TWI804677B - 用於缺陷分類之多波長干涉法 - Google Patents

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Abstract

一種檢測系統可包含耦合至一差分干涉對比成像工具之一控制器，該差分干涉對比成像工具用於基於兩個經剪切照明光束之照明產生一樣本之影像。該控制器可基於該樣本上之一缺陷之一第一影像集判定一第一缺陷誘發相移，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該缺陷之一第二影像集判定一第二缺陷誘發相移，該第二影像集具有一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；及基於該第一相移與該第二相移之一比較將該缺陷分類為一金屬或一非金屬。

Description

用於缺陷分類之多波長干涉法
本發明一般而言係關於半導體製造中之缺陷分類，且更特定而言係關於用於缺陷分類之多波長干涉法。
缺陷偵測係一半導體製造製程中之一關鍵步驟且可在製造之各個階段執行以控制良率。此外，可期望識別一經識別缺陷之組合物以促進判定該缺陷之根本原因。例如，識別一樣本上之一經識別粒子是否係金屬或非金屬(例如，一介電質)可提供對污染源之瞭解。
然而，典型缺陷檢測系統不適於基於組合物對經識別缺陷進行分類。實情係，組合物分析通常可使用一單獨工具(諸如一能量分散X射線(EDX)工具)來執行，其可能遭受相對長量測時間，此負面地影響處理量。另外，在工具之間轉移樣本可能潛在地使樣本暴露於進一步污染物並且進一步減小處理量。因此需要開發用來解決上述缺陷之系統及方法。
揭示一種根據本發明之一或多項繪示性實施例之檢測系統。在一項繪示性實施例中，該系統包含通信地耦合至一差分干涉對比成像工具之一控制器，該差分干涉對比成像工具經組態以基於兩個經剪切照明光束之照明產生一樣本之一或多個影像，其中該兩個經剪切照明光束之一照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的一誘發相差可針對該樣本之任何特定影像來選擇。在另一繪示性實施例中，該控制器接收該樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移。在另一繪示性實施例中，該控制器接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第一相移與該第二相移之一比較將該缺陷分類為一金屬或一非金屬。
揭示一種根據本發明之一或多項繪示性實施例之檢測系統。在一項繪示性實施例中，該系統包含一差分干涉對比成像工具，該差分干涉對比成像工具用來基於兩個經剪切照明光束之照明產生樣本之一或多個影像，其中該兩個經剪切照明光束之一照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的一相差可針對該樣本之任何特定影像來選擇。在另一繪示性實施例中，該系統包含通信地耦合至該成像工具之一控制器。在另一繪示性實施例中，該控制器接收該樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第一選定照明光譜判定與該缺陷相關聯之一第一相移。在另一繪示性實施例中，該控制器接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第二選定照明光譜判定與該缺陷相關聯之一第二相移。在另一繪示性實施例中，該控制器基於該第一相移與該第二相移之一比較將該缺陷分類為一金屬或一非金屬。
揭示一種根據本發明之一或多項繪示性實施例之檢測方法。在一項繪示性實施例中，該方法包含自一差分干涉對比成像工具接收一樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移。在另一繪示性實施例中，該方法包含自該差分干涉對比成像工具接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移。在另一繪示性實施例中，該方法包含基於該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之一比較將該缺陷分類為一金屬或一非金屬。
應理解，前文概述及下文詳細描述兩者僅係實例性及解釋性的，且未必限制所主張發明。併入說明書中且構成說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例，且連同概述一起用來解釋本發明之原理。
相關申請案之交叉參考
本申請案依據35 U.S.C § 119(e)主張2018年9月4日申請、標題為「COMPOSITION ANALYSIS OF METAL AND MONMETAL DEFECTS BY USING PHASE CONTRAST IMAGING INTERFEROMETER」、指定Andrew Zeng及Helen Heng Liu為發明人之美國臨時申請案第62/726,782號之權益，該案之全部內容以引入方式併入本文中。
現將詳細參考隨附圖式中繪示之所揭示標的物。已關於特定實施例及其等特定特徵特定地展示及描述本發明。本文中所闡述之實施例被認為係繪示性而非限制性的。對於一般技術者應容易顯而易見的是，在不背離本發明之精神及範疇之情況下，可在形式及細節上進行各種改變及修改。
本發明之實施例係關於用於基於一經識別缺陷之一反射相變(RPC)提供缺陷之組合物之缺陷識別(例如，偵測缺陷之存在)及分類兩者之基於多波長干涉之顯微術之系統及方法。
本文中應認知，由一材料反射之光基於材料之反射率以及一相變(例如，反射相變(RPC))展現一振幅變化。由一給定材料誘發之RPC之量可基於若干因素而變化，包含但不限於材料之組合物及入射光之波長。例如，金屬可在寬範圍之波長內展現一幾乎恆定之RPC。作為另一實例，介電質可展現依據波長而變動之一RPC。
