KR20090060435A

KR20090060435A - 편광 이미징

Info

Publication number: KR20090060435A
Application number: KR1020097007455A
Authority: KR
Inventors: 강 선
Original assignee: 루돌프 테크놀로지스 인코퍼레이티드
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-06-12
Also published as: TW200839916A; WO2008033779A3; WO2008033779A2; JP2010503862A

Abstract

다양한 결함들에 대하여 기판을 검사하는 시스템 및 방법이 개시된다. 편광필터들은, 피트들, 빈 공간들, 균열들, 칩들 및 입자들과 같은 편광의존 결함들에 대한 동일한 감도를 유지하면서 초점불량 결함 및 노출 결함과 같은 편광의존 결함들의 대비를 개선하도록 사용된다.

반도체 소자, 검사, 편광, 초점불량, 노출 결함,

Description

편광 이미징{POLARIZATION IMAGING}

[관련 출원]

본 출원은 2006년 9월 12일 "편광 이미징"의 명칭으로 출원되었으며 대리인 서류 번호 제Al 26.199.101호인 미국 가특허출원 제 60/844,297호를 미합중국 특허법 제119조(e)(l)에 의거하여 우선권을 주장하며, 그 내용은 참조하는 방식으로 본 출원에 합체된다.

본 발명은 일반적으로 반도체 소자 생산 공정에서 품질을 보장하고 수율을 향상시키기 위해 사용되는 검사 및 계측 도구에 관한 것이다.

리소그래픽 반도체 소자 제조 공정(lithographic semiconductor device fabrication process)에서, 스텝퍼(stepper)가 원판의 이미지(image of a reticle)를 반도체의 기판이나 웨이퍼에 정밀하게 초점을 맞추는 것은 필수 불가결하다. 초점불량(defocus) 상태로 알려져 있는 원판의 이미지의 초점이 맞지 않은 경우, 결과적인 반도체 소자의 구조는 부정확한 크기와 형태를 가지게 될 수 있다. 예를 들어, 소망하는, 대개는 직선적인 기하학적 구조 대신에 둥근 또는 언더컷 표면을 가지는 초점이 결과적인 구조의 가장자리는 상대적으로 산만하고 구분이 되지 않을 수 있다. 이러한 초점 불량 상태는 종종 문제가 되는 반도체소자에서의 열악한 기 능 및/또는 작동불능으로 이어진다. 따라서 초점 불량 측정 장치는 반도체소자 제조자로 하여금 스텝퍼 원본이미지의 초점을 일정하게 웨이퍼에 맞출 수 있도록 함으로써 제조공정에서 더 크고 많은 유익한 제품 생산을 가능하게 하는 중요한 수단이다.

반도체소자의 조성(formation)에 있어서 또 다른 공통적인 문제는 노출결함에 관한 것이다. 빛에 대한 포토레지스트막의 노출이 수용 가능한 광량의 범위를 벗어나는 경우, 반도체기판에 형성되어야 하는 특성(features)이 부정확하게 형성될 수 있다. 따라서 존재하는 노출 결함을 식별하는 것도 중요하다.

노출 또는 초점불량에 대한 기판이나 웨이퍼의 검사와 더불어, 공통적으로 "매크로" 결함(macro defects)으로 불리는 결함과 관계된 공정이나 재료에 관하여 기판과 웨이퍼를 검사하는 것도 중요하다. 매크로 결함은 주로 조각들(chip), 균열, 흠집들, 피트들(pit), 박리(delamination) 및/또는 기판 상에 나타나는 0.5u 내지 10u의 크기를 가지는 입자들로 정의된다. 이러한 결함들은 반도체소자에서 쉽게 고장을 야기하고 또한 반도체 소자의 생산 수율을 심각하게 감소시킬 수 있다. 매크로 결함의 크기가, 단순히 이러한 결함들의 공칭 크기를 정의하는 위에서 언급한 크기 범위의 상한선 또는 하한선을 벗어날 (depart up or down from the size range)수 있음을 주의하라.

통상적으로, 노출 또는 초점불량 결함들의 존재를 쉽게 또는 신뢰성 있게 확인할 수 없는 전용(dedicated) 검사 시스템을 사용하여 매크로 결함이 검사되었었다. 노출 또는 초점불량 결함들은 보통 타원계(ellipsometer), 반사 계(reflectometer), 와 스케터로미터(scatterometer)와 같은 수많은 정밀 계측 장비들 중에서 광임계차원(optical critical dimension; OCD) 측정기술을 사용하여 식별된다. 노출 또는 초점불량 결함들의 존재를 확인하는 기능들을 기판의 매크로 결함 검사와 조합하여 같은 광학계가 양 기능들을 위하여 사용되는 것이 바람직할 것이다.

기판 상의 결함들을 식별하는 검사 시스템의 일 실시예는 광을 검사 대상이 되는 기판으로 향하게 하는 광원을 포함한다. 제1편광 필터 또는 편광기는 광원과 기판 사이에 위치된다. 제2편광 필터 또는 분석기(analyzer)는 기판과 기판으로부터 반사되는 광을 수신하는 광센서 사이에 위치된다. 편광기와 분석기는 서로 각을 이룸으로써 광센서에 의해 갭쳐된 영상의 강도(image intensity)가 검사 중에 있는 기판 상의 편광 의존 결합의 존재와 관련된다. 편광 의존 결함은 다른 것들 중에서 초점불량(defocus)과 노출 결함을 포함한다. 입사광의 파장과 거의 비슷한 주된 치수를 가지거나 초점결함 또는 노출 결함이 아닌 것보다 작은 결합들이 식별될 수 있다.

광원은 광 대역의 백열등이나 레이저를 포함하지만 이에 한정되지 않는 어떠한 유용한 형태의 것이 될 수 있다. 이러한 광원들 중 어떠한 것도 수직한 입사각(normal angle of incidence)을 포함하여 임의의 유용한 입사각에서도 기판의 표면으로 광이 향하도록 섬광을 발하거나 위치될 수 있다. 레이저는 고정된 다양한 단색광 레이저이거나 여러 개의 다른 공칭 파장의 광을 출력할 수 있도록 배열될 수 있다.

스트로브 조명(strobe illumination)이 사용되는 경우, 스트로브(strobe)는, 기판이 검사 시스템에 대하여 이동되는 속도와 적어도 부분적으로 관련되는 순서로 번쩍이고 꺼질 것이다. 이렇게 함으로써, 검사 시스템이 적절한 위치에 있는 기판의 이미지를 신뢰성 있게 캡처할 수 있게 된다.

광센서 또는 이미지 장치(imager)는 단색광 고체촬상소자(CCD)일 수 있다. 일예로써, 광센서는 바이엘 형태(Bayer type) 또는 3칩 디자인(three-chip design)의 컬러 이미지 장치일 수 있다. 또 다른 예에서, 하나 또는 그 이상의 광원 및/또는 컬러필터들이 기판으로부터 컬러 데이터를 얻기 위하여 단색광 광센서와 함께 사용될 수 있다. 영역 스캔(area scan) 및 선 스캔(line scan) 광센서 모두 사용될 수 있다.

