KR100705983B1 - 결함검출장치 및 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체 - Google Patents

결함검출장치 및 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체 Download PDF

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KR100705983B1
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Abstract

본 발명은 반도체웨이퍼 등의 검사대상에 대하여 조명광을 조사하고, 이 검사대상으로부터의 빛의 상을 기초로 결함검사를 실시하는 결함검출장치 및 그 프로그램을 기억한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체에 관한 것으로서,
검사대상에 대하여 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 검사대상으로부터의 회절광을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 상기 촬상부에 의해 촬상된 화상데이터로부터 상기 검사대상의 결함검사를 실시하는 결함검출장치에 있어서, 상기 검사대상의 설계정보에 의거하여 상기 회절광을 촬상하는 데 최적인 상기 조명광의 상기 검사대상에 대한 회절각도를 구하는 회절각도산출부와, 이 회절각도산출부에 의해 산출된 상기 회절각도로 상기 조명부의 입사각도를 설정하는 조명설정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
결함, 조명광, 회절광, 촬상, 입사

Description

결함검출장치 및 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체{FLAW DETECTING DEVICE AND COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM}
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 검사대상에 대하여 조명광을 조사하고, 이 검사대상으로부터의 빛의 상을 기초로 결함검사를 실시하는 결함검출장치 및 그 프로그램을 기억한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체에 관한 것이다.
예를 들면 반도체제조공정에서는 반도체웨이퍼표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 매크로검사가 실시된다. 이 매크로검사는 반도체웨이퍼표면에 조명광을 조사하고, 그 정반사광, 회절광, 산란광 등을 촬상장치에 의해 촬상하며, 그 화상데이터를 화상처리함으로써 반도체웨이퍼표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함 등을 검출하고 있다.
도 3은 종래예에 관련되는 매크로검사장치의 개략도이다. 스테이지(1)상에는 반도체웨이퍼(2)가 재치되고, 그 비스듬하게 위쪽으로 조명부(3)가 배치되는 동시에, 반도체웨이퍼(2)에 대한 조명부(3)의 대향위치에 촬상부(4)가 배치되어 있다. 이 매크로검사장치에서는 조명부(3)로부터 조명광을 반도체웨이퍼(2)상에 조사한 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광을 촬상부(4)에 의해 촬상하는 데 있어서 회절광을 검출하기 위해 반도체웨이퍼(2)에 대한 조명각도를 가변설정하고 있다.
이 조명각도의 설정방법에서는 조명부(3)로부터 조명광을 반도체웨이퍼(2)상에 조사하면서 그 조명각도, 즉 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2)에 대한 기울기각도를, 예를 들면 +20°∼-20°의 범위에서 가변한다. 그리고 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광을 촬상부(4)에 의해 촬상하고, 그 화상데이터로부터 1차회절광을 받아들이는 각도를 구해서 그 각도로 조명부(3)를 설정한다.
그러나 검사되는 반도체웨이퍼(2)에는 그 종류마다 형성되어 있는 칩의 패턴의 형상이나 방향이 다른 것이나, 그 패턴의 피치가 다른 것이 있다. 이들 각 반도체웨이퍼(2)의 검사를 실시한다고 하면, 반도체웨이퍼(2)의 종류가 바뀔 때마다 조명각도를, 예를 들면 +20°∼-20°의 범위에서 가변하고 촬상된 화상데이터를 보면서 1차회절광을 양호하게 받아들이는 입사각도를 구하여 조명장치(3)의 기울기각도를 설정하지 않으면 안되어서 검사에 많은 시간이 걸린다.
또 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩의 패턴의 형상, 방향 또는 피치의 차이에 의해 촬상부가 반도체웨이퍼(2)상의 패턴으로부터 회절광을 양호하게 받아들이는 입사각도 및 그 방향이 다르다. 이 때문에 회절광이 받아들이는 최적인 각도 및 그 방향에 조명장치(3)를 설정할 수 있다고는 할 수 없다.
본 발명의 목적은 검사를 실시하는데 필요한 회절광을 받아들이는 최적인 각도로 조명광을 설정할 수 있는 결함검출장치를 제공하는 것에 있다.
