特許 7376588 全ウェハカバレッジ能力を有する超高感度ハイブリッド検査

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-30

(45)【発行日】2023-11-08

(54)【発明の名称】全ウェハカバレッジ能力を有する超高感度ハイブリッド検査

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/956 20060101AFI20231031BHJP

   G01N 23/2204 20180101ALI20231031BHJP

   G01N 23/2251 20180101ALI20231031BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

G01N21/956 A

G01N23/2204

G01N23/2251

H01L21/66 J

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2021524189

(86)(22)【出願日】2019-11-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-17

(86)【国際出願番号】 US2019059951

(87)【国際公開番号】W WO2020097137

(87)【国際公開日】2020-05-14

【審査請求日】2022-11-02

(31)【優先権主張番号】62/756,975

(32)【優先日】2018-11-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/272,905

(32)【優先日】2019-02-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェン グレイス エイチ

(72)【発明者】

【氏名】マレー ローレンス

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１０２５９６（ＷＯ，Ａ２）

【文献】特表２０１７－５３７３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０４７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４７４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２４７４０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１８０９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１２２５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７４１０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－０９８１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００９２０８０（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４５６９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体サンプル上の欠陥を検出する方法であって、
光学式インスペクタを使用して、サンプルにわたる複数の対応する場所の複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検出するように選択された、積極的に事前定義されたしきい値で半導体サンプルを検査することであって、前記候補欠陥サイトは歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼす欠陥サイトであり、前記ニューサンスサイトは歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼさない欠陥サイトであり、前記複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトならびにその場所が、高解像度分散型プローブインスペクタに提供されること、
前記高解像度分散型プローブインスペクタを使用して、前記サンプル上の前記複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検査し、前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離することであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが小型高解像度プローブのアレイを備え、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記サンプルに対してプローブの前記アレイを移動するように構成され、プローブの前記アレイが、各サイトの高解像度イメージを走査および取得して、前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離するように構成されること、
より高解像度のプローブを使用して各候補サイトのより高解像度のイメージを取得することであって、前記より高解像度のプローブが、各サイトの高解像度イメージを取得するように構成される前記小型高解像度プローブの解像度よりも高い解像度を有すること、および
各候補欠陥のより高解像度のイメージを検討して、前記候補欠陥から、前記サンプル上の何らかのデバイスの動作に悪影響を及ぼす真の欠陥を分離すること
を含み、前記小型高解像度プローブ、及び、前記より高解像度のプローブは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）プローブ、原子間力（ＡＦＭ）プローブ、近距離場マイクロ波プローブ、または近接光学プローブを備えることを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記より高解像度のプローブを含むことを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記光学式インスペクタが使用され、約３００ｎｍから５００ｎｍの間の解像度で構成され、
前記小型高解像度プローブがそれぞれ約１０ｎｍ未満の解像度を有し、プローブの前記アレイが移動する間に各サイトを走査するように構成され、
前記より高解像度のプローブが約１ｎｍ以下の解像度を有することを特徴とする方法。

【請求項4】

請求項１に記載の方法であって、前記光学式インスペクタによって検出される前記サイトの数が数百万であり、前記候補欠陥サイトの数が数千以下であり、前記高解像度分散型プローブインスペクタを使用して、前記サンプル上の前記候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検査し、前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離することにかかる時間が１時間以下であることを特徴とする方法。

【請求項5】

請求項１に記載の方法であって、
前記小型高解像度プローブが、前記半導体サンプル全体に及ぶ直線アレイとして構成され、
前記小型高解像度プローブの数が１０から１００プローブの間であり、
前記小型高解像度プローブが、個々のサイトを走査するための、前記小型高解像度プローブ自体の対物レンズおよび走査電子回路からなることを特徴とする方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法であって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記ステージが、全半導体サンプルカバレッジを実現するように、静止したままの前記小型高解像度プローブのそれぞれの下の前記半導体サンプルのスワスを走査するように構成されることを特徴とする方法。

【請求項7】

請求項１に記載の方法であって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記小型高解像度プローブが可動式であり、前記半導体サンプルのスワスにわたって走査するように構成され、前記ステージが固定のままであることを特徴とする方法。

【請求項8】

請求項１に記載の方法であって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記ステージおよび前記小型高解像度プローブが共に可動式であり、前記小型高解像度プローブのそれぞれの下の前記半導体サンプルのスワスを走査するように構成されることを特徴とする方法。

【請求項9】

請求項８に記載の方法であって、前記小型高解像度プローブが半径方向に移動するように構成され、前記ステージが回転するように構成され、前記スワスが円形であることを特徴とする方法。

【請求項10】

請求項８に記載の方法であって、前記小型高解像度プローブが、前記半導体サンプルの上の中心にある複数のスポークとして構成され、各スポークが半径方向に移動するように構成され、前記ステージが回転するように構成され、前記スワスが円形であることを特徴とする方法。

【請求項11】

請求項１に記載の方法であって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、前記小型高解像度プローブの各プローブがマイクロエレクトロメカニカルシステム技術を備えることを特徴とする方法。

【請求項12】

半導体サンプル上の欠陥を検出するためのハイブリッドインスペクタシステムであって、
サンプルにわたる複数の対応する場所の複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検出するように選択された、積極的に事前定義されたしきい値で半導体サンプルを検査するように構成された光学式インスペクタであって、前記候補欠陥サイトは歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼす欠陥サイトであり、前記ニューサンスサイトは歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼさない欠陥サイトであり、前記複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトならびにその場所が、高解像度分散型プローブインスペクタに提供される光学式インスペクタと、
前記高解像度分散型プローブインスペクタであって、前記サンプル上の前記複数の候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検査して、前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離するように構成され、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、小型高解像度プローブのアレイを備え、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記サンプルに対してプローブの前記アレイを移動するように構成され、前記プローブが、前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離するように、各サイトの高解像度イメージを走査および取得するように構成される高解像度分散型プローブインスペクタと、
より高解像度のプローブであって、
各候補サイトのより高解像度のイメージを取得することであって、前記より高解像度のプローブが、各サイトの高解像度イメージを取得するように構成される前記小型高解像度プローブの解像度よりも高い解像度を有すること、および
各候補欠陥サイトのより高解像度のイメージを検討して、前記候補欠陥サイトから、前記サンプル上の何らかのデバイスの動作に悪影響を及ぼす真の欠陥を分離すること
を行うように構成された、より高解像度のプローブと
を備え、前記小型高解像度プローブ、及び、前記より高解像度のプローブは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）プローブ、原子間力（ＡＦＭ）プローブ、近距離場マイクロ波プローブ、または近接光学プローブを備えることを特徴とするシステム。

【請求項13】

請求項１２に記載のシステムであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記より高解像度のプローブを含むことを特徴とするシステム。

【請求項14】

請求項１２に記載のシステムであって、
前記光学式インスペクタが約２００ｎｍから５００ｎｍの間の解像度で構成され、
前記小型高解像度プローブがそれぞれ約１０ｎｍ未満の解像度を有し、プローブの前記アレイが移動する間に各サイトを走査するように構成され、
前記より高解像度のプローブが約１ｎｍ以下の解像度を有することを特徴とするシステム。

【請求項15】

請求項１２に記載のシステムであって、前記光学式インスペクタによって検出される前記サイトの数が数百万であり、前記候補欠陥サイトの数が数千以下であり、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記サンプル上の前記候補欠陥サイトおよびニューサンスサイトを検査して、１時間以下で前記ニューサンスサイトから前記候補欠陥サイトを分離するように構成されることを特徴とするシステム。

【請求項16】

請求項１２に記載のシステムであって、
前記小型高解像度プローブが、前記半導体サンプル全体に及ぶ直線アレイとして構成され、
前記小型高解像度プローブの数が１０から１００プローブの間であり、
前記小型高解像度プローブが、個々のサイトを走査するための、前記小型高解像度プローブ自体の対物レンズおよび走査電子回路からなることを特徴とするシステム。

【請求項17】

請求項１２に記載のシステムであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記ステージが、静止したままの前記小型高解像度プローブのそれぞれの下の前記半導体サンプルのスワスを走査して、全半導体サンプルカバレッジを実現するように構成されることを特徴とするシステム。

【請求項18】

請求項１２に記載のシステムであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記小型高解像度プローブが可動式であり、前記半導体サンプルのスワスにわたって走査するように構成され、前記ステージが固定のままであることを特徴とするシステム。

【請求項19】

請求項１２に記載のシステムであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが、前記半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、前記ステージおよび前記小型高解像度プローブが共に可動式であり、前記小型高解像度プローブのそれぞれの下の前記半導体サンプルのスワスを走査するように構成されることを特徴とするシステム。

【請求項20】

請求項１９に記載のシステムであって、前記小型高解像度プローブが半径方向に移動するように構成され、前記ステージが回転するように構成され、前記スワスが円形であることを特徴とするシステム。

【請求項21】

請求項１９に記載のシステムであって、前記小型高解像度プローブが、前記半導体サンプルの上の中心にある複数のスポークとして構成され、各スポークが半径方向に移動するように構成され、前記ステージが回転するように構成され、前記スワスが円形であることを特徴とするシステム。

【請求項22】

請求項１２に記載のシステムであって、前記高解像度分散型プローブインスペクタが走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、前記小型高解像度プローブの各プローブがマイクロエレクトロメカニカルシステム技術を備えることを特徴とするシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般にはウェハ検査システムに関する。より詳細には、本発明は、超高感度ハイブリッド検査システムを使用する欠陥検出に関する。

