專利名稱：檢查裝置、檢查方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢查裝置、檢査方法和程序，其用于特別是在
半導(dǎo)體元件、液晶顯示元件等的制造過(guò)程中檢查樣品表面上的缺陷。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，已經(jīng)提出了如下的各種的裝置，所述裝置利用從 形成在半導(dǎo)體晶圓或液晶基板(通常稱為"樣品")的表面上的圖案生 成的衍射光來(lái)檢測(cè)在樣品表面上的缺陷例如不平坦或瑕疵。特別地， 近年來(lái)，通過(guò)半導(dǎo)體工藝的小型化，在樣品的缺陷控制中也需要更高 的精度。例如，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種電子電路部件檢査裝置，該 裝置基于提前確定的好的基準(zhǔn)顏色數(shù)據(jù)和基于彩色圖像的檢査表面的 顏色數(shù)據(jù)之間的差來(lái)選擇基板的不良候選區(qū)域。
專利文獻(xiàn)1:日本未審查的專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2003-302354。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題順便提一下，為了在上述缺陷檢査中準(zhǔn)確地觀察圖案，優(yōu) 選地集中于分析結(jié)果之中顯著地表現(xiàn)圖案特征的部分來(lái)執(zhí)行觀察。然 而，識(shí)別分析結(jié)果中顯著地表現(xiàn)圖案特征的部分是復(fù)雜的，并且這方 面仍需要改進(jìn)。本發(fā)明意在解決傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問(wèn)題。本發(fā)明的主題是 提供一種裝置，用于識(shí)別分析結(jié)果中顯著地表現(xiàn)圖案特征的部分。解決問(wèn)題的方式根據(jù)本發(fā)明的第一方面的檢查裝置包括臺(tái)，所述臺(tái)用于 放置樣品，所述樣品具有形成在表面上的圖案；物鏡，所述物鏡用于 觀察所述圖案；照明光學(xué)系統(tǒng)；檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)；成像部；以及分析部。 所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括光源和偏光器。然后，所述照明光學(xué)系統(tǒng)從所 述光源選擇任意波長(zhǎng)區(qū)域，并且經(jīng)由所述偏光器和所述物鏡落射照明 所述樣品。所述檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)包括具有與所述偏光器的偏振方向交叉 的偏振面的檢偏器。然后，檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由所述物鏡和所述檢偏器 檢測(cè)來(lái)自所述樣品的光，并且基于所述光獲得樣品表面的傅立葉圖像。 所述成像部成像所述傅立葉圖像。所述分析部執(zhí)行計(jì)算處理，以在所 述傅立葉圖像中確定顯著區(qū)域，所述顯著區(qū)域相比于其他區(qū)域受所述 圖案的狀態(tài)的影響更大。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在本發(fā)明的第一方面中，所述分 析部基于多個(gè)所述傅立葉圖像，為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算在多個(gè)傅立 葉圖像之間發(fā)生的階調(diào)(gradation)的差，并且進(jìn)一步從所述階調(diào)的差的 幅度確定所述顯著區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè)都具有所述圖案的 不同曝光條件。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在本發(fā)明的第二方面中，所述成 像部生成所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)。此外，所述分析部計(jì)算關(guān)于所 述傅立葉圖像的每一顏色分量的所述階調(diào)的差，并且基于所述顏色分 量中的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定所述顯著區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在本發(fā)明的第一方面中，所述檢 查裝置進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)輸入部，所述數(shù)據(jù)輸入部接收與所述傅立葉圖 像對(duì)應(yīng)的所述圖案的線寬數(shù)據(jù)。此外，所述分析部基于多個(gè)所述傅立 葉圖像，為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算在所述傅立葉圖像的階調(diào)值和與所 述圖案的線寬之間的改變率，并且基于所述改變率的值確定所述顯著
7區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè)都具有所述圖案的不同曝光條件。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在本發(fā)明的第四方面中，所述成 像部生成所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)，此外，所述分析部計(jì)算關(guān)于所 述傅立葉圖像的每一顏色分量的所述改變率，并且基于所述顏色分量 中的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定所述顯著區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在本發(fā)明的第四或第五方面中，
