(57)【要約】  本発明の一態様によれば、波動源から基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むサンプルに波動を照射するステップと、情報収集部を用いて、該パターン領域での多重散乱によって形成されたスペックルについての情報を収集するステップと、該収集された情報を基準情報と比較して、該パターン領域に形成された構造物形態の異常有無を分析するステップと、を含むパターン構造物検査方法が提供される。
2019518973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波動源から基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むサンプルに波動を照射するステップと、
情報収集部を用いて、前記パターン領域での多重散乱によって形成されたスペックルについての情報を収集するステップと、
前記収集された情報を基準情報と比較して、前記パターン領域に形成された構造物形態の異常有無を分析するステップと、
を含むパターン構造物検査方法。
【請求項２】
前記情報を収集するステップは、
前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域で行われる、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項３】
前記情報を収集するステップは、
前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と、前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間の領域でなされる、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項４】
前記情報収集部を２個以上含む場合、複数の前記情報収集部から検出された複数のスペックルを用いて３次元スペックルイメージを生成するステップをさらに含む、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項５】
前記情報を収集するステップは、
前記サンプルから多重散乱されて出射される波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させて、前記サンプルでの多重散乱の回数を増幅させるステップをさらに含む、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項６】
前記波動源から照射される波動は、レーザを含む、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項７】
前記サンプルは、基板上に複数のパターンが前記基板に垂直な方向に順次に積層された構造を有する、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項８】
前記サンプルの構造物は、金属からなるパターン領域及び絶縁体からなるパターン領域を含む、請求項１に記載のパターン構造物検査方法。
【請求項９】
基板上に同じ形態を有する複数のパターン領域が一定の離隔距離を置いて周期的に反復されるように形成されるパターン構造物に対する検査方法であって、
波動源から前記複数のパターン領域のうち、任意の１つである第１パターン領域を選択して、前記第１パターン領域に波動を照射し、前記第１パターン領域での多重散乱によって形成されたスペックルについての情報を収集してＤＢに保存する第１ステップと、
前記第１ステップと同じステップを、前記第１パターン領域から離隔した少なくとも１つの他のパターン領域に繰り返して行って、前記他のパターン領域でのスペックル情報をＤＢに保存する第２ステップと、
前記第１ステップ及び第２ステップから収集されたスペックル情報を分析して、前記パターン領域の異常有無を判断する基準を設定するステップと、
前記ＤＢに保存された前記パターン領域のスペックル情報を、前記基準と比較し、判断するステップと、
を含むパターン構造物検査方法。
【請求項１０】
基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むサンプルに波動を照射する波動源と、
前記照射された波動が、前記サンプルによって多重散乱されて発生したスペックルを検出する情報収集部と、
前記情報収集部から収集されたスペックル情報を伝送されて分析し、それをディスプレイに出力する情報分析部と、を含み、
前記情報収集部は、前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域からレーザスペックルを検出する、パターン構造物検査装置。
【請求項１１】
前記情報収集部は、前記サンプルの表面から一定距離だけ離隔した第１領域から前記スペックルを検出する、請求項１０に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１２】
前記第１領域は、前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間に配される請求項１１に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１３】
前記第１領域は、前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間に配される請求項１１に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１４】
前記情報収集部を２つ以上含む場合、複数の前記情報収集部から検出された複数の前記スペックルを用いて３次元スペックルイメージを生成する３次元イメージ生成部をさらに含み、制御部は、前記３次元スペックルイメージを用いて、前記サンプルの特性を探知する、請求項１０に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１５】
前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させて、前記サンプルでの多重散乱回数を増幅させる多重散乱増幅部をさらに含む、請求項１０に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１６】
前記多重散乱増幅部は、前記サンプルの中心を通る延長線上に配され、前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させる第１多重散乱増幅部と、
前記サンプルを基準に、前記第１多重散乱増幅部と対向して配され、前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させる第２多重散乱増幅部と、
を含む、請求項１５に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１７】
サンプルを収容するサンプルホルダー及び基準サンプルを収容する基準サンプルホルダーと、
前記サンプル及び基準サンプルに波動を照射する波動源と、
前記照射された波動が、前記サンプル及び基準サンプルによって多重散乱されて発生したスペックルを検出する情報収集部と、
