TWI327348B - - Google Patents

Description

1327348 玖、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明，係關於在半導體元件等之製造過程中，用來 檢查基板表面之不均現象、傷痕等缺陷之缺陷檢查裝置、 缺陷檢查方法，以及接觸窗(c〇ntact h〇le)等窗圖案 pattern)之檢查方法。 [先前技術] 在半導體元件及液晶基板之製造中’係形成各種不民 的電路圖案’並反覆進行將該圖案重疊若干層之作業。名 電路圖案之形成步驟’大至係於基板表面塗布光阻，以竭 光裝置將標線片或光罩上之電路圖案印至光阻上，以顯影 步驟形成光阻之電路圖案後，再以㈣等形成元件之各; 。在形成光阻之圖㈣，即進行圖案有無異常之檢查。 圖7 ’係顯示為此目的所使用之習知檢查裝置的概要 圖。此裝置’係對載台3上所裝載之半導體晶圓2照射照 明用光L1，以攝影元件5來拮員取從半導體晶圓2上形成之 反覆圖案(未圖示)所產生之繞射光L2所形成之基板影像。 然後，以影像處理裝置6進行影像處理，藉由與正常基板 之影像之比較等，來檢查基板表面之缺陷。由於反覆圖案 之不同’繞射光從半導體晶0 2射出之方向會不同，因此 係適當的使用載台3傾斜。 此處，待檢查對象係形成在半導體晶圓2最上層(最表 層)之光阻圖案，但部分照明基板後之光線會通過最上層之 光阻層，㈣明形成在底層之圖案。因此，從基板全體產 6 U27348 生之繞射光，不僅受最上層光阻圖案之影響，亦會受底層 圖案之〜響。目此其問題點在於，當底層圖案之影響大時 ，即成為雜訊，使本來待檢查之最上層圖案之資訊相對減 >導致S/Ν比·^差。特別是將不同層之電路圖案彼此 結合之接觸囪等的窗圖案，由於微細且圖案密度非常小， 因此其訊號強度微弱而易受底層之影響，以往，是無法充 分檢測出缺陷的。 [發明内容] 本發明有鑑於上述情事，其課題係提供一種能以高s /N比進行最上層圖案之檢查的缺陷檢查裝置、缺陷檢查 方法、以及窗圖案之檢查方法。 為解決前述課題之第1手段，係一種缺陷檢查裝置， 用以檢查被檢查體基板之缺陷，具有照明該基板的照明光 學系統，與接收來自該基板之繞射光的受光光學系統，其 特徵在於.該照明光學系統或該受光光學系統之其中一方 具備偏光元件（請求項1)。 基板表面若未形成圖案時，比較照明用光中之p偏光 與S偏光的話’S偏光在基板表面之反射率較高。因此， 盡可能的使用多含S偏光成份之光來進行檢查，即能使被 基板表面所反射之光的光量，多於射入基板中、被下層界 面所反射之光的光量，而能提昇S/N比。在基板表面形 成有圖案時，雖然狀態會有所不同，但無論如何，皆係在 基板表面之反射率高的偏光狀態。 本手段中’由於照明光學系統或該受光光學系統之其 1327348 中一方具備偏光元件，因此藉由此偏光元件之調整，可增 加射入基板表面之照明用光、或被反射之繞射光中所佔之 向反射率的偏光成份，而能以S/N比之良好狀態（該增加 份）進行檢查。 為解決前述課題之第2手段，係一種缺陷檢查裝置， 用以檢查被檢查體基板之缺陷，具有照明該基板的照明光 學系統’與接收來自該基板之繞射光的受光光學系統，其 特徵在於：該照明光學系統中具備第丨偏光元件，該受光 光學系統中具備第2偏光元件（請求項2)。 本手段中，由於照明光學系統中具備第丨偏光元件， 該受光光學系統中具備第2偏光元件，因此，例如使第！