所述分析部進(jìn)一步為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算所述線寬的相關(guān)誤差，并 且基于所述改變率的值和所述相關(guān)誤差而確定所述顯著區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在本發(fā)明的第一到第六方面的任 何一方面中，所述分析部基于與所述顯著區(qū)域?qū)?yīng)的所述傅立葉圖像 的數(shù)據(jù)而執(zhí)行樣品中的圖案是良好還是有缺陷的確定或者圖案的改變 的檢測(cè)中的至少之一。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在本發(fā)明的第四到第六方面的任 何一方面中，所述分析部在計(jì)算所述改變率時(shí)確定用于將所述階調(diào)值 轉(zhuǎn)換成所述線寬的近似，并且基于所述近似從所述傅立葉圖像估計(jì)所 述線寬。注意的是，通過(guò)將與本發(fā)明的上述方面相關(guān)的構(gòu)造轉(zhuǎn)換成 檢查方法而獲得的實(shí)施、和使計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述檢査方法的程序等作為 本發(fā)明的具體實(shí)施例也是有效的。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，基于通過(guò)對(duì)樣品的圖案成像而獲得的傅立葉 圖像，可以確定顯著區(qū)域，所述顯著區(qū)域相比于其他區(qū)域受圖案的狀 態(tài)的影響更大。


圖1是第一實(shí)施例的缺陷檢查裝置的示意圖。
圖2是晶圓上的照射光的入射角和瞳內(nèi)的成像位置之間的關(guān)系的
說(shuō)明圖。
圖3是示出在第一實(shí)施例中如何確定顯著區(qū)域的流程圖。
圖4示出被劃分成多個(gè)區(qū)域的傅立葉圖像的示例。
圖5是示出在S103中亮度數(shù)據(jù)的提取狀態(tài)的示意圖。
圖6是示出在劃分的區(qū)域Pm中的亮度數(shù)據(jù)的R、 G和B的階調(diào)值
(gradation value)的曲線圖。
圖7示出在傅立葉圖像中R的階調(diào)的差的分布狀態(tài)。 圖8示出在傅立葉圖像中G的階調(diào)的差的分布狀態(tài)。 圖9示出在傅立葉圖像中B的階調(diào)的差的分布狀態(tài)。 圖10是示出圖案的對(duì)焦和傅立葉圖像的階調(diào)值之間的關(guān)系的曲線圖。
圖11是示出在第二實(shí)施例中如何確定顯著區(qū)域的流程圖。
圖12示出與每一傅立葉圖像對(duì)應(yīng)的圖案的線寬和在劃分的區(qū)域
Pm中的R、 G和B的階調(diào)值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示例。
圖13是示出圖案的線寬和在劃分的區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值的曲線圖。
圖14示出在傅立葉圖像中與R對(duì)應(yīng)的系數(shù)"a"的值的分布狀態(tài)。 圖15示出在傅立葉圖像中與R對(duì)應(yīng)的相關(guān)誤差的值的分布狀態(tài)。 圖16示出在傅立葉圖像中與G對(duì)應(yīng)的系數(shù)"a"的值的分布狀態(tài)。 圖17示出在傅立葉圖像中與G對(duì)應(yīng)的相關(guān)誤差的值的分布狀態(tài)。 圖18示出在傅立葉圖像中與B對(duì)應(yīng)的系數(shù)"a"的值的分布狀態(tài)。 圖19示出在傅立葉圖像中與B對(duì)應(yīng)的相關(guān)誤差的值的分布狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施例的描述)
在下文中，將參考圖1描述第一實(shí)施例的缺陷檢查裝置的構(gòu)造。
缺陷檢查裝置包括晶圓臺(tái)1、物鏡2、半反鏡3、照明光
學(xué)系統(tǒng)4、檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5、成像部6、和控制單元7。在晶圓臺(tái)1上，放置缺陷檢査目標(biāo)的晶圓8 (樣品)，同時(shí) 將其圖案形成表面朝上。晶圓臺(tái)l可以在x、y和z三個(gè)軸方向上移動(dòng)， 各方向彼此正交(在圖1中，在附圖的平面上的豎直方向是z方向)。 此外，晶圓臺(tái)1可以圍繞z軸旋轉(zhuǎn)。用于觀察晶圓8上的圖案的物鏡2被設(shè)置在晶圓臺(tái)l之上。 在圖1的示例中，物鏡2的倍率被設(shè)置為100倍。然后，半反鏡3被 傾斜并且設(shè)置在物鏡2之上。在圖1中，照明光學(xué)系統(tǒng)4被設(shè)置在半 反鏡3的左側(cè)，并且檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5被設(shè)置在半反鏡3之上。照明光學(xué)系統(tǒng)4按照從圖1的左側(cè)到右側(cè)的順序包括光 源ll (例如，白LED、鹵素?zé)舻?、聚光透鏡12、照明均衡單元13、 孔徑光闌14、視場(chǎng)光闌15、準(zhǔn)直透鏡16、和可拆卸偏光器(偏振濾光 器)17。這里，從照明光學(xué)系統(tǒng)4的光源11發(fā)出的光經(jīng)由聚光透 鏡12和照明均衡單元13被引導(dǎo)到孔徑光闌14和視場(chǎng)光闌15。照明均 衡單元13通過(guò)干涉濾波器使在任意波長(zhǎng)區(qū)域中的光通過(guò)。上述的孔徑 光闌14和視場(chǎng)光闌15被構(gòu)造為開(kāi)口的大小和位置可以相對(duì)于照明光 學(xué)系統(tǒng)4的光軸被改變。因此，通過(guò)孔徑光闌14和視場(chǎng)光闌15的操 作，照明光學(xué)系統(tǒng)4可以改變照明區(qū)域的大小和位置，并且調(diào)整照明 的孔徑角。然后，通過(guò)孔徑光闌14和視場(chǎng)光闌15的光被準(zhǔn)直透鏡16 準(zhǔn)直，并且然后通過(guò)偏光器17并且入射到半反鏡3上。半反鏡3將來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)4的光向下反射，并且將光 引導(dǎo)到物鏡2。由此，晶圓8被來(lái)自照明光學(xué)系統(tǒng)4的通過(guò)物鏡2的光 落射照明。另一方面，落射照明到晶圓8上的光被晶圓8反射，并且說(shuō)明書(shū)第6/16頁(yè)
