TWI536012B - 暗場檢驗系統及其之提供方法 - Google Patents

Description

暗場檢驗系統及其之提供方法

本發明係關於一種暗場檢驗系統，且特定言之係關於形成此檢驗系統之一環狀照明。

本申請案主張2009年7月22日申請題為「具有改良能力之缺陷檢驗系統」之美國臨時專利申請案第61/227,713號之優先權。

半導體晶圓上之表面最佳係平坦的。然而，即使是空白晶圓，也必然存在某種殘餘粗糙度。此粗糙度雖然可能僅為2nm或更小(即，比用於檢驗之光之波長小得多)，但仍可導致在一暗場檢驗系統中之一成像感測器處偵測之散射光之不必要波動。此等波動之特徵可在於一雜訊底限且在本文中稱為「斑點」。對於晶圓檢驗而言，該斑點實際上係該成像感測器之靈敏度之限制因素。即，原本可偵測之小粒子(例如，缺陷)可能為斑點所混淆。

暗場晶圓檢驗之習知方法並未針對克服斑點而設計，包含寬頻帶系統或雷射暗場檢驗系統之邊緣對比度(EC)模式。不幸地是，一寬頻帶系統之一EC模式使用一低亮度寬頻帶光源，該低亮度寬頻帶光源導致在該成像感測器處之一較低照明位準。此外，該寬頻帶系統之一EC模式具有可用於缺陷偵測之一固有有限之數值孔徑(NA)，這是因為該NA用於照明及成像兩者。此有限NA可導致低光學解析度及散射光之相對低之收集效率。

諸如由KLA-Tencor提供之Puma產品系列之一典型雷射暗場檢驗系統使用斜光入射，該斜光入射建立可能有點限制解析度之一相對大之線寬度(例如，大約1微米)。此外，一典型雷射暗場檢驗系統使用一單一照明角，該單一照明角導致強空間相干性。強空間相干性可導致粗糙度引起之波動(或斑點)之一相對大之位準，其可影響該系統對真實缺陷之最終靈敏度。

因此，需要提出一種可顯著改良缺陷偵測靈敏度之暗場檢驗系統。

一晶圓之表面粗糙度通常導致在一暗場檢驗系統中之一成像感測器處偵測之散射光之小波動。所謂斑點之此等波動之特徵可在於一雜訊底限。對於晶圓檢驗而言，原本可偵測之小缺陷(例如，粒子)可能為斑點所混淆。

最小化斑點效應之一暗場檢驗系統可包含複數個光束塑形路徑以在一晶圓上產生一複合、聚焦照明線或二維視場。各光束塑形路徑可有利地在一斜角處照明該晶圓。該複數個光束塑形路徑可形成一環狀照明。此環狀照明可減少斑點效應，從而改良信雜比(SNR)。此檢驗系統可進一步包含一物鏡以擷取來自該晶圓之散射光以及一成像感測器以接收該物鏡之一輸出。因為該晶圓照明發生於若干斜角處，所以該物鏡可具有一高數值孔徑(NA)(例如，至少0.5)，從而改良光學解析度。在一實施例中，該等斜角可係介於相對於該表面法線之60度至85度之間。

在一實施例中，該等光束塑形路徑之各者可包含一光源(例如，一雷射或一雷射二極體)及一柱鏡。各柱鏡可相對於來自其相對應光源之一光束而傾斜且旋轉。各柱鏡可具有定位平行於該照明線之一柱軸。在一實施例中，各柱鏡可藉由其柱軸而旋轉以最小化像差。

在一實施例中，至少一光束塑形路徑包含第一、第二及第三柱鏡。該等第一及第二柱鏡之一者在任意時間點係在光束塑形路徑中。該等第一及第二柱鏡之各者可判定該照明線之一長度。該第三柱鏡可判定該照明線之一寬度。在另一實施例中，該等第一及第二柱鏡可由一變焦透鏡替代，該變焦透鏡容許選擇一預定範圍內之一特定照明線長度。

在一實施例中，該暗場檢驗系統之該成像感測器可包含一數位影像處理濾光器，該數位影像處理濾光器匹配該晶圓上之一粒子之影像之一形狀。舉例而言，該形狀可為一環形形狀。

在一實施例中，該複數個光束塑形路徑可包含多個雷射及耦合至該多個雷射之多模式光纖。一調變器可調變由該等多模式光纖傳送之光束。反射鏡可經定位以反射及引導該等光束以產生該照明線。在一實施例中，該等反射鏡可包含一非球面環狀反射鏡。

