TWI618926B - 用於改善晶圓表面檢查靈敏度之方法及系統 - Google Patents

Abstract

改善晶圓表面檢查靈敏度包含：自晶圓之表面獲取一第一檢查影像；藉由將一定限函數應用於該第一影像以隔離該第一影像之由晶圓表面粗糙度引發之一斑點信號分量來產生一參考影像；自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像；及藉由自該所獲取之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像來產生一差分影像。

Description

用於改善晶圓表面檢查靈敏度之方法及系統 相關申請案之交叉參考

本申請案係關於且主張來自以下所列申請案(「相關申請案」)之最早可用有效申請日期之權益(例如，主張除臨時專利申請案以外之最早可用優先權日期或依據35 USC § 119(e)主張臨時專利申請案、相關申請案之任何及所有父代申請案、祖父代申請案、曾祖父代申請案等之權益)。該等所列申請案中之每一者亦以全文引用之方式併入本文中。

相關申請案：

出於USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成於2013年6月26日提出申請之發明人為Don Pettibone、發明名稱為REPEAT INSPECTION SENSITIVITYTHROUGHT SPECKLE SUBSTRACTION、申請序列號為61/839,497之美國臨時專利申請案之一正式(非臨時)專利申請案。

本發明大體而言係關於對一半導體晶圓之一表面之檢查，且特定而言，係關於對暗場晶圓檢查靈敏度之改善。

隨著對具有愈來愈小之裝置特徵之積體電路之需求繼續增加，對經改善基板檢查系統之需要繼續增長。檢查工具操作之一項態樣包 含在晶圓進入一製作程序裝置之前及之後監視該等晶圓以便判定給定器件是否正在添加微粒或「添加物」至該等晶圓。對晶圓表面掃描技術之靈敏度之一基本限制係與晶圓表面粗糙度相關聯之信號。晶圓表面粗糙度之存在限制一給定晶圓表面檢查系統可達到之靈敏度位準。因而，將期望提供用於消除諸如上文所識別之彼等缺陷之缺陷之一種系統及方法。

根據本發明之一項圖解說明性實施例揭示一種用於改善晶圓表面檢查之方法。在一項圖解說明性實施例中，該方法包含：自晶圓之表面獲取一或多個第一檢查影像。在另一說明性實施例中，該方法包含：藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以便至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量而產生一或多個參考影像，該斑點信號分量至少部分地由該晶圓表面之粗糙度引發。在另一說明性實施例中中，該方法包含：自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像。在另一說明性實施例中，該方法包含：藉由自該所獲取之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像而產生一或多個差分影像，該所產生之差分影像相對於該一或多個第一檢查影像而具有晶圓粗糙度引發之斑點之一減小位準。

根據本發明之一項圖解說明性實施例揭示一種用於改善晶圓表面檢查之方法。在一項圖解說明性實施例中，該方法包含：在將一晶圓裝載至一製作程序裝置中之前自該晶圓之表面獲取一或多個第一檢查影像。在另一說明性實施例中，該方法包含：藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以便至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量而產生一或多個參考影像。在另一說明性實施例中，該斑點信號分量至少部分地由該晶圓表面之粗糙度引發。在另一說明性實施例中，該方法包含：在自一製作程序裝置卸載該晶圓 之後自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像。在另一說明性實施例中，該方法包含：藉由自該所獲取之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像而產生一或多個差分影像，以便識別藉由該製作程序裝置添加至該晶圓之該表面之缺陷。

根據本發明之一項圖解說明性實施例揭示一種用於改善晶圓表面檢查之系統。在一項圖解說明性實施例中，該系統包含：一檢查子系統，其用於自一晶圓之一表面獲取一或多個第一檢查影像及自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像。在一項圖解說明性實施例中，該檢查子系統包含：一或多個照射源，其經組態以將照射引導至該晶圓之該表面之一選定部分上；及一或多個偵測器，其經組態以偵測該晶圓之該表面之一或多個特徵。在一項圖解說明性實施例中，該系統包含：一控制器，其可通信耦合至該一或多個偵測器。在一項圖解說明性實施例中，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令經組態以致使該一或多個處理器：自該一或多個偵測器接收一或多個第一檢查影像；藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以便至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量而產生一或多個參考影像，該斑點信號分量至少部分地由該晶圓表面之粗糙度引發；自該一或多個偵測器接收一或多個量測檢查影像；及藉由自該所接收之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像而產生一或多個差分影像，該所產生之差分影像相對於該一或多個第一檢查影像而具有晶圓粗糙度引發之斑點之一減小位準。

應理解，前述大體闡述及以下詳細闡述兩者皆僅為例示性及解釋性的且不必限制所主張之本發明。併入本說明書中並構成本說明書之一部分的附圖圖解說明本發明之實施例，並與該大體闡述一起用於解釋本發明之原理。

