(57)【要約】      （修正有）【課題】検査データの収集および処理にかかる時間を実質的に最小化しながら、取得されて解析される検査データの量を実質的に最適化するような半導体ウエハの検査システムおよび検査方法を提供する。【解決手段】半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで、同時に選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得る。また、半導体ウエハの表面の複数領域を規定する。領域のそれぞれは、測定位置画素密度ρを有し、領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する。複数領域およびそれに対応する測定位置画素密度ρに基づいて測定データを処理する。処理済みの測定データは、半導体ウエハ上にデバイスを形成するために用いられる処理の統計的処理制御に使用され得る。【選択図】図２Ａ
2017111147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および径Ｄを有する半導体ウエハを検査する方法であって、
ａ）最大測定位置画素密度ρＭＡＸで、前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、同時に選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得ることと、
ｂ）それぞれに測定位置画素密度ρを有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、
ｃ）前記複数領域およびそれに対応する前記測定位置画素密度ρに基づいて測定データを処理することと
を備え、
前記ａ）の工程において、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで得られる測定位置画素の総数は、１０４から１０８の間であり、
前記ｂ）の工程において、前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する、方法。
【請求項２】
前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位および応力からなるパラメータ群から選択される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数領域の少なくとも一つは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有する
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である
請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記半導ウエハの表面における前記測定パラメータの変動を用いて、前記複数領域を規定することをさらに備える
請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数領域は、前記半導体ウエハ表面の小領域内で規定され、前記小領域は、前記半導体ウエハ表面上で繰り返される
請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記小領域は、ダイ、ダイの一部およびリソグラフィー領域の内の少なくとも一つを示す
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記半導体ウエハは、欠陥を含むデバイスを含み、
前記欠陥の少なくとも一つは、許容範囲を超える選択測定パラメータの変化によって表され、前記変化は、前記選択測定パラメータの参照値に対して測定される
請求項１から８の何れか1項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも一つの前処理済みの半導体ウエハからの測定データを用いて、前記複数領域およびそれに対応する測定位置画素密度ρを選択することをさらに備える
請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記測定位置画素密度ρは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される
請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ａ）の工程の測定は、干渉分光法を用いて実施される
請求項１から１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記干渉分光法は、コヒーレント勾配検知干渉分光法を含む
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
表面、径Ｄ、および前記表面上に形成されたデバイスを有する半導体ウエハを検査する方法であって、
ａ）コヒーレント勾配検知干渉分光法を用いて、前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで同時に選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得ることと、
ｂ）前記半導体ウエハ上に形成された前記デバイスの性能の収量マップを用いて、それぞれに測定位置画素密度ρを有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、
ｃ）前記複数領域およびそれに対応する前記測定位置画素密度ρに基づいて測定データを処理することと
を備え、
前記ａ）の工程において、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで得られる測定位置画素の総数は、１０４から１０８の間であり、
前記ｂ）の工程において、前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する、方法。
【請求項１６】
前記デバイスは、半導体処理を用いて形成され、
前記ｃ）の工程における処理済み測定データを用いて、前記半導体処理を調整することをさらに備える
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位および応力からなるパラメータ群から選択される
請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数領域の少なくとも一つは、前記最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有し、最小収量を含む前記収量マップの領域を含む
請求項１５から１７の何れか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である
請求項１５から１８の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記測定位置画素密度ρは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される
請求項１５から２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記半導体ウエハは、欠陥を含むデバイスを含み、前記欠陥の少なくとも一つは、許容範囲を超える選択測定パラメータの変化によって表され、前記変化は、前記選択測定パラメータの参照値に対して測定される
請求項１５から２２の何れか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記デバイスは欠陥を含み、前記選択測定パラメータの値を、前記選択測定パラメータの参照値と比較することによって、前記欠陥を検出することをさらに備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
表面、径Ｄ、および前記表面上に形成されたデバイスを有する半導体ウエハを検査する方法であって、
ａ）前記半導体ウエハ上に形成されたデバイスの性能に関する収量マップを用いて、それぞれに測定位置画素および測定位置画素密度ρを有する測定位置を有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、
ｂ）１０４から１０８のセンサ画素の配列を有する画像センサを有する干渉計を用いて、
ｉ）測定位置画素密度ρと適合するセンサ画素の配列を構成すること、および、
ｉｉ）前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、同時に選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得ることと、
ｃ）前記複数領域、およびそれに対応する異なる領域の測定位置画素密度ρに基づいて、前記測定データを処理することと
