TWI486580B - Inspection device and inspection device system - Google Patents

Description

檢查裝置及檢查裝置系統

本發明係關於檢查裝置及檢查裝置系統。

伴隨大規模積體電路(Large Scale Integration；LSI)的高積體化及大容量化，半導體元件所被要求的電路尺寸係走向狹小化之一途。

半導體元件係藉由使用形成有電路圖案的原畫圖案(指遮罩或光罩(reticle)。以下總稱為遮罩)，利用被稱為所謂步進機或掃描器的縮小投影曝光裝置，將圖案曝光轉印在晶圓上而形成電路來製造。

對耗費極大製造成本的LSI的製造而言，良率的提升為不可或缺。另一方面，在最尖端的元件中，係形成為被要求十數nm的線寬的圖案形成的狀況。在此，以使良率降低的較大要因而言，列舉遮罩圖案的形狀缺陷。具體而言，為圖案邊緣的凹凸(邊緣粗糙度)、圖案的線寬異常、因圖案的位置偏移所造成之與鄰接圖案的空隙異常等。

隨著形成在半導體晶圓上的LSI圖案尺寸的微細化， 遮罩圖案的形狀缺陷亦微細化。此外，亦會有欲藉由提高遮罩的尺寸精度，來吸收製程各條件的變動的情形，在遮罩檢查中，係必須檢測極小圖案的缺陷。因此，對評估被使用在LSI製造的轉印用遮罩的圖案的裝置，被要求較高精度。在日本專利第4236825號公報係揭示可檢測遮罩上的微細缺陷的檢查裝置。

另一方面，以形成微細圖案的技術而言，奈米壓印微影(Nano imprint Lithography；NIL)備受矚目。該技術係在晶圓上的阻劑，對具有奈米級微細構造的模具(mold)施加壓力，藉此在阻劑形成微細圖案。

在奈米壓印技術中，為了提高生產性，使用成為原版的母圖案，製作複數個複製的圖案(以下稱為子圖案)，將子圖案裝設在不同的奈米壓印裝置來使用。子圖案係必須以與母圖案正確對應的方式予以製造，在檢查工程中係對母圖案及子圖案之雙方要求高精度的檢查。

此外，一般而言，遮罩係具有電路尺寸的4倍尺寸所形成。使用該遮罩，在以縮小投影曝光裝置將圖案縮小曝光在晶圓上的阻劑之後，進行顯影，藉此形成半導體的電路圖案。相對於此，奈米壓印微影中的母圖案或子圖案係以與電路尺寸為等倍的尺寸形成。因此，該等圖案中的形狀缺陷係比遮罩的圖案中的形狀缺陷，對於被轉印在晶圓上的圖案的影響度較大。因此，在檢查母圖案或子圖案時，相較於檢查遮罩的圖案的情形，必須要有較高的精度。

如上所示，期待一種檢測母圖案或子圖案的缺陷的檢查裝置。但是，近來電路圖案微細化不斷進展，相較於圖案評估裝置中的光學系的解析度，圖案的尺寸日漸微細。例如，雖亦取決於對物透鏡的開口數NA，惟若母圖案或子圖案的線寬為50~60nm以下時，以使用DUV(Deep Ultraviolet radiation：遠紫外)光的光源並無法進行解像。因此，雖然使用採用EB(Electron Beam：電子束)的光源，但是會有產出量低、不適於量產的問題。

另一方面，除了檢查功能以外，若檢查裝置亦具有管理所檢測到的缺陷資訊的功能，可使半導體晶圓的製造良率提高。但是，在習知之檢查裝置中，為了檢查被轉印在晶圓的圖案，關於晶圓轉印後的缺陷，管理根據其數量、大小及位置以及缺陷的形狀所被分類的組值(class value)等(參照例如日本公開專利公報2004-327485號)。亦即，並未進行母圖案或子圖案中的缺陷的管理，無法判別在晶圓上的缺陷是否因該等而來，因此會有無法將所檢測到的缺陷資訊回授到母圖案或子圖案的製造製程的問題。

本發明係鑑於如上所示之情形而研創者。亦即，本發明係提供可對具有母圖案或子圖案等光學系的解析度以下的反覆圖案的試料進行檢查，此外，可藉由管理藉此所得的資訊，導致減低半導體裝置不良的檢查裝置及檢查裝置 系統。

