KR20190003790A - 결합된 패치 및 설계 기반 결함 검출 - Google Patents

결합된 패치 및 설계 기반 결함 검출 Download PDF

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Abstract

테스트 이미지와 참조 이미지를, 설계 파일로부터 생성될 수 있는 렌더링된 설계 이미지와 비교함으로써 결함 검출이 수행된다. 이는 테스트 이미지와 또 다른 참조 이미지의 비교가 노이즈로 인하여 결론에 이르지 못하기 때문에 발생할 수 있다. 렌더링된 설계 이미지와의 2 개의 비교의 결과는 테스트 이미지에 결함이 존재하는지 여부를 나타낼 수 있다.

Description

결합된 패치 및 설계 기반 결함 검출
관련 출원의 상호 참조
이 출원은 2016년 5월 25일에 출원되었고 미국 출원 번호 제62/341,545호를 할당받은 미국 가특허출원에 대한 우선권을 주장하고, 이에 의해 이 출원의 개시는 참조로 포함된다.
이 개시는 결함 검출에 관한 것이다.
웨이퍼 검사 시스템은 반도체 제조업체가 반도체 제조 공정에서 발생하는 결함을 검출함으로써, 집적 회로(IC) 칩의 수율을 증가시키고 유지시키는데 도움이 된다. 검사 시스템의 하나의 목적은 제조 공정이 사양을 충족하는지 여부를 모니터링하는 것이다.　검사 시스템은 만일 제조 공정이 설정된 표준(norm)의 범위를 벗어나는 경우, 반도체 제조업체가 해결할 수 있는 문제 및/또는 문제의 근원을 표시한다.
반도체 제조 산업의 발전은 수율 관리 및 구체적으로 계측 및 검사 시스템에 대한 요구를 증가시키고 있다.　웨이퍼 크기가 증가하고 있는 동안 임계 치수가 감소되고 있다.　자본 환경은 고수율, 고부가가치 생산을 달성하기 위한 시간을 줄이도록 업계를 몰아가고 있다.　따라서, 수율 문제를 검출하는 것으로부터 그것을 고치는 시간까지의 총 시간을 최소화하는 것은 반도체 제조업체에 대한 투자 이익(return-on-investment)을 결정한다.
결함이 테스트 이미지에 있다고 검출하는 것은 반도체 제조업체에게 중요할 수 있다. 결함은 웨이퍼의 이미지를 참조(reference) 이미지와 비교함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, "이중 검출"이 결함을 검출하는데 사용될 수 있다.　이러한 이중 검출 기법을 사용하여, 결함이 두 개의 차이 이미지(difference image)에서 검출될 필요가 있다. 이들 두 개의 차이 이미지 각각은 제1 참조 이미지 또는 제2 참조 이미지 중 하나로부터 테스트 이미지를 감산한다. 그러나, 만일 참조 이미지들 중 하나가 웨이퍼 노이즈에 의해 영향을 받는다면, 테스트 이미지를 나머지 참조 이미지와 비교할 때 결함이 검출되더라도, 결함은 플래그(flag)되지 않을 수 있다.
따라서, 결함 검출을 위한 개선된 시스템 및 방법이 필요하다.
제1 실시 예에서, 시스템이 제공된다.　시스템은 검토(review) 툴 및 검토 툴과 전자적으로 통신하는 제어기를 포함한다.　검토 툴은 웨이퍼를 홀딩(hold)하도록 구성된 스테이지 및 웨이퍼의 테스트 이미지를 생성하도록 구성된 이미지 생성 시스템을 포함한다.　제어기는 테스트 이미지와 제1 참조 이미지를 비교하고; 상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지의 비교에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 결정하고; 상기 제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제1 값을 생성하고; 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제2 값을 생성하며; 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 더 큰지 여부에 대응하는 결과를 결정하도록 구성된다.
상기 제어기는 프로세서, 상기 프로세서와 전자적으로 통신하는 전자 데이터 저장 유닛; 및 상기 프로세서와 상기 전자 데이터 저장 유닛과 전자적으로 통신하는 통신 포트를 포함할 수 있다. 상기 전자 데이터 저장 유닛은 상기 제1 참조 이미지를 포함할 수 있다.
상기 이미지 생성 시스템은 상기 웨이퍼의 이미지를 생성하기 위하여, 전자 빔, 광대역 플라즈마, 또는 레이저 중 적어도 하나를 사용하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 검토 툴은 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)이다.
