TW201027649A - Defect inspection device and defect inspection method - Google Patents

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201027649 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係關於缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法。 【先前技術】 以在’半導體電路元件或液晶顯示元件之製程中，會 進行形成於半導體晶圓或液晶基板（以下稱為「樣本」）表面 之光阻層之圖案之缺陷檢查。例如，已揭示有調整來自光 源之光之偏光狀態與形成光學像之0次及高次繞射光之強 度以比較樣本表面之影像的檢查方法。此種檢查，係使用 Critical Dimension SEM(測距掃描型電子顯微鏡，以下稱為 「CD- SEM」）。 [專利文獻1]專利第3956942號公報 【發明内容】 然而，此使用CD — SEM之檢查方法中，係有光阻之損 傷問題，或從產能的觀點來看，亦有不適於檢查晶圓全面 的課題。 本發明係有鑑於上述課題所完成者，其目的在於，提 供不論是形成於樣本表面之光阻圖案或蝕刻後之圖案（檢查 圖案），均能在短時間判別樣本表面之圖案形狀之優劣的缺 陷檢查裝置及缺陷檢查方法。 為解決前述課題’本發明之缺陷檢查裝置，係檢查形 成有反覆圖案之基板之缺陷，其特徵在於，具有：照明光 201027649 學系統，包含物鏡，透過該物鏡對形成於基板之反覆圖案 照射來自光源之光；檢測光學系統，係檢測因反覆圖案而 產生之複數次數之繞射光所產生之物鏡曈面之像；以及檢 測部，係從所得之瞳像檢測基板之反覆圖案之缺陷。 上述缺陷檢查裝置中，檢測部最好係用以求出瞳面之 像之壳度值，並藉由該亮度值檢測形成於基板之反覆圖案 之缺陷。 又，上述缺陷檢查裝置中，最好係具有儲存部，係預 先測量透過良品樣本產生之瞳面之像之亮度值並儲存為基 準值’檢測部從儲存部讀出基準值，比較該基準值與從瞳 面求出之亮度值’以檢測形成於基板之反覆圖案之缺陷。 又’上述缺陷檢查裝置中’檢測部最好係從瞳面之像 決定用以求出亮度值之最佳位置’並藉由在該最佳位置之 亮度值檢測基板之反覆圖案之缺陷。 又’上述缺陷檢查裝置中，最佳位置最好係透過複數 ❹ 次數繞射光而產生之瞳像中任一次數之繞射光所產生之曈 像區域’任一次數之繞射光所產生之曈像區域，係就該次 數求出藉由作為基準之測定手段測定之形成有複數個優劣 程度不同之反覆圖案之評估用基板之測定值、與評估用基 板之複數次數繞射光所產生之曈像之亮度值之相關值，以 決定該相關值較高之次數之繞射光所產生之瞳像區域。 又’上述缺陷檢查裝置中，照明光學系統最好係具有 波長選擇部，係用以選擇照射於基板上所形成之反覆圖 案、來自光源之光之波長域。 5 201027649 又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學系統最好係具有 偏光件，係用以將照射於基板上所形成之反覆圖案、來自 光源之光彙整成既定直線偏光狀態。 又，上述缺陷檢查裝置中，照明光學系統最好係在與 瞳面共軛之位置具有孔徑光闌；該孔徑光闌之孔徑部，能 在與照明光學系統之光轴正交之面内使位置及孔徑變化。 又，上述缺陷檢查襄置中，照明光學系統最好係在與 瞠面共輛之位置具有孔徑光闌；當設該孔徑光闌之孔徑部 之連結照明《學系、统之光軸與孔徑部之直線方向之長度為 心、孔徑光闌及物鏡之瞳間之成像倍率為照射於基板 上所形成之反覆®案之光之波長為1反覆圖案之周期為 p、物鏡之焦點距離為f時，滿足下式之條件：

