CN111386596B - 最小化场大小以减少非所要的杂散光 - Google Patents

Abstract

可通过配置传感器的收集区域的大小来减少杂散光及空气散射光，此减少系统中的灵敏度限制噪声源。通过调整所述收集区域的大小，可减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。伺服系统可控制由时间延迟及积分传感器收集的照明光点的位置。

Description

最小化场大小以减少非所要的杂散光

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2017年11月3日申请且转让给第62/581,455号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述美国申请案的揭示内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及经改进成像。

背景技术

半导体制造行业的演进对良率管理且尤其对计量及检验系统提出更高要求。当晶片大小增加时，关键尺寸缩小。经济考虑驱动所述行业缩短用于实现高良率、高价值生产的时间。因此，最小化从检测到良率问题到修复所述良率问题的总时间决定半导体制造商的投资回报。

制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量制造工艺来处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是一种涉及将图案从光罩转移到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。多个半导体装置可呈一布置制造于单个半导体晶片上且接着分成个别半导体装置。

检验用来查找晶片上的半导体装置中的缺陷以及空白、未图案化晶片上的缺陷。在任何检验情况下，误报或错误计数是非期望的。检验系统中的错误计数可来自多个源。此可包含与系统中的检测器相关联的电子噪声以及与来自除所关注样本外的源的光子或辐射粒子相关联的外部噪声。在检验系统的背景中，当与样本不相关联的信号由一或多个检测器检测且与所述样本的性质错误地相关联时，发生错误计数。

非所要辐射从时间延迟及积分(TDI)传感器的整个区域提供信号，所述区域具有施加于其的垂直计时电压。此区域是其中所收集光电荷构成移动光电子图像的区域，当扫描晶片时所述移动光电子图像与光学图像同步。杂散光及空气散射深紫外(DUV)光两者在图像平面中具有比从晶片上的缺陷提供所期望信号的照明轮廓宽的占据面积。晶片平面上方(例如相隔从50μm到200μm的距离)的照明空气可引起散射。空气散射光及散射杂散光倾向于源于沿z方向远离图像平面、与成像平面成直角的平面。此类点未经聚焦于成像平面中因此其倾向于散开。

因此，需要一种减少非所要杂散光及空气散射光的技术。

发明内容

在第一实施例中，提供一种系统。所述系统包含时间延迟及积分传感器与伺服系统。所述时间延迟及积分传感器具有收集区域，所述收集区域包含多个区。仅激活所述区的一部分，且未将波形施加于所述区的其余部分。所述伺服系统控制照明光点的位置。由所述时间延迟及积分传感器收集所述照明光点中的光。所述时间延迟及积分传感器可为电荷耦合装置。所述伺服系统可为波束操控及塑形模块伺服系统。

所述系统可进一步包含校准系统，所述校准系统与所述伺服系统电子通信。所述校准系统可提供所述伺服系统的位置的自动校准。

所述系统可进一步包含暗场光源，所述暗场光源提供所述照明光点。

所述收集区域的宽度可为83微米或更小。所述收集区域可从64个像素到128个像素或从40个像素到128个像素。

空气散射深紫外光可经降低到低于1.1ppb。

所述时间延迟及积分传感器与所述伺服系统可为检验系统的部分。所述检验系统可包含卡盘，所述卡盘经配置以固持晶片。

在第二实施例中，提供一种方法。所述方法包含使用具有收集区域的时间延迟及积分传感器来使晶片成像。所述收集区域包含多个区。仅激活所述区的一部分。未将波形施加于所述区的其余部分。

所述方法可包含使用伺服系统来定位由所述时间延迟及积分传感器收集的照明光点。

所述收集区域的宽度可为83微米或更小。所述收集区域可从64个像素到128个像素或从40个像素到128个像素。

空气散射深紫外光可经降低到低于1.1ppb。

所述成像可包含暗场照明。

在第三实施例中，提供一种系统。所述系统包含：时间延迟及积分传感器，其具有收集区域，所述收集区域具有多个区；及伺服系统，其控制照明光点的位置。所述时间延迟及积分传感器的至少一部分经遮挡使得仅所述区的第一部分接收光。由所述时间延迟及积分传感器收集所述照明光点中的光。所述伺服系统可为波束操控及塑形模块伺服系统。

