KR102002192B1 - 다중-스폿 표면 스캐닝 검사 시스템을 위한 큰 미립자 검출 - Google Patents

다중-스폿 표면 스캐닝 검사 시스템을 위한 큰 미립자 검출 Download PDF

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Abstract

다중-스폿 검사 시스템의 조명 전력 밀도는 주 조명 스폿들의 어레이의 검사 경로에서 큰 미립자를 검출하는 것에 응답하여 조정된다. 적어도 하나의 낮은 전력의 보조 조명 스폿은 비교적 높은 전력 주 조명 스폿들의 어레이의 검사 경로에 위치된다. 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광은 집광되고, 미립자를 과열시키고 웨이퍼를 손상시킴 없이 하나 이상의 검출기들 상에 이미징된다. 다양한 실시예들 및 방법들은 보조 조명 스폿들로부터 산란된 광을 구분하도록 제시된다. 주 조명 스폿의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재를 결정하는 것에 응답하며, 주 조명 스폿이 큰 미립자에 도달하기 이전에 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 안전한 레벨로 감소시키도록 명령어가 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송된다.

Description

다중-스폿 표면 스캐닝 검사 시스템을 위한 큰 미립자 검출{LARGE PARTICLE DETECTION FOR MULTI-SPOT SURFACE SCANNING INSPECTION SYSTEMS}
관련 출원들에 대한 상호참조
특허를 위한 본 출원은 35 U.S.C.§119 하에서, 2011년 10월 19일 출원되고, 발명의 명칭이 "Methods of Reducing Thermal Damage and Extending the Detection Range for a Multi-Spot Inspection System"인 미국 가특허 출원 번호 제61/548,815호 및 2011년 8월 15일 출원되고 발명의 명칭이 "Method of Simultaneously Sensing Wafer Position and Detecting Large Particles"인 미국 가특허 출원 번호 제61/523,48호를 우선권으로 주장한다. 상술한 미국 가특허 출원 각각의 청구 대상은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술 분야
설명된 실시예들은 표면 검사를 위한 시스템들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 동시적인 다중 스폿 검사 양식들(multiple spot inspection modalities)에 관한 것이다.
로직 및 메모리 디바이스들과 같은 반도체 디바이스들은 통상적으로 기판 또는 웨이퍼에 적용되는 프로세싱 단계들의 시퀀스에 의해 제조된다. 반도체 디바이스들의 다양한 특징들 및 다수의 구조적 레벨들은 이들 프로세싱 단계들에 의해 형성된다. 예를 들어, 다른 것들 중에서도, 리소그라피는 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 생성하는데 수반되는 하나의 반도체 제조 프로세스이다. 반도체 제조 프로세스들의 부가적인 예들은 화학-기계적 폴리싱, 에칭, 증착 및 이온 주입을 포함(그러나 이들로 제한되지 않음)한다. 다수의 반도체 디바이스들은 단일의 반도체 웨이퍼 상에서 제조되고 이어서 개별 반도체 디바이스들로 분리될 수 있다.
검사 프로세스들은 더 높은 수율을 촉구하기 위해 웨이퍼 상의 결함들을 검출하도록 반도체 제조 프로세스 동안 다양한 단계들에서 이용된다. 설계 규칙들 및 프로세스 윈도우들이 크기면에서 계속 작아짐에 따라, 검사 시스템들은 높은 쓰루풋을 유지하면서 웨이퍼 표면들 상에 더 넓은 범위의 물리적 결함들을 포착하도록 요구된다.
하나의 이러한 검사 시스템은 웨이퍼 표면의 다수의 상이한 영역들을 동시에 조명하고 검사하는 다중-스폿 웨이퍼 검사 시스템이다. 다중-스폿 검사 시스템들에 대한 개선들은 웨이퍼 상에 다중 조명 스폿들의 검사 경로에서 큰 미립자들을 검출하고 큰 미립자 위치들에서 조명 전력 밀도를 감소시킴으로써 웨이퍼 표면에 열 손상을 방지하도록 요구된다.
다중-스폿 검사 시스템의 조명 전력 밀도는 주 조명 스폿들의 어레이의 검사 경로에서 큰 미립자를 검출하는 것에 응답하여 조정된다. 다중-스폿 검사 시스템(100)은 비교적 높은 전력 주 조명 스폿들의 검사 경로에 위치되는 적어도 하나의 낮은 전력의 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광에 기초하여 입사 스폿 어레이의 복수의 입사 스폿들의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재를 결정한다. 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광은 집광되고, 미립자를 과열시키고 웨이퍼를 손상시킴 없이 하나 이상의 검출기들 상에 이미징된다. 다중-스폿 검사 시스템(100)은 주 조명 스폿들 중 임의의 스폿의 비교적 높은 전력 부분이 큰 미립자에 도달하기 이전에 입사 조명 전력 밀도를 감소시키도록 제어 신호를 생성한다. 조명 전력 밀도 감쇄기는 주 조명 스폿이 큰 미립자에 도달하기 이전에 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 안전한 레벨로 감소시킨다.
보조 조명 스폿들은 다수의 상이한 배열들로 다수의 주 조명 스폿들의 검사 경로에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 개별 보조 조명 스폿은 주 조명 스폿들에 의해 조명될 영역들에 스팬(span)하도록 크기가 정해진다. 몇몇 다른 실시예들에서, 다수의 보조 조명 스폿들이 공간적으로 분리된다. 보조 조명 스폿들 각각은 대응하는 주 조명 스폿에 앞서 위치되고, 각각의 대응하는 주 조명 스폿에 의해 조명되는 영역에 스팬하도록 개별적으로 크기가 정해진다. 몇몇 실시예들에서, 보조 조명 스폿(121)은 주 조명 스폿의 검사 경로를 따라 비교적 훨씬 앞에 위치된다. 몇몇 다른 실시예들에서, 보조 조명 스폿(121)은 대응하는 주 조명 스폿에 비교적 근접하게 위치된다.
몇몇 실시예들에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)의 단일의 검출기는 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 주 조명 스폿의 검사 경로에 연속적으로 위치된 적어도 2개의 보조 조명 스폿들로부터 산란된 광량(a amount of light)을 수신한다. 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기는 연속적으로 위치된 보조 조명 스폿들로부터 수신된 산란된 광의 양을 표시하는 신호를 검출기로부터 수신한다. 조명 전력 밀도 제어기는, 검출된 광이 미리 결정된 시구간 만큼 이격된 2개의 상이한 시간들에 미리 결정된 문턱값을 초과하는지를 결정하고, 큰 미립자가 연속적으로 위치된 보조 조명 빔들의 쌍에 의해 마주쳤다고 결론을 내린다. 이에 응답하여, 조명 전력 밀도 제어기는 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 감소시키도록 명령어(command) 신호를 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송한다.
몇몇 실시예들에서, 적어도 2개의 보조 조명 스폿들이 연속적으로 위치되고 서로 비스듬하게 배향된다. 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기는 연속적으로 위치된 보조 조명 스폿들로부터 수신된 산란된 광의 양을 표시하는 신호를 검출기로부터 수신한다. 조명 전력 밀도 제어기는 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 2개의 연속적인 시간들 및 이들 2개의 인스턴스들 간의 시간 차이를 결정한다. 보조 조명 스폿들이 비스듬히 배열되기 때문에, 보조 조명 스폿들 간의 거리는 웨이퍼 표면 상의 위치의 함수로서 변동된다. 또한, 보조 조명 스폿들의 지오메트리 및 웨이퍼 표면의 움직임 궤도가 알려져 있기 때문에, 조명 전력 밀도 제어기는 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 2개의 인스턴스들 간의 시간 차이에 기초하여 웨이퍼 표면 상의 큰 미립자의 위치를 결정한다.
몇몇 다른 실시예들에서, 보조 조명 스폿으로부터 정반사되는 광의 양이 검출기에 의해 검출되고 웨이퍼 표면의 부양 높이를 결정하는데 이용된다. 따라서, 주 조명 스폿들의 조명 전력 밀도를 레귤레이팅하기 위해 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광을 이용하는 것 외에, 정반사된 광은 웨이퍼 높이에서의 변경들을 검출하는데 이용된다.
위의 내용은 요약이며 이에 따라 부득이 필요하여 상세들의 단순화, 일반화 및 생략들을 포함하며; 결과적으로 당업자들은 요약이 단지 예시적이며 어떠한 방식으로도 제한적이지 않는다는 것을 인지할 것이다. 본 명세서에서 설명된 디바이스들 및/또는 프로세스들의 다른 양상들, 진보적인 특징들 및 이점들은 본 명세서에서 기술된 비-제한적인 상세한 설명에서 자명하게 될 것이다.
도 1은 본 명세서에서 설명된 검사 방법들을 수행하는데 이용될 수 있는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 일 실시예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 2는 일 실시예에서 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 3은 각각 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란되는 광을 표시하는 신호들(128 및 129)을 나타내는 플롯(310)이다.
도 4는 다른 실시예에서, 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에서 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 6은 다수의 조명 소스들을 포함하는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 다른 실시예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 7은 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿 양자로부터 산란되는 광을 검출하기 위해 단일의 검출기를 포함하는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 다른 실시예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에서 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 9는 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란되는 광을 표시하는 신호(124)를 나타내는 플롯이다.
도 10은 또 다른 실시예에서, 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿들(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 11은 적어도 2개의 보조 조명 스폿들(121a 및 121b)로부터 산란되는 광을 니타내는 신호(126)를 예시하는 플롯이다.
도 12는 웨이퍼(123) 상의 위치 및 신호(126)의 특성 간의 관계를 나타내는 플롯(131)이다.
도 13은 또 다른 실시예에서, 다수의 주 조명 스폿들 및 적어도 하나의 보조 조명 스폿(121)을 포함하는 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 웨이퍼(123)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 14는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 조명 전력 밀도를 조정하는 방법(400)을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란되는 광에 기초하여 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 조정하는 일 예시적인 방법(404)을 나타내는 흐름도이다.
