KR960010269B1

KR960010269B1 - 패턴결함 검사장치

Info

Publication number: KR960010269B1
Application number: KR1019910019887A
Authority: KR
Inventors: 하루고 미야사끼; 리마사 도모다; 긴 다나가; 노브시 그사까; 도요미 오시게
Original assignee: 미쓰비시 뎅끼 가부시끼가이샤; 시기 모리야
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1991-11-09
Publication date: 1996-07-26
Also published as: KR920010260A; JPH05113407A; DE4136698C2; JPH076923B2; US5379150A; US5289260A; DE4136698A1

Abstract

내용없음

Description

패턴결함 검사장치

제1도는 청구항 1 기재의 발명의 일실시예에 따른 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

제2도는 청구항 2 기재의 발명의 일실시예에 따른 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

제3도는 청구항 2 기재의 발명의 다른 실시예를 도시한 패턴결함 검사장치의 구성도.

제4도는 청구항 3 기재의 발명의 일실시예에 따른 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

제5도는 청구항 4 기재의 발명의 일실시예에 따른 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

제6도는 청구항 5 기재의 발명의 일실시예에 따른 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

제7도는 제1도의 패턴결함 검사장치의 동작을 설명하기 위한 모식도.

제8도는 청구항 2 기재의 발명에 따른 패턴결함 검사장치의 동작을 설명하는 광로도(光路圖)

제9도는 반복패턴과 프리에 변환패턴의 관계를 도시한 설명도.

제10도는 전형적인 사진기록재료의 특성을 도시하는 특성도.

제11도는 종래의 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원(레이저발진기)3 : 하프미러

4 : 피검물(被檢物)6 : 렌즈

8 : 공간주파수필터9 : 결함검출부(결함검출카메라)

23 : 재치대(載置坮)24 : 밀터각도이동기구

25 : 필터이동기구26 : 공간주파수필터

26a : 제1필터26b : 제2필터

27 : 공간주파수필터 27a : 제1필터

27b : 제2필터

본 발명은, 예컨대 패터닝된 반도체집적회로등 규칙적으로 배열된 피검패턴중의 결함이나 이물질을 레이저광 회전패턴 공간주파수 필터링 방식을 사용해서 검출하는 패턴결함 검사장치에 관한 것이다.

제11도에는 예컨대, 일본국 특개소 63-205775호 공보에 개시된 패턴결함 검사장치를 도시한 구성도이며, 도면에서 (1)은 가간섭성광을 발생하는 레이저 발진기등의 광원, (2)는 광원(1)이 발생하는 가간섭성광을 확대하여 평행광으로 하는 콜리메이터(시준기), (3)은 하프미러, (4)는 피검패턴이 행해진 피검사면에 광원(1)에서 가간섭성광을 조사되어, 그 가간섭성광을 검사신호(회절광)으로서 회절하는 피검물, (5)는 피검물(4)이 재치된 스테이지, (6)은 피검물(4)에 회절된 회절광을 결상하는 렌즈, (7)은 하프미러, (8)은 복수의 블랙스포트(black spot)패턴을 가지고, 렌즈(6)에 의한 회절광의 초점(후초점)위치에 배치되어, 피검패턴의 결함에 관계되는 회절광만을, 투과 즉, 피검물(4)의 정상패턴에 의한 회절광을 제거하는 공간주파수필터이다.

또, (9)는 렌즈(6)의 결상위치에 배치되어, 공간주파수필터(8)를 투과하는 회절광을 검출하는 결함검출용 TV 카메라(결함검출부), (10)은 결함검출용 TV 카메라(9)가 검출한 회절광에 의거해서 결함위치를 검출하는 신호처리부, (11)은 결함을 표시하는 TV 모니터, (12)는 하프미러(7)의 반사광에 의한 회절패턴의 위치를 검출하는 위치검출용 ITV 카메라, (13)은 위치검출용 TV 카메라(12)가 검출한 반사광에 의거해서 회전패턴위치를 검출하는 신호처리부(10),(13)에서 검출한 결함위치 및 회절패턴위치에 의거하여, 회전패턴의 정규의 위치로부터의 위치어긋난 양을 산출하여 경사 방위각 조정기구(15,16)와 회전각 조정기구(28)에 보정명령을 발하는 제어부이다.

다음에 본 장치의 동작을 설명한다.

레이저 발진기(1)에서 발생한 가간섭성광이 콜리메이커(2)에서 평행광이 되며, 하프미러(3)에 의해 반사되어, 반도체 집적회로 웨이퍼등의 피검물(4)의 피검패턴이 조사된다.

피검물(4)로부터의 회절광은 하프미러(3)을 투과하여 렌즈(6)에서 집광된 후, 하프미러(7)에 의해 2개로 나뉘어진다.

그 한편은 하프미러(7)를 투과하여 공간주파수필터(8)에 도달하며, 또 한편으로는 하프미러(7)에서 반사되어 위치검출용 ITV 카메라(12)로 입광된다.

