晶圆缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种晶圆缺陷检测系统及方法。检测系统包括：检测组件，其被配置为基于所接收到的检测光束来同时产生对应于第一入射角的第一检测光斑与对应于第二入射角的第二检测光斑；信号收集组件，其被配置为收集被测物在第一检测光斑与第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而生成分别与第一检测光斑和第二检测光斑相对应的第一检测信息和第二检测信息；以及处理器组件，其被配置为至少基于第一检测信息和第二检测信息来确定被测物上的缺陷特征信息。通过采用本发明专利技术的技术方案，节约了晶圆的移动时间，能明显增加检测速度和精度。

Wafer defect detection system and method

【技术实现步骤摘要】
晶圆缺陷检测系统及方法
本专利技术属于晶圆检测领域，尤其涉及一种晶圆缺陷检测的系统及方法。
技术介绍
晶圆缺陷检测是指检测晶圆中是否存在凹槽、颗粒、划痕等缺陷以及缺陷位置。晶圆缺陷检测应用十分广泛：一方面，作为芯片基底，晶圆上存在缺陷将可能导致上面制作的昂贵工艺失效，晶圆生产方常进行缺陷检测确保产品合格率，晶圆使用方也需要在使用前确定晶圆的干净程度能保证产品合格率；另一方面，由于半导体加工对加工过程中附加污染控制十分严格，而直接监测加工过程中附加污染难度较大，人们常通过晶圆裸片加工前后缺陷对比来判断该工艺附加污染程度。因此，人们进行了各种晶圆缺陷检测手段的探索。目前常用晶圆缺陷检测方法的主要包括电子束检测和光学检测两大类。得益于电子波的极端波长，电子束检测能直接成像且分辨率可达到1至2纳米，然而它检测所需的时间较长且检测需要高真空环境，通常只用来对少数关键电路环节抽样检查。光学检测是利用光与芯片相互作用实现检测的方法的总称，其中光散射法是最重要光学检测方法之一，其基本原理是通过扫描检测入射光与缺陷散射光是否存在及其强度，判断缺陷有无及大小。
技术实现思路
本专利技术针对当前的光学测量方法存在耗时长、精度低的缺陷，提出一种能够实现对晶圆进行多入射角检测的系统与方法。首先，本专利技术提出了一种检测系统，其包括：检测组件，其被配置为基于所接收到的检测光束来同时产生对应于第一入射角的第一检测光斑与对应于第二入射角的第二检测光斑；信号收集组件，其被配置为收集被测物在所述第一检测光斑与所述第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而生成分别与所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相对应的第一检测信息和第二检测信息；以及处理器组件，其被配置为至少基于所述第一检测信息和第二检测信息来确定所述被测物上的缺陷特征信息。本专利技术还提出了一种检测方法，其包括：基于检测光束，同时产生分别对应于不同入射角的第一检测光斑和第二检测光斑；利用所述第一检测光斑和第二检测光斑根据指定的检测路径来检测被测物，并收集所述被测物在所述第一检测光斑和第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而产生与所述第一检测光斑和第二检测光斑分别对应的第一检测信息和第二检测信息；至少基于所述第一检测信息和第二检测信息，确定所述被测物的缺陷特征信息。通过采用本专利技术的技术方案，可以使用两个检测光斑同时对晶圆检测，节约了用于承载晶圆的机台的移动时间，并且两个光斑的探测轨迹相同，使得两次检测结果匹配对准的算法简单许多，能明显增加检测速度。另外，通过使用本专利技术的技术方案，可以使用同一波长的光源来对不同颗粒进行检测。附图说明参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。图1为依据本专利技术实施例的检测系统架构图；图2为依据本专利技术实施例的检测系统的光学架构图；图3a为依据本专利技术实施例的成像式收集原理示意图；图3b为依据本专利技术实施例的信号收集组件示意图；图4a为依据本专利技术第一实施例的检测光斑分布示意图；图4b为依据本专利技术第二实施例的检测光斑分布示意图；图4c为依据本专利技术第三实施例的检测光斑分布示意图。具体实施方式在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本专利技术一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本专利技术的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本专利技术的所有实施例。可以理解，在不偏离本专利技术的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本专利技术的范围由所附的权利要求所限定。