TWI648706B - 用於偵測晶圓上之缺陷之方法、系統及非暫時性電腦可讀媒體 - Google Patents

用於偵測晶圓上之缺陷之方法、系統及非暫時性電腦可讀媒體 Download PDF

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Abstract

本發明提供用於偵測一晶圓上之缺陷之系統及方法。一種方法包含從藉由運用一檢驗系統掃描一晶圓產生之圖框影像，產生該晶圓上之晶粒中之一陣列區域之至少一部分之測試影像。該方法亦包含從藉由該晶圓之該掃描而產生之圖框影像，產生該陣列區域中之單元之一參考影像。此外，該方法包含藉由從對應於該(等)晶粒中之該陣列區域之至少該部分中之至少一個單元之該(等)測試影像之部分減去該參考影像而判定該至少一個單元之差異影像。該方法進一步包含基於該(等)差異影像在該至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷。

Description

用於偵測晶圓上之缺陷之方法、系統及非暫時性電腦可讀媒體
本發明大致係關於用於偵測一晶圓上之缺陷之系統及方法，其等對偵測晶圓上之陣列區域中之重複缺陷特別有用。
下文描述及實例不會因為其等包含於本段落中而被認為係先前技術。
在一半導體製程期間之各個步驟使用檢驗程序來偵測晶圓上之缺陷以促進該製程中之較高良率及因此較高收益。檢驗始終為製造半導體裝置(諸如IC)之一重要部分。然而，隨著半導體裝置之尺寸減小，檢驗對可接受之半導體裝置之成功製造變得更重要，此係因為較小缺陷可導致裝置失效。
一些當前檢驗方法使用標準影像(諸如標準晶粒影像)來偵測晶圓上之重複缺陷。重複缺陷通常由一比例光罩/光罩上之外物導致。在運用此種種類之比例光罩印刷一晶圓之後，缺陷出現於所有晶粒上。一晶粒間比較檢驗將失效，此係因為所有晶粒上之缺陷將彼此抵消，導致來自缺陷的弱信號或無來自缺陷的信號。可比較一標準晶粒影像(亦被統稱作「金色晶粒(golden die)」)與針對一被檢驗晶圓獲取之一測試晶粒影像，並可將比較結果輸入至一缺陷偵測演算法或方法以判定測試晶粒中是否存在任何缺陷。此等金色晶粒影像通常用於檢驗晶粒之邏輯區域，此係因為晶粒之邏輯區域通常不包含可針對缺陷偵測 彼此比較之週期性重複特徵。
將一標準晶粒影像用於檢驗之一缺點在於：若從被檢驗晶圓以外之一晶圓獲取標準晶粒影像，則晶圓間雜訊可相對較高且可干擾缺陷偵測或減小缺陷偵測之靈敏度。此外，若使用被檢驗之相同晶圓獲取標準晶粒影像，則晶粒間雜訊亦可干擾缺陷偵測或減小缺陷偵測之靈敏度。此外，若使用晶圓之設計資料產生標準晶粒影像，則標準晶粒影像無法充分表示晶圓上之雜訊源，藉此具有上文所述之相同缺點。
據此，開發無上文所述之一或多個缺點之用於偵測一晶圓上之缺陷之系統及方法將係有利的。
各項實施例之下文描述不應依任何方式解釋為限制隨附申請專利範圍之標的。
一項實施例係關於一種用於偵測一晶圓上之缺陷之電腦實施方法。該方法包含從藉由運用一檢驗系統掃描一晶圓產生之一或多個圖框影像，產生該晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像。該方法亦包含從藉由運用該檢驗系統之該晶圓之該掃描而產生之圖框影像之兩者或更多者，產生該陣列區域中之一或多個單元之一參考影像。此外，該方法包含藉由從對應於該一或多個晶粒中之陣列區域之至少一部分中之至少一個單元之一或多個測試影像之一或多個部分減去該參考影像而判定該至少一個單元之一或多個差異影像。該方法進一步包含基於針對該至少一個單元判定之一或多個差異影像在至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷。運用一電腦系統執行產生該一或多個測試影像，產生該參考影像，判定該一或多個差異影像及偵測該等缺陷。
可如本文中所述般進一步執行該方法之步驟之各者。此外，該 方法可包含本文中所述之任何其他方法之任何其他步驟。此外，該方法可由本文中所述之系統之任何一者執行。
另一實施例係關於一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可在一電腦系統上執行以執行用於偵測一晶圓上之缺陷之一電腦實施方法之程式指令。該電腦實施方法包含上文所述之方法之步驟。可如本文中所述般進一步組態該電腦可讀媒體。可如本文中進一步所述般執行該電腦實施方法之步驟。此外，可對其等執行程式指令之該電腦實施方法可包含本文中所述之任何其他方法之任何其他步驟。
一額外實施例係關於一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統。該系統包含經組態以掃描一晶圓以藉此產生該晶圓之圖框影像之一檢驗子系統。該系統亦包含經組態以執行上文所述之方法之步驟之一電腦子系統。亦可如本文中所述般進一步組態該系統。
100‧‧‧步驟
102‧‧‧步驟
104‧‧‧步驟
106‧‧‧步驟
200‧‧‧非暫時性電腦可讀媒體
202‧‧‧程式指令
204‧‧‧電腦系統
304‧‧‧檢驗子系統
306‧‧‧系統
308‧‧‧光源
310‧‧‧分束器
312‧‧‧晶圓
314‧‧‧透鏡
316‧‧‧偵測器
318‧‧‧電腦子系統
400‧‧‧步驟
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
500‧‧‧步驟
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
600‧‧‧晶粒間比較
602‧‧‧晶粒
604‧‧‧比例光罩場
608‧‧‧缺陷
610‧‧‧隨機缺陷
612‧‧‧隨機缺陷
614‧‧‧隨機缺陷
616‧‧‧缺陷
618‧‧‧缺陷
620‧‧‧重複缺陷演算法
622‧‧‧檢驗結果
700‧‧‧步驟
702‧‧‧比例光罩場
704‧‧‧重複缺陷
706‧‧‧重複缺陷
708‧‧‧重複缺陷
710‧‧‧平均化影像
712‧‧‧缺陷
714‧‧‧缺陷
716‧‧‧缺陷
718‧‧‧晶粒間比較
720‧‧‧缺陷
722‧‧‧缺陷
724‧‧‧缺陷
726‧‧‧缺陷
熟習此項技術者得益於較佳實施例之下文詳細描述且參考隨附圖式將變得明白本發明之進一步優點，其中：圖1為繪示用於偵測一晶圓上之缺陷之一電腦實施方法之一項實施例之一流程圖；圖2為繪示儲存程式指令以導致一電腦系統執行本文中所述之一電腦實施方法之一非暫時性電腦可讀媒體之一項實施例之一方塊圖；圖3為繪示經組態以偵測一晶圓上之缺陷之一系統之一實施例之一側視圖之一示意圖；圖4為繪示用於偵測一晶圓上之缺陷之一種當前使用方法之一流程圖；圖5為繪示用於偵測一晶圓上之缺陷之一方法之一項實施例之一流程圖；圖6為繪示用於偵測一晶圓上之缺陷之一種當前使用方法之一示 意圖；及 圖7為繪示用於偵測一晶圓上之缺陷之一方法之一項實施例之一示意圖。
雖然本發明易於以各種修改及替代形式呈現，但是在圖式中藉由實例展示且在本文中詳細描述其特定實施例。圖式可能未按比例繪製。然而，應瞭解該等圖式及其等詳細描述並非旨在將本發明限於所揭示之特定形式，恰相反，本發明將涵蓋落於如藉由隨附申請專利範圍界定之本發明之精神及範疇內之全部修改、等效物及替代。
現參考圖式，應注意，圖式未按比例繪製。特定言之，圖式之元件之一些之比例極大地放大以突顯元件之特性。亦應注意，圖式未按相同比例繪製。已使用相同參考數字指示一個以上圖式中所展示之可類似地組態之元件。除非本文中另有提及，否則所述及所展示之元件之任何一者可包含任何合適的市售元件。