附图说明

为更全面地理解本发明的性质及目的，应参考结合附图进行的下文详细描述，其中：

图1是展示源于远离物镜平面的平面中的杂散或散射光如何在图像传感器平面中提供大模糊图像的示意性光线轨迹；

图2是根据本发明的系统的框图；

图3是空气散射图像及轮廓；

图4说明标准迷光轮廓的前向杂散光图像，其中顶部图像是正常对比度且底部图像经加窗以展示前向散射支柱；

图5是根据本发明的实施例的流程图；且

图6是根据本发明的TDI传感器的实例。

具体实施方式

尽管将关于特定实施例描述所主张标的物，但其它实施例(包含不提供本文中所陈述的所有益处及特征的实施例)也在本发明的范围内。在不背离本发明的范围的情况下，可进行各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变。因此，仅参考所附权利要求书界定本发明的范围。

通过配置收集区域的大小，杂散光及空气散射光可减少近似2到4倍。减少比率是相较于较窄TDI收集区域，在较宽TDI收集区域下从杂散光获得多少光。此还减少从μ介子及X射线收集的高能辐射的量。此辐射不贡献于杂散光及空气散射DUV光，但确实表现为非期望的假缺陷。通过减少杂散光及散射DUV光，如图1中所见，可减少系统中的灵敏度限制噪声源。在总体系统的速度灵敏度方面，任何噪声减少是有益的，此对半导体制造商来说是重要规范。本文中所揭示的实施例可应用于晶片的图案化或未图案化检验。

先前不知道可使用较窄TDI收集区域来减少杂散光。代替地，图像平面中的大边限用于TDI照明光点的漂移。照明及收集可经设计以解决此问题。伺服环路可周期性地且自动地重新对准照明片段以减小漂移边限。

图2是系统100的实施例的框图。系统100包含卡盘106，卡盘106经配置以固持晶片107或其它工件。卡盘106可经配置以沿一个、两个或三个轴移动或旋转。卡盘106还可经配置以例如绕Z轴自旋。

系统100还包含从晶片107的表面接收光的传感器101。传感器101可为例如具有收集区域110的时间延迟及积分(TDI)传感器。TDI传感器可为电荷耦合装置(CCD)。

传感器101的收集区域110可经配置使得可减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。针对空气散射情况，通过从256个像素宽转到128个像素宽，可将非所要杂散光减少达44％。特定来说，归因于此收集区域内的空气散射，空气散射可从1.8ppb下降到1.1ppb。由于晶片归因于晶片粗糙度降低而散射越来越少，所以空气散射变得显著且减少空气散射的方法在改进灵敏度方面是有益的。

针对前向散射光的情况，通过从256个像素宽转到128个像素宽，可将非所要杂散光减少达46％。在收集区域内，此可从26ppb下降到14ppb。例如，在晶片粗糙度是30ppb的情况下，256个像素宽的空气散射光与晶片散射几乎相同，此是不可避免的。在能够检测较小缺陷方面，减少非所要杂散光几乎2倍是有益的。

改变照明光学器件可甚至进一步缩窄作用区域且减少此两个源与宽度比率改变成比例的倍数。此可为减少两倍或更多倍的另一倍数。收集区域110的面积可经改变或经减小到特定尺寸，例如在图2的收集区域110内具有阴影线的面积。虽然在传感器101的中心说明，但收集区域110可经定位于边缘处。

可为暗场光源的光源108可在晶片107上提供由虚线表示、由传感器101收集的照明光点。伺服系统109可控制照明光点的位置。伺服系统109可为例如波束操控及塑形模块(BSS)伺服系统。此伺服系统可为操纵辐射光束或另一粒子光束的系统的部分。所述伺服系统部分指代反馈系统，其中在TDI传感器上周期性地测量光束位置且调整构成BSS的光学元件以使照明光点在TDI的所期望部分上居中。此可为敞开掩模区域的中心或TDI的电作用部分的中心。在例子中，伺服系统109可周期性地且自动地重新对准照明片段以减小漂移边限。此可确保由传感器101的作用区域收集照明。

