CN108693184A - 用于配置检查系统的计算机化方法、计算机程序产品和检查系统 - Google Patents

用于配置检查系统的计算机化方法、计算机程序产品和检查系统 Download PDF

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Abstract

一种计算机程序产品、用于配置检查系统的计算机化方法、和检查系统。检查系统可以包括：图像采集模块，包括照明光学器件和收集光学器件；控制器；和处理器。图像采集模块可经布置以获取对象片段的一组第一图像。在检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取所述一组第一图像中的不同第一图像。处理器可经布置以确定在对象片段内的不同点的偏振参数；其中所述确定基于所述一组第一图像和所述不同偏振配置；和基于不同点的偏振参数计算对象片段的一组第二图像，在检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取所述一组第二图像。

Description

用于配置检查系统的计算机化方法、计算机程序产品和检查 系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月30日提交的名称为“COMPUTERIZED METHOD FORCONFIGURING AN INSPECTION SYSTEM,COMPUTER PROGRAM PRODUCT AND AN INSPECTIONSYSTEM(用于配置检查系统的计算机化方法、计算机程序产品和检查系统)”的15/474,210号美国非临时申请的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
可能需要检查系统检查包括多个对象片段的对象(诸如半导体晶片或光刻掩模)。
每个对象片段可以包括不同形状和材料的微观结构要素。
不同微观结构要素可能由于它们的偏振参数而彼此不同。
检查系统可以具有可配置的偏振参数。每个偏振参数能够具有多个不同值。
对提供用于确定检查系统的偏振参数的最佳或次佳值的快速且可靠的方法的需要日益增长。当检查片段时，偏振参数的最佳或次佳值可以匹配对象片段的偏振参数。
发明内容
根据本发明的实施方式，可提供计算机程序产品、用于配置检查系统的计算机化方法、和检查系统。
附图说明
本说明书的结论部分中特别指出且明确要求保护被视为本发明的主题。然而，就组织和步骤方法二者而言，本发明及其对象、特征和优点可在阅读所附附图的同时参考以下详细说明来最佳地理解，在附图中：
图1示出了检查系统和对象的示例；
图2示出了方法的示例；
图3示出了第二图像和表示第二图像的不同部分的穆勒矩阵的示例；
图4示出了第二图像和第一图像的示例；
图5示出了方法的示例；
图6示出了第二光瞳图像和第二光瞳图像的部分中的一个的穆勒矩阵的示例；和
图7示出了第二光瞳图像和第二光瞳图像的不同部分的两个穆勒矩阵的示例。
将了解到，为了简洁且清楚地进行图示，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，一些元件的尺寸可相对于其它元件被夸大。另外，被认为是适当的是，附图标记可在附图中重复，以指示对应或相似的元件。
具体实施方式
在以下详细说明书中，阐述许多特定细节，以便提供对本发明的更透彻的理解。然而，本领域的技术人员将理解到，本发明可以在没有这些特定细节的情况下而被实践。在其它情况下，所熟知的方法、过程和部件未详细地描述，以便不模糊本发明。
本说明书的结论部分中特别指出且明确要求保护被视为本发明的主题。然而，就组织和操作方法两者而言，本发明及其对象、特征和优点可在阅读所附附图的同时参考以下详细说明来最佳地理解。
将了解到，为了简洁且清楚地进行图示，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，一些元件的尺寸可相对于其它元件被夸大。另外，被认为是适当的是，附图标记可在附图中重复，以指示对应或相似的元件。
由于本发明的所示实施方式大部分可使用本领域的技术人员已知的电子部件和电路来实现，因此为了本发明的基本概念的理解和了解并且为了避免本发明的教导内容的混乱或歧义，如上所示的认为是必要的程度之外，细节不会进行更大程度的解释。
在本说明书中对方法的任何引用应当加以必要的修改而应用于能够执行该方法的系统，并且应当加以必要的修改而应用于存储由计算机执行而使得该方法被执行的指令的计算机程序产品。
在本说明书中对系统的任何引用应当加以必要的修改而应用于可由系统执行的方法，并且应当加以必要的修改而应用于存储可由系统执行的指令的计算机程序产品。
在本说明书中对计算机程序产品的任何引用应当加以必要的修改而应用于能够执行存储在计算机程序产品中的指令的系统，并且应当加以必要的修改而应用于可由读取存储在非暂态计算机可读介质中的指令的计算机执行的方法。
图1是检查系统10和对象90的示例。
对象90包括多个对象片段，诸如对象片段91。对象片段可以具有任何的形状和尺寸。检查系统10可以一个接一个地检查对象片段。
