JP2002544477A - ライン光スポットで二次元イメージングを行う検査システム - Google Patents
ライン光スポットで二次元イメージングを行う検査システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
ウェーハ検査システム、特に、半導体ウェーハ及びレチクルの検査システムが記述される。ウェーハは、細長い「リニア」または「ラインスポット」に照射される。「ラインスポット」は、基本的にウェーハ表面上の細長い照射であり、整列するいくつかの画素をカバーしてラインを形成する。リニアスポットは、１つの方向に固定して保持されるが、ウェーハはその下で他の方向に走査される。このように、二次元領域がカバーされ、イメージングすることができる。イメージングは、センサアレイ例えばラインＣＣＤを使用して好適に実行される。好適な実施形態において、２つのリニアスポットが２つのラインＣＣＤと共に使用される。パターン化されたウェーハを検査する場合、リニアスポットはウェーハの縦及び横軸に対して４５゜の角度を補足して突出する。
Description
【０００１】
この発明は、基板、特に、半導体ウェーハ及びレチクルの検査システムに関す
るものである。更に詳しくは、本発明は、基板上の画素のライン及びこのライン
から反射及び／又は散乱された画像を照射する新規なシステムに関するものであ
る。
るものである。更に詳しくは、本発明は、基板上の画素のライン及びこのライン
から反射及び／又は散乱された画像を照射する新規なシステムに関するものであ
る。
【０００２】
ウェーハ及びレチクルの検査のために、いくつかのシステムが当業界で知られ
ている。このようなシステムの２つの例は、図１及び２に表されている。図１に
例示するシステムにおいて、ウェーハ１００は、光源から発出し９０゜の角度で
ウェーハに到達する光ビームに照射される（一般に通常照射と呼ばれる）。好適
には、光源１００はコヒーレント光を提供する、すなわち、光源１００はレーザ
光源であってもよい。光ビームは、スキャナ１２０代表的には音響光学スキャナ
（ＡＯＤ）又は回転ミラーによって、双頭矢印で示す方向に走査される。ウェー
ハ１００は、ウェーハが載置されているステージを動かすことによって、垂直方
向に移動される。従って、ウェーハの二次元領域は、光ビームによって走査する
ことができる。
ている。このようなシステムの２つの例は、図１及び２に表されている。図１に
例示するシステムにおいて、ウェーハ１００は、光源から発出し９０゜の角度で
ウェーハに到達する光ビームに照射される（一般に通常照射と呼ばれる）。好適
には、光源１００はコヒーレント光を提供する、すなわち、光源１００はレーザ
光源であってもよい。光ビームは、スキャナ１２０代表的には音響光学スキャナ
（ＡＯＤ）又は回転ミラーによって、双頭矢印で示す方向に走査される。ウェー
ハ１００は、ウェーハが載置されているステージを動かすことによって、垂直方
向に移動される。従って、ウェーハの二次元領域は、光ビームによって走査する
ことができる。
【０００３】 ウェーハは基本的に鏡のような上面を有するので、光ビームはスネルの法則に
より１８０゜鏡面反射する。この鏡面反射された光は、光センサー１４０によっ
て集光され、その信号は「明視野」画像、すなわち鏡面反射光から生成される画
像を得るために使用される。しかしながら、光ビームがウェーハ上の凹凸部、例
えば粒子又はエッチングされたパターンを照射するときには、光は種々の方向に
散乱する。次いで、回折／散乱された光の一部は、光センサー１３０によって集
光され、その信号は「暗視野」画像、すなわち回折／散乱された光から生成され
る画像を得るために使用される。このように、ウェーハ上にパターンがない場合
（例えばブランクウェーハ）、凹凸部は暗視野画像に暗い空の星のように現れる
。ウェーハ上にパターンを有する場合、凹凸部は、パターンに起因する通常の回
折から逸脱した散乱光を生ずる。
より１８０゜鏡面反射する。この鏡面反射された光は、光センサー１４０によっ
て集光され、その信号は「明視野」画像、すなわち鏡面反射光から生成される画
像を得るために使用される。しかしながら、光ビームがウェーハ上の凹凸部、例
えば粒子又はエッチングされたパターンを照射するときには、光は種々の方向に
散乱する。次いで、回折／散乱された光の一部は、光センサー１３０によって集
光され、その信号は「暗視野」画像、すなわち回折／散乱された光から生成され
る画像を得るために使用される。このように、ウェーハ上にパターンがない場合
（例えばブランクウェーハ）、凹凸部は暗視野画像に暗い空の星のように現れる
。ウェーハ上にパターンを有する場合、凹凸部は、パターンに起因する通常の回
折から逸脱した散乱光を生ずる。
【０００４】 図２に例示されるシステムにおいて、ウェーハ２００は光源２１０から放射さ
れる光ビームに照射されるが、一般に斜入射照射と呼ばれる浅い角度で光ビーム
はウェーハに到達する。光ビームは、スキャナ２２０、代表的には音響光学スキ
ャナ又は回転鏡によってウェーハ上を双頭矢印で示す方向に走査する。ウェーハ
２００は、ウェーハが載置されるステージを動かすことによって垂直方向に移動
される。このように、ウェーハの二次元領域は、光ビームによって走査すること
ができる。
れる光ビームに照射されるが、一般に斜入射照射と呼ばれる浅い角度で光ビーム
はウェーハに到達する。光ビームは、スキャナ２２０、代表的には音響光学スキ
ャナ又は回転鏡によってウェーハ上を双頭矢印で示す方向に走査する。ウェーハ
２００は、ウェーハが載置されるステージを動かすことによって垂直方向に移動
