KR100926019B1

KR100926019B1 - 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법

Info

Publication number: KR100926019B1
Application number: KR1020077018949A
Authority: KR
Inventors: 가즈오 모리야
Original assignee: 가부시키가이샤 레이텍스
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2009-11-11
Also published as: US7633617B2; EP1862790A1; JP2006214867A; US20080111992A1; KR20070091236A; WO2006082932A1; JP4313322B2

Abstract

포커싱된 레이저 광을 샘플 (14) 상에 조사하고, 샘플 (14) 로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 (14) 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치는, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산부 (31); 깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하여 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하는 광 강도 보정부 (32); 및 광 강도 보정부 (332) 에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하는 사이즈 결정부 (33) 를 포함한다. 따라서, 결함 입자의 크기가 단시간내에 단순한 구성에 의해 고정밀도로 결정될 수 있고, 결함 입자의 밀도 분포가 획득될 수 있다.

샘플, 레이저 광, 산란광, 초점 위치, 편향량, 광 강도 보정부

Description

결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법{DEFECTIVE PARTICLE MEASURING APPARATUS AND DEFECTIVE PARTICLE MEASURING METHOD}

기술분야

본 발명은 포커싱된 레이저 광을 샘플상에 조사하고, 샘플로부터의 산란광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정방법에 관한 것이다.

배경기술

종래에, 포커싱된 레이저 광을 샘플상에 조사하고, 샘플로부터의 산란광을 촬상하고, 채취된 이미지 상에 소정의 이미지 처리를 수행하고, 이미지 처리 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자의 밀도 분포를 측정하는 장치가 있었다 (특허 문헌 1 참조). 이러한 방법에 따르면, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 샘플 내의 결함 입자에 의해 산란되는 레이저 광을 촬상함으로써 결함 입자의 2차원 배치를 아는 것이 가능한 90도 산란 방법을 사용하여 2차원 이미지가 획득된다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 2604607 호

특허 문헌 2 : 일본 특허 2832269 호

큰 사이즈의 결함 입자에서, 입사 레이저 광을 산란시키는 유효 산란 단면적은 크고, 따라서 산란 강도는 크다. 이러한 이유로, 산란 강도가 큰 결함 입자 산란 이미지에 있어서, 결함 입자는 일반적으로 큰 사이즈를 갖는 것으로 결정될 수 있다.

그러나, 샘플 상에 입사하는 레이저 광은 그 레이저 광의 입사 축에 수직인 평면상에 광 강도 분포를 갖는다. 따라서, 동일한 사이즈가 결합입자에 대해서도, 입사 축으로부터 멀리 떨어진 결함 입자로부터의 산란 강도는 입사 축의 근처에 있는 결함 입자로부터의 산란 강도에 비해 감소한다. 이러한 이유로, 비록 결함 입자 산란 이미지의 산란 강도가 측정되더라도, 결함 입자의 사이즈는 결정될 수 없다. 즉, 결함 입자 산란 이미지 및 결함 입자 사이즈는 직접적으로 대응하지 않는다.

예를 들어, 도 18은 입사 레이저 광의 빔 직경이 8 ㎛ 일 때의 산란 강도 분포를 나타낸다. 결함 입자 SB 는 입사 축 상에 있는 반면, 결함 입자 SA 는 입사 측으로부터 8 ㎛ 떨어져 위치된다. 결함 입자 SA 는 크고 결함 입자 SB 의 산란 효율의 100배인 산란 효율을 갖는다. 곡선 LA 는 결함 입자 SA 의 산란 강도 분포이고, 곡선 LB 는 결함 입자 SB 의 산란 강도 분포이다. 이 경우에, 비록 결함 입자 SA 및 SB 의 사이즈가 100배 만큼 상이하더라도, 측정된 산란 강도는 대략 7이고, 따라서 동일한 산란 강도이다. 따라서, 단지 산란 강도 만으로 결함 입자의 사이즈를 결정하는 것은 불가능하다.

