CN110554005A - 数字全息显微镜及使用其的检查方法和半导体制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够在高分辨率下精确检查检查对象的同时执行高速检查的低成本数字全息显微镜(DHM)，一种利用DHM的检查方法和一种利用DHM制造半导体装置的方法。DHM包括：光源，其被构造为产生和输出光；分束器，其被构造为使得光入射到检查对象并且输出来自检查对象的反射光；以及检测器，其被构造为检测反射光，其中，当反射光包括干涉光时检测器产生干涉光的全息图，并且其中在从光源至检测器的路径上无透镜。

Description

数字全息显微镜及使用其的检查方法和半导体制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年6月4日在韩国知识产权局提交的韩国专 利申请No.10-2018-0064484的权益，该申请的公开以引用方式全文 并入本文中。
技术领域
本发明构思涉及一种检查设备和检查方法，并且更具体地说， 涉及一种用于精确地检查待检查的对象上有无缺陷的检查设备和检 查方法。
背景技术
电子显微镜、椭偏仪等已用于检查例如晶圆的待检查对象上有 无缺陷。其中，电子显微镜是一种利用电子束和电子透镜形成对象的 放大图像的设备。电子显微镜可克服传统光学显微镜的分辨率限制， 可以进行显微镜观察，因此被广泛用于晶圆检查。椭偏仪可通过分析 从样品(例如，晶圆表面)反射的反射光的偏振变化来计算关于样品 的信息。例如，当光从样品反射时，反射光的偏振状态根据样品材料 的光学性质和样品层的厚度而改变。椭偏仪可通过测量这种偏振变化 来得出关于样品的物理信息。
发明内容
本发明构思提供了一种能够在高分辨率下精确检查对象的同时 执行高速检查的低成本数字全息显微镜(DHM)，一种利用DHM的检 查方法和一种利用DHM制造半导体装置的方法。
根据本发明构思的一方面，提供了一种数字全息显微镜(DHM)， 该DHM包括：光源，其被构造为产生和输出光；分束器，其被构造为 使得光入射到检查对象并且输出来自检查对象的反射光；以及检测器， 其被构造为检测反射光，其中当反射光包括干涉光时检测器产生全息 图，并且其中DHM具有从光源至检测器的无透镜路径。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种数字全息显微镜(DHM)， 该DHM包括：光源，其被构造为产生和输出光；检测器，其被构造为 当光垂直地入射到检查对象的上表面或者以设置的倾角入射时，检测 产生的反射光；以及分析和确定单元，其被构造为分析反射光，以确 定在检查对象中是否有缺陷，其中当反射光包括干涉光时检测器产生 全息图并且分析和确定单元分析全息图，并且其中DHM具有从光源至 检测器的无透镜路径。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种利用包括光源和检测 器的数字全息显微镜(DHM)的检查方法，该检查方法包括：产生光 和使光入射到检查对象；检测来自检查对象的反射光；分析反射光， 以确定在检查对象中是否有缺陷；并且当反射光包括干涉光时，产生 全息图和分析全息图，其中，DHM具有从光源至检测器的无透镜路径。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种利用包括光源和检测 器的数字全息显微镜(DHM)制造半导体装置的方法，该方法包括： 产生光和使光入射到检查对象；检测来自检查对象的反射光；分析反 射光，以确定在检查对象中是否有缺陷；当反射光包括干涉光时，产 生全息图和分析全息图；以及当在检查对象中无缺陷时，对检查对象 执行半导体处理，其中，DHM具有从光源至检测器的无透镜路径。
附图说明
将从以下结合附图的详细说明中更清楚地理解本发明构思的实 施例，其中：
图1A是根据本发明构思的实施例的数字全息显微镜(DHM)的 框图，并且图1B是图1A的DHM的概念图；
图2A是根据本发明构思的实施例的DHM的框图，并且图2B至 图2D是图2A的DHM的概念图；
图3A和图3B是根据本发明构思的实施例的DHM的概念图；
图4至图8是根据本发明构思的实施例的DHM的概念图；
图9A是根据本发明构思的实施例的DHM的框图，并且图9B是 图9A的DHM的概念图；
图10至图13是根据本发明构思的实施例的DHM的概念图；
图14是根据本发明构思的实施例的利用DHM的检查方法的流程 图；
图15A至图15D是更详细地示出在图14的检查方法中使光入射 到检查对象的操作的各个实施例的流程图；以及
图16是根据本发明构思的实施例的通过利用DHM制造半导体装 置的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明构思的实施例。相同的附 图标记指代附图中的相同元件，并且将省略对其的重复描述。
图1A是根据本发明构思的实施例的数字全息显微镜(DHM)100 的框图，并且图1B是根据本发明构思的实施例的DHM 100的概念图。
参照图1A和图1B，根据本发明构思的实施例的DHM 100可包括 光源110、分束器120、检测器130、重构单元140和分析和确定单 元150。
光源110可为产生和输出相干光的相干光源。相干光可指导致 诸如相长干涉或相消干涉的干涉的光。相长干涉表示当两个或更多个 光彼此重叠时这两个或更多个光强烈合并在一起，并且相消干涉表示 当两个或更多个光彼此重叠时这两个或更多个光弱合并在一起。例如， 光源110可为诸如钠灯、汞灯等的非连续谱光源，并且可为单色点源。 在根据实施例的DHM 100中，光源110可为例如产生和输出激光的激 光器。激光是在空间和时间上具有高相干性的单色光，并且激光器的 示例包括诸如He-Ne激光器和CO2激光器的气体激光器、诸如红宝石 激光器和YAG激光器的固体激光器和诸如GaAs激光器和InP激光器 的半导体激光激光器。
