TW201514475A - 用於提升檢測靈敏度之多點照明 - Google Patents

用於提升檢測靈敏度之多點照明 Download PDF

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TW201514475A TW103127509A TW103127509A TW201514475A TW 201514475 A TW201514475 A TW 201514475A TW 103127509 A TW103127509 A TW 103127509A TW 103127509 A TW103127509 A TW 103127509A TW 201514475 A TW201514475 A TW 201514475A
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Yung-Ho Alex Chuang
xiao-xu Lu
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Abstract

本發明揭示用於最小化自一不均勻照明源產生之多個照明光束之間之干擾以在一檢驗系統之視域上提供一有效均勻照明輪廓之方法及系統。在一些實例中，將一脈衝光束分割成多個照明光束，使得光束之各者在受檢驗之樣本之表面處時間分離。在一些實例中，將自一不均勻照明源產生之多個照明光束投射至該樣本之該表面上之空間分離之區域上。將由各區域照明之所關注之一點目標成像至一時間延遲積分(TDI)檢測器之表面上。該等映像經積分使得該等照明區域沿著所關注之該點目標之運動方向之相對位置不影響在該視域上之照明效率分佈。

Description

用於提升檢測靈敏度之多點照明 [相關申請案之交叉參考]
本專利申請案依據35 U.S.C.§119主張2013年8月9日所申請之標題為「Split Gaussian Beams and Multi-Spot Flat-Top Illumination for Surface Scanning Systems」之美國臨時專利申請案第61/864,024號之優先權，該申請案之標的以引用的方式併入本文中。
所描述實施例係關於用於表面檢驗之系統，且更特定言之係關於半導體晶圓檢驗模態。
半導體裝置(諸如邏輯及記憶體裝置)通常藉由施加至一基板或晶圓之一序列處理步驟來製造。半導體裝置之各種特徵及多個結構層級係藉由此等處理步驟形成。例如，除其他以外，微影係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一半導體製造程序。半導體製造程序之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。可在一單個半導體晶圓上製造多個半導體裝置且接著可將多個半導體裝置分成個別半導體裝置。
在一半導體製程期間在各種步驟處使用檢驗程序以偵測晶圓上之缺陷以促進較高良率。隨著設計規則及程序窗口在大小上繼續收縮，需要檢驗系統擷取晶圓表面上之一更廣泛範圍之實體缺陷同時維 持高產量。類似地，需要檢驗系統擷取光罩表面上之一更廣泛範圍之實體缺陷。
一此檢驗系統係照明及檢驗一晶圓表面之一掃描表面檢驗系統。在一照明點下掃描晶圓直至檢驗該晶圓表面之所要部分。通常，一高功率、基於雷射之照明源產生具有一不均勻(例如，高斯)光束強度曲線之照明光。然而，通常可期望將具有在檢驗系統之視域上具有盡可能均勻之一強度分佈之照明光投射至檢驗下之樣品上。
例如，在高功率、基於雷射之檢驗系統中，入射雷射光束之功率密度能夠損壞晶圓表面。對於採用一短脈衝雷射照明源之檢驗系統，基板損壞主要係與峰值功率密度有關。藉由入射光學輻射與晶圓表面之交互作用產生過量熱，特定言之在經受具有峰值功率密度之入射光之入射區域中。
在另一實例中，成像系統一般依靠具有在視域上盡可能均勻之一強度分佈之照明光來有效成像樣本之表面。
自一不均勻(例如，高斯)光束源產生一均勻強度分佈之一方法係僅使用光束輪廓之中心部分。儘管強健且簡單，然而在顯著系統成本下浪費顯著量之光。此外，必須注意適當傾出未使用光同時避免雜散光問題。
另一方法涉及接收不均勻輸入光束及產生多個次級光束之一繞射光學元件(DOE)之使用。藉由控制次級光束之相對相位及位置，一DOE可產生在晶圓表面處接近一均勻強度分佈之一復合照明光。
不幸地，DOE元件對照明光束輪廓中之週期相位及強度波動(波前誤差)高度靈敏，且亦對輸入光束相對於DOE之位置高度靈敏。此外，一經製造DOE係通常不可經調適以適應最終照明輪廓之要求之改變之一固定光學結構。類似地，一經製造DOE不可有效地變更以回應於一輸入光束之相位或強度分佈之改變。此外，DOE相較於標準光學 組件(諸如，球面透鏡及平面鏡)對於設計及製造之兩者亦相對較昂貴。
產生一均勻分佈之另一方法涉及漫射器。然而，漫射器相對於DOE共有上文描述之許多相同問題。此外，在涉及同調照明之應用中，漫射器可引起一非所要斑紋。
產生一均勻分佈之另一方法涉及非球狀光學器件。然而，非球狀光學器件相對於DOE共有上文描述之許多相同問題。
在一些實例中，可採用多個獨立光源來產生一均勻分佈。然而，額外系統成本係非所要的。
一般而言，現存光束形成系統之缺點包含低效率、對像差之靈敏度、複雜性，及差靈活性。通常，設計用於自一單個高斯光束產生一均勻分佈而無光傾出之系統以將輸入光束分成多個複本且單獨操縱各複本。此等操縱包含衰減、相位延遲，或空間重定位。然而，此等操縱顯著受複本之間之干擾影響，特定言之在考量輸入光束之真實世界像差時。
因此，期望對掃描檢驗系統之改良減輕經採用以照明檢驗下之一樣本之多個照明光束之間之干擾。
本發明呈現用於最小化自一不均勻照明源產生之多個照明光束之間之干擾以在一檢驗系統之視域上提供一有效均勻照明輪廓之方法及系統。
在一態樣中，藉由採用自具有一不均勻強度分佈之一脈衝照明源產生多個照明光束之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。光學子系統在檢驗下之樣本之表面處引入多個照明光束之間之光學延遲。由於照明表面之多個光束時間分離，故最小化檢測器處之照明光束之間之干擾。
在另一態樣中，藉由採用一延時積分(TDI)檢測器及自具有一不均勻強度分佈之一照明源產生多個照明光束之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。光學子系統將多個照明光束之各者引導至檢驗下之樣本之表面，使得由各光束照明之樣本之表面之各區域與其他區域空間分離。TDI檢測器接收自由照明光束之各者照明之樣本之各區域收集之大量光。由光學系統成像至TDI檢測器上之一點目標使用相同於電荷通過檢測器之傳送速度之速度跨檢測器表面移動。由於各照明空間係空間分離的，故所關注之點目標移動通過點目標之運動軌跡之路徑中之任何照明區域而無干擾。由其路徑中之各照明區域照明之點目標之映像隨著相關聯電荷耦合裝置(CCD)電荷經跨檢測器傳送而跨TDI檢測器移動。因此，所關注點目標將與自其運動軌跡中之各照明點之照明光相互作用，且該相互作用將被傳遞至TDI檢測器且被積分。以此方式，照明點沿著所關注點目標之運動方向之相對位置不影響在視域上之照明效率分佈。
藉由非限制性實例呈現經組態以自具有一不均勻強度分佈之一照明源產生數個照明光束之光學子系統之若干實施例。所呈現實施例在檢驗下之樣本之表面處產生數個照明光束，使得由各光束照明之樣本之表面之各區域自其它區域之至少一者時間延遲，或自其它區域之至少一者空間位移，或其等兩者。
在一些實施例中，採用一光學子系統產生具有接近相同強度之一不均勻照明光束之複本。在一些實例中，在多個照明光束之間之光學延遲下，將此等複本引導至受檢驗之一樣本之表面。在一些實例中，將複本引導至受檢驗之樣本之表面，使得由各光束照明之樣本表面之區域空間分離。在一些實例中，在多個照明光束之間之光學延遲下且在空間分離下，將複本引導至受檢驗之一樣本之表面。
在一些實施例中，採用一光學子系統將一不均勻照明光束空間 分割成至少兩個半光束。在一些實例中，將一脈衝照明光束空間分割成至少兩個半光束且延遲任何空間重疊之半光束達長於脈衝長度之時間以避免干擾。在此等實例中，稍微空間位移半光束使得總強度輪廓在中心周圍具有一平坦頂部。在一些實例中，此導致照明光之一更有效使用。此外，各脈衝之峰值強度減小且光學器件及感測器之壽命改良。
在一些實施例中，將一照明光束以一非零值入射角入射在一平行光束板上且將其自中心分割成兩個半分。光束之一部分直接自板之前表面反射且光束另一部分行進穿過前表面且自後表面反射。來自後表面之經反射光束之一部分行進穿過前表面且另一部分再次自前表面反射。增加的路徑長度引起任何兩個重疊光束之間之一空間偏移且亦一時間延遲。由於時間延遲，故光束之間不存在干涉且整合在一適當週期內之強度輪廓接近等於個別強度輪廓之總和。
