TWI672497B - 用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統 - Google Patents

用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI672497B
TWI672497B TW105101920A TW105101920A TWI672497B TW I672497 B TWI672497 B TW I672497B TW 105101920 A TW105101920 A TW 105101920A TW 105101920 A TW105101920 A TW 105101920A TW I672497 B TWI672497 B TW I672497B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
focus
image
different
data
intensity data
Prior art date
Application number
TW105101920A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201632873A (zh
Inventor
葛瑞斯Ｈ 陳
凱斯 巴克利 威爾斯
馬庫斯Ｂ 胡柏爾
吳世百
Original Assignee
美商克萊譚克公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商克萊譚克公司 filed Critical 美商克萊譚克公司
Publication of TW201632873A publication Critical patent/TW201632873A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI672497B publication Critical patent/TWI672497B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本發明揭示用於偵測一半導體樣本中之缺陷之方法及設備。使用一檢查工具以在複數個聚焦設定處自該樣本之複數個xy位置之各者收集強度資料集合。依據聚焦設定針對該等xy位置的經收集強度資料集之各者提取具有複數個係數之一多項式方程式。用於該複數個xy位置之該等係數的值集合之各者係以一對應係數影像平面表示。接著分析係數影像平面之一目標集合及係數影像平面之一參考集合以偵測該樣本上之缺陷。

Description

用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統 相關申請案之交叉參考
本申請案主張Grace Chen在2015年1月21日申請之標題為「Wafer Inspection With Focus Volumetric Method」之美國臨時專利申請案第62/105,979號之優先權，該申請案之全部內容針對全部目的以引用方式併入本文中。
本發明大體上係關於晶圓及主光罩檢查系統之領域。更特定言之，本發明係關於用於增加對缺陷偵測之靈敏度之檢查技術。
通常，半導體製造產業涉及用於使用分層並圖案化至一基板(諸如矽)上之半導體材料製作積體電路之極複雜技術。一積體電路通常係由複數個主光罩製成。主光罩之產生及此等主光罩之後續光學檢查已變為半導體生產中之標準步驟。半導體裝置(諸如邏輯及記憶體裝置)之製作通常包含使用極多個半導體製程利用多個主光罩處理一半導體晶圓以形成半導體裝置之各種特徵及多個層級。多個半導體裝置可以一配置製作在一單個半導體晶圓上且接著分離成個別半導體裝置。
若主光罩或晶圓上存在缺陷，則所得半導體裝置可能無法正確運作。在一晶粒對晶粒(die-to-die)檢查中，比較一測試晶粒之影像與一參考晶粒之影像，且分析差異以偵測缺陷。習知地，針對晶圓之一 單個目標找到一最佳聚焦，且接著在整個晶圓中使用此最佳聚焦。然而，測試及參考晶粒之最佳聚焦歸因於多種因素而隨著晶圓位置的不同而改變使得並非在一最佳聚焦設定下檢查晶圓上之不同位置。一晶粒對晶粒檢查可藉此收集跨晶圓且不在最佳聚焦下之影像，這導致引入雜訊至檢查結果中使得缺陷更加難以偵測。
下文展示本發明之一簡化發明內容以提供對本發明之某些實施例之一基本理解。此發明內容並非本發明之一擴展概述且其並不標示本發明的關鍵/重要元件或界定本發明之範圍。其唯一目的係以一簡化形式展示本文中揭示之一些概念作為隨後展示之更詳細描述之一緒論。
在一實施例中，揭示一種用於偵測一半導體樣本中之缺陷之方法。使用一檢查工具以在複數個聚焦設定處自該樣本之複數個xy位置之各者收集強度資料集合。依據聚焦設定針對該等xy位置的經收集強度資料集合之各者提取具有複數個係數之一多項式方程式。以一對應係數影像平面表示用於該複數個xy位置之該等係數的值集合之各者。接著分析係數影像平面之一目標集合及係數影像平面之一參考集合以偵測該樣本上之缺陷。
在一特定實施方案中，在該複數個聚焦設定處自一或多個掃描帶之下一集合之前的一或多個掃描帶之一第一集合收集強度資料，且自其中收集該強度資料之該等第一及下一掃描帶中之該等掃描帶之數目經選擇小於用於影響一實際聚焦位置之一熱膨脹時間。在一進一步態樣中，自該檢查工具收集即時xy及z編碼器位置資料。在針對該等xy位置的經收集強度資料集合提取該多項式方程式之前，可基於該經收集即時xy位置資料將來自每一聚焦設定之該經收集強度資料對準。在一進一步態樣中，在對強度資料執行該對準操作之前在該複數個聚 焦設定處自xy位置之每一對掃描帶收集此強度資料。
在另一實施例中，該方法包含(i)在該等聚焦設定之一第一者處自該等掃描帶之一第一者收集強度資料之前起始xy編碼器位置資料至一編碼器緩衝區中之記錄、(ii)當該檢查工具的平台回轉以設定用於在該第一聚焦設定處自該等掃描帶之一第二者收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之一系統記憶體中以在該對準操作中使用且接著在自該第二掃描帶收集強度資料之前起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄、(iii)當該檢查工具的平台回轉以設定用於在自該第二掃描帶收集強度資料之後在該等聚焦設定之一第二者處自該第一掃描帶收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之一系統記憶體中以在該對準操作中使用且接著在該第二聚焦設定處自該第一掃描帶收集強度資料之前起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄，及(iv)在該等聚焦設定之各者處對後續多對掃描帶重複起始記錄及複製之該等操作。
在另一實施方案中，藉由以下項執行該分析操作：(1)藉由自該參考集合之各者減去該目標集合之各者計算複數個不同係數影像平面，該等不同係數影像平面具有每一係數之複數個不同係數值，及(2)分析該等不同係數影像平面以偵測缺陷。在一進一步態樣中，藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置處之該等不同係數值之一影像點標繪為具有用於每一係數之一軸之一散射圖且將此等散射圖的影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。在又一進一步態樣中，藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置之該等不同係數值之一影像點投影至一單位球面上且將此等經投影影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。
在又另一實例中，該方法包含(i)由收集自每一聚焦平面處之一目標及一參考之強度資料集合產生複數個不同影像、(ii)組合該等不同影像以形成跨聚焦之一融合影像，及(iii)分析該融合影像以進行缺陷偵測。在一進一步態樣中，該方法包含(i)將具有類似值之該等係數分組在一起以形成複數個不同段，其中每一段對應於一實際裝置結構之不同部分，及(ii)基於何種類型的實際裝置對應於該等不同段以不同的嚴密性分析該等不同段以偵測缺陷。
在另一實施方案中，該方法包含依據強度資料集合之一第二目標集合及強度資料集合之一第二參考集合中之每一xy位置之聚焦設定變化分析強度變化之間之一差。在另一態樣中，該等聚焦設定由多對聚焦設定構成，其中每一對聚焦設定分開一步長值，該步長值係在該檢查系統之聚焦深度之一分率內。
在一替代實施例中，本發明涉及一種檢查系統，該檢查系統包含：一照明光學器件模組，其用於產生一入射光束並引導該入射光束朝向複數個聚焦設定處之一半導體樣本；及一收集光學器件模組，其用於回應於該入射光束在複數個聚焦設定處自該樣本之複數個xy位置之各者收集強度資料集合。該系統進一步包含經組態以執行上文列出的方法操作之一或多者之一控制器。
