(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハの検査方法であって、
Ｒ−シータ型ステージ上に配置された移動するウェーハに照射野で照射し、
前記移動するウェーハから光を集光し、
回転式走査中にＴＤＩから第１の画像ストリームを受け取り、前記第１の画像ストリームを、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分遅延させ、
第１の遅延画像ストリームを積分して第１のウェーハ画像を生成することを含み、
時間遅延積分デバイスは、時間遅延積分デバイスの長寸法の一部に対応する１つ以上の読み出し素子を備え、１つ以上の読み出し素子それぞれが１つのクロックに関連付けられ、１つ以上の読み出し素子の第１の読み出し素子は前記第１の画像ストリームと関連づけられ、
前記第１の読み出し素子と関連付けられた第１のクロック信号は、線速度の不均衡によって引き起こされたぶれを低減するように構成される検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記移動するウェーハに照射することは、前記移動するウェーハに傾斜をもって照射することを含み、
集光することは、非散乱光子を除外することを含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の画像ストリームを強調することをさらに含み、前記第１の画像ストリームは高い感度を要する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
集光された光を第２の画像ストリームに分岐し、
前記第２の画像ストリームを時間遅延積分電荷結合素子で受け取り、
前記第２の遅延した画像ストリームを積分して第２のウェーハ画像を生成することを含み、
前記第２の画像ストリームに関連する第２のクロック信号は、線速度の不均衡によって引き起こされたぶれを低減するように構成される方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、さらに、前記第１の画像ストリームと前記第２の画像ストリームのうち少なくとも１つを、独立したインテンシファイアまたは電子衝撃デバイスのいずれかで強化することを含む方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法であって、さらに、前記第１の画像ストリームと前記第２の画像ストリームのうち少なくとも１つを解析して、前記移動するウェーハにおける欠陥を検出することを含む方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法であって、前記第１の画像ストリームと前記第２の画像ストリームは、同じ時間遅延積分電荷結合素子の別個の部分で受け取られる方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、さらに、前記第２の画像を反転させることを含み、前記第１の画像ストリームはウェーハ移動の第１の方向に対応し、前記第２の画像ストリームは反対方向に対応する方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、狭照射野の強度を、前記移動するウェーハの回転軸線からのＴＤＩの距離に基づいて調節することを含む方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のクロック信号は、回転サイクルの異なる部分の間の前記移動するウェーハに対する時間遅延積分電荷結合素子の線速度不均衡に対応する、変動する周波数を含む方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記移動するウェーハに照射することは、少なくとも１つの回折光学素子または２つ以上のオーバーラップするガウススポットによってトップハット照射パターンを生成することを含む方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記照射野はフラットトッププロファイルを備える方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記照射野はガウスプロファイルを備える方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記照射野はスーパーガウスプロファイルを備える方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、前記移動するウェーハはパターンなしである方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の方法であって、前記移動するウェーハはパターン付きである方法。
【請求項１７】
ウェーハ検査装置であって、
移動するウェーハのフィールドを照射するように構成された照射源を含む照射システムと、
前記移動するウェーハから集光するように構成された１つ以上のレンズを含む画像収集装置と、
