TW201932819A - 用於判定晶圓上缺陷之資訊之系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示用於判定一晶圓上缺陷之資訊之系統及方法。一種系統包含經組態以將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓之一照明子系統。該一或多個照明波長經選定以使該晶圓上之一或多種材料發螢光而不使該晶圓上之一或多種其他材料發螢光。該系統亦包含一偵測子系統，該偵測子系統經組態以僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測來自該晶圓之非螢光而不偵測來自一或多種材料之螢光。另外，該系統包含一電腦子系統，該電腦子系統經組態以使用由該偵測子系統回應於所偵測之螢光或所偵測之非螢光所產生之輸出來判定該晶圓上缺陷之資訊。

Description

用於判定晶圓上缺陷之資訊之系統及方法

本發明大體上係關於用於判定晶圓上缺陷之資訊之系統及方法。

下列描述及實例不因其等包含於此段中而被允許成為先前技術。
在一半導體製造程序期間之各種步驟中使用檢測程序來偵測晶圓上之缺陷以促進製造程序中之更高良率(且因此更高利潤)。檢測始終係製造半導體裝置(諸如IC)之一重要部分。然而，由於較小缺陷可使裝置發生故障，隨著半導體裝置之尺寸減小，對可接受之半導體裝置之成功製造而言，檢測甚至變得更重要。
一些當前所使用之檢測系統經組態以偵測或抑制來自缺陷或晶圓背景之螢光信號。然而，在用於激發之光之波長中及由工具偵測之發射波長中，此等工具大體上不具有很多靈活性。舉例而言，一些此等工具經組態以用一單一波長照明一晶圓且包含在光收集路徑中之有限數目個光譜濾波器。另外，許多此等工具非經組態以用於檢測含有直線式圖案或強散射光或另可造成工具之輸出中之雜訊之其他圖案之圖案化晶圓，雜訊增大偵測晶圓上缺陷之難度。
因此，開發用於判定晶圓上缺陷之資訊且不具有上述一或多個缺點之方法及系統將係有利的。

各種實施例之下列描述絕不會被視為限制隨附申請專利範圍之標的。
一項實施例係關於一種經組態以判定一晶圓上缺陷之資訊之系統。系統包含經組態以將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓之一照明子系統。一或多個照明波長經選定以使晶圓上之一或多種材料發螢光而非使晶圓上之一或多種其他材料發螢光。系統亦包含一偵測子系統，偵測子系統經組態以僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測來自晶圓之非螢光而非偵測來自一或多種材料之螢光。另外，系統包含一電腦子系統，電腦子系統經組態以使用回應於偵測之螢光或偵測之非螢光而由偵測子系統產生之輸出來判定晶圓上缺陷之資訊。系統可如本文所描述進一步組態。
另一項實施例係關於一種用於偵測一晶圓上缺陷之資訊之方法。方法包含將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓。一或多個照明波長經選定以使晶圓上之一或多種材料發螢光而非使晶圓上之一或多種其他材料發螢光。方法亦包含僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測來自晶圓之非螢光而非偵測來自一或多種材料之螢光。另外，方法包含使用回應於偵測之螢光或偵測之非螢光之輸出來判定晶圓上缺陷之資訊。
上述方法之步驟之各者可如本文描述進一步執行。另外，上述方法可包含本文所描述之任何其他方法之任何其他步驟。此外，上述方法可由本文所描述之任何系統執行。

