KR20040048901A

KR20040048901A - 강화된 다이나믹 영역을 갖는 결함 검출

Info

Publication number: KR20040048901A
Application number: KR10-2004-7004289A
Authority: KR
Inventors: 길라드 알모기; 보리스 골드베르그; 론 나프탈리
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-06-10
Also published as: EP1432978A1; US20030058433A1; JP2005524827A; US6657714B2; US6914670B1; WO2003027651A1

Abstract

본 발명은 광학 방사 소스를 포함하는 광학 조사용 장치에 관한 것으로, 샘플에 대해 조사의 스폿을 스캐닝하는데 적용되며, 그로 인해 방사선이 스폿으로부터 산란된다. 검출 시스템은 산란된 방사선을 수신하고 이에 응답하는 제1 및 제2 출력을 생성하기 위해 광학적으로 결합된 적어도 제1 및 제2 검출기를 포함하며, 검출기 시스템은 제1 검출기가 제2 검출기보다 더 높은 감도로 산란된 방사선에서의 변화를 검출하도록 구성되는 반면, 제2 검출기는 제1 검출기보다 산란된 방사선의 더 높은 강도에서 포화된다. 신호 프로세서는 제1 및 제2 출력을 수신하고 출력에 응답하여 샘플상의 결함 위치를 결정한다.

Description

강화된 다이나믹 영역을 갖는 결함 검출{DEFECT DETECTION WITH ENHANCED DYNAMIC RANGE}

암시야(Dark-field) 시스템은 광학적 검사, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상의 결함 검출을 위한 기술분야에서 공지되어 있다. 암시야 검사에서 발생된 광학적 신호는 통상적으로 매우 높은 다이나믹 영역으로 특징짓는다. 신호는 (반사율의 복합적 지수의 함수로서) 검사중의 스폿에서의 재료의 반사율 및 스폿 내의 공간 변화에 의존한다. 명시야(bright-field) 시스템에서, 반사율은 통상적으로 억제되며, 수집된 신호의 최종 변화는 통상적으로 대략 2계의 크기이다. 그러나, 암시야 검출의 경우, 매끄러운 표면들은 거의 어떠한 수집 신호(collection signal)에 이르지 못하는 반면, 돌출된 특성을 갖는 표면은 많은 차수의 크기를 더욱 산란시킨다.

진보된 집적 회로를 생산하는데 사용되는 패턴화된 웨이퍼는 통상적으로 신호를 산란시키는 암시야가 6차 또는 그 이상의 차수의 크기로 변화되는 영역을 포함한다. 이러한 현상의 예는 이하의 형태의 영역들 사이의 변화를 산란시키는 것을 포함한다:

●스크라이브 라인(scribe line)은 패턴 영역으로부터 상이하게 광을 산란시킨다.

●메모리 블록은 관련된 I/O 회로와 상이하게 산란한다.

●마이크로프로세서 유닛의 캐시 메모리는 논리 영역과 상이하게 산란한다.

●소정의 메모리 영역은 산란된 방사선을 수집하는데 사용되는 검출기를 향해 강력한 회절 로브를 발생시키는 피치를 갖는 반면, 상이한 피치를 갖는 다른 영역의 로브는 검출에서 벗어난다.

●(수 마이크론의 크기에 이르기까지) 베어 패치는 촘촘한 패턴에 접해있는 영역보다 훨씬 더 적게 산란한다.

검사 툴의 감도는 신호 획득(예를 들어, 레이저 파워 및 검출 이득) 및 신호 프로세싱 파라미터를 제어함으로써 상이한 영역에 대해 최적화 될 수 있다. 그러나, 검사 처리율을 감소시키지 않고 단일 웨이퍼의 스캐닝 공정에서 부상에 대한 획득 파라미터를 변화시키는 것은 어려운데, 이는 스캔 속도가 획득 파라미터에서 신속한 변화로 인해 가공품을 피하도록 감소되어야 하기 때문이다. 더욱이, 신호 획득 및 프로세싱을 위해 웨이퍼 상의 상이한 영역을 한정하는 것은 번거로운 작업이다. 촘촘한 패턴의 영역들 사이에서 (검사 시스템의 몇몇 픽셀에 대응하며, 수마이크론 크기보다 작을 수 있는) 베어 패치의 특정한 경우에서, 시스템의 획득 및 영역당 프로세싱 파라미터를 변화시키기 위해 검사 시스템을 프로그램하는 것은 실용적이지 않다. 비록 원칙적으로 검사 시스템이 신호 처리 파라미터를 적절하게 학습할 수 있지만, 획득 파라미터가 몇몇 픽셀의 시간 간격 내에서 적용하는 것은 거의 불가능하다. 현대의 검사 시스템의 통상적인 동작에서, 이러한 시간 간격은 통상적으로 수십 내지 수백 나노초이다.

따라서, 특히 암시야 검사에서 온-더-플라이 적용 없이 검사된 기판의 매우 어두운 영역 및 밝은 영역으로부터 의미있는 신호를 수집하기 위해 매우 큰 다이나믹 영역을 갖는 검출 시스템이 필요하다. 그러나, 높은 데이터 속도(초당 수십 내지 수백의 메가 샘플)로 동작하는 검출 시스템을 사용하여 10 또는 12 비트(1:1024 또는 1:4096)보다 큰 다이나믹 영역을 얻는 것은 매우 어렵다. 검출기 자체의 다이나믹 영역은 통상적으로 검출기 및 증폭기 회로의 잡음 레벨에 의해 지배되는 최소의 검출 가능한 신호에 대한 포화 전력의 비에 의해 제한된다. 추가의 제한은 신속한 아날로그-디지털 변환기의 제한된 비트 영역에 의해 부과된다.

이러한 문제에 대한 가능한 해결책 중 하나는 낮은 진폭 신호 영역을 강조하기 위해 검출기로부터의 출력 신호에 비선형 증폭을 적용하는 것이다. 이러한 방식의 접근은 본 명세서에서 참조되는 Wolf의 미국 특허 6,002,122에 기재되어 있다. 이러한 경우의 암시야 검출기 출력은 로그 증폭기 및 이득 교정 메카니즘에 의해 처리된다. 비록 이러한 방식이 기판의 암시야 이미지에서 결함에 대한 개선된 가시성을 제공하지만, 검출 시스템의 다이나믹 영역의 기본적인 제한을 해결하기는 못한다.

다중 노출 이미지 시스템이 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조된, Alston 등의 미국 특허 4,647,975는 상이한 노출 파라미터를 갖는 두개의 연속적인 노출 간격의 구현에 기초하여, 확장된 다이나믹 노출 영역을 갖는 전자 이미지 카메라를 기술한다. 이어 결합된 이미지는 두 개의 노광 간격 동안 감지된 전자 정보 신호들 사이에서 선택에 의해 구성된다. 통상적으로, 카메라는 주위의 광에 의해 취해진 장소의 노광과 플래시 조명에 의해 취해진 다른 노광을 결합하는데 사용된다. 본 명세서에서 참조된, Ginosar 등의 PCT 특허 출원 WO 90/01845는 다양한 노광 레벨로 이미지를 수신하는 다중의 이미지 센서를 포함하는 이미지 픽업 장치를 개시한다. 센서 출력은 확대된 다이나믹 영역을 갖는 단일 이미지를 생성하기 위해 결합된다.

