(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の異常を検出するための表面検査方法であって、
表面に向けて斜角で輻射のビームを送って、表面上のスポットを照明し、
輻射のビームと表面との間に相対運動を生じさせ、
ビームの鏡面反射方向とは離れた１つ以上の方向に、表面上のスポットから散乱した輻射を集め、その集められた輻射を１つ以上のチャネルに向け、前記集めることが、表面から異なる仰角または表面に垂直な線やそれに対応する方向の回りの異なる方位角で表面から散乱した輻射を集めることにより、表面からの相対的仰角位置または線の回りの集められた輻射の方位角位置に関連する情報が保存され、前記向けることが、表面により散乱した輻射を複数の異なるチャネルに向けることにより、前記チャネルのうちの少なくとも幾つかが異なる仰角または線に対して異なる方位角で散乱した輻射を導き、
前記チャネルのうちの少なくとも幾つかにより導かれた集められた輻射を各々の信号に変換し、
各々の信号から表面の中または上の潜在的異常の存在を判定し、
潜在的異常を有すると判定された表面の場所から散乱した輻射から変換された各々の信号中の情報と、潜在的異常を有すると判定されていない表面の部分から散乱した輻射から変換された各々の信号中の情報とを格納し、
輻射を集め、その集められた輻射を変換する前に領域の寸法を指定し、前記格納することは、表面上にあるとともに指定された寸法の１つ以上の領域の中にある異なるピクセルから散乱した輻射から変換された各々の信号中の情報を格納するとともに、表面上にあるが、指定された寸法の１つ以上の領域の中には潜在的な異常がない異なるピクセルから散乱した輻射から変換された各々の信号中の情報を格納し、前記１つ以上の領域の各々は、表面上の潜在的異常が存在すると判定された場所を含み、かつ
表面の１つ以上の部分から散乱した輻射から変換された各々の格納された情報の消去は、そのような部分が表面上の潜在的異常が存在すると判定された表面の位置を含む領域のいずれの範囲内にも含まれない限り、行われることにより、前記１つ以上の領域の中の異なるピクセルから散乱した輻射から変換された信号中の格納された情報は、表面を再走査することなく検索することができ、
表面は、その上にパターンを有し、
前記判定することは、対応するチャネルで導かれた集められた輻射に応答して出力信号を提供する検出器により判定を行い、所定しきい値より高い検出器の出力信号を用いずに潜在的異常の存在を判定する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記指定することは、距離を設定することを含み、
前記格納することは、表面上にあり、表面上の潜在的異常が存在すると判定された場所から前記距離内にある異なるピクセルから散乱した輻射から変換された信号中の情報を少なくとも格納する方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、
前記格納することは、潜在的に異常がないと判定された表面の部分の画像を少なくとも格納する方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、
前記判定することは、各々の信号の強度を少なくとも１つのしきい値と比較することによって表面の中または上の潜在的異常の存在を識別し、
前記格納することは、各々の信号の強度が少なくとも１つのしきい値より大きくない各々の信号中の情報を格納する方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
前記生じさせることは、前記ビームが実質的に表面全体を走査するように輻射のビームと表面との間に互いに横断する２つの方向に沿う相対的並進運動を生じさせる方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
前記格納された情報を検索し、１つ以上の潜在的異常が存在すると判定された表面の部分におけるピクセルの複数のマップを設け、前記マップの各々は線の回りの１つの対応する方位角および／または表面からの仰角で表面の部分から散乱した集められた輻射に関連する情報を含む方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
前記判定することは、対応するチャネルで導かれた集められた輻射に応答して出力信号を提供する検出器により判定を行うとともに、表面の同じ場所から前記チャネルで導かれた集められた輻射に応答して提供された前記検出器の出力信号のうちの少なくとも幾つかのものの加重平均、中央値または最小値から表面の中または上の潜在的異常の存在を判定する方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記格納することは、表面の潜在的異常を有すると判定された場所から散乱した前記チャネルで導かれた集められた輻射に応答して提供された前記検出器の出力信号の加重平均、中央値または最小値に関連する情報と、潜在的異常を有していないと判定され、かつ前記場所に隣接する表面の部分から散乱した前記チャネルで導かれた集められた輻射に応答して提供された前記検出器の出力信号の加重平均、中央値または最小値に関連する情報とを格納する方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記向けることは、集められた輻射を前記チャネルとして作用する光ファイバに少なくとも１つの対物レンズによって収束させることを含む方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、
前記向けることは、集められた輻射の部分を異なる方位角で反射集光器から前記チャネルのほうに反射させることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥検出に関し、特に、粒子や、結晶起源粒子 (crystal-originated particle)（“ＣＯＰ”）等の表面起源欠陥、およびその他の欠陥などの表面上の異常を検出するための改良されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の譲受人であるカリフォルニア州サンノゼのケーエルエー  テンカー  コーポレイションから入手し得るＳＰ１TBI （登録商標）検出システムはパターン化されていない半導体ウェーハ上の欠陥を検出するために特に有効である。ＳＰ１TBI システムは、マイクロビュー (microview)として知られているモードにおいて、潜在的異常が識別された表面の領域を良く調べる能力を提供する。ＳＰ１TBI システムは、検出器出力の強度をしきい値と比較することによって潜在的異常の存在を判定する。検出器によって検出された輻射の強度がしきい値を超えれば、散乱した輻射がそれから検出されたところの場所に潜在的異常が存在すると判定される。その強度値は、記憶されて、表面の対応する場所の潜在的異常を示すと見なされる。
【０００３】
