KR102228505B1 - 큰 입자 모니터링 및 레이저 전력 제어를 이용한 표면 결함 검사 - Google Patents

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Abstract

큰 입자들 위로 스캔하는 동안 조도(illumination intensity)를 감소시키기 위한 방법 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 표면 검사 시스템은 별도의 선두 측정 지점(leading measurement spot)을 사용하여 주 측정 지점(primary measurement spot)의 검사 경로 내의 큰 입자의 존재를 결정한다. 검사 시스템은 큰 입자가 주 측정 지점 내에 있는 동안 입사 조명 전력을 감소시킨다. 주 측정 지점 및 선두 측정 지점은 공통의 결상 집광 대물 렌즈에 의해 하나 이상의 검출기 상에 개별적으로 결상된다. 결상 기반 집광 설계는 하나 이상의 웨이퍼 이미지 평면에서 주 측정 지점의 이미지로부터 선두 측정 지점의 이미지를 공간적으로 분리한다. 주 조명 빔 및 선두 조명 빔의 광 출력이 감소되는 감소된 전력 시간 간격(reduced power time interval)을 결정하기 위하여, 선두 측정 지점으로부터 검출된 광이 분석된다.

Description

큰 입자 모니터링 및 레이저 전력 제어를 이용한 표면 결함 검사
기술된 실시 예들은 표면 검사를 위한 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 웨이퍼 검사 방식에 관한 것이다.
로직 및 메모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스는 일반적으로 기판 또는 웨이퍼에 적용되는 일련의 처리 단계에 의해 제조된다. 반도체 디바이스의 다양한 피처(feature) 및 다중 구조 레벨(level)은 이러한 처리 단계에 의해 형성된다. 예를 들어, 그중에서도 리소그래피(lithography)는 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 생성하는 것을 포함하는 하나의 반도체 제조 공정이다. 반도체 제조 공정의 추가 예는 화학적 기계적 연마(chemical-mechanical polishing), 에칭, 퇴적 및 이온 주입을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 다수의 반도체 디바이스는 단일 반도체 웨이퍼 상에 제조된 다음 개별 반도체 디바이스로 분리될 수 있다.
검사 공정은 반도체 제조 공정 중에 다양한 단계에서 사용되어, 웨이퍼 상의 결함을 검출해 보다 높은 수율을 도모한다. 디자인 룰(design rule) 및 공정 윈도우의 크기가 계속 줄어들기 때문에, 검사 시스템은 높은 처리량을 유지하면서 웨이퍼 표면에서 더 넓은 범위의 물리적 결함을 캡처하도록 요구된다.
그러한 검사 시스템 중 하나는 패터닝되지 않은 웨이퍼 표면을 조명하고 검사하여 원하지 않는 입자를 발견하기 위한 표면 검사 시스템이다. 반도체 디자인 룰이 계속 진화함에 따라 표면 검사 시스템이 검출해야 하는 최소 입자 크기는 크기가 계속 줄어들고 있다.
보다 작은 입자를 검출하기 위해, 레이저 산란 기반 검사 도구는 조명광의 레이저 전력 밀도(power density)를 증가시켜야만 한다. 그러나, 일부 예에서, 높은 조명 전력 밀도는 고출력 레이저 가열로 인해 큰 크기의 입자가 폭발하게 한다. 이로 인해 웨이퍼 상에 수백 개의 더 작은 입자가 생성되고 오염 문제를 악화시킨다. 다른 예에서, 더 높은 조명 전력 밀도는 웨이퍼 자체 또는 웨이퍼 상에 퇴적된 막을 손상시킨다.
일반적으로, 전반적인 입사 빔 전력은 열 손상 임계치에 도달하는 것을 피하기 위해 조명원에 의해 생성된 조명광의 일부를 덤핑(dumping)함으로써 감소된다. 일부 예에서, 조명원에 의해 생성된 상당한 양의 빔 전력이 웨이퍼의 손상을 피하기 위해 덤핑된다. 샷 노이즈에 의해 제한되는(shot noise limited) 일반적인 베어 웨이퍼(bare wafer) 애플리케이션에서 전체 빔 전력의 손실은 결함 검출 감도의 손실을 초래한다.
웨이퍼 표면에 대한 열 손상 및 큰 입자 단편화를 피하면서 더 큰 감도로 웨이퍼 표면 상의 조명 지점의 검사 경로에서 결함을 검출하기 위하여 스캔 표면 검사 시스템에 대한 개선이 요구된다.
큰 입자들 위로 스캔할 때 조도(illumination intensity)를 감소시키기 위한 방법 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 표면 검사 시스템은 별도의 선두 측정 지점(leading measurement spot)을 사용하여 주 측정 지점(primary measurement spot)의 검사 경로 내의 큰 입자의 존재를 결정한다. 검사 시스템은 고출력 조명이 큰 입자에 도달하기 전에 입사 조명 전력을 감소시킨다.
일 양태에서, 주 측정 지점 및 선두 측정 지점 모두가 공통의 결상 집광 대물 렌즈(imaging collection objective)에 의해 하나 이상의 검출기 상에 개별적으로 결상된다. 결상 기반 집광 설계는 하나 이상의 웨이퍼 이미지 평면에서 주 측정 지점의 이미지로부터 선두 측정 지점의 이미지를 공간적으로 분리한다.
또 다른 양태에서, 결상 대물 렌즈(imaging objective)에 의해 집광된 광은, 주 결상 검출기에 지향된 신호로부터 레이저 전력 측정 신호와 주 측정 신호의 작은 부분을 분리하는 집광 빔 스플리터(collection beam splitter)를 통과한다. 집광 빔 스플리터의 빔 스플리팅 소자는 선두 측정 지점을 검출하기에 충분한 광을 제공하는 동시에 주 측정 채널로부터의 신호 손실을 최소화한다. 일부 실시 예에서, 선두 측정 지점의 검출을 향상시키기 위해, 빔 스플리팅 소자는, 빔을 가로지르는 위치에 따라 변화하는 반사율을 갖는 애퍼처(aperture)를 포함한다.
또 다른 양태에서, 웨이퍼에 기인한 배경 신호를 억제하고 검출된 신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 헤이즈 필터(haze filter)가 사용된다.
또 다른 양태에서, 선두 측정 지점의 이미지 또는 주 측정 지점의 이미지를 선택적으로 차단하기 위해, 레이저 전력 관리 검출기 앞의 웨이퍼 이미지 평면 근처의 빔 경로 내에 암흑화(obscuration) 소자가 위치한다.
또 다른 양태에서, 검사 중인 웨이퍼의 손상 또는 추가 오염을 피하기 위해 주 조명 빔(primary illumination beam) 및 선두 조명 빔(leading illumination beam)의 광 출력(optical power)이 감소되는, 감소된 전력 시간 간격(reduced power time interval)을 결정하기 위하여, 선두 측정 지점으로부터 검출된 광이 분석된다.
전술한 내용은 요약(summary)이며, 따라서, 필요에 따라 세부 사항의 단순화, 일반화 및 생략을 포함하며; 결론적으로, 당업자는 이러한 요약이 단지 예시적인 것이며 어떤 방식으로든 제한하지 않음을 이해할 것이다. 본 명세서에 기재된 디바이스 및/또는 공정의 다른 양태, 진보된 피처 및 이점은 본 명세서에 기재된 비제한적인 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 큰 입자 오염을 모니터링하고 검사 중인 시편에 공급되는 조명광의 빔 세기를 제어하도록 구성된 검사 시스템의 일 실시 예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 2는 선두 조명 빔 및 주 조명 빔에 의해 조명되는 웨이퍼(110)를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 3은 하나의 동작 시나리오에서 검사 시스템의 큰 입자 검출기로부터 전달된 신호의 시간 플롯을 도시한다.
도 4는 다른 동작 시나리오에서 검사 시스템의 큰 입자 검출기로부터 전달된 신호의 시간 플롯을 도시한다.
도 5a는 결상 대물 렌즈의 시야 내의 웨이퍼의 이미지를 도시한다.
도 5b는 하나의 영역 내에서 집광 빔 스플리터(114)에 입사하는 실질적으로 모든 광을 반사하는 고반사 영역(highly reflective region) 및 다른 영역 내에서 집광 빔 스플리터에 입사하는 일부 광을 투과시키는 또 다른 부분 반사 영역(partially reflective region)을 포함하는 애퍼처를 도시한다.
도 6은 도 5a에 도시된 실질적으로 모든 전방 산란광(forward scattered light)을 차단하고 도 5a에 도시된 대부분의 후방 산란광(back scattered light)을 투과시키는 고반사 영역(198)을 포함하는 애퍼처(196)를 도시한다.
도 7은 쐐기형 미러(wedge mirror) 빔 스플리터의 실시 예를 도시한다.
도 8은 회절 광학 요소에 기초한 빔 스플리터의 실시 예를 도시한다.
도 9는 평행 판 미러(parallel plate mirror) 빔 스플리터에 기초한 빔 스플리터의 실시 예를 도시한다.