本文中所述之實施例係關於用於偵測一晶圓上之缺陷之電腦實施方法。本文中所述之實施例對偵測晶圓上之陣列重複缺陷特別有利。依此方式，經組態以執行本文中所述之方法實施例之缺陷偵測演算法可被稱作陣列模式重複缺陷演算法(array mode repeater algorithm)。術語「陣列區域」指代其中晶圓圖案週期性地重複之一晶粒中的區域。基本重複圖案被稱作「單元」。通常藉由一單元間比較(而非一晶粒間比較)檢驗陣列區域。可在針對晶圓上之不同晶粒產生之多個圖框影像中之相同晶粒內位置處偵測晶粒重複缺陷。晶粒重複缺陷可定位於晶圓上之晶粒之陣列區域中。歸因於晶粒之此區域中之嚴重雜訊，陣列模式偵測(通常藉由單元間比較執行)無用於偵測陣列重複缺陷之相對較高靈敏度。然而，如本文中將進一步所述，本文中所述之實施例可用來依高於可藉由當前使用系統及方法實現之靈敏 度的靈敏度偵測陣列區域中之缺陷。
該方法包含從藉由運用一檢驗系統掃描一晶圓產生之一或多個圖框影像，產生晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像，如圖1之步驟100中所展示。一或多個晶粒可包含晶圓上之任何合適數目個晶粒。例如，一或多個晶粒可包含晶圓上之一列中之晶粒之所有者，該列可大致包含3個或更多個晶粒。一或多個晶粒中之陣列區域可具有此項技術者已知之任何合適組態且可在晶粒中依任何合適方式(例如，基於晶圓之一設計及/或基於晶圓之輸出(例如，影像)中之圖案特性)識別。可如本文中進一步所述般運用可如本文中進一步所述般組態之一檢驗系統執行掃描晶圓。此外，該方法可包含藉由執行一晶圓之此掃描來獲取圖框影像或可從其中儲存圖框影像之一儲存媒體獲取圖框影像(例如，藉由執行掃描之檢驗系統)。
在一項實施例中，執行產生一或多個測試影像，使得對應於缺陷之一或多個測試影像之部分與對應於雜訊之一或多個測試影像之部分之間的差異大於一或多個圖框影像中之差異。例如，如本文中進一步所述般產生測試影像可增強信雜比(信號來自晶粒重複缺陷；雜訊為隨機缺陷及其他雜訊)。在一此實例中，如本文中進一步所述，產生一或多個測試影像包含執行多個圖框影像之一穩健平均化。儘管在本文中參考穩健平均化描述一些實施例，但該等實施例不限於使用此平均化來產生用作測試影像之影像。例如，可使用如上文所述之可增強晶粒重複缺陷信號之任何方法或演算法產生測試影像，其可包含從圖框影像產生一中值影像或一平均影像，該中值影像或平均影像接著用作測試影像。依此方式，測試影像可包含一晶粒相關中值影像。
在一項實施例中，產生一或多個測試影像包含從圖框影像之兩者或更多者判定一穩健平均影像。大體言之，可藉由移除一個離群點 之像素及從其餘像素計算平均值來產生一穩健平均值。在一些此等實施例中，一偵測工作可包含來自一晶圓上之一列中之兩個或更多個晶粒之影像圖框。因此，產生測試影像可包含使用來自晶圓上之一列中之晶粒之所有或一些之影像圖框之各者來產生一平均測試影像。依此方式，產生測試影像可包含判定所有輸入圖框之一穩健平均值。
穩健平均圖框影像可接著用來偵測晶粒重複缺陷，如本文中進一步所述。如本文中所述般產生一穩健平均影像增強晶粒重複缺陷信號。例如，穩健平均化將大致減少在晶粒之間變化之任何信號(諸如來自隨機缺陷之雜訊及信號)，同時實質上維持在晶粒之間實質上相同之任何信號(諸如來自重複缺陷之信號)。如此，晶粒重複缺陷信號將相對於存在於被平均化的個別圖框之各者中之隨機缺陷信號及雜訊而增強。因此，如本文中進一步所述，將此一影像作為測試影像用於缺陷偵測增大缺陷偵測之靈敏度。
在另一實施例中，產生一或多個測試影像包含從圖框影像之兩者或更多者判定一或多個測試影像，且該方法包含在產生一或多個測試影像之前將兩個或更多個圖框影像對準於彼此。因此，該方法可包含逐個圖框對準，接著從經對準之圖框產生測試影像。例如，針對藉由掃描一晶圓上之一列晶粒獲取之圖框影像，圖框影像可對準於在列中之最中心晶粒處所獲取之圖框影像之一者。依此方式，所有個別測試圖框可在如本文中所述般產生一或多個測試影像之前對準於中心測試圖框(例如，經由平均化)。此外，輸入影像之所有者可對準於任何其他合適的共同點(例如，在晶圓之一設計中或在晶圓自身上)。可根據本文中進一步所述之實施例之任何一者執行從兩個或更多個經對準之圖框影像判定一或多個測試影像。
在產生測試影像之前對準圖框影像(例如，藉由平均化)將增大測試影像中之信雜比，其將產生如本文中所述般判定之差異影像中之較 高信雜比。由於差異影像如本文中進一步所述般用於缺陷偵測，故差異影像中之較高信雜比將提供缺陷偵測之較高靈敏度。
在一額外實施例中，僅從一或多個圖框影像之一者產生一或多個測試影像之各者。例如，與上文所述之一些實施例(其中多個圖框影像被組合使用來產生單個測試影像，該單個測試影像接著用於缺陷偵測)不同，在一些實施例中，測試影像可簡單包含由檢驗系統產生之圖框影像。依此方式，用於本文中所述之其他步驟之測試影像之各者可產生自或對應於圖框影像之僅一者。在一些此等實施例中，測試影像可包含圖框影像自身。然而，可對圖框影像執行某種處理(例如，雜訊過濾)，圖框影像之各者可接著在本文中所述之其他步驟中用作一測試影像。
該方法包含從藉由運用檢驗系統掃描晶圓而產生之圖框影像之兩者或更多者，產生陣列區域中之一或多個單元之一參考影像，如圖1之步驟102中所展示。可依如本文中所述之數種不同方式執行產生參考影像，且產生參考影像之方式可取決於用作測試影像之影像而變化。陣列區域中之單元可具有此項技術中已知之任何合適組態，且單元可依任何合適方式(例如，基於晶圓之一設計或基於可從晶圓之影像判定之有關在晶圓上之晶粒中形成之圖案之資訊)在陣列區域中識別。
在一項實施例中，執行從兩個或更多個圖框影像產生陣列區域中之一或多個單元之參考影像，使得變更對應於晶圓上之缺陷之兩個或更多個圖框影像之部分。換言之，較佳地，在參考影像中回應於晶圓上之缺陷之圖框影像之一些部分看似不同於在圖框影像中者。較佳變更對應於晶圓上之缺陷之兩個或更多個圖框影像之部分，使得實質上抑制或最小化對應於所有缺陷及所有雜訊之信號或影像資料。例如，儘管本文中描述用於產生一參考信號(例如，使用一穩健平均值 之一中值)之一些特定方法，但此等數學運算之重要特徵在於其等可用來從最終參考影像實質上排除離群點(缺陷)且實質上抑制最終參考影像中之隨機雜訊。具備此等能力之任何其他數學運算(例如，一穩健調和平均值)將運作且在一些情況中可能係有用的。
在其中產生一或多個測試影像包含從圖框影像之兩者或更多者判定一穩健平均影像之一項實施例中，產生參考影像包含從穩健平均影像判定一中值單元影像。依此方式，該方法可包含從穩健平均測試影像判定一多單元中值影像。如上文所述，產生一穩健平均測試影像將相對於測試影像圖框之各者中之隨機缺陷信號及雜訊而增強重複缺陷信號。因此，可從穩健平均測試影像實質上剔除隨機缺陷及雜訊。 如此，此一穩健平均測試影像中之重複缺陷信號將實質上為一離群點，可藉由從穩健平均測試影像產生一中值影像而從穩健平均測試影像移除該離群點。因此，來自隨機缺陷及雜訊之信號將藉由用來產生測試影像之穩健平均化而在參考影像中實質上被抑制，且來自重複缺陷之信號將藉由取穩健平均化影像之中值而實質上被抑制。因此，此一中值單元影像將歸因於其實質上低的雜訊及無缺陷特性而作為用於缺陷偵測之一極佳參考影像。
在其中從一或多個圖框影像之僅一者產生一或多個測試影像之各者之一額外實施例中，產生參考影像包含從一或多個圖框影像之至少一者判定一中值單元影像。例如，針對每個圖框影像，可判定一中值單元影像並將其用作參考影像。特定言之，在僅一個測試影像包含一個以上(或諸多)單元時，可藉由來自該測試影像之一多單元中值(或穩健平均化)計算一參考影像(其中藉由多晶粒中值(或穩健平均化)計算測試影像)。如本文中進一步所述，亦可使用其他數學運算，其等可本質上從圖框影像移除缺陷資訊。