集光された光を第１の画像ストリームと第２の画像ストリームに分岐するように構成されたビームスプリッタと、
前記第１の画像ストリームを受け取って、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分だけ前記第１の画像ストリームを遅延させるように構成された第１の時間遅延積分センサであって、前記第１の画像ストリームに関連し、前記時間遅延積分センサの長寸法の一部に対応し、線速度の不均衡によって引き起こされたぶれを低減するように構成されたクロックに関連する少なくとも１つの読み出し素子を含む、第１の時間遅延積分センサと、
前記第２の画像ストリームを受け取って、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分だけ前記第２の画像ストリームを遅延させるように構成された第２の時間遅延積分センサと、
前記第１の遅延画像ストリームから第１のウェーハ画像を生成し、前記第２の遅延画像ストリームから第２のウェーハ画像を生成するように構成された画像処理コンピュータを備える検査装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記照射システムは前記移動するウェーハに傾斜をもって照射するように構成され、前記画像収集装置の前記１つ以上のレンズは、非散乱光子を除外するように構成される装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、前記照射システムの前記照射源は１つ以上のレーザを備える装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、前記１つ以上のレーザそれぞれは、別々の波長で稼動するように構成される装置。
【請求項２１】
請求項１８に記載の装置であって、前記照射システムは、前記移動するウェーハを６０°から８５°の間の角度で照射するように構成される装置。
【請求項２２】
請求項１７に記載の装置であって、前記画像収集装置は屈折型収集システムを備える装置。
【請求項２３】
請求項１７に記載の装置であって、前記画像収集装置は反射屈折型収集システムである装置。
【請求項２４】
請求項１７に記載の装置であって、さらに、１つ以上のインテンシファイアを備え、前記１つ以上のインテンシファイアそれぞれは、前記第１の画像ストリームと前記第２の画像ストリームのうち１つ以上を強調するように構成される装置。
【請求項２５】
請求項１７に記載の装置であって、前記照射システムは、前記狭照射野の強度を、前記移動するウェーハの回転軸線からのＴＤＩの距離に基づいて調節するように構成される装置。
【請求項２６】
請求項１７に記載の装置であって、前記照射システムは、出射された光の偏光を制御するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１７に記載の装置であって、前記画像収集装置は前記集光を偏光に基づいてフィルタリングするように構成される装置。
【請求項２８】
請求項１７に記載の装置であって、前記第１の時間遅延積分センサは第１の倍率に関連する装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、前記第２の時間遅延積分センサは第２の倍率に関連する装置。
【請求項３０】
請求項１７に記載の装置であって、前記移動するウェーハはパターンなしである装置。
【請求項３１】
請求項１７に記載の装置であって、前記移動するウェーハはパターン付きである装置。
【請求項３２】
ウェーハイメージングデバイスであって、
移動するウェーハを照射する照射手段と、
前記移動するウェーハからの散乱光を収集する１つ以上のレンズを含む画像収集装置と、
前記収集された散乱光を第１の画像ストリームと第２の画像ストリームに分岐するビームスプリット手段と、
前記第１の画像ストリームを受け取って、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分だけ前記第１の画像ストリームを遅延させる第１の時間遅延イメージング手段であって、前記第１の画像ストリームに関連し、前記時間遅延積分センサの長寸法の一部に対応し、線速度の不均衡によって引き起こされたぶれを低減するように構成されたクロックに関連する少なくとも１つの読み出し素子を含む、第１の時間遅延イメージング手段と、
前記第２の画像ストリームを受け取って、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分だけ前記第２の画像ストリームを遅延させる第２の時間遅延イメージング手段と、
前記第１の遅延画像ストリームに基づいて第１のウェーハ画像を生成し、前記第２の遅延画像ストリームに基づいて第２のウェーハ画像を生成する画像処理手段と、
を備えるデバイス。
【請求項３３】
請求項３２に記載のデバイスであって、
前記照射手段は、前記移動するウェーハに傾斜をもって照射するように構成され、
前記画像収集装置は、非散乱光子を除外するように構成されるデバイス。
【請求項３４】