100‧‧‧系統

102‧‧‧檢查子系統

104‧‧‧光

106‧‧‧晶圓

108‧‧‧晶圓載台

110‧‧‧透鏡/照射光學元件

112‧‧‧光

114‧‧‧集光透鏡/物鏡

116‧‧‧中間透鏡/投影透鏡

118‧‧‧照射源

119‧‧‧偵測器

120‧‧‧控制器

122‧‧‧處理器

124‧‧‧記憶體/記憶體媒體/非暫時性記憶體媒體

125‧‧‧第一檢查影像/第一影像/影像

126‧‧‧顯示器/顯示裝置

127‧‧‧量測檢查影像/量測影像/未經處理量測影像/量測資料/檢查影像

129‧‧‧參考影像

131‧‧‧差分影像

200‧‧‧方法

400‧‧‧圖表

402‧‧‧直方圖

404‧‧‧曲線

406‧‧‧直方圖

408‧‧‧曲線

410‧‧‧圖表

412‧‧‧直方圖

414‧‧‧曲線

416‧‧‧直方圖

418‧‧‧曲線

熟習此項技術者可藉由參考附圖而較佳理解本發明之眾多優點，在附圖中：圖1係根據本發明之一項實施例用於改善晶圓表面檢查靈敏度之一系統之一方塊圖視圖。

圖2係圖解說明根據本發明之一項實施例用於改善晶圓表面檢查靈敏度之一方法之一程序流程圖。

圖3A係根據本發明之一項實施例之一未經處理量測晶圓之一圖形視圖。

圖3B係根據本發明之一項實施例之一所產生參考影像之一圖形視圖。

圖3C係根據本發明之一項實施例之一所產生差分影像之一圖形視圖。

圖4A係表示根據本發明之一項實施例針對一未經處理檢查影像與一差分影像的像素數目隨灰階而變之直方圖之圖表。

圖4B係表示根據本發明之一項實施例針對一未經處理檢查影像與一差分影像的像素數目隨灰階而變之直方圖之圖表。

現在將詳細參考圖解說明於隨附圖式中之所揭示之標的物。

大體參考圖1至圖4B，闡述根據本發明用於改善晶圓表面檢查敏感度之一系統100及方法200。

對晶圓表面檢查工具或任何暗場工具之靈敏度之一基本限制係與被檢查晶圓之表面粗糙度相關聯之光信號。在一單個檢查之情形中，晶圓表面粗糙度由於粗糙度之相關聯空間隨機性而表現得像雜訊。然而，與晶圓表面粗糙度相關聯之信號在時間上大體係穩態的。因而，與晶圓表面粗糙度相關聯之信號在一嚴格意義上而言並非一雜 訊源。

本發明之實施例利用在多次掃描一單個晶圓之設定中晶圓表面粗糙度之穩態(雖然在空間上係隨機的)性質。本發明之實施例用來隔離一晶圓檢查影像之一晶圓粗糙度所引發之斑點分量，並以一參考影像形式儲存該經隔離分量。本發明之實施例進一步用來藉由形成一差分影像來將參考影像應用於後續量測檢查影像，該差分影像係藉由自後續量測影像減去晶圓粗糙度引發之斑點而形成。該減法將「清理」所得之差分影像，並允許本發明形成較低臨限值(亦即，比在本發明之參考影像之前所使用之臨限值低的臨限值)，此可提供對較小缺陷之可靠偵測。

在本文中應注意，自一個信號減去另一信號可導致影像之時間性隨機分量之一增加(例如，增加)。本發明之額外實施例用來經由獲取及平均化多個影像來緩和此效應，此可進一步用來減小所得之參考影像中的雜訊。在本發明之某些實施例中，可在檢查程序開始時(亦即，在參考影像形成之前)多次掃描一單個晶圓，其中在產生一或多個參考影像之前平均化多個影像。在本發明之額外實施例中，可平均化兩個或兩個以上參考影像，以形成一經改善之經平均化參考晶圓。藉助相同晶圓之多個參考影像的平均化，可達成近似之時間性隨機雜訊分量之一減小，其中N表示經平均化參考影像之數目。

本發明之額外實施例可用來在產生相關聯差分影像之前將一參考影像與一所獲取之量測影像配準及/或將一參考影像內插至一所獲取之量測影像。

圖1圖解說明根據本發明之一或多個實施例之用於經改善晶圓表面檢查靈敏度之一系統100之一概念方塊圖視圖。

在本文中應注意，系統100在自一單個晶圓獲得多個檢查影像之 設定中係尤其有用的。在一項實施例中，可實施系統100以便偵測半導體晶圓之表面上之新缺陷或「添加物」。舉例而言，在轉移進及轉移出一或多個製作處理單元期間可在無意中將新缺陷添加至半導體晶圓之表面。系統100可用於在多次將一晶圓裝載於一製作單元中及自該製作單元卸載該晶圓時偵測該晶圓表面上之新缺陷。如在本文中進一步闡述，系統100可基於一晶圓之一初步檢查掃描產生一參考影像。該參考影像允許系統100在一後續量測檢查掃描期間「減去」重複(或接近重複)之晶圓粗糙度引發之斑點，在該後續量測檢查掃描期間減小最小可偵測缺陷之大小。

