KR20200038020A - method of detecting size and feature of micro defect using optical tester - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체나 디스플레이 제조 공정 등에 발생하는 미세결함을 광학적 수단을 이용하여 검사할 수 있는 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다크 필드 방식의 광학적 수단으로 기존에 그 크기 및 형태 구분이 어려운 미세 결함의 크기 및 유형을 확인할 수 있는 검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection method capable of inspecting micro defects occurring in a semiconductor or display manufacturing process using an optical means. More specifically, it is a dark field type optical means that is difficult to distinguish its size and shape. It relates to an inspection method that can confirm the size and type of defects.
반도체장치는 반도체 기판상에 반도체, 부도체, 도체로 이루어진 복잡하고 다양한 기능층을 형성하고, 이 층을 이루는 물질막을 패터닝, 이온주입 등의 방법으로 다양하게 가공하여 다수의 회로 소자 및 배선을 형성하여 이루어진다. 이런 반도체장치의 복잡한 구조를 이루기 위해 반도체 기판은 수많은 물리적, 화학적 공정을 거치게 된다. A semiconductor device forms a complex and diverse functional layer composed of semiconductors, non-conductors, and conductors on a semiconductor substrate, and processes a variety of material films constituting this layer by patterning, ion implantation, etc. to form a number of circuit elements and wirings. Is done. In order to achieve the complex structure of the semiconductor device, the semiconductor substrate undergoes numerous physical and chemical processes.
소자 고집적화를 고도로 진행시키기 위해 더욱더 정밀한 장비가 사용되어야 한다. 또한, 공정 중에 발생하는 다양한 파티클과 스크래치, 움푹 파진 피트(pit)등 결함(defect)은 반도체 장치의 CD(critical dimension)가 점차 줄어들고 디자인 룰이 엄격해지는 고집적화된 반도체 장치 생산에 있어 공정 불량을 발생시키는 가장 큰 문제 가운데 하나가 된다.More sophisticated equipment must be used to advance device integration. In addition, defects such as various particles, scratches, and recessed pits generated during the process cause process defects in the production of highly integrated semiconductor devices in which the CD (critical dimension) of the semiconductor device gradually decreases and design rules become strict. It is one of the biggest problems.
이런 결함이 발생하면 해당 부분에 형성된 반도체 장치는 동작 불량을 일으킬 가능성이 크며, 이런 문제가 되는 부분은 검사장치를 통해 확인하고 가능한 경우, 수리(repair)나 재생 공정을 실시하고, 이런 것이 불가능한 경우 불량 표시를 함으로써 향후 그 영역에 만들어지는 반도체 장치에 대해서는 패키징을 하거나 기능검사를 할 필요없이 폐기처리를 하는 것이 공정 능률을 높이는 방법이 될 수 있다.When such a defect occurs, the semiconductor device formed in the corresponding portion is highly likely to cause malfunction, and such a problem is checked through an inspection device and, if possible, a repair or regeneration process is performed, and when this is impossible By indicating a defect, disposing of a semiconductor device made in the area in the future without packaging or performing a functional inspection may be a method to increase process efficiency.
따라서, 반도체 공정에서는 필요한 공정 단계에서 검사장치를 통해 검사를 실시함으로써 결함에 의한 불량 발생 위치를 확인하는 작업이 통상적으로 이루어진다.Therefore, in the semiconductor process, the inspection is performed through an inspection device at a necessary process step to check the defect occurrence location due to defects.
그런데, 이런 결함이 발생한 경우, 그 크기 및 속성을 확인하는 것이 중요하다. 결함의 속성을 확인하면 어느 과정에서 왜 이런 불량이 발생하게 되었는지를 추정할 수 있고, 이를 방지하기 위해 어떤 조치를 하는 것이 필요한가를 생각할 수 있으므로, 공정 개선과 불량 방지, 결과적인 수율 증가를 가져올 수 있게 된다.However, when such a defect occurs, it is important to check its size and properties. By checking the nature of the defect, it is possible to estimate why and why this defect occurred, and to consider what action is needed to prevent this, thus improving the process and preventing defects, resulting in increased yield. There will be.
공정 과정에서 발생하는 결함 가운데 큰 결함은 상대적으로 확인하기가 쉽지만 미세결함은 확인하기가 쉽지 않고, 고도로 집적화된 반도체 장치에서 이들 미세 결함도 당연히 장치 불량을 발생시킬 수 있는 것이므로 이를 정확히 확인하기 위해서는 개선된 검사 장비가 필요하고, 상당한 시간과 노력을 들여야 한다. Among the defects occurring in the process, large defects are relatively easy to identify, but micro defects are not easy to identify, and even in the case of highly integrated semiconductor devices, these micro defects can naturally cause device defects. Inspection equipment is required and requires considerable time and effort.
미세 결함을 확인하기 위한 기존의 검사 장비로는 광학현미경과 같은 광학적 수단을 사용하는 장비와 주사전자현미경과 같은 전자적 수단을 사용하는 장비가 있는데, 광학적 수단은 분해능에 한계가 있어서 미세결함의 정확한 크기와 형태, 기타 속성을 파악하기가 쉽지 않고, 전자적 수단은 미세결함의 정확한 크기와 형태를 알기에 적합하지만 많은 시간과 노력이 들고, 공정을 중단시킬 필요가 있을 때에는 이로 인해 많은 공정 효율의 저하가 발생한다.Existing inspection equipment for identifying micro defects includes equipment using an optical means such as an optical microscope and equipment using an electronic means such as a scanning electron microscope, and the optical means has limited resolution, so the exact size of the micro defects is limited. It is not easy to grasp the shape, shape, and other properties, and the electronic means are suitable for knowing the exact size and shape of the microdefect, but it takes a lot of time and effort, and when there is a need to stop the process, this causes a lot of process efficiency deterioration. Occurs.
한편, 광학적 검사장비도 다크필드(dark field: 암시야) 방식과 브라이트필드(bright field: 명시야) 방식으로 나눌 수 있는데, 다크필드 방식의 경우 산란광을 이용하여 파티클이나 피트 등의 존재를 신속하게 발견, 확인하기에는 적합할 수 있지만 그 크기나 형태와 같은 필요 속성을 확인하기에는 적합하지 않은 경우가 많다.On the other hand, optical inspection equipment can also be divided into a dark field (dark field) method and a bright field (bright field) method. In the case of the dark field method, the presence of particles, pits, etc. can be quickly performed using scattered light. It may be suitable for discovery and identification, but it is often not suitable for identifying required attributes such as size and shape.
따라서, 반도체 웨이퍼에 대한 검사를 실시할 때 먼저 빠른 속도로 웨이퍼 내 결함의 존재 여부를 확인하고, 그 결함이 존재하면 위치를 확인하여 기록하고, 필요한 경우에는 보다 정확한 수단, 가령 브라이트필드 광학 검사장치를 이용하거나, 보다 정확한 리뷰용 주사전자현미경(review SEM)을 통해 그 정확한 크기와 결함 유형을 확인하는 경우가 많다. Therefore, when inspecting a semiconductor wafer, first, the presence of defects in the wafer is checked at a high speed, and if the defects are present, the location is checked and recorded, and if necessary, more accurate means, such as a brightfield optical inspection device In many cases, the correct size and defect type are often confirmed by using a scanning electron microscope (Review SEM) for more accurate review.