在一些實施例中，在掃描期間執行的晶圓之相同掃描中獲取用 來產生一或多個測試影像之一或多個圖框影像及用來產生參考影像之兩個或更多個圖框影像。換言之，可在晶圓之僅一次掃描中獲取在本文中所述之實施例中用來產生測試影像及參考影像之圖框影像之所有者。因此，本文中所述之實施例不同於使用標準參考晶粒(SRD)之一些其他晶圓檢驗方法，此係因為與通常要求兩次掃描之方法不同，可使用一晶圓之僅一次掃描執行本文中所述之實施例。例如，一些基於SRD之方法包含一SRD訓練掃描及一SRD檢驗掃描。訓練掃描可用來從一已知的良好晶圓產生一標準參考。SRD檢驗輪次接著掃描被檢驗晶圓且比較當前掃描影像與在SRD訓練掃描期間所產生之標準參考影像。然而，本文中所述之實施例不要求任何此SRD訓練掃描。而是，本文中所述之實施例可使用類似於晶粒間(隨機模式)檢驗或單元間(陣列模式)檢驗之單次掃描來掃描一晶圓一次且執行缺陷偵測。例如，可從相同晶圓掃描產生諸如本文中所述之一穩健平均測試影像及作為一多單元中值影像之一參考影像。
在另一實施例中，在晶圓上之單個晶粒之相同掃描中獲取用來產生一或多個測試影像之一或多個圖框影像之至少一者及用來產生參考影像之兩個或更多個圖框影像之至少一者。例如，用來產生測試影像之圖框影像之所有者可用來產生參考影像。在另一實例中，用來產生測試影像之圖框影像之至少一些可用來產生參考影像。依此方式，可在晶圓上之相同晶粒中獲取用來產生測試影像及參考影像之影像。此外，在晶圓上之至少一個晶粒中所獲取之影像可用來產生測試影像及參考影像兩者。因此，本文中所述之實施例不同於從一晶圓上之晶粒之一第一部分產生測試影像及從晶圓上之晶粒之不同於第一部分之一第二部分產生一參考影像之其他方法。實施例亦不同於從一個晶圓上之一晶粒或諸晶粒產生測試影像及從另一晶圓上之一晶粒或諸晶粒產生一參考影像之其他方法。
使用在相同晶粒中所獲取之至少一些影像來產生測試影像及參考影像兩者係可能的，此係因為如本文中所述般產生參考影像導致抑制及/或剔除所得參考影像中之重複缺陷信號、隨機缺陷信號及雜訊。將來自相同晶粒之影像用於測試影像產生及參考影像產生兩者係有利的，此係因為測試影像及參考影像之產生無需不同掃描，其增大檢驗程序之處理量並且減少需要由檢驗系統處置及處理之檢驗系統輸出。此外，當存在跨一晶圓或諸晶圓之變化(例如，導致檢驗系統輸出之色彩變化之製程變化)時，使用在相同晶粒中所獲取之至少一些影像可能係特別有利的，此係因為在此等情況中，變化可導致使用不同於用來產生測試影像之晶粒之一晶粒之一影像而產生之參考影像成為非理想參考影像，其可接著降低使用參考影像執行之檢驗之靈敏度。相比之下，由於本文中所述之實施例可將晶圓上之相同晶粒用於測試影像產生及參考影像產生兩者，故用於測試影像產生及參考影像產生兩者之影像之晶圓變化將相對較低，其允許產生一特別合適的參考影像，藉此實現相對較靈敏的檢驗。儘管如上文所述般將相同晶粒用於測試影像產生及參考影像產生兩者可能係有利的，但亦可執行本文中所述之實施例，使得用於測試影像產生之晶粒不同於(例如，相互排斥)用於參考影像產生之晶粒。
該方法亦包含藉由從對應於一或多個晶粒中之陣列區域之至少部分中之至少一個單元之一或多個測試影像之一或多個部分減去參考影像而判定該至少一個單元之一或多個差異影像，如圖1之步驟104中所展示。可使用本文中所述之測試影像及參考影像之任何一者執行判定一或多個差異影像。例如，在一項實施例中，判定差異影像可包含比較一穩健平均測試影像與一多單元中值影像以偵測晶圓上之晶粒重複缺陷。由於可如本文中所述般產生晶圓上之一單元之參考影像且由於可從對應於晶圓上之一單元之測試影像之部分減去參考影像，故如 本文中所述般產生差異影像涉及一單元間比較。此外，由於差異影像用於如本文中進一步所述之缺陷偵測，故本文中所述之缺陷偵測方法及系統可被大致稱作單元間缺陷偵測方法及系統。
在其中從一或多個圖框影像之僅一者產生一或多個測試影像之各者之一額外實施例中，藉由從一或多個測試影像之各者之一或多個部分減去參考影像而執行判定一或多個差異影像。在此一實施例中，參考影像可為如本文中進一步所述之一中值單元影像。例如，針對每個圖框影像，可使用圖框影像及中值單元影像判定一差異影像。依此方式，可藉由從測試影像之各者減去中值單元影像而產生差異影像，該等測試影像之各者從圖框影像之僅一者產生。因此，可針對每個單元產生差異影像。換言之，可針對各單元單獨地產生一差異影像，導致差異影像與單元之間的一對一對應關係。此實施例不同於本文中所述之一些其他實施例，在該一些其他實施例中，藉由從自多個圖框影像及因此多個單元產生之一測試影像減去參考影像而產生差異影像。 依此方式，測試影像可共同地(例如，如在一穩健平均測試影像中)或單獨地(例如，作為多個圖框影像)用來判定僅一個差異影像或多個差異影像。
該方法進一步包含基於針對至少一個單元判定之一或多個差異影像在至少一個單元中偵測晶圓上之缺陷，如圖1之步驟106中所展示。例如，可使用本文中所述之差異影像之任何一者執行陣列模式缺陷偵測。可使用此項技術中已知之任何合適缺陷偵測方法及/或演算法執行基於一或多個差異影像偵測缺陷。例如，可依據一或多個差異影像中之不同值繪製從如本文中所述般產生之一參考影像所判定之中值強度值，以藉此產生一二維(2D)散佈圖。散佈圖中之離群點可接著被識別為對應於晶圓上之潛在缺陷。既有缺陷偵測演算法(諸如在可購自美國加州米爾皮塔斯市(Milpitas,Calif.)KLA-Tencor之一些檢驗 系統上所使用之多晶粒自動定限(MDAT)演算法)可用來使用散佈圖執行此缺陷偵測。在另一實例中，可比較差異影像中之信號與一臨限值，且高於臨限值之信號可被識別為對應於缺陷，而低於臨限值之信號不會被識別為對應於缺陷。然而，本文中所述之實施例不限於可結合本文中所述之差異影像使用之缺陷偵測方法及/或演算法之類型。 例如，如本文中所述般判定之差異影像可輸入至接受一差異影像作為輸入之任何缺陷偵測演算法。
在一項實施例中，被偵測到之缺陷包含在晶圓上之晶粒之兩者或更多者中之實質上相同的晶粒內位置處之不同單元中重複之缺陷。 由於藉由使用多個晶粒中之多個圖框影像執行之穩健平均化而產生測試影像，故所偵測之缺陷對於此等晶粒之所有者係共同的且因此，被報告為此等晶粒之所有者之重複缺陷。依此方式，本文中所述之實施例可用來偵測晶粒之陣列區域中之晶粒重複缺陷。歸因於通常存在於晶粒之陣列區域之檢驗系統輸出中之雜訊，偵測此等缺陷通常係實質上困難的。然而，如本文中進一步所述，如本文中所述般產生測試影像可增強重複缺陷之信雜比，且如本文中所述般產生參考影像可抑制來自晶圓上之所有缺陷及雜訊之信號。因此，將此等測試影像及參考影像用於如本文中所述之缺陷偵測提供偵測重複缺陷(包含定位於陣列區域中之重複缺陷)之實質上高的靈敏度。本文中所述之實施例因此特別適用於陣列模式重複缺陷偵測。
在一項實施例中，偵測缺陷包含從差異影像之兩者或更多者判定一額外差異影像及基於額外差異影像偵測缺陷。在一此實施例中，判定額外差異影像包含從兩個或更多個差異影像判定一穩健平均影像。例如，在其中圖框影像自身用作測試影像且一中值單元影像用作參考影像之實施例中，可針對各單元判定一差異影像，且接著可產生差異影像之所有者之一穩健平均值。可接著如本文中進一步所述般將 差異影像之該穩健平均值輸入至一缺陷偵測步驟，且可如本文中進一步所述般執行缺陷偵測。
在另一此實施例中，判定額外差異影像包含將兩個或更多個差異影像對準於彼此及基於經對準之兩個或更多個差異影像判定額外差異影像。例如，在其中針對各單元判定一差異影像之本文中所述實施例中，可將單元之所有者(或單元之至少兩者)之差異影像之所有者(或差異影像之至少兩者)對準於彼此，且接著可從經對準之差異影像判定一穩健平均影像。將差異影像對準於彼此可包含將差異影像之所有者對準於一共同點(例如，在晶圓之設計中或基於由檢驗系統針對晶圓產生之輸出中之圖案)。在此情況中，對準差異影像而非輸入影像。差異影像無相對較尖銳的邊緣，此係因為單元結構為存在於中值影像及測試影像中之共同圖案，其導致穩健平均差異影像之較低對準/內插雜訊(相較於測試影像之對準)且改良缺陷偵測之信雜比。