される。このように、ウェーハの二次元領域は、光ビームによって走査すること
ができる。
【０００５】 光は限界見通し角θでウェーハに到達するので、その鏡面反射はスネルの法則
により対応する角度θ’である。この光はセンサ２４０によって集光することが
でき、その信号は明視野画像を生成するために使用される。どのように回析され
／散乱された光でも、センサ２３０によって集光され、その信号は暗視野画像を
生成するために使用される。
により対応する角度θ’である。この光はセンサ２４０によって集光することが
でき、その信号は明視野画像を生成するために使用される。どのように回析され
／散乱された光でも、センサ２３０によって集光され、その信号は暗視野画像を
生成するために使用される。
【０００６】 上記で例示したシステムにおいて、各センサに関して画像データが連続的に得
られると認識すべきである。すなわち、明視野又は暗視野の各二次元画像は、走
査した光ビーム毎に次々に得られる画素信号を得ることによって構成される。こ
れは時間を消費する逐次操作であり、このようなシステムのスループットに直接
影響を及ぼす。更に、このようなシステムの走査速度は、スキャナの速度すなわ
ち音響光学スキャナのバンド幅、及び検出器例えばＰＭＴ（光電子増倍管）に対
応する電子機器によって制限される。このように、走査光ビームを利用しないシ
ステムを開発する必要性が存在する。
られると認識すべきである。すなわち、明視野又は暗視野の各二次元画像は、走
査した光ビーム毎に次々に得られる画素信号を得ることによって構成される。こ
れは時間を消費する逐次操作であり、このようなシステムのスループットに直接
影響を及ぼす。更に、このようなシステムの走査速度は、スキャナの速度すなわ
ち音響光学スキャナのバンド幅、及び検出器例えばＰＭＴ（光電子増倍管）に対
応する電子機器によって制限される。このように、走査光ビームを利用しないシ
ステムを開発する必要性が存在する。
【０００７】 将来的に考えると、設計基準が縮小されるに従い、次第に小さな凹凸部を検出
する重要性は最優先になる。０．１８及び０．１５μｍのような設計基準では、
非常に小さい凹凸部例えばサブミクロンサイズの粒子が著しい欠陥になる場合が
あり、デバイスに故障を引き起こすことがある。しかしながら、このような小さ
い凹凸部を検出するために、非常に小さい波長の光源、例えば紫外線（ＵＶ）又
は深紫外線（ＤＵＶ）光源を使用する必要がある。これは少なくとも２つの重大
な問題が提示される：最初に、ＤＵＶ装置において動作する光学素子は高価であ
り、第２に、小さい短波は光ビームの少ないスポットサイズを意味する。従って
、走査速度及びデータ収集速度は増大される必要がある。
する重要性は最優先になる。０．１８及び０．１５μｍのような設計基準では、
非常に小さい凹凸部例えばサブミクロンサイズの粒子が著しい欠陥になる場合が
あり、デバイスに故障を引き起こすことがある。しかしながら、このような小さ
い凹凸部を検出するために、非常に小さい波長の光源、例えば紫外線（ＵＶ）又
は深紫外線（ＤＵＶ）光源を使用する必要がある。これは少なくとも２つの重大
な問題が提示される：最初に、ＤＵＶ装置において動作する光学素子は高価であ
り、第２に、小さい短波は光ビームの少ないスポットサイズを意味する。従って
、走査速度及びデータ収集速度は増大される必要がある。
【０００８】 現在、ＤＵＶビームの走査に対応できる商業上入手し得るＡＯＤは、非常に制
限された性能を有する。更に、たとえこのようなＡＯＤが開発できても、ＤＵＶ
光ビームを使用している高解像度画像を得るのに必要なエネルギーレベルに耐え
得るかは現在不明である。このように、パワーレベルの減少もまた、低速走査Ａ
ＯＤの使用を決定づけるかもしれない。従って、将来のシステムもまた、ビーム
走査に依存しない装置を必要とするであろう。
限された性能を有する。更に、たとえこのようなＡＯＤが開発できても、ＤＵＶ
光ビームを使用している高解像度画像を得るのに必要なエネルギーレベルに耐え
得るかは現在不明である。このように、パワーレベルの減少もまた、低速走査Ａ
ＯＤの使用を決定づけるかもしれない。従って、将来のシステムもまた、ビーム
走査に依存しない装置を必要とするであろう。
【０００９】
本発明によれば、ウェーハが、細長い「リニア」または「ラインスポット」に
よって照らされる。「ラインスポット」は、本質的にはウェーハ表面上の細長い
照明であり、ラインを形成するように整列したピクセルをカバーするようになっ
ている。好適な実施例で、リニアスポットのピクセルの数は、何千のオーダーで
ある。リニアスポットは、１つの方向に関して静止した状態に保たれるが、ウェ
ーハはその下で他の方向に走査される。このように、二次元の領域がカバーされ
てイメージングされることができる。イメージングは、センサアレイ（例えばラ
インＣＣＤ）を使用して、好ましくは実行される。好適な実施例で、２つのリニ
アスポットが、２つのラインＣＣＤのものと連動して使われる。検出される横方
向のピクセルサイズ（ラインの狭い寸法に沿った）は、照明ライン幅によって決
定される。長手方向に沿った検出ピクセルサイズは、コレクションオプティクス
の解像度およびラインＣＣＤカメラピクセルサイズによって決定される。パター
ニングしたウェーハを調べるとき、リニアスポットは、ウェーハの「縦横（スト
リート及びアベニュー）」軸に４５度の角度を補償するように投影されている。
よって照らされる。「ラインスポット」は、本質的にはウェーハ表面上の細長い
照明であり、ラインを形成するように整列したピクセルをカバーするようになっ
ている。好適な実施例で、リニアスポットのピクセルの数は、何千のオーダーで
