检测基板上的缺陷的方法和用于检测基板上的缺陷的设备与流程

本申请要求于2018年9月18日在韩国知识产权局(kipo)提交的第10-2018-0111663号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。

示例实施例涉及一种检测基板上的缺陷的方法和用于执行该方法的设备。更具体地讲，示例实施例涉及一种检测基板上的纳米尺寸缺陷的方法，以及用于执行该方法的设备。本公开还涉及一种使用该设备和/或缺陷检测方法制造半导体装置的方法。

背景技术：

随着半导体装置变得高度集成，导致半导体装置的错误的缺陷的尺寸可变得更小。不会导致传统半导体装置的错误的小尺寸缺陷，会导致高度集成的半导体装置中的错误。

因此，用于精确地检测纳米尺寸缺陷的方法和设备可有利于制造半导体装置。此外，用于快速地检测纳米尺寸缺陷的方法和设备也可有利于半导体装置的大规模生产。

技术实现要素：

示例实施例提供一种准确并快速地检测基板上的纳米尺寸缺陷的方法。

示例实施例还提供一种用于执行上述方法的设备。

根据示例实施例，可提供一种检测基板上的缺陷的方法。在检测基板上的缺陷的方法中，可将入射光束照射到基板的表面以产生反射光束。可检测反射光束之中的二次谐波产生(shg)光束。shg光束可由基板上的缺陷产生。

根据示例实施例，可提供一种检测基板上的缺陷的方法。在检测基板上的缺陷的方法中，可将入射光束照射到基板的表面以产生反射光束。可去除反射光束之中的具有与shg光束的频带不同的频带的反射光束。可去除shg光束的第一部分。第一部分可具有与shg光束的其他部分的偏振方向不同的偏振方向。可去除shg光束的第二部分。第二部分可由基板的表面产生。

根据示例实施例，可提供一种用于检测基板上的缺陷的设备。所述设备可包括光源、滤波器和检测器。光源可被配置为产生光束，所述光束导致入射光束入射到基板的表面以形成反射光束。滤波器可被配置为允许shg光束穿过滤波器。shg光束可由缺陷产生。检测器可被配置为在shg光束穿过滤波器之后接收shg光束。

根据示例实施例，可提供一种用于检测基板上的缺陷的设备。所述设备可包括光源、二向色镜、分析器和检测器。光源可被配置为产生光束，所述光束导致入射光束入射到基板的表面以形成反射光束。二向色镜可被配置为允许shg光束穿过二向色镜。shg光束可由缺陷产生。分析器可被配置为在shg光束穿过二向色镜之后去除具有与shg光束的偏振方向不同的偏振方向的光束。检测器可被配置为在shg光束穿过分析器之后接收shg光束。

根据示例实施例，可检测反射光束之中的仅由基板上的缺陷产生的shg光束。因此，可通过检查shg光束准确并快速地检测纳米尺寸缺陷。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，将会更清楚地理解示例实施例。图1至图11表示如在此描述的非限制性的示例实施例，在附图中：

图1是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；

图2是示出使用图1中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图；

图3是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；

图4是示出使用图3中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图；

图5是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；

图6是示出使用图5中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图；

图7是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；

图8是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；

图9是示出使用图8中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图；

图10是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图；以及

图11是示出使用图10中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细解释示例实施例。

图1是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

参照图1，用于检测基板上的缺陷的设备可包括平台(stage)110、光源120、偏振器130、滤波器140、物镜150、图像传感器160、检测器170和控制器180。

平台110可支撑基板s。基板s可设置在平台110的上表面上。在示例实施例中，基板s可以是晶圆。可选地，基板s可以是玻璃基板。平台110可沿水平方向和竖直方向移动。因此，平台110上的基板s也可沿水平方向和竖直方向移动。

