KR20040065610A

KR20040065610A - 웨이퍼 결함을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출방법과 시스템

Info

Publication number: KR20040065610A
Application number: KR1020030002671A
Authority: KR
Inventors: 네우만가드
Original assignee: 네거브테크 리미티드
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-07-23
Also published as: KR100971173B1

Abstract

반복적으로 펄스된 레이저로부터의 짧은 광 펄스 조명, 현미경학적 광학을 가지는 전기-광학 카메라 시스템의 시야, 및 광학 이미징 시스템의 초점면에 광-검출기의 면을 광학적으로 형성하며 6개의 검출기 앙상블들로 형성된 초점면 어셈블리 위로 이동하는 웨이퍼의 이미징에 의해, 웨이퍼 다이 결함들을 신속하게 온-라인으로 전기-광학 검출하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 각각의 검출기 앙상블은 4개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는데, 각 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기는 200만 픽셀이라는 큰 매트릭스의 전자 이미지를 생산하여, 다른 CCD 매트릭스 검출기들로부터 동시에 형성된 이미지들이, 대응되는 픽셀들에서의 차이를 찾기 위하여, 참조로 기능하는 다른 시야와 이미징된 시야를 비교하기 위한 통상의 영상 처리 기술을 사용하여 병렬적으로 처리될 수 있다. 픽셀들에서의 차이는 웨이퍼 다이 결함을 암시한다. 연속적으로 움직이는 웨이퍼는 예를 들어 10 나노초라는 짧은 지속 시간의 레이저 펄스로 조명되는데, 이것은 이미지 픽셀 체재 시간보다 상당히 짧아서, 웨이퍼가 운동하는 동안에 픽셀 훼손이 거의 없다. 레이저 펄스는 검사 웨이퍼 다이의 이미지를 형성하는 데에 요구되는 검사 시야에 필요한 조명을 부여하기 위해 충분한 에너지와 밝기를 가진다. 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들을 포함하는 전체 초점면 어셈블리의 병렬적인 처리는 초당 1.5 기가픽셀에 가까운 총 픽셀 처리 속도를 제공한다. 뿐만 아니라, 전체 웨이퍼 검사 시스템은 실질적으로 100% 효율로 동작하는데, 초당 30 펄스의 레이저 펄스 속도가 각CCD 매트릭스 광-검출기의 초당 30 프레임이라는 프레임 속도와 동기화되고, 웨이퍼는 연속적인 시야들간의 거리가 1/30초 안에 커버되도록 선형 속도로 움직인다.

Description

웨이퍼 결함을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 방법과 시스템 {Method and system for fast on-line electro-optical detection of wafer defects}

본 발명은 집적회로 다이들 또는 칩들을 구성하는 반도체 웨이퍼와 같이 패터닝된 반도체 구조들에서의 제조 결함들을 전기-광학적으로 검출하기 위한 방법들과 시스템들에 관한 것으로, 이러한 결함들은 본래 랜덤하다. 특히, 본 발명은 펄스된 레이저(pulsed laser)로부터의 짧은 광 펄스 조명, 현미경학적 광학을 가지는 전기-광학 카메라 시스템의 시야(field of view), 및 광학 이미징 시스템의 초점면(focal plane)에 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하며 몇 개의 검출기 앙상블들로부터 형성된 초점면 어셈블리(FPA) 위로 이동하는 웨이퍼를이미징(imaging)함으로써, 웨이퍼 결함들을 신속하게 온-라인 전기-광학 검출하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 여기서, 각각의 검출기 앙상블은 몇 개의 2차원적 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하고, 각 2차원 매트릭스 광-검출기는 화상 요소들(픽셀들)의 매트릭스로 된 전자 이미지를 생산한다. 대응되는 픽셀들에서의 차이를 알아내기 위한 목적으로, 참조 기능을 하는 다른 시야와 이미징된 시야를 비교하기 위해, 다른 매트릭스 광-검출기들에서 동시에 만들어진 이미지들이 전형적인 영상 처리 기술을 사용하여 병렬적으로 처리되며, 차이는 웨이퍼 다이 결함의 존재를 암시한다.

여기서부터, '웨이퍼'란 용어는 일반적으로 '반도체 웨이퍼 다이스(dice)', '웨이퍼 다이스' 또는 '웨이퍼 칩'이라고 알려진, 개개의 패터닝된 구조들을 특징으로 하는 것으로 여기며, 그렇게 일컫는다. 현재의 반도체 기술은 집적회로 칩들의 제조를 위해 단일 웨이퍼를 동일한 다이들로 물리적 분리하는 것을 포함하는데, 예를 들면 각 다이는 메모리 칩 또는 마이크로프로세서 칩과 같이 소정 패턴을 가진 개개의 집적회로 칩이 된다. 주어진 다이로부터 생산되는 칩의 종류는 본 발명의 방법이나 시스템에 관계가 없다.

여기서부터, '시야'는 일반적으로 웨이퍼의 부분이나 구획, 및 웨이퍼 다이를 가리키며, 특히 펄스된 레이저로 조명되고 FPA와 함께 전기-광학 카메라 시스템 검사 광학으로 이미징된 것을 가리킨다. 따라서, 단일 웨이퍼 다이 전체, 및 복수개의 웨이퍼 다이들을 구성하는 전체 단일 웨이퍼는 복수개 또는 일련의 시야들을 순차적 이미징함으로써 검사된다. 시야는 웨이퍼 또는 웨이퍼 다이 위의 검사 시스템 전기-광학 이미지 발자국으로 여겨질 수 있다. 웨이퍼가 일 방향으로 움직이는 동안에 연속적으로 생산된 시야들은 시야들의 '스트립'이라고 부른다. 픽셀들은 전기-광학 검사 시스템에 의한 시야의 이미지를 형성하는 것에 관하여 언급된다. 참조 치수로서, 웨이퍼 안에서 전형적인 장방형 웨이퍼 다이의 크기 수준은 1㎝×1㎝ 혹은 104㎛×104㎛이다.

여기서부터, '웨이퍼 결함'의 검출은 웨이퍼 다이들의 동일한 패턴들 혹은 시야들의 동일한 패턴들끼리 비교하여 불균일하거나 차이가 존재하는지를 검출하는 것을 가리킨다. 웨이퍼들 위의 결함을 검출하는 현재의 방법들과 시스템들은 동일한 패턴을 특징으로 하는 인접한 다수의 웨이퍼 다이들 혹은 시야들로부터 얻은 신호들을 비교 분석하는 것에 기초하고 있다. 웨이퍼를 제조하는 동안에 발생하는 결함은 본래 랜덤하다고 가정한다. 따라서, 결함 검출은 통계적 접근에 기초하는데, 인접한 웨이퍼 다이들 안의 동일한 위치에 랜덤한 결함이 존재할 확률은 매우 낮다. 그러므로, 통상 결함 검출은 잘 알려진 다이-투-다이(die-to-die) 비교법의 사용을 통한 불균일성의 확인에 기초하고 있다. 주어진 검사 시스템은 보통 검사 패턴이라고 부르는 웨이퍼 다이 혹은 시야의 패턴을 검사하도록 프로그램된다. 그런 다음, 웨이퍼 결함의 존재를 가리킬 패턴 불균일성 또는 차이를 검출하기 위해, 그것을 참조 패턴의 기능을 하는 동일한 웨이퍼 상의 제2의 웨이퍼 다이 혹은 시야의 동일한 패턴과 비교한다.

결함의 존재를 확인하고 그 결함을 가지고 있는 웨이퍼 다이 혹은 시야를 밝혀내기 위하여, 이전에 지정된 검사 패턴과 제3의 웨이퍼 다이 혹은 시야의 동일한패턴간의 두번째 비교가 수행된다. 두번째 비교에서, 첫번째 웨이퍼 다이 혹은 시야는 참조로 여겨지고 제3의 웨이퍼 다이 또는 시야가 검사된 것으로 여겨진다.

반도체 웨이퍼들의 제조는 상당히 복잡하고 매우 비싸며 반도체 웨이퍼들의 미세한 집적회로 패턴들은 공정으로 야기된 결함들, 외부의 물질 입자들 및 설비 오동작들에 상당히 민감하다. 웨이퍼 결함들의 존재에 관계된 비용은 개발 단계에서 양산 단계로 넘어감에 따라 수 배로 증가된다. 따라서, 반도체 산업은 생산의 초기에는 웨이퍼 수율의 매우 빠른 램프-업(ramp-up)에 몹시 의존하며, 대량 생산 동안에는 연속적으로 높은 수율을 달성하고 제어하는 것에 의존한다.

웨이퍼들 위의 집적회로들의 임계 치수들은 지속적으로 작아져서 0.1㎛에 이르고 있다. 따라서, 진보된 반도체 웨이퍼들은 현재 검출되는 것보다 작아진 크기의 결함들에 공격받기 쉽다. 웨이퍼 수율을 모니터링하는 현재의 방법들은 공정 동안에 결함들이 있는지 웨이퍼들을 광학적으로 검사하고, 피드백 루프를 형성하는 것을, 제조 공정과 제조된 웨이퍼 사이에, 적절한 변수 공정 조정과 함께 포함한다. 더 작아지는 크기의 결함들을 검출하기 위하여, 광학 검사 시스템들은 작은 픽셀 크기들을 사용하여 웨이퍼들을 스캐닝함으로써 높은 해상도를 가질 필요가 있다. 주어진 크기의 웨이퍼를 작은 픽셀 크기로 스캐닝하는 것은 웨이퍼 한 장당 웨이퍼 검사 시간을 증가시키고, 웨이퍼 수율을 감소시켜 검사 웨이퍼들의 통계적 샘플 크기를 감소시킨다. 반대로, 현재 광학 시스템의 픽셀 크기를 그대로 사용하여 웨이퍼 검사 수율을 증가시키고자 하는 것은 웨이퍼 결함들의 검출 효율, 다시 말해 해상도를 감소시킨다.

웨이퍼들의 임계 치수들을 감소시키는 것에 덧붙여, 반도체 산업은 8 인치 웨이퍼 제조에서 12 인치 웨이퍼 제조로 전환하는 도중에 있다. 더 큰 12 인치 웨이퍼들은 8 인치 웨이퍼들에 비하여 2배 이상의 표면 영역을 갖는다. 주어진 검사 시스템에서, 12 인치 웨이퍼의 장당 검사 시간은 8 인치 웨이퍼의 경우보다 2배 오래 걸릴 것으로 예상된다. 12 인치 웨이퍼들 제조는 8 인치 웨이퍼들 제조보다 비싸다. 특히, 12 인치 웨이퍼들 원료 물질 비용이 8 인치 웨이퍼들보다 높다. 웨이퍼 크기 변환에 따른 하나의 결과는, 미래 웨이퍼 제조의 비용 효과적인 생산성이 웨이퍼 검사 시스템들의 속도와 수율 증가에 크게 의존할 것이라는 점이다.