초점불량 결함과 노출 결함에 덧붙여서, 다른 형태의 결합들도 식별될 수 있다. 이러한 결합들은 피트(pit), 틈(void), 칩(chip), 균열(crack), 입자, 그리고 흠집을 포함한다.

본 발명에 따른 검사 시스템은 먼저 광원이 광을 기판으로 향하게 하도록 배열함으로써 작동되도록 한다. 제1편광필터는 광원과 기판 사이에 위치되고 광센서는 기판에서 반사되는 광을 수신하도록 배치된다. 제2편광필터는 기판과 광센서 사이에 위치되어 제1 및 제2편광필터가 서로에 대하여 선택된 상대적 각도에 놓이게 된다. 검사 시스템은 기판의 이미지를 캡처하기 위하여 사용되며, 비교 데이터는 만일 존재한다면 기판 상의 노출 및/또는 초점불량 결함의 존재를 식별하도록 이러한 영상으로부터 발생된다. 필요한 영상을 캡처하도록 편광필터들을 배열하는 것 은 제1 및 제2편광필터들 사이의 상대적인 각도를 유지하면서 소정의 검사각도에 대하여 제1 및 제2편광필터들을 회전시키는 것을 포함할 수 있다.

비교 데이터는 각각 캡처한 영상에 대한 차영상(differential image)을 1차 생성하고 각 차영상에 대한 평균 영상강도를 얻기 위해 전체 차영상에 대하여 각각의 차영상들의 화소밝기 차이를 평균함으로써 얻을 수 있다. 각 캡처한 영상의 평균 영상강도는 노출 또는 초점불량 결합 중 적어도 하나가 존재함을 결정하도록 소정의 문턱 값(threshold)에 대하여 구할 수 있다.

기판의 적어도 하나의 노출 및 초점불량 결합의 알고 있는 수준에 대한 광센서의 출력의 조정(calibration)은 적절한 노출 및 초점불량 결함 수준을 결정하도록 사용된다. 일 실시 예에서, 조정은 다수의 조정 기판의 영상을 캡처하는 것을 포함하고 각 영상은 알려진 정도의 노출 및 초점불량 결함에 좌우된다. 상기한 바와 같이, 차영상은 각 캡처 영상에 대하여 생성되고 차영상들의 화소밝기 차이는 평균 차영상 강도를 구하기 위하여 전체 차영상에 대하여 평균화된다. 알려진 정도의 노출 및 초점불량 결함을 가지는 각 캡처영상에 대한 평균 영상 강도가 기록된다. 초점불량 및/또는 노출 결합의 특정 정도 도는 크기를 나타내는 기록된 어떠한 평균 영상 강도를 선택하거나, 이러한 기록된 값들 사이에 삽입하거나 또는 단순히 제품에 대한 특정한 변경자(modifiers)들이 적용되는 시작점으로서 기록된 값들을 사용할 수 있다. 초점불량 및/또는 노출 결합에 대한 적절한 문턱 값을 정의하는 것은 전적으로 검사시스템의 사용자에게 달려있다.

차영상을 생성하는 것은 평균화된 영상을 얻기 위한 화소마다의 기준(pixel by pixel basis)에서 다수의 캡처 영상을 평균하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 평균화된 영상은, 화소밝기 값들의 배열(array) 또는 화소밝기 값 차이들의 배열로서 여겨질 수 있는 차영상을 생성하는 화소마다의 기준으로 각 캡처 영상에서 빼게 된다.

초점불량 및/또는 노출 결함들에 대한 기판의 검사는 피트들, 틈들, 칩들, 균열들, 입자들, 그리고 흠집들과 같은 다른 결함들에 대한 검사와 함께 동시에 검사될 수 있다. 이와 달리, 이러한 형태의 각각의 결함들에 대한 검사는 연속적 또는 시간이동 방법(time shifted manner), 즉 서로 충분히 떨어진 시간에서도 검사될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에서, 공간 패턴 인식(spatial pattern recognition; SPR) 기술과 같은 영상분석 기법은 기판 상의 층 경계를 식별하는 차영상을 분석하도록 사용될 수 있다. 상기한 것과 같은 층 경계들은 기판의 의도된 부분인 층들의 일부이거나 기판의 의도하지 않은 부분인 잔류물에 관련될 수도 있다, 즉 층들은 하나 또는 다른 형태의 오염물이 될 수 있다.

도 1은 90도 이외의 공칭 입사각을 가지는 본 발명의 이미징 시스템(imaging system)의 일 실시예의 개략도이다.

도 2는 실질적으로 90도의 공칭 입사각을 가지는 본 발명의 이미징 시스템의 일 실시예의 개략도이다.

도 3은 기판으로부터 반사된 반사광의 상대적인 성분들을 벡터(vector)형태 로 표시한 도면이다.

도 4는 적절히 배열된 분석기를 통과하기 전의 반사광의 상대적인 성분들을 보여주는 차트이다.

도 5는 적절히 배열된 분석기를 통과한 후의 반사광의 상대적인 성분들을 보여주는 차트이다.

도 6은 검사를 위한 검사 시스템의 설정방법을 도시한 흐름도이다.

도 7은 기판 검사 방법을 도시한 흐름도이다.

하기의 본 발명의 상세한 설명에 있어서, 본 발명의 일부를 구성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예들이 도해의 방식으로 도시되는 첨부도면들이 참조된다. 도면에서, 동일한 참조부호는 여러 도면에서 실질적으로 유사한 구성요소를 나타낸다. 이러한 실시예들은 당업자가 실시할 수 있도록 충분히 상세히 기술된다. 다른 실시예들이 활용될 수 있고 구조적, 논리적, 그리고 전기적 변경은 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않고도 이루어 질 수 있다. 따라서 하기의 상세한 설명은 (본 발명을) 제한하는 의도로 한 것이 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위와 이의 균등물에 의해서만 정의된다.

본 발명은, 기판의 표면으로부터 반사되는 빛의 편광의 변화를 측정함으로써 반도체 기판 상의 노출 및 초점불량 노출 결함들의 존재를 결정(판단)할 수 있는 방법과 장비를 포함한다. 이하 설명을 간결하게 하기 위하여 "초점불량(defocus)"이라는 용어는, 주어진 기판이 하나의 결함, 다른 결함, 또는 두 가지 결함 모두를 가지는 것으로 이해되어야 한다 할지라도, 노출 결함과 초점불량 결함 모두를 나타내는 것으로 사용될 것이다. 또한 "초점불량"이라는 용어는, 노출 및/또는 초점불량 결함과 유사한 특징적인 결과를 가지며 본 발명의 검사 시스템에 의해서 식별되거나 다른 방식으로 특징지워질 수 있는, 검사 중인 기판의 결함이나 부적절한 특징을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 일반적으로, 초점불량 결함은 편광 의존 특성이며, 즉 당업자가 초점불량 결함의 다른 양상들이 편광 변화의 성질과 범위에 영향을 미칠 수 있다는 점을 이해한다고 하더라도 초점불량 결함은 반사되는 빛의 편광 상태의 변화를 일으킬 것이다.