도 16은 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란되는 광에 기초하여 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 조정하는 다른 예시적인 방법(404)을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 적어도 2개의 보조 조명 스폿들로부터 산란되는 광에 기초하여 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 검사 경로에서 큰 미립자를 발견하는 일 예시적인 방법(430)을 나타내는 흐름도이다.
이제 배경 예들 및 본 발명의 몇몇 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그의 예들이 첨부 도면들에서 예시된다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 검사 방법들을 수행하는데 이용될 수 있는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 일 실시예의 단순화된 대략도이다. 단순함을 위해, 시스템의 몇몇 광학 컴포넌트들이 생략되었다. 예로서, 접히는 거울, 편광자, 빔 형성 광학계(beam forming optics), 부가적인 광 소스들, 부가적인 컬렉터들 및 검출기들이 또한 포함될 수 있다. 모든 이러한 변동들은 본 명세서에서 설명되는 본 발명의 범위 내에 있다. 본 명세서에서 설명되는 검사 시스템은 패터닝된 웨이퍼는 물론 패터닝되지 않은 웨이퍼를 검사하기 위해 이용될 수 있다.
도 1에서 예시되는 바와 같이, 웨이퍼(123)는 하나 이상의 조명 소스들(101)에 의해 생성되는 수직 입사 빔(104)에 의해 조명된다. 대안적으로, 조명 서브시스템은 사각 입사각으로 견본에 광의 빔을 지향하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 시스템(100)은 광의 사각 입사 빔 및 광의 수직 입사 빔과 같은 다수의 광의 빔들을 견본에 지향하도록 구성될 수 있다. 다수의 광의 빔들은 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 견본에 지향될 수 있다.
조명 소스(101)는 예로서, 레이저, 다이오드 레이저, 헬륨 네온 레이저, 아르곤 레이저, 고체 상태 레이저, 다이오드 펌프드 고체 상태(diode pumped solid state; DPSS) 레이저, 제논 아크 램프, 가스 방전 램프, LED 어레이 또는 백열램프를 포함할 수 있다. 광 소스는 근처에 단색광(monochromatic light) 또는 광대역 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 조명 서브시스템은 비교적 좁은 파장 대역(예를 들어, 거의 단색광 또는 약 20nm 미만, 약 10nm 미만, 약 5nm 미만, 또는 심지어 약 2nm 미만의 파장 범위를 갖는 광)을 갖는 광을 견본에 지향하도록 구성된다. 그러므로 광 소스가 광대역 광 소스인 경우, 조명 서브시스템은 또한 견본에 지향되는 광의 파장을 제한할 수 있는 하나 이상의 스펙트럼 필터들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스펙트럼 필터들은 대역통과 필터들 및/또는 에지 필터들 및/또는 노치(notch) 필터들일 수 있다.
시스템(100)은 조명 소스(101)의 출력으로부터 원하는 빔렛 어레이(111)를 생성하는 스폿 어레이 생성기(103)를 포함한다. 이러한 "생성된 빔렛 어레이(generated beamlet array)"는 웨이퍼 표면에 지향된다. 혼란을 제거하기 위해, 웨이퍼의 표면에 도달하는 광은 본 명세서에서 "입사 빔렛 어레이(incident 빔렛 어레이)" 또는 "입사 스폿 어레이(incident spot array)"(예를 들어, 도 2에서 예시되는 입사 스폿 어레이(115))로서 지칭된다. "입사 스폿 어레이"는 스폿의 편광(polarization), 세기, 크기 및 형상 등을 포함해서 하나 이상의 양식들에서 "생성된 빔렛 어레이"와 상이할 수 있다. 일 실시예에서, 스폿 어레이 생성기(103)는 원하는 수의 스폿들, 각각의 스폿의 크기 및 스폿들 간의 간격을 생성하기 위해 회절 광학 엘리먼트를 포함한다. 크기, 수 및 스폿들 간의 간격은 사용자에 의해 결정될 수 있거나, 또는 시스템(100)에 의해 자동으로 생성될 수 있다. 빔 분할기(105)는 빔렛 어레이를 대물 렌즈(109)로 지향한다. 대물 렌즈(109)는 입사 스폿 어레이(115)를 형성하기 위해 웨이퍼(123) 상에 빔렛 어레이(111)를 포커싱한다. 도 2에서 예시되는 바와 같이, 입사 스폿 어레이(115)는 웨이퍼(123)의 중심으로부터 거리(R)에 위치된다. 이러한 방식으로, 입사 스폿 어레이(115)는 웨이퍼(123)의 표면 상으로 스폿 어레이 생성기(103)로부터 방출된 광의 프로젝션(projection)에 의해 정의(즉, 성형 및 크기 확정)된다.
시스템(100)은 스캔 동안 웨이퍼(123)에 의해 산란되고 및/또는 반사되는 광을 집광하고 그 광을 검출기 어레이들(120, 130 및 140) 상에 각각 포커싱하기 위해 집광 광학계(collection optics)(116, 117, 및 118)를 포함한다. 검출기들(120, 130 및 140)의 출력들은 신호들을 프로세싱하고 이상들(anomalies)의 존재 및 그의 특성들을 결정하기 위해 컴퓨터(132)에 공급된다. 스캔된 영역의 이미지는 복수의 채널들로부터(예를 들어, 검출기 어레이들(120, 130 및 140) 각각으로부터)의 출력들을 재-배열함으로써 획득될 수 있으며, 이는 컴퓨터(132)의 메모리(142)에 저장된다.
집광 광학계들(116-118) 중 임의의 것은 렌즈, 복합 렌즈, 또는 당 분야에 알려진 임의의 적절한 렌즈일 수 있다. 대안적으로 집광 광학계(116-118) 중 임의의 것은 거울과 같이 반사 또는 부분 반사 광학 컴포넌트일 수 있다. 또한, 특정한 수집각들이 도 1에서 예시되지만, 집광 광학계는 임의의 적절한 집광 각도로 배열될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 수집 각도는 예를 들어, 입사각 및/또는 견본의 지형적 특성에 의존하여 변동될 수 있다.
검출기들(120, 130 및 140) 각각은 일반적으로 산란된 광을 전기 신호로 변환하도록 기능하며, 이에 따라 실질적으로 당 분야에 알려진 임의의 포토검출기(photodetector)를 포함할 수 있다. 그러나 특정한 검출기는 검출기의 원하는 성능 특성들, 검사될 견본의 타입 및 조명의 구성에 기초하여 본 발명의 하나 이상의 실시예들 내에서 이용하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 검사를 위해 이용 가능한 광의 양이 비교적 적은 경우, 시간 지연 적분(time delay integration; TDI) 카메라와 같은 효율 강화 검출기가 시스템의 신호 대 잡음비 및 쓰루풋을 증가시킬 수 있다. 그러나 전하-커플링된 디바이스(charge-coupled device; CCD) 카메라들, 포토다이오드들, 포토튜브들 및 포토멀티플라이어 튜브들(photomultiplier tubes; PMT들)과 같은 다른 검출기들이 검사에 대해 이용 가능한 광의 양 및 수행되는 검사의 타입에 의존하여 이용될 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 실시예에서, 포토멀티플라이어 튜브는 견본으로부터 산란되는 광을 검출하기 위해 이용된다. "단일 검출기(single detector)"란 용어는 본 명세서에서 단지 하나의 감지 영역 또는 가능하게는 몇 개의 감지 영역들(예를 들어, 검출기 어레이 또는 다중-애노드 PMT)을 갖는 검출기를 설명하기 위해 이용된다. 수에 무관하게, 단일 검출기의 감지 영역들은 단일의 인클로저 내에 실현된다.
시스템(100)은 또한 검출기들(120, 130 및 140) 중 임의의 것에 의해 검출된 산란된 신호들을 프로세싱하는데 필요한 다양한 전자 컴포넌트들(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 시스템(100)은 검출기들(120, 130, 및 140) 중 임의의 것으로부터의 출력 신호들을 수신하고 미리 결정된 양만큼 이 출력 신호들을 증폭하기 위한 증폭기 회로 및 프로세서(141) 내에서의 이용에 적합한 디지털 포맷으로 증폭된 신호들을 변환하기 위해 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter; ADC)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서는 전송 매체에 의해 ADC(22)로 직접 커플링될 수 있다. 대안적으로, 프로세서는 ADC에 커플링된 다른 전자 컴포넌트들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세서는 전송 매체 및 임의의 매개 전자 컴포넌트들에 의해 ADC에 간접적으로 커플링될 수 있다.
일반적으로, 프로세서(141)는 각각의 검출기로부터 획득된 전기 신호들을 이용하여 웨이퍼의 특징들, 결함들 또는 광 산란 특성들을 검출하도록 구성된다. 검출기에 의해 생성된 신호들은 단일 검출기(예를 들어, 검출기(120), 검출기(130), 또는 검출기(140))에 의해 검출된 광을 나타낸다. 프로세서는 당 분야에 알려진 임의의 적절한 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서는 당 분야에 알려진 임의의 적절한 결함 검출 알고리즘 또는 방법을 이용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 견본 상의 결함들을 검출하기 위해 다이-데이터베이스 간 비교 또는 트레스홀딩 알고리즘(thresholding algorithm)을 이용할 수 있다.
또한, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 운용자로부터 입력들을 받고(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치 스크린 등) 및 출력들을 운용자에게 디스플레이(예를 들어, 디스플레이 모니터)하는데 유용한 주변 디바이스들을 포함할 수 있다. 운용자로부터의 입력 명령어들은 조명 전력을 제어하는데 이용된 문턱값들을 조정하기 위해 프로세서(141)에 의해 이용될 수 있다. 결과적인 전력 레벨들은 디스플레이 모니터 상에서 운용자에게 그래픽적으로 제시될 수 있다.
