TW202405409A

TW202405409A - 使用訊框平均化之散粒雜訊降低

Info

Publication number: TW202405409A
Application number: TW112112378A
Authority: TW
Inventors: 阿布都拉罕賽斯金納; 派崔克麥克布萊德; 英德拉生巴塔查亞; 羅伯特 M 達納
Original assignee: 美商科磊股份有限公司
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2024-02-01
Also published as: IL311159A; WO2023192543A1; US20230351553A1

Abstract

一種檢測系統包含一控制器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器。該等程式指令引起該一或多個處理器接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分。該等程式指令引起該一或多個處理器藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像。平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊。該等程式指令引起該一或多個處理器使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。

Description

使用訊框平均化之散粒雜訊降低

本發明大體上係關於缺陷檢測，且更特定言之，係關於降低缺陷檢測中之散粒雜訊。

通常在半導體製造程序中使用檢測系統以識別可導致一經製造裝置之效能降級或失效之製造程序之缺陷。隨著經製造特徵大小繼續縮小，製造缺陷之大小亦縮小。此導致與此等缺陷相關聯之更弱可量測信號及缺陷檢測期間之更低信雜比(SNR)。因此，需要開發用於解決上文之缺陷之系統及方法。

根據本發明之一或多項實施例，描述一種檢測系統。在一些實施例中，該檢測系統包含一控制器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器。在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分。在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像。平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊。在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。

在一些實施例中，該影像係該檢測區之一平均檢測影像或該影像係一參考影像。

在一些實施例中，其中該影像係該平均檢測影像。該等程式指令引起該一或多個處理器接收複數個檢測影像。該複數個檢測影像係該檢測區之重複影像。該複數個檢測影像包含第一複數個信雜比。該複數個檢測影像各包含貢獻於該第一複數個信雜比之該雜訊。該等程式指令引起該一或多個處理器平均化該複數個檢測影像以產生該平均檢測影像。該平均檢測影像包含一第二信雜比。該第二信雜比大於該第一複數個信雜比之各者。

在一些實施例中，該檢測系統在一掃描模式中自該第一組重複掃描帶之該第一部分產生該複數個檢測影像。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器自該平均檢測影像減去該參考影像以產生一差異影像。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器基於該差異影像偵測該檢測區中之一或多個缺陷。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器將一差異濾波器應用至該差異影像以產生一經濾波差異影像，且基於該經濾波差異影像偵測該檢測區中之一或多個缺陷。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器將該一或多個缺陷分類為一擾亂點或一所關注缺陷之至少一者。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器在平均化該第一部分之前對準該第一組重複掃描帶之該第一部分。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器使用同步內插對準該第一部分。

在一些實施例中，該檢測系統包含一或多個光學檢測子系統。該一或多個光學檢測子系統產生該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶。該控制器通信地耦合至該一或多個光學檢測子系統。

在一些實施例中，該檢測系統包含一載物台。該載物台平移，從而引起該一或多個光學檢測子系統產生該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶。

在一些實施例中，該檢測系統包含一編碼器或一干涉儀之一或多者。該編碼器或該干涉儀之一或多者經組態以監測該載物台之該平移。該等程式指令引起該一或多個處理器控制該載物台之該平移以對準該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶。

在一些實施例中，該一或多個處理器接收來自該一或多個光學檢測子系統之該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶之至少該第一部分。

在一些實施例中，該一或多個光學檢測子系統包括兩個或更多個光學檢測子系統。

在一些實施例中，該一或多個光學檢測子系統包括一單一光學檢測子系統。

在一些實施例中，該一或多個光學檢測子系統包括至少一第一光學模式；其中該一或多個光學檢測子系統使用該第一光學模式產生該第一組重複掃描帶。

在一些實施例中，該第一光學模式包括該一或多個光學檢測子系統之一第一照明波長、一第一照明偏光及一第一照明角。

在一些實施例中，該影像係該檢測區之該平均檢測影像。該影像亦係用於一後續檢測之該參考影像。

在一些實施例中，該第一組重複掃描帶包括至少兩個重複掃描帶。在一些實施例中，該第一組重複掃描帶包括介於兩個與四個之間之重複掃描帶。

在一些實施例中，該第一組重複掃描帶包括至少四個重複掃描帶。

在一些實施例中，該影像係用於產生一參考影像之複數個影像之一個影像。該等程式指令引起該一或多個處理器自該複數個影像產生該參考影像。該一個影像係藉由掃描平均化產生。在一些實施例中，該檢測區包含一或多個圖案化特徵。該複數個影像係來自各包括該一或多個圖案化特徵之複數個參考區。

在一些實施例中，該等程式指令引起該一或多個處理器接收該樣本之一第二掃描路徑之一第二組重複掃描帶之一第二部分且平均化該第二組重複掃描帶之該第二部分；其中該影像包括至少該第一部分及該第二部分。

在一些實施例中，該雜訊包括一讀出雜訊或一散粒雜訊。

根據本發明之一或多項實施例，描述一種檢測系統。在一些實施例中，該檢測系統包含一或多個光學檢測子系統。在一些實施例中，該檢測系統包含通信地耦合至該一或多個光學檢測子系統之一控制器。該控制器包含用於執行程式指令之一或多個處理器。該等程式指令引起該一或多個處理器接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分。該等程式指令引起該一或多個處理器藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像。平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊。該等程式指令引起該一或多個處理器使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。

在一些實施例中，該影像係該檢測區之一平均檢測影像；該影像係一參考影像；或該影像係由該等處理器使用以產生該參考影像之複數個影像之一個影像。

在一些實施例中，該影像係該平均檢測影像。該等程式指令引起該一或多個處理器接收複數個檢測影像。該複數個檢測影像係該檢測區之重複影像。該複數個檢測影像包含第一複數個信雜比。該複數個檢測影像各包含貢獻於該第一複數個信雜比之該雜訊。該等程式指令引起該一或多個處理器平均化該複數個檢測影像以產生該平均檢測影像。該平均檢測影像包含一第二信雜比。該第二信雜比大於該第一複數個信雜比之各者。

在一些實施例中，該影像係該複數個影像之該一個影像。該等程式指令引起該一或多個處理器自該複數個影像產生該參考影像。

在一些實施例中，該檢測區包含一或多個圖案化特徵，其中該複數個影像係來自各包括該一或多個圖案化特徵之複數個參考區。

根據本發明之一或多項實施例，描述一種方法。在一些實施例中，該方法包含接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分。在一些實施例中，該方法包含藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像。平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊。在一些實施例中，該方法包含使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。

應理解，前文概述及下文詳細描述兩者僅係例示性及說明性的且未必限制如主張之本發明。併入本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例且與概述一起用於解釋本發明之原理。

相關申請案之交叉參考

本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)規定主張2022年3月31日申請之美國臨時申請案第63/326,268號之權利，該案之全文以引用的方式併入本文中。

已關於某些實施例及其等之特定特徵特別展示且描述本發明。將本文中闡述之實施例視為闡釋性而非限制性。一般技術者應容易瞭解，可作出形式及細節上之各種改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。現將詳細參考在隨附圖式中繪示之所揭示標的物。

本發明之實施例係關於用於使用多個影像進行缺陷檢測之系統及方法。多個影像可為檢測影像及/或參考影像。多個影像係來自一樣本之一區之重複影像。區可為一檢測區及/或一參考區。區亦可被稱為一掃描帶、掃描帶之一部分、多個掃描帶或多個掃描帶之部分。平均化多個影像以產生區之一平均影像。平均化影像亦可被稱為掃描平均化、訊框平均化、N遍次平均化及/或信號平均化。平均化可藉由添加各共同像素位置之強度值且接著除以影像之數目而發生。平均影像可為一平均檢測影像。自平均檢測影像減去一參考影像以產生一差異影像。可分析差異影像以偵測樣本之檢測區中之缺陷。

