KR102599933B1 - 결함 검사 장치, 결함 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 레티클이 갖는 결함을, 제조 공정의 보다 빠른 단계에 있어서 효율적이면서 정밀도 높게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 검사 장치는, 동일한 레티클을 이용하여 패턴을 전사한 웨이퍼의 다이 화상에 있어서, 평균화 처리한 다이 화상끼리의 비교 결과와, 평균화 처리하지 않는 다이 화상끼리의 비교 결과를 이용하여, 거대 결함 등의 휘도가 매우 강한 랜덤 결함 신호와 리피트 결함의 신호를 구별하여 리피트 결함만을 보다 정밀도 높게 추출한다(도 4a 참조).

Description

결함 검사 장치, 결함 검사 방법
본 발명은, 레티클로부터 패턴을 전사한 웨이퍼를 검사함으로써, 상기 레티클이 갖는 결함을 검사하는 기술에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성할 때는, 예를 들어 포토마스크(레티클이라 칭해지는 경우도 있음)를 이용하여 포토리소그래피 공정에 의하여 패턴을 웨이퍼 상에 전사한 후, 에칭 등의 공정을 통하여 회로 패턴을 형성한다. 이때의 레티클 기인의 결함을 레티클 자체로부터 추출하는 검사 장치는 존재한다. 그러나 미세화에 수반하여 노광 장치의 조건이나 레티클 재료의 변화, 치명 결함 사이즈의 축소 등에 의하여, 레티클 자체를 검사하여 Killer 결함을 검출하는 것이 어려워지게끔 되었다. 그 때문에, 레티클 자체가 아니라, 레티클을 전사한 웨이퍼에서 레티클 기인의 결함을 검출할 것이 요구되고 있다.
레티클로부터 패턴을 전사한 웨이퍼에는, 랜덤으로 발생하는 랜덤 결함과, 복수의 반도체 칩(다이)에 걸쳐져서 다이 내의 완전히 동일한 위치에 반복되는 리피트 결함이 있다. 후자가 레티클 기인의 결함이다. 레티클 자체에 결함이 있으면 그 레티클 기인 결함이 웨이퍼에 전사된다. 레티클은 동 간격으로 전사되므로, 당해 전사 후 웨이퍼를 검사하면, 동 간격으로 다이 내 동일한 위치에 레티클 기인의 리피트 결함이 검출된다.
전사한 웨이퍼에 있어서 레티클 기인의 결함만을 추출하고자 하는 경우, 레티클 기인이 아닌 결함과의 분별이 필요해진다. 예를 들어 특허문헌 1의 경우, 레티클에 기인하는 결함을 분별하기 위해서는, 검사의 전단에서, 노이즈를 많이 포함하더라도 미약한 결함 신호를 빠뜨리지 않는 역치로 광범위하게 결함 후보 군을 얻어 둔다. 그 결함 후보 군의 정보로부터, 검사 후단에 있어서 각 결함 후보가 레티클 결함에 기인하는지 여부를 분별하는 방법이 개시되어 있다.
미국 특허 공개 US2018/0130199A1
특허문헌 1에 있어서, 「hot threshold」란, 「잠재적인 결함, 및 주사에 의하여 생성된 화상의 노이즈 영역 또는 그 근처의 결함을 의도적으로 검출하기 위하여 사용되는 역치」로 정의되어 있다. 또한 「hot threshold를 사용하여 실행되는 hot scan은 통상, 가능한 한 많은 잠재적인 결함을 검출하고, 가장 많은 결함, 또는 흥미를 끄는 결함 모두를 확실히 포착하여, 비교적 약한 신호를 갖는 결함을 확실히 포착한다」고 되어 있다. 특허문헌 1에서는, 노이즈 영역과 동등 레벨의 매우 약한 결함 신호도 모두 낚아채는 역치로 결함 후보 군을 추출하고 있다. 그 때문에, 처음에 취득하는 결함 후보 군은 노이즈를 의도적으로 많이 포함한 상태에 있다. 결함 검사에 있어서, 일반적으로 통상의 역치는, 참된 결함을 가능한 한 검출하고자 하는 한편 노이즈를 최소한으로 억제할 것이 요구된다. 그러나 특허문헌 1은, 노이즈를 최소한으로 억제하는 것을 의도적으로 행하지 않고, 노이즈를 많이 포함한 상태의 결함 후보 정보를 추출하는 방식이 개시되어 있다. 그러나 검사 전단에 있어서 일단 광범위한 결함 후보 화상을 수집하는 특허문헌 1의 방식에서는, 결함 후보의 개수가 방대해진다.
특허문헌 1에 있어서는, 검사 전단의 역치는 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 그러나 역치를 낮추면 낮출수록 많은 결함 후보 군을 검출하게 되어, 유지해야 할 데이터 용량은 늘어난다. 기억 매체(검사 장치 내부·외부 중 어느 곳에 마련하는지에 관계없이)의 유지 가능 용량에는 한계가 있으며, 데이터 용량이 늘어날수록(설령 처리 방법을 개선하더라도) 처리 시간이 길어지므로, 그에 따른 역치(감도)로 될 수 밖에 없다. 검사 후단에서는, 리피트 결함을 추출하기 위하여 그 방대한 결함 후보 화상에 대하여 리피트 결함 추출의 연산 처리를 행한다. 그러나 검사 전단의 역치가 낮을수록 결함 후보 데이터의 용량이 커져, 검사 후단에서 걸리는 처리 시간이 길어진다. 따라서 특허문헌 1의 수법에서는, 리피트 결함 검출까지의 처리 시간과 감도에 있어서 여전히 과제가 남을 것으로 상정된다. 또한 특허문헌 1에는, 휘도가 매우 강한 랜덤 결함, 예를 들어 복수의 다이에 걸쳐지는 거대 이물 등의 신호와 리피트 결함의 신호를 어떻게 구별할지에 대하여 개시도 시사도 없다. 이 점에 대해서도 과제가 있다.
본 발명은, 레티클을 전사한 웨이퍼에 대하여 검사를 행하여 레티클 기인의 리피트 결함만을 추출한다. 특허문헌 1에서는, 검사 전단에서 한 번 역치를 설정하여, 리피트 결함과 랜덤 결함을 포함하는 결함 후보 군을 추출하고, 결함 후보 정보, 결함 화상에 대한 처리에서 리피트 결함을 추출하는 2단계 처리를 개시하고 있다. 본 발명은, 검사에서 처음에 얻은 생 화상(스와스 화상)에 대한 처리에서 직접 리피트 결함을 추출한다. 특허문헌 1과 같이, 제1 단계에서의 취득 화상량과, 처리 시간 또는 감도의 트레이드오프 관계에 신경쓰는 일 없이, 레티클이 갖는 결함을 효율적이면서 정밀도 높게 검출할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 특허문헌 1에서 언급이 없는 거대 결함 등의, 휘도가 매우 강한 신호와 리피트 결함의 신호를 구별하여 리피트 결함만을 보다 정밀도 높게 추출한다.
