專利名稱：干涉缺陷檢測和分類的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利說明書涉及共同-光路干涉。更具體地，本專利說明書涉及高分辨率共 同-光路干涉成像，用于對諸如半導(dǎo)體器件和集成電路之類的微型光刻器件中的缺陷以及 光刻中間掩模中的缺陷進行檢測和分類。
背景技術(shù)：
光學(xué)缺陷檢測技術(shù)已經(jīng)成為限制我們制造越來越小的晶體管的關(guān)鍵技術(shù)之一。至 今，它已經(jīng)提供了像電子束顯微鏡之類的其它技術(shù)不能提供的高性能和高生產(chǎn)率。然而，隨 著IC(集成電路)芯片中使用的幾何形狀繼續(xù)減小，可靠地檢測缺陷變得更困難。未來各 代的IC芯片的設(shè)計尺度是如此地小，以致存在這樣的實際可能性，即，當(dāng)前的光學(xué)缺陷檢 測技術(shù)中沒有一種是好用的。因此，為了使光學(xué)檢驗技術(shù)的壽命延長到未來各代的裝置，需 要對光學(xué)缺陷檢測技術(shù)進行很大地革新。當(dāng)今使用的光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)包括明場系統(tǒng)和暗場系統(tǒng)。與明場系統(tǒng)不同，暗場 系統(tǒng)試圖排除來自圖像的未散射的照射光束。然而，當(dāng)前的暗場和明場缺陷檢測系統(tǒng)存在 限制，這導(dǎo)致難以可靠地檢測缺陷，特別當(dāng)設(shè)計尺度逐漸地減小時。已經(jīng)有人提出了分離 光路干涉技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，使用分束器產(chǎn)生兩個光束，即探測光束和參考光束，并且通過 不同的光路或子系統(tǒng)將它們引入到圖像傳感器。例如，在美國專利7，061，625,7, 095，507、 7，209，239和7，259，869號中討論了為缺陷檢測設(shè)計的分離光路系統(tǒng)，這里引用在本專利 說明書中標(biāo)明的這些和其它專利以及在本專利說明書中標(biāo)明的非專利參考物作為參考。為 高分辨率表面分布設(shè)計的另一個分離光路系統(tǒng)是林尼克干涉儀(見M. Francon的“Optical Interferometry", Academic Press,紐約和倫敦，1996，289頁)。在原理上，這些分離光路 干涉系統(tǒng)能夠放大缺陷信號或測量缺陷信號的振幅和相位兩者。然而，這些系統(tǒng)不但復(fù)雜 和昂貴，而且還存在嚴(yán)重的缺點光子噪聲和樣品圖案噪聲可能是過大的，并且它們還是不 穩(wěn)定的，由于探測光束和參考光束采用兩個不同的光路。像地板振動、聲干擾、溫度梯度等 小的環(huán)境擾動可以容易地使系統(tǒng)不穩(wěn)定。結(jié)果，難以在工業(yè)環(huán)境中使用這類分離光路干涉 系統(tǒng)。設(shè)計傳統(tǒng)的相位差顯微鏡以對鏡面分量提供固定的相位控制量，通常是π/2 或-π/2。這些系統(tǒng)通常使用擴展的光源，諸如弧光燈或鹵素?zé)?。雖然它們一般適用于觀察生物樣品，但是傳統(tǒng)相位差顯微鏡通常不能很好地適用于檢測存在于半導(dǎo)體晶片和/或中 間掩模中的各種各樣的缺陷。美國專利7，295, 303號討論與不適合于檢測存在于半導(dǎo)體晶片和/或中間掩模中 的各種各樣的缺陷的相位差顯微鏡相似的一些方法。美國專利7，365，858號和美國專利申請公開2005/0105097 Al號討論了一種系 統(tǒng)，該系統(tǒng)用于使生物樣品成像。討論了兩種工作模式，“相位模式”和“振幅模式”。所討 論的振幅模式的目標(biāo)是得到強反差原始圖像。在相位模式中，所討論的技術(shù)試圖僅獲取相 位信息。這些討論提到液晶空間光調(diào)制，這種液晶空間光調(diào)制是通過使用易于有照射功率 損耗的分束器和附加的透鏡組而在光瞳共軛光瞳中執(zhí)行的。美國專利6，674，522號和美國專利申請公開2008/0226157 Al號討論了用于光刻 掩模的缺陷檢測系統(tǒng)和方法。他們利用散焦和^rnike點擴展函數(shù)來檢測缺陷。他們的方 法不但是復(fù)雜且需要大量的計算資源，并且還不適用于小的缺陷的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
