TWI464390B - Surface inspection device and surface inspection method - Google Patents

Description

表面檢查裝置及表面檢查方法

本發明係關於一種用以檢查半導體晶圓或液晶基板等之表面之表面檢查裝置及表面檢查方法。

在半導體電路元件或液晶顯示元件之製程，進行形成於半導體晶圓或液晶基板(以後，統稱為「基板」)表面之重複圖案(配線圖案等之等間隔線圖案)的缺陷檢查。自動化之表面檢查裝置，係將基板裝載於可傾斜之載台上，並將檢查用之照明光(非偏光)照射於基板表面，根據從基板上之重複圖案所產生之繞射光(例如，1次繞射光)讀取基板之影像，再根據該影像之明暗差(對比)界定出重複圖案之缺陷部位(例如，參照專利文獻1)。此外，此種表面檢查裝置，可藉由調整載台之傾斜來進行基板上重複間距不同之重複圖案的缺陷檢查。

用以檢查形成於基板表面之重複圖案的技術，除了上述使用繞射光之檢查(以後，將此種檢查稱為繞射檢查)以外，亦有使用正反射光的檢查、或利用圖案之結構性複折射所產生之偏光狀態之變化的檢查(以後，將此種檢查稱為PER檢查)等。根據此等檢查方法，能以高速且高精度檢測出因曝光裝置之散焦或劑量偏移所造成之線寬不良、光阻塗布不良等。

此外，當重複圖案之線寬微細化後，在繞射檢查必須縮短照明波長，在線寬為45nm以下之重複圖案，並無可進行繞射檢查之最佳照明光源，而成為以PER檢查之檢查。又，在線寬為45nm以下之重複圖案，必須檢測1nm左右之圖案的形狀變化，要求對圖案之形狀變化具有較高的檢測感度。

專利文獻1：日本特開平10-232122號公報

PER檢查，用以提升檢測感度之條件，雖已知有例如照明波長等3種參數，但卻難以將該等3種參數加以組合以導出最佳之檢查條件，且亦無用以判斷檢查條件是否合適之方法。又，若以將參數予以改變之複數個檢查條件來進行所有檢查時，亦有檢查時間會變長等問題、或檢測出疑似缺陷等問題。

本發明係有鑑於此種問題而構成，目的在於提供一種能以更高速且高精度進行檢查之表面檢查裝置及表面檢查方法。

為了達成此種目的，本發明之表面檢查裝置，具備：照明部，用以將直線偏光照射於具有既定重複圖案之被檢基板表面；攝影部，用以對來自該直線偏光所照射之該被檢基板表面的反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該被檢基板的像進行攝影；設定部，係對該照明部之照明條件及該攝影部之攝影條件中至少一者，設定複數個檢查條件；以及資訊處理部，針對藉由該攝影部以該複數個檢查條件所攝影之複數個該被檢基板的影像，於各影像之部分出相對訊號強度，比較該複數個被檢基板之影像之相同部分彼此之該相對訊號強度，再於每一該部分取出該相對訊號強度為最小之部分，並從該所取出之部分的資訊產生該被檢基板的檢查用資訊。

此外，上述表面檢查裝置中，較佳為該相對訊號強度係以來自正常之該重複圖案的訊號強度加以規格化後的訊號強度。

又，上述表面檢查裝置中，較佳為具備根據產生於該資訊處理部之該檢查用資訊而產生檢查用影像，並以可目視方式顯示該檢查用影像之顯示部。

又，上述表面檢查裝置中，較佳為具備用以檢查該重複圖案中有無缺陷之檢查部；該檢查部，係藉由比較該檢查用資訊與既定基準資訊檢查該重複圖案中有無缺陷；以該複數個檢查條件，該照明部將直線偏光照射於作為該檢查之基準之基準基板的表面，且該攝影部對來自該直線偏光所照射之該基準基板表面的反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該基準基板的像進行攝影；該資訊處理部，係針對藉由該攝影部以該複數個檢查條件所攝影之該複數個基準基板的影像，於各影像之部求出相對訊號強度，比較該複數個該基準基板之影像之相同部分彼此之該相對訊號強度，再於每一該部分取出該相對訊號強度為最小之部分，並從該所取出之部分的資訊產生該基準資訊。