表面全体（半導体ウェーハ、レチクルまたは表示パネルの表面など）がこのように検査された後、潜在的異常が発見された場所を含む領域は、その後、その場所に異常が実際に存在するか否かを判定するために再検査される。この判定において、潜在的異常があると判定された場所の表面により散乱した輻射を、そのような場所のうちの１つを各々含む表面のパッチまたは領域の中の部分等の、そのような場所を囲む表面の部分により散乱した輻射と比較することが有益であり、またしばしば必要である。マイクロビュー・モードでは、ＳＰ１TBI システムは潜在的異常があると判定された場所を囲む表面部分を再走査し、そのようにして得られた検出器出力強度を記録する。これは、潜在的異常を囲む（潜在的異常が発見されなかった）領域から検出器によって検出された散乱輻射強度がしきい値より低下し、従って捨てられてしまって記憶されないから、必要である。潜在的異常があると判定された場所の表面により散乱した輻射の検出器出力強度とそのような場所を囲む表面部分により散乱した輻射の検出器出力強度とを比較すれば、異常が実際にそのような場所に存在するか否かが確証される。潜在的異常のあるこれらの確証された場所は、より詳しくまたはより高い解像度で検査され得る。マイクロビュー・モードは、潜在的異常のある場所が多数に上ることがあり、またこのモードでの再走査および比較のプロセスは、より詳しく或いはより高い解像度で検査されなければならない場所の数を減らすことができるので、有益である。
【０００４】
前述したＳＰ１TBI システムのマイクロビュー・モードは、有益ではあるけれども、表面の再走査を必要とする。ＳＰ１TBI システムは、むき出しのウェーハまたはパターン化されていないウェーハに関しては卓越した欠陥感度を提供するが、メモリアレイを有するウェーハのようなパターンをその上に伴うウェーハを検査したり、或いは大量のバックグラウンドノイズのある表面検査のために使用されるときには、そうではない。
【０００５】
照明ビームと検査されている表面との間に回転運動が引き起こされる場合、検査されている同じ表面上の２つの異なる領域のピクセル強度間でダイ・ツー・ダイ (die-to-die) 比較として知られているものを実行するのは困難であり得る。それは、その２つの領域の照明の角度が異なり得るという事実に起因する。なぜならば、回転のタイミングにより、それらの領域が異なる方位角で照明され得、また散乱した輻射の集光角度（方位角および仰角の両方）もその２つの領域間で異なり得るからである。２つの領域がパターンを含んでいるならば、そのパターンは照明ビームおよび集光光学系に関して異なる方向を向き得るので、その２つの領域またはパッチのピクセル強度を引算しても、普通は、パターンに起因する散乱により引き起こされるノイズは減少しない。
【０００６】
従って、前に概説されたものより良好な能力を有する表面検査システムを提供することが望ましい。
【特許文献１】米国特許第６，５３８，７３０号
【特許文献２】米国特許第６，２７１，９１６号
【特許文献３】米国特許第６，２０１，６０１号
【特許文献４】米国特許第６，２１５，５５１号
【特許文献５】米国特許第５，８６４，３９４号
【非特許文献１】ジェラルド・エフ・マーシャル編集，「光学スキャンニング」，デッカー  １９９１年，６１５〜６８５ページの中のミルトン・ゴットリーブ著，「音響光学スキャナおよび変調器」
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、潜在的異常があると判定された表面の場所から散乱した輻射に関する情報のほかに、そのような場所に隣接する、潜在的異常があると判定されていない表面の部分から散乱した輻射に関する情報も記憶することによって、ＳＰ１TBI システムのマイクロビュー・モードの前述した難点を克服しうるという認識に基く。これは、潜在的異常があると判定された表面の場所から散乱した輻射の強度だけが記憶されるＳＰ１TBI システムの現行のマイクロビュー・モードとは対照的である。このようにして、走査後、ユーザが潜在的異常の場所に隣接する領域から散乱した輻射を見ることを望むならば、それは、表面を再走査することなく、可能である。
【０００８】
本発明の他の態様は、検査中に照明ビームと被検査表面との間に回転運動が引き起こされるときには同じ表面上の複数の領域のダイ・ツー・ダイ比較は難しいかもしれないが、その上に類似するパターンを有する表面を検査するために表面検査システムの性能が大幅に改善され得るように、検査される２つの異なる表面の対応する領域同士を比較することはなお可能であり得るという認識に基いている。２つの表面は１つのまたは複数の輻射ビームにより順次にまたは同時に走査され得る。第１表面の少なくとも一部分から散乱した輻射が集められ、第２表面の少なくとも一部分から散乱した輻射も集められる。その２つの表面の２つの部分は、その１つまたは複数のビームと、２つの各々の領域から散乱した輻射を集める集光光学系とに関して第１および第２表面上の実質的に同じ相対的場所および実質的に同じ相対的方向を有する。２つの表面の部分から集められた輻射またはそれから導出された信号は、第１および／または第２表面の部分の中または上の潜在的異常の存在を判定または確証するために使われる。
【０００９】
記述を簡単にするために、本願では同一の構成要素には同じ数字が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１〜６Ｂに関連する以下の記述は米国特許第６，５３８，７３０号（特許文献１）における同様の図の説明と同様であり、その全体が本願明細書において参照により援用されている。特許の光学系は、本発明を説明するために役立つ。
【００１１】
図１は、本願の譲受人であるカリフォルニア州サンノゼのケーエルエー  テンカーコーポレイションから入手し得るＳＰ１TBI システム１０の略図である。ＳＰ１TBI システム１０の態様が米国特許第６，２７１，９１６号（特許文献２）および第６，２０１，６０１号（特許文献３）に記載されている。これら特許の両方は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。図を簡単にするために、照明ビームをウェーハに向けるコンポーネントなどの、システムの光学コンポーネントのうちの幾つかは省略されている。検査されるウェーハ２０は、直角入射ビーム２２および／または斜め入射ビーム２４により照明される。ウェーハ２０は、モータ２８によって回転させられると共にギア３０によって一つの方向に並進運動させられるチャック２６上に支持されるので、ビーム２２および／または２４は、ウェーハの表面を検査するために移動させられてウェーハ２０の表面上の螺旋状経路をたどらされる領域またはスポット２０ａを照明する。モータ２８およびギア３０は、当業者に知られている仕方でコントローラ３２により制御される。或いは、ビーム２２，２４は螺旋状経路または他のタイプの走査経路をたどるように当業者に知られている仕方で動かされても良い。
【００１２】
ウェーハ２０上の一方または両方のビームにより照明される領域またはスポット２０ａは、ビームからの輻射を散乱させる。ウェーハの表面に対して垂直で領域２０ａを通る線３６に近い方向に沿って領域２０ａにより散乱させられた輻射は、レンズ集光器３８により集められ収束させられて光電子増倍管（“ＰＭＴ”）４０に向けられる。レンズ３８は垂直方向に近い方向に沿って散乱させられた輻射を集めるので、このような集光チャネルは本願明細書においてナロー・チャネルと称され、ＰＭＴ４０は暗視野ナローＰＭＴと称される。望まれるときには、ナロー・チャネルにおいて集められる輻射の経路に１つ以上のポーラライザ４２が配置され得る。
【００１３】
