專利名稱：用于光學(xué)檢查圖案化和未圖案化的物體的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于光學(xué)檢查方法和系統(tǒng)，且尤其是關(guān)于用于檢測子波長(sub-wavelength)缺陷或程序變化的光學(xué)檢查。
背景技術(shù)：
本申請案主張2002年12月30日申請的題為“以法線照明在雙折射基板中檢測相位異常的光學(xué)配置”的美國臨時(shí)申請案第60/437,545號(hào)的權(quán)利。
各種用于自動(dòng)檢查半導(dǎo)體晶圓以便檢測晶圓表面上的缺陷、微粒和/或圖案的系統(tǒng)，可作為半導(dǎo)體制造程序中質(zhì)量保證(quality assurance)程序的一部分。當(dāng)前檢查系統(tǒng)的目的是檢測缺陷。
使用光波的電場分量來定義所述光波的偏振狀態(tài)。通常認(rèn)為偏振光波是橢圓偏振(elliptically polarized)——兩個(gè)垂直電場分量Ex和Ey之間可能存在特定相移，Ex和Ey分別為沿x和y方向定向的電場分量，其中傳播方向?yàn)閦方向。通常以與電場分量所產(chǎn)生的橢圓相關(guān)的兩個(gè)參數(shù)來描述偏振狀態(tài)ε(橢圓度)和α(長軸定向角)。當(dāng)兩個(gè)電場分量之間的相移為k*π弧度(k為整數(shù))時(shí)，光波為線性偏振，ε＝0且α＝arctan(cos(kπ)·Ey/Ex)。當(dāng)兩個(gè)分量具有相同振幅但彼此移相(k+1/2)*π弧度時(shí)，稱該光波為圓偏振，且ε＝1(在此情形下α無意義)。對于中間偏振狀態(tài)，ε介于0和1之間且α介于0和π之間。
各向異性材料(anisotropic material)的光學(xué)性質(zhì)取決于光波的偏振及傳播方向。電磁波在各向異性材料中的傳播是本領(lǐng)域已知的，且在“Optical Waves in Crystals”；A.Yariv，P.Yeh，1984 John Wiley&Sons，Inc.，第69-120頁進(jìn)行了描述。
雙折射(birefringence)是對于在不同方向偏振的光(所述方向稱為正常軸和異常軸)具有兩個(gè)不同折射率的各向異性材料的一個(gè)性質(zhì)，可將光波分裂成正常分量和異常分量，這兩個(gè)分量對應(yīng)于入射電場沿各自軸的分量。因此，雙折射材料在光波的兩個(gè)偏振分量之間能夠產(chǎn)生相移且還可引入相對振幅移位，因此其可改變光波的偏振狀態(tài)。正常分量和異常分量之間的相移稱為相位推延。由此，入射和反射或透射光之間的ε或α中任一者的任何變化可稱為偏振移位。
半波片(half wave plate)是可在正常和異常軸之間產(chǎn)生π弧度相位推延的光學(xué)元件。假設(shè)入射光束垂直于半波片平面，旋轉(zhuǎn)半波片以將所述軸中的一個(gè)設(shè)定為相對于線性偏振光波的偏振方向成角θ，則在光波穿過該元件時(shí)，將使光波的偏振方向旋轉(zhuǎn)2θ。因此，相對于入射偏振方向旋轉(zhuǎn)π/4弧度的半波片可將垂直偏振光波轉(zhuǎn)換成水平偏振光波。
四分之一波片(quarter wave plate)是可在正常和異常軸之間產(chǎn)生π/2弧度相位推延(phase retardation)的光學(xué)元件。在線性偏振光穿過該元件時(shí)，經(jīng)定向以使所述軸中的一個(gè)相對于線性偏振光波偏振方向成π/4弧度角的四分之一波片可將該線性偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光；反之，垂直入射在四分之一波片上的圓偏振光可被轉(zhuǎn)換成具有沿相對于正常軸成π/4弧度之角的偏振向量的線性偏振光。
線性偏振濾波器是一種光學(xué)元件，其可透射入射光束的特定線性偏振分量而阻斷所述光束的與該線性偏振正交偏振的分量。
通過適當(dāng)?shù)貞?yīng)用偏振濾波器、半波片和四分之一波片可建立光束的任意橢圓偏振狀態(tài)首先將線性偏振濾波器應(yīng)用于入射光束以建立明確的線性偏振，隨后將半波片和四分之一波片應(yīng)用于該光束以將所述線性偏振轉(zhuǎn)換為所要的橢圓偏振。由此，此程序稱為建立光束的偏振狀態(tài)。
通過適當(dāng)?shù)貞?yīng)用半波片、四分之一波片和偏振濾波器可從光束移除任意橢圓偏振分量。首先將半波片和四分之一波片應(yīng)用于該光束以將所要的橢圓偏振分量轉(zhuǎn)換成線性偏振，隨后將偏振濾波器應(yīng)用于該光束以阻斷所述線性偏振。由此，此程序稱為通過偏振來過濾光束。
