KR102362657B1 - 웨이퍼 검사 - Google Patents

Abstract

웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템을 제공한다.

Description

웨이퍼 검사{WAFER INSPECTION}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 "샘플 검사 시스템"의 명칭으로 2011년 7월 12일자 출원한 미국 가특허 출원 제61/506,892호를 우선권 주장하며, 이 가특허 출원은 여기에서 인용에 의해 그 전체를 설명한 것처럼 본원에 통합된다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다.

이하의 설명 및 예는 이 배경기술 섹션에 포함되어 있다 하더라도 종래 기술로서 용인되는 것은 아니다.

검사 처리는 웨이퍼의 결함을 검출하여 제조 과정에서의 더 높은 양품률(yield) 및 그에 따른 더 높은 수익을 얻기 위해 반도체 제조 공정 중의 각 단계에서 사용된다. 검사는 항상 반도체 소자의 제조에 있어서 중요한 부분이었다. 그러나, 반도체 소자의 치수가 감소함에 따라, 더 작은 결함에 의해 소자가 고장날 수 있기 때문에, 검사는 수용가능한 반도체 소자의 성공적인 제조를 위해 더욱 중요하게 되었다.

전반적인 검사 속도(시간당 웨이퍼 수)를 유지하면서 입자, 이형(anomaly) 및 다른 결함 유형에 대한 감도를 개선하는 것이 웨이퍼 검사 시스템에서 요구된다. 암시야 광학 검사 시스템은 웨이퍼를 특정 패턴, 즉 개별적인 점, 선 또는 영역으로 조명하기 위해 전형적으로 레이저 광을 이용하고, 대응하는 센서 집합에 산란된 광을 지향시키기 위해 수집 광학계(collection optics)를 이용한다.

점(대략 수 마이크론) 또는 선(대략 수 마이크론의 폭과 mm 단위의 길이)과는 대조적으로, 웨이퍼의 대면적(대략 1mm×1mm)을 한번에 조사하는 검사 시스템의 한가지 장점은 수천 내지 수백만 개의 개별적인 검출기에서의 정보를 동시에 포획할 수 있는 많은 수의 다양한 2차원 센서가 있다는 점이다. 또한 점 조명형 검사 시스템은 조명 광학계 및 통합되는 개별 센서의 복잡함 때문에 실질적으로 수십 개의 점으로 제한되고, 이 때문에 달성가능한 스루풋(throughput)을 제한한다. 점 및 선 주사 시스템의 다른 한가지 단점은 조명 에너지가 비교적 작은 면적에 집중되어 피검사면에서 파워 밀도를 증가시키고 샘플 특성을 바람직하지 않게 변경할 수 있다는 점이다.

XY(또는 지그재그형) 검사 시퀀스는 소용돌이형 시퀀스보다 더 낮은 검사 스루풋을 제공하는 것이 잘 알려져 있고, 그래서 일부 환경에서는 소용돌이형 궤도(일반적으로 알-쎄타(R-Theta)라고 알려져 있음)가 바람직하다. 소용돌이형 검사 시스템의 예로는 캘리포니아주 밀피타스에 소재하는 KLA-텐코 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 SP1 및 SP2 장비가 있다.

위에서 설명하였고 종래(예를 들면, 구에타(Guetta)의 미국 특허 제7,286,697호)에 공지된 영역 검사 시스템의 장점에도 불구하고, 알-쎄타 플랫폼에서 이 구성을 구현하는 것은 대부분의 2차원 어레이 센서의 직선성에 의해 생성 이미지의 소용돌이형 시퀀스에 있어서 고유의 부정합(mismatch)이 발생하기 때문에 난제로 된다. 폴라 이미지(polar image)의 실시간 정렬 및 등록에 의해 결함을 검출하는 것은 연산 집약적 활동이다. 또한, 광전증배관(photomultiplier tube, PMT)과 같은 이산 검출기에 비하여, 대부분의 2차원 실리콘 기반 센서에 의해 측정치에 추가되는 추가의 노이즈는 그러한 시스템의 감도 성능을 실질적으로 감소시킨다. XY 기반형 영역 검사 시스템에서는 좌표 부정합 문제가 없지만, 그러한 시스템의 종래의 실시예에서는 조명 및 수집 서브시스템의 융통성 부족 때문에 관심 있는 모든 결함을 고속으로 검출할 수 없었다.

따라서, 전술한 하나 이상의 단점을 제거한 검사 시스템 및/또는 방법을 개발하는 것이 요망되고 있다.

이하에서의 각종 실시예의 설명은 첨부된 특허 청구범위의 주제를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되지 않는다.

일 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 각각의 조명 영역 사이에 실질적으로 조명 플럭스(illumination flux)를 갖지 않고 웨이퍼에 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 복수의 조명 영역들을 주사(scan)하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 각각의 조명 영역으로부터 산란된 광을 2개 이상의 센서들에 동시에 그리고 개별적으로 결상(imaging)하도록 구성된 수집(collection) 서브시스템을 포함한다. 상기 2개 이상의 센서들의 특성은 산란된 광이 상기 2개 이상의 센서들 사이의 간극(gap)에 결상되지 않도록 선택된다. 상기 2개 이상의 센서들은 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 이 시스템은 또한 상기 2개 이상의 센서들의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 하나의 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다른 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 복수의 광 빔들을 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 상기 복수의 광 빔들은 실질적으로 동일한 파장 및 편광 특성을 갖는다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 복수의 광 빔들을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 이 시스템은 또한 상기 센서의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 복수의 펄스형 광 빔들 중 제1 광 빔을 웨이퍼의 소정 영역으로 지향시키고 그 다음에 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔을 상기 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 상기 제1 및 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔은 웨이퍼 상에서 서로 다른 형상 및 크기를 갖는다. 상기 제1 및 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔은 서로 다른 파장, 서로 다른 편광, 또는 서로 다른 파장 및 편광을 갖는다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 복수의 펄스형 광 빔을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광을 하나 이상의 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 하나 이상의 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 이 시스템은 또한 상기 하나 이상의 센서의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하고, 상기 복수의 펄스형 광 빔들 중 제1 광 빔의 조명에 기인한 상기 영역으로부터의 산란된 광에 응답하는 출력을 이용하여 상기 영역으로 지향되어야 하는 상기 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 결정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

또 다른 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다른 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광의 펄스를 웨이퍼 상의 소정 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 광의 펄스를 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 웨이퍼 상의 상기 영역으로부터 산란된 광의 펄스들을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 센서는 센서의 전체 영역에 결상될 수 있는 산란된 광의 펄스들 수보다 더 적은 다수의 산란된 광의 펄스들을 집적하도록 구성된다. 상기 센서는 집적된 산란된 광 펄스에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 이 시스템은 또한 상기 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

또 다른 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광을 웨이퍼 상의 소정 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 광을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 웨이퍼 상의 상기 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 이 시스템은 또한 상기 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼의 포인트 결함을 검출하고, 상기 포인트 결함의 크기를 픽셀 단위로 결정하고, 상기 포인트 결함의 크기에 따라 시스템의 초점 조건을 결정하며, 상기 초점 조건에 따라 시스템의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

추가의 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광을 웨이퍼 상의 소정 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 광을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 더 나아가, 이 시스템은 웨이퍼 상의 상기 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 이 시스템은 또한 상기 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 명백하게 될 것이다.
도 1은 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템의 일 실시예의 측면도를 보인 개략도이다.
도 2는 웨이퍼 상에 직사각 형상을 가진 복수의 조명 영역들의 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템의 각종 실시예의 측면도를 보인 개략도이다.
도 7은 웨이퍼의 중앙 영역 및 웨이퍼의 중앙 영역 외측의 영역의 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 8은 웨이퍼의 중앙 영역 및 웨이퍼의 중앙 영역 외측의 영역이 여기에서 설명하는 실시예에 의해 주사될 수 있는 다른 방법들의 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 9는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템의 일 실시예의 측면도를 보인 개략도이다.
도 10은 복수의 광 빔들이 실질적으로 동일한 극각 및 상이한 방위각으로 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 11은 복수의 광 빔들이 웨이퍼 상에서 서로 다른 형상 및 크기를 갖는 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 12는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템의 일 실시예의 측면도를 보인 개략도이다.
도 13은 조명 서브시스템의 광원에 의해 발생된 하나의 광 빔, 및 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 반사된 광을 수집하고 상기 수집된 반사광을 웨이퍼 상의 상기 실질적으로 동일한 영역에 다시 지향시킴으로써 형성된 추가의 광 빔을 포함한 복수의 광 빔들의 일 실시예의 측면도를 보인 개략도이다.
도 14는 직사각형 픽셀 어레이를 포함한 센서의 일 실시예의 평면도를 보인 개략도이다.
도 15는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템의 초점 조건에 따라서 포인트 결함의 픽셀 단위의 크기가 어떻게 변할 수 있는지의 평면도를 보인 개략도이다.
비록 본 발명이 각종 수정 및 대안적인 형태로 될 수 있지만, 그 특유의 실시예가 도면에서 예로서 도시되고 여기에서 구체적으로 설명된다. 그러나, 도면 및 도면에 대한 구체적인 설명은 본 발명을 여기에서 설명하는 특수한 형태로 제한하려는 것이 아니고, 그와 반대로, 첨부된 특허청구범위에서 규정하는 본 발명의 정신 및 범위에 포함되는 모든 수정 예, 등가물 및 대안 예를 포괄하는 것으로 의도된다는 것을 이해하여야 한다.

일반적으로, 여기에서 설명하는 실시예들은 조명(예를 들면, 레이저 조명)이 웨이퍼에 입사하고; 웨이퍼 또는 웨이퍼 상의 조명 점이 어떤 형태로 변환되고; 산란된 광이 수집 서브시스템(수집 대물렌즈를 포함할 수 있음)에 의해 수집되고; 수집 광학계에서 산란된 광이 선택성 편광 및/또는 산란 각 특성에 기초하여 나누어지고; 산란된 광의 선택된 부분이 하나 이상의 센서에 지향되고; 센서에 의해 발생된 출력(예를 들면, 이미지 정보)을 처리함으로써 결함이 검출되는 특징을 포함한 웨이퍼 검사 방법 및 시스템에 관한 것이다.

이제, 도면으로 돌아가서, 도면들은 정확한 축척으로 작도된 것이 아님에 주목한다. 특히, 도면의 일부 요소의 규모는 그 요소의 특성을 강조하기 위해 크게 확대되어 있다. 도면들은 동일한 축척으로 작도된 것이 아님에 주목한다. 유사한 구성을 갖는 2개 이상의 도면에 도시된 요소들은 동일한 참조 번호를 이용하여 표시되어 있다.

일 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 검사 속도 및/또는 감도를 최적화하기 위해, 공간적으로 불연속인 조명 프로필이 사용될 수 있다. 예를 들면, 이 시스템은 각각의 조명 영역 사이에 실질적으로 조명속(illumination flux)을 갖지 않고 웨이퍼에 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 방식에서, 시스템은 다중점("다중 패치") 영역 검사용으로 구성된다.

여기에서 설명하는 모든 조명 서브시스템은 아마도 일부 조명 광학계에 결합된 하나 이상의 광원을 포함한다. 예를 들면, 다중 패치 조명은 레이저마다 하나의 패치를 가진 복수의 레이저, 하나의 레이저로부터의 복수의 레이저 빔, 및 하나 이상의 레이저의 빔을 분리하는 회절 광학 요소 등의 3가지 방법에 의해 발생될 수 있다. 그러한 일 예에 있어서, 조명 서브시스템은 특정의 입사각 또는 복수의 다른 입사각으로 편광에 의해 웨이퍼를 조명하는 레이저 광원(들)을 포함할 수 있다. 검사를 위한 최적의 조명 입사각은 검사 대상의 웨이퍼 유형 및 여러 요소들 중에서 검출 대상의 결함에 의존한다. 조명 서브시스템은 순차적으로 또는 동시에 거의 수직 입사 및/또는 45도 이상의 빗각 입사의 조명이 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 레이저 광원은 펄스형 레이저일 수 있다.

복수의 조명 영역들은 실질적으로 평평한 상부, 가우시안, 비 가우시안, 임의의 다른 구조화 영역 조명 등과 같이 웨이퍼 상에서 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 복수의 평상부(flat-top) 조명 영역이 이 영역들 사이에 조명 플럭스를 갖지 않고 웨이퍼에 형성될 수 있다. 복수의 조명 영역들은 웨이퍼의 최상부 표면과 같은 웨이퍼의 표면상에 형성될 수 있다. 그러나, 복수의 조명 영역들은 필름 적층물의 특정 인터페이스에서, 또는 표면 아래(예를 들면, 웨이퍼 내)에서 필름에 의해 웨이퍼에 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 조명 영역들은 각각 웨이퍼에서 직사각 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 것처럼, 복수의 조명 영역들(200)은 각각 웨이퍼(202) 상에서 직사각 형상을 가질 수 있고, 웨이퍼 진행 방향은 화살표(204)로 표시한 방향일 수 있다. 도 2에 도시한 실시예에서는 3개의 별도의 조명 영역(또는 패치)이 뒤에서 더 자세히 설명하는 것처럼 웨이퍼에 형성된다(예를 들면 3개의 별도의 레이저 빔 또는 회절 광학 요소에 의해). 패치들의 인터리빙(interleaving)은 현재의 다중점 검사 시스템에서 사용하는 것과 유사한 형식으로 달성될 수 있다.

