專利名稱：缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，是關(guān)于缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。
背景技術(shù)：
以往，半導(dǎo)體電路元件或液晶顯示元件的制造工藝中，會進(jìn)行形成于半導(dǎo)體晶圓 (wafer)或液晶基板(以下稱為“樣本”)表面的光阻層的圖案的缺陷檢查。例如，已揭示有調(diào)整來自光源的光的偏光狀態(tài)與形成光學(xué)像的0次及高次繞射光的強(qiáng)度以比較樣本表面的影像的檢查方法。此種檢查，使用Critical Dimension SEM(測距掃描型電子顯微鏡， 以下稱為“CD-SEM”)。先前技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 專利第3956942號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術(shù)課題然而，此使用CD-SEM的檢查方法中，有光阻的損傷問題，或從產(chǎn)能的觀點(diǎn)來看，亦有不適于檢查晶圓全面的課題。本發(fā)明有鑒于上述課題所完成者，其目的在于，提供不論是形成于樣本表面的光阻圖案或蝕刻后的圖案(檢查圖案)，均能在短時(shí)間判別樣本表面的圖案形狀的優(yōu)劣的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。解決前述課題的技術(shù)手段為解決前述課題，本發(fā)明的缺陷檢查裝置，檢查形成有反復(fù)圖案的基板的缺陷，其特征在于，具有照明光學(xué)系統(tǒng)，包含物鏡，通過該物鏡對形成于基板的反復(fù)圖案照射來自光源的光；檢測光學(xué)系統(tǒng)，檢測因反復(fù)圖案而產(chǎn)生的多次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的物鏡瞳面的像；以及檢測部，從所得的瞳像檢測基板的反復(fù)圖案的缺陷。上述缺陷檢查裝置中，檢測部最好是用以求出瞳面的像的亮度值，并通過該亮度值檢測形成于基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查裝置中，最好是具有儲存部，預(yù)先測量通過良品樣本產(chǎn)生的瞳面的像的亮度值并儲存為基準(zhǔn)值；檢測部從儲存部讀出基準(zhǔn)值，比較該基準(zhǔn)值與從瞳面求出的亮度值，以檢測形成于基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查裝置中，檢測部最好是從瞳面的像決定用以求出亮度值的最佳位置，并通過在該最佳位置的亮度值檢測基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查裝置中，最佳位置最好是通過多次數(shù)繞射光而產(chǎn)生的瞳像中任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，就該次數(shù)求出通過作為基準(zhǔn)的測定手段測定的形成有多個(gè)優(yōu)劣程度不同的反復(fù)圖案的評估用基板的測定值、與評估用基板的多次數(shù)繞射光所產(chǎn)生的瞳像的亮度值的相關(guān)值，以決定該相關(guān)值較高的次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域。又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學(xué)系統(tǒng)最好是具有波長選擇部，用以選擇照射于基板上所形成的反復(fù)圖案、來自光源的光的波長域。又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學(xué)系統(tǒng)最好是具有偏光件，用以將照射于基板上所形成的反復(fù)圖案、來自光源的光匯整成既定直線偏光狀態(tài)。又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學(xué)系統(tǒng)最好是在與瞳面共軛的位置具有孔徑光闌；該孔徑光闌的孔徑部，能在與照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的面內(nèi)使位置及孔徑變化。