(57)【要約】ウェハのような表面を検査するために露光制御を使用する方法およびシステムを提供する。一検査システムは、検出器として電荷結合素子（ＣＣＤ）を備える。各ＣＣＤの露光制御機能は、多重散乱領域を含んでいてもよい表面から散乱した光が検査中にＣＣＤのダイナミックレンジ内にあるように、ＣＣＤの個々のタップに対する積分時間を調節するために使用される。
2005521876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を異なって散乱させる少なくとも二つの領域を備えるウェハを検査するように構成されるシステムにおいて、前記システムは、
前記ウェハから散乱した光を集めるように構成される集光器を備え、前記集光器は電荷結合素子（ＣＣＤ）を備え、前記ＣＣＤは、
複数のタップを備え、各タップは一連の画素を備え、前記ＣＣＤは、前記ウェハから散乱した光を集めるように設けられる前記タップの一連の画素の位置に依存して各タップの積分時間を独立して調節するように構成されるシステム。
【請求項２】
前記ウェハは、光を実質的にランダムに散乱する第１の領域、および光を実質的に周期的に散乱する第２の領域を備える請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ＣＣＤは、論理構造を備える領域から散乱した光を集光する画素を備えたタップの積分時間を設定するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記ＣＣＤは、アレイ構造を備える領域から散乱した光を集光する画素を備えたタップの積分時間を設定するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項５】
周期的な散乱光強度を遮断するように構成されるフーリエフィルタをさらに備える請求項１記載のシステム。
【請求項６】
検査中に前記ウェハ全体にわたって前記ＣＣＤのフルダイナミックレンジを使用するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記検査システムが前記ウェハを走査する際に、前記ＣＣＤの非飽和の最大グレイレベルを使用するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記ＣＣＤは、リニアＣＣＤである請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記ＣＣＤは、二つ以上のタップの積分時間を同時に変更するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記ウェハから散乱した光を集めている前記タップの一連の画素の位置に依存して、ユーザが手動で各タップの前記積分時間を調節できるように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記ウェハから散乱した光を集めている前記タップの一連の画素の位置に依存して、自動的に各タップの前記積分時間を調節するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムが前記ウェハを検査する前に、各タップの前記積分時間が設定される請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは前記ウェハ上に照射線を生成するように構成される光源をさらに備え、前記ＣＣＤは前記照射線に起因して前記ウェハから散乱した光を集める請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
前記集光器は、前記照射線の異なる部分から散乱した放射が、前記ＣＣＤの異なる画素およびタップ上に結像するように設けられる請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記光源は、斜めの入射角の照射線を生成するように構成される請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記光源によって生成される光を反射し、前記ウェハ上に対する入射角が約９０度である照射線を生成するように構成される鏡をさらに備える請求項１３記載のシステム。
【請求項１７】
前記照射線は、約４ミクロン未満の幅である請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記照射線は、約０．１〜約１０ｍｍの長さである請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
第２および第３の集光器をさらに備え、前記集光器が前記ウェハの平面に垂直である平面に位置する請求項１記載のシステム。
【請求項２０】
