DE69534706T2

DE69534706T2 - Abtastgerät mit variabler fleckgrösse

Info

Publication number: DE69534706T2
Application number: DE69534706T
Authority: DE
Inventors: Mehrdad Nikoonahad
Original assignee: KLA Tencor Corp
Current assignee: KLA Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2015-04-14
Also published as: EP0870188B8; JP3408816B2; KR100380711B1; EP0870188B1; EP0870188A4; DE69534706D1; EP0870188A1; WO1996019722A1; JP2001525919A; US5633747A

Description

FACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kontrolle von Halbleiterscheiben beziehungsweise Halbleiterwafern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Laserabtastgerät für ein Halbleiterscheibenkontrollgerät.
HINTERGRUND
Die Überwachung von Anomalien während der Herstellung von integrierten Schaltungen oder Halbleiterscheiben ist ein wichtiger Faktor zur Erhöhung von Produktionsausbeuten. Zahlreiche Anomalien, zum Beispiel Strukturdefekte und Verunreinigungen durch Partikel, können auf der Oberfläche einer Scheibe auftreten. Die Feststellung des Vorhandenseins, der Lage und des Typs einer Anomalie kann zur Bestimmung beitragen, in welchem Schritt des Prozesses die Anomalie auftrat und ob eine Scheibe ausgesondert werden sollte.
Ursprünglich wurden Anomalien manuell durch Sichtkontrolle der Scheibenoberflächen auf das Vorhandensein von Partikeln untersucht. Diese Verunreinigungen, normalerweise Staub oder mikroskopische Siliziumpartikel waren die Ursache für viele defekte Scheiben. Die manuelle Kontrolle hat sich jedoch aufgrund von Bedienungsfehlern oder der Unfähigkeit eines Bedieners, bestimmte Defekte zu erkennen, als zeitraubend und unzuverlässig erwiesen. Die ständig steigende Größe der Scheibenoberfläche zusammen mit den sich verkleinernden Abmessungen der darauf angeordneten Komponenten führte zu einem scharfen Anstieg der Anzahl der Komponenten auf der Oberfläche der Scheibe. Die Notwendigkeit für eine Automatisierung wurde offenkundig.
Um die Zeit zu verringern, die erforderlich ist, um Scheibenoberflächen zu kontrollieren, wurden viele automatische Erkennungssysteme eingeführt. Die allermeisten dieser automatischen Erkennungssysteme erkennen Defekte und Verunreinigungen auf der Grundlage der Streuung des Lichts. Siehe beispielsweise das US-Patent 4601576 von L. Galbraith, das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen ist.
Ein weiteres Kontrollsystem ist in dem US-Patent 4912487 von Porter et al. offenbart, in dem ein System eine Zielfläche mit einem Argonionen-Laserstrahl beleuchtet. Eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung wird durch ein Chirpsignal angesteuert und im Strahlengang angeordnet, um zu bewirken, daß dieser die Rasterabtastlinien überstreicht. Das Ziel wird auf einem Träger angeordnet, der für eine bidirektionale Bewegung geeignet ist. Der Strahl hat einen Einfallswinkel senkrecht zum Ziel, und der Träger bewegt sich so, daß sie entlang aneinandergrenzender zusammenhängender Streifen gleicher Breite abgelenkt wird.
Im US-Patent 4898471 von Stonestrom et al. werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Partikeln auf einer strukturierten Oberfläche offenbart, wobei ein einzelner Lichtstrahl mit einem streifenden Einfallswinkel über die Oberfläche abgelenkt wird. Die Oberfläche enthält eine Vielzahl identischer Rohchips mit Straßen zwischen ihnen. Wenn sich der Strahl parallel zu den Stegen bewegt, erkennt ein Einkanal-Lichtempfangssystem Streulicht aus einem Azimutwinkel, der Partikelsignale maximiert, während Struktursignale reduziert werden. Ein Prozessor erzeugt Schablonen aus dem detektierte Licht, das einzelnen Rohchips entspricht, und vergleicht die Schablonen dann, um die Partikel auf den Rohchips zu identifizieren.