下文參考圖式進一步描述本發明之此等及其他態樣。
102‧‧‧檢查器
104a‧‧‧目標
104b‧‧‧參考
106‧‧‧樣本
152a‧‧‧資料集合/平面
152b‧‧‧資料集合/平面
152c‧‧‧資料集合/平面
152d‧‧‧資料集合/平面
152e‧‧‧資料集合/平面
154‧‧‧第一矩陣
156‧‧‧第二矩陣
158‧‧‧第三矩陣
200‧‧‧體積檢查程序
202‧‧‧操作
204‧‧‧操作
206‧‧‧操作
208‧‧‧操作
210‧‧‧操作
212‧‧‧操作
214‧‧‧操作
216‧‧‧操作
218‧‧‧操作
300‧‧‧三維(3D)影像對準程序
302‧‧‧操作
306‧‧‧操作
308‧‧‧操作
310‧‧‧操作
312‧‧‧操作
314‧‧‧操作
316‧‧‧操作
350‧‧‧晶圓
351‧‧‧晶圓之部分
354‧‧‧晶圓之部分
356a‧‧‧晶粒
356b‧‧‧晶粒
356c‧‧‧晶粒
356d‧‧‧晶粒
356e‧‧‧晶粒
358a‧‧‧掃描帶
358b‧‧‧掃描帶
360a‧‧‧點
360b‧‧‧點
360c‧‧‧點
360d‧‧‧點
360e‧‧‧點
360f‧‧‧點
371‧‧‧掃描帶
382a‧‧‧影像平面
382b‧‧‧影像平面
382c‧‧‧影像平面
382d‧‧‧影像平面
382e‧‧‧影像平面
384a‧‧‧第一行
388‧‧‧二維(2D)矩陣
500‧‧‧單位球面
502a‧‧‧區域
502b‧‧‧區域
502c‧‧‧區域
502d‧‧‧區域
504a‧‧‧標繪圖
504b‧‧‧標繪圖
504c‧‧‧標繪圖
504d‧‧‧標繪圖
602a‧‧‧影像部分
602b‧‧‧影像部分
700‧‧‧檢查系統
702‧‧‧輸入
704a‧‧‧資料分配系統
704b‧‧‧資料分配系統
706a‧‧‧斑塊處理器及記憶體
706b‧‧‧斑塊處理器及記憶體
708‧‧‧交換網路
710‧‧‧檢查控制及/或檢視站
712‧‧‧體積(VM)產生器處理器及記憶體
716‧‧‧選用大容量儲存裝置
804‧‧‧平台機構
850‧‧‧檢查系統
851a‧‧‧照明光學器件
851b‧‧‧數字孔徑
852‧‧‧平面
853a‧‧‧光學元件
853b‧‧‧反射聚光光學器件
854a‧‧‧感測器
854b‧‧‧感測器
860‧‧‧照明源
873‧‧‧控制器系統
876‧‧‧分束器
878‧‧‧偵測透鏡
R1‧‧‧區域
R2‧‧‧區域
R3‧‧‧區域
R4‧‧‧區域
R5‧‧‧區域
R6‧‧‧區域
S‧‧‧樣本
圖1A係根據本發明之一實施例之一體積檢查途徑之一圖表表示。
圖1B展示根據本發明之某些實施例之用於提取獨特的電磁(EM)3D體積(VM)參數之一程序之一圖表表示。
圖2係根據本發明之一實施例之圖解說明一體積檢查程序之一流程圖。
圖3A係根據本發明之一特定實施方案之用於促進一3D強度資料結構之建構之一晶圓掃描程序之一圖表表示。
圖3B展示用於圖3A之晶圓之複數個掃描帶(Swath_1、Swath_2…Swath_n)。
圖3C係根據本發明之一實施例之圖解說明一對準程序之一流程圖。
圖3D係根據本發明之一實施例之3D影像建構及體積(VM)參數提取之一圖表表示。
圖4係根據本發明之一實施例之由例示性不同VM影像建構之一3D散射圖。
圖5A圖解說明根據本發明之一實施例之VM不同影像像素至一單位球面上之一3D投影。
圖5B展示根據本發明之一實施例之DOI像素及背景/擾動像素分離之一經投影單位球面之一實例。
圖6展示根據本發明之另一實施例之基於經提取VM參數之區域分段之一實例。
圖7係其中可實施本發明之技術之一例示性檢查系統之一圖表表示。
圖8提供根據某些實施例之一檢查設備之一圖表表示。
在以下描述中，闡述許多特定細節以提供對本發明之一透徹理解。可在無此等具體細節之一些或全部之情況下實踐本發明。在其他例項中，尚未詳細描述熟知的組件或程序操作以免不必要地混淆本發明。雖然將結合特定實施例描述本發明，但是應瞭解，其並不旨在將本發明限於該等實施例。
可對具有被設計為相同的區域之任何適當物種實施本文中描述 之檢查技術。一例示性物種係具有被設計為相同的多個晶粒或單元陣列之一半導體主光罩。物種亦可呈一半導體主光罩、一太陽能面板、一電腦磁碟等之形式。
一積體電路晶圓通常包含多個且相同的裝置晶粒。某些習知半導體檢查模式係基於樣本上被設計為相同的特徵之比較。來自比較結果之所得異常可被識別為缺陷候選者。例如，晶粒對晶粒檢查包含比較被設計為相同的兩個晶粒。單元-對單元檢查包含比較被設計為相同的兩個單元。兩個影像之間偵測之每一差異具有與一「擾亂」缺陷或雜訊相比係一實際缺陷之潛在性。即，一些已偵測缺陷候選者將不會影響積體電路之對應部分，且因此可被視為「假」缺陷。
一典型的晶粒對晶粒檢查結果可通常受被檢查及比較之相同晶粒或單元區域之間之相對聚焦或或散焦差異之位準影響。例如，來自兩個晶粒之兩個對應但並不等同聚焦的晶粒部分可導致偵測到假缺陷或未能偵測此等不等同聚焦的晶粒部分中之真正缺陷。雖然存在用於緩解一晶粒對晶粒檢查中之此聚焦問題之許多技術，但是難以維持跨整個晶圓之一最佳聚焦。
本發明之某些實施例包含一晶粒對晶粒檢查，其中影像係以跨整個晶圓之聚焦偏離值之一集合獲得且用作三維(3D)聚焦資料以增強缺陷或擾亂區分以進行圖案化晶圓檢查。圖1A係根據本發明之一實施例之一體積檢查程序之一圖表表示。在某些實施例中，使用一檢查器102以透過複數個聚焦設定(z)獲得一樣本106(諸如一半導體晶圓)之影像。藉由堆疊透過接著可用於各種檢查應用之不同聚焦設定(z)獲取之影像來建構用於每一目標(例如，104a)及參考(104b)之一3D聚焦資料結構或一「體積」檢查資料結構。
在如下文進一步描述之某些應用中，組合來自3D影像之資訊以(1)允許空間分段，這達成比習知檢查系統之標準光學解析度可支援 之解析度更精細之一解析度以支援微關注區域檢查應用，(2)實現電磁(EM)體積參數(VM參數)之提取以增加缺陷對背景/擾亂分離，及(3)實現由此等VM參數建構之影像之融合以亦增加缺陷對背景/擾亂靈敏度。此等應用以及下文描述之其他應用可增強晶圓檢查之總靈敏度以及其他態樣。
理論上，獲取不同聚焦高度處之晶圓影像可被表達為將已知相位添加至自晶圓表面返回之EM場。已知在顯微鏡檢查之領域中，相位干擾可有效地增加缺陷/背景對比度。藉由將樣本移動至不同聚焦平面執行缺陷偵測最終導致相位干擾，這實現自背景及缺陷兩者提取相位資訊。偵測靈敏度係使用相位及強度資料兩者增強。標準晶圓檢查依賴於一感興趣的缺陷(DOI)與背景之間之強度差，此係因為強度可直接偵測。
在一特定實例中，可組合傅立葉光學器件(Fourier optic)及聚焦相位擾動效應使得可簡單地在例如諸如下文進一步描述之一多項式方程式中表達對EM晶圓返回之聚焦相位干擾之獨特表示。圖1B展示根據本發明之某些實施例之用於自獲自一樣本之3D影像資料提取獨特EM 3D體積參數之一程序之一圖表表示。如所示，在複數個x、y、z位置處自一樣本收集強度(例如，影像)資料集合(152a~152e)。換言之，可將每一樣本劃分為複數個x、y位置，且在多個z聚焦設定處將每一x、y位置成像。3D強度資料可被視為複數個強度z平面以形成一3D影像資料結構。例如，平面152a表示一第一聚焦設定及複數個xy位置之強度資料，而平面152b表示一第二設定及與平面152a相同之xy位置之強度資料。實際上，所有平面涉及相同的xy位置集合之強度資料。
接著可依據z將3D影像資料變換為每一xy位置之複數個多項式方程式。每一xy位置之多項式可具有任何適當數目的項及對應係數。在 本實例中，具有三項及對應係數A、B及C之一多項式產生自3D影像資料。所提取之項數可改變。例如，所選擇之係數數目取決於用於獲得體積資料之聚焦範圍。大約三個係數(A~C)充分適用於接近1或2 DOF(聚焦深度)之一聚焦範圍，而大約五個係數(A~E)充分適用於接近3或4 DOF之一聚焦範圍。大約七個係數(A~G)可用於接近3或6 DOF之一聚焦範圍，以此類推。
每一對連續離焦設定之間之聚焦步長通常經控制使得連續聚焦平面之間之影像具有足夠的關聯性以實現良好的影像對準。連續影像之聚焦步長可經選擇在系統之DOF之一分率內。例示性聚焦設定步長係DOF之1/3或½。
不同xy位置之係數值亦可各自被表示為一影像平面或值矩陣。如所示，一第一矩陣154含有每一xy位置之A係數值；一第二矩陣156具有每一xy位置之B係數值；且一第三矩陣158具有每一xy位置之C係數值。可針對每一xy位置之強度值之每一集合產生以下方程式[1]：I(x,y,z)=A(x,y)△z 2+B(x,y)△z+C(x,y) 方程式[1]
總而言之，一VM公式由一n階多項式表示I(z)之行為、一特定晶圓xy位置之強度且作為聚焦平面z之一函數。多項式係數[諸如A(x,y)、B(x,y)及C(x,y)]含有產生自晶圓之EM場之強度及相位資訊。實際上，電磁(EM)體積參數(VM參數)提取自3D強度資料。此等VM參數可在如下文進一步描述之數個應用中使用以增強檢查。