Finarov申請的美國專利第5,333,052號(hào)描述了一種使用偏斜照射(obliquely illuminated)、線性偏振光束來提供反差圖像(contrastimage)的系統(tǒng)和方法，但是通過回應(yīng)于被檢查物體特定材料的雙折射的偏振來過濾反射光。該系統(tǒng)和方法用于檢測透明薄膜的存在或透明薄膜中的厚度變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以基板中所存在的特征和圖案可產(chǎn)生入射光的偏振移位這一假設(shè)為基礎(chǔ)，因此入射光的偏振狀態(tài)不同于反射(或透射)光的偏振狀態(tài)。通常，這會(huì)發(fā)生在不同材料之間的邊線處(lateral boundaries)和/或具有不同高度之特征的邊線處的任何圖案中。值得注意地是，這通常發(fā)生在重復(fù)圖案中，而且在以間距小于入射光束的波長為特點(diǎn)的重復(fù)圖案中均勻地發(fā)生。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過應(yīng)用零位橢圓偏光法(null ellipsometricmethod)，用于光學(xué)檢查的系統(tǒng)和方法可能變得高度敏感并且可檢測到圖案中小于入射光波長的缺陷，而入射光的波長小于600毫微米。在這種零位橢圓偏光法中，通過偏振來過濾反射(或透射)光，從而阻斷來自無缺陷圖案的光學(xué)信號(hào)，然而穿過缺陷圖案的光經(jīng)受不同的偏振移位且因此光學(xué)信號(hào)的一些部分將不會(huì)被濾除且到達(dá)檢測器。
本發(fā)明提供一種光學(xué)檢查圖案化物體的方法，該方法包括測定由圖案引入的偏振移位和將由該圖案來偏振移位的入射光束的偏振；回應(yīng)于所述測定，建立光束的偏振狀態(tài)以便提供照射到圖案化物體上入射光束；回應(yīng)于所述測定，通過偏振來過濾反射光束；以及回應(yīng)于對經(jīng)過濾的反射光束的檢測，產(chǎn)生檢測信號(hào)。
本發(fā)明提供一種光學(xué)檢查圖案化物體的方法，該方法包括測定從圖案反射的反射光束的偏振狀態(tài)；將入射光光束引向圖案化物體；而入射光束是以一個(gè)偏振狀態(tài)為特征；回應(yīng)于所測定的偏振狀態(tài)通過偏振來過濾從圖案化物體反射的反射光束且將經(jīng)過濾的反射光引向檢測器；及回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光的檢測來產(chǎn)生一檢測信號(hào)。
本發(fā)明提供一種光學(xué)檢查未圖案化物體的方法，該方法包括測定將由缺陷來偏振移位的入射光束的偏振；回應(yīng)于所述測定建立光束的偏振狀態(tài)以便提供照射在物體上的入射光束；通過偏振來過濾從所述未圖案化物體反射的反射光束，從而阻斷不存在缺陷時(shí)的光反射；以及回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光束的檢測來產(chǎn)生檢測信號(hào)。
本發(fā)明提供一種光學(xué)檢查物體的系統(tǒng)，其包括入射光光學(xué)器件，其用于建立引向物體的光束的偏振狀態(tài)，使得入射光束通過該物體來偏振移位；反射光光學(xué)器件，其用于回應(yīng)于該物體所引入的估算的偏振移位，通過偏振來過濾反射光束；和一個(gè)檢測器，其耦接到所述控制器，用以回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光束的檢測來產(chǎn)生一個(gè)檢測信號(hào)。
從下文對本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖可更為全面的理解本發(fā)明。


圖1-4是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的光學(xué)檢查系統(tǒng)。
圖5-7是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的光學(xué)檢查方法的流程圖。
圖8是一個(gè)圖案的例示性缺陷和無缺陷部分。
具體實(shí)施例方式
在制造特定物體(例如，集成電路)的過程中產(chǎn)生了特定圖案。這些圖案所具有的光學(xué)性質(zhì)可能不同于形成所述圖案的材料的光學(xué)性質(zhì)。因此，圖案可能在入射光束的電場分量之間引入偏振移位。因而，反射光束的偏振狀態(tài)不同于入射光束的偏振狀態(tài)。