이러한 이유로, 특허 문헌 2에 개시된 3차원 입자 검출 방법에서, 샘플은 깊이 방향으로 시프트되고 특허 문헌 1에서 획득된 복수의 결함 입자 산란 이미지느느 단면 이미지로서 획득된다. 이들 단면 이미지에 3차원 이미지 처리를 행함으로써, 입력되는 광 강도 분포에 있어서의 불균일성은 보정되고, 각각의 결함 입 자의 사이즈가 결정된다.

그러나, 특허 문헌 2에 개시된 방법에서는 복수의 단면 이미지를 획득하는 것이 필요하기 때문에, 측정이 시간이 걸린다는 문제가 발생한다.

발명의 개시

본 발명은 상기 환경을 고려하여 행해졌고, 그 목적은 샘플 구성을 사용하여 고 정밀도로 단시간 내에 결함 입자의 사이즈를 결정할 수 있고 결함 입자의 밀도 분포를 결정할 수 있는 결함 입자 측정장치 및 결함 입자 측정방법을 제공하는 것이다.

상술된 문제를 해결하고 상기 목적을 달성하기 위하여, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정장치에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정장치는, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단을 포함하고, 상기 결함 입자 측정장치는 위치 편향 계산 수단에 의해 계산되는 위치 편향량에 기초하여 결함 입자의 특성을 측정한다.

또한, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정장치에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정장치는, 촬상된 각각의 결함 입자의 산 란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단; 깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하여 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하는 광 강도 보정수단; 및 광 강도 보정수단에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하는 사이즈 결정수단을 포함한다.

또한, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플 내로부터의 산란 광의 평면 내 강도 분포를 촬상하고, 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정장치는, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단; 및 깊이 방향의 위치 편향량을 복수의 범위로 분할하고, 각각의 범위 내에 존재하는 결함 입자의 수를 획득하고, 촬상 광학 시스템의 대상물 포이트 측상의 초점위치로부터 깊이 방향으로의 결함 입자의 분포 밀도를 계산하는 밀도 계산 수단을 포함한다.

또한, 본 발명의 결함 입자 측정장치에 있어서, 위치 편향 계산 수단은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 평면 내 강도 분포를 획득할 수도 있다.

또한, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측 정 방법에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정 방법은, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계; 및 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들을 포함하고, 결함 입자의 특성은 위치 편향 계산 단계들에 의해 계산되는 위치 편향량에 기초하여 측정된다.

또한, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 방법에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정 방법은, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계, 및 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들; 깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하는 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하는 광 강도 보정 단계; 및 광 강도 보정 단계에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하는 사이즈 결정 단계를 포함한다.

또한, 포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플 내로부터의 산란 광의 평면 내 강도 분포를 촬상하고, 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 방법에 있어서, 본 발명의 결함 입자 측정 방법은, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계, 및 초점 위치로부터의 편향 에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들; 및 깊이 방향으로의 위치 편향량을 복수의 범위로 분할하는 단계, 각각의 범위 내에 존재하는 결함 입자의 수를 획득하는 단계, 및 촬상 광학 시스템의 대상물 포인트 측상의 초점 위치로부터 깊이 방향으로의 결함 입자의 분포 밀도를 계산하는 단계의 밀도 계산 단계들을 포함한다.

또한, 본 발명의 결함 입자 측정 방법에 있어서, 위치 편향 계산 단계들은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 평면 내 강도 분포를 획득하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 발명의 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법에 있어서, 위치 편향 계산 수단은, 촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 평면 내 강도 분포에 기초하여, 각각의 결함 입자의 산란 광의 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하고, 광 강도 보정수단은 깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하여 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하고, 사이즈 결정수단은 광 강도 보정수단에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하고, 밀도 계산 수단은 깊이 방향의 위치 편향량을 복수의 범위로 분할하고, 각각의 범위 내에 존재하는 결함 입자의 수를 획득하고, 촬상 광학 시스템의 대상물 포이트 측상의 초점위치로부터 깊이 방향으로의 결함 입자의 분포 밀도를 계산한다. 따라서, 예를 들어, 단지 하나의 2차원 결함 입자 이미지를 획득하는 단순한 구성을 사용하여 고정밀도로 단시간 내에 결함 입자의 사이즈를 결정하는 것이 가능하고 결함 입 자이 밀도 분포를 획득하는 것이 가능하다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 결함 입자 측정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2는 90도 산란 방법의 원리를 설명하는 도면이다.

