KR102165794B1 - 웨이퍼들 상의 결함들에 대한 정보의 결정 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 한 시스템은 하나 이상의 조명 파장들을 갖는 광을 웨이퍼로 지향시키도록 구성되는 조명 서브시스템을 포함한다. 하나 이상의 조명 파장들은 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들로부터의 형광을, 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터의 형광을 야기하지 않고, 야기하도록 선택된다. 시스템은 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을 검출하도록, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하도록 구성된 검출 서브시스템을 더 포함한다. 또한, 시스템은 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하여 검출 서브시스템에 의해 발생된 출력을 사용하여 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다.

Description

웨이퍼들 상의 결함들에 대한 정보의 결정{DETERMINING INFORMATION FOR DEFECTS ON WAFERS}
본 발명은 일반적으로 웨이퍼들 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 시스템들 및 방법들에 관련된다.
다음의 설명 및 예들은 이 섹션에 포함됨으로써 종래 기술인 것으로 인정되는 것이 아니다.
검사 프로세스들은 제조 프로세스에서의 더 높은 수율 및 이에 따른 더 높은 이익들을 촉진하기 위하여 웨이퍼들 상의 결함들을 검출하기 위하여 반도체 제조 프로세스 동안 다양한 단계들에서 사용된다. 검사는 항상 IC들과 같은 반도체 소자들의 제조의 중요한 부분이었다. 그러나, 반도체 소자들의 치수들이 감소함에 따라, 검사는 수용가능한 반도체 소자들의 성공적인 제조에 훨씬 더 중요해졌는데, 이는 더 작은 결함들이 소자들로 하여금 작동이 안되게 할 수 있기 때문이다.
몇몇 현재 사용되는 검사 시스템들은 결함들 또는 웨이퍼 배경으로부터 형광 신호들을 검출하거나 억제하도록 구성된다. 그러나, 그러한 툴들은 일반적으로 툴에 의해 검출되는 방출 파장들 및 여기(excitation)를 위해 사용되는 광의 파장들에서 더 많은 플렉서빌리티를 갖지 않는다. 예를 들어, 그러한 몇몇 툴들은 단일 파장으로 웨이퍼를 조명하도록 구성되며, 광 수용 경로에서 제한된 개수의 스펙트럼 필터들을 포함한다. 또한, 복수의 그러한 툴들은 광을 강하게 산란시키는 직선 또는 다른 패턴들을 포함하는 패터닝된 웨이퍼들의 검사를 위해 구성되지 않거나, 또는 그렇지 않으면 웨이퍼들 상의 결함들을 검출하는 어려움을 증가시키는 툴들의 출력에서의 노이즈를 야기할 수 있다.
따라서, 상기 설명된 하나 이상의 단점들을 갖지 않는, 웨이퍼들 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법들 및 시스템들을 개발하는 것이 바람직할 것이다.
다양한 실시예들에 대한 다음의 설명은 어떠한 방식으로든 첨부된 청구항들의 주제를 제한하는 것으로 해석되지 않을 것이다.
일 실시예는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성되는 시스템과 관련된다. 시스템은 하나 이상의 조명 파장들을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키도록 구성되는 조명 서브시스템을 포함한다. 하나 이상의 조명 파장들은 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들로부터의 형광을, 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터의 형광(fluorescence)을 야기하지 않고서 야기하도록 선택된다. 시스템은 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을 검출하도록, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하도록 구성되는 검출 서브시스템을 더 포함한다. 또한, 시스템은 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하여, 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력을 사용하여 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성되는 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 시스템은 또한, 본 명세서에 설명된 것과 같이 구성될 수 있다.
다른 실시예는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법에 관련된다. 방법은 하나 이상의 조명 파장들을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 조명파장들은 웨이퍼 상에 하나 이상의 재료들로부터의 형광을, 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터의 형광을 야기하지 않고, 야기하도록 선택된다. 방법은 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을 검출하거나, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하는 단계를 더 포함한다. 또한, 방법은 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하는 출력을 사용하여, 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 설명된 방법의 단계들 각각은 추가로 본 명세서에 설명된 바와 같이 수행될 수 있다. 또한, 상기 설명된 방법은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 설명된 방법은 본 명세서에 설명된 시스템들 중 임의의 시스템에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점들은 첨부 도면들을 참고로 하여, 바람직한 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로 본 기술분야의 당업자들에게 명백해질 것이다.
도 1-2는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 시스템의 다양한 실시예들의 측면도들을 예시하는 개략적인 도면들이다.
도 3은 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체의 일 실시예를 예시하는 블록도이다.
발명은 다양한 변형들 및 대안적 형태들이 가능하나, 발명의 특정 실시예들은 도면들에서 예로서 보여지며, 여기에서 상세히 설명된다. 도면들은 축적에 따라 도시되지 않을 수 있다. 그러나, 도면들 및 그에 대한 상세한 설명은 개시된 특정 형태로 발명을 제한하도록 의도되지 않으나, 의도는 반대로 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 진의 및 범위 내 있는 모든 변형들, 등가물들 및 대안들을 커버하는 것임이 이해되어야 한다.
이제 도면들을 참고하여, 도면들은 축적에 따라 도시되지는 않음에 유념한다. 특히, 도면들의 엘리먼트들 중 일부의 축적은 엘리먼트들의 특징들을 강조하기 위하여 매우 과장된다. 도면들은 동일한 축적으로 도시되지는 않음을 또한 유념한다. 유사하게 구성될 수 있는 둘 이상의 도면에 도시된 엘리먼트들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 표시되었다. 본 명세서에서 달리 논의되지 않는 한, 설명되고 도시된 엘리먼트들 중 임의의 엘리먼트는 임의의 적절한 상업적으로 이용가능한 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
일 실시예는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성되는 시스템과 관련된다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 시스템들은 패터닝된 웨이퍼들로부터의 형광 검출에 기반하여 결함 검출 및 분류를 위해 사용될 수 있다. 또한, 실시예들은 단파장 여기(excitation) 하에서 결함들 또는 패턴들에 의해 방출된 형광의 수집 또는 거절(rejection)에 의하여 패터닝된 웨이퍼들을 위한 결함 검출, 특징화, 및 이미징을 향상시키기 위한 방법들을 제공한다.