도 10은 큰 입자 오염을 모니터링하고 검사 중인 시편에 공급되는 조명광의 빔 세기를 제어하도록 구성된 검사 시스템의 또 다른 실시 예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 11은 큰 입자 오염을 모니터링하고 검사 중인 시편에 공급되는 조명광의 빔 세기를 제어하도록 구성된 검사 시스템의 또 다른 실시 예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 12는 큰 입자 오염을 모니터링하고 검사 중인 시편에 공급되는 조명광의 빔 세기를 제어하도록 구성된 검사 시스템의 또 다른 실시 예를 나타내는 단순화된 도면이다.
도 13은 웨이퍼 표면 상에 열 손상을 유발하지 않으면서 결함 감도를 개선하기 위해 큰 입자를 모니터링하고 조명 전력을 제어하는 데 유용한 예시적인 방법(500)의 흐름도를 도시한다.
이제 본 발명의 배경 기술 및 일부 실시 예를 상세히 언급할 것이고, 그 예는 첨부된 도면에 도시되어 있다.
본 명세서에 설명된 발명의 개념은 더 큰 입자(예를 들어, 직경이 1마이크로미터보다 큰 입자)가 더 작은 입자보다 입사 레이저 빔에 의해 더 손상되기 쉽다는 관찰에 기초한다. 예를 들어, 더 큰 입자는 더 큰 표면적을 가지므로, 더 작은 표면적을 갖는 더 작은 입자보다 훨씬 더 많은 전력을 흡수하는 경향이 있다. 더 큰 입자는 또한 더 큰 표면적 및/또는 증가된 표면 불규칙성으로 인해 더 작은 입자보다 훨씬 더 많은 광을 산란시키는 경향이 있다. 예를 들어, 반경 R의 입자로부터 산란된 광의 상대적인 양은 입자 반경의 여섯제곱에 비례한다. 큰 입자가 광을 강하게 산란시키는 경향은 표면 검사 중 열 손상을 줄이기 위해 이용된다.
일 양태에서, 표면 검사 시스템은 선두 측정 지점을 사용하여 주 측정 지점의 검사 경로 내의 큰 입자의 존재를 결정하고, 조명의 상대적으로 높은 전력 부분이 큰 입자에 도달하기 전에 입사 조명 전력을 감소시키기 위한 제어 신호를 생성하는 조명 전력 제어 기능을 구현한다. 이러한 방식으로, 열 손상을 피할 수 있다. 주 측정 지점과 선두 측정 지점은 둘 다 공통의 결상 집광 대물 렌즈에 의해 하나 이상의 검출기에 개별적으로 결상된다.
큰 입자를 모니터링하고 조명 전력을 동적으로 조정함으로써, 엄격한 입자 감도 요건을 유지하면서 큰 입자 폭파(blow-up) 및 표면 손상을 피할 수 있다. 일부 실시 예에서, 큰 입자에 접근할 때 조명 전력은 낮은 레벨로 스위칭되고, 큰 입자가 통과된 후에 높은 전력 레벨로 다시 스위칭된다. 일부 실시 예에서, 조명 전력은 웨이퍼 중심을 스캔할 때, 또는, 대량의 산란광을 발생시키는 경향이 있는 노치(notch), 스크라이브 마크(scribe mark) 또는 웨이퍼 지지 구조와 같은, 구조적 피처 부근에서 스캔할 때 더 낮은 레벨로 유지된다.
도 1은 여기에 기술된 검사 방법을 수행하는 데 사용될 수 있는 표면 검사 시스템(100)의 일 실시 예의 단순화된 개략도이다. 단순화를 위해, 시스템의 일부 광학 컴포넌트는 생략되었다. 예로서, 폴딩 미러, 편광기, 빔 형성 광학계, 추가 광원, 추가 집광기 및 추가 검출기가 또한 포함될 수 있다. 이러한 모든 변형은 여기에 설명된 본 발명의 범위 내에 있다. 여기에 설명된 검사 시스템은 패터닝되지 않은 웨이퍼뿐만 아니라 패터닝된 웨이퍼를 검사하는 데에도 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조명원(101)은 웨이퍼(110) 쪽으로 지향되는 조명광의 빔(102)을 생성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템에 의해 경사각으로 웨이퍼(110)의 표면에 조명이 제공된다. 그러나, 일반적으로, 조명 서브시스템은 광 빔을 수직 입사각으로 시편에 지향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 시스템(100)은 경사 입사각 및 수직 입사각과 같은 상이한 입사각으로 시편에 다수의 광 빔을 지향시키도록 구성될 수 있다. 다수의 광 빔은 거의 동시에 또는 순차적으로 시편에 지향될 수 있다.
조명원(101)은 예를 들어, 레이저, 다이오드 레이저, 헬륨 네온 레이저, 아르곤 레이저, 고체 레이저, DPSS(diode pumped solid state) 레이저, 크세논 아크 램프, 가스 방전 램프, 및 LED 어레이 또는 백열 램프를 포함할 수 있다. 광원은 거의 단색인 광 또는 광대역 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 조명 서브시스템은 비교적 좁은 파장 대역을 갖는 광(예를 들어, 거의 단색인 광 또는 약 20nm 미만, 약 10nm 미만, 약 5 nm 미만, 또는 심지어 약 2nm 미만의 파장 범위를 갖는 광)을 일정한 시간 간격 동안 시편에 지향시키도록 구성된다. 따라서, 광원이 광대역 광원인 경우, 조명 서브시스템은 또한 시편에 지향되는 광의 파장을 제한할 수 있는 하나 이상의 스펙트럼 필터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 스펙트럼 필터는 대역 통과 필터 및/또는 에지 필터 및/또는 노치 필터일 수 있다.
조명광의 빔(102)은 조명 전력 제어 소자(103)에 지향된다. 조명 전력 제어 소자(103)는 컴퓨팅 시스템(140)으로부터 수신된 명령 신호(133)에 따라 조명광의 빔(102)의 광 출력을 제어하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(130)는 조명원(101)과 빔 스플리팅 소자(104) 사이의 조명 빔 경로 내에 위치되어, 표면 검사 스캔 동안 조명 전력을 동적으로 조정한다.
선호되는 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(103)는 고효율 저비용의 음향-광학 변조기(AOM, acousto-optic modulator)이다. AOM을 통해 전송되는 광 출력은 값비싼 고전압 드라이버 없이 고속 스위칭 기능을 제공하는 무선 주파수(RF, radio frequency) 드라이버에 의해 변조된다.
일반적으로, 조명 전력 제어 소자(103)는 입사광의 편광에 기초하여 입사광의 일부를 투과시키도록 적응될 수 있는 선택적 투과성의 광학 컴포넌트로 구현될 수 있다. 일부 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(103)는 (1/4 파장판과 같은) 파장판(wave plate) 및 편광 빔 스플리터를 포함한다. 이러한 구성에서, 파장판은 입사광의 편광을 변화시키는 데 사용될 수 있는 반면, 빔 스플리터는 하나 이상의 선택 편광(예를 들어, 선형 편광된 광)을 투과시키고 모든 다른 편광(예를 들어, 무작위, 원형 또는 타원형 편광된 광)을 반사하는 기능을 한다. 광의 일부를 반사함으로써, 파장판 및 빔 스플리터는 투과된 광의 세기 또는 전력 레벨을 감소시키는 기능을 한다. 그러나, 파장판 및 유사한 광학 컴포넌트(예를 들어, 뉴트럴 덴시티 필터(neutral density filter))는 스위치처럼 온(on)되고 오프(off)될 수 없으며, 대신 두 개의 별개의 전력 레벨을 제공하기 위해 빔 경로 안팎으로 이동되어야 한다. 경우에 따라 이러한 이동은 표면 검사 스캔 중에 동적인 전력 변경을 제공하기에 충분히 빠르지 않을 수 있다.
일부 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(103)는 "온" 상태와 "오프" 상태 사이에서 스위칭 가능한 전기-광학 물질을 포함한다. "온"일 때, 전기-광학 물질은 입사 광의 편광을 소정의 편광 배향으로 변화시킨다. 이러한 소위 "재-편광된(re-polarized) 광"은 그 후, 전기-광학 스위치로부터의 특정 편광 출력에 따라, 재-편광된 광의 일부만을 투과시킬 수 있는 편광 빔 스플리터에 공급될 수 있다. 재-편광된 광의 나머지 부분은 반사되어 폐기될 수 있다(예를 들어, 빔 덤프 물질에 의해 흡수될 수 있다). 몇몇 경우에, 전기-광학 물질은 수 나노초에서 수 마이크로초의 시간 범위 내에서 "온" 및 "오프" 상태 사이를 스위칭할 수 있다.
