KR20220156076A - 백엔드 및 웨이퍼 레벨 패키징에서의 반도체 검사를 위한 고해상도 검토 시스템 및 방법 - Google Patents
백엔드 및 웨이퍼 레벨 패키징에서의 반도체 검사를 위한 고해상도 검토 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220156076A KR20220156076A KR1020227036679A KR20227036679A KR20220156076A KR 20220156076 A KR20220156076 A KR 20220156076A KR 1020227036679 A KR1020227036679 A KR 1020227036679A KR 20227036679 A KR20227036679 A KR 20227036679A KR 20220156076 A KR20220156076 A KR 20220156076A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sample
- light source
- image
- light
- review system
- Prior art date
Links
- 238000012552 review Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 48
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 abstract description 28
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 8
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229920002577 polybenzoxazole Polymers 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000008832 photodamage Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/14—Condensers affording illumination for phase-contrast observation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/33—Immersion oils, or microscope systems or objectives for use with immersion fluids
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
- G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
- G02B21/367—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0004—Industrial image inspection
- G06T7/0006—Industrial image inspection using a design-rule based approach
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
- G01N2021/8845—Multiple wavelengths of illumination or detection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10141—Special mode during image acquisition
- G06T2207/10152—Varying illumination
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30108—Industrial image inspection
- G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
검토 시스템 및 동작 방법은 스테이지 상의 샘플을 향해 광 빔을 보낸다. 샘플은 웨이퍼 레벨 패키징 웨이퍼 또는 백엔드 웨이퍼이다. 샘플로부터 반사된 광에 기초하여 결함 검토가 수행된다. 검토 시스템은 다음 ― 유체 공급 유닛 및 유체 제거 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템에 의해 공급되는 유체; 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴; 또는 자외선 또는 심자외선 파장들 ― 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
Description
본 개시는 웨이퍼 결함 검토에 관한 것이다.
반도체 제조 산업의 진화는 수율 관리에 대한 요구를 증가시키고 있다. 임계 치수(critical dimension, CD)들은 계속해서 줄어들지만, 업계는 고수율, 고부가가치 생산을 달성하기 위한 시간을 단축시킬 것을 필요로 하고 있다. 수율 문제를 검출하여 이를 해결할 총 시간을 최소화하는 것은 반도체 제조사에 대한 투자수익률(return-on-investment)을 결정한다.
백엔드 및 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package, WLP)에 대한 현재의 검토 방법들은 가시, 자외선(ultraviolet, UV), 또는 심자외선(deep ultraviolet, DUV) 파장 대역들에서 건식, 디지털화된 광학 현미경을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 패키지들에 대한 설계 규칙은 5 ㎛ 이상이지만, 관심 결함(defect-of-interest, DOI)은 2 ㎛ 이상일 수 있다. 높은 개구수(numerical aperture, NA)를 갖는 현재의 시스템들은 결함 분류 목적에 충분한 품질의 이미지들을 제공할 수 있다.
어드밴스드 WLP(aWLP)는 무어의 법칙(Moore’s Law)을 이어가려는 업계의 동기를 불러일으킴에 따라, 설계 규칙은 1 ㎛로 축소되고, 로드맵은 0.4 ㎛까지 존재한다. 예를 들어, 이러한 설계 규칙들에서의 결함 크기는 0.2 ㎛ 일 수 있다. 전술된 검토 방법들은 현재, NA(여기서 NA는 1.0 이하로 제한됨)에 대한 파장의 물리적 제한으로 인해, 이러한 설계 규칙들에서 검출 및 분류 목적들에 필요한 이미지 품질을 제공할 수 없다. 뿐만 아니라, UV 또는 DUV는 웨이퍼를 손상시킬 수 있으므로, 파장은 가시 범위로 제한될 수 있다.
현재의 검토 방법들이 불충분할 때 결함들을 검출하고 분류하기 위해 비용 비효율적이고 느린 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM)이 사용될 수 있다. 그러나, SEM은 WLP 또는 백엔드 웨이퍼들 내의 특정 재료들에 대해, 이것들이 정전 척 또는 가스 제거와 양립할 수 없을 때, 사용가능하지 않을 수 있다. 또한, 일부 표본들은 SEM에서의 전자 빔 조명 하에서 손상될 수 있다. 마지막으로, 현재의 SEM 능력은 광학적 검토보다 더 느리고 더 비싸다.
따라서, 개선된 광학 검토 시스템이 요구된다.
제1 실시예에서 검토 시스템이 제공된다. 본 검토 시스템은 샘플이 위에 배치되는 스테이지; 샘플을 향해 광 빔을 방출하도록 구성된 광원; 샘플에 의해 반사된 광 빔의 일부를 검출하도록 구성된 검출기; 복수의 대물렌즈들; 및 검출기와 전자 통신하는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 샘플 상의 결함들의 검토를 수행하도록 구성된다. 샘플은 웨이퍼 레벨 패키징 웨이퍼 또는 백엔드 웨이퍼이다. 뿐만 아니라, 검토 시스템은 유체 공급 유닛 및 유체 제거 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템을 더 포함하고/하거나; 광원은 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴들을 형성하도록 구성된 복수의 발광 다이오드들을 포함하고/하거나; 광원은 자외선 또는 심자외선 파장들을 방출하는 백색 광원을 포함한다.
광원은 복수의 발광 다이오드들을 포함한다. 발광 다이오드들은 유색일 수 있다.
광원은 릴레이 렌즈(relay lens)를 포함할 수 있다. 릴레이 렌즈는 샘플에 의해 반사된 광 빔을 대물렌즈들 중 적어도 하나를 통해 검출기로 이미징하도록 구성될 수 있다. 검출기는 프레임 그래버(frame grabber) 모듈을 사용하여 릴레이 렌즈로부터의 광 빔을 이미지로 변환할 수 있다. 프레임 그래버 모듈은 스테이지와 동기화될 수 있다.
광원은 백색 광원일 수 있다. 광원은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 또한, 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 강도 이미지 및 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성될 수 있다. 프로세서는 또한, 강도 이미지 및 위상 이미지로부터 합성 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
예시에서, 검토 시스템은 액침 서브 시스템을 포함하고, 광원은 백색 광원이며, 시스템은 복수의 발광 다이오드들을 포함한다.
검사 시스템은 제1 실시예의 검토 시스템을 포함할 수 있다.
제2 실시예에서 방법이 제공된다. 본 방법은 스테이지 상의 샘플을 향해 광 빔을 보내는 단계를 포함한다. 샘플은 웨이퍼 레벨 패키징 웨이퍼 또는 백엔드 웨이퍼이다. 샘플로부터 반사된 광 빔이 검출기에서 수광된다. 프로세서를 사용하여, 샘플 상의 결함들의 검토가 수행된다. 또한, 다음 중 하나 이상이 발생한다. 첫째, 유체 공급 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템에 의해 샘플과 광학 대물렌즈 사이에 유체가 공급된다. 둘째, 미분 위상 대비를 위해 광 빔으로 조명 패턴이 형성된다. 셋째, 광 빔은 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것이다.