시스템(100)은 명필드, 암필드 및 공초점(confocal)과 같은 다양한 이미징 모드들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 검출기 어레이(140)는 명 필드 이미지를 생성한다. 도 1에서 예시되는 바와 같이, 좁은 각도로 웨이퍼(123)의 표면으로부터 산란되는 일부 양의 광은 대물 렌즈(109)에 의해 집광된다. 이 광은 대물 렌즈(109) 통과하여 빔 분할기(105) 상에 충돌한다. 빔 분할기(105)는 집광 광학계(118)로 광의 일부를 전송하고, 집광 광학계(118)는 결국 광을 검출기 어레이(140)로 포커싱한다. 이러한 방식으로, 명 필드 이미지는 검출기 어레이(140)에 의해 생성된다. 집광 광학계(118)는 대물 렌즈(109)에 의해 검출기 어레이(140) 상으로 집광되는 반사된 광을 이미징하는 이미징 렌즈(107)를 포함한다. 웨이퍼와 동기적으로 회전할 수 있는 어퍼처 또는 푸리에 필터(106)는 대물 렌즈(109)의 후 초점면(back focal plane)에 배치된다. 광 필드, 암 필드 및 위상 콘트라스트와 같은 다양한 이미징 모드들은 상이한 어퍼처들 또는 푸리에 필터들을 이용함으로써 구현될 수 있다. 본 명세서에 인용에 의해 포함되는 미국 특허 번호 제7,295,303호 및 제7,130,039호는 이들 이미징 모드들을 더 상세히 설명한다. 다른 예에서, 검출기 어레이들(120 및 130)은 더 큰 필드 각도들로 수집된 산란된 광을 이미징함으로써 암 필드 이미지들을 생성한다. 다른 예로서, 조명 스폿 어레이의 레이아웃에 매칭하는 핀홀(pinhole) 어레이는 공초점 이미지를 생성하기 위해 각각의 검출기 어레이(120, 130, 및 140) 앞에 배치될 수 있다. 본 명세서에 인용에 의해 포함되는 미국 특허 번호 제6,208,411호는 이들 이미징 모드들을 더 상세히 설명한다. 또한, 표면 검사 시스템(100)의 다양한 양상들은 미국 특허 번호 제6,271,916호 및 미국 특허 번호 제6,201,601호에서 설명되며, 이들 미국 특허 양자는 본 명세서에 인용에 의해 포함된다.
도 1에 예시된 실시예에서, 웨이퍼 포지셔닝 시스템(125)은 정적 빔렛 어레이(111) 하에서 웨이퍼(123)를 이동시킨다. 웨이퍼 포지셔닝 시스템(125)은 웨이퍼 척(108), 움직임 제어기(114), 회전 스테이지(110) 및 병진운동(translation) 스테이지(112)를 포함한다. 웨이퍼(123)는 웨이퍼 척(108) 상에 지지된다. 도 2에서 예시되는 바와 같이, 웨이퍼(123)는 회전 스테이지(110)의 회전 축에 대략적으로 정렬된 그의 기하학적 중심(150)을 갖고 위치된다. 이러한 방식으로, 회전 스테이지(110)는 수용 가능한 허용오차(tolerance) 내에서 특정된 각속도(ω)로 그의 기하학적 중심을 중심으로 웨이퍼(123)를 회전시킨다. 또한, 병진운동 스테이지(112)는 특정된 속도(VT)로 회전 스테이지(110)의 회전의 축에 대략적으로 수직인 방향으로 웨이퍼(123)를 병진운동시킨다. 움직임 제어기(114)는 회전 스테이지(110)에 의한 웨이퍼(123)의 회전 및 병진운동 스테이지(112)에 의한 웨이퍼(123)의 병진운동을 조정하여 다중-스폿 검사 시스템(100) 내에서 웨이퍼(123)의 원하는 스캐닝 움직임을 달성한다.
예시적인 동작 시나리오에서, 검사는 웨이퍼(123)의 기하학적 중심(150)에 위치된 입사 스폿 어레이(115)와 함께 시작하고, 이어서 웨이퍼(123)는 입사 스폿 어레이(115)가 웨이퍼(123)의 외주(outer perimeter)에 도달할 때까지(즉, R이 웨이퍼(123)의 반경과 동일할 때) 회전 및 병진운동된다. 회전 스테이지(110) 및 병진운동 스테이지(112)의 조정된 움직임으로 인해, 입사 스폿 어레이(115)에 의해 조명되는 지점들의 궤적(locus)은 웨이퍼(123)의 표면 상에서 나선 경로를 트레이싱한다. 웨이퍼(123)의 표면 상의 나선 경로는 검사 트랙(113)(그 전체가 도시되진 않음)으로서 지칭된다. 예시적인 검사 트랙(113)의 부분들(113a 및 113b)은 도 2에서 각각 TRACK 및 TRACKi + 1으로서 예시된다. 검사 트랙의 가까운 부분들 간의 거리(예를 들어, TRACK와 TRACKi +1 간의 거리)는 다중-스폿 검사 시스템(100)의 스캔 피치로서 지칭된다. 입사 스폿 어레이(115)는 빔렛들 간의 상당한 간격을 갖도록 구성될 수 있어서, 검사 결과들은 트랙(113)의 연속적인 부분들 사이에서 인터리빙되고 검출기들에서 크로스-토크는 최소화된다. 본 명세서에 인용에 의해 포함되는 미국 특허 공개 번호 제2009/0225399호는 다중-스폿 스캐닝 기법들을 추가로 상세히 설명한다.
몇몇 실시예들에서, 시스템(100)은 디플렉터(deflector)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 디플렉터는 음향-광학 디플렉터(acousto-optical deflector; AOD)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 디플렉터는 기계적 스캐닝 어셈블리, 전자 스캐너, 회전 거울, 다각형 기반 스캐너, 공진 스캐너, 압전(piezoelectric) 스캐너, 갈보(galvo) 거울, 또는 검류계를 포함할 수 있다. 디플렉터는 견본 위에 광 빔을 스캐닝한다. 몇몇 실시예들에서, 디플렉터는 대략 일정한 스캐닝 속도로 견본 위에 광 빔을 스캐닝할 수 있다.
높은-전력 레이저-기반 검사 시스템들에서, 입사 레이저 빔의 전력 밀도는 통상적으로 약 1 kW/cm2 내지 약 1000 kW/cm2의 범위에 있다. 불행히도, 미립자 손상은 종종, 레이저 빔으로부터 견본 상의 미립자(또는 미립자의 부분)로 빠른 전력 전달로 인해 높은 전력 밀도 레이저 빔을 통한 표면 검사 스캔들 동안 발생한다. 많은 양의 전력을 소산할 수 없는 미립자들은 빠르게 온도가 상승(warm up)하는 경향이 있고, 종종 불충분한 전력 소산으로 인해 폭발한다. 예를 들어, 유기 재료들(이를 테면, 포토레지스트 미립자들)은 무기 재료들(이를 테면, 금속 미립자들)보다 상당히 적은 전력을 소산하는 경향이 있고, 이에 따라 보다 많은 손상되는 경향이 있다. 불행히도, 폭발된 미립자들은 잔해를 야기하며, 이 잔해는 견본 상의 큰 영역의 오염을 확산시킬 수 있다.
대조적으로, 본 명세서에서 설명되는 진보성있는 개념들은 더 큰 미립자들(예를 들어, 직경이 5미크론보다 큰 미립자들)이 더 작은 미립자들보다 입사 레이저 빔에 의해 손상될 가능성이 더 높다는 관찰에 기초한다. 예를 들어, 더 큰 미립자들은 더 많은 표면 영역을 갖고, 그럼으로써, 더 적은 표면 영역을 갖는 더 작은 미립자들보다 상당히 더 많은 전력을 흡수하는 경향이 있다. 더 큰 미립자들은 또한 더 큰 표면 영역 및/또는 증가된 표면 불균일성들로 인해 더 작은 미립자들보다 상당히 더 많은 광을 산란시키는 경향이 있다. 예를 들어, 반경(R)의 미립자로부터 산란된 광의 양은 비교적 6승(power)까지 상승된 미립자 반경에 비례한다.
본 명세서에서 설명되는 진보성있는 개념들은 다중-스폿 표면 검사 스캔 동안 열 손상을 감소시키기 위해 큰 미립자들의 높은 산란 특성들을 이용한다. 하나의 신규한 양상에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 입사 스폿 어레이의 복수의 주 조명 스폿e의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재를 결정하고 주 조명 스폿들 중 임의의 것의 비교적 높은 전력 부분이 큰 미립자에 도달하기 이전에 입사 조명 전력 밀도를 감소시키기 위한 제어 신호를 생성하는 조명 전력 밀도 제어 기능을 구현한다. 이러한 방식으로, 열 손상은 방지될 수 있다.
다중-스폿 검사 시스템(100)은 프로세서(141), 일정 분량의 컴퓨터 판독 가능한 메모리(142)를 포함한다. 프로세서(141) 및 메모리(142)는 버스(143)를 통해 통신할 수 있다. 메모리(142)는 프로세서(141)에 의해 실행될 때, 프로세서(141)로 하여금 입사 스폿 어레이의 복수의 주 조명 스폿들의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재를 결정하게 하고, 주 조명 스폿들 중 임의의 것의 비교적 높은 전력 부분이 큰 미립자에 도달하기 이전에, 조명 전력 밀도 감쇄기가, 웨이퍼(123)에 전달되는 조명 전력 밀도를 감소시키게 하는 제어 신호를 생성하게 하는 프로그램 코드를 저장하는 일정 분량의 메모리(144)를 포함한다. 도시된 실시예들에서, 조명 전력 밀도 감쇄기는 웨이퍼(123)에 전달되는 조명 전력을 감소시키는 조명 전력 감쇄기(102)이다. 몇몇 다른 실시예들에서, 조명 전력 밀도 감쇄기는 웨이퍼(123)에 전달되는 조명 전력 밀도를 감소시키기 위해 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 크기를 재조정하는 빔 성형 엘리먼트(예를 들어, 스폿 어레이 생성기(103))이다. 몇몇 다른 실시예들에서, 조명 전력 감소 및 빔 크기조정의 결합이 웨이퍼(123)에 전달되는 조명 전력 밀도를 감소시키기 위해 이용된다.
