JP2014521957A - ウェハの欠陥検出 - Google Patents

Abstract

ウェハの欠陥を検出するシステムおよび方法が提供される。

Description

関連出願の相互参照
本願は、「ウェハの欠陥検出システムおよび方法（Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｎ ａ Ｗａｆｅｒ）」という名称で２００９年１月２６日に出願された米国特許出願第１２／３５９，４７６号の一部継続出願である。この特許出願は、本明細書にその全文が記載されたものとして、参照により援用される。

本発明は、一般に、ウェハの欠陥検出に関する。

下記の説明および実施例は、この部分に記載したことを理由に、先行技術として自認するものではない。

ウェハの欠陥を検出して製造工程でさらに高い歩留まりを実現し、その結果として、より大きな利益を得ることを目的として、検査工程が、半導体製造工程の中の種々の段階で使用される。検査は、常に、ＩＣなどの半導体デバイス製造の重要な部分となっている。しかし、半導体デバイスの寸法が縮小するに伴い、より小さな欠陥によりデバイスが不良になってしまう可能性があるため、仕様に適合する半導体デバイスの製造を実現するには、検査の重要性が一層増している。例えば、半導体デバイスの寸法が小さくなるに伴い、比較的小さな欠陥であっても、半導体デバイスの望ましくない異常を引き起こす可能性があるために、微細化される寸法の欠陥検出が必要となる。

比較的小さな欠陥の検出を改善する１つの明らかな方法は、光学的検査システムの分解能を上げることである。光学的検査システムの分解能を上げる１つの方法は、システムが動作できる波長を短くすることである。検査システムの波長が短くなるに伴い、インコヒーレント光源は、充分な輝度を持つ光を生成できなくなる。従って、より短い波長で作動するように設計されている検査システムに対し、より適する光源は、比較的短い波長で比較的高輝度光を生成できるレーザー光源である。しかし、レーザー光源は、コヒーレント光を生成する。コヒーレント光は、ウェハ像中にスペックルを生成する可能性があるので、このような光は検査には不都合である。スペックルは、画像中のノイズの原因であるため、検査システムにより生成される画像の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）は、スペックルにより低下することになる。さらに、ウェハ検査システム（例えば、レーザーベース検査システム）中のスペックルノイズは、対象欠陥（ＤＯＩ）検出能力に対する主要制約の１つである。ウェハデザインルールの微細化が続いているので、光学的検査システムは、より短い波長およびより大きい集光開口数（ＮＡ）を有するのが好ましい。このように、スペックルノイズは、より支配的なノイズ源にまで高まる。

検査に適用するために、レーザー光源からの光のスペックルを低減する多くの照射システムが開発されてきた。例えば、現在、スペックルノイズを低減するためによく使われている手法には、光拡散板または振動光ファイバーを通して光を伝送することにより、照射レーザー源のコヒーレンスを減らすことが含まれる。これらの手法は、通常、ウェハ上の照射ＮＡを大きくすることが必要なため、レンズ外（ｏｕｔｓｉｄｅ−ｔｈｅ−ｌｅｎｓ：ＯＴＬ）斜角照射構造に対しては、有効ではない。また、レーザーコヒーレンスの減少は、フーリエフィルタの使用に制約を加え、Ｓ／Ｎを低下させる。瞳面の開口を動かす、などの他の手法を適用して、瞳面中の空間光サンプルを選択し、次に、比較的大きな標本数にわたり画像を平均することが行われてきた。この手法は、光学系の分解能を大きく低下させ、その結果、欠陥捕捉率を下げる。

一部の欠陥検出方法は、検査システムの複数の検出器により生成される出力を利用してウェハの欠陥を検出する、および／またはウェハで検出された欠陥を分類している。このようなシステムおよび方法の例は、国際公開番号第ＷＯ９９／６７６２６号でＲａｖｉｄらにより示されている。この特許は、本明細書に全文が記載されたものとして、参照によって組み込まれる。前述の特許で説明されているシステムおよび方法は、通常、異なる検出器により生成される電気信号中の欠陥を別個に検出するように構成されている。換言すれば、各検出器で生成される電気信号は、別個に処理され、各検出器が欠陥を検出したか否かが判定される。検出器の１つにより生成された電気信号中に欠陥が検出されるときはいつでも、少なくとも２個の検出器により検出された電気信号がひとまとめに解析され、反射光強度、反射光容量、反射光直進性、および反射光非対称性、などの欠陥の散乱光属性が決定される。その後、欠陥は、これらの属性に基づいて（例えば、パターン欠陥または粒子欠陥として）分類される。

上記で引用の特許で開示される方法およびシステムは、２個以上の検出器により生成される電気信号から決定される結果の散乱光属性を利用しているが、この特許で開示の方法およびシステムは、２個以上の検出器を組み合わせて欠陥を検出することにより生成される電気信号を利用していない。さらに、この特許で開示の方法およびシステムは、分類以外のどの欠陥関連機能に対しても、２個以上の検出器により生成される電気信号の組み合わせを使用していない。

最近利用可能な他の検査システムは、２個以上の検出チャネルを使用してウェハを検査し、それぞれのチャネルにより取得されたデータを別個に処理することによりウェハの欠陥を検出し、それぞれのチャネルにより取得されたデータを別個に処理することにより分類するように構成されている。また、それぞれの個別チャネルにより検出された欠陥は、例えば、別個のウェハマップを生成し、それぞれが、１個の個別チャネルのみにより検出された欠陥を図示することにより、さらに別個に処理されうる。このようなシステムの２個以上のチャネルにより生成される欠陥検出結果は、次に、例えば、個別ウェハマップのベン加算を使用して組み合わせることができる。また、このような検査は、単一パスまたは複数パスで取得された出力を使用して行うことができる。例えば、以前使用された欠陥検出法では、２回以上のウェハのスキャンを行い、そのロットの結果のまとめたものをウェハの最終検査結果として確定することが含まれる。このような以前使用された方法では、ニューサンスフィルタリングおよび欠陥ビンニングは、複数のスキャン由来のベンＩＤ結果、ＡＮＤ／ＯＲ操作に基づいている。

従って、このような以前使われた検査方法は、検査システムによりピクセルレベルで生成される出力を活用することなく、ウェハマップレベルでの結果を組み合わせて最終結果とするだけである。欠陥は、各パスでのウェハレベルノイズに比較して、それらの相対的信号（大きさ）に基づいて各パスにより独立に検出される。さらに、以前使用された方法でのニューサンスフィルタリングおよびビンニングは、複数のスキャン由来のＡＮＤ／ＯＲ検出、および、その後のそれぞれの個別スキャンへの分離に基づいてもよい。このように、検出に対するＡＮＤ／ＯＲ操作以外のクロスパス情報は考慮されない。

国際公開第ＷＯ９９／６７６２６号 米国特許出願公開第２００９／００８０７５９号

従って、画像データ中のノイズ（例えば、スペックルノイズ）を減らす一方で、欠陥検出に使われるウェハの画像データ中の欠陥のＳ／Ｎを上げるために、検査システムの異なる光学的状態からの情報を組み合わせるウェハ欠陥検出方法およびシステムの開発は、有益であると思われる。

種々の実施形態に対する次の説明は、添付請求項の対象を制限するものと解釈されるべきではない。

一実施形態は、ウェハの欠陥検出方法に関する。本方法は、検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用して、ウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成することを含む。また、本方法は、第１の値の焦点を使用して生成される出力を使用してウェハの第１の画像データを生成することと、第２の値の焦点を使用して生成される出力を使用してウェハの第２の画像データを生成することを含む。さらに、本方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１画像データおよび第２の画像データを組み合わせることと、それによりウェハの追加の画像データを生成することを含む。本方法は、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することをさらに含む。

この方法の各ステップは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。さらに、本方法は、本明細書に記載のいずれか他の方法のいずれか他のステップを含んでもよい。さらに、本明細書に記載のいずれかのシステムによりこの方法を実行してもよい。

別の実施形態は、コンピュータシステムにウェハの欠陥検出のためにコンピュータに実装された方法を実行させる保存プログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に関する。本方法には、検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用して、ウェハをスキャンすることにより生成されるウェハの出力を取得することが含まれる。また、本方法は、第１の値の焦点を使用して生成される出力を使用してウェハの第１画像データを生成することと、第２の値の焦点を使用して生成される出力を使用してウェハの第２の画像データを生成することを含む。さらに、本方法は、実質的にウェハの同じ位置に対応する第１画像データおよび第２の画像データを組み合わせて、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することを含む。本方法は、追加の画像データを使用して、ウェハの欠陥を検出することをさらに含む。

上述のコンピュータに実装された方法の各ステップは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。さらに、コンピュータに実装された方法に、本明細書に記載の他のいずれかの方法の他のいずれかのステップを含めてもよい。コンピュータ可読媒体は、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。

さらなる実施形態は、ウェハの欠陥を検出するように構成されたシステムに関する。本システムは、検査サブシステムを含み、本システムは、検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用してウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成するように構成されている。また、本システムは、焦点に対する第１の値を使用して生成される出力を使用してウェハの第１の画像データ、および焦点に対する第２の値を使用して生成される出力を使用してウェハの第２の画像データを生成し、実質的にウェハの同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、追加のウェハの画像データを生成し、さらに、その追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出するように構成されたコンピュータサブシステムを含む。本システムは、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明の補助により、また、付随する図面を参照することにより、本発明のさらなる利点が当業者に明らかになるであろう。

検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータに対する異なる値により規定される検査システムの異なる光学的状態の実施形態を模式的に示す側面図である。 ウェハの同じ位置に対する異なる画像データであり、これらはそれぞれ、図１の異なる光学的状態の１つを使用して生成された出力を使用して生成された画像である。 図１の異なる光学的状態を使用してウェハの同じ位置に対し生成された異なる出力を示す。 図３の出力の一例を使用して生成された画像データを示す。 図４の画像データを、図３の出力の他の例を使用して生成された他の画像データと組み合わせることにより生成された追加の画像データを示す。 コンピュータに実装されたウェハ欠陥検出方法をコンピュータシステムに実行させるための保存されたプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体の一実施形態を示すブロック図である。 ウェハの欠陥を検出するように構成されたシステムの実施形態を模式的に示す側面図である。 ウェハの欠陥を検出するように構成されたシステムの実施形態を模式的に示す側面図である。

本発明に対し、種々の修正および代替形態が可能であるが、それらの具体的実施形態は、図中では例として示されており、後で詳細に説明される。図は、正確な縮尺ではない。しかし、図およびその詳細説明は、本発明を特定の開示形態に制限する意図はなく、逆に、添付請求項により規定される本発明の趣旨および範囲内にある全ての修正、等価物、および代替物を包含することが意図されていることを理解されたい。

次に図について検討するが、図は、正確な縮尺で描画されていないことに留意されたい。特に、一部の図の要素の縮尺は、その要素の特性を強調するために大きく誇張されている。また、図は、同じ縮尺で描かれていないことにも留意されたい。２つ以上の図中で同様に構成されうる要素は、同じ参照数字を使用して示されている。

一実施形態は、ウェハの欠陥を検出する方法に関する。本方法は、検査システムの第１および第２の光学的状態を使用して、検査システムでウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成することを含む。ウェハをスキャンすることにより生成される出力は、任意の適切な出力を含んでもよく、また、スキャンを行うために使われる検査システム、および／または検査レシピの構成に依存して変わってもよい。例えば、出力には、ウェハからの散乱光に対応する信号、データ、画像、または画像データを含んでもよい（例えば、暗視野（ＤＦ）検査システムの場合）。

検査システムは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ、Ｍｉｌｐｉｔａｓ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから市販されているＰｕｍａ９１ｘｘシリーズツールなどの市販の検査システムであってよい。検査システムは、パターンウエハおよび／またはパターン無しウェハの検査用に構成されてもよい。さらに、検査システムは、ＤＦ検査、場合によっては、１つ以上の他の検査モード（例えば、開口モードの検査）と組み合わせて構成してもよい。さらに、検査システムは、光学的検査システムとして構成されてもよい。検査システムによるウェハスキャンは、任意の適切な方法で行ってよい。例えば、ウェハからの散乱光が検出されると、検査システムの照射がウェハ上の曲がりくねったパスを辿るように、検査システムの光学系に対してウェハを移動させてもよい（検査システムのステージを使用）。

第１および第２の光学的状態は、検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータの異なる値により規定される。例えば、検査システムの光学的「状態」（光学的「構成」または「モード」と呼ばれることも多い）は、ウェハの出力を生成するために使われる、または複数を組み合わせて使用してもよい検査システムの異なる光学的パラメータの値により規定できる。異なる光学的パラメータには、例えば、照射波長、集光／検出波長、照射の偏光、集光／検出の偏光、照射角（仰角または入射角、および、場合によっては、方位角により規定される）、集光／検出角度、ピクセルサイズ、などを含めてもよい。第１および第２の光学的状態は、唯一の検査システムの光学的パラメータに対する異なる値、および他の検査システムの光学的パラメータに対する同じ値により規定されてもよい。しかし、第１および第２の光学的状態は、検査システムの２つ以上の光学的パラメータに対する異なる値により規定されてもよい。

一実施形態では、異なる値は、スキャンの間に光がウェハに向けられる異なる照射角を含む。異なる照射角は、実質的に同じ仰角と異なる方位角を含んでもよい。図１は、このような検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータに対する異なる値により規定される検査システムの異なる光学的状態の一実施形態を示す。例えば、図１に示すように、光は、方位角１４（例えば、約４５度の方位角）でウェハ１２に向けられる。光１６は、方位角１８（例えば、約−４５度の方位角）でウェハに向けられる。光１０と光１６は、同じ、または実質的に同じ仰角２０（例えば、約１５度）でウェハに向けられてもよい。あるいは、光１０と光１６は、異なる仰角および／または異なる方位角でウェハに向けられてもよい。光１０と光１６は、異なる光源から生成されても、または同じ光源から生成されてもよい。