光源120可产生基础光束f。从光源120产生的基础光束f可沿基本平行于基板s的表面的方向照射/发射。因此，光源120可布置在基本垂直于平台110的表面的方向上。例如，光源120可设置在相对于平台110的表面的偏离面位置。例如，基础光束f可以是从光源120产生的光束。例如，基础光束可以是激光束。基础光束f可具有第一频率w。可选地，光源120可产生具有至少两个频率的基础光束。基础光束f可包括点光束(spotbeam)。例如，点光束可在有限的区域中照射，并且点光束的边界可在相对于点光束的行进方向垂直交叉的截面图中具有圆形形状。

在此可用理想化的视图示出实施例(尽管为了清楚，可夸大相对尺寸)。将理解，实际实施方式可根据制造技术和/或公差而与这些示例性视图不同。因此，当涉及方位、布局、位置、形状、尺寸、数量或其他测量时，如在此使用的使用诸如“相同”、“相等”的术语的特定特征的描述以及诸如“平面”、“共面”、“圆柱形”、“方形”、“平行”、“垂直”等的几何描述，包括包含在例如由于制造工艺会发生的可接受变化内的几乎相同的方位、布局、位置、形状、尺寸、数量或其他测量的完全相同的可接受的变化。除非上下文或其他声明另有指示，否则在此可使用术语“基本上”来强调这个含义。

滤波器140可布置在平台110上方。滤波器140可位于从光源120产生的基础光束f可入射到的位置。

在示例实施例中，滤波器140可包括二向色镜。二向色镜可包括镜和涂覆在镜上的介电层。二向色镜可允许具有特定频带的光束由此通过。相反，二向色镜可不允许具有除特定频带之外的频率的光束由此通过。在示例实施例中使用的二向色镜可反射具有第一频率w的光束。相反，在示例实施例中使用的二向色镜可允许具有第一频率w的两倍的第二频率2w的光束由此通过。例如，在示例性实施例中使用的二向色镜可不允许具有第一频率w的光束由此通过。

滤波器140(例如，二向色镜)可相对于基础光束f的照射/传播方向倾斜。因此，滤波器140可将从光源120产生的基础光束f的照射/传播方向以大约90°的角度改变为朝向基板s的表面。因此，滤波器140会使入射光束i沿基本垂直于基板s的表面的方向入射到基板s的表面。

偏振器130可布置在光源120与滤波器140之间。偏振器130可使从光源120产生的基础光束f偏振，以形成具有特定偏振方向的偏振光束p。例如，偏振光束p可以是包括偏振光的偏振光束。

偏振光束p可入射到滤波器140。因为偏振光束p可沿基本平行于基板s的表面的方向照射/发射，所以滤波器140(例如，二向色镜)可将偏振光束p的路径以大约90°的角度改变为朝向基板s的表面并入射到基板s的表面。例如，偏振光束p可从滤波器140(例如，从二向色镜)朝向物镜150反射。

物镜150可布置在滤波器140与平台110之间。从滤波器140反射的入射光束i可沿基本垂直于基板s的表面的方向入射到设置在平台110上的基板s的表面。例如，可使用入射光束i沿基本垂直方向照射基板s的表面，并且入射光束i可从基板s的表面反射。例如，入射光束i可以是诸如激光束的入射光束。

反射光束r可从入射光束i可入射到的基板s的表面产生/反射。例如，反射光束r可以是由入射光束i从基板s的表面反射形成的反射光束。反射光束r可具有第一频率w、第二频率2w、第三频率3w等。具有第一频率w的反射光束r可从基板s的表面产生/反射。相反，具有第一频率w的两倍的第二频率2w的反射光束r可从基板s上的缺陷产生。例如，具有第二频率2w的反射光束r可对应于二次谐波产生(shg)光束。

如上所述，滤波器140可仅允许反射光束r之中的shg光束由此通过。例如，具有第一频率w和第三频率3w的反射光束r可不穿过滤波器140。仅具有第二频率2w的反射光束r(例如，shg光束)可穿过滤波器140。

