TWI741515B - 缺陷檢測裝置、缺陷檢測方法以及具備其之缺陷觀察裝置 - Google Patents

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Abstract

為了能夠高速且高檢測率地觀察半導體器件之製造製程中產生於半導體晶圓上之缺陷等，本發明之缺陷檢測裝置構成為具備：照明光學系統，其對晶圓照射光；攝像光學系統，其拍攝藉由該照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像；及圖像處理部，其對由該攝像光學系統拍攝獲得之散射光之像之圖像進行處理並擷取晶圓上之缺陷；攝像光學系統具有：物鏡；濾光器部，其遮住透過物鏡之光之一部分；及成像透鏡，其使透過濾光器部之光之像成像於攝像元件上；濾光器部具備：第一微透鏡陣列，其將透過物鏡之平行光彙聚；快門陣列，其於該第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部；及第二微透鏡陣列，其相對於該快門陣列配置於第一微透鏡陣列之相反側。

Description

缺陷檢測裝置、缺陷檢測方法以及具備其之缺陷觀察裝置
本案係關於一種檢測半導體器件之製造製程中產生於半導體晶圓上之缺陷等之缺陷檢測裝置、缺陷檢測方法及具備其之缺陷觀察裝置。
半導體製造製程中之半導體晶圓上之異物缺陷、圖案缺陷等之缺陷檢查係藉由利用缺陷檢查裝置之缺陷檢測及缺陷位置算出、以及利用缺陷觀察裝置之缺陷觀察而進行，基於缺陷之觀察結果而縮小應採取措施之製程。由於半導體圖案之微細化不斷發展，微細之缺陷亦會對良率造成影響，因此，觀察裝置使用SEM(Scanning Electron Microscope：掃描型電子顯微鏡)。
缺陷檢查裝置與SEM式缺陷觀察裝置為不同之裝置，缺陷觀察裝置係基於缺陷檢查裝置輸出之缺陷位置資訊而觀察缺陷。但是，缺陷檢查裝置與缺陷觀察裝置為不同之裝置，因裝置間之載台座標之偏移等，僅由缺陷檢查裝置算出之缺陷位置資訊難以於SEM式缺陷觀察裝置之視野內進行缺陷之定位。作為解決上述問題之方法，於專利文獻1中揭示有如下方法：於藉由SEM進行缺陷觀察時，利用搭載於觀察裝置之光學顯微鏡進行缺陷之位置檢測，使用所檢測出之位置座標進行SEM之觀察圖像之拍攝。又，於專利文獻1中亦揭示有如下方法：於光學顯微鏡之光路上添加濾光器，高感度地檢測缺陷。
作為於缺陷檢查裝置中高感度地檢測缺陷之方法，於專利文獻2中揭示有如下方法：於光學顯微鏡之檢測光路上添加空間濾光器之後檢測晶圓上之缺陷位置。於專利文獻2中亦揭示有如下方法：為檢測不同種類之缺陷，而機械切換形狀不同之空間濾光器。
另一方面，於專利文獻3及4中揭示有為高速進行空間濾光器之切換而使用旋轉盤之空間濾光器切換方法、使數位鏡器件具有空間濾光器之功能之方法。 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2012-127848號公報 專利文獻3：美國專利申請公開第2014/0354983號說明書 專利文獻4：美國專利第5867736號說明書
[發明所欲解決之問題]
缺陷檢查裝置及SEM式缺陷觀察裝置中之缺陷檢測被期待能夠對所有缺陷種類高感度且高產能地執行。
於專利文獻1至3中揭示有暗視野光學顯微鏡，其具有機械切換配置於檢測光路之光瞳面(物面之傅立葉變換面)之空間濾光器之功能。然而，於該方法中，為獲得較高之通用性而預先搭載較多之濾光器，且自較多之濾光器中選擇必要之濾光器，從而有配置於光路上之機構大型化，切換時間增加之問題。
於專利文獻4中，作為高速進行空間濾光器之切換之方法，揭示有使用開閉式之MEMS(Micro Electro Mechanical System，微機電系統)快門陣列之方法。然而，有因開閉式之MEMS快門陣列之構成上不可避免的除快門開閉部以外之區域而導致開口率低之問題。
本發明之目的在於提供一種對於存在於半導體晶圓上之缺陷無論其種類如何均能夠高感度且高速地進行檢測並算出缺陷位置之缺陷檢測裝置及方法、以及利用其之缺陷觀察裝置。 [解決問題之技術手段]
為解決上述問題，本發明之缺陷檢測裝置構成為具備：照明光學系統，其對晶圓照射光；攝像光學系統，其拍攝藉由該照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像；及圖像處理部，其對由該攝像光學系統拍攝獲得之散射光之像之圖像進行處理並擷取晶圓上之缺陷；且攝像光學系統具有：物鏡；濾光器部，其遮住透過物鏡之光之一部分；及成像透鏡，其使透過濾光器部之光之像成像於攝像元件上；濾光器部具備：第一微透鏡陣列，其將透過物鏡之平行光彙聚；快門陣列，其於該第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部；及第二微透鏡陣列，其相對於該快門陣列配置於第一微透鏡陣列之相反側。
又，為解決上述問題，本發明之缺陷檢測方法係藉由照明光學系統對晶圓照射光，利用攝像光學系統拍攝藉由照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像，利用圖像處理部對由攝像光學系統拍攝獲得之散射光之像之圖像進行處理並擷取晶圓上之缺陷，利用攝像光學系統拍攝散射光之像係藉由使透過攝像光學系統之物鏡之光入射至濾光器部並利用成像透鏡使透過該濾光器部之光之像成像於攝像元件上而進行，透過濾光器部之光係如下之光：透過物鏡之平行光由第一微透鏡陣列彙聚，經第一微透鏡陣列彙聚之光中透過在第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部之快門陣列並藉由第二微透鏡陣列形成為平行光。
進而，為解決上述問題，本發明之缺陷觀察裝置構成為具備光學顯微鏡部、掃描型電子顯微鏡部、載置試樣並於光學顯微鏡部與掃描型電子顯微鏡部之間移動之載台部、及控制光學顯微鏡部、掃描型電子顯微鏡部及載台部之控制系統部；光學顯微鏡部具備：照明光學系統，其對晶圓照射光；攝像光學系統，其拍攝藉由該照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像；及圖像處理部，其對由該攝像光學系統拍攝獲得之散射光之像之圖像進行處理並擷取晶圓上之缺陷；攝像光學系統具有：物鏡；濾光器部，其遮住透過該物鏡之光之一部分；及成像透鏡，其使透過該濾光器部之光之像成像於攝像元件上；濾光器部具備：第一微透鏡陣列，其將透過物鏡之平行光彙聚；快門陣列，其於該第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部；及第二微透鏡陣列，其相對於該快門陣列配置於第一微透鏡陣列之相反側。 [發明之效果]
根據本發明，實現對所有種類之缺陷進行高感度且高速之檢測。又，由於無須如先前般需要大量空間濾光器及機械切換空間濾光器之機構，因此，可使光學顯微鏡小型化。此外，藉由設為將快門陣列配置於複數片微透鏡陣列間之構成，可提高檢測光學系統之開口率。
本發明係使用採用快門陣列之多快門器件形成空間濾光器，藉由採用該空間濾光器，可實現對所有種類之缺陷進行高感度且高速之檢測。