레이저 영역 검사의 이러한 구현 예의 한가지 장점은 비교적 고속인 센서가 실질적으로 직사각형(즉, 센서의 한쪽의 치수가 다른 쪽 치수보다 실질적으로 더 길다)으로 되는 경향이 있는 문제점을 해결한다는 점이다. 웨이퍼에서 실질적으로 직사각형(예를 들면, 40:1 또는 100:1 종횡비)인 패치를 구성하는 것은 어렵다. 여기에서 설명하는 구현 예에 있어서, 3개의 13:1 또는 33:1 종횡비 패치가 각각 하나의 40:1 또는 100:1 패치를 대신할 수 있고, 3개의 저속 센서가 하나의 더 큰, 실질적으로 긴 센서를 대신할 수 있다. 일반적으로, 영역 검사 모드 시스템에서 1:1 과 100:1 간의 비율이 고려될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수의 조명 영역들은 웨이퍼에서 서로 중첩되지 않는다. 예를 들면, 이 시스템은 "플래시 온더 플라이"(flash on the fly)이기 때문에, 패치들이 웨이퍼에서 중첩하지 않도록 배열될 수 있고, 스테이지(뒤에서 더 자세히 설명함)는 각 플래시 사이에서 정확한 양만큼 이동할 것이다. 패치들은 만일 더 편리하면 3×1 어레이 대신에 1×3 어레이로서 또한 투영될 수 있다. 여기에서 사용하는 용어 "웨이퍼 상의 직사각 형상"은 일반적으로 대략 직사각형이지만 예컨대 임의의 광 빔을 결상하는데 있어서의 고유의 제한 때문에 정확한 직사각형은 아닌 형상을 말한다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 단일 광 빔으로부터 발생된 복수의 광 빔들을 이용하여 웨이퍼 상에 복수의 조명 영역들을 형성한다. 예를 들면, 복수의 광 빔들은 회절 광학 요소를 이용하여 하나의 빔으로부터 발생될 수 있다. 도 1에 도시된 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광원(100)과 회절 광학 요소(110)를 포함한다. 광원과 회절 광학 요소는 광원에 의해 발생된 광 빔이 회절 광학 요소에 지향되고 회절 광학 요소가 상기 단일 광 빔으로부터 2개 이상(예를 들면 3개)의 광 빔(112)을 발생하도록 구성된다. 광원은 여기에서 설명하는 임의의 광원을 포함할 수 있고, 회절 광학 요소는 당업계에 공지된 임의의 적당한 회절 광학 요소를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 광 빔들은 비스듬한 입사각으로 웨이퍼(114)에 지향될 수 있다. 그러나, 복수의 광 빔들은 뒤에서 더 자세히 설명하는 것처럼 임의의 다른 적당한 입사각으로 웨이퍼에 지향될 수 있다. 도 1에 도시된 조명 서브시스템은 반사 광학 요소, 굴절 광학 요소, 편광자, 조리개, 빔 형상화(shaping) 요소, 파장 필터 등과 같은 임의의 다른 적당한 광학 요소를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 복수의 광원에 의해 발생된 복수의 광 빔들을 이용하여 웨이퍼 상에 복수의 조명 영역들을 형성한다. 예를 들면, 도 3에 도시된 것처럼, 조명 서브시스템은 복수의 광원(300, 302, 304)을 포함할 수 있다. 광원은 펄스형 레이저와 같이 여기에서 설명하는 임의의 광원을 포함할 수 있다. 복수의 광원은 각각 동일한 특성을 가진 광을 발생하도록 구성된다(예를 들면, 복수의 광원은 각각 동일한 구성의 모델 레이저일 수 있다). 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 광원은 복수의 광 빔들(306)을 발생할 수 있고, 복수의 광 빔들은 동일한 입사각으로 또는 대략 동일한 입사각으로 웨이퍼(114)에 지향될 수 있다. 그러나, 복수의 광 빔들은 다른 각도로 주입되는 3개의 레이저 빔일 수 있다. 또한, 복수의 빔이 비스듬한 입사각으로 웨이퍼에 지향되는 것으로 도 3에 도시되어 있지만, 복수의 광 빔들은 수직한 또는 거의 수직한 입사각으로 웨이퍼에 지향될 수 있다. 도 3에 도시된 조명 서브시스템은 위에서 설명한 것과 같은 임의의 다른 적당한 광학 요소를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되며, 웨이퍼의 상기 영역들에 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 공간적으로 변화하지 않고 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 예를 들면, 여기에서 설명하는 조명 서브시스템은 영역 모드 검사에서 공간적 평상부 조명 및 시간적 평상부 조명 기능이 있는 주파수 변환 레이저를 이용할 수 있다. 영역 모드 검사 시스템은 가끔 웨이퍼의 표면에서 연속적인 가우시안 또는 "평상부" 조명 프로필을 이용한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 레이저와 결합된 빔 형상화 광학 요소를 포함한다. 예를 들면, 도 6에 도시된 것처럼, 조명 서브시스템은 이 예에서 레이저일 수 있는 광원(100)에 결합된 빔 형상화 광학 요소(600)를 포함할 수 있다. 빔 형상화 광학 요소는 당업계에서 공지된 임의의 빔 형상화 광학 요소를 포함할 수 있다. 또한, 비록 빔 형상화 광학 요소가 도 6에서 단지 하나의 광원에 결합되고 단지 하나의 광 빔의 경로에 있는 것으로 도시되어 있지만, 빔 형상화 광학 요소는 여기에서 설명하는 임의의 조명 서브시스템에 포함된 각각의 광원에 결합되거나, 또는 여기에서 설명하는 시스템에 의해 사용되는 각각의 조명 빔의 경로에 위치될 수 있다. 조명 서브시스템 및 도 6에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 평상부 빔은 최적화 비선형 주파수 변환 공정의 자연적 결과로서 레이저 외부뿐만 아니라 레이저 자체 내에 있는 회절 광학 요소 또는 다른 빔 형상화 광학계에 의해 발생될 수 있다. 한가지 추가적인 옵션은 웨이퍼 손상 확률을 더욱 줄이기 위해 사용자 지정형의 일시적 펄스 형상을 제공하는 레이저를 이용하는 것이다. 예를 들면, 대부분의 통상의 펄스형 레이저는 평균 강도의 2배 이상의 피크 강도를 가진, 시간상 대략 쌍곡선 교차 펄스 형상을 나타낸다. 그러나, 최근의 레이저 기술 개발에 의해 소위 "평상부" 또는 "박스카"(box car)의 일시적 펄스 형상을 발생시키는 것이 가능해졌다. 이러한 펄스의 피크 강도는 본질적으로 평균 강도와 동일하고, 검사 스루풋에서 약 2배의 개선이 달성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되며, 웨이퍼의 상기 영역들에 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 그러한 실시예는 광 펄스가 광 펄스의 지속기간 동안 공간적으로 변화될 수 있다는 점을 제외하고 위에서 설명한 것처럼 구성될 수 있다.

시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 복수의 조명 영역들을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 주사 서브시스템은 검사 중에 웨이퍼를 제 위치에 유지하는 척(chuck)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 것처럼, 주사 서브시스템은 척(116)을 포함할 수 있다. 척은 테두리 맞물림 척, 진공 척, 또는 공기 축받이 척(air bearing chuck)일 수 있다. 하나의 척은 복수의 웨이퍼 직경(예를 들면, 300 mm 및 450 mm) 또는 단일 기판 직경을 지지할 수 있다. 주사 서브시스템은 또한 척(116) 및 위치조정 서브시스템(120)에 결합된 샤프트(118)를 포함할 수 있다. 위치조정 서브시스템은 샤프트(118)를 회전 및/또는 병진운동시키도록 구성된 모터, 기어, 스테이지 등과 같은 각종 요소를 포함할 수 있다. 샤프트(118)는 샤프트의 회전 및/또는 병진운동에 의해 척 및 그에 따라 웨이퍼를 회전 및/또는 병진운동시키는 방식으로 척(116)에 결합될 수 있다.

주사 서브시스템은 웨이퍼를 소용돌이 방식으로 또는 X-Y 방식으로, 또는 뒤에서 자세히 설명하는 것처럼 상기 2가지 방식의 임의 조합으로 이동시킬 수 있다. 특히, 위에서 설명한 바와 같은 소용돌이형 주사 외에, 웨이퍼를 조명 광학계 및 수집 광학계와 관련하여 이동시키기 위해 X-Y 지그재그(serpentine) 주사 및 RT-XY 혼성 주사를 둘 다 사용할 수 있다. 여기에서 설명하는 소용돌이 동작 검사 시스템은 캘리포니아주 밀피타스에 소재하는 KLA-텐코 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 SP1 및 SP2 검사 시스템과 유사하지만, 여기에서 설명하는 몇 가지 현저한 예외가 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상의 조명 영역은 전형적으로 수백 미크론으로부터 수 밀리미터까지 이어지는 실질적으로 대형이고, 스핀들 회전율은 전형적으로 1,000-5,000 rpm을 넘지 않는 비교적 온당(modest)하며, 수집 서브시스템은 거의 회절 제한 성능을 가질 수 있다. 또한, 직경이 450 mm 이상인 기판이 여기에서 설명하는 시스템에 의해 검사될 수 있다.

소용돌이형 검사 시스템에 있어서, 웨이퍼의 중앙에서의 회전율은 바람직한 중첩을 가진 검사 프레임의 발생을 지원하도록 충분해야 한다. 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되고, 영역들 각각으로부터 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역에 주사될 때 조명 서브시스템은 광 펄스가 중앙 영역 외측의 웨이퍼에 주사될 때보다 덜 자주 웨이퍼 상의 복수의 조명 영역들에 광 펄스를 동시에 지향시키도록 구성된다. 예를 들면, 웨이퍼의 중심 부근에서 회전 스테이지 상의 펄스형 레이저 및 영역 센서를 이용하여 검사하기 위해, 웨이퍼의 선속도는 반경에 비례하여 웨이퍼의 중앙에서 감소하기 때문에, 레이저 펄스는 덜 자주 트리거될 수 있다. 이 방식에서, 주사는 시간당 영역에서 더 저속으로 진행하고, 검사 감도는 일정하게 유지된다. 레이저의 완전한 평균 파워는 사용되지 않는다. 대안적으로, 피조명 영역은 광원에 의한 웨이퍼의 손상이 유도되지 않는 한 주사 중에 연속적으로 감소될 수 있다. 도 7에 도시된 그러한 일 실시예에 있어서, 웨이퍼(114)의 중앙 영역(700)은 웨이퍼의 중심(702)을 포위하고 웨이퍼의 테두리(704)로부터 이격된 영역일 수 있다. 중앙 영역은 예를 들면 웨이퍼의 내측 1/3 또는 웨이퍼의 내측 1/4을 포위할 수 있다. 웨이퍼의 중앙 영역에 포함되는 웨이퍼 부분은 예를 들면 웨이퍼의 회전 속도, 웨이퍼의 직경, 레이저의 파워, 및 웨이퍼가 임의의 주어진 시간에 노출되는 파워에 관련된 임의의 다른 파라미터에 따라 변경될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되고, 영역들 각각으로부터 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전 및 병진운동시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 2개 이상의 센서들은 영역 센서를 포함하고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역에 주사될 때 주사 서브시스템은 하나 이상의 비-곡선으로 웨이퍼에 광 펄스를 주사하고, 광 펄스가 중앙 영역 외측의 웨이퍼에 주사될 때 주사 서브시스템은 소용돌이 방식으로 웨이퍼에 광 펄스를 주사한다. 이 방식으로, 여기에서 설명하는 실시예는 회전 스테이지에서 펄스형 레이저 및 영역 센서에 의한 검사 중에 혼성 주사용으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 혼성 방식에서 대부분의 웨이퍼는 소용돌이 방식으로 주사될 수 있다. 도 8에 도시된 그러한 실시예에 있어서, 위에서 설명한 것처럼 규정될 수 있는 웨이퍼의 중앙 영역(700) 외측에 있는 웨이퍼 영역(800)은 소용돌이 방식(802)으로 주사될 수 있다. 그 다음에, 웨이퍼의 중앙 영역(700)은 일련의 작은 XY 지그재그 동작, 또는 단일의 선형 동작, 또는 각도 회전 다음에 선형 동작으로 이루어지는 조합으로 주사될 수 있다. 이 방식으로, 중앙 영역은 주사가 각 주사들 간에 반대 방향으로 계단식 이동을 하면서 x 방향 또는 y 방향으로 수행되는 선형 방식(804)으로, 또는 주사가 웨이퍼의 계단식 회전 사이에 웨이퍼의 반경을 따라 수행되는 반경 방식(806)으로 주사될 수 있다. 이 방식으로, 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼의 임의 부분이 검사되지 않는 상황(이 상황은 주사 서브시스템 또는 주사 광학계에 대한 웨이퍼의 정렬이 불완전할 때 발생할 수 있다)이 회피되고, 센서로부터의 출력의 적절한 정렬이 덜 난제로 되며, 검사 스루풋이 증가될 수 있다. 또한, 직사각형 센서에 걸친 원형 트랙의 "흐려짐"(smearing) 효과가 광원의 반복률에 따라서 최소화될 수 있다.

시스템은 영역들 각각으로부터 산란된 광을 2개 이상의 센서들에 동시에 그리고 개별적으로 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 일반적으로, 여기에서 설명하는 수집 서브시스템은 몇 가지 종류의 산란된 광 콜렉터(예를 들면, 도 1에 도시된 산란된 광 콜렉터(122)와 같은 수집 대물렌즈) 및 아마도 산란된 광 콜렉터에 결합된 몇 가지 추가적인 광학 요소(예를 들면, 조리개, 스플리터, 편광 요소, 하나 이상의 반사 광학 요소, 및 도 1에 도시된 굴절 광학 요소(124)와 같은 하나 이상의 굴절 광학 요소)를 포함할 수 있다. 동일한 수집 렌즈가 영역들 각각으로부터의 산란된 광을 복수의 센서에 결상할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 것처럼, 산란된 광 콜렉터(122)는 웨이퍼 상의 복수의 조명 영역들 중의 하나로부터의 산란된 광(126) 및 웨이퍼 상의 복수의 조명 영역들 중의 다른 하나로부터의 산란된 광(128)을 수집할 수 있다.

수집 서브시스템은 웨이퍼로부터 산란된 광을 수집하기 위한 대물렌즈를 포함할 수 있다. 비교적 높은 개구수(numerical aperture, NA) 대물렌즈, 추가의 더 낮은 NA의 세트, 또는 비 결상(non-imaging)의 것 외에, 수집 광학계는 수평에 근접한 수집 반구(collection hemisphere)에 배치될 수 있다. 이로써 상기 각들로부터의 광 산란 정보가 수집되어 결함, 및 1차 대물렌즈에 의해 검출되지 않은 관심있는 특징들이 추가로 포착될 수 있다.

수집 서브시스템은 관심있는 결함의 포착률을 향상시키고 오류 경보율을 감소시키기 위해 산란된 광을 선택적으로 필터링하는 각종 요소를 또한 포함할 수 있다. 상기 각종 요소는 여기에서 설명하는 광학 요소 및 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 기반 장치와 같은 요소들을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 각종 요소는 편광자, 빔 스플리터, 조리개, 공간 필터 등을 포함할 수 있다.

수집 서브시스템은 필터링된 광을 2개 이상의 센서들(예를 들면, 2개 이상의 영역 센서)에 결상하도록 구성된 하나 이상의 광학 요소를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 굴절 광학 요소(124)는 필터링된 광을 도 1에 도시된 센서(130, 132)에 결상하도록 구성될 수 있다.

게다가, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 복수의 조명 영역들 각각으로부터의 광이 대응하는 센서에만 별도로 결상되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 2에 도시된 것처럼, 복수의 조명 영역들 중 제1 영역으로부터의 산란된 광(126)은 센서(130)에만 결상되고, 복수의 조명 영역들 중 제2 영역으로부터의 산란된 광(128)은 센서(132)에만 결상된다. 이 방식으로, 복수의 조명 영역들 중 하나 이상의 영역으로부터의 광이 동일한 센서에 결상되지 않는다.

2개 이상의 센서들의 특성은 산란된 광이 2개 이상의 센서들 간의 간극에 결상되지 않도록 선택된다. 예를 들면, 센서(130, 132)는 산란된 광(126, 128)이 2개의 센서 간의 간극(134)에 결상되지 않도록 선택 및 구성될 수 있다. 그러한 일 실시예에 있어서, 다른 경우에는 센서들 간의 "간극"에 결상되는 산란형 레이저로부터 바람직하지 않은 감도 손실을 받지 않고 2개의 작고 값이 싼 센서를 이용할 수 있다. 분리된 센서들 간의 간극은 패키징 제약, 지지하는 전자부품 등 때문에 가끔 필연적인 것으로 된다. 또한, 2차원 센서 및 그들 고유의 제한에 의해(예를 들면, 그들의 데이터율, 컬럼 레이트(column rate) 등에 있어서), 광원 및 센서는 함께 매우 잘 결합되지 않아도 된다. 일부 현재 사용되고 있는 시스템은 이러한 제한을 극복하기 위해 센서의 초점면 어레이(focal plane array)를 포함한다. 그러나, 여기에서 설명하는 실시예에서는 상기 제한을 극복하기 위해 광원과 2차원 센서 특성이 정합된다.