分束器120可使来自于光源110的光入射到待检查对象200(下 文中，称作检查对象200)上，并且可朝检测器130输出从检查对象 200反射的反射光。检查对象200可位于台板160上。例如，检查对 象200可为包括多个半导体装置的晶圆。然而，检查对象200不限于晶圆。例如，检查对象200可为显示玻璃衬底。分束器120可透射或 反射从光源110入射的光，并且使光入射到检查对象200，并且可反 射或透射来自检查对象200的反射光，并且朝着检测器130输出该反 射光。
入射穿过分束器120的光可被检查对象200反射。当在检查对 象200中有缺陷De时，光可在检查对象200的有缺陷De的部分由于 缺陷De衍射和反射。在检查对象200的无缺陷De的部分中，光可按 原样反射而不衍射。在图1B中，通过虚线箭头指示在有缺陷De的部分衍射和反射的光，通过实线箭头指示反射而不衍射的光。下文中， 由于缺陷De衍射和反射的光被称作第一反射光R1，并且反射而不衍 射的光被称作第二反射光R2。
入射到有缺陷De的部分的光可被缺陷De衍射，并且该衍射光 可被检查对象200反射。另外，从检查对象200反射的光也可被缺陷 De衍射。因此，衍射可包括入射光通过缺陷De的衍射和反射光通过 缺陷De的衍射二者。缺陷De可为检查对象200上的微粒、形成在检查对象200上的划痕等。然而，缺陷De不限于微粒或划痕。通常， 缺陷De不表示所有的微粒或划痕而是尺寸超过容许范围的微粒或划 痕，并且相同的概念可用于下面。缺陷De可在用于检查对象的后续 处理中导致检查对象200中的缺陷。例如，当检查对象200是晶圆时， 在后面用于晶圆的半导体处理中，缺陷De可导致晶圆中的半导体装 置中的缺陷。因此，可通过经检查来预先检测检查对象200中的缺陷 De、然后去除缺陷De或丢掉检查对象200自身，来防止检查对象200 中的缺陷或省略不必要的用于检查对象的处理。
第一反射光R1和第二反射光R2可在分束器120中彼此重叠以 导致干涉。通过干涉导致的光(即，干涉光)可从分束器120入射到 检测器130。当检查对象200中无缺陷De时，可不存在第一反射光 R1并且可仅存在第二反射光R2。因此，可仅第二反射光R2通过分束 器120入射到检测器130，并且可不发生干涉。
检测器130可针对从分束器120入射的干涉光产生全息图。例 如，全息图可包括干涉光的强度和干涉光上的相位信息。例如，可通 过电荷耦合器件(CCD)相机或CMOS图像传感器(CIS)相机实现检 测器130。当因为检查对象200中无缺陷De而仅第二反射光R2入射到检测器130时，检测器130可不产生全息图。
通常，全息图可表示像实际物体那样立体地观察的三维图像的 照片。可利用全息术的原理作出全息图。全息术的一般原理如下。从 激光器发射的光分为两束，一束光直接辐射于屏幕上，另一束光从待 观察的对象反射，并且反射光辐射于屏幕上。在这种情况下，直接辐 射于屏幕上的光被称作参考光束，并且从对象反射的光被称作对象光 束。由于对象光束是从对象表面反射的光，因此对象光束的相位根据 对象表面上的各个位置而变化。因此，参考光束和对象光束可彼此干 涉，并且干涉条纹可形成在屏幕上。存储这种干涉条纹的膜被称作全 息图。典型照片仅存储光强度，但是全息图可存储光的强度和相位信 息。
重构单元140可数字化地重构来自于检测器130的全息图，以 产生检查对象200的图像。在图1B中，在检测器130的右侧显示通 过检测器130产生的全息图Hg(λ)，并且在全息图Hg的右侧显示基 于全息图Hg(λ)通过重构单元140产生的检查对象200的图像Im。 干涉条纹中的光的强度和相位可根据用于产生全息图的光的波长λ 而改变，因此干涉条纹的形状也可改变。因此，通常，可在全息图中 一起描述在全息图中使用的光的波长λ。
可通过重构程序自动执行通过重构单元140产生检查对象200 的图像Im的操作。例如，当来自检测器130的关于全息图的信息输 入至重构单元140时，可通过重构单元140中的重构程序自动产生检 查对象200的图像Im。可通过用于执行重构程序的通用个人计算机 (PC)、工作站、超级计算机等来实现重构单元140。
当检测器130不产生全息图时，例如，当检查对象200中无缺 陷De，因此不产生干涉光，并且仅第二反射光R2入射到检测器130， 因此检测器130不产生全息图时，重构单元140可不产生检查对象 200的图像。根据本发明构思的实施例，重构单元140可产生检测器130的第二反射光R2的图像，作为检查对象200的图像。
分析和确定单元150分析检测器130的反射光和/或全息图或者 重构单元140的图像，以确定检查对象200中是否有缺陷。也就是说， 当检查对象200中有缺陷De时，分析和确定单元150可确定检查对 象200异常。当在检查对象200中无缺陷时，分析和确定单元150可确定检查对象200正常。可通过用于执行分析和确定程序的例如通 用PC、工作站、超级计算机等实现分析和确定单元150。根据本发明 构思的实施例，分析和确定单元150可与重构单元140一起被包括在 一个计算机装置中。根据本发明构思的实施例，检测器130也可与重构单元140和/或分析和确定单元150一起被包括在计算机装置中。
根据本发明构思的实施例，DHM可不包括重构单元140。在这种 情况下，分析和确定单元150可分析检测器130的全息图，以确定在 检查对象200中是否有缺陷。另外，分析和确定单元150可分析检测 器130的反射光，以确定在检查对象200中是否有缺陷。如上所述，当在检查对象200中无缺陷时，检测器130可不产生全息图。因此， 重构单元140可不产生检查对象200的图像，或者可产生检测器130 的反射光的图像，作为检查对象200的图像。当重构单元140不产生 检查对象200的图像时，分析和确定单元150可分析检测器130的反 射光的图像，以确定检查对象200中是否有缺陷。
在根据实施例的DHM 100中，在光源110与检测器130之间的 光的路径上可没有透镜。例如，根据本发明构思的实施例的DHM 100 可为无透镜DHM。因此，根据本发明构思的实施例的DHM 100可解决 现有DHM中发生的全部问题，并且还可高速地检查检查对象200。