检查系统10包括图像采集模块20、控制器70和处理器80。
图像采集模块20包括照明光学器件30和收集光学器件40。
图1将照明光学器件30示出为使用电磁辐射来对象片段91进行照明。
照明光学器件30可以经配置为各种照明偏振状态。
照明偏振状态可以表示照明光学器件30的各种部件(诸如但不限于延迟器(retarder)、波片和偏振分束器)的偏振参数。波片的非限制性示例包括半波片和四分之一波片。
收集光学器件40经布置以收集从对象的片段收集到的电磁辐射。
收集光学器件40可以包括用于感测收集到的电磁辐射的一个或多个传感器。
收集光学器件40可以经配置为各种收集偏振状态。
收集偏振状态可以表示收集光学器件40的各种部件(诸如但不限于延迟器、波片和偏振分束器)的偏振参数。
照明光学器件30和收集光学器件40可以共用一个或多个光学部件。图1示出了共用第一分束器22、第一四分之一波片23、第一半波片24和望远镜物镜25的照明光学器件30和收集光学器件40。
或者，照明光学器件30和收集光学器件40不共用任何光学部件。
图像采集模块20经布置以获取对象片段的一组第一图像。
在检查系统被配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置的同时，获取所述一组第一图像中的不同第一图像。
处理器80经布置以：
a.确定在对象片段内的不同点的偏振参数。所述确定基于这一组第一图像和不同偏振配置。
b.基于不同点的偏振参数计算对象片段的一组第二图像，在检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取这一组第二图像。第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍。应当注意，基于少得多的数量的第一图像来计算非常大的数量的第二图像使得检查系统能够评估非常大的数量的偏振配置，而无需实际上将检查系统配置为非常大的数量的可能偏振配置(此举是不可行的)。非常大的数量可能超过十万。
c.计算这一组第二图像中的多个第二图像的每个第二图像的第二图像属性，从而提供多个第二图像属性。
d.基于多个第二图像属性中的至少一些而从这一组第二图像中选择选定的第二图像。
控制器70经布置以根据与选定的第二图像相关联的偏振配置来配置检查系统。
在图1中，图像采集模块20被示出为包括光源21、第一分束器22、第一四分之一波片23、第一半波片24、望远镜物镜25、第一收集透镜31、第二四分之一波片32、第二半波片33、偏振器34、第二分束器36、第三收集透镜37、第一检测器38和第二检测器39。
照明光学器件30包括第一分束器22、第一四分之一波片23、第一半波片24和望远镜物镜25。
来自光源21的电磁辐射穿过照明光学器件30并入射在对象片段91上。
来自对象片段91的收集到的电磁辐射穿过收集光学器件40。
来自对象片段的收集到的辐射(a)穿过望远镜物镜25、第一半波片24、第一四分之一波片23，(b)被第一分束器22朝向第一收集透镜31偏转，(c)穿过第一收集透镜31、第二四分之一波片32、第二半波片33、偏振器34、第二收集透镜35，(d)被第二分束器36分开，(e)收集到的辐射的一部分穿过第三收集透镜37并入射在第一检测器38上，同时收集到的辐射的另一部分由第二分束器36偏转以被第二检测器39检测。
第一检测器38定位在图像平面中，而第二检测器39定位在光瞳平面处。
收集光学器件40的收集偏振状态可以表示第一半波片24、第一四分之一波片23、第二四分之一波片32、第二半波片33和偏振器34的偏振参数。
照明光学器件30的照明偏振状态可以表示第一半波片24和第一四分之一波片23的偏振参数。
控制器70可通过控制第一半波片24、第一四分之一波片23、第二四分之一波片32、第二半波片33和偏振器34的偏振来控制检查系统的配置。
处理器80可接收和处理来自第一检测器38和来自第二检测器39的检测信号。
图2示出了方法100的示例。
方法100可以包括：
a.获取(110)，通过检查系统获取对象片段的一组第一图像。在检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取所述一组第一图像中的不同第一图像。这一组第一图像的获取包括多次重复以下步骤：(a)将检查系统的偏振配置改变为第一组偏振配置中的新的偏振配置；和(b)获取对象片段的新的第一图像。
b.确定(120)，确定在对象片段内的不同点的偏振参数。所述确定基于这一组第一图像和不同偏振配置。
c.计算(130)，基于不同点的偏振参数计算对象片段的一组第二图像，在检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取这一组第二图像。第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍。
d.计算(140)，计算这一组第二图像中的多个第二图像的每个第二图像的第二图像属性，从而提供多个第二图像属性。第二图像属性可以是信噪比或可辅助选择将导致检测系统的改善的偏振配置的第二图像的任何其它属性。改善的偏振配置可以提供对对象片段的点的偏振参数的最佳拟合。