그러나, 주사전자현미경이나 원자현미경(scanning probe microscopy)과 같은 비광학적 이미지처리 방식은 비싸고 느리므로 실용적인 검사장치로 사용되기는 어렵고, 따라서 이런 방식의 검사는 일반적으로 볼 때 공정 중에 바로 실시하기는 어렵고, 해당 웨이퍼를 파괴하는 파괴적 검사이기 쉽다. However, a non-optical image processing method such as a scanning electron microscope or an atomic microscope (scanning probe microscopy) is expensive and slow, so it is difficult to be used as a practical inspection device, and thus, this type of inspection is generally difficult to perform immediately during the process. It is easy to be a destructive inspection to destroy the wafer.
그리고, 브라이트필드 광학 검사장치는 광학분해능 이하의 대상물 크기에 대해서는 해상도의 한계로 인하여 대상물의 명확한 인식이 어려운 상태가 된다.In addition, the bright field optical inspection apparatus is in a state in which it is difficult to clearly recognize an object due to a limitation in resolution for the object size below the optical resolution.
따라서, 파티클이나 피트 등 미세결함을 검사함에 있어서, 시간 및 비용 관점에서 미세결함을 충분히 빠르게 확인하여 양호한 산출 효율을 가지면서, 이와 함께 미세결함의 크기나 형태, 종류 등의 충분한 정보를 획득할 수 있는 방법을 개발하는 것이 미세결함 검사장비 및 검사방법에서 중요한 과제가 되고 있으며, 비용과 효율의 관점에서 광학분해능 이하의 미세결함을 검사 및 분류할 수 있는 광학적 검사방법이 있다면 바람직할 것이다.Therefore, in inspecting fine defects such as particles and pits, it is possible to obtain sufficient information such as the size, shape, and type of the fine defects while having good calculation efficiency by quickly confirming the fine defects in terms of time and cost. Developing a new method has become an important task in micro defect inspection equipment and inspection methods, and it would be desirable to have an optical inspection method capable of inspecting and classifying micro defects below optical resolution in terms of cost and efficiency.
한편, 선행기술문헌 1에 기재된 도1에는 광학적으로 미세 대상물에 파장 355nm i-line 레이저를 좌측으로부터 수평으로 비추고 그 산란된 광이 대상물로부터 퍼져 나오는 미 산란(Mie scattering)의 형태를 대상물 크기를 바꾸어가면서 나타내고 있다.On the other hand, in FIG. 1 described in the
도1로부터 1마이크로미터 내지 0.3마이크로미터까지의 크기의 대상물에 대해서는 후방으로 산란되는 빛은 거의 없고, 0.2마이크로미터 이하 크기의 대상물로부터 나오는 산란광은 후방으로 향하는 것도 있으면서 측방으로 강화되는 양상을 보이고, 0.05마이크로미터 정도 크기의 대상물로부터 나오는 산란광은 전 후방이 비슷한 대칭에 가까운 형태를 나타낸다.1, objects of sizes from 1 micrometer to 0.3 micrometers have little light scattered backwards, and scattered light from objects having a size of 0.2 micrometers or less has a direction toward the rear, while showing a tendency to be strengthened laterally. Scattered light from an object about the size of 0.05 micrometers has a similar symmetry of the front and rear.
선행기술문헌 1은 0.01마이크로미터 이하의 대상물에 대해서는 산란광의 각도별 분포는 실질적으로 변하지 않게 된다고 하며, 레일리(Rayleigh) 산란과 비슷한 형태를 가지게 됨을 알 수 있다. 그리고, 선행기술문헌 1은 이런 대상물에 대해 산란광 자체의 세기가 대상물 크기에 따라 급격히 줄어들게 됨을 언급하고 있다.
따라서, 이들 크기 범위인 1마이크로미터 내지 0.01마이크로미터의 대상물에 대한 레이저 산란광의 각도별 세기 분포의 형태를 통해 이들 대상물의 대략적 크기를 도출할 수 있음을 알 수 있다. Accordingly, it can be seen that the approximate sizes of these objects can be derived through the shape of the intensity distribution for each angle of the laser scattered light for the objects having a size range of 1 micrometer to 0.01 micrometers.
선행기술문헌 2에 개시된 도2는 실리콘 평면의 PSL(폴리스틸렌 라텍스) 반구에서의 산란광 세기 패턴을 직경 크기별, 편광 종류별 및 입사 각도별로 나타낸 영상들이며, 488nm 평면파가 좌측 70도 입사각으로 입사한 것을 입사평면으로부터 방위각 90도 위치에서 본 것이다. 마지막 열의 영상은 수직으로 입사된 원형편광에 대한 것이며, 수치는 극대 미분단면적(peak differential cross sectio)과 전체 누적 단면적(total integrated cross section)을 입사각의 코사인값으로 나누고 평방마이크로미터로 나타낸 것이다.Figure 2 disclosed in the
입사평면과 수직한 s 편광에 대해 입자 크기가 100nm 이하의 입자에 대한 산란광은 실리콘 평면과 수직한 방향으로 많이 치우쳐 있음을 볼 수 있다.It can be seen that scattered light for particles having a particle size of 100 nm or less for s polarization perpendicular to the incident plane is highly skewed in a direction perpendicular to the silicon plane.
선행기술문헌3의 미 산란(Mie scattering)을 설명하는 가운데 개시된 도3은 상대주파수(relative frequency)와 금속구의 레이더 크로스섹션과의 관계그래프를 나타내며, 대략 금속구의 반경이 금속구에 비추는 전자파의 파장과 같게 될 때까지 비례관계 혹은 선형 관계를 나타냄을 보인다. 이때, 상대주파수는 금속구의 원주를 파장으로 나눈 값이다. While describing the scattering of
이상과 같은 미 산란에 대해 잘 알려진 사실들과 기존의 연구결과는 다크필드 방식으로 웨이퍼에 레이저를 조사하여 미세결함에 의한 산란광을 일정 위치에서 일정 입체각으로 일정 시간 포집하는 경우, 미세결함의 크기가 일정 범위 내에 있음을 전제로 산란광의 총 광량 혹은 에너지량이 산란광을 일으킨 파티클이나 피트와 같은 미세결함의 크기를 산출할 수 있는 근거가 될 가능성이 있음을 보여주고 있다. 그리고, 미세결함의 크기 범위는 아래와 같은 그래프로 나타내어진 미 산란(Mie scattering) 영역이 적절함을 알 수 있다. The well-known facts about the above-mentioned unscattered and the existing research results show that when the scattered light due to fine defects is collected at a certain position at a constant three-dimensional angle by irradiating a laser to the wafer in a dark field method, the size of the fine defects is On the premise that it is within a certain range, it shows that there is a possibility that the total amount of light or energy of scattered light may be the basis for calculating the size of fine defects such as particles or pits causing scattered light. In addition, it can be seen that the size range of the microdefect is suitable for a Mie scattering region represented by the graph below.
