KR20140117640A

KR20140117640A - 검사 장치

Info

Publication number: KR20140117640A
Application number: KR1020147023940A
Authority: KR
Inventors: 겐시로 오츠보; 히데토시 니시야마; 다카히로 진구; 마사아키 이토
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2014-10-07
Also published as: JP5847304B2; WO2013172103A1; US9535009B2; JPWO2013172103A1; US20150131087A1

Abstract

결함 검사의 감도를 향상시키기 위해서는, 공간 필터로부터의 회절광 노이즈의 영향을 저감할 필요가 있다. 또한, 회절광 노이즈의 영향은 가능한 한 저감하고, 결함이나 이물로부터의 신호 강도는 가능한 한 확보하는 편이 바람직하다. 본 발명은, 회절에 의한 불필요한 상, 즉 회절광 노이즈의 강도가 원하는 상의 강도에 대해서 충분히 작아지는 공간 필터의 폭을 설정하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은, 검사 화상 내의 회절광 노이즈의 영향을 받는 영역으로부터 공간 필터의 폭을 결정하기 위한 지표로 되는 SN비를 산출하고, 공간 필터의 차광부의 폭을 그 SN비가 최대로 되도록 설정한다.

Description

검사 장치{INSPECTION DEVICE}

본 발명은 검사 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 보다 구체적으로는 반도체 제조 공정에서의 회로 패턴이 형성된 기판 위의 이상을 검사하는 검사 장치, 검사 방법, 그들에 사용되는 공간 필터 제어 장치, 공간 필터의 설정 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에서는, 수율을 촉진하기 위하여 반도체 제조 공정 중의 다양한 단계에서 검사 공정을 마련하고 있으며, 반도체 기판 위의 이물 및, 형성된 패턴의 결함 등을 검사하고 있다. 반도체 제조 공정에서는, 반도체 기판 위에 이물이 존재하면, 배선의 절연 불량이나 단락 등의 불량 원인이 된다. 또한, 반도체 소자 상의 패턴의 미세화가 진행됨에 따라, 반도체 기판 위의 미세 이물이 커패시터의 절연 불량이나 게이트 산화막 등의 파괴의 원인이 된다. 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 보다 작은 이물이나 결함이 반도체 디바이스의 불량의 원인이 될 가능성이 있다. 따라서, 보다 작은 반도체 기판 위의 이물 및 결함(이들은 이상이라 표현할 수도 있음)의 검출이 가능한 검사 장치가 필요하다.

이러한 종류의 기판 위의 이상을 검출하는 기술로서, 반도체 기판 위에 레이저를 조사해서 반도체 기판 위에 부착되어 있는 이물이나 형성된 패턴의 결함으로부터의 산란광을 검출하는 방법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 레이저의 조사에 의해 얻은 화상과 그 화상을 얻기 직전에 얻은 화상을 비교함으로써, 패턴에 의한 허보(虛報)를 없애, 고감도이며 신뢰도가 높은 이물 및 결함 검사를 가능하게 하고 있다. 또한, 이상을 검사하는 기술로서는, 웨이퍼에 코히렌트 광(光)을 조사해서 웨이퍼 위의 반복 패턴으로부터 사출되는 광을 공간 필터에 의해 제거하여, 반복성을 갖지 않는 이상으로부터의 산란광을 강조해서 검출하는 방법이 알려져 있다. 또, 선행기술로서 특허문헌 1 내지 4를 들 수 있다.

미국 특허 제7397557호 명세서 일본국 특개2011-149869호 공보 일본국 특개2002-181726호 공보 미국 특허 제7733474호 명세서

특허문헌 1에서는, 공간 필터 자체가 검사 시에 원치 않는 광을 발생시키는 것을 개시(開示)하며, 공간 필터의 차광판을 거치상(鋸齒狀)으로 하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 예를 들면 반복 패턴의 간격이 좁아졌을 경우, 감도를 향상시키기 위해서는 개선의 여지가 있는 것을 본 발명에서는 알아냈다. 본 발명에서는, 간격이 좁아졌을 경우 실제로는 공간 필터의 차광판의 폭에 주목함으로써, 감도를 향상시킬 수 있는 것을 알아냈다. 종래기술에서는 이 점에 대해서는 배려가 이루어져 있지 않다.

본 발명은, 공간 필터면에서의 회절에 의한 불필요한 상(像), 즉 회절광 노이즈의 강도가 원하는 상의 강도에 대해서 충분히 작아지는 공간 필터의 폭을 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 검사 화상 내의 회절광 노이즈의 영향을 받는 영역으로부터 공간 필터의 폭을 결정하기 위한 지표로 되는 SN비를 산출하고, 공간 필터의 폭을 그 SN비가 최대로 되도록 설정한다.

본 발명은, 예를 들면 이하의 효과 중 적어도 1개를 발휘한다고 표현할 수 있다.