を備え、
前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する、方法。
【請求項２６】
前記デバイスは、半導体処理を用いて形成され、前記ｃ）の工程における処理済み測定データを用いて、前記半導体処理を調整することをさらに備える
請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位および応力からなるパラメータ群から選択される
請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数領域の少なくとも一つは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有し、最小収量を含む前記収量マップの領域を含む
請求項２５から２７の何れか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である
請求項２５から２８の何れか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である
請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記測定位置画素密度は、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される
請求項２５から３０の何れか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記デバイスは欠陥を含み、
前記選択測定パラメータの値を、前記選択測定パラメータの参照値と比較することによって、前記欠陥を検出することをさらに備える
請求項２５から３２の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には、半導体製造、および、半導体製造に用いられるウエハの検査に関する。また、より具体的には、選択可能な画素密度を有する全ウエハ検査方法に関する。
【０００２】
本明細書中で言及されたあらゆる刊行物または特許文献の全ての開示は、参照により組み込まれる。特許文献には、米国特許第３，８２９，２１９号、米国特許第５，５２６，１１６号、および米国特許第６，０３１，６１１号が含まれる。刊行物には、Ｍ．Ｐ．Ｒｉｍｍｅｒらによる「種々のせん断を有する横せん断干渉計を用いた大収差の評価」、Ａｐｐ．Ｏｐｔ．、第１４巻、Ｎｏ．１、１４２−１５０頁、１９７５年１月、および、Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒらによる「連続した２つのロンチ位相格子に基づく横せん断干渉計」、Ａｐｐ．Ｏｐｔ．、第３６巻、Ｎｏ．２２、５３２１−５３２４頁、１９９７年８月が含まれる。また、米国仮特許出願番号第６２／２６３，９１７号、発明の名称「ＣＧＳ干渉分光法を用いた処理制御のためにプロセス誘導されたウエハ形状を特徴化するシステムおよび方法」も、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
集積回路（ＩＣ）チップの形態の半導体装置の製造には、多数の半導体ウエハの処理が必要とされる。半導体ウエハは、一般にシリコンで形成され、通常３００ｍｍ径を有する。また、将来的には、４５０ｍｍ径を有する半導体ウエハの使用が計画されている。半導体ウエハは、わずか１ｍｍ未満の厚さを有する。
【０００４】
半導体ウエハには、最終のＩＣデバイス構造を形成する途中の段階で、多くの異なる処理（例えば、コーティング、露光、焼成、エッチング（湿式および乾式）、研磨、アニーリング、インプラント、膜堆積、膜成長、洗浄など）が施される。多くの例では、工程のいくつかが複数回繰り返される。特徴部の形成に必要とされるスケールが微細（例えば、数ナノメートル程度）であるため、製造処理は注意深く監視される必要がある。そのため、処理における各工程間で半導体ウエハを検査し、各種工程が適切に実行されていることを補償する必要がある。
【０００５】
半導体デバイス製造の重要な局面は、半導体ウエハのスループットである。半導体ウエハのスループットは、単位時間（通常、時間）当たりに、半導体製造ラインで処理することができる半導体ウエハの数である。半導体ウエハのスループットは、半導体ウエハについてのコスト、およびそれに伴う各ＩＣデバイスの製造コストを決定する重要な因子である。したがって、半導体ウエハの検査をできるだけ速く行うことが重要である。これにより、半導体ウエハのスループットに与える影響が最小化される。一方、あらゆる欠陥を保証するために獲得すべき各半導体ウエハの十分な数の測定結果を特定することで、処理を変更することができ、必要であれば、製造ラインから半導体ウエハを取り除くことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体デバイスの複雑化に伴って、潜在的な欠陥を特定するために、ますます多くの検査測定結果が必要とされる。それゆえ、検査データの収集および処理にかかる時間を実質的に最小化しながら、取得されて解析される検査データの量を実質的に最適化するような半導体ウエハの検査システムおよび検査方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一局面は、表面および径Ｄを有する半導体ウエハを検査する方法である。この方法は、ａ）最大測定位置画素密度ρＭＡＸで、前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、同時に（いっせいに）選択測定パラメータの測定を行い、測定データを得ることと、ｂ）それぞれに測定位置画素密度ρを有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、ｃ）前記複数領域およびそれに対応する前記測定位置画素密度ρに基づいて測定データを処理することとを含む。そして、前記ａ）の工程において、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで得られる測定位置画素の総数は、１０４から１０８の間である。また、前記ｂ）の工程において、前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する。
【０００８】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位および応力からなるパラメータ群から選択される。
【０００９】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、前記最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有する。
【００１０】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である。
【００１１】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である。
【００１２】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記半導ウエハの表面における前記測定パラメータの変動を用いて、前記複数領域を規定することをさらに含む。
【００１３】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域は、前記半導体ウエハ表面の小領域（サブ領域）内で規定され、前記小領域は、前記半導体ウエハ表面上で繰り返される。
【００１４】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記小領域は、ダイ、ダイの一部およびリソグラフィー領域の内の少なくとも一つを示す。
【００１５】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記半導体ウエハは、欠陥を含むデバイスを含み、前記欠陥の少なくとも一つは、許容範囲を超える選択測定パラメータの変化によって表され、前記変化は、前記選択測定パラメータの参照値に対して（参照値を基準に）測定される。
【００１６】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、少なくとも一つの前処理済みの半導体ウエハからの測定データを用いて、前記複数領域およびそれに対応する測定位置画素密度ρを選択することをさらに含む。
【００１７】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記測定位置画素密度ρは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される。
【００１８】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する。
