CN112136037B - 成像系统设计中的扫描差分干涉对比 - Google Patents

成像系统设计中的扫描差分干涉对比 Download PDF

Info

Publication number
CN112136037B
CN112136037B CN201980033378.2A CN201980033378A CN112136037B CN 112136037 B CN112136037 B CN 112136037B CN 201980033378 A CN201980033378 A CN 201980033378A CN 112136037 B CN112136037 B CN 112136037B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarized light
light
wollaston prism
field stop
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980033378.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112136037A (zh
Inventor
R·楚
A·曾
D·佩蒂伯恩
黄春圣
B·怀特塞德
F·帕科雷特
王轩
黄传勇
S·徐
A·罗曼诺夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Corp
Original Assignee
KLA Tencor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KLA Tencor Corp filed Critical KLA Tencor Corp
Publication of CN112136037A publication Critical patent/CN112136037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112136037B publication Critical patent/CN112136037B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4795—Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8822—Dark field detection
    • G01N2021/8825—Separate detection of dark field and bright field
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848—Polarisation of light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/061—Sources
    • G01N2201/06113—Coherent sources; lasers

Abstract

本发明揭示一种检验系统，其包含照明源、TDI‑CCD传感器及暗场/明场传感器。偏振器从所述光源接收光。在渥拉斯顿(Wollaston)棱镜处引导来自所述偏振器的所述光，例如通过半波板。所述TDI‑CCD传感器及所述暗场/明场传感器的使用提供高空间分辨率、高缺陷检测灵敏度及信噪比以及快速检验速度。

Description

成像系统设计中的扫描差分干涉对比
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2018年10月26日申请且让与第62/751,472号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述案的揭示内容特此以引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及用于检验晶片的成像系统。
背景技术
半导体制造产业的演进对良率管理及尤其是计量及检验系统提出更高要求。临界尺寸不断缩小，而产业需要减少用于实现高良率、高价值生产的时间。最小化从检测到良率问题到解决所述问题的总时间决定了半导体制造商的投资回报率。
制造例如逻辑及存储器装置的半导体装置通常包含使用大量制造过程处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从分划板转印到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造过程。半导体制造过程的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可以一布置制造于单个半导体晶片上，所述单个半导体晶片被分成个别半导体装置。
在半导体制造期间的各个步骤使用检验过程以检测晶片上的缺陷以促进制造过程的更高良率及因此更高利润。检验一直都是制造半导体装置(例如集成电路(IC))的重要部分。然而，随着半导体装置的尺寸减小，检验对于可接受半导体装置的成功制造变得更为重要，此是因为更小缺陷可引起装置故障。例如，随着半导体装置的尺寸减小，具有减小大小的缺陷的检测已变得必要，此是因为甚至相对更小缺陷可引起半导体装置中的非所要像差。
然而，随着设计规则收紧，半导体制造过程可更接近于过程的性能能力的限制操作。另外，随着设计规则收紧，更小缺陷可影响装置的电参数，此驱动更灵敏检验。随着设计规则收紧，通过检验检测的潜在良率相关缺陷的群体大幅增长，且通过检验检测的扰乱点缺陷的群体也大幅增加。因此，可在晶片上检测到更多缺陷，且校正过程以剔除全部缺陷可能既困难又昂贵。确定哪些缺陷实际上影响装置的电参数及良率可允许过程控制方法集中于所述缺陷而大体上忽略其它缺陷。此外，在较小设计规则下，在一些情况中，过程引发的故障往往是系统性的。即，过程引发的故障往往在通常在设计内重复许多次的预定设计模式下故障。空间系统、电相关缺陷的剔除可影响良率。