(1) 공간 필터 에지에서 발생하는 원치 않는 회절광을 저감하여, 결함 검출 감도를 향상시키는 것이 가능해진다.

(2) 공간 필터 폭의 설정을 자동화할 수 있다.

도 1은 검사 장치의 전체 구성도.
도 2는 검사 대상물(10)의 일례를 설명하는 도면.
도 3은 도 2의 칩(210)의 상세를 설명하는 도면.
도 4는 도 3에 나타내는 칩(210)을 도 1의 검사 장치에 의해 촬상(撮像)한 경우에 대하여 설명하는 도면.
도 5는 공간 필터 유닛(120)으로부터 회절광 노이즈가 발생하는 매커니즘을 설명하는 도면.
도 6은 관찰 광학계(60) 내의 공간 필터 관찰계에 의해 얻어진 공간 필터면의 화상을 설명하는 도면.
도 7은 공간 필터 유닛(120)의 설정 방법을 설명하는 플로차트.
도 8은 공간 필터의 폭과 SN비의 관계를 설명하는 도면.
도 9는 리니어 모터를 사용한 공간 필터의 폭을 변경하는 기구의 일례를 설명하는 도면.
도 10은 회전식 모터를 사용한 공간 필터의 폭을 변경하는 기구의 일례를 설명하는 도면.
도 11은 선상(線狀) 조명과 회절광 노이즈(270)의 관계를 설명하는 도면.
도 12는 표시 화면을 설명하는 도면.
도 13은 실시예 2를 설명하는 도면.

이하, 도면을 사용해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

도 1은 본 실시예의 검사 장치의 전체 구성도이다. 검사 대상물(10)(시료, 기판, 웨이퍼 등)은 스테이지(110)에 탑재되어 있다. 스테이지(110)는, 예를 들면 XY 스테이지, Z 스테이지, 회전 스테이지 등의 조합으로 구성된다. 스테이지(110)에는 다양한 구성이 사용되지만, 스테이지(110)의 위쪽에 설치된 검사 광학계(130)에 의하여 검사 대상물(10)의 전면(全面)을 검사할 수 있도록, 검사 대상물(10)을 XY면 내에서 주사할 수 있는 것이 바람직하다.

검사 대상물(10)은 조명 광학계(30)(광원을 포함함)로부터 사출되는 조명광(20)에 의하여 조명된다. 검사 대상물(10) 위의 이물이나 패턴의 결함 등의 이상으로부터의 산란광 중, 검출 렌즈(40)에 입사한 것은 검출 렌즈(40)의 상면(像面) 직전에 배치된 빔 스플리터(50)를 거쳐 센서(70)로 유도된다. 한편, 산란광 중 빔 스플리터(50)에 의해 반사된 것은 관찰 광학계(60)로 유도된다. 검사 광학계(130)는 내부의 공간 주파수면에 공간 필터 유닛(120)을 구비하고 있다. 공간 필터 유닛(120)은 검사 대상물(10) 위의 반복 패턴으로부터의 회절광을 차광한다. 그 결과 고감도인 검사가 가능해진다. 센서(70)에 입사한 광은 광전 변환되어 화상 신호가 화상 처리부(80)에 보내진다. 검출 렌즈(40)로서는, 검광자(檢光子)를 구비한 것을 사용하는 경우도 있다. 센서(70)로서는 리니어 CCD 센서나 TDI 센서 등이 사용된다.

화상 처리부(80)는, 인접하는 같은 패턴끼리의 화상 비교를 행하고, 화상 비교에 의해 얻어진 차분에 대해서 문턱값 처리를 행하여, 결함 등의 이상을 검출한다. 관찰 광학계(60)는, 검출 렌즈(40)의 상면을 관찰 가능한 상면 관찰계와 공간 필터면을 관찰 가능한 공간 필터 관찰계를 구비하며, 공간 필터 유닛(120)의 조건 설정에 사용된다. 빔 스플리터(50)는 광로(光路)에 대하여 뺐다 끼웠다 가능한 구성으로 한다. 즉, 빔 스플리터(50)는 이동 가능하게 되어 있어 광로 중 및 광로 외에 배치할 수 있다. 공간 필터 유닛(120)의 조건 설정 시에는, 빔 스플리터(50)를 검출 렌즈(40)의 광로 중에 넣고, 관찰 광학계(60)에 의해 결상면 및 공간 필터면의 화상을 관찰하면서 설정을 행한다. 그리고, 검사 시에는, 빔 스플리터(50)를 검출 렌즈(40)의 광로로부터 분리하여 센서(70)를 사용한 촬상에 영향이 생기지 않게 할 수 있다.

다음으로, 도 2를 참조해서 검사 대상물(10)의 일례를 설명한다. 도 2에 있어서, 검사 대상물(10)은 로직 LSI 혹은 메모리 LSI의 칩(210)을 소정의 간격으로 2차원적으로 배열한, 원반상의 반도체 웨이퍼이다. 이러한 검사 대상물(10)의 표면에 조명광(20)이 조사된다.