한편, 미세결함 가운데 파티클과 같이 공정평면 위로 드러나는 것과 피트와 같이 움푹한 것은 기하학적 형태에 의해 당연히 조사광 산란 패턴이 다름을 알 수 있는데, 선행기술문헌 2에 개시된 도5는 PSL반구와 실리콘 평면의 피트(pit)에 대해 입사광을 조사할 때 평면과 25도 내지 72도 각도에 대응하는 단면적의 신호량과 평면과 6도 내지 20도 각도에 대응하는 단면적의 신호량을 각각 Y축 좌표, X축 좌표로 놓고 XY평면에 나타낸 결과이다. 그 결과를 보면 파티클과 피트는 서로 다른 그래프 형태를 나타냄을 알 수 있다. On the other hand, it can be seen that, among the micro defects, the light emitted from the process plane and the recessed shape such as the pit are of course different from the irradiation light scattering pattern depending on the geometric shape. When irradiating incident light with respect to the pit, the signal amount of the cross-sectional area corresponding to an angle between 25 and 72 degrees to the plane and the signal amount of the cross-sectional area corresponding to an angle between 6 and 20 degrees to the plane are Y-axis coordinates and X-axis, respectively. The result is shown in the XY plane in the coordinates. From the results, it can be seen that particles and pits have different graph shapes.
파티클에 해당하는 미세결함과 피트에 해당하는 미세결함은 이 신호량 사이의 함수관계 혹은 연관관계가 서로 다름을 알 수 있다.It can be seen that the micro-defect corresponding to the particle and the micro-defect corresponding to the pit have different functional relationships or correlations between the amounts of the signals.
본 발명은 다크 필드 조명 방식을 이용하여 광학적 수단으로 광학적 분해능이 못 미치는 작은 크기의 결함에 대해 그 크기와 결함 속성에 의한 분류가 가능하도록 하는 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an inspection method that enables classification by a size and defect attribute for a defect of a small size that does not have optical resolution by an optical means using a dark field illumination method.
본 발명은 기존의 광학적 검사장비에서 검사 방식을 새롭게 정하여 기존의 광학적 검사방법으로 알 수 없던 미세결함 크기 및 속성에 의한 분류를 신속하게 할 수 있는 검사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an inspection method capable of quickly classifying by size and attribute of micro defects that are not known by the existing optical inspection method by newly defining an inspection method in the existing optical inspection equipment.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 검사방법은Inspection method of the present invention for achieving the above object
다크필드 방식으로 미세 결함을 검사하는 광학적 검사 장치에서 해상도 또는 집광각(또는 개구수, NA)을 달리하는 복수의 대물렌즈를 선택할 수 있도록 하고, 대물렌즈 교체를 통한 2개 이상의 다크필드 산란광 이미지를 확보하고, 확보된 다크필드 산란광 이미지 각각의 동일 좌표에 위치한 복수의 미세결함의 점분포함수(PSF)의 에너지양, 최대 값(Peak) 등의 데이터를 획득하고 데이터 사이의 상관관계를 찾고 이용하여, 미세결함의 유형 분류 및 크기를 결정하는 것을 특징으로 한다. It is possible to select a plurality of objective lenses having different resolutions or condensing angles (or numerical apertures, NAs) in an optical inspection apparatus that inspects fine defects in a dark field method, and displays two or more dark field scattered light images through objective lens replacement. Securing, acquiring data such as the amount of energy, maximum value (Peak) of the point distribution function (PSF) of a plurality of fine defects located in the same coordinates of each of the obtained dark field scattered light images, and finding and using a correlation between the data It is characterized by determining the type and size of the fine defects.
본 발명에서 복수의 미세결함의 점분포함수(PSF)의 에너지양, 최대 값(Peak) 등의 크기 및 상관관계를 이용하여, 미세결함의 유형 분류 및 크기를 예측하는 보다 구체적 방법으로서, 다크필드 방식으로 미세 결함을 검사하는 광학적 검사 장치에서 해상도를 달리하는 복수의 대물렌즈를 가진 복수 렌즈계를 준비하고, In the present invention, as a more specific method for predicting the type and size of the fine defects using the size and correlation of the amount of energy of the plurality of fine defects (PSF), the maximum value (Peak), etc., the dark field In the optical inspection apparatus for inspecting micro defects in a manner, a plurality of lens systems having a plurality of objective lenses having different resolutions are prepared,
상, 하 해상도(고, 저 해상도)의 각 대물렌즈를 가진 두 렌즈계에서 미세 결함에 대해 얻은 다크필드 산란광에 의한 영상을 통해 미세 결함 부위의 영상 영역별(화소별) 광세기 분포를 획득하여 PSF 에너지량을 얻고,The PSF by acquiring the light intensity distribution for each image area (by pixel) through the dark field scattered light obtained for the fine defects in the two lens systems with each objective lens of high and low resolution (high and low resolution) Get energy,
두 렌즈계의 동일한 미세결함에 대한 PSF 에너지량의 제곱근값을 x축과 y축으로 삼아 좌표를 확인하고, Confirm the coordinates using the square root of the amount of PSF energy for the same fine defects of the two lens systems as the x-axis and y-axis,
그 좌표가 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 크기 및 PSF 에너지량의 제곱근값의 상관관계에 의해 정해진 미세결함 유형 가운데 어느 유형에 속하는지 확인하고, Determine which type of microdefect type is determined by the correlation between the square root value of the PSF energy amount and the size obtained through the measurement of the microdefect samples in advance,
확인된 유형에 적절한 렌즈계나 임의의 렌즈계를 선택하여, 그 렌즈계에 의해 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 PSF 에너지 제곱근값과 미세결함 크기 상관관계에 따라 미세결함의 크기를 정하는 과정이 구비될 수 있다.A process of determining the size of the microdefect according to the correlation between the square root value of the PSF energy obtained through the actual measurement of the microdefect samples and the microdefect size may be provided by selecting an appropriate lens system or an arbitrary lens system for the identified type. have.
이러한 본 발명 방법에서 복수 대물 렌즈는 특정 나노미터 레벨 해상도, 가령 40 내지 60 나노미터 중 하나의 해상도를 중심으로 그 상, 하로 나노 스케일 복수 해상도를 가지도록, 가령, 해상도 40nm 내지 60nm의 중간 해상도 대물렌즈와 이 중간 해상도의 수치 위로 10nm 내지 30nm가 더해진 저해상도 대물렌즈와, 이 중간 해상도의 수치 아래로 10nm 내지 30nm가 감해진 고해상도 대물렌즈를 포함하여 이루어질 수 있다. In the method of the present invention, the multi-objective lens has a nano-scale multi-resolution above and below a specific nanometer-level resolution, such as one of 40 to 60 nanometers, for example, a medium-resolution objective of 40 nm to 60 nm in resolution. It may be made of a lens and a low-resolution objective lens in which 10nm to 30nm is added above the value of the intermediate resolution, and a high-resolution objective lens in which 10nm to 30nm is subtracted below the value of the intermediate resolution.