在一些實施例中，該方法包含識別至少一個單元之一或多者，其中基於一或多個圖框影像定位缺陷。在另一實施例中，所偵測之缺陷為晶圓上之潛在缺陷，且該方法包含判定潛在缺陷之各者之一缺陷屬性及基於對應於至少一個單元之經判定之缺陷屬性來判定至少一個單元的哪個含有實際重複缺陷。例如，該方法可包含一後處理步驟，該後處理步驟判定各晶粒上之重複缺陷信號以找出哪個(些)晶粒具有晶粒重複缺陷。換言之，該方法可包含計算各重複缺陷之一缺陷屬性以指示來自圖框影像及參考影像之重複缺陷信號。重複缺陷信號值可由一缺陷屬性表示。在一此實例中，缺陷屬性計算可包含對來自包含於一偵測工作中之晶粒之各圖框上之缺陷嵌塊(patch)進行後處理以量測重複缺陷信號，以判定缺陷是否存在於各圖框上。在經識別之重複缺陷位置處具有相對較強信號之晶粒可被識別為含有重複缺陷，而在經識別之重複缺陷位置處具有相對較弱信號之晶粒可被識別為不含有 重複缺陷。
運用一電腦系統執行產生一或多個測試影像、產生參考影像、判定一或多個差異影像及偵測缺陷，該電腦系統可根據本文中所述之實施例之任何一者組態。
上文所述之方法之實施例之各者可包含本文中所述之任何其他方法之任何其他步驟。此外，可由本文中所述之系統之任何一者執行上文所述之方法之實施例之各者。
本文中所述之方法之所有者可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一電腦可讀儲存媒體中。結果可包含本文中所述之結果之任何一者且可依此項技術中已知之任何方式儲存。儲存媒體可包含本文中所述之任何儲存媒體或此項技術中已知之任何其他合適儲存媒體。在結果已儲存之後，結果可在儲存媒體中存取且由本文中所述之方法或系統實施例之任何一者使用，經格式化以顯示給一使用者，由另一軟體模組、方法或系統使用等。
另一實施例係關於一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可在一電腦系統上執行以執行用於偵測一晶圓上之缺陷之一電腦實施方法之程式指令。圖2中展示一此實施例。例如，如圖2中所展示，非暫時性電腦可讀媒體200儲存可在電腦系統204上執行以執行用於偵測一晶圓上之缺陷之一電腦實施方法之程式指令202。電腦實施方法可包含本文中所述之任何方法之任何步驟。
實施諸如本文中所述之方法的方法之程式指令202可儲存於非暫時性電腦可讀媒體200上。電腦可讀媒體可為一儲存媒體，諸如一磁碟或光碟、一磁帶或此項技術中已知之任何其他合適的非暫時性電腦可讀媒體。
可依各種方式之任何一者實施程式指令，尤其包含基於程序之技術、基於組件之技術及/或物件導向技術。例如，可根據需要使用 Matlab、Visual Basic、ActiveX控制項、C、C++物件、C#、JavaBeans、Microsoft基礎類別(「MFC」)、或其他技術或方法實施程式指令。
電腦系統204可採取各種形式，包含一個人電腦系統、大型電腦系統、工作站、系統電腦、影像電腦、可程式化影像電腦、平行處理器或此項技術中已知之任何其他裝置。大體言之，術語「電腦系統」可被廣義地定義為涵蓋具有執行來自一記憶體媒體之指令的一或多個處理器之任何裝置。
一額外實施例係關於一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統。系統包含一檢驗子系統，該檢驗子系統經組態以掃描一晶圓以藉此產生晶圓之圖框影像。此一檢驗子系統之一項實施例在圖3中被展示為系統306之檢驗子系統304。檢驗子系統經組態以藉由運用光掃描晶圓及在掃描期間偵測來自晶圓之光而掃描晶圓。例如，如圖3中所展示，檢驗子系統包含光源308，該光源308可包含此項技術中已知之任何合適光源，諸如一寬頻帶電漿光源。
來自光源之光可被引導至分束器310，該分束器310可經組態以將來自光源之光引導至晶圓312。光源可耦合至任何其他合適元件(未展示)，諸如一或多個聚光透鏡、準直透鏡、替續透鏡、物鏡、光圈、光譜濾光器、偏振組件及類似物。如圖3中所展示，光可依一垂直入射角被引導至晶圓。然而，光可依任何合適入射角(包含近垂直入射及傾斜入射)被引導至晶圓。此外，光或多個光束可依一個以上入射角循序或同時被引導至晶圓。檢驗子系統可經組態以依任何合適方式使光掃描遍及晶圓。
在掃描期間可由檢驗子系統之一或多個偵測器收集及偵測來自晶圓3l2之光。例如，依相對較接近垂直之角度從晶圓312反射之光(即，在入射係垂直時之鏡面反射光)可穿過分束器310至透鏡314。透 鏡314可包含如圖3中所展示之一折射光學元件。此外，透鏡314可包含一或多個折射光學元件及/或一或多個反射光學元件。由透鏡314收集之光可聚焦至偵測器316。偵測器316可包含此項技術中已知之任何合適偵測器，諸如一電荷耦合裝置(CCD)或另一類型之成像偵測器。 偵測器316經組態以產生輸出，該輸出係回應於由透鏡314收集之經反射光。因此，透鏡314及偵測器316形成檢驗子系統之一個通道。檢驗子系統之此通道可包含此項技術中已知之任何其他合適光學組件(未展示)。偵測器之輸出可包含例如影像、影像資料、信號、影像信號或可一偵測器產生之適用於一檢驗系統中之任何其他輸出。
由於圖3中所展示之檢驗子系統經組態以偵測從晶圓鏡面反射之光，故檢驗子系統組態為一明場(BF)檢驗系統。然而，此一檢驗子系統亦可經組態用於其他類型晶圓檢驗。例如，圖3中所展示之檢驗子系統亦可包含一或多個其他通道(未展示)。其他通道可包含本文中所述之光學組件之任何一者，諸如一透鏡及一偵測器，其等組態為一散射光通道。可如本文中所述般進一步組態透鏡及偵測器。依此方式，檢驗子系統亦可經組態用於暗場(DF)檢驗。
系統亦包含電腦子系統318，該電腦子系統318耦合至檢驗子系統，使得電腦子系統可接收由檢驗子系統產生之圖框影像。例如，電腦子系統可耦合至偵測器316及包含於檢驗子系統中之任何其他偵測器，使得電腦子系統可接收由偵測器產生之圖框影像輸出。電腦子系統經組態以根據本文中所述之實施例之任何一者執行本文中所述方法之步驟，包含產生一或多個測試影像、產生一參考影像、判定一或多個差異影像及偵測缺陷。電腦子系統318可經組態以執行本文中所述之任何其他步驟。圖3中所展示之系統亦可經組態以執行本文中所述之任何其他步驟。可如本文中所述般進一步組態電腦子系統及系統。
應注意，圖3在本文中被提供來大致繪示可包含於本文中所述之 系統實施例中之一檢驗子系統之一組態。顯然，本文中所述之檢驗子系統組態可經變更以如在設計一商業檢驗系統時正常執行般最佳化檢驗子系統之效能。此外，可使用一既有檢驗子系統(例如，藉由將本文中所述之功能添加至一既有檢驗系統)實施本文中所述之系統，諸如可購自美國加州米爾皮塔斯市(Milpitas,Calif.)KLA-Tencor之29xx/28xx系列工具。針對一些此等系統，本文中所述之方法可被提供為系統之可選功能(例如，作為系統之其他功能的補充)。替代地，可「從頭開始」設計本文中所述之系統以提供一全新系統。
此外，儘管系統在本文中被描述為一光學或基於光之檢驗系統，但檢驗子系統可組態為一基於電子束之檢驗子系統。基於電子束之檢驗子系統可為包含於任何合適的市售電子束檢驗系統中之任何合適的基於電子束之檢驗子系統。
本文中所述之額外實施例係關於用於使用檢驗系統(諸如本文中進一步所述之寬頻帶電漿(BBP)工具)最大化陣列中之重複缺陷偵測之新方法及系統。例如，如本文中進一步所述，在一項實施例中，檢驗子系統(例如，圖3中所展示之檢驗子系統304)包含經組態以產生掃描遍及晶圓(例如，晶圓312)之光之一光源(例如，光源308)，且光源包含一BBP光源。在另一實施例中，檢驗子系統被組態為一BF工具，且本文中進一步描述此等組態。
