(57)【要約】【課題】複数の層の垂直半導体スタックを検査するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】方法は、（ａ）共焦点ツールにおいて、第１垂直スタックの複数の異なる深さにおける複数の焦点面において照明ビームを繰り返し焦合することにおいて、欠陥が、上記異なる深さの未知の１つに位置し、照明ビームが、約７００ｎｍと約９５０ｎｍとの間の波長範囲を有していることと、（ｂ）上記異なる深さにおいて第１垂直スタックから検出された焦点内出力光に基づいて上記異なる深さについて複数の焦点内画像を生成することにおいて、焦点外出力光が、共焦点ツールの検出器に到達することが抑制され、かつ、焦点内画像の生成に寄与することが抑制されていることと、（ｃ）焦点内画像に基づいて、上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定することとを含む。【選択図】図３Ａ
2019208039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直スタック構造を検査するための方法であって、
（ａ）共焦点ツールにおいて、複数のパターン化された層を有する第１垂直スタック構造の複数の異なる深さにおける複数の焦点面において照明ビームを繰り返し焦合することにおいて、欠陥が、前記異なる深さの未知の１つに位置し、前記照明ビームが、７００ｎｍと９５０ｎｍとの間の波長範囲を有していることと、
（ｂ）前記異なる深さにおいて前記第１垂直スタック構造から検出された焦点内出力光に基づいて前記異なる深さについて複数の焦点内画像を生成することにおいて、焦点外出力光が、共焦点ツールの検出器に到達することが抑制され、かつ、前記焦点内画像の生成に寄与することが抑制されていることと、
（ｃ）前記焦点内画像に基づいて前記異なる深さのうち欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定することと、
を含み、
前記欠陥が、最初に、前記共焦点ツールとは異なる非共焦点ツールを用いて前記第１垂直スタック構造において検出され、かかる欠陥は、前記第１垂直スタック構造に関するかかる欠陥の深さを決定することなく検出され、その後に、前記共焦点ツールにおいて検出される方法。
【請求項２】
前記焦点外光は、前記共焦点ツールの前記検出器に到達することが、７００ｎｍと９５０ｎｍとの間の前記波長範囲で前記焦点外出力光が前記検出器に到達することを阻止するように位置付けられかつ寸法付けられた出力アパーチャモジュールによって抑制される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記焦点内画像に基づいて前記異なる深さのうち欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定する前に、前記焦点内画像に基づいて前記欠陥を検出することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記異なる深さのうち前記欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定することが、前記焦点内画像のうち特定の１つが最も明確なコントラストを有していることを決定し、前記特定の焦点内画像の対応する深さを前記欠陥の深さと定義することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記焦点内画像に基づいて前記欠陥の分類を決定するまたは前記欠陥の材料を判別することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記共焦点ツールにおいて、複数の第２垂直スタック構造の各々の第２の複数の異なる深さにおける第２の複数の焦点面において１つ以上の照明ビームを繰り返し焦合することと、
前記第２の異なる深さにおいて前記第２垂直スタック構造から検出される焦点内出力光に基づいて、前記第２の異なる深さの第２の複数の焦点内画像を生成することにおいて、焦点外出力光が、前記共焦点ツールの検出器に到達することを抑制され、かつ前記第２焦点内画像の生成に寄与することを抑制されていることと、
前記第２垂直スタック構造において１つ以上の第２欠陥を検出することと、
検出された各第２欠陥について、前記第２焦点内画像に基づいて前記異なる深さのうち前記第２欠陥が位置しているものを決定することと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
複数の照明ビームが、前記第２垂直スタック構造の複数の異なる深さにおける前記第２焦点面にそれぞれ焦合される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
垂直半導体構造において欠陥を検出するまたは欠陥をレビューするためのシステムであって、
複数のパターン化された層を有する第１垂直スタック構造の複数の異なる深さにおける複数の焦点面において照明ビームを繰り返し焦合するための照明光学モジュールにおいて、欠陥が、前記異なる深さの未知の１つに位置し、前記照明ビームが、７００ｎｍと９５０ｎｍとの間の波長範囲を有する、前記照明光学モジュールと、
前記複数の異なる深さからの焦点内出力光を、異なる深さで焦合される焦合された照明ビームに応答して収集するための収集光学モジュールと、
前記複数の異なる深さから収集された前記焦点内出力光を検出するための検出器であり、前記収集光学モジュールが、焦点外出力光が前記検出器に到達することを抑制して、かかる焦点外出力光が焦点内画像の生成に寄与することを抑制するようにするためにさらに配置されている、検出器と、
前記異なる深さにおいて前記第１垂直スタック構造から検出された焦点内出力光に基づいて前記異なる深さに関して複数の焦点内画像を生成する操作、および  前記焦点内画像に基づいて前記異なる深さのうち欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定する操作を実施するのに操作可能なコントローラと
を含み、
前記欠陥が、最初に、共焦点ツールとは異なる非共焦点ツールを用いて前記第１垂直スタック構造において検出され、かかる欠陥は、前記第１垂直スタック構造に関するかかる欠陥の深さを決定することなく検出され、その後に、前記共焦点ツールにおいて検出されるシステム。
【請求項９】
前記照明光学モジュールが、照明アパーチャモジュールを含み、前記収集光学モジュールが、出力アパーチャモジュールを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記照明および出力アパーチャモジュールが、それぞれ、固定されたピンホールまたはスリットアレイの形態である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記照明および出力アパーチャモジュールが、それぞれ、前記焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための回転ニポウディスクの形態である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記照明および出力アパーチャモジュールが、それぞれ、前記焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための、プログラム可能な空間変調器の形態である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記照明アパーチャモジュールが、７００ｎｍと９５０ｎｍとの間の前記波長範囲で前記焦点外出力光が前記検出器に到達することを阻