圖2係根據本發明之一實施例之圖解說明一體積檢查程序200之一流程圖。最初，在操作202中選擇一或多個掃描帶之一第一集合。在操作204中亦針對掃描帶之當前集合選擇一第一聚焦設定。跨一或多個掃描帶之當前集合掃描當前聚焦設定處之一入射光束，且作為回應，在操作206中收集影像資料。在操作206中亦可收集編碼器資料。
圖3A係根據本發明之一特定實施方案之用於促進一3D強度資料 結構之建構之一晶圓掃描程序之一圖表表示。圖3B展示圖3A之晶圓350之複數個掃描帶371(Swath_1、Swath_2...Swath_n)。如圖3A中所示，部分354係具有一列晶粒(例如，356a~356e)之晶圓350之一部分351之一放大。在此經圖解說明實例中，針對跨一蜿蜒圖案之一列晶粒之兩個掃描帶之掃描選擇一第一聚焦。例如，檢查包含在一第一聚焦設定處掃描一入射光束及收集自左移動至右之第一方向上(例如，swath_0上方)之影像或強度資料，及在自右移動至左之一相反第二方向上(例如，swath_1上方)在相同第一聚焦設定處掃描一入射光束。可採用其他掃描方案。例如，掃描可藉由移動任一或兩個平台及入射光束以導致平台與光束之間之相對移動來達成。一例示性替代掃描系統係一回掃泛洪系統。在一泛洪系統中，光束/照明覆蓋面積係固定的，而平台隨著掃描器移動。此外，一泛洪照明系統之解析度通常受成像光學器件控制，而非受照明光斑大小控制。
用於對準不同聚焦設定之影像集合之下一個操作208僅在已針對一個以上聚焦設定收集影像資料之一個以上集合之後適用。因此，對於第一聚焦設定，跳過操作208。相反地，接著可在操作210中判定是否存在更多聚焦設定以循環通過一預定義集合之聚焦設定之各者。因此，若有更多聚焦設定要選擇，則程序繼續進行到操作204，其中選擇下一個聚焦設定。在操作206中針對此下一個聚焦設定收集影像資料。
檢查可包含跨一特定聚焦設定處之任何數目的晶圓的晶粒或晶粒位置之連續掃描，且每一聚焦設定之掃描圖案取決於任何數目的因素。一因素係熱膨脹，其在檢查工具已操作一特定時段之後影響實際聚焦設定或交叉聚焦影像對準。例如，有利的是，在小於熱膨脹顯著地影響位置設定以及檢查工具可多快地掃描該等掃描帶所消耗的平均或最小時間之一時間中循環通過所有聚焦設定。舉例而言，可在通常 小於5分鐘內可離焦地掃描多個掃描帶。循環通過2個掃描帶之聚焦設定似乎運行良好，但是其他數目亦可能運行良好。
在針對兩個聚焦設定收集兩個影像資料集合之後，亦可在操作208中對準不同聚焦設定處收集之影像資料集合以建立3D檢查資料結構。替代地，可在不同聚焦設定處收集所有影像資料集合之後對準影像資料。
無關於何時發生對準程序，理想狀況下均達成離焦影像之間之精確x/y空間對準以充分利用3D影像資料。在一實施例中，收集即時x/y級編碼器資料以實現不同聚焦高度處獲取之影像之完全對準。亦即時記錄z平台編碼器計數使得可如下文進一步描述般提取VM參數且無誤差。
可利用任何適當程序以對準來自不同聚焦設定之3D影像資料。圖3C係根據本發明之一實施例之圖解說明一3D影像對準程序300之一流程圖。最初，可在操作302中判定一新的掃描帶是否已開始於一新的聚焦設定。例如，檢查工具準備在一第一聚焦設定處掃描圖3A之掃描帶358a。
為獲得編碼器位置資料，可將一指令發送至平台編碼器系統以將xyz位置資料記錄至一或多個編碼器緩衝區中，且接著將另一指令發送至平台編碼器系統以將xyz位置資料自編碼器緩衝區轉儲或「寫入」至系統記憶體中。
雖然xyz編碼器系統可被命令隨著掃描帶的掃描而記錄即時xyz編碼器位置資料並將此資料寫入至系統記憶體，但是特殊韌體可經組態以實現即時雙向通信。替代地，一循序讀/寫技術亦將有效使得系統使用掃描回轉時間以寫入並獲得xyz編碼器位置資料。圖3C圖解說明一例示性編碼器處置程序。在操作306中可起始即時xyz編碼器資料至編碼器緩衝區中之記錄。例如，編碼器記錄器在掃描帶掃描358a(圖 3A)之前的點360a處開啟。因此，隨著在掃描帶掃描358a期間收集影像資料，xyz編碼器資料被記錄至編碼器緩衝區中。
接著可在操作308中判定當前掃描帶掃描是否已結束。在圖3A之實例中，程序300等待掃描帶掃描358a完成。編碼器記錄器可關閉且接著可在操作310中將xyz編碼器資料自編碼器緩衝區寫入至系統記憶體中。例如，即時編碼器資料集合與其相關聯的影像資料集合一起被提供至影像處理系統(例如，圖7之系統700)。如圖3A中所示，在掃描帶掃描358a之後的點360b處關閉編碼器記錄器，且接著可在點360c處將編碼器資料集合轉儲至系統。，在平台正執行一掃描回轉程序的同時發生此寫入程序，其消耗的時間長於將xyz編碼器資料寫入至系統記憶體中所消耗的時間。因此，可並行執行掃描帶回轉時間以自(多個)編碼器緩衝區收集xyz編碼器位置資料。例如，平台正移動至一位置以開始自右至左掃描下一個掃描帶358b。
接著可在操作312中判定檢查是否已結束。例如，判定檢查工具是否已掃描所有掃描帶。若檢查尚未結束，則接著可在操作314中判定是否將在相同聚焦設定處執行下一掃描帶掃描。在所圖解說明的實例中，將在與先前掃描帶掃描358a相同的聚焦設定處執行下一掃描帶掃描358b。因此，對準程序進行至操作306，在操作306期間起始即時xyz編碼器資料之記錄。例如，在圖3A之點360d處開啟編碼器記錄器。在相同聚焦設定處之此掃描帶掃描358b結束時，在點360e處再次停止編碼器記錄器，且在點360f處轉儲編碼器資料。對於一新的聚焦設定，用於獲得編碼器資料之程序與添加在操作304中亦獲得即時z編碼器資料係類似的。重複對準程序直至在所有聚焦設定處掃描一或多個掃描帶(例如，2個掃描帶)之當前集合。接著可在操作316中基於即時x、y、z編碼器資料精確地對準來自不同聚焦設定之3D影像資料。
返回參考圖2，接著可在操作216中判定是否已掃描所有掃描 帶。若保留更多掃描帶，則該程序可接著在操作218中移動至掃描帶之下一個集合，且針對此等掃描帶離焦重複影像收集以及編碼器位置資料收集。
在自不同聚焦設定處之一或多個掃描帶之每一集合收集編碼器及影像資料的同時，在操作212中可針對每一目標及參考位置自經對準3D影像資料提取多項式參數。接著可在操作214中對經提取多項式資料執行各種分析程序以偵測一或多個掃描帶之當前集合中之缺陷。即，離焦處之特定掃描帶之3D影像資料之每一集合可經分析為此3D影像資料係針對一或多個掃描帶之每一集合而建構。一替代較低效率的實例將必須在離焦掃描晶圓之所有掃描帶之後分析3D影像資料。
圖3D係根據本發明之一實施例之3D影像建構及VM參數提取之一圖表表示。此圖表圖解說明具有具備係數A~E之5項之一多項式表達之公式。
呈影像平面382a~382e之形式之3D影像資料可首先被重新配置為一2D矩陣388。例如，平面382a被配置為2D矩陣388之一第一行，例如384a。其他平面382b~382e被各自配置為2D矩陣388之行中之個別其他行。以下方程式[1]以一2D矩陣表示已收集的強度資料：
以上方程式[1]表示由不同聚焦設定z處之影像資料之m個平面形成之一2D矩陣Ikl，且具有k列(表示空間成像像素強度)及l行(表示不同的m個平面)。對影像之各者重新排序使得一2D影像被表示為一向量。原始影像中之每一(i,j)被映射至k索引中使得k=i*nx+j。注意，i係列索引，且j係行索引。換言之，i表示y中之位置且j表示x中之位置。矩陣Tkm表示不同xy位置之係數值，其等對應於不同列；且可由以下項表達：
矩陣Zml表示針對其中獲取3D體積影像之不同平面的z變化，且可被表達為：
接著可由以下項判定係數矩陣：
接著可由以下項表示3D影像資料之多項式：Iij(△z)=Aij△z4+Bij△z3+Cij△z2+Dij△z+Eij(△z=0)
所提取的體積(VM)係數可用於任何適當目的，例如以增加缺陷/背景對比度及/或提取高於光學解析度空間分段以實現精細結構之定義，諸如一SRAM微關注區域之定義。
在一應用中，VM係數可被表示為VM影像(含有來自晶圓圖案及DOI之EM資訊)，且此等VM影像可用於增強DOI對背景/擾亂之可見度。在偵測期間，在目標及參考部位處獲得VM影像。在三個係數的實例中，可判定目標與參考(標示為Adif(x,y)、Bdif(x,y)及Cdif(x,y))之間之不同VM影像。
理論上，一DOI具有不同於背景之一實體外觀(諸如實體缺陷)及/或由不同於背景之材料(諸如污染物)組成。因此，預期來自DOI之EM回應不同於背景之EM回應。因此，檢查VM參數差應導致更好地區分DOI對擾亂/背景。此理論對經圖案化晶圓加以測試。圖4係根據本發 明之一實施例之由例示性不同VM影像建構之一3D散射圖。根據由Adif(x,y)、Bdif(x,y)及Cdif(x,y)建構之此例示性3D散射圖，顯而易見的是，DOI像素404實質上不同於背景像素402。叢集程序可經實施以區分DOI像素與擾亂/背景像素。可使用任何適當的叢集程序。實例包含最接近的相鄰叢集、距心叢集、基於分佈之叢集、基於密度之叢集等。