現在參考圖式，注意圖非按比例繪製。特定言之，圖之一些元件之比例被極度放大以強調元件之特性。亦注意圖非按相同比例繪製。已使用相同元件符號來指示在超過一個圖中展示之可經相同組態之元件。除非在本文中另有註明，否則所描述及展示之任何元件可包含任何適當可購得之元件。
一項實施例係關於經組態以判定一晶圓上之缺陷之資訊之一系統。舉例而言，本文所描述之系統可用於基於來自圖案化晶圓之螢光偵測進行缺陷偵測及分類。另外，實施例提供方法以藉由在短波長激發下收集或拒斥由缺陷或圖案發射之螢光而增強圖案化晶圓之缺陷偵測、特徵化及成像。
系統包含經組態以將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓之一照明子系統。舉例而言，在圖1中展示之系統實施例中，系統100之照明子系統包含光源102，光源102可包含本文描述之任何光源。由光源102產生之光可經引導穿過照明子系統之一或多個光譜濾波器104。(若干)光譜濾波器104可如本文進一步描述而組態。照明子系統亦可包含光束分離器106，光束分離器106經組態以將來自(若干)光譜濾波器之光反射至照明子系統之物鏡108。光束分離器106及物鏡108可如本文描述進一步組態。物鏡108經組態以將具有一或多個照明波長之光自光束分離器聚焦至晶圓110，晶圓110可包含本文所描述之任何晶圓。
一或多個照明波長經選定以使晶圓上之一或多種材料發螢光，而非使晶圓上之一或多種其他材料發螢光。以此方式，可取決於晶圓材料、圖案化結構及缺陷組成物而調整照明波長範圍。一或多種材料可包含螢光材料，諸如光阻劑、底部抗反射塗層(BARC)、氮化矽、氧化矽及能夠透過除螢光外之機制將入射光之波長轉換為替代波長之潛在其他材料。
在一項實施例中，一或多種材料包含非用於製造晶圓上之裝置之一或多個犧牲螢光材料。舉例而言，一或多種材料可包含用來「裝飾」一圖案化晶圓且可在檢測後自晶圓移除之犧牲螢光材料(例如，光阻劑或BARC)。以此方式，(若干)犧牲螢光材料可不係形成晶圓上之一裝置結構之材料或不係用來形成晶圓上之一裝置結構之材料。舉例而言，光阻劑係非通常用來形成晶圓上之裝置結構之材料，同時氧化矽係通常用來形成晶圓上之裝置結構之材料。換言之，光阻劑係非形成一裝置中之最終結構之材料，同時氧化矽材料能夠形成最終裝置結構。然而，當材料(諸如光阻劑及BARC)僅沈積於晶圓上以幫助檢測且在檢測完成後自晶圓移除時，材料可如在本文中所使用之術語稱為「犧牲螢光材料」。犧牲材料亦可包含沈積於晶圓上、與缺陷相符且遮蔽底層結構之材料。一或多個犧牲材料亦可包含如在2012年5月10日公開Lange等人之美國專利公開申請案第2012/0113416號中描述之沈積於晶圓上之材料，該案猶如在本文中充分闡明般以引用的方式併入本文中。
在一項實施例中，照明子系統包含一寬頻帶光源及定位於來自寬頻帶光源之光之一路徑中之一或多個光譜濾波器。舉例而言，在圖1中展示之光源102可係一寬頻帶光源，且一或多個光譜濾波器104可經定位於來自寬頻帶光源之光之一路徑中。因此，系統可包含具有一可選擇波長範圍用於照明穿過波長相依濾波器之一寬頻帶源。舉例而言，藉由改變或移除定位於來自光源之光之路徑中之(若干)光譜濾波器而更改經引導至晶圓之(若干)波長。以此方式，系統可經組態具有可取決於晶圓上之材料、該等材料之螢光性質及任何所關注缺陷之螢光性質而變化之(若干)靈活照明波長。
本文描述之系統亦可將更窄或經修改之帶通濾波器併入於照明子系統中。在此一實施例中，一或多個光譜濾波器包含一或多個干涉濾波器。舉例而言，(若干)光譜濾波器104可係(若干)干涉濾波器。以此方式，系統可包含具有照明穿過干涉濾波器之一可選擇波長範圍之一寬頻帶源。另外，一明確界定及可選擇照明波長頻帶係較佳的(其中在具有至少7至9個數量級之激發頻帶外之輻射減小)，且可由可購得之當前干涉濾波技術達成。此等濾波器可補充或替換當前在工具中使用之帶通濾波器。干涉濾波器可裝配於當前使用之機械總成或新的機械總成上。
在另一實施例中，照明子系統包含一或多個窄頻帶光源。在一額外實施例中，照明子系統包含一或多個雷射光源。窄頻帶及/或雷射光源可包含此項技術中已知之任何適當之此等光源。舉例而言，此等光源可包含一或多個二極體雷射、二極體泵浦固態(DPSS)雷射、氣體雷射等等。另外，本文描述之照明子系統可包含任何適當組合之任何數目的寬頻帶、窄頻帶及雷射光源。此外，如本文進一步描述，光源可係準單色光源。本文描述之光源及照明子系統之組態之任一者可被包含於具有任何適當組態(例如，明場(BF)、暗場(DF)、BF及DF等等)之一檢測系統中。在一項特定實例中，照明子系統可於一BF檢測系統中僅包含一個雷射源。在另一實例中，一照明子系統可包含多個雷射源。因此，光源及檢測系統之組態的許多不同組合係可能的，且可取決於(例如)晶圓及/或缺陷特性而選定。
在額外實施例中，照明子系統經組態以將具有一或多個照明角度及/或一或多個照明偏振之光引導至晶圓，且一或多個照明角度及/或一或多個照明偏振經選定以自晶圓上之一或多種材料造成比自晶圓上之一或多種其他材料更多的螢光、散射光或反射光。換言之，照明子系統可經組態以用具有有選擇地使一或多種材料發螢光或其他光的(若干)偏振及按(若干)角度的光來照明晶圓。舉例而言，不同晶圓結構可不同地回應於來自不同照明方向及/或具有不同偏振之光入射。舉例而言，具有一特定照明方向(或方向組)或一特定偏振之光可更深地穿透至一晶圓結構中，且更佳地偵測一渠溝之底部處之一缺陷。替代地，一特定照明方向或偏振無法如此深地穿透而更佳地適於偵測表面缺陷。由於使用各種材料之螢光性質使缺陷與背景區分係本文所描述之實施例之一目標，故可見照明方向、偏振及螢光之組合係重要的。換言之，若選擇正確之照明參數來補充所需之螢光效應，則可增強本文描述之螢光技術。