특정 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(103)는 포켈스 셀(Pockels Cell)로 알려진 고속 전기-제어 광학 셔터를 포함한다. 포켈스 셀은 조명원(101)에 의해 생성된 광이 자유롭게 통과할 수 있도록 "온" 상태로 설정될 수 있다. 큰 입자의 존재가 검출될 때, 포켈스 셀은 생성된 광의 편광을 편광 빔 스플리터에 의해 적어도 부분적으로 필터링될 수 있는 상이한 편광으로 변경하기 위해 "오프" 상태로 스위칭될 수 있다. "온" 및 "오프" 상태 사이를 스위칭하기 위해, 가변 전력 공급 장치에 의해 제공된 전압이 포켈스 셀에 공급되어, 전기-광학 물질(일반적으로, 전기-광학 결정)을 통과하는 광의 편광을 변경할 수 있다. 포켈스 셀에 공급되는 전압은 컴퓨팅 시스템(140)으로부터 전달되는 제어 신호(133)에 의해 결정될 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 일정한 전력 레이저 빔이 조명원(101)에 의해 생성된다. 빔(102)은 조명 전력 제어 소자(103)에 의해 2개의 별개의 전력 레벨(예를 들어, "안전한(safe)" 전력 레벨 및 "최고(full)" 전력 레벨)에서 제어된다. 안전한 전력 레벨은 큰 입자 위를 스캔할 때 열 손상을 방지하기 위해 최고 전력 레벨보다 실질적으로 낮을 수 있다. 예를 들어, 안전한 전력 레벨은 최고 전력 레벨의 몇 퍼센트(예를 들어, 약 1% 내지 약 50% 사이)일 수 있다. 일 실시 예에서, 안전한 전력 레벨은 최고 전력 레벨의 약 1%일 수 있다. 다른 가능성이 존재하며, 일반적으로 입사 레이저 전력뿐만 아니라 스캔되고 있는 입자의 크기 및 물질 조성에 따라 달라질 수 있다.
일부 다른 실시 예에서, 조명 전력 제어 소자(103)는 2개가 넘는 별개의 전력 레벨을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, AOM은 임의의 적절한 주파수에서 구동될 수 있고, 따라서 넓은 범위에 걸쳐 조명 전력을 변조할 수 있다. 또 다른 예에서, 포켈스 셀은 실질적으로 임의의 위상 시프트를 생성하도록 구동될 수 있고, 따라서 실질적으로 임의의 출력 전력 레벨을 생성하기 위해 편광 빔 스플리터와 결합될 수 있다. 일부 실시 예에서, 회로 및/또는 소프트웨어는 조명 전력 제어 소자(103)와 함께 포함되어, (예를 들어, 폐쇄 피드백 루프의 형태로) 연속적인 전력 레벨 조정을 제공할 수 있다.
일반적으로, 전력 제어 소자가 (예를 들어, 수 나노초에서 수 마이크로초 정도의) 상대적으로 빠른 응답 및 적어도 2개의 개별 전력 레벨(예를 들어, "안전한" 및 "최고" 전력 레벨)을 제공한다면, 본 발명은 조명원의 전력 레벨을 동적으로 변경하기 위한 임의의 적절한 기법을 포함할 수 있다.
조명 전력 제어 소자(103)를 통과한 후, 조명 빔은, 조명원(101)에 의해 생성된 조명 빔(102)으로부터 선두 조명 빔(106A) 및 주 조명 빔(106B)을 생성하는, 빔 스플리팅 소자(104)에 지향된다. 선두 조명 빔(106A) 및 주 조명 빔(106B)은 웨이퍼 표면에 지향된다. 웨이퍼의 표면에 도달하는 광은 편광, 세기, 크기 및 형상 등을 비롯한 하나 이상의 방식으로 변경될 수 있다. 도 1에 도시된 실시 예에서, 빔 스플리팅 소자(104)는 선두 조명 빔(106A) 및 주 조명 빔(106B)을 대물 렌즈(105)에 지향시킨다. 대물 렌즈(105)는 선두 조명 빔(106A) 및 주 조명 빔(106B)을 각각 웨이퍼(110) 상의 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108)에 집속시킨다.
선호되는 실시 예에서, 빔 스플리팅 소자(104)는 2개의 공간적으로 구별되는 측정 지점(107 및 108)을 조명한다. 선두 측정 지점(107)의 조명은 비교적 낮은 전력이고, 주 측정 지점(108)의 조명은 비교적 높은 전력이다. 일부 예에서, 선두 측정 지점의 전체 조명 전력은 주 측정 지점의 전체 조명 전력의 10% 미만이다. 선두 측정 지점의 전체 전력은 단지 큰 입자를 검출할 수 있을 만큼 충분히 높게 선택되는 반면, 주 측정 빔의 전체 전력은 검출 감도를 최대화하기 위하여, 가능한 한 높게 유지된다.
도 1에 도시된 실시 예에서, 웨이퍼 위치 결정 시스템(wafer positioning system)(125)은 선두 조명 빔(106A) 및 주 조명 빔(106B) 아래에서 웨이퍼(110)를 이동시킨다. 웨이퍼 위치 결정 시스템(125)은 웨이퍼 척(109), 동작(motion) 제어기(123), 회전 스테이지(121) 및 병진 스테이지(122)를 포함한다. 웨이퍼(110)는 웨이퍼 척(109) 상에 지지된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)는 기하학적 중심(150)이 회전 스테이지(121)의 회전축에 대략 정렬되도록 위치된다. 이러한 방식으로, 회전 스테이지(121)는 수용 가능한 허용 오차 내에서 특정 각속도(ω)로 그 기하학적 중심을 중심으로 웨이퍼(110)를 회전(spin)시킨다. 또한, 병진 스테이지(122)는 특정 속도(VT)로 회전 스테이지(121)의 회전축에 대략 수직인 방향으로 웨이퍼(110)를 병진시킨다. 동작 제어기(123)는 검사 시스템(100) 내에서 웨이퍼(110)의 원하는 스캔 동작을 달성하기 위해 회전 스테이지(121)에 의한 웨이퍼(110)의 회전(spinning)과 병진 스테이지(122)에 의한 웨이퍼(110)의 병진(translation)을 협동시킨다.
예시적인 동작 시나리오에서, 웨이퍼(110)의 기하학적 중심(150)에 위치한 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108)에서 검사가 시작된 후, 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108)이 웨이퍼(110)의 외주에 도달할 때(즉, R이 웨이퍼(110)의 반경과 동일할 때)까지 웨이퍼(110)는 회전되고 병진된다. 회전 스테이지(121)와 병진 스테이지(122)의 협동 동작으로 인해, 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108)에 의해 조명된 지점들의 궤적(locus)은 웨이퍼(110)의 표면 상에 나선형 경로를 그린다. 웨이퍼(110)의 표면 상의 나선형 경로는 검사 트랙(127)(전체가 도시되지 않음)으로 지칭된다. 예시적인 검사 트랙(127)의 일부가 도 2에 TRACKi으로서 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108)은 웨이퍼(110)의 기하학적 중심으로부터 거리 R만큼 떨어져 위치해 있다. 선호되는 실시 예에서, 선두 측정 지점(107)은 크기 및 세기 프로파일 면에서 주 측정 지점(108)과 매우 유사하다. 또한, 선두 측정 지점(107)은 웨이퍼 평면에서의 스캔 경로를 따라 주 측정 지점(108)보다 특정 거리 D만큼 앞서 위치한다.
도 7은, 예를 들어, 도 1에 도시된 빔 스플리팅 소자(104)로서 구현될 수 있는 빔 스플리팅 소자의 실시 예(160)를 도시한다. 실시 예(160)는 쐐기형 광학 소자(167)를 포함하는 쐐기형 미러 빔 스플리터이다. 광학 소자(167)의 입사면(162)은 입사 빔(161)의 작은 비율(예를 들어, 10% 미만)이 공기-코팅 계면에서 입사면으로부터 반사되게 하는 광학 코팅을 포함한다. 반사된 광(164)은 선두 측정 빔을 형성한다. 입사 빔(161)의 나머지 부분은 광학 소자(167)를 통과하여, 미러 코팅을 포함하는 광학 소자(167)의 후면(163)으로부터 반사된다. 입사면(162)에서, 빔의 큰 비율이 쐐기-코팅 계면을 통해 투과된다. 투과된 빔(165)은 선두 측정 빔으로부터 공간적으로 변위된 주 측정 빔을 형성한다. 입사광의 작은 부분은 쐐기형 광학 소자(167) 내에 갇힌 채로 남아 있고, 내부에서 다시 반사된다. 이 광의 일부는 쐐기-코팅 계면을 통과하여 빔(166)을 형성한다. 이 광은 폐기된다(예를 들어, 검사 시스템(100)의 다른 소자에 의해 흡수된다).
도 8은, 예를 들어, 도 1에 도시된 빔 스플리팅 소자(104)로서 구현될 수 있는 빔 스플리팅 소자의 실시 예(170)를 도시한다. 실시 예(170)는 DOE(diffractive optical element)(171)를 포함하는 DOE 기반의 빔 스플리터이다. 입사 빔(173)은 DOE(171)에 의해 상이한 방향으로 정렬된 상이한 회절 차수로 분산된다. 분산된 광은 광학계(172)에 의해 대략 시준되어, 미러(174)에 의해 웨이퍼(110) 쪽으로 지향된다. 일 예에서, -1차 회절 광은 선두 측정 빔으로서 사용되는 빔(175)을 형성하고, +1차 회절 광은 주 측정 빔으로서 사용되는 빔(176)을 형성하며, 고차 회절 광은 폐기되는 빔(177)을 형성한다.