半導體裝置通常係使用一系列程序步驟製造，諸如(但不限於)程序層及/或光阻劑之沈積、使用一所要圖案之光阻劑曝光、光阻劑及/或下伏程序層之蝕刻、拋光或類似者。此等程序之任一者之變動可單獨或組合導致經製造樣本特徵之變動。在一般意義上，一些樣本變動可係可接受的且被視為擾亂點，而其他樣本變動可導致不可接受效能降級或裝置失效且被視為所關注缺陷(DOI)。

可在選定程序步驟之後使用檢測工具以針對缺陷檢測一樣本。例如，一檢測工具可在一特定程序步驟之後產生一樣本之一檢測影像。檢測影像亦可被稱為一測試影像。接著通常比較此一檢測影像與一參考影像以識別缺陷，其中缺陷與檢測與參考影像之間之差異相關。例如，可自檢測影像減去參考影像以產生一差異影像，其中差異影像中之特徵對應於樣本變動。接著可將此等樣本變動分類為DOI或擾亂點。雖然已開發各種類型之檢測工具，但歸因於相對高處理能力，基於使用一光源之照明產生一影像之光學檢測工具普遍用於在線檢測。

各種條件可降低檢測期間之缺陷信號之信雜比(SNR)且因此限制準確度或可靠性。例如，隨著經製造裝置特徵之大小縮小，導致經降級效能或裝置失效之相關聯程序缺陷之大小亦縮小。甚至在理想條件下，在特徵及/或缺陷大小接近一檢測裝置之解析度限制時，此導致降低之SNR。降低之SNR可引起各種雜訊源主宰或隱藏缺陷信號。

在檢測期間貢獻於缺陷信號之信雜比(SNR)之雜訊之一個源係散粒雜訊。散粒雜訊可歸因於感測器井中之光子吸收、經吸收光子中之隨機變動、感測器中之隨機電波動及類似者而發生。散粒雜訊可限制與小缺陷及/或弱缺陷信號相關聯之SNR且因此限制檢測之準確度及/或可靠性。例如，歸因於經製造裝置特徵之一大小，散粒雜訊可壓倒缺陷信號之信雜比。因此，可期望抑制或降低散粒雜訊以偵測缺陷之信號。

本發明之一些實施例係關於用於降低在光學檢測期間產生之影像中之散粒雜訊之方法。本文中經審慎考慮，降低影像中之散粒雜訊可提供比不降低散粒雜訊之技術更優越之效能(例如，缺陷與背景信號之間之鑑別)。影像中之散粒雜訊之降低可增加信雜比(SNR)。接著，可在降低之散粒雜訊上區分圖案化特徵及/或缺陷。

平均影像可為用於產生一差異影像之影像之任何一或多者。例如，平均影像可為一平均檢測影像。可藉由自平均檢測影像減去一參考影像而產生差異影像。平均影像接著將更少雜訊引入差異影像中。因此，可在差異影像中區分缺陷與散粒雜訊。因此，平均影像可改良一缺陷捕獲率。

2018年8月7日申請之標題為「Metrology and control of overlay and edge placement errors」之美國專利第10,533,848號；2020年12月29日申請之標題為「Multi-controller inspection system」之美國專利第11,415,526號；2016年11月14日申請之標題為「Systems and methods for region-adaptive defect detection」之美國專利第10,535,131號；2017年11月6日申請之標題為「High sensitivity repeater defect detection」之美國專利第10,395,358號；2018年8月13日申請之標題為「Capture of repeater defects on a semiconductor wafer」之美國專利第10,557,802號；2019年4月19日申請之標題為「Algorithm selector based on image frames」之美國專利第10,801,968號；2015年11月3日申請之標題為「Wafer defect discovery」之美國專利第9,518,934號；2020年9月4日申請之標題為「Unsupervised learning-based reference selection for enhanced defect inspection sensitivity」之美國專利第11,120,546號；2020年9月23日申請之標題為「Controlling a process for inspection of a specimen」之美國專利第11,416,982號；2020年6月23日申請之標題為「Systems and methods for selecting defect detection methods for inspection of a specimen」之美國專利公開案第2021/0010945號；2020年11月10日申請之標題為「Image alignment for noisy images」之美國專利第11,494,924號；2018年6月24日申請之標題為「Measurement of overlay error using device inspection system」之美國專利第10,943,838號；2014年10月2日申請之標題為「Creating defect classifiers and nuisance filters」之美國專利第9,613,411號；2013年3月12日申請之標題為「Detecting defects on wafers based on 2D scatter plots of values determined for output generated using different optics modes」之美國專利第9,619,876號；2012年11月27日申請之標題為「Visual feedback for inspection algorithms and filters」之美國專利第10,599,944號；2016年11月14日申請之標題為「Systems and methods for region-adaptive defect detection」之美國專利第10,535,131號；2020年4月2日申請之標題為「Learnable defect detection for semiconductor applications」之美國專利第11,551,348號；2019年1月8日申請之標題為「Unsupervised defect segmentation」之美國專利第11,550,309號；2015年11月3日申請之標題為「Wafer defect discovery」之美國專利第9,518,934號；2019年8月18日申請之標題為「Detecting defects in a logic region on a wafer」之美國專利第10,923,317號；2019年4月19日申請之標題為「Algorithm selector based on image frames」之美國專利第10,801,968號之全文以引用的方式併入本文中。

現參考圖1A至圖4B，根據本發明之一或多項實施例更詳細描述用於光學檢測之系統及方法。

圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一檢測系統100之一方塊圖。

在一項實施例中，檢測系統100包含經組態以產生一樣本104之一或多個影像之一或多個光學成像子系統102 (例如，光學成像工具)，其中一或多個光學成像子系統102可組態以使用多個光學檢測模式對樣本104成像。例如，一光學成像子系統102可包含經組態以使用來自一照明源110之照明108照明樣本104之一照明子系統106及經組態以使用一偵測器116回應於自樣本發出之光(例如，樣本光114)、照明108而產生樣本104之一影像之一集光子系統112。

樣本104可包含由一半導體或非半導體材料形成之一基板(例如，一晶圓或類似者)。例如，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦。樣本104可進一步包含安置於基板上之一或多個層。例如，此等層可包含(但不限於)一抗蝕劑、一介電材料、一導電材料及一半導電材料。許多不同類型之此等層在此項技術中已知，且如本文中使用之術語樣本旨在涵蓋其上可形成全部類型之此等層之一樣本。形成於一樣本上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。例如，一樣本可包含各具有可重複圖案化特徵之複數個晶粒。此等材料層之形成及處理最終可導致完成裝置。許多不同類型之裝置可形成於一樣本上，且如本文中使用之術語樣本旨在涵蓋在其上製造此項技術中已知之任何類型之裝置之一樣本。

光學成像子系統102可使用此項技術中已知之任何技術產生樣本104之一或多個影像。在一些實施例中，光學成像子系統102係一光學成像子系統102，其中照明源110係經組態以依光之形式產生照明108之一光學源，且其中集光子系統112基於自樣本104發出之光對樣本104成像。在一些實施例中，成像子系統102係一粒子成像子系統102，其中照明源110係經組態以依粒子之形式產生照明108之一粒子源。例如，粒子照明108可呈一電子射束(e-beam)、一離子射束(例如，一聚焦離子射束)或一中性粒子射束之形式。此外，集光子系統112可基於自樣本104發出之粒子(例如，反向散射電子或類似者)對樣本104成像。在一些情況中，一粒子檢測系統100亦可基於回應於入射粒子照明108而自樣本104發出之光(例如，基於光致發光或類似者)對樣本104成像。

圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一光學檢測系統100之一簡化示意圖。

照明源110可包含此項技術中已知之適用於產生可呈一或多個照明射束之形式之一光學照明108之任何類型之照明源。此外，照明108可具有任何光譜，諸如(但不限於)極紫外光(EUV)波長、紫外光(UV)波長、可見光波長或紅外光(IR)波長。此外，照明源110可為一寬頻源、一窄頻源及/或一可調諧源。