【背景技術】

【0002】

本願は、Ｇｒａｃｅ Ｃｈｅｎ等によって２０１８年１１月７日に出願された先願の米国仮出願第６２／７５６，９７５号の特典を主張し、この出願は、その全体がすべての目的に関して本願に引用して援用される。

【0003】

一般には、半導体製造業界は、シリコンなどの基板上に積層され、パターニングされる半導体材料を使用して集積回路を製造する、非常に複雑な技法を必要とする。大規模な回路集積および半導体デバイスのサイズ縮小のために、製造されるデバイスはますます欠陥の影響を受けやすくなっている。すなわち、デバイス内の故障を引き起こす欠陥がますます小さくなりつつある。エンドユーザまたは顧客に出荷する前に、一般にはデバイスが故障のないようにする必要がある。

【0004】

欠陥検出は、一般には、半導体製造業界では歩留まり管理のために全ウェハにわたって実施される。検査システム（またはインスペクタ）によって発見された欠陥のタイプ、欠陥のカウント、およびシグネチャは、研究開発段階で確立された製造プロセスを立ち上げることができること、立上げ段階で確認されたプロセスウィンドウを大量製造（ＨＶＭ）に移行可能にできること、およびＨＶＭでの日常の運用が安定し、制御下にあることを保証するための半導体製造のための貴重な情報を与える。

【0005】

現在、光学式インスペクタが、全ウェハ検査を経済的にもたらすのに十分な速度を実現するための市場での唯一の実行可能なプラットフォームである。光学式インスペクタを用いた全ウェハカバレッジが、ウェハ上の予想される欠陥カウントが低いために、ＨＶＭについて実施されている。成熟したプロセスでは、予想される欠陥カウントは、通常は１０００未満である。こうした低いカウントのために、３００ｍｍウェハにわたる、大部分はランダムな欠陥の場所とあいまって、光学式インスペクタを用いた全ウェハカバレッジが、ＨＶＭプロセスを監視するために歴史的に使用されてきた。

【0006】

しかしながら、設計規則が縮小されるにつれて、欠陥監視のために必要とされるものと、光学式インスペクタによって実現され得るものとの間の感度ギャップが拡大する。この感度ギャップは、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）長と光学的点像分布関数（ＰＳＦ）サイズとの間の相違が増大することによって引き起こされる。現在の設計ノードについてのＣＤと光学的ＰＳＦとの間の比（ＣＤ：ＰＳＦ）は１：１０未満であり、ＣＤ：ＰＳＦ比は、後続の世代の設計ノードについて引き続き増加することになる。今日のＣＤ：ＰＳＦ比は既に１：１０であるので、単一のＰＳＦは、いくつかの設計または欠陥構造をカバーし得る。その結果、１つの生成された光信号が、ＰＳＦ内部の単一の源（ＤＯＩなど）、またはＰＳＦ内部の複数の源（ＤＯＩとウェハノイズアーチファクトの組合せ、および単にいくつかのウェハノイズアーチファクトの組合せなど）から来ることがある。この効果は、欠陥検出についての曖昧さを引き起こす。たとえば、大きいＣＤ：ＰＳＦ比によるブリッジタイプ欠陥または様々なタイプのパターンエッジ配置誤差ニューサンスから、類似の光信号が生成され得る。この効果は、どのように光信号が生成されるかについての曖昧さを生み出す。その結果、光学式インスペクタは、ニューサンス信号からのいくつかの欠陥信号を区別することができず、それによって、ＤＯＩをきれいに検出する光学式インスペクタの能力が低下する。したがって、現在の検査システムおよび方法は高感度欠陥検出性能ギャップを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１８０９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、改良型の半導体ウェハインスペクタシステムおよび技法が引き続き求められている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以下では、本発明のいくつかの実施形態の基本的理解を与えるために本開示の簡略化した概要を提示する。この概要は、本開示の包括的な概要ではなく、本発明の主要な／不可欠な要素を特定するものでも、本発明の範囲を示すものでもない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、本明細書で開示されるいくつかの概念を簡略化した形で提示することである。

【0010】

一実施形態では、半導体サンプル上の欠陥を検出する方法が開示される。光学式インスペクタが使用され、サンプルにわたる複数の対応する場所の複数の候補欠陥およびニューサンスサイトを検出するように選択された、積極的に事前定義されたしきい値で半導体サンプルが検査され、複数の候補欠陥およびニューサンスサイトならびにその場所が、高解像度分散型プローブインスペクタに提供される。高解像度分散型プローブインスペクタが使用され、サンプル上の複数の候補欠陥およびニューサンスサイトが検査され、ニューサンスサイトから候補欠陥サイトが分離され、高解像度分散型プローブインスペクタは高解像度プローブのアレイを備える。高解像度分散型プローブインスペクタは、サンプルに対してプローブのアレイを移動するように構成され、プローブのアレイは、各サイトの高解像度イメージを走査および取得して、ニューサンスサイトから候補欠陥サイトを分離するように構成される。より高解像度のプローブが使用され、各候補サイトのより高解像度のイメージが取得され、より高解像度のプローブは、各サイトの高解像度イメージを取得するように構成される高解像度プローブの解像度よりも高い解像度を有する。各候補欠陥のより高解像度のイメージが検討され、候補欠陥から、サンプル上の何らかのデバイスの動作に悪影響を及ぼす真の欠陥が分離される。

【0011】

特定の実装では、高解像度分散型プローブインスペクタは、より高解像度のプローブを含む。他の態様では、光学式インスペクタが使用され、約３００ｎｍから５００ｎｍの間の解像度で構成され、小型高解像度プローブのそれぞれは、約１０ｎｍ未満の解像度を有する。この態様では、プローブのアレイは、ステージが移動する間に各サイトを走査するように構成され得、より高解像度のプローブは約１ｎｍ以下の解像度を有する。別の例では、光学式インスペクタによって検出されるサイトの数が数百万であり、候補欠陥サイトの数が数千以下であり、高解像度分散型プローブインスペクタが使用され、サンプル上の複数の候補欠陥およびニューサンスサイトが検査され、ニューサンスサイトから候補欠陥サイトが分離されることにかかる時間は１時間以下である。別の例示的実装では、小型高解像度プローブが、半導体サンプル全体に及ぶ直線アレイとして構成され、小型高解像度プローブの数が１０から１００プローブの間であり、小型高解像度プローブが、個々のサイトを走査するための、小型高解像度プローブ自体の対物レンズおよび走査電子回路からなる。

【0012】

一態様では、高解像度分散型プローブインスペクタは、半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、ステージは、静止したままの小型高解像度プローブのそれぞれの下の半導体サンプルのスワスを走査して、全半導体サンプルカバレッジを実現するように構成される。別の態様では、高解像度分散型プローブインスペクタは、半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、小型高解像度プローブは可動式であり、半導体サンプルのスワスの上を走査するように構成され、ステージは固定のままである。別の態様では、高解像度分散型プローブインスペクタは、半導体サンプルがその上にロードされるステージを備え、ステージと小型高解像度プローブは共に可動式であり、小型高解像度プローブのそれぞれの下の半導体サンプルのスワスを走査するように構成される。別の態様では、小型高解像度プローブは半径方向に移動するように構成され、ステージは回転するように構成され、スワスは円形である。別の例では、小型高解像度プローブは、半導体サンプルの上に中心が置かれる複数のスポークとして構成され、各スポークは半径方向に移動するように構成され、ステージは回転するように構成され、スワスは円形である。

【0013】

特定の実施形態では、高解像度分散型プローブインスペクタは走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）であり、小型高解像度プローブの各プローブはマイクロエレクトロメカニカルシステム技術を備える。別の例では、小型高解像度プローブは、複数の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）プローブ、複数の近距離場プローブ、または複数の近接光学プローブを備える。

【0014】

代替実施形態では、本発明は、半導体サンプル上の欠陥を検出するためのハイブリッドインスペクタシステムに関する。このシステムは、サンプルにわたる複数の対応する場所の複数の候補欠陥およびニューサンスサイトを検出するように選択された、積極的に事前定義されたしきい値で半導体サンプルを検査するように構成された光学式インスペクタを含み、複数の候補欠陥およびニューサンスサイトならびにその場所が、システムの高解像度分散型プローブインスペクタに提供される。高解像度分散型プローブインスペクタは、サンプル上の複数の候補欠陥およびニューサンスサイトを検査して、ニューサンスサイトから候補欠陥サイトを分離するように構成され、高解像度分散型プローブインスペクタは、小型高解像度プローブのアレイを備える。高解像度分散型プローブインスペクタは、サンプルに対してプローブのアレイを移動するように構成され、プローブは、各サイトの高解像度イメージを走査および取得して、ニューサンスサイトから候補欠陥サイトを分離するように構成される。システムはまた、（ｉ）各候補サイトのより高解像度のイメージを取得することであって、より高解像度のプローブは、各サイトの高解像度イメージを取得するように構成される高解像度プローブの解像度よりも高い解像度を有すること、および（ｉｉ）各候補欠陥のより高解像度のイメージを検討して、候補欠陥から、サンプル上の何らかのデバイスの動作に悪影響を及ぼす真の欠陥を分離することを行うように構成されたより高解像度のプローブをも含む。システムはまた、前述の動作の任意の組合せを実施するように構成され得る。