又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學(xué)系統(tǒng)最好是在與瞳面共軛的位置具有孔徑光闌；當(dāng)設(shè)該孔徑光闌的孔徑部的連結(jié)照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸與孔徑部的直線方向的長度為 Ra、孔徑光闌及物鏡的瞳間的成像倍率為β、照射于基板上所形成的反復(fù)圖案的光的波長為λ、反復(fù)圖案的周期為P、物鏡的焦點(diǎn)距離為f時(shí)，滿足下式的條件Ra 彡 I β I XfX λ /P又，本發(fā)明的缺陷檢查方法，是檢查形成有反復(fù)圖案的基板的缺陷，其特征在于， 具有照明步驟，通過物鏡對形成于基板的反復(fù)圖案照射來自光源的光；攝影步驟，檢測因反復(fù)圖案而產(chǎn)生的多次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的物鏡瞳面的像；以及檢測步驟，從所得的瞳像檢測基板的反復(fù)圖案的缺陷。上述缺陷檢查方法中，檢測步驟最好是用以求出該瞳面的像的亮度值，并通過該亮度值檢測形成于基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查方法中，檢測步驟，最好是預(yù)先測量通過良品樣本產(chǎn)生的瞳面的像的亮度值作為基準(zhǔn)值，并比較該基準(zhǔn)值與從在攝影步驟所得的瞳面的像求出的亮度值， 以檢測形成于基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查方法中，檢測步驟，最好是從在攝影步驟所得的瞳面的像決定用以求出亮度值的最佳位置，并通過在該最佳位置的亮度值檢測形成于基板的反復(fù)圖案的缺陷。又，上述缺陷檢查方法中，最佳位置，最好是通過多次數(shù)繞射光而產(chǎn)生的瞳像中任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，該任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，是就該次數(shù)求出通過作為基準(zhǔn)的測定手段測定的形成有多個(gè)優(yōu)劣程度不同的反復(fù)圖案的評估用基板的測定值、與評估用基板的多次數(shù)繞射光所產(chǎn)生的瞳像的亮度值的相關(guān)值，以決定該相關(guān)值較高的次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法，不論是形成于樣本表面的光阻圖案或蝕刻后的圖案，均能在短時(shí)間判別樣本表面的圖案形狀的優(yōu)劣。


圖1為顯示缺陷檢查裝置構(gòu)成的截面示意圖。圖2為顯示孔徑光闌的構(gòu)成的說明圖，(a)為顯示形成有大致圓形的孔徑部的孔徑光闌，(b)為顯示形成有大致矩形的孔徑部的孔徑光闌。圖3為顯示形成有圖2所示的孔徑光闌的孔徑部的像的物鏡的瞳像的說明圖，(a) 為顯示使用圖2(a)的孔徑光闌的情形，(b)為顯示使用圖2(b)的孔徑光闌的情形。
圖4為用以說明晶圓上的檢查點(diǎn)與瞳像的分割方法的說明圖。圖5為顯示用以管理測試晶圓的⑶-SEM值與以缺陷檢查裝置測定的瞳像的階度值的關(guān)系的表構(gòu)成的說明圖，(a)為顯示儲存CD-SEM值與瞳像的各區(qū)域的階度值的對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)表，(b)為顯示儲存CD-SEM值與瞳面的各區(qū)域的相關(guān)系數(shù)的相關(guān)函數(shù)表。圖6為顯示⑶-SEM值與階度值的關(guān)系，顯示其容許范圍的示意圖。圖7為顯示以P偏光照明晶圓表面的圖案的周期方向的情形的示意圖。圖8為顯示以S偏光照明晶圓表面的圖案的周期方向的情形的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照圖式說明本發(fā)明的較佳實(shí)施形態(tài)。