도 3은 결함 입자가 거의 균일하게 분포되어 있는 2차원 결함 입자 이미지의 예를 나타내는 도면이다.

도 4는 상이한 형태의 결함 입자가 존재하는 2차원 결함 입자 이미지의 예를 나타내는 도면이다.

도 5는 초점 거리에 있어서의 이미지 포인트 측상의 포인트 이미지의 확대와 대상물 포인트 측상의 초점 길이로부터의 결함 입자의 거리 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다.

도 6은 초점 거리에 있어서의 이미지 포인트 측상의 포인트 이미지의 확대와 결함 입자의 대상물 포인트 측상의 초점 길이로부터의 거리 사이의 관계를 나타내는 개략도이다.

도 7은 위치 편향이 2.4 ㎛ 일 때의 산란 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 8은 위치 편향이 4 ㎛ 일 때의 산란 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 9는 위치 편향이 8 ㎛ 일 때의 산란 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 10은 위치 편향이 20 ㎛ 일 때의 산란 강도 분포를 나타내는 도면이다.

도 11은 2차원 결함 입자 이미지 상의 결함 입자 이미지의 산란 강도 분포의 피팅 결과 및 가우시안 분포를 나타내는 다이어그램이다.

도 12는 입사 레이저 광의 강도 분포와 산란 강도의 보정 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다.

도 13은 위치 편향표의 예를 나타내는 다이어그램이다.

도 14는 제어부에 의해 수행되는 사이즈 결정 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 15는 도 14에서 도시된 위치 편향 계산 절차를 나타내는 상세한 흐름도이다.

도 16은 2차원 결함 입자 이미지로부터 위치 편향에 대한 결함 입자의 밀도 분포를 발견하는 프로세스를 나타내는 도면이다.

도 17은 제어부에 의해 수행되는 밀도 분포 계산 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 18은 위치 편향이 고려되지 않은 경우에 산란 강도와 결함 입자의 사이즈의 관계를 나타내는 다이어그램이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 결함 입자 측정 장치

11 방진 스테이지

12 XYZ 스테이지

13 샘플 스테이지

14 샘플

15 레이저 광원

16, 17 미러

18 집광 렌즈

21 마이크로스코프

22 촬상부

23 구동 제어부

24 모니터

25 입력부

26 저장부

26a 위치 편향표

26b 강도 보정표

30 이미지 처리부

31 위치 편향 계산부

32 강도 보정부

33 사이즈 결정부

34 밀도 분포 계산부

42 2차원 결함 입자 이미지

43 결함 입자 이미지

50 결함 입자

51 광학 시스템

52 촬상 소자

C 제어부

발명을 수행하는 최선의 형태

이하, 본 발명을 수행하는 최선의 형태인 결함 입자 측정 장치 및 결함 입자 측정 방법이 설명된다.

도 1은 본 발명의 실시형태인 결함 입자 측정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 있어서, 결함 입자 측정 장치 (10) 는 방진 스테이지 (11) 상에 배치된 XYZ 스테이지 (12) 및 샘플 스테이지 (13) 를 통해 XYZ 스테이지 (12) 상에 배치된 반도체 웨이퍼 등의 샘플 (14)을 갖는다. 레이저 광원 (15) 으로부터 방출된 레이저 광은 샘플 (14) 의 Y 방향으로부터 미러 (16 및 17) 및 집광 렌즈 (18) 를 통해 조사된다. 조사된 레이저 광은 샘플 (14) 내의 결함 입자에 의해 산란되고, 결함 입자 이미지는 -Z 방향에 배치된 마이크로스코프 (21) 에 의해 실현되는 광학 시스템을 통해 촬상부 (22) 에 의해 촬상된다.