而能以S/N比之良好狀態進行檢查。

反射之繞射光。 ，係前述第2手段中，在 或該基板與第2偏光元件 3)。 之間’具備 為解決前述課題之第3手段 s玄基板與該第1偏光元件之間、 之間’具備1/4波長板（請求項 偏光元件之間、或 1 /4波長板，因此 本手段中，由於在基板與前述第 基板與則述第2偏光元件之間，具備 可將照射光或繞射光轉換成朝 取朝向特定方向之直線偏光。是 以，藉由此 1 / 4波長板之士苗敕 ^ 板之调整’來使照射光或繞射光成 為直線偏光，對成為直線偏夯 间尤之先線成立正交尼科耳之條 件，即能更進-步的提昇前述第2手段之效果。 係前述第1〜 手段中任 為解決前述課題之第4手段， -項之缺陷檢查裝置，具有：攝影機構，係用來拍攝以該 受光光學系統接收之該繞射光所形成之該基板像；以及影 像處理裝f ’係根據該攝影機構之輸出對影像進行處理， 以檢測該基板之缺陷（請求項4)。 本手段中，由於具有：用來拍攝以該受光光學系統接 收之該繞射光所形成之該基板像的攝影機構，以及，根據 該攝影機構之輸^對f彡像進行處理，讀測該基板之缺陷 的影像處理裝置，因此能自動的進行檢查。 為解決前述課題之第5手段，係一種缺陷檢查方法， 用以檢查被檢查體基板之表面缺陷，其特徵在於：係以直 線偏光之照明用光來照明該基板，拍攝來自該基板之繞射 光所形成之該基板像，對所拍攝之影像進行處理以檢測該 基板之缺陷（請求項5)。 本手段中’由於係以直線偏光之照明用光來照明基板 ’右選擇使用基板表面反射率良好之直線偏光的話，即能 以S/N比之良好狀態進行檢查。 為解決前述課題之第6手段，係一種缺陷檢查方法， 1327348 用以檢查被檢查體基板之表面缺陷’其特徵在於：係以昭 明用光來照明該基板，拍攝來自該基板之繞射光中所含: 任意直線偏光所形成之該基板像’對所拍攝之影像進行處 理以檢測該基板之缺陷（請求項6)。 本手段中’由於係拍攝來自基板之繞射光令所含之任 意直線偏光所形成之基板像，因此若選擇使用反射率良好 之直線偏光的話，即能以S/N比之良好狀態進行檢查^ 為解決前述課題之第7手段，係前述第5或第6手尸

中’該直線偏光之照明用光 '及該繞射光之直線偏光，^ S偏光（請求項7)。 由於S偏光在表面之反射率高，因此將直線偏光之照 明用光及繞射光之直線偏光設為s偏光的話，即能以Μ N比之良好狀態進行檢查。

