專利名稱：表面檢查方法和表面檢查裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在半導體制造工序中對晶圓等的表面進行檢查的表面檢查方法 和裝置。
背景技術(shù)：
在半導體裝置中包括DRAM、閃存這樣的存儲元件(存儲裝置)、被稱為邏輯元件 的具有存儲部和處理部的裝置等。近年來的半導體裝置為了處理的高速化、低耗電化、存 儲容量增加，而具有使圖案微細化的傾向，但對于半導體裝置的制造工序中產(chǎn)生的缺陷的 檢測要求也同時變得更加嚴格。尤其是，在曝光工序中產(chǎn)生的散焦缺陷是不良的最大要因 之一。散焦缺陷是指，因處于半導體晶圓的背面和晶圓載物臺之間的異物等導致晶圓表面 隆起，從而在曝光時成為散焦狀態(tài)，結(jié)果使得圖案的線寬、直徑的值(以下稱為CD值)在容 許范圍之外，形成圖案的缺陷。此外，尤其是在掃描型曝光機中，因聚焦誤差而在曝光鏡頭 (shot)內(nèi)產(chǎn)生聚焦變動，CD值處于容許范圍外，而形成圖案的缺陷。作為自動檢測散焦缺陷的裝置，將以下裝置實用化(例如參照專利文獻1)該裝 置向半導體晶圓的表面照射照明光，并且接收來自晶圓表面的反復圖案的衍射光，利用在 來自缺陷部分的衍射光中(由于CD值不同)衍射光量變化這一情況，檢測圖案的缺陷。衍 射光從反復排列的圖案產(chǎn)生，而其狀態(tài)取決于反復性(排列或被稱為間距的周期)。隨著半 導體裝置的微細化，反復圖案的反復周期(間距)自然縮小，在存儲元件尤其是DRAM中必 須以較小的單元面積配置晶體管、電容，一個單元內(nèi)的位接觸、電容器接觸(也稱為存儲節(jié) 點接觸)、圓柱體(也稱為存儲電容器)等被稱為接觸孔的孔的反復圖案(孔圖案)的排列 是二維的。并且，一個單元成為進一步二維反復了的排列，因此二維的反復圖案排列占存儲 元件的表面的多數(shù)。專利文獻1 JP特開2006-105951號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題在進行這種孔圖案的檢查的檢查裝置中，以往與被稱為線和空間 (line-and-space)圖案的直線狀的反復圖案(線圖案)的檢查同樣，在0度或90度的方向 上具有反復性的較多，在該兩個方位角研究了衍射條件。但是，這樣的檢查條件并非最適于 孔圖案的檢查的條件。本發(fā)明鑒于這種問題，其目的在于提供一種能以最佳的檢查條件進行孔圖案的檢 查的表面檢查方法及裝置。用于解決問題的手段 為了實現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明的表面檢查方法，用于檢查半導體基板的表面，該半 導體基板具有反復排列的線狀的線圖案及形成于上述線圖案上的孔狀的孔圖案，其中，具 有以下步驟第一步驟，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；第二步驟，從在上述第一步驟中設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；第三步 驟，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍射光；和第 四步驟，根據(jù)在上述第三步驟中檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，在上述 第一步驟中，設定上述照射方向，以使上述半導體基板的表面中的上述照明光的行進方向 與上述線圖案的反復排列方向不同，且與上述孔圖案的反復排列方向基本一致。在上述表面檢查方法中優(yōu)選，在上述第一步驟中，設定上述照射方向，以使上述半 導體基板的表面中的上述照明光的行進方向與上述線圖案的反復排列方向不同，且產(chǎn)生光 量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光。進而，在上述表面檢查方法中優(yōu)選，在上述第一步驟中，根據(jù)上述孔圖案的設計信 息或預先進行了形狀測定的孔圖案的形狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的 上述衍射光的光量變化的模擬，從而設定上述照射方向。此外，第二發(fā)明的表面檢查方法，用于檢查半導體基板的表面，該半導體基板具有 孔狀的孔圖案，其中，具有以下步驟第一步驟，設定照明光相對于上述半導體基板的表面 的照射方向；第二步驟，從在上述第一步驟中設定的上述照射方向向上述半導體基板的表 面照射照明光；第三步驟，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間 距對應的衍射光；和第四步驟，根據(jù)在上述第三步驟中檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖 案中有無缺陷，在上述第一步驟中，通過進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光 的光量變化的模擬來設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變 化的上述衍射光。在上述表面檢查方法中優(yōu)選，在上述第一步驟中，根據(jù)上述孔圖案的設計信息或 預先進行了形狀測定的孔圖案的形狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述 衍射光的光量變化的模擬。在上述表面檢查方法中優(yōu)選，在上述第一步驟中，設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量 根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光，且將上述照射方向設定為難以從上 述孔圖案的下側(cè)的層產(chǎn)生衍射光的方向。此外，第一發(fā)明的表面檢查裝置，用于檢查半導體基板的表面，該半導體基板具有 反復排列的線狀的線圖案及形成于上述線圖案上的孔狀的孔圖案，其中，包括設定部，設 定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；照明部，從由上述設定部設定的上述 照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；檢測部，檢測來自被照射了上述照明光的 上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍射光；和檢查部，根據(jù)被上述檢測部檢測出的上 述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，上述設定部設定上述照射方向，以使上述半導體基 板的表面中的上述照明光的行進方向與上述線圖案的反復排列方向不同，且與上述孔圖案 的反復排列方向基本一致。在上述表面檢查裝置中優(yōu)選，上述設定部設定上述照射方向，以使上述半導體基 板的表面中的上述照明光的行進方向與上述線圖案的反復排列方向不同，且產(chǎn)生光量根據(jù) 上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光。進而，在上述表面檢查裝置中優(yōu)選，上述設定部根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預 先進行了形狀測定的孔圖案的形狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍 射光的光量變化的模擬，從而設定上述照射方向。
此外，第二發(fā)明的表面檢查裝置，用于檢查半導體基板的表面，該半導體基板具有 孔狀的孔圖案，其中，包括設定部，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向； 照明部，從由上述設定部設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；檢測 部，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍射光；和檢 查部，根據(jù)被上述檢測部檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，上述設定部通 過進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬來設定上述照射方 向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光。在上述表面檢查裝置中優(yōu)選，上述設定部根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預先進行 了形狀測定的孔圖案的形狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的 光量變化的模擬。在上述表面檢查裝置中優(yōu)選，上述設定部設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上 述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光，且將上述照射方向設定為難以從上述孔圖 案的下側(cè)的層產(chǎn)生衍射光的方向。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠以最佳的檢查條件進行孔圖案的檢查。