본 출원은 본 명세서에서 참조되며 2001년 9월 24일에 출원된 "System and Method for Defect Detection"이란 제목의 미국가출원 No.60/324,341을 우선권으로 한다.

본 발명은 광학적 검사 시스템에 관한 것으로, 특히 기판의 결함 검출용 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1-4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기판 상의 결함을 검출하는 시스템에 대한 개략도이다.

본 발명의 소정 특성에 따른 목적은 광학 검사(optical inspection), 특히 기판 상의 결함을 검출하는 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 소정 특성에 따른 또다른 목적은 강화된 다이나믹 레인지(dynamic range)를 갖는 암시야(dark-filed) 검출 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 암시야 광학 검출 시스템은 검사 상태하에서 기판을 스캔하는 레이저와 같은 조명원(illumination source), 및 기판으로부터 산란되는 광을 포획(capturing)하는 2개 이상의 검출기를 포함한다. 바람직하게, 검출기중 하나는 고감도(high sensitivity)를 위해 최적화되나, 다른 것은 전형적으로 그의 감도를 희생시켜, 고포화 레벨을 갖도록 설계된다. 기판 상의 각각의 포인트로부터 산란되는 광은 검출기로 분할되며, 상이한 검출기로 향하는 방사선의 각각의 부분들이 동일할 필요는 없다. 바람직하게, 광은 예를 들어, 모든 검출기들에 공급되도록 공통 적분구(common integrating sphere)를 사용하여, 편광 및 각도를 따르는 방식으로 일관성있게 검출기로 분할된다.

검출기 각각의 출력은 그 자체의 프로세싱 채널에 의해 샘플처리된다. 고-감도 채널의 출력은 낮은 산란 세기 영역의 기판 상의 결함에 관련된 정보를 제공하는 반면, 고-포화 채널의 출력은 높은 산란 세기 영역에 관련한 정보를 제공한다. 따라서 다수의 평행한 검출기 사용은 밝은 영역에서 포화로 인한 신호 손실 없이, 매우 작은 이용가능한 광을 갖는 영역에서 제한된 산탄 잡음(shot-noise-limited) 검출을 허용한다. 이러한 방식에서, 기판 상의 결함은 종래 기술에 공지된 것처럼, 단일 검출기 시스템을 사용하여 달성되는 것보다 상당히 큰 다이나믹 레인지로 검출된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 공간 필터링(spatial filtering)이 광이 검출기 상에 충돌하기 이전에 기판으로부터 산란되는 광에 적용된다. 이러한 필터링의 주 목적은 기판 상의 다른 밝은 피쳐로부터의 반사를 차단할 뿐만 아니라, 기판상의 반복적인 패턴으로 인한 소성 각도에서 구조적인 간섭 로브를 소거하기 위한 것이다. 이러한 공간 필터링은 국부적 결함으로부터 산란되는 신호들의 약화시키기 위해 검출기의 감도를 개선시킨다. 이러한 소정의 바람직한 실시예에서, 신호 공간 필터는 검출기에 의해 모두 수집되는 산란된 광을 필터링하는데 사용된다.다른 바람직한 실시예에서, 적어도 두 개의 검출기는 자체적으로 공간 필터를 분리시킨다. 이런 방식으로, 상이한 필터링 특성은 고-포화 검출기상에 충돌하는 강한 산란된 광에 적용되는 것으로부터 고-감도 검출기 상에 충돌하는 약한 산란된 광에 적용될 수 있다.

본 발명에 개시된 바람직한 실시예는 전형적으로 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상의 결함의 암시야 검출에 관한 것이나, 본 발명의 기본원리는 다양한 형태의 샘플의 광학 검사에 사용되는 다른 검출 방안 및 다른 종류의 산란 측정에 유사하게 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 광학 검사용 장치가 제공되며, 상기 장치는,

샘플 상의 방사 스폿을 스캔하도록 조절되는 광방사 소스 -상기 방사는 상기 스폿으로부터 산란됨-;

상기 산란된 방사를 수용하고 그에 응답하는 제 1 및 제 2 출력들을 각각 발생시키도록 결합되는 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 포함하는 검출 시스템-상기 검출 시스템은 상기 제 1 검출기가 상기 제 2 검출기 보다 큰 감도로 상기 산란된 방사에서의 변화를 검출하는 반면, 제 2 검출기는 상기 제 1 검출기 보다 산란되는 방사의 세기가 높게 포화되도록 구성됨-; 및

상기 제 1 및 제 2 출력들을 수용하고, 상기 출력들에 응답하여 상기 샘플 상의 결함 위치를 검출하도록 결합된 신호 프로세서를 포함한다.

바람직하게, 제 1 및 제 2 검출기는 각각 제 1 및 제 2 다이나믹 레인지를갖으며, 신호 프로세서는 제 1 및 제 2 출력들을 처리하도록 조절되어, 결함의 위치를 검출하는데 사용하기 위한 제 1 및 제 2 다이나믹 레인지 보다 큰 제 3 다이나믹 레인지를 갖는 조합된 출력을 발생시킨다. 바람직한 실시예에서, 신호 프로세서는 제 1 및 제 2 출력들의 중량 합으로서 조합된 출력을 발생시키도록 조절된다. 또다른 바람직한 실시예에서, 신호 프로세서는 스폿이 샘플 상에 스캔됨에 따라 각각의 포인트에서 제 1 및 제 2 출력들중 하나의 값을 선택함으로써 조합된 출력을 발생시키도록 조절된다. 또다른 바람직한 실시예에서, 검출 시스템은 산란되는 방사가 차례로 제 1 및 제2 검출기들중 하나를 향하도록 조절되는 광학 스위치를 포함하고 신호 프로세서는 스폿이 샘플 상에서 스캔됨에 따라 각각의 포인트에서 산란된 방사가 향하는 검출기중 하나를 선택하도록 스위치를 구동시키도록 결합된다. 전형적으로, 제 1 및 제 2 검출기는 각각의 그레인에 의해 조합된 출력의 감도가 산탄 잡음을 제한하도록 바람직하게 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 신호 프로세서는 제 1 및 제 2 출력들을 각각 처리하도록 결합되어 각각 제 1 및 제 2 결함 맵들을 발생시키고 제 1 및 제 2 결함 맵을 조합하여 샘플상에 결함 위치를 결정한다.