在一些實施例中，將一照明光束入射在空間分割傳入光束且產生各具有一有效均勻分佈之兩個輸出通道之一平行光束板上。將一傳入光束以一非零值入射角入射在一平行光束板上且將其自中心分割成兩個半分。一半光束50%自板之前表面反射且另50%行進穿過前表面及後表面之兩者。另一半光束行進穿過前表面且自後表面反射。隨後，此半光束之強度之50%透射穿過前表面且另50%自前表面再次反射且透射穿過後表面。半光束之間之路徑長度差異引起光束之間之一空間偏移及亦時間延遲。
前述係發明內容且因此必然含有細節的簡化、一般化及省略；因此，熟習此項技術者應了解，發明內容僅僅係闡釋性且絕無任何限制。在本文中陳述之非限制性實施方式中將明白本文所述裝置及/或程序之其他態樣、發明特徵及優點。
10‧‧‧照明光/傳入光束
11‧‧‧部分/次級照明光束
12‧‧‧剩餘照明光/次級照明光束
13‧‧‧區域
14‧‧‧區域
15‧‧‧時間跡線
16‧‧‧時間跡線
17‧‧‧照明輪廓
18‧‧‧照明輪廓
19‧‧‧時間平均照明輪廓
20‧‧‧樣本
21‧‧‧部分/視域
22‧‧‧部分/
23‧‧‧部分
25‧‧‧光学子系統
26‧‧‧光學子系統
27‧‧‧光學子系統
28‧‧‧光學子系統
30‧‧‧分光器
40‧‧‧鏡元件
50A-50D‧‧‧分光器
51‧‧‧鏡
52‧‧‧照明光
54‧‧‧折射光學元件
55A-55E‧‧‧次級照明光束
56A-56E‧‧‧區域
60A-60D‧‧‧分光器
61‧‧‧鏡
62‧‧‧照明光
65A-65D‧‧‧次級照明光束
70‧‧‧時間延遲積分(TDI)檢測器
71‧‧‧照明光
72‧‧‧繞射光學元件
73‧‧‧次級照明光束
74‧‧‧所關注點目標
75‧‧‧軌跡
76‧‧‧照明區域
77‧‧‧照明區域
78A-78D‧‧‧區域
79‧‧‧部分
100‧‧‧光學子系統
101‧‧‧橢圓形高斯光束
102‧‧‧平行鏡
103‧‧‧經反射半高斯光束
104‧‧‧平行鏡
105‧‧‧經反射半高斯光束
110‧‧‧强度轮廓
300‧‧‧光學子系統
301‧‧‧橢圓形光束/傳入高斯光束
302‧‧‧射線
303‧‧‧射線
304‧‧‧射線
305‧‧‧點
306‧‧‧點
307‧‧‧點
308‧‧‧點
309‧‧‧區域
310‧‧‧區域
311‧‧‧區域
312‧‧‧區域
313‧‧‧區域
314‧‧‧後表面
320‧‧‧射線
321‧‧‧射線
322‧‧‧射線
325‧‧‧平行光束板結構
400‧‧‧光學子系統
401‧‧‧橢圓形光束/傳入高斯光束
402‧‧‧射線
403‧‧‧射線
404‧‧‧射線
405‧‧‧點
406‧‧‧點
407‧‧‧點
408‧‧‧點
409‧‧‧點
410‧‧‧區域
411‧‧‧區域
412‧‧‧區域
413‧‧‧區域
420‧‧‧射線
421‧‧‧射線
422‧‧‧射線
423‧‧‧射線
425‧‧‧平行光束板結構
500‧‧‧表面檢驗系統
501‧‧‧照明系統
502‧‧‧光束
503‧‧‧光束成形光學系統
504‧‧‧聚焦光束
505‧‧‧照明光線
510‧‧‧集光系統
511‧‧‧樣品表面
512‧‧‧透鏡/平台
513‧‧‧透鏡
514‧‧‧電荷耦合裝置(CCD)
520‧‧‧雷射系統
531‧‧‧集光系統
532‧‧‧集光系統
533‧‧‧集光系統
600‧‧‧檢驗系統
601‧‧‧雷射光束
602‧‧‧透鏡
603‧‧‧空間濾光器
604‧‧‧透鏡
605‧‧‧分光器
606‧‧‧法線照明通道
607‧‧‧光學器件
608‧‧‧鏡
609‧‧‧樣本
610‧‧‧拋物面鏡
611‧‧‧線感測器
612‧‧‧傾斜照明通道
613‧‧‧鏡
614‧‧‧半波板
616‧‧‧準直光束
617‧‧‧物鏡
618‧‧‧檢偏鏡
620‧‧‧儀器
630‧‧‧雷射系統
700‧‧‧方法
701‧‧‧方塊
702‧‧‧方塊
703‧‧‧方塊
704‧‧‧方塊
705‧‧‧方塊
800‧‧‧方法
801‧‧‧方塊
802‧‧‧方塊
803‧‧‧方塊
804‧‧‧方塊
805‧‧‧方塊
n‧‧‧折射率
T‧‧‧厚度
TD‧‧‧光學延遲
TP‧‧‧脈衝寬度/脈衝持續時間
TR‧‧‧重複週期
w0‧‧‧高斯光束腰寬
β‧‧‧相對位移
Δ‧‧‧距離
θ‧‧‧入射角
圖1係圖解說明經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統之一實施例之一簡化圖示。
圖2係圖解說明由圖1中圖解說明之光學子系統照明之一樣本之一部分之一簡化圖示。
圖3係圖解說明對由多個光束照明之一樣本之不同區域求平均值之照明強度之一代表性標繪圖。
圖4係圖解說明一樣本之表面處之多個照明光束之照明輪廓及整體時間平均照明輪廓之一代表性標繪圖。
圖5係圖解說明另一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統之一簡化圖示。
圖6係圖解說明由圖5中圖解說明之光學子系統照明之一樣本之表面之一部分之一簡化圖示。
圖7係圖解說明又一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統之一簡化圖示。
圖8係圖解說明由圖7中圖解說明之光學子系統照明之一樣本之表面之一部分之一簡化圖示。
圖9係圖解說明所關注之一點目標跨一時間延遲積分(TDI)檢測器之視域之軌跡之一簡化圖示。
圖10係圖解說明一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統之一簡化圖示。
圖11係圖解說明由圖10中圖解說明之光學子系統照明之一樣本之表面之一部分之一簡化圖示。
圖12係圖解說明一實施例中之經組態以在一空間位移及時間延遲下將一傳入照明光束空間分割成兩個半分之一光學子系統之一簡化圖示。
圖13係圖解說明由圖12中圖解說明之光學子系統產生之整體時間平均照明輪廓之一代表性標繪圖。
圖14係圖解說明一實施例中之經組態以將一傳入照明光束空間分割成多個半光束之一光學子系統之一簡化圖示。
圖15係圖解說明由圖14中圖解說明之光學子系統產生之整體時間平均照明輪廓之一代表性標繪圖。
圖16係圖解說明另一實施例中之經組態以將一傳入照明光束空間分割成多個半光束之一光學子系統之一簡化圖示。
圖17係圖解說明可根據本文中呈現之方法及系統組態之一檢驗系統500之一簡化圖示。
圖18係圖解說明具有多個集光路徑之檢驗系統500之一實施例之一簡化圖示。
圖19係圖解說明可根據本文中呈現之方法及系統組態之一檢驗系統600之一簡化圖示。
圖20係圖解說明最小化多個照明光束之間之干擾之一方法700之一流程圖。
圖21係圖解說明最小化多個照明光束之間之干擾之一方法800之一流程圖。
現在將詳細參考本發明之背景實例及一些實施例，本發明之實例係在隨附圖式中加以圖解說明。
在一態樣中，藉由採用自具有一不均勻強度分佈之一脈衝照明源產生多個照明光束之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干 擾。光學子系統在受檢驗之樣本之表面處引入多個照明光束之間之光學延遲。由於照明表面之多個光束時間分離，故最小化檢測器處之照明光束之間之干擾。
圖1描繪經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統25之一實施例。光學子系統25接收由一脈衝照明源(未顯示)產生大量照明光10。藉由非限制性實例，照明源可包含一鎖模或Q切換雷射。一般而言，照明子系統經組態以將具有一相對較窄波長帶之光引導至光學子系統25。照明光10之強度分佈係不均勻的。通常，由一雷射照明系統產生之照明光10之強度分佈接近為一高斯分佈。如圖1中所描繪，光學子系統25包含使照明光10之一部分11通過且朝向一鏡元件40反射剩餘照明光12之一分光器30。鏡元件40朝向受檢驗之樣本20重新引導照明光12。在高數值孔徑(NA)照明系統中，鏡40經彎曲或由足夠光學功率鏡之一或多個透鏡元件補充以將兩個光束聚焦在相同平面上。如圖1中所描繪，照明光束11與照明光束12至樣本20之表面之路徑長度不同。因此，在樣本20之表面處，在照明光束11與照明光束12之間引入一光學延遲。
一檢測器(未顯示)接收自由照明光束11照明之樣本20之表面收集之大量光，且接著一短時間之後接收自由照明光束12照明之樣本20之表面收集之另一大量光。由於兩個實例之經收集光之間之時間分離，故最小化干擾。因此，即使由照明光束11與照明光束12照明之樣本20之區域重疊，光束仍不干擾。
圖2圖解說明檢測器之視域內之樣本20之表面之一部分21。由照明光束11照明區域13且由照明光束12照明區域14。如圖2中所描繪，由檢測器可見之照明光束11及照明光束12照明之區域之間存在一重疊。通常，此將導致非所要干擾。然而，由於區域13與區域14之照明在時間上分開，故干擾已最小化。
