KR100808716B1

KR100808716B1 - 자동 결함 분류 방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR100808716B1
Application number: KR1020007014727A
Authority: KR
Inventors: 에레쯔 레이비드; 아이도 홀크만; 블라디미르 미코린스키
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2008-03-03
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP4846100B2; JP2002519632A; TW546754B; JP2012019224A; US6256093B1; JP5572602B2; KR20010043996A; WO1999067626A1; EP1090284A1

Abstract

반도체 웨이퍼 공정 과정에서 온-더-플라이 자동 결함 분류 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 시스템의 일 실시예에 있어서, 광원 즉, 레이저(21)는 검사될 웨이퍼(22)의 작은 영역에 광을 방사한다. 네 곳에 균등하게 분포된 암시야 검출기들 즉, 포토멀티플라이어 또는 CCD(26~29)는 상기 웨이퍼의 에지에 설치되어 있어, 그들 각각의 검출 시야가 오버 랩하면서 검출 영역을 형성한다. 하나 이상의 검출기들(26~29)의 방향에 있어서, 산란된 광을 모아서 전기적 신호로 변환하여 분석 모듈(34)로 전송한다. 분석 모듈(34)은 상기 웨이퍼 상에서 결함을 검출하며, 별개의 결합 타입들을 분류한다. 선택적으로, 상기 시스템은 명시야 검출기들 또한 포함한다.

Description

자동 결함 분류 방법 및 그 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC DEFECT CLASSIFICATION}

본 발명은 제조 공정 동안 및/또는 그 후에 웨이퍼 내의 결함을 검출하고 분류하는 일반적인 분야에 관한 것이다.

개별 다이(die)들로 쪼개져서 캡슐화한 후, 칩의 형태로 시장에 유통되기 이전에, 웨이퍼의 결함을 검출할 수 있는 기술의 발전을 위하여 학계와 산업분야에서 괄목할만 한 노력을 들여왔다. 초기 결함 검출은 특히 결함있는 웨이퍼들을 폐기하고, 결론적으로 생산 라인에서 운반된 무결함 칩들의 퍼센티지를 높임으로써 수율을 증가시킨다.

최근 들어, 결함 검출은 독특한 결함 형들로 결함들을 분류하기 위한 기술들에 의하여 개선되고 있다. 이러한 기술들은 결함이 있는 웨이퍼들을 식별하여 수율을 증가시킬 뿐만 아니라, 상기 결함의 원인에 관한 몇몇 정보를 제공할 수 있다. 양호한 웨이퍼 시리즈를 생산하기 위하여, 생산 단계에서 부품이 교체되거나 변경되어 질 수 있다.

결함을 분류함으로써 성취된 개선된 감도는 도 1의 도면부호 10에서 그래프로 도시되어 있으며, 상기 그래프는 순차적으로 생산된 4개의 웨이퍼들(X)에 대하여 다양한 형태(Y)의 결함 수(Z)를 도시하고 있다. 총 합계(12)는 본질적으로 4개의 웨이퍼에 대하여 동일했지만, 결함형 D(14)의 개수는 계속해서 극적으로 증가하였다. 이것은 결함의 원인이 확인되고 정정될 수 있게 한다.

기본적인 결함 분류 방법은 예정된 기준에 따라, 사람이 눈으로 웨이퍼의 결함들을 면밀히 검사하고 상기 결함들을 분류하는 것을 포함한다. 이러한 수동 절차는 검사자마다 서로 다른 전문 기술에 의존하기 때문에, 더딜 뿐만 아니라, 에러가 발생하기 쉽다.

자동 결함 분류(ADC) 기술들은 상기 수동 절차의 단점들을 다각면에서 극복하고 있다. 따라서, 예를 들면, CA의 산타 클라라의 KLA는 Indy 2230과 같은 점검-검토 시스템에 옵션을 부가한, 임팩트(Impact)라고 명명된 소프트웨어 패키지를 판매하고 있다. 소프트웨어는 결함을 찾아 분류하기 위해 CCD 카메라에 의하여 포착된 결함 이미지에 일정한 알고리즘을 적용한다. 특히, 상기 임팩트 알고리즘은 시스템이 검토 모드인 경우에만 작동하며, 시스템이 점검 모드인 경우엔 작동하지 않는다. 따라서, 결함들을 분류하기 위하여, 시스템은 우선, 점검 모드에서 전체 웨이퍼를 스캐닝하고 나서, 검토 모드로 전환한 뒤 점검 모드에서 확인된 혐의가 있는 곳을 다시 방문하고, 결함의 확대된 이미지와 참고 위치를 포획한 뒤, 상기 ADC 알고리즘을 적용하여 결함들을 분류한다. 일반적으로 산업에서는 작동의 후자 모드가 "재방문(re-visit) ADC"로 알려져 있다. 또한, 그 중에서도 상기 시스템은 단일 시각에서 상기 결함의 단일 이미지만을 사용한다.

CCD 이미지를 기초로 한 분석은 수동 절차(즉, 동일 웨이퍼의 반복된 분석에 의하여 시각적으로 동일한 결과를 얻는다)보다 더 정확하고, 재현할 수 있는 반면, 시간 소모와 같은 중요한 단점들이 여전히 존재한다. 웨이퍼 점검 세션을 연장하는 것은 전 생산 라인을 통틀어서 악영향을 준다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 웨이퍼 검사에 대한 공정 라인 작업 처리량을 과도하게 지연 처리(slowing down) 하는 것은, 많은 경우에 칩 제조 공정의 높은 원가를 고려하면, 원가 면에서 상업적으로 실현 불가능하다.

