JP2010503862A - Polarization imaging - Google Patents

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Abstract

基板の種々の欠陥を検査するためのシステムおよび方法において、偏光フィルタを用いて、焦点ずれおよび露光欠陥のような偏光依存性の欠陥のコントラストを改善し、一方で、ピット、空隙、クラック、チッピング、および粒子のような偏光非依存性の欠陥に対しても同じ感度を保持する。  In systems and methods for inspecting various defects on a substrate, polarizing filters are used to improve the contrast of polarization-dependent defects such as defocus and exposure defects, while pits, voids, cracks, chipping And the same sensitivity to polarization independent defects such as particles.

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、第35編米国法典119条(e)(1)の下で、2006年9月12日に出願された、名称が「Polarization Imaging」(偏光撮像)であり、および代理人整理番号A126.199.101である、米国仮特許出願第60/844,297号に対する優先権を主張するものであり、その教示は、参照することにより本願明細書に組み込まれる。
(Cross-reference of related applications)
This application is filed on September 12, 2006 under the 35th US Code 119 (e) (1), with the name “Polarization Imaging” and agent serial number Claims priority to US Provisional Patent Application No. 60 / 844,297, which is A126.199.101, the teachings of which are incorporated herein by reference.

(発明の分野)
本発明は、概して、半導体デバイスの製造プロセスにおいて、品質の確保および収率の改善に使用するための検査および計測ツールに関する。
(Field of Invention)
The present invention generally relates to inspection and metrology tools for use in quality assurance and yield improvement in semiconductor device manufacturing processes.

リソグラフ半導体デバイスの製作プロセスでは、ステッパが、レチクルの画像を半導体基板またはウエハ上に正確に合焦させることが不可欠である。レチクルの画像の焦点が外れた場合(焦点ずれとしても知られる状態)、得られる半導体デバイスの構造体は、サイズおよび形状が不適切なものとなり得る。例えば、得られる構造体の周縁部は、比較的散乱し、不明瞭なものとなり、丸みを帯びた、またはアンダーカットの生じた表面を有し、多くの場合に望まれる直線的なジオメトリを有しない場合がある。この焦点ずれの状態は、問題の半導体デバイスにおいて、しばしば機能不良および/または動作不能をもたらす。したがって、焦点ずれの測定は、半導体デバイスの製造者が、ステッパがレチクル画像をウエハ上に常に合焦させることができるようにし、それによって、製造プロセスからのより大きく、より有益な収率を可能にするための重要な手段である。   In the lithographic semiconductor device fabrication process, it is essential that the stepper accurately focus the reticle image onto the semiconductor substrate or wafer. When the image of the reticle is out of focus (also known as defocus), the resulting semiconductor device structure can be inappropriate in size and shape. For example, the perimeter of the resulting structure is relatively scattered, obscure, has a rounded or undercut surface, and often has the desired linear geometry. May not. This defocus condition often results in malfunction and / or inoperability in the semiconductor device in question. Thus, defocus measurements allow semiconductor device manufacturers to allow the stepper to always focus the reticle image on the wafer, thereby allowing a larger and more profitable yield from the manufacturing process It is an important means for

半導体デバイスの形成に共通する別の問題は、露光欠陥である。フォトレジスト層の光への露光が、許容可能な光の適用量の範囲外である場合、半導体基板上に形成されるべきフィーチャが不正確に形成される場合がある。したがって、それらが存在する露光欠陥を識別することも重要である。   Another problem common to the formation of semiconductor devices is exposure defects. If the exposure of the photoresist layer to light is outside the range of acceptable light doses, features to be formed on the semiconductor substrate may be formed incorrectly. It is therefore important to identify the exposure defects in which they exist.

基板またはウエハの露光または焦点ずれ欠陥の検査に加えて、一般に「マクロ」欠陥と称される、基板およびウエハのプロセスまたは材料関連の欠陥に対する検査も重要である。マクロ欠陥は、基板上に現れる、寸法が約0.5u乃至10uのサイズである、チッピング、クラック、スクラッチ、ピット、層間剥離、および/または粒子としてしばしば定義される。このような欠陥は、半導体デバイスの不具合を容易に生じさせ、当該のデバイスの製造者の収率を著しく低下させる可能性がある。マクロ欠陥のサイズは、上述したサイズ範囲より大きくなることも、小さくなることもあり、上述のサイズは、単にそのような欠陥の名目上のサイズを定義したものに過ぎないことに留意されたい。   In addition to inspection of substrate or wafer exposure or defocus defects, inspection for substrate or wafer process or material related defects, commonly referred to as “macro” defects, is also important. Macro defects are often defined as chippings, cracks, scratches, pits, delaminations, and / or particles that appear on the substrate and have dimensions of about 0.5 u to 10 u. Such defects can easily cause defects in the semiconductor device and significantly reduce the yield of the manufacturer of the device. It should be noted that the size of the macro defect may be larger or smaller than the size range described above, and the above size is merely a definition of the nominal size of such a defect.

従来、マクロ欠陥は、専用の検査システムを使用して検査されているが、露光または焦点ずれ欠陥の存在を容易に、または確実に識別することができなかった。露光および焦点ずれ欠陥は、通常、偏光解析器、反射率計、および散乱計のような、多数の精密計測ツールのうちのいずれかにおいて、光学的限界寸法(Optical Critical Dimension:OCD)手法を使用して識別される。露光および焦点ずれ欠陥の存在を識別する機能と、基板のマクロ欠陥を検査する機能とを組み合わせることが望ましく、同じ光学システムが両方の機能に使用されることが望ましい。   Traditionally, macro defects have been inspected using a dedicated inspection system, but the presence of exposure or defocus defects has not been easily or reliably identified. Exposure and defocus defects typically use an optical critical dimension (OCD) technique in any of a number of precision metrology tools, such as ellipsometers, reflectometers, and scatterometers. Identified. It is desirable to combine the ability to identify the presence of exposure and defocus defects with the ability to inspect macro defects on the substrate, and it is desirable that the same optical system be used for both functions.

基板上の欠陥を識別するための検査システムの一実施形態は、検査する基板上に光を導く光源を含む。第1の偏光フィルタまたは偏光子は、光源と基板との間に位置する。第2の偏光フィルタまたは分析器は、基板と、基板から反射された光を受ける光センサとの間に位置する。偏光子および分析器は、光センサによって捕捉された画像の画像強度が、試験中の基板上の偏光依存性の欠陥の存在と少なくとも部分的に相関されるように、互いに対して角度を付けて配置される。偏光依存性の欠陥は、とりわけ、焦点ずれおよび露光欠陥を含む。焦点ずれまたは露光欠陥ではない、ほぼ入射光の波長以下の主要寸法を有する欠陥も識別することができる。   One embodiment of an inspection system for identifying defects on a substrate includes a light source that directs light onto the substrate to be inspected. The first polarizing filter or polarizer is located between the light source and the substrate. The second polarizing filter or analyzer is located between the substrate and an optical sensor that receives light reflected from the substrate. The polarizer and analyzer are angled relative to each other so that the image intensity of the image captured by the optical sensor is at least partially correlated with the presence of polarization-dependent defects on the substrate under test. Be placed. Polarization dependent defects include, among other things, defocus and exposure defects. It is also possible to identify defects that are not defocused or exposed defects and have a major dimension that is approximately below the wavelength of the incident light.

光源は、これに限定されないが、広帯域の白熱光またはレーザを含む、あらゆる有用なタイプのものとすることができる。これらの光源のいずれも、ストロボ発光させることができ、また、直角の入射角度を含む、あらゆる有用な入射角度で基板の表面上に光を導くように設置することができる。レーザは、固定、モノクロ各種のものとするか、または複数の異なる公称波長で光を出力するように配置することができる。   The light source can be of any useful type, including but not limited to broadband incandescent light or a laser. Any of these light sources can be stroboscopic and can be positioned to direct light onto the surface of the substrate at any useful angle of incidence, including a right angle of incidence. The lasers can be fixed, monochrome, or arranged to output light at a plurality of different nominal wavelengths.

ストロボ照明を使用した場合、ストロボは、検査システムに対して基板が移動する速度に少なくとも部分的に相関されて、連続的に閃光する。これによって、検査システムは、適切な場所で確実に基板の画像を捕捉することができる。   When using strobe illumination, the strobe flashes continuously, at least partially correlated to the speed at which the substrate moves relative to the inspection system. This ensures that the inspection system can capture an image of the substrate at an appropriate location.

光センサまたは撮像装置は、モノクロの電荷結合素子(チャージ・キャパシタンス・デバイス)(CCD)とすることができる。いくつかの場合では、光センサは、ベイヤ型または3チップ設計のカラー撮像装置とすることができる。さらに他の場合では、1つ以上の光源および/またはカラーフィルタをモノクロ光センサとともに使用して、基板から色データを得ることができる。領域走査光センサおよび線走査光センサの両方を使用することができる。   The photosensor or imaging device can be a monochrome charge coupled device (CCD). In some cases, the light sensor may be a Bayer-type or a three-chip design color imaging device. In yet other cases, one or more light sources and / or color filters can be used with a monochrome light sensor to obtain color data from the substrate. Both area scanning light sensors and line scanning light sensors can be used.

焦点ずれおよび露光欠陥に加えて、他のタイプの欠陥も識別することができる。これらの他の欠陥には、ピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチが挙げられる。   In addition to defocus and exposure defects, other types of defects can be identified. These other defects include pits, voids, chipping, cracks, particles, and scratches.

本発明による検査システムは、最初に、光を基板上に導くように光源を配置することによって動作させる。第1の偏光フィルタは、光源と基板との間に設置し、光センサは、基板から反射された光を受けるように設置される。第2の偏光フィルタは、基板と光センサとの間に設置され、第1および第2の偏光フィルタが、互いに選択された相対角度となるように設置される。次いで、検査システムを使用して基板の画像を捕捉し、これらの画像から比較データを生成して、もしあれば、基板上の露出および/または焦点ずれ欠陥の存在を識別する。必要な画像を捕捉するように偏光フィルタを配置するステップは、第1および第2の偏光フィルタを一緒に所望の検査角度まで回転させ、一方で、該フィルタ間の選択した相対角度を維持するステップを伴うことができる。   The inspection system according to the present invention is operated by first placing a light source to direct light onto the substrate. The first polarizing filter is installed between the light source and the substrate, and the optical sensor is installed so as to receive the light reflected from the substrate. The second polarizing filter is installed between the substrate and the optical sensor, and the first and second polarizing filters are installed at a relative angle selected from each other. The inspection system is then used to capture images of the substrate and comparative data is generated from these images to identify the presence of exposure and / or defocus defects on the substrate, if any. Arranging the polarizing filter to capture the required image comprises rotating the first and second polarizing filters together to a desired inspection angle while maintaining a selected relative angle between the filters. Can be accompanied.