圖1是表示本發(fā)明的表面檢查裝置的整體構(gòu)成的圖。圖2是檢查條件決定部的控制框圖。圖3是表示晶圓的圖像的示意圖。圖4是晶圓的俯視圖。圖5是晶圓的局部剖視圖。圖6是表示場工序的示意圖。圖7是表示柵極工序的示意圖。圖8是表示單元接觸工序的示意圖。圖9是表示位接觸工序的示意圖。圖10是表示位線工序的示意圖。圖11是表示電容器接觸工序的示意圖。圖12是表示圓柱體工序的示意圖。圖13是表示本發(fā)明的表面檢查方法的流程圖。圖14是將線和空間圖案模型化的圖。圖15是表示自0次衍射光的距離和衍射光量的關系的圖表。圖16是表示占空比和衍射光量變化的關系的圖表。圖17是FEM晶圓的俯視圖。圖18是表示亮度映射圖的一例的圖。圖19是表示亮度映射圖的一例的圖。圖20是將位接觸工序模型化的圖。圖21是表示對位接觸模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖22是表示圖21中的矢徑方向的衍射光分布的圖。
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圖23是將電容器接觸工序模型化的圖。圖24是表示對電容器接觸模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖25是表示圖24中的矢徑方向的衍射光分布的圖。圖26是將單元接觸工序模型化的圖。圖27是表示對單元接觸模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖28是表示圖27中的矢徑方向的衍射光分布的圖。圖29是表示將圖26所示的單元接觸縮小20%的模型的圖。圖30是表示對圖29的模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖31是表示圖30中的矢徑方向的衍射光分布的圖。圖32是表示單元接觸的排列方向和間距的圖。圖33是變形例的檢查條件決定部的控制框圖。圖34是將位接觸模型化的圖。圖35是表示對位接觸模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖36是表示CD值變動和衍射光量變化的關系的圖。圖37是將場工序模型化的圖。圖38是表示對圖37的模型的FFT處理的結(jié)果的圖。圖39是表示閃存的柵極工序的示意圖。圖40是表示閃存的柵極線的示意圖。標號說明1表面檢查裝置20照明部25照明光30檢測部35衍射光40圖像處理部41檢查部42檢查條件設定部43FEM 評價部45檢查條件決定部50晶圓(半導體基板)60有源區(qū)(孔圖案)65柵極(線圖案)70單元接觸(孔圖案)75位接觸(孔圖案)80位線(線圖案)85電容器接觸(孔圖案)90圓柱體(孔圖案)245檢查條件決定部(變形例)
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行說明。圖1示出了本實施方式的表 面檢查裝置，該表面檢查裝置1主要包括晶圓支架部10、照明部20、檢測部30、圖像處理部 40、檢查部41、檢查條件設定部42、FEM評價部43和檢查條件決定部45。另外，在本實施方 式中，設與圖1中的紙面垂直的方向為X方向，橫向為Y方向，縱向為Z方向，XY平面內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)方向為θ方向。晶圓支架部10具有載置半導體晶圓50 (以下稱為晶圓50)的載物臺11 ；使載物 臺11向θ方向旋轉(zhuǎn)的θ旋轉(zhuǎn)部12;和使載物臺11傾斜(傾動)的傾斜部13。載物臺11 通過真空吸附等吸附保持由未圖示的傳送裝置載置于載物臺11的上面的晶圓50。這樣保 持晶圓50的載物臺11，能夠在θ旋轉(zhuǎn)部12的作用下，以經(jīng)過晶圓50的中心(載物臺11 的中心)并垂直于晶圓50的表面的軸(平行于Z方向的軸)為旋轉(zhuǎn)軸向θ方向旋轉(zhuǎn)。此 外，載物臺11能夠在傾斜部13的作用下以經(jīng)過晶圓50的表面的軸(平行于X方向的軸) 為中心傾斜，能夠調(diào)整照明光25的入射角(及出射角)。照明部20具有光源21、波長選擇部22和照明鏡23，并被構(gòu)成為向晶圓50的表面 照射照明光25。光源21使用水銀燈。因此，從光源21發(fā)出的光包括多個波長λ的光、例 如 e 線(λ = 546nm)、g 線(λ = 436nm)、h 線(λ = 405nm)、j 線(λ = 313nm)及 λ = 250nm附近的光等，但在波長選擇部22中僅有選擇地透過其中預定波長的光。透過了波長 選擇部22的光被照明鏡23反射且成為平行光束，成為照射晶圓50的照明光25。照明光 25通過波長選擇部22而成為單色的波長，并通過照明鏡23成為平行光束，因此從晶圓50 的反復排列圖案平行地產(chǎn)生衍射光35。用于檢測來自晶圓50的衍射光35的檢測部30，具有受光鏡31、受光透鏡32和攝 像部33。衍射光35在由受光鏡31聚光后，經(jīng)由受光透鏡32到達攝像部33的攝像面上，并 在該攝像面上形成晶圓50的像。結(jié)果，在攝像部33的攝像面上形成晶圓50的表面的像。 攝像部33對形成于攝像面上的晶圓50的表面的像進行光電變換而生成圖像信號，并將圖 像信號輸出到圖像處理部40。通過上述構(gòu)成，能夠統(tǒng)一拍攝晶圓50表面(全面)的圖像， 因此無需掃描晶圓50的表面，所以能夠統(tǒng)一且高速地檢查晶圓50的表面。圖像處理部40根據(jù)從攝像部33輸入的晶圓50的圖像信號，將晶圓50的圖像變 換為預定比特(位，bit)(例如8比特)的數(shù)字圖像。此外，如圖3所示，圖像處理部40 將良品晶圓(無缺陷的晶圓50)的圖像Al作為模板存儲于未圖示的數(shù)據(jù)庫中，與由攝像部 33拍攝得到的成為檢查對象的晶圓50的檢查圖像A2進行比較。此時，在包含缺陷的晶圓 50中，僅缺陷K的部分，衍射光量發(fā)生變化。因此，在與圖像處理部40電連接的檢查部41 中，根據(jù)檢查圖像A2和良品圖像Al的比較結(jié)果(衍射光量的變化)進行缺陷判定。其結(jié) 果，在由檢查部41判定為晶圓50的表面有缺陷時，通過圖像處理部40生成將在晶圓50表 面排列的多個鏡頭51、51…中包含缺陷的鏡頭51的區(qū)域KA增強示出的缺陷判定圖像A3， 并與判定結(jié)果一起顯示在未圖示的顯示部上。另外，關于良品圖像Al，不僅在晶圓50的各 個工序中存儲到數(shù)據(jù)庫中，在同一工序中也按照多個檢查條件進行存儲。另外，也可以將檢 查圖像A2的圖像數(shù)據(jù)從圖像處理部40輸出到FEM評價部43，并按照各個曝光鏡頭計算檢 查圖像Al的平均亮度，對此在以后詳細說明。檢查條件設定部42設定為，通過θ旋轉(zhuǎn)部12及傾斜部13使載物臺11進行θ旋轉(zhuǎn)及傾斜，而成為能夠檢測衍射光35的預定的方位角(以凹口(notch)等為基準的載物臺 11的旋轉(zhuǎn)角度Θ)和傾斜角(載物臺11從水平狀態(tài)傾斜的角度)。因此，利用圖4(a) (c)說明形成于晶圓50表面的反復排列圖案和衍射光35的關系。圖4(a)是從上側(cè)看晶圓 50的俯視圖，晶圓50平行于XY平面上放置。在圖4(a)中，照明光25以平行于YZ平面的 面為入射面而傾斜入射到晶圓50上。此時，考慮了形成于晶圓50表面的反復排列圖案52 為單純的線和空間圖案的情況。另外，將反復排列圖案52延伸的方向定義為反復排列圖案 52的排列方向55，將與該排列方向55垂直的方向定義為反復排列圖案52的反復方向56。圖4(a)的情況下，排列方向55為X方向，反復方向56為Y方向，因此衍射光35 在平行于YZ平面的面內(nèi)產(chǎn)生。另一方面，如圖4(b)所示，在反復方向為X方向的反復排列 圖案52’的情況下，照明光25以平行于YZ平面的面為入射面而向晶圓50傾斜入射時，衍射光不在平行于YZ平面的面內(nèi)產(chǎn)生。但是，如圖4(c)所示，若利用θ旋轉(zhuǎn)部12使保持于 載物臺11上的晶圓50(以凹口 53為基準)θ旋轉(zhuǎn)了 θ =90度，則反復排列圖案52’的 反復方向成為Y方向，因此衍射光35在平行于YZ平面的面內(nèi)產(chǎn)生。