【００１９】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記ａ）の工程の測定を行うことは、干渉分光法を用いて実施される。
【００２０】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記干渉分光法は、コヒーレント勾配検知干渉分光法を含む。
【００２１】
本開示の他の局面は、表面、径Ｄ、および前記表面上に形成されたデバイスを有する半導体ウエハを検査する方法である。この方法は、ａ）コヒーレント勾配検知干渉分光法を用いて、前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで同時に（いっせいに）選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得ることと、ｂ）前記半導体ウエハ上に形成された前記デバイスの性能の収量マップを用いて、それぞれに測定位置画素密度ρを有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、ｃ）前記複数領域およびそれに対応する前記測定位置画素密度ρに基づいて測定データを処理することとを含む。そして、前記ａ）の工程において、最大測定位置画素密度ρＭＡＸで得られる測定位置画素の総数は、１０４から１０８の間である。また、前記ｂ）の工程において、前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する。
【００２２】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記デバイスは、半導体処理を用いて形成され、前記ｃ）の工程における処理済み測定データを用いて、前記半導体処理を調整することをさらに含む。
【００２３】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位、および応力からなるパラメータ群から選択される。
【００２４】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、前記最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有し、最小収量を含む前記収量マップの領域を含む。
【００２５】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である。
【００２６】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である。
【００２７】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記測定位置画素密度ρは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される。
【００２８】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する。
【００２９】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記半導体ウエハは、欠陥を含むデバイスを含み、前記欠陥の少なくとも一つは、許容範囲を超える選択測定パラメータの変化によって表され、前記変化は、前記選択測定パラメータの参照値に対して測定される。
【００３０】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記デバイスは欠陥を含み、前記選択測定パラメータの値を、前記選択測定パラメータの参照値と比較することによって、前記欠陥を検出することをさらに含む。
【００３１】
本開示の他の局面は、表面、径Ｄ、および前記表面上に形成されたデバイスを有する半導体ウエハを検査する方法である。この方法は、ａ）前記半導体ウエハ上に形成されたデバイスの性能に関する収量マップを用いて、それぞれに測定位置画素および測定位置画素密度ρを有する測定位置を有する前記半導体ウエハの表面の複数領域を規定することと、ｂ）１０４から１０８のセンサ画素の配列を有する画像センサを有する干渉計を用いて、ｉ）測定位置画素密度ρと適合するセンサ画素の配列を構成すること、および、ｉｉ）前記半導体ウエハの全表面の測定位置に亘って、同時に（いっせいに）選択測定パラメータの測定を行って、測定データを得ることと、ｃ）前記複数領域、およびそれに対応する異なる領域の測定位置画素密度ρに基づいて、前記測定データを処理することと、を含む。そして、前記工程ａ）における前記領域の少なくとも２つは、異なる大きさの測定位置画素を有し、これにより、前記領域の少なくとも２つは、異なる測定位置画素密度ρを有する。
【００３２】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記デバイスは、半導体処理を用いて形成され、前記ｃ）の工程における処理済み測定データを用いて、前記半導体処理を調整することをさらに含む。
【００３３】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記選択測定パラメータは、表面トポグラフィー、表面曲率、傾斜、デバイス収量、表面変位および応力からなるパラメータ群から選択される。
【００３４】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、最大測定位置画素密度ρＭＡＸに等しい測定位置画素密度ρを有し、最小収量を含む前記収量マップの領域を含む。
【００３５】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記複数領域の少なくとも一つは、半導体ウエハの径Ｄに実質的に等しい外径、および、０．０３Ｄから０．２Ｄの間の環状幅を有する環状領域である。
【００３６】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記環状幅は、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である。
【００３７】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記測定位置画素密度は、最大測定位置画素密度ρＭＡＸを用いて得られる測定位置画素の数と比較して、測定位置画素の総数が減少し、処理時間の選択的減少を達成するように選択される。
【００３８】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記処理時間は、少なくとも１０％だけ減少する。
【００３９】
本開示の他の局面は、上述の方法であって、前記デバイスは欠陥を含み、前記選択測定パラメータの値を、前記選択測定パラメータの参照値と比較することによって、前記欠陥を検出することをさらに含む。
【００４０】
さらなる特徴点及び利点は、以下の詳細な説明に明記される。また、それらの一部は詳細な説明の記載内容から当業者にとって直ちに明白となるか、詳細な説明、特許請求の範囲、添付図面に記載された実施形態を実施することによって認識されるであろう。特許請求の範囲は、本開示の詳細な説明の一部を構成すると共に詳細な説明の一部に組み込まれる。
【００４１】
上記の概要及び下記の詳細な説明に関する記載は、単なる例示であって、特許請求の範囲に記載されている本発明の本質及び特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。添付図面は、さらなる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部を構成すると共に本明細書の一部に組み込まれる。図面は、本開示の複数の実施形態を示しており、詳細な説明と共に種々の実施形態の原理や動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、本明細書に開示される方法を実施するための高測定密度における全ウエハ測定を実施する一例で用いられるコヒーレント勾配検知（ＣＧＳ）システムの一例を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、各測定位置密度を有する選択領域を使用する選択肢を含むウエハの検査測定を行う方法の一例を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、各測定位置密度を有する選択領域を使用する選択肢を含むウエハの検査測定を行う方法の一例を示すフローチャートである。