随着对半导体装置制造过程的公差不断缩小，对于经改进半导体晶片检验工具的要求不断提高。适用于晶片检验的检验工具的类型包含利用来自样本(例如，半导体晶片)的散射信息的暗场(DF)检验工具及利用来自样本的相位信息的差分干涉对比(DIC)检验工具。通常来说，当寻找DF及DIC信息两者时，归因于光学组件、光学布局及检测信号的差异及/或不兼容性，给定检验工具或显微镜在DF模式或DIC模式中独立地操作。虽然可分开运行不同光学布局以分开检测DF及DIC信号，但在移动样本(例如，生物活细胞)的观察期间组合两个分离的信号耗时且有时不可行。在半导体制造产业中，检验设备能够快速地定位并分类一或多个缺陷是很重要的。因此，在分开的操作中执行DF及DIC检验降低晶片检验过程的价值。
随着对于缺陷检验系统的灵敏度及处理能力要求提高，DIC性能以现存架构接近其极限。DIC可具有不良空间分辨率，因此导致缺陷检验系统的低缺陷检测灵敏度。为了提高空间分辨率，必须减小检验表面上的光点大小，从而导致低检验处理能力。
因此，需要改进的检验系统及检验方法。
发明内容
在第一实施例中提供一种设备。所述设备包含：至少一个照明源；载物台，其经配置以固定晶片；TDI-CCD传感器；明场/暗场传感器；场光阑，其在来自所述照明源的光路径中；偏振器，其在所述光路径中；渥拉斯顿(Wollaston)棱镜，其在所述光路径中；校正透镜光学器件，其在所述光路径中；镜，其在所述光路径中，所述镜从所述渥拉斯顿棱镜接收P偏振光及S偏振光；及物镜组合件，其在所述光路径中。所述偏振器经配置以使P偏振光通过且反射S偏振光。所述渥拉斯顿棱镜形成所述P偏振光及所述S偏振光。所述校正透镜光学器件、所述镜及所述物镜组合件经配置以将所述P偏振光及所述S偏振光聚焦到所述载物台上，其中所述P偏振光及所述S偏振光在所述渥拉斯顿棱镜的剪切方向上分离，且其中所述P偏振光及所述S偏振光在所述渥拉斯顿棱镜处组合。
所述偏振器可为偏振光束分离器立方体。
所述场光阑可为受控可变场光阑。所述场光阑的切向宽度可经配置以随扫描半径变化，借此所述场光阑的末端处的所述切向宽度大于所述场光阑的相对末端处的所述切向宽度。
所述设备可进一步包含在所述光路径中使所述P偏振光旋转45度的半波板。
所述渥拉斯顿棱镜可以主轴呈0度定向。
所述镜可为折叠镜。
所述照明源可为宽带发光二极管。
所述设备可进一步包含在所述光路径中介于所述物镜组合件与所述镜之间的二向色镜。所述二向色镜可在所述暗场/明场传感器处引导所述S偏振光。
所述设备可进一步包含在所述光路径中介于所述场光阑与所述偏振器之间的准直光学器件组合件。
所述设备可经配置以提供差分干涉对比模式。
在第二实施例中提供一种方法。所述方法包含使用照明源产生光束。将所述光束从所述照明源引导通过场光阑。将所述光束从所述场光阑引导通过偏振器。将所述光束从所述偏振器引导到渥拉斯顿棱镜。将所述光束从所述渥拉斯顿棱镜引导到校正透镜光学器件。将所述光束从所述校正透镜光学器件引导到镜。将所述光束引导通过物镜组合件朝向载物台上的晶片。所述校正透镜光学器件、所述镜及所述物镜组合件经配置以将来自所述渥拉斯顿棱镜的P偏振光及S偏振光聚焦到所述载物台上。在所述渥拉斯顿棱镜的剪切方向上分离所述P偏振光及所述S偏振光。使用二向色镜将从所述载物台上的所述晶片反射的所述光束分离成第一光束及第二光束。使用暗场/明场传感器接收所述第一光束。在所述渥拉斯顿棱镜处组合所述第二光束的所述P偏振光及所述S偏振光。使用TDI-CCD传感器从所述渥拉斯顿棱镜接收所述第二光束。
所述偏振器可为所述光路径中的偏振光束分离器立方体。所述偏振光束分离器可经配置以使P偏振光通过且反射S偏振光。
所述方法可进一步包含将所述光束引导通过使所述P偏振光旋转45度的半波板。所述半波板可经安置于所述偏振器与所述渥拉斯顿棱镜之间。
所述场光阑可为受控可变场光阑。所述场光阑的切向宽度可经配置以随扫描半径变化，借此所述场光阑的末端处的所述切向宽度大于所述场光阑的相对末端处的所述切向宽度。
所述渥拉斯顿棱镜可以主轴呈0度定向。
所述镜可为折叠镜。
所述照明源可为宽带发光二极管。
所述方法可经配置以提供差分干涉对比模式。
所述方法可进一步包含使用准直光学器件组合件准直由所述场光阑引导的所述光束。
附图说明
为了更全面理解本发明的性质及目标，应参考结合随附图式进行的以下详细描述，其中：
图1是根据本发明的检验系统的实施例的框图；
图2说明使用宽带发光二极管(LED)的照明与使用激光器的照明之间的比较；
图3及图4根据本发明的实施例以涵盖整个TDI-CCD传感器及性质上为延时积分的CCD传感器的框说明光学视野；
图5说明根据本发明的图像模糊控制；
图6是根据本发明的可变场光阑的实施例的框图；
图7说明图6的可变场光阑；
图8是根据本发明的偏振光学器件的实施例的框图；及
图9是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
虽然将依据特定实施例描述所主张标的物，但其它实施例(包含不提供本文中陈述的全部益处及特征的实施例)也在本发明的范围内。可在不脱离本发明的范围的情况下做出各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变。因此，本发明的范围仅通过参考随附权利要求书定义。
本文中揭示的实施例可提供高空间分辨率、高缺陷检测灵敏度及信噪比(SNR)以及快速检验速度。可将设计称为成像相位对比通道(PCC)。PCC设计另外提供低图像模糊同时维持相对低光预算及良好场延迟均匀性。
本文中揭示之实施例包含通过在双检验器系统上的光学成像的DIC设计。成像DIC可使用用于扫描仪系统的TDI(延时积分)电荷耦合装置(CCD)传感器。DIC设计也可在R～θ扫描仪系统中实施偏振光学器件及可变场光阑以光预算增强且图像模糊减少。