在圖1中，照射照明光25的光學系統(tǒng)(照明部20)與檢測衍射光35的光學系統(tǒng) (檢測部30) —起配置于與YZ平面平行的面內(nèi)，因此通過θ旋轉(zhuǎn)部12進行的晶圓50的θ 旋轉(zhuǎn)，無論是哪個方向的反復排列圖案，都能設定成可以接收衍射光的方位角。另一方面， 在平行于YZ平面的面內(nèi)產(chǎn)生的衍射光，基于反復排列圖案52的反復周期(間距)，衍射角 (照明光25和衍射光35所成的角度)不同。從光學原理來說，間距越小則1次衍射光的衍 射角越大。因此，檢查條件設定部42以能夠由受光鏡31切實地接收衍射光35的方式，通 過傾斜部13使載物臺11 (晶圓50)傾斜。傾斜角可以根據(jù)反復排列圖案52的間距和照明 光25的波長在理論上進行計算，因此若已知反復排列圖案(線和空間圖案)52的反復方向 56和間距，則可以由檢查條件決定部45決定方位角、傾斜角等檢查條件并向檢查條件設定 部42輸入設定。如上所述，在已知排列信息的情況下，易于利用檢查條件決定部45決定檢查條 件。在此對檢查條件決定部45的處理構(gòu)成進行說明。如圖2所示，檢查條件決定部45具 有排列數(shù)據(jù)輸入部46 ；與排列數(shù)據(jù)輸入部46電連接的CD變動變換部47 ；與CD變動變換 部47電連接的衍射光模擬部48 ；以及與衍射光模擬部48電連接的檢查條件數(shù)據(jù)輸出部 49。在圖4(a)的情況下，反復排列圖案(線和空間圖案)52的排列方向為X方向，反 復方向為Y方向。進而，在其反復間距例如為0.2μπκ線和空間的比率(以下稱為占空比) 為1 1時，首先向排列數(shù)據(jù)輸入部46輸入并記錄由這些信息構(gòu)成的排列信息(排列方向 為X方向、反復方向為Y方向、反復間距為0.2 μ m、占空比為1 1等信息)。作為排列信 息，可以是中間掩模(reticle)的CAD數(shù)據(jù)，但由于本實施方式的表面檢查裝置1涉及晶圓 50的缺陷檢查，因此自然是越接近向晶圓50曝光轉(zhuǎn)印的值則越是優(yōu)選。例如，即使在占空 比為1 1的情況下，根據(jù)曝光量(dose)相對于預定的曝光量是多還是少，占空比也會變 化，因此也可以利用實際的SEM(掃描型電子顯微鏡)的測定值等，對排列信息(占空比) 進行校正。⑶(稱為關鍵尺寸(critical dimension)，在線和空間圖案的情況下為線的線寬， 在孔圖案的情況下為孔的直徑)的值必然存在容許范圍。過細的線會成為斷線的原因，而過粗的線會成為漏電流的原因。此外，過小的孔徑會導致接觸不良，而過大的孔徑會導致與 相鄰的孔的電流泄漏，根據(jù)上述觀點來規(guī)定CD值。因此，在CD變動變換部47中假想設定， 例如對基于排列數(shù)據(jù)輸入部46中記錄的排列信息的設計⑶值，使⑶值以士 5%、士 10%、 士 15%、士20%、士25%等變動的變動⑶值。并且，⑶變動變換部47將設計⑶值和變動 CD值輸入到衍射光模擬部48中。衍射光模擬部48基本上進行模擬計算衍射光的FFT (高 速傅里葉變換)處理而決定檢查條件，關于詳細情況在以后說明。并且，衍射光模擬部48 將處理的結(jié)果作為檢查條件數(shù)據(jù)輸出，該檢查條件數(shù)據(jù)經(jīng)由檢查條件數(shù)據(jù)輸出部49輸出 到檢查條件設定部45。接下來參照圖5 圖12說明作為檢查對象的晶圓50 (DRAM)的制造工序。另外， 制造工序的詳細情況在JP特開2001-185701號公報、JP特開2006-319121號公報及JP特 開2007-287794號公報等中公開，在本實施方式中僅觸及與衍射光方式的缺陷檢查相關的 重要的關鍵(微細加工)工序。首先，如圖5及圖6所示，場(field)工序是用于形成有源區(qū)(活性區(qū)域)60和場 (元件分離區(qū)域)61的最初的關鍵工序。在F = 90nm或F = 70nm的半導體晶圓(DRAM)中， 有源區(qū)60的排列方向62a是相對于X方向傾斜了 72度的方向，與該排列方向62a垂直的 方向成為有源區(qū)60的反復方向62b。另外，在本實施方式中，F(xiàn)是指加工尺寸(即柵極(或 字線)的間距的一半)。另一方面，若著眼于場61則可以看為，在相對于X方向傾斜了 72 度的方向上排列的有源區(qū)60之間的間隙具有45度的排列方向63a，與該排列方向63a垂直 的方向為反復方向63b。此外，也可以看為，有源區(qū)60之間的Y方向的間隙具有X方向的排 列方向64a，與該排列方向64a垂直的Y方向為長周期的反復方向64b。在進行了場工序之后，經(jīng)過5工序 10工序左右的摻雜、離子注入、CVD等非關鍵 工序后，進行接下來的柵極工序。如圖5及圖7所示，柵極工序是用于形成作為字線的柵極 65的關鍵工序。柵極65是線和空間圖案，一般來說線66和空間67的占空比為1 1。此 外，柵極65的排列方向為X方向，反復方向為Y方向。進行了柵極工序之后，經(jīng)過5工序 10工序左右的摻雜、離子注入、CVD等非關 鍵工序而形成晶體管(未圖示)后，進行接下來的單元接觸(cell contact)工序。如圖5 及圖8所示，單元接觸工序是用于形成位接觸(bit contact)用及電容器接觸(capacitor contact)用的單元接觸(孔/hole) 70的、二個目的的關鍵的孔工序?？梢哉f是在DRAM中 密集度最高的孔工序。單元接觸70從圖8容易看到X方向的排列方向71a、72度方向的排 列方向72a及-45度方向的排列方向73a，與它們垂直的方向分別為相對于X方向排列方向 71a的反復方向71b、相對于72度方向排列方向72a的反復方向72b及相對于-45度方向 排列方向73a的反復方向73b。另外，也許還有其他的反復排列，但詳細情況在圖26中進行 說明。此外，單元接觸70與后述的電容器接觸在偏移了的位置連接，因此成為橢圓形狀，其 短徑方向與72度方向的排列方向72a —致。如圖5及圖9所示，接下來的位接觸工序是用于形成與單元接觸70及后述的位線 連接的位接觸75的關鍵的孔工序。位接觸75從圖9容易看到-45度方向的排列方向76a、 0度方向(X方向)的排列方向77a及90度方向(Y方向)的排列方向78a，與它們垂直的 方向分別為相對于-45度方向排列方向76a的反復方向76b、相對于0度方向(X方向)排 列方向77a的反復方向77b及相對于90度方向(Y方向)排列方向78a的反復方向78b。另外，也許還有其他的反復排列，但詳細情況在圖20中進行說明。如圖5及圖10所示，接下來的位線工序是用于形成與位接觸75連接并與柵極 65 (字線)正交的位線80的關鍵工序。由于柵極65的排列方向是X方向(反復方向是Y 方向)，因此位線80的排列方向是Y方向(反復方向是X方向)。此外，位線80是線和空 間圖案，一般來說線和空間的占空比為1 1。此外，柵極65的排列方向為X方向，反復方 向為Y方向。如圖5及圖11所示，電容器接觸工序是用于形成與單元接觸70及后述的圓柱體 (電容器)連接的電容器接觸85的關鍵的孔工序。電容器接觸85從圖11容易看到-45度 方向的排列方向86a、0度方向(X方向)的排列方向87a及90度方向(Y方向)的排列方 向88a，與它們垂直的方向分別為相對于-45度方向排列方向86a的反復方向86b、相對于 0度方向(X方向)排列方向87a的反復方向87b及相對于90度方向(Y方向)排列方向 88a的反復方向88b。另外，也許還有其他的反復排列，但詳細情況在圖23中進行說明。如圖5及圖12所示，圓柱體(cylinder)工序是用于形成與電容器接觸85連接的 圓柱體90的關鍵的孔工序。圓柱體90具有-45度方向的排列方向91a、72度方向的排列方 向92a及18度方向的排列方向93a，與它們垂直的方向分別為相對于-45度方向排列方向 91a的反復方向91b、相對于72度方向排列方向92a的反復方向92b及相對于18度方向排 列方向93a的反復方向93b。另外，圓柱體90是用于蓄積電荷的電容器，因此直徑比較大， 尤其是比較深。此外，圓柱體90需要與相鄰的圓柱體90等間隔且稠密地配置，因此使電容 器接觸85從單元接觸70偏移，進而為了使電容器接觸85偏移，而使單元接觸70為橢圓形 狀。圓柱體工序之后大概為配線工序。參照圖13所示的流程圖說明對這種半導體晶圓50的表面檢查方法。首先，在步 驟SlOl中進行方位角、傾斜角(即照明光25對晶圓50表面的照射方向)等檢查條件的設 定。在該設定工序中，檢查條件設定部42設定為，使θ旋轉(zhuǎn)部12及傾斜部13動作而成為 與檢查條件對應的方位角及傾斜角。此外，也可以使波長旋轉(zhuǎn)部22動作而選擇與檢查條件 對應的照明波長。另外，檢查條件由FEM評價部43或檢查條件決定部45決定，對此在以后 詳細說明。在下一步驟S102中，通過在步驟SlOl中設定的檢查條件(方位角、傾斜角等)而 向晶圓50的表面照射照明光25。