DE112018000314T5 - Systeme und verfahren zur klassifizierung von defektmaterial - Google Patents

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Guoheng Zhao
Jenn-Kuen Leong
Michael Kirk
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Abstract

Ein Inspektionssystem umfasst eine Beleuchtungsquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls, Fokussierungselemente zum Richten des Beleuchtungsstrahls auf eine Probe, einen Detektor, Sammelelemente zum Richten von von der Probe ausgehender Strahlung auf den Detektor, eine Detektionsmodus-Steuervorrichtung zum Abbilden der Probe in zwei oder mehr Erfassungsmodi, so dass der Detektor zwei oder mehr Sammelsignale basierend auf den zwei oder mehr Erfassungsmodi erzeugt, und einer Steuerung. Von der Probe ausgehende Strahlung umfasst mindestens von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung. Die Steuereinrichtung bestimmt auf der Grundlage der zwei oder mehr Sammelsignale Defektstreueigenschaften, die mit durch Defekte auf der Probe gestreuter Strahlung verbunden sind. Die Steuerung klassifiziert auch das eine oder die mehreren Teilchen gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem einen oder den mehreren Defektstreueigenschaften.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen unter 35 U.S.C. § 1 19 (e) der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62 / 442,838 , eingereicht am 5. Januar 2017, mit dem Titel DEFECT MATERIAL CLASSIFICATION, in der Guoheng Zhao, J.K. Leong und Mike Kirk als Erfinder genannt sind, auf die hierin in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Defektmaterialklassifizierung und insbesondere auf die Klassifizierung von Defektmaterialien auf der Grundlage von Defektstreueigenschaften.
  • HINTERGRUND
  • Halbleiterproduktionsumgebungen werden in der Regel stark kontrolliert, um die Kontamination von Wafern mit Fremdmaterialien zu unterdrücken, die den Herstellungsprozess stören oder die Leistung von hergestellten Bauelementen beeinträchtigen können. Inspektionssysteme werden üblicherweise verwendet, um Defekte, wie, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Fremdpartikel, auf einem Substrat zu lokalisieren, zum Zwecke von Überprüfungs- und Vermeidungsmaßnahmen.
  • Beispielsweise können unverarbeitete Wafer vor der Produktion gesichtet werden, um nur geeignete Wafer auszuwählen oder um Defektstellen auf Wafern für die Produktion zu identifizieren. Es kann zusätzlich wünschenswert sein, die Materialzusammensetzung identifizierter Defekte zu klassifizieren, um geeignete Reinigungs- oder Vermeidungsschritte während des gesamten Herstellungsprozesses zu bestimmen. Die Verringerung der Größe der gefertigten Merkmale führt jedoch zu der Notwendigkeit, immer kleinere Defekte auf Substraten zu erkennen und zu klassifizieren, was eine Herausforderung für die Empfindlichkeit und den Durchsatz von Inspektionssystemen darstellen kann. Es besteht daher ein kritischer Bedarf, Systeme und Verfahren zum Nachweis kleiner Partikel in Wafer-Inspektionssystemen zu entwickeln.
  • ÜBERSICHT
  • Ein Inspektionssystem wird gemäß einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Fokussierungselemente, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System einen Detektor. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Sammelelemente, die konfiguriert sind, um von der Probe ausgehende Strahlung zum Detektor zu lenken. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Erfassungsmodus-Steuervorrichtung, um die Probe in zwei oder mehr Erfassungsmodi abzubilden, so dass der Detektor zwei oder mehr Sammelsignale basierend auf den zwei oder mehr Erfassungsmodi erzeugt. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Steuerung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform bestimmt die Steuerung eine oder mehrere Defektstreueigenschaften, die mit Strahlung assoziiert sind, die durch einen oder mehrere Fehler an der Probe gestreut wird, basierend auf den zwei oder mehr Sammelsignalen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfassen die eine oder die mehreren Defektstreueigenschaften eine Streuphase, eine Streuintensität oder / und eine Defektabsorption. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform klassifiziert die Steuerung den einen oder die mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem einen oder den mehreren Defektstreueigenschaften.
  • Ein Inspektionssystem wird gemäß einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Fokussierungselemente, die konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System einen Detektor. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Sammelelemente, um von der Probe ausgehende Strahlung zum Detektor zu leiten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte und von der Probe gestreute Strahlung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Phasensteuervorrichtung, um zwei oder mehr verschiedene ausgewählte Phasenversätze zwischen der von der Probe spiegelnd reflektierten Strahlung und der von der Probe gestreuten Strahlung einzuführen, so dass der Detektor zwei oder mehr Sammelsignale erzeugt. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Steuerung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform bestimmt die Steuerung einen oder mehrere Streuphasenwerte, die in den Beleuchtungsstrahl eingeführt werden, der durch einen oder mehrere Defekte auf der Probe gestreut wird, basierend auf den zwei oder mehreren Sammelsignalen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform klassifiziert die Steuerung den einen oder die mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem einen oder den mehreren Streuphasenwerten.
  • Ein Inspektionssystem wird gemäß einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Beleuchtungsquelle zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Fokussierungselemente, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System einen Detektor. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System ein oder mehrere Sammelelemente, um von der Probe ausgehende Strahlung zum Detektor zu leiten. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Erfassungsmodus-Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um sequentiell ein trockenes Bild auf dem Detektor als ein trockenes Sammelsignal auf der Grundlage der von der Probe ausgehenden Strahlung und ein Wasserimmersionsbild auf dem Detektor als ein Immersionssammelsignal auf der Grundlage der von der in einer Immersionsvorrichtung enthaltenen Probe ausgehenden Strahlung zu erzeugen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das System eine Steuerung. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform vergleicht die Steuerung das Trockensammelsignal und das Immersionssammelsignal, um einen oder mehrere Defekte auf der Probe zu erfassen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform klassifiziert die Steuerung den einen oder die mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen auf der Grundlage des Vergleichs des Trockensammelsignals und des Immersionssammelsignals.
  • Ein Verfahren zur Defektklassifizierung wird gemäß einer oder mehreren veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. In einer veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das Verfahren das Beleuchten einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das Verfahren das Sammeln von Beleuchtung, die von der Probe ausgeht, unter Verwendung von zwei oder mehr Erfassungsmodi, um zwei oder mehr Sammelsignale zu erzeugen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst die von der Probe ausgehende Strahlung Strahlung, die von der Probe spiegelnd reflektiert wird, und Strahlung, die von der Probe gestreut wird. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bestimmen einer oder mehrerer Defektstreueigenschaften in Verbindung mit Strahlung, die von einem oder mehreren Defekten auf der Probe ausgeht, basierend auf den zwei oder mehr Sammelsignalen. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfassen die eine oder die mehreren Defektstreueigenschaften eine Streuphase, eine Streuintensität oder / und eine Defektabsorption. In einer anderen veranschaulichenden Ausführungsform umfasst das Verfahren das Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem ausgewählten Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem einen oder den mehreren Defektstreue igenschaften.
  • Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die beanspruchte Erfindung nicht notwendigerweise einschränken. Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
  • Figurenliste
  • Die zahlreichen Vorteile der Offenbarung können von Fachleuten unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren besser verstanden werden, in denen:
    • 1A eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems ist, das zum Beleuchten einer Probe und zum Sammeln von von der Probe ausgehender Strahlung mit einer gemeinsamen Objektivlinse gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
    • 1B eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems mit vier stationären Phasenplatten ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 1C eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung ist, bei dem die relative Phase von durch die Probe spiegelnd reflektierter Strahlung und durch die Probe gestreuter Strahlung mit Phasenplatten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gesteuert wird.
    • 1D eine konzeptionelle Ansicht eines Beleuchtungsstrahls mit einem ringförmigen Profil zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 1E eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung unter Verwendung einer kohärenten Beleuchtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 1F ein vereinfachtes Schema einer Polarisatormaske gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 2 eine Auftragung der komplexen relativen Permittivität als Funktion der Wellenlänge für typische Materialien, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden und mit Defekten verbunden sein können, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 3 eine Auftragung des Absorptionsquerschnitts als Funktion des Streuquerschnitts von Partikeln bei einer Wellenlänge von 266 nm für verschiedene Partikelgrößen basierend auf einem Rayleigh-Streumodell gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 4 eine Auftragung der Streuphase als Funktion der Wellenlänge für verschiedene Materialien basierend auf einem Rayleigh-Streumodell gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 5 eine Auftragung von FDTD-Simulationen von Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen von 20 nm-Partikeln verschiedener üblicher Fremdmaterialien bei einer Wellenlänge von 266 nm als Funktion des Phasenversatzes gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthält.
    • 6 eine Auftragung gemessener Phasendrehungs-Phasenkontrastsignale von 100 nm-Partikeln verschiedener gängiger Fremdmaterialien als Funktion der Probenfokusposition gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
    • 7 eine Auftragung ist, die FDTD-Simulationen von 100 nm-Partikeln aus Gold, Siliziumdioxid und Kupfer unter den gleichen Bedingungen wie für die in 6 dargestellten Daten enthält, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 ein Flussdiagramm ist, das Schritte darstellt, die in einem Verfahren zum Erfassen und Klassifizieren von Defekten basierend auf Defektstreueigenschaften gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun detailliert auf den offenbarten Gegenstand Bezug genommen, der in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die vorliegende Offenbarung wurde insbesondere in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen und spezifische Merkmale davon gezeigt und beschrieben. Die hier dargelegten Ausführungsformen sollen veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Es sollte für den Durchschnittsfachmann ohne weiteres ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
  • Es wird allgemein Bezug genommen auf 1A bis 8. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf Systeme und Verfahren zur Defektdetektion und - klassifizierung auf der Grundlage von Defektstreueigenschaften gerichtet. Im Allgemeinen können Defekte Partikelstreueigenschaften aufweisen, die sich vom umgebenden Substrat unterscheiden. Dementsprechend können Defekte basierend auf Unterschieden in den Streueigenschaften klassifiziert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Streuphase, Streukraft oder Defektabsorption. Zusätzliche Ausführungsformen sind auf das Messen von Defektstreueigenschaften durch Analysieren der Interferenz von von der Probe reflektierter Strahlung und von von der Probe gestreuter Strahlung gerichtet. Zusätzliche Ausführungsformen sind auf das Messen von Defektstreueigenschaften durch Abbilden der Probe in einer Reihe von Erfassungsmodi gerichtet, die zum Unterscheiden der mit verschiedenen Materialtypen verbundenen Partikelstreueigenschaften ausgelegt sind. Beispielsweise können Defektstreueigenschaften unter Verwendung einer Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung gemessen werden. In einem anderen Beispiel kann ein Hellfeldbild der Probe Defektabsorptionsdaten liefern, während ein Dunkelfeldbild der Probe Partikelstreudaten liefern kann. Dementsprechend kann ein Vergleich eines Hellfeldbildes und eines Dunkelfeldbildes der Probe Partikelstreueigenschaften zur Erfassung und Klassifizierung von Defekten auf der Probe liefern. Als zusätzliches Beispiel können Streuquerschnitte unterschiedlicher Materialtypen abhängig vom die Probe umgebenden Immersionsmedium variieren, so dass ein Vergleich von Bildern der Probe mit unterschiedlichen Immersionsmedien (z. B. Wasserimmersion, Ölimmersion oder dergleichen). Solche Messungen können somit Partikelstreueigenschaften zur Defektdetektion und -klassifizierung aufdecken.
  • Das Bestreben, immer kleinere Halbleiterbauelemente herzustellen, führt zu steigenden Anforderungen an die Gleichmäßigkeit und Sauberkeit von Substraten. Die Toleranz, bis zu der ein Halbleiterwafer frei von Defekten sein muss, skaliert mit der Größe der hergestellten Bauelemente. Inspektionssysteme werden typischerweise in Halbleiterproduktionsumgebungen verwendet, um Defekte wie Fremdmaterialien und / oder strukturelle Defekte wie, ohne darauf beschränkt zu sein, Punktdefekte oder Liniendefekte zu detektieren und / oder zu klassifizieren. Im Allgemeinen kann ein Inspektionssystem jede Art von Defekt auf einer Probe zu jedem Zeitpunkt im Produktionsprozess detektieren. Beispielsweise kann ein Inspektionssystem unverarbeitete Wafer vor der Produktion charakterisieren, um nur geeignete Wafer auszuwählen oder Defektstellen auf Wafern für die Produktion zu identifizieren. Ferner kann es wünschenswert sein, die Materialzusammensetzung von identifizierten Defekten so zu klassifizieren, dass geeignete Reinigungs- oder Vermeidungsschritte während des gesamten Herstellungsprozesses durchgeführt werden können. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf Systeme und Verfahren zum gleichzeitigen Detektieren und Klassifizieren der Materialzusammensetzung der Defekte auf einer Probe gerichtet.
