KR20090127892A - 관찰 장치, 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

관찰 장치, 검사 장치 및 검사 방법 Download PDF

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Abstract

검사 장치(1)는 복수종의 파장을 갖는 조명광으로 웨이퍼를 조명하는 조명부(30)와, 조명광에 의해 조명된 웨이퍼를 촬영하는 촬영부(40)와, 복수종의 파장마다 소정의 가중을 행하여 촬영부(40)에 의해 촬영된 웨이퍼의 검사용 촬영상을 생성하고, 생성된 검사용 촬영상에 기초하여 웨이퍼에서의 결함 유무를 판정하는 화상 처리부(27)를 포함하여 구성된다.

Description

관찰 장치, 검사 장치 및 검사 방법{OBSERVATION DEVICE, INSPECTION DEVICE AND INSPECTION METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등으로 대표되는 피검사 기판의 표면을 관찰하기 위한 관찰 장치와, 피검사 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 지칭)의 표면에 형성된 패턴의 이상이나, 레지스트(감광 수지막) 위의 흠집 및 이물 등을 관찰 또는 검사하는 장치로서, 여러 가지 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 이러한 웨이퍼의 검사는 파괴 검사와 비파괴 검사로 대별된다. 파괴 검사에는 SEM(주사형 전자 현미경)에 의한 검사 등이 있고, 비파괴 검사에는 육안 검사나, 웨이퍼 표면을 조명하여 얻어지는 반사광을 촬영하여 해석하는 검사 등이 있다.
또한, 웨이퍼의 검사는 각 공정에서 수행되는 것이 바람직하지만, 결함이 있는 경우에 재생이 가능한 패턴의 노광 및 현상 공정이 끝난 단계에서 수행되는 검사가 특히 중요하다. 또한, 반도체 제조 공정에서는 레지스트가 도포된 웨이퍼 표면에서 소정의 회로 패턴이 노광된 후에, 현상, 에칭, 스퍼터링, 도핑, CMP(화학적 기계 연마) 등의 많은 공정을 경유하여, 재차 레지스트 도포 후 다른 회로 패턴이 노광되고, 그 후 같은 공정을 경유하여 복수의 층이 중첩된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-135211호 공보
그러나, 이 단계에서 최상층의 회로 패턴을 조명하고 그 반사광을 촬영하여 검사하면, 조명광이 최상층의 회로 패턴보다 하층 부분에서 간섭을 일으키고, 하층 부분의 형상이 균일하지 않은 경우에는 간섭의 정도도 균일해지지지 않기 때문에, 반사광에 휘도가 불균일한 간섭광이 포함되는 경우가 있었다. 그리고, 휘도가 불균일한 간섭광은 반사광에 의한 웨이퍼의 상(像)에 농담(濃淡)으로 나타나기 때문에, 흠집이나 이물의 영향에 의한 농담과 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담을 구별할 수 없어, 웨이퍼 검사의 정밀도가 저하되었다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 피검사 기판을 검사(관찰)할 때의 하지층의 영향을 저감시킨 관찰 장치, 및 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적 달성을 위해, 본 발명에 따른 관찰 장치는 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하는 조명부와, 조명광에 의해 조명된 피검사 기판을 촬영하는 촬영부와, 복수종의 파장마다 가중을 행하여 촬영부에 의해 촬영된 피검사 기판의 관찰용 촬영상을 생성하는 촬영상 생성부를 포함하여 구성된다.
또한, 전술한 관찰 장치에 있어서, 촬영부는 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치된 촬상 소자와, 피검사 기판으로부터의 광을 복수종의 파장마다 분리하여 복수의 촬상 소자에 각각 유도하는 촬상 광학계를 포함하고, 촬영상 생성부는 복수의 촬상 소자에 의해 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 관찰용 촬영상을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 검사 장치는 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하는 조명부와, 조명광에 의해 조명된 피검사 기판을 촬영하는 촬영부와, 복수종의 파장마다 가중을 행한 피검사 기판의 검사용 촬영상을 생성하는 촬영상 생성부와, 촬영상 생성부에 의해 생성된 검사용 촬영상에 기초하여 피검사 기판에서의 결함 유무를 판정하는 판정부를 포함하여 구성된다.
또한, 전술한 검사 장치에 있어서, 조명부에 의해 피검사 기판을 조명하는 조명광은 평행광이고, 촬영부는 피검사 기판으로부터의 정반사광에 의한 피검사 기판 상을 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 검사 장치에 있어서, 피검사 기판의 표면에는 소정의 반복 패턴이 형성되어 있고, 조명광 중 제1 편광 상태의 광을 피검사 기판에 보내는 제1 편광 소자와, 피검사 기판의 표면에서의 제1 편광 상태가 반복 패턴의 반복 방향에 대하여 비스듬해지도록 피검사 기판을 유지하는 유지부와, 피검사 기판으로부터의 반사광 중 제1 편광 상태의 광과 직교하는 제2 편광 상태의 광을 촬영부에 보내는 제2 편광 소자를 포함하며, 촬영부는 제2 편광 상태의 광에 의한 피검사 기판의 상을 촬영하도록 구성되도록 좋다.
또한, 전술한 검사 장치에 있어서, 조명부는, 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치되며 복수종의 파장 중 서로 상이한 어느 파장을 갖는 조명광을 각각 발광하는 복수의 조명기와, 복수의 조명기로부터 발광된 조명광을 합성하여 피검사 기판에 유도하는 집광 광학계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 검사 장치에 있어서, 복수종의 파장은 3종류 이상의 파장으로 설정되고, 가중의 비율은 소정의 기준 기판을 조명부에 의해 조명하여 촬영부로 촬영하며, 촬영상 생성부에 의해 생성되는 기준 기판의 검사용 촬영상에 있어서, 기준 기판의 상이 실제 기준 기판의 상과 거의 동일해지는 비율로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 전술한 검사 장치에 있어서, 촬영부는 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치된 촬상 소자와, 피검사 기판으로부터의 광을 복수종의 파장마다 분리하여 복수의 촬상 소자에 각각 유도하는 촬상 광학계를 가지며, 촬영상 생성부는 복수의 촬상 소자에 의해 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 검사용 촬영상을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 검사 방법은, 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하고, 조명광에 의해 조명된 피검사 기판을 촬영하며, 복수종의 파장마다 가중을 행하여, 촬영된 피검사 기판의 검사용 촬영상을 생성하고, 생성된 검사용 촬영상에 기초하여 피검사 기판에서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 검사 방법에 있어서, 피검사 기판을 촬영할 때, 피검사 기판으로부터의 광을 복수종의 파장마다 분리하여 촬영하고, 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 검사용 촬영상을 생성하는 것이 바람직하다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 피검사 기판을 검사(관찰)할 때의 하지층의 영향을 저감시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 검사 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 조명부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 촬영부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 웨이퍼의 촬영상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 웨이퍼의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 6은 웨이퍼에서의 가공막의 막 두께에 대한 간섭광의 휘도의 특성을 예시하는 도면이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 검사 장치의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 웨이퍼 표면의 외관도이다.
