多点扫描收集光学器件的制作方法

多点扫描收集光学器件的制作方法
【专利摘要】本发明揭示用于检验或测量样品的设备及方法。一种系统包括照明通道，所述照明通道用于产生多个入射光束且使所述多个入射光束偏转以形成多个光点，所述多个光点跨越由所述样品的多个扫描部分组成的经分段线进行扫描。所述系统还包含一或多个检测通道，所述一或多个检测通道用于感测响应于朝向样品引导的所述入射光束而从此样品发出的光，且在使每一入射光束的光点在其扫描部分上方进行扫描时收集每一扫描部分的所检测图像。所述一或多个检测通道包含至少一个纵向侧通道，所述至少一个纵向侧通道用于在使每一入射光束的光点在其扫描部分上方进行扫描时纵向地收集每一扫描部分的所检测图像。
【专利说明】多点扫描收集光学器件
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张由杰米?沙利文(Jamie Sullivan)等人2014年2月12日提出申请的标题为“多点扫描收集光学器件(Mult1-Spot Scanning Collect1n Optics)”的第61/939，140号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案出于所有目的以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明一般来说涉及检验及计量系统。更具体来说，本发明涉及用于检验及测量半导体晶片及其它类型的经图案化样本的扫描类型系统。
【背景技术】
[0004]通常，半导体制造工业涉及用于使用经分层且经图案化到衬底(例如硅)上的半导体材料来制作集成电路的高度复杂技术。由于大规模的电路集成及渐减的半导体装置大小，因此经制作装置变得对缺陷越来越敏感。即，装置中导致故障的缺陷变得越来越小。每一装置需要是无故障的，之后才能销售给最终用户或消费者。
[0005]在半导体工业内使用各种检验及计量系统来检测半导体光罩或晶片上的缺陷。一些常规光学检验工具通过运用紧密聚焦的激光光点来扫描晶片的表面及测量由晶片上的经照明光点散射的光量而定位经图案化晶片上的缺陷。邻近裸片中的类似位置之间的散射强度的差异被记录为潜在缺陷位点。其它类型的计量系统用于测量各种特性，例如光罩或晶片上的临界尺寸(CD)。
[0006]持续需要包含扫描类型系统的经改进检验及计量系统。

【发明内容】

[0007]下文呈现本发明的简化概要以提供对本发明的一些实施例的基本理解。此概要并非本发明的扩展概述，且此概要不识别本发明的关键/临界元素或叙述本发明的范围。此概要的唯一目的是以简化形式呈现本文中所揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细说明的前序。
[0008]本发明揭示一种用于检验或测量样品的系统。所述系统包含照明通道，所述照明通道用于产生多个入射光束且用所述多个入射光束进行扫描以形成跨越由所述样品的多个扫描部分组成的经分段线进行扫描的多个光点。所述系统进一步包含一或多个检测通道，所述一或多个检测通道用于感测响应于朝向样品引导的所述入射光束而从此样品发出的光，且在使每一入射光束的光点在其扫描部分上方进行扫描时收集每一扫描部分的所检测图像。所述一或多个检测通道包含至少一个纵向侧通道，所述至少一个纵向侧通道用于在使每一入射光束的光点于其扫描部分上方进行扫描时纵向地收集每一扫描部分的所检测图像。
[0009]在特定实施方案中，所述检测通道包含:第一纵向侧通道，其用于纵向地收集所述扫描部分的第一多个所检测图像;第二纵向侧通道，其用于纵向地收集所述扫描部分的第二多个所检测图像;及法向通道，其用于收集所述扫描部分的第三多个所检测图像。所述第一纵向侧通道与所述第二纵向侧通道对置地定位。在另一方面中，所述照明通道包含:法向照明子通道，其用于产生第一组所述多个入射光束且用所述第一组所述多个入射光束进行扫描以促成跨越所述样品的所述多个扫描部分进行扫描的所述多个光点;及倾斜照明子通道，其用于产生第二组所述多个入射光束且用所述第二组所述多个入射光束进行扫描以促成跨越所述样品的所述多个扫描部分进行扫描的所述多个光点。
[0010]在另一方面中，所述第一纵向侧通道包括第一前透镜，所述第一前透镜经布置以用于接收从所述扫描部分散射的第一输出光束且穿过傅里叶平面朝向第一后透镜引导此些第一输出光束，所述第一后透镜经布置以用于接收所述第一输出光束且朝向第一传感器模块引导所述第一输出光束，所述第一传感器模块经布置以用于单独感测来自所述第一后透镜的所述第一输出光束。所述第二纵向侧通道包含类似组件。所述法向通道包含输出光学器件，所述输出光学器件用于收集第三组输出光束且朝向第三传感器模块引导所述第三组输出光束，所述第三传感器模块经布置以用于单独感测所述第三输出光束。在另一方面中，所述第一纵向侧通道进一步包含第一光学元件，所述第一光学元件经布置以用于接收来自所述第一前透镜的所述第一输出光束、在所述傅里叶平面处对所述第一输出光束的部分进行空间滤光且将所述第一输出光束引导到所述第一后透镜。第二及第三光学元件包含类似组件。[〇〇11 ]在另一实施例中，所述第一、第二及第三光学元件各自包含孔口，所述孔口具有垂直于光轴而指向的锯齿状齿以用于控制衍射。在另一方面中，所述第一及第二以及第三光学元件中的每一者的所述锯齿状齿由具有锯齿状齿的两个重叠掩模形成以覆盖每一掩模中的所述锯齿状齿的圆形部分且形成非圆形锯齿状齿。在一个实例中，所述第一、第二及第三光学元件各自包含多个销，所述多个销可独立移动以垂降到每一孔口中且选择性地阻挡噪声、隔离信号或阻挡一或多个衍射光点。
[0012]在另一实施例中，所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各自包含放大器改变器。在另一方面中，所述法向通道、所述第一纵向侧通道及所述第二纵向侧通道不包含放大器改变器以针对所述第一、第二及第三输出光束具有固定放大率。所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各自包含定位在此子通道的放大器改变器之后的衍射光学元件 (D0E)，且所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道的所述D0E分别产生所述第一组入射光束及所述第二组入射光束，使得所述第一组入射光束及所述第二组入射光束在不同放大率下具有相同中心扫描位置。所述第一、第二及第三传感器模块分别包含第一、第二及第三光点分离器机构，所述第一、第二及第三光点分离器机构经定大小且经定位以在不移动此光点分离器机构的情况下以最高放大率及最低放大率分别单独接收所述第一、第二、第三输出光束。在另一实例中，所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各自包含扫描机构， 所述扫描机构经配置以使所述第一组输出光束及所述第二组输出光束跨越所述样本上相等大小的扫描部分进行扫掠。在另一实施例中，所述法向通道以及所述第一及第二纵向侧通道各自包含放大器改变器以匹配所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道的所述放大器改变器的放大率。
[0013]在另一实施方案中，所述第一传感器模块包含:第一及第二剃刀部分，所述第一及第二剃刀部分在其之间形成经布置以接收所述第一输出光束中的每一者的焦点的第一间隙；及第一多个棱镜，其各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到多个第一光纤元件，所述多个第一光纤元件经布置以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到第一多个聚焦元件，所述第一多个聚焦元件用于将所述第一输出光束个别地聚焦到多个第一传感器元件上，所述多个第一传感器元件用于个别地感测所述第一输出光束。所述第二及第三传感器模块具有类似组件。在另一方面中，第一、第二及第三棱镜可移动以补偿失真。