【図３Ａ】図３Ａは、ウエハ表面を覆う測定位置画素の配列の一例を模式的に示すウエハの一例を示す上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａと同様の図であって、ウエハが異なるウエハ画素サイズおよびそれに伴う測定位置画素密度を有する異なる領域にどのように分割され得るかを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａと同様の図であって、ウエハが、ウエハを覆う「仮想ダイ」にどのように分けられるかの一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａと同様の図であって、異なる測定位置画素密度を有する２つの異なる領域が、仮想ダイに基づいてウエハ用にどのように定義され得るかを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂと同様の図であって、異なる測定位置画素密度を有する３つの異なる領域が、仮想ダイに基づいてウエハ用にどのように定義され得るかを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、異なる測定位置画素密度を有する領域の構成の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、異なる測定位置画素密度を有する領域の構成の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ウエハのダイサイズ領域の一例を示す模式図である。この図では、ダイサイズ領域は、異なる測定位置画素密度を有する３つの異なる領域を含む。
【図６Ｂ】図６Ｂは、全ウエハ解析を実行する際に、一例のダイサイズ領域がウエハ上でどのように複製され得るかを示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ウエハ表面に亘って規定される適応領域の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、３つの適応領域を含むダイサイズ領域の一例を示す図であって、図６Ｂと同様の方法で、ウエハ上でダイサイズ領域がどのように複製されるかを示す図である。
【図８】図８は、図１のＣＧＳシステムから得られるＸおよびＹインターフェログラムデータに基づいてウエハトポグラフィーを得るために用いられる解析処理を示すフローチャートである。  いくつかの図面において、参考のためにデカルト座標が描かれているが、これは方向および配置位置を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以降、本開示の様々な実施形態、および、添付の図面に示される複数の例について詳述する。図面において可能な限り、同一または類似の部分には、同一または類似の参照番号および参照符号が用いられる。下記の特許請求の範囲の記載は、発明の詳細な説明に組み込まれると共にその一部を構成する。
【００４４】
以下の説明では、用語「高密度測定」および「高解像度」は、選択パラメータの測定または解像度を意味する。選択パラメータは、ウエハまたはウエハの領域において、１０４よりも高い測定位置画素密度、あるいは１０６よりも多い測定位置画素を含む。一例では、高密度測定は、１０４から１０８の間の画素を有し、測定技術での実質的な上限を意味する例での上限を有する。将来的に測定技術が改良されれば、より高い上限も可能である。
【００４５】
用語「画素密度」ρは、単位面積における画素の数を意味し、一般的には、別の記載がない限りは、ウエハ上の測定位置（例えば、領域）での単位面積当たりの画素の数を意味する。最大画素密度は、ρｍａｘで表される。最大画素密度は、最大測定解像度に相当する。本明細書で用いられる用語「画素」は、別の記載がない限りは、測定位置画素を意味する。同様に、用語「画素密度」は、別の記載がない限りは、測定位置画素密度を意味する。
【００４６】
本明細書で用いられる用語「領域」は、選択画素密度ρを有するウエハの（特に、ウエハ表面での）領域または測定位置を意味する。ここで、異なる領域は、異なる画素密度ρを有する。例えば、領域Ｚ１は画素密度ρ１を有し、領域Ｚ２は画素密度ρ２を有する。
【００４７】
本明細書で用いられる用語「デバイス（装置）」は、ウエハ上および／またはウエハ内に形成される半導体構造を意味し、特に、回路のような構造を含む。デバイス性能およびデバイス収量は、デバイスの種類に応じた選択デバイス測定によって特徴づけることができる。例えば、測定は、リーク電流、駆動電流、記憶容量である。したがって、用語「デバイス」は、集積回路装置全体に限定はされず、デバイスの一部、および最終装置を製造する過程に沿って形成される特徴部を含み得る。
【００４８】
処理欠陥を特定するためのウエハ調査測定
本明細書に開示される局面のシステムおよび方法は、例えば、１０４を超える画素、または１０６を超える画素のような高測定密度（すなわち、最大画素密度ρｍａｘ）で全ウエハを測定することを含む。また、選択領域Ｚは、選択画素密度ρ≦ρｍａｘを有する。選択領域Ｚは、処理時間を実質的に最小化しつつ、任意の欠陥の検出に必要とされるウエハ表面の測定数を最適化する。多くの異なる種類のウエハ検査システムが存在する。ウエハ検査システムは、高密度測定を実行することができる。ウエハ検査システムは、反射率測定、散乱測定、電子ビーム、干渉分光法などに基づくシステムを含む。
【００４９】
ウエハ検査中に行われるウエハ測定には、表面トポグラフィーおよび／または表面変位が含まれ得る。これらから、表面応力などの他のパラメータを決定することができる。特定の種類の検査測定は、対応する測定パラメータと関連する。例えば、表面トポグラフィーの測定結果は、対応するパラメータＨを有する。パラメータＨは、ウエハ上の（ｘ，ｙ）位置の関数としての（完全に平坦なウエハ表面に対する、あるいは、事前に測定された表面トポグラフィーに対する）表面高さである。表面変位の測定は、対応するパラメータＳを有する。パラメータＳは、ウエハ上の（ｘ，ｙ）位置の関数としての表面の変位であって、理想表面位置または事前測定された表面位置と比較したときの表面の変位である。
【００５０】
一つ以上の測定パラメータから、一つ以上の処理欠陥が特定され、定量化され得る。例えば、ウエハ表面に形成された未パターン化膜、または下層構造の表面トポグラフィー測定は、任意の（ｘ，ｙ）位置について、高さパラメータＨの変化（バラツキ）を示す。この変化は、特に、未パターン化膜を堆積する前に行われるウエハ表面または下層構造の表面トポグラフィー測定と比較したときに、選択許容範囲を超える。高さパラメータＨの変化は、例えば、膜厚変化に起因し得る。処理欠陥の位置の情報は、欠陥を改善するか、後に続く処理を変更して欠陥を補償するか、あるいは、「悪い」欠陥を含むウエハの領域を公表し、これにより、その領域に形成されるあらゆるＩＣチップをその後廃棄するという目的で使用され得る。
【００５１】
全ウエハ測定
ウエハ検査システムは、走査システムか、面積画像システムであり得る。走査システムでは、一般的に散乱光が収束され、面積画像システムでは、ある領域の画像が収集される。ダイ対ダイ検査では、一つのダイからの信号（散乱光、または、面積画像）は、第２の（参照の）ダイからの同じ信号と比較される。２つの信号が同一であれば、ダイは「欠陥なし」と判断される。２つの信号が異なっていれば、ダイは欠陥を有し得る。
【００５２】
（ダイごとの配列において）ウエハ全体を走査または面積画像化することに基づく検査ツールのほとんどは、スループットの問題を有している。ウエハ全体を検査するのに要する計算時間は、通常、非常に長い。スループットは、通常、１時間につき数個のウエハであり、１つのウエハについて数時間程度かかることもあり得る。
【００５３】
全ウエハ検査システムは、ウエハ全体を同時に検査し、これにより、管理可能な必要計算時間と同程度の比較的高い測定スループット提供する。全ウエハ検査システムの一例では、コヒーレント勾配検知（ＣＧＳ）に基づくせん断（シャーリング）干渉分光法が採用される。ＣＧＳ検査システムの一例は、以下で詳細に説明される。
【００５４】
簡単に言うと、ＣＧＳ検査システムでは、ウエハ表面の干渉計測画像が取得されて処理（解析）され、表面トポグラフィーが決定される。ＣＧＳ検査システムの解像度は、ウエハ表面でのサンプリング周期（すなわち、画素密度ρ）によって決定される。これは、解析に必要とされる画素数を決定する。より良い（より高い）解像度は、画素数の増加に直接つながる。しかしながら、画素数が増加すると、計算量の増加にもつながり、結果としてスループットが低下する。本明細書に開示される一局面の方法では、ウエハ上での測定解像度（画素密度ρ）レベルを変更することが許容されており、ウエハ表面の適切な検査が行われながら、計算時間が最小化される。ここで、ウエハ表面は、種々のデバイス構造を含み得る。
【００５５】