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。首先，对本专利技术所涉及到的术语进行阐述。检测光束是指由光源组件产生最后形成检测光斑的光束。入射角是指检测光束与被测物(比如，晶圆)表面法线方向的夹角。检测路径是指检测光斑中心的扫描轨迹，探测区域则是探测器接收到的信号光所对应的区域，譬如，检测光斑斑照射区域中光强相对较强的部分，该部分被探测器所接收，以对被测物进行分析。专利技术人通过大量的研究发现，根据入射光角度(譬如，正入射还是斜入射，以及相应的斜入射角)、信号光收集角度范围(法向收集或非法向收集)，光散射法有多种实现方式，包括：(1)正入射照明法向收集；(2)正入射照明非法向收集；(3)斜入射照明法向收集；(4)以及斜入射照明非法向收集。取决于入射光角度及缺陷类型，散射光将呈现不同的分布特点。具体而言，对于晶圆上分布的凸起类缺陷(譬如，颗粒)，当光正入射时，缺陷散射光比较平均地分布在法向和非法向收集通道；对于晶圆上分布的凹坑类缺陷，当光正入射时，缺陷散射光主要分布在法向收集通道，非法向收集通道所收集到缺陷散射光相对较弱。同理，对于晶圆上分布的凸起类缺陷，当光斜入射时，缺陷散射光主要分布在非法向收集通道；对于晶圆上分布的凹坑类缺陷，当光斜入射时，非法向收集通道所收集到的缺陷散射光较弱。可以理解的，对于斜入射，当光入射角产生变化时，相应的散射光分布也会随之变化。由上可知，对于凸起类缺陷，斜入射检测灵敏度更高；对于凹坑类缺陷，正入射具有更高的检测灵敏度。因此，基于检测方式以及相应的信号分布，可以进行缺陷类型分析。本专利技术通过分空间入射的方式来实现正入射、斜入射的检测，进而节省检测时间。下面以晶圆为被测物进行阐述。可以理解的是，被测物还可以是芯片、玻璃基板等。图1为依据本专利技术实施例的检测系统架构图。检测系统包括光源组件101、检测组件102、信号收集组件103以及处理器组件104，其中，光源组件101通过光生成器(譬如一个或多个激光器)来提供检测光束。检测组件102用于基于所接收到的检测光束而产生对应于不同入射角的两个检测光斑。可以理解的，该两个检测光斑在被测物上彼此分开，即，该两个检测光斑之间不存在重合区域。检测组件102包括可以同时工作的两个光学支路，该两个光学支路可以在处理器组件104的控制下进行工作，进而基于来自光源组件101的检测光束而产生上述两个检测光斑。可以理解的，虽然此处描述了检测组件102通过两个光学支路来实现同时产生两个检测光斑，但是在其他实施方式中，检测组件102也可以包括其他数目的光学支路，进而能够产生相应数目的检测光斑。当晶圆处于被检测时(即，检测光斑照射到晶圆上)，晶圆将在检测光斑的作用下产生(比如，通过散射或反射的方式)相应的信号光。可以理解的，当检测光斑照射到缺陷时，所产生的信号光将根据缺陷的类型或其它参数而变化。检测组件102还包括用于承载晶圆的机台，并且该机台在处理器组件104的控制下移动，进而可以按照指定轨迹移动晶圆，调整晶圆与检测光斑的相对位置，实现扫描检测。信号收集组件103包括对应于多个散射光的收集通道的探测支路，能够以不同的角度来收集由两个检测光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测系统，其特征在于，包括：/n检测组件，其被配置为基于所接收到的检测光束来同时产生对应于第一入射角的第一检测光斑与对应于第二入射角的第二检测光斑；/n信号收集组件，其被配置为收集被测物在所述第一检测光斑与所述第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而生成分别与所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相对应的第一检测信息和第二检测信息；以及/n处理器组件，其被配置为至少基于所述第一检测信息和第二检测信息来确定所述被测物上的缺陷特征信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种检测系统，其特征在于，包括：
检测组件，其被配置为基于所接收到的检测光束来同时产生对应于第一入射角的第一检测光斑与对应于第二入射角的第二检测光斑；
信号收集组件，其被配置为收集被测物在所述第一检测光斑与所述第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而生成分别与所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相对应的第一检测信息和第二检测信息；以及
处理器组件，其被配置为至少基于所述第一检测信息和第二检测信息来确定所述被测物上的缺陷特征信息。