本發明之其他目的及優點可由以下記載清楚得知。

本發明之第1態樣係關於一種檢查裝置，其特徵為：具有：第1部分，其係藉由畫像感測器取得成為檢查對象的圖案的光學畫像；第2部分，其係對被分割成預定的單位區域的圖案的檢查區域，按每個單位區域，取得光學畫像的輸出值的平均值，作成檢查區域中的平均值的分布；第3部分，其係由平均值的分布作成圖案的形狀的分布而將此進行保持；第4部分，其係取得單位區域中的各像素的輸出值的變動值及不均的至少一方；第5部分，其係將輸出值的變動值及不均的至少一方與臨限值進行比較，來判定是否有缺陷；第6部分，其係保持在第5部分中被判定為缺陷的輸出值的資訊；及第7部分，其係將來自第3部分及第6部分的資訊進行管理且解析，第1部分係具備有：對圖案照射光的光源；及將在圖案透過或反射的來自光源的光成像在畫像感測器的透鏡，依來自光源的光的波長與透鏡的開口數而定的解析限度係對圖案不進行解像的值。

在本發明之第1態樣中，較佳為輸出值係光學畫像的 各像素的階調值，且為將在圖案所反射之來自光源的光的反射率，以畫像感測器轉換成畫像的階調值的值。

本發明之第1態樣中，較佳為第7部分係若在前述第3部分及第6部分的資訊的至少1個之中有超出臨限值者時，即發出警報訊號。

本發明之第2態樣係關於一種檢查裝置系統，其特徵為：具備複數檢查裝置、及第7部分，該複數檢查裝置係具備：第1部分，其係藉由畫像感測器取得成為檢查對象的圖案的光學畫像；第2部分，其係對被分割成預定的單位區域的圖案的檢查區域，按每個單位區域，取得光學畫像的輸出值的平均值，作成檢查區域中的平均值的分布；第3部分，其係由平均值的分布作成圖案的形狀的分布而將此進行保持；第4部分，其係取得單位區域中的各像素的輸出值的變動值及不均的至少一方；第5部分，其係將輸出值的變動值及不均的至少一方與臨限值進行比較，來判定是否有缺陷；及第6部分，其係保持在第5部分中被判定為缺陷的輸出值的資訊，該第7部分係將來自各檢查裝置中的第3部分及第6部分的資訊進行管理且解析， 前述各檢查裝置中的第1部分係具備有：對圖案照射光的光源；及將在圖案透過或反射的來自光源的光成像在畫像感測器的透鏡，依來自光源的光的波長與透鏡的開口數而定的解析限度係對圖案不進行解像的值。

在本發明之第2態樣中，較佳為輸出值係被賦予至光學畫像之各像素的階調值。

其中，在本發明之第2態樣中，較佳為輸出值係表示在圖案所反射之來自光源的光的反射率的階調值。

在本發明之第2態樣中，較佳為第7部分係在來自各檢查裝置中的第3部分及第6部分的資訊的至少1個之中有超出臨限值者時，即發出警報訊號。

1‧‧‧試料

2‧‧‧Z平台

3‧‧‧XY平台

4‧‧‧光學系

5‧‧‧光源

6、8、9、11‧‧‧透鏡

7、10‧‧‧反射鏡

12‧‧‧畫像感測器

13‧‧‧第1輸出值評估部

14‧‧‧第2輸出值評估部

15‧‧‧缺陷判定部

16‧‧‧第1缺陷履歷管理部

17‧‧‧第2缺陷履歷管理部

18‧‧‧缺陷及缺陷履歷解析部

圖1係顯示本實施形態中的檢查裝置的構成圖。

圖2係說明在本實施形態之第1缺陷履歷管理部與第2缺陷履歷管理部所被管理的缺陷履歷之一例。

圖3係顯示本實施形態之缺陷及缺陷履歷解析部中的資料流的圖。

圖4係顯示在本實施形態中使警報發出之一例。

圖5係顯示在本實施形態中，將試料的檢查區域分割成預定的單位區域的樣子的模式圖。

圖6係顯示因圖案邊緣的凹凸所造成的缺陷之一例。

圖7係顯示針對與圖6為相同的子圖案，以圖6之後 的測定所被檢測出的缺陷的圖。

圖8係顯示針對與圖6為相同的子圖案，以圖7之後的測定所被檢測出的缺陷的圖。

圖9係顯示子圖案的線寬分布的一例。

圖10係顯示針對與圖9為相同的子圖案，藉由圖9之後的測定所致之線寬分布的圖。

圖11係顯示本實施形態之檢查裝置系統的構成圖。

圖1係顯示本實施形態中的檢查裝置的構成圖。

在圖1中，成為檢查對象的試料1係被載置於可朝垂直方向移動的Z平台2之上。Z平台2亦可藉由XY平台3而朝水平方向移動。以試料1而言，列舉在奈米壓印技術中所使用的母圖案或子圖案等。

