根据本发明专利技术的光学检测系统可以配置成同时采集基底表面所反射的多方向上的光，因此克服了由基底表面外观的不准确或不完整的特征引起的反射强度变化，当仅从单一方向来采集光的时候，所述的反射强度会上升。一个这种系统包括一组光源和一图像采集设备配置成同时采集所述表面反射的至少两束光。所述图像采集设备同时采集的至少两束光具有与它们的反射传播路径不同的方向夹角。该光源组可以包括一组细线光源安置和配置成提供入射到所述表面的一束或者多束细线光。例如，两束细线光可以以与所述表面的一个垂直轴成不同的入射角被引向所述表面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般地涉及一种晶圆检测方法。更具体地说，本专利技术涉及一种用于检测半导体元件的自动化系统和方法。
技术介绍
能够始终如一地确保所制造的例如半导体晶圆和芯片这样的半导体元件的高质量，在半导体工业中变得日益重要。半导体晶圆制造技术不断改善以将越来越多的功能包含在半导体晶圆的更加小的表面区域中。因此，用于半导体晶圆的光刻工艺变得更加复杂以使得在半导体晶圆的更加小的表面区域内包含越来越多的功能(例如，半导体晶圆的更高的性能)。所以，半导体晶圆的潜在缺陷的尺寸通常在微米到亚微米的范围内。很明显半导体制造商日益迫切地需要提高半导体晶圆的质量控制和监测工艺以始终如一地确保所制造的半导体晶圆的高质量，半导体晶圆检测一般用于检测其上存在的缺陷，例如表面颗粒，瑕疵，弯曲或者其他的不平整的存在。这种缺陷将会影响半导体晶圆的最终性能。所以，在制造过程中淘汰或者选出有缺陷的半导体晶圆至关重要。半导体检测系统和工艺目前已有进展。例如已经授权的高分辨率的成像系统，高速计算机，以及高精度的机械处理系统。另外，半导体晶圆检测系统，方法和技术已经至少利用了明场照明，暗场照明以及空间滤光技术中的一中。在明场成像中，半导体晶圆上的小颗粒将一图像采集设备的聚光孔径中的光分散开去，因此导致了图像采集设备的返回能量的减少。当颗粒相较于透镜的光点扩散函数或者数字化像素较小时，来自接近颗粒周围的区域的明场能量一般相对于该颗粒提供了大量的能量，因此使得颗粒很难被检测到。另外，源于小的颗粒尺寸的非常细微的能量减少经常会被接近颗粒周围的区域的反射率所掩盖因此导致了更加多的错误的缺陷检测的发生。为避免上述的现象，半导体检测设备已经装备有高分辨率的高端相机，以采集半导体晶圆的较小的表面区域的图像。尽管如此，明场图像通常具有更好的像素对比度并且在估计缺陷的大小以及在检测暗缺陷时具有优势。暗场照明及其优点在本
中通常是众所周知的。暗场成像已经应用于数个已有的半导体晶圆检测系统之中。暗场成像通常取决于射入所检测的对象的光线的角度。 以小角度射入待检测的对象的水平面(例如3到30度)，暗场成像通常会在除了缺陷所在的位置(例如表面颗粒，瑕疵或者其他的不平整的位置)以外的地方产生暗像。暗场成像的一个特别的应用是照亮尺寸比用于产生明场图像的物镜分辨力还小的瑕疵。以较大的与水平面所成的角度(例如30到80度)，暗场成像通常比明场成像可以产生更加好的强反差图像。这种高角度暗场成像的应用增强了镜面精加工或者透明对象上的表面不规则的差别。另外，高角度暗场成像增强了倾斜对象的成像。半导体晶圆的光反射率通常对于用明场成像和暗场成像所获得的图像的质量有着重大的影响。出现在半导体晶圆上的微观和宏观结构都会影响半导体晶圆的光反射率。 通常，半导体晶圆所反射的光的数量取决于入射光的角度或者方向，视向以及半导体晶圆的光反射率。光发射率反过来依赖于入射光的波长以及半导体晶圆的组成成分。待检测的半导体晶圆的光反射率通常很难控制。这是因为半导体晶圆可由数层材料组成。每层材料可能会有差别地发射不同波长的光，例如以不同的速度。另外，材料层可能会具有不同的渗透率，或者甚至是反射率。所以，对于本