  • Wie in der gesamten vorliegenden Offenbarung verwendet, bezieht sich der Begriff „Probe“ allgemein auf ein Substrat, das aus einem Halbleiter- oder Nichthalbleitermaterial (z. B. einem Wafer oder dergleichen) gebildet ist. Beispielsweise kann ein Halbleiter- oder Nichthalbleitermaterial, ohne aber darauf beschränkt zu sein, einkristallines Silizium, Galliumarsenid und Indiumphosphid enthalten. Ferner sollten für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung der Begriff Probe und Wafer als austauschbar interpretiert werden.
  • Es ist hierin anerkannt, dass die Defektklassifizierung Herausforderungen hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber kleinen Partikeln sowie des Durchsatzes darstellen kann. Beispielsweise kann die energiedispersive Röntgenspektrometrie (EDX) empfindliche Defektmaterial-Analysefähigkeiten für einige Materialien bereitstellen, kann jedoch einen ungeeignet langsamen Durchsatz haben und möglicherweise nicht für anorganische Verbindungen oder organische Partikel geeignet sein. Die Verwendung von EDX in einem Rasterelektronenmikroskop ist allgemein im US-Patent Nr. 6,407,386 beschrieben, auf das hier in seiner Gesamtheit Bezug genommen wird. Als ein anderes Beispiel kann die Nomarski-Interferometrie verwendet werden, die den Brechungsindex von Partikeln basierend auf Messungen der Dämpfung und Phasenänderung eines fokussierten Laserstrahls liefert, der spiegelnd von einer Probe reflektiert wird, aber bei kleinen Partikeln mit geringer Spiegelreflexion ein niedriges Signal liefert. Die Verwendung der Nomarski-Interferometrie zur Bestimmung des Brechungsindex ist allgemein beschrieben in M.A. Taubenblatt & J.S. Batchelder, Applied Optics 30 (33), 4972 (1991), worauf hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • Es kann wünschenswert sein, Streulicht zu verwenden, um Defekte zu detektieren und / oder zu klassifizieren, insbesondere für kleine Partikel, ohne darauf beschränkt zu sein. Solche Verfahren können jedoch auch Herausforderungen hinsichtlich der Empfindlichkeit oder der Beleuchtungsanforderungen darstellen. Beispielsweise kann die Raman-Spektroskopie eine Materialklassifizierung basierend auf der Anregung von Schwingungsmoden bereitstellen, die sich als materialabhängige Verschiebung (z. B. eine Raman-Verschiebung) zwischen der Wellenlänge der einfallenden Beleuchtung und der unelastisch gestreuten Beleuchtung manifestieren. Die Signalstärke der Raman-Spektroskopie ist jedoch proportional zu dem Grad, in dem angeregte Schwingungsmoden die Polarisierbarkeit des Materials beeinflussen, so dass reine Metalle möglicherweise nicht ohne einen Oxidationsschritt detektiert werden können. Ferner ist die Raman-Streuung relativ schwach (z. B. relativ zur elastischen Rayleigh-Streuung), so dass lange Signalintegrationszeiten die Nützlichkeit der Technik für kleine Partikel einschränken. Die Raman-Spektroskopie ist allgemein in Andres Cantanaro, Procedia Materials Science 9, 113-122 (2015) beschrieben, worauf hierin vollem Umfang Bezug genommen wird. Als ein weiteres Beispiel kann die Streuspektroskopie Materialeigenschaften aus der Streukraft als Funktion der Wellenlänge bereitstellen. Typischerweise ist ein großer Wellenlängendifferenzbereich erforderlich, um Materialeigenschaften zu extrahieren, jedoch skaliert die Partikelstreuung umgekehrt zur Wellenlänge (als λ4). Daher kann die Empfindlichkeit gegenüber kleineren Partikeln durch die längste Wellenlänge der Beleuchtungsquelle begrenzt sein.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung richten sich auf das Detektieren und Klassifizieren von Defekten auf der Grundlage von Defektstreueigenschaften, wie, ohne aber darauf beschränkt zu sein, der Streuphase, die mit der durch Defekte gestreuten Beleuchtung verbunden ist, der Intensität der durch Defekte gestreuten Beleuchtung oder der Absorption von Beleuchtung durch Defekte. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind darauf gerichtet, die Defektstreueigenschaften unter Verwendung einer schmalbandigen Beleuchtungsquelle zu messen. Es ist hierin anerkannt, dass die Verwendung einer schmalbandigen Beleuchtungsquelle eine hohe Empfindlichkeit sowohl der Defektdetektion als auch der -klassifizierung durch eine effiziente Streuung kurzwelliger Beleuchtung sowie eine effiziente Nutzung der spektralen Energie von der Beleuchtungsquelle ermöglichen kann. Dementsprechend können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung das empfindliche Detektieren und Klassifizieren von Defekten erleichtern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, kleiner Partikel, mit einem hohen Durchsatz, der zur Verwendung in einer Fertigungsumgebung geeignet ist.
  • Die 1A bis 1F beinhalten konzeptionelle Ansichten eines Inspektionssystems 100 zum Detektieren und / oder Klassifizieren von Defekten basierend auf der Defektstreuung, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • 1A ist eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems 100, das zum Beleuchten einer Probe 102 und zum Sammeln von von der Probe 102 ausgehender Strahlung mit einer gemeinsamen Objektivlinse 104 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 eine Beleuchtungsquelle 106, die konfiguriert ist, mindestens einen Beleuchtungsstrahl 108 zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl 108 kann eine oder mehrere ausgewählte Wellenlängen von Licht umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Vakuum-Ultraviolett- (VUV) - Strahlung, Tief-Ultraviolett- (DUV) -Strahlung, Ultraviolett- (UV) -Strahlung, sichtbare Strahlung oder Infrarot- (IR) -Strahlung. Die Beleuchtungsquelle 106 kann eine monochromatische Lichtquelle (z. B. einen Laser), eine polychromatische Lichtquelle mit einem Spektrum, das zwei oder mehr diskrete Wellenlängen enthält, eine Breitbandlichtquelle oder eine Wellenlängen-Sweeping-Lichtquelle umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Ferner kann die Beleuchtungsquelle 106 aus einer Weißlichtquelle (z. B. einer Breitbandlichtquelle mit einem sichtbare Wellenlängen einschließenden Spektrum), einer Laserquelle, einer Freiformbeleuchtungsquelle, einer Einzel- Pol-Beleuchtungsquelle, einer Mehrpol-Beleuchtungsquelle, einer Bogenlampe, einer elektrodenlosen Lampe oder einer Laser-Sustained-Plasma-Quelle (LSP) gebildet sein.
  • In einer anderen Ausführungsform ist das Spektrum des Beleuchtungsstrahls 108 abstimmbar. In dieser Hinsicht können die Wellenlängen der Strahlung des Beleuchtungsstrahls 108 auf jede ausgewählte Wellenlänge der Strahlung (z. UV-Strahlung, sichtbare Strahlung, Infrarotstrahlung oder dergleichen) eingestellt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform lenkt die Beleuchtungsquelle 106 den Beleuchtungsstrahl 108 entlang eines Beleuchtungswegs 110 auf die Probe. Der Beleuchtungsweg 110 kann ein oder mehrere Strahlkonditionierungselemente 112 zum Modifizieren und / oder Konditionieren des Beleuchtungsstrahls 108 enthalten. Beispielsweise können die Strahlkonditionierungselemente 112 Polarisatoren, Filter, Strahlteiler, Diffusoren, Homogenisatoren, Apodisatoren oder Strahlformer umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Der Beleuchtungsweg 110 kann auch eine oder mehrere Beleuchtungsweglinsen 114 zum Steuern einer oder mehrerer Eigenschaften des Beleuchtungsstrahls 108 enthalten. Beispielsweise können die eine oder die mehreren Beleuchtungspfadlinsen 114 ein optisches Relais (z. B. ein Pupillenrelais oder dergleichen) bereitstellen. In einem anderen Beispiel können die eine oder mehreren Beleuchtungspfadlinsen 114 den Durchmesser des Beleuchtungsstrahls 108 modifizieren.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 einen Probentisch 116 zum Sichern und / oder Positionieren der Probe 102. Der Probentisch 116 kann jeden im Stand der Technik bekannten Typ eines Tisches zum Positionieren einer Probe 102 umfassen, einschließlich eines linearen Translations-Tisches, eines rotierenden Translations-Tisches oder eines Translations-Tisches mit einstellbarer Kippung und / oder Neigung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 einen Detektor 118, der dazu konfiguriert ist, von der Probe 102 ausgehende Strahlung über einen Sammelweg 120 zu erfassen. Beispielsweise kann ein Bild der Probe 102 empfangen, das von Elementen in dem Sammelweg 120 bereitgestellt wird. Als ein anderes Beispiel kann ein Detektor 118 von der Probe 102 reflektierte, gestreute (z. B. über Spiegelreflexion, diffuse Reflexion und dergleichen) oder gebeugte Strahlung empfangen. In einem anderen Beispiel kann ein Detektor 118 Strahlung empfangen, die von der Probe 102 erzeugt wird (z. B. Lumineszenz, die durch die Absorption des Beleuchtungsstrahls 108 erzeugt wird, oder dergleichen). Der Sammelweg 120 kann ferner eine beliebige Anzahl von optischen Elementen enthalten, um die von der Objektivlinse 104 gesammelte Beleuchtung zu lenken und / oder zu modifizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine oder mehrere Sammelweglinsen 122, einen oder mehrere Filter, einen oder mehrere Polarisatoren oder ein oder mehrere Strahlblocker.
  • Der Detektor 118 kann einen beliebigen in der Technik bekannten optischen Detektor umfassen, der zum Messen von von der Probe 102 empfangenen Beleuchtung geeignet ist. Beispielsweise kann ein Detektor 118 einen CCD-Detektor, einen Zeitverzögerungsintegrations- (TDI) -Detektor, eine Photovervielfacherröhre (PMT), eine Avalanche-Photodiode (APD) oder dergleichen umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In einer anderen Ausführungsform kann ein Detektor 118 einen spektroskopischen Detektor enthalten, der zum Identifizieren von Wellenlängen von Strahlung, die von der Probe 102 ausgeht, geeignet ist.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 ein oder mehrere Feldebenenelemente 124, die sich in einer Feldebene befinden. In dieser Hinsicht können das eine oder die mehreren Feldebenenelemente 124 selektiv eine oder mehrere Eigenschaften von Strahlung modifizieren, die von der Probe ausgeht, basierend auf der Position, von der die Strahlung von der Probe ausgeht. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Feldebenenelemente 124 eine Feldblende (z. B. eine Apertur oder dergleichen) enthalten, um Streulicht abzuhalten und / oder Geisterbilder auf dem Detektor 118 zu mildern. In einer anderen Ausführungsform können die Sammelweglinsen 122 eine erste Sammelpfadlinse 122a umfassen, um ein Zwischenbild der Probe 102 in einer Feldebene für die Platzierung der Feldebenenelemente 124 zu erzeugen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 ein oder mehrere Pupillenebenenelemente 126, die sich in einer Pupillenebene befinden. In dieser Hinsicht können das eine oder die mehreren Pupillenebenenelemente 126 selektiv eine oder mehrere Eigenschaften von Strahlung modifizieren, die von der Probe ausgeht, basierend auf dem Winkel, unter dem die Strahlung von der Probe 102 ausgeht. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Pupillenebenenelemente 126 eine Phasenplatte enthalten, um die Strahlungsphase auf der Grundlage des Winkels, unter dem die Strahlung von der Probe ausgeht, selektiv zu modifizieren (z. B. zur Phasenkontrastabbildung oder dergleichen). In einem anderen Beispiel können das eine oder die mehreren Pupillenebenenelemente 126 ein Transmissionsfilter enthalten, um die Strahlungsamplitude basierend auf dem Winkel, unter dem die Strahlung von der Probe ausgeht, selektiv zu modifizieren. In einer anderen Ausführungsform können die Sammelweglinsen 122 eine zweite Sammelweglinse 122b umfassen, um eine weitergeleitete Pupillenebene für die Platzierung der Pupillenebenenelemente 126 zu bilden. In einer anderen Ausführungsform können die Sammelweglinsen 122 eine dritte Sammelweglinse 122c (z. B. eine Tubuslinse) umfassen, um ein Bild der Probe 102 auf dem Detektor 118 zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform, wie in 1A gezeigt, kann das Inspektionssystem 100 einen Strahlteiler 128 enthalten, der so ausgerichtet ist, dass die Objektivlinse 104 gleichzeitig den Beleuchtungsstrahl 108 auf die Probe 102 lenken und von der Probe 102 ausgehende Strahlung sammeln kann. In einer anderen Ausführungsform, die jedoch nicht gezeigt ist, kann der Sammelweg 120 separate Elemente enthalten. Beispielsweise kann der Beleuchtungsweg 110 ein erstes Fokussierelement verwenden, um den Beleuchtungsstrahl 108 auf die Probe 102 zu fokussieren, und der Sammelweg 120 kann ein zweites Fokussierelement zum Sammeln von Strahlung von der Probe 102 verwenden. In dieser Hinsicht können die numerischen Aperturen des ersten Fokussierelements und des zweiten Fokussierelements unterschiedlich sein. Ferner wird hierin angemerkt, dass das Inspektionssystem 100 eine Mehrwinkelbeleuchtung der Probe 102 und / oder mehr als einer Beleuchtungsquelle 106 (z. B. gekoppelt mit einem oder mehreren zusätzlichen Detektoren) ermöglichen kann. In dieser Hinsicht kann das Inspektionssystem 100 mehrere Metrologiemessungen durchführen. In einer anderen Ausführungsform können eine oder mehrere optische Komponenten des Beleuchtungsweges 110 und / oder des Sammelweges 120 an einem drehbaren Arm (nicht gezeigt) angebracht sein, der um die Probe 102 derart schwenkt, dass der Einfallswinkel des Beleuchtungsstrahls 108 auf die Probe 102 durch die Position des drehbaren Arms gesteuert werden kann.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Inspektionssystem 100 eine Steuerung 130. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Steuerung 130 einen oder mehrere Prozessoren 132, die konfiguriert sind, um auf einem Speichermedium 134 gespeicherte Programmbefehle auszuführen. In dieser Hinsicht können der eine oder die mehreren Prozessoren 132 der Steuerung 130 jeden der verschiedenen in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Prozessschritte ausführen. In einer anderen Ausführungsform ist die Steuerung 130 kommunikativ mit dem Detektor 118 verbunden. Dementsprechend kann die Steuerung 130 Sammelsignale von dem Detektor 118 empfangen, die die von der Probe ausgehende Strahlung anzeigen (z. B. reflektierte Strahlung, gestreute Strahlung oder dergleichen). Beispielsweise können der eine oder die mehreren Prozessoren 132 der Steuerung 130 Defekte auf der Grundlage von Defektstreueigenschaften auf der Grundlage der Sammelsignale detektieren und / oder klassifizieren.