시스템들은 하나 이상의 조명 파장들은 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키도록 구성된 조명 시스템을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 시스템 실시예들에서, 시스템(100)의 조명 서브시스템은 광원(102)을 포함하며, 여기서 광원(102)은 본 명세서에 설명된 광원들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 광원(102)에 의하여 생성된 광은 조명 서브시스템의 하나 이상의 스펙트럼 필터들(104)을 통해 지향될 수 있다. 스펙트럼 필터(들)(104)은 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 조명 서브시스템은 또한 조명 서브시스템의 스펙트럼 필터(들)로부터 대물렌즈(108)로 광을 반사시키도록 구성되는 빔스플리터(106)를 포함할 수 있다. 빔스플리터(106) 및 대물렌즈(108)는 또한, 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 대물렌즈(108)는 빔스플리터로부터 웨이퍼(110)로 하나 이상의 조명 파장들을 갖는 광을 포커싱하도록 구성되며, 웨이퍼(110)는 본 명세서에 설명된 웨이퍼들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
하나 이상의 조명 파장들은 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터의 형광을 야기하지 않고, 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 야기하도록 선택된다. 이러한 방식으로, 조명 파장 범위는 웨이퍼 재료들, 패터닝된 구조들, 및 결함 조성에 따라 조정될 수 있다. 하나 이상의 재료들은 레지스트, 하단 반사방지 코팅(BARC, bottom anti-reflecting coating), 실리콘 니트라이드, 실리콘 다이옥사이드, 및 형광 외에 메커니즘들을 통해 파장들을 교번시키기 위해 입사광의 파장을 변환할 수 있는 잠재적인 다른 재료들과 같은 형광발광 재료들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 재료들은 웨이퍼 상에 소자들을 제조하기 위하요 사용되지 않는 하나 이상의 희생 형광발광 재료들을 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 재료들은, 패터닝된 웨이퍼를 "장식(decorate)"하는데 사용되고, 검사 이후에 웨이퍼로부터 제거될 수 있는 희생 형광발광 재료들(예를 들어, 레지스트 또는 BARC)을 포함할 수 있다. 이 방식으로, 희생 형광발광 재료(들)은 웨이퍼 상에 소자 구조를 형성할 재료들, 또는 웨이퍼 상에 소자 구조를 형성하는데 사용되는 재료들이 아닐 수 있다. 예를 들어, 레지스트들은 웨이퍼들 상에 소자 구조들을 형성하는데 대개 사용되지 않는 재료들인 반면, 실리콘 다이옥사이드는 웨이퍼들 상에 소자 구조들을 형성하는데 대개 사용되는 재료이다. 다시 말해, 레지스트들은 소자 내에 최종 구조들을 형성하지 않는 재료들인 반면, 실리콘 다이옥사이드는 최종 소자 구조들을 형성하는 재료들이다. 그러나, 레지스트들 및 BARC와 같은 재료들은 그 용어가 본 명세서에서 그들이 단지 검사를 돕기 위해 웨이퍼들 상에 성막되고, 검사가 완료된 이후에 웨이퍼들로부터 제거될 때 사용되기 때문에, "희생 형광발광 재료들"일 수 있다. 희생 재료들은 또한 웨이퍼 상에 성막되는 재료들을 포함하고, 결함들에 따르고, 하부층 구조들을 마스킹하는 재료들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 희생 재료들은 또한, 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 통합되는, Lange 외에 의해 2012년 5월 10일자로 발행된 미국 특허 출원 간행물 제2012/0113416호에 설명된 바와 같은, 웨이퍼들 상에 성막된 재료들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조명 서브시스템은 광대역 광원, 및 광대역 광원으로부터의 광의 경로에 위치설정된 하나 이상의 스펙트럼 필터들을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 광원(102)은 광대역 광원일 수 있고, 하나 이상의 스펙트럼 필터들(104)은 광대역 광원으로부터의 광의 경로에 위치설정될 수 있다. 따라서, 시스템은 파장 의존형 필터들을 통해 조명에 대해 선택가능한 파장 범위를 갖는 광대역 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼로 지향된 파장(들)은 광원으로부터의 광의 경로에 위치설정된 스펙트럼 필터(들)의 변화 또는 제거에 의해 변경될 수 있다. 이 방식으로, 시스템은 웨이퍼 상의 재료들, 이들 재료들의 형광발광 특성들, 및 임의의 관심 결함들의 형광발광 특성들에 따라 변경될 수 있는 플렉서블한 조명 파장(들)을 갖도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템들은 또한 더 협대역의 또는 수정된 대역통과 필터들을 조명 서브시스템에 통합시킬 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 하나 이상의 스펙트럼 필터들은 하나 이상의 간섭 필터들을 포함한다. 예를 들어, 스펙트럼 필터(들)(104)은 간섭 필터(들)일 수 있다. 이 방식으로, 시스템은 간섭 필터들을 통해 조명을 위한 선택가능한 파장 범위를 갖는 광대역 소스를 포함할 수 있다. 또한, 명확한(well-defined) 그리고 선택가능한 조명 파장 대역이 선호되며, 복사선의 감소는 적어도 7-9 자릿수(orders of magnitude)의 여기 대역을 벗어나 있고, 시장에서 활용 가능한 현재 간섭 필터링 기술에 의해 달성가능하다. 이들 필터들은 툴들에서 현재 사용되고 있는 대역통과 필터들을 보완 또는 교체할 수 있다. 간섭 필터들은 현재 사용되는 기계적 조립체들 또는 새로운 기계적 조립체들 상에 설치될 수 있다.
다른 실시예에서, 조명 서브시스템은 하나 이상의 협대역 광원들을 포함한다. 추가의 실시예에서, 조명 서브시스템은 하나 이상의 레이저 광원들을 포함한다. 협대역 및/또는 레이저 광원들은 본 기술분야에 알려진 그러한 임의의 적합한 광원들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 광원들은 하나 이상의 다이오드 레이저들, DPSS(diode-pumped solid state) 레이저들, 가스 레이저들 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 조명 서브시스템들은 임의의 적절한 조합으로, 임의의 개수의 광대역, 협대역, 및 레이저 광원들을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 여기 추가로 설명된 바와 같이, 광원들은 준단색(quasi-monochromatic) 광원들일 수 있다. 본 명세서에 설명된 광원들 및 조명 서브시스템 구성들 중 임의의 것이 임의의 적합한 구성(예를 들어, 명시야(BF, bright field), 암시야(DF, dark field), BF 및 DF, 등)을 갖는 검사 시스템에 포함될 수 있다. 특정 일예에서, 조명 서브시스템은 BF 검사 시스템 내에 단 하나의 레이저 소스를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 조명 서브시스템은 복수의 레이저 소스들을 포함할 수 있다. 따라서, 광원들 및 검사 시스템 구성들의 복수의 상이한 조합들이 가능하며, 예를 들어, 웨이퍼 및/또는 결함 특징들에 따라 선택될 수 있다.
추가적 실시예들에서, 조명 서브시스템은 하나 이상의 조명 각도들 및/또는 하나 이상의 조명 편광들을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키도록 구성되며, 하나 이상의 조명 각도들 및/또는 하나 이상의 조명 편광들은 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들로부터, 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터보다 더 많은 형광, 산란된 광, 또는 반사된 광을 야기하도록 선택된다. 다시 말해, 조명 서브시스템은 하나 이상의 재료들로부터 형광 또는 다른 광을 선택적으로 야기하는 편광(들)을 갖고 각도(들)에 있는 광으로 웨이퍼를 조명하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상이한 웨이퍼 구조들은 상이한 편광들을 갖는 및/또는 상이한 조명 방향들로부터 입사되는 광에 대해 상이하게 응답할 수 있다. 예를 들어, 특정 조명 방향, 또는 방향들의 세트, 또는 특정 편광을 갖는 광은 웨이퍼 구조 내로 더 깊게 침투하고, 트렌치의 하단에서 결함을 더 잘 검출할 수 있다. 대안적으로, 특정 조명 방향 또는 편광은 너무 깊이 침투하지 않고, 표면 결함들을 검출하기에 더 적합할 수 있다. 다양한 재료들의 형광 특성들을 사용하는 배경으로부터의 결함들의 분간은 본 명세서에 설명된 실시예들의 목표이기 때문에, 조명 방향, 편광 및 형광의 조합이 중요할 수 있음을 알 수 있다. 다시 말해, 본 명세서에 설명된 형광 기법들은, 원하는 형광 효과를 보완하기 위하여 정확한 조명 파라미터들이 선정되는 경우 향상될 수 있다.
