在激光暗场系统中用于斑点抑制的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示用于检测半导体样本上的缺陷的装置及方法。系统包含：照明模块，其用于将非零阶高斯照明光束引导朝向样本上的多个位置；及收集模块，其用于检测响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光，且针对所述样本上的每一位置产生多个输出图像或信号。所述系统进一步包括通过以下步骤来检测缺陷的处理器系统：(i)处理所述输出图像或信号以保留大体上与一或多个非零阶高斯照明光束的点扩散函数匹配的经滤波图像或信号部分；以及(ii)分析所述经滤波图像或信号部分以检测所述样本上的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在激光暗场系统中用于斑点抑制的方法及装置相关申请案的交叉参考本申请案主张由万博莱·根德(VaibhavGaind)等人在2015年7月10日申请的第62/190,729号先前申请案美国临时申请案的权利，所述临时申请案的全文出于全部目的以引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及在检验系统中用于半导体晶片或主光罩的缺陷检测的方法及系统，且更明确来说涉及在缺陷检测期间降低斑点效应。
技术介绍
各种各样的检验系统可用于检验样本缺陷。激光通常用作许多检验系统中的光源以检测晶片或光罩上的缺陷。激光归因于其极高亮度而提供最有效率的照明方法中的一种。然而，使用激光的一个缺点是激光的高空间及时间相干性在成像样本的表面上的图案时引起振铃效应(ringingeffect)，或在表面特征无规则(例如，归因于表面或线边缘粗糙部(roughness))时引起斑点。振铃效应或斑点可使图像质量严重降级且引入过多噪声，因此降低检测缺陷的灵敏度。关于例如振铃及斑点现象的干涉效应的综合论述可发现于由J.W.古德曼(J.W.Goodman)、麦格劳-希尔(McGraw-Hill)所著的“傅立叶光学(FourierOptics)”及同样由J.W.古德曼、威利-国际科学(Wiley-Interscience)所著的“统计光学(StatisticalOptics)”中。可以各种方式减少这些有害的图像效应。提供部分非相干激光的一种常规技术涉及使用旋转扩散器。旋转扩散器通常由在激光束到达待成像物体之前引入到激光束的路径中的旋转毛玻璃屏组成。旋转扩散器将随机相位变动引入到入射激光束中，借此降低光束的空间相干性。随着扩散器的旋转，检测器可从独立视图或视角收集物体的图像。检测器又可集成独立检验视图以有效地合成待成像物体的非相干照明。与使用旋转扩散器相关联的一个问题涉及照明效率。扩散器通常由于光的过度散射而具有低效率。与旋转扩散器相关联的另一问题是其针对照明系统充当不理想的振源。最后，扩散器盘的旋转速度必须比检测器的集成时间更快以提供适当斑点抑制。这对于其中检测器的集成时间可低达几纳秒的高处理量系统是不可能的。鉴于前述内容，需要用于缺陷检测同时降低斑点效应的改进的计量装置及技术。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的简明概要以提供对本专利技术的特定实施例的基本理解。此概要并非本专利技术的全面综述且并未识别本专利技术的关键/重要元件或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文中揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细描述的序言。在一个实施例中，揭示一种用于检测半导体样本上的缺陷的系统。所述系统包含：照明模块，其用于将非零阶高斯(Gaussian)照明光束引导朝向样本上的多个位置；及收集模块，其用于检测响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光且针对所述样本上的每一位置产生多个输出图像或信号。所述系统进一步包括处理器系统，其通过以下步骤检测缺陷：(i)处理所述输出图像或信号以保留大体上与一或多个非零阶高斯照明光束的点扩散函数匹配的经滤波图像或信号部分；及(ii)分析所述经滤波图像或信号部分以检测所述样本上的缺陷。在特定实施方案中，所述照明模块包括：(i)光源，其用于产生零阶高斯照明光束；(ii)非零阶高斯产生器，其用于更改所述零阶高斯照明光束以产生非零阶高斯照明光束；及(iii)一或多个光学元件，其用于将所述非零高斯照明光束引导朝向所述样本。在另一方面中，所述零阶高斯照明光束是零阶拉格耳(Laguerre)高斯照明光束且所述非零阶高斯照明光束是非零阶拉格耳高斯照明光束。在其它方面中，所述非零阶高斯产生器是螺旋相位板、衍射光栅或全息图，或空间光调制器或q板。在另一实施例中，所述收集模块包含经定位以收集响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光的一或多个检测器。在另一方面中，通过将与所述非零阶高斯照明光束的所述点扩散函数匹配的核心图像与所述输出图像进行卷积而获得所述经滤波输出图像。在另一方面中，通过使用经训练以将与所述非零阶高斯照明光束的所述点扩散函数匹配的图像定义为缺陷的分类器分类所述输出图像而获得所述经滤波输出图像。在另一实例实施例中，所述收集模块经布置以在暗场模式中收集所述散射光。本专利技术的替代实施例涉及一种检测半导体样本上的缺陷的方法。用非零阶高斯照明光束照明所述样本的多个位置。从经布置以检测响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光的一或多个检测器获得输出图像或信号。对所述输出图像或信号进行滤波以保留大体上与所述非零阶高斯照明光束的点扩散函数匹配的经滤波图像或信号部分。分析所述经滤波图像或信号以检测所述样本上的缺陷。