在諸多半導體製造工廠中，檢驗工具之使用者監控其等在用於掃描比例光罩霧化之存在之一掃描器中使用之光罩之品質。若霧化增大至大於一臨界大小，則其可表現為晶圓上之一重複缺陷且使用者通常監控晶圓上之重複事件之數目並使用此資訊來監控比例光罩霧化。 例如，使用者可運行一實質上熱檢驗且接著使用晶圓後處理方法以僅使用一傳統重複缺陷分析方法基於重複缺陷係出現於n個晶粒或n個比例光罩場中而使重複缺陷分離。在一此實例中，檢驗可產生具有數百 萬個缺陷之一晶圓圖且接著可對此資料使用後處理分析來提取所要重複缺陷。
依此方式，當前使用方法可包含運行最佳已知模式(BKM)之一實質上熱掃描以在一或多個比例光罩列或晶粒列中尋找所有已知重複缺陷。該等方法亦可包含判定使得能夠尋找所有重複缺陷之臨限值。基於經判定之臨限值，執行一全晶圓掃描，其通常可產生具有數百萬個缺陷之一晶圓圖。(有時，若已超過缺陷計數極限或工具可由於無法處置多達被偵測到之缺陷的缺陷而錯失缺陷，則一掃描可停止)。在全晶圓掃描完成之後，使用者可在晶圓後處理中啟用一自動重複缺陷分析以提取重複缺陷。
圖4繪示一種用於尋找重複缺陷之當前使用方法。該方法開始於開始400處且接著在步驟402中，運行一「超」熱掃描。一「超」熱掃描可被定義為其中使用一臨限值執行缺陷偵測之一掃描，該臨限值依(例如，由一或多個偵測器)在掃描期間產生之輸出之雜訊底限。「依」輸出之雜訊底限之一臨限值通常可被定義為近似等於雜訊底限之一平均值或均值之一臨限值。因此，此一臨限值及超熱掃描將導致大量雜訊在晶圓上被偵測為潛在缺陷。該方法亦包含在步驟404中判定在單像素雜訊下掃描是否過熱。例如，該方法可包含判定是否已藉由掃描偵測到過多雜訊或擾亂點事件。若掃描未被判定為過熱，則該方法可包含繼續進行掃描，如步驟406中所展示。若掃描被判定為過熱，則該方法可包含將掃描劃分成多個遍次，如步驟408中所展示。在步驟404及406或408中執行掃描之後，該方法包含執行後處理分析以尋找重複缺陷及移除雜訊，如步驟410中所展示。該方法可接著停止，如步驟412中所展示。
用於監控比例光罩霧化之當前使用方法具有缺點，此係因為其等方法可能無法在運行超熱檢驗來偵測此等重複缺陷時處置單像素系 統雜訊。例如，晶圓缺陷計數可達到實質上高計數，其可使得實質上難以在嘗試偵測此等相對較小的重複缺陷時管理檢驗結果。此外，在運行極熱檢驗時，檢驗工具之電腦子系統可丟失缺陷。若檢驗工具丟失缺陷，則可能未偵測所關注的關鍵重複缺陷，此係因為檢驗工具可在嘗試保留某個單像素雜訊時丟失重複缺陷。此外，若檢驗工具因運行極熱掃描而超越其缺陷偵測極限，則系統可能無法完成一全晶圓檢驗。此外，若要求依多遍次運行掃描，則出於數個明顯理由，此等掃描劣於單次掃描。
本文中所述之實施例主要在運行陣列模式檢驗來偵測陣列區域中之重複缺陷時增強重複缺陷之偵測。此等重複缺陷(若被印刷)將被印刷於每個晶粒及/或比例光罩場中，且挑戰為最小重複缺陷之一些之信號將極低，使得必須運行一實質上熱檢驗，其導致大量單像素系統雜訊之偵測，其要求後處理(諸如重複缺陷分析)以移除被偵測到之擾亂點事件。此外，有時，可能無法針對被執行來將重複缺陷拉出雜訊底限之極熱檢驗完成一全晶圓檢驗。
本文中所述之實施例可被大致稱作基於BF之檢驗工具的晶粒融合或比例光罩融合，其藉由使用重複缺陷將存在於相同位置中的晶粒之所有者中且擾亂點事件不會具有此特性之事實來增強重複缺陷之偵測。實施例藉由以下步驟保留僅印刷於相鄰晶粒上之缺陷：融合測試影像及一或多個參考影像，藉此使用經融合之資訊來保留印刷於影像經融合之所有晶粒中之相同位置上之缺陷及丟棄不存在於所有晶粒中之缺陷。依此方式，在一項實施例中，缺陷包含重複缺陷。因此，此偵測將不適用於增強隨機非重複缺陷之偵測，此係因為該理念要求缺陷在所有晶粒中重複。
在一項實施例中，本文中所述之實施例包含使用BKM針對一晶圓執行一實質上熱掃描以尋找一或多個比例光罩列或晶粒列中之所有 已知重複缺陷。例如，在一項實施例中，使用依檢驗子系統之一偵測器之輸出之一雜訊底限之一預定臨限值執行偵測缺陷。預定臨限值可「依」如上文進一步所述之雜訊底限。在一此實例中，如圖5中所展示，該方法可開始於步驟500處，且接著包含運行一超熱掃描，如步驟502中所展示。在運行此一實質上熱掃描時，實施例可包含融合相鄰晶粒之間的影像並保留所有經融合之位置，此係因為其等可能為一重複事件及/或重複缺陷。例如，如圖5中所展示，該方法可包含在步驟504中使用晶粒融合/比例光罩融合來調諧/丟棄明顯單像素雜訊。依此方式，可在線內丟棄明顯單像素雜訊事件。在線內丟棄明顯單像素雜訊事件使處置批結果變得更簡單。此外，缺陷被丟失之可能性隨著在線內丟棄明顯雜訊像素而降低。
在一些實施例中，融合依影像或偵測器輸出級發生。例如，在一項實施例中，產生一或多個測試影像包含組合對應於一或多個晶粒中之實質上相同的位置之圖框影像之至少兩者，藉此產生晶圓之額外影像資料，且額外影像資料在判定一或多個差異影像中用作一或多個測試影像。可如本文中進一步所述般執行組合至少兩個圖框影像。例如，組合至少兩個圖框影像可包含產生至少兩個圖框影像之一平均值或穩健平均值以藉此產生額外影像資料。該額外影像資料可如本文中進一步所述般用來判定差異影像。融合影像資料亦可如以下專利中所述般或替代地如以下專利中所述般執行：2012年7月17日發佈之Chen等人的美國專利第8,223,327號、2013年6月18日發佈之Chen等人的美國專利第8,467,047號及2013年12月10日發佈之Chen等人的美國專利第8,605,275號，該等專利如在本文中全文陳述般以引用的方式併入本文中。本文中所述之實施例可如此等專利中所述般進一步組態且可經組態以執行此等專利中所述之任何方法之任何步驟。
在一此實施例中，圖框影像之至少兩者包含一或多個晶粒之至 少兩者之影像。在另一實施例中，圖框影像之至少兩者包含印刷於晶圓上之至少兩個比例光罩場之影像。例如，可依晶粒或比例光罩場級執行上文所述之影像融合。
在其他實施例中，融合使用經識別之潛在缺陷發生。例如，經組態以偵測一晶圓上之缺陷之一系統之一項實施例包含經組態以掃描一晶圓以藉此產生晶圓之影像之一檢驗子系統。可如本文中所述般進一步組態此一檢驗子系統。
系統亦包含一電腦子系統，該電腦子系統經組態以在檢驗子系統正掃描晶圓時，藉由將一預定臨限值應用於影像來偵測晶圓上之潛在缺陷。預定臨限值係依檢驗子系統之一偵測器之輸出之一雜訊底限。依此方式，電腦子系統可經組態以藉由對晶圓執行一熱掃描來偵測潛在缺陷。預定臨限值可「依」如本文中進一步所述之輸出之雜訊底限。
此外，電腦子系統經組態以在檢驗子系統正掃描晶圓時，組合對應於晶圓上之兩個或更多個晶粒或者兩個或更多個比例光罩場中之實質上相同的位置之偵測的結果。例如，被比較結果可包含是否在兩個或更多個晶粒或者兩個或更多個比例光罩場中之實質上相同的位置處偵測到一潛在缺陷。在一項實施例中，僅針對兩個或更多個晶粒或者兩個或更多個比例光罩場之陣列區域執行組合。例如，本文中所述之實施例可特別適於晶圓之陣列區域之檢驗。可對晶圓之其他區域執行其他檢驗，諸如本文中進一步所述之檢驗。
電腦子系統亦經組態以在檢驗子系統正掃描晶圓時，將在實質上相同的位置之所有者處偵測到之一組潛在缺陷識別為重複缺陷。例如，在電腦子系統判定已在兩個或更多個晶粒或比例光罩場中之相同位置之所有實例處偵測到一潛在缺陷時，該相同位置之實例之各者處之缺陷之所有者可被識別為重複缺陷。依此方式，可將在晶圓上偵測 到之重複缺陷之所有者分成一組。在一項實施例中，重複缺陷包含歸因於用來印刷晶圓之一比例光罩上之霧化而形成於晶圓上之兩個或更多個缺陷。例如，如本文中進一步所述，歸因於比例光罩霧化，本文中所述之實施例對偵測一晶圓上之缺陷係特別有利的。