도시된 실시예들에서, 컴퓨터(132)는 프로세서(141) 및 메모리(142)를 포함하고, 본 명세서에서 설명되는 방법들에 따라 다중-스폿 검사 시스템의 조명 전력 밀도 제어 기능을 구현한다. 그러므로 몇몇 실시예들에서, 컴퓨터(132)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 조명 전력 밀도 제어기이다. 그러나 다른 실시예들에서, 조명 전력 밀도 제어 기능은 유사한 방식으로 동작하도록 구성된 다중-스폿 검사 시스템(100)의 임의의 다른 범용 컴퓨터 또는 전용 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명된 검사 방법들을 구현하는 다중-스폿 검사 시스템(100)을 예시한다. 일 예에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 도 14에서 예시되는 방법(400)을 구현한다. 블록(401)에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 복수의 주 조명 스폿들로 견본의 표면을 조명한다. 블록(402)에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 주 조명 스폿들의 검사 경로에서 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로 견본의 표면을 조명한다.
도 2를 참조하면, 예로서, 입사 스폿 어레이(115)는 주 조명 스폿들(119A-C) 및 보조 조명 스폿(121)을 포함한다. 3개의 주 조명 스폿들 및 하나의 보조 조명 스폿이 도시되지만, 임의의 수의 주 및 보조 조명 스폿들이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 주 조명 스폿들(119A-C)은 웨이퍼(102)의 표면의 이미징에 유용한 비교적 높은 전력 조명 스폿들이다. 통상적으로, 주 조명 스폿들(119A-C)은 이들 스폿들로부터 집광된 광을 이미징하는 검출기 표면 또는 표면들에서 크로스-토크를 최소화하기 위해 서로 이격된다. 비-제한적인 예로서, 주 조명 스폿들은 평면 치수들(예를 들어, x 및 y 치수들) 중 어느 하나에서 100 내지 500 미크론 사이에서 크기가 정해질 수 있고, 적어도 주 조명 스폿을 정의하는 더 작은 치수의 크기인 거리 만큼 이격될 수 있다. 보조 조명 스폿(121)은 손상을 도입함 없이 웨이퍼의 표면 상에 존재하는 큰 미립자들을 검출하는데 유용한 비교적 낮은 전력 조명 스폿이다. 보조 조명 스폿(121)은 입사 스폿 어레이(115)의 움직임 궤도를 따라 주 조명 스폿의 검사 경로에 위치된다. 이러한 방식으로, 비교적 낮은 전력의 보조 조명 스폿(121)은 비교적 높은 전력의 주 조명 스폿들 중 임의의 것에 앞서 큰 미립자에 마주친다. 보조 조명 스폿(121)은 주 조명 스폿보다 적은 조명 전력 밀도를 갖는다. 하나의 비-제한적인 예에서, 조명 전력 밀도는 주 조명 스폿(119)의 조명 전력 밀도의 50% 미만이다. 다른 비-제한적인 예에서, 보조 조명 스폿(121)의 조명 전력 밀도는 주 조명 스폿들(119)의 조명 전력 밀도의 25% 미만이다.
몇몇 예들에서, 보조 조명 스폿(121)은 주 조명 스폿들(119)에 의해 조명될 영역들에 스패닝(span)하도록 크기가 정해진다. 그러나 보조 조명 스폿들의 다른 형상들, 위치들 및 수들이 기도될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 예시된 바와 같이, 보조 조명 스폿들(121A-C)은 공간적으로 분리될 수 있으며, 이들 각각은 대응하는 주 조명 스폿(119)에 앞서 위치되고, 각각의 대응하는 주 조명 스폿(119A-C)에 의해 조명될 영역에 스패닝하도록 개별적으로 크기가 정해진다. 이는 주 조명 스폿들(119)이 넓게 분리될 때 조명 에너지의 과도한 낭비를 방지하기 위해 단일의 큰 보조 조명 스폿보다 선호될 수 있다. 도 5에 예시된 다른 예에서, 보조 조명 스폿(121)은 주 조명 스폿들(119)의 검사 경로를 따라 비교적 훨씬 앞서 위치된다. 이는 보조 및 주 조명 스폿들을 추가로 분리하여 검출기 또는 검출기들 상의 크로스-토크를 방지하기 위해 선호될 수 있다. 그러나 주 조명 스폿(119)으로부터 더 먼 거리에 보조 조명 스폿(121)을 위치시킴으로써, 보조 조명 스폿(121)에 의해 조명되는 큰 미립자의 위치의 지식은 덜 정밀하게 된다. 그 결과, 주 조명 전력은 큰 미립자 "폭발(blow-up)"의 위험을 감소시키기 위해 더 큰 영역 위에서 감소되어야 하여서, 최대 감도로 검사되는 웨이퍼 영역의 양을 감소시킨다.
블록(403)에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)의 검출기는 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광량을 수신한다. 도 1에서 도시된 실시예에서, 집광 광학계(117)는 보조 조명의 스팍(121)로부터 산란된 광을 집광하고 광을 검출기(130)에 지향하도록 배열된다. 검출기(130)는 산란된 광을 수신하고 검출기 상에 입사되는 산란된 광의 양을 표시하는 신호(129)를 생성하고 신호를 조명 전력 밀도 제어기(132)에 전송한다.
블록(404)에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광의 양에 기초하여 주 조명 스폿들(119) 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 조정한다. 도 15에서 예시되는, 블록(404)의 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 보조 조명 스폿(121)으로부터 수신된 산란된 광의 양을 표시하는 신호(129)를 검출기(130)로부터 수신한다(블록(410)). 블록(411)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 산란된 광의 양이 문턱값을 초과하는지 결정하기 위해 미리 결정된 문턱값에 이 신호를 비교한다.
도 3을 참조하면, 신호(129)의 시간 플롯이 예시 목적을 위해 도시된다. 시간(Ts)에서, 신호(129)의 전압 레벨은 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과한다. 이 시간에, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 보조 조명 스폿(121)으로부터 산란된 광의 양이 문턱값을 초과한다고 결정한다. 문턱값(VT)은 자동으로 또는 수동으로 선택될 수 있다. 통상적으로, 문턱값(VT)은 문턱값 미만의 신호(129)의 값들이 주 조명 스폿들(119) 중 임의의 것과 상호작용할 때 최소 열 손상 위험을 제기하는 특정한 크기를 표시하도록 선택된다. 블록(412)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 보조 조명 스폿(121)으로부터 산란된 광의 양이 문턱값을 초과할 때 주 조명 스폿들(119) 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 감소시키기 위한 명령어 신호(122)를 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 전송한다. 몇몇 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 명령어 신호(122)를 즉시 전송할 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 시구간(ΔTD)이 지나갈 때까지 명령어 신호(122)의 전송을 지연할 수 있다. 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 검사 중인 웨이퍼 표면의 알려진 속도(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00001
) 및 보조 조명 스폿(121)과 주 조명 스폿들(119) 간의 알려진 거리(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00002
)에 기초하여 지연 기간(ΔTD)을 결정할 수 있다. 몇몇 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 신호(129)가 문턱값 아래로 떨어질 때까지 전력을 계속 감소시키도록 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 지시할 수 있다. 그러나 몇몇 다른 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 미리 결정된 시구간(ΔTD) 동안 조명 전력 밀도를 감소시키도록 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 지시할 수 있다. 이러한 시구간은 조명 전력 밀도가 정규 검사 레벨들로 복귀하기 이전에 충분한 시간이 지나간다는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 도 3에서 예시되는 바와 같이, 주 조명 스폿들(119)로부터 산란된 광의 양을 표시하는 신호(128)는 조명 전력 밀도가 감소될 때 기간(ΔTR) 동안 뮤팅(mute)된다.
입사 조명 전력 밀도를 조정하기 위해, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 조명 전력 밀도 제어기(132) 의해 생성된 명령어 신호(122)에 응답하여 웨이퍼에 공급되는 입사 광의 전력 레벨을 조정한다. 예를 들어, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 표면 검사 스캔 동안 조명 전력을 동적으로 조정하기 위해 조명 소스(101)와 스폿 어레이 생성기(103) 사이에 배열될 수 있다. 일반적으로, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 입사 광의 편광에 기초하여 입사 광의 일부를 투과하도록 적응될 수 있는 선택적 투과 광학 컴포넌트로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 파장 플래이트(wave plate)(이를 테면, 1/4 파장 플레이트) 및 편광 빔 분할기를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 파장 플레이트는 인입하는 광의 편광을 변경하는데 이용될 수 있는 반면에, 빔 분할기는 하나 이상의 선택 편광(예를 들어, 선형으로 편광된 광)을 투과시키고 모든 다른 것들(예를 들어, 랜덤으로, 원형으로, 또는 타원으로 편광된 광)을 반사시키도록 기능한다. 광의 일부들을 반사함으로써, 파장 플레이트 및 빔 분할기는 거기를 통해 투과된 광의 전력 레벨 및 세기를 감소시키도록 기능한다. 그러나 파장 플레이트들 및 유사한 광학 컴포넌트들(예를 들어, 중립 밀도 필터(neutral density filter)들)은 스위치와 같이 턴 온 및 오프될 수 없고, 대신에, 2개의 특유의 전력 레벨들을 제공하기 위해 빔 경로 내로 및 외부로 이동되어야 한다. 몇몇 경우들에서, 이러한 이동은 표면 검사 스캔 동안 동적인 전력 변경을 제공하기에 충분히 빠르지 않을 수 있다.
