KR102620600B1 - Object surface detection device and detection method - Google Patents
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Abstract
본 출원은 물체 표면 검출 장치 및 검출 방법을 제공하고, 여기서, 검출 장치는, 검출될 물체(400)를 조사하기 위한 광을 생성하도록 구성된 광원 유닛(100); 검출될 물체를 적재하도록 구성된 스테이지 유닛(200); 및 검출될 물체(400) 표면의 이물질에 의해 생성된 산란광을 수신하도록 구성된 감지 유닛(300); 을 포함하고, 상기 스테이지 유닛(200)은 감지 유닛(300)에 대해 병진 운동면 내에서 제1 방향을 따라 운동하며, 감지 유닛(300)은 시간 지연 적분(TDI) 라인 스캔 카메라를 포함하되, 감지 유닛(300)의 라인 감지 시각필드는 제2 방향을 따라 배치되고, 상기 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크다.The present application provides an object surface detection device and a detection method, wherein the detection device includes: a light source unit 100 configured to generate light for irradiating an object 400 to be detected; A stage unit 200 configured to load an object to be detected; and a detection unit 300 configured to receive scattered light generated by foreign substances on the surface of the object 400 to be detected. wherein the stage unit (200) moves along a first direction in a plane of translation relative to the sensing unit (300), wherein the sensing unit (300) includes a time delay integral (TDI) line scan camera, The line detection visual field of the sensing unit 300 is disposed along a second direction, and the included angle θ between the vertical direction of the first direction and the second direction is greater than 0°.
Description
본 출원은 출원일자가 2018년 12월 20일이고, 출원번호가 201811565436.X인 중국 특허출원의 우선권을 주장하는 바, 상기 출원의 전부 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.This application claims the priority of a Chinese patent application with an application date of December 20, 2018 and application number 201811565436.X, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
본 출원의 실시예는 물체 표면 이물질 검출 기술분야에 관한 것으로서, 특히, 물체 표면 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present application relate to the field of object surface foreign matter detection technology, and in particular, to object surface detection devices and detection methods.
반도체 집적회로 또는 평판 디스플레이의 제조 공정에서, 오염 제어는, 제품의 일드율(yield rate)을 향상시키기 위한 하나의 중요한 일환이다. 마스크(mask), 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 또는 유리기판 등은 노광 전에 모두 이물질(외래 파티클, 지문, 스크래치, 핀홀 등을 포함함) 검출을 진행해야 한다.In the manufacturing process of semiconductor integrated circuits or flat panel displays, contamination control is an important part of improving the yield rate of the product. For masks, silicon wafers, or glass substrates, foreign substances (including foreign particles, fingerprints, scratches, pinholes, etc.) must be detected before exposure.
일반적으로, 포토리소그래피 설비에 집적된 파티클 검출 장치는 암시야 산란 측정 기술을 사용하고, 도 1은 관련기술의 물체 표면 이물질 검출 장치의 구조 개략도이며, 마스크 표면의 파티클 사이즈(particle size) 검출을 예로 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 방사 광원(10)으로부터 방출된 광선(11)은 마스크(40) 상의 이물질에 의해 산란되고, 산란된 신호광(12)은 감지 유닛(20)에 들어간다. 그러나 이러한 검출 장치 구조는 파티클 미러 크로스토크(particle mirror crosstalk)(마스크 하부 표면이 크롬일 경우 특히 심각함) 및 마스크 하부 표면의 마스크 패턴 크로스토크의 영향을 받게 된다. 따라서 감지 신호의 신호대 잡음비에 심각한 영향을 미치게 되어, 검출 정확성에 영향을 미친다.Generally, particle detection devices integrated in photolithography equipment use dark-field scattering measurement technology, and Figure 1 is a structural schematic diagram of an object surface foreign matter detection device in related technology, showing particle size detection on the mask surface as an example. For example, as shown in FIG. 1, the light ray 11 emitted from the radiation light source 10 is scattered by foreign matter on the mask 40, and the scattered signal light 12 enters the sensing unit 20. However, these detection device structures are subject to particle mirror crosstalk (particularly severe when the mask bottom surface is chrome) and mask pattern crosstalk on the mask bottom surface. Therefore, it seriously affects the signal-to-noise ratio of the detection signal, affecting detection accuracy.
상기 문제에 대해, 특허문서(출원번호가 201610877673.4)에 공개된 방안에서는 광원 입사각, 감지 유닛의 감지각 및 조명 시각필드(field of visual)의 제약을 제어함으로써, 파티클 미러 크로스토크 문제 및 마스크 패턴 크로스토크 문제를 해결한다. 그러나, 전공정 포토리소그래피 머신이 파티클 사이즈 검출 중복성에 대한 요구와 파티클 크기 하한(검출 가능한 최소 파티클)에 대한 검출 요구가 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 포토리소그래피 머신의 요구보다 많이 높아, 파티클 사이즈 검출 중복성 및 파티클 크기 검출 하한의 지표가 요구를 만족시킬 수 없으므로, 파티클 사이즈 검출 설비의 파티클 사이즈 검출 중복성을 향상하고 검출 가능한 파티클 크기의 범위를 확장시켜야 한다.Regarding the above problem, in the method disclosed in the patent document (application number 201610877673.4), the particle mirror crosstalk problem and mask pattern cross are controlled by controlling the light source incident angle, the detection angle of the sensing unit, and the constraints of the lighting field of visual. Solve the torque problem. However, the requirements for particle size detection redundancy and the detection requirements for the lower particle size limit (minimum detectable particle) of front-end photolithography machines are much higher than those of thin film transistor (TFT) photolithography machines, resulting in higher particle size detection requirements. Since the indicators of detection redundancy and particle size detection lower limit cannot meet the requirements, the particle size detection redundancy of particle size detection equipment must be improved and the range of detectable particle sizes must be expanded.
본 출원은 검출 장치의 파티클 사이즈 검출 중복성을 향상하고 검출 가능한 파티클 크기의 범위를 확장시켜, 물체 표면 이물질 검출의 정확성을 향상하고, 이물질 파티클 사이즈가 너무 작음으로 인해 발생하는 검출 누락 문제를 방지하기 위한 물체 표면 검출 장치 및 검출 방법을 제공한다.This application improves the particle size detection redundancy of the detection device and expands the range of detectable particle sizes, improves the accuracy of detecting foreign substances on the surface of objects, and prevents the problem of missing detection caused by the foreign particle size being too small. An object surface detection device and detection method are provided.
본 출원의 실시예는 물체 표면 검출 장치를 제공하고, 해당 장치는,An embodiment of the present application provides an object surface detection device, the device comprising:
검출될 물체를 조사하기 위한 입사광을 생성하도록 구성된 광원 유닛;a light source unit configured to generate incident light for illuminating an object to be detected;
검출될 물체를 적재하도록 구성된 스테이지 유닛; 및a stage unit configured to load an object to be detected; and
입사광이 검출될 물체 표면을 경과한 후 형성된 산란광을 수신하도록 구성된 감지 유닛; 을 포함하고,a sensing unit configured to receive scattered light formed after the incident light passes the surface of the object to be detected; Including,
여기서, 스테이지 유닛은 감지 유닛에 대해 병진 운동(translational motion)면 내에서 제1 방향을 따라 운동하며,wherein the stage unit moves along a first direction in a plane of translational motion relative to the sensing unit,
감지 유닛은 시간 지연 적분(Time Delay Integration, TDI) 라인 스캔 카메라를 포함하되, 감지 유닛의 라인 감지 시각필드는 제2 방향을 따라 배치되고, 병진 운동면 내에서 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크다.The sensing unit includes a Time Delay Integration (TDI) line scan camera, wherein the line sensing visual field of the sensing unit is disposed along a second direction, and has a direction perpendicular to the first direction and a second direction within the plane of translation. The included angle of direction θ is greater than 0°.
본 출원의 실시예는 물체 표면 검출 방법을 더 제공하고, 해당 방법은,Embodiments of the present application further provide a method for detecting the surface of an object, the method comprising:
광원 유닛이 검출될 물체의 표면을 조사하여, 조명 시각필드를 형성하는 단계;A light source unit irradiates the surface of an object to be detected, forming an illumination visual field;
감지 유닛의 위치를 조정하여, 스테이지 유닛의 병진 운동면 내에서 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크도록 하는 단계-여기서, 제1 방향은 스테이지 유닛이 병진 운동면 내에서 감지 유닛에 대한 운동 방향이고, 제2 방향은 감지 유닛의 라인 감지 시각필드의 배치 방향임-;Adjusting the position of the sensing unit so that the included angle θ between the vertical direction of the first direction and the second direction within the translational motion plane of the stage unit is greater than 0°, where the first direction is the translational motion plane of the stage unit. is the direction of movement for the sensing unit, and the second direction is the placement direction of the line sensing visual field of the sensing unit;
스테이지 유닛은 검출될 물체를 적재하여 병진 운동면 내에서 제1 방향을 따라 운동하고, 감지 유닛은 검출될 물체 표면에 대해 스캔을 진행하는 단계; 및The stage unit loads the object to be detected and moves it along a first direction in the translational motion plane, and the sensing unit scans the surface of the object to be detected; and
감지 유닛은 검출될 물체 표면에 의해 형성된 산란광을 수신하고, 2 회 이상의 노광을 진행하며, 광학 신호를 전기적 신호로 변환하고, 2회 이상의 노광에 의해 형성된 전기적 신호에 대해 지연 적분 처리를 진행하여, 검출될 물체 표면의 파티클 사이즈 정보를 얻는 단계; 를 포함한다.The sensing unit receives scattered light formed by the surface of the object to be detected, performs two or more exposures, converts the optical signal into an electrical signal, and performs delay integration processing on the electrical signal formed by two or more exposures, Obtaining particle size information on the surface of the object to be detected; Includes.
