专利名称：缺陷检查装置和缺陷检查方法
技术领域：
本发明涉及缺陷检查装置和缺陷检查方法，用于检查图像装置或存储装置中重复图案中的缺陷，或用于检查用于在图像装置或存储装置上形成图案的光掩膜上的重复图案中的缺陷。本发明也涉及利用这种缺陷检查装置和缺陷检查方法制造光掩膜的方法。本发明进一步涉及利用这种光掩膜的图案转印(transfering)方法，以及利用这种光掩膜或缺陷检查方法的半导体晶片制造方法。
背景技术：
通常，已经作为一种检查项目实施缺陷检查，以检查在比如成像装置或显示器装置的图像装置、或用于制造图像装置的光掩膜的表面上形成的图案。例如，可能发生这样的误差，在这种误差中，具有不同规则性的图案无意识地包括在另外应当以均匀规则性设置的图案中。这种误差有时被称作不规则缺陷。这种缺陷是由于制造过程中的一些或其他原因引起的。
成像装置或显示装置中存在不规则缺陷可能引起灵敏度或显示方面的不规则性，其可以引起装置性能的恶化。此外，如果在用于制造比如成像装置或显示装置之类的图像装置的光掩膜的图案中存在不规则缺陷，不规则缺陷将被转印成图像装置的图案，其可以引起图像装置性能的恶化。
依据传统技术，图像装置或光掩膜上的图案中的这种不规则缺陷常常不能通过单独图案的形状检查而进行检测，这是因为微观缺陷常常是规则设置的。然而，当有缺陷区域被看作一个整体时，它看起来与其他正常区域不同。因此，操作人员利用倾斜观察检查方法等主要在视觉上进行不规则性缺陷检查。
然而，这种视觉检查涉及到检查结果基于操作人员而改变的问题。因此，需要一种对能够自动执行不规则缺陷检查的自动不规则缺陷检查装置。
用于半导体晶片的宏观检查装置就是这样一种被设计成自动化倾斜观察检查的装置。例如，日本未审查公开专利申请(JP-A)No.H09-329555(下文被称作专利文献1)公开了一种宏观检查装置，其包括用于将具有期望波长的光施加至半导体晶片上的周期性结构的光源，用于接收自基板表面衍射的光的照相机，以及用于通过参照不涉及缺陷的图像数据比较通过照相机获得的图像数据而检测缺陷的检测装置。该宏观检查装置被设计成利用单个视觉场检查晶片的整个表面，以检测焦点偏移，由于存在于晶片下的灰尘(微粒)使晶片位置垂直偏移而引起的散焦，以及晶片的开发、蚀刻和释放工艺中引起的半导体晶片结构中的表面缺陷。当通过利用在专利文献1中公开的衍射光的缺陷检查方法检查将作为具有图5所示的周期性结构(具有规则设置的单元图案153的重复图案151)的被检查目标的半导体晶片时，如果由d表示周期性结构的节距，由θi表示入射角，由θm表示当衍射光的阶是m时的入射角，以及由λ表示入射光的波长，可以利用衍射公式d(sinθm±sinθi)＝mλ....(1)然而，由于零阶衍射光(直射光)不包括微缺陷信息，衍射光的阶将是大于零的绝对值，从而获得微缺陷信息。如从上面的公式(1)看出的，衍射级和衍射角基于周期性结构的节距而变化。
依据专利文献1的描述，依据当前施加至半导体晶片的设计规则中给出的0.6μm至4μm的节距范围，改变衍射光的方向和入射光的角度，以获得一阶衍射光。如用于改变衍射角的具体方法那样，专利文献1也公开了以几个不同角度安装照相机的配备。
然而，当通过改变用作如在专利文献1中所述的观察装置的照相机的角度而从倾斜方向观察晶片表面时，照相机物镜和目标之间的距离不是均匀的。这包括表面的得到的图像具有透视性的问题，因此使初始假定具有均匀尺寸的重复图案的图像不均匀，或在表面中偏差焦点。结果，需要通过图像处理等校正透视性，并且这种处理是复杂的。为了不利用这种复杂处理就能正确观察不规则性，最期望直接在被检查目标上设置观察装置的光接收光学系统，从而当利用来自光源装置的光辐射时，使光接收光学系统可以接收从被检查目标的表面垂直产生的光。
然而，如图6中所示，当直接在被检查目标150上设置观察装置113，并且从光源(当检测反射光时为光源12，或当检测发射光时为光源12`)将入射光(当检测反射光时为入射光Ri，或当检测发射光时为入射光Ri`)施加至被检查目标150时，观察装置113的物镜(未示出)将不仅捕获n-阶衍射光Rm(n的绝对值大于零)，而且捕获以和入射角θi相同的角度的零阶衍射角θ0反射和发射的不包括缺陷信息的零阶衍射光R0，如果入射角θi小，则基于通过光源112或112`的斑直径限定的辐射区域(当检测反射光时为辐射区域A，或当检测发射光时为辐射区域A`)，当照相机用于捕获被检查目标的图像时，通过焦点控制确定的被检查目标150和观察装置113之间的距离B，以及观察装置113的物镜的直径D。结果，在通过观察装置113捕获的光中包含不包括缺陷信息的大量的光，导致缺陷信息中对比的恶化。