止するように位置付けられかつ寸法付けられている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記照明光学モジュールが、前記焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための１つ以上のガルバニックミラーを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記焦点内画像に基づいて前記異なる深さのうち前記欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定する前に、前記焦点内画像に基づいて前記欠陥を検出するようにさらに操作可能である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記異なる深さのうち前記欠陥が前記第１垂直スタック構造に位置するものを決定することが、前記焦点内画像のうち特定の１つが最も明確なコントラストを有していることを決定し、前記特定の焦点内画像の対応する深さを前記欠陥の深さと定義することを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラが、前記焦点内画像に基づいて、前記欠陥の分類を決定し、または前記欠陥の材料を判別するようにさらに操作可能である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システムが、欠陥をレビューするための共焦点レビューモジュールの形態であり、前記システムが、非共焦点検査モードを用いて欠陥を検出するためのインスペクタモジュールをさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１垂直スタック構造は、酸化物と、窒化物またはポリシリコンで交互に形成されたパターン化された層を有する３次元メモリ構造である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１垂直スタック構造は、酸化物と、窒化物またはポリシリコンで交互に形成されたパターン化された層を有する３次元メモリ構造である、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
本出願は、全ての目的で全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年４月３日に提出された米国仮特許出願第６１／８０７，７５３号に対する優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に、ウェハおよびレチクル検査システムの分野に関する。より詳細には、本発明は、垂直メモリデバイス構造の検査およびレビューに関する。
【背景技術】
【０００３】
かつてないほどに小型化している半導体デバイスへの需要が増加し続けるに従い、リソグラフィに関連したコストおよびピッチ分割に関連した複数のプロセス工程の急速な増加に起因して、半導体デバイス、例えばメモリを小型化し続けることが特に困難になっている。
【０００４】
垂直メモリ、例えば３Ｄまたは垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリは、メモリ密度を増加させるための有望な方向であると思われる。３ＤまたはＶＮＡＮＤの実装は、メモリ構造を平面状に配向させることよりもむしろ、トランジスタ（ビット）を垂直に構築することを含む。初期のＶＮＡＮＤデバイスは、１６〜２４の垂直ビットを有し、４８および６４ビット以上に垂直に拡大する将来計画がある。これらの変化は、平面のアプローチと比較して、より少ないプロセス工程、ゆったりしたリソグラフィサイズ、およびより低い製造コストによって達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６５９９７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体レチクルまたはウェハ上の欠陥を検出するために、種々の検査システムが半導体業界内で用いられている。しかし、垂直半導体デバイス、例えば３ＤもしくはＶＮＡＮＤメモリ、または他の垂直スタックを用いた実装のための改善された半導体ウェハ検査システムへの需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下は、本発明のある特定の実施形態の基本的な理解を付与するために、開示の簡素化された概要を提示している。この概要は、開示の広範な概説ではなく、また、本発明の主要／重要な要素を特定するものでも、本発明の範囲を詳述するものでもない。その唯一の目的は、後に提示されているさらに詳細な説明の前置きとして簡素化された形態で、本明細書に開示のいくつかの概念を提示することである。
【０００８】
一実施形態において、複数の層の垂直スタックを検査するための方法が開示される。該方法は、（ａ）共焦点ツールにおいて、第１垂直スタックの複数の異なる深さにおける複数の焦点面において照明ビームを繰り返し焦合することにおいて、欠陥が、上記異なる深さの未知の１つに位置し、照明ビームが、約７００ｎｍと約９５０ｎｍとの間の波長範囲を有していることと、（ｂ）上記異なる深さにおいて第１垂直スタックから検出された焦点内出力光に基づいて上記異なる深さについて複数の焦点内画像を生成することにおいて、焦点外出力光が、共焦点システムの検出器に到達することが抑制され、かつ、焦点内画像の生成に寄与することが抑制されていることと、（ｃ）焦点内画像に基づいて上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定することとを含む。
【０００９】
特定の実施において、波長範囲は、赤外および／または近赤外範囲である。一例において、焦点外光は、共焦点ツールの検出器に到達することが、約７００ｎｍと約９５０ｎｍとの間の波長範囲で焦点外出力光が検出器に到達することを阻止するように位置付けられかつ寸法付けられた出力アパーチャモジュールによって抑制される。別の態様において、欠陥は、共焦点ツールとは異なる別の検査ツールを用いて垂直スタックにおいて検出され、かかる欠陥は、垂直スタックに関するかかるスタックの深さを決定することなく検出される。
【００１０】
さらなる態様において、上記方法は、焦点内画像に基づいて上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定する前に、焦点内画像に基づいて欠陥を検出することを含む。別の態様において、上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定することは、焦点内画像のうち特定の１つが最も明確なコントラストを有していることを決定し、特定の焦点内画像の対応する深さを欠陥の深さと定義することを含む。別の実施形態において、上記方法は、焦点内画像に基づいて欠陥の分類を決定するまたは欠陥の材料を判別することを含む。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は、垂直半導体構造において欠陥を検出するまたは欠陥をレビューするための装置を対象とする。システムは、第１垂直スタックの複数の異なる深さにおける複数の焦点面において照明ビームを繰り返し焦合するための照明光学モジュールを含む。照明ビームは、約７００ｎｍと約９５０ｎｍとの間の波長範囲を有する。欠陥は、異なる深さの１つにおける未知の面に位置する。システムはまた、複数の異なる深さからの焦点内出力光を、かかる異なる深さで焦合される照明ビームに応答して収集するための収集光学モジュールと、上記複数の異なる深さから収集された焦点内出力光を検出するための検出器と含む。収集光学モジュールは、焦点外出力光が検出器に到達することを抑制して、かかる焦点外出力光が焦点内画像の生成に寄与することを抑制するようにするためにさらに配置されている。システムは、以下の操作：（ｉ）異なる深さにおいて第１垂直スタックから検出された焦点内出力光に基づいて異なる深さに関して複数の焦点内画像を生成する操作、および（ｉｉ）焦点内画像に基づいて上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定する操作；を実施するのに操作可能なコントローラをさらに含む。特定の実施において、システムは、欠陥をレビューするための共焦点レビューモジュールの形態であり、システムは、非共焦点検査モードを用いて欠陥を検出するためのインスペクタモジュールをさらに含む。