在該照明工序中，從照明部20的光源21發(fā)出的光透過波 長選擇部22并且被照明鏡23反射，變成作為平行光束的照明光25，并照射到晶圓50的表 面。照明光25通過波長選擇部22而成為單色的波長，通過照明鏡23而成為平行光束，因 此從晶圓50的反復排列圖案平行地產(chǎn)生衍射光35。在此，在下一步驟S103中，對來自照射了照明光25的晶圓50的表面的衍射光35 進行檢測。在該檢測工序中，衍射光35被檢測部30的受光鏡31聚光后，經(jīng)由受光鏡32到 達攝像部33的攝像面上，并由攝像部33拍攝在該攝像面上成像的晶圓50表面的圖像。此 時，攝像部33對形成于攝像面上的晶圓50表面的像進行光電變換而生成圖像信號，并將圖 像信號輸出到圖像處理部40。并且，在下一步驟S104中，根據(jù)在步驟S103中檢測出的衍射光來檢查有無圖案的 缺陷。在該檢查工序中，圖像處理部40根據(jù)從攝像部33輸入的晶圓50的圖像信號，進行 檢查圖像Α2和良品圖像Al的比較(參照圖3)，并根據(jù)檢查圖像Α2和良品圖像Al的比較結(jié)果(衍射光量的變化)，由檢查部41進行缺陷判定。其結(jié)果，由檢查部41判定為晶圓50 表面存在缺陷時，通過圖像處理部40生成上述缺陷判定圖像A3 (參照圖3)，并與判定結(jié)果 一起顯示到未圖示的顯示部上。然而，在現(xiàn)有的檢查裝置中，決定檢查條件時，以線和空間圖案為代表在0度或90 度方向具有反復性的裝置較多，只不過在該兩個方位角研究了衍射條件，在孔工序中也不 過就應用了這一點。即，在0度的方位角照射光，研究是否得到衍射光，然后在90度的方位 角進行同樣的處理，若得到任何衍射光，則將該條件作為檢查條件注冊到裝置中，進行量產(chǎn) 的半導體晶圓的檢查。因此，其中也存在以下情形在不知道是來自晶圓表面上形成的多層 中哪層的、哪個排列圖案的衍射光的情況下，就進行檢查。因此，有在接收下層的衍射光或 無法敏感檢測到CD值變動的狀態(tài)等不是最佳的狀態(tài)下進行檢查的問題。進而存在以下問題因圖案的微細化使得排列間距變小，用目前為止的方法都得 不到衍射光。這是由于，排列間距越小，則衍射光在越是遠離照明光的角度方向上產(chǎn)生，然 而若角度相對于照明光過于遠離，則現(xiàn)實上無法接收衍射光。如上所述，根據(jù)晶圓50的制造工序中的圖案的排列信息，容易看到排列方向和反 復方向，但難以判定接收哪個反復方向的衍射光是最佳的檢查條件。這是由于，不知道反復 間距，而且不僅產(chǎn)生1次的衍射光，還產(chǎn)生2次以上的高次的反射光，因此不知道是否為能 夠相對于CD值變動敏感地進行缺陷檢測的最佳的檢查條件。以下，對本實施方式的設定工 序中的檢查條件的決定方法進行詳細說明。首先，作為最簡單的例子，利用圖14 圖16說明在線和空間圖案中CD值發(fā)生了 變動的情況。圖14(a)是設橫向為反復方向、反復排列了 40像素的線101(白色)和40像 素的空間102 (黑色)、間距為80像素的說明用模型。圖14(a)所示的模型是線100和空間 101的占空比為1 1的良品模型，該良品模型的排列信息被記錄到排列數(shù)據(jù)輸入部46 (參 照圖2)中。圖14(b)所示的模型是設30像素為線(白色)、50像素為空間(黑色)的模型， 圖14(c)所示的模型是設20像素為線(白色)、60像素為空間(黑色)的模型。因此，圖 14(a)、圖14(b)及圖14(c)所示的模型的占空比分別為4 4、3 5及2 6。另外，圖 14(b)及圖14(c)所示的模型由CD變動變換部47設定。此外，在圖14(a) (c)中省略排 列方向而描繪地較短。相對于圖14(a) (c)所示的模型(根據(jù)設計CD值及基于CD變動變換部47的 變動CD值)，衍射光模擬部48進行FFT (高速傅里葉變換)處理。作為進行FFT處理的軟 件，可以使用Scion Corp.制造的“Scion Image”，也可以使用Media Cybernetics公司制 造的“Image Pro”。圖15是以反復方向為橫軸的FFT處理后的變換值。圖15的橫軸表示 到原點(0次衍射光)的距離，數(shù)值越大表示越遠離0次衍射光的距離下的衍射光?？v軸是 與衍射光的光量對應(不成比例)的值，數(shù)值越小表示越明亮的衍射光。在圖15中，橫軸上的數(shù)值為6附近、13附近及19附近的谷值分別表示1次衍射 光、2次衍射光及3次衍射光。在占空比為1 1(在該計算中為4 4的情況)的線和空 間圖案(良品模型)中，在光學理論上不產(chǎn)生2次光，但由圖15可知，在占空比為4 4的 曲線中，在橫軸上的數(shù)值13附近不是谷值，表示沒有產(chǎn)生2次衍射光。此外示出了，在各自 的占空比下產(chǎn)生了 3次衍射光，但其衍射光量比1次衍射光小。但是，若光量相對于1次衍射光小到1/10或1/100左右則在檢測精度上會成為問題，而圖15中的3次衍射光的光量 相對于1次衍射光不是成為這種問題的光量比。在此，嘗試評價最為重要的相對于⑶值變動的檢測靈敏度(敏感度)。該評價通 過CD變動變換部47和衍射光模擬部48進行。CD值變動是在所謂散焦缺陷中較多產(chǎn)生的現(xiàn) 象，但在半導體制造工序中，不管是什么樣的產(chǎn)生原因，CD值都是被管理的最嚴格的數(shù)值。 為了評價相對于CD值變動的檢測靈敏度，首先如圖16所示，關于1次衍射光及3次衍射 光，試著觀察與占空比變化相對的衍射光量的變化。圖16的橫軸為占空比(4 4(良品)、 3 5及2 6)，縱軸是各衍射光量相對于占空比為4 4時的衍射光量的比(相對值)。 關于1次衍射光，在占空比4 4、3 5及2 6下，圖15中的縱軸數(shù)值分別為10、14及 21，因此，在占空比3 5及2 6下，圖16中的相對值分別為14/10 = 1.4以及21/10 = 2.1。此外，關于3次衍射光也可以進行同樣的計算。由圖16可知，相對于線寬的CD值變動，關于1次衍射光，衍射光量基本線形地變 化。而關于3次衍射光，雖然是非線形，但占空比為3 5時的衍射光量的變動較大，僅就 這一點，可以說比1次衍射光敏感。但是，3次衍射光相對于1次衍射光成為約3倍的衍射 角(入射光和衍射光所成的角度)。在2F = 0. 14 μ m左右的被稱為70nm級的DRAM中，考 慮到實用的光源波長和光學配置，不能進行0. 14 μ m間距下的3次衍射光的受光。因此，該 情況下由衍射光模擬部48決定檢查條件以便接收現(xiàn)實上最佳的1次衍射光，并將決定的檢 查條件數(shù)據(jù)從檢查條件數(shù)據(jù)輸出部49輸出到檢查條件設定部42。并且，檢查條件設定部 42作為由檢查條件決定部45決定的檢查條件而使載物臺11 (晶圓50)傾斜等，以便能夠接 收1次衍射光。通過這樣計算評價與CD值變動相對的衍射光量的變動的敏感度，能夠?qū)⒈?次衍 射光高次的衍射光(圖16時為3次衍射光)存在能夠敏感檢測CD值變動的情況這一事實， 作為決定最佳的檢查條件的判斷基準而有效利用。詳細情況在下文說明。在此，參照圖17 圖19對決定相對于CD值變動敏感的檢查條件的其他方法、即 FEM評價部43進行說明。FEM評價部43利用評價用晶圓來決定檢查條件。如圖17所示，該評價用晶圓被稱為FEM(聚焦曝光矩陣)晶圓110，是按照曝光鏡 頭111的各行和列而階段性地改變曝光條件的晶圓。具體地說，在圖17中的在上下方向排 列的鏡頭(行)中使曝光量(曝光能量)變化，在左右方向上排列的鏡頭(列)中使聚焦 偏移量變化，而進行曝光。FEM晶圓110按照各個曝光鏡頭測定CD值，用于評價半導體晶 圓的最佳的曝光條件、制程范圍(制程窗口)。例如，在ArF曝光機的情況下，最佳的曝光 量條件利用基于SEM(掃描型電子顯微鏡)等的測定的CD值來決定，在曝光量=40mJ/cm2 時，使位于上端的行的鏡頭為35mJ/cm2，之下的行逐行浮動lmj/cm2來進行曝光。因此，各 鏡頭的行中的曝光量為35、36、37、…45mJ/cm2，在成為最佳曝光量的中心鏡頭的行112中， 成為40mJ/cm2。另一方面，基于SEM等的CD值測定的結(jié)果，若最佳的聚焦條件(聚焦范圍) 為-0. 2 μ m +0. 15 μ m,則使聚焦步幅為0. 05 μ m,從位于左端的列的鏡頭向右側(cè)的各列依 次設置-0. 3、-0. 25、-+0. 20 μ m的聚焦偏移，進行曝光。利用這種FEM晶圓110決定檢查條件時，首先利用圖1所示的照明部20向FEM晶 圓110的表面照射照明光25，并且利用檢測部30檢測來自FEM晶圓110的衍射光35，取得 FEM晶圓110的檢查圖像。例如，F(xiàn)EM晶圓110為用于檢查圖9所示的位接觸75的晶圓時，排列方向為-45度方向或0度(或90度)方向。此外，位接觸75與位線80連接，因此排列間距可以根據(jù)位線的排列間距而作為已知來進行處理。在此，根據(jù)這樣的排列信息，由檢 查條件設定部42設定檢查條件，取得FEM晶圓110的檢查圖像。