相反，如果在其中来自光源装置的光源以相对大的入射角入射的位置处设置光源装置，观察装置将捕获具有如从公式(1)看到的甚至更高绝对值的阶的衍射光。尽管在捕获精巧结构方面，具有高绝对值的阶的衍射光是有利的，但如图7所示，光通量随阶的绝对值变高而减小。在这种情况下，照相机的灵敏度趋于不充分，导致了观察缺陷困难的问题。
此外，检查可以支持非常宽范围的像素节距。例如，当在比如液晶面板的显示设备或用于这种设备的制造的大尺寸光掩膜上实施检查时，该检查必须支持范围从50至800μm的像素节距。当被检查目标是用于比如CCD的成像装置之类的半导体晶片时，像素节距范围从0.5至8μm，并当被检查目标是用于制造比如CCD之类的成像设备的半导体晶片的光掩膜时，像素节距范围从8至50μm。随重复图案的节距d变大，衍射光的阶的绝对值变高。因此，即使入射角被设置为最小可能值，在该值处捕获非零阶衍射光，衍射光的阶的绝对值变得如此高，以至于光量变得不能充分的检测不规则性。进一步地，衍射光的光量不仅基于重复图案的节距d而变化，而且基于重复图案的边缘至边缘宽度a改变(见图5)。因此，基于被检查目标的边缘至边缘宽度a，可能使光量变得不充分。
通过执行图像处理而采用高亮缺陷的方法可以补偿不充分的光量，比如通过具有不充分灵敏度的照相机捕获的图像上的高亮处理。然而，在这种情况下，也捕获可归因于照相机自身的不规则性，这是不理想的。
发明内容
本发明已经用于解决如上面提到的问题，并且本发明的目标是提供一种缺陷检查装置和缺陷检查方法，其能够观察均匀的观察区域，而不执行复杂的图像处理，并能够充分检测具有宽范围目标的各种节距的重复图案中的缺陷。依据本发明，直接在被检查目标之上设置光接收光学系统，从而当从光源装置施加光时，接收从被检查目标的检查表面垂直产生的光。
为了实现上面的目标，本发明具有如下方面。
(第一方面)本发明的第一方面涉及一种用于检查具有重复图案的被检查目标的缺陷检查装置，以检测在重复图案中出现的缺陷，所述重复图案包括在其表面上规则设置的单元图案，包括光源装置，所述光源装置具有光源，所述光源用于将光以期望的入射角施加至包括被检查目标的检查区域在内的区域；以及观察装置，所述观察装置具有光接收光学系统，所述光接收光学系统用于在所述光源装置施加光时，接收从与其垂直的被检查目标的检查表面产生的光。该源施加具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高的照度的光。
(第二方面)本发明的第二方面涉及依据第一方面的缺陷检查装置，其中光源包括超高压汞灯。
(第三方面)本发明的第三方面涉及依据第一方面的缺陷检查装置，其中光源装置设置的位置应获得这样的入射角即使光接收光学系统基本上接收非零阶的衍射光。
(第四方面)本发明的第四方面涉及依据第一方面的缺陷检查装置，其中观察装置具有成像装置，所述成像装置用于利用通过光接收光学系统接收的光而捕获图像。
(第五方面)本发明的第五方面涉及依据第一方面的缺陷检查装置，其中被检查目标是图像设备、存储设备或用于制造它们的光掩膜。
(第六方面)本发明的第六方面涉及一种用于检查具有重复图案的被检查目标的缺陷检查方法，以检测在重复图案中出现的缺陷，所述重复图案包括在其上面规则设置的单元图案，该方法包括如下步骤将光以期望的入射角施加至包括被检查目标的检查区域在内的区域；以及接收从与其垂直的被检查目标的检查表面产生的光。在该方法中，从具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高亮度的光源发射光。
(第七方面)本发明的第七方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，其中通过光接收光学系统接收由被检查目标产生的高于零阶的衍射光而执行光接收步骤。
(第八方面)本发明的第八方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，其中通过光接收光学系统接收由被检查目标产生的第七或更高阶的衍射光而执行光接收步骤。
(第九方面)本发明的第九方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，其中光源包括超高压汞灯。