本明細書に開示されるシステムおよび方法は、最大画素密度ρｍａｘを使用する最大の測定解像度が、一般的に、ウエハの選択領域においてのみ必要とされることを認識する。具体的には、いくつかの場合には、例えば、端部に近いウエハ上の領域がある。ここでは、高解像度または最大解像度が必要とされる。一方、同じウエハにおいて、例えば、中央などの他の領域が存在する。ここでは、低解像度または最低解像度で十分である。領域に基づく他の方法でのウエハの分離が、（ウエハ内の）ダイの端部対（ウエハ内の）ダイの中央部に沿って、あるいは、ウエハ上の所定の露光領域またはダイで行われる。一例では、領域は、不規則な形状を有し、既定の方法ではなく、測定データによって規定され得る。
【００５６】
本開示の一局面は、全ウエハ検査への複数の解決アプローチである。ここでは、より小さな画素（およびそれに伴うより高い画素密度ρ）が、一つ以上の領域Ｚに用いられる。領域Ｚでは、高解像度が要求される。一つ以上の他の領域では、より大きな画素（およびそれに伴うより低い画素密度ρ）が用いられる。このようなアプローチにより、計算時間を劇的に減少させることができ、１時間当たり１００を超えるウエハのスループットが実現可能となる。
【００５７】
ＣＧＳ全ウエハ検査システムの例
図１は、コヒーレント勾配検知（ＣＧＳ）全ウエハ検査システム（「ＣＧＳシステム」）１００の一例の模式図である。ＣＧＳシステム１００は、ウエハ１０の表面形状（トポグラフィー）を測定するために使用することができる。。ＣＧＳ検知の動作方法の詳細については、上述の米国特許第６，０３１，６１１（‘６１１特許）号に記載されている。本願の図１は、‘６１１特許の図１に基づいている。
【００５８】
ＣＧＳシステム１００は、側方シャーリング（せん断）干渉分光法の原理に基づく。ＣＧＳシステム１００は、軸Ａ１に沿って、デジタルカメラ１１０、フィルタリングレンズ１２４（例えば、‘６１１特許に記載され、その図１に示されるようなレンズと組み合わされたフィルタ）、第１および第２の軸方向離間回折格子Ｇ１およびＧ２、ビームスプリッタ１３０、およびウエハ台１４０を含む。デジタルカメラ１１０は、画像センサ１１２を有する。また、ＣＧＳシステム１００は、レーザ１５０を含む。レーザ１５０は、光軸Ａ２に沿って配置される。光軸Ａ２は、ビームスプリッタ１３０において軸Ａ１と交わる。光線拡張器／コリメータ１５４は、光軸Ａ２に沿ってレーザ１５０の前方に配置される。
【００５９】
また、ＣＧＳシステム１００は、制御部または信号処理部１６０を含む。制御部または信号処理部１６０は、デジタルカメラ１１０およびレーザ１５０に動作可能に接続される。一例の制御部または信号処理部１６０は、コンピュータであるか、コンピュータを含む。コンピュータは、プロセッサ１６２および非過渡コンピュータ読取り可能媒体（「メモリ」）１６４を有する。プロセッサ１６２およびメモリ１６４は、それに記憶された指令によって構成され、ＣＧＳシステム１００の動作を制御する。これにより、ウエハ１０の測定を実行し、本明細書に記載の方法を実行する。
【００６０】
ウエハ１０は、上面（「表面」）１２、下面または底面１４、並びに外側端部１５および径Ｄを有する。ウエハ１０は、拡大挿入図Ｉ１に示されるような、表面１２に形成された半導体特徴部または構造１８を含み得る。一例では、構造は、膜または積層膜を含み得る。一例では、構造は、リソグラフィー処理を用いて、リソグラフィー層に形成されるようなパターン化特徴部を含み得る。リソグラフィー層は、例えば、誘電体材料、または金属材料、またはこのような材料の組み合わせである。ウエハ１０の表面１２は、選択画素密度ρ（すなわち、後述するρ１，ρ２．．．）に基づいて、２つ以上の領域Ｚ、例えば、Ｚ１，Ｚ２．．．に分割される。
【００６１】
図１に示すように、動作において、レーザ１５０および光線拡張器／コリメータ１５４は、平行プローブ光線１５２を形成する。平行プローブ光線１５２は、ビームスプリッタ１３０によってウエハ１０の上面１２に方向付けられる。平行プローブ光線１５０は、少なくともウエハ１０の径と同じ径を有する。ウエハ１０は、例えば、３００ｍｍの径を有する。
【００６２】
平行プローブ光線１５２は、反射光１５２Ｒとして、ウエハ１０の上面１２から反射する。反射光１５２Ｒは、ビームスプリッタ１３０および第１および第２の軸方向離間回折格子Ｇ１およびＧ２を通って上方へ進む。２つの回折格子Ｇ１およびＧ２は、離間するか、あるいは、反射光１５２Ｒをせん断するように構成される。２つの回折格子Ｇ１およびＧ２を通過した反射光１５２Ｒは、その後、フィルタリングレンズ１２４を用いてデジタルカメラ１１０の画像センサ１１２上に焦点合わせ（フォーカス）される。
【００６３】
平行プローブ光線１５２は、一度にウエハ１０全体を照射するため、ウエハ台１４０は、測定を完了させるために、ｘ／ｙ動作を実行する必要がない。反射光１５２Ｒは、ウエハ１０の上面１２に反射する。この反射光１５２Ｒは、ウエハ１０の部分的な高さバラツキ（すなわち、反り）に応じて歪められる。歪められた反射光１５２Ｒが、２つの異なる回折格子Ｇ１およびＧ２を通って進むとき、自己参照的に干渉が生じる。自己参照アプローチは、例えば、平坦ミラーから独立した参照光線の必要性を排除し、調査中の表面反射性に関係なく良好な縞コントラストを保証する。
【００６４】
干渉パターンは、画像センサ１１２上で画像化される。画像センサ１１２は、センサ（検知）画素１１６Ｓ（挿入図Ｉ２参照）のアレイ（配列）１１４を含む。一例では、センサ画素１１６Ｓのアレイ１１４は、画像センサ１１２によって規定される。画像センサ１１２は、例えば、２０４８×２０４８のセンサ画素１１６Ｓ（すなわち、約４．２×１０６画素）のアレイ１１４を有するＣＣＤである。一例では、画像センサ１１２は、（例えば、プログラミングを介して）画素を組み合わせて、あるいは、一群の画素で検知を実行するように構成され得る。このような具体的な画素センサ構造は、最大画素密度ρｍａｘでデータを捕捉するのではなく、異なる画素密度で直接、測定データを収集するように使用され得る。そして、処理後の工程によって画素密度を減少させる。一例では、画像センサ１１２は、デジタルカメラ（図示せず）の一部である。デジタルカメラは、プログラム制御可能な電子機器によって構成され、画像センサ１１２の選択領域について、例えば、最大画素密度ρｍａｘまたは減少画素密度ρの画像捕捉モードを規定する。
【００６５】
センサ画素１１６Ｓは、対応する測定位置画素１６Ｗ（挿入図Ｉ３参照）を規定する。測定位置画素１６Ｗの大きさ（面積）は、フィルタリングレンズ１２４によって規定される拡大比率Ｍを介して、センサ画素１１６Ｓの大きさ（面積）と関連している。測定位置画素１６Ｗは、画素密度ρを規定する大きさを有する。上述したように、測定位置画素１６Ｗの大きさは、ウエハ１０における位置によって、例えば、上述の領域Ｚの関数として、変化し得る。これにより、対応する画素密度ρも、ウエハ１０における位置（領域）によって変化し得る（すなわち、ρ＝ρ（ｘ，ｙ））。
【００６６】
ＣＧＳシステム１００は、本質的に、ウエハ１０の上面１２における２つの点の相対的高さを比較する。ウエハ１０は、固定距離ωで離間される。固定距離ωは、せん断距離と呼ばれる。物理的に、固定距離を超える高さの変化は、傾斜または傾き情報を提供する。ＣＧＳ干渉パターンにおける縞は、一定の傾斜の等高線である。２つの回折格子Ｇ１およびＧ２に関する任意のプローブ波長λおよび格子ピッチｐについて、せん断距離は、２つの回折格子Ｇ１およびＧ２間の距離に対応する。干渉計の感度、または縞の傾斜は、せん断距離ωに対するプローブ波長λの比によって決められる。
【００６７】
調査中のウエハ１０の上面１２の形状を再構成するために、２つの直交する方向における干渉データを収集する必要がある。ｘ方向およびｙ方向の傾斜データの収集は、‘６１１特許に開示されるように、回折格子およびカメラの２つ独立したセットによって、並行して得られる。干渉パターンから生じる傾斜データは、数値積分され、ウエハ１０の表面形状またはトポグラフィーを生成する。
【００６８】
一例では、各方向について、連続して１０回位相シフトされた干渉パターンが、４５度ずつ位相加算されて収集される。位相シフトは、せん断距離に平行な方向に、２つの異なる回折格子Ｇ１およびＧ２を動かすことによってなされる。位相シフトすることにより、いくつかの利点が与えられる。パターン化ウエハの測定にとって、最も重要な利点は、縞コントラストをパターンコントラストから効果的に分離することができることである。パターンコントラストは、位相シフトで固定される。ＣＧＳ技術の固有の自己参照特性に伴う位相シフトにより、幅広く変化する公称の反射率を有するパターン化ウエハにおいて比較的高い完全性（インテグリティ）がもたらされる。ウエハ１０の上面１２におけるレイアウトでは、専用または独自のターゲット、パッド、または他の特別な特徴部は必要ではない。
【００６９】
上述の２０４８×２０４８センサアレイを有する画像センサ１１２上で３００ｍｍウエハをマッピングする場合、結果として、ウエハ１０の上面１２上の約１５０ミクロンの正方形領域を有する測定位置画素１６Ｗに対応する各センサ画素１１６Ｓで行われる。その結果、３００ｍｍのウエハ１０の上面１２は、ほんの数秒の測定時間で３×１０６を超えるデータ点がマッピングされる。これにより、高密度表面形状（トポグラフィー）測定が構成される。
