KR20010015473A - Method and system of multiple band uv light illumination of wafers for optical microscopy wafer inspection and metrology systems - Google Patents
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Abstract
Description
웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 적용되는 것으로서 광학 현미 기술에 이용되는 조명 방법 및 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에서 이용되는 웨이퍼의 다중 밴드 UV(자외선) 광선 조명의 방법 및 시스템에 관한 것이다.Applied to wafer inspection and metrology systems, the present invention relates to illumination methods and systems used in optical microtechnology, and more particularly to methods of multi-band UV (ultraviolet) light illumination of wafers used in optical microtechnology wafer inspection and metrology systems. And to the system.
반도체 산업에서, 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템은 연구, 및 실리콘 기재 웨이퍼의 제작을 위하여 정규적으로 이용된다. 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템을 적용함으로써 웨이퍼의 표면 형상, 특히 감지, 해상도 및 결함, 패턴, 및 다른 표면 구조물의 측정에 대한 특성을 클로즈-업 할 수 있다. 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템의 적용분야의 특정한 예들은 웨이퍼 결함 감지, 광학 오버레이 계측, 및 광학 CD(임계적 크기) 계측 및 제어의 영역을 포함한다. 웨이퍼 표면 형상의 특성은 웨이퍼 제조의 연속적인 단계를 따라 적용되는 품질 제어 공정에서 매우 중요하다. 더욱이, 새로운 웨이퍼의 제작까지 의 많은 자원 소비 때문에, 및 실물 제작 레벨에서, 적절한 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템은 제작 환경에서 유용하도록 기술적으로 실행가능하며 확실하여야 한다.In the semiconductor industry, optical microtechnology wafer inspection and metrology systems are routinely used for research and fabrication of silicon based wafers. Application of optical microscopic wafer inspection and metrology systems allows close-up of the surface shape of the wafer, in particular the detection, resolution and properties for the measurement of defects, patterns, and other surface structures. Specific examples of applications of optical microscopic wafer inspection and metrology systems include the areas of wafer defect detection, optical overlay metrology, and optical CD (critical size) metrology and control. The nature of the wafer surface shape is very important in the quality control process applied along the successive steps of wafer fabrication. Moreover, due to the large resource consumption up to the manufacture of new wafers, and at the real production level, suitable optical microtechnology wafer inspection or metrology systems must be technically feasible and reliable to be useful in the production environment.
본 명세서에서, 용어 'CD' 또는 '임계적 크기'는 웨이퍼의 제작 공정동안 제어가능한 웨이퍼상의 구조물의 가장 작은 크기를 지칭한다. 본 명세서에서, 용어 '패턴'은 측정가능한 크기를 가지는 웨이퍼상의 계획적인 또는 바람직한 패턴, 설계, 구조물, 또는 형상을 지칭하며, 용어 '결함'은 측정가능한 크기를 가지며 바람직하지 않은 구조물 또는 형상의 존재, 또는 바람직한 구조물 또는 형상의 부존재와 같은 웨이퍼의 불완전함을 지칭한다. 더욱 상세하게는, 반도체 산업에서의 현재 기술은 웨이퍼 패턴의 기준적이며 임계적 크기로서 180 nm를 이용한다. 부가적으로, '킬러(killer)' 결함은 웨이퍼의 특정한 패컨의 기능을 직접적으로 손상시키거나 파괴하기 조차하는 충분한 크기의 결함이다. 현재, 결함은 현재 이용되는 180 nm의 기준적이며 임계적 크기의 1/2 크기, 즉 90 nm인 경우 킬러 결함으로서 규칙적으로 분류된다. 계측학 분야에 대해, 요구된 정밀도는 통상적으로 상기 임계적 크기의 10%보다 더 크다, 즉 20 nm 보다 적다. 명백하게, 새로운 웨이퍼를 성장하며 제작하는 사이클 초기에 킬러 및 다른 웨이퍼 결함을 감지할 뿐만 아니라 엣지를 감지하는 성능을 가지는 것이 결정적으로 중요하다.As used herein, the term 'CD' or 'critical size' refers to the smallest size of the structure on the wafer that is controllable during the fabrication process of the wafer. As used herein, the term 'pattern' refers to a planned or desired pattern, design, structure, or shape on a wafer having a measurable size, and the term 'defect' has a measurable size and the presence of an undesirable structure or shape. , Or imperfection of the wafer, such as the absence of a desired structure or shape. More specifically, current technology in the semiconductor industry uses 180 nm as the reference and critical size of wafer patterns. In addition, 'killer' defects are defects of sufficient size that directly damage or even destroy the function of certain wafers in the wafer. At present, defects are regularly classified as killer defects if they are half the size of the reference and critical size of 180 nm currently used, ie 90 nm. For metrology, the required precision is typically greater than 10% of the critical size, ie less than 20 nm. Clearly, it is critically important to have edge sensing capability as well as detect killer and other wafer defects early in the cycle of growing and manufacturing new wafers.
특별한 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템에 이용되는 조명의 특정한 방법 및 시스템은 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템으로부터 얻어지는 결과물의 전체 품질을 결정한다. 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 적용되는 조명의 현재 방법 및 시스템은 웨이퍼의 광밴드 백광 조명, 단일(좁은) 밴드 UV 광선 조명의 이용을 포함한다. UV 광선의 협밴드는 파장의 충분히 협밴드에 대하여 '단색'으로서 지칭되는 것으로서 통상적으로 공지된다. 본 발명은 일관적으로 '협밴드(narrow band)' 및 '단색' UV 광선이 이용된다. 백광 조명은 가지 광선 스펙트럼의 광밴드 조명으로서 지칭된다. 웨이퍼 검사 및 계측 광학 현미 기술은 특별히 설계된 램프(예를 들면, 불활성 기체와 혼합된 고압 또는 저압의 수은 증기를 포함하는 램프)를 포함하며, 상기 램프는 예를 들면 가시 스펙트럼 범위에서 협밴드를 포함하는 다른 광선 스펙트럼들에 부가하여, 400 내지 800 nm의 가시 스펙트럼 범위의 광밴드 백광 및 250 내지 500 nm의 스펙트럼 범위의 협밴드를 구비한 단색의 UV 광선을 발생한다.The particular method and system of illumination used in a particular wafer inspection or metrology system determines the overall quality of the results obtained from the wafer inspection or metrology system. Optical Microscopy Technology Current methods and systems of illumination applied to wafer inspection and metrology systems include the use of wideband white light illumination, single (narrow) band UV light illumination of wafers. Narrow bands of UV light are commonly known as being referred to as 'monochrome' for sufficiently narrow bands of wavelengths. The present invention consistently uses 'narrow band' and 'monochrome' UV light. White light illumination is referred to as lightband illumination of the branch light spectrum. Wafer inspection and metrology optical microscopy techniques include specially designed lamps (eg, lamps containing high or low pressure mercury vapor mixed with an inert gas), which lamps include narrowbands in the visible spectral range, for example. In addition to the other light spectra, a monochromatic UV light is generated having optical band white light in the visible spectral range of 400 to 800 nm and narrow band in the spectral range of 250 to 500 nm.
광학 현미경에 이용되는 조명 공급원의 타입은 이미지 해상도를 결정하는 중요한 요소이며, 상기 이미지 해상도는 대상물들 사이의 광선의 세기가 이미지 진폭, 밝기, 또는 세기[인용 문헌인 1998년 캠프리지 대학 출판사에서 출판한 본 막스 및 울프 에밀(Born, Max, and Wolf, Mail)의 '광학의 원리: 광선의 전파, 간섭 및 회절의 전자기 원리(Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation and Diffraction of Light)' 제 6 판에서 정의된 바와 같이] 0.707에 도달하는 경우 두 개의 어두운 대상물들 또는 구조물들이 해상된다.The type of illumination source used in an optical microscope is an important factor in determining image resolution, which is the image intensity, brightness, or intensity of light rays between objects [published by Campid University Press, 1998]. 6th edition of 'Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation and Diffraction of Light' by Born, Max, and Wolf, Mail As defined in the following] two dark objects or structures are resolved when reaching 0.707.
웨이퍼의 검사 또는 계측을 위한 광학 현미경을 이용함으로써 얻어진 웨이퍼 이미지의 결과는 회절에 의하여 거꾸로 작용되는데, 상기 회절은 주어진 조명 광선 공급원의 광선 파장과 웨이퍼 표면상의 대상물들 또는 구조물들(예들들면, 패턴 또는 결함) 사이의 상호작용에 의하여 발생된다. 여기서, 회절 효과는 웨이퍼 이미지의 품질을 감소시키는 시스템 노이즈로서 고려된다. 주어진 웨이퍼 표면 형상에 대해, 회절의 정도는 현미경 광학(예를 들면, 렌즈 시스템 또는 대물 개구) 및 조명 스펙트럼(즉, 백광 대 UV 광선, 광밴드 대 단색, 조명)의 기능이다. 웨이퍼의 단색 UV 광선 조명은 웨이퍼의 광밴드 백광 조명에 비하여 더 높은 이미지 해상도를 초래하지만, 단색 UV 광선 조명은 광밴드 백광 조명에 비하여 서로의 근처에 패턴 및/또는 결함으로서 공지된 다중 대상물들 또는 구조물을 특징으로 하는 웨이퍼상에 특히 현저한 더 큰 회절 효과를 발생시킨다.The results of the wafer image obtained by using an optical microscope for inspection or metrology of the wafer are inverted by diffraction, which is inverted by the wavelength of the light of a given illumination light source and the objects or structures (eg pattern or pattern) on the wafer surface. Defects). Here, the diffraction effect is considered as system noise that reduces the quality of the wafer image. For a given wafer surface shape, the degree of diffraction is a function of the microscopic optics (eg lens system or objective aperture) and the illumination spectrum (ie, white light versus UV light, light band versus monochromatic, illumination). Monochromatic UV light illumination of the wafer results in higher image resolution compared to the optical band white light illumination of the wafer, while monochromatic UV light illumination is known to have multiple objects known as patterns and / or defects in the vicinity of each other as compared to the optical band white light illumination or It produces a particularly significant diffraction effect on the wafer characterized by the structure.
광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에서, 절차의 실제적인 목표에 따라, 웨이퍼 패턴의 근방 또는 다른 웨이퍼 결함 또는 패턴(예를 들면, 웨이퍼 결함 또는 패턴의 클러스터의 검사 또는 계측) 근방에서 조차의 웨이퍼 결함 또는 패턴의 적절한 감지, 해상도, 및 임계적 크기 측정을 가능하게 하는 웨이퍼 조명의 방법 및 시스템을 설계하는 것이 항상 중요하다. 이 같은 경우, 개개의 결함 및 패턴의 표준 이미지 해상도에 부가하여, 회절 효과는 해석되는 이미지 데이터에서 매우 중요하다. 통상적으로 이용된 단일 대상물 또는 구조물 이미지 해상도에 부가하여, 회절 효과에 의하여 제한된 웨이퍼의 이미지 분석의 결과의 적절한 특징은 거리의 단위를 가지는 '시스템 해상도" 용어의 이용을 포함하며, 동일한 웨이퍼의 제 1 결함 또는 패턴, 및 또 다른 결함 또는 패턴의 엣지 사이의 거리로서 웨이퍼 검사 계측 기술의 분야에서 통상적으로 한정됨으로써, 제 1 결함 또는 패턴의 감지 또는 측정의 정밀도가 다른 패턴 또는 결함의 엣지에 기인하여 발생하는 회절 효과의 존재에서 조차 통계적으로 높다. 더욱 상세하게는, 예를 들면, 웨이퍼 결함 감지 시스템에 대하여, 시스템 해상도는 동일한 웨이퍼상의 제 1 감지 및 또 다른 결함 또는 패턴의 엣지 사이의 거리를 지칭함으로써, 제 1 결함의 감지 가능성이 통계적으로 의미있게 된다.Optical Microscopic Technology In wafer inspection and metrology systems, wafer defects near the wafer pattern or other wafer defects or even near the pattern (eg, inspection or metrology of wafer defects or clusters of patterns), depending on the actual goal of the procedure. Alternatively, it is always important to design a method and system of wafer illumination that enables proper detection of the pattern, resolution, and critical size measurements. In such cases, in addition to the standard image resolution of individual defects and patterns, the diffraction effect is very important in the image data to be interpreted. In addition to the commonly used single object or structure image resolutions, suitable features of the results of image analysis of wafers limited by the diffraction effect include the use of the term “system resolution” with units of distance, the first of the same wafer. Typically defined in the field of wafer inspection metrology techniques as the distance between a defect or pattern, and another defect or edge of the pattern, the precision of the detection or measurement of the first defect or pattern occurs due to the edge of another pattern or defect. Even in the presence of a diffraction effect, more specifically, for example, for a wafer defect detection system, the system resolution refers to the distance between the first detection on the same wafer and the edge of another defect or pattern. Therefore, the detectability of the first defect is statistically significant.
웨이퍼 검사 시스템의 주어진 방법과 관련된 시스템 해상도의 수치는 증가되는 예를 들면 nm과 같은 거리 단위를 가지는 시스템 해상도와 함께 감소되며, 패턴 또는 또 다른 결함의 엣지로부터 500 nm 이격된 거리에서 해상할 수 있는 결함이 결함이 패턴 또는 또 다른 결함의 엣지로부터 100 nm 이격된 더 큰 거리에서 해상되는 방법보다 더 높은 시스템 해상도를 가진 방법을 의미한다. 측정가능하게 증가되는 시스템 해상도로의 방법은 회절 효과를 감소시키는 웨이퍼 검사 또는 계측 방법 및 시스템을 이용하는 것이며, 따라서 결함 또는 패턴의 엣지 크기를 효율적으로 감소시킨다. 그러므로, 다중 대상물들 또는 구조물들(즉, 패턴, 결함)을 특징으로 하는 웨이퍼의 이미지 품질에 대하여, 주어진 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 시스템을 이용하기 위한 웨이퍼 조명의 효과적인 방법 및 시스템을 적절히 설계하기 위하여 1) 단일 대상물 또는 구조물 이미지 해상도, 2) 회절 효과, 및 3) 시스템 해상도와 같은 파라미터들이 관련된 3개의 해상도를 동시에 고려하며 파라미터들이 관련된 3개의 해상도의 최적을 결정한다.The numerical value of system resolution associated with a given method of wafer inspection system decreases with increasing system resolution with a distance unit such as, for example, nm, which can be resolved at a distance of 500 nm away from the edge of a pattern or another defect. By a defect is meant a method with a higher system resolution than how the defect is resolved at a larger distance 100 nm away from the edge of the pattern or another defect. The method with measurably increased system resolution utilizes wafer inspection or metrology methods and systems that reduce diffraction effects, thus effectively reducing the edge size of defects or patterns. Therefore, in order to properly design an effective method and system of wafer illumination for using a given optical microtechnology wafer inspection system, with respect to the image quality of the wafer characterized by multiple objects or structures (ie patterns, defects). ) Simultaneously consider the three resolutions associated with parameters such as single object or structure image resolution, 2) diffraction effect, and 3) system resolution and determine the optimal of the three resolutions with which the parameters are related.