更具体地说，在现有DHM中，基于产生一般全息图的方法执行 检查。也就是说，现有DHM将从光源输出的光分为两条路径上的两束 光，对应于对象光束的光在穿过检查对象或者被从检查对象反射之后 被引导至相机，并且对应于参考光束的光通过另一路径被引导至相机。 因此，现有DHM通过检测两束光(也就是说，对应于对象光束的光和 对应于参考光束的光)之间的干涉现象来检查检查对象，并且重构来 自于干涉现象的图像。现有DHM可由于其光学系统构造而具有一些问 题。例如，为了精确干涉每条路径上的光必须形成精确对齐，但是由 于现有DHM的机械构造导致光的精确对齐不易。另外，由于使用了透 镜系统，因此透镜系统的分辨率与其视场(FOV)之间存在权衡关系。 也就是说，当分辨率增加时，FOV变窄，并且检查速度降低。当分辨 率减小时，FOV变宽，但是检查精度降低。此外，根据包括透镜的光 学系统的使用，图像重构精度可由于每个部分的多重反射而降低。具 体地说，在使用高分辨率光学系统的DHM的情况下，FOV太小以致于 检查时间变得很长。因此，利用高分辨率光学系统的DHM可不用于需 要高速全面检查的检查对象。
另一方面，在根据实施例的DHM 100中，对应于对象光束的第 一反射光R1的路径和对应于参考光束的第二反射光R2的路径可基本 相同。因此，除分束器120之外的分离的光学系统可不必要。因此， 可解决现有DHM中的对齐光的问题、根据透镜系统的分辨率与FOV 之间的权衡问题、和光学系统的每个部分的反射问题。另外，由于根 据本发明构思的实施例的DHM 100不具有透镜，因此FOV很宽，因此 可高速检查检查对象200。
图2A是根据本发明构思的实施例的DHM 100a的框图，并且图 2B至图2D是根据本发明构思的实施例的DHM 100a的概念图。将简 单描述或省略已经参照图1A和图1B提供的描述。
参照图2A至图2D，根据本发明构思的实施例的DHM 100a可与 图1A的DHM 100不同，这是因为光源110a是多波长光源并且光源 110a与分束器120之间有分光计115。
在根据本发明构思的实施例的DHM 100a中，光源110a可为产 生和输出多波长光的多波长光源。例如，光源110a可产生和输出可 见光和/或紫外光波段中的光。通过光源110a产生的多波长光的波段 不限于以上范围。
分光计115可通过波长来分离来自光源110a的多波长光。例如， 可通过棱镜或通过衍射光栅来实现分光计115。图2B示出了通过棱 镜实现的分光计115。狭缝板117位于棱镜前方，并且可通过形成在 狭缝板117中的狭缝或针孔输出具有期望的波长的光。另外，通过移 动狭缝板117，可输出具有多个波长的光。
根据光的波长，位于检查对象200的有缺陷De的部分的衍射和 反射光(即，第一反射光R1)的形状可改变。图2C示出了第一反射 光R1的形状根据彼此不同的第一波长λ1、第二波长λ2和第三波 长λ3而变化的示例。另外，随着第一反射光R1的形状根据光的波 长而变化，全息图中的强度和相位信息和全息图的形状可变化。图 2D示出了产生的全息图的形状根据第一波长λ1、第二波长λ2和第 三波长λ3而变化的示例。
在根据本发明构思的实施例的DHM 100a中，重构单元140可数 字化地重构对应于多个波长的各自的全息图，以产生多个检查对象 200的图像。另外，重构单元140可数字化地重构对应于多个波长的 各自的全息图，以产生一个检查对象200的合成图像。重构单元140 可将多个全息图组合，并且基于组合的全息图产生合成图像。例如， 重构单元140可通过平均多个全息图的信息来将多个全息图组合，或 者可通过根据波长对全息图信息进行加权来将多个全息图组合。
在根据本发明构思的实施例的DHM 100a中，通过利用作为多波 长光源的光源110a和分光计115产生多个全息图，并且重构单元140 基于多个全息图产生检查对象200的合成图像，并且因此，可极大地 提高检查对象200的图像的分辨率。换句话说，对应于每个波长的全 息图和对应于该全息图的检查对象200的图像可由于无透镜而具有 稍低的分辨率。另一方面，尽管无透镜，多个全息图的组合和与其对 应的检查对象200的合成图像可具有高分辨率。
图3A和图3B是根据本发明构思的实施例的DHM 100b的概念图。 将简单描述或省略已参照图1A至图2D提供的描述。
参照图3A和图3B，根据本发明构思的实施例的DHM 100b可与 图1A的DHM 100不同，其不同之处在于，检查对象200通过台板160 的移动而在一个方向上移动。具体地说，在根据本发明构思的实施例 的DHM 100b中，台板160可在黑箭头M1指示的第一方向(即，x方向)上移动，因此，检查对象200可在第一方向(即，x方向)上移 动。第一方向(即，x方向)可为平行于检查对象200的上表面的方 向。在根据本发明构思的实施例的DHM 100b中，由于检查对象200 的移动，检测器130可产生多个全息图，并且重构单元140可基于所 述多个全息图产生检查对象200的合成图像。因此，与图2A的DHM 100a相似，根据本发明构思的实施例的DHM 100b可提高检查对象200 的图像的分辨率。
例如，当检查对象200在第一位置P0时，可通过来自光源110 的光产生第一全息图。然后，检查对象200可通过台板160在第一方 向(即，x方向)上的移动而移动至第二位置P1，并且可通过来自光 源110的光产生第二全息图。
可利用形成二维图像的原理如下描述根据检查对象200的移动 形成另一全息图的原理。如图3B所示，检测器130可包括形成对应 于缺陷De的图像的像素132和覆盖像素132的盖玻璃134。形成对 应于缺陷De的图像的像素132的位置可通过检查对象200的移动而 改变。换句话说，检查对象200的移动可对应于检测器130在第二方 向(即，y方向)上的移动，并且第二方向(即，y方向)可为平行 于检测器130的像素表面的方向。
例如，当检查对象200在第一位置P0时，对应于缺陷De的图 像可形成在两个像素132上，而当检查对象200在第二位置P1时， 对应于缺陷De的图像可形成在一个像素132上。因此，就第一位置 P0而言，针对缺陷De的光的强度信息可通过两个像素132存储，并 且就第二位置P1而言，针对缺陷De的光的强度信息可通过一个像素 132存储。通常，通过两个像素132存储的光的强度信息可比通过一 个像素132存储的光的强度信息更准确。然而，可由于像素边界处的 噪声而存在相反的情况。与缺陷De的二维图像相似，全息图(即， 缺陷De的三维图像)中的光的强度和相位信息也可根据检查对象200 的位置而改变。
