 510)은 동시에 수행된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(506)은 프로세스 부분(508 및 510)의 수행과 일렬로 일어난다. 많은 실시예에서, 프로세스 부분(508 및 510)의 수행은 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 도 22b에 도시된 바와 같이, 제2 이미지의 포착을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
제6 프로세스 부분(512)에서, 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 포착된 제2 이미지는 이미지 신호로 변환된 다음 데이터 전달 프로세스에 의해 프로그래머블 제어기에 전달되고 데이터베이스 또는 저장 메모리에 바람직하게 저장된다.
도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제1 이미지 포착 디바이스(32)의 노출, 제1 조명의 공급, 제2 이미지 포착 디바이스(34)의 노출, 제2 조명의 공급, 및 데이터 전달 프로세스에 대한 도면이다.
많은 실시예에서, 프로세스 부분(502 내지 512)은 웨이퍼(12)의 대응하는 수의 제1 이미지 및 제2 이미지 세트를 포착하기 위해 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(502 내지 512)은 프로세스 부분(408)에서 계산된 바와 같이 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 복수의 이미지 포착 위치 각각에서 웨이퍼(12)의 제1 조명 및 제2 조명의 이미지를 포착하기 위해 양호하게 반복된다.
전술한 바와 같이, 제1 이미지(또는 제1 응답) 및 제2 이미지(또는 제2 응답) 각각은 이미지 신호로 변환되어 프로그래머블 제어기에 전송되고 뒤이어 데이터베이스 또는 저장 메모리에 저장된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(502 내지 512) 각각은 웨이퍼(12)가 이동하는 동안 수행된다. 즉, 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 웨이퍼(12)가 이동하는 동안 제1 이미지 및 제2 이미지의 포착이 수행된다. 따라서, 웨이퍼(12)가 프로세스 부분(502, 504)(이것은 몇몇 실시예에서 동시에 일어난다)과 프로세스 부분(508, 510)(이것도 몇몇 실시예에서 동시에 일어난다) 사이에서 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 미리 결정된 거리만큼 변위할 것이라는 것을 당업자는 이해할 것이다. 상기 미리 결정된 거리는 몇 가지 요인에 의존하는 데, 이러한 요인으로는 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따르는 웨이퍼(12)의 변위 속도 및 프로세스 부분(502 내지 512) 중 임의의 프로세스에 필요한 시간을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 미리 결정된 거리는 예를 들어 CPU에 의해 필요에 따라 제어되고 변할 수 있다. 상기 미리 결정된 거리에 대한 제어 및 변동은 적어도 하나의 소프트웨어일 수도 있고 수동으로 용이하게 될 수도 있다.
많은 실시예에서, 전술한 바와 같은 웨이퍼(12)의 변위로 인해, 제1 이미지가 제2 이미지에 중첩될 때 또는 비교될 때, 미리 정해진 이미지 오프셋이 생긴다.
도 22c는 웨이퍼(12)가 이동하는 동안 제1 이미지와 제2 이미지의 포착으로 인해 생기는 이미지 오프셋을 나타내는 제1 이미지와 제2 이미지의 조합 이미지를 도시하고 있다. 미리 정해진 이미지 오프셋은 몇 가지 요인에 의존하는 데, 이러한 요인으로는, 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따르는 웨이퍼(12)의 변위 속도 및 프로세스 부분(502 내지 512) 중 임의의 프로세스에 필요한 시간을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 미리 결정된 거리에 대한 제어 및 변동은 적어도 하나의 소프트웨어일 수도 있고 수동으로 용이하게 될 수도 있다.
프로세스 부분(514)에서, XY 인코더 값이 검색된다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, XY 인코더 값은 각각의 프로세스 부분(504 및 510) 동안 획득된다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, XY 인코더 값은 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따르는 웨이퍼(12)의 위치(XY-변위)를 나타낸다. 획득된 XY 인코더 값은 프로세스 부분(516)에서 제1 이미지와 제2 이미지 사이의 이미지 오프셋(거친 오프셋(coarse offset))(즉, 제1 이미지로부터 제2 이미지의 상대적 오프셋)을 계산하는 데 사용된다. 패턴 매칭 기술을 사용하는 서브 픽셀 이미지 얼라인먼트를 수행함으로써 미세 이미지 오프셋을 계산한다. 거친 오프셋 및 미세 이미지 오프셋에 미리 정해진 수학 공식을 적용하여 최종 오프셋을 획득한다. 미리 정해진 수학 공식은 당업자에게 알려진 기술을 사용해서 필요에 따라 조정될 수 있다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 상기 계산된 이미지 포착에서, 프로세스(400)의 프로세스 부분(414)에서 수행된 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)에 의해 웨이퍼(12)의 복수의 이미지를 포착한다.
프로세스(400)의 제8 프로세스 부분(416)에서, 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 식별 또는 검출, 분류, 통합 및 저장 중 적어도 하나에 대해 예시적 2차원(2D) 이미지 프로세싱 프로세스(600)를 수행한다.
예시적 2D 이미지 프로세싱 프로세스 600
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)에 대한 공정흐름도이다.
많은 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)는 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500)에서 포착된 이미지들에 대한 처리를 용이하게 한다. 또한, 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)는 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 인식, 검출, 분류, 통합 및 저장 중 적어도 하나를 용이하게 한다.
2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)의 제1 프로세스 부분(62)에서, 메모리 작업공간에서 제1 작업 이미지를 선택하고 로딩한다. 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스 동안 포착되고 세이브된 일련의 제1 이미지 및 제2 이미지 중에서 제1 작업 이미지를 선택한다. 본 설명의 목적상, 제1 작업 이미지는 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500) 동안 제1 이미지 포착 디바이스(32)에 의해 포착된 제1 이미지를 나타낸다.
제2 프로세스 부분(604)에서, 제1 작업 이미지의 서브-픽셀 얼라인먼트가 수행된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서는, 하나 이상의 템플레이트를 사용하는 패턴-매칭 기술을 사용해서 서브-픽셀 얼라인먼트를 수행한다. 이러한 서브-픽셀 얼라인먼트는 이진수 또는 그레이 스케일 또는 기하학적 패턴 매칭 기술 중 하나를 사용해서 수행된다. 일단 정렬되면, 제3 프로세스(606)에 도시된 바와 같은 이미지에서 관심의 대상이 되는 하나 이상의 미리 정해진 영역으로부터 각각의 이미지에 대한 기준 강도를 계산한다. 프로세스 부분(604 및 606)은 집합적으로 제1 작업 이미지의 사전처리라 칭한다. 사전처리는 위의 프로세스 부분들에 제한되지 않는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 추가의 프로세스 부분 또는 단계가 필요한 경우 사전처리에 편입될 수 있다.
후속의 프로세스 부분(608)에서는, 제1 골든 기준 또는 기준 이미지를 선택한다. 프로세스 부분(608)에서 선택된 제1 기준 이미지는 제1 작업 이미지에 대응하거나 일치한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서는, 프로세스(400)의 프로세스 부분(412)에서 예시적 기준 생성 프로세스(900)에 의해 생성된 골든 기준 이미지 또는 기준 이미지의 데이터베이스 또는 컬렉션 중에서 제1 기준 이미지를 선택한다. 예시적 기준 생성 프로세스(900)에 대해서는 상세히 전술하였으며, 도 18a 및 도 18b에 도시되어 있다.
제5 프로세스 부분(610)에서는, 제1 작업 이미지의 각각의 픽셀에 대한 양자적 데이터 값을 계산한다. 후속의 프로세스 부분(612)에서는, 제1 작업 이미지의 각각의 픽셀에 대한 그 계산된 양자적 데이터 값을, 배가하는 또는 가산하는 인자와 함께 미리 결정된 임계값으로 언급한다.
제7 프로세스 부분(614)에서는, 그런 다음 제1 작업 이미지가 프로세스 제4 부분(608)에서 선택된 제1 기준 이미지에 대해 일치하거나 평가된다. 제1 작업 이미지와 제1 기준 이미지와의 매칭 또는 평가는 웨이퍼(12) 상의 결함의 검출 또는 식별을 용이하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, CPU는 제1 작업 이미지와 제1 기준 이미지 간의 자동화된 매칭이 효과적일 수 있도록 프로그램된다. 프로그래머블 제어기는 제1 작업 이미지와 제2 작업 이미지와의 매칭을 위한 일련의 컴퓨팅 명령어 또는 알고리즘을 수행하고 이에 의해 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 검출 또는 식별을 가능하게 한다.
2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)의 제8 프로세스 부분(616)에서 하나 이상의 결함의 존재에 대해 결정한다. 프로세스 부분(616)에서 하나 이상의 결함이 검출 또는 식별되면, 상기 알고리즘은 여러 요인 중에서도 면적, 길이, 폭, 콘트라스트, 콤팩트니스(compactness), 충진 요인(fill factor), 에지 강도 중 하나 또는 모두에 기초해서 가장 큰 것에서부터 가장 짧은 것에 이르기까지 결함을 분류한다. 또한, 알고리즘은 관심의 대상이 되는 결함 영역(defective region of interest: DROI)을 계산하기 위해 사용자가 정한 기준에 부합하는 결함들만을 선택한다. 프로세스 부분(616)에서 결함(또는 하나 이상의 결함)이 검출되거나 식별되는 경우, 웨이퍼(12) 상의 DROI는 제9 프로세스 부분(618)에서 계산된다.
본 발명의 제7 실시예에서, DROI는 프로세스 부분(618)에서 CPU에 의해 동적으로 계산된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, CPU는 DROI의 계산을 가능하도록 하기 위해 프로그램된다(즉, 일련의 컴퓨팅 명령어 또는 소프트웨어를 포함하거나 실현한다).
제10 프로세스 부분(620)에서, 더 구체적으로, 제2 작업 이미지는 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(400) 동안 제2 이미지 포착 디바이스(34)에 의해 포착된 제2 이미지이다. 제2 이미지의 DROI(제1 이미지의 대응하는 이미지임)는 제2 작업 이미지의 서브-픽셀 얼라인먼트를 수행한 후 프로세스 부분(620)에서 검사된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제2 작업 이미지의 DROI의 검사는 프로세스 부분(616)에서 검출된 결함의 확인을 용이하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(620)은 프로세스 부분(606)에서 검출된 결함의 분류를 용이하게 한다.
시스템(10)은 전체 이미지 대신 제2 작업 이미지의 DROI를 처리한다. 또한, 프로세스 부분(616)에서, 결함이 발견되지 않으면, 프로세스 또는 방법(600)은 프로세스 부분(618)을 건너뛰어 진행한다. 이것은 제2 작업 이미지를 처리하는 데 필요한 리소스 또는 처리 대역폭의 양을 추가로 감소시킨다. 이러한 지능성 처리 시퀀스는 선행 단계들의 결과에 기초하여 동적으로 결정되는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 이것은 시스템(10)의 시간당 검사되는 웨이퍼 또는 처리량을 향상시킨다.
프로세스 부분(622)에서는, 검출된 결함, 더 구체적으로 결함의 위치뿐만 아니라 결함의 분류도 세이브된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 검출된 결함, 및 결함의 위치 및 분류는 CPU의 데이터베이스에 세이브된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 검출된 결함, 및 결함의 위치 및 분류는 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에 세이브된다.
프로세스 부분(602 내지 622)은 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500) 동안 포착된 이미지를 처리하기 위해 임의의 횟수로 반복 또는 순환될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500) 동안 포착된 각각의 이미지는 메모리 작업공간에 순차로 로딩되고, 웨이퍼(12) 상에 있을 수 있는 결함의 검출을 용이하게 하기 위해 처리된다. 프로세스 부분(602 내지 622) 및 이러한 프로세스 부분의 반복은, 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따르는 복수의 이미지 포착 위치 중 임의의 위치에서의 웨이퍼(12) 상에 있을 수 있는 결함의 검출, 확인, 및 분류 중 적어도 하나를 용이하게 한다.
프로세스 부분(624)에서,2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)에 의해 검출된 복수의 각각의 결함, 및 이 각각의 결함의 위치 및 분류는 본 발명의 몇몇 실시예에서 CPU의 데이터베이스에서 통합되고 세이브된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 결함, 및 이 결함의 위치 및 분류는 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에서 통합되고 세이브된다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 2D 이미지 프로세싱 프로세스는 자동화된 프로세스이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, CPU는 2D 이미지 프로세싱 프로세스를 자동으로 수행하기 위해, 일련의 컴퓨팅 명령어 또는 소프트웨어 프로그램을 포함하거나, 프로그램된다. 본 발명의 일부의 실시예에서, 2D 이미지 프로세싱 프로세스는 필요한 경우 적어도 하나의 수동 입력으로 용이하게 될 수 있다.
방법(400)의 단계(416)의 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)를 완료하면, 광시야 조명, DHA 조명 및 DLA 조명을 사용해서 검출된 결함의 통합 및 저장, 및 결함의 위치 및 분류가 이루어진다.
프로세스(400)의 후속의 프로세스 부분(418)에서, 예시적 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스, 예를 들어 제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700), 제2 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750), 또는 제3 웨이퍼 스캐닝 프로세스(950)가 본 발명의 특정한 실시예에 따라 수행된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(12)의 3D 프로파일의 연속적인 정보를 용이하게 하기 위해(또는 웨이퍼(12)의 3D 특성 또는 토폴로지에 관한 정보를 획득하기 위해), 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700, 750, 950)에 의해 웨이퍼(12)의 3D 프로파일 이미지(또는 3D 이미지)를 포착할 수 있다. 웨이퍼(12)는 예를 들어, 프로세스 부분(408)에서 계산된 바와 같이 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따르는 복수의 이미지 포착 위치 중 하나 이상의 위치에서 웨이퍼(12)의 3D 이미지를 포착하기 위해 상기 계산된 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 변위된다.