여기서 사용되는 "기판(substrate)"이라는 용어는 본 발명의 검사 시스템에 의해서 검사될 수 있는 물질이나 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 구체적으로, "기판"이라는 용어는, 다른 것들 중에서, 전체 웨이퍼, 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼, 패턴이 형성된 웨이퍼, 부분적으로 패턴이 형성된 웨이퍼, 전체 또는 부분적으로 패턴이 형성된 망가진 웨이퍼, 패턴이 형성되지 않은 망가진 웨이퍼, 그리고 필름 프레임, JEDEC 트레이, 아우어보트(Auer boat) 젤이나 와플팩(waffle pack)에 있는 다이(die), 종종 MCM으로 불리는 다중칩 모듈(multi-chip module)등을 포함 하는 임의의 형태의 그리고 임의의 지지 메커니즘 상의 톱질된 웨이퍼를 포함하되 이에 제한되지 않는 구조, 형태, 또는 재질의 반도체 웨이퍼를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "기판"과 "웨이퍼"라는 용어는 본 발명에서 혼용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 "매크로 결함"은 본질적으로 편광에 독립적인 기판에서 나타나는 의도하지 않은 모든 특성들을 포함할 것이다. 위에서 기술한 바와 같이, 매크로 결함이란 통상적으로 조각들, 균열, 피트들, 입자들, 흠집들 등으로 설명된다. 몇몇 경우에서는, 매크로 결함의 크기는 검사목적으로 사용되는 입사광의 파장에 근접할 수 있을 것이다. 이러한 경우, 매크로 결함은 반사되는 빛의 편광 상태에 영향을 줄 수 있다.

도1을 참고하면, 이미징 시스템(8)의 일 실시예는 조명기(10), 편광기(12), 분석기(14), 그리고 광센서(16)를 포함한다. 조명기(10)는 광이 광로(P)를 따라 실질적으로 소정의 편광각을 가지는 광만을 통과시키는 편광기(12)로 향하게 한다. 편광기(12)를 통과한 광은 이제 기판(S)으로 입사된다. 일 실시예에서, 기판(S)은 실리콘 웨이퍼 또는 그 위에 형성되는 구조를 가지는 웨이퍼의 일부분이다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 구조들은 기판(S) 상에 하나 또는 그 이상의 반도체 소자들을 형성한다. 다른 메커니즘들과 구조들도 기판들(S) 상에 형성될 수 있다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 광로(P)는 기판(S)에 대해서 수직하지 않은 입사각에 있다. 몇몇 실시예들에서, 조명기(10), 편광기(12), 분석기(14), 그리고 광학 센서(16)는 물론 대물렌즈들 등과 같은 다른 부속 광학 부품들이 기판(S)으로 입사되는 광의 각도를 변경시킬 수 있도록 장착된다. 시스템(8)에서 광의 입사각을 변경시키는데 유용할 수 있는 형태의 장착 메커니즘은 당업자에게 알려져 있으며, 시스템(8)의 광학부품들이 장착되는 장착 플레이트(들)를 포함할 수 있으며, 이 장착 플레이트(들)는 하나 또는 그 이상의 액추에이터들이 될 수 있는 회전 수단에 의해 회전된다. 입사각은 (도시한 바와 같이) 반드시 고정되거나 각각의 제품 설치를 위해 변경될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 입사각은 필요에 따라 검사 중에 변경될 수 있다.

조명기(10)는 광대역 백색광, 고정된 파장 출력을 가지는 레이저, 다파장(multiple wavelength)을 출력하도록 배열되는 레이저, 또는 광이 광로(P)를 따라 향하게 하도록 배열되는 다수의 레이저를 포함하는 임의의 유용한 형태의 것이 될 수 있다. 조명기의 필요한 (광의) 세기는 시스템(8)이 지향하는(적용되는) 응용장치에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 응용장치에서는 높은 세기(고조도)의 조명이 필요하지만, 이와 반대로 다른 응용장치에서는 상대적으로 낮은 세기(저조도)가 필요하다. 조명기(10)가 실질적으로 일정한(constant) 출력을 제공하도록 배열되거나 시스템(8)에서 기판(S)의 움직임을 정지시키도록(so as to freeze) 섬광을 터뜨리도록 배열됨으로써 기판(S)의 이미지들을 신속하게 캡처할 수 있다.

기판(S)으로 입사된 광은 반사되고, 이 반사광은 편광기(12)와 유사한 편광 광학 요소가 되며 소정의 편광각을 가지는 광만을 통과시키는 분석기(14)에 입사된다. 분석기(14)를 통과한 광은(what이 불분명합니다) 광센서(16)에 입사되는데, 이 광 센서(16)는 기판(S)의 영상을 캡처한다. 선 스캔이나 시간지연 적분이미징(time delay integration imaging; TDI) 장치 또는 CMOS 광센서 어레이(array)와 같이 그레이 스케일(gray scale) 또는 컬러 기반(color basis)인 화소밝기 값의 2차원 어레이를 생성할 수 있는 어떤 장치라도 사용될 수 있지만, 일 실시예에서 광센서(16)는 CCD(charge-coupled device)와 같은 2차원적인 전자 광센서다. 일 실시예에서, 광센서(16)는 단색광 광학 센서이고 화소의 광센서의 2D 어레이의 각 화소는 화소들이 함께 기판(S)의 영상을 나타내는 0 내지 256의 계조값을 기록한다. 단색광 광센서가 사용될 경우, 하나 또는 그 이상의 컬러필터(18)가 조명기(10)와 컬러필터가 대응하는 파장의 범위 내의 광만을 통과시키는 광센서(16) 사이의 광로(P)에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 광센서는 베이어 형태의 컬러 광센서 또는 각각 별도의 색상에 대한 전용이 되는 별도의 센서들, 예를 들면 적색용 하나의 센서, 적색의 하나의 센서, 그리고 녹색용 하나의 센서를 가지는 3칩 컬러센서가 될 수 있다.

당업자는 본 발명에서 설명하는 시스템(8)의 기본 구성요소들이 광학 필터들, 렌즈들, 거울들, 지연기들(retarder), 그리고 변조기들(modulator)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 광학 구성요소들과 결합하거나 그렇지 않게 사용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명을 실시하기에 적합할 수 있는 수 있는 하나의 검사 시스템은 뉴저지 주, 플랜더스의 루돌프 테크놀로지스 인코포레이티드에 의해 WaferView™라는 상표로 판매되고 있다. 또한, 시스템(8)은 다중 기능을 수행하도록 배열될 수 있고, 이러한 다중기능은 동시에 또는 임시적으로 간격을 두고 배치된 장치들 내에서 수행된다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 시스템(8)은 초점불량 결함에 대한 검사는 물론이고 매크로 결함에 대한 검사하도록 개조될 수 있다. 또한 시스템(8)은 초점불량 결함에 대한 검사에 이어 매크로 결함에 대한 검사를 수행하도록 또는 그 반대로 수행하도록 배열될 수 있고, 두 가지 검사를 동시에 수행될 수도 있다.