再次返回到物鏡2，并且將通過(guò)半反鏡3，入射在檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5上。檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5按照從圖1的下側(cè)到上側(cè)的布置順序包 括可拆卸檢偏器(偏振濾光器)21、透鏡22、半棱鏡23、伯特蘭透 鏡24、和視場(chǎng)光闌25。檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5的檢偏器21被設(shè)置為相對(duì)于 照明光學(xué)系統(tǒng)4的偏光器17處于正交偏振狀態(tài)。因?yàn)檎彰鞴鈱W(xué)系統(tǒng)4 的偏光器17和檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5的檢偏器21滿足正交偏振條件，所以 由檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5觀察的光強(qiáng)變得接近零，除非偏振主軸被晶圓8的 圖案旋轉(zhuǎn)。此外，檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5的半棱鏡23使入射光束分為兩個(gè) 方向。通過(guò)半棱鏡23的光束經(jīng)由伯特蘭透鏡24將晶圓8的圖像形成 到視場(chǎng)光闌25上，同時(shí)將物鏡2的瞳面上的亮度分布再現(xiàn)到成像部6 的成像表面上。即，成像部6可以攝取晶圓8的傅立葉變換圖像(傅 立葉圖像)。注意的是，視場(chǎng)光闌25可以在與檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)5的光軸 垂直的平面內(nèi)改變開(kāi)口形狀。因此，通過(guò)視場(chǎng)光闌25的操作，成像部 6現(xiàn)在可以檢測(cè)在晶圓8的任意區(qū)域中的信息。注意的是，通過(guò)半棱鏡 23的光束被引導(dǎo)到第二成像部(未示出)，用于攝取沒(méi)有經(jīng)過(guò)傅立葉變 換的圖像。這里，在第一實(shí)施例的缺陷檢査中攝取傅立葉圖像基于以 下原因。如果通過(guò)對(duì)晶圓8的圖案成像而獲得的圖像照被原樣使用在 缺陷檢查中，因此當(dāng)圖案節(jié)距在檢查裝置的分辨率以下時(shí)，不可能光 學(xué)地檢測(cè)到圖案的缺陷。另一方面，在傅立葉圖像中，如果晶圓8的 圖案具有缺陷，則反射光的對(duì)稱將會(huì)打破，并且由于結(jié)構(gòu)雙折射，在 相對(duì)于傅立葉圖像的光軸對(duì)稱的部分之間在亮度、顏色等方面會(huì)發(fā)生 變化。因此，即使當(dāng)圖案節(jié)距低于檢査裝置的分辨率時(shí)，通過(guò)檢測(cè)在 傅立葉圖像中的上述變化，圖案的缺陷檢測(cè)也變得可能。此外，將參考圖2描述照射光到晶圓8上的入射角和瞳內(nèi)的成像位置之間的關(guān)系。如在圖2中的虛線所示，當(dāng)照射光到晶圓8 上的入射角為0°時(shí)，在瞳上的成像位置是瞳的中心。另一方面，如通
過(guò)圖2的實(shí)線所示，當(dāng)入射角是64° (等價(jià)于NA=0.9)時(shí)，在瞳上的 成像位置是瞳的外邊緣部分。即，在瞳上，照射光到晶圓8上的入射 角對(duì)應(yīng)于瞳內(nèi)的在徑向方向上的位置。此外，在瞳內(nèi)在從光軸開(kāi)始的 相同半徑內(nèi)的位置形成的光是以相同的角度入射到晶圓8上的光。回到圖1，成像部6通過(guò)其中具有拜耳陣列的顏色濾光器 的圖像傳感器攝取上述傅立葉圖像。然后，通過(guò)對(duì)圖像傳感器的輸出 執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換和各種圖像處理，成像部6生成傅立葉圖像的R、 G、和 B的顏色數(shù)據(jù)。成像部6的該輸出被聯(lián)接到控制單元7。注意的是，圖 1省略了成像部6的單個(gè)組件的圖示。控制單元7執(zhí)行缺陷檢查裝置的總體控制?？刂茊卧?包 括記錄部31,用于記錄傅立葉圖像的數(shù)據(jù)；輸入I/F32; CPU 33， 用于執(zhí)行各種計(jì)算；監(jiān)視器34;和操作部35。記錄部31、輸入I/F 32、 監(jiān)視器34和操作部35被分別聯(lián)接到CPU 33。這里，控制單元7的CPU 33通過(guò)執(zhí)行程序分析傅立葉圖 像，并且在傅立葉圖像中確定顯著區(qū)域，該顯著區(qū)域相比于其他區(qū)域 受圖案的狀態(tài)影響更大。此外，輸入I/F32包括連接器，用于聯(lián)接記 錄介質(zhì)(未示出)；和連接端子，用于聯(lián)接到外部計(jì)算機(jī)9。然后，輸 入I/F 32從上述記錄介質(zhì)或計(jì)算機(jī)9讀取數(shù)據(jù)。接著，將參考圖3的流程圖描述根據(jù)第一實(shí)施例的當(dāng)檢査 缺陷時(shí)如何確定顯著區(qū)域的示例。在第一實(shí)施例中，將描述如下的示 例，其中，利用具有在其中形成的多個(gè)相同形狀的圖案的一個(gè)晶圓8 來(lái)確定在缺陷檢查中的顯著區(qū)域，其中每一圖案具有不同的曝光條件 (對(duì)焦/劑量)。
步驟101:控制單元7的CPU 33使成像部6攝取晶圓8