因此，圖案可能以不同于形成該圖案的任何材料引入偏振移位的方式來變換入射光束的偏振狀態(tài)。當(dāng)圖案包括交替材料(alternating material)(為此，也可將空氣或真空看作材料)時(shí)，在重復(fù)周期小于入射光束的長度之處，在整個(gè)圖案上將一致地發(fā)生偏振移位。當(dāng)圖案不滿足上述條件時(shí)，將產(chǎn)生取決于圖案內(nèi)位置的偏振移位。
典型的重復(fù)圖案包括彼此平行的多個(gè)細(xì)長導(dǎo)體。所述導(dǎo)體通常由多晶硅、鎢、鋁或銅制成。在這種情形下，此種圖案的異常軸大體上平行于所述平行導(dǎo)體，而正常軸大體上垂直于所述平行導(dǎo)體。從圖案反射的光的偏振分量的推遲相以及振幅變化通常取決于各種因素，例如重復(fù)周期、導(dǎo)體的寬度和高度、導(dǎo)體的折射率和基板的折射率。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由缺陷圖案引入的偏振移位不同于無缺陷圖案的偏振移位。缺陷圖案可包括導(dǎo)體中的微粒、雜質(zhì)(contaminant)、間斷(break)，導(dǎo)體之間的短接，等等。在從無缺陷圖案反射的光的偏振移位為0的情形下，缺陷圖案(例如，包括如劃痕等定向缺陷的圖案)可能引入不為0的偏振移位。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可通過實(shí)施零位橢圓偏光原理來增強(qiáng)意欲檢測圖案中缺陷的光學(xué)系統(tǒng)的敏感性。因此，通過系統(tǒng)的偏振光學(xué)元件以取消(或基本上抑制)由無缺陷圖案引入的相移的方式使反射光的偏振分量相對于彼此移相，且將偏振濾波器設(shè)定為阻斷所得偏振光，因此只能檢測到偏振移位反射光的殘留量。如果照射圖案不具有缺陷，那么只能檢測到少量的光(如果能檢測到的話)。反之，如果照射圖案具有缺陷從而其以不同于無缺陷圖案方式變換偏振狀態(tài)，那么偏振濾波器將透射大部分的反射光，產(chǎn)生指示存在缺陷的檢測信號(hào)。在圖案以小于入射光波長的間距重復(fù)的條件下，此方法尤其適用。然而，在許多情形下，即使不滿足所述條件，此方法也是有利的。
現(xiàn)在參看圖1，其說明了一個(gè)用于光學(xué)檢查物體100的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括光源20和入射光光學(xué)器件21。光源20通常產(chǎn)生具有預(yù)先偏振狀態(tài)的光束，在照射到物體之前可改變該預(yù)先偏振狀態(tài)。入射光光學(xué)器件21可包括各種偏振組件，例如四分之一波片40和半波片42。入射光束沿著光軸傳播，并且可傳播穿過附加的組件，例如掃描器30、非偏振光束分裂器50、物鏡60等等。為了沿主掃描軸掃描光束22，假設(shè)藉由掃描器30掃描線性偏振光束22，但是也可以將掃描器30定位在偏振組件40和42的下游。掃描器30可包括一聲光掃描器、一旋轉(zhuǎn)鏡等等。物體100通常沿橫向掃描軸機(jī)械平移。
線性偏振光束22穿過相對于線性偏振光束22的偏振方向成π/4弧度定向的四分之一波片40。四分之一波片40將線性偏振光束22轉(zhuǎn)換成圓偏振光束24。注意到，π/4弧度定向可能要求使光束穿過置于線性偏振光源20和四分之一波片40之間的半波片42?？商娲兀绻肷涔馐?2在一些程度上為隨機(jī)橢圓偏振，那么可如熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員已知的那樣對半波片42和四分之一波片40進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，從而產(chǎn)生圓偏振光束24。圓光束偏振光束24也稱為入射光束，且沿垂直于物體100的第一光軸7傳播穿過非偏振光束分裂器50和物鏡60。假設(shè)非偏振光束分裂器50不會(huì)引起透射光束偏振的變化；如果實(shí)際上在此方面是不理想的話，那么可如熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員已知的那樣對波片40和42進(jìn)行設(shè)置，從而在穿過光束分裂器50之后產(chǎn)生圓偏振光束。物鏡60將光束24聚焦成一具有通常大于重復(fù)圖案重復(fù)間距的直徑的點(diǎn)。照射點(diǎn)的直徑較佳超過兩個(gè)或三個(gè)重復(fù)間距，以便確保入射光藉由所述圖案一致地偏振移位。