본 출원은 검출 장치의 파티클 사이즈 검출 중복성을 향상하고 검출 가능한 파티클 크기의 범위를 확장시켜, 물체 표면 이물질 검출의 정확성을 향상하고, 이물질 파티클 사이즈가 너무 작음으로 인해 발생하는 검출 누락 문제를 방지하기 위한 물체 표면 검출 장치 및 검출 방법을 제공하는 효과가 있다.This application improves the particle size detection redundancy of the detection device and expands the range of detectable particle sizes, improves the accuracy of detecting foreign substances on the surface of objects, and prevents the problem of missing detection caused by the foreign particle size being too small. There is an effect of providing an object surface detection device and detection method.
도 1은 관련기술의 물체 표면 검출 장치의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 제1 실시예에서 제공하는 물체 표면 검출 장치의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 제1 실시예에서 감지 유닛의 감지 시각필드의 배치 방향 편향 개략도이다.
도 4는 관련기술에서 TDI 라인 스캔 카메라(TDI line scan camera)의 작업 원리 개략도이다.
도 5는 본 출원의 제1 실시예에서 TDI 라인 스캔 카메라의 작업 원리 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에서 상이한 편향 각도가 상이한 파티클 사이즈의 이물질의 파티클 그레이 중복성에 대한 영향을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 출원의 제2 실시예에서 제공하는 물체 표면 검출 방법의 흐름도이다.1 is a structural schematic diagram of an object surface detection device in related technology.
Figure 2 is a structural schematic diagram of an object surface detection device provided in the first embodiment of the present application.
Figure 3 is a schematic diagram of the arrangement direction deflection of the sensing visual field of the sensing unit in the first embodiment of the present application.
Figure 4 is a schematic diagram of the working principle of a TDI line scan camera in related technology.
Figure 5 is a schematic diagram of the working principle of the TDI line scan camera in the first embodiment of the present application.
Figure 6 is a schematic diagram showing the effect of different deflection angles on particle gray redundancy of contaminants of different particle sizes in an embodiment of the present application.
Figure 7 is a flowchart of the object surface detection method provided in the second embodiment of the present application.
이하, 첨부된 도면과 실시예를 결합하여 본 출원에 대해 설명한다. 아래에서 서술한 구체적 실시예는 단지 본 출원을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아님을 이해할 수 있다. 또한 더 설명하여야 할 것은, 서술의 편의를 위해, 도면에는 전부 구조가 아닌 본 출원과 관련된 부분만 예시하였다.Hereinafter, the present application will be described in combination with the attached drawings and examples. It can be understood that the specific embodiments described below are only for interpreting the present application and are not intended to limit the present application. Additionally, what should be further explained is that, for convenience of description, only the parts related to the present application are illustrated in the drawings, not the entire structure.
체계적인 분석 결과, 상기 파티클 사이즈 검출 설비의 파티클 사이즈 검출 중복성 및 검출 가능한 파티클 크기의 범위에 영향을 주는 주요 요인은, 멀티 라인 TDI 라인 스캔 카메라는 충진율이 100% 미만으로, 일반적으로 90%까지밖에 도달할 수 없으며, 단기간에 국제 시장에서 100% 충진율의 멀티 라인 TDI 카메라를 획득할 수 없다는 데 있다.As a result of systematic analysis, the main factors affecting the particle size detection redundancy of the above particle size detection equipment and the range of detectable particle sizes are that multi-line TDI line scan cameras have a fill factor of less than 100%, and generally can only reach 90%. The problem is that it is impossible to obtain a multi-line TDI camera with a 100% fill rate in the international market in a short period of time.
제1 실시예Embodiment 1
본 출원의 제1 실시예는 물체 표면 검출 장치를 제공하고, 해당 장치는 반도체 집적회로 또는 평판 디스플레이의 제조 공정에서, 마스크, 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판 등의 노광 전의 이물질 파티클 사이즈 검출에 사용될 수 있다. 도 2는 본 출원의 제1 실시예에서 제공하는 물체 표면 검출 장치의 구조 개략도이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 해당 물체 표면 검출 장치는 광원 유닛(100), 스테이지 유닛(200) 및 감지 유닛(300)을 포함한다. 본 실시예에서, 광원 유닛(100)은 검출될 물체를 조사하기 위한 입사광(101)을 생성하고, 검출될 물체(400) 표면을 조사하여, 조명 시각필드를 형성한다. 스테이지 유닛(200)은 검출될 물체(400)를 적재하도록 구성되고, 스테이지 유닛(200)은 검출될 물체(400)를 적재하여 감지 유닛(300)에 대해 병진 운동면 내에서 제1 방향을 따라 운동한다. 예시적으로, 도 2에서 화살표가 가리킨 방향과 같다. 감지 유닛(300)은 검출될 물체(400) 표면에 의해 형성된 산란광을 수신하도록 구성된다. 본 실시예에서 광원 유닛(100)에서 방출된 입사광(101)은 검출될 물체(400) 표면을 조사하여, 조명 시각필드를 형성하며, 여기서, 입사광은 이물질 표면에 의해 산란되고, 생성된 산란광(102)의 일부는 감지 유닛(300)에 들어가나, 조명 시각필드 내의 검출될 물체 표면에 의해 생성된 반사광은 감지 유닛(300)에 들어갈 수 없다. 감지 유닛(300)은 이미징 광 경로(imaging optical path)와 TDI 라인 스캔 카메라를 포함하며, 이물질 표면의 산란광(102)은 이미징 광 경로에 의해 집속되어, TDI 라인 스캔 카메라의 감광 소자 상에 이미징되며, TDI 라인 스캔 카메라의 감광 소자에 의해 광학 신호는 전기적 신호로 변환된다. 본 출원의 실시예에서, 검출될 물체(400)는 마스크, 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판 등일 수 있다.The first embodiment of the present application provides an object surface detection device, and the device can be used to detect the size of foreign particles before exposure of a mask, silicon wafer, or glass substrate in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or flat panel display. FIG. 2 is a structural schematic diagram of an object surface detection device provided in the first embodiment of the present application. As shown in FIG. 2, the object surface detection device includes a light source unit 100, a stage unit 200, and a detection unit. Includes 300. In this embodiment, the light source unit 100 generates incident light 101 for irradiating the object to be detected, irradiates the surface of the object 400 to be detected, and forms an illumination visual field. The stage unit 200 is configured to load the object 400 to be detected, and the stage unit 200 is configured to load the object 400 to be detected along a first direction in a plane of translational motion with respect to the detection unit 300. Exercise. Exemplarily, the direction indicated by the arrow in FIG. 2 is the same. The sensing unit 300 is configured to receive scattered light formed by the surface of the object 400 to be detected. In this embodiment, the incident light 101 emitted from the light source unit 100 irradiates the surface of the object 400 to be detected, forming an illumination visual field, where the incident light is scattered by the surface of the foreign material, and the generated scattered light ( Part of 102) enters the sensing unit 300, but the reflected light generated by the surface of the object to be detected in the illuminated visual field cannot enter the sensing unit 300. The detection unit 300 includes an imaging optical path and a TDI line scan camera, wherein the scattered light 102 from the surface of the foreign body is focused by the imaging optical path and imaged on a photosensitive element of the TDI line scan camera, , the optical signal is converted into an electrical signal by the photosensitive element of the TDI line scan camera. In an embodiment of the present application, the object 400 to be detected may be a mask, a silicon wafer, or a glass substrate.
