TWI558997B - 缺陷觀察方法及其裝置 - Google Patents

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TWI558997B
TWI558997B TW104112281A TW104112281A TWI558997B TW I558997 B TWI558997 B TW I558997B TW 104112281 A TW104112281 A TW 104112281A TW 104112281 A TW104112281 A TW 104112281A TW I558997 B TWI558997 B TW I558997B
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Yohei Minekawa
Yuko Otani
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Description

缺陷觀察方法及其裝置
本發明係關於一種對由缺陷檢查裝置檢測出之存在於試樣表面或表面附近之缺陷等進行觀察的缺陷觀察方法及缺陷座標導出方法及其裝置。
於近年來之LSI(Large Scale Integration,大型積體電路)製造中,因與高積體化之要求對應之電路圖案之微細化,成為觀察對象之缺陷亦微細化,成為由光學顯微鏡重新檢測之對象之缺陷亦變得微細。為了利用SEM(Scanning Electron Microscope:掃描式電子顯微鏡)式之缺陷觀察裝置觀察半導體晶圓上之缺陷之詳細情況,必須根據自缺陷檢查裝置所獲取之位置資訊以異物或短路或斷線等圖案缺陷(以下,將該等統稱並記述為缺陷)進入至SEM之視野(FOV:Field of View)內之方式定位,並拍攝圖像。此時,於檢查裝置之檢測位置精度較低的情形或SEM與檢查裝置之基準座標之偏差較大的情形時,有缺陷不進入至SEM之FOV內之情形,因此,使用經檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置資訊並利用安裝於SEM缺陷觀察裝置之光學顯微鏡重新檢測試樣上之位置,對利用檢查裝置檢測而獲取之缺陷之位置資訊進行修正,並藉由SEM拍攝缺陷。
為了利用SEM觀察缺陷,用於重新檢測試樣上之位置之光學顯微鏡係藉由雷射對半導體晶圓之表面進行照明,暗視野觀察來自缺陷之散射光,藉此特定缺陷之位置。此處,來自充分小於照明波長之物體 之散射為瑞利散射,由於與散射體之粒徑之6次方成比例,故而隨著測定對象之缺陷尺寸變小,缺陷散射光強度急遽減小,而有可能被來自試樣表面粗糙部位(roughness)之散射光(粗糙部位散射光)覆沒。於為了提高缺陷散射光量之強度而使用高強度照明並延長聚集時間之情形時,亦因缺陷尺寸變小而無法獲得足以將缺陷與粗糙部位散射光分離之缺陷散射光強度,被粗糙部位散射光覆沒而無法準確地檢測缺陷。其結果,存在如下問題:無法獲得缺陷之正確之位置,缺陷不進入至SEM之FOV內,而無法進行詳細之缺陷觀察。
作為使缺陷散射光自粗糙部位散射光分離之方法,於專利文獻1中記載有如下方法:利用散射光之特定之偏光方向之強度分佈之差異,藉由配置於光瞳面上之濾光片(遮罩或偏光元件、分佈波長板)選擇性地使缺陷散射光透過,而使缺陷散射光相對於粗糙部位散射光明顯化。
又,作為使缺陷散射光自粗糙部位散射光分離之另一方法,於專利文獻2中記載有如下方法:利用特定之偏光方向之散射光強度之差異,將複數個互不相同之偏光方向之散射光分離,對經複數個檢測器分別檢測出之各偏光方向之散射光強度進行比較,藉此,使缺陷散射光相對於粗糙部位散射光明顯化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-106974號公報
[專利文獻2]日本專利特開2012-026733號公報
於專利文獻1中,作為使缺陷散射光自晶圓粗糙部位散射光分離之方法,記載有如下方法,即,利用散射光之特定之偏光方向之強度 分佈之差異,藉由配置於光瞳面上之濾光片(遮罩或偏光元件、分佈波長板)選擇性地使缺陷散射光透過,而使缺陷散射光相對於粗糙部位散射光明顯化,但粗糙部位散射光並非被濾光片完全遮蔽,濾光片區域外之粗糙部位散射光被檢測器檢測。又,缺陷之散射光係缺陷之尺寸越小則散射光強度越是低。因此,於根據缺陷尺寸之微細化等而缺陷散射光之強度本身變小,因而缺陷散射光與濾光片區域外之粗糙部位散射光之強度差變小的情形時,有缺陷散射光被粗糙部位散射光覆沒而無法檢測缺陷之虞。
又,作為使缺陷散射光自粗糙部位散射光分離之另一方法,於專利文獻2中記載有如下方法,即,利用特定之偏光方向之散射光強度之差異,將複數個互不相同之偏光方向之散射光分離,對經複數個檢測器分別檢測出之各偏光方向之散射光強度進行比較,藉此,使缺陷散射光相對於粗糙部位散射光明顯化,但為了使缺陷散射光明顯化,必須針對由複數個檢測器分別拍攝到之各偏光方向之成像圖像,對在空間上相同或者附近位置之散射光強度進行比較。但是,於該方法中,因藉由複數個檢測器分別拍攝各偏光方向之成像圖像,故而各偏光方向之成像圖像無法保證空間上之像素間之對應。因此,有如下擔憂:無法對各偏光方向之成像圖像比較相同或者附近位置之散射光強度,而無法使缺陷散射光明顯化。
本發明解決上述先前技術之問題,提供一種缺陷檢察方法及其裝置,該缺陷檢察方法係使先前被粗糙部位散射光覆沒而無法檢測之微小缺陷明顯化,於藉由SEM等詳細地觀察經光學式缺陷檢測裝置檢測出之缺陷的情形時,能夠對觀察對象之微小缺陷以確實地進入至SEM等之觀察視野內之方式定位,從而可效率良好地進行微小缺陷之觀察。
為解決上述問題,於本發明中,一種觀察裝置,其包括:暗視野顯微鏡,其特定出由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置;掃描式電子顯微鏡(SEM),其觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷;平台,其搭載試樣且可於暗視野顯微鏡與SEM之間移動;及控制部,其對暗視野顯微鏡、SEM及平台進行控制;且包含如下各構件而構成暗視野顯微鏡:照明光源,其對試樣照射照明光;物鏡,其使自經照明光源照射照明光之試樣產生之散射光聚光;波長板,其對經物鏡聚光之來自試樣之散射光之偏光之方向進行轉換;濾光片,其將透過波長板之散射光之一部分遮光並使剩餘之部分透過;成像透鏡,其使透過濾光片之散射光成像;及檢測器,其將利用成像透鏡成像所得之散射光之影像於利用波長板轉換後之每一偏光之方向上加以分離並進行檢測;且控制部係包括運算部而構成,該運算部使用由檢測器於每一偏光之方向上加以分離並進行檢測所得的複數個圖像,求出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
又,為解決上述問題,於本發明中,一種觀察裝置,其包括:暗視野顯微鏡,其特定出由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置;掃描式電子顯微鏡(SEM),其觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷;平台,其搭載試樣且可於暗視野顯微鏡與SEM之間移動;及控制部,其對暗視野顯微鏡、SEM及平台進行控制;且包含如下各構件而構成暗視野顯微鏡:照明光源,其對試樣照射照明光;物鏡,其使自經照明光源照射照明光之試樣產生之散射光聚光;波長板,其對經物鏡聚光之來自試樣之散射光之偏光之方向進行轉換;偏振分光鏡,其能夠以物鏡之光軸為中心旋轉;成像透鏡,其使透過偏振分光鏡之散射光成像;及檢測器,其檢測利用成像透鏡成像所得之散射光之影像;且控制部係包括運算部而構成,該運算部使用藉由使偏振分光鏡以光軸為中心旋轉而由檢測器檢測所得的複數個圖像,求 出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
又,為解決上述問題,於本發明中,一種觀察裝置,其包括:暗視野顯微鏡,其特定出由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置;掃描式電子顯微鏡(SEM),其觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷;平台,其搭載試樣且可於暗視野顯微鏡與SEM之間移動;及控制部,其對暗視野顯微鏡、SEM及平台進行控制;且包含如下各構件而構成暗視野顯微鏡:照明光源,其對試樣照射照明光;物鏡,其使自經照明光源照射照明光之試樣產生之散射光聚光;濾光片,其具有將經物鏡聚光之來自試樣之散射光之一部分遮光之遮光區域且可變更遮光區域;成像透鏡,其使透過濾光片之遮光區域以外之部分之散射光成像;及檢測器,其檢測利用成像透鏡成像所得之散射光之影像;且包含運算部而構成控制部,該運算部使用改變濾光片之遮光區域而利用檢測器檢測所得的複數個圖像,求出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
又,為解決上述問題,於本發明中,一種缺陷觀察方法,其係使用利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置所得的圖像,來特定試樣上之缺陷之位置,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷,且利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置,係利用物鏡使對試樣照射自照明光源發射之照明光而自試樣產生的散射光聚光,使經物鏡聚光之來自試樣之散射光透過波長板並對散射光之偏光之方向進行轉換,使透過波長板之散射光入射至濾光片並將一部分遮光而使剩餘之部分透過,使透過濾光片之散射光成像,並將散射光之影像於利用波長板轉換後之每一偏光之方向上加以分離並進行檢測,使用於每一偏光之方向上加以分離並進行檢測所得的複數個圖像,求出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