光１０と光１６は、実質的に同じ特性（例えば、波長、偏光、など）を持ってもよい。この方式で、異なる照射角の照射によるウェハからの散乱光を別個に検出し、それにより、異なる光学的状態に対する別個の出力を生成するために、ウェハが、異なるパス（すなわち、単一工程で行われる複数のパス）の異なる照射角の光でスキャンされてもよい。例えば、２回のパスの検査で、第１パスの出力は、特定の仰角および４５度の方位角で入射する照射により生成されてもよい。第２パス出力は、−４５度方位角照射以外は第１パスで使われたものと同じ光学的条件で生成されてもよい。

このような複数のパス（または多重パス）出力生成は、出力が、同時に、および別個に生成できない（例えば、異なる光学的状態間の検査システムの単一の光学的要素の状態の差異により）いずれの検査システムの異なる光学的状態に対して行ってもよい。しかし、検査システムの異なる光学的状態を使用して、ウェハの別個の出力を同時に生成することができる場合（例えば、検査システムの異なるチャネルを使用して）は、検査システムの第１および第２の光学的状態を使用した出力の生成を、ウェハの単一パススキャンで行ってもよい。

別の実施形態では、第１および第２の光学的状態を使用した検査システムによりコヒーレント光を使用してウェハのスキャンが行われる。コヒーレント光は、適切な波長のいずれの適切なコヒーレント光源（例えば、レーザー）により生成される光を含んでもよい。さらに、本方法は、照射源が斜入射角でウェハに入射するレーザー光であるレンズ外（ＯＴＬ）光学的検査システムを使用して行ってもよい。このような一実施形態では、図１に示すように、光１０と光１６は、斜入射角および検査システムのレンズ２２の外側でウェハに向けられる。レンズ２２は、スキャン中、ウェハの照射によるウェハからの散乱光を集光するように構成される。レンズ２２を含む検査システムは、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。

この方式による本明細書に記載の実施形態の１つの利点は、さらに本明細書に記載のように、この実施形態がスペックルノイズを低減できることであり、また、他のスペックルノイズ低減によく使われる手法に比べて、レーザー源のコヒーレンスが保持できることである。従って、本明細書に記載の実施形態では、フーリエフィルタ技術を効果的に適用して、ＤＦ構成の場合のパターンのバックグラウンドを除去できる。フーリエフィルタ技術には、当業界で公知の任意の（光学的またはデータ処理）フーリエフィルタ技術を含めてもよい。出力は、本明細書に記載の実施形態に従い、ＯＴＬ照射構成のコヒーレント光を使用してウェハをスキャンすることにより都合よく生成されるが、任意の適切な照射構成で適切などの光を使用しても、出力は生成可能である。

さらなる実施形態では、第１および第２の光学的状態は、スキャン中にウェハから光を集めるために使われる検査システムの光学的パラメータに対する同じ値により規定される。例えば、上述のように、この値は、スキャン中にウェハに向けられる異なる照射角を含んでもよい。さらに、異なる光学的状態は、検査システムの１つ以上の照射光学パラメータのみにおいて異なっていてもよい。このように、照射のみを変えることができるために、異なる光学的状態（これを使うと、出力が、異なる可能性のあるウェハのパスまたはスキャンで生成できる）間の集光光路の変化が起こらないようにすることができる。異なる光学的状態の同じ集光光路の使用は、さらに本明細書に記載のように、ウェハのスキャン（例えば、２回以上のパス）により取得される出力を使用して生成され、また、本明細書でさらに記載のように組み合わせてもよい異なる画像データ間の整列化誤差および光学的誤差を都合よく低減できる。

さらなる実施形態では、異なる値には、異なる画像処理モード、異なる偏光状態、異なる波長、異なるピクセルサイズ、またはこれらの一部の組み合わせが含まれる。例えば、異なる値には、照射に対し異なる偏光状態を含めてもよい。この一例では、第１および第２の光学的状態が、集光に対する同じ偏光状態により規定されてもよい。例えば、異なる値には、１つの光学的状態での照射に対するｐ偏光（Ｐ）状態、および他方の光学的状態での照射に対するｓ偏光（Ｓ）状態を含み、さらに、両方の光学的状態での集光に対する偏光状態が不偏光（Ｎ）であってもよい。しかし、また、これに関する別の例では、光学的状態が、集光に対する異なる偏光状態により規定されてもよい。例えば、第１の光学的状態が、照射に対するＳ偏光状態、および集光に対するＰ偏光状態により規定され、さらに、第２の光学的状態が、照射に対するＰ偏光状態、および集光に対するＳ偏光状態により規定されてもよい。

別の実施形態では、異なる値には、検査システムの異なるチャネルを含めてもよい。例えば、第１の光学的状態が、検査システムの第１チャネルにより規定され、第２の光学的状態が、検査システムの第２チャネルにより規定されてもよい。換言すれば、ウェハの出力が、１つの検査システムのチャネルを使用して第１の光学的状態に対し生成され、ウェハに対する出力が、検査システムの異なるチャネルを使用して第２の光学的状態に対して生成されてもよい。用語の「チャネル」は、本明細書では、通常、検査システムの異なる検出サブシステムまたは検出器の意味に使われる。この場合、ウェハからの光が集光され、サブシステムまたは検出器で検出される角度（すなわち、集束角）は異なってもよいが、他の点（例えば、そのチャネルにより光が検出される波長、そのチャネルにより検出される光の偏光、など）が、さらに異なっても、または、異ならなくてもよい。

このような一例では、検査システムが３個のチャネルを含む場合、第１および第２の光学的状態は、以下のチャネルの組み合わせにより規定できる：チャネル１およびチャネル２、チャネル２およびチャネル３、ならびにチャネル１およびチャネル３。また、さらに本明細書に記載のように、実施形態は、３種以上の異なる光学的状態を使用して行ってもよい。このような一例では、検査システムが３個のチャネルを含む場合、第１、第２、および第３の光学的状態は、それぞれ、チャネル１、チャネル２、およびチャネル３により規定されてもよい。さらに、それぞれの異なる光学的状態は、検査システムの異なるチャネル（例えば、Ｎチャネルにより規定されるＮ光学的状態）により規定されてもよい。

これに関する一実施形態では、第１および第２の光学的状態を使用して出力の生成が平行して行われる。例えば、第１および第２の光学的状態を使用して生成される出力は、同じパスまたはスキャンで生成されてもよい。このように、各チャネルからの出力は、平行して収集されてもよい。

また、本方法は、第１の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データ、および第２の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データの生成を含む。一実施形態では、第１および第２の画像データは、差分画像データを含む。差分画像データは、いずれの適切な方法で生成してもよい。例えば、第１の光学的状態に対する差分は、試験画像データおよび２つの基準（例えば、試験画像データが生成されたダイに隣接するウェハ上のダイからの画像データ）を使用して、生成できる。このような例では、１つの基準が試験画像データから減算され、もう片方の基準が試験画像データから別個に減算される。両減算操作の結果は、乗算され、その積の絶対値が差分になる。第２の光学的状態に対する差分も同様に生成できる。このように、差分は、その光学的状態を使用して生成される出力のみを使用して、各光学的状態に対し別個に生成できる。換言すれば、差分の生成は、光学的状態間交差操作ではない。この方法で、第１および第２の画像データの生成は、ダイ間減算を行い、出力中のパターンバックグラウンドの除去を行うことを含んでもよい。しかし、差分は、いずれかの適切なアルゴリズム、および／または方法を使用して、いずれの他の適切な方法でも生成できる。さらに、第１および第２の画像データに差異がない場合もある。例えば、他のいずれかのパターンバックグラウンド除去操作後（例えば、フーリエフィルタ後）、第１および第２の画像データがウェハの生の画像データであってもよい。

また、本方法は、実質的にウェハの同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、追加のウェハの画像データを生成することを含む。この方式では、第１および第２の画像データが位置基準で組み合わされる。異なる検査システムの光学的状態を使用して取得されたウェハに関する情報を組み合わせることを含む他の方法とは異なり、本明細書に記載の第１の画像データおよび第２の画像データの組み合わせは、ウェハの異なる画像データを生成し、これは、その後、さらに本明細書で記載されるように（例えば、欠陥検出に）使用できる。例えば、第１および第２の画像データを組み合わせることは、第１の画像データおよび第２の画像データを使用して「画像融合」を行うことを含んでもよい。換言すれば、ウェハの新規画像データは、２つの他のウェハの画像データから「融合」されてもよい。このように、複数の光学的状態を使用して画像融合を行うことができ、この状態には、本明細書に記載のいずれかの状態（例えば、異なる偏光、異なるチャネル、などにより規定される光学的状態）を含めてもよい。例えば、画像融合は、検査システムのいずれかの２つの（またはそれ超の）チャネルからの画像データを使用して実現してもよい。これに関する一例では、検査システムが３個のチャネルを含む場合、画像融合は、以下のチャネルの組み合わせを使用して行うことができる：チャネル１およびチャネル２、チャネル２およびチャネル３、チャネル１およびチャネル３、ならびにチャネル１、２、および３。また、さらに本明細書に記載のように、第１の画像データおよび第２の画像データの生成に使用された出力は、異なるパスで取得されてもよい。この方式では、本方法は、多重パス画像融合を含むことができる。しかし、さらに本明細書に記載のように、第１の画像データおよび第２の画像データの生成に使用される出力は、単一パスで取得されてもよい（例えば、各チャネルからの出力は、平行して収集されてもよい）。このように、本方法は、単一パス画像融合を含んでもよい。

本方法は、上述の第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせることを含むが、当該方法は、第１の画像データおよび第２の画像データのみを組み合わせることに限定されない。例えば、第１および第２の光学的状態を規定する少なくとも１つの光学的パラメータの値とは異なる、検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータの少なくとも１つの値により規定される第３の検査システムの光学的状態を使用して、ウェハの出力が生成される場合、本方法は、第３の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第３の画像データを生成すること（本明細書に記載のように行うことができる）を含む。第３の光学的状態は、本明細書に記載のいずれかの光学的パラメータのいずれかの異なる値により規定されうる。これに関連する一例では、それぞれの異なる光学的状態は、検査システムの異なるチャネルにより規定されてもよい。また、本方法は、本明細書に記載のように、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データ、第２の画像データ、および第３の画像データを組み合わせ、それにより、追加のウェハの画像データを生成することを含んでもよい。２つ以上の光学的状態により生成される出力を使用して生成される画像データを組み合わせることは、さらに本明細書に記載のように、好都合である。

さらに、本方法は、追加のウェハの画像データの生成を含むが、当該方法は、追加のウェハ画像データのみの生成に限定されない。例えば、本方法は、上述の追加のウェハ画像データの生成、および類似の方法による異なる追加のウェハ画像データの生成を含んでもよい。これに関連する一例では、追加の画像データは、上述の第１および第２の画像データを組み合わせることにより、生成できる。また、当該方法は、検査システムの第３の光学的状態を使用してウェハの出力を生成することを含んでもよく、この第３の光学的状態は、さらに本明細書に記載のように規定できる。さらに本明細書に記載のように、その出力を使用して、ウェハの第３の画像データを生成してもよい。その後、その第３の画像データは、本明細書に記載のように、第１の画像データおよび／または第２の画像データと組み合わせて異なる追加の画像データを生成してもよい。異なる追加の画像データを、さらに本明細書に記載のステップでの追加の画像データの使用と類似の方法で使用してもよい。

一実施形態では、第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせることは、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データの画像相関を求めることを含む．例えば、新しいウェハ画像データまたは融合画像データが、画像データ（例えば、２つのパス由来の）の相関をとることにより生成できる。一例では、画像相関には、５ピクセル毎の相関を含めてもよい。しかし、画像相関は、任意の適切な画像相関アルゴリズム、および／または方法を使用して他のいずれかの適切な方法で行ってもよい。さらに、画像相関は、画像相関に使用可能などの適切な画像処理技術を使用して行ってもよい。

別の実施形態では、第１の画像データおよび第２の画像データの組み合わせは、第１および第２の画像データのピクセルレベルで行われる。換言すれば、第１および第２の画像データは、ピクセル毎の基準で組み合わせることができる。さらに換言すれば、第１および第２の画像データの組み合わせは、第１および第２の画像データ中の個別ピクセルに対し別個に行うことができる。ピクセルレベルの情報を融合することにより、異なる光学的状態（異なる検査パスより生成されてもよい）中の大きさ（強度）および相（相関）の両方の情報を活用できる。ピクセルレベルの情報を組み合わせることにより、利用すべき新しい側面、すなわち、異なる視点（光学的状態）の間の一致が利用可能になる。

異なる光学的状態での第１および第２の画像データ（例えば、差分）は、第１および第２の光学的状態を使用して検査システムでスキャンされる全体ウェハまたはウェハの全部分に対し、生成されてもよい。さらに、第１および第２の画像データの組み合わせは、第１および第２の画像データの全てを使用して行ってもよい。この方式では、画像融合は、第１および第２の光学的状態を使用して検査システムでスキャンされる全体ウェハまたはウェハの全部分に対し、行われてもよい。