도 9는 반복 패턴의 요철 구조를 설명하는 사시도이다.
도 10은 직선 편광의 입사면과 반복 패턴의 반복 방향의 기울기 상태를 설명하는 도면이다.
도 11은 직선 편광과 타원 편광의 진동 방향을 설명하는 도면이다.
도 12는 직선 편광의 진동면의 방향과 반복 패턴의 반복 방향의 기울기 상태를 설명하는 도면이다.
도 13은 직선 편광의 진동면의 방향이 반복 방향에 평행한 편광 성분과 수직인 편광 성분으로 분리되는 양태를 설명하는 도면이다.
도 14는 편광 성분의 크기와 반복 패턴의 라인부의 선폭과의 관계를 설명하는 도면이다.
도 15는 검사 장치의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 16은 제1 및 제2 실시형태의 검사 장치에 의한 웨이퍼 표면의 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 제1 실시형태의 검사 장치에서 e선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상을 나타내는 도면이다.
도 18은 제1 실시형태의 검사 장치에서 g선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상을 나타내는 도면이다.
도 19는 제1 실시형태의 검사 장치에서 h선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상을 나타내는 도면이다.
도 20은 제1 실시형태의 검사 장치에서 도 17의 상과 도 19의 상을 합성한 상을 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다. 제1 실시형태의 검사 장치(1a)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 피검사 기판인 웨이퍼(10)를 지지하는 스테이지(20)와, 주로 3종류의 파장을 갖는 조명광으로 웨이퍼(10)를 조명하는 조명부(30)와, 이 조명광에 의해 조명된 웨이퍼(10)를 촬영하는 촬영부(40)와, 조명 광학계(23) 및 관찰 광학계(24)와, 화상 처리부(27), 및 화상 표시 장치(28)를 주체로 포함한다. 이 검사 장치(1a)는 반도체 회로 소자의 제조 공정에서, 웨이퍼(10) 표면을 자동적으로 검사하는 장치이다. 웨이퍼(10)는 최상층의 레지스트막에 대한 노광·현상 후, 도시하지 않는 반송계에 의해, 도시하지 않는 웨이퍼 카세트 또는 현상 장치로 운반되어, 스테이지(20)에 흡착 유지된다.
스테이지(20)는 스테이지(20)[웨이퍼(10)]의 중심을 통과하는 법선(도 1에서 상하 방향으로 연장되는 축)을 회전축으로 하여 웨이퍼(10)를 회전 가능하게 유지한다. 또한, 스테이지(20)는, 상기 회전축 및 조명광이 진행하는 방향에 대하여 수직인 방향(도 1에서의 안쪽에서 앞쪽 방향)으로 연장되는 축을 중심으로, 웨이퍼(10)를 기울이는(틸트시키는) 것이 가능하고, 조명광의 입사각을 조정할 수 있도록 되어 있다.
조명부(30)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전술한 3종류의 파장에 대응하여 설치된 3개의 조명기(31a, 31b, 31c)와, 각 조명기(31a, 31b, 31c)로부터 발광된 조명광을 합성하여 웨이퍼(10)에 유도하는 집광 광학계(35)를 구비하여 구성된다. 제1 조명기(31a)는, 상세한 도시를 생략하지만, 크세논 램프나 수은 램프 등의 광원이나, 광원으로부터의 광 중 원하는 파장 성분(휘선 스펙트럼)을 추출하는 간섭 필터(밴드 패스 필터) 등으로 구성되고, 전술한 3종류의 파장 중 하나인 제1 파장을 갖는 조명광을 발광하도록 되어 있다.
제2 조명기(31b)는 제1 조명기(31a)와 같은 구성이지만, 3종류의 파장 중 하나인 제2 파장을 갖는 조명광을 발광하도록 되어 있다. 제3 조명기(31c)도 제1 조명기(31a)와 같은 구성이지만, 3종류의 파장 중 하나인 제3 파장을 갖는 조명광을 발광하도록 되어 있다. 이것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 3개의 조명기(31a, 31b, 31c)는 3종류의 파장 중 서로 상이한 어느 하나의 파장을 갖는 조명광을 각각 발광하도록 되어 있다. 또한 실제로 3개의 조명기(31a, 31b, 31c)는 각각, 제1∼제3 파장 ±10 ㎚∼30 ㎚ 정도의 파장 폭을 갖는 조명광을 발광한다.
집광 광학계(35)는 3개의 집광 렌즈(32a, 32b, 32c)와, 3개의 미러(36, 37, 38)를 포함하여 구성된다. 제1 집광 렌즈(32a)는 제1 조명기(31a)로부터 발광된 제1 파장을 갖는 조명광을 집광하여 제1 미러(36)에 유도한다. 제2 집광 렌즈(32b)는 제2 조명기(31b)로부터 발광된 제2 파장을 갖는 조명광을 집광하여 제2 미러(37)에 유도한다. 제3 집광 렌즈(32c)는 제3 조명기(31c)로부터 발광된 제3 파장을 갖는 조명광을 집광하여 제3 미러(38)에 유도한다.
제3 미러(38)는 통상의 반사 미러이다. 제3 미러(38)에서는, 제3 집광 렌즈(32c)로부터의 제3 파장을 갖는 조명광이 반사되어 제2 미러(37)를 향하게 되어 있다. 제2 미러(37)는 소위 다이크로익 미러(dichroic mirror)이다. 제2 미러(37)에서는, 제2 집광 렌즈(32b)로부터의 제2 파장을 갖는 조명광이 반사되어 제1 미러(36)를 향하고, 또한 제3 미러(38)로부터의 제3 파장을 갖는 조명광이 투과되어 제1 미러(36)를 향하게 되어 있다.
제1 미러(36)도 소위 다이크로익 미러이다. 제1 미러(36)에서는, 제1 집광 렌즈(32a)로부터의 제1 파장을 갖는 조명광이 투과되어 웨이퍼(10) 표면을 향하고, 또한 제2 미러(37)로부터의 제2 및 제3 파장을 갖는 조명광이 반사되어 웨이퍼(10) 표면을 향하게 되어 있다. 이와 같이, 제1 미러(36) 및 제2 미러(37)에서는 제1∼제3 파장을 갖는 조명광이 합성되어 웨이퍼(10)에 유도된다. 또한, 도 2(도 15도 같음)에서는, 설명을 위해 제1∼제3 파장을 갖는 조명광의 광축을 나눠 기재하고 있지만, 실제로는 합성되어 조명광의 광축은 일치하게 된다.