為解決前述課題之第8手段，係—種缺㈣查方法， 用以檢查被檢查體基板之表面缺陷，其特徵在於：係以直 線偏光之照明用光來照明該基板’拍攝來自該基板之繞射 旦光中所含之任意直線偏光所形成之該基板I，對所拍攝之 像進行處理以檢測該基板之缺陷（請求項8)。 本手段中，係以直線偏光之照明用光來照明基板，拍 攝來自基板之繞射光中所含之任意直線偏光所形成之基板 像。因此’例如’可僅將照明用光中被基板表面反射、而 偏光狀心改叆之繞射光作為直線偏光用於拍攝。因此，能 使作為背景之光的光量減小，而能以S/N比之良好狀態 進行檢查。 10 1327348 又，作為另一例，若基板是以2層以上之層形成時， 被基板表面反射之光、與被基板t之界面反射之光間，會 有不同的偏光狀態。此時，將被基板表面反射之光轉換成 直線偏光，僅將此直線偏光用於拍攝的話，即能以良好之 S/N比來檢測被表面反射之繞射光。 為解決前述課題之第9手段，係一種缺陷檢查方法’ 用以檢查被檢查體基板之表面缺陷，其特徵在於：係以直 線偏光之照明用光來照明該基板，將來自該基板之繞射光 中所含之任意直線偏光加以去除後之殘餘光線來拍攝該基 板像，對所拍攝之影像進行處理以檢測該基板之缺陷。 本手奴中，係以直線偏光之照明用光來照明基板，將 來自基板之繞射光中所含之任意直線偏光加以去除後之殘 餘光線來拍攝基板像。因此，例如，可將照明用光中、被 基板中界面反射時偏光狀態*變之繞射光作為直線偏光加 以去除，@以殘留之光用於拍攝。是以，能使作為背景之 光的光量減小’而能以S/N比之良好狀態進行檢查。將 繞射光作為直線偏光加以去除之方法例，有配置偏光板， 以使對該光成立正交尼科耳之條件的方法。 又，作為另一例，若基板是以2層以上之層形成時， 被基板表面反射之光、與被基板中之界面反射之光間，會 有不同的偏光狀態。此時’對此直線偏光成立正交尼科耳 之條件的肖’即能減少被基板中之界面反射之光的受光量 ，以良好之S/N比檢測被表面反射之繞射光。 為解決前述課題之第10手段，係一種窗圖案之檢查方 1327348 L2之繞射角變化。視繞射角來使載台3適當的傾斜，所產 生之繞射光L2即被以透鏡41透鏡42所構成之受光光學 系統引導而聚光，將以繞射光L2形成之晶圓2之像，成 像在本發明攝影機構之攝影元件5上。亦可取代載台3之 傾斜，而使燈室LS至照明光學系統〗之全體、或受光光 學系統4至攝影元件5之全體，以軸Αχ為中心旋轉，此 外，將此等方式組合使其分別適當的傾斜亦可。

影像處理裝置6，係進行攝影元件5所擷取影像之影 像處理。當曝光裝置產生散焦、或所形成圖案之膜厚不均 等之異；1¾ 4 ’由》正常部分與缺陷部分之繞射&率的不同 所付〜像中會有冗度上之差異。以影像處理將此作為缺 陷加以檢測出。又’將正常圖案之像儲存在影像處理裝置 6,取所儲存之像與所測定圖案之差來檢測異常亦可。 繞射光L2，係因晶|g]。, 于*~•日日圓2表面之光阻圖案（上層圖案）而 繞射者’與通過表面之光阻圖案到達底層圖案（下層圖案） 而繞射者的合成。

此處’偏光板7,係繞著光軸調整成使照明用光li兔 S偏光且照明晶圓2。所士宵 ^ 厅》月S偏先，係指振動面垂直於自 面之直線偏光。一般而言，告 田九線從空軋到達薄膜時在衰 膜表面之光的反射率，合佑左 日依存於薄膜之折射率與入射角方 而在P偏光s偏光有所不同. + Ν在0 〈入射角< 90。之革 圍中，s偏光之表面反射率較高。 以具有複數圖案層之黑圓办旦0士 ^ s义日日圓考量時，由於S偏光之表3 反射率較尚’因此到達底層 增之光I較少。從而，繞射光4 13 1327348 光蓋亦受其影響，在比較以上層光阻圖案而繞射之光量、 與以底層圖案而繞射之光量時，s偏光以上層光阻圖案而 繞射之光量較多。 使用圖2來說明此狀態。圖2，係分別顯示非偏光、s 偏光、p偏光從表層與底層構成之面射入並反射之狀態。 右設非偏光時被表層反射之光量為a、被表層與底層之交 界反射之光量為b，S偏光時被表層反射之光量為as、被 表層與底層之交界反射之光量為bs，P偏光時被表層反射

之光量為ap、被表層與底層之交界反射之光量為\的話， 則其關係如下。 aP < a < as bp> b> bs 因此’藉由S偏光之使用，可相對增加在表層表 射之光量，不受底層影響進行表面之檢查