바람직하게, 제 1 및 제 2 검출기는 그상부에 입사하는 산란된 방사의 세기를 기준으로, 각각 제 1 및 제 2 그레인으로 제 1 및 제 2 출력들을 발생시키도록 구성되며, 제 1 그레인은 제 2 그레인보다 상당히 크다. 바람직한 실시예에서, 제 1 검출기는 광전배증관 튜브(photomultiplier tube) 및 애벌런치 광다이오드중 하나를 포함하는 반면, 제 2 검출기는 PIN 광다이오드를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 검출 시스템은 제 1 및 제 2 검출기 사이의 산란되는 방사를 분할하도록 위치된 빔스플리터(beamsplitter)를 포함한다. 바람직하게, 빔스플리터는 산란된 방사의 상당부가 제 2 검출기를 향하는 것보다 제 1 검출기를 향하도록 구성된다.

또다른 바람직한 실시예에서, 검출 시스템은 산란된 방사를 차단하고 제 1 검출기를 향하는 제 1 차(one order) 산란된 방사를 회절시키도록 위치된 회절 격자를 포함하며, 제 2차 산란된 방사는 제 2 검출기를 향한다.

바람직하게, 검출 시스템은 산란된 방사의 편광과 산랑 각도에 따르는 방식으로 제 1 및 제 2 검출기 사이의 산란된 방사를 분리하도록 조절된다. 바람직한 실시예에서, 광학 부재는 산란된 방사를 수용하도록 결합되는 입력 포트(entrnace port), 및 제 1 및 제 2 검출기에 산란된 방사를 전달하도록 각각 결합되는 제 1 및 제 2 출력 포트를 갖는 적분구(integrating sphere)를 포함한다.

바람직하게, 검출 시스템은 산란된 방사의 일부가 제 1 및 제 2 검출기에 도달하는 것을 차단하도록 구성된 적어도 하나의 공간 필터를 포함하며, 이는 결함으로부터 산란되는 방사의 검출을 용이하게 한다. 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 공간 필터는 제 1 및 제 2 공간 필터를 포함하며, 제 1 공간 필터는 제 1 검출기에 도달하는 산란된 방사를 필터링하고, 제 2 공간 필터는 제 2 검출기에 도달하는 산란된 방사를 필터링하도록 개별적으로 위치된다. 바람직하게, 신호 프로세서는 공간 필터들 각각에 의해 차단되는 산란된 방사 부분을 변경시키기 위해, 제 1 및 제 2 공간 필터 각각을 독립적으로 제어하도록 결합된다.

선택적으로, 검출 시스템은 제 1 및 제 2 검출기중 적어도 하나에 도달하는 산란도니 방사의 세기를 조절하도록 제어가능한 적어도 하나의 감쇠기를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 장치는 산란되는 방사를 수용하고 그에 응답하는 제 3 출력을 발생시키도록 선택적으로 결합되는 제 3 검출기를 포함하며, 제 3 검출기의 감도는 제 2 및 제 2 검출기의 감도를 중재시키며, 제 3 출력을 수용하고 제 1 및 제 2 출력과 함께 제 3 출력에 응답하는 결함의 위치를 결정하도록 신호 프로세서가 결합된다.

전형적으로, 광학 방사는 간섭성(coherent) 방사를 포함하며, 검출 시스템은 암시야 모드에서 검출기가 산란되는 방사를 수신하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 샘플은 상부에 패턴이 형성되는 반도체 웨이퍼를 포함하며, 신호 프로세서는 패턴내의 결함 위치를 맵핑하도록 조절된다.

또한, 본 발명이 바람직한 실시예에 따라, 적분구가 제공되며, 이는:

방사를 수신하도록 조절되는 입력 포트;

상기 입력 포트를 통해 수신된 방사를 널리 반사시키도록 조절되는 내부 표면을 갖는 구형 바디; 및

제 1 및 제 2 출력 포트들-상기 제 1 및 제 2 출력 포트들은 구형 바디내에서부터 상기 포트들에 각각 결합된 제 1 및 제 2 검출기로 방사를 전달하도록 조절되며, 상기 제 1 포트는 상기 제 2 포트보다 상당히 큰 직경을 갖음-을 포함하며, 상기 방사의 상당 부분은 제 2 검출기 보다 제 1 검출기로 전달된다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예를 따라, 광학 검사 방법이 제공되며, 상기방법은:

샘플상의 방사 스폿을 스캐닝하는 단계-상기 방사는 스폿으로부터 산란됨-;

제 1 검출기는 제 2 검출기보다도 큰 감도로 상기 산란된 방사내의 변화를 검출하는 반면, 제 2 검출기는 제 1 검출기보다 높은 세기에서 산란되는 방사를 포화시키도록 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구성하는 단계;

각각에 응답하는 제 1 및 제 2 출력을 각각 발생시켜 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 이용하여 산란된 방사를 검출하는 단계; 및

샘플 상의 결함 위치를 결정하기 위해 적어도 제 1 및 제 2 출력을 프로세싱 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라:

집적 영역에서 방사를 수집하는 단계; 및

상기 집적 영역의 제 1 및 제 2 출력 포트에 각각 제 1 및 제 2 검출기를 결합하는 단계 - 상기 제 1 출력 포트는 상기 제 2 출력 포트보다 대체로 더 큰 직경을 갖고, 상기 방사의 대체로 더 큰 부분이 상기 제 2 검출기 보다 상기 제 1 검출기로 전달됨 - 를 포함하는 추가의 방사 처리 방법이 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예에 대한 하기 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 기판(22) 상의 결함을 검출하는 시스템(20)에 대한 개략도이다. 통상적으로, 기판(22)은 레이저 소스(24)가 응집된 광 빔을 조사하는 반도체 웨이퍼를 포함한다. 공지된 스캐닝 방법을 사용하여 빔이 기판 표면을 스캐닝한다. 대물 렌즈(25)는 기판으로부터 산란된 광을 수집하고, 광이 검출기(26,28,30)로 향하게 한다. 소스(24)와 렌즈(25)는 검출기가 산란된 광만을 수용하고 소스 조명의 반사 광을 수용하지 않도록 암시야 구성(dark-field configuration)으로 바람직하게 배열된다. 도면에 도시된 구성에서, 소스(24)는 대략 수직 방향으로 기판(22)을 조명하지만 렌즈(25)는 낮은 각도에서 산란된 광을 수집한다. 조명 및 검출의 선택적인 구성이 당업자에게 자명하게 사용될 수 있다.