결함검사시에는, 하프미러(7)를 투과하여 공간주파수필터(8)에 도달한 회절광은 피검물(4)의 정상패턴의 성분이 공간주파수필터(8)상의 블랙스폿패턴에 의해 제거되어, 결합신호만을 투과한다.

이 결함신호를 결함검출용 TV 카메라(9)로 관측한 후, 결함부를 신호처리부(10)로 검출하여 모니터(11)로 그 결함을 나타낸다.

이 결함검사중에 공간주파수필터(8)상의 블랙스폿에 의해 나타난 회절패턴과 피검물(4)의 정상패턴의 회절광과의 위치맞추기를 할 필요가 있다.

즉, 하프미러(7)의 반사광을 위치검출용 TV 카메라(12)로 관찰하고, 그 회절패턴의 위치를 신호처리부(13)에 검출한다.

제어부(14)에서도 신호처리부(10,13)에서 검출한 출력을 입력하여 양 신호에서 회절패턴의 정규의 위치에서의 위치어긋난 양을 산출하여 피검물(4)의 광축에 대한 경사 방위각과 회전각의 어긋남을 보정하는 지시를 경사 방위각 조정기구(15,16)와 회전각 조정기구(17)에 제공한다.

이것에 의해, 공간주파수필터의 블랙스폿에 의한 (8)회전패턴과 피검물(4)의 정상패턴의 회절광과의 위치맞추기를 행하게 된다.

상기와 같이 사용하는 공간주파수필터(8)는 복수의 블랙스폿패턴을 가지고, 렌즈(6)의 후초점위치로 정상패턴의 회절패턴을 사진건판으로 노출시켜서 제작되어, 현상처리후, 다시 노광위치로 정확히 되돌려 고정한 것이다.

종래의 패턴결함 검사장치는 이상과 같이 구성되어 있어 결함검사중에 항상 웨이퍼 표면의 반사각 즉 경사 방위각의 변화를 모니터하여, 경사 방위각 보정기구(15,16)가 있는 스테이지(5)에 의해서 공간주파수필터(8)상의 블랙스폿패턴 회절광과의 위치맞추기를 할 필요가 있다.

또, 실제의 피검물, 예를들면 반도체 웨이퍼등은 여러가지 열처리를 거치기 때문에 표면이 심한 기복상태로 되어 있는 경우가 많다.

또한, 피검물(4)이 심한 기복상태에서는 경사 방위각 보정량이 커지며, 소정의 시간내에 보정이 완료되지 않은 경우가 있었다.

역으로 말하면, 보정량이 커지기 위해서는 보정시간이 길게되고 전체의 검사시간이 길어져버리는 일이 있었다.

또 이런 경우에 있어서, 경사 방위각을 충분히 완료하지 않은 상태에서 결함을 검출하면, 공간주파수필터(8)와 퓨리에 변환패턴이 부분적으로(경우에 따라서는 전체로)일치하지 않은 경우도 발생하였다.

그때문에 일치하지 않는 부분에서 투과해오는 광신호를 검출하고자 하는 결함신호와 본래 검출해서 안되는 정상패턴등의 다른 곳의 신호 즉, 노이즈와의 비가 적어져서 결과적으로 검출할 수 있는 결함의 크기를 제한하는 원인이 되는 등의 문제가 있었다.

또, 반도체 집적회로 웨이퍼와 같은 복잡한 패턴이 있는 피검물(4)에 대해서는 메로리셀등의 반복성분이 대단히 많은 패턴이외의 회절광강도가 한자리 이상 적어지도록 반복수가 적은 패턴에 관해서는, 1도(度)의 노출에서는 공간주파수필터(8)에 충분한 기록이 되지 않으며, 회절광을 완전히 차단하지 못하여 사라지지 않고 남아있는 패턴이 발생하고, 또, 공간주파수필터(8)를 이 반복성분이 충분치 못한 회절광을 완전히 차단 할 수 있는 밀도가 될때까지 기록하면, 반복주기가 충분한 패턴으로부터의 회절광을 기록하는 부분에는 제10도의 곡선의 우측부분 해당하는 과잉의 노출에너지가 주어져서 반복성분이 대단히 많은 패턴으로부터의 회절광을 기록하는 부분이 노출량 과잉으로 되어서 헬레이션이라 하는 상태를 발생시켜, 기록부분에서는 혼란되어 주위에 불필요한 차단부를 형성하여, 공간주파수필터(8)의 결함신호투광율을 저하시키거나, 경우에 따라서는 본래 차단패턴이될 부분이 역으로 광을 통해버리는 상태가 되는 경우조차 있어서, 현실적으로는 사라지지 않고 남아있는 패턴이 다수 존재하는 상태로 검사하게 되어, 결과적으로 검사영역이 특정(메모리셀 가운데 등)의 부분으로 한정되는 등의 과제가 있었다.