(第十方面)本发明的第十方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，入射角设置成使所述光接收光学系统基本上接收非零阶的衍射光。
(第十一方面)本发明的第十一方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，其中利用通过光接收光学系统接收的光而捕获图像，并且基于所捕获的图像执行检查。
(第十二方面)本发明的第十二方面涉及依据第六方面的缺陷检查方法，其中被检查目标是图像设备、存储设备或用于制造它们的光掩膜。
(第十三方面)本发明的第十三方面涉及一种制造光掩膜的方法，包括如下步骤在透明基板上形成光屏蔽膜；在所述光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以在其上描绘预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层。该方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者具有在其上形成图案的光屏蔽膜的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光。根据这种方法，通过具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高亮度的光源发射光。
(第十四方面)本发明的第十四方面涉及一种图案转印方法，包括如下步骤准备具有图案的光掩膜；以及利用所述光掩膜转印图案。在该图案转印方法中，通过包括如下步骤的方法制造所述光掩膜在透明衬底上形成光屏蔽膜；在光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以在其上描绘预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻所述光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层。该光掩膜制造方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者在光屏蔽膜中形成的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光。通过光源发射的光具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度。
(第十五方面)本发明的第十五方面涉及一种制造半导体晶片的方法，包括如下步骤准备具有图案的光掩膜；以及利用所述光掩膜转印图案。在该方法中，通过包括如下步骤的方法制造所述光掩膜在透明衬底上形成光屏蔽膜；在光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以描绘其上的预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻所述光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层。该光掩膜制造方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者在光屏蔽膜中形成的图案的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光。通过光源发射的光具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度。
(第十六方面)本发明的第十六方面涉及一种根据本发明的第十五方面的制造半导体晶片的方法，该方法包括用于检查半导体晶片的缺陷检查步骤，所述半导体晶片具有重复图案，所述重复图案包括在其表面上的规则设置的单元图案，以检测在重复图案中出现的缺陷，其中通过以期望的入射角将光施加至检查表面而执行缺陷检查步骤，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光。根据该方法，通过光源发射的光具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度。