又,為解決上述問題,於本發明中,一種缺陷觀察方法,其係使用利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置所得的圖像,來特定試樣上之缺陷之位置,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷,且利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置,係利用物鏡使對試樣照射自照明光源發射之照明光而自試樣產生的散射光聚光,使經物鏡聚光之來自試樣之散射光透過波長板並對散射光之偏光之方向進行轉換,改變偏振分光鏡之角度而將下述動作進行複數次,即,使透過能夠以物鏡之光軸為中心旋轉之偏振分光鏡之散射光成像並檢測散射光之影像,使用改變偏振分光鏡之角度檢測複數次所得的複數個圖像求出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
又,為解決上述問題,於本發明中,一種缺陷觀察方法,其係使用利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置所得的圖像,來特定試樣上之缺陷之位置,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察已由暗視野顯微鏡特定出位置之試樣上之缺陷,且利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置,係利用物鏡將對試樣照射自照明光源發射之照明光而自試樣產生的散射光聚光,變更濾光片之遮光區域而將下述動作進行複數次並檢測複數個圖像,即,使經物鏡聚光之來自試樣之散射光透過遮光區域可變更之濾光片而成像並檢測散射光之影像,使用改變濾光片之遮光區域進行檢測所得的複數個圖像,求出由其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
根據本發明,能夠使先前被粗糙部位散射光覆沒而無法檢測之微小缺陷明顯化,於藉由SEM等詳細地觀察由光學式缺陷檢測裝置檢測出之缺陷之情形時,藉由對觀察對象之微小缺陷以確實地進入至 SEM等之觀察視野內之方式定位,而可觀察微小缺陷。
10‧‧‧像素
100‧‧‧缺陷觀察裝置
101‧‧‧光學顯微鏡
102‧‧‧照明單元
103‧‧‧晶圓
104‧‧‧載台
105‧‧‧晶圓保持器
106‧‧‧物鏡
107‧‧‧高度控制機構
108‧‧‧光軸
109‧‧‧分佈波長板
110‧‧‧光瞳面
111‧‧‧濾光片保持器
112‧‧‧濾光片
113‧‧‧成像透鏡
114‧‧‧成像光學系統
115‧‧‧檢測器
116‧‧‧光源
117‧‧‧聚光透鏡
120‧‧‧圖像處理部
121‧‧‧輸入部
122‧‧‧P偏光圖像處理部
123‧‧‧S偏光圖像處理部
130‧‧‧運算部
131‧‧‧信號比較運算部
132‧‧‧缺陷位置計算部
140‧‧‧控制部
141‧‧‧濾光片控制部
145‧‧‧控制部
150‧‧‧記憶部
160‧‧‧輸入輸出部
200‧‧‧暗視野圖像
201‧‧‧亮點
204‧‧‧橢圓
301‧‧‧粗糙部位散射光之徑向偏光之強度分佈
302‧‧‧粗糙部位散射光之角向偏光之強度分佈
303‧‧‧來自微小異物(球狀異物)之散射光之徑向偏光之強度分佈
304‧‧‧來自微小異物(球狀異物)之散射光之角向偏光之強度分佈
310‧‧‧散射光強度較高之區域
311‧‧‧散射光強度略高之區域
312‧‧‧散射光強度略低之區域
313‧‧‧散射光強度較低之區域
320‧‧‧軸
321‧‧‧照明入射
322‧‧‧照明出射
501‧‧‧透過分佈波長板前之光瞳面之附近之散射光之徑向偏光之狀態
502‧‧‧透過分佈波長板後之光瞳面之附近之散射光之偏光之狀態
503‧‧‧透過分佈波長板前之光瞳面之附近之散射光之角向偏光之狀態
504‧‧‧透過分佈波長板後之光瞳面之附近之散射光之S偏光之狀態
510‧‧‧X軸方向
520‧‧‧角度
521‧‧‧徑向偏光
522‧‧‧P偏光
531‧‧‧角度
532‧‧‧1/2波長板
600‧‧‧受光面
602‧‧‧偏振濾光片
610‧‧‧受光面內之附近4像素之組
611‧‧‧像素
612‧‧‧像素
613‧‧‧像素
614‧‧‧像素
621‧‧‧偏振濾光片
622‧‧‧偏振濾光片
801‧‧‧濾光片
802‧‧‧濾光片
803‧‧‧濾光片
804‧‧‧濾光片
805‧‧‧濾光片
810‧‧‧區域
811‧‧‧區域
1100‧‧‧GUI
1101‧‧‧缺陷座標列表顯示區域
1102‧‧‧暗視野圖像顯示區域
1103‧‧‧參數設定區域
1104‧‧‧缺陷候補計算按鈕
1105‧‧‧缺陷候補列表顯示區域
1106‧‧‧SEM圖像顯示區域
1107‧‧‧OK按鈕
1108‧‧‧缺陷候補計算圖表顯示區域
1109‧‧‧缺陷位置特定圖表顯示區域
1110‧‧‧缺陷位置列表顯示區域
1111‧‧‧缺陷位置
1112‧‧‧列表盒
1113‧‧‧滑動器條
1114‧‧‧滑動器條
1115‧‧‧滑動器條
1119‧‧‧缺陷位置特定按鈕
1161‧‧‧缺陷之SEM圖像
1162‧‧‧列表盒
1181‧‧‧資料點
1182‧‧‧虛線
1183‧‧‧虛線
1191‧‧‧資料點
1192‧‧‧衰減量
1200‧‧‧缺陷觀察裝置
1201‧‧‧SEM
1202‧‧‧真空槽
1203‧‧‧檢查裝置
1204‧‧‧網路
1211‧‧‧光學式高度檢測系統
1212‧‧‧電子束源
1213‧‧‧引出電極
1214‧‧‧偏向電極
1215‧‧‧物鏡電極
1216‧‧‧反射電子檢測器
1217‧‧‧2次電子檢測器
1218‧‧‧聚光透鏡電極
1220‧‧‧圖像處理部
1230‧‧‧運算部
1240‧‧‧控制部
1250‧‧‧記憶部
1260‧‧‧輸入輸出部
1301‧‧‧光學顯微鏡
1311‧‧‧反射鏡
1321‧‧‧光軸
1322‧‧‧光軸
1501‧‧‧光學顯微鏡
1511‧‧‧PBS
1512‧‧‧檢測器
1521‧‧‧旋轉方向
1542‧‧‧PBS控制部
1601‧‧‧組
1602‧‧‧組
1603‧‧‧單位像素群
1611‧‧‧像素
1612‧‧‧像素
1613‧‧‧像素
1614‧‧‧像素
1621~1625‧‧‧像素
1631~1634‧‧‧像素
5031‧‧‧角向偏光
5041‧‧‧S偏光
t1‧‧‧臨限值
t2‧‧‧臨限值
t3‧‧‧臨限值
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
θ‧‧‧X軸與Y軸之角度
圖1係表示本發明之實施形態之光學顯微鏡之概略構成的方塊圖。
圖2係本發明之實施形態中所獲取之暗視野圖像。
圖3A係表示光瞳面上之粗糙部位散射光之徑向偏光(radial polarization)之強度分佈的徑向偏光強度分佈圖。
圖3B係表示光瞳面上之粗糙部位散射光之角向偏光(azimuthal polarization)之強度分佈的角向偏光強度分佈圖。
圖3C係表示光瞳面上之來自微小異物之散射光之徑向偏光之強度分佈的徑向偏光強度分佈圖。
圖3D係表示光瞳面上之來自微小異物之散射光之角向偏光之強度分佈的角向偏光強度分佈圖。
圖4A係表示本發明之實施形態之缺陷拍攝之順序的流程圖。
圖4B係表示利用本發明之實施形態之光學檢查裝置特定缺陷位置之順序中根據徑向偏光成分與角向偏光成分之強度特定缺陷位置之順序的流程圖。
圖4C係表示利用本發明之實施形態之光學檢查裝置特定缺陷位置之順序中使用經由濾光片而獲得之圖像及未經由濾光片而獲得之圖像特定缺陷位置之順序的流程圖。
圖4D係表示利用本發明之實施形態之光學檢查裝置特定缺陷位置之順序中使用徑向偏光成分與角向偏光成分之強度及經由濾光片而獲得之圖像與未經由濾光片而獲得之圖像特定缺陷位置之順序的流程圖。
圖5A係對本發明之實施形態中使用分佈波長板於光瞳面將徑向偏光轉換為P偏光之例進行說明的圖。
圖5B係對本發明之實施形態中使1/2波長板之偏光之方向旋轉進行說明的圖。
圖5C係對本發明之實施形態中使用分佈波長板於光瞳面將角向偏光轉換為P偏光之例進行說明的圖。
圖6A係本發明之實施形態中將經分佈波長板轉換為P偏光及S偏光之徑向偏光及角向偏光於一個成像面上拍攝為保證空間上之對應之各自分開之圖像的檢測器之俯視圖,且係對用以分別拍攝互不相同之偏光方向之成像圖像之檢測器進行說明的圖。
圖6B係本發明之實施形態中將經分佈波長板轉換為P偏光及S偏光之徑向偏光及角向偏光拍攝為於一個成像面上保證空間上之對應之各自分開之圖像的檢測器之前視圖。
圖6C係表示本發明之實施形態中對由檢測器檢測出之P偏光之圖像與S偏光之圖像分別分開進行處理之圖像處理部之構成的方塊圖。
圖7A係對本發明之實施形態之配置於光瞳面上之濾光片之形狀之例進行說明的圖。
圖7B係對本發明之實施形態之配置於光瞳面上之濾光片之形狀之例進行說明的圖。
圖7C係對本發明之實施形態之配置於光瞳面上之濾光片之形狀之例進行說明的圖。
圖7D係對本發明之實施形態之配置於光瞳面上之濾光片之形狀之例進行說明的圖。
圖7E係對本發明之實施形態之配置於光瞳面上之濾光片之形狀之例進行說明的圖。
圖8A係表示本發明之實施形態之光瞳面上之配置有濾光片時之因粗糙部位而產生之徑向偏光之強度分佈的徑向偏光強度分佈圖。
圖8B係表示本發明之實施形態之光瞳面上之配置有濾光片時之 因缺陷而產生之徑向偏光之強度分佈的徑向偏光強度分佈圖。
圖9A係表示以未於光瞳面上配置濾光片之狀態進行檢測所得之P偏光圖像與S偏光圖像中之檢測信號之分佈的圖表。
圖9B係表示以於光瞳面上配置有濾光片之狀態進行檢測所得之P偏光圖像與S偏光圖像中之檢測信號之分佈的圖表。
圖10表示本發明之實施形態之缺陷位置之特定結果,且係用於設定缺陷位置特定所使用之參數之GUI之圖。