電腦子系統進一步經組態以在檢驗子系統正掃描晶圓時，將在少於實質上相同的位置之所有者處偵測到之另一組潛在缺陷識別為非重複缺陷。例如，在電腦子系統判定未在兩個或更多個晶粒或比例光罩場中之相同位置之所有實例處偵測到一潛在缺陷時，該相同位置之實例之各者處之缺陷之所有者可被識別為非重複缺陷。依此方式，可將在晶圓上偵測到之非重複缺陷之所有者分成不同於包含重複缺陷之一組之另一組。如此，重複缺陷可在線內與非重複缺陷分離。
電腦子系統亦經組態以產生晶圓之檢驗結果，該等檢驗結果至少包含重複缺陷之資訊。例如，產生檢驗結果可包含例如藉由捨棄非重複缺陷之任何資訊而從檢驗結果排除非重複缺陷的資訊。在另一實例中，產生檢驗結果可包含獨立於非重複缺陷的資訊儲存重複缺陷的資訊。在一此實例中，非重複缺陷的資訊可獨立於重複缺陷儲存於相同文件或不同文件中。依此方式，在晶圓檢驗之後可獲得或可能無法獲得非重複缺陷的資訊。
在一些實例中，可能期望不捨棄非重複缺陷的所有資訊，使得該資訊可用於其他功能。例如，在一項實施例中，電腦子系統經組態以將一擾亂點篩選器應用於非重複缺陷以識別作為一實際缺陷之非重複缺陷之至少一者及作為一擾亂點之非重複缺陷之至少另一者。依此方式，對於未發生完美融合之位置，該等位置可被傳遞穿過一擾亂點篩選器，該擾亂點篩選器可包含任何合適擾亂點篩選器及/或缺陷分類方法及/或演算法以保留明顯真實事件且丟棄所有單像素雜訊事件。例如，如圖5中所展示，該方法可包含執行後處理分析以尋找重 複(雜訊已使用融合移除)，如步驟506中所展示，此後該方法可停止，如步驟508中所展示。實施例賦予使用者能夠根據要求運行一超熱掃描以能夠偵測所要重複事件之靈活性且亦賦予使用者融合相鄰晶粒影像且能夠藉由融合丟棄不需要的雜訊事件之靈活性。
在一些實施例中，電腦子系統亦經組態以判定重複缺陷是否係歸因於用來印刷晶圓之一比例光罩上之霧化。例如，本文中所述之系統之電腦子系統可經組態以使用有關比例光罩之資訊(例如，可在由電腦子系統偵測缺陷之後執行之比例光罩檢驗之結果)、使用比例光罩印刷之其他晶圓之資訊(例如，先前針對其他晶圓產生之晶圓檢驗結果)及可供電腦子系統用來判定重複缺陷係歸因於比例光罩上之霧化或歸因於另一起因之任何其他資訊。
本文中所述之實施例有利地允許既有檢驗工具增強重複缺陷偵測能力且允許工具使用者依用於監控重複缺陷之一改進/較佳方式監控比例光罩霧化，且尋找重複缺陷之此新方法可為一關鍵特徵，該關鍵特徵將在引入極紫外光(EUV)(例如，針對10nm/7nm邏輯)時增強既有檢驗工具尋找重複缺陷之效能。此外，本文中所述之實施例在運行極熱掃描時擴展實質上小的重複缺陷偵測能力，且藉由為使用者賦予憑藉融合相鄰晶粒影像丟棄不需要的雜訊之一選項而在無需具有極難解決的極熱批結果時仍產生成功結果。此外，具有一合理地小的批結果通常實質上容易適用於進一步分析。此外，本文中所述之實施例之配方可順暢地整合至一生產環境中，此係因為晶粒及/或比例光罩融合提供用來管理單像素雜訊事件之一方式。此外，在運行一熱掃描時，工具有時可抑制及丟失缺陷，且此情況可能藉由使用此方法而避免。
本文中所述之進一步實施例係關於使用一比例光罩之一穩健平均影像來改良邏輯區域中之比例光罩缺陷偵測之靈敏度(其可被稱作 隨機重複缺陷或(RIR))。例如，EUV技術正接近生產用途。歸因於EUV掃描器之真空環境及於較短波長之暴露，污染控制(尤其微粒控制)實質上係關鍵的。可在10nm及更大邏輯裝置及1znm DRAM裝置上採用EUV技術。因此，靈敏度要求係實質上高的。當前使用檢驗方法無法滿足邏輯區域中之EUV比例光罩監控靈敏度要求來在晶圓上監控EUV比例光罩。然而，本文中所述之實施例可用來以最小成本擴展BBP圖案檢驗工具之靈敏度能力以實現此等靈敏度。
特定言之，當前使用方法錯失較小及/或較低信號重複缺陷。例如，如圖6中所展示，當前檢驗可涉及晶粒間比較600，其中針對相同比例光罩場604中之不同晶粒602比較影像或其他偵測器輸出。可針對形成於一晶圓上之各比例光罩場執行此等比較(圖6中未展示)。此等晶粒間比較可偵測缺陷608、610、612及614。如圖6中所展示，缺陷610、612及614為隨機缺陷，其中兩個或更多個缺陷不存在於針對此等缺陷之任何一者的多個晶粒或比例光罩場中之實質上相同的位置中。然而，如圖6中進一步展示，未偵測到與其他比例光罩場中之缺陷608處於相同位置中之缺陷616及618(例如，歸因於缺陷616及618之較低信號)。因此，在將晶粒間比較之結果輸入至重複缺陷演算法620時，隨機缺陷610、612及614將被識別為非重複缺陷且從檢驗結果622剔除。然而，重複缺陷演算法亦將從檢驗結果剔除缺陷608，此係因為未在多個比例光罩場內在與缺陷608相同之位置處偵測到缺陷。
相比之下，在本文中針對隨機或RIR檢驗中之重複缺陷描述之實施例中，電腦子系統經組態以平均化多個比例光罩之影像(如由圖7中之步驟700所展示)，以藉此產生比例光罩場702之平均化影像(averaged image)710。例如，經組態以偵測晶圓上之缺陷之一系統之一項實施例包含經組態以掃描一晶圓以藉此產生晶圓之影像之一檢驗子系統。檢驗子系統可包含本文中進一步所述之檢驗子系統之任何一者。兩個或更多個比例光 罩場印刷於晶圓上，且兩個或更多個比例光罩場之各者包含印刷於晶圓上之兩個或更多個晶粒。例如，如圖6中所展示，比例光罩場604(其等之各者包含晶粒602)可印刷於一晶圓上。電腦子系統(其可包含本文中所述之電腦子系統之任何一者)經組態以藉由平均化比例光罩場之兩者或更多者中之至少一個晶粒中所產生之影像之兩者或更多者而產生兩個或更多個晶粒之至少一者之一或多個測試影像。在一項實施例中，平均化包含可如本文中進一步所述般執行之一穩健平均化。 平均化多個比例光罩場之影像將減少未定位於多個比例光罩場中之實質上相同的位置中之任何缺陷之信號。例如，如圖7中所展示，不在多個比例光罩場中重複之缺陷712、714及716將在平均化影像710中之此等缺陷之位置處產生小於此等缺陷之各者之信號的一信號。
依此方式，對平均化影像執行之缺陷偵測將能夠偵測更多重複缺陷及更少缺陷。對平均化影像執行之缺陷偵測可包含此項技術中已知之任何合適缺陷偵測，諸如晶粒間比較718。例如，在一項實施例中，電腦子系統進一步經組態以藉由從至少一個晶粒之一或多個測試影像減去晶圓上之另一晶粒之一或多個測試影像來判定至少一個晶粒之一或多個差異影像及基於一或多個差異影像偵測晶圓上之缺陷。此缺陷偵測可偵測對應於重複缺陷704、706及708之缺陷720，且可能不偵測對應於缺陷712、714及716之缺陷722、724及726。依此方式，在一些實施例中，在偵測步驟中偵測到之缺陷包含重複缺陷。因此，缺陷偵測將偵測重複缺陷但不偵測非重複或隨機缺陷。如此，此缺陷偵測可增大針對較小及/或較低信號重複缺陷的檢驗之靈敏度。
在一項實施例中，缺陷包含重複缺陷，且電腦子系統經組態以判定缺陷是否係歸因於用來印刷晶圓之一比例光罩上之缺陷。可如本文中進一步所述般執行判定晶圓上之缺陷是否係歸因於用來印刷晶圓之比例光罩上之缺陷。
本文中所述之實施例具有優於用於晶圓檢驗之其他方法及系統之數個優點。例如，相較於當前使用的晶粒間比較，RIR能夠藉由平均化比例光罩影像及增大將作為重複缺陷之比例光罩缺陷之信雜比來移除隨機晶圓雜訊/擾亂點。換言之，本文中所述之RIR使背景更安靜且增強重複缺陷之偵測。此外，本文中所述之實施例解決晶圓之隨機區域中之重複缺陷偵測之靈敏度。例如，在一項實施例中，僅針對兩個或更多個晶粒中之邏輯區域執行產生、判定及偵測步驟。相較於本文中針對陣列區域檢驗描述之實施例，RIR包含檢驗期間之比例光罩間對準及影像記錄。
鑑於此描述，熟習此項技術者將明白本發明之各種態樣之進一步修改及替代實施例。例如，提供用於偵測一晶圓上之缺陷之系統及方法。據此，此描述僅被解釋為闡釋性的且用於向熟習此項技術者教示實行本發明之一般方式之目的。應瞭解，本文中所展示及所述之本發明之形式將被視為目前較佳實施例。可置換本文中所繪示及所述之元件及材料，可顛倒部件及程序，且可獨立地利用本發明之某些特徵，皆如熟習此項技術者在得益於本發明之此描述後將明白。在不背離如下文申請專利範圍中所述之本發明之精神及範疇之情況下，可對本文中所述之元件作出改變。