【００１２】
特定の実施において、照明光学モジュールは、照明アパーチャモジュールを含み、収集光学モジュールは、出力アパーチャモジュールを含む。別の実施において、照明および出力アパーチャモジュールは、それぞれ、固定されたピンホールまたはスリットアレイの形態である。さらなる態様において、照明および出力アパーチャモジュールは、それぞれ、焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための回転ニポウディスクの形態である。一実施形態において、照明および出力アパーチャモジュールは、それぞれ、焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための、プログラム可能な空間変調器の形態である。一実施形態において、出力アパーチャモジュールは、約７００ｎｍと約９５０ｎｍとの間の波長範囲で焦点外出力光が検出器に到達することを阻止するように位置付けられかつ寸法付けられている。
【００１３】
一態様において、入力および出力アパーチャモジュールは、例えば、入力光が一方向からアパーチャ、スリットまたはＳＬＭを通って伝わり、他方向から戻った後、光学要素が、戻り光を検出器に再び方向付けるように、物理的に同じである。別の実施形態において、照明光学モジュールは、焦合された照明ビームをサンプルの焦点面領域を横切って走査するための、１つ以上のガルバニックミラーを含む。具体例において、波長範囲は、赤外および／または近赤外範囲である。さらなる態様において、欠陥は、共焦点ツールとは異なる別の検査ツールを用いて垂直スタックにおいて検出され、かかる欠陥は、垂直スタックに対する該欠陥の深さを決定することなく検出される。この実施形態において、同じまたは別の、１つ以上のガルバニックミラーのセットが、検出器上で焦点内出力光を走査する。
【００１４】
具体的な実施形態において、コントローラは、焦点内画像に基づいて上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定する前に、焦点内画像に基づいて欠陥を検出するようにさらに操作可能である。一態様において、上記異なる深さのうち欠陥が第１垂直スタックに位置するものを決定することは、焦点内画像のうち特定の１つが最も明確なコントラストを有していることを決定し、特定の焦点内画像の対応する深さを欠陥の深さと定義することを含む。別の態様において、コントローラは、焦点内画像に基づいて、欠陥の分類を決定し、欠陥の材料を判別するようにさらに操作可能である。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の態様は、図を参照して以下にさらに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】「ゲートラスト」タイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリデバイスを製造するためのプロセスを示す。
【図１Ｂ】「ゲートラスト」タイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリデバイスを製造するためのプロセスを示す。
【図１Ｃ】「ゲートラスト」タイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリデバイスを製造するためのプロセスを示す。
【図１Ｄ】「ゲートラスト」タイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリデバイスを製造するためのプロセスを示す。
【図１Ｅ】図１ＤのＶＮＡＮＤ構造部を、そのスタックに存在する欠陥と共に示す。
【図１Ｆ】ゲートファーストタイプのＶＮＡＮＤ構造の側面図である。
【図１Ｇ】非ドープトポリＳｉに関する侵入深さを、波長の関数として示す。
【図２】本発明の具体的な実施による、例としての検査またはレビュー装置の図表示である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による検査プロセスを示すフローチャートである。
【図３Ｂ】欠陥のｘｙ位置に関してのスタック深さの関数としての強度のプロットを示す。
【図４】代替の実施形態による、サブバンドフィルタを含む共焦点検査システムの図表示である。
【図５】本発明の具体的な実施による組み合わせ検査システムの図表示である。
【図６】本発明の実施形態による、欠陥を検査およびレビューするためのシステムの図表示である。
【図７】本発明の代替の実施形態による検査およびレビュープロセスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の詳細な説明において、本発明の全体の理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載されている。本発明は、これらの具体的な詳細のいくつかまたは全てを用いることなく実施されてもよい。他の例において、本発明を不必要に曖昧にしないように、周知の構成要素またはプロセス操作を詳細には記載していない。本発明を具体的な実施形態と併せて記載しているが、本発明をこれらの実施形態に限定することは意図されていないことが理解されよう。
【００１８】
本明細書において、検査システムおよび技術が、ある特定のタイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリ構造に適用されるとして記載されているが、本発明の実施形態は、テラビットセルアレイトランジスタ（ＴＣＡＴ）、垂直スタックアレイトランジスタ（ＶＳＡＴ）、ビットコストスケーラブル技術（ＢｉＣＳＴ）、パイプ形状ＢｉＣＳ技術（Ｐ−ＢｉＣＳ）などを用いて形成されるいずれの好適な３Ｄまたは垂直半導体構造、例えばＮＡＮＤまたはＮＯＲメモリデバイスに適用されてもよいことが理解される。垂直方向は、一般に、基板表面に垂直である方向である。加えて、かかる３Ｄ構造を形成するための特定の製造工程、プロセスおよび材料が記載されているが、検査の実施形態は、基板上に形成される複数の層を結果として生じる製造フローにおいて、いずれのポイントで適用されてもよく、かかる層は、いずれの数およびタイプの材料を含んでいてもよい。
【００１９】
垂直構造、例えばＶＮＡＮＤを形成するための一般の製造技術を、本発明の種々の検査システムおよび技術の実施形態を記載する前に記載する。具体的な製造の詳細ならびに材料のタイプおよび特性は、明確さの目的で省略する。
【００２０】