또한, 제1 집광 렌즈(32a)와 제1 미러(36) 사이에는, 제1 셔터(33a)가 광로 위에 삽입/제거 가능하게 설치되어 있고, 제1 조명기(31a)에 의한 조명의 온·오프를 전환할 수 있게 되어 있다. 또한, 제2 집광 렌즈(32b)와 제2 미러(37) 사이에는 제2 셔터(33b)가 광로 위에 삽입/제거 가능하게 설치되어 있고, 제2 조명기(31b)에 의한 조명의 온·오프를 전환할 수 있게 되어 있다. 또한, 제3 집광 렌즈(32c)와 제3 미러(38) 사이에는, 제3 셔터(33c)가 광로 위에 삽입/제거 가능하게 설치되어 있고, 제3 조명기(31c)에 의한 조명의 온·오프를 전환할 수 있게 되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계(23)는 조명부(30)로부터의 조명광을 평행광으로 하여 웨이퍼(10) 표면에 유도하는 소위 텔레센트릭 광학계이다. 또한, 조명부(30)와 조명 광학계(23) 사이에는, 조명측 편광 필터(22)가 광로 위에 삽입/제거 가능하게 설치되어 있지만, 제1 실시형태에서는 조명측 편광 필터(22)가 광로 위에서 제거된 구성으로 되어 있다[조명측 편광 필터(22)의 상세에 대해서는 후술함].
관찰 광학계(24)는 웨이퍼(10) 표면에서 반사된 광을 촬영부(40)를 향해 집광하는 광학계이다. 또한, 관찰 광학계(24)와 촬영부(40) 사이에는, 수광측 편광 필터(25)가 광로 위에 삽입/제거 가능하게 설치되어 있지만, 제1 실시형태에서는 수광측 편광 필터(25)가 광로 위에서 제거된 구성으로 되어 있다[수광측 편광 필터(25)의 상세에 대해서는 후술함]. 이와 같이, 제1 실시형태에서는 조명측 편광 필터(22) 및 수광측 편광 필터(25)가 각각 광로 위에서 제거된 구성으로 되어 있어, 조명부(30)에 의해 웨이퍼(10)를 조명하는 조명광이 평행광이 되며, 촬영부(40)가 웨이퍼(10)로부터의 정반사광에 의한 [웨이퍼(10)의]상을 촬영하게 된다.
촬영부(40)는 도 3에 도시하는 바와 같이, 3종류의 파장에 대응하여 설치된 3개의 촬상 소자(41a, 41b, 41c)와, 웨이퍼(10)로부터의 반사광을 3종류의 파장마다 분리하여 3개의 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 각각 유도하는 촬상 광학계(45)를 포함하여 구성된다. 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)는 CCD나 CMOS 등의 증폭형 고체 촬상 소자이고, 소자 위에 결상된 웨이퍼(10) 상을 광전 변환하여, 화상 신호를 화상 처리부(27)에 출력한다.
촬상 광학계(45)는 3개의 미러(46, 47, 48)를 포함하여 구성된다. 제4 미러(46)는 소위 다이크로익 미러이다. 제4 미러(46)에서는, 웨이퍼(10)로부터의 제1 파장을 갖는 반사광이 투과되어 제1 촬상 소자(41a)를 향하고, 제2 및 제3 파장을 갖는 조명광이 반사되어 제5 미러(47)를 향하게 되어 있다. 제5 미러(47)도 소위 다이크로익 미러이다. 제5 미러(47)에서는, 제4 미러(46)로부터의 제2 파장을 갖는 반사광이 반사되어 제2 촬상 소자(41b)를 향하고, 또한 제4 미러(46)로부터의 제3 파장을 갖는 반사광이 투과되어 제6 미러(48)을 향하게 되어 있다.
제6 미러(48)는 통상의 반사 미러이다. 제6 미러(48)에서는, 제5 미러(47)로부터의 제3 파장을 갖는 반사광이 반사되어 제3 촬상 소자(41c)를 향하게 되어 있다. 이와 같이, 제4 미러(46) 및 제5 미러(47)에서 웨이퍼(10)로부터의 반사광이 제1∼제3 파장을 갖는 반사광으로 분리되어 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 각각 유도된다.
화상 처리부(27)는 촬영부(40)의 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)로부터 출력되는 화상 신호에 기초하여, 3종류의 파장마다 촬영된 [웨이퍼(10)의]촬영상을 수신하고, 수신된 촬영상에 대하여 소정의 화상 처리를 행하여 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성한다. 또한, 화상 처리부(27)에는 비교를 위해, 기준 기판이 되는 양품 웨이퍼(도시 생략)의 촬영상(반사 화상)도 미리 기억되어 있다.
그리고 화상 처리부(27)는 피검사 기판인 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성하면, 그 휘도 정보를 양품 웨이퍼의 촬영상의 휘도 정보와 비교한다. 이 때, 검사용 촬영상에서의 어두운 지점의 휘도값의 저하량(광량 변화)에 기초하여, 웨이퍼(10) 표면의 결함을 검출한다. 예컨대 휘도값의 저하량이 미리 정해진 임계값(허용값)보다 크면 「결함」으로 판정하고, 임계값보다 작으면 「정상」으로 판정하면 된다. 그리고, 화상 처리부(27)에 의한 휘도 정보의 비교 결과 및 그 때의 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상이 화상 표시 장치(28)에서 출력 표시된다.
또한, 화상 처리부(27)에서는, 전술한 바와 같이, 양품 웨이퍼의 촬영상을 미리 기억해 두는 구성 외에, 웨이퍼(10)의 샷(shot) 영역의 배열 데이터와 휘도값의 임계값을 미리 기억해 두는 구성이어도 좋다. 이 경우, 샷 영역의 배열 데이터에 기초하여, 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상에서의 각 샷 영역의 위치를 알 수 있기 때문에, 각 샷 영역의 휘도값이 구해진다. 그리고, 그 휘도값과 기억되어 있는 임계값을 비교함으로써, 패턴의 결함을 검출한다. 임계값보다 휘도값이 작은 샷 영역을 「결함」으로 판정하면 된다.