可以數個不同方式來組態照明子系統以用於選擇性照明角度及/或偏振。舉例而言，可藉由改變照明子系統之一光源之一位置或藉由控制影響照明角度之照明子系統之一或多個其他元件來更換照明角度或選定照明角度。在本文描述之實施例中，被更換或選定之照明角度可係入射光之極角及/或方位角。另外，可藉由選定發射具有選定偏振之光之一光源或藉由包含由光源發射之光之路徑中之一或多個偏振來選擇/更改/濾波元件而選定照明偏振。
系統亦可包含一偵測子系統，偵測子系統經組態以僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測來自晶圓之非螢光而不偵測來自一或多種材料之螢光。以此方式，可區別螢光缺陷與非螢光背景，且可藉由僅收集長波長之光而濾除雜訊非螢光層。在圖1中展示之實施例中，偵測子系統包含經組態以收集來自晶圓110之光之物鏡108。在此實施例中，所收集之光可包含鏡面反射光。然而，所收集之光可替代地或額外地包含散射光。偵測子系統亦可包含經組態以透射由物鏡透鏡收集之光之光束分離器106。
在一些情況中，偵測子系統可包含經組態以透射來自晶圓具有一或多個波長之光(由物鏡收集及由光束分離器106透射)之光束分離器112。偵測子系統亦可包含一或多個帶通濾波器114，帶通濾波器114可如本文進一步描述而組態且可透射具有一或多個選定波長之光。光束分離器106、光束分離器112及(若干)帶通濾波器114之一或多者可經組態以選擇性地透射具有一或多個選定波長之光，且反射或以其他方式阻擋在偵測子系統之偵測路徑外不具有一或多個選定波長之光，使得其等不會被偵測器116偵測。一或多個選定波長可包含晶圓上之一或多種材料可發螢光之波長或除晶圓上之一或多種材料可發螢光之該等波長外之波長。以此方式，偵測子系統之偵測器可僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測晶圓之非螢光而不偵測來自一或多種材料之螢光。
在一些例項中，偵測子系統亦可包含一或多個帶通濾波器118及偵測器120。在圖1中展示之組態中，由光束分離器112反射之光經引導至一或多個帶通濾波器118，且由偵測器120偵測由一或多個帶通濾波器透射之光。(若干)帶通濾波器118及偵測器120可如本文中描述進一步組態。光束分離器112可經組態以透射具有一或多個第一波長之光，且反射具有不同於(若干)第一波長之一或多個第二波長之光。以此方式，偵測器116及120可偵測具有不同波長之光。
在一項實施例中，照明子系統及偵測子系統包含一共同物鏡透鏡及一共同雙色鏡或光束分離器，且共同物鏡透鏡及共同雙色鏡或光束分離器經組態以將來自照明子系統之一光源之光引導至晶圓且將來自晶圓之螢光或非螢光引導至偵測子系統之一偵測器。舉例而言，如在圖1中所展示，照明子系統及偵測子系統兩者皆可包含物鏡108 (而達成一共同物鏡透鏡)及光束分離器106 (而達成一共同雙色鏡或光束分離器)。如在上文描述，物鏡108及光束分離器106經組態以將來自照明子系統之光源102之光引導至晶圓110，且將來自晶圓之螢光或非螢光引導至偵測子系統之偵測器116及/或偵測器120。以此方式，在一螢光組態中，激發波長之光在由一適當雙色鏡或光束分離器反射後穿過物鏡透鏡聚焦於樣本上。接著，由樣本發射之螢光可藉由相同物鏡且穿過相同雙色鏡或光束分離器聚焦至(若干)偵測器。以此方式，可產生在選定偵測波長頻帶且由一特定激發波長範圍激發之一相對高解析度之螢光影像。另外，可用反射特定波長頻帶之光且透射對應頻帶外光之雙色鏡替換本文描述或在當前可用之檢測系統中使用之任何光束分離器。此等組態可增大遞送至晶圓之光量且增大所偵測之螢光信號之純度，而拒斥在所關注光譜頻帶外由散射及螢光信號產生之背景之甚至更多光。
在一項實施例中，藉由基於一或多種材料、缺陷、晶圓或其等之一些組合更改偵測子系統之一或多個參數，而選定由偵測子系統偵測之螢光或非螢光之一或多個波長。因此，如同照明波長範圍，可取決於晶圓材料、圖案化結構及缺陷組成物來調整偵測波長範圍。可如本文描述(例如，使用(若干)帶通濾波器)或以在此項技術中已知之任何其他適當方式而更改由偵測子系統偵測之(若干)波長。
在一些實施例中，偵測子系統包含定位於來自晶圓之螢光或非螢光之一路徑中之一或多個帶通濾波器，且一或多個帶通濾波器經組態以控制是否由偵測子系統偵測螢光或非螢光。可藉由將在所需頻帶中具有相對高透光度且在相同頻帶外具有相對高抑光度(即，高頻帶外消光)之特定帶通濾波器(諸如，圖1中展示之帶通濾波器114及/或118)插入至成像或偵測路徑中而較佳地執行偵測。舉例而言，在上文描述之雙色鏡或光束分離器與偵測器之間的帶通濾波器可將激發光與螢光分離。替代地，可藉由將以激發波長為中心之一帶通濾波器插入成像路徑中而自偵測之影像排除來自一規則晶圓圖案之螢光，其可減少雜訊且改良缺陷擷取。以此方式，對於嵌入至發螢光但散射少於缺陷散射光之規則結構中之缺陷，將自規則晶圓圖案排除螢光發射之以照明波長為中心之一光譜濾波器插入至成像路徑中可增大缺陷之信雜比。另外，此等濾波器之設計將包含工具上之雜散光源之拒斥，其等包含自動聚焦系統及由照明器產生之系統頻帶外波長。以此方式，偵測變得高度選擇性及定量的，而不僅增大所關注之(若干)特定缺陷之信雜比，而且供應額外資訊(諸如如本文進一步描述之缺陷材料及尺寸)。