광 빔은 복수의 발광 다이오드들에 의해 생성될 수 있다. 발광 다이오드들은 유색일 수 있다.
본 방법은 릴레이 렌즈를 사용하여, 샘플에 의해 반사된 광 빔을 적어도 하나의 대물렌즈를 통해 검출기로 이미징하는 단계를 포함할 수 있다. 릴레이 렌즈로부터의 광 빔은 프레임 그래버 모듈을 사용하여 이미지로 변환될 수 있다. 프레임 그래버 모듈은 스테이지와 동기화될 수 있다.
광원은 백색 광원일 수 있다. 광원은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함할 수 있다.
본 방법은 프로세서를 사용하여, 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 강도 이미지 및 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성된다. 강도 이미지 및 위상 이미지로부터 합성 이미지가 생성될 수 있다.
예시에서, 본 방법은 유체를 공급하는 것, 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴을 형성하는 것, 그리고 광 빔이 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것을 포함한다.
본 개시의 본질 및 목적들에 대한 보다 충분한 이해를 위해, 첨부 도면들과 관련하여 취해지는 하기의 구체적인 내용이 참조되어야 하며, 이 첨부 도면들에서:
도 1은 본 개시에 따른 시스템의 실시예를 도시하고;
도 2는 본 개시에 따른 시스템의 추가 실시예를 도시하며;
도 3은 본 개시에 따른 방법의 실시예를 도시한다.
도 1은 본 개시에 따른 시스템의 실시예를 도시하고;
도 2는 본 개시에 따른 시스템의 추가 실시예를 도시하며;
도 3은 본 개시에 따른 방법의 실시예를 도시한다.
청구되는 본 발명 내용이 특정 실시예들의 관점에서 설명될 것이지만, 본원에서 제시되는 모든 이점들과 특징들을 제공하지는 않는 실시예들을 포함하는 다른 실시예들도 또한 본 개시의 범위 내이다. 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 구조적, 논리적, 공정 단계, 및 전자적 변경들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 첨부된 청구범위를 참조하여서만 정의된다.
본원에서 개시되는 시스템들 및 방법들은 WLP 및 BE 적용예들에 대한 검토 지원을 제공할 수 있다. aWLP 및 BE 웨이퍼들의 샘플들에 대해, 실시예들은 1) 결함들을 검토 및 분류하기 위해 액침 기술을 적용하거나, 2) 결함들을 검토 및 분류하기 위해 미분 위상 대비(differential phase contrast, DPC) 기술을 적용하거나, 3) 결함들을 검토 및 분류하기 위해 DPC 기술을 이용하여 포커스 스캔을 적용하거나, 4) DPC에 대한 정량적 모델링 알고리즘을 이용하여 조명원 및 튜브 렌즈에 편광 제어를 적용하거나, 또는 5) 결함들을 검토 및 분류하기 위해 자외선(UV) 또는 심자외선(DUV)을 이용하여 1) 내지 4) 기술들 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 본 시스템은 상이한 적용예들을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 시스템은 하나의 적용예에 대해 DUV 및 액침을 DPC와, 다른 적용예에 대해 가시 파장을 액침 및 DPC와, 그리고 또 다른 적용예에 대해 가시 파장을 DPC 및 포커스 스캔과 조합할 수 있다. 이러한 상이한 적용예들은 동일한 검토 시스템에서 수행될 수 있다.
1) 내지 4) 기술들 중 하나 이상의 사용은 결함의 크기 및 재료에 따라 달라질 수 있고/있거나 성능 속도에 대한 균형을 수반할 수 있다. 결함이 크고(예를 들어, 1 ㎛) 웨이퍼 상의 재료가 DUV와 양립할 수 있다면, DUV 또는 액침 DUV가 사용될 수 있다. 결함 크기가 크고(예를 들어, 1 ㎛) 재료가 UV/DUV와 양립할 수 없다면, 액침 비스 이미징이 사용될 수 있다. 더 높은 해상도가 요구된다면, DPC가 요구될 수 있지만, 이는 약간 더 느리다. 작은 결함들(예를 들어, 0.4 ㎛)에 대해서는, 포커스 스캔 DPC를 통해 적용되는 액침 DUV가 사용될 수 있다. 일반적으로, DUV 및 액침은 끊어진/짧은 Cu 라인들을 찾는 데 더 유용할 수 있다. Cu 라인들/표면들 상의 유기 결함들에 대해서는, DPC 및 포커스 스캔을 통해 더 많은 가치를 제공할 수 있다.
반도체 산업은 2 ㎛로 이동하고 있다. 이전에, 결함 크기는 대략 2 ㎛ 내지 5 ㎛였고, 높은 NA 건식 광학 현미경이 적용 요건들을 충족하였다. 더 많은 반도체 제조자들이 2 ㎛ 또는 2 ㎛ 미만의 설계 규칙들로 이동하고 있다. 본원에서 개시되는 실시예들은 이러한 결함들에 대해 다수의 주사 전자 현미경 단계들을 감당할 수 없거나 처리량 개선을 필요로 하는 반도체 제조자들에 의해 사용될 수 있다.
본원에서 개시되는 실시예들은 반도체 제조자의 필요를 위해 구성될 수 있다. 성능, 속도, 및 비용이 균형을 이룰 수 있다.
시스템(100)의 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 시스템(100)은 광학 기반 서브 시스템(101)(즉, 광학 검토 툴)을 포함한다. 일반적으로, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광을 샘플(102)로 보내고(또는 광으로 샘플(102)을 스캐닝하고) 샘플(102)로부터의 광을 검출함으로써, 샘플(102)에 대한 광학 기반 출력을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 샘플(102)은 웨이퍼, 구성된 웨이퍼, 또는 접합되는 웨이퍼들을 포함한다. 웨이퍼는 당업계에 공지된 임의의 웨이퍼, 이를테면 aWLP 또는 BE 웨이퍼를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 시스템(100)의 실시예에서, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광을 샘플(102)로 보내도록 구성된 조명 서브 시스템을 포함한다. 조명 서브 시스템은 적어도 하나의 광원을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 서브 시스템은 광원(103)을 포함한다. 일 실시예에서, 조명 서브 시스템은 광을 샘플(102)에 하나 이상의 입사각 ― 이는 하나 이상의 경사진 각도 및/또는 하나 이상의 수직 각도를 포함할 수 있음 ― 으로 보내도록 구성된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(103)으로부터의 광은 광학 요소(104)를 관통해 그리고 이어서 렌즈(105)를 관통해 샘플(102)에 수직 입사각으로 보내진다. 경사진 입사각은 임의의 적합한 경사진 입사각을 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어, 샘플(102)의 특성들에 따라 달라질 수 있다.
광학 기반 서브 시스템(101)은 광을 상이한 시간들에 샘플(102)로 상이한 입사각들로 보내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광학 기반 서브 시스템(101)은, 광이 샘플(102)에 도 1에 도시된 것과 상이한 입사각으로 보내질 수 있도록, 조명 서브 시스템의 하나 이상의 요소의 하나 이상의 특성을 변경하도록 구성될 수 있다. 이러한 일 예에서, 광학 기반 서브 시스템(101)은, 광이 샘플(102)에 상이한 입사각 또는 경사진(또는 거의 수직인) 입사각으로 보내지도록, 광원(103), 광학 요소(104), 렌즈(105), 및 광학 대물렌즈(110)를 이동시키도록 구성될 수 있다.