또 본 발명의 목적은 검사를 실시하는데 필요한 회절광을 받아들이는 최적인 각도로 조명광을 설정하기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 결함검출장치는, 검사대상에 대하여 조명광을 조사하는 조명부와, 상기 검사대상으로부터의 회절광을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 상기 촬상부에 의해 촬상된 화상데이터로부터 상기 검사대상의 결함검사를 실시하는 결함검출장치에 있어서, 상기 검사대상의 설계정보에 의거하여 상기 회절광을 촬상하는 데 최적인 상기 조명광의 상기 검사대상에 대한 회절각도를 구하는 회절각도산출부와, 이 회절각도산출부에 의해 산출된 상기 회절각도로 상기 조명부의 입사각도를 설정하는 조명설정부를 구비하고 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관련되는 결함검출장치에 있어서의 조명광의 각도를 가변했을 때에 얻어지는 휘도분포도.
도 3은 종래예에 관련되는 매크로검사장치의 개략도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 스테이지 2: 반도체웨이퍼
3: 조명부 4: 촬상부
5: 화상표시부 6: 스테이지이송회전제어부
7: 광축계 제어부 8: 조명각도제어부
9: 기판반송부 10: 검출장치 본체
11: 주제어부 12: 프로그램메모리
13: 화상메모리 14: 입력부
15: 출력부 16: 회절각도산출부
17: 휘도분포연산부 18: 조명설정부
19; 결함검사부 20: 검사결과메모리
이하 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관련되는 결함검출장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서 도 3과 동일한 부분에는 동일 부호를 붙여둔다. 도 1에 나타내는 결함검출장치는 반도체웨이퍼나 액정 등의 플랫패널디스플레이의 유리기판 등 기판표면에 규칙적인 패턴이 형성된 검사대상에 대하여 결함검출을 실시한다.
스테이지(1)상에는 검사대상인 반도체웨이퍼(2)가 재치되어 있다. 스테이지(1)의 위쪽에는 라인상의 조명부(3)와 라인센서카메라 등으로 이루어지는 촬상부(4)가 배치되어 있다. 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도 기울여서 배치되어 있으며, 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 조사한다. 촬상부(4)는 반도체웨이퍼(2)의 표면에 대하여 광축이 소정 각도 기울여서 배치되어 있으며, 조명부(3)로부터의 조명에 의해 생기는 반도체웨이퍼(2) 표면으로부터의 회절광을 1라인씩 촬상한다. 또한 촬상부(4)는 광축이 소정 각도 기운 상태에서 고정되어 있다. 또 조명부(3)는 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울 기각도를, 소정의 범위내에서 조정할 수 있도록 회전운동 가능하게 설치되고, 전기적 또는 기계적 스토퍼에 의해 소망의 위치에 고정할 수 있도록 되어 있다.
검출장치 본체(10)에는 촬상부(4), 화상표시부(5), 스테이지이송회전제어부(6), 광축계 제어부(7), 조명각도제어부(8) 및 기판반송부(9)가 접속되어 있다. 광학계 제어부(7)와 조명각도제어부(8)에는 조명부(3)가 접속되어 있다. 스테이지이송회전제어부(6)에는 스테이지(1)가 접속되어 있다.
검출장치 본체(10)에는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 입사각도(기울기각도) 및 그 조명방향을 자동설정하기 위해 필요한 각종 제어를 실행하는 기능을 가지고 있다. 검출장치 본체(10)는 반도체웨이퍼(2)의 결함검사를 실시하기 위해 필요한 ±n(자연수, n=1, 2, …)차의 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명부(3)의 입사각도 및 그 조명방향을 설정한다. 검출장치 본체(10)내에서는 CPU(컴퓨터)로 이루어지는 주제어부(11)에, 프로그램메모리(12), 화상메모리(13), 입력부(14), 출력부(15) 및 검사결과메모리(20)가 접속되어 있다. 또한 검출장치 본체(10)내에서는 프로그램메모리(12)에 기억되어 있는 프로그램이 실행됨으로써 회절각도산출부(16), 휘도분포연산부(17), 조명설정부(18) 및 결함검사부(19)의 각 기능이 작동한다.
프로그램메모리(12)는 주제어부(11)에 의하여 판독 가능하다. 프로그램메모리(12)에는 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여, 고정된 촬상부에 의해 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도를 구하고, 이 회절각도로 되도록 조명부(3)를 회전운동하는 제어 등, 결함검출에 관련되는 제어프로그램이 기억되어 있다. 촬상부(4)로부터 출력된 화상신호는 도시하지 않은 A/D변환기에 의해 디지털화되고, 그 화상데이터가 화상메모리(13)에 기억된다.
