KR20160137601A - 피사체 검사를 위한 가변적 이미지 필드 만곡 - Google Patents

피사체 검사를 위한 가변적 이미지 필드 만곡 Download PDF

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Abstract

광학 시스템의 필드 만곡은, 표면의 세그먼트들 각각의 이미지가 세그먼트를 가로질러 초점이 맞춰지도록 웨이퍼 표면의 지형을 기초로 하여 수정된다. 웨이퍼는 비평면형일 수 있다. 광학 시스템은 렌즈 요소들의 위치를 변화시킴으로써 필드 만곡을 수정하는 제어부에 연결되는 다중 요소 렌즈 시스템일 수 있다. 웨이퍼는 에지 그립 척 등의 척에 의해 유지될 수 있다. 다중 광학 시스템은 웨이퍼의 치수를 가로질러 배치될 수 있다.

Description

피사체 검사를 위한 가변적 이미지 필드 만곡{VARIABLE IMAGE FIELD CURVATURE FOR OBJECT INSPECTION}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2014년 3월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/969,981호를 우선권 주장하고, 상기 출원의 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다.
[기술분야]
본 개시는 피사체의 검사, 보다 구체적으로는 피사체의 검사 중에 필드 만곡을 수정하는 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 웨이퍼는 휘어질 수 있다. 이는 웨이퍼의 표면이 만곡되게(즉, 편평하지 않게) 한다. 예컨대, 휘어진 웨이퍼의 표면 상의 지점은 표면의 원주에 대한 기준 평면으로부터 벗어날 수 있다. 그러한 휨은 웨이퍼 처리의 결과 또는 웨이퍼에 대한 응력 또는 변형의 결과일 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 상의 층 또는 필름은 휨을 초래하는 응력 또는 변형을 야기할 수 있다. 휨은 또한, 예컨대 웨이퍼 처리 장비에서의 처킹(chucking)으로 인한 일시적인 효과일 수 있다.
최근, 에지 그립 척(edge grip chuck)의 보급이 증가되었다. 몇몇 제조업자는 웨이퍼의 평탄한 양쪽 표면 상에 디바이스가 형성될 때에 진공 또는 정전 척을 이용하는 것을 피하고 있는데, 그 이유는 디바이스가 진공 또는 정전 척과 접촉하여 척킹 중에 손상될 수 있기 때문이다. 에지 그립 척은 웨이퍼의 원주 방향 에지를 파지함으로써 웨이퍼의 이면 대부분 또는 전부와의 접촉을 피한다. 그러나, 그 원주 방향 에지를 따라 웨이퍼를 유지하면 웨이퍼의 이면이 지지되지 않기 때문에 웨이퍼 처짐(wafer sagging)이 초래될 수 있다. 이러한 처짐은 웨이퍼 상에 형성된 다양한 층들 또는 필름들에 의해 야기되는 응력 또는 변형으로 인해 웨이퍼의 휨을 악화시킬 수 있다.
검사 프로세스는, 예컨대 디바이스들이 적절하게 형성되었는지 또는 결함이 웨이퍼 상에 존재하는지를 판별하기 위해 웨이퍼 처리 중에 일상적으로 사용되고 있다. 제조업자는 제조 프로세스 중의 중간 지점에서 웨이퍼를 검사할 수 있다. 결함의 조기 식별은, 결함 또는 비기능 디바이스를 갖는 웨이퍼를 처리하는 데에 시간 및 자원이 소비되지 않기 때문에 제조 비용을 절감시킬 수 있다. 이러한 검사는 통상적으로 웨이퍼 상에 광을 투사하는 조명원과, 반사된 신호(명시야; brightfield) 또는 산란된 신호(암시야; darkfield)를 캡쳐하는 센서를 이용하여 선택적으로 수행된다.
웨이퍼 표면의 검사는 웨이퍼 휨 등의 프로세스 변이에 의해 도전을 받고 있다. 표면 영역 위에 초점을 맞추는 광학 시스템의 능력은 그 심도(depth of field), 또는 피사체가 허용 가능할 정도로 선명하게 보이는 초점 평면의 양면에서 축방향 공간 깊이에 의해 제한된다. 웨이퍼 검사의 경우, 웨이퍼 표면 상에 디바이스의 이미지는 디바이스 결함이 해결될 수 있을 때에 허용 가능할 정도로 선명한 초점을 갖는 것으로 고려될 수 있다. 광학 시스템이 웨이퍼의 일부 또는 세그먼트 상에 초점이 맞춰지는 경우에, 광학 시스템의 시야(field of view) 내의 웨이퍼 표면은 그 전체가 초점이 맞지 않을 수 있다. 시야 내에 웨이퍼 표면의 세그먼트, 또는 특정한 위치 및 배향에서 광학 시스템에게 보이는 웨이퍼 표면 부분이 광학 시스템의 심도 내에 있지 않다면, 심도 외측에 있는 이미지 부분은 초점이 맞지 않게 되고, 이에 따라 광학 시스템은 검사를 위해 중요한 웨이퍼 표면의 이미지를 생성할 수 없게 된다.
불완전하거나 부적절한 검사의 결과는 극단적일 수 있다. 예컨대, 검사 결과 패턴이 부정확하다면 포토레지스트를 재작업할 수 있지만, 불완전한 검사로 인해 포토레지스트 결함이 검출되지 않을 수 있다. 웨이퍼가 에칭되거나 주입 공정을 받으면 수정이 불가능할 수 있다. 그 경우에, 웨이퍼는 폐기되어야 한다. 따라서, 결함의 조기 검출이 비용 및 시간 절감을 가능하게 할 수 있다.
촬영 시야를 감소시키는 것(잠재적으로, 센서 갯수의 증가를 필요로 함)과 같이 검사 중에 휨을 보정하는 이전의 방법은 불충분하였다. 그러므로, 휘어진 웨이퍼의 검사 기법이 요구된다. 보다 구체적으로, 민감도 또는 처리량을 희생하지 않는, 휘어진 웨이퍼의 검사 시스템 및 방법이 요구된다.
제1 실시예에서, 검사 시스템이 제공된다. 검사 시스템은 광학 시스템과 제어부를 구비한다. 렌즈 요소를 갖는 광학 시스템은 웨이퍼 표면의 세그먼트의 이미지를 캡쳐한다. 렌즈 요소의 위치는 필드 만곡을 수정하도록 변화될 수 있다. 제어부는 웨이퍼 표면의 지형 데이터(topography data)를 수신하고, 광학 시스템의 필드 만곡이 수정되고 세그먼트 각각의 이미지가 세그먼트를 가로질러 초점이 맞춰지도록 웨이퍼 표면의 지형 데이터를 기초로 하여 렌즈 요소의 위치를 변화시키도록 구성된다. 에지 그립 척 등의 척이 웨이퍼를 유지하도록 구성될 수 있다. 스캐닝 시스템은 웨이퍼 또는 광학 시스템 중 하나를 서로에 관하여 이동시키도록 구성될 수 있다. 추가의 광학 시스템이 웨이퍼의 치수를 가로질러 배치될 수 있다.