圖3圖解說明對區域13求平均值之照明強度之一時間跡線15及對區域14求平均值之照明強度之一時間跡線16之一表示。如圖3中所描繪，照明光之各脈衝之特徵為一脈衝寬度或脈衝持續時間TP。此外，雷射光源之特徵亦為一重複週期TR。為最小化干擾，次級照明光束11與次級照明光束12之間引入之光學延遲TD必須大於照明光10之脈衝寬度。此外，光學延遲必須小於脈衝之間之週期。在一些實施例中，各次級光束之間之路徑長度之差值接近10毫米。此導致接近30皮秒之光學延遲。此係大於用於半導體檢驗應用之典型鎖模雷射之脈衝持續時間(例如，10皮秒至12皮秒)，但完全在此等雷射之脈衝重複速率內(例如，50MHz至200MHz)。一般而言，無論次級照明光束之數目及脈衝照明源之特定效能規格如何，應滿足本文中所描述之條件。此外，感測器積分時間應大於第一脈衝與最後脈衝加上脈衝寬度之間之延遲。在實踐中，常常可期望長於此最小值之感測器積分時間以對照明源之許多脈衝求平均值。
圖4描繪跨圖2中描繪之視域21內之照明區域13之長軸之照明輪廓17之一表示。類似地，圖4描繪跨圖2中描繪之視域21內之照明區域14之長軸之照明輪廓18之一表示。最終，圖4亦描繪歸因於由光束11及光束12之照明之跨視域21之長軸之有效時間平均照明輪廓19。以此方式，使用具有最小浪費光及兩個光束之間之最小干擾之兩個高斯光束實現一平坦頂部照明光束之一有效代理。
藉由非限制性實例提供圖1中描繪之實施例。例如，輸入照明光10可具有任何強度分佈。在一些實例中，該分佈可接近為高斯。然而，在一些其他實例中，可在將照明光束分割成多個次級光束之前採用額外光學元件進一步塑形由照明源產生之照明光束之強度分佈。在另一實例中，參考圖1描述之光學子系統25產生傳入光束10之強度分佈之複本。然而，一般而言，一光學子系統可包含產生已經衰減、經 受相位延遲，或空間重定位之多個次級光束之光學元件之一配置。一般而言，可在此專利文件之範疇內考量自輸入照明光產生多個照明光束且在受檢驗之樣本之表面處引入多個照明光束之間之光學延遲之任何光學子系統。
圖5描繪另一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統26。光學子系統26接收由一脈衝照明源(未顯示)產生之大量照明光52。如圖5中所描繪，光學子系統26包含產生五個次級照明光束55A至55E之一系列之分光器50A至50D及一鏡51。一折射光學元件54以所要圖案朝向樣本20之表面引導照明光束55A至55E之各者。如圖5中所描繪，照明光束55A至55E之各者之路徑長度不同。例如，各分光器之間之距離可接近10毫米以在各照明光束之間產生接近30皮秒之光學延遲。
圖6圖解說明一檢測器(未顯示)之視域內之樣本20之表面之一部分22。分別由照明光束55A至55E照明區域56A至56E。如圖5中所描繪，由檢測器可見之照明光束55A至55E之各者照明之區域之間存在一重疊。通常，此將導致非所要干擾。然而，由於區域56A至56E之照明在時間上分開，故最小化干擾。
圖7描繪又一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統27。光學子系統27接收由一脈衝照明源(未顯示)產生之大量照明光62。如圖7中所描繪，光學子系統27包含產生接近相等照明功率之四個次級照明光束65A至65D之具有固定定向及適當分開因數之一系列分光器60A至60D及一鏡61。在經描繪實施例中，分光器60A至60D經單獨對準以將各照明光束直接引導至樣本20之表面上之所要位置。如圖7中所描繪，照明光束65A至65D之各者之路徑長度不同。例如，各分光器之間之距離可接近10毫米以在各照明光束之間產生接近30皮秒之光學延 遲。
圖8圖解說明一檢測器(未顯示)之視域內之樣本20之表面之一部分23。分別由照明光束65A至65D照明區域66A至66D。由於區域66A至66D之各者之照明在時間上分開，故不管任何空間重疊，最小化干擾。
一般而言，可根據本文中描述之實施例或藉由任何其他光學配置產生且在樣本之表面上以任何圖案配置任何數目之照明光束。只要光學子系統經組態以在時間上分開地照明各區域，則不管由次級照明光束之各者照明之樣本之表面之區域之間之任何空間重疊，最小化干擾。
在另一態樣中，藉由採用一延時積分(TDI)檢測器及自具有一不均勻強度分佈之一照明源產生多個照明光束之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。光學子系統將多個照明光束之各者引導至受檢驗之樣本之表面，使得由各光束照明之樣本之表面之各區域與其他區域空間分離。TDI檢測器接收自由照明光束之各者照明之樣本之各區域收集之大量光。由光學系統成像至TDI檢測器上之一點目標使用相同於電荷通過檢測器之傳送速度之速度跨檢測器表面移動。由於各照明空間係空間分離的，故所關注之點目標移動通過點目標之運動軌跡之路徑中之任何照明區域而無干擾。由其路徑中之各照明區域照明之點目標之映像隨著相關聯電荷耦合裝置(CCD)電荷經跨檢測器傳送而跨TDI檢測器移動。因此，所關注點目標將與自其運動軌跡中之各照明點之照明光相互作用，且該相互作用將被傳遞至TDI檢測器且被積分。以此方式，照明點沿著所關注點目標之運動方向之相對位置不影響在視域上之照明效率分佈。
圖9圖解說明跨一TDI檢測器70之視域之一所關注點目標74之軌跡75。藉由成像至TDI檢測器70上之兩個空間分離之照明區域76及77 照明所關注點目標74。在跨圖9之水平方向上偏移TDI檢測器70之像素。以此方式，在跨圖9之垂直方向上實現一均勻照明。入射光之總量，且因此由所關注點目標74反射或散射之光之總量不管其在視域內之垂直位置實質上類似。因此，檢驗系統之靈敏度實質上與所關注點目標74之垂直位置無關。
可藉由本文中描述之光學子系統實施例之任一者之設計實現照明區域之間之空間分離。
圖10描繪另一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成在受檢驗之樣本之表面處時間分離之次級照明光束之一光學子系統28。光學子系統28接收由一脈衝照明源(未顯示)產生之大量照明光71。如圖10中所描繪，光學子系統28包含經組態以產生具有接近相等照明功率之四個次級照明光束73且將各照明光束直接引導至樣本20之表面上之所要位置之一繞射光學元件72。
圖11圖解說明一TDI檢測器之視域內之樣本20之表面之一部分79。由照明光束73照明區域78A至78D。由於區域78A至78D之各者之照明跨TDI檢測器空間分離，故最小化干擾。因此，組合照明輪廓對光束與波前誤差之間之相對相位改變不敏感。如關於圖9描述，在跨圖11之水平方向上偏移TDI檢測器之像素。以此方式，在所關注點目標之映像在水平方向上跨感測器移動時，在跨圖11之垂直方向上實現一均勻照明。
一般而言，可在此發明文件之範疇內考量任何數目之照明點。原理上，成像效率及不均勻性隨著照明點之數目增大而改良。然而，應藉由可引起較大量之點之工程學考量平衡此等改良。
如上文中所描述，藉由採用一脈衝照明源及在受檢驗之樣本之表面處在多個照明光束之間引入時間延遲之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。不管由光束照明之區域是否空間分離或空間 重疊，此方法有效。
此外，如上文中所描述，藉由採用一時間延遲積分(TDI)檢測器及產生多個照明光束且將多個照明光束之各者引導至空間分離之樣本之表面之區域之一光學子系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。不管是否採用一脈衝或持續照明源且不管是否在樣本之表面處在多個照明光束之間引入時間延遲，此方法有效。
因此，採用上文中所描述方法之任何組合之一檢驗系統有效減輕多個照明光束之間之干擾。例如，採用一脈衝照明源及在受檢驗之樣本之表面處在多個照明光束之間引入時間延遲之一光學子系統之一檢驗系統亦可採用一TDI檢測器。在另一實例中，採用一時間延遲積分(TDI)檢測器及將多個照明光束引導至樣本之表面之空間分離區域之一光學子系統之一檢驗系統亦可採用一脈衝雷射源、在樣本之表面處在多個照明光束之間引入時間延遲之一光學子系統，或其兩者。
在又一態樣中，採用一光學子系統將一脈衝高斯光束空間分割成具有一空間位移及時間延遲之至少兩個半分。延遲任何兩個空間重疊之半高斯光束達長於脈衝長度之時間以避免干擾。稍微空間位移半高斯光束使得總強度輪廓在中心周圍具有一平坦頂部。在一些實例中，此導致照明光之一更有效使用。在一些實例中，各脈衝之峰值強度減小且光學器件及感測器之壽命改良。