선택 사항인 제2 광원(116)으로 도시된 바와 같이, 경사진 입사각의 조명 빔은 또한 대물렌즈(110)의 외부를 통해 이루어질 수 있다.
스캔 메커니즘이 샘플(102)과 대물렌즈(110) 사이의 거리를 변화시킬 수 있다. 다양한 이미지들 또는 다른 데이터가 미리 결정된 위치 또는 위치들에서 취해질 수 있다.
일부 예들에서, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광을 동시에 샘플(102)로 하나보다 많은 입사각으로 보내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 조명 서브 시스템은 하나보다 많은 조명 채널을 포함할 수 있다. 조명 채널들 중 하나는 도 1에 도시된 바와 같이 광학 요소(104) 및 렌즈(105)를 관통하는 광원(103)을 포함할 수 있고, 조명 채널들 중 다른 하나(도시되지 않음)는 상이하게(파장 편광과 같이) 또는 동일하게 구성될 수 있거나 적어도 광원 및 가능하게는 본원에서 추가로 설명되는 것들과 같은 하나 이상의 다른 구성요소를 포함할 수 있는 유사한 요소들(또는 대물렌즈(110) 외부에서 조명하는 것과 같은 유사하지 않은 렌즈들)을 포함할 수 있다. 이러한 광이 다른 광과 동시에 표본으로 보내진다면, 샘플(102)에 상이한 입사각들로 보내지는 광의 하나 이상의 특성(예를 들어, 파장, 편광 등)은, 샘플(102)을 상이한 입사각들로 조명하는 것으로부터 기인하는 광이 검출기(들)에서 서로 구별될 수 있도록, 상이할 수 있다.
다른 예시에서, 조명 서브 시스템은 단지 하나의 광원(예를 들어, 도 1에 도시된 광원(103))만을 포함할 수 있고, 그 광원으로부터의 광이 조명 서브 시스템의 하나 이상의 광학 요소(도시되지 않음)에 의해 (예를 들어, 파장, 편광 등에 기초하여) 상이한 광로들로 분리될 수 있다. 이어서, 상이한 각 광로들의 광이 샘플(102)로 보내질 수 있다. 다수의 조명 채널들은 광을 동시에 또는 상이한 시간들에(예를 들어, 상이한 조명 채널들이 표본을 순차적으로 조명하기 위해 사용될 때) 샘플(102)로 보내지도록 구성될 수 있다. 또 다른 예시에서는, 동일한 조명 채널이 상이한 특성들을 갖는 광을 상이한 시간들에 샘플(102)로 보내도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 예시들에서, 광학 요소(104)는 스펙트럼 필터로서 구성될 수 있고, 스펙트럼 필터의 속성들은 다양한 상이한 방식들로(예를 들어, 스펙트럼 필터를 바꿈으로써) 변경될 수 있어서 상이한 파장들의 광이 상이한 시간들에 샘플(102)로 보내질 수 있다. 조명 서브 시스템은 상이하거나 동일한 특성들을 갖는 광을 순차적으로 또는 동시에 샘플(102)로 상이한 또는 동일한 입사각들로 보내기에 적합한 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 적합한 구성을 가질 수 있다.
시스템(100)은 또한 선택 사항인 제2 광원(116) 및 광 조절 광학계(light conditioning optics)(117)를 포함할 수 있다. 제2 광원(116)은 경사진 조명 채널을 제공할 수 있다.
도 1에 또한 도시된 바와 같이, 검출 채널은 지면의 평면 내에 위치된 것으로 도시되어 있고, 조명 서브 시스템도 또한 지면의 평면 내에 위치된 것으로 도시되어 있다. 이에 따라, 이러한 실시예에서, 검출 채널은 입사 평면 내에 위치된다(예를 들어, 입사 평면 내에 중심이 놓인다). 그러나, 검출 채널들 중 하나 이상은 입사 평면 밖에 위치될 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 광학 기반 서브 시스템(101)에 포함되는 검출 채널들 각각은 산란광을 검출하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 도 1에 도시된 광학 기반 서브 시스템(101)은 표본들(102)에 대한 암시야(dark field, DF) 출력을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 광학 기반 서브 시스템(101)은 또한 또는 대안적으로 표본들(102)에 대한 명시야(bright field, BF) 출력을 생성하도록 구성되는 검출 채널(들)을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 광학 기반 서브 시스템(101)은 샘플(102)로부터 정반사된(specularly reflected) 광을 검출하도록 구성되는 적어도 하나의 검출 채널을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본원에서 설명되는 광학 기반 서브 시스템들(101)은 DF 이미징만을 위해, BF 이미징만을 위해, 또는 DF와 BF 이미징 양자를 위해 구성될 수 있다. 도 1에서 집광기들 각각이 단일의 굴절형 광학 요소로서 도시되지만, 집광기들 각각은 하나 이상의 굴절형 광학 다이(들) 및/또는 하나 이상의 반사형 광학 요소(들)를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
검출기(109)는 전하 결합 디바이스(charge coupled device, CCD), 시간 지연 적분(time delay integration, TDI) 카메라, 및 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 적합한 검출기들을 포함할 수 있다. 검출기들은 또한 비-이미징 검출기들 또는 이미징 검출기들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 다수의 검출 채널들을 갖는 검출기들이 비-이미징 검출기들이라면, 검출기들 각각은 산란광의 강도와 같은 특정 특성들을 검출하도록 구성될 수 있지만, 이러한 특성들을 이미징 평면 내의 위치의 함수로서 검출하도록 구성되지는 않을 수 있다. 이와 같이, 광학 기반 서브 시스템의 검출 채널들 각각에 포함된 검출기들 각각에 의해 생성되는 출력은 신호들 또는 데이터일 수 있지만, 이미지 신호들 또는 이미지 데이터는 아닐 수 있다. 이러한 예시들에서, 프로세서(114)와 같은 프로세서가 검출기들의 비-이미징 출력으로부터 샘플(102)의 이미지들을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 예시들에서는, 검출기들이 이미징 신호들 또는 이미지 데이터를 생성하도록 구성되는 이미징 검출기들로서 구성될 수 있다. 따라서, 광학 기반 서브 시스템은 본원에서 설명되는 광학 이미지들 또는 다른 광학 기반 출력을 여러가지 방식들로 생성하도록 구성될 수 있다.
광원(103)은 임의의 적합한 광원을 포함할 수 있다. 예에서, 광원(103)은 DPC를 위한 조명 패턴을 형성하도록 구성된 다수의 발광 다이오드(LED)들을 포함한다. 예에서, LED들은 이산 그리드 패턴을 갖는 32x32 어레이로 있다. 다른 예에서, LED들은 각 링에 16개의 LED들을 갖는 4-8 링 형상으로 있다. 각 LED는 코히어런트 포인트 소스로서 취급될 수 있다. 예를 들어, LED들은 반원의 반경 내에서 활성화될 수 있다. LED 어레이의 반경은 달라질 수 있다.