레티클 결함 검출 시스템에 있어서, 레티클을 전사한 웨이퍼를 촬상한 스와스 화상으로부터 리피트 결함을 레티클 결함으로서 검출하는 검사 서브 시스템이며, 상기 웨이퍼를 보유 지지하는 XY 스테이지와, 상기 웨이퍼를 스캔함으로써 상기 스와스 화상을 취득하는 화상 취득부와, 상기 스와스 화상에 연산 처리를 행하는 연산부를 구비하고, 상기 연산부는 상기 스와스 화상을 다이 화상으로 나누고, 상기 스와스 화상 내의 상기 레티클의 동일한 부분이 전사된 동일 전사 영역의 다이 화상끼리를 가산 평균하여 평균화 화상을 생성하고, 상기 평균화 화상끼리 다이 TO 다이 비교하여 얻어지는 제1 신호량을 산출하고, 상기 스와스 화상에서 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상에서 다이 TO 다이 비교하여 얻어지는 제2 신호량을 산출하고, 동일한 좌표에 있어서의 제1 신호량과 제2 신호량을 비교하여, 제2 신호량이 큰 경우를 선별 또는 제외함으로써 리피트 결함만을 추출하는 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 검사 장치는, 레티클에 의하여 웨이퍼에 전사된 웨이퍼를 촬상한 화상을 이용하여 레티클 결함의 유무를 인라인으로 판정하여 제조 라인에 피드백할 수 있다. 또한 생 화상(스와스 화상)에 직접 평균화 처리를 실행하여, 취득한 평균화 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 리피트 결함을 추출한다. 생 화상에 직접 평균화 처리를 행함으로써, 노이즈 레벨을 낮추고 리피트 결함의 Signal만을 강조하여 Signal/Noise율을 높일 수 있다. 평균화 다이 화상끼리의 다이 To 다이에 맞춘 역치로 리피트 결함을 검출할 수 있다. 즉, 통상의 다이 To 다이에서 결함 후보를 추출하고 나서 리피트 결함만을 추출한다는 방식보다도 리피트 결함을 보다 높은 감도로 검출이 가능하다. 또한 본 발명은, 거대 이물 등 Signal이 본래 매우 강한 랜덤 결함과, 리피트 결함을 분별하는 것이 가능하다. 이것에는, 평균화하고 있지 않은 그대로의 다이 화상을 사용한 다이 To 다이 비교에 의한 판정 결과를 이용한다. 평균화된 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교와, 평균화 하고 있지 않은 그대로의 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교의 판정 결과를 병용함으로써, 랜덤 결함과 리피트 결함을 고정밀도로 구별할 수 있다. 스와스 화상으로부터 직접, 평균화 처리와 다이 To 다이 비교 처리를 행하기 때문에, 방대한 결함 후보 정보를 일시적으로 보존할 필요가 없어, 데이터 용량에 의한 제한에 신경쓰지 않고 짧은 처리 시간에 미약한 리피트 결함까지 고감도로 검출 가능하게 된다. 또한 다이 To 다이 비교 대신 샷 To 샷 비교로 이 처리를 행해도 된다. 또한 평균화된 화상을 이용한 다이 To 다이 비교로 검출되는 결함 수는, 충분한 감도를 가진 조건이더라도 리피트 결함과 거대한 랜덤 결함만으로 되므로, 매우 적은 결함 후보 수로부터 리피트 결함과 거대한 랜덤 결함을 식별할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 플로우를 도시한다.
도 3은 검사 웨이퍼를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 4a는 연산부가 스와스 화상에 평균화 처리를 행하는 경우를 설명하는 도면이다.
도 4b는 연산부가 평균화 처리하지 않는 다이 To 다이 비교를 행하는 경우를 설명하는 도면이다.
도 5a는 스와스 화상에 대하여 연산부가 평균화 처리를 행하는 경우의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5b는 스와스 화상에 대하여 연산부(160)가 평균화 처리하지 않는 다이 To 다이 비교를 행하는 경우의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 hot threshold 방식과 본 발명의 레티클 결함 검사의 차이를 설명하는 도면이다.
도 7a는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 7b는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 플로우의 변형예이다.
도 9a는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 9b는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 10a는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 10b는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 11a는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
도 11b는 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다.
<실시 형태 1>
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 검사 장치(100)의 구성도이다. 웨이퍼(200)에는 칩(다이)이 있다. 반도체 칩의 회로 패턴은 레티클을 이용하여 웨이퍼에 전사된다.
검사 장치(100)는 스테이지(110), 광원(120), 광학 렌즈(130), 카메라(센서)(140), 화상 취득부(150), 연산부(160)를 구비한다. 화상 취득부(150)와 연산부(160)는, 예를 들어 컴퓨터 상에 실장된 소프트웨어로서 구성할 수도 있고, 이들 기능을 실장한 회로 디바이스 등의 하드웨어에 의하여 구성할 수도 있다.
검사 장치(100)에는, 웨이퍼(200)를 적재하는 스테이지(110)가 있다. 스테이지(110)는 적어도 평면 방향(XY 방향)에 있어서 웨이퍼(200)를 이동시킬 수 있다.
검사 장치(100)의 광원(120)은 웨이퍼(200)에 대하여 상방 또는 비스듬히 상방으로부터 광(121)을 조사한다. 웨이퍼(200)에 대하여 광(121)이 닿으면 반사 광(122)과 산란 광(123)(모두 신호 광)이 웨이퍼(200)로부터 생긴다.
광학 렌즈(130)는 반사 광(122) 또는 산란 광(123)을 카메라(센서)(140)의 촬상면을 향하게 한다. 카메라(센서)(140)는 반사 광(122) 또는 산란 광(123)을 촬상한다. 반사 광(122)을 촬상하여 검사를 행하는 검사 장치를 명시야 검사 장치, 산란 광(123)을 촬상하여 검사를 행하는 검사를 암시야 검사라 칭한다. 웨이퍼에 일정 주기의 반복 패턴이 있는 경우, 반복 패턴의 주기에 상당하는 광을 커트하는 공간 필터를 마련하고 그 전후에 광학 렌즈(130)를 배치해도 된다.
화상 취득부(150)는, 카메라(센서)(140)가 취득한 촬상 신호를 이용하여 웨이퍼(200)의 화상을 취득한다. 웨이퍼로부터의 산란 광에 기초하는 경우를 암시야 화상이라 하고, 웨이퍼로부터의 정반사 광에 기초하는 경우를 명시야 화상이라 한다. 암시야 화상은 명시야 화상보다도 단시간에 화상을 취득할 수 있다.
연산부(160)는, 화상 취득부(150)가 취득한 스와스 화상을 이용하여 레티클 기인의 리피트 결함을 추출한다. 레티클 기인의 리피트 결함이란, 웨이퍼(200)에 패턴을 전사할 때 이용하는 레티클 자체가 갖는 결함 기인으로 웨이퍼에 전사된 결함이다. 구체적인 판정 수순에 대해서는 후술한다. 화상 취득부(150)와 연산부(160)는 일체적으로 구성해도 된다. 이하에서는 기재의 편의상, 이들을 구별하여 설명한다.
광원(120)으로부터 광(121)을 웨이퍼(200)에 대하여 조사한다. 선형 조명 광이면 점 조명 광보다 1스캔 폭이 넓기 때문에 보다 빠르게 화상을 취득할 수 있다. 스테이지(110)가 이동함으로써, 웨이퍼(200)의 표면에 대한 광(121)의 조사 위치가 주사된다. 광원(120)으로부터 선형의 광(121)을 조사하여 스테이지를 주사함으로써, 복수의 다이에 걸쳐지는 띠형의 화상을 취득할 수 있다.