在一些實施例中，照明源110包含一寬頻電漿(BBP)照明源。在此方面，照明108可包含由一電漿發射之輻射。例如，一BBP照明源110可包含(但不需要包含)一或多個泵浦源(例如，一或多個雷射)，其經組態以聚焦至一氣體體積中，從而引起能量由氣體吸收以便產生或維持適用於發射輻射之一電漿。此外，電漿輻射之至少一部分可用作照明108。

在另一實施例中，照明源110可包含一或多個雷射。例如，照明源110可包含此項技術中已知之能夠發射在電磁光譜之紅外光、可見光或紫外光部分中之輻射之任何雷射系統。

照明源110可進一步產生具有任何時間輪廓之照明108。例如，照明源110可產生連續波(CW)照明108、脈衝照明108或經調變照明108。另外，照明108可經由自由空間傳播或導引光(例如，一光纖、一光導管或類似者)自照明源110遞送。

照明子系統106及/或光學成像子系統102可包含用於將照明108引導至樣本104之各種組件，諸如(但不限於)透鏡118、鏡或類似者。此外，此等組件可為反射性元件或透射性元件。以此方式，圖1B中將透鏡118描繪為透射性元件僅係闡釋性的且非限制性。照明子系統106可進一步包含用於修改及/或調節相關聯光學路徑中之光之一或多個光學元件120，諸如(但不限於)一或多個偏光器、一或多個濾波器、一或多個射束分裂器、一或多個漫射器、一或多個均質器、一或多個變跡器或一或多個射束塑形器。在實施例中，照明子系統106及/或光學成像子系統102包含經定向以同時將照明108引導至樣本104且收集自樣本104發出之樣本光114之一射束分裂器130。在此方面，照明108及樣本光114可共用射束分裂器130與樣本104之間之相同路徑。

在一些實施例中，檢測系統100包含用於在成像期間固定及/或定位樣本104之一平移載物台122。例如，平移載物台122可包含線性致動器、旋轉致動器或角度致動器之任何組合以使用任何數目個自由度定位樣本104。

光學成像子系統102可包含用於收集自樣本104發出之樣本光114輻射(例如，在一光學成像子系統102之情況中，樣本光)之至少一部分且將樣本光114之至少一部分引導至一偵測器116以用於產生一影像之各種組件。

檢測系統100可使用此項技術中已知之任何技術對樣本104進一步成像。在一些實施例中，檢測系統100在一掃描模式中藉由以下步驟產生樣本104之一影像：將照明108聚焦至樣本104上作為一光點或一線；捕獲一點或線影像；及掃描樣本104以建立二維影像。在此組態中，掃描可藉由(例如，使用平移載物台122)相對於照明108移動樣本104，藉由(例如，使用可致動鏡或類似者)相對於樣本104移動照明108或其等之一組合而達成。掃描可包含沿著一掃描路徑掃描樣本104以產生掃描路徑之一掃描帶。在一些實施例中，檢測系統100在一靜態模式中藉由在二維視場中將照明108引導至樣本104且直接使用偵測器116捕獲二維影像而產生樣本104之一影像。

由檢測系統100產生之一影像可為此項技術中已知之任何類型之影像，諸如(但不限於)一明場影像、一暗場影像、一相位對比度影像或類似者。在一些實施例中，影像可為來自一光學成像子系統102之原始影像。在此組態中，檢測影像可包含樣本上之各種圖案化特徵。此外，可將影像拼接在一起以形成樣本104或其之一部分之一複合影像，但此不旨在作為對本發明之一限制。雖然已將影像描述為包含圖案化特徵，但此不旨在作為本發明之一限制。應進一步審慎考慮，影像可來自無圖案化特徵之一樣本或晶圓。

偵測器116可包含此項技術中已知之適用於量測樣本光114之任何類型之感測器。例如，一偵測器116可包含一多像素感測器，諸如(但不限於)一電荷耦合裝置(CCD)、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置、一線感測器或一延時積分(TDI)感測器。作為另一實例，一偵測器116可包含兩個或更多個單像素感測器，諸如(但不限於)一光電二極體、一崩潰光電二極體、一光電倍增管或一單光子偵測器。在一些實施例中，偵測器116可包含TDI感測器。TDI感測器可包含多個像素列及一讀出列。TDI感測器可包含將電荷自一個像素列連續地移動至下一像素列直至電荷到達讀出列之時脈信號，其中產生一列影像。藉由將電荷轉移(例如，基於時脈信號)與樣本沿著掃描方向之運動同步，電荷可繼續跨像素列累積以提供相對高於一線感測器之一信雜比。

在一些實施例中，檢測系統100包含一控制器124。控制器124可包含經組態以執行維持於一記憶體128 (例如，一記憶體媒體)上之程式指令之一或多個處理器126。在此方面，控制器124之一或多個處理器126可執行貫穿本發明描述之各種程序步驟之任一者。控制器124可通信地耦合至一或多個光學檢測子系統102。控制器124可接收來自光學檢測子系統102之影像。

控制器124之一或多個處理器126可包含此項技術中已知之任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器126可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器類型裝置。在一項實施例中，一或多個處理器126可由一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、平行處理器或經組態以執行一程式(其經組態以操作檢測系統100)之任何其他電腦系統(例如，網路連結電腦)組成，如貫穿本發明所描述。應進一步認知，術語「處理器」可經廣泛定義以涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體128之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。

記憶體128可包含此項技術中已知之適用於儲存可由相關聯之一或多個處理器126執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體128可包含一非暫時性記憶體媒體。藉由另一實例，記憶體128可包含(但不限於)一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態硬碟及類似者。應進一步注意，記憶體128可與一或多個處理器126一起容置於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶體128可相對於一或多個處理器126及控制器124之實體位置遠端定位。例如，控制器124之一或多個處理器126可存取可透過一網路(例如，網際網路、內部網路及類似者)存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，上文描述不應解譯為對本發明之一限制而僅為一圖解。

一光學檢測模式可對應於用於產生樣本104之一影像之參數之任何組合，包含(但不限於)引導至樣本104之照明或自樣本104收集之光之性質。此外，使用不同光學檢測模式之成像通常可使用任何數目個光學成像子系統102執行。

可基於照明子系統106或集光子系統112中之組件之任何組合之控制而控制由光學成像子系統102提供之一光學檢測模式。例如，引導至樣本104之照明108之控制可直接由照明源110提供及/或由光學元件120提供，諸如(但不限於)用於控制照明108之一波長之一光譜濾波器、用於控制照明108之一偏光之一偏光器或用於控制照明108在樣本104上之一角度分佈之一變跡器(例如，在一照明光瞳平面中)。作為另一實例，自樣本104收集且傳遞至偵測器116之樣本光114之控制可由光學元件120提供，諸如(但不限於)用於控制傳遞至偵測器116之樣本光114之一波長之一光譜濾波器、用於控制傳遞至偵測器116之樣本光114之一偏光之一偏光器或用於控制傳遞至偵測器116之樣本光114之一角度分佈之一變跡器(例如，在一集光光瞳平面中)。

作為一圖解，一特定光學檢測模式可對應於具有一選定光譜(例如，如由一頻寬及/或一中心波長描述)及以一選定入射角(例如，如由一照明孔徑或變跡器界定)引導至樣本之一選定偏光之照明108。光學檢測模式可進一步對應於引導至偵測器116之樣本光114之一特定光譜及偏光(其兩者可與入射於樣本104上之照明108相同或不同)。

此外，照明源110及/或光學元件120之任一者可調整使得檢測系統100可經組態以提供不同光學檢測模式。例如，光學元件120之任一者可直接由致動器調諧及/或控制以提供不同光學檢測模式。在一些實施例中，控制器124產生用於照明源110及/或光學元件120之任一者之驅動信號以可選擇地提供不同光學檢測模式。

在實施例中，光學成像子系統102可產生一或多個影像。影像可包含檢測影像及參考影像，如本文中將進一步描述。在實施例中，光學成像子系統102可使用一或多個光學模式產生一或多個影像。