자동화된 웨이퍼 검사 시스템은 웨이퍼 제조 공정들, 설비 및 제품들의 품질 제어와 품질 보증을 위해 사용된다. 이러한 시스템은 모니터링 목적으로 사용되어 제조 공정에는 직접적으로 관여되지 않는다. 전체적인 제조 시스템의 어떠한 임의 요소에 대해, 웨이퍼 검사 방법 및 기구의 시스템이 반도체 웨이퍼들의 총 비용에 비해 비용 효과적일 것이 중요하다.

따라서, 현재 가능한 것보다 높은 수율로, 그리고 비용 효과적으로, 작은 임계 치수와 큰 크기를 특징으로 하는 웨이퍼들의 웨이퍼 다이 결함들을 검출하기 위해 반도체 웨이퍼들을 검사하는 것이 필요하다.

자동화된 광학 웨이퍼 검사 시스템들은 전기-광학, 소프트웨어와 영상 처리에 관계된 컴퓨터 플랫폼이 수동에서 자동화된 웨이퍼 검사로의 변화를 가능케 했던 1980년대에 도입되었다. 그러나, 검사 속도, 결과적으로 이러한 시스템들의 웨이퍼 수율은 기술적으로 제한되어, 증가하는 엄격한 생산 조건, 예를 들어 큰 웨이퍼 사이즈로 작은 임계 치수의 집적회로 칩을 제조하는 것, 을 따라갈 수 없게 되었다. 현재의 웨이퍼 검사 시스템들은 일반적으로 지속적인 조명을 사용하고 웨이퍼를 2차원적으로 스캐닝함으로써 웨이퍼 구획의 2차원적 이미지를 형성한다. 이것은 비교적 느린 공정이라, 결과적으로 제조 공정 동안에 얻는 온-라인 검사 데이터의 양이 작아서, 검사 웨이퍼들의 비교적 작은 통계적 샘플만 발생시키며, 웨이퍼 제조상의 문제를 발견하는 데에 비교적 긴 시간이 소요되게 한다. 온-라인 결함 검출의 느린 시스템들은 상당한 웨이퍼 스크랩(scrap), 낮은 웨이퍼 생산 수율과, 전체적으로 길어진 웨이퍼 결함들을 초래하는 핀-포인팅(pin-pointing) 제조 공정 및/또는 설비의 턴-어라운드-타임(turn-around-time)을 야기한다.

현재 웨이퍼 결함 검출 방법들과 시스템들에서 눈에 띄는 한계는 웨이퍼 이미지들에서의 픽셀 위치들의 등록에 관계된다. 목표 또는 검사 웨이퍼 다이의 이미지에서의 픽셀 강도들과 참조 웨이퍼 다이의 이미지에서의 픽셀 강도들의 차이를 비교하는 표준의 기술에 의해 웨이퍼 결함이 검출되기 전에, 검사 웨이퍼 다이와 참조 웨이퍼 다이의 이미지들에서의 픽셀 위치들이 등록될 필요가 있다. 병진(translation) 스테이지 위에 장착된 웨이퍼를 운동시키는 동안에 일반적으로 기계적 부정확성이 있기 때문에, 웨이퍼 검사 카메라 시스템 아래에서의 웨이퍼 속도가 일정하지 않다. 결과적으로, 검출기의 시야들에서의 이미지 픽셀 위치들이 왜곡되고 초기에 프로그램된 것과 다를 수 있다. 따라서, 제일 잘 맞는 2-차원의 병진 픽셀 등록 보정이 수행된다.

종래기술의 웨이퍼 결함 검출 방법들과 시스템들은 지속적인 웨이퍼 조명과,Alumot 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,699,447호에 제시된 것 같은 레이저 플라잉 스폿 스캐너를 사용한 2차원의 웨이퍼 스캐닝 또는 Levy 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,247,203호에 제시된 것 같은 광검출기들의 선형 어레이를 사용한 일차원적인 웨이퍼 스캐닝으로부터 2차원적인 이미지를 획득하는 것의 조합을 특징으로 하며, 모든 픽셀들 또는 모든 픽셀 선들의 등록 보정을 필요로 한다. 이러한 방법들은 시스템 속도, 다시 말해 검사 수율을 제한하고 실질적인 전자 하드웨어를 필요로 한다. 더구나, 이들은 잔류 오등록(residual misregistration)을 초래하는데, 이것은 이미지 안의 모든 픽셀에 대해 정확한 보정 절차란 없기 때문이다. 잔류 오등록은 시스템 결함 검출 감도를 상당히 감소시킨다. 주어진 시야 안의 모든 초점면 어셈블리 픽셀들이 동시에 발생되고 하나의 단위로 간주될 수 있는 웨이퍼 검사 방법 및 시스템에서, 초점면 어셈블리의 시야 안에서의 이미지 픽셀을 등록할 필요성은 없다.

따라서, 검사된 시야와 참조 시야의 동등한 영역 사이의 단일 2차원 정렬 보정만이 필요하고, 단일 정렬 보정은 전체 초점면 어셈블리 시야에 걸쳐 정확할 것이다. 이러한 과정은 무시할 만한 잔류 오등록을 가져와, 결함 검출 감도를 개선시킬 수 있다. 따라서 이미지 픽셀 위치의 잔류 오등록을 최소화할 수 있는 웨이퍼 다이 결함들의 전기-광학 온-라인 검출 방법과 시스템이 필요하다.

웨이퍼 검사를 위한 기구가 Levy 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,247,203호와 제4,347,001호에 개시되어 있다. 이 특허들에 개시된 기구는 포토마스크 위의 인접한 다이들의 패턴들을 비교함과 동시에 차이를 추적함으로써 포토마스크의 결함과 오류를 검출한다. 두 개의 다른 이미징 채널을 사용하여, 각 다이의 동등한 시야가 동시에 이미징되고 이미지는 각 512 픽셀을 포함하는 두 선형 다이오드 어레이 광-검출기에 의해 전자 디지트화된다. 각 다이에서 선택된 시야의 2차원적인 이미지는, 일 방향으로 검사하는 동안에 물체를 기계적으로 이동시키고, 직교하는 방향으로 어레이 요소를 전자적으로 스캐닝함으로써 생성된다. 검출기 노출 시간 동안에 포토마스크는 하나의 픽셀 이상의 거리로 이동될 수 없고 그렇지 않으면 이미지가 훼손된다. 따라서, 포토마스크를 스캔하고 검사하는 시간이 매우 길다. 2차원적인 이미지들이 생성되는 동안에 포토마스크가 지속적으로 이동하므로, 포토마스크가 지터(순간적인 파형의 난조)와 가속없이 움직일 것이 필요하다. 이러한 이동 제한은 포토마스크를 움직이기 위해 매우 방대하고 정확한 에어베어링 스테이지를 요구하는데, 이것은 비싸다.

게다가, Levy 등의 웨이퍼 검사 기구는 포토마스크 위에서 95%의 확률을 가지고 2.5㎛의 결함을 검출할 수 있다. 현재 반도체 집적회로의 임계 치수는 0.1㎛에 다가가고 있는데, 이것은 검사 픽셀이 이와 비슷한 크기가 되어야 함을 의미한다. 검사 속도는 픽셀 크기의 제곱에 반비례하여 증가하므로 Levy 등의 기구는 100배 이상 느려질 것이다. 뿐만 아니라, 요구되는 기계적 정확도를 충족시킬 수 있는 이동 스테이지를 실현하는 것이 불가능해진다.

웨이퍼 검사는 또한 IBM의 과학자들인 Byron E. Dom 등의 저서 'Machine Vision and Applications'[(1998) 1: 205-221]에 설명된 것과 같은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 사용한 고체 상 카메라에 기초한 단일 이미징 및 검출 채널을 사용하여 실현되어 왔다. P300으로 명명된 웨이퍼 검사 시스템이 메모리 소자들을 위한 반도체 웨이퍼들과 같이 각 다이 안의 셀들의 반복적인 패턴을 가진 패터닝된 웨이퍼들을 검사하기 위해 설명되었다. 이 시스템은 480×512 픽셀을 가진 이미지 시야를 캡쳐한다. 이 영상 처리 알고리즘은 이미지 안에서, 알려진 수평 셀 주기 R을 가정하고, 이미지 안의 각 픽셀을 양쪽 수평 방향으로 하나의 패턴 주기 R 만큼 떨어져 있는 두 픽셀과 비교함으로써 분석하는 것이다. 단일 이미지 내에서 같은 셀들을 비교하는 것은 셀-투-셀(cell-to-cell) 비교라고 한다. 실험되는 픽셀은 하나의 픽셀하고만 비교했을 때 존재할 수도 있는 모호성을 확실히 하기 위해 양측 주기적인 이웃과 비교된다. 이 시스템은 실험되고 있는 물체의 2차원적인 이미지를 동시에 캡쳐하는 것이 가능하지만 전체 웨이퍼를 검사하기에는 매우 느리다.

전체 웨이퍼를 이미징하기 위해서는 수백만 개의 이미지 필드들이 필요하고, 표준의 현미경과 같이 사용되듯이 시스템이 지속적인 조명을 사용하기 때문에, 웨이퍼는 검사 카메라 아래에서 필드에서 필드로 움직여야 하고 이미지를 훼손하지 않으려면 이미지 노출 동안에는 정지되어야 한다. 다른 필드에 도달하기 위해, 웨이퍼를 운반하는 기계적인 이동 스테이지는 가속되어야 하고 새로운 위치에서 정지하기 위해선 감속되어야 한다. 각 이동은 비교적 긴 시간이 걸리고 따라서 웨이퍼를 검사하는 데에는 수 시간이 걸린다.

따라서, 현재 가능한 것보다 높은 수율로, 웨이퍼 다이들의 높은 수준의 이미지 해상도를 제공하면서, 그리고 비용면에서 효과적으로, 작은 임계 치수와 큰크기를 특징으로 하는 웨이퍼들의 웨이퍼 다이 결함들을 위해 반도체 웨이퍼들을 신속하게 온-라인으로 검사하는 방법과 시스템이 필요하고 그러한 것을 구비한다면 유용할 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 웨이퍼 결함들을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 방법의 바람직한 실시예의 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따라 웨이퍼 결함들을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 시스템의 바람직한 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3a는 본 발명에 따른 CCD 매트릭스 광-검출기의 개략적인 상면도이다.