又，本發明係藉由使用採用快門陣列之多快門器件形成空間濾光器，而無須如先前般需要大量空間濾光器及機械切換空間濾光器之機構，因此，可使光學顯微鏡小型化。
以下，關於將使用採用快門陣列之多快門器件形成之空間濾光器應用於光學顯微鏡部之缺陷檢查裝置之例及缺陷觀察裝置之例，基於圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。於用以說明本實施形態之所有圖中，對具有相同功能之構件標註相同之符號，原則上省略其重複之說明。
但是，本發明並不限定於以下所示之實施形態之記載內容而解釋。只要為本領域技術人員，則容易理解可於不脫離本發明之思想或主旨之範圍內對其具體構成進行變更。 實施例1
圖1表示本發明之第1實施例中之缺陷檢測裝置之構成之一例。本實施例之缺陷檢測裝置係檢測半導體器件之製造製程中產生之晶圓上之缺陷的缺陷檢測裝置或搭載於缺陷觀察裝置之缺陷檢測裝置。
1050係缺陷檢測裝置。缺陷檢測裝置1050由試樣保持器102、載台103、光學顯微鏡部105、網路121、資料庫122、使用者介面123、記憶裝置124及控制系統部125概略構成。
101係作為被檢查對象之試樣之晶圓。102係載置晶圓101之試樣保持器。103係能夠載置試樣保持器102之載台，能夠使晶圓101之任意部位移動至光學顯微鏡部105之視野內。105係光學檢測晶圓101上之缺陷且獲取其缺陷位置資訊之光學顯微鏡部。
光學顯微鏡部105係具備對晶圓101自斜向照射光而照明之雷射照明光學系統201、對晶圓101自垂直方向照射光而照明之落射照明光學系統202、檢測光學系統110及高度控制機構210而構成。
雷射照明光學系統201(以下記為斜方照明光學系統201)係如專利文獻1中作為暗視野照明單元101所說明般，具備雷射光源(未圖示)、光束成形用透鏡群(未圖示)及用以控制光路之複數個反射鏡(未圖示)而構成。
落射照明光學系統202係由照明光源207、使自照明光源207出射之光成形之透鏡208、及將透過透鏡208之光之一部分朝作為試樣之晶圓101方向反射之半反射鏡209構成。由半反射鏡209反射之光藉由物鏡203彙聚於晶圓101上。
檢測光學系統110係由物鏡203、多快門器件204、成像透鏡205、檢測器206及高度控制機構210構成。物鏡203係用以將藉由斜方照明光學系統201或落射照明光學系統202照射且於晶圓101反射、散射之光採光之透鏡。由物鏡203收集且透過多快門器件204之光藉由成像透鏡205成像於檢測器206上，且被轉換成電氣信號。高度控制機構210係以物鏡203之焦點位於晶圓101上之方式調整物鏡203之高度。
多快門器件204係由2個微透鏡陣列211、213及快門陣列212構成且能夠電性控制、選擇遮光區域之濾光器單元，配置於光學顯微鏡部105之檢測光學系統110之光瞳面(晶圓101之傅立葉變換面)301上或與光瞳面301存在共軛關係之面上。微透鏡陣列211、213係將透鏡呈格子狀排列之透鏡單元。快門陣列212係將能夠電性切換遮光或透過之快門呈格子狀配置之快門單元。
如圖2所示，控制系統部125係由載台控制電路1251、照明控制電路1252、物鏡高度控制電路1253、多快門器件控制電路1254、圖像處理電路1255、外部輸入輸出I/F1256、CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)1257、記憶體1258構成，各構成要素連接於匯流排1259，能夠相互進行資訊之輸入輸出。
藉由載台控制電路1251進行載台103之控制，藉由照明控制電路1252進行斜方照明光學系統201、落射照明光學系統202之控制，藉由物鏡高度控制電路1253進行物鏡203之高度控制機構210之控制，藉由多快門器件控制電路1254進行多快門器件204之控制。
圖像處理電路1255對自光學顯微鏡部105之檢測器206獲得之圖像資料進行運算處理，檢測攝像圖像內之缺陷，並算出缺陷位置。外部輸入輸出I/F1256進行對使用者介面123之顯示資訊輸出及自使用者介面123之資訊輸入、對記憶裝置124之資訊輸入輸出，且經由網路121與外部裝置或上位管理系統等進行資訊輸入輸出。記憶於記憶體1258之圖像資料藉由CPU1257進行運算處理。
圖3係將本實施例中之多快門器件204之遮光區域之例總結成表形式而表示。於圖3(a)至(h)中，303係斜方照明光學系統201之入射方位角。304係斜方照明光學系統201之單向反射方位角。302係斜方照明光學系統201之入射面。(a)至(h)之305～312分別表示物鏡203之光瞳面301或與其存在共軛關係之面上之光瞳區域之外周，該等中塗黑之區域表示本實施形態之多快門器件204之遮光區域(以下稱為遮罩形狀)。
例如，(a)之光瞳區域305中之減小檢測NA之遮罩形狀3051具有提高對比度或加深焦點深度之效果。(b)之光瞳區域306中之遮罩形狀3061具有將朝返回雷射之入射方向之方向強烈散射之(以下稱為背向散射)因晶圓101表面之凹凸產生之散射光去除而提高微小缺陷之感度之效果。
(c)及(d)之光瞳區域307及308中之遮罩形狀3071及30810具有使散射至下述區域之光選擇性透過而提高微小缺陷之感度之效果，該區域係來自缺陷之散射光量相對於因晶圓101表面之凹凸產生之散射光之比為較大之區域。例如，(c)之光瞳區域307中之遮罩形狀3071具有使低階差之PID缺陷之一部分之檢測感度提高之效果，(d)之光瞳區域308中之遮罩形狀3081具有使微小異物之檢測感度提高之效果。
又，(e)之光瞳區域309中之遮罩形狀3091係僅使高NA區域透過之遮罩。例如，於使用斜方照明光學系統201照明晶圓101時，可使強烈散射至高NA區域之來自微小異物之散射光較多地透過。又，於使用落射照明光學系統202照明晶圓101時，可僅使高空間頻率成分選擇性透過。
進而，(f)之光瞳區域310中之遮罩形狀3101可於X方向(圖1中所示)上僅使較高之空間頻率成分選擇性透過，(g)之光瞳區域311中之遮罩形狀3111可於Y方向(圖1中所示)上僅使較高之空間頻率成分選擇性透過。(h)之光瞳區域312中之遮罩形狀3121可於X方向、Y方向分別將特定之空間頻率成分遮光。例如，可於在晶圓101上存在週期性重複圖案，欲去除來自圖案之散射光之情形時使用。
來自缺陷之散射光、來自晶圓之散射光、圖案繞射光於光瞳面上之空間分佈依賴於照明之入射方向(入射角及入射方位角)、照明波長。因此，藉由選擇符合照明條件之遮罩形狀，可提高檢測對象缺陷之檢測感度。例如，斜方照明光學系統201與落射照明光學系統202中使用不同之遮罩形狀。
圖4及圖5表示本實施例中之多快門器件204之基本構成之例。多快門器件204配置於光學顯微鏡部105之檢測光學系統之傅立葉變換面或與傅立葉變換面存在共軛關係之面上。與傅立葉變換面存在共軛關係之面可使用中繼透鏡而形成。
例如，於在物鏡203之鏡筒內部存在傅立葉變換面而難以配置濾光器之情形時，可使用中繼透鏡將傅立葉變換面投影至鏡筒外，於該投影之面(=共軛面)上配置多快門器件204。
又，物鏡203之傅立葉變換面之直徑受數值孔徑(=開口NA)制約。因此，藉由使用中繼透鏡進行放大投影，可擴大傅立葉變換面之共軛面之直徑，可增大構成多快門器件204之各要素尺寸，從而可容易安裝。又，藉由將傅立葉變換面放大投影，可降低微透鏡陣列211之透鏡間之邊界區域之影響。