垂直方向３６から離れた方向に沿う、一方または両方のビーム２２，２４により照明される、ウェーハ２０のスポット２０ａにより散乱した輻射は、楕円集光器５２により集められてアパーチャ５４およびオプションのポーラライザ５６を通して暗視野ＰＭＴ６０に収束される。楕円集光器５２はレンズ３８よりも垂直方向３６から広い角度の方向に沿って散乱した輻射を集めるので、このような集光チャネルはワイド・チャネルと称される。検出器４０，６０の出力は、信号を処理して異常の存在とその特性とを判定するためにコンピュータ６２に供給される。ＳＰ１TBI システムの在来の操作では、検出器４０，６０の出力の強度がしきい値と比較される。そのような検出器出力強度がしきい値を超えたとき、散乱した輻射がそのような出力を提供するように検出器によりそれから検出されたところの場所には潜在的に異常があり、その場所と、検出器出力の対応する強度との両方が記憶される。
【００１４】
再走査なしのマイクロビュー
前述したように、ＳＰ１TBI システムの在来の操作では、検出器出力強度と、そのような出力強度を提供するように散乱した輻射が検出器によりそれから検出されたところの場所とは、そのような場所が一般的にはそのような強度を一定のしきい値と比較することによって潜在的異常を含むと判定されなければ、記憶されない。パターンを有するまたはノイズの多いバックグラウンドを有する表面が検査されるときには、多数の場所に潜在的異常があると判定される可能性がある。ＳＰ１TBI システムの在来の操作により潜在的に異常があると判定された場所をさらに調べるためには、そのような場所の全てを高い解像度で良く調べる必要があるかもしれない。しかし、そのような操作には時間がかかるので、それらの場所を高い解像度で調べる前にそれらの場所をマイクロビュー・モードで簡単に調べることがおそらく望ましい。そのような調べは、普通は、潜在的異常があると識別された場所を囲む領域から散乱した輻射の強度についての知識を必要とする。ＳＰ１TBI システムの在来の操作の間はそのような情報は記録されないので、在来のマイクロビュー・モードの間、ユーザは、それらの場所から散乱した輻射だけではなくて周囲の領域から散乱した輻射も記録するためにそれらの場所と周囲の領域とを再走査しなければならない。これは煩わしくて時間を消費する。
【００１５】
本発明の１つの態様は、或るしきい値を超えた検出器出力強度だけを記録する代わりに、潜在的異常のある場所の近傍の強度が所定しきい値を超えない表面部分からの検出器出力強度を記録し格納するという認識に基づく。このようにして、潜在的異常を含む場所を囲むウェーハ表面部分から散乱した輻射強度を示すデータが表面の検査の直後に再調査のために利用可能となる。ユーザは、潜在的異常の場所を含むウェーハ表面の領域またはパッチを、ウェーハ表面を再走査することを必要とせずに潜在的異常を含むそのような場所が潜在的異常を含むか否か（従って、詳細な且つ／または高解像度検査に値するか否か）確認するために、すばやく調べることができる。従って、図１と関連して、一実施形態では、コンピュータ６２は、これに関連付けられたメモリ（別に示されてはいない）に、潜在的異常が識別された場所からの検出器出力強度だけではなくてウェーハの全部分からの散乱輻射に応じて検出器により供給された検出器出力強度を格納する。
【００１６】
記憶に必要とされ得るメモリの量を節約するために、潜在的異常を含む場所から遠く離れた検出器出力強度を消去し或いは捨てることがおそらく望ましい。このことは図９Ａと関連して説明される。
【００１７】
図９Ａは、場所３０２に潜在的異常が存在すると判定された半導体ウェーハ表面の略図である。場所での潜在的異常の確証のために場所３０２を囲む領域から散乱した輻射に応じた検出器出力だけでなくて場所３０２での検出器出力強度データをさらに再調査できるようにするためには、場所３０２を含む指定された領域３０４から散乱した輻射に対応する検出器出力を格納すればおそらく充分である。領域３０４の外側のウェーハ表面３００の部分から散乱した輻射に応じた検出器出力強度は、そのような部分の近傍のどの場所も潜在的異常を含むと識別されなければ、捨てられ或いは消去され得る。表面３００が潜在的異常のある２つ以上の場所を含んでいるならば、パッチ３０４と同様の領域またはパッチを指定することができ、その各々の領域またはパッチは場所のうちの１つを含み、検出器出力強度の記憶は、残りのデータを消去し得るようにそのような領域またはパッチの中の表面３００の部分だけについて維持される。例えば、パッチの形状が半径ｄの円形（例えば、図９Ａのパッチ３０６）で、検出器出力強度がピクセルの形で記録される場合、ピクセル・データは、表面上でそのようなピクセルから距離ｄの中に潜在的異常が識別されなかったならば、消去されても良い。指定される領域または距離ｄは、検査の前に設定され得る。
【００１８】
表面を再走査せずにマイクロビューを実行する表面検査システムの能力は、１つ以上の照明ビームと検査される表面との間に配置 (locational) および並進運動の両方が引き起こされるＳＰ１TBI システムのようなシステムに限定されない。ウェーハ全体またはパッチに対応するものについて検出器出力強度を記録する前述した特徴の全ては、以下でさらに詳しく説明されるように１つ以上の照明ビームと検査される表面との間に２次元並進運動が引き起こされるシステムに適用可能である。
【００１９】
以下のように表面の多重透視図を取得するものとして知られている方式において、検査されている表面から散乱した輻射が異なる数の方向においていろいろな方位角および／または仰角で集められて検出される場合、再走査能力を必要としない前述したマイクロビューはさらに強化され得る。
【００２０】
再走査特徴のないマイクロビューが図１０Ａ〜１０Ｄに示されている。図１０Ａは、再走査を必要とする在来のマイクロビュー・モードで提供された、論理回路をその上に有する半導体ウェーハの欠陥マップの略図である。欠陥マップは、検出器出力のピクセル強度と、散乱した輻射がそのような強度を提供するべくそれから検出されたところの表面のピクセル場所とを特定することによって構成され、そのようなマップは図１０Ａに示されているように表示され得る。前述したように、検出器強度出力は、在来のマイクロビュー・モードでは、そのような強度が所定しきい値より上になるときだけ、記憶される。従って、欠陥マップを得るために、コンピュータ６２は、表面上の検出器強度を１つ以上の所定しきい値と比較して、散乱した輻射の強度がその１つ以上のしきい値を超える表面２０上の場所を識別する。そのとき、図１０Ａに示されている欠陥マップを形成するためにそのような場所がそれらに関連する検出されたピクセル強度と共に報告される。潜在的な欠陥は、ドット３０２のようなドットとしてマップ上に示される。
【００２１】
図１０Ｂは、その欠陥マップが図１０Ａに示されている半導体ウェーハのマップを示す。図１０Ｂは、ウェーハの再走査が不要の前述した改良された手法を用いて得られる。図１０Ｂは、図１０Ａのウェーハ全体から検出された散乱した輻射の検出器出力強度を示し、ここで検出器出力強度は潜在的異常のある場所についてだけではなくてウェーハの全ての場所についての強度が示されている。
【００２２】
図１０Ａおよび１０Ｂに示されているようなマップを構成するために検出器出力強度を記録し格納する目的で、ウェーハの表面はピクセルに分割され、各ピクセルに出力強度値が関連付けられる。そのようなピクセル強度値を用いて図１０Ａおよび１０Ｂのマップが構成される。図９Ａの潜在的異常の場所３０２は図１０Ａおよび１０Ｂにも示されている。図１０Ｃは、図１０Ａの欠陥マップの１つの領域またはパッチの図であり、このパッチまたは領域は場所３０２を含む。しかし、図１０Ａの欠陥マップとは異なって、図１０Ｃのパッチ図は欠陥３０２を暗い背景上の白いドットとして示している。
【００２３】