【００７０】
増大したシステムスループットにおいて、２０４８×２０４８ＣＣＤアレイの結果が得られれば、サンプル数を１０２４×１０２４アレイに落とすことが可能になる。これにより、約３００ミクロンの面積を有する測定位置画素１６Ｗが得られる。これにより、ＣＧＳシステム１００において、１時間当たり１００個を超えるウエハのスループット（ｗｐｈ）を得ることができる。サンプル数が減らされたデータによって、３００ｍｍウエハ１０の上面１２は、約８００，０００の測定位置画素１６Ｗでマッピングされる。このサンプル数が減らされたデータによっても、高密度形状測定が実現される。
【００７１】
なお、応力誘導ウエハ曲げにおいて、ウエハ１０が変形し得る最短の面内長さスケールは、ウエハの厚さの２倍である。そのため、３００ミクロンの画素サイズにより、典型的な３００ｍｍウエハ１０の変形が的確に特徴づけられる。３００ｍｍウエハの厚さは、７７５ミクロンである。約１５０ミクロンの測定位置画素１６Ｗのサイズを有するより高い解像度は、必要に応じて、薄型ウエハに使用され得る。
【００７２】
ＣＧＳシステム１００は、ｚ高さを測定する従来の干渉計と比較して、ウエハ１０の形状測定に関して利点を有する。第１に、干渉される２つの光線が同様の強度を有するため、ＣＧＳ技術の自己参照特性により、ウエハ１０の上面１２の公称の反射率に関わらず、高コントラストの縞が得られる。低反射性のウエハによって、参照光線がプローブ光線よりも著しく明るい場合、参照表面に依存する従来の干渉計では、縞コントラストを損失する可能性がある。第２に、数十から数百ミクロンもの典型的なウエハ変形に関して、ＣＧＳ縞は、典型的なパターン特徴部よりもかなり広い幅および間隔を有する。ＣＧＳ縞は、ほど良く滑らかであり、ウエハ１０の全体にわたって続いているため、このような縞パターンは、一般的な縞解析技術にとって非常に強固である。従来の干渉計は、非連続となり、解析困難な縞パターンを有する可能性がある。このような縞パターンは、パターン化を生成する縞解析手法では、解析不可能ではないが、解析するには困難が伴う。
【００７３】
なお、ウエハ形状特性は、歴史的に比較的少数（例えば、数百）の点ごとの測定に依存し、ウエハ形状の低密度マップを生成してきた。ＣＧＳシステム１００は、パターン化ウエハの検査を可能とする。パターン化ウエハの検査では、５×１０５画素（データ点）を超える画素を有する全ウエハマップが提供される。このとき、例えば、１ウエハにつき約３×１０６画素（データ点）までの画素が存在し、約１５０ミクロン／画素の解像度となる。一例では、（初期の）データ点（画素）の数は、１０５から１０８の範囲内にあり、他の例では、５×１０５から５×１０６の範囲内にある。
【００７４】
完全ウエハＣＧＳ干渉計は、数秒でウエハ１０の上面１２を正確に画像化することができ、個々のウエハ形状の１００％の直列モニタリングが可能となる。その自己参照特性により、あらゆる種類の表面または積層膜において調査が可能となり、測定ターゲットが必要とされない。この能力は、ウエハ反り、ＴＳＶ用の処理誘導トポグラフィー、および、処理誘導される生産量の問題を制御する他の重要な工程などの様々な用途のＭＥＯＬおよびＢＥＯＬ処理モニタリングに適用され得る。
【００７５】
選択可能な画素密度
本明細書に開示される一局面の方法は、最大画素密度ρｍａｘに基づいて初期の高密度ウエハ測定を行うことと、ウエハ１０上に選択画素密度ρの分布を作成することとを含む。選択画素密度ρの少なくとも一つは、最大画素密度ρｍａｘ未満となる。一例では、選択画素密度ρの少なくとも一つは、最大画素密度ρｍａｘと等しくなる。
【００７６】
画像に基づく測定または検査システムの解像度は、検査において、ウエハ１０の上面１２を画像センサ１１２へマッピングすることによって決定される。結果として、任意の構成について、画像センサ１１２上の一つのセンサ画素１１６Ｓは、上述したように、ウエハ１０の上面１２上の関連するサイズ（大きさ）の一つの測定位置画素１６Ｗに対応する。
【００７７】
本明細書に開示される方法では、実際には、ウエハ１０の上面１２で要求される局所的な解像度が変動する可能性があり、これにより、要求されるデータ密度も変動することが認識される。したがって、この方法の一例では、測定解像度は、領域ごとの基準で、ユーザによって規定されることができ、重要な領域で（例えば、測定量が高速で変化する領域で）、より高いデータ密度（すなわち、より小さな画素サイズ）を提供し、重要性の低い領域で（例えば、測定量が比較的低速で変化する領域で）、より低いデータ密度（すなわち、より大きな画素サイズ）を提供する。
【００７８】
図２Ａは、本明細書に開示されるウエハ検査方法の一例の工程を示すフローチャート２００Ａである。フローチャート２００Ａは、工程２０１を含む。工程２０１では、入力パラメータが選択され、ウエハ検査処理によって評価される。これらのパラメータには、例えば、高さＨ（ｘ，ｙ）または表面変位Ｓ（ｘ，ｙ）または直交表面傾斜ｓｘ（ｘ，ｙ）およびｓｙ（ｘ，ｙ）が含まれる。
【００７９】
次の工程２０２は、「ρ→ρ（ｘ，ｙ）？」、すなわち、変化する画素密度ρが使用可能か、あるいは使用するべきかを問う質問工程である。この質問に対する回答が「ＮＯ（いいえ）」である場合には、本方法は、工程２０３へ進む。工程２０３では、一定の画素密度ρ、すなわち、ウエハ１０全体に対して一定の画素サイズが選択される。上記の質問に対する回答が「ＹＥＳ（はい）」である場合には、本方法は工程２０４に進む。工程２０４は、ウエハ１０の選択領域Ｚについて、検査される欠陥の性質などが考慮される入力パラメータの種類に基づいて、異なる画素密度ρ（すなわち、異なる画素サイズ）を選択することを含む。本方法は、工程２０５に進む。工程２０５では、ウエハ検査が実行されて、測定データが収集される。上述したように、ある場合には、測定データは、最大画素密度ρ＝ρｍａｘで収集される。他の場合には、図２Ｂのフローチャート２００Ｂを参照して後述するように、測定データは、工程２０５で選択画素密度ρを用いて収集される。
【００８０】
その後、本方法は、工程２０６へ移行する。工程２０６では、工程２０４の選択画素密度ρ、または工程２０３の一定の画素密度ρに応じて、測定データが処理される。その後、本方法は、工程２０７に進む。工程２０７では、工程２０６の処理済み測定データに基づいて、少なくとも一つのウエハ欠陥が特定される。
【００８１】
図２Ｂは、図２Ａのフローチャート２００Ａと同様のフローチャート２００Ｂである。図２Ｂは、工程２０５が、最大画素密度ρｍａｘではなく、選択画素密度ρでウエハ検査を実行する場合の例を示す。この場合、工程２０６は、ウエハ１０の位置の関数として、すなわち、選択領域Ｚにおいて、異なる画素密度ρで測定データを既に含んでいる。
【００８２】
異なる画素密度ρの異なるユーザ規定領域は、通常、２つの方式の何れかによって決定される。２つの方式とは、着目するウエハ形状測定基準（例えば、局所的平坦性、面内変位）において変化が最大の領域、および、デバイス収量が最低の領域、または、他の性能測定基準である。ウエハ１０の初期検査において、ユーザは、（表面トポグラフィーが、最大傾斜または単位距離当たり最大変化を有するウエハ１０上の面積（領域）を意味する）最大曲率の領域を特定することができる。これらの領域は、ウエハ１０において最大の機械応力を有し、通常は、ウエハ１０の面内表面を変形させるであろう。これらの応力は、デバイス性能に影響を与え得る。デバイス収量は、多くの場合、最良の測定基準であり、どの領域が高解像度で検査されるべきかを決定する。収量が良好な領域は、改善の必要はない。しかしながら、デバイス収量の低い領域は、さらなる検査および改善を要する。収量マップによって、ユーザは、どの領域が高解像度で検査されるべきかを特定することができる。多くの場合、これらの領域は、ウエハ１０の外側端部１５に近いか（ここでは、通常の処理設備は、均一ではない）、あるいは、デバイス「ブロック（区画）」（すなわち、デバイスにおけるメモリと論理ブロックとの交点）の境界に近い。デバイス収量データが存在しないと、ユーザは、ウエハ１０の端部１５に沿って領域を選択することができるとともに、デバイスブロックの交点で領域を選択することができる。しかし、一旦デバイス収量データを取得すると、ユーザは、種々の領域の位置を変更するかもしれない。領域Ｚは、適応的に決定され得る。適応できる場合には、ユーザは、局所変動（バラツキ）を表す数値または着目するパラメータ（例えば、局所的な平坦性、または面内変位）の絶対値の閾値を規定する。データの解析中、閾値は、解析データと比較され、データが閾値を超える場合には、データの局所的密度は増加し得る。密度の増加中、密度は、徐々に増加するか、閾値に対する局所値に基づいて決定される。例えば、データは、先ず最大密度の４×未満の密度で解析され、面内変位などの測定基準は、低データ密度結果に基づいて評価される。局所変位が臨界閾値（例えば、１０ｎｍ）を超える場合には、データ密度は、それらの領域で増加し得る。データ密度を適応的に増加させる基準には、多くの形式を採用することができるが、そのすべてが、特定のデータ密度について、重要な測定基準の特定のレベルを特徴づける（例えば、１０ｎｍを超える面内変位）ことが必要であることを要求するという基本概念を有するであろう。