圖11係表示本發明之實施形態之缺陷觀察裝置之概略構成的方塊圖。
圖12A係表示使用本發明之實施形態之缺陷觀察裝置特定缺陷位置並進行缺陷觀察之順序的流程圖。
圖12B係表示使用本發明之實施形態之光學顯微鏡特定缺陷位置之順序的流程圖。
圖13係表示本發明之實施形態之使用DMD作為濾光片之光學顯微鏡之概略構成的方塊圖。
圖14係表示本發明之實施形態之具有使用PBS切換檢測圖像之偏光之狀態之構成之光學顯微鏡之概略構成的方塊圖。
圖15A係表示於本發明之實施形態之檢測器將檢測P偏光之圖像之像素與檢測S偏光之圖像之像素於縱向各排列1像素而設為1組之像素之組合的檢測器之局部俯視圖。
圖15B係表示於本發明之實施形態之檢測器將檢測P偏光之圖像之像素與檢測S偏光之圖像之像素於橫向各排列1像素而設為1組之像素之組合的檢測器之局部俯視圖。
圖15C係表示於本發明之實施形態之檢測器將檢測P偏光之圖像之像素與檢測S偏光之圖像之像素於縱向與橫向分別交替地排列而以9像素設為1組之像素之組合的檢測器之局部俯視圖。
本發明係關於一種使用暗視野光學顯微鏡檢測缺陷時可檢測微細之缺陷的缺陷檢測方法及其裝置、以及使用該缺陷檢測裝置觀察由其他檢查裝置檢測出之缺陷之方法及其裝置。
以下,利用圖對本發明之實施例進行說明。
[實施例1]
首先,利用圖1對本發明之缺陷觀察裝置中之使用暗視野光學顯微鏡之缺陷觀察裝置100之實施例進行說明。
圖1所示之本實施例之缺陷觀察裝置100係包括光學顯微鏡101、圖像處理部120、運算部130、輸入輸出部160、記憶部150、控制部140而構成。又,雖未圖示,但於圖1之缺陷觀察裝置100中配備有用以詳細地觀察利用光學顯微鏡101檢測出之缺陷之SEM。控制部140係利用未圖示之通信構件與外部之資料處理裝置連接。
成像系統之光學顯微鏡101係適當使用照明單元102、使來自試樣103之散射光晶圓之影像於攝像元件115成像之成像光學系統114而構成。攝像元件115係對每一像素設定有透過之偏光方向之攝像元件,且係可同時獲取互不相同之偏光成分之成像圖像的元件。又,分佈波長板109係於每一部位具有不同之光學軸之波長板,且係將混合存在有互不相同之偏光方向之光之偏光方向分別藉由針對每一部位設定之光學軸而於每一部位轉換為不同之方向的光學元件。關於攝像元件115及分佈波長板109之詳細情況,將於下文進行敍述。
成像光學系統114係適當配備物鏡106、成像透鏡113、物鏡106與成像透鏡113之間之配置於光瞳面110上之空間分佈光學元件(濾光片)112及空間分佈光學元件切換機構111、物鏡之高度控制機構107、配置於光瞳面110上之對偏光方向進行轉換之元件(分佈波長板)109、攝像元件115而構成。再者,將包含光瞳面及光瞳面附近之位置稱為 光瞳面110。
運算部130包括:信號比較運算部131,其參照記憶於記憶部150之保存資料,與其他保存資料或利用光學顯微鏡101所獲取之資料進行比較而進行處理;及缺陷位置計算部132,其使用所獲取之資料或保持於記憶部之保存資料、由信號比較運算部131進行比較所得之結果而計算所拍攝到之成像圖像上之座標(缺陷位置)。
控制部140包含濾光片控制部141,該濾光片控制部141對濾光片112之種類之變更、濾光片自光瞳面上之存入取出及濾光片之透過區域進行控制。關於濾光片112之詳細情況將於下文進行敍述。關於信號比較運算部131及缺陷位置計算部132中之處理之詳細情況,將於下文進行敍述。
照明光學系統單元102係適當使用光源116、用於將自光源116照射之光線聚光照射至晶圓103上之聚光透鏡117而構成。
作為高度控制機構107之構成,例如可使用利用壓電元件使之移動之構成、使用步進馬達與滾珠螺桿使之沿著線性導軌於Z方向(沿著成像光學系統114之光軸108之方向)移動的構成、或者使用超音波馬達與滾珠螺桿使之沿著線性導軌於Z方向移動的構成等。
於本實施例中,濾光片112係將光瞳面110之一部分於空間上遮光之元件,且設為如下構成:將可保持並切換複數個特性不同(即遮光及透過區域不同)之濾光片112之濾光片保持器111插入至光瞳面110。
又,濾光片保持器111可進行驅動(於圖1中,記載有沿箭頭之方向於前後驅動,但亦可構成為以與光軸108平行之軸為中心轉動),將自利用濾光片保持器111保持於光瞳面110上之複數個濾光片112中選擇的濾光片112插入至光軸108上。利用濾光片保持器111保持之濾光片亦可僅為一個(1種)。
又,濾光片保持器111係於不使用濾光片112之情形時,為了避免 利用攝像元件115獲取之圖像混亂,以濾光片112偏離物鏡106之視野之方式設定濾光片保持器111之位置而進行觀察。或者,於濾光片保持器111切換為設置有厚度與濾光片112相同之平行平板玻璃之部位。設置厚度與濾光片112相同之平行平板玻璃係為了避免當卸除濾光片112時光徑長度產生變化而不於攝像元件115成像晶圓103之影像。或者,亦可不設置平行平板玻璃,而使用調整使影像成像之成像透鏡113或攝像元件115之位置來使影像成像於攝像元件115的機構。
又,亦考慮使用DMD(Digital Mirror Device,數位反射鏡器件)作為濾光片112之方法。DMD係將使光反射之小型(微米級別之尺寸)之反射鏡於板上配置多個而成之光學元件,可對每一反射鏡控制反射鏡之反射方向。藉由將反射方向控制於光軸上,可使特定部位之光沿光軸反射。又,藉由將特定部位之反射方向控制於光軸外,於光軸上特定部位之光不反射至光軸上而成為被遮光般之狀態(以下,為了便於說明,稱將光之反射方向控制於光軸外為遮光)。藉由控制各位置上之反射鏡之反射方向,可進行僅將特定位置遮光般之控制。
雖為了說明構成而簡化,但圖1之光學顯微鏡101於使用DMD作為濾光片112之情形時,DMD係使所設定之一部分或全部區域之光反射之光學元件,無法使光透過。因此,於使用DMD作為濾光片112之情形時,必須如圖13所示之光學顯微鏡1301般對光徑進行設計。
圖13所示之光學顯微鏡1301係包括照明單元102、物鏡106、分佈波長板109、使光朝由DMD構成之濾光片112方向反射之反射鏡1311、將被由DMD構成之濾光片112反射之光成像之成像透鏡113、檢測器115而構成。濾光片112配置於經反射鏡1311反射之光之光軸1321上,成像透鏡113配置於被由DMD構成之濾光片112反射之光之光軸1322上,藉此可利用DMD作為濾光片112,可藉由DMD將光瞳面110之一部分或全部遮光或者可對未遮光之光瞳面110進行濾波。
再者,為了便於說明,於使用DMD之情形時,亦將於光軸1322反射之光稱為透過光,將於光軸1322反射之區域稱為透過區域,將未於光軸1322反射之區域稱為遮光區域。
又,亦可設為如下構成:對濾光片112使用液晶而代替DMD,藉由電性變更濾光片112之透過區域,而無需濾光片保持器111。於此情形時,藉由驅動構成濾光片112之各液晶元件而控制光之透過、不透過,可變更是否藉由構成濾光片112之液晶對光瞳面110進行濾波。
藉由代替濾光片保持器111而對濾光片112使用DMD或液晶,可縮短更換濾光片所需之時間,有處理量提高之效果、或可避免上述因卸除濾光片112而光徑長度產生變化之問題的效果。
於本實施例中,物鏡106與成像透鏡113係以2個為1組而使晶圓103之影像於攝像元件115之檢測面上成像。於本實施例中,除物鏡106與成像透鏡113以外,亦可於光軸108上配置複數組透鏡。
此處,光學顯微鏡101係包含成像透鏡113之成像系統之光學顯微鏡。不包含成像透鏡113之聚光系統之光學顯微鏡雖然可檢測產生利用物鏡106捕捉到之散射光之區域內(光學顯微鏡之視野內)之缺陷之有無,但無法特定區域內(光學顯微鏡之視野內)之位置。與此相對,成像系統之光學顯微鏡101利用成像透鏡113成像並獲取成像圖像,藉此可獲得於產生由物鏡106捕捉到之散射光之區域內分割為圖像內之像素所得的資訊。有如下優點:藉由在產生散射光之區域內分割為成像圖像內之像素,並特定成像圖像內之缺陷位置,可特定出產生散射光之區域內之缺陷之詳細位置而提高檢測之位置精度。由於成像系統之光學顯微鏡101之檢測之位置精度較高,故而藉由利用放大倍率大於光學顯微鏡101之SEM拍攝由光學顯微鏡101檢測出之缺陷之檢測位置,能夠以缺陷進入至SEM之FOV內之方式進行拍攝。
其次,利用圖2,對妨礙缺陷檢測之暗視野圖像中之粗糙部位散 射光進行說明。暗視野圖像200係將數十nm尺寸之缺陷散射光成像所得之暗視野圖像。暗視野圖像200中之亮點201為缺陷之散射光影像,除此以外之例如由虛線之橢圓204包圍之區域內所存在之亮點為來自粗糙部位之散射光影像。來自缺陷之散射光影像係藉由缺陷本身因照明光(電磁波)而振動極化所產生之電磁波之影像,缺陷散射光僅自缺陷產生。另一方面,來自粗糙部位之散射光影像係藉由照明之照射區域整個區域之數Å尺寸之表面凹凸極化而產生之散射光產生干擾而產生的斑點圖案影像。
成像圖像內之缺陷散射光影像與粗糙部位散射光影像之亮度係與各自之散射光強度有關,一般而言,散射光強度越高則成像圖像內之亮度越高。
缺陷散射光與粗糙部位散射光係散射光之偏光強度分佈不同。於圖2之例中,示出一個偏光方向之暗視野圖像之例,但於本發明中,於每一偏光方向獲取暗視野圖像,針對圖像中之各像素比較每一偏光方向之亮度值,藉此辨別來自缺陷之散射光影像與來自粗糙部位之散射光影像。
以下,利用圖3A至圖3D對粗糙部位散射光與缺陷散射光之因偏光方向而產生之散射光強度之差異進行說明。偏光方向係根據光學系統之構成等而變化,以下,為了說明,將各偏光方向定義為以下內容。
將於光瞳面110上相對於光軸於輻射線方向振動的偏光方向設為徑向偏光,將與徑向偏光正交且與相對於光軸垂直之面平行地振動的偏光方向(於同心圓方向振動的偏光方向)設為角向偏光。
又,將光瞳面110內同樣之偏光方向、且平行於與光軸正交之平面並與照明入射方向平行的方向設為X方向,將與照明入射方向垂直之方向設為Y方向時,將平行於與光軸正交之平面且於光瞳面上為X 方向之直線偏光設為P偏光,將平行於與光軸正交之平面且與P偏光正交之方向(Y方向)之直線偏光設為S偏光。