提供了共同-光路干涉成像系統(tǒng)和方法。根據(jù)一些實施例，提供了用于對樣品中 的缺陷進行檢測和分類的共同-光路干涉成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括照射源，用于產(chǎn)生引向 樣品的光，該光包括短如EUV(13.5納米)的波長以及在遠紅外范圍中的長如10微米的波 長；光學(xué)成像系統(tǒng)，用于收集來自樣品的一部分光，包括主要由樣品散射的散射光分量以及 明顯未衍射的、或通過樣品鏡面反射或透射的鏡面反射光分量；可變相位控制系統(tǒng)，用于調(diào) 節(jié)散射分量和鏡面反射分量的相對相位；以及檢測系統(tǒng)，用于測量經(jīng)組合的散射分量和鏡 面反射分量的強度；以及處理系統(tǒng)，用于從檢測系統(tǒng)的輸出確定樣品上的點是否有可能包 括缺陷。正確的定位系統(tǒng)允許通過計算機正確地引用來自樣品上每個點的強度信號并且 與該點的基準(zhǔn)信號進行比較。如果差異超過預(yù)定的正和負(fù)的閾值，則記錄樣品上的這個位 置，并且作為可能的缺陷位置與對應(yīng)于該位置的樣品和基準(zhǔn)信號電平一起進行顯示。在一些情況下，使用給定的相位偏移設(shè)置時，有可能會遺漏某一個缺陷，所以可以 用不同的相位偏移設(shè)置來重復(fù)這個過程。具有不同相位偏移的第二掃描極可能檢測到在 第一掃描期間遺漏的任何缺陷，但是兩次掃描沒有提供確定該缺陷的特性所需要的附加信 息。然而，具有第三相位偏移的第三掃描確實提供了足夠的數(shù)據(jù)，以確定該缺陷的相位和振 幅兩個特性，并且該數(shù)據(jù)以及它們相對于電路元件的位置可用于把相同缺陷分組到一起并 確定如果留下缺陷不進行校正可能對產(chǎn)量造成的影響?？梢酝ㄟ^計算機，從假定不存在缺陷時預(yù)期在樣品上的圖案圖像，來產(chǎn)生與來自 樣品的信號進行比較的基準(zhǔn)信號。如果可得到該圖案的多個拷貝，并且已知某些是無缺陷 的，或已知缺陷是隨機分布的，則可以通過相似的共同-光路干涉成像系統(tǒng)，使用相同的相 位偏移和波長，對相同晶片上一個或多個相鄰管芯上的相應(yīng)位置或相似晶片上一個或多個 管芯上的相應(yīng)位置進行掃描，來產(chǎn)生基準(zhǔn)信號。


通過參考下面的詳細(xì)說明連同附圖，將容易地理解本發(fā)明的工作主體，其中
圖1示出根據(jù)一些實施例的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖加和2b示出根據(jù)一些實施例的相位控制器和衰減器的例子；圖3示出根據(jù)一些實施例的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖如和4b示出根據(jù)一些實施例的改變光路長度的例子；圖5示出根據(jù)一些實施例的用于改變光路長度的可移動鏡子的例子；圖6示出根據(jù)一些實施例的使用可移動鏡子相位控制器的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的 例子；圖7a_7c示出根據(jù)一些實施例的與干涉缺陷檢測系統(tǒng)一起使用的具有傅里葉濾 波帶的補償板的例子；圖8示出根據(jù)一些實施例的放置用于照射光的折疊棱鏡的例子；圖9示出根據(jù)一些實施例的與偏振旋轉(zhuǎn)器組合的相位控制器的例子；圖10示出根據(jù)一些實施例的偏振控制器的例子；圖11示出根據(jù)一些實施例的使用偏振的連續(xù)可變衰減器的例子；圖12示出使用圖11中所示的衰減器類型的系統(tǒng)的實施例子；圖13a_13c示出根據(jù)一些實施例的在光瞳或孔徑光闌附近的系統(tǒng)的進一步的細(xì) 節(jié)；圖14示出根據(jù)一些實施例的具有λ /2和λ /4板兩者的衰減器的例子；圖15示出根據(jù)一些實施例的具有大入射角照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖16示出根據(jù)一些實施例的具有大入射角照射和可變衰減器的干涉缺陷檢測系 統(tǒng)的例子；圖17示出根據(jù)一些實施例的具有低眩光大入射角照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例 子；圖18示出根據(jù)一些實施例的具有低眩光大入射角照射和可變衰減器的干涉缺陷 檢測系統(tǒng)的例子；圖19示出根據(jù)一些實施例的具有方位可旋轉(zhuǎn)的大入射角照射的干涉缺陷檢測系 統(tǒng)的例子；圖20示出根據(jù)一些實施例的具有帶可變衰減器的方位可旋轉(zhuǎn)的大入射角照射的 干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖21示出根據(jù)一些實施例的具有方位可旋轉(zhuǎn)的大入射角照射的干涉缺陷檢測系 