본 발명 방법에서 좌표가 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 크기 및 PSF 에너지량의 제곱근값의 상관관계에 의해 정해진 미세결함 유형 가운데 어느 유형에 속하는지 확인할 때에는, 미세결함 샘플들에 대해 렌즈계 각각에서 다크필드 영상 혹은 산란광을 통해 광세기 분포를 얻고, 다크필드 영상 혹은 산란광에 대한 PSF 에너지값과 그 에너지값의 제곱근값을 얻고, 렌즈계 중 하나에 의한 이 제곱근값을 x축 좌표, 렌즈계 중 다른 렌즈계에 의한 이 제곱근값을 y축 좌표로 놓고, 점으로 표시하되 미세결함 샘플들이 나타내는 점들 가운데 일 집단이 이루는 선형 그래프 혹은 선형 상관관계를 하나의 미세결함 유형으로 판정하는 작업이 전제적으로 이루어질 수 있다. In the method of the present invention, when determining which of the types of microdefects defined by the correlation between the square root value of the PSF energy amount and the size obtained through the actual measurement of the microdefect samples in advance, in each of the lens systems for the microdefect samples The light intensity distribution is obtained through the dark field image or scattered light, and the PSF energy value and the square root value of the energy value for the dark field image or scattered light are obtained, and this square root value by one of the lens systems is another lens system of the x-axis coordinate or the lens system. By setting this square root value by y-axis coordinates and denoting it as a point, a task of determining a linear graph or a linear correlation formed by a group among points represented by microdefect samples as a single microdefect type may be premised.
또한, 실측을 위해 유형별로 그 유형에 맞는 렌즈계를 정하거나 혹은 임의의 렌즈계를 정하고 그 렌즈계에서의 복수 미세결함 샘플의 PSF 에너지량의 제곱근값과 미세결함 크기를 실측하고 그 상관관계를 선형 그래프 형태로 정리하는 작업이 전제적으로 이루어진다. In addition, for measurement, a lens system suitable for the type is determined for each type, or an arbitrary lens system is determined, and the square root value and the size of the fine defects of the PSF energy amount of a plurality of micro-defect samples in the lens system are measured and the correlation is linear graphed. The task of organizing is done on a premise basis.
실측은 샘플을 이루는 미세결함들을 주사전자현미경 등을 통해 미시적으로 검사하고 검사를 통해 크기를 확인하거나, 샘플의 산란광을 대물렌즈를 가진 렌즈계로 집속하여 촬상소자(촬상장치)에 맺히게 하여 PSF 에너지량을 산출하는 것을 의미한다.Actually, microscopic defects constituting the sample are microscopically inspected through a scanning electron microscope, etc., and the size is confirmed through inspection, or the scattered light of the sample is focused on a lens system having an objective lens to be condensed on an imaging device (imaging device) to generate PSF energy. It means to calculate.
본 발명에 따르면 다크 필드 방식을 이용하여 광학적 수단으로 광학적 분해능이 못 미치는 작은 크기의 결함에 대해 그 크기와 결함 속성을 알 수 있고, 공정에서 그에 따른 미세결함 방지 대책을 수립하는 데 도움을 줄 수 있다.According to the present invention, by using the dark field method, it is possible to know the size and defect properties of small-sized defects whose optical resolution cannot be achieved by optical means, and can help in establishing measures for preventing micro-defects accordingly in the process. have.
본 발명에 따르면, 기존의 광학적 검사장비의 경우, 검사 속도 혹은 단위 시간당 검사 면적검사 등의 다양한 요구에 대비하여 통상 3개 정도의 서로 다른 해상도의 대물렌즈를 교체하여 사용할 수 있도록 구비하고 있으므로, 기존의 광학적 검사장비에서 장비 하드웨어의 특별한 변화 없이도 촬영 및 해석 방식과 같은 검사 방식을 새롭게 정하여 기존의 광학적 검사방법으로 알 수 없던 미세결함 크기 및 속성에 의한 분류를 신속하게 진행할 수 있으므로, 신속한 불량 방지 대응이 가능하고, 검사 효율을 증진할 수 있다.According to the present invention, in the case of the existing optical inspection equipment, in order to prepare for various demands such as inspection speed or inspection area inspection per unit time, the objective lenses of three different resolutions are usually replaced and used. The new inspection method, such as the shooting and analysis method, can be newly defined in the optical inspection equipment of the equipment without any special change in the hardware. This is possible and can improve inspection efficiency.
도1은 파티클에 대한 레이저 조사에서 파티클 크기에 따라 미 산란 형태가 달라지는 것을 나타내는 설명도,
도2는 실리콘 평면의 PSL(폴리스틸렌 라텍스) 반구에서의 산란광 세기 패턴을 직경 크기별, 편광 종류별 및 입사 각도별로 나타낸 영상들로, 488nm 평면파가 좌측 70도 입사각으로 입사한 것을 입사평면으로부터 방위각 90도 위치에서 본 영상들,
도3은 상대주파수(relative frequency, 금속구 원주를 파장으로 나눈 값)와 금속구의 레이더 크로스섹션(radar cross section)과의 관계를 나타내는 그래프,
도4는 파티클 반경과 파장을 y축 및 x축으로 하는 경우에 서로 다른 산란 양상을 가진 좌표 영역을 구분하여 나타내는 그래프,
도5는 파티클의 PSL반구와 실리콘 평면의 피트에 대해 광을 조사할 때 평면과 25도 내지 72도 각도에 대응하는 단면적(cross section)의 신호량과 평면과 6도 내지 20도 각도에 대응하는 단면적의 신호량을 각각 Y축 좌표, X축 좌표로 놓고 XY평면에 나타낸 결과 그래프,
도6은 본 발명 검사장치 광학계에서 해상도 150nm, 250nm, 400nm에 해당하는 대물렌즈 M15(NA 0.6), M25(NA 0.36), M40(NA 0.23)를 각각 적용하여 웨이퍼의 미세결함 샘플에 대한 PSF 에너지를 산출하고, 피크값을 산출하고, 각 샘플에 대한 리뷰 셈(review SEM)을 통해 정확한 형태와 크기를 알아내고, 이들을 형태 유사성에 따라 임의로 몇 가지로 분류하여 만든 표,
도7은 도6의 표의 임의 분류에 따라 그룹별로 구분된 미세결함 샘플들의 셈사진,
도8은 도6의 표에서 M15와 M25를 통해 얻은 피크값이 포화(saturation)되어 구분이 되지 않는 샘플을 제거하여 얻은 표,
도9는 도8의 표에서 M15와 M40 대물렌즈를 통해 얻은 PSF 에너지의 제곱근값값을 각각 Y축 좌표값, X축 좌표값으로 하여 XY 좌표평면에 점으로 표시하고 선형 관계를 나타내는 점들끼리 연결한 직선을 나타내는 PSF 피크 관계 그래프,
도10은 도9의 그래프에 따라 표의 샘플 유형을 다시 분류하여 얻은 표,
도11은 도9의 그래프에 따라 재분류한 샘플 사진들,
도12는 본 발명의 검사 방법에 사용될 수 있는 검사 장치의 예를 개략적 개념적으로 도시한 구성 개념도,
도13 내지 도15는 미리 샘플을 통해 확보한 관계 그래프로서 특정 대물렌즈를 통해 얻은 미세결함의 산란광 PSF 에너지 산출값의 제곱근(X좌표)과 그 미세결함 크기(Y좌표)와의 비례관계 그래프들이다.Figure 1 is an explanatory diagram showing that the unscattered shape varies depending on the particle size in the laser irradiation on the particle,
FIG. 2 is an image showing scattered light intensity patterns in a PSL (polystyrene latex) hemisphere of a silicon plane according to diameter size, polarization type, and incident angle, where a 488 nm plane wave is incident at a 70-degree incident angle on the left, 90 degrees azimuth from the incident plane. Videos from
3 is a graph showing the relationship between a relative frequency (a value obtained by dividing the circumference of a metal sphere by a wavelength) and a radar cross section of the metal sphere;
FIG. 4 is a graph showing the division of coordinate regions having different scattering patterns when the particle radius and wavelength are the y-axis and the x-axis,