しかし、画像融合は、全体ウェハまたはウェハの全スキャン部分に対して行われなくともよい。例えば、本方法は、第１および／または第２の画像データに強度カットオフを適用し、強度カットオフを越える強度値をもたない全ての第１および／または第２の画像データを除外することを含んでもよい。この方式では、除外されない第１および／または第２の画像データは、その方法で行われる追加のステップ用に使用される候補として特定されうる。これに関連する一例では、ウェハの第１パスで生成される出力を使用して第１の画像データが生成さ、ウェハの第２パスで生成される出力を使用して第２の画像データが生成される場合、強度カットオフが、第１の画像データに適用され、強度カットオフを越える強度値をもたない全ての第１の画像データが除外されうる。この方法では、本方法は、第１パスで特定された候補データのみのために画像パッチデータを保存することを含んでもよい。第２パスでは、ウェハの同じ位置に対応する第２の画像データのみが候補データとして、保存されても、および／または第１の画像データと組み合わされてもよい。この方式では、第２パスで保存された画像データは、第１パスで捕捉された候補データに応じて変わってもよく、その後、第２パスで保存された画像データを使用して画像融合が行われてもよい。しかし、第１および第２の画像データが、ウェハの単一パスで生成される出力を使用して生成される場合、強度カットオフは、第１および第２の画像データの両方に適用され、強度カットオフを超える値を持つ全ての第１および第２の画像データは、その他の画像データの強度値に関係なく、対応する画像データと組み合わせることができる。

方法は、画像データ中の欠陥信号間の正確な整列化を確実にするために一部の（すなわち、１つ以上の）拡張ステップを行うことを含んでもよい。例えば、上述のように特定された候補データのそれぞれに対し、３ピクセル毎の拡張を行うことができる。しかし、拡張ステップは、当業界で公知の任意の適切な拡張画像処理技術を含んでもよく、また、いずれの適切な方法、および／またはアルゴリズムを使用して行ってもよい。拡張ステップは、第１および第２の画像データの両方に対し行い、それにより、第１および第２の画像データ中の欠陥信号を相互に整列させる正確さが高められてもよい。

方法が上述のような拡張ステップを含むかどうかに関係なく、本方法は、組み合わせステップの前に第１および第２の画像データを整列させることを含んでもよい。画像データ整列化は、いずれの適切な方法で行ってもよい。例えば、画像データ整列化は、異なる光学的状態（例えば、２回のパスで取得された画像データ由来の）に対し生成される画像データの間のＸとＹ投影の相互相関（例えば、ｘ方向およびｙ方向の画像データ全体の平均強度の）により行ってもよい。

さらなる実施形態では、欠陥検出は、組み合わせステップの前には行われない。例えば、上述のように、強度カットオフは、組み合わせステップの前に第１および／または第２の画像データに適用されてもよい。しかし、強度カットオフは、欠陥検出閾値、方法、またはアルゴリズムではない。むしろ、強度カットオフは、この方法の他のステップに伴う処理を減らす目的のみのために、相対的に高い強度値を持たない画像データを除外するノイズフィルターとして基本的に機能する。また、欠陥検出は、さらに本明細書に記載のように、第１および第２の画像データを個別に使用して行ってもよく、また、第１および／または第２の画像データを使用した欠陥検出は、組み合わせステップを行う前に行っても、そうしなくてもよい。しかし、追加の画像データが生成される結合ステップが完了するまで、追加の画像データを使用した欠陥検出を行うことができない。この方式では、欠陥検出後に生成される組み合わせ情報を含む（例えば、異なるウェハスキャン由来の欠陥検出結果の組み合わせ）方法およびシステムと異なり、本明細書に記載の実施形態は、欠陥検出の前に情報を組み合わせる。さらに本明細書に記載のように、これは、利点である。

本明細書に記載の実施形態は、第１および第２の画像データを組み合わせて、追加の画像データを生成することを含むので、相当量の画像データがこの方法の間に保存されうる。画像データなどの比較的大量のデータの保存に特に適した方法およびシステムの例は、所有者共通の米国特許出願第１２／２３４，２０１号として２００８年９月１９日にＢｈａｓｋａｒ、らにより出願され、米国特許出願公開第２００９／００８０７５９号として２００９年３月２６日に公告された特許に記載されている。この特許は、本明細書に全文が記載されたものとして、参照によって本明細書に組み込まれる。本明細書に記載の実施形態は、本特許出願に記載の方法およびシステムを使用して本明細書に記載の実施形態により生成される出力、および／または画像データを保存することを含んでもよい。例えば、本システムは、８台の画像コンピュータを含んでもよい。第１の光学的状態で行われた多重パス検査の内の第１パスの間に、各画像コンピュータは、ウェハの各スキャン幅に対し、画像データの１／８を受けて、保存できる。第２の光学的状態で行われた多重パス検査の内の第２パスの間に、各画像コンピュータは、ウェハの各スキャン幅に対し、画像データの１／８を受け、保存できる。さらに、各画像コンピュータは、両パスで、ウェハの実質的に同じ位置で生成される画像データ（すなわち、実質的に同じウェハ位置、および／または実質的に同じ幅内の位置で生成される画像データ）を受け、保存できる。第２パスの間に生成される画像データは、第１パスの画像データの保存位置から固定オフセット位置の画像コンピュータの画像バッファ中に保存できる。その後、保存画像データは、本明細書に記載のいずれのステップで使用してもよい。本明細書に記載のコンピュータシステムおよびコンピュータサブシステムは、上記参照特許出願に記載のようにさらに構成されてもよい。また、本明細書に記載の実施形態は、上記参照特許出願に記載のいずれの方法のいずれのステップを含んでもよい。

方法は、追加の画像データを使用してウェハ欠陥を検出することをさらに含む。従って、欠陥検出は、もはや各光学的状態（または各パス）により独立に測定されるのみではなく、複数の光学的状態（例えば、全パス）からの融合情報に基づいて測定される。この方式では、本明細書に記載の方法は、複数の光学的状態により生成される生の（差次）画像データからの情報を組み合わせることにより生成される画像融合結果を欠陥検出のための入力として使用する。追加の画像データを使用して検出されるウェハの欠陥は、当業界で公知の任意の欠陥を含んでもよく、また、ウェハの１つ以上の特性（例えば、ウェハタイプまたは検査の前にウェハに行った工程）に応じて変わってもよい。

追加の画像データを使用した欠陥検出は、１つ以上の欠陥検出閾値を追加の画像データに適用してもよい。例えば、追加の画像データは、１つ以上の欠陥検出閾値と比較されてもよい。１つ以上の欠陥検出閾値を使用して、追加の画像データ中のピクセルが不完全であるか否かに関して判定することができる。１つ以上の欠陥検出閾値を使用した他の欠陥検出方法は、最初に、より簡単な（計算の必要性の少ない）試験を使用して一連の候補ピクセルを選択し、次に、欠陥検出の候補データのみにより複雑な計算を適用してもよい。

ウェハの欠陥を検出するために使われる１つ以上の欠陥検出閾値は、１つ以上の欠陥検出アルゴリズムの欠陥検出閾値であってよく、これは、検査レシピに含まれてもよい。追加の画像データに適用される１つ以上の欠陥検出アルゴリズムは、いずれの適切な欠陥検出アルゴリズムを含んでもよく、また、例えば、ウェハで行われる検査のタイプに応じて変わってもよい。追加の画像データに適用可能な適切な欠陥検出アルゴリズムの例には、セグメント化自動閾値化（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ａｕｔｏ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ：ＳＡＴ）または複数ダイ自動閾値化（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｅ ａｕｔｏ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ：ＭＤＡＴ）が含まれる。これは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒのシステム、などの市販の検査システムに使われている。この方式では、欠陥検出に使う場合、追加の画像データは、他のいずれかの画像データとして処理されてもよい。

一実施形態では、追加の画像データは、第１および第２の画像データよりノイズが少ない。例えば、本明細書に記載の異なる光学的状態に対し生成されるウェハの画像データを組み合わせることにより、ウェハのノイズプロファイルおよび対象欠陥（ＤＯＩ）に対する感受性の新しい属性が提供される。さらに、複数の光学的状態からの情報をピクセルレベルで組み合わせること（または融合すること）により、ニューサンスイベントまたはノイズに対する感受性を低下させることができる。例えば、上述のように画像相関を行うことにより、非空間的に一致する第１の画像データおよび第２の画像データ中のウェハノイズは、追加の画像データ中では、ほぼ除去できる。この方式では、本明細書に記載の実施形態は、異なる光学的状態（例えば、異なる画像処理モード、偏光状態、波長、ピクセルサイズ、などにより規定される）が、ウェハレベルノイズおよびニューサンス欠陥の異なる視点を与え、それにより、追加の画像データ中のノイズを抑制する可能性を与えるという事実を活用する。このことは、さらに本明細書で記載されるように使用可能である（例えば、欠陥検出を目的として）。

さらなる実施形態では、追加の画像データは、第１および第２の画像データよりスペックルノイズが少ない。例えば、本明細書に記載の実施形態は、画像相関工程（追加の画像データを生成するために）を使用し、それにより、相関関係のないスペックルノイズをほぼ除去できる。さらに、上述のように、第１および第２の光学的状態が、異なる照射角により規定されてもよい。このように、本明細書に記載の実施形態を使用して、照射角を変化させることにより、スペックルノイズを抑制してもよい。換言すれば、本明細書に記載の実施形態を使用して、光学的検査システムの種々の照射角を使用して生成される出力を使用して生成される画像データを相関づけることにより、スペックルノイズを抑制してもよい。例えば、照射角が変化するに伴い、ウェハの表面粗さからの散乱光の位相関係が変化する。従って、画像データ中のスペックルパターンが変化する。この変化が十分である場合は、異なる画像データの相関は、スペックルノイズを除去することを支援する。

照射角の変化に伴い、スペックルパターンがどのように変化するのかの一例を図２に示す。検査画像データ２４，２６は、ウェハの同じ位置に対し生成された。検査画像データ２４は、４５度の照射方位角で取得された。検査画像データ２６は、−４５度の照射方位角で取得された。従って、検査画像データは、異なる照射角（例えば、同じ仰角であるが、異なる方位角）で取得された。画像データの部分２８は、２つの方位角照射により生成されたスペックルシグネチャが、次のページの同じ位置で実質的に異なることを示す。特に、検査画像データ２６中の明るいスペックルスポットは、表面粗さが原因であり、ノイズまたはニューサンスとして寄与する。検査画像データ２４では、スペックルパターンは照射角で変化するので、同じ位置に明るいスペックルスポットは存在しない。従って、照射の方位角化が変化するに伴い、ウェハノイズは変化する。特に、方位角が−４５度から４５度に変化するに伴い、明るいスペックルは消滅する。

一実施形態では、ウェハの欠陥に対応する追加の画像データの一部は、追加の画像データの一部を生成するために組み合わされる第１および第２の画像データの一部より大きな信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を有する。例えば、複数の光学的状態の情報をピクセルレベルで組み合わせること（または融合すること）により、ＤＯＩからの弱い信号強度を強化できる。ＤＯＩからの信号強度の強化は、各光学的状態（大きさ）における相対的欠陥信号を利用するのみならず、異なる光学的状態（位相）の間の一致または相関関係を利用することにより実現できる。例えば、ピクセルレベルで情報を融合して、異なる光学的状態の間の大きさ（強度）と位相（相関）情報の両方を活用し、異なる光学的状態に対するそれぞれの一致および不一致を利用することにより、弱い信号の欠陥を抜き出し、ノイズおよびニューサンスイベントを抑制することを可能とする。この方式では、本明細書に記載の実施形態では、異なる光学的状態（例えば、異なる画像処理モード、偏光状態、波長、ピクセルサイズ、などにより規定される）が、ウェハレベルノイズおよびニューサンス欠陥の異なる視点を提供し、それにより、ＤＯＩのコントラストおよびニューサンス欠陥からのＤＯＩの分離を増強する可能性を与えるという事実が利用される。さらに、複数の光学的状態にまたがるピクセルレベルの画像融合は、ＤＯＩとニューサンスが比較的高いＳ／Ｎであるにもかかわらず、両者の間の分離の強化の契機を与える。

これに関する一例では、スペックルパターンの変化が、ウェハの出力を生成ために使われる異なる光学的状態間で十分である場合、欠陥からの信号散乱強度が相対的に一定であると思われるために、異なる光学的状態に対する異なる画像データの相関は、スペックルノイズを除去し、Ｓ／Ｎを改善することを支援する。例えば、照射角が光学的構成で対称的である場合、欠陥信号は、両方の光学的状態で類似になるが、これは、比較的小さな欠陥に対しては特に当てはまることである。画像相関後にスペックルノイズが低減する一方、欠陥信号は、工程の間維持される。この方式では、本明細書に記載の実施形態は、画像相関後も健全な欠陥信号レベルを維持できる。例えば、他のよく使われるスペックルノイズ低減手法に比べて、スペックルノイズは、比較的大きな試料のスペックルパターン全体の平均化ではなく、選択的に除去される。比較的大きな試料のスペックルパターン全体の平均化ではなく、スペックルノイズを選択的に除去することにより、ノイズフロアを減らし、Ｓ／Ｎを改善するのを支援する。

この方法では、本明細書に記載の実施例で示されるように、追加の画像データ中の欠陥のＳ／Ｎは、それぞれの個別の光学的状態、特に、スペックルノイズが優位のウェハの欠陥のＳ／Ｎ全体にわたり大きく改善される。例えば、いずれか一方の光学的状態（１つの照射角を使用して生成されるいずれか一方の差分を使用）を使用して検出可能ではない欠陥が、画像相関後に検出可能になる可能性がある。特に、本明細書に記載の実施形態の１つの利点は、第１および第２の画像データに比べて、追加の画像データ中の欠陥Ｓ／Ｎが改善されると同時に、スペックルノイズが追加の画像データにおいて大きく低減できることである。このように、第１および第２の画像データのいずれか一方では検出可能ではない欠陥が、画像相関により生成された、対応する追加の画像データでは、検出可能となる可能性がある。

しかし、本明細書に記載の実施形態を使用して、第１および第２の片方または両方の画像データで（例えば、１つの照射角からの画像データを使用して、および／または異なる照射角からの画像データを使用して）検出可能である欠陥のＳ／Ｎを高めることもできる。例えば、１つの照射偏光状態で規定される１つの光学的状態で欠陥が中等度のＳ／Ｎを生成し、異なる照射偏光状態で規定される別の光学的状態では弱いＳ／Ｎを生成する場合であっても、追加の画像データ中の欠陥Ｓ／Ｎは、両方の光学的状態に比べて高めることができる。理由は、２つの光学的状態からの情報を融合することにより、ノイズの抑制と信号の強化の両方が可能となるからである。さらに、欠陥が、異なる照射偏光状態により規定される２つの光学的状態でほんのわずかのＳ／Ｎを生成する場合、追加の画像データ中の欠陥Ｓ／Ｎが、両方の光学的状態に比べて高められる可能性がある。