在本文中揭示的实施例中，TDI传感器可为独立扫描检验器应用。例如，TDI传感器可用于进行晶片缺陷检验的独立扫描检验器应用中。可使用宽带LED照明源或其它照明源。
图1是检验系统100的实施例的框图。检验系统100可为具有TDI-CCD传感器的成像光学设计中的DIC架构。针对DIC前导及尾随光束两者，将检验区域成像到TDI传感器上。检验系统100可为独立扫描检验器系统或作为双、多检验器系统的子系统。检验系统100的设计组合偏振性质及分量，使其在光预算敏感应用中有效。在基于R～θ的扫描仪系统中，由于当图像视野(FoV)变得更接近旋转中心时发生图像模糊，所以可变场光阑可有效地用于减小与扫描半径相关联的FoV且因此减少成像模糊。
针对典型双检验器系统(例如暗场检验器及明场检验器)，根据DIC原理的基于相位对比的缺陷检测通道(即，PCC)可用于明场检验器。当使用TDI-CCD传感器时，PCC可调适成像光学设计且可使用图1中展示的一般结构。
检验系统100包含至少一个照明源101及经配置以固定晶片103的载物台102。照明源101可为宽带LED。宽带LED可抑制背景噪声且提供改进的信噪比。然而，激光器也可用于照明源101。例如，可使用具有斑点减少光学器件及/或表面噪声减少光学器件的激光器。检验系统100也可包含宽带LED及激光器两者、其它类型的光源或光源的其它组合。
检验系统100还包含TDI-CCD传感器115及暗场/明场传感器113。暗场/明场传感器113可操作为暗场传感器或明场传感器。暗场/明场传感器113可为PMT、光电二极管或光电二极管阵列或在非DIC模式中的CCD成像器。
TDI-CCD传感器115可用于扫描成像器中以提供动态、快速及高质量图像获取。用于TDI-CCD传感器115中的CCD传感器可提供延时积分操作模式。TDI-CCD传感器115与移动图像一起工作，借此TDI-CCD传感器115的像素与移动图像的“像素”对准并同步。当图像在移动时，TDI-CCD传感器115上的对应像素被向前计时，且因而，来自图像像素的光(光子)被持续积累到TDI-CCD传感器115的像素行上直到其在传感器的末端处被读出。
TDI-CCD传感器115可用于明场或暗场测量。可使用成像器或光点扫描仪。在例子中，光点扫描仪可具有(例如)4μm(切向)×100μm(径向)的照明光点与椭圆形光点。此光点大小可设置系统的横向分辨率。与光点扫描仪一起使用的集光光学器件114可包含光电倍增管(PMT)以集成来自照明光点的光。在另一例子中，可使用成像器。成像器可具有比光点扫描仪更佳的横向分辨率。相较于光点扫描仪的单个检测器，成像器可具有数百或超过一千行的线检测器。成像器的线检测器行可提供小到(例如)0.65μm的像素大小。
TDI-CCD传感器115具有许多优点。TDI-CCD传感器115可用于低光图像获取应用中且可提高来自传统CCD传感器的信噪比而不牺牲图像帧速率。相反地，TDI-CCD传感器115以较快帧速率提供等效图像清晰度，从而使其对于图像扫描仪应用有用。
暗场/明场传感器113可在第一波长下操作。
场光阑104定位于来自照明源101的光路径116中。场光阑104可为受控可变场光阑。因此，场光阑104的切向宽度可经配置以随扫描半径变化，借此场光阑的末端处的切向宽度大于场光阑的相对末端处的切向宽度。
检验系统100还包含在光路径116中的偏振器106。在例子中，偏振器106是偏振光束分离器立方体。偏振光束分离器立方体经配置以使P偏振光119通过且反射S偏振光120。在另一例子中，偏振器106是具有偏振器及允许P偏振光沿着光路径116完全或部分透射且允许S偏振光沿着光路径完全或部分反射到TDI-CCD传感器115的模块的光束分离器。
准直光学器件组合件105经安置于光路径116中介于场光阑104与偏振器106之间。准直光学器件组合件105可准直来自场光阑104的光。
渥拉斯顿棱镜108经安置于光路径116中。渥拉斯顿棱镜108是偏振光束分离器。渥拉斯顿棱镜108将光分成具有正交偏振的两个分开的线性偏振出射光束(例如，P偏振光119及S偏振光120)。因此，入射光包含P偏振光及S偏振光且被分离成P偏振光119及S偏振光120。两个线性偏振光束以由渥拉斯顿棱镜108的剪切设计及其材料性质定义的小角度(例如，分离角)远离彼此传播。两个光束将根据两个直角棱镜的光轴偏振。在实施例中，渥拉斯顿棱镜108接收从晶片103反射的P偏振光119。在例子中，渥拉斯顿棱镜108以主轴呈0度定向。
检验系统100还可使用半波板107，使得半波板107最小化跨渥拉斯顿棱镜108上的光瞳孔径的延迟不均匀性。半波板107可经安置于光路径116中，使得其使P偏振光119旋转45度。
校正透镜光学器件109可经安置于光路径116中。当使用暗场时，校正透镜光学器件109可提供对于PIC的校正。然而，可存在不同波长下的不同像差。可在检验系统100中使用两个波长，例如在近似266nm下的UV/DF及在近似365nm下的PCC。其它波长是可行的。UV/DF可为从(例如)极紫外(EUV)到红外的单波长或宽波长。PCC波长可类似于UV/DF波长，只要两个波长光源可由允许具有不同波长群组的两个光路径的二向色镜111分离。
光路径116中的镜110可从渥拉斯顿棱镜接收P偏振光119及S偏振光120。镜110可为折叠镜或其它类型的镜。
物镜组合件112可经安置于光路径116中。物镜组合件112可包含两个以上透镜(例如，11或12个透镜)且可使用暗场及/或PIC。物镜组合件112可在两个波长下操作。
校正透镜光学器件109、镜110及物镜组合件112经配置以将P偏振光119及S偏振光120聚焦到载物台102上。P偏振光及S偏振光120在渥拉斯顿棱镜108的剪切方向上分离。从晶片103反射的P偏振光119及S偏振光120可在渥拉斯顿棱镜108处组合。在图1中，P偏振光119及S偏振光120由虚线说明。
检验系统可包含在光路径116中介于物镜组合件112与镜110之间的二向色镜111。二向色镜111可在暗场/明场传感器113处引导从晶片103反射的S偏振光120。暗场/明场传感器113可接收S偏振光120。在例子中，暗场/明场传感器113接收从晶片103反射的第一波长之光。