第２および第３の集光器をさらに備え、前記集光器が前記ウェハに投影される照射線に垂直な平面に位置する請求項１記載のシステム。
【請求項２１】
第２および第３のＣＣＤをさらに備え、前記ＣＣＤが前記ウェハの平面に垂直である平面に位置する請求項１記載のシステム。
【請求項２２】
第２および第３のＣＣＤをさらに備え、前記ＣＣＤが前記ウェハに投影される照射線に垂直な平面に位置する請求項１記載のシステム。
【請求項２３】
前記ＣＣＤが前記ウェハから散乱した光を集める際に、前記ウェハを移動するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項２４】
前記ＣＣＤが前記ウェハから散乱した光を集める際に、照射線に垂直な方向へ前記ウェハを移動するように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項２５】
光を異なって散乱させる二つの領域を備える表面から散乱した光を集めるように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）において、前記ＣＣＤは、
複数のタップを備え、各タップは一連の画素を備え、前記ＣＣＤは、前記表面から散乱した光を集めるように設けられる前記タップの一連の画素の位置に依存して各タップの積分時間を独立して調節するように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）。
【請求項２６】
光を異なって散乱させる二つの領域を備える表面を検査するように構成されるシステムにおいて、前記システムは、
前記表面から散乱した光を集めるように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）を備え、前記ＣＣＤは、
複数のタップを備え、各タップは一連の画素を備え、前記ＣＣＤは、前記表面から散乱した光を集めるように設けられる前記タップの一連の画素の位置に依存して各タップの積分時間を独立して調節するように構成されるシステム。
【請求項２７】
光を異なって散乱させる二つの領域を備える表面から散乱した光を集める方法において、前記方法は、
電荷結合素子（ＣＣＤ）中の複数のタップに対し、前記表面から散乱した光を集めるように設けられる前記タップの画素の位置に応じて、積分時間を設定するステップと、
前記積分時間の間、前記表面から散乱した光を集めるステップと、
を含む方法。
【請求項２８】
前記ＣＣＤが前記表面の第１の領域から光を集め、次に第２の領域から光を集めるように前記表面を移動させるステップをさらに含み、前記積分時間は前記第１および第２の領域に対して異なるものである請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記光を集めるステップは、両方の領域から散乱した光を同時に集めるステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ＣＣＤが前記表面から散乱した光を集める際に、前記表面上に照射される光の強度を調整するステップをさらに含む請求項２７記載の方法
【請求項３１】
前記積分時間は、手動で設定される請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
個々のタップの前記積分時間を手動で調節するステップをさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
前記積分時間は、自動的に設定される請求項２７記載の方法。
【請求項３４】
個々のタップの前記積分時間を自動的に調節するステップをさらに含む請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
非飽和の最大グレイレベルがＣＣＤによって達成されるまで、前記表面上に照射される前記光の強度は調整される請求項２７記載の方法。
【請求項３６】
前記表面の異なる光散乱領域からＣＣＤが非飽和の最大グレイレベルを得るように、前記積分時間は調節される請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
前記ＣＣＤは、異なる光散乱領域から散乱した光を集め、予め定められた範囲内に散乱光強度信号を調節する請求項２７記載の方法。
【請求項３８】
前記積分時間は、前記表面を検査する前に少なくとも一つの予め定められた値に設定される請求項２７記載の方法。
【請求項３９】
光を異なって散乱させる二つの領域を備える表面を走査するように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）中の複数のタップの積分時間を設定する方法において、前記方法は、
前記第１の領域から散乱した光を集めるように設けられる第１のタップの第１の積分時間を設定するステップと、