[0014]在另一实施例中，所述第一传感器模块包含第一多个镜及/或光纤元件集合，所述第一多个镜及/或光纤元件集合各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到所述第一多个聚焦元件，且所述第二及第三传感器模块具有类似镜。在另一实例中，所述第一传感器模块包含:掩模，其具有各自接收所述第一输出光束中的每一者的焦点的多个孔口；及棱镜或镜集合，其各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到多个第一光纤元件。所述第二及第三传感器模块包含类似组件。在另一方面中，所述第一、第二及第三掩模中的每一者分别在每一孔口中包含光栅，所述光栅分别朝向所述第一、第二及第三传感器元件引导所述第一、第二及第三输出光束。在另一方面中，所述第一、第二及第三掩模的所述光栅中的至少一些光栅具有沿不同方向的定向。在另一实例中，所述第一、第二及第三掩模的所述光栅具有沿相同方向的定向。
[0015]在替代实施例中，本发明涉及一种检验样品的方法，且所述方法包含:(i)使多个入射光束在所述样品的经分离扫描线上方进行扫描，(ii)接收并分离响应于所述入射光束而从所述样品的所述经分离扫描线散射的输出光束，(iii)朝向传感器而纵向地引导每一经分离输出光束以纵向地产生图像或信号，及(iv)基于来自每一传感器的所述图像或信号而检测缺陷或测量所述样品的特性。
[0016]下文参考各图来进一步描述本发明的这些及其它方面。
【附图说明】
[0017]图1图解说明声光装置(AOD)的简化配置。
[0018]图2A图解说明经配置以产生光束并使所述光束跨越样本(例如晶片)进行扫描的示范性双重AOD照明系统。
[0019]图2B图解说明啁啾包在图2A中所展示的双重AOD照明系统的光点扫掠结束时的位置。
[0020]图3A图解说明根据本发明的一个实施例的产生具有可变放大率的多个扫描光点的图解AOD照明系统，所述图解AOD照明系统可使用固定收集放大率来成像。
[0021]图3B图解说明根据第一实施方案的在低放大率下的三个光点的扫掠位置。
[0022]图3C图解说明根据第一实施方案的在高放大率下的三个光点的扫掠位置。
[0023]图3D图解说明根据第一实施方案的针对低放大率及高放大率两者的相对扫掠位置。
[0024]图4图解说明根据第二实施方案的具有相同扫描长度的低放大率光点及高放大率光点的扫掠位置。
[0025]图5A图解说明可在不具有A0D的泛光照明的情况下产生多个扫描光点的示范性 A0D照明系统。[〇〇26]图5B针对图5A中所展示的照明系统图解说明使用放大率改变器改变照明器的放大率对样本上的光点大小、光点间距及扫描长度的影响。[〇〇27]图6A及6B图解说明三个小光点的示范性扫掠。
[0028]图7A到7C图解说明可如何连同照明系统一起使用棱镜来在收集器光学器件中形成光点的适当隔离。[〇〇29]图8是物件的纵向成像的大体图解表示。[〇〇3〇]图9A到9E是根据本发明的一个实施例的具有倾斜入射通道及法向入射通道以及法向收集通道及纵向侧收集通道的检验系统的图解表示。
[0031]图9F是根据本发明的替代方案的具有单独明场及暗场收集通道的系统的部分的侧视图。
[0032]图10A是根据本发明的特定实施方案的使用收集系统的棱镜及狭缝的光点隔离器的图解侧视图，所述棱镜及狭缝用于捕获从多个扫描光束散射的光。
[0033]图10B是如沿图10A的方向B-B观看的光点分离器及棱镜的图解表示。
[0034]图10C是根据本发明的特定实施方案的掩模类型光点分离器的图解表示。
[0035]图10D是根据本发明的替代实施例的具有光栅的掩模类型光点分离器的图解表不。[〇〇36]图10E图解说明根据本发明的另一实施例的具有沿不同方向定向的光栅的掩模类型光点隔离器的俯视图。
[0037]图10F是根据本发明的一个实施例的具有锯齿状齿且由具有锯齿状齿的两个掩模形成的孔口的图解表示。[〇〇38] 图10G展示理想及非理想孔口齿两者。
[0039]图10H图解说明根据本发明的一个实施例的呈紧密间隔开的销状结构的形式的傅里叶滤光器，所述紧密间隔开的销状结构可跨越孔口垂降以阻挡光的特定部分。
[0040]图11A是根据本发明的一个实施例的经分段纵向成像收集系统的俯视图表示。[〇〇411图11B图解说明载台及A0D相对于三个光点的扫描方向的一个实例。
[0042]图11C是根据本发明的一个实施例的随着XY载台运动而进行交错扫描的图解表不。
[0043]图11D是根据本发明的替代实施例的随着XY载台运动而进行交错扫描的图解表不。[〇〇44]图12是根据本发明的一个实施例的图解说明用于使用纵向系统来检验样本的大体程序的流程图。【具体实施方式】
[0045]在以下说明中，陈述众多特定细节以提供对本发明的透彻理解。可在不具有这些特定细节中的一些或所有特定细节的情况下实践本发明。在其它例子中，尚未详细描述众所周知的过程操作以免使本发明不必要地模糊。虽然将连同特定实施例一起描述本发明， 但将理解，并非打算将本发明限于所述实施例。
[0046]介绍
[0047]一些扫描系统包含具有一或多个入射光束源以用于使一或多个光束跨越晶片进行扫描或扫掠的照明系统。具体来说，扫描系统可包含声光偏转器(AOD)及用于控制AOD的偏转特性的机构。举例来说，可使用时钟来产生输入到每一AOD的“啁啾”信号。举例来说，图1图解说明声光装置(AOD) 102的简化配置。AOD 102包含声音换能器121、声光媒介(例如石英)122及吸声器123。除石英外，还可利用其它声光媒介材料，此取决于系统的特定波长要求。吸声器可是声光媒介122中的切口。振荡电信号可驱动声音换能器121且致使声音换能器121振动。继而，此振动在石英板122中形成声波。吸声器123可由吸收任何到达石英板122的边缘的声波的材料形成。由于所述声波，因此到石英板122的传入光124被衍射到多个方向 128、129 及 130 中。
[0048]经衍射光束以一角度从石英板122发出，所述角度取决于与声音的波长有关的光的波长。通过使频率从低斜升到高，部分126可具有比部分127高的频率。由于部分126具有较高频率，因此部分126使入射光束的部分衍射穿过较陡角度，如由经衍射光束128所展示。由于部分127具有相对较低频率，因此部分127使入射光束的部分衍射穿过较浅角度，如由经衍射光束130所展示。由于部分126与部分127之间的中间区段部分具有介于较高频率与相对较低频率之间的频率，因此所述中间区段部分使入射光束的部分衍射穿过中间角度，如由经衍射光束129所展示。因此，可使用AOD将传入光束124聚焦在位置125处。
[0049]图2A图解说明经配置以产生光束并使所述光束跨越样本109(例如晶片)进行扫描的示范性双重AOD照明系统110。预扫描AOD 101可用于使来自光源100的入射光以一角度偏转，其中所述角度与射频(RF)驱动源的频率成比例。望远透镜102可用于将来自预扫描AOD101的角度扫描转换成线性扫描。
[0050]啁啾AOD104可用于将声传播平面中的入射光束聚焦到扫描平面105上，相比于所有RF频率可全部传播穿过啁啾AOD 104，此可通过运用换能器104A斜升穿过所有RF频率而更快地实现。此快速斜升形成啁啾包104B。接着，啁啾包104B以声速传播穿过啁啾AOD 104。图2A展示啁啾包104B在光点扫掠开始时的位置，而图2B图解说明啁啾包104B在所述光点扫掠结束时的位置。应注意，在此传播期间，预扫描AOD 101可调整其RF频率以跟踪AOD 104中的啁啾包以使光束保持入射于啁啾包104B上。
[0051]圆柱透镜103可用于将光束聚焦于垂直于声传播平面的平面中。中继透镜106可用于在光瞳平面106A处产生实际光瞳。放大率改变器107可用于调整光点的大小及扫掠长度。接着，物镜108可用于将光点聚焦到样本109(例如晶片)上。
[0052]其它系统可代替预扫描AOD而利用光束扩展器以形成“泛光A0D”系统。在泛光AOD配置(未展示)中，AOD 104中可产生单个或多个啁啾包(未展示)。由于整个AOD充满来自光束扩展器的光，因此AOD 104使入射于每一啁啾包上的光聚焦，且因此每一啁啾包产生其自身的光点。因此，物镜108同时使一或多个光点聚焦到样本109上(未展示)。
[0053]当使用产生多个啁啾包的AOD来产生多个光点时，需要较大A0D，这是因为每一啁啾包因斜升穿过所需RF频率所需要的时间而具有有限大小。啁啾包越多；所需要的AOD越大。另外，啁啾包中的每一者随着其沿着AOD的长度行进而衰减。因此，与较小AOD相比，较大AOD产生较大衰减损失。相反地，具有较紧密多个啁啾包且因此具有彼此紧密接近的扫描光点的AOD在扫描光点之间产生较多串扰。
[0054]注意，样本109通常放置在能够双向移动的XY平移载台上。在此配置中，所述载台可经移动使得可使照在样本109上的经聚焦光点(由聚焦光学器件使用经衍射光束而形成)沿着相等宽度的邻近相连带(例如，光栅扫描线)进行扫描。1990年3月27日颁予波特(Porter)等人且以引用的方式并入本文中的第4，912，487号美国专利描述包含经配置以提供光栅扫描的平移载台的示范性照明系统。