또한, 공간주파수필터(8)가 은염감과재류등과 같은 사진건판인 경우에는 그 흑화하는 부분의 농도는 일정치 이상으로 되지 않으므로, 공간주파수필터(8)의 광신호차단능력은 1/1000에서 1/10000 정도 결정되어버려, 그 때문에 검출할 수 있는 결함의 신호강도는 필터부분에서 차단되지 않고 투과해버리는 정상패턴신호가 배경 노이즈의 신호로 되므로, 신호대 잡음비의 관계에서 검출할 수 있는 결함신호강도의 한계의 크기가 필연적으로 결정되어 정상패턴의 신호강도의 1/1000에서 1/10000 이하의 신호강도를 가진 미세한 결함의 검출을 할 수 없는 등의 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해소하기 위한 것으로 반도체 집적회로와 같은, 복잡한 패턴이나, 기복등으로 변화한 표면형상이 있는 피검물에 대하여 공간주파수필터가 목적의 광신호 즉 정상패턴으로부터의 반사회절광을 효율적으로 차단할 수 있도록 하는 것으로, 표면이 울퉁불퉁하여도 일일이 경사 방위각을 보정할 필요없이 노이즈를 최소로 하여, 보다 미약한 결함신호의 검출을 할 수 있으며 경사 방위각의 보정을 불필요하는 것으로 검사시간을 단축하여 고속검사를 할 수 있는 패턴결함 검사장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

또, 반복성분이 충분한 패턴일지라도, 1매의 공간주파수필터는 노이즈에 파묻히게 되는 미약한 결함신호의 검출을 가능케 하는 패턴결함 검사장치를 얻는데 목적이 있다.

또, 반복성분이 충분하지 못한 패턴이 반복성분이 충분히 많은 패턴중에 혼재하는 경우에 있어서도, 결함신호의 감쇄를 극력억제하고, 검사영역내의 사라지지 않고 남은 패턴을 최소한으로 줄일 수 있는 패턴결함 검사장치를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 제1관점에 따른 패턴결합 검사장치는 피검패턴의 결함에 관계하는 검사신호만을 투과시키는 공간주파수필터에 반사각이 다른 검사신호를 조사하도록 피검물을 재치하여 그 피검물의 경사를 변화시키는 재치대를 설치한 것이다.

본 발명의 제2관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터에 반사각이 다른 검사신호를 조사하도록하여, 하프미러의 각도를 변화시키는 미러각도 이동기구를 설치한 것이다.

본 발명의 제3관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터에 조사하는 검사신호의 조사방향에 대해서 수직면내에서 그 공간주파수필터를 이동시키는 필터이동기구를 설치한 것이다.

본 발명의 제4관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터를 복수매의 필터로 서로 겹쳐서 구성한 것이다.

본 발명의 제5관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터를 2매의 필터로 서로 겹쳐서 구성하고 그 2매의 필터중 렌즈측에 배치되는 필터만을 설치한 상태에서, 그 필터에 정상인 피검물에 회절된 검사신호를 조사한, 한쪽의 필터를 결함검출부측에 배치하여 2매로 겹치고, 그 2매의 겹친 필터를 정상인 피검물에 회절된 검사신호를 조사하도록 한 것이다.

본 발명의 제1관점에 따른 패턴결함 검사장치는 피검물이 재치되어, 공간주파수필터에 반사각인 다른 검사신호를 조사할 그 피검물의 경사를 변화시키는 재치대를 설치하므로서 입사각이 다른 조건으로 피검물로부터의 검사신호가 공간주파수필터에 한번 또는 복수회로 중복 촬영되어, 정상패턴으로부터의 검사신호가 효율적으로 차단된다.

본 발명의 제2관점에 따른 패턴결함 검사장치는, 공간주파수필터에 반사각이 다른 검사신호를 조사할 하프미러의 각도를 변화시키는 미러각도이동기구를 설치하므로 입사각이 다른 조건으로 피검물로부터의 검사 신호가 공간주파수필터에 한번 또는 복수회로 중복촬영되어 정상패턴으로부터의 검사신호가 효율적으로 차단이 된다.

본 발명의 제3관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터에 조사하는 검사신호의 조사방향에 대해서 수직면내로 그 공간주파수필터를 이동시키는 필터이동기구를 설치하므로 피검물로부터의 검사신호가 공간주파수필터에 한번 또 복수회로 중복촬영되어, 정상패턴으로부터의 검사신호가 효율적으로 차단된다.

또, 본 발명의 제4관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터를 복수매의 필터와 서로 겹쳐서 구성하므로서, 1매의 공간주파수필터에서는 노이즈에 물려버릴 정도의 미약한 결함신호도 검출된다.