【００８３】
このアプローチでの特別な場合は、例えば、一つのデバイスまたは一つのリソグラフィー領域に対応する長方形などの一つ以上の繰り返し領域Ｚを有する。ここで、変動する解像度は、一つ以上の長方形の領域Ｚ内で特定され、ウエハ１０の上面１２上で繰り返される。このような場合の例は、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂを参照しながら、以下でより詳細に説明される。
【００８４】
検査測定データの解析に要する時間は、通常、全ウエハ測定に含まれる測定位置画素１６Ｗの数に比例する。ウエハ１０全体について均一な解像度または測定位置画素１６Ｗの単一のサイズによる従来のアプローチを用いることで、ウエハ１０の任意の領域において測定解像度を２倍にすると、領域全体での画素の数を４倍にする必要があり、結果として、計算時間が４倍増加するであろう。しかしながら、解像度が選択領域Ｚ（例えば、ウエハ１０の端部１５に隣接する環状領域に沿った領域など）でのみ改善されれば、計算時間の増加は、ウエハ１０全体を最大測定解像度にする場合と比較して大幅に小さくなる。
【００８５】
図３Ａは、測定位置画素１６Ｗを有する３００ｍｍウエハ１０の一例の上面模式図である。例示の目的で、各測定位置画素１６Ｗは、３００×３００ミクロン（μｍ）の径を有し、全部で７８５，３９７の測定位置画素を有することとする。すべての領域で解像度が２倍（２×）に高くなると（すなわち、測定位置画素領域が１５０×１５０ミクロンに縮小すると）、画素数は４倍の３，１４１，５９０となり、計算時間はウエハにつき４倍（４×）に増加する。
【００８６】
次に、図３Ｂに示す場合を考えると、この場合には、ウエハ１０の外周２５ｍｍにおける環状領域Ｚ２においてのみ、測定位置画素１６Ｗについて高解像度が要求される。一方、ウエハ１０の中心から半径２５０ｍｍの領域Ｚ１においては、３００×３００ミクロンの測定位置画素１６Ｗが使用される。２つの領域Ｚ１およびＺ２は、図３Ｂにおける破線円によって表される。これら２つの領域Ｚ１およびＺ２は、画素密度ρ１およびρ２をそれぞれ有する。ここで、ρ１＝４ρ２である。この一例の構成では、測定位置画素１６Ｗの総数は、わずか１，５０５，３３９であり、全領域で固定サイズのより小さな画素を用いた場合の約半分である。これにより、図３Ａの均一な画素密度の場合と比較して、より高いスループット（すなわち、約２倍の速さ、または、処理時間が５０％に減少した高スループット）を直接得ることができる。
【００８７】
一例では、測定位置画素１６Ｗの総数が減少し、選択処理時間または補足時間を獲得するように、測定位置密度ρが選択される。一例では、最大測定位置画素密度ρｍａｘを用いて得られる測定位置画素１６Ｗの総数と比較して、測定位置画素１６Ｗの総数を少なくとも１０％減らすように、測定位置密度ρが選択される。他の例では、最大測定位置画素密度ρｍａｘを用いて得られる測定位置画素１６Ｗの数と比較して、測定位置画素１６Ｗの総数を少なくとも２０％減らすように、測定位置密度ρが選択される。さらに他の例では、最大測定位置画素密度ρｍａｘを用いて得られる測定位置画素１６Ｗの数と比較して、測定位置画素１６Ｗの総数を少なくとも５０％減らすように、測定位置密度ρが選択される。
【００８８】
図４Ａは、図３Ａと同様の図であり、ウエハ１０が仮想ダイＶＤに分割される場合の例を示す。仮想ダイＶＤは、複数の測定位置画素１６Ｗをそれぞれ含む。図４Ａの仮想ダイＶＤの例では、より一般的な長方形であり得る正方形として、仮想ダイが示される。図４Ｂは、図４Ａと同様の図であり、仮想ダイＶＤが、どのように複数の領域Ｚ、例えば、２つの領域Ｚ１およびＺ２を規定するために用いられるかを示す。ここで、２つの領域Ｚ１およびＺ２は、例えば図３Ｂに示すように、異なる大きさの測定位置画素１６Ｗ（および、それに伴う異なる画素密度ρ１およびρ２）を有する。
【００８９】
図４Ｃは、仮想ダイＶＤが緑色、赤色、および青色でハイライト表示された例を示す。このハイライト表示により、異なる測定解像度を有する各領域Ｚ１、Ｚ２、およびＺ３が規定され、異なる画素密度ρ１、ρ２、およびρ３が規定される。
【００９０】
領域Ｚは、個々のデバイスの特徴とは独立して、任意の形状を有するように特定され得る。図５Ａおよび図５Ｂは、環状または円形の領域Ｚの例を示す。図５Ａに示す単純な環状領域Ｚ１は、ウエハ径Ｄに適合する外径を有し、例えば、２０ｍｍの幅ｗを有する。図５Ｂは、同心の領域Ｚ１、Ｚ２およびＺ３を示す。ここで、内部領域Ｚ１は、８０ｍｍから１５０ｍｍの範囲内の径を有する。中央領域Ｚ２は、２０ｍｍから８０ｍｍの環状の幅を有する。外側領域Ｚ３は、１５ｍｍから３０ｍｍの環状の幅ｗを有する。外側領域Ｚ３の外径は、ウエハ径Ｄと同じである。一例では、外側領域Ｚ３の環状幅ｗは、０．０３Ｄから０．２Ｄの間である。また、他の例では、外側領域Ｚ３の環状幅ｗは、０．０５Ｄから０．１５Ｄの間である。
【００９１】
異なる画素密度ρを有する領域Ｚをより複雑に配置することもできる。図６Ａは、ウエハ１０における長方形の個別ダイ３００の模式図である。個別ダイ３００の内部には、３つの領域Ｚ１、Ｚ２およびＺ３が存在する。この３つの領域は、様々なデータ密度、すなわち、異なる大きさの測定位置画素１６Ｗを必要とする。領域Ｚが一つのダイに対して規定されると、ダイパターンは他のダイ用に複製され、ウエハ１０全体に及ぶ。図６Ｂは、図６Ａに基づき、ダイパターン（または「ダイ解像度マップ」）を、４８個（６行×８列）のダイ３００に複製した図を示す。典型的なウエハ１０は、何百ものダイ３００を有するであろう。ダイ３００は、ウエハ１０の上面１２の小領域（サブ領域）の例を表す。小領域の他の例は、リソグラフィー領域である。リソグラフィー領域は、一例では、複数のダイを含み得る。小領域の他の例は、ダイ３００内にある。したがって、小領域は、種々のサイズおよび形状を有し得る。一例では、小領域は、リソグラフィー処理によって規定され、ウエハ１０をパターン化するために用いられる方法とともに、これにより、構造が形成される。
【００９２】
一例では、領域Ｚは、測定データがウエハ１０の位置の関数としてどの程度の速さで変化するかに基づいた適応アプローチに基づいて規定される。このような領域Ｚは、「適応領域」と呼ばれる。このように、ユーザがあらかじめ規定する領域Ｚとは対照的に、データは、適応領域Ｚを規定するために使用される。一例では、適応領域Ｚは、図６Ａに示されるダイ３００などのダイ内で規定され得る。
【００９３】
図７Ａは、一例のウエハ１０の上面図である。図７Ａは、適応領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４の例を示す。適応領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４は、測定パラメータの不均一な変動に起因した不規則な形状を有する。この例では、４つの適応領域Ｚ１からＺ４が存在する。このデータは、領域Ｚ１が最低の画素密度ρ１を有し、領域Ｚ３およびＺ４が最高の画素密度ρ３＝ρ４＝ρｍａｘを有し、領域Ｚ２が中間の画素密度ρ１＜ρ２＜ρｍａｘを有することを示す。一例では、任意の適応領域Ｚの特定の画素密度（解像度）は、データのスペクトル解析（例えば、フーリエ変換）を実行し、任意の領域Ｚについて測定パラメータの変動周波数の適切なサンプリング周期を決定することによって規定される。
【００９４】
図７Ｂは、ダイ３００の形態のウエハ小領域の一例の拡大図である。ダイ３００は、適合領域Ｚ１、Ｚ２およびＺ３を含む。適合領域Ｚ１、Ｚ２およびＺ３は、画素密度ρ１、ρ２およびρ３をそれぞれ有する。一例では、領域Ｚ２は最低の画素密度ρ２を有し、領域Ｚ１およびＺ３が最高の画素密度ρ１＝ρ２＝ρｍａｘ、あるいはρ１よりも高い画素密度、すなわち、ρ１＜ρ２，ρ３を有することを示す。図７Ｂは、一例のダイ３００がどのように複製され、図６Ｂに示す方法と同様に、ウエハ１０の上面１２を占有するかを示す。
【００９５】
画素密度（解像度）を規定するための他の多くのアプローチが存在する。例えば、より粗い解像度を得るために、単純に「あらゆるＮ番目の画素」をサンプリングするか、Ｎ２画素を一緒に平均化するか、例えば、すべての他の画素をサンプリングするか、２−“ｘ”画素および２−“ｙ”画素を平均化することができる。これにより、空間解像度がＮだけ減少し、情報密度がＮ２だけ減少するという影響がある。
【００９６】