도 3b는 본 발명에 따른 CCD 매트릭스 광-검출기의 개략적인 측면도이다.

도 4a는 본 발명에 따라 CCD 매트릭스 광-검출기들과 프리즘들을 포함하는 검출기 앙상블(ensemble)의 개략적인 확대 측면도이다.

도 4b는 본 발명에 따라 CCD 매트릭스 광-검출기들과 프리즘들을 포함하는 다른 검출기 앙상블의 개략적인 확대 측면도이다.

도 4c는 본 발명에 따라, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 검출기 앙상블의 부품으로서, 고반사율 코팅의 영역들을 포함하는, 유리 프리즘의 표면을 확대한 개략적인 도면이다.

도 4d는 본 발명에 따라 복수개의 CCD 매트릭스 광-검출기들을 특징으로 하며, 광-검출기들의 광학적으로 연속적인 표면의 외관을 보이는, 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 검출기 앙상블의 확대 정면 광학도이다.

도 5a는 본 발명에 따라 빔 스플리팅 프리즘들과 검출기 앙상블들을 포함하는 초점면 어셈블리의 개략적인 확대 도면이다.

도 5b는 본 발명에 따라 몇 개의 CCD 매트릭스 광-검출기들을 포함하고, 초점면 어셈블리의 검출기 앙상블들에 의해 형성된 초점면에 광학적으로 형성된, 광-검출기들의 연속적인 표면을 보여준다.

도 6은 본 발명에 따라 웨이퍼 다이(die)들을 구성하는 이미지 획득 과정의 확대도인데, 여기서 각 웨이퍼 다이는 복수개의 스트립(strip) 시야들을 한번에 하나의 시야씩 이미징(imaging)함으로써, 순차적으로 검사된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 펄스된 레이저로부터의 짧은 광 펄스 조명, 현미경학적 광학을 가지는 전기-광학 카메라 시스템의 시야, 및 광학 이미징 시스템의 초점면에 광-검출기의 면을 광학적으로 형성하며 몇 개, 예를 들어 6개의 검출기 앙상블들로 형성된 초점면 어셈블리 위로 이동하는 웨이퍼의 이미징에 의해 웨이퍼 다이 결함들을 신속하게 온-라인으로 전기-광학 검출하는 방법과 시스템에 관한 것이다. 각각의 검출기 앙상블은 몇 개, 예를 들면 4개의 2차원 전하 결합 소자(CCD) 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는데, 각 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기는 큰 매트릭스, 예를 들어 200만 픽셀로 된 전자 이미지를 생산하여, 다른 CCD 매트릭스 검출기들로부터 동시에 형성된 이미지들이, 대응되는 픽셀들에서의 차이를 찾기 위하여, 참조로 기능하는 다른 시야와 이미징된 시야를 비교하기 위한 전통적인 영상 처리 기술을 사용하여 병렬적으로 처리될 수 있다. 픽셀들에서의 차이0는 웨이퍼 다이 결함을 암시한다.

특히, 바람직하게 본 발명의 방법과 시스템은 움직이고 있는(on-the-fly) 웨이퍼의 정지 동작없이 웨이퍼 다이의 높은 픽셀 밀도, 광시야 이미지들을 캡쳐하는 것을 가능케 한다. 웨이퍼 이동 속도의 높은 정확성은 필요하지 않고, 웨이퍼를 움직이기 위해 비교적 간단하고 비싸지 않은 기계적 스테이지가 사용될 수 있다. 연속적으로 움직이는 웨이퍼는 짧은 지속 시간, 예를 들어 10 나노초의 레이저 펄스로 조명되는데, 이것은 이미지 픽셀 체재(dwell) 시간보다 상당히 짧아 웨이퍼가 운동하는 동안에 픽셀 훼손이 거의 없다. 레이저 펄스의 시간 간격 동안, 웨이퍼 다이 이미지는 픽셀의 1/10보다 작게 움직인다. 레이저 펄스는 검사 웨이퍼 다이의 이미지를 형성하는 데에 요구되는 검사 시야에 필요한 조명을 부여하기 위해 충분한 에너지와 밝기를 가진다. 게다가, 분리된 CCD 매트릭스 광-검출기들을 검출기 앙상블과 초점면 어셈블리로써 광 결합함을 특징으로 하는 방법과 시스템의 결과, 전체 어레이, 예를 들어 48 메가픽셀의 이미징 용량을 가지는 24개의 매트릭스 광-검출기들로 된 어레이를 처리하는 시간이 1/30초 수준을 가지는 단일 CCD 매트릭스 광-검출기의 처리 시간과 동등하다. 모든 광-검출기들의 처리가 병렬적으로 되기 때문이다. 결과적으로, 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들을 포함하는 전체 초점면 어셈블리의 병렬적인 처리는 초당 1.5 기가픽셀에 가까운 총 픽셀 처리 데이터 속도를 제공한다. 뿐만 아니라, 전체 웨이퍼 검사 시스템은 실질적으로 100% 효율로 동작하는데, 초당 30 펄스의 레이저 펄스 속도가 각 CCD 매트릭스 광-검출기의 초당 30 프레임이라는 프레임 속도와 동기화되고, 웨이퍼는 연속적인 시야들간의 거리가 1/30초 안에 커버되도록 선형적인 속도로 움직인다.

본 발명의 방법과 시스템은 바람직하게 반도체 웨이퍼 제조 산업에서, 전기-광학 검사 및 웨이퍼 결함들의 검출을 위해 현재 사용되는 방법들과 시스템들을 능가하는 상당한 개선을 제공한다. 개선은 매우 높은 웨이퍼 검사 수율에서 고분해능의 광시야 웨이퍼 다이 이미지들을 제공하는 것과, 적은 전자 및 시스템 하드웨어를 필요로 하게 된다는 것을 포함한다. 뿐만 아니라, 단일 광 펄스로 조명된 웨이퍼 다이의 높은 픽셀 밀도 이미지를 획득하기 위해 몇 개 CCD 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 사용함에 따른 직접적인 효과로, 본 발명의 방법과 시스템은 웨이퍼 다이 이미지들에서 픽셀 위치들의 오등록을 방지하여 결함 검출 감도를 향상시킨다. 웨이퍼 결함을 검출하기 위한 이러한 방법과 시스템은 빠르고, 보다 효율적이며 비용 효과적인, 웨이퍼 제조 공정들의 피드백 제어를 가져온다.

이렇게 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 (a) 검사 경로를 따라 상기 패터닝된 웨이퍼를 이동하는 단계; (b) 반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 제공하는 단계; (c) 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들 각각을 순차적으로 조명하는 단계; (d) 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여, 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 상기 복수개의 시야들 각각의 이미지를 순차적으로 획득하는 단계를 포함하는데, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들은 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 상기 복수개의 시야들 각각의 이미지들을 동시에 획득하고; (e) 다이-투-다이(die-to-die) 비교법을 사용하여 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 상기 복수개의 시야들 각각의 상기 순차적으로 획득한 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예들에서 더 설명된 다른 특징들에 따르면, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저 또는 엑시머 레이저이다.

바람직한 실시예들에서 더 설명된 다른 특징들에 따르면, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정(second harmonic generating crystal)으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가진다. 상기 전기-광학 카메라는 3차 조화 또는 4차 조화를 생성하도록 본래의 레이저 파장을 3 또는 4로 나누기 위해 추가적인 비선형 광학 결정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 (a) 검사 경로를 따라 상기 패터닝된 웨이퍼의 이동을 제공하기 위한 메커니즘; (b) 상기 패터닝된 웨이퍼를 조명하기 위한 반복적으로 펄스된 레이저 조명원; (c) 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 순차적으로 조명된 복수개의 시야들 각각의 이미지를 획득하기 위한 것으로, 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 상기 복수개의 시야들 각각의 이미지들을 동시에 획득하기 위한 메커니즘으로 작동하는 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들을 포함하는 전기-광학 카메라; 및 (d) 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 상기 조명된 시야들 각각의 상기 순차적으로 획득한 이미지들을 처리하고 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 순차적으로 획득한 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하기 위한 영상 처리 메커니즘을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 검사하기 위한 전기-광학 카메라가 제공된다. 이 카메라는, 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 포함하는데, 상기 검출기 앙상블은 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 조명된 시야들 각각의 이미지들을 동시에 획득하기 위한 메커니즘으로 작동하는 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함한다.

본 발명의 방법과 시스템을 실현하는 것은 수동, 자동 혹은 그 조합으로 단계들 또는 과업들을 완성하거나 수행하는 것을 포함한다. 나아가, 주어진 웨이퍼 검사 시스템의 실제적인 설비구성과 장비에 따르면, 본 발명의 몇가지 단계들은 어떤 펌웨어(firmware)의 작동 시스템에 관한 하드웨어나 소프트웨어 또는 그 조합으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 하드웨어로서, 본 발명의 지시된 단계들은 칩 또는 회로로 실현될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 지시된 단계들은 어떤 적당한 동작 시스템을 사용한 컴퓨터로 수행되는 복수개의 소프트웨어 명령들로 실현될 수 있다. 어떠한 경우이든, 본 발명의 지시된 단계들은 복수개의 명령을 수행하기 위한 전산 플랫폼과 같은 데이터 프로세서로 수행되는 것으로 설명될 수 있다.

이제 첨부 도면들을 참조하여 단지 예를 들기 위해 본 발명을 설명할 것이다.

본 발명은 바람직하게 웨이퍼 결함의 신속한 온-라인 전기-광학 검출 방법과 시스템을 포함한다.

본 발명의 신속한 웨이퍼 결함들 온-라인 전기-광학 검출 방법과 시스템은 반복적으로 펄스된 레이저로부터의 짧은 광 펄스로 웨이퍼 다이를 조명하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템에 동기화되어 있으며, 고해상도, 높은 픽셀 밀도, 웨이퍼 다이의 넓은 시야(광시야)를 획득하기 위하여, 몇 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이로부터 형성된 초점면에 광-검출기들의 광학적으로 형성된 표면을 특징으로 하는 새로운 이미징 시스템의 고유한 조합을 소개한다. 레이저 광 펄스의 지속 시간은 이미지 픽셀 체재 시간보다 상당히 짧다. 픽셀 체재 시간이란 웨이퍼가 이동하는 동안 웨이퍼 위의 한 점이 검출기 픽셀에 의해 이미징되는 시간을 의미한다. 레이저 광 펄스 속도는 각각의 매트릭스 광-검출기들의 프레임 속도와 동기화된다.