圖12描繪一實施例中之經組態以將一傳入照明光束空間分割成具有一空間位移及時間延遲之兩個半分之一光學子系統100。一脈衝照明源產生一圓形或接近圓形之高斯光束。藉由合適光學器件(未顯示)將光束製成橢圓形。光學子系統100接收橢圓形光束101。光學子系統100包含經配置以將光束101沿著短軸分割成兩個半分之兩個平行鏡102及104。橢圓形高斯光束101入射在平行鏡102及104上。鏡102之下部邊緣接近與傳入高斯光束101之中心處之光學射線排成列使得鏡 102僅反射高斯光束之上半部。圖12中使用正規線的粗細描繪經反射半高斯光束103。傳入高斯光束101之下半部進一步稍微移動且由鏡104以相同入射角反射。圖12中藉由粗的線的粗細描繪經反射半高斯光束105。翻轉鏡102及104偏離圖12之平面以防止鏡102阻擋光束105及在平行於兩個光束之短軸之一方向上稍微位移兩個光束。應選擇兩個光束之空間位移，使得將其兩者成像至感測器上。如自傳播方向觀看且如重新成像至感測器平面上，在圖12中以一陰影圖描繪經反射光束103及105(即，晶圓平面上之光束輪廓)。在一些實施例中，可將鏡102之下部邊緣附接之射線變跡或濾除以減小繞射及/或散射。
兩個半高斯光束103及105皆相對於彼此空間位移且時間延遲。時間延遲大於脈衝持續時間以避免干擾。在一較佳實施例中，兩個光束在平行於其等長軸之一方向上之相對位移β應在接近1w0與1.1w0之間，其中w0係高斯光束腰寬。以此方式，重疊區域中之最小強度約係峰值強度之95%或更多。對於此一重疊，雷射光束之能量之接近95%係在重疊區域中。
在一些實施例中，TDI感測器沿著光束103及105之短軸掃描信號且將信號積分在一有限時間週期上。積分時間至少應五倍長於連續雷射脈衝之間之時間。以此方式，藉由TDI感測器量測之強度輪廓本質上係兩個半高斯光束輪廓之總和。兩個光束之組合產生一實質上均勻光場。大部分能量實質上均勻分佈在頂部周圍且因此可直接用於檢驗目的。
在時間上積分之如藉由TDI感測器收集之照明強度具有一實質上平坦頂部輪廓。圖13圖解說明1.02w0之一相對位移β之一強度輪廓110，其中w0係高斯光束腰寬。信號之實質上平坦部分之全寬係β。因此，光束之能量之大部分(接近95%)實質上係在照明強度輪廓之平坦部分內。
在一些實施例中，入射在鏡上之角度係45度。然而，一般而言，考慮感測器大小、積分時間，及光學器件佈置之限制，可選擇任何入射角以在時間及空間上最佳化光束分離。
圖14描繪一實施例中之經組態以將一傳入照明光束分割成各具有接近相等強度且各具有相對於彼此之一時間延遲之四個半分之一光學子系統300。此外，四個半分之兩者與另兩個半分空間分離。
一脈衝照明源產生一圓形或接近圓形之高斯光束。藉由合適光學器件(未顯示)將光束製成橢圓形。光學子系統300接收橢圓形光束301。光學子系統300包含一平行光束板結構325。傳入光束301入射在平行光束板325上且最終完全自平行光束板結構325反射。經反射光束之平均強度輪廓具有一實質上平坦頂部，該平坦頂部具有減小的峰值強度。
平行光束板325在前表面上之不同區域中具有不同塗層性質且在後表面上具有一高反射性塗層。理想上，光不透射穿過平行光束板325之後表面。在一些實施例中，自熔融矽構造平行光束板325。
圖14中標示若干不同位置處之射線用以參考。射線303係在傳入高斯光束301之中心處。射線302在左側上遠離中心一距離Δ，且射線304在沿著橢圓之長軸之右側上遠離中心一距離Δ。射線302、303及304分別在點305、306及307處入射在板之前表面上。前表面上之點305與點306之間之區域310經塗覆用於高透射。射線302與射線303之間之射線透射至光束板中且自後表面314反射。點306與點307之間之區域311經塗覆用於接近50%透射及接近50%反射。射線303與射線304之間之射線50%直接自前表面反射且50%透射穿過前表面。透射穿過前表面之射線移動至其等朝向前表面反射回之後表面314。點308對應於射線304在自後表面314反射之後撞擊前表面之點。點307與點308之間之前表面上之區域312亦經塗覆用於高透射，類似於區域310。點 305之左側之區域309及點308之右側之區域313被塗覆為變跡器。板之厚度T經選擇使得射線302在自後表面反射之後實質上在射線303自前表面反射之點306處透射穿過前表面。此等射線標示為320。射線303在自後表面之反射之後穿過前表面之透射實質上亦與射線304自前表面之反射對準(在點307處)且標示為321。射線304在自後表面之反射及穿過前表面之後續透射之後標示為322。
有效地將高斯光束在其中心處空間分割成兩個半分。一半相對於另一半空間偏移且時間延遲。各半高斯光束與50/50光束因塗層分割而強度分割且偏移相同距離Δ。
為相對於另一半高斯空間偏移一半高斯光束距離Δ且重疊，厚度T、折射率n、入射角θ，及入射高斯光束之光束腰寬w0必須滿足等式(1)。
t=Δ*(n2-sin2θ)1/2/(2*sinθ*cosθ) (1)
若入射角為45度，則等式(1)簡化成t=Δ*(n2-0.5)1/2。在一些實施例中，可在設計平行光束板之後稍微調整光束腰寬w0及入射角θ以最佳化之經反射光束輪廓。
圖15圖解說明Δ=1.02w0之情況下來自平行光束板之經反射光束之強度輪廓。其實質上類似於圖13中所示，但圖13中描繪之平坦區域有兩個係並排放置。在此實例中，自平行光束板325反射之光之實質上平坦部分之全寬係2Δ，其係圖13中圖解說明之寬度之兩倍。此外，針對相同值Δ，平坦頂部處之強度約係藉由圖12之實施例產生之強度之一半。
在一較佳實施例中，Δ應係在接近1w0與1.1w0之間(其中w0係高斯光束腰寬)，使得重疊區域中之最小強度約係峰值強度之95%或更多。對於此一重疊，雷射光束之能量之接近95%係在重疊區域中。若系統在重疊區域內可承受大於5%之一強度變化，則位移Δ之範圍可擴 大。
圖15圖解說明分佈之尾部之一例示性形狀。尾部之形狀取決於變跡器之設計。在一些實施例中，若需要，則可將尾部完全濾除。
兩個半高斯光束之間之時間延遲係2*n2*t*(n2-sin2θ)-1/2c-1，其中c係真空中之光速。例如，若入射角係45度且光束板材料之折射率係1.5(諸如，具有接近266nm之一波長之熔融矽)，則5mm之一光束板厚度T將導致57ps之一時間延遲。若脈衝長度小於57ps，則接著此延遲將足以避免一半高斯與另一者之干擾。此一光束板將一半高斯相對於另一者偏移3.8mm；且若光束板處之橢圓形高斯光束腰寬之長軸接近3.6mm，則其將係適當的。
在另一實施例中，一平行光束板經組態將一傳入照明光束分割成四個半光束。此外，平行光束板經組態以自平行光束板之一前表面發射四個半光束之兩者且自相對前表面之一後表面發射剩餘之兩個半光束。以此方式，平行光束板經組態以產生各具有一有效均勻強度分佈之照明光之兩個通道。在一些實施例中，可採用兩個通道同時在兩個不同位置以兩個不同入射角等照明受檢驗之一樣本之表面。
圖16描繪一實施例中之經組態以將一傳入照明光束空間分割成在兩個輸出通道上具有一空間位移及時間延遲之四個半分之一光學子系統400。
一脈衝照明源產生一圓形或接近圓形之高斯光束。藉由合適光學器件(未顯示)將光束製成橢圓形。光學子系統400接收橢圓形光束401。光學子系統400包含一平行光束板結構425。傳入光束401入射在平行光束板425上且最終自平行光束板結構425反射且透射穿過平行光束板結構425。經反射光束及透射光束之平均強度輪廓具有一實質上平坦頂部，該平坦頂部具有減小的峰值強度。平行光束板425在前表面及後表面上之不同區域中具有不同塗層性質。在一些實施例中，自 熔融矽構造平行光束板425。
圖16中標示若干不同位置處之射線用以參考。射線403係在傳入高斯光束401之中心處。射線402在左側上遠離中心一距離Δ，且射線404在沿著橢圓狀光束401之長軸之右側上遠離中心一距離Δ。射線402、403及404分別在點405、406及407處入射在板之前表面上。區域410包含如圖16中描繪之位於點406之左側之前表面之部分。區域410經塗覆用於高透射。區域411包含如圖16中描繪之位於點406之右側之前表面之部分。區域411經塗覆用於50%透射及50%反射。點408係射線403入射在後表面上之處。區域412包含如圖16中描繪之點408之左側之後表面之部分。區域412經塗覆用於高反射。區域413包含如圖16中描繪之點408之右側之後表面之部分。區域413經塗覆用於高透射。因此，左半高斯光束在透射穿過前表面之後自後表面反射且接著強度之50%透射穿過前表面上之區域411且另50%自前表面反射且透射穿過後表面之區域413。右半高斯光束50%在區域411上自前表面反射且50%透射穿過區域411及區域413之兩者。平行板425之厚度經選擇使得射線402在自後表面反射之後在實質上點406處透射穿過前表面。在此相同點處，射線403自前表面反射。此等射線標示為420。射線403在自後表面之反射之穿過前表面之透射此外實質上亦與射線404自前表面之反射對準(在點407處)。此等射線標示為421。同時，射線402在自後表面區域412之反射及自前表面區域411之反射之後之穿過後表面之透射實質上與射線403穿過兩個表面之透射對準(在點408處)。此等射線標示為422。類似地，射線403在自後表面及前表面之反射之後之穿過後表面之透射實質上與射線404穿過兩個表面之透射(在點409處)。此等射線標示為423。有效地將高斯光束在中心處在兩個輸出通道上空間分割成兩個半分。一半高斯光束相對於另一半高斯光束空間偏移且時間延遲。此外，整體光束之強度在兩個通道之間分 割。強度之50%自平行光束板425反射且另一50%透射穿過平行光束板425。因此，兩個輸出具有實質上類似於如圖13中所示之具有Δ之一寬度之一平坦頂部，且各輸出含有輸入光束之接近一半之功率。