伺服系统109可控制照明光点的位置且可用来精确地控制所述光点的漂移，此倾向于在近似一天或更长的时间周期内发生。可使用反馈环路来校正位置。例如，通过获得晶片或校准芯片上的照明光点的帧模式图像，可跟踪及校正照明光点位置的漂移。

在例子中，收集区域110的宽度是83微米或更小(例如，x方向或y方向)。收集区域110可从64个像素到128个像素或从40个像素到128个像素。尺寸是32个像素或甚至尺寸是16个像素的收集区域110是可能的。

通过调整收集区域110，可减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。

可使用各种技术来配置收集区域110以减少空气散射光及杂散光。在例子中，在传感器101处或中添加光学屏蔽以切除非所要区域且仅留下所照明光区域。此可不减少μ介子及X射线诱发的光电子，但阻挡杂散光及空气散射光。

在例子中，光学屏蔽可为金属箔，其中切口与TDI传感器的所期望作用区域对准。在另一例子中，此可为保护TDI的玻璃盖板上的金属沉积物。金属沉积物将遮掩TDI上的非期望区域。

在另一例子中，通过不从所照明区域外的区域收集光电荷来遮挡传感器101的非所要区域。例如，可不激活传感器101的部分。在特定实例中，可针对不同应用改变收集区域110，此提供灵活性。在使用暗场缺陷检测的实例中，使用窄照明且最小化TDI的有效宽度。那些是四个成像通道中的三者。第四通道可为明场通道，其中杂散光并不成问题，因为明场光将淹没杂散光。

可使用计时电路来改变传感器101的收集区域110，所述计时电路可提供传感器101的区控制。此在图6中进一步说明。可通过垂直计时波形的区开关TDI传感器301的有效宽度(其可为传感器101的部分)。

TDI传感器301包含一或多个TDI读出寄存器304。TDI积分及计时方向由箭头303说明。在此实例中，图像扫掠从左向右扫掠。电开关302可用于区A到D中的每一者。TDI传感器301与TDI垂直计时波形产生器300一起工作，TDI垂直计时波形产生器300可产生电压以引起扫掠。

接通区A到D以激活整个TDI传感器宽度。针对TDI传感器的一半，则可仅激活两个区，例如C及D。在此实例中，未将波形施加于A及B。针对TDI传感器的四分之一，则仅接通一个区，例如D。所激活区可接近TDI读出寄存器304。

TDI传感器301的区A到D的电切换可减小有效TDI传感器宽度，且既可减少杂散散射光又阻挡高能粒子。降低高能粒子的异常值也可有益，因为这些可引发假缺陷。

先前未努力使照明视场尽可能窄。通过减少杂散光及散射光(例如DUV光)，可减少限制灵敏度的噪声源。此可改进总体系统的速度灵敏度。

返回到图2，传感器101及伺服系统109是其部分的系统100是检验系统。可在帧模式中周期性地使光点成像以检测光点移位。接着可使用伺服系统109来校正任何移位。

系统100与控制器102通信。例如，控制器102可与传感器101、伺服系统109及/或系统100的其它组件通信。控制器102可包含处理器103、与处理器103电子通信的电子数据存储单元104，及与处理器103电子通信的通信端口105。应明白，在实践中可由硬件、软件及固件的任何组合实施控制器102。此外，如本文中所描述的控制器102的功能可由一个单元执行或在不同组件当中分配，所述组件中的每一者又可由硬件、软件及固件的任何组合来实施。用于控制器102实施各种方法及功能的程序代码或指令可经存储于控制器可读存储媒体中，例如电子数据存储单元104中的存储器、控制器102内的存储器、控制器102外部的存储器或其组合。