在另一實施例中，該複數個光束塑形路徑可包含一寬頻帶光源及一光導管以接收該寬頻帶光源之一輸出。一聚光透鏡可準直該光導管之該輸出。反射鏡可經定位以反射及 引導自該聚光透鏡輸出之光束以產生該照明線。在一實施例中，該等反射鏡可包含一非球面環狀反射鏡。

在各光束塑形路徑包含一光源之一實施例中，至少一光源包含多個雷射及二向色光束組合器以產生具有多波長之一雷射光束。此等多波長可促進缺陷偵測及識別，這是因為不同缺陷可不同地對應於不同波長。在各光束塑形路徑包含一光源之另一實施例中，各光源可為一雷射，且相鄰光束塑形路徑具有具不同波長之雷射。

在一實施例中，該複數個光束塑形路徑可包含一雷射及耦合至該雷射之一漫射器。一光纖束可接收該漫射器之一輸出。該光纖束之各光纖可有助於光形成該照明線。

在一實施例中，該暗場檢驗系統可包含經定位以接收該物鏡之一輸出之一分光器。在此情形下，該成像感測器可包含多個成像感測器，各成像感測器用於偵測由該分光器輸出之光之一特定波長。舉例而言，該成像感測器可包含一第一成像感測器以偵測由該分光器輸出之光之一第一波長以及一第二成像感測器以偵測由該分光器輸出之光之一第二波長。在具有由該分光器輸出之三個或更多個波長之一實施例中，可僅選擇該多個成像感測器之一子集以用於影像分析。

本發明亦描述一種組態一暗場檢驗系統之方法。在此方法中，形成光束塑形路徑以提供環狀照明。各光束塑形路徑係用於在一斜角處照明一晶圓。值得注意的是，該複數個光束塑形路徑之輸出可在該晶圓上形成一聚焦照明線。

一晶圓之表面之粗糙度可導致在一暗場檢驗系統中之一成像感測器處偵測之散射光之不必要波動。對於晶圓檢驗而言，此波動(下文中稱為斑點)實際上係該成像感測器之靈敏度之限制因素。根據一改良暗場檢驗系統之一態樣，可藉由使用環狀照明而減少斑點，該環狀照明可有利地減少空間相干性，且因此改良光學靈敏度。

圖1A繪示包含複數個光束塑形路徑101之一例示性照明環100。各光束塑形路徑101可包含一光源102及相對應照明光學器件103。在一實施例中，光源102可為一雷射或一雷射二極體。值得注意的是，亦參考圖1B，光源102(經由照明光學器件103)可在若干斜角處照明一晶圓104。在一實施例中，斜照明角(如自晶圓法線量測)可係自60度至85度。此等斜照明角可使一物鏡111不僅用於成像，從而容許使用一高NA(例如，自0.5至0.97)。一成像感測器110可經定位以使用一標準成像路徑組態(為了簡化而未展示)來接收來自物鏡111之聚焦光之樣本/缺陷散射分量。

值得注意的是，當平均化兩個獨立、隨機雜訊源時，總隨機雜訊減少了。對於平均化之N個獨立、隨機雜訊源而言，總隨機雜訊減少了。上述環狀照明可提供統計上獨立之雜訊源，即斑點，從而有效抵消一些雜訊源，同時增強粒子信號，如下文中更詳細描述。此抵消程序在本文中亦稱為「平均化」。注意，N可為一偶數或奇數。

使用上述照明組態，晶圓104甚至可藉由一寬頻帶晶圓 檢驗工具而使用時間延遲積分(TDI)檢驗。於2007年6月5日頒佈給KLA-Tencor公司之題為「藉由使用振動來重建欠取樣影像而識別A基板表面中之缺陷之方法及裝置」之美國專利7227984中描述各種TDI技術及組態，且該案以引用方式併入本文中。注意，在一寬頻帶工具中，通常需要具有很多積分階之一TDI以改良一光預算。舉例而言，圖2繪示可在一掃描方向203上使用TDI階202掃描之一過充填之照明區域201(通常在一寬頻帶工具中)。然而，經組態具有TDI階202以大體上覆蓋過充填之照明區域201之一TDI感測器可係昂貴的且因與該大感測器區域相關聯之較低良率而難以投入生產。