웨이퍼(200)의 표면 상의 다이에 회로 패턴이 형성되어 있다. 각 다이는 동일한 회로 패턴을 갖는다.
레티클의 1회의 전사 단위를 샷이라 한다. 레티클은, 1샷에 복수 다이분의 패턴을 갖고 있는 경우, 또는 1샷에 1다이분의 패턴을 갖고 있는 경우가 있다. 1샷에 복수 다이분의 패턴을 갖는 경우, 1회의 전사에 의하여 복수의 칩(다이)을 형성할 수 있다. 도 3에 있어서는, 1샷으로 전사된 영역(샷 영역)(210) 내에 3개의 다이(211 내지 213)가 형성되어 있는 예를 도시하였다.
광원(120)으로부터의 광(121)을 조사하면서 스테이지(110)를 이동시킨다. 이때, 웨이퍼 상 일 방향으로 1열분 스캔하여 카메라(센서)(140)에서 얻어지는 그대로의 생 화상이 1스와스 화상(400)이다. 화상 취득부(150)는, 웨이퍼(200)로부터 얻어진 스와스 화상(400)을 다이의 폭으로 분할한다. 이것이 다이 화상이다.
도 2에, 본 실시 형태 1에 따른 플로우를 도시한다. 검사 장치(100)는, 전술한 바와 같이 조명 광을 조사하면서 스테이지(110)의 이동에 따라 웨이퍼를 주사하고, 웨이퍼로부터의 광을 카메라(센서)(140)로 촬상한다. 이것에 의하여 화상 취득부(150)가 스와스 화상(400)을 취득한다. 웨이퍼(200) 전체면을 검사하고자 하는 경우에는 전체면의 스와스 화상을 취득한다. 연산부(160)가 스와스 화상을 다이 폭으로 나눈다. 이 다이 화상에 대하여 연산부(160)는 이하의 2가지의 처리를 실행한다. 제1 처리가 리피트 결함 검출의 기본 처리이다. 제2 처리는, 제1 처리에서도 여전히 결함으로 판정되어 남을 가능성이 있는 거대 이물 등 신호량이 큰 랜덤 결함을 리피트 결함과 분별하여 검출 결과를 리피트 결함만으로 선별하기 위한 처리이다.
제1 처리를 설명한다. 먼저 연산부(160)는 복수의 다이 화상을 그루핑한다(상세 후술). 그리고 다이 그룹마다 다이 화상의 평균화 처리를 실행한다. 연산부(160)는, 다이 그룹마다 평균화된 다이 화상을 생성한다. 평균화에 있어서는 검사 다이도 포함된다. 연산부(160)는, 이 평균화된 다이 화상끼리를 다이 To 다이 비교하여 그 차 신호(차 화상)에 대하여 역치를 설정하고 결함 판정한다.
평균화된 화상끼리의 다이 To 다이 비교에서는, 랜덤 결함보다도 리피트 결함의 신호 쪽이 Signal/Noise(이하, S/N이라 함)가 커진다. 다이 To 다이는 화소 단위로 비교하고 있으며, 완전히 동일한 위치에 있는 리피트 결함은, 가산 평균하면 noise만이 저하되어 Signal이 강조된다. 그 결과, S/N이 높아진다(상세 후술). 한편, 랜덤 결함은, 평균화 처리에 의하여 Signal도 Noise도 마찬가지로 저하된다. 화소 레벨로 본 경우, 다이 내의 완전히 동일한 위치에 랜덤 결함이 발생하는 일은 없기 때문에 평균화 처리에 의하여 랜덤 결함은 Signal도 저하되는 것이다. 랜덤 결함의 S/N은 낮아진다. 따라서 평균화 처리에 의하여 랜덤 결함보다도 리피트 결함의 S/N이 강조된다는 효과가 있다. 평균화 처리에 의하여 S/N이 높아진 리피트 결함에 맞추어 역치를 설정한다.
리피트 결함만을 추출하고자 하는 본 발명에 있어서는, 평균화된 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 리피트 결함만 빠뜨리지 않으면 되므로, 참된 결함이더라도 작은 랜덤 결함은 추출하지 않아도 된다. 랜덤 결함 중, 일부의 랜덤 결함은 검출하지 않을 정도의 S/N값을 역치로서 설정할 수 있다. 참된 결함이더라도 약한 신호의 랜덤 결함은 커트하는 한편, 노이즈율도 보다 낮출 수 있다. 잠재적인 결함, 및 주사에 의하여 생성된 화상의 노이즈 영역 또는 그 근처의 결함을 의도적으로 검출하기 위하여 사용되는 hot threshold와는 반대이다. 결함 후보 중에서도 검출 대상인 리피트 결함의 S/N에 특화시켜 엄밀히 역치를 설정할 수 있다. 통상의 역치로부터 이른바 Cold threshold로 되는 방향으로 역치를 설정할 수 있다. 노이즈를 보다 적게 한 상태의 역치 설정을 할 수 있는 것이다.
연산부(160)는, 평균화된 다이 화상의 다이 To 다이 비교에 의한 차 신호로, 그 S/N값이 역치보다 높은 신호를 결함으로, 역치보다 낮은 신호를 노이즈로서 식별한다. 또한 평균화된 다이 To 다이 비교로 차 신호 대신 차 화상을 생성해도 된다. 차 화상에 기초하여 역치로 결함인지 노이즈인지를 판정해도 된다. 연산부(160)는, 결함으로 판정한 정보에 대하여 그 신호량 또는 역치와의 차분 신호량(역치 마진)을 제1 결함 정보로서 산출한다. 아울러 제1 결함 정보에는 그 결함의 좌표 정보도 부수된다.
제1 처리에서는, 평균화 처리에 의하여 리피트 결함의 S/N을 높임과 함께 랜덤 결함의 S/N을 낮추어, 리피트 결함의 S/N에 맞춘 역치를 설정하고 리피트 결함 추출을 행한다. 그러나 랜덤 결함 중에는, 예를 들어 거대한 이물 등, 본래의 Signal이 다른 결함에 비해 두드러지게 높은 결함이 있다. 이 경우, 평균화 처리에서 Signal이 저하되더라도 S/N이 역치를 초과하여 제1 처리에서 결함으로 판정되는 경우가 있다. 리피트 결함을 추출하고자 하는 본 발명에 있어서는 이를 제거할 필요가 있다. 그러기 위하여 제2 처리가 있다.
제2 처리를 설명한다. 또한 연산부(160)는 제1 처리와 제2 처리 중 어느 쪽을 먼저 실행해도 되고, 또한 병행하여 행해도 된다. 연산부(160)는 스와스 화상을 다이의 폭으로 나눈 후, 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상에 있어서도 다이 To 다이 비교 처리를 실행한다. 연산부(160)는, 그 다이 To 다이 비교 처리에서 얻은 차 신호 또는 차 화상에 대하여 역치를 설정한다. 이때의 역치는 Cold threshold여도 된다. 제1 처리의 결과로부터, 거대 이물 등 본래의 Signal이 매우 높은 랜덤 결함을 판별하기 위하여 제2 처리 결과를 이용하므로, 이와 같은 신호가 큰 랜덤 결함만을 검출할 수 있으면 된다. 따라서 평균화하지 않는 다이 화상의 다이 To 다이 비교에 있어서, 참된 결함이더라도 신호가 작은 랜덤 결함은 의도적으로 검출하지 않고, 노이즈가 보다 적은 역치를 설정할 수 있다.