다른 예에서, 광원(103)은 가시 파장으로부터 UV 및 DUV 파장까지 방출하는 백색 광원, 이를테면 Xe 램프를 포함한다. 이러한 예에서의 광원(103)은 또한 하나 이상의 LED일 수 있다. 광원(103)은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함할 수 있다. 백색 광원은 DUV 파장들을 제공할 수 있다. 색 필터는 휠에 고정될 수 있거나, 가변 필터일 수 있다. 공간 필터는 프로그램가능한 핀 홀 또는 블링크일 수 있다.
355 nm 또는 대략 388 nm의 중심 파장을 제공하는 UV LED들이 있다. 가시 LED들은 435 nm, 530 nm 및 635 nm일 수 있다. 다른 파장들이 가능하다. 색 필터들을 갖는 Xe 램프들은 DUV에 사용될 수 있다.
또 다른 예에서, 광원(103)은 복수의 LED들을 포함한다. 이러한 예에서, LED들은 유색이다.
광원(103)은 또한 편광 광원 및/또는 튜브 렌즈를 포함할 수 있다.
광학 기반 서브 시스템(101)은 다수의 대물렌즈들을 가질 수 있다. 일부 대물렌즈들은 건조한 조건에서 작동하고, 다른 대물렌즈들은 다양한 NA 및 시야(field of view, FoV)를 사용하여 액침과 함께 작동한다. 대물렌즈들은 예를 들어, 회전 또는 선형 스테이지식일 수 있는 전동식 터릿을 사용하여 특정 수광에 대해 변경되거나 선택될 수 있다.
광학 요소(104)로부터의 광은 렌즈(105)에 의해 샘플(102) 상으로 포커싱될 수 있다. 도 1에서 렌즈(105)가 단일 굴절형 광학 요소로서 도시되지만, 실제로, 렌즈(105)는 조합 시 광학 요소로부터의 광을 표본에 포커싱하는 다수의 굴절형 및/또는 반사형 광학 요소들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 1에 도시되고 본원에서 설명되는 조명 서브 시스템은 임의의 다른 적합한 광학 요소들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 광학 요소들의 예들은 편광 부품(들), 스펙트럼 필터(들), 공간 필터(들), 반사형 광학 요소(들), 아포다이저(들), 빔 스플리터(들)(이를테면, 빔 스플리터(113)), 조리개(들) 등 ― 당업계에 알려져 있는 임의의 이러한 적합한 광학 요소들을 포함할 수 있음 ― 을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광학 기반 출력을 생성하기 위해 사용될 조명의 유형에 기초하여 조명 서브 시스템의 요소들 중 하나 이상을 변경하도록 구성될 수 있다.
광학 요소(104)로부터의 광은 대물렌즈의 후초점면 상에 이미징될 수 있다.
DPC가 요구될 때, 샘플(102)로부터 반사된 광의 이미지들은 사전 프로그램된 조명 패턴들로 취해질 수 있다.
포커스 스캔이 요구될 때, 샘플(102)로부터 반사된 광의 이미지들은 샘플(102)과 대물렌즈(110) 사이의 상이한 상대 거리에서 취해진다.
예시에서, 광원(103)(또는 조명 서브 시스템의 렌즈(105))은 릴레이 렌즈(예를 들어, 튜브 렌즈)를 포함한다. 릴레이 렌즈는 대물렌즈(110)와 같은, 대물렌즈들 중 적어도 하나를 통해 검출기(109)로 샘플에 의해 반사된 광 빔을 이미징하도록 구성될 수 있다.
광학 기반 서브 시스템(101)은 또한 광이 샘플(102)을 스캐닝하게 하도록 구성된 스캐닝 서브 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광학 기반 출력 생성 동안 샘플(102)이 배치되는 스테이지(106)를 포함할 수 있다. 스캐닝 서브 시스템은 광이 샘플(102)을 스캐닝할 수 있도록 샘플(102)을 이동시키도록 구성될 수 있는 임의의 적합한 기계식 및/또는 로봇식 어셈블리(이것이 스테이지(106)를 포함함)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 광학 기반 서브 시스템(101)은 광학 기반 서브 시스템(101)의 하나 이상의 광학 요소가 광의 샘플(102)에 대한 일부 스캐닝을 수행하도록 구성될 수 있다. 광은 임의의 적합한 방식으로, 이를테면 구불구불한 경로 또는 나선 경로로 샘플(102)을 스캐닝할 수 있다.
실시예에서, 광학 기반 서브 시스템(101)은 액침 서브 시스템(111)을 포함하며, 이는 유체 공급 유닛 및 유체 제거 유닛을 포함할 수 있다. 유체는 샘플(102)과 광학 대물렌즈(110) 사이에 제공된다. 유체는 공기보다 더 높은 굴절률을 가질 수 있다. 유체는 대략 1.4의 굴절률을 갖는 물, 또는 샘플(102)과 양립할 수 있는 다른 액체일 수 있다. 예를 들어, 알코올 또는 오일이 유체로서 사용될 수 있다. 예시에서, 유체는 1.5 초과의 굴절률을 갖는다. 유체를 사용함으로써, 등가 NA는 1.0보다 크며, 이는 샘플(102)에 대한 UV 또는 DUV 광 손상을 피할 수 있다.
대략 1 mm 또는 1 mm 미만인 간극을 채우는 데 약간의 액체가 필요할 수 있다. 측정이 행해진 후에, 액체는 건조되어야 한다. 이에 따라, 본 시스템은 일측에 간극으로의 깨끗한 액체 공급기(118)(예를 들어, 니들 또는 노즐) 및 액체 제거기(119)(예를 들어, 진공)가 있도록 구성된다. 추가적인 세부 사항들은 미국 특허 제7,436,527호에 개시되어 있으며, 이는 전문이 본원에 원용된다.
간극은 도 2에서 광학 대물렌즈(110)의 단부 표면과 샘플(102)의 표면 사이로 도시된 분리 거리(h)일 수 있다. 간극은 공극 또는 진공일 수 있다. 도 2에서, 유체(112)는 광학 대물렌즈(110)와 샘플(102) 사이의 간극을 점유한다. 광학 대물렌즈(110)와 샘플(102) 사이의 간극은 공기 또는 액체로 완전히 채워질 수 있다.
예시에서, 유체는 액침 서브 시스템(111)의 유체 공급 유닛 내에 함유된다. 유체는 광학 대물렌즈(110)의 바닥면으로 펌핑될 수 있다. 유체는 액체 공급기(118)를 사용하여 광학 대물렌즈(110)와 샘플(102) 사이의 체적 내로 밀어 넣어질 수 있다. 잔류 유체는 액체 제거기(119)로 건조될 수 있다. 액체는 액침 서브 시스템(111)으로 복귀할 수 있다. 이에 따라, 본 시스템은 검토 동안 광학 대물렌즈(110)의 표면과 샘플(102) 사이에서 액체의 유동을 발생시키도록 구성된다. 추가적인 세부 사항들은 미국 특허 제7,130,037호에 개시되어 있으며, 이는 전문이 본원에 원용된다.
액침 서브 시스템(111)과 함께, 광원(103)은 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있다. 광원(103)은 백색 광원일 수 있다.
도 1은 여기서 본원에서 설명되는 시스템 실시예들에 포함될 수 있거나 본원에서 설명되는 시스템 실시예들에 의해 사용되는 광학 기반 출력을 생성할 수 있는 광학 기반 서브 시스템(101)의 구성을 일반적으로 나타내도록 제공된 것임에 유념한다. 본원에서 설명된 광학 기반 서브 시스템(101) 구성은 상용 출력 획득 시스템을 설계할 때 통상적으로 수행되는 바와 같이 광학 기반 서브 시스템(101)의 성능을 최적화하도록 변경될 수 있다. 또한, 본원에서 설명되는 시스템들은 기존의 시스템을 사용하여(예를 들어, 본원에서 설명되는 기능을 기존 시스템에 추가함으로써) 구현될 수 있다. 이러한 일부 시스템들에 대해, 본원에서 설명되는 방법들은 (예를 들어, 본 시스템의 다른 기능에 더하여) 본 시스템의 선택 사항적 기능으로서 제공될 수 있다. 대안적으로, 본원에서 설명되는 시스템은 완전히 새로운 시스템으로서 설계될 수 있다.
프로세서(114)는 프로세서(114)가 출력을 수신할 수 있도록 하는 임의의 적합한 방식으로(예를 들어, 유선 및/또는 무선 전송 매체들을 포함할 수 있는 하나 이상의 전송 매체를 통해) 시스템(100)의 구성요소들에 결합될 수 있다. 프로세서(114)는 출력을 사용하여 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 시스템(100)은 프로세서(114)로부터 명령어들 또는 다른 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(114) 및/또는 전자 데이터 저장 유닛(115)은 선택 사항으로서, 추가적인 정보를 수신하거나 명령어들을 발신하기 위해 웨이퍼 검사 툴, 웨이퍼 계측 툴, 또는 웨이퍼 검토 툴(도시되지 않음)과 전자 통신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(114) 및/또는 전자 데이터 저장 유닛(115)은 SEM과 전자 통신할 수 있다. 다른 예시에서, 시스템(100)은 검사 시스템의 일부이다.
프로세서(114)는 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 강도 이미지 및 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성될 수 있다.
이를 위해, 상이한 조명 조건들을 이용하여(예를 들어, 링의 우측 절반, 좌측 절반, 상측 절반 및 하측 절반, 단지 내측 링들, 단지 외측 링들 등에서의 LED들) 다수의 이미지들을 취할 것이다. 알고리즘은 이러한 이미지들을 입력으로서 사용할 수 있고, 알고리즘을 통해 모든 데이터가 처리된 후에, 강도 및 위상 이미지들이 생성될 수 있다.
프로세서(114)는 또한, 강도 이미지 및 위상 이미지로부터 합성 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 이는 샘플과 대물렌즈 사이의 상이한 상대 거리를 이용하는 추가적인 이미지들로 수행될 수 있다.
프로세서(114)를 사용하여, 위상 이미징이 DPC를 사용하여 강도 이미지와 수행될 수 있다. 위상 이미지는 위상차 및 부분 간섭성 조명을 사용하여 이미지 품질을 개선할 수 있다. 위상 및 강도 이미지들을 별도로 취하는 것이 수행될 수 있다. 위상 정보는 구리와 같은 aWLP 또는 BE에 사용되는 금속 상의 포토레지스트, 폴리벤즈옥사졸(PBO) 등과 같은 얇은 투명 재료들의 검토를 도울 수 있다. LED들의 어레이를 이용하여 DPC를 구현하기 위해 두 개의 이미지들이 캡처될 수 있는데, 하나는 LED들의 반원이 켜져 있고, 하나는 다른 반원이 켜져 있다. 어레이는 원형, 또는 두 개의 반원 활성화 영역들을 가능하게 하는 다른 패턴일 수 있다. 두 개의 이미지들은 위상차 이미지를 컴퓨트하기 위해 사용될 수 있다. 정량적 위상은 계산된 전달 함수를 사용하여 DPC 이미지의 컨볼루션을 제거함으로써 복원될 수 있다. LED 어레이의 유연한 패터닝으로 인해, DPC 측정은 실시간으로 그리고 최소 수의 기계 부품들로 비대칭의 임의의 축들을 따라 구현될 수 있다.
DPC 구성을 이용하는 포커스 스캔은 검토 중인 샘플(102) 상의 구조물의 높이 정보를 제공할 수 있다. 높이 정보는, 샘플 상의 구조물 높이의 결과들이 보통 높은 NA 대물렌즈의 포커스의 심도보다 더 높기 때문에, 디포커스로 인해 이미지들의 품질을 개선한다. 높이 정보는 또한, 예를 들어, 액침 및/또는 짧은 파장들에 의해 높은 NA의 이점들을 취하여, 샘플(102) 상의 피처들의 높이를 측정하는 방법을 제공할 수 있다. 2D 강도는 전형적으로 단일 이미지에서 측정된다. 샘플(102)이 스캐닝될 수 있고, 3D 강도 측정을 빌드업하기 위해 이미지들이 많은 초점면들에서 캡처될 수 있다.
DPC 현미경은 위상차를 위해 비대칭 조명을 사용할 수 있다. 예를 들어, 네 개의 이미지들이 회전된 반원 소스 패턴들로 캡처될 수 있다. 동적 소스 스위칭이 예를 들어, 프로그램가능한 LED 어레이를 사용하여 달성된다.
광원(102) 및 튜브 렌즈에 대해 편광 제어가 수행될 수 있다. (공간 해상도를 위해) 높은 NA 시스템에서, 포커싱된 광은 더 이상 스케일 파들로서 취급될 수 없지만, 이의 벡터 속성은 전자기파 이론에 따라 고려될 필요가 있을 수 있다. 광의 벡터 특성들은 광 전파의 정량적 모델링이 요구될 수 있는 DPC의 참조에서 고려되지 않는다. 따라서, 광의 편광은 본 시스템에서 제어되고/되거나 DPC 알고리즘으로 모델링되어야 할 수 있다.
릴레이 렌즈를 갖는 예시에서, 검출기(109)는 프로세서(114)의 일부이거나 프로세서(114) 상에서 실행될 수 있는 프레임 그래버 모듈을 사용하여 릴레이 렌즈로부터의 광 빔을 이미지로 변환한다. 프레임 그래버 모듈은 스테이지(106) 또는 스캔 렌즈의 이동과 동기화될 수 있다. 프레임 그래버로부터의 디지털화된 이미지들은 전자 데이터 저장 유닛(115) 내에 저장될 수 있다. 예시에서, 검출기(109)는 프레임 그래버를 사용하여 릴레이 렌즈로부터의 광을 디지털화된 이미지들로 변환한다.
본원에서 설명되는 프로세서(114), 다른 시스템(들), 또는 다른 서브 시스템(들)은 개인용 컴퓨터 시스템, 이미지 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 네트워크 어플라이언스, 인터넷 어플라이언스, 또는 다른 디바이스를 포함하여, 다양한 시스템들의 일부일 수 있다. 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 또한 병렬 프로세서, CPU, 또는 GPU와 같은 당업계에 알려져 있는 임의의 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 서브 시스템(들) 또는 시스템(들)은 독립형 또는 네트워크형 툴 중 어느 하나로서, 고속 프로세싱 및 소프트웨어를 갖는 플랫폼을 포함할 수 있다.
프로세서(114) 및 전자 데이터 저장 유닛(115)은 시스템(100) 또는 다른 디바이스 내에 배치될 수 있거나 달리 일부일 수 있다. 예에서, 프로세서(114) 및 전자 데이터 저장 유닛(115)은 독립형 제어 유닛의 일부이거나 중앙 집중형 품질 제어 유닛 내에 있을 수 있다. 다수의 프로세서들(114) 또는 전자 데이터 저장 유닛들(115)이 사용될 수 있다.
프로세서(114)는 실제로 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 본원에서 설명된 바와 같은 프로세서의 기능들은 하나의 유닛에 의해 수행될 수 있거나, 상이한 구성요소들 간에 분담될 수 있으며, 차례로 이들 구성요소들 각각이 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 프로세서(114)가 다양한 방법들 및 기능들을 구현하기 위한 프로그램 코드 또는 명령어들은 판독가능한 저장 매체들, 이를테면 전자 데이터 저장 유닛(115) 내의 메모리, 또는 다른 메모리에 저장될 수 있다.
시스템(100)이 하나보다 많은 프로세서(114)를 포함한다면, 상이한 서브 시스템들은 이미지들, 데이터, 정보, 명령어들 등이 서브 시스템들 사이에서 송신될 수 있도록 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브 시스템은 당업계에 알려져 있는 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 전송 매체들을 포함할 수 있는 임의의 적합한 전송 매체들에 의해 추가적인 서브 시스템(들)에 결합될 수 있다. 이러한 서브 시스템들 중 둘 이상은 또한 공유되는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(도시되지 않음)에 의해 효과적으로 결합될 수 있다.
프로세서(114)는 시스템(100)의 출력 또는 다른 출력을 사용하여 다수의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(114)는 출력을 각각 전자 데이터 저장 유닛(115), 또는 다른 저장 매체에 발신하도록 구성될 수 있다. 프로세서(114)는 또한, 본원에서 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
시스템이 하나보다 많은 서브 시스템을 포함한다면, 상이한 서브 시스템들은 이미지들, 데이터, 정보, 명령어들 등이 서브 시스템들 사이에서 발신될 수 있도록 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브 시스템은 당업계에 알려져 있는 임의의 적합한 유선 및/또는 무선 전송 매체들을 포함할 수 있는 임의의 적합한 전송 매체들에 의해 추가적인 서브 시스템(들)에 결합될 수 있다. 이러한 서브 시스템들 중 둘 이상은 또한 공유되는 컴퓨터 판독가능 저장 매체(도시되지 않음)에 의해 효과적으로 결합될 수 있다.
프로세서(114)는 본원에서 설명된 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 구성될 수 있다. 프로세서(114)는 또한 측정 시스템(100)의 출력을 사용하거나 다른 소스들로부터의 이미지들 또는 데이터를 사용하여 다른 기능들 또는 추가적인 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
프로세서(114)는 모든 원하는 이미지들이 생성될 때 이미지들을 분석할 수 있다. 분석의 출력은 높이들의 함수일 수 있는 강도 이미지 및 위상 이미지일 수 있다. 결과들은 예를 들어, 합성 이미지를 만들기 위해 추가 처리될 수 있다. 분석된 결과들은 (이를테면, 전자 데이터 저장 유닛(115) 내에) 문서화를 위해 저장되고/되거나, (이를테면, 결함들을 분류하기 위한 딥 러닝 모듈을 트레이닝하기 위해) 트레이닝을 위한 다른 알고리즘들로 공급되고/되거나, 사용자를 위해 디스플레이될 수 있다.
본원에서 개시된 시스템(100) 및 방법들의 다양한 단계들, 기능들, 및/또는 동작들은 전자 회로들, 논리 게이트들, 멀티플렉서들, 프로그래머블 논리 디바이스들, ASIC들, 아날로그 또는 디지털 제어기들/스위치들, 마이크로 제어기들, 또는 컴퓨팅 시스템들 중 하나 이상에 의해 수행된다. 본원에서 설명된 것들과 같은 방법들을 구현하는 프로그램 명령어들은 캐리어 매체를 통해 전송되거나 캐리어 매체 상에 저장될 수 있다. 캐리어 매체는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광 디스크, 비휘발성 메모리, 고체 상태 메모리, 자기 테이프 등과 같은 저장 매체를 포함할 수 있다. 캐리어 매체는 와이어, 케이블, 또는 무선 전송 링크와 같은 전송 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 단계들은 단일 프로세서(114), 또는 대안적으로, 다수의 프로세서들(114)에 의해 수행될 수 있다. 더욱이, 시스템(100)의 상이한 서브 시스템들은 하나 이상의 컴퓨팅 또는 논리 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 상기한 설명은 본 개시에 대한 제한으로서가 아니라, 단지 예시로서 해석되어야 한다.
시스템(100)은 실리콘 비아, 관통 실리콘 비아(through-silicon via, TSV), 구리 마이크로 범프, 또는 컨택트 패드들과 같은 aWLP 및 BE 샘플에 충분히 높은 해상도를 제공할 수 있다. 다른 샘플들은 기판(예를 들어, 유리, 블랭크 Si 웨이퍼, 또는 전형적으로 기능 다이들을 갖는 웨이퍼) 상의 재배선층(redistribution layer, RDL) 내에 있을 수 있다. 다수의 층들이 만들어진다면, 각 층은 전도성을 위한 Cu, 및 PBO 또는 폴리이미드(PI)와 같은 격리 재료를 갖는다. 시스템(100)은 상이한 샘플들에 대해 유연하다. 시스템(100)은 또한 샘플에 대한 UV/DUV 손상을 완화할 수 있고, 비파괴적이며, 진공 양립성에 대한 복잡성을 피한다.
도 3은 방법(200)의 실시예를 도시한다. 방법(200)은 201에서, 스테이지 상의 샘플을 향해 광 빔을 보내는 단계를 포함한다. 샘플은 aWLP 웨이퍼 또는 BE 웨이퍼이다. 202에서, 샘플로부터 반사된 광 빔이 검출기에서 수광된다. 203에서, 샘플 상의 결함들의 검토가 검출기로부터의 정보를 사용하여 수행된다.
방법(200)은 다음 ― 유체 공급 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템에 의해 샘플과 광학 대물렌즈 사이에 유체를 공급하는 것; 광 빔과의 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴을 형성하는 것; 또는 광 빔이 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것 ― 중 적어도 하나를 포함한다.
방법(200)의 예시에서, 광 빔은 복수의 LED들에 의해 생성된다. LED들은 유색일 수 있다.
방법(200)의 예시에서, 샘플에 의해 반사된 광 빔은 릴레이 렌즈를 사용하여 대물렌즈들 중 적어도 하나를 통해 검출기로 이미징된다. 릴레이 렌즈로부터의 광 빔은 검출기의 프레임 그래버 모듈을 사용하여 이미지로 변환될 수 있다. 프레임 그래버 모듈은 스테이지와 동기화될 수 있다.
방법(200)의 예시에서, 광원은 백색 광원이다. 광원은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함한다.
예시에서, 방법(200)은 프로세서를 사용하여, 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 강도 이미지 및 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성된다. 방법(200)은 프로세서를 사용하여, 강도 이미지 및 위상 이미지로부터 합성 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시에서, 방법(200)은 유체를 공급하는 것, 광 빔이 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴을 형성하는 것, 그리고 광 빔이 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것을 포함한다.
본원에서 설명된 실시예들은 aWLP 또는 BE에서 샘플들 상의 결함들의 검토 및/또는 분류를 위해 사용될 수 있다. 결함들을 검토 및 분류하기 위한 액침 기술, 결함들을 검토 및 분류하기 위한 DPC 기술, 결함들을 검토 및 분류하기 위한 DPC 기술을 이용한 포커스 스캔, DPC에 대한 정량적 모델링 알고리즘을 이용하는 조명원 및 튜브 렌즈에 대한 편광 제어, 또는 결함들을 검토 및 분류하기 위해 UV 또는 DUV를 이용하는 이들 기술들 중 하나 이상은 aWLP 또는 BE에서 샘플들 상의 결함들의 검토 및/또는 분류를 개선할 수 있다.
본 개시는 하나 이상의 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 본 개시의 다른 실시예들이 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 타당한 해석에 의해서만 제한되는 것으로 간주된다.
Claims (19)
- 검토 시스템으로서,
샘플이 위에 배치되는 스테이지 ― 상기 샘플은 웨이퍼 레벨 패키징 웨이퍼 또는 백엔드 웨이퍼임 ―;
상기 샘플을 향해 광 빔을 방출하도록 구성된 광원;
상기 샘플에 의해 반사된 상기 광 빔의 일부를 검출하도록 구성된 검출기;
복수의 대물렌즈들; 및
상기 검출기와 전자 통신하는 프로세서 ― 상기 프로세서는 상기 샘플 상의 결함들의 검토를 수행하도록 구성됨
를 포함하며,
다음:
상기 검토 시스템은 유체 공급 유닛 및 유체 제거 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템을 더 포함하는 것;
상기 광원은 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴들을 형성하도록 구성된 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 것; 또는
상기 광원은 자외선 또는 심자외선 파장들을 방출하는 백색 광원을 포함하는 것
중 적어도 하나인 것인, 검토 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 복수의 발광 다이오드들을 포함하고, 상기 발광 다이오드들은 유색인 것인, 검토 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 광원은 릴레이 렌즈(relay lens)를 포함하는 것인, 검토 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 릴레이 렌즈는 상기 샘플에 의해 반사된 상기 광 빔을 상기 대물렌즈들 중 적어도 하나를 통해 상기 검출기로 이미징하도록 구성되는 것인, 검토 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 검출기는 프레임 그래버(frame grabber) 모듈을 사용하여 상기 릴레이 렌즈로부터의 상기 광 빔을 이미지로 변환하는 것인, 검토 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 프레임 그래버 모듈은 상기 스테이지와 동기화되는 것인, 검토 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 광원은 백색 광원이고, 상기 광원은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함하는 것인, 검토 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 또한, 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하도록 구성되며, 상기 강도 이미지 및 상기 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성되는 것인, 검토 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 프로세서는 또한, 상기 강도 이미지 및 상기 위상 이미지로부터 합성 이미지를 생성하도록 구성되는 것인, 검토 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 검토 시스템은 상기 액침 서브 시스템을 포함하고, 상기 광원은 상기 백색 광원이며, 상기 시스템은 상기 복수의 발광 다이오드들을 포함하는 것인, 검토 시스템.
- 제1항의 검토 시스템을 포함하는 검사 시스템.
- 방법으로서,
스테이지 상의 샘플을 향해 광 빔을 보내는 단계 ― 상기 샘플은 웨이퍼 레벨 패키징 웨이퍼 또는 백엔드 웨이퍼임 ―;
검출기에서, 상기 샘플로부터 반사된 상기 광 빔을 수광하는 단계; 및
프로세서를 사용하여, 상기 샘플 상의 결함들의 검토를 수행하는 단계
를 포함하며,
다음:
상기 방법은 유체 공급 유닛을 포함하는 액침 서브 시스템에 의해 상기 샘플과 광학 대물렌즈 사이에 유체를 공급하는 단계를 더 포함하는 것;
상기 방법은 미분 위상 대비를 위해 상기 광 빔으로 조명 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것; 또는
상기 광 빔은 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것
중 적어도 하나인, 방법. - 제12항에 있어서, 상기 광 빔은 상기 복수의 발광 다이오드들에 의해 생성되고, 상기 발광 다이오드들은 유색인 것인, 방법.