比較データは、最初に、捕捉画像ごとに差分画像を生成し、次いで、差分画像の全てにわたって差分画像のそれぞれの画素強度差を平均して、差分画像ごとに平均画像強度を得ることによって、得ることができる。各捕捉画像の平均画像強度は、所定の閾値に対して評価され、もしあれば、基板上の露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つの存在を判断する。   The comparison data is obtained by first generating a difference image for each captured image and then averaging the respective pixel intensity differences of the difference image over all of the difference images to obtain an average image intensity for each difference image. be able to. The average image intensity of each captured image is evaluated against a predetermined threshold to determine the presence of at least one of exposure and defocus defects on the substrate, if any.

基板内の既知のレベルの露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つに対する、光センサの出力の較正を使用して、適切な焦点ずれおよび露光欠陥レベルを決定する。一実施形態では、較正は、較正基板の複数の画像を捕捉するステップであって、各画像は、既知の程度の焦点ずれおよび露光欠陥を受けるステップを伴う。上述のように、捕捉画像ごとに差分画像を生成し、差分画像の全てにわたって差分画像の画素強度差を平均して、平均画像強度を得る。既知の程度の焦点ずれおよび露光欠陥を有する捕捉画像ごとに、平均画像強度値を記録する。ユーザは、特定の程度または大きさの焦点ずれおよび/または露光欠陥を示す、いずれかの記録された平均画像強度値を、閾値として選択するか、当該の記録された値の間に補間するか、または単に、記録された値を、製品に特有の変更子が適用される出発点として使用することができる。それは、専ら、焦点ずれおよび/または露光欠陥の好適な閾値を定義する、検査システムのユーザ次第である。   Calibration of the output of the photosensor for at least one of known levels of exposure and defocus defects in the substrate is used to determine the appropriate defocus and exposure defect levels. In one embodiment, calibration involves capturing a plurality of images of the calibration substrate, each image undergoing a known degree of defocus and exposure defects. As described above, a difference image is generated for each captured image, and the pixel intensity difference of the difference image is averaged over the entire difference image to obtain an average image intensity. For each captured image with a known degree of defocus and exposure defects, an average image intensity value is recorded. Whether the user selects any recorded average image intensity value indicative of a particular degree or magnitude of defocus and / or exposure defect as a threshold or interpolates between the recorded values Or, simply, the recorded value can be used as a starting point for product specific modifiers to be applied. It is solely up to the user of the inspection system to define a suitable threshold for defocus and / or exposure defects.

差分画像を生成するステップは、複数の捕捉画像を画素単位で平均して、平均画像を得るステップを伴うことができる。この平均画像は、次いで、画素単位で各捕捉画像から差し引いて、画素強度値のアレイとして、または画素強度値の差のアレイとしても考えることができる、差分画像を形成する。   The step of generating a difference image can involve averaging a plurality of captured images pixel by pixel to obtain an average image. This average image is then subtracted from each captured image on a pixel-by-pixel basis to form a difference image that can be thought of as an array of pixel intensity values or as an array of pixel intensity value differences.

基板の焦点ずれおよび/または露光欠陥の検査は、ピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチのような他の欠陥の検査と同時に行うことができる。代替的に、これらのそれぞれのタイプの欠陥の検査は、連続的に行うか、または時間移動した様態、すなわち互いに相当な間隔を置いた時間に行うこともできる。   Inspection of substrate defocus and / or exposure defects can be performed simultaneously with inspection of other defects such as pits, voids, chipping, cracks, particles, and scratches. Alternatively, inspection of each of these types of defects can be performed continuously or in a time-shifted manner, i.e., at a considerable distance from one another.

本発明の別の実施形態では、空間的パターン認識(Spatial Pattern Recognition:SPR)法のような画像分析法を使用して、差分画像を分析し、基板上の層の境界を識別することができる。上述したような層境界は、基板の意図的な部分である層の一部であるか、または基板の意図的な部分ではない残余部分に関連するもの、すなわちあるタイプ、または別のタイプの混入物となり得る層となる場合があることに留意されたい。   In another embodiment of the present invention, an image analysis method such as a Spatial Pattern Recognition (SPR) method can be used to analyze the difference image and identify the boundaries of the layers on the substrate. . A layer boundary as described above is part of a layer that is an intentional part of the substrate, or is associated with a remaining part that is not an intentional part of the substrate, i.e. one type or another type of contamination. Note that there may be layers that can be things.

本発明によれば、基板の種々の欠陥を検査するためのシステムおよび方法において、偏光フィルタを用いて、焦点ずれおよび露光欠陥のような偏光依存性の欠陥のコントラストを改善し、一方で、ピット、空隙、クラック、チッピング、および粒子のような偏光非依存性の欠陥に対しても同じ感度を保持することができる。   In accordance with the present invention, in a system and method for inspecting various defects on a substrate, a polarizing filter is used to improve the contrast of polarization-dependent defects such as defocus and exposure defects, while The same sensitivity can be maintained for polarization independent defects such as voids, cracks, chipping and particles.

90°以外の公称入射角度を有する本発明の撮像システムの一実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of one embodiment of an imaging system of the present invention having a nominal incident angle other than 90 °. FIG. 実質的に90°の公称入射角度を有する本発明の撮像システムの一実施形態の概略図である。1 is a schematic diagram of one embodiment of an imaging system of the present invention having a nominal incident angle of substantially 90 °. FIG. 基板から反射された反射光の関連する構成要素をベクトル形式で示した図である。It is the figure which showed the related component of the reflected light reflected from the board | substrate in vector format. 適切に配置された分析器を通過する前の、反射光の関連する構成要素を示したチャートである。Figure 6 is a chart showing the relevant components of the reflected light before passing through a properly placed analyzer. 適切に配置された分析器を通過した後の、反射光の関連する構成要素を示したチャートである。Figure 6 is a chart showing the relevant components of reflected light after passing through a properly positioned analyzer. 検査システムを検査のために設定する方法を例示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a method for setting an inspection system for inspection. 基板を検査する方法を例示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a method for inspecting a substrate.

以下の本発明を実施するための形態では、本発明の一部を形成し、本発明を実施することが可能な特定の実施形態を例証するために示される添付図面を参照する。図面中、複数の図にわたって、同じ参照番号は、実質的に同様の構成要素を示す。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することができるように、十分詳細に説明される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を用いることが可能であり、また構造的、論理的、および電気的な変更を行うことが可能である。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的に取り入れられるものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその同等物によってのみ定義される。   In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which are shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In the drawings, like reference numerals designate substantially similar components throughout the several views. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. Other embodiments can be used and structural, logical, and electrical changes can be made without departing from the scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims and equivalents thereof.

本発明は、基板の表面から反射された光の偏光の変化を測定することによって、半導体基板内の露光および焦点ずれリソグラフ欠陥の存在を判断するための方法および装置に関する。以下の説明を平易にするために、「焦点ずれ」という用語は、本願明細書では、露光および焦点ずれ欠陥を意味するように使用されるが、所与の基板が、一方の欠陥、他方の欠陥、またはその両方を受ける場合があるものと理解されたい。さらに、「焦点ずれ」という用語は、露光および/または焦点ずれ欠陥と同様の特徴的な結果を有し、本発明の検査システムによって識別または特徴付けることができる、検査中の基板のあらゆる欠陥および望ましくないフィーチャを包含するように広く解釈されるべきである。概して、焦点ずれ欠陥は、偏光依存性の特徴であり、すなわち、焦点ずれ欠陥は、そこから反射された光の偏光状態に変化を生じさせるが、当業者には、焦点ずれ欠陥の他の側面が、当該の偏光の変化における性質および程度に影響を及ぼす場合もあると理解されよう。   The present invention relates to a method and apparatus for determining the presence of exposure and defocus lithographic defects in a semiconductor substrate by measuring the change in polarization of light reflected from the surface of the substrate. For simplicity of the following description, the term “defocus” is used herein to mean exposure and defocus defects, but a given substrate has one defect, the other It should be understood that it may be subject to defects or both. Furthermore, the term “defocus” has any characteristic consequences similar to exposure and / or defocus defects, and any defects and desirable of the substrate under inspection that can be identified or characterized by the inspection system of the present invention. Should be interpreted broadly to include no features. In general, defocus defects are polarization dependent features, ie, defocus defects cause a change in the polarization state of the light reflected therefrom, but those skilled in the art will appreciate other aspects of defocus defects. It will be understood that this may affect the nature and extent of the change in polarization.

本願明細書で使用される「基板」という用語は、本発明の検査システムによって検査することができる、あらゆる材料または構造を含むものと解釈されるべきである。具体的には、「基板」という用語は、これに限定されないが、全ウエハ、未パターン化ウエハ、パターン化ウエハ、部分パターン化ウエハ、完全または部分的にパターン化された分割ウエハ、パターン化されていない分割ウエハ、フィルムフレーム、JEDECトレイ、Auerボート、ゲル中またはワッフルパック中ダイ、しばしばMCMと呼ばれるマルチチップモジュール等を含むあらゆる形態内およびあらゆる支持機構上の切断ウエハを含む、とりわけ、あらゆる構造、形態、または材料の半導体ウエハを含むものと解釈されたい。「基板」および「ウエハ」という用語は、本願明細書において代替可能に使用することができる。   As used herein, the term “substrate” should be construed to include any material or structure that can be inspected by the inspection system of the present invention. Specifically, the term “substrate” includes, but is not limited to, a full wafer, an unpatterned wafer, a patterned wafer, a partially patterned wafer, a fully or partially patterned divided wafer, and a patterned wafer. Any structure including cut wafers in any form and on any support mechanism, including non-divided wafers, film frames, JEDEC trays, Auer boats, dies in gels or waffle packs, multi-chip modules often referred to as MCMs, etc. , In the form, or material of a semiconductor wafer. The terms “substrate” and “wafer” can be used interchangeably herein.

