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KR20150088835A - 3ｄ 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함 검사 - Google Patents

3ｄ 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함 검사 Download PDF

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KR20150088835A
KR20150088835A KR1020157016552A KR20157016552A KR20150088835A KR 20150088835 A KR20150088835 A KR 20150088835A KR 1020157016552 A KR1020157016552 A KR 1020157016552A KR 20157016552 A KR20157016552 A KR 20157016552A KR 20150088835 A KR20150088835 A KR 20150088835A
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discrete spectral
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스티븐 랑게
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케이엘에이-텐코 코포레이션
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Publication date
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Abstract

3D 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함(defect) 검사가 제공된다. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 한 시스템은, 이산(discrete) 스펙트럼 대역들에서의 광을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하도록 구성된 조명(illumination) 서브시스템을 포함한다. 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 근적외선(near infrared; NIR) 파장 범위에 있다. 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과(bandpass)를 갖는다. 이 시스템은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 또한 포함한다. 또한, 이 시스템은 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다.

Description

3Ｄ 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함 검사{MULTI-SPECTRAL DEFECT INSPECTION FOR 3D WAFERS}
본 발명은 일반적으로 3D 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함(defect) 검사에 관한 것이다.
이하의 설명 및 예시들은 본 항에 포함됨으로써 선행 기술로 인정되지 않는다.
반도체 메모리 제조자들, 특히, 현재의 플래시 메모리 그리고 가까운 미래의 DRAM은, 리소그래피 및 피치 스플리팅(pitch splitting) 기술들과 연관된 다수의 프로세스 단계들에 대한 빠르게 증가하는 비용으로 인해 더 작은 치수(dimension)들로의 수축(shrinking) 설계 규칙 로드맵(roadmap)을 확장하는 데에 어려움을 겪어 왔다. 역사상 규칙이 되어 왔던 평면(planar) 방식으로 트랜지스터들(비트들)을 지향(orient)시키는 것보다는 오히려, 트랜지스터들(비트들)을 수직으로 만드는 것에 의해 3D 또는 VNAND 메모리가 선도하면서, 수직에 대한 개념이 출발하였다. 초기의 VNAND 디바이스들은, 로드맵들이 48 및 64 비트들로 수직 및 그 너머로 빠르게 확장하는, 16 내지 24 수직 비트들을 갖는다. 평면 접근법에 비하여 더 적은 프로세스 단계들, 이완(relax)된 리소그래피 크기들, 및 더 낮은 제조 비용과 더불어 변경들이 이루어진다; 따라서, 그러한 변경들은 빠르게 채택되고 있다.
이러한 두꺼운 스택들의 증착(deposition)은, 수직 트랜지스터들 및 연결들을 생성하기 위한 전체 스택 상의 후속 프로세싱과 함께, 단일 프로세스 단계에서 일반적으로 발생한다. 결함들에 대한 웨이퍼 검사는 그 후 전체 스택을 검사할 필요가 있다. 웨이퍼 검사에 있어서, 이러한 변경들은 훨씬 더 두꺼운 재료들 및 구조들의 스택들을 야기하는데, 초기의 VNAND 디바이스들은 2㎛ 내지 3㎛ 두께의 스택들, 및 6㎛ 내지 8㎛ 범위의 최종 스택들을 갖는다(일반적인 평면 두께는 프로세스 단계에 따라 약 0.1㎛ 내지 1㎛임). 프로세싱 단계들에서의 결함들은 이러한 스택들에 걸쳐서 발생할 수 있으며, 높은 제조 수율을 보장하기 위해 검출되어 그들의 소스(source)가 식별되고 정정될 필요가 있다.
따라서, 전술한 특징들을 갖는 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서 결함들을 검출하는 방법 및 시스템을 개발하는 것이 유리할 것이다.
여러 실시예들에 관한 이하의 설명은 어떤 방식으로든 첨부된 특허청구범위의 대상물(subject matter)을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
일 실시예는 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 이산(discrete) 스펙트럼 대역들에서의 광(light)을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하도록 구성된 조명(illumination) 서브시스템을 포함한다. 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 근적외선(near infrared; NIR) 파장 범위에 있다. 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 더 작은 대역통과(bandpass)를 갖는다. 이 시스템은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 또한 포함한다. 또한, 이 시스템은 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 이 시스템은 본원에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있다.
또 다른 실시예는 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하는 것을 포함한다. 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 NIR 파장 범위에 있다. 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 더 작은 대역통과를 갖는다. 이 방법은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하는 것을 또한 포함한다. 또한, 이 방법은 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 것을 포함한다.
전술한 방법의 단계들 각각은 본원에서 설명된 바와 같이 또한 수행될 수 있다. 또한, 전술한 방법은 본원에서 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있다. 또한, 전술한 방법은 본원에서 설명된 시스템들 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 이점들은 바람직한 실시예들에 관한 이하의 상세한 설명에 의해, 그리고 첨부된 도면을 참조함으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본원에서 설명된 실시예들에 의해 결함들이 검출될 수 있는 구조의 일 실시예에 관한 단면도를 나타내는 개략도이다.
도 2는 상이한 파장들을 갖는 광의 무정형(amorphous) 실리콘으로의 투과(penetration) 깊이를 나타내는 플롯(plot)이다.
도 3은 상이한 파장들을 갖는 광의 도핑되지 않은(undoped) 폴리실리콘으로의 투과 깊이를 나타내는 플롯이다.
도 4는 다양한 깊이들에 입자(particle)가 있는 산화물-폴리실리콘-산화물-폴리실리콘(oxide-polysilicon-oxide-polysilicon; OPOP) 증착에 대한 시뮬레이팅된(simulated) 결함 신호들을 나타내는 플롯이다.
도 5는 상이한 VNAND 구조들에 대한 시뮬레이팅된 결함 신호들을 파장 및 애퍼처(aperture)의 함수로 나타내는 플롯들을 포함한다.
도 6은 다양한 깊이들에 입자가 있는 OPOP 증착에 대한 시뮬레이팅된 결함 신호들을 나타내는 플롯이다.
도 7은 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 시스템의 일 실시예에 관한 측면도를 나타내는 개략도이다.
도 8은 둘 이상의 스펙트럼 필터들을 포함하며 본원에서 설명된 시스템 실시예들에 포함될 수 있는, 스펙트럼 필터 휠(wheel)의 일 실시예에 관한 단면도를 나타내는 개략도이다.
도 9는 본원에서 설명된 시스템 실시예들에 포함될 수 있는 두 개의 발광 다이오드(light emitting diode; LED)들에 의해 제공된 광의 이산 스펙트럼 대역들, 및 LED들 양자 모두에 의해 제공된 광을 공통(common) 조명 경로로 향하게 하는 데에 이용될 수 있는 빔 스플리터(beam splitter)의 송신 특징들을 나타내는 플롯이다.
도 10은 본원에서 설명된 시스템 실시예들에 포함될 수 있는 두 개의 광원들, 및 광원들 양자 모두에 의해 제공된 광을 공통 조명 경로로 향하게 하는 데에 이용될 수 있는 빔 스플리터의 일 실시예에 관한 측면도를 나타내는 개략도이다.
도 11은 LED들로부터의 광이 도 10에 도시된 바와 같이 공통 조명 경로로 향하여진 이후의 도 9에 도시된 LED들의 출력 스펙트럼을 나타내는 플롯이다.
도 12는 본원에서 설명된 시스템 실시예들에 포함될 수 있는 8 개의 LED들, 및 LED들 각각에 의해 제공된 광을 공통 조명 경로로 향하게 하는 데에 이용될 수 있는 빔 스플리터들의 일 실시예에 관한 측면도를 나타내는 개략도이다.
도 13은 선택된 LED들에 대해 변화하는(varying) 전력을 가지면서 30㎚ 간격으로 떨어져 있는 대역폭들을 갖는 LED들을 이용하는 상이한 결합(combined) 스펙트럼들을 나타내는 플롯들을 포함한다.
도 14는 비일시적(non-transitory) 컴퓨터-판독가능 매체의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
본 발명이 다양한 변형들 및 대안의 형태들에 영향을 받기 쉽기는 하지만, 본 발명의 특정한 실시예들이 도면에서의 예시에 의해 도시되며 본원에서 상세하게 설명된다. 도면은 일정한 비례로 축소(확대)되지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명에 대한 도면 및 상세한 설명이 개시된 특정 형태로 본 발명을 제한하려는 의도는 아닌 반면, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 및 범주에 포함되는 모든 변형, 균등물, 및 대안을 포괄하려는 의도임이 이해되어야 한다.
이제 도면을 보면, 도면들은 일정한 비례로 축소(확대)하여 그려지지 않는다. 특히, 도면들의 요소(element)들 중 일부의 비율(scale)은 그 요소들의 특징들을 강조하기 위해 매우 과장된다. 도면들은 동일한 비례로 축소(확대)하여 그려지지 않는다. 유사하게 구성될 수 있는 하나보다 많은 도면에 도시된 요소들은 동일한 참조 번호들을 이용하여 표시된다.