在本發明之一項實施例中，可使用多波長差分干涉對比(DIC)顯微術識別(例如，偵測)及分類一缺陷。一DIC檢測系統可藉由以下步驟來產生一樣本或其部分之一影像：將一照明光束剪切成兩個經剪切光束；用該等經剪切光束照明樣本；及重組該等經剪切光束以形成由一偵測器捕獲之一影像。對應影像中之對比度(例如，光強度及因此經偵測信號強度之變動)與基於偵測器上之經組合光之一光學相位之偵測器處之經組合之經剪切光束之干涉相關。此光學相位可能受多個因素影響，包含但不限於兩個經剪切光束在其等傳播穿過系統且反射離開樣本時之光學路徑之間的一光學路徑差(OPD)、在反射時引入至兩個經剪切光束之RPC之間的一差。在檢測系統之背景下，樣本上存在一缺陷可能誘發相關聯於基於缺陷高度之一OPD以及缺陷與周圍材料之間的一RPC差兩者之一相移。情況亦可能係一DIC檢測系統可基於經剪切光束之光學路徑中之組件之特定組態進一步引入一相移。例如，經剪切光束之光學路徑可基於剪切稜鏡之位置及/或定向而不同。
本發明之進一步實施例係關於執行一相位擷取分析以提取或以其他方式隔離一缺陷對一DIC信號之貢獻。例如，一DIC檢測系統可利用一相移技術來基於具有經剪切照明光束之間的不同誘發相位偏差之一樣本之多個影像隔離缺陷誘發相移。
本發明之進一步實施例係關於基於比較與兩個或更多個波長相關聯之一缺陷誘發相移對一缺陷進行分類。例如，一DIC檢測系統可用兩個或更多個波長使一樣本或其部分成像，且基於各波長之缺陷誘發相移之一比較對經識別缺陷進行分類。此外，DIC檢測系統可基於各波長下之多個影像執行一相位擷取分析以提取各波長之缺陷誘發OPD。
如上文所描述，金屬之RPC可依據波長實質上保持恆定，而諸多非金屬(諸如但不限於介電質)之RPC可能依據波長而變動。因此，比較用不同波長產生之缺陷誘發相移(或一缺陷與周圍材料之間的一RPC差，若直接判定)可提供對一缺陷之組合物之瞭解。例如，可藉由判定用兩個不同波長產生之缺陷誘發相移之一比率來對一經識別缺陷進行分類。在一種情況下，當比率在一選定容差1內時，可將缺陷分類為一金屬，否則可將缺陷分類為一非金屬(例如，介電質)。
在一些實施例中，自缺陷誘發OPD提取或以其他方式隔離RPC。在此方面，可移除不隨成像波長而變動之缺陷高度之貢獻。例如，可基於兩個或更多個波長下之RPC之一比較對一缺陷進行分類。在一些情況下，基於理論及/或實驗資料，可知道特定波長下之特定材料(例如，特定金屬或介電質材料)之RPC。據此，可基於RPC之經量測值與此等已知值之一比較識別缺陷之組合物。
現參考圖1至圖9，描述根據本發明之一或多項實施例之用於基於多波長差分干涉對比(DIC)檢測之缺陷識別及分類之系統及方法。
圖1係根據本發明之一或多項實施例之一DIC檢測系統100之一概念視圖。
在一項實施例中，DIC檢測系統100包含：一照明源102，其用來產生一照明光束104；一剪切稜鏡106，其用來將照明光束104分裂成沿一剪切方向110分離之兩個經剪切光束108；一物鏡112，其用來在空間分離位置處將兩個經剪切光束108引導至一樣本114；及一偵測器116，其用來基於兩個經剪切光束108之間的干涉捕獲樣本114之一影像。在圖1中，樣本114被繪示為一基板118及一缺陷120。此外，樣本114可經安裝於一平移台122上以控制樣本114在DIC檢測系統100之一視場內之位置。例如，平移台122可包含但不限於線性、旋轉或翻轉/傾斜致動器之任何組合。
在另一實施例中，物鏡112進一步收集自樣本114反射之經剪切光束108之部分(例如，經反射光124)，使得由剪切稜鏡106沿一共同光學路徑重組與兩個經剪切光束108相關聯之經反射光124。此外，如圖1中所繪示，DIC檢測系統100可包含一分束器126，該分束器126用來沿共同光學路徑朝向偵測器116分離照明光束104與經組合之經反射光124。
剪切稜鏡106可為此項技術中已知之適於將照明光束104剪切成兩個經剪切光束108之任何類型之光學元件。例如，剪切稜鏡106可包含基於偏振將照明光束104分離成經剪切光束108之一偏振稜鏡。例如，經剪切光束108可包含一諾馬斯基(Nomarski)稜鏡、一渥拉斯頓 (Wollaston)稜鏡、一羅歇(Rochon)稜鏡或類似者，其中兩個經剪切光束108對應於尋常光線及非尋常光線。
在另一實施例中，DIC檢測系統100包含一相位調整子系統128，該相位調整子系統128經組態以引入、調整或以其他方式控制兩個經剪切光束108穿過系統之光學路徑之間的一相對光學路徑差(OPD)，包含樣本114之反射。例如，如圖1中所繪示，相位調整子系統128可包含耦合至固定剪切稜鏡106之一基座之一致動器(例如，一平移台或類似者)。在此方面，相位調整子系統128可藉由調整剪切稜鏡106之一位置來控制剪切梁108之間的OPD。作為另一實例，儘管未展示，相位調整子系統128可包含一德塞納蒙特(de Sénarmont)補償器。
在另一實施例中，DIC檢測系統100包含用來在任何位置修改光之偏振之一或多個偏振控制光學件。例如，DIC檢測系統100可包含一偏振器130，該偏振器130用來在剪切稜鏡106上提供一線性偏振照明光束104。作為另一實例，DIC檢測系統100可包含一分析器132，該分析器132用來隔離與經剪切光束108之反射相關聯之經反射光124且促進偵測器116處之高對比度干涉。作為另一實例，DIC檢測系統100可包含一半波片134，該半波片134用來調整線性偏振照明光束104之定向，使得經剪切光束108具有相等強度。例如，在一偏振剪切稜鏡106之情況下，當照明光束104之偏振相對於形成剪切稜鏡106之一或多個雙折射材料之光學軸成45度定向時，經剪切光束108可具有相等強度。據此，半波片134可允許精確地調整剪切稜鏡106上之照明光束104之偏振，而不管照明源102之定向或初始偏振。
在另一實施例中，儘管未展示，但DIC檢測系統100可包含用來控制、塑形或以其他方式調整DIC檢測系統100中之任何點處之光之性質之光束調節光學件。例如，光束調節光學件可包含但不限於一或多個光譜濾波器、一或多個中性密度濾波器、一或多個孔徑、或一或多個均勻器。