도 2에 도시된 바와 같이, Y 방향으로부터 집속된 레이저 광 (41) 은 샘플 (14) 로 입력되고, 결함 입자에 의해 산란된 레이저 광은 결함 입자 이미지 (43) 로서 촬상된다. 여기서, XYZ 스테이지 (12) 는 X 방향으로 이동하여 샘플 (14) 에 대하여 레이저 광 (41) 의 1 라인 부분을 스캔한다. X 방향으로의 1 라인의 스캔이 종료되면, XYZ 스테이지 (12) 는 빔 직경 단위로 Z 방향으로 이동하고, 다음 라인의 스캔이 순차로 수행된다. 이로써, 2차원 결함 입자 이미지 (42) 가 XY 평면을 스캔함으로써 얻어진다. 도 3 및 도 4는 2차원 결함 입자 이미지의 예를 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 거의 균일한 사이즈의 결함 입자 이 미지가 균등하게 존재하는 반면, 도 4에 있어서는 상이한 형태의 2개의 큰 결함 입자가 존재한다.

CPU 등에 의해 실현되는 제어부 (C) 는 촬상부 (22) 에 의한 촬상을 제어하고 XYZ 스테이지 (12) 를 구동하는 구동부의 구동 제어부 (23) 를 제어한다. 또한, 모니터 (24), 입력부 (25) 및 저장부 (26) 는 제어부 (C) 에 접속된다. 액정 디스플레이 등에 의해 실현되는 모니터 (24) 는 제어부 (C) 에 의해 측정 결과를 디스플레이한다. 마우스 및 키보드 등에 의해 실현되는 입력부 (25) 는 제어부 (C) 에 다양한 정보 및 명령을 입력하기 위해 사용된다. 저장부 (26) 는 제어부 (C) 의 제어 프로세스를 위해 사용되는 다양한 정보가 저장되고, 특히 위치 편향표 (26a) 및 강도 보정표 (26b) 가 저장된다.

제어부 (C) 는 이미지 처리부 (30) 를 갖는다. 이미지 처리부 (30) 는 스캔에 대응하여 픽셀 단위로 촬상된 결함 입자 이미지로 구성되는 2차원 결함 입자 이미지를 획득하고, 다양한 이미지 처리를 수행한다. 위치 편향 계산부 (31) 는 마이크로스코프 (21) 의 초점 위치에서의 이미지 포인트 측 상의 포인트 이미지의 확대에 기초하여 마이크로스코프 (21) 의 대상물 포인트 측상의 초점 위치로부터 결함 입자 까지의 거리를 계산한다. 샘플 (14) 내의 결함 입자의 사이즈는 수십 ㎛ 정도이고, 마이크로스코프 (21) 의 분해능은 수백 nm 이다. 따라서, 결함 입자는 점 광원으로서 간주될 수 있다. 따라서, 이미지 포인트 측상의 초점 위치에서의 포인트 이미지의 확대를 구함으로써, 점 광원의 사이즈를 결정하는 것이 가능하다.

도 5는 포인트 이미지의 확대와 이미지 포인트 측상의 초점 위치로부터 결함 입자까지의 거리 사이의 관계를 나타내는 다이어그램이다. 도 6은 대상물 포인트 측상의 초점부, 결함 입자, 및 이미지 포인트 측상의 초점 위치에서의 포인트 이미지의 확대 사이의 관계를 나타내는 개략도이다. 도 5 및 도 6 에 있어서, 샘플 (14) 내의 결함 입자 (50) 는 마이크로스코프 (21) 의 광학 시스템 (51) 에 의해 촬상 소자 (52) 상에 포인트 이미지를 형성하고, 이들 포인트 이미지는 확대 (L1) 를 갖는다. 이러한 확대 (L1) 와 결함 입자 (50) 및 초점 (P1) 사이의 거리 사이의 관계는 도 5에 도시된 바와 같은 관계를 갖는다. 포인트 이미지가 확대되면서, 결함 입자 (50) 의 위치는 초점 위치로부터 Z 방향으로 편향된다는 것을 알 수 있다.