만일 상기 결과가 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 크거나 같다고 표시하면, 상기 제어기는 또한 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하도록 구성될 수 있다. 만일 상기 결과가 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 크거나 같다고 표시하면, 상기 제어기는 또한 상기 제2 값과 임계치를 비교하도록 구성될 수 있다. 만일 상기 제2 값이 상기 임계치를 초과하면, 상기 제어기는 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 보고하도록 구성될 수 있다. 만일 상기 제2 값이 상기 임계치보다 작다면, 상기 제어기는 또한 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하도록 구성될 수 있다.
상기 렌더링된 설계는 설계 파일에 기초할 수 있다.
상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지를 비교하는 것은 상기 테스트 이미지로부터 상기 제1 참조 이미지를 감산하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 참조 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 것은 상기 제1 참조 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 것을 포함할 수 있다. 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 것은 상기 테스트 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 것을 포함할 수 있다.
제2 실시 예에서, 방법이 제공된다. 상기 방법은 제어기를 사용하여 테스트 이미지와 웨이퍼의 제1 참조 이미지를 비교하는 단계; 상기 제어기를 사용하여, 상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지의 비교에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 결정하는 단계; 상기 제어기를 사용하여, 상기 제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제1 값을 생성하는 단계; 상기 제어기를 사용하여, 상기 제 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제2 값을 생성하는 단계; 상기 제어기를 사용하여 결과를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결과는 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 더 큰지 여부에 대응한다.
상기 방법은 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계를 비교하기 전에, 상기 테스트 이미지와 제2 참조 이미지를 비교하는 단계, 및 상기 제어기를 사용하여 상기 테스트 이미지와 상기 제2 참조 이미지를 비교한 것에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 참조 이미지는 상기 제1 참조 이미지보다 더 많은 노이즈를 가질 수 있다.
만일 상기 결과가 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 크거나 같다는 것이면, 상기 방법은 상기 제어기를 사용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다. 만일 상기 결과가 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 크다는 것이면, 상기 방법은 상기 제어기를 사용하여 상기 제2 값과 임계치를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 만일 상기 제2 값이 상기 임계치를 초과하면, 상기 방법은 상기 제어기를 사용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다. 만일 상기 제2 값이 상기 임계치보다 작다면, 상기 방법은 상기 제어기를 사용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 렌더링된 설계는 설계 파일에 기초할 수 있다.
상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지를 비교하는 단계는 상기 테스트 이미지로부터 상기 제1 참조 이미지를 감산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 참조 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 단계는 상기 제1 참조 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 단계는 상기 테스트 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 웨이퍼를 검토 툴의 스테이지 상으로 로딩(load)하는 단계 및 상기 검토 툴의 스테이지 상의 웨이퍼를 이미징하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 특성 및 목적의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명에 대한 참조가 이루어져야 한다:
도 1은 본 개시에 따른 실시 예에서 사용되는 예시적인 이미지를 나타낸다;
도 2는 본 개시에 따른 방법의 흐름도이다;
도 3은 본 개시에 따른 시스템의 블록도이다.
청구 대상(claimed subject matter)이 특정 실시 예의 측면에서 설명될 것이지만, 여기서 설명된 모든 이점 및 특징을 제공하지는 않는 실시 예를 포함하여, 다른 실시 예들 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 다양한 구조적, 논리적, 공정 단계, 및 전자적 변경들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여서만 정의된다.
이중 검출을 사용하여 결함을 검출하는 것은 테스트 또는 참조 이미지에 결함이 존재하는지 여부에 관한 정보를 제공한다. 이중 검출은 또한 긍정 오류(false positive)를 방지할 수 있다.　정의에 의하면, 결함은 차이 이미지들 모두에서 검출되어야 한다(예를 들어, 제1 참조 이미지 ― 테스트 이미지의 비교, 제2 참조 이미지 ― 테스트 이미지의 비교).　참조 이미지들 중 하나(예를 들어, 제2 참조 이미지)가 웨이퍼 노이즈에 의해 상당히 영향을 받는다면, 테스트 이미지를 나머지 참조 이미지(예를 들어, 제1 참조 이미지)와 비교할 때 결함이 검출되었더라도, 결함은 플래그되지 않을 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시 예들은 웨이퍼가 참조 이미지에 노이즈가 있는 경우 결함 검출을 향상시킨다. 참조 이미지에서 가능한 웨이퍼 노이즈를 해결하기 위해, 테스트 이미지가 렌더링된 설계 이미지와 비교된다.　이 기술은 심지어 결함이 단 한번 검출될 때에도 결함을 플래그한다. 이 기술은 또한 랜덤 웨이퍼 노이즈를 해결하는데, 이는 기존의 기술을 사용하여서는 용이하게 감소되거나, 배제되거나, 수정될 수 없다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술의 실시 예에서 사용되는 이미지를 나타낸다. 다이어그램(100)은 테스트 이미지(101)을 포함한다. 테스트 이미지(101)는, 예를 들어, 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경(SEM) 이미지로부터의 이미지일 수 있다.　테스트 이미지(101)는 사각형으로서 도시된 결함(110)을 포함한다.　결함(110)은, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 상의 파티클, 빈 비아(empty via), 브리지, 돌출, 패턴 결함, 누락된 충진 재료, 또는 다른 유형의 결함일 수 있다.
또한, 다이어그램(100)에는 제1 참조 이미지(102) 및 제2 참조 이미지(103)가 포함된다. 제1 참조 이미지(102) 및 제2 참조 이미지(103)는 웨이퍼 또는 다이의 테스트 이미지(101)와 동일한 부분이다. 제2 참조 이미지(103)는 노이즈를 포함한다. 예를 들어, 제2 참조 이미지(103)는 제1 참조 이미지(102) 또는 테스트 이미지(101)보다 더 많은 노이즈를 포함할 수 있다. 제2 참조 이미지(103) 내의 노이즈는 임계 치수(critical dimension, CD) 변동, 이전 층 노이즈, 라인 에지의 거친 정도(line edge roughness), 막 두께 변동, 및/또는 다른 형태의 노이즈로 인한 랜덤 웨이퍼 노이즈일 수 있다. 제2 참조 이미지(103) 내의 변화하는 양의 노이즈가 발생할 수 있다.　그러나, 만일 제2 참조 이미지(103)가 너무나 많은 노이즈를 갖고 있어서, 제2 차이 이미지(105)로부터 도출된 결함의 차이 그레이 레벨(difference gray level)이 노이즈의 차이 그레이 레벨보다 낮거나 정의된 임계치를 초과하지 않는다면, 결함은 검출되지 않을 수 있다.
테스트 이미지(101)를 제1 참조 이미지(102)와 비교할 때, 제1 차이 이미지(104)는 결함(110)의 검출을 가능하게 한다. 그러나, 테스트 이미지(101)를 제2 참조 이미지(103)와 비교할 때, 제2 참조 이미지(103)의 노이즈로 인하여, 결함(110)이 검출되지 않을 수 있다. 테스트 이미지(101)를 제2 참조 이미지(103)와 비교함으로써 형성된 제2 참조 이미지(105)에 결함(110)이 보인다 하더라도, 결함(110)은 제2 차이 이미지(105)의 노이즈에서 손실될 수 있다. 따라서, 결함(110)이 제1 차이 이미지(104)에서 검출되더라도, 이중 검출은 일어나지 않는다.
렌더링된 설계 이미지(107)는 설계 클립(design clip)(106)으로부터 생성된다. 설계 클립(106)은 웨이퍼에 대한 설계 파일의 일부분일 수 있다.　렌더링된 설계 이미지(107)는 다양한 기술을 이용하여 생성될 수 있다.　예를 들어, 와이어프레임 설계는 검사 툴의 다양한 광학 컴포넌트와 물리적 웨이퍼 특성을 고려하는 광학 시뮬레이션 공정을 통과할 수 있다.　이들 광학 컴포넌트는 대물 렌즈의 개구 수(numerical aperture), 검사에 사용된 광의 파장, 또는 조명에서 광학 애퍼처, 광 수집 경로, 또는 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.　현재 및 이전의 설계 층에 사용되는 재료, 공정 층 두께, 현재 및 여러 이전 층으로부터의 설계, 또는 다른 피처와 같은 웨이퍼 특성이 또한 사용될 수 있다. 이 정보를 바탕으로, 시뮬레이션 시스템이 미분 방정식을 풀 수 있고, 수치적인 닫힌 형태의 해(close form solution)를 구하여, 그레이 이미지 레벨을 얻을 수 있다.
제1 참조 이미지(102)는 렌더링된 설계 이미지(107)와 비교되어, 제3 차이 이미지(108)를 형성한다. 제3 차이 이미지(108)는 결함(110)을 보여주지 않는다. 이것은 결함(110)이 제1 참조 이미지(102) 내에 있지 않다는 것을 확인하는데 도움이 되어, 긍정 오류를 방지할 수 있다.
테스트 이미지(101)는 렌더링된 설계 이미지(107)와 비교되어, 제4 차이 이미지(109)를 형성한다. 제4 차이 이미지(109)는 결함(110)의 검출을 가능하게 한다. 이 제4 차이 이미지(109)는 제1 차이 이미지(102)와 결함(110)의 이중 검출을 제공할 수 있다.
도 2는 방법(200)의 흐름도이다. 방법(200)에서, 테스트 이미지와 제1 참조이미지가 비교된다(201). 상기 비교(201)에 기초하여, 결함이 존재하는지 여부가 결정될 수 있다. 테스트 이미지와 제1 참조 이미지의 비교(201)에 기초하여, 결함이 존재하는 것으로 결정된다(202). 제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지가 비교된다(203). 테스트 이미지와 렌더링된 설계 이미지가 비교된다(204). 렌더링된 설계 이미지는 설계 파일에 기초할 수 있다. 결함이 존재하는지 여부를 나타낼 수 있는 결과가 결정된다(205). 비교(203) 및 비교(204)는 어느 순서로든 일어날 수 있다.
제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지의 비교(203) 및 테스트 이미지와 렌더링된 설계 이미지의 비교(204)는 각각 값을 생성할 수 있다. 이 값들은 결과를 결정(205)하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비교(203)의 제1 값은 비교(204)의 제2 값보다 크거나 같을 수 있다. 이것은 테스트 이미지에 결함이 없다는 것을 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 비교(204)의 제2 값은 비교(203)의 제1 값보다 크고, 이는 결함이 존재할 수 있다는 것을 나타낼 수 있다. 값은 제2 이미지의 그레이 레벨로부터 제1 이미지의 그레이 레벨을 픽셀 별로 감산함으로써 도출될 수 있다. 일 예에서, 제1 이미지는 제1 참조 이미지일 수 있고, 제2 이미지는 렌더링된 설계 이미지일 수 있다. 다른 예에서, 제1 이미지는 테스트 이미지일 수 있고, 제2 이미지는 렌더링된 설계 이미지일 수 있다. 이는 이미지 감산에 사용된 각 픽셀 쌍에 대한 차이 이미지 그레이 레벨을 초래할 수 있다. 만일 제1 참조 이미지에서 렌더링된 설계 이미지를 뺀 것의 차이 이미지 그레이 레벨이 테스트 이미지에서 렌더링된 설계 이미지를 뺀 것으로부터의 차이 이미지 그레이 레벨보다 크다면, 이는 테스트 이미지에 결함이 없다는 것을 나타낸다.
비교(204)의 제2 값이 비교(203)의 제1 값보다 크다면, 비교(204)의 제2 값은 임계치와 비교될 수 있다. 비교(204)의 제2 값이 임계치를 초과한다면, 테스트 이미지에서 결함의 존재가 보고될 수 있다. 만일 비교(204)의 제2 값이 임계치보다 작다면, 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다는 것이 보고될 수 있다. 만일 비교(204)의 제2 값이 임계치와 동일하다면, 이는 결함이 존재하거나 결함이 존재하지 않거나 추가 분석이 필요하다는 것을 나타낼 수 있다. 만일 참조 이미지에서 렌더링된 설계 이미지를 뺀 것의 차이 이미지의 최대 그레이 레벨이 테스트 이미지에서 렌더링된 설계 이미지를 뺀 것의 차이 이미지로부터의 최대 그레이 레벨보다 단지 미미하게 더 작다면, 그것은 여전히 뉴슨스(nuisance) 또는 노이즈 이벤트일 수 있다. 임계치는 핫 주사(hot scan)(예를 들어, 임계치가 작은 값으로 설정되는 주사)의 여러 결함을 검토하는 SEM에 의해 설정될 수 있다. 이는 검사 툴에서 발견된 결함의 분류를 허용할 것이다. 임계치는 모든 관심 결함이 임계치를 초과할 가능성이 크지만 뉴슨스는 임계치를 초과하지 않는 방식으로 사용자에 의해 설정될 수 있다. 따라서, 뉴슨스 이벤트는 배제될 수 있다.