又，上述表面檢查裝置中，較佳為以該設定部所設定之該檢查條件係該直線偏光之振動方向與該偏光成分之振動方向所構成的角度。

又，上述表面檢查裝置中，較佳為以該設定部所設定之該檢查條件，係該重複圖案之重複方向與該被檢基板表面之該直線偏光之振動方向所形成的角度。

又，上述表面檢查裝置中，較佳為以該設定部所設定之該檢查條件，係該直線偏光之波長。

又，本發明之表面檢查方法，係具有：第1步驟，用以設定檢查條件；第2步驟，用以將直線偏光照射於具有既定重複圖案之被檢基板的表面；第3步驟，對來自該直線偏光所照射之該被檢基板表面之反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該被檢基板的像進行攝影；以及第4步驟，針對在該第3步驟中以複數個檢查條件所攝影之該複數個該被檢基板的影像，於各影像之部分出相對訊號強度，比較將該複數個該被檢基板之影像之相同部分彼此之該相對訊號強度，再於每一該部分取出該相對訊號強度為最小之部分，從該所取出之部分的資訊產生該被檢基板的檢查用資訊。

此外，上述表面檢查方法中，較佳為具有根據以該第4步驟所產生之該檢查用資訊產生檢查用影像，並以可目視方式顯示該檢查用影像之第5步驟。

又，上述表面檢查中方法，較佳為具有第6步驟，根據以該第4步驟所產生之該檢查用資訊檢查該重複圖案中有無缺陷的；在該第6步驟，藉由比較該檢查用資訊與既定基準資訊檢查該重複圖案中有無缺陷；並具有：第7步驟，以該複數個檢查條件將直線偏光照射於作為該檢查之基準之基準基板表面；第8步驟，以該複數個檢查條件對來自該直線偏光所照射之該基準基板表面之反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該基準基板之像進行攝影；以及第9步驟，針對在該第8步驟以該複數個檢查條件所攝影之該複數個基準基板的影像，於各影像之部分出相對訊號強度，比較該複數個該基準基板之影像之相同部分彼此之該相對訊號強度，再於每一該部分取出該相對訊號強度為最小之部分，從該所取出之部分之資訊產生該基準資訊。

又，上述表面檢查中方法，較佳為以該第1步驟所設定之該檢查條件，係該直線偏光之振動方向與該偏光成分之振動方向所形成的角度。

又，上述表面檢查中方法，較佳為以該第1步驟所設定之該檢查條件係該重複圖案之重複方向與該被檢基板表面之該直線偏光之振動方向所形成的角度。

又，上述表面檢查中方法，較佳為以該第1步驟所設定之該檢查條件，係該直線偏光的波長。

根據本發明，能以更高速且高精度進行檢查。

以下，參照圖式針對本發明之較佳實施形態作說明。如圖1所示，本實施形態之表面檢查裝置1係以用以支承被檢基板之半導體晶圓10(以下，稱為晶圓10)的載台20、照明光學系統30、攝影光學系統40、影像處理裝置50、以及控制裝置55為主體所構成。表面檢查裝置1係在半導體電路元件之製程，用以自動進行晶圓10表面之檢查的裝置。晶圓10係在對最上層之光阻膜加以曝光/顯影後，藉由未圖示之搬送系統，運自未圖示之晶圓卡匣或顯影裝置並吸附保持於載台20。

如圖2所示，於晶圓10表面係沿XY方向排列有複數個晶片區域11，並於各晶片區域中形成有既定重複圖案12。例如如圖3所示，重複圖案12係複數個線部2A沿其短邊方向(X方向)以一定間距P排列之光阻圖案(例如，配線圖案)。相鄰之線部2A彼此之間係間隙部2B。此外，係將線部2A之排列方向(X方向)稱為「重複圖案12之重複方向」。

此處，將重複圖案12之線部2A之線寬DA的設計值設為間距P之1/2。亦即，重複圖案12具有將線部2A與間隙部2B沿X方向交互排列的凹凸形狀，若以適當之曝光焦點曝光時，即可鮮明地形成圖案邊緣，在此種理想形狀之情況下，以後述攝影光學系統40所檢測出之偏光成分的亮度(訊號強度)係最大。相對於此，當曝光焦點偏離適當值時，即產生圖案變形，與理想之情形相較此時之偏光成分的亮度則會變小。

本實施形態之表面檢查裝置1，係利用上述重複圖案12之亮度變化(訊號強度之變化)，更具體而言係利用圖案之結構性複折射所產生之偏光狀態的變化，來進行重複圖案12之缺陷檢查(PER檢查)。如以上所述，亮度變化係因偏離曝光焦點之適當狀態所造成，並顯現於各晶圓10之照射區域。

又，本實施形態中，與相對於重複圖案12之照明光(後述之直線偏光)的波長相較，重複圖案12之間距P係設為相當小。因此，不會從重複圖案12產生繞射光，而無法藉由繞射光進行重複圖案12之缺陷檢查。

表面檢查裝置1之載台20，係以上面支承晶圓10並藉由例如真空吸附固定保持。此外，載台20可以載台上面之中心的法線A1為中心軸旋轉。藉由該旋轉機構可使晶圓10之重複圖案12的重複方向(圖2及圖3之X方向)在晶圓10表面內旋轉。