控制器102被说明为与传感器101及伺服系统109电子通信，使得控制器102可接收信息以产生晶片107的图像且提供伺服系统109的位置的自动校准。两个控制器102可用来分离地处置这些功能。

控制器102可包含一或多个处理器103及一或多个电子数据存储单元104。每一处理器103可与电子数据存储单元104中的一或多者电子通信。在实施例中，一或多个处理器103通信地耦合。在此方面，一或多个处理器103可接收传感器101处接收的读数且将读数存储于控制器102的电子数据存储单元104中。控制器102可为系统本身的部分或可与系统分离(例如，独立控制单元或在集中式质量控制单元中)。

控制器102可以任何合适方式(例如，经由一或多个传输媒体，其可包含有线及/或无线传输媒体)耦合到系统100的组件，使得控制器102可接收由系统100产生的输出，例如来自传感器101的输出。控制器102可经配置以使用输出来执行数个功能。例如，控制器102可经配置以执行晶片107的检验。在另一实例中，控制器102可经配置以将输出发送到电子数据存储单元104或另一存储媒体而不检视输出。控制器102可如本文中所描述那样进一步配置。

本文中所描述的控制器102、(若干)其它系统或(若干)其它子系统可采用各种形式，包含个人计算机系统、图像计算机、主计算机系统、工作站、网络设备、因特网设备或其它装置。通常，术语“控制器”可广义地定义为包括具有执行来自存储器媒体的指令的一或多个处理器的任何装置。所述子系统或系统还可包含所属领域中已知的任何合适处理器，例如平行处理器。另外，所述子系统或系统可包含具有高速处理及软件的平台作为独立工具或联网工具。

如果所述系统包含一个以上子系统，那么不同子系统可彼此耦合使得可在子系统之间发送图像、数据、信息、指令等。例如，一个子系统可通过任何合适传输媒体耦合到(若干)额外子系统，所述传输媒体可包含所属领域中已知的任何合适有线及/或无线传输媒体。此类子系统中的两者或更多者还可通过共享计算机可读存储媒体(未展示)有效地耦合。

控制器102可与传感器101或系统100的其它组件电子通信。控制器102可根据本文中所描述的实施例中的任一者来配置。控制器102还可经配置以使用传感器101的输出或使用来自其它源的图像或数据来执行其它功能或额外步骤。

额外实施例涉及一种存储程序指令的非暂时性计算机可读媒体，所述程序指令可在用于执行定位照明光点的计算机实施方法的控制器上执行，如本文中所揭示。特定来说，如图2中所展示，控制器102可包含电子数据存储单元104或具有非暂时性计算机可读媒体的其它电子数据存储媒体中的存储器，所述非暂时性计算机可读媒体包含可在控制器102上执行的程序指令。所述计算机实施方法可包含本文中所描述的(若干)任何步骤的(若干)任何方法。例如，控制器102可经编程以执行图5的一些或所有步骤。电子数据存储单元104或其它电子数据存储媒体中的存储器可为存储媒体，例如磁盘或光盘、磁带或所属领域中已知的任何其它合适非暂时性计算机可读媒体。

程序指令可以各种方式中的任一者实施，尤其是基于程序的技术、基于组件的技术及/或面向对象技术等。例如，程序指令可根据需要使用ActiveX控件、C++对象、JavaBean、微软基础类别(MFC)、SSE(流式SIMD扩展)或其它技术或方法来实施。

在另一实施例中，控制器102可以所属领域中已知的任何方式通信地耦合到系统100的各种组件或子系统中的任一者。此外，控制器102可经配置以通过传输媒体从其它系统接收及/或获取数据或信息(例如，来自检验系统(例如检视工具、包含设计数据的远程数据库及类似者的检验结果)，所述传输媒体可包含有线及/或无线部分。以此方式，所述传输媒体可用作控制器102与系统100的其它子系统或系统100外部的系统之间的数据链路。