입력부(14)는 소정의 데이터베이스로부터 입력되거나, 혹은 검사자가 예를 들면 키보드나 마우스를 이용하여 입력하는 반도체웨이퍼(2)의 설계정보나 조명장치(3)로부터 출력되는 조명광의 파장 등의 각종 정보를 받아들이는 기능을 가지고 있다. 또한 상기 설계정보는 반도체웨이퍼(2)의 패턴피치, 반사율, 패턴형상, 막두께 등으로 이루어진다.
회절각도산출부(16)는 입력부(14)로부터 받아들여진 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광을 촬상부(4)에 의해 촬상하는 데 최적인 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도를 구한다. 또 회절각도산출부(16)는 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광 중 소망의 ±n차회절광의 회절각도를 구한다. 이 경우 검사자에 의해 소망되는 ±n차회절광이 입력부(14)의 키보드나 마우스의 조작으로 설정된다.
회절각도산출부(16)는 상기한 바와 같이 촬상부(4)에서 촬상되는 최적인 회절각도에 대응하는 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도를 연산하는 기능을 가지고 있다. 구체적으로는 예를 들면 1차회절각도는 다음 식 (1)을 연산하는 것으로 구할 수 있다. 즉 회절각도를 θd, 조명광의 입사각을 θi, 회절차수를 m, 반도체웨이퍼(2)의 패턴피치를 p, 조명광의 파장을 λ로 하면,
sinθd－sinθi＝mλ/p …(1)
로 된다. 회절각도산출부(16)는 상기 식 (1)을 연산함으로써 회절각도(θd)를 구한다.
또한 상기 식 (1)은 이하와 같이 유도된다. 회절조건으로서 2차원의 주기구조를 갖는 평면격자(패턴)로부터 생기는 회절광은 다음의 조건을 만족시킨다.
Kd'＝＋Ki'G …(2)
Ki': 입사광(조명광)의 파수벡터(Ki)의 격자평면에 평행인 성분
Kd': 회절광의 파수벡터(Kd)의 격자평면에 평행인 성분
G: 평면격자의 역격자벡터
여기에서 평면격자를 1차원격자로 한정하고, 입사면을 격자의 길이방향에 수직인 면에 취한 경우 (2)식은,
ndk0sinθd＝nik0sinθi＋mK …(3)
ni: 입사측의 굴절률, nd: 회절측의 굴절률
θi: 입사각, θd: 회절각
으로 된다. 여기에서,
k0＝2Q/λ0 λ0: (진공 중의)빛의 파장
K＝2Q/p p: 격자의 주기(패턴피치)
m: 회절차수
nd＝ni＝1
이고, (3)식은,
sinθd－sinθi＝mλ/p
로 된다.
휘도분포연산부(17)는 조명부(3)의 입사각도를 예를 들면 +20°∼-20°의 범위에서 가변했을 때에 촬상부(4)에서의 촬상에 의해 얻어진 화상데이터를 화상메모리(13)로부터 판독하고, 이 화상데이터로부터 도 2에 나타내는 바와 같은 조명광의 입사각도에 대한 실제의 휘도분포를 구한다.
조명설정부(18)는 회절각도산출부(16)에 의해 산출된 m차회절각도에 대응하는 조명부(3)의 입사각도를 설정하기 위한 지령을, 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다. 또 조명설정부(18)는 휘도분포연산부(17)에 의해 구해진 실제의 휘도분포와 회절각도산출부(16)에 의해 산출된 회절각도를 비교하고, 이 회절각도에 일치하거나 또는 가장 가까운 휘도분포에 있어서의 휘도피크의 각도를 회절각도로 하여 선택한다. 조명설정부(18)는 선택한 회절각도로 조명부(3)의 입사각도를 설정하기 위한 지령을, 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다.
조명각도제어부(8)는 조명설정부(18)로부터의 지시에 따라서, 촬상부(4)에 있어서 회절광을 촬상하는 데 최적인 회절각도로 되도록 조명부(3)를 회전운동시키고 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도를 설정한다. 또 조명각도제어부(8)와 스테이지이송회전제어부(6)는 조명부(3)를 반도체웨이퍼(2)의 위쪽에서 반도체웨이퍼(2)와 평행을 이루는 상태에서 일체적으로 회전시키고, 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 방향을 2차원에서 가변하는 기능도 가지고 있다. 또한 조명각도제어부(8)에 의해 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 방향을 가변하는 대신에 스테이지이송회전제어부(6)에 의해 스테이지(1)를 회전시키고 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 방향을 2차원에서 가변하도록 해도 좋다.