도 9는, 예를 들어, 도 1에 도시된 빔 스플리팅 소자(104)로서 구현될 수 있는 빔 스플리팅 소자의 실시 예(180)를 도시한다. 실시 예(180)는 직사각형 형상의 광학 소자(187)를 포함하는 평행 판 빔 스플리터이다. 광학 소자(187)의 입사면(182)은 입사 빔(181)의 작은 비율(예를 들어, 10% 미만)이 공기-코팅 계면에서 입사면으로부터 반사되도록 하는 광학 코팅을 포함한다. 반사된 광(184)은 선두 측정 빔을 형성한다. 입사 빔(181)의 나머지 부분은 광학 소자(187)를 통과하여 미러 코팅을 포함하는 광학 소자(187)의 후면(183)으로부터 반사된다. 입사면(182)에서, 빔의 큰 비율이 공기-코팅 계면을 통과하여 투과된다. 투과된 빔(185)은 선두 측정 빔으로부터 공간적으로 변위된 주 측정 빔을 형성한다. 입사광의 작은 부분은 광학 소자(187) 내에 갇힌 채로 남아 있고 내부에서 다시 반사된다. 이 광의 일부는 공기-코팅 계면을 통과하여 빔(186)을 형성한다. 이 광은 폐기된다(예를 들어, 검사 시스템(100)의 다른 소자에 의해 흡수된다).
일 양태에서, 검사 시스템(100)은 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108) 둘 다에서 일정한 집광 각도의 범위에 걸쳐 웨이퍼(110)로부터 산란 및/또는 반사된 광을 집광 광학계 서브시스템의 하나 이상의 웨이퍼 이미지 평면 상에 결상하도록 이용되는 결상 집광 대물 렌즈(111)를 포함한다. 결상 기반 집광 설계는 하나 이상의 웨이퍼 이미지 평면에서 주 측정 지점의 이미지로부터 선두 측정 지점의 이미지를 공간적으로 분리한다. 이는 주 측정 지점과 선두 측정 지점 사이의 이격 거리 D가 상당히 작더라도(예를 들어, 250마이크로미터 미만), 주 측정 지점 및 선두 측정 지점과 관련된 산란된 신호가 독립적으로 검출되도록 한다. 일 실시 예에서, 이격 거리 D는 대략 150마이크로미터이다. 또한, 주 측정 지점으로부터 산란된 광이 선두 측정 지점으로부터 산란된 광과 섞이지 않기 때문에 결상 기반 집광 설계는 신호 검출의 동적 범위를 개선한다.
집광 대물 렌즈(111)의 특정한 공칭 배향이 도 1에 도시되어 있지만, 웨이퍼 표면에 대한 집광 대물 렌즈의 배향은, 예를 들어, 입사각 및/또는 웨이퍼의 토포그래피 특성에 따라 적절하게 배열될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 결상 대물 렌즈(111)는 선두 측정 지점(107) 및 주 측정 지점(108) 둘 다로부터 산란 및/또는 반사된 광을 결상한다. 결상된 광의 일부(112)는 주 측정 지점(108)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련되어 있고, 결상된 광의 일부(113)는 선두 측정 지점(107)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련되어 있다. 도 1, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 집광 광학계는, 레이저 전력 측정 채널이 주 측정 채널의 대부분의 광학 소자를 공유하도록 설계된다.
일 양태에서, 결상 대물 렌즈(111)에 의해 집광된 광은 주 결상 검출기에 지향된 신호로부터 레이저 전력 측정 신호 및 주 측정 신호의 작은 부분을 분리(split off)하는 집광 빔 스플리터(114)를 통과한다. 집광 빔 스플리터(114)의 빔 스플리팅 소자는 선두 빔 검출을 위한 충분한 광을 제공하면서, 주 측정 채널로부터의 신호 손실을 최소화하도록 설계된다. 이러한 방식으로, 주 결함 채널은 원하는 웨이퍼 처리량으로 결함 검출 요건을 충족시키기에 충분한 신호 대 잡음비를 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 결상된 광의 비교적 큰 부분이 결상 검출기(120)에 지향된다. 일부 예에서, 결상 대물 렌즈(111)에 의해 집광된 결상된 광의 90%가 넘는 광이 결상 검출기(120)에 지향된다. 일부 예에서, 결상 대물 렌즈(111)에 의해 집광된 결상된 광의 95%가 넘는 광이 결상 검출기(120)에 지향된다. 일부 예에서, 결상 대물 렌즈(111)에 의해 집광된 결상된 광의 99%가 넘는 광이 결상 검출기(120)에 지향된다.
일부 실시 예에서, 집광 빔 스플리터(114)의 빔 스플리팅 소자는 비교적 큰 비율의 입사광을 결상 검출기(120)를 향해 반사하고 비교적 작은 비율의 입사광을 레이저 전력 관리(LPM, laser power management) 검출기(130)를 향해 투과시키는 코팅을 포함한다. 일부 실시 예에서, 코팅은 빔 스플리팅 소자 상에 균일하게 도포되어, 반사된 광의 비율이 빔 스플리팅 소자에 걸쳐 공간적으로 균일하다.
그러나, 또 다른 양태에 있어서, 빔 스플리팅 소자는 빔 스플리팅 소자를 가로지르는 위치에 따라 반사되는 광의 비율이 변하도록, 애퍼처(예를 들어, 코팅 애퍼처)을 포함한다. 도 5a는 결상 대물 렌즈(111)의 시야 내의 웨이퍼의 이미지를 도시한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 큰 입자(126)는 시야 내에 위치된다. 본 발명자들은 큰 입자로부터 산란된 광의 상당 부분이 조명 방향을 따라 산란된다는 것을 발견했다. 도 5a는 전방 산란광(192)(즉, 조명 방향으로 투영됨)을 도시한다. 또한, 큰 입자(126)로부터 산란된 광의 상당 부분은 후방 산란광(191)(즉, 조명 방향과 반대 방향으로 투영됨)이다. 큰 입자의 존재에 대한 선두 측정 지점의 검출 감도를 향상시키기 위해, 집광 빔 스플리터(114)에 애퍼처가 도입되어, 시야 내의 다른 영역들에 비해, 전방 및 후방 산란광의 영역에서 LPM 검출기(130) 쪽으로의 더 높은 투과율을 가능하게 한다. 일 예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 애퍼처(193)는 영역(194) 내에 집광 빔 스플리터(114)에 입사하는 거의 모든 광을 결상 검출기(120) 쪽으로 반사하는 고반사 영역(194)을 포함한다. 또한, 애퍼처(193)는 고반사 영역(194)보다 덜 반사하는 반사 영역(195)을 포함한다. 영역(195) 내에서 집광 빔 스플리터(114)에 입사하는 광은 결상 검출기(120) 쪽으로 부분적으로 반사되고, LPM 검출기(130) 쪽으로 부분적으로 투과된다. 일부 실시 예에서, 영역(195) 내에서 집광 빔 스플리터(114)에 입사하는 광의 2% 미만이 LPM 검출기(130) 쪽으로 부분적으로 투과된다.
결상 검출기(120)는, 일반적으로, 검출된 광을, 검출된 시야 내의 검출된 웨이퍼(110)의 이미지를 나타내는 전기 신호로 변환하는 기능을 한다. 일반적으로, 결상 검출기(120)는 당 업계에 공지된 실질적으로 임의의 광 검출기(photodetector)를 포함할 수 있다. 그러나, 원하는 검출기의 성능 특성, 검사될 시편의 유형 및 조명의 구성에 기초하여 특정 검출기가 본 발명의 하나 이상의 실시 예 내에서 사용되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 검사에 이용 가능한 광의 양이 비교적 적다면, 시스템의 신호 대 잡음비 및 처리량을 증가시키기 위해 TDI(time delay integration) 카메라와 같은 효율 향상 검출기가 사용될 수 있다. 그러나 검사에 사용할 수 있는 광의 양과 수행되는 검사의 유형에 따라 CCD(charge-coupled device) 카메라, 광 다이오드 어레이, 광전관(phototube) 및 광전자증배관(PMT, photomultiplier tube)과 같은 다른 검출기가 사용될 수 있다.
결상 검출기(120)는 명시야, 암시야 및 공초점과 같은 다양한 결상 모드로 구현될 수 있다. 명시야, 암시야 및 위상차(phase contrast)와 같은 다양한 결상 모드는 상이한 애퍼처 또는 푸리에 필터를 사용함으로써 구현될 수 있다. 미국 특허 제7,295,303호 및 제7,130,039호는 본 명세서에 참조로 포함되며, 이들 결상 모드를 보다 상세히 설명한다. 또 다른 예(도시되지 않음)에서, 검출기는 더 큰 시야각에서 집광된 산란된 광을 결상함으로써 암 시야 이미지를 생성한다. 또 다른 예에서, 입사 지점(115)과 정합하는 핀홀이, 공초점 이미지를 생성하기 위해 검출기(예를 들어, 검출기(120)) 앞에 배치될 수 있다. 미국 특허 제6,208,411호는 본 명세서에 참조로 포함되며, 이들 결상 모드를 보다 상세히 설명한다. 또한, 표면 검사 시스템(100)의 다양한 양태가 미국 특허 제6,271,916호 및 미국 특허 제6,201,601호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 참조로 포함된다.