檢查裝置係具有藉由畫像感測器來取得試料1的光學畫像的光學畫像取得部(本發明之第1部分)。光學畫像取得部的主要構成要素係光學系4、及畫像感測器12，該等的功能係如下所示。亦即，光學系4係被配置在試料1的上方。在光學系4中，光源5係對試料1照射供檢查缺陷用的光。由光源5所被出射的光係透過透鏡6，在反射鏡7改變方向之後，透過透鏡8、9而聚光在試料1之上。之後，在試料1所反射的光係在藉由反射鏡10而入射至透鏡11之後，成像在畫像感測器12。藉此生成被設在試料1的圖案的光學畫像。

其中，在本實施形態中，亦可將畫像感測器配置在試料1的下方，使透過試料1的光成像在該畫像感測器。

但是，近年來電路圖案微細化不斷進展，相較於光學系4的解析度，圖案的尺寸日漸微細。例如190nm~200nm左右的波長的DUV(Deep Ultraviolet radiation：遠紫外)光係可較為容易地構成光學系，但是若在光源5使用DUV光時，40nm以下的尺寸的圖案並未被解像。

另一方面，形成在試料1的圖案的多數係線與間隙(line and space)圖案等反覆圖案，亦即具有周期性而反覆具規則性的圖案。例如，使用亦有關於奈米壓印微影中的母圖案或子圖案的反覆圖案。

如上所述，若欲藉由使用DUV光的光學系，來成像線寬小於50nm的圖案時，即使使用理論界限的透鏡(開口數NA=1)，亦無法將該圖案進行解像。但是，在該圖案為反覆圖案的情形下，若在圖案的一部分，邊緣粗糙度變大，或圖案的一部分欠缺時，會在規則性產生混亂而在缺陷近傍的反射率發生變化，缺陷的光學畫像的階調值即會改變。此外，即使在有因圖案的線寬異常、或圖案的位置偏移所致之與鄰接圖案的空隙異常所造成的形狀缺陷的情形下，亦在圖案的反射率發生變化，在圖案的光學畫像的階調值發現變化。

在本實施形態中，如圖5所示，將試料1的檢查區域分割成預定的單位區域，求出各單位區域的平均階調值，將該等平均階調值進行比較，藉此檢查線寬等圖案形狀。 例如，若(N+1)條線的各線寬在某區域變窄時，該區域中的圖案的反射率，亦即平均階調值係與其他區域的平均階調值為不同。因此，藉由將平均階調值，亦即反射率的分布進行比較，可檢查圖案是否以均一的形狀形成。

此外，藉由比較各像素的階調值，亦可檢查更為局部的缺陷，例如圖案邊緣的凹凸(粗糙度)或圖案的欠缺等。

例如，在相當於光學系之解析限度的尺寸的範圍內的凹凸係未被解像成各個凹凸而予以平均化。此時，若凹凸均一，階調值亦成為均一。但是，例如，若某區域A中的凹凸大於周圍區域中的凹凸時，由於在圖案的規則性產生混亂，區域A中的像素的階調值係與周圍區域為不同。具體而言，圖案邊緣的凹凸不均與圖案的線寬不均相比較，在較窄的範圍內被評估，因此若在上述預定的單位區域包含區域A時，在單位區域內的特定的狹窄範圍，亦即區域A的近傍，在階調值產生不均。

此外，在某區域B中，欠缺圖案的一部分的情形亦同。亦即，該圖案並未被解像，但是因圖案的欠缺而在規則性產生混亂，因此區域B的各像素的階調值係與周圍的平均階調值為不同。例如，若在上述預定的單位區域包含區域B時，在單位區域內的特定的狹窄範圍，亦即區域B的近傍，在階調值產生不均。

此外，若圖案的一部分被削剝時，該部分中的反射率係與其他部分不同，可藉由局部的反射率的變化，亦即階 調值的變化來檢測缺陷。

如上所示，即使為具有光學系的解析度以下的周期的反覆圖案的試料，亦可藉由調查反射率的分布、或局部的階調值的變化，來檢測缺陷。因此，接著，具體說明檢測該圖案的缺陷的方法。

在圖1中，被設在試料1的圖案的光學畫像係如上述被取得。在此，依圖1來自光源5的光的波長(λ)、與作為對物透鏡的透鏡9的開口數(NA)而定的解析限度(R=λ/4NA)係未將形成在試料1的圖案進行解像的值。光學系的倍率係當將光電二極體陣列1像素換算成樣版(template)上的大小時，以1像素的尺寸等於上述解析限度的值、或成為其以下的值為宜。藉此，可提高測定圖案形狀時的精度至最大限度。

在畫像感測器12所被取得的光學畫像中的像素資料係以每個像素的階調值來表現。例如，對各像素，由具有256階段的階調值的灰階，被供予0階調至255階調的任何值。

圖1的檢查裝置係具備：第1輸出值評估部(本發明之第2部分)13、及第2輸出值評估部(本發明之第4部分)14。但是，在本實施形態之檢查裝置中，若有第1輸出值評估部13與第2輸出值評估部14之中的至少一方即可。

