KR20140143843A

KR20140143843A - 샘플 검사 및 검수 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140143843A
Application number: KR1020147031628A
Authority: KR
Inventors: 이사벨라 루이스; 야코브 밥로브
Original assignee: 케이엘에이-텐코 코포레이션
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-12-17
Also published as: EP2836823A1; TWI629470B; JP6529432B2; US9939386B2; WO2013155019A1; TW201344183A; KR102119289B1; US20130271596A1; TW201807406A; EP2836823B1; EP2836823A4; JP2015513111A

Abstract

본 개시는 샘플 검사 및 검수를 위한 시스템 및 방법들에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 별도로 다룰 수 있는 적색, 녹색, 및 청색(RGB) 조명 소스들을 활용하여 이미지들이 수집되고/거나 결함들이 위치 확인되어 이미지 품질을 개선한다. 일부 실시예에서, 조명 소스들은 가변적인 샘플 모션의 존재로 인해 실질적으로 일정한 광 세기를 위해 펄스폭 변조된다. 일부 실시예에서, 스테이지 어셈블리는 샘플의 지지 표면에 대한 액세스를 차단하지 않고 샘플을 지지하도록 구성되고, 상기 샘플의 발진 또는 진동을 감소시키도록 더 구성된다. 일부 실시예에서, 조명 시스템은 전(full) 시야 포커싱을 허용하기 위해 이미징 경로 및 포커싱 경로를 포함한다.

Description

샘플 검사 및 검수 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SAMPLE INSPECTION AND REVIEW}

본 출원은 2012년 4월 12일에 출원되어, 발명자가 루이스 이사벨라(Isabella Lewis) 등이고, 발명의 명칭이 "WAFER BACKSIDE INSPECTION AND HIGH RESOLUTION OPTICAL REVIEW”인 미국 가출원 제61/623,264호에 관한 우선권을 주장하는데, 이 가출원은 현재 동시 계류 중이거나, 현재 동시 계류 중인 출원이 출원일 이익의 자격을 갖추고 있는 출원이다.

본 개시는 일반적으로 반도체 제조 또는 시험에서 샘플 검사 및 검수 분야에 관한 것이다.

반도체 디바이스들의 제조 및/또는 시험에서 다양한 스테이지에서 반도체 웨이퍼와 같은 샘플의 후면을 분석하는 것이 유용하다. 웨이퍼 후면의 고해상도 영상들을 획득하기 위한 하나의 기법은 웨이퍼를 물리적으로 뒤집어서 아트 리뷰 시스템(art review system)의 상태를 활용하여 이미지들을 수집하는 것이다. 그러나, 이러게 하는 것은 웨이퍼의 전면 피쳐들을 파손시킬 수 있다. 이는 거의 완성되어 잠재적으로 여전히 양산 중인 웨이퍼에 대한 후면 검수를 불가능하게 만든다.

검수 이미지들은 통상적으로 베이어 필터 수집 방식을 활용하여 수집된다. 적색, 녹색, 및 청색 필터들이 각각의 픽셀 위에 배치되어 컬러 체커보드(color checkerboard)를 생성한다. 그 후, 컬러 이미지는 포인트마다 적색, 녹색, 및 청색 값들을 보간함으로써 재구성될 수 있다. 베이어 카메라(Bayer camera)에 슈페리어 이미지들(superior images)을 부여하기 위해 일반적으로 받아 들여 지는 두번째 방법이 “3-칩 카메라”이다. 이들 카메라는 카메라의 입력 부에 프리즘과 같은 색 분해 수단을 통합하여 적색, 녹색, 및 청색 조명을 3개의 별도의 초점 면으로 분리한다. 이들 종래 방법 모두는 “백색광” 조명(예를 들어, 광대역 할로겐 전구 또는 백색 LED)과 함께 작용하여 RGB 이미지들을 취한다.

베이어 필터 카메라 셋업(Bayer filter camera setup)은 RGB 컬러로 전체 이미지를 가득 채우는데 필요한 이미지의 보간에 의해 일어나는 “체커보드” 아티팩트들을 초래할 수 있다. 광학 해상도(또는 에어리(Airy) 패턴) 상에 더 많은 픽셀들을 위해 설계함으로써 보간 오차는 최소화될 수 있지만, 그렇게 하는 것은 카메라의 픽셀 카운트를 증가시키거나 시야 감소를 초래한다. 3-칩 카메라는 색 분해에 의해 발생되는 크기, 비용, 및 광학 수차들로 인해 매력적이지 않다. 수차들은 분해 프리즘에서의 공극(air gap)으로 인한 비점수차(astigmatism), 프리즘에서의 공극으로 인한 TIR 손실 “스트라이핑 피처들(striping features)”, 칩의 Z 위치를 위한 제조 공차로 인한 상대적인 초점 오차들, 및 컬러 사이에 달라지는 가로 컬러 피처들(lateral color features)을 초래하는 프리즘 제조 공차로 인한 왜곡 변화 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 개시는 최신 기술 상태에서 결함들을 치유하는 검사 및/또는 검수 시스템들에 관한 것이다.