図１Ａ〜Ｄは、「ゲートラスト」タイプの垂直ＮＡＮＤ（ＶＮＡＮＤ）メモリデバイスを製造するためのプロセスを示す。このゲートラストアーキテクチャは、酸化物およびＳｉＮまたは窒化物材料の交互の層を一般に含むことができ、これらは、酸化物−窒化物−酸化物−亜硝酸塩（ＯＮＯＮ）構造と総称される。図１Ａは、ゲートラストＶＮＡＮＤメモリ部１００のパターン化されたＯＮＯＮ層の側面図である。示すように、酸化物（Ｏ）および窒化物（Ｎ）材料の交互の層は、ＯＮＯＮスタック１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、および１０２ｄにパターン化される。例えば、スタック１０２ｂは、酸化物（Ｏ）層部１１０および窒化物（Ｎ）層部１０８を含む。ＯＮＯＮスタックは、ＯＮＯＮスタック、ならびにＷ／Ｌ（ワードライン）カット（例えば、１０６）およびビア（例えば、１０４ａおよび１０４ｂ）を形成するようにいずれの好適な堆積およびエッチングプロセスによって形成されていてもよい。ビアは、ポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）材料で充填されていてよい。示すように、ポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）は、ビアまたはＯＮＯＮスタックのセット間のチャネル１０４ａおよび１０４ｂを充填するように堆積およびエッチングされていてもよい。
【００２１】
図１Ｂは、例えば、領域１１２ａおよび１１２ｂからの窒化物材料の除去後のゲートラストＶＮＡＮＤ部１００を示す。例えば、窒化物材料は、ウェットエッチングプロセスを用いて除去されてよい。図１Ｃは、ゲート材料、例えば、タングステン（Ｗ）１１４が堆積された後のＶＮＡＮＤ部１００を示す。誘電体層１１６も堆積されている。Ｗおよび誘電体材料は、窒化物が先にエッチングされているスペース内に形成されている。すなわち、窒化物材料は、Ｗ材料によって置き換えられる。図１Ｄは、Ｗ材料が、単離されたゲート部、例えば１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ、および１１６ｅを形成するようにエッチバックされた後のＶＮＡＮＤ部１００を示す。Ｗ／Ｌカットは、いずれの好適な導電材料によって充填されていてもよい（図示せず）。
【００２２】
垂直メモリデバイスは、平面メモリデバイスと比較して、材料および構造のスタックがより厚い傾向にある。例えば、初期のＶＮＡＮＤデバイスは、２〜３μｍ厚のスタックを有し、未来のスタックは、６〜８μｍの範囲にあると予測されている。いくつかのスタックは、変動する厚さで６０〜９０層を容易に含むことができる。比較して、典型的な平面メモリの厚さは、プロセス工程に依るが、約０．１〜１μｍである。
【００２３】
欠陥は、これらのスタックの層全体にわたって生じる可能性があり、高い歩留まりを確保するために検出される必要がある。図１Ｅは、図１ＤのＶＮＡＮＤ構造部１００を、そのスタックに存在する欠陥と共に示す。示すように、欠陥１２０が、Ｗゲート部１１６ｃとＯ部１１０ａとの間の界面に存在する一方で、別の欠陥１２２が、ゲート部１１６ｅに存在する。パーティクルまたはボイドを含めた欠陥は、任意のＷゲート部、Ｏ部、またはこれらの界面に存在する場合もある。
【００２４】
図１Ｆは、ゲートファーストタイプのＶＮＡＮＤ構造の側面図である。示すように、ゲートファーストＶＮＡＮＤ部は、スタック１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、および１５２ｄにパターン化されている、交互の酸化物（Ｏ）およびポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）層を堆積することによって形成されていてよい。例えば、スタック１５２ｂは、ポリシリコン（ポリ）ゲート部１５８および酸化物（Ｏ）部１６０を含む。このタイプのＶＮＡＮＤは、ＯＰＯＰ  ＶＮＡＮＤメモリデバイスと称される。ＶＮＡＮＤ部１５０は、ＰｏｌｙＳｉチャネル（または他のチャネル材料）１５４ａおよび１５４ｂ、ならびにＷ／Ｌカット領域１５６を含んでいてもよい。欠陥は、ＯＰＯＰ構造のいずれのレベルで存在していてもよい。例えば、パーティクルまたはボイドは、ＯＰＯＰ構造のいずれの層に存在していてもよい。
【００２５】
特定のタイプの製造プロセスに係わらず、欠陥は、多層スタックの全てのレベルにおいて、また、特定のプロセスにおいては可能な限り早く検出される必要がある。ある特定の検査の実施形態は、スタック表面を含めたスタックにわたっての、かつ種々の深さのスタックにわたっての欠陥の検出を好ましくは含む。例えば、ある特定の実施形態は、欠陥が、最大で約３μｍの深さで見出されることを可能にする。別の実施形態において、欠陥は、約８μｍの大きさのスタック深さで検出され得る。ＯＮＯＮまたはＯＰＯＰスタックを通しての透過は、より長波長での吸収によっては制限されないため、理論上検査され得る垂直ＯＮＯＮまたはＯＰＯＰスタックの厚さについての実際の制限は何もない。
【００２６】
図１Ｇは、波長の関数としての非ドープトポリＳｉの侵入深さを示す。本発明のある特定の実施形態は、ＰｏｌｙＳｉの（例えば、ＯＰＯＰ構造の）、ならびに他のタイプのスタックの深さの増加を見るために、より高い波長帯を用いることができる。ＯＰＯＰ層は、ＶＮＡＮＤデバイスの他の構造、例えばＷ／Ｌトレンチの形成の前に、ならびに他の構造、例えばＷ／Ｌトレンチの形成の後に検査され得る。
【００２７】
ＯＰＯＰ構造は、検査プロセスの際に、より短波長が透過することが困難である場合がある。ＰｏｌｙＳｉは、４５０ｎｍ未満の波長ではかなり不透明であり、より長波長では、徐々にさらに透明になる。検査の際、光は、理想的には、ＰｏｌｙＳｉのスタックを透過して特定の欠陥位置に到達するのに、かつ、検出対象のＰｏｌｙＳｉのスタックを遡って透過することができる欠陥からの反射または散乱光を結果として生じるのに、十分に長波長を有する必要がある。つまり、ＯＰＯＰスタック内で深く位置する欠陥に到達してこれら欠陥を検出するために、より長波長が用いられ得る。他方、ＯＮＯＮスタックでは、材料の全てが、約２４０ｎｍ超で透明である。
【００２８】
明視野（ＢＦ）ツールは、典型的には、表面上にあるか、非常に薄い膜によって覆われているかのいずれかである３Ｄスタックの欠陥を検出することができる。ＢＦツールは、表面下の欠陥を、これらの欠陥が、表面に近いとき、または、表面に伝播して、それゆえ検出可能な表面欠陥を作り出すことができるバンプをスタックにおいて生じさせるときのみ検出され得る。これらのツールは、特定の焦点面の局在化を防止する、試料からの焦合光および非焦合光の全てを検出する。後者は、共焦点機能の不在、および材料内に容易に透過しない非常に短波長の光の使用に起因する。
【００２９】
本発明のある特定の実施形態は、多層半導体スタック、例えばＶＮＡＮＤ構造において種々の深さの欠陥を検出するための共焦点顕微鏡システムまたはモジュールの使用を含む。例えば、３Ｄスタックの検査のために、いずれの好適な共焦点システムが構成されていてもよい。一般に、共焦点システムは、長波長範囲、例えば可視から近赤外（ＮＩＲ）または約７００ｎｍ〜約９５０ｎｍにおいて動作するように構成されている。別の実施形態において、共焦点システムは、例えばＯＮＯＮスタックに限定されないが、２２０ｎｍ超のより短波長で動作するように構成されている。他の実施形態において、他の検査モードにおいてウェハなどを検査するための検査システムは、３Ｄスタックにおいて欠陥を検出および／またはレビューするための共焦点モジュールを含むことができる。
【００３０】
一般に、共焦点検査ツールは、本明細書においてさらに記載されているように、より長波長の照明光線を発生させて垂直半導体スタックの種々の深さで欠陥を検出するための少なくとも１つの光源と、照明ビームをスタックに方向付けるための照明光学モジュールと、照明ビームに応じてスタックから放出される焦点外出力光を抑制またはブロックしながら、焦点内出力光を方向付けるための収集光学モジュールと、出力ビームを検出し、出力ビームのための画像または信号を発生させるための検出器またはセンサと、検査／レビューツールの構成要素を制御し、スタックにおいて種々の深さについて発生させた画像に基づいて欠陥の検出および／またはレビューを促進させるためのコントローラとを含んでいてよい。