Diese oben erwähnten Systeme weisen jeweils zwei Hauptkomponenten auf: eine Beleuchtungsoptik und eine Empfangsdetektionsoptik. Die Beleuchtungsoptik besteht im allgemeinen aus einer Lichtquelle, die einen Lichtstrahl, zum Beispiel einen Laser, erzeugt, und einer Vorrichtung zum Fokussieren und Ablenken des Strahls. Anomalien stellen sich auf dem einfallenden Oberflächenstreulicht der Scheibe dar. Die Empfangsoptik detektiert das Streulicht in bezug auf die bekannte Strahlposition. Das Streulicht wird dann in elektrische Impulse umgewandelt, die gemessen, gezählt und als breite Flecken auf einem Oszilloskop oder auf einem anderen Überwachungsgerät angezeigt werden können.
Die Empfindlichkeit der Beleuchtungsoptik hängt von der Oberfläche der beleuchteten Scheibe ab. Die Empfindlichkeit ist in diesem Zusammenhang ein Maß für das Signal von einer Anomalie im Vergleich zum Hintergrundsignal. Wenn die beleuchtete Oberfläche rauh ist, zum Beispiel eine strukturierte Oberfläche, dann wird die Empfindlichkeit des Systems reduziert, da solche Flächen Zufallsstreuung erzeugen, die es schwierig macht, daß Vorhandensein einer Anomalie zu bestimmen. Die Zufallsstreuung kann ein Hintergrundsignal erzeugen, das bis zu vier Größenordnungen größer ist als das Signal von der Anomalie. Im allgemeinen gibt es zwei Typen von Strukturen: periodische Merkmale, zum Beispiel Speicherarrays, und nichtperiodische Merkmale, zum Beispiel die Quasizufallslogik, die einen Mikroprozessor bilden.
Unter Laserbeleuchtung erzeugt das durch periodische Merkmale gestreute Licht ein periodisches Beugungsmuster. Dieses Beugungsmuster kann durch ein entsprechendes Raumfilter in einer Fourier-Transformationsebene entfernt werden, was zu einem hohen Signal/Hintergrund-Kontrast führt. Auf der Grundlage der Theorie der Fourier-Optik ist die Größe der Beugungsflecken umgekehrt proportional zur Größe des Beleuchtungsflecks. Daher gilt: Je größer der Beleuchtungsfleck ist, um so konzentrierter ist die Wirkung der Beugungsflecken, was zu einer effektiveren Raumfilterung führt, um Hintergrundsignale zu reduzieren. In Bezug auf periodische Bereiche ist erkennbar, daß die Detektionsempfindlichkeit um so größer ist, je größer der Beleuchtungsfleck ist.
Bei einer Quasizufallslogik ist die Struktur nichtperiodisch, was zu einer nichtperiodischen Intensitätsverteilung auf der Fourier-Transformationsebene führt. In dieser Situation verbessert die Raumfilterung den Signal/Hintergrund-Kontrast nicht. In einem quasizufallslogischen Bereich ist es erwünscht, eine so kleine Fleckgröße wie möglich zu verwenden, während ein erwünschter Durchsatz beibehalten wird, um eine maximale Anzahl von Strukturmerkmalen aufzulösen. Um den Signal/Hintergrund-Kontrast zu verbessern, wird ein periodischer Merkmalsvergleich angewendet, wenn angrenzende Merkmale verglichen werden. Bei vielen Vorrichtungen von Interesse sind Arraylogik und Quasizufallslogik vorhanden, was zu zwei sich widersprechenden Anforderungen für die Fleckgröße führt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abtastvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Strahlfleckgröße zu einer Vielzahl von Größen zu variieren, ohne irgendwelche Komponenten der Vorrichtung zu verändern.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeitsabtastvorrichtung bereitzustellen, die eine Strahlfleckgröße während einer Abtastung variiert, ohne irgendwelche Komponenten im System zu verändern.
EP-A-0526982 offenbart eine Abtastvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtastung nach Anspruch 1 und 16 bereit.