さらに、欠陥が異なる照射偏光状態および異なる集光偏光状態で規定される２つの光学的状態でかなりのＳ／Ｎを生成するが、（例えば、ウェハの粒子からの）ノイズの方が第１および第２の画像データより優位である場合、本明細書に記載のように第１および第２の画像データを組み合わせることにより、第１および第２の画像データに比べて、追加の画像データ中のノイズは大きく低減できる。類似の方式では、異なる照射偏光状態および異なる集光偏光状態で規定される２つの光学的状態で欠陥が、（例えば、粒子のシグネチャからの）第１および第２の画像データ中のノイズの最大Ｓ／Ｎと同レベルのＳ／Ｎを有する場合、本明細書に記載のように第１および第２の画像データを組み合わせることにより、第１および第２の画像データに比べて、追加の画像データ中のノイズは、大きく低減できる。

別の例では、異なるピークノイズイベントは、検査システムの異なるチャネルにより規定される第１および第２の光学的状態を使用して生成される第１および第２の画像データ中に存在するが、欠陥は、本明細書に記載のように第１および第２の画像データの組み合わせによる場合と同様な十分な相関が第１および第２の画像データ間に存在する可能性がある場合、追加の画像データでは、第１および第２の画像データに比べて、欠陥のＳ／Ｎを劇的に高くできる。この方式では、本明細書に記載の実施形態を使い、複数の光学的状態からの情報を使用して、ウェハ検査システムのＤＯＩの検出感度を高めることができる。

どのようにして欠陥のＳ／Ｎが改善できるかの一例を、図３〜５に示す。特に、図３の出力３０は、４５度の方位角からのブリッジ欠陥の生の画像である。この画像のブリッジ欠陥のＳ／Ｎ（ｍａｘＤｉｆｆ）は１．２６５であった。Ｓ／Ｎは、信号ウィンドウ３２の信号および次ページに示すノイズを含むノイズウィンドウ３４のノイズを使用して決定された。図３の出力３６は、−４５度の方位角からのブリッジ欠陥の生の画像である。この像のブリッジ欠陥のＳ／Ｎ（ｍａｘＤｉｆｆ）は、１．０５１であった。Ｓ／Ｎは、上述のように同じ信号ウィンドウおよびノイズウィンドウを使用して決定された。この方式では、４５度および−４５度の方位角からのブリッジ欠陥の生の画像は、どちらの画像も片方の画像を使用して欠陥が捕捉できるほど十分なＳ／Ｎを持たないことを示す。例えば、欠陥のＳ／Ｎは、１．２６５および１．０５１であり、両方共、欠陥検出に使われる典型的な閾値よりはるかに小さい。

図４は、図３の生の画像を使用して生成されるウェハの画像データの一例である。例えば、図４の画像データ３８は、ダイ間減算、および図３に示す画像の１つおよびウェハ上の隣接ダイからの対応する基準画像を使用して行ったバックグラウンド抑制により生成された画像データである。図４に示すように、この画像データ中にニューサンスと同数のスペックルノイズが認められる。この方式では、スペックルノイズは、ダイ間減算およびバックグラウンド抑制後であっても、ニューサンスと同程度の数を示す。特に、バックグラウンドが低減されても、まだ、ニューサンスは、画像データ中に明確に認められる。さらに具体的には、画像データ３８の信号４０は、次ページのスペックル由来のニューサンスに対応し、一方、信号４２は、欠陥に対応する。従って、欠陥の検出感度は、ダイ間減算およびバックグラウンド抑制後も残るニューサンスにより低減されることになる。

図５は、図４の画像データを図３の他の画像を使用して生成されたウェハの画像データと組み合わせることにより生成された追加の画像データの一例である。特に、図５の画像データ４４は、画像データ３８、ならびに他の画像データ、すなわち、４５度の方位角を使用して生成された出力から生成された画像データおよび−４５度の方位角を使用して生成された出力から生成された画像データを使用して画像相関を取ることにより生成された。４５度の方位角差分および−４５度の方位角差分を使用して相関操作実行後、画像相関により生成された画像データの欠陥のＳ／Ｎは、２である。この方式では、欠陥のＳ／Ｎが、１．２６５と１．０５１から２に高められる。このように、この時点で、ノイズが大きく低減され、欠陥が検出可能である。例えば、図５に示すように、ピークノイズ４６は、画像データ中の唯一のスペックルピークであり、相関を取った両方の差分に存在したノイズに対応する。ピークノイズ４６は、１０４４のグレイレベルを有する。２つ目のピークノイズ４８は、１７１のグレイレベルである。対称的に、欠陥５０は、２０６０のグレイレベルである。従って、欠陥は、相関画像データを使用して検出可能になる。この方式では、実施形態は、片方の光学的状態を単独で使用した（例えば、１つの照射角からのデータを使用した）場合には検出できない欠陥を検出できることを示した。

上述のように、照射の差異を使用して、ウェハの画像データ中のスペックルパターンを変えることにより、その画像データを使用して行われる画像相関後にスペックルノイズを低減することが可能である。さらに、一部の実施形態は、第１および第２の光学的状態として、４５度方位角および−４５度方位角により規定される２つの照射角を使用して上述のように行われるが、異なる光学的状態は、方位角および／または仰角を変えることを含む種々の照射角に拡張できる。異なる照射角のそれぞれの出力は、ウェハの異なるパスで取得できる。２つ以上の種々の照射角を使用して生成される画像データの相関を使用して、さらにノイズの抑制およびＳ／Ｎの改善を行うことができる。例えば、照射方位角の変更に加えて、仰角の変更もスペックルパターンを大きく変え、ノイズの非相関を高め、さらにＳ／Ｎを改善できる。この方式では、いずれかの追加の光学的状態を使う方法を行うことより、相関関係のないスペックルノイズをさらに除去し、ウェハ欠陥のＳ／Ｎを改善するのを支援できる。類似の方式では、全てのチャネルおよび全ての光学的状態に対し相関を拡張できる。

上述のように、ウェハ検査システム（例えば、レーザーベースウェハ検査システム）のスペックルノイズは、ＤＯＩ検出能力に対する主要制約の１つである。例えば、スペックルノイズは検査画像データ中のノイズレベルを増やし、Ｓ／Ｎを低減させる。従って、ウェハ表面粗さ由来のスペックルノイズが、一部の検査システムの達成可能な欠陥捕捉率に対する主要制約の１つである場合がある。さらに、ウェハノイズ（例えば、ウェハ表面粗さ由来のスペックル様ノイズ）の結果として検出されるニューサンスは、ＤＯＩ検出能力に対する主要制約の１つである。特に、粒子の粗い金属エッチウェハなどの「粗い」ウェハに対する比較的高いニューサンス比率およびウェハノイズが、これらの点以外は、比較的良好な光学的解像度を有する検査システムの性能を制限する可能性がある。さらに、ウェハデザインルールは、縮小され続けているので、光学的検査システムは、より短い波長およびより大きな集光開口数（ＮＡ）を使うのが好ましい。結果的に、スペックルノイズがさらに支配的なノイズ源になる。

しかし、上述のように、第１の画像データおよび第２の画像データに組み合わせることにより、組み合わせステップで生成される追加の画像データ中のスペックルノイズが抑制される。このように、本明細書に記載の方法を使用して、主要制約要因のノイズ因子、すなわち、スペックルノイズ（例えば、ウェハの表面粗さが原因の）を減らすことにより、ニューサンス比率を減らし、ウェハ検査システムの欠陥捕捉率を改善することができる。従って、本明細書に記載の実施形態を使用して、ウェハ検査システムの感度を向上させることができる。さらに、上述のように、本明細書に記載の実施形態は、スペックルノイズを減らす一方で、照射コヒーレンスの維持を可能とし、それにより、フーリエフィルタの使用を可能とし、Ｓ／Ｎを改善する。

一実施形態では、本方法は、第１の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することと、第２の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することと、第１の画像データ、第２の画像データ、および追加の画像データのいずれかを使用して検出された欠陥の組み合わせとして、検出されたウェハの欠陥を報告することと、を含む。例えば、欠陥は、追加の画像データを使用して上述のように検出される。類似の方式では、欠陥検出は、第１の画像データおよび第２の画像データを使用して、別個に行われてもよい。それぞれの異なる画像データを使用して別個に行われた欠陥検出は、実質的に同じ方式で（例えば、同じ閾値値を使用して）行われてもよい。この方式では、本方法は、３つの欠陥亜集団（すなわち、第１の画像データを使用して検出された欠陥、第２の画像データを使用して検出された欠陥、および追加の画像データを使用して検出された欠陥）を含んでもよい。その後、３つの亜集団は、組み合わされてウェハの欠陥集団を生成してもよい。例えば、欠陥亜集団は、欠陥が検出された画像データに基づいてＯＲ機能を使用して組み合わされてもよい。いずれか２つ以上の画像データ中の実質的に同じ位置で検出されるいずれの欠陥も、いずれか１つの欠陥の二重報告を避けるために、１回のみ報告できる。この方式では、２つの異なる画像データ中で検出されるいずれか１つの欠陥を、１回のみ報告できる。ウェハの検出された欠陥は、他のどのような適切な方法で報告されてもよい。

また、上述のように、本方法は、異なる追加の画像データの生成を含んでもよい。また、その異なる追加の画像データを、上述のように欠陥検出に使うことができる。その異なる追加の画像データを使用して検出されたいずれの欠陥も、本明細書に記載の他のいずれかの画像データ（例えば、追加の画像データ、第１の画像データ、第２の画像データ、など）を使用して検出された欠陥と組み合わせてもよい。さらに、ウェハが、検査システムの３つ以上の異なる光学的状態を使用してスキャンされる場合、第３、第４、第５、などの光学的状態からの出力を使用して生成される画像データも、欠陥検出に使用可能であり、また、その画像データを使用して検出されたいずれの欠陥も、本明細書に記載の他の画像データ（例えば、追加の画像データ、第１の画像データ、第２の画像データ、など）を使用して検出された欠陥と組み合わされてもよい。

上述のように、第１および第２の光学的状態のいずれか片方で検出可能ではない欠陥が、画像相関により生成された追加の画像データにおいては検出可能になる可能性がある。この方式では、追加の画像データを使用して、第１または第２の画像データのいずれか片方を使用した場合は検出可能ではないという点で独特であるウェハの欠陥を検出できる。このように、追加の画像データを使用して検出された欠陥は、いずれか片方の個別の光学的状態によっては検出されなかった、または検出されない可能性のある欠陥を含む検査結果を補うことができる。

また、本明細書に記載の実施形態は、複数の光学的状態にわたる欠陥特徴レベル融合を含んでもよく、これは、両方が比較的高いＳ／Ｎを有する場合でも、ＤＯＩおよびニューサンス間の分離を強化する機会を提供できる。例えば、一実施形態では、本方法は、追加の画像データを使用して欠陥特徴量を決定することを含む。この方式では、欠陥の「交差光状態（ｃｒｏｓｓ−ｏｐｔｉｃａｌ ｓｔａｔｅ）」特徴が、融合画像データに基づく特徴計算を行うことにより決定できる。追加の画像データを使用して決定できる欠陥特徴は、任意の適切な欠陥特徴を含んでもよく、これは、任意の適切な方法で決定できる。この方式では、欠陥特徴決定の場合、追加の画像データは、いずれかの他の画像データのように処理できる。

別の実施形態では、本方法は、第１の画像データ、第２の画像データ、および追加の画像データの内のいくつかの組み合わせを使用して、欠陥特徴量を決定することを含む。この方式では、「交差光状態」特徴は、「クロスチャネル」特徴を決定するために使用されるものに類似の方法および／またはアルゴリズムを使用して決定できる。例えば、欠陥特徴は、異なる光学的状態に対応する異なる画像データを使用して別個に決定できる。次に、これらの欠陥特徴は、組み合わされてその欠陥に対する異なる欠陥特徴を決定できる。例えば、異なる光学的状態に対応する異なる画像データを使用して別個に決定された欠陥特徴量は、欠陥特徴の新しい量に組み込まれてもよい。別の例では、異なる欠陥特徴は、異なる光学的状態に対応する異なる画像データ由来の欠陥に対し決定できる。その後、これらの異なる欠陥特徴をいくつか組み合わせて使用して、その欠陥に対する別の欠陥特徴を決定できる。異なる画像データを使用して欠陥特徴を決定する方法は、特徴が決定される欠陥、および画像データそれ自体（例えば、画像データを使用して、特徴が決定できるかどうか、またはいかにうまく決定できるかどうかに影響する画像データの特性）に応じて変わってもよい。この方式では、欠陥の特徴量は、利用出来る全情報、または利用出来る情報の一部のサブセットを使用して決定できる。

ニューサンスフィルタリングは、それぞれ個別の光学的状態の次元のみではなく、複数の光学的状態により生成されるｎ次元空間においても行うことができ、これは、ニューサンスおよびＤＯＩの間の分離を識別するより大きな可能性を与える。例えば、一実施形態では、欠陥の検出は、追加の画像データを使用してウェハの潜在的欠陥を特定することと、第１の画像データ、第２の画像データ、追加の画像データ、またはこれらのいくつかの組み合わせを使用して決定される潜在的欠陥に関するピクセルレベルの情報を使用して潜在的欠陥のニューサンスフィルタリングを行うことにより欠陥を特定することとを含む。従って、ニューサンスフィルタリングは、複数の光学的状態（複数のパス）にわたる情報をピクセルレベルで組み合わせることにより行うことができ、これは、性能向上に関するより多くの可能性を与える。潜在的欠陥は、欠陥検出により追加の画像データで特定してもよく、これは、本明細書に記載のように行ってもよい。また、上述のニューサンスフィルタリングは、本明細書に記載の他のいずれの画像データを使用して特定された潜在欠陥に対して行ってもよい。