제1 실시형태의 검사 장치(1a)에 의한 웨이퍼(10) 표면의 검사 방법에 대해서, 도 16에 나타내는 흐름도를 참조하면서 설명한다. 먼저, 단계 S101에서, 검사 대상의 파라미터를 설정한다. 파라미터에는 웨이퍼(10)의 샷 사이즈, 칩 사이즈, 하지층 구조 정보, 각 파장에 대한 보정 게인(가중), 샷 배열이나, 칩 영역(11) 내의 구조 데이터 등이 있다. 또한, 웨이퍼(10) 표면에는, 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 칩 영역(11)이 배열되어 있다.
다음에, 단계 S102에서, 검사 대상이 되는 웨이퍼(10)를 스테이지(20)에 반송한다. 이 때, 반송된 웨이퍼(10)가 스테이지(20)에 흡착 유지된다.
다음에, 단계 S103에서, 조명부(30)가 3종류의 파장(제1∼제3 파장)을 갖는 조명광으로 웨이퍼(10)를 조명한다. 이 때, 조명부(30)에서는 제1∼제3 조명기(31a, 31b, 31c)로부터 각각 제1∼제3 파장을 갖는 조명광이 발광하고, 집광 광학계(35)에 의해 제1∼제3 파장을 갖는 조명광이 합성되어 웨이퍼(10)에 유도된다. 이것에 의해 복수종(3종류)의 파장을 갖는 조명광을 비교적 용이하게 생성해 낼 수 있게 된다. 이와 같이 조명부(30)로부터 발광된 조명광은 조명 광학계(23)에서 평행광이 되어 웨이퍼(10) 표면에 조사되고, 웨이퍼(10) 표면에서 반사된 정반사광이 관찰 광학계(24)에 의해 촬영부(40)를 향해 집광된다.
다음에, 단계 S104에서, 전술한 조명광으로 조명된 웨이퍼(10)를 촬영부(40)가 촬영하여 기록한다. 이 때, 웨이퍼(10)로부터의 정반사광이 촬상 광학계(45)에 의해 3종류의 파장(제1∼제3 파장)마다 분리되어 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 유도되고, 소자 위에 결상된 [웨이퍼(10)의]상이 각 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에서 각각 광전 변환되어, 화상 신호가 화상 처리부(27)에 출력된다.
제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 3종류의 파장마다 촬영되면, 화상 처리부(27)는 단계 S105∼S110에서, 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 촬영된 촬영상에 대하여 소정의 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성한다. 구체적으로는, 3종류의 파장마다 이용된 가중에 대응하는 게인을, 각 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 촬영된 촬영상(휘도)에 각각 곱하여 합성한다. 이것에 의해, 화상 처리만으로 소정의 가중을 행할 수 있기 때문에, 장치 구성을 간편하게 할 수 있다.
또한, 가중 비율은, 기준 기판이 되는 양품 웨이퍼(도시 생략)를 조명부(30)가 조명하고 촬영부(40)가 촬영하여, 화상 처리부(27)에 의해 생성되는 양품 웨이퍼의 검사용 촬영상에 있어서, 양품 웨이퍼 상이 실제의 양품 웨이퍼 상과 거의 동일해지는 비율로 설정되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 웨이퍼(10)를 검사할 때의 하지층의 영향을 보다 확실하게 저감시킬 수 있고, 웨이퍼 검사의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
단계 S105∼S110에 대해서 설명하면, 먼저, 단계 S105에서는 칩 영역(11) 내의 구조 데이터에 따라서, 칩 영역(11)을 복수의 영역으로 더 분할한다.
다음에, 단계 S106에서는, 3종류의 파장마다 각 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 촬영된 촬영상에서의 웨이퍼(10) 표면의 휘도 분포를 산출한다. 이 때, 단계 S105에서 분할한 영역마다 휘도 분포를 산출한다.
다음에, 단계 S107에서는, 단계 S105에서 분할한 복수의 영역 중 하나의 영 역에서의 촬영상(화상)을 3종류의 파장마다 선택한다.
다음에, 단계 S108에서는, 선택한 영역의 휘도 분포가 균일해지도록, 단계 S107에서 3종류의 파장마다 선택한 영역의 휘도에 대하여, 3종류의 파장마다 이용된 가중에 대응하는 게인을 곱하여(또는, 오프셋을 행하여), 각 파장에 대한 영역의 촬영상을 합성한다.
다음에, 단계 S109에서는, 단계 S105에서 분할한 모든 영역을 선택할 때까지, 단계 S107∼S108을 반복한다.
다음에, 단계 S110에서는, 휘도 분포가 균일해지도록 생성된 각 영역의 촬영상을 이어 맞추어 합성하고, 하나의 검사용 촬영상을 생성한다.
그리고, 전술한 바와 같이 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성하면, 화상 처리부(27)는 단계 S111에서, 그 휘도 정보를 양품 웨이퍼의 촬영상의 휘도 정보와 비교함으로써 웨이퍼(10) 표면의 결함을 검출하고, 웨이퍼(10)에서의 결함 유무를 판정한다.
그런데, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, e선의 파장(546 ㎚)을 갖는 조명광을 이용하여 이물(19)이 부착된 웨이퍼(10)를 조명한 경우, 전체적으로 어두운 농담에 얼룩이 있는 촬영상(50a)이 된다. 또한, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, g선의 파장(436 ㎚)을 갖는 조명광을 이용하여 동일한 웨이퍼(10)를 조명한 경우, 전체적으로 어둡게 되어 이물(19)의 존재를 확인하기 어려운 촬영상(50b)이 된다. 또한 도 4에서는, 촬영상에서의 농담(휘도)의 분포를 그래프 및 빗금으로 표시하고 있다.
웨이퍼(10) 표면에 평행광(조명광)이 조사되면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(10) 표면이 평탄한 경우에는 반사광이 정반사광이 된다. 한편, 웨이퍼(10) 표면에 이물(19)이 부착되어 있는 경우에는 반사광이 산란광이 되고, 반사광에 의한 웨이퍼(10)의 촬영상에 이물(19)의 영향에 의한 농담이 나타나므로, 이물(19)을 검출하는 것이 가능하다. 또한, 웨이퍼(10) 표면에 흠집(18)이 생겨 있는 경우도 마찬가지이다.
그러나, 최상층의 레지스트층(16)을 조명하고 그 반사광을 촬영하여 검사하면, 조명광이 최상층의 레지스트층(16)보다 하층에 위치하는 가공막(15) 부분에서 간섭을 일으키고, 가공막(15)의 형상이 균일하지 않은 경우에는 간섭의 정도도 균일해지지 않기 때문에, 반사광에 휘도가 불균일한 간섭광이 포함되어 버린다. 그리고, 휘도가 불균일한 간섭광은 도 4의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 반사광에 의한 웨이퍼(10)의 촬영상에 농담으로 나타나기 때문에, 흠집(18)이나 이물(19)의 영향에 의한 농담과 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담을 구별할 수 없어, 웨이퍼 검사의 정밀도가 저하된다.