在一項實施例中，偵測子系統包含經組態以單獨且同時偵測來自晶圓具有不同波長範圍之螢光或非螢光之兩個或兩個以上通道。舉例而言，系統可經組態以包含多個平行成像通道，該等通道透過適當選擇雙色及帶通濾波器組件而影像變化之波長範圍，而可能地改良系統之產量。在圖1中展示之實施例中，通道之一者可包含(若干)帶通濾波器114及偵測器116，且其他通道可包含(若干)帶通濾波器118及偵測器120。另外，系統可包含超過兩個通道(例如，藉由將一或多個額外光束分離器(未展示)插入至來自晶圓之光之路徑中，分離器之各者可經耦合至一偵測器(未展示)及可能之光譜濾波器(未展示)及/或其他光學元件(未展示))。
在一項此實施例中，兩個或兩個以上通道之一者經組態以僅偵測螢光，且兩個或兩個以上通道之另一者經組態以偵測來自晶圓之非螢光而不偵測螢光。舉例而言，包含(若干)帶通濾波器114及偵測器116之通道可經組態以僅偵測來自晶圓110之螢光，且包含(若干)帶通濾波器118及偵測器120之通道可經組態以偵測來自晶圓之非螢光而不偵測螢光。以此方式，一個通道可偵測螢光，且另一通道可偵測除螢光外之光。如此，可單獨且同時偵測螢光及除螢光外之光。
在另一此實施例中，兩個或兩個以上通道之一者經組態以僅偵測一第一波長頻帶中之螢光，且兩個或兩個以上通道之另一者經組態以僅偵測不同於第一波長頻帶之一第二波長頻帶中之螢光。舉例而言，包含(若干)帶通濾波器114及偵測器116之通道可經組態以偵測一第一波長頻帶中之螢光，且包含(若干)帶通濾波器118及偵測器120之通道可經組態以偵測一第二波長頻帶中之螢光。以此方式，可由不同通道同時偵測不同波長範圍之螢光。另外，不同螢光波長範圍可係互斥的(例如，由一或多個波長分離)或可完全重疊(例如，一個波長範圍可係完全在另一波長範圍內)或部分重疊(例如，多個波長範圍可包含相同之一或多個波長，但在一第一波長範圍中之至少一些波長係與在一第二波長範圍中之至少一些波長互斥，且反之亦然)。
在一些實施例中，偵測子系統包含一光譜儀，光譜儀經組態以量測來自晶圓跨一波長範圍之螢光或非螢光之一特性。舉例而言，在圖1中展示之實施例中，偵測器116及120之一或多者可係一光譜儀。以此方式，為進一步藉由量測螢光發射光譜而特徵化晶圓材料，系統可併入可能用於再檢測模式之一光譜儀。
如上文描述，偵測子系統可經組態以基於光之波長選擇性地且單獨偵測來自晶圓之光，從而選擇性地且單獨偵測來自晶圓之螢光及非螢光。以一類似方式，若照明子系統經組態用於選擇性照明角度及/或偏振，則偵測子系統可經組態用於基於自晶圓之角度(或收集角度)及/或偏振選擇性地偵測光。舉例而言，偵測子系統可包含可用於控制由偵測子系統偵測之光之收集角度之一或多個孔隙。在另一實例中，偵測子系統可包含在來自晶圓之光之路徑中之一或多個偏振組件，該等組件可用於控制由偵測子系統偵測之光之偏振。如上文進一步描述，基於照明角度及/或偏振選擇性偵測來自晶圓之光可用於補充用於晶圓缺陷偵測之螢光及非螢光之單獨及選擇性偵測。
系統亦包含一電腦子系統，電腦子系統經組態以使用回應於所偵測之螢光或所偵測之非螢光由偵測子系統產生之輸出來判定晶圓上缺陷之資訊。舉例而言，在圖1中展示之實施例中，系統可包含電腦子系統122，其可藉由在圖1中由虛線展示之一或多個傳輸媒體(其可包含「有線」及/或「無線」傳輸媒體)耦合至偵測器116及120，使得電腦子系統可接收回應於所偵測之螢光或所偵測之非螢光之由偵測子系統之偵測器產生之輸出。偵測器之輸出可包含(例如)信號、影像、資料、影像資料及類似物。電腦子系統可如本文所描述進一步組態。資訊可係晶圓上之缺陷、材料區分及缺陷分類。資訊可包含資料、影像資料、影像及可輸出此資訊之任何其他形式之一或多者。資訊可作為一檢測結果文件或缺陷再檢測結果文件儲存或輸出。
對於圖案化晶圓之檢測及再檢測，本文描述之實施例之一個主要優點係所關注之缺陷之一增大的擷取率、敏感度、材料區分及分類。在一項實施例中，電腦子系統經組態以基於所偵測之螢光之一發射光譜中之一或多個波長來判定缺陷、一或多種材料或晶圓之一組成物。舉例而言，在傳統檢測中，散射波係在與照明相同之波長(「彈性散射」)處。但在螢光中，發射發生於更長波長處，而容許具有不同螢光性質之材料之潛在區分。判定一或多種材料或晶圓之組成物可包含監測晶圓之損害或光致漂白。舉例而言，若已知一晶圓上一或多種材料之預期組成物將使一或多種材料發螢光，則接著螢光可用作一或多種材料之組成物之一量測。特定言之，當一螢光分子永久失去在光激發下發射光子的能力時發生光致漂白，即，其不再發螢光。光致漂白係歸因於螢光分子之光誘發式化學改質，而形成與其他分子之共價鍵，及/或因損害而不可逆地改質原始螢光分子之化學結構。激發光發射衰變至基態循環的量係由實際分子結構及/或由分子所在的環境決定。舉例而言，一全氧環境將增加光致漂白的可能性。因此，若已知發螢光之一材料不發射任何可量測之螢光，則可判定材料之組成物已自預期組成物改變。淬滅係另一方式，其中減少由一螢光分子發射之螢光量。淬滅係歸因於與其他分子之碰撞或與其他物種形成更穩定之化合物。在兩種情境中，螢光被大幅減少。如此，若對於一材料所量測之螢光量係小於預期，則可判定材料之組成物與預期組成物不同，且可判定已發生淬滅。