如圖4及圖5所示，多快門器件204係由至少2個微透鏡陣列211、213夾著快門陣列212而構成。微透鏡215係構成微透鏡陣列211之1個透鏡，微透鏡216係構成微透鏡陣列213之1個透鏡。快門217係快門陣列212之1個構成要素，藉由電性控制能夠針對每1個快門切換開口狀態218及遮光狀態219。
圖4表示來自光軸中心之光之路徑。於光學顯微鏡部105之視野中心之晶圓101上散射之光313藉由物鏡203成為平行光，並垂直入射至構成微透鏡陣列211之微透鏡215，暫時聚焦於開口狀態218之快門217之開口部之中心附近，然後一面擴展一面藉由構成微透鏡陣列213之微透鏡216再次成為平行光，並利用圖1之成像透鏡205彙聚於檢測器206上。
另一方面，彙聚於遮光狀態219之快門217之光被快門217遮住。構成為，於微透鏡陣列211、213之焦點位置配置快門陣列212，透過微透鏡陣列211之光聚焦於快門217之開口部之中心附近。藉由以此方式構成，調整該變窄得較細之光之位置與快門陣列212之開口位置，即便於快門陣列212本身之開口率較低之情形時，亦可於多快門器件204中獲得較高之開口率。
圖5表示來自視野端之光之路徑。表示自光學顯微鏡部105之視野中心偏移之光之路徑。於晶圓101上散射之光314藉由物鏡203成為平行光，且帶角度地入射至構成多快門器件204之微透鏡陣列211之微透鏡215，並彙聚於快門217上。此時，若快門217為開口狀態218，則透過快門217入射至構成微透鏡陣列213之微透鏡216並再次成為平行光，且利用成像透鏡205彙聚於檢測器206上。此時，為使透過微透鏡陣列211側之某一微透鏡215之光314入射至與所透過之微透鏡215成對之微透鏡陣列213側之微透鏡216，必須形成縮小投影光學系統，微透鏡215之焦點距離f1與微透鏡216之焦點距離f2必須為f1≧f2。
如圖4及圖5所圖示般，透過由2個微透鏡陣列211、213及快門陣列212構成之多快門器件204後，各自之光瞳圖像倒立。於相對於拍攝視野及檢測器206，光瞳圖像之分割數足夠大之情形時，不存在光瞳圖像之分割、縮小投影、倒立之影響。若倒立成問題之情形時，考慮追加微透鏡陣列對而恢復成正立狀態之方法。
又，基於中繼透鏡對之光瞳圖像之最大投影倍率受拍攝視野之大小限制。於廣視野下，基於微透鏡陣列211與213之對之縮小倍率較小，成像時產生因微透鏡陣列211與213之構造週期形成之圖案之情形時，可藉由追加微透鏡陣列對而去除因微透鏡陣列之週期構造形成之圖案。於該等情況下，多快門器件204由至少2個以上之複數片微透鏡陣列及快門陣列構成。
多快門器件204之透過/遮光分佈(以下稱為遮罩形狀)係藉由使用者介面123按照製程配方設定、選擇，且經由控制系統部125保存於記憶裝置124。製程配方中，可自預先保存之遮罩形狀中選擇所要使用之遮罩形狀，亦可於顯示於使用者介面123之畫面上之GUI上設計遮罩形狀。關於遮罩形狀，亦可藉由選擇晶圓101之種類、晶圓101之形狀、檢測對象缺陷(以下稱為觀察對象條件)，而自動選擇預先與上述觀察對象條件建立關聯之遮罩形狀。
圖6及圖7表示圖4及圖5中所示之多快門器件204之第1構成例。圖6及圖7所示之多快門器件204-1與圖4及圖5所示之多快門器件204同樣為於快門陣列220之兩側配置有微透鏡陣列211-1及213-1之構成。
作為快門陣列220，使用MEMS快門陣列220。作為MEMS快門陣列220，亦可使用專利文獻3中所記載般之快門陣列。MEMS快門陣列220係藉由電性驅動覆蓋開口部222之各遮光板221，切換開口部222打開之開口狀態(222之狀態)及開口部222關閉之遮光狀態(223之狀態)，而實現遮光/透過。MEMS快門陣列220係藉由光路上有無遮光板而切換遮光/透過，因此，可無關於所透過之光之波長即照明之波長而使用。
圖8及圖9表示圖4及圖5中所示之多快門器件204之第2構成例。圖8及圖9所示之多快門器件204-2使用液晶式之快門陣列212作為相當於圖4及圖5中所說明之快門陣列212之快門陣列212。液晶式之快門陣列212由具有相同之透過偏光軸之2片偏光板224、226、以及配置於偏光板224與226之間的液晶225構成。液晶225由被分割之複數個液晶單元構成，可針對各單元電性控制遮光/透過。
如圖8所示，透過偏光板224之光維持偏光之狀態透過電壓OFF之液晶單元227，並透過偏光板226。圖8中，229模式性表示自液晶單元227透過光之狀態。另一方面，如圖9所示，於電壓ON之液晶單元228中，透過光之偏光方向旋轉90°。因此，利用偏光板226遮光。圖9中，230模式性表示由液晶單元228遮斷光之狀態。
圖8及圖9中，記載了於電壓施加下被遮光之構成，但亦可藉由使偏光板226之透過偏光軸為90°方向，於電壓施加狀態下使光透過，於電壓OFF下遮光。
圖4至圖9中，為簡化構成，將各要素記載為3～5個，但實際為10×10個以上，並不限定於本圖之數量。
圖10中表示本實施例中設定要顯示於使用者介面123之濾光器之GUI之例。圖10中，315係濾光器設定用GUI。GUI315表示相對於觀察對象條件預先關聯有遮罩形狀之情形。藉由於GUI上選擇觀察對象條件而選擇、設定預先關聯之遮罩形狀。GUI315中，作為所要設定之觀察對象條件，示出了濾光器有效/無效316、試樣條件317。
標籤318表示晶圓101為無圖案晶圓時之設定條件之例。標籤318中，能夠選擇、設定基板之表面條件(包含有無膜)、存在膜時之膜之材質、膜厚、光學顯微鏡部105之光學條件、欲檢測之缺陷種類。預先設定之遮罩形狀可藉由光學計算、散射模擬或實驗經驗而決定。
圖10所示之設定條件為示例，並不限定於圖6記載之條件。例如，於晶圓101為附帶圖案之晶圓之情形時，考慮輸入晶圓101上之圖案間距、材質等。
如上述所說明般，本實施例之多快門器件之特徵在於：由第一微透鏡陣列、第二微透鏡陣列及快門陣列構成，該第一微透鏡陣列係將平行光彙聚，該第二微透鏡陣列係使由該第一微透鏡陣列彙聚且擴展之光為平行光，該快門陣列於第一微透鏡陣列與第二微透鏡陣列之間配置於第一微透鏡陣列與第二微透鏡之焦點位置，快門陣列之特徵係能夠對構成該快門陣列之各快門個別地電性切換遮光或透過，且若將構成第一微透鏡陣列之透鏡之焦點距離設為f1，將構成第二微透鏡陣列之透鏡之焦點距離設為f2，則f1≧f2。
根據本實施例，無須如先前般需要大量空間濾光器及機械切換空間濾光器之機構，因此，可使光學顯微鏡部105小型化。又，藉由設為將快門陣列212配置於複數片微透鏡陣列211與213之間之構成，可提高檢測光學系統之開口率。進而，基於針對各缺陷種類、或各缺陷形狀、或各晶圓種類預先產生並記憶之複數個空間濾光器資訊控制快門陣列212，因此，與未使用如本實施例之多快門器件204之情形相比，能夠高感度地檢測更多種類且更微細之缺陷。 實施例2
圖11表示本發明之實施例2中之缺陷檢測裝置1051之構成之一例。於本實施例中，搭載用以觀察物鏡203之作為光瞳面之傅立葉變換面301之傅立葉變換面觀察系統235，能夠對觀察對象之傅立葉變換面進行觀察。缺陷檢測裝置1051之基本構成與實施例1中圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之構成大致相同，對相同之構成零件標註相同之編號。為避免重複說明，此處僅對與圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之差異於以下進行說明。