또, 본 발명의 제5관점에 따른 패턴결함 검사장치는 공간주파수필터 2매의 필터를 서로 겹쳐서 구성하고, 그 2매의 필터중 렌즈측에 배치되는 필터만을 설치한 상태에서, 그 필터에 정상(正常)인 피검물에 회절된 검사신호를 조사한 후, 한쪽의 필터를 결함검출부측에 배치하여 2매의 필터를 겹치고, 그 2매로 겹친 필터를 정상인 피검물로 회절된 검사신호를 조사하는 것에 의해, 반복성분이 충분히 많은 패턴으로부터의 강한 검사신호의 정상패턴성분이 렌즈측에 배치된 공간주파수필터로 차단되어 반복성분이 충분치 못한 패턴으로부터의 약한 검사신호의 정상패턴성분이 결함검출부측에 배치된 공간주파수필터로 차단된다.

이하, 청구항 1 기재의 발명의 일실시예를 도면에 참조해서 설명한다.

제1도는 청구항 1 기재의 일실시예에 의한 패턴결함 검사장치를 표시하는 구성도다.

도면에서, 종래의 것과 동일부호는 동일 또는 해당 부분을 표시하는 것으로 설명을 생락한다.

(18),(19)는 반사경, (20)은 콜리메이터(2)에서 평행광의 통과를 제어하는 셧터기구, (21)은 하프미러, (22)은 하프미러(21)에 반사된 평행광을 결상하는 렌즈, (23)은 피검물(4)이 재치되어, 공간주파수필터(8)에 반사각의 다른 검사신호(회절광)을 조사할 그 피검물(4)의 경사를 변화시키는 재치대, (23a)는 재치대(23)의 경사 방위 스테이지와 Z축을 겸한 3축 스테이지, (23b)는 재치대(23)의 Z축 주위의 회전스테이지이다.

다음은 동작에 대해서 설명한다.

반도체 집적회로 웨이퍼 등의 피검물(4)의 결함검출을 개시하기 전에, 우선 공간주파수필터(8)가 만들어진다.

이 공간주파수필터(8)의 제작은, 우선 이 공간주파수필터(8)가 배치되는 렌즈(6)의 후 초점위치에서의 피검물(4)로부터의 회절광의 강도를 검출하여 해당 필터를 제작하기 위한 노출시간을 결정한다.

지금 가령, 필터용 사진 감광재료의 표준 노출에너지가 100mJ/㎠라 하고, 렌즈(6)의 후 초점위치에서의 도달 평균광량은 10mW라고 한다.

이때의 최적 노출시간은 다음식에 의해서, 100(표준 노출에너지 J/㎠)÷10(평균광량, mW)=10(최적 노출시간, sec)로 된다.

이 노출은 10초간 분을 한번에 또는 수회로 나누어서 행한다.

이때, 제어부(14)로부터의 지령에서 재치대(23)(3축 스테이지 23a)를 동작시킴으로서, 피검물(4)의 표면의 반사각이 광축을 중심으로 입체각(방위각) ψ만큼만 변화한 정보를 기록한다.

제7도에 그것을 설명하기 위한 모식도를 표시한다.

제7도(a)에는 좌표측을 표시하는 동시에 입체각(방위각) φ를 변화시키는 모양을 표시하고 있다.

또 제7도(b)는 각도를 변화시키지 않고 제작할 경우의 공간주파수필터(8)의 기록부분의 일부를 표시하는 것이며, 제7도(c)는 입체각(방위각) φ만큼만 변화시키면서 제작할 경우의 공간주파수필터(8)의 기록부분의 일부를 표시하는 것이다.

이 입체각(방위각) φ의 값은, 이따금 경험적인 수치로서 주어져 오로지 열처리후의 필터(4)로서의 반도체집적회로 웨이퍼의 표면의 기복량을 파동량(아오리량)으로 환산한 값보다 10% 정도 큰 값으로 한다.

또, 노출시간에 대해서는 최적 노출시간의 2내지 3배 긴 시간 즉 표준 노출에너지를 2∼3배 하는 것으로 고차의 회절광의 기록상태가 양호하게 되는 경우가 있다.

이것은 후 초점위치에 나타나는 퓨프에 변환패턴에 의해 다음으로 노출시간의 실정은 패턴마다 경험적으로 결정한다.

여기서, 이 노출의 방법은 다음의 2가지 방법을 들을 수가 있다.

즉, 제1의 방법은 어느 노출시간(예를 들면, 이 실시예에서는 10초간) 감광재료에 광에너지가 조사되고 있는 사이에 피검물(4)의 반사각을 광축을 중심에 천천히 입체각(방위각) ψ를 일정하게 하고 1회전시키는 것이다.

이 경우, 공간주파수필터(8)는 모든 방향의 경사 방위각의 정보를 기록하게 된다.

제2의 방법은 입체각(방위각) ψ를 일정하게 하는 것은 똑같지만은 X-Y면내의 회전각에 대해서는 균등하게 n분할하고 노출시간도 이 분할에 따라서 n분할하여 n회의 노출을 행하는 다중노출의 방법이다.