值得注意的是，光源102及其等相對應照明光學器件103可在晶圓104上產生一薄、亮照明線(例如，大約10微米)，從而顯著增加每單位面積之光密度(相較於一寬頻帶光源)。為了最小化TDI階，該照明線可形成為垂直於該TDI積分方向。舉例而言，圖3繪示可在一掃描方向303上使用大體上減少數目之TDI階302掃描之一欠充填照明區域301(即，該晶圓上之該照明線)。術語「欠充填」是指相比於一「過充填」照明區域(見，例如圖2)提供用於照明之明顯較小之區域。此TDI階減少可顯著減少與該等感測器相關聯之成本，同時提供高靈敏度及高處理量檢驗所需之足夠照明亮度。在一實施例中，為了最佳化晶圓檢驗之處理量，該照明線之長度可係在1毫米至3毫米之範圍內。

在一實施例中，對於多個方位照明角而言，來自該等不 同照明角之照明線可至少部分疊加以形成該照明線，即欠充填之照明區域301。在另一實施例中，來自該等不同照明角之照明線可經有效串接以形成該照明線。

圖4繪示包含三個柱鏡之一例示性照明組態，該三個柱鏡相對於其等光束傾斜且旋轉以在該晶圓上形成一複合照明線。特定言之，三個柱鏡411、412及413(其等將形成來自三個光束塑形路徑之照明光學器件之一部分)可分別相對於雷射光束401、402及403(其等將由各自光源輸出，為了簡化而未展示光源)而傾斜且旋轉以在晶圓410上形成一照明線。在一實施例中，可藉由該照明角而判定傾斜及旋轉角。

圖4展示分別用於柱鏡411、412及413之0度、45度及90度方位角之例示性角。注意，各柱鏡接收來自其相關聯雷射光束之經準直光且在晶圓410上產生平行於其長軸之一聚焦線，該長軸稱為一a軸。

一柱鏡取決於照明之方位角可具有不同配向。舉例而言，圖5繪示用於照明線產生之一柱鏡501之配向如何可基於方位角Φ及極角θ而判定。該a軸稱為柱軸，其中c軸稱為該柱鏡之光學軸。b軸垂直於該a軸及該c軸兩者。若該照明線係沿著x軸，則柱鏡501之該a軸平行於該x軸。在一實施例中，柱鏡501之b軸可定位為垂直於一入射光束502以最小化像差。

因為不管照明之入射角，柱鏡501之a軸都平行於x軸，所以柱鏡501之配向習知地可藉由相對於a軸之旋轉角度而 界定。以下公式推導一柱鏡之配向作為方位角Φ及極角θ之一函數。

照明光束向量可表示為：

柱鏡軸向量。

b之方向可計算如下：

其中δ為柱鏡及入射光束之間之角度，且由以下給定：

因此，

注意，一種特殊情況為當時。

其中平行於y軸。即，光學軸平行於z軸。柱鏡與入射光束之間之角度為90°-θ，其係一雷射暗場檢驗工具之一照明配置之情況。

另一種特殊情況為當時， 其中柱鏡垂直於入射光束(δ=0)，其係柱鏡用於聚焦一雷射光束之一習知使用。

為了對準柱鏡以在任意照明角處聚焦一雷射光束的目的，可使用以下兩個步驟： 步驟1)對準柱軸a為平行於線方向(此實例中為x軸)，且光學軸平行於z軸；及步驟2)使柱鏡在其柱軸周圍旋轉ω角度，該角度由以下給定：