따라서, 비교적 정확하고, 재현 가능한 결함 분류를 제공하며, 동시에, 공지된 디바이스들의 결함을 분류하는 단계에서의 시간을 실질적으로 감소시키는 ADC 기술을 제공하는 것이 기술상 필요하다. 이를 위해, 본 발명에서 결함 분류는 실질적으로, 웨이퍼 검사 단계에 통합되어, "온-더-플라이(on-the-fly)" ADC를 구성하는데 즉, 상기 ADC는 웨이퍼의 결함이 스캐닝될 때 검사된다.

상기 명세서를 통하여, "점검"은 기판 위에 결함을 가질 것이라는 혐의가 있는 위치를 확인하기 위하여 스캐닝되어지는 공정과 관련 있다. 반면, "검사"는 그 자체로 알려져 있으며, 상기 혐의가 있는 위치에서 결함의 현상태를 확인하고, 상기 결함이 실제로 그곳에 존재하는지를 검사하기 위하여 재방문하는 공정과 관련 있다.

본 발명은 웨이퍼를 조사하고 적어도 2개의 검출기에 의해 산란된 광을 수집함으로써, 웨이퍼 내의 결함들을 검출할 뿐만 아니라 수집된 광의 특성들을 분석하여 상기 결함들을 개별적인 형태들로의 분류가 가능하다는 사실의 발견을 기초로 한다. 이러한 방법에 따라, "온 더 플라이" ADC가 달성된다. 본 발명에 따르면, 산란된 광을 수집하기 위해 암시야형(dark field type)의 검출기가 이용된다.

웨이퍼는 거의 거울과 같은 표면을 갖으며, 따라서 조사되는 빔이 검사 웨이퍼의 비결함 영역 상에 입사될 때 입사 빔은 예상된 방향(스넬의 법칙에 따라)으로 반사된다. 따라서, 일예로서, 만일 입사 빔의 각도가 웨이퍼의 표면에 대해 수직이라면, 산란된 광의 예상 방향은 웨이퍼 표면에 대해 또한 수직이다(즉, 상기 조사되는 빔 및 산란된 빔 사이의 각은 대개 제로이다). 다른 예로서, 입사 빔의 각이 웨이퍼의 표면에 대해 45 내에 있다면, 산란된 광의 예상 방향은 상기 웨이퍼 표면에 대해 135이다(즉, 상기 조사되는 빔 및 상기 산란된 빔 사이의 각은 대개 90이다).

암시야 검출기는 대개 명시된 예상 방향과는 다른 방향으로 산란되는 광을 검출에 적용될 수 있도록 배치된다. 따라서, 빔이 검사 웨이퍼의 비결함 영역에 입사되는 경우, 암시야 검출기는 낮은 (만일 있다면) 에너지를 감지한다. 한편, 만일 높은 에너지가 암시야 검출기에 의해 감지되면, 이것은 조사 빔이 유리와 같은 표면이 아니라 주어진 형태의 결함이 되는 불규칙한 기하학 상에 입사되었다라는 것을 가리키는 것이다. 명시야(bright field) 검출기와는 다르게, 감쇄된 에너지는 조사된 빔이 불규칙한 기하학상에 입사되었다는 것을 지적하는 데에 반해, 높은 에너지는 조사된 빔이 유리같은 표면에 입사되지 않았다는 것을 나타낸다.

암시야 검출기들은 주로 결함들에 반응하므로(소위 "명시야 검출기들"과는 달리), 그들은 실질적으로 "노이즈(noise)"를 필터링하여 출력시키고 "신호(signal)"에 반응하여("결함"에 대한 신호이다"), 전반적인 결함 검출 및 분류의 전체 과정이 단순화될 뿐만 아니라 또한 더욱 정확해 진다.

따라서, 본 발명은 스캐닝된 웨이퍼 내의 온-더-플라이 ADC(automatic defect classification)를 위한 방법을 위해 제공된다. 상기 방법은:

(a) 적어도 2개의 이격된 검출기를 제공하는 단계;

(b) 상기 웨이퍼에 입사되는 조사 스폿(spot)을 발생하기 위하여 스캐닝된 웨이퍼를 조사하는 단계;

(c) 상기 조사 스폿으로부터 산란된 광을 상기 적어도 2개의 이격된 검출기들에 의해 수집하는 단계; 및

(d) 상기 웨이퍼에 존재하는 결함을 검출하기 위하여 상기 수집된 광을 분석하고 상기 결함을 개별 결함형들로 등급을 나누는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 검출기의 위치를 참조할 때, 이는 검출기의 모든 성분들이 앞서 설명한 위치에 배치되는 것뿐만 아니라, 검출기의 적어도 광 감지부 또는 수집부가 특정 위치에 배치되는 것을 반드시 함축하는 것은 아니다. 따라서, 예컨대, 일 실시예에 의해, 광섬유 다발의 광 수신 에지(감지기의 일부를 형성하는)는 웨이퍼 근처에 배치되는 반면, 상기 검출기의 성분들 중 나머지는 상기 다발의 원격의 반대편 에지와 결합된다.

일 실시예에 의하면, 조사광은 상기 웨이퍼 표면에 거의 수직인 각으로 상기 웨이퍼에 입사된다. 본 실시예에 따르면, 각각의 암시야 검출기의 광 축은 검사 웨이퍼의 표면의 지표각(grazing angle)에 있다.

