KR101624433B1 - 결함 관찰 방법 및 그 장치 - Google Patents

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도시후미 혼다
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Abstract

배경 노이즈에 묻혀 버리는 미소한 결함 신호를 배경 노이즈로부터 분리하여 검출할 수 있도록 하여, 시료 위의 보다 미세한 결함의 관찰을 가능하게 하기 위해서, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하고, 이 검출한 결함의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하여 SEM에 의해 관찰하는 방법에 있어서, 시료 위의 결함을 검출 장치에서 검출하는 것을, 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 2개의 조명광을 간섭시켜 시료 위에 정재파를 형성하고, 이 정재파로 조명된 시료로부터의 산란광 중 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고, 공간 필터로 제거되지 않은 산란광에 의한 상을 검출하고, 이 검출한 산란광에 의한 상을 처리하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하도록 하였다.

Description

결함 관찰 방법 및 그 장치 {DEFECT OBSERVATION METHOD AND DEVICE THEREFOR}
본 발명은, 다른 결함 검사 장치에서 검출한 시료 표면, 또는 표면 근방에 존재하는 결함 등을 관찰하는 결함 관찰 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 기판(웨이퍼) 상에 이물질 또는 쇼트나 단선 등의 패턴 결함(이하, 이들을 총칭하여 결함이라 기술함)이 존재하면, 배선의 절연 불량이나 단락 등의 불량 원인이 된다. 또한, 웨이퍼 상에 형성하는 회로 패턴의 미세화에 수반하여, 보다 미세한 결함이 캐패시터의 절연 불량이나 게이트 산화막 등의 파괴 원인도 된다. 이들의 결함은, 반송 장치의 가동부로부터 발생하는 것이나, 인체로부터 발생하는 것, 프로세스 가스에 의한 처리 장치의 내부에서 반응 생성된 것, 약품이나 재료에 혼입되어 있던 것 등, 다양한 원인에 의해 다양한 상태로 혼입된다. 이로 인해, 제조 공정 중에서 발생한 결함을 검출하고, 결함의 발생원을 빠르게 밝혀내어, 불량 발생을 방지하는 것이 반도체 디바이스를 양산하는 데 있어서 중요해진다.
종래, 결함의 발생 원인을 추구하는 방법에는, 우선 결함 검사 장치로 결함 위치를 특정하고, SEM(Scanning Electron Microscope : 주사형 전자 현미경)을 사용한 리뷰 장치로 상기 결함을 상세하게 관찰 및 분류하고, 제조의 각 공정에서 취득한 검사 결과를 보존한 데이터 베이스와 비교하여 결함의 발생 원인을 추정하는 방법이 있었다.
여기서, 결함 검사 장치란, 반도체 기판의 표면을 레이저로 조명하고, 결함으로부터의 산란광을 암시야 관찰하여 결함의 위치를 특정하는 광학식 결함 검사 장치나, 램프 또는 레이저, 또는 전자선을 조사하여, 반도체 기판의 명시야 광학상을 검출하고, 이것을 참조 정보와 비교함으로써 반도체 기판 상의 결함 위치를 특정하는 광학식 외관 검사 장치나 SEM식 검사 장치이다. 이러한 관찰 방법에 관해서는, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2에 개시되어 있다.
또한, SEM에서 결함을 상세하게 관찰하는 장치에 관해서는, 특허문헌 3에 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 이용하여 SEM식 결함 관찰 장치에 장착된 광학 현미경으로 시료 위의 위치를 검출하여 다른 검사 장치로 검출하여 얻은 결함의 위치 정보를 수정한 다음 SEM식의 결함 관찰 장치로 결함을 상세하게 관찰(리뷰)하는 방법 및 그 장치에 대하여 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 4에는, 정재파 조명에 의한 초해상 기술을 이용한 광학식 고해상도 검출에 대하여 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 5에는, 검출 광학계의 퓨필면(瞳面) 상 또는 그 근방에 공간적으로 분포를 가진 필터를 배치하는 것에 의한 암 시야식 광학 현미경의 고감도화에 대하여 기재되어 있다.
통상의 광학식 현미경은, 광이 갖는 파동성을 위해, 광의 파장에 비례한 회절 한계에 의한 해상 한계가 존재한다. 예를 들어, 파장 532㎚의 광을 NA0.5의 무수차 렌즈로 집광한 경우 해상 한계는 649㎚가 된다. 이 파장에 의존하는 해상 한계를 초과한 높은 공간 분해능을 얻는 방법으로서, 초해상 기술이 있다.
초해상도 기술에는, 광을 조사했을 때, 시료 표면 근방에만 국재하는 이버네센트파로부터의 산란광을 검출하는 근접장 현미법이나, 형광 분자를 발광시키기 위한 여기용 레이저와, 여기용 레이저를 둘러싸는 도넛 형상으로 여기용 레이저와는 다른 파장의 레이저를 조사하는, 유도 방출 억제 현미법 등이 있다. 그러나 근접장 광학 현미법은, 기술적으로 어렵고, 또한 스루풋도 느리다. 유도 억제 현미법은 형광 발광을 파악하는 현미법이므로, 고스루풋이 요구될 경우, 형광 분자를 관찰하지 않는 경우에는 행해지고 있지 않은 것이 현실이다.
또한, 공간적으로 강도 변조된 구조화 조명을 사용한 초해상도 현미경(SIM : Structured illumination Microscopy)이 최근 주목받고 있으며, SIM에 의한 형광 현미경이 (주)Carl Zeiss나 (주)Nikon에서 판매되고 있다. 또한, 암 시야식 SIM에 관하여 특허문헌 4에 개시되어 있다. SIM은, 근접장 광학 현미경에 비해 넓은 면적을 조사할 수 있으므로, 비교적 스루풋이 좋다.
일본 특허 공개 제2000-352697호 공보 일본 특허 공개 제2008-157638호 공보 미국 특허 제6407373호 공보 일본 특허 공개 제2007-225563호 공보 일본 특허 공개 제2011-106974호 공보
최근의 LSI 제조에 있어서는, 고집적화의 요구에 대응한 회로 패턴의 미세화에 의해, 대상이 되는 결함도 미세화하고 있다. 이에 대응하여, 광학식 결함 검사 장치의 검출해야 할 결함 치수도 미세화가 요구되고 있다. 이러한 중에, 광학식 결함 검사 장치에서는, 조명 파장의 단파장화나 초해상이나 검출 렌즈의 고NA화(NA : Numerical Aperture) 등이 행해지고 있다. 장치적으로 조명 파장의 단파장화에는 한계가 있다. 검출 렌즈의 고NA화 방법으로서는, 액침이나 굴절률이 마이너스인 메타 머티리얼 등이 있다. 그러나 액침은 반도체 검사에 있어서 사용이 어렵고, 또한 메타 머티리얼은, 아직 기술적으로 실용화는 곤란하다. 구조화 조명을 사용한 초해상 기술은 조명을 위상 변조하고, 강도 위상이 다른 신호를 복수 취득하고, 취득한 신호의 변화로부터 해상도를 향상시킬 수 있다. 그러나 검출 대상이 보다 미세해짐에 따라, 초해상에 의한 고해상도화는 곤란해진다. 검출 대상으로부터의 신호가, 배경 노이즈에 묻혀 있는 경우, 검출 대상으로부터의 신호 변화를 파악할 수 없기 때문이다.
특허문헌 1 및 2 및 3 및 5에는, 결함을 초해상 기술을 이용한 광학 현미경으로 관찰하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다. 한편, 특허문헌 4에는, 시료면 상에서 2광속을 간섭시켜 정재파 조명을 행하여 산란광을 검출함으로써 나노미터오더의 산란광 변화를 검출하는 초해상 기술에 대하여 기재되어 있다. 그러나 반도체 기판 상의 미세한 결함을 검출하는 경우와 같이, 미세한 결함으로부터의 산란광을 시료 표면의 나노미터오더의 미세한 요철에 의해 발생하는 배경 노이즈로부터 분리하여 검출하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다.
따라서, 본 발명에서는, 종래 기술의 과제를 해결하여, 그 상태에서는 배경 노이즈에 묻혀 버리는 미소한 결함 신호를 배경 노이즈로부터 분리하여 검출할 수 있도록 하여, 시료 위의 보다 미세한 결함의 관찰을 가능하게 하는 결함 관찰 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명에서는, 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해, 시료를 구조화 조명하는 동시에, 검출 광학계의 퓨필면 상 또는 그 근방에 공간적으로 분포를 가진 공간 분포 광학 소자(특허문헌 5)를 배치하여 구조화 조명된 시료로부터의 산란광 중 배경 노이즈가 되는 산란광을 차광하도록 구성함으로써 고감도의 초해상 현미 방법을 가능하게 하여, 결함 검사 장치에서 검출한 시료 표면 또는 표면 근방에 존재하는 결함 등을 관찰할 수 있도록 하였다.