조명 서브시스템은 선택적 조명 각도 및/또는 편광을 위해 복수의 상이한 방식들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 조명 각도는 조명 서브시스템의 광원의 위치를 변화시킴으로써, 또는 조명 각도에 영향을 미치는 조명 서브시스템의 하나 이상의 다른 엘리먼트들을 제어함으로써, 변경 또는 선택될 수 있다. 본 명세서에 설명된 실시예들에서 변경된 또는 선택된 조명 각도는 입사광의 방위각 및/또는 편각일 수 있다. 또한, 조명 편광은 광원에 의하여 방출된 광의 경로에 하나 이상의 편광 선택/변경/필터링 엘리먼트들을 포함시킴으로써, 또는 선택된 편광을 갖는 광을 방출하는 광원을 선택함으로써, 선택될 수 있다.
시스템은 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을 검출하도록, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하도록 구성된 검출 서브시스템을 더 포함한다. 이 방식으로, 형광발광 결함들은 비-형광발광 배경으로부터 분간될 수 있으며, 노이지(noisy) 비-형광발광 층들은 장파장 광만을 수집함으로써 필터링될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 검출 서브시스템은 웨이퍼(110)로부터 광을 수집하도록 구성된 대물렌즈(108)를 포함한다. 이 실시예에서, 수집된 광은 정반사된 광을 포함할 수 있다. 그러나, 수집된 광은 대안적으로 또는 부가적으로 산란된 광을 포함할 수 있다. 검출 서브시스템은 대물 렌즈에 의하여 수집된 광을 투과시키도록 구성된 빔스플리터(106)를 더 포함할 수 있다.
몇몇 경우들에 있어서, 검출 서브시스템은 웨이퍼로부터 광의 하나 이상의 파장들을 갖고, 대물렌즈에 의해 수집되고, 빔스플리터(106)에 의하여 투과되는 광을 투과시키도록 구성된 빔스플리터(112)를 포함할 수 있다. 검출 서브시스템은 본 명세서에 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있고, 하나 이상의 선택된 파장들을 갖는 광을 투과시킬 수 있는 하나 이상의 대역통과 필터들(114)을 더 포함할 수 있다. 빔스플리터(106), 빔스플리터(112), 및 대역통과 필터(들)(114) 중 하나 이상은 하나 이상의 선택된 파장들을 갖는 광을 선택적으로 투과시키도록, 그리고 그들이 검출기(116)에 의하여 검출되지 않게끔, 검출 서브시스템의 검출 경로 밖에서 하나 이상의 선택된 파장들을 갖지 않는 광을 반사 또는 다른 식으로 차단하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 선택된 파장들은 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들이 형광발광할 수 있는 파장들, 또는 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들이 형광발광할 수 있는 것들을 제외한 다른 파장들을 포함할 수 있다. 이 방식으로, 검출 서브시스템의 검출기는 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출할 수 있다.
몇몇 경우들에 있어서, 검출 서브시스템은 하나 이상의 대역통과 필터들(118) 및 검출기(120)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성에서, 빔스플리터(112)에 의하여 반사된 광은 하나 이상의 대역통과 필터들(118)로 지향되며, 하나 이상의 대역통과 필터들에 의하여 투과된 광은 검출기(120)에 의하여 검출된다. 대역통과 필터(들)(118) 및 검출기(120)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 추가로 구성될 수 있다. 빔스플리터(112)는 하나 이상의 제1 파장들을 갖는 광을 투과시키도록, 그리고 제1 파장(들)과 상이한 하나 이상의 제2 파장들을 갖는 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 검출기들(116 및 120)은 상이한 파장들을 갖는 광을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 조명 서브시스템 및 검출 서브시스템은 공통 대물 렌즈 및 공통 색선별 거울 또는 빔스플리터를 포함하며, 공통 대물 렌즈 및 공통 색선별 거울 또는 빔스플리터는 조명 서브시스템의 광원으로부터 웨이퍼로 광을 지향시키도록, 그리고 웨이퍼로부터 검출 서브시스템의 검출기로 형광 또는 비형광성 광을 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템 및 검출 서브시스템은, 그것을 공통 대물 렌즈로 만드는 대물렌즈(108), 및 그것을 공통 색선별 거울 또는 빔스플리터로 만드는 빔스플리터(106) 양자 모두를 포함할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 대물렌즈(108) 및 빔스플리터(106)는 조명 서브시스템의 광원(102)으로부터 웨이퍼(110)로 광을 지향시키도록, 그리고 웨이퍼로부터 검출기(116) 및/또는 검출 서브시스템의 검출기(120)로 형광 또는 비형광성 광을 지향시키도록 구성된다. 이 방식으로, 형광 구성에서, 여기 파장의 광은 적절한 색선별 거울 또는 빔스플리터에 의하여 반사된 이후에 대물 렌즈를 통해 시료(specimen) 상에 포커싱된다. 시료에 의하여 방출된 형광은 그 후, 동일한 대물렌즈에 의해 그리고 동일한 색선별 거울 또는 빔스플리터를 통해 검출기(들)로 포커싱될 수 있다. 이 방식으로, 선택된 검출 파장 대역에 있는 그리고 특정 여기 파장 범위에 의해 여기된 비교적 고해상도 형광 이미지가 발생될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 또는 현재 이용가능한 검사 시스템들에서 사용되는 임의의 빔스플리터들은 특정 파장 대역들의 광을 반사시키고 대응 대역외 광을 투과시키는 색선별 거울들로 교체될 수 있다. 그러한 구성들은 웨이퍼로 전달된 광량을 증가시키고, 검출된 형광 신호의 순도(purity)를 증가시킬 수 있어, 관심 스펙트럼 대역 밖의 산란 및 형광 신호들에 의해 발생된 훨씬 더 많은 배경을 거절한다.