또 다른 실시예에 따라, 조사광은 상기 웨이퍼 표면에 지표각으로 상기 웨이퍼상에 입사된다.

일 실시예에 따라, 상기 광 검출기는 각각의 검출기가 그와 맞은편에 위치된 또 다른 검출기와 면하도록 배치된다.

다른 실시예에 따라, 상기 검출기는 대략 짝수로 분포되어 배치된다.

암시야 검출기의 수는 특정 분야에 따라, 예컨대 2 또는 4로, 가변될 수 있다.

"수집"은 필요에 따라, 수신된 광 에너지를 전기 신호로의 변환하는 것을 포함한다.

또 다른 실시예에 의하면, 적어도 하나의 부가적인 명시야 검출기가 사용된다. 본 실시예에 의하면, 적어도 하나의 부가적인 명시야 검출기를 제공하는 단계를 더 포함하고; 산란된 광은 단계 (b)에 따라 적어도 하나의 명시야 검출기에 의해 수집되며 상기 단계(c)를 조건으로 한 상기 분석은 상기 적어도 하나의 부가적인 검출기에 의해 수집된 산란 광에서 적용된다.

바람직하게는, 결함 분류를 위한 상기 분석은 소위 산란 광 특성을 활용한다. 배타적이지는 않지만 전형적인 특성들의 예로는 반사된 광의 세기, 반사 광의 부피, 반사 광의 선형성 및 반사된 광의 대칭성이 있다. 특정한 반사된 광의 특성들의 본성 및 활용성을 이하에서 보다 상세히 설명한다.

배타적이지는 않지만 분류 형태의 전형적인 예로는: 작거나 큰 입자(대개 3차원 결함); 작거나 큰 패턴(대개 2차원 결함)이 있다. 상기 결함이 스크래치인지(큰거나 작은지)를 판단하기 위해 엄격한 분류가 사용될 수 있다. 물론, 다른 결함형들이 알려지지 않은 결함 카테고리를 포함하여 필요 및 적절성에 따라 모두 이용될 수 있다.

또한, 본 발명은 스캐닝된 웨이퍼에서의 온-더-플라이 ADC을 위한 시스템을 더 제공하며, 상기 시스템은

(a) 상기 웨이퍼에 입사하는 조사 스폿을 발생시키기 위해 스캐닝된 웨이퍼를 조사하는 광원;

(b) 적어도 2개의 이격된 검출기에 의해 상기 스폿으로부터 산란된 광을 수집하는 센서; 및

(c) 상기 웨이퍼에서 결함을 검출하고 개별 결함 형태로 상기 결함을 분류하기 위해 상기 수집된 광을 분석하는 프로세서를 포함한다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 부가적인 명시야 검출기를 제공하며; 상기 산란된 광은 적어도 하나의 부가적인 명시야 검출기에 의해 수집되고 상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 부가적인 검출기에 의해 수집된 산란광에 상기 분석을 적용한다.

또한, 본 발명은, 스캐닝된 웨이퍼에서 온-더-플라이 자동 결함 분류 시스템(ADC)에 있어서,
상기 웨이퍼로부터 산란되고 상기 검출기에 의해 검출된 광을 나타내는 신호를 적어도 두 개의 이격된 검출기로부터 수신하는 단계; 및 상기 웨이퍼 내의 결함을 검출하기 위해 상기 신호를 분석하고 개별 결함 형태로 상기 결함을 분류하는 단계를 포함하는 단계를 수행하도록 프로그램된 프로세서를 제공한다.

본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 수행되는지를 보이기 위하여, 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 그러나 수반되는 도면과 관련하여 실시예가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 결함 분류의 장점들을 도시하기 위한 3차원 그래프이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 3은 입자형의 결함에 비춘 조사에 따라 상대적으로 균등하게 분포된 암시야 검출기들에 의하여 검출된 광 스캐터된 패턴의 도식으로 표시한 것이다.

도 4는 입자형 결함에 비춘 조사에 따라 상대적으로 균등하게 분포된 어두운 영역에 의하여 검출된 광 반사 패턴을 도식으로 표시한 것이다.

도 5는 결함의 픽셀들을 확인하기 위한 일 실시예를 도식으로 표시한 것이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라, 일반화된 결함 분류 분석 순서를 도시한 블록도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 결함 분류 분석 절차 면에서 사용되어진 부피 대 강도 특성을 도식으로 표시한 것이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 결함 분류 분석 절차 면에서 사용되어 진 비대칭 대 선형적 특성의 그래프이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라, 시스템의 도식적인 블록도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 시스템의 도식적인 블록도이다.

도 2에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(20)의 개략의 블록 다이어그램을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 광원(21)은 X-Y 스테이지(미도시)에 공지된 바와 같이 고정된 검사 웨이퍼(22)의 작은 영역에 조사한다. 예를 들어, 광원은 종래의 레이저 소스이다. 입사 광빔은 계속적으로 X 방향으로 상기 웨이퍼를 스캐닝한다(화살표 23). 각각의 스캐닝의 마지막에서, 상기 X-Y 스테이지의 제어 하에서, 웨이퍼는 Y 방향 (화살표 24)으로 변위되고, 공지된 바와 같이 전체 웨이퍼가 스캔될 때까지 웨이퍼는 X 방향으로 재스캔된다. 4개로 균등하게 분포되어 있는 암시야 검출기(26, 27, 28, 29)는 웨이퍼 주변 에지에 근접하게 위치하여, 그들의 시야의 각각의 필드는 검출 구역을 형성하도록 거의 오버랩된다. 검출 구역은 웨이퍼의 광이 조사된 영역을 포함하고, 상기 검출기를 기준으로 한 웨이퍼의 XY 방향으로의 이동 때문에, 전체 웨이퍼는 결국 검출 구역을 지나게 된다.