在一些实施例中，本文中所揭示的系统100及方法的各种步骤、功能及/或操作是由以下一或多者来实行：电子电路、逻辑门、多路复用器、可编程逻辑装置、ASIC、模拟或数字控制器/开关、微控制器或计算系统。可在载体媒体上传输或存储实施方法(例如本文描述的那些方法)的程序指令。所述载体媒体可包含存储媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、非易失性存储器、固态存储器、磁带及类似者。载体媒体可包含传输媒体，例如电线、电缆或无线传输链路。例如，贯穿本发明所描述的各种步骤可由单个控制器102(或计算机系统)或替代地多个控制器102(或多个计算机系统)来执行。此外，系统100的不同子系统可包含一或多个计算或逻辑系统。因此，上文描述不应被解释为限制本发明，而是应被解释为仅说明本发明。

图3是空气散射图像及轮廓。所述图像不包含晶片或载物台。顶部图像的高度是256个像素。图像中心的白色迷光从空气散射。结果展示在256个像素宽处是1.8ppb且在128个像素宽处是1.1ppb。使用不同技术的结果展示在256个像素宽处是15.6ppb且在128个像素宽处是11ppb。如果源远离源平面，那么将在图像平面中产生极大模糊图像。通常，当使用常规相机拍摄图像时，阻挡图像的模糊部分将意味着阻挡图像的一些所期望内容或特征。具有窄照明的TDI图像不同是因为仅点亮在任何时刻成像的相对窄条带。如果在照明外的区域中存在模糊区域，那么可阻挡这些区域且可减少杂散散射光。

图4说明标准迷光轮廓的前向杂散光图像。顶部图像是正常对比度，底部图像经加窗以展示前向散射支柱。径向平均值还展示来自支柱的前向杂散光。结果展示标准迷光晶片是200ppb，前向杂散光在256个像素宽处是25.9ppb且在128个像素宽处是14.1ppb。

在图4中，顶部图像展示中央白色条带，其是从晶片散射的照明光。中心信号是晶片外的迷光。图4中的底部图像是具有高纹理的顶部图像的放大版本。在照明光的任一侧上，仍可看见来自空气或离开光学器件的杂散散射光。

图4底部的照明轮廓的右图表是具有对数尺度的左图表的放大版本。左图表从左向右跨整个顶部图像。

在实例中，检验系统开始于分成两个区段(每一区段256宽)的512宽TDI传感器。因此，所开始TDI传感器实际上是256个像素宽(在晶片平面处是166μm宽)，而照明区域是60个像素宽(在晶片平面处是39μm)。减小TDI传感器宽度减少非所要高能辐射。计划128个像素或83μm的作用TDI宽度。然而，确定杂散光及空气散射DUV光在空间上相当平坦地跨全256像素宽度。因此，计划在128个像素与64个像素之间的进一步宽度减小。

图3及4的特征及结果是师范性的且并不意味着限制性。

图5是实施例的流程图。在200处，使用具有收集区域的时间延迟及积分传感器来使晶片成像。所述收集区域经配置使得杂散深紫外光及空气散射深紫外光减少。所述成像可包含暗场照明。为获得所述收集区域，可遮挡所述收集区域的一些部分。在201处，任选地使用伺服系统来定位由所述时间延迟及积分传感器收集的照明光点。

如本文中所使用，术语“晶片”通常是指由半导体或非半导体材料形成的衬底。此半导体或非半导体材料的实例包含(但不限于)单晶硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、蓝宝石及玻璃。可在半导体制造设施中共同地发现及/或处理此类衬底。

晶片可包含形成于衬底上的一或多个层。例如，此类层可包含(但不限于)光致抗蚀剂、电介质材料、导电材料及半导电材料。许多不同类型的此类层在所属领域中是已知的，且如本文中所使用的术语晶片希望涵盖包含所有类型的此类层的晶片。

可图案化或未图案化形成于晶片上的一或多个层。例如，晶片可包含多个裸片，每一裸片具有可重复的图案化特征或周期性结构。此类材料层的形成及处理可最终导致成品装置。可在晶片上形成许多不同类型的装置，且如本文中所使用的术语晶片希望涵盖在其上制造所属领域中已知的任何类型的装置的晶片。