【００３１】
図２は、本発明の具体的な実施による例としての検査またはレビュー装置２００の図表示である。示すように、システム２００は、可視、ＩＲ、および／またはＮＩＲ波長範囲において光を発生させるための１つ以上の光源、例えば波長可変レーザー２０２を含んでいてよい。例えば、光源は、３Ｄスタックを透過するように約７００ｎｍと９５０ｎｍとの間の範囲で照明光を出力する。光源の例として、レーザー駆動光源、高強度プラズマ光源、透照光源（例えば、ハロゲンまたはＸｅランプ）、フィルターランプ、ＬＥＤ光源などが挙げられる。複数のＬＥＤまたはスペックル防止レーザーダイオードも、可能な光源である。
【００３２】
システムは、光源２０２によって発生した照明光をサンプル２１６に方向付ける照明光学系を含む。例えば、光源からの照明は、サンプル２１６に向けてビームを中継する（例えば、形作る、フォーカスするまたはフォーカスオフセットを調整する、波長をフィルタリング／選択する、偏光状態をフィルタリング／選択する、サイズ変更する、拡大する、歪みを低減するなど）働きをする多数のレンズを通過することもできる。示すように、照明光２０１は、スタック内の特定の深さに位置付けられたサンプル２１６の焦点または焦点スポット、例えば、２２５上でアパーチャモジュール２０６からの照明光２０１を焦合するように構成された光学レンズシステム２１０を介してサンプル２１６に向けて照明光２０１を反射させるダイクロイックミラーなどのビームスプリッタ２０８上で、照明アパーチャモジュール２０６を通してレンズ２０４によって焦合される。
【００３３】
焦点２２５からの焦合出力光２０３は、レンズ２１０およびビームスプリッタ２０８を通して戻って方向付けられる。加えて、焦合スポットよりもスタック内の異なる深さに位置付けられた、非焦合点、例えば２２７からの非焦合光２０５もまた、レンズ２１０およびビームスプリッタ２０８を通って戻って方向付けられる。出力アパーチャモジュール２１６は、焦合光２０３を通過させ、かつ非焦合光２０５をブロックするように位置付けられかつ寸法付けられている。したがって、焦合光２０３が、検出器２１８に到達することができる一方で、非焦合光２０５は、検出器２１８に到達することを大幅にブロックされる。
【００３４】
一般に、共焦点システムまたはモジュールの各光学要素は、３Ｄスタックにおいて種々の深さで欠陥を検出するための、より長波長範囲の光について最適化され得る。最適化は、対応する波長範囲について収差を最小にするための、例えば、ガラスの種類の選択、配置、形状、およびコーティング（例えば、反射防止コーティング、高反射性コーティング）によって、波長依存性収差を最小にすることを含むことができる。例えば、レンズは、より長波長範囲（可視〜ＮＩＲ）での分散によって引き起こされる影響を最小にするように配置される。
【００３５】
ビームスプリッタ２０８は、３Ｄスタック構造を透過するためのより長波長を反射および通過させるためのいずれの好適な材料によってコーティングされていても、形成されていてもよい。ＮＩＲ範囲の光による作業のための材料の例として、最も一般的な光学ガラス材料、例えば、ＢＫ７または溶融シリカなどが挙げられる。対物レンズ２１０は、欠陥検出に用いられる全波長について好ましくは最適化される。例えば、対物２１０は、レンズコーティング、および色収差の補正のための配置を含めた構成を有する。代替の実施形態において、対物レンズ２１０は、全ての反射対物もしくは屈折、または組み合わせ（反射屈折）構成であってよい。
【００３６】
照明アパーチャモジュール２０６および出力アパーチャモジュール２１６は、議論を容易にするために、それぞれ、単一のアパーチャとして示されている。しかし、各アパーチャモジュールは、単一のピンホール／スリット、ピンホールアレイ、スリットアレイなどであってよい。例としてのアパーチャモジュールとして、固定されたピンホール／スリットアレイ、回転ニポウディスク、プログラム可能な空間光変調器（ＳＬＭ）などが挙げられる。種々のタイプの共焦点システムが、本明細書において企図されている。例としての共焦点システムとして、顕微鏡共焦点レーザー走査顕微鏡、スピニングディスク（ニポウディスク）共焦点顕微鏡、およびプログラム可能なアレイ顕微鏡（ＰＡＭ）が挙げられる。
【００３７】
各アパーチャまたはスリットは、より長波長に透明であるホール／スリット成形材料、または不透明なマスク材料におけるホール／スリット開口部から形成され得る。マルチホール／スリットアパーチャモジュールは、複数のスポットをサンプルに方向付けると同時にサンプルの異なる領域および／または深さの複数のスポット画像を検出するのに用いられ得る。
【００３８】
アパーチャモジュール２０６および２１６のアパーチャ／スリットは、各々が放射線の回折限界以下であるサイズを有するように寸法付けられる。アパーチャは、回折限界の少なくとも数倍だけ互いから離されて、迷放射線の発生およびスポット間のクロストークを最小にすることができる。一例において、開口数（ＮＡ）が０．９０μｍの照明レンズについての約７００ｎｍの波長の光の回折限界は約０．８０μｍであり、その結果、直径が０．６０μｍの丸いピンホールが、（対物レンズ２１０の倍率について調整されている）かかるレンズに、適当に小さなアパーチャを付与するようになる。検出器はまた、それぞれが、ピンホール面積以下の面積において光を検出するようなサイズにされたセンサを好ましくは含む。ピンホールおよびセンサは、クロストークを最小にするように、５μｍの距離だけ離れることもできる。
【００３９】
図２に戻り、検査システム２００は、例えば方向Ｄの、サンプル２１６に対する焦点スポットの深さ位置を動かすための位置調整機構２８０を含むこともできる。すなわち、位置調整機構２８０は、サンプルの多層型スタック内で焦点スポットの焦点深さを制御することができる。例えば、位置調整機構は、焦点スポットがサンプルスタック２１６の異なる深さを貫通するようにサンプル２１６を動かすステージ（標識せず）に連結されていてよい。代替的または付加的には、光学系が、サンプルに対して焦点スポットを動かすように位置調整機構によって動かされてよい。それぞれ同時に発生する焦点スポットについての異なる深さは、サンプルに対してアパーチャアレイ（および対応する出力アパーチャアレイ）を傾斜させることによって、またはアパーチャモジュールに対してサンプルを傾斜させることによって達成されてもよい。
【００４０】
いくつかのアパーチャモジュール配置および構成、ならびに共焦点システム構成は、Kerstensらに１９９３年９月２８日に発行された米国特許第５，２４８，８７６号にさらに記載されており、この特許は、本発明の技術を実施するように構成され得る種々の異なる共焦点システムの目的で参照により本明細書に組み込まれる。
【００４１】
共焦点検査システム２００は、サンプルの表面に平行な焦点面を横切って焦点スポットを走査するための１つ以上の走査機構を含んでいてもよい。単一のアパーチャの実施において、走査モジュール（例えば、ガルバニックミラーのセット）が、焦点面において焦点スポットを走査および検出するように用いられてよい。別の実施形態において、各アパーチャモジュールは、焦点面を横切って走査および検出される焦点スポットを生ずる移動アパーチャを付与するようにプログラムされたＳＬＭの形態である。ＳＬＭは、例えばラスター、スパイラルなどのいずれの走査パターンを付与するようにプログラムされていてもよい。代替の実施形態において、各アパーチャモジュールは、焦点面において焦点スポットを回転および検出するための移動アパーチャを付与するようにプログラムされた回転アパーチャディスクの形態である。