e.选择(150)，基于多个第二图像属性中的至少一些从这一组第二图像中选择选定的第二图像。所述选择可通过应用任何选择标准来进行。例如，选择具有最高的信噪比的第二图像。
f.配置(160)，根据与选定的第二图像相关联的偏振配置来配置检查系统。
以下示例将进一步阐明方法100。该示例是基于下组假设：
a.一组第一图像包括通过使用25个偏振配置而获取的25个第一图像。
b.这25个偏振配置通过使用(i)5个不同第一照明偏振状态和(ii)5个不同第一收集偏振状态的组合而被提供。
c.对象片段对应于图像采集模块的视场，并且每个第一图像包括被布置成100行，每行100个像素的1万个像素。
d.不同点是对象片段的全部点。
e.每个点的偏振参数由包括16个系数的穆勒矩阵表示。
f.一组第二图像包括9万个第二图像，这9万个第二图像是在假设检查系统经配置为9万个不同偏振配置时而被计算的。
g.这9万个偏振配置通过使用(i)300个不同第二照明偏振状态和(ii)300个不同第二收集偏振状态的组合而被提供。
在该组假设下，第一图像的每个点的偏振参数的确定包括提取对应于来自等式(1)的点的像素的穆勒矩阵：
其中：
a.GL11至GL55是25个第一图像的每一个上的像素的25个灰度等级值。
b.COLL1至COLL5表示五个不同收集偏振状态。
c.MOO至M33是点的穆勒矩阵的16个系数。
d.ILL1至ILL5表示5个不同照明偏振状态。
GL11至GL55、COLL1至COLL5和ILL1至ILL5是事先已知的，并且可使用等式(1)来计算穆勒矩阵。
等式(1)是基于以下信息来确定点的偏振参数的示例：(a)关于与给定点相关的来自第一图像的给定像素的信息、(b)关于所述第一收集偏振状态的信息和关于所述第一照明偏振状态的信息。
特别地，等式(1)示出了点的偏振参数的确定，包括在以下项之间进行比较：(a)与给定点相关的来自第一图像的给定像素的矩阵、(b)(i)表示第一收集偏振状态的矢量、(ii)给定点的穆勒矩阵、和(iii)表示第一照明偏振状态的矢量之间的乘法乘积。
在该组假设下，计算对象片段的一组第二图像可以包括求解等式(2)：
其中：
a.IMAGE(1,1)至IMAGE(300,300)是9万个第二图像。
b.COLL1至COLL300表示300个不同收集偏振状态。
c.M(1,1)至M(100,100)是对象片段的1万个像素的1万个穆勒矩阵。
d.ILL1至ILL300表示300个不同照明偏振状态。
等式(2)是基于不同点的偏振参数计算第二图像的示例，其中计算第二图像包括：使(i)表示第二收集偏振状态的矢量与(ii)不同点的穆勒矩阵相乘，并与(iii)表示第二照明偏振状态的矢量相乘。
应当注意，虽然等式(2)示出了第二图像的大规模的并行计算，但是对第二图像的计算可至少部分地串行化。例如，第二图像可以通过一次仅考虑第二照明偏振状态中的一些而被计算。
应当注意：
a.一组第一图像的第一图像的数量可不同于25。
b.不同第一照明偏振状态的数量可不同于5。
c.不同第一收集偏振状态的数量可不同于5。
d.每一对象片段的像素数量可不同于1万个。
e.对象片段可不对应于图像采集模块的视场。
f.对象片段的不同点(为不同点计算偏振参数)可仅包括对象片段的点中的一些。
g.点的偏振参数可不同于包括16个系数的穆勒矩阵。
h.可以不同于等式(1)的矢量的方式表示不同第一照明偏振状态和不同第一收集偏振状态。
i.等式(1)仅是计算点的偏振参数的非限制性示例。
j.一组第二图像的第二图像的数量可不同于9万。
k.不同第二照明偏振状态的数量可不同于300。
l.不同第二收集偏振状态的数量可不同于300。
m.可以不同于等式(2)的矢量的方式表示不同第二照明偏振状态和不同第二收集偏振状态。
n.等式(2)仅是计算点的偏振参数的非限制性示例。
图3示出了第二图像200(1,1)-200(4,4)和表示第二图像的不同部分的几个穆勒矩阵202、204和206。
图4示出了第二图像211、212、213、214和第一图像221、222、223和224。第二图像211、212、213、214是使用基于在图像对象片段中的不同点的偏振参数并同时假设用于获得第一图像221、222、223和224的相同偏振配置而被计算的。
图5示出了方法300的示例。
方法300可以包括：
a.获取(310)，通过检查系统获取一组第一光瞳图像。
b.在检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取这一组第一光瞳图像中的不同第一光瞳图像。
c.确定(320)，确定在光瞳平面内的不同点的偏振参数；其中所述确定基于这一组第一光瞳图像和不同偏振配置。d.计算(330)，基于不同点的偏振参数计算一组第二光瞳图像，在检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取这一组第二光瞳图像。第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍。
e.计算(340)，计算一组第二光瞳图像中的多个第二光瞳图像的每个第二光瞳图像的第二光瞳图像属性，从而提供多个第二光瞳图像属性。