在另一實施例中，電腦子系統經組態以基於在一發射光譜中之螢光之一峰值強度來判定缺陷、一或多種材料或晶圓之一組成物。舉例而言，螢光材料(諸如氧化物、氮化物及光阻劑)具有寬發射光譜但具有不同之峰值強度。因此，窄光譜濾波有助於區分缺陷之性質，該性質係關於產生缺陷之特定製造程序。
在一些實施例中，電腦子系統經組態以基於輸出偵測晶圓上之一缺陷，判定對應於缺陷之螢光之一發射光譜之一寬度，且基於發射光譜之寬度來判定缺陷之一大小。舉例而言，由於較低激發態係可用的，發射光譜變得更窄，一缺陷越接近量子侷限，缺陷越小。因此，量測光譜之寬度可給出缺陷係多麼小之一指示。
在另一實施例中，一或多個照明波長包含不同激發波長，且照明子系統經組態以將不同激發波長單獨引導至晶圓。舉例而言，照明子系統可包含如上文描述之一寬頻帶光源(其經組態以產生不同波長及不同激發波長之光)及一或多個光譜濾波器(其等可獨立定位於來自光源之光之路徑中，使得取決於哪個光譜濾波器定位於光路徑中，(若干)不同激發波長可以一次一個波長或波長範圍經引導至晶圓)。在一項此實施例中，偵測子系統經組態以因不同激發波長而單獨偵測來自一或多種材料之螢光，且電腦子系統經組態以判定一或多種材料之一組成物，基於一或多種材料之不同激發波長使一或多種材料發螢光。以此方式，實施例提供用於透過量測晶圓之激發及發射光譜而特徵化缺陷或晶圓組成物之一方法。舉例而言，激發光譜因不同材料而不同。因此，控制照明波長範圍可幫助區分缺陷或晶圓圖案組成物。
在另一實施例中，晶圓係一圖案化晶圓，且偵測子系統或電腦子系統經組態以自由偵測子系統產生之輸出移除回應於晶圓上圖案化特徵之輸出。舉例而言，在一些例項中，圖案化特徵部可不發射螢光，同時所關注之缺陷發螢光。因此，藉由僅偵測來自晶圓之螢光，偵測子系統可自輸出移除回應於圖案化特徵之輸出。然而，在一些例項中，偵測子系統或電腦子系統可經組態以藉由傅立葉(Fourier)或由偵測子系統光學執行或由電腦子系統電執行之其他空間濾波來移除回應於圖案化特徵之輸出。此空間濾波可以任何適當方式執行，且可與基於所偵測之光之發射波長而執行之濾波組合而執行，從而藉由各種方法減少輸出中之雜訊。
在一些實施例中，由偵測子系統產生之輸出包含晶圓之影像。舉例而言，上文描述之偵測子系統之(若干)偵測器可係經組態以擷取晶圓之(若干)影像之成像偵測器。因此，偵測子系統產生之輸出可包含影像。
在另一實施例中，晶圓係一圖案化晶圓，缺陷係發螢光之缺陷，且偵測子系統經組態以僅偵測來自晶圓上缺陷之螢光，而不偵測來自晶圓上圖案化特徵之非螢光。以此方式，系統可經組態以偵測圖案化晶圓及多層圖案化晶圓上之缺陷。舉例而言，本文描述之系統組態提供照明及偵測波長兩者之控制，以主要用來區別缺陷與規則晶圓圖案。在上文描述之一項組態中，可藉由將以激發波長為中心之一帶通濾波器插入至成像路徑中而自一偵測之影像排除來自一規則晶圓圖案之螢光。因此，對於圖案化晶圓檢測及再檢測，本文描述之實施例之一項主要優點係所關注缺陷一增大之擷取率、敏感度、材料區分及分類。本文描述之實施例使一獨立方法能夠偵測或拒斥螢光，以自所偵測之信號或影像移除規則圖案之比重。當由DUV或UV光激發時，許多共同晶圓材料(諸如光阻劑、BARC、SiO₂ 及SiN)發螢光，而其他共同晶圓材料(諸如金屬、Si及多晶矽)非發螢光或發最少之螢光。金屬非常有效率地散射光，而氧化物、氮化物及光阻劑相較於金屬較弱地散射。許多檢測點含有多層變化圖案化材料。本文描述之實施例可改良檢測系統之敏感度以用於後續開發檢測(ADI)及氧化蝕刻檢測，其等對於光檢測方法而言通常係困難的。舉例而言，一個此點，ADI可包含在透明膜之頂部上具有圖案化光阻劑(例如，BARC及氧化物)之一晶圓之檢測，膜繼而位於包含由氧化物分離之金屬或半導體圖案之一圖案化結構之上方。自金屬線散射之光經常主導光阻劑中缺陷產生之信號。光譜濾波由金屬散射之光(其具有與照明相同之波長)及偵測來自缺陷之螢光可增大總信雜比(SNR)且改良缺陷偵測。如在渠溝底部之光阻劑剩餘之情況，此方法可在缺陷發螢光且周圍晶圓結構發較少之螢光時偵測嵌入於一多層晶圓結構中之缺陷。
亦可使用照明圖案化結構而不穿過偵測光學元件(在類似一暗場之方案中)之激發路徑中之一準單色光源來實施經組態以判定一晶圓上缺陷之資訊之一系統。在此組態中，可移除上文描述之激發雙色鏡或光束分離器(例如，光束分離器106)及照明濾波器(例如，(若干)光譜濾波器104)且可簡化偵測物鏡。舉例而言，在圖2中展示之一項實施例中，系統200之照明子系統可包含光源202，光源202可係經組態以將光按一入射斜角引導至晶圓110上之一準單色光源。一或多個其他光學元件(未展示)(諸如，一聚焦透鏡)可經定位於來自光源202之光之路徑中。可由此系統之偵測子系統之物鏡204收集歸因於照明而來自晶圓之光，物鏡204可相對於物鏡108如上文描述而組態。然而，物鏡204可比物鏡108簡單。來自物鏡之光可經引導至偵測子系統之光束分離器112，光束分離器112可如上文描述而組態。如在圖2中展示，此實施例之偵測子系統亦可包含(若干)帶通濾波器114、偵測器116、(若干)帶通濾波器118及偵測器120，其等可如上文描述而組態。在圖2中展示之系統可如本文描述進一步組態。舉例而言，如在圖2中展示，系統可包含可如本文描述進一步組態之電腦子系統122。