於圖3A至圖3D中表示藉由散射光模擬計算所得的來自基板表面之微小凹凸之散射光(粗糙部位散射光)及來自微小異物之散射光之光瞳面110上之徑向及角向偏光之強度分佈之例。
於圖3A中表示粗糙部位散射光之徑向偏光之強度分佈301,於圖3B中表示粗糙部位散射光之角向偏光之強度分佈302。於圖3C中表示來自微小異物(球狀異物)之散射光之徑向偏光之強度分佈303,於圖3D中表示來自微小異物之散射光之角向偏光之強度分佈304。
圖3A至圖3D中之區域310為散射光強度較高之區域,區域311為散射光強度略高之區域,區域312為散射光強度略低之區域,區域313為散射光強度較低之區域。軸320係使照明之入射光軸於光瞳面110上對應之軸。
根據圖3A及圖3C可知如下情況:關於徑向偏光,來自粗糙部位之散射光係於照明入射321側(後方散射)強度較高,於光瞳面110之照明出射322側(前方散射)之一部分區域上徑向偏光之強度較高,但來自微小異物之散射光係於光瞳面110上之圓周上之較大之區域強度大致各向同性地高。另一方面,關於圖3B及圖3D之角向偏光,可知來自粗糙部位之散射光係於光瞳面110之中央附近存在強度略高之區域,但來自微小異物之散射光僅有強度較低之區域。
於以上之說明中,對僅粗糙部位或僅微小異物之散射光之光瞳面110上之強度分佈進行了說明,但實際上,於光瞳面110上,粗糙部位及微小異物之散射光混合存在。而且,可藉由檢測器115拍攝之暗視野圖像200並非光瞳面110之散射光強度分佈之圖像,而為藉由成像透鏡將光瞳面110成像所得之成像後之圖像,因此,實際上拍攝之圖像成為藉由成像透鏡將混合存在有粗糙部位及微小異物之散射光之散 射光強度分佈之光瞳面成像所得的圖像。
根據上述粗糙部位及微小缺陷之於光瞳面110上之散射光分佈之特性之差異,辨別與微小異物對應之散射光,並檢測其成像位置、即攝像元件115上之位置,藉此可特定成為缺陷位置之候補之座標(缺陷候補)。
進而,於本發明中,利用圖3A至圖3D所示之粗糙部位及微小異物之光瞳面110上之散射光之偏光強度分佈之差異詳查缺陷候補,將僅藉由比較徑向偏光之暗視野圖像與角向偏光之暗視野圖像之亮度值無法完全辨別的粗糙部位區域除外。若將如圖3A所示之徑向偏光之粗糙部位散射光之強度較高之區域310、311、312遮光的濾光片112配置於光瞳面110上,則根據強度分佈之差異,粗糙部位散射光之徑向偏光之強度大幅降低,但如圖3C所示般於圓周上之較大之區域強度大致均等地高之微小異物之散射光之徑向偏光之強度之降低比粗糙部位散射光小。利用該特性,利用信號比較運算部131對缺陷候補之未配置濾光片之情形時之徑向偏光強度與配置有濾光片時之徑向偏光強度進行比較並抽取散射光強度之降低之程度較小之缺陷候補,利用缺陷位置計算部132計算所抽取之缺陷候補之位置。
以上,作為缺陷之一例,對微小異物之散射光之光瞳面110上之強度分佈與粗糙部位散射光之強度分佈之差異進行了說明,但若為其他缺陷類型(例如刮痕等)則光瞳面110上之散射光強度分佈不同。於此情形時,配合每種缺陷之散射光分佈之特性將濾光片112變更為透過區域不同之濾光片即可。濾光片112之變更可使用濾光片保持器111而進行,亦可藉由DMD或液晶等變更透過區域。
利用圖4對本發明之缺陷拍攝之流程進行說明。
於圖4A中表示使用光學顯微鏡特定晶圓上之缺陷之位置並使用SEM拍攝特定出其位置之缺陷之流程的一例。
首先,根據利用其他缺陷檢查裝置檢查晶圓103所獲得之缺陷位置資訊,使載台104移動,以將來自光學顯微鏡101之照明單元102之照明照射至晶圓103(S401)。
其次,利用光學顯微鏡101拍攝晶圓103上之缺陷,並藉由運算部130特定缺陷位置(S402)。
繼而,使載台104移動至SEM之試樣觀察位置,對S402中特定出之缺陷位置使用SEM拍攝缺陷(S403)。
於圖4B至圖4D中表示利用本發明之光學式顯微鏡進行之缺陷位置特定處理(S402)之詳細流程。
首先,利用圖4B,對根據偏光成分之強度抽取缺陷候補之方法進行說明。
首先,以不進行光瞳面110上之利用濾光片112之濾波之狀態獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像(S411)。為了不進行利用濾光片112之濾波,可藉由利用濾光片保持器111將濾光片112卸除而實現,除此以外,亦可藉由使用DMD或液晶等使濾光片之透過區域動態地變化而實現。關於分別獲取徑向、角向偏光成分之成像圖像之具體方法,將於下文進行敍述。
其次,針對S411中所拍攝到之徑向、角向偏光成分之成像圖像,分別利用信號比較運算部131比較相同或附近位置之像素之亮度值,並利用缺陷位置特定部132計算缺陷候補(S412)。關於缺陷候補計算之具體方法,將於下文進行敍述。
其次,利用圖4C,對使用根據有無濾光片所拍攝到之圖像抽取缺陷候補之方法進行說明。
首先,與圖4B之S411同樣地,以不進行光瞳面110上之利用濾光片112之濾波之狀態獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像(S411)。其次,以進行利用將光瞳面之粗糙部位散射光強度較高之區域遮光之 濾光片112之濾波的狀態獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像(S413)。繼而,利用信號比較運算部131對S411及S413中所獲取之無濾波時及有濾波時之徑向、角向偏光之強度進行比較(S414)。
最後,基於S414之比較利用缺陷位置特定部132特定缺陷位置(S415)。關於基於S414及S415之缺陷位置之特定方法,將於下文進行敍述。
其次,利用圖4D,對將利用圖4B所說明之方法與利用圖4C所說明之方法合併所得的特定缺陷位置之方法進行說明。
首先,以不進行光瞳面110上之利用濾光片112之濾波之狀態獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像(S411)。為了不進行利用濾光片112之濾波,可藉由利用濾光片保持器111將濾光片112卸除而實現,除此以外,亦可藉由使用DMD或液晶等使濾光片之透過區域動態地變化而實現。
其次,針對S411中所拍攝到之徑向、角向偏光成分之成像圖像,分別利用信號比較運算部131對相同或附近位置之像素之亮度值進行比較,並利用缺陷位置特定部132計算缺陷候補(S412)。繼而,以進行利用將光瞳面之粗糙部位散射光強度較高之區域遮光之濾光片112之濾波的狀態獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像(S413)。
其次,針對S412中所計算出之缺陷候補,利用信號比較運算部131對S411及S413中所獲取之無濾波時及有濾波時之徑向、角向偏光之強度進行比較(S414)。最後,基於S414之比較利用缺陷位置特定部132特定缺陷位置(S415)。關於基於S414及S415之缺陷位置之特定方法,將於下文進行敍述。
圖4B至圖4D中所說明之流程中以微小異物與粗糙部位之辨別為例進行了說明,因此,係就對角向與徑向該2種偏光成分拍攝成像圖像並進行信號比較的方法進行了敍述,但拍攝之偏光方向並不限定於 徑向、角向該2種之組合。
根據圖4B至圖4D中所說明之流程,為了正確地進行缺陷位置特定,必須針對徑向、角向偏光成分之成像圖像分別比較相同或附近位置之像素之亮度值。為此,必須對各偏光方向之成像圖像保證相同或附近位置之像素間之對應(即,必須對各偏光方向之成像圖像保證空間上之對應)。
利用圖5A至圖5C及圖6,對在S411及S413中分別拍攝保證空間上之對應之徑向及角向各偏光成分之成像圖像的方法進行說明。
為了分別分開獲取徑向及角向各偏光成分之成像圖像,必須將徑向偏光與角向偏光分離而利用成像面上之檢測器分別進行拍攝。於本實施例中,利用光瞳面上之分佈波長板109將各偏光方向轉換為P及S偏光,並於與檢測器115之各像素對應之元件前配置僅使P偏光或S偏光透過之偏振濾光片,藉此分別獲取P偏光成分與S偏光成分之圖像。
此處,所謂分佈波長板109,係指於波長板上之每一位置設定有光學軸且可於各位置以所設定之條件轉換偏光方向的波長板。可藉由光子晶體、1/2波長板或1/4波長板之組合等而實現。
利用圖5A至圖5C對將徑向偏光成分及角向偏光成分轉換為P偏光及S偏光之分佈波長板109進行說明。
圖5A係對光瞳面110上之徑向偏光521應用分佈波長板109並將其轉換為P偏光522之例。501表示透過分佈波長板109前之光瞳面110之附近之散射光之徑向偏光之狀態,502表示透過分佈波長板109後之光瞳面110之附近之散射光之偏光之狀態。對於相對於X軸(P偏光方向之軸)方向510傾斜角度520之偏光方向521,若將針對如圖5B所示之進相軸與遲相軸之關係為530之狀態之1/2波長板使進相軸相對於X軸(P偏光方向之軸)方向510僅傾斜角度520之1/2之角度531所得的1/2波長板532配置於光瞳面110上,則相對於X軸(P偏光方向之軸)方向510傾斜 角度520之偏光方向521係轉換為與X軸方向510平行之偏光方向522(即P偏光)。藉由在光瞳面110配置具有根據面內之部位將徑向偏光轉換為P偏光般之光學軸之分佈的分佈波長板109,可實現徑向偏光向P偏光之轉換。
又,圖5C係對光瞳面110上之角向偏光應用分佈波長板109並轉換為S偏光之例。503表示透過分佈波長板109前之光瞳面110之附近之散射光之角向偏光5031之狀態,504表示透過分佈波長板109後之光瞳面110之附近之散射光之S偏光5041之狀態。由於503之角向偏光5031之偏光方向為相對於徑向偏光521之偏光方向垂直之方向,故而藉由使用將徑向偏光轉換為P偏光之分佈波長板109,可將角向偏光5031轉換為S偏光5041(P偏光之垂直方向)之偏光方向。藉由將此處所說明之分佈波長板109配置於光瞳面110,有可同時將徑向偏光轉換為P偏光且將角向偏光轉換為S偏光的優點。又,作為分佈波長板109,亦可同樣地使用具有將徑向偏光轉換為S偏光並將角向偏光轉換為P偏光般之特性的分佈波長板。