【００４２】
１つ以上の位置調整機構は、検査システムの他の構成要素、例えば、アパーチャモジュール、照明または集光ミラー、波長フィルタ、偏光子などを動かすように構成されていてもよい。具体的な例によると、１つ以上のモータ機構は、それぞれ、スクリュードライブおよびステッパモータ、フィードバック位置を有するリニアドライブ、またはバンドアクチュエータおよびステッパモータから形成されていてよい。
【００４３】
１つ以上の焦点スポットから出力光を受信し、受信した出力光の特性（例えば、強度）に基づいて画像または信号を付与するために、いずれの好適な検出器タイプまたは数の検出素子を用いてもよい。例によると、検出器２１８は、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）もしくはＴＤＩ（時間遅延積分）検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、または他のセンサ（またはセンサアレイ）の形態であってよい。一実施形態において、検出器は、非焦合光の検出を最小にしながら、ほぼ放射線の回折限界のサイズでもあるまたは該回折限界よりも小さくもある領域で放射線を検知して、焦合された放射線を効率的に検知する、孤立点検出器のアレイである。
【００４４】
システムはまた、システムの種々の構成要素を制御し、検出器２１８からの検出された信号または画像を受信および分析するための１つ以上のコントローラまたはコンピュータシステムモジュール、例えば、２９０も含む。例えば、コントローラは、照明源の選択的活性化、照明または出力アパーチャの設定、波長帯、フォーカスオフセットの設定、偏光の設定などを制御することができる。
【００４５】
加えて、検出器によって捕捉される信号は、各センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換して処理するように構成されたアナログデジタル変換器を有する信号処理デバイスを含んでいてよいコントローラ２９０によって処理され得る。コントローラ２９０は、検知された光線の強度、位相、および／または他の特性を分析するように構成されていてよい。
【００４６】
このまたはいずれの他の共焦点システムが、３Ｄスタック、例えば３ＤまたはＶＮＡＮＤメモリ構造に埋め込まれた検出された欠陥を見出すまたはレビューするために用いられてもよい。本発明の検査装置を用いて検査または画像化され得る他のタイプのスタック構造として、ソーラーパネル構造、光学ディスクなどが挙げられる。
【００４７】
図３Ａは、本発明の実施形態による検査プロセス３００を示すフローチャートである。最初に、操作３０１において、可視およびＮＩＲの間の波長範囲を有する照明光を生成することができる。次いで、操作３０２において、照明光を、３Ｄスタック内の第１深さで焦点スポットを走査するように方向付けてよい。例えば、焦点スポットを、特定の焦点深さでサンプルの一部を横切って走査する。代替的には、複数のスポットを、同じまたは異なる深さで同時に走査することができる。
【００４８】
次いで、操作３０４において、走査された焦点スポットに応答して３Ｄスタックから反射または散乱された焦点内出力光を検出することができる。代替的には、複数の焦合されたスポットからの出力光を、サンプルにおいて複数のスポットに方向付けるとき検出することができる。操作３０６において、検出された焦点内出力光に基づいて、この焦点深さにおけるサンプルの画像を生成することもできる。複数のスポットを、サンプルを横切って走査するとき、これらの複数のスポットから検出された出力光を用いて、走査されたサンプル深さの画像を生成することができる。複数のスポットを、サンプルの異なる深さにおいて同時に走査するとき、異なる深さに対応した異なる画像を、異なるスポットについて個々に生成することができる。
【００４９】
次いで、操作３０８において、これが、走査される最終深さであるか否かを判断することができる。例えば、走査される３Ｄスタックの深さが既知であり、焦点深さを、３Ｄスタックの上面から３Ｄスタックの底面まで増分することができる。底面に到達したら、走査が完了する。加えて、複数の３Ｄスタック構造を、それぞれ、複数の焦点深さで走査してよく、３Ｄスタック構造の各々の深さを漸増的に走査したら、走査が完了する。走査が完了しないときには、次の焦点深さにおいて１つ以上の焦点スポットを走査および検出して、操作３０２、３０４、および３０６を繰り返すことによって種々の深さで対応する検出画像を生成することができる。
【００５０】
全ての所望の深さにおける走査が完了したら、操作３１０において、１つ以上の欠陥の位置決めをすることができ、各欠陥の深さを、異なる焦点深さで得た画像に基づいて決定することができる。一実施形態において、最初に欠陥を見出すために、いずれの好適な検査分析プロセスを実施してもよい。別の非共焦点検査ツールを用いて欠陥を検出してもよい。代替的には、共焦点ツールを用いて、各焦点深さからの画像に基づいて欠陥を見出すことができる。例えば、セル対セル、ダイ対ダイ、またはダイ対データベースの比較を、各試験および参照画像間で行うことができる。例えば、欠陥は、特定の深さにおいて、別のダイ、セルから得られる、または設計データベースからシミュレーションされる、同じ深さの別の参照画像領域とは異なる画像化領域で検出されてもよい。
【００５１】
欠陥を見出したら、欠陥の深さを、かかる欠陥について最も明確なコントラストを有する画像と相関させることができる。例えば、欠陥は、サンプル内のかかる欠陥の深さに対応する焦点深さから生成された画像における周囲背景と比較して、最大の輝度（または暗さ）を有する傾向がある。したがって、欠陥について最高輝度レベルを有する画像を生成するのに用いた焦点深さの中心を、欠陥の深さと定義することができる。加えて、欠陥の深さを、欠陥の分類を決定するまたは材料の種類を判別するための参照欠陥のセットからの既知の信号と相関させることができる。例えば、既知の分類および構成を有する参照表面欠陥を用いて、欠陥を分類または材料を判別することができる。
【００５２】
特定のスタック領域の共焦点画像を走査して、欠陥が最も強いピークを有する画像を見出すことができる。画像におけるｘｙ位置を欠陥の画素位置として定義することができる。欠陥の深さを共焦点照明システムの対応するｚ位置によって決定することができる。共焦点照明システムまたはステージに対するサンプルの表面を、ｚまたは焦点位置を通って動いて、より低い強度のピークの表面を見出すことによって、見出すことができる。
【００５３】
図３Ｂは、スタックにおいて特定の深さで埋め込まれた特定の欠陥のスタック深さの関数としての強度のプロットを示す。強度点３５２は、表面の下に約−１．３μｍの深さを与える、共焦点画像内の最高強度ピークに相当する。なお、表面深さ０は、小さな強度ピーク３５４に相当するが、他の深さの殆どが、焦点外であり、比較的低い強度値を有する。このグラフにおいて、強度値は、０〜１．０のスケールであるが、グレースケールレベル（例えば、０〜２５５）などのいずれの好適な測定基準でもプロットされ得る。表面を除いて、複数の深さで繰り返される規則的なウェハパターンからの信号は、欠陥はないがウェハ上の他の同様の領域からの、特定の深さにおける共焦点画像を用いることによって、図３Ｂのグラフから除去されている。
【００５４】
図３Ａに戻って参照すると、次いで、各欠陥をその対応する深さでレビューした後、操作３１２において、サンプルが検査をパスしたか否かを決定することができる。例えば、欠陥が、歩留まり制限欠陥であるのか、または単に邪魔なタイプの欠陥であるのかを決定することができる。また、欠陥が修復可能であるか否かを決定することもできる。サンプルがパスしていないとき、操作３１４において、プロセスまたはサンプルを変更することができる。プロセスを変更することに加えて、サンプルを廃棄してもよい。