【0015】

本発明のこれらおよび他の態様が、図を参照しながら以下でさらに説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】強度差値の関数としての、典型的な背景信号および典型的な小欠陥信号分布のグラフである。

【図2】本発明の一実施形態によるハイブリッド検査プロセスを示すフローチャートである。

【図3A】本発明の１つの一般的実装による、スウェイジング能力および高解像度サブフィールド走査能力を有する高解像度複数プローブアーキテクチャを示す図である。

【図3B】本発明の一実施形態による、ステージが下で移動する間に電子ビームで欠陥を走査するための簡易トラックモード技法を示す図である。

【図3C】簡易フレームモード技法を示す図である。

【図3D】簡易スワスモード技法を示す図である。

【図4A】本発明の一実施形態による、固定位置を有する高解像度プローブのアレイと、そのような高解像度プローブの下で移動するウェハとを示す図である。

【図4B】本発明の代替実施形態による、固定ウェハに対して移動するように動作可能である高解像度プローブシステムのアレイの概略図である。

【図4C】本発明の別の代替実施形態による、プローブ移動方向に直交する方向に移動するウェハに対して移動するように動作可能である高解像度プローブのアレイを示す図である。

【図4D】本発明のさらに別の実施形態による、ステージおよびウェハが回転する間に単一軸に沿って移動する高解像度プローブのアレイを示す図である。

【図4E】本発明の別の実施形態による、半径方向に移動する直線構成の高解像度プローブのセットのスポーク構成と、回転方向に移動するウェハとを示す図である。

【図5A】本発明のいくつかの実施形態による、ハイブリッド検査システムの変形を示す図である。

【図5B】本発明のいくつかの実施形態による、ハイブリッド検査システムの変形を示す図である。

【図5C】本発明のいくつかの実施形態による、ハイブリッド検査システムの変形を示す図である。

【図5D】本発明のいくつかの実施形態による、ハイブリッド検査システムの変形を示す図である。

【図6】本発明の特定の実装による光学式検査システムの図式表現である。

【図7】本発明の特定の実装による、複数のカラムに荷電粒子を集束させるのに適した分散型高解像度システムの図式表現である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の説明では、本発明の完全な理解が得られるように多数の特定の詳細が述べられる。本発明は、これらの特定の詳細の一部またはすべてを用いずに実施され得る。他の例では、本発明を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作が詳細には説明されていない。本発明が特定の実施形態と共に説明されるが、本発明を実施形態に限定する意図はないことを理解されよう。

【0018】

ＣＤ：ＰＳＦ比が大きいと、小さい欠陥の信号が、光学式インスペクタについての背景分布信号関数の末端に常に埋め込まれることがある。図１は、強度差値の関数としての、典型的な背景信号分布１０２（たとえば、背景ピクセル数）および典型的な小欠陥信号分布１０４（たとえば、欠陥ピクセル数）のグラフである。この例に示されるように、小欠陥信号１０４は、ノイズ分布１０２の末端と混同されることがある。たとえば、光学式検査しきい値が低く設定される場合、実際の欠陥信号と共に、多数のニューサンス信号に候補欠陥としてフラグが付けられる。半導体デバイスのＣＤがますます縮小されるにつれて、ＤＯＩとニューサンス信号との間の混同の度合が悪化する。この混同により、受け入れられるニューサンス率で光学式インスペクタが小さい欠陥を検出することができなくなる。

【0019】

電子ビームインスペクタ（ＥＢＩ）などの高解像度走査システムは、この光学的感度ギャップを解決するための次善の解決策であり得る。しかしながら、高解像度走査システムは、ウェハスループットが不十分であるため、大量製造プロセスでの検査については実現可能ではない。たとえば、ＥＢＩの解像度は、小さい半導体構造を分解するのに十分な高さであるが、ＥＢＩは、半導体製造歩留まり監視について受け入れられるスループットを現在は実現することができない。ＥＢＩなどのこれらの高解像度システムの採用は、スループットが不十分であるために研究開発段階に限定される。高解像度システムは通常、全ウェハ走査を実現することができないので、ＨＶＭ（大量製造）検査への採用については課題が生じる。

【0020】

本発明のいくつかの実施形態では、感度欠陥検出性能ギャップがハイブリッド光学式／分散型高解像度インスペクタシステムで解決される。全体として、複合システムは検査パラダイムを変更する。一般には、高解像度システムは、多数の潜在的欠陥サイトを迅速に走査するための、高速な分散型プローブアーキテクチャを含む。したがって、ハイブリッドインスペクタシステムは、光学式インスペクタと分散型高解像度システムの両方の長所を活用する。たとえば、そのようなハイブリッドインスペクタは、全ウェハカバレッジと共に２時間以内に現行設計ノードの５ｎｍ欠陥の検出を実現し得る。さらに、ハイブリッドインスペクタは、ランダムまたは系統的な欠陥分布に対処し得る。

【0021】

ＤＯＩ（ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）が光学的走査で検出され得るように、積極的しきい値が、光学式インスペクタについて少なくとも５ｎｍの欠陥感度を可能にするように設定され得る。光学式インスペクタについての積極的しきい値が、検査の第１段階から５００万～２０００万個の候補欠陥およびニューサンスサイトが得られる可能性が高くなるように選択される。これらのサイトについての場所が、ＤＯＩ／ニューサンス分離のために高解像度インスペクタに送られ得る。２時間未満で全ウェハ検査カバレッジを可能にするために、この高解像度インスペクタは、５００万から２０００万のランダムに発生するサイトを訪れて、１時間以下でＤＯＩ／ニューサンス分離を実施するように動作可能である。指定のサイトのカウント範囲は、製造プロセスおよびデバイス設計パラメータに基づいて変化し得る。言い換えれば、ハイブリッド検査システムは、（１）５ｎｍの欠陥検出のための十分なサイト信号を生成し、１時間未満で全ウェハを走査する能力を有する光学式インスペクタと、（２）ウェハにわたってランダムに分散する５００万～２０００万のサイトを１時間未満で訪れ、訪れた各サイトについて欠陥検出を実施する能力を有する、高解像度で高速なインスペクタとを含む。

【0022】

図２は、本発明の一実施形態によるハイブリッド検査プロセス２００を示すフローチャートである。最初に、動作２０２では、光学式インスペクタを使用して、サンプルにわたって複数の場所で多数の候補欠陥およびニューサンスサイトを検出するように選択されるしきい値でサンプル（たとえば、半導体ウェハ）を検査する。たとえば、潜在的欠陥およびニューサンスサイトの数は、少なくとも５００万サイト（１００万単位の数）であり、それらは、通常は全ウェハにわたってランダムに分散し、検出されるサイトの総数と混合される約１０００超（たとえば、通常は約１０００から５０００の範囲であり、または数千以下の数である）の候補欠陥サイトを含む。

【0023】

ｄｉｅ－ｔｏ－ｄｉｅ、ｃｅｌｌ－ｔｏ－ｃｅｌｌ、ｄｉｅ－ｔｏ－ｄａｔａｂａｓｅなどの任意の適切な欠陥検査技法が利用され得る。一般には、同様に設計されたウェハエリアの基準イメージとテストイメージが比較され、積極的に事前定義されたしきい値よりも差が大きい場合、潜在的欠陥／ニューサンスにフラグが付けられる。一般には、積極的に事前定義されたしきい値は、所望のサイズの欠陥を取り込むように選択され、所望の欠陥のサイズは、半導体プロセスで使用される設計ノードに依存する。５ｎｍ設計ノードでは、ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔは約５ｎｍとなる。より先進の設計ノードでは、ｄｅｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔは５ｎｍ未満であることがある。

【0024】

第１段階の光学的器具を実装するために任意の適切なシステムが使用され得、第１段階の光学的器具は任意の適切な形態を取り得る。たとえば、光学式インスペクタは、波長パラメータ、照度パラメータ、偏光パラメータなどの様々な光学パラメータを調節するように動作可能であり得、その結果、システムは、サイズの異なる製造プロセスおよび構造設計で５ｎｍという小さい欠陥について最適な信号を生成し得る。光学式インスペクタはまた、積極的しきい値処理で検出を実施して、２億超個の対象が検出の光学ステージを通過することを可能にするように構成可能である。この構成は、ハイブリッド検査の第１ステージで５ｎｍ欠陥が検出され、または５ｎｍ欠陥にフラグが付けられ得ることを保証する。好ましくは、光学式インスペクタはまた、１時間未満で全ウェハを走査することができる。首尾よく動作する１つの例示的器具は、カリフォルニア州ミルピータスのＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐから入手可能な２９３０、２９３５、および３９００検査システムである。

【0025】

複数の検出された候補欠陥およびニューサンスサイトならびにその場所が、高解像度の分散型プローブインスペクタに供給される。次いで、動作２０４では、検出されたサイトが、高解像度の分散型プローブ検査器具で検査され、ニューサンスから候補欠陥が分離され得る。たとえば、１０００から５０００個の候補欠陥が見つかり、分散型プローブ器具によって提供される高解像度イメージに基づいて、ニューサンス欠陥から分離される。