本實施形態中，為了使重複圖案12之缺陷檢查的反射率為最高，係將晶圓10之重複圖案12的重複方向，例如如圖4所示，相對於晶圓10表面之照明光(直線偏光L)的振動方向，設定成傾斜45度之角度。此外，角度並不限於45度，亦可設定成22.5度或67.5度等任意角度方向。

如圖1所示，照明光學系統30具有用以射出具有特定波長之光的照明裝置60、第1偏光板32、及第1透鏡33。如圖5所示，照明裝置60具有發出波長互異之光的3個照明器61a,61b,61c、及將從各照明器61a,61b,61c所發出之光分別導引至晶圓10的聚光光學系統63。雖省略詳細之圖示，第1照明器61a係由用以取出氙氣燈或水銀燈等光源、或來自光源之光中所須之波長成分(輝線光譜)的干涉濾光器(帶通濾光器)等所構成，可發出具有546nm(e線)之波長的光。

第2照明器61b與第1照明器61a雖係相同之構成，不過可發出具有436nm(g線)之波長的光。第3照明器61c與第1照明器61a雖亦係相同之構成，不過可發出具有405nm(h線)之波長的光。此外，實際上3個照明器61a,61b,61c可分別發出具有上述各波長±10nm～±30nm左右之波長區域的光。

聚光光學系統63係具有3個聚光透鏡64a,64b,64c、3個減光濾光器65a,65b,65c、及3個反射鏡66,67,68。第1聚光透鏡64a係將從第1照明器61a所發出之光加以聚光並導引至第1減光濾光器65a。第2及第3聚光透鏡64b，64c，亦與第1聚光透鏡64a同樣地，將從第2及第3照明器61b,61c所發出之光分別加以聚光並導引至第2及第3減光濾光器65b,65c。

第1減光濾光器65a係形成為透射率會沿圓周方向連續變化的圓盤狀，來自第1聚光透鏡64a之光係透射此第1減光濾光器65a而到達第1反射鏡66。又，第1減光濾光器65a係構成為可藉由未圖示之旋轉驅動裝置往圓周方向旋轉，並根據第1減光濾光器65a之旋轉角，進行從第1照明器61a所發出之光的光量調整。第2及第3減光濾光器65b,65c，與第1減光濾光器65a亦為相同之構成，來自第2及第3聚光透鏡64b,64c之光，係分別透射第2及第3減光濾光器65b,65c，而到達第2及第3反射鏡67,68。接著，根據第2及第3減光濾光器65b,65c之旋轉角進行從第2及第3照明器61b,61c所發出之光的光量調整。

於第1減光濾光器65a與第1反射鏡66之間，係以可插拔於光路上之方式設有第1光閘69a，而可切換第1照明器61a之照明的開啟/關閉(on/off)。又，於第2減光濾光器65b與第2反射鏡67之間，係以可插拔於光路上之方式設有第2光閘69b，而可切換第2照明器61b之照明的開啟/關閉(on/off)。又，於第3減光濾光器65c與第3反射鏡68之間，係以可插拔於光路上之方式設有第3光閘69c，而可切換第3照明器61c之照明的開啟/關閉(on/off)。

第3反射鏡68係通常之反射鏡。在第3反射鏡68係反射來自第3減光濾光器65c之光使其朝向第2反射鏡67。第2反射鏡67係所謂分色鏡。在第2反射鏡67係反射來自第2減光濾光器65b之光使其朝向第1反射鏡66，並透射來自第3減光濾光器65c之光使其朝向第1反射鏡66。

第1反射鏡66亦係所謂分色鏡。在第1反射鏡66係透射來自第1減光濾光器65a之光使其朝向晶圓10表面，並反射來自第2反射鏡67之光使其朝向晶圓10表面。藉此，可藉由開啟第1～第3光閘69a～69c中之任一個光閘，使來自第1～第3照明器61a～61c之(亦即，具有546nm(e線)、436nm(g線)、及405nm(h線)之波長)的光中之任一種選擇性朝向晶圓10射出。此外，亦可藉由開啟複數個光閘，將來自第1～第3照明器61a～61c之(任何)光加以合成再射出至晶圓10。

第1偏光板32係配設於照明裝置60與第1透鏡33間之光路上，將從照明裝置60所射出之光形成為配合透射軸之方向的直線偏光L(參照圖4)。第1透鏡33係將來自第1偏光板32之照明光形成為平行光束，並照射往被檢基板之晶圓10。亦即，照明光學系統30對晶圓10側係遠心之光學系統。此外，照明光學系統30之光軸O1係對載台20之法線A1傾斜角度θ。