Die oben genannten Aufgaben können mit einem Laserabtastgerät gemäß der Erfindung erreicht werden, das die Strahlfleckgröße elektronisch zu einer Vielzahl verschiedener Fleckgrößen variiert, wobei eine Fleckgröße für Zufallslogik und eine andere Fleckgröße für periodische Merkmale bestimmt ist. Das Abtastgerät weist eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung auf, die elektronisch sowohl mit einem Chirpsignalgenerator als auch mit einem Chirpdispersionsselektor gekoppelt ist, wobei der Chirpdispersionsselektor eine Dispersionsrate des Chirpsignals entsprechend dem Vorhandensein von periodischen und nichtperiodischen Merkmalen auf der Oberfläche variiert. Ein Laserstrahl tritt durch die akustisch-optische Ablenkeinrichtung. Eine Chirpkorrekturlinse ist so positioniert, daß sie den Strahl aufnimmt, der aus der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung austritt. Der Strahl, der durch die Chirpkorrekturlinse tritt, fällt auf eine Abtastlinse, die eine Fokalebene definiert. Die Abtastlinse ist um eine Fokallänge von der Mitte der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung entfernt, wodurch eine telezentrische Abtastung auf der Oberfläche der Scheibe ermöglicht wird.
In Betrieb stimmt die Fokalebene im allgemeinen mit einer Scheibenoberfläche überein, und zwar mit dem Typ, der periodische und nichtperiodische Merkmale aufweist. Wenn der Fleck nichtperiodische Merkmale auf der Oberfläche beleuchtet, kann der Dispersionsselektor die Dispersion des Chirpsignals auf eine nominale Rate festlegen. Zum Zweck der vorliegenden Erfindung ist die nominale Dispersionsrate als die Dispersionsrate definiert, die einen beugungsbegrenzten Fleck auf der Fokalebene erzeugt, wo sich die zu kontrollierende Oberfläche befindet. Wenn der Fleck periodische Merkmale beleuchtet, kann der Dispersionsselektor die Dispersionsrate ausgehend von der nominalen Rate variieren, wobei auf der Fokalebene ein Fleck mit Abmessungen entsteht, die größer sind als die Abmessungen des beugungsbegrenzten Flecks. Die Vorrichtung kann in zwei verschiedenen Modi betrieben werden. Im ersten Modus ist die Größe des Flecks während der gesamten Kontrolle feststehend. Im zweiten Modus variiert die Größe des Flecks, während er abgelenkt wird.
Die Abtastvorrichtung kann eine bestehende Scheibenkontrolle erweitern. In einem solchen System weist die Scheibenoberfläche, die auf einem beweglichen Träger ruht, eine Lichtquelle auf, die einen Strahl erzeugt, der in einem vorbestimmten Winkel auf eine Scheibe oder dgl. gerichtet ist. Die akustisch-optische Ablenkeinrichtung ist vorgesehen, um den Strahl in einer ersten Richtung über die Oberfläche abzulenken, in einer Serie von Linien, die im allgemeinen senkrecht zum einfallenden Strahl sind, während sich der Träger in einer zweiten Richtung bewegt, die senkrecht zur ersten Richtung ist. Auf diese Weise überstreicht der Fleck die gesamte Oberfläche der Scheibe, wobei das Licht von darauf vorhandenen Anomalien zerstreut wird. Ein geeignetes Lichtempfangssystem ist derartig angeordnet, daß das Erfassen des Lichts mit optimalem Kontrast zwischen dem von den Anomalien zerstreuten Licht und dem vom Hintergrund zerstreuten Licht optimiert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung und zeigt unterschiedliche Divergenz der optischen Ausgangssignale bei verschiedenen Chirpraten.
2A ist eine Draufsicht eines beleuchteten Flecks auf einer Oberfläche mit strukturierten Merkmalen, wie er sich entlang einem Abtastweg gemäß der vorliegenden Erfindung bewegt.
2B ist eine ausführliche Ansicht eines strukturierten Merkmals des Typs mit periodischen und nichtperiodischen Merkmalen.