결함검사부(19)는 촬상부(4)에 최적인 회절광이 받아들여지도록 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도로 조명부(3)를 설정한 후에 촬상부(4)에서의 촬상에 의해 얻어진 화상데이터를 화상메모리(13)로부터 판독하고, 이 화상데이터를 화상처리하여 반도체웨이퍼(2)의 표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함을 검출한다. 검사결과메모리(20)는 결함검사부(19)에 의해 검출된 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 기억한다. 화상표시부(5)는 결함검사부(19)에 의해 검출된 결함의 종류, 수, 위치, 면적 등의 정보를 표시한다.
스테이지이송회전제어부(6)는 촬상부(4)에서의 촬상에 동기한 피치로, 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)를 한방향(X방향)으로 이동시키고, 또 스테이지(1)의 회전 및 위치결정을 제어한다. 반도체웨이퍼(2)를 회전할 때에는 스테이지(1) 자체를 회전시킬 수도 있지만, 일축 이동 가능한 스테이지(1)상에 반도체웨이퍼(2)를 재치하는 회전스테이지를 설치하고, 이 회전스테이지를 회전시키는 것이 바람직하다.
광학계 제어부(7)는 조명부(3)의 광량이나 간섭화상을 취득하는 경우에 도시하지 않은 간섭필터를 삽입하는 제어를 실시한다. 조명각도제어부(8)는 상기한 바와 같이 주제어부(11)의 지시에 따라서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 입사각도를 제어한다. 기판반송부(9)는 반도체웨이퍼(2)를 1장씩 도시하지 않은 수납스토커(카세트)로부터 꺼내어서 스테이지(1)상에 재치하고, 결함검사 후 스테이지(1)상의 반도체웨이퍼(2)를 스토커로 되돌린다.
이하 상기와 같이 구성된 결함검출장치의 동작에 대하여 설명한다. 우선 기판반송부(9)에 의해 도시하지 않은 스토커로부터 검사대상의 반도체웨이퍼(2)가 꺼내어지고 스테이지(1)상까지 반송되어 재치된다. 그리고 스테이지이송회전제어부(6)에 의해 반도체웨이퍼(2)를 재치한 스테이지(1)의 위치결정이 된다. 그 후 반도체웨이퍼(2)에 대하여 이하의 결함검사방법이 실행된다.
제 1 결함검사방법에 대하여 설명한다. 우선 소정의 데이터베이스로부터, 혹은 검사자에 의한 키보드나 마우스의 조작에 따라 해당 반도체웨이퍼(2)의 설계정보, 예를 들면 반도체웨이퍼(2)의 패턴피치, 반사율, 패턴형상, 막두깨, 또는 조명부(3)로부터 출력되는 조명광의 파장 등이 입력부(14)를 통하여 검출장치 본체(10)에 받아들여진다. 이 반도체웨이퍼(2)의 설계정보는 회절각도산출부(16)에 보내진다.
주제어부(11)는 프로그램메모리(12)내의 프로그램을 판독하고, 회절각도산출부(16), 조명설정부(18) 및 결함검사부(19)에 대하여 동작을 지시한다. 회절각도산출부(16)는 입력부(14)로부터 받아들여진 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 상기 식 (1)을 연산하고, 반도체웨이퍼(2)로부터의 1차의 회절광을 촬상부(4)에 의해 촬상하는 데 최적인 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도 및 그 조명방향을 구한다. 예를 들면 DRAM과 같은 패턴이 규칙 바르게 배열된 반도체웨이퍼(2)에 대해서는 회절각도산출부(16)에서 가장 좁은 패턴피치에 대응한 연산이 이루어진다. 또 시스템(LSI)과 같은 패턴이 불규칙으로 배열된 반도체웨이퍼(2)에 대해서는 회절각도산출부(16)에서 광범위한 검사가 가능한 패턴피치에 대응한 연산이 이루어진다.
다음으로 조명설정부(18)는 회절각도산출부(16)에 의해 산출된 m차의 회절각도에 대응하는 입사각도를 수취하고, 이 입사각도의 지령을, 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다. 이것에 의해 조명부(3)는 조명각도제어부(8)의 구동에 의하여 지시된 입사각도로 설정된다. 이 경우 조명각도제어부(8)는 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 2차원적인 방향의 지시가 있으면, 조명부(3)를 반도체웨이퍼(2)의 위쪽에서 반도체웨이퍼(2)와 평행을 이루는 상태에서 일체적으로 회전시키거나, 또는 스테이지(1)를 회전시켜서 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 방향을 가변한다.
