用于提高检测灵敏度的多点照明制造技术

本发明专利技术呈现用于最小化从非均匀照明源产生的多个照明光束之间的干涉以在检验系统的视域上提供有效均匀照明分布的方法及系统。在一些实例中，将脉冲光束分割成多个照明光束，使得所述光束中的每一者在待检验的样本的表面处在时间上分离。在一些实例中，将从非均匀照明源产生的多个照明光束投射到所述样本的所述表面上的空间分离的区域上。将由每一区域照明的所关注的点目标成像到时间延迟积分TDI检测器的表面上。对所述图像求积分使得所述照明区域沿着所关注的所述点目标的运动方向的相对位置不影响在所述视域上的照明效率分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本专利申请案依据35U.S.C.§119主张2013年8月9日申请的标题为“用于表面扫描系统的分割高斯光束与多点平顶照明(SplitGaussianBeamsandMulti-SpotFlat-TopIlluminationforSurfaceScanningSystems)”的第61/864,024号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的标的物以引用方式并入本文中。
所描述的实施例涉及用于表面检验的系统，且更特定来说，涉及半导体晶片检验模态。
技术介绍
半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常由施加到衬底或晶片的处理步骤序列来制造。半导体装置的各种特征及多个结构层级是由这些处理步骤形成。举例来说，除其它以外，光刻是涉及在半导体晶片上产生图案的一种半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上制造多个半导体装置且接着可将多个半导体装置分成个别半导体装置。在半导体制造过程期间在各种步骤处使用检验过程以检测晶片上的缺陷以促进较高良率。随着设计规则及过程窗在大小上继续收缩，需要检验系统捕获未经图案化晶片表面及经图案化晶片表面两者上的更广泛范围的物理缺陷同时维持高产量。类似地，需要检验系统捕获光罩表面上的更广泛范围的物理缺陷。一种此类检验系统是照明及检验晶片表面的扫描表面检验系统。在照明点下扫描晶片直到检验所述晶片表面的所要部分为止。通常，高功率、基于激光的照明源产生具有非均匀(例如，高斯)光束强度分布的照明光。然而，通常可期望，将在检验系统的视域上具有尽可能均匀的强度分布的照明光投射到待检验的样本上。举例来说，在高功率、基于激光的检验系统中，入射激光光束的功率密度能够损坏晶片表面。对于运用短脉冲激光照明源的检验系统，衬底损坏主要与峰值功率密度有关。通过入射光学辐射与晶片表面的交互产生过量热，尤其是在经受具有峰值功率密度的入射光的入射区域中。在另一实例中，成像系统一般依靠具有在视域上尽可能均匀的强度分布的照明光来有效地对样本的表面进行成像。从非均匀(例如，高斯)光束源产生均匀强度分布的一种方法是，仅使用光束轮廓的中心部分。虽然稳健且简单，但在显著系统成本下会浪费显著量的光。此外，必须注意适当倾出未使用的光同时避免杂散光问题。另一方法涉及对接收非均匀输入光束且产生多个次级光束的衍射光学元件(DOE)的使用。通过控制次级光束的相对相位及位置，DOE可产生在晶片表面处近似均匀强度分布的复合照明光。不幸地，DOE元件对照明光束轮廓中的周期相位及强度波动(波前误差)高度灵敏，且也对输入光束相对于DOE的位置高度灵敏。此外，制造的DOE是通常不可经调适以适应最终照明分布的要求的改变的固定光学结构。类似地，制造的DOE不可经有效地变更以响应于输入光束的相位或强度分布的改变。此外，DOE与标准光学组件(例如，球面透镜及平面镜)相比，对于设计及制造两者也相对较昂贵。产生均匀分布的另一方法涉及对漫射器的使用。然而，漫射器也有上文相对于DOE描述的许多相同问题。此外，在涉及相干照明的应用中，漫射器可引起非所要斑纹。产生均匀分布的另一方法涉及对非球状光学器件的使用。然而，非球状光学器件也有上文相对于DOE描述的许多相同问题。在一些实例中，可运用多个独立光源来产生均匀分布。然而，额外系统成本是不合意的。一般来说，现有光束整形系统的缺点包含低效率、对像差的灵敏度、复杂性及较差的灵活性。通常，设计用于从单个高斯光束产生均匀分布而无光倾出的系统以将输入光束分成多个复本且单独操纵每一复本。此类操纵包含衰减、相位延迟，或空间复位。然而，此类操纵显著地受复本之间的干涉影响，尤其是在考虑输入光束的真实世界像差时。因此，期望对扫描检验系统的改进以减轻用于照明待检验的样本的多个照明光束之间的干涉。
技术实现思路
本专利技术呈现用于最小化从非均匀照明源产生的多个照明光束之间的干涉以在检验系统的视域上提供有效均匀照明分布的方法及系统。一方面，通过运用从具有非均匀强度分布的脉冲照明源产生多个照明光束的光学子系统有效地减轻多个照明光束之间的干涉。光学子系统在待检验的样本的表面处引入多个照明光束之间的光学延迟。由于照明表面的多个光束是时间分离的，所以检测器处的照明光束之间的干涉被最小化。另一方面，通过运用时间延迟积分(TDI)检测器及从具有非均匀强度分布的照明源产生多个照明光束的光学子系统有效地减轻多个照明光束之间的干涉。光学子系统将多个照明光束中的每一者引导到待检验的样本的表面，使得由每一光束照明的样本的表面的每一区域与其它区域空间分离。TDI检测器接收从由照明光束中的每一者照明的样本的每一区域收集的大量光。由光学系统成像到TDI检测器上的点目标使用与电荷通过检测器的传送速度相同的速度跨越检测器表面移动。由于每一照明区域是空间分离的，所以所关注的点目标移动通过点目标的运动轨迹的路径中的任何照明区域而无干涉。