조명 전력 밀도 감쇄기(102)의 바람직한 실시예에서, 극도로 빠른 레이저 전력 감쇄는 "온" 상태와 "오프" 상태 간의 스위칭을 위해 전자-광학 재료를 이용하여 제공된다. "온"일 때, 전자-광학 재료는 미리 결정된 편광 방위로 인입하는 광의 편광을 변경한다. 이러한 이른바 "재-편광된 광(re-polarized light)"은 이어서 편광 빔 분할기에 공급될 수 있으며, 이 편광 빔 공급기는 전자-광학 스위치로부터 출력된 특정한 편광에 의존하여 재-편광된 광의 부분만을 투과시킬 수 있다. 재-편광된 광의 잔여 부분들은 반사되고 폐기(예를 들어, 빔 덤프 재료에 의해 흡수)될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 전자-광학 재료는 수 나노초 내지 수 마이크로초의 시간 스팬 내에서 "온" 과 "오프" 상태들 사이에서 스위칭할 수 있다. 이러한 방식으로, 빠른 레이저 전력 감쇄는 빔 경로의 내부 및 외부로 선택적 투과 광학 엘리먼트를 이동시키기 보단, 전자-광학 스위치를 이용함으로써 제공될 수 있다.
특정한 실시예에서 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 포켈 셀(Pockel Cell)로서 알려진, 고속 전기-제어 광학 셔터로 구현될 수 있다. 초기에, 포켈 셀은 조명 소스(101)에 의해 생성된 광이 조명 전력 밀도 감쇄기(102)를 자유롭게 통과하도록 허용하기 위해 "온" 상태로 세팅될 수 있다. 그러나 큰 미립자의 존재가 검출되면, 포켈 셀은 편광 빔 분할기에 의해 적어도 부분적으로 필터링될 수 있는, 상이한 편광으로 생성된 광의 편광을 변경하기 위해 "오프" 상태로 스위칭될 수 있다. "온" 및 "오프" 상태들 간의 스위칭을 위해, 전자-광학 재료(통상적으로, 전자-광학 크리스탈)를 통과하는 광의 편광을 변경하도록 가변 전원에 의해 제공되는 전기 전압이 포켈 셀에 공급될 수 있다. 포켈 셀에 공급된 전압은 컴퓨터(132)로부터 조명 전력 밀도 감쇄기(102)의 가변 전원으로 전달되는 제어 신호(122)에 의해 결정될 수 있다.
일 예에서, 포켈 셀에 공급된 전압(즉, 셀이 "온" 상태로 스위칭하게 함)은 전자-광학 크리스탈의 특성들을 변경할 수 있어서, 그것은 선형으로 편광된 광을 원형으로 편광된 광으로 변경할 수 있으며, 이 현상은 "1/4파 위상 시프트(quarter wave phase shift)"로서 흔히 지칭된다. 원형으로 편광된 광이 원형으로 편광된 광을 주로 반사하도록 구성되는 구 빔 분할기에 공급되는 경우, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)로부터 출력된 광의 전력 레벨 또는 세기는 "온" 상태로 포켈 셀을 세팅함으로써 감소될 수 있다. 한편, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)로부터 출력된 광의 전력 레벨 또는 세기는 "오프" 상태로 포켈 셀을 세팅함으로써 유지(또는 증가)될 수 있다.
그러나 조명 전력 밀도 감쇄기(102)로부터 출력된 광의 세기는 편광 빔 분할기는 물론 포켈 셀(200)에 의해 생성된 위상 시프트에 의존한다. 예를 들어, 빔 분할기들은 통상적으로 예를 들어, 이른 바 "S" 및 "P" 편광들과 같은 2개의 직교 편광들 간을 구별한다. 그러나 광의 다른 편광들(이를 테면, C-편광된 광)이 부분적으로 투과되고, 이에 따라 빔 분할기에 의해 부분적으로 재지향(예를 들어, 빔 덤프 내로)된다. 포켈 셀이 1/4 파 위상 시프트를 생성하도록 전압이 인가되는 경우, 인입하는 선형으로 편광된 광(통상적으로 레이저 출력)은 원형으로 편광될 것이고, 광의 절반은 빔 분할기를 통과할 것인 반면에 다른 절반은 재지향된다. 1/2 파 위상 시프트에 대해, 광학 컴포넌트들의 미비점(imperfection)으로 인한 일부 누설을 제외하면 어떠한 광도 빔 분할기를 통과하지 않을 것이다. 즉, 포켈 셀이 1/2 파 시프트를 생성하도록 구성될 때, 사실상 모든 인입하는 광은 재지향될 것이다(전력 오프 상태에서 모든 광은 빔 분할기를 통과한다고 가정함).
몇몇 경우들에서, 조명 소스(101)에 의해 생성된 일정한 전력 레이저 빔은 "온"과 "오프" 상태들 사이에서 전자-광학 셔터(이를 테면, 포켈 셀)를 동적으로 스위칭함으로써 특유의 전력 레벨들(예를 들어, "세이프(safe)" 전력 레벨 및 "풀(full)" 전력 레벨)로 분할될 수 있다. 세이프 전력 레벨은 큰 미립자들 상에 스캔할 때 열 손상을 방지하기 위해 풀 전력 레벨보다 상당히 적을 수 있다. 예를 들어, 세이프 전력 레벨은 풀 전력 레벨의 일부 퍼센테이지(예를 들어, 약 1% 내지 약 50%의 범위)일 수 있다. 일 실시예에서, 세이프 전력 레벨은 풀 전력 레벨의 약 10%일 수 있다. 다른 가능성들이 존재하고 일반적으로 스캔되는 미립자들의 크기 및 재료 구성물은 물론, 입사 레이저 전력에 의존할 수 있다.
다른 경우들에서, 전자-광학 셔터(이를 테면, 포켈 셀)는 3개 이상의 특유의 전력 레벨들을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 포켈 셀은 실질적으로 임의의 위상 시프트를 생성하도록 구동될 수 있고, 이에 따라 실질적으로 임의의 출력 전력 레벨을 생성하도록 편광 빔 분할기와 결합될 수 있다. 즉, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 실질적으로 임의의 수의 특유의 전력 레벨들을 생성하는데 이용될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 회로 및/또는 소프트웨어는 연속적인 전력 레벨 조정(예를 들어, 폐(closed) 피드백 루프의 형태로)을 제공하도록 포함될 수 있다.
몇몇 다른 실시예들에서, 빠른 마이크로 거울, 음향-광학 디플렉터(acousto-optical deflector; AOD), 또는 빠른 기계적 셔터가 웨이퍼에 공급되는 입사 광의 전력 레벨을 동적으로 변경하는데 이용될 수 있다. 그럼으로써, 본 발명은 조명 소스의 전력 레벨을 동적으로 변경하기 위한 임의의 적절한 수단을 포함할 수 있으며, 이러한 수단은 비교적 빠른 응답(예를 들어, 대략 수 나노초 내지 수 마이크로초) 및 적어도 2개의 특유의 전력 레벨들(예를 들어, "세이프" 및 "풀" 전력 레벨들)을 제공한다. 일반적으로, 응답 시간은 미립자를 손상시키는데 소요되는 통상적인 시간보다 빨라야 한다. 빠른 레이저 전력 감쇄기의 선택에 영향을 줄 수 있는 다른 팩터들은 광학 투과, 비용, 신뢰도, 및 수명-시간을 포함(그러나 이들로 제한되지 않음)한다.
몇몇 실시예들에서, 조명 전력 밀도는 조명 전력과 결합하여 또는 단독으로 입사 스폿 크기를 조정함으로써 조정된다. 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)에 의해 생성된 명령어 신호(122)는 빔 성형 엘리먼트(예를 들어, 스폿 어레이 생성기(103))로 전송된다. 빔 성형 엘리먼트는 명령어 신호(122)에 응답하여 입사 스폿 크기를 증가시킨다. 이러한 방식으로, 웨이퍼 레벨에서 조명 전력 밀도는 표면 검사 스캔 동안 감소된다.
본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 웨이퍼 표면으로부터 집광된 반사된 및 산란된 광은 검출기 상의 공간적 위치에 기초하여 주 또는 보조 조명 스폿과 연관될 수 있다. 그러나 주 조명 스폿 또는 보조 조명 스폿과 연관된 반사된 광과 산란된 광 간의 구분은 또한 상이한 파장 광이 주 조명 스폿 및 보조 조명 스폿을 생성하는데 이용될 때 집광된 광의 파장에 또한 기초할 수 있다. 이러한 방식으로, 주 조명 스폿들로부터 발생하는 검출기 신호들은 주 조명 스폿 및 보조 조명 스폿이 웨이퍼 표면 상에서 함께 근접하게(예를 들어, 500 미크론 미만 이격됨) 위치될 때조차 보조 조명 스폿들로부터 발생된 신호들로부터 구분될 수 있다.
도 1에서 예시되는 바와 같이, 단일의 주 조명 소스(101)가 주 조명 스폿 및 보조 조명 스폿 둘 다를 위한 조명 에너지를 공급한다. 몇몇 구현들에서, 조명 소스(101)는 광대역 소스일 수 있다. 광대역 광은 상이한 파장의 주 조명 스폿 및 보조 조명 스폿을 생성하기 위해 상이한 스폿 어레이 생성기(103)들에 공급되는 상이한 파장 대역들로 분리될 수 있다. 유사하게, 웨이퍼 표면으로부터 집광된 광은 상이한 파장 대역들로 분리되고 상이한 검출기들(예를 들어, 검출기들(120 및 130))로 지향될 수 있다. 이러한 방식으로, 주 조명 스폿들로부터 발생된 검출기 신호들은 검출기 상의 공간적 위치 보단 오히려 파장에 의해 보조 조명 스폿들로부터 발생된 신호들로부터 구분된다. 공간적 위치 보단 오히려 파장에 의해 집광된 광을 분리함으로써, 주 조명 스폿 및 보조 조명 스폿은 웨이퍼 표면 상에 함께 근접하게(예를 들어, 500 미크론 미만 이격됨) 위치될 수 있고, 그에 따라 대형 미립자 검출의 정밀도를 개선한다.