圖1為顯示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)一例的缺陷檢查裝置20概要的圖，表示在通過光軸的面內(nèi)的截面示意圖。缺陷檢查裝置20，具有光源1 ；通過物鏡將從光源1放射的照明光照射于載臺11 上所裝載的樣本的晶圓(基板)10的照明光學(xué)系統(tǒng)21 ；使在晶圓10反射的光聚光的檢測光學(xué)系統(tǒng)22 ；在以此檢測光學(xué)系統(tǒng)22所聚光的像中檢測物鏡9的瞳像的第1攝影元件17 ； 檢測晶圓10的像的第2攝影元件18 ；以及從以第1攝影元件17拍攝的瞳像檢測晶圓10的缺陷的檢測部23。照明光學(xué)系統(tǒng)21從光源1側(cè)起依序具有聚光透鏡2、包含干涉濾光器的照度均一化單元3、孔徑光闌4、第1視野光闌5、中繼透鏡6、偏光件7、半透光鏡8、以及物鏡9，在光軸上依此順序排列配置。此處，此照明光學(xué)系統(tǒng)21中，從光源1放射的照明光在半透光鏡 8反射后，通過物鏡9被導(dǎo)至晶圓10。又，此照明光學(xué)系統(tǒng)21的光軸系配置成與檢測光學(xué)系統(tǒng)22的光軸大致一致，構(gòu)成為對晶圓10進(jìn)行同軸落射照明。又，載臺11，當(dāng)以此同軸落射照明的光軸為ζ軸，以在與ζ軸垂直的面內(nèi)通過此ζ軸且分別正交的軸為χ軸，y軸時(shí)， 構(gòu)成為能移動于χ軸、y軸、ζ軸方向且能繞ζ軸旋轉(zhuǎn)。另一方面，檢測光學(xué)系統(tǒng)22與照明光學(xué)系統(tǒng)21共用半透光鏡8及物鏡9，自晶圓 10側(cè)依序具有物鏡9、半透光鏡8、檢光件12、第1成像透鏡13、半透光棱鏡14、第2成像透鏡15、以及第2視野光闌16，于光軸上依此順序排列配置。此處，在晶圓10反射的光系通過半透光鏡8被導(dǎo)至第1及第2攝影元件17，18。又，第1攝影元件17配置于可檢測透射過半透光棱鏡14的光的位置，第2攝影元件18配置于可檢測在半透光棱鏡14反射的光的位置。此檢測光學(xué)系統(tǒng)22中，第1攝影元件17配置于可檢測物鏡9的瞳面的像的位置、亦即與物鏡9的瞳面共軛的位置，又，第2攝影元件18配置于可檢測晶圓10的像的位置、亦即與晶圓10表面共軛的位置。又，第2視野光闌16配置于與晶圓10表面共軛的位置。又， 通過配置于第1攝影側(cè)的可拆裝的照明部(未圖示)照明第2視野光闌16，并以第2攝影元件18拍攝自晶圓10反射的第2視野光闌16的像，以將以第1攝影元件17檢測的晶圓 10上的區(qū)域換算成第2攝影元件18的攝影位置。以此第1及第2攝影元件17，18檢測出的物鏡9的瞳面的像及晶圓10的像，能分別通過檢測側(cè)部23以監(jiān)視器19觀察。是以，當(dāng)通過監(jiān)視器19觀察通過第2攝影元件18檢測出的像時(shí)，即能確認(rèn)照明光是照射于晶圓10 上的哪一位置。此外，配置于照明光學(xué)系統(tǒng)21的偏光件7及配置于檢測光學(xué)系統(tǒng)22的檢光件12 分別構(gòu)成為可拆裝于此缺陷檢查裝置20，可視觀察對象(晶圓10)的狀態(tài)插拔于光軸上。
6以下說明中，偏光件7、檢光件12在拔出的狀態(tài)下使用。又，孔徑光闌4及第1視野光闌5的孔徑部可分別使其大小(特別是連結(jié)光軸與此孔徑部的直線方向的徑的大小)及在正交于光軸的面內(nèi)的位置變化的構(gòu)造。因此，當(dāng)使孔徑光闌4的孔徑部的位置變化時(shí)，即能使照射于晶圓10的照明光的入射角變化，又，當(dāng)使第1視野光闌5的孔徑部的大小及位置變化時(shí)，即能使照射于晶圓10表面的照明區(qū)域的大小(照明的范圍)與位置變化。當(dāng)使孔徑光闌4的孔徑部的大小變化時(shí)，即能使在瞳面的繞射像的大小變化。上述構(gòu)成的缺陷檢查裝置20中，從光源1放射的照明光在聚光透鏡2聚光，且在照度均一化單元3使照度均一化后，照射于孔徑光闌4。又，通過孔徑光闌4的照明光通過第1視野光闌5而在中繼透鏡6準(zhǔn)直化，并在半透光鏡8反射而導(dǎo)至物鏡9。此處，孔徑光闌4及物鏡9的瞳面隔著第1中繼透鏡6分別配置于該第1中繼透鏡6的焦距大致兩倍的位置。因此，孔徑光闌4的孔徑部的像成像于物鏡9的瞳面上或其附近，進(jìn)而在物鏡9聚光而照射于晶圓10。亦即，孔徑光闌4與物鏡9的瞳面為共軛關(guān)系。