柱鏡之旋轉使該柱鏡之軸垂直於入射光束601，如圖6中所示。

注意，步驟2)可最小化像差。因此，若不需要強聚焦照明線，則步驟2可能沒有必要。

以下表1列出在一65度極入射角處之各種照明方位角之透鏡旋轉角度(用度表示)之實例。

圖7繪示包含三個柱鏡以提供多個照明線長度之一例示性光束塑形路徑700。在此實施例中，光束塑形路徑700可包含一雷射二極體702，該雷射二極體可藉由一散熱器701而冷卻。在一實施例中，散熱器701可藉由使用一熱電 (TE)冷卻器而實施，及雷射二極體702可藉由一9毫米二極體而實施。由雷射二極體702發射之光可藉由一球面準直透鏡703而準直，且藉由一孔704而塑形。偏光之配向係由一波片705而控制。在此點上，該光可藉由柱鏡706、707及708之至少兩者而形成為一線709。在此實施例中，柱鏡706及707可用於判定線長度，而柱鏡708可用於聚焦該線(即，判定其寬度)。在一實際實施中，一電動機(未展示)可用於交換及移動柱鏡707，從而提供一使用者不同線長度以用於處理量及靈敏度調整。在另一實施中，柱鏡706及707可由一連續變焦透鏡710替代，該變焦透鏡710容許選擇一預定範圍內之一特定照明線長度。注意，上述傾斜及旋轉僅是指柱鏡708。

在一實施例中，各光源(見，例如圖1A)具有一相對應光束塑形路徑700。在其他實施例中(以下討論)，一單一光源可產生一光束，該光束接著被分成多個光源。注意，增加該多個光源之極角數可有利地增加信雜比(SNR)(即，最小化斑點)，尤其對於2個角以上而言。

值得注意的是，特定極角、晶圓表面之粗糙度及斑點減少之間有一相對應性。舉例而言，對於裸晶圓之相對光滑晶圓表面而言，光源之0及180度之角提供相較於0及90度角較小之斑點減少。然而，對於圖案化晶圓之相對粗糙晶圓表面而言，可使用90度或180度(偕同0度)而結果相當。因此，在相同數目之光源的情況下，圖案化晶圓之平均化可比未圖案化晶圓之平均化更有效率。注意，不管晶圓表 面粗糙度，在8個角之後可發生一較小SNR改良，這是因為由較小角分離處之照明產生之斑點圖案之間之相關性增加(其中在一晶圓周圍實體放置8個以上光源可在任何情形下構成挑戰)。

注意，裸晶圓上之粒子偵測靈敏度係由晶圓表面粗糙度之斑點雜訊限制。對於比雷射波長小得多之粒子大小而言，用於斜P偏光(平行於入射面)照明之散射電場之遠場主要係在任何特定散射方向之P偏光中，且強度分佈具有一環形形狀。當利用高NA物鏡成像該粒子時，偏光主要係在該物鏡之傅裏葉(Fourier)平面處之徑向方向中。向量成像模擬指示在此等條件下之該粒子之暗場影像不是一Jinc函數，該Jinc函數係依據標量成像原理之該成像透鏡之點擴散函數。值得注意的是，將一擷取影像P-x(在x方向上偏光)相加至一擷取影像P-y(在y方向上偏光)等於擷取影像U(即，未偏光)。因此，在一實施例中，可擷取未偏光影像。

一粒子之擷取影像顯示具有一略微不對稱加權環形形狀之一暗中心。圖8繪示一裸晶圓表面之一成像感測器輸出表示800包含背景斑點801及呈現該環形形狀之四個粒子802。值得注意的是，對於在方位角中等距間隔但極角類似之多個照明角而言，用於P偏光之小粒子之影像變為一近乎完美之環形形狀。如圖8中所示，粒子802之獨特特徵可清晰地從斑點雜訊801區分出來，從而促進缺陷識別。

在一實施例中，一匹配之濾光器可用於數位影像處理 (即，藉由該成像感測器且接著一電腦執行)中以進一步減少斑點且因此改良SNR。舉例而言，雖然可使用具有與粒子影像相同形狀(環形形狀)之一簡單數位影像處理濾光器，但是在其他實施例中可使用其他類型濾光器。注意，一匹配之濾光器適用於P偏光照明而不是S偏光照明。雖然P偏光照明具有比S偏光照明強得多之散射，但是P偏光照明可提供對具有低混濁度之晶圓之最佳靈敏度，諸如經拋光之矽(Si)晶圓及一些光滑多晶矽晶圓。