本實施例中之缺陷檢測裝置1051之光學顯微鏡部105-1具備傅立葉變換面觀察系統235，且與網路121-1、資料庫122-1、使用者介面123-1、記憶裝置124-1、控制系統部125-1連接。傅立葉變換面觀察系統235具備半反射鏡231、中繼透鏡232、233及攝像元件234。
藉由光學顯微鏡部105-1之斜方照明光學系統201或落射照明光學系統202照明之作為試樣之晶圓101上產生之反射光或散射光藉由物鏡203成為平行光並透過多快門器件204之後，入射至傅立葉變換面觀察系統235之半反射鏡231。入射至該半反射鏡231之光之一部分透過半反射鏡231，入射至成像透鏡205並彙聚於檢測器206上。另一方面，入射至半反射鏡231之光之一部分由半反射鏡231反射併入射至中繼透鏡232。
中繼透鏡232、233係以於攝像元件234上投影與物鏡203之傅立葉變換面共軛之面之方式構成。入射至如此構成之中繼透鏡232之於晶圓101上產生之反射光或散射光投影至攝像元件234上，攝像元件234將所投影之傅立葉變換面之共軛面像轉換為電氣信號。
由攝像元件234轉換為電氣信號之傅立葉變換面之共軛面像藉由控制系統部125-1處理。又，藉由於使用者介面123-1上顯示由攝像元件234獲取之傅立葉變換面及共軛面像，能夠基於實際之觀察對象之傅立葉變換面圖像，由使用者本身設計遮罩形狀。
又，傅立葉變換面觀察系統235亦可使用能夠自光軸上進出之反射鏡代替半反射鏡231。於此情形時，將反射鏡配置於光軸上並利用攝像元件234觀察傅立葉變換面，設計、設定如圖3所說明般之遮罩形狀，於遮罩設定結束後，使反射鏡自光軸上偏移而進行缺陷檢測。藉此，可抑制缺陷檢測時之光量降低。
圖12表示本實施形態中設定顯示於使用者介面123之畫面上之濾光器之GUI之例。圖12中，319係濾光器設定用GUI。GUI319由濾光器有效/無效316之選擇、濾光器標籤320、濾光器設計標籤321構成。藉由選擇濾光器標籤320可個別地設定複數片濾光器之遮罩形狀。
於濾光器設計標籤321上顯示由傅立葉變換面觀察系統235獲取之傅立葉變換面圖像攝322。藉由於濾光器形狀圖像323上使用箭頭324選擇遮光/開口區域，使用者可基於實際之觀察對象之傅立葉變換面圖像設計如圖3所說明般之遮罩形狀。
根據本實施例，可一面觀察傅立葉變換面一面設定濾光器，因此，可高感度地檢測所有種類之缺陷。
圖13中示出缺陷檢測處理流程S1100作為本發明之實施形態1至2中之缺陷檢測處理之一例。
首先，準備所要使用之R種多快門器件204之條件(以下稱為遮罩條件)(S1101)。將各遮罩條件表示為遮罩(r)。遮罩條件係由使用者經由如圖10或圖12之GUI預先設定。
其次，藉由控制系統部125將多快門器件204內之快門陣列212之透過/遮光條件設定為遮罩(r)(S1102)。
其次，經由遮罩(r)之多快門器件204獲取光學顯微鏡圖像(r)(S1103)，根據所獲取之光學顯微鏡圖像(r)算出評估值(r)、閾值(r)(S1104)。例如，評估值(r)存在光學顯微鏡圖像(r)內之最大亮度值、或亮度值最大區域之面積、閾值(r)以上之區域數、或閾值(r)以上之區域中之最大面積等。評估值(r)並不限定於此，包含組合有評估值之值、或者根據光學顯微鏡圖像(r)或對光學顯微鏡圖像(r)實施處理後之圖像(r)獲得之值。
S1102至S1104係針對遮罩(r)之處理，於預先在S1101中設定之R個遮罩條件下反覆進行(S1105、S1106-是)。若於預先在S1101中設定之R個遮罩條件下，完成光學顯微鏡圖像之獲取(S1106-否)，則於所獲取之R個評估值中求出最大之評估值(maxval)及此時之遮罩圖像編號max_r(S1108-S1111)。
於最大評估值(maxval)為預先設定之確保可靠性之閾值th以上之情形時(S1112-是)，將根據光學顯微鏡圖像(max_r)獲得之缺陷座標(max_r)作為缺陷座標輸出(S1113)，結束缺陷檢測。
S1112中，於maxval為確保可靠性之閾值th以下之情形時(S1112-否)，判斷為「無缺陷」，結束缺陷檢測。缺陷檢測裝置1050輸出所算出之缺陷座標。
亦可藉由按照上述所說明般之流程進行處理，而根據檢測缺陷位置之遮罩圖像編號max_r、或複數張光學顯微鏡圖像(r)中之評估值(r)之比較，對與此對應之缺陷之性質、例如凹凸等性質、或缺陷之種類、或缺陷之形狀(包含大小、方向)進行分類、特定。此時，缺陷檢測裝置1050不僅輸出缺陷座標，亦輸出分類或特定出之缺陷資訊。
根據本實施例，除實施例1中所說明之效果以外，亦可對觀察對象之傅立葉變換面進行觀察，藉此，可進行與所觀察到之傅立葉變換面之狀態相對應之多快門陣列之控制，因此，可確實地檢測欲檢測之種類之缺陷。 實施例3
圖14表示本發明之實施例3中之缺陷觀察裝置1000之構成之一例。本實施例之缺陷觀察裝置1000係使用上述實施例1記載之缺陷檢測裝置1050之構成，但亦可為使用上述實施例2記載之缺陷檢測裝置1051之構成。
缺陷觀察裝置1000具備觀察裝置100、網路1210、資料庫1220、使用者介面1230、記憶裝置1240及控制系統部1250而概略構成。又，缺陷觀察裝置1000經由網路1210與作為另一檢查裝置之缺陷檢查裝置107相連。
缺陷檢查裝置107檢測存在於晶圓101上之缺陷，獲取缺陷之位置座標或尺寸等缺陷資訊。
由缺陷檢查裝置107獲取之缺陷資訊經由網路1210被輸入至記憶裝置1240或控制系統部1250。記憶裝置1240儲存經由網路1210被輸入之由缺陷檢查裝置107獲取之缺陷資訊。於控制系統部1250，讀出自缺陷檢查裝置107輸出之缺陷資訊、或儲存於記憶裝置1240之缺陷資訊，基於所讀入之缺陷資訊控制觀察裝置100。然後，詳細觀察由缺陷檢查裝置107檢測出之缺陷中之若干個或所有缺陷，進行缺陷之分類或產生原因之分析等。
觀察裝置100例如具備包括試樣保持器102及載台103之驅動部、光學式高度檢測器104、實施例1至實施例2記載之光學顯微鏡部105、SEM部106(掃描型電子顯微鏡部)、真空槽109及雷射位移計(未圖示)而構成。
晶圓101載置於設置在能夠移動之載台1030之試樣保持器1020上。載台1030使載置於試樣保持器1020上之晶圓101於光學顯微鏡部105與SEM部106之間移動。藉由載台1030之移動，存在於晶圓101之觀察對象缺陷可移動至SEM部106之視野內、或光學顯微鏡部105之視野內。
光學式高度檢測器104計測晶圓101之觀察對象區域表面之高度位置。由光學式高度檢測器104計測出之晶圓101之高度資訊被輸出至控制系統部1250，且被反饋至光學顯微鏡部105或SEM部106之焦點位置調整動作序列。
光學顯微鏡部105係光學檢測晶圓101上之缺陷且獲取其缺陷位置資訊之光學顯微鏡。光學顯微鏡部105之詳情已於實施例1或實施例2中記載，故此處省略說明。