雖然本發明之大部分在檢測影像及參考影像之背景內容中描述影像，但此不旨在作為對本發明之一限制。檢測與參考影像之間不一定存在區別。例如，此等檢測影像及參考影像可對應於經獨立產生之影像或一或多個較大影像之部分(例如，可對應於一或多個較大影像之子影像)。作為一圖解，一檢測影像可與代表樣本上之多個晶粒之一較大影像之一部分相關聯。以此方式，檢測影像可為代表在一特定時間針對缺陷檢測之一所關注區(例如，一特定晶粒)之一子影像。作為另一圖解，可基於與樣本上之不同區(例如，額外晶粒)相關聯之較大影像之一或多個不同部分產生一參考影像。例如，一參考影像可對應於與樣本上之一或多個額外晶粒相關聯之子影像之一平均。在此組態中，在一特定程序步驟處之一差異影像可對應於檢測子影像之影像與參考影像(例如，子影像之一組合)之間之一差異。

本文中經審慎考慮，一樣本上之缺陷可不同地回應於使用不同光學模式之成像使得可藉由考量使用不同光學模式產生之影像而改良缺陷分析或識別。本發明之額外實施例係關於適用於執行多模式光學檢測之檢測系統。本文中經審慎考慮，多模式檢測可提供比單模式檢測技術實質上更優越之效能(例如，缺陷與背景信號之間之鑑別)。此外，增加檢測模式之數目通常可增加檢測效能。然而，本文中應進一步辨識，可期望尤其在此多模式檢測需要多個成像掃描且因此耗時更長來執行之情況下平衡在檢測期間使用之光學檢測模式之數目。

在一些實施例中，一單一光學成像子系統102可經組態以使用多個光學檢測模式同時或依序對樣本104成像。在一些實施例中，使用不同光學成像子系統102以提供至少一些不同光學檢測模式。

在一些實施例中，檢測系統100依序使用不同光學檢測模式提供影像。例如，檢測系統100可依序在不同光學成像子系統102之間切換及/或調整一光學成像子系統102之參數以使用不同光學檢測模式提供樣本104之循序影像。

在一些實施例中，光學成像子系統102可經組態以同時使用不同光學檢測模式同時提供兩個或更多個影像。作為一圖解，一光學成像子系統102可包含各具有分開之偵測器116之兩個或更多個收集通道。光學成像子系統102可接著具有用於將樣本光114分裂至各種通道中之一或多個射束分裂器及/或用於提供對引導至各通道中之相關聯偵測器116之樣本光114之性質之分開控制之額外光學元件120 (例如，分開之光譜濾波器、偏光器或類似者)。

現參考圖2A至圖2B，根據本發明之一或多項實施例描述繪示在一方法200中執行之步驟之一流程圖。本文中先前在檢測系統100之背景內容中描述之實施例及實現技術應解譯為擴展至方法200。例如，記憶體128可維持引起處理器126執行方法200中之一或多個步驟之程式指令。然而，應進一步注意，方法200不限於檢測系統100之架構。

圖2A至圖2B亦引用各種影像。應理解，此等影像可為在一個步驟中由檢測系統100或其部分直接產生之影像，或藉由拼接由檢測系統100產生之子影像而形成之複合影像。此外，可視需要裁切或以其他方式修改影像。以此方式，本文中對影像之引用僅係闡釋性的且不限制可由檢測系統100產生之影像之類型。

在一些實施例中，方法200包含接收一參考影像212之一步驟210。程式指令可引起處理器自各包括一圖案化特徵之複數個區之複數個影像產生參考影像212。自複數個影像產生參考影像212。複數個影像係來自各包含一匹配圖案化特徵之複數個參考區。複數個參考區可來自樣本104及/或來自一或多個額外樣本。參考區可包含一設計。例如，參考區可包含具有一或多個圖案化特徵之一設計。在一些實施例中，平均化用於產生參考影像212之複數個影像以降低散粒雜訊。在此方面，可自平均化影像產生參考影像212。

在實施例中，參考影像212可由一或多個處理器126接收。檢測系統100可產生參考影像212。參考影像212可由一或多個處理器126自光學成像子系統102接收。接著可將由一或多個處理器126接收之參考影像212維持於記憶體128中。由一或多個處理器126接收之參考影像212亦可自記憶體128接收。

參考影像212可包含一像素陣列214。像素陣列214中之各像素可包含一強度216。強度216亦可被稱為一信號或一灰階。強度216可與參考區中之圖案化特徵、參考區中之缺陷及相關聯於散粒雜訊之信號相關聯。參考影像212可表示一理想或參考。可假定，參考區無缺陷使得強度216不與任何缺陷相關聯，但此不旨在為限制性。

在一些實施例中，方法200包含接收一樣本104之一檢測區之檢測影像222之一步驟220。檢測區可包含樣本104上之將針對缺陷進行檢測之任何區。檢測區可包含一設計。例如，檢測區可包含具有一或多個圖案化特徵之一設計。檢測影像222係樣本104之檢測區之重複影像。重複影像可使用相同光學模式自相同檢測區獲取。在此方面，檢測影像222之間之可變因素可為散粒雜訊。

在實施例中，檢測影像222可由一或多個處理器126接收。檢測系統100可產生檢測影像222。檢測影像222可由一或多個處理器126自光學成像子系統102接收。接著可將由一或多個處理器126接收之檢測影像222維持於記憶體128中。由一或多個處理器126接收之參考影像212亦可自記憶體128接收。

檢測影像222可包含一像素陣列224。像素陣列224中之各像素可包含一強度226。強度226可與檢測區中之圖案化特徵、檢測區中之缺陷及相關聯於散粒雜訊之信號相關聯。檢測影像222可代表一所關注檢測區之一原始影像歸因於缺陷而自參考之偏差。可不假定檢測區無缺陷，而係針對缺陷對檢測區進行檢測。當相較於與圖案化特徵相關聯之信號及/或與缺陷相關聯之信號時，與散粒雜訊相關聯之信號可相對高。在此方面，散粒雜訊可將雜訊引入至圖案化特徵及/或缺陷中。檢測影像222可各包含一SNR。散粒雜訊可貢獻於SNR。因此，檢測影像222可包含相對低之一信雜比(SNR)。檢測影像222之SNR可相對低使得缺陷由散粒雜訊隱藏。

可對準、配準及/或按比例縮放檢測影像222使得其等具有共同數目個經對準像素。像素陣列224中之像素可對應於樣本之檢測區上之位置。在此方面，檢測影像222可各包含對應於樣本上之一共同實體位置之像素陣列224中之一共同像素位置。在一些實施例中，步驟220進一步包含配準及/或按比例縮放檢測影像222。以此方式，檢測影像222可具有共同數目個像素且全部檢測影像222之各像素可對應於樣本上之一共同位置。配準及/或按比例縮放亦可被稱為對準像素陣列224中之像素。在實施例中，可藉由處理器126對準影像。應進一步審慎考慮，可在接收檢測影像222之前預對準檢測影像222。對準可藉由任何適合對準方法發生，如本文中將進一步描述。

在一些實施例中，方法200包含產生一平均檢測影像232之一步驟230。可藉由平均化一個檢測區之檢測影像222而產生平均檢測影像232。平均檢測影像232可包含與圖案化特徵相關聯之信號、與缺陷相關聯之信號及與散粒雜訊相關聯之信號。

平均檢測影像232可包含一平均像素陣列234。可藉由平均化檢測影像222之像素陣列224之各者而找到平均像素陣列234。平均像素陣列234中之各像素可包含一平均強度236。可藉由平均化檢測影像222之各者之像素之間之強度236而找到平均像素236。平均化強度236可係指添加各共同像素位置之強度值且接著除以影像之數目。平均檢測影像232可包含一SNR。散粒雜訊可貢獻於SNR。然而，平均檢測影像232之SNR中之散粒雜訊可自檢測影像222之各者平均化。平均化可降低平均檢測影像232中之散粒雜訊且類似地增加SNR。因此，平均檢測影像232可包含相對高或大於檢測影像222之信雜比(SNR)之各者之SNR。平均檢測影像232之SNR可相對高使得缺陷不由散粒雜訊隱藏。然而，缺陷可由圖案化特徵隱藏。