注意到，所述系統(tǒng)和方法不必要求入射光束為圓偏振，盡管圓偏振由于其可受到圖案和大多數(shù)缺陷的不同影響而通常是最佳的。一般而言，入射光束應(yīng)以可引起對缺陷和無缺陷圖案的不同偏振移位的方式(較佳最大化所述差異)發(fā)生偏振。舉例而言，如果無缺陷圖案以相對于兩個(gè)不同方位(例如，沿正常軸的第一折射率和沿異常軸的另一折射率)影響偏振的光學(xué)性質(zhì)為特征而缺陷圖案保留這些主方向但是改變沿各個(gè)方向(例如，圖88的上部所示)的性質(zhì)的相對值，那么不應(yīng)沿著主方向之一定向入射光束的偏振，否則其將不會(huì)對缺陷或無缺陷圖案中的任一者產(chǎn)生偏振移位。應(yīng)選擇入射光束的偏振以使其服從所有兩個(gè)主方向；由于缺陷和無缺陷圖案具有所述光學(xué)性質(zhì)的不同相對值，因此所得偏振將對于缺陷和無缺陷圖案產(chǎn)生變化，在檢測器上產(chǎn)生不同的信號(hào)。
圖8之下部說明一缺陷圖案，其不保留主方向，且因此入射光沿?zé)o缺陷圖案的主方向之一偏振是可接受的；現(xiàn)在無缺陷圖案將不會(huì)變換反射光的偏振而缺陷圖案將會(huì)變換反射光的偏振。
換言之，當(dāng)檢查希望引入偏振移位的圖案化物體時(shí)，入射光必須回應(yīng)于藉由缺陷或無缺陷圖案引起偏振移位的方位發(fā)生偏振。因此，如果無缺陷圖案具有一正常軸和一異常軸，那么入射光較佳具有一正常分量以及一異常分量。例如，如果圖案的正常軸是垂直的而圖案的異常軸是水平的，那么入射光應(yīng)具有垂直和水平電場分量兩者。這種圖案不應(yīng)通過垂直偏振入射光束或水平偏振入射光束來照射，但是可利用其它橢圓偏振光束(包括具有關(guān)于垂直和水平軸定向的偏振方向的線性偏振光束)。
反射光束，例如偏振移位反射光束26，經(jīng)由檢測器90將檢測的反射光光學(xué)器件55向非偏振光束分裂器50垂直傳播。反射光光學(xué)器件55可包括相位補(bǔ)償器和偏振器濾波器，其以消除自無缺陷圖案反射的光的方式圍繞非偏振光束分裂器50和檢測器90所定義的光軸9旋轉(zhuǎn)。相位補(bǔ)償器通常為四分之一波片，例如四分之一波片70，而偏振器濾波器包括分析器80。相位補(bǔ)償器也可為液晶可變延遲器(liquid crystal variable retarder)。分析器80包括一藉由發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)圍繞反射光的光軸旋轉(zhuǎn)的偏振濾波器。
可在預(yù)備步驟中配置反射光光學(xué)器件55(通過旋轉(zhuǎn)反射光光學(xué)器件55的部分組件)，該預(yù)備步驟包括提供無缺陷圖案，照射該圖案并旋轉(zhuǎn)第二偏振光學(xué)組件直到最少量的信號(hào)到達(dá)檢測器。可通過試錯(cuò)法(trial-and-error)來完成信號(hào)的最小化，或可通過測量入射到偏振濾波器80上的反射光的偏振狀態(tài)和以已知方式旋轉(zhuǎn)波片70和偏振濾波器80以消除穿過濾波器80時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)來完成信號(hào)的最小化?？梢韵铝蟹绞酵瓿伤隽繙y1)分別測量偏振器80的三個(gè)位置0°、90°和45°上的檢測信號(hào)的值I0、I90和I45；2)如果這些值等于零，那么光垂直于該方向線性偏振；及3)分別以Ix/(Ix+Iy)和Iy/(Ix+Iy)計(jì)算電場Ex和Ey的標(biāo)準(zhǔn)值；4)以cos(θ)＝[I45-(I0+I90)/2]/(I0I90)計(jì)算電場分量之間的相移θ。一旦計(jì)算出這些值，則四分之一波片70可近似地旋轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生線性偏振(θ＝0°)而偏振器80可旋轉(zhuǎn)以便消除所得線性偏振的光。藉由使用如有限元方法或精確耦合波(coupled-wave)分析構(gòu)造樣本結(jié)構(gòu)并模擬入射在該結(jié)構(gòu)上的光的電磁傳播，該配置也可基于對由無缺陷圖案引入的相移的計(jì)算和入射光的偏振狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，配置并評估一組預(yù)定配置以便最佳配置。
第二偏振光學(xué)器件或其至少一組件理想地位于其中掃描光束較為穩(wěn)定的一個(gè)平面。這個(gè)平面可能位于物鏡的出射光瞳(exit pupil)處。