統(tǒng)的例子；圖22示出根據(jù)一些實施例的具有帶用于鏡面反射分量的可變衰減器的方位可旋 轉(zhuǎn)的大入射角照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖23示出根據(jù)一些實施例的具有通過透射樣品的照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例 子；圖M示出根據(jù)一些實施例的結(jié)合反射和透射模式兩者的樣品檢查系統(tǒng)的例子；圖25到27示出根據(jù)一些實施例的在順序多波長模式中操作檢測系統(tǒng)時使用的各 種波片的例子；圖觀示出根據(jù)一些實施例的用于兩個波長的示例性系統(tǒng)配置；圖四示出根據(jù)一些實施例的具有帶擴展光源的低入射角照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖30示出根據(jù)一些實施例的具有帶擴展光源的大入射角照射的干涉缺陷檢測系 統(tǒng)的例子；圖31示出根據(jù)一些實施例的具有帶擴展光源和在散射光光路中的相位控制的大 入射角照射的干涉缺陷檢測系統(tǒng)的例子；圖3 和32b示出這里用于數(shù)值模擬的缺陷的形狀；圖33到3 是曲線圖，示出數(shù)值模擬的結(jié)果；圖36示出通過衰減鏡面反射分量強度96%的40納米缺陷的圖像的模擬增強反差 的曲線圖；圖37示出通過衰減鏡面反射分量強度99%的20納米缺陷的圖像的模擬增強反差 的曲線圖；圖38示出作為例子的20納米缺陷的模擬信號強度和相位的曲線圖；圖39示出從20納米粒子到20納米孔洞的缺陷信號的模擬相位的曲線圖；圖40示出缺陷信號分量的空間頻率帶寬的曲線圖；圖41示出用于減少樣品掃描數(shù)的系統(tǒng)配置的例子；圖42a到42c對于不同缺陷大小和樣品反射，對干涉項的量值與暗場項的量值進 行比較；圖43a和4 示出反射折射成像系統(tǒng)的設(shè)計例子；圖4 到44f示出相干均勻照射器設(shè)計；圖4 到45f示出自動對焦系統(tǒng)設(shè)計；以及圖46a到46e示出鋸齒形光光闌及其性能。
具體實施例方式下面提供本發(fā)明主體內(nèi)容的詳細(xì)說明。在描述了數(shù)個實施例的同時，應(yīng)該理解，本 發(fā)明工作主體不局限于任何一個實施例，而是包括許多的改型、修改和等效物以及不同實 施例中一些特征的組合。此外，在下面說明書中闡明許多特定細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明工作 主體的透徹理解的同時，可以實現(xiàn)一些實施例而無需這些細(xì)節(jié)中的某一些或全部。此外，為 了清楚起見，沒有詳細(xì)地說明有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中已知的某些技術(shù)材料以避免不必要地使本發(fā) 明工作主體模糊不清。這里互換地使用詞“中間掩?！焙汀把谀！?，這涉及有圖案的物體，使 用該有圖案的物體作為主體來創(chuàng)建其它有圖案的物體。可以描述光場具有復(fù)數(shù)振幅?？梢栽诘芽栕鴺?biāo)系統(tǒng)或極坐標(biāo)系統(tǒng)中方便地表示 復(fù)數(shù)振幅。在笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中通過實數(shù)部分和虛數(shù)部分來表示，而在極坐標(biāo)系統(tǒng)中通過 振幅和相位來表示。因此，這里所使用的三個短語“復(fù)數(shù)振幅”、“實數(shù)部分和虛數(shù)部分”以 及“振幅和相位”是相互等效的，可以等效地處理這三個術(shù)語，并且可以彼此互換。同樣，使用詞“光”作為具有相對寬范圍的可能波長的電磁輻射的縮寫，如下所述。 此外，實際上，反射的鏡面反射分量是“基本上鏡面的”，意味著它不但包括鏡面反射光，而 且還包括相對少量的散射光。I.缺陷信號公式從第一原理開始，當(dāng)具有窄時間頻率帶寬的光線擊中諸如晶片之類的樣品時，晶片中的電路圖案和缺陷兩者吸收或鏡面反射(或未衍射)了大部分的光，并且一小部分光 被散射(或衍射)。可以使光線分解成數(shù)個電場分量。定義光線的每個電場分量如下。鏡面反射分量的復(fù)數(shù)振幅，其中％是鏡面反射分量的相位，可以將 該相位設(shè)置為零而不丟失信號公式的通用性，α Ξ |a|exp(/(^ + ^j))= {a, + iav)cxp^b)；通過電路圖案(電路圖案的偏振與b的偏