즉, 본 발명에서는, 정재파를 사용하여 시료 상을 조명하고, 정재파를 변조 함으로써, 복수의 조명 조건으로 시료 상을 조명하고, 조명에 의해 산란된 광 또는 여기된 형광을, 퓨필면 상에 공간 분포 광학 소자를 갖는 검출 광학계를 통하여 검출기로 검출하고, 얻은 신호를 주파수 공간에서 합성하고, 합성한 신호를 역변환함으로써 고해상도의 신호를 얻는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 대상의 고감도 검출을 가능하게 한다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 이 결함의 위치 정보에 기초하여 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하고, 이 광학 현미경을 구비한 검출 장치에서 검출한 결함의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하고, 다른 검사 장치에서 검출한 결함을 수정한 위치 정보에 기초하여 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 결함의 관찰 방법에 있어서, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 것을, 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 시료 위에 정재파를 형성하고, 이 정재파가 형성된 시료로부터의 산란광 중 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고, 공간 필터로 제거되지 않은 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하고, 이 검출한 산란광에 의한 상을 처리하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출함으로써 행하도록 하였다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 이 결함의 위치 정보에 기초하여 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 스텝과, 이 광학 현미경을 구비한 검출 장치에서 검출한 결함의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하는 스텝과, 다른 검사 장치에서 검출한 결함을 수정한 위치 정보에 기초하여 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 스텝을 구비한 결함의 관찰 방법에 있어서, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 스텝에서, 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 시료 위에 정재파를 형성하고, 이 정재파가 형성된 시료로부터의 산란광 중 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고, 이 공간 필터로 제거되지 않은 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 것을, 시료 위에 형성하는 정재파의 위상을 바꾸어서 복수회 반복하고, 이 복수회 반복하여 검출한 위상을 바꾼 정재파에 의해 조명된 시료로부터의 산란광에 의한 복수의 상을 합성하여 합성상을 작성하고, 이 작성한 합성상을 처리하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하도록 하였다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 결함 관찰 장치를, 광학 현미경을 구비한 검출 수단과, 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 이 결함의 위치 정보에 기초하여 검출 수단으로 검출한 결과에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하는 처리 수단과, 이 처리 수단으로 수정한 시료 위의 결함의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 결함 관찰 수단과, 시료를 재치하여 검출 수단과 결함 관찰 수단 사이를 이동하는 테이블 수단과, 검출 수단과 처리 수단과 관찰 수단과 테이블 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하여 구성하고, 검출 수단은, 테이블 수단에 재치된 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 시료 표면에 정재파를 형성해서 이 정재파에 의해 시료 표면을 조명하는 조명부와, 이 조명부에 의해 형성된 정재파로 조명된 시료 표면으로부터의 산란광 중 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 제거하는 공간 필터를 구비하고, 이 공간 필터로 제거되지 않은 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 형성하는 검출 광학계부와, 이 검출 광학계부에서 형성한 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 상 검출부를 구비하고, 제어 수단은, 상 검출부에서 검출한 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 처리하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하고, 이 검출한 결함의 테이블 수단 상의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하도록 하였다.
본 발명에 따르면, 다른 결함 검사 장치에서 검출한 결함을 SEM을 사용한 리뷰 장치로 상세하게 관찰하는 경우에 있어서, 관찰 대상의 미소한 결함을 확실하게 SEM의 관찰 시야 내에 포함할 수 있게 되어, SEM을 사용한 결함의 상세 관찰의 스루풋을 올릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경의 개략 구성을 나타내는 정면의 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 조명 광학계 유닛의 개략 구성을 나타내는 정면의 블록도이다.
도 3b는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 조명 광학계 유닛의 개략 구성을 나타내는 정면의 블록도이다.
도 3c는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 조명 광학계 유닛의 개략 구성을 나타내는 정면의 블록도이다.
도 3d는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 조명 광학계 유닛의 개략 구성을 나타내는 정면의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 퓨필면 상 또는 그 근방에서 얻어지는 산란광 분포예로, 기판 표면의 미세한 요철로부터의 산란광의 분포를 나타내는 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 퓨필면 상 또는 그 근방에서 얻어지는 산란광 분포예로, 기판 표면의 이물질 결함으로부터의 산란광의 분포를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경에 있어서의 퓨필면 상 또는 그 근방에 배치되는 공간 필터의 기능 구성을 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치를 사용하여 결함을 관찰하는 순서를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 리뷰 장치의 광학 현미경을 사용하여 결함을 검출하는 순서를 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 적절히 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 일반적으로, 반도체 디바이스의 제조 공정에서 기판 상에 발생한 결함을 관찰할 경우, 이하의 결함 관찰 순서로 실시되고 있다. 우선, 검사 장치로 시료(반도체 웨이퍼) 전체면을 주사하고, 시료 위에 존재하는 결함을 검출하고, 결함이 존재하는 좌표를 취득한다. 이어서, 검사 장치로 검출된 결함 중 몇 개 또는 모든 결함을, 검사 장치로 취득한 결함 좌표를 기초로, SEM을 사용한 리뷰 장치로 상세하게 관찰하고, 결함 분류, 발생 원인 분석 등을 행하고 있다.
도 1은, 본 실시예에 있어서의 SEM을 사용한 리뷰 장치(100)의 구성의 일례를 나타낸다.
본 실시 형태의 리뷰 장치는, 피검사 대상의 시료(반도체 웨이퍼)(101)를 탑재하는 시료 홀더(102), 이 시료 홀더(102)를 이동시켜서 시료(101)의 전체면을 SEM(106) 밑으로 이동 가능한 스테이지(103), 시료(101)를 상세 관찰하는 SEM(106), SEM(106)의 초점을 시료(101)의 표면에 맞추기 위해 시료(101)의 표면 높이를 검출하는 광학식 높이 검출 시스템(104), 시료(101)의 결함을 광학적으로 검출하여 시료(101) 상의 결함의 상세 위치 정보를 취득하는 광학 현미경(105), SEM(106)과 광학 현미경(105)의 대물 렌즈를 수납하는 진공조(112), SEM(106) 및 광학식 높이 검출 시스템(104) 및 광학 현미경(105)을 제어하는 제어 시스템(125), 사용자 인터페이스(123), 라이브러리(122), 검사 장치(107) 등의 상위 시스템에 접속하는 네트워크(121), 검사 장치(107)의 외부 데이터 등을 보존하여 제어 시스템에 부여하는 기억 장치(124)를 구비하여 구성되어 있다.
SEM(106)은, 내부에 전자선원(1061), 전자선원으로부터 발사된 1차 전자를 빔 형상으로 인출하여 가속하는 인출 전극(1062), 인출 전극에서 인출되어 가속된 1차 전자 빔의 궤도를 제어하는 편향 전극(1063), 편향 전극에서 궤도를 제어한 1차 전자 빔을 시료(101)의 표면에 수렴시키는 대물 렌즈 전극(1064), 궤도를 제어하여 수렴한 1차 전자 빔이 조사된 시료(101)로부터 발생한 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기(1065), 수렴한 1차 전자 빔이 조사된 시료(101)로부터 발생한 반사 전자 등의 비교적 고에너지의 전자를 검출하는 반사 전자 검출기(1066) 등을 구비하여 구성되어 있다.
광학 현미경(105)은 시료(101)에 사방(斜方)으로부터 광을 조사하는 조명 광학계(201), 조명 광학계(201)로부터 광이 조사된 시료(101)의 표면으로부터 발생한 산란광 중 시료(101)의 상방에 산란한 광을 집광하는 집광 광학계(210), 집광 광학계에서 집광된 시료(101)로부터의 산란광을 검출하는 검출기(207)를 구비하여 구성되어 있다.
제어 시스템(125)은 SEM(106)을 제어하는 SEM 제어부(1251), 광학 현미경을 제어하는 광학 현미경 제어부(1252), 리뷰 장치(100) 전체를 제어하는 전체 제어부(1256)를 구비하고 있다.
또한, 스테이지(103), 광학식 높이 검출 시스템(104), 광학 현미경(105), SEM(106), 사용자 인터페이스(123), 라이브러리(122), 기억 장치(124)는 제어 시스템(125)과 접속되고, 제어 시스템(125)은 네트워크(121)를 통하여 상위의 시스템[예를 들어, 검사 장치(107)]과 접속되어 있다.
이상과 같이 구성되는 리뷰 장치(100)에 있어서, 특히 광학 현미경(105)은 검사 장치(107)에서 검출된 시료(101) 위의 결함을 검사 장치(107)에서 검출한 결함의 위치 정보를 이용하여 재검출(이하 검출이라 기술)하는 기능을 갖고, 광학식 높이 검출 시스템(104)은 SEM(106)의 1차 전자 빔을 시료(101)의 표면에 수렴시키기 위한 1차 전자 빔의 포커싱을 행하는 포커싱 수단으로서의 기능을 갖고, 제어 시스템(125)은 광학 현미경(105)에서 검출된 결함의 위치 정보에 기초하여 다른 검사 장치로 검사하여 검출된 결함의 위치 정보를 보정하는 위치 보정 수단으로서의 기능을 갖고, SEM(106)은 제어 시스템(125)에서 보정된 위치 정보를 이용하여 결함을 관찰하는 기능을 갖는 구성으로 되어 있다. 스테이지(103)는 시료(101)를 재치하고, 광학 현미경(105)에서 검출한 결함이 SEM(106)에서 관찰할 수 있도록, 광학 현미경(105)과 SEM(106) 사이를 이동한다.
이어서, 도 2를 이용하여, 본 실시예에 있어서의 광학 현미경(105)의 상세한 구성예에 대하여 설명한다.