하나 또는 그 이상의 검출기(26, 27, 28 및/또는 29)(예를 들면, 포토 멀티플라이어 또는 CCD)에서 임의의 방향으로 산란되는 입사광은 수집되어 분석기 모듈(34)로 (종래에는 디지털 형태로) 전송되는 전기 신호로 변환되며, 상기 분석기 모듈(34)의 동작은 하기에서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가능한 모든 실시예들 중 단지 하나를 도시한 것이라는 것을 당업자라면 기꺼이 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 한정되지 않은 실시 예에 의하여, 시스템의 검출기를 고려하는 경우, 도 2에서 4개의 균등하게 분포된 암시야 검출기들을 도시하고 있지만, 본 발명은 검출기들의 수, 위치 및/또는 그들의 형태와 같은 범위에 한정되지 않는다. 두 개의 제한되지 않는 암시야 예들은 아래의 도 9 및 도 10에서 또한 보여진다.

하기에 설명되는 결함 분류 과정에서 사용되어지는 발명의 특별한 실시예에 따라, 소위 산란 광 특성에 대해 간략히 설명한다. 입자(도 3a)형 결함 조사에 응답하게 각각 고르게 분포된 암시야 검출기에 따른 광 산란 패턴을 나타내는 그래프가 도 3a-3b에 도시된다. 도 3a는(명료성을 위하여 확대된 규모에서 보이는) 입자(32)에 부착된 입자형 결함을 갖는 웨이퍼(31)를 도시하고 있다. 입자형 결함은 상기 웨이퍼의 표면 위로 솟아오름에 의하여 특징지워진다. 3차원의 입자 구조 및 그의 불규칙한(거울같지 않은) 표면 때문에, 입사 광 빔은 도 3B에 명확하게 도시된 것과 같이, 다양한 방향으로 산란된다. 후자는 A-A를 따라 웨이퍼의 개략적인 단면도를 도시하고 있다. 따라서, 입자(32)상에 입사되는 광빔(35)은 다양한 방향(예를 들어, 33(1), 33(2), 33(3), 33(4), 33(5))으로 반사된다. 도 3a로 다시 돌아가서, 상기 반사광은 4개의 균등하게 분포된 검출기(도 2의 (26), (27), (28) 및 (29) 참조)에 의하여 검출되며 각각의 검출기에 의하여 검출된 (그레이 레벨에 의한) 강도는 도 3a의 3차원 그래프 (36)-(39)에 각각 도시되어 있다. 각각 그래프는 픽셀들의 X-Y 매트릭스와 8비트 그레이 레벨값으로 표현되는 검출된 강도(Z)로 설명되어 있다. 예상에 따라, (더 높은 그레이 레벨 값으로 표현된) 더 높은 에너지는 결함이 없는 평탄 영역(예를 들어, 그래프 36의 36")으로부터 반사된 광을 수신하는 픽셀들에 의하여 감지된 에너지와 비교하여, 입자(그래프 36에서 36')로부터 산란된 광을 수신하는 검출기 내의 상기 픽셀들에 의하여 감지된다.

광이 3차원 입자로부터 모든 방향으로 산란됨에 따라, 입자형 결함은 대부분 또는 모든 검출기들에 의하여 감지된 높은 에너지 레벨로 검출되어 진다. 이와는 대조적으로, 패턴형 결함은 실질적으로 점검 웨이퍼의 표면 위로 거의 상승되지 않는다. 따라서, 도 4에 도시된 것처럼, 패턴형 결함은 일반적으로 오직 몇몇 검출기들에 의해서만 높은 에너지로 검출된다. 따라서, 실시예에서, 결함(41)은 이웃 멤버들(42) 및 (43)과 비교하여, 비규칙적인 패턴을 갖는다. 불규칙적인 패턴(41)은 경사진 에지(44, 45)를 갖으며, 상기 경사진 에지는 입사빔에 의하여 조사될 때, 반사광을 방향(46, 47)으로 산란시켜, 산란된 광은 검출기 (26 및 27) 영역(48 및 49)에서 고강도로써 각각 검출된다.

물론, 도 3 및 도 4에서 설명된 특정 패턴 및 입자 예들은 제한되지 않으며 다수의 다른 것들이 실제 시나리오에서 있을 수 있으며, 일반적으로 이들은 패턴과 입자형 결함 사이의 구별을 위해 제공된다.

상기 설명에 따라, 일정한 카테고리로 결함들을 분류하기 위하여, 결함으로부터 비롯되는 픽셀들을 확인하는 것이 필요하다. 기초적인 결함 검출을 수행하기 위한 논문의 기술이 공지되어 있고 아직 실행되지 않았지만, 일반적인 기술은 도 5와 관련하여 설명되어 있다(또한, Alumot의 미국특허출원 제 5,699,447호를 참조).