도 6에서 도시된 다른 실시예에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 다수의 조명 소스들(예를 들어, 조명 소스들(101A-B))을 포함한다. 비-제한적인 예로서, 조명 소스(101A)는 주 조명 스폿들(119)을 생성하는데 이용되는 266 나노미터들의 주파장을 갖는 광을 공급하도록 튜닝된 레이저 소스일 수 있다. 또한, 조명 소스(101B)는 또한 보조 조명 스폿들을 생성하는데 이용되는 488 나노미터들의 주파장을 갖는 광을 공급하도록 튜닝된 레이저 소스일 수 있다. 다수의 조명 소스들의 다른 결합들이 또한 기도될 수 있다.
도 1 및 도 5에서 예시되는 바와 같이, 다수의 검출기들(예를 들어, 검출기들(120, 130, 및 140)은 웨이퍼 표면 상의 상이한 스폿들로부터 집광된 광을 이미징하는데 이용될 수 있다. 이는 조명 스폿들이 웨이퍼 표면 상에서 넓게 분리될 대 각각의 검출기의 크기를 최소화하는 것이 바람직하게 될 수 있다. 예를 들어, 상이한 검출기들은 주 조명 스폿들(119) 및 보조 조명 스폿(121)으로부터 산란된 광을 검출하는데 이용될 수 있다. 도 1 내지 도 4에서 예시된 바와 같이, 단일의 검출기(예를 들어, 검출기(140))가 주 조명 스폿들(119)로부터 집광된 광을 이미징하는데 이용될 수 있고 다른 검출기(예를 들어, 검출기(140))가 보조 조명 스폿(121)으로부터 집광된 광을 이미징하는데 이용될 수 있다. 다른 예에서, 단일의 검출기는 주 조명 스폿들(119)로부터 산란된 광을 검출하는데 이용될 수 있고, 상이한 검출기가 각각의 개별 보조 조명 스폿(예를 들어, 도 3에서 예시된 보조 조명 스폿들(121A-C))을 이미징하는데 이용될 수 있다. 유사하게, 검출기들의 다른 결합들이 기도될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 주 조명 스폿들의 조명 전력 밀도를 감소시키도록 적시에 큰 미립자를 검출하기 위해 주 조명 스폿들로부터 산란된 광과 보조 조명 스폿들로부터 산란된 광 간을 구분하는 것이 필수적이다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이는 산란된 광을 포착하기 위해 상이한 파장 광 소스들을 이용함으로써 또는 주 조명 스폿과 보조 조명 스폿 간의 비교적 큰 공간적 분리를 가짐으로써(종종 다수의 검출기들 및 집광 광학계의 세트들을 요구함) 달성될 수 있다. 그러나 몇몇 다른 실시예들에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 주 조명 스폿에 근접하게 위치되고 동일한 파장의 적어도 2개의 보조 조명 스폿들을 이용하여 큰 미립자를 검출할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 단지 단일의 조명 소스 및 단일의 검출기가 이용된다. 몇몇 실시예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 단일의 검출기의 시간 응답의 특성을 결정함으로써 주 조명 스폿(119)의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재를 결정할 수 있다. 특성은 적어도 하나의 주 조명 스폿의 검사 경로에서 연속적으로 배열된 보조 조명 스폿들의 쌍과 큰 미립자 간의 상호작용을 표시한다.
도 8을 참조하면, 예로서, 입사 스폿 어레이(115)는 주 조명 스폿들(119A-C) 및 보조 조명 스폿들(121A-C)의 쌍들을 포함한다. 보조 조명 스폿들(121A-C)의 쌍들은 입사 스폿 어레이(115)의 움직임 궤도를 따라 주 조명 스폿들에 근접하게 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 보조 조명 스폿은 대응하는 주 조명 스폿의 100 미크론들 내에 있을 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)의 단일 검출기는 주 조명 스폿들 및 보조 조명 스폿들로부터 산란된 광량의 광을 수신한다. 예를 들어, 도 7에서 도시된 실시예에서, 집광 광학계(117)는 보조 조명 스폿(121)으로부터 산란된 광을 집광하고 검출기(130)로 광을 지향시키도록 배열된다. 검출기(130)는 산란된 광을 수신하고, 검출기 상에 입사된 산란된 광의 양을 표시하고, 신호를 조명 전력 밀도 제어기(132)에 전송한다.
조명 전력 밀도 제어기(132)는 보조 조명 스폿(121)으로부터 수신된 산란된 광의 양을 표시하는 신호(124)를 검출기(130)로부터 수신한다(도 16에 예시된 블록(410) 참조). 블록(421)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 산란된 광의 양이 문턱값을 초과하는지를 결정하기 위해 신호를 미리 결정된 문턱값에 비교한다.
도 9를 참조하면, 신호(124)의 시간 플롯이 예시 목적들을 위해 도시된다. 시간(T1)에서, 신호(124)의 전압 레벨은 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과한다. 블록(422)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 시간(T2)에서 신호(124)가 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과하는지를 결정한다. 시간들(T1 및 T2)은 미리 결정된 시구간(ΔT)만큼 서로 분리된다. 몇몇 실시예들에서, 미리 결정된 시구간은 검사 중인 웨이퍼 표면의 알려진 속도로 보조 조명 스폿들의 각각의 쌍 간의 알려진 거리(D)를 나눔으로써 다중-스폿 검사 시스템(100)에 의해 자동으로 선택된다(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00003
). 신호(124)가 시간(T1)에 문턱값을 초과하고 시간(T2)에 재차 문턱값을 초과한다고 조명 전력 밀도 제어기(132)가 결정하면, 몇몇 다른 지오메트리(geometry)가 주 조명 빔에 의해 마주쳤다기 보단 오히려 큰 미립자가 보조 조명 빔들의 쌍에 의해 마주쳤다고 결론이 내려진다. 이에 응답하여, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 주 조명 스폿들(119) 중 적어도 하나의 조명 전력 밀도를 감소시키기 위해 명령어 신호(122)를 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 전송한다(블록(423) 참조).
몇몇 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 명령어 신호(122)를 바로 전송할 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 시구간(ΔTD)이 지날 때까지 명령어 신호(122)의 전송을 지연할 수 있다. 일 예에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 검사 중인 웨이퍼 표면의 알려진 속도(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00004
) 및 보조 조명 스폿(121)과 주 조명 스폿(119) 간의 알려진 거리(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00005
)에 기초하여 지연 기간(ΔTD)을 결정할 수 있다. 몇몇 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 신호(129)가 문턱값 미만으로 떨어질 때까지 전력 밀도를 계속 감소시키도록 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 지시할 수 있다. 그러나 몇몇 다른 예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 미리 결정된 시구간(ΔTD) 동안 조명 전력 밀도를 감소시키도록 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 지시할 수 있다. 이 시구간은 조명 전력 밀도가 정규 검사 레벨들로 복귀할 때까지 충분한 시간이 경과한다는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 도 9에서 예시되는 바와 같이, 웨이퍼 표면으로부터 산란된 광의 양을 표시하는 신호(124)는 조명 전력 밀도가 감소될 때 기간(ΔTR) 동안 뮤팅된다.
몇몇 실시예들에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 복수의 주 조명 스폿들 중 어느 주 조명 스폿이 큰 미립자와 상호작용할 가능성이 있는지 결정하기 위해 충분한 정확도로 큰 미립자의 위치를 분석(resolve)할 수 있다.
도 17은 도 10 내지 도 12에 따라 복수의 주 조명 스폿들 중 어느 주 조명 스폿이 큰 미립자와 상호작용할 가능성이 있는지를 결정하는데 유용한 예시적인 방법(430)의 흐름도를 예시한다. 블록(431)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 보조 조명 스폿들(121A 및 121B)로부터 수신된 광의 양을 표시하는 신호(126)를 검출기(130)로부터 수신한다. 도 10에서 예시된 바와 같이, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 서로 비스듬히 배향된 적어도 2개의 직사각형 형상의 보조 조명 스폿들(121A-B)을 이용한다. 보조 조명 스폿들(121A 및 121B) 각각은 주 조명 스폿들(119)의 검사 경로에 스패닝한다. 보조 조명 스폿들(121A 및 121B)은 주 조명 스폿들(119)의 검사 경로에 연속적으로 배열된다. 블록(432)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 수신된 신호(126)가 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과할 때 제 1 시간(T1)을 결정한다. 블록(433)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 수신된 신호(126)가 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과할 때 제 2 시간(T2)을 결정한다. 블록(434)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 T1과 T2 간의 시간 차이에 기초하여 큰 미립자의 위치를 결정한다.
도 11을 참조하면, 신호(126)의 시간 플롯이 예시적인 목적들을 위해 도시된다. 시간들(T1 및 T2)에서, 신호(126)의 전압 레벨은 미리 결정된 문턱값(VT)을 초과한다. 보조 조명 스폿들이 연속적으로 배열되기 때문에, 이는 큰 미립자(127)가 양자의 보조 조명 스폿들(121A 및 121B)과 상호작용하였음을 표시한다. 또한, 보조 조명 스폿들이 비스듬히 배열되기 때문에, 보조 조명 스폿들(121A 및 121B) 간의 거리는 알려진 방식으로 주 조명 스폿들(119)의 검사 경로에 걸쳐서 변동된다. 예를 들어, 도 10에서 예시된 바와 같이, 보조 조명 스폿들(121A 및 121B) 간의 거리는 웨이퍼(123)의 중심으로부터 반경의 함수로서 선형적으로 변동된다. 따라서, 주 조명 스폿(119C)의 검사 경로에서 보조 조명 스폿들(121A 및 121B) 간의 거리는 주 조명 스폿(119A)의 검사 경로에서의 거리보다 크다. 또한, 검사 중인 웨이퍼 표면의 속도는 알려져 있다(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00006
). 보조 조명 스폿(121A 및 121B) 간의 알려진 거리 및 검사 중인 웨이퍼의 알려진 속도에 기초하여, 보조 조명 스폿들(121A 및 121B)과 큰 미립자와의 상호작용들 간의 예상 시간이 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 12는 보조 조명 스폿들(121A 및 121B)과 큰 미립자와의 상호작용들 간의 예상 시간 및 웨이퍼(123)의 중심과 특정한 주 조명 스폿 간의 거리(Rspot)에 관련된 플롯(131)을 예시한다. 조명 전력 밀도 제어기(132)는 시간(T1)에서 보조 조명 스폿(121B)과 그리고 시간(T2)에서 보조 조명 스폿(121A)과의 큰 미립자 상호작용 간의 경과된 시간을 결정할 수 있다. 시간 차이(ΔT)에 기초하여, 주 조명 스폿(119B)의 검사 경로 내의 큰 미립자의 위치(예를 들어, Rspot2)가 결정될 수 있다.