컬러필터(18)는 도 1에 개략적으로 도시된 시스템(8)에서 사용될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 컬러필터(18)가 편광기(12)와 기판(S) 사이, 기판(S)과 분석기(14) 사이, 조명기(10)와 편광기(12) 사이, 또는 분석기(14)와 광센서(16) 사이에 놓일 수 있다. 일 실시예에서, 컬러필터(18)는 당해 기술 분야에서 알려진 형태의 필터휠(filter wheel)이 될 수 있으며, 컬러필터 그룹 중 하나는, 컬러 필터들(18)이 광로(P)를 가로질러 선택적으로 위치되도록 광로(P)에 위치되는 회전휠에 부착된다. 다른 실시예에서, 제거 가능한 필터 홀더가 광로(P)에 위치됨으로써 다른 컬러 필터들이 광로(P)에 놓일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 고정된 컬러필터가 광로(P)에 장착될 수 있다. 소정 파장 또는 소정 범위의 파장들을 선택적으로 통과시키기에 적합한 어떠한 필터 매체 또는 메커니즘이라도 컬러필터로써 사용될 수 있음을 이해하여야 한다.

어떤 실시예들에서는 소정의 컬러채널(color channel)에 대한 광센서(16)의 출력을 분리 하는 것이 바람직하며, 여기서 "컬러채널"이란 소정의 파장 또는 소정 범위의 파장들로 정의된다. 위에서 제시된 바와 같이, 컬러채널의 분리는, 컬러필터를 사용하거나, 3칩 광센서와 바이엘 광센서가 하는 것과 같이 직접적으로 각각의 컬러채널을 구별할 수 있는 능력을 갖춘 컬러 광학필터를 사용하거나, 또는 미리 선택한 범위의 파장 내의 빛을 출력하는 조명기(10)를 사용함으로써 성취될 수 있다. 어떤 기판(S)에서는 임의의 파장 또는 색상을 부분적으로 또는 전체적으로 투과시킬 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 예에 불과하지만, 주어진 기판(S)이 475nm 부근에 집중되는 파장을 가지는 청색 입사광의 대부분을 투과시키거나 파괴적으로 간섭하지만, 기판(S)에 입사되는 700nm 부근에 집중되는 파장을 가지는 적색광의 많은 부분을 반사할 수도 있다. 본 예에서, 그러므로 광센서(16)로 입사되는 적색 광에 의해 야기되는 광센서(16)의 신호 출력을 사용할 수 있도록 유용할 것이다. 각각의 컬러채널에 관련된 데이터의 사용하는 것은 어떤 특성들이 시스템(8)의 검사에서 검사되는 지에 달려있다. 어떤 실시예들에서는, 제품들로 알려진, 반도체 기판들은 이미 알려진 방식대로 빛을 반사하는 특성을 가지는 경향이 있을 것이고, 이에 따라, 주어진 제품의 검사를 최적화하도록 그 제품에만 특정적으로 검사 시스템(8)이 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 여기서 검사 시스템(30)은 광이 편광기(36), 필터(40)(선택사항), 그리고 빔스플리터(beam splitter)(42)를 통하여 광로(P)를 따라 실질적으로 수직하게 배치되어 있는 기판(S)로 향하게 하는 조명기(32)를 포함한다. 광로(P)에 있는 기판(S)으로부터 반사되는 빛은 빔 스플리터(42)에 의해 필터(40)(선택사항)와 분석기(38)를 통과하여 광센서(34)로 향한다. 시스템(8, 30)들은, 빔 스플리터(42)의 존재와 입사각의 차이를 별도로 하고, 실질적으로는 동일하다. 본 실시예에서 광로(P)는 기판(S)에 대하여 실질적으로 수직하다.

초점불량이 기판(S)에 형성된 기하학적 구조를 변경시키는 것과 같이 초점불량이 기판(S)의 반사도를 변화시킬 것으로 관측되었다. 기판(S)의 반사도를 변경시킬 다른 인자들은 다른 필름층의 성질들과 파장, 편광, 그리고 기판에 입사되는 입사광의 각도이다. 본 발명의 여러 실시예들에 따른 검사시스템, 예를 들면 시스템(8 또는 30)을 사용함으로써 초점불량으로부터 야기되는 반사도 변경을 구별할 수 있고 신속하고 신뢰할 수 있는 방법으로 그렇게 할 수 있다.

일반적으로, 조명기들(10, 32)로부터 출사되는 광은 편광기(12, 36)에 의해 소정 각도(P)로 편광되어 특정 각도(θ)로 기판(S)으로 입사된다. 반사시, 기판(S)은 입사광의 편광상태를 이의 수많은 특징과 관련하여 변경시킬 것이며 특히 초점을 흐리게 할 것이다. 이러한 편광의 변경에 의해, 기판(S)에서의 초점 불량 결함과 관련된 정보를 얻을 수 있다. 반사광은 분석기(14)를 통과하고 광센서(16)에 입사된다. 이하에서 자세하게 기술된 바와 같이 배열될 때, 분석기(14)는, 광센서(16)로부터 얻은 데이터가 반사광의 진폭과 편광변화에 관련된 정보, 특히 기판(S) 상의 초점불량의 존재에 관련된 정보를 확실히 포함하는데 도움을 준다.

일 실시예에서, 가까운 장래에 검사 문제에 대한 가장 간단한 해결책을 종종 제공하는 것처럼 기판(S)에 입사된 광은 편광기들(12, 36)에 의해 선형적으로 편광된다. 다른 실시예들에서는 입사광은 필요에 따라 타원형 또는 원형으로 편광된다. 분석기들(14, 18)을 편광기들(12, 36)에 대해 각도(A)로 설치함으로써, 광센서들(16, 34)에 도달하는 광이 변조될 수 있다. 편광기들(12, 36)과 분석기들(14, 18) 사이의 각도는 P-A로 주어진다.