일 실시예는 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 둘 이상의 층(layer)들의 스택을 관통하여 형성되며, 이 스택은 적어도 1㎛보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 예를 들어, 본원에서 설명된 실시예들에 의해 검사될 수 있는 하나 이상의 구조들은, 평면 방식으로 지향되고 만들어지기보다는 오히려 3D 또는 VNAND 메모리와 같이 수직으로 지향되고 만들어진, 구조들을 포함한다. 그러한 일 예시에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구조들은 층들(106, 108, 110, 112, 114, 및 116)의 스택(102)을 관통하며, 심지어는 맨 아래층(104)으로까지 형성된 트렌치(100)를 포함할 수 있다. 본원에서 또한 설명된 바와 같이, 층들(104, 106, 108, 110, 112, 114, 및 116)은 상이한 광학 특성들을 포함하는 상이한 특성들을 갖는 재료들의 교대하는 층들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되고, 둘 이상의 층들 중 적어도 일부는 폴리실리콘을 포함한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 스택은 층들(106, 108, 110, 112, 114, 및 116)을 포함할 수 있고, 층들(106, 110, 및 114)이 폴리실리콘일 수 있는 데 비하여, 층들(104, 108, 112, 및 116)은 산화물로 형성될 수 있다. 그러한 구조는 본원에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있다.
VNAND 스택들은 두 개의 아키텍처(architecture)들, 게이트 퍼스트(gate first) 및 게이트 라스트(gate last)로 나누어질 수 있다. 게이트 퍼스트 아키텍처는 각 비트를 형성하기 위한 산화물 및 폴리실리콘의 교대하는 층들(OPOP)의 스택을 가지며, 게이트 라스트는 산화물 및 실리콘 질화물의 교대하는 층들(ONON)을 갖는다. 중요한 점은, 폴리실리콘이 450㎚ 이하의 파장들에 대하여 실질적으로 불투명하고 더 긴 파장들에서 차츰 더 투명해지며 약 1.06㎛에서 완전히 투명하다는 점이다. 웨이퍼 검사 시스템들은 광을 결함 위치로 폴리실리콘의 스택 안으로 들어가게 하고 그 후 신호를 획득하기 위해 다시 밖으로 나오게 할 필요가 있을 것이다. 이는 이러한 웨이퍼 유형들에 대해 더 긴 파장들이 필요하다는 것을 암시한다.
일 실시예에서, 하나 이상의 구조들은, 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되는 텅스텐 구조들과 같은 하나 이상의 불투명 금속 구조들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되며, 둘 이상의 층들 중 적어도 일부는 텅스텐과 같은 불투명 도체(conductor)를 포함한다. 예를 들어, ONON 스택에 있어서, 모든 재료들은 약 240㎚ 이상에서 투명하다; 따라서, 흔히 이용 가능한 웨이퍼 검사 시스템들은 이러한 스택들을 잘 살펴볼 수 있다. 그러나, 제조 프로세스에서 나중에, 실리콘 질화물은 모든 파장들에 대해 불투명한 텅스텐으로 대체된다. 이러한 대체가 일어나는 프로세스는, 실리콘 질화물을 제거하기 위해 습식 식각 화학작용(chemistry)을 이용하여 모든 층들을 관통하는 깊은 트렌치를 식각하는 것, 및 그 후 트렌치를 이용하여 텅스텐을 증착하는 것을 포함한다. 그러한 일 예시에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 층들(104, 108, 112, 및 116)이 실리콘 산화물일 수 있는 반면, 층들(106, 110, 및 114)은 실리콘 질화물일 수 있다. 따라서, 층들(106, 110, 및 114)은 전술한 바와 같은 프로세스를 이용하여 텅스텐으로 대체될 수 있고, 텅스텐은, 텅스텐 플러그(plug)를 형성하기 위해, 스택을 관통하여 형성된 트렌치(100)에 또한 형성될 수 있다.
(600㎚보다 큰) 더 긴 파장들에서의 광은, 그 광이 트렌치에 수직인 방향으로 편광(polarize)된 경우에 트렌치 안으로 관통할 수 있음이 판명된다. 따라서, 또한, 텅스텐 대체 이후에 ONON 층들을 검사하기 위해 더 긴 파장들이 유리하다. 따라서, VNAND 디바이스들 상의 여러 검사 층들에 있어서, 검사를 위해 더 긴 파장 광이 필요하지만, 현재 이용 가능한 웨이퍼 검사 시스템들은 일반적으로 260㎚와 450㎚ 사이의 파장들을 가지며, 이에 따라 이러한 디바이스들을 검사하는 데에 아주 적합하지는 않다. 특히, 260㎚와 450㎚ 사이의 파장들을 갖는 현재 이용 가능한 검사 시스템들은 VNAND 디바이스들에 대하여 몇몇 층들만을 검사할 수 있다. 예를 들어, 트렌치에 수직인 편광을 위한 파장의 함수로서의, 1㎛ 두께인 텅스텐 슬롯(slot) 안으로의 전계(e-field) 관통의 시뮬레이션들은, (예를 들어 450㎚보다 더 긴) 더 긴 파장들이 트랜치의 맨 밑까지 관통하는 반면, 더 짧은 파장들은 트랜치의 맨 밑까지 관통할 수 없으며, 일부 경우들에서는, 전혀 관통할 수 없음을 보여준다. 또한, 1㎛ 높이의 텅스텐 트렌치에서의 전계는, 633㎚에서 양호한 관통을 보여주는 HEF(horizontal electric field) 편광(트렌치에 수직인 수평 전계)을 이용하여, 그리고 동일한 파장에서 제로(zero) 관통을 보여주는 VEF(vertical electric field)(트렌치에 평행한 수직 전계)를 이용하여 시뮬레이팅된다.
전술한 모든 내용을 고려하면, 본원에서 설명된 시스템 실시예들은 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함하고, 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 근적외선(NIR) 파장 범위에 있으며, 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과를 갖는다. 그러한 조명 서브시스템은, 예를 들어, 본원에서 또한 설명되는 도 7에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 이산 스펙트럼 대역들은 500㎚ 내지 950㎚의 파장 범위에 있다. 예를 들어, 이 시스템은 기본 명시야(brightfield; BF) 웨이퍼 검사 시스템이, 더 긴 파장들(예를 들어, 약 500㎚ 또는 600㎚ 내지 약 950㎚), 본원에서 또한 설명되는 바와 같은 평행 및 수직 전계에 대한 선택적인 편광 제어, 및 전체 작동 파장 범위에 걸쳐서 일부 실시예들에서 부분대역(subband) 파장 필터들의 세트에 의해 제공될 수 있는 스펙트럼 부분대역들의 세트를 갖도록, 변경하는 것에 의해 구현될 수 있다. 본원에서 또한 설명될 바와 같이, 스펙트럼 부분대역들의 세트는, 결함들의 깊이, 결함들의 유형에 대한 정보를 제공하고, 파장에 따른 결함 신호 변화에 기인하는 결함 신호를 증가시키며 심지어는 최대화시키는 데에 이용된다.
일 실시예에서, 이산 스펙트럼 대역들 각각은 적어도 1㎚의 파장만큼 분리되어 있다. 다시 말해서, 웨이퍼로 향하는 광의 이산 스펙트럼 대역들은 이산 스펙트럼 대역들의 전부 또는 일부를 아우르는 더 큰 파장 범위 전체에 걸쳐서 연속적이지 않다. 예를 들어, 광의 이산 스펙트럼 대역들은 광대역 광처럼 웨이퍼로 향하지 않는다. 다시 말해서, (본원에서 또한 설명되는 바와 같이 이산 스펙트럼 대역들에서의 광의 적어도 일부를 제공하는 데에 광대역 소스(source)가 이용될 수 있기는 하지만) 본원에서 설명된 실시예들에서, 광대역 광은 웨이퍼에 투사되지 않는다. 또한 다시 말해서, 파장들의 일부 범위를 갖는 광대역 광과 같은 광이 그 전체 범위 내에서 다수의 부분 파장 대역들을 갖는 것으로 여겨질 수 있기는 하지만, 그러한 부분대역들은, 소스로부터의 광이 본원에서 또한 설명되는 것들과 같은 몇몇 다른 광학 요소(element)(들)에 의해 일어나지 않는 한, 반드시 또는 본질적으로 이산형(discrete)인 것은 아니다.
일 실시예에서, 조명 서브시스템에 의해 하나 이상의 구조들로 향하여지는 광은 광의 이산 스펙트럼 대역들에 따라 하나 이상의 구조들에서 상이한 깊이들로 관통한다. 예를 들어, 폴리실리콘에서의 관통 깊이는 더 긴 파장들에서 더 많이 관통하면서 파장에 따라 변한다. 도 2는 파장의 함수로서의 무정형 실리콘(amorphous silicon; aSi) 관통 깊이를 보여준다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 검사 시스템에 대하여 600㎚의 파장만이 선택된 경우에, 광은 무정형 실리콘 안으로 약 160㎚만 관통할 것이다. 또한, 재료 안으로 더 많이 또는 더 적게 관통하는 데에 상이한 파장들이 이용될 수 있다. 따라서, 점점 더 긴 파장들에서 다수의 검사들을 수행하는 경우에, 이 검사들은 점점 더 깊은 깊이들에서의 결함들에 민감할 것이다. 따라서, 신호를 파장의 함수로서 보는 것은 웨이퍼 스택에서의 상이한 깊이들을 파장의 함수로서 보는 것과 동등하다. 도 3은 전술한 바와 유사한 깊이 대(versus) 파장 특징들을 보여주는 도핑되지 않은 폴리실리콘에 대한 관통 깊이를 보여준다. 따라서, 본원에서 설명된 실시예들은 OPOP 스택 웨이퍼들 안으로의 상이한 깊이들을 보기 위해 다수의 주파대역(waveband)들을 이용할 수 있다.