前記情報収集部から収集されたスペックル情報を伝送されて分析し、それをディスプレイに出力する情報分析部と、を含み、
前記サンプル及び基準サンプルは、基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むパターン構造物検査装置。
【請求項１８】
前記情報収集部は、
前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域からレーザスペックルを検出する、請求項１７に記載のパターン構造物検査装置。
【請求項１９】
前記波動源から入射された波動を分割させて複数の波動経路に提供する多重ビームリフレクターと、
前記多重ビームリフレクターから提供される前記波動経路上に配され、前記サンプル及び前記基準サンプルから反射して出射される前記波動の経路を変更して、前記情報収集部に提供するビームスプリッタと、
をさらに含む、請求項１７に記載のパターン構造物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カオス波センサーを用いて、２次元または３次元的なパターンを有する構造物（以下、「パターン構造物」と称する）のパターン形成の異常有無を検査する装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を製造する技術が産業界に広く使われている。例えば、半導体素子、ディスプレイ素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子のように基板上に所定の厚さに塗布された金属または絶縁体を選択的に除去して、微細なパターンを形成する技術が代表的である。
【０００３】
このようなパターン領域を製造する技術の場合、パターンを形成した後に、このようなパターンが正常に形成されたか否かを確認する作業が行われる場合がある。このために、従来より、光学顕微鏡を用いてパターンの最上層を観察したり、探針を用いてパターン表面の異常有無を検査したりする方法が用いられてきた。
【０００４】
基板上に複数のパターンが基板に垂直な方向に順次に積層される場合、このような従来の検査方法による場合には、最上層パターンの下に配されたパターンの異常有無を観察しにくいという問題がある。特に、パターンを構成する素材が光学的に不透明な素材、例えば、金属である場合には、最上層の金属パターンによって、その下に在る領域が遮蔽されて、下に在る他のパターンの異常有無を光学的に観察することは実質的に不可能である。
【０００５】
半導体素子の製造工程を例を挙げれば、一般的に、メモリ素子、ロジッグ素子のような半導体素子は、シリコンウェーハ上に一定のパターンを有するレイヤ（ｌａｙｅｒ）を順次に積層して製造する。
【０００６】
図１５には、例示的に、ＭＯＳＦＥＴ素子の断面構造が示されている。図１５を参照すれば、シリコンウェーハ基板の表面には、ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）がドーピングされている活性領域８０１、８０２を形成し、このような活性領域の上部には、ＭＯＳトランジスタのゲート８０３が形成される。ゲート８０３の上部には、絶縁層８０４が介在された状態で導電のための多様なレベルの金属配線層８０５、８０６が形成される。最終的には、既に製造された構造物を外部環境から保護するためのパッシベーション層８０８が形成される。このように、半導体素子の場合には、活性領域から最終パッシベーション層まで順次に積層される構造を有することが一般的である。
【０００７】
このような垂直的積層構造では、最終的に工程が完了した後には、最上位層の下方部分に配されている下部構造物の異常有無を非破壊的に検査することが容易ではない。
【０００８】
図８には、例示的に、多層に積層された金属配線構造（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ  ｍｅｔａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が示されている。図８において、図面符号６０１は、下側の第１金属配線であり、図面符号６０２は、上側の第２金属配線であり、互いに垂直な方向に上下に積層された第１及び第２金属配線６０１、６０２の間には、絶縁層６０４が形成されている。
【０００９】
図８の（ａ）に例示されたように、第１金属配線６０１と第２金属配線６０２は、絶縁層６０４を貫通して形成されたビア（ｖｉａ）の内部に埋め込まれた金属６０３によって電気的に導通されている。図８の（ａ）は、正常にビア埋め込みが起こった場合であるが、場合によっては、非正常に進められた工程によって、図８の（ｂ）のように、ビア埋め込みが正常に起こらず、ビア中間に空孔（ｖｏｉｄ）６１０が形成されうる。または、図８の（ｃ）のように、絶縁層６０４内にビアが正常に絶縁層６０４を貫通しない非正常なパターン６２０を形成しうる。
【００１０】
このようなビア内の空孔の存否、ビア形成の正常程度が分かるためには、工程が完了した後、素子単位で電気的テストを通じて確認しなければならず、工程の進行中間に確認するためには、ウェーハを切断して当該部分を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ、ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）のような検査装備で観察しなければならない。このような工程異常を確認するために、局部的な領域の観察が必要であるが、ウェーハ全体を破壊しなければならないので、相当な時間及びコストがかかる。また、工程確認に必要な時間によって、その分だけ工程進行が遅延されるという問題点がある。
【００１１】
前述した問題は、半導体素子の以外にも、複数のパターン層を順次に積層して製造する他の多様な素子でも共通して発生する問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記問題点を含む多様な問題点を解決するためのものであって、非破壊的に基板上に多層構造で積層されたパターン領域の最上部はもとより、その下方部分に形成されたパターン形態の異常を検査することができる検査装備及び検査方法の提供を目的とする。しかし、このような課題は、例示的なものであって、これにより、本発明の範囲が限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、波動源から基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むサンプルに波動を照射するステップと、情報収集部を用いて、前記パターン領域での多重散乱によって形成されたスペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ）についての情報を収集するステップと、前記収集された情報を基準情報と比較して、前記パターン領域に形成された構造物形態の異常有無を分析するステップとを含むパターン構造物検査方法が提供される。
【００１４】
前記パターン構造物検査方法において、前記情報を収集するステップは、前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域で行われる。
【００１５】