웨이퍼의 광밴드 조명을 적용하는 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템의 방법 및 시스템에서, 회절 효과는 웨이퍼의 협밴드 또는 단색 조명을 적용하는 방법에 측정가능하게 적게 비교되는 것이 널리 공지된다. 실제로, 광밴드 조명은 단일 대상물 이미지를 가우스형 외피(Gaussian like envelope)로 변화시킨다. 이것은 제 1 회절 순차 대비(the first diffraction order contrast)를 감소시키며 하나의 회절 순차 대비 이상의 포함을 특징으로 하는 이미지를 발생시키는 단색 조명에 비교된 결과로서, 총 이미지 대비 또는 시스템 해상도를 개선시킨다. 이 이유때문에, 대부분의 현재 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템의 방법 및 시스템은 웨이퍼의 광밴드 백광 조명의 이용을 포함한다.Optical Microscopy Techniques Applying Wideband Illumination of Wafers In methods and systems of wafer inspection and metrology systems, it is well known that diffraction effects are measurably less comparable to methods of applying narrowband or monochromatic illumination of wafers. In fact, optical band illumination transforms a single object image into a Gaussian like envelope. This reduces the first diffraction order contrast and improves the total image contrast or system resolution as a result of comparison to monochromatic illumination that produces an image characterized by inclusion of more than one diffraction order contrast. For this reason, most current wafer inspection or metrology system methods and systems involve the use of wideband white light illumination of a wafer.
수 개의 중요한 조명은 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템용으로 이용되는 웨이퍼 조명의 현재 적용되는 방법 및 시스템으로 존재한다. 웨이퍼의 현재 임계적 크기는 약 180 nm이지만, 웨이퍼 구조물의 정규 분석은 광학 오버레이 적용분야에 대해 10 nm 이상을 포함하여 결함 감지에 대해 약 90 nm로 줄어든다. 지금까지, 웨이퍼 검사 시스템에서 이용하기 위한 광밴드 백광 조명을 포함하는 방법 및 시스템은 고 품질 및 높은 시스템 해상도의 이미지를 얻기에 적절하다. 그러나, 웨이퍼 검사 및 계측 기술이 진보될 때, 임계적 크기가 더 담소하며, 높은 단일 대상물 도는 구조물 이미지 해상도, 및 웨이퍼의 광밴드 백광 조명을 이용하는 시스템 해상도를 유지하기가 더욱 어렵다. 이와 같이, 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에서 이용되는 조명 방법 및 시스템은 광밴드 백광 조명을 기초로 하는 것으로부터 낮은 파장, 더 높은 에너지, UV 광선 조명과 같은 광원 웨이퍼 조명으로 변화시키는 것이 반드시 필요하다. 그러므로, UV 광원을 기초로 하는 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 이용하기 위한 조명의 방법 및 시스템을 가지는 것이 필요하며 유용하다.Several important illuminations exist with currently applied methods and systems of wafer illumination used for optical microtechnology wafer inspection or metrology systems. Although the current critical size of the wafer is about 180 nm, regular analysis of the wafer structure is reduced to about 90 nm for defect detection, including more than 10 nm for optical overlay applications. To date, methods and systems including wideband white light illumination for use in wafer inspection systems have been suitable for obtaining images of high quality and high system resolution. However, as wafer inspection and metrology techniques advance, the critical size is more subtle, and it is more difficult to maintain high single object or structure image resolution, and system resolution using optical band white light illumination of the wafer. As such, the illumination methods and systems used in optical microfabricated wafer inspection and metrology systems necessarily change from light band white light illumination to light source wafer illumination such as low wavelength, higher energy, UV light illumination. Do. Therefore, it is necessary and useful to have a method and system of illumination for use in optical microtechnology wafer inspection and metrology systems based on UV light sources.
UV 광원의 이용을 포함하는 조명의 시스템 및 방법에 대해, 부가적인 제인이 극복하기 위하여 필요하다. 예를 들면, 단일 대상물 또는 구조물 이미지 해상도는 (예를 들면, 400 내지 800 nm의 광밴드 파장 범위의 스펙트럼을 특징으로 하는)웨이퍼 조명용 광밴드 백색 광원에 비하여 (예를 들면, 통상적으로 이용되는 360 내지 370 nm의 협밴드 파장 범위를 특징으로 하는)단색 UV 광원을 이용함으로써 상당히 증가된다. 그러나, 회절 효과는 단색 UV 광원과 같이, 조명하는 광원의 증가하는 에너지와 함께 동시에 증가되며, 웨이퍼 이미지의 데이터에서의 노이즈가 발생함으로써, 시스템 해상도가 감소된다. 이 현상은 서로의 근처의 다중 결함 및 패턴을 특징으로하는 웨이퍼에 대하여 특히 발생한다. 회절 효과를 제거 또는 최소화하는 통상적으로 이용되는 방법은 단색 UV 광원을 이용하여 현재의 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템으로 용이하게 적용가능하다. 예를 들면, 간섭계 기술이 이용될 수 있지만, 간섭계 기술은 매우 느리며, 산출량이 낮으며, 실행하기에 복잡하다. 더욱이, 이미지로부터 디콘볼빙 회절 링(deconvolving diffraction rings)과 같은 이미지 처리 기술은 광학적 현미 기술 검사 또는 계측 시스템으로 적용하기에는 실용적이 아니다.For systems and methods of illumination involving the use of UV light sources, additional Jane is needed to overcome. For example, a single object or structure image resolution is 360 (eg, commonly used 360) compared to an optical band white light source for wafer illumination (e.g., characterized by a spectrum in the optical band wavelength range of 400 to 800 nm). By using a monochromatic UV light source (characterized by a narrowband wavelength range of from 370 nm). However, the diffraction effect increases simultaneously with the increasing energy of the illuminating light source, such as a monochromatic UV light source, resulting in noise in the data of the wafer image, thereby reducing the system resolution. This phenomenon occurs especially for wafers that are characterized by multiple defects and patterns near each other. Commonly used methods of eliminating or minimizing diffraction effects are readily applicable to current wafer inspection or metrology systems using monochromatic UV light sources. For example, interferometer techniques may be used, but interferometer techniques are very slow, low yield, and complex to implement. Furthermore, image processing techniques, such as deconvolving diffraction rings from images, are not practical for use as optical microtechnical inspection or metrology systems.
광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 이용하기 위한 웨이퍼 조명의 이상적인 방법 및 시스템은 예를 들면, 250 내지 500 nm의 범위의 스펙트럼을 가지는 광밴드 UV 광원의 이용을 특징으로 하는 웨이퍼의 광밴드 UV 조명의 이용을 포함한다. 이 같은 광밴드 UV 광원이 단일 대상물들 또는 구조물들의 가우스형 외피로의 효과적인 변화를 가능하게 함으로써, 간섭하는 회절 효과를 감소시키며 시스템 해상도를 더 높게 한다. 불행하게도, 비록 이론적으로는 가능하지만, 광밴드 UV 광원은 현재 확인되지 않았다. 공지된 UV 광원(예를 들면, 수은 아크 램프)은 협밴드 단색 스펙트럼(예를 들면, 360 내지 370 nm, 398 내지 407 nm 등)을 나타낸다.Optical Microwave Technology An ideal method and system of wafer illumination for use in wafer inspection and metrology systems is, for example, a wideband UV illumination of a wafer characterized by the use of a wideband UV light source having a spectrum in the range of 250 to 500 nm. Includes the use of. This optical band UV light source allows for effective change of single objects or structures into a Gaussian envelope, thereby reducing the interfering diffraction effect and higher system resolution. Unfortunately, although theoretically possible, a broad band UV light source has not been identified at present. Known UV light sources (eg, mercury arc lamps) exhibit narrow band monochromatic spectra (eg, 360-370 nm, 398-407 nm, etc.).
이상적인 광밴드 UV 광원으로의 접근은 웨이퍼 조명용 공지된 UV 광원의 다중 밴드 또는 파장을 이용하는 것이다. 이 경우, 단일 대상물 또는 구조물 해상도는 백광 조명을 포함하는 방법의 해상도보다 우수하며, 동시발생하는 회절 효과는 단색 UV 광원을 포함하는 방법을 적용함으로써 얻어지는 이미지에서 관찰되는 회절 효과보다 적다. 그러므로, 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에서 이용하기 위한 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법 및 시스템을 가지는 것이 요구되며 유용하다. 더욱이, 웨이퍼 연구 또는 개발 환경에서 웨이퍼 제작 환경에서 정규적으로 적용되기 위하여 기술적으로 실행할 수 있으며 비용이 효율적이며 확실한 웨이퍼 조명의 방법 및 시스템가 같은 것을 가지는 것이 요구되며 유용하다.An approach to an ideal light band UV light source is to use multiple bands or wavelengths of known UV light sources for wafer illumination. In this case, the single object or structure resolution is superior to the resolution of the method comprising white light illumination, and the simultaneous diffraction effect is less than the diffraction effect observed in the image obtained by applying the method including a monochromatic UV light source. Therefore, it is required and useful to have a method and system of multi-band UV light illumination for use in optical microtechnology wafer inspection and metrology systems. Moreover, it is required and useful to have the same method and system of technically practicable, cost effective and reliable wafer illumination for regular application in wafer fabrication environments in wafer research or development environments.
본 발명은 웨이퍼 검사 및 계측 시스템으로 적용되는 것으로서 광학 현미 기술에서 이용되는 조명의 방법 및 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에서 이용하기 위한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법 및 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and system of illumination for use in optical microtechnology as applied to wafer inspection and metrology systems, and more particularly to multiband UV ray illumination of wafers for use in optical microtechnology wafer inspection and metrology systems. Relates to a method and a system.
본 발명의 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법 및 시스템은 360 내지 370 nm, 398 내지 407 nm의 두개의 협밴드 범위의 UV 광선 조명 스펙트럼, 및 427 내지 434 nm의 단일 협밴드 범위의 가시 광선 조명 스펙트럼을 가지는 다중 파장 UV 광원을 생성하기 위하여 UV 광원(예를 들면, 수은 아크 램프)을 이용하는 것을 특징으로 한다. 부가적으로, 본 발명의 방법 및 장치는 광밴드 UV 조명 통로를 통하여 다중 밴드 UV 광선을 통과시키며 이미지 반사를 수집하며 웨이퍼 표면으로부터 산란시키기 위한 광밴드 대상물 시스템, 및 이미지 반사의 초점을 맞추며 광학적으로 민감한 카메라 표면상에 산란시키기 위한 광밴드 튜브 렌즈를 포함하지만 이에 제한되지 않는 광학을 구비한 웨이퍼 장치 또는 계측 시스템을 제공한다. 더욱이, 특별히 입력된 데이터 처리 알고리즘은 본 발명의 방법 및 시스템을 이용함으로써 얻어진 웨이퍼 이미지의 처리를 위하여 이용된다.The method and system of multiband UV light illumination of the present invention is characterized by two narrow band ranges of UV light illumination spectra of 360 to 370 nm, 398 to 407 nm, and a visible light illumination spectrum of a single narrow band range of 427 to 434 nm. The branch is characterized by using a UV light source (eg a mercury arc lamp) to generate a multi-wavelength UV light source. In addition, the methods and apparatus of the present invention allow optical band focus systems to pass multiband UV light through an optical band UV illumination path and collect image reflections and scatter from the wafer surface, and to focus and optically reflect the image reflections. Provided are wafer devices or metrology systems with optics including, but not limited to, optical band tube lenses for scattering on sensitive camera surfaces. Moreover, specially input data processing algorithms are used for the processing of wafer images obtained by using the methods and systems of the present invention.
본 발명의 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템을 위한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법 및 시스템의 실행이 광밴드 백광 조명을 특징으로 하는 방법 및 시스템에 비하여 단일 대상물 또는 구조물 해상도에서 상당하며 측정가능하게 개선되며, 웨이퍼로의 방사 손상없이 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법 및 시스템에 비하여 웨이퍼 이미지의 상당하며 측정가능한 전체 시스템 해상도를 초래한다. 본 발명의 방법 및 시스템은 웨이퍼 제작의 다양한 단계에서 이용되는 품질 제어 시스템으로의 적용을 포함하는 웨이퍼 제작 환경으로 직접 적용가능하다. 웨이퍼 이미지의 시스템 해상도에서의 개선은 웨이퍼 개발에서 현재 발생하는 기술적 진보 및 반도체 산업에서의 제작에 매우 중요하다.The implementation of the method and system of multiband UV light illumination of a wafer for an optical microtechnology wafer inspection and metrology system of the present invention is significant and measurable at a single object or structure resolution compared to methods and systems featuring optical band white light illumination. This results in a significant and measurable overall system resolution of the wafer image as compared to methods and systems that feature monochromatic UV light illumination without radiation damage to the wafer. The methods and systems of the present invention are directly applicable to wafer fabrication environments, including application to quality control systems used at various stages of wafer fabrication. Improvements in system resolution of wafer images are critical to the technological advances currently occurring in wafer development and to fabrication in the semiconductor industry.