依据本发明的第一或第六方面，将具有期望的平行度的光源用作光源使之可能更显著地曝光不规则缺陷。此外，使用具有高亮度(高照度)的光源的使用增加了通过光接收光学系统接收的光量，其延伸了可观察衍射光的范围，并使之可能观察高阶的绝对值的衍射光。结果，在具有各种节距的重复图案的广泛的各种被检查目标上可以实施不规则缺陷检查，即便由于通过将光接收光学系统设置在直接位于被检查目标之上的、可接收最均匀图像的位置而在装置上强加约束，而对入射角进行限制。因此，可以不涉及到复杂图像处理就可观察均匀的观察区域，并且可以从在广泛的各种被检查目标上具有各种节距的重复图案中充分地检测缺陷。
依据第二或第九方面，将超高压汞灯用作光源使之可能获得如上面所述的具有期望的平行度和高亮度(高照度)的光。
依据第三或第十方面，通过将光源装置设置在可获得这样入射角的位置，即使光接收光学系统不接收零阶衍射光，即在这样的位置处，光接收光学系统基本上仅接收阶绝对值大于零的衍射光，避免了接收不包括不规则缺陷信息的光，并且便于检测不规则缺陷。
依据第四或第十一方面，通过使观察装置设有用于利用由光接收光学系统接收的光捕获图像的成像装置，允许利用图像数据进行分析。
依据第五或第十二方面，被检查目标是图像设备或具有重复图案的光掩膜。因此，本发明的缺陷检查装置特别适用于为出现在其中的不规则性而检查这种被检查目标。
图1是图示依据本发明的第一实施例的图案缺陷检查装置的示意图；图2是用于解释关于图1的缺陷检查装置的入射光的入射角的图示；图3是图示依据本发明的第二实施例的图案缺陷检查装置的示意图；图4A至4D示出了出现于在用于实例1的光掩膜的芯片上形成的重复图案中的不规则缺陷，图4A和4B示出了坐标-变化-类型的不规则缺陷，同时图4C和4D示出了尺寸-变化-类型的不规则缺陷；图5是示出了被检查目标的周期性结构的示意图；图6是用于解释传统的不规则缺陷检查装置所存在的问题的示意图；图7是示出了相当于衍射光的阶的光强度的曲线图；图8A是示出了检查结果的图，其中通过依据本发明的缺陷检查方法检查具有不规则缺陷的测试图案；以及图8B是示出了通过微分图8A的检查结果中的密度而获得的结果的流程图。
具体实施例方式
参照附图描述本发明的优选实施例。
第一实施例图1是示出了依据本发明的第一实施例图案缺陷检查装置的示意性结构的透视图。该实施例涉及不规则缺陷检查装置的例子，所述不规则缺陷检查装置针对不规则性利用反射光检查图案。
在图1中示出的不规则缺陷检查装置10包括台架11、光源装置12、观察装置13和设置在观察装置13中的光接收光学系统14。
在图1中示出的不规则缺陷检查装置10的台架11是用以放置被检查目标50的桌子。
可以通过X-Y台架设置台架11，所述X-Y台架可在X和Y方向上移动，以指定被检查目标50上的检查区域。台架11可围绕垂直于被检查目标50的检查表面的轴旋转，从而能够允许利用从其各个方向对检查表面进行检查。
光源装置12利用具有高光亮度(具有300000Lx或更高的照度)和高平行度(具有2度或更小的平行度)的光源。当光源满足这些条件时，超高压汞灯是最理想的。与具有相同功率的氙灯或金属卤化物灯相比较，超高压汞灯具有较小的发光体，并且还具有较高的亮度和较高的发光效率。因此，超高压汞灯能够提供理想的点光源，其使容易获得平行光线。超高压录灯的发光效率高于氙灯的，并因此可以获得具有高能量的精确光。此外，与具有比如低压汞灯或高压汞灯之类的具有长发光体(具有长电极间隔)的灯相比较，超高压汞灯具有非常接近点光源的弧尺寸，能够提供具有容易在光学系统中会聚或扩散的均匀性和高平行度的光。因此，利用超高压汞灯可以获得均匀的照明分布。当使用具有高功率(W)的超高压汞灯时，获得高亮度，但平行度恶化。因此，将考虑平行度和照度之间的平衡而选择超高压汞灯的功率。如在本文使用的术语平行度表示相对于光直线行进而扩散的角度。通过利用棱镜或缝隙准直从光源发射的光可以获得具有低平行度的光。更具体地，平行度将是1度或更小。
在该实施例中，照度是300000Lx或更高，并且更优选地400000Lx或更高。实际上将照度设置为800000Lx或更低。上面提到的照度值基于利用Ushio USR-40V/D分光辐射度仪(照度计)获得的测量值。
优选利用具有小照度分布的光源，以用于获得全部在检查表面上的均匀强度的光。具体地，照度分布(通过测量照度而限定，利用装配于分光辐射度仪的光接收表面上的5-μm针孔掩模，在由中央和上、下、左和右点组成的五个点处，并采用百分比表示最大和最小照度之间的比率)优选是±10％或更小，并且更优选是±7％或更小。当使用具有高功率(W)的灯时，照度分布也趋于减小。因此，将考虑照度分布和照度之间的平衡选择光源。超高压汞灯在获得高照度的小照度分布方面也是优良的。