照明源102可包含此項技術中已知之適於產生一照明光束104之任何類型之光源，包含但不限於一雷射源、一發光二極體(LED)源、一燈源或一雷射持續電漿(LSP)源。此外，照明源102可產生具有任何選定光譜之一照明光束104。例如，照明光束104可包含紫外(UV)光、可見光或紅外(IR)光之任何組合。作為另一實例，照明光束104可包含短波長光，諸如但不限於極紫外(EUV)光、深紫外(DUV)光或真空紫外(VUV)光。
在另一實施例中，照明源102係一可調諧光源，其中可選擇性地調諧照明光束104之光譜(例如，中心波長、寬帶或類似者)。在此方面，DIC檢測系統100可作為多波長檢測系統來操作。
照明源102可包含此項技術中已知之任何類型之可調諧光源。在一項實施例中，照明源102包含具有一可調諧發射光譜之一光發射器，諸如但不限於一可調諧雷射源。在另一實施例中，照明源102包含耦合至一或多個光譜濾波器以向照明光束104提供一選定光譜之一寬帶光源。例如，光譜濾波器可包含一或多個可選擇性旋轉之角度可調諧濾波器，其中可藉由調整光之一入射角來調諧光譜濾波性質。作為另一實例，光譜濾波器可包含可選擇性地放置於來自寬帶光源之寬帶光之光學路徑中(例如，使用一濾波輪、一或多個獨立致動器或類似者)以向照明光束104提供一選定光譜之一或多個固定光譜濾波器。
在另一實施例中，偵測器116係多像素偵測器，使得DIC檢測系統100可作為多像素成像系統來操作。例如，經剪切光束108可照明樣本114之一經延伸部分，接著該經延伸部分經成像至偵測器116上(例如，使用物鏡112以及適於使樣本114成像之任何額外透鏡)。本文中應認知，多像素DIC檢測系統100可提供相對高於單像素檢測系統(例如，一掃描DIC系統)之解析度及/或偵測靈敏度。例如，DIC檢測系統100可組合一高解析度物鏡112、一低雜訊偵測器116及一低雜訊照明源102以依在縱向(例如，高度)方向上大約奈米或更低且在橫向方向上幾微米或更低之解析度達成高度靈敏之缺陷偵測及分類。
此外，偵測器116可產生一靜止或移動樣本114之一影像。例如，適於捕獲一靜止樣本之一影像之一偵測器116可包含但不限於一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)裝置。作為另一實例，適於捕獲一移動樣本之一影像之一偵測器116可包含但不限於一線掃描感測器或一時間延遲積分(TDI)感測器。
在另一實施例中，DIC檢測系統100包含一控制器136。在另一實施例中，控制器136包含一或多個處理器138，該一或多個處理器138經組態以執行維持於一記憶體媒體140或記憶體中之一程式指令集。此外，控制器136可包含含有儲存於記憶體媒體140中之可由處理器138執行之一或多個程式指令之一或多個模組。一控制器136之處理器138可包含此項技術中已知之任何處理元件。在此意義上，處理器138可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器型裝置。在一項實施例中，處理器138可由一桌上型電腦、主機電腦系統、工作站、影像電腦、並行處理器、或經組態以執行經組態以操作DIC檢測系統100之一程式之任何其他電腦系統(例如，網路電腦)組成，如貫穿本發明所描述。進一步應認知，術語「處理器」可廣義地被定義為涵蓋具有執行來自一非暫時性記憶體媒體140之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。
記憶體媒體140可包含此項技術中已知之適於儲存可由相關聯處理器138執行之程式指令之任何儲存媒體。例如，記憶體媒體140可包含一非暫時性記憶體媒體。作為一額外實例，記憶體媒體140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、一固態驅動器及類似者。進一步應注意，記憶體媒體140可與處理器138一起容納於一共同控制器外殼中。在一項實施例中，記憶體媒體140可相對於處理器138及控制器136之實體位置遠端地定位。例如，控制器136之處理器138可存取可透過一網絡(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，上文描述不應被解釋為限制本發明，而是僅僅繪示本發明。
控制器136可與DIC檢測系統100之任何組件通信地耦合。在一項實施例中，控制器136自DIC檢測系統100之一或多個組件接收資料。例如，控制器136可自偵測器116接收影像或其等部分。在另一實施例中，控制器136執行本發明之一或多個處理步驟。例如，控制器136可接收以不同誘發相位產生之樣本114之影像(例如，基於相位調整子系統128之不同組態)且執行一或多個分析步驟(例如，一相位擷取分析)以隔離缺陷誘發相移。作為另一實例，控制器136可接收使用不同波長之照明光束104產生之樣本114之影像或其等部分，且基於各波長之缺陷誘發相移對一或多個缺陷進行分類。
在另一實施例中，控制器136可產生一或多個控制信號以引導或以其他方式控制DIC檢測系統100之組件。控制器136可為DIC檢測系統100之任何組件產生控制信號，包含但不限於偵測器116、平移台122或照明源102。
現參考圖2至圖9，更詳細地描述根據本發明之一或多項實施例之基於多波長DIC干涉法之缺陷偵測及分類。
由一DIC檢測系統100產生之一影像中之對比度(例如，如圖1中所繪示)通常可與相關聯於自樣本之空間偏移部分反射經剪切光束108之經反射光124之間的干涉相關。特定而言，如圖1中所繪示，情況可能係經剪切光束108之一者可入射於具有一高度(
Figure 02_image001
)之一缺陷上，而另一者可能不入射於具有一高度(
Figure 02_image001
)之一缺陷上。在此情況下，光強度通常可經特性化為：
Figure 02_image003
(1) 及
Figure 02_image005
(2) 其中
Figure 02_image007
及
Figure 02_image009