일 예에서, 제1 및 제2 값들은 절대 값들이다.
결과는 반도체 제조업체와 같은 사용자에게 보고될 수 있다.
일 예에서, 렌더링된 설계 이미지와 비교되기 전에 또는 렌더링된 설계 이미지를 생성하기 전에, 테스트 이미지가 제2 참조 이미지와 비교된다. 그러나, 제2 참조 이미지는 제1 참조 이미지보다 더 많은 노이즈를 가질 수 있다. 제2 참조 이미지는 또한 테스트 이미지보다 더 많은 노이즈를 가질 수 있다. 테스트 이미지와 제2 참조 이미지 간의 비교(201)가 결함이 존재한다고 나타낼지라도, 이 노이즈는 이중 검출을 방지할 수 있다. 노이즈는 제2 참조 이미지와 테스트 이미지의 비교를 손상시킬 수 있고, 결과적으로 결과는 결함이 존재하지 않는다는 것을 나타낼 수 있다.
테스트 이미지는 검토 툴을 사용하여 생성될 수 있다.　웨이퍼는 검토 툴의 스테이지에 로딩되고, 테스트 이미지를 생성하기 위해 검토 툴의 스테이지 상에서 이미징될 수 있다.
테스트 이미지 또는 제1 또는 제2 참조 이미지 간의 비교는 다른 이미지로부터 하나의 이미지의 감산을 수반할 수 있다.　렌더링된 설계 이미지와 테스트 이미지 또는 제1 참조 이미지 간의 비교는 또한 다른 이미지로부터 하나의 이미지의 감산을 수반할 수 있다.　첫째, 감산될 필요가 있는 두 개의 이미지가 가능한 한 많이(예를 들어, 서브 픽셀 정확도) 서로 정렬된다. 제1 이미지의 위치 1,1에서의 픽셀의 그레이 레벨은 제2 이미지의 위치 1,1에서의 픽셀의 그레이 레벨로부터 감산된다.　그 후 감산은 다음 픽셀에서 수행되며, 모든 픽셀 쌍에 대하여 차이 그레이 레벨이 계산될 때까지 계속된다.
도 3은 본 개시에 따른 시스템의 블록도이다.　결함 검토 시스템(300)은 웨이퍼(303) 또는 다른 가공물(workpiece)을 홀딩하도록 구성된 스테이지(304)를 포함한다.　스테이지(304)는 1개, 2개 또는 3개의 축으로 이동 또는 회전하도록 구성될 수있다.
결함 검토 시스템(300)은 또한 웨이퍼(303)의 표면의 이미지를 생성하도록 구성된 이미지 생성 시스템(301)을 포함한다. 이미지는 웨이퍼(303)의 특정 층 또는 영역을 위한 것일 수 있다. 이 예에서, 이미지 생성 시스템(301)은 테스트 이미지를 생성하기 위하여 전자 빔(302)을 생성한다. 광대역 플라즈마 또는 레이저 주사를 사용하는 것과 같은 다른 이미지 생성 시스템(301)도 가능하다. 예를 들어, 암시야 이미징 또는 명시야 이미징은 이미지 생성 시스템(301)에 의해 수행될 수 있다. 결함 검토 시스템(300) 및/또는 이미지 생성 시스템(301)은 웨이퍼(303)의 테스트 이미지를 생성할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "웨이퍼"는 일반적으로 반도체 또는 비반도체 재료로 형성된 기판을 지칭한다.　그러한 반도체 또는 비반도체 재료의 예는 단결정 실리콘, 갈륨 질화물, 갈륨 비소, 인듐 인화물, 사파이어, 및 유리를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.　그러한 기판은 흔히 반도체 제조 설비에서 발견 및/또는 처리될 수 있다.
웨이퍼는 기판 상에 형성된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.　예를 들어, 그러한 층은 포토레지스트, 유전체 재료, 전도성 재료, 및 반도체 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.　많은 상이한 유형의 그러한 층이 당 업계에 공지되고, 본 명세서에서 사용되는 용어 웨이퍼는 모든 유형의 그러한 층을 포함하는 웨이퍼를 포괄하는 것으로 의도된다.
웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 층은 패터닝(patterned) 또는 언패터닝(unpatterned)될 수있다.　예를 들어, 웨이퍼는 복수의 다이를 포함할 수 있고, 각 다이는 반복 가능한 패터닝된 피처 또는 주기적인 구조를 가진다. 그러한 재료 층의 형성 및 처리가 궁극적으로 완성된 디바이스를 야기할 수 있다.　많은 상이한 유형의 디바이스가 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 용어 웨이퍼는 당 업계에 공지된 임의의 유형의 디바이스가 제조되고 있는 웨이퍼를 포괄하는 것으로 의도된다.
특정 예에서, 결함 검토 시스템(300)은 SEM의 일부이거나 SEM이다.　웨이퍼(303)의 이미지는 집속된 전자 빔(302)으로 웨이퍼(303)를 주사함으로써 생성된다. 전자는 웨이퍼(303)의 표면 토포그래피와 조성에 대한 정보를 포함하는 신호를 생성하는 데 사용된다. 전자 빔(302)은 래스터 주사 패턴으로 주사될 수 있고, 전자 빔(302)의 위치는 검출된 신호와 결합되어 이미지를 생성할 수 있다.
결함 검토 시스템(300)은 제어기(305)와 통신한다. 예를 들면, 제어기(305)는 이미지 생성 시스템(301) 또는 결함 검토 시스템(300)의 다른 컴포넌트들과 통신할 수 있다. 제어기(305)는 프로세서(306), 프로세서(306)와 전자적으로 통신하는 전자 데이터 저장 유닛(307), 및 프로세서(306)와 전자적으로 통신하는 통신 포트(308)를 포함할 수 있다. 제어기(305)는 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의이 조합에 의해 실제 구현될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 바와 같은 기능은 하나의 유닛에 의해 수행되거나, 상이한 컴포넌트들 간에 나눠질 수 있고, 각 컴포넌트는 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 결국 구현될 수 있다. 본 명세서에 기술된 다양한 방법 및 기능을 구현하기 위한 제어기(305)를 위한 프로그램 코드 또는 명령어들은 전자 데이터 저장 유닛(307) 내의 메모리와 같은 제어기 판독 가능 저장 매체 내에, 제어기(305) 내에, 제어기(305) 외부에 또는 그 조합에 저장될 수 있다.
제어기(305)가 이미징 디바이스(301)로부터의 출력과 같이, 결함 검토 시스템(300)에 의해 생성되는 출력을 수신할 수 있도록, 제어기(305)는 (예를 들어, "유선" 및/또는 "무선" 전송 매체를 포함할 수 있는 하나 이상의 전송 매체를 통하여) 임의의 적절한 방식으로 결함 검토 시스템(300)의 컴포넌트에 결합될 수 있다. 제어기(305)는 출력을 이용하여 다수의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(305)는 출력을 이용하여 웨이퍼(303) 상의 결함을 검토하도록 구성될 수 있다.　다른 예에서, 제어기(305)는 출력에 대한 결함 검토를 수행하지 않고, 전자 데이터 저장 유닛(307) 또는 다른 저장 매체에 출력을 전송하도록 구성될 수 있다.　제어기(305)는 또한 도 2의 실시 예를 수행하도록 본 명세서에 기재된 바와 같이 구성될 수 있다.　
본 명세서에서 기술된 제어기(305), 다른 시스템(들), 또는 다른 서브 시스템(들)은 개인용 컴퓨터 시스템, 이미지 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크 스테이션, 네트워크 기기, 인터넷 기기, 또는 다른 디바이스를 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다.　일반적으로, 용어 "제어기"는 메모리 매체로부터의 명령어들을 실행하는 하나 이상의 프로세서를 갖는 임의의 디바이스를 포괄하는 것으로 넓게 정의될 수 있다.　서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 또한, 병렬 프로세서와 같은 당 업계에 공지된 임의의 적절한 프로세서를 포함할 수 있다.　또한, 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 단독 또는 네트워킹된 툴로서 고속 처리 및 소프트웨어를 가진 플랫폼을 포함할 수 있다.
시스템이 하나보다 많은 서브 시스템을 포함한다면, 서브 시스템들 간에 이미지, 데이터, 정보, 명령어들, 등이 전송될 수 있도록 상이한 서브 시스템들이 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브 시스템은 당 업계에 공지된 임의의 적당한 유선 및/또는 무선 전송 매체를 포함할 수 있는 임의의 적합한 전송 매체에 의해 추가 서브 시스템(들)에 결합될 수 있다.　그러한 서브 시스템들 중 2개 이상은 또한 공유된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(미도시)에 의해 효과적으로 결합될 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같이 부가적인 실시 예는 웨이퍼 상의 이상을 식별하거나 컴플라이언스(compliance)/논 컴플라이언스(non-compliance)를 검출하는 컴퓨터 구현 방법을 수행하기 위한, 제어기 상에서 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다. 특히, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전자 데이터 저장 유닛(307) 또는 다른 저장 매체는, 제어기(305) 상에서 실행 가능한 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 구현 방법은 본 명세서에 기술된 임의의 방법(들)의 임의의 단계(들)를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 것과 같은 방법들을 구현하는 프로그램 명령어들은 전자 데이터 저장 유닛(307) 또는 다른 저장 매체와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장 될 수 있다.　컴퓨터 판독 가능 매체는 자기 또는 광 디스크, 자기 테이프, 또는 당 업계에 공지된 임의의 다른 적합한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 저장 매체일 수 있다.
프로그램 명령어들은 무엇보다, 프러시져 기반 기술, 컴포넌트 기반 기술, 및/또는 객체 지향 기술을 포함하는 다양한 방식 중 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들은 ActiveX 컨트롤, C++ 객체, 자바빈즈(JavaBeans), MFC(Microsoft Foundation Classes), SSE(Streaming SIMD Extension) 또는 필요에 따라 다른 기술이나 방법을 사용하여 구현될 수 있다.
제어기(305)는 본 명세서에 설명된 임의의 실시 예에 따라 구성될 수 있다.　예를 들어, 제어기(305)는 도 2의 단계 중 일부 또는 전부를 수행하도록 프로그래밍될 수 있다.　
결함 검토 시스템의 일부로서 개시되어 있지만, 본 명세서에서 설명된 제어기(305)는 검사 시스템에서 사용하도록 구성될 수 있다.　다른 실시 예에서, 본 명세서에 설명된 제어기(305)는 계측 시스템에 사용되도록 구성될 수 있다.　따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 상이한 애플리케이션에 다소 적합한 상이한 이미징 능력을 갖는 시스템에 대해 다수의 방식으로 맞춰질 수 있는 분류를 위한 일부 구성을 기술한다.
본 명세서에서 기술 된 바와 같이, 방법의 각 단계가 수행될 수 있다.　방법은 또한 본 명세서에 설명된 제어기 및/또는 컴퓨터 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)에 의해 수행될 수 있는 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있다.　단계들은 본 명세서에 기재된 임의의 실시 예에 따라 구성될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 시스템에 의해 수행될 수 있다.　또한, 전술한 방법은 본 명세서에 설명된 시스템 실시 예들 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예는 노이즈 있는 웨이퍼 상의 결함 검출을 가능하게 한다. 이와 달리, 놓쳤을 수 있는 결함은 대신 본 명세서에 기재된 기술을 이용하여 검출된다.　특정 관심 결함(defect of interest, DOI)에 대한 감도를 향상시킬 수 있다.　그러한 DOI를 찾는 향상된 능력은 반도체 제조업체의 시간과 비용을 절약할 수 있다. 본 명세서에 개시된　실시 예들은 또한 웨이퍼 노이즈 한정 웨이퍼 상의 결함에 더 높은 감도를 제공한다. 또한, 스루풋 향상은 제2 참조 이미지에 대한 완전한 MDAT(multi-die auto threshold) 클라우드를 생성하지 않음으로써, 달성될 수 있다. 대신, 결함 픽셀이 존재하는 작은 패치가 중재(arbitrate)에 사용될 수 있다. 만일 노이즈가 너무 높다면(낮은 SNR(signal-to-noise ratio)), 렌더링된 설계 이미지는 참조 이미지로서 사용될 수 있다.　패치(patch)는 32 × 32 픽셀인 것과 같은 작은 이미지이다.　이것은 일반적으로 통계적 계산 및 이상점(outlier)(예를 들어, 결함 픽셀)을 식별하는데 사용되는 것에 비하여 비교적 작다. 예를 들어, MDAT 통계는 일반적으로 1000×1000 픽셀 크기의 이미지 프레임으로부터 유도될 수 있다.　새로운 구현은 제2 참조 이미지에 대한 작은 이미지 패치의 사용을 허용한다.
본 개시는 하나 이상의 특정 실시 예에 관하여 설명되었지만, 본 개시의 다른 실시 예들이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음을 이해할 것이다.　따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 이의 합리적인 해석에 의해서만 제한되는 것으로 여겨진다.

