[发明专利]用于提高检测灵敏度的多点照明

说明书

本发明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。

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(Split Gaussian Beams and Multi-Spot Flat-TopIllumination for Surface Scanning Systems)”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。

技术领域

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。

背景技术

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。