도 3은 본 출원의 제1 실시예에서 감지 유닛의 감지 시각필드의 배치 방향 편향 개략도이고, TDI 라인 스캔 카메라는 라인 감지 시각필드를 가지며, 도 3에 도시된 바와 같이, 도 3에서 화살표가 가리킨 방향은 스테이지의 운동 방향이고, 점선 테두리(310)는 관련기술의 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛(200) 상에서의 수직 투영을 나타내되, 관련기술에서 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛(200) 상에서의 수직 투영의 배치 방향은 스테이지의 운동 방향과 수직된다. 실선 테두리(320)는 본 출원의 실시예에서 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛(200) 상에서의 수직 투영을 나타내되, 본 출원의 실시예에서 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛(200) 상에서의 수직 투영은 제2 방향을 따라 배치되고, 제2 방향은 스테이지의 운동 방향과 수직되지 않는다. 즉, 본 출원의 실시예에서의 라인 감지 시각필드는 관련기술에서의 라인 감지 시각필드의 배치 방향에 대해 일정 각도 θ 편향된다.Figure 3 is a schematic diagram of the arrangement direction bias of the detection visual field of the sensing unit in the first embodiment of the present application, the TDI line scan camera has a line detection visual field, as shown in Figure 3, the arrow points in Figure 3 The direction is the direction of movement of the stage, and the dotted border 310 indicates the vertical projection of the line detection visual field on the stage unit 200 in the related art. The placement direction of the vertical projection is perpendicular to the direction of movement of the stage. The solid border 320 indicates the vertical projection of the line detection visual field on the stage unit 200 in the embodiment of the present application. is disposed along a second direction, and the second direction is not perpendicular to the direction of movement of the stage. That is, the line detection visual field in the embodiment of the present application is deflected by a certain angle θ with respect to the arrangement direction of the line detection visual field in the related technology.
도 4는 관련기술에서 TDI 라인 스캔 카메라의 작업 원리 개략도이고, 예시적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, TDI 라인 스캔 카메라는 라인 감지 시각필드를 가진다. 해당 라인 감지 시각필드는 m 개 행과 4 개 열의 화소(311)로 구성된 어레이를 포함하며, 여기서, m은 4보다 훨씬 크므로, 라인 감지 시각필드로 볼 수 있다. 화소(311)는 광학 신호를 전기적 신호로 변환하도록 구성된 감광 소자이고, 인접한 행의 화소(311) 사이에는 비감광 영역(312)이 존재하며, 비감광 영역(312)은 광학 신호에 대해 응답할 수 없으므로, TDI 라인 스캔 카메라의 충진율은 100%에 도달할 수 없다. 스테이지 유닛의 운동 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 수직되므로, 검출 과정에서, 스테이지 유닛의 운동에 따라, 이물질이 라인 감지 시각필드에서의 이미지의 이동 궤적과 비감광 영역(312)의 연장 방향은 평행되고, 이미지가 이동하는 과정에서, TDI 라인 스캔 카메라는 이물질에 대해 여러 번 노광을 진행하여, 각 열의 감광 영역에서 유도 전하가 생성되고, 여러 번 생성된 전하를 누적 적분하여, 최종적으로 컴퓨터 부품에 전기적 신호를 출력한다. 도 4에서 라인 감지 시각필드는 4 개 열의 감광 영역을 포함하는데, 즉, 이미지의 이동 과정에서 생성된 전하를 4 번 누적 적분하며, 해당 라인 감지 시각필드에서 감광 영역의 열수는 오더(order) 또는 라인수(line number)라고도 하고, 해당 TDI 라인 스캔 카메라는 4 오더 또는 4 라인 TDI 라인 스캔 카메라라고도 한다. 해당 분야의 기술자는, 감지 유닛은 감지 유닛이 방출한 전기적 신호를 처리하기 위한 컴퓨터 구성요소와 연결되어 처리를 진행하여, 이물질의 파티클 사이즈를 얻을 수 있음을 이해할 것이다. 이물질의 이미지가 완전히 감광 영역에 놓이게 될 경우, 이물질의 이미지의 궤적 A도 완전히 감광 영역 내에 놓이게 되고, 검출 결과는 영향을 받지 않는다. 그러나, 이물질의 이미지의 일부 또는 전부가 비감광 영역에 놓이게 될 경우, 이물질의 이미지의 궤적 B의 일부 또는 전부가 비감광 영역에 놓이게 되는데, 비감광 영역은 광전 변환 기능이 없으므로, 유도 전하가 생성되지 않아, 최종 출력되는 전기적 신호가 매우 약하다. 따라서, 동일한 파티클 사이즈의 이물질의 검출 결과가 크게 다르거나, 또는, 동일한 이물질을 여러 번 검출하여 얻은 검출 결과가 크게 다를 수 있으며, 즉, 파티클 사이즈 검출 중복성이 떨어진다; 이밖에, 이물질의 이미지의 일부 또는 전부가 비감광 영역에 놓이므로, 출력되는 전기적 신호가 매우 약하여, 파티클 사이즈 검출 결과가 정확하지 않게 되고, 전기적 신호가 사전 설정된 임계값보다 낮을 경우, 시스템은 해당 이물질의 파티클 사이즈가 생산 요건을 만족하고 노광 품질에 영향을 미치지 않는다고 판단하여, 검출 누락 문제가 발생하는데, 실제로 해당 이물질의 파티클 사이즈는 측정하여 얻은 파티클 사이즈보다 훨씬 크다.Figure 4 is a schematic diagram of the working principle of a TDI line scan camera in the related art. As an example, as shown in Figure 4, the TDI line scan camera has a line detection visual field. The line detection visual field includes an array consisting of m rows and 4 columns of pixels 311, where m is much greater than 4, so it can be viewed as a line detection visual field. The pixel 311 is a photosensitive element configured to convert an optical signal into an electrical signal. There is a non-photosensitive area 312 between the pixels 311 in adjacent rows, and the non-photosensitive area 312 is capable of responding to an optical signal. Therefore, the fill factor of a TDI line scan camera cannot reach 100%. Since the direction of movement of the stage unit and the arrangement direction of the line detection visual field are perpendicular, during the detection process, depending on the movement of the stage unit, foreign matter may affect the movement trace of the image in the line detection visual field and the extension direction of the non-photosensitive area 312. are parallel, and in the process of moving the image, the TDI line scan camera exposes the foreign matter several times, generating induced charges in the photosensitive area of each row, accumulating and integrating the charges generated several times, and finally Outputs electrical signals to components. In Figure 4, the line detection visual field includes four rows of photosensitive areas, that is, the charge generated during the movement of the image is accumulated and integrated four times, and the number of rows of photosensitive areas in the corresponding line detection visual field is ordered or Also called line number, the TDI line scan camera is also called a 4-order or 4-line TDI line scan camera. Those skilled in the art will understand that the sensing unit may be connected to a computer component for processing the electrical signals emitted by the sensing unit to obtain the particle size of the foreign matter. When the image of the foreign substance is completely placed in the photosensitive area, the trace A of the image of the foreign substance is also completely placed in the photosensitive area, and the detection result is not affected. However, when part or all of the image of the foreign substance is placed in the non-photosensitive area, part or all of the trace B of the image of the foreign substance is placed in the non-photosensitive area. Since the non-photosensitive area does not have a photoelectric conversion function, an induced charge is generated. This does not work, so the final output electrical signal is very weak. Accordingly, the detection results of foreign substances of the same particle size may be significantly different, or the detection results obtained by detecting the same foreign matter multiple times may be significantly different, that is, the particle size detection redundancy is poor; In addition, because part or all of the image of the foreign object is located in the non-photosensitive area, the output electrical signal is very weak, making the particle size detection result inaccurate, and if the electrical signal is lower than the preset threshold, the system Since it is determined that the particle size of the foreign substance satisfies the production requirements and does not affect the exposure quality, a problem of missing detection occurs. In reality, the particle size of the foreign substance is much larger than the particle size obtained by measurement.
도 5는 본 출원의 제1 실시예에서 TDI 라인 스캔 카메라의 작업 원리 개략도이고, 도 5에 도시된 바와 같이, TDI 라인 스캔 카메라의 작업 원리는 도 4에 도시된 작업 원리와 유사하며, 상이한 부분은, 스테이지 유닛의 운동 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 수직되지 않아, 검출 과정에서, 스테이지의 운동에 따라, 이물질이 라인 감지 시각필드에서의 이미지의 이동 궤적과 비감광 영역(312)의 연장 방향이 평행되지 않는 것이다. 도 5에서 C와 D가 나타낸 바와 같이, 2 개의 궤적 C와 D가 지나간 비감광 영역의 면적은 대략 동일하여, 비감광 영역(312)이 출력되는 전기적 신호에 대한 영향을 약화시키며, 이물질의 이미지가 놓이는 영역과 무관하게, 동일한 파티클 사이즈의 이물질에 대응되는 전기적 신호가 대략 동일하고, 최종적으로 얻는 검출 결과 중복성이 양호하며, 이밖에, 파티클 사이즈 검출 결과가 정확하지 않고 검출이 누락되는 문제도 발생하지 않게 된다. 본 출원의 실시예는, 라인 감지 시각필드의 배치 방향을 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대해 적절한 각도 편향시킴으로써, 검출 가능한 최소 입자의 파티클 사이즈가 관련기술의 20um로부터 5um로, 심지어 더욱 작은 입경의 파티클까지 검출 가능하게 하여, 전공정 포토리소그래피 머신의 요구를 만족시킨다.Figure 5 is a schematic diagram of the working principle of the TDI line scan camera in the first embodiment of the present application. As shown in Figure 5, the working principle of the TDI line scan camera is similar to the working principle shown in Figure 4, with different parts Since the movement direction of the stage unit and the arrangement direction of the line detection visual field are not perpendicular, during the detection process, depending on the movement of the stage, foreign matter may appear on the movement trace of the image in the line detection visual field and the non-photosensitive area 312. The direction of extension is not parallel. As shown by C and D in FIG. 5, the area of the non-photosensitive area through which the two trajectories C and D pass is approximately the same, which weakens the influence of the non-photosensitive area 312 on the output electrical signal and reduces the image of foreign matter. Regardless of the area where the particle is placed, the electrical signal corresponding to the foreign matter of the same particle size is approximately the same, and the final detection result has good redundancy. In addition, the particle size detection result is inaccurate and there is a problem of missing detection. won't do it. In the embodiment of the present application, by deflecting the arrangement direction of the line detection visual field at an appropriate angle with respect to the line detection visual field in the related art, the particle size of the minimum detectable particle can be reduced from 20um in the related art to 5um, and even smaller particle size. It satisfies the requirements of photolithography machines throughout the process by enabling the detection of even particles.