[0055]实例性照明实施例
[0056]图3A图解说明根据本发明的一个实施例的产生具有可变放大率的多个扫描光点的图解AOD照明系统300，所述图解AOD照明系统可使用固定收集放大率来成像。在此实施例中，衍射光学元件(D0E)311可定位在放大器改变器307之后以产生多个光点。尽管图3A展示产生三个光点，但其它实施例可产生不同数目个光点。
[0057]在所图解说明的实例中，在照明光束已由放大器改变器307放大之后，DOE 311产生三个光点。即，DOE 311致使三个光束(由暗线、亮线及虚线展示)在样本109上形成三个光点3 1a、31 Ob、31 Oc。图3B到3D针对照明系统300图解说明改变放大器改变器307的放大率对样本109上的光点大小、光点间距及扫描长度的影响。用不同灰度级(灰色、黑色及白色)图解说明三个不同光点，所述三个不同光点分别对应于图3A的三个光点位置310a、310b及310co
[0058]图3B图解说明根据一个实施例的在低放大率下的三个光点的扫掠位置。举例来说，第一光点(灰色)在持续时间To到Tn期间从位置I移动到位置5。在邻近扫描位置之间存在若干位置。举例来说，第二光点(黑色)在持续时间To到Tn期间从位置9扫描到位置13。因此，位置6到位置8在此持续时间期间保持未被扫描或空白，但通常将执行后续扫描以扫描这些先前未被扫描的位置。举例来说，每一扫掠可是由产生初始光束扫掠的AOD及使初始光束扫掠倍增(举例来说)为三个扫掠的DOE产生的。如所展示，三个光点扫掠各自分别由对应扫描方框332a、332b、332c 表不。
[0059]图3C展示在高放大率下的所有三个光点的扫掠位置。在此实例中，在高放大率下产生三个较小大小的扫掠方框334a、334b、334c。尽管每一光点的放大率可改变，但放在放大率改变器307之后的DOE 311致使每一扫描方框针对不同放大率具有相同中心位置。图3D图解说明针对低放大率及高放大率两者的相对扫掠位置。举例来说，当将使高放大率第一光点(灰色)从位置2扫描到位置4时，将使低放大率光点(灰色)从位置I扫描到位置5。如所展示，低放大率扫描方框332a到332c具有与高放大率扫描方框334a到334c相同的中心。如果收集区域对应于最低放大率的最大扫描方框(例如，332a到332c)，那么低放大率光点及高放大率光点两者均可由收集光学器件单独成像。
[0060]在另一实施例中，AOD的整个长度可用于高放大率，而AOD的长度的仅一部分用于较低放大率。图4图解说明根据第二实施例的具有相同扫描长度的低放大率光点及高放大率光点的扫掠位置。如所展示，高放大率扫掠及低放大率扫掠两者的位置是相同的。举例来说，低放大率第一光点(灰色)及高放大率第一光点(灰色)两者从位置I扫描到位置5，且分别产生相同长度扫描方框402a及404a。同样地，低放大率第二光点(黑色)及高放大率第二光点(黑色)两者从位置9扫描到位置13，且分别产生相同长度扫描方框402b及404b。低放大率第三光点(白色)及高放大率第三光点(白色)两者从位置17扫描到位置21，且分别产生相同长度扫描方框402c及404c。此实施例更高效地涵盖在可变放大率下的经分段扫描线。
[0061]图5A图解说明可在不具有泛光照明的情况下产生多个光点的另一示范性A0D照明系统500。图3A及5A两者是简化图式且未展示通常可存在于此一系统中的每个组件以简化说明。举例来说，可存在位于D0E与物镜之间的中继透镜。当照明系统的光瞳物理上位于物镜处及位于透镜组合件内部时，中继器通常用于形成在物镜外部的实际光瞳，使得D0E可放置在此光瞳处。针对低数值孔径系统，物理光阑位置将在物镜组合件外部。针对高数值孔径系统，物理光阑可位于物镜组合件内。在此情形中，额外中继器将被添加到系统以提供用以放置D0E的位置。[〇〇62] 在图5A的实施例中，衍射光学元件(D0E)501可定位在放大器改变器107之前以产生多个光点。尽管图5A展示产生三个光点，但其它实施例可产生不同数目个光点。图5B针对照明系统500图解说明改变放大器改变器107的放大率对样本109上的光点大小、光点间距及扫描长度的影响。注意，不同填充灰度级指示不同光点(且对应于图5A的不同线灰度级)。 如图5B中所展示，大光点520具有与三个位置1、3及5相关联的间距，而小光点521具有与三个位置2、3及4相关联的间距。图5B中的低放大率光点及高放大率光点两者的光点位置表示针对每一光点的中心扫描位置。
[0063]使高放大率扫描分段及低放大率扫描分段重叠使得更难以将经散射光与多个光点适当隔离。举例来说，图6A及6B图解说明三个小光点601、602及603(对应于图5B中所展示的那些小光点)在时间T1与T4之间的示范性扫掠。图6B将光点601、602及603的扫描表示为相同灰度级的方框，其中所述方框表示光点的因传播穿过啁嗽A0D而产生的路径。图6B展示存在不同光点的共线扫描的重叠(此将针对大光点及小光点两者发生)。此重叠将产生不期望的光点串扰。
[0064]为提供光点之间的隔离，借此使串扰最小化，可使用额外光学器件及技术。在图7A 到7C中所展示的一个实例中，棱镜705可在收集系统中用于隔离通过照明光学器件沿载台传播方向错开的光点。图7C是位于收集光学器件中的棱镜。2006年7月11日颁予科瓦姆 (Kvamme)且以引用的方式并入本文中的第7,075,638号美国专利描述此照明及收集系统。 在此系统中，棱镜705及额外光学器件(例如球面像差校正透镜及透射透镜)可经定位使得来自样本上的多个光点的经散射光(例如，与光点701、702及703 (图7A)相关联的光束)被引导到棱镜705的特定小面，如图7C中所展示。继而，棱镜705将每一光束引导到单独检测器。 图7B展示光点701、702及703在相关联检验系统的操作期间的扫描扫掠。棱镜705(其为收集器的部件)利用图7A到7C中所展示的偏移(所述偏移由光栅产生，所述光栅是照明系统的部件)以合意地增加光点隔离。因此，返回参考图7A，转动光栅将致使光点701、702及703(及其相关联扫描)不再沿着扫描轴共线(例如，其将替代地形成沿XY载台传播方向错开的3个线分段)。
[0065]收集光学器件中的棱镜可针对放大率范围(不固定)而工作，即使不存在收集侧放大率改变器也是如此。然而，如果收集侧中不存在放大率改变器，那么中心扫描光点(702) 将保持固定且侧光点(701及703)将随着放大率改变而沿棱镜的小面移上及移下(改变扫描方框的大小及长度除外)。如果收集通道中存在随照明放大率而改变的放大率改变器，那么光点在棱镜上的图像可保持恒定。
[0066]尽管所图解说明棱镜705在一些应用下有效，但棱镜方法仅能够支持有限数目(例如，3)个照明光点。另外，此系统的照明仅关于法向及接近法向入射角有效且关于高度倾斜入射角无效，其中物镜相对于样本是偏斜的(或反之亦然)。跨越样本扫描的斜角入射光束将往往因光点的错开(例如，图7A)而使一些光点不定位在焦点平面中(未聚焦)。尽管极其大NA(数值孔径)物镜可用于在不偏斜的情况下实现倾斜角，但大NA透镜具有显著相关联成本。[0〇67 ]样本表面上的缺陷的准确检测独立地取决于扫描中的每一光点的正确测量及分析。因此，需要使用光点扫描技术(例如确保这些光点的隔离的AOD)来使技术及系统最佳化，借此使串扰最小化，同时使系统复杂性及成本最小化。[〇〇68]实例性系统实施例
[0069]与具有垂直于图像平面的物镜轴的系统相比，本发明的一些实施例包含具有成像光学器件及非成像光学器件的纵向成像系统，所述成像光学器件及非成像光学器件具有与样本平面或图像平面平行且一致的光轴。即，使照明光点沿着收集系统的光轴成像而非在垂直于收集系统的光轴的平面中成像。
[0070]图8是多个物件的纵向成像的大体图解表示。如所展示，使在样本801的表面上扫描的两个光点802a及802b平行于透镜806a及806b的光轴803而成像。透镜806a及806b可作为随后被切割(例如，成一半或更多)的整个透镜开始，使得样本在样本移动时不撞上透镜。 透镜806a及806b的光轴803与晶片表面及照明扫描光点一致。所得图像物件804a及804b由此纵向系统收集。