연산부(160)는, 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상에 있어서, 역치보다 높은 신호를 결함으로, 역치보다 낮은 신호를 노이즈로서 식별한다. 차 화상을 생성하여 행하는 방법이어도 된다. 연산부(160)는, 결함으로 판정한 정보에 대하여 그 신호량 또는 역치와의 차분 신호량(역치 마진)을 제2 결함 정보로서 산출한다. 아울러 제2 결함 정보에는 그 결함의 좌표 정보도 부수된다.
다음으로, 연산부(160)는, 제1 결함 정보로부터 리피트 결함만으로 더 좁혀들어가는 처리를 실행한다. 제2 결함 정보에서 얻은, 본래 Signal이 강한 랜덤 결함을 제1 결함 정보로부터 선별하여 제거하는 처리이다. 연산부(160)는, 평균화된 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 얻은 제1 결함 정보와, 평균화하지 않는 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 얻은 제2 결함 정보를 비교한다. 연산부(160)는, 동일한 좌표의 결함에 대하여 제1 결함 정보가 제2 결함 정보보다도 큰 경우, 리피트 결함이라고 판정한다. 제1 및 제2 결함 정보에 있어서, 신호량, 역치 마진 중 어느 것으로 비교를 행해도 된다. 역치 마진이 클수록 보다 결함다움이 강조되어 있다고 할 수 있다. 그리고 연산부(160)는, 리피트 결함이라고 판정한 결함 정보를 검사 결과로서 출력한다.
리피트 결함만을 추출하는 처리는, 제1 결함 정보로부터 제2 결함 정보의 신호 강도를 빼는 방법이나 신호량의 대소 비교여도 된다. 랜덤 결함은, 평균화된 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 얻은 제1 결함 정보보다도, 평균화하지 않는 그대로의 다이 To 다이 비교로 얻은 제2 결함 정보가 크다. 거대 이물 등 본래의 Signal이 큰 것일수록 평균화 처리에 의하여 Signal의 저감율이 크다. 따라서 제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 비교하였을 때, 제1 결함 정보의 신호량이 제2 결함 정보의 신호량에 대하여 소정량 이상 감소되어 있으면, 제1 결함 정보로부터 제거하고자 하는 랜덤 결함이라고 판정할 수도 있다. 또한 평균화하지 않는 그대로의 다이 To 다이 비교에서는, 거대 이물 등 Signal이 큰 랜덤 결함일수록 보다 결함답게(역치와의 차분량이 보다 크게) 검출된다. 따라서 제1 결함 정보의 역치 마진에 대하여 제2 결함 정보의 역치 마진이 큰 것을 랜덤 결함으로 판정하여 제1 결함 정보로부터 제외하는 방법이어도 된다. 이와 같이 제1 결함 정보와 제2 결함 정보의 비교 또는 상기 랜덤 결함 후보 신호를 선별함으로써 리피트 결함(220)을 추출해도 된다.
리피트 결함 추출의 플로우에 대하여 더 상세히 설명한다. 도 4a는, 연산부(160)가 스와스 화상에 평균화 처리를 행하는 경우를 설명하는 도면이다. 여기서는, 샷(210)이 X 방향으로 4개 연속하여 전사되어 있는 예를 도시한다. 각 샷(210)을 구별하기 위하여 첨자 A 내지 D를 부여하였다. 샷(210) 내의 각 다이(211, 212, 213)에 대해서도, 대응하는 첨자 A 내지 D를 부여하였다. 도 4a에 있어서, 다이(211)는, 레티클이 갖는 결함에 기인하는 리피트 결함(220)을 갖고 있는 것으로 한다. 따라서 다이(211A 내지 211D)는, 다이 내 동일한 위치에 리피트 결함(220)을 갖고 있다.
도 4a에 있어서, 화상 취득부(150)는, 리피트 결함(220)을 포함하는 스와스 화상(400)을 취득한 것으로 한다. 도 4a에서는, 3다이(예를 들어 211A, 212A, 213A)분을 1샷(210)으로 하는 레티클이 전사된 예를 도시하고 있다. 도 4a는, 1레티클 내 X 방향으로 3개의 다이분의 전사 영역이 배열되는 레티클을 X 방향으로 순차 전사한 웨이퍼이다. 3다이 1샷으로 레티클을 전사해 가면, 3다이 걸러 레티클의 동일 부분(동일 전사 영역)이 전사된다. 예를 들어 도 4a의 211A, 211B, 211C 및 211D는, 동일한 전사 영역이 전사되어 있다. 그 때문에, 레티클 자체에 결함이 있으면, 전사된 웨이퍼 상에서 3다이 걸러 다이의 완전히 동일한 위치에 리피트 결함(220)이 전사되게 된다. 도 4a에서는, 검사 장치(100)의 스캔 방향은, 레티클의 전사 영역의 배열 방향과 동일한 X 방향이므로, 1스와스(400)에는, 다른 전사 영역이 전사된 3다이(211A, 212A, 212CA)의 화상이 포함된다.
연산부(160)는, 화상 취득부(150)가 스와스 화상을 다이 폭으로 나눈 다이 화상 중, 레티클의 동일 부분(동일 전사 영역)이 전사된 다이 화상을 그루핑한다. 예를 들어 도 4a에 있어서, 다이(211A, 211B, 211C, 211D)가 하나의 그룹으로 된다. 연산부(160)는, 1샷에 다이 몇 개분이 포함되어 있는지, 샷이나 다이의 사이즈, 레티클의 전사 방향과 검사 장치(100)의 스캔 방향이 동일한지 여부와 같은 정보도 참조하여 그루핑 처리를 행한다. 연산부(160)는 이 그룹마다 다이 화상의 평균화 처리를 실행하여, 평균화된 다이 화상을 전사 영역이 동일한 그룹마다 생성한다. 그루핑 및 평균화 처리는, 검사 다이도 포함한 상태에서 행한다. 검사 다이를 포함시키고 평균화 처리를 행하여, 후술하는 다이 To 다이 비교하는 화상을 생성한다. 검사 다이를 포함시키지 않고 평균화된 참조 화상을 이용하여 다이 To 다이 비교를 하는 것보다도, 검사 다이를 포함시킨 평균화 화상에서 다이 To 다이 비교하는 쪽이, 노이즈 레벨을 낮추어 높은 S/N값을 얻을 수 있다. 도 4a에서는, 동일 전사 영역이 전사된 211A, 211B, 211C 및 211D의 그룹에서 평균화 처리를 실행하여, 평균화된 화상(411)을 생성한다. 다이(212, 213)도 마찬가지로, 연산부(160)는 각각 평균화된 화상(412, 413)을 생성한다. 이와 같이 연산부(160)는, 화상 취득부(150)가 취득한 스와스 화상에 직접 평균화 처리를 실행한다.