도 3에 도 2의 칩(210)의 상세를 나타낸다. 칩(210) 위에는, 메모리 셀 영역(220a, 220b), 및 디코더 및 컨트롤러 회로로 이루어지는 주변 회로 영역(220c, 220d)이 형성되어 있고, 경우에 따라서는 그 밖의 영역 등이 더 형성되는 경우도 있다. 메모리 셀 영역(220a, 220b)은, 최소 선폭이 예를 들면 0.1마이크로미터 이하인 메모리 셀 패턴이 2차원으로 규칙적으로 배열되어 형성된다. 또한, 주변 회로(220c, 220d)에는, 예를 들면 최소 선폭이 0.4마이크로미터 이하인 비반복 패턴이 형성되어 있다. 즉, 칩(210)에는, 반복성을 갖는 영역, 및 반복성을 갖지 않는 영역(회로 패턴이 랜덤하게 형성되었다고 표현할 수도 있음)이 존재하게 된다.

다음으로 도 4를 사용해서 도 3에 나타내는 칩(210)을 도 1의 검사 장치에 의해 촬상한 경우에 대하여 설명한다. 도 4의 (a)는, 도 1의 검사 장치의 센서(70)에 의해 얻어진 상 중에서, 특히 도 3의 패턴(220b)의 확대 부분(240)의 암시야(暗視野) 화상이다. 또한, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 암시야 화상의 A-A'간의 휘도 프로파일이다. 또, 도 4의 (a), 및 도 4의 (b)에서는 반복 패턴(220b)으로부터 발생하는 회절광은 공간 필터 유닛(120)에 의하여 차광되어 있다. 이 경우, 패턴(220b)의 암시야 상의 대부분은 제거되지만, 반복 주기가 다른 패턴 에지부만 약간 상이 남는 경우도 있다.

여기에서, 도 4의 (a)의 파선으로 둘러싸인 영역(401)은 도 3에서는 확대 부분(240)에 상당한다. 도 3의 확대 부분(240)에는, 본래 패턴이 존재하지 않기 때문에, 도 4의 (a)의 영역(401)에 상은 발생할 리 없지만, 공간 필터 유닛(120)의 에지로부터 회절광이 발생하여, 이 회절광이 센서(70)에 의해서 검출되게 된다. 그 결과, 영역(402)에는 줄무늬 형상의 상이 발생하게 된다. 이 줄무늬 형상의 상의 휘도는, 도 4의 (b)에서는, 예를 들면 회절광 노이즈(270)로서 표현할 수 있다. 또, 회절광 노이즈(270)는, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 패턴 에지의 좌측, 우측 쌍방에서 발생하게 되므로, 영역(402) 내에서 또한 영역(401)의 외측이더라도 회절광 노이즈는 관찰되게 된다.

다음으로, 도 1, 및 도 5를 사용해서, 전술한 공간 필터 유닛(120)으로부터 회절광 노이즈가 발생하는 매커니즘을 설명한다. 도 1에 있어서, 조명 광학계(30)로부터 사출되는 조명광(20)에 의해 검사 대상물(10)이 조명된다. 조명광(20)에 의하여 이물(510)로부터 산란광이 발생하고, 산란광이 검출 렌즈(40)에 입사하여, 공간 필터 유닛(120)면을 통과하고, 검출 렌즈(40)를 경유해서 센서(70)에 결상되게 된다.

이때, 공간 필터에 주목하면, 이물(510)로부터의 산란광이 공간 필터 유닛(120)을 통과할 때에, 공간 필터 유닛(120)으로부터 회절광(520)이 발생하게 된다. 이 회절광(520)의 발생은, 개구 전체의 광원의 중첩에 기인하는 것이라고 표현할 수도 있다. 그리고, 이물(510)로부터의 산란광뿐만 아니라, 회절광(520)도 센서(70) 위에 결상되게 된다. 이것이 도 4의 (b)에서 설명한 회절광 노이즈(270)로 된다. 이물(510)로부터의 산란광을 결상함으로써 형성된 상을 실상(實像)으로 표현하면, 회절광 노이즈(270)를 결상함으로써 형성된 상은 허상이라 표현할 수 있다. 이 회절광 노이즈(270)는 검사에 원치 않는 광이 된다.