為相對於另一半高斯空間偏移一半高斯光束距離Δ且重疊，厚度T、折射率n、入射角θ，及入射高斯光束之光束腰寬w0必須滿足等式(1)。
在一些實施例中，可在設計平行光束板之後稍微調整光束腰寬w0及入射角θ以最佳化之經反射光束輪廓。
在一較佳實施例中，Δ應係在接近1w0與1.1w0之間(其中w0係高斯光束腰寬)，使得重疊區域中之最小強度約係峰值強度之95%或更多。對於此一重疊，雷射光束之能量之接近95%係在重疊區域中。若系統在重疊區域內可承受大於5%之一強度變化，則位移Δ之範圍可擴大。
兩個半高斯之間之時間延遲係2*n2*t*(n2-sin2θ)-1/2c-1，其中c係真空中之光速。例如，若入射角係45度且光束板材料之折射率係105(諸如，266nm附近之一波長處之熔融矽)，則接著5mm之一光束板厚度T將導致57ps之一時間延遲。若脈衝長度小於57ps，則接著此延遲將足以避免一半高斯與另一者之干擾。此一光束板將一半高斯相對於另一者偏移3.8mm；且若光束板處之橢圓形高斯光束腰寬之長軸接近3.6mm，則其將係適當的。
在一較佳實施例中，分割邊緣周圍之塗層經錐狀化或輪廓化使得繞射及/或散射減小。
可在具有如圖17中描繪之斜線照明之一暗視場檢驗系統中採用本文中描述之檢驗及光束形成技術。檢驗系統可與如圖18中所描繪之包含離軸及靠近標準集光之集光系統。
圖17係可如本文中所描述組態之一檢驗系統500之一實施例之一 簡化示意圖。出於簡化目的，已省略該系統之一些光學組件。例如，亦可包含折叠鏡、偏光器、光束形成光學器件、額外光源、額外集光器及額外檢測器。全部此等變動係在本文中所描述之本發明之範疇內。本文中所描述之檢驗系統可用於檢驗經圖案化以及未經圖案化之晶圓。
檢驗系統500包含用於檢驗表面511之區域之一照明系統501及一集光系統510。如圖17中所示，一雷射系統520引導一光束502穿過光束形成光學器件503。在一較佳實施例中，照明系統501包含經組態以最小化如本文中所描述之多個照明光束之間之干擾之一光學子系統。在一些實施例中，光束形成光學器件503經組態以自雷射系統接收一光束，將其聚焦成一橢圓形輪廓，及應用本文中所描述之技術以產生具有一有效均勻強度輪廓之聚焦至表面511上之一光束。
光束形成光學器件503經定向使得其主平面實質上平行於一樣品表面511且因此在表面511上於光束形成光學器件503之焦平面中形成照明線505。此外，以一非正交入射角將光束502及聚焦光束504引導至表面511。特定言之，可以與一法線方向成約1度與約85度之間之一角度將光束502及聚焦光束504引導至表面511。以此方式，照明線505實質上係在聚焦光束504之入射平面中。貫穿上文所描述技術之使用，沿著光線505之長軸之強度輪廓實質上係平坦的。
集光系統510包含用於收集自照明線505散射之光之透鏡512及用於將由透鏡512產生之光聚焦至一裝置(諸如電荷耦合裝置(CCD)514，包括光敏檢測器之一陣列)上之透鏡513。在一實施例中，CCD 514可包含檢測器之一線性陣列。在此等情況中，CCD 514內之檢測器之線性陣列可定向成平行於照明線505。在一實施例中，可包含多個集光系統，其中該等集光系統之各者包含類似組件，但定向不同。
儘管圖17中所描繪之集光系統510圖解說明一單個收集通道，然 而可預期任何數目之收集通道。例如，圖18圖解說明用於一表面檢驗設備之集光系統531、532及533之一例示性陣列(其中為簡單起見未展示其照明系統，例如，類似於照明系統501)。集光系統531中之第一光學器件收集在一第一方向上自樣品511之表面散射之光。集光系統532中之第二光學器件收集在一第二方向上自樣品511之表面散射之光。集光系統533中之第三光學器件收集在一第三方向上自樣品511之表面散射之光。注意，第一路徑、第二路徑及第三路徑與樣品511之該表面成不同的反射角。可使用支撐樣本511之一平台512以引起該等光學器件與樣本511之間的相對運動，使得可掃描樣本511之整個表面。於2009年4月28日發佈且以引用方式併入本文之美國專利7,525,649進一步詳細描述表面檢驗設備500及其他多個集光系統。
可在針對未經圖案化晶圓之檢驗系統(諸如，圖19中所描繪之系統600)中採用本文中所描述之檢驗及光束形成技術。此一檢驗系統可併有傾斜及/或法線入射照明及針對散射光之一大的收集立體角。
檢驗系統600經組態以使用法線及傾斜照明光束兩者來實施異常檢測。在此組態中，一雷射系統630提供一雷射光束601。一透鏡602使光束601聚焦穿過一空間濾光器603且透鏡604準直該光束且將其遞送至一分光器605。在一較佳實施例中，照明系統600包含本文中所描述之檢驗及光束成形技術之任一者。例如，分光器605可係圖16之光束板且透鏡602及604可包含圓柱形透鏡，該等圓柱形透鏡經組態將光束製成一橢圓形輪廓，使得605之後之兩個光束具有含有相較於具有空間濾光器603之寬的高斯輪廓之截斷之一更高百分比之鐳射光之平坦照明輪廓。
分光器605將一第一偏光分量通過法線照明通道且將一第二偏光分量通過傾斜照明通道。在法線照明通道606中，第一偏光分量係藉由光學器件607聚焦且藉由鏡608反射朝向一樣本609之一表面。藉由 一拋物面鏡610以圖17中所示之一類似方式將藉由樣本609散射之輻射收集且聚集至經定向平行於照明線之一線感測器611。
在傾斜照明通道612中，第二偏光分量係藉由分光器605反射至一鏡613(其使此光束反射穿過一半波板614)且藉由光學器件615聚焦至樣本609。源自該傾斜通道612中之傾斜照明光束且藉由樣本609散射之輻射亦係藉由抛物面鏡610收集且聚焦至線感測器611。注意線感測器611可具有一狹縫入口。該狹縫及照明光點(來自表面609上之法線及傾斜照明通道)較佳處於該抛物面鏡610之焦點處。
抛物面鏡610將來自樣本609之散射輻射準直成一準直光束616。接著，準直光束616係藉由一物鏡617聚焦且透過一檢偏鏡618而至線感測器611。注意，亦可使用具有除抛物面形狀以外之形狀之彎曲鏡表面。一儀器620可提供光束與樣本609之間之相對運動使得跨樣本609之表面掃描光點。2001年3月13日發佈且以引用方式併入本文之美國專利6,201,601進一步詳細描述檢驗系統600。
一般而言，本文中所描述之方法及光學子系統有益於不僅成像系統，亦非成像系統。此等非成像系統通常依靠小的光點照明。在此等系統中，根據本文中所描述之方法及子系統實現之多點照明提供脈衝長度或有效雷射脈衝重複速率之一有效增大以及照明光點上之一減小峰值效率。因此，在熱損害限制應用中，可引起對光劑量之限制。同時，可改良表面上之功率輸送之均勻性。在一些實施例中，可僅為需要而選擇性地將分光鏡移動至光束中。
在一些實施例中，採用本文中所描述之方法之任一組合以有效減輕多個照明光束之間之干擾之一檢驗系統可採用一Q切換雷射或在UV或深UV範圍中操作之一鎖模雷射。來自此一雷射系統之輸出通常係具有良好光束品質之一高斯光束。在一些實施例中，可自經組態以產生一基頻之一基諧波紅外雷射之高次諧波產生雷射。例如，若基諧 波雷射產生1064nm之一波長，則第四次諧波頻率將對應於266nm之一波長，且第五次諧波頻率將對應於接近213nm之一波長。
在又一態樣中，可在一TDI檢測器上迅速掃描照明光以使如成像至TDI檢測器上之照明光之強度分佈有效地變平。在一些實施例中，可使用安裝在一壓電元件上之一電光學晶體或鏡來掃描TDI檢測器上之光束。若掃描時間小於TDI積分時間，則可實現檢測器上之一有效均勻分佈。
圖20圖解說明最小化多個照明光束之間之干擾之一例示性方法700之一流程圖。在一非限制性實例中，參考圖17描述之檢驗系統500經組態以實施方法700。然而，一般而言，方法700之實施可藉由所描述子系統及系統之任一者實施且此外不由本文中所描述之特定實施例限制。
在方塊701中，由一脈衝照明源產生一脈衝照明光束。
在方塊702中，將脈衝照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，使得在兩個或兩個以上之次級光束照明受檢驗之一樣本之一表面時一時間延遲存在於兩個或兩個以上之次級照明光束之間。
在方塊703中，(例如)由一檢測器接收自由兩個或兩個以上之次級照明光束之一第一者照明之樣本之表面收集之第一量之光。
在方塊704中，(例如)由一檢測器接收自由兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之樣本之表面收集之第二量之光。
在方塊705中，基於第一及第二量之經收集光產生一輸出值。