利用圖6A,對將經分佈波長板109轉換為P偏光及S偏光之徑向偏光及角向偏光於一個成像面上拍攝為保證空間上之對應之各自分開之圖像的檢測器115進行說明。
如圖6A及圖6B所示,藉由利用在與受光面600之各像素601對應之區域之前面設置有使P及S偏光透過之偏振濾光片602的檢測器作為檢測器115,可分別於不同之像素檢測P及S之各偏光成分之成像圖像而分別進行拍攝。610表示受光面內之附近4像素611~614之組,於像素611與像素614之前面設置有僅使P偏光透過之偏振濾光片621,於像素612與像素613之前面設置有僅使S偏光透過之偏振濾光片622。
若將附近4像素之組610設為1組(1單位像素群),則可獲取晶圓103上之大致相同之位置上之P偏光及S偏光之散射光強度(即,可獲取 保證空間上之對應之各偏光方向之散射光強度)。此時,可配置在相鄰之像素使不同方向之偏光方向透過之偏振濾光片,亦可將1組內之偏振濾光片之配置設為任意之配置。
為了分別拍攝P及S偏光之成像圖像,例如,將圖1所示之圖像處理部120設為如圖6C所示般具備輸入部121、P偏光圖像處理部122及S偏光圖像處理部123的構成。於該圖像處理部120中,利用輸入部121接收自檢測器115輸出之信號,使來自檢測器115之1組(1單位像素群)之像素中檢測出P偏光之像素611與614之輸出信號分支並輸出至P偏光圖像處理部122,使來自像素612與613之輸出信號分支並輸出至S偏光圖像處理部123。
於P偏光圖像處理部122,設將來自像素611與614之輸出信號即亮度值平均化所得之值為相同位置之像素之P偏光之亮度值(即,保證空間上之對應之各偏光方向之亮度值),於S偏光圖像處理部123,設將來自像素612與613之輸出信號即亮度值平均化所得之值為相同位置之像素之S偏光之亮度值(即,保證空間上之對應之各偏光方向之亮度值),以各偏光方向之亮度值分別產生圖像。此時,藉由將保證空間上之對應之各偏光方向之亮度值設為各偏光方向之成像圖像中之相同座標之亮度值,可保證各偏光方向之成像圖像中之像素間之空間上之對應。
由P偏光圖像處理部122處理過之圖像資料與由S偏光圖像處理部123處理過之圖像資料係分別輸出至運算部130。P及S偏光由於為對徑向、角向偏光之方向進行轉換所得者,故而可作為與徑向、角向各偏光成分之成像圖像相同者進行處理。
再者,這次示出將1組(1單位像素群)設為4像素之情形時之例,但並不限定於4像素,即便設為4像素以外之像素數,亦可應用本方法。又,610中之像素611及612之配置僅為一例,只要為611與612成 為附近般之配置,便可應用本方法。
又,亦可各像素中使用於設置有僅使周邊之P偏光透過之濾光片之像素611、614所獲取的P偏光之亮度值來推測於設置有僅使周邊之S偏光透過之濾光片之像素612、613所獲取的S偏光之亮度值。對於推測,進行線性內插或基於曲線擬合等之內插即可。亦可利用相同之方法使用於設置有僅使S偏光透過之濾光片之像素612、613所獲取的S偏光之亮度值來推斷P偏光之亮度值。藉由分別將於各像素推斷出之P偏光及S偏光之亮度值圖像化,可分別拍攝P偏光及S偏光之成像圖像。該方法有如下優點:可針對檢測器之受光面之所有像素獲取P偏光及S偏光之散射光強度,而解析度不劣化。
利用圖15A至圖15C,對構成1組(1單位像素群)之像素之數量為4以外之情形進行說明。
圖15A及圖15B係構成1組(1單位像素群)之像素之數量為2像素之例。為了分別拍攝P及S偏光之成像圖像,針對1組(1601或1602)內之設置有P偏振濾光片611之像素1611及設置有S偏振濾光片612之像素1612設為相同位置之像素之P及S偏光之亮度值,以各偏光方向之亮度值於P偏光圖像處理部122與S偏光圖像處理部123分別產生圖像即可。
又,圖15C表示受光面600之構成1組(1單位像素群)之像素之數量為9像素之例。於圖15C中,為了分別拍攝P及S偏光之成像圖像,例如,針對1組內之設置有P偏振濾光片611之像素1631~1634及設置有S偏振濾光片612之像素1621~1625,於每一偏光方向設將亮度值平均化所得之值為相同位置之像素之P及S偏光之亮度值,以各偏光方向之亮度值於P偏光圖像處理部122與S偏光圖像處理部123分別產生圖像即可。又,亦考慮針對同一組內之設置有P偏振濾光片611之像素1631~1634及設置有S偏振濾光片612之像素1621~1625於每一偏光方向將亮度值之最大值設為相同位置之像素之P及S偏光之亮度值的方法、或於 每一偏光方向將亮度值之中間值設為相同位置之像素之P及S偏光之亮度值的方法。
受光面600之1組之像素數並不限定於圖6A及圖15A至圖15C中所說明之數量,只要為2像素以上,便可應用上述方法,可與圖6A及圖15A至圖15C同樣地保證像素間之空間上之對應。
以上,對利用分佈波長板109將徑向、角向偏光轉換為P及S偏光並利用於每一像素配置有僅使P偏光及S偏光透過之濾光片之檢測器115分別拍攝P及S偏光之成像圖像的例子進行了敍述。
為了利用檢測器115獲取徑向、角向各偏光方向之成像圖像,可藉由使配置於檢測器115之受光面600之各像素前之濾光片602之透過之偏光方向與由分佈波長板109轉換之偏光方向一致而高感度地拍攝各偏光成分之成像圖像。此處,將配置於檢測器115之受光面600前之偏振濾光片602之透過方向設為方向1及方向2,方向1及方向2平行於與光軸正交之平面且方向1與方向2正交。於分佈波長板109設為1/2波長板之組合之情形時,以圖5B所示之進相軸與方向1所成之角531成為圖5A所示之徑向偏光方向521與方向1所成之角之1/2的方式設定光軸即可。角向偏光之偏光方向與徑向偏光之偏光方向正交,方向2亦與方向1正交,因此,藉由使用上述之具有將徑向偏光轉換為方向1之光軸之分佈的分佈波長板109,可將角向偏光轉換為方向2。
對以上所敍述的分別獲取徑向、角向各偏光成分之成像圖像之過程進行總結。
首先,藉由照明單元102,對晶圓103照射照明光,並利用物鏡106捕捉來自晶圓103之散射光。
其次,利用配置於光瞳面110上之分佈波長板109以圖5中所說明之方法將通過光瞳面之徑向、角向偏光轉換為P、S偏光。
於藉由濾光片112對光瞳面110進行濾波之情形(S413之情形)時, 藉由預先於光瞳面110上利用濾光片保持器111插入濾光片112或者利用DMD或液晶等設定光瞳面110上之非透過區域等而進行濾波。關於光瞳面110之濾波之詳細情況將於下文進行敍述。於不進行濾波之情形(S411之情形)時,藉由濾光片保持器111將濾光片112自光瞳面上去除或者藉由DMD或液晶等將光瞳面110上之整個區域設定為透過區域。
藉由成像透鏡113將散射光成像於檢測器115上,以利用圖6所說明之方法於檢測器115之每一像素601檢測P或S偏光。藉此,獲取徑向、角向各偏光成分之圖像。
利用圖14,對利用使用利用圖6所說明般之檢測器115以外之構成之裝置分別獲取保證空間上之對應之徑向、角向各偏光成分之成像圖像的裝置進行說明。
於圖14中表示可分別拍攝徑向、角向各偏光之成像圖像之光學顯微鏡1501之構成圖。光學顯微鏡1501係相對於利用圖1所說明之光學顯微鏡101之構成將檢測器115置換為檢測器1512,進而包括偏振分光鏡(PBS)1511而構成。對與利用圖1所說明之光學顯微鏡101之構成相同之構成標註相同之零件編號,並省略說明。
PBS1511係將P偏光與S偏光之光軸分離,僅使P偏光或S偏光之任一者之偏光光束透過,而將另一者遮光。又,PBS1511可藉由沿以光軸108為軸之旋轉方向1521旋轉90度而變更透過之偏光方向。
控制部145除包含利用圖1所說明之控制部140之構成以外,亦包含藉由PBS1511變更透過之偏光方向之PBS控制部1512。
檢測器1512係與圖像處理部120、運算部130、控制部140、記憶部150、輸入輸出部160連接,PBS1511係與PBS控制部1542連接。
被照射自照明單元102發射之照明光之晶圓103之表面上產生的散射光中入射至物鏡106並被聚光之散射光係經由分佈波長板109而分 離為P偏光與S偏光。該被分離為P偏光與S偏光之散射光係入射至配置於光軸108之PBS1511。此時,PBS1511係由PBS控制部1542進行控制而設定為使P偏光透過且不使S偏光透過般之狀態。僅P偏光之散射光透過該PBS1511而利用成像透鏡113將P偏光之光成像於檢測器1512之受光面上。藉此,利用檢測器1512拍攝散射光之P偏光成分之成像圖像。
繼而,利用PBS控制部1542控制PBS1511而使PBS1511使S偏光透過且不使P偏光透過,並利用成像透鏡113將透過PBS1511之S偏光之光成像,藉此利用檢測器1512拍攝散射光之S偏光成分之成像圖像。
於使PBS1511以光軸108為中心軸沿旋轉方向1521旋轉之情形時,即便PBS1511旋轉,透過PBS1511之光之光軸亦不產生變化,因此,保證各偏光方向之成像圖像中之空間上之對應。
於使用光學顯微鏡1501之情形時,有各偏光方向之成像圖像之解析度不劣化之優點。
以上,利用圖5至圖6,對分別拍攝保證空間上之對應之徑向及角向之2種偏光成分之成像圖像的方法進行了說明,但本方法並不限定於徑向、角向偏光之偏光成分,亦可對其他偏光方向進行應用。又,於獲取對象之偏光方向為3種以上之任意之偏光方向之組合之情形時,亦能夠以利用圖6所說明之方法進行應用。
繼而,利用圖7至圖8對濾光片112進行說明。
如利用圖3所說明般,散射光之光瞳面110上之強度分佈根據缺陷之種類或偏光方向而不同。於本實施例中,為了辨別缺陷散射光與粗糙部位散射光,以缺陷及粗糙部位之濾光片後之散射光強度之差變大的方式於光瞳面110上配置濾光片112。微小缺陷與粗糙部位散射光之辨別係藉由在光瞳面110上使用將徑向散射光之粗糙部位散射光之散射光強度較高之區域遮光之濾光片進行濾波,而增大成像面上之散射 光強度之差。