优选使用具有在380至800nm的范围中的波长的光源。如果来自光源的光包括具有小于380nm的波长的紫外光，当执行目视检查时将出现安全问题。如果来自光源的光包括具有大于800nm的波长的红外光，光产生热，其可以施加反作用于被检查目标和观察装置之上。从相同的观点，更优选利用具有从400至750nm的波长的光源。超高压汞灯具有亮线谱，所述亮线谱在405nm、436nm、546nm和579nm处具有50％或更大的相对强度的波长峰值。因此，利用包括380至800nm的波长范围中的单色成分的光可以执行检查。与具有宽亮线谱的光相比，这样改进了不规则缺陷的对比。利用在光源装置中设置的波长滤波器优选执行波长范围的选择。
此外，可以在光源和被检查目标之间或在被检查目标和观察装置之间设置波长滤波器，由于更取决于所使用的波长或波长而带曝露某种类型的不规则缺陷的原因，期望对光波长或波长带进行更精确的选择。
在台架11的一侧之上设置光源装置12。镜15用于偏射来自光源装置12的光，从而从倾斜上方将光施加至由规则设置于被检查目标50的表面上的单元图案53构成的重复图案51。尽管利用光纤可以调节入射角，使用光纤仍然可以引起光通量的损失。因此，当不倾斜光源装置时，优选利用镜调节入射角，以偏射入射光，例如在不具有超高压汞灯的这种情况下。
观察装置13配备有例如作为成像装置的具有物镜的CCD照相机。直接在被检查目标50之上(直接在其中物镜的中心匹配被检查目标的检查区域的中心的位置之上)设置观察装置13。直接位于被检查目标50之上的观察装置13的布置减小了当倾斜设置观察装置13时将出现的问题，也就是，物镜和被检查目标之间的距离不均匀的问题，并因此表面的图像具有透视性，以使重复图案中单元图案的图像不均匀，所述重复图案通常具有均匀的尺寸，或偏离表面中的焦点。
观察装置13的物镜优选是能够在宽度范围中调节焦点的可变焦距透镜，从而允许观察装置13支持各种尺寸的被检查目标和它们的周期性结构中的各个节距。为了相同的原因，观察装置13优选可在垂直方向上移动。
当如上面所述直接在被检查目标50之上设置观察装置13时，将入射角设置成某一角度或更大，以使观察装置13接收一阶的衍射光，其绝对值大于零阶衍射光(直射光)的零值。
将比如CCD照相机之类的照相机的用做观察装置13使之可能通过CCD照相机捕获图像，并在显示屏上显示捕获的图像。此外，通过分析装置(未示出)可以作为数据来分析图像。目镜可被用作观察装置13。
利用分析装置的检查方法包括为获取的图像数据本身而设置阈值的方法，以及针对与缺陷无关的数据的微分信号设置阈值的方法。随后的检查方法，所谓的比较检查，具有可以消除不是涉及缺陷的那些的噪声的优点，但也具有缺点，即当实际数据被用作与缺陷无关数据时，难于获得完全与缺陷无关的数据，因为在不规则检查的情况下与图案数据相比较是不可能的。与此相比，利用获取图像数据本身的前者检查方法类似于目测，并允许简单和精确的检查，只要不规则缺陷可以与噪声成分区别开。
被检查目标50可以是图像设备，比如成像设备和显示设备，存储设备以及用于制造这种装置的光掩模。由比如CCD、CMOS或VMIS之类的固态成像设备代表成像设备。由液晶显示器、等离子显示器、EL显示器、LED显示器或DMD显示器代表显示设备。由比如DRAM、SRAM之类的半导体存储器代表存储装置。被检查目标50可以包括各种类型的基板，比如半导体晶片、滤色器、或用于如上面提到的设备的有源矩阵衬底。
当检查光掩模时，可以从光掩模的上表面(构图表面)或从后表面实施检查。这意味着被检查目标50的检查表面是在其上可以获得重复图案的衍射图像的表面。
当被检查目标50是显示装置时，比如用于其制造中使用的液晶面板或大尺寸光掩模，其像素节距是50至800μm。用于比如CCD的成像装置的半导体晶片的像素节距是0.5至8μm，并且用于比如CCD之类的成像装置的半导体晶片的制造中使用的光掩模的像素节距是8至50μm。依据本发明的该实施例的不规则性检查装置能够处理所有这些节距。
当重复图案具有小的节距时，衍射光的阶的绝对值变小。这可以包括其中来自光源的光通量太高的情况，并且在太亮的光下进行检查困难。在这种情况下，利用例如光学滤波器可以减小光通量。
将描述利用依据本发明的该实施例的不规则缺陷检查装置进行检查不规则缺陷的方法。
