用于组合式明场、暗场及光热检验的设备及方法技术

本发明专利技术揭示用于在半导体样本中检测缺陷或复检缺陷的方法及设备。系统具有明场BF模块，所述BF模块用于将BF照明光束引导到样本上并检测响应于所述BF照明光束而从所述样本反射的输出光束。所述系统具有经调制光反射比MOR模块，所述MOR模块用于将泵浦光束及探测光束引导到所述样本并检测响应于所述泵浦光束及所述探测光束而来自探测光点的MOR输出光束。所述系统包含处理器，所述处理器用于分析来自多个BF光点的所述BF输出光束以检测所述样本的表面上或接近所述表面的缺陷，并分析来自多个探测光点的所述MOR输出光束以检测在所述样本的所述表面以下的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参照本申请案主张2014年2月12日提出申请的第61/939,135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。
本专利技术一般来说涉及晶片及光罩检验系统的领域。更特定来说，本专利技术涉及表面及子表面结构或缺陷的检验及复检。
技术介绍
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。每一装置是无故障的，之后才能销售给最终用户或消费者。持续需要经改进的半导体晶片检验设备及技术。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的简化概要以提供对本专利技术的一些实施例的基本理解。此概要并非本专利技术的扩展概述，且此概要不识别本专利技术的关键/临界元素或叙述本专利技术的范围。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。本专利技术揭示一种用于在半导体样本中检测缺陷或复检缺陷的系统。所述系统包含：明场(BF)模块，其用于将BF照明光束引导在样本上的BF光点上并检测响应于所述BF照明光束被引导在所述BF光点上而从所述样本上的所述BF光点反射的输出光束；及经调制光反射比(MOR)模块，其用于将泵浦光束引导到所述样本上的泵浦光点、将探测光束引导到所述样本上的探测光点及检测响应于所述泵浦光束及所述探测光束而来自
所述探测光点的MOR输出光束，其中所述探测光点与所述泵浦光点重合。所述系统还包含处理器，所述处理器可操作以执行或引起以下操作：(i)致使所述BF模块用所述BF照明光束在所述样本上的多个BF光点上进行扫描并检测来自所述多个BF光点的输出光束；(ii)致使所述MOR模块分别用所述泵浦光束及所述探测光束在多个泵浦光点及探测光点上进行扫描，并检测来自所述多个探测光点的MOR输出光束；(iii)分析来自所述多个BF光点的所述BF输出光束以检测所述样本的表面上或接近所述表面的一或多个缺陷；及(iv)分析来自所述多个探测光点的所述MOR输出光束以检测在所述样本的所述表面以下的一或多个缺陷。在特定实施方案中，所述BF模块与所述MOR模块共用物镜。在另一方面中，所述系统包含暗场(DF)模块，所述暗场(DF)模块用于将DF照明光束引导在所述样本上的DF光点上并检测响应于所述DF照明光束被引导在所述DF光点上而从所述样本上的所述DF光点散射的输出光束。在另一方面中，所述处理器经配置以：致使所述BF照明光束及所述DF照明光束在用所述泵浦光束及所述探测光束进行扫描之前先扫描所述样本；及基于在用所述BF照明光束及所述DF照明光束扫描所述整个样本或所述样本的一部分之后分析所述BF输出光束及所述DF输出光束来确定用于用所述泵浦光束及所述探测光束进行扫描的一或多个目标位置。在另一方面中，所述BF模块与所述DF模块共用用于产生所述BF照明光束及所述DF照明光束的光源。在另一实施方案中，所述BF模块具有用于产生所述BF照明光束的BF光源且所述DF模块具有用于产生所述DF照明光束的DF光源。在特定实施方案中，所述MOR模块包括：泵浦激光源，其用于产生介于约400nm与600nm之间的波长范围内的泵浦光束；调制器，其用于配置所述泵浦激光源以调制所述泵浦光束；探测连续波(CW)激光源，其用于产生介于约600nm与800nm之间的波长范围内的探测光束；照明光学器件，其用于朝向所述样本引导所述泵浦光束及所述探测光束；光热检测器；及收集光学器件，其用于朝向所述光热检测器引导所述MOR输出光束，所述光热检测器用于检测所述MOR输出光束并产生经过滤以隔离与对所述泵浦光束进行的调制同步的改变的输出信号。.