3 ist eine grafische Darstellung der Feldverteilung der Fleckintensität als Funktion der Position gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, die in ein Kontrollsystem einbezogen ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf 1 ist eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung (AOD) 10 mit einer Eintrittsapertur 11 und einer Austrittsapertur 12 gegenüber der Eintrittsapertur 11 mit einem Strahlenbündel 13 dargestellt, das die Strahlen 13a bis 13e darstellt, die durch diese hindurchtreten, und zwar von der Eintrittsapertur 11 zur Austrittsapertur 12. Die AOD 10 kann entweder eine einachsige oder eine zweiachsige AOD sein. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Strahlenbündel 13 kollimiert. Eine Chirpkorrekturlinse 14 ist nahe der Austrittsapertur 12 positioniert, um das Strahlenbündel aufzunehmen, das aus der AOD 10 austritt. Eine Abtastlinse 15 ist um eine Fokaldistanz von der Mitte der AOD entfernt positioniert, gemessen zwischen der Eintrittsapertur 11 und der Austrittsapertur 12, und empfängt das Strahlenbündel, das durch die Chirpkonekturlinse 14 tritt. Auf diese Weise ermöglicht die Abtastlinse 15 eine telezentrische Abtastung auf der nominalen Fokalebene 17. Die Distanz zwischen der Mitte und der Chirpkonekturlinse 14 ist nur ein Bruchteil der Fokaldistanz. Ein Chirpsignalgenerator 16 ist elektronisch mit der AOD 10 gekoppelt. Der Generator 16 steuert die AOD 10 mit linearen frequenzmodulierten HF-Signalen an: Chirpsignale.
Jedes Chirpsignal ist gekennzeichnet durch eine Dispersionsrate. Die Dispersionsrate des Chirpsignals μ ist folgendermaßen definiert: μ = B/T,wobei B und T die Chirpbandbreite beziehungsweise die Chirpzeit sind. Das Chirpsignal induziert ein Beugungsgitter mit einem variablen Rastermaß in der AOD 10, was bewirkt, daß die Strahlen im Strahlenbündel 13 mit verschiedenen Winkeln gebeugt werden. Dadurch wird das Strahlenbündel, das durch die AOD 10 tritt, dekollimiert, was bewirkt, daß das Strahlenbündel an der Austrittsapertur 12 nicht kollimiert ist, nämlich entweder divergiert, dargestellt anhand der Strahlen 13d-e, oder konvergiert (nicht dargestellt). Wir nehmen an, daß das Strahlenbündel 13 an der Eintrittsapertur 11 eine Gaußsche Form hat, dann ist das Feld in der Mitte der AOD folgendermaßen definiert:
wobei u₁(x₁) und W die Feldamplitude und die volle Breite des Strahls zwischen den l/e² Punkten der Intensitätsverteilung sind. Das Strahlenbündel an der Austrittsapertur 12 kann dann folgendermaßen charakterisiert werden:
wobei A die physische Länge der AOD 10 von der Eintrittsapertur 11 bis zur Austrittsapertur 12 ist, wo die Mittenfrequenz des Chirpsignals und v die Schallgeschwindigkeit im Kristall der AOD 10. Die Ablenkung des Strahlenbündels 13, die durch u₂(x₂) beschrieben ist, ist als der lineare Teil der Phase definiert. Der quadratische Teil der Phase ist verantwortlich für die Tatsache, daß das Chirpsignal das Strahlenbündel, das aus der AOD austritt, dekollimiert, daß also der Strahl an der Austrittsapertur 12 konvergiert oder divergiert. Die Chirpkorrekturlinse 14 ist so gewählt, daß sie die quadratische Phasenkomponente von u₂(x₂) entfernt, so daß das Strahlenbündel an der Austrittsapertur 12 rekollimiert wird, wenn die Dispersion auf eine nominale Dispersionsrate eingestellt ist. Zu diesem Zweck weist die Chirpkorrekturlinse 14 eine aspherische Oberfläche auf, und sie ist sehr nahe an der Austrittsapertur 12 angeordnet, wie oben beschrieben, um die Phasenverzerrung bei u₂(x₂) infolge der Ausbreitung zwischen ihnen zu reduzieren und eine telezentrische Abtastung auf der Abtastlinse 15 zu ermöglichen.