이 회절광 노이즈(270)의 크기는 공간 필터 유닛(120)의 에지부 근방에서의 투과광 강도에 비례한다. 도 6은 관찰 광학계(60) 내의 공간 필터 관찰계에 의해 얻어진 공간 필터면의 화상을 설명하는 도면이다. 우선, 도 6의 (a)와 같은 공간 필터면 화상에 대하여, 중앙의 휘점(601), 및 휘점(601)과 X 방향에 있어서 평행한 휘점을 차광하도록 공간 필터 유닛(120)을 설치한 경우를 설명한다. 도 6의 (b)는 도 6의 (a)의 B-B'간의 휘도 프로파일이다. 도 6의 (b)에 있어서, 공간 필터 유닛(120)이 범위(630)를 차광한 경우의 그 에지부 근방에서의 투과광 강도는, 공간 필터(410)가 범위(640)를 차광한 경우에 그 에지부 근방에서의 투과광 강도보다 높아진다. 즉, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변경하면, 그 에지부 근방의 투과광 강도도 변화하게 된다. 전술한 바와 같이, 회절광 노이즈(270)의 크기는 공간 필터 유닛(120)의 에지부 근방에서의 투과광 강도에 비례하고 있으므로, 결과적으로 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변경하는 것은, 회절광 노이즈(270)의 크기를 변경하는 것을 의미하고 있다.

또, 이 휘점(601)이 퍼짐을 갖는 것은, 예를 들면 이하의 적어도 1가지에 기인하고 있다.

(1) 형성된 반복 패턴의 주파수가 라인 에지 러프니스 등에 의하여 다소의 폭을 갖는 것.

(2) 공간 필터 유닛(120)의 위치와 푸리에 변환면의 위치의 어긋남.

(3) 조명광(20)에 의하여 웨이퍼 위에 형성된 조사 영역의 크기와 조명 영역 내의 패턴 영역의 크기의 관계. 예를 들면, SRAM 메모리 면적이 조명 영역의 면적에 비해서 작아질수록 휘점(601)이 퍼짐을 갖는 것.

전술한 바와 같이, 회절광 노이즈(270)는 검사에 원치 않는 광이므로, 회절광 노이즈는 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하며, 즉 공간 필터 유닛(120)의 폭은 넓은 편이 바람직하다. 그러나, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 넓게 하는 것은, 동개구(瞳開口)(420)의 차광 면적이 넓어지기 때문에 결함이나 이물로부터의 결함 신호 강도도 저하시키게 되는 것을 나타내고 있다. 이것은, 검사 감도를 향상시키기 위해서는, 회절광 노이즈(270)는 가능한 한 낮추고, 결함이나 이물로부터의 신호 강도는 가능한 한 확보하는 편이 좋은 것을 나타내고 있다. 이러한 트레이드 오프의 관계를 만족시키는 공간 필터 유닛(120)의 폭을 결정하면, 실효적인 검사 감도가 향상될 것이라는 것이 본 실시예의 견해이다.

다음으로, 전술한 회절광 노이즈(270)는 가능한 한 낮추고, 결함이나 이물로부터의 신호 강도는 확보하는 바와 같은 공간 필터 유닛(120)의 폭의 설정 방법에 대하여 설명한다. 도 7은 본 실시예에서의 공간 필터 유닛(120)의 설정 방법을 설명하는 플로차트이다.

본 실시예에서는, 우선, 검사 대상물(10)로서 패턴이 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼에 기지(旣知)의 크기의 미소 이물(예를 들면 0.1마이크로미터의 폴리스티렌 라텍스 등의 표준 입자)을 산포한 것(이후, 표준 시료라 칭함)을 사용한다. 표준 시료를 스테이지(110)에 탑재하고, 미소 이물에 조명 광학계(30)로부터 조명광(20)을 조사한다. 조사 영역으로부터의 산란광을 검출 렌즈(40)에 의해 검출하고 센서(70)에서 수광한다. 이때, 공간 필터 유닛(120)은 검사 광학계(130)의 검출 광로 외에 배치되어 있다. 이것에 의해 얻어진 검사 화상으로부터, 미소 이물에 의한 휘도 피크를 결함 신호의 기준(S)으로 한다(단계 310). 또, 이 결함 신호의 기준은 제어부(90) 내의 메모리에 기억된다.

다음으로, 검사하고자 하는 패턴을 가지는 웨이퍼를 검사 대상물(10)로서 스테이지(110)에 탑재하고, 칩(210) 위의 반복 패턴부(220b)의 영역에 조명 광학계(30)로부터 조명광(20)을 조사한다. 조사 영역으로부터의 산란광을 관찰 광학계(60) 내의 공간 필터 관찰계에 의해 검출하여, 공간 필터면 화상을 취득한다(단계 320).

공간 필터 유닛(120)의 초기 폭을 설정한다(단계 330). 초기 폭은 추후에 폭을 변화시켜서 반복 평가를 행하기 때문에, 임의의 폭이어도 되지만, 후술하는 바와 같이 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변화시키는 것을 고려하면, 설정할 수 있는 최소 혹은 최대의 폭으로 하는 편이 효율이 좋다.

다음으로, 불필요한 패턴으로부터의 회절광(이 예에서는 패턴부(220b))을 차광하기 위하여, 공간 필터 유닛(120)을 최적인 위치 및 개수로 설치(단계 340)한다. 최적인 위치 및 개수는, 공간 필터면의 상태에 따라서 변하지만, 예를 들면 도 6의 (a) 화상이면, 최적인 위치란 Y1, Y2, Y3이고, 최적인 개수란 3개라 할 수 있다.