광학 현미경(105)은 복수의 조명 광학계(201a 내지 d)를 갖는 조명 유닛(201), 조명 유닛(201)의 복수의 조명 광학계(201a 내지 d)에 의해 조명된 시료(101)로부터 발생한 산란광을 집광하는 대물 렌즈(202), 대물 렌즈(202)의 높이 제어 기구(209), 조명광을 도입하는 하프 미러(214)와 조명 렌즈(213)와 명시야 광원(212)을 구비한 명시야 조명 광학계(211), 대물 렌즈(202)에 의해 집광된 산란광의 상을 촬상 소자(207)에 결상시키는 결상 광학계(210), 결상 광학계(210)에 의해 결상된 시료(1)로부터의 산란광의 상을 촬상하는 촬상 소자(207), 촬상 소자(207)에서 얻어진 신호를 처리하는 신호 처리부(221), 신호 처리부(221)에서 처리하여 얻어진 결과를 표시하는 화상 표시부(222), 신호 처리부(221)에서 처리하여 얻어진 결과를 보존하는 신호 기억부(223)를 구비하여 구성되어 있다. 게다가, 결상 광학계(210)는 공간 분포 광학 소자(205) 및 후술하는 바와 같이, 다른 광학 특성을 갖는 복수의 공간 분포 광학 소자(205) 중에서 대상 결함의 검출에 최적인 공간 분포 광학 소자(205)를 선택하기 위한 공간 분포 광학 소자 전환 기구(208)를 적절히 구비하여 구성되어 있다.
명시야 광원(212)은 램프, 또는 레이저를 이용할 수 있다. 레이저를 이용할 경우에는, 집광 렌즈(213)는 없어도 되고, 하프 미러(214)를 다이크로익 미러로 교환함으로써, 조명을 밝게 하여, 보다 많은 산란광을 촬상 소자(207)로 유도할 수 있다.
하프 미러(214)의 반사와 투과의 비율은 임의라도 좋다. 단, 명시야 광원(212)의 광강도가 충분히 확보될 경우에는, 결함으로부터의 산란광을 보다 많은 결상 광학계(210) 및 촬상 소자(207)로 유도하는 구성으로 하는 쪽이 바람직하고, 명시야 조명 유닛을 사용하지 않을 경우에는 광축(301)으로부터 떼어낼 수 있도록 이동 가능한 구성으로 해도 상관없다. 그 경우에는 보다 많은 산란광을 촬상 소자(207)로 이끌 수 있는 이점이 있다.
조명 광학계 유닛(201)은 조명광이 결상 광학계(210)의 광축(301)에 대하여 대향하도록 배치된 2세트의 합계 4개인 조명 광학계, 즉 조명 광학계(201a와 201b)의 조합과 조명 광학계(201c과 201d)의 조합을 구비하고 있다. 도 2는, 이 2세트의 조명 광학계(201a와 201b)의 조합과 조명 광학계(201c과 201d)의 조합을, 조명광의 입사면이 직교하도록 배치한 구성을 나타내고 있다. 조명광의 입사면이란, 시료(101)의 표면에 수직, 또한 시료(101)에 입사하는 조명광의 광축에 평행한 면으로, 또한 조명광의 광축을 면 내에 포함하는 면이다. 시료(101) 상에는, 일반적으로, 직교하는 2 방향 중 어느 하나의 방향에 주방향을 갖는 패턴이 형성되어 있는 경우가 많으므로, 이 직교하는 2 방향에 대응시키기 위해 직교하는 2개의 입사면을 따라 각각의 조명 광학계로부터 발사된 조명광을 조사하는 구성으로 하였다.
대물 렌즈(202) 및 높이 제어 기구(209)는 진공조(112) 내에 설치되어 있고, 대물 렌즈(202)에 의해 집광된 광은, 진공조(112)에 설치된 진공 밀봉창(111)을 거쳐 결상 광학계(210)로 유도된다.
높이 제어 기구(209)에 대해서는, 그 상세한 구성을 도시하고 있지 않으나, 그 구성으로서는, 예를 들어 피에조 소자를 사용하여 이동시키는 구성, 또는 스테핑 모터와 볼 나사를 사용하여 리니어 가이드를 따라서 Z 방향[결상 광학계(210)의 광축(301)을 따른 방향]으로 이동시키는 구성, 또는 초음파 모터와 볼 나사를 사용하여 리니어 가이드를 따라서 Z 방향으로 이동시키는 구성 등을 사용할 수 있다.
촬상 소자(207)의 배치 위치는, 시료(101)의 표면과 공액인 위치 또는 대물 렌즈(202)의 퓨필면과 공액인 위치라도 된다.
결상 광학계(210)는 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302)의 광학상을 취출하는 렌즈(203, 204), 이 렌즈(203, 204)로 취출한 퓨필면(302)의 광학상을 촬상 소자(207) 위에 결상시키는 결상 렌즈(206), 렌즈(203, 204)에 의해 광학상이 취출된 대물 렌즈(202)의 퓨필면(303)과 공액인 위치에 삽입하는 공간 분포 광학 소자(205)를 적절히 사용하여 구성된다.
본 실시예에서는, 특성이 다른 복수의 공간 분포 광학 소자(205)를 복수 보유 지지하고, 공간 분포 광학 소자(205)를 전환 가능한 공간 분포 광학 소자 홀더(208)를 퓨필면(303)에 삽입한 구성으로 하고 있다. 또한, 공간 분포 광학 소자(205)는, 반드시 결상 광학계(210)의 광축(301) 위에 배치하지 않아도 된다.
또한, 높이 제어 기구(209)는 제어 시스템(125)(도 1)과, 촬상 소자(207)는 화상 처리부(221)와 각각 접속되어 있다.
렌즈(203, 204)는 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302)의 광학상을 외부로 인출하여 결상 광학계(210)의 내부의 공액인 위치에 퓨필면(302)의 광학상을 형성하기 위해 사용한다.
또한, 공간 분포 광학 소자 홀더(208)는 구동할 수 있어, 결상 광학계(210)의 내부의 퓨필면(303)과 공액인 위치에 취출한 퓨필면(303) 위와 동일한 광학상에 공간 분포 광학 소자 홀더(208)로 보유 지지하는 복수의 공간 분포 광학 소자(205) 중에서 선택한 공간 분포 광학 소자(205)를 삽입한다.
또한, 공간 분포 광학 소자 홀더(208)는 명시야 관찰을 하는 경우 또는 공간 분포 광학 소자(205)를 사용하지 않는 경우에는, 취득 화상이 흐트러지는 것을 피하기 위해 공간 분포 광학 소자(205)를 결상 광학계의 광로로부터 벗어난 장소로 퇴피시켜 관찰한다. 또는, 공간 분포 광학 소자 홀더(208)에 공간 분포 광학 소자(208)와 동일한 두께의 평행 평판 유리를 설치한 장소로 전환하도록 해도 된다. 공간 분포 광학 소자(205)와 동일 두께의 평행 평판 유리를 설치하는 것은, 공간 분포 광학 소자(205)를 제거하면 광로 길이가 변화되어 촬상 소자(207)에 시료(101)의 상이 결상하지 않게 되는 것을 회피하기 위해서이다. 또는, 평행 평판 유리를 설치하지 않고, 상을 결상시키는 결상 렌즈(206) 또는 촬상 소자(207)의 위치를 조정하고, 촬상 소자(207)에 결상시키는 기구를 사용해도 된다.
본 실시예에서는, 대물 렌즈(202), 렌즈(203, 204)와 결상 렌즈(206)의 조합에 의해, 시료(101)의 상을 촬상 소자(207)의 검출면 위에 결상시킨다. 본 실시예에서는, 렌즈(203, 204)를 사용하는 결상 광학계(210)가 되고 있지만 렌즈(203, 204)는 1매라도 되고, 적절히 선택 가능하다.
이어서, 조명 광학계 유닛(201)의 구성예에 대하여 도 3a로부터 도 3d를 사용하여 설명한다.
도 2에 도시한 구성예에서는, 조명 광학계 유닛(201)은 조명 광학계(201a 내지 201d)를 2개 1세트로 사용하고, 각각의 조명 광학계로부터 조사된 광이 동일한 입사면을 가지고, 또한 서로 대향하는 방향으로부터, 시료(101) 위에 조사하도록 배치한다. 이 대향하여 배치된 한 쌍의 조명 광학계(201a, 201b 또는 201c, 201d)로부터 발사된 광을 시료(101) 위에서 간섭시켜, 정재파를 만든다. 이 대향하여 배치된 한 쌍의 조명 광학계(201a, 201b 또는 201c, 201d)를 조명 광학계 유닛 세트(2011)로 한다. 본 실시예의 경우, 이 조명 광학계 유닛 세트(2011)를 2세트 구비하게 된다. 복수의 조명 광학계 유닛 세트(2011)를 배치할 때, 각각의 조명 광학계 유닛 세트(2011)의 입사면이, 비평행이 되도록 배치한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c는, 2개의 조명 유닛(201)을 사용한 조명 광학계 유닛 세트(2011) 및 그 변형예(2012, 2013)의 구성예이다.