Wenn man außerdem 2A betrachtet, so fokussiert die Abtastlinse 15 bei der nominalen Dispersionsrate das Strahlenbündel, das durch die Chirpkonekturlinse 14 mit positiver zylindrischer Wirkung kollimiert wird, zu einem Fleck 18 mit einer kleinen numerischen Apertur, die eine nominale Fleckgröße definiert. Durch Änderung der Dispersionsrate des Chirpsignals, bezogen auf die nominale Rate, wird die Fleckgröße/Abmessung vergrößert, was als der variable Fleckgrößen-(VVS-)Effekt bezeichnet wird. Um die Dispersionsrate zu ändern, verändert der Chirpdispersionsselektor 17 entweder die Chirpablenkzeit 7 oder die Bandbreite B. Die Bestimmung, welche Variable zu ändern ist, ist systemabhängig. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Änderung der Chirpablenkzeit T bevorzugt. Die Anpassung der Chirpbandbreite B führt zu einer Erhöhung der Länge der Abtastlinie.
Entweder durch Erhöhung oder durch Reduzierung der Dispersion wird der VSS-Effekt erreicht. Bei einer gegebenen Neigung bewirkt die Erhöhung der Dispersionsrate, daß das Strahlenbündel an der Austrittsapertur 12 divergenter wird und verhindert, daß die Chirpkorrekturlinse 14 das gesamte Strahlenbündel rekollimiert. Auf diese Weise ist das Strahlenbündel, das durch die Abtastlinse 15 tritt, divergent und hat einen Fokus in einer längeren Distanz von der nominalen Fokalebene 17. Dies führt zu einer Fleckgröße, die größer ist als die nominale Fleckgröße, wie sie auf der nominalen Fokalebene 17 vorliegt. Die Reduzierung der Dispersionsrate des Chirps bewirkt, daß das Strahlenbündel an der Austrittsapertur 12 weniger divergent ist, was wiederum verhindert, daß die Chirpkorrekturlinse das gesamte Strahlenbündel rekollimiert. Auf diese Weise wird das Strahlenbündel, das in die Abtastlinse 15 eintritt, konvergiert und hat seinen Fokus mit einer nominalen Fleckgröße in einer kürzeren Distanz von der nominalen Fokalebene 17. Dies führt auch zu einer Fleckgröße, die größer ist als die nominale Fleckgröße, wie sie auf der nominalen Fokalebene vorliegt. Wenn die Neigung des Chirps geändert würde, würde der VSS-Effekt dennoch erreicht werden. Das Strahlenbündel, das aus der AOD austritt, wäre jedoch konvergent, was eine Chirpkorrekturlinse mit einer negativen zylindrischen Leistung zu ihrer Kollmierung erfordert.
Wenn eine einachsige AOD verwendet würde, würde sich durch Änderung der Dispersionsrate der Fleckdurchmesser nur in einer Richtung ändern: mit Bezug auf 1 wäre die Richtung parallel zur X-Achse. Wenn eine zweiachsige AOD verwendet würde, würde sich durch Änderung der Dispersionsrate die Fleckgröße in zwei Richtungen ändern: mit Bezug auf 1 wären diese Richtungen parallel zur X-Achse und parallel zur Y-Achse.