본 발명의 많은 실시예에서는, 프로세스(400)의 프로세스 부분(418)에서, 제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700), 제2 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750), 또는 제3 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(950) 중 하나의 선택 및 사용은 일련의 요인에 따라 다를 수 있는 데, 상기 요인으로는, 예를 들어 시스템(10)의 조명을 지향시킬 수 있는 광학 소자 또는 디바이스(예를 들어, 미러(54) 및/또는 반사기(84))의 존재 및/또는 세트 수, 검사 요건(들), 및/또는 웨이퍼 특성, 속성 및/또는 토폴로지 특징을 들 수 있다.
제3 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스 700
도 24는 본 발명의 여러 실시예에 따른 제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700)의 공정흐름도를 도시한다.
제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700)의 제1 프로세스 부분(702)에서, 세선 조명은 세선 조명기(52)로부터 공급되거나 방출된다. 세선 조명은 하나 이상의 세선 조명기(52)에 의해 공급될 수 있다. 특정한 실시예에서, 예를 들어 도 27a에 도시된 시스템(10)을 이용해서, 세선 조명은 하나의 세선 조명기(52)에 의해 공급되거나 방출된다.
제2 프로세스 부분(704)에서, 세선 조명은 상기 미러(54) 세트에 의해 검사 위치에서 지향된다. 전술한 바와 같이, 하나 세선 조명기(52)에 의해 공급되는 세선 조명을 지향시키기 위해 또는 검사 위치 쪽으로 지향시키기 위해 미러(54) 세트가 구성되어 배치될 수 있다. 특정한 실시예에서, 상기 미러(54) 세트는 예를 들어 세선 조명이 검사 위치로 향하는 각도를 설정, 선택 및/또는 변화시키기 위해 구성되어 배치될 수 있다. 대표적인 실행(예를 들어, 도 27a에 대응함)에서, 세선 조명은, 세선 조명이 수직으로 또는 의도된 입사각에 따라 웨이퍼의 표면에 입사하도록, 한 세트의 미러(54)에 의해 웨이퍼(12)의 표면으로 지향될 수 있다.
미러(54) 세트의 수는 세선 조명을 공급하는 데 사용되는 세선 조명기(52)의 수, 및 세선 조명이 검사 위치 쪽으로 향하게 되는 및/또는 웨이퍼의 표면 상에 세선 조명의 의도된 입사각으로 향하는 방법에 의존할 수 있다.
후속의 프로세스 부분(706)에서, 세선 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부에 의해 반사된다. 더 구체적으로, 세선 조명은 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부의 표면에 의해 반사된다. 웨이퍼(12)를 벗어난 세선 조명은 일련의 반사기(84)를 사용해서 3D 프로파일 대물 렌즈(58) 쪽으로 지향될 수 있다.
제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스의 제4 프로세스 부분(708)에서, 웨이퍼(12)를 벗어나 반사된 세선 조명은 무한히 정정된 수차를 가지는 3D 프로파일 대물 렌즈(58)를 투과한다. 따라서, 프로세스 부분(708)에서 3D 프로파일 대물 렌즈(58)를 통한 세선 조명의 투과는 세선 조명을 콜리메이트한다.
제5 프로세스 부분(10)에서, 상기 콜리메이트된 세선 조명은 그런 다음 제6 프로세스 부분(712)에서 3D 프로파일 카메라(56)에 들어가기 전에 튜브 렌즈(60)를 투과한다.
튜브 렌즈(60)는 상기 콜리메이트된 세선 조명을 3D 프로파일 카메라(56)의 이미지 포착 면에 초점을 맞춘다. 3D 이미지 포착 면 상에 초점이 맞춰진 세선 조명에 의해 단계(714)에서 웨이퍼(12)의 3D 프로파일 이미지를 포착할 수 있다(제2 응답이라고도 한다).
본 발명의 목적상, 3D 프로파일 이미지 또는 3D 이미지는 표면 또는 구조의 3차원(3D) 특성(예를 들어 표면 또는 구조의 토폴로지)에 대응하는 정보 또는 신호를 포함하거나, 제공하거나, 이동시키는 이미지라고 할 수 있다. 또한, 3D 프로파일 이미지는 또한 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 포착된 응답, 또는 광학적 응답이라고 할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 3D 프로파일 대물 렌즈(58)와 튜브 렌즈(60) 사이의 세선 조명의 콜리메이션은 광학 구성요소들 또는 이러한 광학 구성요소들 간의 부속품의 도입을 용이하게 하며 3D 프로파일 카메라(56)의 위치 결정 및 재구성을 유연성 있게 할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 세선 조명은 레이저 또는 광대역 광섬유 조명원에 의해 제공된다. 또한, 세선 조명은, 예를 들어 웨이퍼(12)의 수평 면 및/또는 웨이퍼 테이블(16)의 수평 면에 대해 정해진 수직축(normal axis)에 관하여, 특정한 각도의 검사 위치에서 바람직하게 지향된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 세선 조명이 검사 위치 쪽으로 지향되는 각도는 당업자에게 공지된 기술을 사용해서 필요에 따라 변할 수 있다.
세선 조명의 파장이 예를 들어 웨이퍼 검사 요건에 따라 선택되고 변할 수 있다는 것을 당업자는 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 세선 조명의 파장은 결함 검출, 검증, 및 분류 중 적어도 하나의 정확도를 향상시키기 위해 선택된다.
제1 3D 이미지는 프로세스 부분(716)에서 이미지 신호로 변환된 다음 CPU로 전송된다. 후속의 프로세스 부분(718)에서, 제1 3D 이미지, 또는 상기 제1 3D 이미지의 이미지 신호는 웨이퍼(12) 상의 결함을 3D 높이 측정, 평탄도 측정(coplanrity measuring), 및 검출 및/또는 분류 중 적어도 하나에 있어서 CPU에 의해 처리된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(702 내지 718)은 대응하는 수의 3D 이미지를 포착하기 위해, 그리고 포착된 3D 이미지를 CPU에 전송하기 위해 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 프로세스 부분(702 내지 718)은 웨이퍼 스캔 모션 경로 또는 전체 웨이퍼를 따라, 선택된 이미지 포착 위치에서 수행될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700)는 예시적 방법(300)이 반도체 웨이퍼를 검사하는 정확도를 향상시킨다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700)는 개별의 다이뿐만 아니라 전체 웨이퍼(12)의 3차원 구조의 평탄도 및 높이, 예를 들어 솔더 볼, 골드 범프, 굴곡(warpage)과 같은 3D 도량형의 상세를 결정을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(702 내지 718)의 결과, 및 그 결과의 반복은, (예를 들어, 3D 이미지를 처리함으로써 얻은 결과는) CPU의 데이터베이스에 세이브된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 프로세스 부분(702 내지 718)의 결과, 및 그 결과의 반복은, (예를 들어, 3D 이미지를 처리함으로써 얻은 결과는) 필요에 따라 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에 세이브된다.
제2 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스 750
도 25는 본 발명의 특정한 실시예에 따른 제2 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750)에 대한 흐름도이다.
많은 실시예에서, 제2 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750)는 적어도 2 방향에서 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명의 포착을 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 용이하게 하거나 가능하게 하며, 각각의 상이한 방향은 별개의 반사된 조명 이동 경로 중 적어도 일부를 정의한다. 반사된 조명 이동 경로는, 이미지 포착 디바이스(예를 들어, 3D 프로파일 카메라)(56) 쪽으로 웨이퍼의 표면 토폴로지와의 상호작용의 결과로서, 조명이 전파하는 및/또는 검사 위치를 벗어나 지향하는 경로 또는 루트로서 정의될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 3차원(3D) 웨이퍼 캐닝 프로세스(750)는 시스템(10)이 일련의 반사기(84) 세트(즉, 적어도 한 세트의 반사기(84) 또는 반사기 어셈블리)를 포함하는 경우에 선택되어 사용될 수 있다. 간략화 및 명확화를 위해, 이하에 설명되는 제2 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750)는 2 세트의 반사기 또는 반사기 어셈블리(84a 및 84b)를 포함하는 시스템(10)으로 수행된다. 따라서, 이하에 설명되는 제2 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750)는 서로 다른 두 방향으로 웨이퍼(12)를 벗어나 반사된 세선 조명의 동시 포착과 관련되어 있으며, 이에 의해, 웨이퍼(12)의 3D 특성(예를 들어, 3D 특성)의 두 응답(또는 광학적 응답), 또는 두 시야의 적어도 실질적 동시 포착을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
제2 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750)의 제1 프로세스 부분(752)에서는, 하나 이상의 세선 조명기(52)(또는 세선 조명 에미터)에 의해 세선 조명이 제공되거나 공급되거나 방출된다. 일부의 실시예에서, 예를 들어 도 27a에 도시된 바와 같이, 하나의 세선 조명기(52)에 의해 세선 조명이 공급된다. 다른 실시예에서는, 적어도 두 개의 세선 조명기(52)에 의해, 예를 들어 도 27b에 도시된 바와 같이 적어도 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b)에 의해 세선 조명이 공급된다.
특정한 실시예에서, 세선 조명의 복수의 빔은 웨이퍼(12)의 표면을 향해 지향될 수 있는 데, 예를 들어, 세선 조명의 제1 빔 및 세선 조명의 제2 빔은 웨이퍼의 표면으로 지향될 수 있다. 도 27b에 도시된 바와 같은 실시예에서, 제1 세선 조명기(27a)는 세선 조명의 제1 빔을 방출, 출력 또는 제공할 수 있고, 제2 세선 조명기(27b)는 세선 조명의 제2 빔을 방출, 출력 또는 제공할 수 있다.
제2 프로세스 부분(754)에서, 세선 조명기(들)에 의해 공급되는 세선 조명은 검사 위치 쪽으로 향한다. 몇몇 실시예에서, 일련의 미러(54) 세트(또는 미러 어셈블리)는 세선 조명기(들)(52)에 의해 공급되는 세선 조명을 검사 위치 쪽으로 향하게 하는 데 사용된다.
도 27a에 도시된 실시예에서, 세선 조명은 단일의 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치 쪽으로 향하게 된다. 입사 조명 이동 경로는 조명이 전파하는 및/또는 세선 조명기(52)로부터 검사 위치로 향하게 되는 경로 또는 루트로서 정의된다. 도 27a에 도시된 바와 같은 대표적인 실행에서, 한 세트의 미러(54)는 세선 조명이 의도된 입사각(예를 들어, 웨이퍼 표면에 대해 수직인 축에 대해 대략 0°)으로 웨이퍼 표면에 도착하도록 웨이퍼 쪽으로 세선 조명의 방향을 용이하게 한다.
도 27b에 도시된 실시예에서, 세선 조명은 두 개의 상이한 또는 별개의 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치 쪽으로 향한다. 더 구체적으로, 제1 세선 조명기(52a)에 의해 제공되는 세선 조명의 제1 빔은 제1 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치로 이동하고 제2 세선 조명기(52b)에 의해 제공되는 세선 조명의 제2 빔은 제2 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치로 이동한다. 일반적으로, 검사 위치에서, 세선 조명의 제1 빔 및 세선 조명의 제2 빔은 동심이거나 중첩된다. 제1 세트의 미러(54a)는 제1 입사 조명 이동 경로를 따라 세선 조명의 제1 빔을 지향시킬 수 있고 제2 세트의 미러(54b)는 제2 입사 조명 이동 경로를 따라 세선 조명의 제2 빔을 지향시킬 수 있다. 제1 세트의 미러(54a)에 의해, 세선 조명의 제1 빔은 제1 입사각(예를 들어, 웨이퍼 표면에 수직인 축에 대해 대략 o°)으로 웨이퍼 표면에 도착할 수 있고, 마찬가지로 제2 세트의 미러(54b)에 의해, 세선 조명의 제2 빔은 제2 입사각(예를 들어, 전술한 수직 축에 대해 대략 45°)으로 웨이퍼 표면에 도착할 수 있다.
일련의 실시예에서, 일련의 미러(54) 세트는 일련의 세선 조명기에 대응한다. 따라서, 여러 실시예에서, 제1 세트의 미러(54a)는 제1 세선 조명기(52a)에 의해 공급되는 세선 조명의 제1 빔을 제1 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치 쪽으로 향하게 하는 데 사용되고, 제2 세트의 미러(54b)는 제2 세선 조명기(52b)에 의해 공급되는 세선 조명의 제2 빔을 제2 입사 조명 이동 경로를 따라 검사 위치 쪽으로 향하게 하는 데 사용된다.
제3 프로세스 부분(756)에서, 세선 조명은 검사 위치에서 웨이퍼(12)의 표면 토폴로지를 벗어나 반사된다. 웨이퍼(12)의 표면에 입사하는 이 세선 조명은 일련의 방향으로 반사될 수 있고 더 구체적으로 일련의 상이한 방향으로 반사될 수 있다.
웨이퍼(12)의 표면을 벗어나서 세선 조명이 반사되는 방향(들)은 종종 검사 위치에서 웨이퍼(12)의 표면의 토폴로지 특징(예를 들어, 3D 특성)에 의존하거나, 또는 적어도 부분적으로 의존한다. 예를 들어, 웨이퍼(12)의 표면 상의 구조적, 기하학적, 지형학적 변동으로 인해 웨이퍼(12)에 입사하는 세선 조명이 상이한 방향으로 반사될 수 있다.