請求項３２に記載のデバイスであって、さらに、前記第１の画像ストリームを強調する強調手段を含むデバイス。
【請求項３５】
請求項３２に記載のデバイスであって、
前記ビームスプリット手段はさらに、収集された散乱光を第３の画像ストリームに分岐するように構成され、
前記第１の時間遅延イメージング手段はさらに、前記第３の画像ストリームを受け取って、前記第３の画像ストリームを、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分だけ遅延させるように構成され、
前記画像処理手段はさらに、前記第３の画像ストリームに基づいて第３の画像を生成するように構成されるデバイス。
【請求項３６】
請求項３５に記載のデバイスであって、さらに、前記第１の画像ストリーム、前記第２の画像ストリームおよび前記第３の画像ストリームのうち１つ以上を受け取り解析して、前記移動するウェーハにおける欠陥を検出するように構成された処理素子を備えるデバイス。
【請求項３７】
請求項３５に記載のデバイスであって、前記ビームスプリット手段はさらに、前記収集された散乱光を第４の画像ストリームに分岐するように構成されるデバイス。
【請求項３８】
請求項３７に記載のデバイスであって、前記ビームスプリット手段はさらに、前記収集された散乱光を第５の画像ストリームに分岐するように構成されるデバイス。
【請求項３９】
請求項３８に記載のデバイスであって、前記ビームスプリット手段はさらに、前記収集された散乱光を第６の画像ストリームに分岐するように構成されるデバイス。
【請求項４０】
請求項３２に記載のデバイスであって、前記照射手段は、狭照射野の強度を、ＴＤＩの、前記移動するウェーハの回転軸線からの距離に基づいて調節するデバイス。
【請求項４１】
半導体ウェーハの検査方法であって、  
Ｒ−シータ型ステージ上に配置された移動するウェーハに照射野で照射し、
前記移動するウェーハから光を集光し、
回転式走査中に時間遅延積分センサから第１の画像ストリームを受け取り、前記第１の画像ストリームを、前記移動するウェーハの線速度に対応する期間分遅延させ、
第１の遅延画像ストリームを積分して第１のウェーハ画像を生成することを含み、
前記時間遅延積分センサは、積分方向にビニングされ、
前記時間遅延積分センサは、時間遅延積分デバイスの長寸法の一部に対応する１つ以上の読み出し素子を備え、１つ以上の読み出し素子それぞれが１つのクロックに関連付けられ、１つ以上の読み出し素子の第１の読み出し素子は前記第１の画像ストリームと関連づけられ、
前記第１の読み出し素子と関連付けられた第１のクロック信号は、線速度の不均衡によって引き起こされたぶれを低減するように構成される検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に半導体ウェーハ向けの検査システムを対象とし、特に、時間遅延積分（ＴＤＩ）センサを備えた検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
時間遅延積分（ＴＤＩ）は、移動する二次元オブジェクトの連続画像を生成するイメージングプロセスである。ＴＤＩシステムにおいて、画像光子はピクセルのアレイで光電荷に変換される。オブジェクトを移動させると、光電荷は、移動の軸線に対して平行に、センサを下ってピクセルからピクセルにシフトする。光電荷シフトレートをオブジェクトの速度と同期化することにより、ＴＤＩは、移動するオブジェクト上の固定位置での信号強度を積分して画像を生成できる。総積分時間は、画像運動速度を変更し、移動の方向にピクセルをより多く／より少なく提供することによって調整され得る。
【０００３】
ＴＤＩ検査システムは、ウェーハ、マスクおよび／またはレチクルを検査するために用いられ得る。従来型ＴＤＩセンサは、グリッドとして形成された大きなアレイの光センサ素子（電荷結合素子（ＣＣＤ））を含む。例えば、従来型ＴＤＩセンサは、光センサ素子の１０２４×１２８アレイで形成され得る。従来型ＴＤＩセンサを用いて提供され得るよりも高い感度を達成するために、複数のＴＤＩピクセルは、サブピクセルオフセットパターンに配置され得る。センサをインタリーブすることは、ＴＤＩ検査システムの解像度とアンチエイリアシング能力を有益に高めることができる。
【０００４】
ますます微小化する技術ノードにおいて、画像が高解像度で著しく拡大され、それにより欠陥検出を助長することが望ましい。同時に、検査対象のウェーハ／マスク／レチクルの複雑さが増しているにもかかわらず、より迅速な検査が要求されている。これらの目標を達成するために、ＴＤＩセンサアレイのサイズが拡大してきた。
【０００５】
先端半導体製造プロセスは、より微小なパーティクルに対する感度を要求する。現行のツールは、異常なパーティクル等の欠陥から散乱した光子を検出し、「欠陥」光子をノイズから区別するという原理に基づいて動作する。ノイズ源は、ウェーハ表面および空気によって散乱された「ノイズ」光子と、センサおよびエレクトロニクスによって信号に付加されるハードウェアノイズを含む。欠陥によって散乱される光子が多くなるほど、欠陥を検出するためのノイズと容易さが減少する。
