TWI612291B - 用以即時創建膜曲線及估算缺陷大小之膜厚度、折射率及消光係數之判定 - Google Patents

Abstract

本發明係關於檢測一晶圓之方法，該晶圓包含沈積於該晶圓之一表面上之一膜。該膜在該晶圓之該表面上方具有變化之厚度。該方法包含量測遍及該晶圓之該表面之該膜之該厚度、折射率及消光係數之步驟。運用此資料即時創建一膜曲線。該方法亦包含基於至少該膜曲線判定該表面上之一缺陷之一大小之該步驟。

Description

用以即時創建膜曲線及估算缺陷大小之膜厚度、折射率及消光係數之判定

本發明大體上係關於藉由雷射光散射之晶圓檢測之領域，且更特定而言係關於用於一晶圓上用於估算缺陷大小之膜曲線創建及表面厚度判定之一系統及方法。

用於判定一晶圓上之一膜層上之缺陷大小之當前系統及方法可包含使用高精確度工具以將若干各種已知大小之聚苯乙烯乳膠球沈積於膜層上，且接著以規一化百萬分率(nppm)來量測其等光散射強度反應。此等系統及方法可不對晶圓之表面上方之膜厚度之變化或自一晶圓至另一晶圓膜厚度之變形作出解釋。此外，沈積此等聚苯乙烯乳膠球係耗時的。

用於量測一晶圓上之一膜之厚度之既有方法可呈現各種缺點。例如，既有方法僅可為晶圓上之一些點提供量測，而不是遍及晶圓之整個表面提供量測。此外，既有方法係耗時的，因為各樣本需要大量時間來完成。因此，以一精確及即時方式判定遍及整個晶圓表面之膜之厚度係困難的。

因此，存在用於藉由量測一晶圓之膜厚度判定缺陷之大小，沒 有前面提及的缺點之一方法及裝置之一需要。

本發明係針對用於檢測一晶圓之一方法，晶圓包含沈積於晶圓之一表面上之一膜。膜可具有遍及晶圓之表面變化之一厚度。方法包含量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟。方法亦包含判定遍及晶圓之表面之膜之一折射率及一消光係數之步驟。方法亦涉及基於晶圓之厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。運用此膜曲線可接著判定缺陷大小。

本發明亦係針對用於檢測一晶圓之一系統。晶圓包含具有在表面上方變化之一厚度之一膜。系統包含經配置以將光投射朝向晶圓之複數個光源。系統亦包含複數個偵測器，複數個偵測器之各偵測器經組態以量測自晶圓反射之光。複數個偵測器之各偵測器亦可經組態以量測自晶圓反射之光之偏光。系統亦包含一處理器。處理器以通信方式耦合至複數個偵測器且經組態用於計算遍及晶圓之表面之膜一折射率、一消光係數及一膜厚度。處理器經進一步組態用於基於晶圓之厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。

