專利名稱：確定用于表面檢測的照射參數(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及缺陷檢測裝置，并且尤其涉及使用偏振光的缺陷檢測裝置。
背景技術(shù)：
檢測在半導(dǎo)體工業(yè)中生產(chǎn)的晶片表面的缺陷是整個生產(chǎn)過程中的重要部分。有效的檢測包括辨別表觀缺陷和實(shí)際缺陷的能力，所述表觀缺陷可能包括“妨害”的影響或錯誤的報警。妨害的影響可能包括具有不規(guī)則的邊界和/或交叉部分的導(dǎo)體。實(shí)際的缺陷包括導(dǎo)體之間的短路和導(dǎo)體的斷路。現(xiàn)有技術(shù)中已知的檢測系統(tǒng)包括“亮區(qū)”(bright field)系統(tǒng)和“暗區(qū)”(dark field)系統(tǒng)，所述亮區(qū)系統(tǒng)利用晶片表面的鏡面反射，所述暗區(qū)系統(tǒng)利用表面的散射。現(xiàn)有技術(shù)中許多已知的系統(tǒng)利用照射晶片表面的光束的特定偏振性，或者檢測系統(tǒng)中的偏振成分。
在此結(jié)合作為參考的美國公開專利Nikoonahad等人的US 5,883,710、Leslie等人的US 6,081,325和Nikoonahad等人的US 6,215,551，都描述了表面檢測系統(tǒng)，其中入射光以相對于所述晶片表面低的或平直的角度被引導(dǎo)?？梢栽O(shè)置入射光具有s、p、左旋或右旋圓形偏振。
在此結(jié)合作為參考的美國公開專利Fairley等人的US 6,288,780描述了一種能夠或者同時利用亮區(qū)與暗區(qū)映象的晶片檢測系統(tǒng)，所述亮區(qū)由無偏振弧光燈產(chǎn)生。該系統(tǒng)包括具有兩個激光照明光束并且具有可調(diào)整的入射余角、亮度和偏振性的暗區(qū)照明模塊。
在此結(jié)合作為參考的美國公開專利Isozaki等人的US 2003-0184744描述了一種表面檢測方法，其使用一或兩個固定激光束照射區(qū)域，以使得其以兩個不同角度照射所述區(qū)域。檢測系統(tǒng)包括可以被旋轉(zhuǎn)到最大化信噪比的偏振盤。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明實(shí)施例中，晶片上的區(qū)域被具有已知的、可調(diào)偏振的入射光照射，所述入射光典型地為垂直入射光。與每個具有可調(diào)方向的分析器相連的一個或多個檢測器，被配置用于測量來自照射區(qū)的光，并且至少一個檢測器測量來自照射區(qū)的散射光。典型地，所述檢測器之一測量來自所述區(qū)域的鏡面反射光?？刂破髟O(shè)置入射光的偏振和分析器的方向。
所述區(qū)域典型地包括作為參考區(qū)使用的照射區(qū)，于是為所述晶片的其他區(qū)域提供了用于光束偏振和分析器方向的最優(yōu)設(shè)置。所述最優(yōu)設(shè)置被選擇，從而使得由所述一個或多個檢測器產(chǎn)生的信號(在這里，指校準(zhǔn)信號)的信噪比(SNR)最大化。然后，在照射晶片的其他區(qū)域和/或其他被用于檢測缺陷的晶片中使用該最優(yōu)設(shè)置。具有最優(yōu)偏振性的入射光和具有最優(yōu)分析器方向的檢測器的結(jié)合得到缺陷檢測中具有低錯誤報警率的高檢測效率。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于表面檢測的裝置，其包括照射光學(xué)器件，其適合用具有可調(diào)偏振性的照射光照射所述表面；至少一個檢測器，每個檢測器和各個具有方向性的分析器相連，并且適合產(chǎn)生響應(yīng)于通過分析器接收的來自所述表面上照射區(qū)的光的信號，至少一個檢測器中的一個適于接收來自照射區(qū)的散射光；和控制器，其適用于引導(dǎo)所述照射光學(xué)器件照射所述照射區(qū)，并且因此響應(yīng)于由至少一個檢測器產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號，所述控制器適于設(shè)置每一個檢測器的各個分析器的可調(diào)偏振性和方向。
典型地，所述至少一個檢測器包括亮區(qū)檢測器，具有適合降低由亮區(qū)檢測器產(chǎn)生的信號的水平的亮區(qū)分析器方向的亮區(qū)分析器在亮區(qū)檢測器之前。
在一個實(shí)施例中，所述照射光學(xué)器件包括線性偏振器，半波片和四分之一波片，它們在控制器的指導(dǎo)下被定向以產(chǎn)生多個偏振，并且從線性偏振、圓形偏振和橢圓偏振之一中選擇可調(diào)偏振。
在一個實(shí)施例中，所述至少一個檢測器包括灰區(qū)檢測器，其適合接收來自近法向區(qū)域的散射光，其中近法向區(qū)域包括一個多面角，其面對著相對于所述表面的法線來說大于近似2°和小于近似45°的角?？商娲鼗蚋郊拥?，所述至少一個檢測器包括暗區(qū)檢測器，其適于接收來自遠(yuǎn)區(qū)的散射光，其中所述遠(yuǎn)區(qū)包括和所述表面形成的大于近似5°和小于近似37°的多面角。
