专利名称：图像采集的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域。更具体地，本发明涉及基板检验系统。
背景技术：
基板检验系统在集成电路制造工业中广泛应用以检测基板中的缺陷。这些系统如此操作将诸如激光之类的光引导至基板上；检验反射或散射的光的特性；将该感测到的特性转换为电信号；将这些信号转换为存储器中的信息；以及然后比较该收集到的信息与某种历史的或其它的基准信息，以确定该被测的基板的各种特性。该基准信息可来自对该基板的其它测量或一些其它的信息源。作为这里所用的术语，“基板”包括用于图案化集成电路的刻线和掩膜，以及在其上制造集成电路的晶片-半导体的或绝缘的。“集成电路”包括例如形成在，例如由IV族材料如硅或锗、或III - V族化合物如砷化镓、或上述材料的混合形成的单片半导体基板上的器件。该术语包括形成的所有类型的器件，例如存储器和逻辑器件，以及这类器件的所有设计，例如MOS和双极的。该术语也包括例如平板显示器、太阳能电池和电荷耦合器件之类的应用。为了检测在现代集成电路的相当小的几何尺寸中发现的相对小的缺陷，检验系统的分辨率需要相当高。这一般通过提供一种具有足够小的波长以便能观察到这些小的缺陷的光来实现。可采用波长为例如213纳米、193纳米和157纳米的Q-开关或受激准分子激光器，这些波长足够小到能够检测现代集成电路中的小缺陷。但是，现在采用低重复频率 (repletion rate)光源的检验系统架构需要在单个脉冲内具有高的光功率。对于具有高灵敏度的高吞吐量检验系统而言，来自Q-开关或受激准分子激光器的所需的功率等级可足够高以至于损坏该被检验的基板。进一步，这些高峰值功率可能足够损坏用于照射该基板和采集所反射和散射光的光学器件。此外，Q-开关和受激准分子激光器、闪光灯和脉冲等离子体极紫外光源往往在功率上表现出大的脉冲-至-脉冲的变化。该变化难于在比较过程中进行补偿，且往往减小检测过程的灵敏度。这样的激光器也往往在照射中表现出斑点，且基板表面上的照射的变化也降低了检测的灵敏度。因此，需要一种至少部分地克服如上所述的问题的系统。
发明内容
—种创建基板图像的检验系统可满足上述的或者其它的需求。光源引导入射光至基板上，以及光源定时控制器控制该入射光的脉冲定时。台面承载该基板且在该入射光下移动该基板，以使基板反射该入射光为反射光。台面位置传感器报告该台面的位置，以及台面位置控制器控制该台面的位置。时域积分传感器接收该反射光，以及时域积分传感器定时控制器控制该时域积分传感器的行位移(line shift) 0控制系统与光源定时控制器、台面位置控制器以及时间延迟积分传感器定时控制器通信，并且设置该入射光的脉冲定时、
5台面的位置以及时间延迟积分传感器的行位移，以使该时域积分传感器的单行在单个行位移内积分来自源于该光源的一个以上脉冲的入射光的反射光。以此方式，该光源可在足够低的功率下运行，以更好地被控制且不损坏该系统的光学器件或基板，但是其中由时域积分传感器积分该光源的一个以上的脉冲，以及形成该基板的良好图像。在某些实施例中，光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器和闪光灯中的至少一个。在某些实施例中，光源的脉冲定时是时域积分传感器的行位移的整数倍。在某些实施例中，只要台面和时域积分传感器同步，光源脉冲速率就足够准确。
当结合附图考虑时，参照详细的说明，本发明的进一步的优点是显而易见的，其中附图不是按比例的以更清楚地示出细节，其中相同的附图标记指示相同的元素，且附图描绘了根据本发明的实施例的检验系统的功能框图。