圖21圖解說明最小化多個照明光束之間之干擾之另一例示性方法800之一流程圖。在一非限制性實例中，參考圖17描述之檢驗系統500經組態以實施方法800。然而，一般而言，方法800之實施可藉由所描述子系統及系統之任一者實施且此外不由本文中所描述之特定實施例限制。
在方塊801中，由一照明源產生一照明光束。
在方塊802中，將照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，其中由兩個或兩個以上之次級照明光束之各者照明之一樣本之一表面之各區域空間分離。
在方塊803中，(例如)藉由一檢測器接收自由兩個或兩個以上之次級照明光束之一第一者照明之樣本之表面收集之第一量之光。
在方塊804中，(例如)藉由一檢測器接收自由兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之樣本之表面收集之第二量之光。
在方塊805中，基於第一及第二量之經收集光之一時間延遲積分產生一輸出值。
對於可用於檢驗一樣本之一檢驗系統或工具在本文中描述各種實施例。在本文中使用術語「樣本」係指此項技術中已知之一晶圓、一光罩或可針對缺陷、特徵或其他資訊(例如，大量霧及膜性質)而檢驗之任何其他樣品。
如本文中使用，術語「晶圓」大體上係指由一半導體或非半導體材料形成之基板。實例包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵、氮化鎵及磷化銦。此等基板通常可在半導體製造設施中找到及/或處理。在一些情況中，一晶圓可僅包含基板(即，裸晶圓)。或者，一晶圓可包含形成於基板上之一或多個不同材料層。形成於一晶圓上之一或多個層可「經圖案化」或「未經圖案化」。例如，一晶圓可包含具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。
一「倍縮光罩」可係在一倍縮光罩製造程序之任何階段之一倍縮光罩或可或不一定經釋放以於一半導體製造設施中使用之一完成倍縮光罩。一倍縮光罩或一「遮罩」大體上被定義為具有形成於其上且以一圖案組態之實質上不透明區域之一實質上透明基板。基板可包含(例如)一玻璃材料，諸如石英。一光罩可在一微影程序之一曝光步驟 期間安置於一覆蓋光阻之晶圓上，使得光罩上之圖案可轉移至光阻。
在一或多個例示性實施例中，可在硬體、軟體、韌體或其等之任何組合中實施所描述之功能。若在軟體中實施，則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存於一電腦可讀媒體上。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體(該等通信媒體包含促進一電腦程式自一地方傳送至另一地方之任何媒體)兩者。一儲存媒體可係可藉由通用或專用電腦存取之任何可用媒體。例如(且不限於)，此電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用以攜載或儲存呈指令或資料結構之形式之所要程式碼及可藉由一通用或專用電腦或一通用或專用處理器存取之任何其他媒體。再者，任何連接亦可適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，若軟體係使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術包含於媒體之定義中。如本文中使用，磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地重現資料而光碟使用雷射光學地重現資料。上述組合應亦包含於電腦可讀媒體之範疇內。
雖然上文已針對指導目的描述某些特定實施例，但是本專利文獻之教示具有一般適用性且不限於上述特定實施例。因此，在不脫離如申請專利範圍中陳述之本發明之範疇之情況下，可實踐該等所述實施例之各種特徵之各種修改、調適及組合。
10‧‧‧照明光/傳入光束
11‧‧‧部分/次級照明光束
12‧‧‧剩餘照明光/次級照明光束
20‧‧‧樣本
25‧‧‧光學子系統
30‧‧‧分光器
40‧‧‧鏡元件

Claims (22)

  1. 一種檢驗系統，其包括：一脈衝雷射照明源，其經組態以產生一照明光束；一光學子系統，其接收該照明光束且將該照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，其中該光學子系統在該兩個或兩個以上之次級光束照明受檢驗之一樣本之一表面時在該兩個或兩個以上之次級照明光束之間引入一時間延遲；及一檢測器，其可操作以接收自由該兩個或兩個以上之次級光束之一第一者照明之該樣本之該表面收集之一第一量之光及接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之該樣本之該表面收集之一第二量之光。
  2. 如請求項1之檢驗系統，其中該檢測器經組態以基於該第一及該第二量之經收集光產生一輸出值。
  3. 如請求項1之檢驗系統，其中該時間延遲超過由該脈衝雷射照明源產生之該照明光束之一脈衝持續時間。
  4. 如請求項3之檢驗系統，其中該時間延遲小於由該脈衝雷射照明源產生之該照明光之連續脈衝之間之一週期。
  5. 如請求項1之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以將該照明光束空間分割成兩個半光束之兩個平行鏡，其中一半光束相對於另一半空間位移且時間延遲。
  6. 如請求項1之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以自該照明光束產生兩個或兩個以上之次級照明光束之至少一分光器及一鏡，其中該等次級照明光束之各者相對於該等次級照明光束之任一其他者時間延遲。
  7. 如請求項1之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以將該照 明光束空間分割成接近相等強度之四個半光束之一平行光束板，其中該四個半光束之各者相對於其他半光束之至少一者時間延遲。
  8. 如請求項7之檢驗系統，其中該平行光束板進一步經組態以自該平行光束板之一第一表面發射該四個半光束之一第一及一第二者且自該平行光束板之一第二表面發射該四個半光束之一第三及一第四者。
  9. 如請求項1之檢驗系統，其中該該檢測器係一時間延遲積分(TDI)檢測器。
  10. 一種檢測器系統，其包括：一照明源，其經組態以產生一照明光束；一光學子系統，其接收該照明光束且將該照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，其中該光學子系統在該兩個或兩個以上之次級光束照明受檢驗之一樣本之一表面時在該兩個或兩個以上之次級照明光束之間引入一時間延遲；及一時間延遲積分(TDI)檢測器，其可操作以接收自由該兩個或兩個以上之次級光束之一第一者照明之該樣本之該表面收集之一第一量之光及接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之該樣本之該表面收集之一第二量之光。
  11. 如請求項10之檢驗系統，其中該TDI檢測器經組態以基於該第一及該第二量之經收集光產生一輸出值。
  12. 如請求項10之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以將該照明光束空間分割成兩個半光束之兩個平行鏡，其中一半光束相對於另一半空間位移。
  13. 如請求項10之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以自該照明光束產生兩個或兩個以上之次級照明光束之至少一分光器 及一鏡，其中該等次級照明光束之各者相對於該等次級照明光束之任一其他者空間位移。
  14. 如請求項10之檢驗系統，其中該光學子系統包含經組態以將該照明光束空間分割成接近相等強度之四個半光束之一平行光束板，其中該四個半光束之各者相對於其他半光束之至少一者空間位移。
  15. 如請求項14之檢驗系統，其中該平行光束板進一步經組態以自該平行光束板之一第一表面發射該四個半光束之一第一及一第二者且自該平行光束板之一第二表面發射該四個半光束之一第三及一第四者。
  16. 一種方法，其包括：產生一脈衝照明光束；將該脈衝照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，其中在該兩個或兩個以上之次級光束照明受檢驗之一樣本之一表面時該兩個或兩個以上之次級照明光束之間具有一時間延遲；接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第一者照明之該樣本之該表面收集之一第一量之光；接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之該樣本之該表面收集之一第二量之光；及基於該第一及該第二量之經收集光產生一輸出值。