本願明細書で使用される「マクロ欠陥」という用語は、本質的に偏光非依存性である基板上に現れる、全ての意図的でない特徴を含む。上述のように、マクロ欠陥は、従来、チッピング、クラック、ピット、粒子、スクラッチ等であると述べられている。場合によっては、マクロ欠陥のサイズは、検査目的に使用される入射放射線の波長に近づく場合があることに留意されたい。これらの場合には、マクロ欠陥は、そこから反射される光の偏光状態に影響を及ぼす場合がある。   The term “macro defect” as used herein includes all unintentional features that appear on a substrate that is essentially polarization independent. As described above, macro defects are conventionally described as chipping, cracks, pits, particles, scratches, and the like. Note that in some cases the size of the macro defect may approach the wavelength of the incident radiation used for inspection purposes. In these cases, macro defects may affect the polarization state of light reflected therefrom.

図1を参照すると、撮像システム8の一実施形態は、照明器10と、偏光子12と、分析器14と、光センサ16とを含む。照明器10は光学経路Pに沿って偏光子12上へ光を導くが、実質的に、所定の偏光角度を有する光だけを伝送する。偏光子12によって伝送された光は、次いで、基板S上に入射する。一実施形態では、基板Sは、シリコンウエハであるか、または、その上に形成された構造体を有するその一部分である。いくつかの実施形態では、これらの構造体は、基板S上に1つ以上の半導体デバイスを形成する。他の機構および構造体を、基板S上に形成することもできる。   With reference to FIG. 1, one embodiment of an imaging system 8 includes an illuminator 10, a polarizer 12, an analyzer 14, and an optical sensor 16. The illuminator 10 directs light onto the polarizer 12 along the optical path P, but substantially transmits only light having a predetermined polarization angle. The light transmitted by the polarizer 12 then enters the substrate S. In one embodiment, the substrate S is a silicon wafer or a portion thereof having a structure formed thereon. In some embodiments, these structures form one or more semiconductor devices on the substrate S. Other mechanisms and structures can also be formed on the substrate S.

図1から分かるように、光学経路Pは、基板Sに対して非直角の入射角度である。いくつかの実施形態では、照明器10、偏光子12、分析器14、および光センサ16、ならびに対物レンズ等のような他の関連した光学要素は、基板S上への光の入射角度を変更できるように取り付けることができる。システム8における光の入射角度の変更に有用なタイプの取り付け機構は、当業者には既知であり、システム8の光学要素が取り付けられる取付板を含むことができ、該取付板は、1つ以上のアクチュエータとすることができる回転手段によって回転させることができる。入射角度は、(図示されるように)本質的に固定するか、または各製品の設定ごとに変更することができる。さらに、いくつかの実施形態では、入射角度は、必要に応じて検査中に変更することができる。   As can be seen from FIG. 1, the optical path P is an incident angle that is not perpendicular to the substrate S. In some embodiments, the illuminator 10, the polarizer 12, the analyzer 14, and the optical sensor 16, and other related optical elements such as an objective lens, change the angle of incidence of light on the substrate S. Can be attached as possible. Types of attachment mechanisms useful for changing the angle of incidence of light in the system 8 are known to those skilled in the art and can include a mounting plate to which the optical elements of the system 8 are mounted, which can include one or more mounting plates. It can be rotated by a rotating means that can be an actuator. The angle of incidence can be essentially fixed (as shown) or can be changed for each product setting. Further, in some embodiments, the angle of incidence can be changed during inspection as needed.

照明器10は、広帯域白色光、固定波長出力を有するレーザ、多波長を出力するように配置されたレーザ、または光学経路Pに沿って光を導くように配置された複数のレーザを含む、あらゆる有用なタイプのものとすることができる。照明器に必要とされる強度は、システム8の目的とする用途によって異なる場合がある。いくつかの用途では、高強度の照明を必要とし、逆に、他の用途では、比較的低強度の照明を必要とする。照明器10は、実質的に一定の出力を提供するように配置するか、または、システム8内の基板Sの動きをフリーズさせるようにストロボ発光させるように配置することができ、それによって、基板Sの画像を迅速に捕捉できる。   The illuminator 10 includes any wideband white light, a laser with a fixed wavelength output, a laser arranged to output multiple wavelengths, or a plurality of lasers arranged to direct light along the optical path P It can be of a useful type. The intensity required for the illuminator may vary depending on the intended use of the system 8. Some applications require high intensity illumination, and conversely, other applications require relatively low intensity illumination. The illuminator 10 can be arranged to provide a substantially constant output, or it can be arranged to strobe to freeze the movement of the substrate S in the system 8, thereby providing a substrate. S images can be captured quickly.

基板S上に入射した光は、そこから反射され、この反射光は、分析器14上に入射するが、該分析器は、偏光子12と同様の偏光光学要素であり、所定の偏光角度を有する光だけを通過させる。分析器14を通過した光は、光センサ16上に入射し、該センサは基板Sの画像を捕捉する。光センサ16は、一実施形態では、荷電結合素子(CCD)のような2次元の電子光センサであるが、線走査または時間遅延積分(Time Delay Integration:TDI)撮像デバイス、またはCMOS光センサアレイのような、グレースケールまたはカラー単位で、画素強度値の2次元アレイを形成することができるあらゆるデバイスを使用することができる。   The light incident on the substrate S is reflected therefrom, and this reflected light is incident on the analyzer 14. The analyzer is a polarization optical element similar to the polarizer 12, and has a predetermined polarization angle. Only the light it has is allowed to pass. The light that has passed through the analyzer 14 is incident on the optical sensor 16, which captures an image of the substrate S. The optical sensor 16, in one embodiment, is a two-dimensional electronic optical sensor such as a charge coupled device (CCD), but is a line scan or time delay integration (TDI) imaging device, or a CMOS optical sensor array. Any device that can form a two-dimensional array of pixel intensity values in grayscale or color units, such as

一実施形態では、光センサ16は、モノクロ光センサであり、光センサの2次元画素アレイの各画素は、0乃至256のグレースケール値を示し、これらの画素をもとに、基板Sの画像を表す。モノクロ光センサを使用した場合、1つ以上のカラーフィルタ18を、照明器10と光センサ16との間の光学経路P内に設置して、カラーフィルタが対応する波長の範囲内の光だけを通過させることができる。   In one embodiment, the light sensor 16 is a monochrome light sensor, and each pixel of the two-dimensional pixel array of the light sensor exhibits a grayscale value from 0 to 256, and based on these pixels, an image of the substrate S Represents. When a monochrome light sensor is used, one or more color filters 18 are installed in the optical path P between the illuminator 10 and the light sensor 16 so that only light within the wavelength range corresponding to the color filters is received. Can be passed.

別の実施形態では、光センサは、ベイヤ型のカラー光センサまたは別個の光センサを有する3チップカラーセンサとすることができ、各センサは別個の色に専用で、例えば、1つのセンサが赤色光に、1つのセンサが青色光に、1つのセンサが緑色光に専用である。   In another embodiment, the light sensor can be a Bayer-type color light sensor or a three-chip color sensor with separate light sensors, each sensor dedicated to a separate color, eg, one sensor is red For light, one sensor is dedicated to blue light and one sensor is dedicated to green light.

当業者は、本願明細書に記載されたシステム8の基本要素は、これに限定されないが、光フィルタ、レンズ、鏡、リターダ、および変調器を含む、他の光学要素とともに、またはこれらとは別に使用することができるものと理解されよう。本発明を実行するように適合させることができる1つの検査システムは、WaferViewTMという商標名で、Rudolph Technologies社(Flanders、New Jersey)によって販売されている。さらに、システム8は、複数の機能を実行するように配置することができ、これらの複数の機能は、同時に、または時間的に間隔を置いて実行されるものと理解されたい。例えば、システム8は、焦点ずれ欠陥の検査、ならびにマクロ欠陥の検査を行うように適合させることができる。さらに、システム8は、マクロ欠陥の検査を行い、その後に焦点ずれ欠陥の検査を行うか、またはこの逆に行うように配置するか、または両方の検査を同時に行うことができる。 Those skilled in the art will recognize that the basic elements of the system 8 described herein may be in conjunction with or separate from other optical elements including, but not limited to, optical filters, lenses, mirrors, retarders, and modulators. It will be understood that it can be used. One inspection system that can be adapted to carry out the present invention is marketed by Rudolph Technologies (Flanders, New Jersey) under the trade name WaferView . Furthermore, it should be understood that the system 8 can be arranged to perform a plurality of functions, which are performed simultaneously or at intervals in time. For example, the system 8 can be adapted to perform defocus defect inspection as well as macro defect inspection. In addition, the system 8 can inspect for macro defects and then inspect for defocus defects or vice versa, or perform both inspections simultaneously.

カラーフィルタ18は、図1に模式的に示すように、システム8内で使用することができる。1つ以上のカラーフィルタ18は、偏光器12と基板Sとの間に、基板Sと分析器14との間に、照明器10と偏光器12との間に、または、分析器14と光センサ16との間に設置することができる。一実施形態では、カラーフィルタ18は、従来技術において既知のタイプのフィルタホイールとすることができ、一群のカラーフィルタのうちの1つは、カラーフィルタ18が光学経路P全体に選択的に位置するように、光学経路P内に設置された回転ホイールに取り付けられる。別の実施形態では、異なるカラーフィルタを光学経路P内に設置できるように、取り外し可能なフィルタホルダを光学経路P内に設置することができる。さらに別の実施形態では、固定カラーフィルタを光学経路P内に取り付けることができる。所定の波長または波長範囲を選択的に通過させるのに好適なあらゆるフィルタ媒体または機構を、カラーフィルタとして使用することができるものと理解されたい。   The color filter 18 can be used in the system 8 as schematically shown in FIG. One or more color filters 18 are disposed between the polarizer 12 and the substrate S, between the substrate S and the analyzer 14, between the illuminator 10 and the polarizer 12, or between the analyzer 14 and the light. It can be installed between the sensor 16. In one embodiment, the color filter 18 may be a type of filter wheel known in the prior art, and one of the group of color filters has the color filter 18 selectively located throughout the optical path P. Thus, it is attached to a rotating wheel installed in the optical path P. In another embodiment, a removable filter holder can be installed in the optical path P so that different color filters can be installed in the optical path P. In yet another embodiment, a fixed color filter can be installed in the optical path P. It should be understood that any filter medium or mechanism suitable for selectively passing a predetermined wavelength or wavelength range can be used as a color filter.