공간 필터(38)는 기판(22)으로부터 산란된 광의 원치않는 가도 성분을 여과하기 위해 렌즈(25)의 퓨리에(Fourier) 평면으로 바람직하게 배치된다. 기판이 (패턴화된 반도체 웨이퍼의 특성인) 규칙적으로 반복하는 구조물을 포함하는 경우, 이들 구조물들로부터 응집된 광의 산란은 뚜렷한 방향을 따라 구조적인 간섭 로브(lobe)들을 발생시킨다. 필터(38)는 퓨리에 평면으로 간섭 로브들을 차단하고, 이로써 기판 상의 결함과 패턴 불규칙성을 용이하게 검출하게 한다. 필터(38)는 공지된 공간 필터링의 적합한 방법을 사용할 수도 있다. 예컨대, 본 명세서에서 참조로 인용된, 베칠더(Batchelder) 등에게 수여된 미국 특허 5,177,559호에는 웨이퍼 패턴에 대응하는 공간 주파수 성분을 감쇠시키기 위해 불투명 공간 필터를사용하여 반복적으로 패턴화된 집적 회로를 조사하기 위한 암시야 이미징 시스템이 개시되어 있다. 또한, 본 명세서에서 참조로 인용된, 갈브레이스(Galbraith) 등에게 수여된 미국 특허 5,276,498호에는 스캐닝되고 포커싱된 레이저 빔 및 액정 광 밸브 어레이로 이루어진 적응형 공간 필터를 사용하여 암시야 표면을 조사하기 위한 시스템이 개시되어 있다.

밀쉬틴(Milshtein) 등의 미국 특허 출원 09/595,902호에는 필터 휠과 미세 이동 모터들을 사용하여 위치하고 투면 기판 상에 크롬으로 형성된 마스크 세트를 사용하는 공간 필터링 시스템이 개시되어 있는데, 상기 특허는 본 명세서에서 참조로 인용되고 본 특허 출원의 양수인에게 부여된 것이다. 또한 상기 출원 명세서에는 공지된 재료 특성과 기판의 3차원 구성이 조합되어, 웨이퍼 평면의 고해상도 2차원 이미지를 분석함으로써 최적의 필터 구성을 우선적으로(priori) 결정하기 위한 방법을 개시하고 있다. 또한, 에 출원된 "공간 필터링을 사용한 패턴화된 웨이퍼 검사"라는 제목의 또 다른 미국 특허 출원에 개시된 것과 같은 반사성 공간 필터들이 사용될 수 있는데, 상기 특허 출원은 본 특허 출원의 양수인에게 부여되고 본 명세서에서 참조로 인용된다. 또한 상기 출원 명세서에는 실시간으로 렌즈(25)의 퓨리에 평면의 이미지 포착과 분석에 기초하여, 필터(38)가 제공된 공간 필터링 패턴을 결정하는데 사용될 수 있는 방법이 개시되어 있다.

도 1에 도시된 예는 모든 검출기(26,28,30)들에 충돌하는 산란된 광을 필터링하기 위해 하나의 공간 필터(38)를 사용하지만, 개별 검출기들 각각에 대해 개별 필터를 사용하는 것도 가능하다. 이런 종류의 예가 도 4에 도시되어 있다.

제1 빔 분리기(32)는 렌즈(25)에 의해서 집중된 산란 빛의 부분을 분리하고, 검출기(26)쪽으로 상기 부분을 돌린다. 제1 빔 분리기를 통해서 전송된 빛은 검출기(28,30)사이의 제2 빔 분리기(34)에 의해서 분리된다. 3개의 검출기들은 아래 자세하게 설명된 강화 다이내믹 범위를 가진 기판(22)위의 결함들 때문에, 산란을 검출하기 위해서 조합하여 사용된다. 선택적으로, 여기에 설명된 방법들은 시스템(20)의 특정 조명, 및 검출 조간들에 따라, 많은 수의 빔 분리기들, 및 검출기들을 사용하는 것으로 확장될 수 있다. 선택적으로, 단지 빔 분리기(32), 및 검출기들(26,30)이 사용되고, 반면에 빔 분리기(34), 및 검출기(28)는 제거된다. 간편함을 위해서, 아래 설명은 2개의 검출기, 및 1개의 빔 분리기를 사용하는 상기 후자의 구성에 관한 설명에 대한 것이다. 3개 이상의 검출기들의 경우에 아래에 설명된 개념들을 적용하는데 필요한 변경들은 당업자에게 분명할 것이다.

바람직하게, 검출기들 중 하나(검출기(26)을 지칭함)는 강하게 산란된 신호들을 수신하도록 구성되고, 따라서 높은 포화 레벨을 가지고, 반면에 다른 검출기(검출기(30)을 지칭함)는 높은 감도를 가지고 약하게 산란된 신호들을 수신하도록 구성된다. (검출기(28)가 또한 사용된다면, 예를 들면, 다른 두 검출기 사이의 중간 범위에서 산란된 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다.) 광 신호가 약할 때, 검출기(26)의 최소 검출 가능한 신호 한계 이하이지만, 검출기(30)는 여전히 양호한 신호/잡음 수행을 달성할 수 있다. 광 신호가 강할 때, 검출기(30)는 포화되지만, 검출기(26)는 양호한 신호대 잡음비를 가지고 신호를 검출한다.

검출기들(26,30)의 출력들은 신호 프로세서(36), 일반적으로 적당한 전단 아날로그, 및 디지털 처리 회로(도시되지 않음)를 가진 컴퓨터에 의해서 수신된다. 프로세서(36)는 검출기 신호들을 해석하여, 기판(22)위의 결함들을 검출하고 분류한다. 결함 검출의 예시적인 방법은 Alumot 등에 의해서 미국 특허 5,699,447호, 5,982,921호, 및 6,178,257호에 개시되었으며, 본 발명에 참조로 참고된다. 또한, Ravid 등은 미국 특허 6,256,093호에 결함 분류에 유용한 방법을 개시했는데, 마찬가지로 본 발명의 참조로 참고된다. 결함 검출, 및 분류의 목적을 위해서, 프로세서(36)는 검출기(26,30) 개별적으로부터 출력 신호들을 해석하거나 또는 효과적으로 해석을 위해 단일의 강화된 신호를 생성하기 위해서 검출기 출력들을 선택적으로 조합한다. 검출기 신호들을 조합하고 처리하는 방법들은 더 자세히 아래에 설명된다.

Ravid 등은 다양한 방향에서 산란된 빛을 포획하기 위해서, 레이저에 의해서 조명된 웨이퍼 상의 스팟 주위에서 떨어진 다중 다크-필드 센서들을 사용했다. 상기 센서 출력들이 뚜렷한 결함 타입들로 결함을 검출하고 분류하기 위해서 조합되고 비교된다. 그러나, Ravid 등은 본 발명에 의해서 알게된 결함 검출의 다이내믹한 범위를 증가시키기 위해서, 다중 센서들이 다양한 감도 레벨들에서 사용된다는 것을 제안하지 못했다. 다른 한 편으로, 강화된 다이내믹 범위를 가진 Ravid 등의 검출 장치를 구현하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 검출기 어셈블리들은 시스템(20)의 다중 방위각의 위치에 배치될 수 있다.