또 다른 양태에서, 집광 빔 스플리터(114)를 통해 투과된 광의 부분은 집광 광학계 시스템의 동공면(pupil plane)에 대략 위치된 헤이즈 필터(116)를 통과한다. 웨이퍼(110)의 표면은 완벽히 평평하지는 않고 연마되어 있지 않다. 결과적으로, 배경 신호가 LPM 검출기(130)에 의해 검출될 것이다. 헤이즈 필터(116)는 이 배경 신호를 억제하여, 검출된 신호의 신호 대 잡음비를 개선한다. 본 발명자들은 웨이퍼의 헤이즈가 공간적으로 균일하지 않으며, 실제로 전방 산란광에 강하게 의존한다는 것을 발견했다. 큰 입자의 존재에 대한 선두 측정 지점의 검출 감도를 향상시키기 위해, 애퍼처가 헤이즈 필터로서 동공면(117)에 도입된다. 애퍼처는 전방 산란광의 상당 부분을 차단하도록 구성된다. 도 6에 도시된 일 예에서, 애퍼처(196)는 도 5a에 도시된 전방 산란광을 거의 모두 차단하고 도 5a에 도시된 후방 산란광을 대부분 투과시키는 고반사 영역(198)을 포함한다.
또 다른 양태에서, 선두 측정 지점 또는 주 측정 지점의 이미지를 선택적으로 차단하기 위해, LPM 검출기 앞의 웨이퍼 이미지 평면 근처의 빔 경로에 암흑화 소자(예를 들어, 에지 마스크)가 위치된다. 이것은 교정 목적, 빔 선택 또는 다른 구성을 위해 사용될 수 있다. 일부 예에서, 웨이퍼 이미지 평면에 있는 빔 차단 마스크가 검출기의 동적 범위를 개선한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 검사 시스템(100)은, 주 측정 지점(108)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련된 결상된 광의 부분(112)의 빔 경로 내의 웨이퍼 이미지 평면(118)에 또는 웨이퍼 이미지 평면(118) 근처에 암흑화 소자(119)를 포함한다. 이러한 방식으로, 선두 측정 지점(107)으로부터 나오는 산란광만이 LPM 검출기(130) 상에 투영된다.
LPM 검출기는, 일반적으로, 검출된 광을, 주 측정 지점, 선두 측정 지점, 또는 둘 다로부터 산란된 광의 양을 나타내는 전기 신호로 변환하는 기능을 한다. 일부 실시 예에서, LPM 검출기는 결상 검출기이다. 그러나, 일부 다른 실시 예에서, LPM 검출기는 주 측정 지점, 선두 측정 지점, 또는 둘 다로부터 산란된 광의 양을 나타내는 단일 출력 신호를 생성하도록 구성된 비결상(non-imaging) 검출기이다. 단일 출력 신호는 높은 처리량으로 큰 입자를 효율적으로 검출할 수 있게 한다.
일반적으로, LPM 검출기는 당 업계에 공지된 실질적으로 임의의 광 검출기를 포함할 수 있다. 그러나, 원하는 검출기의 성능 특성, 검사될 시편의 유형 및 조명의 구성에 기초하여 특정 검출기가 본 발명의 하나 이상의 실시 예 내에서 사용되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 검사에 이용 가능한 광의 양이 비교적 적다면, 시스템의 신호 대 잡음비 및 처리량을 증가시키기 위해 TDI 카메라와 같은 효율 향상 검출기가 사용될 수 있다. 그러나, 검사에 사용할 수 있는 광의 양과 수행되는 검사의 유형에 따라 CCD 카메라, 광 다이오드 어레이, 광전관 및 광전자증배관(PMT)과 같은 다른 검출기가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에서, 단일 검출기(예를 들어, 개별 PMT)가 LPM 검출기(130)로서 사용되어 선두 측정 지점으로부터 산란된 광만을 검출한다. LPM 검출기(130)의 출력 신호(131)는 큰 입자의 존재를 결정하기 위한 처리를 위해 컴퓨팅 시스템(140)에 전달된다.
도 10은 또 다른 실시 예(200)의 검사 시스템을 도시한다. 검사 시스템(200)은 검사 시스템(100)과 유사한 번호의 소자를 공유한다. 도 10에 도시된 실시 예에서, 선두 측정 지점 및 주 측정 지점으로부터 산란된 광을 개별적으로 검출하여 상이한 전력 레벨에서의 신호 정보를 얻기 위해 2개의 상이한 검출기가 이용된다. 도 10에 도시된 바와 같이, LPM 검출기(130)는 선두 측정 지점으로부터 산란된 광만을 검출하고, 검출된 광을 나타내는 신호(131)를 컴퓨팅 시스템(140)으로 전달한다. 또한, 검사 시스템(200)은, 주 측정 지점으로부터 산란된 광만을 검출하도록 구성된 LPM 검출기(135)(예를 들어, 단일 PMT)를 포함한다. 코너 큐브(corner cube)(134)가 주 측정 지점(108)으로부터 결상된 광의 일부를 검출기(135) 쪽으로 지향시킨다. LPM 검출기(135)의 출력 신호(136)는 큰 입자의 존재를 결정하기 위한 처리를 위해 컴퓨팅 시스템(140)에 전달된다.
도 11은 또 다른 실시 예(300)의 검사 시스템을 도시한다. 검사 시스템(300)은 검사 시스템(100)과 유사한 번호의 소자를 공유한다. 도 11에 도시된 실시 예에서, 선두 측정 지점 및 주 측정 지점으로부터 산란된 광을 개별적으로 검출하여 신호 정보를 얻기 위해 어레이 검출기(310)가 이용된다. 도 11에 도시된 바와 같이, LPM 검출기(310)는 선두 측정 지점으로부터 산란된 광을 검출하고, 검출된 광을 나타내는 신호(139)를 컴퓨팅 시스템(140)에 전달한다. 또한, LPM 검출기(310)는 주 측정 지점으로부터 산란된 광을 검출하고 검출된 광을 나타내는 신호(138)를 컴퓨팅 시스템(140)에 전달한다. 어레이 검출기(310)에서의 포화(saturation)를 피하기 위해 주 측정 지점으로부터 결상된 광의 광학 경로에 감쇠 소자(attenuation element)(137)가 위치한다. 일부 실시 예에서, 검출기 해상도를 증가시키고, 어레이 검출기(310)에 입사하는 선두 측정 지점 및 주 측정 지점 둘 다를 결상하기 위한 결상 모드에서 검출 소자들의 어레이(예를 들어, 32픽셀 선형 PMT 어레이)가 사용된다.
도 12는 또 다른 실시 예(400)의 검사 시스템을 도시한다. 검사 시스템(400)은 검사 시스템(100)과 유사한 번호의 소자를 공유한다. 도 12에 도시된 실시 예에서, 집광 결상 대물 렌즈(401)는, 집광 빔 스플리터를 사용하지 않으면서, 이미지 평면(118)에 있는 공간적으로 분리된 위치에, 선두 측정 지점으로부터 산란된 광을 결상하고 주 측정 지점으로부터 산란된 광을 결상하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 주 측정 지점(108)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련된 모든 결상된 광 및 선두 측정 지점(107)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련된 모든 결상된 광은 분리된 위치에서의 검출에 이용 가능하다. 도 12에 도시된 실시 예에서, 결상 검출기(120)는, 주 측정 지점(108)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련된 결상된 광의 빔 경로 내의 웨이퍼 이미지 평면(118) 근처에 위치된다. 유사하게, LPM 검출기(130)는, 선두 측정 지점(107)으로부터 산란 및/또는 반사된 광과 관련된 결상된 광의 빔 경로 내의 웨이퍼 이미지 평면(118) 근처에 위치된다. 일반적으로, 이미지 평면(118)에서의 공간적으로 분리된 빔을 각각의 검출기 쪽으로 지향시키기 위해 부가적인 광학 소자(도시되지 않음)가 포함될 수 있다.
또 다른 양태에서, 컴퓨팅 시스템(140)은 선두 측정 지점으로부터 검출된 검출 신호의 변화에 기초하여 스캔 경로 내에 있는 큰 입자의 크기를 결정하도록 구성된다. 입자 크기에 기초하여, 조명 전력은 입자 폭발 및 그로 인해 발생하는 웨이퍼 표면 상의 오염 물질의 확산을 회피하는 레벨로 감소된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 큰 입자(126)는 스캔 경로 상에 있으며, 선두 측정 지점(107)에 접근한다. 큰 입자(126)는 먼저 선두 측정 지점(107)을 통과할 것이고, 잠시 후에 주 측정 지점(108) 아래를 통과할 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 선두 측정 지점(107)은 이격 거리 D만큼 주 측정 지점(108)으로부터 분리되어 있다. 이 예에서, 이격 거리 D는 약 150마이크로미터이다. 큰 입자(126)가 거리 D를 이동하는 데 걸리는 시간에, 검사 시스템(100)은 큰 입자(126)의 존재를 감지하고, 그 크기를 추정하고, 큰 입자(126)가 주 측정 지점(108)의 시야 내에 있는 시간 동안 조명 전력을 감소시켜야 한다.