上的每一圖案的預(yù)定位置的傅立葉圖像。由此，對(duì)于相同形狀的圖案， 每一個(gè)都具有不同曝光條件的多個(gè)傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)將會(huì)被記錄
在控制單元7的記錄部31中。注意的是，在下面的描述中，為了簡(jiǎn)便， 當(dāng)辨別各個(gè)傅立葉圖像時(shí)，將利用所附的符號(hào)FI進(jìn)行描述。步驟102: CPU 33對(duì)每一傅立葉圖像分別生成對(duì)于圖像上 的每一位置的R、 G、和B的亮度數(shù)據(jù)。在下文中，將第一幀的傅立葉 圖像FI,作為示例來(lái)對(duì)如何確定上述亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行具體地描述。 (1) CPU 33將傅立葉圖像FIi分割成多個(gè)四方晶格狀區(qū) 域。圖4示出分割成多個(gè)區(qū)域的傅立葉圖像的示例。注意的是，在下 面的描述中，為了簡(jiǎn)便，當(dāng)辨別傅立葉圖像上的分割區(qū)域時(shí)，將利用 所附的符號(hào)P進(jìn)行描述。 (2)對(duì)傅立葉圖像FI,的每一分割區(qū)域，CPU 33計(jì)算每 種顏色的R、 G、和B的亮度值的平均值。由此，對(duì)FIJ勺每一分割區(qū) 域，分別生成亮度數(shù)據(jù)，該亮度數(shù)據(jù)表示R、 G、和B的每一顏色分量 的階調(diào)。然后，CPU33在各個(gè)傅立葉圖像中重復(fù)上面的步驟(1) 和(2)。由此，在從第一幀到第n幀的傅立葉圖像(FI,到FIJ的每一 個(gè)中，將分別生成每一分割區(qū)域的R、 G、和B的亮度數(shù)據(jù)。步驟103:為R、 G、和B的每一顏色分量，CPU 33生成 階調(diào)差數(shù)據(jù)，該階調(diào)差數(shù)據(jù)表示在同一分割區(qū)域中傅立葉圖像(FI,到 FIn)之間的階調(diào)差。在下文中，通過(guò)將傅立葉圖像FI上的任意的分割區(qū)域Pm 作為示例來(lái)具體地描述在S103中的計(jì)算。
13
首先，對(duì)于傅立葉圖像(FI,到FIJ中的每一個(gè)，CPU 33 在分割區(qū)域Pm中分別提取每一顏色分量的亮度數(shù)據(jù)(在S102中計(jì)算 的那些)(參見(jiàn)圖5)。接著，對(duì)每一顏色分量，CPU 33分別比較分割 區(qū)域Pm中的階調(diào)值。圖6是示出分割區(qū)域Pm中的亮度值的R、 G和B 的階調(diào)值的曲線圖。注意的是，在圖6中，水平軸表示傅立葉圖像FI 的編號(hào)，而垂直軸表示每一傅立葉圖像的階調(diào)值。此外，在與分割區(qū)域Pm對(duì)應(yīng)的亮度數(shù)據(jù)的階調(diào)值之中， CPU 33提取R、 G、和B中的每一個(gè)的最大值和最小值。接著，對(duì)于 R、 G、和B的每一顏色分量，CPU 33計(jì)算上述最大值和最小值之間 的差值。由此，為R、 G、和B的每一顏色分量，生成階調(diào)差數(shù)據(jù)，該
階調(diào)差數(shù)據(jù)表示在分割區(qū)域Pm中傅立葉圖像之間的階調(diào)差。然后，CPU 33重復(fù)上面步驟，重復(fù)次數(shù)與所有分割區(qū)域 的數(shù)目相同。由此，在傅立葉圖像的所有分割區(qū)域中，將分別生成R、 G、和B中的每一個(gè)的階調(diào)差數(shù)據(jù)。步驟104: CPU 33基于在S103中確定的階調(diào)差數(shù)據(jù)，確 定顯著區(qū)域，該顯著區(qū)域相比于傅立葉圖像的分割區(qū)域的其他區(qū)域受 圖案的狀態(tài)影響更大。圖7到圖9為每一顏色分量示出傅立葉圖像的每一分割區(qū) 域中的階調(diào)的差的分布狀態(tài)。在上面的示例中，對(duì)于傅立葉圖像之間 的亮度的階調(diào)的差，在分割區(qū)域P,中的B的值是最大的(參見(jiàn)圖9)。 因此，在S104中，CPU33基于分割區(qū)域Pi中B的階調(diào)值確定分割區(qū) 域Pi作為顯著區(qū)域，并且執(zhí)行稍后將描述的缺陷檢査。這里，在傅立 葉圖像中的顯著區(qū)域的位置根據(jù)晶圓8的圖案而變化。此外，具有增 加的階調(diào)差的顏色分量具有高階調(diào)值，這可以通過(guò)晶圓8上的薄膜的 干涉而得到增強(qiáng)?，F(xiàn)在，完成了圖3的流程圖的描述。
然后，通過(guò)關(guān)注已經(jīng)通過(guò)上述方法而確定的顯著區(qū)域和顏 色分量分析傅立葉圖像，CPU33執(zhí)行晶圓8的圖案的缺陷檢查。這里， 在傅立葉圖像中的上述顯著區(qū)域中，可以高精度地執(zhí)行圖案的缺陷檢 査，因?yàn)榧词拱殡S圖案條件的細(xì)小改變，在預(yù)定顏色分量的階調(diào)中也 可能出現(xiàn)改變。作為示例，如果提前找到圖案的曝光條件和階調(diào)值之間的 關(guān)系，則當(dāng)分析通過(guò)對(duì)缺陷檢查目標(biāo)的圖案進(jìn)行成像而獲得的傅立葉 圖像時(shí)，CPU33可以基于顯著區(qū)域中的預(yù)定顏色分量的數(shù)據(jù)(在上述 示例中，在分割區(qū)域P,中的B的階調(diào)值)容易地執(zhí)行圖案的缺陷檢查。 這里，在通過(guò)分別成像具有不同對(duì)焦條件的相同形狀的圖案獲得的傅 立葉圖像中，圖IO示出圖案的對(duì)焦條件和傅立葉圖像的階調(diào)值之間的 關(guān)系。如果控制單元7能夠使用用于對(duì)應(yīng)于圖IO的判斷的數(shù)據(jù)，則通 過(guò)將在傅立葉圖像的顯著區(qū)域中的預(yù)定顏色分量的階調(diào)值與在用于判 斷的數(shù)據(jù)中的對(duì)焦條件的非缺陷范圍中的階調(diào)值進(jìn)行比較，CPU 33可 以檢測(cè)晶圓8上的圖案的缺陷。此外，在對(duì)缺陷檢查目標(biāo)的多個(gè)傅立葉圖像分析時(shí)，通過(guò) 提取具有不比在顯著區(qū)域中預(yù)定顏色分量的階調(diào)的閾值小的改變的圖