在掃描圖案化物體的一個(gè)區(qū)域并根據(jù)任何標(biāo)準(zhǔn)檢查算法將來自檢測器90的檢測信號(hào)與標(biāo)稱參考信號(hào)(例如，在掃描標(biāo)稱相同鄰近區(qū)域(晶粒到晶粒)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào))或與周圍區(qū)域中的信號(hào)進(jìn)行比較時(shí)，可檢測到缺陷。
將檢測器90以及用于旋轉(zhuǎn)各種光學(xué)組件(例如分析器80)的發(fā)動(dòng)機(jī)連接到控制器99并通過控制器99進(jìn)行控制，這樣進(jìn)一步還能夠處理檢測缺陷并且確定缺陷或程序變化的存在。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，檢測信號(hào)也可用于程序變化監(jiān)測。由無缺陷圖案引入的偏振移位是回應(yīng)于重復(fù)圖案的幾何形狀。因此，導(dǎo)體方位、導(dǎo)體寬度或重復(fù)周期中的變化可能改變由圖案引入的偏振移位。藉由處理從完全超出光束直徑大小的區(qū)域檢測到的信號(hào)，可檢測到程序變化。
該系統(tǒng)還可用于光學(xué)檢查物體的未圖案化區(qū)域。盡管某些缺陷可能引入偏振移位，但是不認(rèn)為未圖案化區(qū)域會(huì)引入偏振移位。因此，可將反射光光學(xué)器件配置成藉由來自無缺陷未圖案化區(qū)域的偏振反射光進(jìn)行濾波。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將本發(fā)明應(yīng)用于監(jiān)測包括一透明表層(或至少一部分透明表層)的物體之未圖案化區(qū)域可提供一種穩(wěn)固的檢查方法，其對表層厚度的變化不敏感。換句話說，本發(fā)明對于顏色變化不敏感。
圖2說明系統(tǒng)11，其類似于系統(tǒng)10但是于系統(tǒng)10的不同之處為四分之一波片40和半波片42位于非偏振光束分裂器50和物鏡60之間而不是位于線性偏振光源20和非偏振光束分裂器50之間。在系統(tǒng)11中，四分之一波片40和半波片42是入射光光學(xué)器件以及反射光光學(xué)器件的部分。
當(dāng)使用法線入射時(shí)，系統(tǒng)便利了對未圖案化和圖案化物體(包括周期性圖案化物體)的光學(xué)檢查且減小了對色彩變化效應(yīng)的敏感性。
注意到，如果(a)圓偏振光入射到基板上，和(b)該基板不會(huì)引起偏振移位，那么從四分之一波片發(fā)出的光束(從表面反射之后)以垂直于入射到四分之一波片上的偏振向量產(chǎn)生線性偏振。還注意到，如果(a)線性偏振光入射到基板上，和(b)該基板不會(huì)引起偏振移位，那么反射光束以平行于入射到半波片(不管入射偏振角的方位)上的光的偏振向量產(chǎn)生線性偏振。
因此，系統(tǒng)11的這些特征可以簡化設(shè)定偏振組件70和80的程序，并且事實(shí)上可以使其中的一些變得多余。
例如，如果入射光束是基板上的不會(huì)引起偏振移位的線性偏振入射光，那么可以偏振光束分裂器來置換偏振組件70和80和非偏振光束分裂器50，該偏振光束分裂器可以固定角完成偏振器80的功能。如熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員所已知，如果入射光束24具有適當(dāng)?shù)木€性偏振，那么首次穿過光束分裂器50時(shí)損失的照射光束的部分隨后可通過使用用于替換非偏振光束分裂器50的偏振光束分裂器而復(fù)得。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該系統(tǒng)能夠用于檢測未圖案化物體中的缺陷。這種系統(tǒng)可包括一偏振光束分裂器(替代非偏振光束分裂器50)和一可選的定位在偏振光束分裂器和物鏡之間的半波片。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，該系統(tǒng)可包括該非偏振光束分裂器50、一定位在物鏡與非偏振光束分裂器50之間的半波片或四分之一波片、和一定位在非偏振光束分裂器與檢測器之間的光學(xué)路徑上的固定偏振器。
圖3說明系統(tǒng)12，其類似于系統(tǒng)10但是建構(gòu)傾斜照射激光掃描而不是法線照明激光掃描光學(xué)器件。因此，移除了非偏振光束分裂器50，并且定位另一物鏡95用以收集來自物體的鏡面反射光束。反射光光學(xué)器件定位在另一物鏡95和檢測器90之間。