在一項實施例中，系統100包含一檢查子系統102。檢查子系統102經組態以執行對一或多個晶圓106之一或多個光學檢查。舉例而言，檢查子系統102可獲取晶圓106之表面之一或多個部分之一或多個檢查影像。在本文中認識到，檢查子系統102可包含在此項技術中已知之任何檢查子系統102。在一項實施例中，檢查子系統102包含一暗場檢查子系統，如圖1中所繪示。本發明進一步認識到，檢查子系統102可包含在此項技術中已知之適於執行暗場檢查之任何光學裝置。

在一項實施例中，檢查子系統102包含一或多個照射源118。在一項實施例中，一或多個照射源118可包含適用於一暗場檢查程序中之任何寬頻帶光源(例如，放電燈)。在另一實施例中，一或多個照射源118可包含適用於一暗場檢查程序中之任何窄頻帶光源。例如，照射源118可包含一或多個雷射器。

在另一實施例中，檢查子系統102包含一或多個照射光學元件110。舉例而言，如在圖1中所展示，檢查子系統102可包含(但不限於)適於將來自照射源118之光104聚焦至安置於晶圓載台108上之晶圓106之表面之一選定部分上的一或多個透鏡110。檢查子系統102可包含在暗場檢查之技術中已知之任何組照射光學元件。舉例而言，雖然 未展示，但檢查子系統102可另外包含一或多個鏡、一或多個濾波器、一或多個偏振元件、一或多個光束分離器等以便在照射至晶圓106上之前聚焦、引導及/或處理來自照射源118之光。

在另一實施例中，檢查子系統102包含一或多個偵測器119。一或多個偵測器119可包含暗場檢查之技術中已知之任何偵測器或感測器。舉例而言，檢查子系統102之偵測器119包含(但不限於)一CCD偵測器、一TDI-CCD偵測器、一PMT裝置等。

在另一實施例中，檢查子系統102可包含一或多個照射彙集及/或成像光學元件。舉例而言，如在圖1中所展示，檢查子系統102可包含(但不限於)適於彙集自晶圓106之表面之一或多個特徵(例如，缺陷)散射之光112之一集光透鏡或物鏡114。藉由另一實例之方式，如在圖1中所展示，檢查子系統102可包含(但不限於)一或多個中間透鏡或投影透鏡116。在本文中應注意，檢查子系統102之彙集及/或成像光學元件可包含在暗場檢查之技術中已知之任何光學元件。

在本文中應注意，出於簡潔之目的，已以一簡化方塊圖形式繪示檢查子系統102。包含組件及光學組態之此繪示並非限制性的且僅出於說明性目的而提供。在本文中認識到，檢查子系統102可包含執行在本文中闡述之(若干)檢查程序之任一數目個光學元件、照射源及偵測器。

在另一實施例中，系統100包含一控制器120。在一項實施例中，控制器120可通信耦合至偵測器119。舉例而言，控制器120可耦合至檢查子系統102之偵測器119之輸出。控制器120可以任何適合方式(例如，藉由由在圖1中展示之線指示之一或多個傳輸媒體)耦合至偵測器119，使得控制器120可接收藉由檢查子系統102獲取之輸出。

在一項實施例中，控制器120包含一或多個處理器122。在一項實施例中，一或多個處理器122經組態以執行維持於一記憶體媒體124 或記憶體中之一組程式指令。

在另一實施例中，該等程式指令經組態以致使一或多個處理器122自檢查子系統102接收一第一檢查影像125。在另一實施例中，該等程式指令經組態以致使一或多個處理器122藉由將一定限函數應用於至少一第一影像125以便至少部分地隔離至少一第一影像125之一斑點信號分量而產生一或多個參考影像129。在另一實施例中，該等程式指令經組態以致使一或多個處理器122自晶圓106之表面接收一或多個量測檢查影像127。在另一實施例中，該等程式指令經組態以致使一或多個處理器122藉由自所獲取之一或多個量測檢查影像127減去所產生之一或多個參考影像129而產生一差分影像131。在本文中進一步闡述控制器120之額外實施例。