在另一方面中，所述BF模块包括：BF光源，其用于产生所述BF照明光束；照明光学器件，其用于朝向所述样本引导所述BF照明光束；BF检测器；及收集光学器件，其用于朝向所述BF检测器引导所述BF输出光束，所述BF检测器用于引导所述BF输出光束。在另一方面中，所述BF模块的所述照明光学器件与所述MOR模块的所述照明光学器件共用一或多个组件，且所述BF模块的所述收集光学器件与所述MOR模块的所述收集光学器件共用一或多个组件。在特定实施例中，在所述表面以下的所述缺陷包含一或多个空隙及/或材料的密度的改变及/或侧壁角度的改变，及/或在所述表面以下的所述缺陷在一或多个穿硅通孔(TSV)结构内。在另一方面中，所述系统包含自动聚焦模块，所述自动聚焦模块用于朝向所述样本引导自动聚焦光束并检测响应于所述自动聚焦光束而来自所述样本的经反射光束，且调整所述系统的焦点。在一个方面中，所述BF模块、所述MOR模块及所述自动聚焦模块共用物镜。在另一实施例中，所述处理器经配置以致使所述BF照明光束、所述泵浦光束及所述探测光束同时进行扫描。在另一方面中，所述BF模块与所述MOR模块共用用于检测所述BF输出光束及所述MOR输出光束的相同检测器。在替代实施例中，本专利技术涉及一种在半导体样本中检测缺陷或复检缺陷的方法，且所述方法包含：(i)用明场(BF)照明光束扫描样本部分；(ii)当所述BF光束在所述样本部分上方进行扫描时，检测从所述样本部分反射的BF输出光束；(iii)基于所述所检测BF输出光束而确定所述样本部分的表面或近表面特性；(iv)基于所述样本部分的所述所确定表面或近表面特性而找出所述样本部分内的在所述样本的表面以下可能具有额外缺陷的候选位置，所述所确定表面或近表面特性是基于所述所检测BF输出光束而确定；(v)将经调制泵浦光束及探测光束引导在每一候选位置处；(vi)检测响应于每一探测光束被引导到每一候选位置而来自每一候选位置的经调制光反射率信号；及(vii)基于从每一候选位置检测到的所述经调制光反射率信号而确定在此候选位置处的在所述表面以下的特征特性。在另一方面中，所述方法包含：(viii)检测在所述BF光束在所述样本部分上方进行扫描时或响应于用暗场(DF)光束在所述样本部分上方进行扫描而从所述样本部分散射的暗场输出光束；(ix)基于所述所检测DF输出光束而确定所述样本部分的表面或近表面特性；(x)基于所述样本部分的所述表面或近表面特性而找出第二多个候选位置，所述表面或近表面特性是基于所述所检测DF输出光束；(xi)检测响应于每一探测光束被引导到每一第二候选位置而来自每一第二候选位置的经调制光反射率信号；及(xii)基于从每一第二候选位置检测到的所述经调制光反射率信号而确定在此第二候选位置处的在所述表面以下的特征特性。在另一方面中，通过使表面或近表面特性与子表面缺陷的存在相关来找出所述第一及第二候选位置。在另一方面中，所述第一及第二候选位置各自与所述样本部分的一子区域相关联，所述子区域具有与所述样本部分的平均值偏离达预定义量的一或多个表面或近表面特性。在另一方面中，所述第一及第二候选位置中的至少一者具有穿硅通孔(TSV)。在另一实施例中，将所述第一及第二候选位置选定为是跨越其相关联子区域而分
布。在另一实例中，所述方法包含：确定所述表面或近表面特性是否指示所述表面上存在氧化；及移除所述氧化，之后将所述经调制泵浦光束及所述探测光束引导在每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在半导体样本中检测缺陷或复检缺陷的系统，所述系统包括：明场BF模块，其用于将BF照明光束引导在样本上的BF光点上并检测响应于所述BF照明光束被引导在所述BF光点上而从所述样本上的所述BF光点反射的输出光束；经调制光反射比MOR模块，其用于将泵浦光束引导到所述样本上的泵浦光点、将探测光束引导到所述样本上的探测光点及检测响应于所述泵浦光束及所述探测光束而来自所述探测光点的MOR输出光束，其中所述探测光点与所述泵浦光点重合；及处理器，其可操作以执行或引起以下操作：致使所述BF模块用所述BF照明光束在所述样本上的多个BF光点上进行扫描并检测来自所述多个BF光点的输出光束；致使所述MOR模块分别用所述泵浦光束及所述探测光束在多个泵浦光点及探测光点上进行扫描，并检测来自所述多个探测光点的MOR输出光束；分析来自所述多个BF光点的所述BF输出光束以检测所述样本的表面上或接近所述表面的一或多个缺陷；及分析来自所述多个探测光点的所述MOR输出光束以检测在所述样本的所述表面以下的一或多个缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.12 US 61/939,135;2015.02.10 US 14/618,5861.