도 3을 참조하면, 일반적으로, 광이 기판(S)로부터 반사될 때, 입사광(Ep)의 일부는 입사광의 다른 부분과 다르게 반사될 것이다. 입사광(Ep)의 일부는, 도 3에 도시된 바와 같이, E1과 E2에서의 편광에서 어떠한 상당한 변경 없이 기판(S) 표면상의 편광 독립적인 특징들로부터 반사된다. 반도체 기판(S)에서 발견될 수 있는 이러한 특징들의 예는, 칩들, 균열들, 흠집들, 피트들, 빈 공간들 그리고 입자들과 같이 기판(S)에서 밝고 어둡게 나타나는 결함들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 반사된 입사광(E3)의 다른 부분은 입사광의 극성(polarity)을 변경시킬 수 있도록 배열된 기판(S)에 형성된 편광 의존성 특징들로부터 반사된다. 반도체 기판(S)에서 발견되는 편광의존 특징들 또는 구조들의 예는 선 구조들, 도체들, 연결선들, 비아들(vias), 그리고 스트리트들(street)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 기판(S)의 표면에서 반사 되는 입사광의 또 다른 부분은 반사광의 편광을 변경시키고 초점불량 결함에도 좌우되는 특성들 또는 구조들에 의해 반사된다. 광(E4)은 E3과 다른 편광 상태를 가진다. 광(E4)을 반사시키는 구조들은, 그 크기가 광(E4)의 세기에 영향을 미치게 할 초점불량들에 좌우된다는 사실을 제외하고, 상기한 광(E3)이 반사되는 공칭구조(nominal structure)와 구조적으로 비슷하거나 동일하게 될 수 있다.

도 4를 참조하면, 분석기(14, 38)들을 통과하지 않는 광에 대하여, 반사광(E3, E4)의 세기 사이에 약간의 대비(contrast)가 있음을 알 수 있다. 이해할 수 있는 것처럼(As can be appreciated), 이러한 환경들에서는 초점불량을 식별하기 어렵다. 그렇지만, 일단 반사광(E1, E2, E3, 그리고 E4)이 광신호들(E`1, E`2, E`3, 그리고 E`4)를 얻기 위해 적절하게 배열된 분석기들(14, 38)을 통과하면, 광신호들(E`3, E`4) 사이의 대비 수준은 초점불량의 존재와 관련한 유용한 정보를 얻는데 충분하다. 그림 5를 보라.

일 실시예에서, 편광기(12)와 분석기(14) 사이의 각도(P-A)는 실험적으로 결정된다. 이제 도 6을 참조하면, 검사를 위해 (검사) 시스템(8)에 시험기판(S)을 위치시킴과 동시에(단계 50), 일 실시예에서 스트로보 조명기가 되는 조명기(10)는 광량의 세기출력의 최상단에 가까운 것이 바람직하지만 적당한 세기의 소정의 광량 수준(단계 52)으로 설정된다. 조명기 또는 광원(10)에서 출사된 광(Ep)은 편광기(12)를 통해 기판(S)으로 향한다. 다음, 편광기(12)는 각도(P)로 설정된다(단계 54). 일 실시예에서, 편광기(12)는 기판(S)에 존재하는 어떤 선형구조에 실질적으로 수직한 방향으로 각을 이루도록 향하게 된다. 이해된 바와 같이, 기판(S)은 기판 위에 형성된 (임의의 완성된 상태의) 반도체 소자를 가지는 반도체 웨이퍼인 경우 그러한 구조는, 항상 그렇지는 않지만, 전형적으로 현저한 선형 특성을 가진다. 반사광(E1, E2, E3, 그리고 E4)은 광센서(16)에서 광신호들(E`1, E`2, E`3, 그리고 E`4)를 얻기 위해 분석기(14)를 통과한다. 예를 들면, 기판(S)에 있는 선형구조들에 대한 식별가능한 방향성이 없거나 기판(S)이 그 위에 형성된 선형 구조들을 가지지 않는 경우에, 임의의 각도(P)는 편광기(12)에 대하여 선택될 수 있다.

다음으로, 분석기(14)는, 본 출원과 함께 소유되며 참조에 의해 본 출원에 합체되는 미국합중국 특허 제6,324,298호, 제6,487,307호와 제6,826,298호에 기재된 매크로 또는 편광 독립적인 결함들에 대한 기판(S)을 검사할 수 있도록 충분한 광량이 광센서(16)에 도달하도록 각도(A)로 회전된다(단계 56). 분석기(14)는, 광량(illumination)이 결함들에 대한 가판(S)의 검사를 허용할 뿐 아니라, 잘못된 긍정적인 결함과 누락된(missed) 결함들과 같은 중대한 오류들이 검사에서 발생되지 않도록 시스템(8)의 엔드 유저를 만족시키기에 충분한 품질의 검사를 허용하는 신호대 잡음비와 함께 검사될 수 있을 때 정확한 각도(A)에 있는 것으로 생각될 수 있음을 주의하라. 시스템(8)의 신호대 잡음비는 기지의 방식으로 광센서(16)의 출력을 분석함으로써 결정된다.

일단 편광기(12)와 분석기(14)가 위치하는 각도들(P와 A)이 알려지면, 편광기와 분석기는, 실질적으로 일정한 편광기와 분석기(P-A) 사이의 상대적인 각도를 유지하면서, 일련의 검사각도들을 통하여 상기한 광신호들(E'3 및 E4) 사이의 필요한 대비(contrast)를 제공하는 기판(S)에 대한 소정의 각도 위치로 함께 회전된다(단계 58). 편광기(12)와 분석기(14)가 회전하는 동안, 광센서(16)에 입사되는 입사광 세기가 기록된다. 광센서(16)에서의 광의 세기는 편광기(12)와 분석기(14)의 회전하는 각 검사각도들 또는 위치들의 각각에 대하여 기록된다. 일 실시예에서, 편광기(12)와 분석기(14)는 더하거나 덜 연속적인 방식으로 회전되며, 편광기와 분석기의 위치와 광센서(16)에서의 광 세기는 편광기와 분석기의 회전을 조금씩 증가시키면서 기록된다. 편광기와 분석기가 회전하는 동안 구한 데이터에 대한 분석은 반사광(E3, E4) 사이의 대비에 대한 최적의 검사각도 또는 편광기와 분석기에 대한 위치를 식별하도록 실시된다.

각도들(P와 A)에 대한 최적의 설치를 확인하기 위한 과정은 수동으로 이루어지고, 여기서 시스템(8)의 사용자는 광센서(16)가 최적의 각도(P-A)를 결정하기 위한 적절한 형태의 컴퓨터(C)에 의해 처리되는 영상 데이터를 기록하면서 선택된 각도 범위에서 편광기(12)와 분석기(14)를 회전시킨다. 이와 달리, 바람직하게는, 편광기(12)와 분석기(14)는 다양한 각도들(P-A)에서 광센서(16)로부터의 데이터를 기록하는 동안 상기한 컴퓨터가 그 회전을 제어하도록 자동화된다. 편광기들과 분석기들의 자동화는 당업자에게 이미 잘 알려져 있다. 위에서 제시된 바와 같이, 편광기와 분석기 사이의 최적의 각도(P-A)를 결정 하는 과정은 여러 번 반복될 필요가 있고 단계 전후는 바로 아래에서 설명된다. 예를 들어, 한 번에 전체의 조정(calibration)/설치 과정이 끝나면, 결과적인 시스템 설치가 최적의 상태인지를 결정하기 위해 여러 번에 걸쳐 전체의 조정(calibration)/설치 과정을 수행하는 것이 유용할 수 있다.