具体实施例方式本发明的各种实施例的一个方面是在基板检验系统中的各种子系统的合适的同步，这使得能够使用Q-开关和受激准分子激光器而无视它们先前对现有系统所施加的限制。现参考附图，描绘了根据本发明的一实施例的检验系统10的功能框图。该检验系统10 包括一光源20，例如Q-开关或受激准分子激光器或闪光灯，其通过照射光学器件22引导至一基板26。从基板沈散射的光通过图像形成光学器件M采集，该图像形成光学器件M 聚焦该基板26的图像至时域积分传感器18上，该时域积分传感器18发送图像信息至用于处理和分析的控制系统12。来自光20的脉冲的定时和时域积分传感器18的行位移的定时由控制系统12引导。控制系统12与光定时控制模块14通信，通过其控制光20的定时。控制系统12发送命令至台面位置控制器观，其控制基板沈被置于其上的可移动台面30的位置。台面位置控制器观从传感器32接收关于台面30的位置的信息，且可报告该位置信息回到至控制系统12。在某些实施例中的控制系统12也接收来自操作员的可编程的指令，例如通过键盘或触摸屏输入，或远程地例如通过网络接口。在该检验系统10中，光20以相对低的频率进行脉冲(不以连续波的模式操作)， 例如从大约100赫兹至大约300千赫兹，以使从时域积分传感器18发送至控制系统12的每一行帧(line frame)包括从光20的一个以上的脉冲接收到的光。在现有系统中，光传感器的单个扫描帧捕获单个光脉冲，这造成问题，例如背景部分所描述的那些问题。但是，本发明的实施例的一个方面是时域积分传感器18的单个扫描帧行捕获一个以上的光脉冲，以及因此每一脉冲的强度可以较低，以使基板26和光学器件22和M (或系统10的其它部分)不被损坏。较低的脉冲强度也为光脉冲的强度提供额外的控制。但是，通过以传感器18的单个扫描帧捕获一个以上的光脉冲，捕获了足够量的光以形成基板 26的良好图像。进一步，通过对来自传感器18的单个扫描帧内的若干个光脉冲的信息进行数字化，还实现了固有背景噪声的总体降低。换而言之，本发明的实施例采用行速率低于光20的脉冲重复速率的时域积分传感器18采集来自多个光脉冲的光。这保持基板沈上的峰值功率为低且允许平均化图像以校正照射功率的变动。此方法的一个优点是该平均化是直接以模拟电荷完成。这样，对于多个光脉冲而言，由于模拟向数字的转换而添加的噪声只进行一次。进一步解释，根据本发明的实施例，允许电荷在时域积分传感器内累积多个光突发，然后数字化传感器水平以及将得到的该些数字化的传感器水平读入存储器。因此，积累或平均化在模拟传感器本身完成。这不同于其中传感器暴露于单个光脉冲、然后传感器水平被数字化且读入存储器、传感器然后被标称化且该暴露和存储过程重复一定数目的次数、以及然后存储器中的该些数字化的值被加总或平均化的工艺。这种累积或平均化的过程是基于存储器的，而本发明用于累积或平均化的实施例是基于传感器的。本发明的实施例使上述类型的脉冲光20能够在具有时间延迟积分传感器18的检验系统10中使用。由于信号电平的高可变性——时间延迟积分传感器18采集的光的量的不可预测性的结果，这在之前是不可能的。本发明的实施例解决了该不可预测性。随着台面30移动以及在基板沈上的特征移过时域积分传感器18的视场，光脉冲照射该特征且光随着电荷移过时域积分传感器18而被积分。在某些实施例中，台面30以恒定的速度移动，光20以固定的速率进行脉冲，且时域积分传感器18的行速率是恒定的， 由此光20脉冲的恒定的间隔造成光在时域积分传感器18的正确的像素内积分。在某些实施例中，检验系统10具有用于时域积分传感器18的时钟定时机制，时钟定时机制和台面30 的运动同步(使用从台面位置传感器32产生的脉冲)，以使时域积分传感器18随着台面 30移动经过合适的距离——即使速度变化——而锁定像素，以保持图像质量。在某些实施例中，脉冲光20锁定至台面30的运动以使其以由台面30的运动所确定的间隔进行脉冲。这确保光脉冲的数量为整数且在时域积分传感器18的所有像素上的光的量保持相同。进一步的细化通过追踪光20的脉冲能量变动来稳定给定图像内的光的量。对于一个脉冲或η个脉冲，每一脉冲的能量被监视且该图像数据被按比例缩放以补偿相对变动。这些变动可被追踪，例如，通过与离散脉冲间隔的行编组同步的一分离的检测器或图像平均值计算器。变化的光能量的补偿可通过在传感器18中、在接口板中或在控制系统12 的图像处理器中对信号电平的直接按比例缩放、或者通过用于比较的算法中的柱状图重映射来完成。