본 출원의 실시예에서 제공하는 물체 표면 검출 장치는, 스테이지 유닛이 검출될 물체를 적재하여 감지 유닛에 대해 제1 방향을 따라 운동하고; 감지 유닛에서 TDI 라인 스캔 카메라의 라인 감지 시각필드는 제2 방향을 따라 배치되며, 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크다. 이로써, TDI 라인 스캔 카메라에서 비충진 영역이 파티클 사이즈 검출 중복성 및 파티클 크기 검출 하한에 대한 영향을 약화시키고, 입자 검출 장치의 파티클 사이즈 검출 중복성을 향상시키며, 검출 가능한 파티클 크기의 범위를 확장시켜, 검출 가능한 이물질의 파티클 사이즈가 더 작아져, 물체 표면 이물질 검출의 정확성을 향상시키고, 아울러, 이물질 파티클 사이즈가 너무 작음으로 인해 발생하는 검출 누락의 문제를 방지한다.The object surface detection device provided in the embodiment of the present application includes: a stage unit loads an object to be detected and moves it along a first direction with respect to the detection unit; In the sensing unit, the line sensing visual field of the TDI line scan camera is disposed along the second direction, and the included angle θ between the vertical direction of the first direction and the second direction is greater than 0°. This weakens the influence of unfilled areas on the particle size detection redundancy and particle size detection lower limit in the TDI line scan camera, improves the particle size detection redundancy of the particle detection device, and expands the range of detectable particle sizes for detection. The particle size of possible foreign substances becomes smaller, improving the accuracy of detection of foreign substances on the object surface, and also preventing the problem of missed detection caused by the particle size of foreign substances being too small.
하기 표는, 본 출원의 실시예에서 라인 검출 시각필드의 배치 방향이 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대한 55mrad 편향이, 상이한 파티클 사이즈의 입자 그레이 중복성에 대한 영향을 나타낸다.The table below shows the impact of the 55 mrad bias for the line detection visual field in the related art on the particle gray redundancy of different particle sizes, compared to the arrangement direction of the line detection visual field in the embodiments of the present application.
(μm)particle size
(μm)
본 실시예에서, 파티클 그레이는 검출하여 얻은 이물질의 이미지의 그레이 값이고, 파티클 그레이 중복성은 파티클 사이즈 검출 중복성을 나타내는데 사용되며, 파티클 그레이 중복성이 더 작다는 것은 파티클 사이즈 검출 중복성이 더 양호하다는 것을 나타낸다. 해당 표에서 알 수 있듯이, 라인 감지 시각필드의 배치 방향을 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대해 55mrad 편향시킴으로써, 파티클 사이즈가 5μm인 이물질은 파티클 그레이 중복성이 87.53%에서 12.6%로 감소되고, 기타 파티클 사이즈의 이물질의 파티클 그레이 중복성도 대폭 감소된다. 따라서, 라인 감지 시각필드의 배치 방향을 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대해 55mrad 편향시킴으로써, 파티클 사이즈 검출 중복성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 파티클 사이즈가 작은 이물질에 대한 파티클 사이즈 검출 중복성 향상이 더욱 뚜렷해진다.일 실시예에서, 스테이지 유닛의 운동 방향과 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛 상에서의 수직 투영의 배치 방향의 협각 θ(또는 본 출원의 실시예에서 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대한 편향 각도 θ)의 값의 범위는 0°보다 크고 90°보다 작거나 같을 수 있다.In this embodiment, particle gray is the gray value of the image of the foreign matter obtained by detection, particle gray redundancy is used to indicate particle size detection redundancy, and smaller particle gray redundancy indicates better particle size detection redundancy. . As can be seen from the table, by deflecting the arrangement direction of the line detection visual field by 55 mrad with respect to the line detection visual field in the related technology, the particle gray redundancy of foreign matter with a particle size of 5 μm is reduced from 87.53% to 12.6%, and other Particle gray redundancy of particle-sized contaminants is also significantly reduced. Therefore, by biasing the arrangement direction of the line detection visual field by 55 mrad with respect to the line detection visual field in the related technology, particle size detection redundancy can be significantly improved, and the improvement in particle size detection redundancy for foreign substances with small particle sizes is more evident. In one embodiment, the direction of movement of the stage unit and the line sensing visual field have an included angle θ of the placement direction of the vertical projection on the stage unit (or, in the embodiment of the present application, the placement direction of the line sensing visual field is defined in the related art. The range of values of the deflection angle θ) for the line detection visual field can be greater than 0° and less than or equal to 90°.
일 실시예에서, 광원 유닛(100)은 레이저 광원 또는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 광원을 포함하거나, 다수의 상이한 특성 빔(beam)을 포함하는 혼합 광원을 사용할 수도 있다. 일 실시예에서, 광원 유닛(100)은 라인 광원이고, 검출될 물체(400) 표면에 형성된 조명 시각필드는 라인 조명 시각필드이며, 라인 조명 시각필드와 라인 감지 시각필드는 평행되게 배치된다. 예시적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 슈퍼 내로 라인(super narrow line) 스팟 조명을 사용하고, 경사 입사 방법을 사용하여, 검출될 물체(400) 표면에 라인 조명 시각필드를 형성하며, 감지 유닛(300)은 경사 수신 방법을 사용하여 산란광을 수신함으로써, 파티클 미러 크로스토크 및 마스크 패턴 크로스토크 문제를 제거한다. 일 실시예에서, 광원 유닛(100)에 의해 생성된 광의 입사 각도는 α이고, 감지 유닛(300)의 감지 각도는 β이되, α≠β이므로, 검출될 물체(400) 표면의 반사광은 감지 유닛(300)에 들어갈 수 없다.In one embodiment, the light source unit 100 may include a laser light source or a light emitting diode (LED) light source, or may use a mixed light source including a plurality of different characteristic beams. In one embodiment, the light source unit 100 is a line light source, the illumination visual field formed on the surface of the object 400 to be detected is a line illumination visual field, and the line illumination visual field and the line detection visual field are arranged in parallel. Exemplarily, as shown in FIG. 2, using laser super narrow line spot illumination and using an oblique incidence method, a line illumination visual field is formed on the surface of the object 400 to be detected, The sensing unit 300 receives scattered light using an inclined reception method, thereby eliminating particle mirror crosstalk and mask pattern crosstalk problems. In one embodiment, the incident angle of the light generated by the light source unit 100 is α, and the detection angle of the sensing unit 300 is β, but since α≠β, the reflected light from the surface of the object 400 to be detected is transmitted to the sensing unit 300. You cannot enter (300).
일 실시예에서, 파티클 미러 크로스토크를 억제함에 만족해야 하는 조명 시각필드 반폭 s<＝2h*tanφ-0.5w에 따라, 파티클 미러 크로스토크를 억제할 수 있는 조명 시각필드 반폭을 조정하며, 여기서, h는 검출될 물체(예를 들면, 마스크)의 두께이고, φ는 감지 수신 각도가 검출될 물체에서의 굴절각이며, w는 감지 시각필드의 폭이다.In one embodiment, the illumination visual field half-width that can suppress particle mirror crosstalk is adjusted according to the illumination visual field half-width s<=2h*tanϕ-0.5w, which must be sufficient to suppress particle mirror crosstalk, wherein: h is the thickness of the object to be detected (e.g., a mask), ϕ is the angle of refraction at the object to be detected, and w is the width of the detection visual field.