在特定方法实施方案中，用非零阶高斯照明光束照明所述样本的多个位置包括：(i)产生零阶高斯照明光束；(ii)从所述零阶高斯光束产生非零阶高斯照明光束；及(iii)将所述非零阶高斯照明光束引导朝向所述样本上的所述多个位置。下文参考图进一步描述本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1A说明高斯光束宽度依据沿光束的距离z而变化。图1B说明拉格耳高斯(LG)光束截面的数种实例。图2说明根据本专利技术的一个实施方案的通过用不同LG光束照明缺陷及线边缘粗糙部而获得的散射(或暗场)缺陷图像。图3说明根据本专利技术的特定实施方案的起因于将与照明光束的点扩散函数(PSF)匹配的核心应用于经收集缺陷图像的经滤波缺陷图像。图4是说明根据本专利技术的一个实施例的用于使用非零阶高斯光束及PSF匹配滤波来检测缺陷的程序的流程图。图5是根据本专利技术的特定实施方案的运用非零阶高斯照明及PSF匹配滤波的检验系统的图解表示。图6A说明根据本专利技术的特定实施方案的用于从标准横向电磁波(TEM00)产生螺旋形光束的螺旋波板。图6B说明根据本专利技术的另一实施方案的使用具有叉形位错(forkdislocation)的衍射全息图产生±2阶高斯光束。图6C说明根据本专利技术的另一实施方案的使用q板产生±2阶高斯光束。具体实施方式在以下描述中，陈述众多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。可在没有一些或全部这些具体细节的情况下实践本专利技术。在其它例子中，并未详细描述熟知过程操作以免不必要地使本专利技术不清楚。虽然将结合特定实施例描述本专利技术，但应了解，并不希望将本专利技术限于所述实施例。介绍用于检验半导体样本的传统激光系统趋于利用零阶高斯光束以使光束轮廓尽可能紧密而有利于对极小结构的检验。在暗场应用中使用此类相干系统的情况下，缺陷的散射效应与表面或线粗糙部的散射效应几乎相同，这称为“斑点效应”。因此，难以区分缺陷与表面或线粗糙部。举例来说，缺陷的强度可能不会高于斑点噪声的强度，使得用于定义缺陷的定限技术失败。可使用各种方法来抑制斑点，例如在收集信道之间使用去相关以改进信噪比的信道融合；收集时相对于照明偏振的交叉偏振；及用角度或波长分集产生部分相干系统。此外，可使用匹配滤波来抑制不相关的噪声源，如散粒噪声。然而，当用零阶高斯光束扫描粗糙区域时，所产生的斑点保留入射光束的点扩散函数，且因此使用匹配滤波并未导致缺陷信噪比的任何改进。用于检测缺陷的实例实施例：本专利技术的特定实施例利用非零阶高斯光束以成像样本。首先将描述简单高斯光束。图1A说明高斯光束宽度依据沿光束的距离z而变化。图式展示以下参数：w0是光束腰；b是焦点深度；zR是罗利范围(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测半导体样本上的缺陷的系统，其包括：照明模块，其用于将非零阶高斯照明光束引导朝向样本上的多个位置；收集模块，其用于检测响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光，且针对所述样本上的每一位置产生多个输出图像或信号；及处理器系统，其用于通过以下步骤来检测缺陷：处理所述输出图像或信号，以保留大体上与一或多个非零阶高斯照明光束的点扩散函数匹配的经滤波图像或信号部分，以及分析所述经滤波图像或信号部分，以检测所述样本上的缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.10 US 62/190,729;2016.07.01 US 15/201,1911.一种用于检测半导体样本上的缺陷的系统，其包括：照明模块，其用于将非零阶高斯照明光束引导朝向样本上的多个位置；收集模块，其用于检测响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光，且针对所述样本上的每一位置产生多个输出图像或信号；及处理器系统，其用于通过以下步骤来检测缺陷：处理所述输出图像或信号，以保留大体上与一或多个非零阶高斯照明光束的点扩散函数匹配的经滤波图像或信号部分，以及分析所述经滤波图像或信号部分，以检测所述样本上的缺陷。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明模块包括：光源，其用于产生零阶高斯照明光束；非零阶高斯产生器，其用于更改所述零阶高斯照明光束以产生非零阶高斯照明光束；及一或多个光学元件，其用于将所述非零阶高斯照明光束引导朝向所述样本。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述零阶高斯照明光束是零阶拉格耳高斯照明光束，且所述非零阶高斯照明光束是非零阶拉格耳高斯照明光束。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述非零阶高斯产生器是螺旋相位板。5.根据权利要求2所述的系统，其中所述非零阶高斯产生器是衍射光栅或全息图。6.根据权利要求2的系统，其中所述非零阶高斯产生器是空间光调制器或q板。7.根据权利要求2的系统，其中所述收集模块包含经定位以收集响应于所述非零阶高斯照明光束而从所述样本散射的光的一或多个检测器。8.根据权利要求7所述的系统，其中通过将与所述非零阶高斯照明光束的所述点扩散函数匹配的核心图像与所述输出图像进行卷积而获得所述经滤波输出图像。9.根据权利要求7所述的系统，其中通过使用经训练以将与所述非零阶高斯照明光束的所述点扩散函数匹配的图像定义为缺陷的分类器来分类所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·盖纳德，J·柯克伍德，
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