  • Der eine oder die mehreren Prozessoren 132 einer Steuerung 130 können ein beliebiges in der Technik bekanntes Verarbeitungselement enthalten. In diesem Sinne können der eine oder die mehreren Prozessoren 132 ein beliebiges Bauelement vom Mikroprozessortyp enthalten, das zum Ausführen von Algorithmen und / oder Befehlen konfiguriert ist. In einer Ausführungsform können der eine oder die mehreren Prozessoren 132 aus einem Desktop-Computer, einem Mainframe-Computersystem, einer Workstation, einem Bildcomputer, einem Parallelprozessor oder einem anderen Computersystem (z. B. einem vernetzten Computer) bestehen, das zum Ausführen eines Programms konfiguriert ist, das zum Betreiben des Inspektionssystems 100 konfiguriert ist, wie in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist ferner zu erkennen, dass der Begriff „Prozessor“ allgemein definiert werden kann, um jede Vorrichtung mit einem oder mehreren Verarbeitungselementen zu umfassen, die Programmanweisungen von einem nichtflüchtigen Speichermedium 134 ausführen. Ferner können die in der gesamten vorliegenden Offenbarung beschriebenen Schritte von einer einzelnen Steuerung 130 oder alternativ von mehreren Steuerungen ausgeführt werden. Zusätzlich kann die Steuerung 130 eine oder mehrere Steuerungen enthalten, die in einem gemeinsamen Gehäuse oder in mehreren Gehäusen untergebracht sind. Auf diese Weise kann jede Steuerung oder Kombination von Steuerungen separat als ein Modul gepackt werden, das zur Integration in das Inspektionssystem 100 geeignet ist. Ferner kann die Steuerung 130 von dem Detektor 118 empfangene Daten analysieren und die Daten zusätzlichen Komponenten innerhalb des Inspektionssystems 100 oder außerhalb des Inspektionssystems 100 zuführen.
  • Das Speichermedium 134 kann ein beliebiges in der Technik bekanntes Speichermedium enthalten, das zum Speichern von Programmanweisungen geeignet ist, die von dem zugeordneten einen oder den mehreren Prozessoren 132 ausführbar sind. Beispielsweise kann das Speichermedium 134 ein nichtflüchtiges Speichermedium enthalten. In einem anderen Beispiel kann das Speichermedium 134 einen Nur-LeseSpeicher, einen Direktzugriffsspeicher, eine magnetische oder optische Speichervorrichtung (z. B. eine Platte), ein Magnetband, ein Solid-State-Laufwerk und dergleichen umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es wird ferner angemerkt, dass das Speichermedium 134 mit dem einen oder den mehreren Prozessoren 132 in einem gemeinsamen Steuerungsgehäuse untergebracht sein kann. In einer Ausführungsform kann das Speichermedium 134 in Bezug auf den physischen Ort des einen oder der mehreren Prozessoren 132 und der Steuerung 130 entfernt angeordnet sein. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Prozessoren 132 der Steuerung 130 auf einen entfernten Speicher (z. B. Server) zugreifen, auf den über ein Netzwerk (z. B. Internet, Intranet und dergleichen) zugegriffen werden kann. Daher sollte die obige Beschreibung nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung interpretiert werden, sondern lediglich als Veranschaulichung.
  • Es wird hierin erkannt, dass optische Eigenschaften eines Materials durch seinen komplexen Brechungsindex n oder die komplexe relative Permittivität ε = εr - iεi = n2 definiert sind, wobei εr und εi den Real- und Imaginärteil der relativen Permittivität darstellen. 2 ist eine Auftragung 200 der komplexen relativen Permittivität als Funktion der Wellenlänge für typische, jedoch nicht einschränkende Materialien, die bei der Halbleiterherstellung verwendet werden und mit Defekten verbunden sein können, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in 2 gezeigt, ist eine Dispersionskurve, die die optischen Eigenschaften eines Materials als Funktion der Wellenlänge darstellt, einzigartig und kann eine Grundlage für die Klassifizierung der Materialzusammensetzung von Defekten liefern. Das Klassifizieren der Materialzusammensetzung von Defekten basierend auf der Dispersionskurve ist jedoch in einer Produktionsumgebung möglicherweise nicht praktikabel oder wünschenswert. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit der Messung durch die nutzbare spektrale Bandbreite für kleine Partikel begrenzt sein, da das Streusignal schnell abfällt (umgekehrt zur Wellenlänge hoch 4). In einem anderen Beispiel können Schwankungen der Streukraft in Abhängigkeit von der Wellenlänge zu weiteren Empfindlichkeitsreduzierungen und / oder einem verringerten Durchsatz führen, die mit langen Messzeiten verbunden sind.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind auf die gleichzeitige Erfassung und Klassifizierung von Defekten gerichtet, basierend auf Defektstreueigenschaften, wie, ohne darauf beschränkt zu sein, der Streuphase, der Streukraft oder der Defektabsorption. Defektstreueigenschaften liefern empfindliche Metriken zur Klassifizierung der Materialzusammensetzung von Defekten und können unter Verwendung einer schmalbandigen Beleuchtungsquelle (z. B. eines Lasers) zur hocheffizienten Nutzung von Energie aus der Beleuchtungsquelle gemessen werden. In dieser Hinsicht können Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine hohe Empfindlichkeit sowohl bei der Defektdetektion als auch bei der Klassifizierung bereitstellen.
  • Gemäß dem Rayleigh-Modell für die elastische Streuung durch ein kleines Teilchen (z. B. ein Teilchen mit einer Größe, die viel kleiner als die Wellenlänge der einfallenden Beleuchtung ist) beträgt der Streuungsquerschnitt: σ s = 128 π 5 3 α 6 λ 4 | ε − ε m ε + 2 ε m | 2
    Figure DE112018000314T5_0001
    wobei a der Radius des Teilchens ist, λ die Wellenlänge der einfallenden Beleuchtung (z. B. des Beleuchtungsstrahls 108 oder dergleichen) ist, und ε und εm die relative Permittivität des Defekts bzw. des umgebenden Mediums ist. Es wird hierin erkannt, dass sowohl Fremdpartikeldefekte als auch Strukturdefekte auf einer Probe, die einfallende Beleuchtung streuen, als kleine Partikel behandelt werden können, die Beleuchtung streuen können.
  • Der Absorptionsquerschnitt eines solchen kleinen Partikels ist: σ A = 8 π 2 λ α 3 lm ( ε − ε m ε + 2 ε m ) .
    Figure DE112018000314T5_0002
  • Ferner ist die Phase des mit einem kleinen Partikel assoziierten gestreuten Lichts: ϕ s = arg ( ε − ε m ε + 2 ε m ) .
    Figure DE112018000314T5_0003
  • Die Gleichungen (1) - (3) beschreiben Partikelstreuung und Absorption im freien Raum. Für Partikel auf einem Substrat (z. B. im Zusammenhang mit der Waferinspektion) werden die Streu- und Absorptionsquerschnitte mit einem Faktor (dem q-Faktor) skaliert, der die kohärente Wechselwirkung des reflektierten Feldes vom Substrat berücksichtigt. Der q-Faktor ist jedoch unabhängig von den Eigenschaften des Partikelmaterials und hängt nur von den Eigenschaften des Substratmaterials ab. Daher hat der q-Faktor einen vernachlässigbaren Einfluss auf die relative Phasenverschiebung zwischen Partikeln verschiedener Materialien und kann ignoriert werden, wenn die relative Streuphase von Fremdpartikeldefekten betrachtet wird. Die Auswirkungen eines Substrats auf die Rayleigh-Streuung sind allgemein in Germer, Applied Optics 36 (33), 8798 (1997) beschrieben, worauf hierin in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • Streueigenschaften können verwendet werden, um die Materialzusammensetzung von Defekten nach einer Vielzahl von Metriken und mit einer Reihe von Spezifitäten zu klassifizieren. In einer Ausführungsform können Defekte basierend auf der Identifizierung eines oder mehrerer Elemente und / oder einer oder mehrerer Verbindungen innerhalb der Defekte klassifiziert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Elemente und / oder eine oder mehrere Verbindungen innerhalb eines Defekts auf der Grundlage von Messungen einer beliebigen Kombination von Streueigenschaften (z. B. Streuphase, Streukraft, Defektabsorption oder dergleichen) identifiziert werden. In einer anderen Ausführungsform können Defekte basierend auf dem Materialtyp klassifiziert werden, wie z. B. Metalle, Dielektrika oder organische Materialien, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Es kann der Fall sein, dass die Klassifizierung von Defekten nach Materialtyp ausreichend ist, um zusätzliche durchzuführende Maßnahmen angemessen zu bestimmen (z. B. Verwerfen des Wafers, den Wafer zusätzlichen Reinigungsschritten basierend auf dem Materialtyp zu unterziehen, Identifizieren der Orte von Defekten mit unterschiedlicher Materialart oder dergleichen).
  • Ferner können Proben in einer Produktionsumgebung einer begrenzten Anzahl bekannter Defektmaterialien ausgesetzt sein, was die Anzahl der Streueigenschaften verringern kann, die zum Klassifizieren eines Defekts auf der Grundlage der Materialzusammensetzung oder des Materialtyps erforderlich sind. Beispielsweise kann es der Fall sein, dass das Messen einer einzelnen Streueigenschaft (z. B. entweder der Streuphase oder des Verhältnisses von Streukraft zu Defektabsorption) ausreicht, um einen Defekt innerhalb einer bekannten Teilmenge von Materialien oder Materialtypen zu klassifizieren.
  • 3 und 4 sowie Tabelle 1 liefern beispielhafte Daten, die die Klassifizierung von Defekten basierend auf Streueigenschaften gemäß erfinderischen Konzepten der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Es wird angemerkt, dass die hierin enthaltenen Daten nur zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt werden und nicht als Einschränkung der Offenbarung in irgendeiner Weise zu interpretieren sind.
  • 3 ist eine Auftragung 300 des Absorptionsquerschnitts als Funktion des Streuquerschnitts von Partikeln bei einer Wellenlänge von 266 nm für verschiedene Partikelgrößen basierend auf einem Rayleigh-Streumodell gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Gemäß 3 können unterschiedliche Materialtypen anhand der Absorptions- und Streuquerschnitte unterschieden und klassifiziert werden.
  • In einer Ausführungsform werden Defekte basierend auf Absorptions- und Streuquerschnitten nach Materialtyp klassifiziert. Beispielsweise können Metalle eine signifikant stärkere Absorption aufweisen als dielektrische Metalle, so dass Metalle von Dielektrika basierend auf den Absorptions- und Streuquerschnitten unterschieden werden können. Ferner können, wie in 3 gezeigt, bestimmte Materialien besonders große Absorptionsquerschnitte aufweisen, die die Klassifizierung erleichtern (z. B. Silber (Ag), Kupfer (Cu), Gold (Au) oder Eisen (Fe)).