5 is a cross section corresponding to an angle of 25 to 72 degrees to the plane and a signal amount of 6 to 20 degrees to the plane when irradiating light to the PSL hemisphere of the particle and the feet of the silicon plane. The result graph displayed on the XY plane with the signal amount of the cross-sectional area set to Y-axis coordinates and X-axis coordinates, respectively,
FIG. 6 shows PSF energy for microdefect samples of a wafer by applying objective lenses M15 (NA 0.6), M25 (NA 0.36), and M40 (NA 0.23) corresponding to a resolution of 150 nm, 250 nm, and 400 nm in the optical system of the present invention. Is calculated, peak value is calculated, and a table created by finding out the exact shape and size through review SEM for each sample and classifying them into several randomly according to shape similarity,
Figure 7 is a semi-defective picture of the fine defect samples divided into groups according to any classification in the table of Figure 6,
8 is a table obtained by removing samples that are indistinguishable due to saturation of peak values obtained through M15 and M25 in the table of FIG. 6,
Fig. 9 shows the square root values of the PSF energy obtained through the M15 and M40 objective lenses in the table of Fig. 8 as Y-axis coordinate values and X-axis coordinate values, respectively. PSF peak relationship graph showing a straight line,
Figure 10 is a table obtained by re-classifying the sample types of the table according to the graph of Figure 9,
Figure 11 is a sample picture reclassified according to the graph of Figure 9,
12 is a schematic conceptual diagram schematically showing an example of an inspection device that can be used in the inspection method of the present invention;
13 to 15 are graphs of relationships obtained through a sample in advance, and are proportional relationship graphs of the square root (X-coordinate) of the scattered light PSF energy calculated value of the micro-defect obtained through a specific objective lens and the micro-defect size (Y-coordinate).
이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to drawings.
먼저, 본 발명의 발명자는 앞서 살펴본 선형기술문헌들을 고려하여, 기존에 알려진 것과 같이 브라이트필드(bright field)를 이용한 광학적 검사 방법으로 광학분해능 이하 크기의 대상물, 즉, 미세 결함의 크기 및 형태를 확인할 수 없더라도, 미 산란에 적합한 크기 범위인 1마이크로미터 내지 0.01마이크로미터(10나노미터) 범위 내의 미세결함을 대상으로 하는 산란광을 통해 10나노미터 근처의 미세결함 크기도 알아낼 수 있지 않을까라는 가능성에 착안하여 본 발명 방법을 도출하였다.First, the inventor of the present invention considers the linear technical documents discussed above, and as previously known, checks the size and shape of an object having a size less than optical resolution, that is, a micro defect by an optical inspection method using a bright field. Even if it is not possible, it is possible to find out the size of the microdefect near 10 nanometers through scattered light targeting microdefect within a range of 1 micrometer to 0.01 micrometer (10 nanometer), which is a size range suitable for unscattered. Thus, the method of the present invention was derived.
그러나, 산란광을 얻는 다크필드(dark field) 환경에서 통상적으로 미세결함의 존재 및 위치는 알 수 있지만 광학분해능 이하의 미세결함 크기나 형태 종류는 알 수 없다는 문제가 있다.However, in the dark field environment in which scattered light is obtained, the presence and location of micro defects are generally known, but there is a problem that the size or shape of micro defects below optical resolution is unknown.
이런 문제를 넘어 다크필드 산란광을 통해 미세결함 크기에 접근하는 단계로서 선행기술문헌 2의 도2가 시사하는 바에 따라 실리콘 평면의 PSL(폴리스틸렌 라텍스) 반구를 파티클로 보고 산란광 세기가 s 편파에 대해 평면과 수직인 방향으로 집중됨을 고려하여, 파티클 위쪽에서 입체각을 달리하면서 대물렌즈를 통해 산란광을 모으고 검출기의 고집적 촬상소자를 통해 촬상소자 화소별 혹은 영역별 감지된 빛의 세기를 감안하여 포인트 스프레드 펑션(PSF:point spread fuction) 에너지를 산출한다.As a step of approaching the micro-defect size through the dark field scattered light beyond this problem, as shown in FIG. 2 of
파티클 크기가 파장에 비해 충분히 작은 미 산란 영역에서 산란광이 대부분 실리콘 평면과 수직한 상방으로 집속된 상태로 진행하는 도2와 같은 형태를 고려하면 미세결함 산란광의 PSF 에너지는 파티클 면적과 비례 관계에 있을 것이라고 추정할 수 있고, PSF 에너지의 제곱근은 파티클 직경 혹은 반경과 비례관계를 이룬다는 것을 추정할 수 있다. Considering the shape shown in FIG. 2 in which the scattered light mostly focuses upward perpendicular to the silicon plane in the unscattered region where the particle size is sufficiently small compared to the wavelength, the PSF energy of the microdefected scattered light may be proportional to the particle area. It can be estimated that the square root of PSF energy is proportional to the particle diameter or radius.
단, 산란광을 집속하는 대물렌즈가 커버하는 입체각의 크기에 따라 같은 크기의 파티클에 대해서도 산란광 일부 혹은 상당 부분은 대물렌즈로 집속되지 않고 외부로 방사될 수 있으며, 대물렌즈가 커버하는 입체각의 크기가 거의 같아도 파티클의 크기가 달라지면 산란광 일부 혹은 상둥 부분은 대물렌즈로 집속되지 않고 외부로 방사될 수 있으므로, 서로 다른 두 대물렌즈가 커버하는 서로 다른 입체각 내에 집속되어 획득되는 PSF 에너지량의 차이를 감안하면 이런 것도 파티클의 크기를 계산할 수 있는 근거가 될 수 있을 것이며, 어떤 크기 범위의 파티클에 대해서 어떤 입체각 범위를 커버하는 대물렌즈들을 선택할 것인가는 본 발명 방법에서 상당한 민감성을 가지고 선택에 주의가 요하는 부분 될 수 있다.However, depending on the size of the three-dimensional angle covered by the objective lens focusing on the scattered light, a part or a significant portion of the scattered light may be emitted to the outside without being focused by the objective lens, and the size of the three-dimensional angle covered by the objective lens Even if they are almost the same, if the particle size is different, some or scattered light can be emitted to the outside without being focused by the objective lens, so taking into account the difference in the amount of PSF energy obtained by focusing within different stereoscopic angles covered by two different objective lenses This may also be a basis for calculating the particle size, and to select an objective lens that covers a certain angular range for a particle of a certain size range, the method of the present invention has considerable sensitivity and needs attention in selection. Can be.