시스템(8)이 도 6에 기술된 바와 같이 적절히 설치되면, 초점불량 결함에 관한 검사, 필요하다면 다른 결함에 대한, 검사가 수행될 수 있다. 그렇지만, 먼저 시스템(8)이 조정되어야 (calibrated)한다. 조정은 초점노출 매트릭스(focus exposure matrix, FEM) 웨이퍼를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. FEM은 다수의 패턴들이나 구조들이 형성되며 각각 다른 초점 위치와 노출시간을 가지는 기판이다. FEM은 통상 반도체 소자 생산을 위한 사진식각 도구를 조정하기 위한 부품으로 만들어진다. 이 FEM은 초점위치와 노출의 변화에서 야기되는 기판 상에 형성되는 패턴들 또는 구조들 내의 구조적인 변화를 포함한다. FEM에서 얻어진 초점불량과 노출 데이터는 기판(S)을 검사하는 동안에 비교자료(comparator)로서 사용된다. FEM에 형성된 패턴들은 검사 중에 있는 기판(S)에 형성된 것들과 다를 수도 있으나, 바람직하게는 같다.

초점불량 데이터를 얻는 방법은 검사를 목적으로 하는 것과 조정(calibration)을 목적하는 것이 실질적으로 같을 때, 조정을 목적으로 하는 초점불량 데이터를 얻기 위한 방법은 검사 과정의 일부로서 설명될 것이다. 조정과 검사 과정의 차이점들은 적절한 시기에 기술될 것이다.

검사 도중, 검사대상이 되는 형태의 기판(S)이 기지의 방법으로 검사시스템(8)의 광학장치들에 대하여 기판(S)을 상대적으로 이동시키는 웨이퍼 지지대 또는 상판(도시되지 않음)에 안착된다. 기판들(S)(제품 또는 FEM)은 몇몇 실시예들에서는 낱낱이 검사된다. 기판(S)이 반도체 소자들이 형성되는 웨이퍼가 되는 일 실시예에서, 기판(S)의 검사는 다이(die) 수준 기준에서 수행되는데, 이는 즉, 기판(S)에 있는 각각의 다이의 영상들이 센서(16)에 의해 영상화되고 이러한 영상들은 이하에서 설명되는 바와 같이 처리된다. 다른 실시예들에서, 검사는 시야(field of view) 기준에서 수행된다. 시스템(8)의 광학계는 그 크기가 개별적인 다이 또는 개별적인 스텝퍼 촬영과 다를 수 있는 시야의 영상을 캡처하도록 배열될 것이다. 시스템(8)의 시야가 개별적인 다이보다 작으면, 다중 시야를 조합하여(stitched) 개별 다이의 합성 영상을 생성할 수 있다. 동일한 조합 기술은 전체 스텝퍼 촬영된 합성 영상을 형성하도록 사용될 수 있다. 합성이미지를 형성하는 조합 영상은 본 발명의 기술 분야에서 널리 알려진 기법임을 이해하여야 한다.

시야가 개별적인 다이 또는 스텝퍼 촬영보다 더 큰 다른 실시예들에서, 결과 영상들은 하나 또는 그 이상의 다이 또는 스텝퍼 촬영들을 보여주도록 절단(cropped)될 수 있다. 일반적으로, 제2스텝퍼 촬영에 의해 생성된 그러한 다이가 불량이 될 수 있는 반면 1스텝퍼 촬영에 의해 생성된 그러한 다이가 수용 가능한 것처럼 별도의 스텝퍼 촬영들로부터 다중의 다이를 포함하도록 더 큰 영상을 절단하지 않는데 유용하다. 영상의 절단(cropping)은 본 발명의 당업자에게 잘 알려진 기법이다.

또 다른 실시예에서, 기판(S)의 검사는 전체 기판(S)의 영상을 먼저 캡처함으로써 달성된다. 기판(S)이 상대적으로 작다면, 영역스캔 원리(area scan principle)에 따라 작동하는 시스템(8)을 사용하여 캡처될 수 있다. 기판이 영역스캔 시스템(8)의 시야 보다 큰 경우, 기판(S)의 다중영상들은 상기한 바와 같이 구하고 조합될 수 있다. 조합(stitching)은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 영역스캔 형태의 검사 시스템(8)은 물론 선 스캔 형태와 함께 사용될 수 있다.

적절한 편광기/분석기 각도(P-A)가 상기한 바와 같이 얻어지면, 기판(S) 상의 개별 다이의 영상들은 광센서(16)에 의해 캡처된다(단계 60). 도 7을 참조하라. 이하에서 설명되는 조정(calibration) 및 검사과정은, 다른 기준들이 사용될 수 있는 것으로 이해될 수 있지만, 다이별 기준에서 수행되는 것으로 설명될 것이다. 영상화되는 기판(S) 상의 다이는 다이가 모델을 구성하는 칩들, 균열들, 피트들, 색상 변화, 입자들 등과 같은 결함들로부터 충분히 자유로움을 결정하는 사용자에 의해 선택될 수 있다. 이러한 결정은 전적으로 시스템(8)의 사용자에게 달려있고 기판(S)에 있는 제품의 성질과 의도된 용도에 따라 크게 변할 수 있다. 예를 들어, 그 위에 형성된 반도체 소자들을 가지며 심장박동조절장치(pacemaker)에서 사용하고 의도된 기판(S)을 검사하는 사용자는 모델을 생성할 목적으로 사용되는 다이 상의 결함들의 수와 관련하여 매우 엄격한 기준을 적용하려고 할 것이다. 반대로, 그 위에 형성된 반도체 소자들을 가지며 값싸게 사용하고 필연적인 1회용 제품으로 의도된 기판을 검사하는 사용자는 모델을 생성하기 위해 사용되는 다이 내의 더 많은 수의 결함들을 받아들이려 할 것이다. 간략히 말하면, 무엇이 모델 생산할 목적으로 위한 '좋은' 다이인지에 대한 시스템(8)의 사용자의 판단에 달려있다. 기판(S) 상의 모든 '좋은' 다이의 영상들이 모델을 생산할 목적으로 얻어질 수 있다고 상상할 수 있는 반면, 통계적으로 상당한 수의 '좋은' 다이 뿐이며, 이 숫자는 '좋은' 다이의 전체 수보다 일반적으로 작고 약 10-15 정도이다. 최소한, 무작위하고 상대적으로 비파괴적인 결함들의 적절한 수(modest number)보다 많지 않은 수를 가지는 다이가 작은 값으로 선택되어야 하고, 이러한 다이의 통계적으로 상당한 샘플이 샘플링된다면, 무작위 결함들은 검사에 상당한 영향을 주지 않게 될 것이며, 이는 크고 무작위가 아닌 결함들이 검사 과정을 더욱 왜곡시키려 할 것으로 이해된다.