振相同)散射的一部分光線的復(fù)數(shù)振幅，以及其中％是相對于b的相位的a的相位，\和 是分別為當(dāng)實數(shù)軸的取向為b方向時的a的實數(shù)分量和虛數(shù)分量，釣,+約過缺陷(其偏振與b的偏振相同)散射的 一部分光線的復(fù)數(shù)振幅，也稱之為信號，其中代是相對于b的相位的S的相位，而Sx和Sy分 別是當(dāng)實數(shù)軸的取向為b的方向時的實數(shù)分量和虛數(shù)分量，
β + S = | |εχρ( (^ + φ,))++ ^6 ))
=((αχ + sx) + i{ay + sy) )exp(/>A)q,+外)):;通過電路圖案(其偏振與b的偏振正交)而散射的一部分 光線的復(fù)數(shù)振幅，仏三！？扣印伊 +%));;通過缺陷(其偏振與b的偏振相同)而散射的一部分光線 的復(fù)數(shù)振幅，以及& =+外存在的任何雜散光的復(fù)數(shù)振幅。雜散光是不希望有的非圖 像-形成的光，是來自透鏡表面和機械部件的不希望有的反射所產(chǎn)生的。圖像傳感器檢測到的光強度可以表示如下。注意，在成像時，可以像具有相同強度 的單個時間頻率的光那樣處理窄時間頻率帶寬的光。這不但在直覺上是正確的，而且也可 以容易地通過數(shù)學(xué)證明。在像平面處通過檢測器元件檢測到的光強度是用于鏡面反射的、散射的和雜散光
分量的電場振幅的平方和，給出如下/ ξ + α + sf + Jga + 仏,廣 + |gf(1)= \hf +|α + A'j" + + + |g|2 + {ba + b*a) + (bs" + h'a)(la)
=++ + + I" +· |g「+ 2|&||a| cos(隊)+ 2|ψ| c。s(ps)(lb)/ = J/,+ a-)-^2 +^iJ-(1)= ρ]' + ja + + |ga + q,] + jg|" + (ba + b*a) + (hs" + b*s)(la)
=|糾2 +對2 +|ga +qj\ + |g|2 4-2\b\\a\cos(^a) + cos(^s)(lb)= \bf + |o + sf + + qs f + |g|2 + 2\b\(ax + sx)(Ic)其中a*和s*分別是b、a和s的復(fù)數(shù)共軛。 在公式(la)中分離出鏡面反射分量b，因為可以從在光瞳平面處的其它圖像強度分量中物理地分離出它。注意，所有的復(fù)數(shù)振幅都是樣品上的位置的函數(shù)。此外，只有不同 分量之間的相對相位是重要的。因此，鏡面反射分量的絕對相位％不起任何作用，并且可以 設(shè)置為零而不會丟失通用性。還要注意，如果把％設(shè)置為零，則鏡面反射分量的復(fù)數(shù)振幅定 義了這里使用的復(fù)數(shù)平面坐標(biāo)系統(tǒng)的實數(shù)軸的方向。假定相對于鏡面反射分量的雜散光的光路長度差大于照射光的相干長度。因此在 公式(1)中，不相干地加上雜散光，無需考慮其相對相位。公式(Ic)表示圖像不但包括缺陷信號S，而且還包括許多其它不希望有的分量。 為了找到缺陷，需要盡最大可能地除去與缺陷信號不同的分量。例如，這通常是通過從當(dāng) 前管芯的圖像到相鄰管芯的圖像的管芯-到-管芯減法來完成的。注意，通常，至少兩次 管芯-到-管芯減法，例如，需要[(當(dāng)前管芯圖像)_(左管芯圖像)]和[(當(dāng)前管芯圖 像)_(右管芯圖像)]，以便正確地識別缺陷信號。在兩次相減圖像中出現(xiàn)的缺陷屬于當(dāng)前 管芯。僅在兩次相減圖像中的一次出現(xiàn)的缺陷屬于相鄰管芯。因此，通過比較兩次相減圖 像，我們可以不含糊地說出哪個缺陷屬于哪個管芯。對于存儲區(qū)域檢查，執(zhí)行單元-到-單 元圖像減法而不是管芯-到-管芯圖像減法，以便使來自晶片圖案的噪聲最小。這個方法操 作起來是有效的，因為在兩個不同管芯的同一位置出現(xiàn)缺陷的機會是小到可以忽略的。管 芯-到-管芯減法之后的圖像強度差可以表示如下。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測樣品中的缺陷的共同-光路干涉成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括照射源，用于產(chǎn)生光并把光引導(dǎo)到樣品；光學(xué)成像系統(tǒng)，所述光學(xué)成像系統(tǒng)具有物平面和像平面，并且被安排成使樣品位于物 平面中，并且被配置成收集來自樣品的光的散射分量和鏡面反射分量，其中散射分量和鏡 面反射分量具有相對的相位；可變相位控制系統(tǒng)，相對于光學(xué)成像系統(tǒng)而可操作地安排所述可變相位控制系統(tǒng)并且 將其配置成調(diào)節(jié)所述散射分量和鏡面反射分量之間的相對的相位；以及檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)被安排在像平面中并且在調(diào)節(jié)所述相對的相位之后檢測所述 散射分量和鏡面反射分量的組合的至少一些部分，并且產(chǎn)生用于表示所述散射分量和鏡面 反射分量的組合的至少一些部分的電信號。