본 발명의 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템을 위한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법의 바람직한 일 실시예는 다음과 같은 주요 단계를 특징으로 한다. 즉 (1) 웨이퍼 검사 또는 계측을 위한 광학적 현미 기술 시스템을 초기화하는 단계로서, (a) 광밴드 대물렌즈 시스템을 가지는 광학적 현미경을 제공하는 단계, 및 (b) 바람직하게 확대하는 광밴드 대물렌즈 시스템을 선택하는 단계를 포함하는 단계; (2) 웨이퍼 검사 또는 계측용 광학적 현미경을 최적화하는 단계로서, (a) 초기 UV 광원을 필터링하며 광밴드를 필터링함으로써, 또는 불연속 밴드를 필터링함으로서 특정한 웨이퍼 검사 또는 계측 적용분야에 따라 다중 밴드 UV 광선 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하는 단계; (3) 최적화된 다중 밴드 UV 광원에 의하여 웨이퍼를 조명하는 단계; (4) 웨이퍼를 이미징하는 단계로서, (a) 광밴드 대물렌즈를 경유하여 웨이퍼 표면으로부터 이미지 반사를 수집하며 웨이퍼 표면으로부터 다중 밴드 UV 광선을 산란시키는 단계, 및 (b) 광학적으로 민감한 카메라 표면상으로 광밴드 튜브 렌즈를 경유하여 이미지 반사의 촛점을 맞추며 산란시키는 단계, (c) 광선 세기의 분포를 디지털화하는 단계, 및 (d) 디지털화된 광선 세기 분포를 저장하는 단계를 포함하는 단계; 및 (5) 바람직한 적용분야에 따라 저장되고 디지털화된 광선 세기 분포의 이미지를 처리하는 단계로서, (a) 디지털화된 웨이퍼 이미지를 처리하기 위한 특정한 알고리즘을 적용하는 단계; 및 (b) 웨이퍼 표면의 분석을 위하여 결과를 이용하며 디스플레이하는 단계를 특징으로 한다.One preferred embodiment of the method of multiband UV light illumination of a wafer for an optical microtechnology wafer inspection and metrology system of the present invention features the following main steps. (1) initializing an optical microtechnology system for wafer inspection or metrology, (a) providing an optical microscope having an optical band objective lens system, and (b) preferably enlarging the optical band objective lens system. Selecting a step; (2) optimizing an optical microscope for wafer inspection or metrology, which comprises: (a) filtering the initial UV light source and filtering the optical band, or filtering discrete bands according to the particular wafer inspection or metrology application Generating a spectrum; (3) illuminating the wafer with an optimized multi-band UV light source; (4) imaging the wafer, comprising: (a) collecting image reflections from the wafer surface via an optical band objective lens and scattering multiband UV light from the wafer surface, and (b) on an optically sensitive camera surface Focusing and scattering the image reflections via the optical band tube lens; (c) digitizing the distribution of light intensity, and (d) storing the digitized light intensity distribution; And (5) processing the image of the digitized light intensity distribution stored and digitized in accordance with the desired application, comprising: (a) applying a specific algorithm for processing the digitized wafer image; And (b) using and displaying the results for analysis of the wafer surface.
본 발명의 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템용 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명의 시스템의 바람직한 일 실시예는 다음과 같은 주요 구성을 특징으로 한다. 즉 (1) 광밴드 대물렌즈 시스템, 광밴드 조명 통로, 및 광밴드 튜브 렌즈를 특징으로 하는 광학 현미경; (2) 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템의 부분인 초기 자외 광원; (3) 상기 초기 자외 광원으로부터 다중 밴드 자외 광원을 생성하는 장치로서, 상기 장치는 초기 자외 광원의 광밴드 또는 불연속 밴드를 필터링 한다; 및 (4) 다중 밴드 자외 광원을 이용함으로써 조명되는 웨이퍼를 특징으로 한다. 본 발명의 시스템의 바람직한 일 실시예의 부가적인 구성은 (5) 웨이퍼 표면으로부터 광밴드 렌즈 튜브를 경유하여 촛점이 맞추어진 이미지 반사를 수용하며 다중 밴드 UV 광선을 산란시키기 위한 광학적으로 민감한 카메라 표면을 구비한 카메라; 및 (6) 웨이퍼의 표면의 광원 세기 특성의 분포를 디지털화하며, 디지털화된 광선 세기 분포를 저장하며, 및 저장되고 디지털화된 광선 세기 분포를 처리하기 위한 데이터 처리 장치를 포함한다. 웨이퍼의 표면의 광선 세기 특성의 저장되며 디지털화된 분포를 처리하기 위하여 이용된 데이터 처리 장치는 웨이퍼 결함 감지, 웨이퍼 광학적 오버레이 계측, 및 웨이퍼 광학 임계적 크기 계측을 위한, 그러나 이에 제한되지 않는다., 특별한 알고리즘을 특징으로 한다.One preferred embodiment of a system of multi-band UV light illumination of a wafer for an optical microtechnology wafer inspection and metrology system of the present invention is characterized by the following main configuration. (1) an optical microscope, characterized by a wideband objective lens system, a wideband illumination path, and a wideband tube lens; (2) an initial ultraviolet light source that is part of an optical microtechnology wafer inspection or metrology system; (3) an apparatus for generating a multi-band ultraviolet light source from said initial ultraviolet light source, said device filtering out the optical band or discontinuous band of said initial ultraviolet light source; And (4) a wafer illuminated by using a multi-band ultraviolet light source. An additional configuration of one preferred embodiment of the system of the present invention is (5) an optically sensitive camera surface for receiving focused image reflections from the wafer surface via a lightband lens tube and for scattering multiband UV light. One camera; And (6) a data processing apparatus for digitizing the distribution of light source intensity characteristics of the surface of the wafer, storing the digitized light intensity distribution, and processing the stored and digitized light intensity distribution. The data processing apparatus used to process the stored and digitized distribution of the light intensity characteristics of the surface of the wafer is, but is not limited to, for wafer defect detection, wafer optical overlay metrology, and wafer optical critical size metrology. It features an algorithm.
본 발명에 따라, 광학 계측 웨이퍼 검사 및 계측 시스템의 다중 밴드 자외 광선 조명의 방법이 제공되는데, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 즉 (a) 광밴드 대물렌즈 시스템, 광밴드 조명 통로, 및 광밴드 튜브 렌즈를 특징으로 하는 광학 현미경을 제공하는 단계; (b) 광학 현미경의 샘플 홀더상에 웨이퍼를 배치하는 단계; (c) 초기 자외 광원을 활성화시키는 단계로서, 상기 초기 자외 광원은 광학 현미 기술 시스템의 부분인 단계; (d) 상기 초기 자외 광원으로부터 다중 밴드 자외 광원을 생성하는 단계; (e) 광밴드 대물렌즈 시스템의 초점면내에 웨이퍼를 배치하는 단계; (f) 다중 밴드 자외 광원을 이용하여 웨이퍼를 조명하는 단계; (g) 다중 밴드 자외 광원을 이용하여 웨이퍼를 이미징하는 단계; (h) 웨이퍼의 이미지를 데이터 처리하는 단계; 및 (i) 웨이퍼의 이미지를 데이터 처리하는 단계의 결과를 디스플레이하며 이용하는 단계를 포함한다.According to the present invention, a method of multi-band ultraviolet ray illumination of an optical metrology wafer inspection and metrology system is provided, the method comprising the following steps. I.e. (a) providing an optical microscope characterized by a wideband objective system, a wideband illumination path, and a wideband tube lens; (b) placing the wafer on the sample holder of the optical microscope; (c) activating an initial ultraviolet light source, the initial ultraviolet light source being part of an optical microtechnology system; (d) generating a multi-band ultraviolet light source from the initial ultraviolet light source; (e) placing the wafer within the focal plane of the optical band objective system; (f) illuminating the wafer using a multi-band ultraviolet light source; (g) imaging the wafer using a multi band ultraviolet light source; (h) data processing an image of the wafer; And (i) displaying and using the results of the step of data processing the image of the wafer.
본 발명에 따라, 광학 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템용 웨이퍼의 다중 밴드 자외 광선 조명의 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은; (a) 광밴드 대물렌즈 시스템, 광밴드 조명 통로, 및 광밴드 튜브 렌즈를 특징으로 하는 광학 현미 기술; (b) 광학 미세 기술 시스템의 부분인 초기 자외 광원; (c) 초기 자외 광원으로부터 다중 밴드 자외 광원을 생성하기 위한 장치; 및 (d) 다중 밴드 자외 광원을 이용함으로써 조명되는 웨이퍼를 포함한다.According to the present invention, there is provided a system of multi-band ultraviolet light illumination of a wafer for an optical microtechnology wafer inspection and metrology system, the system comprising; (a) optical microscopic technology featuring a wideband objective system, a wideband illumination path, and a wideband tube lens; (b) an initial ultraviolet light source that is part of an optical microtechnology system; (c) an apparatus for generating a multi-band ultraviolet light source from the initial ultraviolet light source; And (d) a wafer illuminated by using a multi-band ultraviolet light source.
본 발명에 따라, 웨이퍼의 광학 현미 기술 검사 및 계측용 조명의 다중 밴드 자외 광원을 생성하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 즉, (a) 광밴드 대물렌즈 시스템, 광밴드 조명 통로, 및 광밴드 튜브 렌즈를 특징으로 하는 광학 현미경을 제공하는 단계; (b) 광학 현미경의 부분인 초기 자외 광원을 활성화하는 단계; (c) 광밴드 자외 조명 통로내로 초기 자외 광원의 자외 광선을 보내는 단계; 및 (d) 조명의 다중 밴드 자외 광원을 생성하기 위하여 광밴드 필터링 및 불연속 밴드 필터링으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 수단에 의하여 초기 자외 광원의 자외 광선을 필터링하는 단계로서, 조명의 다중 밴드 자외 광원이 다중 밴드 자외 광선을 특징으로 하는 단계를 포함한다.In accordance with the present invention, a method is provided for generating a multi-band ultraviolet light source for optical microscopic inspection and metrology illumination of a wafer, the method comprising the following steps. That is, (a) providing an optical microscope characterized by an optical band objective lens system, optical band illumination path, and optical band tube lens; (b) activating an initial ultraviolet light source that is part of an optical microscope; (c) directing ultraviolet rays of the initial ultraviolet light source into the optical band ultraviolet illumination passageway; And (d) filtering the ultraviolet light rays of the initial ultraviolet light source by means selected from the group consisting of optical band filtering and discrete band filtering to produce a multi band ultraviolet light source of illumination, wherein the multi band ultraviolet light source of illumination is Characterizing the band ultraviolet light.
본 발명의 방법의 실시는 수동, 자동 또는 수동 및 자동의 조합 단계 또는 태스크(task)를 수행하거나 완성하는 단계를 포함한다. 더욱이, 주어진 웨이퍼 검사 시스템의 실제의 기계 및 장치에 따라, 본 발명의 수 개의 단계들은 임의의 펌웨어(firmware)의 임의의 작동 시스템상의 하드웨어 도는 소포트웨어 또는 그들의 조합에 의하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 하드웨어로서, 본 발명의 지적된 단계는 칩 또는 회로로서 실시될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 지적된 단계는 임의의 적절한 작동 시스템을 이용하여 컴퓨터에 의하여 실행되는 복수의 소프트웨어 지시로서 실시될 수 있다. 임의의 경우, 본 발명의 방법의 지적된 단계는 복수의 지시를 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의하여 실시될 수 있다.Implementation of the method of the present invention includes performing a manual, automatic or manual and automatic combination step or task. Moreover, depending on the actual machine and apparatus of a given wafer inspection system, several steps of the present invention may be performed by hardware or software or any combination thereof on any operating system of any firmware. For example, as hardware, the indicated steps of the present invention can be implemented as a chip or a circuit. As software, the indicated steps of the present invention can be implemented as a plurality of software instructions executed by a computer using any suitable operating system. In any case, the indicated steps of the method of the present invention may be performed by a data processor, such as a computing platform for executing a plurality of instructions.
도 1은 본 발명에 따른 광학 현미경 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 대한 웨이퍼 다중 밴드 UV 광 조명 방법의 바람직한 실시예를 도시한 흐름도.1 is a flow chart illustrating a preferred embodiment of a wafer multi-band UV light illumination method for an optical microscope wafer inspection and metrology system in accordance with the present invention.
도 2는 광학 현미경 검사 또는 계측되어진 웨이퍼의 표면 이미지에 존재하는 결함 및 패턴의 실재 배열을 특징으로 하는 예시적인 소스 이미지를 도시한 도면.FIG. 2 illustrates an exemplary source image characterized by the actual arrangement of defects and patterns present in the surface image of the wafer under optical microscopy or measurement.
도 3a는 밴드 백광 조명(400-600 nm) 방법을 이용한 광학 현미경 검사 또는 계측에 도 2의 예시적인 웨이퍼를 시뮬레이팅함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지를 도시한 도면.FIG. 3A shows a simulated image obtained by simulating the exemplary wafer of FIG. 2 for optical microscopy or metrology using a band white light illumination (400-600 nm) method. FIG.
도 3b는 단색 UV 광 조명(360-370 nm) 방법을 이용한 광학 현미경 검사 또는 계측에 도 2의 예시적인 웨이퍼를 시뮬레이팅함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지를 도시한 도면.FIG. 3B shows a simulated image obtained by simulating the exemplary wafer of FIG. 2 for optical microscopy or metrology using monochromatic UV light illumination (360-370 nm) method.
도 3c는 다중 밴드 UV 광 조명(가시 밴드 427-434nm 를 포함하는 360-370 nm, 398-407nm) 방법을 이용한 광학 현미경 검사 또는 계측에 도 2의 예시적인 웨이퍼를 시뮬레이팅함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지를 도시한 도면.FIG. 3C shows a simulated image obtained by simulating the exemplary wafer of FIG. 2 for optical microscopy or metrology using multi-band UV light illumination (360-370 nm, 398-407 nm including visible bands 427-434 nm) method. One drawing.
도 4는 이미지 진폭 또는 화소 휘도[그레이 레벨(gray levels)] 대 도 2의 예시적인 웨이퍼, 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 로(row; 13)의 횡단면 라인에 대응하는 화소 수를 도시한 그래프.4 corresponds to the cross section line of the image amplitude or pixel brightness (gray levels) versus the example wafer of FIG. 2 and the row 13 of the image grid shown in the simulated image of FIGS. 3A-3C. A graph showing the number of pixels to make.
도 5는 이미지 진폭 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 도 2의 예시적인 웨이퍼, 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 로(30)의 횡단면 라인에 대응하는 화소 수를 도시한 그래프.FIG. 5 shows the image amplitude or pixel luminance (gray level) versus the number of pixels corresponding to the exemplary wafer of FIG. 2 and the cross-sectional line of the furnace 30 of the image grid shown in the simulated image of FIGS. 3A-3C. graph.
도 6은 이미지 진폭 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 도 2의 예시적인 웨이퍼, 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 칼럼(21)의 횡단면 라인에 대응하는 화소 수를 도시한 그래프.FIG. 6 shows the number of pixels corresponding to the image amplitude or pixel luminance (gray level) versus the example wafer of FIG. 2 and the cross-sectional line of column 21 of the image grid shown in the simulated image of FIGS. 3A-3C. graph.