  • In einer anderen Ausführungsform werden Defekte klassifiziert, indem ein Defekt innerhalb einer Gruppe von Materialien identifiziert wird, die ähnliche Absorptions- und / oder Streuquerschnitte aufweisen. Zum Beispiel können, unter Verwendung der Daten von 3, Defekte eingeteilt werden in eine erste Gruppe von Materialien, die Silber (Ag), Kupfer (Cu), Gold (Au) oder Eisen (Fe) umfasst, eine zweite Gruppe von Materialien, die Germanium (Ge), Silizium (Si) oder Wolfram (W) umfasst, und eine dritte Gruppe von Materialien, die Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumdioxid (SiO2) oder Wasser (H2O) umfasst. Es wird ferner angemerkt, dass die hierin enthaltenen Gruppierungen von Materialien nur zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt werden und nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie die vorliegende Offenbarung einschränken. Im Allgemeinen können Fehler basierend auf einer beliebigen Anzahl von Gruppierungen bekannter Materialien klassifiziert werden.
  • In einer anderen Ausführungsform werden Defekte klassifiziert, indem die Zusammensetzung mindestens eines Elements und / oder mindestens einer Verbindung innerhalb eines Defekts basierend auf den Absorptions- und / oder Streuquerschnitten mit einer hohen Spezifität identifiziert wird. Die Spezifität, zu der ein Defekt klassifiziert werden kann, kann mit der Empfindlichkeit und / oder Genauigkeit der Messung der Streueigenschaften sowie den Unterschieden in den Streueigenschaften für bekannte oder erwartete Verunreinigungen zusammenhängen.
  • 4 ist eine grafische Darstellung 400 der Streuphase als Funktion der Wellenlänge für verschiedene Materialien basierend auf einem Rayleigh-Streumodell gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Gemäß 4 können Materialien basierend auf der Streuphase, die bei einer beliebigen Anzahl geeigneter Beleuchtungswellenlängen gemessen wird, unterschieden und klassifiziert werden. Beispielsweise ist der Wert der Streuphase Null für dielektrische Materialien mit einem reellen Brechungsindex (z.B. SiO2 in 4). Ferner können die Werte der Streuphase für zusätzliche Materialien wie, jedoch nicht ausschließlich, Metalle variieren, so dass die Materialzusammensetzung von Defekten durch Messen der Phase der durch einfallende Beleuchtung gestreuten Beleuchtung bestimmt werden kann. In einer Ausführungsform können Defekte basierend auf der Messung der Streuphase bei einer einzelnen Wellenlänge klassifiziert werden. Beispielsweise kann die Streuphase bei einer Wellenlänge gemessen werden, bei der die Werte der Streuphase von potentiellen interessierenden Defekten unterschieden werden können. Beispielsweise können Silber (Ag), Kupfer (Cu), Gold (Au) und Eisen (Fe) Streuphasenwerte bei einer Wellenlänge von 266 nm aufweisen, die wesentlich höher sind als bei zusätzlichen interessierenden Materialien, so dass diese Materialien leicht detektiert und klassifiziert werden können. In einem anderen Fall können die Werte der Streuphase für viele der typischen Materialien, die in einem Halbleiterprozess auftreten, bei einer Wellenlänge von 193 nm leicht unterschieden werden.
  • Tabelle 1 enthält Werte der relativen Permittivität, des Streuquerschnitts, des Absorptionsquerschnitts und der Streuphase für 20-nm-Kugeln typischer Materialien, die in einem Halbleiterherstellungsprozess verwendet werden, auf der Basis von 266-nm-Beleuchtung und einem Rayleigh-Streumodell gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Defekte können basierend auf einer beliebigen Kombination von Streueigenschaften klassifiziert werden. Zum Beispiel veranschaulicht Tabelle 1 weiter, dass Dielektrika eine relativ geringe gestreute Phasenverschiebung zur einfallenden Beleuchtung induzieren können, wohingegen Metalle eine wesentlich höhere gestreute Phase induzieren können, die zum Zwecke der Defektdetektion und -klassifizierung leicht gemessen werden kann. Tabelle 1: Streueigenschaften für 20-nm-Kugeln verschiedener Materialien basierend auf 266-nm-Beleuchtung und einem Rayleigh-Streumodell
    Material ∈r ∈i Streu- querschnitt Absorptions- querschnitt Streuphase (Grad)
    Ag 0.11 3.72 1.63E-04 6.02E-03 43.04
    Al -10.04 1.38 3.80E-04 6.15E-04 2.62
    Au -0.78 5.63 2.14E-04 5.02E-03 29.75
    Cu -0.51 5.13 2.04E-04 5.33E-03 32.62
    Fe -2.19 5.44 2.74E-04 5.43E-03 28.36
    Mo -10.76 14.99 2.46E-04 1.47E-03 7.81
    W 4.68 16.05 1.83E-04 1.57E-03 9.69
    Ge -11.79 12.42 2.59E-04 1.47E-03 7.60
    Si -16.21 16.18 2.45E-04 1.03E-03 5.48
    Si3N4 4.94 0.00 6.57E-05 2.36E-06 0.02
    SiO2 2.25 0.00 1.76E-05 0.00E+00 0.00
  • Eine beliebige Anzahl von Streueigenschaften kann bei einer beliebigen Anzahl von Wellenlängen gemessen werden, um ein gewünschtes Maß an Spezifität der Klassifizierung bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein gewünschtes Maß an Spezifität erreicht werden, indem eine oder mehrere Streueigenschaften bei einer einzelnen Wellenlänge gemessen werden. In einem anderen Beispiel kann ein gewünschtes Maß an Spezifität erreicht werden, indem eine einzelne Streueigenschaft bei einer oder mehreren Wellenlängen gemessen wird. Ferner können zusätzliche Messtechniken, wie Fluoreszenzbildgebung, aber nicht darauf beschränkt, mit der Messung von Streueigenschaften kombiniert werden, um ein gewünschtes Maß an Spezifität zu erreichen.
  • Es ist hierzu erkennen, dass die Beschreibung der Streueigenschaften auf der Grundlage eines Rayleigh-Streumodells, die in den 3 und 4 sowie in Tabelle 1 bereitgestellt wird, nur zu Veranschaulichungszwecken angegeben werden und nicht als die vorliegende Offenbarung einschränkend interpretiert werden sollten. Während das Rayleigh-Streumodell physikalische Einblicke in Streuprozesse liefern kann, können Streudaten, die durch Rayleigh-Streumodelle erzeugt werden, Einschränkungen aufweisen. Beispielsweise ist bekannt, dass Metalle mit großen Werten der negativen reellen Permittivität εr und kleinen Werten der imaginären Permittivität εi eine Streuresonanz aufweisen, die mit der Anregung von lokalisierten Oberflächenplasmonen verbunden ist, die eine stärkere Streuung erzeugt, als allein durch ein auf Dipolen basierendes Rayleigh-Streumodell vorhergesagt. Oberflächenplasmonresonanzeffekte sind allgemein in Fan et al., Light: Science & Applications 3, e179 (2014), beschrieben, worauf hier in vollem Umfang Bezug genommen wird.
  • In einem allgemeinen Sinn können Referenzdaten, die mit dem Klassifizieren von Defekten auf der Grundlage von Streueigenschaften verbunden sind, durch jedes im Stand der Technik bekannte Verfahren erhalten werden. In einer anderen Ausführungsform können Streuungseigenschaften durch Computersimulationen modelliert werden (z. B. Finite Difference Time Domain (FDTD) Simulationen oder ähnliches). In dieser Hinsicht können Defekte auf einer Probe auf der Grundlage eines Vergleichs gemessener Streueigenschaften mit simulierten Streueigenschaften charakterisiert werden, die durch die Computersimulationen erzeugt werden. In einer weiteren Ausführungsform können Streueigenschaften verschiedener Defekte mit bekannter Größe und Zusammensetzung gemessen werden, um kalibrierte Referenzdaten zu erzeugen. Dementsprechend können Defekte auf einer Probe auf der Grundlage eines Vergleichs der gemessenen Streueigenschaften mit den Kalibrierungsdaten charakterisiert werden.
  • In Übereinstimmung mit erfinderischen Konzepten der vorliegenden Offenbarung können Streueigenschaften von Defekten durch mehrere Messtechniken gemessen werden, wie z. B. interferometrische Techniken, Abbildung der Probe oder Punkt-für-Punkt-Abtastabbildungstechniken, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
  • In einer Ausführungsform werden Defekte basierend auf dem Beleuchten einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl detektiert und klassifiziert, wobei von der Probe ausgehende Strahlung (z. B. gestreute und / oder reflektierte Strahlung) unter Verwendung mehrerer Erfassungsmodi erfasst wird, Streueigenschaften basierend auf den mehreren Erfassungsmodi ermittelt werden, und Defekte basierend auf den Streueigenschaften klassifiziert werden. Die Erfassungsmodi können bestimmte Konfigurationen einer Phasenplatte bei einer interferometrischen Messung, die Erzeugung eines Hellfeldbildes, die Erzeugung eines Dunkelfeldbildes oder eine Messung der Probe in einem kontrollierten Immersionsmedium umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. In dieser Hinsicht kann das Erfassen von von der Probe ausgehender Strahlung mit mehreren Erfassungsmodi die Messung einer oder mehrerer Streueigenschaften von Defekten auf der Probe erleichtern.
  • Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1A bis 1F kann das Inspektionssystem 100 eine Erfassungsmodusvorrichtung 136 zum Modifizieren des Erfassungsmodus des Inspektionssystems 100 enthalten.
  • In einer Ausführungsform werden Defekte unter Verwendung von Phasenkontrast-Bildgebung detektiert und klassifiziert. Die Phasenkontrast-Bildgebung kann ein stabiles Common-Path-Interferometer bereitstellen, das mit vielen bildbasierten optischen Inspektionswerkzeugen kompatibel ist. Dementsprechend kann die Phasenkontrast-Bildgebung für Produktionsumgebungen gut geeignet sein. Die Phasenverschiebungs-Phasenkontrast-Bildgebung ist allgemein im US-Patent Nr. 7,295,303 , erteilt am 13. November 2007, beschrieben, worauf hier in seiner Gesamtheit Bezug genommen wird.
  • Bei der Phasenkontrastbildgebung ist das Spitzensignal der Partikelstreuung durch die Interferenz zwischen spiegelnd reflektiertem Licht und gestreutem Licht gegeben: P = P r e f + P s + 2 P r e f P s cos ( ϕ r e f − ϕ s + ϕ 0 )
    Figure DE112018000314T5_0004
    wobei Pref das mit reflektiertem Licht assoziierte Signal ist, das als Referenzzweig des Interferometers betrachtet werden kann, Ps die Intensität des gestreuten Lichts ist, Φref die Phase des reflektierten Lichts ist, die allen Teilchen gemeinsam ist, ΦS die Phase des gestreuten Lichts ist, Φ0 eine einstellbare Phasenverschiebung zwischen dem reflektierten Licht und dem gestreuten Licht ist.
  • Ferner können Streueigenschaften, die mit Defekten auf einer Probe verbunden sind, durch Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung gemessen werden. In dieser Hinsicht werden mehrere Sammelsignale erhalten, die einer Reihe von Messungen entsprechen (z. B. in Verbindung mit mehreren Erfassungsmodi), bei denen Φ0 für jede Messung um einen bekannten Betrag variiert wird.
  • N Sammelsignale können, müssen jedoch nicht, in N Messungen (z. N Erfassungsmodi) erhalten werden, wobei Φ0 in N gleichen Phasenschritten innerhalb eines Phasenzyklus von 2π variiert wird. In diesem Fall kann das Sammelsignal eines Partikels bei jedem Phasenschritt wie folgt beschrieben werden: P n = P r e f + P s + P r e f P s cos [ δ ϕ s + ( n − 1 ) 2 π N ] , n = 1,2, … N ,
    Figure DE112018000314T5_0005
    wobei δϕs = ϕref - ϕs die Phasendifferenz zwischen Streulicht und reflektiertem Licht ist. Die Streuphase kann aus den N Sammelsignalen extrahiert werden gemäß: tan ( δ ϕ s ) = A B ,
    Figure DE112018000314T5_0006
    wobei A = 2 N ∑ n = 1 N P n sin ( 2 π n − 1 N ) , and
    Figure DE112018000314T5_0007
     B = 2 N ∑ n = 1 N P n cos ( 2 π n − 1 N ) .
    Figure DE112018000314T5_0008
  • In einem Fall, in dem N = 4 ist, reduzieren sich die Gleichungen (6) - (8) auf: tan ( δ ϕ s ) = P 2 − P 4 P 1 − P 3 .
    Figure DE112018000314T5_0009
  • Zusätzlich zu der Streuphase können Streuleistung und Absorption aus den N Sammelsignalen extrahiert werden gemäß: P r e f + P s = 1 N ∑ n = 1 N P n
    Figure DE112018000314T5_0010
    und P r e f P s = A 2 + B 2 .
    Figure DE112018000314T5_0011
  • Ferner ist die Defektabsorption gegeben durch: P A = P B − ( P r e f + P s ) .