如後所述，在第1輸出值評估部13中，為了檢測線寬異常等缺陷，進行評估表示反射率的階調值等輸出值。 另一方面，在第2輸出值評估部14中，為了檢測圖案邊緣的凹凸或圖案欠缺等缺陷，在比在第1輸出值評估部13所被評估的區域(相當於前述單位區域的區域)更為狹窄的區域中，進行評估階調值等輸出值。

在圖1的畫像感測器12所取得的試料1的光學畫像係被送至第1輸出值評估部13。

在第1輸出值評估部13中，首先，對被分割成預定的單位區域的試料1的檢查區域，取得各單位區域中的光學畫像的輸出值的平均值。預定的單位區域係可形成為例如1mm×1mm的區域。

接著，在第1輸出值評估部13中，根據每個單位區域的平均輸出值，作成在圖案全面的平均輸出值的分布。

例如，試料1中的各線的寬幅及空隙假設為均一。此時，各單位區域的平均階調值係成為一樣的值。另一方面，例如一部分的線的線寬平均變窄、或變寬時，平均階調值會對應該線寬而改變。此外，一部分圖案發生位置偏移，即使圖案間的距離平均變窄或變寬，平均階調值亦對應該距離而改變。因此，作成圖案全面的平均階調值的分布來比較各單位區域的平均階調值。藉此，可檢測試料1所設之光學系的解析度以下的周期的反覆圖案的缺陷。

在第1輸出值評估部13所作成的平均輸出值的分布係被送至第1缺陷履歷管理部(本發明之第3部分)16。接著，在第1缺陷履歷管理部16中，作成圖案形狀的分布。

例如，將平均階調值換算成線與間隙圖案中的線寬與間隙寬的比率，作成檢查區域內的該比率的分布。或者，針對預定的圖案，求出以尺寸SEM所測定出的線寬的值、與該光學像的階調值，藉此成立線寬與階調值的關係式。接著，使用該關係式，將由評估對象的光學畫像所得的平均階調值換算成單位區域中的線寬的平均值。接著，使用所被換算的值，作成線寬的平均值的分布。

在第1缺陷履歷管理部16中，按每個檢查批量保存所被作成的圖案的形狀分布。接著，該分布的經時性變化被管理為缺陷履歷。

其中，在第1缺陷履歷管理部16所作成者並非侷限於關於線寬的分布，若為圖案形狀的分布即可。例如，亦可在第1缺陷履歷管理部16作成根據反射率的變化所作成之關於圖案表面的狀態的分布。

此外，在圖1的畫像感測器12所取得的試料1的光學畫像亦被送至第2輸出值評估部14。在第2輸出值評估部14中，係進行比在第1輸出值評估部13所被評估的區域為更窄的區域中的輸出值的評估。

例如，在第2輸出值評估部14中，取得圖5的各單位區域中的各像素的階調值的變動值與不均。具體而言，將預定的單位區域內的各像素的階調值、與各像素的周邊區域的平均階調值進行比較，來算出局部的階調值的變動值。另一方面，各像素的階調值的不均係設為所注目的各像素的周邊區域所包含的全部像素的像素值的標準偏差。 其中，周邊區域係對所注目的像素，設為N×N像素的區域(N為7~15前後)，但是在求出變動值的情形、與求出不均的情形，亦有區域的設定不同的情形。在本實施形態中，亦可僅求出變動值與不均的任一方。

在第2輸出值評估部14所得之輸出值的變動值與不均係被送至缺陷判定部(本發明之第5部分)15。在缺陷判定部15中，所被取得的輸出值的變動值與第1臨限值作比較。此外，輸出值的不均與第2臨限值作比較。接著，若例如變動值與不均的任一方超出上述臨限值時，即判定為缺陷。

若在缺陷判定部15被判定為缺陷時，被判定為缺陷的輸出值的資訊係被送至第2缺陷履歷管理部(本發明之第6部分)17。在第2缺陷履歷管理部17中，係按每個檢查批量來保存缺陷資訊。接著，缺陷的經時性變化被管理為缺陷履歷。其中，以缺陷資訊而言，列舉例如選自缺陷數、缺陷位置、缺陷尺寸、缺陷形狀及缺陷分布的至少1個。

圖2係說明在第1缺陷履歷管理部16或第2缺陷履歷管理部17所被管理之缺陷履歷之一例。

在奈米壓印技術中，最初製作母圖案，接著，將該母圖案作為原版，製作複數複製的子圖案。因此，檢查係首先針對母圖案進行，接著針對子圖案進行。之後係在每次複製子圖案時，即針對母圖案與子圖案之雙方進行。