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括樣品定位系統(tǒng)，使所述樣品定位系統(tǒng) 配置成使樣品相對于檢測系統(tǒng)而定位，為的是提供與電信號對應(yīng)的樣品位置信息。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括信號處理器，所述信號處理器可操作 地與檢測系統(tǒng)連接或被并入到檢測系統(tǒng)中，并且還使所述信號處理器配置成接收來自檢測 系統(tǒng)的電信號并且將電信號與基準(zhǔn)信號進行比較以確定是否有缺陷。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品是晶片或中間掩模，所述散射分量 和鏡面反射分量是從晶片表面反射的，或者所述散射分量和鏡面反射分量是從中間掩模表 面反射或透射的或反射和透射的。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可變相位控制系統(tǒng)位于光學(xué)成像系統(tǒng) 的孔徑光闌處或附近，或者位于光學(xué)成像系統(tǒng)的孔徑光闌的共軛平面處或附近。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)信號對應(yīng)于來自無缺陷樣品的相 應(yīng)位置的信號。
7.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，從電路圖案得到樣品信號，并且從印刷在不 同區(qū)域上的大致相似的電路圖案得到基準(zhǔn)信號。
8.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品包括存儲器區(qū)域，并且來自一個存 儲器單元的散射分量和鏡面反射分量的組合的檢測到的部分與另一個存儲器單元的檢測 到的部分進行比較。
9.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品是中間掩模，并且所述基準(zhǔn)信號對 應(yīng)于針對相似情況下觀察到的無缺陷中間掩模圖像而計算出的信號。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，配置所述可變相位控制系統(tǒng)以通過調(diào)節(jié)鏡 面反射分量的相位而調(diào)節(jié)所述相對的相位。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，從樣品到散射分量的像平面的光路長度 大致等于從樣品到鏡面反射分量的像平面的光路長度，并且通過使用機械或電-光裝置的 相位控制系統(tǒng)可改變鏡面反射分量光路長度。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可變相位控制系統(tǒng)包括用于反射散 射分量的固定的鏡子以及在鏡面反射分量的光路中的可移動的鏡子。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括可變衰減系統(tǒng)，所述可變衰減系統(tǒng) 被安排在所述樣品和所述檢測系統(tǒng)之間的鏡面反射分量的光路中。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括衰減系統(tǒng)，所述衰減系統(tǒng)包括在鏡面反射分量到檢測系統(tǒng)的光路中的一個或多個針孔。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述衰減系統(tǒng)包括一個構(gòu)件，所述構(gòu)件包 括具有空間變化的反射率的部分反射涂層，所述構(gòu)件的位置相對于鏡面反射分量到檢測系 統(tǒng)的光路是可調(diào)節(jié)的。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述衰減系統(tǒng)包括偏振光學(xué)部件，配置成 提供連續(xù)可變的衰減。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，使鏡面反射分量的振幅衰減以增大檢測 系統(tǒng)處的信號調(diào)制。