【0026】

一般には、ｄｉｅ－ｔｏ－ｄｉｅ、ｃｅｌｌ－ｔｏ－ｃｅｌｌ、ｄｉｅ－ｔｏ－ｄａｔａｂａｓｅ検査などの任意の適切なプロセスを使用することによって高解像度イメージが解析され、候補欠陥が検出され得る。さらに、または代替として、欠陥とニューサンスの分類を学習するためのニューラルネットワークまたはアルゴリズム／モデルと、機械学習アルゴリズムが使用され、この第２ステージでニューサンスから欠陥が区別され得る。ノイズのない基準生成のための複雑な計算方法を使用する他の手法も、高解像度プローブシステムのための検出アルゴリズムとして使用され得る。さらに、半導体デバイス設計ファイルを活用する検出アルゴリズムも、高解像度プローブのための検出アルゴリズムとして使用され得る。

【0027】

２０６で示されるように、検出されたＤＯＩを、その物理的形態に基づいて、様々なＤＯＩビンにさらに分類するために、より高解像度のシステムが使用される。動作２０６では、動作２０４からの確認済みのＤＯＩの位置が、より高解像度のプローブに渡される。より高解像度のプローブは、１ｎｍ（またはそれ未満）程度のピクセル解像度を有し、その結果、より高解像度のシステムからのイメージが解析され、たとえばブリッジおよび突起などの相異なるタイプの欠陥が区別され得る。

【0028】

一般には、検討ステージは、歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼさないニューサンスタイプ欠陥からの、歩留まりまたはデバイス機能に影響を及ぼす「真の」欠陥の分離を含む、欠陥タイプの分類を含む。通常は、１０から５０（または５０～１００）個の最終的欠陥が、この検討ステップで見つかり得る。検討プロセスは、デバイス機能などに影響を及ぼさないニューサンスタイプ欠陥に対して、真の歩留まりに影響を及ぼす欠陥を、欠陥タイプ（たとえば、ブリッジ、突起欠陥、）を含む、真の欠陥と分類して分離するための１つまたは複数の様々な学習アルゴリズムまたはモデルによって達成され得る。

【0029】

次いで、動作２０８では、サンプルが検査に合格したかどうかが判定され得る。たとえば、ウェハ上の最終的欠陥がそのようなウェハ上のデバイスの機能に悪影響を及ぼすかどうかが判定され得る。サンプルが合格した場合、検査手順は終了し得る。たとえば、ウェハサンプルがさらに処理され、ダイシングされ、パッケージデバイスとしてパッケージングされ得る。サンプルが合格しなかった場合、動作２１０でサンプルが修復または廃棄され得る。たとえば、一定の欠陥の効果をなくすために、一定の構造がウェハに除去または追加され得る。さらに、ウェハを製造するためのプロセスが、たとえば、後続のウェハ上で形成される欠陥をなくすように調節され得る。次いで手順２００は終了し得る。製造プロセス調節の後、修復されたウェハおよび／または後続のウェハが製造され得る。

【0030】

一般には、単一のプローブシステムによって実現される、小面積での高解像度とは対照的に、複数のプローブインスペクタは、広い有効面積で高解像度を実現する。すなわち、複数の分散型プローブは、共に広い有効視野（ＦＯＶ）を実現する複数の対物レンズを有する。２００ｎｍから５００ｎｍの間の光学式インスペクタ解像度に比べて、複数のプローブインスペクタは、１０ｎｍ以下の解像度を実現するように構成される。特定の実装では、複数のプローブインスペクタは、各候補サイトについて５～１０ｎｍの解像度を実現する。

【0031】

図３Ａは、本発明の１つの一般的実装による、スウェイジングおよび高解像度サブフィールド走査能力と共に構成される分散型プローブアーキテクチャ３００の一例を示す。アーキテクチャ３００は、直線アレイなどの分散型の方式で構成される、３０４ａおよび３０４ｂなどの複数のプローブを有する複数プローブシステム３０２を含む。分散型システムは一般に、１時間当たり少なくとも５００万サイトを走査するための別々の対物レンズを有する任意の適切な数の小型プローブを含む。プローブはまた、個々のサイトを走査するためにプローブ自体の走査電子回路をも含む。図示される例では、３０個のプローブが、ウェハ上の少なくとも５００万サイトを訪れ、１時間未満で検査し得るように構成される。もちろん、約１０から１００個の間のプローブなどの他のプローブ数が、本明細書で指定される所望のスループットを達成するように動作する可能性は高い。これらのプローブのサイズは小さく、したがってプローブは、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカル）技法および構成要素で作成される可能性が最も高い。

【0032】

一例では、ウェハ３０６が分散型高解像度システム３００の可動式ステージ上にロードされ、ステージは、静止したままのプローブの下のウェハ３０６のスワスを走査するように構成される。たとえば、ステージは、第１のＸ直線方向（たとえば、３１０）を走査し、Ｙ方向に移動し、次いで、第２の反対のＸ方向に、静止プローブの下の別のスワスを走査する。ステージは、ウェハにわたってスワスを反復的に往復して走査し、全ウェハカバレッジを実現する。さらに、相異なる走査からのスワスのセットが、互いにインターリーブされ得る。すなわち、スワスの第１セットが、スワス間にスペースを有するようにプローブアレイの下で（またはプローブアレイによって）走査される。言い換えれば、スワスエリアが第１走査でスキップされる。次いで、スワスの第２セットが、スワスの第１セット間のスペース内で走査される。全ウェハが走査されるまで、スワス走査が反復され、スワス間のスペースが埋められる。

【0033】

一般には、各走査の間にスワスがスキップされ得、次いでスワスが別々の走査でインターリーブされ得る。スワスをスキップすることにより、高解像度プローブが電子ビームベースである場合にウェハへの損傷が少なくなり得る。任意の適切な数のスワスまたはラインがスキップされ得る。一般には、ラインをスキップする走査パターンは、荷電粒子ビームによって走査されるエリアが収縮する傾向があるフォトレジストなどのいくつかの材料に対して引き起こす損傷が少なくなり得る。スキップされるライン数は、収縮量がラインエッジ粗さに匹敵し、全ラインエッジに著しく影響を及ぼし得ないように選択され得る。潜在的欠陥の分布に応じて、スワスラインをスキップすることは、ポリマー収縮、帯電、汚染などの有害な効果を低減することと、全スループットを向上させることのどちらにとっても有用な技法であり得る。

【0034】

各スワスがプローブ３０２のそれぞれの下を移動するとき、各プローブは、そのようなプローブ走査エリア内に存在する各欠陥サイトを走査するように構成される。図示されるように、ウェハは、各プローブの走査エリアについてＮ個のスワスを通って移動する。この例では、各プローブスワスは約５０μｍの高さである。プローブが、欠陥３０８（拡大エリア３１２および３１４ｂにも図示）などの潜在的欠陥の上を移動するとき、プローブは、そのような欠陥エリア（欠陥エリア３１４ａおよび欠陥拡大エリア３１４ｂ）の上を迅速に走査するように動作し得る。図示されるように、潜在的欠陥３０８の近傍のスワスエリアについて拡大図３１２が示されている。拡大図３１２では、プローブの欠陥エリア３１４ａは、図示されるアーキテクチャでは１μｍ×１μｍ（またはせいぜい５０μｍ×１μｍ）のサイズを有する。図示される例では、プローブは、ウェハ移動方向と直交するＹ方向に走査し、その結果、走査エリアにわたる走査パターン３１６得られ、その結果、そのような欠陥３０８について１５０～３５０ピクセルが撮像される。

【0035】

高解像度の分散型プローブインスペクタはまた、任意の形態を取り得る。たとえば、各プローブまたはカラムは、焦点合せ、走査、および他の適切な機能のための構成要素を備え得る。例として、高解像度の分散型プローブ検査器具は、複数の分散型小型カラムを有する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、複数の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）プローブ、複数のプローブを有する近距離場マイクロ波器具、または複数の近接光学プローブの形態である。適切な小型ｅビームカラム技術が、米国特許第８，６９８，０９４Ｂ１号および米国特許第８，４５５，８３８Ｂ２号でさらに説明されており、これらの特許は、すべての目的に関して本願に引用して援用される。実行可能な高解像度近距離場マイクロ波プローブ技術が、米国特許出願公開第２０１３／００８８２４５号で説明されており、この出願は、すべての目的に関して本願に引用して援用される。例示的高解像度ＡＦＭプローブ構成が、米国特許第８，９９７，２５８Ｂ２号でさらに説明されており、この特許は、すべての目的に関して本願に引用して援用される。

【0036】

第２ステージのための１つの例示的高解像度インスペクタは、１時間以下で５００万～２０００万サイトのスループットを達成するためのカラムアレイシステムを有するＳＥＭである。たとえば、ＳＥＭインスペクタは、直線カラムアレイおよびスウェイジング連続移動精密ステージを含む。他のプローブおよび移動構成が本明細書でさらに説明される。特定の例では、好ましくは、直線プローブアレイ内の各プローブが、アレイがウェハ全体に及び得るように小型化される。たとえば、プローブはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）技術から形成され得る。もちろん、本明細書でさらに説明されるように、他のタイプのプローブが実装され得る。

【0037】

直線アレイ（など）内の各プローブは、おおよそ５０μｍ×５０μｍから１００μｍ×１００μｍの間のサイズを有する撮像視野（ＦＯＶ）を有し得る。したがって１０プローブアレイは、５００μｍ×５００μｍから１ｍｍ×１ｍｍの有効ＦＯＶサイズを有することになる。この第２通過検査の間、第１ステージ光学式インスペクタによって潜在的欠陥サイトとマークされた場所を何らかのプローブが横切ったとき、小さいイメージパッチ（たとえば、１μｍ×１μｍのサイズを有する走査エリア３１４）が取得され得る。そのＦＯＶ内で、各プローブは、ステージが一定速度で移動するときに、訪れるサイトの数の最大化を可能にする、独立した２次元位置決めステアリングと共に構成され得る。好ましくは、各プローブはまた、ステージ運動を独立して追跡するように動作可能であり、その結果、高品質欠陥イメージが得られる。