【００５５】
図４は、代替の実施形態による、サブバンドフィルタを含む共焦点検査システム４００の図表示である。このシステムは、特定の材料およびスタックのタイプについて感度を増加させるように構成することができる調節可能または選択可能な分光フィルタ４０４を加えた、図２のシステムと類似するものである。分光フィルタを用いることで、照明ビームのスペクトルをさらに動的に定義することができる。
【００５６】
１つ以上の分光サブバンドフィルタを照明ビームの照明瞳に置いて、異なるサブバンドの波長範囲を達成することができる。示すように、分光サブバンドフィルタ４０４が、対物レンズ２１０とコリメータレンズ４０２との間に置かれている。しかし、システムは、分光サブバンドフィルタが位置付けられていてよい照明瞳を形成するためのいずれの数およびタイプのレンズを含んでいてもよい。
【００５７】
本明細書に記載の共焦点技術は、埋没した欠陥から検出された光が、試料が異なる短波長または長波長で照射されたときにそれぞれ長波長または短波長にある、他の技術、例えば蛍光および多光子検出と組み合わされてよい。
【００５８】
図５は、本発明の具体的な実施による組み合わせ検査システム５００の図表示である。示すように、システム５００は、照明光５０３を生成する広帯域光源（例えば、Ｘｅアークランプ５０２）を含む。検査システムは、広帯域光源の他に、いずれの好適な数およびタイプの追加の光源を含んでいてもよい。
【００５９】
照明光５０３は、次いで、レンズ５０４によってコリメートされてよい。コリメートされた光は、次いで、最大範囲を超えてもしくは最小範囲下で波長を取り除くおよび／または照明を偏光させるように構成されていてよい１つ以上の場合によるフィルタまたは偏光子（例えば、５０５ａおよび５０５ｂ）によって受信されてよい。照明光は、欠陥検査／レビュープロセスにおける使用のための異なる波長帯を通過する波長バイパスフィルタ５０６ａおよび５０６ｂによって受信されてよい。システム５００は、２つの異なる経路に沿って２つ以上の異なる波長帯を通過する（または反射する）ためのいずれの好適な光学要素を含んでいてもよい。図示したシステムにおいて、第１分光フィルタ５０６ａは、第１波長帯で第１照明ビーム５０３ａを反射し、他の波長の光を第２フィルタ５０６ｂに通すように配置されている。同様に、第２フィルタ５０６ｂは、第２波長帯で第２照明ビーム５０３ｂを反射するように配置されている。異なる分光帯を得るために、透過フィルタを含めた、いずれの好適な数の分光フィルタが用いられてもよい。
【００６０】
バイパスフィルタは、示されているダイクロイックビームスプリッタ５０６ａおよび５０６ｂなどいずれの好適な形態で実施されてもよい。例えば、光の波長に応じて光を選択的に反射または透過する、ダイクロイック光学コーティングを有するダイクロイックプリズムが、照明ビームを２つの別個の波長経路に分けるためにシステム５００において利用されてよい。
【００６１】
次いで、異なる二波長の２つの照明ビーム５０３ａおよび５０３ｂが、それぞれのビームスプリッタ５１６ａおよび５１６ｂを通過し、それぞれのアパーチャモジュール５１０ａおよび５１０ｂを通ってレンズ５０８ａおよび５０８ｂを介して焦合され、次いで、レンズ５１２ａおよび５１２ｂによってコリメートされる。次いで２つの照明ビームがミラー５１４ａおよび５１４ｂによって再び合わされて、レンズ２１０を介して多層サンプル２１６の特定の深さで焦合される。
【００６２】
次いで、合わされた出力ビームが、ダイクロイックミラー５１４ａおよび５１４ｂによって、それぞれの波長帯に分割される。次いで、２つの異なる波長帯における各出力ビームが、出力ビーム光学システム（例えば、レンズ５１２ａおよび５１２ｂ、５０８ａおよび５０８ｂを通って方向付けられ、ビームスプリッタ５１０ａおよび５１０ｂから検出器５１７ａおよび５１７ｂ上に反射される。
【００６３】
追加の分光フィルタは、２つのスペクトル経路の各々に置かれ、各ビームのスペクトルをさらに定義するのに用いられ得る。例えば、１つ以上の追加の分光フィルタが、捕捉されることが意図される欠陥の各経路の感度を最適化するのにさらに用いられ得る。別個の偏光フィルタが、各波長範囲の検査感度をさらに最適化するために各分光経路において位置調整されてもよい。複数の波長帯を得るためのさらなる実施形態は、Steven R.Langeによって２０１３年１１月１２日に提出された米国出願第１４／０７８，２７１号にさらに記載されており、この出願は、本発明のある特定の実施形態の共焦点特徴および技術と組み合わされ得る検査ツールの特徴および技術を記載する目的で参照により本明細書に組み込まれる。
【００６４】
一般に、各検査波長範囲は、そのサブバンド、照明および収集瞳のアパーチャ形状、照明および収集経路の偏光、倍率、画素サイズまたはこれらの任意の組み合わせの最適化に基づいて選択されてよい。
【００６５】
３Ｄスタックの検査で、異なる波長帯の通過範囲は、埋没した３Ｄ欠陥タイプおよび／または３Ｄ構造の材料についての検査感度を最適化するように約７００ｎｍと９５０ｎｍとの間で選択されてよい。例えば、２つの長波長範囲は、各々５０ｎｍ以下の幅を有する２つの狭いサブバンドの形態をとることができる。より短波長範囲、例えば４００ｎｍ未満が、より長波長範囲と併せて、表面欠陥を検査するのに用いられてもよい。一実施形態において、いずれの好適な数の波長範囲が、ＮＩＲ範囲を通って深紫外（ＤＵＶ）またはＵＶ範囲間で選択されてもよい。
【００６６】
偏光設定が、各波長範囲（またはサブバンド）に適用されてもよい。例えば、水平偏光が、選択された、より長波長のサブバンドについて選択されてもよい。偏光設定は、いずれの好適な検査パラメータ、例えば欠陥タイプ、サンプル構成、波長範囲またはサブバンド選択などに基づいて適用されてもよい。
【００６７】
図６は、本発明の実施形態による、欠陥を検査およびレビューするためのシステム６００の図表示である。示すように、システムは、任意のタイプの検査モードを用いて欠陥を見出すためのインスペクタシステム６０４を含んでいてよく、共焦点モードを含む必要はない。システム６００は、インスペクタ６０４によって３Ｄスタック構造において見出される欠陥をレビューするための共焦点レビューシステム６０２を含んでいてもよい。システム６００は、サンプル、例えばウェハをインスペクタ６０４からレビューステーション６０２に動かすためのサンプルハンドリングシステム６０６を含んでいてもよい。
【００６８】
図７は、本発明の代替の実施形態による検査およびレビュープロセス７００を示すフローチャートである。この組み合わせプロセス７００は、別個の検査およびレビューツールまたは組み合わせシステム、例えば図６のシステムを用いて実施され得る。最初に、操作７０１において、検査ツール（またはモジュール）を用いて、多層内にあり深さが未知である欠陥を含めた欠陥についてサンプルを検査することができる。例えば、非共焦点検査ツールを用いて、欠陥と、深さ位置ではないがその全体のＸＹ位置とを見出すことができる。
【００６９】
欠陥を見出した後、次いで、操作７０２において、サンプルを共焦点レビューステーション（またはモジュール）にロードすることができる。次いで、操作７０４において、レビュー用に最初の欠陥を選択することができる。例えば、既知の３Ｄスタック領域における欠陥を、レビュー用に選択することができる。
【００７０】
次いで、操作７０６において、共焦点ステーションを用いて、画像からの焦点外光を抑制しながら複数の焦点深さにおける現欠陥の複数の画像を得ることができる。すなわち、欠陥領域の焦点内画像を得る。欠陥深さに相当する一画像は、他の画像よりも明確なコントラストを有する。したがって、操作７０８において、レビューステーションの共焦点画像に基づいて現欠陥の深さを得ることができる。