이 상태에서 주제어부(11)의 지시에 의한 광학계 제어부(7)의 제어로 조명부(3)로부터 조명광이 출력되면, 이 조명광은 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩의 패턴이나 그 피치의 차이에 의해 발생하는 m차회절광을 받아들이는 최적인 입사각도 및 그 조명방향에서 반도체웨이퍼(2)로 조사된다. 또한 제조된 반도체웨이퍼(2)와 설계정보의 오차에 의해 상기와 같이 자동설정된 조명부(3)의 입사각도에 대하여 미세조정이 필요한 경우가 있다. 이 경우 검사자는 미세조정의 지령을 입력부(14)로부터 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다. 이것에 의해 조명부(3)는 조명각도제어부(8)의 구동에 의하여 지시에 따른 각도조정이 이루어진다.
이 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광 또는 간섭광은 촬상부(4)에 의해 촬상되고, 그 화상신호가 촬상부(4)로부터 출력된다. 이 화상신호는 도시하지 않은 A/D변환기에 의해 디지털화되고, 화상데이터로서 검출장치 본체(10)의 화상메모리(13)에 기억된다.
결함검사부(19)는 촬상부(4)의 촬상에 의해 얻어진 화상데이터를 화상메모리(13)로부터 판독하고, 이 화상데이터를 화상처리하여 반도체웨이퍼(2)의 표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함을 검출한다. 결함검사부(19)는 검출한 결함의 정보를 검사결과메모리(20)에 기억하는 동시에 화상표시부(5)에 표시한다.
다음으로 제 2 검사방법에 대하여 설명한다. 우선 소정의 데이터베이스로부터, 혹은 검사자에 의한 키보드나 마우스의 조작에 따라 해당 반도체웨이퍼(2)의 설계정보, 예를 들면 반도체웨이퍼(2)의 패턴피치, 반사율, 패턴형상, 막두께, 또는 조명부(3)로부터 출력되는 조명광의 파장 등이 입력부(14)를 통하여 검출장치 본체(10)에 받아들여진다. 이 반도체웨이퍼(2)의 설계정보는 회절각도산출수단(16)에 보내진다.
주제어부(11)는 프로그램메모리(12)내의 프로그램을 판독하고, 회절각도산출부(16), 휘도분포연산부(17), 조명설정부(18) 및 결함검사부(19)에 대하여 동작을 지시한다. 회절각도산출부(16)는 입력부(14)로부터 받아들여진 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 상기 식 (1)을 연산하고, 반도체웨이퍼(2)로부터의 1차의 회절광을 촬상부(4)에 의해 촬상하는 데 최적인 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도 및 그 입사방향을 구한다.
다음으로 주제어부(11)는 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 대하여 조명부(3)의 입사각도를 예를 들면 +20°∼-20°의 범위에서 가변하는 지령을 발한다. 이것에 의해 조명각도제어부(8)의 구동에 의하여 조명부(3)로부터 반도체웨이퍼(2)의 표면에 조사되는 조명광의 입사각도가 +20°∼-20°의 범위에서 가변된다. 이 때 촬상부(4)는 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광을 촬상하고 그 화상신호를 출력한다. 이 화상신호는 도시하지 않은 A/D변환기에 의해 디지털화되어 화상데이터로서 검출장치 본체(10)의 화상메모리(13)에 기억된다.
다음으로 휘도분포연산부(17)는 상기와 같이 조명부(3)의 각도를 +20°∼-20°의 범위에서 가변했을 때의 화상데이터를 화상메모리(13)로부터 판독하고, 이 화상데이터로부터 도 2에 나타내는 바와 같은 조명광의 입사각도에 대한 실제의 휘도분포를 구한다.
다음으로 조명설정부(18)는 휘도분포연산부(17)에 의해 구해진 실제의 휘도분포와 회절각도산출부(16)에 의해 산출된 입사각도를 비교하고, 이 입사각도에 일치하거나 가장 가까운 휘도분포에 있어서의 휘도피크의 각도를 회절각도로 하여 선택한다. 조명설정부(18)는 선택한 회절각도에 대응하는 조명부(3)의 입사각도를 설정하기 위한 지령을, 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다. 이것에 의해 조명부(3)의 입사각도는 조명각도제어부(8)의 구동에 의하여 지시된 회절각도로 설정된다. 이 경우 조명각도제어부(8)는 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 2차원적인 방향의 지시가 있으면, 조명부(3)를 반도체웨이퍼(2)의 위쪽에서 반도체웨이퍼(2)와 평행을 이루는 상태에서 일체적으로 회전시키거나, 또는 스테이지(1)를 회전시켜서 조명광을 반도체웨이퍼(2)에 조사하는 방향을 가변한다.