Rag | 泠 | xfx 又 /p 又，本發明之缺陷檢查方法，係檢查形成有反覆圖案 之基板之缺陷’其特徵在於，具有 '照明步驟，係透過物 鏡對形成於基板之反覆圖案照射來自光源之光；攝影步 驟，係檢測因反覆圖案而產生之葙軲&也 义複數次數之繞射光所產生 之物鏡瞳面之像；以及檢測步驟及 驟’係從所得之瞳像檢測基 板之反覆圖案之缺陷。 上述缺陷檢查方法中，檢測舟 愤列步驟最好係用以求出該曈 面之像之亮度值’並藉由該亮唐估 ~度值檢測形成於基板之反覆 圖案之缺陷。 量 又，上述缺陷檢查方法 透過良品樣本產生之瞳面 中’檢測步驟，最好係預先測 之像之亮度值作為基準值，並 201027649 比較該基準值與從在攝影步驟所得之曈面之像求出之亮度 值’以檢測形成於基板之反覆圖案之缺陷。 又 上述缺陷檢查方法中’檢測步驟’最好係從在攝 影步驟所得之瞳面之像決定用以求出亮度值之最佳位置， 並藉由在該最佳位置之亮度值檢測形成於基板之反覆圖案 之缺陷。 又’上述缺陷檢查方法中，最佳位置，最好係透過複 數次數繞射光而產生之瞳像中任一次數之繞射光所產生的 瞳像區域’該任一次數之繞射光所產生的瞳像區域，係就 該次數求出藉由作為基準之測定手段測定之形成有複數個 優劣程度不同之反覆圖案之評估用基板的測定值、與評估 用基板之複數次數繞射光所產生之瞳像之亮度值的相關 值’以決定該相關值較高之次數之繞射光所產生之瞳像區 域。 根據本發明之缺陷檢查裝置及缺陷檢查方法，不論是 ⑩ 形成於樣本表面之光阻圖案或蝕刻後之圖案，均能在短時 間判別樣本表面之圖案形狀之優劣。 【實施方式】 以下，參照圖式說明本發明之較佳實施形態。圖1係 顯示本發明之實施形態一例之缺陷檢查裝置20概要的圖， 係表示在通過光軸之面内之截面示意圖。 缺陷檢查裝置20,具有：光源1;透過物鏡將從光源i 放射之照明光照射於載台11上所裝載之樣本之晶圓（基 7 201027649 板）1〇的照明光學系統21 ;使在晶圓ι〇反射之光聚光的檢 測光學系統22 ;在以此檢測光學系統22所聚光之像中檢測 物鏡9之曈像的第1攝影元件17 ;檢測晶圓1 〇之像的第2 攝影元件18 ;以及從以第1攝影元件17拍攝之瞳像檢測晶 圓10之缺陷的檢測部23。 照明光學系統21係從光源1侧起依序具有聚光透鏡 2、包含干涉濾光器之照度均一化單元3、孔徑光閣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，於光軸上依此順序排列配置。此處，此照明光學系統 21中，從光源1放射之照明光係在半透光鏡8反射後，透 過物鏡9被導至晶圓10。又’此照明光學系統21之光軸係 配置成與檢測光學系統22之光轴大致一致，構成為對晶圓 1 〇進行同軸落射照明。又’載台11，當以此同軸落射照明 之光轴為z轴’以在與z軸垂直之面内通過此z轴且分別正 父之轴為X轴，y轴時’係構成為能移動於X轴、y轴、z轴 方向且能繞z軸旋轉。 另一方面’檢測光學系統22係與照明光學系統21共 用半透光鏡8及物鏡9，自晶圓1〇侧依序具有物鏡9、半 透光鏡8、檢光件12、第1成像透鏡13、半透光稜鏡14、 第2成像透鏡15、以及第2視野光闌16,於光轴上依此順 序排列配置。此處’在晶圓1 〇反射之光係透過半透光鏡8 被導至第1及第2攝影元件17, 18。又，第1攝影元件17 配置於可檢測透射過半透光稜鏡14之光的位置，第2攝影 元件18配置於可檢測在半透光稜鏡14反射之光的位置。 201027649 此檢測先學系統22中，第1攝影 鏡9之瞳面之傻^里 ㈣疋件”配置於可檢測物 又，第2播 亦即與物鏡9之曈面共軛的位置， 亦即與旁广件18配置於可檢測晶圓10之像的位置、 亦即與晶圓1 〇矣而# 置於與晶圓1()表面^ °又’第2視野光闌16配 侧之可拆奘沾’、輛之位置。又，藉由配置於第1攝影 第2攝r 明部（未圖示）照明第2視野光闌16，並以