Claims (20)

  1. 시스템에 있어서,
    검토 툴; 및
    상기 검토 툴과 전자적으로 통신하는 제어기
    를 포함하고,
    상기 검토 툴은,
    웨이퍼를 홀딩하도록 구성된 스테이지; 및
    상기 웨이퍼의 테스트 이미지를 생성하도록 구성된 이미지 생성 시스템을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 테스트 이미지와 제1 참조 이미지를 비교하고;
    상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지의 비교에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 결정하고;
    상기 제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제1 값을 생성하고;
    상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제2 값을 생성하며;
    상기 제2 값이 상기 제1 값보다 더 큰지 여부에 대응하는 결과를 결정하도록 구성된 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    프로세서;
    상기 프로세서와 전자적으로 통신하는 전자 데이터 저장 유닛; 및
    상기 프로세서 및 상기 전자 데이터 저장 유닛과 전자적으로 통신하는 통신 포트
    를 포함하고, 상기 전자 데이터 저장 유닛은 상기 제1 참조 이미지를 포함한 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검토 툴은 주사 전자 현미경인 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 생성 시스템은 상기 웨이퍼의 이미지를 생성하기 위하여, 전자 빔, 광대역 플라즈마, 또는 레이저 중 적어도 하나를 사용하도록 구성된 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결과는 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 크거나 같다는 것이고, 상기 제어기는 또한 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하도록 구성된 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결과는 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 크다는 것이고, 상기 제어기는 또한 상기 제2 값과 임계치를 비교하도록 구성된 것인 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 값은 상기 임계치를 초과하고, 상기 제어기는 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 보고하도록 구성된 것인 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 값은 상기 임계치보다 작고, 상기 제어기는 또한 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하도록 구성된 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 렌더링된 설계는 설계 파일에 기초한 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지를 비교하는 것은 상기 테스트 이미지로부터 상기 제1 참조 이미지를 감산(subtract)하는 것을 포함한 것인 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 참조 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 것은 상기 제1 참조 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 것을 포함하고, 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 것은 상기 테스트 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 것을 포함한 것인 시스템.
  12. 방법에 있어서,
    제어기를 이용하여, 테스트 이미지와 웨이퍼의 제1 참조 이미지를 비교하는 단계;
    상기 제어기를 이용하여, 상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지의 비교에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 결정하는 단계;
    상기 제어기를 이용하여, 상기 제1 참조 이미지와 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제1 값을 생성하는 단계;
    상기 제어기를 이용하여, 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하여 제2 값을 생성하는 단계;
    상기 제어기를 이용하여, 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 더 큰지 여부에 대응하는 결과를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계를 비교하기 전에 상기 테스트 이미지와 제2 참조 이미지 - 상기 제2 참조 이미지는 상기 제1 참조 이미지보다 더 많은 노이즈를 가짐 - 를 비교하는 단계; 및
    상기 제어기를 이용하여, 상기 테스트 이미지와 상기 제2 참조 이미지의 비교에 기초하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 결과는 상기 제1 값이 상기 제2 값보다 크거나 같다는 것이고, 상기 방법은, 상기 제어기를 이용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 결과는 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 크다는 것이고, 상기 방법은, 상기 제어기를 이용하여 상기 제2 값과 임계치를 비교하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 값은 상기 임계치를 초과하고, 상기 방법은, 상기 제어기를 이용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재한다고 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 값은 상기 임계치보다 작고, 상기 방법은, 상기 제어기를 이용하여 상기 테스트 이미지에 결함이 존재하지 않는다고 보고하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 렌더링된 설계는 설계 파일에 기초한 것인 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 테스트 이미지와 상기 제1 참조 이미지를 비교하는 단계는 상기 테스트 이미지로부터 상기 제1 참조 이미지를 감산하는 단계를 포함하고, 상기 제1 참조 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 단계는 상기 제1 참조 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 단계를 포함하고, 상기 테스트 이미지와 상기 렌더링된 설계 이미지를 비교하는 단계는 상기 테스트 이미지로부터 상기 렌더링된 설계 이미지를 감산하는 단계를 포함한 것인 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 검토 툴의 스테이지 상으로 로딩(load)하는 단계; 및
    상기 검토 툴의 스테이지 상의 상기 웨이퍼를 이미징하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
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