SEM部106具有電子束照射系統及電子檢測系統，該電子束照射系統具備電子束源151、引出電極152、聚光透鏡(SEM)153、偏向電極154及物鏡電極(SEM)155，該電子檢測系統具備二次電子檢測器156及反射電子檢測器157。自SEM部106之電子束源151釋出一次電子，所釋出之一次電子藉由引出電極152引出至光束上且被加速。進而，藉由聚光透鏡(SEM)153、偏向電極154、物鏡電極155於X方向及Y方向上被控制。藉由物鏡電極155，被控制軌道之一次電子光束收斂、照射於晶圓101之表面，並於晶圓101上被掃描。
自被照射、掃描一次電子光束之晶圓101之表面產生二次電子或反射電子等。所產生之二次電子藉由二次電子檢測器156檢測。反射電子等相對高能之電子藉由反射電子檢測器157檢測。配置於SEM部106之光軸上之快門(未圖示)選擇開始或停止對晶圓101上照射自電子束源151照射之電子束。SEM部106之測定條件藉由控制系統部1250控制，可變更加速電壓、電子束之焦點或觀察倍率、累計圖框片數等。
SEM部106係基於自光學顯微鏡部105所拍攝之圖像獲得之資訊，詳細地觀察缺陷。通常之缺陷觀察流程於專利文獻1中揭示。
真空槽109具備用以使自處於大氣中之光學顯微鏡部105之斜方照明光學系統201照射之照明光透過至真空槽109內之真空密封窗108、及用以利用光學顯微鏡部105檢測於晶圓101上反射、散射之光之真空密封窗1081。
控制系統部1250與載台1030、光學式高度檢測器104、光學顯微鏡部105、SEM部106、使用者介面1230、資料庫1220、記憶裝置1240連接，控制載台1030之移動、光學顯微鏡部105之照明狀態之調變、透鏡構成、包含多快門器件204之ON/OFF(接通/斷開)之圖像之獲取條件、藉由SEM部106之圖像之獲取、獲取條件、光學式高度檢測器104之計測、計測條件等各構成之動作及輸入輸出。又，控制系統部1250經由網路1210與上位系統(例如缺陷檢查裝置107)連接。
如圖15所示，控制系統部1250藉由載台控制電路12501、照明控制電路12502、光學顯微鏡部105及SEM部106之物鏡高度控制電路12503、多快門器件控制電路12504、圖像處理電路12505、外部輸入輸出I/F12506、CPU12507、記憶體12508構成，各構成要素連接於匯流排12509，能夠相互進行資訊之輸入輸出。
藉由載台控制電路12501進行載台103之控制，藉由照明控制電路12502進行斜方照明光學系統201、落射照明光學系統202之控制，藉由物鏡高度控制電路12503進行光學顯微鏡部105之高度控制機構210之控制、SEM部106之物鏡電極(SEM)155之控制，藉由多快門器件控制電路12504進行多快門器件204之控制。
圖像處理電路12505對自光學顯微鏡部105之檢測器206獲得之圖像資料進行運算處理，檢測攝像圖像內之缺陷，算出缺陷位置。外部輸入輸出I/F12506進行對使用者介面1230之顯示資訊輸出及自使用者介面1230之資訊輸入、對記憶裝置1240之資訊輸入輸出、以及經由網路1210與外部裝置或上位管理系統等之資訊輸入輸出。記憶於記憶體12508之圖像資料藉由CPU12507進行運算處理。
圖16表示第3實施形態中之缺陷觀察處理之一例。一面參照圖1所說明之光學顯微鏡部105及圖14所說明之缺陷觀察裝置1000，一面對由圖14所示之缺陷觀察裝置1000收集SEM圖像之程序進行說明。
首先，將作為觀察對象之晶圓101載入至載台103(S1201)。其次，將事先由另一缺陷檢查裝置107檢測出之缺陷之缺陷座標資料經由控制系統部1250之外部輸入輸出I/F12506讀入至記憶體12508(S1202)，自其中選擇作為觀察對象之M點缺陷(S1203)。關於缺陷之選擇，可由CPU12507根據預先設定之程式而執行，亦可由操作員經由使用者介面1230而選擇。
其次，進行晶圓101之對準(S1204)。其係當基於以晶圓101上之座標描述之缺陷座標之位置移動載台1030時，為使作為目標之缺陷座標之位置來到SEM部106之視野及光學顯微鏡部105之視野之中央附近，而對晶圓101上之座標使用已知之定位標誌(對準標誌)或晶圓外形，將晶圓座標與載台座標建立關聯。該關聯之結果作為對準資訊記憶於記憶體12508。
其次，針對被選擇為觀察對象之M個缺陷，進行缺陷位置之修正。首先，將缺陷m移動至光學顯微鏡部105之視野(S1206)。該移動係藉由如下操作進行，即，根據記憶於記憶體12508之缺陷座標資料及對準資訊，利用CPU12507計算出與缺陷m對應之載台座標，由此，經由載台控制電路12501驅動載台1030。
載台1030之移動結束後，藉由使用圖13所說明之處理S1100特定出缺陷m之位置(S1100)，將所特定出之缺陷之位置作為修正缺陷位置m記憶於記憶體12508(S1207)。針對缺陷m(m=1、…、M)進行以上之S1206、S1100、S1207之處理。
亦存在藉由缺陷檢查裝置107不僅輸出所檢測出之缺陷位置座標，亦輸出有關缺陷特徵之資訊的裝置。例如，只要根據缺陷之特徵資訊事先將缺陷分成凸或凹等，則亦可針對各缺陷將與之對應使用之遮罩條件變更而使用。
為實現上述情況，將特定出對應於缺陷之特徵資訊之使用遮罩條件之資訊預先製成表格並記憶於記憶體12508。並且，於將上述由缺陷檢查裝置107檢測出之缺陷之缺陷座標資料讀入至記憶體12508時，亦預先讀入缺陷之特徵資訊。於藉由CPU12507針對各缺陷讀出缺陷資訊時，只要讀出參照記憶於記憶體12508之表格資訊而使用之遮罩條件特定資訊，並自資料庫1220讀出執行處理S1100時要使用之遮罩圖像即可。
於獲取到所有缺陷m(m=1、…、M)之修正缺陷位置m之後，自記憶體12508讀出修正缺陷位置m，將該位置資訊視需要轉換成載台座標之後賦予至載台控制電路12501，由此將缺陷m依序移動至SEM部106之視野(S1211)，拍攝缺陷m之SEM圖像(S1212、S1213、S1214)。於拍攝所有缺陷之SEM圖像之後(S1214為"否"之情形)，卸載(S1215)晶圓101，結束處理。
最佳之遮罩條件取決於缺陷之種類或方向。根據本實施例，根據用於檢測缺陷位置之遮罩條件，於SEM攝像之前獲知缺陷之種類或方向。藉此，能夠根據缺陷之種類或方向，設定易發現缺陷之最佳之攝像條件。
例如，於SEM觀察圖像之產生時，能夠使用例如由SEM檢測之二次電子像、反射電子像產生觀察圖像時，針對各缺陷變更各圖像之混合比(例如，於欲高感度地檢測異物之情形時，增大二次電子像之比例，於欲高感度地檢測凹痕或凸缺陷之情形時，增大反射電子像之比例)等圖像攝像條件，以便使用缺陷之資訊使符合條件之缺陷於SEM之觀察圖像中顯在化。 實施例4
圖17表示本發明之實施例4中之缺陷觀察處理之一例。本實施例4係利用用於缺陷檢測之遮罩條件之資訊及自光學顯微鏡圖像獲得之評估值之資訊，進行SEM攝像條件之控制及由SEM拍攝之缺陷圖像之分類。缺陷觀察裝置之構成與實施例3中圖14所說明之缺陷觀察裝置1000相同。
與圖16所說明之處理步驟相同之步驟係將圖16所示之步驟編號記載於各步驟框中。又，為容易觀察流程圖而變更了循環之之記法。