도 3a는, 집광 조사형의 조명 광학계(201a 및 201b)로서, 동일한 구성의 것을, 서로 대향시켜서 배치시킨 조명 광학계 유닛 세트(2011)의 구성예이다. 이 집광 조사형의 조명 광학계(201a 및 201b)는, 각각 광원(231a), 광원(231a)으로부터 발사된 광선을 진공조(112)로 유도하고 또한 시료(101) 표면 위에서의 조명 위치를 제어하는 낙사 미러(232a), 진공 밀봉창(113)을 거쳐 낙사 미러(232a)로부터 진공조(112)의 내부로 유도된 광선을 시료(101)로 유도하는 조사 미러(233a), 조사 미러(233a)에 의해 유도된 광선(304a 또는 305a)을 시료(101) 위에 집광 조사하기 위한 집광 렌즈(234a), 시료(101) 위에서 반사된 0차광이 광원(231a)으로 입사하는 것을 방지하는 광 아이솔레이터(235a)를 적절히 사용하여 구성된다. 조명 광학계(201a와 201b)는, 광선(304a, 305a)이 시료(101) 위에서 간섭하는 각도 조건으로 광선(304a와 305a)을 시료(101)에 조사한다.
도 3a에 기재하는 구성예는, 각각의 조명 광학계(201a 및 201b)로부터 조사된 조명광(304a, 305a)의 간섭 현상이, 시료(101)의 표면 상태에 좌우되기 어렵다고 하는 이점이 있다.
도 3b는, 조명 광학계(201a)와 조명 광학계(201b')를 사용한 반사 집광형의 조명 광학계 유닛 세트(2012)의 구성예이다. 조명 광학계(201b')는 조명 광학계(201a)로부터 시료(101) 위에 집광 조사된 광(304a)이 시료(101) 위에서 반사하고, 그 반사된 광이 조명 광학계(201b')에 입사하고, 입사된 광을 평행하게 하는 집광 렌즈(234b), 집광 렌즈(234b)에 의해 평행해진 광을 수직 반사하는 미러(236b)를 적절히 사용하여 구성된다. 또한, 조명 광학계(201a)로부터 집광 조사된 광(304a)은 시료(101) 표면에서 반사하여 넓혀지면서 집광 렌즈(234b)에 입사하여, 평행광이 되고, 평행해진 광은 반사 미러(236b)에서 수직으로 반사되고, 수직 반사된 광은 집광 렌즈(235b)에 의해, 시료(101) 위를 집광 조사한다. 조명 광학계(201a와 201b')는, 광선(304a, 305b)이 시료(101) 위에서 간섭하는 각도 조건으로 광선(304a, 305b)을 시료(101)에 조사한다.
도 3b에 기재하는 구성예는, 조명 광학계 유닛 세트(2012)의 구성 요소를 적게 할 수 있다.
도 3c는, 서로 동일한 구성을 갖고 평행광을 조사하는 조명 광학계(201a')와 조명 광학계(201b")를, 서로 대항시켜서 배치시킨 구성예이다. 이 평행 조사형의 조명 광학계(201a')와 조명 광학계(201b")는, 각각 광원(231c), 광원(231c)으로부터 조사되는 광선을 진공조(112)로 유도하고 또한 시료(101) 표면 위에서의 조명 위치를 제어하는 낙사 미러(232c), 진공 밀봉창(113)을 거쳐 낙사 미러(232c)로부터 유도된 광선을 시료(101)로 유도하는 조사 미러(233c), 시료(101) 위에서 반사된 0차광이 광원(231c)으로 입사하는 것을 방지하는 광 아이솔레이터(235c)를 적절히 사용하여 구성된다. 조명 광학계(201a', 201b")는, 광선(304c, 305c)이 시료(101) 위에서 간섭하는 각도 조건으로 광선(304c, 305c)을 시료(101)에 조사한다.
도 3c에 나타낸 구성은, 도 3a, 도 3b에 나타낸 집광 조사형의 조명 광학계 유닛 세트(2011 또는 2012)에 비해, 광범위로 정재파의 폭을 일정하게 유지할 수 있다. 단, 집광 렌즈(234a)를 갖지 않으므로, 조명 강도가 도 3a, 도 3b에 나타낸 집광 조사형의 조명 광학계 유닛 세트(2011 또는 2012)에 비해 약해지므로, 시료(101) 표면의 미세한 결함으로부터의 산란광을 검출할 때는, 광원(231c)에 고강도의 광원을 사용할 필요가 있다.
도 3d는, 조명의 입사면 방위를 가변하는 기능을 갖는 조명 광학계(201a")를 구비한 조명 광학계 유닛 세트(2014)의 구성예이다. 조명의 입사면 방위를 가변하게 하는 기능을 갖는 조명 광학계(201a")를 사용함으로써, 적은 구성 요소로 임의의 입사면 방위로 조명하는 것을 가능하게 한다. 또한, 적은 구성 요소로, 복수의 입사면 방위로 조명하는 것을 가능하게 한다.
도 3d에 나타낸 조명 광학계 유닛 세트(2014)는 광원(231d), 광원(231d)으로부터 조사된 조명광(304d)을 임의의 방위로 반사하는 회전 미러(237d), 회전 미러(237d)에서 반사된 광선(304d)을 진공조(112)로 유도하고 또한 시료(101) 표면 위에서의 조명 위치를 제어하는 낙사 원뿔 미러(238d), 진공 밀봉창(113)을 거쳐 낙사 원뿔 미러(238d)로부터 유도된 광선(304d)을 시료(101)로 유도하는 조사 원뿔 미러(239d), 조사 원뿔 미러(239d)에 의해 시료(101) 위에 집광 조사되어, 시료(101)와 조사 원뿔 미러(239d)와 낙사 원뿔 미러(238d)에서 반사된 광을 수직 반사하는 회전 미러(240d), 회전 미러(240d), 조사 원뿔 미러(239d)와 낙사 원뿔 미러(238d)에서 반사된 광(305d)을 시료(101) 위에서 반사된 광(305d)을 광원(231d)으로 입사하는 것을 방지하는 광 아이솔레이터(235d)를 적절히 사용하여 구성된다.
또한, 시료(101) 위에 집광 조사할 때는, 입사광(304d, 305d)의 광로 위 각각에 도 3a에서 설명한 집광 렌즈(234d)를 배치해도 된다. 집광용 렌즈(234d)는 1개의 아키시콘 렌즈를 사용하여 입사광(304d, 305d)을 동시에 집광해도 된다. 또한, 집광 조사하고 싶은 경우에는, 조사 미러(239d)로서, 비구면의 반사면을 갖는 조사 미러를 사용해도 된다. 이 경우, 조사 원뿔 미러(239d)에 의해 시료(101) 위에 집광 조사되어 반사된 광은, 조사 원뿔 미러(239d)에 의해 평행광이 되어, 낙사 원뿔 미러(238d)에서 반사되고, 회전 미러(240d)에서 수직 반사되어, 회전 미러(240d), 낙사 원뿔 미러(238d)에서 반사되고, 조사 원뿔 미러(239d)에 의해 시료(101) 위에 집광 조사된다. 낙사 원뿔 미러(238d)와 조사 원뿔 미러(239d)는, 광선(304d, 305d)이 시료(101) 위에서 간섭하는 각도 조건으로 광선(304d, 305d)을 시료(101)에 조사한다.
회전 미러(237d, 240d)는, 동일한 회전의 축 중심을 가진다. 낙사 원뿔 미러(238d) 및 조사 원뿔 미러(239d)는 검출 광학계의 광축(301)을 축 중심으로, 어떤 각도를 0으로 하여, 방위각 -π로부터 π 영역의 광을 반사하기 위해 원뿔 형상이라도 되고, 원뿔 형상의 일부가 이지러진 형상이라도 된다. 예를 들어, 어떤 각도를 0으로 하여 방위각 0으로부터 π의 영역만을 반사하는, 반으로 나눈 형상이라도 된다. 반으로 나눈 형상의 경우, 시료(101)에서 반사된 광을 트랩하기 위해 -π로부터 0의 영역을 빔 트랩으로 해도 된다. 회전 미러(237d, 240d)가 회전함으로써 조명광(304d, 305d)의 입사면은 임의의 방위를 가질 수 있다.
회전 미러(237d, 240d)의 회전 방위각은, 제어 시스템(125)(도 1)에서 제어된다. 또한, 회전 미러(237d, 240d)의 회전 방위각은 촬상 소자(207)에서 얻어진 검출 신호를 기억하는 기억 장치(124)(도 1)에 보존할 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d에 구성예를 나타낸 조명 광학계 유닛 세트(2011 내지 2014)는 대물 렌즈(202)를 높이 방향으로 이동시키는 높이 제어 기구(209)에 의해, 높이 방향으로 이동한다. 또한, 대물 렌즈(202)를 높이 방향으로 이동시키는 높이 제어 기구(209)의 높이 방향으로의 변화량에 따라서, 조명 광학계 유닛(201)을 이동시키는 높이 제어 기구(209)와는 다른 높이 제어 기구(도시하지 않음)를 사용해도 된다. 대물 렌즈(202)에 연동하여, 조명 광학 유닛(201)을 높이 방향으로 변위시킴으로써, 시료(101) 위에 발생하는 정재파를 시료 표면에 대하여 시프트시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 높이 방향으로의 변위량이 커질 가능성이 있는 경우, 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302)과 공액인 면(303)의 위치의 시프트량이 커지므로, 조명 광학계 유닛(201), 대물 렌즈(202), 공간 분포 광학 소자(205)를 높이 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 대물 렌즈(202)의 후단에 줌렌즈를 설치하여 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302)과 공액인 면(303)의 위치 변동을 억제하도록 구성해도 된다.