ある。リニアスポットは、１つの方向に関して静止した状態に保たれるが、ウェ
ーハはその下で他の方向に走査される。このように、二次元の領域がカバーされ
てイメージングされることができる。イメージングは、センサアレイ（例えばラ
インＣＣＤ）を使用して、好ましくは実行される。好適な実施例で、２つのリニ
アスポットが、２つのラインＣＣＤのものと連動して使われる。検出される横方
向のピクセルサイズ（ラインの狭い寸法に沿った）は、照明ライン幅によって決
定される。長手方向に沿った検出ピクセルサイズは、コレクションオプティクス
の解像度およびラインＣＣＤカメラピクセルサイズによって決定される。パター
ニングしたウェーハを調べるとき、リニアスポットは、ウェーハの「縦横（スト
リート及びアベニュー）」軸に４５度の角度を補償するように投影されている。
【００１０】 より速いデータ収集速度を可能にするという点で、本発明は有利である。更に
、短波長（例えばＵＶまたは深い（ｄｅｅｐ）ＵＶ照明）によって操作可能であ
る。特に、発明のシステムは、走査式メカニズムを必要としない。本発明の他の
効果は説明が進むことにより明らかになる。
、短波長（例えばＵＶまたは深い（ｄｅｅｐ）ＵＶ照明）によって操作可能であ
る。特に、発明のシステムは、走査式メカニズムを必要としない。本発明の他の
効果は説明が進むことにより明らかになる。
【００１１】
好適な実施例の記載に進む前に、実施例のいずれもが、パターニングされてい
ないウェーハの検査に適している点に留意する必要があろう。しかしながら、本
発明の顕著ないくつかの利点は、パターニングされたウェーハ検査のより複雑な
作業に特に役立つ。従って、本願明細書において示される解説の多くは、パター
ニングされたウェーハに関する。
ないウェーハの検査に適している点に留意する必要があろう。しかしながら、本
発明の顕著ないくつかの利点は、パターニングされたウェーハ検査のより複雑な
作業に特に役立つ。従って、本願明細書において示される解説の多くは、パター
ニングされたウェーハに関する。
【００１２】 図３は、本発明の簡略なバージョンを表す。ウェーハ３００は、光源３００お
よび適切な光学部品３２０によってつくりだされ、ウェーハに対して垂直方向に
当たっているリニアスポット３０５によって照らされる。好適な実施例において
、リニアスポットは静止した状態で保持され、一方、ウェーハはステージを移動
することによって、ｙ方向で走査される。従って、二次元のストリップは、ｘ方
向でスポットを走査する必要なしにウェーハを通して走査される。走査されるス
トリップのディメンションは、リニアスポットの有効径によって画成される。
よび適切な光学部品３２０によってつくりだされ、ウェーハに対して垂直方向に
当たっているリニアスポット３０５によって照らされる。好適な実施例において
、リニアスポットは静止した状態で保持され、一方、ウェーハはステージを移動
することによって、ｙ方向で走査される。従って、二次元のストリップは、ｘ方
向でスポットを走査する必要なしにウェーハを通して走査される。走査されるス
トリップのディメンションは、リニアスポットの有効径によって画成される。
【００１３】 リニアスポットから正反射された光は、センサアレイ３４０にイメージングさ
れ、回析された光はセンサアレイ３３０にイメージングされる。イメージは、一
度に１つの画素ではなく一度に１つの線でサンプリングされるので、明視野像お
よび暗視野像を速いレートで得ることが可能である。すなわち、センサアレイの
各々のサンプリングは、画素データを全ての線、走査されたストリップの幅、に
提供する。１０２４、２０４８及び４０９６画素のセンサアレイは広く入手可能
なので、本発明を用いることで、イメージ収集のスピードを劇的に増加できる。
例えば、１６チャネルを伴い２０４８画素を有するセンサアレイを使用した場合
、４００Ｍｂ／ｓの収集スピードを達成することができる。
れ、回析された光はセンサアレイ３３０にイメージングされる。イメージは、一
度に１つの画素ではなく一度に１つの線でサンプリングされるので、明視野像お
よび暗視野像を速いレートで得ることが可能である。すなわち、センサアレイの
各々のサンプリングは、画素データを全ての線、走査されたストリップの幅、に
提供する。１０２４、２０４８及び４０９６画素のセンサアレイは広く入手可能
なので、本発明を用いることで、イメージ収集のスピードを劇的に増加できる。
例えば、１６チャネルを伴い２０４８画素を有するセンサアレイを使用した場合
、４００Ｍｂ／ｓの収集スピードを達成することができる。
【００１４】 本発明の他の特徴は、図３において例証される。周知のように、パターニング
されたウェーハを調べる際の１つの難点は、金属配線といったウェーハ上に構築
される特徴部もまた光を回析するということである。これによって、少なくとも
２つの問題が生じる。明視野像に関する限り、金属線からの強い反射は光センサ
を飽和させ、その結果、線の近くに横たわる非正則性が検知されなくなるかもし
れない。暗視野像に関する限り、金属配線からの回折は非正則性用のシステムに
よって間違われる可能性がある。従って、これらの問題を避けるために、図３に
おいて表される好適な実施例において、リニアスポットは、パターニングされた
ウェーハの縦と横の線（破線で示す）に対して４５度で投射される。結果的に、
明視野像に関して、金属配線からの瞬間的な反射が最小化され、暗視野像に関し
て、金属配線からの回折がセンサの方向に避けられる。
されたウェーハを調べる際の１つの難点は、金属配線といったウェーハ上に構築
される特徴部もまた光を回析するということである。これによって、少なくとも