본 발명의 방법과 시스템의 구성요소들을 동작하는 바람직한 단계는 도면과 함께 후술되는 실시예를 참조하면 보다 잘 이해될 것이다. 여기에 나타낸 본 발명의 예시는 설명을 위한 목적으로 제공된 것이고 비제한적임을 주의하여야 한다.

이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따라 웨이퍼 결함들을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 방법의 바람직한 실시예의 흐름도이다. 도 1에서, 일반적으로 적용할 수 있는 본 발명 방법의 주요 단계가 개별적으로 번호가 매겨져 프레임 안에 포함되어 있다. 방법에서 지시된 주요 단계의 세부사항을 나타내는 부수적인 단계는 괄호 안의 문자로 지시되어 있다. 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따라 웨이퍼 결함들을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 방법을 실현하기 위한 시스템 구성요소들과 시스템의 예시적이고 바람직한 실시예들을 설명하는 개략도들이다. 도 1의 방법에 대응되도록 도 2 내지 도 6에 도시된 시스템 구성요소들은 도 1의 설명 중에 참조된다. 도 2 내지 도 6의 시스템 구성요소들의 세부사항과 특정 예들은 후술하는 설명에 전반적으로 제공된다. 다음 도 1의 설명에서 표현된 용어와 참조는 도 2 내지 도 6에 나타낸 것과 일치한다.

방법의 단계 1에서, 복수개의 웨이퍼 다이들(14)을 특징으로 하는 패터닝된 반도체 웨이퍼(12)가 연속 이동 XY 병진 스테이지(16) 위에 놓여져 정렬된다. 이것은 도 2의 시스템(10)에서 보여지는데, 도 2는 본 발명에 따라 웨이퍼 결함들을 신속하게 검출하는 온-라인 전기-광학 검출 시스템의 바람직한 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다. XY 병진 스테이지(16)는 웨이퍼(12)를 광학 이미징 시스템(18) 아래에서 꾸불꾸불한(serpentine) 모양으로 이동시킨다. XY 병진 스테이지(16)의 움직임, 그리고 그에 따른 웨이퍼(12)의 움직임은 제어/데이터 링크(22)를 통해 중앙 제어 시스템(20)에 의해 동기화된다. 이 때 웨이퍼(12)가 33 밀리초인 CCD 매트릭스 광-검출기 프레임 시간 동안에 하나의 시야(24) 그리고 일부, 예를 들어 조명 시스템(26)에 노출되는 동안에 한 픽셀의 약 10^-2차수에 해당하는 만큼 움직이도록, 다중-요소 카메라 시스템이 동작된다. 이로써 이미지 훼손(smear)이나 이미지 해상도의 손실이 없다.

단계 2에서, 다중-요소 전기-광학 카메라 시스템이 제공된다. 이 시스템은 (a) 조명 시스템(26), (b) 광학 이미징 시스템(18), (c) 자동 포커싱 시스템(28), (d) 초점면 어셈블리(30) 및 (e) 중앙 제어 시스템(20)과 소통하는 각자의 시스템 제어/데이터 링크들을 포함한다.

단계 2의 서브 단계 (a)에서, 조명 시스템(26)이 제공된다. 조명 시스템(26)은 반복적으로 펄스된 레이저(32), 레이저 빔 팽창기(34), 레이저 빔 광 경로(36), 및 제어/데이터 링크(38)를 포함한다. 이러한 타입의 조명 시스템은 극히 짧은 시간의 주기 안에 매우 밝고 높은 에너지의 광 펄스를 반복적으로 발생시켜 전파시키기 위한 펄스된 레이저(32)를 특징으로 함으로써, 광시야(24)의 매우 빠른 이미징을 가능케 한다.

이것은 높은 수율을 가지는 반도체 검사 방법 전체에 기여한다. 단색 레이저 조명도 광시야 광학 이미징 시스템(18)의 디자인 요구를 간소화하기 위해 바람직하게 사용된다. 광학 보정이나 조정을 필요로 하는 색 수차가 없기 때문이다. 조명 시스템(26)은 중앙 제어 시스템(20)과 제어/데이터 링크(38)를 통해 소통된다.

시스템(10)에서, 펄스된 레이저(32)의 펄스 속도, 다시 말해 초당 펄스 수는 초점면 어셈블리(30)의 개별 매트릭스 광-검출기들 어레이의 프레임 속도와 동기화되어 있다. 웨이퍼 다이(14)의 레이저 펄스 조명 시야(24)는 매트릭스 광-검출기들의 일시적으로 게이트된 카메라 시스템 초점면 어셈블리(30)의 밀리초 프레임 시간과 비교하여, 나노초의 시간 지속동안, 검사 웨이퍼 다이(14)의 순간적인 시야(24)를 가져온다. 하나의 매우 짧은 레이저 펄스 안에서, 몇 개, 예를 들어 24개의 매트릭스 광-검출기들로 된 초점면 어셈블리 어레이(30)의 비교적 큰 수의 픽셀들, 예를 들어 약 4천8백만 픽셀들이 동시에 조명되고, 픽셀들간에 상대 운동이 실질적으로 없다. 레이저 광 펄스 지속 시간은 이미지 픽셀 체재 시간보다 현저하게 짧다. 픽셀 체재 시간이란 웨이퍼가 움직이는 동안에 웨이퍼 위의 한 점이 검출기 픽셀에 의해 이미징되는 시간을 가리킨다.

바람직하게, 반복적으로 펄스된 레이저(32)는 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저이고, 약 10 나노초의 펄스 시간 간격을 가지고 초당 30 펄스의 펄스 속도에서 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것으로, 1.06㎛ 파장에서 펄스된 단색 광 빔을 발생시킨다. 초당 30 펄스인 펄스된 레이저 조명 시스템(26)의 펄스 속도는 초점면 어셈블리(30)의 CCD 매트릭스 광-검출기들 어레이의 초당 30 프레임인 프레임 속도와 동기화되어 있다. 레이저(32)는 또한 엑시머 레이저일 수 있다.

광학 해상도는 조명 파장의 선형 함수이다. 광학 시스템의 해상도는 조명 파장이 감소함에 따라 증가한다. 따라서, 광학 시스템(18)의 해상도를 증가시키기 위하여 그리고 결국 검사 시스템(10)의 결함 검출 감도를 증가시키기 위하여, 비선형 광학 물성을 가지고 적어도 '2차 조화(second harmonic)'를 생성하는 하나 이상의 결정(40)들이 조명 시스템(26)의 레이저 빔 광 경로(36) 안에 놓여질 수 있다. 결정(40) 혹은 결정들(40)에 의해 2차, 3차 혹은 4차 조화 생성은 각기 0.53㎛, 0.355㎛ 또는 0.265㎛ 파장의 조명을 제공한다. 이로써 웨이퍼 검사 시스템(10)의 해상도가 각기 두 배, 세 배 혹은 네 배가 된다.

단계 2의 서브 단계 (b)에서, 광학 이미징 시스템(18)이 제공된다. 이것은, 포커싱 렌즈(42), 빔 스플리터(44), 대물 렌즈(46), 및 제어/데이터 링크(49)를 포함한다. 이 시스템은 웨이퍼 다이(14)의 광시야(24)의 고배율, 예를 들어 50배의 초고속 고해상도 동기화 이미징에 적당하다. 자동 포커싱 시스템(28)은 웨이퍼(12) 위의 모든 웨이퍼 다이(14)의 최적 초점을 위해 광학 이미징 시스템(18)의 대물 렌즈(46) 위치를 조정하고 설정한다. 광학 이미징 시스템(18)은 중앙 제어 시스템(20)과 제어/데이터 링크(49)를 통해 소통된다. 웨이퍼 검사 시스템(10)의 동작 중에 포커싱 렌즈(42)는 레이저 광(48)을 이미징하는데, 레이저 광(48)은 웨이퍼(12)에 의해 초점면 어셈블리(30) 위로 반사, 산란, 굴절된 광을 대표한다. 이러한 이미징 과정은 다음에서 도 5a를 참조하여 더 기술된다.

단계 2의 서브 단계 (c)에서, 센서와 제어 소자들(미도시)을 특징으로 하는 자동 초점 시스템(28)이 제공된다. 광학 이미징 시스템(18)을 통해, 자동적으로 웨이퍼(12)를 초점에 유지하고, 이에 따라 웨이퍼 다이(14)도 초점에 유지한다.

단계 2의 서브 단계 (d)에서, 몇 개의 검출기 앙상블들(50)(도 4와 도 5)을 포함하는 초점면 어셈블리(30)가 제공된다. 각 검출기 앙상블(50)은 몇 개의 개별적인 2차원 매트릭스 광-검출기들, 바람직하지만 여기에 한정되지는 않는 적어도 2개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)(도 3a와 도 3b)과, 초점면 어셈블리 전자학(54)과, 높은 용량과 웨이퍼 다이(14)의 초고속 고해상도 동기화된 이미징을 가능케 하는 제어/데이터 링크들(56, 58, 90)로 구성된다. 초점면 어셈블리(30)의 바람직한 구조적, 형태적 요소들과 특징들은 도 3a, 도 3b, 도 4a 내지 도 4d, 도 5a와 도 5b에 제시되어 있는데, 이들은 각각 개별적인 CCD 매트릭스 광-검출기(52), 검출기 앙상블(50) 및 초점면 어셈블리(30)의 개략적인 확대도이다.

각각 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기(52)의 개략적인 상면과 측면을 나타내고 있는 도 3a와 도 3b에서, 광 감응 영역(60)은 광-비감응 영역(62)으로 둘러싸여 있어, 나란한 두 CCD 매트릭스 광-검출기들의 물리적 배치를 방지하여 바람직하게, 그러나 한정되지는 않는 연속적인 광-감응 초점면을 형성한다. 초점면 어셈블리(30)(도 2와 도 5a)는 몇 개, 예를 들면 6개의 검출기 앙상블들(50)(도 4a와 도 4b)을 포함한다. 각 검출기 앙상블(50)은 전체, 예를 들어 24개의 상업적으로 입수할 수 있는 고해상도, 흑백, 실리콘 2-차원 CCD 매트릭스 광-검출기(52)에 대하여 몇 개, 예를 들어 4개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 포함한다. 각각의 CCD 매트릭스 광-검출기(52)는 고선명 기준에서 초당 30 프레임을 제공할 수 있는 매우 다수, 예를 들어 1940×1035(예를 들어 2백만 혹은 2 메가 수준) 이미지 감지 픽쳐 요소들 또는 픽셀들을 가진다.