又’將偏光板插入受光光學系統而非照明光學系統 從接收之，堯射光中取出S偏光成份，亦可獲得與插入照 光學系統時同樣的效果。 圖3，係顯示本發明第2實施形態之缺陷檢查裝置 概要圖°此圖中’與前圖所示構成要素相同之構成要素 係賦予相同符號並省略其說明。帛2實施形態，係於圖 所示第1實施形態之受光光學系統4中追加了偏光板8 偏光板8’能以受光光學系統4之光軸為旋轉中心進行 轉’能從來自晶圓2之績為+4^ τ。丄 <、充射先^中，擷取任意偏光方丨 之直線偏光。又，可藉未圖示之機構加以裝卸。 14 以7348 杳根據發明人所確認之事實，此第2實施形態之缺陷檢

—裝置中，將照明用光L1設為直線偏光（以前述在基板表 面 ^ C .射率咼的偏光狀態較佳）來照明晶圓2，並分別調整 扁光板7，8之狀態，以擷取來自晶圓2之繞射光^^中、 在，用光L1 i交方向振動之直線偏光，亦即以所謂 乂尼科耳之狀態進行檢查的話，對窗圖案之檢查是特別 有效的。 瓜而言，在正交尼科耳之狀態下影像雖會成為暗視 野，但部能將形成窗圖案之區域作為影像加以拍攝。關此 點’可說明如下°射入直線偏光時、在試料表面反射、繞 ::偏光狀態會變化成為橢圓偏光(出現在與入射直線偏光 :方向正交之方向振動的成份)。因此，使其成為正交尼 :耳狀態，即能僅取出在試料之入射前後偏光狀態變化之 成份。 此處’因上層窗圖案而繞射時所產生之偏光狀態之變 化置，遠大於因底層圖案而繞射時所產生之變化量 ，即使是在因底層圖案而繞射之光量多於因上層窗圖宰而 繞# ϋ i #，M U -r層自圖案而 仍犯错由注意偏光狀態之變 效率檢測上層圖案之資訊。 變化以良好的 圖4中顯示窗圖幸 MS - 案之例。⑷係顯不以配線圖案21為 底層'其上形成之接觸脔 25為底層…形：： （)係顯示以絕緣層 _ Z'上形成之接觸窗22的狀態。1 俯視圖、下側皆為A〜A線截面圖。不過，為:二為 ⑷之俯視圖中係、假設光阻23係透明者。 、瞭’ 15 * (a)中，於基板24上形成配線圖案21，其上，以既定 之由圖案形成有接觸窗22。未形成配線圖案21之部分以 ^ P且23加以覆蓋，g己線圖案之上，未形成接觸冑之部 分亦以光阻23加以覆蓋。 圓4Aa、圖4Ab所示之構成中，係於窗圖案22之正 下方形成配線圖案2!配線圖案之圖案密度，大於窗圖案 22之圖案密度。 *又，一般來說，配線圖案21係以光反射率較高之銅或 鋁等之金屬所形成，相對於此，光阻層Μ係以聚羥基苯 乙烯等之有機化合物所形成。因此，來自形成於光阻層23 之®圖案22之繞射光強度，小於透射過光阻層23被配線 圖案21所繞射之繞射光強度，被窗圖案22繞射之繞射光 sfl號’會埋沒在被配線圖案2丨所繞射之繞射光中。 又，圖4Ba、圖4Bb中，係於基板24上形成配線圖案 2 1，於其上形成絕緣層25。此外，於絕緣層25上形成光 阻層23，以既定之圖案配置在光阻層23形成接觸窗。 圖4Ba '圖4Bb所示之構成中，於窗圖案22之下形成 絕緣層25，於絕緣層25之下形成配線圖案21。由於絕緣 層25 —般係使用透明的si〇2 ’故穿透過光阻層23之光不 會被絕緣層25吸收而到達其下形成之配線圖案。因此， 穿透過光阻層23與絕緣層25之光到達配線層21，而產生 來自配線層21之繞射光。 