２つの問題が生じる。明視野像に関する限り、金属線からの強い反射は光センサ
を飽和させ、その結果、線の近くに横たわる非正則性が検知されなくなるかもし
れない。暗視野像に関する限り、金属配線からの回折は非正則性用のシステムに
よって間違われる可能性がある。従って、これらの問題を避けるために、図３に
おいて表される好適な実施例において、リニアスポットは、パターニングされた
ウェーハの縦と横の線（破線で示す）に対して４５度で投射される。結果的に、
明視野像に関して、金属配線からの瞬間的な反射が最小化され、暗視野像に関し
て、金属配線からの回折がセンサの方向に避けられる。
【００１５】 上記の特徴は、図３の本発明の装置の平面図である図４でより詳細に例証され
る。具体的には、ｘ−ｙ軸（すなわちウェーハの縦および横方向）に対して４５
度角になるように、リニアスポット３０５は表される。リニアスポットの両側で
、対物レンズ３１５はラインセンサー３３０上へスポットをイメージングするの
に用いられる。もちろん、正則性がない限り、即ち光が回析しない限り、対物レ
ンズ３１５によって投射されたイメージは大部分が暗いであろう。しかしながら
、非正則性がある場合には、それに当たる光は散乱して、センサアレイ３３０上
へイメージングされる。非正則性の大きさに従い、明るいイメージが、センサア
レイの単一またはいくつかのエレメント上に現れることは可能である。検出画素
サイズは、２つの主な因子、照明線幅および集合オプティック解像度、によって
決定される。照明線幅は、円柱レンズの開口数によって決定される。しかしなが
ら、長手方向の検出画素サイズは、集合オプティックの開口数およびラインＣＣ
Ｄカメラの画素サイズによって決定される。
る。具体的には、ｘ−ｙ軸（すなわちウェーハの縦および横方向）に対して４５
度角になるように、リニアスポット３０５は表される。リニアスポットの両側で
、対物レンズ３１５はラインセンサー３３０上へスポットをイメージングするの
に用いられる。もちろん、正則性がない限り、即ち光が回析しない限り、対物レ
ンズ３１５によって投射されたイメージは大部分が暗いであろう。しかしながら
、非正則性がある場合には、それに当たる光は散乱して、センサアレイ３３０上
へイメージングされる。非正則性の大きさに従い、明るいイメージが、センサア
レイの単一またはいくつかのエレメント上に現れることは可能である。検出画素
サイズは、２つの主な因子、照明線幅および集合オプティック解像度、によって
決定される。照明線幅は、円柱レンズの開口数によって決定される。しかしなが
ら、長手方向の検出画素サイズは、集合オプティックの開口数およびラインＣＣ
Ｄカメラの画素サイズによって決定される。
【００１６】 明視野像のサンプリングは図５において例証される。ここでは、理解しやすい
ように、暗視野結像に関するエレメントを省略している。具体的には、照明光は
、ビームスプリッタ５６５および対物レンズ５４５を通過する。反射された際に
、光は再び対物レンズ５４５を通過するが、今度は、ミラー５６５によってレン
ズ５７５上へ反射される。レンズ５７５は、センサアレイ５４０上へリニアスポ
ットをイメージングする。
ように、暗視野結像に関するエレメントを省略している。具体的には、照明光は
、ビームスプリッタ５６５および対物レンズ５４５を通過する。反射された際に
、光は再び対物レンズ５４５を通過するが、今度は、ミラー５６５によってレン
ズ５７５上へ反射される。レンズ５７５は、センサアレイ５４０上へリニアスポ
ットをイメージングする。
【００１７】 ここまで記載されている装置は、非常に増加するスループットを有すると共に
、その好適な実施例において、４つの暗視野センサアレイ上へイメージングされ
る２つのリニアスポットを含む。これは図６において例証されており、本発明の
装置が含まれるように、図２の従来技術装置をどのように修正することができる
かを表す。しかしながら、本願明細書に記載されている全ての実施例が、図１お
よび２において示されているものを含む、いかなる従来技術装置にも等しく適用
可能であることは理解されるはずである。
、その好適な実施例において、４つの暗視野センサアレイ上へイメージングされ
る２つのリニアスポットを含む。これは図６において例証されており、本発明の
装置が含まれるように、図２の従来技術装置をどのように修正することができる
かを表す。しかしながら、本願明細書に記載されている全ての実施例が、図１お
よび２において示されているものを含む、いかなる従来技術装置にも等しく適用
可能であることは理解されるはずである。
【００１８】 図６において、光源６１０から提供されるビームは、ビームスプリッタ６１５
によって分けられる。光の一部は第１のリニアスポットを続けて照らすことがで
き、一方、残りの光はミラー６２５によって反射されて第２のリニアスポットを
照らす。リニアスポットは、ウェーハのｘ−ｙ軸に対しては４５度で、互いには
９０度で向けられる。ニ対のセンサアレイは１つのリニアアレイをイメージング
し、一方、他の一対はその他をイメージングする。この構成は、４つの異なる暗
視野観点から各々の画素の結像を提供する。
によって分けられる。光の一部は第１のリニアスポットを続けて照らすことがで
き、一方、残りの光はミラー６２５によって反射されて第２のリニアスポットを
照らす。リニアスポットは、ウェーハのｘ−ｙ軸に対しては４５度で、互いには
９０度で向けられる。ニ対のセンサアレイは１つのリニアアレイをイメージング
し、一方、他の一対はその他をイメージングする。この構成は、４つの異なる暗
視野観点から各々の画素の結像を提供する。
【００１９】 しかし、種々の観点を関連させるためには、４つのセンサ６３０の異なるイメ