上述照明光學系統30中，來自照明裝置60之光係透過第1偏光板32及第1透鏡33而成為p偏光之直線偏光L，作為照明光而射入晶圓10表面整體。此時，由於直線偏光L之行進方向(到達晶圓10表面上任意點之直線偏光L之主光線的方向)係大致平行於光軸O1，因此晶圓10各點之直線偏光L的入射角度由於是平行光束因此彼此相同，相當於光軸O1與法線A1所形成之角度θ。

此外，本實施形態中，由於射入晶圓10之直線偏光L係p偏光，因此例如如圖4所示，重複圖案12之重複方向相對於直線偏光L之入射面(晶圓10表面之直線偏光L的行進方向)係設定成45度之角度時，晶圓10表面之直線偏光L的振動方向與重複圖案12之重複方向所形成之角度亦設定成45度。亦即，直線偏光L係在晶圓10表面之直線偏光L的振動方向相對於重複圖案12之重複方向傾斜45度的狀態下，斜向橫越重複圖案12而射入重複圖案12。

如圖1所示，攝影光學系統40具有第2透鏡41、第2偏光板42、及攝影裝置45，其光軸O2係配設成對通過載台20中心之法線A1傾斜角度θ。因此，在晶圓10表面(重複圖案12)正反射之正反射光，係沿攝影光學系統40之光軸O2行進。第2透鏡41係將在晶圓10表面正反射之正反射光朝向攝影裝置45加以聚光。藉此，來自晶圓10之正反射光即經過第2透鏡41及第2偏光板42到達攝影裝置45之攝影面上，而使晶圓10之像成像。

第2偏光板42係配設於第2凹面反射鏡41與攝影裝置45間之光路上，以使用旋轉驅動裝置43而可以攝影光學系統40之光軸為中心旋轉於透射軸之方位(偏光方向)之方式所構成，第2偏光板42之透射軸的方位係設定成相對於上述第1偏光板32之透射軸以90度前後之傾斜角度傾斜。因此，可藉由第2偏光板42，取出來自晶圓10(重複圖案12)之正反射光中、振動方向與直線偏光L不同(大致直角)之偏光成分，以導引至攝影裝置45。其結果，於攝影裝置45之攝影面即形成來自晶圓10之正反射光中、振動方向與直線偏光L不同(大致直角)之偏光成分所產生之晶圓10的反射像。

攝影裝置45係由例如CCD攝影元件等所構成，用以將形成於攝影面之晶圓10的反射像予以光電轉換，並將影像訊號輸出至影像處理裝置50。晶圓10之反射像的明暗係與以攝影裝置45所檢測出之偏光成分的訊號強度(亮度)大致成比例，依重複圖案12之形狀而變化。晶圓10之反射像係在重複圖案12為理想形狀之情況下為最亮。

影像處理裝置50係根據從攝影裝置45所輸出之影像訊號讀取晶圓10之反射影像。此外，為了作比較，影像處理裝置50係預先儲存良品晶圓之反射影像。良品晶圓係指重複圖案12為理想或可視為理想形狀且形成於表面整體者。因此，良品晶圓之反射影像的亮度資訊(訊號強度)係視為顯示最高之亮度值者。

因此，影像處理裝置50在讀取被檢基板之晶圓10的反射影像後，即將該亮度資訊(訊號強度)與良品晶圓之反射影像的亮度資訊(訊號強度)作比較。接著，根據晶圓之反射影像之較暗部位之亮度值的降低量，檢測出重複圖案12之缺陷。例如，若亮度變化大於預先所定之閾值(容許值)則可判定為「缺陷」，若小於閾值則可判定為「正常」。接著，影像處理裝置50之亮度資訊(訊號強度)的比較結果及當時晶圓10之反射影像係在影像處理裝置50之監測部以可目視方式輸出顯示。又，控制裝置55係統籌控制載台20、照明裝置60、第2偏光板42之旋轉驅動裝置43、及影像處理裝置50等之動作。

此外，影像處理裝置50中，如以上所述，除了將良品晶圓之反射影像預先加以儲存的構成以外，將晶圓10之照射區域之排列資料與亮度值之閾值預先加以儲存的構成亦可。此時，由於根據照射區域之排列資料可得知所讀取之晶圓10之反射影像中各照射區域的位置，因此即可求出各照射區域之亮度值。接著，藉由比較該亮度值與所儲存之閾值，即可檢測出圖案之缺陷。只要將亮度值小於閾值之照射區域判斷為「缺陷」即可。