也可使用其它类型的晶片。例如，所述晶片可用来制造LED、太阳能电池、磁盘、平板或抛光板。也可使用本文中所揭示的技术及系统来对其它对象上的缺陷分类。

可如本文中所描述那样执行所述方法的步骤中的每一者。所述方法还可包含可由本文中所描述的控制器及/或(若干)计算机子系统或(若干)系统执行的(若干)任何其它步骤。所述步骤可由一或多个计算机系统来执行，所述一或多个计算机系统可根据本文中所描述的实施例中的任一者来配置。另外，上文所描述方法可由本文中所描述的系统实施例的任一者来执行。

尽管已关于一或多个特定实施例描述本发明，但将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可制作本发明的其它实施例。因此，本发明应被视为仅受所附权利要求书及其合理解释限制。

Claims (20)

1.一种用于最小化场大小的系统，其包括：

时间延迟及积分传感器，其具有收集区域，其中所述收集区域包含多个区，其中仅激活所述多个区的一部分，且其中未将波形施加于所述多个区的其余部分；

伺服系统，其控制照明光点的位置，其中由所述时间延迟及积分传感器收集所述照明光点中的光；及

其中所述时间延迟及积分传感器经配置以使用光学屏蔽、选择性收集光电荷或计时电路调整所述收集区域，所述光学屏蔽包含设置于所述时间延迟及积分传感器上的玻璃板上的金属沉积物以用于防止所述波形施加于所述多个区的所述其余部分，从而经由所述调整减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间延迟及积分传感器是电荷耦合装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述伺服系统是波束操控及塑形模块伺服系统。

4.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括校准系统，所述校准系统与所述伺服系统电子通信，其中所述校准系统提供所述伺服系统的位置的自动校准。

5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括暗场光源，所述暗场光源提供所述照明光点。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述收集区域的宽度是83微米或更小。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述收集区域是从64个像素到128个像素。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述收集区域是从40个像素到128个像素。

9.根据权利要求1所述的系统，其中空气散射深紫外光经降低到低于1.1ppb。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述时间延迟及积分传感器与所述伺服系统是检验系统的部分。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述检验系统包含卡盘，所述卡盘经配置以固持晶片。

12.一种用于最小化场大小的方法，其包括：

使用具有收集区域的时间延迟及积分传感器来使晶片成像，其中所述收集区域包含多个区，其中仅激活所述多个区的一部分，且其中未将波形施加于所述多个区的其余部分；及

使用光学屏蔽、选择性收集光电荷或计时电路以调整所述收集区域，所述光学屏蔽包含设置于所述时间延迟及积分传感器上的玻璃板上的金属沉积物以用于防止所述波形施加于所述多个区的所述其余部分，从而经由所述调整减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括使用伺服系统来定位由所述时间延迟及积分传感器收集的照明光点。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述收集区域的宽度是83微米或更小。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述收集区域是从64个像素到128个像素。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述收集区域是从40个像素到128个像素。

17.根据权利要求12所述的方法，其中空气散射深紫外光经降低到低于1.1ppb。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述成像包含暗场照明。

19.一种用于最小化场大小的系统，其包括：

时间延迟及积分传感器，其具有收集区域，所述收集区域具有多个区，其中所述时间延迟及积分传感器的至少一部分经遮挡使得仅所述多个区的第一部分接收光；及

伺服系统，其控制照明光点的位置，其中由所述时间延迟及积分传感器收集所述照明光点中的光；及

其中所述时间延迟及积分传感器经配置以使用光学屏蔽、选择性收集光电荷或计时电路调整所述收集区域，所述光学屏蔽包含设置于所述时间延迟及积分传感器上的玻璃板上的金属沉积物以用于防止波形施加于所述多个区的其余部分，从而经由所述调整减少杂散深紫外光及空气散射深紫外光。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述伺服系统是波束操控及塑形模块伺服系统。

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