在一實施例中，在物鏡與成像感測器之間之成像路徑中利用一徑向偏光器使得偏光與該徑向方向對準而可進一步改良SNR。此徑向偏光器可減少斑點，同時使來自小粒子之散射光之大多數通過。照明偏光及成像偏光之各種組合可用於特定缺陷類型。舉例而言，照明光束之偏光可經對準為在平行於x或y的相同方向上，且一線性偏光器可平行於或垂直於該照明偏光而用於收集路徑中。此等組態可對於圖案特徵往往與x及y方向對準之圖案化晶圓檢驗而言係有利的。值得注意的是，分離雷射容許照明之徑向或切向偏光，該徑向或切向偏光在利用一單點光源的情況下係不可能的。

本發明可提供傳遞多個雷射光束以形成一環狀照明，從而使該多個光束相對於彼此係不相干的許多方法。舉例而言，在一實施例中，雷射光束可經由來自多個雷射之單模式光纖而傳遞。注意，藉由使用光纖作為光源，此等光源可被放置距離該晶圓相當遠，從而提供空間受限之系統組 態靈活性。在另一實施例中，來自一單一雷射之一光束可首先經斑點處理，從而消除源於同一雷射之光束之間之相干性，且接著耦合至多個光纖中以從多角度照明晶圓。

在圖9中所示之一例示性檢驗系統900中，一調變器907可調變(例如，交換)來自多個雷射910之光纖，該等雷射經由多模式光纖908而傳遞。此調變可使用多模式干涉而最小化來自雷射源之斑點。在此實施例中，透鏡904可準直且將存在於位置911處之光引導至一反射鏡903上，該反射鏡903與一抛物面鏡905一起可提供光之寬、大立體角至一晶圓912上。來自晶圓912之散射光可藉由一物鏡906(其具有一大NA，這是因為它經保留僅用於成像/收集)而聚焦，且接著藉由一放大管筒透鏡902而聚焦至一成像感測器901上。在又一實施例中，來自一單一雷射之一光束可分成多個光束且經由多模式光纖而傳遞，其中該等多模式光纖可經調變以最小化斑點。

注意，可使用除了雷射或雷射二極體以外之光源。舉例而言，圖10繪示一例示性檢驗系統1000，其中一光導管1002可擷取由一寬頻帶(不相干)光源1001輸出之光。一聚光透鏡1003可將由光導管1002輸出之該不相干、發散光準直至反射鏡903及參考圖9所述之其他元件上(其中類似元件標記為相同)。因此，此實施例具有圖9所述之優點以及使用不同波長之額外優點，從而進一步增強平均化。

圖11繪示組合不同波長之雷射光束以增加平均化效應。在一實施例中，可使用二向色光束組合器1105及1106(其 等使一第一波長反射且使一第二波長通過)而組合來自雷射1101、1102及1103之光束(分別在波長λ1、λ2及λ3處)。在此實施例中，透鏡107、108及109在該等雷射光束組合之前準直該等雷射光束。在組合之後，變形光束塑形光學器件1104可引入沿經組合光束之垂直軸之一不等放大，從而獨立改變其長度或寬度。柱鏡1110形成一聚焦線至晶圓表面上。值得注意的是，某些波長在偵測及識別該晶圓上之不同缺陷(例如，粒子)上可比其他波長有效率得多。因此，使用包括多個波長之一光束可改良該晶圓上之不同類型缺陷之偵測及識別。

圖12繪示可交織具有三個不同波長(λ1、λ2及λ3)之多個光源之一實施例。此交織相較於圖11中所示之實施例可增加系統佔據面積，但是確實提供追蹤特定波長之缺陷偵測回應之能力。注意，如圖11中所示之實施例一樣，使用不同波長之雷射光束可增加平均化效應且改良缺陷偵測及識別。

圖13繪示包含多個偵測通道之一例示性檢驗系統1300。在此實施例中，由一斜環狀照明1310照射晶圓1311而產生之散射光可藉由一物鏡906而聚集，且接著藉由一放大管筒透鏡902而聚焦至一第一成像感測器1302及一第二成像感測器1303上。值得注意的是，二向色分光器1301可基於波長分離該光，且將各波長引導至一特定成像感測器。舉例而言，波長λ1可引導至成像感測器1302，而波長λ2可引導至成像感測器1303。注意，在其他實施例中，另一分光 器可基於三個或三個以上波長分離該光，且將該光引導至三個或三個以上偵測通道中。在使用三個波長之一實施例中，該檢驗系統可選擇兩個偵測通道。值得注意的是，基於不同波長提供多個偵測通道可進一步增強缺陷偵測及分類。