以下針對使用此種構成之表面檢查裝置1表面檢查方法，參照圖6及圖7所示之流程圖作說明。首先，針對製法作成時所進行之產生良品晶圓(未圖示)之基準影像的步驟，使用圖6所示之流程圖作說明。首先，在步驟S101，將良品晶圓搬送至載台20上，以進行對良品晶圓上之重複圖案的位置對準。此時，藉由控制裝置55來驅動控制載台20，使圖案之方位角(晶圓表面之直線偏光L之振動方向與重複圖案之重複方向所構成之角度)對直線偏光L之振動方向呈既定(初始設定時之)方位角。又，此時亦驅動控制旋轉驅動裝置43，使第2偏光板42之透射軸對第1偏光板32之透射軸的方位呈既定(初始設定時之)傾斜角度。此外，此時亦控制第1～第3光閘69a～69c之動作，使從照明裝置60所射出之光的波長為既定(初始設定時之)波長。

以此方式設定檢查條件後，在次一步驟S102，將直線偏光L照射於良品晶圓表面，以對來自良品晶圓表面之正反射光中振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分所產生之良品晶圓的像進行攝影。此時，從照明裝置60所射出之光係以第1偏光板32轉換成p偏光之直線偏光L，且以第1透鏡33形成為平行光束而照射於良品晶圓表面。在良品晶圓表面反射之正反射光係藉由第2透鏡41聚光，以第2偏光板42取出正反射光中振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分，並導引至攝影裝置45之攝影面上。接著，攝影裝置45即對形成於攝影面上且正反射光中振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分所產生之良品晶圓的反射像進行光電轉換，並將影像訊號輸出至影像處理裝置50。

影像訊號從攝影裝置45輸出至影像處理裝置50後，在次一步驟S103，影像處理裝置50即根據從攝影裝置45所輸出影像訊號，讀取良品晶圓之反射影像，並將良品晶圓之影像資料儲存於影像處理裝置50之內部記憶體(未圖示)。

在次一步驟S104，判定是否以所須之所有檢查條件進行良品晶圓之攝影。若判定為No(否)時，則以經過步驟S105後尚未進行攝影之檢查條件重複步驟S102及步驟S103。另一方面，若判定為Yes(是)時，則進至步驟S106。

此外，在步驟S104所判定之檢查條件，係由圖案之方位角、第2偏光板42之傾斜角度、及照明波長之3種參數所構成之檢查條件。亦即，可以將3種參數加以組合之檢查條件之數進行良品晶圓之攝影。因此，在步驟S105，控制裝置55係進行用以設定變更檢查條件之3種參數中之至少任一種的處理。此時，圖案之方位角係設定成例如45度、67.5度、及22.5度中之任一方位角。此係依圖案之種類(例如，記憶體電路之圖案或邏輯電路之圖案)，檢測感度對散焦變高之條件(方位角)為不同之故。此外，亦可進一步追加135度、157.5度、及112.5度之方位角。

又，第2偏光板42之傾斜角度係在90度(正交尼可耳稜鏡之狀態)±4度之範圍內以0.5度為間距來設定。此係在本實施形態之缺陷檢查(PER檢查)，雖已知將第2偏光板42之傾斜角度設於稍微偏離90度(正交尼可耳稜鏡之狀態)時，可提高對散焦之檢測感度，不過提高檢測感度之條件係依半導體製程而異之故。又，照明波長係設定成546nm(e線)、436nm(g線)、及405nm(h線)之任一種波長。此亦係提高檢測感度之條件係依半導體製程而異之故。然而，由於依照明波長有可能產生與圖案之基底的干涉不均，因此此種照明波長之條件係預先從檢查條件排除。又，由於在照明波長以外之條件，亦依條件而有產生與圖案之基底的干涉不均的情形，因此此種有異常之條件亦予以排除。

此外，在各檢查條件，進行第1～第3減光濾光器65a～65c之照明光的光量調整，使以在步驟S102所攝影之良品晶圓的影像為基準之部分的亮度值(訊號強度)為一定。此時，藉由控制裝置55驅動控制第1～第3減光濾光器65a～65c之旋轉驅動裝置(未圖示)，使以良品晶圓之影像為基準之部分的亮度值(訊號強度)為一定，亦即在良品晶圓之影像以作為基準之部分(重複圖案)的亮度值(訊號強度)予以規格化。又，亦可調整影像處理裝置50之增益，以取代第1～第3減光濾光器65a～65c之光量調整。

接著，在步驟S106，從載台20搬出回收以複數個檢查條件進行攝影之良品晶圓，在次一步驟S107，影像處理裝置50係在以複數個檢查條件進行攝影之良品晶圓之影像的同一像素位置將各像素彼此加以比較，以分別取出亮度值(訊號強度)為最小之(檢查條件之)像素，並以此時之亮度值(訊號強度)設定作為該像素位置之亮度值(真值)。