图4至图8是根据本发明构思的实施例的DHM 100c至100g的 概念图。将简单描述或省略已参照图1A至图3B提供的描述。
参照图4，DHM 100c可在原理上与图3A的DHM 100b相似。具 体地说，在图3A的DHM100b中，检查对象200通过台板160的移动 而移动。然而，在根据本发明构思的实施例的DHM100c中，检测器 130可在如黑箭头M2指示的第二方向(即，y方向)上移动。第二方 向(即，y方向)可为平行于检测器130中的像素的表面的方向。
另外，在DHM 100c中，检测器130基于检测器130的移动而产 生多个全息图，因此，重构单元140产生检查对象200的合成图像， 因此，检查对象200的图像的分辨率可提高。
参照图5，DHM 100d可为通过将图2A的DHM 100a与图3A的DHM 100b或图4的DHM100c组合获得的形式。具体地说，DHM 100d包括 作为多波长光源的光源110a和分光计115。在DHM 100d中，检查对 象200可通过台板160在第一方向(即，x方向)上移动，或者检测 器130可在第二方向(即，y方向)上移动。
在DHM 100d中，可形成根据波长的多个第一全息图，并且可通 过检查对象200的运动或者检测器130的运动形成多个第二全息图。 重构单元140可基于所述多个第一全息图和所述多个第二全息图产 生检查对象200的合成图像。因此，DHM 100d可以进一步提高检查 对象200的图像的分辨率。
参照图6A和图6B，DHM 100e可与图3A的DHM 100b或者图4 的DHM 100c不同，不同之处在于，DHM 100e使得来自光源110的光 以不同角度入射到检查对象200。然而，DHM100e在效果方面可与图 3A的DHM 100b或图4的DHM 100c基本相同。
在图1A至图5的DHM 100和100a至100d中，来自光源110和 110a的光可垂直地入射到检查对象200的上表面。另一方面，在DHM 100e中，来自光源110的光可在第一角范围Rθ1内改变角度的同时入 射到检查对象200的上表面。例如，第一角范围Rθ1的最大角相对于 检查对象200的上表面的法线可具有第一角θ1。第一角θ1可为1° 或更小。然而，第一角θ1不限于此。
随着来自光源110的光以不同角度入射到检查对象200的上表 面，检测器130可产生对应于入射角的多个全息图。随着来自光源110的光以不同入射角入射到检查对象200的上表面产生不同的全息 图的原理可与在图3A的DHM 100b的说明中描述的相似。
具体地说，当入射到检查对象200的上表面的光的入射角改变 时，来自检查对象200的反射光入射到检测器130的角度可改变。例 如，如图6B所示，当针对位于同一位置的缺陷De的反射光入射到检 测器130时，形成缺陷De的图像的像素132的位置可根据反射光的 入射角而改变。因此，改变光入射到检查对象200的上表面的入射角 的情况与图3A的DHM 100b中的检查对象200移动的情况或者图4 的DHM 100c中的检测器130移动的情况具有基本相同的效果。
图6B以夸张的方式示出了检测器130的结构。通常，检测器130 中的像素的大小细小，为约1μm，但是盖玻璃134的厚度可非常大， 为几百μm。因此，即使光的入射角轻微改变，形成缺陷De的图像的 像素132的位置也可极大地改变。考虑到这一点，如上所述，可非常精细地设置光入射到检查对象200的上表面的第一角范围Rθ1。
在DHM 100e中，检测器130可通过改变光入射到检查对象200 的上表面的入射角来产生多个全息图，并且重构单元140可基于所述 多个全息图产生检查对象200的合成图像。因此，DHM 100e可提高 检查对象200的图像的分辨率。
参照图7，DHM 100f可在原理上与图6A的DHM 100e相似。具 体地说，在图6A的DHM100e中，改变光源110的光入射到检查对象 200的角度。然而，在DHM 100f中，检测器130可在第二角范围Rθ2内旋转，使得反射光入射到检测器130的像素表面的角度改变。例如， 第二角范围Rθ2的最大角相对于检测器130在旋转之前的像素表面可 具有第二角θ2。第二角θ2也可为1°那么小或更小。然而，第二 角θ2不限于此。第二角范围Rθ2可对应于反射光的入射角相对于像 素表面的法线的改变范围。
DHM 100f可与图6A的DHM 100e具有相同效果，这是因为DHM 100f中的检测器130在第二角范围Rθ2内旋转，并且反射光入射到检 测器130的像素表面的角度改变。因此，DHM100f通过经检测器130 的旋转产生多个全息图并且产生检查对象200的合成图像也可提高检查对象200的图像的分辨率。
参照图8，DHM 100g可为通过将图2A的DHM 100a与图6A的DHM 100e或者图7的DHM100f组合获得的形式。具体地说，DHM 100g 包括作为多波长光源的光源110a和分光计115。在DHM 100g中，来 自分光计115的光可入射到检查对象200的上表面，同时来自分光计 115的光的入射角在第一角范围Rθ1内改变，或者反射光可入射到检 测器130，同时检测器130在第二角范围Rθ2内旋转。
在DHM 100g中，可形成根据波长的多个第一全息图，并且随着 来自分光计115的光的入射角在第一角范围Rθ1内改变或者检测器 130在第二角范围Rθ2内旋转，可形成多个第三全息图。重构单元140 可基于所述多个第一全息图和所述多个第三全息图产生检查对象 200的合成图像。因此，DHM 100g可进一步提高检查对象200的图像 的分辨率。
图9A是根据本发明构思的实施例的DHM 100h的框图，并且图 9B是根据本发明构思的实施例的DHM 100h的概念图。将简单描述或 省略已参照图1A和图1B提供的描述。