초점면 어셈블리(30)는 6개의 검출기 앙상블들(50)을 특징으로 하고, 각 검출기 앙상블(50)은 4개의 개별적인 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 어레이(64)(도 4d)를 특징으로 한다. 초점면 어셈블리(30)는 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 광학적으로 결합시켜 바람직하게, 그러나 한정되지는 않게, 초점면(도 5b)에 광-검출기들의 연속적인 표면(66)을 형성하고, 50배 배율 현미경 광학 이미징 시스템(18)의 비교적 넓은 시야(24)를 채운다. 이 광학 구성은 웨이퍼 다이(14)를 단일 레이저 펄스로 조명하는 것과, 총 4천8백만(48 메가) 픽셀들을 가지는 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들의 어레이(66)에 의한 동시 이미징을 가능케 한다. 초당 30 프레임의 프레임 속도를 가지는 CCD 매트릭스 광-검출기와 48 메가픽셀의 어레이에 대한 웨이퍼 다이(14)의 이미지 획득은 초당 약 15억(1.5 기가)의 속도로 이루어진다. 초점면 어셈블리(30)는 중앙 제어 시스템(20)과 제어/데이터링크들(56, 58)을 통해 소통된다(도 2).

도 4a와 도 4b는 검출기 앙상블(50)의 개략적인 확대 측면도인데, 두 개의 세트, 예를 들어 각각 두 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A, 52B)을 포함하는 구성이다. 바람직하게, 각 검출기 앙상블(50)은 두 개의 유리 프리즘들(68, 70)로 구성된다. 각 프리즘은 직각과 45도 대각면을 가진다. 프리즘(68)의 대각면(72)은 고반사율, 바람직하게는 100%에 이르는, 코팅의 영역을 포함한다. 각 프리즘들(68, 70) 위에 적어도 하나의 CCD 매트릭스 광-검출기가 광학적으로 결합된다. 두 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A)이 프리즘(68) 위에 결합된 예시적인 세트는 두 CCD 매트릭스 광-검출기들(52B)이 프리즘(70) 위에 결합된 것과 동일하다. 도 4b에서, 프리즘(68) 위에 두 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A)이 일렬로 결합된 것이 보여진다. 그리고, 프리즘(70) 위에 두 CCD 매트릭스 광-검출기들(52B)이 일렬로 결합되어 있다. 결합된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A, 52B)의 정확한 위치는 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A, 52B) 각각의 모든 광-감응 영역(60)이 시선 A에서 바라볼 때 하나의 연속적인 직선 스트립이 되게 하는 것으로 선택된다.

도 4c는 유리 프리즘(68)의 대각면(72)의 확대도로서, 대각면(72)은 고반사율 코팅의 영역을 포함한다. 도 4c는 도 4a의 B-B 단면을 보인다. 대각면(72) 위의 영역(74)은 고반사율 코팅으로 피복되어 있고, 프리즘(68) 위에 결합된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A)의 광-감응 영역(60)에 반대되게 표면(72)에 배열되어 있다. 반사 영역(74) 반대편의, 시선 A를 따른 광 입사 검출기 앙상블(50)로 입사된 광은 반사 영역(74)에 의해 반사되고 90도 벗어나서 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A)에부딪힌다. 반사 영역(74) 반대편이 아닌, 시선 A를 따른 광 입사 검출기 앙상블(50)로 입사된 광은 프리즘들(68, 70)을 지나 편향되지 않은 채 CCD 매트릭스 광-검출기들(52B)에 부딪힌다.

도 4d는 도 4a 내지 도 4c에 보인 검출기 앙상블(50)의 확대 정면 광학도로서, 복수개의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 구성하는 광-검출기들의 광학적으로 연속적인 표면의 형상을 보여준다. 도 4d는 도 4b의 시선 A를 도시하며, 4개의 광-감응 광-검출기 영역들(60)을 특징으로 하는 연속 표면(64)의 광학적 수단으로 형성된 것을 설명한다. 표면(64) 안에 반사 영역(74) 반대편 광-감응 영역(60)이 프리즘(68) 위에 결합된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52A)에 연결되어 있다. 반사 영역(74) 반대편이 아닌 다른 광-감응 영역(60)은 프리즘(70) 위에 결합된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52B)에 연결되어 있다. 광-검출기들(52A, 52B)은 다른 표면 또는 평면에 있고, 광-감응 영역들(60)은 연속적이지 않지만, 검출기 앙상블(50)은 광학적 수단에 의해 표면(64)을 형성한다.

도 5a는 본 발명에 따라 빔 스플리팅 프리즘들(76, 78)과 검출기 앙상블(50)을 포함하는 초점면 어셈블리(30)의 개략적인 확대 도면이다. 도 5a에서, 초점면 어셈블리(30)는 두 개는 50A, 두 개는 50B 그리고 두 개는 50C로 지시하는 6개의 검출기 앙상블들(50)을 포함한다. 웨이퍼(12)에서 나오는 반사, 산란 및 굴절된 레이저 조명 광을 대표하는 광(48)은, 포커싱 렌즈(42)에 의해 초점면 어셈블리(30) 안으로 향해져 포커싱된다. 광(48)은, 90도로 광(48)의 약 33%를 반사시켜 이미징 채널(80)을 형성하고 광(48)의 약 67%는 통과시키는 빔 스플리팅 유리 입방체(76)를 통과한다. 빔 스플리팅 입방체(76)에서 나온 통과 광(82)은, 90도로 광(82)의 약 50%를 반사시켜 이미징 채널(84)을 형성하고 광(82)의 약 50%는 통과시켜 이미징 채널(86)을 형성하는 제2의 빔 스플리팅 입방체(78)를 통과한다.

빔 스플리팅 입방체들(76, 78)의 조합으로 된 이러한 구조는 세 개의 이미징 채널들(80, 86, 84)을 형성하는데, 각각은 동등한 광 에너지를 가지며 초기 입사 광 빔(48)의 광 에너지의 약 33%를 가진다. 광학 입방체(88)가 이미징 채널(80)에 삽입되어 모든 세 개 채널의 광학 경로의 유리 양을 같게 한다. 이로써 유사한 이미지 품질이 모든 세 개 채널 안에 형성되게 한다. 포커싱 렌즈(42)의 초점에서, 세 개 이미징 채널(80, 86, 84) 각각에 대해, 두 세트의 검출기 앙상블들(50)이 놓여진다. 두 검출기 앙상블들(50A)의 한 세트는 이미징 채널(80) 안에 놓여지고, 두 검출기 앙상블들(50B)의 한 세트는 이미징 채널(86) 안에 놓여지며, 두 검출기 앙상블들(50C)의 한 세트는 이미징 채널(84) 안에 놓여진다.

도 5b는 초점면 어셈블리(30)를 광학 시선 A에서 바라 본 개략적인 정면도로서, 6개의 검출기 앙상블들(50)과 다른 기하학면에 위치하는 24개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 사용하여, 초점면에 광-검출기의 연속적인 표면(66)이 광학적으로 형성되는 것을 보여준다.

다시 도 2를 참조하면, 단계 2의 서브 단계 (e)에서, 제어/데이터 링크들(38, 49, 54, 56, 58)과 중앙 제어 시스템(20)은 다른 시스템들과 시스템 요소들간의 전자적 배선을 특징으로 하며, 웨이퍼 결함들을 검출하는 방법의 다양한 단계들의 적절한 자동화와 동기화를 가능케 한다. 예를 들어, XY 병진스테이지(16)의 움직임을 통한 웨이퍼(12)의 자동화된 움직임은 선형 속도로 전자적으로 설정되어, 웨이퍼(12)가 조명 시스템(26)의 펄스된 레이저(32)에서 방출되는 두 펄스 시간 사이에 하나의 시야(24) 거리만큼 움직이도록 한다. 모든 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 포함하는 초점면 어셈블리(30)의 일시적으로 게이트된 개방과 폐쇄, 또는 프레임 속도는 조명 시스템(26)의 펄스된 레이저(32)의 펄스 속도와 동기화되어 있다.

단계 3에서, 단계 2의 카메라 시스템이 중앙 제어 시스템(20) 신호들을 통해, 웨이퍼 다이(14) 안의 검사된 시야(24) 상의 위치로 조정, 포커싱, 설정된다. 조명 시스템(26)의 펄스된 레이저(32)의 펄스 속도는 초점면 어셈블리(30)의 검출기 앙상블들(50A, 50B, 50C)에 포함된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 프레임 속도와 동기화되어 있다. 이 단계는 초점면 어셈블리(30)의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 한 프레임의 시간 간격동안에 검사 시야(24)를 커버하는 속도로 웨이퍼(12), 그리고 검사 웨이퍼 다이(14)를 움직이게 할 수 있도록 하기 위해 수행된다.

단계 4에서, 중앙 제어 시스템(20) 신호를 통해, 카메라 시스템 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 프레임 시간과 동기화된 펄스 속도보다 수십배 작은 크기인 짧은 지속 시간, 예를 들면 10 나노초로 웨이퍼 다이(14) 위에 레이저 펄스를 집중시킴으로써, 단계 3의 검사 웨이퍼 다이(14)의 검사된 시야(24)의 순간적인 조명이 얻어진다. 10 나노초 레이저 펄스 안에, 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 구비한 초점면 어셈블리(30)의 약 4천8백만 픽셀들이 동시에 조명되어, 픽셀들간에상대 운동이 없다. 짧은 레이저 펄스 동안에, 웨이퍼 노출하는 시간 동안 웨이퍼 움직임이 사실상 없다. 레이저 펄스 지속 시간이 픽셀 체재 시간, 웨이퍼가 움직이는 동안 웨이퍼 위의 한 점이 검출기 픽셀로 이미징되는 시간, 보다 매우 짧기 때문이다. 따라서, 이미지 해상도를 떨어뜨리는 이미지 훼손이 사실상 없다. 이것은 웨이퍼 검사 방법들과 시스템들이 웨이퍼의 연속적인 조명을 특징으로 할 때에만 고유한 것이다.

단계 5에서, 중앙 제어 시스템(20) 신호를 통해, 24개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 특징으로 하는 검출기 앙상블들(50A, 50B, 50C)에 광학적으로 연결된 초점면 어셈블리(30) 위로, 단계 4에서 조명된 검사된 시야(24)를 광학 이미징 시스템(18)에 의해 이미징한다.