따라서, 도 5는 결함으로부터 픽셀들을 확인하기 위한 방법을 나타내는 그래프이다. 도 5의 그래프는 인접한 다이(Die)에서 동일한 (x, y) 좌표를 갖는 픽셀의 그레이 레벨 값에 따라, 검사 웨이퍼의 제 1 다이(Die)에서 좌표(x, y)를 갖는 픽셀의 그레이 레벨 값의 플롯팅(plotting)에 의하여 구성된다. 바람직한 경우(결함이 없는 경우)에, 두 개의 그레이 레벨값은 동일하고, 결론적으로 그래프 5에 모든 점들은 라인(50) 위에 놓인다. 다르게 놓인, (가로 좌표의) 제1 다이에서 픽셀의 그레이 레벨 값은 (세로 좌표의) 인접한 다이에서 대응하는 픽셀의 그레이 레벨 값과 일치한다. 실제로, 도 5 그래프의 포인트들은 라인(50) 주위에 모여 있고, 이들 대부분은 경계선 (52 및 53) 안에 놓여 있다.

제 1 다이에서 결함이 발견되는 경우, 제 1 다이에서의 결함 영역으로부터 발생되는 픽셀의 그레이 레벨값과 제 2 다이에서의 결함이 없는 영역으로부터 발생되는 대응 픽셀(예를 들면, 결함의 일부를 형성하는 픽셀(54, 55 및 56))의 그레이 레벨 값 사이에서 큰 차이가 검출된다.

도 5에 도시된 그래프는 하나의 검출기로부터 얻어진 결과를 분석함으로써 얻어진 것이다. 부언하면, 하나의 검출기에서 발생한 결함들은 나머지 검출기들에서 동일한 결함이 발생된다는 것을 의미하지는 않는다(예를 들어, 도 4에서 오직 두 검출기들이 결함을 검출했음을 참조한다).

도 5의 실시예는 제한되지 않으며, 의심되는 결함을 검출하기 위한 다른 기술이 이용될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 결함 분류를 위하여 사용되어진 특정 산란 광 특성들을 이해하는데 다음의 논의는 도움을 준다.

강도 : 적어도 하나의 검출기에 의해 결함(또는 결함으로부터 비롯된 혐의가 있는 결함)을 발생시키는 것으로 분류된 모든 픽셀에 대해, 그레이 레벨 값들을 합하여 총 강도값이 증가한다. 따라서, 예를 들면, 제 1 검출기에서 5개의 픽셀들은 결함을 발생시키는 것으로 분류하고, 각각 제 2, 제 3 및 제 4 검출기에서 6, 8, 5개의 픽셀들은 마찬가지로 결함을 발생시키는 것으로 분류되는 경우, 전체 강도값은 특정화된 24개 픽셀의 그레이 레벨값을 합함으로써 계산된다.

체적 : 적어도 하나의 검출기에서 결함을 야기시키는 것으로 의심가는 픽셀의 전체 수. 따라서, 예를 들어, 주어진 결함이 제 1 검출기에서 10개 픽셀에 대해, 제 2 검출기에서 15개의 픽셀에 대해, 제 3 검출기에서 17개의 픽셀에 대해 연장되고 제 4 검출기에서는 제로 픽셀에 대해 연장되는 경우, 체적 특성은 10+15+17=42이다.

선형성 : 선형성은 각각의 검출기에서 결함있는 픽셀들의 배열이 얼마나 선형성이 있는지를 특성 등급들로 분포를 나타낸다. 따라서, 결함 다이(주어진 검출기에서)를 야기시키는 것으로 의심되는 모든 픽셀이 직선상에 있는 경우, 선형성 등급은 1이다. 픽셀 어레이가 직선으로부터 벗어남에 따라, 선형성 등급은 감소된다.

비대칭 : 이 특성은 방사상 반대 방향에 위치된 검출기 쌍에 의하여 검출된 산란 광의 강도를 비교함으로써 결함의 대칭성을 등급화한 것이다.

일반적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라서 산란 광 특성들을 기술하는데, 도 6 및 도 7을 참조하여, 결함 분류를 형성하기 위한 단계들의 순서를 설명한다.

결함을 구성하는 픽셀들을 검출한 후에(예를 들어, 도 5의 기술을 이용함으로써), 웨이퍼가 여전히 검토하에 있는 동안(즉, "온 더 플라이" 동안), 특정화된 특성들은 결함을 분류하는데 이용되어 진다.

다시 도 6으로 되돌아가서, 결함(61)은 결함 체적 특성이 임계값(B)보다 더 큰지 또는 작은지 여부에 따라, 대형(62) 또는 소형(63)으로 분류된다. 본 특정 예에서, 임계값(B)은 16으로 설정된다. "대형" 결함(62)에 대하여, 제 1 임계값 T1(65)을 이용하는 분석 단계는 입자형 결함(66)과 패턴형 결함(67)을 구별하기 위한 것이다. 부언하면, 입자는 실질적으로 3차원인 반면, 패턴은 본질적으로 2차원이다. 앞으로의 이해를 돕기 위하여, (가로 좌표의) 체적 대 (세로 좌표의) 강도 특성들을 도시적으로 표시한 도 7에 주지해야 한다. 패턴과 입자를 구별하는 것은 주어진 체적 특성( 즉, 결함을 구성하는 픽셀들의 수)에 대하여, 입자와 관련된 강도 등급이 규칙에 따라, 패턴과 관련된 체적 특성보다 더 등급이 높다는 관찰에 기초한다. 입자들은 입사되는 광을 모든 방향으로 산란시키는 경향이 있어, 결론적으로 높은 강도는 모든 검출기들에서 감지되어 진다. 반대로, 동일한 크기(즉, 동일한 임계값)의 패턴형 결함은 특별한 방향으로 입사된 광을 산란하는 경향이 있어서, 검출기들 중 오직 몇몇 개만이 높은 강도로 감지한다(예를 들어, 도 3A 및 도 3B 대 도 4 참조). 따라서, 주어진 결함 크기에 대하여, 입자는 패턴보다 더 높은 강도 특성을 발생시킨다.