    Figure DE112018000314T5_0012
  • Zusätzlich können die Streukraft und die Defektabsorption geschrieben werden als P s = I 0 128 π 5 3 α 6 λ 4 ( α 2 + β 2 )
    Figure DE112018000314T5_0013
    und P A = I 0 8 π 2 λ α 3 β ,
    Figure DE112018000314T5_0014
    wobei I0 die Intensität des auf die Probe 102 einfallenden Beleuchtungsstrahls 108 ist, tan ϕ s = β α ,
    Figure DE112018000314T5_0015
     α = Re { ε − ε m ε + 2 ε m } ,
    Figure DE112018000314T5_0016
    und β = Im { ε − ε m ε + 2 ε m } .
    Figure DE112018000314T5_0017
  • Dementsprechend kann die Streuphase auch erhalten werden durch: P A 2 P S 2 = 3 λ 2 I 0 sin 2 ϕ S 2 π .
    Figure DE112018000314T5_0018
  • Die relative Phasenverschiebung zwischen der von der Probe spiegelnd reflektierten Strahlung und der von der Probe gestreuten Strahlung ϕ0 kann durch jede im Stand der Technik bekannte Technik eingestellt werden, um die N Sammelsignale bereitzustellen, die N bekannten Werten des Phasenversatzes ϕ0 zugeordnet sind.
  • In einer Ausführungsform ist die Erfassungsmodusvorrichtung 136 des Inspektionssystems 100 so konfiguriert, dass sie N verschiedene Phasenplatten sequentiell an einer Pupillenebene des Inspektionssystems 100 zur Erzeugung von N Sammelsignalen auf dem Detektor 118 bereitstellt, die N verschiedenen Werten des Phasenversatzes ϕ0 zugeordnet sind. In dieser Hinsicht können die N verschiedenen Phasenplatten Pupillenebenenelementen 126 des Inspektionssystems 100 entsprechen.
  • Die N verschiedenen Phasenplatten können physikalisch auf verschiedenen Substraten oder einem gemeinsamen Substrat angeordnet sein. Ferner kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 die N verschiedenen Phasenplatten für die Pupillenebene durch ein beliebiges bekanntes Verfahren bereitstellen. In einer Ausführungsform (nicht gezeigt) umfasst die Erfassungsmodusvorrichtung 136 einen Translationstisch (z. B. einen linearen Translationstisch, einen Rotationstranslationstisch oder dergleichen), um die N Phasenplatten in die Pupillenebene zu verschieben. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine variable Phasenplatte enthalten, die eine einstellbare Phasenverschiebung als Funktion der Position auf der variablen Phasenplatte bereitstellen kann. In einem Fall kann die variable Phasenplatte eine Flüssigkristallbauelement enthalten. In einem anderen Fall kann die variable Phasenplatte einen elektrooptischen Kristall enthalten, der eine einstellbare Phasenverschiebung einführen kann, die durch eine elektrische Spannung steuerbar ist.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine Reihe von Strahlteilern enthalten, um die von der Probe 102 ausgehende Strahlung auf N verschiedene Strahlengänge aufzuteilen. In dieser Hinsicht kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine unterschiedliche stationäre Phasenplatte mit einem unterschiedlichen Phasenversatz ϕ0 für Pupillenebenen der N unterschiedlichen Strahlengänge bereitstellen. Ferner kann der Detektor 118 eine Detektoranordnung enthalten, die in jedem der N verschiedenen Strahlengänge angeordnet ist, um N Sammelsignale bereitzustellen, die den N verschiedenen Phasenversätzen ϕ0 zugeordnet sind. 1B ist eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems 100 mit vier stationären Phasenplatten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1B gezeigt, kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 Strahlteiler enthalten, um die von der Probe ausgehende Strahlung in vier Strahlengänge aufzuteilen, die vier Phasenplatten in Pupillenebenen der vier Strahlengänge enthalten. In dieser Hinsicht können die Phasenplatten Pupillenebenenelemente 126 des Systems sein. Ferner können die vier Phasenplatten vier verschiedene bekannte Phasenversätze ϕ0 (z. B. 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad) bereitstellen. In einer anderen Ausführungsform kann der Detektor 118 vier Detektoranordnungen 118a - 118d enthalten, die in den vier Strahlengängen angeordnet sind, um N Sammelsignale zu erzeugen, die den N Phasenversätzen ϕ0 zur Detektion und Klassifizierung von Defekten zugeordnet sind.
  • 1C ist eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems 100 zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung, bei dem die relative Phase von durch die Probe spiegelnd reflektierter Strahlung 138 und gestreuter Strahlung 140 mit Phasenplatten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gesteuert wird.
  • Im Allgemeinen kann eine Phasenplatte in einer Pupillenebene die relative Phase zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung ϕ0 selektiv modifizieren, wenn die spiegelnd reflektierte und gestreute Strahlung in der Pupillenebene zumindest teilweise unterscheidbar sind. Beispielsweise kann das Inspektionssystem 100 so konfiguriert sein, dass es die Probe 102 in einem begrenzten Winkelbereich beleuchtet, indem die Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 auf ausgewählte Stellen innerhalb der Pupillenebene der Objektivlinse 104 (z. B. die hintere Brennebene der Objektivlinse 104) begrenzt wird. Die spiegelnd reflektierte Strahlung wird dann auf einen komplementären Bereich von Orten in der Pupillenebene begrenzt, wohingegen gestreute Strahlung bei jedem Winkel in der Pupillenebene vorhanden sein kann. In dieser Hinsicht modifiziert eine Phasenplatte in einer Pupillenebene selektiv die relative Phase zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung basierend auf den Positionen der spiegelnd reflektierten und gestreuten Strahlung in der Pupillenebene. Es wird angemerkt, dass, obwohl etwas gestreute Strahlung durch die Phasenplatte beeinflusst werden kann, der Einfluss auf die Messungen vernachlässigbar sein kann.
  • Das Inspektionssystem 100 kann eine beliebige Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 bereitstellen, die zum Beleuchten der Probe 102 in einem begrenzten Winkelbereich geeignet ist. Beispielsweise kann das Inspektionssystem 100 einen Beleuchtungsstrahl mit einem ringförmigen Profil, mit einer oder mehreren Lappen oder dergleichen bereitstellen. 1D ist eine konzeptionelle Ansicht eines Beleuchtungsstrahls mit einem ringförmigen Profil zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Ein ringförmiges Profil kann für eine gleichmäßige radiale Beleuchtung der Probe sorgen, um Schattenartefakte zu vermeiden. Ferner kann ein ringförmiges Profil nahe dem Rand der numerischen Apertur (NA) der Objektivlinse 104 die höchsten Einfallswinkel liefern, die durch die Objektivlinse 104 erreichbar sind, was eine stärkere Streuung von Defekten erleichtern und für die Detektion und Klassifizierung kleiner Partikel besonders vorteilhaft sein kann.
  • Eine gewünschte Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 kann durch jedes im Stand der Technik bekannte Verfahren erzeugt werden. Beispielsweise kann die in 1C dargestellte ringförmige Verteilung, muss aber nicht, direkt durch die Beleuchtungsquelle 106 erzeugt werden, durch eine Ringapertur, um unerwünschtes Licht zu blockieren, durch ein diffraktives optisches Element (DOE), um die Beleuchtung von der Beleuchtungsquelle 106 umzuformen, durch einen holographischen Diffusor, um die Beleuchtung von der Beleuchtungsquelle 106 umzuformen, oder durch ein in einem ringförmigen Profil angeordnetes Faserbündel.
  • In einer anderen Ausführungsform können eine oder mehrere Beleuchtungsweglinsen 114 eine gewünschte Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 an die hintere Brennebene der Objektivlinse 104 weiterleiten, um einen gewünschten Bereich von Beleuchtungswinkeln für die Probe 102 bereitzustellen. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Sammelweglinsen 122 (z. B. 122b und / oder 122a) die hintere Brennebene der Objektivlinse 104 weiterleiten, um eine weitergeleitete Pupillenebene bereitzustellen, die für die Modifikation der relativen Phase zwischen spiegelnd reflektierter Strahlung (z. B. spiegelnd reflektierte Strahlung 138 in 1C) und gestreuter Strahlung (z. B. gestreute Strahlung 140 in 1C) durch Phasenplatten geeignet ist.
  • Der Kontrast der interferometrischen Signale, die durch die in den Gleichungen (4) und (5) beschriebene Phasenkontrastbildgebung bereitgestellt werden, kann proportional zu den relativen Stärken der spiegelnd reflektierten Strahlung (z. B. Pref) und der gestreuten Strahlung (z. B. Ps) am Detektor 118 sein. Die Stärke der gestreuten Strahlung kann wesentlich geringer sein als die Stärke der spiegelnd reflektierten Strahlung, insbesondere für kleine Partikel. In einer anderen Ausführungsform enthalten die Pupillenebenenelemente 126 des Inspektionssystems 100 ein Transmissionsfilter, um die Stärke der spiegelnd reflektierten Strahlung relativ zur gestreuten Strahlung zu verringern um kontrastreiche interferometrische Signale für die empfindliche Detektion und Klassifizierung von Partikeln zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Transmissionsfilter in der Nähe einer der N Phasenplatten angeordnet sein, die von der Erfassungsmodusvorrichtung 136 bereitgestellt werden. Als ein anderes Beispiel kann ein Satz von N Transmissionsfiltern in die N Phasenplatten integriert werden.
  • Immer noch mit Bezug auf 1C beleuchtet das Inspektionssystem 100 in einer anderen Ausführungsform die Probe 102 mit einem inkohärenten Beleuchtungsstrahl 108, um Artefakte zu vermeiden, die mit der Abbildung mit kohärenten Strahlen verbunden sind (z. B. Speckle-Artefakte oder dergleichen). In einem Fall kann die Beleuchtungsquelle 106 direkt einen inkohärenten Beleuchtungsstrahl 108 liefern. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle 106 eine inkohärente Lampenbeleuchtungsquelle enthalten. Ferner kann die inkohärente Beleuchtungsquelle 106 ein Filter enthalten, um das Ausgangsspektrum des Beleuchtungsstrahls 108 zu steuern. In einem anderen Fall kann die Beleuchtungsquelle 106 einen kohärenten Beleuchtungsstrahl 108 (z. B. einen Laser) bereitstellen und das Inspektionssystem 100 kann ein oder mehrere Elemente enthalten, um die Kohärenz zu entfernen. Beispielsweise können das eine oder die mehreren Strahlkonditionierungselemente 112 einen dynamischen Diffusor (z. B. einen „Speckle-Buster“) enthalten.
  • In einer anderen Ausführungsform enthalten die Strahlkonditionierungselemente 112 des Inspektionssystems 100 einen Polarisator zum Steuern der Polarisation der auf das Inspektionssystem 100 einfallenden Beleuchtung. Beispielsweise können die Strahlkonditionierungselemente 112 einen Radialpolarisator enthalten, um eine konsistente p-Polarisation für alle azimutalen Winkel auf die Probe 102 einfallender Beleuchtung bereitzustellen. Es wird hierin erkannt, dass der Polarisationszustand basierend auf erwarteten Arten von Defekten abgestimmt werden kann, die durch das Inspektionssystem 100 detektiert und klassifiziert werden sollen. Dementsprechend können die Strahlkonditionierungselemente 112 irgendeine Art von Polarisator enthalten.
  • 5 enthält eine Auftragung 500 von FDTD-Simulationen von Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen von 20 nm-Partikeln verschiedener üblicher Fremdmaterialien bei einer Wellenlänge von 266 nm als Funktion des Phasenversatzes (z. B. ϕ0) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere enthält die Auftragung 500 FDTD-Simulationen von Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen von Eisen (Fe), Siliziumdioxid (SiO2), Kupfer (Cu), Siliziumnitrid (Si3N4) und Aluminium (AI) für 15 Phasenversätze ϕ0 (z. N = 15). Ferner wurde die Auftragung 500 mit einem ringförmigen Beleuchtungsstrahl mit einer Zentral-NA von 0,85 unter Verwendung einer 0,9-NA-Objektivlinse und einer 10%-Abschwächung der spiegelnd reflektierten Strahlung relativ zur gestreuten Strahlung simuliert. Die Darstellungen 502 - 508 enthalten Bilder der Partikel auf der simulierten Probe bei Phasenversätzen von 0, 90, 180 bzw. 270 Grad. Wie in Auftragung 500 dargestellt, liefert eine Reihe von Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen, die mit einer Reihe bekannter Phasenversätze zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung erzeugt werden, ein Oszillationssignal für jedes Material, aus dem die gestreute Phase extrahiert werden kann. Bemerkenswerterweise stimmt die relative Phasenverschiebung zwischen den Metallen Kupfer und Eisen im Vergleich zu den Dielektrika Siliziumdioxid und Siliziumnitrid gut mit den Berechnungen überein, die unter Verwendung des Rayleigh-Streumodells in Tabelle 1 erstellt wurden. Ferner hat das Aluminiumteilchen eine größere Phasenverschiebung als durch das Rayleigh-Streumodell vorhergesagt, aufgrund der Anregung von lokalisierten Oberflächenplasmonen, die durch die FDTD-Simulationen vorhergesagt wurden.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1A kann in einer Ausführungsform der Phasenversatz ϕ0 zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung zusätzlich gesteuert werden, indem die Fokusposition des Probentisches 116 entlang einer optischen Achse der Objektivlinse 104 variiert wird. In dieser Hinsicht kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 den Probentisch 116 enthalten, so dass die Erfassungsmodusvorrichtung 136 die Fokusposition der Probe 102 steuern kann. Der Phasenversatz aufgrund von Defokussierung kann als eine Funktion der Position der Bildpupille beschrieben werden: ϕ 0 = 2 π λ z ( 1 − cos θ ) ,
    Figure DE112018000314T5_0019
    wobei z eine Defokussierung ist (z. B. eine Abweichung der Position der Probe von einer nominalen Fokusposition) und sin θ der normalisierte Pupillenradius ist. Der Phasenversatz des gestreuten Lichts kann ferner angenähert werden als: φ 0 = 2 π λ z ( cos θ s − cos θ r ) ,
    Figure DE112018000314T5_0020
    wobei er der Polarwinkel der spiegelnd reflektierten Strahlung ist und θs ein gewichtetes Mittel der Polarwinkel der gestreuten Strahlung darstellt, die von die Objektivlinse 104 erfasst wird.