일 실시예에서, 검출 서브시스템에 의하여 검출된 형광 또는 비형광성 광의 하나 이상의 파장들은 하나 이상의 재료들, 결함들, 웨이퍼, 또는 이들의 몇몇 조합에 기반하여, 검출 서브시스템의 하나 이상의 파라미터들을 변경함으로써 선택된다. 따라서, 조명 파장 범위와 유사하게, 검출 파장 범위는 웨이퍼 재료들, 패터닝된 구조들, 및 결함 조성에 따라 조정될 수 있다. 검출 서브시스템에 의하여 검출된 파장(들)은 본 명세서에 설명된 바와 같이(예를 들어, 대역통과 필터(들)를 사용하여) 또는 본 기술분야에 알려진 임의의 다른 적절한 방식으로 변경될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 검출 서브시스템은 웨이퍼로부터의 비형광성 광 또는 형광의 경로에 위치설정된 하나 이상의 대역통과 필터들을 포함하며, 하나 이상의 대역통과 필터들은 및 형광 또는 비형광성 광이 검출 서브시스템에 의하여 검출될지 여부를 제어하도록 구성된다. 검출은 원하는 대역 내의 비교적 높은 투과율, 및 동일한 대역 밖의 비교적 높은 광학적 거절(즉, 높은 대역외 소광(band extinction))을 갖는 특정 대역통과 필터들(예컨대, 도 1에 도시된 대역통과 필터들(114 및/또는 118))을 이미징 또는 검출 경로에 삽입함으로써 바람직하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 검출기와 상기 설명된 색선별 거울 또는 빔스플리터 사이의 대역통과 필터들은 형광성 광으로부터 여기 광을 분리할 수 있다. 대안적으로, 규칙적 웨이퍼 패턴으로부터의 형광은 여기 파장에 중심이 있는 대역통과 필터를 이미징 경로에 삽입함으로써, 검출된 이미지로부터 배제될 수 있으며, 이는 노이즈를 감소시키고 결함 포착을 향상시킬 수 있다. 이 방식으로, 형광발광하지만 결함 산란 광보다 덜 산란하는 규칙적 구조들에 내장된 결함들에 대해, 규칙적 웨이퍼 패턴으로부터 형광 방출을 배제시키는 조명 파장에 중심이 있는 스펙트럼 필터의 이미징 경로 내로의 삽입은 결함들에 대해 신호 대 잡음비를 증가시킬 수 있다. 부가적으로, 이들 필터들의 설계는 조명기에 의해 생성된 오토 포커스 시스템 및 아웃 오브 시스템(out-of-system) 대역 파장들을 포함하는, 툴 상의 미광원들(stray light source)의 거절을 포함할 것이다. 이 방식으로, 검출은 고도로 선택적으로 정량적이게 되어서, 관심 특정 결함(들)의 신호 대 잡음비를 증가시킬 뿐 아니라, 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같은 결함 재료 및 치수들과 같은 추가적 정보를 공급한다.
일 실시예에서, 검출 서브시스템은 상이한 파장 범위들에서 웨이퍼로부터의 비형광성 광 또는 형광을 개별적으로 그리고 동시에 검출하도록 구성되는 둘 이상의 채널들을 포함한다. 예를 들어, 시스템은 색선별 및 대역통과 필터 컴포넌트들의 적절한 셀렉션을 통해 가변 파장 범위들을 이미징하여, 아마도 시스템의 쓰루풋을 향상시키는 복수의 병렬 이미징 채널들을 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 채널들 중 하나는 대역통과 필터(들)(114) 및 검출기(116)를 포함할 수 있으며, 채널들 중 다른 채널은 대역통과 필터(들)(118) 및 검출기(120)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템은 둘 초과의 채널들(예를 들어, 웨이퍼로부터의 광 경로 내로의 하나 이상의 추가 빔스플리터들(미도시)의 삽입에 의해, 이들 각각은 검출기(미도시)에, 그리고 아마도 스펙트럼 필터들(미도시) 및/또는 다른 광학 엘리먼트들(미도시)에 결합될 수 있음)을 포함할 수 있다.
그러한 일 실시예에서, 둘 이상의 채널들 중 하나는 형광만을 검출하도록 구성되고, 둘 이상의 채널들 중 다른 채널은 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 대역통과 필터(들)(114) 및 검출기(116)를 포함하는 채널은 웨이퍼(110)로부터의 형광만을 검출하도록 구성될 수 있으며, 대역통과 필터(들)(118) 및 검출기(120)를 포함하는 채널은 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 하나의 채널은 형광을 검출할 수 있고, 다른 채널은 형광을 제외한 광을 검출할 수 있다. 이로써, 형광 및 형광이 아닌 광은 개별적으로 그리고 동시에 검출될 수 있다.
다른 그러한 실시예에서, 둘 이상의 채널들 중 하나는 제1 파장 대역의 형광만을 검출하도록 구성되며, 둘 이상의 채널들 중 다른 하나는 제1 파장 대역과 상이한 제2 파장 대역의 형광만을 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 대역통과 필터(들)(114) 및 검출기(116)를 포함하는 채널은 제1 파장 대역의 형광을 검출하도록 구성되며, 대역통과 필터(들)(118) 및 검출기(120)를 포함하는 채널은 제2 파장 대역의 형광만을 검출하도록 구성된다. 이 방식으로, 형광의 상이한 파장 범위들은 상이한 채널들에 의해 동시에 검출될 수 있다. 또한, 상이한 형광 파장 범위들은 상호 배타적일(예를 들어, 하나 이상의 파장들에 의해 분리될) 수 있거나, 또는 전체적으로 중첩되거나(예를 들어, 하나의 파장 범위가 완전히 다른 파장 범위 내에 있을 수 있음) 또는 부분적으로 중첩될(예를 들어, 복수의 파장 범위들이 동일한 하나의 파장들을 포함할 수 있으나, 제1 파장 범위의 파장들 중 적어도 일부는 제2 파장 범위의 파장들 중 적어도 일부와 상호 배타적이고, 그 반대도 그러함) 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 검출 서브시스템은 파장 범위에 걸친 웨이퍼로부터의 비형광성 광 또는 형광의 특징을 측정하도록 구성된 분광계를 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시예에서, 검출기들(116 및 120) 중 하나 이상은 분광계일 수 있다. 이 방식으로, 형광 방출 스페트럼을 측정함으로써 웨이퍼 재료들을 추가로 특징화하기 위해, 시스템은 아마도 검토 모드를 위해 분광계를 포함할 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 검출 서브시스템은 광의 파장에 기반하여 웨이퍼로부터 광을 선택적으로 그리고 개별적으로 검출하도록 구성될 수 있어, 웨이퍼로부터 형광 및 비형광성 광을 선택적으로 그리고 개별적으로 검출한다. 유사한 방식으로, 조명 서브시스템이 선택적인 조명 각도 및/또는 편광을 위해 구성되는 경우, 검출 서브시스템은 웨이퍼로부터의 각도(또는 수광 각도) 및/또는 편광에 기반하여 광의 선택적 검출을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출 서브시스템은 검출 서브시스템에 의하여 검출되는 광의 수광 각도들을 제어하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 개구들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 검출 서브시스템은 검출 서브시스템에 의하여 검출되는 광의 편광들을 제어하는데 사용될 수 있는 웨이퍼로부터의 광의 경로에 하나 이상의 편광 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가로 상기 설명되는 바와 같이, 조명 각도 및/또는 편광에 기반한 웨이퍼로부터의 광의 선택적 검출은 웨이퍼 결함 검출을 위한 형광 및 비형광성 광의 개별적 및 선택적 검출을 보완하는데 사용될 수 있다.
