CN101241165A

CN101241165A - 多层构造体的缺陷检查装置

Info

Publication number: CN101241165A
Application number: CNA2007101022046A
Authority: CN
Inventors: 金义锡; 李庭佑; 郑允辰; 李成进; 安成敏; 康盛旭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: KR20080073179A; CN101241165B

Abstract

本发明公开一种在提高缺陷检查灵敏度的同时提高检查速度的多层构造体的缺陷检查装置。该缺陷检查装置，包含：X光发射装置，该X光发射装置向作为检查对象的多层构造体发射X光并满足X光的反射条件；检测传感器，以用于检测因多层构造体的缺陷而透射多层构造体的荧光X光。

Description

多层构造体的缺陷检查装置

技术领域

本发明涉及一种多层构造体的缺陷检查装置，尤其涉及通过检测透过物质的X光的荧光现象来检查缺陷的多层构造体的缺陷检查装置。

背景技术

公知的检查制造半导体元件所用的掩膜或晶片等多层构造体缺陷的方法是：向检查区域照射激光，并检测从检查区域反射及散射的光的感度。

美国专利“6954266号”所公开的缺陷检查装置是利用光学放大装置及反射镜将波长约为13.5nm的远紫外线(EUV：Extreme Ultra Violet)照射到掩膜的检查区域之后，通过检测从检查区域反射及散射的光的感度来判断内部有无缺陷。即，当掩膜的检查区域存在缺陷时，因缺陷而散射的光被放大成像于图像检测器，由此可以判定缺陷。

按上述方法检查缺陷时，若要检测微细的缺陷，需要使照射到检查区域的远紫外线光点直径(Spot size)较小，其原因在于：若要容易地判断微细缺陷，需要使包含缺陷的信号和不包含缺陷的信号之差较大，而光点直径较小时可以使因缺陷而被检测出的信号相对增大。

但是，这种缺陷检查装置，当为了检测微细缺陷而缩小远紫外线光点直径时，检查时间较长。相反，当远紫外线光点直径变大时，虽然可以缩短检查时间，但是检查的灵敏度可能会降低。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种在提高缺陷检查灵敏度的同时快速进行检查的多层构造体的缺陷检查装置。

为了实现上述目的本发明所提供的多层构造体的缺陷检查装置，包含：X光发射装置，该X光发射装置向作为检查对象的多层构造体发射X光并满足所述X光的反射条件；检测传感器，以用于检测因所述多层构造体的缺陷而透射所述多层构造体的荧光X光。

并且，所述X光发射装置包含X光发射源和单色仪，该单色仪在所述X光发射源发射的X光中将具有检查波长的X光反射到所述多层构造体并满足所述反射条件。

并且，所述检测传感器设在所述多层构造体的照射所述X光的面的相反侧。

并且，本发明还包含用于支撑所述多层构造体的台架，所述检测传感器设在所述台架上。

并且，所述检测传感器包含电荷耦合器件或分光计。

附图说明

图1为本发明所提供的多层构造体的缺陷检查装置的结构示意图；

图2为从图1的X光发射装置照射的X光的反射及透射状态示意图；

图3为向多层构造体照射远紫外线时根据入射角而变化的反射率曲线图；

图4为向多层构造体照射短波长的X光时根据入射角而变化的反射率曲线图。

主要符号说明：10为X光发射装置，11为X光发射源，12、13为单色仪(monochrometer)，15c为荧光X光，20为多层构造体，30为台架，40为检测传感器。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明所提供的多层构造体的缺陷检查装置如图1所示，包含用于发射X光的X光发射装置10、用于支撑作为检查对象的多层构造体20的台架30、用于检测缺陷的检测传感器40。多层构造体20是如用于制造半导体元件的晶片或掩膜的包含多层薄膜的检查物体，缺陷检查装置是用于检测这种多层构造体20的薄膜内的相位缺陷(Phase defect)的装置。

X光发射装置10包含发射X光15a的X光发射源11、将从X光发射源11发射的X光15a反射到多层构造体20表面的单色仪12、13。单色仪12、13从X光发射源11发射的X光15a中选择具有非常短的检查波长(约的波长)的X光15b而反射到多层构造体20上。图1是设置两个单色仪12、13的例子，但是为了选择波长显著比现有的远紫外线短的

左右的X光15b并将其反射到多层构造体20，也可以设置两个以上单色仪。

单色仪12、13如图2所示，使照射到多层构造体20的短波长X光15b具有满足反射条件(Bragg condition：布喇格条件)的入射角θ。即，X光15b的入射角θ要满足X光15b能够被多层构造体20的内部结晶结构反射的条件。使X光15b发生反射的布喇格条件用sinθ＝mλ/2d表示。在此，θ是X光15b的入射角，λ是所入射的X光15b的波长，d是多层薄膜的层间距。因此，满足这种反射条件的X光15b的入射角θ会根据X光波长和多层薄膜的形态而不同。

检测传感器40如图2所示，设在多层构造体20的下部。即，检测传感器40设在照射X光15b的面的相反侧。这是为了使检测传感器40能够检测出因多层构造体20内部的缺陷21而透射多层构造体20的荧光X光15c。如果多层构造体20中存在缺陷21，则该缺陷21导致该部分的入射角变化。因此，该部分不能满足X光15b的反射条件，导致X光15b没有被反射而透射多层构造体20。透射的X光与多层构造体内部反应，引起元素吸收能量而被激发的现象，从而发射荧光X光15c。检测传感器40通过检测这种荧光X光15c可以判断缺陷。