控制器120之一或多個處理器122可包含在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122可包含經組態以執行軟體演算法及/或指令之任何微處理器類型之裝置。在一項實施例中，一或多個處理器122可由經組態以執行經組態以如本發明通篇中所闡述操作系統100之一程式的一桌上型電腦、大型電腦系統、工作站、影像電腦、並行處理器或任何其他電腦系統(例如，經網路連線電腦)組成。應認識到，本發明通篇中所闡述之步驟可由一單個電腦系統或另一選擇係多個電腦系統執行。一般而言，術語「處理器」可經廣泛地定義以涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體媒體124之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。此外，系統100之不同子系統(例如，檢查子系統102、顯示器或使用者介面)可包含適於執行本發明通篇中所闡述之步驟之至少一部分之處理器或邏輯元件。因而，以上闡述不應被解釋為對本發明之一限制，而僅係一圖解說明。

記憶體媒體124可包含在此項技術中已知之適於儲存可由相關聯之一或多個處理器122執行之程式指令之任何儲存媒體。舉例而言， 記憶體媒體124可包含一非暫時性記憶體媒體。例如，記憶體媒體124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、一固態磁碟機等。在另一實施例中，在本文中應注意，記憶體124經組態以儲存來自檢查子系統102之一或多個結果及/或在本文中闡述之各個步驟中之一或多者之輸出。應進一步注意，記憶體124可裝納於具有一或多個處理器122之一共同控制器殼體中，在一替代實施例中，記憶體124可相對於一或多個處理器122及控制器120之實體位置而遠端定位。例如，控制器120之一或多個處理器122可存取經由一網路(例如，網際網路、內部網路等)可接達之一遠端記憶體(例如，伺服器)。

在另一實施例中，系統100之控制器120可經組態以藉由可包含有線及/或無線部分之一傳輸媒體自其他系統接收及/或獲取資料或資訊(例如，來自一檢查系統之檢查結果或來自一計量系統之計量結果)。以此方式，該傳輸媒體可充當控制器120與系統100之其他子系統之間的一資料連結。此外，控制器120可經由一傳輸媒體(例如，網路連接)將資料發送至外部系統。

在另一實施例中，系統100包含一使用者介面(未展示)。在一項實施例中，使用者介面可通信耦合至控制器120之一或多個處理器122。在另一實施例中，使用者介面裝置可由控制器120利用來接受來自一使用者之選擇及/或指令。在本文中進一步闡述之某些實施例中，一顯示器126可用於將資料顯示給一使用者。反過來，一使用者可回應於經由顯示裝置126顯示給該使用者之資料(例如，檢查影像)而輸入選擇及/或指令。

使用者介面裝置可包含在此項技術中已知之任何使用者介面。舉例而言，使用者介面可包含(但不限於)一鍵盤、一小鍵盤、一觸控螢幕、一控制桿、一旋鈕、一滾輪、一軌跡球、一切換器、一撥盤、 一滑條、一滾動條、一滑塊、一把手、一觸控板、一槳、一轉向盤、一操縱桿、一安裝遮光板之輸入裝置等。在一觸控螢幕介面裝置之情形中，熟悉此項技術者應認識到大量觸控螢幕介面裝置可適於在本發明中實施。例如，顯示裝置可與一觸控螢幕介面整合，該觸控螢幕介面諸如(但不限於)一電容性觸控螢幕、一電阻性觸控螢幕、一基於表面聲波之觸控螢幕、一基於紅外線之觸控螢幕等。在一般性意義上，能夠與一顯示裝置之顯示部分整合之任何觸控螢幕介面適於在本發明中實施。

顯示裝置126可包含在此項技術中已知之任何顯示裝置。在一項實施例中，該顯示裝置可包含(但不限於)一液晶顯示器(LCD)。在另一實施例中，該顯示裝置可包含(但不限於)一基於有機發光二極體(OLED)之顯示器。在另一實施例中，該顯示裝置可包含(但不限於)一CRT顯示器。熟習此項技術者應認識到各種顯示裝置可適於在本發明中實施，且顯示裝置之特定選擇可取決於各種因素，包含(但不限於)外觀因素、成本等。在一般意義上，能夠與一使用者介面裝置(例如，觸控螢幕、安裝遮光板之介面、鍵盤、滑鼠、軌跡墊等)整合之任何顯示裝置適於在本發明中實施。

在圖1中圖解說明之系統100的實施例可如在本文中所闡述進一步經組態。另外，系統100可經組態以執行在本文中所闡述之該(等)方法實施例中之任何者的任何(若干)其他步驟。

圖2係圖解說明根據本發明之一項實施例在改善晶圓表面檢查靈敏度之一方法200中所執行之步驟之一流程圖。在本文中應注意，可藉由系統100全部或部分地實施方法200之步驟。然而，本發明進一步認識到，方法200不限制於系統100，此乃因額外或替代系統級實施例可執行方法200之全部或部分步驟。

方法200包含產生201晶圓106之一表面之一或多個參考影像。在 一項實施例中，所產生之一或多個參考影像係由一至少部分地經隔離之斑點信號分量組成。斑點信號分量可至少部分地由晶圓106之表面粗糙度引發。