시스템은 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하여 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력을 사용하여, 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 더 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시예에서, 시스템은 컴퓨터 서브시스템(122)을 포함할 수 있으며, 컴퓨터 서브시스템(122)은 컴퓨터 서브시스템이 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하는 검출 서브시스템의 검출기들에 의해 발생된 출력을 수신할 수 있도록, "유선" 및/또는 "무선"을 포함할 수 있는, 점선으로 도 1에 도시된 하나 이상의 전송 매체들에 의해 검출기들(116 및 120)에 결합될 수 있다. 검출기들의 출력은 예를 들어, 신호들, 이미지들, 데이터, 이미지 데이터 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터 서브시스템은 또한, 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 정보는 웨이퍼 상의 결함들, 재료 판별, 및 결함 분류일 수 있다. 정보는 데이터, 이미지 데이터, 이미지들, 및 그러한 정보가 출력될 수 있는 임의의 다른 형태 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 정보는 검사 결과 파일 또는 결함 검토 결과 파일에 저장되거나, 검사 결과 파일 또는 결함 검토 결과 파일로서 출력될 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들의 하나의 주요 장점은 패터닝된 웨이퍼 검사 및 검토를 위한 증가된 포착 레이트, 민감도, 재료 판별, 및 관심 결함들의 분류이다. 일 실시예에서, 컴퓨터 서브시스템은 검출된 형광의 발광 스펙트럼들의 하나 이상의 파장들에 기반하여, 결함들의 조성, 하나 이상의 재료들, 또는 웨이퍼를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 종래의 검사에서, 산란파들은 조명과 동일한 파장에 있다("탄성 산란(elastic scattering)"). 그러나 형광에서, 방출은 더 긴 파장들에서 발생하여, 상이한 형광 특성들을 갖는 재료들의 잠재적 판별을 허용한다. 하나 이상의 재료들 또는 웨이퍼의 조성을 결정하는 것은 웨이퍼의 손상 또는 광 퇴색(photo-bleaching)을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료들의 의도된 조성이 하나 이상의 재료들로 하여금 형광발광하게 하도록 알려지는 경우, 형광은 하나 이상의 재료들의 조성의 측정법으로서 사용될 수 있다. 특히, 광 퇴색은 형광 분자가 광 여기 하에서 양자들을 방출하는 능력을 영구적으로 손실할 때, 즉 그것이 더이상 형광발광하지 않을 때 발생한다. 광 퇴색은 형광성 분자의 광 유도 화학적 변형으로 인한 것이며, 다른 분자들과의 공유 결합들을 형성하고/형성하거나 손상으로 인해 원래 형광성 분자의 화학적 구조를 비가역적으로 수정한다. 여기-광전자 방출-기저 상태로의 감쇠 사이클들의 양(amount of excitation-photo emission-decay to ground state cycles)은 실제 분자 구조에 의해 및/또는 분자가 배치되는 환경에 의해 결정된다. 예컨대, 산소가 가득한 환경은 광 퇴색의 확률을 증가시킬 것이다. 따라서, 형광발광하는 것으로 알려진 재료가 어떤 주목할만한 형광도 방출하지 않는 경우, 재료의 조성은 의도된 조성으로부터 변경된 것으로 결정될 수 있다. 담금질(quenching)은 형광발광 분자에 의해 방출된 형광의 양이 줄어드는 다른 방법이다. 담금질은 다른 분자들과의 충돌 또는 다른 종을 이용한 더 안정적인 화합물들의 형성으로 인한 것이다. 양 상황들 모두에서, 형광은 크게 감소된다. 이로써, 재료에 대해 측정된 형광량이 기대보다 적은 경우, 재료의 조성은 의도된 조성과 상이한 것으로 결정될 수 있으며, 담금질이 발생되었을 수 있는 것으로 결정될 수 있다.
다른 실시예에서, 컴퓨터 서브시스템은 발광 스펙트럼들의 형광의 피크 강도에 기반하여, 결함들의 조성, 하나 이상의 재료들, 또는 웨이퍼를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 옥사이드들, 니트라이드들, 및 레지스트들과 같은 형광발광 재료들은 폭넓은 발광 스펙트럼들을 가지나, 상이한 피크 강도들을 갖는다. 따라서, 좁은 스펙트럼 필터링은 결함들의 성질을 분간하는 것을 돕고, 결함들의 성질은 결함들을 생성한 특정 제조 프로세스와 관련된다.
몇몇 실시예들에서, 컴퓨터 서브시스템은 출력에 기반하여 웨이퍼 상의 결함을 검출하고, 결함에 대응하는 형광의 발광 스펙트럼들의 폭을 결정하며, 발광 스펙트럼들의 폭에 기반하여 결함의 사이즈를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 더 적은 여기 상태가 이용가능하기 때문에, 방출 스펙트럼이 더 좁아지고, 더 많은 결함이 양자 구속(quantum confinement)에 접근하고, 더 많은 결함이 작아진다. 따라서, 스펙트럼의 폭의 측정은 결함이 얼마나 작은지에 대해 표시한다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 조명 파장들은 상이한 여기 파장들을 포함하며, 조명 서브시스템은 상이한 여기 파장들을 웨이퍼에 개별적으로 지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 조명 서브시스템은, 상이한 파장들 및 상이한 여기 파장들에서 광을 발생시키도록 구성되는, 상기 설명된 바와 같은 광대역 광원, 및 어느 스펙트럼 필터가 광의 경로에 위치되는지에 따라 상이한 여기 파장(들)이 한번에 하나의 파장 또는 파장 범위씩 웨이퍼에 지향될 수 있도록, 광원으로부터의 광의 경로에 독립적으로 위치설정될 수 있는 하나 이상의 스펙트럼 필터들을 포함할 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 검출 서브시스템은 상이한 여기 파장들로 인하여 하나 이상의 재료들로부터 형광을 개별적으로 검출하도록 구성되고, 컴퓨터 서브시스템은 상이한 여기 파장들 중 어느 것이 하나 이상의 재료들로부터 야기되었는지에 기반하여 하나 이상의 재료들의 조성을 결정하도록 구성된다. 이 방식으로, 실시예들은 웨이퍼의 여기 및 발광 스펙트럼들의 측정을 통해 결함 또는 웨이퍼 조성을 특징화하기 위한 방법을 제공한다. 예를 들어, 여기 스펙트럼은 상이한 재료들에 대해 상이하다. 따라서, 조명 파장 범위의 제어는 결함 또는 웨이퍼 패턴 조성의 분간을 도울 수 있다.