接著，通過物鏡9照射于晶圓10的照明光在此晶圓10的表面反射而再度在物鏡 9聚光。此時(shí)，在晶圓10反射的孔徑光闌4的孔徑部的像雖成像于物鏡9的瞳面(或其附近)，但亦會產(chǎn)生因形成于晶圓10的反復(fù)圖案(通過其后的方法檢查的檢查圖案)而產(chǎn)生的繞射光而同樣地成像于瞳面。因此，例如當(dāng)如圖2(a)所示的圓形形狀的孔徑部如形成于此孔徑光闌4的外周部附近時(shí)，即如圖3(a)所示，在物鏡9的瞳面(圖3(a)顯示此瞳面的像PI)中，孔徑部如的繞射像40因應(yīng)繞射次數(shù)而依此次數(shù)的順序排列成像。此外，此繞射像40的排列方向，是在包含于光軸及孔徑光闌4偏向的照明光的中心線的面與瞳面交叉的線上。又，繞射次數(shù)為0次的繞射像(反射像)在物鏡9的瞳面上成像于與孔徑光闌4的孔徑部如對應(yīng)的位置(及范圍)，1次，2次...η次的繞射像如上所述排列成像(圖3 (a))。 此時(shí)，將孔徑光闌4的孔徑部如的直徑大小調(diào)整成0次(因反射光而產(chǎn)生的像) η次各自的繞射像不重疊。例如，如上所述，當(dāng)于孔徑光闌4形成有圓形的孔徑部如時(shí)，使此孔徑部如的孔徑(尺寸)Ra的大小變化，以調(diào)整成形成于瞳面的繞射像不彼此重疊。具體而言，孔徑光闌4的孔徑部如的孔徑(尺寸)Ra是通過設(shè)定成滿足下式⑴ 所示條件，而能使在瞳面中相鄰的繞射像不重疊。此處，β是顯示孔徑光闌4與物鏡9的瞳之間的成像倍率，P為顯示形成于檢查對象的晶圓10的反復(fù)(檢查)圖案的周期，λ為顯示照射于晶圓10的照明光的波長(檢查波長)，f為顯示物鏡9的焦距。Ra 彡 I β I XfX λ/P(1)此處，照明光的波長(檢查波長)為紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)的三波長時(shí)，具有最短的波長的藍(lán)色光(λ = 440nm)中，只要將孔徑部如的尺寸Ra設(shè)定成滿足式(1)即可。其原因在于，隨著波長越短因繞射光產(chǎn)生的像的間隔亦變得狹窄，因此只要設(shè)定成以最短波長者滿足上述條件，較其長的波長者則都可滿足。此外，形成于孔徑光闌4的孔徑部的形狀不限定于圓形，例如亦可如圖2(b)所示的孔徑部4a’作成矩形。此時(shí)亦與上述圓形的孔徑部如同樣地，如圖3(b)所示使與繞射次數(shù)對應(yīng)的繞射像40’依此次數(shù)的順序排列成像于物鏡9的瞳面(瞳像PI)上。又，此時(shí)通過將孔徑部如’的連結(jié)光軸與此孔徑部如’的延伸于直線方向的邊的長度Sb調(diào)整成滿足次式O)，即可調(diào)整成排列成像于瞳面上的繞射像40’不重疊。
Sb ^ I β I XfX λ /P(2)又，當(dāng)具有上述矩形的孔徑部4a’時(shí)，延伸于與上述尺寸Sb所示的邊正交的方向的邊的尺寸Lb，最好是設(shè)定得較尺寸Sb大。其原因在于，上述形狀的孔徑部4a’的像的亮度，會隨著自中心往照明光射入樣本面的方向的正交方向和緩地?cái)U(kuò)展而變低，因此為了確保在繞射像的中心部所得的亮度的較高范圍之故。此外，以下說明使用具有圓形孔徑部如的孔徑光闌4的情形。此缺陷檢查裝置20中，對晶圓10表面照射照明光的位置，使載臺11移動于xy軸方向以進(jìn)行調(diào)整，照明光照射的角度，如上述調(diào)整孔徑光闌4及第1視野光闌5的孔徑部的位置及大小，對形成于檢查對象的晶圓10的反復(fù)圖案(檢查圖案)的周期方向照射的方向 (對反復(fù)圖案的照明光的方位角)使載臺11旋轉(zhuǎn)來調(diào)整。又，當(dāng)使晶圓10表面移動于物鏡 9的焦點(diǎn)上時(shí)，使載臺11移動于ζ軸方向來調(diào)整。進(jìn)而，照明光的波長帶，是通過照度均一化單元3的干涉濾光器進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)將缺陷檢查裝置20作成如上述構(gòu)成，可通過第1攝影元件17拍攝形成于物鏡9 的瞳面(或其附近)的瞳像PI，檢測在晶圓10表面反射而成像于物鏡9的瞳面的孔徑光闌 4的孔徑部如的多次數(shù)的繞射像，檢測部23可使用多次數(shù)的繞射像判定形成于檢查對象的晶圓10的反復(fù)圖案(檢查圖案)的優(yōu)劣。