圖14繪示一例示性檢驗系統1400，其中一漫射器1402可接收來自一雷射1401之相干光且產生不相干光。此不相干光可藉由一光纖束1403而擷取，其中單獨光纖可作為光源。柱鏡(為了簡化而未展示)可經如上所述旋轉及傾斜，且接著經組態以提供環狀照明1404。包含物鏡906、放大管筒透鏡902及成像感測器901之一成像路徑可用於擷取來自晶圓1405之散射光。注意，該不相干光可改良平均化，從而最小化斑點。

上述使用環狀照明之暗場檢驗系統可提供高NA且最小化斑點，從而導致改良之解析度及靈敏度。此系統之SNR可藉由在影像處理中使用匹配一粒子之環形形狀影像之一數位濾光器而進一步增強。光源可包含但不限於雷射二極體、雷射、寬頻帶光源、超連續光源及多線雷射。

為了清晰目的，以上並未描述一實際實施之全部特徵。應明白，在任何此實際實施例之開發中，必須作出許多特定實施決定以達成開發者之特定目標，諸如相容於系統相關及企業相關約束，其在每個實施中均有所變化。此外，應明白，此一開發努力可能係複雜且耗時的，但是對於受益於本發明之一般技術者而言仍然係一例行工作。

為了說明及描述目的，已呈現本發明之較佳實施例之前述描述。它並不意為詳盡或限制本發明於所揭示之確切形式。鑒於以上教示，明顯修飾或變動係可能的。選擇及描述該等實施例以提供本發明及其實際應用之原理之最佳說明，且從而使一般技術者能夠在各種實施例中且以適合所考慮特定使用之各種修飾利用本發明。舉例而言，雖然本文中描述包含掃描器之實施例，但是本發明同樣適用於步進機以及可調變聚焦及曝光之任何工具。當根據公平、合法及公正地給予隨附申請專利範圍之寬度解釋時，此等修飾及變動全部係在由隨附申請專利範圍確定之本發明之範圍內。