자동화된 방법들은 유용한 모델을 얻기 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(8)을 제어하는 컴퓨터(C)가 통계적으로 상당한 수의 다이를 무작위로 선택하고 그 영상을 캡처할 수 있다. 이러한 영상들은 모델을 형성하는 개별 영상들을 검사하는 데 사용되는 모델을 형성하도록 사용된다. 선택된 다이가 사용자가 선택한 기준 하에서 결함이 있는 것으로 발견된 경우, 결함 영상은 무작위로 선택된 다른 다이의 영상으로 교체될 것이다. 이 과정은 적절한 모델이 생성될 때까지 반복될 것이다. 수동 또는 자동으로 생성된 모델들이 변화되지 않는 상태로 있을 것이며, 즉 시간에 따라 변하지 않거나 검사가 진행되는 동안 모델에 새로운 좋은 다이를 추가함으로써 시간이 지남에 따라 변경될 수 있다.

"모델"이란 용어는 다른 당업자에게 다른 의미들이 될 수 있듯이, 여기에서 사용된 것처럼 "황금 다이"(golden die) 또는 "황금 참조"(golden reference)라는 용어가, 그 구성 화소들이 다수의 다이의 화소값의 대응 화소값들을 합하고 이러한 값들의 평균을 구함으로써 얻어진 세기 값들을 가지는 영상을 설명하도록 사용된다는 점이 명확하게 될 것이다. 따라서 황금 다이는 단지 평균화된 다이의 영상일 뿐이다. "모델"이라는 용어는 "황금 다이" 또는 "황금 참조"라는 용어보다 더 넓고, 어떤 경우에는 황금 다이 또는 황금 참조 정보를 합체하거나 사용하지 않을 것이다.

황금 다이는 초점불량 검사(단계 62)의 일 실시예에서 사용된다. 유사하게, 황금 다이는 매크로 결함 검사에서 사용되는 모델 용 기준의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 그러나 일반적으로 매크로 결함 검사에서 사용되는 모델들은 영상 내의 각 화소에 대한 화소밝기 문턱값을 정의함으로써 단순한 황금 다이를 넘어선다. 매크로 결함 검사에서, 만약, 계산에서 화소밝기 값들이 문턱값에 의해 정의된 범위 밖에서 발견된다면, 그 화소들은 결함이 있는 것으로 여겨진다. 문턱값 자체는 황금 다이로부터 계산된 표준편차만큼 단순한 수 있으나, 기판(S)의 다양한 특성들, 변형들 및 특징들과 여기에 형성되는 제품에 적용되는 사용자지정 기준(criteria)을 고려한 가중 인자들을 자주 포함한다. 결함 검사용으로 사용되는 모델들은 무수한 방법으로 형성될 수 있으며 임의의 방식에서 황금 다이에 기초할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있고, 결과적인 검사를 야기하는 매크로 결함 검사 모델들용의 유일한 요건은 시스템(8)의 사용자를 만족시키게 하는 것으로 이해되어야 한다. 매크로결함 검사가 수행되어야 할 경우, 이러한 검사를 위한 적절한 모델은 황금 다이가 생성되는 동일한 시간보다 많거나 적인 시간에 얻어질 수 있다(단계 64). 화살표(65)로 나타낸 바와 같이, 어떤 예에서는 모델의 형성을 위해 황금 다이정보를 이용할 수 있다. 모델이 생성되면, 순차적으로 캡처된 영상들이 결함들을 식별하기 위해 모델과 비교된다(단계 72).

전 단계에서 얻어진 황금 다이 영상은 초점불량 결함을 위한 검사 동안에 캡처된 영상들의 배경을 제거하도록 사용되어, 그 결과 차영상으로 참조되는 것이 된다(단계 66). 차영상은 황금 다이 영상의 개별적인 대응 화소값과 검사 중인 다이의 영상 사이의 차이들로 구성된다. 양, 음, 또는 영일 수 있는 차영상을 구성하는 화소밝기 값들은 합해지고 전체 차영상에 대하여 평균화된다(단계 68). 결과적인 평균값들은, 평균화된 값들이 시스템의 사용자에 의해 설정된 소정의 문턱값을 넘는지를 판단하기 위하여 FEM을 검사함으로써 구한 비슷한 평균들과 비교된다. 어떤 실시예들에서, FEM파생 (FEM-derived) 차영상 평균값들이 수용 불가능한 수준의 초점불량 결함들이 다이에 존재하는지를 판단하기 위하여 검사파생(inspection derived) 차영상 평균값들과 직접 비교될 수 있다.

당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 편광기(12)와 분석기(14)는 서로 각을 이루며 배열되어 실질적으로 모든 광의 경로를 방해하거나 모든 광의 경로를 허용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 편광기(12)와 분석기(14)는 서로 각을 이루며 배열되어 이를 통해 실질적으로 모든 광(E1, E2)의 경로를 방해할 수 있다. 본 실시예에서 그리고 기판(S)이 반사광의 편광상태에 영향을 미치지 않는 경우에서, 광센서(16)는 실질적으로 어떠한 영상도 기록하지 않을 것이다. 그러나 극성을 변경하는 특성들의 존재가 기판(S) 상에 존재하고 초점불량 결함들의 적어도 어느 정도는 전형적으로 존재하므로, 광(E1, E2)은 광센서(16)로 입사될 것이다.

분석기(14)에 대한 편광기(12)의 각 위치선정은, 다른 인자들이 사용될 수 있을지라도, 광원(12)의 성질, 광학계의 물리적 특성들 등을 포함하지만 이에 한정되는 않는 검사되는 기판(S)의 성질에 주로 의존한다. 일 실시예에서, 편광기(12)의 편광각은 검사되는 기판(S) 상에 존재하는 선형 구조들에 대해 약 45°이다. 따라서 어떤 실시예들에서는, 분석기(14)의 편광각은 검사되는 기판의 성질에 따라 달라질 수 있음을 인지하여야 한다.

어떤 실시예들에서, 다중스캔 검사가 기판(S) 상의 결함의 존재를 판단하기 위해 사용될 것이다. 일 실시예에서, 제1통과는 매크로 결함검사를 하기엔 불충분한 광을 통과시키는 설정(setting)에서 편광기(12)와 분석기(14)에 의해 수행된다. 이러한 제1통과는, 오로지 초점불량 결함 또는 노출 결함들이 기판의 영상화된 영역 내, 일반적으로 하나 또는 그 이상의 다이 또는 스텝퍼 촬영 내에 존재하는지 판단하도록 의도된다. 제2통과는 칩들, 균열들, 입자들, 빈 공간들, 그리고 흠집들과 같은 매크로 결함을 발견하는데 포함되며 많은 양의 광이 이를 통해 통과되도록 방식으로 배열된 편광기(12)와 분석기(14)에 의해 수행된다.

다른 실시예에서, 시스템(8)은 기판 상의 박막의 두께가 변하는지 또는 박막이 존재하는 지를 검출하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로세싱(processing) 단계 후에 원치 않는 잔류필름이 기판(S)의 전체 또는 부분에 남아있을 수 있다. 적절히 배열함으로써, 기판(S)의 차영상들은 잔류 필름의 의치와 범위를 식별할 것이다.