亦即，以通過第1攝影元件17拍攝的良品圖案所構(gòu)成的晶圓(以下，將具有良品圖案的晶圓稱為“良品樣本”)的瞳像作為基準(zhǔn)像儲存于連接在檢測部23的儲存部M，通過檢測部23讀出此基準(zhǔn)像，將檢查對象的晶圓10的瞳像作為檢測像檢測出，比較檢測像與基準(zhǔn)像以檢測出其差異，藉此檢測檢查對象的晶圓10的缺陷。此外，通過此檢測部23檢測缺陷的檢查方法中，例如亦可比較基準(zhǔn)像與檢測像的各像素的階度值(瞳像中的亮度值由于被檢測出作為多段的階度(數(shù)位量)，因此以下說明中， 稱為“階度值”)之差，并在某像素中既定之差超過既定臨限值時(shí)判定為有缺陷。如上述，晶圓10的優(yōu)劣判定，求出因此晶圓10而產(chǎn)生的物鏡9的瞳面的像的亮度值(階度值)，并通過與預(yù)先測量且儲存的良品樣本的基準(zhǔn)值比較來進(jìn)行，因此可在更短時(shí)間進(jìn)行測量。此外，所比較的像素亦可非為全像素，可如以下所說明，僅以既定像素為比較對象。首先，說明作為比較對象的瞳面的像PI (既定位置CP的瞳像)內(nèi)的檢查對象的像素位置(以下說明中將此稱為“最佳位置”)的決定方法。此外，此處的最佳位置如圖4所示，將瞳像PI預(yù)先分割成具有既定大小的多個(gè)區(qū)域P(L，M) (LXM分割的區(qū)域)，并顯示應(yīng)符合該區(qū)域的哪一個(gè)。作為最佳位置的決定方法，可使用評估用基板、即存在有良品范圍至不良品范圍中線寬不同的反復(fù)圖案的晶圓(例如通過于晶圓內(nèi)改變曝光量使之曝光，而存在有良品范圍至不良品范圍中線寬不同的反復(fù)圖案的晶圓，以下稱為“測試晶圓”)，通過作為基準(zhǔn)的測定手段預(yù)先測定既定位置CP(包含測試晶圓的上述良品范圍至不良品范圍中線寬不同的反復(fù)圖案)而取得測定值，通過本實(shí)施形態(tài)所示的缺陷檢查裝置20，對存在有良品范圍至不良品范圍中線寬不同的反復(fù)圖案的測試晶圓上、與上述既定位置CP對應(yīng)的位置照射照明光，拍攝此既定位置CP的瞳像并依上述各區(qū)域算出階度值(亮度值)，求出測定值與各階度值(亮度值)的相關(guān)值，并以該相關(guān)值最大的區(qū)域?yàn)樽罴盐恢?。此外，此處說明使用 ⑶-SEM作為基準(zhǔn)的測定手段的情形(又，將此⑶-SEM的測定值稱為“⑶-SEM值”)。此時(shí)， 測試晶圓的CD-SEM值，是預(yù)先測定而儲存于儲存部24。具體而言，于缺陷檢查裝置20的載臺11上載置測試晶圓，并依此測試晶圓上的既定位置CP (圖4所示的晶圓10上的點(diǎn)CP)中的瞳像PI的各區(qū)域，求出各自的階度值(亮度值)，并依各區(qū)域求出其階度值與儲存于儲存部M的測試晶圓的CD-SEM值中與上述既定點(diǎn)CP對應(yīng)的⑶-SEM值的相關(guān)值。例如，依測試晶圓面內(nèi)的檢查點(diǎn)CP (No. 1 No. η)將以第1攝影元件17檢測出的瞳面的像PI例如分割設(shè)定成45X45的區(qū)域P。于此瞳面的像ΡΙ，成像有因來自測試晶圓的繞射光而產(chǎn)生的像，第1攝影元件17，將之檢測為上述說明的例如圖3(a)的繞射像(瞳像)40。接著，求出該設(shè)定的區(qū)域Ρ(0，0) Η45，45)內(nèi)瞳像PI的階度值(亮度值)與 CD-SEM值的相關(guān)值。圖5(a)為顯示測試晶圓面內(nèi)的檢查點(diǎn)CP (No. 1 No. η)中的CD-SEM 值(SEM)與瞳面(像面PI)上任意區(qū)域P(L，M)中的階度值(亮度值)的對應(yīng)表100，此對應(yīng)表100儲存于上述儲存部24。此處，在檢查點(diǎn)欄IOOa設(shè)定有在測試晶圓面內(nèi)設(shè)定的各檢查點(diǎn)CP (No. 1 No. n)。SEM欄IOOb儲存有各檢查點(diǎn)CP的CD-SEM值。進(jìn)而，分別儲存有于階度值R欄IOOc設(shè)定有檢查波長(照明波長)R、于階度值G欄IOOd設(shè)定有檢查波長(照明波長)G、于階度值B欄IOOe設(shè)定有檢查波長(照明波長)B時(shí)的各檢查點(diǎn)CP中瞳面上的任意區(qū)域P(L，Μ)的階度值(亮度值)。