[0071]在一些实施例中，照明光学器件经配置使得扫描光点定位为以交错光点(例如， 线-空白-线_空白等)的方式全部位于沿着单个线。照明物镜的光轴可是偏斜的且仍使所有光点聚焦，这是因为所述光点全部位于且保持沿着单个线。侧收集器经偏斜使得其光轴是由照明光学器件的扫描光点形成的线。如从收集器的光轴观看，来自照明光学器件的光点将远离或朝向观察者进行扫描而非左右或上下扫描。[〇〇72]图9A到9E是根据本发明的一个实施例的具有纵向成像的检验系统900的图解表不。尽管将此系统900描述为具有用于产生法向入射光束扫描光点及倾斜入射光束扫描光点的两个入射通道以及用于检测来自法向通道及两个纵向侧通道的光的三个检测通道，但系统900可包含任何适合数目及类型的入射及收集通道，包含至少一个纵向收集通道。另夕卜，尽管关于三个扫描光点而图解说明每一通道，但每一入射通道可产生任何数目个扫描光点且每一检测通道可检测来自任何适合数目个扫描光点的光。系统可产生3或3个以上光点。在特定替代实施方案中，从法向及倾斜角产生9个、15个、30个等光点且从法向及两个或两个以上纵向侧通道收集光。每一光点可具有任何适合形状，例如圆形或椭圆形。[〇〇73]图9A是根据本发明的一个实施例的检验系统900的侧视图。一般来说，可利用检验系统900针对样本902上的缺陷或测量特性(例如临界尺寸(CD)或膜厚度)来检验样本902。 样本表面902可是平滑的或经图案化的。[〇〇74]图9A的视图展示用于产生法向入射光束及倾斜入射光束的照明系统901以及用于收集法向于及接近法向于样本表面902而反射的光的法向收集通道931a。然而，系统900还包含图9A的此侧视图中未展示的两个纵向侧收集通道，但图9D及9E中图解说明了此些侧通道。[〇〇75]图9B图解说明由倾斜入射光产生的法向收集，而图9C图解说明由法向入射光产生的法向收集。图9B及9C是检验系统900的更详细图解侧视图。然而，仅展示单个法向输出光束以用于简化对法向收集的说明。相比之下，图9E图解说明三个光束的法向收集及纵向侧收集的前视图。
[0076]照明系统901包含用于产生扫描光束的一或多个光源。如图9A中所展不，光源904(通常，激光)发射光束906。照明光束906的波长取决于应用的特定要求。举例来说，照明光束906具有大约266nm的波长。光束906可由任何适合光源(例如，DPSS(二极管栗浦固体)CW(连续波)DUV(深紫外)激光)产生。
[0077]光束906可经引导穿过变焦光学元件908，变焦光学元件908补偿激光光束的大小改变，且光束906接着照在光束操控系统910上以用于将光束对准于具有额外照明元件(例如预扫描AOD 912、望远透镜914、啁啾AOD 916及圆柱透镜918)的特定轴上。照明光学器件可包含额外透镜、圆柱形透镜、波板、滤光器及一或多个空气狭缝。
[0078]照明路径可包含其它光学元件，例如用于使入射光束准直的中继透镜922、用于偏光的分析仪923、用于提供任何线性或圆形偏光(例如，S、P等)的波板924以及用于形成法向入射光束及倾斜入射光束两者的任何数目个镜(例如，920a到920d)及分束器(例如，926a及926b)。在替代实施例中，用分束器、棱镜及/或镜组合件替换元件926a。镜或分束器中的任一者可是可移动的(例如，经致动镜/分束器926a)。
[0079]任何数目个镜及分束器可用于形成多个入射路径。如所图解说明，使入射光束906朝向放大率改变器组合件927a透射穿过分束器926a，放大率改变器组合件927a经配置以在法向入射光束入射于DOE 930a上之前改变法向入射光束的放大率，DOE 930a经配置以形成多个光束906a，光束906a从镜/分束器926b被反射且经由物镜928a聚焦到样本902上，物镜928a兼作为收集器透镜。法向路径还可包含用于在光瞳平面处产生实际光瞳的中继透镜933a，DOE 930a放置于光瞳平面处。
[0080]照明系统901可包含用于形成一或多个倾斜入射光束的组件。举例来说，分束器/镜/棱镜926a使入射光束的部分朝向放大率改变器组合件927b而反射，放大率改变器组合件927b经配置以在倾斜入射光束入射于反射镜920d上之前改变倾斜入射光束的放大率。DOE 930b产生由物镜928d聚焦到样本902上的多个倾斜入射光束906b。可用任何适合DOE或更普遍地任何nXm DOE来替换用于产生多个光束的所图解说明3 X IDOE元件。倾斜路径还可包含用于在光瞳平面处产生实际光瞳的中继透镜933b，D0E930b放置于光瞳平面处。
[0081 ] 可将每一倾斜入射光束(906b)的光轴(9B中的907对应于一个倾斜光束)以一角度Θ引导到晶片表面902上。取决于特定应用，此角度Θ可相对于样本表面902的法线介于10度到85度的范围内。可通过组件920d的平移而实现多个倾斜角。入射倾斜光以一倾斜角从偏斜物镜928d传入。
[0082]返回参考图9A，扫描机构包含啁啾AOD916以及晶片或样本搁置于其上的平移或样本载台921。可以任何方便方式(例如，经由真空抽吸)维持载台921上的晶片的位置。通过沿一个方向(称为快扫描方向)扫描啁啾AOD 916同时沿正交方向(称为慢扫描方向)移动载台921而实现检验。此每照明光点产生一条带状形状的检验区域。载台921接着步进到新的未经检验区域且重复所述过程(填充空白)，如下文所描述。
[0083]每一照明光学光点可相对于载台移动以将光引导到相对于每一收集通道(包含一或多个检测器或摄影机)移动的样本及/或载台，以通过任何适合移动机构而收集来自样本的光。举例来说，可利用电机机构来移动载台或系统的任何其它组件。以实例方式，每一电机机构可由螺杆驱动器及步进器电机、具有回馈位置的线性驱动器、或带致动器及步进器电机形成。
[0084]所图解说明系统900还包含法向收集通道931a，法向收集通道931a可用于收集来自倾斜入射照明模式的经散射光以及来自法向入射照明模式的镜面或BF(明场)及经散射光。在通道处沿法向方向及接近法向方向引导的光可透射穿过透镜928a、分束器/镜/棱镜 926b、透镜940a及941a、傅里叶滤光器及可配置孔口组合件934a、透镜936a及偏光分析仪组合件932a且可被朝向传感器模块938a而引导。[〇〇85]法向收集器通道931a可在约垂直于晶片的平面的区域上方在固定立体角内收集光。法向收集器可用于收集来自晶片上的有意图案的经散射光，且可用于检测使光沿向上方向散射的缺陷。从有意图案收集的信号可用于促进晶片图案与仪器中的机械载台的坐标系统的对准及对齐。
[0086]图9F是根据本发明的替代方案的具有单独明场及暗场收集通道的系统980的部分的侧视图。所述系统可具有与图9A到9E的系统900类似的组件。然而，系统980可包含用于引导从样本朝向单独收集通道发出的镜面明场光及经散射暗场光的任何数目个光学元件。举例来说，镜982可具有使法向入射光束朝向样本反射且还使来自样本的经镜面反射输出光朝向镜984反射的中心反射部分，镜984使此明场光朝向明场收集通道98 la反射。镜982还可具有使来自样本902的经散射光及经衍射光朝向暗场收集通道981b透射的透明侧部分。所述暗场及明场收集通道可具有如本文中所描述的类似组件。或者，这些收集通道可共享一或多个组件。[〇〇87]如图9B及9C两者中所展示，经由透镜组合件928a收集沿晶片表面法向或接近法向方向从表面反射或散射的光并使所述光准直。透镜组合件928a可包含多个光学元件以产生实际可用的收集光瞳。此经准直光可接着透射穿过光学元件926b且接着穿过透镜940a及 941a，透镜940a及941a可经配置以使经收集光朝向傅里叶平面转送。傅里叶滤光器及柔性孔口机构934a可经配置以在傅里叶平面处对输出光的部分进行空间滤光。另外，机构934a 可包含用于使各种空间部分在傅里叶平面处透射以使输出光束的信号最大化及/或使输出光束的噪声(及相对于法向光轴的所得角)最小化的可编程孔径系统。[〇〇88] 输出法向光束可接着由透镜936a经由偏光分析仪932a聚焦到传感器模块938a上。 针对单个法向输出光束仅展示每一传感器模块938a的部分。如所展示，传感器模块938a可包含具有狭缝990a及棱镜组合件984a的光点或光束分离组合件以用于分离每一输出光束。 如所展示，每一光点通过狭缝990a且接着进入到棱镜984a中。棱镜984a既用于分离光点又使光变均匀。针对每一光束的输出光可接着从其对应棱镜(984a)输出到光纤光学元件974a 上以朝向聚焦元件964a传递输出光束，聚焦元件964a使其输出光束聚焦到传感器(954a) 上。光纤光学元件974a提供光束的进一步均匀化且使得输出能够被引导到针对每一光点的单独传感器954a上。还可使用镜、棱镜或类似物实现光纤的功能。每一光纤使所接收输出光随机化。如下文进一步描述，除利用狭缝、棱镜及/或光纤外，还可使用其它隔离机构。[〇〇89]图9D图解说明包含照明系统901的倾斜入射通道以及侧收集通道931 b及931 c的系统900的俯视图。如所展示，倾斜入射通道在样本902上产生三个倾斜入射光束907a(灰色)、 907b(黑色)及907c(白色)。可使三个入射光束(举例来说)沿方向903跨越样本进行扫掠。响应于这些入射光束907a到907c，从样本散射、衍射或反射的输出光束可由侧通道931b及931c收集。如所展示，侧收集通道931b及931c具有平行于倾斜照明子系统的扫描方向903的光轴。