한편, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, e선 및 g선의 2개의 파장을 갖는 조명광을 이용하여 동일한 웨이퍼(10)를 조명한 경우, 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담의 얼룩이 적은 촬영상(55)이 얻어진다. 이것은 가공막의 막 두께에 대한 간섭광의 휘도의 특성이 e선 및 g선에서 거의 대칭이기 때문에, e선 및 g선의 2개의 파장을 갖는 조명광을 이용하여 웨이퍼(10)를 조명하면, 간섭광의 휘도의 특성이 서로 상쇄되기 때문이다. 또한, 가공막의 막 두께에 대한 간섭광의 휘도의 특성 을 도 6에 예시한다. 이와 같이 하여 얻어지는 촬영상을 검사용 촬영상(55)으로서 이용하면, 정밀도가 높은 웨이퍼(10)의 검사가 가능해진다.
이것에 의해, 제1 실시형태의 검사 장치(1a) 및 검사 방법에 따르면, 복수종의 파장마다 소정의 가중을 행하여 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성하고, 생성된 검사용 촬영상에 기초하여 웨이퍼(10)에서의 결함 유무를 판정하기 때문에, 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담의 얼룩을 감소시켜, 웨이퍼(10)를 검사할 때의 하지층의 영향을 저감시키는 것이 가능해지고, 웨이퍼 검사의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 2 종류의 파장을 이용하여 검사용 촬영상을 작성하고, 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담의 얼룩을 감소시키는 것이 가능하지만, 3종류 이상의 파장을 이용함으로써, 휘도가 불균일한 간섭광에 의한 농담의 얼룩을보다 확실하게 감소시키는 것이 가능해져, 웨이퍼(10)를 검사할 때의 하지층의 영향을 보다 확실하게 저감시킬 수 있고, 웨이퍼 검사의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
여기서, 도 17 내지 도 19에 본 실시형태에서 실제로 얻은 화상을 나타낸다. 도 17은 본 실시형태에서 e선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 동심원형의 얼룩이 발생해 있다. 다음에, 도 18은 본 실시형태에서 g선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상이다. 역시 동심원형의 얼룩이 발생해 있다. 다음에, 도 19는 본 실시형태에서 h선의 광선으로 웨이퍼를 조명하여 촬영한 상이다. 도 19에서도 얼룩은 발생해 있지만, 중앙 부근은 어둡 게 되었고 도 17에 도시한 e선으로 웨이퍼를 조명하여 얻은 상의 얼룩과는 명암 관계가 역전되어 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 17의 상과 도 19의 상에 얼룩이 상쇄되도록 가중을 행하여, 합성한 상이 도 20이다. 도 20으로부터 명백한 바와 같이, 전체적으로 얼룩이 적은 상이 얻어지고, 얼룩에 의한 영향을 저감시켜 정밀도 높은 검사가 가능하다.
계속해서, 검사 장치의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태의 검사 장치(1b)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 실시형태의 검사 장치(1a)와 같은 구성이지만, 조명부(30)와 조명 광학계(23) 사이의 광로 위에 조명측 편광 필터(22)가 삽입되고, 관찰 광학계(24)와 촬영부(40) 사이의 광로 위에 수광측 편광 필터(25)가 삽입되는 점에서, 제1 실시형태의 검사 장치(1a)와 구성이 상이하다.
또한, 웨이퍼(10) 표면에는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 복수의 칩 영역(11)이 XY 방향으로 배열되고, 각 칩 영역 중에 소정의 반복 패턴(12)이 형성되어 있다. 반복 패턴(12)은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 복수의 라인부(2A)가 그 짧은 길이 방향(X 방향)을 따라 일정한 피치(P)로 배열된 레지스트 패턴(예컨대, 배선 패턴)이다. 인접하는 라인부(2A) 사이는 스페이스부(2B)이다. 또한, 라인부(2A)의 배열 방향(X 방향)을 「반복 패턴(12)의 반복 방향」으로 칭한다.
여기서, 반복 패턴(12)에서의 라인부(2A)의 선폭(DA)의 설계값을 피치(P)의 1/2로 한다. 설계값대로 반복 패턴(12)이 형성된 경우, 라인부(2A)의 선폭(DA)과 스페이스부(2B)의 선폭(DB)은 같아지고, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비는 대 략 1:1이 된다. 이것에 대하여, 반복 패턴(12)을 형성할 때의 노광 포커스가 적정값으로부터 벗어나면, 피치(P)는 변하지 않지만, 라인부(2A)의 선폭(DA)이 설계값과 상이해지고, 스페이스부(2B)의 선폭(DB)과도 상이해져, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1:1로부터 벗어난다.
제2 실시형태의 검사 장치(1b)는, 상기와 같은 반복 패턴(12)에서의 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비의 변화를 이용하여, 반복 패턴(12)의 결함을 검사하는 형태이다. 설명을 간단히 하기 위해, 이상적인 체적비(설계값)를 1:1로 한다. 체적비의 변화는 노광 포커스의 적정값으로부터의 벗어남에 기인하여, 웨이퍼(10)의 샷 영역마다 나타난다. 또한, 체적비를 단면 형상의 면적비로 바꿔 말할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 반복 패턴(12)에 대한 조명광(후술)의 파장과 비교하여 반복 패턴(12)의 피치(P)가 충분히 작은 것으로 한다. 이 때문에, 반복 패턴(12)으로부터 회절광이 발생하지 않고, 반복 패턴(12)의 결함 검사가 회절광에 의해 이루어질 수는 없다. 본 실시형태에서의 결함 검사의 원리는, 이후, 장치의 구성(도 7)과 함께 순서대로 설명한다.
그런데, 스테이지(20)는 스테이지(20)의 법선(A1)을 회전축으로 하여 웨이퍼(10)를 회전 가능하게 유지하고 있고, 웨이퍼(10)에서의 반복 패턴(12)의 반복 방향(도 8 및 도 9에서의 X 방향)을, 웨이퍼(10) 표면 내에서 회전시키는 것이 가능하다. 제2 실시형태에서의 스테이지(20)는 소정의 회전 위치에서 정지하고, 웨이 퍼(10)에서의 반복 패턴(12)의 반복 방향(도 8 및 도 9에서의 X 방향)을, 후술하는 조명광의 입사면(조명광의 진행 방향)에 대하여, 45도만큼 비스듬해지도록 유지한다.