典型地，控制器適于計算由每個檢測器產(chǎn)生的信號的平均值和方差，并且適于為每個檢測器計算響應(yīng)于所述平均值和方差的信噪比(SNR)。在公開的實(shí)施例中，所述控制器適合接收由無偏振缺陷產(chǎn)生的參考信號值，并且適合計算響應(yīng)于所述參考信號值的SNR。所述控制器可適于產(chǎn)生多個SNR值，其響應(yīng)于在照射光束內(nèi)生成的多個偏振，并且響應(yīng)于每個分析器各個方向，并且典型地進(jìn)一步適于確定所述多個SNR值的和。而且，控制器可適于確定所述和的最大值，并且響應(yīng)于此典型地適于確定照射光束的最優(yōu)照明偏振設(shè)置和每個各自分析器的各個最優(yōu)檢測器分析器設(shè)置。
在公開的實(shí)施例中，所述控制器適于檢測表面缺陷，所述檢測通過指導(dǎo)所述照射光學(xué)器件以可調(diào)偏振照射所述表面，以及通過設(shè)置每個檢測器的各個分析器的方向來完成。
在一些實(shí)施例中，所述照射光束基本垂直地入射到所述表面。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供一種表面檢測方法，其包括用具有可調(diào)偏振性的照射光束照射所述表面；在至少一個檢測器內(nèi)接收來自于所述表面上的照射區(qū)的光，每個檢測器分別和具有方向性的分析器相連，并且產(chǎn)生響應(yīng)于通過分析器接收的來自照射區(qū)的光的信號，至少一個檢測器之一適于接收來自照射區(qū)的散射光；和照射所述表面的被照射區(qū)，以及響應(yīng)由此在至少一個檢測器產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號，設(shè)置每一個檢測器的各個分析器的可調(diào)偏振性和方向。
典型地，所述至少一個檢測器包括亮區(qū)檢測器，亮區(qū)分析器在亮區(qū)檢測器之前，并且該方法還包括設(shè)置亮區(qū)分析器的方向以降低由亮區(qū)檢測器產(chǎn)生的信號的水平。
在一個實(shí)施例中，照射表面包括確定線性偏振器、半波片和四分之一波片的方向，以產(chǎn)生多種偏振，并且可以從線性偏振、圓形偏振和橢圓偏振之一中選擇可調(diào)偏振。
在一個實(shí)施例中，所述至少一個檢測器包括灰區(qū)檢測器，其適合接收來自近法向區(qū)域的散射光，其中近法向區(qū)域包括一個多面角，其對著相對于所述表面的法線來說大于近似2°和小于近似45°的角?？商娲鼗蚋郊拥?，所述至少一個檢測器包括暗區(qū)檢測器，其適于接收來自遠(yuǎn)區(qū)的散射光，其中所述遠(yuǎn)區(qū)包括與所述表面形成大于近似5°和小于近似37°的角度的多面角。
公開的實(shí)施例包括計算由每個檢測器產(chǎn)生的信號的平均值和方差，和為每個檢測器計算響應(yīng)于所述平均值和方差的信噪比(SNR)，并且可以另外包括提供由無偏振缺陷產(chǎn)生的參考信號值，其中計算所述SNR包括計算響應(yīng)于所述參考信號值的SNR?？蛇x擇地，所述公開實(shí)施例包括產(chǎn)生多個SNR值，其響應(yīng)于在照射光束內(nèi)生成的多個偏振和響應(yīng)于每個分析器的各個方向，以及確定多個SNR值的和。所述公開實(shí)施例進(jìn)一步包括確定所述和的最大值，并且響應(yīng)于此用于確定照射光束的最優(yōu)照明偏振設(shè)置，以及確定每個各自分析器的各個最優(yōu)檢測器分析器設(shè)置。
在一些實(shí)施例中，所述方法包括檢測表面缺陷，所述檢測通過指導(dǎo)所述照射光束以可調(diào)偏振照射所述表面，以及通過設(shè)置每個檢測器的各個分析器的方向來完成。
在替代實(shí)施例中，所述照射光束基本上垂直地入射到所述表面。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供一種用于為表面確定照射參數(shù)的方法，包括設(shè)置照射系統(tǒng)來照射所述表面，該系統(tǒng)包括具有第一可調(diào)偏振器的照射源，可調(diào)偏振器位于所述照射源和所述表面之間，還包括至少一個檢測器，其具有在所述至少一個檢測器和所述表面之間的各個第二可調(diào)偏振器。
以偏振器的多個不同設(shè)置中的每一個操作所述系統(tǒng)，從而在至少一個檢測器中響應(yīng)來自所述表面的光而產(chǎn)生信號。
響應(yīng)所述信號，計算指示多個設(shè)置的各個分?jǐn)?shù)；和響應(yīng)所述各個分?jǐn)?shù)，選擇用于利用所述系統(tǒng)檢測所述表面的所述設(shè)置之一。
在一個實(shí)施例中，第一可調(diào)偏振器包括可調(diào)半波片和可調(diào)四分之一波片。典型地，所述各個第二可調(diào)偏振器包括對過濾入射光起作用的分析器。
在實(shí)施例中，計算各個分?jǐn)?shù)包括對至少一個檢測器的信號計算多個信噪比(SNR)，并確定信噪比的和。所述實(shí)施例也可以包括確定所述和的最大值，其中選擇設(shè)置之一包括選擇響應(yīng)于最大值的設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供用于確定表面照射參數(shù)的裝置，其包括照射源，其具有位于所述照射源和所述表面之間的第一可調(diào)偏振器；至少一個檢測器，其具有位于所述至少一個檢測器和所述表面之間的各個第二可調(diào)偏振器；以及控制器，其適合在偏振器的多個不同設(shè)置中的每一個的情況下操作所述照射源和所述至少一個檢測器，以在至少一個檢測器中產(chǎn)生響應(yīng)于來自所述表面光線的信號。