別の実施形態では、欠陥の検出は、追加の画像データを使用してウェハの潜在欠陥を特定する、および、第１の画像データ、第２の画像データ、追加の画像データ、またはその他のいくつかの組み合わせを使用して決定された潜在欠陥の特徴量を使用して、潜在欠陥のニューサンスフィルタリングを行うことにより欠陥を特定することと、を含む。従って、ニューサンスフィルタリングは、複数の光学的状態（例えば、複数のパス）にわたる特徴レベルの情報を組み合わせることにより行うことができ、これは、性能に関するより多くの可能性を与える。追加の画像データを使用した潜在欠陥の特定は、上述のように行ってもよい。潜在欠陥の特徴量は、本明細書に記載のいずれの特徴のいずれの量を含んでもよく、また、本明細書に記載のように決定されてもよい。また、上述のニューサンスフィルタリングは、本明細書に記載の他のいずれの画像データを使用して特定された潜在欠陥に対して行ってもよい。

また、本明細書に記載の実施形態は、ウェハ検査システムのための画像融合およびビンニングを含んでもよい。ビンニングは、それぞれの個別の光学的状態の次元のみでなく、複数の光学的状態により生成されるｎ次元空間でも行うことができ、これは、異なるタイプの欠陥間の分離検出のより大きな可能性を与える。例えば、一実施形態では、本方法は、第１の画像データ、第２の画像データ、追加の画像データ、またはこれらのいくつかの組み合わせを使用して決定された欠陥に関するピクセルレベル情報を使用した欠陥のビニングを含む。従って、欠陥のビンニングは、複数の光学的状態（例えば、複数のパス）にわたって情報をピクセルレベルで組み合わせることにより行うことができ、これは、性能向上に関するより多くの可能性を与える。

別の実施形態では、本方法は、第１の画像データ、第２の画像データ、追加の画像データ、またはこれらのいくつかの組み合わせを使用して決定された欠陥の特徴量を使用して欠陥のビンニングを行うことを含む。従って、欠陥のビンニングは、複数の光学的状態（例えば、複数のパス）にわたる情報を欠陥特徴レベルで組み合わせることにより行うことができ、これは、性能向上に関するより多くの可能性を与える。第１の画像データ、第２の画像データ、追加の画像データ、またはこれらのいくつかの組み合わせを使用して決定される欠陥の特徴量は、さらに本明細書で記載されるように決定されてもよい。

上述のように、ウェハの異なる追加の画像データは、検査システムの光学的状態の異なる組み合わせに対応する画像データを組み合わせることによって生成できる。換言すれば、ウェハの異なる融合画像データが生成できる。異なる融合画像データは、追加の画像データの場合と同じように、本明細書に記載の全ステップで使用できる。さらに、ウェハの異なる融合画像データが生成される場合、その異なる融合画像データを使用して、適切なまたは最適のウェハ検査レシピを決定できる。例えば、異なる融合画像データは、欠陥検出のために独立に使用でき、これは本明細書に記載のように行うことができる。異なる融合画像データを使用して検出される欠陥は、その後、比較されてもよい。個別の光学的状態と比較して、異なる融合画像データを使用して独特な方法で検出される欠陥は、欠陥検査により再評価されてどの融合画像データが最もユニークなＤＯＩを検出したかを判定できる。次に、その同じ融合画像データは、同じ工程および／またはレイヤーの他のウェハに対して生成されてもよく、これらのウェハの欠陥検出に使用されてもよい。この方式では、１つ以上の検査レシピのパラメータは、融合画像データを使用して実験的に（すなわち、実験的に取得されるウェハの出力から生成される融合画像データを使用して）決定できる。さらに、本明細書に記載の方法で使われる複数の光学的状態は、欠陥検出方法またはアルゴリズム（例えば、検査レシピ中の欠陥検出アルゴリズム）を使用してこの方法で決定できる。このように、アルゴリズムは、検査レシピのモード選択を行うのに使用できる。

１つ以上の検査レシピのパラメータを決定するこのような手法を使用して、所定の欠陥検出方法またはアルゴリズムに対して本明細書に記載の方法で都合よく使用可能な２つ以上の光学的状態を決定できる。しかし、１つ以上の検査レシピのパラメータを決定するこのような手法は、また、２つ以上の光学的状態で使われるべき１つ以上の欠陥検出パラメータ（例えば、欠陥検出方法またはアルゴリズム）を決定するためにも使用可能である。この方式では、融合画像データを使用して、検査レシピのいずれのパラメータも決定できる。

上述のように、融合される画像データは、単一検査システムの異なる光学的状態を使用して生成される出力から生成できる。しかし、本明細書に記載の方法は、単一検査システムの異なる光学的状態を使用して生成される出力から生成される画像データを融合することだけに限定されるものではない。例えば、さらに、または代わりに、融合される画像データは、異なるパス（すなわち、スキャン）であるが同じ光学的状態で取得された出力から生成される画像データを含んでもよい。これに関する一実施形態では、上述のような、検査システムの第１および第２の光学的状態を使用した出力の生成は、１パスで行われる。また、この実施形態では、本方法は、検査システムの第１または第２の光学的状態を使用して、検査システムの異なるパスでウェハをスキャンすることによりウェハの追加の出力を生成することを含む。この方式では、同じ（第１または第２の）光学的状態を使用した出力は、検査システムにより行われるウェハの異なるパスで生成できる。追加の出力の生成は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。

また、このような方法は、異なるパスで生成される追加の出力を使用してウェハの異なる画像データを生成することを含んでもよい。異なる画像データの生成は、さらに本明細書で記載されるように行ってもよい。さらに、異なるパスが第１の光学的状態または第２の画像データを使用して行われる場合で、異なるパスがウェハの実質的に同じ位置に対応する第２の光学的状態を使用して行われ、それにより、ウェハのさらに追加の画像データを生成する場合、このような方法が、異なる画像データを第１の画像データと組み合わせることを含んでもよい。この方式では、組み合わせステップは、異なるパスであるが同じ光学的状態で取得された画像データを使用して行ってもよい。この組み合わせステップは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。

このような方法は、さらなる追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することをさらに含んでもよい。さらなる追加の画像データを使用したウェハの欠陥の検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。また、このような方法は、本明細書に記載の他のいずれのステップを含んでもよい。

さらなる方法は、同じ検査システムの光学的状態を使用して行われたウェハの異なるパスに対応する画像データの融合を含んでもよい。例えば、別の実施形態は、ウェハの欠陥を検出する異なる方法に関する。この方法は、検査システムを使い、検査システムの第１の光学的状態を使用して、第１および第２パスでウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成することを含む。このステップの出力の生成は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。第１の光学的状態は、本明細書に記載のいずれの光学的状態を含んでもよい。

また、この方法は、第１パスで生成される出力を使用したウェハの第１の画像データ、および第２パスで生成される出力を使用したウェハの第２の画像データの生成を含む。このステップでの第１および第２の画像データの生成は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。第１および第２の画像データは、本明細書に記載のいずれの画像データを含んでもよい。

この方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することをさらに含む。このステップでの第１の画像データおよび第２の画像データの組み合わせは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。追加の画像データは、本明細書に記載のいずれの追加の画像データを含んでもよい。さらに、本方法は、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することを含む。このステップでのウェハの欠陥の検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。この方法は、本明細書に記載の他のどのステップを含んでもよい。

同じ光学的状態であるが異なるパスからの画像データの融合は、画像データよりランダムノイズが優位にある場合に、特に有用でありうる。例えば、１つの光学的状態を使用して第１パスで生成される出力を使用して画像データが生成され、同じ光学的状態を使用して第２パスで生成される出力を使用して生成される画像データと融合される場合、ＤＯＩからの信号の一致を確実にする間に、融合画像データの全てのランダムノイズ源は、実質的に除去できる。さらに、上述のように、同じ光学的状態に対応する異なる画像データは、独立に融合されうる。換言すれば、同じ光学的状態に対応する第１および第２の画像データは、既に融合された光学的状態に対応する（異なる光学的状態に対応する）画像データと組み合わされる必要はない。

さらに、上記に追加して、あるいは上記に代えて、本方法は、異なる検査システムにより生成される出力を使用して行ってもよい。例えば、一実施形態では、本方法は、異なる検査システムでウェハをスキャンすることにより、ウェハの出力を生成することを含む。異なる検査システムによるウェハの出力の生成は、本明細書に記載のように行ってもよい。異なる検査システムは、ＤＦであっても、またはＢＦシステムであってもよい。例えば、検査システムが、ＤＦシステムであり、異なる検査システムが、ＢＦシステムであってもよい。別の例では、検査システムが、ＤＦシステムであり、異なる検査システムが、異なるＤＦシステム（例えば、検査システムとは異なる構成を有するＤＦシステム）であってもよい。異なる検査システムは、本明細書に記載のように構成されても、または、当業界で既知の他のいずれかの適切な構成であってもよい。

また、このような方法は、異なる検査システムを使用して生成される出力を使用してウェハの第３の画像データを生成することを含んでもよい。第３の画像データの生成は、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従い行うことができる。さらに、このような方法は、第３の画像データを、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１または第２の画像データと組み合わせ、それにより、さらなる追加のウェハの画像データを生成することを含んでもよい。この実施形態で、第３の画像データと第１または第２の画像データとの組み合わせは、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って行うことができる。このような方法は、さらなる追加の画像データを使用したウェハの欠陥の検出をさらに含んでもよい。ウェハのさらなる追加の画像データを使用した欠陥の検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。このような実施形態は、本明細書に記載の他のいずれかのステップを含んでもよい。この方式では、本方法は、異なる検査システムから収集された出力を使い、異なる検査システムから収集された出力を使用して生成される画像データを融合してもよい。

別の実施形態では、ウェハの欠陥を検出する方法は、第１および第２検査システムでウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成することを含む。このステップでのウェハの出力の生成は、さらに本明細書で記載されるように行ってもよい。第１および第２検査システムは、本明細書に記載のどの異なる検査システムを含んでもよい。第１および第２検査システムでのウェハのスキャンは、同じ、または実質的に同じ光学的状態を使用して行ってもよい。あるいは、第１および第２検査システムによるウェハのスキャンは、異なる光学的状態を使用して行ってもよい。この方式では、融合される異なる画像データに対応する異なる光学的状態は、異なる検査システムの異なる光学的状態であってよい。さらに本明細書に記載のように、例えば、検査システムＸの光学的状態Ａに対応する画像データは、検査システムＹの光学的状態Ｂに対応する画像データと組み合わせることができる。光学的状態ＡおよびＢは、同じでも異なってもよい。同じ、または実質的に同じ光学的状態および異なる光学的状態は、本明細書に記載のいずれかの光学的状態を含んでもよい。また、本方法は、第１検査システムを使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データおよび第２検査システムを使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データを生成することを含む。第１および第２の画像データの生成は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。第１および第２の画像データは、本明細書に記載のどの画像データを含んでもよい。

方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせることと、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することをさらに含む。この組み合わせステップは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。さらに、本方法は、追加の画像データを使用したウェハの欠陥検出を含む。このステップでのウェハの欠陥検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。

上述のように、本方法は、異なる検査システムを使用して出力を生成することと、異なる検査システムを使用して生成される出力を使用して異なる画像データを生成することを含んでもよい。しかし、本方法は、必ずしも全ての異なる検査システムを使用して出力を生成することを含まなくてもよい。例えば、異なる検査システムの１つ以上を使用して生成される出力は、出力が保存されている（例えば、１つ以上の異なる検査システムによって）１つ以上の記憶媒体から取得してもよい。異なる検査システムを使用して生成され、取得された出力は、次に、さらに本明細書に記載のように使うことができる。この方式では、本明細書に記載の方法は、融合される画像データを生成するために使用された出力の起源に関係なく、画像融合を行うことができる。

さらに、本明細書に記載の実施形態で使われる異なる検査システムにより生成される出力は、必然的に、異なる光学的状態を使用して生成される（異なる検査システムがＤＦ検査システムおよびＢＦ検査システムまたは完全に異なる（例えば、非重畳）構成を有するＤＦ検査システムを含む場合が考えられる）。しかし、本明細書に記載の実施形態で使われる異なる検査システムにより生成される出力は、同じ光学的状態または実質的に同じ光学的状態を使用して生成されてもよい（異なる検査システムが同じ構成または比較的類似の構成を有する２つの検査システムを含む場合が考えられる）。

また、本明細書に記載の実施形態は、本明細書に記載の１つ以上の方法の１つ以上のステップの結果の記憶媒体への保存を含んでもよい。結果は、本明細書に記載のどの結果を含んでもよい。結果は、当業界で公知の任意の方法で保存されてもよい。記憶媒体は、当業界で公知の任意の適切な記憶媒体を含んでもよい。結果が保存された後で、記憶媒体中の結果は、アクセスでき、本明細書に記載の実施形態のいずれの方法またはシステムでも、いずれの他の方法またはシステムでも、使用できる。さらに、結果は、「永久に」、「半永久的に」、一時的に、または、ある期間、保存してもよい。例えば、記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）でもよく、また、結果は、必ずしも記憶媒体中にいつまでも残るわけではない。

別の実施形態は、コンピュータに実装されたウェハの欠陥検出方法を、コンピュータシステムに実行させるために保存されたプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に関する。これに関する一実施形態を図６に示す。例えば、図６に示されるように、非一時的コンピュータ可読媒体５２は、コンピュータに実装されたウェハの欠陥検出方法をコンピュータシステム５６に実行させるためのプログラム命令５４を含む。