在一項實施例中，如在本文中先前所述，所產生之參考影像係基於一晶圓106之一初始檢查掃描(或多個掃描)。此外，該參考影像用來在一後續量測檢查掃描期間「減去」重複(或接近重複)之晶圓粗糙度所引發的斑點，藉此在該後續量測檢查掃描期間減小最小可偵測缺陷的大小。在步驟202至204之以下描述中，更詳細地闡述一或多個參考影像的產生。

在步驟202中，獲取一第一檢查影像125。舉例而言，如在圖1中所展示，一或多個處理器122獲取一第一檢查影像125。例如，檢查子系統102掃描晶圓106之一部分，以便形成晶圓106之一第一檢查影像。然後，檢查子系統102將第一檢查影像125之影像資料傳輸至一或多個處理器122。在一項實施例中，第一檢查影像125可由晶圓106之一部分之一第一「測試」影像組成。在另一實施例中，第一檢查影像125可由晶圓106之一部分之一第一「量測」部分組成。

在另一實施例中，第一影像125可儲存於記憶體124(或一遠端記憶體)中以用於未來檢索及使用。在另一實施例中，可經由顯示器126(或一遠端顯示器)將第一影像125顯示給一使用者。

在一項實施例中，可在應用以下分析步驟之前獲取及平均化多個檢查影像。舉例而言，可由一或多個處理器122自偵測器119接收兩個或兩個以上第一檢查影像(亦即，在參考影像形成之前之影像)。然後，一或多個處理器122可在逐像素基礎上來平均化兩個或兩個以上影像，從而形成可藉由以下步驟處理之一單個聚合「第一影像」。在此點上，可由於獲取晶圓106之額外檢查量測而改善經由方法200達成之晶圓檢查之靈敏度。

在步驟204中，將一定限函數應用於藉由檢查子系統102獲取之第一影像125。在一項實施例中，一或多個處理器122可藉由將一定限函數應用於自偵測器119接收之一或多個檢查影像、一或多個經組合檢查影像或一或多個經平均化檢查影像而產生一或多個參考影像129。在一項實施例中，該定限函數可用來將影像125之晶圓粗糙度引發之斑點信號與影像125之一或多個其他影像分量(全部或部分地)隔離。舉例而言，該定限函數可用來將影像125之晶圓粗糙度引發之斑點信號與影像125之一或多個隨機雜訊分量(全部或部分地)隔離。

在本文中認識到，來自由晶圓表面粗糙度支配之一影像之斑點可遵循一指數分佈，從而造成低數目個高強度像素。在本文中進一步認識到，由於與晶圓粗糙度引發之斑點相關聯之大體指數分佈，因此一定限操作可充分地分離含於第一影像125內之斑點信號與含於第一影像125內之隨機雜訊分量。

由該定限函數產生之一或多個參考影像由於含於其中之大數目個0值像素而係「稀疏的」。在本文中進一步應注意，由於低數目個高強度像素，並非必須保持來自一給定檢查影像之全部原始資料。在一項實施例中，在於步驟204中應用定限函數之後，可壓縮一或多個參考影像129。在本文中應注意，可在本發明中實施在影像處理之技術中已知之任何資料壓縮常式。在本文中應注意，可達成在50X至5000X之間的一資料壓縮比率。

在另一實施例中，控制器120可將參考影像儲存於記憶體124(或遠端記憶體)中以用於後續檢索及使用。在此點上，控制器120可保持與晶圓粗糙度引發之斑點相關聯之一檢查信號之一分量。在另一實施例中，可經由顯示器126(或一遠端顯示器)將一或多個參考影像129顯示給一使用者。

在步驟206中，獲取一或多個量測影像。舉例而言，如在圖1中 所展示，一或多個處理器122獲取一量測檢查影像127。例如，檢查子系統102掃描晶圓106之(至少部分地)與在步驟202中掃描的相同之部分，以便形成晶圓106之一量測檢查影像127。然後，檢查子系統102將量測檢查影像127之影像資料傳輸至一或多個處理器122。在另一實施例中，可執行兩個或兩個以上量測檢查掃描以產生然後可藉助以下步驟進一步處理之一經平均化量測檢查影像127。

在另一實施例中，量測影像127可儲存於記憶體124(或一遠端記憶體)中以用於未來檢索及使用。在另一實施例中，可經由顯示器126(或一遠端顯示器)將量測影像127顯示給一使用者。