이러한 재료 특성들 및 구조들을 가진 웨이퍼 스택들이 검사 광에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위해, 전계들의 전파에 대한 맥스웰(Maxwell) 공식을 푸는 (유한 차분 시간 도메인 또는 정밀(rigorous) 결합파 알고리즘과 같은) 여러 시뮬레이션 코드들을 이용하고, 이들을 검사 파장들 및 웨이퍼 재료들의 스택들에 적용할 수 있다. 이러한 시뮬레이터들로부터의 출력은 층들 안으로의 전계 관통 및 웨이퍼 검사 툴이 가질 예상 신호를 보여줄 수 있다. 툴의 성능을 예측하기 위해, 컬렉션(collection) 애퍼처와 파장, 편광, 및 조명과 같은 검사 툴 레시피(recipe) 옵션들이 또한 시뮬레이팅될 수 있다.
본원에서 설명된 상대적으로 두꺼운 구조들의 스택들의 또 다른 특징은, 트렌치에서 수직으로 진동(oscillating) 대역들로서 나타나는 고정(standing) 전계파들을 야기하는 간섭이다. 대역들의 공간 주파수는 더 많은 대역들을 갖는 더 짧은 파장들을 가진 파장에 관한 함수이다. 웨이퍼 검사에 대하여 이것이 의미하는 바는 결함이 트렌치에서 그 깊이를 달리함에 따라 결함 신호가 진동할 것이라는 점이다. 따라서, 단일 파장이 이용되는 경우에, 결함 신호는 배후(background)에 관하여 그 표시(sign)를 변경할 수 있으며, 영위(null)에서 사라질 수 있다. 이러한 민감성(sensitivity)의 결핍을 방지하기 위해, 파장들 사이에서 영위에 맞닥뜨리지 않도록 상이한 파장들을 이용하여 웨이퍼를 스캐닝할 수 있다.
깊이에 관한 함수로서의 신호는, 스택에서 다양한 깊이들(상부, 상위 중간, 중간, 하위 중간, 및 하위)에 입자들이 있는 OPOP 증착에 대한 도 4에 도시된 결과들을 이용하여 시뮬레이팅된다. 이러한 시뮬레이션들은, 500㎚로부터 900㎚까지의 더 긴 파장들에서 조명 퓨필(pupil)의 바깥쪽 부분만을 관통하는 조명을 야기하는 웨이퍼 검사 시스템 애퍼처에 대해 수행된다. (그러한 애퍼처를 통과하는 광은 고리형(annular) 형태를 갖는 것으로 횡단면에서 나타날 것이며, 그에 따라 그러한 애퍼처는 본원에서 "고리형" 애퍼처라고 언급될 것이다.) OPOP 스택의 가장 높은 위치에 있는 입자("상부" 입자)에 있어서, 이러한 파장들에서의 신호들은, 심지어 500㎚ 파장도 상대적으로 양호한 신호를 가지면서, 일반적으로 강하다. 입자의 깊이가 증가함에 따라(예를 들어, 상부로부터 상위 중간으로 등), 더 짧은 파장들에서의 신호들은 감소하지만 더 긴 파장들에서는 더 강하게 유지된다. 이 도면에서 보여질 수 있는 파장을 가진 신호 진동은, 파장이 고정 노드들의 위치를 변경시켜서 신호를 달라지게 하는 것인, 고정-파 효과의 변경을 예시한다. 유사하게, 텅스텐 트렌치들에서 깊이들을 구별하는 데에 파장이 이용될 수 있는데, 본원에서 또한 설명되는 바와 같이 더 긴 파장들이 트렌치들 안으로 더 깊에 살펴볼 수 있다.
전술한 바와 같이, 조명 서브시스템에 의해 웨이퍼로 향하여진 광의 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과를 갖는다. 예를 들어, 상대적으로 작은 파장 범위를 이용한 스캐닝은, 포지티브(positive) 또는 네거티브(negative) 중 어느 하나인, 상대적으로 양호한 신호를 수집하는 이점을 갖는다. 광대역 조명 소스가 본원에서 설명된 구조들에 이용되는 경우에, 포지티브 신호들은 네거티브 신호들을 상쇄하고 실질적으로 거의 종합(overall) 신호 없이 검사 시스템을 떠날 수 있다. 도 5는 파장 및 상이한 애퍼처들(풀(full)(전체 이용 가능한 조명 퓨필에 걸친 조명), 로우 시그마(low sigma)(조명 퓨필의 중앙을 관통하는, 그러나 가장자리는 관통하지 않는, 조명), 및 고리형(앞서 또한 설명됨)에 관한 함수로서, 두 개의 상이한 VNAND 구조들에서의 결함 신호들의 시뮬레이션을 보여준다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 결함 신호는 약 100㎚의 파장 주기를 가지고 포지티브로부터 네거티브까지 위상을 변경한다. 따라서, 100㎚의 주파대역을 가진 검사 시스템은 포지티브 및 네거티브 신호들을 거의 제로(zero)로 평균 낼 것이고, 100㎚보다 큰 주파대역을 가진 검사 시스템은 한 주기(1 period)보다 많이 평균 냄으로써 실질적으로 낮은 종합 신호를 야기할 것이다. 비록 신호가 상쇄될 수 있는 경우들이 있을지라도, 최적 주파대역은 아마도 신호에서의 최대값(maximum) 또는 최소값(minimum) 중 어느 하나를 찾을 개연성이 있는 50㎚ 범위에 있다. 서로 위상이 달라지는 경향이 있는, 로우-시그마 및 고리형 또는 풀(full)과 같은, 상이한 애퍼처들을 이용하여 반복 스캔이 수행되는 경우에 최적 주파대역이 더 최소화될 수 있다.
검사의 한 바람직한 출력은 스택에서의 결함의 위치 및 결함의 유형인데, 이는 그러한 정보가 더 높은 수율을 보장하기 위한 결함들의 정정 및 최소화에 도움을 줄 수 있기 때문이다. 따라서, 본원에서 설명된 실시예들의 한 이점은 그 실시예들이 스택에서의 결함의 위치 및 결함의 유형에 대한 정보를 줄 수 있다는 점이다. 예를 들어, 시스템은, 본원에서 또한 설명된, 시스템의 검출 서브시스템에 의해 생성된 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 본원에서 또한 설명된 컴퓨터 서브시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되고, 컴퓨터 서브시스템은 스택 내의 결함들의 위치를 결정하도록 구성된다.
결함의 깊이를 상당히 정확하게 식별하기 위해, 신호 대(vs.) 파장의 테스트가 주어진 애퍼처에 대하여 수행될 수 있고, 그 후 이 결과는 관측된 신호를 시뮬레이팅된 신호에 매칭시키기 위해 신호 대(vs.) 여러 깊이들의 시뮬레이션 세트와 비교될 수 있다. 그러한 테스트가 검사 동안에 너무 많은 시간을 소모할 수 있기는 하지만, 이 테스트는, (예를 들어, 본원에서 또한 설명된 것들과 같은 스펙트럼 필터들을 이용하여) 파장을 달리하는 것 및 신호들의 표시에 주의를 기울이면서 결함 신호들을 기록하는 것에 의해, (예를 들어, KLA-Tencor, Milpitas, Calif.,에 의해 상업적으로 이용 가능한, 그리고 본원에 완전히 제시된 것처럼 인용에 의해 통합된, Fischer et al.에 대해 2011년 12월 6일에 발행된 미국 특허 제8,073,240호 및 Lee et al.에 대해 2011년 12월 29일에 공개된 미국 특허출원 공개 번호 제2011/0320149호에서 설명된, 툴(tool)들에 대해 수행될 수 있는, 광학 선택기 세션을 작동시키는 것에 의해), 선택된 결함들에 대해 수행될 수 있다. 도 6에 도시된 BF 시뮬레이션들은, 결함이 구조 안으로 더 깊이 이동할 때(예를 들어, 구조의 상위 부분으부터 상위 중간 부분으로 중간 부분으로 하위 중간 부분으로 그리고 하위 부분으로) 신호가 파장과 함께 상당히 극적으로 변화하는 것을 보여준다. 비교하기 위한 훨씬 더 많은 데이터를 제공하기 위해, 전술한 고리형 애퍼처에 대한 플롯을 이용하여 파장에 더하여 애퍼처들이 또한 통합될 수 있다. 이 기술은, 양자 모두 본원에 완전히 제시된 것처럼 인용에 의해 통합된, 2002년 11월 19일에 발행된 Xu et al.에 대한 미국 특허 제6,483,580호 및 2005년 5월 31일에 발행된 Shchegrov et al.에 대한 미국 특허 제6,900,892호에서 설명된 바와 같이 수행될 수 있는, 수천 개의 구조 변화들을 시뮬레이팅하고, 그 후 관측된 BF 반사 스펙트럼을 시뮬레이팅된 스펙트럼에 매칭시키며, 가장 가까운 매칭 스펙트럼으로부터 CD를 결정하는, 광학 임계 치수(optical critical dimension; OCD) 프로세스와 다소 유사하다. 그러나, 본원에서 설명된 실시예들에서, 결함 깊이는 구조 형태(예를 들어, CD)보다는 오히려 시뮬레이팅된 상태(condition)에 매칭된다. 유사한 방식으로, 결함 유형은 신호 대(vs.) 파장 및/또는 애퍼처를 시뮬레이팅된 신호들과 비교하는 것에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되고, 본원에서 설명된 컴퓨터 서브시스템은 결함들의 유형을 결정하도록 구성된다.