FEM晶圓110的檢查圖像(圖像信號)從圖像處理部40輸入到FEM評價部43，在 FEM評價部43中計算各個曝光鏡頭111的鏡頭內(nèi)平均亮度。例如，作為得到來自0度的排 列方向77a(參照圖9)的衍射光的條件下的亮度映射圖，得到圖18(a)，作為得到來自-45 度的排列方向76a(參照圖9)的衍射光的條件下的亮度映射圖，得到圖19(a)(另外，各圖 中的曝光鏡頭111的濃淡表示亮度的大小)。此時，成為最佳曝光量(40mJ/cm2)的鏡頭為 中心鏡頭的行112，因此，在中心鏡頭的行112中的各鏡頭中計算平均亮度，并進行曲線近 似圖表化，而成為圖18(b)及圖19(b)。圖18(b)及圖19(b)的橫軸對應于在中心鏡頭的行 112 (最佳曝光量的鏡頭)中調(diào)整了聚焦時的值、即_0.3、_0.25、…+0.20 μ m的聚焦偏移。 縱軸是各個鏡頭中的平均亮度。圖18(b)及圖19(b)的情況可知，即使是相同的晶圓，與將得到來自0度的排列方 向77a的衍射光的條件作為檢查條件時的亮度變化(圖18(b))相比，將得到來自-45度的 排列方向76a的衍射光的條件作為檢查條件時的亮度變化(圖19(b))能夠更加敏感地將 通過聚焦偏移產(chǎn)生的CD值變動作為衍射光量的變動檢測出來。并且，F(xiàn)EM評價部43 (通過 數(shù)值運算等)自動進行這種判定，將得到來自-45度方向的排列方向76a的衍射光的條件 決定為檢查條件，并將決定的檢查條件數(shù)據(jù)輸出到檢查條件設定部42。接下來，對通過FEM評價部43及檢查條件決定部45根據(jù)與反復排列圖案相關的 排列信息、評價產(chǎn)生衍射光的排列方向(或反復方向)以及反復間距而決定檢查條件的方 法進行說明。圖20是將圖9所示的位接觸75模型化的圖，將與位接觸75相關的排列信息 記錄到排列數(shù)據(jù)輸入部46。從圖20可知，位接觸75具有0度方向的排列方向121a、90度 方向的排列方向122a、-45度方向的排列方向123a、45度方向的排列方向124a、72度方向 的排列方向125a以及18度方向的排列方向126a。并且，圖21是通過衍射光模擬部48對圖20的模型進行FFT處理并將其原點附 近放大顯示的圖。圖21中分別顯示了與0度方向的排列方向121a、90度方向的排列方向 122a、-45度方向的排列方向123a、45度方向的排列方向124a、72度方向的排列方向125a 以及18度方向的排列方向126a對應的衍射光121b 126b。圖21的中心為原點，在光學 上也可以說圖21是在從與紙面垂直的方向向圖20所示的反復排列圖案入射了特定波長的 光時通過反射面?zhèn)然蛲高^面?zhèn)鹊墓馔娴难苌涔鈭D案。因此，圖21的中心(原點)對應于 0次衍射光(正反射光)。此外，從圖21的中心(原點)朝向衍射光121b 126b的方向 為反復方向(如上所述，反復方向與排列方向垂直)。此外，從圖21的中心(原點)到衍射 光121b 126b的距離對應于衍射角?，F(xiàn)在，考慮2F = 0. 14 μ m左右的70nm級的DRAM的情況，考慮了表面檢查裝置1 的實際構(gòu)成(作為入射光使用哪個短波長的光、傾斜部能夠怎樣高精度地增大晶圓的入射 角這樣的現(xiàn)實的規(guī)格)時，圖21表示能夠接收衍射光的衍射光受光范圍B。例如，與-45度 方向的排列方向123a對應的衍射光123b在靠近原點的位置(小衍射角)，為了接收衍射光 123b，通過圖1的θ旋轉(zhuǎn)部12使晶圓50向產(chǎn)生衍射光的方向旋轉(zhuǎn)45度，并且通過傾斜部 13使晶圓50傾斜與衍射角對應的傾斜角即可。此外，例如與0度方向的排列方向121a對應的衍射光121b盡管遠離原點(衍射角大)，但在衍射光受光范圍B的內(nèi)側(cè)，因此能夠受 光。為了接收衍射光121b，不需要通過θ旋轉(zhuǎn)部12使晶圓50旋轉(zhuǎn)(以與圖4(a)同樣的 狀態(tài))，僅設定傾斜角即可，但由于衍射角較大，需要使晶圓50傾斜得較大。圖22 (a)、圖22(b)、圖22 (c)及圖22(d)分別對應于以下的方位角在圖21的矢 徑方向的衍射光分布下，接收與-45度方向的排列方向123a、45度方向的排列方向124a、18 度方向的排列方向126a以及0度方向的排列方向121a對應的衍射光的方位角。另外，圖 22(a) (d)中的左端的點是原點(0次衍射光)，從左端(0次衍射光)到虛線的范圍是衍 射光受光范圍B。例如，如圖22(a)所示可知，在接收與-45度方向的排列方向123a對應的 衍射光123b的方位角，除了用圓包圍的衍射光123b以外，根據(jù)衍射角(對應于橫向)產(chǎn)生 了多個衍射光。即，若通過衍射光模擬部48對圖20所示的位接觸75的排列模型進行FFT 處理并進行評價，則可知實際上在各種反復方向上產(chǎn)生了各種衍射光。這是因為，它們還包 含特定的反復間距的高次衍射光。另外，圖21中也呈現(xiàn)了這些衍射光，但為了說明的容易 化而省略了圖示。因此，檢查條件決定部45將得到來自-45度方向的排列方向123a的衍射光的條 件(方位角及傾斜角)作為檢查條件輸入到檢查條件設定部42，檢查條件設定部42通過θ 旋轉(zhuǎn)部12使晶圓50向能夠接收來自-45度方向的排列方向123a的衍射光的方向旋轉(zhuǎn)，并 且通過傾斜部13使傾斜角在可受光范圍B的范圍內(nèi)連續(xù)變化(使晶圓連續(xù)傾斜)，以能夠 接收該特定的方位角下的數(shù)個衍射光。此時，例如，利用上述FEM晶圓110取得能夠接收衍 射光的多個傾斜角下的FEM晶圓110的圖像，與利用圖17 圖19說明的方法同樣地，F(xiàn)EM 評價部43評價對CD值變動敏感的傾斜角，決定用于檢查作為檢查對象的晶圓50的檢查條 件(傾斜角)。并且，F(xiàn)EM評價部43將決定的檢查條件輸出到檢查條件設定部42，檢查條 件設定部42使θ旋轉(zhuǎn)部12及傾斜部1 3動作以便成為決定的檢查條件(方位角及傾斜 角)。另外，取得多個傾斜角下的FEM晶圓110的圖像時，也可以通過波長選擇部22按 照不同的各個波長取得FEM晶圓110的圖像，在FEM評價部43中評價對CD值變動敏感的 波長及傾斜角，決定用于檢查晶圓50的檢查條件(波長及傾斜角)。此外，在決定了得到衍射光的排列方向(位接觸75中的-45度方向的排列方向 123a)后，也可以不使用FEM晶圓110及FEM評價部43，而與利用圖14 圖16說明的方法 同樣地，通過CD變動變換部47進行CD值變動的設定，并且通過衍射光模擬部48對設計CD 值(良品模型)和變動CD值分別進行FFT處理，求出對CD值變動敏感的衍射光，決定檢查 條件以接收該衍射光。如上所述，根據(jù)本實施方式，通過衍射光模擬部48進行與孔圖案(位接觸75等) 的形狀變化(CD值變動)對應的衍射光的光量變化的模擬，因此可以通過定量的判斷基準 自動決定最佳的檢查條件。尤其是，在DRAM中，與閃存等相比排列方向較多，因此有效。此 外，能夠通過對CD值變動的敏感性的觀點來決定檢查條件，因此容易取得半導體制造工序 中的與CD值的容許規(guī)格的匹配性。另外，在上述實施方式中，進行檢查的不限于位接觸75，在單元接觸70、電容器接 觸85、圓柱體90、進而在場工序的檢查中也有效。圖23是將圖11所示的電容器接觸85模 型化的圖，能夠與上述實施方式的情況同樣地決定檢查條件。從圖23可知，電容器接觸85具有0度方向的排列方向131a、90度方向的排列方向132a、-45度方向的排列方向133a、 45度方向的排列方向134a、72度方向的排列方向135a以及18度方向的排列方向136a。并且，圖24是通過衍射光模擬部48對圖23的模型進行FFT處理并將其原點附 近放大顯示的圖。圖24中分別顯示了與0度方向的排列方向131a、90度方向的排列方向 132a、-45度方向的排列方向133a、45度方向的排列方向134a、72度方向的排列方向135a 以及18度方向的排列方向136a對應的衍射光131b 136b。從圖24可知，與45度方向的 排列方向134a對應的衍射光134b由于在衍射光受光范圍B的范圍外，因此無法受光。圖25(a)、圖25(b)及圖25(c)分別對應于以下的方位角在圖24的矢徑方向的 衍射光分布下，接收與-45度方向的排列方向133a、72度方向的排列方向135a以及0度方 向的排列方向131a對應的衍射光的方位角。例如，如圖25(a)所示可知，在接收與_45度 方向的排列方向133a對應的衍射光133b的方位角，除了用圓包圍的衍射光133b以外，還 根據(jù)衍射角(對應于橫向)產(chǎn)生了多個衍射光。圖26是將圖8所示的單元接觸70模型化的圖，能夠與上述實施方式的情況同樣 地決定檢查條件。從圖26可知，單元接觸70具有0度方向的排列方向141a、-45度方向的 排列方向142a、72度方向的排列方向143a以及31度方向的排列方向144a。