為了更容易地區分DOI與背景/擾亂，3D散射圖中之每一點可被投影至一單位球面中。投影允許每一點具有指定的角位置(θ,Φ)。角容限範圍之集合範圍內之(θDOI,ΦDOI)外的像素可被濾除以增強DOI/擾亂可見度。即，3D投影(或散射圖)中之離群值可被指定為DOI。一角度濾波器可應用於投影點使得大幅增強缺陷之可見度。
可對像素差設定臨限值以進行缺陷偵測。例如，若參考與目標之間之一經濾波差值(絕對值)大於一預定義臨限值，則像素可被定義為一感興趣的缺陷(DOI)且被檢視為一缺陷候選者。可對散射圖或投影像素設定臨限值。此外，散射圖之某些區域(或點叢集)或3D投影之角(叢集)區域可被指派不同臨限值。例如，離群值區域可被指派一更大靈敏度臨限值使得更頻繁地發現缺陷，而非離群值或叢集區域可被指派一更小靈敏度臨限值或沒有被設定臨限值。
圖5A圖解說明根據本發明之一實施例之VM不同影像像素至一單位球面500上之一3D投影。圖5B展示具有DOI像素552及背景/擾亂像素(未標記)之一投影單位球面之一實例。單位球面500(圖5A)具有三個維度：Cdif、Bdif及Cdif。
基於實驗資料，上面投影有像素值之一球面之不同區域趨向於含有DOI。例如，對應於標繪圖504a之區域502a趨向於包含具有遠離零聚焦平面之最佳聚焦位置之DOI且具有具備一相對較弱信號強度之DOI。同樣地，區域502b(對應於標繪圖504b)具有非零最優聚焦處之 相對較弱信號強度DOI。相反地，區域502c(對應於標繪圖504c)及區域502d(對應於標繪圖504d)趨向於具有一最佳零聚焦處之DOI。然而，僅區域504d趨向於具有具備一相對較強信號強度之DOI，而區域504c具有具備一相對較弱信號強度之DOI。因此，可選擇來自某些叢集區域之DOI以供進一步分析(例如，設定臨限值)或用大於其他區域之靈敏度(例如，大於其他區域之靈敏度臨限值)來分析。藉由觀察多項式函數之行為可瞭解被投影至球面上之一強/弱目標之位置。Cdif(x,y)係多項式函數中之常數項。此常數項描述全域最大值(向下2階多項式)或全域最小值(向上2階多項式)之量值。較大的Cdif對應於全域最大值或全域最小值之較大量值；因此，缺陷更大。具有大的Cdif之球面被標繪在上半球或下半球上(例如，圖5A之502d)。
在使用3D影像資料之另一應用中，可實施聚焦融合。若DOI及背景/擾亂之本質不同，則預期DOI及背景/擾亂之離焦行為可不同。聚焦融合係進一步區分DOI與擾亂之一技術。聚焦融合可藉由針對每一像素以任何適當方式將跨聚焦平面值之強度組合在一起來實施。在一實施方案中，跨聚焦平面之強度一起相乘以形成更清晰地展示DOI之一複合影像。例如，一融合影像係藉由使Image(x,y,△Z_1)* Image(x,y,△Z_2)等相乘而形成。藉由此聚焦融合方法形成之一複合影像將趨向於具有相對高於原始固定聚焦平面影像之一信雜比(SNR)。聚焦融合可與VM角投影及角濾波器技術組合以獲得具有高於複合及原始影像之一SNR之一經濾波複合影像。接著可如上所述般對目標及參考區域之所得複合影像設定臨限值。
經提取VM參數亦可用於提取不可由光學解析而解析之裝置結構。如上文提及，VM參數緊密地鏈接至產生自晶圓圖案之電磁場。該資訊可用於基於發射自晶圓之EM場將光學影像切細到不同的微區域中。圖6展示根據本發明之另一實施例之基於經提取VM參數之區域 分段之一實例。展示一經切細影像之兩個放大影像部分602a及602b。為了清楚目的未展示整個光學影像。基於VM參數性質，每一影像可被分段為不同區域，且每一區域可由一不同色彩(示為圖6中之黑色及白色外形區域)或其他標示符表示以將不同區域彼此區分。例如，影像部分602a含有區域R1、R2及R3，而影像部分602b含有區域R4、R5及R6。可看到不同區域對應於實際裝置結構。可在不同關注等級下分析不同段。例如，可在靈敏度大於其他結構之臨限值下分析對應於特定靈敏的SRAM結構之段。
在一替代實施例中，離焦收集之強度變化(△I/△z)可用於比較參考影像與目標影像之間之區別。藉由進行△I/△z量測，強度量測可變得相敏以提供更高的靈敏度，尤其對於由缺陷引發之相變。例如，參考影像與目標影像之間新產生的影像差(其以散焦中的強度導數進行計算)可用於經由自適應性臨限值設定技術來偵測缺陷。
在一實例中，可首先判定相同的x-y位置處之兩個不同聚焦設定之強度差。此差計算可對一區域(而不僅僅係單個點)執行，(dI)/(dz)在x及y方面如何變化係感興趣的。若影像來自2個以上聚焦，則一種途徑藉由(I1-I2)/(△z)更精確地估計(dI)/(dz)，其中忽略更高階項。由於(dI)/(dz)在數學上應為一平滑函數，故對多個聚焦平面之多次量測可提供對(dI)/(dz)之一更優估計。
例如，選擇影像權重之一集合使得幾乎全部為1階。在另一途徑中，一簡單曲線擬合技術將提供更優效能，代價係更多計算時間。在此技術中，將每一像素之強度對z資料擬合至一多項式模型，且接著提取所需一階分量以計算相位。藉由擬合至更高階多項式，可獲得一階導數之一更精確估計。可使用對所有影像同等加權之一最小二乘多项式擬合。多項式擬合函數之階數通常小於所使用之影像數目，且更多影像將導致更優的雜訊性能且不犧牲精確度。從計算來看，每一像 素可單獨處理且藉由標準擬合技術(最小二乘曲線擬合)擬合至一多項式。逐個像素處理充分適合於並行計算，諸如一圖形處理單元(GPU)上之計算。
可在硬體及/或軟體之任何適當組合中實施本發明之技術。圖7係其中可實施本發明之技術之一例示性檢查系統700之一圖表表示。檢查系統700可自一檢查工具或掃描器(未展示)接收輸入702。檢查系統亦可包含用於分配所接收輸入702之一資料分配系統(例如704a及704b)、用於處理所接收輸入702之特定部分/斑塊(patch)之一強度信號(或斑塊)處理系統(例如，斑塊處理器及記憶體706a及706b)、用於在多個聚焦等處產生3D影像資料之一VM產生器系統(例如，VM產生器處理器及記憶體712)、用於允許檢查系統組件之間之通信之一網路(例如，交換網路708)、一選用大容量儲存裝置716及用於檢視檢查結果之一或多個檢查控制及/或檢視站(例如，710)。檢查系統700之每一處理器通常可包含一或多個微處理器積體電路且亦可含有介面及/或記憶體積體電路，且可另外耦合至一或多個共用及/或全域記憶體裝置。
用於產生輸入資料702之掃描器或資料獲取系統(未展示)可呈任何適當儀器之形式(例如，如本文中進一步描述)以獲得一晶圓之強度信號或影像。例如，掃描器可構建一光學影像或基於被反射、透射或以其他方式引導至一或多個光感測器之所偵測光之一部分而產生晶圓之一部分之強度值。掃描器可接著將強度值或影像以及編碼器位置資料輸出至檢查系統。
晶圓大體上被劃分為複數個斑塊部分，自該等斑塊部分獲得來自多個點之多個強度值。晶圓之斑塊部分可經掃描以獲得此強度資料。取決於特定系統及應用要求，斑塊部分可具有任何大小及形狀。一般而言，可藉由以任何適當方式掃描晶圓而獲得每一斑塊部分之多 個強度值。舉例而言，可藉由光柵掃描晶圓而獲得每一斑塊部分之多個強度值。替代地，可藉由用任何適當圖案(諸如一圓形或螺旋形圖案)掃描晶圓而獲得影像。當然，可必須不同地(例如，以一圓形圖案)配置感測器及/或在掃描期間可不同地移動(例如，旋轉)晶圓以自晶圓掃描一圓形或螺旋形狀。
在下文所圖解說明之實例中，隨著晶圓移動通過感測器，自晶圓之一矩形區域(本文中稱為一「掃描帶」)偵測到光且此偵測光被轉換為每一斑塊中之多個點處之多個強度值。在此實施例中，掃描器之感測器經配置成一矩形圖案以接收自晶圓反射及/或透射之光且自該光產生對應於晶圓之斑塊之一掃描帶之強度資料之一集合。在一特定實例中，每一掃描帶可為約100萬個像素寬及約1000至2000個像素高，而每一斑塊可為約2000個像素寬及1000個像素高。
可使用以任何合適方式設定之一光學檢查工具來獲得每一斑塊之強度值。光學工具大體上係用操作參數之一集合或對於用於獲得強度值之不同檢查運行實質上相同之一「配方」來設定。配方設定可包含以下設定之一或多者：用於以一特定圖案掃描晶圓之一設定、像素大小、用於自單個信號分組鄰近信號之一設定、聚焦設定、一照明或偵測孔徑設定、一入射光束角度及波長設定、一偵測器設定、反射或透射光量之一設定、空中模型化參數等。
可由資料分配系統經由網路708接收強度或影像資料702(包含編碼器位置資料)。資料分配系統可與一或多個記憶體裝置(諸如RAM緩衝區)相關聯以保存所接收資料702之至少一部分。較佳地，總記憶體足夠大以保存資料之一整個掃描帶。例如，對於100萬個像素或點乘以1000個像素或點之一掃描帶，十億位元組的記憶體運行良好。
資料分配系統(例如，704a及704b)亦可控制所接收輸入資料702之部分至處理器(例如，706a及706b)之分配。例如，資料分配系統可 將(多個聚焦設定處之)一第一斑塊之資料路由至一第一斑塊處理器706a，且可將(多個聚焦設定處之)一第二斑塊之資料路由至斑塊處理器706b。亦可將多個斑塊之多個資料集合路由至每一斑塊處理器。