이 상태에서 주제어부(11)의 지시에 의한 광학계 제어부(7)의 제어로 조명부(3)로부터 조명광이 출력되면, 이 조명광은 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩의 패턴이나 그 피치의 차이에 의해 발생하는 회절광이 받아들이는 최적인 입사각도 및 조명방향에서 반도체웨이퍼(2)에 조사된다. 또한 제조된 반도체웨이퍼(2)와 설계정보의 오차에 의해 상기와 같이 자동설정된 조명부(3)의 입사각도에 대하여 미세조정이 필요한 경우가 있다. 이 경우 검사자는 미세조정의 지령을 입력부(14)로부터 출력부(15)를 통하여 조명각도제어부(8)에 송출한다. 이것에 의해 조명부(3)는 조명각도제어부(8)의 구동에 의하여 지시에 따른 각도조정이 이루어진다.
이 반도체웨이퍼(2)로부터의 회절광 또는 간섭광은 촬상부(4)에 의해 촬상되고 그 화상신호가 촬상부(4)로부터 출력된다. 이 화상신호는 도시하지 않은 A/D변환기에 의해 디지털화되고 화상데이터로서 검출장치 본체(10)의 화상메모리(13)에 기억된다.
결함검사부(19)는 촬상부(4)의 촬상에 의해 얻어진 화상데이터를 화상메모리(13)로부터 판독하고, 이 화상데이터를 화상처리하여 반도체웨이퍼(2)의 표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함을 검출한다. 결함검사부(19)는 검출한 결함의 정보를 검사결과메모리(20)에 기억하는 동시에 화상표시부(5)에 표시한다.
상기 제 1 및 제 2 검사방법에서는 회절각도산출부(16)는 반도체웨이퍼(2)의 설계정에 의거하여 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명부(3)의 입사각도 및 조명방향을 구하고 있다. 그러나 반도체웨이퍼(2)의 종류에 의해 자동설정된 회절각도로 설정하여 얻어지는 회절광에 의해 다른 회절광의 쪽이 관찰하기 쉬우면, 검사자가 그 취지를 입력부(14)로 키보드나 마우스를 조작하여 소망하는 n차의 회절광을 지정한다. 이것에 의해 회절각도산출부(16)는 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 지정된 n차의 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명부(3)의 입사각도 및 조명방향을 구한다.
또 회절각도산출부(16)는 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩패턴의 방향이 2방향인 경우는 양방향의 각 칩의 회절광을 촬상부(4)에 의해 모두 관찰할 수 있는 조명부(3)의 입사각도 및 그 조명방향을 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 구하는 것이 가능하다.
이 경우 설정된 조명부(3)로부터 출력된 조명광에 의해 발생한 회절광을 촬상부(4)에서 촬상하고, 그 화상데이터를 결함검사부(19)에 의해 화상처리하는 것으로, 2방향의 칩패턴의 반도체웨이퍼(2) 표면에 있어서의 각 칩의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함을 검출할 수 있다.
또 반도체웨이퍼(2)에서 3차원의 계층구조를 가지고 있는 경우, 회절각도산출부(16)에서는 그 설계정보의 막두께를 기초로 각 층에서의 회절각도를 연산할 수 있다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)의 하지의 영향에 의한 회절광의 각도를 연산시키지 않고, 표면의 층의 영향에 의해 발생하는 회절광에 대하여 회절각도를 연산하고 촬상할 수 있다.
또 스테이지이송회전제어부(6)에서는 상기한 바와 같이 스테이지(1)의 이송제어와 함께 회전제어를 실시할 수 있다. 이 스테이지(1)의 회전제어는 검사대상인 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향에 대응하도록 제어된다. 조명부(3)로부터 라인상의 조명광을 반도체웨이퍼(2) 표면에 조사하면서 스테이지(1)를 직선방향(X방향)으로 이동시키는 경우, 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향에 의하여 회절광을 촬상할 수 없는 일이 있다. 예를 들면 패턴의 방향이 조명광의 라인방향에 대하여 90°를 이루는 경우 회절광을 촬상할 수 없게 된다. 이와 같은 경우 스테이지이송회전제어부(6)에서 스테이지(1)를 회전제어하고, 예를 들면 스테이지(1)를 그 중심의 연직선에 대하여 90° 회전시킨다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)의 패턴의 방향이 조명광의 라인방향과 같아지기 때문에 회절광을 촬상할 수 있다.
또 조명각도제어부(8)에서 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 3차원에서 제어할 수도 있다. 상기 실시형태에서는 조명부(3)의 반도체웨이퍼(2) 표면에 대한 기울기각도를 2차원에서 제어하고 있기 때문에, 지향성이 높은 상태에서 회절광을 촬상할 수 있다고는 할 수 없다. 그러나 조명부(3)를 3차원에서 동작시키는 것으로 반도체웨이퍼(2)의 패턴에 따라서 가장 지향성이 높은 회절광을 촬상할 수 있다. 이것에 의해 기울기각도를 2차원에서 제어하는 것만으로는 포착할 수 없었던 패턴으로부터의 회절광 등을 촬상할 수 있다. 또 조명부(3) 를 3차원에서 제어하는 대신에 스테이지이송회전제어부(6)에서 스테이지(1)를 3차원에서 요동하도록 제어해도 똑같은 효과가 얻어진다.
또 조명부(3)는 라인상의 조명광을 조사하는 것에 한정하지 않고 방사상의 조명광을 조사하는 것도 적용할 수 있다. 이 경우는 방사상의 조명광을 렌즈에서 라인상으로 변환한다.
또한 상기 실시형태에서는 반도체웨이퍼(2)를 검사대상으로서 설명했는데, 본 결함검출장치는 예를 들면 액정디스플레이 등의 플랫디스플레이의 유리기판 표면에 있어서의 상처, 더스트, 얼룩, 오염 등의 결함검사에도 적용할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 있어서는 반도체웨이퍼(2)의 설계정보(예를 들면 반도체웨이퍼(2)의 패턴피치, 반사율, 패턴형상, 막두께, 또는 조명부(3)로부터 출력되는 조명광의 파장)에 의거하여 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명광의 반도체웨이퍼(2)에 대한 입사각도를 구하고, 이 산출된 입사각도로 조명부(3)의 입사각도 또는 조명방향을 설정한다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩의 패턴이나 그 피치의 패턴설계의 차이에 따라, 예를 들면 1차회절광이 받아들이는 각도 및 그 방향이 바뀌어도 그 1차회절광을 받아들이는 최적인 입사각도 및 조명방향에 자동적으로 조명부(3)를 설정할 수 있고, 또한 그 검사에 많은 시간이 걸리지 않는다.
또 반도체웨이퍼(2)의 종류에 따라서는 다른 n차의 회절광의 쪽이 관찰하기 쉬우면 입력부(14)에서 소망하는 n차회절데이터를 지정함으로써, 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 회절광을 촬상하는 데 최적인 조명부(3)의 입사각도 및 그 방향을 구할 수 있다.
또 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩패턴의 방향이 2방향인 것에 대해서는 양방향의 각 칩의 회절광을 모두 관찰할 수 있도록 조명부(3)의 입사각도 및 그 방향을 반도체웨이퍼(2)의 설계정보에 의거하여 구하는 것이 가능하다.
또한 휘도분포연산부(17)에 의해 구해진 실제의 휘도분포와 회절각도산출부(16)에 의해 산출된 회절각도를 비교하고, 이 회절각도에 일치하거나 또는 가장 가까운 휘도분포에 있어서의 휘도피크의 각도를 회절각도로 하고, 그 회절각도에 대응하도록 조명부(3)의 입사각도를 설정한다. 이것에 의해 반도체웨이퍼(2)에 형성되어 있는 칩의 패턴이나 그 피치의 차이에 따라, 예를 들면 1차회절광이 받아들이는 회절각도 및 회절방향이 바뀌어도 자측(自測)의 휘도분포로부터 이 1차회절광을 받아들이는 최적인 입사각도 및 조명방향에 자동적으로 조명부(3)를 설정할 수 있고, 또한 그 검사에 많은 시간이 걸리지 않는다.
본 발명은 상기 실시형태만에 한정되지 않고 요지를 변경하지 않는 범위에서 적당하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사를 실시하는데 필요한 회절광을 받아들이는 최적인 각도로 조명광을 설정할 수 있는 결함검출장치를 제공할 수 있다.