并且，圖27是通過衍射光模擬部48對圖26的模型進行FFT處理并將其原點附近 放大顯示的圖。圖27中分別顯示了與0度方向的排列方向141a、-45度方向的排列方向 142a、72度方向的排列方向143a以及3 1度方向的排列方向144a對應的衍射光141b 144b。從圖27可知，與-45度方向的排列方向142a及31度方向的排列方向144a對應的 衍射光142b、144b由于在衍射光受光范圍B的范圍外，因此無法受光。能夠受光的是與0 度方向的排列方向141a及72度方向的排列方向143a對應的衍射光141b、143b。圖28 (a)、圖28(b)、圖28 (c)及圖28(d)分別對應于以下的方位角在圖27的矢 徑方向的衍射光分布下，接收與72度方向的排列方向143a、0度方向的排列方向141a、_45 度方向的排列方向142a、以及31度方向的排列方向144a對應的衍射光的方位角。由圖28 可知，除了用圓包圍的衍射光以外，(在衍射光受光范圍B中)看不到衍射光。S卩，可知在 單元接觸70中僅可將0度方向的排列方向141a及72度方向的排列方向143a作為檢查條 件設定。如上所述，在現(xiàn)有的檢查裝置中，僅對應于0度方向的排列方向和90度方向的排 列方向。這是由于沒有使用排列信息。因此，在單元接觸70中為僅接收來自0度方向的排 列方向的衍射光這樣的檢查條件。然而，當DRAM細微化、例如單元接觸成比例縮小時，在僅 有0度方向的排列方向的檢查條件下無法檢查。圖29是圖8所示的單元接觸70成比例縮小了約20%時的模型，圖30是通過衍射 光模擬部48進行FFT處理并將其原點附近放大表示的圖。由圖30可知，在與0度方向的 排列方向151a、-45度方向的排列方向152a、72度方向的排列方向153a以及31度方向的 排列方向154a對應的衍射光151b 154b中，僅能接收與72度的排列方向153a對應的衍 射光153b。這在圖31(a) (d)所示的圖30的矢徑方向的衍射光分布中也可以明確。圖32是對圖8所示的單元接觸70示出了排列方向和反復間距的圖。在此，為2F =0. 14 μ Hi0可知72度方向的排列方向的反復間距最大，約為0. 18 μ m。因此，即使在成比 例縮小了約20%時，成為0. 18X0. 8 (意味著縮小了 20%) =0. 144 μ m，依然在衍射光受光
16范圍內(nèi)。即，在單元接觸70中，優(yōu)選將相鄰的孔的反復間隔最大的排列方向設定為檢查條 件。已經(jīng)說明了單元接觸70為橢圓形狀、短徑方向為72度方向的排列方向72a(參照 圖8)。另一方面，在圖26及圖29所示的單元接觸70的模型中，沒有考慮為橢圓形狀、占 空比(橢圓的尺寸和與相鄰的橢圓的間隙間隔的比率)、橢圓的朝向(短徑方向和排列關 系)。將這種接近實際的形狀信息作為排列信息使用，并通過衍射光模擬部48進行衍射光 評價時，存在產(chǎn)生來自更長周期的反復間距的1次衍射光、其高次衍射光的情況。因此，優(yōu) 選用更接近現(xiàn)實的排列信息進行評價，關于其實施方式在下文說明。此外，如之前已經(jīng)說明的那樣，若僅從關鍵工序來看，則DRAM從下層開始依次為 場工序、柵極工序、單元接觸工序、位接觸工序、位線工序、電容器接觸工序、圓柱體工序。 即，在單元接觸工序之下(雖然在中間還有各種插入工序)有柵極工序，如圖7所示，柵極 65的排列方向為X方向(0度的排列方向)，反復方向為Y方向。對柵極65的檢查條件，根 本上為接收X方向(0度的排列方向)的衍射光的條件。理想的是能夠使用如下的照明光 具有僅完全接收最上層的信號(衍射光)的波長及光阻折射率。但現(xiàn)實中存在照明光透射 到下層的情況，拾取下層的影響(信號)。來自下層的信號有時作為整個晶圓面的圖像中 的圓環(huán)狀的亮度不均、按照各個曝光鏡頭的亮度不均而顯現(xiàn)。這些現(xiàn)象，在存在亮度不均的 程度的差的工序的所有晶圓中產(chǎn)生，圖3所示的良品圖像Al、檢查圖像A2也避免不了其影 響。其結(jié)果，無法以足夠的檢測靈敏度進行缺陷檢查。尤其是，伴隨著微細化，保護層厚度 存在變薄的傾向，甚至能透射而看到其下層。因此，在檢查單元接觸70時，優(yōu)選避開0度方向的排列方向的檢查條件。這樣一 來，位于下層的柵極65的排列方向為X方向(0度的排列方向)，因此若設定檢查條件以接 收與該角度不同的角度的排列方向的衍射光，則不會接收來自位于下層的柵極65的衍射 光，能夠排除下層的影響。其結(jié)果，得到無亮度不均的良品圖像和檢查圖像，因此能夠大幅 提高檢測靈敏度。即，在保護層薄膜化時、因細微化而導致單元布局變更時，也能以最佳的 檢查條件進行檢查。接下來對檢查條件決定部的變形例進行說明。如圖33所示，變形例的檢查條件決 定部245具有排列數(shù)據(jù)輸入部246 ；與排列數(shù)據(jù)輸入部246電連接的SEM像校正部247 ； 與SEM像校正部247電連接的⑶變動/衍射光模擬部248 ；以及與⑶變動/衍射光模擬 部248電連接的檢查條件數(shù)據(jù)輸出部249。在排列數(shù)據(jù)輸入部246中作為排列信息輸入并記錄中間掩模的設計數(shù)據(jù)(CAD數(shù) 據(jù)等)。中間掩模(未圖示)相當于在晶圓50上對電路圖案曝光時的原版，在玻璃板上以 晶圓上的尺寸的4倍制作了光透過部分和遮光部分。此外，中間掩模根據(jù)之前的設計數(shù)據(jù) 進行EB描繪。但是，在關鍵工序那樣的微細圖案中，在中間掩模上即使是長方形形狀，在向 晶圓50曝光時，也成為角部圓形化的長方形，多數(shù)情況下為橢圓形。此外，中間掩模中的正 方形形狀，在晶圓上成為圓形。其理由有兩個。第一理由是制作中間掩模時的EB描繪分辨 率、蝕刻精度的問題，第二理由是因曝光時的成像像差、光靠近效果等引起的光學問題。因 此，即使將中間掩模的設計數(shù)據(jù)直接用于FFT處理等的衍射光模擬，也會與來自實際的晶 圓50的衍射光偏離。因此，在本例中利用以下的2種信息。第一，根據(jù)中間掩模的CAD數(shù)據(jù)(基于設計坐標)利用宏觀的數(shù)值。例如，在單元接觸工序中，利用單元接觸孔的中心坐標、排列方向、 間距的數(shù)值?？椎闹行淖鴺?、排列方向、間距不會受到中間掩模精度、成像的影響，因此可以 直接使用其數(shù)值。第二，根據(jù)SEM(掃描型電子顯微鏡)下的CD值測定數(shù)據(jù)(基于晶圓測定值)利 用微觀的數(shù)值。即，使用受到中間掩模精度、成像精度及制程的影響的CD值(也包含錐度 等)。該數(shù)值是實測值，包含偏差，但例如在單元接觸工序中，能反映橢圓孔的長徑/短徑尺 寸、占空比等實際的狀態(tài)，還包含底部和頂部以及深度信息。其中，關于孔的深度，若難以實 測就使用設計值。如上所述，從中間掩模的CAD數(shù)據(jù)，作為排列信息向排列數(shù)據(jù)輸入部246輸入宏觀 的數(shù)值，而SEM像校正部247對這些宏觀的數(shù)值進行校正以接近晶圓50上的圖案。在SEM 像校正部247中，例如根據(jù)由SEM測定了單元接觸孔的結(jié)果信息，作為橢圓孔的長徑/短徑 尺寸使用孔的上面(頂部)和地面(底部)?？梢哉f不限于單元接觸孔，在DRAM中與閃存 等相比，保護層較厚，因此孔比較深。因此，即便是無意識的情況下有時也會成為錐形的孔。 例如，圓柱體較深，因此產(chǎn)生錐形，在單元接觸的情況下，存在頂部直徑為120nm、底部直徑 為70nm的情況。因此，在SEM像校正部247中，將這種孔的頂部和底部的直徑作為校正信 息使用。進而，作為與以工藝管理的觀點規(guī)定的CD容許值對應的信息，例如優(yōu)選使用分別 關于最佳聚焦時的CD值、剛剛在容許范圍內(nèi)時的CD值以及明顯在容許范圍外的CD值的、 SEM信息。此外，在線和空間圖案中，在工藝管理上，在散焦時線寬變動最先成為問題，因此 優(yōu)選使用此時的CD值(頂部和底部)。進而，也可以增加因膜厚變動引起的CD值變動要 因。作為CD變動/衍射光模擬部248，具體地說優(yōu)選使用RSoft Design Group公司制 造的作為光學衍射計算引擎的“DiffractMOD”?！癉iffractMOD”能夠以剛好進行圓形描繪 的方式輸入橢圓，不僅支持錐形、三維構(gòu)造，還可以作為參數(shù)調(diào)整CD變動、厚度變動等變動 要因，并計算此時的衍射光。當然，也可以考慮傾斜入射狀態(tài)，因此可以在能取得的排列方 向中決定對CD值變化最敏感的排列方向。參照圖34說明使用了這種檢查條件決定部245的檢查條件的決定方法。圖34(a) 是位接觸模型，接觸孔的中心坐標、排列方向是基于輸入到排列數(shù)據(jù)輸入部246中的中間 掩模的CAD數(shù)據(jù)的值，接觸孔的橢圓形狀尺寸、深度及錐度等，是根據(jù)SEM的測定結(jié)果而由 SEM像校正部247校正后的值。另外，圖34(a)是良品狀態(tài)的模型。