检测传感器40如图2所示，最好具有对应于多层构造体20的检查区域宽度的宽度，用以根据上述方式检测缺陷21。这种检测传感器40可以由电荷耦合器件(CCD)或分光计(Spectrometer)等构成。检测传感器40可以由用于支撑多层构造体20的台架30支撑，或者由另外的支撑单元(未图示)支撑。虽然附图中没有示出，但由检测传感器40检测的信号通过数据处理单元和图像处理单元等表现为图像，因此可以通过画面确认多层构造体20的缺陷21。

另外，如本发明利用波长非常短的X光15b来检测缺陷的缺陷检查装置，与现有的利用远紫外线的检查装置相比，可以显著提高检查缺陷的速度，而且还可以显著提高检查的灵敏度。下面说明这种原理。

当将波长非常短的X光15b照射到用于制造半导体的掩膜等多层构造体20上时，如图2所示，在入射角θ非常小时发生反射。即，满足上述的布喇格条件。并且，以这种小入射角θ照射的X光15b呈现狭长形态的光点(spot)16。狭长的光点16可以向多层构造体20的整个检查长度L照射X光15b，因此可以快速检测缺陷21。下面比较现有的例子进行说明。

图3和图4是向具有数nm厚度薄膜层的多层构造体分别照射远紫外线和X光时根据入射角变化的反射率曲线图。图3是照射13.5nm波长的远紫外线时的情况，图4是照射具有

波长的X光时的情况。

如图3所示，当照射现有的远紫外线时，在入射角θ约为42～48度的区域产生最大的反射。即，在该范围内满足反射条件。但是，当入射角θ具有这种较大数值时，照射到检查区域的光点直径只能变小，因此检测整个检查区域的缺陷时需要花费很多时间。并且，为了检测微细缺陷需要利用聚光单元进一步缩小光点直径，因此缺陷的检查时间只能变得更长。

但是，本发明中所使用的波长非常短的X光15b如图4所示，在入射角θ为0.5～0.6度的区域产生反射最大的第一峰值P1，在入射角θ为0.9～0.95度的区域产生反射程度小于第一峰值P1的第二峰值P2。如图2所示，由于短波长的X光15b可以在非常小的入射角θ产生反射，因此可以使照射到检查区域的光点16呈狭长形状。即，光点16可以同时覆盖检查区域的整个长度L。实际上，这种光点16可以比现有的远紫外线光点大100000倍左右，因此甚至可以罩住具有150mm左右长度的掩膜。因此，本发明所提供的缺陷检查装置与利用远紫外线的现有的缺陷检查装置相比，可以显著提高缺陷检测速度。

并且，现有的远紫外线如图3所示，产生反射的入射角θ的峰值宽度约为6度(42～48度区域)。这意味着在6度左右的反射范围内即使入射角θ有所变化也可以发生反射，因此难以检测微细缺陷。如此，当利用远紫外线时，由于满足反射条件的入射角范围较大，因此导致检测灵敏度低而可能难以检测微细缺陷。

相反，短波长的X光15b如图4所示，产生反射的入射角θ的第一峰值P1宽度约为0.1度(0.5～0.6度区域)，第二峰值P2宽度约为0.05度(0.9～0.95度区域)。这意味着由于满足反射条件的入射角θ范围非常小，因此可以相应地提高缺陷的检测灵敏度。即，本发明当由检查区域内的微细缺陷导致X光15b的入射角产生微细变化时，X光15b不产生反射而透射多层构造体20，而透射的X光所引起的荧光X光15c可以由检测传感器40进行检测，因此与现有技术相比可以显著提高缺陷21的检测灵敏度。

尤其，图4中入射角θ为0.9～0.95度区域的第二峰值P2，虽然其反射率比第一峰值P1低，但是因为其反射范围在0.05度左右而极其狭小，因此当按照该范围的入射角θ照射X光15b的状态下检测缺陷时，可以进一步提高检测灵敏度。这与现有的远紫外线方式相比，可以将缺陷检测灵敏度提高100倍左右。

综上所述，本发明所提供的多层构造体的缺陷检查装置，采用与现有装置相比可以增大照射到检查区域的光点、缺陷检查灵敏度更敏感的短波长X光，并按照由检测传感器检测透射多层构造体的荧光X光的方式检查缺陷，因此与现有装置相比可以显著提高缺陷的检查速度，而且还可以显著提高检查灵敏度。

Claims

1. 一种多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于包含：

X光发射装置，该X光发射装置向作为检查对象的多层构造体发射X光并满足所述X光的反射条件；

检测传感器，以用于检测因所述多层构造体的缺陷而透射所述多层构造体的荧光X光。

2. 根据权利要求1所述的多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于所述X光发射装置包含X光发射源和单色仪，该单色仪在所述X光发射源发射的X光中将具有检查波长的X光反射到所述多层构造体，并满足所述反射条件。

3. 根据权利要求1所述的多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于所述检测传感器设在所述多层构造体的照射所述X光的面的相反侧。

4. 根据权利要求1所述的多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于还包含用于支撑所述多层构造体的台架，所述检测传感器设在所述台架上。

5. 根据权利要求1所述的多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于所述检测传感器包含电荷耦合器件。

6. 根据权利要求1所述的多层构造体的缺陷检查装置，其特征在于所述检测传感器包含分光计。