또 본 발명에 따르면, 검사를 실시하는데 필요한 회절광을 받아들이는 최적인 각도로 조명광을 설정하기 위한 프로그램을 기억한, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 검사대상에 대하여 조명광을 조사하는 조명부와,
    상기 검사대상으로부터 회절광을 촬상하는 촬상부를 구비하고, 상기 촬상부에 의해 촬상된 화상데이터로부터 상기 검사대상의 결함검사를 실시하는 결함검출장치에 있어서,
    상기 검사대상의 설계정보에 의거하여 상기 회절광을 촬상하는 데 최적인 상기 조명광의 상기 검사대상에 대한 입사각도를 구하는 회절각도산출부와,
    상기 검사대상에 대하여 상기 조명부의 입사각도를 변경하는 조명각도제어부와,
    이 조명각도제어부에 의해 상기 조명부의 상기 검사대상에 대한 입사각도를 가변하여 얻어진 상기 촬상부의 화상데이터로부터 입사각도에 대한 휘도분포를 구하는 휘도분포연산부와,
    이 휘도분포연산부에 의해 구해진 휘도분포와 상기 회절각도 산출부에 의해 산출된 상기 입사각도를 비교하고, 이 입사각도에 가장 가까운 상기 휘도분포에 있어서의 휘도피크에 대응하는 입사각도로 상기 조명부를 설정하는 조명설정부를 구비한 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절각도산출부는 상기 검사대상의 설계정보와 지정된 회절광의 회절차수에 의거하여 상기 검사대상에 대한 상기 조명광의 입사각도를 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절각도산출부는 상기 검사대상의 계층구조에 대하여 그 설계정보의 막두께를 기초로 표면층에 대한 회절각도를 연산하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명각도제어부는 상기 조명설정부에 의해 설정된 상기 조명부의 입사각도를 미세조정하는 입력부를 갖는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 검사대상의 설계정보는 패턴피치, 반사율, 패턴형상, 막두께 및 상기 조명광의 파장의 적어도 1개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 회절각도산출부는 회절각도를 θd, 상기 조명광의 입사각을 θi, 회절차수를 m, 상기 검사대상의 패턴피치를 p, 상기 조명광의 파장을 λ로 한 경우,
    sinθd－sinθi＝mλ/p
    를 연산함으로써 상기 회절각도를 구하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명각도제어부는 상기 검사대상의 중심을 축으로 하여 상기 조명부를 회전제어하는 기능을 추가로 구비하고, 상기 검사대상에 대한 상기 조명부의 입사각도 및 입사방향을 2차원적으로 가변하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명각도제어부는 상기 검사대상을 재치하는 스테이지를 회전제어하는 기능을 추가로 구비하고, 상기 검사대상에 대한 상기 조명부의 입사각도 및 입사방향을 2차원적으로 가변하는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 조명부는 상기 검사대상에 대하여 라인상의 조명을 조사하는 라인조명부로 이루어지고, 또 상기 촬상부는 상기 검사대상상에 조사된 라인조명광에 의한 회절광을 촬상하는 라인센서카메라로 이루어지며, 또한 상기 검사대상은 상기 라인조명부의 라인상의 조명과 교차하는 방향으로 1차원구동하는 스테이지상에 재치되는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 1차원구동하는 스테이지는 상기 검사대상을 재치하는 회전스테이지와, 이 회전스테이지를 회전제어하는 기능을 구비하고, 상기 조명부의 입사방향에 대하여 상기 검사대상을 회전시키는 것을 특징으로 하는 결함검출장치.
  17. 검사대상에 대하여 조명부로부터 조명광을 조사하고, 상기 검사대상으로부터의 회절광을 촬상부에서 촬상하여 그 화상데이터를 기초로 상기 검사대상의 검사를 실시하는 데 있어서,
    컴퓨터에,
    상기 검사대상의 설계정보에 의거하여 상기 회절광을 촬상하는 데 최적인 상기 조명광의 상기 검사대상에 대한 입사각도를 연산하는 공정과,
    상기 검사대상에 대한 상기 조명부의 입사각도를 가변하여 상기 촬상부에서 취득된 화상데이터로부터 상기 조명부의 입사각도에 대한 휘도분포를 구하는 공정과,
    이 구해진 휘도분포로부터 상기 연산하여 구해진 입사각도에 가장 가까운 휘도피크의 각도를 상기 조명부의 입사각도로서 구하고, 상기 조명부의 입사각도를 제어하는 공정을 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 것을 특징으로 하는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체.
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