在一些實施例中，方法200包含產生一差異影像242之一步驟240。可藉由自平均檢測影像232減去參考影像212而產生差異影像242。檢測區及一或多個參考區具有一共同設計。例如，檢測區及一或多個參考區可各包含圖案化特徵。接著可使用來自參考區之影像以自檢測區減去圖案化特徵。參考影像212之像素陣列214中之像素可與平均檢測影像232之平均像素陣列234中之像素對準。在此方面，可對準像素陣列214與平均像素陣列234使得像素各對應於共同圖案化特徵。可藉由參考影像212與平均檢測影像232之對準而在參考影像212與平均像素陣列234之間對準共同圖案化特徵。在一些實施例中，步驟包含將參考影像212與平均檢測影像232對準。在其他實施例中，預對準參考影像212與平均檢測影像232。對準可藉由任何適合對準方法發生，如本文中將進一步描述。

差異影像242可包含一差異像素陣列244。可藉由自平均檢測影像232之平均像素陣列234減去參考影像212之像素陣列214而找到差異像素陣列244。差異像素陣列244中之各像素可包含一差異強度246。可藉由自平均像素陣列234之像素之間之平均強度236減去平均像素陣列224之像素之間之強度216而找到差異強度246。差異影像242可包含一SNR。差異影像242之信號可係指缺陷及/或圖案化特徵之強度且雜訊可係指散粒雜訊。然而，散粒雜訊及圖案化特徵可最小地貢獻於SNR。例如，散粒雜訊可藉由平均化而最小地貢獻於SNR。藉由另一實例，圖案化特徵可藉由減法以找到差異而最小地貢獻於SNR。減法可移除共同特徵(例如，與圖案化特徵相關聯之強度)。因此，差異影像242可包含相對高之信雜比(SNR)。差異影像242之SNR可相對高使得缺陷不由散粒雜訊及/或圖案化特徵隱藏。可期望改良SNR以改良差異影像242中之缺陷之一偵測率或缺陷捕獲率。

在實施例中，參考影像212、平均檢測影像232及/或差異影像242之SNR可藉由以下方程式定義。

SNR = (缺陷對比度) *

N _{well, v}可係指偵測器116之光子中之井深。重複之數目可係指平均化之重複影像之數目。執行掃描平均化可將上文之方程式中之N _{well, v}項乘以平均化之重複影像之數目。在此方面，重複影像之數目可將散粒雜訊降低重複影像之數目之平方根。

缺陷對比度可係指與一缺陷相關聯之像素與包圍與缺陷相關聯之像素之背景像素之間之對比度。缺陷對比度可藉由以下方程式定義：

影像動態範圍可係指影像之最大與最小強度之間之比率。影像動態範圍可藉由以下方程式定義：

在一些實施例中，方法200包含偵測一或多個缺陷之一步驟250。可基於差異影像242偵測缺陷。可基於差異影像在檢測區中偵測缺陷。在一些實施例中，在步驟250中，可直接自差異影像242偵測缺陷。

在一些實施例中，步驟250進一步包含自一經濾波差異影像偵測缺陷。在實施例中，控制器124可經組態以將一差異濾波器(diff filter)應用至差異影像。藉由一或多個差異濾波器對差異影像濾波。可將差異濾波器應用至差異影像242以產生經濾波差異影像。差異濾波器可包含(但不限於)高通、低通、混合、窄頻、垂直方向、水平方向、其他選定方向濾波器、一卷積濾波器、一數位卷積濾波器及類似者。在實施例中，可客製化差異濾波器以對自掃描或訊框平均化判定之差異影像濾波。例如，可使用用於產生複數個影像之掃描之數目客製化差異濾波器。接著可基於經濾波差異影像在檢測區中偵測缺陷。

可使用任何技術偵測缺陷。在實施例中，控制器124可經組態以應用一檢測演算法以處理經濾波及/或未經濾波差異影像以用於缺陷偵測。檢測演算法可包含任何檢測演算法，諸如(但不限於)一多晶粒自適應定限(MDAT)及類似者。

在一些實施例中，方法200可包含對一或多個缺陷分類之一步驟。缺陷通常可包含所關注缺陷(DOI)及/或擾亂點缺陷。所關注缺陷可影響裝置效能，使系統效能降級及/或係致命缺陷。擾亂點缺陷通常不影響裝置效能。步驟可包含將缺陷分類為一擾亂點、一所關注缺陷(DOI)或類似者之至少一者。

雖然在方法200之流程圖中在步驟210之後描繪步驟220，但此不旨在作為對本發明之一限制。應進一步審慎考慮，步驟220可在步驟210之前及/或與步驟210同時執行。在此方面，可產生檢測影像222且接著可產生參考影像212；可產生參考影像212且接著可產生檢測影像222；或可同時產生參考影像212及檢測影像222。一般言之，可在步驟210之後執行步驟220。一般言之，可在步驟220之後執行步驟230。

在一些實施例中，檢測系統100在一掃描模式中產生參考影像212及/或檢測影像222。檢測系統100可重複地掃描參考區以產生參考影像212及/或可重複地掃描參考區以產生檢測影像222。

在一些實施例中，可針對多個光學模式重複方法200之一或多個步驟。光學模式可係指光學檢測子系統102之光學模式。光學檢測模式可包含一或多個光學成像子系統102之光學成像參數之任何獨有組合。例如，光學檢測模式可包含與照明108及/或用於產生影像之樣本光114相關聯之參數(諸如(但不限於)照明波長、偏光或角度)之獨有組合。

光學檢測子系統102可使用光學檢測模式產生樣本之檢測區之檢測影像組及/或參考區之參考影像組。可針對使用不同光學模式獲取之各複數個或組參考影像212及檢測影像222執行方法200。可分開平均化以分開模式獲取之影像。接著可針對各光學模式產生參考影像及平均檢測影像。接著可藉由減去參考影像及平均檢測影像而產生各光學模式之差異影像。差異影像可接著描繪檢測區中各光學模式下之缺陷之強度。

例如，光學檢測子系統102可經組態以使用一第一光學模式產生第一複數個檢測影像222及/或第一複數個參考影像212。例如，光學檢測子系統102之第一照明波長、一第一照明偏光及一第一照明角。處理器126可接收第一複數個檢測影像及第一參考影像，藉由平均化第一複數個檢測影像222而產生一第一平均檢測影像且自第一平均檢測影像減去第一參考影像以產生第一差異影像。

藉由另一實例，光學檢測子系統102可經組態以使用一第二光學模式產生第二複數個檢測影像222及/或第二複數個參考影像212。處理器126可藉由平均化第二複數個檢測影像而產生一第二平均檢測影像且自第二平均檢測影像減去第二參考影像以產生第二差異影像。

藉由另一實例，光學檢測子系統102亦可經組態以針對任何整數N，使用一第N光學模式產生任何第N複數個或組檢測影像222及/或第N複數個或組參考影像212。

在一些實施例中，可對差異影像執行一或多個多模式檢測技術。多模式檢測可經設計以在散粒雜訊可忽略時拒斥晶圓雜訊。當缺陷對比度低且散粒雜訊佔總雜訊之一大部分時，多模式檢測技術可補充方法200。

雖然已將方法200描述為針對任何數目個光學模式重複，但此不旨在為限制性。當實施方法200時，時間要求可實際上限制光學模式之數目。

如本文中先前描述，一些光學成像子系統102可能夠同時使用多個光學檢測模式(例如，經由不同收集通道)產生影像，而一些光學成像子系統102可需要多個分開之量測(例如，掃描)以使用不同光學檢測模式獲得影像。在此方面，可在多個光學模式下同時產生及/或接收多組參考影像212及/或多組檢測影像222。例如，光學成像子系統102可經組態以同時產生在第一光學模式下獲取之第一複數個檢測影像及在第二光學模式下獲取之第二複數個檢測影像。方法200接著可針對各光學模式產生差異影像242。