一种用于在半导体样本中检测缺陷或复检缺陷的系统，所述系统包括：明场BF模块，其用于将BF照明光束引导在样本上的BF光点上并检测响应于所述BF照明光束被引导在所述BF光点上而从所述样本上的所述BF光点反射的输出光束；经调制光反射比MOR模块，其用于将泵浦光束引导到所述样本上的泵浦光点、将探测光束引导到所述样本上的探测光点及检测响应于所述泵浦光束及所述探测光束而来自所述探测光点的MOR输出光束，其中所述探测光点与所述泵浦光点重合；及处理器，其可操作以执行或引起以下操作：致使所述BF模块用所述BF照明光束在所述样本上的多个BF光点上进行扫描并检测来自所述多个BF光点的输出光束；致使所述MOR模块分别用所述泵浦光束及所述探测光束在多个泵浦光点及探测光点上进行扫描，并检测来自所述多个探测光点的MOR输出光束；分析来自所述多个BF光点的所述BF输出光束以检测所述样本的表面上或接近所述表面的一或多个缺陷；及分析来自所述多个探测光点的所述MOR输出光束以检测在所述样本的所述表面以下的一或多个缺陷。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述BF模块与所述MOR模块共用物镜。3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：暗场DF模块，其用于将DF照明光束引导在所述样本上的DF光点上并检测响应于所述DF照明光束被引导在所述DF光点上而从所述样本上的所述DF光点散射的输出光束。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理器经配置以致使所述BF照明光束及所述DF照明光束在用所述泵浦光束及所述探测光束进行扫描之前先扫描所述样本，其中所述处理器进一步经配置以用于基于在用所述BF照明光束及所述DF照明光束扫描所述整个样本或所述样本的一部分之后分析所述BF输出光束及所述DF输出光束来确定用于用所述泵浦光束及所述探测光束进行扫描的一或多个目标位置。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述BF模块与所述DF模块共用用于产生所述BF照明光束及所述DF照明光束的光源。6.根据权利要求3所述的系统，其中所述BF模块具有用于产生所述BF照明光束的BF光源且所述DF模块具有用于产生所述DF照明光束的DF光源。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述MOR模块包括：泵浦激光源，其用于产生介于约400nm与600nm之间的波长范围内的所述泵浦光束；调制器，其用于配置所述泵浦激光源以调制所述泵浦光束；探测连续波CW激光源，其用于产生介于约600nm与800nm之间的波长范围内的所述探测光束；照明光学器件，其用于朝向所述样本引导所述泵浦光束及所述探测光束；收集光学器件，其用于朝向光热检测器引导所述MOR输出光束；及所述光热检测器，其用于检测所述MOR输出光束并产生经过滤以隔离与对所述泵浦光束进行的调制同步的改变的输出信号。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述BF模块包括：BF光源，其用于产生所述BF照明光束；照明光学器件，其用于朝向所述样本引导所述BF照明光束；收集光学器件，其用于朝向BF检测器引导所述BF输出光束；及所述BF检测器，其用于引导所述BF输出光束。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述BF模块的所述照明光学器件与所述MOR模块的所述照明光学器件共用一或多个组件，其中所述BF模块的所述收集光学器件与所述MOR模块的所述收集光学器件共用一或多个组件。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·尼古拉德斯，M·马哈德凡，A·萨利尼克，S·A·永，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US