斑塊處理器可接收強度值或對應於晶圓之至少一部分或斑塊之一影像。斑塊處理器亦可各自耦合至一或多個記憶體裝置(未展示)(諸如提供局部記憶體功能之DRAM裝置，該功能諸如保存經接收資料部分)或與該一或多個記憶體裝置整合。較佳地，記憶體足夠大以保存對應於晶圓之一斑塊之資料。例如，一斑塊可為512乘以1024個像素。斑塊處理器亦可共用記憶體。
輸入資料702之每一集合可對應於晶圓之一掃描帶。一或多個資料集合可儲存於資料分配系統之記憶體中。可由資料分配系統內之一或多個處理器控制此記憶體，且可將該記憶體劃分為複數個分區。例如，資料分配系統可將對應於一掃描帶之一部分之資料集合接收至一第一記憶體分區(未展示)中，且資料分配系統可將對應於另一掃描帶之另一資料集合接收至一第二記憶體分區(未展示)中。較佳地，資料分配系統之記憶體分區之各者僅保存待路由至與此記憶體分區相關聯之一處理器之資料部分。例如，資料分配系統之第一記憶體分區可保存第一資料且將第一資料路由至區塊處理器706a，且第二記憶體分區可保存第二資料且將第二資料路由至斑塊處理器706b。
可使入射光或偵測光穿過任何適當空間孔徑以產生成任何適當入射角之任何入射或偵測光輪廓。舉例而言，可程式化照明或偵測孔徑可用於產生一特定光束輪廓，諸如偶極、四極、類星體、圓環等。在一特定實例中，可實施光源遮罩最佳化(SMO)或任何像素化照明技術。在其他實施例中，使用一偏光器及分析器以獲得偏振強度/影像資料。
資料分配系統可基於資料之任何適當參數而定義及分配資料之 每一資料集合。例如，可基於晶圓上之斑塊之對應位置而定義及分配資料。在一實施例中，每一掃描帶與對應於該掃描帶內之像素之水平位置之一系列行位置相關聯。例如，掃描帶之行0至256可對應於一第一斑塊，且此等行內之像素將包括路由至一或多個斑塊處理器之第一影像或強度值之第一集合。同樣，掃描帶之行257至512可對應於一第二斑塊，且此等行中之像素將包括路由至(若干)不同斑塊處理器之第二影像或強度值之第二集合。該等行可由系統基於編碼器位置資料對準或由掃描器對準。
可在獲自各種經特殊組態之檢查系統(諸如圖8中示意性圖解說明之系統)之影像及編碼器位置資料上或對該等影像及編碼器位置資料實施本文中描述之檢查掃描技術。所圖解說明之系統850包含一照明源860，該照明源860產生透過照明光學器件851a而引導至平面852中之一樣本S(諸如一光罩或晶圓)上之至少一光束。檢查系統850可在平面852處具有一數字孔徑851b。照明光學器件851a亦可包含用於達成具有不同特性之一或多個入射光束之各種透鏡及模組。待檢查/量測之樣本S被放置於平面852處之一平台機構804上且被曝露於光源。平台機構將包含一編碼器，舉例而言，該編碼器可操作以將編碼器位置資訊記錄在其編碼器緩衝區中並寫入此資料以由圖7之系統接收。
可透過光學元件853a之一集合而引導來自一樣本S(例如，一遮罩)之透射影像，光學元件853a將圖案化影像投影至一感測器854a上。光學元件(例如，分束器876及偵測透鏡878)經配置以將來自樣本S之反射及/或散射光引導並捕獲至感測器854b上。適當感測器包含電荷耦合裝置(CCD)、CCD陣列、時間延遲積分(TDI)感測器、TDI感測器陣列、光倍增管(PMT)及其他感測器。某些檢查工具可僅包含反射聚光光學器件853b(或其他散射光學器件)及感測器854b，不包含光學器件853a及感測器854a。
可藉由任何適當機構相對於遮罩平台而移動照明光學器件行及/或相對於一偵測器或相機而移動平台以掃描主光罩之斑塊。例如，一馬達機構可用於移動平台。舉例而言，馬達機構可由一螺桿驅動器及步進馬達、具有回饋位置之線性驅動器、或帶致動器及步進馬達形成。
可藉由向上及向下移動平台(804)或藉由沿光學軸移動偵測器(854b)或移動平台及偵測器兩者而達成離焦影像獲取。
可由一控制器系統873(諸如由一或多個信號處理裝置)處理由每一感測器(例如，854a及/或854b)捕獲之信號，該一或多個信號處理裝置可各自包含經組態以將來自每一感測器之一類比信號轉換為用於處理之數位信號之一類比轉數位轉換器。控制器系統873可包含耦合至輸入/輸出埠之一或多個處理器及經由適當匯流排或其他通信機構之一或多個記憶體。
控制器系統873亦可包含用於提供使用者輸入(諸如改變聚焦及其他檢查配方參數)之一或多個輸入裝置(例如，一鍵盤、滑鼠、操縱桿)。控制器系統873亦可連接至用於例如控制一樣本位置(例如，聚焦及掃描)之平台定位機構且連接至其他檢查/計量系統組件，該等系統組件用於控制此等組件之其他檢查參數及組態。
控制器系統873可經組態(例如，利用程式化指令)以提供用於顯示所得強度值、影像及其他檢查/計量結果之一使用者介面(例如，一電腦螢幕)。控制器系統873可經組態以產生3D影像結構、經提取係數、融合結果、分段影像、投影資料及/或經反射及/或經透射感測光束之其他變換。控制器系統873可經組態(例如，利用程式化指令)以提供用於顯示所得強度值、影像、標繪圖、投影及其他檢查/計量特性之一使用者介面(例如，位於一電腦螢幕上)。在某些實施例中，控制器系統873經組態以實行上文所詳述之檢查技術。
因為可在一經特殊組態之電腦系統上實施此等資訊及程式指令，所以此一系統包含用於執行本文中描述之各種操作之程式指令/電腦程式碼(其等可儲存於一電腦可讀媒體上)。機器可讀媒體之實例包含(但不限於)：磁性媒體，諸如硬碟、軟碟及磁帶；光學媒體，諸如CD-ROM光碟；磁光媒體，諸如光盤；及硬體裝置，其等經特殊組態以儲存及執行程式指令，諸如唯讀記憶體器件(ROM)及隨機存取記憶體(RAM)。程式指令之實例包含諸如由一編譯器產生之機器程式碼及含有可由電腦使用一解譯器來執行之更高級程式碼之檔案兩者。
在某些實施例中，用於檢查一半導體晶圓之一系統包含至少一記憶體及至少一處理器，該至少一處理器經組態以執行本文中描述之技術。一檢查系統之實例包含可購自加利福尼亞州苗必達市之KLA-Tencor之一經特殊組態之29xx、8xxx或3xxx檢查系統系列。
雖然已為了清楚理解之目的而詳細描述本發明，但是應明白，可在隨附申請專利範圍之範疇內實踐某些改變及修改。應注意，存在實施本發明之程序、系統及裝置之許多替代方式。例如，檢查強度資料可獲自一經透射、反射或一組合輸出光束。因此，本實施例應被視為具說明性而非限制性，且本發明不受限於本文中所給出之細節。

Claims (25)

  1. 一種用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法，該方法包括：使用一檢查工具以在複數個聚焦設定處自該樣本之複數個xy位置之各者收集強度資料集合；依據聚焦設定針對該等xy位置的經收集強度資料集合之各者提取具有複數個係數之一多項式方程式；以一對應係數影像平面表示用於該複數個xy位置之該等係數的值集合之各者，以形成複數個係數影像平面；及分析基於該等係數影像平面之一目標集合及該等係數影像平面之一參考集合的比較之複數個不同係數影像平面，以偵測該樣本上之缺陷。
  2. 如請求項1之方法，其中在該複數個聚焦設定處自一或多個掃描帶之下一集合之前的一或多個掃描帶之一第一集合收集強度資料，其中自其中收集該強度資料之該第一集合及該下一集合中之該等掃描帶之數目經選擇為小於用於影響一實際聚焦位置之一熱膨脹時間。
  3. 如請求項2之方法，其中該多個掃描帶包括一第一掃描帶及一第二掃描帶。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包括：自該檢查工具收集即時xy及z編碼器位置資料；及在針對該等xy位置的經收集強度資料集合之各者提取該多項式方程式之前，基於該經收集即時xy位置資料將來自每一聚焦設定之該經收集強度資料對準。
  5. 如請求項4之方法，其中在執行該對準操作之前在該複數個聚焦設定處自xy位置之該第一及第二掃描帶收集強度資料。
  6. 如請求項4之方法，其進一步包括：在該等聚焦設定之一第一聚焦設定處自該等掃描帶之一第一者收集強度資料之前，起始xy編碼器位置資料至一編碼器緩衝區中之記錄，當該檢查工具的平台回轉以設定用於在該第一聚焦設定處自該等掃描帶之一第二者收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之一系統記憶體中以在該對準操作中使用且接著在自該第二掃描帶收集強度資料之前起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄；當該檢查工具的平台回轉以設定用於在自該第二掃描帶收集強度資料之後在該等聚焦設定之一第二聚焦設定處自該第一掃描帶收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之一系統記憶體中以在該對準操作中使用，且接著在該第二聚焦設定處自該第一掃描帶收集強度資料之前，起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄；及在該等聚焦設定之各者處對後續多對掃描帶重複起始記錄及複製之該等操作。
  7. 如請求項1之方法，其中藉由以下項執行分析：藉由自該參考集合之各者減去該目標集合之各者計算該複數個不同係數影像平面，該複數個不同係數影像平面具有每一係數之複數個不同係數值。