【0038】

一実装では、アレイまたはプローブは小型電子ビームカラムであり得る。この実装の下では、ステージが一定のステージ速度５０ｍｍ／ｓで移動し、ピクセル当たりの目標電子（ｅ／ｐ）が５ｍｍピクセルサイズで１５００超であり、１０カラムを有する分散型小型電子ビームカラムが、少なくとも１時間当たり５００万サイトをカバーし得、たとえば３００ｍｍウェハに対して１時間未満である。一般には、第２ステージインスペクタは、５００万～２０００万（またはそれ以上）個のランダムに分散するサイトをカバーし、ＤＯＩとニューサンスサイトを区別し得るように、そのようなサイトの高解像度イメージを生成し得る。スループット能力は、４ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍスポット直径などの様々なスポットサイズに適合し得る。いくつかのＭＥＭＳベースのカラムアレイインスペクタ実施形態では、それぞれのＭＥＭＳベースのカラムのスポット直径は、４～１５ｎｍの範囲内となるように設計される。以下の表１は、５００万個のランダムに分散するサイトのスループット計算が、独立したビームステアリング能力をそれぞれ有する１０個のＭＥＭＳベースのカラムについて達成されることを示す。必須ではないが、より多くのＭＥＭＳベースのカラムを追加して、さらに多数のサイトがカバーされ得る。

【0039】

【表1】

【0040】

図３Ｂは、本発明の一実施形態による、ステージが下で移動する間に電子ビームで欠陥を走査するための簡易トラックモード技法３５０を示す。電子ビームカラム実装についてのトラックモードでは、（高スループットでは）ウェハが移動するにつれてビームが移動する。この例では、ビームは、固定位置にあるアレイのプローブ（またはカラム）から放射される。カラム走査フィールドは、列Ａ～Ｆおよび行１～３を有するグリッドによって表される。各グリッド位置はピクセルに対応し得る。欠陥３５４が、２列×３行（または２×３ピクセル）のサイズを有する欠陥エリア内に含まれる。

【0041】

最初に、時間ステップ１で、ステージが、カラム走査フィールドに対して位置３５２ａに欠陥を移動し、したがって欠陥エリアがカラム走査フィールドの右端に位置合せされ、走査フィールド位置Ｆ１についてデータが取得される。次に、時間ステップ２で、ステージが欠陥エリアを位置３５２ｂまで左に１ピクセル移動し、ビームが下に１ピクセル、左に１ピクセル移動して、走査フィールド位置Ｅ２についてデータを取得する。再び、時間ステップ３で、ステージが欠陥エリアを位置３５２ｃまで左に１ピクセル移動し、ビームが下に１ピクセル、左に１ピクセル移動して（「追跡」）、走査フィールド位置Ｄ３についてデータを取得する。次に、時間ステップ４で、ビームが上端に戻り（回帰）、ステージが欠陥エリアを位置３５２ｄまで左に１ピクセル移動し、走査フィールド位置Ｄ１についてデータが取得される。このプロセスは、欠陥エリアが３５２ｅおよび３５２ｆに配置され、３５２ｅおよび３５２ｆについて、ビームが移動して、それぞれ時間５で走査フィールド位置Ｃ２でのデータを取得し、時間６で位置Ｂ３でのデータを取得する間、続行される。時間ステップ６の後、欠陥がビーム移動３５６によって完全に走査される。

【0042】

前述のトラックモード技法は、フレームモードおよびスワスモード技法に勝る改良（たとえば、スループットの著しい向上）を表す。図３Ｃは簡易フレームモード技法３７０を示す。フレームモードでは、欠陥エリアがカラム走査フィールドの下に置かれ、ビームがパターン３７６で移動する。欠陥がビームによって走査され、ビームは、時間シーケンス１～６で欠陥エリアの各ピクセルに移動し、したがってデータが時間１～６で取得される。

【0043】

図３Ｄは簡易スワスモード技法３９０を示す。スワスモードでは、ウェハ欠陥エリアがカラム走査フィールドの右端に位置合せされ、位置３９２ａで停止する。時間ステップ１～３で、カラムは上端から下端に走査し（パターン３９６）、情報を記録し、次いで上端に戻る。同時に、ウェハが位置３９６ｂまで１ピクセル左に進み、ウェハピクセルの第２行と共に、カラム走査の左端に位置合せする。次いで、時間ステップ４～６でカラムは再び下方に走査し（パターン３９６）、最後の３ウェハピクセルを取り込む。

【0044】

いくつかの実施形態では、すべての欠陥を操作するための時間は、ウェハをスウェイジングするために費やされる時間を超えることができず、ステージ移動の有効走査長は、カラムのＦＯＶサイズを超えることができない。カラム最小フットプリントはクロストークによって限定されることがあり、クロストークはまた、達成可能な最大カラム数および最大スループットに関する制限を課すことがある。

【0045】

第２ステージインスペクタは、任意の適切な方式で候補サイトを走査するように構成され得る。図４Ａ～４Ｅは、様々な第２ステージインスペクタ構成および走査技法を示す。すべてのケースで、第１ステージインスペクタは、各潜在的欠陥／ニューサンスサイトについての位置座標を与え、インスペクタは、様々な位置決定機構によってサンプル上の各潜在的サイトに正確に移動するように動作する。これは、図４Ａに示されるようにステージを移動すること、図４Ｂに示されるようにプローブのアレイを移動すること、図４Ｃに示されるようにステージとプローブのアレイを共に移動すること、または図４Ｄおよび４Ｅに示されるようにステージを回転することによって達成され得る。ステージまたはアレイのレールのどちらかの運動をステアリングするプローブ位置を正確にトレースするために、レーザ干渉計フィードバック機構が、プローブ配置を微調整するために使用され得る。レーザ干渉計は、ステージまたはプローブのアレイのどちらかの上に取り付けられ得る。各プローブについての最高の位置精度を達成するように、各プローブの位置微調整が独立して操作される。これらの例のすべてにおいて、各プローブは、それぞれのスワス内の各候補サイトを走査するように構成される。

【0046】

図４Ａは、本発明の一実施形態による、固定位置を有するプローブ４０２の直線アレイと、固定プローブ４０２の下で移動するウェハをその上に有するステージ４０４とを示す図である。この実施形態では、インスペクタはまた、各プローブに対するウェハ位置を正確に決定するための１対の干渉計４０６をも含み得る。必要に応じて、より多くのレーザ干渉計が使用され得る。干渉計がステージのＸ軸とＹ軸の両方に沿って配置され、両方向が追跡される。追加のレーザ干渉計が使用され、プローブの位置が追跡され得る。これは、最小値２（ＸおよびＹ）から、プローブ当たり１つの最大値までであり得る。ｚ高さマッピングも、統計的高さマップを使用して、または各プローブに配置されたセンサで動的に実装され得る。たとえば、任意の表面の高さマッピングを可能にするために、ｚ高さセンサは光学式であり得る。単一のプローブだけの焦点深度は、サンプル高さの変動を補償するのに十分ではないことがある。

【0047】

この実施形態はまた、プローブの下でウェハが往復して移動するためのステージ移動に対処するために、比較的大型のチャンバをも含む。さらに、ステージはウェハにわたって往復して走査し、その結果、この構成は、減速および加速によって引き起こされるターンアラウンド時間および振動に関連付けられる。

【0048】

図４Ｂは、本発明の代替実施形態による、固定ウェハステージに対して移動するように動作可能である分散型プローブシステムを示す。図示されるように、直線プローブアレイ４１２が、図４Ｂに示されるようにプローブ走査方向に移動して走査し、ステージおよびウェハ４１４は固定位置のままである。さらに、インスペクタは、Ｎ個の軸に沿った位置を決定するためのＮ軸干渉計（たとえば、４１６）を含み得る。この実施形態では、ステージが静止しており、プローブはそのようなステージの上を走査するに過ぎないので、チャンバは比較的小型であり得る。しかしながら、プローブは、可動ベローを使用して２Ｄ移動を達成し得る。この実施形態はまた、関連するターンアラウンド時間および振動効果を有する。

【0049】

図４Ｃは、本発明の別の代替実施形態による、プローブ移動方向に直交する方向に移動するウェハステージ４２４に対して移動するように動作可能であるプローブシステム４２２の直線アレイを示す。この例では、第１干渉計ミラー４２６ａが、ある方向の移動および位置を追跡するためにプローブと共に取り付けられ、第２ミラー４２６ｂが、別の直交する方向の移動および位置を追跡するためにステージ４２４と共に取り付けられる。もちろん、インスペクタは、Ｚ、傾斜、回転などの他の移動方向を追跡するための追加の干渉計を含み得る。この実装は、小型のチャンバ、低い質量、および低いアッベ誤差、ならびに低速のステージ走査に関連付けられる。しかしながら、プローブは、ベローを使用して１Ｄ移動を達成し得る。この実施形態はまた、関連するターンアラウンド時間および振動効果を有する。