於圖17之處理流程中，首先，利用使用者介面1230或外部之輸入機器製成遮罩條件編號與SEM攝像條件之對應關係之表格(S1301)，並記憶於記憶體12508。同樣地，製成遮罩條件編號與缺陷種類之表格(S1302)，並記憶於記憶體12508。S1301及S1302未必針對各晶圓進行，如針對所要觀察之各半導體器件之每個製品或每個製造製程般，針對遮罩條件編號與SEM攝像條件、或遮罩條件編號與缺陷種類存在一定關係之各條件而製成即可。
於圖17所示之S1201至S1204中讀入晶圓載入、缺陷座標資料，進行觀察對象缺陷選擇、晶圓之對準之後，於S1206、S1100、S1207中利用光學顯微鏡部105檢測缺陷位置並進行座標之修正。此時，將S1303中用於缺陷位置特定之遮罩條件編號作為遮罩圖像編號m預先記憶於記憶體12508。
缺陷位置之座標修正結束後，於S1211、S1212中藉由SEM部106進行缺陷圖像之拍攝。拍攝各缺陷時，參照記憶於記憶體之遮罩條件編號、SEM攝像條件之表格及與攝像缺陷對應之遮罩圖像編號m，並經由SEM攝像控制電路119變更SEM攝像條件(S1304)。SEM攝像條件之變更亦可為自所拍攝之複數張圖像產生觀察圖像時的圖像混合比之變更。又，參照記憶於記憶體之遮罩條件編號、缺陷種類之表格及與攝像缺陷對應之遮罩條件編號m，將缺陷m之分類資訊記憶於記憶體，並作為缺陷分類資訊使用(S1305)。S1305亦可於S1100之藉由光學顯微鏡進行之缺陷位置檢測處理之後執行。
上述情形係利用用於缺陷檢測之光學顯微鏡圖像獲取時之遮罩條件設定SEM攝像條件，但並不限定於用於缺陷檢測之遮罩條件。例如，亦可使用缺陷檢測裝置1050輸出之缺陷分類、缺陷資訊。
根據本實施例，藉由將實施例1或2中所說明之光學顯微鏡部105或105-1搭載於缺陷觀察裝置1000，可對由另一缺陷檢查裝置107檢測出之複數種缺陷，高感度且高速地進行缺陷位置之檢測。 實施例5
圖18表示本發明之實施例5中之缺陷檢測裝置1052之構成之一例。於本實施例中，於落射照明光學系統202-2之照明光源207之光瞳面(傅立葉變換面)325上配置有多快門器件204B。藉由利用控制系統部125-2控制多快門器件204B之透過/遮光部，能夠實現照明之NA之控制、照明點尺寸之控制等。
本實施例之缺陷檢測裝置1052中之基本構成與實施例1中圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之構成大致相同，對相同之構成零件標註相同之編號。為避免重複說明，此處僅對與圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之差異於以下進行說明。
本實施例中之缺陷檢測裝置1052之光學顯微鏡部105-2係於物鏡203與成像透鏡205之間具備落射照明光學系統202-2，且與網路121-2、資料庫122-2、使用者介面123-2、記憶裝置124-2、控制系統部125-2連接。本實施例之缺陷檢測裝置1052與實施例1中圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之構成不同，於物鏡203上不具備多快門器件204，於落射照明光學系統202-2中具備多快門器件204-2。
落射照明光學系統202-2係具備照明光源207、使自照明光源207出射之光成形之透鏡208、配置於照明光源207之光瞳面325上之多快門器件204B及將透過透鏡208之光之一部分朝晶圓101方向反射之半反射鏡209而構成。多快門器件204B之構成與實施例1所說明之多快門器件204、或204-1、或204-2之任一者相同。
如以上所說明般，本實施例之缺陷檢測裝置之特徵在於：具備照明光學系統、檢測光學系統及攝像元件而構成，該照明光學系統係對晶圓照射光，該檢測光學系統係使藉由上述光之照射而於晶圓上產生之散射光成像，該攝像元件係拍攝藉由上述成像透鏡成像之散射光，照明光學系統具備多快門器件，該多快門器件係具備如下特徵之快門陣列，即，由將平行光彙聚之第一微透鏡陣列、使由上述第一微透鏡陣列彙聚且擴散之光為平行光之第二微透鏡陣列、及於上述第一微透鏡陣列與上述第二微透鏡陣列之間配置於上述第一微透鏡陣列與上述第二微透鏡之焦點位置之快門陣列構成，上述快門陣列能夠對構成快門陣列之各快門個別地電性切換遮光或透過；且若將構成上述第一微透鏡陣列之透鏡之焦點距離設為f1，將構成上述第二微透鏡陣列之透鏡之焦點距離設為f2，則f1≧f2。
根據本實施例，藉由控制多快門器件之透過/遮光部，能夠實現照明之NA之控制、照明點尺寸之控制等。 實施例6
圖19表示本發明之實施例6中之缺陷檢測裝置1053之構成之一例。於本實施例中，於光學顯微鏡部105-3之檢測光學系統之光瞳面301A上及落射照明光學系統202-3之照明光源207之光瞳面325上分別配置有多快門器件204A或204B。
本實施例之缺陷檢測裝置1053之基本構成與實施例1中圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之構成大致相同，對相同之構成零件標註相同之編號。為避免重複說明，此處僅對與圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之差異於以下進行說明。
本實施例中之缺陷檢測裝置1053之光學顯微鏡部105-3係於物鏡203與成像透鏡205之間具備落射照明光學系統202-3，且與網路121-3、資料庫122-3、使用者介面123-3、記憶裝置124-3、控制系統部125-3連接。本實施例之缺陷檢測裝置1053與實施例1中圖1所說明之缺陷檢測裝置1050之構成不同，於物鏡203之上方且落射照明光學系統202-2與成像透鏡205之間具備多快門器件204A，進而，於落射照明光學系統202-2中具備多快門器件204-B。
本實施例中之缺陷檢測裝置1053中，藉由利用控制系統部125-3控制多快門器件204A及204B之透過/遮光部，能夠實現照明之NA之控制、照明點尺寸之控制、缺陷檢測感度之提高、缺陷分類等。基本構成及效果係圖1及圖13所記載之實施例1與實施例5之組合，因此省略說明。
作為本實施例之新效果，能夠實現二維且自由度較高之暗視野檢測。對於由配置於光源之光瞳面325上之多快門器件204B透過之區域，藉由利用多快門器件204A於檢測光學系統之光瞳面301上遮光而能夠進行暗視野檢測。 實施例7
實施例1～6所記載之多快門器件204、204-1、204-2、204A及204B分別具有作為空間濾光器之功能。本實施例7中之多快門器件204-3除空間濾光器功能以外，亦具有偏光控制及偏光選擇功能。藉此，更能鑑別來自晶圓之散射光及來自缺陷之散射光，能夠進一步提高缺陷檢測感度。關於偏光控制及偏光選擇之效果，於專利文獻1中詳細記載。
圖20表示本實施例7中之多快門器件204-3之例。多快門器件204-3由至少2個微透鏡陣列211、213、相位調變器236、偏光元件237及快門陣列212構成。微透鏡陣列211、213及快門陣列212與實施例1～6中所記載之微透鏡陣列及快門陣列相同。再者，亦可使用實施例1中使用圖6及圖7所說明之MEMS快門陣列220代替快門陣列212。