도 7은 이미지 진폭 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 도 2의 예시적인 웨이퍼, 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 로(53)의 횡단면 라인에 대응하는 화소 수를 도시한 그래프.FIG. 7 shows the number of pixels corresponding to the image amplitude or pixel luminance (gray level) versus the example wafer of FIG. 2 and the cross-sectional line of the furnace 53 of the image grid shown in the simulated image of FIGS. 3A-3C. graph.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
10 : 웨이퍼10: wafer
12,14,16,40a,42a,44a,40b,42b,44b,40c,42c,44c : 패턴12,14,16,40a, 42a, 44a, 40b, 42b, 44b, 40c, 42c, 44c: Pattern
18,20,22,24,46a,48a,50a,52a,46b,48b,50b,52b,46c,48c,50c,52c : 결함18,20,22,24,46a, 48a, 50a, 52a, 46b, 48b, 50b, 52b, 46c, 48c, 50c, 52c
26, 28,54a,56a,54b,56b,54c,56c : 웨이퍼 표면26, 28, 54a, 56a, 54b, 56b, 54c, 56c: wafer surface
38a,38b,38c : 시뮬레이션 이미지38a, 38b, 38c: simulation image
30,32,34,36,60,62,64,66,70,72,74,76,80,82,84,86: 화소 그리드 라인30,32,34,36,60,62,64,66,70,72,74,76,80,82,84,86: pixel grid lines
본 발명은 광학 현미경 웨이퍼 검사에 대한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광 조명 방법 및 시스템과, 그리고 계측 시스템에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to multiband UV light illumination methods and systems for wafers for optical microscope wafer inspection, and to metrology systems.
본 발명에 따른 광학 현미경 웨이퍼 검사에 대한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광 조명 방법 및 시스템과, 그리고 계측 시스템의 단계 및 시행은 첨부된 명세서 및 도면을 참조로 보다 상세히 설명되어질 것이다. 도면에 도시된 본 발명은 단지 예시적인 목적으로 제시되어져 있을 뿐 본 발명을 결코 제한하려는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 방법의 바람직한 실시예의 기술 및 도면은 UV 스펙트럼 내의 두개의 밴드(즉, 360-370 nm, 398-407 nm) 및 가시 스펙트럼 내의 하나의 밴드(즉, 427-434 nm), 의 특징을 나타내는 웨이퍼 조명 광원을 지칭한다. 본 발명의 방법에 대한 도 다른 실시예는 UV 스펙트럼 내의 3개 이상의 조면 광원 밴드, 및 가시 스펙트럼 내에서 두개 이상의 조면 광원 밴드를 특징으로 한다.The multiband UV light illumination method and system of the wafer for optical microscope wafer inspection according to the present invention, and the steps and implementation of the metrology system will be described in more detail with reference to the accompanying specification and drawings. The invention shown in the drawings is presented for illustrative purposes only and is not intended to limit the invention in any way. For example, the description and the drawings of a preferred embodiment of the method of the present invention show two bands in the UV spectrum (ie 360-370 nm, 398-407 nm) and one band in the visible spectrum (ie 427-434 nm). , Refers to a wafer illumination light source exhibiting the characteristics of. Another embodiment of the method of the invention features at least three roughening light source bands in the UV spectrum, and at least two roughening light source bands in the visible spectrum.
도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 다른 광학 현미경 웨이퍼 검사에 대한 다중 밴드UV 광 조명 방법 및 계측 시스템의 바람직한 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 1에서, 본 발명의 방법의 일반적으로 적용가능한 주 단계가 번호매겨져 있으며, 프레임 내에 나타나 있다. 상기 방법의 주 단계의 또 다른 특성을 나타내는 보조 단계가 삽입어구로 나타나 있다. 다음의 기술에서 나타나는 용어는 도 1에 사용된 용어와 일치한다.Referring to the drawings, FIG. 1 is a flowchart illustrating a preferred embodiment of a multi-band UV light illumination method and metrology system for optical microscope wafer inspection in accordance with the present invention. In Fig. 1, the generally applicable main steps of the method of the invention are numbered and shown in the frame. An auxiliary step, which represents another characteristic of the main step of the method, is shown as an insertion phrase. The terms appearing in the following description are consistent with the terms used in FIG. 1.
1 단계에서, 웨이퍼 검사를 위해 광학 현미경을 초기치에 맞춘다. (a) 단계에서, 광역 밴드 대물렌즈 시스템 및 광역 밴드 UV 조명 통로를 갖는 광학 현미경이 제공된다. (b) 단계에서, 소정의 확대 범위를 나타내는 광역 밴드 대물렌즈 시스템은 광학 현미경으로 선택된다. (c)단계에서, 광역 밴드 대물렌즈 시스템은 웨이퍼 검사 적용 분야에 따라 조절되며 설정된다. (d) 단계에서, 웨이퍼는 샘플 홀더(척) 상에 위치된다. (e) 단계에서, 다중 밴드 UV 광원(즉, 바람직하게 희가스와 혼합된 저압의 수은 증기의 특성을 나타내는 수은 아크 램프)가 작동된다. (f)단계에서, 초기 UV 광원은 제공된 광학 현미경의 광역 밴드 UV 조명 통로를 통해 전송된다.In step 1, the optical microscope is initially set for wafer inspection. In step (a), an optical microscope having a wide band objective system and a wide band UV illumination path is provided. In step (b), a wide band objective system exhibiting a predetermined magnification range is selected with an optical microscope. In step (c), the wide band objective system is adjusted and set according to the wafer inspection application. In step (d), the wafer is placed on a sample holder (chuck). In step (e), a multi-band UV light source (ie, a mercury arc lamp which preferably characterizes the low pressure mercury vapor mixed with the rare gas) is operated. In step (f), the initial UV light source is transmitted through the wide band UV illumination path of the provided optical microscope.
2 단계에서, 웨이퍼 검사를 위해 제공된 광학 현미경을 최적하기 하기 위한 것이다. 소정의 스펙트럼 광원을 생성학 위해 파장 필터링이 필요한 것처럼, 초기 다중 밴드 UV 광원은 일반적으로 가시 스펙트럼 내의 백 광 이외에도 UV 스펙트럼 내의 UV 광을 나타낸다. (a) 단계에서, 다중 밴드 UV 광 스펙트럼은 광역 밴드 필터링 또는 개별 밴드 필터링에 의해 초기 UV 광원을 필터링함으로써 웨이퍼 검사 적용 분야에 따라 생성된다. 광역 밴드 UV 광 필터링은 단색성 UV 광 필터링 대신에 이용된다. 본 발명의 방법에 따른 바람직한 실시예에서, 다중 밴드 UV 광원은 UV 스펙트럼 내의 두개의 밴드(즉, 360-370 nm, 398-407 nm) 및 가시 스펙트럼 내의 하나의 밴드(wmr, 427-434 nm)를 특징으로 한다. 본 발명의 방법의 또 다른 바람직한 실시예는 UV 스펙트럼 내의 3개 이상의 조면 광원 밴드, 및 가시 스펙트럼 내에서 두개 이상의 조면 광원 밴드를 특징으로 한다. (b) 단계에서, 필터링된 다중 파장 UV 광원이 희석된다. (c)단계에서, 필터링된 다중 밴드 UV 광원은 웨이퍼 샘플에 대해 정열되고, 중심을 맞추고, 배향된다. (d) 단계에서, 웨이퍼는 다중 밴드 대물렌즈 시스템의 촛점면 내에 위치된다.In a second step, to optimize the optical microscope provided for wafer inspection. As wavelength filtering is required to generate certain spectral light sources, early multiband UV light sources generally exhibit UV light in the UV spectrum in addition to white light in the visible spectrum. In step (a), the multi-band UV light spectrum is generated according to the wafer inspection application by filtering the initial UV light source by wide band filtering or individual band filtering. Wide band UV light filtering is used instead of monochromatic UV light filtering. In a preferred embodiment according to the method of the invention, a multiband UV light source comprises two bands in the UV spectrum (ie 360-370 nm, 398-407 nm) and one band in the visible spectrum (wmr, 427-434 nm). It is characterized by. Another preferred embodiment of the method of the invention features at least three roughening light source bands in the UV spectrum, and at least two roughening light source bands in the visible spectrum. In step (b), the filtered multi wavelength UV light source is diluted. In step (c), the filtered multiband UV light source is aligned, centered, and oriented with respect to the wafer sample. In step (d), the wafer is positioned within the focal plane of the multi-band objective system.
3 단계에서, 최적으로 필터링된 다중 밴드 UV 광원에 의해 웨이퍼를 조명한다. (a) 단계에서, 필터링된 다중 파장 UV 광원은 광역 밴드 대물렌즈 시스템을 통해 전송된다. (b) 단계에서, 에너지 레벨의 UV 수은 램프는 웨이퍼 검사 적용 분야에 따라 설정된다. (c) 단계에서, 웨이퍼 표면은 필터링된 다중 밴드 UV 광원으로 조명된다.In step 3, the wafer is illuminated by an optimally filtered multi-band UV light source. In step (a), the filtered multi-wavelength UV light source is transmitted through a wide band objective system. In step (b), the energy level UV mercury lamp is set according to the wafer inspection application. In step (c), the wafer surface is illuminated with a filtered multi band UV light source.
4 단계에서, 웨이퍼의 이미지가 나타나 있다. (a) 단계에서, 광역 밴드 대물렌즈 시스템을 거쳐 웨이퍼 표면으로부터 필터링된 다중 밴드 UV 광의 산란 및 이미지 반사의 수집을 나타내고 있다. (b) 단계에서, 이미지 반사 및 산란은 광학적으로 민감한 카메라 표면 상에서 광역 밴드 튜브 렌즈를 거쳐 중심을 맞춘다. 카메라 표면은 웨이퍼 표면에 도달하는 광 강도의 분포를 수용한다. (c) 단계에서, 광 강도의 분포는 디지탈화된다. (d) 단계에서, 광 강도의 분산은 이미지 프로세서의 메모리 내에 저장된다.In step 4, an image of the wafer is shown. In step (a), scattering and collection of image reflections of multi-band UV light filtered from the wafer surface via a wide band objective lens system are shown. In step (b), image reflection and scattering is centered via a wide band tube lens on the optically sensitive camera surface. The camera surface receives a distribution of light intensities that reach the wafer surface. In step (c), the distribution of light intensities is digitized. In step (d), the dispersion of light intensity is stored in the memory of the image processor.
5 단계에서, 소정의 웨이퍼 검사 적용 분야에 따라 웨이퍼 상으로 광 강도의 저장된 디지탈화된 분포의 이미지 처리가 제공된다. (a) 단계에사, 특정화된 이미지 처리 알고리즘은 디지탈화된 웨이퍼 이미지를 처리하기 위해 적용된다. 결함 감지 알고리즘은 웨이퍼 검사 시스템에서 통상적으로 이용되는 특정화된 이미지 처리 알고리즘의 카테고리를 나타낸다. 통상적으로 광범위하게 이용되는 결함 감지 알고리즘은 동일한 웨이퍼의 두개의 인접 영역의 이미지로부터 얻어진 웨이퍼 이미지 데이터의 비교에 근거한다. 예를 들어, 주어진 웨이퍼 이미지에 특정화된 패턴의 제 1 영역의 이미지는 제 1 기준 이미지로 이용될 수 있다. 결함을 포함한 동일하게 특정화된 패턴을 특징화한 제 2 영역의 이미지는 제 2 샘플 이미지로 이용될 수 있다. 이러한 단계에서, 결함은 제 2 샘플 이미지로부터 제 1 기준 이미지의 직접 공제로 감지된다. 결함 감지 알고리즘 형태의 실행은 회절 효과로 인한 이미지 시그날의 오 감지를 방지하기 위해 이미지 시그날(그레이 레벨로 측정된 화소 휘도 또는 강도) 감지 한계치를 설정하며, 상기 한계치는 이미지 처리에서 이용되는 데이타 지점 위(주어진 웨이퍼 영역에 대한 회정 레벨 이상), 이미지 처리에서 이용되지 않는 데이터 지점 아래의 그레이 레벨에서 측정된 화소 휘도 또는 강도 레벨이다. 광학 현미경 웨이퍼 검사 시스템에 본 발명의 방법의 바람직한 실시예의 적용예에서 결함 감지 알고리즘을 이용하여, 웨이퍼의 광역 밴드 광 조명 또는 단색 UV 광 조명을 특징으로 하는 방법의 적용예에서 상기 알고리즘을 이용하여 비교할 때, 얻어진 이미지 데이터의 처리 중에 하부 한계치의 설정을 가능하게 함으로써 결함 감지의 민감도를 균등화하는 시스템 해상도의 상당한 측정가능한 개선을 초래한다.In step 5, image processing of stored digitized distributions of light intensity onto a wafer is provided according to a desired wafer inspection application. In step (a), a specified image processing algorithm is applied to process the digitized wafer image. Defect detection algorithms represent a category of specialized image processing algorithms commonly used in wafer inspection systems. Conventionally widely used defect detection algorithms are based on a comparison of wafer image data obtained from images of two adjacent regions of the same wafer. For example, an image of the first region of the pattern specified for a given wafer image may be used as the first reference image. An image of the second region characterizing the same specified pattern including the defect can be used as the second sample image. In this step, the defect is detected by direct subtraction of the first reference image from the second sample image. Execution of the form of a defect detection algorithm sets an image signal (pixel brightness or intensity measured at gray level) detection threshold to prevent false detection of the image signal due to diffraction effects, which is above the data points used in image processing. (Above the level of gray level for a given wafer area), the pixel luminance or intensity level measured at the gray level below the data point not used in image processing. Using the defect detection algorithm in the application of a preferred embodiment of the method of the present invention to an optical microscope wafer inspection system, the algorithm can be compared using the algorithm in an application of a method characterized by wide band light illumination or monochromatic UV light illumination of a wafer. At the same time, enabling the setting of a lower limit during processing of the obtained image data results in a significant measurable improvement in system resolution that equalizes the sensitivity of defect detection.
(b) 단계에서, 처리된 웨이퍼 이미지의 결과는 웨이퍼 표면의 분석 및 특성에 대한 디스플레이 장치로 나타난다. 광학 현미경 웨이퍼 검사 및 계측 시스템에 대한 웨이퍼의 광역 밴드 UV 광 조명 방법은 광역 밴드 백광 조명 단색 UV광 조명 및 다중 밴드 UV 광 조면의 방법을 이용한 계측 또는 광학 현미경 검사로 패턴 및 결함을 나타내는 웨이퍼의 특성 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션함으로서 도시된다. 본 발명에 따른 방법에 대한 보다 상세한 설명은 예시적인 웨이퍼의 도면에서 도시된 이미지의 진폭 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 이미지의 화소 그리드의 일부 표시된 횡단면의 화소 수를 도시한 도면을 비교함으로써 디지털화된 웨이퍼 이미지를 분석한다.In step (b), the result of the processed wafer image is presented to the display device for analysis and characteristics of the wafer surface. Wide band UV light illumination methods of wafers for optical microscope wafer inspection and metrology systems are characterized by the characteristics of wafers exhibiting patterns and defects by metrology or optical microscopy using methods of wide band white light illumination monochromatic UV light illumination and multi-band UV light roughening. It is shown by computer simulation of the pattern. A more detailed description of the method according to the invention is digitized by comparing the figure showing the amplitude or pixel luminance (gray level) of the image shown in the drawing of an exemplary wafer versus the number of pixels in the partially displayed cross section of the pixel grid of the image. Analyze the wafer image.