예로서, 플롯(131)은 다중-스폿 검사 시스템(100)에 의해 자동으로 계산되고 메모리(142) 내의 룩-업 테이블에 저장될 수 있어서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 ΔT에 기초하여 스폿을 룩업할 수 있다. 대안적으로, 경과된 시간과 스폿 위치 간의 관계는 기능적인 용어(예를 들어,
Figure 112014024975545-pct00007
)로 표현될 수 있고, 스폿 위치는 ΔT에 기초하여 조명 전력 밀도 제어기(132)에 의해 계산될 수 있다.
블록(435)에서, 조명 전력 밀도 제어기(132)는 큰 미립자를 포함하는 검사 경로에 있어서 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 감소시키기 위해 조명 전력 밀도 감쇄기(102)에 명령어 신호(122)를 전송한다. 예로서, 조명 전력 밀도 감쇄기(102)는 각각이 주 조명 스폿들의 개별 또는 그의 서브세트의 조명 전력 밀도를 레귤레이팅(regulate)하도록 구성되는 다수의 조명 전력 밀도 감쇄기들일 수 있다. 이러한 방식으로, 주 조명 스폿들(119) 중 하나의 검사 경로에서 큰 미립자의 존재는 모든 주 조명 스폿들의 전력 밀도 감소를 요구하는 것은 아니다. 대신, 큰 미립자와 상호작용할 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도가 감소된다.
다른 양상에서, 보조 조명 스폿으로부터 반사된 광의 양은 별개의 검출기에 의해 검출되고 웨이퍼 높이를 결정하는데 이용된다. 본 명세서에서 논의되는 실시예들 대부분에서, 보조 조명 스폿들로부터 산란된 광이 검출되고 주 조명 스폿들의 조명 전력 밀도를 레귤레이팅하는데 이용된다. 그러나 부가적으로, 보조 조명 스폿으로부터 정반사되는 광은 별개의 검출기에 의해 검출되고 웨이퍼 높이를 결정하는데 이용될 수 있다. 일 예에서, 이 웨이퍼 높이 측정은 다중-스폿 검사 시스템(100)의 오토포커스 시스템을 구동하는데 이용될 수 있다.
도 13에서 예시된 일 실시예에서, 웨이퍼(도시되지 않음)는 x-y 평면으로 위치되고 z-축을 중심으로 회전한다. 도시된 바와 같이, 보조 조명 스폿(121)은 직사각형 형상이고 주 조명 스폿들의 어레이(115)에 평행하게 배향된다. 광량(161)이 보조 조명 스폿(121)의 조명 하에서 웨이퍼의 표면으로부터 정반사된다. 정반사된 광(161)은 검출기(160)에 의해 수신된다. 보조 조명 스폿(121)에서 웨이퍼 높이에서의 변경들(z-방향으로서 도 13에서 예시됨)은 검출기(160)의 표면 상의 광(161)의 입사의 위치에서의 변경에 기초하여 결정된다.
도 13에서 도시된 바와 같이, 보조 조명은 대략적으로 일정하게, 웨이퍼 표면으로부터 사각(θ)으로 그리고 y-z 평면에 평행하게 웨이퍼 표면으로 지향된다. 이는 검출기(160)에서 정반사된 광이 적절히 포커싱된다는 것을 보장한다. 또한, 주 조명은 주 조명 스폿들(119)에서, 웨이퍼 표면으로부터 사각(α)으로, 그리고 x-z 평면에 평행하게 웨이퍼 표면으로 지향된다. 주 및 보조 광을 직교 평면으로 웨이퍼에 전달함으로써, 검출기(160)에서 크로스-토크가 최소화된다. 이러한 방식으로, 주 조명은 보조 조명 스폿(121)으로부터 정반사된 광에 기초하여 웨이퍼 높이 측정에 영향을 주지 않고 수직 또는 사선 또는 둘 다가 될 수 있다.
다양한 실시예들이 견본을 검사하는데 이용될 수 있는 검사 시스템 또는 툴에 대하여 본 명세서에서 설명되었다. 용어 "견본"은 웨이퍼, 레티클(reticle), 또는 결함들, 피처들 또는 당 분야에 알려진 다른 정보(예를 들어, 헤이즈(haze)의 양 또는 막 특성들)에 대해 검사될 수 있는 임의의 다른 샘플을 지칭하도록 본 명세서에서 이용된다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 일반적으로 반도체 또는 비-반도체 재료로 형성된 기판들을 지칭한다. 예들로는 나노크리스탈 실리콘, 갈륨 비화물, 및 인듐 인화물을 포함(그러나 이들로 제한되지 않음)한다. 이러한 기판들은 흔히 발견되고 및/또는 반도체 제조 설비들에서 프로세싱될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 웨이퍼는 기판(즉, 베어(bare) 웨이퍼)만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼는 기판 상에 형성된 상이한 재료들의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 층들은 "패터닝" 또는 "언패터닝"될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 반복 가능한 패턴 특징들을 갖는 복수의 다이들을 포함할 수 있다.
"레티클(reticle)"은 반도체 제조 프로세스의 임의의 스테이지에서의 레티클 또는 반도체 제조 설비에서 이용하기 위해 해제(release)될 수 있거나 해제될 수 없을 수 있는 완성된 레티클일 수 있다. 레티클, 또는 "마스크(mask)"는 일반적으로, 패턴으로 구성되고 실질적으로 불투명한 지역들이 형성된 실질적으로 투명한 기판으로서 정의된다. 기판은 예를 들어, 석영과 같은 유리 재료를 포함할 수 있다. 레티클은 리소그라피 프로세스의 노출 단계 동안 레지스트-커버된 웨이퍼 위에 배치될 수 있어서, 레티클 상의 패턴이 레지스트에 전사될 수 있다.
하나 이상의 예시적인 실시예들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터-판독 가능한 매체 상에서 하나 이상의 명령어들 또는 코드로서 저장되거나 이를 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터-판독 가능한 매체들은 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 둘 다를 포함한다. 저장 매체들은 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터-판독 가능한 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 명령어들 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 전달 또는 저장하는데 이용될 수 있고 범용 또는 특수 목적 컴퓨터들 또는 범용 또는 특수 목적 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결 수단(connection)이 적절히 컴퓨터-판독 가능한 매체로 불린다. 예를 들어, 소프트웨어가 웹사이트, 서버 또는 동축 케이블, 광학 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 다른 원격 소스로부터 전송되는 경우, 동축 케이블, 광학 케이블, 연선, 디지털 가입자 라인(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술들이 매체의 정의 내에 포함된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같은 disk 및 disc는 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc, 광학 disc, 디지털 다용도 disc(digital versatile disc; DVD), 플로피 disk 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 반면에, disc들은 레이저들을 통해 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 것들의 조합들이 또한 컴퓨터-판독 가능한 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.
특정한 특유의 실시예들이 교육적인 목적들을 위해 위에서 설명되었지만, 이 특허 문서의 교시들은 일반적인 응용성을 가지며, 위에서 설명된 특정한 실시예들로 제한되지 않는다. 일 예에서, 검출기 어레이들(120, 130 및 140)은 섬유 어레이들로 대체될 수 있다. 일 예에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 2개 이상의 광 소스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 광 소스들은 상이하게 또는 동일하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 소스들은 동시에 또는 상이한 시간들에 동일하거나 상이한 입사각들로 동일하거나 상이한 조명 영역들에서 웨이퍼로 지향될 수 있는 상이한 특성들을 갖는 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 광 소스들은 본 명세서에서 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다. 또한, 광 소스들 중 하나는 본 명세서에서 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있고, 다른 광 소스는 당 분야에서 알려진 임의의 다른 광 소스일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다중-스폿 시스템은 2개 이상의 조명 영역들 상에 동시에 웨이퍼를 조명할 수 있다. 다수의 조명 영역들은 공간적으로 중첩할 수 있다. 다수의 조명 영역들은 공간적으로 다를 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 다중-스폿 시스템은 상이한 시간들에 2개 이상의 조명 영역들 상에서 웨이퍼를 조명할 수 있다. 상이한 조명 영역들은 시간적으로 중첩할 수 있다(즉, 일부 시구간 동안 동시에 조명됨). 상이한 조명 영역들은 시간적으로 다를 수 있다. 일반적으로, 다수의 조명 영역들은 임의적일 수 있고, 각각의 조명 영역은 동일하거나 상이한 크기, 방위 및 입사각으로 이루어질 수 있다. 또 다른 예에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 주 조명 스폿들에 앞서 큰 미립자들의 존재를 검출하는데 이용되는 보조 조명 스폿들을 포함한다. 그러나 다중-스폿 검사 시스템(100)은 본 명세서에서 설명된 방법들에 따라 더 큰 해상도로 큰 미립자들을 검출하도록 배열된 큰 미립자 검출 스폿들(예를 들어, 삼원 스폿들(ternary spots) 등)의 다수의 레벨들을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 다중-스폿 검사 시스템(100)은 웨이퍼(123)의 임의의 움직임으로부터 독립적으로 스캔할 수 있는 하나 이상의 조명 영역들을 갖는 스캐닝 스폿 시스템일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 조명 영역은 스캔 라인을 따라 반복된 패턴으로 스캐닝하도록 이루어진다. 스캔 라인은 웨이퍼(123)의 스캔 움직임에 정렬되거나 정렬되지 않을 수 있다. 본 명세서에서 제시된 바와 같이, 웨이퍼 포지셔닝 시스템(125)이 조정된 회전 및 병진 운동들에 의해 웨이퍼(123)의 움직임을 생성하지만, 또 다른 예에서, 웨이퍼 포지셔닝 시스템(125)은 2개의 병진 운동들을 조정함으로써 웨이퍼(123)의 움직임을 생성할 수 있다. 예를 들어, 움직임 웨이퍼 포지셔닝 시스템(125)은 2개의 직교하는 선형 축들을 따라 움직임(예를 들어, X-Y 움직임)을 생성할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 스캔 피치는 어느 하나의 움직임 축을 따라 가까운 병진운동 스캔들 간의 거리로서 정의될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 다중-스폿 검사 시스템은 조명 소스 및 웨이퍼 포지셔닝 시스템을 포함한다. 조명 소스는 조명 영역 위의 웨이퍼의 표면에 방사량을 공급한다. 웨이퍼 포지셔닝 시스템은 스캔 피치에 의해 특징화되는 스캐닝 움직임으로 웨이퍼를 이동시킨다(예를 들어, 일 방향으로 앞뒤로 스캐닝 및 직교 방향으로 스캔 피치와 동등한 양만큼 스텝핑(stepping)). 웨이퍼 포지셔닝 시스템은 조명 영역으로부터 독립적으로 스캔 피치를 조정하는 움직임 제어기를 포함한다.