빔 분리기(32)의 분리비는 요구되는 다이내믹 범위, 시스템(20)의 잡음 소스, 및 이용 가능한 아날로그-디지털 컨버터들의 함수로 정의된다. 일 실시예에서, 빔 분리기(32)는 2개의 검출기들 사이에서 동일하게 기판(22)으로부터 산란된 광 신호들을 나눈다. 검출기(26)는 높은 포화 레벨, 예를 들면, UDT로부터 이용 가능한(E1 Segundo, Califonia) 실리콘 PIN 포토다이오드를 가지는 타입이 바람직하다. 검출기(30)는 바람직하게 높은 감도의 검출기, 예를 들면, Hamamatsu(Hamamatsu City, Japan)로부터 이용 가능한 포토멀티플라이어 튜브(PMT), 또는 Advanced Photonics(Santa-Barbara, California)로부터 이용 가능한 애벌란시 포토다이오드(APD)를 포함한다. 검출기(30)는 바람직하게 "위험 제어(damage control)" 메카니즘(도시되지 않음)을 가지고 있어서, 빠르게, 그리고 높은 광 레벨들(또는 강도(intensities))로부터 위험 없이 회복할 수 있다. 상기 종류의 "위험 제어"는 검출기에 공급 전류를 제한함으로써, 비선형 또는 포화 검출기 이득 특성들을 사용함으로써, 빔 분리기(32)와 검출기(30) 사이에 비선형 광 흡수기를 위치시킴으로써 구현될 수 있다.

다른 실시예에서, 빔 분리기(32)는 검출기들 사잉에서 불균등하게 빛을 분리한다. 일반적으로, 빛의 더 많은 부분은 높은 감도의 검출기로 돌려져서, 산란된 빛이 약할 때 조차도 적당한 신호대 잡음비를 유지할 수 있다. 예를 들면, 빔 분리기(32)가 검출기들(26,30) 사이에 1:10의 강도 비로 산란된 빛을 분리한다면, 시스템(20)의 다이내믹 범위는 검출기중 하나가 혼자서 취하는 특성 다이내믹 범위에 대하여 900%까지 효과적으로 증가될 것이다.

전술한 바와 같이, 프로세서(36)는 이하와 같이 다수의 대안적인 방법으로 검출기(26 및 30)에 의해 출력되는 신호들을 프로세싱할 수 있다.

ㆍ 선택 - 기판(22) 상의 각 포인트에 대하여, 포화되지 않으면 고감도 검출기(30)의 출력이 출력 신호로서 사용되도록 선택되고, 그렇지 않으면 검출기(26)가 사용된다. 이러한 선택은 소프트웨어로 또는 프로세서(36) 내의 고속 아날로그 또는 디지털 스위칭 회로(미도시)에 의해 수행될 수 있다.

ㆍ 병렬 - 각각의 검출기에 의한 신호 출력은 기판(22)의 결함 맵을 생성하도록 개별적으로 프로세싱된다. 검출기(26)의 출력에 기초한 결함 맵은 전형적으로 단지 심하게 산란되어 있는 결함들만을 보여주는 반면, 검출기(30)의 출력에 기초한 결함 맵은 밝은 결함들의 영역에서 포화를 갖는 약하게 산란된 결함들을 보여준다. 상기 맵들은 넓은 동적 범위를 갖는 단일 맵 출력을 제공하도록 결합된다.

ㆍ 재구성 - 검출기들(26 및 30)의 출력들의 가중된 합이 계산되어, 향상된 동적 범위를 갖는 단일 결합 검출기 신호를 효과적으로 유발시킨다.

이제 넓은 동적 범위를 가진 출력 신호의 재구성에 대한 예시적인 방법이 기술될 것이다. 이러한 목적을 위하여, 이하의 용어들을 정의한다.

ㆍ Sin - 임의적인 유닛에서의 총 광신호

ㆍ r -검출기(30)(고감도)로 진행하는 신호의 부분

ㆍ1-r - 검출기(26)(고포화)로 진행하는 신호의 부분

ㆍ G - 검출기들(30 및 26)의 이득 간의 비율

ㆍ S1 - 검출기(30)로부터의 디지털화된 신호

ㆍ S2 - 검출기(26)로부터의 디지털화된 신호

ㆍ n₁, n₂- 각각 검출기(30) 및 검출기(26)에 대한 디지털화 비트들의 수

ㆍ w₁(S1, S2) - 고감도 신호(S1)에 대한 가중 함수

ㆍ w₂(S1, S2) - 고포화 신호(S2)에 대한 가중 함수

ㆍ S_out- 디지털 출력 신호 (n_out비트들)

전형적으로, 가중값 w₁및 w₂는 이득 차이(G), 광 전력 분포(r), S1 및 S2의 비트들의 개수(n₁, n₂), 시스템 노이즈 특성, 및 요구되는 출력 비트들의 개수(nout)에 의존한다. 출력 신호(S_out)는 바람직하게 정정 가중치(correct weighting value)를 가중한 두 신호들(S1 및 S2)을 합산하기 위하여 룩업 테이블(LUT)을 사용하여 생성된다.

S_out= S1ㆍw₁(S1,S2)+S2ㆍGㆍw₂(S1,S2)(1)

(이러한 동작은 또한 n_out을 프로세싱하기 위하여 출력 신호를 요구되는 출력 비트들의 개수로 압축한다.) 전형적으로, 고감도 신호 S1이 매우 낮을 때, w₁(S1,S2) = 1 이고, w₂(S1,S2) = 0 이다. 다른 한편, S1이 포화일 때, w₁(S1,S2) = 0 이고, w₂(S1,S2) = 1이다. 이러한 극단들 사이에서, 바람직하게 w₁(S1,S2)는S1에서 단조 감소하는 반면, w₂(S1,S2)는 단조 증가한다. w₁및 w₂가 값 0과 1 사이에서 변화하도록 설정하는 것은 앞서 상술한 신호들(S1 및 S2)을 결합하는 "선택" 방법과 동등하다. 단순화를 위하여, 식 (1)은 양 검출기 채널들에 대하여 오프셋이 제로라고 가정하나, 상기 식은 오프셋도 다루도록 변형될 수 있다.

시스템(20)에서 달성된 실제 동적 범위 향상은 특히, 시스템의 노이즈원들에 의존한다. 노이즈 균등 신호(noise equivalent)가 고감도 검출기 출력의 최하위 비트인 샷-노이즈(shot-noise) 메커니즘(신호의 제곱근에 비례함)을 가정해보자. 디지털화 양자(digitization quantum)가 임의의 일정한 신호에 있는 샷-노이즈보다 더 크게 되지 않으면서 우리가 선택할 수 있는 최대 이득 계수(G)는 G = 2^(n₁/2)이다. 즉, G는 검출기(30)의 동적 범위(DR1)의 제곱근, 즉 2^n₁과 같다. LUT 입력을 결정하는 이득 계수의 적절한 선택에 의해, 시스템(20)은 샷-노이즈가 제한되도록 둘 것이다. 이러한 이득의 선택에 대하여, n₁= n₂= n를 가정하면, 시스템(20)의 전체 동적 범위(DR_T)는 DR_T= G*DR₂= 2^(n/₂)*DR₂= 2^(3n/2)이고, 양 검출기들은 동일한 동적 범위 2^(n/2)를 갖는다.