도 2는 광학 현미경 검사 또는 계측으로 인해 웨이퍼의 표면 이미지에 나타나는 결함 및 실재적인 패턴 배열의 도면(10)이다. 도 2에서, 웨이퍼 이미지에 나타난 일반적인 패턴은 (12,14,16)으로 나타나 있으며, 결함은 (18,20,22,24)으로 나타나 있다. 패턴(12,14,16)은 각각 200 nm, 50 nm, 및 50 nm를 갖는다. 패턴(12)의 좌측 및 우측면은 각각 12a, 12b로 나타나 있으며, 중심의 비어있는 영역은 12c로 나타나 있다. 결함(18,20,22,24)은 각각 100nm, 50nm, 200nm, 및 100nm의 임계 치수를 갖는다. 패턴(12,14,16) 및 결함(18,20,22,24)으로부터 비교적 떨어진 거리에서 추가의 웨이퍼 표면 영역은 참고로 (26,28)으로 나타나 있다. 도 2의 도면부호(10)은 본 발명의 방법에서 이용되는 광학 현미경의 시계 필드(대략 6.5 미크론)를 나타내며, 에시적인 웨이퍼의 프레임 주변부에 의해 나타나 있다. 로 또는 칼럼에 대응하는 그리드 라인은 점선(30:13 로, 32:32로, 34:53로, 및 36:21칼럼)으로 도시되어 있으며, 지시된 패턴, 결함, 및 추가의 웨이퍼 표면 영역의 이미지 화소의 위치선정과 관련하여 제공하기 위해 도면에 포함되어져 있다. 동일한 그리드 라인은 광역 밴드 백광 조명 또는 단색 UV 광 조명을 이용한 방법으로부터 얻어진 방법과 본 발명의 발명을 이용한 결과를 비교하기 위해 도 2에 도시된 예시적인 웨이퍼의 컴퓨터 시뮬레이션되어진 이미지에 포함되어 있다.FIG. 2 is a diagram 10 of the actual pattern arrangement and defects that appear in the surface image of the wafer due to optical microscopy or metrology. In Figure 2, the general pattern shown in the wafer image is shown as (12, 14, 16) and the defect is shown as (18, 20, 22, 24). Patterns 12, 14, and 16 have 200 nm, 50 nm, and 50 nm, respectively. The left and right sides of the pattern 12 are shown as 12a and 12b, respectively, and the center empty area is shown as 12c. Defects 18, 20, 22, 24 have critical dimensions of 100 nm, 50 nm, 200 nm, and 100 nm, respectively. Additional wafer surface areas at distances relatively away from patterns 12, 14, 16 and defects 18, 20, 22, 24 are indicated by reference 26, 28. 2 denotes the field of view (approximately 6.5 microns) of the optical microscope used in the method of the present invention and is represented by the frame periphery of the illustrative wafer. The grid lines corresponding to the furnace or column are shown in dashed lines (30:13, 32:32, 34:53, and 36:21 columns) and indicative of the indicated patterns, defects, and additional wafer surface areas. It is included in the drawings to provide in connection with the positioning of the image pixels. The same grid lines are included in the computer simulated image of the exemplary wafer shown in FIG. 2 to compare the results obtained using the method with the wide band white light illumination or monochromatic UV light illumination with the results using the invention.
도 3a,3b,및 3c는 광역 밴드 백광 조명(400-600nm), 단색 UV광 조명 (360-370nm), 및 다중 밴드 UV 광 조명 (가시 밴드 427-434 nm를 포함한 360--370nm, 398-407nm) 방법을 이용한 계측학 또는 광학 현미경 검사에 도 2의 예시적인 소스 이미지, 웨이퍼(10)를 시뮬레이션함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지를 나타낸다. 상기 예에서 컴퓨터 시뮬레이션되어진 이미지는 예시적인 소스 이미지, 웨이퍼(10)의 도면의 입력을 이용하여 광학 현미경의 시뮬레이터 알고리즘을 이용하여 수행된다. 시뮬레이터 알고리즘은 이상적인 광학 현미경의 작동 및 성능을 시뮬레이팅하며, 수차 효과(aberration effect)를 무시한다. 시뮬레이터 알고리즘은 배면 구경 내의 정지 필터를 갖는 이상적인 렌즈 모델을 기초로 한다. 시뮬레이터 알고리즘에서, 배면 구경은 알고리즘에 두개의 주 변수 수치 즉, 수치 구경(예를 들어 0.9의 NA, 3개의 예시되고 기술된 웨이퍼 조명 방법의 각각에 대한 시물레이션 이미지의 발생기 일정하고 고정된다), 및 어플라이드 조명 스펙트럼(즉, 400-600 nm의 광역 밴드 백광 조명; 360-370 nm의 단색 UV 광 조명; 다시 밴드 427-434 nm를 포함하는 360-370nm 및 398-407nm의 다중 밴드 UV 조명)를 입력함으로써 작동한다. 이상적인 렌즈의 작동은 촛점면 내의 이미지과 배면 구경면 내의 이미지 사이의 푸리에 변환에 의해 수학적으로 기술된다. 배면 구경 평면 내의 이미지는 촛점면 내의 이미지의 푸리에 변환이다. 상기 공정을 기술하는 수학적인 식은 1998년 캠브리지 대학 출판사의 Born, Max, 및 Wolf, Emil 제 6판의 참고 문헌 '광학 원리: 전파의 전자기 원리, 광의 간섭 및 회절'에 소개되어져 있다. 입력 소스 이미지의 도면에서, 웨이퍼(10)는 시뮬레이팅되어진 광학 현미경에 의해 대물렌즈의 촛점면 내의 광 강도 분포로 변환된다. 시뮬레이션을 통해, 이미지는 먼저 제 1 이상 렌즈를 통해 전송되며, 그리고 나서 배면 구경 정지 필터, 및 이미지 확대가 발생하는 제 2 이상적인 튜브 렌즈를 통해 전송된다. 출력 이미지는 광 강도 분포에서와 같이 카메라에 의해 감지되며, 카메라는 전자기장의 진폭을 감지한다.3A, 3B, and 3C show wide band white light illumination (400-600 nm), monochromatic UV light illumination (360-370 nm), and multi band UV light illumination (visible bands 427-434 nm, 360--370 nm, 398-). 407 nm) is shown in the metrology or optical microscopy using the exemplary source image of FIG. 2, the simulated image obtained by simulating the wafer 10. The computer simulated image in this example is performed using a simulator algorithm of an optical microscope using an example source image, input of a drawing of the wafer 10. The simulator algorithm simulates the operation and performance of an ideal optical microscope and ignores the aberration effect. The simulator algorithm is based on an ideal lens model with a stationary filter in the back aperture. In the simulator algorithm, the back aperture is defined in the algorithm by two main variable values, the numerical aperture (for example NA of 0.9, the generator constant of the simulation image for each of the three illustrated and described wafer illumination methods), and Input the Applied Illumination Spectrum (i.e. wide band white light illumination of 400-600 nm; monochromatic UV light illumination of 360-370 nm; multi-band UV illumination of 360-370 nm and 398-407 nm including back bands 427-434 nm) It works. The operation of an ideal lens is mathematically described by Fourier transform between the image in the focal plane and the image in the back aperture. The image in the back aperture plane is the Fourier transform of the image in the focal plane. Mathematical equations describing the process are introduced in the reference 'Optical Principle: Electromagnetic Principles of Radio Waves, Interference and Diffraction of Radio Waves' in the 1998 edition of the Cambridge University Press, Born, Max, and Wolf, Emil. In the drawing of the input source image, the wafer 10 is converted into a light intensity distribution in the focal plane of the objective lens by a simulated optical microscope. Through simulation, the image is first transmitted through a first ideal lens and then through a back aperture stop filter, and a second ideal tube lens in which image magnification occurs. The output image is detected by the camera as in the light intensity distribution, and the camera senses the amplitude of the electromagnetic field.
도 3a, 도 3b, 및 도3c에 도시된 시뮬레이션 이미지에서, 시뮬레이션으로부터 얻어진 각각의 전체 출력 이미지의 시계의 필드 크기는 6.5 미크론이다. 시뮬레이션되어진 출력 이미지의 화소 크기는 0.1 미크론, 또는 시뮬레이션에서 이용되는 웨이퍼(10)의 1화소= 100nm이다. 화소 진폭 또는 강도는 그레이 레벨로 휘도의 관접에서 나타내며, 동력 범위는 0 내지 255 그레이 레벨이다. 시뮬레이션된 광학 현미경의 수치 구경은 웨이퍼 조명을 위한 3가지 방법중의 각각에 대해 시뮬레이션 이미지를 발생하는데 일정하게 고정된다(예를 들어, NA= 0.9). 시뮬레이션 이미지에서 나타나는 진폭 또는 화소 휘도의 차잇점은 웨이퍼 조면의 지시된 방법을 이용함으로써 얻어진 실제적인 차이를 나타내며, 시뮬레이터 알고리즘을 이용함으로서 발생된 무작위 또는 다른 인위적이지는 않다. 시뮬레이션 이미지를 나타내는 엣지 부근의 영역에 대응하는 웨이퍼(10)의 시계의 필드의 엣지 부근에서 얻어진 임의의 정보는 본 발명의 방법과는 관계없는 것으로 간주되며, 도4,5,6, 및 7의 각각에 나타나 있으며, 비교 그래프 정량 분석이 도 3a, 3b,및 3c에 제공된다.In the simulation images shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the field size of the field of view of each full output image obtained from the simulation is 6.5 microns. The pixel size of the simulated output image is 0.1 micron, or one pixel = 100 nm of the wafer 10 used in the simulation. Pixel amplitudes or intensities are indicated at the gray level in terms of luminance, and the power range is from 0 to 255 gray levels. The numerical aperture of the simulated optical microscope is constantly fixed to generate a simulated image for each of the three methods for wafer illumination (eg NA = 0.9). The difference in amplitude or pixel luminance appearing in the simulated image represents the actual difference obtained by using the directed method of the wafer roughness, and is not random or other artificial generated by using the simulator algorithm. Any information obtained near the edge of the field of view of the field of the wafer 10 corresponding to the region near the edge representing the simulated image is considered irrelevant to the method of the present invention and is shown in FIGS. 4, 5, 6, and 7 Shown in each, comparative graph quantitative analysis is provided in FIGS. 3A, 3B, and 3C.
도 3a는 광밴드 백광 조명(400 내지 600 nm)의 방법을 이용하여 광학 현미 기술 검사 도는 계측으로 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)에 따라 시뮬레이팅함으로써 얻은 시뮬레이션 이미지(38a)의 도면이다. 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 패턴(12, 14 및 16), 결함(18, 20, 22 및 24), 부가적인 웨이퍼 표면 영역(26 및 28), 및 화소 그리드 라인[30(컬럼(column) 13), 32(컬럼 30), 34(컬럼 53), 및 36(로 21)]은 패턴(40a, 42a, 및 44a), 결함(46a, 48a, 50a, 및 52a), 부가적인 웨이퍼 표면 영역(54a 및 56a), 및 화소 그리드 라인[60(컬럼 13), 62(컬럼 30), 64(컬럼 53), 및 66(로 21)]으로서 도 3a에 대응적으로 표시된다.FIG. 3A is a diagram of a simulated image 38a obtained by simulating according to the typical wafer 10 of FIG. 2 by optical microscopic inspection or metrology using the method of wide band white light illumination (400-600 nm). Patterns 12, 14 and 16, defects 18, 20, 22 and 24, additional wafer surface regions 26 and 28, and pixel grid lines 30 (column) of the typical wafer 10 of FIG. 2. 13), 32 (column 30), 34 (column 53), and 36 (lower 21)] are patterns 40a, 42a, and 44a, defects 46a, 48a, 50a, and 52a, and additional wafer surfaces. Areas 54a and 56a and pixel grid lines 60 (column 13), 62 (column 30), 64 (column 53), and 66 (lower 21) are correspondingly shown in FIG. 3A.
도 3a의 중요 부분은 다음과 같다. 패턴(40a, 42a, 및 44a) 및 결함(46a, 48a, 50a, 및 52a)의 이미지 해상도(즉, 시스템 해상도가 아니다.)는 도 2의 되시된 소스 이미지(10)의 대응 패턴(12, 14 및 16) 및 대응 결함(18, 20, 22 및 24)에 상대적으로 불충분하게 비교된다. 패턴(40a)의 측부 및 중앙 빈 영역은 서로로부터 필수적으로 해상되지 않는다. 그러나, 시뮬레이션 이미지(38a)의 패턴 및 결함의 에지로부터 이격된(예를 들면, > 200 mm) 화소 위치, 예를 들면 부가적 웨이퍼 표면 영역(54a 및 56a)에서 화소 휘도 그레이 레벨의 균일성 및 값은 광밴드 백광 조명 공급원 및 패턴(40a, 42a, 및 44a) 또는 결함(46a, 48a, 50a, 및 52a) 사이의 상호 작용에 의하여 발생되는 최소 회절 효과를 나타낸다. 최소 회절 효과는 광밴드 백광 조명의 방법을 이용하여 광학 현미 기술에 의하여 전형적인 웨이퍼(10)(도 2)의 표면의 검사 및 계측을 위한 높은 시스템 해상도로 변환된다.Important parts of FIG. 3A are as follows. The image resolution (ie, not the system resolution) of the patterns 40a, 42a, and 44a and the defects 46a, 48a, 50a, and 52a is the corresponding pattern 12 of the backed source image 10 of FIG. 2. 14 and 16) and corresponding defects 18, 20, 22 and 24, in comparison. The side and center blank areas of the pattern 40a are not necessarily resolved from each other. However, the uniformity of the pixel luminance gray level at pixel locations, for example, additional wafer surface regions 54a and 56a, spaced apart from the edges of the defects and patterns of the simulated image 38a; The value represents the minimum diffraction effect generated by the interaction between the lightband white light illumination source and pattern 40a, 42a, and 44a or defects 46a, 48a, 50a, and 52a. The minimum diffraction effect is converted to high system resolution for inspection and measurement of the surface of a typical wafer 10 (FIG. 2) by optical microscopy techniques using the method of optical band white light illumination.