像，CPU33還執(zhí)行晶圓8的圖案的改變檢測(cè)。
(第二實(shí)施例的描述)
圖ll是示出根據(jù)第二實(shí)施例在檢査缺陷時(shí)如何確定顯著區(qū)域的示 例的流程圖。這里，因?yàn)榈诙?shí)施例的缺陷檢査裝置的構(gòu)造與在圖1 中所示的第一實(shí)施例的缺陷檢査裝置相同，所以省略重復(fù)的描述。在第二實(shí)施例中，利用與第一實(shí)施例相同的晶圓8，基于 每一圖案的傅立葉圖像和每一圖案的線寬的數(shù)據(jù)來(lái)確定缺陷檢查中的 顯著區(qū)域。注意的是，對(duì)于與上述圖案對(duì)應(yīng)的線寬的數(shù)據(jù)，例如，使用利用諸如散射計(jì)或掃描電子顯微鏡(SEM)這樣的線寬測(cè)量裝置來(lái) 測(cè)量的數(shù)據(jù)。步驟201:對(duì)于晶圓8， CPU33從輸入I/F32讀取并獲得 與各個(gè)圖案對(duì)應(yīng)的線寬的數(shù)據(jù)組。注意的是，讀到控制單元7中的線
寬的數(shù)據(jù)組被記錄在記錄部31中。步驟202: CPU 33使成像部6攝取晶圓8上的每一圖案的 每一傅立葉圖像。注意的是，因?yàn)樵摬襟E對(duì)應(yīng)于圖3的SlOl，所以省 略了重復(fù)的描述。步驟203:對(duì)于各個(gè)傅立葉圖像，CPU33分別生成圖像上 的每一位置的R、 G、和B的亮度數(shù)據(jù)。注意的是，因?yàn)樵摬襟E對(duì)應(yīng)于 圖3的S102，所以省略了重復(fù)的描述。步驟204:在傅立葉圖像上的每一分割區(qū)域(S203)中， CPU 33確定近似，該近似表示傅立葉圖像的階調(diào)值對(duì)圖案的線寬的改 變率。注意的是，CPU33在步驟S204在一個(gè)分割區(qū)域中分別為R、 G、 和B的每一顏色分量計(jì)算上述的近似。在下文中，通過(guò)將傅立葉圖像FI上的任意分割區(qū)域Pm作 為示例來(lái)對(duì)在S204中的計(jì)算進(jìn)行具體地描述。 (1)首先，CPU 33從記錄部31讀取與傅立葉圖像(F^ 到FIJ的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的圖案的線寬的數(shù)據(jù)。此外，CPU33分別提取傅 立葉圖像(FI,到FIJ的每一個(gè)中的分割區(qū)域Pm中的每一顏色分量的 亮度數(shù)據(jù)(在S203中確定的數(shù)據(jù))。然后，對(duì)于傅立葉圖像(FI,到FIn) 的每一個(gè)，CPU33確定圖案的線寬和在分割區(qū)域Pm中的階調(diào)值之間的 對(duì)應(yīng)關(guān)系。注意的是，圖12示出與傅立葉圖像(FI,到FIn)的每一個(gè)
對(duì)應(yīng)的圖案的線寬和在分割區(qū)域Pm中的R、 G和B的階調(diào)值之間的對(duì)
16應(yīng)關(guān)系的示例。 (2)其次，基于在(1)中確定的線寬和階調(diào)值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)，CPU33計(jì)算近似，該近似表示傅立葉圖像的階調(diào)值對(duì)圖案的線寬的改變率。這里，描述與在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值對(duì)應(yīng)的近似的計(jì)算。圖13示出圖案的線寬和在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值的曲線圖。在圖13中，水平軸表示在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值，而垂直軸表示圖案的線寬。注意的是，在圖13中，每一傅立葉圖像利用一個(gè)點(diǎn)繪制在曲線圖上。從圖13還明顯的是，圖案的線寬和傅立葉圖像的階調(diào)值彼此成線性比例，這很好地符合一次近似。因此，CPU33通過(guò)利用最小平方方法，從圖案的線寬和在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)計(jì)算下面的等式1。 y=ax+b (1)
在上面的等式(1)中，"y"表示與每一傅立葉圖像對(duì)應(yīng)的圖案的線寬。"x"表示在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值。"a"表示通過(guò)將圖案的線寬的改變量除以B的階調(diào)值的改變量而獲得的系數(shù)。"b"表示y截距的值。這里，上述系數(shù)"a"的絕對(duì)值等于階調(diào)改變相對(duì)于圖案的線寬的改變的倒數(shù)(圖案的狀態(tài)的檢測(cè)靈敏度的倒數(shù))。即，即使線寬的差相同，隨著系數(shù)"a"的絕對(duì)值減小，傅立葉圖像的階調(diào)改變?cè)黾?，并且因此將改善圖案的狀態(tài)的檢測(cè)靈敏度。通過(guò)上述步驟，CPU33可以確定與在分割區(qū)域Pm中的B的階調(diào)值對(duì)應(yīng)的近似。當(dāng)然，按照與上述相同的步驟，CPU33還計(jì)算與在分割區(qū)域Pm中的R和G的階調(diào)值對(duì)應(yīng)的近似。接著，CPU 33分別計(jì)算與傅立葉圖像上的所有分割區(qū)域中的R、 G和B的階調(diào)值的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的近似。步驟205: CPU 33在傅立葉圖像上的每一分割區(qū)域(S203)中對(duì)于每一顏色分量確定在S204中獲得的近似和圖案的線寬之間的相