다른 실시예에서, 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이고, 검출 서브시스템 또는 컴퓨터 서브시스템은 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력으로부터 웨이퍼 상의 패터닝된 피쳐들에 응답하는 출력을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 몇몇 경우들에서, 관심 결함들이 형광을 방출하는 동안 패터닝된 피쳐들은 형광을 방출하지 않을 수 있다. 따라서, 웨이퍼로부터 형광만을 검출함으로써, 검출 서브시스템은 출력으로부터 패터닝된 피쳐들에 응답하는 출력을 제거할 수 있다. 그러나 몇몇 경우들에서, 검출 서브시스템 또는 컴퓨터 서브시스템은 퓨리에(Fourier), 또는 광학적으로 검출 서브시스템에 의하여 또는 전자적으로 컴퓨터 서브시스템에 의하여 수행되는 다른 공간적 필터링에 의해 패터닝된 피쳐들에 응답하는 출력을 제거하도록 구성될 수 있다. 그러한 공간적 필터링은 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있고, 검출된 광의 방출 파장에 기반하여 수행된 필터링과 조합하여 수행될 수 있어, 다양한 방법들에 의한 출력에서 노이즈를 감소시킬 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력은 웨이퍼의 이미지들을 포함한다. 예를 들어, 상기 설명된 검출 서브시스템의 검출기(들)는 웨이퍼의 이미지(들)를 포착하도록 구성되는 이미징 검출기들일 수 있다. 따라서, 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력은 이미지들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이고, 결함들은 형광발광 결함들이고, 검출 서브시스템은 웨이퍼 상의 패터닝된 피쳐들로부터 비형광성 광을 검출하지 않고 웨이퍼 상의 결함들로부터 형광만을 검출하도록 구성된다. 이 방식으로, 시스템은 패터닝된 웨이퍼들 및 다층 패터닝된 웨이퍼들 상의 결함들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 시스템 구성들은 주로 규칙적인 웨이퍼 패턴들로부터 결함들을 구별하기 위하여 조명 및 검출 파장들 모두의 제어를 제공한다. 상기 설명된 일 구성에서, 규칙적 웨이퍼 패턴으로부터의 형광은 여기 파장에 중심이 있는 대역통과 필터를 이미징 경로 내로 삽입함으로써, 검출된 이미지로부터 배제될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시예들의 하나의 주요 장점은 패터닝된 웨이퍼 검사 및 검토를 위한 증가된 포착 레이트, 민감도, 재료 분간, 및 관심 결함들의 분류이다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 검출된 신호들 또는 이미지들로부터 규칙적인 패턴들의 기여(contribution)를 제거하기 위하여 독립적 방법으로 형광의 검출 또는 제거를 가능하게 한다. 레지스트, BARC, SiO2, 및 SiN와 같은 DUV 또는 UV 광에 의하여 여기될 때, 복수의 공통 웨이퍼 재료들은 형광발광하는 반면, 금속들, Si 및 폴리실리콘과 같은 다른 공통 웨이퍼 재료들은 형광발광하지 않거나, 최소한으로 형광발광한다. 금속들은 매우 효율적으로 광을 산란시키는 반면, 옥사이드들, 니트라이드들 및 레지스트들은 금속들에 비해 약하게 산란시킨다. 복수의 검사 포인트들은 변화하는 패터닝된 재료들의 복수의 층들을 포함한다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 현상 후 검사(ADI, after develop inspection) 및 산화물 에칭 검사들을 위한 검사 시스템들의 민감도를 향상시킬 수 있으며, 이는 이력적으로 광학적 검사 방법들에는 어렵다. 예를 들어, 그러한 하나의 포인트, ADI는 투명 필름들(예를 들어, BARC 및 옥사이드)의 상단 상에 패터닝된 레지스트는 갖는 웨이퍼의 검사를 포함할 수 있으며, 투명 필름들은 결국 옥사이드에 의해 분리된 금속 또는 산화물 패턴들을 포함하는 패터닝된 구조 위에 놓인다. 금속 라인들로부터 산란된 광은 종종 레지스트의 결함들로부터 발생하는 신호들을 조절한다(dominate). 조명과 동일한 파장을 갖는 금속들에 의해 산란된 광의 스펙트럼 필터링, 및 결함으로부터의 형광의 검출은 전체 신호 대 잡음비(SNR)를 증가시키고 결함 검출을 향상시킬 수 있다. 트렌치들의 하단에 레지스트 잔여물들을 위한 경우처럼, 결함이 형광발광하고, 주변 웨이퍼 구조가 덜 형광발광하는 경우, 이 방법은 다층 웨이퍼 구조에 내장된 결함들을 검출할 수 있다.
웨이퍼 상의 결함들의 대한 정보를 결정하도록 구성되는 시스템은 (암시야형 방식에서) 검출 광학기를 통과하지 않고, 패터닝된 구조를 조명하는 여기 경로에 준단색 광원을 사용하여 또한 구현될 수 있다. 이 구성에서, 상기 설명된 여기 색선별 거울 또는 빔스플리터(예를 들어, 빔스플리터(106)) 및 조명 필터들(예를 들어, 스펙트럼 필터(들)(104))은 제거될 수 있고, 검출 대물렌즈는 간략화되었다. 예를 들어, 도 2에 도시된 일실시예에서, 시스템(200)의 조명 서브시스템은 사각의 입사 각도로 웨이퍼(110) 상으로 광을 지향시키도록 구성되는 준단색 광원일 수 있는 광원(202)을 포함할 수 있다. 집속 렌즈와 같은 하나 이상의 다른 광학적 엘리먼트들(미도시)은 광원(202)으로부터의 광의 경로에 위치설정될 수 있다. 조명으로 인해한 웨이퍼로부터의 광은 대물렌즈(108)와 관련하여 상기 설명된 바와 같이 구성될 수 있는 이 시스템의 검출 서브시스템의 대물렌즈(204)에 의해 수집될 수 있다. 그러나, 대물렌즈(204)는 대물렌즈(108)보다 간단할 수 있다. 대물렌즈로부터의 광은 상기 설명된 바와 같이 구성될 수 있는 검출 서브시스템의 빔스플리터(112)로 지향될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 검출 서브시스템은 상기 설명된 바와 같이 구성될 수 있는 스펙트럼 필터(들)(114), 검출기(116), 스펙트럼 필터(들)(118), 및 검출기(120)를 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 시스템은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템은 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있는 컴퓨터 서브시스템(122)을 포함할 수 있다.
그러한 구현예는, 그러한 툴들의 수광 광학계가 더 넓은 파장 범위를 수용하도록 수정된 경우, KLA-Tencor로부터 상업적으로 이용가능한 툴들의 9xxx 시리즈와 같은 수정된 암시야 검사 툴 상에서 실현될 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템들은 또한 암시야 플러드 조명 이미징 시스템(dark field flood illumination imaging system)을 위해 구성될 수 있다. 이러한 개념으로, 형광은 흔히 250 nm보다 긴 파장들에서 발생하기 때문에, 이미징 대물렌즈는 광대역 DUV 대물렌즈들에 비해 제조하기 더 쉽고 더 저렴할 수 있다. 이들 라인들을 따라, KLA-Tencor로부터 상업적으로 이용가능한 236x 툴들과 같은 상업적으로 이용가능한 시스템들의 플랫폼들은 DUV 및 UV 레이저 소스들을 사용하여 대물렌즈 외부에 조명을 포함하도록 수정될 수 있다. 이것은 재료의 여기 스펙트럼들에 기반하여 조명 파장을 선택하는 것을 제한할 것이나, 이것은 웨이퍼로 전달되는 광량을 증가시켜, 형광 신호에서의 증가를 초래한다.
도 1 및 2는 본 명세서에 설명된 시스템 실시예들의 몇몇 구성들을 일반적으로 예시하기 위하여 본 명세서에 제공된다는 것에 유념하라. 명백하게, 여기에 설명되는 시스템 구성들은 상업적 검사 또는 검토 시스템을 설계할 때 대개 수행되는 것과 같이 시스템의 퍼포먼스를 최적화시키기 위해 변경될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 시스템들은 KLA-Tencor로부터 상업적으로 이용가능한 툴들의 29xx/28xx 및 236x 시리즈와 같은 현존하는 검사 시스템을 사용하여(예를 들어, 여기 설명된 기능을 현존하는 검사 시스템에 부가함으로써) 구현될 수 있다. 그러한 몇몇 시스템들에 대해, 본 명세서에 설명된 방법들은 시스템의 선택적 기능으로서(예를 들어, 시스템의 다른 기능에 부가하여) 제공될 수 있다. 대안적으로, 본 명세서에 설명된 시스템은 완벽하게 새로운 시스템을 제공하기 위하여 "아무런 사전 지식 없이(from scratch)" 설계될 수 있다.