此時，亦與圖4Aa、圖4Ab同樣的，來自形成於光阻 層23之窗圖案22之繞射光強度，小於透射過光阻層23 1327348 使用圖3所示之檢查裝置，以來自窗圖案底層之繞射 光成立正交尼科耳條件的狀態，對相同晶圓進行了測定。 圖5(a) ’係所拍攝之影像的示意圖。來自底層反覆圖案之 繞射光已被去除，曝光裝置之聚焦量及曝光量之變化，如 圖所不的’所顯示出的即係各窗圖案區域之亮度差異。 窗直徑會因聚焦量及曝光量之變化而變化，此變化成 為繞射效率之差異’成為影像亮度之差異。亮度之差異可 藉由影像處理來充分的加以辨識，而能辨別因曝光裝置之 焦點及曝光量之不當’所造成之窗圖案之不良。 圖6 ’係顯示本發明第3實施形態之缺陷檢查裝置的 概要圖。此實施形態與第2實施形態之差異，僅在第2實 施形態之受光光學系統4之偏光板8與晶圓2之間，配置 了 1 /4波長板9。1 / 4波長板9，能以受光光學系統4之 光軸為旋轉中心進行旋轉。又，可藉未圖示之機構加以裝 卸。眾所周知的’ 1/4波長板9，具有視旋轉方向，將入 射光之偏光狀態轉換成直線偏光、橢圓偏光或圓偏光之功 能。 如前所述，繞射光L2 ’係因上層圖案而繞射之繞射光 、與因底層圖案而繞射之繞射光的合成，偏光狀態分別不 同。因此，對1 / 4波長板9進行旋轉調整，以使來自底 層之繞射光成為直線偏光，並對偏光板8進行旋轉調整， 以擷取在與轉換後之直線偏光振動方向正交之方向振動的 光，亦即使其成為正交尼科耳狀態。據此，除去來自底層 之繞射光。此處，由於來自上層之繞射光在通過1/4波 18 1327348 長板9後雖然偏光狀態會改變，但由於並非直線偏光，因 此能通過偏光板8。在繞射光L2通過偏光板8後，來自底 層之繞射光被去除而僅留下來自上層之繞射光，因此能不 受底層之影響’而以S/N比之良好狀態進行檢查。 又’不將1 /4波長板9插入受光光學系統4，而將其 插入照明光學系統丨之偏光板7與晶圓2之間，並適當的 加以旋轉，即能將因晶圓2而繞射之繞射光中、使來自底 層之繞射光成為直線偏光。因此，能獲得與將丨/ 4波長 板9插入受光光學系統4時同樣的效果。 如以上之說明，根據本發明的話，即能提供一種以高 S/N比進行最上層圖案之檢查的缺陷檢查裝置、缺陷檢查 方法，以及窗圖案之檢查方法。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 例之缺陷檢查 第1圖’係顯示本發明實施形態之第 裝置概要的圖。 面與底層之Ρ偏光與S偏 第2圊，係顯示來自基板表 光之反射狀態的圖。 第3圖 概要的圖。 人員示本發明第2實施形態之缺陷檢查裝置 不自園累例的圓。 第5圖（a) 、 （b),俜 _立 檢查裝置、與習知缺陷撿顯不使用本發明之$ 圖。 —裝置來为別拍攝窗圖案之令 19 1327348 第6圖，係顯示本發明第3實施形態之缺陷檢查裝置 概要的圖。 第Ί 圖 ，係顯示習知缺陷檢 (二 元件代表符號 1 照明光學系統 2 晶圓 3 載台 4 受光光學系統 5 攝影元件 6 影像處理裝置 7,8 偏光板 9 1 /4波長板 1 1,41,42 透鏡 21 配線圖案 22 接觸窗 23 光阻 25 絕緣層 AX 光軸 L1 照明用光 L2 繞射光 LS 燈室 20

Claims (1)