【０００６】
しかしながら、球形のパーティクルによって散乱された光子の個数は、その直径の６乗に比例する。同じ照射で、１２ｎｍのパーティクルは、２４ｎｍのパーティクルの約６４分の一の光子を散乱する。熱損傷閾値があり、閾値を超えると照射光子が表面を損傷し始めるため、照射光子の個数を増やすことは選択肢とはならない。
【０００７】
既存のスポット走査技術は検査感度の限界に達している。パターン付きアプリケーションにおける技術は、特定の実装詳細と技術上の制約があり、それらは、利用可能なレーザ出力、光学的効率、ノイズ源および、パターン付きおよびパターンなしアプリケーションに必要とされる検査速度を制限するＸＹステージ特定実装等である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１０４４６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
その結果、非常に高解像度でリアルタイムの暗視野ウェーハおよびレチクル検査に適した装置が存在すれば有益であろう。
【００１０】
したがって、本発明は、非常に高解像度でリアルタイムの暗視野ウェーハおよびレチクル検査のための新規の方法および装置を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の少なくとも１つの実施形態において、ウェーハ走査システムは、散乱光を集光するためのイメージング集光光学部品を含む。照射されたウェーハ区域をマルチピクセルセンサ上にイメージングすると、各ピクセルが背景信号の一部を受け取り、欠陥信号はより少数のピクセルにイメージングされ、これらのピクセルに関する信号／背景および信号／ノイズ率を増加させる。スポットサイズが小さくなると、表面によって散乱される光子の個数を、スポットの面積に比例して減少させる。空気散乱も減少する。ＴＤＩを用いて、ウェーハの線形運動の方向にわたり積分された複数の画像信号に基づいてウェーハ画像を生成する。
【００１２】
本発明の少なくとも１つの実施形態において、照射システムはウェーハを光で溢れさせ、スポットを生成するタスクはイメージング集光光学部品に割り当てられる。
【００１３】
上記の一般的な説明と、以下の詳細な説明は両方とも例示的且つ説明的なものに過ぎず、請求項に記載される本発明を限定しないことも理解すべきである。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を説明し、また、一般的な説明と共に、その原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の数々の利点は、添付の図面を参照することにより、当業者によってよりよく理解されるであろう。
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態によるウェーハ検査システムのブロック図である。
【図２Ａ】ＴＤＩデバイスと、対応する信号パターンの図表示である。
【図２Ｂ】ＴＤＩデバイスと、ウェーハの照射パターンの図表示である。
【図３】本発明の一実施形態によるウェーハを走査するシステムのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体ウェーハを照射し検査する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、添付の図面で説明される、開示の主題の詳細に言及する。本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定され、数々の別形態、変更および等価物が包含される。明瞭にするため、実施形態に関連する技術分野で周知の技術的材料に関しては、本明細書を不要に不明瞭にすることを避けるために、詳細に説明していない。
【００１７】
時間遅延積分（ＴＤＩ）のプロセスおよび関連するハードウェアは、米国特許第８，７７２，７３１号、米国特許第８，６２４，９７１号、米国特許第７，９５２，６３３号、米国特許第７，６０９，３０９号および米国特許第７，２２７，９８４号により詳細に説明されている。そのようなプロセスおよびハードウェアはさらに、米国特許出願公開第２０１４０１５８８６４号、米国特許出願公開第２０１４００４３４６３号、米国特許出願公開第２０１３０２７０４４４号、米国特許出願公開第２０１００１８８６５５号、米国特許出願公開第２００６０１０３７２５号、米国特許出願公開第２０１３００１６３４６号および米国特許出願公開第２００４０１７５０２８号にさらに説明されている。全ての米国特許および公開された米国特許出願は、その全体の参照により本明細書に組み込まれる。
【００１８】
本発明の実施形態は、狭視野ＴＤＩ画像取得を可能にする。本発明において、狭視野は、ぶれを低減するために十分な視野アスペクト比として理解されるものとする。本発明の実施形態によるＴＤＩセンサは、狭いチャネル画像ストリームを受け取り、生じた時間遅延画像を単一のウェーハ画像に積分するように構成されてもよい。
【００１９】