從此結(jié)果，分別求出使用各檢查波長(照明波長) 時(shí)的檢查點(diǎn)CP中瞳面上的任意區(qū)域P(L，M)的階度值與CD-SEM值的相關(guān)系數(shù)IOOf (CR(L， Μ), CG (L, Μ), CB (L, M))。此相關(guān)系數(shù)，是針對各檢查點(diǎn)CP (No. 1 No. η)將在該點(diǎn)取得的瞳像作為各區(qū)域 P (0,0) P (N，N)中各檢查波長的相關(guān)系數(shù)0 仏^)丄6仏^)丄8仏，10求出，儲存于儲存部對的相關(guān)函數(shù)表101。此相關(guān)函數(shù)表101具有如圖5(b)所示的表構(gòu)造，在瞳面上的區(qū)域欄101a，設(shè)定有在該點(diǎn)CP取得的瞳像PI上的區(qū)域P (0，0) P (N，N)，在該區(qū)域P的檢查波長R的階度值(亮度值)的相關(guān)系數(shù)儲存于階度值R欄101b。同樣地，在檢查波長G，B的階度值G，B的相關(guān)系數(shù)分別儲存于階度值G欄101c、階度值B欄101e。此處，各檢查波長中，由于成像于瞳面的繞射像的位置會改變，因此要如何分割瞳像PI，最好是就各波長調(diào)整。依據(jù)上述，將從如圖5(b)求出的各波長的相關(guān)系數(shù)求得的相關(guān)值為最大的瞳面的區(qū)域P(Xf，Yf)決定為最佳位置。其次，將相關(guān)值為最大的瞳像PI的區(qū)域P (Xf，Yf)的階度值與CD-SEM值的關(guān)系如圖6所示地圖表化，自通過CD-SEM測定的測試晶圓的CD-SEM值的容許范圍決定以本缺陷檢查裝置20測定的瞳像的最佳位置中階度值的容許范圍。此外，圖6為形成于晶圓10的檢查圖案為孔洞圖案時(shí)的檢查例，CD-SEM值與階度值是以二次函數(shù)予以近似。當(dāng)以上述方式構(gòu)成時(shí)，將檢查對象的晶圓10載置于載臺11上而以第1攝影元件 17拍攝瞳像PI，在檢測部23中，算出此瞳像PI的最佳位置的階度值(亮度值)，并檢查是否在上述容許范圍，藉此當(dāng)在容許范圍時(shí)即判定形成于檢查對象的晶圓10的反復(fù)圖案為良品，在容許范圍外時(shí)即判定為不良品。此外，此處最好是將光源1的光量調(diào)整成形成在瞳像PI的繞射像40的階度值(強(qiáng)度)為不飽和。其原因在于，隨著繞射光自0次變成高次，繞射光變?nèi)?，而伴隨于此高次的繞射像的階度值(亮度值)亦逐漸變低，因此例如當(dāng)使0次的繞射光加上光源1的光量時(shí)， 高次的繞射光即變?nèi)酰估@射像的階度值過低而無法測定，相反地，若使高次的繞射光加上光源1的光量，0次的繞射光即較強(qiáng)，使繞射像的階度值(亮度值)成為飽和而無法測定。 因此，最好是因應(yīng)最佳位置(Xf，Yf)，使用因數(shù)次的繞射光而產(chǎn)生的繞射像進(jìn)行檢查，藉此調(diào)整光源1的光量來設(shè)定。如上述，以第1攝影元件17拍攝的瞳面的影像中，決定最佳位置以求出亮度值，并以在該位置的亮度值檢測缺陷，藉此可在短時(shí)間以良好效率進(jìn)行晶圓10的缺陷檢測。此最佳位置，由于例如是以作為基準(zhǔn)的測定手段、例如以CD-SEM的測定求出的測試晶圓的測定值與以第1攝影元件17拍攝的測試晶圓的瞳像內(nèi)的多個(gè)區(qū)域的亮度值的相關(guān)值中相關(guān)值較高的位置(區(qū)域)，因此可進(jìn)一步以良好效率進(jìn)行缺陷檢查，而能在短時(shí)間進(jìn)行優(yōu)劣判定。以上的缺陷檢查裝置20中，雖顯示照度均一化單元3包含選擇照明光(自光源1 放射而照射于晶圓10)的波長的干涉濾光器的情形，但亦可不包含此干涉濾光器的構(gòu)成。 又，例如于第1攝影元件17與第2視野光闌16之間配置光路分割元件或彩色濾光器等且以多個(gè)攝影元件構(gòu)成第1攝影元件17時(shí)，即能依R，G，B的波長帶分別觀察瞳像。再者，上述中雖說明了對來自光源1的光不特別進(jìn)行偏光處理的情形下的缺陷檢查，但亦可僅使用S偏光成分的光或僅使用P偏光成分的光作為照射于晶圓10的照明光來進(jìn)行檢查。亦即，由于具有可拆裝的偏光件7，因此亦能將照明光匯整成直線偏光。