다음으로, 파티클 미러 크로스토크를 억제할 수 있는 조명 시각필드 중심 광도와 조명 시각필드 반폭 에지(edge) 측의 광도를 조정하며, 본 실시예에서, 조명 시각필드 중심 광도와 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광도는 i_center/i_edge>(i_min p1/i_max p1_mir)*snr1을 만족하며, 여기서, i_center는 조명 시각필드 중심 광도이고, i_edge는 파티클 크로스토크를 억제하는 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광도이며, i_min p1은 검출될 최소 파티클의 수신 신호이고, i_max p1_mir은 검출될 최대 파티클의 미러 크로스토크 신호이며, snr1은 파티클 크로스토크를 억제함에 만족하여야 하는 신호대 잡음비이다.Next, the luminance at the center of the illuminated visual field and the luminosity at the half-width edge of the illuminated visual field that can suppress particle mirror crosstalk are adjusted. In this embodiment, the luminance at the center of the illuminated visual field and the luminance at the half-width edge of the illuminated visual field are adjusted. The luminous intensity satisfies i_center/i_edge>(i_min p1/i_max p1_mir)*snr1, where i_center is the luminous intensity at the center of the illuminated visual field, i_edge is the luminous intensity on the half-width edge side of the illuminated visual field that suppresses particle crosstalk, and i_min p1 is the received signal of the minimum particle to be detected, i_max p1_mir is the mirror crosstalk signal of the maximum particle to be detected, and snr1 is the signal-to-noise ratio that must be satisfied to suppress particle crosstalk.
마스크 패턴 크로스토크를 억제하는 조명 시각필드 반폭을 조정한다. 본 실시예에서, 마스크 패턴 크로스토크를 억제함에 만족시켜야 하는 조명 시각필드 반폭 s<＝h*(tanφ+tanγ)에 따라 조정하며, 여기서, h는 검출될 물체의 두께이고, φ는 감지 수신 각도가 검출될 물체에서의 굴절각이며, γ는 입사각이 검출될 물체에서의 굴절각이다.Adjusts the half-width of the lighting visual field to suppress mask pattern crosstalk. In this embodiment, it is adjusted according to the illumination visual field half-width s<＝h*(tanϕ+tanγ), which must be satisfied to suppress mask pattern crosstalk, where h is the thickness of the object to be detected, and ϕ is the detection reception angle. is the refraction angle at the object to be detected, and γ is the refraction angle at the object whose incident angle is to be detected.
마스크 패턴 크로스토크를 억제하는 조명 시각필드 중심 광도와 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광도를 조정한다. 본 실시예에서, 조명 시각필드 중심 광도와 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광도는 i_center/i_edge>(i_min p2/i_max p2)*snr2를 만족하며, 여기서, i_center는 조명 시각필드 중심 광원 강도이고, i_edge는 이미지 크로스토크를 억제하는 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광원 강도이며, i_min p2는 검출될 최소 이미지의 수신 신호이고, i_max p2는 마스크 패턴 크로스토크의 최대 신호이며, snr2는 마스크 패턴 크로스토크를 억제함에 만족하여야 하는 신호대 잡음비이다.Adjust the luminance at the center of the lighting visual field and the luminosity at the half-width edge side of the lighting visual field, which suppresses mask pattern crosstalk. In this embodiment, the luminance at the center of the illumination visual field and the luminance at the half-width edge of the illumination visual field satisfy i_center/i_edge>(i_min p2/i_max p2)*snr2, where i_center is the light source intensity at the center of the illumination visual field, and i_edge is the light source intensity on the half-width edge side of the illuminated visual field that suppresses image crosstalk, i_min p2 is the received signal of the minimum image to be detected, i_max p2 is the maximum signal of mask pattern crosstalk, and snr2 suppresses mask pattern crosstalk. This is the signal-to-noise ratio that must be satisfied.
아래에서 한 세트의 데이터를 통해 본 출원의 물체 표면 파티클 검출 방법에 대해 설명한다: 검출 입자 p1의 동적 범위는 5~1000μm이고, 마스크 패턴 간격 범위는 80nm~1μm이며, 감지 시각필드 폭 w는 1mm이고, 검출될 물체(예를 들면, 마스크)의 굴절율은 1.46이며, 검출될 물체의 두께 h는 3mm이고, 광원 입사 각도 α는 75°~80°이며, 감지 장치 수신 각도 β는 55°~60°이고, 파티클 크로스토크를 억제함에 만족하여야 하는 신호대 잡음비는 5이며, 마스크 패턴 크로스토크를 억제함에 만족하여야 하는 신호대 잡음비는 2이다.Below, the object surface particle detection method of this application is explained through a set of data: the dynamic range of the detection particle p1 is 5~1000μm, the mask pattern spacing range is 80nm~1μm, and the detection visual field width w is 1mm. , the refractive index of the object to be detected (e.g., a mask) is 1.46, the thickness h of the object to be detected is 3 mm, the light source incident angle α is 75°~80°, and the detection device reception angle β is 55°~60. °, the signal-to-noise ratio that must be satisfactory for suppressing particle crosstalk is 5, and the signal-to-noise ratio that must be satisfactory for suppressing mask pattern crosstalk is 2.
상기 서술을 통해 알 수 있듯이:As can be seen from the above statement:
파티클 미러 크로스토크와 마스크 패턴 크로스토크를 억제하려면 다음의 요건을 동시에 만족하여야 한다: 조명 시각필드 폭 7.5mm 측의 광도는 조명 시각필드 중심 광도의 1/2000보다 작아야 하며; 조명 시각필드 폭 8.8mm 측의 광도는 조명 시각필드 중심 광도의 1/5000보다 작아야 한다.To suppress particle mirror crosstalk and mask pattern crosstalk, the following requirements must be met simultaneously: the luminous intensity at the 7.5mm side of the illuminated visual field width must be less than 1/2000 of the luminous intensity at the center of the illuminated visual field; The luminous intensity at the 8.8mm side of the illuminated visual field width must be less than 1/5000 of the luminous intensity at the center of the illuminated visual field.
조명 시각필드 중심 광도와 조명 시각필드 반폭 에지 측의 광도가 상기 관계를 만족하는 전제하에, 조명 시각필드의 강도 균일도가 양호할수록, 편향될 각도 θ는 더 작을 수 있으며, 즉, 조명 시각필드의 강도 균일도가 양호할 경우, 작은 각도 θ만큼만 편향시켜도, 양호한 파티클 사이즈 검출 중복성과 파티클 사이즈 검출 정확성을 얻을 수 있다. 즉, 협각 θ는 광원 유닛이 검출될 물체 표면에 형성된 조명 시각필드의 강도 균일도와 역 상관된다.Under the premise that the brightness at the center of the lighting visual field and the brightness at the half-width edge side of the lighting visual field satisfy the above relationship, the better the intensity uniformity of the lighting visual field, the smaller the angle to be deflected θ can be, that is, the intensity of the lighting visual field When uniformity is good, good particle size detection redundancy and particle size detection accuracy can be obtained even by deflecting only a small angle θ. That is, the included angle θ is inversely correlated with the intensity uniformity of the illumination visual field formed on the surface of the object where the light source unit is to be detected.
TDI 라인 스캔 카메라의 오더(order)가 클수록, 또는 라인수가 많을수록, TDI 라인 스캔 카메라의 검출 감도와 정확성이 더 높으므로, 작은 각도 θ만큼만 편향시켜도, 양호한 파티클 사이즈 검출 중복성과 파티클 사이즈 검출 정확성을 얻을 수 있다. 즉, 협각 θ는 TDI 라인 스캔 카메라의 오더와 역 상관된다.The larger the order of the TDI line scan camera or the larger the number of lines, the higher the detection sensitivity and accuracy of the TDI line scan camera, so even if it is deflected by only a small angle θ, good particle size detection redundancy and particle size detection accuracy can be obtained. You can. That is, the included angle θ is inversely correlated with the order of the TDI line scan camera.
일 실시예에서, 파티클 사이즈 검출 중복성은 협각 θ와 정 상관되는데, 즉, 스테이지 유닛의 운동 방향의 수직 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향의 협각 θ가 클수록, 파티클 사이즈 검출 중복성이 더 양호하다. 도 6은 본 출원의 실시예에서 상이한 편향 각도가 상이한 파티클 사이즈의 이물질의 파티클 그레이 중복성에 대한 영향을 나타낸 개략도이고, 도 6에 도시된 바와 같이, 도 6에서 4 개 곡선은 위에서 아래로 순차적으로 파티클 사이즈가 5μm, 20μm, 40μm 및 60μm인 이물질의 파티클 그레이 중복성이 편향 각도의 변화에 따른 곡선이며, 동일한 파티클 사이즈의 이물질에 대해, 파티클 사이즈가 5μm인 이물질을 예로 들면, 스테이지 유닛의 운동 방향의 수직 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향의 협각 θ, 즉, 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대해 편향 각도가 클수록, 파티클 그레이 중복성은 더 작으며, 이는 파티클 사이즈 검출 중복성이 더 양호함을 설명한다.In one embodiment, the particle size detection redundancy is positively correlated with the inclusion angle θ, that is, the larger the inclusion angle θ between the vertical direction of the movement direction of the stage unit and the placement direction of the line detection visual field, the better the particle size detection redundancy. Figure 6 is a schematic diagram showing the effect of different deflection angles on the particle gray redundancy of foreign matter of different particle sizes in an embodiment of the present application. As shown in Figure 6, the four curves in Figure 6 are sequentially from top to bottom. The particle gray redundancy of foreign matter with particle sizes of 5μm, 20μm, 40μm and 60μm is a curve according to the change in deflection angle. For foreign matter with the same particle size, taking a foreign material with a particle size of 5μm as an example, the direction of movement of the stage unit is The inclusion angle θ of the vertical direction and the placement direction of the line detection visual field, that is, the larger the deviation angle of the placement direction of the line detection visual field with respect to the line detection visual field in the related art, the smaller the particle gray redundancy, which corresponds to the particle size. This explains that detection redundancy is better.