圖4說明系統(tǒng)14，其類似于系統(tǒng)10但是包括成像光學(xué)器件110。成像光學(xué)器件110包括成像檢測器，例如CCD面陣檢測器115和中繼器120，其被定位以便將被檢查物體成像于CCD陣列檢測器115上。系統(tǒng)14包括一光源，其照射對應(yīng)于成像在成像檢測器上的區(qū)域的至少一部分的該物體的區(qū)域。像素尺寸或更具體言之圖像分辨率應(yīng)較佳對應(yīng)于重復(fù)圖案的若干重復(fù)周期?？赏ㄟ^平移或旋轉(zhuǎn)晶圓、偏轉(zhuǎn)照射光束或其組合來完成掃描。
圖5說明用于光學(xué)檢查的方法200。方法200包括下列步驟測定由圖案引入的偏振移位和將藉由圖案來變換的入射光束的偏振(步驟210)；回應(yīng)于所述測定建立光束的偏振狀態(tài)，以便提供照射于圖案化物體上的入射光束(步驟220)；回應(yīng)于所述測定藉由偏振來過濾反射光束，和回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光束的檢測來產(chǎn)生檢測信號(hào)(步驟230)。
圖6說明用于光學(xué)檢查的方法300。方法300包括下列步驟測定從圖案反射的反射光束的偏振狀態(tài)(步驟310)；將入射光束引向圖案化物體，而所述入射光束以一偏振狀態(tài)為特征(步驟320)；回應(yīng)于所測定的偏振狀態(tài)藉由偏振過濾從圖案化物體反射的反射光束；以及將該經(jīng)過濾的反射光引向檢測器(步驟330)；以及回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光的檢測來產(chǎn)生檢測信號(hào)(步驟340)。
圖7說明用于光學(xué)檢查未圖案化物體的方法400。方法400包括下列步驟測定將藉由缺陷來偏振移位的入射光束的偏振(步驟410)；回應(yīng)于所述測定建立光束的偏振狀態(tài)，以便提供照射到物體的入射光束(步驟420)；藉由偏振過濾從未圖案化物體反射的反射光束，從而阻斷在不存在缺陷時(shí)反射的反射光束(步驟430)；以及回應(yīng)于對反射光束的檢測產(chǎn)生檢測信號(hào)(步驟440)。步驟410可包括回應(yīng)于先前檢測到的缺陷或回應(yīng)于物體的制造程序的一些特征估算有可能的存在的缺陷。在許多情況下，可能選擇圓偏振，或關(guān)于可能存在的缺陷的方向定位其偏振方向的線性偏振。
盡管上文參照特定系統(tǒng)10、11和14來描述特定偏振組件，但是本發(fā)明的原理可應(yīng)用于使用熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員所了解的替代性偏振方案的其它類型檢查系統(tǒng)。應(yīng)了解，前文描述的實(shí)施例是以舉例的方法得以引用，且本發(fā)明非局限于上文特定展示和描述的內(nèi)容。相反地，本發(fā)明的范疇包括前述各種特征的組合和子組合以及熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在閱讀上文的描述時(shí)可進(jìn)行的且先前技術(shù)中沒有揭示過的這些特征的變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)檢查圖案化物體的方法，該方法包含下列步驟測定由圖案引入的偏振移位和將藉由所述圖案來偏振移位的入射光束的偏振；回應(yīng)于所述測定，建立光束的偏振狀態(tài)，以便提供一照射到圖案化物體上的入射光束；回應(yīng)于所述測定，藉由偏振來過濾一反射光束；以及回應(yīng)于所述經(jīng)過濾的反射光束的檢測來產(chǎn)生一檢測信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述測定步驟包含測定圖案的正常軸和異常軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述定義步驟包含將所述入射光束的偏振定義為包括一異常分量和一正常分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中藉由偏振來過濾所述反射光束以便大體上減少從無缺陷圖案反射的光分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述建立光束偏振狀態(tài)的步驟包含產(chǎn)生一圓偏振入射光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述測定步驟包含一計(jì)算所述偏振移位的預(yù)先步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述測定步驟包含一測量所述偏振移位的預(yù)先步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述入射光束沿著垂直于圖案化物體的光軸傳播。