연산부(160)는 평균화된 다이 화상(411 내지 413)을 다이 To 다이 비교한다. 레티클이 결함을 갖고 있는 경우, 그 결함은, 레티클 1샷의 전사와 동일한 간격으로 발생하므로, 모든 샷(210A 내지 210D)의 동일한 위치로부터 검출된다.
도 5a는, 스와스 화상에 대하여 연산부가 평균화 처리를 행하는 경우의 흐름을 설명하는 도면이다. 먼저, 연산부(160)는 전술한 바와 같이, 동일한 전사 영역을 갖는 다이마다 그루핑을 행한다. 검사 다이를 포함시키고 그루핑한 다이 화상의 평균화 처리를 실행한다. 그리고 평균화된 다이 화상(411 내지 413)의 다이 To 다이 비교를 실행하여 차 신호를 산출한다. 차 화상을 출력해도 된다. 예를 들어 다이(211A, 211B, 211C)에는 리피트 결함(220)이 다이 내 동일 개소에 존재한다고 하자. 랜덤 결함(221, 222)도 이 스와스 내에 있다고 하자. 3개의 다이(211A, 211B, 211C)를 그루핑하여 화소 단위로 평균화 처리하면, 다이 내 동일 개소에 존재하는 리피트 결함의 Signal이 1로 된다. 한편, 랜덤 결함은, 하나로 그루핑한 다이 각각에 불규칙한 배치로 존재한다. 랜덤 결함의 Signal은, 화소 단위로 평균화 처리를 하면 동일한 위치에는 결코 존재하지 않으므로 1/3으로 된다. 예를 들어 랜덤 결함(222)은, 211A, 211B, 211C 중 1다이(211B)에밖에 포함되어 있지 않으므로, 3다이분 가산하고 평균하는 과정에서 Signal은 1/3으로 저하된다. 노이즈 레벨은, 리피트 결함이더라도 랜덤 결함이더라도 평균화하면 동등하므로, S/N값으로 비교하면 리피트 결함이 랜덤 결함에 대하여 3배로 된다. 본래의 신호량이 매우 큰 랜덤 결함(221)의 경우에도, 마찬가지로 평균화 처리에 의하여 Signal은 저하된다. 평균화 처리에 의하여 연산부(160)가 평균화된 화상끼리 다이 To 다이 비교를 행하면, 산출되는 차 신호의 S/N은 리피트 결함의 경우에는 크고 랜덤 결함은 작아진다.
그러나 도 5a에 도시한 바와 같이, 리피트 결함(220)과, 본래의 Signal이 큰 랜덤 결함(221)을 식별하는 역치 설정이 어렵다. 평균화하여 리피트 결함(220)의 S/N을 랜덤 결함보다도 두드러지게 하고 그 S/N에 최적의 역치를 설정하는 것이지만, 본래의 Signal이 큰 랜덤 결함(221)은, Signal이 평균화에서 감소되더라도 여전히 이 역치를 초과하여 결함으로서 판정될 가능성이 있다. 그 때문에, 도 5b에서 설명하는, 평균화하지 않는 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교의 판정 결과가 필요해진다.
연산부(160)는, 평균화된 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 얻은 차 신호에 대하여 역치를 설정한다. 이때 역치는, 평균화에서 S/N이 높아진 리피트 결함인 레티클 결함 신호에 맞추어 설정한다. 그 때문에 랜덤 결함은, 참된 결함이더라도 검출할 필요가 없다. 그러므로 통상보다도 Cold한 Threshold를 설정할 수 있다. 연산부(160)는, 설정한 역치보다도 높은 경우를 결함 후보로 판정한다. 연산부(160)는 결함 후보로서 판정한 결함 좌표의 신호량 또는 역치 마진을 제1 결함 정보로서 산출한다. 결함 정보에는 결함 좌표도 부수된다.
도 4b는, 연산부가 평균화 처리하지 않는 다이 To 다이 비교를 행하는 경우를 설명하는 도면이다. 연산부(160)는, 도 4a, 도 5a에서 설명한 수순에 더해 도 4b, 도 5b에서 설명하는 수순을 실시한다. 전술한 거대 이물 등 신호량이 큰 랜덤 결함을 검출 결과로부터 선별 또는 제외하기 위함이다. 연산부(160)는 스와스 화상(400)을 다이 단위로 나눈 후, 인접하는 다이 화상을 순차 비교한다. 인접 다이와 순차 다이 To 다이 비교하여 얻은 차 신호(차 화상이어도 됨)를 산출한다. 연산부(160)는, 그 차 신호에 대하여 역치 이상으로 되는 부위는 결함이라고 판정한다. 도 4b에 도시하는 예에 있어서, 연산부(160)는, (1) 다이(211A와 212A)를 비교하고, (2) 다이(212A와 213A)를 비교하고, (3) 다이(213A와 211B)를 비교한다는 식의 다이 To 다이 비교를 스와스 화상(400) 전체에 대하여 반복한다.
도 5b는, 스와스 화상에 대하여 연산부(160)가 평균화 처리하지 않는 다이 To 다이 비교를 행하는 경우의 흐름을 설명하는 도면이다. 즉, 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상의 다이 To 다이 비교를 설명한다. 연산부(160)는 1스와스(400) 내 모든 다이에서 다이 To 다이 비교를 실행하여 차 신호(차 화상)를 출력한다. 연산부(160)는 차 신호에 대하여 역치를 설정하고 결함 신호와 노이즈 신호로 나눈다. 제1 결함 정보로부터, 거대 이물 등 신호량이 큰 랜덤 결함을 선별 또는 제외하기 위한 것이며, 참된 결함이더라도 거대 이물 등 신호량이 큰 랜덤 결함만 검출할 수 있으면 된다. 따라서 이때의 역치도, 참된 결함이더라도 신호량이 큰 결함만을 검출할 수 있는 정도의 Cold Threshold여도 된다. 연산부(160)는, 결함 후보로서 판정한 결함 좌표의 신호량 또는 역치에 대한 차분 신호량(역치 마진)을 제2 결함 정보로서 산출한다. 결함 정보에는 결함 좌표도 부수된다.
도 4b, 도 5b와 같이 1샷(210) 내에 3다이(211, 212, 213)가 있는 경우, 인접 다이의 완전히 동일한 위치에 결함이 발생하는 일은 없다. 그 때문에, 통상의 인접 다이끼리의 다이 To 다이 비교에서는, 리피트 결함인지 랜덤 결함인지에 따라 S/N에 큰 차는 생기지 않는다. 연산부(160)는, 평균화 처리한 경우의 제1 결함 정보가, 평균화하지 않는 경우의 제2 결함 정보의 신호량 또는 역치 마진에 비해 제1 결함 정보 쪽이 보다 큰 경우에, 레티클 결함에 기인하는 리피트 결함인 것으로서 판정한다.