그리고, PSF 에너지를 산출함에 있어서 미세결함의 종류가 단순한 덩어리형 파티클인지, 솜털같은 돌출 가지를 많이 가지는 파티클인지, 피트인지, 스크래치인지에 따라 기하학적으로 산란광의 형태가 달라지는 부분이 있으므로 PSF 에너지의 제곱근과 미세결함의 크기는 단일한 함수관계를 가지는 것이 아니다. 따라서 어떤 대상에 대해 산란광에 의한 PSF 에너지를 얻었다고 해도 이것이 미세결함의 크기를 단일하게 결정해주는 것은 아님을 알 수 있다.Also, in calculating the PSF energy, the shape of the scattered light geometrically varies depending on whether the type of fine defect is a simple lump-shaped particle, a particle having many fluffy protruding branches, a pit, or a scratch, so the square root of PSF energy The size of and microdefect does not have a single functional relationship. Therefore, it can be seen that even if PSF energy obtained by scattered light is obtained for a certain object, it does not determine the size of the micro defects uniformly.
결국, 어떤 미세결함에 대해 검사광 레이저를 조사하고 어떤 입체각을 커버할 수 있는 대물렌즈를 사용하여 산란광을 포집하고 이미지 센서로 이 산란광에 의한 이미지를 얻고, PSF 에너지를 얻어도 이것만으로 단일하게 미세결함의 크기를 찾을 수는 없다는 새로운 문제가 발생한다. Eventually, irradiating the inspection light laser for any fine defects and collecting the scattered light using an objective lens capable of covering a certain three-dimensional angle and obtaining the image by this scattered light with an image sensor, and even obtaining PSF energy, this is a single fine A new problem arises: the size of the defect cannot be found.
이런 문제는 산란광을 얻기 위해 레이저가 조사된 미세결함의 종류, 속성을 알면 해결될 수 있는데, 발명자는 이런 문제를 해결하기 위해 선행기술문헌 2에 개시된 도5와 같은 관계에 주목하였다. 경사각 범위를 달리하는 단면에서 얻은 산란광 에너지를 각각 X,Y 좌표로 하여 XY평면을 그리면 파티클이 속하는 연관관계 그래프와 피트가 속하는 연관관계 그래프가 서로 다르게 좌표평면상에 나타나게 된다는 것이다.This problem can be solved by knowing the type and properties of the micro defects irradiated with the laser to obtain scattered light, and the inventor focused on the relationship as shown in FIG. 5 disclosed in the
이를 위해 본 발명에서는 서로 다른 차등단면 혹은 미분적 단면(differential cross section)에서 에너지를 산출하는 대신 현실적으로 더욱 용이한 방법으로 검사장치에 부속된 서로 다른 대물렌즈를 이용하는 방법을 생각했다. 즉, 대물렌즈의 배율 혹은 검사장치 광학계 해상도가 달라지면 통상 대물렌즈 크기 및 대상과의 거리가 달라지고 대상에서 나오는 산란광을 수집할 수 있는 입체각 범위도 달라져 각 대물렌즈를 사용하여 얻는 PSF 에너지가 달라질 수 있고, 이런 달라진 차이를 정보로 이용하면 대상물인 미세결함의 종류 혹은 속성을 파악할 수도 있다는 것이다.To this end, in the present invention, instead of calculating energy in different differential cross sections or differential cross sections, a method of using different objective lenses attached to the inspection apparatus in a more realistic way was considered. In other words, if the magnification of the objective lens or the resolution of the inspection system optical system is different, the size of the objective lens and the distance to the object are different, and the range of the stereoscopic angle that can collect scattered light from the object is also different, so the PSF energy obtained by using the objective lens may be different. It is also possible to grasp the type or property of the micro-defect, which is the object, by using this difference as information.
발명자는 웨이퍼의 여러 가진 미세결함 샘플링 및 실험을 실시하였다. 보다 구체적으로, 검사장치 광학계에서 해상도 150nm, 250nm, 400nm에 해당하는 대물렌즈 M15(NA 0.6), M25(NA 0.36), M40(NA 0.23)를 각각 적용하여 웨이퍼의 미세결함 샘플에 대한 PSF 에너지를 산출하였고, 또한 백그라운드 값을 제거한 피크값을 산출하였으며, 각 샘플에 대한 리뷰 셈(review SEM)을 통해 정확한 형태와 크기를 알아내고, 이들을 형태 유사성에 따라 임의로 몇 가지로 분류하여 도6과 같은 표를 얻었다. 도7은 이러한 임의 분류에 의해 그룹별로 구분된 미세결함 샘플들의 셈사진이다.The inventor conducted various microdefect sampling and experiments with wafers. More specifically, by applying the objective lenses M15 (NA 0.6), M25 (NA 0.36), and M40 (NA 0.23) corresponding to the resolutions of 150 nm, 250 nm, and 400 nm in the inspection system optical system, PSF energy for the microdefect sample of the wafer is applied. The peak values were calculated by removing the background values, and the exact shape and size were found through a review SEM for each sample.
그리고, 여기서 M15와 M25를 통해 얻은 피크값이 포화(saturation)되어 구분이 되지 않는 값은 정확한 구분이 어렵다고 보아 샘플을 표에서 제거하고 도8과 같은 표를 얻었다.And, the peak values obtained through M15 and M25 are saturated and the indistinguishable values are difficult to accurately classify, so the samples are removed from the tables and the tables shown in FIG. 8 are obtained.
그리고, 도8과 같은 표에 의해 M15와 M40 대물렌즈를 통해 얻은 PSF 에너지의 제곱근값에 해당하는 값을 취해 하나를 Y축 좌표값, 다른 하나를 X축 좌표값으로 하여 XY좌표 평면에 16개의 점을 표시하였다. Then, by taking the values corresponding to the square root value of the PSF energy obtained through the M15 and M40 objective lenses according to the table shown in FIG. 8, one is used as the Y-axis coordinate value and the other as the X-axis coordinate value. Dots were marked.
그 결과 도9와 같은 PSF 피크 관계 그래프를 얻었다. 이 그래프에서는 이들 16개의 점을 4개의 직선에 나누어 포함되도록 4개의 직선 혹은 선형함수가 도시되며, 각 선형함수는 하나의 미세결함 종류를 표현하는 것으로 볼 수 있다.As a result, a PSF peak relationship graph as shown in Fig. 9 was obtained. In this graph, four straight lines or linear functions are shown so that these 16 points are divided into four straight lines and included, and each linear function can be regarded as representing one type of fine defects.