【0050】

図４Ｄは、本発明のさらに別の実施形態による、ステージおよびウェハ４３４が回転する間に単一軸に沿って移動するプローブアレイ４３２を示す。このシステムは、プローブの移動および位置を追跡するための少なくとも１つの半径方向干渉計ミラー４３６ａと、ステージの移動および位置を追跡するための高精度回転エンコーダ４３６ｂとを含む。もちろん、インスペクタは、他の移動方向を追跡するための追加の干渉計を含み得る。この実施形態はまた、ビームが往復して走査し、ウェハが、検査中に加速または減速することなく単に回転するので、関連するターンアラウンド時間または振動効果を有さない。

【0051】

図４Ｅは、本発明の別の実施形態による、直線プローブアレイのスポーク構成と、回転するステージとを示す。図示されるように、プローブアレイ（たとえば、４４２ａおよび４４２ｂ）はそれぞれ、ウェハステージ４４４の周りの固定スポーク位置に配置され、各アレイは半径方向に沿って移動可能である。ステージおよびウェハ４４４は、プローブスポークの下で回転するように構成され、プローブスポークは、ウェハが回転する間に半径方向に移動する。インスペクタはまた、プローブ移動を追跡するための半径方向ミラー（たとえば、４４６ａおよび４４６ｂ）と、ステージの移動および位置を追跡するための高精度回転エンコーダ４３８とを含み得る。この実施形態は、小型のチャンバ、低い質量、低いアッベ誤差、および２Ｄ移動のための可動ベローに関連付けられ得る。この実施形態はまた、ビームが往復して走査し、ウェハが単に回転するので、関連するターンアラウンド時間または振動効果を有さない。

【0052】

本明細書で説明されるデュアルステージシステム実施形態は、任意の適切な方式で実装され得る。図５Ａ～５Ｄは、本発明のいくつかの実施形態による、ハイブリッド検査システムの変形（５００、５２０、５３０、５４０）を示す。すべての図において、複合インスペクタは、それぞれ、ロボットウェハ処理システム５０２、光学式インスペクタ５０４、高解像度の分散型インスペクタ５０６、ウェハロード位置５０８、ウェハロード位置５１０を含む。ロボットウェハ処理システム５０２は、光学式インスペクタ５０４と高解像度の分散型インスペクタ５０６との間、ならびにウェハロード位置５０８と５１０との間でウェハを移送するように構成される。光学式インスペクタ５０４は、潜在的欠陥サイトを検出するように構成され、潜在的欠陥サイトは、前述のようにニューサンスサイトを含む。高解像度の分散型インスペクタ５０６は、サイトを迅速に走査して、ニューサンスサイトから潜在的欠陥を区別するように構成される。ウェハロード位置５０８およびウェハロード位置５１０は、１つまたは複数のウェハを保持するように構成される。ほとんどのケースでは、ウェハロード位置５０８およびウェハロード位置５１０は複数のウェハを保持する。ウェハは、同一のロットまたは異なるロットからのものであり得る。

【0053】

図５Ａおよび５Ｄでは、光学式インスペクタ５０４および高解像度の分散型インスペクタ５０６は、ロボットウェハ処理システム５０２を介して一体化される別々のシステムである。図５Ｂでは、高解像度の分散型インスペクタ５０６は光学式インスペクタ５０４内に一体化され、またはその逆である。図５Ｃでは、高解像度の分散型インスペクタ５０６または光学式インスペクタ５０４は、ロボットウェハ処理システム５０２内に一体化され、他のインスペクタ５０４／５０６はウェハ処理システム５０２とは別々である。

【0054】

ある動作では、ウェハロード位置５０８および／または５１０からのウェハの一部は、光学式インスペクタ５０４で検出された潜在的欠陥およびニューサンスサイトを有し、その後で、ニューサンスサイトから潜在的欠陥を分離するための高解像度の分散型インスペクタ５０６で生成されたサイトの高解像度イメージを有する。ウェハは、システムから除去されることなく、両方のインスペクタによって検査され得、たとえば、ウェハ処理問題およびそれに関連するスループット問題が低減される。

【0055】

光学式インスペクタがＳＥＭシステムの形態の分散型の高解像度システムと一体化される場合、両方のインスペクタは同一の真空室を共用し得る。しかしながら、スタンドアロンＳＥＭインスペクタについて必要とされるのは、単一のより小型の真空室だけである。

【0056】

そのような複合システムのいくつかの実施形態は、２時間未満での５ｎｍの全ウェハ検査感度を可能にする。ハイブリッドインスペクタシステムは、光学式インスペクタと高解像度システムの長所を活用する。全体として、このハイブリッドシステムのインスペクタは、業界性能ギャップを解決する、光学式インスペクタも高解像度インスペクタも単独で達成することのできない解決策を実現する。要約すると、２時間未満で３００ｍｍウェハにわたる５ｎｍ欠陥感度を可能にする、高感度で高スループットのハイブリッドインスペクタが、いくつかの実装で提供される。第１ステージ光学式インスペクタが、光学式インスペクタステージによってＤＯＩを検出することを可能にする積極的しきい値検査を利用し得、次いで第２ステージインスペクタが、第１ステージで検出されたサイトのＤＯＩおよびニューサンスの区別のために、高解像度を使用する。

【0057】

任意の適切な光学式検査器具が、本明細書で説明されるように第１ステージで多数の潜在的欠陥およびニューサンスサイトを検出するために実装され得る。広大な範囲のウェハ材料特性および構造をカバーするために、いくつかのインスペクタ器具実施形態は柔軟な波長選択を実現する。さらに、検査器具は、より短い波長を供給するように動作可能であり得、最良の信号を得るために柔軟な偏光選択を含み得る。検査システムはまた、検査スループット、欠陥分類、ニューサンス抑制を改善するために、１つの走査でより多くの情報を収集するように動作可能であり得る。

【0058】

一般には、本発明の技法の実装のための適用可能な光学式検査器具は、様々な材料タイプおよび構造タイプで欠陥を検出するために、選択された波長で入射光ビームを生成するための少なくとも１つの光源を含み得る。そのような検査はまた、関心エリアに入射ビームを向けるための照明オプティクスと、入射ビームに応答して関心エリアから放射される出力ビームを向けるための収集オプティクスと、出力ビームを検出し、検出した出力ビームからイメージまたは信号を生成するためのセンサと、検査器具の構成要素を制御し、欠陥検出を容易にするためのコントローラとを含み得る。

【0059】

一実施形態では、検査器具は、広範な波長（１９０ｎｍより上～９５０ｎｍ）の光を生成および収集するための照明モジュールおよび収集モジュールを含む。インスペクタ器具はまた、平行および垂直な電場についての偏光オプションと、長波長経路および短波長経路のそれぞれについての波長範囲にわたって適用するためのサブバンド波長フィルタのセットとを提供し得る。

【0060】

図６は、本発明の特定の実装による光学式検査システム６００の図式表現である。図示されるように、システム６００は、照明光６０５を生成する広帯域光源（たとえば、照明器６０４）を含む。光源の例は、レーザ駆動光源、高出力プラズマ光源、透過照明光源（たとえば、ハロゲンまたはＸｅランプ）、フィルタ処理ランプ、ＬＥＤ光源などを含む。検査システムは、広帯域光源に加えて、任意の適切な数およびタイプの追加の光源を含み得る。

【0061】

光源からの入射ビームは一般に、ステージ６１４上のサンプル６３４に向かってビームを中継する（たとえば、形成し、集束させ、または焦点オフセットを調節し、波長をフィルタリング／選択し、偏光状態をフィルタリング／選択し、サイズ変更し、拡大し、ひずみを低減するなど）ように働く任意の数およびタイプのレンズを通過し得る。

【0062】

照明器６０４は、選択された波長範囲を有する入射ビームを生成するための任意の適切な光学素子を含み得る。たとえば、照明器６０４は、照明ビームの波長を変更するために照明経路内に個々に挿入（または回転）される選択可能な帯域フィルタを有するフィルタホイール６０１を含み得る。一般に、各検査波長範囲は、その照明および収集ひとみ開口形状、入射および収集経路の偏光、倍率、ピクセルサイズ、またはそれらの任意の組合せの最適化に基づいて選択され得る。

【0063】

照明器はまた、入射ビームのスペクトルをさらに定義するために使用され得る１つまたは複数の追加のスペクトルフィルタ（たとえば、６０３）をも含み得る。たとえば、各スペクトルフィルタは、取り込むように意図される欠陥についての感度を最適化するためにさらに使用され得る。異なる波長範囲についての検査感度をさらに最適化するために、別々の偏光フィルタ６０６も入射ビーム経路内に選択的に配置され得る。

【0064】

入射光を再結像し、対物レンズ６３２のシステムひとみ上にひとみを焦点合せするために、ひとみ中継（図示せず）も使用され得る。対物レンズ６３２に光を送るために５０－５０ビームスプリッタ６２８が使用され得る。５０－５０ビームスプリッタ６２８はまた、サンプルから反射または散乱した光を収集オプティクスに向けて送るように構成され得る。（対物レンズに配置された）システムひとみと対となるひとみが、入射ビーム経路で使用され得る。各ひとみまたは開口は、光経路の各部分を覆い隠して、選択された波長範囲についての信号を最大化するための特定の形状を有し得る。

【0065】

好ましくは、対物レンズ６３２は、欠陥検出のために使用されるすべての選択可能な波長について最適化される。たとえば、対物レンズ６３２は、レンズ被覆を含む組成と、色収差の補正用の構成とを有する。代替実施形態では、対物レンズ６３２は、すべての反射型対物レンズまたは屈折型または組合せ（カタディオプトリック）構成であり得る。

【0066】

次いで、サンプルから反射または散乱された、得られた出力ビームが、別の２色性ビームスプリッタ６３７で受けられ、２色性ビームスプリッタ６３７は、自動焦点システム６３５を介して、対物レンズ６３２に自動焦点を挿入するように構成され得る。自動焦点ビームは、様々な検査帯域から分離される波長を有し得る。自動焦点についての波長は、選択された検査波長範囲のいずれかについての検査波長帯内にない限り、変更され得る。構成要素のコストおよび可用性が、自動焦点挿入をどこに配置するかに影響を及ぼし得る。ウェハ材料応答による焦点面変化を最小限に抑えるために、自動焦点波長帯は４０ｎｍ以下であり得る。たとえば、自動焦点システム６３５はＬＥＤ光源を使用し得る。２色性ビームスプリッタ６３７は、自動焦点波長帯を反射し、その領域の上および下のすべての光を透過するように構成され得る。５０－５０ビームスプリッタ６２８も、（たとえば、被覆の使用により）高い効率で自動焦点光を通過するように構成され得る。この素子は、自動焦点の光効率をほぼ４倍に改善し得る。

【0067】

自動焦点波長が、選択可能な検査波長範囲よりもずっと高い場合、自動焦点ビームは、検査撮像システムとは異なる熱誘起焦点変化によって影響を受ける。システムは、環境（温度、圧力）、レンズ加熱などによる焦点変化に関するフィードバックを提供するための機構を含み得る。例として、自動焦点システム６３５は、温度および圧力センサの形態のフィードバック機構と、焦点面変化を評価するためのウェハチャックの面上に設置された校正ウェハとを含み得る。フィードバックに基づいて、自動焦点システム６３５は、（調節可能エアギャップを形成するための可動レンズなどによって）レンズ素子のうちの１つまたは複数を調節しあるいはドライバ６０８を介してステージ位置を調節して、焦点補正を導入し得る。補正の周波数もそのようなフィードバックに基づいて決定され得る。

【0068】

出力ビームは、ひとみ中継（レンズグループ６４０）、ミラー６３８、偏光子６０７、開口６０９、センサ６５４上に出力ビームをズーミングおよび集束させるための光学素子６１０および６１２などの、任意の適切な数およびタイプの収集オプティクスによって配向および形成され得る。例として、センサ６５４は、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）またはＴＤＩ（時間遅延積分）検出器、光電子増倍管（ＰＭＴ）、または他のセンサの形態であり得る。

【0069】

ひとみ中継６４０は、特定の開口（６０９）を収集経路内に挿入して各波長範囲についての検査感度を最適化するために、（対物レンズ６３２の）システムひとみのイメージを形成するように設計され得る。サンプルに対する異なる入射角を達成するために、異なる開口設定が選択され得る。やはり検査感度を最適化するために、偏光フィルタ（６０５または６０７）が照明または収集経路内に配置され得る。

【0070】

システムはまた、コントローラまたはコンピュータシステム（たとえば、６９０）をも含み得る。たとえば、各検出器によって取り込まれた信号がコントローラ６９０によって処理され得、コントローラ６９０は、各センサからのアナログ信号を処理のためにデジタル信号に変換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み得る。コントローラは、検出した光ビームの輝度、イメージ、位相、および／または他の特性を解析するように構成され得る。コントローラは、得られたテストイメージおよび本明細書でさらに説明される他の検査特性を表示するための（たとえば、コンピュータ画面上の）ユーザインターフェースを提供するように（たとえば、プログラミング命令と共に）構成され得る。コントローラはまた、波長、偏光、または開口構成の変更、検出結果データまたはイメージの閲覧、検査器具レシピのセットアップなどのユーザ入力を与えるための１つまたは複数の入力デバイス（たとえば、キーボード、マウス、ジョイスティック）をも含み得る。

【0071】

本発明の技法は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組合せで実装され得る。コントローラは通常、適切なバスまたは他の通信機構を介して入力／出力ポートおよび１つまたは複数のメモリに結合された１つまたは複数のプロセッサを有する。

【0072】

コントローラは、ソフトウェアおよびハードウェアの任意の適切な組合せであり得、一般には検査システムの様々な構成要素を制御するように構成される。たとえば、コントローラは、照明源の選択的活動化、照明または出力開口設定、波長帯、焦点オフセット設定、偏光設定などを制御し得る。コントローラはまた、各検出器によって生成されたイメージまたは信号を受け取り、得られるイメージまたは信号を解析して、候補欠陥／ニューサンスがサンプル上にあるかどうかを判定し、サンプル上に存在する欠陥を特徴付け、または別の方法でサンプルを特徴付けるように構成され得る。たとえば、コントローラは、本発明の方法実施形態の命令を実装するようにプログラムされるプロセッサ、メモリ、および他のコンピュータ周辺機器を含み得る。

【0073】

そのような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上で実装され得るので、そのようなシステムは、コンピュータ可読媒体上に記憶され得る、本明細書で説明される様々な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。機械可読媒体の例は、限定はしないが、ハードディスク、フロッピィディスク、磁気テープなどの磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭディスクなどの光媒体、光ディスクなどの光磁気媒体、および読取り専用メモリデバイス（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、プログラム命令を記憶および実施するように特別に構成されるハードウェアデバイスを含む。プログラム命令の例は、コンパイラによって生成されるような機械コード、およびインタプリタを使用してコンピュータによって実行され得る高水準コードを含むファイルのどちらも含む。

【0074】

任意の適切な高解像度の分散型検査器具が、本明細書で説明されるように第１ステージで潜在的欠陥とニューサンスサイトを分離するために実装され得る。図７を全般的に参照して、複数のプローブに荷電粒子を集束させるのに適した分散型高解像度システム７００が、本発明の特定の実装に従って説明される。一例では、システム７００は、直線アレイサポート７０６内に配置された複数のプローブ（たとえば、７０２ａおよび７０２ｂ）を含む。複数の荷電粒子源（たとえば、７０７ａおよび７０７ｂ）が、荷電粒子ビームを生成し、プローブのそれぞれに配向するように構成され得、プローブのそれぞれは、対応する荷電粒子ビームをサンプル（たとえば、ウェハ７０１）に配向する。代替として、各荷電粒子源が各プローブと一体化され得る。各荷電粒子源は、当技術分野で周知の任意の荷電粒子源を含み得る。たとえば、荷電粒子源７０７は、限定はしないが、１つまたは複数の電子銃を含み得る。

【0075】

各プローブまたはカラムは、任意の数のレンズ、およびそれぞれの荷電粒子源によって放射された、対応するビームを集束させるための構成要素、ウェハサンプルの欠陥エリアにわたってそのビームを走査するデフレクタ、ならびに入射荷電粒子ビームに応答してウェハサンプルからの放射を検出し、高解像度イメージを形成する検出器を含み得る。一態様では、レンズアレイ内の各カラムは小型のＭＥＭＳベースのカラムである。

【0076】

いくつかの実施形態では、各カラムは、電子光学素子のセットをさらに含み得る。電子オプティクスのセットは、電子ビームをサンプル７０１の選択された部分に集束および／または配向するのに適した、当技術分野で周知の任意の電子光学素子を含み得る。一実施形態では、電子光学素子のセットは、１つまたは複数の電子光学レンズを含む。たとえば、電子光学レンズは、限定はしないが、電子ビーム源からの電子を収集するための１つまたは複数の集光レンズを含み得る。別の例として、電子光学レンズは、限定はしないが、対応する電子ビームをサンプル７０１の選択された領域上に集束させるための１つまたは複数の対物レンズを含み得る。いくつかの実施形態では、各電子ビームは、制御された角度でサンプル７０１に配向され得る。与えられるウェハ座標系は必ずしもＳＥＭ座標系と一致しないので、微細な走査角を制御することは、座標系間の一致を改善し、サンプリング性能／精度に著しく寄与し得る。

【0077】

いくつかの実施形態では、各カラムのための電子光学素子のセットは、１つまたは複数の電子ビーム走査素子を含む。たとえば、１つまたは複数の電子ビーム走査素子は、限定はしないが、サンプル７０１の表面に対してビームの位置を制御するのに適した１つまたは複数の走査コイルまたはデフレクタを含み得る。この点で、１つまたは複数の走査素子が、選択された走査方向またはパターンでサンプル７０１にわたって電子ビームを走査するために利用され得る。たとえば、サンプル７０１は、いくつかの構造の特徴配置に対して傾斜した、または垂直な２方向走査で（たとえば、２方向で、目標ラインに対して傾斜して）走査され得る。コントローラシステム７１８は、１つまたは複数の走査素子などの電子光学素子のうちの１つまたは複数に通信可能に結合され得る。したがって、コントローラシステム７１８は、１つまたは複数の電子光学パラメータを調節し、かつ／または通信可能に結合された電子光学素子の各セットに送られる制御信号を介して走査方向を制御するように構成され得る。