도 3은 하나의 동작 시나리오에서 검출기(130)로부터 컴퓨팅 시스템(140)에 전달되는 신호(131)의 시간 플롯을 나타낸다. 컴퓨팅 시스템(140)은 각각의 측정 시간에 선두 측정 지점(107)으로부터 수신된 산란된 광의 양을 나타내는 신호(131)의 연속적인 인스턴스를 검출기(130)로부터 수신한다. 컴퓨팅 시스템(140)은 이 신호의 진폭을 미리 결정된 임계 값(VT H)과 비교하여, 산란된 광의 양이 임계 값을 초과하는지의 여부를 결정한다. 도 3을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(140)은 시간(TLP1)에 신호(131)가 미리 결정된 임계 값(VT H)을 초과하고 일정 기간(ΔTLP1) 동안 VT H 보다 높게 유지된다고 결정한다. 이 시점에서, 컴퓨팅 시스템(140)은 높은 에너지의 조명으로 큰 입자를 도즈(dose)하는 것을 피하기 위해 언제 조명 전력이 감소되어야 하는지 및 언제 조명 전력이 후속적으로 복원되어야 하는지를 추정한다. 일 예에서, 컴퓨팅 시스템은, 알려진 이격 거리 D를, 검사 중인 웨이퍼 표면의 알려진 속도(예를 들어, VS = ω*R + VT)로 나눔으로써 선두 측정 지점(107)과 주 측정 지점(108) 사이의 지연 시간(TD)을 추정한다. (선두 측정 지점의 크기가 주 측정 지점의 크기와 거의 같다고 가정할 때) 조명 전력을 줄여야 하는 최소 시간 길이는 선두 측정 지점에서 큰 입자가 감지된 기간(ΔTLP1)이다. 또한, 컴퓨팅 시스템(140)은 기간(ΔTLP1)의 양단에 버퍼 시간(TB)을 추가하여, ΔTLP1 + 2*TB의 지속 기간을 갖는 감소된 전력 간격에 도달한다. 컴퓨팅 시스템(140)은 명령 신호(133)를 조명 전력 제어 소자(102)에 전달하여, 시간(TRPI START)에 감소된 전력 간격을 개시한다. TRPI START는 TLP1로부터 TD-TB의 양만큼 시간 상 진행되었다. 유사하게, 컴퓨팅 시스템(140)은 명령 신호(133)를 조명 전력 제어 소자(102)에 전달하여 시간(TRPI STOP)에 감소된 전력 간격을 종료한다. (예를 들어, 양자화 효과 등에 기인한) 입자의 크기 및 그 위치의 추정에서의 임의의 오차를 수용하기 위해, 감소된 전력 간격에 버퍼 시간이 더해진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 선두 측정 지점(107)으로부터 검출된 광의 양을 나타내는 신호(131)는, 조명 전력이 감소되는 감소된 전력 간격 동안 소거(mute)된다.
도 4는 또 다른 동작 시나리오에서 검출기(130)로부터 컴퓨팅 시스템(140)에 전달되는 신호(131)의 시간 플롯을 나타낸다. 이 동작 시나리오에서는 두 개의 큰 입자가 연속적으로 검출된다. 도 4를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(140)은 시간(TLP1)에 신호(131)가 미리 결정된 임계 값(VT H)을 초과하고 일정 기간(ΔTLP1) 동안 VT H보다 높게 유지된다고 결정한다. 이 시점에서, 컴퓨팅 시스템(140)은 높은 에너지의 조명으로 제1 큰 입자를 도즈하는 것을 피하기 위해 언제 조명 전력이 감소되어야 하는지 및 언제 조명 전력이 후속적으로 복원되어야 하는지를 추정한다. 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템은 선두 측정 지점(107)과 주 측정 지점(108) 사이의 지연 시간(TD)을 추정하고, 지속 기간(ΔTLP1 + 2*TB)을 가진 감소된 전력 간격을 결정한다. 컴퓨팅 시스템(140)은 명령 신호(133)를 조명 전력 제어 소자(102)에 전달하여, 시간(TRPI1 START)에 감소된 전력 간격을 개시하고, 시간(TRPI1 STOP)에 감소된 전력 간격을 종료한다. TRPI1 START는 TLP1로부터 TD-TB의 양만큼 시간 상 진행되었다. 감소된 전력 간격 동안, 신호(131)는 소거된다. 그러나 후속적인 큰 입자들에 대한 모니터링을 계속하기에 충분한 신호 레벨이 존재한다. 이는, 감소된 전력 간격 동안, 감소된 미리 결정된 임계 값(VT L)을 도입함으로써 달성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(140)은 신호(131)가 시간(TLP2)에 감소된 미리 결정된 임계 값(VT L)을 초과하고 일정 기간(ΔTLP2) 동안 VT L보다 높게 유지된다고 결정한다. 이 시점에서, 컴퓨팅 시스템(140)은 높은 에너지의 조명으로 제2 큰 입자를 도즈하는 것을 피하기 위해 언제 조명 전력이 감소되어야 하는지 및 언제 조명 전력이 후속적으로 복원되어야 하는지를 추정한다. 컴퓨팅 시스템은 선두 측정 지점(107)과 주 측정 지점(108) 사이의 지연 시간(TD)을 추정하고, 지속 기간(ΔTLP2 + 2*TB)을 가진 감소된 전력 간격을 결정한다. 컴퓨팅 시스템(140)은 명령 신호(133)를 조명 전력 제어 소자(102)에 전달하여, 시간(TRPI2 START)에 감소된 전력 간격을 개시하고, 시간(TRPI2 STOP)에 감소된 전력 간격을 종료한다. TRPI2 START는 TLP2로부터 TD-TB의 양만큼 시간 상 진행되었다. 제2 감소된 전력 간격의 종료 후에, 조명 전력은, 미리 결정된 임계 값(VT H)의 사용과 함께, 정상 레벨로 복귀된다.
검사 시스템(100, 200, 300 및 400)은 또한 검출기에 의해 검출된 산란된 신호를 처리하기 위해 필요한 다양한 전자 부품(도시되지 않음)을 포함한다. 예를 들어, 시스템(100, 200, 300 및 400)은 검출기로부터 신호를 수신하고 미리 결정된 양만큼 신호를 증폭하는 증폭기 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 증폭된 신호를 컴퓨팅 시스템(140) 내에서 사용하기에 적합한 디지털 포맷으로 변환하기 위해 아날로그-디지털 변환기(ADC, analog-to-digital converter)(도시되지 않음)가 포함된다. 일 실시 예에서, 프로세서(141)는 전송 매체에 의해 ADC에 직접 커플링될 수 있다. 대안적으로, 프로세서(141)는 ADC에 커플링된 다른 전자 부품으로부터 신호를 수신할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세서는 전송 매체 및 임의의 개재 전자 부품에 의해 ADC에 간접적으로 커플링될 수 있다.
일반적으로, 컴퓨팅 시스템(140)은 각각의 검출기로부터 얻어진 전기 신호를 사용하여 웨이퍼의 피처, 결함 또는 광 산란 특성을 검출하도록 구성된다. 컴퓨팅 시스템(140)은 당 업계에 공지된 임의의 적절한 프로세서(들)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(140)은 당 업계에 공지된 임의의 적절한 결함 검출 알고리즘 또는 방법을 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템(140)은 다이-데이터베이스(die-to-database) 비교 또는 임계 알고리즘을 사용하여 시편 상의 결함을 검출할 수 있다.
또한, 검사 시스템(100, 200, 300 및 400)은 오퍼레이터로부터의 입력을 수용하기에 유용한 주변 장치(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치스크린 등) 및 오퍼레이터에게 출력을 디스플레이하기에 유용한 주변 장치(예를 들어, 디스플레이 모니터)를 포함할 수 있다. 오퍼레이터로부터의 입력 명령은 조명 전력을 제어하는 데 사용되는 임계 값을 조정하기 위해 컴퓨팅 시스템(140)에 의해 사용될 수 있다. 결과적인 전력 레벨은 디스플레이 모니터 상에서 오퍼레이터에게 그래픽으로 제시될 수 있다.
검사 시스템(100, 200, 300 및 400)은 프로세서(141) 및 일정량의 컴퓨터 판독 가능 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 여기에 기술된 전력 제어 및 결함 검출 기능을 실행하게 하는 프로그램 코드를 저장하는 일정량의 메모리(144)를 포함한다.