100‧‧‧照明環

101‧‧‧光束塑形路徑

102‧‧‧光源

103‧‧‧照明光學器件

104‧‧‧晶圓

105‧‧‧照明線

107‧‧‧透鏡

108‧‧‧透鏡

109‧‧‧透鏡

110‧‧‧成像感測器

111‧‧‧物鏡

201‧‧‧過充填之照明區域

202‧‧‧TDI階

203‧‧‧掃描方向

301‧‧‧欠充填照明區域

302‧‧‧TDI階

303‧‧‧掃描方向

401‧‧‧雷射光束

402‧‧‧雷射光束

403‧‧‧雷射光束

410‧‧‧晶圓

411‧‧‧柱鏡

412‧‧‧柱鏡

413‧‧‧柱鏡

501‧‧‧柱鏡

502‧‧‧入射光束

601‧‧‧入射光束

700‧‧‧光束塑形路徑

701‧‧‧散熱器

702‧‧‧雷射二極體

703‧‧‧球面準直透鏡

704‧‧‧孔

705‧‧‧波片

706‧‧‧柱鏡

707‧‧‧柱鏡

708‧‧‧柱鏡

709‧‧‧線

710‧‧‧變焦透鏡

800‧‧‧裸晶圓表面

801‧‧‧背景斑點

802‧‧‧粒子

900‧‧‧檢驗系統

901‧‧‧成像感測器

902‧‧‧放大管筒透鏡

903‧‧‧反射鏡

904‧‧‧透鏡

905‧‧‧抛物面鏡

906‧‧‧物鏡

907‧‧‧調變器

908‧‧‧多模式光纖

910‧‧‧雷射

911‧‧‧位置

912‧‧‧晶圓

1000‧‧‧檢驗系統

1001‧‧‧寬頻帶光源

1002‧‧‧光導管

1003‧‧‧聚光透鏡

1101‧‧‧雷射

1102‧‧‧雷射

1103‧‧‧雷射

1105‧‧‧二向色光束組合器

1106‧‧‧二向色光束組合器

1110‧‧‧柱鏡

1300‧‧‧檢驗系統

1301‧‧‧二向色分光器

1302‧‧‧第一成像感測器

1303‧‧‧第二成像感測器

1310‧‧‧斜環狀照明

1311‧‧‧晶圓

1400‧‧‧檢驗系統

1401‧‧‧雷射

1402‧‧‧漫射器

1403‧‧‧光纖束

1404‧‧‧環狀照明

1405‧‧‧晶圓

圖1A繪示包含複數個光束塑形路徑之一例示性照明環，各光束塑形路徑包含一光源及相對應照明光學器件。

圖1B繪示圖1A之照明環可在若干斜角處照明一晶圓。

圖2繪示可在一掃描方向上使用複數個TDI階掃描之一過充填之照明區域。

圖3繪示可使用相較於圖2中所示之組態大體上減少數目之TDI階掃描之一欠充填之照明區域。

圖4繪示包含三個柱鏡之一例示性照明組態，該三個柱鏡相對於其等光束傾斜且旋轉以在該晶圓上形成一複合照明視場。

圖5及6繪示用於照明視場產生之一柱鏡之配向如何可基於方位角及極角而判定。

圖7繪示包含三個柱鏡以提供多個照明視場長度之一例示性光束塑形路徑。

圖8繪示一未圖案化晶圓表面之一成像感測器輸出表示，該未圖案化晶圓表面包含背景斑點及呈現一環形影像之四個粒子。

圖9繪示可調變(例如，交換)來自多個雷射之雷射光束之一例示性檢驗系統，該等雷射經由多模式光纖傳遞以增加平均化效應。

圖10繪示一例示性檢驗系統，該系統可準直由一寬頻帶光源產生之光以使它更有效地傳遞至最後照明反射鏡。

圖11繪示組合不同波長之雷射光束以增加平均化效應及改良缺陷識別。

圖12繪示使用交織在不同極角處之不同波長之雷射光束來增加平均化效應及改良缺陷識別。

圖13繪示包含多個偵測通道之一例示性檢驗系統1300。

圖14繪示一例示性檢驗系統，其中一漫射器可接收來自一雷射之相干光且產生不相干光。

100‧‧‧照明環

101‧‧‧光束塑形路徑

102‧‧‧光源

103‧‧‧照明光學器件

104‧‧‧晶圓

105‧‧‧照明線

Claims (30)