關(guān)誤差。首先，CPU 33生成與傅立葉圖像(FI!到FIn)的每一個(gè)對(duì)應(yīng)的線寬和從近似(S204)得到的線寬之間的偏差的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，CPU33分別為每一分割區(qū)域中的R、 G和B的每一顏色分量生成上述的偏差數(shù)據(jù)。然后，CPU 33從上述偏差數(shù)據(jù)為每一分割區(qū)域的R、 G和B的每一顏色分量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，并且將該值作為相關(guān)誤差。步驟206:基于在S204中確定的系數(shù)"a"(圖案的狀態(tài)的檢測(cè)靈敏度的倒數(shù))和在S205中確定的相關(guān)誤差，CPU 33在傅立葉圖像的分割區(qū)域之中確定顯著區(qū)域，該顯著區(qū)域相比于其他區(qū)域受圖案的狀態(tài)影響更大。即，CPU33從具有絕對(duì)值小的系數(shù)"a"并且具有充分小的相關(guān)誤差的分割區(qū)域設(shè)置上述顯著區(qū)域。例如，CPU33根據(jù)系數(shù)"a"的絕對(duì)值的小和相關(guān)誤差的小來(lái)執(zhí)行每一分割區(qū)域的計(jì)分，并且基于該計(jì)分的結(jié)果來(lái)確定顯著區(qū)域。圖14、圖16、和圖18是每一個(gè)都為每一顏色分量示出在傅立葉圖像中近似的系數(shù)"a"的值的分布狀態(tài)的圖。此外，圖15、圖17、和圖19是每一個(gè)都為每一顏色分量示出在傅立葉圖像中相關(guān)誤差的分布狀態(tài)的圖。在上述示例中，與在分割區(qū)域P2中的B的階調(diào)值對(duì)應(yīng)的近似的系數(shù)"a"的絕對(duì)值是最小的。此外，對(duì)于在分割區(qū)域P2中的B的階調(diào)值，相關(guān)誤差的值也是相對(duì)小的值。因此，CPU33在S206
中基于在分割區(qū)域P2中的B的階調(diào)值確定分割區(qū)域P2作為顯著區(qū)域，
并且執(zhí)行稍后描述的缺陷檢查?，F(xiàn)在，圖11的流程圖的描述結(jié)束。
然后，通過(guò)關(guān)注已經(jīng)利用上述方法而被確定的顯著區(qū)域和顏色分量分析傅立葉圖像，CPU33執(zhí)行晶圓8的圖案的缺陷檢査或改
變檢測(cè)。具體地，在第二實(shí)施例中，還關(guān)注圖案的線寬的相關(guān)誤差而確定顯著區(qū)域，并且因此，能夠更加準(zhǔn)確地進(jìn)行圖案的缺陷檢查等。注意的是，在第二實(shí)施例中的用于缺陷檢查或改變檢測(cè)的技術(shù)幾乎與第一實(shí)施例的情形相同，因此省略重復(fù)的描述。此外，在第二實(shí)施例中CPU 33可以從通過(guò)對(duì)與在確定顯著區(qū)域中使用的圖案相同的圖案進(jìn)行成像而獲得的傅立葉圖像估計(jì)待檢査的圖案的線寬。在該情形中，CPU33從待檢查的傅立葉圖案獲得顯著區(qū)域的預(yù)定顏色分量的階調(diào)值(在上述示例中為在分割區(qū)域P2中的B的階調(diào)值)。然后，CPU 33基于在S204和S206中確定的近似式從上述階調(diào)值估計(jì)圖案的線寬。因此，在第二實(shí)施例中，基于傅立葉圖像，圖案的線寬的估計(jì)可以與缺陷檢查同時(shí)執(zhí)行，并且因此，可以大大地改善在晶圓8的檢査步驟中的可使用性。因?yàn)榈诙?shí)施例中的線寬的估計(jì)是基于傅立葉變換之后的圖案的階調(diào)而執(zhí)行的，所以上述線寬的估計(jì)值等于通過(guò)對(duì)晶圓8的任意區(qū)域的圖案的線寬求平均而獲得的值。因此，在第二實(shí)施例中的情形中，與SEM的測(cè)量結(jié)果相比，圖案的測(cè)量誤差被明顯地減小。此外，由于電子束引起的圖案的灼燒可能在利用SEM的線寬測(cè)量中發(fā)生，而在第二實(shí)施例的缺陷檢査裝置中這種麻煩不會(huì)發(fā)生。此外，在利用散射計(jì)的線寬測(cè)量中，在測(cè)量之前的設(shè)置需要大量時(shí)間，而根據(jù)第二實(shí)施例，幾乎在沒(méi)有復(fù)雜的設(shè)置工作的情況下，可以容易地執(zhí)行圖案的線寬的估計(jì)。注意的是，在該實(shí)施例中一階近似被用作近似，但是不限于此，并且可以使用對(duì)數(shù)近似、指數(shù)近似、或多項(xiàng)式近似。(實(shí)施例的補(bǔ)充事項(xiàng))(l)在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了下述示例，其中，缺陷檢查裝置的CPU33執(zhí)行計(jì)算以確定顯著區(qū)域。然而，在本發(fā)明中，例如，來(lái)
自缺陷檢查裝置的傅立葉圖像的數(shù)據(jù)可以被加載到圖1的計(jì)算機(jī)9中，該計(jì)算機(jī)9執(zhí)行計(jì)算以確定顯著區(qū)域。 (2)在上述實(shí)施例中的CPU 33可以參考多個(gè)顯著區(qū)域和顏色分量執(zhí)行圖案的缺陷檢查等，而不將顯著區(qū)域的數(shù)目和顏色分量的數(shù)目限制為1。 (3)在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了下述示例，其中，CPU33確定顯著區(qū)域和顏色分量。然而，例如，CPU 33可以在監(jiān)視器34上顯示計(jì)算結(jié)果，例如在每一分割區(qū)域中的階調(diào)差，從而CPU33可以響應(yīng)操作者的操作來(lái)確定顯著區(qū)域和顏色分量。(4)在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了下述示例，其中，CPU33基于傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)而確定顯著區(qū)域。然而，在本發(fā)明中，可以利用灰階(grayscale)的傅立葉圖像的數(shù)據(jù)來(lái)確定顯著區(qū)域。 (5)在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了下述示例，其中，CPU33基于RGB顏色空間的傅立葉圖像的數(shù)據(jù)而確定顯著區(qū)域。然而，在本發(fā)明中，例如，傅立葉圖像的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換成HIS顏色空間的數(shù)據(jù)，從而CPU33可以執(zhí)行計(jì)算。 (6)在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了下述示例，其中，偏光器和檢偏器被布置成正交偏振狀態(tài)。然而，在本發(fā)明中，偏光器和檢偏器的表面可以彼此交叉，并且其布置不被限制于滿足正交偏振狀態(tài)。注意的是，在不脫離本發(fā)明的精神和主要特征的情況下，本發(fā)明可以以其他各種形式實(shí)施。因此，上述實(shí)施例只是以各種方式