단계 6에서, 중앙 제어 시스템(20) 신호를 통해, 바람직하게 그러나 한정되지는 않는 적어도 두 개의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 연속적인 표면을 광학적으로 형성하는 초점면 어셈블리(30)를 사용하고, 일시적으로 게이트된 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)의 개방을 동기화하여, 웨이퍼 다이(14)의 검사 시야(24)의 약 5천8백만 픽셀들로 구성된 단계 5의 디지털 이미지(미도시)가 얻어진다. 각 활성화된 CCD 매트릭스 광-검출기(52)의 프레임 시간 간격 동안에, 웨이퍼(12) 결국 웨이퍼 다이(14)는 XY 병진 스테이지(16)를 통해 하나의 시야와 동등하게 움직인다. 이것은 레이저 펄스 시간 간격보다 비교적 큰 픽셀 체재 시간에 해당되는데, 초점면 어셈블리(30)의 CCD 매트릭스 광-검출기들(52) 어레이(66)(도 5b)에 노출되는 동안 한 픽셀의 약 10^-2차수 수준으로 일부분만 웨이퍼가 움직이게 하여, 이미지훼손이나 이미지 해상도의 손실을 방지한다. 서브 단계 (a)에서, 획득한 디지털 이미지는 이미지 획득기(grabber)(92)로써 병렬 구성된 일련의 영상 처리 채널들(90)에 의해 획득되어서 영상 처리 시스템(100)(도 2)의 일부분을 구성하는 이미지 메모리 버퍼(94)에 저장된다.

단계 7에서, 동일한 검사 웨이퍼 다이(14) 안에서 다음 시야들의 이미지를 획득하기 위해 단계 3 내지 6이 순차적으로 반복됨으로써, 스트립 안의 가장 가까운 이웃 웨이퍼 다이의 첫번째 동등한 시야를 포함할 때까지 시야들의 스트립을 형성하고, 이웃 웨이퍼 다이는 참조로서 기능한다. 이 자동화된 순차적인 영상 처리는 도 6에 분명하게 제시되어 있는데, 도 6은 웨이퍼 다이들을 구성하는 이미지 획득 과정의 확대도이며, 여기서 각 웨이퍼 다이는 복수개의 스트립 시야들을 한번에 하나의 시야씩 이미징함으로써, 순차적으로 검사된다. 도 6에서, 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)에서의 첫번째 시야(24A)의 이미지 획득 다음에, 동일한 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)에서의 두번째 시야(24B)의 이미지 획득이 있다. 웨이퍼(12)의 꾸불꾸불한 움직임에 동기화되어, 두번째 검사 웨이퍼 다이(14B) 안의 첫번째 시야(24J)에 대한 이미지가 얻어질 때까지, 연속적인 시야들의 이미지 획득이, 차례 차례로, 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A) 전부를 지나 진행된다. 이 과정은 결국 전체 웨이퍼(12)가 전체적으로 이미징될 때까지 이미징된 웨이퍼 다이들(14)의 연속적인 스트립들(110)을 형성하게 한다.

단계 8에서, 영상 처리 시스템을 사용하여, 참조로서 기능하는 가장 가까운 이웃 웨이퍼 다이 안에 동일하게 위치하는 각 시야와 검사 웨이퍼 다이의 각 시야의 디지털 이미지 데이터를 처리한다. 도 2를 참조하면, 영상 처리 시스템(100)은 이미지 획득기(92)로써 이미지를 획득하기 위해 병렬 구성된 영상 처리 채널들(90), 이미지 버퍼(94), 결함 검출 유니트(96), 결함 파일(98), 및 제어/데이터 링크(102)를 포함한다. 24개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)을 특징으로 하는 초점면 어셈블리(30)로써 획득된 이미지 데이터는 병렬적으로 처리되고, 24개의 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기들(52) 각각은 초점면 어셈블리(30)의 다른 CCD 매트릭스 광-검출기들(52)에 병렬적으로, 24개의 개별적인 영상 처리 채널들(90)을 통해 이미지 획득기(92)와 개별적으로 소통한다. 초당 30인 CCD 프레임 속도 획득 속도에서의 48 메가픽셀의 단일 일련의 채널(48)을 사용하여 이미지 데이터를 처리하는 대신에, 매우 높은, 초당 1.5 기가픽셀의 처리 속도를 가지는 단일 채널을 초래하며, 약 2 메가픽셀의 이미지 데이터를 가지며 초당 30의 속도로 획득되는 각각의 24개 분리된 영상 처리 채널들(90)이 초당 60 메가픽셀이라는 중간 속도로 처리하는 데에 사용될 수 있다. 이 구조에서, 초당 1.5 기가픽셀인 총 영상 처리 속도는 현저하게 느린 개별 채널들을 사용하여 얻어지는데, 이것은 상업적으로 입수할 수 있는 하드웨어를 가진 웨이퍼 결함 검출 시스템(10)에서의 실현을 더욱 쉽게 한다. 획득된 이미지 데이터를 병렬적으로 처리하는 이러한 구성은 본 발명의 웨이퍼 검사 방법의 높은 수율에 현저하게 기여한다. 영상 처리 시스템(100)은 제어/데이터 링크(102)를 통해 중앙 제어 시스템(20)과 소통하고 있다.

단계 8은 서브 단계 (a) 검사된 시야와 참조 시야의 이미지 정렬을 수행하는단계, 서브 단계 (b) 잠재적인 웨이퍼 결함의 존재를 확인하는 단계, 서브 단계 (c) 비교 데이터를 결함 파일에 저장하는 단계, 및 서브 단계 (d) 첫번째 검사 웨이퍼 다이의 첫번째 시야에서 불필요한 이미지 데이터를 삭제하는 단계를 포함한다.

단계 8의 서브 단계 (a)에서, 검사 웨이퍼 다이 안의 잠재적인 웨이퍼 결함의 존재를 확인하기에 앞서, 각 검사된 시야의 이미지와 참조로서 기능하는 해당 시야간의 이미지 정렬이 수행된다. XY 병진 스테이지(16)의 움직임 동안에 사소한 기계적 부정확성 때문에, 카메라 광학 이미징 시스템(18) 아래의 웨이퍼(12) 속도가 일정하지 않다. 그 결과, CCD 매트릭스 검출기들의 다수의 시야들 안의 이미지 픽셀 위치들이 시스템간 동기화에 따라 초기에 프로그램된 것과 다를 수 있다. 따라서, 검사된 시야와 참조 시야의 2차원 병진 이미지 정렬 보정이 수행된다. 더 복잡한 회전 등록 보정도 수행될 수 있으나, 본 발명의 방법과 시스템의 표준적인 실현을 위해서는 무시한다. 이미지를 비교하여 결함 검출하기 전에 이렇게 시야들의 이미지들을 정렬하는 과정이 동일한 시야들의 예시적인 스트립들(110)에 대하여 도 6에 도시되어 있다. 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)의 첫번째 시야(24A)의 이미지 안의 픽셀 위치들과, 동등하게 위치하는 가장 가까운 이웃 웨이퍼 다이(14B)의 첫번째 시야(24J)에서의 픽셀 위치들이 이미지 버퍼(94)로부터 추출되어 이미지 정렬 보정에 처해진다. 이 과정에서, 가장 가까운 이웃 웨이퍼 다이(14B)의 첫번째 시야(24J)는 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)의 동등한 시야(24A)의 참조로서 기능한다.

앞에서 언급한 것과 같은 종래기술의 웨이퍼 결함을 검출하는 방법들과 시스템들은, 연속적인 웨이퍼 조명과, 스캐닝을 한 방향 또는 두 방향으로 스캐닝하여 2차원 이미지를 획득하는 것의 조합을 특징으로 하는데, 이것은 모든 픽셀들 또는 모든 픽셀 선들의 등록 보정을 필요로 한다. 이것은 시스템 속도, 다시 말해 검사 수율을 제한하고 전자 하드웨어의 필요성과 총 시스템 비용을 증가시킨다. 더구나, 이미지에서 모든 픽셀들을 정확하게 보정할 수는 없기 때문에, 잔류 오등록을 초래한다. 잔류 오등록은 시스템 결함 검출 감도를 상당히 감소시킨다. 이와 반대로, 본 발명의 방법과 시스템의 바람직한 실시예의 경우, 초점면 어셈블리의 주어진 시야에서의 모든 초점면 어셈블리 CCD 매트릭스 검출 픽셀들이 하나의 단위로 간주되고, 단일 레이저 펄스에 의해 동시에 발생된다. 따라서, 초점면 어셈블리 시야 안에서의 픽셀 등록을 할 필요가 없고, 검사 시야 안의 작은 국부 영역과 참조 시야에서의 동등한 영역간의 단순한 정렬 보정이 전체 초점면 시야들에 걸쳐 정확하다. 따라서 본 발명에서, 잔류 오등록은 무시할만하고, 개선된 결함 검출 감도를 가능케 한다.

단계 8의 서브 단계 (b)에서, 이미지 정렬 보정 다음에, 첫번째부터 시작하는 검사 웨이퍼 다이의 시야와 동등하게 위치하는 각각의 시야의 픽셀 강도들과 첫번째부터 시작하는 웨이퍼 다이의 가장 가까운 시야 픽셀 강도들의 차이를 비교함으로써, 잠재적인 웨이퍼 결함의 존재를 확인한다. 이러한 결함 확인 단계에서, 결함 검출의 표준 알고리즘이 사용되는데, 이것은 같은 패턴으로 구성된 인접한 이웃 웨이퍼 다이들의 동일한 시야들에서 얻은 이미지의 픽셀 강도들을 비교 분석하는것에 기초한다. 결함 검출은 통계적 접근에 기초하는데 인접하는 웨이퍼 다이들의 동일한 위치에 랜덤한 결함이 존재할 확률은 매우 낮다. 다른 이미지들의 픽셀 강도들의 불균일성을 찾아내는 예시적인 표준의 알고리즘은 쓰리-다이(three-die) 비교이다. 전체 웨이퍼 검사 시스템은 보통 검사 패턴이라고 부르는 웨이퍼 다이 혹은 시야의 패턴을 검사하도록 프로그램된다. 그런 다음, 참조 패턴의 역할을 수행하는 동일한 웨이퍼 상의 동일한 패턴이라고 추측되는 패턴과 비교한다. 검사 패턴이 단지 하나의 패턴과 비교될 때에 존재할 수도 있는 모호성을 해소하기 위해, 검사받는 패턴은 다른 인접한 웨이퍼 다이의 동일하게 위치한 패턴과도 비교된다. 두번째 비교에서 대칭성을 유지하기 위해, 검사 패턴이 참조가 된다.