響應(yīng)于所述信號，計算指示多個設(shè)置的各個分?jǐn)?shù)，以及響應(yīng)于各個分?jǐn)?shù)，選擇用于表面檢測的設(shè)置之一。
典型地，第一可調(diào)偏振器包括可調(diào)半波片和可調(diào)四分之一波片。并且，所述各個第二可調(diào)偏振器包括對過濾入射光起作用的分析器。
在實(shí)施例中，所述控制器適用于對至少一個檢測器的信號計算多個信噪比(SNR)，并確定所述信噪比的和，在實(shí)施例中，所述控制器還可以適用于確定所述和的最大值，并適于選擇響應(yīng)于所述最大值的設(shè)置之一。
結(jié)合附圖(其簡要介紹在其后)，從下面它的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明將更加完整地被理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)檢測裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，表示當(dāng)表面區(qū)域被照射時確定將被使用的偏振設(shè)置中執(zhí)行的步驟的程序流程圖。和圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，表示在晶片缺陷掃描中執(zhí)行的步驟的程序流程圖。
實(shí)施例詳細(xì)描述現(xiàn)在參考圖1，其為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)檢測裝置10的示意圖。裝置10包括下面詳細(xì)描述的典型地為激光源的照射源12，其適合典型地使用自動聚焦系統(tǒng)，在晶片26的表面25上產(chǎn)生被聚焦于點(diǎn)13的光束。因此裝置10作為照射系統(tǒng)來照射表面25。在實(shí)施例中，照射源12包括固態(tài)二極管激光器，其產(chǎn)生532nm的連續(xù)射線。否則除非這里所述，表面25被置于x-y平面內(nèi)，其中x軸在紙面內(nèi)，y軸在紙面外。因此，從光源12照射到點(diǎn)13的光通常平行于z軸，即典型地垂直入射到表面25上。裝置10通過使點(diǎn)13在晶片表面來回移動，來檢測表面25。在表面25上掃描點(diǎn)13的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。典型地，方法和裝置相結(jié)合，例如聲-光調(diào)節(jié)器，其可以以可控的方式被結(jié)合以移動所述點(diǎn)、晶片或二者。掃描裝置由控制器60控制，控制器60還控制裝置10的運(yùn)行。為了清楚，在整個表面25上掃描點(diǎn)13的裝置，以及自動將所述點(diǎn)聚焦在所述表面上的裝置，在圖1中被省略。
Some的美國專利申請2004/012537，描述了用于掃描的方法，還有在掃描期間檢測晶片內(nèi)缺陷的方法。該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且在本發(fā)明被轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)之后公開。
為了產(chǎn)生點(diǎn)13，從發(fā)射源12發(fā)出的光通過線性偏振器14，線性偏振器14典型地具有好于200∶1的消光率和對于它產(chǎn)生的被傳輸?shù)木€性偏振光好于98％的傳輸率。偏振器14可以方便地由被相對玻璃設(shè)置為布魯斯特(Brewster)角的玻璃盤來實(shí)現(xiàn)。偏振器14在x-y平面方向內(nèi)輸出線性偏振光，下文所述的偏振方向，除非另外強(qiáng)調(diào)，被假定平行于x軸。
來自偏振器14的線性偏振光通過非偏振光束分離器18，分離器18典型地將接近20％的入射光反射給光束收集器16，并且將接近80％的入射光作為線性偏振光傳輸給四分之一波片20。該發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于光束分離器18的80/20的傳輸/反射率在自動聚焦系統(tǒng)反射光需求和在晶片上最大能量的優(yōu)先選擇之間提供了滿意的折中。然而應(yīng)該知道，可以使用任何其他合適的傳輸/反射率。盤20被定位，以使得它的對稱的垂直于盤平面的機(jī)械軸，為了避免散射干擾裝置10的操作，典型地以大約5°的角度向z軸傾斜。所述盤被耦合到由控制器60控制的馬達(dá)38上，因此馬達(dá)能夠以可控的方式將波片關(guān)于它的軸定向。
波片20的光軸15位于盤面內(nèi)。依賴于由光軸15和入射光的偏振方向-x軸-形成的角度，并且假定該角度非零，馬達(dá)38可以將從波片發(fā)出的光設(shè)置為左、右、圓形或橢圓偏振。如果由光軸15和偏振方向形成的角度是零，那么從波片20發(fā)出的光沿著x軸線性偏振。
從波片20發(fā)出的光傳輸?shù)桨氩ㄆ?2，用它的機(jī)械軸定向，垂直于盤面，典型的向z軸傾斜大約5°，以抵消散射的影響。盤22被耦合到由控制器60控制的馬達(dá)40，并且馬達(dá)40能夠?qū)⒈P22關(guān)于它的軸定向。波片22的光軸23位于盤面內(nèi)。根據(jù)入射光的偏振類型，以及根據(jù)由入射光的偏振方向和光軸23形成的角度，半波片22對入射于盤上的光起作用。如果入射光是線性偏振，波片22將偏振方向旋轉(zhuǎn)2θ，這里θ是波片光軸和入射光的偏振方向之間的角度。如果入射光是橢圓偏振，波片22將橢圓軸旋轉(zhuǎn)2θ。