3 ist eine grafische Darstellung des VSS-Effekts und zeigt die Intensitätsverteilung der nominalen Fokalebene. Die Ordinate oder vertikale Achse stellt die Intensitätsstufe des Flecks dar, und die Abszisse X stellt die Position in Mikrometer dar. Wenn man annimmt, daß die Chirpkorrekturlinse 14 eine plankonvexe Linse ist, ist die Feldverteilung an der Austrittsapertur der Linse 14 folgendermaßen definiert:
wobei n der Brechungsindex ist, R der Krümmungsradius der Linse und Δ₀ die mittige Dicke der Linse. Wenn man annimmt, daß die Feldverteilung in der Fokalebene und u₃(x₃) Fourier-Transformationspaare sind, ist die nominale Fokalebenenverteilung folgendermaßen definiert:
wobei λ und F die Wellenlänge beziehungsweise die Fokaldistanz der Abtastlinse sind. Man erkennt, daß bei λ = 488 nm, v = 0,656 mm/μs, A = 15 mm, W = 8,1 mm, F = 120 mm, n = 1,52238, R = 675,67 mm und Dispersion = 0,68627 MHz/μs, die Linie 20 einen Fleck mit einer Größe unter 10 μm an den l/e² Punkten darstellt. Durch Erhöhung der Dispersion auf 0,7 MHz/μs wird die Fleckgröße auf 27 μm an den l/e² Punkten erhöht, wie durch die Linie 21 dargestellt.
Mit Bezug auf 4 ist dort ein optisches Kontrollsystem für Defekt- und Fremdkörpererkennung auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Chirpdispersionsselektor ist elektronisch mit einem programmierbaren Raumfilter 22 gekoppelt. Die Fourier-Transformationslinse 23 ist so positioniert, daß sie Licht empfängt, das von der Scheibenoberfläche 24 zerstreut wird. In diesem Fall ist die Scheibenoberfläche 24 auf der nominalen Fokalebene angeordnet, die durch die Abtastlinse 15 definiert ist. Das programmierbare Raumfilter 22 ist vor der Sammeloptik 25 positioniert, die einen Fotoelektronenvervielfacher aufweisen kann. Die Empfangsoptik 25 setzt das empfangene Licht in elektrische Signale um, die durch spezielle Elektronik weiterverarbeitet werden und schließlich in verschiedenen Formen angezeigt werden, zum Beispiel als Bild oder als Schablone. Obwohl nur ein Empfangskanal dargestellt ist, kann in Abhängigkeit von der Anwendung eine beliebige Anzahl von Empfangskanälen verwendet werden.
Wenn man außerdem 2A und 2B betrachtet, so ist die Topographie der Scheibenoberfläche 24 während des Betriebs bekannt, entweder durch Bezugnahme auf eine Abbildung der Oberfläche, die vom Hersteller geliefert wird, oder durch Abtastung der Oberfläche vor der Kontrolle. Auf diese Weise sind die strukturierten Flächen 26 der Oberfläche 24 bekannt. Die Positionen der periodischen 27b und nichtperiodischen 27c Merkmale auf jedem Rohchip 27a, die auf einer strukturierten Fläche 26 ausgebildet sind, sind im Speicher eines Prozessors gespeichert. Im allgemeinen stimmt die nominale Fokalebene mit der Scheibenoberfläche 24 überein. Die Vorrichtung hat mindestens zurei Betriebsmodi. In einem Modus legt der Dispersionsselektor die Dispersion des Chipsignals entsprechend der Erreichung einer gewünschten Fleckgröße fest. Auf diese Weise wird die Dispersionsrate des Chirpsignals im gesamten Kontrollprozeß der Scheibe festgelegt. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, nur die periodischen Merkmale zu kontrollieren, würde der Dispersionsselektor auf eine Dispersionsrate festgelegt werden, die sich von der nominalen Rate unterscheidet, wobei die Erreichung einer Fleckgröße möglich ist, die größer ist als die brechungsbegrenzte Fleckgröße, wie oben beschrieben. Dadurch ist eine Kontrolle unter Nutzung der Raumfilterung möglich. Die gesamte Oberfläche der Scheibe würde dann abgetastet werden, so daß die Fleckgröße während der Kontrolle nicht variiert. Wenn es erwünscht wäre, Anomalien in Quasizufallslogikbereichen zu erkennen, würde der Dispersionsselektor die Dispersionsrate des Chirpsignals auf die nominale Rate festlegen. Auf diese Weise könnte ein periodischer Merkmalsvergleich durchgeführt werden. Es versteht sich, daß die Auswahl der Fleckgröße keine binäre Operation ist. Vielmehr kann ein Bereich von Fleckgrößen dadurch erreicht werden, daß die Dispersionsrate variiert wird, wobei die kleinste Fleckgröße brechungsbegrenzt und die größte Fleckgröße systemabhängig ist.