本発明の一態様の実施形態により、欠陥３０２を含むウェーハ・マップのパッチの領域におけるピクセル強度を観察することもユーザが望む場合、全てのユーザが行わなければならないことは図１０Ａのマップを表示するコンピュータ・スクリーン上で場所３０２においてコンピュータ・マウス（図示せず）をダブルクリックすることだけであり、するとコンピュータ６２は、図１０Ｄに示されているように、図１０Ａのウェーハのパッチまたは領域の中の全てのピクセル強度を示す図を提示する。前述したように、コンピュータ６２はそのメモリに表面２０全体の全てのピクセル強度または少なくとも潜在的異常の場所を含む領域またはパッチにおけるピクセル強度を格納するので、図１０Ｄに示されているピクセル強度の全てがコンピュータ６２のメモリに格納され、従って、改良されたマイクロビュー・モードでは表面２０の再走査は不要である。従って、図１０Ｄから分かるように、場所３０２に存する潜在的欠陥をその周囲との関係で見ることは、場所３０２に異常が実際に存在するか否かをユーザが判定することを容易にする。潜在的異常が場所３０２に実際に存在するとユーザが判定すれば、この場所とその周囲とを調べて異常を判定し分類するために表面のこの部分をより高い解像度でまたはより精巧な手段でさらに調べることができる。しかし、ウェーハを再走査する必要を回避することにより、潜在的異常を識別し再調査するこのプロセスは、在来のマイクロビューよりは遥かに高速で、煩わしくない。
【００２４】
回転対称性
ＳＰ１TBI システムはパターン化されていないウェーハの検査のために有利である。なぜならば、集光光学系（レンズ３８およびミラー５２）が垂直方向３６に関して回転対称であるので、ウェーハ２０の表面上の欠陥の方向に関しての図１のシステムの方向は重要でないからである。さらに、これらの集光器による散乱空間の角度範囲は、パターン化されていないウェーハの検査において関心の対象である異常を検出するのに必要なものとよく調和する。
【００２５】
しかし、前述した特徴のほかに、ウェーハ２０の表面上の欠陥により散乱した輻射に含まれる方位角情報をレンズ集光器３８および楕円ミラー集光器５２の両方が保存するという点においてＳＰ１TBI システム１０は別の重要な特徴を有する。よって、ウェーハ上の或る欠陥および／またはパターンは、他の方位角方向よりも或る方位角方向に沿って輻射を優先的に散乱させることがある。集光器３８および５２により集められた輻射において保存された方位角情報を使用することにより、システム１０は、パターン化されたウェーハ上の欠陥を検出するために有利に適合され改造され得る。
【００２６】
レンズ３８および／または楕円ミラー５２により集められた輻射を分割することにより、いろいろな方位角方向に散乱した輻射が別々に検出され得る。このようにして、パターンにより回折または散乱した輻射を検出する検出器は飽和する可能性があるが、そのような回折または散乱を検出しない他の検出器はウェーハ２０上の欠陥の検出および分類のために有益な信号を生じさせる。レンズ３８および楕円ミラー５２は散乱した輻射の方位角情報を保存するので、ウェーハ上の欠陥を有利に検出して分類するために多数の検出器を設計し配置するためにウェーハ２０上に存在するパターンまたは欠陥のタイプについての知識を有利に用いることができる。以下で説明されるように、ウェーハ２０上のメモリ構造のような規則的なパターンの場合には特にそうである。なぜならば、そのような規則的なパターンによって回折された輻射も規則的になる傾向を有するからである。
【００２７】
図２は、レンズ３８またはミラー５２によって集められ得る輻射の収束する中空円錐を示す略図である。図１のレンズ３８の場合には、垂直入射ビーム２２の鏡面反射が検出器４０に到達するのを妨げるために空間フィルタ（図１には示されていない）が使用されるので、レンズ３８によりＰＭＴ４０に収束させられる輻射は図２に示されている収束中空円錐の形状を有する。楕円ミラー５２の場合、ミラーは、完全な楕円ではないので、近垂直方向に散乱した輻射を集めずに、垂直方向３６に対して大きな角度で散乱した輻射だけを集めるので、ミラー５２によって検出器６０の方に収束する輻射も、図２に示されているように収束中空円錐の形状を有する。
【００２８】
図３Ａは、本発明の好ましい実施形態を示す、ミラー５２によって集められるような図２に示されている輻射の収束する円錐内の輻射を受ける多数のファイバ・チャネルの可能な装置の略図である。図３Ａの装置は、図２に示されている収束中空円錐内の集められた散乱した輻射を導くために使用される光ファイバ・チャネル７２の２つの実質的に同心のリングを含む。ウェーハ２０上のパターンから散乱するフーリエ成分または他のパターンは、ファイバ７２のうちの或るものに到達して、そのようなチャネルからの輻射を検出する検出器を飽和させまたは大振幅信号を供給させることができる。しかし、そのような望まれないパターン散乱を受けない他の光ファイバ・チャネルがある。多数のファイバ・チャネル７２の使用は、集められた散乱した輻射を複数の異なるセクタまたはセグメントに実際上分割するので、一部のファイバ・チャネルだけが強い信号を受け取ってフーリエまたは他のパターン散乱に起因して飽和し或いは大振幅出力を供給し得て、残りのチャネルは異常検出のために分析され得る情報を伝える。以下で説明されるように、図２の円錐内の集められた散乱した輻射における方位角情報が保存されるので、図３Ａの分割方式が使用されるときにパターン散乱の効果を最小限にするために種々の方式が採用され得る。
【００２９】
ファイバ・チャネル７２によって導かれた輻射を検出するために、図３Ｂに示されている多陽極ＰＭＴのような、様々なタイプの検出器が使用され得る。しかし、多陽極ＰＭＴが使用される場合、どの２つの隣り合うチャネルの間にも公称３％のクロストークがある。そのようなクロストークを避けるために、図３Ｂに示されているように、ファイバ７２を１つおきのＰＭＴ陽極と整列させることができる。図３Ｂは多陽極ＰＭＴの略図である。図３Ｂに示されているように、陰が付けられた陽極７４だけがファイバ７２と整列させられ、陽極７６はどのファイバ７２とも整列させられない。これは、図３Ｂに示されている陽極の全てがファイバ７２と整列させられるならば存在し得る３％のクロストークを回避する。
【００３０】
図４は、ナロー・チャネルのためのファイバ・チャネルまたは多数の検出器８２の装置８０を示す略図である。よって、ワイド・チャネルについて前述したのと同様の仕方で輻射を分割するためにファイバまたは検出器８２はレンズ３８により集められたナロー・チャネルについて図２に示されている集められた散乱した輻射と整列させられ得る。
【００３１】
図５Ａは、本発明の好ましい実施形態を説明する欠陥検出システムの部分的に横断面を示し部分的に略図示する図である。図５Ａを簡単にするために、２つの照明ビーム２２および２４、コンピュータ６２およびウェーハを動かすための機構は図示されていない。ウェーハ２０上のスポット２０ａにより散乱してレンズ３８により集められた輻射は、ミラー１０２により検出器４０へ反射される。絞り１０４は、垂直入射ビーム２２の鏡面反射を検出器４０から遮り、図２における収束ビームの円錐形状をもたらす。集められてレンズ３８により収束し、ミラー１０２によって反射されたビームはビームスプリッタ１０６を通過し、集められた輻射の、ビームスプリッタを通過した部分は標準的ＳＰ１TBI 動作の場合のように単一の出力を供給する検出器４０上に収束する。ビームスプリッタ１０６は、レンズ３８からの集められた輻射の一部分を図４の光ファイバの装置８０の方に反射し、転換する。好ましくは、光ファイバ８２のサイズと、ビームスプリッタ１０６により反射される中空円錐のサイズとは、ファイバ８２が輻射の中空円錐内の輻射の大部分を集めて伝えるようなサイズである。ファイバ８２の各々は、１つの対応する検出器または多ユニットまたは多エレメントの検出器の１つの検出ユニットに結合される。同様に、ビームスプリッタ１１２は、楕円ミラー５２により集められた輻射の小部分を、図５Ｂ（または、図３Ａ）により明瞭に示されている光ファイバ・チャネル７２の装置７０’の方に転換し、ここで各チャネル７２は独立の検出器または多エレメント検出器システム（図示せず）の別々の検出ユニットに結合される。図５Ａに示されているように、ビームスプリッタ１１２は、細いリング１１４内の輻射だけを装置７０’へ転換するようになっている。ミラー５２によって集められた輻射の大部分は、ビームスプリッタ１１２を通されて、標準的ＳＰ１TBI 動作の場合のように単一の出力を供給する検出器６０に収束する。図５Ａでは、図を簡単にするために照明ビーム２２，２４と、ウェーハを動かすための機構とは省略されている。