일 실시예에서, 조명 시각필드의 반폭, 감지 시각필드의 반폭과 오더(order) 및 검출될 물체(예를 들면, 마스크)의 두께와 굴절율 등 조건에 따라, 입경 3sigma의 시뮬레이션 모델을 구축하여, 다수의 조건을 입력하여 입경 3sigma의 값을 얻도록 할 수 있다. 여기서, 입경 3sigma는 파티클 사이즈 검출 중복성을 나타내는데 사용되며, 입경 3sigma의 값이 작을수록, 파티클 사이즈 검출 중복성이 더 양호하다. 하기 표는 본 출원의 실시예에서 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 관련기술에서의 라인 감지 시각필드에 대해 55mrad 편향될 경우, 시뮬레이션과 실험 테스트로 얻은 입경 3sigma의 대비표이다.In one embodiment, a simulation model of particle size 3sigma is built according to conditions such as the half-width of the illumination visual field, the half-width and order of the detection visual field, and the thickness and refractive index of the object to be detected (e.g., mask), By entering multiple conditions, you can obtain a particle size value of 3sigma. Here, particle size 3sigma is used to indicate particle size detection redundancy, and the smaller the value of particle size 3sigma, the better the particle size detection redundancy. The table below is a comparison table of the particle size 3sigma obtained through simulation and experimental testing when the arrangement direction of the line detection visual field in the embodiment of the present application is biased by 55 mrad with respect to the line detection visual field in the related technology.
해당 표에서 알 수 있듯이, 시뮬레이션 결과와 실험 테스트 결과는 차이가 크지 않으며, 모두 동일한 편향각도에서, 이물질 파티클 사이즈가 클수록, 파티클 사이즈 검출 중복성이 더 양호함을 나타낸다.As can be seen from the table, the difference between the simulation results and the experimental test results is not large, and at the same deflection angle, the larger the foreign particle size, the better the particle size detection redundancy.
일 실시예에서, 해당 물체 표면 이물질 검출 장치는, 검출될 물체 표면에 의해 생성된 반사광 및 이물질에 의해 생성된 산란광을 분리하도록 구성된 빔 분리 유닛을 더 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입사 각도는 α이고 감지 각도는 β인 상이한 방식을 사용하면, 대부분의 반사광선을 차단하여, 검출될 물체(400) 표면의 반사광이 감지 유닛(300)에 들어갈 수 없게 할 수 있다. 그러나, 여전히 일부 반사광이 감지 유닛(300)의 시각필드 에지에 들어가며, 반사광의 광도는 산란광(102)에 중첩되어, 이물질 파티클 사이즈 검출이 정확하지 않은 문제를 초래한다. 본 출원의 실시예에서 물체 표면 이물질 검출 장치는 빔 분리 유닛(도면에 미도시됨)을 더 포함하며, 입사광(101)은 검출될 물체(400)의 상부 표면에 의해 반사된 후 반사광을 생성하고, 빔 분리 유닛에 의해 반사광과 산란광(102)이 분리된다. 일 실시예에서, 감지 유닛(300)은 이미징 광 경로와 시간 지연 적분(TDI) 라인 스캔 카메라를 포함하며, 산란광(102)과 반사광은 빔 분리 유닛에 의해 분리된 후, 산란광(102)은 이미징 광 경로를 통해 TDI 카메라에 집속된다. 본 실시예에서, 빔 분리 유닛은 반사 프리즘을 사용할 수 있으며, 반사 프리즘의 표면 영역은 광 통과 영역과 광 반사 영역으로 나뉘되, 본 실시예에서, 산란광(102)은 광 통과 영역으로부터 입사되어, 반사 프리즘 내부를 거쳐 반사된 후 감지 유닛(300)에 입사되며; 반사광은 광 반사 영역에 입사되고, 감지 유닛(300)의 수신 영역 밖으로 반사되어, 반사광과 산란광(102)의 분리를 구현함으로써, 반사광이 감지 유닛(300) 내에 들어오지 못하도록 확보하여, 반사광이 검출 정확성에 영향을 주는 것을 방지한다.In one embodiment, the object surface foreign matter detection device further includes a beam separation unit configured to separate reflected light generated by the object surface to be detected and scattered light generated by the foreign matter. As shown in Figure 2, using a different method where the incident angle is α and the detection angle is β, most of the reflected light is blocked, so that the reflected light from the surface of the object 400 to be detected can enter the sensing unit 300. You can make it happen. However, some reflected light still enters the visual field edge of the sensing unit 300, and the luminance of the reflected light overlaps the scattered light 102, resulting in the problem of inaccurate detection of the size of foreign matter particles. In an embodiment of the present application, the object surface foreign matter detection device further includes a beam separation unit (not shown in the drawing), wherein the incident light 101 is reflected by the upper surface of the object 400 to be detected and then generates reflected light. , the reflected light and the scattered light 102 are separated by the beam separation unit. In one embodiment, the sensing unit 300 includes an imaging light path and a time delay integral (TDI) line scan camera, wherein the scattered light 102 and the reflected light are separated by a beam separation unit, and then the scattered light 102 is used for imaging. It is focused on the TDI camera through the optical path. In this embodiment, the beam splitting unit may use a reflecting prism, and the surface area of the reflecting prism is divided into a light passing area and a light reflecting area. In this embodiment, the scattered light 102 is incident from the light passing area, After being reflected through the inside of the reflecting prism, it is incident on the sensing unit 300; The reflected light is incident on the light reflection area and reflected out of the receiving area of the sensing unit 300, thereby implementing separation of the reflected light and the scattered light 102, thereby ensuring that the reflected light does not enter the sensing unit 300, thereby ensuring the detection accuracy. prevent it from affecting.
일 실시예에서, 해당 물체 표면 이물질 검출 장치는 TDI 라인 스캔 카메라의 배치 방향을 조정 및 고정하도록 구성된 조정 유닛을 더 포함한다. 일 실시예에서, 광원 유닛은 라인 광원이고, 검출될 물체 표면에 형성된 조명 시각필드는 라인 조명 시각필드이며, 라인 조명 시각필드와 라인 감지 시각필드는 평행되게 배치된다. 조정 유닛은 TDI 라인 스캔 카메라의 배치 방향을 조정 및 고정하도록 구성됨으로써, 스테이지 유닛의 운동 방향과 라인 감지 시각필드가 스테이지 유닛 상에서의 수직 투영의 배치 방향의 협각 θ를 조정하고, 동시에, 광원 유닛을 조정하여, 라인 조명 시각필드와 라인 감지 시각필드가 평행되게 배치되도록 한다. 조정이 완료된 후, 광원 유닛과 TDI 라인 스캔 카메라의 위치를 고정하여, 작업 과정에서 광원 유닛과 TDI 라인 스캔 카메라의 위치가 편향되는 것을 방지한다.In one embodiment, the object surface foreign matter detection device further includes an adjustment unit configured to adjust and fix the placement direction of the TDI line scan camera. In one embodiment, the light source unit is a line light source, the illumination visual field formed on the surface of the object to be detected is a line illumination visual field, and the line illumination visual field and the line detection visual field are arranged in parallel. The adjustment unit is configured to adjust and fix the placement direction of the TDI line scan camera, so that the movement direction of the stage unit and the line detection visual field adjust the inclusion angle θ of the placement direction of the vertical projection on the stage unit, and at the same time, adjust the light source unit. Adjust so that the line illumination visual field and the line detection visual field are arranged in parallel. After adjustment is completed, fix the positions of the light source unit and TDI line scan camera to prevent the positions of the light source unit and TDI line scan camera from being biased during the work process.
본 출원의 실시예는 포토리소그래피 설비를 더 제공하고, 해당 포토리소그래피 설비는 본 출원의 제1 실시예의 어느 하나에 따른 물체 표면 검출 장치를 포함한다.Embodiments of the present application further provide photolithography equipment, and the photolithography equipment includes an object surface detection device according to any one of the first embodiment of the present application.