係兩個經剪切光束108之強度，
Figure 02_image011
係一缺陷之一反射率，
Figure 02_image013
係環繞一缺陷之樣本114之一反射率，
Figure 02_image015
係一缺陷誘發相差，且
Figure 02_image017
係一系統誘發相差。例如，
Figure 02_image017
之值可與剪切稜鏡106之一特定位置及/或定向相關。
如上文所描述，缺陷誘發相差
Figure 02_image019
可基於相對於周圍材料之缺陷高度(
Figure 02_image001
)及缺陷與周圍材料之RPC之間的差。特定而言，缺陷誘發相差(
Figure 02_image015
)可不同地寫為：
Figure 02_image021
(3) 其中
Figure 02_image023
係折射率，
Figure 02_image025
係與缺陷及樣本114之周圍部分之一RPC差相關聯之一相差，且
Figure 02_image027
係基於實際高度
Figure 02_image001
及一額外貢獻
Figure 02_image029
兩者之缺陷之一視在高度(apparent height)(例如，缺陷之視在OPD)，該額外貢獻
Figure 02_image029
係基於缺陷與環繞缺陷之樣本114之間的RPC差。方程式(3)中之因子2解釋DIC檢測系統100中之經反射光之往返路徑。
本文中應認知，RPC通常取決於各種因素，諸如但不限於材料組合物、材料大小及入射光之波長。據此，比較與多個波長相關聯之缺陷誘發相位(
Figure 02_image015
)及/或RPC差(
Figure 02_image025
)本身可基於此等因素促進一缺陷之分類。
圖2及圖3展示在一共同波長下依據缺陷厚度(大小)而變化之金屬及非金屬之RPC。圖2係根據本發明之一或多項實施例之在365 nm之一波長下依據厚度而變化之一矽基板上之兩種金屬(鎢(W)及銅(Cu))之RPC之一模擬圖表202。圖3係根據本發明之一或多項實施例之在365 nm之一波長下依據厚度而變化之一矽基板上之SiO2 之RPC之一模擬圖表302。
圖2及圖3包含使用提供相關聯缺陷之RPC之一第一近似值之一薄膜模型之薄膜模擬。如圖2中所繪示，當缺陷大小大於約100 nm時，金屬之RPC係恆定的。此外，RPC之量實質上基於金屬之組合物而變動。相反，如圖3中所繪示，SiO2 之RPC強烈地取決於厚度。此外，應注意，圖3繪示具有360度(2π弧度) 之一模數之一包裹相位(wrapped phase)。
圖4及圖5展示根據本發明之一或多項實施例之在多個波長(365 nm及405 nm)下依據缺陷厚度(大小)而變化之金屬及非金屬之RPC。據此，圖4及圖5繪示依據波長而變化之RPC之變動可如何用於缺陷分類。圖4係根據本發明之一或多項實施例之依據厚度而變化之一矽基板上之銅(Cu)之一圖表402。圖5係根據本發明之一或多項實施例之依據厚度而變化之一矽基板上之銅SiO2 之一圖表502。
如圖4中所繪示，金屬之RPC展現對大於200 nm之幾乎所有大小波長之一相對小相依性(例如，小於5度)。相反，如圖5中所繪示，SiO2 之RPC展現對大於近似200 nm之大小之波長之一相對大相依性(例如，大於90度)。
現參考下表1，概述各種材料及大小之RPC值以進一步突顯RPC對材料組合物、大小及波長之相依性。 表1：
材料 大小(nm) 365 nm下之RPC (度) 405 nm下之RPC (度) 差(度)
Al ≥ 100 22.5 22.9 0.4
W ≥ 100 25.2 20.9 -4.3
Ti ≥ 100 36.8 39.3 2.5
Fe ≥ 100 29.9 27.6 -2.3
Cu ≥ 100 36.1 36.08 -.02
SiO2 200 252 155.5 -96.5
SiO2 250 11 315.3 304.3
SiO2 300 152.5 45.5 -107
考量圖2至圖5及表1，金屬之RPC基於金屬之特定組合物而變動，但依據照明波長及大小相對恆定，而與組合物無關。相反，非金屬(如藉由SiO2 例示但不限於SiO2 )之RPC展現對大於近似200 nm之缺陷大小之一相對大相依性。在一項實施例中，基於依據波長而變化之RPC之一經量測變動，可將一缺陷分類為一金屬或一非金屬，其中超過一選定臨限值之變動指示一非金屬缺陷。
現參考圖6至圖9，更詳細地描述根據本發明之一或多項實施例之基於經量測DIC信號之缺陷之分類。
如上述方程式(1)至(3)中所展示，偵測器116上之一特定位置處之光強度
Figure 02_image031
部分地取決於與由剪切稜鏡106重組之經反射光124相關聯之偵測器116處之光學相位(
Figure 02_image033
)。此外，此光學相位(
Figure 02_image033
)可包含一系統誘發相移(
Figure 02_image017
)以及一缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。
在一項實施例中，使用一相位擷取分析(例如，藉由控制器136)自系統誘發相移(
Figure 02_image017
)提取或以其他方式分離缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)以隔離RPC對強度
Figure 02_image031
之影響。可使用此項技術已知之任何技術或技術組合自系統誘發相移(
Figure 02_image017
)提取或以其他方式分離缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。在一項實施例中，可使用一相移分析提取缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。例如，可基於在各波長下具有不同(例如，選定)系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之一經識別缺陷之多個影像判定與該缺陷相關聯之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。例如，如本文中先前所描述，可使用一相位調整子系統128調整系統誘發相移(