應理解，前述一般描述及以下詳細描述僅為例示及解釋且不為本發明之必要限制。併入及組成說明書之一部分之附圖繪示本發明之標的。描述及圖式在一起用來解釋本發明之原理。

100‧‧‧系統

102‧‧‧晶圓

104‧‧‧光源

106‧‧‧偵測器

108‧‧‧處理器

110‧‧‧光束

112‧‧‧反射光束

114‧‧‧置物台

200‧‧‧晶圓

202‧‧‧膜

204‧‧‧區/第一區

206‧‧‧第二區/區

400‧‧‧方法

402‧‧‧步驟/量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟

404‧‧‧步驟/判定遍及晶圓之表面之膜之一折射率及一消光係數之步驟

406‧‧‧步驟/基於厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線之步驟

408‧‧‧步驟/基於至少膜曲線判定在晶圓上之一缺陷之一大小之步驟

500‧‧‧方法

502‧‧‧步驟/用複數個光束掃描晶圓以產生複數個反射光信號之步驟

504‧‧‧步驟/偵測複數個反射光信號之一強度及一偏光之步驟

506‧‧‧步驟/將複數個反射光信號之強度及偏光關聯至遍及晶圓之表面之膜之一厚度、一折射率及一消光係數之步驟

508‧‧‧步驟/基於厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線之步驟

510‧‧‧步驟/基於至少膜曲線調整一缺陷大小量測之步驟

熟習此項技術者參考附圖可更好地理解本發明之許多優點，其中：圖1係用於檢測一晶圓之一系統之一實施例之一簡化方塊圖；圖2展示具有沈積於晶圓之一表面上之一膜之一實例晶圓之一厚度圖，其中膜之厚度遍及晶圓之表面變化；圖3係相對具有圖2中所展示之變化厚度之一膜之實例晶圓之兩 個分離區域之散射強度之二氧化矽球直徑之一圖式；圖4係用於檢測具有沈積於晶圓之一表面上之一膜之一晶圓之一方法之一流程圖；及圖5係用於檢測具有沈積於晶圓之一表面上之一膜之一晶圓之一方法之一流程圖。

現將詳細作出關於所揭示標的之參考，在附圖中繪示該參考。

本發明係針對如圖1中所展示用於檢測一晶圓102之一系統100。晶圓102可包含沈積於晶圓102之一表面上之一膜。膜可具有在晶圓102之表面上方變化之一厚度。系統100包含經配置以將光投射朝向晶圓102之複數個光源104。系統100亦包含複數個偵測器106。複數個偵測器106之各偵測器106可經組態以量測自晶圓102反射之光。偵測器106亦可經組態以量測自晶圓102反射之光之偏光。系統100亦包含一處理器108。處理器108可以通信方式耦合至複數個偵測器106且經組態用於計算遍及晶圓102之表面之膜之一折射率、一消光係數及一膜厚度。處理器108可經進一步組態用於基於晶圓102之厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。

在操作中，光束110自光源104行進朝向晶圓102。一些自光束110之光可自晶圓反射，且一些光可被散射。反射光束112可反射朝向偵測器106。偵測器106量測反射光束112之偏光及強度。接著藉由處理器108處理此資訊以判定晶圓102之厚度、折射率及消光係數。

圖1中所展示之系統100之晶圓102可放置於一置物台114上。置物台114支撐晶圓102且可旋轉或移動晶圓102。晶圓102可為一未圖案化晶圓。在一實施例中晶圓102可為一矽晶圓。

沈積於晶圓102之表面上之膜可包含一部分透射膜層或一部分反射膜層。膜可包含一單一膜層，或可包含沈積於晶圓之一表面上之一 單一類型或不同類型之複數個膜層。

系統100亦包含複數個偵測器106。偵測器106可經組態以量測自晶圓102反射之光之強度。偵測器106亦可經組態以量測自晶圓102反射之光之偏光。在一實施例中，偵測器106可包含分離光強度偵測器及分離偏光偵測器。替代地，複數個偵測器106之各偵測器106可經組態用於偵測反射光之偏光及強度之兩者。偵測器106可經組態同時用於偵測偏光及強度，或者此可以分離步驟完成。偵測器106亦可經組態用於收集關於晶圓102之特徵之其他資料。

系統100亦包含一處理器108。處理器108可以通信方式耦合至複數個偵測器106且經組態用於計算遍及晶圓102之表面之膜之一折射率、一消光係數及一膜厚度。在一實施例中，處理器108可使用橢圓偏光測量術執行此等計算。

處理器108可經進一步組態用於基於晶圓102之厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。在一實施例中，處理器108即時產生膜曲線以提供快速且精確估算在晶圓102之表面上之膜上之缺陷之大小。處理器108可經組態以產生膜曲線。處理器108可經組態以產生膜曲線，同時，其他系統100組件判定晶圓之厚度、折射率及消光係數。膜曲線亦可取決於晶圓102之各位置之膜厚度、折射率及消光係數值在晶圓102之不同部分上改變。

圖1中所展示之系統100可使用以基於晶圓102之一膜厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。此資訊可對系統100有用。例如，系統100可用於判定晶圓102上之缺陷(例如，顆粒)之大小。缺陷大小量測之精確度可藉由考量晶圓之表面上方之厚度差異來予以改良，在判定缺陷大小時亦可考量折射率及消光係數。以下實例描述在缺陷大小量測精確性中之潛在改良，該等潛在改良可使用系統100及本發明中描述之方法。