일반적으로, 표면 프로파일, 예를 들어 웨이퍼(12)의 3D 또는 토폴로지 특징에 의존하여, 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명은 여러 다른 방향으로 산란 또는 분산될 수 있다. 웨이퍼의 표면을 벗어나 반사되는 조명이 단일의 반사 방향으로부터만 포착되는 종래의 시스템에서, 세선 조명의 복수 방향으로의 분산은 웨이퍼(12)의 표면 프로파일에 대한 정확한 측정, 분석, 또는 결정을 어렵게 만든다. 이것은 일반적으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명의 분산으로 인해 3D 프로파일 카메라(56)에 들어오는 반사된 세선 조명의 양을 부적절하게 감소시킬 수 있고 이에 의해 3D 프로파일 카메라(56)에 의한 어둑한 이미지(또는 빈약한 응답)를 포착하게 하기 때문이다. 너무 어둑한 이미지로부터 정확한 측정 및 분석을 유도하는 것은 일반적으로 곤란하다. 때때로, 웨이퍼(12)의 표면을 벗어나 반사된 세선 조명의 분산은 3D 프로파일 카메라(56)에 들어오는 반사된 세선 조명의 양을 부적절하게 증가시키고, 이에 의해 3D 프로파일 카메라(56)는 과도하게 밝은 이미지를 포착하게 된다. 마찬가지로, 너무 밝은 이미지로부터는 정확한 측정 또는 분석을 도출해내기가 곤란하다. 본 발명의 관점에 따르면, 웨이퍼의 표면으로부터 복수 방향으로 반사된 조명은 복수의 대응하는 (예를 들어, 미리 결정된 또는 선택될 수 있는) 반사된 조명 경로 이동 경로를 따라 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 지향되며, 이에 따라 3D 프로파일 카메라(56)는 고려 중인 검사 위치에 대응하는 복수의 반사된 조명 응답을 동시에 포착할 수 있다.
제4 프로세스 부분에서, 웨이퍼(12)의 표면으로부터 적어도 두 방향으로 반사된 세선 조명은 적어도 두 개의 상이한 개별의 구별 가능하게 반사된 조명 이동 경로를 따라 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 지향되며, 여기서 각각의 반사된 조명 이동 경로는 개별의 반사기(84a, 84b) 세트에 대응한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 웨이퍼(12)를 벗어나 반사된 세선 조명을 수신하도록 구성되고 배치된 적어도 두 세트의 반사기 또는 적어도 두 개의 반사기 어셈블리(84a, 84b)를 포함한다. 각각의 반사기 세트 또는 각각의 반사기 어셈블리(84a, 84b)는 특정 개별의 방향으로 웨이퍼(12)를 벗어나 반사된 세선 조명을 수신 및/또는 (다시) 지향시키도록 구성되고 배치된다.
더 구체적으로, 여러 실시예에서, 웨이퍼(12)의 표면을 제1 방향으로 벗어난 세선 조명은 제1 세트의 반사기(84a)에 의해 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 이끄는 제1 반사된 조명 이동 경로를 따라 수신되고 (다시) 지향되며, 웨이퍼(12)의 표면을 제2 방향으로 벗어난 세선 조명은 제2 세트의 반사기(84b)에 의해 3D 프로파일 카메라(56) 쪽으로 이끄는 제2 반사된 조명 이동 경로를 따라 수신되고 (다시) 지향된다.
그러므로 제1 세트의 반사기(84a)는 이에 의해 제1 반사된 조명 이동 경로를 따라 세선 조명을 지향시키도록 구성되고 배치되며 제2 세트의 반사기(84b)는 이에 의해 제2 반사된 조명 이동 경로를 따라 세선 조명을 지향시키도록 구성되고 배치된다. 제1 및 제2 반사된 조명 이동 경로(또는 광학 반사 이동 경로)는 개별이고 서로 상이한 부분(예를 들어, 공간 세그먼트)을 포함한다.
본 발명의 특정한 실시예는 웨이퍼(12)의 표면을 두 개의 상이한 방향으로 벗어나 반사된 세선 조명을 수신하기 위해 두 세트의 반사기(84) 또는 두 세트의 반사기 어셈블리(84a, 84b)와 관련되어 있으나, 대안의 수의 반사기(84) 세트, 예를 들어 3, 4, 또는 그 이상의 반사기(84) 세트가 시스템(10)과 함께 사용되어 대응하는 수의 방향으로 웨이퍼(12)의 표면을 벗어난 세선 조명을 수신할 수 있다.
많은 실시예에서, 제1 및 제2 입사 및/또는 반사된 조명 이동 경로의 적어도 일부는 서로에 대해 평행이 아니다(예를 들어, 수렴 또는 발산한다). 여러 실시예에서, 제1 세트의 반사기(84a) 및 제2 세트의 반사기(84b)는 서로 실질적으로 대칭으로 구성되거나 배치된다.
여러 실시예에서, 제5 프로세스 부분(760)은 대물 렌즈(58) 또는 대물 렌즈 어셈블리(58)를 통해 제1 및 제2 반사된 조명 이동 경로 각각을 따라 이동하는 세선 조명의 투과를 포함한다. 대물 렌즈(58)는 투과된 세선 조명을 콜리메이트한다.
제6 프로세스 부분(762)에서, 상기 콜리메이트된 세선 조명은 튜브 렌즈(60)를 투과한다. 제7 프로세스 부분(764)에서, 제1 및 제2 반사된 조명 이동 경로 각각에 대응하는 세선 조명은 3D 프로파일 카메라(56)에 들어간다. 전술한 바와 같이, 튜브 렌즈(60)는 상기 콜리메이트된 세선 조명을 3D 프로파일 카메라(56)의 이미지 포착 면에 초점을 맞추는 것을 용이하게 하거나 효과적이게 한다. 많은 실시예에서, 3D 프로파일 카메라(56)의 이미지 포착 면에 초점을 맞추는 것에 의해, 웨이퍼(12)와 관련해서, 두 개의 응답, 또는 3D 프로파일 이미지의 두 개의 시야를 포착할 수 있다.
이러한 두 개의 응답(또는 광학적 응답), 또는 3D 프로파일 이미지의 두 개의 시야의 포착은, 고려 중인 검사 위치에서의 웨이퍼 표면 토폴로지와 관련해서 제8 프로세스 부분(766)에서 일어난다. 본 발명의 목적상, 두 개의 응답을 제1 응답 및 제2 응답이라 하고, 3D 프로파일 이미지의 두 개의 시야를 3D 프로파일 이미지의 제1 시야 및 제2 시야라 한다. 여러 실시예에서, 제1 및 제2 응답은 3D 프로파일 카메라(56)의 이미지 포착 면에 초점을 맞춰지고 이에 따라 서로 공간적으로 인접하도록 포착된다. 제1 응답, 또는 3D 프로파일 이미지의 제1 시야는, 현재의 검사 위치에서의 웨이퍼 표면 토폴로지와 관련해서, 제1 반사된 조명 이동 경로를 따라 이동하는 세선 조명으로부터, 또는 이 세선 조명을 이용해서 생성된다. 제2 응답, 또는 3D 프로파일 이미지의 제2 시야는, 현재의 검사 위치에서의 웨이퍼 표면 토폴로지와 관련해서, 제2 반사된 조명 이동 경로를 따라 이동하는 세선 조명으로부터, 또는 이 세선 조명을 이용해서 생성된다.
제1 응답 및 제2 응답은 조명이 웨이퍼(12)의 표면 토폴로지로부터 제1 및 제2 방향 각각으로 반사되는 방식에 대응하는 이미지 데이터를 포함하는 단일 세트의 이미지 데이터로서 포착될 수 있다. 웨이퍼(12)의 표면에 입사하는 조명이 세선 조명의 제1 빔 및 세선 조명의 제2 빔을 포함하는 경우, 복합 응답은 세선 조명의 제1 빔이 웨이퍼(12)의 표면 토폴로지로부터 제1 방향으로 벗어나 반사된 방식에 대응하는 이미지 데이터 및 세선 조명의 제2 빔이 웨이퍼(12)의 표면 토폴로지로부터 제2 방향으로 벗어나 반사된 방식에 대응하는 이미지 데이터를 포함한다. 일부의 실시예에서, 세선 조명의 제1 빔은 제1 광학 파장으로 제공될 수 있고, 세선 조명의 제2 빔은 제2 광학 파장으로 제공될 수 있다(예를 들어, 제1 세선 조명기(52a)는 제2 세선 조명기(52b)에 의해 출력되는 상이한 파장을 가지는 조명을 출력할 수 있다). 이러한 실시예에서, 3D 프로파일 카메라(56)는 제1 및 제2 응답의 포착 및 차별화 및/또는 분석을 용이하게 하기 위해 컬러 카메라일 수 있다.
시스템(10)이 두 세트 이상의 반사기를 포함하는 다른 실시예에서는 웨이퍼(12)와 관련해서, 둘 이상의 응답, 또는 3D 프로파일 이미지의 둘 이상의 시야를 포착할 수 있다.
후속의 프로세스 부분(768)에서, 복수의 응답, 예를 들어 제1 응답 및 제2 응답(예를 들어, 단일 세트의 이미지 데이터)은 CPU 또는 처리 유닛에 전송된다. 다른 프로세스 부분(770)에서, 복수의 응답, 예를 들어 제1 응답 및 제2 응답은 CPU에 의해 처리되어, 웨이퍼(12)의 3D 특성(들) 또는 토폴로지에 대응하는 정보를 결정하거나 획득한다. CPU는 제1 및 제2 응답을 사용해서 복합 응답을 생성하거나 결정할 수 있으며, 여기서 복합 응답은 제1 및 제2 응답에 대응하는 검사 위치에서의 웨이퍼 표면 토폴로지의 특정한 3D 특성을 나타내는 단일 응답 또는 이미지에 대응한다. 일부의 실시예에서, 프로세스 부분(770)에서의 응답의 처리는 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 3D 높이 측정, 평탄도 측정, 3D 특성 분석 및/또는 검출 및/또는 분류 중 적어도 하나를 용이하게 하거나 가능하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(752 내지 770)은 대응하는 수의 세트의 제1 및 제2 응답을 포착하기 위해 그리고 상기 세트의 응답을 CPU에 전송하여 웨이퍼(12)의 3D 특성(들) 또는 토폴로지에 대한 정보를 획득하기 위해 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 부분(752-770)은, 웨이퍼 표면 토폴로지에 대응하는 이미지 데이터가 포착되고 분석되어야 하는 복수의 검사 위치를 포함하도록 정의되어 있는 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 검사 위치마다 반복될 수 있다.
제3 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스 950
도 30은 본 발명의 특정한 실시예에 따른 3차원(3D) 웨이퍼 스캐닝 프로세스(950)의 흐름도를 도시하고 있다.
프로세스(950)는 웨이퍼(120의 표면을 벗어나 반사되는 조명을 반사 및/또는 다시 지향시키기 위해 시스템(10)이 (고유하게는 시스템 설계의 결과로서, 선택적으로는 선택 가능한 시스템 구성의 결과로서) 반사기(들), 예를 들어, 반사기(84a, 84b) 세트를 생략 또는 배제할 때 사용되거나, 적용되거나 또는 선택될 수 있다. 예를 들어, 여러 실시예에서, 프로세스(950)는 도 27c의 시스템(10)과 함께 사용되거나, 적용되거나 또는 선택될 수 있다.
제1 프로세스 부분(952)은 세선 조명을 웨이퍼(12)의 표면의 목표 위치 또는 영역으로 복수의 빔을 지향시키는 것을 포함한다. 제1 프로세스 부분(952)은 도 27c에 도시된 바와 같이, 일련의 세선 조명기(52)로부터, 예를 들어 적어도 하나의 세선 조명기(52)로부터, 몇몇 실시예에서는 적어도 두 개의 세선 조명기(52)(즉, 제1 세선 조명기(52a) 및 제2 세선 조명기(52b))로부터 세선 조명을 공급하거나 방출하는 것을 포함한다.
제2 프로세스 부분(954)에서는, 제1 및 제2 세선 조명기(52a 및 52b) 각각으로부터 방출된 세선 조명은 검사 위치 쪽으로, 더 구체적으로 검사 위치에 위치해 있는 웨이퍼(12) 또는 웨이퍼(12)의 일부(예를 들어, 웨이퍼(12) 상의 목표 위치 또는 영역) 쪽으로 지향한다.
일부의 실시예에서, 일련의 미러(54) 세트(예를 들어, 하나 이상의 미러(54))를 사용하여 하나 이상의 세선 조명기(들)(52)로부터 방출되는 세선 조명을 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12) 쪽으로 지향시킨다. 사용되는 일련의 미러(54) 세트는 웨이퍼(12)에 세선 조명을 공급 또는 방출하는 데 사용되는 일련의 세선 조명기(52), 및/또는 주어진 세선 조명기(52), 웨이퍼(12)의 표면 또는 평면, 및 이미지 포착 디바이스(56)(예를 들어, 이미지 포착 디바이스(56)의 광 축) 간의 특정한 각도 구성에 의존 또는 적어도 부분적으로 의존할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 세선 조명기(52a 및 52b) 및/또는 한 세트 이상의 미러(54)는, 세선 조명이 웨이퍼(12)의 평면 및/또는 이미지 포착 디바이스(56)의 광 축에 대해 특정한 각도로 웨이퍼(12) 쪽으로 지향된다. 특정한 실시예에서, 제1 및 제2 세선 조명기(52a 및 52b) 및/또는 적어도 하나의 미러(54)는 세선 조명의 빔이 웨이퍼(12) 쪽으로 지향되는 한 세트의 각도 및 반사된 및/또는 산란된 박막 조명의 빔이 웨이퍼(12)로부터 이미지 포착 디바이스의 광 축 쪽으로 이동하는 한 세트의 각도를 제어하도록, 예를 들어 선택하고 및/또는 가변시키도록 위치하고 및/또는 구성될 수 있다.