2개 이상의 센서들은 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 2개 이상의 센서들은 포인트 또는 비교적 낮은 분해능의 센서를 포함할 수 있다. 2개 이상의 센서들은 예를 들면 이산 광전증배관(PMT), 전하 결합 소자(CCD), 시간 지연 적분기(TDI), 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 센서, 과학적 CMO(sCMOS), PMT 어레이, 전자 충격 CCD(EB-CCD), 전자 증배 CCD(EM-CCD), 강화 포토다이오드, 애벌런시 포토다이오드(APD) 어레이를 또한 포함할 수 있다. 각각의 채널 및/또는 센서는 파장 필터링 기술을 이용하여 조명 파장, 웨이퍼 상호작용에 의해 발생된 추가적인 파장, 또는 상기 둘의 임의 조합에 응답하도록 구성될 수 있다. 이것에 의해 일부 유형의 관심 있는 결함을 더욱 선택적으로 검출할 수 있다. 또한, 여기에서 설명하는 시스템에서 사용되는 센서는 검사를 위해 사용되는 주사 유형 및/또는 조명 서브시스템에 포함된 광원에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, XY 주사 구성에서는 TDI 모드로 데이터를 획득하도록 구성된 센서에 의해 레이저 유도 웨이퍼 손상을 회피하게끔 웨이퍼를 조명하기 위해 더 높은 반복률의 모드 잠금 레이저(mode-locked laser)를 사용할 수 있다.

일부 예에서, 수집 서브시스템의 요소들은 2개 이상 센서의 하나 이상의 특성에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 일부 경우에, 수집 서브시스템은 하나 이상의 튜브 렌즈를 포함할 수 있고, 하나 이상의 튜브 렌즈의 왜상률(anamorphic ratio)은 2개 이상 센서의 종횡비에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 만일 센서의 다른 채널마다 다른 유형의 센서를 사용하면, 다른 튜브 렌즈들은 각 센서가 웨이퍼의 동일 영역을 측정하는 것을 보장하도록 다른 왜상 배율을 가질 수 있다.

수집 서브시스템에 포함된 대물렌즈는 시야에 걸쳐 회절 제한식의 비교적 높은 NA 렌즈일 수 있다. 대안적으로 비 회절 제한식 대물렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 완전 회절 제한식이 아닌 분해능을 가진 산란된 광 콜렉터를 포함한다. 특히, 콜렉터 설계 및 제조는 수집 채널에서 전형적으로 사용되는 관련 조리개 및 편광자에 의해 생성되는 왜곡 포인트 확산 함수에 절감된 비용으로 적절히 정합될 수 있다. 대물렌즈의 분해능에 대한 명세는 목표 결함 지오메트리 및 물질(예를 들면, 실리카 구), 및 그 결함의 포착률을 최적화하는 동공 또는 퓨리에 평면 필터를 먼저 인식함으로써 소정의 기판 유형에 대하여 계산될 수 있다. 완전 회절 제한식으로부터 분해능 필요조건의 감소는 시스템 사용자에 대한 중요한 비용 절감을 가져올 수 있다.

여기에서 설명하는 시스템은 자동초점 서브시스템(도시 생략됨)을 또한 포함할 수 있다. 자동초점 서브시스템은 웨이퍼, 광원, 수집 광학계 및 조명 광학계의 이동에 관계없이 웨이퍼의 표면이 항상 센서에서 초점 정합(in focus) 상태에 있는 것을 보장한다. 자동초점 서브시스템은 광원(검사에 사용되는 광원일 수도 있고 아닐 수도 있음), 센서, 회로, 및 상기 센서(예를 들면 2차원 센서)에 대한 웨이퍼 이미지의 위치를 결정하는 로직, 및 검사 중에 알게 된 임의의 편차를 보정하기 위한 피드백 시스템을 포함할 수 있다. 자동초점 서브시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

시스템은 2개 이상 센서의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 또한 포함한다. 이 방식에서, 컴퓨터 서브시스템은 센서에 의해 생성된 신호 또는 다른 출력으로 결함을 검출하는 수단을 제공한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 시스템은 컴퓨터 서브시스템이 2개 이상 센서에 의해 생성된 출력을 수신할 수 있도록 2개 이상의 센서들에 결합된 컴퓨터 서브시스템(136)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 서브시스템은 출력 및 임의의 적당한 결함 검출 알고리즘 및/또는 방법을 이용하여 웨이퍼에서 결함을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 서브시스템은 출력에 결함 검출 역치를 적용하여 상기 결함 검출 역치 이상의 임의의 출력을 결함 또는 잠재적 결함으로 식별할 수 있다.

컴퓨터 서브시스템은 당업계에 공지된 임의의 적당한 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 서브시스템(136)은 퍼스널 컴퓨터 시스템, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 장치를 비롯한 각종 형태를 취할 수 있다. 일반적으로, 용어 "컴퓨터 서브시스템"은 메모리 매체로부터의 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세서를 구비한 임의의 장치를 포괄하도록 넓게 규정될 수 있다.

산란된 광의 수집과 관련해서, 현재 사용되는 시스템에 비하여 여기에서 설명하는 실시예의 한가지 개선점은 입자 및 결함의 검출을 향상시키도록 표면 산란의 선택적이고 구성가능한 수집에 있다. 일부 예전에 사용된 시스템은 패턴 산란의 영향을 제거하고 포인트 입자 및 결함으로부터의 산란을 증대시키기 위하여 수집 광학계 내의 공간 필터 시스템을 회전시키는 단계를 포함한다. 여기에서 설명하는 실시예에 있어서, 필터링은 웨이퍼 주사 중에, 웨이퍼가 아래에서 회전하는 동안 조명 각도에 대해 특정의 방위로 고정될 수 있다. 필터는 선택된 각도로 배열된 복수의 편광자 및 산란 파장에 불투명한 재료의 가동부의 조합을 이용함으로써 소정의 수집 입체각(관심 있는 결함으로부터가 아닌 배경으로부터의 바람직하지 않은 산란된 광을 포함함)을 거절한다. 필터링은 조명된 필드의 각 지점에서의 원치않는 배경이 동시에 제거될 수 있도록 대물렌즈의 백 퓨리에 평면에서 수행된다.

여기에서 설명하는 공간 필터링 기술과 함께 다중 영역형 센서가 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 복수의 센서가 복수의 편광 상태 및/또는 산란 입체각에 의해 산란된 광을 검출하도록 선택적으로 구성되는 융통성 있는 수집 시스템을 포함할 수 있다. 각 센서는 다른 센서(만일 있다면)가 수집하지 않은 산란된 광을 수집하도록 배치될 수 있다. 또한, 각 센서는 다중 요소 센서일 수 있고, 상이한 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 센서는 강화 EB-CCD 센서일 수 있다. 다른 센서는 릴레이 렌즈에 의해 CCD 또는 CMOS 칩에 결합된 독립식 자기 초점(magnetic-focus) 이미지 강화기(intensifier)를 포함할 수 있다. 제3 센서는 더 낮은 해상도의 독립형 CCD 칩일 수 있다. 추가의 센서가 또한 존재할 수 있다. 각 채널의 센서 유형 및 크기는 그 채널에서 기대되는 산란 배경 특성 및 그 채널에서의 관심 있는 감도 필요조건의 결함에 기초하여 선택될 수 있다. 특정의 센서에 투영된 포인트 확산 함수가 공간 필터링에 기인하여 클 것으로 기대될 때, 더 낮은 분해능이 양호하다. 이 방식으로, 시스템은 다른 잡음원이 우세한 채널에서 저가의 센서에 의해 최적화되어 운영 비용을 줄일 수 있다.

위에서 설명한 시스템 구성은 여기에서 설명하는 다수의 상이한 실시예로 구현될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 영역들 각각으로부터 산란된 광을 동시에 그리고 개별적으로 분할하도록 구성된 광학 요소를 포함하고, 2개 이상의 센서들은 상기 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 시스템은 상기 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트를 검출하도록 구성된 다른 2개 이상의 센서들을 포함한다. 그러한 일 실시예가 도 4에 도시되어 있고, 이 실시예에서는 광학 요소(400)가 산란된 광 콜렉터(122)에 의해 수집된 광의 경로에 배치된다. 도 4에는 명확히 하기 위해 웨이퍼의 복수의 조명 영역들 중의 하나로부터의 산란된 광(126)만이 도시되어 있다. 광학 요소는 퓨리에 평면 또는 수집 서브시스템의 퓨리에 평면의 켤레(conjugate)에 배치되는 것이 바람직하다. "퓨리에 평면에서" 또는 "퓨리에 평면의 켤레에서"는 본원에서 정확히 퓨리에 평면에서 또는 정확히 퓨리에 평면의 켤레에서만을 지칭하는 것이 아닌 의미로 규정된다. 그 대신에, 상기 용어들은 각각 "퓨리에 평면에서 또는 그 부근에서" 또는 "퓨리에 평면의 켤레에서 또는 그 부근에서"를 의미하는 것으로 의도된다. 여기에서 설명하는 광학 요소는 만일 광학 요소가 퓨리에 평면의 정확한 위치에서 또는 퓨리에 평면의 정확한 위치의 약 5% 오차 내에 있는 위치에서 배치되어 있으면 "퓨리에 평면에서 또는 그 부근에서"라고 간주될 수 있다. "퓨리에 평면의 켤레에서 또는 그 부근에서"도 유사한 방식으로 설명할 수 있다.

광학 요소는 조리개, 마스크, 개구 미러(apertured mirror), 액정 디스플레이(LCD) 요소, 또는 마이크로 미러 어레이와 같은 각종 광학 요소를 포함할 수 있다. 그러한 일 예에 있어서, 폴딩 미러의 일부가 빛을 투과하고 폴딩 미러의 다른 부분이 빛을 반사하도록 폴딩 미러의 일부를 잘라냄으로써 적당한 개구가 형성될 수 있다. 그러한 다른 예에 있어서, 개구 미러는 투명 기판 위에 금속막 및/또는 유전체 막의 마스킹 코팅을 형성함으로써 제조될 수 있다. 수집 NA의 세분화는 빛을 다른 방향으로 굴절시키기 위한 각종 마면(facet) 방위를 가진 프리즘과 같은 다른 빔 분할 광학 요소를 이용하여 또한 실현될 수 있다. 디지털 광 프로젝터에서 일반적으로 사용되는 것과 같은 디지털 마이크로미러 장치를 비롯한 다른 수집 NA 세분화 수단이 또한 사용될 수 있다.

상이한 세그먼트에서의 산란된 광이 시스템의 다른 센서 또는 채널에 지향될 수 있도록 광학 요소(및 여기에서 설명하는 다른 광학 요소)를 이용하여 수집 NA를 상이한 세그먼트로 분리한다. 예를 들면, 위에서 설명한 것처럼, 광학 요소는 광을 반사하는 일부분과 광을 투과하는 다른 부분을 구비할 수 있다. 그러므로, 광학 요소는 수집 NA를 2개의 세그먼트로 분리하여 그 중 하나의 세그먼트는 반사에 의해 하나의 채널에 지향되고 다른 세그먼트는 투과에 의해 다른 채널에 지향될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 도 4에 단면도로 도시한 것처럼, 광학 요소는 수집 NA의 일 세그먼트에 대응하는 투과부(402, 404)와 수집 NA의 다른 하나의 상이하고 상호 배타적인 세그먼트에 대응하는 반사부(406)를 구비할 수 있다. 반사부(406)는 반사부(406)에 대응하는 수집 NA의 세그먼트에서 실질적으로 모든 광을 반사하고(반사부(406)는 산란된 광의 투과율이 대략 0%이다), 투과부(402, 404)는 투과부(402, 404)에 대응하는 수집 NA의 세그먼트에서 실질적으로 모든 광을 투과시킬 수 있다(투과부(402, 404)는 산란된 광의 투과율이 대략 100%이다). 이 방식으로 전체 수집 NA는 2개의 상호 배타적인 부분으로 분리될 수 있다.

전술한 바와 같이, 광학 요소의 상이한 부분들은 산란된 광이 광학 요소에 의해 분리되는 수집 NA의 상이한 세그먼트에 대응한다. 또한, 도 4에 도시된 것처럼, 투과부(402, 404)는 조명 서브시스템의 입사면 주위에서 서로에 대해 경면 대칭이다. 또한, 투과부(402, 404)는 수집 NA의 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트에 대응할 수 있다. 이 방식으로, 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트는 조명 서브시스템의 입사면 주위에서 서로에 대해 경면 대칭인 2개의 개별 세그먼트(투과부(402, 404)에 대응함)를 구비할 수 있다. 더 나아가, 도 4에 도시된 것처럼, 각각의 투과부(402, 404)는 입사면으로부터 이격되어 있다. 더욱이, 각 부분은 투과부(402)와 관련하여 설명하는 바와 같이 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면에 의해 규정될 수 있다. 특히, 투과부(402)는 제1 측면(402a), 제2 측면(402b) 및 제3 측면(402c)을 구비한다. 제1 측면(402a)은 선형이고 입사면에 대하여 소정의 각도로 배열된다. 제2 측면(402b)은 선형이고 입사면과 실질적으로 평행하며, 제1 측면보다 실질적으로 더 짧다. 또한, 제3 측면(402c)은 곡면이다. 도 4에 도시된 것처럼, 투과부(404)도 또한 상기와 같은 3개의 측면에 의해 규정된다.

도 4에 도시된 것처럼, 2개 이상의 센서들(센서(130)로 표시됨)가 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하도록 구성되고, 시스템은 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트를 검출하도록 구성된 다른 2개 이상의 센서들(센서(408)로 표시됨)를 구비한다. 센서(408) 및 다른 2개 이상의 센서들은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 게다가, 상기 2개 이상의 센서들 및 상기 다른 2개 이상의 센서들은 동일 유형의 센서일 수도 있고 다른 유형의 센서일 수도 있다. 예를 들면, 상기 2개 이상의 센서들 및 상기 다른 2개 이상의 센서들은 각 센서에 지향될 것으로 예상되는 광량에 따라 선택될 수 있다. 또한 여기에서 설명하는 것과 같은 광학 요소들이 상기 다른 2개 이상의 센서들에 결합될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 것처럼, 굴절 광학 요소(410)는 광학 요소(400)에 의해 반사된 광을 센서(408) 및 시스템에 포함된 상기 다른 2개 이상의 센서들에 결상하도록 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

여기에서 설명하는 상기 및 다른 임의의 실시예에 있어서, 각 채널은 대응하는 센서에서 다른 형상 및 범위(픽셀 단위)의 포인트 확산 함수를 갖도록 구성될 수 있다. 그러므로, 이형에 대한 감도를 최대화하기 위해, 상이한 아날로그 및/또는 필터링 기술을 각각의 개별 센서 출력에 적용할 수 있다. 특히, 퓨리에 평면 개구에 기초하여 예상되는 포인트 확산 함수의 형상을 검사에 앞서 계산하고, 그 다음에 적당한 필터 계수를 검사 중에 적용할 수 있다.