集光光学器件114可经安置于光路径116中介于偏振器106与TDI-CCD传感器115之间。集光光学器件114可包含球面正负透镜、中断补偿光学器件、变焦机构及/或将晶片103模式或图像平移到TDI-CCD传感器115的其它组件。在例子中，集光光学器件114可为在TDI-CCD传感器115上形成聚焦且具有所要放大率的图像的镜筒透镜。
处理器117与暗场/明场传感器113及TDI-CCD传感器115电子通信。处理器117也可以任何适合方式(例如，经由一或多个传输媒体，所述一或多个传输媒体可包含有线及/或无线传输媒体)耦合到检验系统100的组件，使得处理器117可接收输出。处理器117可经配置以使用输出执行数个功能。检验系统100可从处理器117接收指令或其它信息。处理器117及/或电子数据存储单元118任选地可与另一晶片检验工具、晶片计量工具或晶片检视工具(未说明)电子通信以接收额外信息或发送指令。
本文中描述的处理器117、其它系统或其它子系统可为各种系统的部分，包含个人计算机系统、图像计算机、主计算机系统、工作站、网络设备、因特网设备或其它装置。子系统或系统还可包含所属领域中已知的任何适合处理器(例如并行处理器)。另外，所述子系统或所述系统可包含具有高速处理及软件的平台(作为独立工具或网络工具)。
处理器117及电子数据存储单元118可经安置于检验系统100或另一装置中或为检验系统100的其它部分或另一装置。在实例中，处理器117及电子数据存储单元118可为独立控制单元的部分或在集中式质量控制单元中。可使用多个处理器117或电子数据存储单元118。
实际上，处理器117可通过硬件、软件及固件的任何组合实施。而且，其在本文中描述的功能可由一个单元执行或分配于不同组件之间，所述不同组件中的每一者继而可通过硬件、软件及固件的任何组合实施。供处理器117实施各种方法及功能的程序代码或指令可存储于可读存储媒体(例如电子数据存储单元118中的存储器或其它存储器)中。
如果检验系统100包含一个以上处理器117，那么不同子系统可彼此耦合，使得可在子系统之间发送图像、数据、信息、指令等。例如，一个子系统可通过可包含所属领域中已知的任何适合有线及/或无线传输媒体的任何适合传输媒体耦合到额外子系统。两个或两个以上此类子系统也可通过共享计算机可读存储媒体(未展示)有效地耦合。
处理器117可经配置以使用检验系统100的输出或其它输出执行数个功能。例如，处理器117可经配置以将输出发送到电子数据存储单元118或另一存储媒体。可如本文中描述那样进一步配置处理器117。
可根据本文中描述的任何实施例配置处理器117。处理器117也可经配置以使用检验系统100的输出或使用来自其它源的图像或数据执行其它功能或额外步骤。
检验系统100的各种步骤、功能及/或操作及本文中揭示的方法由以下项中的一或多者实行：电子电路、逻辑门、多路复用器、可编程逻辑装置、ASIC、模拟或数字控制件/开关、微控制器或计算系统。实施例如本文中描述的方法的方法的程序指令可经由载体媒体传输或存储于载体媒体上。载体媒体可包含存储媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、非易失性存储器、固态存储器、磁带及类似者。载体媒体可包含传输媒体，例如导线、电缆或无线传输链路。例如，贯穿本发明描述的各种步骤可通过单个处理器117或替代地多个处理器117实行。此外，检验系统100的不同子系统可包含一或多个计算或逻辑系统。因此，上文描述不应被解译为对本发明的限制而仅为说明。
在例子中，处理器117与检验系统100通信。处理器117可经配置以串流化经数字化CCD图像数据、形成并处理图像及/或分离具有缺陷的图像。此可包含寻找相位缺陷或寻找暗场缺陷。
额外实施例涉及一种存储程序指令的非暂时性计算机可读媒体，所述程序指令可在控制器上执行以执行用于使晶片成像及/或寻找缺陷的计算机实施方法，如本文中揭示。特定来说，如图1中展示，电子数据存储单元118或其它存储媒体可含有包含可在处理器117上执行的程序指令的非暂时性计算机可读媒体。计算机实施方法可包含本文中描述的任何方法(包含方法100)的任何步骤。
在检验系统100的实施例中，照明源101可为单波长激光器或具有在从深紫外(DUV)到可见到红外的范围中的波长的LED。来自光源101的光照明场光阑104。场光阑104可位用于R～θ扫描系统的受控可变场光阑，从而允许其切向宽度与扫描半径相关联地变化。可控制延时积分模糊。
准直光学器件组合件105准直光且将其发送到偏振器106，所述偏振器106允许P偏振光119通过且允许S偏振光120被反射。半波板107可用于在P偏振光进入以其主轴呈0度定向的渥拉斯顿棱镜108之前使P偏振光旋转45度。渥拉斯顿棱镜108将入射光束分离成相等部分的P光束及S光束。透过校正透镜光学器件109、镜110及物镜组合件112(其可经配置用于第一波长成像器且对于PCC波长透明)，P光束及S光束可被聚焦到晶片103的检验表面上。P光束及S光束在渥拉斯顿棱镜108的剪切方向上分离。在例子中，在由偏振器106的P偏振方向定义的0度下，渥拉斯顿棱镜108可经配置使得剪切间隔为TDI-CCD传感器图像的数个像素。可为了最佳信噪比及空间分辨率而在特定扫描系统或设置中使用多个渥拉斯顿棱镜108且使其可由用户选择。
在集光路径上，P反射光束及S反射光束两者在渥拉斯顿棱镜108处组合，载送来自晶片103上的缺陷的相对相位差信息。在偏振器106处产生干涉且将干涉反射到TDI-CCD传感器115。
当物镜组合件112中的物镜经设计用于第一波长时，校正透镜光学器件109可经配置以在第二波长下将高水平的图像清晰度提供给PCC子系统。替代地，如果物镜组合件112经配置用于第二检验器波长，那么校正透镜光学器件109可经配置用于第一波长。
在例子中，TDI传感器可为具有第二波长的平行检验器。可添加色散补偿光学器件以提供所要成像质量。