Claims (56)

  1. 一種用於偵測一晶圓上之缺陷之電腦實施方法，其包括：從藉由運用一檢驗系統掃描一晶圓產生之圖框影像之一或多者，產生該晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像；從藉由運用該檢驗系統之該掃描該晶圓產生之該等圖框影像之兩者或更多者，產生該陣列區域中之一或多個單元之一參考影像；判定該一或多個晶粒中之該陣列區域之至少該部分中之至少一個單元之一或多個差異影像，其藉由從對應於該至少一個單元之該一或多個測試影像之一或多個部分減去該參考影像；及基於針對該至少一個單元判定之該一或多個差異影像在該至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷，其中運用一電腦系統執行該產生該一或多個測試影像、該產生該參考影像、該判定該一或多個差異影像及該偵測該等缺陷。
  2. 如請求項1之方法，其中產生該一或多個測試影像包括：從該等圖框影像之兩者或更多者判定一穩健平均影像。
  3. 如請求項2之方法，其中產生該參考影像包括：從該穩健平均影像判定一中值單元影像。
  4. 如請求項1之方法，其中產生該一或多個測試影像包括：從該等圖框影像之兩者或更多者判定該一或多個測試影像，且其中該方法進一步包括在產生該一或多個測試影像之前將該兩個或更多個圖框影像對準於彼此。
  5. 如請求項1之方法，其中從該等圖框影像之該一或多者之僅一者產生該一或多個測試影像之各者。
  6. 如請求項5之方法，其中產生該參考影像包括：從該等圖框影像之該一或多者之至少一者判定一中值單元影像。
  7. 如請求項5之方法，其中藉由從該一或多個測試影像之該各者之該一或多個部分減去該參考影像而進一步執行判定該一或多個差異影像。
  8. 如請求項1之方法，其中偵測該等缺陷包括：從該等差異影像之兩者或更多者判定一額外差異影像及基於該額外差異影像偵測該等缺陷。
  9. 如請求項8之方法，其中判定該額外差異影像包括：從該兩個或更多個差異影像判定一穩健平均影像。
  10. 如請求項8之方法，其中判定該額外差異影像包括：將該兩個或更多個差異影像對準於彼此；及基於該等經對準之兩個或更多個差異影像判定該額外差異影像。
  11. 如請求項1之方法，其中執行從該等圖框影像之該二者或更多者產生該陣列區域中之該一或多個單元之該參考影像，使得對應於該晶圓上之缺陷之該等圖框影像之該二者或更多者之部分被變更。
  12. 如請求項1之方法，其中被偵測到之該等缺陷包括在該晶圓上之該等晶粒之兩者或更多者中之實質上相同的晶粒內位置處之不同單元中重複之缺陷。
  13. 如請求項1之方法，其中執行產生該一或多個測試影像，使得對應於缺陷之該一或多個測試影像之部分與對應於雜訊之該一或多個測試影像之部分之間的差異大於該一或多個圖框影像中之差異。
  14. 如請求項1之方法，其進一步包括識別該至少一個單元之一或多者，其中基於該等圖框影像之該一或多者定位該等缺陷。
  15. 如請求項1之方法，其中該等所偵測之缺陷為該晶圓上之潛在缺陷，該方法進一步包括判定該等潛在缺陷之各者之一缺陷屬性及基於對應於該至少一個單元之該等經判定之缺陷屬性來判定該至少一個單元之哪個含有實際重複缺陷。
  16. 如請求項1之方法，其中在該掃描期間執行之該晶圓的相同掃描中獲取用來產生該一或多個測試影像之該等圖框影像之該一或多者及用來產生該參考影像之該等圖框影像之該兩者或更多者。
  17. 如請求項1之方法，其中在該晶圓上之一單個晶粒之相同掃描中獲取用來產生該一或多個測試影像之該等圖框影像之該一或多者之至少一者及用來產生該參考影像之該等圖框影像之該兩者或更多者之至少一者。
  18. 一種非暫時性電腦可讀媒體，其儲存可在一電腦系統上執行以執行用於偵測一晶圓上之缺陷之一電腦實施方法之程式指令，其中該電腦實施方法包括：從藉由運用一檢驗系統掃描一晶圓產生之圖框影像之一或多者，產生該晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像；從藉由該運用該檢驗系統之該掃描該晶圓產生之該等圖框影像之兩者或更多者，產生該陣列區域中之一或多個單元之一參考影像；判定該一或多個晶粒中之該陣列區域之至少該部分中之至少一個單元之一或多個差異影像，其藉由從對應於該至少一個單元之該一或多個測試影像之一或多個部分減去該參考影像；及基於針對該至少一個單元判定之該一或多個差異影像在該至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷。
  19. 一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統，其包括：一檢驗子系統，其經組態以掃描一晶圓以藉此產生該晶圓之圖框影像，其中該檢驗子系統包括至少一光源及一或多個偵測器，其中該檢驗子系統進一步經組態以引導光自該光源至該晶圓，且其中來自該晶圓之光在掃描期間藉由該檢驗子系統之該一或多個偵測器所收集及偵測以藉此產生該等圖框影像；及一電腦子系統，其經組態以：從該等圖框影像之一或多者，產生該晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像；從該等圖框影像之兩者或更多者，產生該陣列區域中之一或多個單元之一參考影像；判定該一或多個晶粒中之該陣列區域之至少該部分中之至少一個單元之一或多個差異影像，其藉由從對應於該至少一個單元之該一或多個測試影像之一或多個部分減去該參考影像；及基於針對該至少一個單元判定之該一或多個差異影像在該至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷。
  20. 如請求項19之系統，其中產生該一或多個測試影像包括：從該等圖框影像之兩者或更多者判定一穩健平均影像。
  21. 如請求項20之系統，其中產生該參考影像包括：從該穩健平均影像判定一中值單元影像。
  22. 如請求項19之系統，其中產生該一或多個測試影像包括：從該等圖框影像之兩者或更多者判定該一或多個測試影像，且其中該電腦子系統進一步經組態以在產生該一或多個測試影像之前將該兩個或更多個圖框影像對準於彼此。
  23. 如請求項19之系統，其中從該等圖框影像之該一或多者之僅一者產生該一或多個測試影像之各者。
  24. 如請求項23之系統，其中產生該參考影像包括：從該等圖框影像之該兩者或更多者判定一中值單元影像。
  25. 如請求項23之系統，其中藉由從該一或多個測試影像之該各者之該一或多個部分減去該參考影像而進一步執行判定該一或多個差異影像。
  26. 如請求項19之系統，其中偵測該等缺陷包括：從該等差異影像之兩者或更多者判定一額外差異影像及基於該額外差異影像偵測該等缺陷。
  27. 如請求項26之系統，其中判定該額外差異影像包括：從該兩個或更多個差異影像判定一穩健平均影像。
  28. 如請求項26之系統，其中判定該額外差異影像包括：將該兩個或更多個差異影像對準於彼此；及基於該等經對準之兩個或更多個差異影像判定該額外差異影像。
  29. 如請求項19之系統，其中執行從該等圖框影像之該兩者或更多者產生該陣列區域中之該一或多個單元之該參考影像，使得對應於該晶圓上之缺陷之該等圖框影像之該兩者或更多者之部分被變更。
  30. 如請求項19之系統，其中執行產生該一或多個測試影像，使得對應於缺陷之該一或多個測試影像之部分與對應於雜訊之該一或多個測試影像之部分之間的差異大於該等圖框影像之該一或多者中之差異。