Figure 02_image017
)，該相位調整子系統128可包含但不限於用來沿剪切方向110平移剪切稜鏡106之一致動器。在此方面，回應於選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之序列之強度(
Figure 02_image031
)變動可隔離選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之貢獻，使得可判定缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。此外，相位擷取分析可應用於在兩個或更多個波長之各者下之多個影像，以便提取與兩個或更多個波長之各者相關聯之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。在另一實施例中，可使用一低通濾波器(諸如但不限於一可移動中值濾波器)分離缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)與系統誘發相移(
Figure 02_image017
)。本文中應認知，系統誘發相移(
Figure 02_image017
)可源自諸如但不限於經剪切光束108 (例如，來自剪切稜鏡106之非尋常光束及尋常光束)之間的一非均勻差或與樣本114之表面之自然或樣本支架誘發變動相關聯之一局部斜率之源。此外，此等系統誘發相移(
Figure 02_image017
)可具有一相對緩慢變動頻率，使得低通濾波器可分離一缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)與系統誘發相移(
Figure 02_image017
)。
另外，可使用此項技術中已知之任何成像技術產生具有不同選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之多個影像。例如，在一DIC檢測系統100經組態以使一靜止樣本114成像之情況下，可使用不同選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)循序地獲取多個影像，同時樣本114保持靜止。作為另一實例，在一DIC檢測系統100經組態以使一移動樣本114成像之情況下，可使用使用不同選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之多次循序掃描獲取多個影像。
圖6包含根據本發明之一或多項實施例之使用具有四個不同選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
) (分別為0度、90度、180度及270度)之多次循序掃描產生之一缺陷之強度(
Figure 02_image031
)之模擬圖表602至608。圖7包含根據本發明之一或多項實施例之基於圖6中之圖表之一缺陷輪廓(例如，一高度(
Figure 02_image001
))之一圖表702及經模擬且經重建之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之一圖表704。如圖7中所繪示，基於基於不同選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之多個影像之一相位擷取分析可準確地提取缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)。據此，DIC檢測系統100可基於與兩個或更多個波長相關聯之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之一比較對缺陷進行分類。
現參考圖8及圖9，展示基於具有十一個選定系統誘發相移(
Figure 02_image017
)之一靜止樣本之多個靜止影像之一無缺陷樣本114之相位提取。圖8包含根據本發明之一或多項實施例之一無缺陷樣本114之十一個經量測影像802至806之三者。圖9係根據本發明之一或多項實施例之在圖8中成像之樣本114之一經重建相移之一圖表902。特定而言，與圖8及圖9相關聯之剪切方向110在各自圖表中係45度。此外，圖8及圖9可示範即使在照明光束104存在光學不均勻性之情況下仍可使用本文中所揭示之相位提取技術提取(例如重建)一相移之能力。本文中應認知，本文中所揭示之相位提取技術可用來特性化由樣本114之表面之固有變動誘發之相移以及由一或多個缺陷誘發之相移。
再次參考上述方程式(1)至(3)，缺陷與樣本114之一周圍部分之間的一RPC差可表現為缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之一變動，使得不同波長之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之一比較可促進缺陷之分類。下表2提供根據本發明之一或多項實施例針對200 nm至350 nm之範圍內之缺陷大小展示與相關聯於多個波長之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)相關聯之模擬資料。特定而言，表2包含
Figure 02_image029
及
Figure 02_image027
之模擬值。 表2：
材料 缺陷大小(nm) λ hRPC hTOT
Cu 200 365 -16.98 183 1.02
405 -21.1 179
300 365 -16.98 283 1.01
405 -21.1 279
SiO2 200 365 -131.12 69 0.61
405 -86.7 113