圖2中展示具有沈積於晶圓200之一表面上之一膜202之一晶圓200之一實例。膜202具有遍及晶圓200之表面之一可變厚度。在圖2中之實例中，膜202厚度自約1000奈米變化至多於1045奈米。實例將展示膜202厚度之變化可如何導致晶圓200之表面上方之估算顆粒/缺陷大小之變化。

如圖2中所展示，一第一區204具有遍及第一區204之表面區域之一約1012奈米之膜厚度。一第二區206具有遍及第二區206之表面區域之一約1030.8奈米之膜厚度。

圖3展示二氧化矽球之兩個膜曲線。第一曲線(實線)係第一區204中獲得之反應且第二曲線(長短虛線)係第二區206中獲得之反應，相對Y軸上之散射強度標繪。例如，假定膜曲線係自沈積於一膜晶圓上之球(以幾乎相同於在區204中獲得之厚度及折射率)來判定。因此，區204中之一45nm缺陷，散射約0.4nppm，將被正確地指派45nm之一大小。相比之下，區206中之膜厚度及折射率減小光散射強度。圖2展示區206中之一缺陷必須具有53.9nm大小以散射相同0.4nppm強度。因此，基於區204中之反應之膜曲線將錯誤地指派一45nm大小至區206中之一53.9nm缺陷，該缺陷係約20%太小。若檢測配方臨限值設定至45nm，此估算大小錯誤之一實際後果將發生：在晶圓邊緣包括一約10nm寬帶之區206可藉由許多個在45nm與53.9nm之間之缺陷污染，但因為估算大小錯誤太小，此等缺陷可忽視。

藉由對遍及晶圓之表面之膜厚度之變化作出解釋，本發明之方法及系統可幫助改良估算缺陷大小之精確性。圖4中展示一此方法。圖4之方法400可經使用以檢測具有沈積於晶圓之一表面上之一膜之一晶圓。膜之厚度可在晶圓之表面上方變化。方法400包含量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟402。方法400亦包含判定遍及晶圓之表面之膜之一折射率及一消光係數之步驟404。方法400之下一步驟406係 基於厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。方法400亦包含基於至少膜曲線判定表面上之一缺陷之一大小408。

在一實施例中，方法400之量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟402可包含使用多波長表面掃描技術量測膜厚度。例如，判定膜之厚度可包含使用複數個光束掃描晶圓以產生複數個反射光信號。接著可量測複數個反射光信號之強度。量測強度可接著關聯至一膜厚度，例如使用關聯對反射光束具有光學參數值之膜層厚度之一參數曲線。

方法400之量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟402亦可包含使用橢圓偏光測量技術量測膜厚度。例如，步驟402可包含量測在晶圓之表面上掃描之一反射光信號之偏光之步驟。使用反射光信號之偏光值，使用橢圓偏光測量技術判定膜厚度可係可能的。

圖4中展示之方法400亦包含判定遍及晶圓之表面之膜之一折射率及一消光係數之步驟404。此步驟可與量測遍及晶圓之表面之膜之厚度之步驟402同時完成，或可作為一分離步驟完成。在一實例中，判定遍及晶圓之表面之膜之折射率及消光係數之步驟404可包含量測在晶圓之表面上掃描之一反射光信號之偏光。基於此資訊，折射率及消光係數可使用橢圓偏光測量技術判定。

可在一未圖案化晶圓上使用圖4中展示之方法400。亦可即時執行方法400。例如，當即時執行方法時，可判定膜厚度、折射率及消光係數值且同時可創建一膜曲線以估算在相同位置找到之任何缺陷之大小。

在一實施例中，膜厚度，折射率及消光係數值在晶圓之表面上方變化。若未使用缺陷定位處之晶圓之區域之正確值，在不同位置之膜厚度、折射率及消光係數值之變化可影響估算缺陷大小。在掃描結束時，晶圓圖展示所有缺陷之位置及大小。若使用正確膜厚度、折射率及消光係數值以基於缺陷之位置創建膜曲線，缺陷之缺陷大小可為 更精確的。