다음으로, 빔 스플리터(50)를 검출 광로로부터 퇴피시켜서, 센서(70)에 의해 검사 화상을 취득한다(단계 350).

다음으로, 도 1의 조작부(100) 내의 각종 입출력 장치를 사용해서, 센서(70)에 의하여 얻어진 검사 화상으로부터 임의의 영역을 지정한다. 이 임의의 영역이란, 예를 들면 검사 시의 SN비를 평가하는 영역(예를 들면 회절광 노이즈(270)의 영향이 현저한 도 4의 영역(230) 등)이다. 그리고, 지정한 영역으로부터 노이즈(N)를 추출한다(단계 360). 노이즈의 구체예는, 그 영역 내에 대하여 미리 설정된 문턱값이나 그 영역 내의 화상 휘도값의 표준 편차를 생각할 수 있다.

다음으로, 단계 330, 단계 340에서 설정한 공간 필터 유닛(120)의 초기 폭이나 개수로부터 동개구(420)의 동개구 면적 변화율(R)(공간 필터가 없을 때를 1로 함)을 산출한다. 동개구 면적 변화율(R)은, 예를 들면 동개구의 전면적(A0)에 대하여 산란광을 통과시킬 수 있는 면적(A1)이 차지하는 비율이다. 공간 필터 유닛(120)이 동개구를 점유하는 면적을 A2로 하면, 동개구 면적 변화율(R)은 이하의 식으로 표현할 수 있다.

R=A1/A0=(A0-A2)/A0

그리고, 동개구 면적 변화율(R)의 2승과 전술한 결함 신호의 기준(S)의 곱이 동개구를 통과하는 산란광의 양, 즉 결함 신호 강도(S')라는 것이 된다. 즉, 결함 신호 강도(S')는 이하의 식으로 표현할 수 있다. 또, 결함 신호 강도(S')가 R의 2승에 비례하는 것은 광의 간섭에 기인하는 것이다.

S'=S·R²

S는 전술한 바와 같이 제어부(90)에 저장되어 있으며 기지이다. 또한 R도 동개구의 면적, 공간 필터 유닛(120)이 점유하는 면적을 얻어둠으로써 기지로 할 수 있다. 즉, 이 동개구 면적 변화율(R)이 임의의 값일 때의 결함 신호 강도(S')는 제어부(90)나 별도 설치한 계산기에 의한 수치 해석에 의하여 얻을 수 있다는 것이다. 또한, 결함 신호 강도(S')는 전술한 표준 시료의 미소 이물을 사용해서, 동개구 면적 변화율(R)을 변화시켰을 때의 결함 신호 강도(S')의 변화를 사전에 조사해둠으로써도 대용 가능하다(단계 370). 여기까지의 단계에 의해, SN비를 평가하는 영역 내의 SN비는, 상기한 S', N을 사용해서 이하의 식으로 정의할 수 있다.

SN비=S'/N

그리고, 작업자, 또는 제어부(90)는 SN비가 미리 설정한 원하는 값으로 되었는지 확인한다(단계 380). 원하는 값이면 공간 필터 유닛(120)의 폭의 설정은 종료된다(단계 3100). 실제의 검사를 행할 때의 공간 필터 유닛(120)의 폭은, 이 원하는 값을 얻었을 때의 폭으로 된다. 여기에서, 원하는 값이란, 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같은 포화했을 때의 SN비 810, 또는 공간 필터 유닛(120)의 폭의 최대값으로 표현할 수 있다.

원하는 값으로서, 포화한 SN비를 취하는 이유는, 회절광 노이즈가 충분히 저감된 폭을 초과하면 SN비는 포화 또는 저하되기 때문이다. 보다 구체적으로 설명하면, 회절광 노이즈가 없는 경우에서는, S와 N은 같은 비율로 저하되므로 포화하지만, 현실적으로는 N에는 개구 사이즈에 의존하지 않는 센서(70)의 열 노이즈 등의 고정 노이즈가 포함되므로 SN비는 저하될 것이라는 것이다.

또, 이 원하는 값은 임의로 변경 가능하며, 예를 들면 SN비의 향상률이 지정한 비율 이하를 취하는 값으로 할 수도 있다. 또한, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 일정 이상 넓혔을 경우, 푸리에 변환면의 투과 면적의 저하에 의하여 결함 신호의 저하가 현저해진다. 따라서, 원하는 결함 신호를 충분히 얻을 수 있는 투과 면적을 미리 산출해서, 그것을 확보하는 공간 필터(410)의 폭을 상한값으로 하는 것도 가능하다.

원하는 값이 아니면, 제어부(90)에 의하여 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변경하고(단계 390), 원하는 값으로 될 때까지 단계 340 내지 단계 370을 반복한다. 이 SN비는 예를 들면, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 결정하기 위한 지표라고 표현할 수 있다. 또, 실제의 검사는 단계 3100 후에 행해지게 된다.