以關於母圖案的缺陷履歷管理而言，列舉例如在製作 母圖案時，接著每次製作子圖案時，取得母圖案的形狀分布與缺陷資訊，將該等的推移作為資料，分別蓄積在第1缺陷履歷管理部16、與第2缺陷履歷管理部17。

此外，以子圖案的缺陷履歷管理而言，列舉例如按每個被複製的子圖案，在預定的時序取得形狀分布與缺陷資訊，以其之推移為資料，分別蓄積在第1缺陷履歷管理部16與第2缺陷履歷管理部17。

例如圖2所示，針對最初所被製作的子圖案(子體1)，當對作為半導體處理設備的晶圓製造廠(Wafer Fab)出貨時進行檢查，取得圖案的形狀分布與缺陷資訊。所得的資料均成為該例中的初期值。接著，在晶圓製造廠中，在接受子圖案時進行同樣的檢查，取得圖案的形狀分布與缺陷資訊。結束晶圓上轉印至阻劑之後進行洗淨，因此在洗淨後亦進行同樣的檢查，取得圖案的形狀分布與缺陷資訊。此之後亦在每次洗淨時進行檢查，取得圖案的形狀分布與缺陷資訊。由所得的各資料，掌握圖案的形狀分布與缺陷資訊的經時性變化，因此將此作為缺陷履歷來進行管理。其中，以缺陷資訊而言，列舉例如選自缺陷數、缺陷位置、缺陷尺寸、缺陷形狀及缺陷分布的至少1個。

與上述子體1同樣地，關於接下來所製作的子圖案(子體2)亦進行檢查，將圖案的形狀分布或缺陷資訊的推移作為缺陷履歷來進行管理。若已進行N次複製，進行檢查至第N次所製作的子圖案(子體N)為止，將該等圖 案的形狀分布與缺陷資訊的推移與上述同樣地作為缺陷履歷來進行管理。

如圖1所示，第1缺陷履歷管理部16及第2缺陷履歷管理部17的資訊係被送至缺陷及缺陷履歷解析部(本發明之第7部分)18。例如，線寬等圖案的形狀分布的資訊，按每個檢查批量，由第1缺陷履歷管理部16被送至缺陷及缺陷履歷解析部18。此外，圖案邊緣的凹凸等缺陷資訊，按每個檢查批量由第2缺陷履歷管理部17被送至缺陷及缺陷履歷解析部18。

圖3係顯示缺陷及缺陷履歷解析部18中的資料流的圖。

如上所述，關於圖案的形狀分布或缺陷的資訊由第1缺陷履歷管理部16及第2缺陷履歷管理部17被送至缺陷及缺陷履歷解析部18。例如，在圖2中設為N=5，在圖3中，在來自第1缺陷履歷管理部16與第2缺陷履歷管理部17的資訊之中，將關於子體1者設為資訊1，將關於子體2者設為資訊2，...，將關於子體5者設為資訊5。該等資訊係在缺陷及缺陷履歷解析部18中，集中式/綜合式予以管理。例如，資訊1~5之中的任意資訊按照、使用者的指示被顯示在終端的顯示器等。

在缺陷及缺陷履歷解析部18所被管理的資訊係以任意時序及任意組合予以比較，被使用在抽出所希望之其他資訊。例如，針對子體1，將在出貨時、收貨時、第1次洗淨後及第2次洗淨後等所進行之由圖案邊緣的凹凸所觀 看到的缺陷數或缺陷位置的推移、及圖案的線寬分布的推移進行比較。此外，例如將母圖案的缺陷資訊、及子圖案的缺陷資訊進行比較。

藉由比較所被抽出的資訊係由缺陷及缺陷履歷解析部18被回授至母圖案或子圖案的製造工程。

例如，在資訊1中，由初期值至第1次洗淨後的值雖然沒有較大的變化，但是在第2次洗淨後，缺陷數大幅增加，伴隨此，除了至此為止的缺陷位置以外，發現新的缺陷位置時，被推測在由第2次轉印工程至洗淨工程之期間，有增加缺陷的要因。將該資訊回授至工程管理，藉由進行洗淨液的污染度的確認等，可使此之後所製造的半導體晶圓的製造良率提升。

此外，例如，在母圖案的形狀分布及缺陷資訊、與子體1的該等之間並沒有較大的變化，但是在子體2的初期值的線寬分布發現與母圖案或子體1為不同的傾向。此時，被預測在子體2的製造工程，亦即第2次母圖案的複製工程有某些變動。因此，將該資訊回授至工程管理，重新認識子圖案的光微影工程等，藉此可將此之後所製造的子圖案的線寬分布形成為與母圖案的線寬分布相同，進而可抑制半導體晶圓的製造良率降低。