도 4a, 도 5a와 같이 연산부(160)가 스와스 화상을, 동일한 전사 영역이 전사된 다이마다 그루핑하고, 각 그룹에서 평균화된 화상의 다이 To 다이 비교에서는, 리피트 결함인 경우, S/N값이 높아진다. 도 4b, 도 5b와 같이 연산부(160)가 스와스 화상을 평균화하지 않고 통상의 다이 To 다이 비교하는 경우에는, 이와 같은 효과는 생기지 않는다. 즉, 평균화된 다이 화상(411 내지 413)을 상호 비교하면, 리피트 결함의 S/N비를 높일 수 있어 고감도로 리피트 결함을 검출할 수 있다. 또한 평균화된 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교로 얻어지는 결함의 S/N과, 평균화하지 않는 그대로의 다이 To 다이 비교로 얻어지는 결함의 S/N는, 리피트 결함이나, 거대 이물 등 신호량이 큰 랜덤 결함일수록 차이가 현저히 나타난다. 그 때문에, 평균화하지 않는 그대로의 다이 To 다이 비교로 얻은 제2 결함 정보를 이용하여 제1 결함 정보로부터 랜덤 결함을 더 제거하여 리피트 결함을 정밀도 높게 검출할 수 있다.
본 실시 형태의 효과를 설명한다. 먼저, 레티클을 전사한 웨이퍼를 검사하여 레티클 기인의 결함을 추출할 수 있는 점은, 향후 추가적인 미세화와 재료 변화에 의하여 레티클 자체를 검사하는 것이 곤란하다는 과제를 해결할 수 있다. 또한 광학식 검사 장치로, 레티클 전사 후 웨이퍼를 검사하므로, 전자선 등 그 외의 검사 방식으로 웨이퍼를 검사하는 경우보다도 고속으로 검사를 할 수 있다. 전면 검사도 가능하다. 또한 출력하는 검사 결과에서는 리피트 결함만을 출력하기 때문에, 랜덤 결함과의 구별을 눈으로 보아 할 필요가 없어서 효율적이다. 게다가 본 발명에서는, 리피트 결함 추출의 과정에 있어서, hot threshold 방식으로, 미소한 랜덤 결함을 포함하는 참된 결함 모두를 한 번 추출한다는 처리를 행하지 않는다. 그 때문에, 많은 노이즈를 포함하는 결함 후보 정보를 일시적으로 기억할 필요도 없어서 메모리 용량에 신경쓸 필요가 없다.
도 6에서, 역치 설정과 리피트 결함 검출 감도의 관계에 대하여 구체적으로 설명한다. 선행 문헌에서 개시된 hot threshold 방식을 비교예로 한다. 비교예에서 얻어지는 결함 후보 수와 감도의 관계는 곡선 A(파선)로 나타난다. 감도가 높은 영역의 결함 후보에는 참된 결함도 포함되지만, 대다수는 노이즈 기인의 허위 보고이다. 비교예의 경우, 노이즈 영역 또는 그 근처의 결함을 의도적으로 검출하므로, 결함 후보 수가 비약적으로 늘어나는 라인보다도 낮은 역치로 노이즈도 많이 포함하고 있다. 그러나 이 영역은, 노이즈가 비약적으로 늘어나므로 데이터 용량의 제약에 의하여 한계가 있다. 비교예에서는, 역치 A로 결함 후보를 취득하고, 그에 대한 화상 비교나 평균화 처리에서 리피트 결함을 추출한다.
한편 본 발명에서는, 화상 취득부가 취득한 스와스 화상에 직접 평균화 처리를 행한다. 평균화에 의하여 노이즈 레벨 자체가 낮아진다. 그 때문에 결함 후보 수와 감도의 관계는 곡선 B(실선)로 나타난다. 평균화 처리에 의하여, 무엇보다도 추출하고자 하는 리피트 결함의 S/N비는 높아진다. 평균화에 의하여 노이즈 레벨이 낮아지고, 또한 추출하고자 하는 리피트 결함의 Signal만이 강조되기 때문이다. 평균화에 의하여 노이즈 레벨이 낮아지고, 또한 리피트 결함의 S/N도 더 높아진 상태에 맞추어 역치 B를 설정한다. 직접 스와스 화상에 평균화 처리를 한 것에 의하여 애당초의 노이즈 레벨이 비교예보다도 낮아서, 본 발명의 역치 B의 경우, Cold Threshold를 설정하더라도 비교예보다도 리피트 결함 검출을 보다 고감도로 할 수 있다. 또한 Cold Threshold를 설정할 수 있다는 것은, A보다 노이즈에 기인하는 결함 후보 수는 매우 적으며 대부분이 참된 결함이다. 또한 데이터 용량 제한에 신경쓸 필요가 없기 때문에, A보다 감도가 높은 감도 B로 리피트 결함 검출을 행할 수 있다. 또한 비교예와 같이 방대한 결함 후보 정보에 대하여 리피트 결함과 랜덤 결함의 분류를 행하지 않아도 된다. 리피트 결함을 추출하는 대상이 비교예보다 적기 때문에 처리 시간을 보다 짧게 할 수 있기 때문이다. 최종적인 검사 결과에 있어서, 노이즈가 보다 적은 상태에서 리피트 결함만을 종래보다도 고감도이면서 고속으로 검출할 수 있다.
제1 또는 제2 결함 정보를 산출하는 방법에의 일례를 나타낸다. 예를 들어 화상끼리를 비교하였을 때, 차 신호(또는 차 화상)의 Signal이 노이즈에 대하여 클수록 참된 결함일 가능성이 높다. 노이즈량을 미리 계측, 평균화한 경우에는 이론적인 노이즈량을 산출할 수 있다. 그러므로, 각각에 적절한 역치를 산출해 두고, 차 신호(또는 차 화상)를 역치 처리하였을 때의 역치에 대한 차분의 신호량을 결함 정보로 할 수도 있다. 또한 차 신호의 고정 역치에 대한 차분의 신호량을 결함 정보로 할 수도 있다. 연산부(160)는, 제1 결함 정보가 제2 결함 정보보다도 높은 경우, 레티클이 갖는 결함에 기인한 리피트 결함이라고 판정한다.
상기 리피트 결함 추출 방법에는, 제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 비교하여 판정하는 방법 외에, 제2 결함 정보를 사용하지 않고 추출하는 방법이어도 된다. 연산부(160)는, 먼저 평균화하지 않는 스와스 화상에 있어서, 통상의 다이 To 다이 비교로부터 얻어지는 차 신호에 기초하여 랜덤 결함의 신호를 취득한다. 그런 후에 연산부(160)는, 평균화된 화상끼리의 다이 To 다이 비교로부터는 이 랜덤 결함 신호를 제외하는 처리를 해도 된다.
연산부(160)는, 검출한 리피트 결함에 관한 정보를 출력한다. 예를 들어 리피트 결함의 화상, 좌표, 다이 번호, 샷 번호 등을 출력할 수 있다. 출력처로서는, 예를 들어 연산부(160)를 탑재하고 있는 컴퓨터의 디스플레이 상에 화면 표시하는 것이나, 또는 검사 장치를 관리하고 있는 상위의 시스템에 각 정보를 기술한 데이터를 출력하는 것 등을 생각할 수 있다.