300 365 -74.1 236 0.84
405 -22.4 278
350 365 -161.1 189 0.77
405 -103.9 246
在一項實施例中，基於與兩個波長相關聯之缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之一比率(其等效於基於上述方程式(3)之表2中所展示之
Figure 02_image027
之比率)對缺陷進行分類。例如，若缺陷誘發相移(
Figure 02_image015
)之比率之絕對值低於一選定臨限值，則可將缺陷分類為非金屬。臨限值可為任何選定值且可基於所關注之特定材料及/或所使用之波長來調整。例如，一臨限值0.9將使Cu缺陷能夠分類為一金屬且將使SiO2 缺陷能夠分類為一非金屬。
圖10係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於對缺陷進行分類之一方法1000中執行之步驟之一流程圖。申請人應注意，本文中先前在DIC檢測系統100之背景下所描述之實施例及致能技術應被解釋為擴展至方法1000。然而，進一步應注意，方法1000不限於DIC檢測系統100之架構。
在一項實施例中，方法1000包含一步驟1002：自一差分干涉對比成像工具接收一樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一實施例中，方法1000包含一步驟1004：基於第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移。在另一實施例中，方法1000包含一步驟1006：自差分干涉對比成像工具接收樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於第一照明光譜之一第二選定照明光譜及兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差。在另一實施例中，方法1000包含一步驟1008：基於第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移。例如，步驟1004及1008可包含應用併入使用第一影像集之一相移技術之一相位擷取演算法。在另一實施例中，方法1000包含一步驟1010：基於第一缺陷誘發相移與第二缺陷誘發相移之一比較將缺陷分類為一金屬或一非金屬。例如，步驟1010可包含但不限於基於第一缺陷誘發相移相對於第二缺陷誘發相移之一比率將缺陷分類為一金屬或一非金屬。在一種情況下，步驟1010包含若第一缺陷誘發相移相對於第二缺陷誘發相移之比率之絕對值低於一選定臨限值，則將缺陷分類為一非金屬。
本文中所描述之標的物有時繪示其他組件內所含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實例性的，且事實上可實施達成相同功能之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能之任何組件配置有效地「相關聯」，使得達成所期望功能。因此，在本文中組合以達成一特定功能之任何兩個組件可被視為彼此「相關聯」，使得達成所期望功能，而與架構或中間組件無關。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」以達成所期望功能，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」以達成所期望功能。可耦合之特定實例包含但不限於實體上可互動及/或實體上互動之組件及/或可無線互動及/或無線互動之組件及/或邏輯上可互動及/或邏輯上互動之組件。
應相信，藉由前文描述將理解本發明及諸多其伴隨優點，且將顯而易見的是，在不背離所揭示標的物之情況下或在不犧牲所有其材料優勢之情況下，可在組件之形式、構造及配置上進行各種改變。所描述形式僅僅係解釋性的，且下文發明申請專利範圍意欲於涵蓋及包含此等改變。此外，應理解，本發明係由隨附發明申請專利範圍界定。
100:差分干涉對比(DIC)檢測系統 102:照明源 104:照明光束 106:剪切稜鏡 108:經剪切光束 110:剪切方向 112:物鏡 114:樣本 116:偵測器 118:基板 120:缺陷 122:平移台 126:分束器 128:相位調整子系統 130:偏振器 132:分析器 134:半波片 136:控制器 138:處理器 140:記憶體媒體 202:模擬圖表 302:模擬圖表 402:圖表 502:圖表 602:模擬圖表 604:模擬圖表 606:模擬圖表 608:模擬圖表 702:圖表 704:圖表 802:經量測影像 804:經量測影像 806:經量測影像 902:圖表 1000:方法 1002:步驟 1004:步驟 1006:步驟 1008:步驟 1010:步驟
藉由參考隨附圖式，熟習此項技術者可更好地理解本發明之眾多優點。 圖1係根據本發明之一或多項實施例之一DIC檢測系統之一概念視圖。 圖2係根據本發明之一或多項實施例之在365 nm之一波長下依據厚度而變化之一矽基板上之鎢(W)及銅(Cu)之RPC之一模擬圖表。 圖3係根據本發明之一或多項實施例之在365 nm之一波長下依據厚度而變化之一矽基板上之SiO2 之RPC之一模擬圖表。 圖4係根據本發明之一或多項實施例之依據厚度而變化之一矽基板上之銅(Cu)之一圖表。 圖5係根據本發明之一或多項實施例之依據厚度而變化之一矽基板上之銅SiO2 之一圖表。 圖6包含根據本發明之一或多項實施例之使用具有四個不同選定系統誘發相移之多次循序掃描產生之一缺陷之強度之模擬圖表。 圖7包含根據本發明之一或多項實施例之基於圖6中之圖表之一缺陷輪廓之一圖表及經模擬且經重建之缺陷誘發相移之一圖表。 圖8包含根據本發明之一或多項實施例之不具有一缺陷之一樣本之三個經量測影像。 圖9係根據本發明之一或多項實施例之圖8中成像之樣本之一經重建相移之一圖表。 圖10係繪示根據本發明之一或多項實施例之在用於對缺陷進行分類之一方法中執行之步驟之一流程圖。