도 2에 도시한 광학 현미경(105)은, 도 3a, 도 3b, 도 3c에 구성예를 나타낸 조명 광학계 유닛 세트(2011) 내지 2013) 중 어느 하나를 2세트 탑재한다. 각각의 조명 광학계 유닛 세트(2011 내지 2013)에 사용하는 광원(231a 또는 231c)으로서, 도 3a, 도 3b, 도 3c에 나타낸 구성예에서는, 각각에 레이저 광원을 사용한 구성을 나타냈다. 이것은, 조명광량을 크게 확보하고 싶은 경우에 유리한 구성이다. 한편, 레이저의 가간섭성을 향상시킨다는 관점에서는, 도시하고 있지 않은 단체의 레이저를 광원으로서 사용하고, 이 단체의 레이저 광원으로부터 발신된 레이저를 하프 미러나 화이버를 사용해 복수로 분할시켜서 각각의 조명 광학계 유닛 세트(2011 내지 2013)에 사용하는 광원(231a, 또는 231c)으로 보내어 광원으로서 사용하는 쪽이 적합하다.
또한, 도 3b, 도 3d에 기재한 구성예와 같이, 시료(101) 표면 위에서 반사된 광에 대하여 광축에 수직으로 배치한 미러(236b, 240d)를 사용하여 꺾어, 시료(101) 표면 근방에서 간섭시키는 구성의 경우에는, 반사 미러(236b, 240d)를 가능 간섭 거리에 배치할 필요가 있다. 또한, 도 3b, 도 3d에 기재한 구성예에 있어서는, 입사광(304a, 305b), 또는 입사광(304d, 305d)이 P 편광인 경우, 시료(101)에 대한 입사각은 브루스터각 근방을 피하는 편이 좋다. 브루스터각 근방에서는, P 편광의 반사율이 현저하게 낮으므로, 시료(101) 위에서 1회 반사된 광을 조명광으로서 사용하는 구성의 경우, 입사각은 브루스터각 근방을 피해야 한다.
이어서, 도 4, 도 5를 이용하여 공간 분포 광학 소자(205)에 대하여 설명한다. 도 4에, 산란광 시뮬레이션에 의해 구한 미소한 결함과 조도를 가진 기판으로부터의 산란광 강도 분포예를 나타낸다. 어떤 미소한 결함이 존재하는 기판에 대하여, 동일한 입사면을 갖는 파장 400㎚의 2개의 조명광(304, 305)을 P 편광 조명, 서로 동일한 입사각으로 대향하여 입사시켜, 기판 표면에서 산란된 광의 래디얼 편광 성분의 강도 분포예이다. 또한, 구하는 산란광 강도 분포는 래디얼 편광에 한정되지 않고, 전 강도, 편광 성분으로 기술해도 된다. 편광 성분은, 래디얼 편광이라도 되고, 아지매스 편광이라도 되고, 편광의 각도가 π로부터 -π의 범위로 기운 직선 편광이라도 되고, 타원(원) 편광이라도 된다.
도 4a 및 도 4b는, 퓨필면(302) 중의 산란광의 강도 분포를 나타내고 있다. 강도 분포 중의 축(312)은 조명광(304, 305)의 입사면을 퓨필면(302) 위에 대응시킨 축을 나타낸다. 화살표(304)는 1개의 조명광[예를 들어, 도 3a의 광선(304a)]의 입사 방향을, 화살표(305)는 다른 한쪽의 조명광[예를 들어, 도 3a의 광선(305a)]의 입사 방향을, 각각 나타내고 있다.
도 4a는, 조명광(304, 305)에서 생성된 정재파 조명이 기판(101) 표면의 조도(기판 표면의 결함이 아닌 미세한 요철)에 의해 산란된 산란광의 래디얼 편광 성분의 강도 분포, 도 4b는, 미소한 결함으로 산란된 산란광의 래디얼 편광 성분의 강도 분포를 나타낸다. 도 4a, 도 4b 중의 영역(321)은 산란광 강도가 강한 영역, 영역(322)은 산란광 강도가 약간 강한 영역, 영역(323)은 산란광 강도가 약간 약한 영역, 영역(324)은 산란광 강도가 약한 영역을 나타낸다. 이들 산란광의 강도 분포는, 산란광 강도의 상대적 관계를 나타내는 것이며, 도 4a와 도 4b의 각 분포 간에서 동일한 상대 강도 표시 영역이라도 반드시 동일 강도를 나타내는 것은 아니다[예를 들어, 도 4a의 영역(321)과 도 4b의 영역(321)은 반드시 동일한 강도를 나타내는 것은 아님].
도 4a 및 도 4b에 나타내는 산란광 강도 분포와 같이, 조명 대상으로부터의 산란광 분포는 조명 대상의 형상에 의존한다. 또한, 도시하고 있지 않으나, 산란광의 광학 특성은, 결함의 종류, 형상, 방향에 따라 산란광 강도 분포 및 편광 분포가 다르다.
도 4a 및 도 4b에서 설명한 산란광 시뮬레이션은, 시료(101)에 비스듬히 상방에서 조명광(304, 305)을 조사하고, 시료(101) 표면의 조도 또는 시료(101) 위에 배치한 이물질 또는 결함의 모델에서 산란된 광을 결상 광학계의 시료(101)에 가장 가까운 광학 소자의 시료(101)에 가장 가까운 표면(퓨필면)에서의, 산란광의 강도 분포와 편광 분포를 계산한다고 하는 것이다. 입사하는 조명광은, 일방향으로부터 1개의 광선만이라도 된다.
또한, 광의 진동 방향, 즉 편광 방향을 바꿈으로써, 산란광의 발생 방법이 바뀌어, 시료(101)로부터의 산란광을 억제 또는 결함으로부터의 산란광을 증폭할 수 있다. 그로 인해, 도 2에 도시한 광학 현미경(105)의 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302) 위 또는 퓨필면(302)의 근방, 또는 대물 렌즈(202)의 퓨필면과 공액인 면(303) 또는 대물 렌즈의 퓨필면과 공액인 면(303)의 근방에, 적절히 선광자 기능을 가진 공간 분포 광학 소자(205)를 설정·배치함으로써, 이물질로부터의 산란광에 대한 기판 표면으로부터의 산란광의 비를 크게 할 수 있어, 고S/N의 결함 검출이 가능하게 된다. 도 2에 도시한 광학 현미경(105)에 있어서는, 공간 분포 광학 소자(205)를 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302)과 공액인 면(303)에 배치한 구성을 나타내고 있다.
공간 분포 광학 소자(205)는 위상 시프터, 파장판, 편향자, 공간 필터, 감광 필터, 액정 광학 소자, 자기 광학 변조자, 포토닉 결정을 적절히 사용하여 구성되어, 공간적으로 분포를 가진 투과 특성, 공간적으로 분포를 가진 선광 특성, 공간적으로 분포를 가진 투과 편광 방향 선택 특성을 가지고 있다.
공간 분포 광학 소자(205)의 광학 특성 또는 공간 분포 광학 소자(205)를 구성하는, 위상 시프터의 배치, 파장판의 지상축의 기울기와 진상축의 기울기, 편광 방향 제어 장치에 의한 선광 방향, 공간 필터에 있어서의 차광 영역, 편광자의 투과 편광축 방향, 감광 필터의 투과율, 액정 소자에의 인가 전압, 자기 광학 변조 자에의 인가 전압, 포토닉 결정의 광학 특성 등의 결정 방법은, 도 4a 및 도 4b에서 설명한 산란광 시뮬레이션 또는 실측에 의해 구해지는 산란광 강도 분포를 기초로 하여 결정한다.
이어서, 공간 분포 광학 소자(205)의 광학 특성의 결정 방법과 그 효과에 대하여 설명한다.
공간 분포 광학 소자(205)의 제1 예로서, 편광 투과축 분포 h(r, θ)를 결정하는 방법예와 공간 분포 광학 소자(205)에 편광자(231)를 사용하는 구성과 그 효과에 대하여 설명한다.
처음에, 산란광 시뮬레이션에 의해 고감도로 검출하고 싶은 미소 결함 또는 미소 이물질로부터의 산란광 강도 분포 fS(r, θ) 및 산란광의 래디얼 편광의 분포 PSP(r, θ)와 S 편광의 분포 PSS(r, θ) 및 기판 표면의 미소 요철로부터의 산란광 강도 분포 fN(r, θ) 및 산란광의 P 편광의 분포 PNP(r, θ)와 S 편광의 분포 PNS(r, θ)를 구한다.
공간 분포 광학 소자(205)의 편광 투과축 방향 분포 h(r, θ)는 기판 표면의 미소 요철(조도)로부터의 산란광을 가장 차단하는 편광축 분포, 즉(수학식 1)의 Π을 최소화하는 h(r, θ), 또는 미소 결함 또는 미소 이물질로부터의 산란광을 가장 투과시키는 편광축 분포, 즉(수학식 2)의 Λ을 최대화하는 h(r, θ), 또는 기판 표면의 미소 요철(조도)로부터의 산란광을 차단하여 미소 결함 또는 미소 이물질로부터의 산란광을 투과시키는 편광축 분포, 즉(수학식 3)의 Ω을 최대화하는 h(r, θ)로서 결정된다.