偏振的有效角度(θ)和波片20和22組合發(fā)出的射線的橢圓e由公式(1)給出(1)
這里 和 分別是半波片和四分之一波片感光快性軸與入射偏振方向之間的角度。
應(yīng)該知道，可旋轉(zhuǎn)的四分之一波片20和可旋轉(zhuǎn)的半波片22的組合在給定入射線性偏振光的情況下，對于從半波片傳輸?shù)墓獾钠耦愋徒o出完全控制。該組合在下文中作為偏振控制機(jī)構(gòu)27被參考。也應(yīng)該知道所述機(jī)構(gòu)27作為照射源12和表面25之間的可調(diào)偏振器。還應(yīng)該知道，當(dāng)機(jī)構(gòu)27的描述參考半波片和四分之一波片的旋轉(zhuǎn)時，電光材料或其他電活性阻尼器可以用來代替盤20和22，以提供與機(jī)構(gòu)27所提供的相同的連續(xù)變化的偏振。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，機(jī)構(gòu)27和任何其他用于產(chǎn)生連續(xù)變化的偏振的系統(tǒng)，不得不符合特定系統(tǒng)的限制，例如抵擋由照射源產(chǎn)生的高輻射功率密度的能力。
從盤22發(fā)出的光由物鏡24聚焦到點(diǎn)13，以照射表面25的區(qū)域35。應(yīng)該理解照射區(qū)域35的光和由偏振控制機(jī)構(gòu)27輸出的光具有基本相同的偏振性。
裝置10將來自區(qū)域35的光分成三個區(qū)。第一亮區(qū)29接收從區(qū)域35基本上鏡面反射的光?；剧R面反射的光被物鏡24校準(zhǔn)，并且通過鏡46上的孔47。鏡46的功能在下面描述。然后所述光穿過盤22和盤20，到達(dá)光束分離器18。光束分離器18將大約20％入射在光束分離器上的光通過聚焦光學(xué)器件34反射到亮區(qū)分析器30，所述亮區(qū)分析器30的方向通過控制器60由馬達(dá)32控制。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，分析器30和這里提及的其他分析器，作為可調(diào)偏振器執(zhí)行濾波以及使入射光線性偏振。如下面詳細(xì)描述的，光線被聚焦到亮區(qū)檢測器36上，并且檢測器36的輸出作為亮區(qū)通道信號被傳輸給控制器60用于分析。
應(yīng)該理解，對第一次近似來說，來自區(qū)域35的到達(dá)分析器30的鏡面反射光，是以依賴于四分之一波片20定向的方向線性偏振的。這樣，分析器30可以被定向以濾波輸出來自區(qū)域35的基本上全部的鏡面反射光。
第二近法向區(qū)域31，這里也叫做灰區(qū)，接收從區(qū)域35以大于近似2°和小于近似45°之間的角度散射出來的光線，所述角度關(guān)于表面25的法線測量，并且限定所述區(qū)域31面對的多面角?；覅^(qū)31中的光通過物鏡24被校準(zhǔn)并且然后從鏡46反射。
從鏡面46反射的光線通過第一灰區(qū)分析器43，到達(dá)近似50/50的無偏振光束分離器53。分析器43由馬達(dá)65驅(qū)動。從光束分離器53發(fā)出的光被導(dǎo)向四個基本相似的灰區(qū)檢測器48(為了清楚，在圖1中只示出兩個)，每個檢測器48接收從區(qū)域31的大約四分之一發(fā)出的光。來自光束分離器53的反射光通過第二灰區(qū)分析器57被導(dǎo)向到第二灰區(qū)檢測器59。分析器57由馬達(dá)63驅(qū)動。為了清楚，在圖1中沒有示出鏡46、檢測器48和59之間的瞄準(zhǔn)及聚焦光學(xué)部件。
典型地，在裝置10的運(yùn)行中，不是分析器57就是分析器43被如上所述定位。在裝置10的第一種結(jié)構(gòu)中，分析器43在適當(dāng)?shù)奈恢?因此分析器57不在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且所有五個灰區(qū)檢測器接收相同類型的偏振光。在裝置10的第二種結(jié)構(gòu)中，分析器57在適當(dāng)?shù)奈恢?因此分析器43不在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且只有檢測器59接收偏振光。檢測器48的輸出信號在這里叫做GF1、GF2、GF3和GF4，以及檢測器59的輸出信號在這里叫做GF_UNION。
在公開實(shí)施例中，控制器60接收GF1、GF2、GF3、GF4和GF_UNION作為五個灰區(qū)通道。
在第三遠(yuǎn)區(qū)33，這里也叫暗區(qū)，接收這里叫做暗區(qū)光的光線，所述光線以相對于表面25近似5°和近似37°之間的角度從區(qū)域35散射出來，所述角度定義區(qū)域33面對的多面角。暗區(qū)光線經(jīng)聚焦光學(xué)器件56并且穿過一個或多個暗區(qū)分析器54傳輸，每個分析器具有在控制器60的控制下由各個馬達(dá)52設(shè)置的方向。暗區(qū)光線聚焦于各個暗區(qū)檢測器58。每個檢測器58的輸出傳給控制器60。在這里，每個馬達(dá)52，偏振器54，暗區(qū)光學(xué)器件56和檢測器58共同地叫做暗區(qū)檢測系統(tǒng)61。為了清楚，圖1中僅表示出兩個暗區(qū)檢測系統(tǒng)61。典型地，裝置10包括多于一個的系統(tǒng)61。