  8. 如請求項7之方法，其中藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置處之該等不同係數值之一影像點標繪成具有用於每一係數之一軸之一散射圖中以及將此等散射圖的影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。
  9. 如請求項7之方法，其中藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置之該等不同係數值之一影像點投影至一單位球面上且將此等經投影影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。
  10. 如請求項7之方法，其中藉由以下而分析該等不同係數影像平面：由收集自每一聚焦平面處之一目標及一參考之強度資料集合產生複數個不同影像；組合該等不同影像以形成跨聚焦之一融合影像；及分析該融合影像以進行缺陷偵測。
  11. 如請求項7之方法，其進一步包括：將具有類似值之該等係數分組在一起以形成複數個不同段，其中每一段對應於一實際裝置結構之不同部分；基於何種類型的實際裝置對應於該等不同段而以不同的嚴密性分析該等不同段以偵測缺陷。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包括依據強度資料集合之一第二目標集合及強度資料集合之一第二參考集合中之每一xy位置之聚焦設定變化分析強度變化之間之一差。
  13. 如請求項1之方法，其中該等聚焦設定由多對聚焦設定構成，其中每一對聚焦設定分開一步長值，該步長值係在該檢查系統之聚焦深度之一分率內。
  14. 一種用於檢查一半導體樣本之檢查系統，其包括：一照明源，其用於產生一入射光束；照明光學器件，其用於引導該入射光束朝向複數個聚焦設定處之一半導體樣本；一感測器，其用於回應於該入射光束在複數個聚焦設定處自 該樣本之複數個xy位置之各者收集強度資料集合；及一控制器，其經組態以執行以下操作：依據聚焦設定針對該等xy位置的經收集強度資料集合之各者提取具有複數個係數之一多項式方程式；以一對應係數影像平面表示用於該複數個xy位置之該等係數的值集合之各者，以形成複數個係數影像平面；及分析基於該等係數影像平面之一目標集合及該等係數影像平面之一參考集合的比較之複數個不同係數影像平面，以偵測該樣本上之缺陷。
  15. 如請求項14之檢查系統，其中在該複數個聚焦設定處自一或多個掃描帶之下一集合之前的一或多個掃描帶之一第一集合收集強度資料，其中自其中收集該強度資料之該第一集合及該下一集合中之該等掃描帶之數目經選擇為小於用於影響一實際聚焦位置之一熱膨脹時間。
  16. 如請求項15之檢查系統，其中該多個掃描帶包括一第一掃描帶及一第二掃描帶。
  17. 如請求項16之檢查系統，其中該控制器經進一步組態以：自該檢查工具收集即時xy及z編碼器位置資料；及在針對該等xy位置的經收集強度資料集合之各者提取該多項式方程式之前，基於該經收集即時xy位置資料將來自每一聚焦設定之該經收集強度資料對準。
  18. 如請求項17之檢查系統，其進一步包括：一平台，其用於接收該樣本；一編碼器緩衝區，其用於儲存對於該樣本之編碼器位置資料；及一系統記憶體， 其中該控制器經進一步組態以：在該等聚焦設定之一第一聚焦設定處自該等掃描帶之一第一者收集強度資料之前，起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄，當該檢查系統的平台回轉以設定用於在該第一聚焦設定處自該等掃描帶之一第二者收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之該系統記憶體中以在該對準操作中使用且接著在自該第二掃描帶收集強度資料之前起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄；當該檢查系統的平台回轉以設定用於在自該第二掃描帶收集強度資料之後在該等聚焦設定之一第二聚焦設定處自該第一掃描帶收集強度資料時，將該xy編碼器位置資料自該編碼器緩衝區複製至用於存取之該系統記憶體中以在該對準操作中使用，且接著在該第二聚焦設定處自該第一掃描帶收集強度資料之前，起始xy編碼器位置資料至該編碼器緩衝區中之記錄；及在該等聚焦設定之各者處對後續多對掃描帶重複起始記錄及複製之該等操作。
  19. 如請求項14之檢查系統，其中藉由以下項執行分析：藉由自該參考集合之各者減去該目標集合之各者計算該複數個不同係數影像平面，該複數個不同係數影像平面具有每一係數之複數個不同係數值。
  20. 如請求項19之檢查系統，其中該分析該等不同係數影像平面係藉由以下而完成：由在每一聚焦平面處收集之強度資料集合產生複數個不同影像；組合該等不同影像以形成跨聚焦之一融合影像；及 分析該融合影像以進行缺陷偵測。
  21. 如請求項19之檢查系統，其中藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置處之該等不同係數值之一影像點標繪為具有用於每一係數之一軸之一散射圖以及將此等散射圖的影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。
  22. 如請求項19之檢查系統，其中藉由將來自該等不同係數影像平面之每一xy位置之該等不同係數值之一影像點投影至一單位球面上以及將此等經投影影像點叢集為感興趣的缺陷影像點、擾亂影像點或背景影像點之叢集來分析該等不同係數影像平面。
  23. 如請求項19之檢查系統，其中藉由將該等不同係數影像平面組合為一單個融合影像並分析該融合影像以進行缺陷偵測來分析該等不同係數影像平面。
  24. 如請求項19之檢查系統，其中該控制器經進一步組態以：將具有類似值之該等係數分組在一起以形成複數個不同段，其中每一段對應於一實際裝置結構之不同部分；基於何種類型的實際裝置對應於該等不同段而以不同的嚴密性分析該等不同段以偵測缺陷。
  25. 如請求項14之檢查系統，其中該控制器經進一步組態以：依據強度資料集合之一第二目標集合及強度資料集合之一第二參考集合中之每一xy位置之聚焦設定變化分析強度變化之間之一差。
TW105101920A 2015-01-21 2016-01-21 用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統 TWI672497B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562105979P 2015-01-21 2015-01-21
US62/105,979 2015-01-21
US15/001,158 2016-01-19
US15/001,158 US9816940B2 (en) 2015-01-21 2016-01-19 Wafer inspection with focus volumetric method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201632873A TW201632873A (zh) 2016-09-16
TWI672497B true TWI672497B (zh) 2019-09-21

Family

ID=56407653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105101920A TWI672497B (zh) 2015-01-21 2016-01-21 用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9816940B2 (zh)
JP (1) JP6769971B2 (zh)
KR (1) KR102326402B1 (zh)
CN (1) CN107209125B (zh)
DE (1) DE112016000419B4 (zh)
IL (1) IL253384B (zh)
TW (1) TWI672497B (zh)
WO (1) WO2016118651A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9916965B2 (en) 2015-12-31 2018-03-13 Kla-Tencor Corp. Hybrid inspectors
US10887580B2 (en) 2016-10-07 2021-01-05 Kla-Tencor Corporation Three-dimensional imaging for semiconductor wafer inspection