f.选择(350)，基于多个第二光瞳图像属性中的至少一些从这一组第二光瞳图像中选择选定的第二光瞳图像。
g.配置(360)，根据与选定的第二光瞳图像相关联的偏振配置来配置检查系统。
这一组第一光瞳图像的获取可以包括辐照镜子并且检测第一光瞳图像。
图6示出了第二光瞳图像370(1,1)-370(4,4)和第二光瞳图像的部分中的一个的穆勒矩阵372。
图7示出了第二光瞳图像380(1,1)-380(4,4)和第二光瞳图像的不同部分的两个穆勒矩阵382和384。
这些图像在照射均匀图案(诸如裸露晶片)时获得。
在前述的说明书中，已经参考本发明的实施方式的特定示例描述了本发明。然而，将会清楚的是，在不背离如权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以做出各种的修改和改变。
此外，本说明书和权利要求书中的术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“在……之上”，“在……之下”和类似术语(若有的话)用于描述性目的而不一定用于描述永久相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当情况下可互换，使得本文所述的本发明的实施方式例如能够以除了本文所示或另外描述的那些之外的其它取向进行步骤。
本领域的技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅是说明性的，并且替代实施方式可以合并逻辑块或电路元件，或者对各种逻辑块或电路元件施加功能的替代分解。因此，应当理解，本文中描绘的架构仅是示例性的，并实际上可以实施实现相同功能的许多其它架构。
用于实现相同功能的部件的任何布置被有效地“关联”，使得实现期望功能。因此，经组合以实现特定功能的任何两个本文中的部件可被视为彼此“关联”，使得实现期望的功能，不管架构或中间部件如何。同样，如此关联的任何两个部件也可被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦接”以实现期望功能。
此外，本领域的技术人员将认识到，上述步骤之间的界限仅是说明性的。多个步骤可组合成单个步骤，单个步骤可以附加步骤分布，并且步骤可在时间上至少部分地重叠地执行。此外，替代实施方式可以包括特定步骤的多个实例，并且步骤顺序在各种其它实施方式中可以更改。
同样，例如，在一个实施方式中，所示出的示例可实现为位于单个集成电路上或同一装置内的电路。或者，示例可实现为以合适的方式彼此互连的任意数量的单独集成电路或单独装置。
然而，其它修改、变化和替代也是可能的。本说明书和附图因此被视为是说明性的而非限制性的。
在权利要求中，置于括号之间的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。字词“包括”不排除权利要求中列出的那些之外的其它元件或步骤的存在。此外，如本文所用的术语“一个”或“一种”被限定为一个或多于一个。另外，在权利要求中使用诸如“至少一个”和“一个或多个”的介绍性短语不应被解释为意味由不定冠词“一个”或“一种”引入的另一权利要求要素将包含此类引入的权利要求元素的任何特定权利要求限制为仅包含一个此类要素的发明，即使相同权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词(诸如“一个”或“一种”)也是如此。对于定冠词的使用也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”的术语用于任意区分此类术语所描述的要素。因此，这些术语并不一定意图指示此类要素的时间或其它优先次序。某些措施在互不相同的权利要求中进行陈述这一事实并不表示这些措施的组合无法被有利地使用。
虽然本文示出和描述了本发明的某些特征，但是本领域的普通技术人员现将会想到许多修改、替换、改变和等效情况。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有此类修改和变化。

Claims (15)

1.一种检查系统，所述检查系统包括：
图像采集模块，所述图像采集模块包括照明光学器件和收集光学器件；
控制器；和
处理器；
其中所述图像采集模块经布置以获取对象片段的一组第一图像；其中在所述检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取所述一组第一图像中的不同第一图像；
其中所述处理器经布置以：
确定在所述对象片段内的不同点的偏振参数；其中所述确定基于所述一组第一图像和所述不同偏振配置；
基于所述不同点的所述偏振参数计算所述对象片段的一组第二图像，在所述检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取所述一组第二图像；其中所述第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比所述第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍；