参照图9A和9B，根据本发明构思的实施例的DHM 100h可在结 构上与图1A至图8的DHM 100和100a至100g不同。具体地说，根 据本发明构思的实施例的DHM 100h可仅包括光源110、检测器130、 重构单元140和分析和确定单元150，并且可不包括分束器。
在DHM 100h中，来自光源110的光可倾斜地入射到检查对象200， 如图9B所示，以将来自检查对象200的反射光与从光源110入射到 检查对象200的光分离，因为无分束器。因此，来自光源110的光可 相对于检查对象200的上表面的法线以第一入射角θi入射，并且来 自检查对象200的反射光可相对于法线以第一反射角θr反射。根据 斯涅尔定律，第一反射角θr可与第一入射角θi相同。
可将检测器130布置在可检测到反射光的位置。例如，检测器 130可布置为使得反射光垂直地入射到检测器130的像素表面。因此， 检测器130的像素表面可相对于第二方向(即，y方向)具有一定的 角度。当存在分束器时，可通过控制分束器来调整反射光的方向，因 此，检测器130的布置角度的自由度可增加，并且布置检测器130 可不管检查对象200或台板160的结构或大小。另一方面，在无分束 器的情况下，当确定从光源110入射到检查对象200的光的入射角时， 因为在一定程度上确定检测器130的布置角度，所以检测器130的布 置角度的自由度可减小，并且可根据检查对象200或台板160的结构 或大小限制检测器130的位置。例如，随着将检测器130放置为更靠 近检查对象200时，可检测具有更高强度的反射光。然而，将检测器 130靠近检查对象200放置可根据检查对象200和台板160的结构和大小而存在限制。
根据本发明构思的实施例的DHM 100h形成全息图的原理与图1A 的DHM 100形成全息图的原理没有太大不同。例如，从光源110入射 到有缺陷De的部分的光可衍射和反射，并且可作为第一反射光R1 入射到检测器130。从光源110入射到无缺陷De的部分的光可反射 而不衍射，并且可作为第二反射光R2入射到检测器130。第一反射 光R1和第二反射光R2可在检测器130中彼此重叠，以导致干涉。通 过干涉导致的光(即，干涉光)可在检测器130的像素中产生全息图。 当检查对象200无缺陷De时，可不存在第一反射光R1，并且可仅存在第二反射光R2。因此，可仅将第二反射光R2入射到检测器130， 并且可不发生干涉。
由于无分束器，因此根据本发明构思的实施例的DHM 100h可对 应于无光学元件DHM。因此，根据本发明构思的实施例的DHM 100h 可以以简单的结构低成本实现，同时与根据上述实施例的较少透镜 DHM具有基本相同的效果。
图10至图13是根据本发明构思的实施例的DHM 100i至100l 的概念图。将简单描述或省略已参照图1至图9B提供的描述。
参照图10，DHM 100i可与图2A的DHM 100a不同，不同之处在 于，DHM 100i不具有分束器。另外，DHM 100i可与图9A的DHM 100h 不同，不同之处在于，来自DHM 100i的分光计115的光倾斜地入射 到检查对象200。具体地说，DHM 100i包括作为多波长光源的光源110a和分光计115，并且来自分光计115的光可直接以第一入射角 θi入射到检查对象200，而不穿过分束器。
在DHM 100i中，检测器130可如图2A中的DHM 100a所示根据 波长形成多个全息图，并且重构单元140可基于所述多个全息图产生 检查对象200的合成图像。因此，DHM100i可提高检查对象200的 图像的分辨率。
参照图11，DHM 100j可为通过将图9A的DHM 100h与图3A的 DHM 100b或图4的DHM100c组合获得的形式。具体地说，在DHM 100j 中，来自光源110的光可以第一入射角θi直接入射到检查对象200， 而不使用分束器，检查对象200可通过台板160在第一方向(即，x 方向)上移动，或者检测器130可在第二方向(即，y方向)上移动。
在DHM 100j中，检测器130可通过检查对象200的移动或者检 测器130的移动形成多个全息图。重构单元140可基于所述多个全息 图产生检查对象200的合成图像。因此，DHM100j可提高检查对象 200的图像的分辨率。
参照图12，DHM 100k可为通过将图9A的DHM 100h与图6A的 DHM 100e或者图7的DHM 100f组合获得的形式。具体地说，在DHM 100k 中，来自光源110的光可以第一入射角θi直接入射到检查对象200， 而不使用分束器，来自光源110的光可在第三角范围Rθ3内改变的同 时倾斜地入射到检查对象200的上表面，或者反射光可在检测器130 在第四角范围Rθ4内旋转的同时入射到检测器130。第三角范围Rθ3可基于第一入射角θi，第三角范围Rθ3的最大角可具有第三角θ3 并且可小于或等于1°。第四角范围Rθ4可基于检测器130在旋转之 前的像素表面，并且第四角范围Rθ4的最大角可具有第四角θ4并且 可小于或等于1°。
在DHM 100k中，随着来自光源110的光基于第一入射角θi在 第三角范围Rθ3中改变或者检测器130在第四角范围Rθ4中旋转， 检测器130可形成多个全息图。重构单元140可基于所述多个全息图 产生检查对象200的合成图像。因此，DHM 100k可提高检查对象200 的图像的分辨率。
虽然未在图中示出，但是也可实现将图10的DHM 100i和图11 的DHM 100j彼此组合的DHM。在这种DHM中，可将多波长光源用作 光源，还可包括分光计，并且检查对象可通过台板移动，或者检测器 可移动。另外，可实现将图10的DHM 100i和图12的DHM 100k彼此 组合的DHM。在这种DHM中，可将多波长光源用作光源，还可包括分 光计，并且来自光源的光可在第三角范围Rθ3内改变的同时倾斜地入 射到检查对象，或者反射光可在检测器在第四角范围Rθ4内旋转的同 时入射到检测器。
在将图10的DHM 100i和图11的DHM 100j彼此组合的DHM中， 可根据波长形成多个第一全息图，并且可由于检查对象的移动或检测 器的移动而形成多个第二全息图。在将图10的DHM 100i和图12的 DHM 100k的DHM中，随着来自光源的光在第三角范围Rθ3内改变或者检测器在第四角范围Rθ4内旋转，可形成对应于波长的多个第一全息 图并且可形成多个第三全息图。因此，重构单元可基于所述多个第一 全息图和所述多个第二全息图或者所述多个第一全息图和所述多个 第三全息图产生检查对象的合成图像，从而提高检查对象的图像的分 辨率。