在步驟208中，形成一差分影像。在一項實施例中，藉由自所獲取之一或多個量測檢查影像127(例如，未經平均化的或經平均化的)減去所產生之一或多個參考影像129(例如，未經平均化的或經平均化的)而產生一差分影像131。舉例而言，一或多個處理器122可藉由在逐像素基礎上自一或多個量測檢查影像127減去一或多個參考影像129而形成一差分檢查影像。圖3A至圖3C圖解說明差分影像131之形成之一圖形視圖。圖3A繪示經由檢查子系統102獲取之一未經處理量測影像127。圖3B繪示經由應用一定限函數而形成之一參考影像129(例如，未經平均化的或經平均化的)。圖3C繪示顯示移除如在圖3B及圖3C中所觀察之共同晶圓粗糙度引發之斑點之一差分影像131。如前所述，由於晶圓粗糙度引發之斑點信號在時間上大體係非隨機的，因此自量測影像127減去參考影像129用來顯著地減小與晶圓粗糙度引發之斑點相關聯之檢查信號之分量。

在另一實施例中，可將一額外定限函數應用於差分影像131以消除一或多個雜訊源。在本文中應注意，由於移除了斑點信號之至少一部分，因此差分影像131所需之定限函數可顯著地小於一未經處理影像(例如，量測影像127)上之所需。因而，顯著較小信號之缺陷可變 得可偵測。藉由舉例方式，在應用於一差分影像131之一臨限值可相對於一未經處理量測影像(例如，量測影像127)而降至原來的1/N之情形中，可偵測缺陷之大小可減小至原來的1/(N^(1/6))。此係由於瑞利散射之x^6性質。藉由舉例方式，在一差分影像之一臨限值可相對於一初始量測影像而降至原來的1/3之情形中，可偵測缺陷之大小可減小至原來的1/(3^(1/6)=1.20)，此表示對最小可偵測缺陷大小之一20%改善。

在另一實施例中，在步驟208之形成差分影像之前，可相對於一或多個量測影像127配準及/或內插一或多個參考影像129。在本文中應注意，在形成差分影像131之前，可需要配準或「匹配」與一或多個參考影像129及一或多個量測影像127相關聯之影像資料。舉例而言，在形成差分影像131之前，控制器120之一或多個處理器122可對一或多個參考影像129及一或多個量測影像127之影像資料之全部或一部分執行一型樣匹配常式，藉此藉由移位一或多個參考影像129及/或一或多個量測影像127之一或多個部分而空間地匹配相關聯像素資料。應進一步注意，在某些情形中，一或多個參考影像129之部分可需要基於一或多個量測資料127之影像資料之內插。舉例而言，在形成差分影像131之前，控制器120之一或多個處理器122可對一或多個參考影像129及一或多個量測影像127之影像資料之全部或一部分執行一內插常式，藉此藉由內插來自一或多個參考影像129或一或多個量測影像127之「缺失」或失真像素資料而空間地匹配相關聯像素資料。在本文中應注意，在影像配準或匹配之技術中已知之任何型樣匹配及/或內插常式適於本發明中之實施方案。

在一項實施例中，可在應用於一或多個量測影像127之前統計地聚合兩個或兩個以上參考影像129。在一項實施例中，一或多個處理器122可在經由步驟202至204產生兩個或兩個以上參考影像之後統計 地聚合兩個或兩個以上參考影像129。在本文中認識到，可藉由本發明實施在影像聚合或影像組合之技術中使用之任何統計聚合程序。舉例而言，一或多個處理器122可平均化兩個或兩個以上參考影像129以形成一單個經平均化參考影像。例如，一或多個處理器122可在逐像素基礎上來平均化(例如，直線平均化、加權平均化等)兩個或兩個以上影像129。在本文中應注意，平均化多個參考影像以形成一單個參考影像用來減小多個參考影像內隨時間變化之隨機雜訊，但大體不影響時間性靜態斑點信號。殘餘雜訊可減小至原來的1/，其中N表示在形成差分影像時平均化之參考影像之數目，從而造成甚至更低之臨限值及經改善之靈敏度。藉由舉例方式，在多個參考影像經平均化且參考影像中之時間性隨機分量減小至原來的1/之情況下，可偵測缺陷之最小大小可降一額外5%。

在另一實施例中，在平均化兩個或兩個以上參考影像之前，可以與在本文中先前闡述之配準及/或內插類似之一方式配準及/或內插該兩個或兩個以上參考影像。

在本文中應注意，一或多個參考影像129可自任何檢查影像獲取且然後應用於一隨後獲取之檢查影像127以形成一差分影像131。在此點上，系統100可連續地產生可用於分析晶圓106之表面上新添加之缺陷之存在之參考影像129。在一項實施例中，在將一晶圓裝載至一製作程序裝置中之前需要來自該晶圓之表面之一或多個第一檢查影像。在另一實施例中，藉由將一定限函數應用於一或多個第一檢查影像以便至少部分地隔離一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量而產生一或多個參考影像。在另一實施例中，在自一製作程序裝置卸載該晶圓之後，自該晶圓之表面獲取一或多個量測檢查影像。在另一實施例中，藉由自所獲取之一或多個量測檢查影像減去所產生之一或多個參考影像而產生一或多個差分影像，以便識別藉由製作程序裝置添加至 晶圓之表面之缺陷。