[0090]注意，侧收集通道两者经展示为垂直于倾斜入射通道，如图9D中从顶部观看。举例来说，如果倾斜入射系统901定义为以180°的侧倾角定位，那么收集通道931b以90°定位且收集931 c以270°定位。纵向收集器可经配置以收集方位角为+/-20度到80度(例如，65度)且仰角为20度到80度的光。注意，图9D及9E中展示每一侧输出光束的光锥的仅小部分以更清晰地展不每一光束的相对路径。
[0091]除具有对顶侧倾角的所图解说明两个侧通道外，系统还可包含任何数目个侧收集通道。举例来说，系统可包含一对以上相反侧通道。在另一实例中，系统可包含各自不属于一对对顶角侧通道的任何数目个通道。
[0092]如所展示，每一侧收集路径可包含用于接收从样本902散射的输出光束且朝向放置傅里叶滤光器、可编程孔径或切趾元件(934b或934c)的位置引导此些光束的前透镜或透镜群组(928b或928c)。所述输出光束可接着朝向后透镜或透镜群组(936b或936c)被引导，后透镜或透镜群组(936b或936c)可接着将输出光束引导穿过偏光分析仪元件(932b或932c)以将光聚焦到传感器模块(938b或938c)上，下文关于图9E进一步描述传感器模块(938b或938c)。偏光分析仪元件(932b及932c)可经配置以用于选择性地捕获从样本902散射、衍射或反射的任何偏光。
[0093]图9E是图9D的如沿方向A-A观看的系统900的图解侧视图。此图解说明还展示法向收集通道931a，但未展示照明通道931c。如所展示，前透镜(928b及928c)及后透镜(936b及936c)呈半透镜的形式，但其可为整个透镜的任何适合部分以相对于样本沿着纵向轴收集倾斜地散射、衍射、反射的光。
[0094]每一经收集侧光束经聚焦以照在传感器模块(938b或938c)上。每一传感器模块(938b或938c)可包含光点分离机构，所述光点分离机构包含狭缝组合件(990b或990c)及棱镜组件(984c、986c及988c)以用于将不同输出光束(937a到937c或939a到939c)分离到单独接收棱镜中。如所展示，传感器模块938c包含三个棱镜984c、986c及988c以用于单独接收三个输出光束。输出光束在每一棱镜内弹回以朝向对应光纤光学模块(例如，974c、976c或978c)而输出，所述光纤光学模块接着朝向聚焦透镜(例如，964c、966c或968c)引导对应输出光束，所述聚焦透镜接着将对应输出光束聚焦到传感器(例如，954c、956c或958c)上。每一传感器可采取PMT、雪崩光电二极管、pin 二极管、C⑶摄像机等的形式。
[0095]传感器模块938b可具有与传感器模块938c类似的组件。同样地，法向收集传感器模块938a可包含类似组件，例如狭缝组合件990a、三个棱镜(例如，984a)、三个光纤光学元件(例如，974a)、三个聚焦透镜(例如，964a)及三个传感器(例如，954a)。
[0096]可接近于收集器通道提供用于增加所检测信号的动态范围的机构。一般来说，高动态范围收集器包含用于从所检测光子产生信号的光传感器(例如光电倍增管(PMT))及用于将光信号转换为数字光信号的模/数转换器(ADC)。当然，可使用其它适合机构来感测光及将模拟信号转换为数字信号。还可使用增益调整回馈系统来调整每一 PMT的增益。
[0097]注意，所图解说明系统900包含照明放大器改变器(927a及927b)，而不包含收集放大器改变器。换句话说，系统900具有简化系统并降低系统的成本的固定收集放大率。当照明放大率被增大(如上文所描述)时，光点大小及扫描速度被减小。尽管经减小光点大小对应于经增加灵敏度，但经减小速度对应于较低吞吐量。在所图解说明系统900中，倾斜照明 DOE 930b放在照明放大器927b之后(且存在沿法向入射通道的在放大器927a与DOE 933a之间的类似放置)。此DOE 930b放置允许经放大光点具有相同中心位置，而不管光点的大小改变如何。尽管每一扫描线的标称中心对于不同放大率是相同的，但扫描长度会改变。如上文进一步所描述，DOE 930b的此位置确保所有光点的中心扫描位置不随照明放大率的改变而改变。然而，光点大小及速度随照明放大率改变而改变。大A0D还可用于提供针对大光点的仅在A0D的中心部分中的扫描，同时提供针对最小光点的跨越整个A0D的扫描，如上文进一步所描述。
[0098]图10A是根据本发明的特定实施方案的具有狭缝及棱镜以用于从多个照明区域接收输出光束的光点分离器组合件的图解侧视图。在此实例中，光点分离器组合件是具有第一边缘部分1002a及第二边缘部分1002b的一对剃刀刀片，第一边缘部分1002a及第二边缘部分1002b—起形成间隙或狭缝1002c。每一输出光束可聚焦到在此间隙内的点1004a。图 10A中展示具有焦点1004a的单个输出光束1004,但系统通常将经配置以收集并隔离来自多个同时扫描光点的经散射、衍射及反射光。[〇〇99]图10B是如沿图10A的方向B-B观看的光点分离器及棱镜的图解表示。如图10A及图 10B两者中所展示，输出光束形成聚焦到点1004a的光锥，点1004a定位在剃刀边缘部分 1002a及1002b具有间隙1002c的最窄宽度处。输出光1004通过剃刀间隙1002c且偏离焦点以接着填充棱镜1006a。在一个实施例中，每一棱镜具有邻近于剃刀1002a及1002b的底部的一侦L每一输出光束单独填充特定棱镜且接着从棱镜输出到邻近光纤光学元件(图9E的 984c)。即，个别棱镜经定位以捕获个别扫描光点。在一个实施例中，针对每一通道存在定位在狭缝1002c后面的9个棱镜。
[0100]另外，棱镜或孔口的位置可是可调整的以适应检验系统的失真(照明或收集光学器件所诱发)，此致使如由传感器模块938a、938b及938c观看的光点之间的间距不均匀。 [〇1〇1]棱镜及剃刀刀片替代方案可在每一经收集光点位置下方代替每一棱镜而包含D0E (例如反射或透射光栅)，以使每一光点的输出光反射或透射到对应光纤光学器件及/或传感器。每一光栅或光栅集合将包含用于使来自经成像光点的光朝向传感器衍射的一组衍射特征，而不使光点之间(及衍射图案之间)的光朝向传感器衍射。在另一实例中，可在基本上透明衬底上形成基本上不透明经印刷图案以形成狭缝。举例来说，经印刷图案可由沉积在玻璃衬底上的涂层形成。
[0102]收集通道可替代地或另外包含用于提供经收集光的随机化的一系列镜。举例来说，每一棱镜可由一系列镜替换。可将一或多个镜放置在对应于每一棱镜小面(例如， 1020a、1020b、1020c及1020d)的位置中。光纤或镜与光纤的组合也可替换棱镜。[〇1〇3]其它适合光点分离器可包含具有用于个别经扫描光点的狭缝的掩模。图10C是根据本发明的特定实施方案的掩模类型光点分离器1050的图解表示。举例来说，所述掩模可由具有孔口(例如，1052a及1052b)的箱材料形成，所述孔口各自经塑形以围封单个光点扫描(例如，1051a及1051b)的。举例来说，棱镜可位于每一孔口(例如，1052a、1052b)下面。掩模分离器可替换剃刀部分且任选地与如以上所描述的棱镜、光纤及/或镜组合。一或多个掩模可定位在每一通道中。
[0104]可将光栅添加到图10C的掩模以使来自每一光点的光衍射到棱镜或光纤或其它收集组合件中。图1OD是根据本发明的替代实施例的具有光栅的掩模类型光点分离器的图解表不。展不掩模的俯视图1056及掩模的侧视图1058。每一孔口具有若干光栅(例如，1054a及1054b) ο在此实例中，光栅跨越每一孔口(如从俯视图1056所见)垂直地对准以使传入光(例如，1046a)沿向下方向衍射到每一棱镜而非下一棱镜中。举例来说，传入光点光1046a通过光栅1054a向下衍射到棱镜1048a中。光栅可是反射性的(使光向上衍射)或透射性的(如所展示)。
[0105]图1OE图解说明根据本发明的另一实施例的具有沿不同方向定向的光栅的掩模类型光点隔离器的俯视图。举例来说，孔口 1060a具有垂直光栅;孔口 1060b具有倾斜光栅;且孔口 1060c具有反向倾斜光栅。这些不同光栅定向使光上下、向左上下或向右上下衍射。