在台架11上设置被检查目标50，并且在被检查目标50上指定检查区域。
从以预定入射角处设置的光源装置12施加光至被检查目标50。随后，通过直接在检查区域之上设置的观察装置13执行聚焦调整，以捕获检查区域的图像。检查区域不须是利用来自光源的光辐射的表面上的整个区域，并且可以是辐射区域的一部分。执行检查，以基于这样捕获的图像检查不规则缺陷。
第二实施例图3是示意性示出了依据本发明的第二实施例的图案缺陷检查装置的透视图。该第二实施例涉及用于利用发射光检查图案不规则性的不规则缺陷检查装置的例子。
在图3中示出的不规则缺陷检查装置10包括台架11、光源装置12、观察装置13和在观察装置13中设置的光接收光学系统14。
本发明的该第二实施例和第一实施例相同，除了在被检查目标50之下设置光源装置12，从而从下面将来自光源装置12的光施加至被检查目标50，以利用通过被检查目标传输的光进行检查。
本发明的该实施例可合适地应用至的被检查目标50是在重复图案中的单元图案之间传输光通过的目标。第二实施例在形成在透明衬底上的重复图案的检查方面特别有利，例如用于比如成像设备和显示设备之类的图像设备的制造中使用的光掩模的检查。
图8A示出了在具有不规则缺陷的测试图案上通过本发明的方法实施的检查的结果。利用依据本发明的设备观察并捕获图像的测试图案，该测试图案在12μm节距重复图案(主图案)中具有10至100nm的尺寸规则性(随后描述)。检查结果明显显示了在通过主图案衍射的光中的不均匀的衍射光(干扰衍射光)，其可归因于不规则缺陷。图8A中的四条垂直线表示通过分别从左至右100nm、50nm、20nm和10nm的储存偏差引起的不规则缺陷的检查结果。图8B是示出了通过微分图8A的检查结果中的密度而获得的结果的图表。
下面利用工作实例进一步描述本发明。
(例子1)利用依据第一实施例的检查装置，在用于CCD光接收部件的形成和具有8μm节距的重复点阵图形的光掩模上实施检查。
观察装置13设有1/2英寸的CCD照相机，该照相机具有0.39至4.7放大率的可变焦距式物镜，具有0.10的数值孔径(NA)和50mm的透镜直径的。利用该CCD照相机，通过一次拍摄成像的检查区域的面积是侧面为大约1.5至20mm的平方。通过在垂直方向上移动照相机，并调节照相机的焦点，可将物镜带进被检查目标上的焦点，因此将物镜和被检查目标之间的距离设置为大约100mm。
利用功率为500W、具有400000Lx的照度，±5％的照度分布和0.6度的平行度的超高压汞灯提供光源。当将入射角设置为30度时，利用光辐射50mm直径的区域。在这种情况下，如果超高压汞灯具有405至580nm的波长范围，基于上面的公式(1)，垂直于被检查目标反射的衍射光是七至十阶。
现在描述用于形成CCD接收部件的光掩模，其是在例1中被检查的目标。通过在合成石英玻璃等的透明衬底上提供铬的光屏蔽膜等，并去除光屏蔽膜的一部分而典型地制造光掩膜，以形成期望的图案。在该例子中检查的光掩膜形成为5×5的芯片，每一个具有重复图案，其中规则设置单元图案。
通常，通过首先在透明基板上形成光屏蔽膜，并在该光屏蔽膜上形成保护膜而制造这种类型的光掩膜。随后，从描绘器(plotter)施加电子束或激光束至树脂膜，以在预定图案将其曝光。通过选择描绘部分(plotted portion)或非描绘部分(non-plotted)然后形成树脂图案。然后蚀刻光屏蔽膜，同时利用保护层图案将其屏蔽，以在光屏蔽膜上形成屏蔽图案。最后，去除残余保护层，以完成光掩膜的制造。
在如上面所述的制造步骤中，当利用电子或激光束扫描直接描绘保护膜时，基于激光束的直径或扫描宽度可以在描绘图案制作接点，并由于有缺陷的描绘会在这些接点中周期性地出现误差。这有助于不规则缺陷的出现。
图4A至4D示出了这种不规则缺陷的例子。在这些附图中，利用参考数字54表示不规则缺陷区域。图4A示出了不规则缺陷，其中一部分重复图案51中的单元图案53之间的间距与正常间距不同，因为通过束描绘的图案的接点中出现定位偏差。图4B也示出了不规则缺陷，因为通过束描绘的图案的接点中出现定位偏差，其中关于重复图案51中的其他正常单元图案53偏离一些单元图案53的位置。在图4A和图4B中示出的这些不规则缺陷被称作坐标-变化-类型的不规则缺陷。另一方面，图4C和4D示出了不规则缺陷，因为通过描绘器发射的束的强度的变化，其中重复图案51中的一些单元图案53的宽度变得小于或大于正常宽度。这些不规则缺陷被称作尺寸-变化-类型的不规则缺陷。