本發明亦係針對於圖5中所展示之一方法500。可使用方法500用於檢測一晶圓。晶圓包含沈積於晶圓之一表面上之一膜。膜可具有在晶圓之表面上方之一可變厚度。方法500包含以複數個光束掃描晶圓以產生複數個反射光信號之步驟502。方法500之下一步驟504包含偵測複數個反射光信號之一強度及一偏光。在方法500之一進一步步驟506中，此強度及偏光可接著關聯至遍及晶圓之表面之膜之一厚度、一折射率及一消光係數。方法500亦包含產生基於厚度、折射率及消光係數之一膜曲線之步驟508。方法500亦包含調整基於至少膜曲線之一缺陷大小量測之步驟。

在一實施例中，可使用橢圓偏光測量技術執行方法500之將複數個反射光信號之強度及偏光關聯至遍及晶圓之表面之膜之一厚度、一折射率及一消光係數之步驟506。

方法500之基於至少膜曲線調整一缺陷大小量測之步驟510可包含在調整缺陷大小量測中考量額外因素。

可在一未圖案化晶圓上使用圖5中展示之方法500。亦可即時執行方法500。

方法500之基於厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線之步驟508可與將強度及偏光關聯至遍及晶圓之表面之膜之一厚度、一折射率及一消光係數之步驟506同時或幾乎同時執行。

可藉由修改一既有檢測工具以併入本發明之原理實施本發明之方法及系統。例如，一既有檢測系統可已經組態以量測一晶圓之某些特徵，諸如反射光之強度。為了實施本發明之原理，修改既有檢測系統以收集額外資訊係可能的。此可包含在一實例中組態既有系統以偵測反射光之偏光，使得可採用橢圓偏光測量技術以判定膜厚度、消光係數及折射率。在一實施例中，一既有系統可經修改以收集反射光之 偏光上之資料。類似地，在一實例中，既有系統之處理電路及/或處理器可經修改以併入一偏光模組。

使用圖4中展示之方法400及圖5中展示之方法500，提供比既有方法更精確之估算晶圓缺陷大小係可能的。為不必須將各種已知大小之聚苯乙烯乳膠球沈積於膜上之晶圓創建一膜曲線係可能的。此外，可即時執行方法，其可提供比既有方法更快之晶圓特徵上之精確反饋。

應瞭解可藉由一單一計算系統或替代地，一多重計算系統進行貫穿本發明描述之各種步驟。此外，系統之不同子系統可包含適合於進行至少上文描述之一部分步驟之一計算系統。因此，以上描述不應解譯為本發明之一限制，而僅是本發明之一繪示。此外，一或多個計算系統可經組態以執行本文描述之任何方法實施例之任何其他步驟。

本文所描述之所有方法可包含在一儲存媒體中儲存方法實施例之一或多個步驟之結果。儲存媒體可包含本文所描述之任何儲存媒體或技術中已知之任何其他合適儲存媒體。儲存結果後，可在儲存媒體中存取結果且藉由任何本文所描述之方法或系統實施例使用，格式化用於對一使用者顯示，藉由其他軟體模組、方法或系統等使用。

進一步設想上文所描述之方法之實施例之各者可包含本文所描述之任何其他方法之任何其他步驟。此外，可藉由本文所描述之任何系統執行上文所描述之方法之實施例之各者。

雖然展示及描述本文所描述之本標的之特定態樣，基於本文之教示，熟習此項技術者將明白，在不脫離本文所描述之標的及其更寬態樣之情況下可做出改變及修改，且因此隨附申請專利範圍將所有此等改變及修改包括在其等範疇內，因為其等在本文所描述之標的之正確精神及範疇內。據信本發明及許多其伴隨優勢將藉由前述內容描述理解，且將明白在不脫離所揭示標的或不犧牲所有其物質優勢之情況 下可作出組件之形式、構造及配置之各種改變。所描述之形式僅為解釋的，且以下申請專利範圍旨在包括及包含此等改變。此外，應理解藉由隨附申請專利範圍定義本發明。

100‧‧‧系統

102‧‧‧晶圓

104‧‧‧光源

106‧‧‧偵測器

108‧‧‧處理器

110‧‧‧光束

112‧‧‧反射光束

114‧‧‧置物台

Claims (19)