100:差分干涉對比(DIC)檢測系統
102:照明源
104:照明光束
106:剪切稜鏡
108:經剪切光束
110:剪切方向
112:物鏡
114:樣本
116:偵測器
118:基板
120:缺陷
122:平移台
126:分束器
128:相位調整子系統
130:偏振器
132:分析器
134:半波片
136:控制器
138:處理器
140:記憶體媒體

Claims (27)

  1. 一種檢測系統，其包括：一控制器，其通信地耦合至一差分干涉對比成像工具，該差分干涉對比成像工具經組態以基於具有兩個經剪切照明光束之照明產生一樣本之一或多個影像，其中該兩個經剪切照明光束之一照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的一誘發相差可針對該樣本之任何特定影像來選擇，其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，該等程式指令致使該一或多個處理器：接收該樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移；接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一選定照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移；及基於該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之一比率之一選定臨限值將該缺陷分類為一金屬或一非金屬，其中該選定臨限值可基於包括該缺陷之一關注材料、該第一選定照明光譜、或該第二選定照明光譜之至少一者來調整，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：若該比率之一大小(magnitude)高於該選定臨限值，則將該缺陷 分類為一金屬；或若該比率之該大小等於或低於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一非金屬。
  2. 如請求項1之檢測系統，其中該比率之該大小為該比率之一絕對值，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：判定該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之該比率之該絕對值。
  3. 如請求項1之檢測系統，其中該成像工具包括：一照明光源，其經組態以產生一照明光束；一剪切稜鏡，其經組態以將來自該照明光源之照明分裂成沿一剪切方向在空間上分離之該兩個經剪切照明光束；一物鏡，其經組態以將該兩個經剪切照明光束引導至該樣本，其中該物鏡進一步經組態以收集樣本光，該樣本光包含回應於該兩個經剪切照明光束之照明而自該樣本發出之光，其中該剪切稜鏡進一步經組態以將與該兩個經剪切照明光束相關聯之該樣本光之部分組合成一共同光束；及一多像素偵測器，其經組態以基於該共同光束產生該樣本之一或多個影像。
  4. 如請求項3之檢測系統，其中該剪切稜鏡包括：一渥拉斯頓(Wollaston)稜鏡。
  5. 如請求項3之檢測系統，其中該剪切稜鏡包括：一諾馬斯基(Normaski)稜鏡。
  6. 如請求項3之檢測系統，其中該多像素偵測器包括：一圖框模式偵測器，其經組態以在該樣本靜止時產生該樣本之一影像。
  7. 如請求項6之檢測系統，其中該圖框模式偵測器包括：一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器之至少一者。
  8. 如請求項3之檢測系統，其中該多像素偵測器包括：一掃描模式偵測器，其經組態以在該樣本沿一掃描方向運動時產生該樣本之一影像。
  9. 如請求項8之檢測系統，其中該掃描模式偵測器包括：一線掃描感測器或一時間延遲積分感測器之至少一者。
  10. 如請求項8之檢測系統，其中該剪切方向相對於該掃描方向成一45度角定向。
  11. 如請求項3之檢測系統，其中藉由沿相對於該成像工具之一光學軸之一橫向方向將該剪切稜鏡平移至兩個或更多個選定位置，選擇該第一影像 集或該第二影像集之至少一者之該兩個經剪切照明光束之間的該兩個或更多個選定誘發相差。
  12. 如請求項1之檢測系統，其中該差分干涉對比成像工具包括：一明場差分干涉對比成像工具。
  13. 一種檢測系統，其包括：一差分干涉對比成像工具，其經組態以基於具有兩個經剪切照明光束之照明產生一樣本之一或多個影像，其中該兩個經剪切照明光束之一照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的一相差可針對該樣本之任何特定影像來選擇；及一控制器，其通信地耦合至該成像工具，該控制器包含經組態以執行程式指令之一或多個處理器，該等程式指令致使該一或多個處理器：接收該樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第一選定照明光譜判定與該缺陷相關聯之一第一相移；接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一選定照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第二選定照明光譜判定與該缺陷相關聯之一第二相移；及基於該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之一比率之一選定臨限值將該缺陷分類為一金屬或一非金屬，其中該選定臨限值可 基於包括該缺陷之一關注材料、該第一選定照明光譜、或該第二選定照明光譜之至少一者來調整，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：若該比率之一大小高於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一金屬；或若該比率之該大小等於或低於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一非金屬。