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述入射光束沿著關(guān)于圖案化物體偏斜定向的光軸傳播。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包含以下步驟處理多個(gè)檢測信號(hào)以便指示程序變化的存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包含以下步驟處理至少一檢測信號(hào)以便指示缺陷的存在。
12.一種光學(xué)檢查圖案化物體的方法，該方法包含下列步驟測定從圖案反射的反射光束的偏振狀態(tài)；將入射光光束引向圖案化物體，而所述入射光束是以一偏振狀態(tài)為特征，回應(yīng)于所測定的偏振狀態(tài)，藉由偏振來過濾從圖案化物體反射的反射光束，且將經(jīng)過濾的反射光引向一檢測器；以及回應(yīng)于所述經(jīng)過濾的反射光的檢測來產(chǎn)生一檢測信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括以下步驟處理至少一檢測信號(hào)以便指示缺陷的存在。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括以下步驟處理與圖案化物體的至少一個(gè)區(qū)域相關(guān)的多個(gè)檢測信號(hào)以便指示程序變化的存在。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括以下步驟產(chǎn)生從至少一檢測信號(hào)獲得的圖案化物體的圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述藉由偏振來過濾的步驟包含過濾以便大體上減少從無缺陷圖案反射的光。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測定步驟包含一計(jì)算從圖案反射的光的偏振狀態(tài)的預(yù)先步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述測定步驟包含測量從圖案反射的光的偏振狀態(tài)的預(yù)先步驟。
19.一種光學(xué)檢查未圖案化物體的方法，該方法包含下列步驟測定將藉由缺陷來偏振移位的入射光束的偏振；回應(yīng)于所述測定建立光束的偏振狀態(tài)，以便提供一照射到物體上的入射光束；藉由偏振來過濾從未圖案化物體反射的反射光束，從而阻斷在不存在缺陷時(shí)反射的光；以及回應(yīng)于所述反射光束的檢測來產(chǎn)生一檢測信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包含以下步驟藉由偏振來過濾所述反射光束。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中藉由偏振來過濾所述反射光束以便大體上減少從無缺陷物體反射的光分量。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述建立光束的偏振狀態(tài)的步驟包含產(chǎn)生一圓偏振入射光束。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述入射光束沿著垂直于圖案化物體的光軸傳播。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括以下步驟處理多個(gè)檢測信號(hào)以指示程序變化的存在。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括以下步驟處理至少一個(gè)檢測信號(hào)以指示缺陷的存在。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測信號(hào)表示圖案化物體的一個(gè)區(qū)域的圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述檢測信號(hào)表示圖案化物體的一個(gè)區(qū)域的圖像。