이에 따라, 설명된 실시예들의 다양한 특징들의 다양한 수정들, 적응들 및 결합들이 청구범위에서 기술되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 실시될 수 있다.

Claims (20)

  1. 다중-스폿(muti-spot) 검사 방법에 있어서,
    제 1 영역 위에서 복수의 주 조명 스폿들로 견본(specimen)의 표면을 조명하는 단계;
    상기 복수의 주 조명 스폿들의 검사 경로 내의 제 2 영역 위에서 적어도 하나의 보조(secondary) 조명 스폿으로 상기 견본의 표면을 조명하는 단계;
    상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광량(an amount of light)을 수신하는 단계; 및
    수신된 산란된 광량에 기초하여 상기 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 조명 전력 밀도를 조정하는 단계는,
    상기 복수의 주 조명 스폿들 및 적어도 2개의 보조 조명 스폿들로부터 수신된 광량을 표시하는 신호를 단일의 검출기로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 제 1 시간을 결정하는 단계;
    상기 제 1 시간에서 미리 결정된 시구간 이후인 제 2 시간에 상기 수신된 신호가 상기 미리 결정된 문턱값을 초과하는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 수신된 신호가 상기 제 2 시간에 상기 문턱값을 초과하는 경우, 조명 전력 밀도 감쇄기가 상기 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 감소시키게 하는 명령어 신호를 상기 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하는 단계를 포함하는 것인, 다중-스폿 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    검출기의 표면 상에서 상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 정반사된 광량을 수신하는 단계; 및
    상기 검출기의 표면 상에서 수신된 정반사된 광량의 입사의 위치에서의 변경에 기초하여 상기 견본의 표면의 높이에서의 변경을 결정하는 단계를 더 포함하는, 다중-스폿 검사 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 전력 밀도를 조정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 수신된 광량을 표시하는 신호를 검출기로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 수신된 신호가 상기 문턱값을 초과하는 경우, 조명 전력 밀도 감쇄기가 상기 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 감소시키게 하는 명령어 신호(command signal)를 상기 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하는 단계를 포함하는 것인, 다중-스폿 검사 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 위에서 상기 복수의 주 조명 스폿들로 상기 견본의 표면을 조명하는 단계는 제 1 파장에 의해 특징화되는 제 1 방사량을 포함하고,
    상기 제 2 영역 위에서 상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로 상기 견본의 표면을 조명하는 단계는 제 2 파장에 의해 특징화되는 제 2 방사량을 포함하는 것인, 다중-스폿 검사 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 견본이 미리 결정된 움직임 궤도를 추적하도록 하는 스캐닝 움직임으로 상기 견본을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 다중-스폿 검사 방법.
  7. 다중-스폿(muti-spot) 검사 시스템에 있어서,
    웨이퍼의 표면의 제 1 부분에 입사되는 복수의 주 조명 스폿들로부터 산란된 제 1 광량을 수신하도록 동작 가능한 제 1 검출기;
    상기 웨이퍼의 표면의 제 2 부분 상에서 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란된 제 2 광량을 수신하도록 동작 가능한 제 2 검출기; 및
    상기 산란된 제 2 광량을 표시하는 신호를 수신하고 상기 수신된 신호에 기초하여 상기 다중-스폿 검사 시스템의 조명 전력 밀도를 감소시키기 위해 명령어 신호를 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하도록 동작 가능한 조명 전력 밀도 제어기를 포함하는, 다중-스폿 검사 시스템.
  8. 제 7 항에 이어서,
    상기 주 조명 스폿들이 검사 경로를 따라 상기 웨이퍼의 표면에 걸쳐서 이동하도록 하는 스캐닝 움직임으로 상기 웨이퍼를 이동시키도록 동작 가능한 웨이퍼 포지셔닝 시스템을 더 포함하는, 다중-스폿 검사 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿은 상기 검사 경로에서 상기 주 조명 스폿들에 앞서 위치되는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명 전력 밀도 제어기는, 상기 산란된 제 2 광량을 표시하는 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과할 때, 상기 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿에 공급되는 조명 전력 밀도를 감소시키도록 상기 명령어 신호를 상기 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 검출기는 동일한 검출기인 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 검사 경로에서 제 1 보조 조명 스폿 및 제 2 보조 조명 스폿이 연속적으로 위치되고,
    상기 조명 전력 밀도 제어기는, 상기 수신된 신호가 미리 결정된 시구간에 의해 분리된 2개의 시간 인스턴스(instance)들에서 미리 결정된 문턱값을 초과할 때, 상기 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿에 공급되는 조명 전력 밀도를 감소시키도록 상기 명령어 신호를 상기 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 검사 경로에서 제 1 보조 조명 스폿 및 제 2 보조 조명 스폿이 연속적으로 그리고 비스듬하게 위치되고,
    상기 조명 전력 밀도 제어기는, 상기 수신된 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과할 때, 2개의 인스턴스들 간의 시간의 차이에 기초하여 큰 미립자의 위치를 결정하는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 전력 밀도 제어기는, 상기 큰 미립자의 위치에 기초하여 상기 주 조명 스폿들 중 하나 이상의 주 조명 스폿에서 상기 조명 전력 밀도를 감소시키도록 명령어 신호를 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수의 주 조명 스폿들로 지향된 방사량은 제 1 파장에 의해 특징화되고, 상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로 지향된 방사량은 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장에 의해 특징화되는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 정반사된 제 3 광량을 수신하도록 동작 가능한 제 3 검출기를 더 포함하고,
    웨이퍼 높이에서의 변경은 상기 제 3 검출기의 표면 상에 수신되는 상기 정반사된 제 3 광량의 입사의 위치에서의 변경에 기초하여 결정되는 것인, 다중-스폿 검사 시스템.
  17. 다중-스폿(muti-spot) 검사 장치에 있어서,
    프로세서; 및
    명령어들을 저장한 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능한 매체를 포함하고,
    상기 명령어들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 다중-스폿 검사 장치로 하여금,
    복수의 주 조명 스폿들의 검사 경로에 앞서 위치된 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광량을 표시하는 제 1 신호를 수신하게 하고;
    상기 제 1 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는지의 여부를 결정하게 하고;
    상기 제 1 신호가 상기 미리 결정된 문턱값을 초과하는 경우, 상기 복수의 주 조명 스폿들 중 적어도 하나의 주 조명 스폿의 조명 전력 밀도를 감소시키도록 명령어 신호를 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하게 하는 것이고,
    상기 제 1 신호는 상기 주 조명 스폿들의 검사 경로에 연속적으로 위치되는 제 1 보조 조명 스폿 및 제 2 보조 조명 스폿으로부터 산란된 광량을 표시하며,
    상기 명령어들은 또한, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 다중-스폿 검사 장치로 하여금,
    상기 제 1 신호가 미리 결정된 문턱값을 초과하는 제 1 시간을 결정하게 하고;
    상기 제 1 신호가 상기 제 1 시간에서 미리 결정된 시구간 이후인 제 2 시간에 상기 미리 결정된 문턱값을 초과하는지의 여부를 결정하게 하고;
    상기 제 1 신호가 상기 제 2 시간에 상기 문턱값을 초과하는 경우, 상기 복수의 주 조명 스폿들 중 하나 이상의 주 조명 스폿에서 조명 전력 밀도를 감소시키도록 상기 명령어 신호를 상기 조명 전력 밀도 감쇄기에 전송하게 하는
    명령어들을 더 포함하는 것인, 다중-스폿 검사 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 명령어들은 또한,
    상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 다중-스폿 검사 장치로 하여금,
    검출기의 표면 상에서 상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로부터 정반사된 광량의 입사의 위치에서의 변경을 표시하는 제 2 신호를 수신하게 하고;
    상기 제 2 신호에 기초하여 견본의 표면의 높이에서의 변경을 결정하게 하는 명령어들을 더 포함하는 것인, 다중-스폿 검사 장치.
  19. 삭제
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 주 조명 스폿들로 지향되는 방사량은 제 1 파장에 의해 특징화되고, 상기 적어도 하나의 보조 조명 스폿으로 지향되는 방사량은 상기 제 1 파장과는 상이한 제 2 파장에 의해 특징화되는 것인, 다중-스폿 검사 장치.
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