前記第２の領域から散乱した光を集めるように設けられる第２のタップの第２の積分時間を設定するステップであって、前記第１の積分時間は前記第２の積分時間と異なるものである第２の積分時間を設定するステップと、
前記第１および第２の領域から散乱した光を集めるステップと、
を含む方法。
【請求項４０】
前記表面を移動させるステップをさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記ＣＣＤが前記第２の領域から散乱した光を集める際に、前記表面に照射される光の強度を調整するステップをさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２の領域の部分から散乱した光を集めるように設けられるタップの第３の積分時間を設定するステップをさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
前記積分時間は、手動で設定される請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
個々のタップの前記積分時間を手動で調節するステップをさらに含む請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
個々のタップの前記積分時間を自動的に調節するステップをさらに含む請求項３９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ検査システムのような表面検査システムに関する。特に、本発明は、多重散乱領域を含んでいてもよい表面全体の欠陥に対する感度を改善するために露光制御を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
散乱によってパターン付きウェハを検査するシステムには、これまでレーザスポット走査システムおよび投光照射結像システムの二つがあった。一般的に、パターン付きウェハ検査では、システムの感度は、（１）空間分解能、（２）フーリエフィルタ、および（３）マルチチャネルフィルタリングを含む三つの基本的なシステムパラメータに依存する。フーリエフィルタリングは、ウェハから反復的または周期的な散乱光強度パターンを除去するものであり、マルチチャネルフィルタリングは、パターンの形とウェハとを識別するものである。セルサイズがスポットサイズより小さい場合、レーザスポット走査システムの利点は、マルチチャネルフィルタリングができることと、アレイ上でフーリエフィルタリングができることにある。投光照射結像システムの利点は、空間分解能が高く、フーリエフィルタリングの性能が効果的に発揮できることにある。
【特許文献１】国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１６１１６
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
最近、レーザスポット走査システムおよび投光照射結像システムの態様を組み合わせた「ライン照射結像システム」（すなわち、ハイブリッド・システム）が成功を収めている。これは、１９９８年７月２８日出願され、１９９９年２月１１日公開された本願の譲渡人に譲渡された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１６１１６（特許文献１）に記載され、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。ライン照射結像システムは、今日の市場で求められる要件および将来の市場で求められる要件を満たし、フーリエフィルタリングおよびマルチチャンネルフィルタリングの性能を保持する空間分解能を提供する。
【０００４】
ウェハ検査システムの感度に加え、高い処理能力も望まれていると言える。システムの処理能力は、システムのデータ速度に依存する。スポット走査システムは、検査のために光電子増倍管（ＰＭＴ）を使用することができる。投光照射は、検査のために時間遅延積分（ＴＤＩ）を使用することができる。ライン照射結像システムは、検査のために一つ以上のライン走査式電荷結合素子（ＣＣＤ）を使用することができる。ＰＭＴは一度に一つの測定点を処理するが、ＴＤＩまたはＣＣＤはいくつかの測定点を同時に処理することができる。したがって、ＴＤＩを備える投光照射およびＣＣＤを備えるライン照射システムのデータ速度（ひいては処理能力）は、ＰＭＴを備えるスポット走査システムより通常高くなる。
【０００５】