接著，在次一步驟S108，影像處理裝置50係根據在步驟S107所設定之各像素的亮度值(訊號強度)，連接亮度值(訊號強度)為最小之各像素而產生1個基準影像。藉此，產生晶圓檢查時良品晶圓之影像的基準影像，該良品晶圓之基準影像係儲存於影像處理裝置50之內部記憶體。此外，在步驟S108，例如在圖案之種類相同但光阻膜之材料改變之情況下而變更製程時，亦可對以新製程曝光/顯影之良品晶圓進行與步驟S101～S107相同之處理，再與儲存於內部記憶體之良品晶圓的基準影像作比較，以進行置換亮度值(真值)較亮之像素的追加學習。

接著，針對晶圓10之檢查步驟，使用圖7所示之流程圖作說明。

首先，在步驟S201，將被檢基板之晶圓10搬送至載台20上，以進行對晶圓10上之重複圖案12的位置對準。此時，藉由控制裝置55以與產生良品晶圓之基準影像時相同之條件來驅動控制載台20，使圖案之方位角呈既定(初始設定時之)方位角，並驅動控制旋轉驅動裝置43，使第2偏光板42之傾斜角度呈既定(初始設定時之)傾斜角度，且控制第1～第3光閘69a～69c之動作，使照明波長為既定(初始設定時之)波長。

以此方式設定檢查條件後，在次一步驟S202，將直線偏光L照射於晶圓10表面，以對來自晶圓10表面之正反射光中、振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分所產生之晶圓10的像進行攝影。此時，從照明裝置60所射出之光係以第1偏光板32轉換成p偏光之直線偏光L，且以第1透鏡33形成為平行光束而照射於晶圓10表面。在晶圓10表面反射之正反射光係藉由第2透鏡41聚光，以第2偏光板42取出正反射光中振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分，並導引至攝影裝置45之攝影面上。接著，攝影裝置45即對形成於攝影面上且正反射光中振動方向與直線偏光L呈大致直角之偏光成分所產生之晶圓10的反射像進行光電轉換，並將影像訊號輸出至影像處理裝置50。

影像訊號從攝影裝置45輸出至影像處理裝置50後，在次一步驟S203，影像處理裝置50即根據從攝影裝置45所輸出影像訊號，讀取晶圓10之反射影像，並將晶圓10之影像資料儲存於影像處理裝置50之內部記憶體(未圖示)。

在次一步驟S204，判定是否以所須之所有檢查條件進行晶圓10之攝影。若判定為No(否)時，則以經過步驟S205後，尚未進行攝影之檢查條件重複步驟S202及步驟S203。另一方面，若判定為Yes(是)時，則進至步驟S206。

在步驟S204所判定之檢查條件，係與產生良品晶圓之基準影像時相同之檢查條件。亦即，可與產生良品晶圓之基準影像時相同之檢查條件之數進行晶圓10之攝影。因此，在步驟S205，控制裝置55係進行用以設定變更檢查條件之3種參數(圖案之方位角、第2偏光板42之傾斜角度、及照明波長)中之至少任一種的處理。此外，可以與產生良品晶圓之基準影像時相同之條件，進行第1～第3減光濾光器65a～65c之照明光的光量調整。

此外，在步驟S206，係從載台20搬出回收以複數個檢查條件進行攝影之晶圓10，在次一步驟S207，影像處理裝置50係在以複數個檢查條件進行攝影之晶圓10之影像的同一像素位置將各像素加以比較，以分別取出亮度值(訊號強度)為最小之(檢查條件之)像素，並將此時之亮度值(訊號強度)設定作為該像素位置之亮度值(真值)。

在次一步驟S208，影像處理裝置50係根據在步驟S207所設定之各像素之亮度值(訊號強度)，連接亮度值(訊號強度)為最小之各像素而產生1個檢查用影像。藉此，產生晶圓10之檢查用影像，該晶圓10之檢查用影像係儲存於影像處理裝置50之內部記憶體。

接著，在次一步驟S209，影像處理裝置50係將在步驟S208所產生之晶圓10之檢查用影像的亮度資訊(亦即檢查用資訊)與先前在步驟S108所產生之良品晶圓之基準影像的亮度資訊(亦即基準資訊)加以比較，在亮度變化超過預先所設定之閾值時，判定為有缺陷。此時，影像處理裝置50之亮度資訊(訊號強度)的比較結果及當時晶圓10之反射影像係在影像處理裝置50之監測部以可目視方式輸出顯示，亦可進行以目視之檢查。