台面输出信息通过台面位置传感器32监视台面30的运动，该台面位置传感器32在各个实施例中包括诸如光学秤和光学干涉仪之类的器件。这些方法都提供随着台面30运动的脉冲输出。台面位置控制系统观还可将来自(例如)干涉仪的原始信息翻译成更高或更低频率的脉冲频率。这个速率可以是由时域积分传感器18使用的时钟速率的多倍。
锁定台面位置和激光脉冲至时域积分传感器受激准分子激光器和Q-开关激光器都典型地使用一外部时钟去发起大电流，对于受激准分子激光器而言需要该大电流来驱动放电、或者在Q-开关激光器中需要该大电流来驱动用于启动激光的光学开关。因为这些时钟不锁定至任何内部光学过程，这些脉冲可能在时间上稍微有所不同。在某些实施例中，调整激光器脉冲的精确时间以追踪台面30 的速度。光20可在时域积分传感器18的每一行速率之间产生数个脉冲。通过将激光脉冲速率锁定至行速率和相位，每一像素的脉冲数目保持恒定。这样，不同照射水平的系统性变动可最小化，同时还实现数个脉冲的平均化。Q-开关和受激准分子激光器过程的简单性意味着更多的激光波长可用于检验。例如，极紫外(13. 5纳米)脉冲-等离子体源可用于曝光基板，以及可开发使用类似脉冲等离子体源来发现基板上的缺陷的新检验系统。此申请中描述的概念同样适用于脉冲极紫外光源。光20有若干替代品可用，包括具有倍频的二极管泵浦晶体Q-开关激光器、具有倍频的二极管泵浦Q-开关光纤激光器、具有倍频的闪光灯泵浦晶体Q-开关激光器、直接闪光灯照射、脉冲发光二极管和包括激光产生等离子体和放电产生等离子体的极紫外脉冲等离子体源。为了阐述和描述的目的，已经在前面描述了本发明的优选实施例。无意于穷举或限制本发明至精确形式的公开。在上述的教导的启示下可得到显而易见的修正和变形。选择和描述的实施例是为了提供本发明的宗旨和实际应用的最佳展示，以及由此使一个本领域普通技术人员以适于所预想的具体用途的各种改动来使用各种实施例中的本发明。所有这样的改动和变形在本发明的由所附的公平、合法和平等地解释其宽度的权利要求所确定的范围内。
权利要求
1.一种用于创建基板图像的检验系统，所述检验系统包括光源，用于引导入射光至所述基板上；光源定时控制器，用于控制所述入射光的脉冲定时；台面，用于承载所述基板且在所述入射光下移动所述基板，由此所述基板反射所述入射光为反射光；台面位置传感器，用于报告所述台面的位置；台面位置控制器，用于控制所述台面的位置； 时域积分传感器，用于接收所述反射光；时域积分传感器定时控制器，用于控制所述时域积分传感器的行位移；以及控制系统，其与所述台面位置控制器和时间延迟积分传感器定时控制器通信，用于设置所述台面的位置以及所述时间延迟积分传感器的行位移，以使所述台面和所述时间延迟积分传感器在单个行位移内积分来自源于所述光源的一个以上脉冲的入射光的反射光以形成图像。
2.根据权利要求1的检验系统，其特征在于，所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种。
3.根据权利要求1的检验系统，其特征在于，所述光源的脉冲定时是所述时域积分传感器的行位移的整数倍。
4.根据权利要求1的检验系统，其特征在于，所述控制系统与所述光源定时控制器通
5.根据权利要求1的检验系统，其特征在于所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种；以及所述光源的脉冲定时是所述时域积分传感器的行位移的整数倍。
6.根据权利要求1的检验系统，其特征在于所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种；以及所述控制系统与所述光源定时控制器通信。
7.根据权利要求1的检验系统，其特征在于所述光源的脉冲定时是时域积分传感器的行位移的整数倍；以及所述控制系统与所述光源定时控制器通信。