이 다중노출은 고차의 회절광이 너무 나타나지 않는 것 같은 시료에 대해서도 공간주파수필터(17) 자신의 결함신호의 투과효율을 너무 내리지 않고 끝내는 이점이 있다.

또 각도를 일정하게 한대로 노출시간을 극단으로 길게 하여 공간주파수필터(8)을 제작하면, 광강도가 강한 저차(低次)의 회절광만큼 스포트의 크기도 커지는 것에 비하여 반사각이 다른 면에서의 광을 기록하는 이 발명의 방식에서는 고차의 회절광만큼 회전에 의해 기록면내의 이동량이 커지므로 기록되는 스포트의 구경도 커지며, 기록되는 상태도 달라진다.

그것을 모식적으로 표시한 것으로 제7도(b) 및 (c)이다.

이것에서 피검물(4)의 반사각의 변화에 의해 크게 영향을 받기 어렵고, 더욱이 결함신호의 투광효율을 높게 하기 위해서는 단순하게 노출에너지를 크게 할 뿐 효과가 없음을 알 수가 있다.

이와같이 하여 노출된 공간주파수필터(8)는 현상처리가 끝나면 다시 렌즈(6)의 후 초점위치에 되돌려져 고정된다.

레이저 발진기(1)에서 발생한 광은 하프미러(3)로 반사되어서 반도체 집적회로 웨이퍼등의 피검물(4)로 조사된다.

이 피검물(4)에 의한 회절광중, 하프미러(3)를 투과한 것이 렌즈(6)에 의해서 집광되어서 그 결상위치에 결상된다.

이때, 렌즈(6)의 초점위치에는 공간주파수필터(8)가 배치되어 있어, 정상패턴에 의한 회절광이 제거된다.

[실시예 2]

이하 청구항 2 기재의 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제2도는 청구항 2 기재의 일실시예에 의한 패턴결함 검사장치를 나타내는 구성도이다.

도면에 있어서, (24)는 공간주파수필터(8)에 반사각이 다른 검사신호(회절광)를 조사할 하프미러(3)의 각도를 변화시키는 미러각도 이동기구이다.

다음에 동작에 대해서 설명한다.

이 실시예에 의하면 노출방법에서는 어느시간, 예를 들면 10초간 감광재료에 광에너지가 조사되고 있는 사이에 제어부(14)로부터의 지령으로 미러각도이동기구(24)를 제어하여 하프미러(3)를 동작시키므로서 피검물(4)로의 조명광의 입사각이 광축을 중심으로 서서히 입체각(방위각) ψ를 일정하게 해서 1회전시킨다.

또는, 높은 주파수로 노출중 계속 회전시킨다.

이것에 의해 공간주파수필터(8)에 다른 입사조건의 회절광의 정보가 기록되어 공간주파수필터(8)에 모든방향의 경사방위각의 정보가 기록된다.

다른 동작에 대해서는 실시예 1과 같으므로 설명을 생락한다.

[실시예 3]

제3도는 실시예 2와 같은 결과를 얻도록 구성한 다른 실시예에 의한 결함 검사장치를 나타내는 구성도이다.

이 실시예에서는 광원(1)에서 가간섭성광을 미러(3)에 의해 피검물(4)로 기울여 입사되도록 이끌고 있다. 또, 제8도(b)는 경사입사에 있어서 집광 스포트의 이동모양을 표시하고 있다.

[실시예 4]

제4도는 청구항 3에 기재의 발명의 일실시예에 의한 패턴결함 검사장치를 나타내는 구성도이다.

도면에서, (25)는 공간주파수필터(8)에 조사되는 검사신호(회절광)의 조사방향에 대하여 수직면내에서 그 공간주파수필터(8)을 이동시키는 필터이동기구이다.

다음은 동작에 대해서 설명한다.

실시예 2,3에서는 입사각을 변화시키고 있지만, 이 실시예에서는 입사각을 변화시키는 것이 아니고, 공간주파수필터(8)를 필터이동기구(25)에 의해, 예를들면 광축에 대해서 X-Y면내에서 원을 그리는 것같이 미소하게 이동시키고 있다.

이와같이 구성하면, 실시예 1의 경우의 공간주파수필터(8)의 기록면에서의 회절광 스포트의 이동량과 거의 같은 분량만큼만의 이동량을 노출시에 공간주파수필터(8)에 주어질 수 있다.

즉, 광축에 대해서 X-Y면내에 회전이동을 주어지거나, 분할 노출시에는 특정의 방향으로의 이동을 주는 것으로 실시예 1의 경우와 같은 효과를 얻을 수가 있다.

[실시예 5]

제5도는 청구항 4 기재의 발명의 한 실시예에 의한 패턴결함 검사장치를 표시하는 구성도이며, 도면에서(26)은 복수매 필터를 서로 겹쳐서 구성한 공간주파수필터(26a)는 제1필터, (26b)는 제2필터이다.

다음에 그 동작에 대해서 설명한다.