  14. 如請求項13之檢測系統，其中該比率之該大小為該比率之一絕對值，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：判定該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之該比率之該絕對值。
  15. 如請求項13之檢測系統，其中該成像工具包括：一照明光源，其經組態以產生一照明光束；一剪切稜鏡，其經組態以將來自該照明光源之照明分裂成沿一剪切方向在空間上分離之該兩個經剪切照明光束；一物鏡，其經組態以將該兩個經剪切照明光束引導至該樣本，其中該物鏡進一步經組態以收集樣本光，該樣本光包含回應於該兩個經剪切照明光束之照明而自該樣本發出之光，其中該剪切稜鏡進一步經組態以將與該兩個經剪切照明光束相關聯之該樣本光之部分組合成一共同光束；及一多像素偵測器，其經組態以基於該共同光束產生該樣本之一或多個影像。
  16. 如請求項15之檢測系統，其中該剪切稜鏡包括：一渥拉斯頓稜鏡。
  17. 如請求項15之檢測系統，其中該剪切稜鏡包括：一諾馬斯基稜鏡。
  18. 如請求項15之檢測系統，其中該多像素偵測器包括：一圖框模式偵測器，其經組態以在該樣本靜止時產生該樣本之一影像。
  19. 如請求項18之檢測系統，其中該圖框模式偵測器包括：一電荷耦合裝置(CCD)或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器之至少一者。
  20. 如請求項15之檢測系統，其中該多像素偵測器包括：一掃描模式偵測器，其經組態以在該樣本沿一掃描方向運動時產生該樣本之一影像。
  21. 如請求項20之檢測系統，其中該掃描模式偵測器包括：一線掃描感測器或一時間延遲積分感測器之至少一者。
  22. 如請求項20之檢測系統，其中該剪切方向係沿該掃描方向定向。
  23. 如請求項15之檢測系統，其中藉由沿相對於該成像工具之一光學軸之一橫向方向將該剪切稜鏡平移至兩個或更多個選定位置，選擇該第一影像集或該第二影像集之至少一者之該兩個經剪切照明光束之間的該兩個或更多個選定誘發相差。
  24. 如請求項13之檢測系統，其中該差分干涉對比成像工具包括：一明場差分干涉對比成像工具。
  25. 一種檢測方法，其包括：自一差分干涉對比成像工具接收一樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；利用一或多個處理器，基於該第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移；自該差分干涉對比成像工具接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一選定照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；利用一或多個處理器，基於該第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移；及利用一或多個處理器，基於該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之一比率之一選定臨限值將該缺陷分類為一金屬或一非金屬，其中該選定臨限值可基於包括該缺陷之一關注材料、該第一選定照明光譜、或該 第二選定照明光譜之至少一者來調整，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：若該比率之一大小高於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一金屬；或若該比率之該大小等於或低於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一非金屬。
  26. 一種檢測系統，其包括：一控制器，其通信地耦合至一差分干涉對比成像工具，該差分干涉對比成像工具經組態以基於具有兩個經剪切照明光束之照明產生一樣本之一或多個影像，其中該兩個經剪切照明光束之一照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的一誘發相差可針對該樣本之任何特定影像來選擇，其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，該等程式指令致使該一或多個處理器：接收該樣本上之一缺陷之一第一影像集，該第一影像集具有一第一選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第一選定照明光譜判定一第一缺陷誘發相移；接收該樣本上之一缺陷之一第二影像集，該第二影像集具有不同於該第一選定照明光譜之一第二選定照明光譜及該兩個經剪切照明光束之間的兩個或更多個選定誘發相差；基於該第二選定照明光譜判定一第二缺陷誘發相移；及基於該第一缺陷誘發相移與該第二缺陷誘發相移之一比率之一選 定臨限值將該缺陷分類為一金屬或一非金屬，其中該選定臨限值可基於包括該缺陷之一關注材料、該第一選定照明光譜、或該第二選定照明光譜之至少一者來調整，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：若該比率之一大小高於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一金屬。
  27. 如請求項26之檢測系統，其中將該缺陷分類為一金屬或一非金屬包括：若該比率之該大小等於或低於該選定臨限值，則將該缺陷分類為一非金屬。
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