이러한 도9의 그래프에 따라 표의 샘플 유형과 샘플 사진을 다시 분류하여 도10의 표와 도11의 사진들을 얻었다. 도11의 사진 구분에 따르면 같은 유형의 미세결함 샘플의 형태가 시각적으로 많이 닮아있음을 볼 수 있다.According to the graph of FIG. 9, the sample types and sample pictures in the table were re-classified to obtain the pictures in FIG. 10 and FIG. 11. According to the picture classification in FIG. 11, it can be seen that the shape of the microdefect sample of the same type is visually similar.
이상과 같이 샘플들을 통해 도8과 같은 그래프를 얻고, 그래프에 표시된 4개 선형관계를 통해 미세결함의 4가지 유형을 구분할 수 있게 되었다. As described above, a graph as shown in FIG. 8 is obtained through samples, and it is possible to distinguish four types of fine defects through four linear relationships displayed on the graph.
따라서, 반도체 웨이퍼를 도12와 같은 싱글 다크 필드 타입의 검사장치를 통해 검사할 때 산란광을 통해 어떤 미세결함들을 검출하였다면 M15 및 M40 대물렌즈 각각을 통해 이들 미세결함에 의한 산란광을 받아 촬상장치에서 영역별 광세기를 이용하여 각각의 PSF 에너지를 산출하고, 그 제곱근 값을 각각 Y좌표값 및 X좌표값으로 정하여 XY좌표평면에 점으로 표시하고, 그 점이 앞서 도8의 선형관계 중 어느 것에 속하는지 확인하여 미세결함들의 유형을 결정한다. Accordingly, when the semiconductor wafer is inspected through a single dark field type inspection apparatus as shown in FIG. 12, if any micro defects are detected through scattered light, the scattered light caused by these fine defects is received through the M15 and M40 objective lenses, respectively, and the area of the imaging device Each PSF energy is calculated using the star light intensity, and the square root values are determined as Y coordinate values and X coordinate values, respectively, and displayed as points on the XY coordinate plane, and which of the linear relationships in FIG. Check to determine the type of microdefects.
이때 도12의 예시적 검사장치를 좀 더 설명하면, 웨이퍼에 다크필드 방식의 검사를 위해 조사되는 소오스 광은 레이저광이며, 대물렌즈는 하나만 표시되지만 인접하여 서로 쉽게 교체될 수 있는 해상도, 배율, 커버 입체각을 달리하는 복수 대물렌즈가 구비된다.At this time, when the exemplary inspection apparatus of FIG. 12 is described further, the source light irradiated for the dark field inspection on the wafer is laser light, and only one objective lens is displayed, but the resolution, magnification, which can be easily replaced with each other, A plurality of objective lenses having different cover stereo angles are provided.
편광판은 가령 S편광이 통과되 수 있는 편광판을 사용하고, 공간필터(spatial filter)는 촬상장치로 향하는 산란광에 포함되는 특정의 공간 주파수 성분을 강조하거나 감쇠하기 위해 사용될 수 있으며, 선명하지 못한 상의 선명화, 화상의 신호 대 잡음비(S/N)의 향상, 주기 구조의 제거 등에 사용될 수 있다. The polarizing plate uses, for example, a polarizing plate through which S-polarized light can pass, and a spatial filter can be used to emphasize or attenuate a specific spatial frequency component included in scattered light directed to the imaging device, and sharpen an unclear image. It can be used to improve the signal-to-noise ratio (S / N) of an image and to remove periodic structures.
광경로상 편광판과 필터 다음에 설치되는 결상렌즈는 산란광에 의한 영상을 촬상소자에 보다 명확하게 맺어지도록 하기 위해 통상적으로 사용되며, 촬상소자는 다수의 화소를 가져 산란광에 의한 영상이 다수 화소 영역에 걸쳐 맺어지며, 영역별 혹은 화소별 감지광 세기를 측정하여 전체 화소 영역에 걸친 총광량을 산출할 수 있도록 미도시된 컴퓨터나 전용프로세서와 결합된다. The optical path polarizing plate and the imaging lens installed next to the filter are commonly used to make the image by the scattered light more clearly on the image pickup device, and the image pickup device has multiple pixels so that the image by the scattered light is in the multiple pixel area. It is combined with a computer or a dedicated processor, not shown, to measure the detected light intensity for each area or pixel to calculate the total amount of light over the entire pixel area.
이상의 과정을 통해 미세결함 유형이 결정되면 미리 샘플을 통해 확보한 관계 그래프, 즉, 특정 대물렌즈를 통해 얻은 미세결함의 산란광 PSF 에너지 산출값의 제곱근(X좌표)과 그 미세결함 크기(Y좌표)와의 비례관계 그래프를 선택하되, 대물렌즈를 달리하여 얻은 도13 내지 도15의 그래프 가운데 결정된 유형에 더욱 적합한 대물렌즈를 이용하여 얻은 그래프를 선택하여 미세결함의 크기를 결정하게 된다.When the type of micro-defect is determined through the above process, the relationship graph obtained through the sample in advance, that is, the square root (X-coordinate) of the scattered light PSF energy output value of the micro-defect obtained through the specific objective lens and the micro-defect size (Y-coordinate) A proportional relationship graph with is selected, but a graph obtained using an objective lens more suitable for the determined type is selected from among the graphs of FIGS. 13 to 15 obtained by different objective lenses to determine the size of the fine defects.
이로써 반도체 공정 중에 미세결함이 있을 때 그 미세결함의 크기 및 유형(속성, 특징)을 다크필드 방식 광학적 검사장치만으로도 쉽고 빠르게 확인할 수 있어서 검사공정 및 전체 반도체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.As a result, when there are micro defects in the semiconductor process, the size and type (attribute, characteristic) of the micro defects can be quickly and easily confirmed only with a dark field type optical inspection device, thereby improving the yield of the inspection process and the entire semiconductor process.
특히, 통상적으로 브라이트 필드 광학계가 구분할 수 없는 광학분해능 이하의 미세결함에 대해서 리뷰 셈과 같은 비광학적이고 시간이 많이 걸리고 처리 효율이 낮은 검사장치를 사용하지 않고도 신속히 크기 및 유형을 구분할 수 있어서 미세결함이 발생하게 된 원인을 빠르게 찾아서 공정 불량이 더 나오지 않도록 조치를 할 수 있도록 한다. In particular, for microdefects below the optical resolution that cannot be distinguished by the bright field optical system, it is possible to quickly classify the size and type without using a non-optical, time-consuming, and low-efficiency inspection device such as review count. It is possible to quickly find the cause of this occurrence and take measures to prevent further process defects.