圖7，為顯示針對來自光源1的光使偏光件7旋轉(zhuǎn)，而以P偏光射入形成于晶圓10的圖案10’的周期P的方向的情形(射入光LP)，圖8，為顯示使偏光件7旋轉(zhuǎn)，而以S偏光射入形成于晶圓 10的圖案10’的周期P的方向的情形(射入光LS)。與圖7的射入光LP垂直交叉的兩端箭頭表示直線偏光的振動方向PP，相對于圖8的射入光LS垂直交叉且自深處往前方者，是直線偏光的振動方向PS。如上述，僅使用各偏光成分的光進(jìn)行檢查時(shí)，即能除去形成于晶圓 10表面的圖案10’的更下側(cè)(基底)的影響(干擾)。亦即，通過偏光成分，會因因基底影響產(chǎn)生的干擾成分使反射的特性相異，因此可利用此點(diǎn)而成為可除去基底的影響的缺陷檢查裝置及方法。本實(shí)施例中，求出通過作為基準(zhǔn)的測定手段測定的測試晶圓的測定值與以第1攝影元件17拍攝的因測試晶圓產(chǎn)生的物鏡瞳面的像內(nèi)的多個(gè)位置的各亮度值的相關(guān)值，并將相關(guān)值高的物鏡瞳面的像內(nèi)的位置的亮度值用于測量，但當(dāng)然亦可將照明的射入角與偏光成分作為參數(shù)，預(yù)先通過向量解析模擬求出圖案的尺寸形狀變化與瞳內(nèi)的階度變化的相關(guān)值為最高的最佳瞳內(nèi)位置，以在短時(shí)間設(shè)定本實(shí)施例中以第1攝影元件17拍攝的測試晶圓的瞳像內(nèi)的多個(gè)區(qū)域的亮度值的相關(guān)值中相關(guān)值較高的位置(區(qū)域)。符號的說明
1光源
4孔徑光闌
4a孔徑部
9物鏡
10晶圓(基板)
20缺陷檢查裝置
22檢測光學(xué)系統(tǒng)
23檢測部
24儲存部
權(quán)利要求
1.一種缺陷檢查裝置，檢查形成有反復(fù)圖案的基板的缺陷，其特征在于，具有 照明光學(xué)系統(tǒng)，包含物鏡，通過該物鏡對形成于該基板的反復(fù)圖案照射來自光源的光；檢測光學(xué)系統(tǒng)，檢測因該反復(fù)圖案而產(chǎn)生的多次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的該物鏡瞳面的像；以及檢測部，從所得的該瞳像檢測該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的缺陷檢查裝置，其中，該檢測部用以求出該瞳面的像的亮度值， 并通過該亮度值檢測形成于該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
3.如權(quán)利要求2所述的缺陷檢查裝置，其具有儲存部，預(yù)先測量通過良品樣本產(chǎn)生的該瞳面的像的亮度值并儲存為基準(zhǔn)值；該檢測部從該儲存部讀出該基準(zhǔn)值，比較該基準(zhǔn)值與從該瞳面的像求出的該亮度值， 以檢測形成于該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
4.如權(quán)利要求2所述的缺陷檢查裝置，其中，該檢測部從該瞳面的像決定用以求出該亮度值的最佳位置，并通過在該最佳位置的該亮度值檢測該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
5.如權(quán)利要求4所述的缺陷檢查裝置，其中，該最佳位置是通過該多次數(shù)繞射光而產(chǎn)生的瞳像中任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，該任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，是就該次數(shù)求出通過作為基準(zhǔn)的測定手段測定的形成有多個(gè)優(yōu)劣程度不同的反復(fù)圖案的評估用基板的測定值、與該評估用基板的該多次數(shù)繞射光所產(chǎn)生的瞳像的該亮度值的相關(guān)值，以決定該相關(guān)值較高的該次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的缺陷檢查裝置，其中，該照明光學(xué)系統(tǒng)具有波長選擇部，用以選擇照射于該基板上所形成的反復(fù)圖案、來自該光源的光的波長帶。