도 7 내지 도 10 에 도시된 바와 같이, 포인트 이미지의 확대는 결함 입자 이미지의 강도 분포에 대응한다. 도 7 내지 도 10 에 도시된 강도 분포는 결함 입자의 위치 편향이 0 ㎛, 4 ㎛, 8 ㎛, 및 20 ㎛ 일 때, 관찰 이미지의 확대는 각각 2.4 ㎛, 5.6 ㎛, 13 ㎛, 및 34 ㎛ 라는 것을 나타낸다. 따라서, 위치 편향 계산부 (31) 는, 이러한 강도 분포가 가우시안 분포에 근사한다는 사실을 사용하여, 강도 분포와 가우시안 분포의 피팅을 수행하여 강도 분포의 결정을 수행하고, 이러한 결정된 강도 분포에 대응하는 결함 입자의 위치 편향을 결정할 수 있다. 이러한 강도 분포와 결함 입자의 위치 편향 사이의 관계는 위치 편향표 (26a) 로서 저장된다. 강도 분포를 결정한 후, 위치 편향 계산부 (31) 는, 위치 편향표 (26a) 를 참조함으로써 결함 입자의 위치 편향을 획득한다.

도 11은 2차원 결함 입자 이미지 상의 1개의 결함 입자 이미지에 대한 X 방향 및 Z 방향에서의 각각의 피팅 결과 및 피팅과의 차분 결과를 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 강도 분포는 가우시안 분포에 잘 피팅되어 있다. X 방향 피팅 결과로부터, 결함 입자의 위치는 초점 위치로부터 Y 방향 (깊이 방향) 으로 5.3 ㎛ 편향되는 것으로 결정되고, Z 방향 피팅 결과로부터 결함 입자의 위치는 초점 위치로부터 Y 방향 (깊이 방향) 으로 3.72 ㎛ 편향되는 것으로 결정된다. 광학 시스템 (51) 의 수차는 또한 위치 편향의 차이에 영향을 주는 것으로 고려된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 입사하는 레이저 광은 입사 축에 수직인 평면 내의 강도 분포를 갖고, 이러한 강도 분포에 기인하여 동일한 사이즈의 결함 입자가 상이한 산란 강도를 갖는다. 따라서, 산란 강도로만 결함 입자의 사이즈를 결정하는 것은 불가능했었다. 본 실시형태에 있어서, 위치 편향 계산부는 대상물 포인트 측상의 초점 위치로부터의 위치 편향량을 계산한다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같이, 위치 편향량과 입사광 강도 분포 사이의 관계로부터, 강도 보정부 (32) 는, 위치 편향량에 관계없이, 결함 입자가 입사축 상에 존재하는 때와 동일한 입사광 강도가 결함 입자상에 조사되는 때와 동일한 산란 강도가 되도록 검출된 산란 강도를 보정한다. 위치 편향량에 따른 산란 강도의 보정은 도 13에 도시된 강도 보정표 (26b) 를 참조하여 수행된다. 강도 보정표 (26b) 에는, 위치 편향량에 대응하는, 산란 강도를 보정하는 보정 계수가 저장된다. 산란 강도의 그러한 보정을 수행함으로써 위치 편향에 수반하는 산란 강도에 있어서의 차이를 제거하는 것이 가능하기 때문에, 사이즈 결정부 (33) 는 보정되는 산란 강도만의 크기만으로 결함 입자의 사이즈를 결정할 수 있다.

여기에, 결함 입자 사이즈 결정 프로세스가 도 14에 도시된 흐름도를 참조하여 설명될 것이다. 도 14에 있어서, 먼저, 이미지 처리부 (30) 는 2차원 결함 입자 이미지를 획득한다 (단계 S101). 그 후, 위치 편향 계산부 (31) 는 2차원 결함 입자 이미지의 각각의 결함 입자 이미지에 대해 결함 입자의 위치 편향량을 계산하기 위하여 위치 편향 계산 프로세스를 수행한다 (단계 S102). 그 후, 이러한 위치 편향량에 기초하여, 산란 강도의 보정이 수행되어 입사광 강도가 위치 편향에 관계가 없도록한다 (단계 S103). 그 후, 사이즈 결정부 (33) 는 보정된 산란 강도의 크기에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하고 (단계 S104), 프로세스는 종료된다. 결함 입자 사이즈의 결정이 산란 강도와 결함 입자 사이즈 사이의 관계가 저장되어 있는 테이블을 사용하여 수행될 수도 있다.