【0078】

いくつかの実施形態では、各カラムは、電子収集器（たとえば、２次電子収集器）を含む各カラムについての検出器アセンブリを含み得る（または検出器アセンブリに関連付けられ得る）。検出器アセンブリは、たとえば、減速電界原理に基づくエネルギーフィルタをさらに含み得る。この点で、エネルギーフィルタは、低エネルギー２次電子を停止すると共に、高エネルギー２次電子（すなわち、後方散乱電子）を通過するように構成され得る。エネルギーフィルタが活動化されない場合、検出システムの収集効率に従って、すべての２次電子が検出される。全電子イメージから高エネルギー電子イメージを差し引くことによって、低エネルギー２次電子イメージが取得され得る。検出器アセンブリは、サンプル表面（たとえば、２次電子）からの電子を検出するための検出器（たとえば、発光素子およびＰＭＴ検出器）をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、検出器アセンブリの検出器は光検出器を含む。たとえば、検出器のＰＭＴ検出器のアノードは蛍光体アノードを含み得、蛍光体アノードは、アノードによって吸収されたＰＭＴ検出器のカスケード電子によって活性化され、その後で光を放射し得る。光検出器は、サンプル７０１を撮像するために、蛍光体アノードによって放射された光を収集し得る。光検出器は、限定はしないが、ＣＣＤ検出器またはＣＣＤ－ＴＤＩ検出器などの、当技術分野で周知の任意の光検出器を含み得る。システム７００は、限定はしないが、エバーハートソーンリー型検出器などの追加／代替の検出器タイプを含み得る。

【0079】

上記の説明は、２次電子の収集の文脈で各検出器アセンブリに焦点を当てているが、このことは本発明に関する限定と解釈されるべきではない。本明細書では、各検出器アセンブリが、荷電粒子ビームでサンプル表面またはバルクを撮像し、または特徴付けるための、当技術分野で周知の任意のデバイスまたはデバイスの組合せを含み得ることを理解されたい。たとえば、各検出器アセンブリは、後方散乱電子、オージェ電子、透過した電子または光子（たとえば、入射電子に応答して表面によって放射されたＸ線）を収集するように構成された、当技術分野で周知の任意の粒子検出器を含み得る。

【0080】

ウェハサンプル７０１はチャック７１０上に支持され、チャック７１０はステージ７０８に結合される。典型的な構成では、ステージは、ウェハがその上に配置され、固定される回転可能チャックを有する。いくつかの実施形態でのステージ７０８、チャック７１０、および／またはアレイサポート７０６は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、傾斜、および回転方向を含む１つまたは複数の方向に移動するための移動機構と共に構成され得る。各カラムは、共に、または独立して可動式であり得る。これらの移動機構は、１つまたは複数のねじ駆動およびステッパ電動機、フィードバック位置を伴う直線駆動、バンドアクチュエータおよびステッパ電動機、磁場などによって駆動される粗動機構と細動機構の両方の形態を取り得る。移動機構はまた、ころ軸受、空気軸受、スライディングプラスチック軸受、たわみサスペンション、または磁場サスペンションなどを実装し得る。他の実施形態では、代替または追加として、カラムシステムは、Ｘ、Ｙ、Ｚ、傾斜、および回転方向を含む、もう１つの方向に移動する。図４Ａ～Ｅの実施形態に関して例示されるように、干渉計ミラーが、移動方向のそれぞれに沿って、ステージ７０８および／またはアレイサポート７０６と共に配置される。図７では、ミラー７１４ａおよび７１４ｂが、ステージ７０８の各ＸおよびＹ軸上に配置され、ミラー７１４ｃおよび７１４ｄが、アレイサポート７０６の各ＸおよびＹ軸上に配置される。ミラーは、サイト位置を正確に決定するための干渉計システムの部分を形成する。ステージまたはアレイのどちらかが移動しない場合、対応するミラーが除去され得る。

【0081】

コントローラシステム７１８は、システム７００の任意の適切な構成要素を制御し、カラムの検出器によって取得された高解像度イメージを受け取って処理するように構成され得る。制御システム７１８は、システム７００の様々な構成要素に通信可能に結合され得る。制御システムは、制御、処理、および解析のための１つまたは複数のプロセッサおよび電子構成要素を含み得る。

【0082】

制御システム７１８は、各荷電粒子源に対する制御信号を介して１つまたは複数の荷電粒子源パラメータを調節するように構成され得る。たとえば、制御システム７１８は、電子ビーム源の制御回路に送られる制御信号を介して、各電子ビーム源によって放射される電子ビームについてのビーム電流を変更するように構成され得る。

【0083】

いくつかの実施形態では、制御システム７１８は、サンプルステージ７０８および／またはカラムアセンブリに通信可能に結合される。制御システム７１８は、サンプルステージ７０８に送られる制御信号を介して、１つまたは複数のステージパラメータを調節するように構成され得る。制御システム７１８は、サンプルステージ７０８および／またはカラムアセンブリの制御回路に送られる制御信号を介して、サンプル走査速度を変更し、かつ／または走査方向を制御するように構成され得る。たとえば、制御システム７１８は、速度を変更し、かつ／またはサンプル７０１および／もしくはカラムアセンブリが直線的に並進する方向（たとえば、ｘ方向またはｙ方向）を制御するように構成され得る。

【0084】

いくつかの実施形態では、制御システム７１８は、各検出器または検出器アセンブリに通信可能に結合される。制御システム７１８は、各検出器に送られる制御信号を介して、１つまたは複数のイメージ形成パラメータを調節するように構成され得る。たとえば、制御システム７１８は、２次電子についての抽出電圧または抽出電界強度を調節するように構成され得る。

【0085】

「制御システム７１８」が、少なくとも１つの非一時的信号担持媒体によって記憶されたプログラム命令に組み込まれた１つまたは複数の命令セットを実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサなどの、１つまたは複数のコンピューティングシステムまたはコントローラを含み得ることを当業者は理解されよう。

【0086】

制御システム７１８は、ワイヤーラインおよび／またはワイヤレス部分を含み得る伝送媒体によって、他のシステムから、データまたは情報（たとえば、検出された信号／イメージ、統計的結果、基準データまたは校正データ、トレーニングデータ、モデル、抽出された特徴または変換結果、変換されたデータセット、曲線あてはめ、定量的および定性的結果など）を受け取り、かつ／または取得するように構成され得る。このようにして、伝送媒体は、制御システム７１８と他のシステム（たとえば、メモリ搭載インスペクタシステム、外部メモリ、基準インスペクタ源、または他の外部システム）との間のデータリンクとして働き得る。たとえば、制御システム７１８は、データリンクを介して、記憶媒体（たとえば、内部または外部メモリ）から、光学式インスペクタからのサイト位置を受け取るように構成され得る。たとえば、インスペクタ７００システムを使用して取得された結果は、永続または半永続メモリデバイス（たとえば、内部または外部メモリ）内に記憶され得る。この点で、結果が搭載メモリまたは外部メモリシステムからインポートされ得る。さらに、制御システム７１８は、伝送媒体を介して他のシステムにデータを送り得る。たとえば、制御システム７１８によって決定された、計測値などの定性的および／または定量的結果が通信され、外部メモリ内に記憶され得る。この点で、候補欠陥データ結果が別のシステムにエクスポートされ得る。

【0087】

制御システム７１８は、限定はしないが、パーソナルコンピュータシステム、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、並列プロセッサ、または当技術分野で周知の任意の他のデバイスを含み得る。一般には、「コンピューティングシステム」という用語は、メモリ媒体からの命令を実行する１つまたは複数のプロセッサを有する任意のデバイスを包含するように広く定義され得る。プログラム命令は、コンピュータ可読媒体（たとえば、メモリ）内に記憶され得る。例示的コンピュータ可読媒体は、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気もしくは光ディスク、または磁気テープを含む。

【0088】

計算アルゴリズムは通常、計測アプリケーションのために最適化され、計算ハードウェアの設計および実装、並列化、計算の分散、負荷分散、マルチサービスサポート、動的負荷最適化などの１つまたは複数の手法が使用される。アルゴリズムの様々な実装が、ファームウェア、ソフトウェア、ＦＰＧＡ、プログラマブルオプティクス構成要素などで行われ得る。

【0089】

別々の高解像度システムが欠陥検討のために使用され得る。このシステムは一般に、第２ステージインスペクタよりも高い解像度を有する。代替実施形態では、第２ステージインスペクタは、他の走査カラムよりも高い解像度を達成するように特に構成される１つまたは複数のカラムを含み得る。電子ビームカラム例では、第２ステージシステムの一部であり、または第２ステージシステムとは別々のシステムが、第２ステージカラムに印加される電流と比べて、検討カラムにより低い電流を印加するように構成され、その結果、検討カラムは、第２ステージカラムよりも比較的高い解像度を達成する。他の実施形態では、より高解像度のプローブシステムおよび高解像度分散型プローブシステムは、より高解像度のシステムのためのＡＦＭプローブ、分散型プローブのための電子ビームシステム、または本明細書で説明されるプローブの任意の組合せなどの、異なるタイプのシステムであり得る。

【0090】

ここで提示された本発明のいくつかの実施形態は一般に、半導体検査およびプロセス制御の分野に対処し、ハードウェア、アルゴリズム／ソフトウェア実装、およびアーキテクチャに限定されず、上記で要約されたケースを使用する。

【0091】

上記の発明が、理解の明快さのためにある程度詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲内で、いくつかの変更および変形が実施され得ることを理解されよう。本発明のプロセス、システム、および装置を実装する多くの代替方法があることに留意されたい。したがって、この実施形態は、限定的なものではなく、例示的なものと見なされるべきであり、本発明は、本明細書で与えられる詳細に限定されるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】