정반사 및 산란에 관한 광학 검사
정반사(specular reflection)(여기서는 완전한, 전체, 본질적으로 전체, 또는 실질적으로 전체 반사라고도 함)는, 특정한 입사 각도로 높은 반사성의, 미러 타입의 또는 광택이 나는 표면(예를 들어, 미러 타입 피니시를 가지는 웨이퍼(12)의 일부 또는 목표 영역)에 입사하는 모든 세선 조명이 입사각과 동등한 크기(magnitude)를 가지는 반사각으로 상기 표면으로부터 반사될 때 일어난다. 더 구체적으로, 강도 I1 및 편평한 미러 타입 표면 또는 표면 특징부의 수직 축에 대한 각도 α1로 제공되는 세선 조명이 상기 미러 타입 표면에 부딪히고, 그 반사된 세선 조명은 I1과 동등하거나 거의 동등한 강도 I2를 나타내며, 상기 반사된 세선 조명의 실질적으로 전부 또는 주요 부분은 수직 축에 대한 각도 α2로 광학 경로를 따르는 편평한 미러 타입 표면으로부터 멀어지며, 여기서 α1 및 α2는 수직 축의 반대 측 상에 있는 것이고 α1 및 α2의 크기는 동등하거나 거의 동등하다(즉, 수직 축과 관련해서 α1 및 α2는 조화를 이루는 데, 즉 α1 및 α2는 동등하다). 그러므로 웨이퍼 표면, 표면 특징부, 또는 α1을 따라 강도 I1로 입사하는 세선 조명을 완전 반사하는 구조에 있어서, 반사된 세선 조명 강도 I2는 α1과 동등한 반사 각도 α2를 따라 I1과 적어도 대략 동등하다.
산란, 비정반사, 또는 난 반사(diffuse reflection)(여기서 부분 또는 불완전한 반사라고도 함)는 비 미러 타입 표면에 입사하는 세선 조명(솔더 범프와 같이 한 세트의 산란 중심을 포함하는 결이 있는, 거친, 광택 없는, 또는 매끄럽지 않은 표면 및/또는 토폴로지 가변 또는 일정하지 않은 표면)이, 비 미러 타입 표면에 대한 세선 조명의 입사각과는 다른 하나 이상의 광학 이동 경로를 따르는 표면으로부터 멀어지게 산란하거나, 난 반사하거나, (다시) 지향할 때 일어난다. 즉, 주어진 산란 조명 이동 경로는 세선 조명의 입사각과 동등하지 않거나 거의 동등하지 않은 크기를 가지는 반사각 또는 리디렉션 각을 나타낼 수 있다. 그러므로 비 미러 타입 표면 또는 표면 특징부의 수직 축에 대해 강도 I1 및 α1로 제공된 세선 조명이 미러 타입 표면에 부딪힐 때,
수직 축의 반대 측 상에 있고 α1과 동등하거나 대략 동등한 크기를 가지는 반사각 α2(즉 α1 및 α2는 동등하다)로 정해진 광학 이동 경로를 따라 반사되는 세선 조명은 I1보다 작거나 실질적으로 작은 강도 I2를 나타내는 데, 그 이유는 비 미러 타입 표면은 α1과는 상이한 하나 이상의 각도를 따르는 입사 세선 조명을 산란시키거나 난 반사시키기 때문이다.
본 발명의 관점에 따르면, 세선 조명의 복수의 빔은 웨이퍼(12)의 목표 위치 또는 영역 쪽으로 동시에 지향될 수 있어서, (a) 목표 웨이퍼 위치에 의해 입사 세선 조명의 완전한 반사에 대응하는 완전한 반사 응답 및 (b) 목표 웨이퍼 위치에 의해 산란, 확산, 부분 반사에 대응하는 산란 응답이 목표 웨이퍼 위치에서 동시에 생성될 수 있으며, 단일의 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 중첩된 응답으로서 동시에 검출되거나 포착될 수 있다. 세선 조명이 입사하는 복수의 개별적인 타입의 응답(예를 들어, 완전한 반사 응답 및 산란 응답을 포함하는 중첩된 응답)에 대한 이러한 동시 생성 및 동시 포착은 목표 웨이퍼 위치의 3D 시야의 더 복잡하고, 더 정확하고 및/또는 더 효과적인 특성 또는 분석을 용이하게 하거나 가능하게 한다.
대부분의 실시예에서, 이미지 포착 디바이스(56)는 웨이퍼(12)의 평면 또는 표면(또는 웨이퍼 테이블(16)의 수평 면)에 대해 정의된 수직 축에 대해 주어진 (예를 들어, 미리 결정된 또는 조정 가능한) 조명 응답 각도로 위치할 수 있다. 수직 축은, 예를 들어, 세선 조명의 제1 및 제2 빔이 웨이퍼 평면에 입사하는 단면 영역 내의 근사의 중간 지점에서 웨이퍼(12)의 평면에 대해 정의될 수 있다. 조명 응답 각도는 고려 중인 웨이퍼 위치 또는 표면으로부터 반사되거나 산란되는 조명이 이러한 반사 또는 산란의 결과로서 웨이퍼 위치 또는 표면으로부터 떠나거나 전파하는 각도에 대응한다. 세선 조명의 주어진 빔이 웨이퍼(12), 더 구체적으로 웨이퍼(12)의 평면 쪽으로 향하는 각도는, 세선 조명의 빔은 조명 응답 각도에 대하여 완전한 반사 응답 또는 산란 응답을 생성하도록 사용되어야 하는 지에 따라 다르다.
여러 실시예에서, (예를 들어, 제1 세선 조명기(52a)에 의해 제공되는) 세선 조명의 적어도 제1 빔은 웨이퍼의 면의 수직 축에 대한 제1 입사각으로 웨이퍼(12)의 평면 쪽으로 지향하며, 여기서 제1 입사각의 크기는 조명 각도 응답에 일치하거나 동등하다. 현재 고려 중인 웨이퍼 위치의 반사 속성 또는 산란 속성에 의존하여, 세선 조명의 제1 빔이 미러 타입 피니시를 가지는 웨이퍼 위치에 입사하면, 세선 조명의 제1 빔은 조명 응답 각도에 의해 정해진 광학 경로를 따라 완전 반사될 것이며, 이미지 포착 디바이스(56)는 세선 조명의 상기 완전하게 반사된 제1 빔을 제1 응답으로서 포착할 수 있다. 세선 조명의 제1 빔이 비 미러 타입 표면을 가지는 웨이퍼 위치에 입사하는 경우, 가는 조명의 제1 빔은 조명 응답 각도를 따라 완전하게 반사되지 않을 것이며(즉, 그 대신 산란될 것이며), 이미지 포착 디바이스(56)는 세선 조명의 상기 산란되어 반사된 제1 빔의 일부만(이것은 무시할 수 있는 정도이다)을 포착할 수 있다,
일부의 실시예에서, 예를 들어, 제1 세선 조명기(52a)가 제1 입사각이 아닌 각도로 세선 조명의 제1 빔을 방출하도록 공간적으로 배향되거나 위치하는 경우(예를 들어, 도 27c에 도시된 바와 같이, 제1 세선 조명기(52a)가 수직 축을 따라 세선 조명의 제1 빔을 방출하도록 위치하는 경우), 적어도 하나의 미러(54)는 웨이퍼 표면 쪽으로 세선 조명의 제1 빔을 지향시키는 데 사용될 수 있다.
전술한 바에 더해서, 웨이퍼 표면 쪽으로 세선 조명의 제1 빔을 동시에 제공하는 경우, (예를 들어, 제2 세선 조명기(52b)에 의해 제공되는) 세선 조명의 제2 빔은 수직 축에 대해 제2 입사각으로 웨이퍼(12)의 평면 쪽으로 지향될 수 있으며, 여기서 제2 입사각의 크기는 조명 응답 각도와는 완전히 다르다. 현재 고려 중인 웨이퍼 위치의 반사 속성 또는 산란 속성에 의존하여, 세선 조명의 제2 빔이 미러 타입 피니시를 가지는 웨이퍼 위치에 입사하는 경우, 세선 조명의 제2 빔은 조명 응답 각도와는 다른 각도를 따라 완전하게 반사될 것이며, 이미지 포착 디바이스(56)는 세선 조명의 상기 완전하게 반사된 제2 빔 중 무시할 수 있을 정도의 부분 또는 본질적으로 아무것도 아닌 부분을 제2 응답으로서 포착할 것이다. 세선 조명의 제2 빔이 비 미러 타입 피니시를 가지는 웨이퍼 위치에 입사하는 경우, 세선 조명의 제1 빔은 산란되거나 발산 식으로 반사될 것이며, 이미지 포착 디바이스(56)는 조명 응답 각도에 의해 정의된 광학 경로를 따라 산란되거나 발산 식으로 반사된 세선 조명의 상기 반사된 제2 빔의 일부를 제2 응답으로서 포착할 수 있다.
대표적인 실행에서, 조명 응답 각도는 대략 45°일 수 있으며, 제1 입사각도 그러므로 45°일 수 있다. 이러한 실행에서, 조명 응답 각도와 제1 입사각 간의 제1 각도 분리(angular separation) θ1이 90°이거나 대략 90°일 수 있다. 부가적으로, 제2 입사각은 수직 축에 대해 대략 0°일 수 있는 데, 즉 세선 조명의 제2 빔은 수직 축을 따라 웨이퍼(12)의 평면 쪽으로 지향될 수 있다. 이러한 실행에서, 조명 응답 각도와 제2 입사각 간의 제2 각도 분리 θ2는 45°이거나 대략 45°일 수 있다. 세선 조명의 제2 빔이 미러 타입 표면을 가지는 웨이퍼 위치에 입하는 경우, 세선 조명의 제2 빔이 수직 축을 따라 완전하게 재반사된다. 세선 조명의 제2 빔이 비 미러 타입 표면을 가지는 웨이퍼 위치에 입사할 때, 이미지 포착 디바이스(56)는 45°의 각도를 따라 산란되거나 발산 식으로 반사되는 세선 조명의 제2 빔의 일부를 포착할 수 있다.
전술한 바와 같이, 조명이 지향되는 웨이퍼(12)(또는 반도체 구성요소)의 특별한 위치, 일부, 영역에 대한 표면 특성 또는 속성, 및/또는 토폴로지 특징은 이러한 조명이 고려 중인 웨이퍼(12)의 위치, 일부, 또는 영역으로부터 완전하게 반사되거나 산란될 상대적 가능성에 영향을 주거나 그 가능성을 결정할 것이다. 일반적으로, 고려 중인 웨이퍼(12)(다른 반도체 구성요소)의 소정의 위치, 영역, 또는 토폴로지 특징은 완전하게 검사된 조명을 검사하는 결과로서 더 우수하거나 더 적절하게 검사되는 반면, 산란되거나 발산 식으로 반사된 조명의 결과로서는, 다른 위치, 영역, 또는 토폴로지 특징이 더 우수하거나 더 적절하게 검사된다.
예를 들어, 웨이퍼의 표면 상의 솔더 볼은, 솔더 볼에 의해 산란되는 세선 조명의 포착에 의해 더 정확하게 검사될 수 있다. 대조적으로, 웨이퍼(12)의 반사성 또는 높은 반사성 편평함 또는 원활한 부분, 영역, 또는 표면은, 웨이퍼의 표면을 벗어나 완전하게 반사되는 세선 조명의 포착에 의해 더 정확하게 검사될 수 있다. 본 발명의 관점에 따르면, 세선 조명을 웨이퍼(12)의 특정한 목표 위치 또는 영역에 대해 여러 각도로 (예를 들어, 세선 조명의 제1 빔과 90°의 조명 응답 각도 간의 제1 각도 분리(angular separation) θ1 및 세선 조명의 제2 빔과 90°의 조명 응답 각도 간의 제2 각도 분리 θ2에 의해) 동시에 지향시키면 목표 위치에 대응하는 완전하게 반사된 응답 및 산란된 응답을 동시에 포착할 수 있게 된다. 완전하게 반사된 응답 및 산란된 응답은 완전하게 반사된 응답 및 산란된 응답을 포함하는 단일의 중첩 응답으로서 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 동시에 포착될 수 있다.
간략화 및 명확화를 위해, 프로세스(950)의 추가 부분에 대해 전술한 바와 같은 제1 및 제2 입사각 및/또는 제1 및 제2 각도 분리 θ1 및 θ2와 관련해서 후술한다. 그렇지만, 세선 조명은 본 발명의 범주 내에서 웨이퍼(12) 쪽으로 다른 각도로 예를 들어 25°, 30°, 50°, 60°또는 75°로 지향될 수 있어서, 완전하게 반사된 응답 및 산란된 응답은 중첩 응답으로서 동시에 생성될 수 있고, 이미지 포착 디바이스(56)는 그 중첩 응답을 포착할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예에서, 제1 세선 조명기(52a)에 의해 제공되거나 방출되는 세선 조명은 수직 축에 대하여 약 45°로 웨이퍼(12)(또는 웨이퍼(12)의 평면) 쪽으로 향하며, 이하에서는 이를 45°세선 조명이라 한다. 제2 세선 조명기(52b)에 의해 제공되거나 방출되는 세선 조명은 수직 축에 대하여 약 0°로 웨이퍼(12)(또는 웨이퍼(12)의 평면) 쪽으로 향하며, 이하에서는 이를 0°세선 조명이라 한다.
제3 프로세스 부분(956)에서, 제1 및 제2 세선 조명기(52a 및 52b) 각각으로부터 방출되는 세선 조명은 (예를 들어, 완전 반사 및/또는 산란의 결과로) 검사 위치에 위치하는 웨이퍼(12), 또는 웨이퍼(12)의 일부를 벗어나 반사된다.
많은 실시예에서, 웨이퍼(12)에서 산란되거나 반사되는 45°세선 조명 및 0°세선 조명은 중첩되어 중첩 세선 조명을 제공하거나 생성할 수 있다. 중첩 세선 조명은 45°세선 조명 및 0°세선 조명 각각의 하나 이상의 속성, 특성, 및/또는 관련 이점을 포함하거나 실체화할 수 있다. 따라서, 중첩 세선 조명은, 고려 중인 웨이퍼 위치가 높은 반사성 타입 또는 미러 타입 표면, 또는 비 미러 타입 표면에 대응하는지를 나타내는 방식으로 웨이퍼(12)의 검사를 용이하게 하거나 가능하게 할 수 있다.