도 2는 본원 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 시스템(20)의 개략적인 도면이다. 이러한 실시예에서, 회절 격자(diffraction grating)(40)가 검출기들(26, 28 및 30) 사이에서 기판(22)으로부터 산란된 방사선 빔을 스플리팅하기 위하여 빔스플리터(32)의 자리에 사용된다. 렌즈(25) 및 공간 필터(spatialfilter)(38)와 같은 광학 소자들은 간략화를 위하여 본 도면에서 생략되었다. 격자(40) 및 검출기들(26, 28 및 30)은 회절 차수들 중 하나, 예를 들어, 제 1차수가 검출기(30) 쪽으로 회절되고, 다른 차수, 예를 들어, 제 2차수가 검출기(28) 쪽으로 회절되며, 또다른 차수, 예를 들어, 제 3 차수가 검출기(26) 쪽으로 회절되도록 배열된다. 그리하여, 도 1의 실시예에서 다수의 빔 스플리터가 요구되는 것과 달리, 단 하나의 광학 소자(격자(40))가 3 이상의 검출기들 사이에서 방사선을 분포시키기 위하여 사용될 수 있다. 바람직하게 격자는 격자 상의 대부분의 광 입사가 검출기(30)에 도달하는 차수로 회절되도록 블레이징되는 반면, 연속적으로 광의 더 작은 부분들이 검출기들(28 및 26)에 도달하는 차수들에 있다. 선택적으로, 부가적인 검출기들이 다른 더 높은 격자 차수들을 포착하도록 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 하나의 바람직한 실시예에 따라, 시스템(20)을 개략적으로 그림으로 도시하는 도면이다. 기판(22)로부터 산란된 광은 구(sphere)의 입력 포트(45)를 통하여 적분구(integrating sphere)(44)에 모여진다. (여기에서, 다시, 단순화를 위하여 소정의 광학적 엘리먼트들이 생략된다.) 상기 적분구는 당업계에 알려진 바와 같이 내면이 확산-반사 코팅(diffusely-reflecting coating)으로 코팅된다. 광은 출력 포트들(46, 48)을 통하여 적분구를 빠져나가며, 상기 출력 포트들에는 디텍터들(26, 30)이 각각 결합된다. 바람직하게는, 포트(48)는 포트(46)보다 크며, 따라서 고감도 디텍터(30)는 산란광의 상대적으로 큰 부분을 수용한다. 추가적 중간 포트(미도시)가 디텍터(28)에 제공될 수도 있다.

적분구(44)는 광의 편극(polarization) 및 산란각과는 관계없는 방법(구의입력 구경(input aperture)의 한도 내에서)으로 산란광을 디텍터에 분배시킨다는 점에서 유리하다. 비교해보면, 빔 스플리터(beamsplitter) 같은 경면-반사(specularly-reflecting) 엘리먼트는 편극과 입사각에 민감할 수 있으며, 서로 다른 디텍터들에 의하여 획득된 신호들 사이에 가능한 불일치들을 가져온다.

도 4는 본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 실시예에 따라, 시스템(20)을 개략적으로 그림으로 도시하는 도면이다. 이 실시예에서, 갤버너미터-미러(galvanometer mirror)나 음향-광학(acousto-optic) 엘리먼트와 같은 광 스위치(optical switch)(50)는 디텍터들(26, 30) 사이에서 기판(20)으로부터 산란된 광선(beam of light)을 교환한다. 상기 스위치는 바람직하게는, 기판의 레이아웃에 대한 공지 기술에 기초하는 프로세서(36)에 의하여 제어된다. 강하게 산란되는 것으로 알려진 영역에서, 스위치(50)는 하이-세츄레이션(high-saturation)디텍터(26)를 향하여 산란광을 편향시키며, 반면 약한 산란 영역에서는 스위치는 광을 고감도 디텍터(30)로 향하게 한다. 또한 중간 디텍터(28)와 같은 추가적인 디텍터들이 추가되고 스위치(50)에 의하여 제공될 수 있다.

프로세서(36)는 전체 기판의 디펙트 맵(defect map)을 작성하기 위하여 디텍트들(26, 30)로부터의 출력 신호들을 결합시킨다. 기판의 각 점에서, 단지 활성 디펙트 신호만이 처리되어야만 하는 반면, 다른 신호는 버려질 수 있다. 이 체계는 프로세서(36)의 부담을 덜어주는 이점을 갖는다. 또한 이는 시스템(20)이 고율의 검사 처리량(inspection throughput)을 유지할 수 있게 하며, 따라서 스위치(50)는 고감도 채널 및 하이 세츄레이션 채널 사이에서 신속하게 조사될 수있다. 당업계에서 알려진 적응-이득 시스템(adaptive-gain system)들과는 달리, 여기서는 작동 중에 디텍터 이득 또는 다른 획득(acquisition) 파라미터들을 변경할 필요가 없다.

선택적으로, 검출기들(26,30) 각각은 자신의 공간 필터(52,54)를 갖는데, 이는 바람직하게 프로세서(36)에 의해서 제어된다. 상기 구성은 공간 필터들이 기판(22)의 다양한 영역들의 다양한 산란 특성들에 반응하여 독립적으로 설정되는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 필터(54)는 기판(22)의 희미한 부분의 소정의 패턴으로부터 산란된 회절 로브들을 차단하도록 설정될 수 있고, 반면에 필터(52)는 기판 위의 전도 라인들에 의한 소정의 방위각들에서 강한 회절을 차단하도록 설정될 수 있다. 또한, 다양한 공간 필터링 특성들이 다양한 기판의 희미한 영역들에 대해서 요구된다면, 예를 들면, 프로세서(36)는 소스(24)가 기판의 밝은 영역들을 스캐닝하는 동안에, 필터(54)의 특성들을 바꿀 수 있는데, 여기서 단지 필터(52), 및 검출기(26)가 사용된다. 필터(54)에 대한 새로운 필터 특성을 로딩하는 것이 느린 프로세스이지만, 상기 프로세스는 실질적으로 시스템(20)의 처리율에 영향을 주지는 않는데, 왜냐하면, 검출기(30)가 유휴(idle)하는 동안에 상기 프로세스가 일어나기 때문이다. 필터(52)는 상기 방법으로 리로딩될 수 있다.

또 선택적으로, 검출기들(26,30) 각각은 바람직하게 프로세서(36)에 의해서 제어되는 자신의 가변 감쇠기(56,58)를 갖는다. 감쇠기(58)는 강력하게 피해를 주는 높은 광 레벨들로부터 고-감도 검출기(30)를 보호하는데 특히 유용하다.