参照图13，DHM 100l可与图1A的DHM 100基本相同。然而， DHM 100l可不检测检查对象200中的缺陷，而是测量形成在检查对 象200上的图案Pt的结构。另外，DHM 100l可通过分析测得的图案 Pt的结构是否与所需结构匹配来确定检查对象200是否有缺陷。
测量图案Pt的结构的原理可与查找缺陷的原理基本相同。例如， 检测器130可基于在检查对象200的形成图案的部分处衍射和反射的 光与在检查对象200的未形成图案的部分处反射的光之间的干涉产 生全息图，并且重构单元(见图1A中的重构单元140)可数字化地 重构全息图，以产生检查对象200的图像，例如，检查对象200的图 案的图像。然后，分析和确定单元(见图1A中的分析和确定单元150) 可将图案的结构的图像与参考图案结构进行比较，从而确定检查对象 200有无缺陷。
虽然未在图中示出，但是图3A至图12所示的具有各种结构的 DHM 100a至100k也可用于测量形成在检查对象200上的图案Pt的 结构。
图14是根据本发明构思的实施例的利用DHM的检查方法的流程 图。将参照图1A至图13描述检查方法，并且将简单描述或省略已参 照图1A至图13提供的描述。
参照图14，首先，光通过光源110产生，并且入射到检查对象 200(操作S110)。通过光源110产生的光可为单色光或者多波长光。 将参照图15A至图15D更详细地描述涉及光入射到检查对象200的各 个实施例。
接着，检测器130检测从检查对象200反射的反射光(操作S130)。 反射光可包括衍射和反射光(也就是说，第一反射光R1)、和反射 而不衍射的光(也就是说，第二反射光R2)。反射光可仅包括第二 反射光R2。
确定反射光是否包括干涉光(操作S140)。也就是说，确定反 射光是通过第一反射光R1和第二反射光R2之间的重叠导致的干涉光 还是第二反射光R2。随着第一反射光R1和第二反射光R2在分束器 120或检测器130中彼此重叠，可形成干涉光。
如果确定反射光包括干涉光(操作S140中的是)，则检测器130 基于干涉光产生全息图(操作S150)。根据本发明构思的实施例， 检测器130可针对每个波长、针对检查对象200的每个位置、针对检 测器130的每个位置、针对光入射到检查对象200的每个角度、或者针对反射光入射到检测器130的每个角度产生多个全息图。
重构单元140基于通过检测器130产生的全息图产生检查对象 200的图像(操作S170)。当检测器130产生多个全息图时，重构单 元140可基于所述多个全息图产生检查对象200的合成图像。
分析和确定单元150分析反射光、全息图或图像，以确定检查 对象200中是否有缺陷(操作S190)。更具体地说，当检测器130 产生全息图时，重构单元140可基于全息图产生检查对象200的图像。 因此，分析和确定单元150可分析来自重构单元140的图像并且确定在检查对象200中是否有缺陷。
根据本发明构思的实施例，可省略重构单元140，并且可省略产 生检查对象的图像的操作S170。在这种情况下，分析和确定单元150 可分析通过检测器130产生的全息图并且确定在检查对象200中是否 有缺陷。
如果确定反射光不包括干涉光(操作S140中的否)，则分析和 确定单元150分析入射到检测器130的反射光，并且确定检查对象 200中有无缺陷(操作S190)。例如，当在检查对象200中无缺陷并 且仅有第二反射光R2时，可不产生干涉光。因此，反射光可不包括 干涉光，并且检测器130可不产生全息图。按照这种方式，当检测器 130可不产生全息图时，分析和确定单元150可直接分析入射到检测 器130的反射光以确定在检查对象200中是否有缺陷。
根据本发明构思的实施例，当检测器130可不产生全息图时， 重构单元140可使用通过入射到检测器130的反射光产生的图像，作 为检查对象200的图像。在这种情况下，分析和确定单元150可分析 检查对象200的图像以确定在检查对象200中是否有缺陷。
图15A至图15D是更详细地示出在图14的检查方法中使光入射 到检查对象的操作S110的各个实施例的流程图。将参照图1A至图 13和图15A至图15D描述各个实施例。将简单描述或省略已参照图 1A至图14提供的描述。
参照图15A，根据本发明构思的实施例的使光入射到检查对象的 操作S110a如下。首先，通过光源110产生光，并且使光入射到分束 器120(操作S112)。通过光源110产生的光可为单色光。
分束器120使得来自光源110的光入射到检查对象200，并且输 出来自检查对象200的反射光(操作S114)。分束器120可透射或 反射来自光源110的光以使得光入射到检查对象200，并且可反射或 透射来自检查对象200的反射光以输出反射光。由于第一反射光R1与第二反射光R2之间的重叠，从分束器120输出的反射光可为干涉 光。可通过检测器130检测从分束器120输出的干涉光，因此，可通 过检测器130产生全息图。
参照图15B，根据本发明构思的实施例的使光入射到检查对象的 操作S110b如下。首先，通过光源110a产生光，并且使光入射到分 光计115(操作S111)。通过光源110a产生的光可为多波长光。
分光计115通过波长将来自光源110a的多波长光分离(操作 S113)。可通过狭缝板117针对每个波长输出针对每个波长分离的光。
通过分光计115针对每个波长分离的光入射到检查对象200，并 且从检查对象200输出反射光(操作S115)。来自检查对象200的 反射光可被检测器130检测。在这种情况下，通过控制狭缝板117 和使得具有期望波长的光入射到检查对象200，可通过检测器130针对每个波长检测反射光。另外，根据波长的反射光中的每一个可为通 过第一反射光R1与第二反射光R2之间的重叠导致的干涉光。因此， 检测器130可产生对应于多个干涉光的多个全息图。