上述したシステムパラメータ以外に、検出器のフルダイナミックレンジを利用しないと、検査中にウェハ上のいくつかの領域で検出感度に不利が生じてしまうことがある。検出器の「ダイナミックレンジ」とは、検出器の検知できる光の最低値と最大値との間の範囲のことである。パターンの散乱強度は多くの要因に依存し、例えば、局所的なウェハ構造、照射角、照射偏光、照射波長、照射線幅、集束角、集束偏光、および集光器の開口数（ＮＡ）に依存する。集光ＮＡとは、本願明細書中では集光の円錐の角度の半分のサインのことである。ダイ内には、ランダム（論理）構造およびアレイパターンがある。論理構造はランダムに分散し、アレイ構造は周期的に分散する。フーリエフィルタを使用すると周期的なアレイパターンを遮断することができるので、残りの散乱光強度信号は欠陥から発生することになる。このため、散乱光強度は、ダイ内の領域によって著しく異なる可能性がある。
【０００６】
ウェハ全体について良好な感度を得るために、検出器によって集められた散乱強度が、所定のダイナミックレンジまたは限界内にあるようにする必要がある。散乱強度が強すぎる場合、検出器が飽和し、ダイ同士の比較またはセル同士の比較の後の計算に誤りが生じてしまう。散乱強度が低すぎる場合、ウェハ上の欠陥によって引き起こされる散乱光強度の信号が弱すぎて、ダイ同士の比較またはセル同士の比較の後の電子雑音を克服することができない可能性があり、これも感度の低下につながる。したがって、検出器の上限は検出器の飽和によって決まり、下限は電子雑音によって決まる。
【０００７】
これまで、検査中はレーザパワーおよび検出器の積分時間（光を集める時間）を固定していた。このため、ウェハから出て来る散乱強度がすべて所定のダイナミックレンジ内にあることを保証することは困難であり、システムは、いくつかの領域では感度を失う虞がある。この問題を解決するためには、レーザパワーまたは検出器の積分時間の一方を検査中に変えなければならない。レーザパワーを変更することは、高速切り替えのほか、別の問題が生じてしまうので、実際的ではないと考えられる。
【０００８】
本発明は、ウェハなどの表面を検査するために露光制御を使用する方法およびシステムを提供するものである。この方法は、検出器のフルダイナミックレンジを利用し、不規則な光散乱領域を含む表面全体に対して良好な欠陥に対する感度を提供する。一実施形態では、検出用のＣＣＤを備えるライン照射結像システムによってこの方法が実施される。
【０００９】
上述した本発明は、パターン付きまたはパターンなしウェハ、フォトマスク、レチクル、液晶ディスプレイ、および他の平面パネルディスプレイの検査を実施することができる別のメカニズムを提供するために使用することもできる。さらに、本発明は、検出のためにＣＣＤを使用する検査システムであればどのシステムにも使用することができる。
【００１０】
本発明の一態様は、ウェハなどの表面を検査するように構成されるシステムに関する。表面は、光を異なって散乱させる少なくとも二つの領域を備える。システムは、表面から散乱した光を集めるように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）を備える。ＣＣＤは複数のタップを備える。各タップは一連の画素を備える。ＣＣＤは、表面から散乱した光を集めるように設けられるタップの一連の画素の位置に依存して、各タップの積分時間を独立して調節するように構成される。
【００１１】
本発明の別の態様は、ウェハなどの表面から散乱した光を集めるように構成される電荷結合素子（ＣＣＤ）に関する。表面は、光を異なって散乱させる二つの領域を備える。ＣＣＤは複数のタップを備える。各タップは一連の画素を備える。ＣＣＤは、表面から散乱した光を集めるように設けられるタップの一連の画素の位置に依存して、各タップの積分時間を独立して調節するように構成される。
【００１２】
本発明の別の態様は、ウェハなどの表面から散乱した光を集める方法に関する。表面は、光を異なって散乱させる二つの領域を備える。この方法は、表面から散乱した光を集めるように設けられるタップの画素の位置に応じて、電荷結合素子（ＣＣＤ）中の複数のタップに対し積分時間を設定するステップと、積分時間の間に表面から散乱した光を集めるステップとを含む。
【００１３】
本発明の別の態様は、電荷結合素子（ＣＣＤ）中の複数のタップに対し積分時間を設定する方法に関する。ＣＣＤは光を異なって散乱させる二つの領域を備えるウェハなどの表面を走査するように構成される。この方法は、第１の領域から散乱した光を集めるように設けられる第１のタップに対し第１の積分時間を設定するステップと、第２の領域から散乱した光を集めるように設けられる第２のタップに対し第２の積分時間を設定するステップであって、第１の積分時間は第２の積分時間と異なるものである第２の積分時間を設定するステップと、第１および第２の領域から散乱した光を集めるステップとを含む。
【００１４】