1327348 鄉，"V/\ 拾、申請專利範圍： 1· 一種缺陷檢查裝置，具備： 用以裝載形成有複數層反覆圖案之基板的載台； 用以將照明用光照射於形成在該基板最上層之反覆圖 案的照明光學系統； 接收來自该基板之複數次數之繞射光中特定次數之繞 射光的受光光學系統；以及 設於該照明光學糸統及該載台之至少一方之用以改變 該照明用光對該基板之入射角的機構，其特徵在於：… 該照明光學系統或該受光光學系統之其中一方具倩偏 光元件。 2· —種缺陷檢查裝置，具備： 用以裝載形成有複數層反覆圖案之基板的載台； 覆圖 用以將照明用光照射於形成在該基板最上層之反 案的照明光學系統； S 接收來自言亥基板之複數次數之繞射光中料次數之繞 射光的受光光學系統；以及 設於該照明光學系統及該載台之至少一方之用以改變 該照明用光對該基板之入射角的機構’其特徵在於. 於該照明光學系統設置第i偏光元件，於該受光光學 系統設置與該第i偏光元件成立正交尼科耳條件的第2偏 光元件。 3,如申請專利範圍帛2項之缺陷檢查裝置，其中， 在該基板與㈣1偏光元件之間、或該基板與第2偏光元 21 1327348 件之間’具備1 /4波長板。 項之缺陷檢查裝 系統接收之該繞 4 ·如申請專利範圍第1〜3項中任— 置’其具有： 攝影機構，係用來拍攝以該受光光學 射光所形成之該反覆圖案的像；以及 影像處理裝置，係根據該攝影機構之輪出對影像進行 處理’以檢測該反覆圖案之缺陷。 5 · 一種缺陷檢查方法，其特徵在於： 係將直線偏光之照明用光以滿足繞射條件之既定角产_ 照射於形成有複數層反覆圖案之基板最上層所形成的反^ 圖案，拍攝來自該基板之複數次數之繞射光中特定欠數 繞射光所形成之該反覆圖案之像，對所拍攝之影像進行产 理以檢測該反覆圖案之缺陷。 < 6· —種缺陷檢查方法，其特徵在於： 係將非偏光之照明用光以滿足繞射條件之既定角产昭 射於形成有複數層反覆圖案之基板最上層所形成 八过’』久復圖 案’擷取來自該基板之複數次數之繞射光中特定次數之繞 射光之任意之直線偏光成分’並拍攝該直線偏光成分所形 成之該反覆圖案之像’對所拍攝之影像進行處理以檢測气 反覆圖案之缺陷。 7 ·如申請專利範圍第5或6項之缺陷檢查方法其 中，該直線偏光之照明用光、及該繞射光之直線偏 ' s偏光。 ’ 8· —種缺陷檢查方法，其特徵在於： 22 1327348 係將直線偏光之照明用光以滿足繞射條件之既定角度 照射於形成錢數層反覆圓案之基板最上層所形成的反； 圖案，擷取來自該基板之複數次數之繞射光中特定次數之 繞射光之與該直線偏光正交之直線偏光成分 並拍攝該直 線偏光成分所形成之該反覆圖案之像，對所拍攝之影像進 行處理以檢測該反覆圖案之缺陷。 9· 一種缺陷檢查方法，其特徵在於： 係將直線偏光之照明用光以滿足繞射條件之既定角度 照射於形成有複數層反覆圖案之基板最上層所形成的反覆# 圖案，將來自該基板之複數次數之繞射光中來自該最上層 x外之繞射光轉換成直線偏光，並除去該直線偏光，拍攝 剩餘之偏光成分中特定次數之繞射光所形成之該反覆圖案 之像，對所拍攝之影像進行處理以檢測該反覆圖案之缺陷 10 種®圖案之檢查方法，其特徵在於： 係使用申請專利範圍第5〜9項中任一項之缺陷檢查 方法，來檢測基板表面所形成之窗圖案之缺陷。 拾壹、圖式： 如次頁 23