未穿过滤波器140的反射光束r可从滤波器140反射。来自滤波器140的反射光束r可通过反射镜165和透镜162入射到图像传感器160。

图像传感器160可用于通过使用反射光束r来聚焦入射到基板s的表面的入射光束i。例如，图像传感器160可识别反射光束r的聚焦位置。因为反射光束r的频率可与入射光束i的频率基本相同，所以由图像传感器160识别的聚焦位置可对应于入射光束i的聚焦位置。在特定示例实施例中，图像传感器160可包括cmos图像传感器。

由图像传感器160识别的反射光束r的聚焦位置可被发送到控制器180。控制器180可根据反射光束r的聚焦位置沿水平方向和/或竖直方向移动平台110，以将入射光束i聚焦在基板s的表面上。

检测器170可检测已经穿过滤波器140的shg光束。shg光束可通过透镜172入射到检测器170。当检测器170可检测到shg光束时，由检测器170检测到的检测信号可被发送到控制器180。检测器170可使用区域步进方式或区域扫描方式检测shg光束。例如，区域扫描方式可通过使用通过预定区域的扫描处理来获得shg光束信息。例如，区域步进方式可通过使用步进处理(例如，通过获得与shg光束的多个子区域对应的多个图像)来获得shg光束信息。检测器170可包括光电倍增管(pmt)、图像传感器、ccd相机等。例如，光电倍增管可包括多个真空光电管。ccd相机可包括电子倍增(em)ccd相机。在特定实施例中，放大器185可在检测信号被发送到控制器180之前放大检测信号。

控制器180可分析shg光束的检测信号以识别基板s上的缺陷。在特定实施例中，shg光束可包括两个或更多个频率，shg光束的两个或更多个频率可通过使用入射光束i检测，并且控制器180可例如通过使用shg光束的两个或更多个频率来识别具有不同尺寸和/或不同性质的缺陷。在特定实施例中，控制器180可分析shg光束以获得包括缺陷的位置、尺寸、性质等的信息。

图2是示出使用图1中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

参照图1和图2，在步骤st300中，光源120可产生基础光束f。基础光束f可沿基本平行于基板s的表面的方向照射/发射。基础光束f可具有第一频率w。可选地，基础光束f可具有至少两个频率。

在步骤st310中，偏振器130可使基础光束f偏振以形成具有偏振方向的偏振光束p。偏振光束p可入射到滤波器140。

在步骤st320中，滤波器140可将偏振光束p朝向基板s的表面反射，以形成入射到基板s的表面的入射光束i。

在步骤st330中，从滤波器140反射的入射光束i可穿过物镜150。然后，入射光束i可沿基本垂直于基板s的表面的方向入射到设置在平台110上的基板s的表面。例如，可使用入射光束i照射基板s的表面，并且入射光束i可沿基本垂直于基板s的表面的方向入射在基板s上，并可从基板s的表面反射。

在步骤st340中，反射光束r可从基板s的表面产生/反射。反射光束r可入射到滤波器140。滤波器140可仅允许反射光束r之中的shg光束由此通过。例如，具有第一频率w和第三频率3w的反射光束r可不穿过滤波器140。仅具有第二频率2w的反射光束r(例如，shg光束)可穿过滤波器140。

在步骤st350中，未穿过滤波器140的反射光束r可从滤波器140反射。来自滤波器140的反射光束r可通过反射镜165和透镜162入射到图像传感器160。

在步骤st360中，图像传感器160(例如，与控制器180组合)可通过使用反射光束r来聚焦入射光束i。图像传感器160可识别反射光束r的聚焦位置。然后，由图像传感器160获得的反射光束r的聚焦位置可被发送到控制器180。

在步骤st370中，控制器180可根据聚焦位置沿水平方向和/或竖直方向移动平台110，以将入射光束i聚焦在基板s的表面上。

在步骤st380中，检测器170可检测已经穿过滤波器140的shg光束。然后，由检测器170检测到的检测信号可被发送到控制器180。检测器170可使用区域步进方式或区域扫描方式检测shg光束。放大器185可在检测信号被发送到控制器180之前放大检测信号。