본 개시의 일 실시예는 적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 샘플의 표면을 순차적으로 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스들을 활용하여 샘플을 분석하는 시스템을 포함한다. 시스템은 하나 이상의 조명 소스들에 의한 조명에 응답하여 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 더 포함한다. 하나 이상의 검출기와 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은 검수 모듈(review module)의 하나 이상의 검출기를 활용하여 순차적으로 수집된 적색 조명과 관련된 제1 이미지, 녹색 조명과 관련된 제2 이미지, 및 청색 조명과 관련된 제3 이미지로부터 샘플의 표면의 일부의 컬러 이미지를 재구성하도록 구성된다.

다른 실시예는 다양한 환경적 힘들로 인해 진동 또는 발진할 수 있는 샘플을 분석하기 위한 시스템을 포함한다. 시스템은 선택된 개수의 포인트를 샘플의 표면에 접촉시킴으로써 웨이터를 지지하도록 구성된 스테이지, 및 샘플의 에지를 따라 선택된 개수의 포인트를 접촉시키도록 구성된 적어도 하나의 사이드암(sidearm)을 포함한다. 시스템은 또한 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스를 더 포함한다. 시스템은 하나 이상의 조명 소스들에 의한 조명에 응답하여 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 더 포함한다. 하나 이상의 검출기와 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은 하나 이상의 검출기에 의해 수신된 조명과 관련된 정보를 활용하여 샘플의 결함과 관련된 정보를 판단하도록 구성된다.

다른 실시예는 이미징 경로 및 포커싱 경로를 이용하여 샘플을 분석하기 위한 시스템을 포함한다. 시스템은 샘플의 표면에 제1 조명 경로를 따라 조명을 제공하도록 구성된 제1 조명 소스를 포함한다. 시스템은 샘플의 표면에 제2 조명 경로를 따라 조명을 제공하도록 구성된 제2 조명 소스를 더 포함하는데, 여기서 제2 조명 경로는 시스템의 하나 이상의 검출기를 포커싱하기 위해 활용되는 그리드 마스크를 포함한다. 하나 이상의 검출기는 제1 조명 소스 및 제2 조명 소스 중 적어도 하나의 조명에 응답하여 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된다. 하나 이상의 검출기와 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은 샘플의 표면으로부터 하나 이상의 검출기로 반사된 제2 조면 소스로부터의 조명의 일부에 기반하여 포커스 위치를 판단하도록 구성된다.

일 실시예의 적어도 일부는 다른 실시예들의 적어도 일부와 결합되어 본 개시의 추가 실시예들에 도달할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 다른 실시예는 샘플의 검사 및 검수를 위한 시스템을 포함한다. 시스템은 적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 샘플의 표면을 순차적으로 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스 및 하나 이상의 조명 소스에 의한 순차적 조명에 응답하여 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 단색 검출기(monochromic detector)를 포함하는 검사 모듈을 포함한다. 시스템은 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스 및 하나 이상의 조명 소스에 의한 조명에 응답하여 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 포함하는 검수 모듈을 더 포함한다. 검사 모듈 및 검수 모듈과 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은 검사 모듈의 하나 이상의 단색 검출기에 의해 수신된 조명과 관련된 조명을 활용하여 샘플의 결함의 위치를 판단하도록 구성된다. 컴퓨팅 시스템은 검수 모듈의 하나 이상의 검출기 및 판단된 결함의 위치를 활용하여 결함을 포함하는 샘플의 표면의 일부의 이미지를 수집하도록 더 구성된다.

전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 예시적이고 설명적인 것으로서 반드시 본 개시를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 개시의 요지를 예시한다. 또한, 설명들 및 도면들은 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.

본 개시의 여러 이점들은 첨부 도면을 참조하여 당업자에 의해 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따라 샘플의 검사 및 검수를 위한 시스템을 예시한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따라 샘플을 검사하기 위한 시스템을 예시한다.
도 2b는 본 개시의 일 실시예에 따라 샘플을 검사하기 위한 시스템을 예시한 블록도이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시예에 따라 샘플의 결함을 검수하기 위한 시스템을 예시한다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따라 샘플의 결함을 검수하기 위한 시스템을 예시한 블록도이다.
도 3c는 본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 펄스폭 변조 조명 소스를 예시한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 선택 포인트에 의해 지지되고 사이드암을 활용하여 안정된 웨이퍼를 예시한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 시스템의 하나 이상의 검출기를 포커싱하기 위한 2차 경로를 이용하여 샘플을 분석하기 위한 시스템을 예시한 블록도이다.

이하 첨부 도면에 예시되어 있는 개시된 요지에 대해 상세히 다룰 것이다.