결론

본 발명은 일정한 형태로 도시되었지만, 당업자에게는 이에 제한되지 아니하고 본 발명의 범위로부터 벗어나지 아니한 채 다양한 변화 및 개조가 가능하다. 따라서 첨부된 청구항은 본 발명의 범위와 합치하는 방식으로 넓게 해석되는 것이 적절하다.

Claims

광이 기판으로 향하도록 배열되는 광원;

상기 광원과 상기 기판 사이에 위치되는 제1편광필터;

상기 기판으로부터 반사되는 광을 수신하도록 배열되는 광센서; 및

상기 기판과 상기 광센서 사이에 위치하는 제2편광필터를 포함하고,

상기 제1 및 제2편광필터는 서로 각도를 이루도록 배열되어 상기 광센서에 의해 캡처 영상의 영상 강도는 상기 기판 상의 편광 의존 결함들의 존재와 적어도 부분적으로는 관련되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 결함들을 식별하기 위한 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광원은 섬광 광원(strobing light source)인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광원은 레이저와 백색광원으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 단색광 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 각각 다른 공칭(nominal) 파장 출력을 가지는 다수의 레이저임을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광센서는 컬러 광센서인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 컬러 광센서는 결합되는 컬러필터를 가지는 단색광 광센서, 바이엘 형(Bayer-type) 컬러 광센서, 및 3칩형(three-chip type) 컬러 광센서로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광원과 상기 광센서 사이에 위치되는 적어도 하나의 광학 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템
제 1 항에 있어서, 상기 광센서는 피트들(pits), 빈 공간들(voids), 칩들(chips), 균열들(cracks), 입자들(particles), 및 흠집들(scratches)로 이루어진 그룹에서 선택되는 결함들을 식별할 수 있도록 충분한 품질의 영상을 캡처하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광센서는 영역 스캔 광센서와 선 스캔 광센 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광원은 상기 기판이 상기 검사 시스템에 대하여 이동하는 속도와 적어도 부분적으로 연관되는 속도(at a rate)로 기판을 조명하는 스트로브(strobe)인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 편광의존 결함들은 초점불량 결함들과 노출 결함들로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
광이 기판으로 향하도록 배열되는 광원;

상기 광원과 상기 기판 사이에 위치되는 제1편광필터;

상기 기판으로부터 반사되는 광을 수신하도록 배열되는 광센서; 및

상기 기판과 상기 광센서 사이에 위치되는 제2편광필터를 포함하고, 상기 제1 및 제2편광필터는 서로 각도를 이루도록 배열되어 상기 광센서에 의해 캡처하다 영상이 적어도 제1형태 및 제2형태의 결함들을 동시에 식별하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 상의 결함들을 식별하기 위한 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 식별된 상기 제1형태의 결함은 적어도 초점불량 결함들과 노출 결함들로 구성된 그룹 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 식별된 상기 제2형태의 결함은, 만일 있다면, 기판 상의 피트들, 빈 공간들, 칩들, 균열들, 입자들, 및 흠집들로 구성된 그룹 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광원은 섬광 광원(strobing light source)인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광원은 레이저와 백색광원으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 단색광 레이저인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 레이저 광원은 각각 다른 공칭(nominal) 파장 출력을 가지는 다수의 레이저들인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광센서는 컬러 광센서인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 컬러 광센서는 결합되는 컬러필터를 가지는 단색광 광센서, 바이엘 형(Bayer-type) 컬러 광센서, 및 3칩형(three-chip type) 컬러 광 센 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광원과 상기 광센서 사이에 위치되는 적어도 하나의 광학 컬러 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광센서는 영역 스캔 광센서와 선 스캔 광센 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 광원은 상기 기판이 상기 검사 시스템에 대하여 이동하는 속도와 적어도 부분적으로 연관되는 속도(at a rate)로 기판을 조명하는 스트로브(strobe)인 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
광이 기판으로 향하도록 배열되는 광원; 상기 광원과 상기 기판 사이에 위치되는 제1편광필터; 상기 기판으로부터 반사되는 광을 수신하도록 배열되는 광센서; 및 상기 기판과 상기 광센서 사이에 위치되는 제2편광필터를 포함하는 검사 시스템을 제공하는 단계;

상기 제1 및 제2편광 필터를 서로에 대하여 선택된 상대 각도로 배열하는 단계;

상기 기판의 영상들을 캡처 단계; 및

상기 기판 상의 노출 결함 및 초점불량 결함 중 적어도 하나의 존재를 식별 하기 위해 상기 영상들로부터 비교 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노출 및 초점불량 결함들에 대하여 기판을 검사하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 선택된 상대 각도를 유지하면서 상기 제1 및 제2편광 필터를 검사 각도로 함께 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 25 항에 있어서, 상기 영상을 처리하는(processing) 단계는

각 캡처 영상에 대한 차영상을 생성하는 단계;

각 차영상에 대한 평균 영상 세기를 구하기 위해 각각의 차영상들의 화소밝기 차이들을 전체 차영상에 대하여 평균하는 단계; 및

상기 기판 상의 노출 결함 및 초점불량 결함들 중 적어도 하나의 존재를 판단하기 위해 소정의 문턱값(threshold)에 대한 각 캡처 영상의 평균 영상 세기를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 25 항에 있어서, 기판의 노출결함 및 초점불량 결함들 중 적어도 하나의 기지의 수준에 대한 상기 광센서의 출력을 조정(calibrating)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 28 항에 있어서, (상기) 조정 단계는

각 영상이 초점불량 결함 및 노출 결함의 기지의 정도에 좌우되는 조정(calibration) 기판의 다수의 영상을 캡처 단계;

각 캡처 영상에 대한 차영상을 생성하는 단계;

평균 영상 세기를 얻도록 상기 차영상들의 화소밝기 차이들을 전체 차영상에 대하여 평균하는 단계; 및

노출불량 결함 및 초점불량 결함의 기지의 정도를 가지는 각 캡처 영상에 대한 평균 영상 세기 값들을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 27 항에 있어서, (상기) 차영상을 생성하는 단계는, 평균화된 영상이 차영상을 생성하기 위하여 화소마다의 기준(pixel by pixel basis)에 따라 각 캡처 영상에서 차감되는 평균화된 이미지를 얻기 위해 화소마다의 기준에 따라 다수의 캡처 영상을 평균화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 25 항에 있어서, 피트들, 빈 공간들, 칩들, 균열들, 입자들, 및 흠집들로 구성되는 그룹에서 선택된 결함들에 대한 각 캡처 영상을 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 31 항에 있어서, 피트들, 빈 공간들, 칩들, 균열들, 입자들, 및 흠집들로 구성되는 그룹에서 선택된 결함들에 대한 상기 검사는 노출 결함 및 초점불량 결함들 중 적어도 하나에 대한 검사와 실질적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.
제 30 항에 있어서, 층 경계들을 식별하기 위해 상기 차영상을 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 검사하는 방법.