Figure 112014039894046-pct00001
Figure 112014039894046-pct00002
Figure 112014039894046-pct00003
이것은, 퓨필면(302) 위의 영역을 복수의 영역으로 분할하고, 그 분할된 각 영역 각각에 있어서, (수학식 1) 중의 Π이 최소화하는 h(r, θ), 또는 (수학식 2)의 Λ을 최대화하는 h(r, θ), 또는 (수학식 3)의 Ω을 최대화하는 h(r, θ)를 각각 결정해도 된다.
이와 같이, 광의 진동 방향, 즉 편광 방향을 선택함으로써, 시료 1로부터의 산란광을 억제할 수 있다. 그로 인해, 대물 렌즈(202)의 퓨필면(302) 위 또는 퓨필면(302)과 공액인 위치(303) 또는 그 근방에 배치하는 공간 분포 광학 소자(205)에 대하여, 상기에 설명한 방법으로 선택한 각 영역마다 편광 방향을 설정함으로써, 이물질로부터의 산란광에 대한 기판 표면으로부터의 산란광의 비를 크게 할 수 있어, 고S/N의 결함 검출이 가능하게 된다.
이어서, 공간 분포 광학 소자(205)의 구성의 제2 예로서, 공간 분포 광학 소자(205)에 산란광의 편광 방향을 제어하는 선광자 기능을 갖게 하는 구성과 그 효과 및 선광각 η(θ)을 결정하는 방법에 대하여 설명한다.
퓨필면(302) 위의 상을 푸리에 변환하면, 퓨필면(302) 위에서 검출 광학계의 광축에 대하여 대칭인 점에서의 광은 중합되게 된다. 이 퓨필면(302) 위에서 검출 광학계의 광축에 대하여 대칭인 점에서의 광의 진동 위상이 동일한 경우, 중합에 의해 서로 강해 피크 강도가 커지지만, 위상차가 Π 존재할 경우, 서로 상쇄하여 약화시킨다.
예를 들어, 도 4b에 나타낸 미소 결함으로부터의 산란광의 래디얼 편광 성분은, 등방적으로 분포하고 있다. 그로 인해, 도 4b와 같은 퓨필면 강도 분포를 갖는 광을 집광, 결상시키면, 검출계의 광축에 대하여 수직인 방향(이하, XY 방향) 진동 성분은 서로 상쇄하고, 검출 광축에 대하여 평행인 방향(Z 방향) 진동 성분만이 피크 강도에 기여한다. 확대계의 경우, 물체측에 비해 상측의 NA가 작고, XY 방향에 대하여 Z 방향의 진동 성분은 약하기 때문에 미소 물체상의 피크 강도가 약해져 버린다.
그로 인해, 공간 분포 광학 소자(205)에 사용하는 선광자의 선광각 η(θ)로서, (수학식 1) 중의 Π이 최소화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 상쇄하는 선광각 η(θ), 또는 (수학식 2)의 Λ을 최대화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 강화하는 선광각η(θ), 또는 (수학식 3)의 Ω을 최대화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 강화하는 선광각 η(θ) 중 어느 하나로 결정하면 된다.
이것은 또한, 퓨필면(302) 위의 영역을 복수의 영역으로 분할하고, 그 분할된 각 영역 각각에 있어서, (수학식 1) 중의 Π이 최소화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 상쇄하는 선광각 η(θ), 또는 (수학식 2)의 Λ을 최대화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 강화하는 선광각 η(θ), 또는 (수학식 3)의 Ω을 최대화하는 h(r, θ)를 중합함으로써 h(r, θ) 방향으로 진동하는 광이 서로 강화하는 선광각 η(θ)을 각각 결정해도 된다.
이와 같이, 광의 진동 방향, 즉 편광 방향을 바꿈으로써, 시료 1로부터의 산란광을 억제 또는 결함으로부터의 산란광을 증폭할 수 있다. 그로 인해, 퓨필면(302) 위 또는 퓨필면(302) 근방에, 적절히 선광자를 설정·배치함으로써, 이물질로부터의 산란광에 대한 기판 표면으로부터의 산란광의 비를 크게 할 수 있어, 고S/N의 결함 검출이 가능하게 된다.
또한, 공간 분포 광학 소자(205)의 구성의 제3 예로서, 공간 분포 광학 소자(205)로서 공간 필터를 사용하는 효과와 공간 필터의 차광 영역 g(r, θ)를 결정하는 방법예에 대하여 설명한다.
공간 분포 광학 소자(205)에 사용하는 공간 필터로서는, 산란광 시뮬레이션 또는 실측에 의해 이물질 산란광량과 기판 표면 산란광량의 비를 도출하고, 그 비가 어떤 임계값보다 큰 영역의 광을 투과하고, 결함 또는 이물질로부터의 산란광과 시료 표면으로부터의 산란광의 비가 어떤 임계값보다 작은 영역을 차광하여, 결함 또는 이물질로부터의 산란광과 시료 표면으로부터의 산란광의 비가 작은 영역으로부터의 산란광 성분을 제거함으로써, 퓨필면 전체에서의 결함 또는 이물질로부터의 산란광량과 시료로부터의 산란광량의 비를 크게 할 수 있다.
공간 필터의 차광 영역 g(r, θ)를 결정하는 방법은, 예를 들어 (수학식 4)에 나타낸 Ψ을 최대화하도록 차광 영역 g(r, θ)를 최적화한다고 하는 방법이 있다.
Figure 112014039894046-pct00004
또한, 퓨필면(302) 위의 영역을 복수의 영역으로 분할하고, 그 분할된 각 영역 각각에 있어서, 이물질로부터의 산란광에 대한 시료로부터의 산란광의 비가 작은 영역을 차광 영역 g(r, θ)로 결정해도 된다.
이와 같이, 적절히 공간 필터를 설정·배치함으로써, 이물질로부터의 산란광에 대한 시료로부터의 산란광의 비를 크게 할 수 있어, 고S/N의 결함 검출이 가능하게 된다. 또한, 패턴으로부터의 회절광을 제거할 목적의 공간 필터를 공간 분포 광학 소자(205)의 구성에 사용해도 된다.
이어서, 도 4a 및 도 4b를 사용하여 설명한 미소 결함으로부터 산란하는 산란광의 래디얼 편광 성분을 예로 공간 분포 광학 소자(205)의 효과의 일례에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다.
미소 결함에 의한 산란광의 래디얼 편광 성분의 광량에 비해, 조도를 가진 기판에 의한 산란광의 래디얼 편광 성분 광량이 많은 영역(312 및 331)을 차광하는 공간 필터 기능과, 그 영역(312) 이외의 영역(332)을 투과하는 래디얼 편광을 균일하게 평행한 편광 방향으로 변환하는 공간적으로 다른 선광각 분포를 가진 선광자 기능을 가진 공간 분포 광학 소자(205)를 대물 렌즈(202)의 퓨필면 위 또는 그 근방에 배치함으로써, 결함으로부터의 산란광량에 대한 기판으로부터의 산란광량의 비를 크게 할 수 있다. 이것은 또한, 결상 시에 결함으로부터의 산란광의 피크 강도의 강조를 가능하게 하고, 고S/N의 결함 검출을 가능하게 한다. 또한, 동일한 입사면을 갖고 서로 대향하여 배치된 조명을 사용할 경우, 공간 분포 광학 소자(205)에는, 조명의 입사면에 대하여 대칭인 광학 특성을 갖게 한다.
또한, 동일한 입사면을 갖고 서로 대향하여 배치된 조명의 입사면이 변화되는 경우, 내지 조명을 전환하는 경우, 공간 분포 광학 소자(205)를 조명의 입사면에 맞추어 회전시킨다. 또는, 조명의 입사면이 바뀔 경우, 복수의 공간 분포 광학 소자(205) 중에서 조명의 입사면에 맞추어, 공간 분포 광학 소자(205)를 선택함으로써, 공간 분포 광학 소자(205)를 전환하는 구성으로 해도 된다.
이어서, 검사 장치(107)(도 1)로 검출된 결함을, 도 1에서 설명한 리뷰 장치(100)로 관찰하는 처리의 흐름을 도 6에서 설명한다.
우선, 검사 장치(107)를 사용하여, 시료(101) 위의 결함을 검출하고, 검사 장치(107)는 시료(101)의 검사 정보를, 네트워크(121)를 통하여 출력하고, 리뷰 장치(100)의 기억 장치(124)에 입력한다. 검사 장치(107)가 출력하는 시료(101)의 검사 정보는, 결함 좌표, 결함 신호, 결함 형상, 결함 산란광의 편광, 결함 종류, 결함 라벨, 결함의 특징량, 시료(101) 표면의 산란 신호 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성되는 검사 결과와, 검사 장치(107)의 조명 입사각, 조명 파장, 조명의 방위각, 조명 강도, 조명 편광, 검출부의 방위각, 검출부의 앙각, 검출부의 검출 영역 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성되는 검사 조건으로 구성되는 검사 정보이다. 검사 장치에 복수의 검출기가 존재할 경우에는, 검출기마다 출력되는 시료(101)를 검사한 결과 얻어지는 검사 정보 또는 복수의 검출기 출력을 통합한 시료(101)의 검사 정보를 이용한다.