1. 一種檢測一晶圓之方法，該晶圓包含沈積於該晶圓之一表面上之一膜，該膜具有在該晶圓之該表面上方變化之一厚度；該方法包括：量測遍及該晶圓之該表面之該膜之該厚度；判定遍及該晶圓之該表面之該膜之一折射率及一消光係數；基於該厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線；基於至少該膜曲線判定該表面上之一缺陷之一大小。
2. 如請求項1之方法，其中遍及該晶圓之該表面之該膜之該厚度之該量測包含：用複數個光束掃描該晶圓以產生複數個反射光信號；偵測該複數個反射光信號之一強度；將該複數個反射光信號之該強度關聯至該膜之一厚度。
3. 如請求項1之方法，其中即時執行該方法。
4. 如請求項1之方法，其中該量測遍及該晶圓之該表面之該膜之該厚度包含：量測在該晶圓之該表面上掃描之一反射光信號之偏光；及使用橢圓偏光測量技術以判定該厚度。
5. 如請求項1之方法，其中該判定遍及該晶圓之該表面之該膜之一折射率及一消光係數包含：量測在該晶圓之該表面上掃描之一反射光信號之偏光；及使用橢圓偏光測量技術以判定該折射率及消光係數。
6. 如請求項1之方法，其中基於該厚度、折射率及消光係數該產生該膜曲線與判定遍及該晶圓之該表面之該膜之該折射率及該消光係數同時發生。
7. 如請求項1之方法，其中該晶圓係一未圖案化晶圓。
8. 如請求項1之方法，其中該膜曲線基於該晶圓上之該膜厚度、折射率及消光係數位置之變化改變。
9. 一種用於檢測一晶圓之系統，該晶圓包含沈積於該晶圓之一表面上之一膜，該膜具有在該晶圓之該表面上方變化之一厚度；該系統包括：複數個光源，該複數個光源經配置以將光投射朝向該晶圓；複數個偵測器，該複數個偵測器之各偵測器經組態以量測自該晶圓反射之光，該複數個偵測器之各偵測器亦經組態以量測自該晶圓反射之光之該偏光；一處理器，該處理器以通信方式耦合至該複數個偵測器，該處理器經組態用於計算遍及該晶圓之該表面之該膜之一折射率、一消光係數及一膜厚度，該處理器進一步組態用於基於該晶圓之該厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線。
10. 如請求項9之系統，其中該處理器經組態用於使用橢圓偏光測量術計算遍及該晶圓之該表面之該膜之一折射率、一消光係數及一膜厚度。
11. 如請求項9之系統，其中該處理器經進一步組態用於基於該膜曲線調整一缺陷大小量測。
12. 如請求項9之系統，其中該處理器經進一步組態以產生該膜曲線，同時計算遍及該晶圓之該表面之該膜之該折射率、消光係數及膜厚度。
13. 如請求項9之系統，其中該晶圓係一未圖案化晶圓。
14. 如請求項9之系統，其中該處理器經進一步組態用於計算遍及該晶圓之該表面之該膜之該折射率、該消光係數及該膜厚度且基於該晶圓之該厚度、折射率及消光係數即時產生該膜曲線。
15. 如請求項9之系統，其中該膜曲線基於在該晶圓上之該膜厚度、 折射率及消光係數位置之變化改變。
16. 一種用於檢測一晶圓之方法，該晶圓包含沈積於該晶圓之一表面上之一膜，該膜具有在該晶圓之該表面上變化之一厚度；該方法包括：用複數個光束掃描該晶圓以產生複數個反射光信號；偵測該複數個反射光信號之一強度及一偏光；將該複數個反射光信號之該強度及該偏光關聯至遍及該晶圓之該表面之該膜之一厚度、一折射率及一消光係數；基於該厚度、折射率及消光係數產生一膜曲線；基於至少該膜曲線調整一缺陷大小量測。
17. 如請求項16之方法，其中即時執行該方法。
18. 如請求項16之方法，其中該關聯該複數個反射光信號之該強度及該偏光至遍及該晶圓之該表面之該膜之一厚度、一折射率及一消光係數使用橢圓偏光測量技術執行。
19. 如請求項16之方法，其中該晶圓係一未圖案化晶圓。