상기 설명된 시스템들은 따라서, 복수의 중요한 방식들로 현재 이용가능한 웨이퍼 검사 시스템들과 상이하다. 예를 들어, 몇몇 현재 이용가능한 검사 시스템들은 각각 결함들 또는 웨이퍼 배경으로부터 형광 신호들을 검출 또는 억제하기 위한 스펙트럼 필터들을 포함한다. 이들 툴들은 단일 조명 파장만을 위해 구성되고, 수광 경로에서 스펙트럼 필터들의 제한된 셀렉션을 포함한다. 일반적으로, 툴들은 2개의 수광 경로 필터들을 포함한다: 하나의 필터는 웨이퍼 배경으로부터 형광을 배제시키기 위해 조명 파장만을 통과시키고, 하나의 필터는 결함들로부터 형광의 검출을 가능하게 하기 위하여 조명 파장을 차단한다.
몇몇 검사 툴들은 또한 검출된 신호들로부터 직선 패턴들로부터의 기여들을 제거하는 그들의 능력에 있어 제한된다. 뿐만 아니라, 몇몇 검사 툴들은 고해상도 미세 이미징(microscopic imaging)을 제공하지 않는다. 몇몇 툴들은 이미지들로부터 규칙적인 웨이퍼 패턴들을 제거하도록 설계되나(예를 들어, 다이-대-다이 또는 셀-대-셀 차감 또는 퓨리에 필터링), 이들 툴들은 현재 결함들 또는 규칙적 패턴들로부터 형광만을 검출하거나 형광만을 배제시키도록 구성되지 않는다. 또한, 몇몇 검사 시스템들은 조명의 파장에서의 신호들 대신 형광 신호들을 검출하도록 구성되나, 그러한 시스템들은 신호 대 잡음을 향상시키기 위하여 결함들로부터 형광 신호들을 검출하도록 구성되지 않으며, 노이즈는 비형광발광 규칙적 웨이퍼 구조들로부터 비롯된다. 또한, 복수의 시스템들은 웨이퍼 또는 결함 조성을 결정하기 위하여 발광 스펙트럼들을 측정하거나 또는 입사 주파대를 튜닝하도록 구성되지 않는다.
상기 설명된 시스템 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 방법(들)의 임의의 단계(들)를 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 시스템 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 실시예들 또는 시스템들에 따라 구성될 수 있다.
다른 실시예는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법과 관련된다. 방법은 하나 이상의 조명 파장들을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 조명파장들은 웨이퍼 상에 하나 이상의 재료들로부터의 형광을, 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료들로부터의 형광을 야기하지 않고, 야기하도록 선택된다. 본 명세서에 설명된 조명 서브시스템들 중 임의의 것을 사용하여 지향시키는 단계가 수행될 수 있다. 방법은 하나 이상의 재료들로부터의 형광만을 검출하거나, 또는 하나 이상의 재료들로부터의 형광을 검출하지 않고 웨이퍼로부터의 비형광성 광을 검출하는 단계를 더 포함한다. 형광만을 검출하는 것 또는 비형광성 광을 검출하는 것은 본 명세서에 설명된 검출 서브시스템들 중 임의의 것을 사용하여 수행될 수 있다. 또한, 방법은 검출된 형광 또는 검출된 비형광성 광에 응답하는 출력을 사용하여, 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함하며, 이는 본 명세서에 설명된 컴퓨터 서브시스템들 중 임의의 것을 사용하여 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이며, 방법은, 패터닝된 웨이퍼에 대하여 사용되는 하나 이상의 조명 파장들, 및 패터닝된 웨이퍼에 대하여 수행되는 검출 단계에서 검출된 패터닝된 웨이퍼로부터의 형광 또는 비형광성 광의 하나 이상의 파장들을 결정하기 위하여, 패터닝되지 않은 웨이퍼를 사용하여, 지향시키는 단계 및 검출하는 단계를 수행하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 시스템들 및 방법들은 패터닝되지 않은 웨이퍼 막들의 여기 및 발광 스펙트럼들을 초기에 특징화시키고, 그 후, 패터닝된 웨이퍼 검사를 위한 조명 및 이미징 주파대를 설정하기 위해 이들 측정들을 사용하는데 사용될 수 있다.
상기 설명된 방법의 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 설명된 방법의 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 시스템들 중 임의의 것에 의하여 수행될 수 있다.
다른 실시예는 컴퓨터 시스템으로 하여금 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 컴퓨터 구현 방법을 수행하게 하기 위하여 내부에 저장된 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 관련된다. 그러한 컴퓨터 판독가능 매체의 일 실시예는 도 3에 도시된다. 특히, 컴퓨터 판독가능 매체(300)는 컴퓨터 시스템(304)으로 하여금 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 컴퓨터 구현된 방법을 수행하게 하기 위하여 내부에 저장된 프로그램 명령어들(302)을 포함한다. 컴퓨터 구현된 방법시스템의 컴퓨터 서브시스템과 관련하여 상기 설명된 임의의 단계(들)를 포함한다. 게다가, 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 본 명세서에 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 것들과 같은 방법들을 구현하는 프로그램 명령어들(302)은 컴퓨터 판독가능 매체(300) 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 자기 또는 광학 디스크, 자기 테잎, 또는 본 기술분야에 알려진 임의의 다른 적절한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체와 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체일 수 있다.
프로그램 명령어들은 특히 프로시져 기반 기법들, 컴포넌트 기반 기법들, 및/또는 객체 지향 기법들을 포함하는 다양한 방법들 중 임의의 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들은 원하는 바에 따라 ActiveX 콘트롤, C++ 객체, 자바빈스(JavaBeans), MFC(Microsoft Foundation Classes), 또는 다른 기술들 또는 방법들을 사용하여 구현될 수 있다.
컴퓨터 시스템(304)은 개인용 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 본 기술분야에 알려진 임의의 다른 디바이스를 포함하는 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일반적으로, 용어 "컴퓨터 시스템"은 메모리 매체로부터의 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세서들을 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 폭넓게 정의될 수 있다.