【００３２】
図１のシステム１０と図５Ａのシステム１００とを比較することから明らかなように、システム１００は図１のシステム１０の特徴の実質的に全てを保っている。さらに、システム１００は、レンズ３８およびミラー５２によって集められた散乱した輻射の一部分を転換し、それを、分割された輻射を別々の検出器または検出ユニットに分割するように伝えるファイバ８２，７２の方に向ける。システムは、コンパクトであって、図１のＳＰ１TBI システム１０と比べて最小限の追加スペースを必要とする。このように、単一の複合器械がパターン化されていないウェーハおよびパターン化されたウェーハの両方の検査のために最適化されて使用され得、これによりこの２タイプのウェーハ検査のための２つの別々の器械の必要がなくなる。
【００３３】
パターン化されたウェーハだけが検査されるときには、図６Ａの代替の欠陥検査システム１５０が使用され得る。図６Ａでは、図を簡単にするために照明ビーム２２，２４、コンピュータ６２およびウェーハを動かすための機構は省略されている。図６Ａに示されているように、レンズ３８およびミラー５２によって集められた散乱した輻射は、ミラー１１２’によって、図６Ｂの横断面図でより明瞭に示されている光ファイバの装置１５２の方に反射される。図６Ｂに示されているように、装置１５２は、レンズ３８により集められた散乱した輻射を伝えるファイバのリング８２とミラー５２によって集められた散乱した輻射を伝えるファイバのリング７２とを含む。前と同じく、ファイバ７２，８２の各々は１つの独立の検出器または多ユニット検出器の１つの検出ユニットに結合され得る。
【００３４】
検出器の単一のリングが図４および５Ｂに示されているが、図３Ａに示されているもののような複数のリングが採用され得る。２つの装置７０，７０’，８０の各々において互いに隣接して置かれている光ファイバの光伝導性コアは、隣接するコア間のクロストークが減じられるように、コアを包むクラッディングによって互いに分離される。明らかに、ファイバ以外の光チャネルが、使用され得、そして本発明の範囲内にある。そのようなチャネルが光ファイバの場合のクラッディングのようなセパレータを含まない場合、クロストークを減じるために他の光学的セパレータが採用され得る。
【００３５】
図５Ａおよび６Ａのシステム１００および１５０は、マイクロ・スクラッチおよび粒子を識別するために特に有益である。マイクロ・スクラッチによる散乱パターンは、垂直に照明されてレンズ３８により集められる近垂直またはナロー・チャネルで捕捉されるときに最高のエネルギー集中と最大の検出均一性とを与える。ファーフィールドにおける細長いパターンの形のスクラッチの独特の特徴は、簡単な分類方法を考慮に入れている。従って、リング形式に配置された８個以上のファイバ８２がビームスプリッタ１０６により転換されたレンズ３８によりファイバ８２の方に収束した光の中空円錐の経路に置かれ、これらのファイバの出力が多チャネル検出器または個々の検出器のアレイに向けられたならば、任意の２つの斜めに向かい合ったファイバを通して得られた信号を残りのファイバの信号と比較するという簡単なプロセスにより、マイクロ・スクラッチの存在が得られる。斜めに照明されたときには、マイクロ・スクラッチは、パターン検査に関して前述した複数の検出チャネル、すなわち複数のファイバ・ユニット７０および７０’、を用いることにより、粒子に起因するものとは区別され得る散乱パターを生じさせる。ワイド・チャネルおよびナロー・チャネルの両方において、個々の光ファイバではなくて、個々の検出器または多エレメント検出システムを光の収束する中空円錐の経路の中に直接置くことも可能である。
【００３６】
前述した仕方で、表面から散乱した輻射のための集光スペースは方位角方向に分割され得る。同様に、表面からの散乱した輻射のための集光スペースは高さ方向にも分割され得、それは検査される表面に対するそのような方向の仰角により確定される。例えば、ファイバ８２の集光仰角（例えば、図５Ａの８２ａ）はファイバ７２のそれ（例えば、図５Ａの７２ａ）とは異なり、図３Ａにおけるファイバ７２の内側リングの集光仰角は外側リング内のファイバ７２のそれとは異なる。
【００３７】
パターンを有する表面に適用された多重透視 (Multiperspective) 
システム１００，１５０がメモリセルをその上に有するウェーハを検査するために使用される場合、メモリアレイにより散乱した輻射のフーリエ成分は、ウェーハが回転させられるとき、スピンする。これらの成分は回転し、図１，５Ａおよび６Ａの垂直方向３６に関していろいろな方位角にある。これは、ウェーハが回転させられるときに、これらのフーリエ成分がいろいろなファイバ７２，８２によって伝えられることを意味する。メモリセルのアレイは、ウェーハが回転するとき、ウェーハのＸおよびＹ方向にいろいろな寸法を有し得るので、フーリエ成分によって飽和させられる検出器の数は変化し得る。フーリエ回折成分の数を推定できるようにメモリセルのＸおよびＹ寸法を知ることにより、これに対処することができる。或いは、始めの初期化プロセス中に、非常に強い、或いは飽和した出力を有する検出器の最大数に注目することにより、除去されなければならないフーリエ成分の最大数が判定される学習サイクルが実行される。初期化後の測定中に、この数の検出器出力を除去することができ、その除去される出力は、飽和した出力または最大値を有する出力である。例えば、各陽極が使用されて対応するファイバに結合される多陽極ＰＭＴの場合、最大出力を有する検出器に隣接する成分をも除去することによってクロストークを減少させることができる。例えば、ウェーハが１つの位置において３つのフーリエ成分を与え、また他の１つにおいて２つを与えるならば、その３つの直接成分は各々に隣接する２つの成分と共に除去されて合計９個の検出器出力が除去される。これは７個の使用可能な検出器出力を残す。この数が、ウェーハの正確な方位角に関わらず、維持される。これは、ユーザが粒子について寸法決定オプションを維持することを可能にする。
【００３８】