이상에서 검사장치의 복수 대물렌즈의 해상도, 이들 대물렌즈가 커버하는 입체각은 달라질 수 있지만, 현재 광학렌즈계의 분해능을 고려하고. 브라이트 필드 광학계를 통해 형태나 크기가 구분될 수 있는 미세결함의 크기가 대략 50나노미터인 것을 고려하고, 미 산란이 적용되는 영역이 10나노미터 이상인 것을 고려하면 대물렌즈를 정할 때 해상도 50나노미터 전후로 대략 10 내지 20나노미터 해상도 차이를 가지는 대물렌즈가 사용되도록 정할 수 있다. In the above, the resolution of the plurality of objective lenses of the inspection device and the stereoscopic angle covered by these objective lenses may vary, but considering the resolution of the current optical lens system. Considering that the size of micro defects that can be distinguished in shape or size through the bright field optical system is approximately 50 nanometers, and considering that the area to which unscattered is applied is 10 nanometers or more, a resolution of 50 nanometers when determining the objective lens It can be determined that an objective lens having a difference in resolution of approximately 10 to 20 nanometers is used before and after.
대물렌즈가 커버하는 입체각은 앞서도 언급하듯이 주로 검사하고자 하는 미세결함 크기 범위와 대물렌즈를 통해 집속되는 산란광의 노말(normal) 방향을 중심으로 하는 확산 양상을 고려하여 정해질 수 있다. As mentioned above, the stereoscopic angle covered by the objective lens may be determined by considering the size range of the fine defect to be inspected mainly and the diffusion pattern centering on the normal direction of the scattered light focused through the objective lens.
이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. In the above, the present invention has been described through limited embodiments, but the present invention is not limited to these specific embodiments, which are merely illustratively described to help understanding of the present invention.
따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. Therefore, a person having ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains can make various changes or application examples based on the present invention, and it is natural that such modifications and application examples belong to the appended claims.
Claims (4)
대물렌즈 교체를 통한 2개 이상의 다크필드 산란광 이미지를 확보하고,
확보된 다크필드 산란광 이미지별로 동일 좌표에 위치한 복수의 미세결함의 점분포함수(PSF)의 에너지양, 최대 값(Peak)을 포함하는 데이터를 각각 획득하고,
획득된 상기 데이터 사이의 상관관계를 찾고 상기 상관관계를 이용하여 상기 미세결함의 유형 분류 및 크기를 얻는 것을 특징으로 하는 광학적 검사장치를 이용한 미세결함의 크기 및 속성 검사방법. It is possible to select a plurality of objective lenses having different resolutions or condensing angles or numerical apertures (NA) in an optical inspection device that inspects fine defects in a dark field method,
Obtain two or more dark field scattered light images by replacing the objective lens,
For each obtained dark field scattered light image, data including energy amount and maximum value of the peak distribution function (PSF) of a plurality of fine defects located at the same coordinate are respectively obtained,
Finding the correlation between the obtained data and using the correlation to obtain the classification and size of the type of the micro-defect, the method for inspecting the size and attribute of the micro-defect using an optical inspection device.
상대적으로 상, 하 해상도의 각 대물렌즈를 가진 두 렌즈계에서 미세 결함에 대해 얻은 다크필드 산란광에 의한 영상을 통해 미세 결함 부위의 영상 영역별(화소별) 광세기 분포를 획득하여 PSF 에너지량을 얻고,
두 렌즈계의 동일한 미세결함에 대한 PSF 에너지량의 제곱근값을 x축과 y축으로 삼아 좌표를 확인하고,
상기 좌표가 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 크기 및 PSF 에너지량의 제곱근값의 상관관계에 의해 정해진 미세결함 유형 가운데 어느 유형에 속하는지 확인하고,
확인된 유형에 적절한 렌즈계나 임의의 렌즈계를 선택하여, 그 렌즈계에 의해 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 PSF 에너지 제곱근값과 미세결함 크기 상관관계에 따라 미세결함의 크기를 정하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학적 검사장치를 이용한 미세결함의 크기 및 속성 검사방법.In the optical inspection apparatus for inspecting fine defects in a dark field method, a plurality of lens systems having a plurality of objective lenses having different resolutions is prepared,
Obtain the PSF energy amount by acquiring the light intensity distribution for each image area (by pixel) through the dark field scattered light obtained for the fine defects in the two lens systems with each objective lens having relatively high and low resolution. ,
Confirm the coordinates using the square root of the amount of PSF energy for the same fine defects of the two lens systems as the x-axis and y-axis,
Confirming which type of micro-defect type belongs to the coordinates determined by a correlation between the size of PSF energy and the square root value of the PSF energy obtained through measurement of micro-defect samples in advance,
Selecting an appropriate lens system or an arbitrary lens system for the identified type, and having the process of determining the size of the microdefect according to the correlation between the square root value of the PSF energy obtained through the actual measurement of the microdefect samples by the lens system and the microdefect size. Method for inspecting the size and properties of micro defects using an optical inspection device.
상기 복수의 대물렌즈는 해상도 40nm 내지 60nm의 중간 해상도 대물렌즈와
상기 중간 해상도의 수치 위로 10nm 내지 30nm가 더해진 저해상도 대물렌즈와,
상기 중간 해상도의 수치 아래로 10nm 내지 30nm가 감해진 고해상도 대물렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 검사장치를 이용한 미세결함의 크기 및 속성 검사방법.According to claim 2,
The plurality of objective lenses is a medium resolution objective lens with a resolution of 40nm to 60nm
A low-resolution objective lens in which 10 nm to 30 nm is added above the intermediate resolution value;
A method for inspecting the size and properties of micro defects using an optical inspection device, characterized in that it comprises a high-resolution objective lens in which 10 nm to 30 nm is subtracted below the value of the intermediate resolution.
상기 좌표가 미리 미세결함 샘플들의 실측을 통해 얻어진 크기 및 PSF 에너지량의 제곱근값의 상관관계에 의해 정해진 미세결함 유형 가운데 어느 유형에 속하는지 확인할 때에는
상기 미세결함 샘플들에 대해 상기 렌즈계 각각에서 다크필드 영상 혹은 산란광을 통해 광세기 분포를 얻고 상기 다크필드 영상 혹은 상기 산란광에 대한 PSF 에너지값과 상기 에너지값의 제곱근값을 얻고 상기 렌즈계 중 하나에 의한 상기 제곱근값을 x축 좌표, 상기 렌즈계 중 다른 렌즈계에 의한 상기 제곱근값을 y축 좌표로 놓고, 점으로 표시하되 상기 미세결함 샘플들이 나타내는 점들 가운데 일 집단이 이루는 선형 그래프 혹은 선형 상관관계를 하나의 미세결함 유형으로 판정하는 작업이 전제적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학적 검사장치를 이용한 미세결함의 크기 및 속성 검사방법. According to claim 2,
When determining whether the coordinates belong to a type of a microdefect defined by a correlation between a size and a square root value of the PSF energy amount obtained through measurement of microdefect samples in advance.
For each of the fine defect samples, a light intensity distribution is obtained through a dark field image or scattered light in each of the lens systems, and a PSF energy value and a square root value of the energy value for the dark field image or scattered light are obtained, and one of the lens systems is used. Set the square root value as the x-axis coordinate and the square root value by the other lens system in the lens system as the y-axis coordinate, and denote it as a point, but a linear graph or linear correlation formed by a group among the points indicated by the fine defect samples A method for inspecting the size and attribute of a micro defect using an optical inspection device, characterized in that the task of determining the type of the micro defect is premise.
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