발명의 다양한 양상들의 추가적 수정들 및 대안적 실시예들은 이러한 설명을 고려하여 본 기술분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 예를 들어, 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 시스템들 및 방법들이 제공된다. 따라서, 이 설명은 단지 예시로서 해석될 것이며, 발명을 실행하기 위한 일반적인 방식을 본 기술분야의 당업자들에게 알려주는 것을 목적으로 한다. 본 명세서에 도시되고 설명된 발명의 형태들은 현재 선호되는 실시예들로서 취해질 것임이 이해될 것이다. 발명의 이러한 설명의 이점을 취한 후 본 기술분야의 당업자에게 명백할 바와 같이, 엘리먼트들 및 재료들은 본 명세서에 예시되고 설명된 것들로 대체될 수 있고, 부분들 및 프로세스들은 뒤집힐 수 있고, 발명의 특정 피쳐들은 독립적으로 이용될 수 있다. 다음의 청구항들에 설명되는 바와 같은 발명의 진의 및 범위를 벗어나지 않고, 본 명세서에 설명된 엘리먼트들에 대한 변화들이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템에 있어서,
    하나 이상의 조명 파장을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템 - 상기 하나 이상의 조명 파장은, 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료로부터 형광(fluorescence)을 야기하지 않으면서, 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료로부터 형광을 야기하도록 선택됨 -;
    상기 하나 이상의 재료로부터 형광을 검출하고, 상기 하나 이상의 재료로부터 형광을 검출하지 않으면서 상기 웨이퍼로부터 비형광성(non-fluorescent) 광을 검출하도록 구성된 검출 서브시스템 - 상기 검출 서브시스템은 상기 웨이퍼로부터 상기 형광 및 상기 비형광성 광을 개별적으로 그리고 동시에 검출하도록 구성된 둘 이상의 채널들을 포함하며, 상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널은 상기 형광만을 검출하는 반면에, 상기 둘 이상의 채널들 중 다른 채널은 상기 형광을 검출하지 않으면서 상기 웨이퍼로부터 상기 비형광성 광을 검출함 -; 및
    상기 검출된 형광 및 상기 검출된 비형광성 광에 응답하여 상기 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력을 사용하여, 상기 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템
    을 포함하는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은 또한, 상기 검출된 형광의 발광 스펙트럼(emission spectra)에서의 하나 이상의 파장에 기초하여, 상기 결함들, 상기 하나 이상의 재료, 또는 상기 웨이퍼의 조성을 결정하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은 또한, 발광 스펙트럼에서의 상기 형광의 피크 세기에 기초하여, 상기 결함들, 상기 하나 이상의 재료, 또는 상기 웨이퍼의 조성을 결정하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터 서브시스템은 또한, 상기 출력에 기초하여 상기 웨이퍼 상의 결함을 검출하고, 상기 결함에 대응하는 상기 형광의 발광 스펙트럼의 폭을 결정하며, 상기 발광 스펙트럼의 폭에 기초하여 상기 결함의 사이즈를 결정하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 조명 파장은 상이한 여기 파장(excitation wavelength)들을 포함하고,
    상기 조명 서브시스템은 또한, 상기 상이한 여기 파장들을 상기 웨이퍼에 개별적으로 지향시키도록 구성되고,
    상기 검출 서브시스템은 또한, 상기 하나 이상의 재료로부터 상기 상이한 여기 파장들에 기인한 형광을 개별적으로 검출하도록 구성되며,
    상기 컴퓨터 서브시스템은 또한, 상기 상이한 여기 파장들 중 어느 것이 상기 하나 이상의 재료로부터 상기 형광을 야기하였는지에 기초하여, 상기 하나 이상의 재료의 조성을 결정하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이며,
    상기 검출 서브시스템 또는 상기 컴퓨터 서브시스템은 또한, 상기 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력으로부터 상기 웨이퍼 상의 패터닝된 피쳐들에 응답하는 출력을 제거하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템에 의하여 발생된 출력은 상기 웨이퍼의 이미지들을 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이며,
    상기 결함들은 형광발광(fluorescing) 결함들이고, 상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널은 또한, 상기 웨이퍼 상의 패터닝된 피쳐들로부터 상기 비형광성 광을 검출하지 않으면서 상기 웨이퍼 상의 결함들로부터 상기 형광만을 검출하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템에 의하여 검출된 상기 형광 및 상기 비형광성 광의 하나 이상의 파장은 상기 하나 이상의 재료, 상기 결함들, 상기 웨이퍼, 또는 이들의 일부 조합에 기초하여, 상기 검출 서브시스템의 하나 이상의 파라미터를 변경함으로써 선택되는 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템과 상기 검출 서브시스템은 공통 대물 렌즈 및 공통 다이크로익(dichroic) 거울 또는 빔스플리터를 포함하고,
    상기 공통 대물 렌즈 및 상기 공통 다이크로익 거울 또는 상기 빔스플리터는 상기 조명 서브시스템의 광원으로부터의 광을 상기 웨이퍼로 지향시키도록, 그리고 상기 웨이퍼로부터의 상기 형광과 상기 비형광성 광을 상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널과 다른 채널의 검출기들로 각각 지향시키도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 검출 서브시스템은 상기 웨이퍼로부터의 상기 형광 및 상기 비형광성 광의 경로에 위치된 하나 이상의 대역통과 필터를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 대역통과 필터는 상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널에 의해 검출된 상기 형광과 상기 둘 이상의 채널들 중 다른 채널에 의해 검출된 상기 비형광성 광을 제어하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 광대역 광원, 및 상기 광대역 광원으로부터의 광의 경로에 위치된 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스펙트럼 필터는 하나 이상의 간섭 필터를 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 하나 이상의 협대역 광원을 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 하나 이상의 레이저 광원을 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널은 또한, 상기 웨이퍼로부터 상이한 파장 범위들의 상기 형광을 개별적으로 그리고 동시에 검출하도록 구성되며,
    상기 둘 이상의 채널들 중 다른 채널은 또한, 상기 웨이퍼로부터 상이한 파장 범위들의 상기 비형광성 광을 개별적으로 그리고 동시에 검출하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널은 제1 채널과 제2 채널을 포함하고,
    상기 제1 채널은 제1 파장 대역의 형광만을 검출하도록 구성되며,
    상기 제2 채널은 또한, 상기 제1 파장 대역과는 상이한 제2 파장 대역의 형광만을 검출하도록 구성된 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널 또는 다른 채널은 상기 웨이퍼로부터 상기 형광 또는 상기 비형광성 광의, 파장 범위에 걸친 특징을 각각 측정하도록 구성된 분광계(spectrometer)를 포함한 것인 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하도록 구성된 시스템.
  19. 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 조명 파장을 갖는 광을 웨이퍼에 지향시키는 단계 - 상기 하나 이상의 조명 파장은, 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 다른 재료로부터 형광을 야기하지 않으면서, 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 재료로부터 형광을 야기하도록 선택됨 -;
    검출 서브시스템을 사용하여, 상기 하나 이상의 재료로부터 형광을 검출하고, 상기 하나 이상의 재료로부터 형광을 검출하지 않으면서 상기 웨이퍼로부터 비형광성 광을 검출하는 단계 - 상기 검출 서브시스템은 상기 웨이퍼로부터 상기 형광 및 상기 비형광성 광을 개별적으로 그리고 동시에 검출하도록 구성된 둘 이상의 채널들을 포함하며, 상기 둘 이상의 채널들 중 한 채널은 상기 형광만을 검출하는 반면에, 상기 둘 이상의 채널들 중 다른 채널은 상기 형광을 검출하지 않으면서 상기 웨이퍼로부터 상기 비형광성 광을 검출함 -; 및
    상기 검출된 형광 및 상기 검출된 비형광성 광에 응답한 출력을 사용하여 상기 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하는 단계
    를 포함하는 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 패터닝된 웨이퍼이며,
    상기 방법은,
    상기 패터닝된 웨이퍼에 대하여 사용되는 상기 하나 이상의 조명 파장, 및 상기 패터닝된 웨이퍼에 대하여 수행된 상기 검출하는 단계에서 검출된 상기 패터닝된 웨이퍼로부터의 상기 형광 및 상기 비형광성 광의 하나 이상의 파장을 결정하기 위하여, 패터닝되지 않은 웨이퍼를 사용하여, 상기 지향시키는 단계 및 상기 검출하는 단계를 수행하는 단계
    를 더 포함한 것인, 웨이퍼 상의 결함들에 대한 정보를 결정하기 위한 방법.
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