도 3b는 단색 UV 광선 조명(360-370 nm)의 방법을 이용하여 광학 현미 기술 검사 또는 계측으로 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)를 따라 시뮬레이팅함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지(38b)의 도면이다. 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 패턴(12, 14 및 16), 결함(18, 20, 22 및 24), 부가적인 웨이퍼 표면 영역(26 및 28), 및 화소 그리드 라인[30(컬럼 13), 32(컬럼 30), 34(컬럼 53), 및 36(로 21)]은 패턴(40b, 42b, 및 44b), 결함(46b, 48b, 50b, 및 52b), 부가적 웨이퍼 표면 영역(54b 및 56b), 및 화소 그리드 라인[70(컬럼 13), 72(컬럼 30), 74(컬럼 53), 및 76(로 21)]로서 도 3b에 대응적으로 표시된다.FIG. 3B is a diagram of a simulated image 38b obtained by simulating along the typical wafer 10 of FIG. 2 by optical microtechnical inspection or metrology using the method of monochromatic UV light illumination (360-370 nm). Patterns 12, 14 and 16, defects 18, 20, 22 and 24, additional wafer surface areas 26 and 28, and pixel grid lines 30 (column 13) of the typical wafer 10 of FIG. 2. , 32 (column 30), 34 (column 53), and 36 (lower 21) are patterns 40b, 42b, and 44b, defects 46b, 48b, 50b, and 52b, and additional wafer surface area 54b. And 56b) and the pixel grid lines 70 (column 13), 72 (column 30), 74 (column 53), and 76 (lower 21) correspondingly to FIG. 3B.
도 3b의 중요 부분은 다음과 같다. 패턴(40b, 42b, 및 44b) 및 결함(46b, 48b, 50b, 및 52b)의 이미지 해상도(즉, 시스템 해상도가 아니다.)는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 대응 패턴(12, 14 및 16), 및 대응 결함(18, 20, 22 및 24)에 대하여 대응 패턴(40a, 42a, 및 44a), 및 결함(46a, 48a, 50a 및 52a), 시뮬레이션 이미지(38a)의 이미지 해상도에 상당히 더 잘 비교된다. 패턴(40)의 측부 및 중앙 빈 영역은 서로로부터 해상되지 않는다. 더욱이, 전형적인 웨이퍼(10)(도 2)의 광밴드 백광 조명을 이용하는 방법을 위하여 십자 패턴(42b)의 이미지 해상도, 및 중앙부에 부가하여 패턴(44b)의 두 개의 바닥부 및 하나의 상부 좌측 연장부는 시뮬레이션 이미지(38a)에 도시된 대응 패턴 부품의 이미지 해상도에 상당히 더 높게 비교된다.Important parts of FIG. 3B are as follows. The image resolution (ie, not the system resolution) of the patterns 40b, 42b, and 44b and the defects 46b, 48b, 50b, and 52b is determined by the corresponding patterns 12, 14 and of the typical wafer 10 of FIG. 16) and the image resolution of the corresponding patterns 40a, 42a, and 44a, and the defects 46a, 48a, 50a, and 52a, and the simulated image 38a, for the corresponding defects 18, 20, 22, and 24. Compared better. The side and center blank areas of the pattern 40 are not resolved from each other. Furthermore, the image resolution of the cross pattern 42b and the two bottom and one top left extensions of the pattern 44b in addition to the center portion for the method of using the optical band white light illumination of the typical wafer 10 (FIG. 2). The part compares considerably higher with the image resolution of the corresponding pattern part shown in the simulation image 38a.
그러나, 시뮬레이션 이미지(38a)에 대조하여, 시뮬레이션 이미지(38b)의 패턴 또는 결함의 엣지로부터 이격된(예를 들면, > 200 nm) 화소 위치, 예를 들면 부가적인 웨이퍼 표면 영역(54b 및 56b)에서 화소 휘도 그레이 레벨에서의 주목할 만한 변화는 단색 UV 광선 조명 공급원 및 패턴(40b, 42b, 및 44b) 또는 결함(46b, 48b, 50b 및 52b) 사이의 상호 작용에 의하여 발생된 상당한 회절 효과를 나타낸다. 시뮬레이션 이미지(38a)에 나타나는 최소 회절 효과에 비하여 시뮬레이션 이미지(38b)에서 주목할 만한 상당한 회절 효과가 광밴드 백광 조명의 방법을 이용하는 것에 비하여 단색 UV 광선 조명의 방법을 이용하는 광학 현미 기술에 의하여 전형적인 웨이퍼(10)(도 2)의 표면의 검사 및 계측을 위한 상당히 낮은 시스템 해상도로 변환된다.However, in contrast to the simulated image 38a, pixel locations spaced apart (eg,> 200 nm) from the edge of the pattern or defect of the simulated image 38b, for example additional wafer surface regions 54b and 56b. The notable change in pixel luminance gray level at represents a significant diffraction effect caused by the interaction between monochromatic UV light illumination sources and patterns 40b, 42b, and 44b or defects 46b, 48b, 50b, and 52b. . Compared to the minimal diffraction effect seen in the simulated image 38a, the significant diffraction effect in the simulated image 38b is typically achieved by optical microscopy techniques using the method of monochromatic UV light illumination as compared to the method of optical band white light illumination. 10) (converted to a significantly lower system resolution for inspection and metrology of the surface of FIG. 2).
도 3c는 다중 밴드 UV 광선 조명(360 내지 370 nm, 398 내지 407 nm, 427 내지 434 nm)의 방법을 잉요하여 광학 현미 기술 또는 계측으로 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)에 따라 시뮬레이팅함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지(38c)의 도면이다. 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 패턴(12, 14, 및 16), 결함(18, 20, 22 및 24), 부가적인 웨이퍼 표면 영역(26 및 28), 및 화소 그리드 라인[30(컬럼 13), 32(컬럼 30), 34(컬럼 53), 및 36(로 21)]은 패턴(40c, 42c, 및 44c), 결함(46c, 48c, 50c 및 52c), 부가적인 웨이퍼 표면 영역(54c 및 56c), 및 화소 그리드 라인[80(컬럼 13), 82(컬럼 30), 84(컬럼 53), 및 86(로 21)]로서 도 3c에 대응되게 표시된다.3C is a simulation obtained by simulating according to the typical wafer 10 of FIG. 2 by optical microscopic techniques or metrology using a method of multi-band UV light illumination (360-370 nm, 398-407 nm, 427-434 nm). Is a view of an image 38c. Patterns 12, 14, and 16 of the typical wafer 10 of FIG. 2, defects 18, 20, 22, and 24, additional wafer surface areas 26 and 28, and pixel grid lines 30 (column 13). ), 32 (column 30), 34 (column 53), and 36 (lower 21)] are patterns 40c, 42c, and 44c, defects 46c, 48c, 50c, and 52c, and additional wafer surface area 54c. And 56c) and the pixel grid lines 80 (column 13), 82 (column 30), 84 (column 53), and 86 (lower 21) corresponding to FIG. 3C.
도 3c의 중요부분은 다음과 같다. 패턴(40c, 42c, 및 44c) 및 결함(46c, 48c, 50c, 및 52c)의 이미지 해상도(즉, 시스템 해상도는 아니다.)는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 대응 패턴(12, 14 및 16), 및 대응 결함(18, 20, 22, 및 24)에 대하여 대응 패턴(40a, 42a, 및 44a), 및 결함(46a, 48a, 50a, 및 52a), 시뮬레이션 이미지(38a)의 이미지 해상도에 상당히 더 잘 비교된다. 패턴(40c)의 측부 및 중앙 빈 영역은 서로로부터 필수적으로 해상되지 않는다. 더욱이, 십자의 패턴(42c)의 이미지 해상도, 및 패턴(44c)의 중앙에 더하여 두개의 바닥부 및 하나의 상부 좌측 연장부는 전형적인 웨이퍼(10)(도 2)의 광밴드 백광 조명을 이용하는 방법을 위하여 시뮬레이션 이미지(38a)에 도시된 대응 패턴 부품의 이미지 해상도에 비하여 상당히 더 높다.Important parts of FIG. 3C are as follows. The image resolution (ie, not the system resolution) of the patterns 40c, 42c, and 44c and the defects 46c, 48c, 50c, and 52c is determined by the corresponding patterns 12, 14 and of the typical wafer 10 of FIG. 16) and image resolution of corresponding patterns 40a, 42a, and 44a, and defects 46a, 48a, 50a, and 52a, and simulated image 38a for corresponding defects 18, 20, 22, and 24; Compared to considerably better. The side and center blank areas of the pattern 40c are not necessarily resolved from each other. Moreover, the image resolution of the cross pattern 42c, and in addition to the center of the pattern 44c, the two bottom and one upper left extensions utilize the method of using the optical band white light illumination of a typical wafer 10 (FIG. 2). For this reason it is considerably higher than the image resolution of the corresponding pattern part shown in the simulation image 38a.
전형적인 웨이퍼(10)의 다중 밴드 UV 조명을 특징으로 하는 시뮬레이션 이미지(38c)의 패턴 및 결함의 이미지 해상도(즉, 시스템 해상도가 아니다.)와 전형적인 웨이퍼(10)의 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 시뮬레이션 이미지(38b)의 패턴 및 결함의 이미지 해상도와의 비교에 대해, 전형적인 웨이퍼(10)의 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법을 이용하여 얻어진 이미지 해상도는 전형적인 웨이퍼(10)의 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법을 이용하여 얻어진 이미지 해상도에 비교가능하다.The pattern of the simulated image 38c, characterized by the multi-band UV illumination of a typical wafer 10, and the image resolution of the defect (i.e., not the system resolution) and the monochromatic UV light illumination of the typical wafer 10 For comparison of the pattern of the simulated image 38b and the image resolution of the defects, the image resolution obtained using a method characterized by multiband UV light illumination of a typical wafer 10 is obtained from the monochromatic UV light of a typical wafer 10. It is comparable to the image resolution obtained using a method characterized by illumination.
본 발명에 따라 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법을 실시함으로써 얻어진 시뮬레이션 이미지(38c)에서 회절 효과의 존재에 대하여, 비록 광밴드 백광 조명을 특징으로 하는 방법을 위한 시뮬레이션 이미지(38a)에 나타나는 화소 휘도 그레이 레벨 만큼 작지 않지만 패턴 또는 결함의 엣지로부터 이격된(예를 들면, > 200 nm) 화소 위치, 예를 들면, 부가적인 웨이퍼 표면 영역(54c 및 56c)에서의 화소 휘도 그레이 레벨에서의 변화는 전형적인 웨이퍼(10)의 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법을 위하여 시뮬레이션 이미지(38b)에 나타난는 변화보다 상당히 적다. 다중 밴드 UV 광선 조명을 이용하는 방법은 가우스형 외피를 가지는 전형적인 웨이퍼 패턴 및 결함의 효율적인 변화를 가능하게 함으로써, 단색 UV 광선 조명을 이용하는 방법에 비하여 간섭하는 회절 효과를 감소시킨다. 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템을 위한 시스템 해상도내로의 회절 효과의 정도를 변화시킴으로써, 더 높은 시스템 해상도는 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법이 달성가능하다. 이것은 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법을 이용하는데 있어서 단색 UV 광선 조명을 이용하는 것에 비하여 웨이퍼 결함 및 패턴의 감지 및 해상 및 측정의 더 높은 가능성 및 정밀도가 존재한다는 것을 나타낸다.The presence of diffraction effects in the simulated image 38c obtained by carrying out the method characterized by the multi-band UV light illumination according to the invention, although shown in the simulated image 38a for the method characterized by the optical band white light illumination Changes in pixel luminance gray levels at pixel positions that are not as small as pixel luminance gray levels but spaced apart (eg,> 200 nm) from the edges of the pattern or defect, for example, additional wafer surface regions 54c and 56c. Is significantly less than the variation shown in the simulated image 38b for the method characterized by the monochromatic UV light illumination of a typical wafer 10. The method using multi-band UV light illumination enables efficient variation of defects and typical wafer patterns with Gaussian envelopes, thereby reducing the interfering diffraction effect compared to the method using monochromatic UV light illumination. By varying the degree of diffraction effect into the system resolution for optical microtechnology wafer inspection or metrology systems, higher system resolutions are achieved by methods that feature multi-band UV light illumination as compared to methods characterized by monochromatic UV light illumination. It is possible. This indicates that there is a higher likelihood and precision of detection and resolution and measurement of wafer defects and patterns compared to using monochromatic UV light illumination in using a method that features multi-band UV light illumination of the wafer.
도 4 내지 도 7은 이미지 크기 및 화소 휘도(그레이 레벨) 대 화소 개수의 플로트의 도면으로서, 각각의 플로트는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 도면에서, 및 도 3a, 3b, 및 3c 각각의 시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c)에서 도시된 이미지 그리드의 컬럼 도는 로의 상이한 횡단 라인에 대응한다. 도 4 내지 도 7에 포함되는 데이터 및 정보는 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템으로 적용하기 위한 조명하는 웨이퍼의 상이한 방법의 도 3a, 3b, 및 3c에 의하여 알 수 있는 이미지 해상도, 회절 효과 및 시스템 해상도의 비교에 관련된 결과 및 결론을 더 측정한다.4-7 are plots of image size and pixel brightness (gray level) versus number of pixels, each plot being in the diagram of the typical wafer 10 of FIG. 2, and each of FIGS. 3A, 3B, and 3C Columns of the image grid shown in the simulation images 38a, 38b, and 38c correspond to different transverse lines of the furnace. Data and information included in FIGS. 4-7 are image resolution, diffraction effects and systems as seen by FIGS. 3A, 3B, and 3C of different methods of illuminating wafers for application to optical microtechnology wafer inspection and metrology systems. The results and conclusions related to the comparison of resolution are further measured.
도 4는 도 2의 전형적인 웨이퍼의 도면 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 컬럼(13)의 횡단선에 대응하는 이미지 크기 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 화소 개수의 플로트의 도면이다. 도 4에서, 곡선(90, 92, 및 94)은 광밴드 백광 웨이퍼 조명, 단색 UV 광선 웨이퍼 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 웨이퍼 조명을 각각 이용하는 것을 특징으로 하는 방법의 적용에 대응하는 화소 그리드[웨이퍼 도면(10)에서 30에 의하여, 시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c)에서 각각 60, 70 및 80에 의하여]의 컬럼(13)의 횡단 라인을 따라 좌측으로부터 우측으로 볼 때, 그레이 레벨 대 화소 개수의 단위에서 이미지 크기 도는 화소 휘도의 플로트이다. 모든 곡선(90, 92 및 94)에 대해 5보다 적은 화소 개수에서 화소 휘도에서의 급경사는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 관점의 필드의 엣지에서 발생하는 회절 효과를 나타내며, 웨이퍼의 광선 조명의 상이한 방법중에서 이미지 해상도, 회절 효과, 또는 시스템 해상도에서의 차이점에 대한 토론에 관련되지 않는다.4 is a plot of the image size or pixel luminance (gray level) versus the number of pixels corresponding to the cross-section of column 13 of the image grid shown in the diagram of the typical wafer of FIG. 2 and the simulated image of FIGS. 3A-3C. Drawing. In Fig. 4, curves 90, 92, and 94 show pixel grids (wafers) corresponding to the application of the method characterized in that they use optical band white light wafer illumination, monochromatic UV ray wafer illumination, and multi-band UV ray wafer illumination, respectively. Gray level versus pixel, viewed from left to right along the transversal line of column 13 of 30 by 30 in figure 10, by 60, 70 and 80 in simulated images 38a, 38b and 38c, respectively. The image size or number of pixels in units of number is a float of luminance. For all curves 90, 92, and 94, the steepness in pixel luminance at pixel counts less than 5 represents the diffraction effect occurring at the edge of the field in terms of the typical wafer 10 of FIG. It does not relate to discussion of differences in image resolution, diffraction effects, or system resolution among different methods.