いくつかの実施形態では、光センサ16の出力を所定のカラーチャネルに対して分離することが望ましいが、「カラーチャネル」とは、所定の波長または波長範囲と定義される。カラーチャネルの分離は、上記に示唆したように、カラーフィルタを使用することによって、または、3チップ光センサおよびベイヤ型光センサが行うように、それぞれのカラーチャネルを区別する能力を直接組み込んだカラー光センサを使用することによって、あるいは、予め選択した波長範囲内の光を出力する照明器10を使用することによって、達成することができる。いくつかの基板Sは、特定の波長範囲または色に対して部分的または全体的な透過性を有することができるものと理解されたい。単なる一例として、所与の基板Sは、約475nmを中心とする波長を有する全ての青色入射光の大部分を伝送するか、または破壊的に妨害することができるが、基板S上に入射した約700nmを中心とする波長を有する赤色光の大部分を反射することができる。   In some embodiments, it is desirable to separate the output of the photosensor 16 for a predetermined color channel, but a “color channel” is defined as a predetermined wavelength or wavelength range. Color channel separation is a color that directly incorporates the ability to distinguish between each color channel, as suggested above, by using color filters, or as done by 3-chip and Bayer photosensors. This can be accomplished by using an optical sensor or by using an illuminator 10 that outputs light in a preselected wavelength range. It should be understood that some substrates S can have partial or total transparency for a particular wavelength range or color. By way of example only, a given substrate S can transmit or destructively disturb most of all blue incident light having a wavelength centered around 475 nm, but is incident on the substrate S. Most of the red light having a wavelength centered at about 700 nm can be reflected.

本実施例では、その後、光センサ16上への赤色光の入射に起因する、光センサ16によって出力された信号を使用できることが有用となり得る。それぞれのカラーチャネルに関するデータの使用は、システム8によって行われている検査でどのような特徴が調べられているのかに依存する。いくつかの実施形態では、特定の半導体基板(製品としても既知である)は、既知の様態で光を反射する特徴を有する傾向があり、したがって、検査システム8を、特に所与の製品に対して設定して、製品の検査を最適化することができる。   In this embodiment, it can then be useful to be able to use the signal output by the photosensor 16 resulting from the incidence of red light on the photosensor 16. The use of data for each color channel depends on what features are being examined in the tests being performed by the system 8. In some embodiments, certain semiconductor substrates (also known as products) tend to have features that reflect light in a known manner, thus making inspection system 8 particularly suitable for a given product. Can be set to optimize product inspection.

図2は、本発明の別の実施形態を例示した図であり、図中、検査システム30は、直角の配列で、偏向器36、フィルタ40(任意選択)、およびビーム分割器42を通じて光学経路Pに沿って、基板S上に光を導く照明器32を有する。基板Sから経路P上に反射された光は、ビーム分割器42によって、フィルタ40(任意選択)および分析器38を通じて光センサ34に導かれる。システム8および30は、ビーム分割器の存在および入射角度の違いを除いて、実質的に同様である。本実施形態では、光学経路Pは、基板Sに対して実質的に直角である。   FIG. 2 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention, in which the inspection system 30 has an optical path through a deflector 36, a filter 40 (optional), and a beam splitter 42 in a rectangular array. An illuminator 32 that guides light onto the substrate S along P is included. The light reflected from the substrate S onto the path P is guided by the beam splitter 42 to the optical sensor 34 through the filter 40 (optional) and the analyzer 38. Systems 8 and 30 are substantially similar except for the presence of the beam splitter and the difference in incidence angle. In the present embodiment, the optical path P is substantially perpendicular to the substrate S.

焦点ずれ欠陥が、基板S上に形成された構造体のジオメトリを変えるので、焦点ずれ欠陥が、基板Sの反射率を変えることが観察された。基板Sの反射率を変える他の要因は、他のフィルム層の特性、および基板上に入射する光の波長、偏光、および角度である。本発明の種々の実施形態による検査システム(例えば、システム8または30)を用いることで、焦点ずれ欠陥に起因する反射率の変化を区別すること、およびその区別を迅速かつ信頼性のある様態で行うことが可能である。   It was observed that the defocus defect changes the reflectivity of the substrate S because the defocus defect changes the geometry of the structure formed on the substrate S. Other factors that change the reflectivity of the substrate S are the properties of the other film layers and the wavelength, polarization, and angle of the light incident on the substrate. By using an inspection system (e.g., system 8 or 30) according to various embodiments of the present invention, it is possible to distinguish between changes in reflectivity due to defocus defects and to make the distinction in a quick and reliable manner. Is possible.

概して、照明器10、32からの光は、偏光器12、36によって所定の角度Pに偏光されて、基板S上に特定の角度θで入射する。反射すると、基板Sは、その多数の特徴、特に焦点ずれに関連して、入射光の偏光状態を変える。この偏光の変化によって、基板S内の焦点ずれ欠陥に関する情報を得ることができる。反射光は、分析器14を通過して、光センサ16上に入射する。分析器14は、本願明細書にて以下に詳述するように配置したときに、光センサ16から得られたデータが、反射光の振幅および偏光の両方の変化に関する情報、および、特に基板S上の焦点ずれ欠陥の存在に関する情報を含むようにするのを補助する。   In general, light from the illuminators 10 and 32 is polarized at a predetermined angle P by the polarizers 12 and 36 and is incident on the substrate S at a specific angle θ. Upon reflection, the substrate S changes the polarization state of the incident light in relation to its many features, particularly defocus. Information on the defocus defect in the substrate S can be obtained by this change in polarization. The reflected light passes through the analyzer 14 and enters the optical sensor 16. When the analyzer 14 is arranged as described in detail herein below, the data obtained from the optical sensor 16 can provide information regarding changes in both the amplitude and polarization of the reflected light, and in particular the substrate S. Helps to include information about the presence of the above defocus defects.

一実施形態では、基板S上に入射した光は、偏光器12、36によって直線偏光される。それは、当面の検査の問題に対する最も簡潔な解決法を提供するからである。他の実施形態では、入射光は、必要に応じて、楕円形または円形に偏光される。分析器14、38を、偏光器12、36に対して角度Aに設定することによって、光センサ16、34に到達する光を調節することができる。偏光器12、36と分析器14、38との間の角度は、P−Aで与えられる。   In one embodiment, light incident on the substrate S is linearly polarized by the polarizers 12, 36. It provides the simplest solution to the immediate inspection problem. In other embodiments, the incident light is polarized elliptically or circularly as required. By setting the analyzers 14, 38 at an angle A relative to the polarizers 12, 36, the light reaching the photosensors 16, 34 can be adjusted. The angle between the polarizers 12, 36 and the analyzers 14, 38 is given by PA.

以下、図3を参照すると、概して、光が基板Sから反射されるときに、入射光の一部(E)は、入射光の他の部分とは異なって反射される。入射光の一部Eは、図3にEおよびEで示されるように、その偏光にいかなる著しい変化もなく、基板Sの表面上の偏光非依存性の特徴から反射される。半導体基板S上に見出すことができるこのような特徴のいくつかの実施例には、これに限定されないが、チッピング、クラック、スクラッチ、ピット、空隙、および粒子のような、基板S内に明暗として現れる欠陥が挙げられる。反射された入射光の別の一部(E)は、入射光の極性を変化させるように配置された、基板S上に形成された偏光依存性の特徴から反射される。 Referring now to FIG. 3, in general, when light is reflected from the substrate S, a portion of the incident light (E P ) is reflected differently than other portions of the incident light. A portion of the incident light EP is reflected from polarization independent features on the surface of the substrate S without any significant change in its polarization, as indicated by E 1 and E 2 in FIG. Some examples of such features that can be found on the semiconductor substrate S include, but are not limited to, light and dark within the substrate S, such as chipping, cracks, scratches, pits, voids, and particles. The defect that appears is mentioned. Another portion (E 3 ) of the reflected incident light is reflected from the polarization dependent features formed on the substrate S, arranged to change the polarity of the incident light.

半導体基板S上に見出される偏光依存性の特徴または構造のいくつかの実施例には、これに限定されないが、線構造、導電体、相互接続部、ビア、およびストリートが挙げられる。基板Sの表面から反射された入射光のさらなる他の一部は、反射光の偏光を変更し、焦点ずれ欠陥も受ける、特徴または構造によって反射される。この光(E)は、Eとは異なる偏光状態を有する。光Eを反射する構造は、それらが焦点ずれ欠陥を受け、その大きさが光Eの強度に影響を及ぼすという事実を除いて、上述した光Eが反射される公称構造に構造的に類似するか、または同一なものとなり得る。 Some examples of polarization dependent features or structures found on the semiconductor substrate S include, but are not limited to, line structures, conductors, interconnects, vias, and streets. Yet another portion of the incident light reflected from the surface of the substrate S is reflected by features or structures that change the polarization of the reflected light and are also subject to defocus defects. This light (E 4 ) has a polarization state different from that of E 3 . Structures that reflect light E 4 are structurally similar to the nominal structure from which light E 3 is reflected, except for the fact that they suffer from defocus defects and their magnitude affects the intensity of light E 4. Can be similar or identical.

図4を参照すると、分析器14、38を通過しなかった光に関しては、反射光EとEとの間の強度にはほとんどコントラストが無いことが分かる。明らかなように、これらの状況の下で焦点ずれ欠陥を識別することは困難である。しかしながら、反射光E、E、E、およびEを、適切に配置した分析器14、38を通過させて、光信号E´、E´、E´、およびE´を得ると、光信号E´とE´との間のコントラストレベルは、焦点ずれ欠陥の存在に関する有用な情報を得るのに十分なものである。図5を参照されたい。 Referring to FIG. 4, it can be seen that there is almost no contrast in the intensity between the reflected light E 3 and E 4 for the light that has not passed through the analyzers 14, 38. As is apparent, it is difficult to identify defocus defects under these circumstances. However, the reflected light E 1, E 2, E 3 , and E 4, and suitably passed through an analyzer 14, 38 arranged, an optical signal E'1, E'2, E'3 , and E'4 , The contrast level between the optical signals E ′ 3 and E ′ 4 is sufficient to obtain useful information regarding the presence of defocus defects. Please refer to FIG.