20。本發(fā)明將由所附權(quán)利要求所限定，并且本發(fā)明不被說(shuō)明書(shū)限制。此外，在權(quán)利要求中的等價(jià)物的范圍內(nèi)的所有修改和改變都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢查裝置，包括臺(tái)，所述臺(tái)用于放置樣品，所述樣品具有形成在表面上的圖案；物鏡，所述物鏡觀察所述圖案；照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括光源和偏光器，從所述光源選擇任意波長(zhǎng)區(qū)域，并且經(jīng)由所述偏光器和所述物鏡落射照明所述樣品；檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，所述檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)包括具有與所述偏光器的偏振方向交叉的偏振面的檢偏器，經(jīng)由所述物鏡和所述檢偏器檢測(cè)來(lái)自所述樣品的光，并且基于所述光獲得樣品表面的傅立葉圖像；成像部，所述成像部成像所述傅立葉圖像；分析部，所述分析部執(zhí)行計(jì)算處理，以在所述傅立葉圖像中確定顯著區(qū)域，所述顯著區(qū)域相比于其他區(qū)域受所述圖案的狀態(tài)的影響更大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢査裝置，其中所述分析部基于多個(gè)所述傅立葉圖像，為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算 在多個(gè)所述傅立葉圖像之間發(fā)生的階調(diào)的差，并且進(jìn)一步從所述階調(diào) 的差的幅度確定所述顯著區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè)都具有所述 圖案的不同曝光條件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢查裝置，其中 所述成像部生成所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)，并且 所述分析部計(jì)算對(duì)于所述傅立葉圖像的每一顏色分量的所述階調(diào)的差，并且基于所述顏色分量的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定所述顯著區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢査裝置，進(jìn)一步包括 數(shù)據(jù)輸入部，所述數(shù)據(jù)輸入部接收與所述傅立葉圖像對(duì)應(yīng)的所述圖案的線寬數(shù)據(jù)，其中所述分析部基于多個(gè)所述傅立葉圖像，為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算 在所述傅立葉圖像的階調(diào)值和所述圖案的線寬之間的改變率，并且基 于所述改變率的值確定所述顯著區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè)都具 有所述圖案的不同曝光條件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢查裝置，其中 所述成像部生成所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)，并且 所述分析部計(jì)算對(duì)于所述傅立葉圖像的每一顏色分量的所述改變率，并且基于所述顏色分量的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定所述顯著區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的檢査裝置，其中 所述分析部進(jìn)一步為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算所述線寬的相關(guān)誤差，并且基于所述改變率的值和所述相關(guān)誤差而確定所述顯著區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6的任何一項(xiàng)所述的檢査裝置，其中 所述分析部基于與所述顯著區(qū)域?qū)?yīng)的所述傅立葉圖像的數(shù)據(jù)而執(zhí)行確定和檢測(cè)中的至少之一，所述確定確定所述樣品中的所述圖案 是良好還是有缺陷，并且所述檢測(cè)檢測(cè)所述圖案的改變。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4到6的任何一項(xiàng)所述的檢査裝置，其中 所述分析部在計(jì)算所述改變率時(shí)確定用于將所述階調(diào)值轉(zhuǎn)換成所述線寬的近似，并且基于所述近似從所述傅立葉圖像估計(jì)所述線寬。