도 4의 주요 부분은 다음과 같다. 도 3b 및 도 3c의 시뮬레이션 이미지(38b, 38c)의 패턴(40b, 및 40c)에 각각 대응하는 도 2의 패턴(12) 및 패턴 측면(12a 및 12b), 및 패턴 중앙부(12c)의 우수한 이미지 해상도는 단색 UV 광선 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 각각의 방법에 대하여 곡선(92 및 94)를 따라 각각 25와 30 사이의 화소 개수에서 최대(96a 및 96b) 및 최소(96c)에 의하여 명백하게 표시된다. 도 3a의 시뮬레이션 이미지(38a)의 패턴(40a)에 대응하는 도 2의 패턴(12) 및 패턴 측면(12a 및 12b) 및 패턴 중앙부(12c)의 열등한 이미지 해상도는 광밴드 백광 조명의 방법을 위하여 곡선(90)을 따라 27 및 30 사이의 화소 개수에서 96d에 의하여 명백하게 표시된다. 더욱이, 다중 밴드 UV 광선 조명의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로써 얻어진 이미지 해상도, 곡선(94)은 단색 UV 광선 조명의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로써 얻어진 이미지 해상도, 곡선(92)와 거의 동일하다.The main part of FIG. 4 is as follows. Excellent image of pattern 12 and pattern side surfaces 12a and 12b and pattern center portion 12c of FIG. 2 corresponding to patterns 40b and 40c of simulation images 38b and 38c of FIGS. 3b and 3c, respectively. The resolution is evident by the maximum (96a and 96b) and the minimum (96c) in the number of pixels between 25 and 30, respectively, along curves 92 and 94 for each method of monochromatic UV light illumination and multi-band UV light illumination. Is displayed. The inferior image resolution of the pattern 12 and the pattern side surfaces 12a and 12b and the pattern center portion 12c of FIG. 2 corresponding to the pattern 40a of the simulated image 38a of FIG. 3a for the method of optical band white light illumination It is clearly indicated by 96d at the number of pixels between 27 and 30 along the curve 90. Moreover, image resolution, curve 94, obtained by simulating a method characterized by the use of multi-band UV light illumination, curve 94 is an image resolution, curve 92 obtained by simulating a method characterized by the use of monochromatic UV light illumination. Is almost the same as
도 2의 전형적인 웨이퍼(10)상에 존재하는 조명 광선 공급원 및 패턴 또는 결함 엣지 사이의 상호 작용에 의항 회절 효과의 비교에 대하여, 단색 UV 광선 조명 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법을 각가 이용하여 얻어진 도 4의 영역(98 및 100)은 도 3b[즉 패턴(40b)의 컬럼(13) 70, 결함(46b, 48b, 50b, 및 52b)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(54b)을 따라 좌측에서 우측으로 볼때]의 시뮬레이션 이미지(38b), 및 도 3c[즉 패턴(40c)의 컬럼(13) 80, 결함(46c, 48c, 50c, 및 52c)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(54c)을 따라 좌측에서 우측으로 볼때]의 시뮬레이션 이미지(38c)에 대응하는 곡선(92 및 94)은 광밴드 백광 조명의 방법을 이용함으로써 얻어진 도 3a[즉 패턴(40a)의 컬럼(13) 60, 결함(46a, 48a, 50a, 및 52a)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(54a)을 따라 좌측에서 우측으로 볼때]의 시뮬레이션 이미지(38a)에 대응하는 곡선(90)에 비하여 화소 휘도에서의 상당한 변화를 나타낸다. 그러나, 다중 밴드 UV 광선 조명(도 3c)에 대응하는 곡선(94)에 의하여 보여진 화소 휘도에서의 변화는 단색 UV 광선 조명(도 3b)에 대응하는 곡선(92)에 의하여 보여진 화소 휘도에서의 변화보다 적다. 이 결과는 도 3c의 논의와 일치함으로써, 더 높은 시스템 해상도는 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 대해 달성가능하다.For comparison of the diffraction effect due to the interaction between the illumination light source present on the typical wafer 10 of FIG. 2 and the interaction between the pattern or the defect edges, the methods of monochromatic UV light illumination and multi-band UV light illumination were obtained using each method. Regions 98 and 100 of FIG. 4 are left along FIG. 3B (i.e., column 13 70 of pattern 40b, edge regions of defects 46b, 48b, 50b, and 52b), and wafer surface region 54b. To the right], and FIG. 3C (ie, column 13 80 of pattern 40c, edge regions of defects 46c, 48c, 50c, and 52c), and wafer surface region 54c. Curves 92 and 94 corresponding to the simulated image 38c of the left side to the right side of the image] are shown in FIG. 3A (i.e., column 13 60 of the pattern 40a), which are obtained by using a method of wide band white light illumination. Edge area of 46a, 48a, 50a, and 52a, and from left to right along wafer surface area 54a] Compared to curve 90, corresponding to the illustration image (38a) it represents a significant change in the pixel brightness. However, the change in pixel brightness shown by curve 94 corresponding to multi-band UV light illumination (FIG. 3C) is the change in pixel brightness shown by curve 92 corresponding to monochromatic UV light illumination (FIG. 3B). Less than This result is consistent with the discussion of FIG. 3C, whereby higher system resolution is achievable for methods featuring multi-band UV light illumination as compared to methods featuring monochromatic UV light illumination.
도 5는 도 2 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에서의 전형적인 웨이퍼(10)의 도면에 도시된 이미지 그리드의 컬럼(30)의 횡단선에 대응하는 이미지 크기 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 화소 개수의 도면이다. 도 5에서, 곡선(110, 112, 및 114)는 광밴드 백광 웨이퍼 조명, 단색 UV 광선 웨이퍼 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 웨이퍼 조명의 이용을 특징으로 하는 방법의 적용분야에 대응하는) 화소 그리드(웨이퍼 도면(10)에서의 32에 의하여, 시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c) 각각의 62, 72, 및 82에 의하여 나타나는)의 컬럼(30)의 횡단 라인을 따라 좌측으로부터 우측으로 볼 때, 그레이 레벨 대 화소 개수의 단위의 이미지 크기 또는 화소 휘도의 플로트이다. 모든 곡선(110, 112, 및 114)에 대해 5보다 적은 화소 개수에서 화소 휘도의 급경사는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 필드의 엣지에서 나타나는 회절 효과를 나타나며, 웨이퍼의 광선 조명의 상이한 방법들 중에서 이미지 해상도, 회절 효과, 또는 시스템 해상도에서의 차이점에 대한 논의에 관련되지 않는다.5 is an image size or pixel luminance (gray level) vs. pixel corresponding to a cross-section of column 30 of the image grid shown in the diagram of a typical wafer 10 in the simulation image of FIGS. 2 and 3A-3C. Figure of number. In FIG. 5, curves 110, 112, and 114 show a pixel grid (corresponding to the application of the method characterized by the use of wide band white light wafer illumination, monochromatic UV ray wafer illumination, and multi-band UV ray wafer illumination). Viewed from left to right along the transversal line of column 30 of 32 (indicated by 62, 72, and 82 of each of simulated images 38a, 38b, and 38c), by 32 in wafer drawing 10, It is a plot of image size or pixel brightness in units of gray level versus number of pixels. For all curves 110, 112, and 114, the steepness of the pixel brightness at less than 5 pixel numbers exhibits the diffraction effect appearing at the edge of the field of the typical wafer 10 of FIG. 2, with different methods of ray illumination of the wafer. Among others are not relevant to the discussion of differences in image resolution, diffraction effects, or system resolution.
도 5의 주요 부분은 다음과 같다. 도 3b 및 도 3c의 시뮬레이션 이미지(38b 및 38c)의 패턴(42b 및 42c)에 대응하는 도 2의 패턴(14)의 매우 높은 이미지 해상도는 광밴드 백광 조명의 방법을 위하여 곡선(110)을 따라 화소 개수의 동일한 범위에 대한 도 3a의 시뮬레이션 이미지(38a)의 패턴(42a)에 대응하는 도 2의 패턴(14)의 이미지 해상도에 비하여 단색 UV 광선 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 각각의 방법을 위하여 각각 곡선(112 및 114)을 따라 12 및 13 사이의 화소 개수에 대한 최소 영역(116 및 118)에 의하여 표시된다. 더욱이, 다중 밴드 UV 광선 조명의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로써 얻어진 이미지 해상도, 곡선(114)는 단색 UV 광선 조명의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로서 얻어진 이미지 해상도, 곡선(112)과 본질적으로 동일하다.The main part of FIG. 5 is as follows. The very high image resolution of the pattern 14 of FIG. 2 corresponding to the patterns 42b and 42c of the simulated images 38b and 38c of FIGS. 3b and 3c along the curve 110 for the method of optical band white light illumination. Each method of monochromatic UV light illumination, and multi-band UV light illumination as compared to the image resolution of pattern 14 of FIG. 2 corresponding to pattern 42a of simulated image 38a of FIG. 3A for the same range of pixel counts. Is indicated by the minimum regions 116 and 118 for the number of pixels between 12 and 13 along the curves 112 and 114, respectively. Moreover, image resolution, curve 114, obtained by simulating a method characterized by the use of multi-band UV light illumination image curve, 112, obtained by simulating a method characterized by the use of monochromatic UV light illumination. Is essentially the same as
도 2의 전형적인 웨이퍼(10)상에 존재하는 조명 광선 공급원 및 패턴 또는 결함 엣지 사이의 상호 작용에 의한 회절 효과의 비교에 대하여, 도 5의 영역(120 및 122)은 단색 UV 광선 조명 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법을 이용함으로써 각각 얻어진 도 3b[즉 패턴(40a)의 컬럼(30) 72, 결함(50b 및 52b) 및 패턴(40b, 42b, 및 44b)의 엣지 영역을 따라 좌측에서 우측으로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38b), 및 도 3c[즉, 컬럼(30) 82, 결함(50c 및 52c), 및 패턴(40c, 42c 및 44c)의 엣지 영역을 따라 좌측에서 우측으로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38c)에 대응하는 곡선(112 및 114)이 광밴드 백광 조명의 방법을 이용함으로써 얻어진 도 3a[즉, 컬럼(30) 62, 결함(50a 및 52a) 및 패턴(40a, 42a, 및 44a)의 엣지 영역을 따라 좌측에서 우측으로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38a)에 대응하는 곡선(110)에 비하여 화소 휘도의 적당한 변화만이 제시된다는 것을 보여준다.For comparison of the diffraction effect by the interaction between the illumination light source present on the typical wafer 10 of FIG. 2 and the pattern or defect edges, the regions 120 and 122 of FIG. 5 are monochromatic UV light illumination and multiple bands. 3b (i.e., left to right along the edge regions of columns 30 72, defects 50b and 52b and patterns 40b, 42b and 44b of FIG. 40a respectively obtained by using the method of UV ray illumination) When viewed from left to right along the edge region of the simulation image 38b, and FIG. 3C (ie, column 30 82, defects 50c and 52c, and patterns 40c, 42c and 44c); Curves 112 and 114 corresponding to the simulated image 38c of FIG. 3A (ie, column 30 62, defects 50a and 52a) and patterns 40a, 42a, obtained by using the method of wide band white light illumination And from the left to the right along the edge area of 44a) to the curve 110 corresponding to the simulated image 38a. Thus only a suitable change in pixel brightness is presented.
도 6은 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 도면 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에 도시된 이미지 그리드의 로(21)의 횡단 라인에 대응하는 이미지 크기 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 화소 개수의 플로트의 도면이다. 도 6의 곡선(130, 132 및 134)은 광밴드 백광 웨이퍼 조명, 단색 UV 광선 웨이퍼 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 웨이퍼 조명을 각각 특징으로 하는 방법의 적용분야에 대응하는 화소 그리드[시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c)에서 66, 76, 및 86에 의하여 웨이퍼 도면(10)에 36에 의하여 표시되는]의 로(21)의 횡단 라인을 따라 상부로부터 하부로 볼 때 그레이 레벨 대 화소 개수의 단위의 이미지 크기 또는 화소 휘도의 플로트이다. 곡선(130, 132 및 134)에 대하여 4보다 적은 화소 개수에서 화소 휘도의 급경사는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 필드의 엣지에서 발생하는 회절 효과를 나타내며, 웨이퍼의 광선 조명의 상이한 방법들중에서 이미지 해상도, 회절 효과, 또는 시스템 해상도에서의 차이점에 대한 논의에 관련되지 않는다.FIG. 6 is an image size or pixel luminance (gray level) versus pixel number corresponding to the transverse line of the furnace 21 of the image grid shown in the diagram of the typical wafer 10 of FIG. 2 and the simulated image of FIGS. 3A-3C. Is a plot of. Curves 130, 132, and 134 of FIG. 6 show pixel grids (simulated images 38a) corresponding to the application of the method characterized by optical band white light wafer illumination, monochromatic UV ray wafer illumination, and multi-band UV ray wafer illumination, respectively. Gray level vs. number of pixels when viewed from top to bottom along a transverse line of the furnace 21 of [indicated by 36 in the wafer drawing 10 by 66, 76, and 86 in FIGS. Is the float of the image size or pixel brightness. The steep slope of pixel brightness at less than four pixel counts for curves 130, 132 and 134 exhibits the diffraction effect occurring at the edge of the field of the typical wafer 10 of FIG. 2, among the different methods of ray illumination of the wafer. It does not relate to the discussion of differences in image resolution, diffraction effects, or system resolution.