본 발명에 설명된 바람직한 실시예들이 기판(22), 일반적으로 반도체 웨이퍼상에 결함들의 다크-필드 검출에 관한 것이지만, 본 발명의 원리는 다른 형태의 샘플들, 산란 측정들, 및 광 검사의 다른 영역들에 대해서도 유사하게 적용될 수 있다. 특히, 본 발명의 다중-검출기 광 기구들, 및 처리 방법들은 다양한 다크-필드 검출 구성들, 및 브라이트-필드 검출 또한 적용될 수 있다.

따라서, 상기 설명된 바람직한 실시예들이 예시적으로 인용되었다는 것이 인식되어야 하고, 본 발명은 상세한 설명에 설명되고 예시된 것에 한정되지 않는다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 전술한 설명을 읽은 당업자라면 알 수 있고 종래의 기술에는 개시되지 않은, 상기 설명된 다양한 구성들의 변경, 및 개조 뿐만아니라 다양한 구성들의 조합들, 및 하위 조합들을 포함한다.

Claims

샘플에 대해 방사 지점을 스캔하도록 적용되는 광 방사 소스 - 상기 방사는 상기 지점으로부터 산란됨 -;

상기 산란되는 방사를 수신하여 각각 제 1 및 제 2 출력 응답을 생성하도록 결합되는 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 포함하는 검사 시스템 - 상기 검사 시스템은 상기 제 1 검출기가 상기 제 2 검출기보다 더 큰 감도로 상기 산란되는 방사의 변화들을 검출하도록 구현되고, 상기 제 2 검출기는 상기 제 1 검출기보다 상기 산란되는 방사의 세기가 더 높게 포화됨 -; 및

상기 제 1 및 제 2 출력을 수신하고 상기 출력에 응답하여 상기 샘플상의 결함들의 위치들을 결정하도록 결합되는 신호 프로세서

를 포함하는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검출기는 각각 제 1 및 제 2 동적 범위를 가지며, 상기 신호 프로세서는 상기 결함들의 위치들을 결정하는데 이용하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 동적 범위들 보다 더 큰 제 3 동적 범위를 갖는 결합된 출력을 생성하기 위해 상기 제 1 및 제 2 출력들을 처리하도록 적용되는 광 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 상기 제 1 및 제 2 출력들의 중량합으로서 상기 결합된 출력을 생성하도록 적용되는 광 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 상기 지점이 상기 샘플에 대해 스캔됨에 따라 각 포인트에서 상기 제 1 및 제 2 출력들 중 하나의 값을 선택함으로써, 상기 결합된 출력을 생성하도록 적용되는 광 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 상기 산란되는 방사를 교대로 상기 제 1 및 제 2 검출기로 향하게 하도록 적용되며, 상기 신호 프로세서는 상기 샘플에 대해 상기 지점이 스캔되는 각 포인트에서, 상기 산란되는 방사가 향하는 상기 검출기들 중 하나를 선택하기 위해 상기 스위치를 구동하도록 결합되는 광 검사 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검출기는 상기 결합된 출력의 감도가 산탄 잡음에 제한되도록 선택되는 각각의 그레인에 의해 특징지어지는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 각각의 상기 제 1 및 제 2 출력을 처리하여 각각 제 1 및 제 2 결함 맵을 생성하고 상기 제 1 및 제 2 결함 맵들을 결합하여 상기 샘플상에 상기 결함들의 위치들을 결정하도록 결합되는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검출기들은 그 상부에 입사되는 상기 산란되는 방사의 세기에 비례하여 각각 제 1 및 제 2 그레인을 갖는 상기 제 1 및 제 2 출력을 생성하도록 구현되며, 상기 제 1 그레인은 상기 제 2 그레인 보다 대체로 더 큰 광 검사 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 제 1 검출기는 광증폭기 튜브 및 항복 광다이오드 중 하나를 포함하고, 상기 제 2 검출기는 PIN 광다이오드를 포함하는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 상기 제 1 및 제 2 검출기 사이에 상기 산란되는 방사를 분할하도록 위치하는 빔 분할기를 포함하는 광 검사 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 빔 분할기는 상기 산란되는 방사의 더 큰 부분을 상기 제 1 검출기 및 상기 제 2 검출기로 향하게 하도록 구현되는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 상기 산란되는 방사를 방해하고, 일순의 상기 산란되는 방사를 상기 제 1 검출기로 회절시키며 타순의 상기 산란되는 방사를 상기 제 2 검출기로 회절시키도록 위치하는 회절 격자를 포함하는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 산란각 및 상기 산란되는 방사의 극성과 거의 무관한 방식으로 상기 제 1 및 제 2 검출기 사이에서 상기 산란되는 방사를 분할하도록 적용되는 광 엘리먼트를 포함하는 광 검사 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 광 엘리먼트는, 상기 산란되는 방사를 수신하도록 결합되는 입력포트, 및 상기 산란되는 방사를 각각 상기 제 1 및 제 2 검출기로 전달하도록 결합되는 제 1 및 제 2 출력포트를 갖는 집적 영역을 포함하는 광 검사 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 제 1 출력포트는 상기 제 2 출력포트 보다 대체로 더 큰 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 상기 결함들로부터 산란되는 상기 방사의 검출을 용이하게 하기 위해, 상기 산란되는 방사의 일부분이 상기 제 1 및 제 2 검출기에 도달하는 것을 차단하도록 구현되는 적어도 하나의 공간 필터를 포함하는 광 검사 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공간 필터는 제 1 및 제 2 공간 필터를 포함하며, 상기 제 1 공간 필터는 상기 제 1 검출기에 도달하는 상기 산란되는 방사를 필터링하도록 위치하고, 상기 제 2 공간 필터는 상기 제 2 검출기에 도달하는 상기 산란되는 방사를 필터링하도록 위치하는 광 검사 장치.
제 17 항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 각각의 상기 공간 필터들에 의해 차단되는 상기 산란되는 방사의 부분을 변경하기 위해, 각각의 상기 제 1 및 제 2 공간 필터를 독립적으로 제어하도록 결합되는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 검사 시스템은 상기 제 1 및 제 2 검출기 중 적어도 하나에 도달하는 상기 산란되는 방사의 세기를 조절하기 위해 제어될 수 있는 적어도 하나의 감쇠기를 포함하는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 수신하여 이에 응답하는 제 3 출력을 생성하도록 광학적으로 결합되는 제 3 검출기를 포함하며, 상기 제 3 검출기의 감도는 상기 제 1 및 제 2 검출기의 감도의 중간이고, 상기 신호 프로세서는 상기 제 3 출력을 수신하여 상기 제 1 및 제 2 출력과 함께 상기 제 3 출력에 응답하는 상기 결함들의 위치들을 결정하도록 결합되는 광 검사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광 방사는 간섭성 방사를 포함하며, 상기 검사 시스템은 상기 검출기들이 암시야 모드에서 상기 산란되는 방사를 수신하도록 구현되는 광 검사 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 샘플은 패턴이 형성되는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 신호 프로세서는 상기 패턴에서 상기 결함들의 위치들을 맵핑하도록 적용되는 광 검사 장치.
방사를 수신하도록 적용되는 입력 포트;