그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 상기 2개 이상의 센서들에 의해 검출되는 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트 및 상기 다른 2개 이상의 센서들에 의해 검출되는 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트에 따라서 광학 요소를 변경 또는 교체하도록 구성된다. 예를 들면, 시스템은 복수의 구성가능 채널을 가진 영역 모드 검사 시스템에서 가요성 개구 수집 공간을 포함할 수 있다. 다른 검사 시스템에 비교되는 이 영역 검사 시스템의 한가지 개선점은 입자 및 결함의 검출을 향상시키는, 표면 산란의 선택적이고 구성가능한 수집에 있다. 시스템은 광학 요소를 임의의 적당한 방법으로 변경 또는 교체하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 영역들 각각으로부터 산란된 광을 동시에 그리고 개별적으로 분할하도록 구성된 광학 요소를 포함하고, 상기 2개 이상의 센서들은 상기 2개 이상의 센서들의 일부분을 이용하여 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하고 상기 2개 이상의 센서들의 다른 부분을 이용하여 상이한 세그먼트 중의 다른 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 상기 2개 이상의 센서들의 일부분 및 다른 부분은 서로 중첩되지 않고 상기 2개 이상의 센서들에서 연속적이지 않다. 예를 들면, 시스템은 수집 공간에서 소정의 각도만큼 산란된 광을 분리하고 광을 단일 센서에서 2개의 별도의 패치에 재결상하도록 구성될 수 있다. 특히 센서에서 활성 픽셀의 수는 조명 형상 및 범위와 함께 또는 조명 형상 및 범위와는 독립적으로 주사 중에 또는 주사 전에 제어될 수 있다. 특정 센서의 요소들의 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 다수의 요소를 포함한 하나의 센서의 일부분은 한 범위의 입체각으로부터 산란된 광을 수신하고, 그 센서의 다른 부분은 다른 범위의 입체각으로부터 산란된 광을 수신할 수 있다. 예를 들어서, 만일 센서가 1000×1000개의 개별 요소를 포함하면, 1000×500개의 요소가 40도와 60도의 순방향 방위각(forward azimuth) 사이에서 발생된 산란된 광의 이미지를 수신할 수 있다. 상기 센서의 제2의 절반(1000×500)은 120도와 160도 방위각 사이에서 발생된 표면으로부터 산란된 광의 이미지를 수신할 수 있다. 일부 경우에, 센서 표면에 결상되는 산란된 광의 부분은 반전될 수 있고, 다른 부분은 반전되지 않고 유지될 수 있다. 하나의 추가적인 구성은 일부 센서에서 센서 데이터율을 효과적으로 배가할 수 있는 각 열의 양 끝(예를 들면 행 1 및 행 N)에서 센서 데이터를 동시에 판독하는 것이다.

여기에서 설명하는 각각의 시스템 실시예는 자오(Zhao) 등이 2011년 12월 7일자 출원한 국제 출원 공개 제2012/082501호에 설명된 것처럼 구성될 수 있고, 이 국제 출원은 여기에서의 인용에 의해 그 전부를 설명한 것처럼 본원에 통합된다.

추가의 실시예에 있어서, 시스템은 이미지 강화기를 포함하는 추가적인 2개 이상의 센서들을 포함하고, 수집 서브시스템은 상기 추가적인 2개 이상의 센서들에 상기 영역들 각각으로부터 산란된 광을 동시에 그리고 개별적으로 결상하도록 구성되고, 상기 추가적인 2개 이상의 센서들은 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키며, 컴퓨터 서브시스템은 센서 전자 잡음이 상기 2개 이상의 센서들에서의 총 채널 잡음보다 우세할 때 상기 출력 대신에 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼에서 결함을 검출하도록 구성된다. 예를 들면, 그러한 실시예는 센서의 성능, 비용 및 신뢰도를 최적화하기 위해 위에서 설명한 하나 이상의 가요성 개구를 포함할 수 있다. 그러한 일 실시예에 있어서, 도 5에 도시된 시스템은 추가적인 2개 이상의 센서들(도 5에서는 센서(502)로 표시됨)에 상기 영역들 각각으로부터 산란된 광을 동시에 그리고 개별적으로 결상하도록 구성된 광학 요소(500)를 포함한다. 광학 요소(500)는 여기에서 설명한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 그러나, 광학 요소(500)는 수집 서브시스템의 전체 수집 NA에 걸쳐 산란된 광의 일부를 투과시키고 수집 서브시스템의 전체 수집 NA에 걸쳐 산란된 광의 일부를 반사하도록 구성된 빔 스플리터를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 요소(500)는 단순한 70/30 빔 스플리터일 수 있다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 각 채널의 센서 유형 및 크기는 그 채널에서 기대되는 산란 배경 특성 및 그 채널에서 관심 있는 감도 필요조건의 결함에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 그러한 경우에, 센서 전자 잡음이 총 채널 잡음보다 우세할 때, 강화 센서가 바람직할 수 있다. 그러나, 센서 판독 잡음 외의 다른 잡음원이 우세할 때는 비강화 센서가 양호할 수 있다. 예를 들면, 상기 추가적인 2개 이상의 센서들(도 5에서는 센서(502)로 표시됨)는 각각 이미지 강화기(도 5에서는 이미지 강화기(504)로 표시됨)를 포함하고, 상기 2개 이상의 센서들(도 5에서는 센서(130)로 표시됨)는 어떠한 이미지 강화기도 포함하지 않을 수 있다. 그러한 구성은 또한 상기 2개 이상의 센서들(도 5에서는 센서(130)로 표시됨)가 각각 이미지 강화기(도 5에서는 도시 생략됨)를 포함하고, 상기 추가적인 2개 이상의 센서들(도 5에서는 센서(502)로 표시됨)는 어떠한 이미지 강화기도 포함하지 않도록 반대로 구성될 수 있다. 이 방식으로, 여기에서 설명하는 각종 광학 요소(예를 들면, 가요성 개구 및 미러 배치)는 광이 낮을 때 강화 센서에 광을 지향시키고 광이 높을 때 다른 비강화 센서에 광을 지향시키기 위해 사용될 수 있다. 특정 센서에 투사된 포인트 확산 함수가 공간 필터링에 의해 커질 것으로 예상된 때, 샘플링 이론에 따라서 더 낮은 전체 센서 분해능이 용인될 수 있다. 예를 들면, 일부 채널에서, 웨이퍼 상의 조명 패치는, 수집 광학계 및 공간 필터를 통하여 결상될 때, 넓이가 약 2000 포인트 확산 함수일 수 있다. 수집 NA를 제한하는 차동 공간 필터를 구비한 다른 채널에 있어서, 웨이퍼 상의 조명 패치의 이미지는 넓이가 약 1000 포인트 확산 함수일 수 있다. 이 방법으로 시스템은 다른 잡음원이 우세한 채널에서 더 낮은 가격의 센서에 의해 최적화되어 운영 비용을 줄일 수 있다. 또한, 강화 센서는 일반적으로 비강화 센서보다 수명이 더 짧고, 그래서 이 특정 구성은 시스템 신뢰도를 또한 개선할 수 있다. 도 5에 도시된 시스템은 여기에서 설명한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼, 수집 서브시스템은 광학 요소(500)로부터의 산란된 광을 상기 추가적인 2개 이상의 센서들에 결상하도록 구성된 굴절 광학 요소(506)를 포함할 수 있다. 굴절 광학 요소(506)는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

그러한 실시예는 추가적으로 또는 대안적으로 산란된 광을 가장 적당한 센서에 지향시키기 위해 전술한 바와 같은 하나 이상의 가요성 개구를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나의 센서는 실질적인 광 산란용으로 최적화되고 다른 센서는 실질적으로 낮은 광 산란용으로 최적화될 수 있다. 그러한 구성에 있어서, 비교적 낮은 광 산란용으로 최적화된 센서, 예를 들면 이미지 강화 센서는 실질적인 산란에 의해 손상될 수 있고 비교적 큰 배경에 의해 최적의 감도를 달성할 필요도 없다. 그래서, 일부 주사 중에, 광학 요소는 실질적인 광 산란용으로 최적화된 센서에 산란된 광의 일부를 지향시키고 산란된 광의 다른 부분을 낮은 광 산란용으로 최적화된 다른 센서에 지향시키도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 광학 요소는 시스템에 포함된 복수의 센서 중의 하나에만 모든 산란된 광을 지향시키도록 구성될 수 있고, 산란된 광이 지향되는 센서는 주사 중에 변경될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 광자 계수(photon counting)용으로 구성된 추가적인 2개 이상의 센서들을 포함하고, 수집 서브시스템은 영역들 각각으로부터 산란된 광을 상기 추가적인 2개 이상의 센서들에 동시에 그리고 개별적으로 결상하도록 구성되며, 상기 추가적인 2개 이상의 센서들은 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 결함을 검출하도록 구성된다. 예를 들면, 그러한 실시예는 센서의 성능, 비용 및 신뢰도를 최적화하기 위해 위에서 설명한 복수의 가요성 개구를 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 시스템에 포함된 하나 이상의 센서에 대하여 소위 광자 계수 기술을 사용할 수 있다. 그러한 실시예는 상기 추가적인 2개 이상의 센서들(센서(408), 또는 센서(502)와 이미지 강화기(504)의 조합으로 각각 표시됨)를 광자 계수용으로 구성된 센서로 교체하여 도 4 또는 도 5에 도시된 것처럼 구성될 수 있다. 광자 계수용으로 구성된 센서는 애벌런시 포토 다이오드와 같이, 당업계에 공지된 임의의 적당한 센서일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템과 2개 이상의 센서들 사이에 배치된 MEMS 기반 광학 스위칭 장치를 포함한다. 예를 들면, 각각의 레이저 펄스 사이에서 재구성될 수 있는 비교적 고속의 MEMS 기반 광학 스위칭 장치가 존재한다. 이들 중의 하나 이상은 수집 광학계의 적당한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 각각 도시된 광학 요소(400, 500)는 MEMS 기반 광학 스위칭 장치로 교체될 수 있다. MEMS 기반 광학 스위칭 장치는 당업계에 공지된 임의의 적당한 이러한 요소를 포함할 수 있다.

그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 추가적인 2개 이상의 센서들을 포함하고, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되며, 영역들 각각으로부터 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스 세트에 의해 발생된 제1 산란된 광의 펄스 세트를 상기 2개 이상의 센서들에 지향시키고, 제1 광 펄스 세트에 후속되는 제2 광 펄스 세트에 의해 발생된 제2 산란된 광의 펄스 세트를 상기 추가적인 2개 이상의 센서들에 지향시키도록 구성된다. 예를 들어서, 만일 도 4 및 도 5에 각각 도시된 광학 요소(400, 500)가 위에서 설명한 광학 스위칭 장치로 교체되면, 도 4에서 검출기(408)로 표시되고 도 5에서 검출기(502)로 표시된 상기 추가적인 2개 이상의 센서들은 이 실시예에서 상기 추가적인 2개 이상의 센서들용으로 사용될 수 있다. 이 방식으로, 수집 광학계의 광학 스위칭 장치는 교호 프레임을 교호 센서에 지향시켜서 비용을 절감할 수 있다. 이 방법에서, 만일 비교적 높은 반복률의 레이저가 이용가능하지만 특정 센서 유형의 데이터율 및/또는 프레임률이 제한되면, 후속 레이저 펄스에 의해 발생된 산란된 광은 레이저 펄스들 간에 MEMS 장치를 재구성함으로써 교호 센서에 지향될 수 있다. 예를 들면, 주파수 f로 펄스형 레이저에 의해 발생된 산란된 광은 주파수 f로 동작하는 전기-광학 빔 스플리터에 지향될 수 있다. 전기-광학 빔 스플리터는 유효 프레임률이 f/2인 2개의 센서 사이에서 산란된 광을 양자택일로 비교적 고속 스위칭하기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 만일 센서가 제한된 판독률을 갖고 시스템이 비용, 패키징 또는 다른 이유로 2개 이상의 센서들을 나란히 배치할 수 없으면, 일부 유형의 광학 스위칭 요소는 광을 다른 센서에 시간의 함수로서 지향시킴으로써 데이터율을 증배(예를 들면, 2배, 3배 등)시킬 수 있다. 개별 센서 컴포넌트의 제한은 극복될 수 있다. 그러한 실시예는 약 2 kHz 내지 약 40 kHz의 반복률(예를 들면 광학 스위치의 사용이 가능하도록 충분히 낮은 반복률)을 가진 Q-스위치형 레이저에서 특히 잘 동작한다.

다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되고, 영역들 각각으로부터 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하고, 광학 스위칭 장치는 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 영역들 각각으로부터 산란된 광의 펄스들을 동시에 그리고 개별적으로 분할하도록 구성되고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스 세트에 의해 발생된 제1 산란된 광의 펄스 세트의 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트만을 상기 2개 이상의 센서들에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스 세트에 후속되는 제2 광 펄스 세트에 의해 발생된 제2 산란된 광의 펄스 세트의 상이한 세그먼트들 중 다른 하나의 세그먼트만을 상기 2개 이상의 센서들에 지향시키도록 구성된다. 예를 들면, 하나의 센서는 후속 레이저 샷에서 산란된 광 반구의 다른 부분을 수신하여 처리할 수 있다. MEMS 장치는 산란된 광의 특수한 묶음을 공간적으로 선택하여 센서에 지향시키도록 구성될 것이다. 특히, MEMS 장치는 위에서 설명한 광학 요소(400)처럼 기능하도록 구성될 수 있다. 결상 대물렌즈의 필드 사이즈는 이 구성으로 적어도 2의 계수만큼 감소될 수 있고, 이것은 스위칭 장치의 여분의 비용을 고려하더라도 실질적인 비용 절감을 제공한다.

일부 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광 펄스를 이용하여 복수의 조명 영역들을 동시에 형성하도록 구성되고, 영역들 각각으로부터 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 2개 이상의 센서들은 광 펄스에 대하여 시간상으로 동기화되어 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광 펄스만을 검출한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광 펄스는 형광 또는 광발광을 포함한다. 예를 들면, 여기에서 설명하는 실시예들은 형광 등을 찾기 위해 카메라 셔터 동기화를 이용할 수 있다. 특히, 각 채널 및/또는 센서는 특정의 도달 시간을 가진 광자만을 포착하기 위해 레이저 펄스에 대하여 시간상으로 동기화될 수 있다. 이 방법에서, 형광 또는 광발광과 같은 시간 의존성 효과가 전통적 수단에 의해 발생된 산란된 광에 관계없이 관측되고, 이것에 의해 표면 및/또는 관심 결함에 관한 추가의 정보를 제공한다.

복수의 조명 영역들이 광 펄스를 이용하여 형성되는 다른 실시예에 있어서, 센서 포획 및 주사 서브시스템 회전 및/또는 병진운동률은 "플래시 온더 플라이" 기술에 따라 이 펄스 주파수에(또는 그 반대로) 동기화될 수 있다. 후속 레이저 펄스들 간의 일부 공간적 중첩이 이미 설명한 것처럼 바람직할 수 있다.

산란된 광이 검사 시스템의 2개 이상의 채널들 사이에서 분할되는 임의의 실시예에 있어서, 각 채널은 퓨리에 평면과 채널의 센서 사이에 배치된 분리된 왜상 광학 요소를 포함할 수 있다. 각 채널의 분리된 왜상 광학 요소는 상이한 것일 수 있고, 채널이 검출을 위해 사용되는 산란된 광의 특성(예를 들면, 산란된 광의 세그먼트)에 의존할 수 있다.