此外，如上所述，位接觸 75具有0度方向的排列方向121a、90度方向的排列方向122a、_45度方向的排列方向123a、 45度方向的排列方向124a、72度方向的排列方向125a以及1 8度方向的排列方向126a。圖34(b)是根據(jù)⑶值在容許范圍內(nèi)變動時由SEM測定的測定結(jié)果而由SEM像校 正部247進行了校正的模型。S卩，圖34(b)是剛剛在容許范圍內(nèi)的模型。圖34(c)是根據(jù)CD值變動而超出容許范圍外時由SEM測定的測定結(jié)果，并由SEM 像校正部247進行了校正的模型。即，圖34(c)是容許范圍外的模型。 接下來，對由排列數(shù)據(jù)輸入部246及SEM像校正部247生成的這些模型，通過⑶變 動/衍射光模擬部248進行FFT處理并進行評價，例如，對于圖34 (a)、圖34 (b)及圖34 (c) 的各個模型，得到圖35(a)、圖35(b)及圖35(c)的結(jié)果。另外，圖35(a)中分別顯示了與0度方向的排列方向121a、90度方向的排列方向122a、-45度方向的排列方向123a、45度方 向的排列方向124a、72度方向的排列方向125a以及18度方向的排列方向126a對應的衍 射光121b 126b。進而，對與0度方向的排列方向121a、-45度方向的排列方向123a、45 度方向的排列方向124a及72度方向的排列方向125a對應的衍射光中的、相對于CD值變 動的衍射光量變動進行評價，而得到圖36。圖36中，設圖35(a)時的良品模型(CD值變動=0)的衍射光量為1，并分別示出 了 CD值變動時(圖35(b)及圖35(c)時)的衍射光量變動。其結(jié)果可知，在-45度方向的 排列方向中衍射光量相對于CD值變動最敏感地變化，在72度方向的排列方向中衍射光量 的變化量小。作為檢查條件，按照-45度方向的排列方向、45度方向的排列方向、0度方向 的排列方向、72度方向的排列方向的順序，衍射光量相對于CD值變動敏感地變動。即，按照 該順序可以期待高檢測靈敏度。由CD變動/衍射光模擬部248進行的圖35 (a)、圖35 (b)、圖35 (c)這樣的評價， 優(yōu)選在能夠由波長旋轉(zhuǎn)部22選擇的多個波長λ的光、例如e線(λ = 546nm)、g線(λ = 436nm)、h線(λ = 405nm)、j線(λ = 313nm)及λ = 250nm附近的光中分別進行評價。 結(jié)果可以決定最佳的波長和最佳的方位角。通過波長和方位角規(guī)定的檢查條件，作為最佳 條件不需要是一個，也可以是多個。此外，也可以將優(yōu)選的程度數(shù)值化為分值，例如以分值 從高到低的順序(從最優(yōu)選到稍稍優(yōu)選的順序)包含在檢查條件數(shù)據(jù)中。例如，也可以以在優(yōu)選的4個排列方向中僅使用最初的兩個(-45度方向的排列方 向及45度方向的排列方向)、并且照明光25使用j線(λ = 313nm)及λ = 250nm附近的 光這兩個的方式，設定多個檢查條件數(shù)據(jù)，并將該檢查條件數(shù)據(jù)從檢查條件數(shù)據(jù)輸入部249 輸入到檢查條件設定部42。從而，以多個檢查條件對位接觸75進行檢查，當多個檢查條件 下的檢查結(jié)果中即便是檢測出一個缺陷時，也判定為作為檢查對象的晶圓50中有缺陷，從 而可以減少缺陷檢測的缺漏、提高檢測可靠性。進而，如上所述，若為與下層的排列方向不 同的排列方向，則可以排除來自下層的信號。為了實現(xiàn)這一點，也可以對排列方向進行加 權(quán)。即，若為在與下層的關系中想要盡量避開的排列方向，則將其添加到CD變動/衍射光 模擬部248的評價結(jié)果中并制作檢查條件數(shù)據(jù)即可。此外，根據(jù)變形例的檢查條件決定部245，可以進行不需要晶圓的檢查條件的設定 (無晶圓檢查條件設定)。具體地說，在通過無塵室內(nèi)的表面檢查裝置測試晶圓之前(不需 要晶圓)，從外部(事務所等)取得基于CAD數(shù)據(jù)等的排列信息(排列方向和反復間距)， 并由CD變動/衍射光模擬部248進行評價，從而可以進行作為初始處方的檢查條件設定。 尤其是，在新產(chǎn)品的開發(fā)初期，稱為找出曝光條件、找出處理裝置的條件(CVD時間、膜厚的 最佳化等)，而頻繁地進行了基于SEM(掃描型電子顯微鏡)的CD值的測定，但需要量產(chǎn)晶 圓的檢查的是在找出這種條件之后。其中，量產(chǎn)的提升必須在非常早期就達成，必須在短期 內(nèi)進行量產(chǎn)晶圓的檢查條件設定。因此，無晶圓檢查條件設定非常有效。此外，在找出條件 的期間內(nèi)，SEM的CD值的測定數(shù)據(jù)也逐漸積累，因此通過模擬進行評價的精度也提高。在本例中，進行了位接觸75的檢查，但不限于此，在單元接觸70、電容器接觸85、 圓柱體90、進而在場工序的檢查條件設定中也有效。在圖6中，從排列容易得知在72度方 向的排列方向62a中得到光量大的衍射光，但不清楚從除此之外的反復排列是否產(chǎn)生了衍射光。
圖37是將圖6的場工序模型化的圖。從圖37可知，有源區(qū)60具有0度方向的排 列方向161a、90度方向的排列方向162a、-45度方向的排列方向163a及72度方向的排列 方向164a。并且，圖38是通過⑶變動/衍射光模擬部248對圖37的模型進行FFT處理并將 其原點附近放大顯示的圖。圖38中分別顯示了與0度方向的排列方向161a、90度方向的 排列方向162a、-45度方向的排列方向163a及72度方向的排列方向164a對應的衍射光 161b 164b。由圖38可知，與四個排列方向?qū)难苌涔?61b 164b分別在衍射光受 光范圍B的范圍內(nèi)。此外可知，與-45度方向的排列方向?qū)?次衍射光及2次衍射光 在衍射光受光范圍B的范圍內(nèi)。并且，可以通過⑶變動/衍射光模擬部248與上述情況同樣地從這些條件中選擇 相對于CD值變動敏感的條件。此時，優(yōu)選進行與曝光時容易產(chǎn)生的CD值變動、想要嚴格管 理的CD值變動相適合的模擬。例如，若是與有源區(qū)60的短徑方向的CD值相比想要更為嚴 格地管理長徑方向的CD值變動，則優(yōu)選探尋衍射光量相對于長徑方向的CD變動敏感地變 動的方位角條件?；蛘?，也可以制作場工序的FEM晶圓，取得多個衍射光受光條件下的晶圓圖像，決 定對散焦敏感的檢查條件。另外，在上述位接觸的情況下也同樣。另外，在上述實施方式中以DRAM為例進行了說明，但不限于此，也可以適用于例 如閃存等其他半導體裝置。在此，參照圖39(a)及圖39(b)說明NAND型閃存的柵極工序。如圖39(a)所示， 閃存的柵極工序配置16跟控制柵極170和其間的選擇柵極171。圖39(b)是與該配置對 應的FFT像。最前端的閃存，F(xiàn) = 40 50nm，來自間距2F的控制柵極170的衍射光170a 已經(jīng)在衍射光受光范圍B的范圍外。但是，如圖39(b)所示，來自長周期的選擇柵極171的 (1次)衍射光171a及其高次衍射光有數(shù)個在衍射光受光范圍B的范圍內(nèi)。可以與上述情 況同樣地決定其中相對于CD值變動最敏感的衍射光。另外，NOR型閃存是與NAND型不同 的單元布局，但可以同樣地設定相對于⑶值變動敏感的檢查條件。此外，如圖40所示，在NAND型閃存的柵極線180的末端必須設置有柵極線引出部 181為比柵極線180的線寬大的高爾夫球棍的頭部那樣的形狀，以確保與上層的接觸。因 此，柵極線引出部181成為與柵極線180的反復排列方向傾斜的排列182、183，各排列182、 183的反復方向也與柵極線180的反復排列方向傾斜。柵極線引出部1 81不是接觸孔，但 通過柵極線引出部181的排列182、183的反復方向與柵極線180的反復排列方向傾斜，而 猶如上述接觸孔的傾斜排列那樣，以各排列182、183的反復周期184的間距得到衍射光。另外，在曝光機中，使作為曝光對象的柵極線180的反復性優(yōu)先，進行相移及變形 照明法的最佳化。因此，在曝光機中產(chǎn)生了散焦等錯誤時，在與柵極線180不同的孤立的圖 案中容易受到散焦的影響，與柵極線180相比，柵極線引出部181更容易產(chǎn)生圖案傾倒等缺 陷。因此，在本實施方式的表面檢查裝置中，不限于柵極線180，也需要高靈敏度地檢測柵 極線引出部181的缺陷。因此，優(yōu)選成為使晶圓旋轉(zhuǎn)且能夠敏感地捕獲CD值變動的衍射條 件，以取得與各排列182、183的反復周期184對應的衍射光。在這種半導體工序中，也能夠 根據(jù)衍射光的方位角(圖案的排列方向)的不同，而使之不受下層的影響。此外，邏輯設備與各種存儲器不同，其半導體芯片內(nèi)的反復排列區(qū)域面積比率較小，但適用了利用衍射光的缺陷檢查。即使是在同一工序中，也存在于多種排列區(qū)域?qū)?圖案的排列方向、反復間距，因此難以決定分別對應的檢查條件。根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)排 列CAD數(shù)據(jù)進行衍射模擬，因此容易決定檢查條件。 進而，本發(fā)明的應用領域不僅是半導體晶圓的缺陷檢查，也可以是中間掩模等具 有反復排列圖案的物體。中間掩模根據(jù)設計數(shù)據(jù)進行圖案描繪，根據(jù)EB描繪精度，即使是 在設計上為矩形的圖案，實際在中間掩模中帶有圓形度，這在上文已經(jīng)說明。也可以應用于 該圓形度程度的檢查。即，在半導體晶圓的檢查中，若將CD值變動置換為中間掩模圖案的 圓形度程度、其矩形尺寸變動及線寬變動等來考慮會較為容易理解，當如本發(fā)明這樣評價 對這些變動敏感的排列方向及反復間距并作為檢查條件進行設定時，可以將中間掩模上的 圖案的形狀(圓形度)變動、尺寸變動大的檢測為缺陷。