一実施形態では、レーザからのビームによって照射されるラインの異なる部分から散乱した放射が同じＣＣＤの異なる画素（ひいてはタップ）上に結像されるように集光光学系が配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ライン照射システム
ライン照射システムでは、レーザがライン状にウェハ表面を照射する。照射線は、例えば、幅が約１〜３ミクロン以下など非常に狭く、長さが約０．１〜約１０ｍｍ以上など比較的長くなっているものが好ましい。幅の狭い照射線にはスポット走査システムの長所があるので、複数の傾斜結像システム（例えば、図１および図２の集光器１１７〜１１９）が、マルチチャネルフィルタリングの性能を発揮できるようになる。一方、長い照射線には投光照射システムの長所があるので、フーリエフィルタリングが効果的に提供される。
【００１６】
照射の角度は傾斜していてもよいし、垂線であってもよい。図１は、斜光照射を備えるライン照射検査システム１００の一実施形態を示す。図２は、垂直照射を備えるライン照射検査システム２００の一実施形態を示す。図１のシステム１００はレーザ１１１と、電荷結合素子（ＣＣＤ）のような検出器１２０〜１２２を含む集光器１１７〜１１９とを備える。システム１００は、一つ以上のレンズ、鏡、ビームスプリッタ、ビームエクスパンダ、偏光子、および波長板などの集光光学系および／または照射光学系（図示せず）をさらに備えることができる。システム１００の種々の態様は、本願の譲渡人に譲渡された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１６１１６（特許文献１）に記載され、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２のレーザ１１１は、鏡１３０で反射され、ウェハ表面１１３上に入射するレーザビーム１０２を生成する。システム２００は、一つ以上のレンズ、鏡、ビームスプリッタ、ビームエクスパンダ、偏光子、および波長板などの集光光学系および／または照射光学系（図示せず）をさらに備えることができる。
【００１７】
図１および図２のレーザ１１１は任意のタイプのレーザを含むことができる。レーザ１１１は、所望のパワーおよび波長を持つ放射を放出することができ、波長は、例えば、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、または２６６ｎｍである。レーザ１１１はレーザビーム１０２を生成し、ビームは（図１および図２には示されていない）照射光学系を通過し、線１１４状になってウェハ表面１１３を照射する。照射線１１４は照射光学系によって生成することもできる。照射線１１４は検出面１１５に垂直であり、またウェハ１１２の走査方向１１６に対しても垂直である。
【００１８】
図１のシステム１００を参照して以下説明するが、以下の説明は図２のシステム２００にも適用することができる。
【００１９】
図１および図２では、ウェハ１１２を移動させるように構成されるステージ１４０にウェハ１１２が置かれる。照射線１１４がウェハ表面１１３を走査するように照射線に垂直な走査方向にステージ１４０を移動させながら、ウェハ１１２を走査する。例えば、ウェハ１１２は、矢印１１６によって示される走査方向に移動させることができる。照射線１１４に起因して、ウェハ表面１１３はウェハから光を散乱する。散乱光は集光器１１７〜１１９によって集められ、集光器１１７〜１１９のＣＣＤ１２０〜１２２で結像する。図１および図２の集光器１１７〜１１９は、レンズ、フーリエフィルタ、偏光子、および検出器を含んでもよい。このシステムに使用される検出器１２０〜１２２はリニア電荷結合素子（ＣＣＤ）（ライン走査ＣＣＤともいう）である。ＣＣＤ１２０〜１２２はすべて、図１および図２に示すように照射線１１４に垂直な検出面１１５にある。
【００２０】
ＴＤＩシステムのように、リニアＣＣＤはいくつかの測定点を同時に処理することができる。図１および図２の検出器１２０〜１２２はすべてリニアＣＣＤであるので、システム１００，２００の処理能力は非常に高くなりうる。一実施形態では、各ＣＣＤが毎秒約１ギガバイトのデータを処理するリニアＣＣＤである。他の実施形態では、各ＣＣＤが、毎秒１ギガバイト未満またはそれを超えるギガバイトのデータを処理することができる。ＣＣＤのデータ速度はシステムの所望の処理能力に応じて設計することができる。
【００２１】
システム１００，２００が備える集光器は、それぞれ三つより少なくても多くてもよい。さらに、システム１００，２００は、傾斜照射および垂直照射の両方を含んでもよい。
【００２２】
ＣＣＤおよび露光制御