우선 제1면(렌즈6측)에 제1필터(26a)를 배치하고 제2면(결함검출부 9측)에 제2필터(26b)를 배치하여 정상인 피검물(4)로부터의 회절광중의 가장 강한 회절패턴을 사진촬영등으로 기록한다.

이와같이 2매의 필터를 동시촬영에 의해 회절패턴을 기록하므로서, 제1필터(26a)와 제2필터(26b)를 제작할 경우에는 동일 공간주파수필터를 2번 통과시키는 것과 가까운 효과를 얻기 때문에, 정상패턴의 광이 차단부에서 새서 투과하는 것에 의해 배경노이즈의 발생이 1매의 필터를 사용하는 경우에 비해 거의 2승배로 저감시키는 것이 가능하게 되며 1매의 필터에서는 검출할 수 없었던 미약한 결함신호를 검출할 수 있도록 된다.

더욱이, 이와같은 2매의 필터를 동시에 제작하는데는, 2매의 사진건판을 겹쳐서 사진촬영하게 되면 좋고 또 그이외에도 예를 들면 감광면이 기판의 양면에 존재하도록 한 것을 사용해도 좋다.

[실시예 6]

제6도는 청구항 5 기재의 발명의 한 실시예에 의한 패턴결함 검사장치를 표시하는 구성도이며, 도면에서(27)은 공간주파수필터를 2매의 필터(27a), (27b)를 서로 겹쳐서 구성하고, 그 2매의 필터중 렌즈(6)측에 배치되는 제1의 필터(27a)만 설치한 상태에서, 그 제1의 필터(27a)에 정상인 피검물(4)로 회절된 검사신호(회절광)을 조사한 후, 한쪽의 제2필터(27b)를 결함검출부(9)측으로 배치하여 2매 겹치고, 그 2매 겹친 필터로 정상인 피검물에서 회절된 검사신호를 조사하는 것이다.

다음에 그 동작에 대해서 설명한다.

피검물(4)에 회절광중 하프미러(3)를 투과한 광은, 렌즈(6)에 도달한다.

그 회절광중, 피검물(4)상의 반복수가 많은 패턴으로부터의 광은, 렌즈(6)의 후 초점위치에 있어서 강한 광감도분포의 퓨리에 변환패턴을 형성한다.

그래서, 이 충분히 강한 광강도의 퓨리에 변환패턴을 최적으로 기록하는 조건에서 제1필터(27a)를 제작한다.

다음에 이 제1의 필터(27a)를 설치한 상태에서 피검물(4)중의 반복패턴이나, 그 반복수가 충분치 못해서 제1필터(27a)를 제작한 조건에서는 충분하게 기록되지 못했던 퓨리에 변환패턴을 제1필터(27a) 투과후에 가장 강한 강도분포를 형성하고 있는 상태로 되며, 해당 패턴을 충분히 기록할 수 있는 조건으로 해서 제2필터(27b)를 제작한다.

이와같이 해서 제작된 제1필터(27a) 및 제2필터(27b)를 제작했을 때와 같은 위치에 정확한 위치를 결정한 후 이들로 형성되는 광공간주파수필터(27)를 투과해온 광신호를 결함신호로서 결함검출용 카메라(9)에 취입하여 검출한다.

이때의 영상은 반복수 많은 패턴은 제1필터(27a)로 반복수가 충분치 못한 패턴은 제2필터(27b)로 각각 소거되므로 결함이 밝게 빛나서 검출상태로 된다.

여기서, 제9도에 반복패턴과 그 퓨리에 변환패턴의 관계를 표시한다.

제9도(a)는 단순한 반복패턴을 1차원에서 표시한 모식도다.

제9도(b)는 그 퓨리에 변환패턴을 표시하고 있다.

또다시 제9도(c)는 반복주기가 다른 것이 혼재하는 패턴을 1차원으로 표현한 모식도이고, 제9도(d)는 그 퓨리에 변환패턴을 표시하고 있다.

상기 결함검출용 카메라(9)에서의 결함신호를 신호처리부(10)에서 처리하므로서 모니터(11)에 결함이 비쳐진다.

이하 같은 처리가 피검물(4)의 전면에 대해서 실행된다.

또, 이때, 위치검출용 카메라(12)에 의해서 검출된 피검물(4)의 반사각의 변화량은 신호처리부(13)를 통해서 상기 퓨리에 변환패턴의 위치어긋난 량으로 환산되어, 해당 환산량을 본래의 제어부(14)가 재치대(23)에 보정지령을 부여한다.

[실시예 7]

더욱이, 본 실시예에서는 피검물(4)로부터의 회절광중, 강한 광강도를 형성하는 반복수가 충분한 패턴으로 부터의 퓨리에 변환패턴은 공간주파수필터(27)의 제1필터(27a)에서 차단하고, 반복패턴이지만 그 수가 충분치 못한 퓨리에 변환패턴은 제2필터(27b)에 의해 차단되는 것을 표시했지만, 이 2매의 필터를 동시에 광로에 삽입한 상태에서, 또다시, 제3필터를 제작하고 그 3매의 필터를 동시에 광로에 배치하는 것으로 또다시 반복주기가 적은 패턴이 존재하고 있는 피검물에 대해서 유효하게 된다.