为所述一组第二图像中的多个第二图像的每个第二图像计算第二图像属性，从而提供多个第二图像属性；和
基于所述多个第二图像属性中的至少一些从所述一组第二图像中选择选定的第二图像；并且
其中所述控制器经布置以根据与所述选定的第二图像相关联的偏振配置来配置所述检查系统。
2.根据权利要求1所述的检查系统，其中所述不同点的所述偏振参数包括所述不同点的每个点的穆勒矩阵。
3.一种用于配置检查系统的计算机化方法，所述方法包括：
通过所述检查系统获取对象片段的一组第一图像；其中在所述检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取所述一组第一图像中的不同第一图像；
确定在所述对象片段内的不同点的偏振参数；其中所述确定基于所述一组第一图像和所述不同偏振配置；
基于所述不同点的所述偏振参数计算所述对象片段的一组第二图像，在所述检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取所述一组第二图像；
其中所述第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比所述第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍；
为所述一组第二图像中的多个第二图像的每个第二图像计算第二图像属性，从而提供多个第二图像属性；
基于所述多个第二图像属性中的至少一些从所述一组第二图像中选择选定的第二图像；和
根据与所述选定的第二图像相关联的偏振配置来配置所述检查系统。
4.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中所述不同点的所述偏振参数包括所述不同点的每个点的穆勒矩阵。
5.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中所述不同点是所述对象片段的全部点；其中每个点由所述第一图像的每一个中的单个像素表示。
6.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中所述第二图像属性是所述第二图像的信噪比。
7.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中属于所述第一组偏振配置的所述不同偏振配置包括第一照明偏振状态的不同组合和第一收集偏振状态的不同组合。
8.根据权利要求7所述的计算机化方法，其中确定所述不同点中的给定点的偏振参数包括在以下项之间进行比较：(a)来自与所述给定点相关的第一图像的给定像素的矩阵；(b)(i)表示所述第一收集偏振状态的矢量、(ii)所述给定点的穆勒矩阵、和(iii)表示所述第一照明偏振状态的矢量之间的乘法乘积。
9.根据权利要求7所述的计算机化方法，其中确定所述不同点中的给定点的偏振参数是基于：(a)关于来自与所述给定点相关的第一图像的给定像素的信息、(b)关于所述第一收集偏振状态的信息和关于所述第一照明偏振状态的信息。
10.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中属于所述第二组偏振配置的所述不同偏振配置包括第二照明偏振状态的不同组合和第二收集偏振状态的不同组合。
11.根据权利要求10所述的计算机化方法，其中基于所述不同点的所述偏振参数计算给定第二图像包括：使(i)表示所述第二收集偏振状态的矢量与(ii)所述不同点的穆勒矩阵相乘，并与(iii)表示所述第二照明偏振状态的矢量相乘。
12.根据权利要求3所述的计算机化方法，其中所述第二组偏振配置中的不同偏振配置的数量比所述第一组偏振配置中包括的不同偏振配置的数目大至少1000倍。
13.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品存储用于进行以下操作的指令：通过检查系统获取一组第一光瞳图像；其中在所述检查系统配置有属于第一组偏振配置的不同偏振配置时获取所述一组第一光瞳图像中的不同第一光瞳图像；确定在光瞳平面内的不同点的偏振参数；其中所述确定基于所述一组第一光瞳图像和所述不同偏振配置；
基于所述不同点的所述偏振参数计算一组第二光瞳图像，在所述检查系统根据属于第二组偏振配置的不同偏振配置而被配置时将会获取所述一组第二光瞳图像；
其中所述第二组偏振配置中的不同偏正配置的数量比所述第一组偏振配置中包括的不同偏正配置的数量大至少一个50倍；
为所述一组第二光瞳图像中的多个第二光瞳图像的每个第二光瞳图像计算第二光瞳图像属性，从而提供多个第二光瞳图像属性；
基于所述多个第二光瞳图像属性中的至少一些从所述一组第二光瞳图像中选择选定的第二光瞳图像；和
根据与所述选定的第二光瞳图像相关联的偏振配置来配置所述检查系统。
14.根据权利要求13所述的计算机程序产品，所述计算机程序产品存储用于由所述检查系统通过照射镜子来获取所述一组第一光瞳图像的指令。
15.根据权利要求13所述的计算机程序产品，其中在所述光瞳平面内的所述不同点的所述偏振参数包括所述不同点的每个点的穆勒矩阵。
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