조명측 편광 필터(22)는 조명부(30)로부터의 조명광을 투과시켜 3종류의 파장(제1∼제3 파장)을 갖는 제1 직선 편광(L1)으로 변환하고, 조명 광학계(23)를 통해 웨이퍼(10) 표면에 조사하도록 되어 있다. 이 직선 편광(L1)이 본 실시형태에서의 조명광이다.
제1 직선 편광(L1)의 진행 방향[웨이퍼(10) 표면 위의 임의의 점에 도달하는 직선 편광(L1)의 주광선의 방향]은 조명부(30)로부터의 광축(O1)에 대략 평행하다. 광축(O1)은 스테이지(20)의 중심을 통과하고, 스테이지(20)의 법선(A1)에 대하여 소정의 각도 α만큼 기울여져 있다. 추가로 말하면, 제1 직선 편광(L1)의 진행 방향을 포함하고, 스테이지(20)의 법선(A1)에 평행한 평면이 직선 편광(L1)의 입사면이다. 도 10의 입사면(A2)은 웨이퍼(10) 중심에서의 입사면이다.
또한, 본 실시형태에서는 제1 직선 편광(L1)이 p 편광이다. 즉, 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 직선 편광(L1)의 진행 방향과 전기(또는 자기) 벡터의 진동 방향을 포함하는 평면[직선 편광(L1)의 진동면]이 직선 편광(L1)의 입사면(A2) 내에 포함된다. 직선 편광(L1)의 진동면은 조명측 편광 필터(22)의 투과축에 의해 규정된다. 또한, 웨이퍼(10)의 각 점에서의 직선 편광(L1)의 입사 각도는 평행광 때문에 서로 동일하고, 광축(O1)과 법선(A1)이 이루는 각도 α에 상당한다.
또한, 웨이퍼(10)에 입사하는 직선 편광(L1)이 p 편광이기 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 반복 패턴(12)의 반복 방향(X 방향)이 직선 편광(L1)의 입사면(A2)[웨이퍼(10) 표면에서의 직선 편광(L1)의 진행 방향]에 대하여 45도의 각도로 설정된 경우, 웨이퍼(10) 표면에서의 직선 편광(L1)의 진동면의 방향과 반복 패턴(12)의 반복 방향(X 방향)이 이루는 각도도 45도로 설정된다.
바꿔 말하면, 제1 직선 편광(L1)은 웨이퍼(10) 표면에서의 직선 편광(L1)의 진동면의 방향(도 12에서의 V의 방향)이 반복 패턴(12)의 반복 방향(X 방향)에 대하여 45도 기운 상태로, 반복 패턴(12)을 비스듬하게 가로질러 반복 패턴(12)에 입사한다.
이러한 제1 직선 편광(L1)과 반복 패턴(12)의 각도 상태는 웨이퍼(10) 표면 전체에서 균일하다. 또한, 45도를 135도, 225도, 315도 중 어느 하나로 바꿔 말해도, 제1 직선 편광(L1)과 반복 패턴(12)의 각도 상태는 동일하다. 또한, 도 12의 진동면의 방향(V 방향)과 반복 방향(X 방향)이 이루는 각도를 45도로 설정하는 것은, 반복 패턴(12)의 결함 검사의 감도를 가장 높이기 위해서이다.
그리고, 제1 직선 편광(L1)을 이용하여 반복 패턴(12)을 조명하면, 반복 패턴(12)으로부터 정반사 방향으로 타원 편광(L2)이 발생한다[도 7 및 도 11의 (b)를 참조]. 이 경우, 타원 편광(L2)의 진행 방향이 정반사 방향에 일치한다. 정반사 방향이란, 직선 편광(L1)의 입사면(A2) 내에 포함되고, 스테이지(20)의 법선(A1)에 대하여 각도 α[직선 편광(L1)의 입사 각도 α와 같은 각도]만큼 기운 방향이다. 또한, 전술한 바와 같이, 반복 패턴(12)의 피치(P)가 조명 파장과 비교하여 길기 때문에, 반복 패턴(12)으로부터 회절광이 발생하는 경우는 없다.
여기서, 제1 직선 편광(L1)이 반복 패턴(12)에서의 반사에 의해 타원화되고, 반복 패턴(12)으로부터 타원 편광(L2)이 발생하는 이유에 대해서 간단히 설명한다. 제1 직선 편광(L1)은 반복 패턴(12)에 입사하면, 진동면의 방향(도 12의 V 방향)이, 도 13에 도시하는 2개의 편광 성분(VX, VY)으로 분리된다. 한쪽의 편광 성분(VX)은 반복 방향(X 방향)에 평행한 성분이다. 다른쪽 편광 성분(VY)은 반복 방향(X 방향)에 수직인 성분이다. 그리고, 2개의 편광 성분(VX, VY)은 각각 독립적으로, 상이한 진폭 변화와 위상 변화를 받는다. 진폭 변화와 위상 변화가 상이한 것은, 반복 패턴(12)의 이방성에 기인하여 복소 반사율(즉, 복소수의 진폭 반사율)이 상이하기 때문이며, 구조성 복굴절(form birefringence)로 불린다. 그 결과, 2개의 편광 성분(VX, VY)의 반사광은 서로 진폭과 위상이 상이하고, 이들 합성에 의한 반사광은 타원 편광(L2)이 된다[도 11의 (b)를 참조].
또한, 반복 패턴(12)의 이방성에 기인하는 타원화의 정도는, 도 11의 (b)에 도시하는 타원 편광(L2) 중에서, 도 11의 (a)에 도시하는 직선 편광(L1)의 진동면에 수직인 편광 성분(L3)[도 11의 (c)을 참조]으로서 생각할 수 있다. 그리고, 이 편광 성분(L3)의 크기는 반복 패턴(12)의 재질 및 형상과, 도 12의 진동면의 방향(V 방향)과 반복 방향(X 방향)이 이루는 각도에 의존한다. 이 때문에, V 방향과 X 방향이 이루는 각도를 일정한 값(본 실시형태에서는 45도)으로 유지하는 경우, 반복 패턴(12)의 재질이 일정하여도, 반복 패턴(12)의 형상이 변화하면, 타원화의 정도[편광 성분(L3)의 크기]가 변화하게 된다.