元件18拍攝自晶圓丨。反射之第2視野光鬧16的 M第1攝影元件17檢測之晶圓1〇上 =第2攝影元件18之攝影位置。以此^及第2攝影元件 ，18檢測出之物鏡9之瞳面之像及晶目1〇之像，能分別 透過檢測側部23以監視器19觀察。是以，當透過監視器 一，察藉由第2攝影凡件！ 8檢測出之像時，即能破認照明 光疋照射於晶圓10上的哪一位置。 匕卜配置於照明光學系統21之偏光件7及配置於檢 測光學系統22之檢光件12係分別構成為可拆裝於此缺陷 檢查裝置20,可視觀察對象（晶圓1〇)之狀態插拔於光軸 上乂下說明中’偏光件7、檢光件12係在拔出之狀態下 使用。 又，孔徑光闌4及第1視野光闌5之孔徑部係可分別 使其大小（特別是連結光軸與此孔徑部之直線方向之徑的大 小）及在正交於光軸之面内之位置變化的構造。因此，當使 孔徑光闌4之孔徑部之位置變化時，即能使照射於晶圓1〇 之照明光之入射角變化，又，當使第丨視野光闌5之孔徑 部之大小及位置變化時，即能使照射於晶圓1〇表面之照明 9 201027649 區域的大小（照明之範圍）與位置變化。當使孔徑光闌4之孔 桉部之大小變化時，即能使在瞳面之繞射像的大小變化。 上述構成之缺陷檢查裝置20中，從光源1放射之照明 光係在聚光透鏡2聚光，且在照度均一化單元3使照度均 一化後，照射於孔徑光闌4。又，通過孔徑光闌4之照明光 係通過第1視野光闌5而在中繼透鏡6準直化，並在半透 光鏡8反射而導至物鏡9。此處’孔徑光闌4及物鏡9之瞳 面係隔著第1中繼透鏡6分別配置於該第1中繼透鏡6之 焦距大致兩倍的位置。因此，孔徑光闌4之孔徑部之像係 _ 成像於物鏡9之瞳面上或其附近，進而在物鏡9聚光而照 射於晶圓10。亦即’孔徑光闌4與物鏡9之瞳面為共軛關 係。 接著，藉由物鏡9照射於晶圓10之照明光係在此晶圓 10之表面反射而再度在物鏡9聚光。此時，在晶圓1〇反射 之孔徑光闌4之孔徑部的像雖成像於物鏡9之瞳面（或其附 近）’但亦會產生因形成於晶圓1〇之反覆圖案（藉由其後之 方法檢查的檢查圖案）而產生之繞射光而同樣地成像於瞳 0 面。因此，例如當如圖2(a)所示之圓形形狀的孔徑部4a形 成於此孔徑光闌4的外周部附近時，即如圖3(a)所示，在物 鏡9之瞳面（圖3(a)係顯示此曈面之像ρι)中，孔徑部“之 繞射像40係因應繞射次數而依此次數之順序排列成像。此 外，此繞射像40之排列方向，係在包含於光軸及孔徑光闌 4偏向之，系明光之中心線的面與瞳面交叉的線上。又，繞射 次數為0次之繞射像（反射像）係在物鏡9之瞳面上成像於與 10 201027649 孔徑光闌4之孔徑部4a對應的位置（及範圍），1次，2次…n 次之繞射像係如上所述排列成像（圖3(a))。此時，係將孔徑 光闌4之孔徑部4a之直徑大小調整成〇次（因反射光而產生 之像）〜n认各自之繞射像不重疊。例如’如上所述’當於 孔徑光闌4形成有圓形之孔徑部4a時，係使此孔徑部4a 之孔徑（尺寸）Ra的大小變化，以調整成形成於瞳面之繞射 像不彼此重疊》 ❹ 具體而言’孔徑光闌4之孔徑部4a之孔徑（尺寸）Ra係 藉由6又疋成滿足下式（1)所示條件，而能使在瞳面中相鄰之 繞射像不重疊。此處，石係顯示孔徑光闌4與物鏡9之瞳 之間的成像倍率’P係顯示形成於檢查對象之晶圓1〇之反 覆（檢查）圖案之週期，又係顯示照射於晶圓丨〇之照明光的 波長（檢查波長），f係顯示物鏡9之焦距。