的技术人员来说很明显单一波长或者窄宽度波长的光或者照明的使用通常会对于采集的图像的质量产生不利的影响。单一波长或者窄带波长需要使用多个空间滤光器或者波长调谐器进行频繁的修改， 这通常很不方便。为减轻这种问题，使用宽幅光源(即波长幅度宽的光源)很重要，例如波长范围从300nm到IOOOnm之间的宽波段光源。现有可用的晶圆检测系统或者设备通常采用下面的方法之一获得或者采集晶圆检测过程中的多重响应(1)具有多个光源的多重图像采集设备(MI⑶)MICD使用多个图像采集设备和多个光源。MICD是建立在将波谱分离成窄波段的原则的基础上的，并且将所分离的波谱分配给单独的光源。在使用MICD方法的系统的设计中，每个图像采集设备都搭配有一相关联的光源(即，照明光源)，并具有一个相应的诸如空间滤光器或者一个具有特殊涂层的光束分离器之的光学附件。例如，使用水银灯和空间滤光器将明场光源的波长限于400到600nm之间以及使用激光将暗场光源限于650到 700nm之间。MICD方法存在着不足，例如图像质量低劣或者设计缺乏灵活性。低劣的图像质量是由于所测晶圆的表面的不同的反射率，以及使用窄波段波长的光源联合造成的。设计缺乏灵活性是由于单一光源的波长的修改通常需要重新配置晶圆检测系统的整个光学装置。另外，MICD通常不允许用一个单一的图像采集设备采集不同波长的光源而不损害所采集图像的质量。(2)具有多个光源的单一图像采集设备(Si⑶)SICD方法使用单一的图像采集设备采集具有多个分离波长或者宽波段波长的光源。尽管如此，它不可能同时获得运动中的晶圆的多个光源反应。换句话说，SICD方法仅允许运动中的晶圆的一个光源反应。为了获得多重光源反应，SI⑶方法需要采集静止晶圆的图像，这将会影响晶圆检测系统的产量。现如今还不存在利用宽波段明场和暗场或者普通的多个光源以及使用多个图像采集设备来进行同步的，独立的，动态的图像采集的半导体晶圆检测系统，因为相对地缺乏对于其实际执行情况和操作优点的了解。现有的半导体晶圆检测系统利用前述的MICD或者SICD。利用MICD的设备不使用宽波段光源并且图像质量低劣以及系统装置不灵活。另一方面使用SICD的设备会减少系统的产量并且通常无法获得动态的同步的多重光源反应。US专利5，822，055 (KLAl)公开了一种典型的同时使用明场光源和暗场光源的半导体晶圆光学检测系统。KLAl所专利技术的光学检测系统的一个实施方式使用了前述的MICD。 它使用多个相机分别采集半导体晶圆的暗场图像和明场图像。所采集的明场和暗场图像随后被分别或者一起予以处理以检测半导体晶圆上的瑕疵。另外，KLAl的光学检测系统分别使用不同的明场和暗场光源同步采集明场和暗场图像。KLAl通过使用光源波谱分离，窄波段光源以及空间滤光器采集明场和暗场图像获得了同步的图像采集。在KLAl光学系统中， 其中的一台相机被配置成使用窄波段激光和空间滤光器来接收暗场成像。另外一台相机被配置成使用明场光源和一具有特种涂料的光束分离器来接收其余的波谱。KLAl所专利技术的光学检测系统的缺点包括不适用于包含有不同的表面反射率的变化的半导体晶圆的成像因为波谱分离。这些相机与各自的光源紧密配合并且不具有将多个可得的光源结合以增强特定的晶圆类型的灵活性。这种类型的其中一种在其前侧具有碳覆盖层并且在特定的光源角度时会呈现较差的反射特性，例如单独使用明场。它需要将明场和高角度暗场光源相结合以观察特定的瑕疵。因此，KLAl的光学检测系统需要多个光源或照明光源和滤光器以执行多个观察路径(多重扫描会反过来影响系统的产量)以因此采集多个明场和暗场图像。美国专利6，826，298 (AUGTECH1)和美国专利 6，937，753 (AUGTECH2)公开了现有的其他的同时使用安装和明场成像的光学检测系统。AUGTECH1和AUGTECH2的光学成像系统中的暗场成像使用多个激光以进行低角度暗场成像，并使用一纤维光环灯用于进行高角度暗场成像。另外，AUGTECH1和AUGTE本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿曼努拉·阿杰亚拉里，
申请(专利权)人：联达科技设备私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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