제4 프로세스 부분(958)에서, 웨이퍼(12)를 벗어나 반사되는 중첩 세선 조명은 3D 프로파일 대물 렌즈(58)를 투과하는 데, 이 대물 렌즈는 무한히 정정된 수차를 가진다. 따라서, 3D 대물 렌즈(58)를 통하는 중첩 세선 조명의 투과는 상기 중첩 세선 조명을 콜리메이트한다.
제5 프로세스 부분(960)에서, 콜리메이트된 중첩 세선 조명은 튜브 렌즈(60)를 투과한다. 전술한 바와 같이, 튜브 렌즈(60)는 상기 콜리메이트된 중첩 세선 조명의 초점을 3D 프로파일 카메라(56)의 이미지 포착 면에 맞추는 것을 용이하게 하거나 효과적이게 한다.
제6 프로세스 부분(962)에서, 중첩 세선 조명은 3D 프로파일 카메라(56)에 들어간다. 일부의 실시예에서, 3D 프로파일 카메라(56)는 단색 카메라이다. 다른 실시예에서, 3D 프로파일 카메라(56)는 여러 파장의 세선 조명을 수신, 포착, 구별, 식별, 및/또는 분리할 수 있는 컬러 카메라이다.
제7 프로세스 부분(964)은 제1 3d 프로파일 이미지를 포착하는 것을 포함한다. 본 발명의 목적상, 3D 프로파일 이미지 또는 3D 이미지는 표면 또는 구조(예를 들어, 표면 또는 구조의 토폴로지)의 3차원 특성에 대응하는 정보 또는 신호를 포함하거나, 제공하거나, 전달하는 이미지라 할 수 있다. 또한, 3D 프로파일 이미지는 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 포착된 응답, 공간적 응답이라 할 수 있다.
제8 프로세스 부분(966)에서, 제3 3D 프로파일 이미지는 이미지 신호로 변환되어 CPU로 전송된다. 제9 프로세스 부분(968)에서, 제1 3D 프로파일 이미지 또는 이 3D 프로파일 이미지의 이미지 신호는 웨이퍼(12) 상의 결함에 대한 3D 높이 측정, 평탄도 측정, 및 검출 및/또는 분류 중 적어도 하나에 대해 CPU에 의해 처리된다.
본 발명의 제7 실시예에서, 프로세스 부분(952 내지 968)은 대응하는 수의 3D 이미지를 포착하기 위해, 그리고 이 포착된 3D 이미지를 CPU로 전송하기 위해 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 프로세스 부분(952 내지 968)은 웨이퍼(12)의 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 또는 전체 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라, 선택된 이미지 포착 위치에서 수행될 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 따른 프로세스(950)는 웨이퍼(12)로 45°와 0°로 동시에 지향되는 세선 조명을 사용해서 웨이퍼(12)(및/또는 다른 반도체 구성요소)의 검사를 가능하게 한다. 45°세선 조명 및 0°세선 조명은 조명 응답 각도를 따라 그리고 이에 따라 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 동시에 포착되는 반사의 결과로서 중첩될 수 있다. 그러므로 여러 실시예에서, 프로세스(900)는 여러 타입의 웨이퍼 토폴로지 특징 또는 특성에 대한 검사 및/또는 분석을 동시에, 또는 실질적으로 동시에 가능하게 한다.
여러 세선 조명기로부터 방출되는 세선 조명의 상대적 강도의 시야에서의 광학 검사
본 발명의 특정한 실시예에서, 45°세선 조명 및 0°세선 조명의 상대적 강도는 제어될 수 있는 데, 예를 들어 웨이퍼(12)의 특성, 속성 및/또는 토폴로지 특징에 의존하여, 예를 들어 필요에 따라 선택되거나 및/또는 변할 수 있다.
더 구체적으로, 45°세선 조명 및 0°세선 조명의 상대적 강도는, 세선 조명의 산란되거나 발산 식으로 반사된 빔의 포착되거나 검출된 강도에 대하여, 세선 조명의 완전하게 반사된 빔의 포착되거나 검출된 강도에 기초하여 독립적으로 제어될 수 있다. 일반적으로, 대략 동등한 강도를 가지는 세선 조명의 제1 및 제2 빔에 있어서, 세선 조명의 완전하게 반사된 제1 빔은 세선 조명의 산란된 제2 빔보다 높거나 훨씬 더 높은 강도를 보인다. 그러므로 세선 조명의 완전하게 반사된 제1 빔은 세선 조명의 산란된 제2 빔의 크기보다 훨씬 큰 크기를 가지는 포착되거나 검출된 응답 신호를 상승시킬 수 있다.
특별한 실시예에서, 산란된 가는 조명으로부터 상승하는 응답 신호의 포착된 강도에 대해 완전하게 반사된 세선 조명으로부터 상승하는 응답 신호의 포착된 강도를 근사적으로 균형을 이루게 하거나 조정하기 위해, 제1 세선 조명기(52a)로부터 방출되는 세선 조명(예를 들어, 45°세선 조명)의 강도는 제2 세선 조명기(52b)로부터 방출되는 세선 조명(예를 들어, 0°세선 조명)의 강도에 대해 감소될 수 있다. 예를 들어, 제1 세선 조명기(52a)로부터 방출되는 세선 조명(예를 들어, 45°세선 조명)의 대략 20% 또는 30% 강도가 제2 세선 조명기(52b)로부터 방출되는 세선 조명(예를 들어, 0°세선 조명)의 대략 70% 또는 80% 강도에 비교될 수 있다.
제1 및 제2 세선 조명기(52a, 52b)에 의해 공급되거나 방출되는 세선 조명의 상대적 강도는 예를 들어 CPU에 의해 제어될 수 있다. 특정한 실시예에서, 제1 및 제2 세선 조명기(52a, 52b)에 의해 공급되거나 방출되는 세선 조명의 상대적 강도는 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 포착된 응답의 최대 및/또는 최소 크기를 제어, 예를 들어 선택 및/또는 가변시키기 위해 제어될 수 있다.
상대적 세선 조명 강도 값의 예가 본 발명에 제공되기는 하지만, 제1 및 제2 세선 조명기(52a, 52b)에 대응하는 다른 상대적 세선 조명 강도 값도 필요에 따라 예를 들어 웨이퍼(12)의 특별한 속성, 특성 및/또는 토폴로지 특징에 의존해서 선택, 적용, 또는 사용될 수 있다는 것은 자명하다.
세선 조명의 여러 파장의 시야, 및 효과
몇몇 실시예에서, 특정한 시스템(10)의 여러 세선 조명기(52)에 의해 공급되거나 방출되는 세선 조명의 파장은 동일하거나 실질적으로 동일하다. 그렇지만, 다른 실시예에서, 시스템(10)의 여러 세선 조명기(52)에 의해 공급되거나 방출되는 세선 조명의 파장은 다르거나 실질적으로 다를 수 있다.
도 27c의 시스템(10)과 관련된 본 발명의 특정한 실시예에서, 제1 세선 조명기(52a)에 의해 방출되는 세선 조명(예를 들어, 세선 조명의 제1 빔)의 파장은 제2 세선 조명기(52b)에 의해 방출되는 세선 조명(예를 들어, 세선 조명의 제2 빔)의 파장과는 다르다. 환언하면, 특정한 실시예에서, 45° 세선 조명의 파장은 0°세선의 파장과는 다르다.
여러 파장의 세선 조명은 웨이퍼(12)를 벗어난 반사 및/또는 산란 후 중첩될 수 있고 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 동시에 포착될 수 있다. 세선 조명기(52)로부터 방출되는 세선 조명의 파장이 서로 다른 많은 실시예에서, 이미지 포착 디바이스(56)는 컬러 카메라이다. 컬러 카메라는 여러 파장의 세선 조명의 수신, 포착, 구별, 분리, 및/또는 식별을 용이하게 하거나 가능하게 할 수 있다.
여러 세선 조명기(52)로부터 방출되는 세선 조명의 여러 빔이 동일한 파장으로 되어 있을 때, 이러한 여러 빔은 중첩 후에는 용이하게 구별될 수 없거나, 개별적으로 식별될 수 없거나 또는 분리될 수 없을 수 있다. 그러므로 여러 세선 조명기(52)로부터 방출되는 세선 조명의 여러 빔이 동일한 파장으로 되어 있는 경우, 세선 조명의 여러 빔들 간에 혼선(cross-talk), 간섭, 또는 인터랙션이 있을 수 있다. 따라서, 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 포착된 응답이 악영향을 받을 수 있다.
그렇지만, 상이한 세선 조명기(52)(예를 들어, 제1 및 제2 세선 조명기(52a, 52b))로부터 공급되거나 방출되는 세선 조명이 여러 파장으로 되어 있는 경우, 혼선이 완화되거나 제거될 수 있으며,
하나의 세선 조명기(52)(예를 들어, 제1 세선 조명기(52a))로부터 공급되거나 방출되는 세선 조명이 다른 세선 조명기(예를 들어, 제2 세선 조명기(52b))에 의해 방출되는 세선 조명과 용이하게 구별되거나, 개별적으로 식별되거나 분리될 수 있다.
대부분의 실시예에서, 여러 세선 조명기로부터 방출되는 세선 조명기의 여러 빔의 파장 간의 차이는 혼선을 감소시키거나 제어하기 위해 그리고 이에 의해 세선 조명의 상기 여러 빔들의 정확한 구별, 식별, 및/또는 분리를 향상시킬 수 있도록 하기 위해 적어도 대략 30nm이다.
특정한 실시예에서, 제1 세선 조명기(52a)의 45°세선 조명의 파장은 대략 200nm 내지 750nm인데, 예를 들어, 300nm, 350nm, 400nm, 450nm, 500nm, 또는 600nm이고, 0°세선 조명의 파장은 최소한 대략 30nm인데, 예를 들어, 대략 50nm, 75nm, 100nm, 150nm, 200nm이며, 45°세선 조명의 파장과는 다르다.
다른 실시예에서, 제1 세선 조명기(52a)는 적색에 대응하는 중심 파장을 가지는 조명을 출력할 수 있는 반면, 제2 세선 조명기(52b)는 청색에 대응하는 중심 파장을 가지는 조명을 출력할 수 있다. 따라서, 제1 세선 조명기(52a)는 청색 또는 녹색에 대응하는 중심 파장을 가지는 조명을 출력할 수 있는 반면, 제2 세선 조명기(52b)는 녹색 또는 청색에 각각 대응하는 중심 파장을 가지는 조명을 출력할 수 있다.
이미지 포착 디바이스(56)에 의해 포착된 세선 조명의 여러 빔이 식별될 수 있거나 및/또는 개별적으로 처리될 수 있는 경우, 세선 정보의 각각의 빔에 의해 이용 가능하거나 관련된 정보가 획득될 수 있거나 사용될 수 있거나, 및/또는 개별적으로 저장될 수 있다.
예를 들어, 45°세선 조명의 파장치 0°세선 조명의 파장과 상이한 경우, 이미지 포착 디바이스에 의해 포착되는 응답(즉, 45°세선 조명과 0°세선 조명의 중첩된 포장의 포착)을 처리하여 45°세선 조명과 0°세선 조명 각각과 특별하게 또는 고유하게 관련된 정보를 추출할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 프로세스 부분(952 내지 968)의 중간 및/또는 최종 결과 및 그것의 반복(예를 들어, 3D 이미지의 처리로부터 얻어지는 결과)은 CPU에 의해 데이터베이스에 저장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 프로세스 부분(952 내지 968)의 결과 및 그것의 반복(예를 들어, 3D 이미지의 처리로부터 얻어지는 결과)은 필요에 따라 대안의 데이터베이스 또는 메모리 공간에 저장될 수 있다.
도 28a 및 도 28b는 웨이퍼(12)의 표면으로부터 여러 방향으로 반사되는 세선 조명(따라서 이후로는 복수 광학 이동 경로라고 함)이 상이한 또는 동등하지 않은 강도의 반사된 세선 조명을 상승시킬 수 있는 대표적인 방법을 도시하고 있다. 도 28b는 웨이퍼(12)를 따르는 위치, 즉 세선 조명이 웨이퍼(12)를 벗어나 반사되는 위치 P1 내지 P9를 도시하고 있으며, 여기서 위치 P2 내지 P8은 웨이퍼(12) 상의 3D 특징부와 관련되어 있다. 일부의 예에서, 위치 P2 내지 P8에서의 3D 특징부는 결함 또는 광학 노이즈의 소스를 포함하거나 수반한다.
웨이퍼(12)의 표면으로부터의 반사가 이루어지면, 반사된 세선 조명(또는 세선 조명의 반사된 빔)은 복수의 광학 이동 경로를 따라 웨이퍼(12)의 표면으로부터 멀리 이동한다.
도 29는 위치 P1 내지 P9 각각에서 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 생성된, 제1 및 제2 광학 이동 경로를 따라 이동하는 조명에 각각 대응하는 제1 및 제2 응답을 도시하고 있다. 각각의 응답(또는 광학 응답)은 특정한 세선 조명 강도, 분포, 패턴, 및/또는 레벨에 대응하며, 이에 따라 위치 P1 내지 P9 각각에서 웨이퍼(12)의 표면 프로파일, 또는 3D 특성 또는 토폴로지와 관련되어 있다.
전술한 바와 같이, 웨이퍼(12)의 표면을 벗어난 세선 조명의 반사는 웨이퍼(12)의 3D 형상 또는 토폴로지에 의존하는 데, 예를 들어 웨이퍼(12)의 표면상에 수반되는 구조, 특징, 결함 및/또는 광학적 노이즈 또는 산란 소스의 존재 및/또는 특징에 의존한다.
