发明名称 表面检查装置及表面检查方法
摘要 于进行形成有多层电路图案层之晶圆的表面检查时,能判断检查对象为那一图案层。此装置具有:将检查用照明光照射于其有周期性重复图案之晶圆1表面的照明光学系统10,将来自晶圆1之绕射光予以聚光之聚光光学系统20,将聚光光学系统20所聚光之绕射光以CCD拍照摄影元件31接收、以检测晶圆1之像的CCD摄影机30,进行CCD摄影机之影像信号之检查的影像处理检查装置35。影像处理检查装置35,于每形成一图案层时即拍摄晶圆1之表面像以求出各图案形成阶段之最佳测定条件,并根据该最佳测定条件判断以摄影装置拍摄之任意之晶圆影像系那一图案层。
申请公布号 TW512229 申请公布日期 2002.12.01
申请号 TW090122694 申请日期 2001.09.13
申请人 尼康股份有限公司 发明人 深泽和彦;山本麻理;大森健雄
分类号 G01N21/88;G01N21/956 主分类号 G01N21/88
代理机构 代理人 林镒珠 台北市长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种表面检查装置,其特征在于,具有: 照明光学系统,以对具有重叠复数图案层所形成之 表面的被检物体之前述表面照射照明光; 摄影机构,以拍摄根据来自前述被检物体之绕射光 的物体像; 条件控制机构,以设定或变更以前述摄影机构拍摄 前述物体像时之装置条件;以及 条件侦测机构,在以前述条件控制机构进行前述装 置条件之变更时取得以前述摄影机构拍摄之前述 物体像的影像,根据该影像来求出用以检查前述图 案层之前述装置条件; 前述条件侦测机构,系自最上位图案层形成前之影 像求出前述装置条件,且亦自前述最上位图案层形 成后之影像求出前述装置条件,根据所求得之复数 个条件,判断以前述摄影机构拍摄之影像是否为前 述最上位的图案所产生者。2.如申请专利范围第1 项之表面检查装置,其中,前述条件侦测机构,系根 据一边变化装置条件一边以前述摄影机构拍摄所 得之复数个影像,求出前述装置条件。3.如申请专 利范围第2项之表面检查装置,其中,前述条件侦测 机构,系分别侦测前述复数个影像之亮度,根据与 前述装置条件之变化对应的前述亮度变化之关系, 来求出前述条件。4.如申请专利范围第2项之表面 检查装置,其中,前述条件侦测机构,系分别侦测前 述复数个影像之最大亮度,求得与该装置条件之变 化对应的前述最大亮度变化的关系,将对前述关系 进行二次微分求得的前述最大亮度峰値所对应的 装置条件作为前述条件。5.如申请专利范围第1项 之表面检查装置,其中,前述变化之装置条件的种 类,系以前述照明光学系统照射于前述被检物体之 照明光的射入角度、前述被检物体的装载角度、 前述照明光之波长及射入前述成像机构之来自前 述被检物体之射出光之受光位置中至少一者。6. 如申请专利范围第1-5项中任一项之表面检查装置, 其具备缺陷侦测机构,以在前述条件侦测机构判断 为前述最上位图案者的条件下,根据以前述摄影机 构所拍摄的影像,来侦测前述被检物体上形成之图 案的缺陷。7.如申请专利范围第1-5项中任一项之 表面检查装置,其具备: 记忆机构,以在前述条件侦测机构判断为前述最上 位图案者的条件下,记忆以前述摄影机构所拍摄的 影像;以及 缺陷侦测机构,以读出记忆于前述记忆机构的影像 ,并根据前述影像来侦测前述被检物体上形成之图 案的缺陷。8.如申请专利范围第1-5项中任一项之 表面检查装置,其具有记忆机构,以在由前述条件 侦测机构判断为前述最上位图案者的条件下,记忆 以前述摄影机构所拍摄的影像; 在检查不同于前述被检物体之另一被检物体时,前 述条件控制机构从前述记忆机构读出前述条件,将 其设定为根据前述条件的装置条件。9.