  17. 如請求項16之方法，其中該將該脈衝照明光束分割成該兩個或兩個以上之次級照明光束包含將該照明光束空間分割成兩個半光束，其中一半光束相對於另一半時間延遲。
  18. 如請求項16之方法，其中該時間延遲超過該脈衝照明光束之一脈衝持續時間。
  19. 如請求項18之方法，其中該時間延遲短於該脈衝照明光束之連續脈衝之間之一週期。
  20. 一種方法，其包括：產生一照明光束；將該照明光束分割成兩個或兩個以上之次級照明光束，其中由該兩個或兩個以上之次級照明光束之各者照明之一樣本之一表面之各區域空間分離；接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第一者照明之該樣本之該表面收集之一第一量之光；接收自由該兩個或兩個以上之次級照明光束之一第二者照明之該樣本之該表面收集之一第二量之光；及基於該第一及該第二量之經收集光之一時間延遲積分產生一輸出值。
  21. 如請求項20之方法，其中該將該照明光束分割成該兩個或兩個以上之次級照明光束包含一繞射光學元件。
  22. 如請求項20之方法，其中該照明光束係一脈衝照明光束，且其中於該時間延遲積分相關聯之一積分時間至少五倍長於連續脈衝之間之一時間。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI780303B (zh) * 2018-02-15 2022-10-11 美商克萊譚克公司 以傾斜入射角於樣本表面上之檢驗光束成形
TWI781927B (zh) * 2016-04-05 2022-11-01 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司 用於投射透鏡的衰減濾光器、用於投射曝光裝置之具有衰減濾光器的投射透鏡以及具有投射透鏡的投射曝光裝置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9151940B2 (en) 2012-12-05 2015-10-06 Kla-Tencor Corporation Semiconductor inspection and metrology system using laser pulse multiplier
US9525265B2 (en) 2014-06-20 2016-12-20 Kla-Tencor Corporation Laser repetition rate multiplier and flat-top beam profile generators using mirrors and/or prisms
KR102492294B1 (ko) 2016-11-02 2023-01-27 코닝 인코포레이티드 투명 기판 상의 결함 검사 방법 및 장치, 및 입사광 조사 방법
WO2018085233A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-11 Corning Incorporated Method and apparatus for inspecting defects on transparent substrate
CN106886597A (zh) * 2017-02-24 2017-06-23 乐蛙科技（上海）有限公司 一种触发式通知的控制系统、控制方法及接收终端
EP3853666B1 (en) * 2018-09-19 2022-08-10 ASML Netherlands B.V. Metrology sensor for position metrology
CN110035578B (zh) * 2018-12-29 2021-03-23 中国计量大学 基于混合照明的开放式办公室照明系统

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904267A (en) 1973-07-02 1975-09-09 American Optical Corp Compensating plate to provide uniformity in interference microscopes
US4870268A (en) * 1986-04-02 1989-09-26 Hewlett-Packard Company Color combiner and separator and implementations
US7193710B1 (en) 1995-09-20 2007-03-20 J.A. Woollam Co., Inc. Rotating or rotatable compensator spectroscopic ellipsometer system including multiple element lenses
US6278519B1 (en) 1998-01-29 2001-08-21 Therma-Wave, Inc. Apparatus for analyzing multi-layer thin film stacks on semiconductors
US5844727A (en) 1997-09-02 1998-12-01 Cymer, Inc. Illumination design for scanning microlithography systems
US6201601B1 (en) 1997-09-19 2001-03-13 Kla-Tencor Corporation Sample inspection system
JP2000046737A (ja) * 1998-07-29 2000-02-18 Taiheiyo Tanko Kk ガス濃度測定装置及びガス濃度測定方法
JP2002523905A (ja) 1998-08-20 2002-07-30 オルボテック リミテッド レーザ繰り返し率増倍器
US6181421B1 (en) 1999-11-05 2001-01-30 Therma-Wave, Inc. Ellipsometer and polarimeter with zero-order plate compensator
US6654183B2 (en) 1999-12-15 2003-11-25 International Business Machines Corporation System for converting optical beams to collimated flat-top beams
US6606173B2 (en) 2000-08-01 2003-08-12 Riake Corporation Illumination device and method for laser projector
US6909854B1 (en) 2000-08-29 2005-06-21 Motorola, Inc. Methods and apparatus for beam shaping in optical wireless communications system
US6891627B1 (en) 2000-09-20 2005-05-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension and overlay of a specimen
US6567584B2 (en) 2001-02-12 2003-05-20 Silicon Light Machines Illumination system for one-dimensional spatial light modulators employing multiple light sources
US7130039B2 (en) * 2002-04-18 2006-10-31 Kla-Tencor Technologies Corporation Simultaneous multi-spot inspection and imaging
US7359045B2 (en) * 2002-05-06 2008-04-15 Applied Materials, Israel, Ltd. High speed laser scanning inspection system
US20040001255A1 (en) 2002-06-28 2004-01-01 Integrated Photonics, Inc. Polarization compensators and optical devices and systems incorporating polarization compensators