28.一種用于光學(xué)檢查物體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含入射光光學(xué)器件，其用于建立引向物體的光束的偏振狀態(tài)使得入射光束應(yīng)藉由該物體偏振移位；反射光光學(xué)器件，其用于回應(yīng)于由該物體引入的估算的偏振移位，藉由偏振來過濾反射光束；以及一檢測器，其耦接到所述控制器，用于回應(yīng)于經(jīng)過濾的反射光束的檢測來產(chǎn)生一檢測信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器是一成像檢測器，且所述反射光光學(xué)器件能夠在所述檢測器上提供物體的一個(gè)區(qū)域的圖像。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述檢測器是一非成像檢測器，且所述反射光光學(xué)器件在所述檢測器上產(chǎn)生一光瞳。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述入射光光學(xué)器件沿著一垂直于物體的光軸引導(dǎo)入射光束。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述入射光光學(xué)器件沿著一關(guān)于物體偏斜定向的光軸引導(dǎo)入射光束。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述入射光光學(xué)器件能夠沿晶圓平面內(nèi)的任何方位建立一線性偏振狀態(tài)。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述入射光光學(xué)器件能夠在晶圓平面內(nèi)建立一圓偏振狀態(tài)。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述入射光光學(xué)器件能夠在晶圓平面內(nèi)建立任何橢圓偏振狀態(tài)。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述反射光光學(xué)器件能夠藉由偏振來過濾反射光束以便大體上減少從無缺陷圖案反射的光分量。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中在反射光束的路徑中也存在與負(fù)責(zé)建立入射光偏振狀態(tài)的延遲器相同的延遲器。
38.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)責(zé)建立入射光偏振狀態(tài)的延遲器與藉由偏振來過濾反射光束的延遲器分開。
39.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中一偏振光束分裂器具有雙重功能a)使入射光束透射向被檢查物體和使反射光束反射向檢測器，以及b)藉由偏振來過濾反射光束。
40.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中一非偏振光束分裂器用于使入射光束透射向被檢查物體和使反射光束反射向檢測器，同時(shí)一獨(dú)立偏振濾波器用于藉由偏振來過濾反射光束。
41.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠計(jì)算偏振移位。
42.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠測量偏振移位。
43.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其還包含一耦接到該檢測器的處理器，所述處理器能夠處理多個(gè)檢測信號(hào)以指示程序變化的存在。
44.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其還包含一耦接到該檢測器的處理器，所述處理器能夠處理至少一個(gè)檢測信號(hào)以指示缺陷的存在。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種用于光學(xué)檢查圖案化和未圖案化的物體的方法和系統(tǒng)。所述方法包括測定從物體反射的光的偏振狀態(tài)，建立入射光的偏振狀態(tài)，以及藉由偏振來過濾反射光從而提供檢測器可檢測到的光學(xué)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N21/21GK1756950SQ200380110028
公開日2006年4月5日 申請日期2003年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者丹尼爾·I·山 申請人:應(yīng)用材料以色列股份有限公司, 應(yīng)用材料有限公司