参照图15C，根据本发明构思的实施例的使光入射到检查对象的 操作S110c如下。首先，通过光源110a产生光，并且使光入射到分 光计115(操作S111)。通过光源110a产生的光可为多波长光。
分光计115通过波长将来自光源110a的多波长光分离(操作 S113)。可通过狭缝板117针对每个波长输出针对每个波长分离的光。
通过分光计115针对每个波长分离的光入射到分束器120(操作 S112a)。
分束器120使得针对每个波长分离的光入射到检查对象200，并 且输出来自检查对象200的反射光(操作S114)。分束器120可透 射或反射针对每个波长分离的光以使得光入射到检查对象200，并且 可反射或透射来自检查对象200的反射光以输出反射光。
通过控制狭缝板117和使得具有期望波长的光入射到分束器 120以使得光入射到检查对象200，可针对每个波长从分束器120输 出反射光。从分束器120输出的反射光中的每一个可为通过第一反射 光R1与第二反射光R2之间的重叠导致的干涉光。因此，检测器130 可产生对应于所述多个干涉光的多个全息图。
参照图15D，通过光源110产生光，并且使光倾斜地入射到检查 对象200的上表面，并且从检查对象200输出反射光(操作S110d)。 输出的反射光可为由于第一反射光R1与第二反射光R2之间的重叠导 致的干涉光，并且可通过检测器130检测。因此，检测器130可产生 对应于干涉光的全息图。
图16是根据本发明构思的实施例的利用DHM制造半导体装置的 方法的流程图。将参照图1A至图13和图16描述该方法。将简单描 述或省略已参照图1A至图15d提供的描述。
参照图16，执行产生光和使光入射到检查对象200的操作S110 至分析反射光、全息图或图像并且确定是否有缺陷的操作S190。上 面已参照图14至图15D描述了图16中的操作S110至S190的说明。
操作S190可包括分析反射光、全息图或图像的操作S192和确 定是否有缺陷的操作S195。
如果在操作S195中确定无缺陷(操作S195中的否)，则在检 查对象200上执行半导体处理(操作S210)。例如，当检查对象200 是晶圆时，可在晶圆上执行半导体处理。用于晶圆的半导体处理可包 括各种处理。例如，用于晶圆的半导体处理可包括沉积处理、蚀刻处理、离子注入处理、清洁处理等。可通过执行用于晶圆的半导体处理 来形成半导体装置所需的集成电路和布线。用于晶圆的半导体处理可 包括在晶圆级测试半导体装置的处理。
当通过用于晶圆的半导体处理完成晶圆中的半导体芯片时，晶 圆可划分为半导体芯片。可以通过刀片或激光的锯切处理实现分割为 半导体芯片。此后，可以对半导体芯片执行封装处理。封装处理可以 指将半导体芯片安装在印刷电路板(PCB)上并用密封材料密封的处 理。封装处理可包括将多个半导体芯片堆叠在PCB上以形成堆叠封装 件，或者将堆叠封装件堆叠在另一堆叠封装件上以形成层叠封装(POP) 结构。可以通过用于半导体芯片的封装处理来完成半导体装置或半导 体封装件。可以在封装处理之后对半导体封装件执行测试处理。
如果在操作S195中确定有缺陷(操作S195中的是)，则分析 缺陷的类型和起因(操作S220)。根据本发明构思的实施例，可根 据缺陷类型执行通过清洁等去除缺陷的处理或丢弃检查对象200的 处理。
尽管参照本发明构思的实施例具体示出和描述了本发明构思， 但是应该理解，在不脱离权利要求的范围和精神的情况下，可作出各 种形式和细节上的改变。

Claims (25)

1.一种数字全息显微镜，包括：
光源，其被构造为产生和输出光；
分束器，其被构造为使得所述光入射到检查对象并且输出来自所述检查对象的反射光；和
检测器，其被构造为检测所述反射光，
其中，当所述反射光包括干涉光时所述检测器产生全息图，并且
其中，所述数字全息显微镜具有从所述光源至所述检测器的无透镜路径。
2.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述光源、所述分束器和所述检测器被布置为使得在所述检查对象的有缺陷的部分处衍射和反射的光和在所述检查对象的无缺陷的部分处反射的光彼此重叠，因此当在所述检查对象中有缺陷时产生所述干涉光。
3.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述光源包括多波长光源，
所述检测器被构造为针对每个波长产生全息图，并且
所述数字全息显微镜还包括分光计，其被构造为通过波长将所述光分离。
4.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述检查对象相对于所述检查对象的上表面在水平方向上移动，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述检查对象在所述水平方向上的每个位置产生所述全息图。
5.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述检测器相对于所述检测器的像素表面在水平方向上移动，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述检测器在所述水平方向上的每个位置产生全息图。
6.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述光在角在相对于所述检查对象的上表面的法线设置的一定范围内改变的同时入射，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述光入射到所述检查对象的每个角度产生全息图。
7.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，其中，所述反射光在角在相对于所述检测器的像素表面的法线设置的一定范围内改变的同时入射，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述反射光入射到所述检测器的每个角度产生全息图。
8.根据权利要求1所述的数字全息显微镜，还包括：
重构单元，其被构造为数字化地重构所述全息图，以产生所述检查对象的图像；以及