[0106]可将切趾机构添加到孔口组合件(934a到934c)以控制衍射及因此控制光点间串扰。图1OF是根据本发明的一个实施例的具有锯齿状齿且由具有锯齿状齿的两个掩模形成的孔口的图解表示。图1OG展示理想及非理想孔口齿两者。理想地，孔口齿将具有尖锐垂直尖端(1080a)及凹坑(1080b)以使光远离光轴衍射(例如，到左侧及右侧而非前方)。然而，孔口齿的制作可产生例如凹坑1082的圆形部分，所述圆形部分将使一些不想要的光朝向棱镜衍射。如图1OF中所展示，具有圆形凹坑的第一掩模(虚线)可与也具有圆形凹坑的第二掩模(虚线)重叠。两个掩模的假定是具有尖锐非圆形特征的实线。在纵向收集通道中，齿可垂直于光轴而定向且在平行于晶片表面法线的平面中。在法向收集通道中，齿可垂直于光轴且在垂直于晶片表面法线的平面中。
[0107]可在每一孔径光阑处利用任何适合类型的切趾机构。可将可变透射涂层沉积到透明衬底(例如玻璃)上以提供切趾。可印刷不同图案(例如，点、三角形)以在孔□的边缘处形成渐变密度。经印刷图案的不同密度可透射、反射或衍射光以在孔口中执行切趾。所有经印刷图案及涂层可经形成以提供可用于控制串扰的多种透射轮廓(线性、余弦、高斯等)。1999年I月12日颁予亚当.Ε.?诺顿(Adam E.Norton)等人的第5，859，424号美国专利中进一步描述数个切趾技术及机构，所述专利以其全文引用的方式并入本文中。
[0108]还可将傅里叶滤光器放置在每一收集通道的孔径光阑处以阻挡特定衍射光点或噪声或者隔离一些信号。傅里叶滤光器可经配置以在孔径光阑处选择性地阻挡光的部分。图1OH图解说明根据本发明的一个实施例的呈紧密间隔开的销状结构的形式的傅里叶滤光器，所述紧密间隔开的销状结构可跨越孔口垂降以阻挡光的特定部分。如所展示，将销1086垂降到孔口中以阻挡经收集光的对应部分。
[0109]图1lA是本发明的一个实施例的经分段纵向成像方面的俯视图表示。如所展示，使多个光点1110、1112及1114分别沿着扫描线1111、1113及1115跨越样本902进行扫描。第一侧通道1102a分别沿对应扫描方向1116a、1118a及1120a接收并分离纵向成像的扫描光点1110a、1112a及1114a。同样地，第二侧通道1102b分别沿对应扫描方向1116b、1118b及1120b接收并分离纵向成像的扫描光点11 1b、1112b及1114b。这些经成像扫描光点由对应传感器感测。图像扫描光点1110a、1112a及1114a分别由(举例来说)传感器模块1104a、1106a及1108a感测。同样地，图像扫描光点111Ob、1112b及1114b分别由(举例来说)传感器模块1104b、1106b 及1108b 感测。
[0110]每一光束的掠射角可在晶片表面上产生椭圆光点，所述椭圆光点具有垂直于扫描线的长轴。AOD致使每一光点跨越在长度上等于扫描线的长度的短扫描线进行扫描以产生经反射光及经散射光。图11B图解说明载台及AOD相对于三个光点的扫描方向的一个实例。注意，光点及扫描的大小相对于晶片1120被夸大以更好地图解说明此实施例。在此实例中，AOD产生单个扫描光点，且3 X IDOE产生3个光点:光点1、光点2及光点3。使啁啾包传播穿过啁啾AOD致使所有3个光点同时沿AOD扫描方向1122跨越晶片1120进行扫描。光点I从晶片位置I扫描到晶片位置2;光点2从晶片位置3扫描到晶片位置4;且光点3从晶片位置5扫描到晶片位置6 ο当AOD使每一光点扫描时，xy载台正沿XY载台扫描方向1124移动，使得AOD的下一扫掠以晶片位置7、9及11开始且在位置8、10及12处结束。
[0111]图1lC是根据本发明的一个实施例的随着XY载台运动而进行交错扫描的图解表示。注意，光点及扫描的大小相对于晶片被夸大以更好地图解说明此实施例。在此实例中，使三个光点沿AOD扫描方向1132从三个初始条带1136a、1136b及1136c的底部扫描到顶部。在到达第一扫描部分的边界(每一条带的底部到顶部)后，AOD即刻对光点进行复位及定位以用于从左到右的下一光栅扫描。XY载台沿垂直于扫描光点方向的方向的连续运动现在将光束定位到待检验的新区域。举例来说，载台还移动使得三个光点分别沿着条带1136a、1136b及1136c沿XY载台扫描方向1134a(左到右)同时进行扫描。在扫描前三个条带1136a到1136c之后，载台沿方向1140a步进以移动到第二组条带1137a、1137b及1137c，第二组条带1137a、1137b及1137c将交错在第一组条带1136a到1136c之间。在完成(例如，沿方向1134b扫描)此第二组条带之后，载台可接着沿方向1140b步进以运用三个光点来扫描第三组条带1138a、1138b及1138c。在扫描此第三组条带1138a到1138c之后，载台可接着沿方向1140c步进到最后一组条带1139a、1139b及1139c。
[0112]图1lD是根据本发明的替代实施例的随着XY载台运动而进行交错扫描的图解表示。在此实例中，首先仍扫描第一组条带1136a到1136c。然而，载台沿方向1150a步进较大距离以扫描第二条带1140a、1140b及1140c。载台接着沿方向1150b步进以扫描第三组条带1142a、1142b及1142c。最终，载台沿方向1150c步进以扫描第四组条带1144a、1144b及1144c。对最顶部条带(I 144c)及最底部条带(I 135a)的分析可不予考虑。
[0113]多个经扫描光点沿着光轴的纵向成像可导致一些光学像差的最小化。举例来说，在沿着光轴成像时将使需要横向场的光学像差(例如，彗形像差)最小化。与交错扫描组合的纵向成像(不具横向场)(具有减少的成像要求)提供支持大收集角(NA>0.9)及大F0V(F0V>1_)两者的简单且廉价方式。更具体来说，一些系统实施例提供同时从多个经分段扫描线进行收集的多个收集通道(两个纵向及法向收集通道)。
[0114]与大收集NA组合的大FOV可产生高吞吐量、高性能系统。大FOV允许能力达到高吞吐量。精确XY载台在其可移动受检验的样本的速度方面是受限的。大FOV系统以最小XY载台操作来检验晶片的大部分。另外，大FOV及因此高吞吐量系统使得用户能够以相同速度运行更高解析度模式。
[0115]—些收集通道实施例在大立体角内进行收集且可与经增加灵敏度相关联。大收集立体角确保系统收集所关注的信号。大收集立体角还使得能够抑制噪声(粗糙度及其它源)。另外，大立体角使得系统能够利用例如柔性孔口配置的特征来选择具有高信号及低噪声的区域。
[0116]大收集立体角及大FOV是将系统分段成包含纵向通道的多个光学通道的结果。另夕卜，本文中所描述的光点隔离机构减少光点之间的串扰，否则串扰将促成噪声及伪缺陷检测。
[0117]图12是根据本发明的一个实施例的图解说明用于使用纵向系统来检验样本的大体程序1200的流程图。首选，在操作1202中，可使多个入射光束在经分离扫描线部分上方进行扫描。举例来说，可使用图9A到9E的法向入射通道及倾斜入射通道来在每一照明通道中产生法向入射光束及倾斜入射光束。
[0118]在操作1204中，可接着接收并分离响应于入射光束而从样本表面上的经分离扫描线散射的输出光。举例来说，可使用侧收集通道及法向收集通道来接收并分离从样本扫描线部分反射、衍射及散射的光。在操作1206中，可接着将每一经分离输出光束引导到单独传感器。在图9A到9E的实施例中，来自每一通道931a到931c的每一经分离光束可由此些通道传感器收集。
[0119]在操作1208中，可接着基于所感测光而检测缺陷或测量样本特性。通常可分析所检测图像(或信号)以确定样本上是否存在缺陷。举例来说，将来自目标裸片的强度值与来自参考裸片的对应部分(或由设计数据库产生)的强度值进行比较，其中显著强度差可被定义为缺陷。这些检验系统可连同本文中所描述的纵向成像机构一起实施任何适合检验技术。以实例方式，可利用明场及/或暗场光学检验机构。还可在扫描电子显微镜系统内实施本发明的机构。[〇12〇] 还可将每一所检测图像输入到缺陷(例如，图像)处理器(例如，950)。缺陷处理器可包含用于处理所接收数据的机构，所述处理例如缓冲、压缩、打包、对噪声进行滤波、基于输入信号而产生图像、分析图像以检测样本上的缺陷等。通过检测定义为目标裸片与参考裸片中的强度的比率的对比度而非通过定义为强度之间的差异的阈值可找出大多数缺陷。
[0121]可在各种经特殊配置的检验或计量系统(例如图9A到9E中示意性地图解说明的检验或计量系统)上实施本文中所描述的纵向收集系统。在一些实施例中，用于检验或测量样品的系统包含用于实施本文中所描述的技术的各种控制器组件。控制器可通过硬件及/或软件(例如处理器、存储器、可编程装置或现场可编程门阵列(FPGA)等)的任何适合组合来实施。