一种表面 检查方法,系将照明光照射于具有重叠复数图案层 所形成之表面的被检物体前述表面,拍摄根据来自 前述被检物体之绕射光之物体像,根据所得之影像 进行表面检查,其特征在于: 在最上位图案层之形成前,一边变更拍摄时之装置 条件一边取得影像,根据该影像求出用以检查前述 图案层之前述装置条件; 在最上位图案层之形成后,一边变化拍摄时之装置 条件一边取得影像,根据该影像求出用以检查前述 图案层之前述装置条件; 判断所求得之复数个条件所拍摄之影像是否为前 述最上位的图案所产生者。10.如申请专利范围第9 项之表面检查方法,其系一边变化前述装置条件, 一边自拍摄所取之复数个影像求出前述装置条件 。11.如申请专利范围第10项之表面检查方法,其系 分别侦测前述复数个影像的亮度,根据与前述装置 条件变化对应之前述亮度变化的关系来求出前述 条件。12.如申请专利范围第10项之表面检查方法, 其系分别侦测前述复数个影像的最大亮度,求出与 前述装置条件变化对应之前述最大亮度变化的关 系,将对前述关系进行二次微分求得之前述最大亮 度峰値所对应的前述装置条件作为前述条件。13. 如申请专利范围第9项之表面检查方法,其中,前述 变化之装置条件的种类,系前述照明光之射入角度 、前述被检物体之装载角度、前述照明光之波长 及来自前述被检物体之射出光之受光位置中至少 一者。14.如申请专利范围第9-13项中任一项之表面 检查方法,其中,系在判断为前述最上位图案者的 条件下,根据所拍摄的影像来侦测前述被检物体上 形成之图案的缺陷。15.如申请专利范围第9-13项中 任一项之表面检查方法,其系在判断为前述最上位 图案者的条件下记忆所拍摄的影像; 读出所记忆的影像,并根据前述影像来侦测前述被 检物体上形成之图案的缺陷。16.如申请专利范围 第9-13项中任一项之表面检查方法,其系记忆在判 断为前述最上位图案者的条件下所拍摄的影像; 在检查不同于前述被检物体之另一被检物体时,读 出所记忆之前述条件,将其设定为根据前述条件的 装置条件。17.如申请专利范围第9-13项中任一项之 表面检查方法,其系从所拍摄之影像判断前述复数 个图案层有无缺陷; 当侦测出前述复数个图案层中最上层的图案层有 缺陷时,即进行前述最上层之图案层的再生处理。 18.一种表面检查装置,其特征在于,具有: 照明光学系统,以对具有重叠复数图案层所形成之 表面的被检物体之前述表面照射照明光; 信号输出机构,以侦测来自前述被检物体之绕射光 ,并输出对应光量之绕射光信号; 条件控制机构,以设定或变更使用前述输出机构侦 测前述绕射光时的装置条件;以及 条件侦测机构,系根据以前述条件控制机构进行前 述装置条件之变更时,自前述信号输出机构输出的 绕射光信号,来求出用以检查前述图案层之前述装 置条件; 前述条件侦测机构,系自最上位的图案层形成前之 绕射光信号求出前述装置条件,且自前述最上位的 图案层形成后之绕射光信号求出前述装置条件,自 所求得之复数个条件,判断来自前述信号输出机构 的绕射光信号是否为前述最上位的图案所产生者 。19.一种表面检查方法,其系以照明光学系统对具 有重叠复数图案层所形成之表面的被检物体之前 述表面照射光线,藉绕射光侦测部侦测来自前述被 检物体之绕射光以产生对应光量之绕射光信号,根 据该绕射光信号而进行表面检查,其特征在于: 于最上位的图案层形成前,一边变更以前述绕射光 侦测部进行侦测时之装置条件、一边取得来自前 述绕射光侦测部的绕射光信号,根据该绕射光信号 ,求出用以检查前述图案层之前述装置条件; 于前述最上位的图案层形成后,一边变更以前述绕 射光侦测部进行侦测时之装置条件、一边取得来 自前述绕射光侦测部的绕射光信号,根据该绕射光 信号,求出前述装置条件; 自所求得之复数个条件,判断来自前述绕射光侦测 部的绕射光信号是否为前述最上位的图案者所产 生者。20.一种表面检查方法,系对表面具有层积复 数个图案层所形成之至少二个曝光照射区域之被 检物体进行照明,拍摄根据来自前述被检物体之绕 射光的物体像,根据所拍摄之前述物体像来进行前 述被检物体之表面检查,其特征在于: 在前述被检物体的表面,于前述至少二个曝光照射 区域上以曝光装置在不同的曝光条件下曝光形成 既定图案层,且其他图案层亦在同一曝光条件下形 成; 一边变更拍摄前述物体像时之装置条件、一边对 前述至少二个曝光照射区域分别拍摄前述物体像, 自所拍得的影像求出对应前述装置条件变化之影 像的变化; 比较前述至少二曝光照射区域的各该前述变化,将 前述变化不同时之前述装置条件决定为前述条件 。21.一种表面检查方法,其系对表面具有层积复数 个图案层形成之曝光照射区域之被检物体进行照 明,拍摄根据来自前述被检物体之绕射光的物体像 ,根据所拍摄之前述物体像来进行前述被检物体之 表面检查,其特征在于: 在前述曝光照射区域之形成过程中,于最上位层曝 光形成光阻层时,至少对二个前述曝光照射区域, 以曝光装置在不同的曝光条件下形成前述光阻层; 分别对前述至少二个曝光照射区域一边变化前述 装置条件一边拍摄前述物体像,自拍摄所得之影像 求出对应前述装置条件之变化的影像之变化; 分别比较前述至少二个曝光照射区域之前述变化, 将前述变化不同之装置条件决定为用以检查前述 最上位所形成之光阻层的条件。22.如申请专利范 围第21项之表面检查方法,其中,系于前述条件下检 查前述最上位所形成之光阻层,于侦测出前述光阻 层有缺陷时,即进行前述光阻层之再生处理。23.如 申请专利范围第20项之表面检查方法,其中,前述至 少二个曝光照射区域,系前述曝光照射区域的形成 过程中于最上位层曝光形成光阻层时,一曝光照射 区域系形成为正常的图案,另一曝光照射区域则形 成为具有缺陷的图案。24.如申请专利范围第20项 之表面检查方法,其中,前述被检物体系半导体晶 圆、且系测试用晶圆。25.如申请专利范围第21项 之表面检查方法,其中,前述至少二个曝光照射区 域,当前述曝光照射区域的形成过程中于最上位层 曝光形成光阻层时,一曝光照射区域系形成为正常 的图案,另一曝光照射区域则形成为具有缺陷的图 案。26.如申请专利范围第21项之表面检查方法,其 中,前述被检物体系半导体晶圆、且系测试用晶圆 。图式简单说明: 图1系显示本发明之表面检查装置之构成的概略图 。 图2系显示作为本发明之表面检查装置之被检对象 物之晶圆表面图案构成的截面图。 图3系显示进行图2之晶圆表面检查时,倾斜角度与 最大亮度之关系的图。 图4系显示将图3所示波形二次微分之结果的图。 图5系显示于图2之晶圆表面形成上层图案前之状 态下之图案构成的截面图。 图6系显示进行图5之晶圆表面检查时,倾斜角度与 最大亮度之关系的图。 图7系显示将图6所示波形二次微分之结果的图。 图8系显示图3之关系与图6之关系之差异的图。 图9系显示将图8所示波形二次微分之结果的图。 图10系显示控制部之影像拍摄及取得顺序的流程 图。 图11系显示决定用以进行影像检查之最佳条件之 顺序的流程图。 图12系显示决定用以检查最上位之图案层之最佳 条件之顺序的流程图。 图13系显示本发明实施例中作为表面检查装置之 被检对象物之晶圆表面之图案构成的截面图。 图14系显示进行图13之晶圆表面检查时,倾斜角度 与最大亮度之关系的图。 图15系显示本发明实施例中作为表面检查装置之 被检对象物之另一晶圆表面之图案例的俯视图。 图16系显示进行图15之晶圆表面检查时,倾斜角度 与各曝光照射区域之亮度之关系的图。
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