[发明专利]缺陷检测装置和缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缺陷检测装置和缺陷检测方法。

背景技术

为了确定形成在半导体晶片的表面上的图案的质量，提出了通过 利用扫描电子显微镜(SEM)的观测来测量截面形状的各种方法。在利用 SEM对截面形状的观测中，利用电子束沿图案的截面方向扫描被检查 衬底上的图案，对来自图案的反射电子或二次电子进行检测和分析以 得到扫描部分的截面形状。对图案上的几个点执行该操作以总体上确 定图案形状的质量。

作为用于确定图案质量的另一方法，还能举出利用散射仪来测量 CD或套刻精度(overlay)的在线测量技术。

在光谱散射仪中，作为波长的函数以固定角度来测量散射光的特 性，并且通常使用诸如氙气灯、氘灯的宽带光源以及诸如氙弧灯的卤 素系光源。可将或者垂直入射或者倾斜入射作为该固定角度。

在角分辨散射仪中，作为入射角度的函数以固定波长来测量散射 光的特性，并且通常使用激光束作为单一波长的光源。

专利文献1：日本专利特开2005-188944号公报

发明内容

本发明要解决的问题

在利用SEM的测量方法中，因为多次反复执行利用电子束照射和 扫描图案的操作，所以需要大量的时间来得到图案的形状。由于高观 测倍率难以得到晶片上的所有图案形状，所以只有对某些点进行取样 以判断整个晶片的质量。由此，如果缺陷位于除取样图案外的部分中， 则会漏看该缺陷。当利用电子束照射抗蚀剂图案时，抗蚀剂通过加速 电压吸收电子束，并且抗蚀剂被充电直到造成图案的劣化。在一些情 形中，产生放电而破坏图案，并给后续工艺带来不便。因此，最佳观 测条件在加速电压或观测倍率以各种方式变化时得到。因而，测量需 要额外的时间。

角分辨散射仪技术的问题中的一个在于每次仅检测一个波长。因 此，当光谱具有多个波长时，必须执行波长的时分复用，这增加了检 测和处理光谱所需要的总时间。在光谱散射仪中，必须用具有小的入 射角度范围的光来照明小栅格，这浪费了大量来自扩散光源的光。因 此检测器上的光级降低，从而延长了取得时间，这不利地影响吞吐量。 当选择短的取得时间时，有时测量结果变得不稳定。

基于上文所述，本发明的课题是提供一种表面检查装置和表面检 查方法，所述表面检查装置和表面检查方法能在短时间内对被检查衬 底上的良品图案与缺陷图案加以区分，而与抗蚀剂图案和蚀刻后图案 无关。

用于解决问题的方法

根据本发明的第一方面，提出一种检查样品中的缺陷的缺陷检查 装置，图案形成在样品表面中。该缺陷检查装置包括：平台，样品放 置在该平台上；光源；照明光学系统，用于利用从光源发射并透过偏 振器和物镜的光来落射照明样品表面；检测光学系统，其检测利用从 样品表面反射并透过物镜和检偏器的照明光而形成的物镜的光瞳像， 所述检偏器与所述偏振器一起满足正交尼科尔条件；以及检测单元， 其将所得到的光瞳像与预先存储的光瞳像相比较以检测样品中的缺 陷。

根据本发明的第二方面，提出一种检查样品中的缺陷的缺陷检查 装置，图案形成在样品表面中。该缺陷检查装置包括：平台，样品放 置在该平台上；光源；照明光学系统，用于利用从光源发射并透过偏 振器和物镜的光来落射照明样品表面；检测光学系统，其检测利用从 样品表面反射并透过物镜和检偏器的照明光而形成的物镜的光瞳像， 所述检偏器与所述偏振器一起满足正交尼科尔条件；以及检测单元， 其将光瞳像的部分彼此进行比较以检测样品中的缺陷，所述部分关于 光轴对称。

根据本发明的第三方面，在如第一和第二方面中的一个方面所述 的缺陷检查装置中，照明光学系统包括：照度均一化单元；多个干涉 滤光器，其能选择任意的波长带；和孔径光阑，并且物镜的照明σ是 可变的。

根据本发明的第四方面，在如第一到第三方面中的一个方面所述 的缺陷检查装置中，基于物镜的偏振主轴的旋转量的范围从1°到25°。

根据本发明的第五方面，在如第一到第四方面中的一个方面所述 的缺陷检查装置中，偏振器和检偏器中的一个包括旋转机构，并且代 替偏振器与检偏器之间的正交尼科尔关系，而通过绕其光轴旋转偏振 器和检偏器中的一个，将偏振器的透射轴与检偏器的透射轴之间形成 的角度设置在65°到89°的范围内。