コンピュータに実装された方法は、検査システムの第１および第２の光学的状態を使用して、検査システムでウェハスキャンすることにより生成されるウェハの出力を取得することを含む。第１および第２の光学的状態は、検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータの異なる値により規定される。第１および第２の光学的状態は、本明細書に記載のどの光学的状態を含んでもよい。検査システムの少なくとも１つの光学的パラメータの異なる値は、本明細書に記載のどの異なる値を含んでもよい。検査システムの光学的パラメータの少なくとも１つが、本明細書に記載のどの光学的パラメータを含んでもよい。検査システムは、本明細書に記載のどの検査システムを含んでもよい。

ウェハに対し生成された出力の取得は、検査システムを使用して行ってもよい。例えば、出力の取得は、ウェハ上で光をスキャンし、スキャンの間に検査システムにより検出されるウェハの散乱光に対応した出力を生成する検査システムの使用を含んでもよい。この方式の場合は、出力の取得に、ウェハのスキャンを含む。しかし、出力の取得は、必ずしも、ウェハのスキャンを含む必要はない。例えば、出力の取得が、出力が保存されている（例えば、検査システムの）記憶媒体からの出力の取得を含んでもよい。記憶媒体からの出力の取得は、任意の適切な方法で行ってもよく、出力を取得する記憶媒体は、本明細書に記載のどの記憶媒体であってもよい。出力は、本明細書に記載のどの出力であってもよい。

また、コンピュータに実装された方法は、第１の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データの生成、および第２の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データの生成を含む。第１の画像データおよび第２の画像データの生成は、後で本明細書に記載のように行ってもよい。第１および第２の画像データは、本明細書に記載のこのような画像データのいずれであってもよい。

コンピュータに実装される方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせることと、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することとをさらに含む。第１の画像データおよび第２の画像データの結合は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。追加の画像データは、本明細書に記載のどの追加の画像データであってもよい。さらに、本方法は、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することを含む。ウェハの欠陥の検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。検出されたウェハの欠陥は、本明細書に記載のどの欠陥であってもよい。コンピュータに実装されたプログラム命令が実行可能な方法は、本明細書に記載の他のいずれかの方法の他のどのステップを含んでもよい。

本明細書に記載の方法などの方法を実装しているプログラム命令５４は、非一時的コンピュータ可読媒体５２に保存されてもよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、記憶媒体、例えば、リードオンリーメモリ、ＲＡＭ、磁気または光ディスク、または磁気テープまたは他のいずれかの適切な当業界で既知のコンピュータ可読媒体であってもよい。

プログラム命令は、種々の方法の内で特に、手順ベース技術、コンポーネントベース技術、および／またはオブジェクト指向技術などを含む任意の方法を使用して実装されてもよい。例えば、プログラム命令は、所望に応じ、Ｍａｔｌａｂ、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ａｃｔｉｖｅ Ｘコントロール、Ｃ、Ｃ＋＋オブジェクト、Ｃ＃、ジャバビーンズ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｌａｓｓｅｓ（「ＭＦＣ」）、またはその他の技術または方法を使用して実装することができる。

コンピュータシステム５６は、種々の形態を取ることができ、これには、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、システムコンピュータ、画像コンピュータ、プログラム可能な画像コンピュータ、並列プロセッサ、または当業界で既知の他のいずれかの装置が含まれる。一般的に、用語の「コンピュータシステム」は、記憶媒体中の命令を実行する１つ以上のプロセッサを有する任意の装置も包含するように広義に定義されてもよい。

さらなる実施形態は、ウェハの欠陥を検出するように構成されたシステムに関する。このようなシステムの一実施形態を図７に示す。図７に示すように、システム５８は、検査サブシステム６０およびコンピュータサブシステム８０を含む。検査サブシステムは、検査サブシステムの第１および第２の光学的状態を使用してウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成するように構成されている。例えば、図７に示すように、検査サブシステムは、光源６２を含む。光源６２は、レーザーなどの当業界で公知の適切な任意の光源を含んでもよい。光源６２は、偏光部品６４の方に光を向けるように構成されており、この部品は、当業界で公知の適切な任意の偏光部品であってもよい。さらに、検査サブシステムは、２つ以上の偏光部品（図示せず）を含んでもよく、これらの部品のそれぞれを光源からの光路中に独立に配置できる。それぞれの偏光部品は、光源からの光の偏光を異なる方式で変えるように構成されてもよい。検査サブシステムは、スキャン中にウェハの照射のために選択される適切ないずれかの偏光設定方法に応じて、光源からの光路内へ、および光路外へ偏光部品を動かすように構成することができる。スキャン中にウェハの照射に使われる偏光設定には、Ｐ、Ｓ、または円偏光（Ｃ）を含めることができる。

偏光部品６４から出る光は、斜入射角でウェハ６６に向けられ、この角度は適切ないずれの斜入射角であってもよい。また、検査サブシステムは、光源６２から光を偏光部品６４の方向に、または偏光部品６４からウェハ６６の方向に向けるように構成された１つ以上の光学部品（図示せず）を含んでもよい。光学部品は、限定されないが、反射光学部品などの当業界で公知の適切な任意の光学部品であってもよい。さらに、光源、偏光部品、および／または１つ以上の光学部品は、１つ以上の入射角（例えば、斜入射角、および／または実質的に垂直の入射角）でウェハに光を向けるように構成されてもよい。検査サブシステムは、適切ないずれかの方法でウェハ上を光スキャンすることによりスキャンを行うように構成されてもよい。

ウェハ６６からの散乱光は、スキャン中に検査サブシステムの複数のチャネルにより集光および検出されてもよい。例えば、ウェハ６６からの比較的垂直に近い角度の散乱光は、レンズ６８で集光できる。レンズ６８は、図７に示すような屈折光学部品であってもよい。さらに、レンズ６８は、１つ以上の屈折光学部品および／または１つ以上の反射光学部品を含んでもよい。レンズ６８で集光された光は、偏光部品７０に向けることができ、この部品は、当業界で公知の適切な任意の偏光部品であってもよい。さらに、検査サブシステムは、２つ以上の偏光部品（図示せず）を含んでもよく、これらの内のそれぞれを、レンズにより集光された光路中に独立に配置することができる。偏光部品のそれぞれは、レンズに集光される光の偏光を種々の方式で変えるように構成することができる。検査サブシステムは、スキャン中にレンズ６８により集光される光の検出のために選択される適切ないずれかの偏光設定方法に応じて、レンズにより集光される光路の中へ、または外へ、偏光部品を動かすように構成することができる。スキャン中にレンズ６８により集光される光の検出に使われる偏光設定は、本明細書に記載の偏光設定（例えば、Ｐ、Ｓ、およびＮ）のいずれであってもよい。

偏光部品７０から出る光は、検出器７２に向けられる。検出器７２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または別の型の画像処理検出器などの当業界で公知の適切な任意の検出器であってもよい。検出器７２は、レンズ６８により集光され、偏光部品７０（散乱光の集光路中に配置される場合）により伝達される散乱光に対応する出力を生成するように構成される。従って、レンズ６８、偏光部品７０（レンズ６８による集光路中に配置される場合）、および検出器７２は、検査サブシステムの１つのチャネルを形成する。この検査サブシステムチャネルは、フーリエフィルタ部品などの当業界で公知の適切な任意の光学部品（図示せず）を含んでもよい。

ウェハ６６からの異なる角度の散乱光は、レンズ７４により集光できる。レンズ７４は、上述のように構成することができる。レンズ７４により集光された光は、偏光部品７６に向けることができ、この部品は、当業界で公知の適切な任意の偏光部品であってもよい。さらに、検査サブシステムは、２つ以上の偏光部品（図示せず）を含んでもよく、これらのそれぞれがレンズの集光路中に独立に配置されてもよい。それぞれの偏光部品は、レンズにより集光される光の偏光を異なる方式で変えるように構成されてもよい。検査サブシステムは、スキャン中にレンズ７４により集光される光の検出のために選択される適切ないずれかの偏光設定方法に応じて、レンズの集光路の中へ、または外へ、偏光部品を動かすように構成することができる。スキャン中にレンズ７４により集光される光の検出のために使われる偏光設定には、Ｐ、Ｓ、またはＮを含めることができる。

偏光部品７６を出た光は、検出器７８に向けられ、この部品は、上述のように構成される。また、検出器７８は、偏光部品７６を通る集光された散乱光に対応する出力を生成するように構成される。従って、レンズ７４、偏光部品７６（レンズ７４による集光路中に配置される場合）、および検出器７８は、別の検査サブシステムのチャネルを形成できる。また、このチャネルは、上述の他のどの光学部品（図示せず）を含んでもよい。一部の実施形態では、レンズ７４は、約２０度〜約７０度の極角のウェハ散乱光を集光するように構成される。さらに、レンズ７４は、約３６０度の方位角でウェハから散乱光を集光するように構成される反射光学部品（図示せず）として構成されてもよい。

また、図７の検査サブシステムは、１つ以上の他のチャネル（図示せず）を含んでもよい。例えば、検査サブシステムは、追加のチャネルを含んでもよく、この追加チャネルは、レンズ、１つ以上の偏光部品、および検出器、などのサイドチャネルとして構成された本明細書に記載のどの光学部品を含んでもよい。レンズ、１つ以上の偏光部品、および検出器は、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。これに関する一例では、サイドチャネルは、入射面から散乱される光を集光し、検出するように構成できる（例えば、サイドチャネルは、入射面に実質的に垂直である面の中心にあるレンズ、およびレンズにより集光された光を検出するように構成された検出器を含んでもよい）。

第１および第２の光学的状態は、少なくとも１つの検査サブシステムの光学的パラメータの異なる値により規定される。第１および第２の光学的状態は、本明細書に記載の検査サブシステムのどの光学的パラメータのいずれの異なる値により規定されてもよい。さらに、光学的パラメータの内のいずれの値も、光路間での必要に応じ、適切な方法で変えてもよい。例えば、異なる値が、光路間の照射偏光状態の異なる値である場合、偏光部品６４は、取り外され、および／または、本明細書に記載のように異なる偏光部品と置換されてもよい。別の例では、異なる値が、異なる照射角である場合、光源の位置、および／または別のいずれかの光をウェハに向けるために使われる光学部品（例えば、偏光部品６４）が、適切ないずれかの方法を使用して光路間で変更されてもよい。

スキャン中に検出器により生成される出力は、コンピュータサブシステム８０により得ることができる。例えば、コンピュータサブシステムは、それぞれの検出器に接続でき（例えば、図７の点線で示される当業界で既知の適切ないずれかの伝送媒体を含む１つ以上の伝送媒体により）、それにより、コンピュータサブシステムは、検出器により生成される出力を受信できる。コンピュータサブシステムは、適切ないずれかの方式で各検出器に接続することができる。ウェハスキャン中の検出器により生成される出力は、本明細書に記載のどの出力を含んでもよい。

コンピュータサブシステムは、第１の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データ、および第２の光学的状態を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データを生成するように構成される。コンピュータサブシステムは、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って第１の画像データおよび第２の画像データを生成するように構成されてもよい。第１の画像データおよび第２の画像データは、本明細書に記載のこのような画像データのいずれかを含んでもよい。

また、コンピュータサブシステムは、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、ウェハの追加の画像データを生成するように構成されてもよい。コンピュータサブシステムは、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って第１および第２の画像データを組み合わせるように構成されてもよい。追加の画像データは、本明細書に記載のどの追加の画像データであってもよい。

コンピュータサブシステムは、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出するようにさらに構成されてもよい。コンピュータサブシステムは、本明細書に記載の実施形態のいずれかに従って欠陥を検出するようにさらに構成されてもよい。欠陥は、本明細書に記載の欠陥のいずれかであってもよい。

コンピュータサブシステムは、本明細書に記載の方法のいずれかの実施形態中の他のいずれかのステップを行うように構成されてもよい。コンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。また、検査サブシステムもさらに本明細書に記載のように構成されてもよい。また、さらにシステムも本明細書に記載のように構成されてもよい。

別の実施形態は、ウェハの欠陥検出方法に関する。一般的に、本明細書に記載のさらなる実施形態は、「焦点合成」によるウェハの欠陥検出に関する。例えば、さらに本明細書に記載のように、ウェハ検査システムのウェハノイズは、欠陥検出能力に対する主要制約の１つである。ウェハノイズは、処理パターン特性および表面プロファイルの欠点が原因の可能性がある。レーザーベースコヒーレントシステムでは、表面粗さ、およびラインエッジラフネスにより導入されるスペックルノイズが、支配的ウェハノイズである。ウェハデザインルールが縮小され続けているので、光学的検査システムとしては、より短い波長で、より大きい集光ＮＡが好ましい。この結果、スペックルノイズが、より支配的なノイズ源になる。さらに本明細書で記載される実施形態は、スペックルノイズを抑制することにより、ウェハ検査システムの欠陥捕捉率を改善し、誤った計数を減らす。

方法は、検査システムの焦点の第１および第２異なる値、および他の全ての検査システムの光学的パラメータの同じ値を使用したウェハのスキャンにより、ウェハの出力を生成することを含む。例えば、通常「画像融合」法およびシステムと呼ばれることが多い上述の他の実施形態では、２つ以上の画像が、同じウェハ位置から異なる光学的モードで取得され、この場合、異なる光学的モードとして、照射角、収集ＮＡ、波長、または偏光を異なった値にできる。異なる光学的モードを注意深く選択することにより、その無相関の性質によりノイズが抑制できる一方で、画像中の欠陥信号を全て健全にすることができ、その結果、欠陥捕捉率および誤った計数を改善できる。