1. 一種暗場檢驗系統，其包括：三或多個光束塑形(shaping)路徑，該三或多個光束塑形路徑用於在一晶圓上產生一複合、聚焦的照明線，各光束塑形路徑以一傾斜角照明該晶圓，該三或多個光束塑形路徑形成一環狀照明，其中該三或多個光束塑形路徑之每一者包含一獨立的光源，該獨立的光源經定位以在該晶圓的一表面上產生獨立、隨機(random)的雜訊(noise)，且其中每一獨立的光源相對於每一其他獨立的光源提供不相干光(incoherent light)，其中該三或多個光束塑形路徑中之各者包含一柱鏡，各柱鏡係相對於來自其相對應光源之一光束而傾斜且旋轉，且其中各柱鏡具有經定位平行於該照明線之一柱軸、一光學軸及垂直於該柱軸與該光學軸兩者之一b軸，其中該b軸經定位垂直於來自其相對應光源之光束；一物鏡，其用於擷取來自該晶圓之散射光；及一成像感測器，其用於接收該物鏡之一輸出。
2. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中相對於樣本表面法線之該斜角係介於60度至85度之間。
3. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中該物鏡之一數值孔徑(NA)係至少0.5。
4. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中各柱鏡藉由其柱軸而旋轉以最小化像差。
5. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中至少一光束塑形路徑 包含第一、第二及第三柱鏡，其中該等第一及第二柱鏡之一者在任何時間點係在光束塑形路徑中，其中該等第一及第二柱鏡之各者判定該照明線之一長度，且其中該第三柱鏡判定該照明線之一寬度。
6. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中至少一光束塑形路徑包含一連續變焦透鏡及一柱鏡，其中該連續變焦透鏡容許選擇一預定範圍內之一特定照明線長度，且其中該柱鏡判定該照明線之一寬度。
7. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中該成像感測器包含一數位影像處理濾光器，該數位影像處理濾光器匹配該晶圓上之一粒子之一形狀。
8. 如請求項7之暗場檢驗系統，其中該形狀為一環形形狀。
9. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中各光源為一雷射。
10. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中該三或多個光束塑形路徑包含：多個雷射；若干多模式光纖，其等耦合至該多個雷射；一調變器，其用於調變由該等多模式光纖傳送之光束；及若干反射鏡，其等用於反射及引導該等光束以產生該照明線。
11. 如請求項10之暗場檢驗系統，其中該等反射鏡包含一非球面環狀反射鏡。
12. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中該三或多個光束塑形路徑包含：一寬頻帶光源；一光導管，其接收該寬頻帶光源之一輸出；一聚光透鏡，其用於準直該光導管之輸出；及若干反射鏡，其等用於反射及引導自該聚光透鏡輸出之光束以產生該照明線。
13. 如請求項12之暗場檢驗系統，其中該等反射鏡包含一非球面環狀反射鏡。
14. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中至少一光源包含多個雷射及二向色光束組合器以產生具有多波長之一雷射光束。
15. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中各光源為一雷射，且相鄰光束塑形路徑具有具不同波長之雷射。
16. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中該三或多個光束塑形路徑包含：一雷射；一漫射器，其耦合至該雷射；及一光纖束，其用於接收該漫射器之一輸出，其中各光纖有助於光形成該照明線。
17. 如請求項1之暗場檢驗系統，其中各光源為一雷射二極體。
18. 如請求項1之暗場檢驗系統，其進一步包含經定位以接收該物鏡之一輸出之一分光器，其中該成像感測器包含 一第一成像感測器以偵測由該分光器輸出之光之一第一波長以及一第二成像感測器以偵測由該分光器輸出之光之一第二波長。
19. 如請求項1之暗場檢驗系統，其進一步包含經定位以接收該物鏡之一輸出之一分光器，其中該成像感測器包含多個成像感測器，各成像感測器用於偵測由該分光器輸出之光之一特定波長。
20. 如請求項19之暗場檢驗系統，其中該多個成像感測器之一子集經選擇用於影像分析。
21. 一種提供一暗場檢驗系統之方法，該方法包括：形成三或多個光束塑形路徑以提供環狀照明，各光束塑形路徑以一傾斜角照明一晶圓，其中該三或多個光束塑形路徑之輸出在該晶圓上形成一聚焦的照明線，其中該三或多個光束塑形路徑之每一者包含一獨立的光源，該獨立的光源經定位以在該晶圓的一表面上產生獨立、隨機(random)的雜訊，其中每一獨立的光源相對於每一其他獨立的光源提供不相干光，且其中形成三或多個光束塑形路徑包含傾斜及旋轉各光束塑形路徑中之至少一柱鏡，其中各柱鏡具有經定位平行於該照明線之一柱軸、一光學軸及垂直於該柱軸與該光學軸兩者之一b軸，其中該b軸經定位垂直於來自其相對應光源之光束。
22. 如請求項21之方法，其進一步包含藉由其柱軸而旋轉至少一柱鏡以最小化像差。
23. 如請求項21之方法，其進一步包含使用一第一柱鏡來判定該照明線之一長度以及使用一第二柱鏡來判定該照明線之一寬度。
24. 如請求項21之方法，其進一步包含使用一變焦透鏡來判定該照明線之一長度以及一柱鏡來判定該照明線之一寬度。
25. 如請求項21之方法，其中形成該三或多個光束塑形路徑包含：耦合多模式光纖至相干光源之輸出；調變由該等多模式光纖傳送之光束；及反射及引導經調變之光束以產生該照明線。
26. 如請求項21之方法，其中形成該三或多個光束塑形路徑包含：耦合一光導管至一不相干光源之一輸出；準直該光導管之輸出；及反射及引導光束準直輸出以產生該照明線。
27. 如請求項21之方法，其中形成該三或多個光束塑形路徑包含：在至少一光束塑形路徑中，組合來自複數個雷射之輸出，各雷射具有一不同波長。
28. 如請求項21之方法，其中形成該三或多個光束塑形路徑包含：在相鄰光束塑形路徑中提供具有不同波長之雷射。
29. 如請求項21之方法，其中形成該三或多個光束塑形路徑 包含：耦合一漫射器至一雷射之一輸出；及耦合一光纖束至該漫射器之輸出，其中該光纖束之各光纖有助於光形成該照明線。
30. 如請求項21之方法，其中該斜角係介於相對於該樣本表面法線之60度至85度之間。