  • 6 ist eine grafische Darstellung 600 von gemessenen Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen von 100 nm-Partikeln verschiedener üblicher Fremdmaterialien als Funktion der Probenfokusposition gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Insbesondere enthält die graphische Darstellung 600 gemessene Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignale, die mit zwei 100-nm-Gold-(Au) -Kugeln und zwei 100-nm-Siliziumdioxid- (SiO2) -Kugeln assoziiert sind, für 13 Werte der Probenposition (z.B. N = 13) unter Verwendung von Laserbeleuchtung bei einer Wellenlänge von 266 nm. Ferner wurde die grafische Darstellung 600 mit einem ringförmigen Beleuchtungsstrahl mit einer NA im Bereich von 0,75 bis 0,85 unter Verwendung einer Objektivlinse mit 0,85 NA erzeugt. Die Darstellungen 602-610 enthalten Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbilder der gemessenen Kugeln auf der Probe bei Defokussierungswerten von -0,4 µm, -0,2 µm, 0 µm, 0,2 µm bzw. 0,4 µm. Wie in der grafischen Darstellung 600 dargestellt, liefert eine Reihe von Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignalen, die mit einer Reihe bekannter Phasenversätze zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung erzeugt werden (z. B. durch Einstellen der Fokusposition der Probe), ein Oszillationssignal für jedes Material, aus dem die gestreute Phase extrahiert werden kann. 6 zeigt deutlich einen wesentlichen Unterschied zwischen der gestreuten Phase der Goldpartikel und den Siliziumdioxidkugeln, so dass die Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung Defekte detektieren und klassifizieren kann.
  • 7 ist eine Auftragung 700, die FDTD-Simulationen von 100 nm-Partikeln aus Gold, Siliziumdioxid und Kupfer unter den gleichen Bedingungen wie für in 6 dargestellte Daten enthält, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Ein Vergleich der Darstellungen 600 und 700 zeigt eine gute Korrelation zwischen Messungen und simulierten Daten. In dieser Hinsicht kann die Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung Defekte detektieren und unterscheiden, die aus verschiedenen Materialien gebildet sind. Dementsprechend können Phasenverschiebungs-Phasenkontrast-Bildgebungssignale verwendet werden, um Defekte nach Materialtyp oder Materialzusammensetzung zu klassifizieren.
  • Mit Bezug auf 1E und 1F kann eine Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung in einem kohärenten Bildgebungssystem verwendet werden. 1E ist eine konzeptionelle Ansicht eines Inspektionssystems 100 zur Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung unter Verwendung einer kohärenten Beleuchtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einer Ausführungsform liefert das Inspektionssystem 100 mindestens einen kollimierten Beleuchtungsstrahl 108 zu einer außeraxialen Position der hinteren Brennebene der Objektivlinse 104, so dass der Beleuchtungsstrahl 108 mit einer hohen NA auf die Probe 102 fällt. Eine Pupillenebene des Sammelwegs 120 wird somit mindestens einen kollimierten Strahl enthalten, der mit spiegelnd reflektierter Strahlung an begrenzten Positionen der Pupillenebene und gestreuter Strahlung an jeder anderen Position innerhalb der Pupillenebene assoziiert ist. Dementsprechend kann eine Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine Reihe von N Phasenmasken vorsehen, die N bekannte Werte eines Phasenversatzes ϕ0 zwischen der spiegelnd reflektierten und der gestreuten Strahlung einführen. Zum Beispiel kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136, wie zuvor beschrieben, die N Phasenmasken sequentiell in eine Pupillenebene verschieben. Als ein anderes Beispiel kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136, wie zuvor beschrieben, eine Reihe von Strahlteilern enthalten, um die von der Probe 102 ausgehende Strahlung in N Strahlengänge zur parallelen Erfassung von N Erfassungssignalen aufzuteilen, die N Werten von ϕ0 zugeordnet sind. Es wird hier angemerkt, dass die gleichzeitige Messung mehrerer Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignale auf diese Weise einen hocheffizienten Durchsatz für die Defektdetektion und -klassifizierung liefern kann.
  • In einer anderen Ausführungsform werden ein oder mehrere TDI-Bildgebungssensoren verwendet, um das eine oder die mehreren Phasenverschiebungs-Phasenkontrastsignale zu erfassen, um Zeilenabtastbilder der Probe und zugehöriger Defekte bereitzustellen. Die Beleuchtungsquelle 106 von 1E kann ferner einen inkohärenten Beleuchtungsstrahl 108 erzeugen, da kohärente Abbildungsartefakte (z. B. Speckle-Artefakte) in punktweisen Abbildungskonfigurationen nachlässig sein können.
  • In einer anderen Ausführungsform können die Pupillenebenenelemente 126 des Inspektionssystems 100 Polarisatormasken enthalten, um Streuung von der Oberfläche der Probe zu unterdrücken. In dieser Hinsicht können Polarisatormasken die Erfassungsempfindlichkeit der Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung für kleine Partikel erhöhen. Es ist hierin anerkannt, dass die Polarisationen verschiedener von der Probe ausgehender Strahlungskomponenten (z. B. spiegelnd reflektierte Strahlung, durch Defekte gestreute Strahlung und durch die Probe gestreute Strahlung oder dergleichen) voneinander verschieden sein können und weiter über die NA der Objektivlinse 104 variieren können. Dementsprechend kann der Sammelweg 120 einen Polarisator (z. B. einen linearen Polarisator mit einer konstanten Polarisationsrichtung über die NA, einen spiegelsymmetrischen Polarisator mit zwei unterschiedlichen Polarisationsrichtungen, die symmetrisch über die NA verteilt sind, oder dergleichen) und eine Polarisatormaske enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie selektiv eine oder mehrere gewünschte Strahlungskomponenten durchlässt, die von der Probe ausgehen. Die Verwendung von Polarisatormasken zur Unterdrückung von Oberflächenstreuung ist allgemein in dem am 18. November 2014 erteilten US-Patent Nr. 8,891,079 und der am 7. April 2016 veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0097727 beschrieben, die beide hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
  • 1F ist ein vereinfachtes Schema einer Polarisatormaske 142 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In einer Ausführungsform umfasst die Polarisatormaske 142 durchlässige Bereiche 144 und blockierende Bereiche 146. Ferner können die blockierenden Bereiche 146 einen oder mehrere gedämpfte Transmissionsbereiche enthalten, durch die ein Teil der spiegelnd reflektierten Strahlung 138 hindurchtreten kann. Dementsprechend können die spiegelnd reflektierte Strahlung 138 und die gestreute Strahlung 140, die mit der Defektstreuung (nicht gezeigt) verbunden ist, durchgelassen werden, wohingegen die von der Oberfläche der Probe gestreute Strahlung (die z. B. ein Rauschen bei einer Phasenverschiebungs-Phasenkontrastmessung darstellt) blockiert werden kann.
  • Unter erneuter allgemeiner Bezugnahme auf 1A kann das Inspektionssystem 100 Streueigenschaften einschließlich Streukraft und Defektabsorption messen, ohne die Streuphase zu messen. Derartige Messungen können allein zur Detektion und zur Klassifizierung von Defekten verwendet werden, oder in Kombination mit Messungen der Streuphase, wie zuvor hierin beschrieben.
  • In einer Ausführungsform werden Defekte basierend auf Messungen der Streukraft und der Defektabsorption, die mit Hellfeld- und Dunkelfeldbildern einer Probe assoziiert sind, detektiert und klassifiziert. Beispielsweise kann das Inspektionssystem 100 ein Hellfeldbild unter Verwendung einer beliebigen Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 und einer offenen (z. B. nicht eingeschränkten oder minimal eingeschränkten) Pupillenebene bereitstellen. Die jedem Punkt eines Hellfeldbildes zugeordnete Signalstärke kann somit dem Reflexionsvermögen des entsprechenden Teils der Probe entsprechen, und die dem Defekt zugeordnete Signalstärke kann mit dem Lichtverlust aufgrund der Absorption in Beziehung stehen. In dieser Hinsicht kann ein Hellfeldbild (oder sein Inverses) Messungen des Absorptionsquerschnitts von Defekten auf der Probe liefern.
  • Im Gegensatz dazu kann ein Dunkelfeldbild unter Verwendung komplementärer Verteilungen des Beleuchtungsstrahls 108 und einer Maske in der Pupillenebene erhalten werden. In dieser Hinsicht wird spiegelnd reflektierte Strahlung von der Probe in der Pupillenebene blockiert und gestreute Strahlung wird in der Pupillenebene transmittiert. Dementsprechend kann die mit dem Defekt verbundene Signalstärke der Streu kraft des Defekts entsprechen.
  • In einer anderen Ausführungsform modifiziert die Erfassungsmodusvorrichtung 136 des Inspektionssystems 100 sequentiell die Durchlässigkeit der Pupillenebene, um ein Hellfeldbild als ein Hellfeldsammelsignal und ein Dunkelfeldbild als ein Dunkelfeldsammelsignal für die Detektion und Klassifizierung von Defekten bereitzustellen. Beispielsweise kann das Inspektionssystem 100 einen festen Beleuchtungsstrahl 108 bereitstellen, der sowohl für Hellfeld- als auch für Dunkelfeld-Erfassungsmodi geeignet ist (z. B. eine ringförmige Verteilung, eine ein- oder mehrlappige Verteilung oder dergleichen). Ferner kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 sequentiell eine offene Apertur und eine blockierende Apertur bereitstellen, die die Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 ergänzen, so dass der Detektor 118 Hellfeld- und Dunkelfeldsammelsignale zur Erfassung und Klassifizierung von Defekten basierend auf Streukraft und Defektabsorption bereitstellen kann.
  • Die Hellfeld- und Dunkelfeldaperturen können sich physikalisch auf verschiedenen Substraten oder auf einem gemeinsamen Substrat befinden. Ferner kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 die Hellfeld- und Dunkelfeldaperturen für die Pupillenebene durch ein beliebiges in der Technik bekanntes Verfahren bereitstellen. In einer Ausführungsform (nicht gezeigt) umfasst die Erfassungsmodusvorrichtung 136 einen Translationstisch (z. B. einen linearen Translationstisch, einen rotierenden Translationstisch oder dergleichen), um die Öffnungen in die Pupillenebene zu verschieben. In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine variable Apertur aufweisen, die eine einstellbare Durchlässigkeit als Funktion der Position auf der variablen Apertur bereitstellen kann. In einem Fall kann die variable Phasenplatte ein Flüssigkristallbauelement enthalten.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 sowohl die Durchlässigkeit der Pupillenebene als auch die Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 modifizieren, um Hellfeld- und Dunkelfeld-Erfassungsmodi bereitzustellen. Beispielsweise kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine Apertur für eine Pupillenebene des Beleuchtungswegs 110 zur Modifikation der Verteilung des Beleuchtungsstrahls 108 und eine Apertur für eine Pupillenebene des Sammelwegs 120 zur Modifikation der Transmission von von der Probe ausgehender Strahlung zum Detektor 118 bereitstellen.