ージング位置について説明する必要がある。すなわち、検査システムにおいて、
欠陥を検出するためには、各々の画素についてダイからダイ又はセルからセルの
比較を実行することが公知になっている。このように、ウェーハ上に画定された
各々の特定の画素位置で、種々の観点イメージは、先行の又は続行の隣接するダ
イ又はセルに相当する位置についての類似するイメージと比較される。従って、
各々の比較操作について、特定された画素位置のイメージは相関している必要が
ある。この操作については、遅延ライン６３５に接続された各々のセンサ６３０
を示すことによって、図６において概略的に例示されている。もちろん、実際の
電気遅延ではなく、その代わりとしてアルゴリズムを使って遅延を実行すること
ができる。すなわち、集合されたデータがメモリ内に格納されるので、アルゴリ
ズムは、各々の画素位置に対しメモリ内の適切な位置から適切なデータをフェッ
チすることができる。
ージング位置について説明する必要がある。すなわち、検査システムにおいて、
欠陥を検出するためには、各々の画素についてダイからダイ又はセルからセルの
比較を実行することが公知になっている。このように、ウェーハ上に画定された
各々の特定の画素位置で、種々の観点イメージは、先行の又は続行の隣接するダ
イ又はセルに相当する位置についての類似するイメージと比較される。従って、
各々の比較操作について、特定された画素位置のイメージは相関している必要が
ある。この操作については、遅延ライン６３５に接続された各々のセンサ６３０
を示すことによって、図６において概略的に例示されている。もちろん、実際の
電気遅延ではなく、その代わりとしてアルゴリズムを使って遅延を実行すること
ができる。すなわち、集合されたデータがメモリ内に格納されるので、アルゴリ
ズムは、各々の画素位置に対しメモリ内の適切な位置から適切なデータをフェッ
チすることができる。
【００２０】 ２つのリニアスポットは、間隔が離れている必要がなく、その代わりに交差し
ていてもよいことは認識されなければならない。しかし、このような取り合わせ
はあまり望ましくない。何故なら、それが迷光によって生じる大きなノイズを持
つからである。すなわち、１つのラインスポットがセンサアレイ上に適切にイメ
ージングされる一方、他のラインスポットからの追加の若干の光もまたイメージ
ングシステムに入ってしまい、ＳＮ(signal to noise)比を減らしてしまう。従
って、ここに示されたままの構成が好ましい。更に、明瞭さのために図６からは
省略されているものの、明視野センサアレイが加えられてもよい。もちろん、本
発明のシステムは、走査能力及び速度に制限されないので、ＵＶ又はＤＵＶ干渉
光を使う検査システムに容易に適応可能である。
ていてもよいことは認識されなければならない。しかし、このような取り合わせ
はあまり望ましくない。何故なら、それが迷光によって生じる大きなノイズを持
つからである。すなわち、１つのラインスポットがセンサアレイ上に適切にイメ
ージングされる一方、他のラインスポットからの追加の若干の光もまたイメージ
ングシステムに入ってしまい、ＳＮ(signal to noise)比を減らしてしまう。従
って、ここに示されたままの構成が好ましい。更に、明瞭さのために図６からは
省略されているものの、明視野センサアレイが加えられてもよい。もちろん、本
発明のシステムは、走査能力及び速度に制限されないので、ＵＶ又はＤＵＶ干渉
光を使う検査システムに容易に適応可能である。
【００２１】 好適な実施形態のために、シェルフラインＣＣＤを使うことが可能である。こ
のようなＣＣＤは、現在、１６の並列チャネルが備わったものでは４００Ｍｂ／
ｓｅｃ（すなわち、２５Ｍｂ／ｓｅｃ／チャネル）の収集速度になる。このよう
なデータ速度は、現在のデータ収集速度の数倍であるが、ラインＣＣＤは注文設
計が可能であり、１Ｇｂ／ｓｅｃオーダーのデータ速度を達成でき、更に収集速
度を上げることができる。更に、ラインＣＣＤからのデータは１６の並列チャネ
ルに供給されるので、集合エレクトロニクス上のロードが減る。何故なら、各々
のラインが、それ自身のエレクトロニクスによって供給されるからである。従っ
て、各々のエレクトロニクスパッケージは、全体的データ速度の１６分の１だけ
を行使すれば足りる。もちろん、注文設計のＣＣＤは、設計された特定のシステ
ムに適している、かなりの数のチャネルと共に設計され得る。
のようなＣＣＤは、現在、１６の並列チャネルが備わったものでは４００Ｍｂ／
ｓｅｃ（すなわち、２５Ｍｂ／ｓｅｃ／チャネル）の収集速度になる。このよう
なデータ速度は、現在のデータ収集速度の数倍であるが、ラインＣＣＤは注文設
計が可能であり、１Ｇｂ／ｓｅｃオーダーのデータ速度を達成でき、更に収集速
度を上げることができる。更に、ラインＣＣＤからのデータは１６の並列チャネ
ルに供給されるので、集合エレクトロニクス上のロードが減る。何故なら、各々
のラインが、それ自身のエレクトロニクスによって供給されるからである。従っ
て、各々のエレクトロニクスパッケージは、全体的データ速度の１６分の１だけ
を行使すれば足りる。もちろん、注文設計のＣＣＤは、設計された特定のシステ
ムに適している、かなりの数のチャネルと共に設計され得る。
【００２２】 本発明の好適な実施形態は、図７において表される。具体的には、図７は、本
発明の特徴を含むために図１のシステムを変更した態様を表す。図７のシステム
は、光源７１０からの垂直照明を含んでいる。光源７１０からの光は、オプティ
クス７２０によってリニアビームになる。オプティクス７２０は、一般に、ビー