図３は、図１および図２のシステム１００，２００に使用することのできるＣＣＤ３００の一例を示す。一実施形態では、図３のＣＣＤ３００は画素ラインを有する１次元アレイセンサである。ＣＣＤの用途として５１２，１０２４，２０４８，または４０９６画素を使用する場合がほとんどであるが、ＣＣＤは、任意の所望の画素数を有していてもよい。図３のＣＣＤ３００は６４画素を有する。ＣＣＤ３００はさらにいくつかのタップ３０１を有していてもよい。「タップ」とは、画素のグループのことである。タップ内の画素は連続的に読み出されるが、タップは、ＣＣＤのデータ速度が速くなるように、平行して読み出される。図３のＣＣＤ３００は８個のタップ３０１を有し、各タップは８画素３０２を制御する。実際の検査システム用のＣＣＤが有する画素数およびタップ数はどのような値でもよい。ライン照射検査システムではタップの数を増やすとより効果的であるが、複雑なカメラ設計が必要になると考えられる。
【００２３】
各タップは一連の画素の積分時間を制御する。「積分時間」とは、画素が集光する時間のことである。本発明によるＣＣＤは、非常に速い速度でタップごとに積分時間を変えることができる。つまり、ＣＣＤは、独立して各タップの積分時間を制御することができる。例を挙げると、このようなＣＣＤは、カナダ、オンタリオ州ワーテルローのＤＡＬＳＡデジタル・イメージング・ソリューション (DALSA Digital Imaging Solutions)から手に入れることができ、あるいはカリフォルニア州サンタクララのパーキンエルマー・オプトエレクトロニクス (PerkinElmer Optoelectronics)で特別注文すれば手に入れることもできる。手に入れられるＣＣＤがこのような市販品と異なっていても、ＣＣＤ設計者またはＣＣＤメーカーならば、どのようにすればタップごとに積分時間を設定し変更することができるように従来のＣＣＤ設計を修正すべきかわかるはずであろう。
【００２４】
ＣＣＤは変更可能なライン速度および利得を有していてもよい。ＣＣＤ利得は、各画素によって集められた電子を、読み出しおよびデジタル化のできる電気信号（通常電圧）の形態に変換する増幅器の機能を果たす。
【００２５】
積分時間が短いと画素によって集光される光が減り、積分時間が長いと画素によって集光される光が多くなる。一つのタップ内の画素での積分時間は同じであるが、タップが異なれば画素上での積分時間は異なっていてもよい。タップごとにＣＣＤ積分時間を変更することを「露光制御」と呼ぶこともできる。このＣＣＤ露光制御によって、システム１００，２００のようなライン照射検査システムは、ウェハ全体の散乱信号を上述したダイナミックレンジ内で提供することができるようになる。
【００２６】
理想的には、各タップの積分時間を０〜１／（ＣＣＤライン速度）まで連続的に変化させることが望ましい。「ＣＣＤライン速度」とは、リニアＣＣＤが毎秒読み出すことのできる回数のことである。実際、システム１００，２００のようなライン照射検査システムでは、１／（ＣＣＤライン速度）の何パーセント（１％、２％、…１００％まで）かに積分時間を変えれば十分である。
【００２７】
集光器１１７〜１１９中の（図１および２には示されていない）集光光学系は、ＣＣＤアレイ１２０〜１２２中の対応する画素（ひいてはタップ）上に照射線１１４の一部の像を投影し、これによって、照射線１１４の対応する部分からの散乱光を各画素が検知する。このため、照射線１１４の種々の部分（ひいては種々の散乱領域）から散乱する光は、各ＣＣＤの異なる画素（ひいては異なるタップ）上に結像する。さらなる詳細については、本願の譲渡人に譲渡された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ９８／１６１１６（特許文献１）に記載され、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。
【００２８】
本願明細書中に記載されたライン検査システム１００，２００の一方針は、異なる領域に対し異なるＣＣＤ積分時間を設定することによって、ウェハ全体の全領域からの最大（非飽和）グレイレベルを用いて良好な散乱光強度信号を獲得することである。
【００２９】
一実施形態によれば、レーザビーム１０２からの照射線１１４（図１および図２）の異なる部分から散乱する放射が、同じＣＣＤの異なるタップ３０１（図３）上に結像するように集光光学系が設けられる。
【００３０】
手動式露光制御
手動式露光制御では、異なる領域に対し異なるＣＣＤ積分時間をシステムが適用することができるように、異なる光散乱領域の正確な位置を知ることが検査システムに求められる。
【００３１】