Ra^ | /3 | xfx λ yp (l) 此處，照明光之波長（檢查波長）為紅（R)、綠（G)、藍（B) φ 之二波長時，具有最短之波長之藍色光（λ = 440nm)中，只 要將孔徑部4a之尺寸Ra設定成滿足式（1)即可。其原因在 於，隨著波長越短因繞射光產生之像的間隔亦變得狹窄， 因此只要設定成以最短波長者滿足上述條件，較其長之波 長者則都可滿足。 此外，形成於孔徑光闌4之孔徑部之形狀不限定於圓 形，例如亦可如圖2(b)所示之孔徑部4a，作成矩形。此時亦 與上述圓形之孔徑部4a同樣地，如圖3(b)m示使與繞射次 數對應之繞射像40,依此次數之順序排列成像於物鏡9之瞳 11 201027649 面（曈像pi)上。x，此時藉由將孔徑部4a，之連結光轴與此 孔住部4a之延伸於直線方向之邊之長度讥調整成滿足次 式（2)’即可調整成排列成像於瞳面上之繞射像4〇，不重叠。 Sb ^ | β | xfx λ /V (2)

又，當具有上述矩形之孔徑部4a，時，延伸於與上述尺 寸Sb所k邊正交之方向之邊的尺寸Lb，最好係設定得較 尺寸Sb大。其原因在於，上述形狀之孔徑部4a，之像之亮 度，會隨著自中心往照明光射入樣本面之方向之正交方2 和緩地擴展而變低’因此為了確保在繞射像之中心部所得 之亮度之較高範圍之故。此外，以下係說明使用具有圓形 孔徑部4a之孔徑光闌4的情形。 此缺陷檢查裝置20中，對晶圓10表面照射照明光4 位置，係使載自η移動於xy軸方向以進行調整照明夫 照射之角度，係如上述調整孔徑光闌4及第"見野光闌 之孔徑部之位置及大小，對形成於檢查對象之晶圓1〇之及 覆圖案（檢查㈣）之週期方向照射的方向（對反覆圖案之

照明光之方位角）係使載台u旋轉來調整。又，#使晶圓 1〇表面移動於物鏡9之焦點上時，係使載台u移動於_ :向來調整。進而，照明光之波長帶，係藉由照度均一化 單元3之干涉濾光器進行調整。 當將缺陷檢查裝置20作成如上述構成，可藉由第Μ 影讀17拍攝形成於物鏡9之瞳面（或其附近）之瞳像ρι， ，測在晶圓1G表面反射而成像於物鏡9之曈面之孔徑光閑 之孔让。p 4a之複數次數的繞射像，檢測部23可使用複數 12 201027649

次數之繞射像歡形成於檢查對象之晶圓w之反 (檢。查圖案)之優劣。亦即，以藉由第1攝影元件17拍攝： 案所構成之晶圓(以下，將具有良品圖案之晶圓稱為 良品樣本」）之瞳像作為基準像儲存於連接在檢測部23 :儲存部24，藉由檢測部23讀出此基準像，將檢查對象之 曰曰圓10之曈像作為檢測像檢測出，比較檢測像與基準像以 檢測出其差異，藉此檢測檢查對象之晶圓1〇之缺陷。此外， 透過此檢測部23檢測缺陷之檢查方法中，例如亦可比較基 準像與檢測像之各像素之階度值（瞳像中之亮度值由於係^ 檢測出作為複數段之階度（數位量），因此以下說明中係稱 為「階度值」）之差，並在某像素中喊之差超過既定臨限 值時歡為有缺陷。如上述，晶圓1G之優劣判定，係求出 因此晶圓H)而產生之物鏡9之瞳面之像之亮度值(階度 值)/並藉由與預先測量且儲存之良品樣本之基準值比較來 進行，因此可在更短時間進行測量。 此外，所比較之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 之瞳面之像PI(既^位置CP之曈像）内之檢查對象之像素位 置（以下說明中將此稱為「最佳位置」）之決定方法。此外， 此處之最佳位置係如圖4所示，將曈像ρι預先分割成具有 既定大小之複數個區域P(L，M)(LxM分割之區域），並顯示 應符合該區域之哪一個。作為最佳位置之決定方法，可使 用評估用基板、即存在有良品範圍至不良品範圍中線寬不 同之反覆圖案之晶圓（例如藉由於晶圓内改變曝光量使之曝 13 201027649