또, 공간주파수필터의 구성 매수를 3매 이하로 해도 거의 같지만, 너무 많은 필터를 광로에 삽입하면 필터를 투과할때마다 결함신호강도가 감소하므로 역시 폐해가 생기는 위험성도 있다.

또한, 공간주파수필터는 렌즈의 후 초점위치부근에 배치할 필요가 있기 때문에, 필터의 수가 지나치게 많아지면 그것을 지지하는 기관의 두께에 의해서 필터면이 후 초점위치에서 크게 벗어나는 경우가 있어서, 목적의 성능을 발휘못하는 위험성도 있다.

[실시예 8]

또, 상기 각 실시예에서는 반도체 집적회로 웨이퍼의 결함검사를 예에서 설명했지만 TFT 액정 디스프레이등 반복패턴을 갖는 것이 있으면 다른 피검물의 결함검사에도 적용가능하며, 상기 실시예와 같은 효과를 나타낸다.

이상과 같이 청구항 1기재의 발명에 의하면 피검물이 재치되어, 공간주파수필터에 반사각이 다른 검사신호를 조사할 그 피검물의 경사를 변화시키는 재치대를 설치하도록 구성했기 때문에 입사각이 다른 조건으로 피검물로부터의 검사신호가 공간주파수필터에 한번 또는 복구회 다중으로 촬영되므로 반도체 집적회로 웨이퍼와 같은 복잡한 패턴의 일그러짐등의 변화한 표면형상이 있는 피검물에 대해서, 경사방위각 보정에 의한 공간주파수필터의 회절광과의 위치맞추기 작업을 하지 않고, 공간주파수필터가 효율적인 목적의 광신호 즉 정상패턴으로부터의 회절광을 차단할 수 있어, 보다 미약한 결함신호의 검출을 할 수 있도록 되어 있어, 그결과, 결함검사에 있어서 아직까지 경사방위각을 보정하고 있었던 시간분을 검사시간에서 제외할 수 있게 되어 검사의 고속화를 도모하고 또한 피검물의 표면반사각의 변화량이 극단으로 크고, 경사방위각 보정을 해야 할 경우일지라도, 그 보정기구에 요구되는 정도가 종래의 것에 비하여 대단히 완화되므로 제어기구 및 장치의 부담이 경감되어, 검사의 고속화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또 청구항 2기재의 발명에 의하면 공간주파수필터에 반사각이 다른 검사신호를 조사할 하프미러의 각도를 변화시키는 미러각도 이동기구를 설치하도록 구성했으므로 입사각이 다른 조건으로 피검물로부터의 검사신호가 공간주파수필터에 한번 또는 복수회 다중하여 좔영되므로, 상기 청구항 1발명과 같은 효과를 얻는다.

또 청구항 3기재의 발명에 의하면 공간주파수필터에 조사하는 검사신호의 조사방향에 대해서 수직면내를 그 공간주파수필터를 이동시키는 필터이동기구를 설치하도록 구성한 것으로 피검물로부터의 검사신호가 공간주파수에 한번 또는 복수회로 많이 겹쳐서 촬영되므로, 상기 청구항 1기재의 발명과 같은 효과를 얻는다.

또 청구항 4기재의 발명에 의하면 공간주파수필터를 복수매의 필터를 겹쳐 맞추도록 구성했으므로, 정상패턴의 광이 차단부에서 새어서 투과에 의한 배경 노이즈의 발생을 1매의 필터의 경우 거의 필터매수 승배로 저감시킬 수가 있어 1매의 필터로서는 검출할 수 없었던 미약한 결함신호의 검출이 가능하다는 등의 효과가 있다.

또, 청구항 5기재의 발명에 의하면 공간주파수필터를 2매의 필터를 겹쳐서 구성하고, 그 2매의 필터중 렌즈측에 배치되는 필터만을 설치한 상태로, 그 필터에 정상인 피검물에 회절되는 검사신호를 조사한 후, 한편의 필터를 결함검출부측에 배치하여 2매 겹치고, 그 2매 겹친 필터에 정상인 피검물에 회절된 검사신호를 조사하도록 구성했기 때문에 반복성분의 충분한 패턴으로부터의 강한 회절광의 정상패턴 성분이 제1필터로 반복성분이 충분치 못한 패턴으로부터의 약한 회절광의 정상패턴성분은 제2필터로 각각 차단되어, 반복성분이 충분하지 못한 패턴이 그 반복성분이 충분한 패턴중에 혼재하는 경우일지라도 결함신호의 감소를 극력억제하고, 감소시키는 것이 가능하여 고속 또는 한번에 광범위한 결함을 검출할 수가 있는 등의 효과가 있다.