一実施形態では、偏光器12と分析器14との間の角度P−Aは、実験的に決定される。ここで、図6を参照すると、検査のために試験基板Sがシステム8内に設置され(ステップ50)、照明器10(一実施形態ではストロボ照明器)は、所定の照明レベルに設定され(ステップ52)、該照明レベルは、その最高強度出力付近に設定することが好ましいが、あらゆる好適な強度とすることができる。照明器または光源10からの光Eは、偏光器12を通じて基板S上へ導かれる。次に、偏光器12を角度Pに設定する(ステップ54)。 In one embodiment, the angle PA between the polarizer 12 and the analyzer 14 is determined experimentally. Referring now to FIG. 6, a test substrate S is placed in the system 8 for inspection (step 50), and the illuminator 10 (in one embodiment a strobe illuminator) is set to a predetermined illumination level ( Step 52), the illumination level is preferably set near its maximum intensity output, but can be any suitable intensity. Light E P from the illuminator or light source 10 is directed onto the substrate S through the polarizer 12. Next, the polarizer 12 is set to the angle P (step 54).

一実施形態では、偏光器12は、基板S上に存在するあらゆる線形構造体に対して実質的に垂直に、角度を付けて配向される。当然のことながら、基板Sが、半導体デバイスをその上に(あらゆる完成状態で)形成した半導体ウエハである場合、そのような構造体は、必ずしもそうではないが、一般的に著しい線状の特徴を有する。反射光(E、E、E、およびE)は、分析器14を通過して、光センサ16上で光信号E´、E´、E´、およびE´を得る。基板S上の線状構造に対するいかなる識別可能な配向も無い場合、または基板Sの上にいかなる線状構造も形成されていない場合、任意の角度Pを偏光器12に対して選択することができる。 In one embodiment, the polarizer 12 is oriented at an angle substantially perpendicular to any linear structure present on the substrate S. Of course, if the substrate S is a semiconductor wafer on which a semiconductor device is formed (in any finished state), such a structure is generally, but not necessarily, marked linear features. Have Reflected light (E 1, E 2, E 3, and E 4) passes through the analyzer 14, the optical signal E'1 on the optical sensor 16, E'2, E'3, and E'4 obtain. If there is no distinguishable orientation relative to the linear structure on the substrate S, or if no linear structure is formed on the substrate S, any angle P can be selected for the polarizer 12. .

次に、米国特許第6,324,298号、第6,487,307号、および第6,826,298号に記載されているように(これらは、本願明細書とともに共同所有され、参照することにより本願明細書に組み込まれる)、十分な照明が光センサ16に到達するように、分析器14を角度Aまで回転させて(ステップ56)、基板Sのマクロまたは偏光非依存性の欠陥の検査を行えるようにする。照明によって、基板Sの欠陥の検査が可能になるときだけでなく、誤判定および欠陥の見落としのような重大なエラーが検査中に生じない、システム8のエンドユーザを満足させるのに十分な品質の検査を行うことができる、信号対雑音比によって検査を行うときに、分析器14が正しい角度Aにあるとみなされることに留意されたい。システム8の信号対雑音比は、既知の仕方で光センサ16の出力を分析することによって決定される。   Next, as described in US Pat. Nos. 6,324,298, 6,487,307, and 6,826,298 (which are co-owned and referenced herein) The analyzer 14 is rotated to an angle A (step 56) so that sufficient illumination reaches the optical sensor 16 (step 56), and the macroscopic or polarization independent defect of the substrate S. Enable inspection. Quality sufficient to satisfy the end user of the system 8, not only when the illumination allows inspection of the substrate S for defects, but also no serious errors such as misjudgments and oversight of defects occur during the inspection. Note that the analyzer 14 is considered to be at the correct angle A when testing with a signal-to-noise ratio. The signal to noise ratio of the system 8 is determined by analyzing the output of the optical sensor 16 in a known manner.

偏光器および分析器が位置する角度PおよびAが分かると、偏光器および分析器を、偏光器と分析器との間の相対角度(P−A)を実質的に一定に保持しながら、上述の、光信号E´とE´との間に必要なコントラストを提供する、基板Sに対する所望の角度位置まで、一連の検査角度を通じて一緒に回転させる(ステップ58)。偏光器12および分析器14の回転中に、光センサ16上への光の入射強度が記録される。光センサ16での光強度は、偏光器12および分析器14がそれを通じて回転される、検査角度または位置ごとに記録される。一実施形態では、偏光器および分析器14は、ほぼ連続した様態で回転され、偏光器および分析器の位置、および光センサ16に存在する光強度は、偏光器および分析器の回転を細かく増加させながら記録される。偏光器および分析器の回転中に得られたデータの分析を行って、反射光E´とE´との間のコントラストに関して偏光器および分析器の最適な検査角度または位置を識別する。 Knowing the angles P and A at which the polarizer and the analyzer are located, the polarizer and the analyzer are kept in the above-mentioned manner while maintaining the relative angle (PA) between the polarizer and the analyzer substantially constant. Are rotated together through a series of inspection angles to a desired angular position relative to the substrate S that provides the necessary contrast between the optical signals E ′ 3 and E ′ 4 (step 58). During rotation of the polarizer 12 and analyzer 14, the incident intensity of light on the photosensor 16 is recorded. The light intensity at the optical sensor 16 is recorded for each inspection angle or position through which the polarizer 12 and analyzer 14 are rotated. In one embodiment, the polarizer and analyzer 14 are rotated in a substantially continuous manner, and the position of the polarizer and analyzer, and the light intensity present in the light sensor 16, finely increases the rotation of the polarizer and analyzer. Is recorded. Analysis of the data obtained during rotation of the polarizer and analyzer is performed to identify the optimal inspection angle or position of the polarizer and analyzer with respect to the contrast between the reflected light E ′ 3 and E ′ 4 .

角度PおよびAの最適な設定を識別するプロセスは、手動で行うことができ、システム8のユーザは、選択された角度範囲で偏光器12および分析器14を回転させ、一方で、光センサ16は、画像データを記録し、該データは、好適なタイプのコンピュータCによって処理され、最適な角度P−Aを決定する。代替的に、および好ましくは、偏光器12および分析器14は、上述のコンピュータが、それらの回転を制御することができ、一方で、種々の角度P−Aでの最適な光センサ16からのデータを記録できるように自動化される。偏光器および分析器の自動化は、当業者に既知である。上記示唆したように、偏光器と分析器との間の最適な角度P−Aを決定するプロセスには、このすぐ後に説明するステップの前および後の両方に、複数の繰り返しが必要になる場合がある。例えば、較正/設定プロセスの全てが完了すると、較正/設定プロセスの全てをさらに複数回実行して、得られるシステム設定が最適であるどうかを判断することが有用となり得る。   The process of identifying the optimal settings for angles P and A can be done manually, and the user of system 8 rotates polarizer 12 and analyzer 14 over a selected range of angles while photosensor 16 Records the image data, which is processed by a suitable type of computer C to determine the optimum angle PA. Alternatively and preferably, the polarizer 12 and the analyzer 14 can be controlled by the above-described computer from their optimal optical sensor 16 at various angles PA, while their rotation can be controlled. Automated so that data can be recorded. Automation of polarizers and analyzers is known to those skilled in the art. As suggested above, the process of determining the optimum angle PA between the polarizer and the analyzer requires multiple iterations both before and after the steps described immediately below. There is. For example, once all of the calibration / setting process is complete, it may be useful to run the entire calibration / setting process multiple times to determine if the resulting system settings are optimal.

図6を参照して説明したように、システム8が適切に設定されると、焦点ずれ欠陥、および必要に応じて、他の欠陥の検査を行うことができる。しかしながら、最初に、システム8を較正しなければならない。較正は、焦点露光マトリクス(Focus Exposure Matrix:FEM)ウエハを使用して行われることが好ましい。FEMは、基板であり、その上に複数のパターンまたは構造が形成され、それぞれが異なる焦点位置および露光時間を有する。FEMは、通常、半導体デバイス製造に用いるフォトリソグラフィー機器の較正過程の一部として作製される。FEMは、焦点位置および露光の変化によって生じる、基板S上に形成されたパターンまたは構造体の構造的変化を組み込む。FEMから得られた焦点ずれおよび露光データは、基板Sの検査中にコンパレータとして使用される。FEM上に形成されるパターンは、試験中の基板S上に形成されたものと異なる場合があるが、同じであることが好ましいことに留意されたい。   As described with reference to FIG. 6, once the system 8 is properly set up, it can inspect for defocus defects and other defects as required. However, first, the system 8 must be calibrated. Calibration is preferably performed using a Focus Exposure Matrix (FEM) wafer. An FEM is a substrate on which a plurality of patterns or structures are formed, each having a different focal position and exposure time. FEMs are typically made as part of the calibration process for photolithography equipment used in semiconductor device manufacturing. FEM incorporates structural changes in the pattern or structure formed on the substrate S caused by changes in focus position and exposure. The defocus and exposure data obtained from the FEM are used as a comparator during the inspection of the substrate S. It should be noted that the pattern formed on the FEM may be different from that formed on the substrate S under test, but is preferably the same.

焦点ずれデータを得る方法は、較正目的の場合と検査目的の場合とでは、実質的に同じであるので、較正目的の場合の焦点ずれデータを得る方法を、検査プロセスの一部として説明する。較正手順と検査手順との差異は、必要に応じて注記する。   Since the method of obtaining defocus data is substantially the same for calibration purposes and inspection purposes, the method of obtaining defocus data for calibration purposes will be described as part of the inspection process. Differences between the calibration procedure and the inspection procedure are noted as necessary.

検査中に、検査されるタイプの基板Sが得られ、既知の仕方で、検査システム8の光学要素に対して基板Sを移動させるウエハ支持体または上部プレート(図示せず)上に設置される。基板S(製品またはFEM)は、いくつかの実施形態では、区分的に検査される。基板Sが、半導体デバイスがその上に形成されたウエハである場合の一実施形態では、基板Sの検査は、ダイレベル単位で行われ、すなわち、基板S上の個々のダイの画像がセンサ16によって撮像され、それらの画像は、以下に説明するように処理される。   During inspection, a substrate S of the type to be inspected is obtained and placed in a known manner on a wafer support or top plate (not shown) that moves the substrate S relative to the optical elements of the inspection system 8. . The substrate S (product or FEM) is inspected piecewise in some embodiments. In one embodiment where the substrate S is a wafer with semiconductor devices formed thereon, the inspection of the substrate S is performed on a die level basis, i.e., images of individual dies on the substrate S are sensor 16. And these images are processed as described below.