若一暗場檢測工具(諸如，9xxx系列工具，其等可購自KLA-Tencor)之收集光學元件經修改以適應一較寬波長範圍，則可在經修改之工具上實現此一實施。本文描述之系統亦可經組態用於一暗場泛光照明成像系統。就此概念，由於螢光頻繁出現在長於250 nm之波長，故相較於寬頻帶DUV物鏡，成像物鏡可係更簡單且具有更低之製造成本。按此等原則，可購得系統(諸如自KLA-Tencor可購得之236x工具)之平台可經修改以使用DUV及UV雷射源而在外側包含物鏡照明。此將限制基於材料之激發光譜而選定照明波長，但其可增大遞送至晶圓之光量而導致螢光信號之一增大。
注意，本文提供圖1及圖2以大體上繪示本文描述之系統實施例之一些組態。顯而易見，本文描述之系統組態可經更改以使系統之效能最佳化，此最佳化一般在設計一商業化檢測或再檢測系統時執行。另外，可使用一現存檢測系統(諸如自KLA-Tencor可購得之29xx/28xx及236x系列工具)(例如，藉由將本文描述之功能性加至一現存檢測系統)來實施本文描述之系統。對於一些此等系統，本文描述之方法可提供為系統之選用功能性(例如，除系統之其他功能性外)。替代地，本文描述之系統可「從頭」設計以提供一全新系統。
因此，本文描述之系統在數個重要方面係與當前可得之晶圓檢測系統不同。舉例而言，一些當前可得之檢測系統含有光譜濾波器以偵測或抑制分別來自缺陷或晶圓背景之螢光信號。此等工具經組態僅用於一單一照明波長且含有收集路徑中之光譜濾波器之一有限選擇。大體上，工具含有兩個收集路徑濾波器：一個濾波器僅傳遞照明波長以排除來自晶圓背景之螢光，及一個濾波器阻擋照明波長以實現來自缺陷之螢光之偵測。
一些檢測工具亦受限於其等能力而無法自偵測之信號移除來自直線式圖案比重。此外，一些檢測工具不提供高解析度之微觀成像。雖然一些工具經設計以自影像移除規則晶圓圖案(例如，晶粒對晶粒或單元對單元減法或傅立葉濾波)，但當前此等工具未經組態以僅偵測或僅排除來自缺陷或規則圖案之螢光。另外，儘管一些檢測系統經組態以偵測螢光信號而非在照明波長之信號，但此等系統未經組態以偵測來自缺陷之螢光信號以改良信雜比，其中雜訊來自於非螢光規則晶圓結構。另外，許多系統未經組態用於調諧入射波頻帶或量測發射光譜以判定晶圓或缺陷之組成物。
上文所描述之系統實施例之各者可經組態以執行本文描述之任何方法之任何步驟。另外，本文描述之系統實施例之各者可根據本文描述之任何其他實施例或系統組態。
另一實施例係關於一種用於判定晶圓上缺陷之資訊之方法。方法包含將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓。一或多個照明波長經選定以使晶圓上一或多種材料發螢光而不使晶圓上一或多種其他材料發螢光。可使用本文描述之任何照明子系統來執行引導步驟。方法亦包含僅偵測來自一或多種材料之螢光，或偵測來自晶圓之非螢光而不偵測來自一或多種材料之螢光。可使用本文描述之任何偵測子系統來執行僅偵測螢光或偵測非螢光。另外，方法包含使用回應於所偵測之螢光或所偵測之非螢光之輸出來判定晶圓上缺陷之資訊，此可使用本文描述之任何電腦子系統而如本文進一步描述執行。
在一項實施例中，晶圓係一圖案化晶圓，且方法包含使用一未圖案化晶圓來執行引導及偵測步驟以判定用於圖案化晶圓之一或多個照明波長及在對於圖案化晶圓執行之偵測步驟中偵測之來自圖案化晶圓之螢光或非螢光之一或多個照明波長。舉例而言，本文描述之系統及方法可用來首先特徵化未圖案化晶圓膜之激發及發射光譜且接著使用此等量測來設定圖案化晶圓檢測之照明及成像波頻帶。
上文描述之方法之實施例之各者可包含本文描述之任何其他方法之任何其他步驟。另外，上文描述之方法之實施例之各者可由本文描述之任何系統執行。
另一實施例係關於一非暫時性電腦可讀媒體，其含有儲存於其中之程式指令用於使一電腦系統執行用於判定一晶圓上缺陷之資訊之一電腦實施方法。在圖3中展示此一電腦可讀媒體之一項實施例。特定言之，電腦可讀媒體300含有儲存於其中之程式指令302用於使一電腦系統304執行用於判定一晶圓上缺陷之資訊之一電腦實施方法。電腦實施方法包含上文相對於系統之電腦子系統描述之任何步驟。另外，電腦可讀媒體可如本文描述進一步組態。
實施方法(諸如本文描述之方法)之程式指令302可經儲存於電腦可讀媒體300。電腦可讀媒體可係一非暫時性電腦可讀媒體，諸如一磁碟或光碟、一磁帶或此項技術中已知之任何其他適當非暫時性電腦可讀媒體。
程式指令可以各種方式之任一者實施，尤其包含基於程序型技術、基於組件型技術及/或物件導向型技術。舉例而言，可如所需使用ActiveX控制項、C++物件、JavaBeans、Microsoft基礎類別庫(「MFC」)、或其他技術或方法論來實施程式指令。
電腦系統304可採取各種形式，其等包含一個人電腦系統、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或此項技術中已知之任何其他裝置。一般言之，術語「電腦系統」可經廣泛界定以涵蓋具有一或多個處理器之任何裝置，裝置執行來自一記憶體媒體之指令。
鑒於此描述，熟習此項技術者將瞭解本發明之各種態樣之進一步修改及替代實施例。舉例而言，提供用於判定一晶圓上缺陷之資訊之系統及方法。因此，此描述將僅被視為繪示性的且係為教示熟習此項技術者實行本發明之一般方式之目的。將理解，本文所展示及描述之本發明之形式將被視為目前較佳之實施例。在得益於本發明之此描述後一般技術者將會瞭解，元件及材料可替換本文繪示且描述之該等，部分及程序可被反轉，且可獨立利用本發明之特定特徵部。在不脫離下列申請專利範圍中描述之本發明之精神及範疇的情況下，可對本文描述之元件做出改變。