위에서 설명한 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다른 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 복수의 광 빔들을 웨이퍼의 실질적으로 동일한 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 상기 복수의 광 빔들은 실질적으로 동일한 파장 및 편광 특성을 갖는다. 예를 들면, 파장 및 편광이 동일한 2개 이상의 광 빔은 손실 없이 결합될 수 없지만, 2개 이상의 광 빔은 서로 평행하게 될 수 있다(예를 들면, 도 9에 도시된 폴딩 미러를 이용해서). 일부 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 레이저 빔이다. 이 방식에서, 조명 서브시스템은 복수의 레이저 빔 구성을 가질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 조명 서브시스템의 단지 하나의 단일 레이저에 의해 발생된다. 예를 들면, 영역 모드용으로 사용되는 복수의 조명 빔은 단일 레이저 내에서 발생될 수 있다. 일부 레이저는 수정(crystal)에서의 점 입사의 강도에 의해 수명이 제한되는 주파수 변환 수정을 갖는다. 복수의 동시 입사 점에 의해 수정의 수명이 연장될 수 있다. 도 9에 도시된 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 레이저일 수 있는 단지 하나의 단일 광원(900)을 포함할 수 있다. 레이저는 여기에서 설명하는 임의의 레이저 또는 당업계에서 공지된 임의의 다른 적당한 레이저를 포함할 수 있다.

광원으로부터의 광은 광원으로부터의 광 빔을 제1 광 빔(904) 및 다른 광 빔으로 분할하도록 구성된 조명 서브시스템의 빔 스플리터(902)로 지향될 수 있다. 조명 서브시스템은 빔 스플리터(902)로부터의 광 빔을 제2 광 빔(908) 및 다른 광 빔으로 분할하도록 구성된 빔 스플리터(906)를 또한 포함할 수 있다. 빔 스플리터(902, 906)는 당업계에 공지된 임의의 적당한 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 조명 서브시스템은 빔 스플리터(906)로부터의 광 빔을 제3 광 빔(911)으로서 조명 서브시스템의 굴절 광학 요소(912)에 반사하도록 구성된 반사 광학 요소(910)를 또한 포함할 수 있다. 조명 서브시스템은 제1 광 빔의 경로에 배치된 반사 광학 요소(914)와 제2 광 빔의 경로에 배치된 반사 광학 요소(916)를 또한 포함할 수 있다. 반사 광학 요소(914, 916)는 광 빔들이 굴절 광학 요소(912)에 입사할 때 제1, 제2 및 제3 광 빔이 서로에 대해 실질적으로 평행하게 되도록 제1 및 제2 광 빔을 굴절 광학 요소(912)에 각각 지향시키도록 구성된다. 이 방법으로, 각 광 빔의 경로에 배치된 굴절 광학 요소는 각각의 광 빔이 굴절 광학 요소에 지향되는 각도를 제어할 수 있고, 굴절 광학 요소는 각각의 광 빔이 웨이퍼에 지향되는 각도를 제어할 수 있다. 반사 광학 요소(910, 914, 916)는 당업계에 공지된 임의의 적당한 반사 광학 요소를 포함할 수 있고, 굴절 광학 요소(912)는 당업계에 공지된 임의의 적당한 굴절 광학 요소를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 광원(900), 빔 스플리터(902, 906), 및 반사 광학 요소(910, 914, 916)는 복수(예를 들면, 3개)의 빔을 방사하는 레이저와 같은 단일 광원으로 교체될 수 있다. 광원으로부터 방사된 복수의 빔은 실질적으로 동일한 각도로 굴절 광학 요소(912)에 지향될 수 있고, 그 다음에 굴절 광학 요소에 의해 웨이퍼에 지향될 수 있다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

만일 2개 이상(예를 들면, 3개)의 광 빔이 서로 평행하게 되도록 배열되면, 그 광 빔들은 렌즈(예를 들면, 굴절 광학 요소(912))에 의해 웨이퍼 상의 동일한 위치에 집속될 수 있다. 그러한 구성은 웨이퍼 상의 스폿 사이즈를 100 ㎛ 이상으로 할 수 있다. 예를 들면, 일부 그러한 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 복수의 빔을 웨이퍼에 지향시키도록 구성된 렌즈(예를 들면, 굴절 광학 요소(912))를 포함할 수 있고, 렌즈는 다수의 비교적 낮은 NA 입력 빔을 동시에 집속시킬 수 있도록 약 0.1 이상의 NA를 가질 수 있다. 그러한 일 예에 있어서, 266 nm 레이저를 포함한 조명 서브시스템의 경우에, 웨이퍼 상의 약 100 ㎛ 내지 약 1 mm의 스폿 사이즈는 스폿을 형성하기 위해 0.01 미만의 NA만을 요구한다. 렌즈의 비교적 낮은 NA 때문에, 모든 빔은 대략 동일한 크기로 웨이퍼 상의 동일 패치를 조명할 수 있다. 이와 대조적으로, 약 1 ㎛ 스폿의 경우에는 렌즈 NA가 0.5 이상으로 되어야 하고, 그래서 단일 렌즈로는 동일 파장의 복수의 빔을 주입할 수 없다. 일반적으로, 임의 수의 빔 또는 광원이 여기에서 설명하는 조명 서브시스템에 의해 사용될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 실질적으로 동일한 극각 및 상이한 방위각으로 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향된다. 이 방식으로, 복수의 광 빔들(예를 들면, 레이저 빔)은 거의 동일한 입사각으로 웨이퍼를 조명할 수 있다. 예를 들면, 하나의 레이저 빔은 55도의 극각 및 0도의 방위각으로 입사하고, 제2의 레이저 빔은 55도의 극각 및 2도의 방위각으로 입사할 수 있다. 각각의 광 빔에 의해 발생된 산란된 광이 동일한 특성 및 편광 상태를 가져서 수집 서브시스템에서 효과적으로 필터링되도록 거의 동일한 입사각 및 편광 벡터가 사용될 수 있다. 광 빔의 입사 파장은 정확히 동일한 각으로 결합 및 주입될 수 없지만, 서로 5도 이내의 주입은 가능하고 거의 동일한 표면 산란 특성을 야기하여 감도를 저하시키지 않을 것이다. 다른 예로서, 만일 중심 빔이 약 X도의 극각으로 웨이퍼에 입사하면, 2개의 다른 빔은 예를 들면 약 X-2도의 극각 및 약 X+2도의 극각으로 웨이퍼에 입사할 수 있고, 각 빔으로부터의 결과적인 표면 산란의 차이는 거의 없을 것이다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 동시에 지향될 수 있다. 예를 들면, 비록 복수의 광 빔들이 실질적으로 동일한 파장 및 편광 특성을 갖는다 하더라도, 전술한 바와 같이, 복수의 광 빔들은 단일 광원으로부터의 광을 약간 다른 방위각 및/또는 극각으로 웨이퍼에 지향되는 복수의 광 빔들으로 분할하고 약간 다른 방위각 및/또는 극각으로 웨이퍼에 지향되는 복수의 광 빔들을 생성하는 복수의 광원을 이용함으로써 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 동시에 지향될 수 있다. 동일한 파장 및 편광 특성을 가진 복수의 광 빔들을 웨이퍼에 동시에 지향시키는 것은 여기에서 설명하는 다수의 장점을 갖는다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역을 영역 조명 모드로 조명한다. 예를 들면, 조명 서브시스템은 영역 모드에 대하여 복수의 조명 빔 구성을 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역은 50 미크론 이상의 측방향 치수를 갖는다. 예를 들면, 도 10에 도시된 것처럼, 복수의 광 빔들(904, 908, 911)은 굴절 광학 요소(912)에 의해 웨이퍼(114) 상의 실질적으로 동일한 영역(1000)에 지향될 수 있다. 실질적으로 동일한 영역(1000)의 최단 치수인 측방향 치수(1002)는 50 미크론 이상일 수 있다. 또한, 비록 실질적으로 동일한 영역(1000)이 도 10에 도시된 것처럼 웨이퍼 상에서 타원형상을 가질 수 있지만, 상기 실질적 동일 형상은 여기에서 설명하는 것처럼 웨이퍼 상에서 임의의 다른 형상(예를 들면 직사각형)을 가질 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 펄스형 광 빔이고, 조명 서브시스템은 펄스형 광 빔이 각각의 펄스형 광 빔보다 지속기간이 더 긴 하나의 연속적인 광 펄스로서 상기 실질적으로 동일한 영역을 조명하도록, 다른 복수의 광 빔들이 조명 서브시스템에 의해 상기 실질적으로 동일한 영역으로 지향된 후에 상기 복수의 광 빔들 중 하나의 광 빔을 웨이퍼 상의 상기 실질적으로 동일한 영역으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 추가의 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 펄스형 광 빔이고, 조명 서브시스템은 복수의 광 빔들에 기인하여 웨이퍼 상에 입사하는 피크 펄스 파워가 복수의 광 빔들이 웨이퍼의 상기 실질적으로 동일한 영역으로 동시에 지향된 경우보다 더 적도록, 다른 복수의 광 빔들이 조명 서브시스템에 의해 상기 실질적으로 동일한 영역으로 지향된 후에 상기 복수의 광 빔들 중 하나의 광 빔을 웨이퍼 상의 상기 실질적으로 동일한 영역으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 이 방식으로, 이 실시예들은 단일 광 빔에 비하여 펄스 지속기간을 효율적으로 늘릴 수 있는 장점이 있다. 영역 모드에 대한 복수 조명 빔 구성에 있어서, 펄스 지속기간은 웨이퍼 상에 입사하는 피크 펄스 파워를 감소시키도록 늘려져서 웨이퍼 손상 확률을 줄일 수 있다. 이 특수한 예에서, 각각의 레이저 또는 광원이 약 2 kHz 내지 50 kHz의 반복률 및 약 10 ns 내지 200 ns의 펄스 지속기간을 가진 펄스형 광원이라고 할 때, 만일 모든 펄스가 동시에 웨이퍼에 입사하면, 에너지 밀도는 실질적으로 높을 것이다. 그러나, 웨이퍼가 펄스 지속기간에 비하여 실질적으로 느리게 이동하기 때문에, 펄스는 시간 상으로 확장할 수 있고 기본적으로 여전히 동일 영역을 노출시킬 수 있다. 예를 들면, 제1 펄스는 시간 t0에서 웨이퍼에 입사하고, 제2 펄스는 시간 t0+t1에서 웨이퍼에 입사하며, 제3 펄스는 시간 t0+2*t1에서 웨이퍼에 입사할 수 있다. 그러므로, 제1 펄스와 최종 펄스 간의 시간 간격(예를 들면, 상기 예에서 2*t1)에서 센서에 대하여 인용되는 웨이퍼가 하나의 센서 픽셀보다 많이 이동하지 않는 한, 전체 신호대 잡음은 마치 모든 펄스가 웨이퍼에 동시에 입사하는 것처럼 대략 동일하지만 웨이퍼 상에 입사하는 피크 파워 밀도는 감소되어 웨이퍼를 손상시키지 않을 것이다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 조명 서브시스템의 복수의 레이저에 의해 발생된다. 예를 들면, 영역 모드에 사용되는 복수의 조명 빔은 복수의 레이저로부터 발생될 수 있다. 도 12에 도시된 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 광 빔(1206, 1208, 1212)을 각각 발생하도록 구성된 레이저(1200, 1202, 1204)를 포함할 수 있다. 레이저(1200, 1202, 1204)는 동일한 레이저(즉, 동일한 구성 및 모델을 가진 레이저)일 수 있다. 대안적으로, 레이저(1200, 1202, 1204)는 각각의 다른 광 빔으로서 동일한 파장 및 편광 특성을 가진 광 빔을 발생시키는 상이한 레이저(즉, 상이한 구성 및/또는 모델을 가진 레이저)일 수 있다. 도 12에 도시된 것처럼, 각각의 광 빔은 전술한 것처럼 구성될 수 있는 단일 굴절 광학 요소(예를 들면, 굴절 광학 요소(912))에 의해 웨이퍼(114)에 지향될 수 있다. 도 12에 도시된 광 빔들은 여기에서 추가로 설명하는 것처럼 웨이퍼에 지향될 수 있다(예를 들면, 동시에 또는 순차적으로). 또한, 도 12에 도시된 시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 조명 서브시스템의 광원에 의해 발생된 하나의 광 빔, 및 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 반사된 광을 수집하고 수집된 반사광을 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 다시 지향시킴으로써 형성된 다른 광 빔을 포함한다. 그러한 실시예는 복수의 광원을 이용하여 복수의 광 빔들을 생성하는 것과 기능적으로 유사할 수 있다. 예를 들면, 영역 모드에 대하여 사용되는 복수의 조명 빔은 동일 광 빔의 복수의 통과(pass)를 재순환시킴으로써(웨이퍼로부터의 반사광을 수집하고 광 빔을 웨이퍼에 역으로 재지향시킴으로써) 발생될 수 있다. 이 방식으로, 제1 통과로부터의 반사광이 수집되어 웨이퍼의 실질적 동일 위치에 입사하는 제2 빔으로 재형성될 수 있다. 복수 통과 광 빔 옵션에 있어서, 각각의 후속 조명 통과에 이용가능한 파워는 표면 반사율 및 재순환 광학 효율만큼 감소되겠지만(그러므로, 비록 더 많은 재순환 빔이 확실히 가능하다 하더라도 가장 가능성 높게 2개의 추가 빔이 실현된다), 유효 조명 파워는 50% 이상의 인수만큼 향상될 수 있다. 일반적으로 이러한 다중 빔 기술은 여기에서 설명하는 시스템과는 반대로 선 또는 점 검사 시스템에서 구현하는 것이 어렵다는 점에 주목한다. 하나의 대안적인 조명 옵션은 더욱 효과적인 결함 검출을 위해 상이한 파장의 복수의 레이저 빔을 사용하는 것이다.