在一些實施例中，樣本104包含複數個檢測區。可針對樣本104之各檢測區重複方法200中之一或多個步驟。例如，可針對各檢測區重複步驟220至250以偵測檢測區中之缺陷。步驟210可視情況與步驟220至250一起重複。例如，若當前檢測區包含與記憶體128中之一或多個參考區相同之圖案化特徵，則可或可不重複步驟210。若檢測區包含與維持於記憶體128中之參考區相同之圖案化特徵，則可自記憶體128接收參考影像212。

現參考圖3，描述方法200之應用之一非限制性實例。如描繪，接收影像302a至302d。平均化影像302a至302d以產生一平均影像304。影像302a至302d及平均影像304各包含一像素陣列。像素陣列中之各像素包含一強度值。在所展示之實例中，強度值係像素之一灰階。

如描繪，影像302a至302d及平均影像304可包含散粒雜訊。散粒雜訊可跨影像係隨機的。例如，散粒雜訊可經泊松(Poisson)分佈或在區中隨機地變化。在一些實施例中，影像302a至302d及平均影像304可各包含強度值之一標準偏差。強度值之平均偏差可指示散粒雜訊對影像之SNR之貢獻。

平均影像304之SNR實質上高於影像302a至302d之各者之SNR。影像302a被描繪為具有8.5147灰階之一標準偏差，影像302b被描繪為具有8.5483灰階之一標準偏差，影像302c被描繪為具有8.5721灰階之一標準偏差，影像302d被描繪為具有8.5634灰階之一標準偏差，且影像304被描繪為具有4.324灰階之一標準偏差。平均影像304之標準偏差已顯著降低至低於影像302a至302d之標準偏差。例如，平均影像304之標準偏差可為影像302a至302d之標準偏差之大約一半，此係因為已平均化四個影像以產生平均影像304。

應注意，圖案化特徵及缺陷之強度值不存在於影像302a至302d中且不存在於影像304中。圖案化特徵及缺陷之強度值不存在於影像302a至302d、304中以清楚地繪示藉由平均化提供之散粒雜訊降低。雖然未描繪，但影像可包含指示圖案化特徵及/或缺陷之強度值。

在一些實施例中，影像302a至302d可為檢測影像222之實例。類似地，平均影像304可為平均檢測影像232之一實例。

在此實例中，接收四個影像302。應進一步審慎考慮，方法200可應用至任何數目個影像。例如，在一給定光學模式下之檢測影像222可包含兩個或更多個影像。藉由另一實例，在一給定光學模式下之檢測影像222可包含三個或更多個影像。藉由另一實例，在一給定光學模式下之檢測影像222可包含四個或更多個影像。藉由另一實例，在一給定光學模式下之檢測影像222可包含介於四個與十個之間之影像。藉由另一實例，在一給定光學模式下之檢測影像222可包含十個或更多個影像。在此方面，可平均化任何數目個重複影像以產生平均檢測影像232。可基於相對於產生重複影像所需之一程序時間加權之散粒雜訊之一所要降低選擇重複影像之數目。

現參考圖4A至圖4B，根據本發明之一或多項實施例描述圖表402及圖表404。圖表402描繪藉由自一個檢測影像222減去一個參考影像212而形成之一差異影像之實驗結果。在此方面，圖表402中引用之差異影像並非藉由減去平均檢測影像242及參考影像212而形成。圖表404描繪藉由自平均檢測影像232減去參考影像212而形成之一差異影像之實驗結果。例如，平均檢測影像232可自十個影像或掃描平均化。

圖表402及圖表404係自同一檢測區中之檢測影像獲取。檢測區包含已知缺陷。使用缺陷識別符標記已知缺陷。例如，缺陷ID包含003、103、105、114、213、214、301、313、314、413、414、505、602、605、613、703及714。

圖表402、404之水平軸係指一差異影像之一灰階。特定言之，圖表402之水平軸係指尚未自多個掃描平均化之一差異影像之一灰階。圖表402之水平軸係指尚未自十個掃描平均化之一差異影像之一灰階。

圖表402、404之垂直軸係指累積密度函數(CDF)與一減去CDF之間之一最小值(例如，MIN (CDF, 1-CDF))。垂直軸指示背景雜訊在量值上超過差異灰階(水平軸)之概率。CDF可係指背景雜訊之一函數。

N遍次平均化可降低藉由背景雜訊之累積密度函數(CDF)量測之一陣列區中之背景接受率。十個重複或更少可有意義地改良缺陷捕獲率。例如，圖表402描繪三個缺陷係可偵測的，而剩餘缺陷係不可偵測的。藉由另一實例，圖表404描繪十四個缺陷係可偵測的，而剩餘缺陷係不可偵測的。因此，在此實例中，N遍次平均化已將缺陷捕獲率自三改良至十四。

現參考圖5，根據本發明之一或多項實施例描述掃描樣本104。在一些實施例中，可藉由包圍(swathing)收集影像(例如，檢測影像222及/或參考影像212)。包圍可需要使偵測器116掃描遍及樣本104。可藉由平移載物台而使偵測器116掃描遍及樣本104。偵測器116可在一掃描路徑502中掃描遍及樣本104。如描繪，掃描路徑502可為一水平方向。偵測器亦可在一垂直方向上步進，且在一新掃描路徑502中掃描。

掃描帶可包括捕獲一半導體晶圓上之一列晶粒之一部分之一影像。掃描帶可被接收且維持於記憶體128中。各列晶粒之影像可藉由若干掃描帶形成。例如，一個掃描帶可捕獲該列晶粒之區域之一部分。接著，多個掃描帶可捕獲該列晶粒之區域之多個部分。可對準該列晶粒之掃描帶以捕獲晶粒之影像。可在平均化之前對準掃描帶及/或掃描帶之部分。可將掃描帶及/或掃描帶之部分分區成影像。例如，掃描帶之一部分可定義影像。影像可為檢測影像。可在檢測影像中偵測缺陷。影像亦可為經組合以產生參考影像之複數個影像之一者。

在實施例中，檢測系統100可產生樣本104之掃描路徑502之重複掃描帶。例如，檢測系統100可產生樣本104之一第一掃描路徑502a之一第一組重複掃描帶、樣本104之一第二掃描路徑502b之一第二組重複掃描帶及類似者。在一些實施例中，可選擇重複掃描帶之組數以對圖案化特徵完全成像。

在一些實施例中，接收一掃描路徑之重複掃描帶且接著在移動至一下一掃描路徑之前立即平均化該等重複掃描帶。立即平均化重複掃描帶可有利於減少維持於記憶體128中之掃描帶之量。當平移載物台122可以一所要準確度重複掃描路徑時，立即平均化掃描路徑之重複掃描帶可係有利的。在一些情況中，使用一或多個感測器(例如，干涉儀、編碼器等)追蹤平移載物台122之運動以達成所要準確度。

在一些實施例中，將掃描路徑之全部重複掃描帶維持於記憶體中。可接著接收且平均化用於產生各種影像之任一者之重複掃描帶之部分。接著可將平均掃描帶拼接在一起以形成影像。在掃描帶之對準存在變動之情況下，將掃描路徑之全部重複掃描帶維持於記憶體中可係有利的。例如，對準可在同一掃描路徑之重複掃描帶中及/或在跨多個掃描路徑之掃描帶中變化。可將各種掃描帶之任一者維持於記憶體中且接著進行對準。將重複掃描帶維持於記憶體中可需要額外記憶體及/或處理資源。

處理器126可接收樣本104之掃描路徑502之重複掃描帶組之一或多個部分。該一或多個部分可用於產生影像。例如，處理器126接收第一掃描路徑502a之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分及一第二掃描路徑502b之一第二組重複掃描帶之至少一第二部分。處理器126藉由平均化第一組重複掃描帶之第一部分且平均化第二組重複掃描帶之第二部分而產生一影像。平均化第一組重複掃描帶之至少第一部分且平均化第二組重複掃描帶之至少第二部分降低影像中之一散粒雜訊。處理器126接著使用影像偵測一檢測區中之一或多個缺陷。例如，影像可為用於產生參考影像212之多個影像之一者。藉由另一實例，影像可為平均檢測影像232。