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括偏振光學(xué)部件，選擇并安排所述偏 振光學(xué)部件使得樣品上的入射照射的偏振、到達檢測系統(tǒng)的來自樣品的鏡面反射分量的偏 振以及到達檢測系統(tǒng)的來自樣品的散射分量的偏振都是選擇性地可變的。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過使鏡面反射分量的光路中的一個或 多個波片部分旋轉(zhuǎn)，使鏡面反射分量的偏振是選擇性地可變的，以便使樣品中的缺陷的信 噪比增加或達到最大。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，引向所述樣品的光是小入射角的或接近法 向入射的。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，引向所述樣品的光是充分遠離法向入射的 大入射角的，以減小來自樣品的圖案噪聲。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，引向所述樣品的光在擊中所述樣品之前 通過光學(xué)成像系統(tǒng)的3個或更少的部件從而減小像平面中的眩光。
23.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，引向所述樣品的光的方位角是可變的。
24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用3次或更多次的樣品點的比較，每次比 較使用不同的相對相位偏移，以得到所述樣品中的缺陷的振幅和相位。
25.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過照射源產(chǎn)生的光基本上是相干的，并 且主要是第一波長的光。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照射源包括激光器。
27.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括兩個或多個光源，使每個光源配置 成對應(yīng)于不同的相對相位偏移而做出來自樣品的鏡面反射分量和散射分量的組合的樣品 測量。
28.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二照射源，用于產(chǎn)生第二波長的相干光，其中由第一波長和第二波長的光照射所述 樣品；第二成像可變相位控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)，用于以第二波長檢測來自所述樣品的光的散 射分量和鏡面反射分量的組合的至少一些部分；以及信號處理器，所述信號處理器將來自樣品上的點的每個波長的信號與對應(yīng)于同一樣品 點和波長的基準(zhǔn)信號進行比較，如果差異超過預(yù)定的正和/或負(fù)閾值，則記錄用于表示可 能的缺陷位置的這個樣品點的位置。
29.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照射源產(chǎn)生多個波長的光；所述系統(tǒng)包括用于同時多個波長操作的一個或多個波長分束器，所述波長分束器在鏡 面反射分量和散射分量的光路中，并且選擇性地透射一些波長并反射其它一些波長；以及所述可變相位控制和檢測系統(tǒng)包括用于每個波長的系統(tǒng)，經(jīng)安排使得對于每個波長都 可以調(diào)節(jié)鏡面反射分量和散射樣品分量的相對的相位，并且可以通過信號處理器同時地將 每個波長的鏡面反射分量和散射分量的信號與相同波長和位置的基準(zhǔn)信號進行比較。
30.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括傅里葉平面濾波系統(tǒng)，用于選擇性 地阻擋在光學(xué)成像系統(tǒng)的孔徑光闌處或附近或者在光學(xué)成像系統(tǒng)的孔徑光闌的共軛平面 處或附近的光。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，沿著來自樣品上的曼哈頓圖案的衍射最 大值所對應(yīng)的兩個光路，通過傅里葉濾波系統(tǒng)來阻擋所述光。
32.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過傅里葉濾波系統(tǒng)在可變位置處阻擋 附加的光，所述可變位置對應(yīng)于具有樣品上的圖案的本性所導(dǎo)致的上述正常強度的區(qū)域。