그러한 일 실시예에 있어서, 도 13에 도시된 것처럼, 복수의 광 빔들은 조명 서브시스템의 광원(도 13에는 도시되지 않음)에 의해 발생된 광 빔(1300)을 포함할 수 있다. 광 빔(1300)은 여기에서 설명하는 임의의 광원에 의해 발생될 수 있다. 도 13에 도시된 것처럼, 광 빔(1300)은 여기에서 설명한 것처럼(예를 들면, 굴절 광학 요소(912)에 대하여) 구성될 수 있는 굴절 광학 요소(1302)에 의해 웨이퍼(114)에 지향된다. 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 경면 반사된 광(1304)은 조명 서브시스템의 반사 광학 요소(1306)에 의해 수집되고, 반사 광학 요소(1306)는 상기 수집된 반사 광 빔을 빔 재형성 광학계(1308)에 지향시킨다. 반사 광학 요소(1306)는 임의의 적당한 반사 광학 요소를 포함할 수 있고, 빔 재형성 광학계(1308)는 임의의 적당한 빔 형성 요소(예를 들면, 왜상 광학 요소, 시야 조리개(field stop), 공간 필터, 편광 필터 등)를 포함할 수 있다. 빔 재형성 광학계(1308)는 상기 수집된 반사 광 빔을 반사 광학 요소(1310)에 지향시키고, 반사 광학 요소(1310)는 상기 수집된 반사 광 빔을 광 빔(1312)으로서 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 다시 지향시킨다. 예를 들면, 도 13에 도시된 것처럼, 웨이퍼(114)로부터 경면 반사된 광(1314)은 반사 광학 요소(1306)에 의해 수집되고, 반사 광학 요소(1306)는 상기 수집된 반사 광 빔을 빔 재형성 광학계(1308)에 지향시킨다. 빔 재형성 광학계(1308)는 상기 수집된 반사 광 빔을 광 빔(1316)으로서 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 다시 지향시킨다. 도 13에 도시된 조명 서브시스템 부분은 여기에서 설명하고 도시한 임의의 시스템 실시예에 포함될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하며, 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 공간적으로 변하지 않고 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 레이저에 결합된 빔 형상화 광학 요소를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하며, 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

시스템은 웨이퍼에 걸쳐 복수의 광 빔들을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 또한 포함한다. 주사 서브시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 또한, 시스템은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 수집 서브시스템 및 센서는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

수집 광학계 내의 줌 렌즈 그룹은 필요한 검사 속도 및/또는 검사 감도에 따라서 웨이퍼 상의 상이한 크기의 영역들이 동일한 센서(또는 센서들)에 결상되게 한다. 비교적 고속의 검사(시간당 더 많은 웨이퍼)가 요구된 때, 웨이퍼의 더 큰 영역(예를 들면, 2 mm × 2 mm)이 고정 크기의 센서(또는 센서들)에 결상된다. 더 높은 검사 감도(전형적으로 더 낮은 속도)가 요구된 때는 확대 요소가 수집 광학 경로에 삽입되거나 수집 광학 경로로 이동된 후에 더 작은 영역이 센서(들)에 결상된다. 속도 또는 감도에 있어서의 이러한 변화는 일반적으로 검사 중에 및 검사 전에 수행될 수 있다. 조명 점의 면적은 적당한 영역을 노출시키도록 동시에 증가된다. 조명 점의 강도는 비록 조명 점의 강도가 레이저 유도 손상을 회피할 수 있을 정도로 검사 감도를 개선하기 위해 증가될 수 있다 하더라도 조명 점 면적이 변할 때 동일하게 유지되는 것이 바람직하다(위에서 설명한 다중 빔 기술은 레이저 유도 손상의 확률을 줄일 수 있다). 대안적으로, 수집 광학계의 더 작은 줌 계수가 더 큰 조명 영역과 함께 사용될 수 있고, 웨이퍼의 상기 더 큰 부분을 결상하기 위해 추가의 센서를 이용함으로써 검사 감도를 유지하면서 검사 속도를 개선할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 완전 회절 제한형이 아닌 분해능을 가진 산란된 광 콜렉터를 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 복수의 광 빔들을 시간의 함수로서 변경하도록 구성되고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 복수의 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성되며, 조명 서브시스템의 센서 및 광원은 서로 동기하도록 게이트(gate)된다. 이 방식으로, 시스템은 영역 모드에서 시간-도메인 다중점 검사용으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 조명 프로필은 전술한 바와 같이 위치의 함수로서 변화될 수 있을 뿐만 아니라, 시간의 함수로서 변화될 수 있다. 웨이퍼의 다른 부분으로부터의 산란된 광은 동일 센서에 의해 수신될 수 있고, 이것은 조명 및 센서를 함께(우리는 이것을 시간-도메인 다중점이라고 부른다) 게이트하여 스루풋, 결함 포착, 또는 표면 손상 확률 저감을 개선하기 위해 유리할 수 있다. 시간상의 상이한 조명 프로필이 상이한 방위각 및/또는 극각으로부터 웨이퍼 상에 입사하는 레이저 또는 레이저 빔에 의해 발생될 수 있다. 동일한 웨이퍼를 2개의 상이한 광학 구성으로 2회 검사하는 것에 비하여, 시간-도메인 다중점 검사의 한가지 실질적인 장점은 각 웨이퍼를 검사하는 것과 관련된 고정 시간 오버헤드이고, 예를 들면 로딩, 언로딩, 등록, 가속 및 감속이 1회만 적용되어 전체적인 스루풋을 증가시킨다.

그러한 일 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 상이한 방위각, 상이한 극각, 또는 상이한 방위각 및 극각으로 지향된다. 예를 들면, 비록 전술한 바와 같이 복수의 광 빔들이 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 상이한 방위각 및 동일한 극각으로 동시에 지향될 수 있다 하더라도, 복수의 광 빔들이 웨이퍼에 지향되는 방위각 및 극각은 시간에 따라 변할 수 있다(예를 들면, 도 9에 도시된 반사 광학 요소의 위치 또는 도 12에 도시된 복수의 광원의 위치를 변경함으로써).

그러한 다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 복수의 광 빔들의 파장 및 편광 특성을 변경하도록 구성되고, 시간의 함수로서 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 복수의 광 빔들은 서로 상이한 파장 특성, 서로 상이한 편광 특성, 또는 서로 상이한 파장 및 편광 특성을 갖는다. 예를 들면, 비록 전술한 바와 같이 복수의 광 빔들이 동일한 파장 및 편광 특성을 가질 수 있다 하더라고, 복수의 광 빔들의 파장 및 편광 특성은 시간에 따라 변할 수 있다(예를 들면, 시간 의존성 편광 특성을 가진 하나 이상의 편광자를 이용해서(예를 들면, 편광자의 회전에 기인함) 및/또는 시간 의존성 파장 특성을 가진 하나 이상의 파장 필터를 이용해서).

일 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 센서는 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광 펄스만을 검출하도록 광 펄스에 대하여 시간상으로 동기화된다. 그러한 일 실시예에 있어서, 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광 펄스는 형광 또는 광발광을 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

시스템은 센서의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 또한 포함한다. 컴퓨터 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하는 것처럼 구성될 수 있다.

전체 표면의 산란 강도가 하나 이상의 수집 광 산란 채널에서의 소정치를 초과하는 기판의 경우에, 그 채널과 관련된 특정 센서의 광 감쇠 또는 광학적 또는 전자적 이득은 검사 전에 조정되어 검사 감도 또는 동적 범위를 최대화할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 펄스형 광 빔이고, 조명 서브시스템은 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔이 조명 서브시스템에 의해 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 것보다 시간 상으로 더 일찍 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔을 지향시키도록 구성되며, 상기 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔 및 제2 광 빔은 웨이퍼 상에서 서로 상이한 형상 및 크기를 갖고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔의 조명에 기인한 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광에 응답하는 출력을 이용하여 상기 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔이 실질적으로 동일한 영역으로 지향되어야 하는지 결정하도록 구성된다. 그러한 실시예는 선행 빔(예를 들면, 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔)이 웨이퍼 상에서 비교적 큰 입자들을 감지하기 위해 사용되어 주 검사 빔(예를 들면 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔)으로 상기 비교적 큰 입자들을 조명함으로써 야기될 수 있는 웨이퍼에 대한 손상을 방지할 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 상기 선행 빔은 웨이퍼 상의 탁함(haze)이 너무 높아지는지를 검출하기 위해 사용될 수 있고, 이것에 의해 센서의 손상 역치 또는 센서의 동적 범위를 초과하는 탁함에 기인하는 산란된 광에 의해 야기될 수 있는 센서에 대한 손상을 방지할 수 있다. 도 11은 주 검사 빔에 의해 조명되는 점(1104) 앞에 있는 웨이퍼(1102) 상의 2차 빔 조명 점(1100)의 일 예를 보인 것이다. 2차 빔의 비교적 얇은 점은 광학적 시야를 너무 많이 증가시키지 않는 장점을 갖는다. 도 11에 도시된 것처럼, 2개의 빔은 웨이퍼 상에서 시간 상으로 및 공간적으로 현저하게 상이한 프로필을 가질 수 있다. 웨이퍼 상에서 점들의 진행 방향은 화살표(1106)로 표시되어 있다. 여기에서 추가로 설명하는 것처럼, 검사 빔의 조명 영역으로부터 산란된 광은 복수의 센서에 결상될 수 있고, 검사 빔용으로 사용되는 조명은 펄스형 조명일 수 있다. 2차 빔으로부터의 산란된 광에 따라서, 컴퓨터 서브시스템은 검사 빔용으로 사용되는 펄스를 발생하지 않도록 광원에 대하여 신호하는 트리거를 생성할 수 있다.

복수의 광 빔들 중 제1 광 빔 및 제2 광 빔에 의한 조명에 기인하는 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광은 동일한 센서에 의해 검출될 수 있다. 그러나, 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔 및 제2 광 빔에 의한 조명에 기인하는 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광은 상이한 센서를 이용하여 검출될 수 있다. 이 경우에, 위에서 설명한 센서가 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔에 의한 조명에 기인하는 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광을 검출하기 위해 사용되고, 다른 센서가 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔에 의한 조명에 기인하는 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 상기 다른 센서는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

이 방식에서, 검사용으로 사용되는 시스템(또는 시스템에 포함된 추가의 광학 서브시스템)의 요소들은 다른 광 산란 이벤트로부터의 산란된 광이 영역 검사 센서에 입사되기 전에 비교적 큰 결함 또는 다른 광 산란 이벤트를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 많은 양의 산란된 광은 이미지 센서를 포화 또는 손상시키거나, 센서가 산란을 정량적으로 측정하는 능력을 초과할 수 있다. 산란 영역의 검사 전에 입사 강도를 감소시키는 것이 바람직하다. 시스템(또는 추가의 광학 서브시스템)은 주 검사점 및 대응하는 센서 영역에 앞서 웨이퍼를 주사하고, 만일 많은 양의 산란된 광이 검출되면, 제어 신호에 의해 그 표면 영역에 입사하는 파워를 감소(예를 들면, 제거)시킨다. 대안적으로, 산란된 광의 감쇠는 수집 서브시스템에 추가될 수 있고, 또는 센서 또는 강화 요소의 광학 또는 전자 이득이 일시적으로 (예를 들면, 전기-광학 셔터를 이용하여) 조정될 수 있다.

그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 Q-스위치형 레이저를 포함하고, 만일 컴퓨터 서브시스템이 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔이 상기 실질적으로 동일한 영역에 지향될 필요가 없다고 결정하면, 컴퓨터 서브시스템은 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔이 상기 실질적으로 동일한 영역을 조명하는 것을 금지한다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 2차 빔으로부터의 산란된 광에 따라서, 컴퓨터 서브시스템은 검사 빔용으로 사용되는 펄스를 발생하지 않도록 Q-스위치형 레이저에 신호하는 트리거를 생성할 수 있다. 그러나, 컴퓨터 서브시스템은 Q-스위치형 레이저를 제어하지 않고 제2 복수의 광 빔들이 상기 실질적으로 동일한 영역을 조명하는 것을 금지할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 서브시스템은 Q-스위치형 레이저에 의해 발생된 펄스가 상기 실질적으로 동일한 영역을 조명하는 것을 광학 요소가 금지하도록 Q-스위치형 레이저에 결합된 비교적 고속의 전기-광학 셔터와 같은 광학 요소를 제어할 수 있다. 또한, 전술한 실시예들은 CW 레이저 또는 모드 잠금 레이저와 같은 다른 펄스형 광원과 함께 구현될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 펄스형 광 빔이고, 조명 서브시스템은 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔이 조명 서브시스템에 의해 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 것보다 시간 상으로 더 일찍 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔을 지향시키도록 구성되며, 상기 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔 및 제2 광 빔은 웨이퍼 상에서 서로 상이한 형상 및 크기를 갖고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 복수의 광 빔들 중 제1 광 빔의 조명에 기인한 실질적으로 동일한 영역으로부터의 산란된 광에 응답하는 출력을 이용하여 상기 실질적으로 동일한 영역으로 지향되어야 하는 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 결정하도록 구성된다. 상기 컴퓨터 서브시스템에 의해 결정되는 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워는 제2 광 빔의 제로 파워, 풀 파워, 또는 어떤 부분적 파워일 수 있다. 예를 들어서, 만일 제1 광 빔에 기인하는 산란된 광이 웨이퍼 상의 비교적 큰 입자를 표시하면, 컴퓨터 서브시스템은 제2 광 빔의 풀 파워에 의한 가열에 기인하여 입자가 분해되는 것을 방지하기 위해 제2 광 빔이 제로 파워 또는 부분 파워로 웨이퍼에 지향되어야 한다고 결정할 수 있다. 대안적으로, 만일 제1 광 빔에 기인하는 산란된 광이 웨이퍼 상에 비교적 큰 입자가 없다고 표시하면, 컴퓨터 서브시스템은 비교적 작은 입자들을 검출할 수 있도록 제2 광 빔이 풀 파워로 웨이퍼에 지향되어야 한다고 결정할 수 있다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 Q-스위치형 레이저를 포함하고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 결정된 파워에 기초하여 Q-스위치형 레이저의 파워를 감쇠시킨다. 예를 들면, 컴퓨터 서브시스템은 컴퓨터 서브시스템이 레이저의 파워를 제어하여 컴퓨터 서브시스템에 의해 결정된 파워와 정합시키게 하는 임의의 적당한 방법으로 Q-스위치형 레이저에 결합될 수 있다.

그러한 일 실시예에 있어서, 컴퓨터 서브시스템은 실질적으로 동일한 영역에 실제로 지향되는 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 모니터링하여 상기 실질적으로 동일한 영역에 실제로 지향되는 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 정규화하도록 구성된다. 이 방법에서, 펄스 대 펄스 레이저 에너지 변동의 정규화(normalize)를 위해 소프트웨어 및 하드웨어를 사용할 수 있다. 그러한 실시예는 Q-스위치형 레이저의 펄스 대 펄스 에너지 변동이 비현실적인 것이 아닐 수 있기 때문에 유리하다.

비록 여기에서 설명한 시스템들이 실질적으로 동일한 영역으로 지향되는 광 빔의 파워를 감쇠시킴으로써 레이저 펄스 에너지의 변화에 대하여 시스템을 정규화할 수 있지만, 여기에서 설명한 시스템들은 레이저 펄스의 에너지를 검출하고, 검출된 에너지에 기초하여 센서의 이득을 정규화함으로써, 및/또는 컴퓨터 서브시스템을 이용하여 센서에 의해 생성된 출력을 정규화함으로써 레이저 펄스 에너지 변화에 대하여 시스템을 추가적으로 또는 대안적으로 정규화할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광을 분리하도록 구성되고, 센서는 상기 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 시스템은 상기 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트를 검출하도록 구성된 다른 센서를 포함한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 센서에 의해 검출되는 상기 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트 및 상기 다른 센서에 의해 검출되는 상기 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트에 따라서 광학 요소를 변경 또는 교체하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광을 분리하도록 구성되고, 센서는 센서의 일부분을 이용하여 상기 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하고 센서의 다른 부분을 이용하여 상기 상이한 세그먼트 중의 다른 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 상기 센서의 일부분 및 다른 부분은 서로 중첩되지 않고 센서에서 연속적이지 않다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 시스템은 이미지 강화기를 포함한 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 산란된 광을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 센서 전자 잡음이 센서의 총 채널 잡음보다 우세할 때 상기 출력 대신에 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 광자 계수용으로 구성된 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역으로부터 산란된 광을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템과 센서 사이에 배치된 MEMS 기반 광학 스위칭 장치를 포함한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 적어도 하나의 추가 센서를 포함하고, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하며, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스 세트에 의해 발생된 산란된 광의 제1 펄스를 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스 세트에 후속되는 제2 광 펄스 세트에 의해 발생된 산란된 광의 제2 펄스를 상기 적어도 하나의 추가 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 광학 스위칭 장치는 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광의 펄스들을 분리하도록 구성되고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스 세트에 의해 발생된 산란된 광의 펄스들의 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스 세트에 후속되는 제2 광 펄스 세트에 의해 발생된 산란된 광의 펄스들의 상이한 세그먼트들 중 다른 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명하고 도시하는 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역 전반에 걸쳐 주사될 때, 조명 서브시스템은 광 펄스가 상기 중앙 영역 외측에서 웨이퍼에 걸쳐 주사될 때보다 덜 자주 웨이퍼 상의 실질적으로 동일한 영역에 광 펄스를 지향시키도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 복수의 광 빔들은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전 및 병진운동시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 센서는 영역 센서를 포함하고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역 전반에 걸쳐 주사될 때, 주사 서브시스템은 하나 이상의 비곡선으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하고, 광 펄스가 상기 중앙 영역 외측에서 웨이퍼에 걸쳐 주사될 때 주사 서브시스템은 소용돌이 방식으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사한다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