利用例1中的不规则缺陷检查装置实施不规则缺陷检查，因此可以检查通过如图4B中所示、并显示10nm的定位偏差量的定位偏差引起的不规则缺陷，以及如图4C和4D所示、并显示10nm的尺寸偏差量的尺寸-变化-类型不规则缺陷。
(例子2)利用如例1中的相同检查装置，在8英寸尺寸的半导体晶片上实施检查，所述半导体晶片由4平方mm的尺寸的多个芯片构成，每一个具有2μm节距的重复图案。在这种情况下，如果超高压汞灯具有405至580nm的波长范围，基于上面的公式(1)，垂直于被检查目标反射的衍射光是二阶的。
相信半导体晶片可以具有光掩膜引起的不规则性，其显示出与用于转印图案的光掩膜的不规则性相同的倾向，以及通过半导体晶片制造步骤引入的另一种类型的不规则性，比如保护层应用中的不规则性。
在例2中，从半导体晶片上的芯片中选择被检查芯片，并在从被检查芯片中选择的每一检查区域上实施检查。
检查导致不规则性的观察，该不规则性的观察显示被假定为光掩膜引入的不规则性的横向条纹，并且不规则性显示被假定通过制造半导体晶片的步骤引入的倾斜条纹。
因此，在例2中，可以对半导晶片上的每一个芯片评估不规则性。
上面描述的实施例和工作例提供了如下面(1)至(4)所述的有利效果。
(1)通过将期望的平行度的光源用作光源装置12可以使不规则缺陷明显。此外，具有高亮度(高照度)的光源的使用增加了通过光接收光学系统14接收的光量，因此，可观察的衍射光的范围扩展至高绝对值阶的衍射光。结果，可能检测来自具有宽范围节距的重复图案的被检查目标50的不规则缺陷，甚至由于通过直接在被检查目标之上固定设置光接收光学系统而给设备施加约束，因此限制了入射角θi，以允许接收最均匀的图像。因此，可以不执行复杂图像处理就能观察最均匀的观察区域。此外，甚至可以从在各种类型的被检查目标50，比如图像设备、存储设备或用于其制造的光掩膜，上具有各种节距的宽类型重复图案51充分地检测缺陷。
(2)将超高压汞灯用作光源装置12使之可能获得具有期望平行度和高亮度(高照度)的光。
(3)在其中入射角θi的位置处设置光源装置12，以使光接收光学系统14不接收零阶衍射光，即，在这种情况下光接收光学部件14仅接收阶的绝对值大于零的衍射光。这样可能避免接收不包括不规则性检测信息的光，并有利于不规则缺陷的检测。
(4)观察装置13配备有CCD照相机，其利用通过光接收光学部件14接收的光捕获图像，从而有可能使用图像数据进行分析。
权利要求
1.一种用于检查具有重复图案的被检查目标的缺陷检查装置，以检测在重复图案中出现的缺陷，所述重复图案包括在其表面上规则设置的单元图案，包括光源装置，所述光源装置具有光源，所述光源用于将光以期望的入射角施加至包括被检查目标的检查区域在内的区域；以及观察装置，所述观察装置具有光接收光学系统，所述光接收光学系统用于在所述光源装置施加光时，接收从与其垂直的被检查目标的检查表面产生的光，其中光源施加具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高的照度的光。
2.依据权利要求1的缺陷检查装置，其中所述光源包括超高压汞灯。
3.依据权利要求1的缺陷检查装置，其中所述光源装置设置的位置应获得这样的入射角即使光接收光学系统基本上接收非零阶的衍射光。
4.依据权利要求1的缺陷检查装置，其中观察装置具有成像装置，所述成像装置用于利用通过光接收光学系统接收的光而捕获图像。
5.依据权利要求1的缺陷检查装置，其中被检查目标是图像设备、存储设备或用于制造它们的光掩膜。
6.一种用于检查具有重复图案的被检查目标的缺陷检查方法，以检测在重复图案中出现的缺陷，所述重复图案包括在其上面规则设置的单元图案，该方法包括如下步骤将光以期望的入射角施加至包括被检查目标的检查区域在内的区域；以及接收从与其垂直的被检查目标的检查表面产生的光，其中从具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度的光源发射光。
7.依据权利要求6的缺陷检查方法，其中通过光接收光学系统接收由被检查目标产生的高于零阶的衍射光而执行光接收步骤。
8.依据权利要求6的缺陷检查方法，其中通过光接收光学系统接收由被检查目标产生的第七或更高阶的衍射光而执行光接收步骤。
9.依据权利要求6的缺陷检查方法，其中所述光源包括超高压汞灯。
10.依据权利要求6的缺陷检查方法，入射角设置成使所述光接收光学系统基本上接收非零阶的衍射光。