在步骤st390中，控制器180可分析shg光束的检测信号以识别基板s上的缺陷。在特定实施例中，shg光束可包括两个或更多个频率，可通过使用入射光束i来检测shg光束的两个或更多个频率，并且控制器180可例如通过使用shg光束的不同频率来识别具有不同尺寸和/或不同性质的缺陷。在特定实施例中，控制器180可分析shg光束以获得包括缺陷的位置、尺寸、性质等的信息。

图3是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备可包括与图1中的设备的元件基本相同的元件，除了还包括分析器190和空间滤器200之外。因此，相同的附图标记可表示相同的元件，并且为了简洁，在此可省略关于相同元件的任何进一步说明。

参照图3，如上所述，滤波器140可允许由缺陷引起/产生的具有第二频率2w的shg光束穿过滤波器140。然而，穿过滤波器140的shg光束可包括不是由缺陷引起的光束。例如，穿过滤波器140的shg光束可包括从基板s的表面产生的光束。这个光束可具有与由缺陷产生的shg光束的偏振方向不同的偏振方向。

分析器190可布置在滤波器140与检测器170之间。分析器190可从穿过滤波器140的shg光束去除具有不同偏振方向的光束。因此，穿过分析器190的shg光束可具有基本相同的偏振方向。

空间滤波器200可布置在分析器190与检测器170之间。已经穿过分析器190的shg光束可通过透镜192集中在空间滤波器200上。空间滤波器200可从已经穿过分析器190的shg光束去除噪声。例如，穿过分析器190的shg光束可具有略高于或略低于第二频率2w的频率以及第二频率2w。shg光束的具有高于或低于第二频率2w的频率的部分会是噪声，噪声会降低图像质量。空间滤波器200可去除噪声(诸如，shg光束的具有略高于或略低于第二频率2w的频率的部分)。

已经穿过空间滤波器200的shg光束可由透镜202变换为平行shg光束。平行shg光束可通过透镜172入射到检测器170。

图4是示出使用图3中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

参照图3和图4，可顺序地执行参照图2示出的步骤st300至st370。

在步骤st372中，分析器190可去除具有与由缺陷产生的shg光束的偏振方向不同的偏振方向的光束，该光束和shg光束两者已经穿过滤波器140。因此，穿过分析器190的shg光束可具有相同的偏振方向。例如，已经穿过分析器190的shg光束可具有与分析器190的偏振方向对应的预定偏振方向。例如，预定偏振方向可以与由缺陷产生的shg光束的偏振方向相同。

在步骤st374中，空间滤波器200可从已经穿过分析器190的shg光束去除噪声。例如，穿过分析器190的shg光束可具有略高于或略低于第二频率2w的频率以及第二频率2w。shg光束的具有高于或低于第二频率2w的部分会是噪声，噪声会降低图像质量。空间滤波器200可去除噪声(诸如，shg光束的具有略高于或略低于第二频率2w的频率的部分)以提高由检测器170获得的图像质量。

在步骤st382中，检测器170可检测已经穿过空间滤波器200的shg光束。然后，由检测器170检测到的检测信号可被发送到控制器180。检测器170可使用区域步进方式或区域扫描方式来检测shg光束。放大器185可在检测信号被发送到控制器180之前放大检测信号。

在步骤st390中，控制器180可分析shg光束的检测信号以识别基板s上的缺陷。在特定实施例中，shg光束可包括两个或更多个频率，可通过使用入射光束i来检测shg光束的两个或更多个频率，并且控制器180可例如通过使用shg光束的不同频率来识别具有不同尺寸和/或不同性质的缺陷。在特定实施例中，控制器180可分析shg光束以获得包括缺陷的位置、尺寸、性质等的信息。

图5是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备可包括与图3中的设备的元件基本相同的元件，除了还包括阻挡板210之外。因此，相同的附图标记可表示相同的元件，并且为了简洁，在此可省略关于相同元件的任何进一步说明。