2.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述处理器组件还被配置为：
使得所述检测组件以根据第一探测轨迹和第二探测轨迹来对所述被测物进行检测，
所述第一检测光斑包括第一探测区域，所述信号收集组件用于收集第一探测区域作用下产生的信号光；所述第二检测光斑包括第二探测区域，所述信号收集组件用于收集第二探测区域作用下产生的信号光；
其中，所述第一探测轨迹为所述第一探测区域的中心相对于所述被测物表面的扫描轨迹，所述第二探测轨迹为所述第二探测区域的中心相对于所述被测物表面的扫描轨迹。


3.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述第一探测轨迹包括在径向上排列的多个第一同心圆，所述第二探测轨迹包括在径向上排列的多个第二同心圆。


4.如权利要求3所述的检测系统，其特征在于，
相邻的所述第一同心圆的半径之差大于等于所述第一检测光斑长度的60％，小于等于所述第一检测光斑的长度，并且
相邻的所述第二同心圆的半径之差大于等于所述第二检测光斑长度的60％，小于等于所述第一检测光斑的长度。


5.如权利要求2所述的检测系统，其特征在于，
所述第一探测区域与所述第二检测光斑不重叠，且所述第二探测区域与所述第一检测光斑不重叠；和/或
所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相互不重叠或部分地重叠。


6.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，
所述第一探测区域和所述第二探测区域在同一个所述同心圆上沿圆周相邻分布；
或者，所述第一探测区域和所述第二探测区域沿同一径向相邻分布。


7.如权利要1所述的检测系统，其特征在于，所述被测物的待测区为圆形；
所述第一探测区域与所述第二探测区域中心之间的距离等于待测区半径减去第一探测区域在待测区半径方向上尺寸的一半。


8.如权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述信号收集组件包括：
分别对应于至少两个收集通道的至少两个探测支路，其中，每个所述探测支路包括探测透镜组，以将所收集到的信号光成像式地投射到探测器。


9.如权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述至少两个探测支路包括对应于法向收集通道的法向探测支路，其中，所述法向探测支路包括：
探测透镜组，其被配置为接收与所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相对应的信号光；
探测器，其被配置为通过所述探测透镜组来接收与所述第一检测光斑和所述第二检测光斑相对应的信号光。


10.一种检测方法，其特征在于，包括：
基于检测光束，同时产生分别对应于不同入射角的第一检测光斑和第二检测光斑；
同时利用所述第一检测光斑和第二检测光斑检测被测物，并收集所述被测物在所述第一检测光斑和第二检测光斑的作用下而产生的信号光，进而产生与所述第一检测光斑和第二检测光斑分别对应的第一检测信息和第二检测信息；
至少基于所述第一检测信息和第二检测信息，确定所述被测物的缺陷特征信息。


11.如权利要求10所述的检测方法，其特征在于，检测被测物的步骤包括：
使所述第一检测光斑沿第一探测轨迹、并使所述第二检测光斑沿第二探测轨迹来对所述被测物进行检测，
所述第一检测光斑包括第一探测区域，所述信号收集组件用于收集第一探测区域作用下产生的信号光；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鲁，黄有为，崔高增，王天民，
申请(专利权)人：深圳中科飞测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44