分析和确定单元，其被构造为分析所述反射光、所述全息图或所述图像，以确定在所述检查对象中是否有缺陷。
9.根据权利要求8所述的数字全息显微镜，其中，根据光波长、所述检查对象的位置、所述检测器的位置、光入射到所述检查对象的角度、或反射光入射到所述检测器的角度产生多个全息图，并且其中所述重构单元基于所述多个全息图产生所述检查对象的合成图像。
10.一种数字全息显微镜，包括：
光源，其被构造为产生和输出光；
检测器，其被构造为当所述光垂直地入射到检查对象的上表面或者以设置的倾角入射时，检测产生的反射光；和
分析和确定单元，其被构造为分析所述反射光以确定在所述检查对象中是否有缺陷，
其中，当所述反射光包括干涉光时所述检测器产生全息图，并且所述分析和确定单元分析所述全息图，并且
其中，所述数字全息显微镜具有从所述光源至所述检测器的无透镜路径。
11.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，其中，所述光源和所述检测器被布置为使得在所述检查对象的有缺陷的部分处衍射和反射的光和在所述检查对象的无缺陷的部分处反射的光彼此重叠，并且因此当在所述检查对象中有缺陷时产生所述干涉光。
12.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，还包括：
分束器，
其中，所述光垂直地入射到所述检查对象的所述上表面，并且所述分束器使得所述光入射到所述检查对象并且将所述反射光输出到所述检测器。
13.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，其中，所述光源包括多波长光源，
所述检测器被构造为针对每个波长产生全息图，并且
所述数字全息显微镜还包括被构造为通过波长分离所述光的分光计。
14.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，其中，所述检查对象相对于所述检查对象的所述上表面在水平方向上移动，或者所述检测器相对于所述检测器的像素表面在水平方向上移动，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述检查对象在水平方向上的每个位置或者针对所述检测器在所述水平方向上的每个位置产生全息图。
15.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，其中，所述光在角在相对于所述倾角设置的范围内改变的同时入射，或者所述反射光在角在相对于所述检测器的像素表面的法线设置的范围内改变的同时入射，并且
其中，所述检测器被构造为针对所述光入射到所述检查对象的每个角度或者针对所述反射光入射到所述检测器的每个入射角产生全息图。
16.根据权利要求10所述的数字全息显微镜，还包括：
重构单元，其被构造为数字化地重构所述全息图，以产生所述检查对象的图像，
其中，当根据光波长、所述检查对象的位置、所述检测器的位置、光入射到所述检查对象的角度、或反射光入射到所述检测器的角度产生多个全息图时，所述重构单元基于所述多个全息图产生所述检查对象的合成图像并且所述分析和确定单元分析所述图像或所述合成图像。
17.一种利用包括光源和检测器的数字全息显微镜的检查方法，所述检查方法包括：
产生光和使所述光入射到检查对象；
检测来自所述检查对象的反射光；
分析所述反射光，以确定在所述检查对象中是否有缺陷；以及
当所述反射光包括干涉光时，产生全息图和分析所述全息图，
其中，所述数字全息显微镜具有从所述光源至所述检测器的无透镜路径。
18.根据权利要求17所述的检查方法，其中，在所述检查对象的有缺陷的部分处衍射和反射的光和在所述检查对象的无缺陷的部分处反射的光彼此重叠，因此当在所述检查对象中有缺陷时产生所述干涉光。
19.根据权利要求17所述的检查方法，其中，在使所述光入射到所述检查对象的过程中，所述光以设置的倾角入射到所述检查对象的上表面，并且
其中，所述检测器被布置为检测所述反射光。
20.根据权利要求17所述的检查方法，其中，所述光源包括多波长光源，
其中，使所述光入射到所述检查对象包括：
产生具有多个波长的光，和使所述光入射到分光计；
通过所述分光计通过波长将所述光分离；以及
使得针对每个波长分离的所述光入射到所述检查对象；
其中，在检测所述反射光的过程中，针对每个波长产生全息图。
21.根据权利要求17所述的检查方法，还包括：
在检测所述反射光之后，数字化地重构所述全息图以产生所述检查对象的图像；以及
分析所述检查对象的所述图像。
22.一种利用包括光源和检测器的数字全息显微镜制造半导体装置的方法，所述方法包括：
产生光和使所述光入射到检查对象；
检测来自所述检查对象的反射光；
分析所述反射光，以确定在所述检查对象中是否有缺陷；
当所述反射光包括干涉光时，产生全息图和分析所述全息图；以及
当在所述检查对象中无缺陷时，对所述检查对象执行半导体处理，
其中，所述数字全息显微镜具有从所述光源至所述检测器的无透镜路径。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，使所述光入射到所述检查对象包括：
产生所述光和使所述光入射到分束器，以及
使所述光穿过所述分束器入射到所述检查对象，并且输出来自所述检查对象的所述反射光。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，在使所述光入射到所述检查对象的过程中，所述光以设置的倾角入射到所述检查对象的上表面，并且
其中，所述检测器被布置为检测所述反射光。
25.根据权利要求22所述的方法，还包括：
在检测所述反射光之后，数字化地重构所述全息图以产生所述检查对象的图像；以及
基于多个全息图产生所述检查对象的合成图像，并且分析所述图像或所述合成图像，
其中，在检测所述反射光的过程中根据光波长、所述检查对象的位置、所述检测器的位置、所述光入射到所述检查对象的角度、或所述反射光入射到所述检测器的角度，产生所述多个全息图。
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