他の実施形態では、検査は、視野単位で行われる。システム8の光学要素は、視野の画像を捕捉するように配置され、該視野のサイズは、個々のダイのもの、または個々のステッパショットのものとは異なる場合がある。システム8の視野が個々のダイよりも小さい場合は、複数の視野をつなぎ合わせて、個々のダイの合成画像を形成する。同じつなぎ合わせ手法を用いて、全てのステッパショットの合成画像を形成することができる。画像のつなぎ合わせによる合成画像の形成は、当技術分野において既知の手法であるものと理解されたい。   In other embodiments, the inspection is performed on a visual field basis. The optical elements of system 8 are arranged to capture an image of the field of view, and the size of the field of view may be different from that of individual dies or individual stepper shots. If the field of view of system 8 is smaller than the individual dies, the multiple fields of view are stitched together to form a composite image of the individual dies. A composite image of all stepper shots can be formed using the same stitching technique. It should be understood that the formation of a composite image by stitching images is a technique known in the art.

視野が個々のダイよりも大きいか、またはステッパショットよりも大きい場合の他の実施形態では、得られる画像を切り取って、1つ以上のダイまたはステッパショットを示すことができる。概して、第1のステッパショットによって形成されたダイが許容可能なものとなり、一方で、第2のステッパショットによって形成されたダイが欠陥品となる場合があるので、別個のステッパショットによって複数のダイを含むように大きな画像を切り取らないことが有用である。画像の切り取りは、当業者に既知の手法である。   In other embodiments where the field of view is larger than an individual die or larger than a stepper shot, the resulting image can be cut out to show one or more dies or stepper shots. In general, the die formed by the first stepper shot is acceptable, while the die formed by the second stepper shot may be defective, so multiple stepper shots may result in multiple die. It is useful not to crop a large image to include. Image cropping is a technique known to those skilled in the art.

さらに他の実施形態では、基板Sの検査は、最初に基板S全体の画像を捕捉することによって達成される。基板Sが比較的小さい場合は、領域走査原理のもとで動作するシステム8を使用して捕捉することができる。基板が領域走査システム8の視野よりも大きい場合は、上記に示唆したように基板Sの複数の画像を得て、互いにつなぎ合わせることができる。つなぎ合わせは、当業者には容易に理解されるように、線走査タイプおよび領域走査タイプの検査システム8とともに用いることができる。   In yet another embodiment, inspection of the substrate S is accomplished by first capturing an image of the entire substrate S. If the substrate S is relatively small, it can be captured using the system 8 operating on the area scanning principle. If the substrate is larger than the field of view of the area scanning system 8, multiple images of the substrate S can be obtained and spliced together as suggested above. The stitching can be used with line scan type and area scan type inspection systems 8, as will be readily understood by those skilled in the art.

上述のように適切な偏光器/分析器の角度P−Aが得られると、基板S上の個々のダイの画像が、光センサ16によって捕捉される(ステップ60)。図7を参照されたい。以下に説明する較正および検査プロセスは、ダイ単位で行われるものとして説明するが、他の基準を用いる場合もあるものと理解されたい。撮像された基板S上のダイは、モデルの形成に対して、そのダイにチッピング、クラック、ピット、色変化、粒子等が実質的に無いことを判定するユーザによって選択することができる。この判定は、完全にシステム8のユーザ次第であり、基板S上の製品の性質および用途によって大きく異なり得る。例えば、ペースメーカでの使用を意図した半導体デバイスをその上に形成した基板Sを検査するユーザは、モデルを形成するために使用されるダイ上の欠陥の数に関して、非常に厳しい基準を課す可能性がある。逆に、安価で実質的に使い捨ての消費財での使用を意図した、同一の半導体デバイスをその上に形成した基板Sを検査するユーザは、モデルを形成するために使用されるダイにおける欠陥の数が多くても容易に許容する可能性がある。   Once the appropriate polarizer / analyzer angle PA is obtained as described above, images of individual dies on the substrate S are captured by the optical sensor 16 (step 60). Please refer to FIG. The calibration and inspection process described below is described as being performed on a die basis, but it should be understood that other criteria may be used. The imaged die on the substrate S can be selected by a user who determines that the die is substantially free of chipping, cracks, pits, color changes, particles, etc. for model formation. This determination is entirely up to the user of the system 8 and can vary greatly depending on the nature and application of the product on the substrate S. For example, a user inspecting a substrate S on which a semiconductor device intended for use in a pacemaker is placed may impose very stringent standards regarding the number of defects on a die used to form a model. There is. Conversely, a user inspecting a substrate S on which the same semiconductor device is formed, intended for use with cheap and substantially disposable consumer goods, can detect defects in the die used to form the model. There is a possibility that a large number can be easily tolerated.

要するに、モデルを形成する目的に対して、何を「良品の」ダイと定義するのかに関しては、システム8のユーザの判断次第である。基板S上の全ての「良品の」ダイの画像は、モデルを形成する目的のために得られるものと想定されるが、それは、一般的には、統計的に有意な数の「良品の」ダイだけの場合となり、この数は、概して、「良品の」ダイの総数よりも少なく、約10乃至15である。少なくとも、適度な数を超えない、小さいランダムな欠陥として選択されるべきランダムで比較的目立たない欠陥を有するダイは、そのようなダイの統計的に有意なサンプルがサンプリングされた場合に、検査に大きな影響を及ぼす可能性は低くなるが、大きい非ランダムな欠陥は、検査プロセスを歪曲する可能性が高くなるものと理解されよう。   In short, it is up to the user of the system 8 to define what is a “good” die for the purpose of forming a model. It is assumed that all “good” dies on the substrate S are obtained for the purpose of modeling, which is generally a statistically significant number of “good” dies. This is the case with only dies, and this number is generally less than the total number of “good” dies and is about 10-15. At least dies with random and relatively inconspicuous defects to be selected as small random defects that do not exceed a reasonable number will be inspected if a statistically significant sample of such dies is sampled. It will be appreciated that large non-random defects are more likely to distort the inspection process, although less likely to have a major impact.

自動化された方法を用いて、有用なモデルを得ることもできる。例えば、システム8を制御するコンピュータCは、統計的に有意な数のダイをランダムに選択して、それらの画像を捕捉することができる。次いで、これらの画像を使用して、モデルを形成した個々の画像の検査に使用するモデルを形成する。選択したダイが、ユーザが選択した基準の下で欠陥品であることが分かった場合、その欠陥品の画像は、別のランダムに選択されたダイの画像と置き換えられる。このプロセスは、好適なモデルが形成されるまで繰り返される。手動または自動で形成されたモデルは、変化しないままの場合、すなわち、経時的に変化しない場合か、または、検査が進むにつれて、新しい良品のダイをそのモデルに加えることによって、経時的に変更する場合があることに留意されたい。   Useful models can also be obtained using automated methods. For example, the computer C controlling the system 8 can randomly select a statistically significant number of dies and capture their images. These images are then used to form a model for use in examining the individual images that formed the model. If the selected die is found to be defective under the criteria selected by the user, the defective image is replaced with another randomly selected die image. This process is repeated until a suitable model is formed. A model formed manually or automatically changes over time if it remains unchanged, i.e. does not change over time, or as inspection proceeds, a new good die is added to the model. Note that there may be cases.

「モデル」という用語は、当業者によって異なる意味を有する場合があるので、本願明細書で使用する場合は明確にしておかなければならない。「ゴールデンダイ」または「ゴールデンリファレンス」という用語は、画像を指すものであり、その構成画素は、複数のダイの対応する画素値を合計し、それらの値の平均を得ることによって得られる強度値を有する。したがって、ゴールデンダイは、単に平均ダイの画像である。「モデル」という用語は、「ゴールデンダイ」または「ゴールデンリファレンス」という用語よりも広義であり、場合によっては、ゴールデンダイまたはゴールデンリファレンス情報を組み込まないか、または使用しない。   The term “model” may have different meanings depending on the person skilled in the art and should be clarified when used herein. The term “golden die” or “golden reference” refers to an image whose constituent pixels are the intensity values obtained by summing the corresponding pixel values of multiple dies and obtaining the average of those values. Have Thus, the golden die is simply an image of the average die. The term “model” is broader than the terms “golden die” or “golden reference” and in some cases does not incorporate or use golden die or golden reference information.

ゴールデンダイは、一実施形態では、焦点ずれ検査に使用される(ステップ62)。同様に、ゴールデンダイは、マクロ欠陥の検査に使用されるモデルの基準の少なくとも一部を形成することができる。しかしながら、概して、マクロ欠陥の検査に使用されるモデルは、画像内の画素ごとに画素強度の閾値を定義することによって、単純なゴールデンダイを越えて移動する。マクロ欠陥の検査において、評価時に画素強度値が、閾値によって定義された範囲から外れていることが見出された場合、それらの画素は、欠陥があるとみなされる。閾値自体は、ゴールデンダイから算出される標準偏差と同じくらい単純なものとなり得るが、大抵は、基板Sの種々の特徴、変形例、および特性、およびその上に形成される製品に適用されるユーザ定義の標準を考慮する、重み因子を含む場合がある。   The golden die is used for defocus inspection in one embodiment (step 62). Similarly, the golden die can form at least part of the model reference used for macro defect inspection. However, in general, the model used for macro defect inspection moves beyond a simple golden die by defining a pixel intensity threshold for each pixel in the image. In the inspection of macro defects, if the pixel intensity values are found out of the range defined by the threshold during evaluation, those pixels are considered defective. The threshold itself can be as simple as the standard deviation calculated from the golden die, but is usually applied to the various features, variations and characteristics of the substrate S and the products formed thereon. May include weight factors, taking into account user-defined standards.

欠陥検査に使用されるモデルは、無数の方法で形成することができ、また、多少なりともゴールデンダイに基づく場合、また基づかないがあり、マクロ欠陥の検査モデルに対する唯一の要件は、結果として生じる検査が、システム8のユーザを満足させる結果をもたらすことであると理解されたい。マクロ欠陥の検査が行われる場合、そのような検査に好適なモデルは、ゴールデンダイが生成されるのとほぼ同時に得ることができる(ステップ64)。矢印65で示されるように、モデルの形成には、場合によっては、ゴールデンダイ情報を使用することができる。モデルが形成されると、その後、捕捉画像をモデルと比較して欠陥を識別する(ステップ72)。   The model used for defect inspection can be formed in a myriad of ways, and if it is based at all on the golden die, it is also not based, and the only requirement for the macro defect inspection model results It should be understood that the test results in satisfying the user of the system 8. If a macro defect inspection is performed, a model suitable for such inspection can be obtained at approximately the same time as the golden die is generated (step 64). As indicated by arrow 65, golden die information may be used in some cases to form the model. Once the model is formed, the captured image is then compared with the model to identify defects (step 72).