好ましくはファイバ７２および８２は図３Ａ，４，５Ｂおよび６Ｂに示されている軸７４および８４のような方向の回りに回転対称に配置される。そのように配置されたとき、輻射散乱方向は複数の同一角度セグメントに分割され、各セグメントの中で散乱した輻射は対応するファイバによって集められる。レンズ３８またはミラー５２によって集められた輻射の一部分をビームスプリッタまたはミラー１０２，１１２，１１２’が反射しまたは転換するとき、集められた散乱した輻射の方位角位置は、反射されまたは転換された輻射がファイバ７２，８２に向けられるとき、維持される。そのような輻射がそのように反射または転換されるとき、軸７４，８４は垂直方向３６に対応し、集められた散乱した輻射の、垂直方向３６の周りにおけるそれらの方位角位置に対応する軸７４，８４の回りの方位角位置は、維持される。いろいろな仰角に（すなわち、検査される表面からいろいろな角度に）散乱した輻射を集めることも可能である。例えば、ファイバ７２は、散乱した輻射がファイバ８２により集められる仰角とは異なる仰角で散乱した輻射を集める。これは、検査される表面から照明ビームから生じた散乱した輻射の多重透視図を提供する。
【００３９】
マイクロビューおよび多重透視
検査される表面から散乱した輻射の多重透視図（すなわち、マップの部分）を提供する前述した特徴は、前述したマイクロビュー能力と組み合わされ得る。例えば、表面２０を走査するために図１，５Ａおよび６Ａのシステム１０，１００および１５０のいずれも使用され得、検出器出力の強度は、そのような強度が所定しきい値を超えても超えなくても、（コンピュータ６２に関連付けられたメモリなどに）格納され得る。走査が完了すると、ユーザは、関心の対象である（図１０Ａの場所３０２のような）場所を含む領域またはパッチのいろいろな仰角および／または方位角でのマイクロビューを得ることができる。これは、例えば、図１１に示されている。図１１は、そのパッチにより３２個の別々の方向に散乱した輻射の強度を検出することにより得られた、検査される表面の同じパッチまたは領域の３２個の図（マイクロビュー）のコレクションである。その３２個の方向は、方位角、検査される表面からの仰角、またはその両方において互いに異なり得る。図１１から分かるように、パッチの図の幾つか（３１２，３１４，３１６および３１８）のピクセル強度値は大強度の散乱した輻射を含む。これは、おそらく、図３１２〜３１８が表面２０のパターンまたは他の周期的凹凸から散乱した輻射を含むことを示す。この理由の故に、この４つの図は、表面２０上の異常の存在の判定においては無視されても良い。前述したように、いろいろなタイプの欠陥または異常がいろいろな選択的仰角または方位角で輻射を散乱させる。いろいろな集光角度（方位角および仰角の両方）から多数の図を供給することによって、表面２０上に存在するかもしれない異常の存在およびタイプの両方を判定するために多量の情報が利用可能である。
【００４０】
図１１に関して、検査される表面はパターンまたは他のノイズの多いバックグラウンドを含み、いろいろな集光角度の種々の集光チャネルが、検査される表面上の同じパッチまたは領域の種々の透視図を示す。表面上のメモリアレイのようなパターンは、特定の選択的方向に強い散乱を生じさせる。異常検出時のパターン散乱の影響を減少させるために、飽和していたり、或いは異常からの散乱に起因するにしてはピクセル強度が高すぎる検出器出力を捨てることが望ましい。従って、図３１２〜３１８を全て捨てることができる。残りの図については、同じ領域またはパッチのいろいろな多重透視図からピクセル強度の加重平均を計算するなどしてその領域またはパッチ内の各ピクセルのために適切な値を提供することが望ましい。一実施形態では、この値は中央値であっても良い。或いは、代わりに、残りの図の中の最小値が選択され得る。従って、飽和しているかまたは高すぎるピクセル強度を有するものを捨てた後に残っている全ての図の加重平均、中央値または最小ピクセル強度により、検査される表面の領域またはパッチの図が形成され得る。
【００４１】
前述したシステムについては、多重透視で検査される表面全体の多数の図を記憶し提供することが可能であるが、必要とされるメモリの量は或るアプリケーションのためには大量で余りに高価であり得る。潜在的異常の場所を含むパッチまたは領域についてだけピクセル強度を格納し、そのような場所から遠く離れたピクセル強度を捨てるか或いは消去する場合でも、そうである。従って、或るアプリケーションでは、始めに、図１のシステム１０のように１つまたは少数の集光チャネルと対応する検出器とだけを使って表面を走査することが望ましい。その走査の結果を用いて図１０Ａに示されているもののような欠陥マップが編集された後に、図２〜６Ｂに示されているシステムのように、前の走査の間に使用された数より多い数の集光チャネルおよび対応する検出器で、潜在的欠陥の場所を含むパッチまたは領域が、いろいろな集光角度でこれらのパッチの多数のいろいろな透視図が得られるように、再走査され得る。一定のアプリケーションのために、このプロセスは有利である。
【００４２】
異なる検査システムを用いるマイクロビュー
ここで図７および８を参照して他のタイプの表面検査システムを説明する。このタイプのシステムについてのより詳細な説明が米国特許第６，２１５，５５１号（特許文献４）および第５，８６４，３９４号（特許文献５）において提示されている。これら特許は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。図７に示されているように、システム２２０はレーザビーム２２４を供給するレーザ２２２を含む。ビーム２２４はビーム拡大器２２６によって拡大され、その拡大されたビーム２２８は音響光学偏向器 (acousto-optic deflector)（ＡＯＤ）２３０によって偏向させられて偏向ビーム２３２とされる。この偏向ビーム２３２は、ポストＡＯＤ偏光選択光学系２３４を通され、その結果として生じたビームは、パターン化され或いはパターン化されていない半導体ウェーハ、フォトマスクまたはセラミック・タイルのそれのような検査されるべき表面２４０上のスポット２１０にテレセントリック走査レンズ２３６によって収束する。
【００４３】
表面全体を走査するべく表面２４０上の照明される領域２１０を移動させるために、ＡＯＤ２３０は偏向したビーム２３２の方向を変化させ、これにより表面２４０上の照明されたスポット２１０を走査線２５０に沿って走査する。図７に示されているように、走査線２５０は、好ましくは、走査線と同じ方向に沿って表面２４０の寸法より小さい長さを有する直線である。線２５０が曲がっている場合にも、そのスパンは同じ一般方向に沿っての表面２４０の寸法より小さい。照明されたスポットが走査線２５０に沿って表面２４０を走査し終えた後、表面の照明された領域が矢２５２に沿って移動してＡＯＤ２３０がその照明されたスポットを走査線２５０に平行で走査線２５０から負Ｘ軸沿いに離隔した隣接位置に存する走査線に沿って走査させるようにウェーハの表面２４０がＸ軸に沿ってステージ２４４（図８を参照）によって動かされる。照明されたスポットがそのような走査線を走り終わった後、異なるＸ位置に存する隣の走査線を走査するために照明されるべき表面領域が方向２５２に沿って動かされるように、表面２４０はステージ２４４によって小距離動かされる。この小距離は、好ましくは、スポット２１０の高さの約四分の一に等しい。このプロセスは、照明されたスポットがストリップ２５４を踏破し終えるまで反復され、その時点で、照明される領域は端２５４ａまたはその近くに存する。そのような点で、隣のストリップ２５６を端２５６ａまたはこれに近い位置から走査し始め踏破するために表面２４０はステージ２４４によりＹ方向に沿ってほぼ走査線２５０の長さだけ動かされる。その後、ストリップ２５６内の表面がストリップ２５６の他方の端２５６ｂに達するまで２５０のような短い走査線により同様に踏破され、この点で表面２４０はストリップ２５８を走査するために再びＹ方向に沿って動かされる。このプロセスは、ストリップ２５４，２５６，２５８の走査の前に反復され、表面２４０全体が走査されるまでそのようなストリップの走査の後に続行される。従って、表面２４０は、その全体が実質的に表面２４０全体を覆う短い経路セグメントの複数のアレイを走査することによって走査される。