前記パターン構造物検査方法において、前記情報を収集するステップは、前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と、前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間の領域でなされうる。
【００１６】
前記パターン構造物検査方法において、前記情報収集部を２個以上含む場合、前記複数の情報収集部から検出された複数のスペックルを用いて３次元スペックルイメージを生成するステップをさらに含みうる。
【００１７】
前記パターン構造物検査方法において、前記情報を収集するステップは、前記サンプルから多重散乱されて出射される波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させて、前記サンプルでの多重散乱の回数を増幅させるステップをさらに含みうる。
【００１８】
前記パターン構造物検査方法において、前記波動源から照射される波動は、レーザを含みうる。
【００１９】
前記パターン構造物検査方法において、前記サンプルは、基板上に複数のパターンが前記基板に垂直な方向に順次に積層された構造を有するものである。
【００２０】
前記パターン構造物検査方法において、前記サンプルの構造物は、金属からなるパターン領域及び絶縁体からなるパターン領域を含みうる。
【００２１】
本発明の他の態様によれば、基板上に同じ形態を有する複数のパターン領域が一定の離隔距離を置いて周期的に反復されるように形成されるパターン構造物に対する検査方法であって、波動源から前記複数のパターン領域のうち、任意の１つである第１パターン領域を選択して、前記第１パターン領域に波動を照射し、前記第１パターン領域での多重散乱によって形成されたスペックルについての情報を収集してＤＢに保存する第１ステップと、前記第１ステップと同じステップを、前記第１パターン領域から離隔した少なくとも１つの他のパターン領域に繰り返して行って、前記他のパターン領域でのスペックル情報をＤＢに保存する第２ステップと、前記第１ステップ及び第２ステップから収集されたスペックル情報を分析して、前記パターン領域の異常有無を判断する基準を設定するステップと、前記ＤＢに保存された前記パターン領域のスペックル情報を、前記基準と比較し、判断するステップと、を含むパターン構造物検査方法が提供されうる。
【００２２】
本発明のさらに他の態様によれば、基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むサンプルに波動を照射する波動源と、前記照射された波動が、前記サンプルによって多重散乱（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）されて発生したスペックルを検出する情報収集部と、前記情報収集部から収集されたスペックル情報を伝送されて分析し、それをディスプレイに出力する情報分析部と、を含むパターン構造物検査装置が提供される。
【００２３】
前記パターン構造物検査装置において、前記情報収集部は、前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域から前記レーザスペックルを検出することができる。
【００２４】
前記パターン構造物検査装置において、前記情報収集部は、前記サンプルの表面から一定距離だけ離隔した第１領域から前記スペックルを検出することができる。
【００２５】
前記パターン構造物検査装置において、前記第１領域は、前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間に配置される。
【００２６】
前記パターン構造物検査装置において、前記第１領域は、前記サンプルの表面から第１距離だけ離隔した第１地点を含む第１面と前記サンプルの表面から前記第１距離よりも遠い第２距離だけ離隔した第２地点を含む第２面との間に配置される。
【００２７】
前記パターン構造物検査装置において、前記情報収集部を２つ以上含む場合、前記複数の情報収集部から検出された複数の前記スペックルを用いて３次元スペックルイメージを生成する３次元イメージ生成部をさらに含み、前記制御部は、前記３次元スペックルイメージを用いて、前記サンプル特性を探知することができる。
【００２８】
前記パターン構造物検査装置において、前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させて、前記サンプルでの多重散乱回数を増幅させる多重散乱増幅部をさらに含みうる。
【００２９】
前記パターン構造物検査装置において、前記多重散乱増幅部は、前記サンプルの中心を通る延長線上に配され、前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させる第１多重散乱増幅部と、前記サンプルを基準に、前記第１多重散乱増幅部と対向して配され、前記サンプルから多重散乱されて出射される前記波動の少なくとも一部を、前記サンプルに反射させる第２多重散乱増幅部と、を含みうる。
【００３０】
本発明のさらに他の態様によれば、サンプルを収容するサンプルホルダー及び基準サンプルを収容する基準サンプルホルダーと、前記サンプル及び基準サンプルに波動を照射する波動源と、前記照射された波動が、前記サンプル及び基準サンプルによって多重散乱されて発生したスペックルを検出する情報収集部と、前記情報収集部から収集されたスペックル情報を伝送されて分析し、それをディスプレイに出力する情報分析部と、を含み、前記サンプル及び基準サンプルは、基板上に一定のパターンを有する構造物が形成されたパターン領域を含むパターン構造物検査装置が提供されうる。
【００３１】
前記パターン構造物検査装置において、前記情報収集部は、前記サンプルと前記情報収集部との間、または前記情報収集部の内部の一領域から前記レーザスペックルを検出することができる。
【００３２】
前記パターン構造物検査装置は、前記波動源から入射された波動を分割させて複数の波動経路に提供する多重ビームリフレクターと、前記多重ビームリフレクターから提供される前記波動経路上に配され、前記サンプル及び前記基準サンプルから反射して出射される前記波動の経路を変更して、前記情報収集部に提供するビームスプリッタと、をさらに含みうる。
【発明の効果】
【００３３】
前記のようになされた本発明の一実施形態によれば、基板に順次に積層された構造物のパターン異常を非破壊的に短時間で検査することが可能である。本発明の一実施形態によれば、パターン構造物の最上部の部分でのパターン異常はもとより、その下部に形成されたパターン形態の異常も、短時間で検査することが可能である。もちろん、このような効果によって、本発明の範囲が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】本発明の一実施形態によるカオス波センサーの原理を説明する図面である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態によるカオス波センサーの原理を説明する図面である。
【図２】本発明の第１実施形態によるパターン構造物検査装置を概略的に示す概念図である。
【図３】図１の情報収集部でのレーザスペックルの検出方法を示す図面である。
【図４ａ】図１のパターン構造物検査装置の実施形態を概略的に示す概念図である。
【図４ｂ】図１のパターン構造物検査装置の実施形態を概略的に示す概念図である。
【図４ｃ】図１のパターン構造物検査装置の実施形態を概略的に示す概念図である。
【図５ａ】本発明の他の実施形態によるパターン構造物検査装置を概略的に示す概念図である。
【図５ｂ】本発明の他の実施形態によるパターン構造物検査装置を概略的に示す概念図である。
【図６】本発明の第２及び第３実施形態によるパターン構造物検査装置を概略的に示す概念図である。
【図７】本発明の第２及び第３実施形態によるパターン構造物検査装置を概略的に示す概念図である。
【図８】（ａ）から（ｃ）は多層に積層された金属配線構造を有する半導体素子の断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は半導体素子の金属配線構造を示す平面図である。
【図１０】（ａ）から（ｃ）はレーザスペックルの分析の結果を電算模写するための設計案である。
【図１１ａ】レーザスペックルの電算模写の結果を示した図面である。
【図１１ｂ】レーザスペックルの電算模写の結果を示した図面である。
【図１２】さらに他のレーザスペックルの分析の結果を電算模写するための設計案である。
【図１３ａ】レーザスペックルの電算模写の結果を示した図面である。
【図１３ｂ】レーザスペックルの電算模写の結果を示した図面である。
【図１４】複数のパターン領域が周期的に形成されたシリコンウェーハを例示的に図示したものである。
【図１５】一般的なＭＯＳＦＥＴ半導体素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明すれば、次の通りである。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態として実現可能なものであって、以下の実施形態は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。また、説明の便宜上、図面では、構成要素は、その大きさが拡大または縮小されうる。
【００３６】
ガラスのように内部屈折率が均質な物質の場合には、光を照射した時に、一定の方向に屈折が起こる。しかし、内部屈折率が不均質な物体にレーザのような干渉光（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ）を照射すれば、物質の内部で非常に複雑な多重散乱が発生する。
【００３７】
図１ａを参照すれば、波動源から照射した光または波動（以下、簡略化のために、波動と称する）のうち、多重散乱を通じて複雑な経路に散乱された波動の一部は、検査対象面を通過する。検査対象面の多様な地点を通過する波動が、互いに補強干渉（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）または相殺干渉（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を起こし、このような波動の補強／相殺干渉は、粒状の縞であるスペックルを発生させる。
【００３８】
本明細書では、このような複雑な経路に散乱される波動を「カオス波（Ｃｈａｏｔｉｃ  ｗａｖｅ）」と名付け、カオス波は、レーザスペックルを通じて検出することができる。図１ａのように、経時的に内部構成物質の動きのない安定した媒質を干渉光（例えば、レーザ）で照射した時には、変化のない安定したスペックルパターン（ｓｐｅｃｋｌｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）を観測することができる。本明細書は、このようなスペックルパターンを測定する構成をカオス波センサー（Ｃｈａｏｔｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）と定義する。
【００３９】
本発明の一実施形態によれば、波動源から所定の波長をサンプルであるパターン構造物（基板上の少なくとも一部領域にパターン領域が生成された構造物）に投入し、前記サンプルから発生するスペックルを分析するカオス波センサーが提供される。このようなカオス波センサーは、パターン構造物内の一部領域の形態の異常有無を検査するための装置という点でパターン構造物検査装置と称される。
【００４０】
図１ｂには、例示的に、多層金属配線構造を有する半導体素子６００をサンプルとして使用した場合のスペックルパターンの形成を示している。一般的に、半導体素子は、光学特性、例えば、屈折率、光透過度などにおいて互いに異なる特性の複数の材料でパターン構造物を構成している。例えば、図１ｂを参照すれば、電気伝導体である金属６０１、６０２、６０３は、可視光線が透過することができず、不透明であるが、シリコン酸化物またはシリコン窒化物からなる電気絶縁体６０４、６０５は、可視光線領域で高い透過度を有する。
【００４１】
第１金属配線６０１と第２金属配線６０２との間には、第１絶縁層６０４が形成されており、第２金属配線６０２の上部には、第２絶縁層６０５が形成されている。
【００４２】
絶縁層６０４、６０５の材料は、代表的にシリコン酸化物（ＳｉＯ２）であり得るが、その他にも、光が透過される透明度がある絶縁物は、如何なる材料として用いられうる。金属配線６０１、６０２の材料は、例示的に、アルミニウム、タングステン、銅などが用いられうる。
【００４３】
図１ｂを参照すれば、半導体素子の場合、最上部の第２金属配線６０２をパターン化する途中で互いに離隔した部分（ｄ）が形成され、このような離隔した部分は、絶縁のために絶縁体６０５が埋め込まれる。例えば、サンプルの表面に照射されたレーザは、このような第２金属配線６０２の離隔領域（ｄ）を通じて第２金属配線６０２の下部まで投入された後、多重散乱が起こる。例えば、前記レーザは、ビアを埋め込んだ金属６０３またはこれと連結された下部の第２金属配線６０１の表面から反射された後、再び第２金属配線６０２側に散乱されてサンプルの外部に出射し、この過程で波動の補強／相殺干渉によってスペックルが形成される。したがって、サンプルを構成する構造物（金属配線、ビア、絶縁層など）の形態によって、レーザスペックルのパターンが決定され、このような構造物の変化に連動してレーザスペックルのパターンも変化する。
【００４４】
本発明の技術思想によるパターン構造物検査装置の波動源としては、波動（ｗａｖｅ）を生成することができるあらゆる種類のソース装置を適用することができる。例えば、特定の波長帯域の光を照射することができるレーザ（ｌａｓｅｒ）であり得る。本発明は、波動源の種類に制限がないが、以下、説明の便宜上、レーザ照射装置を波動源（または、光源）として使用する装置について記述する。このような本発明の一実施形態は、光源としてレーザを使用するという点でレーザ検査装置と称される。
【００４５】
本発明の一実施形態によるパターン構造物検査装置は、レーザを照射する光源、サンプルを支持するサンプルホルダー、サンプルに入射された光が多重散乱されることによって形成されたレーザスペックル情報を収集する情報収集部と、及び収集された情報を分析し、該分析された結果をディスプレイにユーザに出力する情報分析部と、を含む。前記情報分析部は、制御部及びディスプレイ部を含みうる。制御部は、収集された情報を分析し、該分析の結果をディスプレイ部に伝送する。ディスプレイ部は、伝送された分析の結果を外部に出力する。
【００４６】
図２は、本発明の第１実施形態によるパターン構造物検査装置１００を概略的に示す概念図であり、図３は、図１の情報収集部１３０でのレーザスペックルの検出方法を示す図面である。また、図４ａから図４ｃは、パターン構造物検査装置１００の実施形態を概略的に示す概念図である。
【００４７】
図２を参照すれば、本発明の第１実施形態によるパターン構造物検査装置１００は、光源１２０及び情報収集部１３０を含みうる。また、パターン構造物検査装置１００は、サンプルホルダー１１０、多重散乱増幅部１５０、制御部１４０及びディスプレイ部１９０をさらに含みうる。
【００４８】
光源１２０は、サンプルホルダー１１０内のサンプル（Ｓ）に向けて波動を照射することができる。例えば、サンプルホルダー１１０にスペックルを形成するために、干渉性（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）に優れるレーザを波動として利用できる。この際、レーザ波動の干渉性を決定する波動のスペクトラル帯域幅（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）が短いほど、測定正確度が増加する。すなわち、干渉長（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｌｅｎｇｔｈ）が長いほど、測定正確度が増加する。これにより、波動のスペクトラル帯域幅が既定の基準帯域幅未満であるレーザ光が光源１２０として用いられ、基準帯域幅よりも短いほど、測定正確度は増加する。例えば、レーザ波動のスペクトラル帯域幅は、１ｎｍ以下になるように設定しうる。
【００４９】
情報収集部１３０は、光源１２０の種類に対応した感知手段を含み、例えば、可視光線波長帯域の光源を利用する場合には、映像を撮影する撮影装置であるカメラまたはイメージセンサーが用いられうる。
【００５０】
カメラの種類は、２次元情報を測定することができるカメラが望ましいが、１次元情報を測定するカメラも使われる。例えば、カメラは、サンプル（Ｓ）から出るレーザスペクル信号を測定するために、サンプルに光が入射される面と対向し、一定角度で傾いて位置しうる。
【００５１】
一実施形態として、情報収集部１３０は、イメージセンサー及び所定の焦点距離を有する１つ以上のレンズを含んでレーザスペックルを検出することができる。この際、焦点距離は、サンプル（Ｓ）と情報収集部１３０との間の距離よりも短いが、これに制限されるものではない。他の実施形態として、情報収集部１３０は、レンズを含まないイメージセンサーが利用されることもある。
【００５２】
図３を参照すれば、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）に照射された波動がサンプル（Ｓ）によって多重散乱されて発生したレーザスペックルを検出することができる。言い換えれば、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）から誘発された（ｃａｕｓｅｄ）レーザスペックルを検出することができる。
【００５３】
具体的に、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）の表面（Ｆ）からレーザスペックルを検出することもできるが、サンプル（Ｓ）によって多重散乱された波動が移動する経路上の一領域（Ａ１）からレーザスペックルを予め設定された時点ごとに検出することができる。この際、第１領域（Ａ１）は、サンプル（Ｓ）の表面（Ｆ）から一定距離だけ離隔した領域であり得る。一実施形態として、第１領域（Ａ１）は、サンプル（Ｓ）の表面（Ｆ）から第１距離（ｄ１）離隔した第１地点（ｘ１）を含む第１面（Ｂ１）とサンプル（Ｓ）の表面（Ｆ）から第１距離（ｄ１）よりも遠い第２距離（ｄ２）離隔した第２地点（ｘ２）を含む第２面（Ｂ２）との間に配された領域であり得る。すなわち、情報収集部１３０とサンプルとの間の第１領域（Ａ１）からレーザスペックルを検出することができる。または、レーザスペックルは、情報収集部１３０の内部、例えば、情報収集部１３０がＣＣＤセンサーである場合、ＣＣＤセンサーの表面から検出されうる。
【００５４】
他の実施形態として、情報収集部１３０は、イメージセンサーを用いてレーザスペックルを検出することもできる。イメージセンサーを用いてレーザスペックルを検出する場合、サンプル（Ｓ）の表面からレーザスペックルを観察する場合よりも焦点距離を減らしてレーザスペックルを検出することができる。
【００５５】
一方、情報収集部１３０としてイメージセンサーが用いられる場合、イメージセンサー一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）のサイズｄがスペックルパターンの粒子サイズ（ｇｒａｉｎ  ｓｉｚｅ）よりも小さいか、同じになるようにイメージセンサーが配置される。
【００５６】
一方、図４ａから図４ｃを参照すれば、本発明の一実施形態によるパターン構造物検査装置１００は、多重散乱増幅部１５０をさらに含みうる。多重散乱増幅部１５０は、サンプル（Ｓ）から多重散乱されて出射される波動の少なくとも一部を、サンプル（Ｓ）に反射させて、サンプル（Ｓ）での多重散乱回数を増幅させることができる。
【００５７】
多重散乱増幅部１５０は、多重散乱物質（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を含みうる。例えば、多重散乱物質は、屈折率が大きなμｍサイズ以下の直径を有する粒子、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）ナノ粒子を含み、多重散乱増幅部１５０は、前記多重散乱増幅部１５０に入射される波動の少なくとも一部を反射させることができる。
【００５８】
多重散乱増幅部１５０は、サンプル（Ｓ）と隣接して配されて、サンプル（Ｓ）から多重散乱されて出射される波動が、サンプル（Ｓ）と前記多重散乱増幅部１５０との間の空間を少なくとも１回以上往復させうる。
【００５９】
本発明の一実施形態によるパターン構造物検査装置１００は、多重散乱増幅部１５０を通じてサンプル（Ｓ）内で波動の多重散乱される回数を増幅させることにより、サンプル内の含まれた微細なサイズの非正常領域に対する検出感度を向上させうる。
【００６０】
多重散乱増幅部１５０は、入射される波動の一部を反射させ、残りの波動は透過させることができる。または、多重散乱増幅部１５０は、入射される波動の一部を透過させ、残りの波動は反射させることができる。または、多重散乱増幅部１５０は、入射される波動の全部を反射させることもできる。多重散乱増幅部１５０は、光源１２０と情報収集部１３０の光学系の構造に対応して前述した構成のうち少なくとも１つ以上選択されうる。
【００６１】
図４ａを参照すれば、パターン構造物検査装置１００−１は、光源１２０と情報収集部１３０とを含む光学系を、反射型で構成することができる。サンプル（Ｓ）に入射された波動（Ｌ１）は、サンプル（Ｓ）の光学的に不均一である特徴のために、多重散乱現象が発行して、一部波動が反射して出る。この際、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）の光学的な不均一性によってサンプル（Ｓ）に波動が反射して出射されることによって発生するレーザスペックル信号を撮影して、サンプル（Ｓ）によって誘発されたレーザスペックルを測定することができる。
【００６２】
パターン構造物検査装置１００−１は、第１多重散乱増幅部１５１及び第２多重散乱増幅部１５３を含みうる。第１多重散乱増幅部１５１は、サンプル（Ｓ）の中心を通る延長線（Ｃ）上に配され、サンプル（Ｓ）から多重散乱されて出射される波動の少なくとも一部をサンプル（Ｓ）に反射させることができる。
【００６３】
第２多重散乱増幅部１５３は、サンプル（Ｓ）を基準に第１多重散乱増幅部１５１と対向して配され、サンプル（Ｓ）から多重散乱されて出射される波動の少なくとも一部をサンプル（Ｓ）に反射させることができる。反射型光学系の場合、第１多重散乱増幅部１５１は、波動の一部を透過させ、一部を反射させる半透過型からなりうる。
【００６４】
また、第２多重散乱増幅部１５３は、入射される波動の全部を反射させる反射型からなりうる。それを通じて、サンプル（Ｓ）内で波動が多重散乱される回数を顕著に増幅させることができる。
【００６５】
図４ａにおいて、光源１２０の波長、波動の強度などの制限を受けずに使われ、情報収集部１３０の種類は、２次元情報を測定することができるカメラが望ましいが、１次元情報を測定するカメラも使われる。
【００６６】
図４ａにおいて、光源１２０、サンプル（Ｓ）の位置は制限されず、反射されたレーザスペックル信号を測定する情報収集部１３０は、測定された１つのスペックルサイズが情報収集部１３０のピクセルのうち、２〜３ピクセル以上に該当するように位置しうる。例えば、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）による波動の反射によるレーザスペックル信号を測定するために、サンプル（Ｓ）に光が入射される面と一定角度で傾いて位置しうる。
【００６７】
図４ｂを参照すれば、パターン構造物検査装置１００−２は、光源１２０と情報収集部１３０とを含む光学系を、透過型で構成することができる。サンプル（Ｓ）に入射された波動は、サンプル（Ｓ）の光学的に不均一である特徴のために、多重散乱現象が発生して、一部波動がサンプル（Ｓ）を透過して出射されうる。
【００６８】
そうすると、情報収集部１３０は、波動がサンプル（Ｓ）を透過して出射されるによって発生するレーザスペックル信号を撮影することにより、サンプル（Ｓ）を透過することによって誘発されたレーザスペックルを測定することができる。
【００６９】
サンプル特性探知装置１００−２の光学系が透過型で構成される場合、第１多重散乱増幅部１５１及び第２多重散乱増幅部１５３は、波動の一部を透過させ、一部を反射させる半透過型からなりうる。
【００７０】
図４ｃを参照すれば、パターン構造物検査装置１００−３は、光源１２０と情報収集部１３０とを含む光学系を、分光型で構成することができる。サンプル（Ｓ）に入射された波動（Ｌ１）は、サンプル（Ｓ）の光学的に不均一である特徴のために、多重散乱現象が発生して、一部波動が反射して出るようになり、それをビームスプリッタ（Ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１８１を用いて、一部波動の経路を情報収集部１３０に変更することができる。
【００７１】
分光型からなる場合、波動の偏光状態を利用するために、位相遅延板または偏光板のような光学部をさらに含みうる。この際、情報収集部１３０は、光源１２０とサンプル（Ｓ）との間に位置し、サンプル（Ｓ）によって反射して出射される波動の経路を変更させることができる。また、情報収集部１３０は、サンプル（Ｓ）によって反射及び経路が変更されることによって発生するレーザスペックルを測定することができる。
【００７２】
一方、パターン構造物検査装置１００−３の光学系が分光型で構成される場合、第１多重散乱増幅部１５１は、波動の一部を透過させ、一部を反射させる半透過型からなりうる。また、第２多重散乱増幅部１５３は、入射される波動の全部を反射させる反射型からなりうる。
【００７３】
一方、パターン構造物検査装置１００は、制御部１４０及びディスプレイ部１９０をさらに含みうる。
【００７４】
制御部１４０は、情報収集部１３０から収集されたスペックル情報を分析し、該分析の結果をディスプレイ部１９０に伝送する。例えば、制御部１４０は、レーザスペックルの形態を分析して、サンプルであるパターン構造物内のパターン形態が既定の設計案と互いに同一であるか否かを判断することができる。
【００７５】
ディスプレイ部１９０は、制御部１４０から分析された情報をユーザが確認できるように外部に表示することができる。
【００７６】
図５ａ及び図５ｂは、本発明の他の実施形態によるパターン構造物検査装置１００−４を概略的に示す概念図である。図５ａ及び図５ｂでは、説明の便宜上、光学部１３５と情報収集部１３０との関係を中心に図示した。
【００７７】
図５ａ及び図５ｂを参照すれば、パターン構造物検査装置１００−４は、サンプルから散乱された第１波動信号を光源１２０の波動がサンプルによって散乱される前の第２光信号に復元する変調する光学部１３５をさらに含みうる。この際、光学部１３５は、空間光変調部（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＳＬＭ）１３５１及び情報収集部１３０を含みうる。光学部１３５は、測定対象から散乱された波動が入射されれば、散乱された波動の波面を制御して、再び散乱される前の波動（光）に復元して情報収集部１３０に提供することができる。空間光変調部１３５１は、サンプルから散乱された波動（光）が入射されうる。空間光変調部１３５１は、サンプルから散乱された波動の波面を制御して、レンズ１３５２に提供することができる。レンズ１３５２は、制御された光を集約して、再び情報収集部１３０に提供することができる。情報収集部１３０は、レンズから集約された波動を感知して、散乱される前の最初波動源から出力された波動に復元して出力することができる。
【００７８】
一方、図６は、本発明の第２実施形態によるパターン構造物検査装置２００−１の実施形態を概略的に示す図面である。第２実施形態において、パターン構造物検査装置２００−１は、２つ以上の情報収集部２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄを含みうる。この際、パターン構造物検査装置２００−１は、複数の情報収集部２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄから検出された複数のレーザスペックルを用いて３次元スペックルイメージを生成する３次元イメージ生成部２４５をさらに含みうる。３次元イメージを生成するために、理論的に必要な情報収集部２３０の台数は、２台であるが、２台では、相対的なイメージを把握するものなので、絶対的な３次元イメージを生成するためには、少なくとも３台の情報収集部２３０を含みうる。図面では、正確度の向上のために、４個の情報収集部２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄを図示した。
【００７９】
図７は、本発明の第３実施形態によるパターン構造物検査装置２００−２の実施形態を概略的に示す図面である。
【００８０】
図７を参照すれば、第３実施形態によるパターン構造物検査装置２００−２は、サンプルホルダー２１０、基準サンプルホルダー２１５、光源２２０、情報収集部２３０、制御部２４０、ビームスプリッタ２８１及び多重ビームリフレクター２８３を含みうる。本実施形態は、基準サンプルホルダー２１５をさらに含み、それによる波動経路を異ならせるという点を除き、前述した実施形態との構成要素と同一なので、重複説明は省略する。基準サンプルホルダー２１５は、サンプルホルダー２１０と隣接して配され、基準サンプルを収容することができる。
【００８１】
例えば、基準サンプルは、正常に製造されたことが確認された標準半導体素子であり、サンプルは、工程進行の正常有無を確認しなければならない半導体素子であり得る。
【００８２】
光源２２０は、サンプルホルダー２１０内のサンプル及び基準サンプルホルダー２１５内の基準サンプルに向けてレーザを照射することができる。ここで、光源２２０とサンプルホルダー２１０及び基準サンプルホルダー２１５との間には、多重ビームリフレクター２８３及びビームスプリッタ２８１が位置しうる。また、光源２２０から提供された波動経路を変更するためのミラー２８５をさらに含むこともある。
【００８３】
多重ビームリフレクター２８３は、光源２２０から入射された波動を分割させて複数の波動経路に提供することができる。多重ビームリフレクター２８３は、前面と裏面とでそれぞれ波動を反射させて、平行しながら分割された第１波動（Ｌ２）及び第２波動（Ｌ３）を提供することができる。
【００８４】
ビームスプリッタ２８１は、多重ビームリフレクター２８３から提供される複数の波動経路上に配され、前記第１波動（Ｌ２）及び第２波動（Ｌ３）をそれぞれサンプル及び基準サンプルに提供することができる。以後、サンプル及び基準サンプルから反射して出射される波動の経路を変更して、情報収集部２３０に提供することができる。
【００８５】
情報収集部２３０は、サンプル及び基準サンプルのそれぞれから、照射された波動の多重散乱によって発生した第１レーザスペックル及び基準レーザスペックルを検出することができる。情報収集部２３０は、サンプルから反射した第１波動の経路に対応して配された第１情報収集部２３１及び基準サンプルから反射した第２波動の経路に対応して配された第２情報収集部２３３を含みうる。
【００８６】
制御部２４０は、検出された第１及び第２レーザスペックル情報を互いに比較分析して、前記第１及び第２レーザスペックル情報の差が既定の基準値以下であるかを判断する。もし、第１及び第２レーザスペックル情報の差が、前記基準値以下である場合には、サンプルである半導体素子のパターン構造が標準半導体素子のように正常に進められたと判断することができる。もし、その逆の場合には、サンプルである半導体素子のパターン構造に正常から外れた部分があると判断し、したがって、製造工程中に問題が発生したことを推定することができる。
【００８７】
図８の（ａ）から図８の（ｃ）には、サンプルの例として、半導体素子の多層金属配線構造物が示されている。以下、図８の（ａ）から図８の（ｃ）を参照して、このようなサンプル構造物の変化を用いるスペックルパターンの分析方法について説明する。
【００８８】
図８の（ａ）は、正常に工程が進められたものであり、図８の（ｂ）は、ビア部分に空孔６１０が形成されたものであり、図８の（ｃ）は、絶縁層６０４を貫通するコンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）が形成されていないものである。
【００８９】
前述したサンプルをサンプルホルダーに装着した後、サンプルにレーザを照射し、サンプルから散乱されるレーザスペックル情報を収集する。該収集された情報は、情報分析部に分析される。情報分析部は、制御部及びディスプレイ部を含む。
【００９０】
情報分析部を構成する制御部は、標準サンプル、すなわち、図８の（ａ）のように進められた場合のレーザスペックル情報が保存されたＤＢと連結されている。前記制御部は、収集されたレーザスペックル情報とＤＢに既保存の標準サンプルのレーザスペックル情報とを互いに比較して、スペックルパターンの差値を導出する。このような差値が既定の基準以下であれば、分析サンプルは、標準サンプルと同じ構造を有していると解析され、したがって、工程は正常に進められたと判定されうる。
【００９１】
一方、図８の（ｂ）または図８の（ｃ）のように、非正常に工程が進められてパターン上の異常領域が存在する場合には、収集されたスペックル情報と標準サンプルのスペックル情報との差が顕著であって、その差値は、既定の基準を超過し、したがって、工程が非正常に進められたということを判断することができる。
【００９２】
前記制御部の判断の結果は、ディスプレイ部に伝送されてユーザが確認できるように出力される。
【００９３】
図９の（ａ）及び図９の（ｂ）は、他の例として、金属配線の線幅変化をレーザスペックル分析で確認する例である。図９の（ａ）のように、正常な線幅を有した場合には、標準サンプルとの差が既定の基準以下である。しかし、図９の（ｂ）のように、非正常に線幅が形成された領域７０１がある場合には、標準サンプルとの差が顕著であり、これより工程が非正常に進められたということを判断することができる。
【００９４】
パターン構造物の差によるレーザスペックル結果を確認するために、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）の形態を有するパターン構造物に対してレーザスペックル結果を電算模写（ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）した。
【００９５】
図１０の（ａ）から図１０の（ｃ）には、電算模写に使われた設計案が示されている。図１０の（ｃ）には、シミュレーションのために設計した半導体素子の断面組織が示されている。図１０の（ｃ）を参照すれば、基板１１００は、シリコン単結晶であり、基板１１００の上部には、アルミニウムからなる金属配線１１１０が所定の隔離距離を置いて形成されている。金属配線１１１０が形成された後、シリコン酸化膜１１２０が金属配線１１１０を塗布した。図１０の（ａ）から図１０の（ｃ）の図面で、グリドの間隔は、１００ｎｍであり、光源から照射されたレーザの波長は、５３２ｎｍであった。
【００９６】
図１０の（ａ）は、正常に金属配線が形成された場合であり、図１０の（ｂ）は、金属配線の一部に短絡（ｄｅｆｅｃｔ）が形成された場合である。
【００９７】
図１１ａ及び図１１ｂには、電算模写の結果が示されている。図１１ａは、図１０の（ａ）に示された構造のレーザスペックル結果であり、図１１ｂは、図１０の（ｂ）に示された構造のレーザスペックル結果である。
【００９８】
図１１ａ及び図１１ｂに示されたように、金属配線の形成が非正常に進められた場合（図１１ｂ）には、正常に進められた場合（図１１ａ）と顕著に異なるレーザスペックル結果を示すということが分かる。このような図１１ａ及び図１１ｂの結果を互いに比較することにより、金属配線の製造ステップでの工程異常有無を判断することができる。
【００９９】
図１２の（ａ）から図１２の（ｃ）には、さらに他の電算模写に使われた設計案が示されている。図１２の（ｃ）には、シミュレーションのために設計した半導体素子の断面組織が示されている。図１２の（ｃ）を参照すれば、基板２１００は、シリコン単結晶であり、基板２１００の上部には、アルミニウムからなる第１金属配線２１１０が所定の隔離距離を置いて形成されている。第１金属配線２１１０が形成された後、第１金属配線２１１０の上部にシリコン酸化膜で第１絶縁体層２１２０を形成した。第１絶縁体層２１２０の上部に第１金属配線２１１０の伸張方向に垂直に伸張する第２金属配線２１３０を形成した後、その上部に、やはりシリコン酸化膜で第２絶縁体層２１４０を形成した。金属配線２１１０、２１３０は、いずれもアルミニウムで構成されていた。
【０１００】
但し、図１２の（ａ）の場合には、第１及び第２金属配線２１１０、２１３０がいずれも正常に形成されたが、図１２の（ｂ）の場合には、下部の第１金属配線２１１０の一部領域に短絡が存在した。図１２の（ｂ）の場合、金属配線２１３０は、正常にパターニングされたので、平面図上で観察する場合、第１金属配線２１１０の短絡部分が第２金属配線２１３０によって遮断されて観察されない。図１２の（ａ）から図１２の（ｃ）の図面で、グリドの間隔は、１００ｎｍであり、光源から照射されたレーザの波長は、５３２ｎｍであった。
【０１０１】
図１３ａ及び図１３ｂには、電算模写の結果が示されている。図１３ａは、図１２の（ａ）に示された構造のレーザスペックル結果であり、図１３ｂは、図１２の（ｂ）に示された構造のレーザスペックル結果である。
【０１０２】
図１３ａ及び図１３ｂに示されたように、金属配線の形成が非正常に進められた場合（図１３ｂ）には、正常に進められた場合（図１３ａ）と顕著に異なるレーザスペックル結果を示すということが分かる。このような図１３ａ及び図１３ｂの結果を互いに比較することにより、金属配線の製造ステップでの工程異常有無を判断することができる。
【０１０３】
特に、図１３ｂの場合には、最上層部の形成された金属配線が可視光線領域で不透明なので、その下部に形成された非正常パターン領域（ｄｅｆｅｃｔ）を従来のような方法で観察することが容易ではなかった。しかし、本発明による場合、スペックルパターンが非正常に検出されることによって、それを通じて最上部金属配線の下部に存在する非正常パターン領域の存在を推定させうる。
【０１０４】
他の例として、シリコン基板にイオン注入によって形成された活性領域の異常有無に対しても、同じ方式で検査可能である。
【０１０５】
本発明の一実施形態による他のレーザ検査装置によれば、基板に同じ形態を有する複数のパターン領域が一定の距離を置いて周期的に反復されるように形成される素子において、前記各パターン領域の異常有無を判断する機能を行える。代表的に、シリコンウェーハ上に複数形成されたパターン領域を順次に検査して、シリコンウェーハ内に形成された複数個のパターン領域全体に対して、それぞれパターン形状の有無を判定する機能を行える。
【０１０６】
図１４には、例示的に、シリコンウェーハ上に複数個のパターン領域が形成されている場合が示されている。この場合、パターン領域は、最終的に工程が完了する場合、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）によって分離されて、最終１つの素子になるように区画された領域である。
【０１０７】
本発明の一実施形態によるパターン構造物検査装置を利用する場合、複数のパターン領域、例えば、図１４の矢印のように、左側最上段のパターン領域から出発して順次にレーザを照射し、情報収集部は、それぞれのパターン領域から該当するレーザスペックル情報を収集してＤＢ上に保存する。
【０１０８】
情報分析部は、ＤＢに保存された各パターン領域のレーザスペックル情報を分析して、パターンの異常有無を判断することができる基準を設定する。例示的に、レーザスペックル縞の強度や形態などが基準を設定するための特性になりうる。このような基準の対象となる特性を設定した後、全体パターン領域での平均値と標準偏差のような統計的分析を行う。遂行結果、導出された基準対象特性が平均値及び標準偏差が基準として設定される。
【０１０９】
例えば、収集されたレーザスペックル情報が平均値から顕著に外れたパターン領域は、他のパターン領域と異なる構造を有すると解析し、工程が非正常に進められた領域と見做す。したがって、このように非正常に進められたパターン領域についての情報を出力することにより、ユーザがシリコンウェーハを局部的に切断して照射せずとも、非正常なパターン領域についての情報を取得することができる。
【０１１０】
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の一実施形態によれば、基板に順次に積層された構造物のパターン異常を非破壊的に短時間で検査することが可能である。本発明の一実施形態によれば、パターン構造物の最上部の部分でのパターン異常はもとより、その下部に形成されたパターン形態の異常も、短時間で検査することが可能であって、時間的効率性に優れ、多様な試験を可能にして、検査コストを節減することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１００  パターン構造物検査装置
１００−１  パターン構造物検査装置
１００−２  パターン構造物検査装置
１００−２  サンプル特性探知装置
１００−３  パターン構造物検査装置
１００−４  パターン構造物検査装置
１１０  サンプルホルダー
１２０  光源
１３０  情報収集部
１３５  光学部
１４０  制御部
１５０  多重散乱増幅部
１５１  第１多重散乱増幅部
１５３  第２多重散乱増幅部
１８１  ビームスプリッタ
１９０  ディスプレイ部
２００−１  パターン構造物検査装置
２００−２  パターン構造物検査装置
２１０  サンプルホルダー
２１５  基準サンプルホルダー
２２０  光源
２３０  情報収集部
２３０Ａ  情報収集部
２３０Ｂ  情報収集部
２３０Ｃ  情報収集部
２３０Ｄ  情報収集部
２３１  第１情報収集部
２３３  第２情報収集部
２４０  制御部
２８１  ビームスプリッタ
２８３  多重ビームリフレクター
２８５  ミラー
【図１ａ】
2019518973.tif 000003
【図１ｂ】
2019518973.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
2019518973.tif 000007
【図４ｂ】
2019518973.tif 000008
【図４ｃ】
2019518973.tif 000009
【図５ａ】
2019518973.tif 000010
【図５ｂ】
2019518973.tif 000011
【図６】
2019518973.tif 000012
【図７】
2019518973.tif 000013
【図８（ａ）】
2019518973.tif 000014
【図８（ｂ）】
2019518973.tif 000015
【図８（ｃ）】
2019518973.tif 000016
【図９（ａ）】
2019518973.tif 000017
【図９（ｂ）】
2019518973.tif 000018
【図１０】
2019518973.tif 000019
【図１１ａ】
2019518973.tif 000020
【図１１ｂ】
2019518973.tif 000021
【図１２】
2019518973.tif 000022
【図１３ａ】
2019518973.tif 000023
【図１３ｂ】
2019518973.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2019518973.tif 000028
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