ムエキスパンダ等の素子、円柱レンズ及びスリット開口と組合わさった円柱レン
ズを備えている。例示的なオプティクス７２０が、図８に表されている。具体的
には、コヒーレントな照明ソースからの光は、ビームエキスパンダ８１５によっ
て拡大されたビーム８００になる。拡大されたビーム８００は、スリット開口８
１０を通ってから円柱レンズ８２０を通る。従って、空間的にリニアなビームが
得られる。その後、このビームは、２つのビームに分かれ、各々のビームが１つ
のリニアスポットを照射する。もちろん、ビームは最初に分けられてから２つの
オプティクスシステムを通って、各々のビームがリニアビームになってもよい。
発明の特徴を含むために図１のシステムを変更した態様を表す。図７のシステム
は、光源７１０からの垂直照明を含んでいる。光源７１０からの光は、オプティ
クス７２０によってリニアビームになる。オプティクス７２０は、一般に、ビー
ムエキスパンダ等の素子、円柱レンズ及びスリット開口と組合わさった円柱レン
ズを備えている。例示的なオプティクス７２０が、図８に表されている。具体的
には、コヒーレントな照明ソースからの光は、ビームエキスパンダ８１５によっ
て拡大されたビーム８００になる。拡大されたビーム８００は、スリット開口８
１０を通ってから円柱レンズ８２０を通る。従って、空間的にリニアなビームが
得られる。その後、このビームは、２つのビームに分かれ、各々のビームが１つ
のリニアスポットを照射する。もちろん、ビームは最初に分けられてから２つの
オプティクスシステムを通って、各々のビームがリニアビームになってもよい。
【００２３】 図７に図示するように、４つの暗視野光センサアレイが、４つの暗視野観点を
得るために利用される。図６と同様に、センサアレイは遅延ライン７３５に接続
されており、ソフトウエア、ハードウエア又はこれらの組合せにおいて実装され
ている。更に、図７では、２つの明視野イメージを得るために２つの明視野セン
サアレイが表されている。しかし、単一の明視野センサアレイで充分であること
は想像される。
得るために利用される。図６と同様に、センサアレイは遅延ライン７３５に接続
されており、ソフトウエア、ハードウエア又はこれらの組合せにおいて実装され
ている。更に、図７では、２つの明視野イメージを得るために２つの明視野セン
サアレイが表されている。しかし、単一の明視野センサアレイで充分であること
は想像される。
【００２４】 図７おいて、二次元イメージは、Ｘ方向にウェーハを移動することによって取
得される。具体的には、ダイからダイの方法を使ってパターン化されたウェーハ
を検査するときには、二次元の「ストリップ」イメージを得ることが好ましい。
これについては、図９において例示されている。パターン化されたウェーハ９０
０は、複数のダイ９１０を含んでいる。二次元のストリップ９２０をイメージン
グすることによって、各々のダイがイメージングされる。ストリップは、２つの
ラインスポット照明によってイメージングされ、ウェーハの動きは一次元である
。従って、ストリップの幅はセンサアレイのサイズに相当する。つまり、イメー
ジングされた素子の数は、幅に関して、センサアレイのセンサの数に相当する。
ストリップの長さは、アプリケーションに従って設定することができる。ダイか
らダイの比較では、ストリップの長さを、例えば、３つのダイをおおうように設
定することができる。
得される。具体的には、ダイからダイの方法を使ってパターン化されたウェーハ
を検査するときには、二次元の「ストリップ」イメージを得ることが好ましい。
これについては、図９において例示されている。パターン化されたウェーハ９０
０は、複数のダイ９１０を含んでいる。二次元のストリップ９２０をイメージン
グすることによって、各々のダイがイメージングされる。ストリップは、２つの
ラインスポット照明によってイメージングされ、ウェーハの動きは一次元である
。従って、ストリップの幅はセンサアレイのサイズに相当する。つまり、イメー
ジングされた素子の数は、幅に関して、センサアレイのセンサの数に相当する。
ストリップの長さは、アプリケーションに従って設定することができる。ダイか
らダイの比較では、ストリップの長さを、例えば、３つのダイをおおうように設
定することができる。
【００２５】 ラインＣＣＤ上へ照射されたラインから散乱光をイメージングするために考え
られる他の構成は、図１０及び１１において図式的に表されている。この構成に
おいて、照明ライン１０は、ダイ側の１つと平行した向きになっている。散乱光
は、ダイの縦横に対して４５の角度において収集される。これは、先に議論され
たようにＳＮ問題のためである。これは、シャインフラグ(Scheimpflug)イメー
ジング構成を使うことによって達成できる（参考文献：Rudolf Kingslake、「Opti
cal System Design」、５８ページ、２７０）。すなわち、所望の方向（４５度）
に散乱された光に対してメディアン面１２が垂直になるように、収集イメージン
グレンズ１１を空間の位置に置かれなければならない。ラインＣＣＤ１３は、ラ
インＣＣＤの継続及び照明ラインがメディアン面上で互いに交差するような向き
になっている。このような構成においては、４つのラインＣＣＤが同時に散乱光
を収集することができ、２つの照明ラインの必要性がない。
られる他の構成は、図１０及び１１において図式的に表されている。この構成に
おいて、照明ライン１０は、ダイ側の１つと平行した向きになっている。散乱光
は、ダイの縦横に対して４５の角度において収集される。これは、先に議論され
たようにＳＮ問題のためである。これは、シャインフラグ(Scheimpflug)イメー