100‧‧‧系統

102‧‧‧光源

104‧‧‧光譜濾波器

106‧‧‧光束分離器

108‧‧‧物鏡

110‧‧‧晶圓

112‧‧‧光束分離器

114‧‧‧帶通濾波器

116‧‧‧偵測器

118‧‧‧帶通濾波器

120‧‧‧偵測器

122‧‧‧電腦子系統

200‧‧‧系統

202‧‧‧光源

204‧‧‧物鏡

300‧‧‧電腦可讀媒體

302‧‧‧程式指令

304‧‧‧電腦系統

藉助於較佳實施例之下列[實施方式]且基於對隨附圖式之參考，熟習此項技術者將瞭解本發明之進一步優點，在圖式中：

圖1至圖2係繪示用於判定一晶圓上缺陷之資訊之一系統之各種實施例之側視圖之示意圖；及

圖3係繪示一非暫時性電腦可讀媒體之一項實施例之一方塊圖。

雖然本發明易受各種修改及替代形式影響，但本發明之特定實施例係藉由圖式中之實例之方式展示且在本文中詳細描述。圖式可不按比例繪製。然而，應理解本發明之圖式及[實施方式]非意在將本發明限制於所揭示之特定形式，而恰相反地，意在涵蓋落入如由隨附申請專利範圍所界定之本發明之精神及範疇內之所有修改、等效物及替代物。

Claims (20)