Claims

면상에 반복패턴을 가지는 피검물을 지지하는 스테이지와, 가간섭성광을 방출하는 광원과, 상기 광의 반사각을 바꾸기 위한 미러각도 변경수단을 구비하고 상기 피검물상의 패턴에 상기 광을 비추는 미러수단과, 상기 피검물상의 패턴에 의해 회절되는 광을 결상하는 렌즈와, 공간주파수필터를 형성하기 위해 하나 이상의 사진건판을 렌즈의 후접점면에 홀딩하며, 형성된 공간주파수필터는 패턴을 가지는 하는 이상의 사진건판을 포함하는 건판 홀딩수단과; 상기 피검물의 패턴에서 결함에 대응하는 검출신호로서 상기 공간주파수필터를 투과하는 광을 검출하는 검출신호 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 미러의 각도를 1도이내에서 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치
제1항에 있어서, 상기 미러각도 변경수단은 서로 평행하지 않는 두개의 경사축을 가지는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 건판 홀딩수단은 복수의 상기 사진건판과 복수의 상기 건판을 구비한 상기 형성된 공간주파수필터중 어느 한쪽을 홀드하는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
제2항에 있어서, 상기 건판 홀딩수단은 복수의 상기 사진건판과 복수의 상기 건판을 구비한 상기 형성된 공간주파수필터중 어느 한쪽을 홀드하는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
제3항에 있어서, 공간주파수필터는 복수의 상기 건판을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
표면상에 반복패턴을 가지는 피검물을 지지하는 스테이지와, 가간섭성광을 발생하는 광원과, 상기 피검물상의 패턴으로 상기 광을 비추는 미러수단과, 상기 피검물상의 패턴에 의해 회절되는 광을 집광하는 렌즈와, 공간주파수필터를 형성하기 위한 하나 이상의 사진건판과 하나 이상의 패턴을 구비하는 상기 형성된 공간주파수필터중 어느 하나를 상기 렌즈의 후 초점면에 홀딩하며, 하나 이상의 사진건판과 상기 형성된 공간주파수필터중 어느 하나를 상기 회절광이 투과하는 2차원 방향을 이동시키는 이동수단을 포함하는 건판 홀딩수단, 및 상기 피검물의 패턴에서 결함의 검출에 대응하는 검출신호로서 상기 공간주파수필터를 통해 투과하는 광을 검출하는 검출신호 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴결함 검사장치.
피검물상의 패턴으로 가간섭성광을 비추는 단계와, 상기 광의 입사각이 소정의 범위내에서 변화하도록 상기 피검물의 경사방위각이 변화하는 동안 상기 사진건판을 노출시키기 위해 상기 사진건판 상측의 렌즈에 의해 상기 패턴으로부터의 회절광을 집광하는 단계와, 상기 노출된 사진건판을 현상하는 단계를 포함하는 단계를 구비하는 패턴결함 검사장치에 사용되는 공간주파수필터의 제조방법.
광원에서의 가간섭성광을 미러로 비추는 단계와, 상기 광의 입사각이 소정 범위내에서 변화하도록 상기 미러가 이동하는 동안 상기 사진건판을 노출하는 렌즈에 의해 피검물의 패턴으로부터의 회절광을 상기 사진건판에 집광하는 단계, 및 상기 노출된 사진건판을 현상하는 단계를 포함하는 패턴결함 검사장치에 사용되는 공간주파수필터의 제조방법.
가간섭성광을 피검물상의 패턴에 비추는 단계와, 상기 패턴의 회절광을 렌즈로 사진건판에 집광하는 단계와, 상기 회절된 광이 투과하는 2차원 방향으로 소정의 범위내에서 상기 사진건판이 이동하는 동안 회절광으로 사진건판을 노출하는 단계, 및 상기 노출된 사진건판을 현상하는 단계를 포함하는 패턴결함 검사장치에 사용되는 공간주파수필터의 제조방법.
가간섭성광을 피검물상의 패턴에 비추는 단계와, 상기 패턴으로부터의 회절광에 의해 복수의 포개진 사진건판을 노출하는 단계와, 상기 노출된 복수의 포개진 사진건판을 현상해서 복수의 현상된 사진건판을 포함하는 공간주파수필터를 얻는 스텝을 구비하는 패턴결함 검사장치에 사용되는 공간주파수필터의 제조방법.
가간섭성광을 패턴으로 비추는 스텝과, 상기 패턴으로부터의 회절광에 의해 제1사진건판을 노출하는 단계와, 상기 노출된 제1사진건판을 현상하는 단계와, 상기 회절광으로 상기 현상된 제1사진건판 뒤에 포개진 제2사진건판을 노출하는 단계, 및 상기 제2사진건판을 현상해서, 제1및 제2의 현상된 사진건판을 포함하는 공간주파수필터를 얻는 단계를 포함하는 패턴결함 검사자치에 사용되는 공간주파수필터의 제조방법.