여기에서, N은 회절광 노이즈(270)의 영향이 현저한 부분으로부터 얻어진 값이며, 공간 필터 유닛(120)의 폭의 변화도 반영되어 있다. 또한, S'는 공간 필터 유닛(120)의 폭을 고려해서 얻어진 값이다. 즉, 전술한 SN비가 최대일 때의 공간 필터 유닛(120)의 폭은, 회절광 노이즈(270)의 영향을 가능한 한 낮추고, 결함이나 이물로부터의 신호 강도는 가능한 한 확보할 수 있는 폭이라고 표현할 수 있다. 또한, 회절광 노이즈의 강도가 결함이나 이물로부터의 신호 강도에 대해서 충분히 작아져 있는 상태라고 표현할 수도 있다.

그리고, 전술한 단계는 정량적인 평가 지표(전술한 S/N비)를 사용한 프로세스이기 때문에, SN비를 평가하는 영역을 지정하기만 하면, 그 밖의 단계는 작업자의 판단을 필요로 하지 않고, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 결정하는 프로세스를 제어부(90)에 의하여 자동화할 수 있는 것을 나타내고 있다.

다음으로 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변경하기 위한 기구의 일례를 도 9를 사용해서 설명한다. 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이 검사 광학계(130) 내의 공간 주파수면에는 동개구(420)가 형성되어 있다. 동개구(420)의 면의 상하 근방에 금속 등의 재질의 차광판으로 구성되는 공간 필터(410)가 설치된다. 공간 필터(410)는 공간 필터 유지부(430)에 고정되어 있고, 공간 필터 유지부(430)는 리니어 모터 액추에이터(440)와 접속되어 있다. 따라서, 리니어 모터 액추에이터(440)의 동작에 의하여 공간 필터(410)의 설치 위치를 1축 방향으로 움직일 수 있다. 즉, 적어도 1개의 공간 필터(410), 1개의 공간 필터 유지부(430), 및 1개의 리니어 모터 액추에이터(440)가 1조로 되어 공간 필터 가동 유닛(450)을 구성한다고 표현할 수도 있다.

이러한 공간 필터 가동 유닛(450)을 동개구(420)를 끼워넣도록 설치함으로써, 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이 2매의 공간 필터(410)를 상하 방향으로 약간 어긋나게 한 상태에서 겹치게 설치할 수 있다. 또한, 도 9의 (c)와 같이, 공간 필터 가동 유닛(450)을 상하 방향으로 겹치게 설치함으로써도, 공간 필터(410)를 중첩시킨 배치가 가능하다. 도 9의 (a), (b), (c)에 나타내는 바와 같이, 적어도 2매의 공간 필터(410)가 공간 필터 유닛(120)을 구성하고 있다고 표현할 수 있다. 그리고, 2매의 공간 필터(410)가 겹치는 폭을 변화시킴으로써, 흡사 1매의 공간 필터 유닛(120)의 폭을 변화시키고 있는 바와 같은 동작을 행할 수 있다고 표현할 수도 있다.

또한, 공간 필터 유지부(430)의 리니어 모터 액추에이터(440)를 사용하는 대신에 도 10과 같이, 볼 나사(460), 베어링(470), 회전 모터(480)를 사용한 구성이어도, 상기와 마찬가지로 공간 필터(410)의 폭을 변경할 수도 있다. 이 경우, 공간 필터 지지부(430)는 볼 나사(460)에 스테이지 가이드 등을 통하여 부착된다. 그리고, 회전 모터(480)에 의해 볼 나사(460)를 회전시킴으로써, 공간 필터 지지부(430)는 볼 나사(460)의 축 방향으로 수평 이동한다. 이에 따라 공간 필터(410)의 설치 위치를 어긋나게 해서, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 원하는 값으로 할 수 있다.

다음으로, 조명광(20)과 회절광 노이즈(270)의 관계에 대하여 설명한다. 도 1에 있어서, 조명 광학계(30)는 평면파를 조명할 수도 있고, 실린드리컬 렌즈 등이 포함되는 경우도 있다. 조명 광학계(30)가 실린드리컬 렌즈를 가질 경우, 조명광(20)은 실린드리컬 렌즈에 의하여 선상으로 집광되게 된다. 이 경우, 공간 필터 관찰계에 의하여 관찰되는 공간 필터면 화상은 도 11과 같아진다. 즉, 도 11에서는, 공간 필터면 X 방향을 장변 방향으로 하고, Y 방향을 단변 방향으로 하는 바와 같은 선상의 회절광(1010)이 관측된다. 이러한 회절광(1010)이 관찰되는 것은, 조명광(20)을 선상으로 집광함으로써, 패턴으로부터의 회절광이 공간 필터면에 의해 한 점에 집광되지 않고, 조명광(20)을 집광한 방향으로 퍼지기 때문이다. 이러한 경우, 도 6의 (a)와 같이 휘점이 점재해 있을 때보다도, 공간 필터 유닛(120) 에지 근방에서의 광 강도가 큰 영역이 넓어지므로, 공간 필터 유닛(120)에 의한 회절광 노이즈(270)의 영향이 보다 현저해진다. 이것은, 실린드리컬 렌즈 등을 사용해서 선상 조명을 형성하는 경우는, 본 실시예의 방법은 한층 더 유효한 것을 나타내고 있다.