검사 시스템은 제어부에 동작적으로 연결되는, 웨이퍼 표면의 지형 데이터를 생성시키는 맵핑 시스템을 포함할 수 있다. 맵핑 시스템은 웨이퍼를 가로질러 스캐닝하는 레이저 빔을 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 레이저를 포함할 수 있다.
광학 시스템은, 양의 굴절력을 갖는 제1 렌즈 요소, 음의 굴절력을 갖는 제2 렌즈 요소, 및 양의 굴절력을 갖는 제3 렌즈 요소를 포함할 수 있다. 제1 렌즈 요소, 제2 렌즈 요소, 및 제3 렌즈 요소는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 렌즈 요소는 제1 렌즈 요소의 촬영측에 인접한다. 제3 렌즈 요소는 제2 렌즈 요소의 촬영측에 인접한다. 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소의 상대 굴절력은, 광축 상의 피사체로부터의 광학 광선 추적(optical ray trace)이 제2 렌즈 요소와 제3 렌즈 요소 사이의 공간에서 광축과 대략 평행하도록 되어 있다. 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소는 광학 시스템의 후방 초점 거리를 변경하지 않으면서 광학 시스템의 필드 만곡을 변화시키도록 제3 렌즈 요소에 대해 이동될 수 있다. 제어부와 통신하는 액츄에이터는제1 렌즈 요소 및/또는 제2 렌즈 요소의 위치를 변화시키도록 구성될 수 있다.
제2 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에서 단계들을 실행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 포함한다. 이들 단계는 적어도 웨이퍼 표면의 세그먼트의 지형 데이터를 수신하는 단계, 및 표면의 복수 개의 세그먼트들 각각의 이미지가 세그먼트를 가로질러 초점이 맞춰지도록 지형 데이터를 기초로 하여 광학 시스템의 필드 만곡을 수정하는 단계를 포함한다. 단계들은 또한 지형 데이터를 판별하기 위해 웨이퍼의 표면을 맵핑하는 단계 또는 웨이퍼 또는 광학 시스템 중 하나를 상기 웨이퍼 또는 광학 시스템 중 다른 하나에 관하여 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
제3 실시예에서, 검사 방법이 제공된다. 검사 방법은 적어도 웨이퍼 표면의 세그먼트의 지형 데이터를 제어부에서 수신하는 단계; 수신된 지형 데이터를 기초로 하여, 세그먼트에 대응하는 시야를 갖는 광학 시스템의 필드 만곡을 수정하는 단계; 및 수정된 필드 만곡을 이용하여 세그먼트의 이미지를 캡쳐하는 단계를 포함한다. 웨이퍼는 에지 그립 척 등의 척을 이용하여 유지될 수 있다. 웨이퍼 또는 광학 시스템 중 하나는 서로에 관하여 이동될 수 있다. 광학 시스템의 촬영 렌즈의 필드 만곡은 웨이퍼가 스캐닝되는 동안에 연속적으로 수정될 수 있다. 검사 방법은 적어도 하나의 레이저 빔을 표면을 가로질러 스캐닝함으로써 지형 데이터를 판별하기 위해 웨이퍼 표면을 맵핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 본질 및 목적을 더 완벽하게 이해하기 위하여, 첨부 도면과 함께 취한 아래의 상세한 설명을 참조한다. 도면에서:
도 1은 휘어진 웨이퍼의 상부면을 도시한다;
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 시스템의 사시도이다;
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 광학 시스템을 나타내는 블럭도이다;
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 다른 시스템의 평면도이다;
도 5 내지 도 7은 휘어진 웨이퍼 및 웨이퍼의 상부면 상에 대응하는 부분을 갖는 필드 만곡의 단면도이다;
도 8은 맵핑 시스템의 실시예의 블럭도이다;
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
청구된 주제는 특정한 실시예의 관점에서 설명되지만, 본 명세서에 기술되는 이점들 및 특징들을 모두 제공하지 않는 실시예를 비롯한 다른 실시예도 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 다양한 구조적 변화, 논리적 변화, 프로세스 단계 변화, 및 전자적 변화가 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 오직 첨부된 청구범위를 참조하여 한정된다.
본 개시는 웨이퍼 표면을 촬영하는 시스템 및 컴퓨터 실행 방법을 제공한다. 개시된 시스템 및 방법의 몇몇 실시예는, 비평면형 구역이 웨이퍼 내에 존재하는지를 식별하는 것, 지정된 평면으로부터 개별적인 세그먼트들의 편차 범위를 식별하는 것, 및 그러한 식별을 기초로 하여, 광학 시스템의 필드 만곡을 조절함으로써 웨이퍼 표면의 전체 원하는 부분의 정확한 이미지가 획득되도록 각각의 개별적인 세그먼트의 편차를 조정하는 것을 제공한다. 렌즈 요소의 위치는 필드 만곡을 수정하도록 변화될 수 있다. 본 명세서에 개시된 웨이퍼 표면을 촬영하는 시스템 및 컴퓨터 실행 방법은, 휘어진 웨이퍼를 유지하는 에지 그립 척과 함께 또는 척을 이용하여 쉽게 또는 달리 편평해질 수 없는 휘어진 웨이퍼와 함께 사용될 수 있다.
웨이퍼 표면의 평면형 및/또는 비평면형 구역의 초기 식별은 지형 맵핑 출력으로서 획득된다. 이 출력은 개별적인 세그먼트들로부터 여러 개의 개별적인 출력들의 합성일 수 있다. 개별적인 세그먼트들로부터의 지형 맵핑 출력들 중 하나 이상 또는 1개보다 많은 세그먼트로부터의 합성이 제어부에 입력되고, 이어서 제어부는 광학 시스템에서 렌즈 요소의 위치를 변화시킴으로써 광학 시스템의 필드 만곡을 조절한다.
일 실시예에서, 지형 맵핑 출력과 이미지는 웨이퍼 위에서 검사 시스템의 동일한 통과로 발생된다. 이 실시예에서, 웨이퍼 표면의 각 세그먼트에 대한 지형 맵핑 출력이 제어부에 입력될 수 있고, 광학 시스템의 필드 만곡은 세그먼트의 지형 데이터를 기초로 하여 수정되며, 시스템이 다음 세그먼트로 이동하기 전에 세그먼트에 대한 이미지가 캡쳐된다(촬영 기능). 일 실시예에서, 맵핑 기능과 촬영 기능 사이에 지연이 존재할 수 있다. 예컨대, 촬영 기능은 하나 이상의 세그먼트 만큼 맵핑 기능 뒤에 지연일 수 있다.