반복 패턴(12)의 형상과 편광 성분(L3)의 크기와의 관계에 대해서 설명한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 반복 패턴(12)은 라인부(2A)와 스페이스부(2B)를 X 방향을 따라 교대로 배열한 요철 형상을 가지며, 적정한 노광 포커스로 설계값대로 형성되면, 라인부(2A)의 선폭(DA)과 스페이스부(2B)의 선폭(DB)이 같고, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1:1이 된다. 이러한 이상적인 형상의 경우, 편광 성분(L3)의 크기는 가장 커진다. 한편, 노광 포커스가 적정값으로부터 벗어나면, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1:1로부터 벗어난다. 이 때, 편광 성분(L3)의 크기는 이상적인 경우와 비교하여 작아진다. 편광 성분(L3)의 크기의 변화를 나타내면, 도 14와 같이 된다. 도 14의 횡축은 라인부(2A)의 선폭(DA)이다.
이와 같이, 제1 직선 편광(L1)을 이용하여, 도 12의 진동면의 방향(V 방향)이 반복 패턴(12)의 반복 방향(X 방향)에 대하여 45도만큼 기운 상태에서, 반복 패턴(12)을 조명하면, 정반사 방향으로 반사되어 생긴 타원 편광(L2)은 그 타원화의 정도[도 11의 (c)에서의 편광 성분(L3)의 크기]가 반복 패턴(12)의 형상[라인부(2A)와 스페이스부(2B)와의 체적비]에 따른 것이 된다. 타원 편광(L2)의 진행 방향은 직선 편광(L1)의 입사면(A2) 내에 포함되고, 스테이지(20)의 법선(A1)에 대하여 각도 α만큼 기울어져 있다.
또한, 관찰 광학계(24)의 광축(O2)은 스테이지(20)의 중심을 통과하고 스테이지(20)의 법선(A1)에 대하여 각도 α만큼 기울도록 설정된다. 따라서, 반복 패 턴(12)으로부터의 반사광인 타원 편광(L2)은 이 광축(O2)을 따라 진행하게 된다.
수광측 편광 필터(25)는 웨이퍼(10) 표면으로부터의 정반사광을 투과시켜 제2 직선 편광(L4)으로 변환한다. 수광측 편광 필터(25)의 투과축의 방위는 전술한 조명측 편광 필터(22)의 투과축에 대하여 수직이 되도록 설정된다. 즉, 제2 직선 편광(L4)의 진행 방향과 수직인 면내에서의 제2 직선 편광(L4)의 진동 방향은 제1 직선 편광(L1)의 진행 방향과 수직인 면내에서의 제1 직선 편광(L1)의 진동 방향에 대하여 수직이 되도록 설정된다.
따라서, 타원 편광(L2)이 수광측 편광 필터(25)를 투과하면, 타원 편광(L2) 중 도 11의 (c)에서의 편광 성분(L3)에 상당하는 직선 편광(L4)만이 추출되어, 촬영부(40)에 유도된다. 그 결과, 촬영부(40)에서의 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)의 소자 위에는 촬상 광학계(45)에 의해 3종류의 파장마다 분리된 제2 직선 편광(L4)에 의한 웨이퍼(10)의 반사상이 각각 형성된다. 또한, 웨이퍼(10)의 반사상의 명암은 직선 편광(L4)의 광강도에 대략 비례하고, 반복 패턴(12)의 형상에 따라 변화한다. 또한, 웨이퍼(10)의 반사상이 가장 밝아지는 것은 반복 패턴(12)이 이상적인 형상인 경우이다.
제2 실시형태의 검사 장치(1b)에 의한 웨이퍼(10) 표면의 검사 방법에 대해서, 도 16에 나타내는 흐름도를 참조하면서 설명한다. 우선, 단계 S101에서, 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 검사 대상의 파라미터를 설정한다. 다음에, 단계 S102에서, 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 검사 대상이 되는 웨이퍼(10)를 스테이지(20)에 반송한다.
다음에, 단계 S103에서, 조명부(30)가 3종류의 파장(제1∼제3 파장)을 갖는 조명광으로 웨이퍼(10)를 조명한다. 이 때, 조명부(30)로부터 발광된 조명광은 조명측 편광 필터(22)에서 제1 직선 편광(L1)으로 변환되고, 조명 광학계(23)에서 평행광이 되어 웨이퍼(10) 표면에 조사된다. 또한, 웨이퍼(10) 표면에서 반사된 정반사광은 관찰 광학계(24)에서 집광되고, 수광측 편광 필터(25)에서 타원 편광(L2)이 제2 직선 편광(L4)으로 변환되어 촬영부(40)에 유도된다.
다음에, 단계 S104에서, 제1 직선 편광(L1)에 의해 조명된 웨이퍼(10)를 촬영부(40)가 촬영하여 기록한다. 이 때, 제2 직선 편광(L4)이 촬상 광학계(45)에 의해 3종류의 파장(제1∼제3 파장)마다 분리되어 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 유도되고, 소자 위에 결상된 제2 직선 편광(L4)에 의한 웨이퍼(10)의 반사상이 각 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에서 각각 광전 변환되어, 화상 신호가 화상 처리부(27)에 출력된다.
제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 3종류의 파장마다 촬영되면, 화상 처리부(27)는 단계 S105∼S110에서, 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로, 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 촬영된 촬영상에 대하여 소정의 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성한다. 그리고, 화상 처리부(27)는 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성하면, 단계 S111에서, 그 휘도 정보를 양품 웨이퍼의 촬영상의 휘도 정보와 비교함으로써, 반복 패턴(12)의 결함[라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비의 변화]을 검출하고, 반복 패턴(12)에서의 결함 유무를 판정한다.
제1 직선 편광(L1)을 이용하여, 반복 패턴이 형성된 최상층의 레지스트층을 조명하면, 조명광이 최상층의 레지스트층보다 하층에 위치하는 가공막의 부분에서 간섭을 일으키고, 반사광에 휘도가 불균일한 간섭광이 포함되는 것은 제1 실시형태의 경우와 같다. 단, 수광측 편광 필터(25)가 설치되어 있기 때문에, 구조성 복굴절이 생기지 않는[반복 패턴(12)이 형성되지 않는] 부분의 정반사광은 촬영부(40)에서 검출되지 않는다. 한편, 반복 패턴(12)으로부터의 반사광인 타원 편광(L2)은 간섭에 의해, 도 11의 (b)에서의 2점쇄선과 같이 휘도(진폭)가 변화되기 때문에, 가공막의 형상이 균일하지 않은 경우에는, 결과적으로 휘도가 불균일한 간섭광이 포함되어 버린다. 이 때문에 제1 실시형태의 경우와 마찬가지로 하여 검사용 촬영상을 생성하면, 정밀도 높은 웨이퍼(10) 검사가 가능해진다.