도 1은 반도체 웨이퍼와 같은 샘플(101)을 분석하기 위한 시스템(100)을 예시한다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 샘플(101)의 위치를 검사하여 하나 이상의 결함의 위치 확인을 위한 제1(검사) 모듈(200) 및 하나 이상의 위치 확인 결함을 포함하는 샘플(101)의 표면의 적어도 일부를 이미징(imaging)하기 위한 제2(검수) 모듈(300)을 포함할 수 있다. 시스템(100)은 검사 모듈(200) 및/또는 검수 모듈(300)과 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템(108)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 컴퓨팅 시스템(108)은 적어도 하나의 캐리어 매체(carrier medium)에 의해 저장된 프로그램 명령을 실행하여 여기에 설명된 단계 또는 기능 중 하나 이상을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템(100)은 검사 모듈(200) 및 검수 모듈(300)을 지지하도록 구성된 프레임(102)을 더 포함한다. 프레임(102)은 컴퓨팅 시스템(108), 및 시스템(100)의 다양한 컴포넌트 사이에서 전력을 제공하거나 분배하기 위한 전원 공급기(106)를 지지하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템(100)은 컴퓨팅 시스템(108)에 의해 구동되는 모션 컨트롤러(110)를 더 포함한다. 모션 컨트롤러(110)는 컴퓨팅 시스템(108)으로부터 수신된 전기 신호들 또는 지시 데이터에 응답하여 검사 모듈(200) 및/또는 검수 모듈(300)의, 모터 또는 서보와 같은 하나 이상의 작동 수단(actuation means)을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템(100)은 검사 모듈(200) 및 검수 모듈(300)의 공기를 필터링하도록 구성된, 팬 기반의 배기 시스템과 같은 여과 유닛(104)을 더 포함한다.

일부 실시예에서, 시스템(100)은 전면 피쳐들(예를 들어, 다양한 반도체 및 비-반도체 층 또는 막)을 손상시키지 않고 샘플(101)의 후면을 검사 및 검수하도록 구성된다. 따라서, 검사 모듈(200) 및/또는 검수 모듈(300)은 샘플(101)의 전면과의 유해한 접촉 없이 후면의 사실상 전체(예를 들어, 80% 이상)에 대한 액세스를 제공하는 방식으로 샘플(101)을 지지하도록 구성된 스테이지 어셈블리를 포함할 수 있다. 이하, 스테이지 어셈블리의 구조를 예시하는 다양한 실시예들은 더 상세히 설명된다.

일부 실시예에서, 검수 모듈(300)은 검사 모듈(200)의 수직 슬라이스에 적합하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 소형 검수 모듈(300)(예를 들어, < 300mm)과 결합된 단일 스워스(swath) 또는 다중 스워스(예를 들어, 최대 10개의 스워스) 검사 아키텍처는 풀(full) 검사-검수 모듈(200 및 300)이 500mm 모듈 깊이에 적합하게 할 수 있다. 전술한 실시예들은 예시 목적으로만 포함되며, 본 개시의 제한으로서 간주되지 않아야 한다. 다양한 치수 및 범위들이 원하는 사양들 또는 적용 요건들에 따라 구현될 것이라는 점이 고려된다.

도 2a 및 도 2b는 검사 시스템(200)(즉, 검사 모듈(200))의 다양한 실시예들을 예시한다. 검사 모듈(200)은 샘플(101)을 지지하도록 구성된 스테이지(201)를 포함할 수 있다. 검사 모듈(200)은 샘플(101)의 표면을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스(202)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 조명 소스(202)는 샘플(101)의 후면을 조명하도록 구성된다. 조명 소스들(202)은 적색, 녹색, 및 청색 LED들과 같이 별도로 제어되는 적색, 녹색, 및 청색(RGB) 소스들(202A, 202B, 및 202C)을 별도 포함할 수 있다. RGB 소스들(202)은 적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 샘플(101)의 표면을 순차적으로 스캔하여 명시야(bright field (BF)) 컬러 이미징을 위한 색 분해를 달성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 음시야(dark field (DF)) 검사는 BF 검사를 위한 3번의 RGB 스캔 이후 4번째 스캔에서 완료된다.

검사 모듈(200)은 하나 이상의 광학 소자(204)에 의해 묘사된 적어도 하나의 수집 경로를 통해 샘플(101)의 표면으로부터 반사된 조명을 수집하도록 구성된 하나 이상의 검출기(206)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 검출기(206)는 시간 지연 적분(TDI) 카메라 또는 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, RGB 색 분해는 단색(monochrome) TDI 카메라 또는 어레이를 이용하여 평면 필딩된 이미지(flat fielded image)를 가능하게 한다. 컴퓨팅 시스템(108)은 검사 모듈(200)의 하나 이상의 검출기(206)에 의해 수집된 조명과 관련된 정보(예를 들어, 이미지 프레임들)를 수신하도록 구성될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(108)은 하나 이상의 검출기(206)로부터 수신된 정보에 기반하여 하나 이상의 결함 위치들을 판단하도록 더 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 검수 모듈(300)은 검사 모듈(200)을 통해 수집된 정보를 활용하거나, 샘플(101)의 하나 이상의 결함 위치 확인과 관련된 저장 데이터 파일로부터 검사 스캔 후에 하나 이상의 위치 확인된 결함을 포함하는 샘플(101)의 표면의 하나 이상의 부위를 이미징하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 검수 이미지들은 0.2um 픽셀, 회절 제한 비지블 BF 0.7 NA 구현을 활용하여 수집된다. 일부 실시예에서, 검사 모듈(200) 및 검수 모듈(300) 각각은 웨이퍼 좌표들(wafer coordinates)을 설정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 검수 모듈(300)은 에지 파인더(edge finder)로서 레이저 빔을 활용하여 웨이퍼 좌표들을 설정하도록 구성되고, 검사 모듈(200)은 이미지 정보를 활용하여 웨이퍼 좌표들을 설정하도록 구성된다.