在如上所述的公開實(shí)施例中，有四個暗區(qū)檢測系統(tǒng)61，所述系統(tǒng)的每一個被關(guān)于區(qū)域35對稱地布置，典型地處于相當(dāng)于所述四個灰區(qū)通道的方位角方向。這樣，每個系統(tǒng)61從所述暗區(qū)的一部分接收散色光。檢測器58的所述輸出信號被稱為DF1、DF2、DF3和DF4，并作為四個暗區(qū)通道被傳輸?shù)娇刂破?0。
控制器60作為裝置10的中心處理單元，當(dāng)裝置10掃描表面25上的點(diǎn)13時提供設(shè)置馬達(dá)32、38、40、63、65和52的信號，所述馬達(dá)的設(shè)置將在下面得到更加詳細(xì)地介紹?？刂破?0典型地包含一個或多個模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，其將由檢測器36、48、59和58產(chǎn)生的模擬信號、和/或來自如上所述的檢測器的和的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，數(shù)字值接下來存儲到耦合到控制器的存儲器62中。
如上所述，裝置10可以用于掃描表面25，以便定位所述表面上的缺陷。缺陷典型地包括表面25上的外來微粒，所述表面上的污染物，所述表面上導(dǎo)體之間的短路和導(dǎo)體中的斷路，但不限制于此。所述缺陷典型地導(dǎo)致從缺陷區(qū)照射的光的偏振特性與從沒有缺陷出現(xiàn)時相同區(qū)域照射的光的偏振特性相比較而出現(xiàn)的差異。從這樣的“無缺陷區(qū)”發(fā)出的光的偏振特性典型地是照射光的偏振特性和所述區(qū)域本身的函數(shù)。例如，如果所述區(qū)域包括由相當(dāng)緊密間隔的平行導(dǎo)體組成的圖案區(qū)域，所述平行導(dǎo)體影響從該區(qū)域發(fā)出的光的偏振特性。其他影響從該區(qū)域發(fā)出的光的偏振特性的因素將對那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)表面25的區(qū)域被照射時，在確定將被使用的偏振設(shè)置中執(zhí)行的步驟的過程流程圖100。表面25典型地包括大量基本一致的壓模，在過程100中，典型地包括一個或多個壓模的表面區(qū)域是被照射區(qū)，在下文中還指參考區(qū)，所述參考區(qū)用于為裝置10確定最優(yōu)設(shè)置，以掃描表面25的其余部分和/或其他類似于晶片26的晶片的表面。所述設(shè)置包括對盤20、盤22、分析器30、分析器43和57，以及分析器54的定向。
在下面的描述中，過程100結(jié)合上述描述的具有四個暗區(qū)檢測系統(tǒng)61、并產(chǎn)生五個灰區(qū)信號的公開實(shí)施例得到描述。所述灰區(qū)分析器假定按照上述第一配置設(shè)置。那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠?qū)⒁炎鞅匾拚倪^程100的描述修改為本發(fā)明的其它實(shí)施例和配置。
在第一個步驟102，操作者為盤20、盤22、分析器30、分析器43和分析器54輸入不同的設(shè)置組合，所述組合被存儲在存儲器62中。用于盤20和盤22的設(shè)置典型地包括那些產(chǎn)生沿著x軸圓形偏振、線性偏振的入射光束、以及沿著y軸線性偏振的入射光的設(shè)置，并且在這里定義為照射偏振設(shè)置。至少對于分析器30的一些設(shè)置被完成，因此第一步，輸入到檢測器36的光線被最小化，于是來自檢測器的信號水平被減小。這樣，典型地，用于分析器30的設(shè)置包括那些使來自入射的圓形或線性偏振的光束的反射光最小化的設(shè)置。為分析器43設(shè)置的灰區(qū)分析器設(shè)置，典型地包括使來自上述入射光束的被檢測射線最小化的設(shè)置值。因此灰區(qū)分析器設(shè)置典型地包括與入射光束的線性偏振正交的設(shè)置。對于分析器43的典型設(shè)置包括下列角度(關(guān)于來自虛x軸的偏振入射光束的反射光束測量)0，30，60，90，-30，和-60。
為分析器54設(shè)置的暗區(qū)分析器設(shè)置，典型地包括下列角度0，30，45，60，90，-30和-60。如下文描述的，除此之外過程100還為暗區(qū)分析器設(shè)置確定最佳值。
在步驟102，操作者還輸入?yún)⒖嫉姆瞧袢毕菪盘栔?，SIG(DOI)，在下面將更詳細(xì)地描述。
在第二步驟104，裝置10典型地使用光柵掃描來掃描參考區(qū)域，盡管可以使用任何其他類型的基本掃描所有參考區(qū)的掃描。所述掃描在由控制器60選擇的設(shè)置的特定組合的情況下來執(zhí)行。為了掃描，控制器60通過設(shè)置它們各個馬達(dá)來設(shè)置盤20、盤22、分析器30、分析器43和分析器54的定向。
在第三步驟106，控制器60為參考區(qū)域的每個特定被照射區(qū)確定通道信號的值，所述通道信號的值是由亮區(qū)檢測器36、四個灰區(qū)檢測器48、全部灰區(qū)檢測器59和四個暗區(qū)檢測器58測量的。所述控制器在存儲器62中存儲十個接收的通道值，其包括一個鏡面反射通道和九個散射光通道。
在決定步驟108，控制器60檢查以了解是否在步驟102中存儲的設(shè)置的所有組合已被用于掃描中。如果沒有，在步驟110，控制器60應(yīng)用未被使用的組合，并且過程100返回步驟104。如果在決定步驟108所有的組合已被使用，過程100繼續(xù)進(jìn)行。
