[发明专利]用于检测晶片上的缺陷的系统和方法

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明总体上涉及用于检测晶片上的缺陷的系统和方法。某些实施方案涉及一种方法，该方法包括将使用检查系统的不同光学状态产生的晶片上基本相同位置的不同图像数据组合，以产生用于检测晶片上的缺陷的额外图像数据。

2.相关技术的描述

下面的描述和实例凭借其在这部分内的包含内容而不被承认是现有技术。

制造诸如逻辑器件和存储器件之类的半导体器件的步骤通常包括：使用大量半导体制造工艺加工诸如半导体晶片之类的衬底，以形成半导体器件的各种特征和多个层级。例如，光刻就是一种半导体制造工艺，其涉及将图案从掩模版(reticle)转印到半导体晶片上布置的抗蚀剂。半导体制造工艺另外的实例包括(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积和离子注入。多个半导体器件可以按一定布置方式构造在单个半导体晶片上，并且随后被分成各个半导体器件。

在半导体制造工艺期间的各个步骤使用检查工序，用于检测晶片上的缺陷，以促使制造工艺的良率更高并进而具有更高的利润。检查一直是制造诸如IC之类的半导体器件的重要部分。然而，随着半导体器件的尺寸减小，对于成功制造合格的半导体器件而言，检查变得更加重要，这是因为较小的缺陷也会造成器件失效。例如，随着半导体器件的尺寸减小，对尺寸减小的缺陷的检测成为必要的，这是由于即使相对较小的缺陷也会造成半导体器件中不期望的反常现象。

用于改进对相对较小缺陷的检测的一种显而易见的方法是提高光学检查系统的分辨率。用于提高光学检查系统的分辨率的一种方式是减小系统可以操作的波长。当检查系统的波长减小时，非相干光源不能产生具有足够亮度的光。因此，对于被设计用于以较小波长操作的检查系统，更合适的光源是激光光源，激光光源可以以相对小的波长产生相对亮的光。然而，激光光源产生相干光。由于相干光会在晶片图像中产生斑点，因此这种光不利于检查。由于斑点是图像中的噪声源，因此检查系统产生的图像中的信噪比(S/N)将由于斑点而降低。另外，晶片检查系统(例如，基于激光的检查系统)中的斑点噪声是所关注缺陷(DOI)检测能力的主要限制因素之一。随着晶片设计规格继续缩减，光学检查系统优选地具有更短的波长和更大的集光数值孔径(NA)。斑点噪声因此增大成为更显著的噪声源。

已经开发出许多照射系统用于检查应用，用于减少激光光源的光斑。例如，目前用于减少斑点噪声的常见方法涉及通过使光透射穿过光学漫射器(optical diffuser)或者振动光纤来减少照射激光光源的相干性。这些方法通常需要增大晶片上的照射NA并且因此对于透镜外部(outside-the-lens，OTL)斜角照射构架是无效的。减小激光相干性还限制了傅立叶滤波的使用并且使S/N劣化。已应用其他方法(如移动光瞳面中的孔径)来选择光瞳面(pupil plane)中光的空间样本，并且然后对相对大量的样本的图像取平均。这种方法将大大降低光学系统的分辨率，从而使缺陷捕获率降低。

用于检测缺陷的一些方法利用检查系统的多个检测器产生的输出来检测晶片上的缺陷和/或将晶片上检测到的缺陷分类。这种系统和方法的实例在Ravid等人的国际公开No.WO 99/67626中有所说明，该国际公开以引用方式并入，就好像在本文中完全阐述一样。在该公开中描述的系统和方法总体上被构造用于单独地检测不同检测器产生的电信号中的缺陷。换言之，单独处理每个检测器产生的电信号，以确定每个检测器是否检测到缺陷。无论何时在检测器中的一个产生的电信号中检测到缺陷，同时分析检测器中的至少两个产生的电信号，以确定该缺陷的散射光属性，如反射光强度、反射光量、反射光线性和反射光不对称性。然后，基于这些属性将缺陷分类(例如，分为图案缺陷或颗粒缺陷)。

虽然在以上引用的公开中公开的方法和系统利用通过不止一个检测器产生的电信号确定的缺陷的散射光属性，但是该公开中公开的方法和系统没有以组合方式利用由不止一个检测器产生的电信号来检测缺陷。另外，该公开中公开的方法和系统没有使用由不止一个检测器产生的电信号的组合来进行除了分类之外的任何与缺陷相关的功能。