  • In einer Ausführungsform werden Defekte auf der Grundlage eines Vergleichs mehrerer Bilder der Probe detektiert und klassifiziert, bei denen der Brechungsindex des die Probe umgebenden Immersionsmediums modifiziert wird. Der Streuquerschnitt eines Defekts und damit die Stärke eines Streusignals kann abhängig vom Brechungsindex des Immersionsmediums und insbesondere von der Differenz zwischen dem Brechungsindex des Defekts und des Immersionsmediums variieren. Ein Verhältnis der Rayleigh-Streuquerschnitte üblicher Defektmaterialien bei Wasserimmersions- und Trockenabbildungsmodi bei 193 nm und 266 nm ist in Tabelle 2 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angegeben. Tabelle 2: Verhältnis des Streuquerschnitts in Wasserimmersions- und Trockenabbildungsmodi für Wellenlängen von 193 nm und 266 nm
    193 nm 266 nm
    Al 22.57 1.93
    Cu 0.70 0.86
    Au 0.60 0.90
    Fe 0.86 1.07
    Ge 1.35 1.24
    Si 1.92 1.18
    Si3N4 0.43 0.37
    SiO2 0.02 0.03
    W 1.48 0.90
  • Wie in Tabelle 2 dargestellt, können Defekte auf der Grundlage des Verhältnisses der Streukraft klassifiziert werden, das bei Wasserimmersion und Trockenimmersion gemessen wird. Insbesondere können Metallpartikel von Dielektrika oder schwach absorbierenden Materialien unterschieden werden. Beispielsweise kann der reelle Brechungsindex vieler Dielektrika (z. SiO2) wesentlich näher an Wasser sein als der vieler Metalle (z. AI, Au oder dergleichen), so dass das Verhältnis der Streuquerschnitte bei Wasserimmersion und bei der Trockenabbildung für Dielektrika wesentlich geringer sein kann als für Metalle.
  • In einer anderen Ausführungsform modifiziert die Erfassungsmodusvorrichtung 136 des Inspektionssystems 100 sequentiell das die Probe umgebende Immersionsmedium, um zwei oder mehr Immersionsmedien mit bekannten Brechungsindizes einzuschließen. In dieser Hinsicht kann der Detektor 118 zwei oder mehr Sammelsignale erzeugen, die mit dem Abbilden der Probe in den zwei oder mehr Immersionsmedien verbunden sind. Das Immersionsmedium kann flüssig (z. B. Wasser, Immersionsöl oder dergleichen) oder gasförmig (offene Atmosphäre, Stickstoff, Argon oder dergleichen) sein. Beispielsweise kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 eine Kammer zum Aufnehmen der Probe und eines Immersionsmediums enthalten. Ferner kann die Erfassungsmodusvorrichtung 136 Immersionsmediumstransfervorrichtungen umfassen, wie beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Reservoire, Schläuche, Pumpen, Ventile oder Druckregler.
  • Die Tabellen 3 und 4 liefern experimentelle Messungen der Streukraft von 100-nm-Kugeln aus Gold und Siliziumdioxid in Dunkelfeld-Wasserimmersions- und Trockenabbildungsmodi mit ringförmiger Beleuchtung bei einer Wellenlänge von 266 nm gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Tabelle 3: Streukraft von 100-nm-Goldkugeln in den Modi Wasserimmersion und Trockenbildgebung
    Partikel # Wasser- immersion Trocken- bildgebung Verhältnis
    1 2151 4091 0.53
    2 2825 7125 0.40
    3 2464 5184 0.48
    4 2934 6726 0.44
    5 2264 3318 0.68
    6 2621 5565 0.47
    7 3036 8551 0.36
    8 2539 5572 0.46
    9 2492 4513 0.55
    Durchschnitt 2592 5627 0.46
    Tabelle 4: Streukraft von 100-nm-Siliziumdioxidkugeln in den Modi Wasserimmersion und Trockenbildgebung
    Partikel # Wasser- immersion Trocken- bildgebung Verhältnis
    1 1101 30567 0.04
    2 1168 31986 0.04
    3 1236 35392 0.03
    4 1091 28697 0.04
    5 1188 37896 0.03
    6 1388 40767 0.03
    7 1133 31135 0.04
    8 1470 45609 0.03
    9 1203 35893 0.03
    10 1028 28380 0.04
    11 1253 40650 0.03
    12 1350 39365 0.03
    13 1315 36627 0.04
    14 1349 42303 0.03
    Durchschnitt 1234 36091 0.03
  • Ein Vergleich der experimentellen Daten der Tabellen 3 und 4 mit den simulierten Daten in Tabelle 2 zeigt, dass die gemessenen Daten gut mit den Simulationen übereinstimmen. Dementsprechend können Defekte leicht auf der Grundlage eines Vergleichs der mit mehreren Bildgebungsmodi gemessenen Streukraft klassifiziert werden, wobei jeder Bildgebungsmodus einem Bild in einem anderen Immersionsmedium entspricht.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das Schritte darstellt, die in einem Verfahren 800 zum Detektieren und Klassifizieren von Defekten basierend auf Defektstreueigenschaften gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden. Der Anmelder stellt fest, dass die zuvor im Zusammenhang mit dem System 100 beschriebenen Ausführungsformen und Lehren so ausgelegt werden sollten, dass sie sich auf das Verfahren 800 erstrecken. Es wird jedoch weiter angemerkt, dass das Verfahren 800 nicht auf die Architektur des Inspektionssystems 100 beschränkt ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren 800 einen Schritt 802 zum Beleuchten einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl. Der Beleuchtungsstrahl kann jede Beleuchtungswellenlänge umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, VUV-, DUV-, UV-, sichtbare oder IR-Wellenlängen. Ferner kann der Beleuchtungsstrahl räumlich kohärent oder räumlich inkohärent sein. Beispielsweise kann ein räumlich kohärenter Strahl (z. B. eine Laserquelle oder dergleichen) eine hocheffiziente Nutzung der spektralen Leistung bei der punktweisen Abbildung bereitstellen. In einem anderen Beispiel kann ein räumlich inkohärenter Strahl (z. B. eine Lampenquelle, eine von Speckles befreite Laserquelle oder dergleichen) einen ausgedehnten Teil der Probe für ausgedehnte Abbildung beleuchten.
  • Das Beleuchten der Probe kann dazu führen, dass die Probe Strahlung aussendet. Beispielsweise kann eine Probe bei Beleuchtung durch den Beleuchtungsstrahl Strahlung reflektieren (z.B. spiegelnd reflektieren), Strahlung streuen (z.B. durch einen oder mehrere Defekte) und / oder Strahlung beugen. Es wird hierin erkannt, dass gebeugte Strahlung von einer Probe die Häufigkeiten von Merkmalen auf der Probe anzeigen kann, so dass kleine Merkmale innerhalb eines gegebenen Raumwinkels höhere Beugungsordnungen erzeugen können als relativ größere Merkmale.
  • In einer Ausführungsform umfasst Schritt 802 das Beleuchten der Probe unter einem Winkel (z. B. einer hohen NA oder dergleichen), so dass eine oder mehrere Beugungsordnungen der Strahlung ungleich Null von der Probe ausgehen können.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 800 einen Schritt 804 des Sammelns von Beleuchtung von der Probe unter Verwendung von zwei oder mehr Erfassungsmodi, um zwei oder mehr Erfassungssignale zu erzeugen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 800 einen Schritt 806 des Bestimmens einer oder mehrerer Defektstreueigenschaften, die mit von der Probe ausgehender Strahlung assoziiert sind, basierend auf den zwei oder mehreren Sammelsignalen. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren 800 einen Schritt 808 des Klassifizierens eines oder mehrerer Defekte basierend auf einer oder mehreren Streueigenschaften, die Defekten auf der Probe zugeordnet sind.
  • Die Defektstreueigenschaften können die Streuphase, das Streukraft und die Defektabsorption umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen variieren die Streueigenschaften basierend auf der Zusammensetzung des Defekts. Dementsprechend kann die Zusammensetzung des Defekts durch Messung der Defektstreueigenschaften bestimmt werden. Ferner können Defekte basierend auf den gemessenen Defektstreueigenschaften klassifiziert werden. Beispielsweise können Defekte basierend auf der Identifizierung eines oder mehrerer Elemente und / oder einer oder mehrerer Verbindungen innerhalb eines Defekts oder nach einem generischen Materialtyp (z. B. Metallen, Dielektrika, organischen Stoffen oder dergleichen) basierend auf der Empfindlichkeit der Messungen klassifiziert werden. Es kann der Fall sein, dass von einem bekannter Satz von Materialien bekannt ist oder allgemein erwartet wird, dass er als Defekte vorliegt. In solchen Fällen kann die begrenzte Anzahl von Materialien die erforderliche Messempfindlichkeit verringern, um Defekte gemäß einer gewünschten Körnigkeit zu klassifizieren.
  • In einer Ausführungsform werden Defektstreueigenschaften, die mit einem oder mehreren Defekten auf der Probe assoziiert sind, basierend auf Messungen unter Verwendung einer schmalbandigen Beleuchtungsquelle bestimmt. In einer anderen Ausführungsform wird eine kurzwellige Beleuchtung (z.B. VUV-Wellenlängen, DUV-Wellenlängen, UV-Wellenlängen oder dergleichen) durch das Verfahren 800 verwendet, um eine hohe Streukraft und eine effiziente Nutzung der spektralen Leistung der Beleuchtungsquelle basierend auf einer λ-4-Abhängigkeit der Streukraft von der Wellenlänge bereitzustellen.
  • Beispielsweise kann der Schritt 804 das Sammeln von Strahlung, die von der Probe ausgeht, unter Verwendung mehrerer Erfassungsmodi umfassen, um zumindest die Streuphase zu liefern, die mit Defekten auf der Probe verbunden ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst Schritt 804 die Messung mehrerer Phasenkontrastbilder einer Probe, um eine Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung basierend auf einer Interferenz zwischen spiegelnd reflektierter und gestreuter Strahlung von der Probe bereitzustellen. Ein Schritt 804 kann dann das absichtliche Einführen einer Reihe bekannter Phasenversätze zwischen der spiegelnd reflektierten und gestreuten Beleuchtung und das Erzeugen eines Phasenkontrast-Interferenzbildes für jeden bekannten Phasenversatz umfassen. Ein Schritt 806 kann dann ein Bestimmen der gestreuten Phase, der gestreuten Leistung und / oder der Defektabsorption, die mit Defekten auf der Probe assoziiert sind, basierend auf der Reihe von Phasenkontrastbildern umfassen. Ferner kann der Schritt 808 das Klassifizieren von Defekten auf der Probe basierend auf der gestreuten Phase, der gestreuten Leistung und / oder der Defektabsorption umfassen. Zusätzlich kann die Erfassung der mehreren Sammelsignale, die mit den bekannten Phasenversätzen verbunden sind, die bei der Phasenverschiebungs-Phasenkontrastbildgebung eingeführt werden, sequentiell oder gleichzeitig durchgeführt werden.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst Schritt 804 die Messung von mindestens einem Hellfeldbild und einem Dunkelfeldbild der Probe. Ein Schritt 806 kann dann eine Bestimmung der gestreuten Leistung und / oder der Defektabsorption umfassen, die mit Defekten auf der Probe assoziiert sind, basierend auf mindestens den Hellfeld- und Dunkelfeldbildern. Beispielsweise kann ein Hellfeldbild die Absorption von Defekten auf der Probe (z. B. den Absorptionsquerschnitt) liefern, während ein Dunkelfeldbild die Streukraft der Probe (z. B. den Streuquerschnitt) liefern kann. Ein Schritt 808 kann dann das Klassifizieren von Defekten basierend auf der Streukraft und / oder der Defektabsorption umfassen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst Schritt 804 die Messung der Probe, die von mindestens zwei verschiedenen Immersionsmedien umgeben ist (z. B. Umgebungsatmosphäre, Wasser, Immersionsöl oder dergleichen). Die Streukraft eines Defekts kann eine Funktion einer Differenz zwischen dem Brechungsindex des Immersionsmediums sein. In Schritt 806 kann der Streuquerschnitt (basierend auf der Streukraft) für jedes Medium gemessen werden. Dementsprechend kann ein Verhältnis eines gemessenen Streuquerschnitts eines Defekts, der in zwei verschiedenen Immersionsmedien gemessen wurde, in Schritt 808 berechnet werden, um Defekte zu klassifizieren.