실시 형태 1의 제1 변형예를 설명한다. 평균화된 다이 화상끼리 다이 To 다이 비교한 후에 대상을 좁혀, 평균화하지 않는 그대로의 다이 To 다이 비교를 행하는 예이다. 도 4a에서 연산부(160)는 스와스 화상에 대하여, 평균화 처리를 한 다이 화상에서 다이 To 다이 비교를 하여 제1 결함 정보를 산출한다. 이러한 제1 결함 정보에 있어서, 결함이라고 판정 추출한 좌표의 화상에 있어서만, 도 4b의, 평균화하지 않는 통상의 다이 To 다이 비교를 한다. 그리고 결함이라고 판정한 제2 결함 정보를 산출한다. 이러한 제1 및 제2 결함 정보의 상이에 기초하여 리피트 결함만을 추출한다. 본 변형예에 따르면, 도 4b의 처리에 있어서 검출한 화상 모두를 처리할 필요는 없어서 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한 평균화 처리에 있어서 결함이라고 판정한 것에만 제2 처리를 실행하는 본 실시 형태에서는, 미소한 랜덤 결함은, 평균 화상 상에서는 신호가 보다 작아지기 때문에 특히 Cold Threshold에서는 결함 후보로부터 제외되기 쉽다. 이 밖에, 도 4b의 결함 판정 대신, 평균화에 이용한 화상의 분산을 연산하여 분산이 큰 것은 랜덤 결함으로 판정하는 등, 통계 처리에 의하여 리피트 결함을 추출해도 된다.
실시 형태 1의 제2 변형예를 설명한다. 스와스 화상을 다이마다 나누는 것이 아니라 스와스 화상을 샷마다 나누어 샷 To 샷 비교를 실행하더라도 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.
연산부(160)는, 화상 취득부(150)가 취득한 스와스 화상을 샷마다 나눈다. 도 7a에 도시한 바와 같이 연산부(160)는, 1스와스(400)의 각 샷 화상을 평균화하는 처리를 실행한다. 이것에 의하여 1스와스마다 샷 단위의 평균화된 샷 화상(410)이 생성된다. 이 샷 단위로 평균화된 화상(410)에서 연산부(160)는 샷 To 샷 비교를 실행한다. 그리고 그 차 신호(또는 차 화상)에 대하여 역치 처리를 실행하여 제1 결함 정보를 추출한다. 마찬가지로, 도 7b에 도시한 바와 같이 연산부(160)는, 평균화하지 않는 그대로의 스와스 화상에 있어서도 샷마다 나눈 후, 인접 샷끼리 샷 To 샷 비교를 행한다. 그리고 연산부(160)는 그 차 신호(또는 차 화상)에 대하여 역치 처리를 실행하여 제2 결함 정보를 추출한다. 연산부(160)는 제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 비교하여 리피트 결함만을 추출한다. 제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 이용하여 리피트 결함을 추출하는 방법은 전술한 바와 같다.
또한 제1 변형예와 마찬가지로, 도 7a의, 샷 단위의 평균화된 화상끼리의 비교에 있어서, 결함이라고 판정한 좌표에 대해서만, 도 7b의, 통상의 평균화하지 않는 스와스 화상의 인접 샷끼리의 비교에 있어서 결함 판정을 행하여, 양자의 결함 정보의 상이에 기초하여 리피트 결함을 추출해도 된다. 이 경우에도 제1 변형예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 본 변형예에 따르면, 도 4b의 처리에서는 리피트 결함끼리의 비교로 되며, 결함다움을 나타내는 역치 마진은 극히 작은 값으로 되어 리피트 결함의 판정은 보다 안정된다. 이 경우, 도 2의 시퀀스는 도 8로 된다.
<실시 형태 2>
실시 형태 2에 있어서도, 광원(120)으로부터의 광(121)을 조사하면서 스테이지(110)를 X 방향으로 이동시킨다. 도 9a에 도시한 바와 같이, X 방향으로 1열 스캔하여 얻어지는 화상을 1스와스 화상(400)으로 한다. 또한 실시 형태 2에 있어서도, 레티클 1샷은 복수 다이분의 패턴을 갖고 있다고 한다. 그러나 실시 형태 2는, 1샷 내의 다른 전사 영역을 갖는 다이의 배열이, 도 9a에 도시한 바와 같이 Y 방향이라고 한다. 다이(211A, 211B, 211C)는, 레티클의 동일 부분(동일 전사 영역)이 전사되어 있다. 다이(212A, 212B, 212C)도 마찬가지이다. 샷 내의 다른 전사 영역의 다이의 배열 방향과, 검사 장치(100)가 스캔하는 방향은 교차한다. 그러므로 1스와스 화상에 있어서, 인접하는 다이는, 샷의 동일한 전사 영역이 전사되어 있다.
또한 도 10a, 도 10b에서 도시한 바와 같이, 검사 장치(100)가 Y 방향으로 스캔하여 1스와스 화상을 얻는 것에 대하여, 샷 내의 다른 전사 영역을 갖는 다이의 배열이 X 방향인 경우에도 마찬가지이다.
실시 형태 1에서는, 연산부(160)가 1스와스 화상을 취득하여 다이의 폭으로 분할하고, 그 스와스 내의 동일한 전사 영역의 다이마다 그루핑과 평균화의 처리를 실행하였다. 1스와스 내에 다른 전사 영역을 갖는 다이가 복수 있었기 때문에, 1스와스만에서 복수의 평균화된 다이 화상을 생성할 수 있었다. 그러나 실시 형태 2에서는, 1스와스 내에 동일한 전사 영역의 다이밖에 없는 경우가 많다. 그 때문에 실시 형태 2에서는, 연산부(160)는 복수의 스와스로부터 다른 전사 영역의 다이 평균화된 화상을 얻고 그들을 다이 To 다이 비교한다. 도 9a에서는, 연산부(160)는, 다이(211A, 211B, 211C)를 포함하는 1스와스(400)에서, 이들을 평균화한 화상(431)을 생성한다. 마찬가지로 연산부(160)는 다른 스와스(400)에서, 다이(212A, 212B, 212C)를 평균화한 화상(432)을 생성한다. 마찬가지로 다른 스와스(400)에서, 다이(213A, 213B, 213C)에서 평균화된 화상(433)을 생성한다. 그리고 연산부(160)는, 평균화된 화상(431, 432, 433)에서 다이 To 다이 비교를 실행한다. 그 후, 레티클 결함을 추출하기까지의 처리에 대해서는 실시 형태 1과 마찬가지이다.
실시 형태 2의 변형예로서, 다이를 샷으로 치환하여 동일한 처리를 실행할 수도 있다. 연산부(160)는 복수의 스와스 화상으로부터 샷 단위의 평균화된 화상을 생성하고, 그 샷 단위의 평균화된 화상끼리 샷 To 샷 비교하는 방법을 실행해도 된다. 평균화된 샷 화상끼리 샷 To 샷 비교를 하는 경우, 연산부(160)는, 평균화하지 않는 스와스 화상에 있어서도 샷 To 샷으로 비교를 실행한다.
실시 형태 1과 비교하면, 복수의 스와스 화상(421 내지 423)으로부터 평균화된 화상을 취득하고 있으므로, 그것을 이용하여 다이 To 다이 또는 샷 To 샷 비교함으로써 결함 부위의 S/N비가 더욱 향상된다.
<실시 형태 3>
실시 형태 1 내지 2에 있어서는, 레티클을 이용한 1회의 전사에 의하여 복수 다이분의 패턴이 전사되는 예를 설명하였다. 본 발명의 실시 형태 3에 있어서는, 레티클을 이용한 1회의 전사에 의하여 하나의 다이의 패턴이 전사되는 경우에 있어서의 예를 설명한다. 1샷 1다이의 예이다.