参照图5，阻挡板210可布置在空间滤波器200与检测器170之间。阻挡板210可阻挡从空间滤波器200朝向检测器170入射的shg光束的中心部分。

穿过空间滤波器200的shg光束的中心部分可部分地包括从基板s的表面产生的光束，而不是由缺陷产生的光束。因为从基板s的表面产生的光束会是shg光束的噪声，所以阻挡板210可阻挡shg光束的中心部分。例如，阻挡板210可防止从空间滤波器200入射的shg光束的中心部分穿过阻挡板210。因此，shg光束的中心部分可以不入射到检测器170。例如，阻挡板210可防止shg光束的中心部分发送到检测器170。例如，阻挡板210可从shg光束去除shg光束的中心部分，使得shg光束的另一部分可由检测器170接收。

图6是示出使用图5中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

参照图5和图6，可顺序地执行参照图4示出的步骤st300至st374。

在步骤st376中，阻挡板210可阻挡已经穿过空间滤波器200的shg光束的中心部分。因此，shg光束的中心部分可以不入射到检测器170。

在步骤st384中，检测器170可检测未被阻挡板210阻挡的shg光束。然后，由检测器170检测到的检测信号可被发送到控制器180。检测器170可使用区域步进方式或区域扫描方式检测shg光束。放大器185可在检测信号被发送到控制器180之前放大检测信号。

在步骤st390中，控制器180可分析shg光束的检测信号以识别基板s上的缺陷。在特定实施例中，shg光束可包括两个或更多个频率，可通过使用入射光束i来检测shg光束的两个或更多个频率，并且控制器180可例如通过使用shg光束的不同频率来识别具有不同尺寸和/或不同性质的缺陷。在特定实施例中，控制器180可分析shg光束以获得包括缺陷的位置、尺寸、性质等的信息。

图7是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备可包括与图5中的设备的元件基本相同的元件，除了还包括柱面透镜145之外。因此，相同的附图标记可表示相同的元件，并且为了简洁，在此可省略关于相同元件的任何进一步说明。

参照图7，这个示例实施例的检测设备可使用线光束l。为了形成线光束l，柱面透镜145可布置在偏振器130与滤波器140之间。柱面透镜145可将由偏振器130形成的偏振光束转换为线光束l。因此，由柱面透镜145形成的线光束l可入射到滤波器140。例如，线光束l可在与线光束l的行进方向垂直的平面中具有拉长的横截面。

根据这个示例实施例的检测基板上的缺陷的方法可与参照图6所示的方法基本相同，除了使用线光束l之外。因此，为了简洁，在此可省略关于这个示例实施例的方法的任何进一步说明。

可选地，柱面透镜145可应用于图1中的设备或图3中的设备。

图8是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备可包括与图5中的设备的元件基本相同的元件，除了还包括准直透镜125之外。因此，相同的附图标记可表示相同的元件，并且为了简洁，在此可省略关于相同元件的任何进一步说明。

参照图8，这个示例实施例的检测设备可使用平行光束c。平行光束c可在平行光束c的不同位置具有基本相同的横截面区域，其中，横截面垂直于平行光束c的行进方向而与平行光束c交叉。为了形成平行光束c，准直透镜125可布置在光源120与偏振器130之间。准直透镜125可将从光源120产生的基础光束f转换成平行光束c。因此，平行光束c可入射到偏振器130。

因为检测设备可使用平行光束c，所以从滤波器140反射的入射光束i可直接入射到基板s，而不是通过物镜150。物镜150可布置在滤波器140与分析器190之间。

可选地，准直透镜125可应用于图1中的设备或图3中的设备。

图9是示出使用图8中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

参照图8和图9，在步骤st300中，光源120可产生基础光束f。基础光束f可沿基本平行于基板s的表面的方向照射/发射。基础光束f可具有第一频率w。

在步骤st302中，准直透镜125可将基础光束f转换为平行光束c。

在步骤st312中，偏振器130可使平行光束c偏振以形成偏振光束p。

参照图6的上述步骤st320至st390可顺序地执行以检测基板s上的缺陷。

图10是示出根据示例实施例的用于检测基板上的缺陷的设备的框图。

参照图10，用于检测基板上的缺陷的设备可包括平台110、光源122、偏振器132、滤波器140、物镜150、图像传感器160(未示出)、检测器170、控制器180、分析器190、空间滤波器200和阻挡板210。