도 15는 단계 S102 에 도시된 위치 편향 계산 프로세스의 처리 단계를 도시하는 흐름도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 먼저, 하나의 결함 입자 이미지가 2차원 결함 입자 이미지로부터 선택되고 (단계 S201), 선택된 결함 입자 이미지의 평면내 강도 분포와 가우시안 분포를 피팅하는 프로세스가 수행된다 (단계 S202). 그 후, 피팅된 가우시안 분포에 대한 위치 편향량이 위치 편향표 (26a) 로부터 획득된다 (단계 S203). 그 후, 처리가 모든 결함 입자 이미지에 관해 수행되었는지 여부에 관한 판정이 행해진다 (단계 S204). 처리가 모든 결함 입자 이미지에 대해 수행되지 않은 경우 (단계 S204 에서 "아니오"), 처리는 단계 S201 로 이동하고, 다음의 결함 입자 이미지가 선택되고, 위의 프로세스가 반복된다. 처리가 모든 결함 입자 이미지에 대해 수행되지 않은 경우 (단계 S204 에서 "예"), 처리는 단계 S102 로 리턴한다.

다음에, 위치 편향량을 사용하여 결함 입자의 밀도 분포를 계산하는 프로세스가 설명된다. 위에서 주어진 위치 편향 계산부 (31) 에 의해 발견된 결함 입자의 위치 편향이 결함 입자의 밀도 분포를 계산하는데 또한 사용된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 2차원 결함 입자 이미지 (42) 상의 결함 입자 이미지는 각각 위치 편향량을 가지기 때문에, 그들은 위치 편향량의 범위에 따라 복수의 서브 2차원 결함 입자 이미지 (42-1 내지 42-4) 로 분류될 수 있다. 분류된 서브 2차원 결함 입자 이미지 (42-1 내지 42-4) 의 각각의 결함 입자의 수를 측정하는 것이 가능하고, 도 16에 도시된 바와 같은 위치 편향량에 대응하여, 결함 격자 수의 분포, 즉 밀도 분포를 얻는 것이 가능하다.

여기서, 도 17에 도시된 흐름도에 기초하여, 밀도 분포를 계산하는 처리 절차가 설명된다. 도 17에 있어서, 먼저, 이미지 처리부 (30) 는 2차원 결함 입자 이미지를 얻는다 (단계 S301). 그 후, 단계 S102 와 유사하게, 위치 편향 계산부 (31) 는 2차원 결함 입자 이미지의 각각의 결함 입자 이미지에 대한 결합 입자의 위치 편향량을 계산하기 위하여 위치 편향 계산 프로세스를 수행한다 (단계 S302). 그 후, 밀도 분포 계산부 (34) 는 이러한 위치 편향량에 기초하여 각각의 결함 입자를 복수의 위치 편향 범위로 분류하고 (단계 S303), 위치 편향량에 대해 결함 입자수를 구하고, 밀도 분포를 계산하고 (단계 S304), 처리를 종료한다. 단계 S304 에서 얻어진 밀도 분포는 모니터 (24) 상에 출력될 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 결함 입자는 점 광원으로서 간주되고, 이미지 포인트 측상의 초점 위치의 포인트 이미지의 확대와 대상물 포인트 측상의 초점 위치의 결함 입자의 위치 편향의 관계를 사용하여, 2차원 결함 입자 이미지에 기초하여, 결함 입자 이미지의 강도 분포가 결함 입자의 위치 편향량을 얻기 위하여 가우시안 분포에 피팅된다. 이러한 위치 편향량에 기초하여, 산란 강도는 결함 입자의 사이즈를 결정하거나 밀도 분포를 구하기 위해 보정된다. 따라서, 복수의 2차원 결함 입자 이미지인 단면 이미지를 획득하지 않고도, 고정밀도로 단시간내에 단순한 구성으로 결함 입자의 사이즈 또는 결함 입자의 밀도 분포를 측정하는 것이 가능하다.