於圖7A至圖7E中,作為用以於徑向偏光辨別微小缺陷與粗糙部位散射光之濾光片112之例而表示濾光片801至805。濾光片112係配置於光瞳面110上,將光瞳面110上之區域810遮光,並使區域811之光透過。如利用圖3所說明般,根據模擬,關於徑向偏光,粗糙部位散射光係於光瞳面110上之入射照明側具有較高之強度分佈,因此,藉由將該區域遮光而成像面上之與缺陷散射光之強度差變大。濾光片801至805滿足該條件。
此處,對用於辨別微小缺陷與粗糙部位散射光之濾光片之例進行了說明,但由於光瞳面上之散射光分佈根據檢測對象之缺陷之種類而不同,故而亦可配合缺陷之種類而變更濾光片之遮光區域810。
又,亦可對濾光片112組合偏振濾光片或偏光元件而根據光瞳面110上之部位僅使特定之偏光方向透過或者轉換偏光方向。具體而言,使用專利文獻1記載之濾光片即可。
於圖8A中表示藉由圖7A所示之濾光片801對光瞳面110進行濾波之情形時之徑向偏光之粗糙部位散射光強度分佈,於圖8B中表示藉由圖7A所示之濾光片801對光瞳面110進行濾波之情形時之徑向偏光之微小缺陷散射光強度分佈。若與利用圖3A及圖3C所說明之散射光之徑向偏光成分之強度分佈進行比較,則粗糙部位散射光之強度較高之區域310被遮罩810遮光,與此相對,微小異物(缺陷)散射光之強度較高之區域310中照明入射方向之一部分被遮罩810遮光,但於較大之區域透過濾光片。因此,若針對徑向偏光比較對散射光進行濾波之情形與不進行之情形時之散射光強度,則濾波後之粗糙部位散射光與不進行濾波之情形相比,散射光強度大幅衰減。
另一方面,濾波後之微小缺陷之缺陷散射光與不進行濾波之情形相比,散射光強度雖然衰減,但衰減之程度小於粗糙部位散射光強 度。於本實施例中,利用因該濾波而產生之散射光強度之衰減量之差,利用缺陷候補辨別缺陷(S414、S415)。關於基於有濾波、無濾波時之散射光強度之比較之缺陷辨別,將利用圖9B於下文進行敍述。
以下,利用圖9A及圖9B對圖4C至圖4D之流程中特定缺陷位置之方法進行說明。
利用圖9A,對圖4B或圖4D所示之流程之S412中之缺陷候補之特定方法進行說明。於圖9A中表示以2軸繪製在成像面上之微小缺陷及粗糙部位之位置藉由檢測器115檢測出之P、S偏光強度所得的圖表。再者,成像面上之P偏光及S偏光如上所述與經分佈波長板109轉換之徑向偏光及角向偏光對應。
如利用圖3A至圖3D所說明般,微小缺陷之徑向偏光(P偏光)之強度變大,且角向偏光(S偏光)之強度變小,因此,繪製於圖表右下之區域之像素成為缺陷候補。作為判別之方法之一例,設定P偏光強度之臨限值t1及S偏光強度之臨限值t2,設為P偏光強度為t1以上且S偏光強度為t2以下而進行臨限值處理,將具有滿足所設定之臨限值之散射光強度之像素設為缺陷候補。散射光強度使用各位置上之像素之亮度值即可。
於專利文獻2記載之方法中,為了分別拍攝複數個互不相同之偏光方向之成像圖像,而將各偏光方向之光分離,藉由複數個檢測器分別分開拍攝各偏光方向之成像圖像。因此,有如下之擔憂:各偏光方向之成像圖像無法保證空間上之像素間之對應,無法對各偏光方向之成像圖像比較相同或附近位置之散射光強度,而無法使缺陷散射光明顯化。
與此相對,於本實施例之方式中,藉由使用利用圖5A至圖6B及圖14所說明之裝置,可拍攝保證空間上之對應之各偏光方向之成像圖像,可對各偏光方向之成像圖像比較保證為相同或附近位置之散射光 強度,且可使缺陷散射光明顯化。
其次,利用圖9B,對基於圖4C及圖4D所示之流程之S414、S415中的有利用濾光片112之濾波、無濾波時之散射光強度之比較的缺陷辨別方法進行說明。於圖9B中表示針對缺陷候補以2軸繪製有利用濾光片112之濾波之情形時之P偏光及S偏光強度所得的圖表。
若對圖9A與圖9B中之無濾波時與有濾波時之P偏光(徑向偏光)強度進行比較,則於粗糙部位之像素,與圖9A之無濾波之情形相比,圖9B之進行濾波之情形時之強度大幅衰減。另一方面,於缺陷之像素,與圖9A之無濾波之情形相比,圖9B之進行濾波之情形時之強度衰減,但衰減之程度比粗糙部位之情形小。
為了辨別缺陷,例如,計算P偏光之衰減量,將衰減量成為臨限值t3以下之像素特定為缺陷位置即可。於缺陷位置存在複數個之情形時,將臨限值t3以下之缺陷候補全部作為缺陷位置而輸出或者將衰減量最小之缺陷候補作為缺陷位置而輸出即可。
為了計算P偏光之衰減量,例如,將缺陷候補之像素之無濾波時之P偏光之亮度值設為p1,將缺陷候補之像素之有濾波時之P偏光之亮度值設為p2,根據數1進行計算即可。
衰減量=p1-p2‧‧‧(數1)
又,亦可藉由光學模擬計算使用濾光片112遮光之情形時之微小缺陷之亮度值,將亮度值為藉由模擬所得之微小缺陷之亮度值以上之像素辨別為缺陷。
於圖7A至圖9B中,對藉由濾波使粗糙部位散射光之強度降低而增大與檢測對象之缺陷之差的方法進行了說明,但只要能增大粗糙部位散射光與缺陷之散射光強度之差,便可應用本方法。例如,亦可使用缺陷之散射光強度大幅衰減但粗糙部位散射光強度之衰減之程度變小般之濾光片。例如,亦可使用在圖7A至圖7E所示之濾光片801至 805中使遮光區域810與透過區域811反過來所得的濾光片。又,於檢測對象之缺陷類型產生變化之情形時,亦可變更濾光片112之形狀或者變更檢測之偏光方向。
關於利用圖9A及圖9B所說明之臨限值處理,亦可使用合成各偏光之強度所得之特徵量而進行臨限值處理。例如,使用P偏光之成像圖像與S偏光之成像圖像之每一像素之差分值等作為特徵量即可。
於專利文獻1中,利用將藉由濾光片對光瞳面進行濾波後之光成像所得之1張成像圖像進行缺陷位置之特定。與此相對,於本實施例中,藉由根據有濾波、無濾波時之散射光強度所計算出之衰減量特定缺陷位置。如利用圖9A及圖9B所說明般,於缺陷與粗糙部位所計算之衰減量之值之傾向不同。藉由對僅藉由利用濾光片112之濾波後之亮度值之資訊難以辨別之缺陷候補(即,為粗糙部位散射光但亮度值變高之像素等)確認衰減量,可辨別缺陷與粗糙部位之散射光,根據本發明,缺陷與粗糙部位之散射光之辨別性能提高。
亦有如下情形:僅藉由利用圖4B及圖4D之S412所說明之處理,如圖9A之A及B之點般粗糙部位藉由臨限值處理無法完全去除粗糙部位之像素。於此情形時,藉由圖4D之S414及S415之流程,針對缺陷候補獲取利用濾光片112濾波時之P偏光強度,並與無濾波時之P偏光強度進行比較,藉此辨別缺陷。
其次,利用圖10對缺陷位置特定結果之確認及臨限值之設定方法進行說明。於圖10中表示本實施例之缺陷位置特定結果之確認及參數設定用之GUI(Graphical User Interface,圖形使用者介面)1100之一例。GUI1100顯示於輸入輸出部160之顯示畫面上,受理來自使用者之輸入。
於GUI1100顯示有缺陷座標列表顯示區域1101、缺陷候補列表顯示區域1105、缺陷位置列表顯示區域1110、暗視野圖像顯示區域 1102、SEM圖像顯示區域1106、參數設定區域1103、缺陷候補計算圖表顯示區域1108、缺陷位置特定圖表顯示區域1109。
於缺陷座標列表顯示區域1101顯示利用缺陷檢查裝置所獲取之缺陷座標之列表。若使用者自顯示於該缺陷座標列表顯示區域1101之缺陷座標之列表中選擇缺陷位置候補,則使用光學顯微鏡101及缺陷觀察裝置,依據圖4B至圖4D所示之流程拍攝暗視野圖像,並顯示於暗視野圖像顯示區域1102。於暗視野圖像顯示區域1102顯示利用檢測器115拍攝到的P偏光或S偏光之成像圖像中利用列表盒1112所設定之圖像。亦可於暗視野圖像顯示區域1102顯示合成P及S偏光之成像圖像所得之圖像。
於缺陷候補計算圖表顯示區域1108顯示利用圖9A所說明般的於橫軸採取P偏光亮度值且於縱軸採取S偏光亮度值之圖表,繪製並顯示基於各像素之亮度值之資料點1181。資料點1181可針對每一像素進行繪製,亦可將附近之像素集中繪製為1點,於集中繪製附近像素之情形時,例如,將附近像素之亮度值之平均值設為代表值進行繪製即可。藉由將附近像素集中顯示為1點,有缺陷候補計算圖表顯示區域1108上之圖表中之繪製點減少而視認性提高的效果。
其次,由使用者在顯示於參數設定區域1103之滑動器條1113及1114上設定利用圖9A及圖9B所說明之用於缺陷候補計算之參數(臨限值:t1、t2)。t1及t2係利用圖9A所說明之於無濾光片112之狀態下拍攝到的P偏光及S偏光之成像圖像之亮度值之臨限值。亦可將利用滑動器條1113及1114所設定之值利用虛線1182或虛線1183等顯示於缺陷候補計算圖表顯示區域1108上之圖表。又,為了對使用者提供設定之基準,亦可利用使用者點擊資料點等方法輸入與資料點對應之座標,拍攝對應之座標之SEM圖像,並顯示於SEM圖像顯示區域1106。
1161為缺陷之SEM圖像。SEM圖像能夠以與資料點對應之座標成 為中心附近之方式進行拍攝,亦能夠以包含與資料點對應之座標之方式亦將周邊包括在內進行拍攝。於以包含與資料點對應之座標之方式亦將周邊包括在內進行拍攝的情形時,亦可於與資料點對應之座標上在圖像上顯示如點或×般之標記,以讓使用者清楚圖像內之資料點所對應之座標。
又,藉由根據缺陷之尺寸變更倍率而拍攝SEM圖像,使用者容易確認缺陷。缺陷之尺寸根據拍攝到之暗視野圖像中之資料點所對應之座標之亮度值藉由模擬等進行推斷即可。又,亦可由使用者以利用滑鼠點擊等方法指定SEM圖像上之座標,藉此拍攝所指定之座標之提高倍率後之SEM圖像或降低倍率後之SEM圖像,並顯示於SEM圖像顯示區域1106。
亦可藉由列表盒1162變更顯示於SEM圖像顯示區域1106之圖像之種類(二次電子像或反射電子像)。使用者可藉由確認資料點之SEM圖像並確認缺陷之有無,而判定所設定之臨限值t1及t2是否正確。
繼而,由使用者按下缺陷候補計算按鈕1104,藉此,根據所設置之參數,藉由S412之處理,對在無濾光片之狀態下拍攝到之P偏光及S偏光之成像圖像之亮度值進行t1及t2之臨限值處理,藉此計算缺陷候補,並於缺陷位置候補列表顯示區域1105顯示缺陷候補之資訊。亦可於缺陷位置候補列表顯示區域1105顯示圖9A所示的在無濾光片之狀態下拍攝到之P偏光及S偏光圖像之缺陷候補之亮度值、或缺陷候補之座標。