따라서, 많은 실시예에서, 웨이퍼(12)의 표면을 따라 주어진 위치(예를 들어, P1 내지 P9)에서의 제1 응답 및 제2 응답의 상대적 프로파일은 웨이퍼(12)의 표면을 따라 주어진 위치에서 3D 특성 또는 토폴로지에 의존한다.
도 29에 도시된 바와 같이, 제1 웨이퍼 위치 P1에서, 제1 및 제2 광학 이동 경로 각각을 따라 반사된 세선 조명은 웨이퍼(12)의 표면의 3D 특성 또는 토폴로지에 의한 영향을 받지 않는다. 이것은 위치 1에서 웨이퍼(12)의 표면상의 3D 특징부가 없기 때문에 일어난다. 결과적으로, 제1 및 제2 방향으로 반사된 세선 조명의 강도 및 이에 따른 제1 및 제2 광학 이동 경로를 따르는 이동은 각각 유사하거나 본질적으로 동일하다. 그러므로 위치 1에서 웨이퍼(12)의 표면을 벗어난 세선 조명의 반사는 마찬가지로 제1 및 제2 응답을 상승시킨다.
그렇지만, 웨이퍼(12)의 표면을 따르는 위치 P2 내지 P8 각각에서, 웨이퍼(12)의 표면을 벗어난 세선 조명의 반사는 3D 특징부의 존재에 의한 영향을 받지 않는다.
예를 들어, 웨이퍼(12)의 표면을 따르는 위치 P2에서, 3D 특징부의 3D 특성 또는 토폴로지는 제1 방향으로의 세선 조명의 반사에 따른 영향을 받지 않으며, 그러므로 제1 광학 이동 경로를 따르는 세선 조명의 이동에도 영향을 받지 않으며, 세선 조명이 제2 광학 경로를 따라 이동하는 것을 방지한다(즉, 3D 특징부가 제2 광학 경로를 차단한다). 이것은 제2 응답, 또는 제2 광학적 응답에 비해 더 높은 강도를 가지는 제1 응답, 또는 제1 광학적 응답을 상승시킨다. 도 29에 도시된 바와 같이, 위치 P2에서, 제2 응답은 최소 강도 레벨 또는 제로 강도 레벨에 있다. 유사한 고려를 위치 P3에도 적용하는 데, 위치 P3에서는, 3D 특징부 존재의 측면 연장 또는 스팬(예를 들어, 폭)이 위치 P2에서보다 더 크다.
위치 P4에서, 세선 조명은 제1 및 제2 광학 이동 경로 각각을 따라 반사되지만, 이러한 반사는 위치 P4에서 3D 특징부에 의해 수반되는 결함에 영향을 받는다. 더 구체적으로, 결함은 제2 방향에 비해 제1 방향에서의 세선 조명의 반사를 더 크게 하며, 이에 의해 제2 응답보다 더 높은 강도를 가지는 제1 응답, 또는 제1 광학적 응답이 생긴다. 여러 실시예에서, 제1 및 제2 응답의 비교 및 분석은 웨이퍼(12)의 표면상에 있는 결함 또는 표면에 수반되는 결함에 대한 식별 및/또는 분류를 용이하게 한다.
위치 P5에서, 세선 조명은 제2 방향에 비해, 제1 방향에서 덜 강하게 반사되며, 이에 따라 제1 광학 이동 경로를 따라 반사되는 것이 제2 광학 경로를 따라 반사되는 것보다 덜 강하다. 그 결과, 제1 응답이 제2 응답에 비해 낮은 강도를 가진다. 주어진 위치에서 (예를 들어, P5에서) 제1 및 제2 응답의 상대적 강도의 비교 및 분석은 웨이퍼(12)의 표면상에 있는 결함 또는 표면에 수반되는 결함에 대한 식별 및/또는 분류를 용이하게 한다.
3D 특징부의 최상부 또는 최고점(crest)에 대략 대응하는 위치 P6에서, 세선 조명은 제1 및 제2 방향에서 대략 동등하게 반사되며, 이에 따라 제1 및 제2 광학 이동 경로를 따라서도 대략 동등하게 반사된다. 따라서, 제1 및 제2 응답은 대략 동일하거나 일치한다.
위치 7 및 8 각각에서, 3D 특징부의 3D 특성 또는 토폴로지에 의해 제2 방향에서 세선 조명을 반사시키며, 이에 따라 제2 광학 이동 경로를 따라서도 반사시키며, 제1 방향에서 세선 조명이 반사되는 것을 방지하며 이에 따라 제1 광학 이동 경로를 따라서도 조명이 반사되는 것을 방지한다. 그 결과, 위치 P7 및 P8에서, 제1 응답 또는 제1 광학적 응답이 최소 강도 또는 제로 강도로 되어 있는 동안, 제2 응답 또는 제2 광학적 응답이 존재한다.
마지막으로, 위치 P9에서, 위치 P1과 관련해서 설명된 방식과 유사한 방식으로, 제1 및 제2 방향 각각에서의 세선 조명의 반사, 이에 따른 제1 및 제2 광학 이동 경로 각각을 따르는 반사는 영향을 받지 않는다. 그러므로 위치 P9에서 제1 및 제2 응답은 대략 일치한다(예를 들어, 동등한 강도이다).
몇몇 실시예에서, 제2 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(750) 및/또는 제3 웨이퍼 스캐닝 프로세스(950)는, 단일의 이미지 포착 디바이스, 예를 들어 3D 프로파일 카메라(56)를 사용해서 웨이퍼(12)의 3D 특성(들)(예를 들어, 3D 특징부)와 관련된, 적어도 두 개의 응답, 및 이에 따라 적어도 두 개의 시야의 포착을 용이하게 하거나 가능하게 한다. 또한, 여러 실시예에서, 웨이퍼(12)의 3D 특성(들)(예를 들어, 3D 특징부)와 관련된, 적어도 두 개의 응답, 및 이에 따라 적어도 두 개의 시야에 대한 포착이 3D 프로파일 카메라(56)에 의해 동시에 수행된다.
여러 실시예에서, 적어도 두 개의 응답, 또는 적어도 두 개의 시야는 조합, 합성 또는 함께 사용되어(예를 들어, 합성되어) 웨이퍼(12)의 3D 특성(들)(예를 들어, 3D 특징부)의 단일의 표시(representation), 시야, 또는 이미지를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 적어도 두 개의 응답에 대한 조합 또는 합성은 웨이퍼(12)의 3D 특성(들)(예를 들어, 3D 특징부)의 향상된 이미지 예를 들어 더 정확한 이미지를 생성할 수 있게 한다.
적어도 두 개의 응답의 포착은 웨이퍼의 3D 프로파일링 또는 검사의 정확도를 높일 수 있다. 예를 들어, 여러 실시예에서, 적어도 두 개의 응답의 포착은 웨이퍼(12)의 표면상에 있을 수 있는 결함을 식별할 수 있는 정확도를 높일 수 있다.
기존의 또는 종래의 웨이퍼 검사 방법을 이용하면, 3D 특징부와 관련된 복수의 응답, 또는 시야를 포착하기 위한 복수의 이미지 포착 디바이스를 사용해야 하는, 비용이 많이 들고, 부피가 크며, 및/또는 복잡한 시스템 또는 디바이스 설정을 일반적으로 필요로 한다. 이미지 포착 디바이스(들)에 의한 이미지 포착 또는 노출 타이밍을 동기화하는 것이 기존의 웨이퍼 검사 시스템 및 방법으로는 가능하지 않다. 일반적으로, 연속적인 이미지 포착 간의 약간의 비-동기화는 바람직하지 않거나 부적절한 반사(들)를 포착하게 되며, 이에 따라 부적절한 또는 부정확한 이미지를 포착하게 한다. 또한, 웨이퍼의 공통적으로 일관적이지 않은 3D 프로파일로 인해, 이미지 포착 디바이스로의 전송 또는 이미지 포착 디바이스에 의한 포착을 위해, 조명이 상기 웨이퍼의 표면을 벗어나 일관적으로 또는 일정하게 반사되지 않는다. 웨이퍼의 표면상의 구조적 및 기하학적 변동으로 인한 조명의 분산은 통상적으로 단일의 시야 또는 광학적 응답만을 사용할 때 웨이퍼 검사를 부정확하게 한다.
본 발명의 많은 실시예에서, 시스템(10)은 복수의 상이한 방향에서 웨이퍼(120의 표면을 벗어나 반사되는 조명이 3D 프로파일 카메라(56) 또는 3D 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 동시에 포착될 수 있게 한다. 예를 들어, 여러 실시예에서, 시스템(10)은 적어도 제1 및 제2 방향에서 웨이퍼(120의 표면을 벗어나 반사되는 조명이 3D 프로파일 카메라(56) 또는 3D 이미지 포착 디바이스(56)에 의해 동시에 포착될 수 있게 하며, 상기 제1 및 제2 방향은 발산 및 비평행 중 적어도 하나이다. 이것은 웨이퍼(12)의 표면을 따르는 각각의 위치에서 복수의 광학적 응답 또는 이미지(시야라고도 함)의 생성을 용이하게 하거나 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 여러 실시예는 웨이퍼(12)의 3D 프로파일링의 정확도를 높이며, 이에 따라 웨이퍼(12)의 검사를 향상시키는 데, 예를 들어, 결함 검출의 정확도를 높인다.
단일의 이미지 포착 디바이스의 사용으로, 더 구체적으로 3D 이미지 포착 디바이스(56)의 사용으로, 시스템(10)의 비용 및/또는 공간의 효율성이 높아지거나 효과적이게 된다. 또한, 여러 실시예에서, 단일의 대물 렌즈(58) 및 단일의 튜브 렌즈(60)의 사용으로, 웨이퍼(12)의 검사 또는 이미지 포착과 관련된 용이함, 속도, 및 캘리브레이션의 정확도를 높일 수 있다.
2D 웨이퍼 스캐닝 또는 검사 프로세스를 참조하여 전술한 방법과 유사한 방법으로, 대물 렌즈(58)와 튜브 렌즈(60) 간의 조명의 콜리메이션은, 시스템(10)의 기존의 구성요소를 실질적으로 재구성 또는 재배치할 필요없이, 시스템(10)에, 예를 들어 대물 렌즈(58)와 튜브 렌즈(60) 사이에 추가의 광학적 구성요소를 도입하는 것을 용이하게 한다.
제1, 제2, 또는 제3 3D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(700, 750, 950)의 완료 후, 프로세스 부분(416 및 418)을 수행함으로써 획득된 웨이퍼(12) 상에서의 그 검출된 결함 및 그 검출된 결함의 위치 및 분류는 통합될 수 있다. 결함의 통합 및 결함의 위치 및 분류는 프로세스 부분(420)에서 리뷰 스캔 모션 경로의 계산을 용이하게 한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 리뷰 스캔 모션 경로는 웨이퍼 스캔 모션 경로를 따라 웨이퍼(12) 상에서 검출된 결함의 위치에 기초해서 계산된다. 또한, 리뷰 스캔 모션 경로를 따라 결함 이미지 포착 위치는 프로세스 부분(420)에서 계산되거나 결정된다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 결함 이미지 포착 위치는 프로세스 부분(416 및 418) 동안 결함이 검출된 웨이퍼(12) 상의 위치(즉, 웨이퍼(12)의 DROI)에 대응한다.
예시적 방법(400)의 프로세스 부분(422)에서, 본 발명의 실시예에 따른 예시적 리뷰 프로세스(800)가 수행된다. 리뷰 프로세스(800)는 프로세스 부분(416 및 418)에서 검출된 결함의 리뷰를 가능하게 한다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 리뷰 프로세스(800)는 제1 모드(800a), 제2 모드(800b), 및 제3 모드(800c) 중 적어도 하나의 모드를 통해 일어난다.
예시적 리뷰 프로세스 800
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 예시적 리뷰 프로세스(800)에 대한 공정흐름도이다.
본 발명의 대부분의 실시예에서, 리뷰 프로세스(800)는 3개의 모드, 즉 제1 모드(800a), 제2 모드(800b), 및 제3 모드(800c)를 포함한다. 단계(802)에서, 리뷰 모드(제1 모드(800a), 제2 모드(800b), 및 제3 모드(800c))가 선택된다.
리뷰 프로세스 800의 제1 모드 800a
리뷰 프로세스(800)의 제1 모드(800a)의 단계(804)에서, 방법(400)의 단계(416)에서 수행된 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600) 동안 검출된 모든 결함의 제1 이미지 및 제2 이미지가 통합되고 세이브된다.
단계(806)에서, 웨이퍼(12) 상에서 검출된 결함 중 통합되고 세이브된 제1 이미지 및 제2 이미지는 오프라인 리뷰를 위해 외부 스토리지 또는 서버에 업로드되거나 전달된다.
단계(808)에서는, 웨이퍼(12)(즉, 웨이퍼 테이블(16) 상의 현재의 웨이퍼(12))가 언로딩되고 제2 웨이퍼가 로보틱 아암(robotic arm)에 의해 웨이퍼 스택(20)으로부터 웨이퍼 테이블(16)로 로딩된다. 단계(810)에서, 단계(804 내지 808) 각각이 제2 웨이퍼에 대해 반복된다.
단계(804 내지 808)는 웨이퍼 스택(20)의 웨이퍼의 수에 따라 임의의 횟수로 순차적으로 반복된다. 단계(804 내지 808)의 반복으로, 웨이퍼 스택(20)의 각각의 웨이퍼에 대해 획득된 제1 이미지 및 제2 이미지를 통합하고 세이브하며, 제1 이미지 및 제2 이미지를 오프라인 리뷰를 위해 외부 저장 매체 또는 서버에 업로딩한다. 제1 모드(800a)는 단계(804 내지 808)의 실행을, 사용자가 간섭하지 않고 생성에 영향을 주지 않으면서 자동으로 수행할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 이 방법으로, 사용자가 세이브된 이미지에 대한 오프라인 리뷰를 수행할 수 있는 동안 계속적으로 생성할 수 있다. 이 방법으로 시스템(10)은 활용성 및 생산성이 증가시킨다.