アレイおよび論理のパターンによって種々に散乱が発生するため、システム１００，２００の最も有用な用途のうちの一つとして、アレイおよび論理構造を含むウェハの検査が挙げられる。論理領域中の論理パターンは光をランダムに散乱させ、アレイ領域中のアレイパターンは光を周期的に散乱させる。アレイ領域からの周期的な散乱パターンは、フーリエフィルタを使用し、集光器のフーリエ平面でフィルタアウトすることができる。アレイパターンをフーリエフィルタリングした後、アレイ領域は、散乱像中、論理領域よりもはるかに暗く見える。検査中は照射レーザパワーを固定する。論理領域からの散乱がＣＣＤのダイナミックレンジ内にあるようにレーザパワーを設定すると、フィルタリングされたアレイ領域からの散乱が弱くなる可能性があり、ＣＣＤの電子雑音がアレイ領域を占める可能性がある。フィルタリングされたアレイ領域からの散乱がＣＣＤのダイナミックレンジ内にあるようにレーザパワーを設定すると、論理領域からの散乱が強くなり、ＣＣＤを飽和させるかもしれない。どちらの場合も、論理領域およびフィルタリングされたアレイ領域両方からの散乱信号をＣＣＤのダイナミックレンジ内で提供するとは限らず、ダイ同士またはセル同士の比較の後の欠陥に対する感度が失われる虞がある。感度の損失を回避するために、論理領域およびアレイ領域上のＣＣＤ積分時間を種々に設定することができる。
【００３２】
図４は、ウェハ４０１上のＣＣＤ視野４００の一実施形態を示す。ウェハ４０１はアレイ領域４０３を備え、複数の論理構造４０６を備えていてもよい論理領域４０２を備える。ある領域から別の領域へウェハ４０１を走査するとき、ＣＣＤ視野４００はアレイ領域４０３のみか、あるいは論理領域４０２のみを視野に入れる。ウェハ４０１は、図４に示される矢印４０５のように照射線に垂直な走査方向に移動させることができる。
【００３３】
一実施形態では、ＣＣＤ４００がアレイ領域４０３を検査し、次に論理領域４０２を検査するか、またはその逆である。集光経路上のフーリエフィルタを適用し、周期的なアレイパターンをフィルタアウトすると、アレイ領域４０３は散乱像中の論理領域４０２よりはるかに暗く見える。検査中、照射レーザのパワーを固定しているため、感度の損失を回避するために、異なる領域４０２，４０３に対して二つの異なるＣＣＤ積分時間を設定する。一般に、フィルタリングされたアレイ領域４０３をＣＣＤが走査する場合、比較的長い積分時間が望ましく、ＣＣＤが論理領域４０２を走査する場合、比較的短い積分時間が望ましい。
【００３４】
これらの領域４０２，４０３からの散乱光強度信号が検査中にＣＣＤのダイナミックレンジ内にあるように、検査前にこれらの領域４０２，４０３に対するＣＣＤ積分時間を設定する方法が多くある。検査前にレーザパワーおよびＣＣＤの積分時間を設定する一例を以下に示す。所定のＣＣＤライン速度について、フィルタリングされたアレイ領域４０３の検査中に比較的長い積分時間をＣＣＤに設定し、ＣＣＤが（非飽和の）最大グレイレベルを達成するまでレーザパワーを調整する。その後、レーザパワーを固定し、ウェハ４０１の移動とともにＣＣＤが論理領域４０２を検査する。ＣＣＤ積分時間は、ＣＣＤが論理領域４０２から（非飽和の）最大グレイレベルを得るように低減される。この例では、アレイおよび論理領域４０３，４０２上のＣＣＤ積分時間が異なっているが、ＣＣＤの全タップでの積分時間は各領域に対して同じになっている。
【００３５】
境界４０４を横切る際に積分時間を切り替えるために、アレイと論理領域４０３，４０２との間の境界４０４の位置を検査システム内でプログラムをしておくか、または考慮しておかなければならない。
【００３６】
図５は、アレイおよび論理領域５０１，５０２を検査する別の状態を示す。図５は、走査方向を示す矢印５０５によって示される方向のように照射線に垂直な方向へ移動するウェハ５２０を走査するように構成されるＣＣＤ視野５００の一実施形態を示す。図５では、アレイおよび論理領域５０１，５０２がともに同じＣＣＤ視野５００にある。ＣＣＤ５００は同時に両領域５０１，５０２を検査することができる。ＣＣＤ５００は８個のタップ５１０Ａ〜５１０Ｈを有し、各タップは８画素と結合する。論理領域５０２は複数の論理構造５０３を含んでもよい。フーリエフィルタを使用してパターンを散乱するアレイをフィルタアウトしてもよい。アレイおよび論理領域５０１，５０２が両方とも同じ視野５００にあるので、ＣＣＤは個々のタップ５１０Ａ〜５１０Ｈに対し異なる積分時間を適用することができる。図５では、タップ５１０Ｅ〜５１０Ｈがアレイ領域５０１のみをカバーし、タップ５１０Ａ〜５１０Ｃが論理領域５０２のみをカバーしている。タップ５１０Ａ〜５１０Ｃとは異なる積分時間でタップ５１０Ｅ〜５１０Ｈを設定することができる。境界５０４（アレイ領域５０１と論理領域５０２との間）は、タップ５１０Ｄによってカバーされる。
【００３７】
これらの領域５０１，５０２からの散乱信号が検査中にＣＣＤのダイナミックレンジ内にあるように、検査前にこれらの領域５０１，５０２に対するＣＣＤ積分時間を設定する方法が多くある。検査前にレーザパワーおよびＣＣＤの積分時間を設定する一例を以下に示す。図４を参照して上述した例のように、まず、レーザパワーおよびフィルタリングされたアレイ領域５０１に対するＣＣＤ積分時間を設定し、次に論理領域５０２に対するＣＣＤ積分時間を設定する。