도 3a 내지 도 3c는 검수 시스템(300)(즉, 검수 모듈(300))의 다양한 실시예들을 예시한다. 검수 모듈(300)은 샘플(101)을 지지하도록 구성된 스테이지(301)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 검수 모듈(300)은 샘플(101)의 후면 검수를 위해 더 구성된다. 검사 모듈(200)이 검수 모듈(300)을 포함하는 일부 실시예에서, 검사-검수 모듈(200/300)은 검사 및 검수를 위해 샘플(101)을 지지하도록 구성된 하나의 스테이지(201/301)를 포함할 수 있다. 검수 모듈(300)의 (도 3b에 예시된) 다양한 이미징 컴포넌트들은 플랫폼(302)을 선택 위치로 작동시키기 위해 기계적 링크를 구동시키는, 하나 이상 모터 또는 서보와 같은 작동 수단(304)에 결합된 플랫폼(302) 위에 지지될 수 있다. 일부 실시예에서, 작동 수단(304)은 적어도 제1 축 및 제2 축을 따라 플랫폼(302)을 병진 운동(translate)시키도록 구성된 적층형 2차원 작동 어셈블리(stacked two-dimensional actuation assemlbly)를 포함한다. 일부 실시예에서, 작동 수단(304)은 포커싱을 위해 샘플(101)의 표면을 향하거나, 이로부터 멀리 플랫폼(304)을 작동시키도록 구성된 Z-축 작동기(actuator)를 더 포함한다.

도 3b에 예시된 바와 같이, 검수 모듈(300)은 샘플(101)의 표면의 적어도 일부를 조명하도록 구성된 적어도 하나의 조명 소스(306)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 검출기(316)(예를 들어, 단색 또는 다색 TDI 카메라)는 샘플(101)의 표면의 선택된(이미징된) 부위로부터 반사된 조명을 수신하여 하나 이상의 샘플 결함의 검수 이미지들을 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명은 광학 소자들에 의해 묘사된 조명/수집 경로를 따른다. 예를 들어, 조명 소스(306)로부터 방출되는 조명은 튜브 렌즈, 빔 스플리터(312), 및 대물렌즈(objective)(308)를 통해 샘플의 표면(100)에 이를 수 있다. 그 후, 샘플(101)의 표면으로부터 반사된 조명은 제2(웨이퍼와 떨어져 있는) 빔 스플리터(310)를 통해 튜브 렌즈(314)를 거쳐 검출기(316)에 이를 수 있다. 일부 실시예에서, 검수 모듈(300)은 웨이퍼 좌표들을 설정하도록 구성된, 레이저 에지 검출기와 같은 포커스 센서(318)를 더 포함한다.

도 3c에 예시된 바와 같이, 검수 모듈(300)의 조명 소스(306)는 별도로 제어 가능한 적색, 청색, 및 녹색 LED들(306A, 306B, 및 306C)을 구비한 3색 LED 칩을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(108)은 (예를 들어, 전용 소스 컨트롤러를 통해) RGB 소스들(306)을 직간접적으로 제어함으로써 적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 샘플(101)의 표면의 이미징된 부위를 순차적으로 조명하고, 검출기(316)를 활용하여 적어도 3개의 별도의 이미지를 수집하도록 구성될 수 있다. 검출기(316)와 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템(108)은 적색, 녹색, 및 청색 조명을 활용하여 별도로 수집된 3개의 단색 이미지를 활용하여 컬러 이미지를 재구성하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(108)은 디지털 필터를 활용하여 가로 컬러(lateral color)를 보정하도록 더 구성된다. 일부 실시예에서, 검출기(316)는 세로 컬러 보정(longitudinal color correction)을 위해 이미지 획득 사이에 포커스를 시프트하도록 구성된다. 세로 및 가로 컬러 보정은 다수의 이미지 세트를 이용하여 베이어(Bayer) 및 3-칩 카메라 방식들에서 인에이블될 수 있다. 예를 들어, 검출기(316)는 3개의 컬러 이미지를 수집하도록 구성될 수 있고, 컴퓨팅 시스템(108)은 이미지 1로부터의 적색, 이미지 2로부터의 녹색, 및 이미지 3으로부터의 청색을 결합하여 선택된 포커스 레벨(예를 들어, 최선으로 판단된 포커스)을 갖는 컬러 이미지를 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(108)은 디지털 필터를 활용하여 컬러 검수 이미지들에서 가로 컬러(lateral color)를 보정하도록 구성될 수 있다. 그러므로, 개선된 광학 품질의 이점들은 단색 카메라 수집 방식으로 제한되지 않는다. 검수 모듈(300)은 이미지 수집 방식을 활용하여 가로 컬러를 리포커싱하고 보정하는 임의의 카메라 셋업(예를 들어, 베이어(Bayer), 3-칩, 다색, 또는 단색 시스템)을 포함할 수 있는데, 이로써 충분한 이미지 품질을 여전히 지원하면서 더 저렴한 광학 장치를 가능하게 한다.