其結果，根據本實施形態之表面檢查裝置1及表面檢查方法，由於在本實施形態之缺陷檢查(PER檢查)，良品晶圓之影像的亮度資訊(訊號強度)係視為可顯示最高之亮度值，因此於每一像素取出以複數個檢查條件進行攝影之晶圓10之影像中亮度值(訊號強度)最小之影像，並根據將亮度值(訊號強度)最小之像素加以連接所產生之晶圓10之檢查用影像進行檢查，藉此即無須以所有檢查條件進行檢查，而可以高速進行較高檢測感度之高精度檢查。此外，在無法以適當劑量進行曝光時，晶圓10之反射影像之亮度值雖會降低，不過依劑量過多與不足之情況，用以檢測劑量不良之最佳條件亦不相同。以此方式，即使是相同種類之缺陷，依缺陷之程度用以檢測缺陷之最佳條件亦不相同。相對於此，根據本實施形態，由於係根據將以複數個檢查條件進行攝影之晶圓10之影像中亮度值(訊號強度)為最小之影像加以連接所產生之晶圓10之檢查用影像進行檢查，因此可從1張檢查用影像輕易辨識所有不同種類之缺陷或相同種類但程度不同之缺陷，而可進行較高檢測感度之高精度檢查。又，由於若根據此種1張之檢查用影像進行檢查，即可縮短於每一照射檢測出缺陷之影像處理時間，因此能以高速進行檢查。

又，若與晶圓10之檢查用影像同樣地，針對良品晶圓之影像亦產生良品晶圓之基準影像，則可防止檢測出疑似缺陷，而可進行更高精度之檢查。此外，由於晶圓10之光阻膜係從晶圓10之中心往外側逐漸變薄，因此有時會根據光阻膜之膜厚來改變劑量。此種情況下，在光阻膜相對變薄之晶圓10的外側，為了防止圖案倒塌有時會加寬線寬等，而造成在良品晶圓中作為基準之亮度值會於每一照射區域而異。相對於此，若與晶圓10之檢查用影像同樣地，產生良品晶圓之基準影像，則由於可產生於每一照射區域亮度值不同之良品晶圓的基準影像，因此可防止檢測出疑似缺陷，而可進行更高精度之檢查。

此外，上述實施形態中，雖變更檢查條件中圖案之方位角、第2偏光板42之傾斜角度、及照明波長之3種參數以進行晶圓之攝影，不過並不限於此，亦可僅設定變更3種參數中之1種(或2種)參數(亦即，亦可使用圖案之方位角、第2偏光板42之傾斜角度、及照明波長中之任1種(或2種)參數作為所要設定變更之檢查條件)。

又，上述實施形態中，第2偏光板42雖以使用旋轉驅動裝置43並可以攝影光學系統40之光軸O2為中心而旋轉於透射軸之方位，不過並不限於此。例如，如圖8所示，亦可將1/2λ板47配置於第2透鏡41與第2偏光板42之間，並使用旋轉驅動裝置48以光軸O2為中心而旋轉於1/2λ板47之遲相軸的方位。

又，上述實施形態，照明波長雖使用546nm(e線)、436nm(g線)、及405nm(h線)，不過並不限於此，亦可使用例如365nm(i線)或313nm(j線)等。

又，上述實施形態，影像處理裝置50雖產生晶圓10之檢查用影像並根據所產生之晶圓10之檢查用影像，來檢查重複圖案12中有無缺陷，不過並不限於此，亦可分別另外設置用以產生晶圓10之檢查用影像的影像處理部、或用以檢查重複圖案12中有無缺陷的檢查部。

1．．．表面檢查裝置

10．．．晶圓(被檢基板)

12．．．重複圖案

30．．．照明光學系統(照明部)

40．．．攝影光學系統(攝影部)

50．．．影像處理裝置(資訊處理部、顯示部、及檢查部)

55．．．控制裝置(設定部)

L．．．直線偏光

圖1係表示本發明之表面檢查裝置的整體構成。

圖2係半導體晶圓表面的外觀圖。

圖3係用以說明重複圖案之凹凸構造的立體圖。

圖4係用以說明直線偏光之入射面與重複圖案之重複方向的傾斜狀態。

圖5係照明裝置的概略圖。

圖6係表示本發明之表面檢查方法的第1流程圖。

圖7係表示本發明之表面檢查方法的第2流程圖。

圖8係表示表面檢查裝置的變形例。

1．．．表面檢查裝置

10．．．晶圓(被檢基板)

20．．．載台

30．．．照明光學系統(照明部)

32．．．第1偏光板

33．．．第1透鏡

40．．．攝影光學系統(攝影部)

41．．．第2透鏡

42．．．第2偏光板

43．．．旋轉驅動裝置

45．．．攝影裝置

50．．．影像處理裝置(資訊處理部、顯示部、及檢查部)

55．．．控制裝置(設定部)

60．．．照明裝置

A1．．．法線

O1．．．光軸

O2．．．光軸

θ．．．傾斜角度

L．．．直線偏光

Claims (13)