本発明の実施形態は、Ｒ−シータ型ステージ上の、照射されたパターンなしウェーハから散乱された光子を収集するための高開口数を有するイメージング集光光学部品を含んでもよい。散乱された光子を収集することは、暗視野欠陥検出を可能にする。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハ検査システムのブロック図が示されている。本発明によるウェーハ検査システムは、レーザ等の少なくとも１つの照射源１００を含む。一実施形態において、照射源１００は、約１５７ｎｍから５３２ｎｍの間で動作する２から５０ワットのモードロックレーザを含んでもよい。照射源１００は、ウェーハ１２２を望ましい角度で照射するように構成された光を生成することで、反射光が、イメージング集光光学部品１０８のシステムによって集光されないことを保証してもよい。望ましい照射パターンを助長するために、光は１つ以上の光学素子を介して遷移してもよく、光学素子は、限定するわけではないが、１つ以上のレンズ、１つ以上のフィルタおよび１つ以上の光学素子１０６等である。一実施形態において、照射源１００は移動するウェーハの狭視野部分に照射するように構成される。照射は、当技術分野で知られる任意の照射プロファイルを含み得ることに留意すべきである。例えば、照射は、限定するわけではないが、フラットトップ照射プロファイル（例えば一次元または二次元）、ガウス照射プロファイル、スーパーガウス照射プロファイルまたは任意の別の適切な照射プロファイルを含み得る。
【００２１】
ウェーハ１２２から散乱した光は、集光した光を無限焦点レンズシステム１１０に方向付けるように構成されたイメージング集光光学部品１０８のシステムによって集光されてもよい。本発明の一実施形態において、イメージング集光光学部品１０８はスポットを解像する。イメージング集光光学部品１０８を活用するために、本発明の実施形態は、単一チャネル光電子増倍管（ＰＭＴ）またはその他の単一チャネル検出器の代わりに、高度に並列化した取得システムを作り出すマルチプルピクセルを備えたＴＤＩＣＣＤセンサを含み得る。
【００２２】
高品質の光学システムにおいて、解像度は回折限界に近いことに留意すべきである。例えば、解像度は、２６６ｎｍ波長の光に関して０．２μｍ未満であり得る。しかしながら、約０．５μｍの実際の解像度で十分であり、スポット走査技術に比べて著しい改善を表すことを認識すべきである。一実施形態において、スポット走査システムの場合、照射スポットは、入射角（１／ｃｏｓ）分伸長した斜めの照射を含み得る。例えば、７０°の入射角の場合、伸長係数は２．９２であり、すなわち、斜めの照射スポットは内在的に入射平面の方向に沿って直角よりも２．９２倍大きく、それが、１μｍよりそれほど大きくない解像度を可能にする。
【００２３】
別の実施形態において、照射スポットは、ウェーハの表面に実質的に直角な角度で当たる垂直入射レーザ照射を含み得る。本明細書において、ウェーハの検査における斜入射照射の利用は一般に、前述でその全体が参照により本明細書に組み込まれた、米国特許出願公開第２０１３００１６３４６号に説明されることに留意すべきである。
【００２４】
別の実施形態において、集光レンズマスクシステム１１２は、集束光を複数のチャネルに分割してＴＤＩ素子１１８に供給する。集光レンズマスクシステム１１２は、５個までのチャネル用のビームスプリッタを含んでもよい。例えば、集光レンズマスクシステム１１２は３個のチャネルを含んでもよい。光センシングは、集光レンズマスクシステム１１２のインテンシファイア１１４または電子衝撃デバイスによって強化されてもよい。
【００２５】
ＴＤＯデータ取得は、連続波および擬似連続波レーザの、高パワーおよび制御された照射強度での使用を可能にすることに留意すべきである。ＴＤＩ幅の選択は、Ｒ−シータ型ステージの運動によって引き起こされる幾何学的ぶれと照射強度との間のトレードオフを含む。別の実施形態において、ＴＤＩクロックの調節を用いて、単一の光学的構成における検査を連続的に変化させてもよい。
【００２６】
一実施形態において、トップハットプロファイルは、光学素子１０６を用いて得られる。別の実施形態において、トップハットプロファイルは、僅かに接線軸に分離されるが、放射軸のスポットサイズの約半分オーバーラップする２以上の狭長ガウススポットで得られてもよい。この点で、ＴＤＩ積分によって実行された合計強度は、ほぼトップハットプロファイルをもたらす。
【００２７】
さらに、本発明の別の実施形態は、複数のスポット照射を含んでもよい。本明細書において、複数のスポット照射は、当技術分野で知られる任意の方式で実行され得ることに留意すべきである。例えば、ウェーハの検査において用いられる多数のスポット、または「マルチパッチ」照射は、前述でその全体が参照により本明細書に組み込まれた、米国特許出願公開第２０１３００１６３４６号に詳細に説明されている。
【００２８】