又,藉由缺陷候補計算按鈕1104將利用圖9B所說明之圖表顯示於缺陷位置特定圖表顯示區域1109上。於缺陷位置特定圖表顯示區域1109上之圖表中顯示對缺陷候補之在有濾光片之狀態下拍攝到之P偏光及S偏光之亮度值進行繪製所得的資料點1191。又,亦可對缺陷候補根據數1計算所說明之衰減量,並於資料點1191附近顯示對應之衰 減量1192。
其次,利用滑動器條1115設定利用圖9A及圖9B所說明之用於缺陷位置特定之參數(臨限值:t3)。t3係對於在無濾光片之狀態下拍攝到之P偏光之成像圖像之缺陷候補之亮度值與在有濾光片之狀態下拍攝到之P偏光之成像圖像之缺陷候補之亮度值之衰減量的臨限值,將根據(數1)計算之衰減量成為t3以下之缺陷候補特定為缺陷位置。此處,為了對使用者提供t3設定之基準,亦可利用使用者點擊缺陷位置特定圖表顯示區域1109上之圖表中之資料點等方法輸入與資料點對應之座標,拍攝對應之座標之SEM圖像,並顯示於SEM圖像顯示區域1106。使用者可藉由確認顯示於SEM圖像顯示區域1106之資料點之SEM圖像並確認缺陷之有無,而判定所設定之臨限值t3是否正確。
其次,按下缺陷位置特定按鈕1119,藉此,根據所設定之t3之值藉由S414、S415之處理特定缺陷位置,並將缺陷位置顯示於缺陷位置列表顯示區域1110。亦可於缺陷位置列表顯示區域1110顯示特定出之缺陷位置之衰減量或座標、有濾光片之情形時之P、S偏光之成像圖像之亮度值。
再者,顯示於缺陷位置列表顯示區域1110之缺陷位置係利用顯示於缺陷候補列表顯示區域1105之缺陷候補特定為缺陷位置者。因此,亦可使顯示於缺陷位置列表顯示區域1110之缺陷位置列表與顯示於缺陷候補列表顯示區域1105之缺陷候補列表鏈接,對與在其中一個列表中所選擇之缺陷候補或缺陷位置對應之缺陷位置或缺陷候補亦在另一個列表中進行選擇。
又,亦可將顯示於缺陷位置列表顯示區域1110之列表與顯示於缺陷候補列表顯示區域1105之列表設為一個列表,於此情形時,以如下方式顯示即可:顯示缺陷候補,並變更特定為缺陷位置之缺陷候補之背景色等,而讓使用者清楚為缺陷位置。
在設定關於顯示於缺陷座標列表顯示區域1101之缺陷而在顯示於缺陷位置列表顯示區域1110之缺陷位置列表中獲得恰當之結果的參數後,由使用者按下OK(確定)按鈕1107,結束參數設定。
再者,亦可由使用者藉由點擊等選擇顯示於缺陷候補列表顯示區域1105或缺陷位置列表顯示區域1110之結果、或顯示於缺陷候補計算圖表顯示區域1108或缺陷位置特定圖表顯示區域1109之圖表之資料點,藉此,於顯示於暗視野圖像顯示區域1102之圖像上藉由以四方形包圍所選擇之位置等而強調顯示對應之缺陷位置1111。
顯示於缺陷候補列表顯示區域1105或缺陷位置列表顯示區域1110之列表亦可根據衰減量或各偏光方向之散射光強度之資訊按照升序或降序重新排列缺陷候補及缺陷位置。
又,亦可統一進行利用缺陷候補計算按鈕1104及缺陷位置特定按鈕1119之處理。於此情形時,按下按鈕時,根據t1、t2、t3之設定值,於缺陷候補列表顯示區域1105、缺陷位置列表顯示區域1110、顯示於缺陷候補計算圖表顯示區域1108及缺陷位置特定圖表顯示區域1109之圖表顯示資料點或缺陷候補、缺陷位置。
又,參數亦可基於使用者進行之缺陷或虛報之示教而設定,來代替使用者利用滑動器條1103、1114、1115進行之設定。示教藉由使用者在顯示於缺陷候補列表顯示區域1105之缺陷候補列表上進行選擇、使用者在顯示於暗視野圖像顯示區域1102之暗視野圖像上利用滑鼠點擊、或者點擊顯示於缺陷候補計算圖表顯示區域1108或缺陷位置特定圖表顯示區域1109之圖表上之資料點等而進行即可。
其次,於圖11中表示搭載有本發明之光學顯微鏡101(圖1)用於對準座標的缺陷觀察裝置1200之構成之一例。
本實施形態之缺陷觀察裝置1200包括:晶圓保持器105,其搭載被檢查對象之晶圓103;掃描電子顯微鏡(SEM)1201,其詳細觀察晶 圓103;光學式高度檢測系統1211,其為了使SEM1201之焦點對準晶圓103之表面而檢測晶圓103之表面之高度;光學顯微鏡101,其光學地檢測晶圓103之缺陷並獲取晶圓103上之缺陷之詳細位置資訊;真空槽1202,其收納SEM1201與光學顯微鏡101之物鏡;載台104,其於真空槽1202之內部搭載晶圓103且可於SEM1201與光學顯微鏡101之間移動;控制部1240,其對SEM1201及光學式高度檢測系統1211、光學顯微鏡101、載台104進行控制;輸入輸出部1260;記憶部1250;運算部1230;圖像處理部1220;及網路1204,其連接於外部之檢查裝置1203等上位系統。
SEM1201係於內部配備如下構件等而構成:電子束源1212;引出電極1213,其將自電子束源1212發射之1次電子呈束狀引出並使之加速;聚光透鏡電極1218,其將由引出電極1213引出並加速之1次電子束較細地聚集;偏向電極1214,其控制經聚光透鏡電極1218較細地聚集之1次電子束之軌道;物鏡電極1215,其使經偏向電極控制軌道之1次電子束收斂至晶圓103之表面;2次電子檢測器1217,其檢測自被照射被控制軌道並收斂之1次電子束之晶圓103產生之2次電子;及反射電子檢測器1216,其檢測自被照射已收斂之1次電子束之晶圓103產生之反射電子等能量相對較高之電子。
又,載台104、光學式高度檢測系統1211、光學顯微鏡101、SEM1201、輸入輸出部1260、記憶部1250、圖像處理部1220、運算部1230係與控制部1240連接,控制部1240係經由網路1204與上位之系統(例如檢查裝置1203)連接。
於輸入輸出部1260之顯示畫面顯示利用圖10所說明般之GUI。又,圖像處理部1220具有利用圖6C所說明般之構成。進而,運算部1230包括利用圖1所說明之信號比較運算部131及缺陷位置計算部132。
如上述般構成之缺陷觀察裝置1200尤其成為如下構成,即,光學顯微鏡101具有使用利用其他檢查裝置1203檢測出之缺陷之位置資訊重新檢測利用其他檢查裝置1203檢測出之晶圓103上之缺陷的功能,光學式高度檢測系統1211具有作為進行用以使SEM1201之1次電子束收斂至晶圓103之表面之1次電子束之對焦的對焦構件之功能,控制部1240具有作為根據利用光學顯微鏡101檢測出之缺陷之位置資訊修正利用其他檢查裝置1203檢查並檢測出之缺陷之位置資訊的位置修正構件之功能,SEM1201具有觀察位置資訊經控制部1240修正之缺陷之功能。載台104係載置晶圓103,且以能夠利用SEM1201觀察利用光學顯微鏡101檢測出之缺陷之方式於光學顯微鏡101與SEM1201之間移動。
再者,亦可將光學顯微鏡101置換為利用圖13所說明之光學顯微鏡1301、或利用圖14所說明之光學顯微鏡1501而進行使用。
利用圖12,對在圖1及圖11所示之缺陷觀察裝置1200上實施利用圖4至圖9所敍述之用於缺陷觀察之缺陷位置特定及圖像拍攝之處理順序的順序進行說明。
於圖12A中表示本發明之用於缺陷觀察之缺陷圖像拍攝之流程之一例。
首先,將作為觀察對象之晶圓載入至圖1所示之載台104(S1201)。其次,經由網路1204及控制部1240將事先利用其他檢查裝置1203檢測出之缺陷之缺陷位置資訊讀入至記憶部1250(S1202),從中選擇設為觀察對象之M(M≧1)點之缺陷(S1203)。缺陷之選擇可由運算部1230根據預先所設定之程式執行,亦可由使用者經由輸入輸出部1260選擇。
其次,使用未圖示之明視野光學顯微鏡,進行晶圓103之對準(S1204)。其係使用形成於晶圓103上之座標已知之定位標記(對準標 記),將晶圓座標與載台座標相關聯,以使根據晶圓103上之以座標記述之缺陷位置資訊移動載台104時,作為目標之缺陷座標之位置位於SEM1201之FOV、及光學顯微鏡101之視野之中央。該相關聯之結果係作為對準資訊而記憶於記憶部1250。
其次,對被選擇為觀察對象之缺陷1至M進行利用其他檢查裝置1203檢測出之缺陷之缺陷位置資訊之修正。首先,將缺陷m移動至光學顯微鏡101之視野(S1206)。該移動係藉由如下動作而進行:根據記憶於記憶部1250之利用其他檢查裝置1203檢測出之缺陷之缺陷位置資訊及利用S1204所獲取之對準資訊,利用運算部1230計算與缺陷m對應之載台座標,並經由控制部1240驅動載台104。
載台104之移動結束後,以利用圖12B於下文敍述之方法特定缺陷m之位置(S1207),將特定出之缺陷之位置作為修正缺陷位置m而記憶(S1208)。其次,將m設為m+1(S1209)而將新的m與預先所設定之M進行比較(S1210),於m為M以下之情形(S1210中為是之情形)時,返回至S1206。
對缺陷m(m=1、...、M)進行以上之S1206至S1210之順序。
獲取所有缺陷m(m=1、...、M)之修正缺陷位置m後(S1210中為否之情形),將m設定為1(S1211),根據修正缺陷位置m將缺陷m依次移動至SEM1021之FOV內(S1212),拍攝缺陷m之SEM圖像(S1213)。其次,將m加上1(S1214),將新的m與預先所設定之M進行比較(S1215),於m為M以下之情形(S1215中為是之情形)時,返回至S1212。再者,於S1207中對一個缺陷m特定出複數個缺陷位置之情形時,亦能夠以特定出之缺陷位置之數量重複S1212至S1215。
拍攝所有缺陷之SEM圖像後(S1215中為否之情形),卸載晶圓(S1216),結束處理。
於圖12B中表示利用光學顯微鏡101特定缺陷位置之步驟(S1207) 之詳細流程之一例。
首先,經由濾光片控制部141設定為不藉由濾光片112對光瞳面110進行濾波(S1231)。為了設定為不藉由濾光片112對光瞳面110進行濾波,可使用濾光片保持器111將濾光片112物理性地移動至光瞳面外,於對濾光片112使用DMD或液晶等之情形時,藉由以使於晶圓103產生之散射光透過濾光片112之整個區域之方式控制而進行即可。