并入TDI传感器的成像DIC设计还可用于旋转扫描检验器应用中且可使用最小化径向方向及切向方向两者上的TDI图像模糊的基于半径的可变光源场光阑。
图2说明使用宽带LED的照明与使用激光器的照明之间的比较。在图2中，左侧图像说明使用宽带LED的照明且右侧图像说明使用激光器的照明。针对DIC应用，激光器可提供高光强度等级及波长纯度(例如，窄线宽)。然而，激光器的窄线宽可例如在相对粗糙表面上引起相干性引发的表面噪声效应。此可使得难以检测小缺陷或粒子。图2说明来自LED对来自PCC子系统的激光器的表面噪声效应。
参考PCC子系统布局，图3及图4以涵盖整个TDI-CCD传感器及性质上为延时积分的CCD传感器的框说明光学FoV。不同框表示针对S偏振光及P偏振光的FoV，所述S偏振光及所述P偏振光在渥拉斯顿棱镜处组合且投射到TDI-CCD上作为一个框。替代地，可看出，TDI-CCD上的个别像素对应于检验表面上针对P及S偏振光的两个像素。可沿着扫描方向选择剪切方向，但其可经倾斜(例如，图3中为45度倾斜)以为了在如图3中展示的两个正交轴上的检测的益处，其可包含优化偏振器及半波板定向。在保持到小像素的DIC入射角以实现高空间分辨率时，检验系统100可维持相对大FoV，且因此与高密度CCD传感器同时检验大区域。入射角可为法向入射(即，与晶片表面103成0度)。公差为依据检验系统100的设计。FoV是指可在CCD传感器上看见的区域。在例子中，此可为1000μm×100μm。其它FoV可行且依据光学设计及/或放大率选择以具有晶片的较大或较小可观察区域。像素分辨率可与可观察区域大小(或FoV大小)成比例。在例子中，此为可采用M×N数目个光电检测器的平行DIC系统，其中M及N是CCD传感器像素尺寸。当CCD传感器是用于扫描系统的TDI-CCD时，可将光预算降低M倍，其中M是TDI光子集成尺寸。相反地，使用相同量的光，可将CCD帧速率提高M倍。在此类应用中，传统CCD传感器用途可由物理上能够具有的光预算或帧速率限制。
像素可与移动对象一起移动。在实施例中，像素与移动对象同步。因此，当图像在移动时，图像可保持聚焦。此对于低光应用可为有益的。
图5说明图像模糊控制。在图5中，R是径向长度且θ是旋转移动。在基于R～θ的扫描检验器系统中，可采用检验表面的圆形旋转。笛卡尔(Cartesian)TDI-CCD传感器的线性空间集成性质招致积累以行来自像素的光子。当扫描半径变得更小时，图像模糊在扫描曲率超过像素的行时发生。图5描绘两个模糊效应，即切向模糊及径向模糊。
径向上，归因于图像运动的旋转性质，检验表面上的像素移动TDI-CCD上的弧形的轨迹。随着半径逐渐减小，弧形的曲率增大到像素与下一行TDI-CCD像素交叉的点，从而导致径向模糊效应。类似地，在FoV内，当TDI计时径向同步到TDI-CCD的中间的像素时，下行及上行有效地经历较短或较长物理像素，从而导致与邻近相切像素(即，相切模糊)交叉。
可使用模糊控制，此是因为晶片可在固定到载物台时旋转。图像可以弧形移动，且此可引起中心附近的问题。可变狭缝可减少模糊效应，因此其仍对传感器呈现为线。可变狭缝中的狭缝可朝向晶片的中心减小到零或接近零。可变狭缝可与载物台的运动同步。
可变场光阑可用于最小化对径向图像及切向图像两者的模糊效应。在图6及图7中展示此。可变场光阑(其为图1中的场光阑104的实例)经安置于照明源的下游。准直光学器件组合件105可用作照明光学器件。使用电动机且在扫描仪的最大扫描半径处全开(即，全FoV)控制可变场光阑。相对于1/半径(1/R)线性地减小其宽度。如果某一量的模糊是可容忍的，那么可变场光阑减小轮廓可在特定半径处开始。在此R～θ扫描系统中，TDI-CCD计时可为半径相依的。因此，在优化VFS轮廓时可考虑光预算，使得模糊及光预算全部在可接受水平内。
图8是偏振光学器件的实施例的框图。作为成本有效及空间节约测量，PCC设计可调适偏振器及半波板组合光学设计。如图8中描绘，偏振器及渥拉斯顿棱镜对准到其主轴的0度，而半波板对准到22.5度。此允许偏振器之后的P偏振光相对于渥拉斯顿棱镜主轴旋转45度。因此，在渥拉斯顿棱镜之后产生相等量的P偏振光及S偏振光。在反射路径上，P偏振光及S偏振光在渥拉斯顿棱镜处组合且继续移动另一45度，从而导致偏振器处的S偏振光，所述S偏振光接着被反射到TDI-CCD检测器。此设计是有成本效益的且还导致较高光效率。另外，给定PCC设计的扫描性质，此偏振优化设计将渥拉斯顿棱镜定向于最小数值孔径(NA)光传播轴中，且因此可导致跨FoV的最低相位延迟均匀性。
在例子中，检验系统在R～θ而非垂直X及Y方向上操作。光束可需要在R方向上对准。半波板可防止两个光束分离达45度。因此，偏振器可将光束分离成两个光束且半波板可将两个光束对准在一起。可使用透镜系统而非半波板以实现相同结果。
图9是方法200的流程图。在201处，使用照明源(例如宽带LED)产生光束。在202处，将光束从照明源引导通过场光阑。在203处，使用准直光学器件组合件准直由场光阑引导的光束。场光阑可为受控可变场光阑。场光阑的切向宽度经配置以随扫描半径变化，借此场光阑的末端处的切向宽度大于场光阑的相对末端处的切向宽度。
在204处，将光束从准直光学器件组合件引导通过偏振器。在205处，将光束从偏振器引导到渥拉斯顿棱镜。渥拉斯顿棱镜可以主轴呈0度定向。
在206处，将光束从渥拉斯顿棱镜引导到校正透镜光学器件。在207处，将光束从校正透镜光学器件引导到镜(例如折叠镜)。在208处，将光束引导通过物镜组合件朝向载物台上的晶片。校正透镜光学器件、镜及物镜组合件经配置以将来自渥拉斯顿棱镜的P偏振光及S偏振光聚焦到载物台上。在渥拉斯顿棱镜的剪切方向上分离P偏振光及S偏振光。
在209处，使用二向色镜将从载物台上的晶片反射的光束分离成第一光束及第二光束。在209处，使用二向色镜将从载物台上的晶片反射的光束分离成第一光束及第二光束。在210处，使用暗场/明场传感器接收第一光束。在211处，在渥拉斯顿棱镜处组合第二光束的P偏振光及S偏振光。在212处，使用TDI-CCD传感器从渥拉斯顿棱镜接收第二光束。