In einem zureiten Betriebsmodus kann die Vorrichtung die Fleckgröße während der Abtastung der Scheibe variieren. Dabei variiert der Chirpdispersionsselektor 17 die Dispersionsrate des Chirpsignals je nach Vorhandensein der periodischen 27b oder nichtperiodischen 27c Merkmale. Wenn der Fleck nichtperiodische Merkmale auf der Oberfläche beleuchtet, legt der Dispersionsselektor die Dispersion des Chirpsignals auf eine nominale Rate fest. Dadurch entsteht ein brechungsbegrenzter Fleck in der nominalen Fokalebene, wobei eine Anomalieerkennung mit periodischem Merkmalsvergleich erreicht werden könnte. Wenn der Fleck periodische Merkmale beleuchtet, variiert der Dispersionsselektor die Dispersionsrate von der nominalen Rate, wobei in der Fokalebene ein Fleck mit einer Größe entsteht, die größer ist als die Größe des brechungsbegrenzten Flecks. Gleichzeitig mit dem Variieren der Dispersionsrate aktiviert ein Schalter, der elektronisch mit dem Chirpdisperssionsselektor 17 gekoppelt ist, das programmierbare Raumfilter 22, wenn der Fleck periodische Merkmale beleuchtet, und deaktiviert das Raumfilter, wenn der Fleck nichtperiodische Merkmale beleuchtet. Auf diese Weise erkennt das System Anomalien durch Nutzung des periodischen Merkmalvergleichs. Dadurch kann die Fleckgröße variieren, während sie von der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung abgelenkt wird, ohne mechanische Komponenten zu ändern oder neue Linsen einzuführen. Die Fleckgröße kann als Antwort auf die Anweisung eines Prozessors variieren, die die Topographie der Scheibenoberfläche 24 anzeigt, zum Beispiel ob periodische oder nichtperiodische Merkmale an verschiedenen Punkten entlang des Abtastwegs vorhanden sind.

Claims

Vorrichtung zum Abtasten einer strukturierten Waferoberfläche (24) mit bekannter Topographie des Typs, der periodische und nichtperiodische Merkmale aufweist, umfassend: eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls (13), um die Oberfläche (24) eines Wafers an einem Fleck anzustrahlen; eine Einrichtung (10, 16) zum Ablenken des Strahls, um zu bewirken, daß sich der Fleck über die Oberfläche (24) bewegt; und eine Einrichtung (17) zum Variieren der Größe des Flecks; dadurch gekennzeichnet, daß die Variiereinrichtung dafür eingerichtet ist, die Größe des Flecks zu einer ersten Größe entsprechend dem Vorhandensein periodischer Merkmale (27b) und zu einer zureiten Größe entsprechend dem Vorhandensein nichtperiodischer Merkmale (27c) zu variieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Variiereinrichtung die Abmessung des Flecks mit einer ersten Abmessung für periodische Merkmale (27b) und einer zureiten Abmessung für Quasizufallsmerkmale (27c) variiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abtasteinrichtung eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung (10) zum Durchlassen des Strahls und einen Chirp-Dispersionsgenerator (16), der ein Chirp-Signal an eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung liefert, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Generator ein linearer FM-Signalgenerator ist, der ein lineares FM-Signal für die akustisch-optische Ablenkeinrichtung erzeugt, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl über die Oberfläche abgelenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Variiereinrichtung eine Einrichtung (17) zum Ändern einer Dispersionsrate des linearen FM-Signals entsprechend der Periodizitätscharakteristik der Oberfläche aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Änderungseinrichtung einen Chirp-Dispersionsselektor (17) aufweist, der mit dem Generator elektronisch gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die akustisch-optische Ablenkeinrichtung eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung mit einer oder zurei Achsen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer Chirp-Korrekturlinse (14), die unmittelbar an der Ablenkeinrichtung positioniert ist, wobei der Strahl, der aus der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung austritt, gekennzeichnet ist durch eine Quadraturphasenkomponente, die eine Phasenkrümmung definiert, und die Chirp-Korrekturlinse eine asphärische Oberfläche aufweist, um die Phasenkrümmung in dem Strahl, der aus der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung austritt, die mit einer nominalen Dispersionsrate angesteuert wird, zu entfernen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Generator einen linearen FM-Signalgenerator aufweist, der ein lineares FM-Signal für die akustisch-optische Ablenkeinrichtung erzeugt, wobei das lineare FM-Signal gekennzeichnet ist durch eine Chirp-Zeit und eine Chirp-Bandbreite und der Chirp-Dispersionsselektor die Chirp-Zeit und die Chirp-Bandbreite ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer Chirp-Korrekturlinse, die unmittelbar an der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung positioniert ist, um einen Strahl, der aus der Ablenkeinrichtung austritt, zu kollimieren.
Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner mit einer Abtastlinse, die eine Fokalebene definiert, wobei die Abtastlinse positioniert ist, um einen Strahl, der aus der Chirp-Korrekturlinse austritt, aufzunehmen, wobei der Strahl zu einem beugungsbegrenzten Fokus in der Fokalebene gebracht wird, wenn die akustisch-optische Ablenkeinrichtung mit einem linearen FM-Signal mit einer nominalen Dispersionsrate angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Chirp-Korrekturlinse unmittelbar an der Austrittsapertur ist, in einer Entfernung, die wesentlich kleiner ist als die Fokaldistanz der Abtastlinse.
Optisches Abtastsystem zur Defekt- und Fremdkörperdetektion auf einer Oberfläche, wobei das System die Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst, wobei das System eine Einrichtung zum Detektieren von Licht umfasst, das von der Oberfläche zerstreut wird und das ein Signal erzeugt, das das darauf auftreffende Licht darstellt.
Optisches Abtastsystem nach Anspruch 13, wobei die Detektionseinrichtung dafür eingerichtet ist, bei Verwendung angrenzend an die Oberfläche positioniert zu werden, um Streulicht von dem Fleck zu detektieren.
Optisches Abtastsystem nach Anspruch 14, wobei die Detektionseinrichtung ein programmierbares Raumfilter aufweist und ferner eine Einrichtung zum Aktivieren des Raumfilters entsprechend periodischen Merkmalen der von dem Fleck erhellten Oberfläche aufweist.
Verfahren zum Abtasten einer strukturierten Waferoberfläche (24) mit bekannter Topographie des Typs, der periodische und nichtperiodische Merkmale aufweist, umfassend: Bereitstellen eines Lichtstrahls (13), um die Oberfläche (24) an einem Fleck anzustrahlen, Ablenken eines Strahls, um zu bewirken, daß sich der Fleck über die Oberfläche (24) bewegt und Variieren der Größe des Flecks, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Flecks zu einer ersten Größe entsprechend dem Vorhandensein periodischer Merkmale (27b) und zu einer zureiten Größe entsprechend dem Vorhandensein nichtperiodischer Merkmale (27c) variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Variierschritt die Abmessung des Flecks elektronisch variiert.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Variierschritt aufweist: Variieren einer Dispersionszeit oder einer Dispersionsbandbreite.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Abtastschritt aufweist: Liefern eines Chirp-Signals an eine akustisch-optische Ablenkeinrichtung, um den Fleck über die Oberfläche abzulenken.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Variierschritt eine Dispersionsrate des Chirp-Signals verändert.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Veränderungsschritt die Dispersionsrate von einer nominalen Rate entsprechend den periodischen Fleckerhellungssmerkmalen verändert, um die Größe des Flecks zu vergrößern, und die Dispersion auf der nominalen Rate entsprechend den nichtperiodischen Fleckerhellungsmerkmalen feststehend ist, um eine nominale Fleckgröße beizubehalten.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Strahl, der aus der akustisch-optischen Ablenkeinrichtung austritt, eine Quadraturphasenkomponente aufweist, wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Entfernen der Quadraturkomponente des Strahls, der aus der Ablenkeinrichtung austritt.