33.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，引向所述樣品的一部分光從樣品表面反 射，并且一部分通過所述樣品透射，從而產(chǎn)生兩組互補的鏡面反射分量和散射分量，并且所 述系統(tǒng)還包括第二成像系統(tǒng)、補償板、第二可變相位控制系統(tǒng)以及第二檢測系統(tǒng)，以致對于 來自所述樣品的透射光束和反射光束調(diào)節(jié)鏡面反射分量和散射分量的相對的相位，并且同 時取得與透射光束和反射光束的鏡面反射分量和散射分量對應(yīng)的信號，并且通過信號處理 器與對應(yīng)于樣品上同一位置的計算機產(chǎn)生的反射和透射基準(zhǔn)信號進行比較。
34.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照射源是擴展的照射源。
35.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述散射分量和鏡面反射分量的相對的相 位是可調(diào)節(jié)的，以優(yōu)化來自樣品上的缺陷的預(yù)期信號。
36.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述散射分量和鏡面反射分量的相對的相 位是可調(diào)節(jié)的，以優(yōu)化來自樣品上的缺陷的信號的信噪比。
37.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器，所述處理器接收所得到的缺 陷的振幅和相位，并且對所述處理器進行編程以使用振幅和相位特性之間的相似性和差異 性對缺陷進行分類。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器系統(tǒng)，使所述顯示器系統(tǒng)適 配和配置成向用戶顯示用于表示可能的缺陷的分類的信息。
39.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器，所述處理器將來自所述檢測 系統(tǒng)的從未圖案化的表面得到的信號與反差電平基準(zhǔn)信號進行比較。
40.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)成像系統(tǒng)包括一個或多個分束 器、多個相位控制器系統(tǒng)以及多個檢測系統(tǒng)，以能夠大致同時產(chǎn)生不同的信號，不同的信號 中的每一個包括與樣品上的點相關(guān)的鏡面反射分量和散射分量的組合。
41.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括含光束分布轉(zhuǎn)換器中繼的照明燈， 設(shè)置成把光源所產(chǎn)生的光束分布轉(zhuǎn)換成入射在相位步進板上的具有作為sine函數(shù)的包絡(luò) 的恒定相位和振幅的分布，所述相位步進板引入諸如發(fā)生在所述sine函數(shù)中的零和180度 相位變化，以在相位步進板的下游位置處產(chǎn)生接近于高頂禮帽函數(shù)的光束分布。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其特征在于，修改sine函數(shù)以產(chǎn)生具有上升沿的高頂 禮帽的光束分布。
43.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括自動聚焦系統(tǒng)，所述自動聚焦系統(tǒng) 大約在成像系統(tǒng)的光瞳平面處耦合到成像系統(tǒng)，所述自動聚焦系統(tǒng)包括激光光源；使激光束聚焦到單模光纖中的透鏡；單模光纖；聚焦透鏡，所述聚焦透鏡在成像系統(tǒng)的一部分的輔助下使光纖的輸出聚焦到所述樣品上；折疊棱鏡或鏡子，所述折疊棱鏡或鏡子通過成像系統(tǒng)以相對于樣品法線傾斜的角度把 經(jīng)聚焦的光束引向焦平面；以及另一個折疊棱鏡或鏡子，所述另一個折疊棱鏡或鏡子引導(dǎo)從焦平面反射的光束通過成 像系統(tǒng)到光瞳平面進入聚焦到位置檢測器的聚焦透鏡，所述位置檢測器產(chǎn)生與檢測器上的 圖像位置成正比的信號。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于，傾斜入射在所述樣品上的聚焦光束是 S-偏振的。
45.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在光瞳平面的橫側(cè)上的第二 自動聚焦系統(tǒng)。
46.如權(quán)利要求45所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二自動聚焦系統(tǒng)共享兩個折疊棱 鏡或鏡子以及法拉第旋轉(zhuǎn)器，并且每個自動聚焦系統(tǒng)還包括設(shè)置在每個自動聚焦光束光路 中的偏振敏感分束器，為的是分離輸出和輸入光束。