圖4A及圖4B圖解說明繪示未經處理影像(諸如，量測影像127)及差分影像131之灰階分佈及對應數學擬合函數之圖表400及410。如在圖4A之圖表400中所展示，針對一未經處理影像(諸如，量測影像127)展示表示各個灰階處之像素數目之一直方圖402。曲線404表示至未經處理影像之直方圖402之一數學適合(例如，指數適合)。此外，直方圖406表示針對一差分影像131像素數目隨灰階而變。曲線408表示至差分影像131之直方圖406之數學適合(例如，高斯擬合)。藉由舉例方式，在與圖4A相關聯之差分影像之形成中應用之定限函數經選擇使得一錯誤率小於1/1000像素。在此情形中，所達成之靈敏度可表示(相對於未經處理檢查影像)至原來的(105/40)^(1/6)=1.17倍一改善(或可偵測缺陷大小之一15%減小)。圖4B表示期望1/1x10^12像素之一錯誤率之情形。如在圖4B之圖表410中所展示，針對一未經處理影像展示表示像素數目隨灰階而變之一直方圖412。曲線414表示至未經處理影像之直方圖412之一數學適合(例如，指數擬合)。此外，直方圖416表示針對一差分影像131像素數目隨灰階而變。曲線418表示至差分影像131之直方圖416之數學適合(例如，高斯擬合)。藉由舉例方式，在與圖4B相關聯之差分影像之形成中應用之定限函數經選擇使得一錯誤率小於1/(1x10^12)。在此情形中，所達成之靈敏度可表示(相對於未經處理檢查影像)至原來的(147/48)^(1/6)=1.20倍之一改善(或可偵測缺陷大小之一17%減小)。另外，如在本文中先前所述，殘餘雜訊可減小至原來的1/，其中N表示在形成差分影像時平均化之參考影像之數目，從而造成甚至更低之臨限值及經改善之靈敏度。

在另一實施例中，一使用者可選擇為一所要檢查速度而犧牲靈敏度。因而，可實施比最小可偵測缺陷位準高之一臨限值位準，以便達成系統100之較快檢查速度。在此點上，控制器120或一使用者(經 由一使用者介面)可引導控制器120來以一選定速度執行對晶圓106之一檢查。反過來，可實施獲得所要速度所必需之內插及/或定限。在此點上，可控制上文所闡述之匹配、內插及/或定限技術，以便減小系統100之靈敏度位準使得滿足所要檢查速度。

在本文中所闡述之所有方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一儲存媒體中。結果可包含在本文中所闡述之結果中之任何者且可以此項技術中已知之任何方式儲存。儲存媒體可包含在本文中所闡述之任何儲存媒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，該等結果可在該儲存媒體中存取且由在本文中所闡述之方法或系統實施例中之任何者使用，經格式化以用於顯示給一使用者，由另一軟體模組、方法或系統等使用。此外，可「永久性地」、「半永久性地」、臨時性地或在某一時間週期內儲存結果。舉例而言，儲存媒體可係隨機存取記憶體(RAM)，且結果可不必無限期地存留於該儲存媒體中。

熟習此項技術者將認識到此項技術之狀態已進展至系統態樣之硬體與軟體實施方案之間存在很少區別之階段；硬體或軟體之使用通常係(但非始終，此乃因在某些上下文中，硬體與軟體之間的選擇可變得明顯)表示成本對效率折衷之一設計選擇。熟習此項技術者將瞭解，存在本文中所闡述之方法及/或系統及/或其他技術可受其影響之各種載具(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載具將隨其中部署方法及/或系統及/或其他技術之上下文而變化。舉例而言，若一實施者判定速度及準確度系最重要的，則該實施者可選擇一主要硬體及/或韌體載具；另一選擇係，若靈活性係最重要的，則該實施者可選擇一主要軟體實施方案；或者，又一另一選擇係，該實施者可選擇硬體、軟體及/或韌體之某一組合。因此，存在本文中所闡述之方法及/或裝置及/或其他技術可受其影響之數種可能載具，其中沒有一者係天生 優於另一者，此乃因欲利用之任何載具係依據其中將部署該載具之上下文及實施者之具體關注問題(例如，速度、靈活性或可預測性)(其中任何者可變化)之一選擇。熟習此項技術者將認識到，實施方案之光學態樣通常將採用經光學定向之硬體、軟體及/或韌體。

雖然已展示並闡述了在本文中所闡述之本標的物之特定態樣，但熟習此項技術者將基於本文之教示明瞭，可在不背離在本文中所闡述之標的物及其更廣泛之態樣之情況下作出改變及修改，且因此，隨附申請專利範圍欲將所有此等改變及修改涵蓋於其範疇內，如同此等改變及修改歸屬於在本文中所闡述之標的物之真正精神及範疇內一般。

200‧‧‧方法

Claims (22)