9. 一種利用檢查裝置的檢査方法，所述檢查裝置包括臺(tái)，所述臺(tái)用于放置樣品，所述樣品具有形成在表面上的圖案； 物鏡，所述物鏡觀察所述圖案；照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括光源和偏光器，從所述光 源選擇任意波長(zhǎng)區(qū)域，并且經(jīng)由所述偏光器和所述物鏡落射照明所述 樣品；和檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，所述檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)包括具有與所述偏光器的偏振方向交叉的偏振面的檢偏器，經(jīng)由所述物鏡和所述檢偏器檢測(cè)來(lái)自所 述樣品的光，并且基于所述光獲得樣品表面的傅立葉圖像，所述檢查 方法包括圖像數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取所述傅立葉圖像的數(shù)據(jù)；和 分析步驟，在所述傅立葉圖像中確定顯著區(qū)域，所述顯著區(qū)域相 比于其他區(qū)域受所述圖案的狀態(tài)的影響更大。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查方法，其中所述分析步驟包括下述步驟基于多個(gè)所述傅立葉圖像，為圖像 內(nèi)的每一位置計(jì)算在多個(gè)所述傅立葉圖像之間發(fā)生的階調(diào)的差，以及 從所述階調(diào)的差的幅度確定所述顯著區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè) 都具有所述圖案的不同曝光條件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的檢查方法，其中所述圖像數(shù)據(jù)獲取步驟包括獲取所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)的步 驟，并且所述分析步驟包括下述步驟計(jì)算對(duì)于所述傅立葉圖像的每一顏 色分量的所述階調(diào)的差，以及基于所述顏色分量的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定 所述顯著區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查方法，進(jìn)一步包括下述步驟 在分析步驟之前獲取與所述傅立葉圖像對(duì)應(yīng)的所述圖案的線寬數(shù)據(jù)，其中所述分析步驟包括下述步驟基于多個(gè)所述傅立葉圖像，為圖像 內(nèi)的每一位置計(jì)算在傅立葉圖像的階調(diào)值和所述圖案的線寬之間的改 變率，以及基于所述改變率的值確定所述顯著區(qū)域，其中所述傅立葉圖像每個(gè)都具有所述圖案的不同曝光條件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的檢査方法，其中所述圖像數(shù)據(jù)獲取步驟包括獲取所述傅立葉圖像的顏色數(shù)據(jù)的步驟，并且所述分析步驟包括下述步驟計(jì)算對(duì)于所述傅立葉圖像的每一顏 色分量的所述改變率，以及基于所述顏色分量的一個(gè)的數(shù)據(jù)而確定所 述顯著區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的檢査方法，其中 所述分析步驟包括下述步驟進(jìn)一步為圖像內(nèi)的每一位置計(jì)算所述線寬的相關(guān)誤差，并且基于所述改變率的值和所述相關(guān)誤差而確定 所述顯著區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9到14的任何一項(xiàng)所述的檢查方法，進(jìn)一步包括，確定步驟基于與所述顯著區(qū)域?qū)?yīng)的所述傅立葉圖像的數(shù)據(jù)而 執(zhí)行確定和檢測(cè)中的至少之一，所述確定確定所述樣品中的所述圖案 是良好還是有缺陷，并且所述檢測(cè)檢測(cè)所述圖案的改變。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12到14的任何一項(xiàng)所述的檢査方法，其中所述分析步驟進(jìn)一步包括下述步驟在計(jì)算所述改變率時(shí)確定用 于將所述階調(diào)值轉(zhuǎn)換成所述線寬的近似，所述檢查方法進(jìn)一步包括下 述步驟基于所述近似從所述傅立葉圖像估計(jì)所述線寬。
17. —種程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行在根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢查方法中的所述圖像數(shù)據(jù)獲取步驟和所述分析步驟。
全文摘要
一種檢查裝置，包括臺(tái)，樣品被放置在臺(tái)上，樣品具有形成在其表面上的圖案；物鏡，用于觀察所述圖案；照明光學(xué)系統(tǒng)；檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)；成像部；以及分析部。照明光學(xué)系統(tǒng)具有光源和偏光器。照明光學(xué)系統(tǒng)從光源選擇任意波長(zhǎng)范圍，并且經(jīng)由偏光器和物鏡落射照明樣品。檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)包括具有與偏光器的偏振方向交叉的偏振面的檢偏器。檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)由物鏡和檢偏器檢測(cè)來(lái)自所述樣品的光，并且根據(jù)該光獲得樣品表面的傅立葉圖像。成像部捕捉傅立葉圖像。分析部執(zhí)行計(jì)算處理，以獲得傅立葉圖像的目標(biāo)區(qū)域，該目標(biāo)區(qū)域相比于其他區(qū)域受圖案狀態(tài)的影響更大。
文檔編號(hào)G01N21/88GK101680848SQ20088001949
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者吉川透 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康