다음으로, 표시에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 도 12에 나타내는 바와 같은 표시 화면(1200)을 사용해서 공간 필터 유닛(120)의 설정을 행하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는, 예를 들면 표시 화면(1200) 중에 도 3에 나타내는 확대 부분(240)의 화상, 도 4에 나타내는 확대 부분(240)의 암시야 화상, 및 도 6에 나타내는 공간 필터면 화상을 표시한다. 그리고, 도 7 단계 360에서의 임의의 영역의 지정에 있어서는, 마우스 등의 입력 장치에 의해서 조작 가능한 포인터(1201)에 의하여, 그 임의의 영역을 확대 부분(240)의 암시야 화상 중에서 선택한다. 또한, 도 7 단계 340 내지 단계 390의 루프로 얻어진 SN비와 공간 필터 유닛의 폭(W)의 관계는 점선으로 둘러싸인 영역(1203)과 같이 표시되어, 어느 폭일 때에 SN비가 최대로 되는지 작업자가 용이하게 확인할 수 있게 되어 있다. 공간 필터 유닛(120)의 폭의 설정에 대해서는, 설정 윈도우(1202)를 통하여 입력할 수 있도록 하면 된다. 이러한 표시 화면을 마련하면, 작업자는 보다 용이하게 공간 필터 유닛(120)의 폭을 설정할 수 있다. 또, 확대 부분(240)의 화상을 얻는데 있어서는, 별도 명시야(明視野) 광학계(현미경이라 표현할 수도 있음)를 설치해도 된다.

본 실시예에 따르면, 회절광 노이즈(270)의 영향, 및 결함이나 이물로부터의 신호 강도를 고려해서 공간 필터 유닛(120)의 폭을 결정하므로, 실효적인 검사 감도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, SRAM 등의 메모리셀 영역이 작아졌을 경우, 회절광 노이즈가 발생하는 영역이 검사 영역 전체에 차지하는 비율이 올라가게 된다. 즉, 본 실시예는, 반복 패턴의 간격이 좁아졌을 경우에 특히 유효하다.

[실시예 2]

다음으로 실시예 2에 대하여 설명한다. 실시예 1에서는, 1개의 검사 광학계(130)를 사용하는 예이다. 본 실시예는, 복수의 검사 광학계를 갖는 점에서 실시예 1과 다르다. 이후, 본 실시예를 상세히 설명하지만, 실시예 1과 다른 부분에 대하여 주로 설명한다.

도 13은 본 실시예의 검사 장치를 설명하는 도면이다. 본 실시예의 검사 장치는, 검사 대상물(10)의 법선 방향으로 배치된 상방(上方) 검사 광학계(1110), 검사 대상물(10)에 대하여 제1 앙각(仰角)으로 배치된 제1 사방(斜方) 검사 광학계(1120), 검사 대상물(10)에 대하여 제2 앙각으로 배치된 제2 사방 검사 광학계(1130)를 갖는다. 상방 검사 광학계(1110), 제1 사방 검사 광학계(1120), 및 제2 사방 검사 광학계(1130)는, 각각 검출 렌즈(40), 공간 필터 유닛(120), 센서(70)를 갖고 있다. 또한, 화상 처리부(80)는, 상방 검사 광학계(1110), 제1 사방 검사 광학계(1120), 및 제2 사방 검사 광학계(1130) 각각에 설치되어 있다. 복수의 검사 광학계를 사용함으로써, 집광하는 산란광을 증가시킬 수 있고, 산란광의 산란 방위에 주목한 결함 판정을 행할 수도 있게 된다.

본 실시예의 검사 장치에 의해 얻어지는 검사 화상은 암시야 상이지만, 검사 대상물(10) 위의 같은 장소를 촬상한 경우이더라도, 얻어지는 암시야 상은, 상방 검사 광학계(1110), 제1 사방 검사 광학계(1120), 및 제2 사방 검사 광학계(1130)에서 달라진다. 이것은, 각 검사 광학계에 의해 관찰되는 공간 필터 유닛(120)으로부터의 회절광 노이즈의 상태도 각 검사 광학계에서 다른 경우가 있는 것을 나타내고 있다.

그래서, 본 실시예에서는, 화상 처리부(80), 제어부(90), 및 조작부(100)를 사용해서 상방 검사 광학계(1110), 제1 사방 검사 광학계(1120), 및 제2 사방 검사 광학계(1130)마다 도 7에 나타낸 단계를 행한다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, SN비는 예를 들면, 공간 필터 유닛(120)의 폭을 결정하기 위한 지표라고 표현할 수 있지만, 이 지표로 되는 SN비도 검사 광학계마다 얻어지게 된다. 이렇게 하면 각 검사 광학계에서 회절광 노이즈의 상태가 다른 경우이어도, 실효적인 검사 감도를 향상시키는 것이 가능해진다.

이상, 본 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 본 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명은 공간 필터를 사용하는 광학 장치에 널리 적용 가능하다. 예를 들면, 검사 광학계의 수는, 본 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상방 검사 광학계(1110), 제1 사방 검사 광학계(1120), 및 제2 사방 검사 광학계(1130) 중 적어도 2개를 채용하는 것, 검사 광학계의 수를 더 늘리는 것도 본 명세서의 개시 범위 내이다.

또한, 검사를 행함에 있어서, 미리 본 실시예에 개시되는 검사 장치를 조립해두고, 사후적으로 어떠한 기억 매체에 기억된 도 7에 나타내는 공간 필터 폭의 설정 방법을 실행 가능한 프로그램을 검사 장치에 인스톨하는 것도 본 명세서의 개시 범위 내이다.

10 : 검사 대상물 20 : 조명광
30 : 조명 광학계 40 : 검출 렌즈
50 : 빔 스플리터 60 : 관찰 광학계
70 : 센서 80 : 화상 처리부
90 : 제어부 100 : 조작부
210 : 칩 120 : 공간 필터 유닛
130 : 검사 광학계 270 : 회절광 노이즈
410 : 공간 필터 1110 : 상방 검사 광학계
1120 : 제1 사방 검사 광학계 1130 : 제2 사방 검사 광학계

Claims

검사 장치에 있어서,
기판에 광(光)을 조명하는 조명 광학계와,
상기 기판으로부터의 광을 집광, 및 결상해서 제1 상(像)을 형성하는 제1 검출 광학계와,
상기 제1 검출 광학계의 광로(光路)에 배치된 제1 공간 필터와,
처리부를 갖고,
상기 처리부는, 상기 제1 상 중에서 상기 제1 공간 필터로부터 발생한 제1 회절광 성분을 얻고,
상기 제1 회절광 성분으로부터 상기 제1 공간 필터의 폭을 결정하기 위한 제1 지표를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
제2 상을 얻기 위하여 상기 제1 검출 광학계와는 다른 위치에 배치된 제2 검출 광학계와,
상기 제2 검출 광학계의 광로에 배치된 제2 공간 필터를 더 갖고,
상기 처리부는,
상기 제2 상 중에서 상기 제2 공간 필터로부터 발생한 제2 회절광 성분을 얻고,
상기 제2 회절광을 포함하는 부분으로부터 상기 제2 공간 필터의 폭을 결정하기 위한 제2 지표를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제2항에 있어서,
상기 조명 광학계는, 상기 기판 위에 선상(線狀)의 조명 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 상, 및 상기 제2 상은 암시야(暗視野) 상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 공간 필터는 상기 제1 검출 광학계의 광로에 대하여 출입 가능하게 배치되어 있고,
상기 처리부는, 상기 제1 지표를 얻기 위하여, 상기 제1 공간 필터를 상기 제1 검출 광학계의 광로 외(外)에 배치한 상태에서 얻어진 광의 휘도를 사용하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제5항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 제1 지표를 얻기 위하여, 상기 제1 검출 광학계의 동개구(瞳開口)의 면적, 및 상기 제1 공간 필터가 상기 동개구를 점유하는 면적을 사용하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제6항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 제1 지표에 따라서 상기 공간 필터의 폭을 변경하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제7항에 있어서,
표시부를 갖고,
상기 표시부는, 상기 제1 회절광 성분의 상을 표시하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제8항에 있어서,
입력부를 갖고,
상기 처리부는, 상기 입력부에 의해서 상기 제1 회절광 성분의 상으로부터 선택된 범위에 의거하여, 상기 제1 지표를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 조명 광학계는, 상기 기판 위에 선상의 조명 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 상은 암시야 상인 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 제1 지표를 얻기 위하여, 상기 제1 공간 필터를 상기 제1 검출 광학계의 광로 외에 배치한 상태에서 얻어진 광의 휘도를 사용하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제12항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 제1 지표를 얻기 위하여, 상기 제1 검출 광학계의 동개구의 면적, 및 상기 제1 공간 필터가 상기 동개구를 점유하는 면적을 사용하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리부는, 상기 제1 지표에 따라서 상기 공간 필터의 폭을 변경하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제1항에 있어서,
표시부를 갖고,
상기 표시부는, 상기 제1 회절광 성분의 상을 표시하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
제15항에 있어서,
입력부를 갖고,
상기 처리부는, 상기 입력부에 의해서 상기 제1 회절광 성분의 상으로부터 선택된 범위에 의거하여, 상기 제1 지표를 얻는 것을 특징으로 하는 검사 장치.