在第一個分析步驟112，控制器60為每個檢測器，以及為每個被執(zhí)行的不同的掃描計算在步驟106中確定的值的平均值(μ)和的方差(σ)?？刂破?0從而計算成組的(μ，σ)/檢測器/設(shè)置組合。使用暗區(qū)檢測器通道DF1、DF2、DF3和DF4之間的對稱因素，以及灰區(qū)檢測器通道GF1、GF2、GF3和GF4之間的對稱因素，控制器可以減少所計算的組的數(shù)目。
在第二分析步驟114，對于每一組(μ，σ)的值(對應(yīng)于一個檢測器通道和一個設(shè)置的組合)，控制器60根據(jù)等式(2)確定信噪比(SNR)SNR=SIG(DOI)-μσ---(2)]]>這里SIG(DOI)是來自利益(關(guān)鍵)(interest)缺陷(DOI)的平均信號。
SIG(DOI)的值典型地在執(zhí)行過程100之前使用在表面25上的無偏振缺陷被確定，所述無偏振缺陷典型地從聚苯乙烯橡膠(PSL)球中被實(shí)現(xiàn)。為每個檢測器和每個控制器60使用的設(shè)置的組合確定SIG(DOI)的值。
在第三分析步驟115，控制器60為每個使用的照射偏振設(shè)置，確定包括全部檢測器的SNR的和。所述和的值(SCORE)使用下面的公式(3)確定SCORE=Σdetωdet·[SNR]α---(3)]]>這里[SNR]是SNR的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，ωdet是每一個檢測器的加權(quán)系數(shù)，以及α是對放大大于1的SNR值起作用的指數(shù)。典型地，ωdet在從0到1的范圍，并且α在從1到近于10的范圍內(nèi)。
在結(jié)束步驟116，控制器60確定分?jǐn)?shù)的最大值，并且產(chǎn)生最大值的照射偏振設(shè)置這里叫做最優(yōu)照射偏振設(shè)置。然后控制器60為最優(yōu)照射偏振設(shè)確定在此被叫做最優(yōu)檢測器設(shè)置的檢測器分析器設(shè)置。所述最優(yōu)設(shè)置被存儲在存儲器62中。步驟116執(zhí)行完后，過程100結(jié)束。
應(yīng)該認(rèn)識到，過程100能夠使控制器60為所有的檢測器和/或檢測器的子集確定最優(yōu)檢測器設(shè)置。典型地，為全部灰區(qū)分析器，或者為全部暗區(qū)分析器，或者為灰區(qū)分析器和暗區(qū)分析器二者確定最優(yōu)檢測器設(shè)置。
控制器60在檢查晶片的其他區(qū)域，和/或檢查其他具有類似于表面25的表面層的晶片中，使用最優(yōu)照射偏振設(shè)置和最優(yōu)檢測器設(shè)置。這樣的檢查的例子在下面參考附圖3來描述。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，表示在掃描晶片缺陷中執(zhí)行的步驟的過程200的流程圖。過程200在過程100已為參考區(qū)域確定各個最優(yōu)設(shè)置之后被執(zhí)行。典型地，過程200對晶片的所有其他區(qū)域重復(fù)進(jìn)行，并且也被應(yīng)用于其他類似的晶片。下文中被掃描的晶片被叫做“測試”晶片。在下面的描述中，結(jié)合上面描述的公開實(shí)施例來描述過程200。
在第一步驟204，控制器60參考存儲器62為照射光束設(shè)置最優(yōu)照射偏振設(shè)置，以及為分析器設(shè)置最優(yōu)檢測器設(shè)置，就如同過程100中的確定步驟116。
在照射步驟206，控制器60用光束照射所述測試晶片區(qū)域，所述光束具有由在步驟204中設(shè)置的最優(yōu)照射偏振設(shè)置而設(shè)置的偏振特性。
在結(jié)果步驟208，控制器60記錄九個散射光通道和由光束照射區(qū)域產(chǎn)生的亮區(qū)通道的值。
在比較步驟210，控制器60檢查在步驟208中記錄的值，典型地使用(die-to-die)比較來確定差值。如果任何一個差值大于各個預(yù)設(shè)的差值，那么被照射的區(qū)域可以被認(rèn)為表示缺陷。如果沒有一個差值大于各個預(yù)設(shè)的差值，被照射的區(qū)域可以假定沒有缺陷。
典型地，過程200用于生成測試晶片的缺陷圖。
應(yīng)該認(rèn)識到上面描述的實(shí)施例是通過舉例被引用的，并且本發(fā)明不限制于所明顯顯示的和上述表述的。更合適的，本發(fā)明的范圍包括上述多個特征的組合和子組合，還有本領(lǐng)域技術(shù)人員通過理解上面的描述對其作出的和沒有在在先技術(shù)中公開的它的變化和修改。
權(quán)利要求