상기 입력 포트를 통해 수신되는 상기 방사를 확산 반사하도록 적용되는 내면을 갖는 구형 몸체; 및

상기 방사를 상기 구형 몸체 내부로부터 이들과 각각 결합된 제 1 및 제 2 검출기로 전달하도록 적용되는 제 1 및 제 2 출력 포트 - 상기 제 1 출력 포트는 상기 제 2 출력 포트보다 대체로 더 큰 직경을 갖고, 상기 방사의 대체로 더 큰 부분은 상기 제 2 검출기 보다 상기 제 1 검출기로 전달됨 -

를 포함하는 집적 영역.
샘플에 대해 방사 지점을 스캔하는 단계 - 상기 방사는 상기 지점으로부터 산란됨 -;

제 1 검출기가 제 2 검출기보다 더 큰 감도로 상기 산란되는 방사의 변화들을 검출하고, 상기 제 2 검출기는 상기 제 1 검출기보다 더 높은 세기의 상기 산란되는 방사에서 포화되도록 적어도 상기 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계;

적어도 상기 제 1 및 제 2 검출기를 이용하여 상기 산란되는 방사를 검출하여 이에 응답하는 각각의 제 1 및 제 2 출력을 생성하는 단계; 및

상기 샘플상의 결함들의 위치들을 결정하기 위해 적어도 상기 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계

를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검출기는 각각 제 1 및 제 2 동적 범위를 가지며, 상기 적어도 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계는, 상기 결함들의 위치들을 결정하는데 사용하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 동적 범위 보다 더 큰 제 3 동적 범위를 갖는 결합된 출력을 생성하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 결합된 출력을 생성하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 출력의 중량 합을 컴퓨팅하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 결합된 출력을 생성하는 단계는, 상기 지점이 상기 샘플에 대해 스캔됨에 따라 각 포인트에서 상기 제 1 및 제 2 출력들 중 하나의 값을 선택하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 검출하는 단계는 상기 지점이 상기 샘플에 대해 스캔됨에 따라 상기 제 1 및 제 2 검출기 사이에서 상기 산란되는 방사를 광학적으로 스위칭시키는 단계를 포함하고, 상기 결합된 출력을 생성하는단계는 상기 산란되는 방사가 향하는 상기 검출기로부터 상기 출력을 수신하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 검출기는 각각의 그레인들에 의해 특징지어지고, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는 상기 결합된 출력의 감도가 산탄-잡음으로 제한되기 위해 상기 그레인들을 설정하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계는, 각각의 제 1 및 제 2 결함 맵을 생성하기 위해 각각 상기 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계, 및 상기 샘플상의 결함들의 위치들을 결정하기 위해 상기 제 1 및 제 2 결함 맵을 결합하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는, 그 상부에 입사되는 상기 산란되는 방사의 세기에 비례하여, 각각 제 1 및 제 2 그레인을 갖는 상기 제 1 및 제 2 출력을 생성하도록 상기 검출기들을 구현하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 그레인은 상기 제 2 그레인 보다 대체로 더 큰 광 검사 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 제 1 검출기는 광증폭기 튜브 및 항복 광다이오드중 하나를 포함하고, 상기 제 2 검출기는 PIN 광다이오드를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 검출기 사이의 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계는, 상기 산란되는 방사의 더 큰 부분을 상기 제 2 검출기보다 상기 제 1 검출기로 향하게 하는 단게를 포함하는 광 검사 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계는, 상기 산란되는 방사를 방해하며, 일순의 상기 산란되는 방사를 상기 제 1 검출기를 향해 회절시키고 타순의 상기 산란되는 방사를 상기 제 2 검출기를 향해 회절시키는 회절 격자를 위치시키는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계는, 산란각 및 상기 산란되는 방사의 극성과 대체로 무관한 방식으로 상기 제 1 및 제 2 검출기 사이의 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 36 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 분할하는 단계는, 상기 산란되는 방사를 각각 상기 제 1 및 제 2 검출기로 전달하도록 결합되는 제 1 및 제 2 출력 포트를 갖는 집적 영역을 통해 상기 산란되는 방사를 통과시키는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 37 항에 있어서, 상기 제 1 출력 포트는 상기 제 2 출력 포트보다 대체로 더 큰 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는, 상기 검출기들로부터 산란되는 상기 방사의 검출을 용이하게 하도록, 상기 산란되는 방사의 일부분이 상기 제 1 및 제 2 검출기에 도달하는 것을 차단하기 위해 상기 산란되는 방사를 공간적으로 필터링하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 39 항에 있어서, 상기 산란되는 방사를 필터링하는 단계는, 제 1 및 제 2 공간 필터를 이용하여 상기 방사를 필터링하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 공간 필터는 상기 제 1 검출기에 도달하는 상기 산란되는 방사를 필터링하도록 위치하고, 상기 제 2 공간 필터는 상기 제 2 검출기에 도달하는 상기 산란되는 방사를 필터링하도록 위치하는 광 검사 방법.
제 40 항에 있어서, 상기 방사를 필터링하는 단계는, 각각의 상기 공간 필터들을 통해 차단되는 상기 산란되는 방사의 부분을 변경하기 위해, 각각의 상기 제 1 및 제 2 공간 필터를 독립적으로 제어하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 검출기 중 적어도 하나에 도달하는 상기 산란되는 방사의 세기를 가변적으로 감쇠하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 적어도 상기 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는, 상기 산란되는 방사를 수신하고 이에 응답하는 제 3 출력을 생성하기 위한 제 3 검출기를 구현하는 단계를 포함하며, 상기 제 3 검출기의 감도는 상기 제 1 및 제 2 검출기의 감도의 중간이고, 상기 적어도 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 출력과 함께 상기 제 3 출력을 처리하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 24 항에 있어서, 상기 광 방사는 간섭성 방사를 포함하고, 상기 적어도 제 1 및 제 2 검출기를 구현하는 단계는 상기 검출기들이 암시야 모드에서 상기 산란되는 방사를 수신하도록 광학 시스템을 구현하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
제 44 항에 있어서, 상기 샘플은 패턴이 형성되는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 적어도 제 1 및 제 2 출력을 처리하는 단계는 상기 패턴에서 상기 결함들의 위치들을 맵핑하는 단계를 포함하는 광 검사 방법.
집적 영역에서 방사를 수집하는 단계; 및

상기 집적 영역의 제 1 및 제 2 출력 포트에 각각 제 1 및 제 2 검출기를 결합하는 단계 - 상기 제 1 출력 포트는 상기 제 2 출력 포트보다 대체로 더 큰 직경을 갖고, 상기 방사의 대체로 더 큰 부분이 상기 제 2 검출기 보다 상기 제 1 검출기로 전달됨 -

를 포함하는 방사 처리 방법.