위에서 설명한 시스템의 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

추가의 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔이 조명 서브시스템에 의해 웨이퍼 상의 소정 영역으로 지향되는 것보다 시간 상으로 더 일찍 웨이퍼 상의 상기 영역에 복수의 펄스형 광 빔들 중 제1 광 빔을 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 상기 제1 및 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔은 웨이퍼 상에서 서로 상이한 형상 및 크기를 갖는다. 상기 제1 및 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔은 서로 상이한 파장, 서로 상이한 편광, 또는 서로 상이한 파장 및 편광을 갖는다. 이 조명 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 복수의 펄스형 광 빔을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 이 주사 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 이 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 시스템은 웨이퍼 상의 소정 영역으로부터 산란된 광을 하나 이상의 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 하나 이상의 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생한다. 이 수집 서브시스템 및 하나 이상의 센서는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

시스템은 하나 이상의 센서의 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하고, 복수의 펄스형 광 빔들 중 제1 광 빔의 조명에 기인한 상기 영역으로부터의 산란된 광에 응답하는 출력을 이용하여 상기 영역으로 지향되어야 하는 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 결정하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 추가로 포함한다. 컴퓨터 서브시스템은 여기에서 추가로 도시되고 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 Q-스위치형 레이저를 포함하고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 결정된 파워에 기초하여 Q-스위치형 레이저의 파워를 감쇠시킨다. 다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 Q-스위치형 레이저를 포함하고, 만일 결정된 파워가 0이면 컴퓨터 서브시스템은 상기 Q-스위치형 레이저가 상기 영역을 조명하는 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔을 발생시키는 것을 금지한다. 추가의 실시예에 있어서, 컴퓨터 서브시스템은 상기 영역에 실제로 지향되는 복수의 펄스형 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 모니터링하고, 상기 영역으로 지향되는 파워에 기초하여 시스템의 하나 이상의 파라미터를 변경하여 상기 영역에 실제로 지향되는 복수의 광 빔들 중 제2 광 빔의 파워를 정규화하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

위에서 설명한 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

추가의 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 다른 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광 펄스를 웨이퍼 상의 소정 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 조명 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 웨이퍼의 상기 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 공간적으로 변화하지 않고 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 가지며, 광 펄스는 웨이퍼 상의 상기 영역을 영역 조명 모드로 조명한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 레이저에 결합된 빔 형상화 광학 요소를 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 웨이퍼의 상기 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 가지며, 광 펄스는 웨이퍼 상의 상기 영역을 영역 조명 모드로 조명한다. 이 실시예들은 여기에서 추가로 설명하는 것처럼 구성될 수 있다.

시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 주사 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역에 주사될 때 조명 서브시스템은 광 펄스가 중앙 영역 외측의 웨이퍼에 주사될 때보다 덜 자주 웨이퍼 상의 상기 영역에 광 펄스를 동시에 지향시키도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전 및 병진운동시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 센서는 영역 센서를 포함하고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역 전반에 걸쳐 주사될 때, 주사 서브시스템은 하나 이상의 비곡선으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하고, 광 펄스가 상기 중앙 영역 외측에서 웨이퍼에 걸쳐 주사될 때 주사 서브시스템은 소용돌이 방식으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사한다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

1 KHz 이상의 레이저 반복률이 일반적으로 수용가능하다. 회전 영역 검사 시스템에서 비교적 높은 반복률 또는 CW 레이저의 한가지 명백한 단점은 단일 센서 획득 사이클 중에 이미지의 탁함을 회피하기 위해 필요한 데이터율이 바람직하지 않게 높다는 것이다. 그러나, 반복률이 낮으면 웨이퍼 손상 확률이 증가할 수 있다. 일부 웨이퍼(예를 들면, 유기막을 포함하는 것)는 더 쉽게 손상된다. 웨이퍼 상에 입사하는 동일한 평균 레이저 강도에 있어서, 더 낮은 반복률은 만일 비선형 가열 효과를 무시하면 더 높은 반복률보다 웨이퍼를 더 쉽게 손상시킬 것이다. 비교적 낮은 반복률의 경우, 레이저 조명 강도는 더 큰 영역에 걸쳐서 확산될 수 있고, 이것에 의해 손상 확률을 감소시키지만 광학 시야 및 잠재적으로 센서 크기 필요조건이 증가하고 시스템에 상당한 비용을 추가시킬 것이다. 프레임당 하나의 레이저 펄스에 의한 최대 레이저 반복률은 최대 센서 프레임률에 의해 또한 구속될 수 있다. 그러나, 센서 프레임률은 센서에서의 활성 픽셀 또는 요소의 수를 감소시킴으로써 잠재적으로 증가될 수 있다.

감도를 개선하면서 표면 손상을 회피하기 위해, 웨이퍼 상의 영역당 복수의 레이저 펄스를 이용할 수 있다. 샘플이 연속적으로 이동하지만 노출된 영역에서의 큰 중첩이 후속되는 광원 펄스들 간에 존재한다. 이 경우에, 센서 속도(프레임률)는 검사 스루풋을 유지하기 위해 증가될 수 있다. 각각의 개별 레이저 펄스에 의해 발생된 산란 신호는 센서로부터 판독되어 후치 센서 하드웨어 또는 소프트웨어로 등록, 오버레이 및 처리될 수 있다.

대안적으로, 시스템은 웨이퍼의 영역으로부터 산란된 광의 펄스들을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 센서는 센서의 전체 영역에 결상될 수 있는 산란된 광의 펄스들 수보다 적은 다수의 산란된 광의 펄스들을 집적하도록 구성된다. 이 방식에서, 센서는 부분 TDI 모드/부분 CCD 모드로 동작할 수 있다. 예를 들면, 센서는 TDI 모드로 동작하여 1개 또는 2개(또는 다른 적당한 소수)의 펄스를 효과적으로 광학적으로 집적할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 센서에 의해 집적되는 펄스의 수는 하나의 산란된 광 펄스이고, 센서는 하나의 산란된 광 펄스의 지속기간 동안 통합되고, 그 다음에 하나의 산란된 광 펄스에 응답하여 임의의 전하를 센서 밖으로 이동시킨다. 단지 소수의 펄스에 의해, 알-쎄타 검사 시스템에서 동작하는 직사각형 센서의 "탁함" 효과가 제한될 수 있다. 예를 들면, 통합되는 픽셀의 수는 단지 2개 또는 3개 픽셀이고, 이것은 통합되는 픽셀의 수를 제한함으로써 달성될 수 있고, 이것은 통합이 센서를 이용하여 정상적으로 수행되는 방식(예를 들면, 전체 센서를 통하여 픽셀들이 통합되는 방식)과 다르다. 센서는 집적된 산란된 광 펄스에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 수집 서브시스템 및 센서는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 그러한 실시예는 청(Chaung)등이 2011년 12월 12일자 출원한 미국 특허 출원 제61/569,611호에 설명된 것처럼 또한 구성될 수 있고, 이 미국 출원은 여기에서의 인용에 의해 그 전부를 설명한 것처럼 본원에 통합된다.

일 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 완전한 회절 제한 기능이 없는 분해능을 가진 산란된 광 콜렉터를 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 동시에 회전 및 병진운동시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 센서는 직사각형 픽셀 어레이를 포함한다. 예를 들면, 도 14에 도시된 것처럼, 센서(1400)는 직사각형 픽셀 어레이(1402)를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 산란된 광 펄스 중의 하나에 있는 모든 산란된 광을 센서의 단지 하나의 픽셀에 결상하도록 구성된 하나 이상의 왜상 광학 요소를 포함한다. 예를 들면, 수집 서브시스템에 포함된 광학의 왜상률은 모든 광을 하나의 픽셀에 수집하도록 변경될 수 있다. 레이저 펄스의 지속기간에 기인하여 다수의 픽셀에 걸쳐 연장하는 레이저 펄스의 문제점을 해결하는 한가지 다른 방법은 점(spot)이 타원형 대신에 센서에서 원형으로 되도록 점의 탁해진 이미지를 확대하는 확대 광학계를 갖는 것이다. 하나의 광학 축은 다른 축과 다른 배율을 갖는다. 유한 지속기간 레이저 펄스의 발생과는 별도로, 상기 왜상 광학 구성은 다른 종횡비, 분해능 및/또는 크기의 광학 센서를 사용하는 채널들을 정합시키기 위해 또한 사용될 수 있다.

추가의 실시예에 있어서, 센서는 산란된 광 펄스의 지속기간 동안 단방향으로 통합되고, 그 다음에 산란된 광 펄스에 응답하여 임의의 전하를 센서 밖으로 양방향으로 이동시킨다. 예를 들면, 도 14에 도시된 것처럼, 센서는 화살표(1404)로 표시한 하나의 방향으로 통합되고, 그 다음에 화살표(1406)로 표시한 것처럼 임의의 전하를 양방향으로 이동시킬 수 있다. 역시 도 14에 도시된 것처럼, 통합의 방향은 전하 이동 방향에 수직할 수 있다. 이 방식에서, 센서는 펄스의 지속기간 동안 통합되고, 그 다음에 센서에서의 전하 이동 방향을 역으로 할 수 있다. 또한, 센서는 CCD일 수 있고, 많은 CCD는 전하가 CCD의 양측으로부터 이동하게 하여 데이터율을 효과적으로 배가할 수 있다. 그러나, 레이저 스폿은 센서의 측면 중 하나를 향해서만 탁해진다. 그러므로, 만일 단방향으로 통합하면 레이저 펄스가 종료할 때 종료되고, 전하를 양방향으로 이동시키며, 모든 광을 광학적으로 집적하면서 대부분의 데이터율/스루풋 장점을 취할 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 센서는 이미지 강화기 및 영역 센서를 포함하고, 센서는 산란된 광 펄스의 지속기간 동안 및 산란된 광 펄스에 대응하는 이미지 강화기의 모든 인광체 에너지가 완전히 소실될 때까지 집적한다. 그러한 실시예에 있어서, 센서는 TDI 센서, CCD 또는 CMOS 센서일 수 있다. 예를 들어서, 만일 센서가 이미지 강화기의 출력을 검출하면, 이미지 강화기는 소실되는 데까지 비교적 긴 시간이 걸리는 인광체(TV처럼)를 포함한다. 이 인광체 에너지를 모두 수집할 필요가 있는 한, 센서의 픽셀들을 통합할 수 있고, 그 다음에 전하 이동을 시작(CCD의 경우)하거나 픽셀 값을 판독(CMOS의 경우)할 수 있다. 명백하게, 이것은 인광체가 소실될 때까지 기다리는 만큼 스루풋을 희생시키지만, 적어도 모든 에너지가 소수의 픽셀에서 수집될 것이다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 센서는 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광의 펄스들만을 검출하도록 광 펄스에 대하여 시간상으로 동기화된다. 그러한 일 실시예에 있어서, 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광의 펄스들은 형광 또는 광발광을 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

시스템은 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 컴퓨터 서브시스템은 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광의 펄스들을 분리하도록 구성된 광학 요소를 포함하고, 센서는 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 시스템은 상이한 세그먼트의 다른 세그먼트를 검출하도록 구성된 다른 센서를 포함한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 센서에 의해 검출되는 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트 및 상기 다른 센서에 의해 검출되는 상이한 세그먼트들 중 다른 세그먼트에 따라서 광학 요소를 변경 또는 교체하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광의 펄스들을 분리하도록 구성된 광학 요소를 포함하고, 센서는 센서의 일부분을 이용하여 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 검출하고 상기 센서의 다른 부분을 이용하여 상이한 세그먼트 중의 다른 세그먼트를 검출하도록 구성되며, 상기 센서의 일부분 및 다른 부분은 서로 중첩되지 않고 상기 센서에서 연속적이지 않다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 시스템은 이미지 강화기를 포함한 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광의 펄스들을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광 펄스에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 센서 전자 잡음이 센서의 총 채널 잡음보다 우세할 때 상기 출력 대신에 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 광자 계수용으로 구성된 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광의 펄스들을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광의 펄스들에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템과 센서 사이에 배치된 MEMS 기반 광학 스위칭 장치를 포함한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 적어도 하나의 추가 센서를 포함하고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 제1 펄스를 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스에 후속되는 제2 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 제2 펄스를 상기 적어도 하나의 추가 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 다른 실시예에 있어서, 광학 스위칭 장치는 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광의 펄스들을 분리하도록 구성되고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스에 후속되는 제2 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 상이한 세그먼트들 중 다른 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명하고 도시하는 것처럼 구성될 수 있다.

위에서 설명한 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 웨이퍼 상의 소정 영역에 광을 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 조명 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다. 시스템은 또한 웨이퍼에 걸쳐 광을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 포함한다. 이 주사 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다. 또한, 시스템은 웨이퍼 상의 소정 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 상기 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 수집 서브시스템 및 센서는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

시스템은 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 포인트 결함을 검출하고, 포인트 결함의 크기를 픽셀 단위로 결정하며, 포인트 결함의 크기에 기초하여 시스템의 초점 조건을 결정하고, 상기 초점 조건에 기초하여 시스템의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 추가로 포함한다. 이 방식에서, 시스템은 결함의 포인트 확산 함수를 조사함으로써 자동초점을 수행할 수 있다. 다시 말하면, 웨이퍼의 높이를 결정하는 하나의 잠재적 수단은 실제 검사 처리에 의해 검출되는 포인트 결함의 크기를 픽셀 단위로 고찰하려 한다. 그래서, 여기에서 설명하는 실시예들은 검사 알고리즘에 의해 초점 조건을 측정하도록 구성될 수 있다. 특히, 비패턴화 검사 시스템에서 검출된 많은 결함들은 실질적으로 작은 배경의 상부에서 포인트 결함일 것이므로, 2D 센서에 결상된 이들 결함을 검출하는 알고리즘은 이들 결함의 크기를 또한 특징화할 수 있다. 만일 결함이 시스템 구경측정(calibration)에 의해 특정된 것보다 더 크면, 이것은 디포커스 조건에 대응할 수 있다. 예를 들면, 도 15에 도시된 것처럼, 2차원 센서(1502)에 결상된 결함(1500)은 시스템이 초점 정합(in focus) 상태에 있을 때 하나의 크기를 갖고, 동일한 2차원 센서(1502)에 결상된 결함(1504)은 시스템이 초점 부정합(out of focus) 상태에 있을 때 다른(예를 들면, 더 큰) 크기를 가질 것이다. 그러한 실시예는 별도의 자동초점 감지 시스템을 불필요하게 하거나, 기존의 자동초점 감지 시스템을 더 간단하게 할 수 있다.

컴퓨터 서브시스템에 의해 변경된 시스템의 하나 이상의 파라미터는 검사 조명의 위치, 조명 광학계의 위치, 수집 광학계, 웨이퍼 높이, 웨이퍼의 기울기, 척의 기울기, 또는 검사 시스템 내의 온도 및/또는 압력을 포함할 수 있다. 하나 이상의 파라미터는 피드포워드 기술을 이용하여 변경될 수 있다. 시스템의 초점 깊이는 위에서 언급한 것처럼 웨이퍼와 센서 간의 수집 광학계에 존재하는 조리개 및/또는 편광자에 의존할 수 있고, 시스템 동작은 상이한 유형의 웨이퍼의 검사를 최적화하도록 개발된 상기 각종 검사 모드를 고려하도록 구성될 수 있다.