도 7은 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 본원에서 또한 설명된 바와 같이, 이 시스템은 본원에서 설명된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하도록 구성된 조명 서브시스템을 포함한다. 이 실시예에서, 조명 서브시스템은 광을 생성하도록 구성된 광원(700), 광원으로부터 광을 모으도록 구성된 거울(702), 및 파이프의 출구에서 균일 분포를 생성하기 위해 광을 스크램블링하는 광 파이프(706)의 오프닝에 광원 및 거울로부터의 광의 초점을 맞추도록 구성된 집광 렌즈(condenser lens)(704)를 포함한다. 조명 서브시스템은, 광 파이프에서 나오는 광을 모으고, 그 광이 조명 서브시스템의 퓨필 영상 영역(plane)(710), 스펙트럼 필터(712), 및 선택적인 편광기(714)를 관통하게끔 지향시키도록 구성된 조준 렌즈(collimating lens)(708)를 또한 포함할 수 있다. 또한, 조명 서브시스템은 편광기로부터의 광을 조명 서브시스템의 퓨필 릴레이(pupil relay)(718)로 향하게 하도록 구성된 반사 광학 요소(716)를 포함한다. 조명 서브시스템은 광이 조명 서브시스템의 시스템 퓨필(722) 및 대물 렌즈(objective lens)(724)를 관통하여 웨이퍼(726)로 향하게끔 지향시키도록 구성된 빔 스플리터(720)(예를 들어, 50/50 빔 스플리터)를 또한 포함한다.
거울(702), 집광 렌즈(704), 광 파이프(706), 조준 렌즈(708), 반사 광학 요소(716), 퓨필 릴레이(718), 빔 스플리터(720), 및 대물 렌즈(724)는 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 그러한 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 조명 서브시스템의 요소들 중 일부가 단일 광학 요소로서 도시되거나 또는 다수의 광학 요소들로 이루어질 수 있기는 하지만, 임의의 한 요소에 포함된 광학 요소들의 수는 시스템의 구성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 대물 렌즈(724)에 포함된 굴절 광학 요소들의 수는 도시된 바와는 달라질 수 있다. 또한, 조명 서브시스템의 대물 렌즈(724) 및 다른 광학 요소들은, 광의 경로에서의 광학에 대한 적절한 반사-방지(anti-reflective; AR) 코팅 및 고-반사(high-reflective; HR) 코팅을 이용하여 NIR 파장들에 대해 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 조명 서브시스템은 광의 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 둘을 생성하도록 구성된 광대역 광원을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 광원(700)은 본원에서 설명된 더 긴(예를 들어, NIR) 파장들을 제공하는 데에 이용될 수 있는 크세논(Xenon) 광대역 아크(arc) 램프 또는 또 다른 유사한 램프일 수 있다. 광대역 광원이 광의 이산 스펙트럼 대역들 전부를 포괄(span)하는 파장들을 갖는 광을 생성할 수 있거나, 또는 광의 이산 스펙트럼 대역들 중 일부만을 포괄하는 파장들을 갖는 광을 각각 제공하는 다수의 광원들이 이용될 수 있다.
그러한 한 실시예에서, 조명 서브시스템은 광대역 광원에 의해 생성된 광의 경로에 배치되도록 구성된 둘 이상의 스펙트럼 필터들을 포함하고, 상이한 스펙트럼 필터들은 상이한 이산 스펙트럼 대역들에 대응하며, 조명 서브시스템은 스펙트럼 필터들을 경로에 연속적으로 배치하여 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 연속적으로 웨이퍼로 향하게끔 하도록 구성된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 스펙트럼 필터(712)는, 전술한 바와 같은 광대역 광원일 수 있는 광원(700)에 의해 생성된 광의 경로에 배치될 수 있는 몇몇 스펙트럼 필터들 중 하나일 수 있다. 그러한 한 예시에서, 광원은 700㎚와 850㎚ 사이의 파장들에서 광을 제공하도록 구성될 수 있고, 각 스펙트럼 필터의 중심 파장은 40㎚의 반치전폭(full width half maximum; FWHM) 대역통과를 가지면서 700㎚, 750㎚, 800㎚, 및 850㎚에서 50㎚만큼 간격이 떨어져 있을 수 있다.
그러한 일부 실시예들에서, 스펙트럼 필터들은 도 8에 도시된 것과 같은 스펙트럼 필터 휠(wheel) 상에 배열(arrange)될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 스펙트럼 필터 휠(800)은 5개의 상이한 스펙트럼 필터들(스펙트럼 필터들(802, 804, 806, 808, 및 810)을 포함하며, 스펙트럼 필터 휠이 임의의 적절한 방식으로 차축(axle)(812)에 결합(couple)되므로 스펙트럼 필터 휠은 (기계적, 전동, 또는 로봇식 어셈블리와 같은) 조명 서브시스템의 하나 이상의 요소들(미도시)에 의해 회전(rotate)될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 서브시스템은 광원으로부터의 광의 경로에 배치된 스펙트럼 필터를 변경하도록 구성될 수 있다. 또한, 스펙트럼 필터 휠을 회전하는 것에 의해, 조명 서브시스템은 스펙트럼 필터들 각각을 광원으로부터의 광의 경로로 연속적으로 이동시킬 수 있다. 스펙트럼 필터들 각각은 파장 범위가 이산 스펙트럼 대역들 중 하나에 매칭되는 대역통과 필터일 수 있다. 이러한 방식으로, 이산 스펙트럼 대역들에서의 광은 개별적으로 그리고 연속적으로 웨이퍼로 향하여질 수 있다.
하나 이상의 구조들이 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되는 일 실시예에서, 조명 서브시스템은, 조명 서브시스템에 의해 하나 이상의 구조들로 향하여진 광의 편광을 변경하여 광의 편광이 하나 이상의 구조들에 실질적으로 수직이 되게 하도록 구성된 편광 컴포넌트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성된 하나 이상의 트렌치들을 포함하고, 조명 서브시스템은, 조명 서브시스템에 의해 하나 이상의 트렌치들로 향하여진 광의 편광을 변경하여 광의 편광이 하나 이상의 트렌치들에 실질적으로 수직이 되게 하도록 구성된 편광 컴포넌트를 포함한다. 트렌치들을 포함하는 그러한 구조들은 본원에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 스택의 재료의 둘 이상의 층들 중 적어도 하나는 텅스텐을 포함한다. 그러한 실시예들 양자 모두에서, 도 7에 도시된 편광기(714)는 그러한 편광 컴포넌트로서 이용될 수 있다. 편광기(714)는 선택적일 수 있고, 조명 서브시스템은 웨이퍼에 대한 평행 지향 및 수직 지향을 위한 임의의 적절한 방식으로 편광기를 회전시키도록 구성될 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 편광기(714)는 스펙트럼 필터(들)에 상대적으로 가깝게 배치될 수 있다.
이 시스템은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템을 또한 포함한다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출 서브시스템은 하나 이상의 구조들에 의해 반사된 광을 모으도록 구성된 대물 렌즈(724)를 포함한다. 따라서, 조명 서브시스템 및 검출 서브시스템은 공통 대물 렌즈(objective)를 공유할 수 있다. 검출 서브시스템은 대물 렌즈에 의해 모여진 광을 송신하도록 구성된 빔 스플리터(720)를 또한 포함한다. 빔 스플리터(720)는 전술한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 또한, 검출 서브시스템은, 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 굴절 광학 요소 또는 반사 광학 요소를 포함할 수 있는 굴절 광학 요소들(728 및 730)에 의해 형성된 퓨필 릴레이 배율(magnification) 튜브를 포함한다. 검출 서브시스템은, 임의의 적절한 편광 컴포넌트를 포함할 수 있는 퓨필 영상 영역(732) 및 편광기(734)를 또한 포함할 수 있다. 검출 서브시스템은, 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 굴절 광학 요소 또는 반사 광학 요소를 포함할 수 있는 굴절 광학 요소들(736, 738, 및 740)로 이루어진 줌 렌즈(zooming lens)를 또한 포함한다. 또한, 검출 서브시스템은, 임의의 적절한 반사 광학 요소들을 포함할 수 있는 트롬본(trombone) 거울들(724 및 744)을 포함할 수 있다. 검출 서브시스템은, 전하 결합 소자(charge coupled device; CCD)와 같은 임의의 적절한 검출기를 포함할 수 있는 검출기(746)를 또한 포함한다. 다른 실시예들은 퓨필 릴레이 또는 줌 렌즈(zoom)를 포함하지 않으며 고정 배율을 가질 수 있다.