1. 一種改善晶圓表面檢查靈敏度之方法，其包括：自一晶圓之表面獲取一或多個第一檢查影像；藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量來產生一或多個參考影像，該斑點信號分量係至少部分地由該晶圓表面之粗糙度引發；自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像；及藉由自該所獲取之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像來產生一或多個差分影像，該所產生之差分影像相對於該一或多個第一檢查影像具有一減小位準之晶圓粗糙度引發的斑點。
2. 如請求項1之方法，進一步包括：在產生該一或多個差分影像之前，配準該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像，以實質上匹配該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像之型樣。
3. 如請求項1之方法，進一步包括：在產生該一或多個差分影像之前，內插該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像中之至少一者，以實質上匹配該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像之該等型樣。
4. 如請求項1之方法，進一步包括：壓縮該所產生之一或多個參考影像。
5. 如請求項1之方法，進一步包括：將該所產生之一或多個參考影像儲存於記憶體中。
6. 如請求項1之方法，其中該藉由將一定限函數應用於該一或多個 第一檢查影像來產生一或多個參考影像包括：藉由將一定限函數應用於一第一影像來產生一第一參考影像；及藉由將一定限函數應用於至少一第二影像來產生至少一第二參考影像。
7. 如請求項6之方法，進一步包括：統計地彙集該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像。
8. 如請求項7之方法，其中該統計地彙集該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像包括：平均化該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像以形成一經平均化參考影像。
9. 如請求項1之方法，進一步包括：顯示該一或多個第一檢查影像、該一或多個參考影像、該一或多個量測檢查影像及該一或多個差分影像中之至少一者。
10. 如請求項1之方法，其中自該晶圓之該表面獲取至少一第一檢查影像包括：經由一暗場檢查程序，自該晶圓之該表面獲取至少一第一檢查影像。
11. 一種改善晶圓表面檢查靈敏度之方法，其包括：在將一晶圓裝載至一製作程序裝置中之前，自該晶圓之表面獲取一或多個第一檢查影像；藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量來產生一或多個參考影像，該斑點信號分量係至少部分地由該晶圓表面之粗糙度所引發； 在自一製作程序裝置卸載該晶圓之後，自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像；及藉由自該所獲取之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像來產生一或多個差分影像，以識別由該製作程序裝置添加至該晶圓之該表面的缺陷。
12. 一種用於改善晶圓表面檢查靈敏度之系統，其包括：一檢查子系統，用於自一晶圓之一表面獲取一或多個第一檢查影像及自該晶圓之該表面獲取一或多個量測檢查影像，該檢查子系統包含：一或多個照射源，其經組態以將照射引導至該晶圓之該表面之一選定部分上；及一或多個偵測器，其經組態以偵測該晶圓之該表面之一或多個特徵；一控制器，其經通信地耦合至該一或多個偵測器，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令經組態以致使該一或多個處理器：自該一或多個偵測器接收一或多個第一檢查影像；藉由將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像以至少部分地隔離該一或多個第一檢查影像之一斑點信號分量來產生一或多個參考影像，該斑點信號分量係至少部分地由該晶圓表面之粗糙度所引發；自該一或多個偵測器接收一或多個量測檢查影像；及藉由自該所接收之一或多個量測檢查影像減去該所產生之一或多個參考影像來產生一或多個差分影像，該所產生之差分影像相對於該一或多個第一檢查影像具有一減小位準之晶圓粗糙度引發的斑點。
13. 如請求項12之系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以：在產生該一或多個差分影像之前，配準該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像，以實質上匹配該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像之型樣。
14. 如請求項12之系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以：在產生一差分影像之前，內插該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像中之至少一者，以實質上匹配該一或多個參考影像與該一或多個量測檢查影像之該等型樣。
15. 如請求項12之系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以：壓縮該所產生之一或多個參考影像。
16. 如請求項12之系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以：將該所產生之一或多個參考影像儲存於記憶體中。
17. 如請求項12之系統，其中該藉由該一或多個處理器將一定限函數應用於該一或多個第一檢查影像來產生該一或多個參考影像包括：藉由將一定限函數應用於一第一影像而產生一第一參考影像；及藉由將一定限函數應用於至少一第二影像而產生至少一第二參考影像。
18. 如請求項17之系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以：統計地彙集該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像。
19. 如請求項18之系統，其中該統計地彙集該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像包括：平均化該所產生之第一參考影像與該所產生之至少一第二參考影像以形成一經平均化參考影像。
20. 如請求項12之系統，進一步包括：一或多個顯示裝置，其經組態以顯示該一或多個第一檢查影像、該一或多個參考影像、該一或多個量測檢查影像，及該一或多個差分影像中之至少一者。
21. 如請求項12之系統，其中檢查子系統包括：一暗場檢查子系統。
22. 如請求項12之系統，其中該晶圓包括：一半導體晶圓。