11.依据权利要求6的缺陷检查方法，其中利用通过光接收光学系统接收的光而捕获图像，并且基于所捕获的图像执行检查。
12.依据权利要求6的缺陷检查方法，其中被检查目标是图像设备、存储设备或用于制造它们的光掩膜。
13.一种用于制造光掩膜的方法，包括如下步骤在透明基板上形成光屏蔽膜；在所述光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以在其上描绘预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层；其中该方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者在光屏蔽膜中形成的图案的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光，通过具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度的光源发射光。
14.一种图案转印方法，包括如下步骤准备具有图案的光掩膜；以及利用所述光掩膜转印图案，其中通过包括如下步骤的方法制造所述光掩膜在透明衬底上形成光屏蔽膜；在光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以在其上描绘预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻所述光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层；其中光掩膜制造方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者在光屏蔽膜中形成的图案的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光，通过具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高照度的光源发射光。
15.一种制造半导体晶片的方法，包括如下步骤准备具有图案的光掩膜；以及利用所述光掩膜转印图案，其中通过包括如下步骤的方法制造所述光掩膜在透明衬底上形成光屏蔽膜；在光屏蔽膜上形成保护膜；利用光辐射保护膜，以在其上描绘预定图案，预定图案包括重复图案，所述重复图案包括规则设置的单元图案；选择性地去除保护膜的描绘部分或非描绘部分，以形成保护图案；利用被用作掩膜的保护图案蚀刻所述光屏蔽膜，以在光屏蔽膜上形成图案；以及去除残留的保护层；其中光掩膜制造方法进一步包括缺陷检查步骤，其中以期望的入射角将光施加至保护图案或者在光屏蔽膜中形成的图案的检查表面，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光，通过具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高亮度的光源发射光。
16.一种制造半导体晶片的方法，包括用于检查半导体晶片的缺陷检查步骤，所述半导体晶片具有重复图案，所述重复图案包括在其表面上的规则设置的单元图案，以检测在重复图案中出现的缺陷，其中通过以期望的入射角将光施加至检查表面而执行缺陷检查步骤，并且通过光接收光学系统接收垂直于检查表面产生的高于零阶的衍射光，通过具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高亮度的光源发射光。
全文摘要
一种用于检查具有重复图案的被检查目标的不规则缺陷检查装置，以检测在重复图案中出现的不规则缺陷，所述重复图案包括在其表面上规则设置的单元图案。该装置包括光源装置，所述光源装置具有光源，所述光源用于将光以期望的入射角施加至包括被检查目标的检查区域在内的区域；以及观察装置，所述观察装置具有光接收光学系统，所述光接收光学系统用于在所述光源装置施加光时，接收从与其垂直的被检查目标的检查表面产生的光。该光源装置光源，该光源设有具有2度或更小的平行度、以及300000Lx或更高的亮度。
文档编号H01L21/027GK1940540SQ20061015437
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月26日 优先权日2005年9月30日
发明者山口升, 石川雄大 申请人:Hoya株式会社