US11047806B2 (en) 2016-11-30 2021-06-29 Kla-Tencor Corporation Defect discovery and recipe optimization for inspection of three-dimensional semiconductor structures
KR102429614B1 (ko) * 2017-06-08 2022-08-04 삼성전자주식회사 테스트 시스템, 테스트 방법 및 이들을 이용한 반도체 장치의 제조 방법
US10957033B2 (en) * 2017-07-10 2021-03-23 Kla-Tencor Corporation Repeater defect detection
US11222799B2 (en) * 2017-10-18 2022-01-11 Kla Corporation Swath selection for semiconductor inspection
US10599951B2 (en) 2018-03-28 2020-03-24 Kla-Tencor Corp. Training a neural network for defect detection in low resolution images
CN118011743A (zh) * 2018-06-04 2024-05-10 Asml荷兰有限公司 利用模型基础对准来改善边缘放置量测准确度
US10846845B2 (en) * 2018-07-25 2020-11-24 Fei Company Training an artificial neural network using simulated specimen images
US10957035B2 (en) * 2018-11-30 2021-03-23 Kla Corporation Defect classification by fitting optical signals to a point-spread function
US11379967B2 (en) * 2019-01-18 2022-07-05 Kla Corporation Methods and systems for inspection of semiconductor structures with automatically generated defect features
KR102418198B1 (ko) * 2019-05-15 2022-07-07 전상구 기판 상의 패턴을 측정하는 시스템들 및 방법들
TWI755755B (zh) * 2019-06-17 2022-02-21 邦睿生技股份有限公司 用於測試生物樣本的裝置
JP7451227B2 (ja) * 2020-02-28 2024-03-18 日東電工株式会社 光透過性積層体の検査方法
CN112881419B (zh) * 2021-05-06 2024-01-30 高视科技(苏州)股份有限公司 芯片检测方法、电子设备及存储介质
JP2023031371A (ja) * 2021-08-25 2023-03-09 日東電工株式会社 光透過性積層体の検査方法および検査装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201100779A (en) * 2009-01-13 2011-01-01 Semiconductor Technologies & Instr Pte Ltd System and method for inspecting a wafer (3)
TW201113967A (en) * 2009-01-13 2011-04-16 Semiconductor Technologies & Instr Pte Ltd System and method for inspecting a wafer (1)
US20130194569A1 (en) * 2010-10-14 2013-08-01 Koh Young Technology Inc. Substrate inspection method
US8755041B2 (en) * 2006-07-14 2014-06-17 Hitachi High-Technologies Corporation Defect inspection method and apparatus

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4818110A (en) * 1986-05-06 1989-04-04 Kla Instruments Corporation Method and apparatus of using a two beam interference microscope for inspection of integrated circuits and the like
JPH04142055A (ja) * 1990-10-01 1992-05-15 Nec Yamagata Ltd 半導体ウェーハの外観検査装置
US5438413A (en) * 1993-03-03 1995-08-01 Kla Instruments Corporation Process for measuring overlay misregistration during semiconductor wafer fabrication
AU5160800A (en) 1999-06-01 2000-12-18 Greenvision Systems Ltd. Method for in-situ focus-fusion multi-layer spectral imaging and analysis of particulate samples
US7170075B2 (en) 2002-07-18 2007-01-30 Rudolph Technologies, Inc. Inspection tool with a 3D point sensor to develop a focus map
JP2004198199A (ja) * 2002-12-17 2004-07-15 Hitachi High-Technologies Corp 欠陥検査装置
US7302360B2 (en) 2003-10-24 2007-11-27 Ade Corporation Defect size projection
US7551272B2 (en) 2005-11-09 2009-06-23 Aceris 3D Inspection Inc. Method and an apparatus for simultaneous 2D and 3D optical inspection and acquisition of optical inspection data of an object
JP4723362B2 (ja) 2005-11-29 2011-07-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 光学式検査装置及びその方法
US7659973B2 (en) 2006-05-26 2010-02-09 Applied Materials Southeast Asia, Pte Ltd. Wafer inspection using short-pulsed continuous broadband illumination
US7904845B2 (en) 2006-12-06 2011-03-08 Kla-Tencor Corp. Determining locations on a wafer to be reviewed during defect review
US8073240B2 (en) 2007-05-07 2011-12-06 Kla-Tencor Corp. Computer-implemented methods, computer-readable media, and systems for identifying one or more optical modes of an inspection system as candidates for use in inspection of a layer of a wafer
JP5178079B2 (ja) * 2007-07-23 2013-04-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法およびその装置
JP2009288162A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Hitachi Kokusai Electric Inc ３次元測定装置