본 관찰은 도 7에서 명확하게 반영되어 있고, 여기에서 "대형" (즉, 임계값 B(64)를 초과하는) 체적에 관하여, 임계값 T1(65) 위에 놓인 이들 결함들은 입자들로써 분류되어지는 반면, 상기 임계값 T1 아래에 존재하는 것들은 패턴들로써 분류되어진다. 따라서, 예를 들면, 결함(71) 및 (72)는 둘 다 동일한 체적 등급 30이지만, 각각의 강도 값들은 (임계값 T1 미만인) 2200과 (임계값 T1 를 초과하는) 6800이다. 따라서, 전자는 패턴으로써 분류되고, 후자는 입자로써 분류된다.

도 6으로 되돌아가서, T4(68)는 추가적인 정교한 튜닝 툴을 제공한다. 따라서, T4는 가로 좌표와 (도 6에서 T4"로 지정된) T1 사이, 또는 (도 6에서 T4'로 지정된) T1 상단에 위치한다. 전자의 옵션에서, T4"는 스크래치와 패턴을 구별하는데 도움을 모든 준다. 따라서, T4" 아래에 있는 혐의가 있는 결함들의 모든 집단은 패턴(도 6의 70)으로써 분류된다. 반면, T4"와 T1 사이에 존재하는 패턴들의 집단들은 패턴과 스크래치를 구별하기 위하여 더 분석한다(하기 참조). 본 결정 분류는 주어진 체적에 대해, 패턴들이 스크래치와 주어진 체적에 대한 낮은 강도를 발생시키는 모든 집단을 보다 더 낮은 강도를 발생시킨다는 가정에 기초한다(즉, 그들은 T4" 아래에 존재한다).

지금, 비대칭성과 선형성은 스크래치 형태 결함과 패턴형 결함으로 패턴을 세밀히 구분하는데 기여한다. 패턴으로부터 스크래치를 구별하는데 근원적인 전제는 스크래치들은 선형인 반면, 다른 패턴형 결함들은 라운드이다. 선형성-비대칭 분류는 단지 T4"와 T1 사이에 존재하는 이들 집단에 적용되어진다.

일반적인 관찰을 제공하는데 있어, 스크래치들과 패턴 사이의 구별을 보다 명료하게 하는데 도 8이 기여한다. 도 8의 가로좌표는 선형 회복 계수이며, 1은 완전한 선형성을 지시하고, 영(0)은 랜덤한 산란을 지시한다. 도 8의 그래프에서, 상기 비대칭 값들은 영(0)에서 0.7의 범위이다. 비대칭 값은 다음의 알고리즘 표현에 따라 얻어진다:

1-(A+B/C+D)

여기에서, A및 B는 제1 한 쌍의 마주하는 검출기(예를 들어, 도 2의 27 및 29)의 개별 부재에 의하여 검출된 강도이고, C 및 D는 제 2 한 쌍의 마주하는 검출기(예를 들어, 도 2의 26 및 28)의 개별 부재에 의하여 검출된 강도들이다.

따라서, 예를 들어, 도 2의 결함(41)은 한 쌍의 검출기들의 방향에서만 광을 산란시킴으로써 비대칭이고, 다른 한 쌍의 방향에서는 광을 시각적으로 반사하지 않는다. 따라서 비율 A+B/C+D는 소형이고 전체적인 결과 1-(A+B/C+D)는 확실하게 1에 근접한다.

따라서, 결함의 특성이 비대칭일수록, 비대칭 등급이 1에 더 근접한다.

도 8에서 영역(81, 82 및 83)은 높은 선형성과 비대칭 등급에 의하여 특징지워져서, 그들 안에 존재하는 결함들은 스크래치(도 6의 69)로써 분류된다. 영역(84, 85 및 86) 안에 존재하는 결함들은 낮은 선형성 및 높은 대칭성 등급(도 6의 70)에 의하여 특정화되어 패턴으로써 분류된다.

영역(87, 88 및 89)의 나머지 부분은 스크래치 또는 패턴으로써 불명확하게 분류된다.

다양한 변화들이 적용되어 질 수 있다. 따라서, 제한되지 않는 예로서, 특정한 영역(세로 좌표에서 0.2 내지 0.5) 및 (가로 좌표에서 0.974 내지 0.982) 사이에서 구별되는 임계값은 다른 값으로 설정되어 질 수 있으며, 영역의 개수는 요구되고 적절하게 변화되어 질 수 있다.

T4'는 대형 입자와 스크래치 사이에서 기준을 정하는 미세한 튜닝을 제공한다. 따라서, T4' 위에 존재하는 결함들의 모든 집단은 대형 입자들로써 분류되는 (주어진 체적 때문에 그들은 매우 높은 강도를 발생한다) 반면, T1 및 T4' 사이에 존재하는 집단은 스크래치, 대형 입자 또는 결정되어 지지 않은 결함들을 분류하기 위하여 비대칭-선형 결정 상태로 보내진다(즉, 스크래치 또는 대형 입자).