上述の画像融合の実施形態が、欠陥検出能力を改善することが実証された。しかし、実装の間にいくつかの困難が存在する場合がある。例えば、２つ以上の光学的モードは、モード間でノイズが無相関であるように選択される必要がある。最近の検査システムは、照射角、収集ＮＡ、波長、照射および集光偏光、などの多くのシステムの自由度に起因して、かなり複雑になっている場合がある。結果として、特定の検査に対する光学的モードの数が非常に多くなる場合がある。いずれか２つの光学的モードの可能な組み合わせの数は、さらに膨大なものとなる。さらに具体的には、いずれか２つの可能な光学的モードの組み合わせの数は、Ｎ＊（Ｎ−１）／２である。式中、Ｎは、単一パスでの光学的モードの数である。予備知識が利用出来ない場合、全てではないにしても、レシピ設定する際に、最適組み合わせが見つかる前に、多くの可能なモードの組み合わせを試験する必要がある。この試験が、利用技術者に大きな負担を負わせることになり、新規ウェハに対するレシピ設定を困難にする場合がある。

さらに、ノイズは、選択されたモードで相互関係がない一方で、欠陥検出の改良は、主に各モードの欠陥の信号強度の関数である。各モードでの欠陥信号が強くなるほど、画像融合後の欠陥捕捉が良好になる。しかし、モード選択の制約が、そのモードで取得される画像は、無相関ノイズを有する必要があるということであるために、その選択されたモードは、通常、それぞれの最良Ｓ／Ｎのモードではないといっても間違いではない。実際、１つのモードの欠陥信号が、特に弱い場合、画像融合から何ら改善が得られない場合がある。さらに本明細書に記載のように、焦点合成は、最良のＳ／Ｎの１つのモードを使いながら、ノイズを抑制できる。従って、さらに本明細書で記載される実施形態は、他の画像融合実施形態に対し改善を提供できる。

さらに、画像融合に使われるモード間の差異に応じて、スループットまたは光収支が低下する。例えば、２つのモードの照射角が異なる場合、２つの画像は、同時に生成できない。２回のパス検査が必要で、従って、スループットが半分になる。２つのモードの集光ＮＡが異なる場合、画像は、瞳面で分割される必要があり、そのため、各チャネルが、その瞳に対し個別の制御をすることになる。しかし、その画像は、光学縦列の後部で組み合わされて同じズームレンズを通過する必要がある。この分割および組み合わせ工程が、通常、屈折力の低下を引き起こす。従って、光収支が低下する。

一実施形態では、出力の生成が、コヒーレント光で行われる。例えば、スペックルノイズを低減するために使われた以前の手法は、通常、光拡散板または振動光ファイバーを通して光を伝送することにより、レーザー源からの照射光のコヒーレンスを減らしている。しかし、照射光のコヒーレンスの低減は、フーリエフィルタの利用を減らすことになり、結果として、配列パターンが抑制できない。これらの制約は、ＯＴＬ斜角照射ＤＦ構成における欠陥検出能力を大きく低下させる。コヒーレント光を使用した出力の生成は、本明細書に記載のようにさらに行ってもよく、コヒーレント光は、さらに本明細書に記載のどのコヒーレント光であってもよい。

一部の実施形態では、他の全ての検査システムの光学的パラメータの同じ値は、検査システムの照射および集光パラメータの値を含む。通常、照射および集光パラメータは、ひとまとめにして、検査パスまたは検査を行うために使用される検査システムの光学的状態を規定する。この方式では、第１および第２出力は、同じ光学的状態であるが、異なる焦点値を使用して生成されるのが好ましい。一実施形態では、全ての他の検査システムの光学的パラメータの同じ値は、検査システムの他の光学的状態に比べて、ウェハの最良のＳ／Ｎを生成する検査システムの光学的状態を規定する。例えば、実施形態は、１つのチャネル検査で最良のＳ／Ｎの１つの光学的モードを選択することを含んでもよい。さらに、出力の生成は、ウェハの少し異なる焦点の同じ視野の２つの画像の取得を含んでもよい。

一実施形態では、第１および第２出力は、生成ステップ中に別個に生成される。第１および第２出力の別個の生成は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。例えば、第１出力は、検査の第１パス中に１つの検出器を使用して生成されてもよく、また、一方、第２出力は、同じ検出器を使用して検査の第２パス中に生成されてもよく、さらに、第１および第２パスは、焦点の異なる値を使用して行われてもよい。しかし、さらに本明細書で記載されるように、第１および第２出力は、別個に、かつ同時に生成されてもよい。例えば、別の実施形態では、第１および第２出力は、検査システムの異なる検出器を使用して、別個に、かつ同時に生成される。異なる検出器は、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。

別の実施形態では、第１および第２出力は、検査システムの第１および第２検出器を使用して別個に、かつ同時に生成され、さらに、第１および第２検出器は、検査システムの光学軸に沿ってオフセット位置にある。例えば、２つのウェハの少し異なる焦点の同じ視野の画像の取得は、光学軸に沿って２つのチャネルセンサーをずらすことにより、または１つのチャネルに焦点オフセットガラスプレートを挿入することにより実現できる。一部の実施形態では、第１および第２出力は、生成される検査システムの第１および第２検出器を使用して別個に、かつ同時に生成され、第１検出器は、検査システム焦点面の第１の側に配置され、また、第２検出器は、第１の側の反対側の焦点面の第２の側に配置される。例えば、第１チャネルの結像面は、焦点面の近い側にあってもよく、また、第２チャネルの結像面は、焦点面の遠い側にあってもよい。一実施形態では、第１および第２の異なる焦点の値は、検査システムの焦点深度に等しい値だけ異なる。例えば、２つの結像面の間の上述のようなデフォーカスシフト（ｄｅｆｏｃｕｓ ｓｈｉｆｔ）は、ほぼ焦点深度であってもよい。また、２つの画像を、センサーの前で丁度二つに分けることもできる。この方式では、２つの画像は、画像パスを異なる位置のセンサーを有する２つのチャネルに分けることにより、または他のいずれかの方法で取得できる。

一実施形態では、第１および第２の異なる焦点の値は、検査システムの焦点外の値である。別の実施形態では、第１および第２の異なる焦点の値は、検査システムの焦点内値を含まない。例えば、ウェハは、ウェハ表面の変動を考慮し、それにより、できるだけ多くのスキャンの間、ウェハ表面に焦点を合わせた状態で保持するようにスキャンされるので、多くの検査工程は、検査システムの焦点値を変えることを含む。従って、検査システムは、絶対的基準に対していくつかの異なる焦点値でスキャンを行うことができる。しかし、ウェハ表面それ自体に対して、検査システムは、焦点内値に対しほぼ無視できる程度の変動を含むおおまかの焦点内値で全体スキャンを行う。対照的に、本明細書に記載の実施形態は、意図的に、検査システムに対し焦点外の値で、また、検査されるウェハ表面に対して焦点外の値で、全体スキャンを行う。従って、本明細書に記載の実施形態は、ウェハの変動を考慮して検査システムの焦点を動的に変えることを含むスキャン方法とは全く異なる。

また、本方法は、焦点の第１の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データの生成、および焦点の第２の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データの生成、を含む。第１の画像データおよび第２の画像データの生成は、さらに本明細書に記載のように行われてもよい。さらに、第１および第２の画像データには、さらに本明細書に記載のどの画像データを含めてもよい。

一実施形態では、第１の画像データのノイズは、第２の画像データのノイズとは無相関である。例えば、異なるデフォーカス位置での２つの隣接結像面間のスペックルノイズの相関関数は、結像面の位置に対し不変である。この関数は、唯一、これら２つの結像面間の光学軸に沿った距離に依存するのみである。この方式では、ウェハノイズ（例えば、表面粗さ、ラインエッジラフネス、など）からのスペックルパターン（既知のモデリング技術である時間領域差分法（ＦＤＴＤ）シミュレーションを使用して示すことができる）は、画像がデフォーカスされると変化する。特に、スペックルノイズは、結像面がデフォーカスから焦点へ移動し、さらにその後、もう一方の方向でデフォーカスに移動すると共に、変化する。このように、焦点深度の両端で、異なる結像面のスペックルパターンは無相関である。この方式では、２つの結像面が光学軸に沿って十分離れて配置される場合（例えば、焦点深度に近い距離）、第１および第２の画像データの間のスペックルノイズは無相関である。さらに、２つのチャネルが、焦点深度に等しいデフォーカスオフセットで設置される場合、２つのチャネルのノイズ間の無相関性は、保証される。このように、第１および第２のデフォーカス画像データの間のスペックルノイズの無相関性を、保証できる。この手法では、いずれか１つの検査システムに対する多数の可能な光学的モードの組み合わせの中から無相関ノイズを与える２つの光学的モードを探す必要はない。これにより、唯一のベストモードを見つけ、焦点合成を使用してノイズを抑制するプロセスが単純化されるために、レシピ設定の労力が極端に低減されことになる。

別の実施形態では、第１の画像データ中の欠陥の信号強度は、第２の画像データ中の欠陥の信号強度と同じである。換言すれば、欠陥信号強度は、２つのデフォーカス画像データの間で同じであってもよい。例えば、本明細書に記載の２つのチャネルの欠陥信号強度は、同じであってもよい。この方式では、画像融合のために選択された異なるモードの１つのチャネルの欠陥信号が特に弱く（例えば、Ｓ／Ｎが１未満）、従って、画像融合は、単一のチャネル検査より改良することができないと思われることに関する懸念がなくなる。例えば、各チャネルに対し、結像面が、焦点深度の約半分だけ最適焦点面から外れている場合、理論では、欠陥信号は、最良光学的モードの理想焦点面で最大信号より３０％のみ低下する可能性がある。さらに、多くの場合、ベストモードより約３０％だけ低減された欠陥信号は、他のいずれのモードの信号よりまだ強力であり、本明細書に記載の実施形態の焦点合成により、画像融合に使われたモードでの欠陥信号強度中の全ての不確実性が取り除かれる。さらに、最近のオート焦点機構のために、最適焦点位置からの信号減少は、オート焦点エラーおよびシステムの傾斜（ステージ、チャック、およびいウェハ）の結果として受け入れられる。この方式では、実際の適用に対しては、結像面が焦点深度内にある限り（上記のケースに該当する）、欠陥信号は、概して最適であると見なされるべきである。

本明細書に記載の実施形態の画像融合の価値は、理論的分析および最新のツールおよびベンチで行われた試験により証明された。しかし、画像融合実施形態の実装には、より複雑な光学設計および検査レシピ設定が必要とされる可能性がある。従って、ツールコストが増加し、使用者の操作に比較的時間を要し、さらに、操作が難しくなる可能性がある。また、選択された光学的モードの組み合わせによっては、スループットまたは光収支が悪化する場合もある。

対照的に、本明細書に記載の焦点合成の実施形態は、光学構造を単純化し、画像融合実施形態に比べて、光学系コストが低減する。例えば、瞳が分割される画像融合では、画像は、瞳面で分割され、その後、ズームレンズの前で組み合わされることになる。このように、光学的形状が複雑化し、そのため、ツールコストが上昇する可能性がある。また、他の現在使われている設計より劣り、５０％の屈折力損失が避けられないであろう。しかし、焦点合成の場合では、画像分割は、検出器の直前で行うことができる。従って、システムの最後の部品までの全体で、最低限の光学的配置の変化があるに過ぎない。この方式では、焦点合成実施形態は、単一チャネル検査システムから最小限の変化が必要なだけである。このように、焦点合成実施形態は、画像融合と同じ、またはより良い欠陥捕捉機能向上を実現でき、単一チャネル検査システムの単純性も備えている。さらに、焦点合成実施形態は、単一チャネル検査システムと同じスループットおよび光収支を保持する。さらに、画像分割と再組み合わせに伴う屈折力損失がない。さらに、センサーまたは集光光学系中の最終レンズ部品におけるわずかなデフォーカスを除いて、焦点合成チャネル間で光学的状態を変える必要がないために、２つのチャネルからの画像を配列させるためのシステムエンジニアリングによる最低限の努力が存在するのみである。

また、本方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することを含む。一実施形態では、組み合わせステップは、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データの画像相関を取ることを含む。例えば、第１および第２の画像データの組み合わせは、相関アルゴリズム（例えば、乗算）を適用し、２つの画像を１つの画像に組み合わせることを含んでもよい。組み合わせステップは、本明細書に記載のようにさらに行ってもよい。例えば、別の実施形態では、組み合わせステップは、第１および第２の画像データのピクセルレベルで行われる。一実施形態では、さらに本明細書に記載のように、欠陥に対応する追加の画像データの部分は、追加の画像データの部分を形成するために組み合わされる第１および第２の画像データの部分より大きなＳ／Ｎを有する。別の実施形態では、追加の画像データは、第１および第２の画像データよりノイズが少ない。追加の実施形態では、追加の画像データは、第１および第２の画像データよりスペックルノイズが少ない。例えば、さらに本明細書に記載のように、ノイズおよびスペックルノイズは、第１および第２の画像データ中で無相関であると思われるから、第１および第２の画像データの組み合わせは、組み合わせステップから得られた画像データ中のノイズおよびスペックルノイズを低減させる。

方法は、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することをさらに含む。追加の画像データを使用したウェハの欠陥の検出は、さらに本明細書に記載のように行ってもよい（例えば、適切な欠陥検出アルゴリズムを追加の画像データに適用することと、／または追加の画像データを使用した欠陥検出方法を行うこと）。一部の実施形態では、欠陥検出は、組み合わせステップの前に行われる。例えば、相関アルゴリズム（例えば、乗算）を上述のように適用して、第１および第２の画像データを追加の画像データに結合し、その後、欠陥検出アルゴリズムを追加の画像データまたは「最終画像」に１回適用してもよい。一実施形態では、本方法は、第１の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することと、第２の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することと、第１の画像データ、第２の画像データ、および追加の画像データのいずれかを使用して検出された欠陥の組み合わせとして、ウェハで検出された欠陥を報告することと、を含む。これらのステップは、さらに本明細書で記載されるように行ってもよい。例えば、第１および第２の画像データの両方を使用して、同じ閾値を設定することにより、または他のいずれかの欠陥検出アルゴリズムを使用して、欠陥候補が特定できる。さらに、欠陥候補の組み合わせが２つの画像の間で比較でき、また、欠陥候補の組み合わせが、２つの画像間で一致し、候補位置での欠陥密度が特定の範囲内で類似している場合のみ、欠陥が真の欠陥として特定できる。