도 11a는, 연산부(160)가 레티클 결함의 유무를 판정하는 수순을 설명하는 도면이다. 스와스 화상(400)은, 실시 형태 1과 마찬가지로 광원(120)으로부터의 광(121)을 조사하면서 X 방향으로 스테이지를 이동시켜 1스와스 화상을 얻는다. 1스와스(400)에는 복수 샷이 포함된다. 1스와스 내에는, 샷의 동일한 전사 영역이 전사된 다이가 반복되어 있다. 연산부(160)는 1스와스를 다이마다 나눈다.
도 11b에 도시한 바와 같이 연산부(160)는, 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상에 대해서는, 실시 형태 1 내지 2와 마찬가지로 인접 다이와의 다이 To 다이 비교를 행한다. 그 차 신호(차 화상)에 대하여 역치 처리를 실행하여 제2 결함 정보를 산출한다.
연산부(160)는, 스와스 화상을 다이마다 나눈 다이 화상에 있어서 평균화 처리를 행하여, 평균화된 다이 화상(441)을 생성한다. 실시 형태 1 내지 2에 있어서는, 평균화된 다이 화상끼리의 다이 To 다이 비교에 이용하는 화상은, 동일한 웨이퍼 내에서 취득하였다. 그러나 실시 형태 3에서는, 평균화된 다이 화상의 다이 To 다이 비교로 이용하는 참조 화상은, 다른 웨이퍼로부터 미리 얻어 둔다. 다른 레티클(단, 1샷 1다이의 레티클로 함)에서, 패턴이 전사된 다른 웨이퍼로부터 미리 얻은 스와스 화상에서 동일하게 평균화 처리를 행하여, 평균화된 다이 화상(450)을 생성하고, 연산부(160)는, 내장하는 메모리 등(도시 생략)에 이를 기억한다. 이와, 검사 웨이퍼(200)의 평균화된 다이 화상(441)에서, 연산부(160)는 다이 To 다이 비교를 행한다. 그리고 차 신호(차 화상)에 대하여 역치 처리를 실행하여 제1 결함 정보를 추출한다.
제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 이용하여 레티클 기인의 리피트 결함을 추출하는 방법에 대해서는 실시 형태 1과 마찬가지이다.
참조 화상(450)은, 다른 레티클에서 패턴을 형성한 다이의 화상을 취득함으로써 미리 준비해 둘 수 있다. 그러나, 예를 들어 참조 화상 생성에 이용한 다른 레티클에도 결함이 있는 경우가 있어서, 검사 다이 상의 리피트 결함인지 참조 화상 상의 리피트 결함인지를 구별할 필요가 있다. 이 경우에는, 결함은, 참조 화상 또는 검사 대상 웨이퍼 중 어느 것에 있는 리피트 결함인지, 단순히 화상이나 신호 강도만으로는 특정할 수는 없다. 일반적으로 산란 광을 검출하는 검사 장치의 경우, 검사 대상 화상으로부터 참조 화상을 빼서 차 신호(차 화상)를 얻기 때문에, 검사 대상 화상의 결함 부분은 큰 신호량으로 되는 특징이 있다. 따라서 신호량이 큰 쪽에 결함이 있다고 판정할 수 있다. 또한 2종류의 참조 화상 또는 2종류의 관찰 패턴을 이용함으로써 공통 부분으로서 결함을 특정할 수 있다.
또한 다이 화상으로 설명하였지만 샷 화상이어도 된다.
<본 발명의 변형예에 대하여>
본 발명은, 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어 상기한 실시 형태는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이지, 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 꼭 한정되는 것은 아니다. 또한 어느 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어느 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
이상의 실시 형태에 있어서는, 검사 장치(100)가 검사하는 웨이퍼(200)의 예로서, 반도체 웨이퍼와 그 위에 형성되는 반도체 칩을 예시하였지만, 레티클을 이용하여 패턴을 전사하는 한, 그 외의 기판에 대하여 본 발명에 따른 검사 장치(100)를 이용할 수 있다.
이상의 실시 형태에 있어서는, 스테이지(110)가 이동함으로써 광(121)의 조사 위치를 주사하는 것을 설명하였지만, 적당한 광학계를 이용하여 광(121)을 굴절시키거나 함으로써 조사 위치를 주사해도 된다. 나아가 이들을 조합해도 된다.
100: 검사 장치
110: 스테이지
120: 광원
130: 광학 렌즈
140: 카메라(센서)
150: 화상 취득부
160: 연산부
200: 웨이퍼
210: 전사 영역
211 내지 213: 반도체 칩(다이)

Claims (10)

  1. 레티클 결함 검출 시스템에 있어서,
    레티클을 전사한 웨이퍼를 일 방향으로 1열분 스캔하여 얻은 스와스 화상으로부터 리피트 결함을 레티클 결함으로서 검출하는 검사 서브 시스템이며,
    상기 웨이퍼를 보유 지지하고 XY 방향으로 이동하는 스테이지와,
    상기 웨이퍼를 스캔함으로써 상기 스와스 화상을 취득하는 화상 취득부와,
    상기 스와스 화상에 연산 처리를 행하는 연산부를 구비하고,
    상기 연산부는 상기 스와스 화상을 다이 화상으로 나누고,
    상기 스와스 화상 내의 상기 레티클의 동일한 부분이 전사된 동일 전사 영역의 다이 화상끼리를 가산 평균하여 평균화 화상을 생성하고,
    상기 평균화 화상끼리 다이 TO 다이 비교하여 얻어지는 제1 결함 정보를 산출하고,
    상기 스와스 화상에서 평균화하지 않는 그대로의 다이 화상에서 다이 TO 다이 비교하여 얻어지는 제2 결함 정보를 산출하고,
    동일한 좌표에 있어서의 제1 결함 정보와 제2 결함 정보를 비교하여, 제2 결함 정보가 큰 경우를 선별 또는 제외함으로써 리피트 결함만을 추출하는 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결함 정보는 결함 신호량 또는 역치 마진인 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평균화 화상은, 상기 웨이퍼로부터 취득하는 제1 평균화 화상과, 상기 웨이퍼에 전사한 레티클과는 다른 레티클을 전사한 제2 웨이퍼에서 미리 얻은 제2 평균화 화상이고,
    상기 제1 평균화 화상과 상기 제2 평균화 화상에서 다이 TO 다이 비교하여 제1 결함 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼 및 상기 제2 웨이퍼는, 1샷 1다이의 레티클을 전사한 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 웨이퍼에 전사한 레티클에도 결함이 있는 경우에,
    상기 연산부는, 상기 제1 평균화 화상으로부터 제2 평균화 화상을 뺀 차분을 얻고,
    역치보다도 큰 경우에 제1 결함 정보로서 산출하는 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다이를 샷으로 치환하여 동일한 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 결함 정보를 추출할 때의 역치는 Cold Threshold인 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 결함 정보는, 랜덤 결함 중에서도 특히 Singal/Noise가 높은 거대 이물 등의 랜덤 결함의 신호량 또는 역치 마진인 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 평균화 화상은, 검사 다이를 포함시키고 가산 평균하여 생성한 화상인 것을 특징으로 하는 레티클 결함 검출 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 대하여 광을 조사하는 광원과,
    상기 웨이퍼로부터 생긴 광을 검출하는 센서를 갖는, 광학식 레티클 결함 검출 시스템.
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