결함 검출 유니트(96)(도 2)로써 수행되는 이 이미지 비교 과정은, 도 6에 도시되어 있다. 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)의 첫번째 시야(24A)의 이미지에서의 각 픽셀 강도는 인접하는 이웃 웨이퍼 다이(14B)의 동등하게 위치하는 첫번째 시야(24J)의 이미지에서의 픽셀 강도와 비교된다.

서브 단계 (c)에서, 결함의 존재와 위치를 확인하거나 깨끗이 지워버리는 결정 단계(단계 10)에 의해 더 처리되기 위하여, 소정 차이 혹은 문턱 레벨의 불균일성과 같이 미리 결정된 비교 기준에 따라, 웨이퍼 다이(14A)와 참조인 웨이퍼 다이(14B) 안에 동등하게 위치하는 첫번째 시야들(24A, 24J) 안의 대응되는 두 픽셀의 강도에 있어서의 차이나 불균일성이 각각 웨이퍼 결함 파일(98)에 저장된다.

서브 단계 (d)에서, 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)의 첫번째 시야(24A)의 불필요한 이미지 데이터를 이미지 버퍼(94)로부터 삭제한다. 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)와 두번째 검사 웨이퍼 다이(14B) 각각에 동등하게 위치하는 첫번째 시야들(24A, 24J)의 비교 데이터가 저장됨에 따라, 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)의 첫번째 시야(24A)의 이미지 데이터는 웨이퍼(12) 안의 다음 웨이퍼 다이(14)를 영상 처리하는데 필요하지 않다.

단계 9에서, 세번째 검사 웨이퍼 다이(14C)의 첫번째 시야(24N)의 이미지 처리를 포함할 때까지 두번째 검사 웨이퍼 다이(14B) 안에서 연속적인 시야들을 얻기 위해 단계 7과 8이 반복된다. 단계 7과 8은 병렬적으로 수행된다. 단계 7에서의 이미지 획득 단계는 스트립(110) 안의 각 시야에 대해, 스트립(110) 안의 선행하는 시야의 이미지 처리와 비교는 단계 8에 따라 수행된다.

단계 10은 결함 검출 유니트(96)로 수행되는 결정 및 확인 단계인데, 웨이퍼 다이(14B)의 시야(24J)로 시작하여 단계 8에 따라 처음에 처리된 각 시야에서의 웨이퍼 결함의 검출이 있었는가를 결정하고 확인한다. 웨이퍼 다이(14B)의 시야(24J)에 위치한 결함의 존재를 확인하거나 깨끗이 지워버리기 위하여, 첫번째 검사 웨이퍼 다이(14A)와 두번째 검사 웨이퍼 다이(14B) 각각에 동등하게 위치하는 첫번째 시야들(24A, 24J)간의 차이나 불균일성의 존재는, 두번째 검사 웨이퍼 다이(14B)와 세번째 검사 웨이퍼 다이(14C) 각각에 동등하게 위치하는 첫번째 시야들(24J, 24N)간의 다음 비교를 수반한다.

단계 10의 서브 단계 (a)에서 확인된 웨이퍼 결함의 위치를 포함하는 확인된 웨이퍼 결함 정보가 결함 파일(98)에 적당하게 저장되는데, 이는 웨이퍼 제조 공정에서의 피드백 제어에 사용할 가능성을 위해서이다.

단계 11에서, 동일한 웨이퍼 안의 시야 스트립(110) 안의 각 시야의 검사를 위해, 순차적으로, 단계 7 내지 10을 반복한다. 도 6에서, 예를 들면 웨이퍼 다이(14B) 안의 웨이퍼 시야(24K)는 단계 7 내지 단계 10으로 영상 처리에 처해질 다음 검사 시야가 된다.

웨이퍼 다이(14B) 안의 시야(24K)로부터 시작해서 두번째 웨이퍼 다이(14B) 안의 연속적인 시야들의 이미지들이 웨이퍼 다이들(14A, 14C) 안의 동일한 위치에 있는 시야들의 이미지들과 비교된다. 웨이퍼 다이(14B) 안의 시야(24K)는 웨이퍼 다이(14A) 안의 동일한 위치에 있는 시야(24B)와 비교되는데, 시야(24B)가 참조로서 기능한다. 웨이퍼 다이(14B) 안의 시야(24K)는 웨이퍼 다이(14C) 안의 동일한 위치에 있는 시야(24P)와 비교되는데, 시야(24K)가 참조로서 기능한다. 이 경우에, 스트립(110) 안의 각 연속적인 시야들의 세트의 각 이미지는 스트립 안에서 그것에 선행하는 웨이퍼 다이 위의 동등한 시야와 한번 비교되고, 스트립 안에서 그것에 후속하는 웨이퍼 다이 위의 동등한 시야와 한번 비교된다. 비교된 시야의 각각은 비교에서 한번 참조 시야로 기능하고, 한번은 검사 시야로 기능한다. 웨이퍼(12)의 꾸불꾸불한 움직임과 동기화되어 웨이퍼(12)의 모든 웨이퍼 다이들(14)에 대한 결함들 검사가 될 때까지, 연속적인 웨이퍼 다이들의 연속적인 시야들의 이미지가 차례대로 전체 웨이퍼(12)를 통해 웨이퍼 다이에서 웨이퍼 다이로, 선택, 조명, 이미징, 획득, 및 처리가 진행된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

본 발명에 따르면, 현재 가능한 것보다 높은 수율로, 그리고 비용 효과적으로 작은 임계 치수와 큰 크기를 가진 웨이퍼들의 웨이퍼 다이 결함들을 검출하기 위해 반도체 웨이퍼들을 검사할 수 있다. 또한, 이미지 픽셀 위치의 잔류 오등록을 최소화하여 결함 검출 감도를 향상시킬 수 있다.

연속적으로 움직이는 웨이퍼는 예를 들어 10 나노초의 짧은 지속의 레이저 펄스로 조명되는데, 이것은 이미지 픽셀 체재 시간보다 상당히 짧아 웨이퍼 운동 동안에 픽셀 훼손이 거의 없다. 24개의 CCD 매트릭스 광-검출기들을 포함하는 전체 초점면 어셈블리 병렬적인 처리는 초당 1.5 기가픽셀에 가까운 총 픽셀 처리 속도를 제공한다. 뿐만 아니라, 전체 웨이퍼 검사 시스템은 실질적으로 100% 효율로 동작하는데, 초당 30 펄스의 레이저 펄스 속도가 각 CCD 매트릭스 광-검출기의 초당 30 프레임이라는 프레임 속도와 동기화되고, 웨이퍼는 연속적인 시야 사이의 거리가 1/30초 안에 커버되도록 선형 속도로 움직인다.

Claims

다수의 동일한 영역들을 포함하는 물체들을 검사하기 위한 검사 시스템으로서,

상기 물체들이 조명되고 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들의 상기 다수의 동일한 영역들을 이미징하도록 동작하는 영상기(imager);

상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 상대 운동을 제공하는 운반기(transporter);

상기 물체들이 상기 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들을 조명하기 위한 펄스된 레이저 물체 조명기(illuminator); 및

상기 다수의 동일한 영역들 각각의 이미지들을 비교하기 위한 이미징 비교기(comparator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 운반기는 상기 운동 경로를 따라 상기 물체들을 옮기도록 동작하는 물체 운반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 운반기는 상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 연속적인 상대 운동을 제공하도록 동작하는 연속 이동 제공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
다수의 동일한 영역들을 포함하는 물체들을 검사하기 위한 검사 시스템으로서,

상기 물체들이 조명되고 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들의 상기 다수의 동일한 영역들을 이미징하도록 동작하는 영상기로서, 2차원 검출기 어레이를 적어도 하나 채용하는 영상기;

상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 상대 운동을 제공하는 운반기;

상기 물체들이 상기 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들을 조명하기 위한 물체 조명기; 및

상기 다수의 동일한 영역들 각각의 이미지들을 비교하기 위한 이미징 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제4항에 있어서, 상기 영상기는 광학적으로 접촉되게 배열된 복수개의 2차원 검출기 어레이들을 채용하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제4항에 있어서, 상기 물체 조명기는 펄스된 레이저 조명기인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제5항에 있어서, 상기 물체 조명기는 펄스된 레이저 조명기인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 운반기는 상기 운동 경로를 따라 상기 물체들을 옮기도록 동작하는 물체 운반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제4항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 운반기는 상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 연속적인 상대 운동을 제공하도록 동작하는 연속 이동 제공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
다수의 동일한 영역들을 포함하는 물체들을 검사하기 위한 검사 방법으로서,

상기 물체들이 조명되고 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들의 상기 다수의 동일한 영역들을 이미징하기 위한 영상기를 사용하는 단계;

상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 상대 운동을 제공하는 단계;

상기 물체들이 상기 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들을 조명하기 위하여 펄스된 레이저를 사용하는 단계; 및

상기 다수의 동일한 영역들 각각의 이미지들을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제10항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 운동 경로를 따라 상기 물체들을 옮기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 연속적인 상대 운동을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
다수의 동일한 영역들을 포함하는 물체들을 검사하기 위한 검사 방법으로서,

상기 물체들이 조명되고 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들의 상기 다수의 동일한 영역들을 이미징하기 위한 것으로 2차원 검출기 어레이를 적어도 하나 채용하는 영상기를 사용하는 단계;

상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 상대 운동을 제공하는 단계;

상기 물체들이 상기 운동 경로를 따라 이동하는 동안에 상기 물체들을 조명하는 단계; 및

상기 다수의 동일한 영역들 각각의 이미지들을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제13항에 있어서, 상기 영상기는 광학적으로 접촉되게 배열된 복수개의 2차원 검출기 어레이들을 채용하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제13항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 펄스된 레이저 조명기로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제14항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 펄스된 레이저 조명기로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제13항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 운동 경로를 따라 상기 물체들을 옮기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제13항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 상기 운동 경로를 따라 상기 영상기와 상기 물체들의 연속적인 상대 운동을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결함들을 검사하려는 패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들을 적어도 하나 포함하는 물체들을 제공하는 단계도 포함하고,

상기 조명하는 단계는 반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 제공하는 단계와 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 시야(field of view)를 적어도 하나 조명하는 단계를 포함하고,