제2 실시예Second embodiment
본 출원의 실시예는 물체 표면 검출 방법을 더 제공하고, 해당 물체 표면 검출 방법은 본 출원의 제1 실시예에의 어느 하나에 따른 물체 표면 검출 장치를 사용하여 검출을 진행하며, 도 7은 본 출원의 제2 실시예에서 제공하는 물체 표면 검출 방법의 흐름도이고, 도 7에 도시된 바와 같이, 해당 방법은 아래의 단계를 포함한다:An embodiment of the present application further provides an object surface detection method, and the object surface detection method detects using an object surface detection device according to any one of the first embodiments of the present application, and FIG. 7 shows the object surface detection method. This is a flow chart of the object surface detection method provided in the second embodiment of the application, and as shown in Figure 7, the method includes the following steps:
단계(S110): 광원 유닛은 검출될 물체 표면을 조사하여, 조명 시각필드를 형성한다.Step S110: The light source unit irradiates the surface of the object to be detected to form an illumination visual field.
단계(S120): 감지 유닛의 위치를 조정하여, 스테이지 유닛의 병진 운동면 내에서 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ가 0°보다 크도록 한다.Step S120: Adjust the position of the sensing unit so that the included angle θ between the vertical direction in the first direction and the second direction is greater than 0° in the translational motion plane of the stage unit.
본 실시예에서, 제1 방향은 스테이지 유닛이 병진 운동면 내에서 감지 유닛에 대해 운동하는 방향이고, 제2 방향은 감지 유닛의 라인 감지 시각필드의 배치 방향이다.In this embodiment, the first direction is the direction in which the stage unit moves relative to the sensing unit in the translational motion plane, and the second direction is the placement direction of the line sensing visual field of the sensing unit.
단계(S130): 스테이지 유닛은 검출될 물체를 적재하여 병진 운동면 내에서 제1 방향을 따라 운동하고, 감지 유닛은 검출될 물체 표면의 이물질에 대해 스캔을 진행한다.Step S130: The stage unit loads the object to be detected and moves along the first direction in the translational motion plane, and the detection unit scans the surface of the object to be detected for foreign substances.
단계(S140): 감지 유닛은 검출될 물체 표면에 의해 형성된 산란광을 수신하고, 2 회 이상의 노광을 진행하며, 광학 신호를 전기적 신호로 변환하고, 2 회 이상의 노광에 의해 형성된 전기적 신호에 대해 지연 적분 처리를 진행하여, 검출될 물체 표면의 파티클 사이즈 정보를 얻는다.Step (S140): The sensing unit receives scattered light formed by the surface of the object to be detected, performs two or more exposures, converts the optical signal into an electrical signal, and performs delay integration on the electrical signal formed by two or more exposures. Proceed with processing to obtain particle size information on the surface of the object to be detected.
일 실시예에서, 광원 유닛은 레이저 광원 또는 LED 광원을 포함하거나, 다수의 상이한 특성 빔을 포함하는 혼합 광원을 사용할 수도 있다. 일 실시예에서, 광원 유닛은 라인 광원이고, 검출될 물체 표면에 형성된 조명 시각필드는 라인 조명 시각필드이며, 라인 조명 시각필드와 라인 감지 시각필드는 평행되게 배치된다. 예시적으로, 레이저 슈퍼 내로 라인 스팟 조명을 사용하고, 경사 입사 방법을 사용하여, 검출될 물체 표면에 라인 조명 시각필드를 형성하며, 감지 유닛은 경사 수신 방법을 사용하여 산란광을 수신함으로써, 파티클 미러 크로스토크 및 마스크 패턴 크로스토크 문제를 제거한다. 일 실시예에서, 광원 유닛에 의해 생성된 광의 입사 각도는 α이고, 감지 유닛의 감지 각도는 β이되, α≠β이므로, 검출될 물체 표면의 반사광은 감지 유닛에 들어갈 수 없다. 감지 유닛은 이미징 광 경로와 시간 지연 적분(TDI) 라인 스캔 카메라를 포함하며, 이물질 표면의 산란광은 이미징 광 경로에 의해 집속되어, TDI 라인 스캔 카메라의 감광 소자 상에 이미징되며, TDI 라인 스캔 카메라의 감광 소자에 의해 광학 신호는 전기적 신호로 변환된다. 도 5를 참고하면, 해당 라인 감지 시각필드는 m 개 행과 4 개 열의 화소(311)로 구성된 어레이를 포함하며, 여기서, m은 4보다 훨씬 크므로, 라인 감지 시각필드로 볼 수 있다. 화소(311)는 광학 신호를 전기적 신호로 변환하도록 구성된 감광 소자이고, 인접한 행의 화소(311) 사이에는 비감광 영역(312)이 존재하고, 비감광 영역(312)은 광학 신호에 대해 응답할 수 없으므로, TDI 라인 스캔 카메라의 충진율은 100%에 도달할 수 없다. 스테이지 유닛의 운동 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향이 수직되지 않으므로, 검출 과정에서, 스테이지 유닛의 운동에 따라, 이물질이 라인 감지 시각필드에서의 이미지의 이동 궤적과 비감광 영역의 연장 방향은 평행되지 않으며, 도 5에서 C와 D가 나타낸 바와 같이, 2 개의 궤적 C와 D가 지나간 비감광 영역의 면적은 대략 동일하여, 비감광 영역이 출력되는 전기적 신호에 대한 영향을 약화시키며, 이물질의 이미지가 놓이는 영역과 무관하게, 동일한 파티클 사이즈의 이물질에 대응되는 전기적 신호가 대략 동일하고, 최종적으로 얻는 검출 결과 중복성이 양호하며, 이밖에, 파티클 사이즈 검출 결과가 정확하지 않고 검출이 누락되는 문제도 발생하지 않게 된다. 이외에, 검출될 물체 표면의 동일한 위치에 대한 여러 번의 검출은 상이한 행의 TDI 라인 스캔 카메라에 의해 검출될 수 있다.In one embodiment, the light source unit may include a laser light source or an LED light source, or may use a mixed light source including multiple different characteristic beams. In one embodiment, the light source unit is a line light source, the illumination visual field formed on the surface of the object to be detected is a line illumination visual field, and the line illumination visual field and the line detection visual field are arranged in parallel. Illustratively, laser super narrow line spot illumination is used, an oblique incidence method is used to form a line illumination visual field on the surface of the object to be detected, and the detection unit receives scattered light using an oblique reception method, thereby forming a particle mirror. Eliminates crosstalk and mask pattern crosstalk problems. In one embodiment, the incident angle of the light generated by the light source unit is α, and the detection angle of the sensing unit is β, but since α≠β, reflected light from the surface of the object to be detected cannot enter the sensing unit. The detection unit includes an imaging optical path and a time delay integration (TDI) line scan camera, wherein the scattered light from the surface of the foreign object is focused by the imaging optical path and imaged onto a photosensitive element of the TDI line scan camera. Optical signals are converted into electrical signals by a photosensitive element. Referring to FIG. 5, the line detection visual field includes an array composed of m rows and 4 columns of pixels 311, where m is much greater than 4, so it can be viewed as a line detection visual field. The pixel 311 is a photosensitive element configured to convert an optical signal into an electrical signal. There is a non-photosensitive area 312 between the pixels 311 in adjacent rows, and the non-photosensitive area 312 is capable of responding to an optical signal. Therefore, the fill factor of a TDI line scan camera cannot reach 100%. Since the movement direction of the stage unit and the arrangement direction of the line detection visual field are not perpendicular, during the detection process, according to the movement of the stage unit, the movement trajectory of the image in the line detection visual field and the extension direction of the non-photosensitive area are parallel to the foreign matter. As shown by C and D in FIG. 5, the area of the non-photosensitive area passed by the two trajectories C and D is approximately the same, weakening the effect of the non-photosensitive area on the output electrical signal and reducing the image of the foreign matter. Regardless of the area where the particle is placed, the electrical signal corresponding to the foreign matter of the same particle size is approximately the same, and the final detection result has good redundancy. In addition, the particle size detection result is inaccurate and there is a problem of missing detection. won't do it. In addition, multiple detections of the same location on the surface of the object to be detected can be detected by different rows of TDI line scan cameras.