ジング構成を使うことによって達成できる（参考文献：Rudolf Kingslake、「Opti
cal System Design」、５８ページ、２７０）。すなわち、所望の方向（４５度）
に散乱された光に対してメディアン面１２が垂直になるように、収集イメージン
グレンズ１１を空間の位置に置かれなければならない。ラインＣＣＤ１３は、ラ
インＣＣＤの継続及び照明ラインがメディアン面上で互いに交差するような向き
になっている。このような構成においては、４つのラインＣＣＤが同時に散乱光
を収集することができ、２つの照明ラインの必要性がない。
【００２６】 本発明の実施形態は例示として記載されているが、本発明の範囲及び精神から
離れることなく、数々の改良、変形及び適合と共に本発明が実行に移され得るこ
とは明らかであり、本発明は、添付の請求項によって定義されるものである。
離れることなく、数々の改良、変形及び適合と共に本発明が実行に移され得るこ
とは明らかであり、本発明は、添付の請求項によって定義されるものである。
【図１】 標準的な照射装置を使用した従来技術によるウェーハ検査システムの概略図で
ある。
ある。
【図２】 限界見通し角照射装置を使用した他の従来技術によるウェーハ検査システムの
概略図である。
概略図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図４】 図３で表されるシステムの要素の平面図であり、暗視野画像の理解に関連する
。
。
【図５】 図３で表されるシステムの要素の側面図であり、明視野画像の理解に関連する
。
。
【図６】 ４つの暗視野検出器を備えた本発明の他の実施形態の概略図である。
【図７】 暗視野検出器及び明視野検出器を備えた本発明の好適な実施形態の概略図であ
る。
る。
【図８】 光ビームをリニアビームに変換する光学システムを示す。
【図９】 ウェーハの二次元イメージングの方法を表す。
【図１０】 Scheimpflugイメージングの２つの配列を表す。
【図１１】 Scheimpflugイメージングの２つの配列を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルモギー， ギラド イスラエル， ギヴァタイム 53257， ポアレイ ハラクヴェ ストリート ８ Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB02 BB03 CC18 CC19 DD04 DD06 FF42 FF48 HH05 HH13 HH16 HH17 JJ02 JJ05 JJ08 JJ09 JJ25 LL08 LL09 LL28 MM03 PP12 QQ01 QQ11 QQ23 UU07 2G051 AA51 BA01 BB01 BB05 BB09 BB20 CA03 CA06 CB01 CB05 DA07 2H095 BD02 BD11 BD13 BD17 BD20 4M106 AA01 BA04 DB04 DB11 DB19 DJ04
Claims (22)
- 【請求項１】 上に形成される、垂直方向を有する基板上の二次元領域の照
明のための方法であって、 基板上のラインスポットを照らすステップと、 単一の方向に基板を走査するステップと、 前記垂直方向に所定の角度で散乱する光を集めるステップと、 を含む方法。 - 【請求項２】 前記走査ステップが、照らされるに従って、垂直方向に基板
を移動することを含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記走査ステップが、ラインスポットを、基板を垂直方向に
横切らせるように移動させることを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記ラインスポットが、垂直方向に対して４５度に向けられ
ている請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも１つのセンサアレイ上にラインスポットから反射
した光をイメージングすることを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 少なくとも１つのセンサアレイ上に、ラインスポットから散
乱した光をイメージングすることを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 ラインスポットに対して９０度に向けて、第２のラインスポ
ットで基板を照らすことを更に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 ラインスポットのうちの少なくとも１つ及び第２のラインス
ポットから、少なくとも１つのセンサアレイに反射された光をイメージングする
ことを更に含む請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 ラインスポットから少なくとも１つのセンサアレイの上に反
射された光をイメージングすることと、 少なくとも１つの他のセンサアレイの上の第２のラインスポットから回折され
た光をイメージングすることを更に含む請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 基板の二次元のイメージングのシステムであって、前記基
板は上に形成された長軸を有し、 光線を出力する光源と、 光線をライン光線に変え、ライン光線を基板に投影し、ラインスポットで基板
を照らす光学的システムと、 ライン光線と基板と間の相対的な移動を提供する走査システムと、 長軸に所定角度で散乱した光を受信するための少なくとも１つのセンサアレイ