1. 一種經組態以判定一晶圓上缺陷之資訊之系統，其包括： 一照明子系統，其經組態以將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓，其中該一或多個照明波長經選定以使該晶圓上之一或多種材料發螢光而不使該晶圓上之一或多種其他材料發螢光； 一偵測子系統，其經組態以偵測來自該一或多種材料之該螢光，且偵測來自該晶圓之非螢光而不偵測來自該一或多種材料之該螢光，其中該偵測子系統包括經組態以單獨(separately)且同時偵測來自該晶圓之該螢光或該非螢光的兩個或兩個以上通道，且其中該兩個或兩個以上通道之一者僅偵測該螢光，而該兩個或兩個以上通道之另一者偵測來自該晶圓之該非螢光而不偵測該螢光；及 一電腦子系統，其經組態以使用回應於該所偵測之螢光及該所偵測之非螢光而由該偵測子系統產生的輸出來判定該晶圓上缺陷的資訊。
2. 如請求項1之系統，其中該電腦子系統經進一步組態以基於該所偵測之螢光之一發射光譜中之一或多個波長來判定該等缺陷、該一或多種材料或該晶圓之一組成物。
3. 如請求項1之系統，其中該電腦子系統經進一步組態以基於一發射光譜中之該螢光之一峰值強度來判定該等缺陷、該一或多種材料或該晶圓之一組成物。
4. 如請求項1之系統，其中該電腦子系統經進一步組態以基於該輸出判定該晶圓上之一缺陷，判定對應於該缺陷之該螢光之一發射光譜之一寬度，及基於該發射光譜之該寬度來判定該缺陷之一大小。
5. 如請求項1之系統，其中該一或多個照明波長包括不同激發波長，其中該照明子系統經進一步組態以將該等不同激發波長單獨引導至該晶圓，其中該偵測子系統經進一步組態以因該等不同激發波長而單獨偵測來自該一或多種材料之該螢光，且其中該電腦子系統經進一步組態以基於使該一或多種材料發螢光之該等不同激發波長來判定該一或多種材料之一組成物。
6. 如請求項1之系統，其中該晶圓係一圖案化晶圓，且其中該偵測子系統或該電腦子系統經進一步組態以自由該偵測子系統產生的該輸出移除回應於該晶圓上之圖案化特徵的輸出。
7. 如請求項1之系統，其中由該偵測子系統產生之該輸出包括該晶圓之影像。
8. 如請求項1之系統，其中該晶圓係一圖案化晶圓，其中該等缺陷係螢光缺陷，且其中該兩個或兩個以上通道之該一者經進一步組態以僅偵測來自該晶圓上該等缺陷之該螢光而不偵測來自該晶圓上圖案化特徵之該非螢光。
9. 如請求項1之系統，其中藉由基於該一或多種材料、該等缺陷、該晶圓或其等之一些組合來更改該偵測子系統之一或多個參數而選定由該偵測子系統偵測之該螢光及該非螢光的一或多個波長。
10. 如請求項1之系統，其中該照明子系統及該偵測子系統包括一共同物鏡透鏡及一共同雙色鏡或光束分離器，且其中該共同物鏡透鏡及該共同雙色鏡或光束分離器經組態以將來自該照明子系統之一光源之光引導至該晶圓，且將來自該晶圓之該螢光及該非螢光分別引導至該兩個或兩個以上通道之該一者及該另一者之偵測器。
11. 如請求項1之系統，其中該偵測子系統包括進一步定位於來自該晶圓之該螢光或該非螢光之一路徑中之一或多個帶通濾波器，且其中該一或多個帶通濾波器經組態以控制由該兩個或兩個以上通道之該一者所偵測之該螢光及該兩個或兩個以上通道之該另一者所偵測之該非螢光。
12. 如請求項1之系統，其中該照明子系統包括一寬頻帶光源及經定位於來自該寬頻帶光源之光之一路徑中的一或多個光譜濾波器。
13. 如請求項12之系統，其中該一或多個光譜濾波器包括一或多個干涉濾波器。
14. 如請求項1之系統，其中該照明子系統包括一或多個窄頻帶光源。
15. 如請求項1之系統，其中該照明子系統包括一或多個雷射光源。
16. 如請求項1之系統，其中該兩個或兩個以上通道之該一者進一步經組態以單獨且同時偵測來自該晶圓在不同波長範圍中之該螢光，且該兩個或兩個以上通道之該另一者經組態以單獨且同時偵測來自該晶圓在不同波長範圍中之該非螢光。
17. 如請求項16之系統，其中該兩個或兩個以上通道之該一者包括一第一通道及一第二通道，其中該第一通道經組態以僅偵測在一第一波長頻帶中之該螢光，且其中該第二通道經進一步組態以僅偵測在不同於該第一波長頻帶之一第二波長頻帶中之該螢光。
18. 如請求項1之系統，其中該兩個或兩個以上通道之該一者或該另一者包括一光譜儀，該光譜儀經組態以分別量測來自該晶圓跨一波長範圍之該螢光或該非螢光之一特性。
19. 一種用於判定一晶圓上缺陷之資訊之方法，其包括： 將具有一或多個照明波長之光引導至一晶圓，其中該一或多個照明波長經選定以使該晶圓上之一或多種材料發螢光而不使該晶圓上之一或多種其他材料發螢光； 偵測來自該一或多種材料之該螢光，且利用一偵測子系統偵測來自該晶圓之非螢光而不偵測來自該一或多種材料之該螢光，其中該偵測子系統包括經組態以單獨且同時偵測來自該晶圓之該螢光或該非螢光的兩個或兩個以上通道，且其中該兩個或兩個以上通道之一者僅偵測該螢光，而該兩個或兩個以上通道之另一者偵測來自該晶圓之該非螢光而不偵測該螢光；及 使用回應於該所偵測之螢光及該所偵測之非螢光的輸出來判定該晶圓上缺陷的資訊。
20. 如請求項19之方法，其中該晶圓係一圖案化晶圓，該方法進一步包括使用一未圖案化晶圓來執行該等引導及偵測步驟，以判定用於該圖案化晶圓的該一或多個照明波長及在對該圖案化晶圓執行之該偵測步驟中所偵測到之該圖案化晶圓之該螢光及該非螢光的一或多個波長。