- 제12항에 있어서, 릴레이 렌즈를 사용하여, 상기 샘플에 의해 반사된 상기 광 빔을 적어도 하나의 대물렌즈를 통해 상기 검출기로 이미징하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제14항에 있어서, 프레임 그래버 모듈을 사용하여, 상기 릴레이 렌즈로부터의 상기 광 빔을 이미지로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 프레임 그래브 모듈은 상기 스테이지와 동기화되는 것인, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 광원은 백색 광원이고, 상기 광원은 색 필터 및 공간 필터를 더 포함하는 것인, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 방법은 상기 프로세서를 사용하여, 강도 이미지 및 위상 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 강도 이미지 및 상기 위상 이미지는 높이의 함수로서 생성되는 것인, 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 프로세서를 사용하여, 상기 강도 이미지 및 상기 위상 이미지로부터 합성 이미지를 생성하는, 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 방법은 상기 유체를 공급하는 것, 상기 미분 위상 대비를 위한 조명 패턴을 형성하는 것, 그리고 상기 광 빔이 자외선 또는 심자외선 파장들에 있는 것을 포함하는 것인, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/826,193 | 2020-03-21 | ||
| US16/826,193 US11544838B2 (en) | 2020-03-21 | 2020-03-21 | Systems and methods of high-resolution review for semiconductor inspection in backend and wafer level packaging |
| PCT/US2020/027881 WO2021194515A1 (en) | 2020-03-21 | 2020-04-13 | Systems and methods of high-resolution review for semiconductor inspection in backend and wafer level packaging |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220156076A true KR20220156076A (ko) | 2022-11-24 |
Family
ID=77748289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227036679A KR20220156076A (ko) | 2020-03-21 | 2020-04-13 | 백엔드 및 웨이퍼 레벨 패키징에서의 반도체 검사를 위한 고해상도 검토 시스템 및 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11544838B2 (ko) |
| EP (1) | EP4121747A4 (ko) |
| KR (1) | KR20220156076A (ko) |
| CN (1) | CN115244389A (ko) |
| TW (1) | TW202136754A (ko) |
| WO (1) | WO2021194515A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230048655A (ko) * | 2021-10-05 | 2023-04-12 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5985497A (en) | 1998-02-03 | 1999-11-16 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for reducing defects in a semiconductor lithographic process |
| US6495818B1 (en) * | 1998-07-21 | 2002-12-17 | The Institute For Technology Development | Microscopic hyperspectral imaging scanner |
| JP3604956B2 (ja) | 1999-06-17 | 2004-12-22 | 株式会社日立製作所 | 微細欠陥検査装置およびその方法 |
| DE19931949A1 (de) | 1999-07-09 | 2001-01-11 | Leica Microsystems | DUV-taugliches Mikroskop-Objektiv mit parfokalem IR-Fokus |
| JP4230674B2 (ja) * | 2001-03-01 | 2009-02-25 | 株式会社日立製作所 | 欠陥検査装置およびその方法 |
| US7130037B1 (en) | 2003-01-09 | 2006-10-31 | Kla-Tencor Technologies Corp. | Systems for inspecting wafers and reticles with increased resolution |
| JP2004233163A (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-19 | Hitachi High-Technologies Corp | パターン欠陥検査方法およびその装置 |
| US7215431B2 (en) | 2004-03-04 | 2007-05-08 | Therma-Wave, Inc. | Systems and methods for immersion metrology |
| US8488102B2 (en) | 2004-03-18 | 2013-07-16 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Immersion fluid for immersion lithography, and method of performing immersion lithography |
| JP4192118B2 (ja) | 2004-05-31 | 2008-12-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査装置並びに欠陥検査システム |
| JP5403852B2 (ja) | 2005-08-12 | 2014-01-29 | 株式会社荏原製作所 | 検出装置及び検査装置 |
| US20070280526A1 (en) | 2006-05-30 | 2007-12-06 | Irfan Malik | Determining Information about Defects or Binning Defects Detected on a Wafer after an Immersion Lithography Process is Performed on the Wafer |
| US10197505B2 (en) * | 2007-08-22 | 2019-02-05 | Camtek Ltd. | Method and system for low cost inspection |
| WO2009149103A1 (en) | 2008-06-03 | 2009-12-10 | Jeong Hwan J | Interferometric defect detection and classification |
| JP5469839B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2014-04-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 物体表面の欠陥検査装置および方法 |
| KR20110124354A (ko) | 2009-03-01 | 2011-11-16 | 타우 사이언스 코포레이션 | 고체 상태 광원을 활용하는 고속 양자 효율 측정 장치 |
| US8547538B2 (en) * | 2011-04-21 | 2013-10-01 | Applied Materials, Inc. | Construction of reference spectra with variations in environmental effects |
| US9864184B2 (en) * | 2012-10-30 | 2018-01-09 | California Institute Of Technology | Embedded pupil function recovery for fourier ptychographic imaging devices |
| US9809898B2 (en) | 2013-06-26 | 2017-11-07 | Lam Research Corporation | Electroplating and post-electrofill systems with integrated process edge imaging and metrology systems |
| AU2014308673A1 (en) * | 2013-08-22 | 2016-03-03 | California Institute Of Technology | Variable-illumination Fourier ptychographic imaging devices, systems, and methods |
| AU2015369663A1 (en) * | 2014-12-22 | 2017-05-11 | California Institute Of Technology | Epi-illumination fourier ptychographic imaging for thick samples |
| US10563973B2 (en) * | 2016-03-28 | 2020-02-18 | Kla-Tencor Corporation | All surface film metrology system |
| WO2018182020A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 株式会社ニコン | 液体供給装置、対物レンズ保持装置、顕微鏡、及び液体供給方法 |
| US10444162B2 (en) * | 2017-04-03 | 2019-10-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of testing an object and apparatus for performing the same |
| KR102369934B1 (ko) * | 2017-06-23 | 2022-03-03 | 삼성전자주식회사 | 칩 실장장치 및 이를 이용한 칩 실장방법 |
| US10957566B2 (en) * | 2018-04-12 | 2021-03-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Wafer-level inspection using on-valve inspection detectors |
-
2020
- 2020-03-21 US US16/826,193 patent/US11544838B2/en active Active
- 2020-04-13 EP EP20927161.8A patent/EP4121747A4/en active Pending
- 2020-04-13 KR KR1020227036679A patent/KR20220156076A/ko unknown
- 2020-04-13 WO PCT/US2020/027881 patent/WO2021194515A1/en active Application Filing
- 2020-04-13 CN CN202080098036.1A patent/CN115244389A/zh active Pending
-
2021
- 2021-01-08 TW TW110100730A patent/TW202136754A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115244389A (zh) | 2022-10-25 |
| EP4121747A4 (en) | 2024-04-17 |
| TW202136754A (zh) | 2021-10-01 |
| US20210295495A1 (en) | 2021-09-23 |
| EP4121747A1 (en) | 2023-01-25 |
| US11544838B2 (en) | 2023-01-03 |
| WO2021194515A1 (en) | 2021-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102438824B1 (ko) | 3차원 반도체 구조체들의 검사를 위한 결함 발견 및 레시피 최적화 | |
| JP6918931B2 (ja) | 半導体ウエハ検査のための欠陥マーキング | |
| JP5487196B2 (ja) | 小さな反射屈折対物レンズを用いる分割視野検査システム | |
| JP6850332B2 (ja) | イメージングシステム | |
| TWI721993B (zh) | 用於量測在一半導體晶圓上之高度的方法及裝置 | |
| US9879977B2 (en) | Apparatus and method for optical metrology with optimized system parameters | |
| KR20190052721A (ko) | 반도체 웨이퍼 검사용 3차원 이미징 | |
| US9305341B2 (en) | System and method for measurement of through silicon structures | |
| WO2018072749A1 (zh) | 一种芯片缺陷检测装置及检测方法 | |
| US10801953B2 (en) | Semiconductor metrology based on hyperspectral imaging | |
| JP2022081498A (ja) | 高さ計測装置及び方法 | |
| CN107037058A (zh) | 检查装置 | |
| KR20220156076A (ko) | 백엔드 및 웨이퍼 레벨 패키징에서의 반도체 검사를 위한 고해상도 검토 시스템 및 방법 | |
| CN111916366A (zh) | 晶圆检测设备 | |
| KR20080098811A (ko) | 표면 측정 장치 | |
| JP2013015428A (ja) | 検査装置、検査方法及び半導体装置の製造方法 | |
| CN112748111B (zh) | 三维检测装置及三维检测方法 | |
| US10473454B1 (en) | Imaging-based height measurement based on known geometric information | |
| Fujimori et al. | New methodology for through silicon via array macroinspection | |
| TW202240152A (zh) | 具有多個測量柱之大規模疊對度量採樣 |