在方法200中，偏振器可为光路径中的偏振光束分离器立方体。偏振光束分离器可经配置以使P偏振光通过且反射S偏振光。
方法200可进一步包含将光束引导通过使P偏振光旋转45度的半波板。半波板可经安置于偏振器与渥拉斯顿棱镜之间。
可如本文中描述那样执行方法的每一步骤。方法还可包含可由本文中描述的处理器及/或计算机子系统或系统执行的任何其它步骤。步骤可由一或多个计算机系统执行，所述一或多个计算机系统可根据本文中描述的任何实施例配置。另外，上文描述的方法可由本文中描述的任何系统实施例执行。
虽然已关于一或多个特定实施例描述本发明，但应理解，可在不脱离本发明的范围的情况下进行本发明的其它实施例。因此，将本发明视为仅由随附权利要求书及其合理解译限制。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：
至少一个照明源；
载物台，其经配置以固定晶片；
TDI-CCD传感器；
暗场/明场传感器；
场光阑，其在来自所述照明源的光路径中；
偏振器，其在所述光路径中，其中所述偏振器经配置以使P偏振光通过且反射S偏振光；
渥拉斯顿棱镜，其在所述光路径中，其中所述渥拉斯顿棱镜形成所述P偏振光及所述S偏振光；
校正透镜光学器件，其在所述光路径中；
镜，其在所述光路径中，所述镜从所述渥拉斯顿棱镜接收所述P偏振光及所述S偏振光；及
物镜组合件，其在所述光路径中，其中所述校正透镜光学器件、所述镜及所述物镜组合件经配置以将所述P偏振光及所述S偏振光聚焦到所述载物台上，其中所述P偏振光及所述S偏振光在所述渥拉斯顿棱镜的剪切方向上分离，且其中所述P偏振光及所述S偏振在所述渥拉斯顿棱镜处组合。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述偏振器是偏振光束分离器立方体。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述场光阑是受控可变场光阑，其中所述场光阑的切向宽度经配置以随扫描半径变化，借此所述场光阑的末端处的切向宽度大于所述场光阑的相对末端处的切向宽度。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在所述光路径中使所述P偏振光旋转45度的半波板。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述渥拉斯顿棱镜以主轴呈0度定向。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述镜是折叠镜。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述照明源是宽带发光二极管。
8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在所述光路径中介于所述物镜组合件与所述镜之间的二向色镜。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述二向色镜在所述暗场/明场传感器处引导所述S偏振光。
10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括在所述光路径中介于所述场光阑与所述偏振器之间的准直光学器件组合件。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以提供差分干涉对比模式。
12.一种方法，其包括：
使用照明源产生光束；
将所述光束从所述照明源引导通过场光阑；
将所述光束从所述场光阑引导通过偏振器；
将所述光束从所述偏振器引导到渥拉斯顿棱镜；
将所述光束从所述渥拉斯顿棱镜引导到校正透镜光学器件；
将所述光束从所述校正透镜光学器件引导到镜；
将所述光束引导通过物镜组合件朝向载物台上的晶片，其中所述校正透镜光学器件、所述镜及所述物镜组合件经配置以将来自所述渥拉斯顿棱镜的P偏振光及S偏振光聚焦到所述载物台上，其中在所述渥拉斯顿棱镜的剪切方向上分离所述P偏振光及所述S偏振光；
使用二向色镜将从所述载物台上的所述晶片反射的所述光束分离成第一光束及第二光束；
使用暗场/明场传感器接收所述第一光束；
在所述渥拉斯顿棱镜处组合所述第二光束的所述P偏振光及所述S偏振光；及
使用TDI-CCD传感器从所述渥拉斯顿棱镜接收所述第二光束。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述偏振器是光路径中的偏振光束分离器立方体，其中所述偏振光束分离器经配置以使P偏振光通过且反射S偏振光。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述光束引导通过使所述P偏振光旋转45度的半波板，其中所述半波板经安置于所述偏振器与所述渥拉斯顿棱镜之间。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述场光阑是受控可变场光阑，其中所述场光阑的切向宽度经配置以随扫描半径变化，借此所述场光阑的末端处的切向宽度大于所述场光阑的相对末端处的切向宽度。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述渥拉斯顿棱镜以主轴呈0度定向。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述镜是折叠镜。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述照明源是宽带发光二极管。
19.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法经配置以提供差分干涉对比模式。
20.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括使用准直光学器件组合件准直由所述场光阑引导的所述光束。