8.根据权利要求1的检验系统，其特征在于所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种；所述光源的脉冲定时是时域积分传感器的行位移的整数倍；以及所述控制系统与所述光源定时控制器通信。
9.根据权利要求1的检验系统，其特征在于，所述光源的脉冲定时是所述时域积分传感器的行位移的非整数倍。
10.根据权利要求1的检验系统，其特征在于所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种；以及所述光源的脉冲定时是所述时域积分传感器的行位移的非整数倍。
11.根据权利要求1的检验系统，其特征在于 所述控制系统与所述光源定时控制器通信；以及所述光源的脉冲定时是所述时域积分传感器的行位移的非整数倍。
12.根据权利要求1的检验系统，其特征在于，所述脉冲定时从大约100赫兹至大约 300千赫兹。
13.一种用于创建基板图像的检验系统，所述检验系统包括光源，用于引导入射光至所述基板上，其中脉冲定时是时域积分传感器的行位移的整数倍；台面，用于承载所述基板且在所述入射光下移动所述基板，由此所述基板反射所述入射光为反射光；台面位置传感器，用于报告所述台面的位置； 台面位置控制器，用于控制所述台面的位置； 时域积分传感器，用于接收所述反射光；时域积分传感器定时控制器，用于控制所述时域积分传感器的行位移；以及控制系统，其与所述台面位置控制器和时间延迟积分传感器定时控制器通信，用于设置所述台面的位置以及所述时间延迟积分传感器的行位移，以使所述台面和所述时间延迟积分传感器在单个行位移内积分来自源于所述光源的一个以上脉冲的入射光的反射光以形成图像。
14.根据权利要求13的检验系统，其特征在于，所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种。
15.根据权利要求13的检验系统，其特征在于，所述脉冲定时从大约100赫兹至大约 300千赫兹。
16.一种用于创建基板图像的检验系统，所述检验系统包括光源，用于引导入射光至所述基板上，其中脉冲定时是时域积分传感器的行位移的大约整数倍；台面，用于承载所述基板且在所述入射光下移动所述基板，由此所述基板反射所述入射光为反射光；台面位置传感器，用于报告所述台面的位置； 台面位置控制器，用于控制所述台面的位置； 时域积分传感器，用于接收所述反射光；时域积分传感器定时控制器，用于控制所述时域积分传感器的行位移；以及控制系统，其与所述光源、台面位置控制器和时间延迟积分传感器定时控制器通信，用于设置所述台面的位置以及所述时间延迟积分传感器的行位移，以使所述台面和所述时间延迟积分传感器在单个行位移内积分来自源于所述光源的一个以上脉冲的入射光的反射光以形成图像以及能够计数帧内的光脉冲数目。
17.根据权利要求16的检验系统，其特征在于，所述光源是受激准分子激光器、Q-开关激光器、极紫外脉冲等离子体和闪光灯中的至少一种。CN 102549733 A
18.根据权利要求16的检验系统，其特征在于，所述脉冲定时从大约100赫兹至大约 300千赫兹。
全文摘要
一种用于创建基板图像的检验系统。光源引导入射光至基板上，以及光源定时控制器控制该入射光的脉冲定时。台面承载该基板且在该入射光下移动该基板，以使基板反射该入射光为反射光。台面位置传感器报告该台面的位置，以及台面位置控制器控制该台面的位置。时域积分传感器接收该反射光，以及时域积分传感器定时控制器控制该时域积分传感器的行位移。控制系统与光源定时控制器、台面位置控制器以及时间延迟积分传感器定时控制器通信，并且设置该入射光的脉冲定时、台面的位置以及时间延迟积分传感器的行位移，以使该时域积分传感器的单行积分来自源于该光源的一个以上脉冲的入射光的反射光。
文档编号H01L21/66GK102549733SQ201080034765
公开日2012年7月4日 申请日期2010年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者G·L·科克, I·T·刘易斯, M·W·德斯廷, S-H·黄 申请人:克拉-坦科股份有限公司