일부 실시예에서, RGB 컬러 어드레서블 소스(306)는 화이트 밸런싱을 위해 구성된다. 검출기(316)(예를 들어, 컬러 카메라)는 2개의 디머(dimmer) 컬러에서 이득을 올림으로써 “화이트 밸런싱”될 수 있다. 이는 이들 컬러에서 더 많은 잡음을 초래한다. 독립적인 컬러 제어를 이용하면, 검출기(316)의 통합 시간은 실질적 웰 필링(well filling)을 획득하기 위해 조정될 수 있으며, 이로써 화이트 밸런싱 조정(청색 및 적색) 채널들에서 잡음 요인을 감소시킨다. 게다가, LED 소스들을 활용하는 것은 타이밍의 유연성을 증가시킬 수 있으며, 이로써 스트로브(strobe) 또는 의사-연속(quasi-continuous) 조명이 선택된 통합 시간 동안 가능하게 만든다.

일부 실시예에서, 검사 시스템(200) 및/또는 검수 시스템(300)의 하나 이상의 조명 소스(202 또는 306)는 스테이지 속도 오차의 존재로 인해 실질적으로 고정 강도를 유지하기 위해 펄스폭 변조(PWM)된다. 통합 시간(예를 들어, 1 이상의 라인 레이트)*TDI 라인들의 개수는 검출기(206 또는 316)의 조명 수집 시간을 판단한다. 검출기(206/316)에 의해 수집된 조명의 양을 제어하기 위해, 조명 소스(202/306)는 각각의 TDI 라인 트리거 이후 고정 지속 시간 동안 PWM 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 고정된 펄스 카운트 방법은 스테이지 속도의 변동들로부터 불일치를 완화할 수 있다. 예를 들어, 검출기(206/316)는 10mm/sec의 로컬 속도 및 105mm/sec의 로컬 속도로 대략 동일한 양의 조명을 수신하도록 구성될 수 있다. 따라서, 결과 이미지들에서 세기 리플들(intensity ripples)의 기회가 적어짐에 따라 더 저렴한 스테이지(201/301)가 채택될 수 있다. 게다가, 스테이지(201/301)는 조명의 세기가 안정되기 전에 일정 속도를 달성할 필요가 없을 수 없다. 전술된 이점은 여기에 설명된 검사 시스템(200) 및 검수 시스템(300)과 같은 시스템들에서 치명적일 수 있으며, 제한된 길이의 스테이지 이동이 허용된다.

일부 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(108)은 (예를 들어, LED 컨트롤러를 통해) 하나 이상의 조명 소스(202/306)를 직간접적으로 구동하여 (예를 들어, 스테이지 인코더(stage encoder) 위치에 기반하여) 수신된 각각의 TDI 라인 싱크(sinc)의 발생 시에 조명 펄스들의 트리거 스트림을 전송하도록 구성된다. 따라서, 조명 소스들(202/306)은 더 높은 정밀도 및 더 낮은 전체 달성 가능 이미지 광 레벨을 위해 N개의 라인 싱크마다 선택된(즉, 조정 가능한) 버스트 길이를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 소스들(202/306)은 시스템 사이의 버스트 길이에서의 변화를 위한 이미징을 이용하여 "TDI 블러(blur)”의 변화를 회피하기 위해 각각의 라인 싱크를 갖는 조명 펄스들의 버스트를 순차적으로 지연시키도록 구성된다. 이렇게 하는 것은 TDI 시간 지연 스미어(smear)에서 모든 가능한 위치에 조명을 효과적으로 추가한다.

일부 실시예에서, 검사 시스템(200) 및/또는 검수 시스템(300)은 샘플 모션(예를 들어, 진동, 발진, 속도 변화)으로 인한 이미징 오차들을 완화하기 위한 기구들을 포함할 수 있다. 도 4는 샘플(101)의 제2 표면(예를 들어, 전면)과의 해로운 접촉 없이 샘플(101)의 제1 표면(예를 들어, 후면)을 분석하기 위한 스테이지 어셈블리(400)를 예시한다. 일부 실시예에서, 스테이지들(201 또는 301)은 여기에 설명된 스테이지 어셈블리(400)를 포함한다.

스페이지 어셈블리(400)는 샘플(101)을 지지하도록 구성되는 선택된 개수의(예를 들어, 적어도 3개의) 척(chuck)(402)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 척(402)은 지지 표면(예를 들어, 웨이퍼 후면)이 실질적으로 조명에 액세스 가능하도록 샘플(101)의 에지 근처 포인트들에 샘플(101)을 접촉하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 척들(402)은 샘플(101)의 표면의 이미징된 부위에 가장 가까운 하나 이상의 접촉 포인트들에 지지 척들(402)을 작동시키도록 구성된 작동기에 결합된 적어도 하나의 기계적 링크(mechanical linkage)에 의해 지지된다. 따라서, 유효 강체 힘(effectively rigid force)은 샘플(101)의 이미징된 부위 주변에 적용되어 원치 않는 모션을 편향시킬 수 있다.

스테이지 어셈블리(400)는 샘플 모션을 감소시키기 위해 샘플(101)의 에지와 접촉하도록 구성된 복수의 수직 접촉 마찰 포인트(406)를 갖는 적어도 하나의 사이드암(404)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, (예를 들어, 대략 1 뉴턴의 스프링 접촉력을 이용하여) 마찰을 통해 샘플 에지들을 지지하는 것은 중요한 요인(예를 들어, 에지 접촉 포인트들의 개수에 따라, 5 내지 10의 요인)에 의해 에지들에서의 발진을 감소시키는 역할을 한다. 일부 실시예에서, 스테이지 어셈블리(400)는 샘플(101)의 양측 절반에 따라 포인트들을 접촉시키는 2개의 사이드암(404)을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 사이드암(404)은 샘플 모션을 약화시키도록 구성된 왕복 기구(reciprocating mechanism)(예를 들어, 스프링)를 더 포함한다.

팬 필터 유닛(104) 환경에서의 3-포인트 지지체를 이용한 통상의 음향 구동 발진들은 40 내지 60 Hz의 주파수 범위의 약 5 urn 진폭 진동 발진을 보인다. 발진으로 인한 이미징 오차들을 완화하는 하나의 방법은 LED 광 소스(202/306)를 스트로빙하는 것이다. 알고리즘은 리드/래그(lead/lag), 속도 방향, 및 현재의 피크들의 지식을 통합하여 실시간 위치에 비해 “실시간” 포커스 위치 모니터에서 위상 래그(phase lag)를 회피할 수 있다. 이러한 스트로빙 방법이 인-포커스 이미지들을 수집할 수 있는 동안, 목표 포커스 발진의 크기를 감소시키는 것이 바람직하다. 소정의 디포커스 범위(defocus range)의 경우, 발진 진폭이 커짐에 따라 스트로빙 지속 시간은 감소되고, 포커스 센서 레이턴시를 갖는 위치 감지 시의 오차들이 증가한다. 따라서, 스테이지 어셈블리(400)는 스트로빙된 소스들(202/306)과 함께 채택되어 샘플(101)의 발진을 감소시킬 수 있다.

도 5는 검사 시스템(200) 및/또는 조명 시스템(300)의 검출기들(206/316)과 같은 하나 이상의 검출기를 포커싱하기 위한 시스템(500)을 예시한다. 시스템(500)은 제1 (이미징) 경로를 따라 조명을 제공하도록 구성된 제1 조명 소스(502) 및 제2 (포커싱) 경로에 따라 조명을 제공하도록 구성된 제2 조명 소스(504)를 포함한다. 일부 실시예에서, 조명 소스들(502 및 504)은 비교 가능한 사양들을 갖는 LED들을 포함한다. 제1 조명 소스(502) 및 제2 조명 소스(504)는 샘플(101)의 선택 부위의 이미지를 선택하거나 그리드 마스크(506)를 투영하여 포커스를 프로세싱하기 위해 별도로 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 경로 및 포커싱 경로는 포커싱 경로의 그리드 마스크(506) 후에 배치된 빔 스플리터(508)에 의해 공통 전달 경로로 병합(merge)된다. 2개의 별도의 경로를 제공함으로써, 시스템(500)은 이미징 평면의 실질적 전체에 걸친 풀(full) 시야 포커싱을 위해 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템(500)은 단일 프레임 투사된 그리드 마스크 이미지 기반 오토포커스(IBFA)를 위한 제2 조명 소스(504)를 활용하는 포커스를 판단하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템(500)은 제1 조명 소스(502)를 활용한 샘플(101)의 표면의 정규화된 반사를 판단하도록 구성되고, 제2 조명 소스(504)를 활용한 투사 그리드 마스크(506)의 제2 이미지를 수집하도록 구성된다. 시스템(500)은 고주파수 객체 영역들 근처의 정규화 또는 “비-프로세싱” 존을 이용하여 그리드 마스크 이미지를 보정하고, 투사 그리드 마스크 보정 이미지를 계속 프로세싱하여 포커스를 판단하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 포커스는 샘플 이미지(들)를 수집하기 전에 Z-스테이지에 대물렌즈를 이동시킴으로써 보정될 수 있다.

전술한 실시예들이 검사 시스템(200) 및/또는 검수 시스템(300)을 참조하여 설명됨에도 불구하고, 여기에 설명된 다양한 시스템 및 방법들이 반도체 계측학(metrology) 또는 다른 형태의 공지된 샘플 분석과 같은 대체적인 적용예로 확장될 수 있다는 점이 고려된다.

본 개시를 통해 설명된 다양한 단계 및 기능들이 단일 컴퓨팅 시스템 또는 다중 컴퓨팅 시스템에 의해 실시될 수 있다는 점이 인식되어야 한다. 하나 이상의 컴퓨팅 시스템은 개인용 컴퓨팅 시스템, 메인프레임 컴퓨팅 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 공지된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 일반적으로, “컴퓨팅 시스템”이라는 용어는 적어도 하나의 캐리어 매체로부터 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 폭넓게 정의될 수 있다.

당업자는 여기에 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술들이 달성될 수 있는 다양한 수단들(예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 존재하며, 바람직한 수단은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 다른 기술들이 전개되는 상황에 따라 달라질 것이라는 점을 이해할 것이다. 여기에 설명된 바와 같은 방법들을 구현하는 프로그램 명령어들은 캐리어 매체를 통해 송신되거나 이에 저장될 수 있다. 캐리어 매체는 유선, 케이블, 또는 모선 전송 링크와 같은 전송 매체를 포함할 수 있다. 캐리어 매체는 또한 리드-온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 또는 자기 테이프와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.

여기에 설명된 방법 모두는 저장 매체에서 방법 실시예들의 하나 이상의 단계의 결과를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 결과들은 여기에 설명된 결과들 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 공지된 임의의 방식으로 저장될 수 있다. 저장 매체는 여기에 설명된 임의의 저장 매체 또는 공지된 임의의 다른 적절한 저장 매체를 포함할 수 있다. 결과들이 저장된 후, 이 결과들은 저장 매체에서 액세스되고, 여기에 설명된 방법 또는 시스템 실시예들 중 어느 하나에 의해 사용되고, 사용자에 대한 디스플레이를 위해 포맷화되고, 다른 소프트웨어 모듈, 방법, 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다. 게다가, 그 결과들은 “영구적으로”, “반-영구적으로”, “임시적으로”, 또는 일정 기간 동안 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 잇고, 그 결과들은 반드시 저장 매체에 무기한 존속되는 것은 아니다.

본 발명의 특정 실시예가 예시되어 있음에도 불구하고, 본 발명의 다양한 변형예 및 실시예들이 전술된 개시의 범위 및 사상에서 벗어나지 않는 한 당업자에 의해 수행해질 수 있다는 점이 명백하다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims

샘플을 분석하기 위한 시스템으로서,
적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 상기 샘플의 표면을 순차적으로 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스, 및 상기 하나 이상의 조명 소스에 의한 상기 순차적 조명에 응답하여 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 단색 검출기를 포함하는 검사 모듈;
상기 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스, 및 상기 하나 이상의 조명 소스에 의한 상기 조명에 응답하여 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기를 포함하는 검수(review) 모듈; 및
상기 검사 모듈 및 상기 검수 모듈과 통신하는 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템 - 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은, 상기 검사 모듈의 하나 이상의 단색 검출기에 의해 수신된 조명과 관련된 정보를 활용하여 상기 샘플의 결함의 위치를 판단하도록 구성되고, 또한, 상기 판단된 결함의 위치 및 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기를 활용하여 상기 결함을 포함하는 상기 샘플의 표면의 일부의 이미지를 수집하도록 구성됨 -
을 포함하는 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검수 모듈은,
상기 검수 모듈의 수집 광학 장치들 및 상기 하나 이상의 검출기를 지지하도록 구성된 플랫폼 - 상기 수집 광학 장치들은 수집 경로를 따라 상기 샘플의 표면으로부터 수신된 조명을 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기로 향하게 하도록 구성됨 -; 및
상기 플랫폼에 기계적으로 결합되어 상기 플랫폼을 선택 위치로 작동시키도록 구성된 적어도 하나의 작동기(actuator)
를 더 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 작동기는 제1 축 및 적어도 제2 축을 따라 상기 플랫폼을 병진 운동(translate)시키도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 조명 소스는 적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 상기 샘플의 표면을 순차적으로 조명하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기를 활용하여 수집된 상기 적색 조명과 관련된 제1 이미지, 상기 녹색 조명과 관련된 제2 이미지, 및 상기 청색 조명과 관련된 제3 이미지로부터 상기 샘플의 표면의 일부의 컬러 이미지를 재구성하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제4항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기는 단색 카메라를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제4항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기는 서로 상이한 포커스 레벨로 상기 제1, 제2, 및 제3 이미지를 수집하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제4항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 조명 소스는 선택된 통합 시간에 따라 조명을 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 조명 소스는 하나 이상의 펄스폭 변조된 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기의 수집 시간에 따라 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기의 수집 시간과 관련된 선택된 개수의 통합 라인을 통해 상기 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기의 수집 시간에 따라 서로에 대해 순차적으로 지연된 제1 복수의 조명 펄스 및 적어도 제2 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제12항에 있어서, 상기 웨이퍼의 후면에 선택된 개수의 포인트와, 상기 웨이퍼의 에지를 따라 선택된 개수의 포인트를 접촉시킴으로써 상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 스테이지 어셈블리 - 상기 웨이퍼의 후면은 상기 검사 모듈 및 상기 검수 모듈 중 적어도 하나와 관련된 조명에 대해 실질적으로 액세스 가능함 - 를 더 포함하는 샘플 분석 시스템.
제12항에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리는, 상기 웨이퍼의 에지를 따라 상기 선택된 개수의 포인트를 접촉시키도록 구성된 적어도 하나의 사이드암(sidearm)을 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사이드암은 상기 샘플의 모션을 감소시키도록 구성된 왕복 기구를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제12항에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리를 작동시켜서 상기 웨이퍼의 후면 상의 하나 이상의 선택된 위치에 상기 선택된 개수의 포인트를 접촉시키도록 구성된 작동기를 더 포함하는 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 조명 소스는, 조명을 스트로빙하여(strobe) 상기 샘플의 모션을 보상하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 조명 소스는,
상기 샘플의 표면으로 제1 조명 경로를 따라 조명을 제공하도록 구성된 제1 조명 소스; 및
상기 샘플의 표면으로 제2 조명 경로를 따라 조명을 제공하도록 구성된 제2 조명 소스 - 상기 제2 조명 경로는 그리드 마스크를 포함하고, 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템은, 상기 샘플의 표면으로부터 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기로 반사된 상기 제2 조명 소스로부터의 조명의 일부에 기반하여 포커스 위치를 판단하도록 구성됨 -
를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제17항에 있어서, 상기 제1 조명 경로 및 상기 제2 조명 경로는, 상기 샘플의 표면으로 이끄는 공통 조명 경로로 병합(merge)되는 것인 샘플 분석 시스템.
제17항에 있어서, 상기 제1 조명 경로는 이미징 경로이고, 상기 제2 조명 경로는 이미지 기반 오토포커스 경로인 것인 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검사 모듈, 상기 검수 모듈, 및 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템을 지지하도록 구성된 프레임을 더 포함하는 샘플 분석 시스템.
샘플을 분석하기 위한 시스템으로서,
적색, 녹색, 및 청색 조명을 이용하여 상기 샘플의 표면을 순차적으로 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스;
상기 하나 이상의 조명 소스에 의한 조명에 응답하여 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기; 및
상기 하나 이상의 검출기와 통신하고, 상기 검수 모듈의 하나 이상의 검출기를 활용하여 수집된 상기 적색 조명과 관련된 제1 이미지, 상기 녹색 조명과 관련된 제2 이미지, 및 상기 청색 조명과 관련된 제3 이미지로부터 상기 샘플의 표면의 일부의 컬러 이미지를 재구성하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템
을 포함하는 샘플 분석 시스템.
제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출기는 단색 카메라를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출기는 서로 상이한 포커스 레벨로 상기 제1, 제2, 및 제3 이미지를 수집하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 조명 소스는 선택된 통합 시간에 따라 조명을 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 조명 소스는 하나 이상의 펄스폭 변조 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는, 상기 하나 이상의 검출기의 수집 시간에 따라 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는 상기 하나 이상의 검출기의 수집 시간과 관련된 선택된 개수의 통합 라인을 통해 상기 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 LED는, 상기 하나 이상의 검출기의 수집 시간에 따라 서로에 대해 순차적으로 지연된 제1 복수의 조명 펄스 및 적어도 제2 복수의 조명 펄스를 제공하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
샘플을 분석하기 위한 시스템으로서,
상기 샘플의 표면에 선택된 개수의 포인트와, 상기 샘플의 에지에 따른 선택된 개수의 포인트를 접촉함으로써 상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 스테이지 어셈블리;
상기 샘플의 표면을 조명하도록 구성된 하나 이상의 조명 소스;
상기 하나 이상의 조명 소스에 의한 조명에 응답하여 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수집하도록 구성된 하나 이상의 검출기; 및
상기 하나 이상의 검출기와 통신하고, 상기 하나 이상의 검출기에 의해 수신된 조명과 관련된 정보를 활용하여 상기 샘플의 결함과 관련된 정보를 판단하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템
을 포함하는 샘플 분석 시스템.
제29항에 있어서, 상기 샘플의 표면은 웨이퍼의 후면을 포함하고, 상기 웨이퍼의 후면은 상기 하나 이상의 조명 소스로부터 조명에 실질적으로 액세스 가능한 것인 샘플 분석 시스템.
제29항에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리는, 상기 샘플의 에지를 따라 상기 선택된 개수의 포인트를 접촉시키도록 구성된 적어도 하나의 사이드암을 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사이드암은 상기 샘플의 모션을 감소시키도록 구성된 왕복 기구를 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제31항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사이드암은 제1 사이드암 및 제2 사이드암을 포함하는 것인 샘플 분석 시스템.
제29항에 있어서, 상기 스테이지 어셈블리를 작동시켜서 상기 샘플의 표면 상의 하나 이상의 선택된 위치에 상기 선택된 개수의 포인트를 접촉시키도록 구성된 작동기를 더 포함하는 샘플 분석 시스템.
제29항에 있어서, 상기 하나 이상의 조명 소스는 조명을 스트로빙하여 상기 샘플의 모션을 보상하도록 구성되는 것인 샘플 분석 시스템.
샘플을 분석하기 위한 시스템으로서,
상기 샘플의 표면에 제1 조명 경로에 따라 조명을 제공하도록 구성된 제1 조명 소스;
상기 샘플의 표면에 제2 조명 경로에 따라 조명을 제공하도록 구성된 제2 조명 소스 - 상기 제2 조명 경로는 그리드 마스크를 포함함 -;
상기 제1 조명 소스와 상기 제2 조명 소스 중 적어도 하나의 조명에 응답하여 상기 샘플의 표면으로부터 반사된 조명을 수신하도록 구성된 하나 이상의 검출기; 및
상기 하나 이상의 검출기와 통신하고, 상기 샘플의 표면으로부터 상기 하나 이상의 검출기로 반사된 상기 제2 조명 소스로부터의 조명의 일부에 기반하여 포커스 위치를 판단하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨팅 시스템
을 포함하는 샘플 분석 시스템.
제36항에 있어서, 상기 제1 조명 경로 및 상기 제2 조명 경로는 상기 샘플의 표면으로 이끄는 공통 조명 경로로 병합되는 것인 샘플 분석 시스템.
제36항에 있어서, 상기 제1 조명 경로는 이미징 경로이고, 상기 제2 조명 경로는 이미지 기반 오토포커스 경로인 것인 샘플 분석 시스템.