이러한 방식으로, 하나 이상의 구조들에 의해 반사된 광은 대물 렌즈(724)에 의해 모여져서, 빔 스플리터(720)를 통해 송신되며, 광이 퓨필 영상 영역(732) 및 편광기(734)를 관통하여 줌 렌즈 그룹으로 향하게끔 하는 퓨필 릴레이 배율 튜브에 의해 빔 스플리터로부터 모여진다. 줌 렌즈 그룹은, 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하는 검출기로 광을 반사시키고 그 광의 초점을 맞추는 트롬본 거울들로 광이 향하게 한다. 출력은, 신호들, 영상 신호들, 데이터, 영상 데이터 등과 같은 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 적절한 출력을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 검출기는 모든 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 검출하고 그에 응답하여 출력을 생성하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 검출기는, 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 일부에서의 광을 검출하는 데에 각각 이용되는 다수의 검출기들(미도시)로 대체될 수 있다.
시스템은 입사 광 경로 및 반사 광 경로에서의 여러 애퍼처들에 의해 생성된 BF 또는 암시야(dark field; DF) 영상을 샘플링하기 위해 여러 배율들로 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 퓨필 릴레이 배율 튜브, 줌 렌즈 그룹, 및 트롬본 거울들은, 검사에 이용되는 애퍼처에 따라 검출 서브시스템의 배율을 변경하고/하거나 임의의 다른 인자들에 대한 시스템의 성능을 최적화하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 이 시스템은 퓨필 릴레이 배율 튜브 및/또는 줌 렌즈 그룹의 배율의 변경들을 보상하기 위해 화살표(748)에 의해 도시된 바와 같이 트롬본 거울들을 앞뒤로 이동시키도록 구성될 수 있다. 대물 렌즈와 같이, 배율 튜브는 경로에서의 광학에 대해 적절한 AR 코팅 및 HR 코팅을 이용하여 NIR 파장들에 대해 설계되어야 한다.
조명 서브시스템 및 검출 서브시스템은, 예를 들어, 퓨필 영상 영역(710) 및/또는 퓨필 영상 영역(732)의 위치(들)에 배치될 수 있는 애퍼처들과 같은 추가적인 광학 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 이 시스템은 상이한 애퍼처들이 동일한 구조들에 이용될 수 있거나 또는 상이한 애퍼처들이 상이한 구조들에 이용될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이 시스템은, 스펙트럼 필터들에 대하여 전술한 바와 같이 광의 경로 안으로 그리고 광의 경로 밖으로 애퍼처들을 이동시키도록 구성될 수 있으며, 이용된 애퍼처는 이용된 스펙트럼 필터와는 관계없다.
그러한 한 실시예에서, 조명 서브시스템은 서로 상이한 제1 애퍼처 및 제2 애퍼처를 포함한다. 조명 서브시스템은, 제1 애퍼처 그리고 그 후 제2 애퍼처를 이용하여 웨이퍼에 걸쳐서 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 스캐닝하도록 구성되고, 본원에서 또한 설명된 컴퓨터 서브시스템은 제1 애퍼처 및 제2 애퍼처를 이용하여 수행된 스캐닝에 의해 생성된 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 웨이퍼에 관한 상이한 스캔은 상이한 애퍼처들을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 하나의 스캔은 로우 시그마 애퍼처를 이용하여 수행될 수 있고, 두 번째 스캔은 고리형 또는 BF 애퍼처를 이용하여 수행될 수 있다. 그러한 스캔은, 그 스캔의 위상이 서로 달라지는 경향이 있으며 그에 따라 이산 스펙트럼 대역들 중 임의의 한 대역 내의 임의의 한 결함으로부터의 신호들이 그 신호들을 상쇄할 확률을 최소화할 수 있기 때문에, 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 스캔에 의해 획득된 출력은 개별적인 데이터 세트일 수 있다. 개별적인 데이터 세트들은, 스캔의 결과들에 기초하여, 결함이 무엇이었는지를 결정하려고 하는 데에 이용될 수 있다. 또한, 스택에서의 결함들의 더 높은 포획 비율(capture rate)을 얻기 위해 상이한 애퍼처들(및/또는 본원에서 또한 설명된 바와 같은 상이한 파장들)을 이용하여 스캔을 반복하는 것이 수행될 수 있다.
시스템 및 서브시스템들 각각은 임의의 다른 적절한 광학 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 서브시스템은 IR 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 검출 서브시스템은, 웨이퍼의 영상을 검출기에 관하여 기울이는 Y-거울(미도시)을 포함할 수 있으며, 다이(die)의 각 부분의 영상이 (실행 시간 정렬(run time alignment; RTA)의 일부분일 수 있는) 검출기에서의 정확히 동일한 픽셀 상에 놓이도록 하기 위해 스캐닝 동안에 다이들에 걸쳐서 스와스(swath)를 정렬하는 데에 이용된다. 이 시스템은 자동-초점 서브시스템을 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 이 시스템은 웨이퍼로부터의 광의 경로에 배치된 빔 스플리터(750)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터는, 광학 요소들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있는 자동-초점 서브시스템(752)에 결합될 수 있다. 빔 스플리터(750)는 자동-초점 서브시스템으로부터의 광을 웨이퍼로 향하게 하고, 웨이퍼로부터 반사되는 그 광을 자동-초점 서브시스템으로 다시 향하게 하여 시스템의 초점 위치를 결정 및 정정하는 데에 이용될 수 있게끔 할 수 있다.
도 7에 도시된 시스템은 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 (도 14에 도시된 컴퓨터 시스템(1404)과 같은) 컴퓨터 서브시스템을 또한 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터 서브시스템은 "유선" 및/또는 "무선" 송신 매체들을 포함할 수 있는 하나 이상의 송신 매체들에 의해 검출 서브시스템의 검출기(들)에 결합될 수 있으므로, 컴퓨터 서브시스템은 검출기(들)에 의해 생성되는 출력을 수신할 수 있다. 컴퓨터 서브시스템은 결함들을 검출하기 위해 출력 및 임의의 적절한 알고리즘 및/또는 방법을 이용하도록 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이 광대역 광원을 가진 스펙트럼 필터(들)을 이용하는 것은, 그것이 상대적으로 낮은 간섭성(coherence)을 가지며 일반적으로 더 적은 웨이퍼 노이즈를 가질 것이기 때문에 유리할 수 있다. 그러나, 다른 광원들이 본원에서 설명된 실시예들에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 조명 서브시스템은 발광 다이오드(light emitting diode; LED)들을 포함하고, LED들 각각은 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 한 대역에서의 광을 제공하도록 구성되며, LED들 각각은 조명 서브시스템에서의 다른 LED들의 대역폭들로부터 적어도 20㎚ 간격만큼 떨어져 있는 대역폭을 갖는다. 이러한 방식으로, 실시예들은 20㎚ 내지 70㎚ 간격으로 떨어져 있는 NIR 범위에 걸쳐서 LED들의 세트를 이용할 수 있다. 다시 말해서, 한 LED의 중심 파장은 또 다른 LED의 중심 파장으로부터 약 20㎚ 내지 70㎚ 간격만큼 떨어져 있을 수 있다. LED들은 대략 10㎚의 대역폭들을 가진 상대적으로 비간섭성인(incoherent) 소스들이며, 과다(excessive) 웨이퍼 노이즈에 기여하지 않을 것이다. LED들은 편광되지 않은 광원들이며, 전술한 아크 램프와 같이, 회전될 수 있는 개별 편광 필터(예를 들어, 도 7에 도시된 편광기(714))와 함께 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 조명 서브시스템은 레이저 다이오드들을 포함하고, 레이저 다이오드들 각각은 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 한 대역에서의 광을 제공하도록 구성되며, 레이저 다이오드들 각각은 조명 서브시스템에서의 다른 레이저 다이오드들의 대역폭들로부터 적어도 20㎚ 간격만큼 떨어져 있는 대역폭을 갖는다. 예를 들어, 본원에서 설명된 실시예들은 20㎚ 내지 70㎚ 간격으로 떨어져 있는 NIR 레이저 다이오드들의 세트를 이용할 수 있다. 레이저 다이오드들로부터의 광은 임의의 적절한 방식으로 스페클(speckle) 버스트(bust)될 수 있다. 레이저 다이오드들은 편광되므로, 파장판(wave plate)들에 의해 편광을 회전시키는 방법이 이러한 광원들과 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 편광기(714)는 레이저 다이오드들에 의해 생성된 광의 편광을 회전시키기에 적합한 파장판일 수 있다.