[0122]检验系统可与经配置(例如，运用编程指令)以提供用于显示所得检验特性的用户接口(例如，在计算机屏幕上)的计算机系统相关联。所述计算机系统还可包含用于提供用户输入(例如改变检测参数)的一或多个输入装置(例如，键盘、鼠标、操纵杆)。在一些实施例中，计算机系统经配置以连同本文中详述说明的其它检验组件(例如控制器950)—起实施检验技术。计算机系统通常具有经由适当总线或其它通信机构而耦合到输入/输出端口及一或多个存储器的一或多个处理器。
[0123]由于这些信息及程序指令可实施于经特殊配置的计算机系统上，因此此系统包含可存储于计算机可读媒体上的用于执行本文中所描述的各种操作的程序指令/计算机代码。机器可读媒体的实例包含但不限于:磁性媒体(例如硬盘、软盘及磁带)；光学媒体(例如 CD-ROM磁盘)；磁光媒体(例如光盘)；及经特殊配置以存储并执行程序指令的硬件装置，例如只读存储器装置(ROM)及随机存取存储器(RAM)。程序指令的实例包含例如由编译器产生的机器代码及含有可由计算机使用解译器来执行的更高级代码的文件两者。
[0124]除纵向侧通道外，其它系统实施例还可包含额外倾斜侧通道以通过多个检测器来检测从样本表面散射的光。这些额外收集器通道可经布置以在固定立体角内收集光，此尤其取决于通道的仰角及方位角。所属领域的技术人员将容易地认识到，可在不背离本发明的范围的情况下在各种替代实施例中改变收集器通道的数目及位置及/或其收集立体角。 曹凯(Kai Cao)等人在2013年5月21日提出申请的标题为“扫描晶片检验系统的图像同步 (Image Synchronizat1n of Scanning Wafer Inspect1n System)’’的第13/898，736号美国专利申请案中进一步描述包含额外收集通道的数个系统实施例，所述美国专利申请案以其全文引用的方式并入本文中。
[0125]明场反射性/自动定位通道还可定位在倾斜入射光束前面以收集经镜面反射的光。来源于此通道的明场信号携载关于图案、反射率及高度的区域变化的信息。此通道对检测表面上的各种缺陷是敏感的。举例来说，明场信号对表示膜厚度变化、褪色、污点及介电常数的区域改变是敏感的。明场信号可用于产生对应于晶片高度的变化的误差高度信号， 所述误差高度信号被馈送到z载台以据此调整高度。单独自动聚焦还可插入到系统中以经由法向收集通道而成像。最终，明场信号可用于建构表面的反射率映射。在一个实施例中， 此通道基本上是在反射模式中操作的展开类型I共焦显微镜。通道被视为展开的，这是因为如与其中照明光束及经反射光束为共线的典型反射共焦显微镜相比，照明光束及经反射光束在此处并非共线的。
[0126]可通过对具有均匀反射率的样品进行扫描而校准由如上文所描述的系统产生的扫描线的亮度。可收集并测量沿着最后扫描线从不同位置散射的光。可接着在需要时调制施加到预扫描A0D的驱动信号的振幅以在样品处产生所测量均匀亮度的扫描线。此校准可不仅补偿啁嗽A0D中的衰减，而且补偿扫描系统中的任何其它不均匀性。
[0127]照明系统还可包含额外光学组件(未展示)。举例来说，额外光学组件可包含但可不限于:分束器、四分之一波片、偏光器(例如线性及圆形偏光器)、旋转偏光器、旋转分析仪、准直器、聚焦透镜、镜、二向色镜、部分透射镜、滤光器(例如光谱或偏光滤光器)、空间滤光器、反射器及调制器。这些额外光学组件中的每一者可安置于系统内或可耦合到如本文中所描述的系统的组件中的任一者。
[0128]尽管出于清楚理解的目的已相当详细地描述了前述发明，但将明了，可在所附权利要求书的范围内实践一些改变及修改。应注意，存在实施本发明的过程、系统及设备的许多替代方式。举例来说，收集通道可经配置以同时从法向入射照明通道及倾斜入射照明通道进行收集。另外，系统可不包含放大器改变器。因此，本发明实施例应视为说明性的而非限制性的，且本发明不应限于本文中所给出的细节。
【主权项】
1.一种用于检验或测量样品的系统，其包括: 照明通道，其用于产生多个入射光束且使所述多个入射光束进行扫描以形成多个光点，所述多个光点跨越由所述样品的多个扫描部分组成的经分段线进行扫描;及 一或多个检测通道，其用于感测响应于朝向样品引导的所述入射光束而从此样品发出的光，且在使每一入射光束的光点在其扫描部分上方进行扫描时收集每一扫描部分的所检测图像，其中所述一或多个检测通道包含至少一个纵向侧通道，所述至少一个纵向侧通道用于在使每一入射光束的光点在其扫描部分上方进行扫描时纵向地收集每一扫描部分的所检测图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一或多个检测通道包含:第一纵向侧通道，其用于纵向地收集所述扫描部分的第一多个所检测图像;第二纵向侧通道，其用于纵向地收集所述扫描部分的第二多个所检测图像;及法向通道，其用于收集所述扫描部分的第三多个所检测图像，其中所述第一纵向侧通道与所述第二纵向侧通道对置地定位。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述照明通道包含:法向照明子通道，其用于产生第一组所述多个入射光束且使所述第一组所述多个入射光束进行扫描以促成跨越所述样品的所述多个扫描部分进行扫描的所述多个光点；及倾斜照明子通道，其用于产生第二组所述多个入射光束且使所述第二组所述多个入射光束进行扫描以促成跨越所述样品的所述多个扫描部分进行扫描的所述多个光点。4.根据权利要求3所述的系统，其中: 所述第一纵向侧通道包括: 第一前透镜，其经布置以用于接收从所述扫描部分散射的第一输出光束且穿过傅里叶平面朝向第一后透镜引导此些第一输出光束， 所述第一后透镜经布置以用于接收所述第一输出光束且朝向第一传感器模块引导所述第一输出光束，且 所述第一传感器模块经布置以用于单独感测来自所述第一后透镜的所述第一输出光束， 所述第二纵向侧通道包括: 第二前透镜，其经布置以用于接收从所述扫描部分散射的第二输出光束且穿过傅里叶平面朝向第二后透镜引导此些第二输出光束， 所述第二后透镜经布置以用于接收所述第二输出光束且朝向第二传感器模块引导所述第二输出光束，且 所述第二第一传感器模块经布置以用于单独感测来自所述第二后透镜的所述第二输出光束;且 所述法向通道包括: 输出光学器件，其用于收集第三组输出光束且朝向第三传感器模块弓I导所述第三组输出光束;且 所述第三传感器模块经布置以用于单独感测所述第三输出光束。5.根据权利要求4所述的系统，其中: 所述第一纵向侧通道进一步包括: 第一光学元件，其经布置以用于接收来自所述第一前透镜的所述第一输出光束、在所述傅里叶平面处对所述第一输出光束的部分进行空间滤光且将所述第一输出光束引导到 所述第一后透镜，所述第二纵向侧通道进一步包括:第二光学元件，其经布置以用于接收来自所述第二前透镜的所述第二输出光束、在所 述傅里叶平面处对所述第二输出光束的部分进行空间滤光且将所述第二输出光束引导到 第二后透镜，且所述法向通道进一步包括:第三光学元件，其经布置以用于接收所述第三输出光束且在所述傅里叶平面处对所述 第三输出光束的部分进行空间滤光且将所述第三输出光束引导到第三传感器模块。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一及第二光学元件各自包含孔口，所述孔口 具有垂直于光轴而指向的锯齿状齿以用于控制衍射。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述锯齿状齿由具有锯齿状齿的两个重叠掩模形 成以覆盖每一掩模中的所述齿的圆形部分且形成非圆形锯齿状齿。8.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一及第二光学元件各自包含多个销，所述多 个销可独立移动以垂降到每一孔口中且选择性地阻挡噪声、隔离信号或阻挡一或多个衍射 光点。9.根据权利要求4所述的系统，其中所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各自 包括放大器改变器。10.