前のステップで得られたゴールデンダイの画像を使用して、焦点ずれ欠陥の検査中に捕捉した画像の背景を取り除くことで、差分画像と称される画像がもたらされる(ステップ66)。差分画像は、ゴールデンダイの画像の個々の対応する画素値と、検査中のダイの画像との差で構成される。差分画像を形成する画素強度値は、正、負、またはゼロとなり得るもので、差分画像の全てにわたって合計および平均される(ステップ68)。得られた平均値は、次いで、FEMの検査によって得られた類似の平均と比較して、平均値が、システムのユーザによって設定された所定の閾値を超えるかどうかを判定する。いくつかの実施形態では、FEM由来の差分画像の平均値を、検査由来の差分画像の平均値と直接比較して、許容できないレベルの焦点ずれ欠陥がダイ内に存在するかどうかを判断することも可能である。   Using the golden die image obtained in the previous step, the background of the image captured during the defocus defect inspection is removed, resulting in an image referred to as the difference image (step 66). The difference image is composed of the difference between each corresponding pixel value of the golden die image and the image of the die under inspection. The pixel intensity values that form the difference image can be positive, negative, or zero and are summed and averaged over all of the difference images (step 68). The resulting average value is then compared with a similar average obtained by inspection of the FEM to determine if the average value exceeds a predetermined threshold set by the user of the system. In some embodiments, the average value of the FEM-derived difference image is directly compared to the average value of the inspection-derived difference image to determine if there is an unacceptable level of defocus defect in the die. Is also possible.

当業者に理解されるように、偏光器12および分析器14は、実質的に全ての光の通過を阻止するか、または実質的に全ての光の通過を可能にするように、互いに角度を付けて配置することができる。本発明の一実施形態では、偏光器12および分析器14は、実質的に全ての光EおよびEの通過を阻止するように、互いに角度を付けて配置される。本実施形態、および基板Sが反射光の偏光状態に影響を及ぼさなかった場合、光センサ16は実質的にいかなる画像も登録しない。しかしながら、極性を変化させる特徴は、概して基板S上に存在し、かつ一般的に少なくともある程度の焦点ずれ欠陥が存在するので、光EおよびEは、光センサ16上に入射する。 As will be appreciated by those skilled in the art, the polarizer 12 and the analyzer 14 are angled with respect to each other so as to prevent the passage of substantially all light or allow the passage of substantially all light. Can be placed. In one embodiment of the invention, the polarizer 12 and the analyzer 14 are arranged at an angle to each other so as to block the passage of substantially all light E 1 and E 2 . In the present embodiment and when the substrate S does not affect the polarization state of the reflected light, the optical sensor 16 does not register substantially any image. However, the features that change polarity are generally present on the substrate S and generally there is at least some defocus defect so that the light E 3 and E 4 are incident on the photosensor 16.

分析器14に対する偏光器12の角度位置は、検査する基板Sの性質に最も依存するが、これに限定されないが、光源12の性質、光学システムの物理的性質等を含む、他の因子を使用することもできる。一実施形態では、偏光器12の偏光角度は、検査される基板S上に存在する線形構造に対して約45°である。したがって、いくつかの実施形態では、分析器14の偏光角度は、検査される基板の性質によって変化する場合があるものと認識されたい。   The angular position of the polarizer 12 with respect to the analyzer 14 is most dependent on the nature of the substrate S to be inspected, but other factors are used including, but not limited to, the nature of the light source 12 and the physical properties of the optical system You can also In one embodiment, the polarization angle of the polarizer 12 is about 45 ° with respect to the linear structure present on the substrate S to be inspected. Thus, it should be appreciated that in some embodiments, the polarization angle of the analyzer 14 may vary depending on the nature of the substrate being examined.

いくつかの実施形態では、複数の走査検査を用いて、基板S上の欠陥の存在を判断する。一実施形態では、第1のパスは、マクロ欠陥の検査に対する不十分な光を通過させる設定で、偏光器12および分析器14によって行われる。この第1のパスは、単に、焦点ずれまたは露光欠陥が、基板の、概して1つ以上のダイまたはステッパショットの撮影領域内に存在するかどうかの判定を意図したものである。第2のパスは、チッピング、クラック、粒子、空隙、およびスクラッチのようなマクロ欠陥を見出すステップを伴い、より大きな量の光がそれらを通過することができるように配置された、偏光器12および分析器14によって行われる。   In some embodiments, multiple scan inspections are used to determine the presence of a defect on the substrate S. In one embodiment, the first pass is performed by the polarizer 12 and the analyzer 14 in a setting that passes insufficient light for macro defect inspection. This first pass is merely intended to determine whether a defocus or exposure defect is present in the imaging region of the substrate, generally one or more dies or stepper shots. The second pass involves finding macro defects such as chipping, cracks, particles, voids, and scratches, with polarizers 12 and arranged arranged so that a greater amount of light can pass through them. Performed by the analyzer 14.

別の実施形態では、システム8を使用して、基板上の薄膜の厚さの変化、またはその存在を検出することができる。場合によっては、処理ステップの後に、不要な残余の膜が、基板Sの全部または一部に残存する。適切に配置された場合、基板8の差分画像は、残余の膜の場所および大きさを識別する。   In another embodiment, the system 8 can be used to detect a change in the thickness of a thin film on the substrate, or its presence. In some cases, unnecessary residual film remains on all or part of the substrate S after the processing step. When properly positioned, the differential image of the substrate 8 identifies the location and size of the remaining film.

本発明の特定の実施形態を本願明細書にて図示および説明したが、当業者は、同じ目的を達成するように意図されたあらゆる機構が、示された特定の実施形態の代替物になり得るものと理解されよう。本発明の多数の適合例は、当業者には明らかである。したがって、本出願は、本発明のあらゆる適合例または変形例を対象とすることを意図する。以下の特許請求の範囲およびその同等物によってのみ本発明が限定されることを明白に意図する。   While particular embodiments of the present invention have been illustrated and described herein, those skilled in the art will recognize that any mechanism intended to accomplish the same purpose can be substituted for the particular embodiment shown. It will be understood. Many adaptations of the invention will be apparent to those skilled in the art. This application is therefore intended to cover any adaptations or variations of the present invention. It is expressly intended that this invention be limited only by the following claims and equivalents thereof.

本発明は、基板の種々の欠陥を検査するためのシステムおよび方法において、偏光フィルタを用いて、焦点ずれおよび露光欠陥のような偏光依存性の欠陥のコントラストを改善し、一方で、ピット、空隙、クラック、チッピング、および粒子のような偏光非依存性の欠陥に対しても同じ感度を保持することにより、半導体デバイスの製造工程における品質の確保および収率の改善に有用である。   The present invention uses polarization filters in systems and methods for inspecting various defects on a substrate to improve the contrast of polarization-dependent defects such as defocus and exposure defects, while pits, voids, and the like. By maintaining the same sensitivity to polarization-independent defects such as cracks, chipping, and particles, it is useful for ensuring quality and improving yield in the manufacturing process of semiconductor devices.

8 撮像システム
10 照明器
12 偏光子
14 分析器
16 光センサ
18 カラーフィルタ
P 光学経路
S 基板
8 Imaging System 10 Illuminator 12 Polarizer 14 Analyzer 16 Optical Sensor 18 Color Filter P Optical Path S Substrate

Claims (33)