일 실시예에서, 조명 서브시스템은 둘 이상의 광원들을 포함하고, 둘 이상의 광원들 각각은 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 한 대역에서의 광을 제공하도록 구성된다. 둘 이상의 광원들은, 둘 이상의 광대역 광원들, LED들, 또는 레이저 다이오드들과 같은 본원에서 설명된 광원들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 둘 이상의 광원들 각각은 전술한 바와 같이 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 한 대역에서의 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 제1 광원은 오직 제1 이산 스펙트럼 대역에서의 광을 제공할 수 있는 것, 제2 광원은 오직 제2 이산 스펙트럼 대역에서의 광을 제공할 수 있는 것 등이다.
그러한 일 실시예에서, 조명 서브시스템은 둘 이상의 광원들 각각에 의해 제공된 광을 공통 조명 경로로 향하게 하도록 구성된 하나 이상의 빔 스플리터들을 포함한다. 예를 들어, 둘 이상의 광원들은 LED들을 포함할 수 있고, 도 9에 도시된 바와 같이, LED들 중 하나는 더 짧은 파장들(즉, 도 9에 도시된 LED 짧은 λ)에서 광을 제공할 수 있으며, LED들 중 또 다른 하나는 더 긴 파장들(즉, 도 9에 도시된 LED 긴 λ)에서 광을 제공할 수 있다. 도 9에 또한 도시된 바와 같이, 더 짧은 파장 LED는 약 780㎚에서 중심 파장을 가질 수 있는 반면, 더 긴 파장 LED는 약 820㎚에서 중심 파장을 가질 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 LED들의 스펙트럼 대역들은 서로 파장에서 분리되어 있고 따로 떨어져 있다.
그러한 광원들에 있어서, 조명 서브시스템은 도 9에 도시된 스펙트럼 특징들을 갖는 이색성(dichroic) 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이색성 빔 스플리터는 약 800㎚ 이하의 파장들에 대하여 실질적으로 제로 송신을 가지며, 약 800㎚ 이상의 파장들에 대하여 대략 100% 송신을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 이색성 빔 스플리터는 약 800㎚ 이하의 파장들을 반사하고 약 800㎚ 이상의 파장들을 송신할 것이다. 그와 같이, 빔 스플리터는, 더 짧은 파장 LED에 의해 제공된 광을 반사하고 더 긴 파장 LED에 의해 제공된 광을 송신하는 것에 의해, 도 9에 도시된 두 개의 광원들에 의해 제공된 광을 공통 조명 경로로 향하게 할 수 있다.
도 10에 또한 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 더 짧은 파장들에서 광을 제공하도록 구성된 LED(1000) 및 더 긴 파장들에서 광을 제공하도록 구성된 LED(1002)를 포함할 수 있다. 이러한 LED들은 본원에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, LED들 각각은, LED(1000)에 결합된 렌즈(1004) 및 LED(1002)에 결합된 렌즈(1006)와 같은 LED로부터의 광을 평행하게(collimate) 하기 위해 굴절 광학 요소에 결합될 수 있다. 이 렌즈들은, 예를 들어, 광원들로부터의 광을 빔 스플리터(1008)로 향하게 하도록 구성된 릴레이 렌즈들일 수 있다. 빔 스플리터(1008)는 전술한 바와 같이 또한 구성될 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(1008)는, 더 긴 파장 LED로부터의 광을 반사하고 더 짧은 파장 LED로부터의 광을 송신하여 LED들 양자 모두로부터의 광을 공통 조명 경로(1010)를 따라 지향시키도록 구성된 이색성 빔 스플리터일 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 서브시스템은 두 개의 LED들로부터의 출력을, 더 짧은 파장 LED 소스를 송신하고 더 긴 파장 LED 소스를 반사하는 이색성 빔 스플리터와 결합시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 이색성 빔 스플리터 이후의 LED 페어(pair)로부터의 출력 스펙트럼은, 파장에서 간격을 두고 떨어져 있는 두 개의 이산 스펙트럼 대역들(1100 및 1102)에서의 광일 것이고, 예를 들어, 약 780㎚ 및 약 820㎚의 파장들에서 중심에 있을 수 있다. 그러나, 본원에서 설명된 광원들 중 어느 하나 및 모두는 임의의 적절한 이산 스펙트럼 대역들에 대하여 선택될 수 있다.
물론, 전술한 광학 구성은, 하나보다 많은 빔 스플리터에 의해 결합된 둘보다 많은 광원들을 포함하도록 쉽게 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 8개의 LED가 결합된 스펙트럼 소스 레이아웃을 가질 수 있다. LED 소스들의 다수의 페어들은 이색성 빔 스플리터의 다수의 페어들과 결합될 수 있다. 예를 들어, 조명 서브시스템은 전술한 바와 같이 구성될 수 있는 LED들(1200, 1202, 1204, 1206, 1208, 1210, 1212, 및 1214)을 포함할 수 있다. LED들 각각은 전술한 바와 같이 구성될 수 있는 렌즈들(1216, 1218, 1220, 1222, 1224, 1226, 1228, 및 1230)과 같은 적어도 하나의 굴절 광학 요소에 결합될 수 있다.
빔 스플리터(1232)는 LED들(1200 및 1202)로부터의 광을 공통 조명 경로를 따라 지향시키도록 구성되고, 빔 스플리터(1234)는 LED들(1204 및 1206)로부터의 광을 공통 조명 경로를 따라 지향시키도록 구성된다. 이러한 방식으로, 이러한 빔 스플리터들 각각에서 나오는 광은 두 개의 이산 스펙트럼 대역들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 빔 스플리터들 양자 모두에서 나오는 광은 빔 스플리터(1236)에 의해 공통 조명 경로를 따라 지향될 수 있다. 이 빔 스플리터에서 나오는 광은 그 후 4개의 이산 스펙트럼 대역들을 가질 것이다.
유사한 방식으로, LED들(1208 및 1210)로부터의 광은 빔 스플리터(1238)에 의해 결합될 수 있고, LED들(1212 및 1214)로부터의 광은 빔 스플리터(1240)에 의해 결합될 수 있다. 빔 스플리터들(1238 및 1240)에서 나오는 광은 그 후 공통 조명 경로로 빔 스플리터(1242)에 의해 결합될 수 있고, 그 경로에서의 광은 4개의 이산 스펙트럼 대역들을 가질 것이다. 빔 스플리터들(1236 및 1242)로부터의 광은 그 후 빔 스플리터(1244)에 의해 또 다른 공통 조명 경로로 또한 결합될 수 있고, 이 빔 스플리터에서 나오는 광은 그 후 8개의 이산 스펙트럼 대역들을 가질 것이다. 도 12에 도시된 빔 스플리터들은 임의의 적절한 상업적으로 이용 가능한 또는 특별히 설계된 이색성 빔 스플리터들을 포함할 수 있다. 또한, 빔 스플리터들 각각은 광학 구성 내에서의 그것의 위치에 따라 상이한 파장들의 광을 반사 또는 송신할 것이기 때문에, 도 12에 도시된 빔 스플리터들 각각은 서로 상이한 송신 특징/반사 특징을 가질 수 있다.
이 광은 그 후, 도 7에 도시된 집광 렌즈(condenser)(704) 또는 편광기(714)와 같은 본원에서 설명된 조명 서브시스템의 다른 컴포넌트들로 향할 수 있다. 다시 말해서, 도 7에 도시된 광원은 도 10 또는 12에 도시된 광원/빔 스플리터 조합들로 대체될 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 광학 구성은 요소들 중 일부를 90도 만큼 회전시킴으로써 도 12에 도시된 것보다 더 소형(compact)으로 만들어질 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 구성은 더 많은 광원들을 포함하도록 확장될 수 있거나, 또는 더 적은 광원들을 포함시킴으로써 더 작게 만들어질 수 있다. 레이저 다이오드들 또는 다른 소스들로부터의 광은 도 12에 도시된 것과 유사한 방식으로 결합될 수 있다.
그러한 또 다른 실시예에서, 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부는 상이한 전력들을 방출(emit)하도록 구성된다. 예를 들어, 둘 이상의 광원들이 상이한 전력들에 대해 선택될 수 있거나, 또는 (예를 들어, 광원들의 하나 이상의 파라미터들 자체를 다르게 하는 것에 의해) 광원들의 전력들이 가변적이거나 또는 제어 가능할 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼로 향하는 광의 이산 스펙트럼 대역들은 상이한 전력들을 가질 수 있다.