【００４４】
ＡＯＤ２３０によるビーム２３２の偏向は、チャープ信号を発せさせるチャープ発生器２８０により制御される。チャープ信号は、増幅器２８２によって増幅され、当業者に知られている仕方でビーム２３２の偏向を生じさせる音波を発生させるためにＡＯＤ２３０のトランスデューサ部分に加えられる。ＡＯＤの動作の詳しい解説については、ジェラルド・エフ・マーシャル編集，「光学スキャンニング」，デッカー  １９９１年，６１５〜６８５ページの中のミルトン・ゴットリーブ著，「音響光学スキャナおよび変調器」(“Acoustooptic Scanners and Modulators," by Milton Gottlieb in Optical Scanning, ed. by Gerald F. Marshall, Dekker 1991, pp. 615-685) （非特許文献１）を参照されたい。簡単に述べれば、ＡＯＤ２３０のトランスデューサ部分により生成された音波が音響光学結晶の光学屈折率を周期的に変調してビーム２３２の偏向をもたらす。チャープ発生器２８０は、レンズ２３６によって収束した後にビーム２３２の偏向が収束したビームを線２５０のような走査線に沿って前述したように走査させるように、適切な信号を発生させる。
【００４５】
チャープ発生器２８０は、好ましい実施形態ではマイクロプロセッサを含むタイミング電子回路２８４により制御される。そのマイクロプロセッサは、開始および終了周波数ｆ１、ｆ２を、これらの周波数ｆ１、ｆ２により決まる偏向角の所定範囲の中でビーム２３２の偏向を生じさせる適切なチャープ信号を発生させるために、チャープ発生器２８０に供給する。表面２４０のレベルまたは高さを検出するために自動位置センサ (auto-position sensor) （ＡＰＳ）光学系２９０とＡＰＳ電子装置２９２とが使用される。異常の特徴を検出し分析するために、検出器２１１ｂのような検出器は、走査線２５０に沿う異常、表面、およびその上の他の構造により散乱した光を集めて出力信号をプロセッサに提供する。
【００４６】
図８は、好ましい実施形態を示すために集光または検出チャネルの構成を詳しく示す図７のシステム２２０の透視図である。図８に示されているように、４つの集光チャネルおよび対応する検出器が使用され、２つのチャネル−検出器２１０ａ，２１０ｂ（図８では検出器は集光チャネルと別には示されていない）は各々の方位角範囲−（７５〜１０５）度および（７５〜１０５）度の中の散乱した光を集める。２つの付加的な集光チャネル−検出器２１１ａ，２１１ｂも、各々の方位角範囲−（３０〜６０）度および（３０〜６０）度の中の前方に散乱した光を検出するために使用されている。所望の場合には、他の異なる集光立体角を有する４つの独立の集光チャネルを使用することが当然可能であり、前記集光チャネルのうちの２つは実質的に方位角±４５度を中心とする順方向の光を集めるべく前方に配置され、それらのチャネルのうちの２つは実質的に方位角±９０度を中心とする光を集めるように配置される。４つより多いまたは少ない集光チャネルおよび検出器を使用することもできる。これらのチャネルはいろいろな方位角および／または仰角で集光することができる。
【００４７】
（多重透視で、または多重透視なしで）再走査なしのマイクロビューを達成する前述したプロセスは、図７および８のシステムを用いても実行され得る。図１〜６Ｂのシステムを使用する再走査なしのマイクロビュー・モードについて前述したのと同様の仕方で、たとえそのようなピクセル強度が異常の存在を示すように所定しきい値を超えないとしても、プロセッサ２００は、そのメモリに、潜在的異常の場所を含む検査される表面の領域またはパッチから散乱した輻射を示すピクセル強度を格納することができる。このようにして、走査後、検査される表面２４０を再走査することを必要とせずに、それらの領域またはパッチの中のピクセル強度の全てを見ることができる。所望の場合には、もちろん、検査される表面全体のピクセル強度を格納することができる。また、前述したのと同様の仕方で、複数の集光チャネルおよび対応する検出器が図７および８のシステムで使用可能であるので、検査される表面２４０の領域またはパッチの複数の透視図を得ることも可能である。従って、透視図の各々についてまたは選択されたものだけについてマイクロビュー能力を実行し得るように全ての異なる透視図のためにピクセル強度を格納することが可能である。
【００４８】
表面対表面（例えば、ウェーハ対ウェーハ）比較
図９Ａおよび９Ｂを参照すると、２つの表面３００および３００’は実質的に同じパターンをその上に有する。２つの表面が半導体ウェーハの表面である場合には、そのような表面は、普通、フラット３２０および３２０’のような位置合せマークを有する。よって、表面３００上のパターンは、フラット３２０に関して、表面３００’上の類似パターンのフラット３２０’に関しての方位および位置と同じ相対的方位および位置にある。位置合せマークとしてフラットを用いる代わりに、ノッチ（図示せず）を使用しても良い。従って、表面３００が図７および８に示されているものだけでなく図１〜６Ｂの光学システムによって検査されるとき、検査システムは、位置合せマーク３２０に関しての１つまたは複数の照明ビームおよび集光チャネルの相対的方位および位置をその、コンピュータ６２のようなコンピュータに、格納する。表面３００’が検査されるときにも、同様に、そのようなシステムは位置合せマーク３２０’に関しての１つまたは複数の照明ビームおよび集光チャネルの相対的方位および位置を記録する。このようにして、表面３００および３００’が同じ検査システムによって順次に検査されるならば、表面３００’上の領域またはパッチ３０６’が表面３００のパッチまたは領域３０６の照明と実質的に同様の仕方で（例えば、照明ビームに関しての方位）照明されることは割合に確かであり得る。また、領域またはパッチ３０６’から散乱した輻射が、前の走査での表面３００上の領域またはパッチ３０６から散乱した輻射を集めるためのそれと実質的に同じ集光方向に沿って検出されることも割合に確かであり得る。従って、領域またはパッチ３０６および３０６’は２つの表面の対応するパッチである。
【００４９】
このとき、両方の領域またはパッチ３０６および３０６’についてのピクセル強度を利用することによってノイズを減少させ信号対雑音比を改善することが可能である。一実施形態では、領域３０６内のピクセルの強度が領域３０６’内の同じ相対的位置におけるピクセルの強度と比較され得、その比較は簡単な引算であり得る。これは、２つの表面の任意の２つの対応する領域またはパッチについて実行され得、実際に２つの表面３００および３００’の全体の全てのピクセルについて実行され得る。前述したプロセスは表面３００および３００’が同じ検査システムによって順次に検査される場合に実行可能であるが、２つの表面が２つの異なる検査システムによって検査される場合であっても、比較される２つの対応する領域またはパッチ３０６および３０６’が２つの異なる検査システムによって同じ照明および集光条件の下に置かれるようにその２つの表面が検査されるならば、同じまたは類似の利点を得ることができる。このとき、２つの領域３０６および３０６’内の対応するピクセルにおけるピクセル強度を同様に比較しまたは別様に使用して信号対雑音比を同様に改善することができる。
【００５０】