US9710903B2 (en) 2008-06-11 2017-07-18 Kla-Tencor Corp. System and method for detecting design and process defects on a wafer using process monitoring features
JP2010097419A (ja) * 2008-10-16 2010-04-30 Toshiba Plant Systems & Services Corp 三次元データ処理装置、三次元データ処理プログラム、および三次元データ処理方法
US8605275B2 (en) 2009-01-26 2013-12-10 Kla-Tencor Corp. Detecting defects on a wafer
EP2394295A2 (en) 2009-02-06 2011-12-14 KLA-Tencor Corporation Selecting one or more parameters for inspection of a wafer
DE102010025033B4 (de) 2010-06-23 2021-02-11 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren zur Defekterkennung und Reparatur von EUV-Masken
US8810646B2 (en) 2010-10-12 2014-08-19 Kla-Tencor Corporation Focus offset contamination inspection
WO2012091494A2 (ko) * 2010-12-29 2012-07-05 주식회사 고영테크놀러지 기판 검사방법
US20120316855A1 (en) 2011-06-08 2012-12-13 Kla-Tencor Corporation Using Three-Dimensional Representations for Defect-Related Applications
US9595091B2 (en) * 2012-04-19 2017-03-14 Applied Materials Israel, Ltd. Defect classification using topographical attributes
US9454072B2 (en) 2012-11-09 2016-09-27 Kla-Tencor Corporation Method and system for providing a target design displaying high sensitivity to scanner focus change
US9390494B2 (en) 2012-12-13 2016-07-12 Kla-Tencor Corporation Delta die intensity map measurement
US9176074B2 (en) 2013-01-28 2015-11-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Pattern inspection method and pattern inspection apparatus
US9092846B2 (en) 2013-02-01 2015-07-28 Kla-Tencor Corp. Detecting defects on a wafer using defect-specific and multi-channel information
US9091935B2 (en) 2013-03-11 2015-07-28 Kla-Tencor Corporation Multistage extreme ultra-violet mask qualification

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8755041B2 (en) * 2006-07-14 2014-06-17 Hitachi High-Technologies Corporation Defect inspection method and apparatus
TW201100779A (en) * 2009-01-13 2011-01-01 Semiconductor Technologies & Instr Pte Ltd System and method for inspecting a wafer (3)
TW201113967A (en) * 2009-01-13 2011-04-16 Semiconductor Technologies & Instr Pte Ltd System and method for inspecting a wafer (1)
US20130194569A1 (en) * 2010-10-14 2013-08-01 Koh Young Technology Inc. Substrate inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
IL253384A0 (en) 2017-09-28
JP2018509752A (ja) 2018-04-05
CN107209125A (zh) 2017-09-26
WO2016118651A1 (en) 2016-07-28
TW201632873A (zh) 2016-09-16
US9816940B2 (en) 2017-11-14
KR20170102012A (ko) 2017-09-06
KR102326402B1 (ko) 2021-11-16
CN107209125B (zh) 2018-10-19
DE112016000419T5 (de) 2017-11-23
DE112016000419B4 (de) 2023-10-05
JP6769971B2 (ja) 2020-10-14
IL253384B (en) 2020-11-30
US20160209334A1 (en) 2016-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI672497B (zh) 用於偵測一半導體樣本上之缺陷之方法及檢查系統
KR102438824B1 (ko) 3차원 반도체 구조체들의 검사를 위한 결함 발견 및 레시피 최적화
US10887580B2 (en) Three-dimensional imaging for semiconductor wafer inspection
JP6918931B2 (ja) 半導体ウエハ検査のための欠陥マーキング
TWI679710B (zh) 用於判定樣品上缺陷之系統、非暫時性電腦可讀媒體及方法
US11366069B2 (en) Simultaneous multi-directional laser wafer inspection
US8045145B1 (en) Systems and methods for acquiring information about a defect on a specimen
US8885037B2 (en) Defect inspection method and apparatus therefor
US9217717B2 (en) Two dimensional optical detector with multiple shift registers
JP2005156475A (ja) パターン欠陥検査装置およびパターン欠陥検査方法
TW201630092A (zh) 使用結構性資訊之缺陷偵測
KR20160037192A (ko) 다이별 검사를 위한 오토포커스 시스템 및 방법
US9702827B1 (en) Optical mode analysis with design-based care areas
TW201945721A (zh) 結合模擬及光學顯微鏡以判定檢查模式
US10304177B2 (en) Systems and methods of using z-layer context in logic and hot spot inspection for sensitivity improvement and nuisance suppression
TW202206805A (zh) 用於光學目標檢索之光學影像對比度量
JP2013174575A (ja) パターン検査装置、及びこれを使用した露光装置の制御方法
US20230332954A1 (en) Apparatus and method for inspecting and measuring semiconductor device