포인트 결함의 크기에 기초하여 웨이퍼의 높이를 결정하는 것은 비 패턴화 검사 응용에서 가장 유리하게 행하여진다. 패턴화 웨이퍼 검사 응용에서는 센서에 광을 산란시키는 웨이퍼 상의 많은 상이한 구조물들이 있다. 이 구조물들은 각각 결상 렌즈 포인트 확산 함수보다 더 작거나 더 큰 크기의 것일 수 있다. 임의의 특수한 센서 프레임의 어떤 산란된 광 패턴이 적당한 자동초점 에러 신호를 제공할 것인지를 확인하는 것은 어렵다. 반면에, 비 패턴화 검사 응용에서는 많은 결함들이 포인트 결함이고, 촬상 시스템 포인트 확산 함수(약 250-300 nm일 수 있음)보다 실질적으로 더 작은 크기를 가지며, 따라서 모두가 포인트 확산 함수의 거의 정확한 크기로 센서에 나타날 것이다. 이 경우에, 편차는 쉽게 계산될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 컴퓨터 서브시스템은 웨이퍼 상에서 수행되는 검사 공정 중에 초점 조건을 결정하고 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성된다. 이 방식에서, 컴퓨터 서브시스템은 초점을 원위치로 제어하고 이것에 의해 검사 공정 중에 웨이퍼를 초점 정합 상태로 유지한다. 컴퓨터 서브시스템은 원위치 제어를 수행하는 임의의 적당한 방식으로 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 광이 조명 서브시스템에 의해 웨이퍼 상의 추가 영역으로 지향되기 전에 다른 광을 상기 추가 영역으로 지향시키도록 구성된 추가의 서브시스템을 포함한다. 상기 추가의 서브시스템은 상기 추가 영역으로부터 산란된 광을 지향시키도록 구성된 추가 센서를 포함하고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 추가 영역으로부터 산란된 검출 광에 기초하여 조명 서브시스템에 의해 상기 영역으로 지향되는 광의 파워를 변경하도록 구성된다. 상기 영역 및 추가 영역은 도 11에 도시된 것처럼 구성될 수 있지만, 이 실시예에서는 상기 영역 및 추가 영역이 반드시 상이한 크기 및 형상을 가질 필요가 없다. 또한, 추가의 서브시스템은 광원(1200, 1202, 1204) 중의 하나가 추가 서브시스템의 광원으로서 사용되고 센서(130, 502) 중의 하나가 추가 서브시스템의 센서로서 사용되는 도 12에 도시된 것과 유사한 방식으로 배열될 수 있다. 이 방식에서, 추가의 서브시스템 및 주 검사 서브시스템은 둘 다 굴절 광학 요소(912) 및 산란된 광 컬럭터(122)와 같은 어떤 동일한 광학 요소를 사용할 수 있다. 추가의 서브시스템은 임의의 다른 적당한 광학 요소를 포함할 수 있다. 컴퓨터 서브시스템은 조명 서브시스템에 의해 상기 영역으로 지향되는 광의 파워를 변경하도록 여기에서 설명하는 바와 같이 이 실시예에서 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광을 하나 이상의 추가 센서에 결상하도록 구성되고, 하나 이상의 추가 센서는 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성되며, 상기 센서 및 하나 이상의 추가 센서들은 각각 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광을 검출하도록 구성되고, 컴퓨터 서브시스템은 하나 이상의 추가 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 포인트 결함을 검출하고, 하나 이상의 추가 센서에 의해 적어도 하나의 포인트 결함에 대하여 발생된 상이한 출력을 이용하여 적어도 하나의 포인트 결함에 대하여 픽셀 단위로 상이한 크기를 각각 결정하며, 상기 크기 및 상이한 크기에 기초하여 적어도 하나의 포인트 결함에 대한 가중 크기를 결정하고, 초점 조건에 기초하여 시스템의 적어도 하나의 파라미터를 변경하도록 구성된다. 예를 들면, 포인트 확산 함수는 더 나은 피드백 신호를 획득하기 위해 각종 채널에 의해 가중될 수 있다(각 채널이 산란 반구의 다른 부분을 수집하기 때문에, 각 채널은 약간 다른 포인트 확산 함수를 발생한다). 상기 수집 서브시스템, 추가 센서 및 컴퓨터 서브시스템은 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 상이한 포인트 결함으로부터 산란된 광을 센서의 다른 부분에 결상하도록 구성되고, 컴퓨터 서브시스템은 상이한 포인트 결함의 크기와 상이한 포인트 결함으로부터 산란된 광이 결상된 센서의 상이한 부분 간의 관계에 기초하여 웨이퍼가 기울어졌는지 및 얼마나 기울어졌는지를 결정하도록 구성된다. 예를 들면, 웨이퍼의 기울기는 센서 전반에 걸친 응답에 기초하여 그리핑 척을 기울임으로써 실시간으로 보정될 수 있다(예를 들면, 센서의 테두리에서의 하나의 결함에 대한 포인트 확산 함수 대 센서의 중간에서의 다른 결함에 대한 포인트 확산 함수는 웨이퍼가 수평이 아니고 따라서 웨이퍼가 기울어졌음을 표시할 것이다).

위에서 설명한 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

추가의 실시예는 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 광을 웨이퍼의 소정 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 광은 영역 조명 모드로 웨이퍼 상의 영역을 조명한다. 이 조명 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 광은 광 펄스를 포함하며, 웨이퍼 상의 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 공간적으로 변하지 않고 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 그러한 일 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 레이저에 결합된 빔 형상화 광학 요소를 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 조명 서브시스템은 주파수 변환 레이저를 포함하고, 광은 광 펄스를 포함하며, 웨이퍼 상의 영역으로 지향된 광 펄스는 광 펄스의 지속기간 동안 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 그러한 실시예는 여기에서 추가로 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.

시스템은 웨이퍼에 걸쳐 광을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템을 또한 포함한다. 이 주사 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 광은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역 전반에 걸쳐 주사될 때, 조명 서브시스템은 광 펄스가 상기 중앙 영역 외측에서 웨이퍼에 걸쳐 주사될 때보다 덜 자주 웨이퍼 상의 영역에 광 펄스를 지향시키도록 구성된다. 다른 실시예에 있어서, 광은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 주사 서브시스템은 웨이퍼를 회전 및 병진운동시킴으로써 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하도록 구성되고, 센서는 영역 센서를 포함하고, 광 펄스가 웨이퍼의 중앙 영역 전반에 걸쳐 주사될 때, 주사 서브시스템은 하나 이상의 비-곡선으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사하고, 광 펄스가 상기 중앙 영역 외측에서 웨이퍼에 걸쳐 주사될 때 주사 서브시스템은 소용돌이 방식으로 웨이퍼에 걸쳐 광 펄스를 주사한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

또한, 시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광을 센서에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템을 포함한다. 센서는 상기 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성된다. 이 수집 서브시스템 및 센서는 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 광은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 센서는 광 펄스에 대하여 시간상으로 동기화되어 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광의 펄스들만을 검출한다. 이러한 일 실시예에 있어서, 소정의 도달 시간을 가진 산란된 광의 펄스들은 형광 또는 광발광을 포함한다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

시스템은 센서에 의해 발생된 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 또한 포함한다. 컴퓨터 서브시스템은 여기에서 추가로 설명하고 도시한 것처럼 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 시스템은 이미지 강화기를 포함한 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 센서 전자 잡음이 센서의 총 채널 잡음보다 우세할 때 상기 출력 대신에 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 시스템은 광자 계수용으로 구성된 추가의 센서를 포함하고, 수집 서브시스템은 웨이퍼 상의 영역으로부터 산란된 광을 상기 추가의 센서에 결상하도록 구성되며, 상기 추가의 센서는 산란된 광에 응답하여 추가적 출력을 발생시키고, 컴퓨터 서브시스템은 상기 추가적 출력을 이용하여 웨이퍼의 결함을 검출하도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 시스템은 수집 서브시스템과 센서 사이에 배치된 MEMS 기반 광학 스위칭 장치를 포함한다. 그러한 일 실시예에 있어서, 시스템은 적어도 하나의 추가 센서를 포함하고, 광은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 제1 펄스를 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스에 후속되는 제2 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 제2 펄스를 상기 적어도 하나의 추가 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 다른 실시예에 있어서, 광은 광 펄스를 포함하고, 산란된 광은 산란된 광의 펄스들을 포함하며, 광학 스위칭 장치는 수집 서브시스템의 수집 NA의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광의 펄스들을 분리하도록 구성되고, 광학 스위칭 장치는 제1 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 펄스들의 상이한 세그먼트들 중 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키고, 상기 제1 광 펄스에 후속되는 제2 광 펄스에 의해 발생된 산란된 광의 펄스들의 상이한 세그먼트들 중 다른 하나의 세그먼트만을 상기 센서에 지향시키도록 구성된다. 그러한 실시예는 여기에서 설명하고 도시한 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

위에서 설명한 각 실시예는 여기에서 설명하는 바와 같이 또한 구성될 수 있다.

여기에서 설명한 임의의 시스템은 독립적으로 또는 위에서 설명한 주 검사 광학 채널과 함께 결함을 검출하도록 설계된 추가의 채널 및/또는 서브시스템(도시 생략됨)을 포함할 수 있다. 그러한 추가 채널의 일 예는 노마스키(Nomarski) 차동 간섭 대조(differential interference contrast, DIC) "명시야"(bright field) 채널이다.

여기에서 설명한 임의의 검사 시스템의 모든 채널들은 관심 있는 결함뿐만 아니라 표면 품질에 관한 정보를 발생한다. 복수의 채널로부터의 출력은 2010년 7월 29일자 공개된 첸(Chen) 등의 미국 특허 출원 공개 제2010/0188657호 및 2012년 2월 23일자 공개된 첸(Chen) 등의 미국 특허 출원 공개 제2012/0044486호에서 설명된 것처럼 각종 논리 수단에 의해 및/또는 각종의 수학적 연산으로 결합될 수 있으며, 상기 미국 특허 출원 공개 문서들은 여기에서의 인용에 의해 그 전부를 설명한 것처럼 본원에 통합된다. 이것은 가끔 이미지 또는 채널 융합이라고 부르고, 오류 계수율을 감소시키면서 이형 포착률을 유리하게 개선할 수 있다.

여기에서 설명한 실시예들은 또한 구에타(Guetta)의 미국 특허 제7,286,697호, 코른거트(Korngut) 등의 미국 특허 제7,339,661호, 푸르만(Furman) 등의 미국 특허 제7,525,659호, 푸르만(Furman) 등의 미국 특허 제7,826,049호, 및 푸르만(Furman)의 미국 특허 제7,843,558호에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있고, 상기 미국 특허들은 여기에서의 인용에 의해 그 전부를 설명한 것처럼 본원에 통합된다.

본 발명의 각종 양태에 대한 추가의 수정예 및 대안적인 실시예가 이 기술에 숙련된 사람에게는 여기에서의 설명에 비추어 명백할 것이다. 예를 들면, 웨이퍼를 검사하도록 구성된 시스템이 제공된다. 그러므로, 여기에서의 설명은 단지 예시하는 것으로서 해석되어야 하고, 이 기술에 숙련된 사람에게 본 발명을 실시하는 일반적인 방법을 교시하는 목적을 갖는다. 여기에서 도시하고 설명한 본 발명의 형태는 현재의 양호한 실시예로서 취한 것임을 이해하여야 한다. 다른 구성요소 및 물질이 여기에서 예시하고 설명한 것들을 대체할 수 있고, 부품 및 프로세스가 바뀔 수 있으며, 본 발명의 소정의 특징이 독립적으로 사용될 수 있고, 이들은 모두 본 발명에 대한 이 명세서를 읽은 후에 이 기술에 숙련된 사람에게 명백할 것이다. 뒤의 특허청구범위에서 규정하는 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 설명한 각종 요소에 대하여 각종의 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (5)

1. 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템에 있어서,
   광을 웨이퍼 상의 영역으로 지향시키도록 구성된 조명 서브시스템;
   상기 웨이퍼에 걸쳐 상기 광을 주사하도록 구성된 주사 서브시스템;
   상기 웨이퍼 상의 상기 영역으로부터 산란된 광을 센서 - 상기 센서는 상기 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성됨 - 에 결상하도록 구성된 수집 서브시스템; 및
   상기 센서에 의해 발생된 상기 출력을 이용하여 상기 웨이퍼 상의 포인트 결함을 검출하고, 상기 포인트 결함의 크기를 픽셀 단위로 결정하고, 상기 포인트 결함의 크기에 기초하여 상기 시스템의 초점 조건을 결정하고, 상기 초점 조건에 기초하여 상기 시스템의 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함하는, 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터 서브시스템은 또한 상기 웨이퍼 상에서 수행되는 검사 공정 중에 상기 초점 조건을 결정하고 상기 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성되는 것인, 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 광이 상기 조명 서브시스템에 의해 상기 영역으로 지향되기 전에 다른 광을 상기 웨이퍼 상의 추가 영역으로 지향시키도록 구성된 추가의 서브시스템을 더 포함하고, 상기 추가의 서브시스템은 상기 추가 영역으로부터 산란된 광을 검출하도록 구성된 추가 센서를 포함하고, 상기 컴퓨터 서브시스템은 또한 상기 추가 영역으로부터 산란된 상기 검출된 광에 기초하여 상기 조명 서브시스템에 의해 상기 영역으로 지향되는 상기 광의 출력(power)을 변경하도록 구성되는 것인, 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 수집 서브시스템은 또한 상기 웨이퍼 상의 상기 영역으로부터 산란된 광을 하나 이상의 추가 센서에 결상하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 추가 센서는 상기 산란된 광에 응답하여 출력을 발생하도록 구성되고, 상기 센서 및 상기 하나 이상의 추가 센서들은 각각 상기 수집 서브시스템의 수집 개구수의 상이한 세그먼트들에서 수집된 산란된 광을 검출하도록 구성되고, 상기 컴퓨터 서브시스템은 또한 상기 하나 이상의 추가 센서에 의해 발생된 상기 출력을 이용하여 상기 웨이퍼 상의 포인트 결함을 검출하고, 상기 하나 이상의 추가 센서에 의해 상기 포인트 결함 중 적어도 하나에 대하여 발생된 상이한 출력을 이용하여 상기 포인트 결함 중 적어도 하나에 대하여 픽셀 단위로 상이한 크기를 각각 결정하고, 상기 크기 및 상기 상이한 크기에 기초하여 상기 포인트 결함 중 적어도 하나에 대한 가중 크기를 결정하고, 상기 가중 크기에 기초하여 상기 시스템의 상기 초점 조건을 결정하고, 상기 초점 조건에 기초하여 상기 시스템의 상기 하나 이상의 파라미터를 변경하도록 구성되는 것인, 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 수집 서브시스템은 또한 상기 웨이퍼 상의 상이한 포인트 결함으로부터 산란된 광을 상기 센서의 상이한 부분에 결상하도록 구성되고, 상기 컴퓨터 서브시스템은 또한 상기 상이한 포인트 결함의 크기와 상기 상이한 포인트 결함으로부터 산란된 광이 결상된 상기 센서의 상기 상이한 부분 간의 관계에 기초하여 상기 웨이퍼가 기울어졌는지 여부 및 얼마나 기울어졌는지를 결정하도록 구성되는 것인, 웨이퍼를 검사하도록 구성되는 시스템.

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