상술된 실시형태에 있어서, 결함 입자의 사이즈 또는 결함 입자의 밀도 분포는 단일의 2차원 결함 입자 이미지에 기초하여 얻어졌다. 그러나, 3차원 이미지가 비교적 큰 간격을 갖는 복수의 단면 이미지를 취하고 본 발명의 실시형태를 적용함으로써 얻어질 수도 있다.

또한, 상술한 실시형태에 있어서, 반도체 웨이퍼가 샘플 (14) 의 예로서 주어졌지만, 그것에 한정되지 않고, 샘플 (14) 은 액체 또는 가스 등의 유체일 수도 있다.

산업상이용가능성

상술된 바와 같이, 결함 입자 측정 장치 및 결합 입자 측정 방법은 고체 또는 유체 등의 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치 및 결합 입자 측정 방법에 유용하고, 특히 반도체 웨이퍼 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치 및 결합 입자 측정 방법에 적합하다.

Claims

포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단을 포함하고,

상기 결함 입자 측정장치는 상기 위치 편향 계산 수단에 의해 계산되는 위치 편향량에 기초하여 결함 입자의 사이즈 또는 밀도 분포를 측정하는, 결함 입자 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 수단은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는, 결함 입자 측정 장치.
포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단;

깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하는 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하는 광 강도 보정수단; 및

상기 광 강도 보정수단에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하는 사이즈 결정수단을 포함하는, 결함 입자 측정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 수단은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는, 결함 입자 측정 장치.
포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플 내로부터의 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 촬상하고, 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 장치로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하고 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 위치 편향 계산 수단; 및

깊이 방향의 위치 편향량을 복수의 범위로 분할하고, 각각의 범위 내에 존재하는 결함 입자의 수를 획득하고, 촬상 광학 시스템의 대상물 포인트 측상의 초점위치로부터 깊이 방향으로의 결함 입자의 분포 밀도를 계산하는 밀도 계산 수단을 포함하는, 결함 입자 측정 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 수단은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는, 결함 입자 측정 장치.
포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 방법으로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계; 및

초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들을 포함하고,

결함 입자의 사이즈 또는 밀도 분포는 상기 위치 편향 계산 단계들에 의해 계산되는 위치 편향량에 기초하여 측정되는, 결함 입자 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 단계들은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는 단계를 포함하는, 결함 입자 측정 방법.
포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플로부터의 산란 광을 촬상하고, 이미지 결과에 기초하여 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 방법으로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계, 및

초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들;

깊이 방향으로의 위치 편향량에 대응하는 결함 입자의 산란 광의 광 강도를 보정하는 광 강도 보정 단계; 및

상기 광 강도 보정 단계에 의해 보정된 광 강도에 기초하여 결함 입자의 사이즈를 결정하는 사이즈 결정 단계를 포함하는, 결함 입자 측정 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 단계들은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는 단계를 포함하는, 결함 입자 측정 방법.
포커싱된 레이저 광을 샘플 상에 조사하고, 샘플 내로부터의 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 촬상하고, 샘플 내의 결함 입자를 측정하는 결함 입자 측정 방법으로서,

촬상된 각각의 결함 입자의 산란 광의 면내 산란 강도 분포에 기초하여, 마이크로스코프의 이미지 포인트 측에서 각각의 결함 입자의 산란 광의 초점 위치로부터의 편향을 획득하는 단계, 및 초점 위치로부터의 편향에 대응하는 결함 입자의 깊이 방향으로의 위치 편향량을 계산하는 단계의 위치 편향 계산 단계들; 및

깊이 방향으로의 위치 편향량을 복수의 범위로 분할하는 단계, 각각의 범위 내에 존재하는 결함 입자의 수를 획득하는 단계, 및 촬상 광학 시스템의 대상물 포인트 측상의 초점 위치로부터 깊이 방향으로의 결함 입자의 분포 밀도를 계산하는 단계의 밀도 계산 단계들을 포함하는, 결함 입자 측정 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 위치 편향 계산 단계들은 가우시안 분포에 근사하여 산란 광의 면내 산란 강도 분포를 획득하는 단계를 포함하는, 결함 입자 측정 방법.