1.用于表面檢測的裝置，包括照射光學(xué)器件，其適合使用具有可調(diào)偏振的照射光束照射所述表面。至少一個檢測器，每個檢測器與具有方向性的各個分析器相連，并且適于響應(yīng)于通過所述分析器接收的來自所述表面上被照射區(qū)的光而產(chǎn)生信號，至少一個檢測器之一適于接收來自被照射區(qū)的散射光；和控制器，其適于指導(dǎo)照射光學(xué)器件去照射被照射區(qū)，以及適于響應(yīng)于由此在至少一個檢測器中產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號、來設(shè)置可調(diào)偏振和每個檢測器各個分析器的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中至少一個檢測器包括亮區(qū)檢測器，亮區(qū)分析器在亮區(qū)檢測器之前，所述亮區(qū)分析器具有適于降低由亮區(qū)檢測器產(chǎn)生的信號的水平的亮區(qū)分析器方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中照射光學(xué)器件包括線性偏振器、半波片和四分之一波片，它們在控制器的指導(dǎo)下被定向以產(chǎn)生多種偏振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中可調(diào)偏振從線性偏振、圓形偏振和橢圓偏振之一中選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中至少一個檢測器包括灰區(qū)檢測器，其適合接收來自近法向區(qū)域的散射光，其中近法向區(qū)域包括多面角，其面對相對于所述表面的法線的大于近似2°和小于近似45°的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一個檢測器包括暗區(qū)檢測器，其適于接收來自遠(yuǎn)區(qū)的散射光，其中所述遠(yuǎn)區(qū)包括和所述表面形成的大于近似5°和小于近似37°的角度的多面角。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述控制器適于計算由每個檢測器產(chǎn)生的信號的平均值和方差，并且適于響應(yīng)于所述平均值和所述方差為每個檢測器計算信噪比(SNR)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中控制器適于接收由無偏振缺陷產(chǎn)生的參考信號值，并且適于響應(yīng)于所述參考信號值計算所述信噪比SNR。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中所述控制器適于產(chǎn)生多個SNR值，所述產(chǎn)生是響應(yīng)于在照射光束內(nèi)生成的多個偏振，并且響應(yīng)于每個分析器各個方向，并且其中所述控制器還適于確定多個SNR值的和。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中所述控制器適于確定所述和的最大值，并且適于響應(yīng)于此而確定照射光束的最優(yōu)照射偏振設(shè)置，以及適于為每個各自分析器確定各個最優(yōu)檢測器分析器設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述控制器適于通過指導(dǎo)所述照射光學(xué)器件以可調(diào)偏振照射所述表面，以及通過設(shè)置每個檢測器的各個分析器的方向，來檢測所述表面上的缺陷。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中照射光束基本法向入射到所述表面。
13.一種表面檢查的方法，包括使用具有可調(diào)偏振的照射光束照射所述表面。在至少一個檢測器中接收來自所述表面上被照射區(qū)的光，每個檢測器和各個分析器相連，所述分析器具有方向性，并且響應(yīng)于通過分析器接收的來自被照射區(qū)的光而產(chǎn)生信號，至少一個檢測器之一適于接收來自被照射區(qū)的散射光；和響應(yīng)于從在至少一個檢測器中接收的光產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號，設(shè)置可調(diào)偏振和每個檢測器各個分析器的方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中至少一個檢測器包括亮區(qū)檢測器，亮區(qū)分析器在亮區(qū)檢測器之前，所述方法還包括設(shè)置亮區(qū)分析器方向以降低由亮區(qū)檢測器產(chǎn)生的信號的水平。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中照射表面包括為線性偏振器、半波片和四分之一波片定向以產(chǎn)生多種偏振。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中可調(diào)偏振從線性偏振、圓形偏振和橢圓偏振之一中選擇。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中至少一個檢測器包括灰區(qū)檢測器，其適合接收來自近法向區(qū)域的散射光，其中近法向區(qū)域包括面對著相對于所述表面的法線的大于近似2°和小于近似45°的角的多面角。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述至少一個檢測器包括暗區(qū)檢測器，其適于接收來自遠(yuǎn)區(qū)的散射光，其中所述遠(yuǎn)區(qū)包括和所述表面形成的大于近似5°和小于近似37°的角的多面角。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括計算由每個檢測器產(chǎn)生的信號的平均值和方差，并且為每個檢測器計算響應(yīng)于平均值和方差的信噪比(SNR)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包括提供由無偏振缺陷產(chǎn)生的參考信號，并且其中計算所述SNR包括響應(yīng)于所述參考信號值而計算SNR。