선두 측정 지점 및 주 측정 지점을 참조하여 조명 전력 제어가 전술되었지만, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템은 또한 다중 지점 표면 검사 시스템과 유사하게 적용될 수 있다. 다중 지점 검사 시스템에서는, 다수의 선두 및 주 조명 지점이 동시에 이용된다. 조명광은 하나 이상의 조명원으로부터 이들 조명 지점에 공급된다. 일반적으로, 검사 결과가 검사 트랙의 연속적인 부분들 사이에서 인터리브될 수 있고 검출기에서의 누화가 최소화되도록, 선두 측정 지점 및 주 측정 지점의 세트는 지점의 세트 사이에 상당한 간격을 두고 구성된다. 미국 특허 공개 제2009/0225399호는 본 명세서에 참고로 포함되며, 다중 지점 스캔 기법을 보다 상세히 설명한다.
도 13은 웨이퍼 표면에 열적 손상을 유발하지 않으면서 결함 감도를 개선하기 위해 큰 입자를 모니터링하고 조명 전력을 제어하는 데 유용한 예시적인 방법(500)의 흐름도를 도시한다. 일부 비제한적인 예에서, 도 1, 도 10 및 도 11을 각각 참조하여 기술된 검사 시스템(100, 200, 300 및 400)은 방법(500)을 구현하도록 구성된다. 그러나, 일반적으로, 방법(500)의 구현은 본 명세서에 설명된 특정 실시 예에 의해 제한되지 않는다.
블록(501)에서, 주 조명 빔을 주 측정 지점을 조명하고 선두 조명 빔을 선두 측정 지점을 조명하여 시편의 표면이 조명된다.
블록(502)에서, 결상 대물 렌즈의 웨이퍼 이미지 평면에서의 분리된 위치들에, 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양 및 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양이 결상된다.
블록(503)에서, 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양과 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양은, 결상 검출기 쪽으로 지향된 주 측정 채널과, 하나 이상의 LPM 검출기 쪽으로 지향된 LPM 채널로 분리된다.
블록(504)에서, 주 조명 빔 및 선두 조명 빔의 광 출력은 하나 이상의 LPM 검출기 중 한 LPM 검출기에 의해 검출된 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양에 기초하여 조정된다.
시편을 검사하는 데 사용될 수 있는 검사 시스템 또는 도구에 대한 다양한 실시 예가 본 명세서에서 설명된다. 본 명세서에서 "시편(specimen)"이라는 용어는 웨이퍼, 레티클, 또는, 결함이나, 피처나, 당 업계에 공지된 다른 정보(예를 들어, 헤이즈의 양 또는 필름 특성)를 확인하기 위해 검사될 수 있는, 임의의 다른 샘플을 지칭하는 데 사용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "웨이퍼(wafer)"라는 용어는 일반적으로 반도체 또는 비반도체 물질로 형성된 기판을 지칭한다. 예로는 단결정 실리콘, 갈륨 비화물 및 인듐 인화물이 있지만 이에 국한되지는 않는다. 이러한 기판은 일반적으로 반도체 제조 설비에서 발견 및/또는 처리될 수 있다. 몇몇 경우에, 웨이퍼는 기판(즉, 베어 웨이퍼)만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼는 기판 상에 형성된 하나 이상의 상이한 물질의 층을 포함할 수 있다. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 층은 "패터닝되거나(pattenred)" 또는 "패터닝되지 않거나(unpatterned)" 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 반복 가능한 패턴 피처를 갖는 복수의 다이를 포함할 수 있다.
"레티클(reticle)"은 레티클 제조 공정의 임의의 스테이지에서의 레티클이거나, 반도체 제조 설비에서의 사용을 위해 릴리스될 수 있거나 릴리스되지 않을 수 있는 완성된 레티클일 수 있다. 레티클 또는 "마스크(mask)"는 일반적으로, 실질적으로 투명한 기판으로서, 그 투명한 기판 위에 형성되고 패턴으로 구성된 실질적으로 불투명한 영역을 갖는 실질적으로 투명한 기판으로서 정의된다. 기판은, 예를 들어, 석영과 같은 유리 물질을 포함할 수 있다. 레티클은, 레티클 상의 패턴이 레지스트에 전사될 수 있도록 리소그래피 공정의 노광 단계 동안 레지스트로 덮인 웨이퍼 위에 배치될 수 있다.
하나 이상의 예시적인 실시 예에서, 기술된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능은 하나 이상의 명령어 또는 코드로서 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장되거나 컴퓨터 판독 가능 매체를 통해 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는, 한 장소에서 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는, 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체 둘 다를 포함한다. 저장 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 제한 없는 예로서, 그러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM이나 다른 광 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지나 다른 자기 스토리지 디바이스, 또는 명령어 및 데이터 구조의 형태로 된 원하는 프로그램 코드 수단을 전달하거나 저장하는 데 사용될 수 있고 범용 또는 특수 목적 컴퓨터나 범용 또는 특수 목적 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속(connection)이 적절하게 컴퓨터 판독 가능 매체로 지칭된다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선(twisted pair), 디지털 가입자 회선(DSL, digital subscriber line), 또는 적외선, 무선 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술을 사용하여 웹 사이트, 서버 또는 기타 원격 소스로부터 소프트웨어가 전송된다면, 해당 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL, 또는 적외선, 무선 및 마이크로웨이브와 같은 무선 기술은 매체의 정의에 포함된다. 본 명세서에서 사용되는 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(laser disc), 광 디스크(optical disc), DVD(digital versatile disc), 플로피 디스크(floppy disk) 및 블루 레이 디스크(blue-ray disc)를 포함하는데, 디스크(disk)가 일반적으로 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, 디스크(disc)는 레이저를 이용해 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기의 조합은 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
특정한 구체적인 실시 예가 교시 목적을 위해 전술되었지만, 이 특허 문헌의 교시는 일반적인 적용 가능성을 가지며 전술한 특정 실시 예에 한정되지 않는다. 일 예에서, 검출기(130)는 섬유 어레이로 대체될 수 있다. 일 예에서, 검사 시스템(100)은 둘 이상의 광원(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이들 광원은 상이하게 또는 동일하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원은, 동일하거나 상이한 시간에 동일하거나 상이한 입사각으로 웨이퍼의 동일하거나 상이한 조명 영역에 지향될 수 있는 상이한 특성들을 갖는 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 광원은 여기에 설명된 실시 예들 중 임의의 실시 예에 따라 구성될 수 있다. 또한, 광원들 중 하나는 본 명세서에 기술된 실시 예들 중 임의의 실시 예에 따라 구성될 수 있고, 또 다른 광원은 당 업계에 공지된 임의의 다른 광원일 수 있다. 일부 실시 예에서, 검사 시스템은 둘 이상의 조명 영역에 걸쳐 동시에 웨이퍼를 조명할 수 있다. 다수의 조명 영역은 공간적으로 중첩될 수 있다. 다수의 조명 영역은 공간적으로 구별될 수 있다. 일부 실시 예에서, 검사 시스템은 상이한 시간에 둘 이상의 조명 영역에 걸쳐 웨이퍼를 조명할 수 있다. 상이한 조명 영역들은 일시적으로(temporally) 중첩될 수 있다(즉, 일정 기간 동안 동시에 조명될 수 있다). 상이한 조명 영역들은 일시적으로 구별될 수 있다. 일반적으로, 조명 영역의 수는 임의적일 수 있고, 각 조명 영역은 동일하거나 상이한 크기, 배향 및 입사각을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 검사 시스템(100)은 웨이퍼(110)의 임의의 동작으로부터 독립적으로 스캔하는 하나 이상의 조명 영역을 갖는 스캔 지점 시스템일 수 있다. 일부 실시 예에서 조명 영역은 스캔 라인을 따라 반복된 패턴으로 스캔하도록 이루어진다. 스캔 라인은 웨이퍼(110)의 스캔 동작과 정렬될 수도, 정렬되지 않을 수도 있다. 여기에서 제시된 바와 같이, 웨이퍼 위치 결정 시스템(125)은 협동된 회전 및 병진 이동에 의해 웨이퍼(110)의 동작을 생성하지만, 또 다른 예에서 웨이퍼 위치 결정 시스템(125)은 두 개의 병진 운동을 협동시킴으로써, 웨이퍼(110)의 동작을 생성할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 위치 결정 시스템(125)은 2개의 직교하는 선형 축을 따른 동작(예를 들어, X-Y 동작)을 생성할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 스캔 피치(scan pitch)는, 어느 하나의 동작 축을 따른, 인접한 병진 스캔 사이의 거리로서 정의될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 검사 시스템은 조명원 및 웨이퍼 위치 결정 시스템을 포함한다. 조명원은 조명 영역 위에서 웨이퍼의 표면에 일정량의 방사선을 공급한다. 웨이퍼 위치 결정 시스템은 스캔 피치에 의해 특징지어지는 스캔 동작(예를 들어, 한 방향으로 앞뒤로 스캔하고 직교 방향으로 스캔 피치와 동일한 양만큼 스테핑)에 맞추어 웨이퍼를 이동시킨다.