이 결과, 제2 실시형태의 검사 장치(1b) 및 검사 방법에 따르면, 제1 실시형태의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 직선 편광을 이용하여 반복 패턴(12)의 결함을 검출하기 위해, 조명 파장과 비교해서 반복 패턴(12)의 피치(P)가 충분히 작아도, 확실하게 결함을 검사하는 것이 가능하다.
또한, 제2 실시형태의 검사 장치(1b)에서는, 조명 파장과 비교해서 반복 패턴(12)의 피치(P)가 충분히 작은 경우에 한정되지 않고, 반복 패턴(12)의 피치(P)가 조명 파장과 같은 정도나, 조명 파장보다 큰 경우에도, 마찬가지로 반복 패턴(12)을 결함 검사할 수 있다. 즉, 반복 패턴(12)의 피치(P)에 상관없이, 확실하게 결함 검사를 할 수 있다. 반복 패턴(12)에 의한 직선 편광(L1)의 타원화는 반복 패턴(12)의 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비에 의존하여 발생하는 것이고, 반복 패턴(12)의 피치(P)에 의존하지 않기 때문이다.
또한, 전술한 각 실시형태에서, 제1∼제3 촬상 소자(41a, 41b, 41c)에 의해 3종류의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 소정의 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 웨이퍼(10)의 검사용 촬영상을 생성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 15에 도시하는 바와 같이, 3개의 집광 렌즈(32a, 32b, 32c)와 3개의 미러(36, 37, 38) 사이에 각각 ND 필터(34a, 34b, 34c)를 설치하고, 각 ND 필터(34a, 34b, 34c)에 의해 제1∼제3 파장을 갖는 조명광의 휘도를 각각 조절함으로써, 소정의 가중을 행하도록 하여도 좋다. 또한 이 때, 촬영부(40)에 있어서, 촬상 소자가 하나로 충분하여, 촬상 광학계(45)가 필요없게 된다.
또한, 전술한 각 실시형태에 있어서, 화상 처리부(27)가 웨이퍼(10) 표면[또는 반복 패턴(12)]에서의 결함 유무를 판정하지 않고, 소정의 가중을 행하여 생성한 촬영상을 관찰용 촬영상으로서 화상 표시 장치(28)로 표시하며, 육안으로 웨이퍼(10) 표면[또는 반복 패턴(12)]의 결함을 검출하도록 하여도 좋다. 이와 같이 관찰 장치로서 사용하는 경우에도, 전술한 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서, 3종류의 파장을 갖는 조명광을 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니라, 예컨대 2종류여도 4종류여도 좋고, 복수종의 파장을 이용할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하는 조명부와,
    상기 조명광에 의해 조명된 상기 피검사 기판을 촬영하는 촬영부와,
    상기 복수종의 파장마다 가중을 행하여 상기 촬영부에 의해 촬영된 상기 피검사 기판의 관찰용 촬영상을 생성하는 촬영상 생성부
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 관찰 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촬영부는,
    상기 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치된 촬상 소자와,
    상기 피검사 기판으로부터의 광을 상기 복수종의 파장마다 분리하여 상기 복수의 촬상 소자에 각각 유도하는 촬상 광학계를 포함하고,
    상기 촬영상 생성부는, 상기 복수의 촬상 소자에 의해 상기 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 상기 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 상기 관찰용 촬영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 관찰 장치.
  3. 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하는 조명부와,
    상기 조명광에 의해 조명된 상기 피검사 기판을 촬영하는 촬영부와,
    상기 복수종의 파장마다 가중을 행한 상기 피검사 기판의 검사용 촬영상을 생성하는 촬영상 생성부와,
    상기 촬영상 생성부에 의해 생성된 상기 검사용 촬영상에 기초하여 상기 피검사 기판에서의 결함 유무를 판정하는 판정부
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 조명부에 의해 상기 피검사 기판을 조명하는 조명광은 평행광이고,
    상기 촬영부는 상기 피검사 기판으로부터의 정반사광에 의한 상기 피검사 기판의 상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 피검사 기판의 표면에는 미리 정해진 반복 패턴이 형성되어 있고,
    상기 조명광 중 제1 편광 상태의 광을 상기 피검사 기판에 보내는 제1 편광 소자와,
    상기 피검사 기판의 표면에서의 상기 제1 편광 상태가 상기 반복 패턴의 반복 방향에 대하여 비스듬해지도록 상기 피검사 기판을 유지하는 유지부와,
    상기 피검사 기판으로부터의 반사광 중 상기 제1 편광 상태의 광과 직교하는 제2 편광 상태의 광을 상기 촬영부에 보내는 제2 편광 소자
    를 포함하며,
    상기 촬영부는, 상기 제2 편광 상태의 광에 의한 상기 피검사 기판의 상을 촬영하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명부는,
    상기 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치되며 상기 복수종의 파장 중 서로 상이한 어느 하나의 파장을 갖는 조명광을 각각 발광하는 복수의 조명기와,
    상기 복수의 조명기로부터 발광된 조명광을 합성하여 상기 피검사 기판에 유도하는 집광 광학계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수종의 파장은 3종류 이상의 파장으로 설정되고,
    상기 가중의 비율은, 미리 정해진 기준 기판을 상기 조명부가 조명하고 상기 촬영부가 촬영하여, 상기 촬영상 생성부에 의해 생성되는 상기 기준 기판의 상기 검사용 촬영상에 있어서, 상기 기준 기판의 상이 실제의 상기 기준 기판의 상과 거의 동일해지는 비율로 설정되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬영부는,
    상기 복수종의 파장에 대응하여 복수개 설치된 촬상 소자와,
    상기 피검사 기판으로부터의 광을 상기 복수종의 파장마다 분리하여 상기 복수의 촬상 소자에 각각 유도하는 촬상 광학계를 포함하고,
    상기 촬영상 생성부는, 상기 복수의 촬상 소자에 의해 상기 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 상기 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 상기 검사용 촬영상을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  9. 복수종의 파장의 조명광으로 피검사 기판을 조명하고,
    상기 조명광에 의해 조명된 상기 피검사 기판을 촬영하며,
    상기 복수종의 파장마다 가중을 행하여, 촬영된 상기 피검사 기판의 검사용 촬영상을 생성하고,
    생성된 상기 검사용 촬영상에 기초하여 상기 피검사 기판에서의 결함 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 피검사 기판을 촬영할 때, 상기 피검사 기판으로부터의 광을 상기 복수종의 파장마다 분리하여 촬영하고,
    상기 복수종의 파장마다 촬영된 촬영상에 대하여 상기 가중을 행하여 각각 합성함으로써, 상기 검사용 촬영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 검사 방법.
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