【００３８】
（アレイと論理領域との間の）境界をカバーするタップ５１０Ｄについて、デフォルト積分時間を設定することができる。例えば、このタップ用のデフォルト積分時間は、これら二つの領域５０１，５０２の短い方の積分時間に設定してもよい。ユーザはこの値をデフォルト値と異なる値に設定してもよい。このタップ５１０Ｄに対して論理領域５０２の積分時間を選択すると、アレイ感度が損なわれることがある。他方、アレイ領域５０１の積分時間を選択すれば、論理感度が損なわれることがある。このため、論理パターンおよびアレイパターンが混ざったものを所定のタップに共存させる場合、感度についての妥協点を作っておく必要がある。二つの散乱領域５０１，５０２の間の境界５０４上の感度損失を最小限にするために、さらに多くのタップでＣＣＤを設計することもでき、各タップが含む画素数は少なくなる。
【００３９】
図５では、第１、第２および第３のタップ５１０Ａ〜５１０Ｃが論理領域５０２のみをカバーし、それらの積分時間は時刻Ｔ１に設定することができる。第５〜第８のタップ５１０Ｅ〜５１０Ｈはアレイ領域５０１のみをカバーし、それらの積分時間は時刻Ｔ２に設定することができる。第４のタップ５１０Ｄは、アレイおよび論理領域５０１，５０２の両方をカバーし、その積分時間は時刻Ｔ１に設定することができる。フーリエフィルタリングをアレイ領域５０１に適用するので、Ｔ１はＴ２より小さく、Ｔ２は１／（所定のＣＣＤライン速度）未満である。
【００４０】
この露光制御は所定のウェハに多数の散乱特性が見られる場合に適用することができる。種々の論理領域において、ある論理領域の散乱が別の論理領域よりも強くなり得る。異なるアレイ領域についても同じことが言える。フーリエフィルタリングを適用した後、バックグラウンド散乱はアレイ領域によって異なる。検査システムがこれらの領域の正確な位置を知っている限り、システムはこれらの領域上に対し異なる露光制御を適用することができる。この露光制御は、散乱ベース（暗視野）のウェハ検査システムだけでなく、反射ベース（明視野）のウェハ検査システムにも適用することができる。
【００４１】
自動式露光制御
検査システムが異なる散乱領域の正確な位置を知っている必要があるため、上述した実施形態は手動式露光制御を使用する。ＣＣＤのフルダイナミックを利用する課題に取り組む別の方法には、タップごとに自動的に積分時間を調節する自動式露光制御を使用する方法がある。散乱強度が強すぎる場合、予め定められたグレイレベルにＣＣＤが達するようにＣＣＤは積分時間を低減させることができる。他方、散乱強度が弱すぎる場合、予め定められたグレイレベルにＣＣＤが達するようにＣＣＤは積分時間を増加させることができる。この自動式露光制御方法の利点の一つは、検査システムが種々の散乱領域の正確な位置を知る必要がないことである。欠点の一つは、古いグレイレベルと新しいグレイレベルとの間で像に遅延が見られることである。
【００４２】
上述した本発明は、パターン付きまたはパターンなしウェハ、フォトマスク、レチクル、液晶ディスプレイおよび他の平面パネルディスプレイの検査を実施することができる別のメカニズムを提供するために使用することもできる。さらに、本発明は、検出のためにＣＣＤを使用する検査システムであればどのシステムにも使用することができる。
【００４３】
要約すると、本願明細書中に記載されたライン照射検査システムの一実施形態は、検出器としてＣＣＤを備え、各ＣＣＤの露光制御機能は、検査中にＣＣＤのフルダイナミックレンジをウェハ全体にわたって利用するものである。
【００４４】
本発明の上述した実施形態は単なる実例に過ぎず、限定するものではない。種々の変更および変形は、本発明から逸脱することなく、本発明のより広い態様の範囲内で実施することができる。添付の請求項は、本発明の精神および範囲内にあるこのような変更および変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】斜光照射を備えるライン照射検査システムの一実施形態を示す。
【図２】垂直照射を備えるライン照射検査システムの一実施形態を示す。
【図３】図１および図２に使用することのできる電荷結合素子（ＣＣＤ）の一例を示す。
【図４】走査方向を示す矢印によって示された方向のように照射ラインに垂直な方向へ移動するウェハを走査するように構成されるＣＣＤ視野の一実施形態を示す。
【図５】走査方向を示す矢印によって示された方向のように照射ラインに垂直な方向へ移動するウェハを走査するように構成される別のＣＣＤ視野の一実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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