再次大體上參考圖1A至圖5。一感測器可產生影像。感測器之一像素可在像素飽和之前吸收有限數目個光子。像素之飽和與感測器中之感測器之潛在井深有關。一旦達到潛在井深，更多位元、更多光子及/或更多積分時間並不降低影像中由感測器產生之散粒雜訊。小於一給定百分比之缺陷對比度可受感測器之井深限制。例如，散粒雜訊可填充井深，藉此限制缺陷對比度。方法200可藉由降低散粒雜訊而改良缺陷對比度。

雖然本發明之大部分係在平均化影像以降低散粒雜訊之背景內容中描述，但此不旨在作為對本發明之一限制。應進一步審慎考慮，平均化影像可減少隨機雜訊之各種源，諸如(但不限於)讀出雜訊、散粒雜訊及類似者。平均化通常可減少並非源自晶圓變動之隨機雜訊。

如貫穿本發明使用，可對準一或多個影像。影像可為在平均化之前對準之檢測影像。影像可為參考影像及平均檢測影像。可在相減之前將參考影像與平均檢測影像對準。可使用任何適合方法以跨檢測將影像對準至一相同座標系統或原點。例如，可藉由編碼器及/或干涉儀監測載物台122之軌跡。接著可藉由一回饋系統控制載物台122之軌跡使得重複影像之軌跡相同。藉由另一實例，可藉由一演算法校正殘餘對準誤差。演算法可根據奈奎斯(Nyquist)定理使用同步內插將一第一影像移位一偏移。一最小化演算法可判定使經移位第一影像與一第二影像之灰值之間之差之平方之像素上之總和最小化之偏移。較佳藉由一影像電腦以子像素解析度執行對準。

如貫穿本發明使用，術語「樣本」大體上係指由一半導體或非半導體材料形成之一基板(例如，薄膜玻璃或類似者)。例如，一半導體或非半導體材料可包含(但不限於)單晶矽、砷化鎵、磷化銦或一玻璃材料。一樣本可包含一或多個層。例如，此等層可包含(但不限於)一抗蝕劑(包含一光阻劑)、一介電材料、一導電材料及一半導電材料。許多不同類型之此等層在此項技術中係已知的，且如本文中使用之術語樣本旨在涵蓋其上可形成全部類型之此等層之一樣本。形成於一樣本上之一或多個層可經圖案化或未經圖案化。例如，一樣本可包含各具有可重複圖案化特徵之複數個晶粒。此等材料層之形成及處理最終可導致完成裝置。許多不同類型之裝置可形成於一樣本上，且如本文中使用之術語樣本旨在涵蓋在其上製造此項技術中已知之任何類型之裝置之一樣本。此外，為了本發明之目的，術語樣本及晶圓應被解釋為可互換的。另外，為了本發明之目的，術語圖案化裝置、遮罩及倍縮光罩應被解釋為可互換的。

在一些實施例中，樣本104可包含一或多個區。樣本104可包含樣本104上之一或多個檢測區及一或多個參考區。在一些例項中，一或多個參考區可為樣本104上之與檢測區具有一共同設計之一區。例如，檢測區及參考區可各包含圖案化特徵。在一些實施例中，檢測區及參考區可為樣本104上之鄰近區，但此不旨在作為對本發明之一限制。

雖然將檢測區及參考區描述為在樣本104上，但此不旨在作為對本發明之一限制。在其他例項中，一或多個參考區可為來自一額外樣本(未描繪)之與檢測區具有一共同設計之一區。在此方面，檢測區可在樣本104上且參考區可在額外樣本上。

本文中描述之全部方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於記憶體中。結果可包含本文中描述之任何結果且可以此項技術中已知之任何方式儲存。記憶體可包含本文中描述之任何記憶體或此項技術中已知之任何其他適合儲存媒體。在已儲存結果之後，結果可在記憶體中存取且藉由本文中描述之任何方法或系統實施例使用、經格式化以用於顯示給一使用者、藉由另一軟體模組、方法或系統使用及類似者。此外，結果可「永久地」、「半永久地」、「暫時地」儲存或儲存達某一時段。例如，記憶體可為隨機存取記憶體(RAM)，且結果可能不一定無限期地保存於記憶體中。

應進一步審慎考慮，上文描述之方法之實施例之各者可包含本文中描述之(若干)任何其他方法之(若干)任何其他步驟。另外，上文描述之方法之實施例之各者可藉由本文中描述之任何系統執行。

熟習此項技術者將認知，為概念清楚起見，將本文中描述之組件操作、裝置、物件及伴隨其等之論述用作實例，且預期各種組態修改。因此，如本文中所使用，所闡述之特定範例及隨附論述意欲表示其等更一般類別。一般言之，使用任何特定範例意欲表示其類別，且未包含特定組件操作、裝置及物件不應被視為限制性的。

如本文中所使用，諸如「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「上」、「向上」、「下」、「下面」及「向下」之方向性術語意欲為描述之目的而提供相對位置，且並不意欲指定一絕對參考系。熟習此項技術者將明白對所描述實施例之各種修改，且本文中定義之一般原理可應用於其他實施例。

關於本文中所使用之實質上任何複數及/或單數術語，熟習此項技術者可根據背景內容及/或應用來將複數轉化成單數及/或將單數轉化成複數。為清楚起見，本文中未明確闡述各種單數/複數排列。

本文中描述之標的物有時繪示其他組件內含有或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所描繪之架構僅僅係例示性的，且事實上可實施達成相同功能性之許多其他架構。在一概念意義上，用於達成相同功能性之組件之任何配置有效「相關聯」使得達成所要功能性。因此，在本文中組合以達成一特定功能性之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」使得達成所要功能性而無關於架構或中間組件。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所要功能性，且能夠如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合」以達成所要功能性。可耦合之特定實例包含(但不限於)可實體配合及/或實體互動組件及/或可無線互動及/或無線互動組件及/或邏輯互動及/或可邏輯互動組件。

此外，應理解，本發明由隨附發明申請專利範圍界定。熟習此項技術者將理解，一般言之，本文中所使用之術語且尤其隨附發明申請專利範圍(例如，隨附發明申請專利範圍之主體)中所使用之術語一般意欲為「開放式」術語(例如，術語「包含(including)」應解譯為「包含(但不限於)」，術語「具有」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」，及類似者)。熟習技術者應進一步瞭解，若想要一引入請求項敘述之一特定數目，則此一意圖將被明確敘述於請求項中，且若缺乏此敘述，則不存在此意圖。例如，作為理解之一輔助，以下隨附發明申請專利範圍可含有使用引導性片語「至少一個」及「一或多個」來引入請求項敘述。然而，此等片語之使用不應被解釋為隱含：由不定冠詞「一(a/an)」引入之一請求項敘述將含有此引入請求項敘述之任何特定請求項限制為僅含有此一敘述之發明，即使相同請求項包含引導性片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a/an)」之不定冠詞(例如，「一(a/an)」通常應被解譯為意指「至少一個」或「一或多個」)；上述內容對用於引入請求項敘述之定冠詞之使用同樣適用。另外，即使明確敘述一引入請求項敘述之一特定數目，但熟習技術者亦應認知，此敘述通常應被解譯為意指至少該敘述數目(例如，「兩條敘述」之基本敘述(無其他修飾語)通常意指至少兩條敘述或兩條或兩條以上敘述)。此外，在其中使用類似於「A、B及C之至少一者及類似者」之一慣用表述的該等例項中，此一構造一般意指熟習技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B及C之至少一者的一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。在其中使用類似於「A、B或C之至少一者及類似者」之一慣用表述的該等例項中，此一構造一般意指熟習技術者將理解之慣用表述意義(例如，「具有A、B或C之至少一者的一系統」將包含(但不限於)僅具有A、僅具有B、僅具有C、同時具有A及B、同時具有A及C、同時具有B及C及/或同時具有A、B及C之系統，等等)。熟習技術者應進一步瞭解，無論在實施方式、發明申請專利範圍或圖式中，呈現兩個或更多個替代項之實際上任何轉折連詞及/或片語通常應被理解為審慎考慮以下可能性：包含該等項之一者、該等項之任一者或兩項。例如，片語「A或B」通常將被理解為包含「A」或「B」或「A及B」之可能性。