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的缺陷檢查裝置，其中，該照明光學(xué)系統(tǒng)具有偏光件， 用以將照射于該基板上所形成的反復(fù)圖案、來自該光源的光匯整成既定直線偏光狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的缺陷檢查裝置，其中，該照明光學(xué)系統(tǒng)在與該瞳面共軛的位置具有孔徑光闌；該孔徑光闌的孔徑部，能在與該照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸正交的面內(nèi)使位置及孔徑變化。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的缺陷檢查裝置，其中，該照明光學(xué)系統(tǒng)在與該瞳面共軛的位置具有孔徑光闌；當(dāng)設(shè)該孔徑光闌的孔徑部的連結(jié)該照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸與該孔徑部的直線方向的長度為Ra、該孔徑光闌及該物鏡的該瞳間的成像倍率為β、照射于該基板上所形成的反復(fù)圖案的該光的波長為λ、該反復(fù)圖案的周期為P、該物鏡的焦點(diǎn)距離為f時(shí)，滿足下式的條件Ra ^ I β I XfX λ /P。
10.一種缺陷檢查方法，檢查形成有反復(fù)圖案的基板的缺陷，其特征在于，具有 照明步驟，通過物鏡對形成于該基板的反復(fù)圖案照射來自光源的光；攝影步驟，檢測因該反復(fù)圖案而產(chǎn)生的多次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的該物鏡瞳面的像；以及檢測步驟，從所得的該瞳像檢測該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
11.如權(quán)利要求10所述的缺陷檢查方法，其中，該檢測步驟用以求出該瞳面的像的亮度值，并通過該亮度值檢測形成于該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
12.如權(quán)利要求11所述的缺陷檢查方法，其中，該檢測步驟，預(yù)先測量通過良品樣本產(chǎn)生的該瞳面的像的亮度值作為基準(zhǔn)值，并比較該基準(zhǔn)值與從在該攝影步驟所得的該瞳面的像求出的該亮度值，以檢測形成于該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
13.如權(quán)利要求11所述的缺陷檢查方法，其中，該檢測步驟，從在該攝影步驟所得的該瞳面的像決定用以求出該亮度值的最佳位置，并通過在該最佳位置的該亮度值檢測形成于該基板的反復(fù)圖案的缺陷。
14.如權(quán)利要求13所述的缺陷檢查方法，其中，該最佳位置，是通過該多次數(shù)繞射光而產(chǎn)生的瞳像中任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，該任一次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域，是就該次數(shù)求出通過作為基準(zhǔn)的測定手段測定的形成有多個(gè)優(yōu)劣程度不同的反復(fù)圖案的評估用基板的測定值、與該評估用基板的該多次數(shù)繞射光所產(chǎn)生的瞳像的該亮度值的相關(guān)值，以決定該相關(guān)值較高的該次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的瞳像區(qū)域。
全文摘要
提供能在短時(shí)間判別樣本表面的圖案形狀優(yōu)劣的缺陷檢查裝置及檢查方法。一種缺陷檢查裝置20，檢查形成有反復(fù)圖案的基板(晶圓10)的缺陷，其具有照明光學(xué)系統(tǒng)21，包含物鏡9，通過該物鏡9對形成于晶圓10的反復(fù)圖案照射來自光源1的光；檢測光學(xué)系統(tǒng)22，檢測因反復(fù)圖案而產(chǎn)生的多次數(shù)的繞射光所產(chǎn)生的物鏡9瞳面的像；以及檢測部23，從所得的瞳像檢測晶圓10的反復(fù)圖案的缺陷。
文檔編號G01N21/956GK102197300SQ200980142750
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤一正 申請人:株式會社尼康