도 13은 검사되는 층(layer)에 맞는 여러 스펙트럼 출력들을 생성하기 위해 선택된 LED들에 대해 변화하는 전력을 가지면서 30㎚ 간격으로 떨어져 있는 LED들을 이용하는 상이한 결합 스펙트럼들의 예시들을 보여준다. 예를 들어, 스펙트럼 출력(1300)에서 도시된 바와 같이, 중간 이산 스펙트럼 대역들에서의 광의 전력은 모든 스펙트럼 대역들 중 가장 낮을 수 있으며 이산 스펙트럼 대역들이 중심 종합(overall) 파장으로부터 멀리 이동함에 따라 증가할 수 있다. 반면에, 스펙트럼 출력(1302)에서 도시된 바와 같이, 중간 이산 스펙트럼 대역들에서의 광의 전력은 모든 스펙트럼 대역들 중 가장 높을 수 있으며 이산 스펙트럼 대역들이 중심 종합 파장으로부터 멀리 이동함에 따라 감소할 수 있다. 스펙트럼 출력(1304)에서 도시된 또 다른 가능성에서, 인접한 이산 스펙트럼 대역들에서의 광은 가장 높은 제공 전력과 가장 낮은 제공 전력 사이에서 교대하는 전력들을 가질 수 있다. 보다 상세하게는, 700㎚의 중심에 있는 스펙트럼 대역폭의 전력이 낮을 수 있는 것에 비하여, 730㎚의 중심에 있는 스펙트럼 대역폭의 전력은 높을 수 있는 것, 760㎚의 중심에 있는 스펙트럼 대역폭의 전력은 낮을 수 있는 것 등등이다.
도 13에 또한 도시된 바와 같이, 스펙트럼 대역들 중 일부는 동일한 전력을 갖는 반면, 다른 스펙트럼 대역들은 상이한 전력들을 갖는다. 그러나, 스펙트럼 대역들 각각은 다른 스펙트럼 대역 각각의 전력과 상이한 전력을 가질 수 있다. 또한, 스펙트럼 대역들 중 하나 이상의 전력은 검사되는 웨이퍼(또는 웨이퍼 상의 층)에 따라 변경될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템에서의 광원들의 조합에 의해 제공된 종합 스펙트럼 형태는 웨이퍼들에 걸쳐서 가변적일 수 있다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 조명 서브시스템은 시스템에 포함된 모든 광원들로부터의 적어도 일부의 광이 웨이퍼로 향하게끔 하도록 구성될 수 있다. 그러나, 검사되는 임의의 한 웨이퍼에 대한 스펙트럼 대역들 중 하나 이상에 이용된 출력은 몇몇 경우들에서 제로로 감소될 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼의 검사는 시스템에 포함된 모든 광원들보다 더 적은 광원들로부터의 광을 이용하여 웨이퍼를 조명하는 것을 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 또한 전술한 바와 같이 조명 서브시스템이 광대역 광원을 포함하는 경우에, 광대역 광원에 의해 생성된 모든 파장들의 광이 검사되는 임의의 주어진 웨이퍼로 향하여지는 것은 아닐 수 있다. 그 대신에, 소스에 의해 생성된 광의 경로에 배치된 스펙트럼 필터(들)을 변경하는 것에 의해 검사에 이용되는 광대역 소스의 파장들이 선택될 수 있다.
그러한 다른 실시예에서, 조명 서브시스템은, 둘 이상의 광원들 중 적어도 하나에 의해 제공된 광의 출력 전력을 변경하여 웨이퍼로 향하는 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 둘에서의 광이 상이한 광 출력 전력들을 갖게 하도록 구성된 하나 이상의 요소들을 포함한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 조명 서브시스템은 광원들의 출력 전력을 변경하기 위해 광원들의 하나 이상의 파라미터들 자체를 변경할 수 있다. 그러한 일 예시에서, 하나 이상의 요소들은, 광원들의 출력 전력을 개별적으로 그리고 독립적으로 변경할 수 있는, 각각의 광원에 하나가 결합된, 개별적인 제어기들(미도시)을 포함할 수 있다. 또 다른 예시에서, 하나 이상의 요소들은 광원들 각각으로부터의 광의 경로에 독립적으로 배치되거나 또는 배치될 수 있는 광학 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 굴절 광학 요소들(예를 들어, 렌즈들(1216, 1218 등))은 광원들 각각의 경로에 시스템에 의해 독립적으로 배치될 수 있는 다수의 중성 밀도(neutral density) 필터들과 같은 스펙트럼 필터들로 대체될 수 있다. 굴절 광학 요소들은, 광의 경로 안으로 그리고 광의 경로 밖으로 이동하지 않으면서 조명 서브시스템의 다른 광학 요소들에 송신되는 광의 전력을 변경시킬 수 있는 액정 디바이스들과 같은 광학 요소들로 또한 대체될 수 있다.
요약하면, 따라서, 본원에서 설명된 시스템 실시예들은, 3D 웨이퍼 구조들의 검사에 대하여, 각각이 100㎚보다 작은 대역통과를 갖는, 다수의 스펙트럼 대역들을 가진 선택적으로 편광된 광을 이용하여 NIR 파장들에서 작동하도록 구성된 웨이퍼 검사 시스템들을 제공한다. 그러한 실시예들은 현재 이용 가능한 시스템들에 비하여 다수의 이점들을 갖는다. 예를 들어, 본원에서 또한 설명된 바와 같이, 이 실시예들은 파장 관통에 의해 결함 깊이를 구별하는 데에 이용될 수 있으며, 여기에서 더 긴 파장들은 구조(관통하는(penetrating) 실리콘 또는 불투명 재료에서의 트렌치 식각 중 어느 하나, 무정형, 및/또는 폴리실리콘 재료들)의 하위에서의 결함들을 "본다". 본원에서 설명된 실시예들에 의해 이용되는 파장들이 그러한 재료들 안으로 관통할 수 있기 때문에, 이 실시예들에 의해 검출된 결함들은 소위 "매설(buried)" 결함들, 또는 완전히 재료 내에 배치된 결함들을 포함할 수 있다.
본원에서 설명된 실시예들에 의해 생성된 결함 정보 중 어느 하나는 웨이퍼 전반에 걸친 결함들의 맵(map)("웨이퍼" 또는 "결함" 맵)을 생성하는 데에 이용될 수 있다. 상이한 웨이퍼 맵들이 웨이퍼의 상이한 깊이들에서 검출된 결함들에 대해 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 웨이퍼 맵들은 웨이퍼의 상이한 깊이들에 존재하는 결함들의 상이한 시그니처(signature)들을 식별하는 데에 이용될 수 있다. 실시예들이 상이한 결함 집단들을 찾으려고 웨이퍼의 더 안쪽을 살펴봄에 따라 시그니처는 NIR 범위에 걸친 파장에 따라 상당히 극적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, 상이한 이산 스펙트럼 대역들에 대하여 (중심 근처 대(versus) 가장자리 근처) 웨이퍼의 상이한 부분들에서 유일한(unique) 시그니처들이 발견될 수 있다. 웨이퍼에서의 결함들 대(versus) 깊이에 대한 그러한 정보는 웨이퍼 상에 구조들을 형성하는 데에 이용되는 프로세스(들)에 대한 매우 유용한 정보를 제공할 수 있다.
또한, 신호들이 파장에 따라 빠르게 진동(oscillate)하는 경우에, 더 큰 주파대역이 더 낮은(lower) 신호로 진동들의 평균을 낼 것이기 때문에, 상대적으로 작은 대역통과는 더 높은(higher) 신호들로 하여금 최대 신호 파장을 선택하게끔 한다. 또한, 실시예들은, 관측된 신호 대(vs.) 파장 및/또는 애퍼처를 시뮬레이팅된 신호 대(vs.) 파장 및/또는 애퍼처와 비교하는 것과, 결함 깊이 및/또는 유형을 결정하기 위한 최상의 매치(match)를 이용하는 것에 의해, 결함의 깊이 및/또는 결함의 유형을 식별하는 데에 이용될 수 있다.
전술한 시스템 실시예들 각각은 본원에서 설명된 임의의 방법(들)의 임의의 단계(들)을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 본원에서 설명된 시스템 실시예들 각각은 본원에서 설명된 임의의 다른 실시예들 또는 시스템들에 따라 구성될 수 있다.
또 다른 실시예는 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하는 것을 포함하며, 이는 본원에서 설명된 임의의 실시예들에 따라 수행될 수 있다. 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 NIR 파장 범위에 있다. 또한, 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과를 갖는다. 이산 스펙트럼 대역들은 본원에서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따라 또한 구성될 수 있다. 하나 이상의 구조들은 본원에서 설명된 하나 이상의 구조들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하는 것을 또한 포함하며, 이는 본원에서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따라 수행될 수 있다. 또한, 이 방법은 출력을 이용하여 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 것을 포함하며, 이는 본원에서 설명된 실시예들 중 어느 하나에 따라 수행될 수 있다.
전술한 방법의 실시예들 각각은 본원에서 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)을 포함할 수 있다. 또한, 전술한 방법의 실시예들 각각은 본원에서 설명된 시스템들 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.
또 다른 실시예는, 컴퓨터 시스템으로 하여금 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 컴퓨터-구현(computer-implemented) 방법을 수행하게끔 하는, 그 안에 저장된 프로그램 명령어들을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 관한 것이다. 그러한 컴퓨터-판독가능 매체의 일 실시예는 도 14에 도시된다. 특히, 컴퓨터-판독가능 매체(1400)는, 컴퓨터 시스템(1404)으로 하여금 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 컴퓨터-구현 방법을 수행하게끔 하는, 그 안에 저장된 프로그램 명령어들(1402)을 포함한다.
컴퓨터-구현 방법은 시스템의 컴퓨터 서브시스템에 관하여 전술한 임의의 단계(들)을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-구현 방법은 하나 이상의 구조들로부터 반사된 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하는 출력을 이용하여 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 컴퓨터-구현 방법은 본원에서 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)을 또한 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터-판독가능 매체는 본원에서 설명된 바와 같이 또한 구성될 수 있다.