따라서, 설명된 실시 예의 다양한 특징의 다양한 수정, 적응 및 조합이 청구범위에 설명된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

Claims (20)

  1. 표면 검사 시스템에 있어서,
    조명광의 빔을 생성하도록 구성된 조명원;
    상기 조명광의 빔을 선두 조명 빔(leading illumination beam)과 주 조명 빔(primary illumination beam)으로 분리하도록 구성된 빔 스플리팅 소자;
    상기 선두 조명 빔 및 상기 주 조명 빔을 각각 선두 측정 지점(leading measurement spot) 및 주 측정 지점(primary measurement spot)에서의 웨이퍼의 표면 상으로 투영하도록 구성된 조명 대물 렌즈(illumination objective);
    결상 대물 렌즈(imaging objective) - 상기 결상 대물 렌즈는, 상기 결상 대물 렌즈의 웨이퍼 이미지 평면에서의 분리된 위치들에, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하고 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하도록 구성됨 - ;
    상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양 및 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양을, 결상 검출기 쪽으로 지향된 주 측정 채널과 하나 이상의 LPM(laser power management) 검출기 쪽으로 지향된 LPM 채널 사이에서 분리하도록 구성된 집광 빔 스플리터(collection beam splitter) - 상기 집광 빔 스플리터는, 상기 집광 빔 스플리터의 시야를 조명의 방향과 정렬된 적어도 하나의 영역으로 세분하는 애퍼처(aperture)를 포함하고, 상기 애퍼처는 상기 적어도 하나의 영역 내에서 상기 시야 내의 임의의 다른 영역보다 더 높은 백분율의 광을 상기 하나 이상의 LPM 검출기 쪽으로 지향시키고, 상기 하나 이상의 LPM 검출기는, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성됨 - ; 및
    컴퓨팅 시스템 - 상기 컴퓨팅 시스템은,
    상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 수신하고;
    조명 전력 제어 소자로 하여금 상기 출력 신호에 기초하여 상기 조명광의 빔의 광 출력(optical power)을 조정하게 하는 명령 신호를 상기 조명 전력 제어 소자에 전달하도록
    구성됨 -
    을 포함하는, 표면 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선두 측정 지점 및 상기 주 측정 지점이 검사 경로를 따라 상기 웨이퍼의 표면을 가로질러 이동하도록, 상기 웨이퍼를 스캔 동작 시에 이동시키기 위해 동작 가능한 웨이퍼 위치 결정 시스템(wafer positioning system)을 더 포함하는, 표면 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선두 측정 지점은 상기 검사 경로 내에서 상기 주 측정 지점보다 앞서 위치하고, 상기 주 측정 지점으로부터 미리 결정된 이격 거리만큼 분리되어 있는, 표면 검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호는 단일 값 신호인, 표면 검사 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호는, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 이미지를 나타내는, 표면 검사 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조명 전력 제어 소자는 음향-광학 변조기(acousto-optic modulator)인, 표면 검사 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 결상 대물 렌즈의 동공면에 또는 상기 동공면 근처에서 상기 결상 대물 렌즈와 상기 하나 이상의 LPM 검출기 사이의 광학 경로 내에 위치된 헤이즈 필터(haze filter)를 더 포함하는, 표면 검사 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 집광 빔 스플리터는, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 다른 광보다 더 큰 비율의 후방 산란광 및 전방 산란광을 상기 LPM 채널에 지향시키는 애퍼처를 포함하는, 표면 검사 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 LPM 채널의 광학 경로 내에 위치된 암흑화 소자(obscuration element)를 더 포함하고, 상기 암흑화 소자는, 상기 하나 이상의 LPM 검출기 중의 LPM 검출기 앞의 웨이퍼 이미지 평면에서 또는 상기 웨이퍼 이미지 평면 근처에서, 상기 LPM 채널 내의 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양 또는 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양을 선택적으로 차단하도록 구성되는, 표면 검사 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 LPM 검출기 중 제1 LPM 검출기가, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 생성하고, 상기 하나 이상의 LPM 검출기 중 제2 LPM 검출기가, 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 생성하는, 표면 검사 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 LPM 검출기 중 어레이 검출기가, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 제1 출력 신호 및 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 제2 출력 신호를 생성하는, 표면 검사 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 조명 전력 제어 소자로의 상기 명령 신호는, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호가 미리 결정된 임계 값을 초과한 후에, 상기 조명 전력 제어 소자로 하여금 감소된 전력 시간 간격(reduced power time interval) 동안 상기 조명광의 빔의 광 출력을 감소시키게 하는, 표면 검사 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 감소된 전력 시간 간격은, 상기 선두 측정 지점이 상기 미리 결정된 임계 값을 초과하는 시간의 양을 포함하는, 표면 검사 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 감소된 전력 시간 간격은, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호가 미리 결정된 임계 값을 초과한 이후의 고정된 시간에 개시되고, 상기 고정된 시간은 상기 선두 측정 지점과 상기 주 측정 지점 간의 이격 거리의 함수인, 표면 검사 시스템.
  15. 표면 검사를 위한 방법에 있어서,
    주 조명 빔을 주 측정 지점에 조명하고 선두 조명 빔을 선두 측정 지점에 조명하여 시편의 표면을 조명하는 단계;
    결상 대물 렌즈의 웨이퍼 이미지 평면에서의 분리된 위치들에, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하고 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하는 단계;
    상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양 및 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양을, 결상 검출기 쪽으로 지향된 주 측정 채널과 하나 이상의 LPM(laser power management) 검출기 쪽으로 지향된 LPM 채널 사이에서 분리하는 단계 - 상기 분리하는 단계에는, 집광 시야를 조명의 방향과 정렬된 적어도 하나의 영역으로 세분하고, 상기 적어도 하나의 영역 내에서 상기 시야 내의 임의의 다른 영역보다 더 높은 백분율의 광을 상기 하나 이상의 LPM 검출기 쪽으로 지향시키는 단계가 수반됨 - ; 및
    상기 하나 이상의 LPM 검출기 중의 LPM 검출기에 의해 검출된 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양에 기초하여, 상기 주 조명 빔 및 상기 선두 조명 빔의 광 출력을 조정하는 단계
    를 포함하는, 표면 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선두 측정 지점 및 상기 주 측정 지점이 검사 경로를 따라 시편의 표면을 가로질러 이동하도록, 상기 시편을 스캔 동작 시에 이동시키는 단계를 더 포함하며, 상기 선두 측정 지점은 상기 검사 경로 내에서 상기 주 측정 지점보다 앞서 위치하고, 상기 주 측정 지점으로부터 미리 결정된 이격 거리만큼 분리되어 있는, 표면 검사 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LPM 검출기 중의 LPM 검출기 앞의 웨이퍼 이미지 평면에서 또는 상기 웨이퍼 이미지 평면 근처에서, 상기 LPM 채널 내의 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양 또는 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양을 선택적으로 차단하는 단계를 더 포함하는, 표면 검사 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 주 조명 빔의 광 출력 및 상기 선두 조명 빔의 광 출력은, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호가 미리 결정된 임계 값을 초과한 후에 개시되는 감소된 전력 시간 간격 동안 감소되는, 표면 검사 방법.
  19. 표면 검사를 위한 장치에 있어서,
    선두 조명 빔 및 주 조명 빔을 각각 선두 측정 지점 및 주 측정 지점에서의 웨이퍼의 표면 상으로 투영하도록 구성된 조명 서브시스템;
    결상 대물 렌즈 - 상기 결상 대물 렌즈는, 상기 결상 대물 렌즈의 웨이퍼 이미지 평면에서의 분리된 위치들에, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하고 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 결상하도록 구성됨 - ;
    상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양 및 상기 주 측정 지점으로부터 산란된 광의 결상된 양을, 결상 검출기 쪽으로 지향된 주 측정 채널과 하나 이상의 LPM(laser power management) 검출기 쪽으로 지향된 LPM 채널 사이에서 분리하도록 구성된 집광 빔 스플리터 - 상기 집광 빔 스플리터는, 상기 집광 빔 스플리터의 시야를 조명의 방향과 정렬된 적어도 하나의 영역으로 세분하는 애퍼처를 포함하고, 상기 애퍼처는 상기 적어도 하나의 영역 내에서 상기 시야 내의 임의의 다른 영역보다 더 높은 백분율의 광을 상기 하나 이상의 LPM 검출기 쪽으로 지향시키고, 상기 하나 이상의 LPM 검출기는, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 생성하도록 구성됨 - ; 및
    컴퓨팅 시스템을 포함하고,
    상기 컴퓨팅 시스템은,
    하나 이상의 프로세서; 및
    명령어를 저장한 컴퓨터 판독 가능 비일시적 저장 매체 - 상기 명령어는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 장치로 하여금,
    상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호를 수신하게 하고;
    조명 전력 제어 소자로 하여금 상기 출력 신호에 기초하여 조명광의 빔의 광 출력을 조정하게 하는 명령 신호를 상기 조명 전력 제어 소자에 전달하게 함 -
    를 포함하는, 표면 검사 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 주 조명 빔의 광 출력 및 상기 선두 조명 빔의 광 출력은, 상기 선두 측정 지점으로부터 산란된 광의 양을 나타내는 출력 신호가 미리 결정된 임계 값을 초과한 후에 개시되는 감소된 전력 시간 간격 동안 감소되는, 표면 검사 장치.
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