【００７１】
次いで、操作７１０において、これがレビューする最後の欠陥であるか否かを決定することができる。例えば、３Ｄスタックにおける全ての欠陥をレビューすることができる。当然ながら、インスペクタツールによって付与される画像に基づいて、他のタイプの欠陥をレビューすることもできる。最後の欠陥をレビューした後、次いで、操作７１２において、サンプルが検査をパスしたか否かを決定することができる。例えば、欠陥が、歩留まり制限欠陥であるのか、または単に邪魔なタイプの欠陥であるのかを決定する。また、欠陥が修復可能であるか否かを決定することもできる。サンプルがパスしていないとき、操作７１４において、プロセスまたはサンプルを変更することができる。プロセスを変更することに加えて、サンプルを廃棄してもよい。
【００７２】
本発明のある特定の実施形態は、３Ｄスタック構造に埋め込まれた欠陥の位置を見出すための高い精度を可能にする。加えて、他の高解像度の検査方法ではさもなければ見ることができないいくつかの埋め込まれた欠陥も、本発明のある特定の技術を用いて見出すことができる。いくつかの実施形態は、感度の改善を可能にすることができる。
【００７３】
欠陥の深さを得たら、この情報を用いて、例えば、偏光または多波長の選択（例えば、レシピのセットアップおよび後のＶＥＮＮ分析）を通して、ある特定の深さまたは深さ範囲で欠陥に多かれ少なかれ感受性である非共焦点検査ツールの構成を特定することができる。かかる有用な適用の例は、上記で参照した米国出願第１４／０７８，２７１号にさらに記載されている。
【００７４】
上記システムのいずれもが、本明細書にさらに記載されているように、得られる試験画像および他の検査特性を表示するためのユーザーインターフェース（例えば、コンピュータ画面上）を付与するように（例えば、プログラミング命令によって）構成されているコントローラを含んでいてもよい。コントローラはまた、各検出器によって生成された画像または信号を受信し、得られた画像または信号を分析して、欠陥がサンプル上に存在するか否かを決定し、サンプルに存在する欠陥を特徴付け、またはさもなければサンプルを特徴付けるように構成されていてもよい。
【００７５】
コントローラは、ソフトウェアおよびハードウェアのいずれの好適な組み合わせであってもよい。例えば、コントローラは、入力／出力ポートに接続されたプロセッサと、適切なバスまたは他の通信機構を介した１つ以上のメモリとを含んでいてよい。プロセッサおよびメモリは、本発明の方法の実施形態の命令を実施するようにプログラムされていてよい。コントローラは、ユーザー入力を付与するための、例えば焦点深さを変更するための、検出結果データまたは画像を見るための、検査ツールレシピをセットアップするための１つ以上の入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、ジョイスティック）を含んでいてもよい。
【００７６】
かかる情報およびプログラム命令は、特別に構成されたコンピュータシステムにおいて実行され得るため、かかるシステムは、コンピュータ読み取り可能媒体に格納され得る本明細書に記載の種々の操作を実施するためのプログラム命令／コンピュータコードを含む。機械読み取り可能媒体の例として、限定されないが、磁気媒体、例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、および磁気テープ；光学媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭディスク；磁気光学媒体、例えば、光学ディスク；ならびにプログラム命令を格納および実施するように特別に構成されているハードウェアデバイス、例えば読み取り専用メモリデバイス（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が挙げられる。プログラム命令の例として、例えばコンパイラによって作成される機械コード、およびインタープリタを用いてコンピュータによって実行され得る、より高レベルのコードを含むファイルの両方が挙げられる。
【００７７】
共焦点検査／レビューツールの光学レイアウトは、上記のものと異なっていてよい。例えば、対物レンズは、伝送コーティングが特定の選択された波長帯またはサブバンドについて最適化され、かつ各波長帯にわたる収差が最小化されている限り、多くの可能性のあるレイアウトの１つであり得る。
【００７８】
本発明のある特定の実施形態は、可視〜ＮＩＲの波長で少なくとも１つの光路を発生させる検査システムを提供する。システムは、各照明および収集経路における場合による偏光のための構成要素、場合による分光サブバンドフィルタ、ならびに３Ｄウェハ構造の検査のための照明および収集経路における場合によるアパーチャ形を含むこともできる。
【００７９】
サンプルに照明ビームを方向付け、サンプルから生じる出力ビームを検出器に方向付けるのに、いずれの好適なレンズ配置を用いてもよい。システムの照明および収集光学要素は、反射性であっても透過性であってもよい。出力ビームは、サンプルから反射または散乱されても、サンプルを通って透過されてもよい。
【００８０】
検査システムの上記詳細な説明および図が、システムの具体的な構成要素を限定すると解釈されてはならないこと、ならびにシステムが多くの他の形態に具現化され得ることが理解されるべきである。例えば、検査または測定ツールは、欠陥を検出するためにおよび／またはレチクルもしくはウェハの特徴の厳密な局面を決定するために配置されたいずれの数の公知の画像または計測ツールからのいずれの好適な特徴を有していてもよいことが企図される。例によると、検査または測定ツールは、明視野画像化顕微鏡、暗視野画像化顕微鏡、全天画像化顕微鏡、位相差顕微鏡、偏光差顕微鏡、およびコヒーレンスプローブ顕微鏡に適合され得る。また、対象の画像を取り込むために単一および複数の画像法が用いられてよいことも企図される。これらの方法として、例えば、シングルグラブ、ダブルグラブ、シングルグラブコヒーレンスプローブ顕微鏡（ＣＰＭ）およびダブルグラブＣＰＭ法が挙げられる。非限定的な光学的方法、例えば散乱計測法は、検査または計測装置の一部を形成するとも企図され得る。
【００８１】
以上の発明は、理解の明確さの目的でいくぶん詳細に記載されているが、添付の特許請求の範囲内である特定の変更および修飾が実施され得ることが明らかである。本発明のプロセス、システム、および装置を実施する多くの代替の方法が存在することに注意されるべきである。例えば、欠陥検出特性データは、透過された、反射された、または組み合わせの出力ビームから得られ得る。加えて、共焦点システムは、欠陥の深さを決定するために、他の波長範囲で、可視からＮＩＲの他に、例えば可視、紫外または深紫外波長範囲で用いられ得る。したがって、本実施形態は、例示的であって制限的ではないとみなされるべきであり、本発明は、本明細書に与えられている詳細に限定されるものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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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５】
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【図６】
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【図７】
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