작은 결함들(도 6의 63)로 돌아가서, 이들의 작은 기하학적 구조로 인해, 3차원(입자) 및 2차원(패턴) 결함들을 분류하기 위한 대형 결함들을 위해 사용된 강도/체적 표준을 적용하는 것은 어렵다. 따라서, 제 2 임계값 T2(73)은 소형 입자(74) 및 미지의 소형 결함(75)을 구별하도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, T2는 특별한 분야에 따라 경험적으로 결정되어 진다.

소형 패턴(74)과 마이크로-스크래치(76) 사이의 구별은 비대칭 등급에 따라 얻어진다, 즉, 대칭 결함들은 소형 입자로 분류되어지고, 비대칭 결함들은 마이크로-스크래치로 분류된다. 작은 치수의 결함으로 인해, 마이크로 스크래치와 소형 입자들 사이의 구별을 위하여 사용되는 선형성은 신뢰할 수 없어서, 사용되지 않는다.

당해 기술의 당업자라면 산란 광의 특성에 대한 한정이 변경될 수 있고, 하나 이상의 특성이 삭제되거나 다른 특성이 더해져서, 모든 특성이 특정한 적용사항에 따라 요구되거나 적절해지는 것은 충분히 인식할 것이다. 마찬가지로, 결함을 분류하기 위해 산란광의 특성을 이용하는 것은 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 특정 실시예에 한정되지 않는다. 다시 말해서, 특성은 상술한 결함을 분류하기 위해 다른 방법으로도 이용될 수 있고, 하나 이상의 특성이 변경될 수도 있으며, 하나 이상의 특성이 삭제되거나 다른 특성이 더해져서, 모든 특성이 요구되거나 적절한 것으로 되게 된다. 변경의 하나(무제한)로서, 적어도 하나의 추가적인 명시야검출기(미도시)의 이용에 관한 것이 있다. 이러한 특정 실시예에서, 명시야검출기는 명시야검출기에 의해 검출된(그리고, 결함으로부터 시작되는 것으로 추정되는) 픽셀의 숫자가 체적값을 구성할 수 있도록 암시야 검출기에 의해 검출된 상대 픽셀의 숫자와 함께 합계된다는 점에서 체적 특성에만 단지 기여한다. 따라서, 체적특성은 모든 암시야 검출기들과 명시야 검출기 내에서 결함의 일부를 형성하는 픽셀의 총계로 이루어진다. 이러한 특정 실시예에 의한 밝은 영역의 이용은 결함의 일부로부터만 반사되는 에너지를 감지하는 암시야 검출기와는 달리, 명시야 검출기는 결함 위에 위치하여 결함 전체 또는 적어도 결합의 대부분을 더욱 명백히 볼 수 있다는 것에 근거한다.

본 특정한 예에 의하여, 명시야 검출기는 다른 특성(강도, 선형성 및 비대칭성)에 기여하지 않는다.

제한되지 않는 또 다른 변형이 도 9를 참조로 하여 도시되며, 여기서 도 2와는 달리, 조사되는 빔(90)은 90도보다 실질적으로 다른 각도 α로 웨이퍼에 입사된다. 도 10은 또 다른 한정 되지 않은 변화를 도시하고 있으며, 여기에서 조사되는 빔(100)은 90도보다 실질적으로 다른 각도 α로 웨이퍼에 입사되며, 오직 두 개의 암시야 검출기가 사용되어 진다. 일반적으로, 도 6에 관련하여 도시되고 기술됨에 따라, 강도, 체적, 비대칭 및 선형성의 이용은 도 9 그리고/또는 오 10의 특성을 위하여 또한 비슷한 방법으로 사용되어 진다. 그러나 이것은 의무적인 것은 아니다.

주목할 것은 청구항에서 단계들의 차례를 지정은 단지 편의를 위한 것이라는 것이다.

본 발명은 일정한 특정성을 갖고 기술되었으나, 다양한 변화와 대체가 다음의 청구항에 의하여 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면 허용되어야 한다.

Claims

스캐닝된 웨이퍼에서의 온-더-플라이(on-the-fly) 자동 결함 분류(ADC) 방법으로서,

(a) 2개 이상의 이격된 검출기를 제공하는 단계;

(b) 상기 웨이퍼에 입사되는 조사 스폿을 발생시키기 위해 상기 스캐닝된 웨이퍼를 조사하는 단계;

(c) 상기 스폿으로부터 산란된 광을 상기 2개 이상의 이격된 검출기를 통해서 수집하는 단계; 및

(d) 상기 웨이퍼 내의 결함을 검출하기 위하여 상기 수집된 광을 분석하고 상기 결함을 개별 결함형으로 분류하는 단계를 포함하며,

상기 분류 단계는 산란광의 체적 특성 및 상기 수집된 광의 하나 이상의 다른 특성을 분석함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (a)는 2개 이상의 이격된 암시야 검출기를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 단계 (a)는 각각의 검출기가 그와 마주하게 배치된 또 다른 검출기와 면하도록 상기 검출기를 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 단계 (a)는 상기 스캐닝된 웨이퍼의 주변에 균일한 분포로 상기 검출기를 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 단계 (a)는 각 검출기의 광학축이 검사 웨이퍼의 표면에 대해 지표각(grazing angle)에 있도록 상기 검출기를 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 단계 (b)는 상기 스폿이 상기 웨이퍼 표면에 대해 지표각으로 상기 웨이퍼에 입사되도록 상기 웨이퍼를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 1 항에 있어서,