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包括產(chǎn)生多個SNR值，所述產(chǎn)生是響應(yīng)于在照射光束內(nèi)生成的多個偏振，并且響應(yīng)于每個分析器各個方向，并且該方法還包括確定多個SNR值的和。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，包括確定所述和的最大值，并且響應(yīng)于此為照射光束確定最優(yōu)照射偏振的設(shè)置，以及為每個各自分析器確定各個最優(yōu)檢測器分析器設(shè)置。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括通過指導(dǎo)所述照射光束以可調(diào)偏振照射所述表面，以及通過設(shè)置每個檢測器的各個分析器的方向，來檢測表面缺陷。
24.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述照射光束基本法向入射到所述表面。
25.一種用于為表面確定照射參數(shù)的方法，包括安排照射系統(tǒng)照射所述表面，所述系統(tǒng)包括具有第一可調(diào)偏振器的照射源，可調(diào)偏振器位于所述照射源和所述表面之間，所述系統(tǒng)還包括至少一個檢測器，其具有位于所述至少一個檢測器和所述表面之間的各個第二可調(diào)偏振器；其以偏振器的多個不同設(shè)置中的每一個操作所述系統(tǒng)，使得在至少一個檢測器中響應(yīng)來自表面的光而產(chǎn)生信號。響應(yīng)所述信號，計算指示多個設(shè)置的各個分?jǐn)?shù)；和響應(yīng)各個分?jǐn)?shù)，選擇用于利用所述系統(tǒng)檢測所述表面的所述設(shè)置之一。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中第一可調(diào)偏振器包括可調(diào)的半波片和可調(diào)的四分之一波片。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中各個第二可調(diào)偏振器包括用于對入射光濾波的分析器。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中計算各個分?jǐn)?shù)包括為在至少一個檢測器中的信號計算多個信噪比(SNRs)，以及確定所述信噪比的和。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括確定所述和的最大值，其中選擇所述設(shè)置之一包括響應(yīng)于最大值而選擇設(shè)置。
30.一種用于為表面確定照射參數(shù)的裝置，包括具有第一可調(diào)偏振器的照射源，可調(diào)偏振器位于所述照射源和所述表面之間；至少一個檢測器，其具有位于所述至少一個檢測器和所述表面之間的各個第二可調(diào)偏振器；和控制器，其適于以偏振器的多個不同設(shè)置中的每一個操作照射源和至少一個檢測器，使得在至少一個檢測器中響應(yīng)來自表面的光而產(chǎn)生信號。響應(yīng)所述信號，計算指示多個設(shè)置的各個分?jǐn)?shù)；和響應(yīng)各個分?jǐn)?shù)，選擇用于檢測所述表面的所述設(shè)置之一。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中第一可調(diào)偏振器包括可調(diào)的半波片和可調(diào)的四分之一波片。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中各個第二可調(diào)偏振器包括用于對入射光濾波的分析器。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的裝置，其中控制器適于為至少一個檢測器中的信號計算多個信噪比，以及確定信噪比的和。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的裝置，其中所述控制器適于確定所述和的最大值，以及適于響應(yīng)于最大值而選擇所述設(shè)置之一。
全文摘要
用于表面檢測的裝置，包括適于用照射光束照射所述表面的照射光學(xué)器件，所述照射光束具有可調(diào)偏振。該裝置還包括至少一個檢測器，每個檢測器和各個分析器相連，所述分析器具有方向性，并且適于產(chǎn)生響應(yīng)于通過分析器接收的表面上的被照射區(qū)的光的信號，至少一個檢測器之一適于接收來自被照射區(qū)的散射光。該裝置還包括一個控制器，其適于指導(dǎo)照射光學(xué)器件去照射被照射區(qū)，以及響應(yīng)于由此在至少一個檢測器中產(chǎn)生的校準(zhǔn)信號，所述控制器適于設(shè)置可調(diào)偏振和每個檢測器各個分析器的方向。
文檔編號H01L21/66GK1776412SQ200510109859
公開日2006年5月24日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者A·貝爾, D·奧爾巴齊 申請人:應(yīng)用材料以色列公司