前述した比較の欠点が図１２および１３Ａ〜１３Ｄに示されている。図１２は、その上にパターンと直径０．８ミクロンのポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）球とを有する表面を走査することによって得られた強度ピクセル・マップである。図１２のプロット上の白い点は、そのような球の存在を示す。
【００５１】
図１３Ａは、そのピクセル・マップが図１２に示されている表面の図示プロットである。図１３Ａにおいて、曲線３４０のピークのうちの２つ３３０および３３２は、ＰＳＬ球により散乱した輻射の強度を示す高いピクセル強度を有する。図１３Ｂは、図１３Ａのプロットを提供するべく走査された同じ表面がＰＳＬ球が除去された後に再走査されたときに得られたピクセル強度の図示プロットであり、ここで除去後のピクセル強度は曲線３４２として示されている。図１３Ｂにより細い（曲線３４２と比べて）線として重ねられているのは、図１３Ａからの曲線３４０である。図１２のマップと、図１３Ａおよび１３Ｂのプロットの比較とから明らかであるように、ＰＳＬ球が除去された後、曲線３４０のピーク強度のうちの幾つか（例えば、３３０および３３２）は曲線３４２には現れない。しかし、曲線３４２は、曲線３４０のピーク３４０ａと重なるように見える大振幅強度ピクセル値を３４２ａなどに依然として含んでいる。これは、示されている結果をもたらすべく検査されている表面がＰＳＬ球以外の、パターンのような強い散乱源を含んでいることを意味する。この理由から、ＰＳＬ球が除去された後にも、曲線３４２は依然として幾つかの高いピクセル強度を含んでいる。
【００５２】
図１３Ｃは、図１３Ｂに示されている２つの曲線の、補間および平滑化によりピクセル強度が処理された後の図示プロットであり、ここで得られた曲線は３４０’および３４２’として示されている。図１３Ｃから明らかなように、単なる補間および平滑化アルゴリズムはパターンからの強い散乱に起因するノイズを減少させるには不十分である。図１３Ｄは、２つの曲線３４０および３４２が互いにより正確に重なり合うようにシフトされ、且つ表面の同じ場所において一方の曲線の強度値が他方のそれから差し引かれた後に残ったピクセル強度値の図示プロットである。両方の曲線が同じパターンまたは他の表面凹凸からの散乱または回折によるピクセル値を含むので、２つの走査における対応するピクセルのピクセル強度を差し引けば遥かにきれいな曲線が生じ、パターンまたは他の表面凹凸からの散乱によるピクセル強度は大幅に減じられる。その結果として、ＰＳＬ球からの散乱により生じる信号は遥かに目立ち顕著となる。換言すれば、２つの曲線３４０および３４２の比較（例えば、引算）によって表面上の粒子欠陥の検出のために信号対雑音比が大幅に改善される。従って、図１２〜１３Ｄに示されている結果は、本発明の前述した特徴を示す。領域またはパッチ３０６および３０６’は同様のパターンまたは他の表面凹凸を含むので、そのような凹凸またはパターンにより散乱した輻射は同じ対応するピクセル場所で同様のピクセル強度を生じさせる。この２つの領域またはパッチにおいて対応するピクセルのピクセル強度を差し引くことにより、信号対雑音比が同様に拡大される。明らかに、簡単な引算以外の比較も使用され得る。そのような、およびその他の変化形は本発明の範囲内にある。
【００５３】
前述したように、種々の実施形態と関連して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱せずに変更および改変をなし得ることが理解される。それは、添付されている特許請求の範囲およびその同等物によってのみ定義されるべきである。本願明細書において援用されている全ての参考文献は、その全体が参照により援用されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を説明するために役立つＳＰ１TBI システムの略図であり、ここで輻射ビームと検査される表面との間に回転および並進運動が引き起こされる。
【図２】本発明を説明するために役立つ、収束する輻射の中空円錐を示す略図である。
【図３Ａ】本発明を説明するために役立つ、図１のシステムの楕円集光器により集められた散乱した輻射を導くための多ファイバ・チャネルの可能な装置の略図である。
【図３Ｂ】本発明を説明するために役立つ、図３Ａに示されているもののような多ファイバ・チャネルの装置と関連して使用され得る多陽極光電子増倍管（ＰＭＴ）の略図である。
【図４】本発明を説明するために役立つ、図１のシステムの狭いチャネルに存するレンズ集光器により集められた散乱した輻射を導くためのファイバ・チャネル／多検出器の装置の略図である。
【図５Ａ】本発明を説明するために役立つ、欠陥検査システムの横断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの実施形態で使用される別々の光チャネルの装置の横断面図である。
【図６Ａ】本発明を説明するために役立つ、代替の欠陥検査システムの横断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａの実施形態で使用される分割された光チャネルの装置の横断面図である。
【図７】本発明を説明するために役立つ、半導体ウェーハ表面の異常を検査するためのシステムを部分的に透視図の形で、また部分的にブロック図の形で示し、ここで輻射ビームと検査される表面との間に２次元並進運動が引き起こされる。
【図８】図７の照明特徴および集光特徴をより詳細に示す透視図である。
【図９Ａ】本発明の種々の態様を説明するために使用される表面検査システムにより検査される表面の略図である。
【図９Ｂ】図９Ａと共に本発明の一態様を説明するために役立つ、表面検査システムで検査される表面の略図であり、この２つの図において両方の表面から集められた輻射が異常検出のために使われる。
【図１０Ａ】本発明を説明する、その上に論理回路を有する半導体ウェーハの欠陥マップの略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの半導体ウェーハの強度マップであり、ここで本発明を説明するために欠陥自体のほかに、欠陥を囲む領域から散乱した輻射が示されている。
【図１０Ｃ】図１０Ａおよび１０の半導体ウェーハ上のパッチの図である。
【図１０Ｄ】図１０Ａおよび１０の半導体ウェーハ上のパッチの図である。
【図１１】その上にパターンを持っていて検査される表面の同じ領域からの、異なる方向における輻射の３２個の異なる図のコレクションである。
【図１２】パターンと共に０．８ミクロンのポリスチレンラテックス球をその上に有する表面から検出された輻射の図である。
【図１３Ａ】同じパターンをその上に有する２つの表面からの信号が両表面での欠陥検出のために比較されるときの改良された性能を示すために役立つ図示プロットである。
【図１３Ｂ】同じパターンをその上に有する２つの表面からの信号が両表面での欠陥検出のために比較されるときの改良された性能を示すために役立つ図示プロットである。
【図１３Ｃ】同じパターンをその上に有する２つの表面からの信号が両表面での欠陥検出のために比較されるときの改良された性能を示すために役立つ図示プロットである。
【図１３Ｄ】同じパターンをその上に有する２つの表面からの信号が両表面での欠陥検出のために比較されるときの改良された性能を示すために役立つ図示プロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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