图10中的平台110、滤波器140、物镜150、图像传感器160、检测器170、控制器180、分析器190、空间滤波器200和阻挡板210可分别具有与图5中的平台110、滤波器140、物镜150、图像传感器160、检测器170、控制器180、分析器190、空间滤波器200和阻挡板210的形状和功能基本相同的形状和功能。因此，为了简明，在此可省略关于图10中的平台110、滤波器140、物镜150、图像传感器160、检测器170、控制器180、分析器190、空间滤波器200和阻挡板210的任何进一步说明。

光源122可沿相对于基板s的表面倾斜的方向产生/发射基础光束f1。因此，光源122可被布置为向平台110倾斜。例如，光源122可被设置为相对于平台110的顶表面偏移。

偏振器132可布置在光源122与平台110之间。因为光源122可向平台110倾斜，所以偏振器132也可向平台110倾斜。偏振器132可使从光源122产生的基础光束f1偏振，以形成具有偏振方向的偏振光束p1。

偏振光束p1可直接入射到设置在平台110上的基板s的表面。从基板s的表面产生/反射的反射光束r1可沿向基板s的表面倾斜的方向行进。相反，从基板s上的缺陷产生/反射的反射光束r2可通过物镜150入射到滤波器140。虽然在图10中未示出图像传感器160，但是图像传感器160可设置在图像传感器160接收反射光束r1的位置，并且图像传感器160可将反射光束r1的信息发送到控制器180以调节入射在基板s上的入射光束i的焦点。

图11是示出使用图10中的设备检测基板上的缺陷的方法的流程图。

参照图10和图11，在步骤st304中，光源122可沿向基板s的表面倾斜的方向产生/发射基础光束f1。

在步骤st314中，偏振器132可使基础光束f1偏振以形成偏振光束p1。

在步骤st332中，偏振光束p1可倾斜地入射到平台110上的基板s的表面。

参照图6所示的上述步骤st340至st390可顺序地执行以检测基板s上的缺陷。

根据示例实施例，反射光束之中的仅可由基板上的缺陷引起/产生的shg光束可被检测。因此，可通过检测shg光束准确并快速地检测纳米尺寸的缺陷。

下面将描述根据本公开的实施例的制造半导体装置的方法。

根据制造半导体装置的方法，可设置基板。基板可以是半导体基板，例如，硅基板、锗基板或硅锗基板。可经由包括多个光刻工艺步骤的多个制造工艺在基板上形成各种半导体图案和各种导体图案，以形成包括晶体管、电容器和/或开关的电路。可在执行包括光刻工艺的多个制造工艺之前、之间和/或之后应用上述缺陷检查工艺。在特定实施例中，缺陷检查工艺可使用通过在本公开中描述的方法获得的缺陷检查的结果来调节工艺条件。在基板上形成各种电路之后，基板可被切割和封装。

前述内容是对示例实施例的说明，并且不被解释为对示例实施例的限制。虽然已经描述了一些示例实施例，但是本领域的技术人员将容易理解，在实质不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可对示例实施例进行很多修改。因此，所有这样的修改意图包括在如权利要求所限定的本发明的范围内。在权利要求中，装置加功能的条款意图覆盖在此描述的如执行所述功能的结构，以及不仅结构等同物而且等同的结构。因此，将被理解，前述内容是对各种示例实施例的说明并且不被解释为受限于公开的特定示例实施例，并且对公开的示例实施例的修改以及其他示例实施例意图包括在所附权利要求的范围内。