이어서, 기억 장치(124)에 기억한 정보를 이용하여 검사 장치(107)에서 검출한 결함 중에서 추출한 일부의 결함, 또는 전부의 결함을 리뷰 장치(100)로 관찰한다.
우선, 시료(101)의 개략적인 얼라인먼트를 행한다(S6001). 이것은 광학 현미경(105)에 의한 명시야 관찰에 의해 행한다. 이어서, 검사 장치(107)에서 취득한 결함 좌표를 기초로 리뷰 장치(100)에서 이미 다른 검사 장치(107)에 의해 검출된 결함의 위치 정보를 이용하여 시료(101) 위의 관찰하고 싶은 결함이 광학 현미경(105)의 시야에 들어오도록 스테이지(103)를 이동시킨다(S6002). 다음에 높이 제어 기구(209)에 의해 대물 렌즈(202)를 이동시켜서 포커싱을 행한다(S6003).
이어서, 광학 현미경(105)과 촬상 소자(207)에 의해 취득한 화상으로부터 결함을 탐색하고(S6004), 결함을 검출한 것이면(S6005-"예"), 광학 현미경(105)에 의한 결함 검출 위치와 이미 다른 결함 검사 장치에 의해 검출된 결함의 위치 정보와의 차로부터 이미 다른 결함 검사 장치에 의해 검출된 결함의 위치 정보를 이용하여 이 결함을 SEM(106)에서 관찰하려고 했을 때의 결함에 대한 SEM(106)의 시야 위치의 어긋남량을 산출한다(S6006).
검출한 결함의 위치 어긋남량을 계산하면서, 이어서 관찰해야 할 결함이 없는지를 체크한다(S6007). 그 결과, 관찰해야 할 결함이 있는 경우(S6007의 판정이 "아니오"인 경우)에는 S6002로 돌아가고, 기억 장치(124)에 기억해 둔 다음에 관찰하는 결함의 위치 정보에 기초하여, 스테이지(103)를 제어하여 이어서 관찰하는 결함을 광 현미경의 시야 내로 이동시켜, S6003 내지 S6006의 스텝을 실행한다.
S6007에서 관찰해야 할 결함이 없다고 판정한 경우(S6007의 판정이 "예"인 경우), S6006에서 산출한 각 관찰한 결함의 이미 다른 결함 검사 장치에 의해 검출된 위치 정보와 SEM(106)의 시야 위치 정보[리뷰 장치(100)의 좌표계에 있어서의 위치 정보]와의 어긋남량을 기초로 하여 상기 이미 다른 결함 검사 장치에 의해 검출되어서 광학 현미경(105)에서는 검출하지 않은 결함에 대해서, 다른 결함 검사 장치의 좌표계에서 검출한 위치 정보를 리뷰 장치(100)의 좌표계에 있어서의 위치 정보에 보정한다(S6008). 이어서, 시료(101)를 탑재한 스테이지(103)를 광학 현미경(105)의 위치로부터 SEM(112)의 위치로 이동시켜, 이 위치 정보가 보정된 결함을 SEM(106)의 시야로 이동하고, 결함의 관찰을 행한다(S6009). 이때, 관찰된 정보는 제어 시스템(125)으로 보내져, 데이터베이스(122)에 등록된다.
이어서, 다른 결함 정보가 필요하지 않은 경우에는(S6010-"아니오"), 관찰 종료로 하고(S6011), 관찰이 필요한 경우(S6010-"예")는 관찰하고 싶은 결함 위치 정보를 취득하고, 상술한 S6008로 복귀하여, 처리를 진행시킨다. 또한, 상술한 결함 검출 순서에서 결함 검출할 수 없었던 경우(S6005-"아니오")는 결함이 광학 현미경(105)의 시야 밖에 있는 경우가 생각되므로, 광학 현미경(105)의 시야 주변부를 탐색해도 된다. 주변부를 탐색할 경우(S6012-"예")는 시야에 상당하는 분만큼 시료(101)를 이동하고(S6013), 상술한 결함 검출 순서로부터 처리를 행한다. 또한, 주변 탐색을 하지 않을 경우(S6012-"아니오")는 순서에 따라서 처리를 진행시킨다.
이어서, 도 3a의 조명 광학계 유닛 세트(2011)를 2세트 갖는 구성예에 있어서의 광학 현미경(105)을 사용하여 도 6에서 설명한 리뷰 장치(100)로 관찰하는 처리 플로우에 있어서의 S6004의 광학 현미경 시야 내에서 결함 탐색하는 스텝에 있어서, 고해상도의 화상을 얻는 처리의 흐름을 도 7에서 설명한다.
우선, 제1 조명 광학계 유닛 세트(2011)에서, 시료(101) 위를 동일한 입사면을 갖는 조명광으로 서로 대향하는 방향으로부터 조명을 조사하여 간섭시키고(S1001), 이 간섭에 의해 시료(101) 위에 발생한 정재파에 의해 시료(101) 위에서 산란한 광을 검출기(207)에 의해 검출한다(S1002).
이어서, 높이 제어 기구(209)에 의해 대물 렌즈(202), 조명 광학계 유닛(201)을 높이 방향으로 변위시키고[S1003-"아니오": 높이 방향의 변위량은, 높이 방향으로 변위시킴으로써 발생하는 시료(101)의 표면에 있어서의 정재파의 위상 변화가 π/N이 되는 양], 조명광(304, 305)에 의해 시료(101) 위에 발생하는 정재파의 위상을 변조시키고(S1004), 변조한 정재파로부터 발생하는 시료(101) 위의 산란광을 검출기(207)로 검출한다(S1002). 이 스텝 1002, 1003, 1004를, 미리 설정한 시프트 횟수가 얻어질 때까지 N회 반복한다. N회 반복(N＋1) 신호를 취득한 경우(S1003-"예"), 제1 조명 광학계 유닛(2011)으로부터의 조명광이 시료(101) 위에 입사하지 않도록 차광하고(S1005), 제2 조명 광학계 유닛(2011)에서 시료(101) 위를 동일한 입사면을 갖는 조명광으로 서로 대향하는 방향으로부터 조사하고(S1006), 시료(101) 위에 발생한 정재파에 의해 시료(101) 위에서 산란한 광을 검출기(207)에 의해 검출한다(S1007).
이어서, 높이 제어 기구(209)에 의해 대물 렌즈(202), 조명 광학계 유닛(201)을 높이 방향으로 변위시켜(S1008-"아니오"), 조명광(304, 305)에 의해 시료(101) 위에 발생하는 정재파의 위상을 변조시키고(S1009), 변조된 정재파로부터 발생하는 시료(101) 위의 산란광을 검출기(207)에 의해 검출한다(S1007). 이 스텝 1007, 1008, 1009를, 미리 설정한 시프트 횟수가 얻어질 때까지 N회 반복한다. N회 반복하여 (N＋1)회 신호를 취득한 경우(S1008-"예"), 신호 취득을 종료한다(S1010).
이어서, 상기에서 얻어진 2(N＋1)회의 신호를, 주파수 공간에서 합성하고, 합성한 신호를 역변환하고, 검출기(207)에서 취득한 신호보다도 해상도가 높은 신호를 합성하는 처리를 행한다(S1011). 마지막으로, S1011에서 합성한 해상도가 높은 신호(화상)를 처리하여 결함을 검출하고 이 검출한 결함의 좌표를 구한다(S1012). 도 6에서 나타낸 흐름도의 S6006에 있어서는, 이 S1012에서 구한 결함의 좌표 정보를 미리 다른 결함 검사 장치에 의해 검출된 결함의 위치 정보와 비교하여, 다른 결함 검사 장치에 의해 검출된 결함의 위치 좌표와 SEM(106)에서 관찰한 결함의 위치 좌표의 어긋남량을 산출한다.
S1003과 S1008에 있어서, 높이 제어 기구(209)에 의한 높이 방향으로의 대물 렌즈(202), 조명 광학계 유닛(201)의 전체 변위량이 큰 경우에는, 대물 렌즈(201)뿐만 아니라, 검출 광학계(210)를 높이 방향으로 변위시켜도 된다.
또한, 도 3d에 기재한 조명 광학계 유닛(201a")의 구성의 경우, S1005, S1006 대신에 회전 미러(237d, 240d)를 회전시켜, 회전 전의 조명의 입사면과 다른 입사면을 갖는 조명광을 대항시켜서 조사하고, 정재파 조명을 발생해도 된다. 또한, 회전 미러(237d, 240d)의 각도는, 검사 장치(107)에 의해 얻어진 정보 또는 광학 현미경(105)의 명시야 관찰 시에 얻어진 정보를 바탕으로, 설정해도 된다.
그 밖에도 예를 들어, 검사 장치(107)에서 얻어진 휘도 정보를 바탕으로, 광학 현미경(105)의 조명 강도를 조정하기 위해 적절한 농도의 광학 필터를 설정, 또는 조명 강도 가변의 조명의 경우에는 조명 자체의 강도를 조정하는 것으로, 결함 크기에 맞춘 조명 강도를 고속으로 설정해도 된다. 이 경우, 거대 결함에서 일어날 수 있는 고스트나 좌표 정밀도의 악화를 억제할 수 있어, 검사 시간의 단축뿐만 아니라 결함의 검출률 및 좌표 정밀도의 향상이 가능하다.