하나 이상의 부가적인 명시야 검출기를 제공하는 단계를 더 포함하며,

산란광은 단계 (b)에 따라 상기 하나 이상의 부가적인 명시야 검출기에 의해 수집되고, 단계 (c)를 조건으로한 상기 분석은 상기 하나 이상의 부가적인 검출기에 의해 수집된 산란광에 적용되는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

하나 이상의 부가적인 명시야 검출기를 제공하는 단계를 더 포함하며,

산란광은 단계 (b)에 따라 상기 하나 이상의 부가적인 명시야 검출기에 의해 수집되고, 단계 (c)를 조건으로한 상기 분석은 상기 하나 이상의 부가적인 검출기에 의해 수집된 산란광에 적용되는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 수집된 광의 하나 이상의 다른 특성은, 산란광의 세기, 산란광의 선형성 및 반사광의 비대칭성을 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 분류 단계는 작은 입자, 큰 입자; 작은 패턴, 큰 패턴; 작은 스크래치, 큰 스크래치 형태 중 2개 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 분류 단계는 작은 입자, 큰 입자; 작은 패턴, 큰 패턴; 작은 스크래치, 큰 스크래치 형태 중 2개 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 방법.
스캐닝된 웨이퍼에서의 온-더-플라이 자동 결함 분류(ADC) 시스템으로서,

(a) 웨이퍼에 입사하는 조사 스폿을 발생시키기 위해 상기 스캐닝된 웨이퍼를 조사하기 위한 광원;

(b) 2개 이상의 이격된 검출기에 의해 상기 스폿으로부터 산란광을 수집하는 센서; 및

(c) 상기 웨이퍼 내의 결함을 검출하기 위해 상기 수집된 광을 분석하고 상기 결함을 개별 결함형으로 분류하기 위한 프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는 산란광의 체적 특성 및 상기 수집된 광의 하나 이상의 다른 특성을 분석함으로써 상기 결함을 분류하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 13 항에 있어서,

2개 이상의 이격된 검출기는 암시야형인 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 검출기는 각각의 검출기가 그와 마주하게 위치된 다른 검출기를 면하도록 배열되는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 검출기는 상기 스캐닝된 웨이퍼의 주위에 균일한 분포로 배열되는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 검출기는 각각의 검출기의 광학축이 검사 웨이퍼의 표면에 대해 지표각에 있도록 배열되는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 광원은 상기 스폿이 상기 웨이퍼 표면에 대해 지표각으로 상기 웨이퍼 상에 입사되도록 상기 웨이퍼를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

하나 이상의 부가적인 명시야 검출기를 더 포함하고, 상기 산란광은 상기 하나 이상의 부가적인 명시야 검출기에 의해 수집되고, 상기 프로세서는 상기 분석을 하나 이상의 부가적인 명시야 검출기에 의해 수집된 상기 산란광에 적용하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
삭제
삭제
제 13 항에 있어서,

상기 수집된 광의 하나 이상의 다른 특성은, 산란광의 세기, 산란광의 선형성 및 반사광의 비대칭성을 포함하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 결함을 작은 입자, 큰 입자; 작은 패턴, 큰 패턴; 작은 스크래치, 큰 스크래치 형태 중 2개 이상으로 분류하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
삭제
스캐닝된 웨이퍼에서의 온-더-플라이 자동 결함 분류(ADC) 시스템으로서,

2개 이상의 이격된 검출기로부터 상기 검출기에 의해 검출되고 상기 웨이퍼로부터 산란된 광을 나타내는 신호를 수신하는 단계; 및

상기 웨이퍼에서 결함을 검출하기 위하여 상기 신호 분석하고 상기 결함들을 개별 결함형으로 분류하는 단계

를 포함하는 단계들을 수행하도록 프로그램된 프로세서를 포함하며,

상기 분류 단계는 산란광의 체적 특성 및 상기 수집된 광의 하나 이상의 다른 특성을 분석함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 강도 및 체적 특성은 제 1 임계값(T1)을 형성하기 위해 사용되고; 상기 프로세서는 상기 결함을 입자형 또는 패턴형으로 분류하기 위해 상기 제 1 임계값(T1)을 이용하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 강도 및 체적 특성은 제 2 임계값(T4)을 형성하기 위해 사용되고; 상기 프로세서는 상기 패턴 결함을 패턴형 결함 또는 스크래치형 결함으로 분류하기 위해 상기 제 2 임계값(T4)을 이용하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 26 항에 있어서,

상기 강도 및 체적 특성은 제 1 임계값(T1)을 형성하기 위해 사용되고; 상기 프로세서는 상기 입자 결함을 큰 입자형 또는 스크래치 및 입자형으로 분류하기 위해 상기 제 1 임계값(T1)을 이용하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.
제 22 항에 있어서,

상기 프로세서는 패턴형 결함을 스크래치 결함 또는 패턴형 결함으로 분류하기 위해 상기 비대칭 및 선형 특성을 이용하고; 상기 프로세서는 입자형 결함을 입자형 또는 스크래치형 결함으로 분류하기 위하여 비대칭 및 선형 특성을 이용하는 것을 특징으로 하는,

자동 결함 분류 시스템.