權(quán)利要求
一種用于檢查半導體基板的表面的表面檢查方法，該半導體基板具有反復排列的線狀的線圖案及形成于上述線圖案上的孔狀的孔圖案，所述表面檢查方法的特征在于，具有以下步驟第一步驟，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；第二步驟，從在上述第一步驟中設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；第三步驟，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍射光；和第四步驟，根據(jù)在上述第三步驟中檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，在上述第一步驟中，設定上述照射方向，以使上述半導體基板的表面中的上述照明光的行進方向與上述線圖案的反復排列方向不同，且與上述孔圖案的反復排列方向基本一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面檢查方法，其特征在于，在上述第一步驟中，設定上述照射方向，以使上述半導體基板的表面中的上述照明光 的行進方向與上述線圖案的反復排列方向不同，且產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而 大幅變化的上述衍射光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面檢查方法，其特征在于，在上述第一步驟中，根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預先進行了形狀測定的孔圖案的形 狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬，從而設 定上述照射方向。
4.一種用于檢查半導體基板的表面的表面檢查方法，該半導體基板具有孔狀的孔圖 案，所述表面檢查方法的特征在于，具有以下步驟第一步驟，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；第二步驟，從在上述第一步驟中設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照 明光；第三步驟，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的 衍射光；和第四步驟，根據(jù)在上述第三步驟中檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，在上述第一步驟中，通過進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化 的模擬來設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍 射光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面檢查方法，其特征在于，在上述第一步驟中，根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預先進行了形狀測定的孔圖案的形 狀測定信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的表面檢查方法，其特征在于，在上述第一步驟中，設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大 幅變化的上述衍射光，且將上述照射方向設定為難以從上述孔圖案的下側(cè)的層產(chǎn)生衍射光 的方向。
7.一種用于檢查半導體基板的表面的表面檢查裝置，該半導體基板具有反復排列的線 狀的線圖案及形成于上述線圖案上的孔狀的孔圖案，所述表面檢查裝置的特征在于，包括設定部，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；照明部，從由上述設定部設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；檢測部，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍 射光；和檢查部，根據(jù)被上述檢測部檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，上述設定部設定上述照射方向，以使上述半導體基板的表面中的上述照明光的行進方 向與上述線圖案的反復排列方向不同，且與上述孔圖案的反復排列方向基本一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面檢查裝置，其特征在于，上述設定部設定上述照射方向，以使上述半導體基板的表面中的上述照明光的行進方 向與上述線圖案的反復排列方向不同，且產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化 的上述衍射光。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面檢查裝置，其特征在于，上述設定部根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預先進行了形狀測定的孔圖案的形狀測定 信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬，從而設定上述 照射方向。
10.一種用于檢查半導體基板的表面的表面檢查裝置，該半導體基板具有孔狀的孔圖 案，所述表面檢查裝置的特征在于，包括設定部，設定照明光相對于上述半導體基板的表面的照射方向；照明部，從由上述設定部設定的上述照射方向向上述半導體基板的表面照射照明光；檢測部，檢測來自被照射了上述照明光的上述表面的、與上述孔圖案的間距對應的衍 射光；和檢查部，根據(jù)被上述檢測部檢測出的上述衍射光，檢查上述孔圖案中有無缺陷，上述設定部通過進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬 來設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的上述衍射光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的表面檢查裝置，其特征在于，上述設定部根據(jù)上述孔圖案的設計信息或預先進行了形狀測定的孔圖案的形狀測定 信息，進行與上述孔圖案的形狀變化對應的上述衍射光的光量變化的模擬。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的表面檢查裝置，其特征在于，上述設定部設定上述照射方向，以產(chǎn)生光量根據(jù)上述孔圖案的形狀變化而大幅變化的 上述衍射光，且將上述照射方向設定為難以從上述孔圖案的下側(cè)的層產(chǎn)生衍射光的方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表面檢查方法及表面檢查裝置。本發(fā)明的表面檢查方法用于檢查半導體基板的表面，該半導體基板具有反復排列的線狀的線圖案及形成于該線圖案上的孔狀的孔圖案，其中，具有設定檢查條件的設定工序(S101)；通過設定工序中設定的檢查條件向半導體基板的表面照射照明光的照明工序(S102)；檢測來自被照射了照明光的半導體基板的衍射光的檢測工序(S103)；和根據(jù)檢測工序中檢測出的衍射光檢查孔圖案中有無缺陷的檢查工序(S104)，在設定工序中，設定檢查條件，以使半導體基板的表面中的照明光的行進方向與線圖案的反復排列方向不同，且與孔圖案的反復排列方向基本一致。
文檔編號H01L21/66GK101990636SQ20098011256
公開日2011年3月23日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者早野史倫 申請人:株式會社尼康