상기 이미징은 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 적어도 하나의 시야의 이미지들을 획득하는 단계를 포함하고,

상기 비교하는 단계는 다이-투-다이(die-to-die) 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 상기 이미지들의 다수 부분들을 병렬적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제20항에 있어서,

상기 적어도 하나의 시야는 다수의 시야들을 포함하고,

상기 이미지들의 상기 다수 부분들은 상기 다수의 시야들에 대응되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패터닝된 웨이퍼를 검사 경로를 따라 이동시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야를 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들의 각각을 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제24항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들의 각각을 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야의 이미지들을 순차적으로 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제25항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제19항 내지 제24항과 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제28항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제27항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정(second harmonic generating crystal)으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제27항 또는 제30항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리(focal plane assembly)를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제27항, 제30항 및 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제31항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 조명기는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 조명하는 반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 포함하고,

상기 영상기는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 적어도 하나의 시야의 이미지들을 획득하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제34항에 있어서, 상기 이미징 비교기는 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 웨이퍼 결함 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제35항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제36항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제35항 내지 제37항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복수개의 웨이퍼 다이들의 적어도 하나 안에서 복수개의 시야들이 순차적으로 조명되고, 상기 카메라는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각 안에서 순차적으로 조명된 상기 복수개의 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제38항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제38항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제39항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제38항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제35항 내지 제37항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야는 복수개의 조명된 시야들을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제4항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 조명기는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 조명하는 반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 포함하고,

상기 영상기는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 적어도 하나의 시야의 이미지들을 획득하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제44항에 있어서, 상기 이미징 비교기는 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 웨이퍼 결함 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제45항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제46항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제45항 내지 제47항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 카메라는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각 안에서 순차적으로 조명된 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제48항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제48항 또는 제49항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제49항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제48항 내지 제51항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제45항 내지 제52항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야는 복수개의 조명된 시야들을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제13항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결함들을 검사하려는 패터닝된 반도체 웨이퍼의 다이들을 적어도 하나 포함하는 물체들을 제공하는 단계도 포함하고,

상기 조명하는 단계는 반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 제공하는 단계와 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 시야를 적어도 하나 조명하는 단계를 포함하고,

상기 이미징은 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 적어도 하나의시야의 이미지들을 획득하는 단계를 포함하고,

상기 비교하는 단계는 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 상기 이미지들의 다수 부분들을 병렬적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제55항에 있어서,

상기 적어도 하나의 시야는 다수의 시야들을 포함하고,

상기 이미지들의 상기 다수 부분들은 상기 다수의 시야들에 대응되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항 내지 제56항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패터닝된 웨이퍼를 검사 경로를 따라 이동시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항 내지 제57항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야를 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항 내지 제58항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야들을 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들 각각을 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제59항에 있어서, 상기 적어도 하나의 시야들을 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들의 각각을 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항 내지 제59항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야의 이미지들을 순차적으로 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제60항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제54항 내지 제61항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제63항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제62항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제62항 또는 제65항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제62항, 제65항 및 제66항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제66항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제24항, 제25항, 제27항과 제31항 내지 제33항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들의 각각을 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제69항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제70항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제70항 또는 제71항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제70항 내지 제72항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제72항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
미세 패터닝된 물체를 위한 광학 검사 시스템으로서,

상기 미세 패터닝된 물체의 순차적인 부분들을 이미징하도록 동작하는 2차원 영상기;

상기 2차원 영상기와 마주보는 새로운 이미징 위치로 상기 물체를 가져올 때마다 조명 활성화 신호를 발생하도록 동작하는 조명 트리거(trigger)를 포함하며, 상기 2차원 영상기에 대하여 상기 미세 패터닝된 물체를 병진시키기 위한 기구;

상기 조명 트리거에 응답하여 조명 펄스를 제공하는 조명원; 및

상기 조명 트리거에 응답하여 상기 2차원 영상기로부터 상기 물체의 부분의 이미지를 획득하도록 동작하는 이미지 획득 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제75항에 있어서, 상기 조명 펄스는 작은 펄스 시간을 가져서 상기 펄스 시간 동안의 상기 물체의 이동이 상기 영상기의 픽셀 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제75항 또는 제76항에 있어서, 상기 병진시키기 위한 기구는 상기 2차원 영상기에 대하여 상기 물체의 연속적인 이동을 제공하는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제75항 내지 제77항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조명원은 펄스된 레이저 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제78항에 있어서, 상기 펄스된 레이저 시스템은 적어도 2차 조화를 사용하는 주파수 두 배 결정(frequency doubler crystal)을 가지는 Nd : YAG 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제79항에 있어서, 상기 레이저는 3차 조화를 사용하는 것을 특징으로 하는검사 시스템.
제79항 또는 제80항에 있어서, 상기 레이저는 4차 조화를 사용하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제78항 내지 제81항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 펄스된 레이저 시스템은 엑시머 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 방법으로서,

반복적으로 펄스된 레이저 조명원을 제공하는 단계;

상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 복수개의 웨이퍼 다이들의 각각에서의 적어도 하나의 시야를 조명하는 단계;

상기 복수개의 웨이퍼 다이들에서의 상기 적어도 하나의 시야의 이미지들을 획득하는 단계; 및

다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 상기 이미지들의 다수 부분들을 병렬적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제84항에 있어서,

상기 적어도 하나의 시야는 다수의 시야들을 포함하고,

상기 이미지들의 상기 다수 부분들은 상기 다수의 시야들에 대응되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 시스템으로서,

복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 조명하는 반복적으로 펄스된 레이저 조명원;

상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 적어도 하나의 시야의 이미지들을 획득하는 카메라; 및

다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 웨이퍼 결함 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 검사하기 위한 전기-광학 소자로서,

복수개의 다이들 각각에서의 적어도 하나의 조명된 시야 각각의 이미지들을 동시에 획득하기 위한 메커니즘으로 작동하는 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 소자.
제87항에 있어서, 상기 적어도 하나의 조명된 시야는 복수개의 조명된 시야들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 소자.
제83항에 있어서, 상기 패터닝된 웨이퍼를 검사 경로를 따라 이동시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항 또는 제89항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야를 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항, 제89항 및 제90항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들 각각을 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제91항에 있어서, 상기 조명하는 단계는 상기 펄스된 레이저 조명원을 사용하여 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 시야들의 각각을 순차적으로 조명하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항 및 제89항 내지 제92항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 적어도 하나의 시야의 이미지들을 순차적으로 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항 및 제89항 내지 제93항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 획득하는 단계는 상기 복수개의 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제83항 및 제89항 내지 제94항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제95항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제94항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제94항 또는 제97항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제94항, 제97항 및 제98항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제98항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제86항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원은 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제101항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제86항, 제101항 및 제102항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 카메라는 복수개의 웨이퍼 다이들 각각 안에서 순차적으로 조명된 시야들의 이미지들을 동시에 획득하는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제103항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제103항 또는 제104항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제104항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제87항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 소자.
제87항 또는 제88항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 소자 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 소자.
제103항 내지 제106항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 방법으로서,

적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 제공하는 단계; 및

복수개의 다이들의 각각에서의 적어도 하나 조명된 시야 각각의 이미지들을 동시에 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제92항에 있어서, 검사 경로를 따라 상기 패터닝된 웨이퍼를 이동하는 단계도 포함하고,

상기 획득하는 단계는 2차원 매트릭스 광-검출기들을 적어도 두 개 포함하는 전기-광학 카메라를 사용하여 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 복수개의 시야들 각각의 이미지를 순차적으로 획득하는 단계를 포함하는데, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들은 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개 순차적으로 조명된 시야들 각각의 이미지들을 동시에 획득하고,

상기 검출하는 단계는 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 순차적으로 획득한 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개 순차적으로 조명된 시야들의 상기 각각의 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제111항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저는 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제112항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제111항 내지 제113항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제111항 내지 제114항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제111항 내지 제115항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
제115항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 전기-광학적으로 검사하기 위한 시스템으로서,

(a) 검사 경로를 따라 상기 패터닝된 웨이퍼의 이동을 제공하기 위한 메커니즘;

(b) 상기 패터닝된 웨이퍼를 조명하기 위한 반복적으로 펄스된 레이저 조명원;

(c) 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 복수개의 순차적인 조명된 시야들 각각의 이미지들을 획득하기 위한 것으로, 복수개의 상기 웨이퍼 다이들의 각각에서의 상기 순차적으로 조명된 상기 복수개의 상기 각각의 이미지들을 동시에 획득하기 위한 메커니즘으로 작동하는 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들을 포함하는 전기-광학 카메라; 및

(d) 복수개의 상기 웨이퍼 다이들 각각에서의 상기 복수개의 상기 조명된 시야의 상기 각각의 상기 순차적으로 획득한 이미지들을 처리하고 다이-투-다이 비교법을 사용하여 상기 순차적으로 획득한 이미지들을 비교함으로써 웨이퍼 결함을 검출하기 위한 영상 처리 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제118항에 있어서, 상기 반복적으로 펄스된 레이저는 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제119항에 있어서, 상기 Q 스위치된 Nd : YAG 레이저는 발광 다이오드들로 광학적 펌핑되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제118항 내지 제120항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 반복적으로 펄스된 레이저 조명원의 레이저 빔 광 경로에 놓여지며 2차 조화 생성 결정으로 기능하는 비선형 광학 결정을 더 포함하고, 상기 비선형 광학 결정은 상기 반복적으로 펄스된 레이저에 의해 발생된 레이저 빔 광의 파장들을 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제118항 및 제119항 내지 제121항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 전기-광학 카메라는 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 더 포함하고, 상기 광-검출기들 각각은 고분해능, 흑백의 2차원 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제118항 및 제119항 내지 제122항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제122항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
패터닝된 반도체 웨이퍼 다이들의 결함을 검사하기 위한 전기-광학 카메라로서,

복수개의 상기 웨이퍼 다이들의 각각에서의 복수개의 조명된 시야들 각각의 이미지들을 동시에 획득하기 위한 메커니즘으로 작동하는 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 어레이를 포함하는 검출기 앙상블을 적어도 하나 포함하는 초점면 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 카메라.
제125항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들 각각은 2차원 CCD 매트릭스 광-검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 카메라.
제125항 또는 제126항에 있어서, 상기 초점면 어셈블리는 상기 전기-광학 카메라 내부의 초점면에 상기 적어도 두 개의 2차원 매트릭스 광-검출기들의 표면을 광학적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 전기-광학 카메라.