47.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)具有包含遮攔物和孔徑板的光瞳 平面，遮攔物和孔徑板中的每一個具有暴露于透射光的邊緣，每一個邊緣包括多個鋸齒形， 這些鋸齒形配置成使一階或更高階圖像發(fā)生衍射從而離開傳感器系統(tǒng)，其中這些鋸齒形間 隔開的距離小于正使用的光波長乘以成像系統(tǒng)的光瞳和檢測系統(tǒng)之間的透鏡的焦距再除 以傳感器的最大場半徑的兩倍。
48.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器系統(tǒng)，適配和配置成向用戶 顯示用于表示可能的缺陷位置的信息。
49.一種使用共同-光路干涉成像以檢測樣品中的缺陷的方法，所述方法包括把光引導(dǎo)到所述樣品；用光學(xué)成像系統(tǒng)從所述樣品收集主要通過所述樣品而散射的光的散射分量以及主要 通過所述樣品反射或透射的光的鏡面反射分量；使用可變相位控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)所述散射分量和鏡面反射分量的相對相位；在相位調(diào)節(jié)之后檢測散射分量和鏡面反射分量的至少一些部分，并且產(chǎn)生用于表示散 射分量和鏡面反射分量的至少一些部分的第一電信號；以及將第一電信號與對應(yīng)于第一電信號的相同樣品位置的基準(zhǔn)信號進行比較，以確定所述 相同樣品位置處是否存在缺陷。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，對于可變相位控制系統(tǒng)的額定設(shè)置，在檢 測系統(tǒng)的視場上映射所述鏡面反射分量和散射分量之間的固有相位偏移，并且當(dāng)計算所述 散射分量和鏡面反射分量之間的經(jīng)調(diào)節(jié)的相對相位時考慮所述固有相位偏移。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，通過計算機從假定不存在缺陷的樣品上預(yù)期存在的圖案圖像來產(chǎn)生用于進行比較的基準(zhǔn)信號。
52.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，所述樣品包括來自半導(dǎo)體晶片上的管芯 的電路圖案，并且用于進行比較的基準(zhǔn)信息包括來自相同或相似晶片上的相鄰管芯的相似 的檢測信息。
53.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，還包括改變到達像平面的鏡面反射分量強度。
54.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，還包括改變下列偏振中的一個或多個所 述樣品上的入射照射的偏振，到達檢測平面的來自所述樣品的鏡面反射照射的偏振，以及 到達檢測平面的來自所述樣品的散射照射的偏振。
55.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，從多個不同的方位角把光選擇地引向所 述樣品。
56.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，對同一樣品點進行3次或更多次比較以得 到缺陷的振幅和相位，每一次比較使用不同的相對相位偏移。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于，還包括至少部分地根據(jù)缺陷的振幅和相 位特性之間的相似性和差異性，對一個或多個缺陷進行分類。
全文摘要
描述了將共同-光路干涉成像用于缺陷檢測和分類的系統(tǒng)和方法。照射源產(chǎn)生相干光，并且把相干光引向樣品。光學(xué)成像系統(tǒng)收集從樣品反射或透射的光，其中包括散射分量和鏡面反射分量，鏡面反射分量明顯未因樣品發(fā)生衍射。使用可變相位系統(tǒng)來調(diào)節(jié)散射分量和鏡面反射分量的相對相位，為的是改變它們在像平面處發(fā)生干涉的方式。所產(chǎn)生的信號與樣品上同一位置的基準(zhǔn)信號進行比較，并且若差異在閾值之上就被視為是缺陷。重復(fù)該過程多次，且每一次用不同的相對相位偏移，并且把每個缺陷位置和差異信號存儲在存儲器中。使用這種數(shù)據(jù)來計算每個缺陷的振幅和相位。
文檔編號G01B9/02GK102089616SQ200980121352
公開日2011年6月8日 申請日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者煥·J·鄭 申請人:煥·J·鄭