根据权利要求9所述的系统，其中:所述法向通道、所述第一纵向侧通道及所述第二纵向侧通道不包含放大器改变器以针 对所述第一、第二及第三输出光束具有固定放大率，所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各自包含定位在此子通道的放大器改变 器之后的衍射光学元件DOE，其中所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道的所述DOE分 别产生所述第一组入射光束及所述第二组入射光束，使得所述第一组入射光束及所述第二 组入射光束在不同放大率下具有相同中心扫描位置;且所述第一、第二及第三传感器模块分别包含第一、第二及第三光点分离器机构，所述第 一、第二及第三光点分离器机构经定大小且经定位以在不移动此光点分离器机构的情况下 以最高放大率及最低放大率分别单独接收所述第一、第二、第三输出光束。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道各 自包含扫描机构，所述扫描机构经配置以使所述第一组输出光束及所述第二组输出光束跨 越所述样本上相等大小的扫描部分进行扫掠。12.根据权利要求9所述的系统，其中所述法向通道以及所述第一及第二纵向侧通道各 自包含放大器改变器以匹配所述法向照明子通道及所述倾斜照明子通道的所述放大器改 变器的放大率。13.根据权利要求4所述的系统，其中所述第一传感器模块包括:第一及第二剃刀部分，所述第一及第二剃刀部分在其之间形成第一间隙，所述第一间 隙经布置以接收所述第一输出光束中的每一者的焦点，第一多个棱镜，其各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到多个第一光纤元件，所述第一光纤元件经布置以单独接收来自所述第一多个棱镜的所述第一输出光束且 将所述第一输出光束引导到第一多个聚焦元件，所述第一多个聚焦元件用于将所述第一输出光束个别地聚焦到多个第一传感器元件 上，且所述第一多个传感器元件用于个别地感测所述第一输出光束，所述第二传感器模块包括:第三及第四剃刀部分，所述第三及第四剃刀部分在其之间形成第二间隙，所述第二间 隙经布置以接收所述第二输出光束中的每一者的焦点，第二多个棱镜，其各自定位在所述第二输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述 第二输出光束且将所述第二输出光束引导到多个第二光纤元件，所述第二光纤元件经布置以单独接收来自所述第二多个棱镜的所述第二输出光束且 将所述第二输出光束引导到第二多个聚焦元件，所述第二多个聚焦元件用于将所述第二输出光束个别地聚焦到多个第二传感器元件 上，且所述第二多个传感器元件用于个别地感测所述第二输出光束，且 所述第三传感器模块包括:第五及第六剃刀部分，所述第五及第六剃刀部分在其之间形成第三间隙，所述第三间 隙经布置以接收所述第三输出光束中的每一者的焦点，第三多个棱镜，其各自定位在所述第三输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述 第三输出光束且将所述第三输出光束引导到多个第三光纤元件，所述第三光纤元件经布置以单独接收来自所述第三多个棱镜的所述第三输出光束且 将所述第三输出光束引导到第三多个聚焦元件，所述第三多个聚焦元件用于将所述第三输出光束个别地聚焦到多个第二传感器元件 上，且所述第三多个传感器元件用于个别地感测所述第三输出光束。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一、第二及第三棱镜可移动以补偿失真。15.根据权利要求4所述的系统，其中:所述第一传感器模块包括:第一及第二剃刀部分，所述第一及第二剃刀部分在其之间形成第一间隙，所述第一间 隙经布置以接收所述第一输出光束中的每一者的焦点，第一多个镜及/或光纤元件集合，其各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点 处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到第一多个聚焦元件，所述第一多个聚焦元件用于将所述第一输出光束个别地聚焦到多个第一传感器元件 上，且所述第一多个传感器元件用于个别地感测所述第一输出光束，所述第二传感器模块包括:第三及第四剃刀部分，所述第三及第四剃刀部分在其之间形成第二间隙，所述第二间 隙经布置以接收所述第二输出光束中的每一者的焦点， 第二多个镜及/或光纤元件集合，其各自定位在所述第二输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第二输出光束且将所述第二输出光束引导到第二多个聚焦元件， 所述第二多个聚焦元件用于将所述第二输出光束个别地聚焦到多个第二传感器元件上，且 所述第二多个传感器元件用于个别地感测所述第二输出光束，且 所述第三传感器模块包括: 第四及第五剃刀部分，所述第四及第五剃刀部分在其之间形成第三间隙，所述第三间隙经布置以接收所述第三输出光束中的每一者的焦点， 第三多个镜及/或光纤元件集合，其各自定位在所述第三输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第三输出光束且将所述第三输出光束引导到第三多个聚焦元件， 所述第三多个聚焦元件用于将所述第三输出光束个别地聚焦到多个第三传感器元件上，且 所述第三多个传感器元件用于个别地感测所述第三输出光束。16.根据权利要求4所述的系统，其中: 所述第一传感器模块包括: 第一掩模，其具有多个孔口，所述多个孔口各自接收所述第一输出光束中的每一者的隹占，V、、W、、、7 第一多个棱镜或镜集合，其各自定位在所述第一输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到多个第一光纤元件， 所述第一光纤元件经布置以单独接收来自所述第一多个棱镜的所述第一输出光束且将所述第一输出光束引导到第一多个聚焦元件， 所述第一多个聚焦元件用于将所述第一输出光束个别地聚焦到多个第一传感器元件上，且 所述第一多个传感器元件用于个别地感测所述第一输出光束， 所述第二传感器模块包括: 第二掩模，其具有多个孔口，所述多个孔口各自接收所述第二输出光束中的每一者的隹占，V、、W、、、7 第二多个棱镜或镜集合，其各自定位在所述第二输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第二输出光束且将所述第二输出光束引导到多个第二光纤元件， 所述第二光纤元件经布置以单独接收来自所述第二多个棱镜的所述第二输出光束且将所述第二输出光束引导到第二多个聚焦元件， 所述第二多个聚焦元件用于将所述第二输出光束个别地聚焦到多个第二传感器元件上，且 所述第二多个传感器元件用于个别地感测所述第二输出光束，且 所述第三传感器模块包括: 第三掩模，其具有多个孔口，所述多个孔口各自接收所述第三输出光束中的每一者的隹占，V、、W、、、7 第三多个棱镜或镜集合，其各自定位在所述第三输出光束中的每一者的焦点处以单独接收所述第三输出光束且将所述第三输出光束引导到多个第三光纤元件，所述第三光纤元件经布置以单独接收来自所述第二多个棱镜的所述第三输出光束且 将所述第三输出光束引导到第三多个聚焦元件，所述第三多个聚焦元件用于将所述第三输出光束个别地聚焦到多个第三传感器元件 上，且所述第三多个传感器元件用于个别地感测所述第三输出光束。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一、第二及第三掩模中的每一者分别在每 一孔口中包含光栅，所述光栅分别朝向所述第一、第二及第三传感器元件引导所述第一、第 二及第三输出光束。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一、第二及第三掩模的所述光栅中的至少 一些光栅具有沿不同方向的定向。19.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一、第二及第三掩模的所述光栅具有沿相 同方向的定向。20.—种检验样品的方法，其包括:使多个入射光束在所述样品的经分离扫描线上方进行扫描；接收并分离响应于所述入射光束而从所述样品的所述经分离扫描线散射的输出光束；朝向传感器纵向地引导每一经分离输出光束以纵向地产生图像或信号;及基于来自每一传感器的所述图像或信号而检测缺陷或测量所述样品的特性。
【文档编号】G02B26/10GK105980908SQ201580008361
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】J·M·沙利文, R·约翰逊, E·丘林, 文健·蔡, Y·M·穆恩
【申请人】科磊股份有限公司