光，而存在有良品範圍至不良品範圍中線寬不同之反覆圖 案之晶圓’以τ稱為「測試晶圓」），藉由作為基準之測定 手段預先測定既定位置CP(包含測試晶圓之上述良品範圍 至不良品範圍中線寬不同之反覆圖案）而取得測定值，藉由 本實施形態所示之缺陷檢查裝置2〇,對存在有良品範圍至 不良品範圍中線寬不同之反覆圖案之測試晶圓上、與上述 既定位置CP對應之位置照射照明光，拍攝此既定位置cp 之瞳像並依上述各區域算出階度值（亮度值），求出測定值與 各階度值（亮度值）之相關值，並以該相關值最大之區域為最 佳位置。此外，此處係說明使用CD— SEM作為基準之測定 手段的情形（又，將此CD — SEM之測定值稱為「CD — SEM 值」）。此時，測試晶圓之CD—SEM值，係預先測定而儲 存於儲存部24者。 具體而言，係於缺陷檢查裝置20之載台u上載置測 試晶圓，並依此測試晶圓上之既定位置cp(圖4所示之晶圓 1〇上之點CP)中之瞳像！>〗之各區域，求出各自之階度值（亮 度值），並依各區域求出其階度值與儲存於儲存部24之測試 晶圓之CD—SEM值中與上述既定點CP對應之CD_SEM 值的相關值。 例如，依測試晶圓面内之檢查點cp(N〇1〜N〇n)將以 第1攝影元件17檢測出之瞳面之像打例如分割設定成45χ 45之區域Ρβ於此瞳面之像ΡΙ，成像有因來自測試晶圓之 繞射光而產生之像’第1攝影元件17，係將之檢測為上述 說明之例如圖3(a)之繞射像（曈像）40。接著，求出該設定之 201027649 區域P(0, 0)〜P(45, 45)内瞳像PI之階度值（亮度值）與CD — SEM值之相關值。圖5(a)係顯示測試晶圓面内之檢查點 CP(No.l〜No.n)中之CD — SEM值（SEM)與瞳面（像面PI)上 任意區域P(L，M)中之階度值（亮度值）之對應表1〇〇，此對 應表100儲存於上述儲存部24。此處，於檢查點攔l〇〇a設

定有在測試晶圓面内設定之各檢查點CP(No.l〜No.n)〇SEM 攔100b儲存有各檢查點CP之CD — SEM值。進而，分別儲 存有於階度值R攔100c設定有檢查波長（照明波長）R、於階 © ^ 度值G欄100d設定有檢查波長（照明波長）G、於階度值B 欄100e設定有檢查波長（照明波長）b時之各檢查點CP中瞳 面上之任意區域P(L，M)之階度值（亮度值）。從此結果，分 別求出使用各檢查波長（照明波長）時之檢查點CP中瞳面上 之任意區域P(L，M)之階度值與CD—SEM值之相關係數 l〇〇f(CR(L，M)，CG(L，M)，CB(L，M))。 此相關係數，係針對各檢查點〇?(1^〇.1〜^[〇.11)將在該 φ 點取得之瞳像作為各區域p(0, 〇)〜P(N，N)中各檢查波長之 相關係數CR(L，M)，CG(L，M)，CB(L，M)求出’儲存於儲存 部24之相關函數表1〇1。此相關函數表ι〇1具有如圖5(b) 所示之表構造，於曈面上之區域棚l〇la，設定有在該點CP 取得之瞳像PI上之區域P(0, 0)〜P(N，N)，在該區域P之檢 查波長R之階度值（亮度值）之相關係數儲存於階度值尺攔 l〇lb。同樣地，在檢查波長G B之階度值G,B之相關係數 分別儲存於階度值G欄101C、階度值b欄1〇le。 此處，各檢查波長中，由於成像於瞳面之繞射像之位 15 201027649 置會改變’因此要如何分割瞳像pi，最好係就各波長調整。 依據上述，將從如® 5(b)求出之各波長之相關係數求得之 相關值為最大之曈面之區域p(Xf，Yf)^為最佳位置。 其次，將相關值為最大之曈像PI之區域p(Xf，Yf)之階 度值與CD- SEM值之關係如圖6所示地圖表化，自藉由 CD SEM測疋之測試晶圓之CD — SEM值之容許範圍決定 以本缺陷檢查裝置2〇測定之曈像之最佳位置中階度值之容 許範圍此外，® 6係形成於晶圓j 〇之檢查圖案為孔洞圖 案時之檢查例，CD ~ SEM值與階度值係以二次函數予以近 © 似。 當以上述方式構成時’係將檢查對象之晶圓10載置於 載台11上而以第1攝影元件i 7拍攝瞳像PI，在檢測部23 中，算出此瞳像PI之最佳位置之階度值（亮度值），並檢查 疋否在上述容許範圍，藉此當在容許範圍時即判定形成於 檢查對象之晶圓10之反覆圖案為良品，在容許範圍外時即 判定為不良品。 此外，此處最好係將光源1之光量調整成形成在瞳像 ◎ PI之繞射像40之階度值（強度）為不飽和。其原因在於，隨 著繞射光自0次變成高次，繞射光係變弱，而伴隨於此高 次之繞射像之階度值（亮度值）亦逐漸變低，因此例如當使〇 次之繞射光加上光源1之光量時，高次之繞射光即變弱， 使繞射像之階度值過低而無法測定，相反地，若使高次之 繞射光加上光源1之光量’ 〇次之繞射光即較強，使繞射像 之階度值（亮度值）成為飽和而無法測定。因此，最好係因應 16 201027649 最佳位置（Xf，γ〇，使用因數次之繞射光而產生之繞射像進 行檢查’藉此調整光源1之光量來設定。 如上述，以第1攝影元件17拍攝之瞳面之影像中，係 決定最佳位置以求出亮度值，並以在該位置之亮度值檢測 缺陷，藉此可在短時間以良好效率進行晶圓1〇之缺陷檢 測。此最佳位置，由於例如係以作為基準之測定手段、例 如以CD — SEM之測定求出之測試晶圓的測定值與以第i攝 〇 影元件17拍攝之測試晶圓之曈像内之複數個區域之亮度值 的相關值中相關值較高的位置（區域），因此可進一步以良好 效率進行缺陷檢查，而能在短時間進行優劣判定。 以上之缺陷檢查裝置2〇中，雖顯示照度均一化單元3 係包含選擇照明光（自光源1放射而照射於晶圓10)之波長 之干涉濾光器的情形，但亦可係不包含此干涉濾光器之構 成。又，例如於第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複數個攝影元件構 ⑩成第1攝影元件時，即能依R，G，B之波長帶分別觀察 瞳像。 再者’上述中雖說明了對來自光源1之光不特別進行 偏光處理之情形下的缺陷檢查，但亦可僅使用S偏光成分 之光或僅使用p偏光成分之光作為照射於晶圓1 〇之照明光 來進行檢查。亦即，由於具有可拆裝之偏光件7,因此亦能 將照明光彙整成直線偏光。圖7，係顯示針對來自光源1之 光使偏光件7旋轉，而以P偏光射入形成於晶圓1〇之圖案 10之週期P之方向的情形（射入光LP)，圖8，係顯示使偏 17 201027649 光件7旋轉’而以s偏光射人形成於晶圓之圖案1 週期P之方向㈣形(射入光LS)。與圖7之射入光： 交叉之兩端箭頭係表示直線偏光之振動方向PP，相對於圖 8之射入光LS垂直交又且自深處往前方者，係直線偏光之 振動方向PS。如上述’僅使用各偏光成分之光進行檢查時， 即能除去形成於晶S 1G表面之圖案1G，之更下側（基―

影響（干擾）。亦即，藉由偏光成分，會因因基底影響產生之 干擾成分使反射之特性相異’因此可利用此點而成為可除 去基底之影響之缺陷檢查裝置及方法。 本實施例中，係求出藉由作為基準之測定手段測定之 測試晶圓之測定值與以第1攝影元件17拍攝之因測試晶圓 產生之物鏡曈面之像内的複數個位置之各亮度值的相關 值’並將相關值向之物鏡瞳面之像内之位置之亮度值用於 測量’但當然:亦可將照明之射人角與偏光成分作為參數，、 預先藉由向量解析模擬求出圖案之尺寸形狀變化與瞳内之

階度變化之相關值為最高之最佳瞳内位置，以在短時間設 定本實施例中以第！攝影元件17拍攝之賴晶圓之瞳像内 之複數個區域之亮度值的相關中相關值較高的位置（區 域）。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示缺陷檢查裝置構成的截面示意圖。 圖2係顯不孔徑光闌之構成的說明圖，（幻係顯示形成 有大致圓形之孔徑部之孔徑光闌，（b)係顯示形成有大致矩 18 201027649 形之孔徑部之孔徑光闌。 圖3係顯示形成有圖2所示之孔徑光闌之孔徑部之像 之物鏡之瞳像的說明圖，（a)係顯示使用圖2(a)之孔徑光闌 之情形，（b)係顯示使用圖2(b)之孔徑光闌之情形。 圖4係用以說明晶圓上之檢查點與瞳像之分割方法的 說明圖。

圖5係顯示用以管理測試晶圓之cd — SEM值與以缺陷 檢查裝置測定之瞳像之階度值之關係之表構成的說明圖，（a) 係顯示儲存CD—SEM值與瞳像之各區域之階度值之對應 關係的對應表，（b)係顯示儲存CD 一SEM值與瞳面之各區 域之相關係數之相關函數表。 圖6係顯不CD — SEM值與階度值之關係，顯示A 範圍之示意圖。 〃 11 之情：::意τρ偏光照明晶圓表*之圖案之過期方 圖8係顯示以S偏光照明晶圓表面之圖案之週期方 之情形的示意圖。 ° 【主要元件符號說明】 1 光源 2 聚光透鏡 3 照度均一化單元 4 孔徑光闌 4a, 4a， 孔徑部 19 201027649 5 第1視野光闌 6 中繼透鏡 7 偏光件 8 半透光鏡 9 物鏡 10 晶圓 105 圖案 11 載台 12 檢光件 13 第1成像透鏡 14 半透光稜鏡 15 第2成像透鏡 16 第2視野光闌 17 第1攝影元件 18 第2攝影元件 19 監視器 20 缺陷檢查裝置 21 照明光學系統 22 檢測光學系統 23 檢測部 24 儲存部 40, 40’繞射像 100 對應表 100 a 檢查點欄 201027649 100b SEM欄 100c 階度值R欄 lOOd 階度值G欄 lOOe 階度值B欄 lOOf 與CD — SEM值之相關係數 101 相關函數表 101a 瞳面上之區域欄 101b 階度值R欄 0 101c 階度值G欄 lOle 階度值B欄 CP 檢查點 P 區域 PI 瞳像 R 檢查波長 ❿ 21

Claims (1)

1. 201027649 七、申請專利範圍： 1. 一種缺陷檢查裝置，係檢查形成有反覆圖案之基板之 缺陷，其特徵在於，具有： 照明光學系統，包含物鏡，透過該物鏡對形成於該基 板之反覆圖案照射來自光源之光； 檢測光學系統，係檢測因該反覆圖案而產生之複數次 數之繞射光所產生之該物鏡瞳面之像；以及 檢測部’係從所得之該瞳像檢測該基板之反覆圖案之 缺陷。 2·如申請專利範圍第1項之缺陷檢查裝置，其中，該檢 測部係用以求出該曈面之像之亮度值，並藉由該亮度值檢 測形成於該基板之反覆圖案之缺陷。 3. 如申請專利範圍第2項之缺陷檢查裝置，其具有儲存 部’係預先測量透過良品樣本產生之該瞳面之像之亮度值 並儲存為基準值； 該檢測部從該儲存部讀出該基準值，比較該基準值與 從該瞳面求出之該亮度值’以檢測形成於該基板之反覆圖 案之缺陷。 4. 如申請專利範圍第2項之缺陷檢查裝置，其中，該檢 測部係從該曈面之像決定用以求出該亮度值之最佳位置， 並藉由在該最佳位置之該亮度值檢測該基板之反覆圖案之 缺陷。 5. 如申請專利範圍第4項之缺陷檢查裝置，其中，該最 佳位置係透過該複數次數繞射光而產生之瞳像中任一次數 201027649 之繞射光所產生之瞳像區域，兮 1豕u场該任一次數之繞射光所產生 之曈像區域，係就該次數龙认 人數求出藉由作為基準之測定手段測 定之形成有複數個優劣程度不同 厌小问之反覆圖案之評估用基板 之測定值、與該評估用基柘之兮 用悉板之該複數次數繞射光所產生之 瞳像之該亮度值之相關值，決 决定該相關值較咼之該次數 之繞射光所產生之瞳像區域。 6. 如申請專利範圍第…項中任一項之缺陷檢查裝 置’其中，該照明光學系統具有波長選擇部，係用以選擇 照射於該基板上所形成之反覆圖案、來自該光源之光之波 長帶。 7. 如申請專利範圍帛！至6項中任一項之缺陷檢查裝 置其巾該照、a月光學系，统具有偏光件，係用以將照射於 該基板上所形成之反覆圖案、來自該光源之光囊整成既定 直線偏光狀態。 8. 如申請專利範圍第i至7項中任一項之缺陷檢查裝 事置，其中，該照明光學系統在與該曈面共軛之位置具有孔 徑光闌； 該孔徑光闌之孔徑部’能在與該照明光學系統之光軸 正交之面内使位置及孔徑變化。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之缺陷檢查裝 置’其中’該照明光學系統在與該曈面共輛之位置具有扎 徑光闌； 當設該孔徑光闌之孔徑部之連結該照明光學系統之光 軸與該孔徑部之直線方向之長度為Ra、該孔徑光闌及該物 23 201027649 鏡之該瞳間之成像倍率為万、照射於該基板上所形成之反 覆圖案之該光之波長為又、該反覆圖案之周期為P、該物鏡 之焦點距離為f時，滿足下式之條件： Ra$ I I xfx 又 / p。 1〇.一種缺陷檢查方法，係檢查形成有反覆圖案之基板 之缺陷’其特徵在於，具有： …、月步驟’係透過物鏡對形成於該基板之反覆圖案照 射來自光源之光； 攝影步驟’係檢測因該反覆圖案而產生之複數次數之 繞射光所產生之該物鏡瞳面之像；以及 檢測步驟，係從所得之該瞳像檢測該基板之反覆圖案 之缺陷。 11.如申請專利範圍第10項之缺陷檢査方法，其中，該 檢測步驟係用以求出該瞳面之像之亮度值，並藉由該亮度 值檢測形成於該基板之反覆圖案之缺陷。 12·如申請專利範圍第11項之缺陷檢查方法，其中，該 檢測步驟’係預先測量透過良品樣本產生之該瞳面之像之 亮度值作為基準值’並比較該基準值與從在該攝影步驟所 得之該瞳面之像求出之該亮度值，以檢測形成於該基板之 反覆圖案之缺陷。 13·如申請專利範圍第η項之缺陷檢查方法，其中，該 檢測步驟’係從在該攝影步驟所得之該瞳面之像決定用以 求出該亮度值之最佳位置’並藉由在該最佳位置之該亮度 值檢測形成於該基板之反覆圖案之缺陷。 201027649 14.如申請專利範圍第13項之缺陷檢查方法，其中，該 最佳位置，係透過該複數次數繞射光而產生之瞳像中任一 次數之繞射光所產生的瞳像區域，該任一次數之繞射光所 產生的瞳像區域，係就該次數求出藉由作為基準之測定手 段測定之形成有複數個優劣程度不同之反覆圖案之呼估用 基板的敎值、與該評估用基板之該複數次數繞射光所產 ❹ 生之瞳像之該亮度值的相關值，以決定該相關值較高之該 次數之繞射光所產生之瞳像區域。 回 ^ 八、圖式·· (如次頁）

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