도 6의 주요 부분은 다음과 같다. 도 3b 및 도 3c의 시뮬레이션 이미지(38 b 및 38c)의 패턴(42b 및 42c)에 대응하는 도 2의 패턴(14)의 매우 높은 이미지 해상도는 광밴드 백광 조명의 방법을 위하여 곡선(130)을 따라 화소 개수의 동일한 범위에 대해 도 3a의 시뮬레이션 이미지(38a)의 패턴(42a)에 대응하는 단색 UV 광선 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 각각의 방법에 대하여 곡선(132 및 134)을 따라 28과 35 사이의 화소 개수에서 최소 영역(136)에 의하여 표시된다. 더욱이, 다중 밴드 UV 광선 조명의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로서 얻어진 이미지 해상도는 단색 UV 광선 조명, 최소 영역(136)의 이용을 특징으로 하는 방법을 시뮬레이팅함으로써 얻어진 이미지 해상도에 매우 유사하다. 그러므로, 일단 다시, 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)상의 패턴의 이미지 해상도는 광밴드 백광 조명의 방법을 적용하는 것에 비하여 본 발명의 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법을 적용함으로서 개선된다.The main part of FIG. 6 is as follows. The very high image resolution of the pattern 14 of FIG. 2 corresponding to the patterns 42b and 42c of the simulated images 38b and 38c of FIGS. 3b and 3c results in a curve 130 for the method of optical band white light illumination. Along the curves 132 and 134 for the respective methods of monochromatic UV light illumination, and multi-band UV light illumination, corresponding to the pattern 42a of the simulated image 38a of FIG. 3A for the same range of number of pixels. It is indicated by the minimum area 136 in the number of pixels between and 35. Moreover, the image resolution obtained by simulating the method characterized by the use of multi-band UV ray illumination is very similar to the image resolution obtained by simulating the method characterized by the use of monochromatic UV ray illumination, minimum region 136. . Therefore, once again, the image resolution of the pattern on the typical wafer 10 of FIG. 2 is improved by applying the method of multiband UV light illumination of the present invention as compared to applying the method of lightband white light illumination.
도 2의 전형적인 웨이퍼(10)에 존재하는 조명 광선 공급원 및 패턴 도는 결함 엣지 사이의 상호 작용에 의한 회절 효과의 비교에 대하여, 도 6의 영역(140 및 142)는 단색 UV 광선 조명 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법을 이용함으로써 얻어지는 도 3b[즉, 로(21) 76, 결함(46b, 48b, 50b 및 52b) 및 패턴(40b, 42b, 및 44b)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(56b)를 따라 상부로부터 하부로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38b), 및 도 3c[즉, 로(21) 86, 결함(46c, 48c, 50c 및 52c), 및 패턴(40c, 42c, 및 44c)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(56c)을 따라 상부로부터 하부로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38c)에 대응하는 곡선(132 및 134)은 광밴드 백광 조명의 방법을 이용함으로써 얻어지는 도 3a[즉, 로(21) 66, 결함(46a, 48a, 50a 및 52a), 및 패턴(40a, 42a 및 44a)의 엣지 영역, 및 웨이퍼 표면 영역(56a)을 따라 상부로부터 하부로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38a)에 대응하는 곡선(130)에 비하여 화소 휘도의 상당한 변화를 나타낸다. 그러나, 다중 파장 UV 광선 조명(도 3c)에 대응하는 곡선(134)에 의하여 보여진 화소 휘도의 변화는 단색 UV 광선 조명(도 3b)에 대응하는 곡선(132)에 의하여 보여진 화소 휘도의 변화보다 상당히 적다. 이 결과는 도 3c의 논의와 일치하며, 더 높은 시스템 해상도가 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 대해 달성가능하다.For comparison of diffraction effects by interaction between illumination light sources and pattern or defect edges present in the typical wafer 10 of FIG. 2, regions 140 and 142 of FIG. 6 are monochromatic UV light illumination and multi-band UV light. FIG. 3B (i.e., furnace 21, 76, defects 46b, 48b, 50b, and 52b) and edge regions of patterns 40b, 42b, and 44b obtained by using the method of ray illumination, and wafer surface region 56b Of the simulated image 38b, as seen from top to bottom, and FIG. 3C (ie, furnace 21 86, defects 46c, 48c, 50c and 52c), and patterns 40c, 42c, and 44c. The curves 132 and 134 corresponding to the edge region, and the simulated image 38c of the top and bottom view along the wafer surface area 56c] are obtained by using the method of wide band white light illumination (i.e., Along the edges 21 of the furnace 21, the defects 46a, 48a, 50a and 52a, and the patterns 40a, 42a and 44a, and the wafer surface area 56a. It represents a significant change in the pixel brightness compared to curve 130 which corresponds to the simulated image (38a) as seen from top to bottom. However, the change in pixel brightness shown by the curve 134 corresponding to the multi-wavelength UV light illumination (FIG. 3C) is significantly greater than the change in pixel brightness shown by the curve 132 corresponding to the monochromatic UV light illumination (FIG. 3B). little. This result is consistent with the discussion of FIG. 3C, where a higher system resolution is achievable for methods featuring multiband UV light illumination as compared to methods characterized by monochrome UV light illumination.
도 7은 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 도면 및 도 3a 내지 도 3c의 시뮬레이션 이미지에서 보여진 이미지 그리드의 컬럼(53)의 횡단 라인에 대응하는 이미지 크기 또는 화소 휘도(그레이 레벨) 대 화소 개수의 플로트의 도면이다. 도 7에서, 곡선(150, 152, 및 154)은 광밴드 백광 웨이퍼 조명, 단색 UV 광선 웨이퍼 조명, 및 다중 밴드 UV 광선 웨이퍼 조명의 이용을 특징으로 하는 방법의 적용분야에 대응하는 화소 그리드[웨이퍼 도면(10)의 34, 및 시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c)의 64, 74 및 84에 의하여 표시되는)의 컬럼(53)의 횡단 라인을 따라 좌측으로부터 우측으로 볼때 그레이 레벨 대 화소 개수의 단위의 이미지 크기 또는 화소 휘도의 플로트이다. 모든 곡선(150, 152 및 154)에 대해 5보다 작은 화소 개수에서 화소 휘도의 급경사는 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 필드의 엣지상에 발생하는 회절 효과를 나타내며, 웨이퍼의 광선 조명의 상이한 방법중에서 이미지 해상도, 회절 효과, 또는 시스템 해상도의 차이점에 대한 논의에 관련되지 않는다.FIG. 7 shows the image size or pixel luminance (gray level) versus the number of pixels corresponding to the transverse line of the column 53 of the image grid shown in the diagram of the typical wafer 10 of FIG. 2 and the simulated image of FIGS. 3A-3C. It is a drawing of a float. In FIG. 7, curves 150, 152, and 154 show pixel grids corresponding to the application of the method characterized by the use of wide band white light wafer illumination, monochromatic UV ray wafer illumination, and multi-band UV ray wafer illumination. Gray level vs. pixel count when viewed from left to right along the transversal line of column 34 of FIG. 10 and column 53 of the simulation images 38a, 38b, and 38c, represented by 64, 74, and 84, respectively. A float of the image size or pixel luminance in units. For all curves 150, 152 and 154, the steepness of the pixel luminance at the number of pixels less than 5 represents the diffraction effect occurring on the edge of the field of the typical wafer 10 of FIG. 2, and different methods of ray illumination of the wafer. It does not relate to the discussion of differences in image resolution, diffraction effects, or system resolution.
도 7의 주요 부분은 다음과 같다. 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)의 도면 및 시뮬레이션 이미지(38a, 38b, 및 38c)(도 3a, 3b, 및 3c)의 화소 그리드의 컬럼(53)을 따라 패턴 또는 결함이 없다. 그러므로, 도 7에는, 패턴 또는 결함의 이미지 해상도에 관련되는 비교가 없다. 도 2의 전형적인 웨이퍼(10)상에 존재하는 조명하는 광원 및 패턴 또는 결함 엣지 사이의 상호작용에 기인한 회절 효과의 비교에 대하여, 단색 UV 광선 조명 및 다중 밴드 UV 광선 조명의 방법을 이용함으로써 얻어진, 화소 개수 7 내지 65의 범위에서, 도 3b[즉, 컬럼(53) 74, 패턴(44b)의 바닥 엣지, 및 웨이퍼 표면 영역(56b)]를 따라 좌측으로부터 우측으로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38b)에 대응하는 도 7의 곡선(152 및 154)은 광밴드 백광 조명의 방법을 이용함으로써 얻어지는 도 3a[즉, 컬럼(53) 64, 패턴(44a)의 바닥 엣지, 및 웨이퍼 표면 영역(56a)]를 따라 좌측으로부터 우측으로 볼 때]의 시뮬레이션 이미지(38a)에 대응하여 곡선(150)에 비하여 화소 휘도의 상당한 변화를 나타낸다. 그러나, 다중 파장 UV 광선 조명(도 3c)에 대응하는 곡선(154)에 의하여 보여진 화소 휘도의 변화는 단색 UV 광선 조명(도 3b)에 대응하는 곡선(152)에 의하여 보여진 화소 휘도의 변화보다 상당히 작다. 도 4 및 도 6의 논의에서 표시된 바와 같이, 더 높은 시스템 해상도는 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 다중 밴드 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 대해 달성가능하다.The main part of FIG. 7 is as follows. There are no patterns or defects along the diagram 53 of the typical wafer 10 of FIG. 2 and the column 53 of the pixel grid of the simulated images 38a, 38b, and 38c (FIGS. 3a, 3b, and 3c). Therefore, in Fig. 7, there is no comparison related to the image resolution of the pattern or the defect. For comparison of diffraction effects due to the interaction between the illuminating light source and the pattern or defect edges present on the typical wafer 10 of FIG. 2, obtained by using the methods of monochromatic UV light illumination and multi-band UV light illumination. , A simulation image of FIG. 3B (ie, viewed from left to right along the column 53 74, the bottom edge of the pattern 44b, and the wafer surface area 56b) in the range of pixel numbers 7 to 65; Curves 152 and 154 of FIG. 7 corresponding to 38b) are shown in FIG. 3A (i.e., column 53 64, bottom edge of pattern 44a, and wafer surface area 56a obtained by using a method of wide band white light illumination). ), Corresponding to the simulation image 38a of the view from left to right, shows a significant change in pixel luminance compared to the curve 150. However, the change in pixel brightness shown by the curve 154 corresponding to the multi-wavelength UV light illumination (FIG. 3C) is significantly greater than the change in pixel brightness shown by the curve 152 corresponding to the monochromatic UV light illumination (FIG. 3B). small. As indicated in the discussion of FIGS. 4 and 6, higher system resolution is achievable for methods featuring multi-band UV light illumination as compared to methods featuring monochrome UV light illumination.
본 발명의 광학 미세 기술 웨이퍼 검사 및 계측 시스템을 위한 웨이퍼의 다중 밴드 UV 광선 조명의 시스템의 바람직한 일 실시예의 주요 구성은 다음과 같다. 즉, 주요 구성은 (1) 광밴드 대물렌즈 시스템, 광밴드 조명 통로, 및 광밴드 튜브 렌즈를 특징으로 하는 광학 현미경; (2) 광학적 현미 기술 웨이퍼 검사 또는 계측 시스템의 부분인 초기 자외 광원; (3) 초기 자외 광원으로부터 다중 밴드 자외 광원을 발생시키는 장치로서, 초기 자외 광원의 광밴드 필터링 또는 불연속 밴드 필터링을 수행하는 장치; 및 (4) 다중 밴드 자외 광원을 이용함으로써 조명되는 웨이퍼이다. 본 발명의 시스템의 바람직한 실시예의 부가적인 구성은 (5) 광밴드 튜브 렌즈를 경유하여 웨이퍼 표면으로부터 촛점이 맞추어진 이미지 반사를 수용하며 다중 밴드 UV 광선의 산란시키기 위한 광학적으로 민감한 카메라 표면을 구비한 카메라 및 (6) 웨이퍼 표면의 렌즈 세기 특성의 분포를 디지털화하며, 디지털화된 광선 세기 분포를 저장하며, 저장되고 디지털화된 광선 세기 분포를 처리하기 위한 데이터 처리 장치를 포함한다. 웨이퍼의 표면의 저장되며 디지털화된 광선 세기의 특성 분포를 처리하기 위하여 이용되는 데이터 처리 장치는 웨이퍼 결함 감지, 웨이퍼 광학 오버레이 계측, 및 웨이퍼 광학 임계적 크기 계측을 위한, 그러나 이에 제한되지 않는다, 특별한 알고리즘을 특징으로 한다.The main configuration of one preferred embodiment of a system of multiband UV light illumination of a wafer for an optical microtechnology wafer inspection and metrology system of the present invention is as follows. That is, the main configuration includes (1) an optical microscope characterized by a lightband objective system, a lightband illumination path, and a lightband tube lens; (2) an initial ultraviolet light source that is part of an optical microtechnology wafer inspection or metrology system; (3) an apparatus for generating a multi-band ultraviolet light source from the initial ultraviolet light source, the apparatus performing optical band filtering or discontinuous band filtering of the initial ultraviolet light source; And (4) a wafer illuminated by using a multi-band ultraviolet light source. An additional configuration of the preferred embodiment of the system of the present invention is (5) an optically sensitive camera surface for receiving focused image reflections from the wafer surface via a lightband tube lens and for scattering multiband UV light. Camera and (6) a data processing device for digitizing the distribution of lens intensity characteristics of the wafer surface, storing the digitized light intensity distribution, and processing the stored and digitized light intensity distribution. The data processing apparatus used to process the stored and digitized characteristic distribution of the light intensity of the surface of the wafer is a special algorithm for, but not limited to, wafer defect detection, wafer optical overlay metrology, and wafer optical critical size metrology. It is characterized by.
본 발명이 특정된 실시예와 관련되어 설명된 반면, 많은 선택, 변형 및 변화가 본 기술분야의 기술자에게 명백하다. 따라서, 첨부된 모든 이같은 선택, 변형 및 변화를 채택한다.While the present invention has been described in connection with specific embodiments, many choices, modifications, and variations are apparent to those skilled in the art. Accordingly, all such choices, modifications, and variations are attached.
이와 같이, 본 발명은 광밴드 백광 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 단일 대상물 또는 구조물 해상도를 상당히 측정가능하게 개선시키며, 웨이퍼로의 방사 손상을 발생하지 않고 단색 UV 광선 조명을 특징으로 하는 방법에 비하여 웨이퍼 이미지의 전체 시스템 해상도를 상당하며 측정가능하게 하는 효과가 있다.As such, the invention significantly improves the measurable resolution of a single object or structure as compared to methods featuring optical band white light illumination, and compared to methods featuring monochromatic UV light illumination without generating radiation damage to the wafer. The overall system resolution of the wafer image is significant and measurable.
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