より精細な空間解像度を得るために、画素間にデータを補間することができる。これは、ＣＧＳシステム１００にとって特に魅力的である。ＣＧＳシステム１００では、２つの光線間の位相面が、波長の一部によって「せん断（シャーリング）」される。一般的に、４から１６の異なる測定が、異なる位相シフトで実行される。この情報で、画素サイズよりも小さい空間次元において情報を補間することができる。結果として、ＣＧＳシステム１００は、異なる画素密度ρの領域を規定するという作業に特に良く適している。一例では、画素密度ρは、画素をまとめて平均化することによって異なる領域Ｚにおいて規定され、一つの領域においてより粗い解像度を獲得し、他の領域において、画素間を補間し、より精細な解像度を獲得する。
【００９７】
最終の検査測定結果においてデータ密度を所望の通りバラつかせるために、一例では、初期の全ウエハ測定が最大画素密度ρｍａｘであるため、全データ配列が、データ取得の適切な工程またはデータ解析処理工程（図２Ａのフローチャート２００Ａの工程２０６）でサブサンプリングされる。サブサンプリング処理をどこで実行するかについての決定には、いくつかの因子が含まれる。この因子には、取得および解析の全時間を最小化すること、実行の複雑さを最小化すること、および最終結果を完全なものにすること（インテグリティ）が含まれる。
【００９８】
図８は、ＣＧＳシステム１００からのデータを処理するために用いられる一般的な解析工程のフローチャート４００である。この解析は、２つの直交方向におけるせん断（シャーリング）を用いて、（ｘ，ｙ）干渉データ「ＩＮＴ  Ｘ」および「ＩＮＴ  Ｙ」を生成する。この処理フローでは、後続の各工程は、アルゴリズムの適用を要求し、フィルタリングを行って、ｘ方向およびｙ方向の包含および非包含の位相、さらに、その後の表面トポグラフィーを獲得する。これらの異なる計算は、著しく異なる時間を要する。したがって、初期の律速の解析工程でサブサンプリングを実行することが、最適化の１つの方法である。
【００９９】
サブサンプリングの有無にかかわらず、処理の誤差を避けるために、領域Ｚ間の境界を超えた互換性が必要とされる。処理の誤差は、欠陥の誤検知につながり得る。例えば、何れかの領域Ｚが重なっていると、領域の重複部分の適合が必要となる。
【０１００】
もう一つの第２のサブサンプリング方法は、不規則な格子上でのデータ処理を実行することを含む。この処理の実行には、アルゴリズムの大幅な複雑化が必要となり、データ分布における均一性の欠如を招くかもしれない。
【０１０１】
他のサブサンプリング方法は、ａ）データ出力としての実際の画素位置のみ、あるいは、ｂ）一つの位置を表すための画素の組み合わせのうちのいずれかを使用することができる。他の例では、サブサンプリング方法は、補間アルゴリズムを使用して、あらゆる任意の（ｘ，ｙ）座標空間にデータを補間することができる。補間には、品質測定あるいは重み付け係数が組み込まれてもよい。これにより、サブサンプリング処理は、高品質のデータに、より高い重みを付加することができる。
【０１０２】
統計的処理制御および欠陥検知
ウエハ欠陥は、一般的に、デバイス性能によって特定される。デバイス性能基準は複数存在し、これらの基準は、デバイス構造とともに変化する。例えば、電源デバイスは、メモリデバイスよりも厳しい基準を有するであろう。しかし、すべてのデバイスにとって、定められたデバイス性能要求（例えば、リーク電流、駆動電流、記憶容量など）が存在する。デバイス収量を決定するのは、これらのデバイス性能基準である。
【０１０３】
一般的に、デバイス収量は、多数の製品ウエハを用いた統計値によって、および収量マップと呼ばれるものを形成することによって決定される。収量マップは、デバイス収量に対する（代表の）製品ウエハの面積に関連する。
【０１０４】
任意の処理によって収量マップが生成されると、収量マップが調査され、ウエハ１０のどの領域が高収量、中間収量、および低収量を有するかが特定される。そして、ユーザは、この情報を使用して、対応する領域Ｚを指定することができる。例えば、ユーザは、低収量のウエハ領域に高解像度領域ＺＨを指定し、中間収量のウエハ領域に中間解像度領域ＺＩを指定し、高収量のウエハ領域に低解像度領域ＺＬを指定することができる。これに関して、収量マップまたはデバイス性能データは、測定および検査処理に対してフィードバック機構として作用し、処理の安定性に応じて（例えば、収量マップの変化する特性に応じて）、連続的にアップデートされ得る。
【０１０５】
なお、一般的に、表面トポグラフィーの情報は、デバイス収量などの結果の可能性を暗示する。そこで、例えば、表面トポグラフィーの測定として１００ＭＰａ以上の応力の結果が得られた場合、収量は例えば９０％となり得る。一方、結果として得られる応力が２００ＭＰａ以上に増加した場合には、収量は約８０％に低下する。このように、領域Ｚの関数として相対値（例えば、応力または表面形状）を特定し、領域ごとに測定データを「分類」することができる（例えば、低応力、中間応力、高応力）。
【０１０６】
このように、欠陥を直接的に検出するのではなく、本開示の一局面は、収量データ（例えば、収量マップ）に基づく統計処理制御を対象とする。収量データおよび表面測定データ（例えば、表面トポグラフィー測定）は、その後、処理を制御してデバイス収量を向上させる（例えば、最大化する）、すなわち、収量マップを改善するために使用され得る。その後、任意の処理の欠陥の種類は、統計処理の知識およびデバイス性能パラメータの測定結果に基づいて選択され得る。そして、任意のデバイスについての既知の故障メカニズムが組み立てられる。
【０１０７】
ウエハ検査方法の工程例
上記に基づいて、異なる画素密度ρを用いたウエハ１０の検査を実行する方法の一例は、以下の工程を含む。
【０１０８】
１．ユーザは解像度検査を変化させることが可能である。
ａ）ユーザは、選択領域Ｚ、および各領域についての対応する解像度（画素密度ρ）を規定する。；各領域は、異なる解析パラメータ、特定方法または特定アルゴリズムを有し得る。
ｂ）ユーザは、検査下にあるウエハ１０の領域内の測定パラメータのバラツキに関連して、領域または画素密度の適応選択のための測定基準を規定する。
【０１０９】
２．検出器によるデータ収集
ａ）一実施において、画像取得は、最大解像度（最大画素密度ρｍａｘ）で行われ、データ解像度は、解析処理中にユーザ仕様ごとに減じられる。この例の処理は、図２Ａのフローチャート２００Ａに示される。
ｂ）別の実施形態では、画像取得は、区画（ｒｅｇｉｏｎ）または領域Ｚごとにプログラムされ、これにより、図２Ｂのフローチャート２００Ｂの処理例に示されるように、生画像データの解像度を選択画素密度ρに対応させることができる。
【０１１０】
３．領域および画素密度によるデータ解析
解析処理は、複数の解析ステップを有していてもよく、各解析工程を完遂するために利用可能な異なるアルゴリズムまたは方法が存在し得る。種々の解像度（画素密度ρ）の領域に対する最大解像度データのサブサンプリングは、解析フローのあらゆるポイントで実行され得る。
ａ）解析工程は、各領域で独立して実行される。例えば、ユーザが、５個の異なる領域Ｚを特定すると、この実施例では、領域境界を越えたデータの互換性または連続性が実現される方法とともに５個に分割されたデータ解析が行われる。
ｂ）解析工程は、修飾アルゴリズム／計算によって、完全なデータセットで一度に実行され、少ないデータセットに作用する（すなわち、データ分布が不規則である）。
ｃ）領域境界間でデータを取り扱うという措置が選択され得る（例えば、重複する領域、境界データは、高解像度または低解像度と関連し得る）。
ｄ）必要であれば、領域または画素密度によって、異なるアルゴリズムが適用され得る。
ｅ）計算は、より高いスループット用の異なるエンジンを用いて実行され得る。
ｆ）各領域Ｚに対して望ましい解像度を得るためのサブサンプリングが、重み付された又は高性能のサブサンプリングを用いて達成され得る。これにより、適切な品質測定基準が利用可能であるならば、複数画素からのデータの組み合わせが、高品質データに対して重み付され得る。位相シフト干渉パターンに関して、変調（すなわち、縞コントラスト）、位相残留、位相誘導分散などのいくつかの品質測定基準が可能である。
【０１１１】
４．領域ごとの出力データ
ａ）規定のユーザによって設定されるデータの供給
ｉ）ダイレベル
ｉｉ）領域レベル
ｉｉｉ）ユーザが規定するあらゆるレベル
【０１１２】
当業者には明白であるが、添付される特許請求の範囲で規定された本開示の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書中に記載された本開示の好ましい実施形態に対して様々な変更を加えることができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等範囲内で行われる本開示の修正及び変更を包含する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【外国語明細書】
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