對將本實施例之多快門器件204-3應用於實施例1中說明之圖1中記載之光學顯微鏡部105之情形進行說明。光學顯微鏡部105中，於晶圓101反射、散射且由物鏡203捕集而成為平行光之光入射至多快門器件204-3。
入射至該多快門器件204-3之光藉由相位調變器236被控制偏光方向，經由僅使特定之偏光方向之光透過之偏光元件237透過微透鏡陣列211、快門陣列212、微透鏡陣列213，並自多快門器件204-3出射。自該多快門器件204-3出射之光入射至成像透鏡205並於檢測器206上成像。
本實施例中之多快門器件204-3之相位調變器236例如有1/2波長板之組合、或光子晶體、或液晶等。偏光元件237例如有偏光板、或偏振分光鏡(PBS)、或光子晶體等。
圖21中表示使用液晶快門陣列之多快門器件204-4之例作為本實施例7之變化例。本實施例之多快門器件204-4由至少2個微透鏡陣列211、213、配置於其間之相位調變器236及快門陣列212-1構成。快門陣列212-1具有與實施例1中使用圖8及圖9所說明之快門陣列212相同之構成，係具備偏光板224、226、及配置於其間之能夠電性接通/斷開(ON/OFF)之作為相位調變器之液晶225而構成。
作為快門陣列212-1之相位調變器之液晶225係相對於光學顯微鏡部105之檢測光學系統110之光軸中心於同心圓方向或半徑方向刻有摩擦槽之液晶。另一方面，微透鏡陣列211之正後方之相位調變器236與圖8及圖9中所說明之液晶225同樣地係形成有平行排列之摩擦槽之液晶。
於圖20及21中，為簡化構成而將各要素記載為3個，但實際為10×10個以上，並不限定於本圖之數量。
根據本實施例，可選擇入射至成像透鏡205之光之偏向方向，因此，可於將來自晶圓101表面之微小凹凸之散射光遮斷之狀態下檢測來自缺陷之散射光，從而可減少雜訊成分，提高缺陷檢測之感度。藉此，能夠利用更準確之位置資訊高精度地檢測更微小之缺陷。
以上，基於實施形態對由本發明者完成之發明具體地進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，能夠於不脫離其主旨之範圍進行各種變更。例如，作為以缺陷觀察為目的之圖像，限定於獲取SEM圖像之例而進行了上述記載，但以缺陷觀察為目的之圖像並不限定於SEM圖像，亦可獲取高倍率之光學顯微鏡圖像。又，亦可於缺陷觀察裝置搭載缺陷檢測裝置，該缺陷檢測裝置搭載有實施例7所記載之多快門器件204。
101:試樣(晶圓) 102:試樣保持器 103:載台 105:光學顯微鏡部 105-1:光學顯微鏡部 105-2:光學顯微鏡部 105-3:光學顯微鏡部 106:SEM部 107:缺陷檢查裝置 108:真空密封窗 110:檢測光學系統 121:網路 121-1:網路 121-2:網路 121-3:網路 122:資料庫 122-1:資料庫 122-2:資料庫 122-3:資料庫 123:使用者介面 123-1:使用者介面 123-2:使用者介面 123-3:使用者介面 124:記憶裝置 124-1:記憶裝置 124-2:記憶裝置 124-3:記憶裝置 125:控制系統部 125-1:控制系統部 125-2:控制系統部 125-3:控制系統部 151:電子束源 152:引出電極 153:聚光透鏡(SEM) 154:偏向電極 155:物鏡電極(SEM) 156:二次電子檢測器 157:反射電子檢測器 201:斜方照明光學系統 202:落射照明光學系統 202-2:落射照明光學系統 202-3:落射照明光學系統 203:物鏡 204:多快門器件 204-1:多快門器件 204-2:多快門器件 204-3:多快門器件 204-4:多快門器件 204A:多快門器件 204B:多快門器件 205:成像透鏡 206:檢測器 207:照明光源 208:透鏡 209:半反射鏡 210:高度控制機構 211:微透鏡陣列 211-1:微透鏡陣列 211A:微透鏡陣列 211B:微透鏡陣列 212:快門陣列 212-1:快門陣列 212A:快門陣列 212B:快門陣列 213:微透鏡陣列 213-1:微透鏡陣列 213A:微透鏡陣列 213B:微透鏡陣列 215:微透鏡 216:微透鏡 217:快門 218:開口狀態 219:遮光狀態 220:MEMS快門陣列 221:遮光板 222:開口部 224:偏光板 225:液晶 226:偏光板 227:液晶單元 228:液晶單元 231:半反射鏡 232:中繼透鏡 233:中繼透鏡 234:攝像元件 235:傅立葉變換面觀察系統 236:相位調變器 237:偏光元件 301:傅立葉變換面 301A:光瞳面 302:入射面 303:入射方位角 304:單向反射方位角 305:光瞳區域 306:光瞳區域 307:光瞳區域 308:光瞳區域 309:光瞳區域 310:光瞳區域 311:光瞳區域 312:光瞳區域 313:光 314:光 315:GUI 316:濾光器有效/無效 317:試樣條件 318:標籤 319:GUI 320:濾光器標籤 321:濾光器設計標籤 322:傅立葉變換面圖像攝 323:濾光器形狀圖像 324:箭頭 325:光瞳面 1000:缺陷觀察裝置 1020:試樣保持器 1030:載台 1050:缺陷檢測裝置 1051:缺陷檢測裝置 1052:缺陷檢測裝置 1053:缺陷檢測裝置 1081:真空密封窗 1210:網路 1220:資料庫 1230:使用者介面 1240:記憶裝置 1250:控制系統部 1251:載台控制電路 1252:照明控制電路 1253:物鏡高度控制電路 1254:多快門器件控制電路 1255:圖像處理電路 1256:外部輸入輸出I/F 1257:CPU 1258:記憶體 1259:匯流排 3051:遮罩形狀 3061:遮罩形狀 3071:遮罩形狀 3081:遮罩形狀 3091:遮罩形狀 3101:遮罩形狀 3111:遮罩形狀 3121:遮罩形狀 12501:載台控制電路 12502:照明控制電路 12503:物鏡高度控制電路 12504:多快門器件控制電路 12505:圖像處理電路 12506:外部輸入輸出I/F 12507:CPU 12508:記憶體 12509:匯流排 f1:焦點距離 f2:焦點距離
圖1係表示本發明之實施例1中之缺陷檢測裝置之概略構成之方塊圖。 圖2係表示本發明之實施例1中之缺陷檢測裝置之控制部之構成之方塊圖。 圖3(a)～(h)係將本發明之實施例1中之多快門器件之遮光區域之例總結成表形式之圖。 圖4係表示本發明之實施例1中之多快門器件之基本構成例之多快門器件之側視圖，且表示微透鏡陣列之光軸與入射光線之光軸一致之情形。 圖5係表示本發明之實施例1中之多快門器件之基本構成例之多快門器件之側視圖，且表示入射光線之光軸相對於微透鏡陣列之光軸傾斜之情形。 圖6係表示本發明之實施例1中之多快門器件之構成例之多快門器件之側視圖，且係使用MEMS快門陣列之例，表示MEMS快門全部打開之狀態。 圖7係表示本發明之實施例1中之多快門器件之構成例之多快門器件之側視圖，且係使用MEMS快門陣列之例，表示MEMS快門之一部分關閉之狀態。 圖8係表示本發明之實施例1中之多快門器件之構成例之多快門器件之側視圖，且係使用液晶快門陣列之例，表示液晶快門全部使光透過之狀態。 