據信本發明及許多其伴隨優點將藉由前述描述理解，且將明白，可對組件之形式、構造及配置做出多種改變而不脫離所揭示之標的物或不犧牲全部其材料優點。所描述之形式僅僅係解釋性，且以下發明申請專利範圍之意圖係涵蓋且包含此等改變。此外，應理解，本發明由隨附發明申請專利範圍界定。

100:檢測系統/粒子檢測系統/光學檢測系統 102:光學成像子系統 104:樣本 106:照明子系統 108:照明 110:照明源 112:集光子系統 114:樣本光 116:偵測器 118:透鏡 120:光學元件 122:平移載物台 124:控制器 126:處理器 128:記憶體 130:光束分裂器 200:方法 210:步驟 212:參考影像 214:像素陣列 216:強度 220:步驟 222:檢測影像 224:像素陣列 226:強度 230:步驟 232:平均檢測影像 234:平均像素陣列 236:平均強度 240:步驟 242:差異影像 244:差異像素陣列 246:差異強度 250:步驟 302a至302d:影像 304:平均影像 402:圖表 404:圖表 502a:第一掃描路徑 502b:第二掃描路徑

熟習此項技術者藉由參考附圖可更佳理解本發明之多個優點，其中：

圖1A係根據本發明之一或多項實施例之一檢測系統之一方塊圖。

圖1B係根據本發明之一或多項實施例之一光學檢測系統之一簡化示意圖。

圖2A係繪示根據本發明之一或多項實施例之在一檢測方法中執行之步驟之一流程圖。

圖2B係根據本發明之一或多項實施例之在圖2A中描繪之方法之流程圖中之影像之一簡化方塊圖。

圖3描繪根據本發明之一或多項實施例之自一組四個影像產生一平均影像之一實例。

圖4A至圖4B描繪繪示根據本發明之一或多項實施例之在自掃描平均化產生之差異影像中之經改良缺陷偵測之圖表。

圖5描繪根據本發明之一或多項實施例之具有掃描路徑之一樣本。

302a至302d:影像

304:平均影像

Claims

一種檢測系統，其包括：一控制器，其包含一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器：接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分；藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像；其中平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊；且使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。
如請求項1之檢測系統，其中以下之一者：該影像係該檢測區之一平均檢測影像；或該影像係一參考影像。
如請求項2之檢測系統，其中該影像係該平均檢測影像；其中該等程式指令引起該一或多個處理器：接收複數個檢測影像；其中該複數個檢測影像係該檢測區之重複影像；其中該複數個檢測影像包含第一複數個信雜比；其中該複數個檢測影像各包含貢獻於該第一複數個信雜比之該雜訊；且平均化該複數個檢測影像以產生該平均檢測影像；其中該平均檢測影像包含一第二信雜比；其中該第二信雜比大於該第一複數個信雜比之各者。
如請求項3之檢測系統，其中該檢測系統在一掃描模式中自該第一組重複掃描帶之該第一部分產生該複數個檢測影像。
如請求項2之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器自該平均檢測影像減去該參考影像以產生一差異影像。
如請求項5之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器基於該差異影像偵測該檢測區中之一或多個缺陷。
如請求項5之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器：將一差異濾波器應用至該差異影像以產生一經濾波差異影像；且基於該經濾波差異影像偵測該檢測區中之一或多個缺陷。
如請求項5之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器將該一或多個缺陷分類為一擾亂點或一所關注缺陷之至少一者。
如請求項2之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器在平均化該第一部分之前對準該第一組重複掃描帶之該第一部分。
如請求項9之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器使用同步內插對準該第一部分。
如請求項2之檢測系統，其包括一或多個光學檢測子系統；其中該一或多個光學檢測子系統產生該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶；其中該控制器通信地耦合至該一或多個光學檢測子系統。
如請求項11之檢測系統，其包括一載物台；其中該載物台平移，從而引起該一或多個光學檢測子系統產生該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶。
如請求項12之檢測系統，其包括一編碼器或一干涉儀之一或多者；其中該編碼器或該干涉儀之一或多者經組態以監測該載物台之該平移；其中該等程式指令引起該一或多個處理器控制該載物台之該平移以對準該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶。
如請求項11之檢測系統，其中該一或多個處理器接收來自該一或多個光學檢測子系統之該第一掃描路徑之該第一組重複掃描帶之至少該第一部分。
如請求項11之檢測系統，其中該一或多個光學檢測子系統包括兩個或更多個光學檢測子系統。
如請求項11之檢測系統，其中該一或多個光學檢測子系統包括一單一光學檢測子系統。
如請求項11之檢測系統，其中該一或多個光學檢測子系統包括至少一第一光學模式；其中該一或多個光學檢測子系統使用該第一光學模式產生該第一組重複掃描帶。
如請求項17之檢測系統，其中該第一光學模式包括該一或多個光學檢測子系統之一第一照明波長、一第一照明偏光及一第一照明角。
如請求項2之檢測系統，其中該影像係該檢測區之該平均檢測影像；其中該影像係一後續檢測中之該參考影像。
如請求項1之檢測系統，其中該第一組重複掃描帶包括至少兩個重複掃描帶。
如請求項20之檢測系統，其中該第一組重複掃描帶包括介於兩個與四個之間之重複掃描帶。
如請求項1之檢測系統，其中該第一組重複掃描帶包括至少四個重複掃描帶。
如請求項1之檢測系統，其中該影像係由該等處理器使用以產生一參考影像之複數個影像之一個影像；其中該等程式指令引起該一或多個處理器自該複數個影像產生該參考影像；其中該一個影像係藉由掃描平均化產生。
如請求項23之檢測系統，其中該檢測區包含一或多個圖案化特徵；其中該複數個影像係來自各包括該一或多個圖案化特徵之複數個參考區。
如請求項1之檢測系統，其中該等程式指令引起該一或多個處理器接收該樣本之一第二掃描路徑之一第二組重複掃描帶之一第二部分且平均化該第二組重複掃描帶之該第二部分；其中該影像包括至少該第一部分及該第二部分。
如請求項1之檢測系統，其中該雜訊包括一讀出雜訊或一散粒雜訊之至少一者。
一種檢測系統，其包括：一或多個光學檢測子系統；一控制器，其通信地耦合至該一或多個光學檢測子系統，該控制器包含一或多個處理器以執行程式指令，從而引起該一或多個處理器：接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分；藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像；其中平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊；及使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。
如請求項27之檢測系統，其中以下之至少一者：該影像係該檢測區之一平均檢測影像；該影像係一參考影像；或該影像係由該等處理器使用以產生該參考影像之複數個影像之一個影像。
如請求項28之檢測系統，其中該影像係該平均檢測影像；其中該等程式指令引起該一或多個處理器：接收複數個檢測影像；其中該複數個檢測影像係該檢測區之重複影像；其中該複數個檢測影像包含第一複數個信雜比；其中該複數個檢測影像各包含貢獻於該第一複數個信雜比之該雜訊；且平均化該複數個檢測影像以產生該平均檢測影像；其中該平均檢測影像包含一第二信雜比；其中該第二信雜比大於該第一複數個信雜比之各者。
如請求項28之檢測系統，其中該影像係該複數個影像之該一個影像；其中該等程式指令引起該一或多個處理器自該複數個影像產生該參考影像。
如請求項30之檢測系統，其中該檢測區包含一或多個圖案化特徵；其中該複數個影像係來自各包括該一或多個圖案化特徵之複數個參考區。
一種方法，其包括：接收一樣本之一第一掃描路徑之一第一組重複掃描帶之至少一第一部分；藉由平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分而產生一影像；其中平均化該第一組重複掃描帶之該第一部分降低該影像中之一雜訊；及使用該影像偵測該樣本之一檢測區中之一或多個缺陷。