리뷰 프로세스 800의 제2 모드 800b
리뷰 프로세스(800)의 제2 모드(800b)의 단계(820)에서, 단계(420)에서 계산된 바와 같이 결함 이미지 포착 위치 각각에서 일련의 리뷰 이미지가 포착된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서는, 도 14에 도시된 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)를 사용해서 단계(420)에서 계산된 바와 같은 각각의 결함 이미지 포착 위치에서 리뷰 명시야상 및 리뷰 암시야상이 포착된다. 즉, 단계(416)의 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)에 의해 검출된 각각의 결함 중, 리뷰 명시야상은 명시야 조명기(64)를 사용해서 포착되고 리뷰 암시야상은 암시야 조명기(66)를 사용해서 포착된다. 일련의 리뷰 이미지 각각은 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)에 의해 포착된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 일련의 리뷰 이미지 각각은 컬러 이미지이다.
본 상세한 설명에 제공된 명시야 리뷰 이미지 및 암시야 리뷰 이미지를 포착하기 위해 사용된 명시야 조명 및 암시야 조명의 강도는 필요에 따라 결정되고 변할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 일련의 리뷰 이미지를 포착하는 데 사용되는 조명의 강도는 시스템의 사용자가 리뷰하고 싶어하는 웨이퍼 결함의 타입에 기초해서 또는 웨이퍼(12)의 재료에 기초해서 선택될 수 있다. 사용자가 설정한 명시야 조명 및 암시야 조명의 여러 조합 및 여러 강도 레벨을 사용해서 복수의 리뷰 이미지를 포착하는 것도 가능하다.
단계(822)에서, 단계(420)에서 계산된 바와 같이 결함 이미지 포착 위치 각각에서 포착된 일련의 리뷰 이미지는 통합되고 세이브된다. 결함 이미지 포착 위치 각각에서 포착된 상기 통합되고 세이브된 리뷰 이미지는 그런 다음 단계(824)에서 오프라인 리뷰를 위해 외부 저장 매체 또는 서버에 업로딩된다.
단계(826)에서, 웨이퍼(12)(즉, 웨이퍼 테이블(16) 상의 현재의 웨이퍼(12))가 언로딩되고 제2 웨이퍼가 로보틱 웨이퍼 핸들러(18)에 의해 웨이퍼 스택(20)으로부터 웨이퍼 테이블(16)로 로딩된다. 단계(828)에서, 단계(402 내지 422) 각각은 제2 웨이퍼에 대해 반복된다. 제2 웨이퍼상에서 검출된 결함의 통합되고 세이브된 제1 이미지 및 제2 이미지는 외부 저장 매체 또는 서버에 업로딩된다.
리뷰 프로세스(800)의 제2 모드(800b)에서, 단계(820 내지 828)는 웨이퍼 스택(20)의 일련의 웨이퍼에 기초해서 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 단계(820 내지 828)의 반복으로, 웨이퍼 스택(20)의 각각의 웨이퍼에 대해 획득된 그 포착된 명시야상 및 암시야상이 통합되고 세이브되며, 제1 이미지 및 제2 이미지가 오프라인 리뷰를 위해 외부 저장 매체 또는 서버에 업로딩된다.
이 방법에 의하면, 사용자가 그 세이브된 이미지를 오프라인 리뷰하는 동안 지속적인 생성이 가능하다. 이 방법에 의하면, 조명의 다양한 조합에서 각각의 오프셋의 복수의 이미지를 포착하여 기계 활용에 영향을 주지 않으면서 오프라인 리뷰를 할 수 있어 생산성이 높아진다.
리뷰 프로세스 800의 제3 모드 800c
본 발명의 대부분의 실시예에서, 리뷰 프로세스(800)의 제3 모드(800c)는 수동 입력으로 개시되며, 더 구체적으로 사용자에 의한 입력 또는 커맨드로 개시된다. 단계(840)에서, 사용자는 제1 결함 이미지 포착 위치에서 제1 리뷰 명시야상 및 제1 리뷰 암시야상을 포착한다. 단계(842)에서, 사용자는 포착된 제1 리뷰 명시야상 및 제1 리뷰 암시야상을 수동으로 검사 또는 리뷰한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 리뷰 명시야상 및 제1 리뷰 암시야상은 사용자에 의한 비주얼 검사를 위해 스크린 또는 모니터 상에 디스플레이된다. 사용자는 명시야 조명기 및 암시야 조명기를 사용해서 상이한 조명 조합에서 결함을 볼 수 있다.
단계(844)에서, 사용자는 제1 결함 이미지 포착 위치에 대응하는 결함을 받아들이거나 거부하거나 재분류한다. 단계(840 내지 844)는 그런 다음 단계(420)에서 계산된 바와 같이 모든 결함 이미지 포착 위치마다 순차적으로 반복된다.
단계(840 내지 844)가 모든 결함 이미지 포착 위치마다 순차적으로 반복된 후, 그런 다음 단계(846)에서 포지티브 결함 및 그 분류가 통합되고 세이브된다. 그 통합되고 세이브된 포지티브 결함 및 그 분류는 그런 다음 단계(848)에서 외부 저장 매체 또는 서버로 업로딩되거나 전달된다. 리뷰 프로세스(800)의 제3 모드(800c)에서, 웨이퍼(12)(즉, 웨이퍼 테이블(16) 상의 현재의 웨이퍼(12))는 단계(846)의 완료 후 언로딩될 뿐이다. 따라서, 리뷰 프로세스의 제3 모드(800c)는 각각의 웨이퍼의 비주얼 검사 및 리뷰를 효과적일 수 있도록 하기 위해 연속적인 사용자 제공을 필요로 한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
리뷰 프로세스(800)의 단계(848)에서, 웨이퍼(12)(즉, 웨이퍼 테이블(16) 상의 현재의 웨이퍼(12))는 언로딩되고 그런 다음 로보틱 핸들러(18)는 제2 웨이퍼를 웨이퍼 스택(20)으로부터 웨이퍼 테이블(16)로 로딩한다. 단계(840 내지 848)는 검사될 웨이퍼의 수(또는 웨이퍼 스택(20)에 있는 웨이퍼의 수)에 따라 임의의 횟수로 반복된다.
리뷰 프로세스의 제1 모드(800a) 및 제2 모드(80b)는 포착된 이미지의 외부 저장 매체 또는 서버로의 상대적으로 혼잡한 통합, 저장 및 언로딩을 효과적이게 한다는 것을 전술한 바와 같은 상세한 설명으로부터 당업자는 이해할 것이다. 제1 모드(800a) 및 제2 모드(800b)는 자동화된 리뷰 프로세스를 나타낸다. 사용자는 필요할 때마다 그 포착된 이미지의 오프라인 리뷰를 위해 외부 저장 매체 또는 서버에 액세스할 수 있다. 제1 모드(800a) 및 제2 모드(800b)는 웨이퍼 스택(20)의 웨이퍼 각각에 대한 연속적인 리뷰, 연속적인 이미지 포착, 통합, 언로딩 및 저장을 가능하게 한다.
단지 3개의 리뷰 모드, 즉 제1 모드(800a), 제2 모드(800b), 제3 모드(800c)만을 설명하였으나, 이 3개의 리뷰 모드(800a, 800b, 800c) 각각의 단계에 대한 대안의 리뷰 프로세스, 다른 변환, 또는 조합을 적용할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 3개의 리뷰 모드(800a, 800b, 800c) 각각은 당기술분야에 공지된 방법을 사용해서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 필요에 따라 변형되거나 수정될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
리뷰 프로세스(800)의 실행 후, 검증된 결함, 및 이 결함의 위치 및 분류는 단계(426)에서 통합되고 세이브된다. 검증된 결함, 및 이 결함의 위치 및 분류는 데이터베이스 또는 외부 데이터베이스 또는 메모리 공간에 통합되어 세이브된다. 웨이퍼 맵도 단계(426)에서 갱신된다.
전술한 바와 같이, 포착된 명시야상, DHA 이미지, 및 DLA 이미지 각각은 웨이퍼(12)상의 결함을 식별 또는 검출하기 위한 대응하는 골든 이미지 또는 기준 이미지와 비교된다. 본 상세한 설명에서 제공된 (도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같은) 예시적 기준 이미지 생성 프로세스(900)는 이러한 기준 이미지의 생성 및 도출을 용이하게 한다. 기준 이미지 생성 프로세스(900)는 또한 트레이닝 프로세스라고도 할 수 있는 것을 당업자는 이해할 것이다.
전술한 바와 같이, 2D 웨이퍼 스캐닝 프로세스(500) 동안 포착된 2D 명시야상, 2D DHA 이미지, 2D DLA 이미지 각각은 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 생성되는 그 대응하는 기준 이미지와 양호하게 매칭된다.
예시적 비교 프로세스에 대해서는 2D 이미지 프로세싱 프로세스(600)와 함께 이미 설명하였다. 그렇지만, 더욱 명확하게 하기 위해, 작업 이미지와 기준 이미지 간의 매칭에 대한 요약을 이하에 설명한다. 먼저, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 공지의 기준, 즉 템플레이트, 트레이스, 범프, 패드 및 그외 고유한 패턴을 사용해서 그 선택된 작업 이미지에 대한 서브픽셀 얼라인먼트를 수행하며, 상기 공지의 기준은 열거한 것에 제한되지 않는다.
둘째, 작업 이미자가 포착된 이미지 포착 위치에서 웨이퍼(12)의 기준 강도를 계산한다. 그런 다음 이 작업 이미지와 매칭시키기 위한 적절한 기준 이미지를 선택한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서는, 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 생성된 복수의 기준 이미지 중에서 적절한 기준 이미지를 선택한다.
CPU는 작업 이미지가 매칭될 적절한 기준 이미지의 선택 및 추출을 할 수 있도록 프로그램될 수 있다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의한 기준 이미지의 각각의 픽셀에 대한 정규화된 평균 또는 기하평균의 계산, 및 저장, 표준편차, 최대 및 최소 강도는 작업 이미지가 비교될 적절한 기준 이미지를 추출하는 속도 및 정확도를 향상시킨다.
그런 다음 작업 이미지의 각각의 픽셀에 대한 대응하는 양적 데이터를 계산한다. 이 양적 데이터는 예를 들어 작업 이미지의 각각의 픽셀에 대한 정규화된 평균 또는 기하평균, 표준편차, 최대 및 최소 강도이다. 그런 다음 작업 이미지의 각각의 픽셀에 대한 양적 데이터 값은 그 선택된 기준 이미지의 각각의 픽셀의 대응하는 데이터 값에 대해 참조되고 체크된다.
작업 이미지의 픽셀과 기준 이미지의 픽셀 간의 양적 데이터 값들 간의 비교에 의해, 결함의 식별 또는 검출을 가능하게 된다. 본 발명의 대부분의 실시예에서, 작업 이미지의 픽셀과 기준 이미지의 픽셀 간의 양적 데이터 값들 간의 차이는 곱셈, 덧셈 및 상수 값 중 하나를 가지는 미리 결정된 임계값에 대해 매칭된다. 작업 이미지의 픽셀과 기준 이미지의 픽셀 간의 양적 데이터 값들 간의 차이가 미리 결정된 임계값보다 크면, 결함(또는 결함들)이 플래그된다.
미리 결정된 임계값은 필요에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 미리 결정된 임계값은 프로세스(400)의 압박(stringency)을 조정하기 위해 변할 수 있다. 또한, 미리 결정된 임계값은 검출된 결함의 타입, 검사를 위해 준비된 웨이퍼(12)의 재료, 또는 조명 조건들에 기초해서 필요에 따라 변할 수 있다. 또한, 미리 결정된 임계값은 소비자의, 또는 더 일반적으로, 반도체 산업의 요구사항에 기초해서 변할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 반도체 웨이퍼를 검사하기 위한 시스템(10) 및 프로세스(400)에 대해 위에서 설명하였다. 전술한 바로부터 당업자는 시스템(10) 및 프로세스(400)에 대한 변형이 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 프로세스(400)의 프로세스 부분의 시퀀스 및 프로세스(500, 600, 700, 750, 800, 900 및 950)의 단계의 시퀀스가 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 변형될 수 있다.
보노 발명의 여러 실시예에서 시스템(10) 및 프로세스(400)의 목적은 웨이퍼의 검사를 정확하고 저렴하게 할 수 있도록 하는 것이다. 웨이퍼가 이동하는 동안 시스템(10) 및 프로세스(400)에 의한 웨이퍼의 자동화된 검사를 위한 능력은 웨이퍼의 검사의 효율성을 높인다. 이것은 이미지가 포착된 후에, 몇 개의 기존 반도체 웨이퍼 검사 시스템에서와 같이, 이미지 포착을 위한 검사 위치에서 개별의 웨이퍼를 선언하고 중지시키기 위해 그리고 뒤이어서 검사 위치로부터 웨이퍼의 가속 및 전달을 위해 시간이 허비되지 않기 때문이다. 복수의 이미지 포착들 간의 공지의 이미지 오프셋은 포착된 이미지의 프로세싱을 용이하게 하고 이에 따라 존재할 수 있는 결함을 검출한다. 동일한 웨이퍼에 대한 특정한 세트의 이미지에 대한 오프셋에 의해, 소프트웨어는 웨이퍼에서의 결함의 좌표를 정확하게 결정하고, 이어서 전체 프레임에서 웨이퍼의 위치를 결정할 수 있다. 오프셋은 X 및 Y 변위 모터 모두에서의 인코더 값을 판독함으로써 양호하게 결정되고 결함 또는 결함들의 좌표를 계산하는 데 사용된다. 또한, 모든 검사 위치에서 두 개의 이미지의 사용은 더 정확한 웨이퍼 검사를 용이하게 하기 위한 두 개의 상이한 촬영 기술의 이점을 조합한다.