と、を含むシステム。 - 【請求項１１】 前記光学的システムは、円筒レンズを含む請求項１０記載
のシステム。 - 【請求項１２】 前記光学的システムは、スリットアパーチャを含む請求項
１０記載のシステム。 - 【請求項１３】 前記センサアレイが、基板から反射される光を集めるため
に配置されている請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１４】 前記センサアレイが、基板から回析した光を集めるために
配置されている請求項１０のシステム。 - 【請求項１５】 前記走査システムは前記基板を支持するｘ−ｙステージを
含む請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１６】 基板の二次元走査システムであって、 ビームを出力する光源と、 ビームをメインラインビームに変える変換システムと、 メインラインビームを第１および第２のラインビームに分けるビームスプリッ
タと、 第１のラインスポットで基板を照らすように基板上へ第１のラインビームを投
影する第１の光学的システムと、 第２のラインスポットで基板を照らすように基板上へ第２のラインビームを投
影する第２の光学的システムと、 第１および第２のラインビームと基板と間の相対的な移動を提供する走査シス
テムと、 第１のラインスポットと関連する第１のセンサアレイ及び第２のラインスポッ
トと関連する第２のセンサアレイを含むシステム。 - 【請求項１７】 前記変換システムは、円筒レンズを含む請求項１６記載の
システム。 - 【請求項１８】 前記変換システムは、スリットの入った開口を含む請求項
１６記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記第２のラインスポットは、第１のラインスポットに対
して９０度を向いている請求項１６記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記第１および第２のセンサアレイがラインＣＣＤのもの
を含む請求項１６記載のシステム。 - 【請求項２１】 上に形成される２本の垂直な軸を有する基板の二次元の走
査システムであって、 光線を出力している光源と、 光線をラインビームに変え、軸に４５度で配置されるラインスポットで基板を
照らすために基板上へラインビームを投影する光学的システムと、 ラインビームと基板と間の相対的な移動を提供する走査システムと、 少なくとも１つのセンサアレイと、 を含むシステム。 - 【請求項２２】 上に形成される２本の垂直な軸を有する基板の２つの次元
のイメージングのシステムであって、 光線を出力している光源と、 光線をメインラインビームに変えている変換システムと、 メインラインビームを第１および第２のラインビームに分けているビームスプ
リッタと、 軸に４５度に置かれた第１のラインスポットで基板を照らすために基板上へ第 １のラインビームを投影する第１の光学的システムと、 第１のラインスポットに９０度に置かれた第２のラインスポットで基板を照ら
すために基板上へ第２のラインビームを投影している第２の光学的システムと、 第１および第２のラインビームと基板と間の相対的な移動を提供する走査シス
テムと、 第１のラインスポットと関連した第１のセンサアレイ及び第２のラインスポッ
トと関連した第２のセンサアレイと、 を含むシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/309,358 US6587193B1 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Inspection systems performing two-dimensional imaging with line light spot |
| US09/309,358 | 1999-05-11 | ||
| PCT/US2000/013042 WO2000068673A1 (en) | 1999-05-11 | 2000-05-11 | Inspection systems performing two-dimensional imaging with line light spot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002544477A true JP2002544477A (ja) | 2002-12-24 |
| JP5197899B2 JP5197899B2 (ja) | 2013-05-15 |
Family
ID=23197893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000616407A Expired - Lifetime JP5197899B2 (ja) | 1999-05-11 | 2000-05-11 | ライン光スポットで二次元イメージングを行う検査システム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6587193B1 (ja) |
| EP (1) | EP1177428B1 (ja) |
| JP (1) | JP5197899B2 (ja) |
| KR (1) | KR100898963B1 (ja) |
| DE (1) | DE60018916T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000068673A1 (ja) |
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