此外，缺陷及缺陷履歷解析部18較佳為在來自第1缺陷履歷管理部16與第2缺陷履歷管理部17的資訊的至少1個之中，當有超出預定的臨限值(第3臨限值)者時，發出警報訊號。例如，在缺陷及缺陷履歷解析部18 所被管理的缺陷資訊之中，若缺陷數及缺陷密度的至少一方超出臨限值時，發出警報訊號，且停止該子圖案的使用。具體而言，如圖3所示，由缺陷及缺陷履歷解析部18對警報發生部傳送警報發生訊號，檢查裝置發出警報。

圖4係顯示發出警報之例的1個。

圖4的子圖案係設為圖2的子體2，亦即第2個所被複製的子圖案。按照圖2的流程，進行子體2的檢查後，在由初期值至第3次洗淨後的缺陷數雖然沒有較大的變化，但是在第4次洗淨後，缺陷數至該時更為增加，第5次洗淨後的缺陷數比第4次洗淨後更大幅增加。之後亦為缺陷數只有增加之一途。在該情形下，較佳為在缺陷數設置預定的臨限值，若超出該臨限值時，即發出警報。亦即，在圖4之例中，係在判明出第5次洗淨後的缺陷數的階段，由於該缺陷數超出臨限值，因此發出警報，例如停止子體2的使用。藉此，可避免藉由子體2的使用而繼續製造成為不良的半導體晶圓。

圖6~圖8係顯示針對同一子圖案，因圖案邊緣的凹凸所造成的缺陷數量增加的樣子之一例。

例如，圖6係顯示藉由圖4的第3次洗淨後所進行的檢查所判明的缺陷分布者。其中，在本實施形態中，該等缺陷係在圖1的第2階調評估部14所取得的階調值的不均之中，在缺陷判定部15被判定為缺陷者。圖6的缺陷分布係根據來自缺陷判定部15的資訊，在第2缺陷履歷 管理部17作成。關於圖7及圖8亦同。

圖7係顯示藉由在圖4的第4次洗淨後所進行的檢查所判明的缺陷分布者。若與圖6相比較，可知除了圖6的缺陷以外，在不在圖6的位置亦有缺陷，全體而言，缺陷增加。

圖8係顯示藉由在圖4的第5次洗淨後所進行的檢查所判明的缺陷分布者。由圖7可知另外發生新的缺陷。

如上所示，藉由將圖6~圖8作比較，可知同一子圖案中的缺陷數或缺陷位置的變化。接著，藉由將該等詳細解析，可掌握新發生的缺陷的數量、位置及特徵等。

此外，如以上所述，例如藉由圖8的狀態的缺陷分布，判明出缺陷數及缺陷密度的至少一方超出預定值時，較佳為在該階段，檢查裝置發出警報。

圖9及圖10係顯示同一子圖案之線寬分布之一例。

例如，圖9係成為圖4的子體1的初期值的線寬分布，圖10係成為圖4的子體2的初期值的線寬分布。在圖9中，在中央部分的線寬為最窄，愈往周邊，線寬愈寬。圖10亦具有與圖9相同的傾向，但是另外在圖的右上部分具有圖9所沒有的分布。

如上所示，藉由比較圖9及圖10，可知同一子圖案中的線寬分布的變化。在此，若母圖案的線寬分布與圖9相同，由圖10預測在子體2的製造工程有某些變動。接著，若圖10的右上部分的分布為超出形成在半導體晶圓的圖案的線寬的容許值時，較佳為如圖3所示，將警報發 生訊號由缺陷及缺陷履歷解析部18送至警報發生部，檢查裝置發出警報。

如上所示，在本實施形態之檢查裝置中，係在圖1的第1輸出評估部13中，在每個分割檢查區域的單位區域，取得表示反射率的階調值等輸出值的平均值，此外，根據所被取得的值，作成檢查區域中的平均輸出值的分布。接著，該平均輸出值的分布係被送至第1缺陷履歷管理部16，在第1缺陷履歷管理部16作成圖案形狀的分布。所被作成的圖案形狀的分布係被保存在第1缺陷履歷管理部16。

例如，若平均輸出值為檢查圖案的光學畫像的平均階調值時，藉由比較平均階調值，可檢查圖案的線寬等是否被均一形成。因此，即使為小於光學系的解析限度的尺寸的圖案，亦可檢測圖案的形狀缺陷。

此外，在本實施形態之檢查裝置中，係在第2輸出值評估部14中，進行比在第1輸出值評估部13所被評估的區域更為狹窄的區域中的各像素的輸出值的評估，具體而言，各像素的輸出值的變動值及不均的至少一方的取得。在第2輸出值評估部14所得的輸出值的變動值與不均係被送至缺陷判定部15。若在缺陷判定部15被判定為缺陷時，其資訊係被送至第2缺陷履歷管理部17予以保存。

例如，在第2輸出值評估部14取得階調值的不均，在缺陷判定部15判定是否有超出臨限值的不均。藉此，可檢測因圖案邊緣的凹凸或圖案欠缺而起的缺陷。亦即， 此時可對比光學系的解析限度為更小的尺寸的圖案，檢測與因線寬等而起的缺陷為不同的缺陷，亦即更為局部的缺陷。

此外，在本實施形態之檢查裝置中，關於圖案的形狀分布或缺陷的資訊在缺陷及缺陷履歷解析部18被集中管理。在所被管理的資訊亦包含檢查結果的履歷，該等係以任意時序及任意組合進行比較且解析，被使用在抽出所希望的其他資訊。所被抽出的資訊係由缺陷及缺陷履歷解析部18被回授至母圖案或子圖案的製造工程。此外，在缺陷及缺陷履歷解析部18所被管理的缺陷資訊之中，若缺陷數超出預定的臨限值時，亦可缺陷及缺陷履歷解析部18發出警報訊號，且停止該子圖案的使用。

本實施形態之檢查裝置係藉由具備上述構成，如母圖案或子圖案般，可檢測具有光學系的解析度以下的周期的反覆圖案的試料的缺陷，來管理關於該等缺陷的資訊。因此，藉由將該資訊回授至母圖案或子圖案的製造製程，可提升半導體晶圓的製造良率。

接著，說明本實施形態之檢查裝置系統。

圖11係顯示本實施形態之檢查裝置系統的構成圖。如該圖所示，檢查裝置系統係具有：檢查裝置1、檢查裝置2、及檢查裝置3的3個檢查裝置。但是，在本實施形態之檢查裝置系統中，檢查裝置的數量並非侷限於此，若為2個以上即可。

檢查裝置1~3係分別具備有：藉由畫像感測器，取 得成為檢查對象的圖案的光學畫像的光學畫像取得部(本發明之第1部分)；對被分割成預定的單位區域的圖案的檢查區域，按每個單位區域取得光學畫像的輸出值的平均值，作成檢查區域中的平均值的分布的第1輸出值評估部(本發明之第2部分)；由平均值的分布作成圖案的形狀的分布而將此保持的第1缺陷履歷管理部(本發明之第3部分)；取得單位區域中的各像素的上述輸出值的變動值及不均的至少一方的第2輸出值評估部(本發明之第4部分)；將在第2輸出值評估部所取得的輸出值的變動值及不均的至少一方與臨限值進行比較，判定是否有缺陷的缺陷判定部(本發明之第5部分)；及保持在缺陷判定部中被判定為缺陷的輸出值的資訊的第2缺陷履歷管理部(本發明之第6部分)。

構成檢查裝置1~3的各部的功能係如圖1的檢查裝置中已作之說明所示。例如，光學畫像取得部係具備有：對圖案照射光的光源；及將在圖案透過或反射之來自光源的光成像在畫像感測器的透鏡，依來自光源的光的波長與透鏡的開口數而定的解析限度係對圖案未進行解像的值。

如圖11所示，檢查裝置系統係具備有：具有第1缺陷履歷管理部及第2缺陷履歷管理部的複數檢查裝置；及被輸入來自該等檢查裝置的資訊的1個缺陷及缺陷履歷解析部。亦即，在本實施形態之檢查裝置系統中，來自檢查裝置1~3中的第1缺陷履歷管理部及第2缺陷履歷管理部的資訊在缺陷及缺陷履歷解析部(本發明之第7部分) 集中管理且予以解析。較佳為缺陷及缺陷履歷解析部係在來自檢查裝置1~3中的第1缺陷履歷管理部及第2缺陷履歷管理部的資訊的至少1個之中，當有超出預定的臨限值(第3臨限值)者時，即發出警報訊號。

如上所示，藉由本實施形態之檢查裝置系統，以檢查裝置1~3的各個所取得的關於圖案的形狀分布或缺陷的資訊在共通的缺陷及缺陷履歷解析部被集中管理。因此，藉由該構成，在各檢查裝置所進行的結果被彙集在1個缺陷及缺陷履歷解析部，因此該等結果相互產生關連，(與在各檢查裝置內有缺陷及缺陷履歷解析部的情形相比較)可抽出更為綜合性的資訊。

此外，在圖11的檢查裝置系統中，係將資料量多的缺陷及缺陷履歷解析部形成為檢查裝置的外部裝置，因此可減少各檢查裝置中的資料的處理量。

其中，在本實施形態之檢查裝置系統中，各檢查裝置若具備有第1缺陷履歷管理部及第2缺陷履歷管理部的至少一方即可。

彙整以上，本發明之特徵及優點可記載如下。

藉由本發明之第1態樣，提供可對具有光學系的解析度以下的反覆圖案的試料進行檢查，此外，可藉由管理藉此所得的資訊，導致減低半導體裝置的不良的檢查裝置。

藉由本發明之第2態樣，提供可對具有光學系的解析度以下的反覆圖案的試料進行檢查，此外，可藉由管理藉此所得的資訊，導致減低半導體裝置的不良的檢查裝置系 統。

本發明並非限定於上述實施形態，可在未脫離本發明之主旨的範圍內作各種變形來實施。

此外，在上述實施形態中，省略有關裝置構成或控制手法等本發明之說明中沒有直接必要的部分的記載，當然可適當選擇必要的裝置構成或控制手法來使用。此外，具備本發明之要素，該領域熟習該項技術者可適當設計變更的全部檢查裝置及檢查裝置系統係包含在本發明之範圍內。

1‧‧‧試料

2‧‧‧Z平台

3‧‧‧XY平台

4‧‧‧光學系

5‧‧‧光源

6、8、9、11‧‧‧透鏡

7、10‧‧‧反射鏡

12‧‧‧畫像感測器

13‧‧‧第1輸出值評估部

14‧‧‧第2輸出值評估部

15‧‧‧缺陷判定部

16‧‧‧第1缺陷履歷管理部

17‧‧‧第2缺陷履歷管理部

18‧‧‧缺陷及缺陷履歷解析部

Claims (7)

1. 一種檢查裝置，其特徵為：具有：第1部分，其係藉由畫像感測器取得成為檢查對象的圖案的光學畫像；第2部分，其係對被分割成預定的單位區域的前述圖案的檢查區域，按每個前述單位區域，取得前述光學畫像的輸出值的平均值，作成前述檢查區域中的前述平均值的分布；第3部分，其係由前述平均值的分布作成前述圖案的形狀的分布而將此進行保持；第4部分，其係取得前述單位區域中的各像素的前述輸出值的變動值及不均的至少一方；第5部分，其係將前述輸出值的變動值及不均的至少一方與臨限值進行比較，來判定是否有缺陷；第6部分，其係保持在前述第5部分中被判定為缺陷的輸出值的資訊；及第7部分，其係將來自前述第3部分及前述第6部分的資訊進行管理且解析，前述第1部分係具備有：對前述圖案照射光的光源；及將在前述圖案透過或反射的來自前述光源的光成像在前述畫像感測器的透鏡，依來自前述光源的光的波長與前述透鏡的開口數而定的解析限度係對前述圖案不進行解像的值。
2. 如申請專利範圍第1項之檢查裝置，其中，前述輸出值係前述光學畫像的各像素的階調值，且為將在前述圖案所反射之來自前述光源的光的反射率，以畫像感測器轉換成畫像的階調值的值。
3. 如申請專利範圍第1項之檢查裝置，其中，前述第7部分係若在來自前述第3部分及前述第6部分的資訊的至少1個之中有超出臨限值者時，即發出警報訊號。
4. 一種檢查裝置系統，其特徵為：具備複數檢查裝置、及第7部分，該複數檢查裝置係具備：第1部分，其係藉由畫像感測器取得成為檢查對象的圖案的光學畫像；第2部分，其係對被分割成預定的單位區域的前述圖案的檢查區域，按每個前述單位區域，取得前述光學畫像的輸出值的平均值，作成前述檢查區域中的前述平均值的分布；第3部分，其係由前述平均值的分布作成前述圖案的形狀的分布而將此進行保持；第4部分，其係取得前述單位區域中的各像素的前述輸出值的變動值及不均的至少一方；第5部分，其係將前述輸出值的變動值及不均的至少一方與臨限值進行比較，來判定是否有缺陷；及第6部分，其係保持在前述第5部分中被判定為缺陷的輸出值的資訊， 該第7部分係將來自前述各檢查裝置中的前述第3部分及前述第6部分的資訊進行管理且解析，前述各檢查裝置中的前述第1部分係具備有：對前述圖案照射光的光源；及將在前述圖案透過或反射的來自前述光源的光成像在前述畫像感測器的透鏡，依來自前述光源的光的波長與前述透鏡的開口數而定的解析限度係對前述圖案不進行解像的值。
5. 如申請專利範圍第4項之檢查裝置系統，其中，前述輸出值係被賦予至前述光學畫像之各像素的階調值。
6. 如申請專利範圍第4項之檢查裝置系統，其中，前述輸出值係表示在前述圖案所反射之來自前述光源的光的反射率的階調值。
7. 如申請專利範圍第4項之檢查裝置系統，其中，前述第7部分係在來自前述各檢查裝置中的前述第3部分及前述第6部分的資訊的至少1個之中有超出臨限值者時，即發出警報訊號。