  • Der hierin beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene Komponenten, die in anderen Komponenten enthalten sind oder mit diesen verbunden sind. Es versteht sich, dass solche abgebildeten Architekturen lediglich beispielhaft sind und dass in der Tat viele andere Architekturen implementiert werden können, die die gleiche Funktionalität erzielen. In einem konzeptionellen Sinn ist jede Anordnung von Komponenten zum Erreichen der gleichen Funktionalität effektiv „assoziiert“, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird. Daher können zwei beliebige Komponenten, die hier kombiniert werden, um eine bestimmte Funktionalität zu erreichen, als „miteinander assoziiert“ angesehen werden, so dass die gewünschte Funktionalität erreicht wird, unabhängig von Architekturen oder dazwischen befindlichen Komponenten. Ebenso können zwei beliebige, so assoziierte Komponenten auch als „verbunden“ oder „gekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erzielen, und zwei beliebige Komponenten, die in der Lage sind, so assoziiert zu werden, können auch als miteinander „koppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erreichen. Spezifische Beispiele von „koppelbar“ umfassen physikalisch wechselwirkungsfähige und / oder physikalisch wechselwirkende Komponenten und / oder drahtlos wechselwirkungsfähige und / oder drahtlos wechselwirkende Komponenten und / oder logisch wechselwirkungsfähige und / oder logisch wechselwirkende Komponenten, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele ihrer begleitenden Vorteile durch die vorstehende Beschreibung verstanden werden, und es wird offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen an der Form, Konstruktion und Anordnung der Komponenten vorgenommen werden können, ohne vom offenbarten Gegenstand abzuweichen oder ohne auf alle materiellen Vorteile zu verzichten. Die beschriebene Form ist lediglich erläuternd und es ist die Absicht der folgenden Ansprüche, solche Änderungen einzuschließen und zu beinhalten. Weiterhin versteht es sich, dass die Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (29)

  1. System, umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls konfiguriert ist; ein oder mehrere Fokussierelemente, die konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten; einen Detektor; ein oder mehrere Sammelelemente, die konfiguriert sind, um von der Probe ausgehende Strahlung auf den Detektor zu lenken, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte und von der Probe gestreute Strahlung enthält; eine Erfassungsmodus-Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um die Probe in zwei oder mehr Erfassungsmodi abzubilden, so dass der Detektor zwei oder mehr Sammelsignale basierend auf den zwei oder mehr Erfassungsmodi erzeugt; und eine Steuerung, die kommunikativ mit dem Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuerung einen oder mehrere Prozessoren enthält, die konfiguriert sind, um Programmanweisungen auszuführen, die konfiguriert sind, um den einen oder die mehreren Prozessoren anzuweisen zum: Bestimmen einer oder mehrerer Defektstreueigenschaften, die mit von einem oder mehreren Defekten auf der Probe gestreuter Strahlung verbunden sind, basierend auf den zwei oder mehr Sammelsignalen, wobei die eine oder die mehreren Defektstreueigenschaften eine Streuphase, eine Streuungsintensität oder / und eine Defektabsorption umfassen; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf der einen oder den mehreren Defektstreueigenschaften.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsmodus-Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Phasensteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um zwei oder mehr ausgewählte Phasenversätze zwischen der von der Probe spiegelnd reflektierten Beleuchtung und der von der Probe gestreuten Beleuchtung einzuführen.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Phasensteuervorrichtung Folgendes umfasst: einen Phasenplattenwähler, der kommunikativ mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei der Phasenplattenwähler so konfiguriert ist, dass er nacheinander zwei oder mehr Phasenplatten in die von der Probe ausgehende Strahlung einfügt, um die zwei oder mehr ausgewählten Phasenversätze einzuführen, wobei die zwei oder mehr Sammelsignale zwei oder mehr Signalen entsprechen, die sequentiell von dem Detektor in Reaktion auf die Strahlung erzeugt werden, die von der Probe ausgeht, die durch die zwei oder mehr Phasenplatten modifiziert wurde.
  4. System nach Anspruch 2, wobei die Phasensteuervorrichtung umfasst: einen oder mehrere Strahlteiler zum Trennen der von der Probe ausgehenden Strahlung in zwei oder mehr Probenstrahlen, die auf zwei oder mehr Phasenplatten gerichtet sind, um die zwei oder mehr ausgewählten Phasenversätze einzuführen, wobei der zwei oder mehr Sammelsignale zwei oder mehr Signalen entsprechen, die von zwei oder mehr Detektoranordnungen des Detektors in Reaktion auf die Strahlung erzeugt werden, die von der Probe ausgeht, die durch die zwei oder mehr Phasenplatten modifiziert wurde.
  5. System nach Anspruch 2, wobei die Phasensteuervorrichtung Folgendes umfasst: einen Translationstisch zum Sichern der Probe, wobei der Translationstisch kommunikativ mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei der Translationstisch konfiguriert ist, um die Probe zu zwei oder mehr Fokuspositionen entlang einer optischen Achse des einen oder der mehreren Fokussierelemente zu verschieben, um die zwei oder mehr verschiedenen ausgewählten Phasenversätze einzuführen, wobei die zwei oder mehr Sammelsignale zwei oder mehr Signalen entsprechen, die von dem Detektor an den zwei oder mehr Fokuspositionen erzeugt werden.
  6. System nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsmodus-Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Abbildungsfeld-Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um sequentiell ein Hellfeldbild auf dem Detektor als ein erstes Sammelsignal der zwei oder mehr Sammelsignale basierend auf der von der Probe ausgehenden Strahlung zu erzeugen, und ein Dunkelfeldbild auf dem Detektor als ein zweites Sammelsignal der zwei oder mehr Sammelsignale basierend auf der von der Probe ausgehenden Strahlung als ein zweites Sammelsignal der zwei oder mehr Sammelsignale zu erzeugen.
  7. System nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsmodus-Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Immersionssteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um sequentiell ein trockenes Bild auf dem Detektor als ein erstes Sammelsignal auf der Grundlage der von der Probe ausgehenden Strahlung und ein Wasserimmersionsbild auf dem Detektor als ein zweites Sammelsignal basierend auf der Strahlung, die von der in einer Immersionsvorrichtung enthaltenen Probe ausgeht, zu erzeugen.
  8. System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Dämpfungsplatte, die konfiguriert ist, um die Intensität der von der Probe spiegelnd reflektierten Beleuchtung relativ zu der von der Probe gestreuten Beleuchtung zu verringern.
  9. System nach Anspruch 1, wobei der Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen umfasst: mindestens eines von Metallen, Dielektrika oder organischen Materialien.
  10. System nach Anspruch 1, wobei der Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen umfasst: mindestens eines von Silber, Aluminium, Gold, Kupfer, Eisen, Molybdän, Wolfram, Germanium, Silizium, Siliziumnitrat oder Siliziumdioxid.
  11. System nach Anspruch 1, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung ferner Fluoreszenzstrahlung umfasst, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner konfiguriert sind, um: einen oder mehrere Fluoreszenzintensitätswerte zu bestimmen, die mit einer Beleuchtung assoziiert sind, die durch einen oder mehrere Defekte auf der Probe erzeugt wird, basierend auf den zwei oder mehr Sammelsignalen; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem einen oder den mehreren Fluoreszenzintensitätswerten.
  12. System nach Anspruch 1, wobei der Beleuchtungsstrahl umfasst: einen ringförmigen Beleuchtungsstrahl.
  13. System nach Anspruch 12, wobei der Beleuchtungsstrahl umfasst: einen räumlich inkohärenten Beleuchtungsstrahl.
  14. System nach Anspruch 12, wobei die Beleuchtungsquelle umfasst: eine schmalbandige Beleuchtungsquelle.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Beleuchtungsquelle umfasst: eine von Speckles befreite Laserquelle.
  16. System nach Anspruch 12, wobei die Beleuchtungsquelle umfasst: eine Breitbandbeleuchtungsquelle.
  17. System nach Anspruch 16, wobei die Breitbandbeleuchtungsquelle umfasst: eine inkohärente Lampenquelle.
  18. System nach Anspruch 16, wobei die Breitbandbeleuchtungsquelle umfasst: eine abstimmbare Breitbandbeleuchtungsquelle.
  19. System nach Anspruch 12, wobei der Beleuchtungsstrahl umfasst: einen räumlich kohärenten Beleuchtungsstrahl.
  20. System nach Anspruch 19, wobei der Beleuchtungsstrahl umfasst: eine Laserquelle.
  21. System nach Anspruch 20, wobei die Laserquelle umfasst: eine abstimmbare Laserquelle.
  22. System nach Anspruch 1, wobei das System ferner eine Polarisatormaske in einer Pupillenebene des einen oder der mehreren Sammelelemente umfasst, die konfiguriert ist, um eine von einer Oberfläche der Probe gestreute Beleuchtung im Vergleich zu einer von dem einen oder den mehreren Defekten auf der Probe gestreuten Beleuchtung zu unterdrücken.
  23. System nach Anspruch 22, wobei der Beleuchtungsstrahl umfasst: einen einzelnen kollimierten Beleuchtungsstrahl.
  24. System nach Anspruch 22, wobei der Detektor umfasst: einen Zeitverzögerungs- und Integrationsdetektor (TDI-Detektor).
  25. System nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Fokussierelemente und das eine oder die mehreren Sammelelemente mindestens ein Element gemeinsam haben.
  26. System, umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls konfiguriert ist; ein oder mehrere Fokussierelemente, die konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten; einen Detektor; ein oder mehrere Sammelelemente, die konfiguriert sind, um von der Probe ausgehende Strahlung auf den Detektor zu lenken, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte und von der Probe gestreute Strahlung enthält; eine Phasensteuervorrichtung, die konfiguriert ist, um zwei oder mehr verschiedene ausgewählte Phasenversätze zwischen der von der Probe spiegelnd reflektierten Strahlung und der von der Probe gestreuten Strahlung einzuführen, so dass der Detektor zwei oder mehr Sammelsignale erzeugt; und eine Steuerung, die kommunikativ mit dem Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuerung einen oder mehrere Prozessoren enthält, die konfiguriert sind, um Programmbefehle auszuführen, die konfiguriert sind, um den einen oder die mehreren Prozessoren anzuweisen zum: Bestimmen einer oder mehrerer Streuphasenwerte, die in den Beleuchtungsstrahl eingeführt werden, der durch einen oder mehrere Defekte auf der Probe gestreut wird, basierend auf den zwei oder mehr Sammelsignalen; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen, basierend auf dem einen oder den mehreren Streuphasenwerten.
  27. System, umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls konfiguriert ist; ein oder mehrere Fokussierelemente, die konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten; einen Detektor; ein oder mehrere Sammelelemente, die konfiguriert sind, um von der Probe ausgehende Strahlung auf den Detektor zu lenken, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung enthält; eine Erfassungsmodus-Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um sequentiell ein Hellfeldbild auf dem Detektor basierend auf der von der Probe ausgehenden Strahlung als ein Hellfeldsammelsignal und ein Dunkelfeldbild auf dem Detektor basierend auf der von der Probe ausgehenden Strahlung als ein Dunkelfeldsammelsignal zu erzeugen; und eine Steuerung, die kommunikativ mit dem Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuerung einen oder mehrere Prozessoren enthält, die konfiguriert sind, um Programmanweisungen auszuführen, die konfiguriert sind, um den einen oder die mehreren Prozessoren anzuweisen zum: Vergleichen des Hellfeldsammelsignals und des Dunkelfeldsammelsignals, um einen oder mehrere Defekte auf der Probe zu detektieren; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem Vergleich des Hellfeldsammelsignals und des Dunkelfeldsammelsignals.
  28. System, umfassend: eine Beleuchtungsquelle, die zum Erzeugen eines Beleuchtungsstrahls konfiguriert ist; ein oder mehrere Fokussierelemente, die konfiguriert sind, um den Beleuchtungsstrahl auf eine Probe zu richten; einen Detektor; ein oder mehrere Sammelelemente, die konfiguriert sind, um von der Probe ausgehende Strahlung auf den Detektor zu lenken, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung enthält; eine Erfassungsmodus-Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um sequentiell ein Trockenbild auf dem Detektor als ein Trockensammelsignal basierend auf der von der Probe ausgehenden Strahlung und ein Wasserimmersionsbild auf dem Detektor als ein Immersionssammelsignal basierend auf der von der in einer Immersionsvorrichtung enthaltenen Probe ausgehenden Strahlung zu erzeugen; und eine Steuerung, die kommunikativ mit dem Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuerung einen oder mehrere Prozessoren enthält, die konfiguriert sind, um Programmanweisungen auszuführen, die konfiguriert sind, um den einen oder die mehreren Prozessoren anzuweisen, zum: Vergleichen des Trockensammelsignals und des Immersionssammelsignals, um einen oder mehrere Defekte auf der Probe zu detektieren; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf dem Vergleich des Trockensammelsignals und des Immersionssammelsignals.
  29. Verfahren zur Fehlerklassifizierung, umfassend: Beleuchten einer Probe mit einem Beleuchtungsstrahl; Sammeln von von der Probe ausgehender Beleuchtung unter Verwendung von zwei oder mehr Erfassungsmodi, um zwei oder mehr Sammelsignale zu erzeugen, wobei die von der Probe ausgehende Strahlung von der Probe spiegelnd reflektierte Strahlung und von der Probe gestreute Strahlung enthält; Bestimmen einer oder mehrerer Defektstreueigenschaften, die mit Strahlung assoziiert sind, die von einem oder mehreren Defekten auf der Probe ausgeht, basierend auf den zwei oder mehreren Sammelsignalen, wobei die eine oder mehreren Defektstreueigenschaften mindestens eine der folgenden beinhalten: eine Streuphase, eine Streuintensität oder eine Defektabsorption; und Klassifizieren des einen oder der mehreren Defekte gemäß einem ausgewählten Satz vorbestimmter Defektklassifizierungen basierend auf der einen oder den mehreren Defektstreueigenschaften.
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