일 실시예에서, 지형 맵핑 출력과 이미지 처리 단계는 별개의 통과에서 수행된다. 이 실시예에서, 지형 맵핑 출력은 제어부로 급송될 수 있거나 검사 시스템으로의 나중의 입력을 위해 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 명세서에 설명된 단계들 중 임의의 단계로부터의 결과는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되고 필요에 따라 검색될 수 있다. 그러한 저장 매체는 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다. 저장 매체로부터의 결과는 나중에 검색되어, 맵핑 기능을 촬영 기능과 동기화시키는 것, 웨이퍼가 제조 프로세스를 통해 전진할 때에 웨이퍼 지형의 변화를 식별하는 것, 사용 중에 변화를 식별하는 것 등을 행할 수 있다.
도 1은 본 개시된 시스템 및 방법에 의한 검사를 위해 예시적인 휘어진(bowed) 웨이퍼(100)의 상부면을 예시한다. 도 1에서 중앙으로부터 원주 방향 에지(105)까지의 음영에 의해 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(100)의 원주 방향 에지(105)는 웨이퍼(100)의 중앙에 대해 z 방향으로 상이한 높이에 있다. 따라서, 웨이퍼(100)의 표면은 반경 방향 라인(101)을 따라 평탄하지 않다. 웨이퍼(100)의 중앙 구역[점선 원(102)에 의해 나타냄]과 원주 방향 에지(105) 간의 높이차는 z 방향에서 대략 100 ㎛ 이상일 수 있다. 웨이퍼(100)는 도 1에서 사발 형상으로 되어 있지만, 웨이퍼의 휨은 비대칭 휨, 국부적 휨 등을 비롯하여 평면형 표면으로부터 임의의 편차일 수 있다는 것을 유념해야 한다.
휨으로 인해, 도 1에 도시된 웨이퍼(100)의 이미지 부분은 중요한 디바이스 검사를 위해 (예컨대, 평면형 초점 필드를 갖는 광학 시스템의 시야를 가로질러) 충분히 선명하게 초점이 맞지 않을 수 있다. 예컨대, 광학 시스템의 심도(depth of field)가 대략 20 ㎛ 미만이면 그리고 심도가 평탄한 또는 평면형 필드를 갖는 원주 방향 에지(105)에서 웨이퍼(100) 표면의 높이에 설정되면, 구역(103; 해칭에 의해 나타내는 심도 내에 웨이퍼 표면의 부분)만이 초점이 맞게 된다. 따라서, 생성되는 웨이퍼(100)의 표면 이미지는 충분히 초점이 맞지 않을 수 있다. 예컨대, 이미지는, 포토레지스트가 비틀리거나, 오정렬되거나, 정확한 임계 치수를 갖거나, 또는 표면 불규칙부가 없는지를 판별하도록, 전체 이미지를 가로질러 충분하게 초점이 맞지 않을 수 있다.
본 개시의 기법은, 부분적으로 또는 전체적으로 휘어진 웨이퍼를 검사하는 데에 사용될 수 있고, 여기서 휨은 광학 시스템의 심도보다 크거나 또는 휨은 심도 내에 있다. 기법은 또한 전혀 휘어지지 않은 웨이퍼를 검사하는 데에도 사용될 수 있다. 또한, 웨이퍼는 반도체 웨이퍼일 수 있거나 다른 종류의 웨이퍼일 수 있다. 광학 시스템의 필드 만곡은 웨이퍼의 휨에 맞추도록 또는 휨을 달리 보상하도록 조절될 수 있다. 필드 만곡의 조절은 검사 중에 실시간으로 수행될 수 있다.
본 개시의 검사 시스템(200)의 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 검사 시스템(200)은 웨이퍼 표면의 세그먼트의 이미지를 캡쳐하기 위한 광학 시스템(202)을 포함한다. 광학 시스템(202)은 z 방향에서 웨이퍼(201)로부터 일정 거리에 있도록 구성된다[검사 시스템(200)에 배치되는 웨이퍼(201)의 웨이퍼 표면은 대체로 x-y 평면에 배치됨]. 광학 시스템(202)은 아래에서 더 설명되는 바와 같이 필드 만곡을 수정할 수 있는 다수의 렌즈 요소를 포함한다. 광학 시스템(202)의 실시예는 또한 조명원과, 웨이퍼(201)의 표면의 이미지를 캡쳐하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 조명원은 레이저, 발광 다이오드, 램프, 레이저 구동식 플라즈마 공급원, 또는 다른 공급원일 수 있다. 조명원은 가시광 또는 다른 파장을 발생시킬 수 있고, 광대역 공급원 또는 다른 공급원일 수 있다. 광은 편광되거나 편광되지 않을 수 있다. 명시야 또는 암시야 조명이 사용될 수 있다. 광학 시스템(202)은, 예컨대 초점 및/또는 필드 만곡에 영향을 미치도록 렌즈 요소의 위치를 조절 가능하게 하는 모터 또는 서보 등의 하나 이상의 액츄에이터를 포함할 수 있다. 광학 시스템(202)은 또한 반사 요소, 빔 스플리터, 또는 추가 렌즈 등의 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 광학 시스템(202)은 광축을 갖거나, 또는 광학 시스템(202)의 렌즈 요소에 의해 정의되는 광학 시스템을 통해 광이 전파되는 중앙 경로를 갖는다.
일 실시예에서, 촬영 시스템(202)은 필드 만곡을 변화시키도록 구성되는 렌즈 요소를 갖는다. 예컨대, 촬영 시스템(202)은 3개의 렌즈 요소를 가질 수 있고, 여기서 제1 렌즈 요소는 양의 굴절력(positive refractive power)을 가지며, 제2 렌즈 요소는 음의 굴절력(negative refractive power)을 갖고, 제3 렌즈 요소는 양의 굴절력을 갖는다. 제1 및 제2 렌즈 요소는 필드 만곡의 변화가 초래되도록 제3 렌즈에 대해 유닛으로서 이동될 수 있다. 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소는, 피사체로부터의 무한 광선 추적이 제2 렌즈 요소와 제3 렌즈 요소 사이에 형성되는 공간에서 광축과 대략 평행하도록 구성된다. 그러한 렌즈 시스템은 당업계에 공지되어 있다. 예컨대, 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 특허 제4,231,636호를 참조하라. 심도는 적어도 조리개와 초점 거리와 관련되고, 이에 따라 변경될 수 있다. 특정한 실시예에서, 심도는 0.1 미크론 내지 500 미크론일 수 있다. 광학 시스템(202)의 심도는 일례에서 대략 20 ㎛일 수 있다. 심도의 다른 값이 가능하다.
도 3은 본 개시의 전술한 실시예에 따른 광학 시스템(300)을 나타내는 블럭도이다. 광학 시스템(300)은 초점 조정 중에 필드 만곡의 자동 보정과는 관계없이 필드 만곡의 변경을 가능하게 하는 가변적 필드 만곡 렌즈 시스템일 수 있다. 다수의 렌즈 요소가 광학 시스템(300)에 사용될 수 있다. 각각의 렌즈 요소는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 시스템(300)은 전방 렌즈 그룹을 형성하는 양의 굴절 렌즈 요소(301)와 음의 굴절 렌즈 요소(302)를 포함한다. 광학 시스템(300)은 또한 양의 굴절 렌즈 요소(303)를 포함한다. 전방 렌즈 그룹은 이미지 평면과 광축(304) 간의 교차점을 이동시키지 않으면서 필드 만곡을 원하는 데로 변경시키도록 광축(304)을 따라 이동한다. 제1 렌즈 요소(301)와 제2 렌즈 요소(302)의 상대 위치는 초점 조정 중에 일정하게 유지될 수 있고 가변적 필드 만곡을 도입하게 하도록 변경될 수 있다. 초점 조정은 양의 굴절 렌즈 요소(301)를 광학 시스템(300)의 나머지 렌즈들에 대해 상대 이동시킴으로써 가능하게 된다. 가동 렌즈 요소들 중 2개의 렌즈 요소, 예컨대 제1 및 제2 렌즈 요소(301, 302)는 상보적인 굴절력을 가질 수 있거나, 렌즈 시스템의 총 후방 초점 길이를 변경시키지 않으면서 제3 렌즈 요소에 대해 단일 유닛으로서 광축(304)을 따라 이동할 수 있다. 센서(306)가 웨이퍼(305)의 이미지를 캡쳐한다.
다시 도 2를 참조하면, 검사 시스템(200)은 또한 웨이퍼 표면의 지형 데이터를 수신하도록 구성되는 제어부(204)를 포함한다. 제어부(204)는 시야 내에서 웨이퍼(201)의 표면이 광학 시스템(202)의 수정된 심도 내에 있도록 광학 시스템(202)의 필드 만곡을 수정하기 위해 웨이퍼(201)의 표면의 지형을 기초로 하여 광학 시스템(202)에서 렌즈 요소들의 위치를 변화시키도록 구성된다. 이 방식에서, 광학 시스템(202)을 이용하여 캡쳐된 웨이퍼 표면 세그먼트의 이미지는 웨이퍼 표면 세그먼트의 전체를 가로질러 초점이 맞춰진다(즉, 허용 가능할 정도로 선명한 초점).
광학 맵핑 시스템(208)으로부터 수신된 것과 같은 지형 데이터를 기초로 하여, 제어부(204)는 광학 시스템(202)에서 렌즈 요소의 위치를 변화시키고 웨이퍼(201)의 표면의 지형[즉, 시야 내에 웨이퍼(201)의 표면 부분]에 맞추도록 광학 시스템(202)의 필드 만곡을 수정한다. 몇몇 실시예에서, 제어부(204)는 필요한 필드 만곡의 수정을 결정하기 위하여 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어부(204)는 지형과 필드 만곡 사이에 미리 결정된 관계를 기초로 하여 필요한 수정을 산출할 수 있다. 제어부(204)는 그러한 목적을 위해 당업계에 공지된 다른 방식으로 구성될 수 있다.
제어부(204)는 또한 광학 시스템(202)에 의한 이미지 획득 또는 스캐닝 중에 광학 시스템(202) 또는 웨이퍼(201)의 이동을 제어 또는 관리할 수 있다(아래에서 더 설명됨). 다른 실시예에서, 제어부(204)는 또한 광학 시스템(202)으로부터 이미지 또는 촬영 데이터를 수신할 수 있다.
제어부(204)가 사실상 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 실행될 수 있다는 것이 인지된다. 또한, 본 명세서에 설명된 바와 같은 제어부의 기능은 하나의 유닛에 의해 수행되거나, 여러 구성요소들 간에 분배될 수 있고, 여러 구성요소들 각각은 다시 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 실행될 수 있다. 제어부(204)가 본 명세서에 설명되는 다양한 방법 및 기능을 실행하기 위한 프로그램 코드 또는 명령어는, 제어부(204) 내의, 제어부(204) 밖의, 또는 이들의 조합의 제어부 판독 가능 저장 매체, 예컨대 메모리에 저장될 수 있다.
본 개시된 시스템(200)의 몇몇 실시예는 웨이퍼(201)를 유지하도록 구성되는 척(203)을 포함할 수 있다. 척(203)은 도 2에 예시된 것과 유사한 에지 그립 척일 수 있지만, 웨이퍼(201)의 이면과 접촉하거나 달리 지지하는 척을 비롯하여 정전 척, 진공 척, 또는 기타 기계적 척 등의 다른 척이 사용될 수 있다. 에지 그립 척(203)은 도 2의 실시예에서 3개의 에지 그리퍼(205-207)를 이용하지만, 다른 갯수의 에지 그리퍼가 가능하다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼(201)의 원주 방향 에지만이 파지되거나 달리 접촉된다. 에지 그리퍼(205-207)는 디바이스 구조가 배치되는 웨이퍼 표면 영역의 외측에 위치 설정될 수 있다. 도 2의 3개의 에지 그리퍼(205-207)는 웨이퍼(201)의 원주를 따라 분포된다. 웨이퍼(201)를 그 원주 방향 에지에서 유지하는 3개의 에지 그리퍼(205-207)의 사용은 에지 그리퍼(205-207)에 의해 야기되는 웨이퍼 비틀림 또는 처짐을 최소화시킬 수 있다. 에지 그리퍼(205-207)의 위치는 또한 웨이퍼(201)의 촬영/검사를 방해하지 않도록 선택될 수 있다.
실시예에서, 2개의 에지 그리퍼 또는 3개보다 많은 에지 그리퍼가 사용되어 웨이퍼(201)의 원주 방향 에지 둘레에서 이격된다. 에지 그리퍼는 웨이퍼(201)의 원주 둘레에서 균등하게 이격되거나 다른 패턴으로 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 에지 그립 척은 웨이퍼(201)의 전체 원주와 접속하도록 구성된다.
검사 시스템(200)은 웨이퍼 표면을 스캐닝함으로써 웨이퍼(201)를 검사하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 광학 시스템(202)은 웨이퍼(201) 및/또는 광학 시스템(202)이 서로에 대해 이동될 때에 웨이퍼 표면의 세그먼트의 복수 개의 이미지를 캡쳐하도록 사용될 수 있다. 이 스캐닝 기능은 단계식이거나 연속적일 수 있다. 웨이퍼(201)와 광학 시스템(202) 중 적어도 하나가 다른 하나에 관하여 이동될 수 있다. 실시예에서, 광학 시스템(202)이 고정되고 웨이퍼(201)가 이동된다. 예컨대, 검사 시스템(200)은 x 및/또는 y 방향(들)으로 이동하도록 구성되는 스테이지를 포함할 수 있다. 스테이지는 웨이퍼(201)가 광학 시스템(202)을 이용하여 스캐닝될 수 있도록 척(203)과 접속하게 구성된다. 다른 실시예에서, 웨이퍼(201)가 고정되고 광학 시스템(202)이 이동하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 웨이퍼(201)와 광학 시스템(202) 모두가 다른 것에 관하여 이동한다.
다른 실시예에서, 광학 시스템(202)도 웨이퍼(201)도 이동되지 않는다. 오히려, 웨이퍼(201)의 전체 원하는 구역에 관한 촬영 기능은 전체 웨이퍼 표면의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 단일 광학 시스템 또는 웨이퍼 표면의 일부의 이미지를 캡쳐하도록 각각 구성되는 다중 광학 시스템에 의해 수행된다.
검사 시스템(200)에서의 스캐닝은 임의의 패턴으로 될 수 있다. 예컨대, 이 스캐닝은 x-y 평면을 가로지르는 구불구불한 패턴으로 될 수 있다. 예컨대, 광학 센서(202) 또는 웨이퍼(201)는 x 방향으로 이동하여 웨이퍼 표면의 스워스(swath) 이미지를 캡쳐하고, 인접한 스워스를 향해 y 방향으로 이동한 다음, 웨이퍼(201)의 표면 위에서 x 방향으로 반대로 이동하여 인접한 스워스의 이미지를 캡쳐함으로써, 해당 웨이퍼(201)의 표면을 나타내는 이미지 세트를 캡쳐할 수 있다. 다른 경우에, 선형, 지그재그형, 또는 나선형 패턴이 사용될 수 있다. 각각의 스워스는 이미지 또는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다.
그러한 스캐닝 실시예에서, 광학 시스템(202)은 웨이퍼 표면의 적어도 일부의 복수 개의 이미지(즉, 샘플)를 캡쳐하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 예컨대, 광학 시스템(202)은 촬영 요소의 1차원 어레이로 구성되는 라인 센서를 포함할 수 있고, 라인 센서는 웨이퍼(201)의 연속적인 이미지가 형성되도록 광학 시스템(202)에 대한 웨이퍼(201)의 속도에 대응하는 샘플링 주파수로 웨이퍼(201)의 이미지를 샘플링하도록 구성된다. 형성된 이미지의 치수(폭 등)는 스캐닝 중에 광학 시스템(202)의 시야 내에 있는 웨이퍼(201)의 부분에 대응할 수 있다. 그러한 실시예에서, 웨이퍼의 스캐닝된 부분은 스워스로서 지칭될 수 있다. 라인 센서는 전하 결합 소자(CCD; charged-coupled device), 시간 지연 적분(TDI; time delay and integration) 센서(사실상, 라인 센서), 또는 당업계에 공지된 다른 센서일 수 있다. 라인 센서는 임의의 크기의 세그먼트를 촬영하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 라인 센서는 1차원에서 100 mm의 크기를 갖는 세그먼트를 촬영하도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 300 mm 웨이퍼가 아래에서 더 설명되는 바와 같이 3개의 광학 시스템을 갖는 검사 시스템 아래에서 1회 통과로 검사될 수 있다.
다른 실시예에서, 광학 시스템(202)은 웨이퍼(201)의 세그먼트의 이미지를 캡쳐하도록 구성되는 2D 촬영 센서를 포함한다. 세그먼트의 크기 및 형상은 촬영 센서의 구성 및/또는 광학 시스템(202)의 광학 경로를 따른 조리개에 의해 정해질 수 있다. 그러한 실시예에서, 촬영 센서는 CCD, CMOS 이미지 센서, 또는 당업계에 공지된 다른 센서일 수 있다.
일 실시예에서, 웨이퍼(201)의 전체 원하는 부분의 이미지를 형성하기 위해 복수 개의 이미지가 요구될 수 있다. 이미지의 세그먼트는 치수가 대략 0.15 mm에서 100 mm 이상일 수 있다.
도 2는 웨이퍼(201)의 전면의 검사를 예시하지만, 검사 시스템(200)은 또한 웨이퍼(201)의 이면 검사 또는 웨이퍼(201)의 전면과 이면 양쪽의 검사를 위해 구성될 수 있다. 실시예에서, 광학 시스템(202)은 이면 검사를 제공하도록 웨이퍼(201)에 대해 위치 설정된다. 다른 실시예에서, 다수의 광학 시스템(202)이 웨이퍼(201)의 전면 및 이면 양쪽의 검사를 제공하도록 웨이퍼(201)에 대해 위치 설정된다. 웨이퍼(201)는 또한 웨이퍼(201)의 전면 및 이면 양쪽의 검사를 제공하도록 뒤집히거나 달리 회전될 수 있다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 다른 시스템(400)의 평면도이다. 시스템(400)은 광학 시스템(402-404)을 포함한다. 각각의 광학 시스템(402-404)은 도 2의 광학 시스템(202)과 동일할 수 있다. 각각의 광학 시스템(402-404)은 휘어질 수 있는 웨이퍼(401) 상의 스워스(405-407)(점선으로 도시됨)를 촬영한다. 각각의 스워스(405-407)는 일례에서 x 방향으로 대략 100 mm일 수 있다. 예컨대, 300 mm 직경의 웨이퍼(401)는 x 방향에서 100 mm인 스워스의 이미지를 각각 생성하는 3개의 광학 시스템(402-404)을 이용한다. 각 스워스(405-407)는 점선의 직사각형을 갖는 삽화에서 확인되는 바와 같이 다수의 세그먼트(409)로 구성된다. 각각의 세그먼트(409)는 검사 중에 광학 시스템에 의해 촬영된다. 도 4에 예시된 것보다 많거나 적은 세그먼트(409)가 사용될 수 있다.
각각의 세그먼트(409)는 x 방향으로 100 mm인 것으로 도 4에 예시되어 있지만, 다른 형상 또는 치수가 가능하다. 예컨대, 세그먼트는 정사각형일 수 있다. 세그먼트의 크기 및 형상은 광학 시스템의 갯수, 사용된 광학 시스템의 종류, 또는 광학 시스템 내의 센서의 종류에 따라 변경될 수 있다.
광학 시스템(402-404) 또는 웨이퍼(401)가 스캐닝 중에 도 4의 실시예에서 다른 하나에 대해 이동된다. 예컨대, 이동은 y 방향으로 가능할 수 있다. 한가지 특정한 실시예에서, 웨이퍼(401)는 y 방향으로 이동되고 광학 시스템(402-404)은 고정 상태로 유지된다. 웨이퍼(401)가 y 방향으로 이동함에 따라, 광학 시스템(402-404)은 웨이퍼(401)의 표면 상에서 스워스(405-407) 등의 스워스 내의 세그먼트를 촬영한다. 웨이퍼(401)는 다시 이동하고 광학 시스템(402-404)는 웨이퍼(401)의 표면 상의 새로운 세그먼트를 촬영한다.
스워스(405-407)는 다수의 세그먼트(409)를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 스워스(405-407)는 또는 연속적인 이미지일 수 있다.
3개의 광학 시스템(402-404)이 도 4에 예시되어 있지만, 더 많거나 적은 광학 시스템이 사용될 수 있다. 더 많은 갯수의 광학 시스템은 더 작은 세그먼트가 촬영 가능하게 할 수 있다. 더 많은 갯수의 광학 시스템은 또한 각각의 촬영 단계 중에 웨이퍼(401)의 표면을 더 많이 촬영함으로써 처리량을 증가시키도록 구성될 수 있다.
본 명세서에서는 예시되지 않았지만, 웨이퍼 표면 상의 세그먼트(409) 또는 스워스(405-407)는 중첩될 수 있다.
도 4의 각각의 세그먼트(409)의 이미지는 웨이퍼(401)의 휨에도 불구하고 웨이퍼 표면의 검사에 허용 가능할 수 있다. 광학 시스템(402-404)의 필드 만곡은 웨이퍼(401)의 지형에 따라 세그먼트(409)에 대해 각각 수정될 수 있다. 이러한 필드 만곡의 수정은 광학 시스템(402-404) 중 하나 이상의 필드 만곡이 심지어는 인접한 세그먼트(409)에서 상이하도록 개별화될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 웨이퍼(500) 및 웨이퍼(500)의 상부면 상에 대응하는 부분을 갖는 필드 만곡의 단면도이다. 웨이퍼(500)는 적어도 부분적으로 휘어져 있다. 도 5 내지 도 7에서 각각 확인되는 바와 같이, x-z 평면에서 웨이퍼(500)의 단면도와 x-y 평면에서 웨이퍼(500)의 표면의 대응하는 도면이 예시되어 있다.
도 5에서, x-y 평면에서 웨이퍼(500)의 표면 상의 제1 세그먼트가 예시되어 있다. 이 제1 세그먼트의 표면 지형(502)은 만곡되어 있다. 제1 세그먼트를 촬영하는 광학 시스템(501)의 필드 만곡은 광학 시스템(501)에서 렌즈 요소들의 위치를 변화시킴으로써 만곡된 심도(503; 점선으로 윤곽을 나타냄)를 갖도록 조절된다. 도 5에서 확인되는 바와 같이, 표면 지형(502)은 만곡된 심도(503) 내에 있다.
도 6에서, x-y 평면에서 웨이퍼(500)의 표면 상의 제2 세그먼트가 예시되어 있다. 제2 세그먼트에서의 표면 지형(504)은 만곡되어 있고 표면 지형(504)의 만곡은 표면 지형(502)과 상이하다. 제2 세그먼트를 촬영하는 광학 시스템(501)의 필드 만곡은 광학 시스템(501)에서 렌즈 요소들의 위치를 변화시킴으로써 만곡된 심도(505; 점선으로 윤곽을 나타냄)을 갖도록 조절된다. 도 6에서 확인되는 바와 같이, 표면 지형(504)은 만곡된 심도(505) 내에 있다.
도 7에서, x-y 평면에서 웨이퍼(500)의 표면 상의 제3 세그먼트가 예시되어 있다. 제3 세그먼트의 표면 지형(506)은 만곡되어 있고 표면 지형(506)의 만곡은 표면 지형(504) 또는 표면 지형(502)과 상이하다. 제3 세그먼트를 촬영하는 광학 시스템(501)의 필드 만곡은 광학 시스템(501)에서 렌즈 요소들의 위치를 변화시킴으로써 만곡된 심도(507; 점선으로 윤곽을 나타냄)을 갖도록 조절된다. 도 7에서 확인되는 바와 같이, 표면 지형(506)은 만곡된 심도(507) 내에 있다.
도 5 내지 도 7의 각각에서, 광학 시스템(501)에 의해 생성되는 이미지는 세그먼트의 이미지를 가로질러 초점이 맞춰질 수 있다. 이는 광학 시스템(501)에 의해 생성되는 만곡된 심도에 적어도 부분적으로 기인하며 광학 시스템(501)에서 렌즈 요소들의 위치를 조절함으로써 각 세그먼트의 표면 지형을 기초로 하여 필드 만곡을 수정한다. 실시예에서, 표면 초점은 ±λ20NA2 내에서 달성되는데, 여기서 λ는 광학 시스템(501)의 평균 파장이고 NA는 광학 시스템의 개구수(numerical aperture)이다.
도 2의 광학 맵핑 시스템(208) 등의 맵핑 시스템이 사용되어 웨이퍼 표면의 지형을 나타내는 데이터를 발생시킬 수 있다. 그러한 맵핑 시스템은 도 2의 제어부(204) 등의 제어부와 통신할 수 있다. 이 방식에서, 맵핑 시스템은 지형을 포함하는 데이터를 제어부로 송신하고 제어부는 맵핑 시스템으로부터 지형 데이터를 수신한다. 다른 실시예에서, 맵핑 시스템으로부터의 지형 데이터는 검사 시스템에 의한 나중의 검색을 위해 저장된다. 맵핑 시스템과 검사 시스템은 웨이퍼의 지형 데이터가 대응하는 웨이퍼를 검사할 때에 이용될 수 있도록 통상적인 웨이퍼 좌표를 구축하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 맵핑 시스템 및/또는 검사 시스템은 에지 파인더(edge finder)로서 레이저 빔을 이용하여 웨이퍼 좌표를 구축하도록 구성될 수 있다. 웨이퍼 좌표를 구축하는 다른 기법이 본 개시의 관점에서 명백할 것이다.
몇몇 실시예에서, 도 2의 검사 시스템(200) 등의 검사 시스템은 지형 맵핑 시스템을 포함하고 제어부는 포함된 맵핑 시스템으로부터 지형 데이터를 수신한다. 지형 맵핑 시스템과 광학 시스템은 동일한 하우징 내에 또는 커플링된 하우징 내에 배치되어 동일한 통과에서 맵핑 기능과 촬영 기능을 수행할 수 있다.
맵핑 시스템은 z 방향에서 웨이퍼 표면의 상대 편향을 측정하도록 하나 이상의 범위 파인더를 이용할 수 있다. 결과적인 이미지가 초점이 맞는 것으로 고려되기 위해, 웨이퍼 표면의 지형은 ±λ20NA2보다 작을 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 범위 파인더는 웨이퍼 표면의 지형을 맵핑하기 위하여 예컨대 레이저 등의 범위 조명원(들)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 웨이퍼 표면의 지형은 웨이퍼의 표면으로부터 반사되는 레이저 빔들의 어레이를 이용하여 측정된다. 예컨대, 3개의 레이저 빔이 사용될 수 있다. 반사된 레이저 빔의 분리 변화 및 어레이의 공간 변환(spatial translation)이 지형을 결정하기 위해 측정된다. 반사된 레이저 빔의 세기 및 배향은 웨이퍼 표면의 만곡, 기울기, 또는 다른 지형적 품질을 분석하도록 알고리즘에 입력될 수 있다. 데이터는 웨이퍼 표면의 지형 맵의 형태로 제공될 수 있다.
도 8에 예시된 맵핑 시스템(800)의 실시예에서, 웨이퍼(801)의 표면 지형은 레이저 공급원(803)에 의해 발생되는 3개의 레이저 빔(802)의 어레이를 이용하여 측정된다. 레이저 빔(802)은 웨이퍼(801)의 표면을 가로질러 스캐닝할 수 있다. 레이저 빔(802)의 반사된 어레이는 검출기(804)로 지향된다. 지형은 웨이퍼(801)의 표면으로부터 반사된 레이저 빔(802)을 이용하여 결정된다. 검출기(804)와 연결되는 제어부(805) 등의 제어부가 레이저 빔(802)을 기초로 하여 지형을 결정할 수 있다. 맵핑 시스템(800)은 레이저 빔(802)을 정렬 또는 반사시키도록 미러를 더 포함할 수 있다.
맵핑 시스템은 당업계의 숙련자들에게 공지된 다른 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 현미경 이미지의 디지털 표현이 사용되어 웨이퍼의 지형을 생성시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 캐패시턴스 게이지(capacitance gauge) 등의 전자 센서가 사용되어 웨이퍼의 지형을 생성시킬 수 있다.
본 개시의 방법의 실시예가 도 9에 예시되어 있다. 900에서 지형을 판별하도록 웨이퍼 표면이 맵핑된다. 웨이퍼 표면의 일부 또는 전부는 비평면형일 수 있다. 광학 시스템의 필드 만곡은 901에서 웨이퍼 표면의 지형을 기초로 하여 수정되고 웨이퍼 표면의 세그먼트가 902에서 촬영된다. 필드 만곡은 광학 시스템에서 렌즈 요소들의 위치를 변화시킴으로써 수정될 수 있다. 이 프로세스는 원하는 갯수의 이미지가 촬영되거나 웨이퍼 표면의 원하는 양이 촬영될 때까지 상이한 세그먼트에 대해 반복될 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 유형 매체를 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 사용되어 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에서 본 명세서에 개시된 방법을 실행할 수 있다.
맵핑 시스템을 갖는 검사 시스템의 예시적인 실시예에서, 맵핑 시스템은 세그먼트가 맵핑 시스템을 통과할 때에 웨이퍼의 세그먼트에 대한 지형 데이터가 생성되도록 구성된다. 맵핑 시스템은 제어부가 세그먼트에 대한 지형 데이터를 수신하도록 제어부와 전기 통신한다. 제어부는 지형 데이터를 이용하여 광학 시스템의 필드 만곡을 수정하도록 광학 시스템에서 렌즈 요소의 위치를 변화시킴으로써, 광학 시스템은 세그먼트가 광학 시스템의 시야 내에 있을 때에 세그먼트의 허용 가능할 정도로 초점이 맞춰진 이미지를 캡쳐하도록 사용될 수 있다. 따라서, 검사 시스템의 제어부는 세그먼트에 대한 지형 데이터의 사용을 동일한 세그먼트의 이미지 캡쳐와 조화시키도록 구성된다. 이 프로세스는 웨이퍼가 검사 시스템에 의해 스캐닝될 때에 샘플 레이트(sample rate)로 반복된다. 제어부 타이밍은 이미지 캡쳐가 하나 이상의 세그먼트 만큼 지형 데이터를 지연시키도록 될 수 있다. 다른 실시예에서, 웨이퍼가 광학 시스템에 대해 실질적으로 동일한 위치에 있는 동안에, 지형 데이터가 판별되고 이미지가 캡쳐된다.
TDI가 이미지 캡쳐를 위해 사용되는 경우, 제어부는 광학 시스템에서 렌즈 요소의 위치를 변화시켜 필드 만곡을 수정하고 다수의 세그먼트들의 지형에 맞출 수 있다. 따라서, 인접한 세그먼트들 사이의 지형 변화는 각각의 세그먼트가 수정된(만곡된) 심도 내에 있도록 충분히 작아야 한다. 지형 변화가 인접한 세그먼트들의 이미지 캡쳐를 방해하는 경우에, 제어부는 TDI 센서에 사용되는 센서 열의 갯수를 줄임으로써 이미지 선명도를 위해 이미지 휘도를 희생시키도록 구성될 수 있다.
지형 정보가 실시간으로 또는 저장 매체로부터 획득되는지에 관계없이, 지형 정보가 세그먼트에 대해 조절이 필요하다고 나타내면(예컨대, z 방향에서 변위가 목격되기 때문에), 제어부는 (필요하다면) 변위에 맞추도록 광학 시스템의 필드 만곡의 조절을 명령한다. 예컨대, 제3 렌즈 요소로부터 제1 및 제2 렌즈 요소의 거리가 변경되어 필드 만곡의 변화를 초래할 수 있다. 이어서, 광학 시스템은 다음 세그먼트 쪽으로 이동하고 이 프로세스는 웨이퍼 표면의 전체 원하는 구역이 스캐닝될 때까지 반복된다.
일 실시예에서, 광학 시스템의 촬영 렌즈의 필드 만곡은 스캐닝 중에 연속적으로 수정될 수 있다.
지형 데이터의 생성은 처킹 후에 그리고 검사가 시작되기 전에 수행될 수 있다. 이는 지형 데이터가 척에서의 임의의 웨이퍼 처짐을 포함하게 할 수 있다. 지형 데이터는 또한 처킹 전에 생성될 수 있다.
광학 시스템에 의해 생성된 이미지는 화소로 나눌 수 있다. 결과적인 이미지의 화소 크기는 미크론 단위일 수 있다. 예컨대, 화소 크기는 웨이퍼의 0.1 ㎛과 동일하거나 대응하고 초점 정도는 1 ㎛일 수 있다. 다른 화소 크기 또는 초점 정도가 가능하다.
필드 만곡의 이러한 조절은 광학 시스템이 스캐닝 중에 서로에 관하여 이동할 때에 실시간으로 수행될 수 있다. 각 세그먼트에 대해 더 작은 시야를 이용하여 필드 만곡에 대한 변화를 최소화시킴으로써 더 높은 검사 처리량이 달성될 수 있다. 더 높은 검사 처리량은 또한 웨이퍼의 표면을 검사하는 데에 필요한 세그먼트의 갯수를 최소화함으로써 달성될 수 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템 및 방법은 임의의 종류의 웨이퍼의 검사를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼는 반도체 웨이퍼 또는 다른 타입의 웨이퍼, 예컨대 LED, 태양 전지, 자기 디스크, 평판, 또는 폴리싱된 판을 제조하는 데에 사용되는 것일 수 있다. 당업계의 숙련자들에게 공지된 바와 같이, 다른 피사체가 또한 검사될 수 있다. 본 개시의 실시예는 대체로 원형, 대체로 직사각형, 또는 다른 형상일 수 있는 웨이퍼를 검사하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼는 대체로 원형의 반도체 웨이퍼일 수 있다. 실시예는 상이한 크기의 웨이퍼를 검사하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼는 100 mm, 200 mm, 300 mm, 또는 450 mm 등의 직경과, 대략 500 ㎛ 내지 1,000 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 다른 예에서, 웨이퍼는 대략 100 내지 200 mm 제곱의 치수와, 대략 150 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 대략 직사각형의 태양 전지일 수 있다. 다른 예에서, 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법은 반도체 포토마스크를 검사하는 데에 사용될 수 있다.
웨이퍼를 가로지르는 휨은 통상적으로 주파수 불규칙도가 낮으면서 평활하다. 휘어진 웨이퍼는 실질적으로 사발형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 휨은 또한 특정한 구역에서 응력 또는 변형을 야기하는, 웨이퍼 처리, 웨이퍼 상의 층, 또는 웨이퍼 상의 필름으로 인해 불규칙적일 수 있다. 본 개시의 실시예는 센서 종류에 관계없이 심지어 불규칙적인 휨을 갖는 웨이퍼도 적절하게 검사하도록 구성될 수 있다.
본 개시는 하나 이상의 특정한 실시예에 관하여 설명되었지만, 본 개시의 다른 실시예가 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 타당한 해석에 의해서만 제한된다고 여겨진다.

Claims (19)

  1. 검사 시스템으로서,
    웨이퍼의 표면의 세그먼트의 이미지를 캡쳐하기 위한 광학 시스템으로서, 상기 광학 시스템은 렌즈 요소를 갖고, 상기 렌즈 요소의 위치는 필드 만곡을 수정하도록 변화될 수 있는 것인 상기 광학 시스템; 및
    웨이퍼의 표면의 지형 데이터(topography data)를 수신하고, 상기 광학 시스템의 필드 만곡이 수정되고 세그먼트 각각의 이미지가 상기 세그먼트를 가로질러 초점이 맞춰지도록 웨이퍼의 표면의 지형 데이터를 기초로 하여 상기 렌즈 요소의 위치를 변화시키도록 구성되는 제어부
    를 포함하는 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면의 지형 데이터를 생성시키는 맵핑(mapping) 시스템을 더 포함하고, 상기 맵핑 시스템은 상기 제어부에 동작적으로 연결되는 것인 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 맵핑 시스템은, 상기 웨이퍼를 가로질러 스캐닝하는 레이저 빔을 발생시키도록 구성되는 적어도 하나의 레이저를 포함하는 것인 검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광학 시스템은,
    양의(positive) 굴절력을 갖고, 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제1 렌즈 요소;
    음의(negative) 굴절력을 갖고, 상기 제1 렌즈 요소의 촬영측에 인접하고, 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제2 렌즈 요소; 및
    양의 굴절력을 갖고, 상기 제2 렌즈 요소의 촬영측에 인접하고, 하나 이상의 렌즈를 포함하는 제3 렌즈 요소
    를 포함하는 것인 검사 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 렌즈 요소와 상기 제2 렌즈 요소의 상대 굴절력은, 광축 상의 피사체로부터의 광학 광선 추적(optical ray trace)이 제2 렌즈 요소와 제3 렌즈 요소 사이의 공간에서 광축과 대략 평행하도록 되어 있고, 상기 제1 렌즈 요소와 제2 렌즈 요소는, 상기 광학 시스템의 후방 초점 거리를 변경하지 않으면서, 상기 광학 시스템의 필드 만곡을 변화시키도록 상기 제3 렌즈 요소에 대해 이동될 수 있는 것인 검사 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부와 통신하는 액츄에이터를 더 포함하고, 상기 액츄에이터는 상기 제1 렌즈 요소 및/또는 상기 제2 렌즈 요소의 위치를 변화시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 치수를 가로질러 배치되는 추가의 광학 시스템
    을 더 포함하는 검사 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 유지하도록 구성되는 척(chuck)
    을 더 포함하는 검사 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 척은 에지 그립 척(edge grip chuck)을 포함하는 것인 검사 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 또는 상기 광학 시스템 중 하나를 서로에 관하여 이동시키도록 구성되는 스캐닝 시스템
    을 더 포함하는 검사 시스템.
  11. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
    적어도 웨이퍼의 표면의 세그먼트의 지형 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 표면의 복수 개의 세그먼트들 각각의 이미지가 세그먼트를 가로질러 초점이 맞춰지도록 상기 지형 데이터를 기초로 하여 광학 시스템의 필드 만곡을 수정하는 단계
    를 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에서 실행하기 위한 하나 이상의 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지형 데이터를 판별하기 위해 웨이퍼의 표면을 맵핑하는 단계
    를 더 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 웨이퍼 또는 상기 광학 시스템 중 하나를 상기 웨이퍼 또는 상기 광학 시스템 중 다른 하나에 관하여 이동시키는 단계
    를 더 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  14. 검사 방법으로서,
    적어도 웨이퍼의 표면의 세그먼트의 지형 데이터를 제어부에서 수신하는 단계;
    상기 수신된 지형 데이터를 기초로 하여, 상기 세그먼트에 대응하는 시야(field of view)를 갖는 광학 시스템의 필드 만곡을 수정하는 단계; 및
    상기 수정된 필드 만곡을 이용하여 상기 세그먼트의 이미지를 캡쳐하는 단계
    를 포함하는 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 표면을 가로질러 적어도 하나의 레이저 빔을 스캐닝함으로써 상기 지형 데이터를 판별하기 위해 상기 웨이퍼의 표면을 맵핑하는 단계
    를 더 포함하는 검사 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 광학 시스템의 촬영 렌즈의 필드 만곡은, 상기 웨이퍼가 스캐닝되는 동안에 연속적으로 수정되는 것인 검사 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 웨이퍼 또는 상기 광학 시스템 중 하나를 서로에 관하여 이동시키는 단계
    를 더 포함하는 검사 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 척을 이용하여 유지하는 단계
    를 더 포함하는 검사 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 척은 에지 그립 척인 것인 검사 방법.
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