이미지 포착의 시간-동기화는 필요에 따라 변할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 더 구체적으로, 시간-동기화는 포착된 이미지들 간의 이미지 오프셋을 보상하기 위해 프로그래머블 제어기의 능력을 향상키는 데 조정될 수 있다. 본 발명의 시스템(10) 및 프로세스(400)는 이미지를 포착하는 데 있어서, 대응하는 이미지 포착 디바이스의 조명의 공급과 노출 사이의 정확한 동기화를 용이하게 하여 검사 품질의 저하를 최소화한다.
시스템(10)과 함께 사용된 조명은 향상된 이미지 품질의 포착을 위해 완전한 가시광 스펙트럼에 있을 수 있다. 시스템(10)에 의해 이미지의 포착을 위해 공급된 조명의 강도 및 그 조합은, 검출될 결함의 타입, 웨이퍼의 재료 및 웨이퍼 검사의 압박을 포함하되 이제 제한되지 않는 요인에 기초하여 필요에 따라 용이하게 선택되고 변할 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 시스템(10) 및 프로세스(400)는 웨이퍼가 이동하는 동안 웨이퍼 상의 3D 요소의 높이 측정, 3D 프로파일 이미지의 분석을 가능하게 한다.
본 발명의 시스템(10)은 광학 설정 장치(예를 들어, 광학 검사 헤드(14))를 가지며, 이 장치는 웨이퍼 구조 또는 특성의 변경에 대한 공간 재배치를 빈번하게 준비하는 것을 필요로 하지 않는다. 또한, 시스템(10)과 함께 튜브 렌즈의 사용으로 시스템(10)의 재구성 및 설계를 용이하게 할 수 있고, 더 구체적으로 광학 검사 헤드(14)의 재구성 및 설계를 용이하게 할 수 있다. 튜브 렌즈의 사용으로 광학 구성요소 및 부속품을 시스템에 용이하게 도입할 수 있으며, 더 구체적으로 대물 렌즈와 튜브 렌즈 간에 용이하게 도입할 수 있다.
본 발명의 시스템(10)은 시스템(10)에 대한 바람직하지 않은 진동을 완화하기 위해 진동 격리기(24)(집합적으로 안정화기 메커니즘으로 알려져 있음)를 포함한다. 진동 격리기(24)는 제1 이미지 포착 디바이스(32), 제2 이미지 포착 디바이스(34), 3D 프로파일 카메라 및 리뷰 이미지 포착 디바이스(62)에 의해 포착된 이미지의 품질을 향상시키며 이에 따라 결함 검출의 정확도를 높인다. 또한, 시스템(10)의 XY 테이블에 의해 검사 위치에 대해 웨이퍼의 변위 및 얼라인먼트를 정확하게 할 수 있다.
배경에서 언급한 바와 같이, 기존의 기준 이미지 도출 또는 생성 프로세스는 "우수한" 웨이퍼의 수동 선택을 필요로 하며, 그 결과 도출된 기준 이미지의 상대적 부정확성 및 비일관성이 생긴다. 따라서, 웨이퍼 검사의 질은 악영향을 받는다. 본 발명의 실시예에 따른 시스템(10) 및 프로세스(400)에 의해 기준 이미지를 생성함으로써 "우수한" 웨이퍼의 수동 선택(즉, 주요한 선택) 없이도 검사의 품질을 향상시킬 수 있다. 기준 이미지 생성 프로세스(900)에 의해 웨이퍼의 여러 위치에 걸쳐 강도의 상이한 임계값을 적용할 수 있고, 이에 따라 웨이퍼에 걸쳐 비선형 조명 변동이 가능하게 된다. 그러므로 프로세스(400)는 결함의 잘못된 또는 바람직하지 않은 검출을 줄일 수 있고 웨이퍼 검사의 질을 매우 높일 수 있다.
본 발명의 실시예는 기준 이미지와 알지 못하는 품질 웨이퍼의 포착된 이미지를 비교하는 분석 모델을 사용하여 결함 검출을 자동으로 한다. 본 발명은 또한 디지털화된 이미지(즉, 작업 이미지 및 기준 이미지)에 대한 디지털 분석을 수행함으로써 자동화된 결함 검출을 가능하게 한다.
기존의 설비는 수동 리뷰 모드만을 제공하여 오퍼레이터가 상이한 조명 강도를 보면서 모든 결함을 결정해야 하지만, 본 발명의 실시예는 생산에 영향을 주지 않으면서 자동화된 리뷰 모드를 용이하게 하거나 가능하게 하고 기계 활용성을 높인다.
본 발명의 여러 실시예에 의해 제공되는 반도체 웨이퍼 및 구성요소를 검사하기 위한 전술한 방식, 시스템, 장치, 방법, 프로세스, 및 기술에 대해 설명하였다. 시스템, 장치, 방법, 프로세스, 및 기술은 배경에서 언급한 바와 같은 기존의 반도체 웨이퍼 검사 시스템 및 방법이 직면한 문제들 중 적어도 하나를 해결한다. 그렇지만, 전술한 실시예의 특정한 형태, 배치, 구조에 본 발명이 제한되지 않는다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 여러변형 및/또는 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.

Claims (65)

  1. 검사 중인 물체의 표면을 조사하기 위한 장치로서,
    경면 반사되는 세선 조명(thin line illumination)의 제1 입사 빔 및 비경면 반사되는 세선 조명의 제2 입사 빔을 생성하기 위해 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 검사 위치에 대한 제1 입사 각도에서 세선 조명의 제1 입사 빔 및 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 상기 검사 위치에 대한 제2 입사 각도에서 세선 조명의 제2 입사 빔을 동시에 공급하도록 구성되고, 상기 제1 입사 빔과 상기 제2 입사 빔은 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 경면 반사된 상기 제1 입사 빔과 비 경면 반사된 상기 제2 입사빔이 반사 후 겹치도록 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 광학적 이동 통로를 따라 반사되는 세선 조명 기구 및
    겹쳐져 있는 상기 세선 조명의 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 제2 입사 빔을 단일 열람으로 받도록 구성되어 있는 이미지 포착 디바이스를 구비하고,
    상기 제1 입사 각도 및 상기 제2 입사 각도는 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에 수직인 축에 대해 정의되고, 서로 다르게 되고,
    상기 세선 조명 기구는 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 공급하도록 구성되는 제1 세선 조명기 및 상기 세선 조명의 제2 입사 빔을 공급하도록 구성된 제2 세선 조명기를 포함하고,
    상기 세선 조명 기구는
    상기 이미지 포착 디바이스가 겹쳐진 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 단일 열람을 축에 따라 포착하고, 상기 축과 평행 또는 비평행 축의 하나인 하나의 축에 따라 세선 조명을 공급하도록 구성된 적어도 하나의 세선 조명기를 포함하고,
    상기 이미지 포착 디바이스는 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 동시에 포착하고 검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 삼차원 특징에 대응하는 정보를 포함하는 응답을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 상기 검사 위치에서 겹쳐져 있고, 검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 상기 검사 위치에서 수직축에 대해 서로 다른 각도에서 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에 입사되는 장치.
  3. 제1항에서,
    경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 동일 파장을 갖는 장치.
  4. 제1항에서,
    경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 서로 다른 파장을 갖는 장치.
  5. 제1항에서,
    겹쳐져 있는 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받아 제1 반사 조명 이동 통로를 따라 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 인도하도록 배치되어 구성된 한 쌍의 제1 반사기와
    상기 한 쌍의 제1 반사기에서 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받아 제2 반사 조명 이동 통로를 따라 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 인도하도록 배치되어 구성된 한 쌍의 제2 반사기를 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 제1 반사기 및 상기 한 쌍의 제2 반사기는 상기 이미지 포착 디바이스에 의해 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 동시 포착을 가능하도록 배치되어 구성되는 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 한 쌍의 제1 반사기 및 상기 한 쌍의 제2 반사기의 적어도 하나는 프리즘을 포함하는 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 한 쌍의 제1 반사기 및 상기 한 쌍의 제2 반사기와 상기 이미지 포착 디바이스 사이에 배치된 대물 렌즈 어셈블리를 더 포함하고, 상기 대물 렌즈 어셈블리는 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받도록 구성된 장치.
  8. 삭제
  9. 제4항에서,
    상기 세선 조명 기구는
    제1 파장으로 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 공급하도록 구성된 제1 세선 조명기 및 제2 파장으로 상기 세선 조명의 제2 입사 빔을 공급하도록 구성된 제2 세선 조명기를 포함하고,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장은 적어도 30nm 서로 상이한 장치.
  10. 제1항에서,
    검사 중인 상기 물체의 상기 표면은 반도체 소자의 표면이고, 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔과 상기 반도체 소자의 상기 표면을 이탈한 반사 및 상기 이미지 포착 디바이스에 의한 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 수신은 상기 반도체 소자가 이동하고 있는 동안 발생하는 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 이미지 포착 디바이스에 연결되는 프로세싱 유닛을 더 포함하고, 상기 프로세싱 유닛은 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔의 반사 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 반사에 각각 대응하는 제1 응답 및 제2 응답을 받고, 검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 삼차원 특징에 대응하는 정보를 결정하기 위해, 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 처리하도록 구성된 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 프로세싱 유닛이 검사 중인 상기 물체의 상기 표면상의 결함의 식별을 용이하게 하기 위해 복합 응답(compositie response)을 생성하기 위해, 상기 제1 및 제2 응답을 처리하도록 구성된 장치.
  13. 검사 중인 물체의 표면을 조사하기 위한 방법으로서,
    세선 조명 기구를 이용하여 세선 조명의 제1 입사 빔 및 세선 조명의 제2 입사 빔을 검사 위치에 공급하는 단계로서,
    상기 세선 조명 기구는 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 공급하도록 구성되어 있는 제1 세선 조명기 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 공급하도록 구성되어 있는 제2 세선 조명기를 포함하고,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔은 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 검사 위치에 대한 제1 입사 각도를 갖고, 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 검사 위치에 대한 제2 입사각을 갖는 단계,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 광학적 이동 통로에 따라 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 반사시키고, 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 동일한 광학적 이동 통로에 따라 검사 중인 상기 물체의 상기 표면에서 반사시키는 것에 의해 경면 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 비경면 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔에 겹쳐서 생성하는 단계 및
    제1 응답 및 제2 응답을 제공하기 위해 이미지 포착 디바이스를 이용하여 겹쳐져 경면 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 단일의 열람으로 포착하는 단계를 포함하고,
    상기 세선 조명 기구는
    상기 이미지 포착 디바이스가 겹쳐진 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 단일의 열람을 축에 따라 포착하고, 상기 축과 평행 또는 비평행인 축의 하나인 하나의 축에 따라 세선 조명을 공급하는 적어도 하나의 세선 조명기를 포함하고,
    상기 이미지 포착 디바이스는 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 동시에 포착하고, 검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 삼차원 특징에 대응하는 정보를 포함하는 응답을 제공하도록 구성되어 있는 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 상기 검사 위치에서 겹쳐져 있고, 검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 상기 검사 위치에서 수직축에 대해 서로 다른 입사각을 갖는 방법.
  15. 제13항에서,
    경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 동일 파장을 갖는 방법.
  16. 제13항에서,
    경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔은 서로 상이한 파장을 갖는 방법.
  17. 제13항에서,
    제1 반사 조명 이동 통로에 따라 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 인도하도록 구성된 한 쌍의 제1 반사기에 의해 중첩된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받는 단계 및
    상기 한 쌍의 제1 반사기에서의 반사에 이어 제2 반사 조명 이동 통로에 따라 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 인도하도록 구성된 한 쌍의 2 반사기에서, 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받는 단계를 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 제1 반사기 및 상기 한 쌍의 제2 반사기는 상기 이미지 포착 디바이스에 의해 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 동시 포착을 가능하도록 배치되어 구성되는 방법.
  18. 삭제
  19. 제16항에서,
    상기 세선 조명 기구는
    제1 파장으로 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔을 공급하도록 구성된 제1 세선 조명기 및 제2 파장으로 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 공급하도록 구성된 제2 세선 조명기를 포함하고,
    상기 제1 파장 및 상기 제2 파장은 적어도 30nm 서로 상이한 방법.
  20. 제13항에서,
    검사 중인 상기 물체의 상기 표면은 반도체 소자의 표면이고, 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔과 상기 반도체 소자의 상기 표면을 이탈한 반사 및 상기 이미지 포착 디바이스에 의한 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔과 비 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 수신은 상기 반도체 소자가 이동하고 있는 동안 발생하는 방법.
  21. 제13항에서,
    상기 이미지 포착 디바이스에 연결된 프로세싱 유닛에 의해 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔의 반사에 대응하는 응답을 받는 단계,
    상기 프로세싱 유닛에 의해 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 반사에 대응하는 제2 응답을 받는 단계 및
    검사 중인 상기 물체의 상기 표면의 삼차원 특징에 대응하는 정보를 결정하기 위해 상기 제1 응답 및 상기 제2 응답을 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제21항에서,
    검사 중인 상기 물체의 상기 표면상의 결함의 식별을 용이하게 하기 위해 복합 응답(compositie response)을 생성하기 위해, 상기 프로세싱 유닛에 의해 상기 제1 및 제2 응답을 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제13항에서,
    검사 중인 상기 물체의 상기 표면과 상기 이미지 포착 디바이스 사이에 대물 렌즈 어셈블리를 배치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 대물 렌즈 어셈블리는 경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 비경면적으로 반사된 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔을 받아 상기 이미지 포착 디바이스로 인도하도록 구성된 방법.
  24. 제13항에서,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 강도를 규정하고 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제1항에서,
    상기 세선 조명의 상기 제1 입사 빔 및 상기 세선 조명의 상기 제2 입사 빔의 상대적인 강도를 규정하고 제어하도록 구성된 프로세싱 유닛을 더 포함하는 장치.
  26. 삭제
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