또한, 검사 장치의 센서가 복수 있고, 다른 산란각의 산란광을 포집할 수 있는 구성의 경우, 센서마다 출력의 차이로부터, 대상 결함의 방위나, 형상을 추정할 수 있다. 이 추정에 기초하여, 회전 미러(237d, 240d)의 회전각 등의 광학 조건을 설정함으로써, 고감도인 결함 검출을 가능하게 한다.
이어서, 시료(101)를 정재파로 조명하고, 정재파 조명을 변조시켜, 각각의 변조 조건에 있어서 시료(101) 위에서 발생한 광을 검출기(207)에서 취득한 복수의 신호를 신호 처리하는 효과에 대하여 간단하게 설명한다.
일반적으로 결상 분포는, 점상 분포 함수와 산란광 분포의 컨벌루션으로 표현된다. 조명 강도를 변조시키면, 점상 분포 함수는 변화되지 않지만, 산란광 분포가 변조되어, 결상 분포가 변화된다. 산란광 분포는 조명광 분포와 물체 형상의 곱이며, 조명광 분포는 기지이다.
이것을, 주파수 공간에서 생각한다. 예를 들어, 푸리에 변환된 결상 분포 함수는, 푸리에 변환된 점상 분포 함수와, 푸리에 변환된 산란광 분포의 곱으로 표현된다. 조명 분포 함수가 다른 복수의 신호를 취득하는 것은, 상기의 결상 분포와 점상 분포 함수와 산란광 분포를 표현하는 방정식의 수를 증가시키는 것과 등가이다. 그로 인해, 조명 분포를 변조시켜, 각각의 변조 조건에 있어서, 시료(101)에서 발생한 광을 검출기(207)로 취득하고, 취득한 복수의 신호를 통합 처리함으로써, 1개의 조건으로 취득한 신호보다도, 보다 고정밀도로 물체의 형상을 도출할 수 있다.
2 방향으로부터 조사되는 조명광의 정재파를 조명으로서 사용할 경우, 이 구성에서는, 조명의 입사 방향의 해상도는 향상되지만, 조명의 입사면에 대하여 수직 방향의 해상도는 향상되지 않는다. 따라서, 본 실시예에서는 시료(101) 위에 발생한 정재파를 시프트시켜, 복수의 조명 조건마다, 시료(101)에서 산란된 광을 취득하도록 하였다. 그리고 이 시료(101) 위에 발생시킨 정재파를 시프트시키는 것을, 대물 렌즈(202), 조명 광학계 유닛(201)을 높이 방향으로 시프트시킴으로써 실현하였다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
101 : 시료
102 : 시료 홀더
103 : 스테이지
104 : 광학식 높이 검출 시스템
105 : 광학 현미경
106 : 전자 현미경
107 : 검사 장치
111 : 진공 밀봉창
112 : 사용자 인터페이스
124 : 기억 장치
125 : 제어 시스템
209 : 높이 제어 기구

Claims (10)

  1. 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 결함의 위치 정보에 기초하여 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하고,
    상기 광학 현미경을 구비한 검출 장치에서 검출한 결함의 위치 정보에 기초하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하고,
    상기 다른 검사 장치에서 검출한 결함을 상기 수정한 위치 정보에 기초하여 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 결함의 관찰 방법으로서,
    상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 것을,
    상기 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 위에 정재파를 형성하고,
    상기 정재파가 형성된 상기 시료로부터의 산란광 중 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고,
    상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하고,
    상기 검출한 산란광에 의한 상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출함으로써 행하고,
    상기 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 위에 정재파를 형성하는 것을, 서로 교차하는 2개의 입사면 위에서 행하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하는 것을, 상기 시료 표면으로부터 발생한 산란광의 편광 방향을 제어하는 기능 또는 투과하는 편광 방향을 선택하는 기능 또는 광의 투과율을 선택하는 기능 중 어느 하나를 구비한 공간 필터를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 것을, 상기 시료 위에 형성하는 정재파의 위상을 변화시키면서 상기 시료로부터 발생한 산란광 중 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 복수의 상을 검출함으로써 행하고, 상기 검출한 산란광에 의한 상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하는 것을, 상기 검출한 복수의 산란광에 의한 상을 합성하여 합성상을 작성하고, 상기 작성한 합성상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 추출하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 방법.
  4. 삭제
  5. 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 결함의 위치 정보에 기초하여 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 스텝과,
    상기 광학 현미경을 구비한 검출 장치에서 검출한 결함의 위치 정보에 기초하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하는 스텝과,
    상기 다른 검사 장치에서 검출한 결함을 상기 수정한 위치 정보에 기초하여 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 스텝
    을 갖는 결함의 관찰 방법으로서,
    상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 스텝에 있어서,
    상기 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 위에 정재파를 형성하여, 상기 정재파가 형성된 상기 시료로부터의 산란광 중 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고, 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 것을, 상기 시료 위에 형성하는 정재파의 위상을 바꾸어서 복수회 반복하고,
    상기 복수회 반복하여 검출한 위상을 바꾼 정재파에 의해 조명된 상기 시료로부터의 산란광에 의한 복수의 상을 합성하여 합성상을 작성하고,
    상기 작성한 합성상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하고,
    상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 광학 현미경을 구비한 검출 장치에 의해 검출하는 스텝에 있어서, 상기 시료에 대하여 제1 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 제1의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 제1의 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 위에 제1 정재파를 형성하여, 상기 제1 정재파가 형성된 상기 시료로부터의 산란광 중 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하고, 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 것과, 상기 시료에 대하여 상기 제1 입사면과 교차하는 제2 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 제2의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 제2의 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 위에 제2 정재파를 형성하여 상기 제2 정재파가 형성된 상기 시료로부터의 산란광 중 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 공간 필터로 제거하여 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 것을, 상기 시료 위에 형성하는 상기 제1 정재파의 위상과 상기 제2 정재파의 위상을 차례로 바꾸어 복수회 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 방법.
  6. 삭제
  7. 광학 현미경을 구비한 검출 수단과,
    다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 상기 결함의 위치 정보에 기초하여 상기 검출 수단으로 검출한 결과에 기초하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하는 처리 수단과,
    상기 처리 수단으로 수정한 상기 시료 위의 결함의 위치 정보에 기초하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰하는 결함 관찰 수단과,
    상기 시료를 재치(載置)하여 상기 검출 수단과 상기 결함 관찰 수단 사이를 이동하는 테이블 수단과,
    상기 검출 수단과 상기 처리 수단과 상기 관찰 수단과 상기 테이블 수단을 제어하는 제어 수단을 구비한 결함 관찰 장치로서,
    상기 검출 수단은,
    상기 테이블 수단에 재치된 시료에 대하여 동일한 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 2개의 조명광을 간섭시킴으로써 상기 시료 표면에 정재파를 형성하여 상기 정재파에 의해 상기 시료 표면을 조명하는 조명부와,
    상기 조명부에 의해 형성된 정재파로 조명된 상기 시료 표면으로부터의 산란광 중 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 제거하는 공간 필터를 구비하여, 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 형성하는 검출 광학계부와,
    상기 검출 광학계부에서 형성한 상기 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 검출하는 상 검출부를 구비하고,
    상기 제어 수단은,
    상기 상 검출부에서 검출한 상기 시료 표면으로부터의 산란광에 의한 상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하고, 상기 검출한 결함의 상기 테이블 수단 위의 위치 정보에 기초하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함의 위치 정보를 수정하고,
    상기 조명부는, 상기 시료에 대하여 제1 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 제1의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 제1의 2개의 조명광을 간섭시키는 제1 조명계와, 상기 시료에 대하여 상기 제1 입사면과 직교하는 제2 입사면 위에서 서로 대향하는 방향으로부터 동일한 파장의 제2의 2개의 조명광을 동일한 입사 각도로 입사시켜서 상기 제2의 2개의 조명광을 간섭시키는 제2 조명계를 구비하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 검출 광학계부의 공간 필터는, 상기 시료 표면으로부터 발생한 산란광의 편광 방향을 제어하는 기능 또는 투과하는 편광 방향을 선택하는 기능 또는 광의 투과율을 선택하는 기능 중 어느 하나를 구비하여 상기 시료 표면의 미소한 요철에 의해 발생한 산란광 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 조명부는 상기 2개의 조명광의 상기 시료에 대한 입사 높이를 변화시켜서 상기 시료 위에 형성하는 정재파의 상태를 차례로 바꾸어 상기 시료를 조명하고, 상기 상 검출부는 상기 차례로 상태를 바꾼 정재파로 조명된 상기 시료 표면으로부터의 산란광 중 상기 공간 필터로 제거되지 않은 상기 시료로부터의 산란광에 의한 상을 차례로 검출하고, 상기 처리 수단은, 상기 차례로 검출한 상으로부터 합성상을 형성하고, 상기 형성한 합성상을 처리하여 상기 다른 검사 장치에서 검출한 시료 위의 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는, 결함 관찰 장치.
  10. 삭제
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