  31. 如請求項19之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以識別該至少一個單元之一或多者，其中基於該等圖框影像之該一或多者定位該等缺陷。
  32. 如請求項19之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以：判定該等經偵測之缺陷之各者之一缺陷屬性；及基於對應於該至少一個單元之該等經判定之缺陷屬性來判定該至少一個單元之哪個含有實際重複缺陷。
  33. 如請求項19之系統，其中在由該檢驗子系統執行之該晶圓之相同掃描中獲取用來產生該一或多個測試影像之該等圖框影像之該一或多者及用來產生該參考影像之該等圖框影像之該兩者或更多者。
  34. 如請求項19之系統，其中在該晶圓上之一單個晶粒之相同掃描中獲取用來產生該一或多個測試影像之該等圖框影像之該一或多者之至少一者及用來產生該參考影像之該等圖框影像之該兩者或更多者之至少一者。
  35. 一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統，其包括：一檢驗子系統，其經組態以掃描一晶圓以藉此產生該晶圓之圖框影像，其中該檢驗子系統包括至少一光源及一或多個偵測器，其中該檢驗子系統進一步經組態以引導光自該光源至該晶圓，且其中來自該晶圓之光在掃描期間藉由該檢驗子系統之該一或多個偵測器所收集及偵測以藉此產生該等圖框影像；及一電腦子系統，其經組態以：從該等圖框影像之一或多者，產生該晶圓上之一或多個晶粒中之一陣列區域之至少一部分之一或多個測試影像；從該等圖框影像之兩者或更多者，產生該陣列區域中之一或多個單元之一參考影像；判定該一或多個晶粒中之該陣列區域之至少該部分中之至少一個單元之一或多個差異影像，其藉由從對應於該至少一個單元之該一或多個測試影像之一或多個部分減去該參考影像；及基於針對該至少一個單元判定之該一或多個差異影像在該至少一個單元中偵測該晶圓上之缺陷，其中該等缺陷包括重複缺陷。
  36. 如請求項35之系統，其中該光源包括一寬頻帶電漿光源。
  37. 如請求項35之系統，其中該檢驗子系統進一步組態為一明場工具。
  38. 如請求項35之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以判定該等重複缺陷是否係歸因於用來印刷該晶圓之一比例光罩上之霧化。
  39. 如請求項35之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以藉由組合對應於該一或多個晶粒中之相同的位置之該等圖框影像之至少兩者來產生該一或多個測試影像，藉此產生該晶圓之額外影像資料，且其中該額外影像資料在該判定一或多個差異影像中用作該一或多個測試影像。
  40. 如請求項39之系統，其中該等圖框影像之該至少兩者包括該一或多個晶粒之至少兩者之影像。
  41. 如請求項39之系統，其中該等圖框影像之該至少兩者包括印刷在該晶圓上之至少兩個比例光罩場之影像。
  42. 如請求項39之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以使用依該檢驗子系統之一偵測器之輸出之一雜訊底限之一預定臨限值執行該偵測。
  43. 一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統，其包括：一檢驗子系統，其經組態以掃描一晶圓以藉此產生該晶圓之影像，其中該檢驗子系統包括至少一光源及一或多個偵測器，其中該檢驗子系統進一步經組態以引導光自該光源至該晶圓，且其中來自該晶圓之光在掃描期間藉由該檢驗子系統之該一或多個偵測器所收集及偵測以藉此產生該等影像；及一電腦子系統，其經組態以：在該檢驗子系統正掃描該晶圓時，藉由將一預定臨限值應用於該等影像而偵測該晶圓上之缺陷，其中該預定臨限值係依包含於該檢驗子系統之該一或多個偵測器中之一偵測器之輸出之一雜訊底限；在該檢驗子系統正掃描該晶圓時，組合對應於該晶圓上之兩個或更多個晶粒或者兩個或更多個比例光罩場中之相同的位置之該偵測之結果；在該檢驗子系統正掃描該晶圓時，將在該等相同的位置之所有者處偵測到之一組該等缺陷識別為重複缺陷；在該檢驗子系統正掃描該晶圓時，將在少於該等相同的位置之所有者處偵測到之另一組該等缺陷識別為非重複缺陷；及產生該晶圓之檢驗結果，該等檢驗結果包括至少該等重複缺陷之資訊。
  44. 如請求項43之系統，其中該光源包括一寬頻帶電漿光源。
  45. 如請求項43之系統，其中該檢驗子系統進一步組態為一明場工具。
  46. 如請求項43之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以僅針對該兩個或更多個晶粒或者該兩個或更多個比例光罩場之陣列區域執行該組合。
  47. 如請求項43之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以判定該等重複缺陷是否包括歸因於用來印刷該晶圓之一比例光罩上之霧化而形成於該晶圓上之兩個或更多個缺陷。
  48. 如請求項43之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以藉由從該等檢驗結果排除該等非重複缺陷之資訊來產生該等檢驗結果。
  49. 如請求項43之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以將一擾亂點篩選器應用於該等非重複缺陷以識別作為一實際缺陷之該等非重複缺陷之至少一者及作為一擾亂點之該等非重複缺陷之至少另一者。
  50. 一種經組態以偵測一晶圓上之缺陷之系統，其包括：一檢驗子系統，其經組態以掃描一晶圓以藉此產生該晶圓之影像，其中該檢驗子系統包括至少一光源及一或多個偵測器，其中該檢驗子系統進一步經組態以引導光自該光源至該晶圓，其中來自該晶圓之光在掃描期間藉由該檢驗子系統之該一或多個偵測器所收集及偵測以藉此產生該等影像，其中兩個或更多個比例光罩場印刷於該晶圓上，且其中該兩個或更多個比例光罩場之各者包括印刷於該晶圓上之兩個或更多個晶粒；及一電腦子系統，其經組態以：藉由平均化該等比例光罩場之兩者或更多者中之該至少一個晶粒中所產生之該等影像之兩者或更多者而產生該兩個或更多個晶粒之至少一者之一或多個測試影像；自產生於該等比例光罩場之兩者或更多者中之該另一晶粒中之該等影像之兩者或更多者產生該晶圓上之另一晶粒之一或多個測試影像；藉由從該至少一個晶粒之該一或多個測試影像減去該晶圓上之該另一晶粒之該一或多個測試影像而判定該至少一個晶粒之一或多個差異影像；及基於該一或多個差異影像偵測該晶圓上之缺陷。
  51. 如請求項50之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以藉由執行一穩健平均化以執行該平均化。
  52. 如請求項50之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以僅針對該兩個或更多個晶粒中之邏輯區域執行該產生、該判定及該偵測。
  53. 如請求項50之系統，其中該電腦子系統進一步經組態以判定該等缺陷是否包括重複缺陷。
  54. 如請求項50之系統，其中該等缺陷包括重複缺陷，且其中該電腦子系統進一步經組態以判定該等重複缺陷是否係歸因於用來印刷該晶圓之一比例光罩上之缺陷。
  55. 如請求項50之系統，其中該光源包括一寬頻帶電漿光源。
  56. 如請求項50之系統，其中該檢驗子系統進一步組態為一明場工具。
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