1. 一種表面檢查裝置，其特徵在於，具備：照明部，用以將直線偏光照射於具有既定重複圖案之被檢基板表面；攝影部，用以對來自該直線偏光所照射之該被檢基板表面的反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該被檢基板的像進行攝影；設定部，係對該照明部之照明條件及該攝影部之攝影條件中至少一者，設定複數個檢查條件；以及資訊處理部，針對藉由該攝影部以該複數個檢查條件所攝影之複數個該被檢基板的影像，於各部分求出訊號強度，比較該複數個影像之相同部分彼此之該訊號強度，取出成為最小之該訊號強度，從該所取出之資訊產生該被檢基板的檢查用資訊。
2. 如申請專利範圍第1項之表面檢查裝置，其中，該訊號強度，係以來自正常之該重複圖案的訊號強度加以規格化後的訊號強度。
3. 如申請專利範圍第1項之表面檢查裝置，其具備根據產生於該資訊處理部之該檢查用資訊而產生檢查用影像，並以可目視方式顯示該檢查用影像之顯示部。
4. 如申請專利範圍第1項之表面檢查裝置，其具備用以檢查該重複圖案中有無缺陷之檢查部；該檢查部，係藉由比較該檢查用資訊與既定基準資訊，來檢查該重複圖案中有無缺陷； 以該複數個檢查條件，該照明部將直線偏光照射於作為該檢查之基準之基準基板的表面，且該攝影部對來自該直線偏光所照射之該基準基板表面的反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該基準基板的像進行攝影；該資訊處理部，係針對藉由該攝影部以該複數個檢查條件所攝影之該複數個影像，於各影像之部分求出訊號強度，比較該複數個該基準基板之影像之相同部分彼此之該訊號強度，於每一該部分取出該訊號強度為最小之部分，從該所取出之部分的資訊產生該基準資訊。
5. 如申請專利範圍第1項之表面檢查裝置，其中，以該設定部所設定之該檢查條件，係該直線偏光之振動方向與該偏光成分之振動方向所形成的角度。
6. 如申請專利範圍第1項之表面檢查裝置，其中，以該設定部所設定之該檢查條件，係該重複圖案之重複方向與該被檢基板表面之該直線偏光之振動方向所形成的角度。
7. 如申請專利範圍第1項中之表面檢查裝置，其中，以該設定部所設定之該檢查條件，係該直線偏光之波長。
8. 一種表面檢查方法，其特徵在於，具有：第1步驟，用以設定檢查條件；第2步驟，用以將直線偏光照射於具有既定重複圖案之被檢基板的表面；第3步驟，對來自該直線偏光所照射之該被檢基板表 面之反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該被檢基板的像進行攝影；以及第4步驟，針對在該第3步驟中以複數個檢查條件所攝影之該複數個該被檢基板的影像，於各影像之部分求出訊號強度，比較將該複數個該被檢基板之影像之相同部分彼此之該訊號強度，於每一該部分取出該訊號強度為最小之部分，從該所取出之部分的資訊產生該被檢基板的檢查用資訊。
9. 如申請專利範圍第8項之表面檢查方法，其具有根據以該第4步驟所產生之該檢查用資訊產生檢查用影像，並以可目視方式顯示該檢查用影像之第5步驟。
10. 如申請專利範圍第8項之表面檢查方法，其具有第6步驟，根據以該第4步驟所產生之該檢查用資訊檢查該重複圖案中有無缺陷；在該第6步驟，藉由比較該檢查用資訊與既定基準資訊檢查該重複圖案中有無缺陷；並具有：第7步驟，以該複數個檢查條件將直線偏光照射於作為該檢查之基準之基準基板表面；第8步驟，以該複數個檢查條件對來自該直線偏光所照射之該基準基板表面之反射光中、振動方向與該直線偏光不同之偏光成分所產生之該基準基板之像進行攝影；以及第9步驟，針對在該第8步驟以該複數個檢查條件所 攝影之該複數個基準基板的影像，於各影像之部分求出訊號強度，比較該複數個該基準基板之影像之相同部分彼此之該訊號強度，於每一該部分取出該訊號強度為最小之部分，從該所取出之部分之資訊產生該基準資訊。
11. 如申請專利範圍第8項之表面檢查方法，其中，以該第1步驟所設定之該檢查條件，係該直線偏光之振動方向與該偏光成分之振動方向所形成的角度。
12. 如申請專利範圍第8項之表面檢查方法，其中，以該第1步驟所設定之該檢查條件，係該重複圖案之重複方向與該被檢基板表面之該直線偏光之振動方向所形成的角度。
13. 如申請專利範圍第8項之表面檢查方法，其中，以該第1步驟所設定之該檢查條件，係該直線偏光的波長。