본원에서 설명된 것들과 같은 프로그램 명령어들(1402) 실행 방법들은 컴퓨터-판독가능 매체(1400)에 저장될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는, 자기 또는 광학 디스크, 자기 테이프와 같은 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체, 또는 당해 기술 분야에 알려진 임의의 다른 적절한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체일 수 있다.
프로그램 명령어들은, 절차-기반 기술들, 컴포넌트-기반 기술들, 및/또는 객체-지향 기술들 등을 포함하는, 다양한 방식들 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들은, 원하는 대로, 액티브 X 컨트롤, C++ 객체, 자바빈즈(JavaBeans), MFC(Microsoft Foundation Class), 또는 다른 기술들 또는 방법론들을 이용하여 구현될 수 있다.
컴퓨터 시스템(1404)은, 개인용 컴퓨터 시스템, 메인프레임(mainframe) 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 영상 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 당해 기술 분야에 알려진 임의의 다른 디바이스를 포함하는, 다양한 형태들을 취할 수 있다. 일반적으로, "컴퓨터 시스템"이라는 용어는, 메모리 매체로부터의 명령어들을 실행하는, 하나 이상의 프로세서들을 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 넓게 정의될 수 있다.
본 발명의 여러 양상들에 관한 다른 변형들 및 대안의 실시예들은 본 명세서로 인해 당업자에게 명백해질 것이다. 예를 들어, 3D 웨이퍼에 대한 다중-스펙트럼 결함 검사가 제공된다. 따라서, 본 명세서는, 예시적인 것으로만 해석되어야 하며 본 발명을 수행하는 일반적인 방식을 당업자에게 알려주기 위한 것이다. 본원에서 도시되고 설명된 본 발명의 형태들은 현재 바람직한 실시예들로서 취해진 것임이 이해될 것이다. 본 발명에 관한 본 명세서의 도움을 받은 이후에 당업자에게 명백해질 바와 같이, 요소들 및 재료들이 본원에서 예시되고 설명된 것들을 대신할 수 있고, 부분들 및 프로세스들이 뒤바뀔 수 있으며, 본 발명의 일정한 피처(feature)들이 독립적으로 이용될 수 있다. 이하의 특허청구범위에서 설명된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 본원에서 설명된 요소들에 대한 변경들이 이루어질 수 있다.
1400: 컴퓨터-판독가능 매체
1402: 프로그램 명령어들
1404: 컴퓨터 시스템

Claims (23)

  1. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함(defect)들을 검출하도록 구성된 시스템에 있어서,
    이산(discrete) 스펙트럼 대역들에서의 광(light)을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하도록 구성된 조명(illumination) 서브시스템으로서, 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 근적외선(near infrared) 파장 범위에 있는 것이고, 상기 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과(bandpass)를 갖는 것인, 상기 조명 서브시스템;
    상기 하나 이상의 구조들로부터 반사된 상기 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하도록 구성된 검출 서브시스템; 및
    상기 출력을 이용하여 상기 웨이퍼 상의 상기 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 구성된 컴퓨터 서브시스템을 포함하는, 결함 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층(layer)들의 스택(stack)을 관통하여 형성되는 것이고, 상기 스택은 적어도 1㎛보다 큰 두께를 갖는 것인, 결함 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성된 하나 이상의 불투명 금속 구조들을 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되는 것이고, 상기 둘 이상의 층들 중 적어도 일부는 폴리실리콘을 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되는 것이고, 상기 둘 이상의 층들 중 적어도 일부는 불투명 도체(conductor)를 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이산 스펙트럼 대역들 각각은 적어도 1㎚의 파장만큼 분리되어 있는 것인, 결함 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이산 스펙트럼 대역들은 500㎚ 내지 950㎚의 파장 범위에 있는 것인, 결함 검출 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템에 의해 상기 하나 이상의 구조들로 향하여진 광은 상기 광의 이산 스펙트럼 대역들에 따라 상기 하나 이상의 구조들에서 상이한 깊이들로 관통(penetrate)하는 것인, 결함 검출 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 적어도 두 개의 이산 스펙트럼 대역들의 광을 생성하도록 구성된 광대역 광원을 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 광대역 광원에 의해 생성된 광의 경로에 배치되도록 구성된 둘 이상의 스펙트럼 필터들을 더 포함하는 것이고,
    상이한 스펙트럼 필터들은 상이한 이산 스펙트럼 대역들에 대응하는 것이며,
    상기 조명 서브시스템은, 상기 경로에 상기 스펙트럼 필터들을 연속적으로 배치하여 상기 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 연속적으로 상기 웨이퍼로 향하게끔 하도록 또한 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 발광(light emitting) 다이오드들을 포함하는 것이고,
    상기 발광 다이오드들 각각은 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 하나에서의 광을 제공하도록 구성된 것이며,
    상기 발광 다이오드들 각각은 상기 조명 서브시스템에서의 다른 발광 다이오드들의 대역폭들로부터 적어도 20㎚ 간격만큼 떨어져 있는 대역폭을 갖는 것인, 결함 검출 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 레이저(laser) 다이오드들을 포함하는 것이고,
    상기 레이저 다이오드들 각각은 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 하나에서의 광을 제공하도록 구성된 것이며,
    상기 레이저 다이오드들 각각은 상기 조명 서브시스템에서의 다른 레이저 다이오드들의 대역폭들로부터 적어도 20㎚ 간격만큼 떨어져 있는 대역폭을 갖는 것인, 결함 검출 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 둘 이상의 광원들을 포함하는 것이고, 상기 둘 이상의 광원들 각각은 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 오직 하나에서의 광을 제공하도록 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 상기 둘 이상의 광원들 각각에 의해 제공된 광을 공통(common) 조명 경로로 향하게 하도록 구성된 하나 이상의 빔 스플리터(beam splitter)들을 더 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 둘 이상의 광원들 중 적어도 일부는 상이한 전력들을 방출(emit)하도록 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은, 상기 둘 이상의 광원들 중 적어도 하나에 의해 제공된 광의 출력 전력을 변경하여 상기 웨이퍼로 향하는 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 둘에서의 광이 상이한 광 출력 전력들을 갖게끔 하도록 구성된 하나 이상의 요소(element)들을 더 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성되는 것이고,
    상기 조명 서브시스템은, 상기 조명 서브시스템에 의해 상기 하나 이상의 구조들로 향하여진 광의 편광(polarization)을 변경하여 상기 광의 편광이 상이 하나 이상의 구조들에 실질적으로 수직이 되게끔 하도록 구성된 편광 컴포넌트를 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성된 하나 이상의 트렌치들을 포함하는 것이고,
    상기 조명 서브시스템은, 상기 조명 서브시스템에 의해 상기 하나 이상의 트렌치들로 향하여진 광의 편광을 변경하여 상기 광의 편광이 상이 하나 이상의 트렌치들에 실질적으로 수직이 되게끔 하도록 구성된 편광 컴포넌트를 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스택에서의 재료의 둘 이상의 층들 중 적어도 하나는 텅스텐을 포함하는 것인, 결함 검출 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 조명 서브시스템은 서로 상이한 제1 애퍼처(aperture) 및 제2 애퍼처를 포함하는 것이고,
    상기 조명 서브시스템은 상기 제1 애퍼처 그리고 그 후 상기 제2 애퍼처를 이용하여 상기 웨이퍼에 걸쳐서 상기 이산 스펙트럼 대역들에서의 광을 스캔하도록 또한 구성된 것이며,
    상기 컴퓨터 서브시스템은 상기 제1 애퍼처 및 상기 제2 애퍼처를 이용하여 수행된 스캐닝에 의해 생성된 출력을 이용하여 상기 웨이퍼 상의 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하도록 또한 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성된 것이고, 상기 컴퓨터 서브시스템은 상기 스택 내의 결함들의 위치를 결정하도록 또한 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 구조들은 재료의 둘 이상의 층들의 스택을 관통하여 형성된 것이고, 상기 컴퓨터 서브시스템은 상기 결함들의 유형을 결정하도록 또한 구성된 것인, 결함 검출 시스템.
  23. 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들에서의 결함(defect)들을 검출하는 방법에 있어서,
    이산(discrete) 스펙트럼 대역들에서의 광(light)을 웨이퍼 상에 형성된 하나 이상의 구조들로 향하게 하는 단계로서, 상기 이산 스펙트럼 대역들 중 적어도 일부는 근적외선(near infrared) 파장 범위에 있는 것이고, 상기 이산 스펙트럼 대역들 각각은 100㎚보다 작은 대역통과(bandpass)를 갖는 것인, 상기 향하게 하는 단계;
    상기 하나 이상의 구조들로부터 반사된 상기 이산 스펙트럼 대역들에서의 광에 응답하여 출력을 생성하는 단계; 및
    상기 출력을 이용하여 상기 웨이퍼 상의 상기 하나 이상의 구조들에서의 결함들을 검출하는 단계를 포함하는, 결함 검출 방법.
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