圖9係表示本發明之實施例1中之多快門器件之構成例之多快門器件之側視圖，且係使用液晶快門陣列之例，表示液晶快門之一部分將光遮斷之狀態。 圖10係表示本發明之實施例1中之設定顯示於使用者介面之濾光器之GUI(Graphical User Interface，圖形使用者介面)之例之畫面之前視圖。 圖11係表示本發明之實施例2中之缺陷檢測裝置之概略構成之方塊圖。 圖12係表示本發明之實施例2中之設定顯示於使用者介面之濾光器之GUI之例之畫面之前視圖。 圖13係說明本發明之實施例1至2中之缺陷檢測之處理流程之流程圖。 圖14係表示本發明之實施例3中之缺陷觀察裝置之概略構成之方塊圖。 圖15係表示本發明之實施例3中之缺陷觀察裝置之控制部之構成之方塊圖。 圖16係說明本發明之實施例3中之缺陷觀察之處理流程之流程圖。 圖17係表示本發明之實施例4中之缺陷觀察處理之處理流程之圖，且係進行利用用於缺陷檢測之遮罩條件之資訊及自光學顯微鏡圖像獲得之評估值之資訊進行SEM(Scanning Electron Microscope，掃描型電子顯微鏡)攝像條件之控制及由SEM拍攝之缺陷圖像之分類之處理的流程圖。 圖18係表示本發明之實施例5中之缺陷檢測裝置之概略構成之方塊圖。 圖19係表示本發明之實施例6中之缺陷檢測裝置之概略構成之方塊圖。 圖20係表示本發明之實施例7中之多快門器件之另一構成之多快門器件之側視圖。 圖21係表示本發明之實施例8中之多快門器件之構成之多快門器件之側視圖。
101:試樣(晶圓)
102:試樣保持器
103:載台
105:光學顯微鏡部
110:檢測光學系統
121:網路
122:資料庫
123:使用者介面
124:記憶裝置
125:控制系統部
201:斜方照明光學系統
202:落射照明光學系統
203:物鏡
204:多快門器件
205:成像透鏡
206:檢測器
207:照明光源
208:透鏡
209:半反射鏡
210:高度控制機構
211:微透鏡陣列
212:快門陣列
213:微透鏡陣列
301:傅立葉變換面
1050:缺陷檢測裝置

Claims (15)

  1. 一種缺陷檢測裝置，其特徵在於具備： 照明光學系統，其對晶圓照射光； 攝像光學系統，其拍攝藉由上述照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像；及 圖像處理部，其對由上述攝像光學系統拍攝獲得之上述散射光之像之圖像進行處理並擷取上述晶圓上之缺陷； 上述攝像光學系統具有： 物鏡； 濾光器部，其遮住透過上述物鏡之光之一部分；及 成像透鏡，其使透過上述濾光器部之光之像成像於攝像元件上； 上述濾光器部具備： 第一微透鏡陣列，其將透過上述物鏡之平行光彙聚； 快門陣列，其於上述第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部；及 第二微透鏡陣列，其相對於上述快門陣列配置於上述第一微透鏡陣列之相反側。
  2. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其中上述濾光器部之上述第二微透鏡陣列配置於焦點位置與上述快門陣列之上述透光部一致之位置。
  3. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其中構成上述濾光器部之上述第二微透鏡陣列之透鏡之焦點距離較構成上述第一微透鏡陣列之透鏡之焦點距離短。
  4. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其中上述濾光器部設置於上述攝像光學系統之上述物鏡之光瞳面上。
  5. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其中上述濾光器部之上述快門陣列由液晶元件形成。
  6. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其中上述濾光器部之上述快門陣列係由具備以電氣信號進行開閉動作之快門之MEMS形成。
  7. 如請求項1之缺陷檢測裝置，其進而具備控制部，上述控制部控制上述濾光器部之上述快門陣列，根據欲擷取之上述晶圓上之缺陷之種類而變更部分地遮住透過上述快門陣列之光之遮光圖案。
  8. 一種缺陷檢測方法，其特徵在於： 藉由照明光學系統對晶圓照射光； 利用攝像光學系統拍攝藉由上述照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像； 利用圖像處理部對由上述攝像光學系統拍攝獲得之上述散射光之像之圖像進行處理並擷取上述晶圓上之缺陷； 利用上述攝像光學系統拍攝上述散射光之像係藉由如下進行，即， 使透過上述攝像光學系統之物鏡之光入射至濾光器部並利用成像透鏡使透過上述濾光器部之光之像成像於攝像元件上； 透過上述濾光器部之光係如下之光： 透過上述物鏡之平行光由第一微透鏡陣列彙聚， 經上述第一微透鏡陣列彙聚之光中透過在上述第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部之快門陣列並藉由第二微透鏡陣列成為平行光。
  9. 如請求項8之缺陷檢測方法，其中構成上述濾光器部之上述第二微透鏡陣列之透鏡之焦點距離較構成上述第一微透鏡陣列之透鏡之焦點距離短。
  10. 如請求項8之缺陷檢測方法，其中上述濾光器部之上述快門陣列由液晶元件形成。
  11. 如請求項8之缺陷檢測方法，其中上述濾光器部之上述快門陣列由具備以電氣信號進行開閉動作之快門之MEMS形成。
  12. 如請求項8之缺陷檢測方法，其中利用控制部控制上述濾光器部之上述快門陣列，根據所欲擷取之上述晶圓上之缺陷之種類而變更部分地遮住透過上述快門陣列之光之遮光圖案。
  13. 一種缺陷觀察裝置，其特徵在於： 具備光學顯微鏡部、掃描型電子顯微鏡部、載置試樣且於上述光學顯微鏡部與上述掃描型電子顯微鏡部之間移動之載台部、以及控制上述光學顯微鏡部、上述掃描型電子顯微鏡部及上述載台部之控制系統部； 上述光學顯微鏡部具備： 照明光學系統，其對晶圓照射光； 攝像光學系統，其拍攝藉由上述照明光學系統照射光之晶圓上所產生之散射光之像；及 圖像處理部，其對由上述攝像光學系統拍攝獲得之上述散射光之像之圖像進行處理並擷取上述晶圓上之缺陷； 上述攝像光學系統具有： 物鏡； 濾光器部，其遮住透過上述物鏡之光之一部分；及 成像透鏡，其使透過上述濾光器部之光之像成像於攝像元件上； 上述濾光器部具備： 第一微透鏡陣列，其將透過上述物鏡之平行光彙聚； 快門陣列，其於上述第一微透鏡陣列之焦點位置處具備透光部；及 第二微透鏡陣列，其相對於上述快門陣列配置於上述第一微透鏡陣列之相反側。
  14. 如請求項13之缺陷觀察裝置，其中構成上述濾光器部之上述第二微透鏡陣列之透鏡之焦點距離較構成上述第一微透鏡陣列之透鏡之焦點距離短，構成上述第一微透鏡陣列之透鏡之焦點位置與構成上述第二微透鏡陣列之透鏡之焦點均設定於上述快門陣列之上述透光部。
  15. 如請求項13之缺陷觀察裝置，其中上述濾光器部之上述快門陣列由液晶元件或具備以電氣信號進行開閉動作之快門之MEMS形成。
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