それぞれの本明細書に記載の実施形態の焦点合成は、他のいずれかの本明細書に記載の実施形態の他のいずれかのステップを含んでもよい。それぞれの本明細書に記載の実施形態の焦点合成は、本明細書に記載のいずれかのシステムにより行われてもよい。

さらなる実施形態は、コンピュータシステムに対しコンピュータに実装されたウェハの欠陥検出方法を実行させるための保存されたプログラム命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体に関する。コンピュータに実装された方法は、検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、他の全ての検査システムの光学的パラメータに対する同じ値を使用してウェハをスキャンすることにより生成されるウェハの出力を取得することを含む。これは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。また、コンピュータに実装された方法は、焦点の第１の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データ、および焦点の第２の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データを生成することを含む。これは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。さらに、コンピュータに実装された方法は、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせることと、それにより、ウェハの追加の画像データを生成することとを含む。これは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。コンピュータに実装された方法は、さらに、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出することを含む。これは、さらに本明細書に記載のように行ってもよい。コンピュータに実装された方法は、本明細書に記載のいずれか他のステップを含んでもよい。さらに、非一時的コンピュータ可読媒体は、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。

さらなる実施形態は、ウェハの欠陥を検出するように構成されたシステムに関する。このようなシステムの一実施形態を図８に示す。図８に示すように、システム８２は、検査サブシステム８４およびコンピュータサブシステム８０を含む。検査サブシステムは、検査サブシステムの焦点に対する第１および第２の異なる値、および他の全ての検査サブシステムの光学的パラメータに対する同じ値を使用してウェハをスキャンすることにより、ウェハの出力を生成するように構成される。例えば、図８に示すように、検査サブシステムは、光源８６を含み、この光源は、本明細書に記載のいずれの光源を含んでもよい。光源８６は、光を偏光部品８８に向けるように構成され、この偏光部品は、当業界で公知の任意の適切な偏光部品を含んでもよい。さらに、検査サブシステムは、２つ以上の偏光部品（図示せず）を含んでもよく、これらがそれぞれ光源からの光路中に独立に配置されてもよい。偏光部品のそれぞれは、本明細書に記載のように構成されてもよい。検査サブシステムは、さらに本明細書に記載のように、偏光部品を移動させるように構成されてもよい。スキャン中のウェハの照射に使われる偏光設定は、Ｐ、Ｓ、またはＣを含んでもよい。

偏光部品８８から出る光は、本明細書でさらに記載のように、斜入射角でウェハ６６に向けられる。また、検査サブシステムは、本明細書でさらに記載のように、光を光源８６から偏光部品８８に、または偏光部品８８からウェハ６６に向けるように構成された１つ以上の光学部品（図示せず）を含んでもよい。さらに、光源、偏光部品、および／または１つ以上の光学部品は、本明細書でさらに記載のように構成されてもよい。検査サブシステムは、本明細書でさらに記載のようにスキャンを行うように構成されてもよい。

検査サブシステムは、ウェハの同じ視野の２つのデフォーカス画像（チャネル）を取得する。例えば、ウェハ６６からの散乱光は、スキャン中にサブシステムの複数の検出器で集光され、検出できる。これに関する一例では、比較的垂直に近い角度のウェハ６６からの散乱光は、レンズ９０により集光できる。これは、さらに本明細書で、記載のように構成されてもよい。レンズ９０により集光された光は、偏光部品９２に向けることができる。この偏光部品は、当業界で公知の任意の適切な偏光部品を含んでもよい。さらに、検査サブシステムは、２つ以上の偏光部品（図示せず）を含み、それぞれが、レンズにより集光される光路中に独立に配置されてもよい。それぞれの偏光部品は、本明細書でさらに記載のように構成されてもよい。検査サブシステムは、本明細書でさらに記載のように、偏光部品を移動させるように構成されてもよい。スキャン中にレンズ９０により集光される光の検出に使用される偏光設定は、本明細書に記載のいずれの偏光設定（例えば、Ｐ、Ｓ、およびＮ）を含んでもよい。

偏光部品９２を出る光は、ビームスプリッター９４に向けられるが、これは、適切ないずれのビームスプリッターを含んでもよい（５０／５０ビームスプリッターなど）。画像パス中のビームスプリッターは、必ずしも瞳面の位置になくてもよく、また、２つのチャネルを生成でき、単一のパス焦点合成検査を可能とする。ビームスプリッターにより反射された光は、第１検出器９６に向けることができ、ビームスプリッターにより透過された光は、第２検出器９８に向けることができる。検出器９６および９８は、さらに本明細書に記載のように構成されてもよい。従って、レンズ９０、偏光部品９２（レンズ９０により集光される光路中に配置される場合）、および検出器９６は、検査サブシステムの１つのチャネルを形成し、レンズ９０、偏光部品９２（レンズ９０により集光される光路中に配置される場合）、および検出器９８は、検査サブシステムの別のチャネルを形成する。検査サブシステムのチャネルは、本明細書でさらに記載のものなどの他のいずれかの適切な光学部品（図示せず）を含んでもよい。また、図８の検査サブシステムは、１つ以上の他のチャネル（図示せず）例えば、さらに本明細書で記載されるサイドチャネルを含んでもよい。この方式では、検査サブシステムは、センサーおよび収集光学系の最後のレンズ素子のわずかなデフォーカスを除いて、これら２つのチャネルの間の光学的状態を変更することなく、ウェハの同じ視野の２つのデフォーカス画像（チャネル）を取得できる。

スキャン中に検出器により生成される出力を、コンピュータサブシステム８０に送ることができる。例えば、コンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載のように、それぞれの検出器に接続できる。ウェハのスキャン中に検出器により生成される出力は、本明細書に記載のいずれの出力を含んでもよい。コンピュータサブシステム８０は、焦点の第１の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第１の画像データ、および焦点の第２の値を使用して生成される出力を使用したウェハの第２の画像データを生成するように構成される。コンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載のように、第１および第２の画像データを生成することができる。また、コンピュータサブシステムは、ウェハの実質的に同じ位置に対応する第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせて、ウェハの追加の画像データを生成するように構成される。コンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載のように、第１および第２の画像データを組み合わせるように構成されてもよい。さらに、コンピュータサブシステムは、追加の画像データを使用してウェハの欠陥を検出するように構成される。コンピュータサブシステムは、さらに本明細書に記載のように、欠陥を検出するように構成されてもよい。

コンピュータサブシステムは、本明細書に記載のいずれかの方法の実施形態の他のいずれかのステップを行うように構成されてもよい。コンピュータサブシステムは、本明細書に記載のようにさらに構成されてもよい。また、検査サブシステムは、本明細書に記載のようにさらに構成されてもよい。さらに、本システムは、本明細書に記載のようにさらに構成されてもよい。

図７〜８は、本明細書に記載のシステムの実施形態に含まれてもよい検査サブシステムの構成を一般的に例示するために本明細書で提供されていることに留意されたい。市販検査システムの設計時に通常行われているように、本明細書に記載の検査サブシステムの構成を変更して検査サブシステムの性能を最適化することができることは明らかである。さらに、本明細書に記載のシステムは、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒから市販されているＰｕｍａ９０００および９１ｘｘシリーズのツール、などの既存の検査システムを使用して実装できる（例えば、既存の検査システムに本明細書に記載の機能性を付与することにより）。一部のこのようなシステムに対し、本明細書に記載の方法は、システムのオプション機能として提供してもよい（例えば、システムの他の機能に加えて）。あるいは、本明細書に記載のシステムは、「ゼロから」設計し、まったく新しいシステムを提供してもよい。

本記述を考慮すれば、本発明の種々の態様のさらなる修正および代替の実施形態が当業者には明らかであろう。例えば、ウェハの欠陥を検出するためのシステムおよび方法が提供される。従って、この説明は、例示のためのみであると解釈されるべきであり、本発明を実施する一般的な方法を当業者に教示ことが目的である。本明細書に示され、記載された本発明の形態は、現時点で好ましい実施形態であると受け取られるべきであることを理解されたい。本発明のこの説明の便宜を得た後の当業者には明らかであるように、要素および材料は、本明細書で例示および記載されたもので置換可能であり、要素および工程は、順序逆転可能であり、さらに、本発明の特定の特徴は全て独立に利用出来る。次の請求項で記載の本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の要素の変更が可能である。

Claims (21)

1. ウェハの欠陥を検出する方法であって、
   検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、前記検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用してウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成すること、
   焦点に対する前記第１の値を使用して生成される出力を使用した前記ウェハの第１の画像データ、および焦点に対する前記第２の値を使用して生成される出力を使用した前記ウェハに対する第２の画像データを生成すること、
   ウェハの実質的に同じ位置に対応する前記第１の画像データおよび前記第２の画像データを組み合わせて、それにより、前記ウェハに対する追加の画像データを生成すること、
   前記追加の画像データを使用して前記ウェハの欠陥を検出すること、
   を含む方法。
2. 前記生成するステップの間に、第１および第２の出力が、別個に生成される請求項１に記載の方法。
3. 第１および第２の出力が、前記検査システムの異なる検出器を使用して別個かつ同時に生成される請求項１に記載の方法。
4. 検査システムの他の全ての光学的パラメータに対する同じ値が、前記検査システムの他の光学的状態に比べて、前記ウェハの最良の信号対雑音比を生成する前記検査システムの光学的状態を規定する請求項１に記載の方法。
5. 焦点に対する前記第１および第２の異なる値が、前記検査システムの焦点外の値である請求項１に記載の方法。
6. 焦点に対する前記第１および第２の異なる値が、前記検査システムの焦点内値を含まない請求項１に記載の方法。
7. 焦点に対する前記第１および第２の異なる値が、前記検査システムの前記焦点深度に等しい値だけ異なる請求項１に記載の方法。
8. 第１および第２の出力が、前記検査システムの第１および第２の検出器を使用して別個かつ同時に生成され、前記第１および第２の検出器が、前記検査システムの光学軸に沿ったオフセット位置を有する請求項１に記載の方法。
9. 第１および第２の出力が、前記検査システムの第１および第２の検出器を使用して別個かつ同時に生成され、前記第１の検出器が、前記検査システムの焦点面の第１の側に配置され、前記第２の検出器が、前記第１の側の反対側の、前記焦点面の第２の側に配置される請求項１に記載の方法。
10. 前記第１の画像データ中のノイズが、前記第２の画像データ中のノイズと無相関である請求項１に記載の方法。
11. 検査システムの他の全ての光学的パラメータに対する同じ値が、前記検査システムの照射および集光パラメータに対する値を含む請求項１に記載の方法。
12. 前記出力を生成することが、コヒーレント光を使用して行われる請求項１に記載の方法。
13. 前記組み合わせることが、ウェハの実質的に同じ位置に対応する前記第１の画像データと前記第２の画像データとの画像相関をとることを含む請求項１に記載の方法。
14. 前記組み合わせることが、前記第１および第２の画像データのピクセルレベルで行われる請求項１に記載の方法。
15. 欠陥検出が、前記組み合わせるステップの前に行われる請求項１に記載の方法。
16. 前記欠陥に対応する前記追加の画像データの部分が、前記追加の画像データの部分を生成するために組み合わされる前記第１および第２の画像データの部分より大きな信号対ノイズ比を有する請求項１に記載の方法。
17. 前記追加の画像データが、前記第１および第２の画像データよりノイズが少ない請求項１に記載の方法。
18. 前記追加の画像データが、前記第１および第２の画像データよりスペックルノイズが少ない請求項１に記載の方法。
19. 前記第１の画像データを使用して前記ウェハの欠陥を検出すること、
    前記第２の画像データを使用して前記ウェハの欠陥を検出すること、
    前記ウェハで検出された前記欠陥を、前記第１の画像データ、前記第２の画像データ、および前記追加の画像データのいずれかを使用して検出された欠陥の組み合わせとして報告すること、
    をさらに含む請求項１に記載の方法。
20. コンピュータに実装されたウェハの欠陥検出方法をコンピュータシステムに実行させるための保存されたプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータに実装された方法が、
    検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、前記検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用して、前記ウェハをスキャンすることにより生成される出力を取得すること、
    焦点に対する前記第１の値を使用して生成される前記出力を使用して前記ウェハに対する第１の画像データ、および焦点に対する前記第２の値を使用して生成される前記出力を使用して前記ウェハに対する第２の画像データを生成すること、
    ウェハの実質的に同じ位置に対応する前記第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせ、それにより、前記ウェハに対する追加の画像データを生成すること、
    前記追加の画像データを使用して前記ウェハの欠陥を検出すること、
    を含む媒体。
21. ウェハの欠陥を検出するように構成された検査サブシステムおよびコンピュータサブシステムを含むシステムであって、
    前記検査サブシステムが、前記検査システムの焦点に対しては第１および第２の異なる値を使用し、前記検査システムの他の全光学的パラメータに対しては同じ値を使用して、前記ウェハをスキャンすることによりウェハの出力を生成するように構成され、
    前記コンピュータサブシステムが、焦点に対する前記第１の値を使用して生成される前記出力を使用した前記ウェハに対する第１の画像データ、および焦点に対する前記第２の値を使用して生成される前記出力を使用した前記ウェハに対する第２の画像データを生成し、ウェハの実質的に同じ位置に対応する前記第１の画像データおよび第２の画像データを組み合わせて、前記ウェハに対する追加の画像データを生成し、前記追加の画像データを使用して前記ウェハの欠陥を検出するように構成された、
    システム。

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