CN201980033378.2A 2018-10-26 2019-10-25 成像系统设计中的扫描差分干涉对比 Active CN112136037B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862751472P 2018-10-26 2018-10-26
US62/751,472 2018-10-26
US16/584,370 2019-09-26
US16/584,370 US10705026B2 (en) 2018-10-26 2019-09-26 Scanning differential interference contrast in an imaging system design
PCT/US2019/057971 WO2020086920A1 (en) 2018-10-26 2019-10-25 Scanning differential interference contrast in an imaging system design

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112136037A CN112136037A (zh) 2020-12-25
CN112136037B true CN112136037B (zh) 2022-03-29

Family

ID=70328550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980033378.2A Active CN112136037B (zh) 2018-10-26 2019-10-25 成像系统设计中的扫描差分干涉对比

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10705026B2 (zh)
JP (1) JP7344225B2 (zh)
KR (1) KR102580562B1 (zh)
CN (1) CN112136037B (zh)
IL (1) IL278807B2 (zh)
SG (1) SG11202010886VA (zh)
TW (1) TWI797390B (zh)
WO (1) WO2020086920A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023135681A1 (ja) * 2022-01-12 2023-07-20 株式会社日立ハイテク 表面検査装置
CN115166062A (zh) * 2022-08-22 2022-10-11 天津大学 一种基于差分干涉的全光学超声探测器及探测方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5232384A (en) * 1975-09-08 1977-03-11 Fuji Photo Film Co Ltd Densitometer
JPH05232384A (ja) * 1992-02-18 1993-09-10 Olympus Optical Co Ltd 干渉顕微鏡
GB9610471D0 (en) * 1996-05-18 1996-07-24 Univ Nottingham Optical measurement
US6404544B1 (en) * 1999-06-01 2002-06-11 Optical Perspectives Group, Llc Wavelength multiplexed quantitative differential interference contrast microscopy
US6741356B1 (en) * 1999-09-20 2004-05-25 Olympus Corporation Method for detecting physical amount of object and optical apparatus using the same
JP2001242382A (ja) 1999-12-24 2001-09-07 Olympus Optical Co Ltd 微分干渉光学系
US20050254065A1 (en) 2004-05-12 2005-11-17 Stokowski Stanley E Method and apparatus for detecting surface characteristics on a mask blank
JP5132982B2 (ja) 2007-05-02 2013-01-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン欠陥検査装置および方法
US8143600B2 (en) 2008-02-18 2012-03-27 Visiongate, Inc. 3D imaging of live cells with ultraviolet radiation
NL2002883A1 (nl) * 2008-06-26 2009-12-29 Asml Netherlands Bv Overlay measurement apparatus, lithographic apparatus, and device manufacturing method using such overlay measurement apparatus.
JP5171744B2 (ja) 2009-07-01 2013-03-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法およびその装置
JP5553635B2 (ja) * 2009-10-23 2014-07-16 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置および補償光学方法、撮像方法