別の実施形態において、集光レンズマスクシステム１１２は、集束された分岐光の１つ以上のチャネルをインテンシファイア１１４またはセンサリレー１１６に供給してもよい。一実施形態において、インテンシファイア１１４は切り替え式であり、インテンシファイア１１４が低い光レイヤのみに用いられるように、光路から逸らすように動かされてセンサリレー１１６によって置き換えられてもよい。別の実施形態において、非常に粗い膜等の明るいレイヤの場合、インテンシファイア１１４の耐用時間が延長されインテンシファイア１１４の付加的なぶれが回避され得るように、画像はＴＤＩ素子１１８に直接リレーされる。
【００２９】
本明細書において、インテンシファイア１１４とセンサリレー１１６は、例えば５−５０光子／光子の光学利得を提供し得ることに留意すべきである。さらに、インテンシファイア１１４の後のＴＤＩ素子１１８による光センシングは、０．２−１．０の範囲の量子効率を有し得る。一実施形態において、ＴＤＩ素子１１８は、１つ以上のチャネル光学ストリームを受け取るように構成される。一実施形態において、第１のストリームは、ＴＤＩ素子１１８の単一のピクセルまたは限られた個数のピクセルによってサンプリングされる光学解像度を有してもよい。別の実施形態において、第２のストリームは、ＴＤＩ素子１１８の単一のピクセルまたは限られた個数のピクセルによってサンプリングされる光学解像度を有してもよい。別の実施形態において、第１のストリームと第２のストリームは、ＴＤＩ素子１１８の別の個数のピクセルによってサンプリングされる異なる光学解像度を有してもよい。ＴＤＩ素子１１８は、限定はしないが、単一のＴＤＩチップ、別個のＴＤＩチップ、または異なるストリームを受け取る個別のＴＤＩカメラを含み得る。別の実施形態において、第１のストリームと第２のストリームは同じ光学解像度を有してもよい。
【００３０】
一実施形態において、ＴＤＩ素子１１８からの信号は、画像処理コンピュータ１２０に送信されて、信号の別個のストリームから多数のウェーハ画像１２４を生成してもよい。別の実施形態において、画像処理コンピュータ１２０は、検出器からのデータストリームに基づいて１つのウェーハ画像１２４を生成してもよい。いくつかの実施形態において、例えば１０から１００００のうちいずれのピクセル数が用いられてもよく、１００ｋＨｚ−１００Ｍｈｚの間のいずれのラインレート、または所望のウェーハスループットを達成する任意のラインレートが用いられてもよい。本明細書において、上記の数値および範囲は説明のために提供されているに過ぎず、本発明を限定すると解釈されるべきではないことを留意すべきである。
【００３１】
別の実施形態において、高感度の走査の場合、ウェーハ１２２の回転の線速度は約０．１ｍ／ｓに達し得る。別の実施形態において、ウェーハ１２２の回転に関連する線速度は、ウェーハの特定の半径に関する高スループット走査の場合に１００ｍ／ｓに達し得る。例えば＜０．１ｍ／ｓから＞１００ｍ／ｓの線速度が想定される。本明細書において、上記の線速度範囲は説明のために提供されているに過ぎず、本発明を限定すると解釈されるべきではないことを留意すべきである。
【００３２】
本開示の多くはパターンなしウェーハの検査に集中しているが、本明細書において、本発明の原理と種々の実施形態は、パターン付きウェーハの検査に拡張されてもよいことが理解される。パターンなしウェーハの検査に関しては、前述でその全体が参照により本明細書に組み込まれた、米国特許出願公開第２０１３／００１６３４６号に詳細に説明されている。
【００３３】
特定の特性または特性範囲を有する素子が説明されているが、当業者ならば、波長、走査光学系における多くのバリエーションおよび様々な光学特性の素子が可能であることを理解するであろう。例えば、ＴＤＩ素子１１８の場合、ピクセルは、より高いスループットを目指して、積分方向にビニングされてもよい。別の例としては、ＴＤＩ素子１１８の場合、スパイラル走査の半径に沿った線速度ばらつきに適合するために、読み出しクロックは別々の周波数に設定されてもよい。
【００３４】
図２Ａを参照すると、ＴＤＩＣＣＤと、対応する信号パターンの図表示が示されている。例えば、ウェーハ２０２の被照射部分のＴＤＩ走査向けに構成されたＴＤＩ２００が示されている。例えば、ウェーハを選択された角度で照射する（図１に示すように）照射源を有するシステムにおいて、ＴＤＩ２００は、ＴＤＩ２００の垂直軸線が、Ｒ−シータ走査の半径方向に合致し、ＴＤＩ２００の読み出し方向２０８である水平軸線が、ｒ−シータ走査の接線方向に合致するように配向されてもよい。一実施形態において、放射軸に沿った光強度２０６に関連する照射プロファイルは、接線軸に沿った均一な感度と光強度２０４を達成するためにトップハットプロファイルを含む。さらに、光強度２０６に関連する照射プロファイルは、限定するわけではないがガウスプロファイル等の狭幅に拘束されたエネルギープロファイルを提供するために適切な、当技術分野で知られる任意の照射プロファイルを含み得ることに留意すべきである。ウェーハが移動するにつれ、ＴＤＩ２００からの信号の時間遅延積分は、電荷が、移動するウェーハと同じ線速度で転移するように同期化される。一実施形態において、ＴＤＩ２００は約１０２４の垂直ピクセルと１２８の水平ピクセルを含み得る。本明細書において、上記の電荷結合素子のピクセル数は説明のために提供されているに過ぎず、本発明を限定すると解釈されるべきではないことに留意すべきである。
【００３５】
図２Ｂを参照すると、ＴＤＩと、ウェーハの照射パターンの図表示が示されている。一実施形態において、ＴＤＩセンサ２００は回転するウェーハを走査する。別の実施形態において、回転の方向が、ＴＤＩセンサ２００の長さと相まって、ＴＤＩセンサ２００の異なる部分に対するウェーハの線速度における不均衡をもたらす。例えば、回転するウェーハは、ウェーハの中心に最も近いＴＤＩセンサ２００の部分における狭照射野２１２にわたって遅い線速度をもたらし、ウェーハのエッジに最も近いＴＤＩセンサ２００の部分における狭照射野２１２にわたって速い線速度をもたらし得る。
【００３６】
ＴＤＩ積分方向に移動するパーティクルの線速度には、ＴＤＩセンサ２００の長さに沿ったパーティクルの相対位置に依存してばらつきがあるが、時間遅延積分中の電荷積分速度は全野にわたり全般的に一定である。電荷積分速度と比べた線速度の差異は、画像のぶれと欠陥信号の劣化を招く。加えて、ウェーハ上の位置の円弧経路と、時間遅延積分中の電荷積分直線との間の差異も、画像ぶれを招く。例えば、円弧経路２０７によって引き起こされるぶれが支配的になりがちである。
【００３７】
別の実施形態において、ぶれは、ピクセルサイズまたはイメージングシステムの光学解像度と対照して測定されるが、それは光学解像度の部分集合よりも小さいことが好ましい。別の実施形態において、ぶれは、狭照射野２１２で極減されることができるが、それは、ＴＤＩセンサ２００の高い光効率と、Ｒ−シータ走査の高速度を統合して、高感度で高速のウェーハ検査を達成するように働く。別の実施形態において、イメージングシステムは、画像ぶれによって引き起こされた感度の損失を、小さい回転半径により、線速度が遅く、ぶれがきついウェーハの中心に向かって積分時間を長くすることで補償してもよい。
【００３８】
一実施形態において、ＴＤＩセンサ２００は、本明細書において「タップ」とも呼ばれる複数の読み出し素子２１６、２２０を含む。一実施形態において、読み出し素子２１６、２２０それぞれは、ＴＤＩセンサ２００の別々の部分に対応する。別の実施形態において、読み出し素子２１６、２２０それぞれは、あるいは、読み出し素子２１６、２２０それぞれに対応するＴＤＩセンサ２００の部分は、可変クロック信号２１４、２１８によって駆動されてもよい。一実施形態において、各可変クロック信号２１４、２１８は、照射野２１２に対するＴＤＩセンサ２００の線速度がウェーハの回転により変動するにつれ、読み出し素子２１６、２２０への読み出し信号を制御するように構成される。別の実施形態において、ＴＤＩセンサ２００の異なる部分の距離による線速度の差は、第２のクロック信号２１８と比較した第１のクロック信号２１４の相違で構成されてもよい。
【００３９】
本明細書において、ウェーハの中心に向かって積分時間が長くなることは、ウェーハの損傷を招き得ることに留意すべきである。そのため、ウェーハの損傷を避けるために、狭照射野２１２の強度は、ウェーハの回転軸線からのＴＤＩセンサ２００の距離に基づいて調節されてもよい。
【００４０】
図３を参照すると、本発明の一実施形態によるウェーハを走査するシステムのブロック図が示されている。一実施形態において、ウェーハ４００上の狭長野は、散乱された光子のみがイメージング集光光学部品４０２のシステムによって収集されるように、暗視野構成での光源で、選択された角度で照射される。別の実施形態において、光源と関連する照射光学系と、集光光学系４０２は、偏光を制御するための光学素子を含んでもよい。別の実施形態において、イメージング集光光学部品４０２からのビームは次に、無限焦点レンズシステム４０６に供給される。別の実施形態において、図３のシステムは、当技術分野で知られる付加的な光学素子または複数の光学素子を含み得る。例えば、システムは、限定はしないが、イメージング集光光学部品４０２からのビームをシステムの付加的な部分に方向付けるための一対のミラーを含んでもよい。
【００４１】
一実施形態において、無限焦点レンズシステム４０６からのビームは、フーリエ面ビームスプリッタ４０８に方向付けられてもよい。これに関して、フーリエ面ビームスプリッタ４０８は、ビームを複数の光チャネルに分岐してもよい。一実施形態において、フーリエ面ビームスプリッタ４０８は偏光ビームスリッピングキューブと１つ以上のマスクを含む。
【００４２】
別の実施形態において、ビームスプリッタ４０７からの第１のビームは第１のレンズシステム４０８に送られてもよく、第１のレンズシステム４０８は、第１のビームを第１のＴＤＩカメラ４１６に集束する。別の実施形態において、第１のビームは、第１のレンズシステム４０８と第１の電荷結合素子カメラ４１６の間に挟置されたビーム反転素子４２４を介して透過されてもよい。別の実施形態において、第１のＴＤＩカメラ４１６は第１の倍率向けに構成されてもよい。
【００４３】
別の実施形態において、ビームスプリッタ４０８からの第２のビームは第２のレンズシステム４１０に送られてもよく、第２のレンズシステム４１０は、第２のビームを第２のＴＤＩカメラ４１８に集束する。別の実施形態において、第２のビームは、リレーレンズシステム４１４を介して伝送されてもよい。別の実施形態において、インテンシファイア４１２が第２のレンズシステム４１０とリレーレンズシステム４１４の間に挟置されて、強化しなければ弱いビームを強化してもよい。別の実施形態において、第２のＴＤＩカメラ４１８は、第１の倍率とは異なる第２の倍率向けに構成されてもよい。
【００４４】
別の実施形態において、ビームスプリッタ４０８からの第３のビームは第３のレンズシステム４２０に送られてもよく、第３のレンズシステム４２０は、第３のビームを第３のＴＤＩカメラ４２２に集束する。別の実施形態において、第１のＴＤＩカメラ４１６と第３のＴＤＩカメラ４２２は複合デバイスであってよく、それにより、第１のビームと第３のビームはそれぞれ複合デバイスの一部に集束する。例えば、第１のＴＤＩカメラ４１６と第３のＴＤＩカメラ４２２は、単一のＴＤＩセンサの両側を利用した分岐した読み出しを含んでもよい。そのような実施形態において、単一のＴＤＩセンサの一方の側はウェーハと共に移動するのに対し、信号は、その単一のＴＤＩセンサの対向する側の対向する方向に動く。
【００４５】
別の実施形態において、付加的なビームがビームスプリッタ４０８から発生してもよい。例えば、ビームスプリッタ４０８の別の部分から集光した第４のビームと、第１、第２、第３または第４のビームのうち１つの同じ部分から集光したものであるが別の偏光を有する第５のビームである。別の実施形態において、第４と第５のビームは、既存の結合されたデバイスカメラ４１６、４１８、４２２を利用してもよいし、または、第１のビームおよび第３のビームと同様の、結合されたデバイスカメラを併用してもよい。
【００４６】
別の実施形態において、結合されたデバイスカメラ４１６、４１８、４２２のうち少なくとも１つからの信号を用いて、ＴＤＩを介してウェーハ画像を生成してもよい。これに関連して、各結合されたデバイスカメラ４１６、４１８、４２２は、ウェーハが時間とともに動くにつれ、照射野に対応する信号を生成する。
【００４７】
図４を参照すると、本発明の一実施形態による半導体ウェーハを照射し検査する方法のフローチャートが示されている。一実施形態において、ウェーハは長狭照射野で照射される（６００）。別の実施形態において、ウェーハはＲ−シータ型ステージ上で走査され（６０１）、そこで検査システムは移動するウェーハからの散乱した光子をビームに収集する（６０２）。別の実施形態において、次にビームは複数のチャネルに分岐される（６０３）。別の実施形態において、第１のビームが第１の時間遅延積分電荷結合素子によって受け取られて遅延され（６０４）、第２のビームが第２の時間遅延積分電荷結合素子によって受け取られて遅延され（６０８）、第３のビームが第３の時間遅延積分電荷結合素子によって受け取られて遅延される（６１２）。
【００４８】
別の実施形態において、第１のＴＤＩからの信号は、移動するウェーハの線速度に対応する期間分遅延されてもよい。同様に、第２のＴＤＩからの信号は、移動するウェーハの線速度に対応する期間分遅延されてもよく、第３の時間遅延積分電荷結合素子からの信号は、移動するウェーハの線速度に対応する期間分遅延されてもよい。別の実施形態において、各信号ストリームからの個々の信号、または個々の信号の一部は、調整、フィルタ、または他の方式で変換されて、各ＴＤＩセンサピクセルの、ウェーハの回転軸線からの距離を変えたことに基づく、全体の線速度の差によるぶれを構成する。別の実施形態において、第１の信号ストリームからの信号は、積分（６０６）されて第１のウェーハ画像を形成してもよく、第２の信号ストリームからの信号は、積分（６１０）されて第２のウェーハ画像を形成してもよく、第３の信号ストリームからの信号は、積分（６１４）されて第３のウェーハ画像を形成してもよい。当業者ならば、本発明は３つの信号ストリームに限定されず、本明細書に説明された原理は、Ｎ個の信号ストリームを含むシステムに適用可能であることを理解するであろう。
【００４９】
さらに、各信号ストリームはプロセッサによって解析されて欠陥を検出する。照射されたウェーハから集光した散乱された光に対応する信号ストリームは、個々に解析されても、相互の関係で解析されても、または解析のために信号ストリームを合成することによって解析されてもよい。
【００５０】
本発明と、その付随する利点の多くは本発明の実施形態の上記の説明によって理解されると思われ、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに、または、その重大な利点を全て犠牲にせずとも、種々の変更が、その構成部品の形式、構造および配置になされ得ることが明白であろう。以前に説明した本明細書の形式はその説明的実施形態に過ぎず、そのような変更を包含し含めることは、以下の特許請求の範囲の意図するところである。
【図１】
0006629308.tif 000002
【図２Ａ】
0006629308.tif 000003
【図２Ｂ】
0006629308.tif 000004
【図３】
0006629308.tif 000005
【図４】
0006629308.tif 000006