基板上の欠陥を識別するための検査システムであって、
基板上へ光を向けるように配置された光源と、
前記光源と前記基板との間に配置された第1の偏光フィルタと、
前記基板から反射された光を受けるように配置された光センサと、
前記基板と前記光センサとの間に配置された第2の偏光フィルタと、
を備え、
前記第1および第2の偏光フィルタは、前記光センサによって捕捉された画像の画像強度が前記基板上の偏光依存性の欠陥の存在と少なくとも部分的に相関されるように、互いに対して角度を付けて配置されていることを特徴とする、検査システム。
An inspection system for identifying defects on a substrate,
A light source arranged to direct light onto the substrate;
A first polarizing filter disposed between the light source and the substrate;
A photosensor arranged to receive light reflected from the substrate;
A second polarizing filter disposed between the substrate and the photosensor;
With
The first and second polarizing filters are angled relative to each other such that the image intensity of the image captured by the photosensor is at least partially correlated with the presence of polarization-dependent defects on the substrate. Inspection system, characterized by being attached to.
前記光源は、ストロボ光源である、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, wherein the light source is a strobe light source. 前記光源は、レーザと白色光源から成る群から選択される、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, wherein the light source is selected from the group consisting of a laser and a white light source. 前記レーザ光源は、モノクロレーザである、請求項3に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 3, wherein the laser light source is a monochrome laser. 前記レーザ光源は、それぞれが異なる公称波長出力を有する複数のレーザである、請求項3に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 3, wherein the laser light source is a plurality of lasers each having a different nominal wavelength output. 前記光センサは、カラー光センサである、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, wherein the optical sensor is a color optical sensor. 前記カラー光センサは、それに関連付けられたカラーフィルタを有するモノクロ光センサ、ベイヤ型カラー光センサ、3チップ型カラー光センサから成る群から選択される、請求項6に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 6, wherein the color light sensor is selected from the group consisting of a monochrome light sensor, a Bayer color light sensor, and a 3-chip color light sensor having a color filter associated therewith. 前記光源と前記光センサとの間に配置された少なくとも1つの光カラーフィルタをさらに含む、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, further comprising at least one light color filter disposed between the light source and the light sensor. 前記光センサは、ピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチから成る群から選択される欠陥の識別を可能にするのに十分な質の画像を捕捉する、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system of claim 1, wherein the optical sensor captures an image of sufficient quality to allow identification of a defect selected from the group consisting of pits, voids, chipping, cracks, particles, and scratches. . 前記光センサは、領域走査光センサと線走査光センサから成る群から選択される、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, wherein the optical sensor is selected from the group consisting of an area scanning optical sensor and a line scanning optical sensor. 前記光源は、前記検査システムに対して前記基板が移動する速度に少なくとも部分的に相関する速さで、前記基板を照明するストロボである、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system of claim 1, wherein the light source is a strobe that illuminates the substrate at a speed that is at least partially correlated to the speed at which the substrate moves relative to the inspection system. 前記偏光依存性の欠陥は、焦点ずれ欠陥と露光欠陥からなる群から選択される、請求項1に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 1, wherein the polarization-dependent defect is selected from the group consisting of a defocus defect and an exposure defect. 基板上の欠陥を識別するための検査システムであって、
基板上へ光を向けるように配置された光源と、
前記光源と前記基板との間に配置された第1の偏光フィルタと、
前記基板から反射された光を受けるように配置された光センサと、
前記基板と前記光センサとの間に配置された第2の偏光フィルタと、
を備え、
前記第1および第2の偏光フィルタは、前記光センサによって捕捉した画像を使用して、少なくとも第1のタイプおよび第2のタイプの欠陥を同時に識別し得るように、互いに対して角度を付けて配置されていることを特徴とする、検査システム。
An inspection system for identifying defects on a substrate,
A light source arranged to direct light onto the substrate;
A first polarizing filter disposed between the light source and the substrate;
A photosensor arranged to receive light reflected from the substrate;
A second polarizing filter disposed between the substrate and the photosensor;
With
The first and second polarizing filters are angled with respect to each other so that at least a first type and a second type of defect can be simultaneously identified using an image captured by the photosensor. Inspection system characterized by being arranged.
前記識別された第1のタイプの欠陥は、焦点ずれ欠陥と露光欠陥から成る群のうちの少なくとも1つである、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system of claim 13, wherein the identified first type of defect is at least one of the group consisting of a defocus defect and an exposure defect. 前記識別された第2のタイプの欠陥は、もしあれば、前記基板上のピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチから成る群のうちの少なくとも1つである、請求項13に記載の検査システム。   14. The identified second type of defect, if any, is at least one of the group consisting of pits, voids, chippings, cracks, particles, and scratches on the substrate. Inspection system. 前記光源は、ストロボ光源である、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 13, wherein the light source is a strobe light source. 前記光源は、レーザと白色光源から成る群から選択される、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system of claim 13, wherein the light source is selected from the group consisting of a laser and a white light source. 前記レーザ光源は、モノクロレーザである、請求項17に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 17, wherein the laser light source is a monochrome laser. 前記レーザ光源は、それぞれが異なる公称波長出力を有する複数のレーザである、請求項17に記載の検査システム。   The inspection system of claim 17, wherein the laser light source is a plurality of lasers each having a different nominal wavelength output. 前記光センサはカラー光センサである、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 13, wherein the optical sensor is a color optical sensor. 前記カラー光センサは、それに関連付けられたカラーフィルタを有するモノクロ光センサ、ベイヤ型カラー光センサ、および3チップ型カラー光センサから成る群から選択される、請求項20に記載の検査システム。   21. The inspection system of claim 20, wherein the color light sensor is selected from the group consisting of a monochrome light sensor having a color filter associated therewith, a Bayer color light sensor, and a 3-chip color light sensor. 前記光源と前記光センサとの間に配置された少なくとも1つの光カラーフィルタをさらに含む、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 13, further comprising at least one light color filter disposed between the light source and the light sensor. 前記光センサは、領域走査光センサと線走査光センサから成る群から選択される、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system according to claim 13, wherein the optical sensor is selected from the group consisting of an area scanning optical sensor and a line scanning optical sensor. 前記光源は、前記基板が運動する速度に少なくとも部分的に相関する速さで、前記基板を照明するストロボである、請求項13に記載の検査システム。   The inspection system of claim 13, wherein the light source is a strobe that illuminates the substrate at a speed that is at least partially correlated to the speed at which the substrate moves. 基板の露光および焦点ずれ欠陥を検査する方法であって、
基板上に光を向けるように配置された光源と、前記光源と前記基板との間に配置された第1の偏光フィルタと、前記基板から反射された光を受けるように配置された光センサと、前記基板と前記光センサとの間に配置された第2の偏光フィルタと、を備える検査システムを提供するステップと、
前記第1および第2の偏光フィルタを、互いに対して、選択された相対角度に配置するステップと、
前記基板の画像を捕捉するステップと、
前記画像から比較データを生成して、前記基板上の露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つの存在を識別するステップと、
を含む、基板を検査する方法。
A method for inspecting substrate exposure and defocus defects,
A light source disposed to direct light onto the substrate, a first polarizing filter disposed between the light source and the substrate, and an optical sensor disposed to receive light reflected from the substrate Providing an inspection system comprising: a second polarizing filter disposed between the substrate and the photosensor;
Placing the first and second polarizing filters at a selected relative angle relative to each other;
Capturing an image of the substrate;
Generating comparison data from the image to identify the presence of at least one of exposure and defocus defects on the substrate;
A method for inspecting a substrate, comprising:
前記第1および第2の偏光フィルタを、該フィルタ間の前記選択した相対角度を維持しながら、一緒に検査角度まで回転させるステップをさらに含む、請求項25に記載の基板を検査する方法。   26. A method for inspecting a substrate according to claim 25, further comprising rotating the first and second polarizing filters together to an inspection angle while maintaining the selected relative angle between the filters. 前記画像を処理するステップは、
捕捉画像ごとに差分画像を生成するステップと、
前記差分画像の全てにわたって前記差分画像のそれぞれの画素強度差を平均して、差分画像ごとに平均画像強度を得るステップと、
各捕捉画像の前記平均画像強度を所定の閾値に対して評価して、もしあれば、前記基板上の露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つの存在を判定するステップと、を含む、請求項25に記載の基板を検査する方法。
Processing the image comprises:
Generating a difference image for each captured image;
Averaging the respective pixel intensity differences of the difference image over all of the difference images to obtain an average image intensity for each difference image;
Evaluating the average image intensity of each captured image against a predetermined threshold to determine the presence of at least one of exposure and defocus defects on the substrate, if any. 26. A method for inspecting a substrate according to 25.
基板内の既知のレベルの露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つに対して、前記光センサの出力を較正するステップを含む、請求項25に記載の基板を検査する方法。   26. The method of inspecting a substrate of claim 25, comprising calibrating the output of the photosensor for at least one of a known level of exposure and defocus defects in the substrate. 前記較正するステップは、
各画像が既知の程度の焦点ずれおよび露光欠陥を受けている、複数の較正基板の画像を捕捉するステップと、
捕捉画像ごとに差分画像を生成するステップと、
前記差分画像の全てにわたって前記差分画像の画素強度差を平均して、平均画像強度を得るステップと、
既知の程度の焦点ずれおよび露光欠陥を有する捕捉画像ごとに、前記平均画像強度値を記録するステップと、を含む、請求項28に記載の基板を検査する方法。
The step of calibrating comprises:
Capturing images of a plurality of calibration substrates, each image experiencing a known degree of defocus and exposure defects;
Generating a difference image for each captured image;
Averaging the pixel intensity differences of the difference image across all of the difference images to obtain an average image intensity;
29. A method of inspecting a substrate according to claim 28, comprising: recording the average image intensity value for each captured image having a known degree of defocus and exposure defects.
前記差分画像を生成するステップは、複数の捕捉画像を画素単位で平均して、平均画像を得て、該平均画像を、画素単位で各捕捉画像から差し引いて、差分画像を得るステップを含む、請求項27に記載の基板を検査する方法。   The step of generating the difference image includes a step of averaging a plurality of captured images in units of pixels to obtain an average image, and subtracting the average image from each captured image in units of pixels to obtain a difference image. 28. A method for inspecting a substrate according to claim 27. 各捕捉画像について、ピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチから成る群から選択される欠陥を検査するステップをさらに含む、請求項25に記載の基板を検査する方法。   26. The method of inspecting a substrate of claim 25, further comprising, for each captured image, inspecting a defect selected from the group consisting of pits, voids, chippings, cracks, particles, and scratches. 前記ピット、空隙、チッピング、クラック、粒子、およびスクラッチから成る群から選択される欠陥を検査するステップは、前記露光および焦点ずれ欠陥のうちの少なくとも1つの検査と実質的に同時に行う、請求項31に記載の基板を検査する方法。   32. Inspecting a defect selected from the group consisting of the pits, voids, chipping, cracks, particles, and scratches is performed substantially simultaneously with inspection of at least one of the exposure and defocus defects. A method for inspecting a substrate described in 1. 前記差分画像を検査して、その中の層境界を識別するステップをさらに含む、請求項30に記載の基板を検査する方法。   32. The method of inspecting a substrate of claim 30, further comprising inspecting the difference image to identify layer boundaries therein.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102422149B (en) * 2009-05-29 2014-03-19 洛塞夫科技股份有限公司 Polycrystalline wafer inspection method
KR101955466B1 (en) * 2010-10-26 2019-03-12 삼성디스플레이 주식회사 Device and method for inspecting sealing state
US9885671B2 (en) 2014-06-09 2018-02-06 Kla-Tencor Corporation Miniaturized imaging apparatus for wafer edge
US9645097B2 (en) 2014-06-20 2017-05-09 Kla-Tencor Corporation In-line wafer edge inspection, wafer pre-alignment, and wafer cleaning
CN107884414B (en) * 2017-11-03 2019-12-27 电子科技大学 System and method for detecting surface defects of mirror surface object by eliminating influence of dust
CN109387489B (en) * 2018-11-21 2023-10-10 塔里木大学 Method and device for measuring optical parameters of red date tissue by polarized scattering
CN112748126A (en) * 2019-10-31 2021-05-04 芯恩(青岛)集成电路有限公司 Wafer detection system and detection method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006012551A1 (en) * 2004-07-23 2006-02-02 Nextech Solutions, Inc. Large substrate flat panel inspection system
JP2006105951A (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Nikon Corp Defect inspection method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2947212A (en) * 1956-04-30 1960-08-02 American Brass Co Method of detecting surface conditions of sheet metal
US3904293A (en) * 1973-12-06 1975-09-09 Sherman Gee Optical method for surface texture measurement
US4806776A (en) * 1980-03-10 1989-02-21 Kley Victor B Electrical illumination and detecting apparatus
US4469442A (en) * 1982-01-11 1984-09-04 Japan Crown Cork Co., Ltd. Detecting irregularities in a coating on a substrate
DE4434473A1 (en) * 1994-09-27 1996-03-28 Basler Gmbh Method and device for quality control of objects with polarized light

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006012551A1 (en) * 2004-07-23 2006-02-02 Nextech Solutions, Inc. Large substrate flat panel inspection system
JP2006105951A (en) * 2004-10-06 2006-04-20 Nikon Corp Defect inspection method

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