본 출원의 실시예에서 제공하는 물체 표면 입자 검출 방법은, 감지 유닛의 위치를 조정함으로써, 스테이지 유닛이 감지 유닛에 대한 운동 방향의 수직 방향과 라인 감지 시각필드의 배치 방향의 협각 θ는 0°보다 크도록 하여, TDI 라인 스캔 카메라에서 비충진 영역이 파티클 사이즈 검출 중복성 및 파티클 크기 검출 하한에 대한 영향을 약화시키고, 입자 검출 장치의 파티클 사이즈 검출 중복성을 향상시키며, 검출 가능한 파티클 크기의 범위를 확장시켜, 검출 가능한 이물질 파티클 사이즈가 더 작아지므로, 물체 표면 이물질 검출의 정확성을 향상하고, 아울러, 이물질 파티클 사이즈가 너무 작음으로 인해 발생하는 검출 누락의 문제를 방지한다.The object surface particle detection method provided in the embodiment of the present application adjusts the position of the detection unit, so that the inclusion angle θ between the vertical direction of the movement direction of the stage unit with respect to the detection unit and the arrangement direction of the line detection visual field is greater than 0°. By making it large, the unfilled area in the TDI line scan camera weakens the effect of the particle size detection redundancy and particle size detection lower limit, improves the particle size detection redundancy of the particle detection device, and expands the range of detectable particle sizes. , the size of detectable foreign matter particles becomes smaller, improving the accuracy of detecting foreign matter on the surface of an object, and also preventing the problem of missing detection caused by the size of foreign matter particles being too small.
일 실시예에서, 조명 시각필드의 조도(illumination), TDI 라인 스캔 카메라의 오더(order) 및 파티클 사이즈 검출 중복성 지표에 기반하여 협각 θ가 설정된다.In one embodiment, the inclusion angle θ is set based on the illumination of the illuminated visual field, the order of the TDI line scan camera, and the particle size detection redundancy index.
협각 θ는 각각 광원 유닛이 검출될 물체 표면에 형성된 조명 시각필드의 강도 균일성 및 TDI 라인 스캔 카메라의 오더와 역 상관되므로, 사전에 실험을 통해 획득한 데이터에 의해, 시뮬레이션 모델을 구축하여, 파티클 사이즈 검출 중복성 지표가 확정된 조건에서 협각 θ와, 조명 시각필드의 강도 균일성 및 TDI 라인 스캔 카메라의 오더의 관계를 얻는다. 이후 감지 유닛의 위치를 조정하는 과정에서, 상기 시뮬레이션 모델에 기반하여, 대응되는 파티클 사이즈 검출 중복성 지표, 조명 시각필드의 강도 균일성 및 TDI 라인 스캔 카메라의 오더 등 파라미터를 입력하여, 조정하여야 할 협각 θ의 크기를 얻는다. Since the included angle θ is inversely correlated with the intensity uniformity of the illumination visual field formed on the surface of the object where the light source unit is to be detected and the order of the TDI line scan camera, a simulation model is built using data obtained through prior experiments to detect particles. Under the condition that the size detection redundancy index is confirmed, the relationship between the included angle θ, the intensity uniformity of the illumination visual field, and the order of the TDI line scan camera is obtained. In the process of adjusting the position of the detection unit, based on the simulation model, parameters such as the corresponding particle size detection redundancy index, intensity uniformity of the illumination visual field, and order of the TDI line scan camera are input to determine the inclusion angle to be adjusted. Get the size of θ.
Claims (11)
상기 검출될 물체를 적재하도록 구성된 스테이지 유닛; 및
상기 입사광이 상기 검출될 물체의 표면을 경과한 후 형성된 산란광을 수신하도록 구성된 감지 유닛; 을 포함하고,
상기 스테이지 유닛은 상기 감지 유닛에 대해 병진 운동면 내에서 제1 방향을 따라 운동하며,
상기 감지 유닛은 시간 지연 적분(TDI) 라인 스캔 카메라를 포함하되, 상기 감지 유닛의 라인 감지 시각필드는 제2 방향을 따라 배치되고, 상기 병진 운동면 내에서 상기 제1 방향의 수직 방향과 상기 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크며,
여기서, 상기 광원 유닛은 라인 광원이고, 상기 검출될 물체의 표면에 형성된 조명 시각필드는 라인 조명 시각필드이며, 상기 라인 조명 시각필드는 상기 라인 감지 시각필드와 평행되는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.a light source unit configured to generate incident light for illuminating an object to be detected;
a stage unit configured to load the object to be detected; and
a sensing unit configured to receive scattered light formed after the incident light passes a surface of the object to be detected; Including,
the stage unit moves along a first direction in a plane of translation relative to the sensing unit,
The sensing unit includes a time delay integral (TDI) line scan camera, wherein the line sensing visual field of the sensing unit is disposed along a second direction, and wherein the line sensing visual field of the sensing unit is disposed along a second direction, and a direction perpendicular to the first direction within the plane of translation and the second direction. The included angle θ in the two directions is greater than 0°,
Here, the light source unit is a line light source, the illumination visual field formed on the surface of the object to be detected is a line illumination visual field, and the line illumination visual field is parallel to the line detection visual field. .
상기 협각 θ는, 상기 광원 유닛이 상기 검출될 물체 표면에 형성한 조명 시각필드의 강도 균일성 및 TDI 라인 스캔 카메라의 오더(order)와 역 상관되는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.According to claim 1,
The included angle θ is inversely correlated with the order of a TDI line scan camera and the intensity uniformity of the illumination visual field formed by the light source unit on the surface of the object to be detected.
파티클 사이즈 검출 중복성은 상기 협각 θ와 정 상관되는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.According to claim 1,
Object surface detection device, characterized in that particle size detection redundancy is positively correlated with the included angle θ.
상기 광원 유닛이 생성한 입사광의 입사각도는 α이고, 상기 감지 유닛의 감지 각도는 β이며, α≠β인 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.According to claim 1,
An object surface detection device, characterized in that the incident angle of the incident light generated by the light source unit is α, the detection angle of the detection unit is β, and α≠β.
상기 입사광이 상기 검출될 물체의 표면을 경과한 후 형성된 산란광과 반사광을 분리하도록 구성된 빔 분리 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.According to claim 1,
Object surface detection device further comprising a beam separation unit configured to separate scattered light and reflected light formed after the incident light passes through the surface of the object to be detected.
상기 광원 유닛은 레이저 광원 또는 발광 다이오드(LED) 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
An object surface detection device, wherein the light source unit includes a laser light source or a light emitting diode (LED) light source.
상기 TDI 라인 스캔 카메라의 배치 방향을 조정 및 고정하도록 구성된 조정 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 장치.According to claim 1,
Object surface detection device further comprising an adjustment unit configured to adjust and fix the arrangement direction of the TDI line scan camera.
감지 유닛의 위치를 조정하여, 스테이지 유닛의 병진 운동면 내에서 제1 방향의 수직 방향과 제2 방향의 협각 θ는 0°보다 크도록 하는 단계-여기서, 상기 제1 방향은 상기 스테이지 유닛이 상기 병진 운동면 내에서 상기 감지 유닛에 대한 운동 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 감지 유닛의 라인 감지 시각필드의 배치 방향임-;
상기 스테이지 유닛은 상기 검출될 물체를 적재하여 병진 운동면 내에서 상기 제1 방향을 따라 운동하고, 상기 감지 유닛은 상기 검출될 물체의 표면에 대해 스캔을 진행하는 단계; 및
상기 감지 유닛은 상기 검출될 물체의 표면에 의해 형성된 산란광을 수신하고, 2 회 이상의 노광을 진행하며, 광학 신호를 전기적 신호로 변환하고, 2 회 이상의 노광에 의해 형성된 전기적 신호에 대해 지연 적분 처리를 진행하여, 상기 검출될 물체의 표면의 파티클 사이즈 정보를 얻는 단계; 를 포함하고,
여기서, 상기 광원 유닛은 라인 광원이고, 상기 검출될 물체의 표면에 형성된 조명 시각필드는 라인 조명 시각필드이며, 상기 라인 조명 시각필드는 상기 라인 감지 시각필드와 평행되는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 방법.A light source unit irradiates the surface of an object to be detected, forming an illumination visual field;
Adjusting the position of the sensing unit so that the included angle θ between the vertical direction of the first direction and the second direction within the translational movement plane of the stage unit is greater than 0°, wherein the first direction is the stage unit. a direction of movement for the sensing unit in a translational motion plane, wherein the second direction is a direction of placement of a line sensing visual field of the sensing unit;
the stage unit loading the object to be detected and moving it along the first direction in a translational motion plane, and the sensing unit scanning the surface of the object to be detected; and
The sensing unit receives scattered light formed by the surface of the object to be detected, performs two or more exposures, converts the optical signal into an electrical signal, and performs delay integration processing on the electrical signal formed by two or more exposures. Proceeding, obtaining particle size information on the surface of the object to be detected; Including,
Here, the light source unit is a line light source, the illumination visual field formed on the surface of the object to be detected is a line illumination visual field, and the line illumination visual field is parallel to the line detection visual field. .
상기 협각 θ는 상기 조명 시각필드의 조도, 시간 지연 적분(TDI) 라인 스캔 카메라의 오더 및 파티클 사이즈 검출 중복성 지표에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 물체 표면 검출 방법.
According to claim 10,
The included angle θ is set based on the illuminance of the illuminated visual field, the order of the time delay integral (TDI) line scan camera, and the particle size detection redundancy index.
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