其次,使用光學顯微鏡101,分別拍攝P偏光、S偏光之成像圖像(S1232)。為了分別拍攝P及S偏光之成像圖像,使用利用圖5A至圖5C及圖6A至圖6C及圖15A至圖15C所說明之方法即可。拍攝到之各偏光之成像圖像係經由控制部1240(140)而保存於記憶部1250(150)。
其次,將保存於記憶部1250(150)之P及S偏光之成像圖像經由控制部1240(140)輸入至運算部1230(130)之信號比較運算部131,利用信號比較運算部131於各像素將P偏光成像圖像之亮度值S偏光成像圖像之亮度值與臨限值t1及t2進行比較。將比較結果輸入至缺陷位置計算部132,將P偏光成像圖像之亮度值為t1以上且S偏光成像圖像之亮度值為t2以下之像素選擇為缺陷候補(S1233)。將所選擇之缺陷候補經由控制部1240(140)而記憶於記憶部1250(150)。
繼而,經由濾光片控制部141,設定為藉由濾光片112對光瞳面110進行濾波(S1234)。為了設定為藉由濾光片112對光瞳面110進行濾波,可使用濾光片保持器111將濾光片112物理性地移動至光瞳面上,於對濾光片112使用DMD或液晶等之情形時,藉由以設定濾光片112中之遮光區域之方式控制而進行即可。
其次,使用光學顯微鏡101,分別拍攝P偏光、S偏光之成像圖像(S1235)。為了分別拍攝P及S偏光之成像圖像,使用利用圖5A至圖5C及圖6A至圖6C所說明之方法即可。拍攝到之各偏光之成像圖像係經由控制部1240(140)而保存於記憶部1250(150)。
將保存於記憶部1250(150)的利用S1232拍攝到之P偏光之成像圖像(無濾波之P偏光成像圖像)及利用S1235拍攝到之P偏光之成像圖像(有濾波之P偏光成像圖像)經由控制部1240(140)而輸入至信號比較運算部131,計算各像素之亮度值之衰減量(S1236)。衰減量根據(數1)等進行計算即可。所計算出之衰減量係經由控制部1240(140)而保存於記憶部1250(150)。
最後,將與保存於記憶部1250(150)之利用S1233所選擇之缺陷候補對應的、利用S1236所計算出之衰減量經由控制部1240(140)而輸入至缺陷位置計算部132,針對缺陷候補之像素將衰減量≦t3之像素特定為缺陷位置(S1237)。將特定出之缺陷位置保存於記憶部1250(150)。利用上述S1231至S1237所說明之處理流程係與利用圖4D所說明之處理流程對應。再者,於S1237中將複數個像素特定為缺陷位置之情形時,可將所有像素作為缺陷位置而進行保存,亦可將衰減量最小之像素作為缺陷位置而進行保存。
再者,亦可將利用S1233所獲取之缺陷候補作為缺陷位置而記憶於記憶部1250(150)。於此情形時,不執行S1234至S1237(與利用圖4B所說明之處理流程對應)。又,亦可不執行S1231、S1233,而對所有像素或一部分像素藉由S1232與S1234至S1237之流程特定缺陷位置(與利用圖4C所說明之處理流程對應)。
根據以上說明,可針對由檢查裝置檢測出之缺陷使先前被粗糙部位散射光覆沒而無法檢測之微小缺陷明顯化,藉由將所說明之光學檢測系統搭載於SEM缺陷觀察裝置,可藉由在利用光學檢測特定之缺陷位置進行SEM觀察而使缺陷確實地進入至SEM之FOV內,而由檢查裝置檢測出之缺陷之SEM觀察圖像之自動拍攝之成功率提高。
以上,基於實施形態具體進行了說明,當然,本發明並不限定於上述實施形態,可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變更。
100‧‧‧缺陷觀察裝置
101‧‧‧光學顯微鏡
102‧‧‧照明單元
103‧‧‧晶圓
104‧‧‧載台
105‧‧‧晶圓保持器
106‧‧‧物鏡
107‧‧‧高度控制機構
108‧‧‧光軸
109‧‧‧分佈波長板
110‧‧‧光瞳面
111‧‧‧濾光片保持器
112‧‧‧濾光片
113‧‧‧成像透鏡
114‧‧‧成像光學系統
115‧‧‧檢測器
116‧‧‧光源
117‧‧‧聚光透鏡
120‧‧‧圖像處理部
130‧‧‧運算部
131‧‧‧信號比較運算部
132‧‧‧缺陷位置計算部
140‧‧‧控制部
141‧‧‧濾光片控制部
150‧‧‧記憶部
160‧‧‧輸入輸出部
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
θ‧‧‧X軸與Y軸之角度

Claims (10)

  1. 一種缺陷觀察裝置,其特徵在於其係包括如下各部之觀察裝置:暗視野顯微鏡,其特定出由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置;掃描式電子顯微鏡(SEM),其觀察已由上述暗視野顯微鏡特定出位置之上述試樣上之缺陷;平台,其搭載上述試樣且可於上述暗視野顯微鏡與上述SEM之間移動;及控制部,其對上述暗視野顯微鏡、上述SEM及上述平台進行控制;上述暗視野顯微鏡包括:照明光源,其對上述試樣照射照明光;物鏡,其使自經上述照明光源照射照明光之上述試樣產生之散射光聚光;波長板,其對經上述物鏡聚光之來自上述試樣之散射光之偏光之方向進行轉換;濾光片,其將透過上述波長板之上述散射光之一部分遮光並使剩餘之部分透過;成像透鏡,其使透過上述濾光片之上述散射光成像;及檢測器,其將利用上述成像透鏡成像所得之上述散射光之影像於利用上述波長板轉換後之每一偏光之方向上加以分離並進行檢測;且上述控制部包含運算部,該運算部使用由上述檢測器於上述每一偏光之方向上加以分離並進行檢測所得的複數個圖像,求 出由上述其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
  2. 如請求項1之缺陷觀察裝置,其中上述檢測器具有將複數個像素二維地配置之構成,上述二維地配置之各像素之鄰接之像素彼此係檢測互不相同之偏光方向之光。
  3. 一種缺陷觀察裝置,其特徵在於其係包括如下各部之觀察裝置:暗視野顯微鏡,其特定出由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置;掃描式電子顯微鏡(SEM),其觀察已由上述暗視野顯微鏡特定出位置之上述試樣上之缺陷;平台,其搭載上述試樣且可於上述暗視野顯微鏡與上述SEM之間移動;及控制部,其對上述暗視野顯微鏡、上述SEM及上述平台進行控制;上述暗視野顯微鏡包括:照明光源,其對上述試樣照射照明光;物鏡,其使自經上述照明光源照射照明光之上述試樣產生之散射光聚光;波長板,其對經上述物鏡聚光之來自上述試樣之散射光之偏光之方向進行轉換;偏振分光鏡,其能夠以上述物鏡之光軸為中心旋轉;成像透鏡,其使透過上述偏振分光鏡之上述散射光成像;及檢測器,其檢測利用上述成像透鏡成像所得之上述散射光之影像;且上述控制部包含運算部,該運算部使用藉由使上述偏振分光鏡以上述光軸為中心旋轉而由檢測器檢測出的複數個圖像,求 出由上述其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
  4. 如請求項1或3之缺陷觀察裝置,其中上述分佈波長板將徑向偏光及角向偏光分別轉換為互不相同之直線偏光。
  5. 如請求項1或3之缺陷觀察裝置,其中上述運算部係對由上述檢測器檢測出之互不相同之複數個偏光方向之圖像之亮度值進行臨限值處理,計算缺陷候補。
  6. 一種缺陷觀察方法,其特徵在於其係使用利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置所得的圖像,來特定試樣上之缺陷之位置,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察已由上述暗視野顯微鏡特定出位置之上述試樣上之缺陷,且利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置,係利用物鏡使對上述試樣照射自照明光源發射之照明光而自上述試樣產生的散射光聚光,使經上述物鏡聚光之來自上述試樣之散射光透過波長板並對上述散射光之偏光之方向進行轉換,使透過上述波長板之上述散射光入射至濾光片並將一部分遮光而使剩餘之部分透過,使透過上述濾光片之上述散射光成像,並將上述散射光之影像於利用上述波長板轉換後之每一偏光之方向上加以分離並進行檢測,使用於上述每一偏光之方向上加以分離並進行檢測所得的複數個圖像,求出由上述其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
  7. 如請求項6之缺陷觀察方法,其中針對上述散射光之影像將複數 個像素二維地配置,上述二維地配置之各像素之鄰接之像素彼此係檢測互不相同之偏光方向之光。
  8. 一種缺陷觀察方法,其特徵在於其係使用利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置所得的圖像,來特定試樣上之缺陷之位置,並利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察已由上述暗視野顯微鏡特定出位置之上述試樣上之缺陷,且利用暗視野顯微鏡拍攝由其他檢查裝置檢測出之試樣上之缺陷之位置,係利用物鏡使對上述試樣照射自照明光源發射之照明光而自上述試樣產生的散射光聚光,使經上述物鏡聚光之來自上述試樣之散射光透過波長板並對上述散射光之偏光之方向進行轉換,改變偏振分光鏡之角度而將下述動作進行複數次:使透過能夠以上述物鏡之光軸為中心旋轉之上述偏振分光鏡之上述散射光成像並檢測上述散射光之影像,使用改變上述偏振分光鏡之角度進行複數次檢測所得的複數個圖像求出由上述其他檢查裝置檢測出之缺陷候補之位置。
  9. 如請求項6或8之缺陷觀察方法,其中使散射光透過上述波長板而對上述散射光之偏光之方向進行轉換,係將徑向偏光及角向偏光分別轉換為互不相同之直線偏光。
  10. 如請求項6或8之缺陷觀察方法,其中對上述檢測出之互不相同之複數個偏光方向之圖像之亮度值進行臨限值處理,計算缺陷候補。
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