由其路径中的每一照明区域照明的点目标的图像随着相关联的电荷耦合装置(CCD)电荷跨越检测器传送而跨越TDI检测器移动。因此，所关注的点目标将与来自其运动轨迹中的每一照明点的照明光交互，且所述交互将被传递到TDI检测器且被积分。以此方式，照明点沿着所关注的点目标的运动方向的相对位置不影响在视域上的照明效率分布。通过非限制性实例呈现经配置以从具有非均匀强度分布的照明源产生多个照明光束的光学子系统的若干实施例。所呈现的实施例在待检验的样本的表面处产生多个照明光束，使得由每一光束照明的样本的表面的每一区域从其它区域中的至少一者时间延迟、从其它区域中的至少一者空间移位，或两者。在一些实施例中，运用光学子系统产生具有大约相同强度的非均匀照明光束的复本。在一些实例中，在有多个照明光束之间的光学延迟下，将这些复本引导到待检验的样本的表面。在一些实例中，将复本引导到待检验的样本的表面，使得由每一光束照明的样本表面的区域空间分离。在一些实例中，在有多个照明光束之间的光学延迟下且在空间分离下，将复本引导到待检验的样本的表面。在一些实施例中，运用光学子系统将非均匀照明光束空间分割成至少两个半光束。在一些实例中，将脉冲照明光束空间分割成至少两个半光束，且在长于脉冲长度的时间内延迟任何空间重叠的半光束以避免干涉。在这些实例中，稍微空间移位半光束使得总强度分布在中心周围具有平坦顶部。在一些实例中，此导致对照明光的更有效使用。此外，每一脉冲的峰值强度被减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检验系统，其包括：脉冲激光照明源，其经配置以产生照明光束；光学子系统，其接收所述照明光束且将所述照明光束分割成两个或两个以上的次级照明光束，其中所述光学子系统在所述两个或两个以上次级光束照明待检验的样本的表面时在所述两个或两个以上的次级照明光束之间引入时间延迟；及检测器，其可操作以接收从由所述两个或两个以上的次级光束中的第一者照明的所述样本的所述表面收集的第一量的光及接收从由所述两个或两个以上的次级照明光束中的第二者照明的所述样本的所述表面收集的第二量的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.09 US 61/864,024;2014.08.08 US 14/455,1611.一种检验系统，其包括：
脉冲激光照明源，其经配置以产生照明光束；
光学子系统，其接收所述照明光束且将所述照明光束分割成两个或两个以上的次
级照明光束，其中所述光学子系统在所述两个或两个以上次级光束照明待检验的样
本的表面时在所述两个或两个以上的次级照明光束之间引入时间延迟；及
检测器，其可操作以接收从由所述两个或两个以上的次级光束中的第一者照明的
所述样本的所述表面收集的第一量的光及接收从由所述两个或两个以上的次级照
明光束中的第二者照明的所述样本的所述表面收集的第二量的光。
2.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述检测器经配置以基于所述第一及第二量
的经收集光产生输出值。
3.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述时间延迟超过由所述脉冲激光照明源产
生的所述照明光束的脉冲持续时间。
4.根据权利要求3所述的检验系统，其中所述时间延迟小于由所述脉冲激光照明源产
生的所述照明光的连续脉冲之间的周期。
5.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述光学子系统包含经配置以将所述照明光
束空间分割成两个半光束的两个平行镜，其中一个半光束相对于另一者空间移位且
在时间上延迟。
6.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述光学子系统包含经配置以从所述照明光
束产生两个或两个以上的次级照明光束的至少一个分束器及一镜，其中所述次级照
明光束中的每一者相对于所述次级照明光束中的任何其它者在时间上延迟。
7.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述光学子系统包含经配置以将所述照明光
束空间分割成大约相等强度的四个半光束的平行光束板，其中所述四个半光束中的
每一者相对于其它者中的至少一者在时间上延迟。
8.根据权利要求7所述的检验系统，其中所述平行光束板进一步经配置以从所述平行
光束板的第一表面发射所述四个半光束中的第一及第二者且从所述平行光束板的
第二表面发射所述四个半光束中的第三及第四者。
9.根据权利要求1所述的检验系统，其中所述检测器是时间延迟积分TDI检测器。
10.一种检验系统，其包括：
照明源，其经配置以产生照明光束；
光学子系统，其接收所述照明光束且将所述照明光束分割成两个或两个以上的次
级照明光束，其中所述光学子系统在所述两个或两个以上的次级光束照明待检验的
样本的表面时在所述两个或两个以上的次级照明光束之间引入空间分离；及
时间延迟积分TDI检测器，其可操作以接收从由所述两个或两个以上的次级照
明光束中的第一者照明的所述样本的所述表面收集的第一量的光及接收从由所述
两个或两个以上的次级照明光束中的第二者照明的所述样本的所述表面收集的第
二量的光。
11.根据权利要求10所述的检验系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：勇霍·亚历克斯·庄，陆晓旭，约翰·费尔登，伊万·马列夫，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US