US7227984B2 (en) * 2003-03-03 2007-06-05 Kla-Tencor Technologies Corporation Method and apparatus for identifying defects in a substrate surface by using dithering to reconstruct under-sampled images
US7324280B2 (en) 2004-05-25 2008-01-29 Asml Holding N.V. Apparatus for providing a pattern of polarization
US7548370B2 (en) 2004-06-29 2009-06-16 Asml Holding N.V. Layered structure for a tile wave plate assembly
US7271874B2 (en) 2004-11-02 2007-09-18 Asml Holding N.V. Method and apparatus for variable polarization control in a lithography system
US7446882B2 (en) * 2005-01-20 2008-11-04 Zygo Corporation Interferometer for determining characteristics of an object surface
US7969543B2 (en) 2006-01-12 2011-06-28 The Hong Kong University Of Science And Technology Retardation films having single retardation value with variation
JP2007234685A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Canon Inc 測定装置、当該測定装置を有する露光装置及びデバイス製造方法
US7664608B2 (en) * 2006-07-14 2010-02-16 Hitachi High-Technologies Corporation Defect inspection method and apparatus
JP2008020374A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査方法およびその装置
EP2054941A2 (en) 2006-07-28 2009-05-06 University Of Delaware High efficiency solar cell
JP2008164680A (ja) 2006-12-27 2008-07-17 Canon Inc 光学波長板及び該波長板の製造方法
US7400457B1 (en) 2007-01-04 2008-07-15 Stockeryale Canada Inc. Rectangular flat-top beam shaper
EP2012311A1 (en) 2007-07-02 2009-01-07 Deutsche Thomson OHG Beam shaper for an optical storage system
KR100881140B1 (ko) * 2007-08-09 2009-02-02 삼성전기주식회사 나노패턴 형성장치 및 이를 이용한 나노패턴 형성방법
US7873585B2 (en) * 2007-08-31 2011-01-18 Kla-Tencor Technologies Corporation Apparatus and methods for predicting a semiconductor parameter across an area of a wafer
US20090219491A1 (en) 2007-10-18 2009-09-03 Evans & Sutherland Computer Corporation Method of combining multiple Gaussian beams for efficient uniform illumination of one-dimensional light modulators
US7525649B1 (en) 2007-10-19 2009-04-28 Kla-Tencor Technologies Corporation Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging
US8277060B2 (en) 2009-01-26 2012-10-02 Raytheon Company Apparatus and method of shaping a laser beam profile
US7843653B2 (en) 2009-02-13 2010-11-30 Coherent, Inc. Achromatic flat top beam shaping
US20100220315A1 (en) 2009-02-27 2010-09-02 Beckman Coulter, Inc. Stabilized Optical System for Flow Cytometry
US8451524B2 (en) 2009-09-29 2013-05-28 Amnis Corporation Modifying the output of a laser to achieve a flat top in the laser's Gaussian beam intensity profile
US8212995B2 (en) 2010-03-16 2012-07-03 Raytheon Company Laser imaging system with uniform line illumination and method for generating images
DE102010030089A1 (de) 2010-06-15 2011-12-15 Carl Zeiss Smt Gmbh Beleuchtungsoptik für die Mikro-Lithografie sowie Projektionsbelichtungsanlage mit einer derartigen Beleuchtungsoptik
MY159053A (en) 2011-01-28 2016-12-15 Tt Vision Tech Sdn Bhd Multiple scan single pass line scan apparatus for solar cell inspection and methodology thereof
US9279774B2 (en) 2011-07-12 2016-03-08 Kla-Tencor Corp. Wafer inspection
US9036262B2 (en) 2011-07-13 2015-05-19 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Beam shaping and control apparatus
NL2009359A (en) 2011-09-23 2013-03-26 Asml Netherlands Bv Radiation source.
DE102012206150B9 (de) 2012-04-16 2014-06-12 Carl Zeiss Smt Gmbh Optisches System, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
TWM443850U (en) * 2012-07-16 2012-12-21 Lian Cheng Automatic Co Ltd Automated optical inspection mechanism

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI781927B (zh) * 2016-04-05 2022-11-01 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司 用於投射透鏡的衰減濾光器、用於投射曝光裝置之具有衰減濾光器的投射透鏡以及具有投射透鏡的投射曝光裝置
TWI780303B (zh) * 2018-02-15 2022-10-11 美商克萊譚克公司 以傾斜入射角於樣本表面上之檢驗光束成形

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