JP4716148B1 (ja) 2010-03-30 2011-07-06 レーザーテック株式会社 検査装置並びに欠陥分類方法及び欠陥検出方法
US20110242312A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 Lasertec Corporation Inspection system and inspection method
CN103852458B (zh) * 2014-02-28 2016-02-03 浙江大学 一种基于宽场受激发射差分的显微方法和装置
US9726615B2 (en) * 2014-07-22 2017-08-08 Kla-Tencor Corporation System and method for simultaneous dark field and phase contrast inspection
US9860466B2 (en) 2015-05-14 2018-01-02 Kla-Tencor Corporation Sensor with electrically controllable aperture for inspection and metrology systems
US11061233B2 (en) * 2015-06-30 2021-07-13 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter and illuminator including same
WO2018003359A1 (ja) * 2016-07-01 2018-01-04 富士フイルム株式会社 積層型カラーフィルター、キット、積層型カラーフィルターの製造方法および光学センサ
JP6738254B2 (ja) 2016-09-26 2020-08-12 株式会社日立ハイテク 欠陥検出装置及び欠陥観察装置
DE212017000261U1 (de) * 2016-12-02 2019-08-05 Lumus Ltd. Optisches System mit kompaktem Kollimator-Bildprojektor

Also Published As

Publication number Publication date
TW202022687A (zh) 2020-06-16
IL278807B1 (en) 2023-08-01
JP7344225B2 (ja) 2023-09-13
US10705026B2 (en) 2020-07-07
KR102580562B1 (ko) 2023-09-19
KR20210069730A (ko) 2021-06-11
TWI797390B (zh) 2023-04-01
JP2022503371A (ja) 2022-01-12
US20200132608A1 (en) 2020-04-30
WO2020086920A1 (en) 2020-04-30
IL278807A (en) 2021-01-31
SG11202010886VA (en) 2020-11-27
IL278807B2 (en) 2023-12-01
CN112136037A (zh) 2020-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9915622B2 (en) Wafer inspection
US11366069B2 (en) Simultaneous multi-directional laser wafer inspection
KR102228505B1 (ko) 큰 입자 모니터링 및 레이저 전력 제어를 이용한 표면 결함 검사
KR20120073270A (ko) 계측 시스템 및 계측 방법
US20080239290A1 (en) Reticle defect inspection apparatus and reticle defect inspection method
TWI778264B (zh) 設計為基礎之對準之效能監控
US9778207B2 (en) Integrated multi-pass inspection
US20180144995A1 (en) Optical inspection apparatus and method and method of fabricating semiconductor device using the apparatus
CN112136037B (zh) 成像系统设计中的扫描差分干涉对比
JP4325909B2 (ja) 欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、半導体デバイス製造方法
JP5046054B2 (ja) 欠陥検査装置、欠陥検査方法、光学式走査装置、半導体デバイス製造方法
US20130250297A1 (en) Inspection apparatus and inspection system
US11710227B2 (en) Design-to-wafer image correlation by combining information from multiple collection channels
TW202338331A (zh) 雷射退火圖案抑制
TW202301191A (zh) 用於導出及改善成像條件之影像對比度量
CN117355930A (zh) 通过基于图像投影的修补对设计对准的晶片对准改进
JP2018200185A (ja) パターン検査装置及びパターン検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant