以聚焦体积方法的晶片检验技术

本发明专利技术揭示用于检测半导体样本中的缺陷的方法及设备。使用检验工具以在多个聚焦设置下从所述样本的多个xy位置中的每一者收集强度数据集合。依据聚焦设置针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取具有多个系数的多项式方程式。用于所述多个xy位置的所述系数的值集合中的每一者是以对应系数图像平面表示。接着，分析系数图像平面的目标集合及系数图像平面的参考集合以检测所述样本上的缺陷。

Wafer inspection using focus volume methods

Methods and apparatus for detecting defects in a semiconductor sample are disclosed. A test tool is used to collect the strength data sets from each of the plurality of XY locations of the sample in a plurality of focus settings. A polynomial equation with a plurality of coefficients is extracted from each of the collected strength data sets for the XY position according to the focus setting. The values of the coefficients used for the plurality of XY positions are represented by an image plane of the corresponding coefficients in the set. Next, the set of coefficients in the image plane and the reference set of the coefficients image plane are analyzed to detect the defects on the sample.

【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考本申请案主张陈格雷(GraceChen)在2015年1月21日申请的标题为“以聚焦体积方法的晶片检验(WaferInspectionWithFocusVolumetricMethod)”的第62/105,979号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案的全部内容出于全部目的以引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及晶片及主光罩检验系统的领域。更特定地说，本专利技术涉及用于增加对缺陷检测的灵敏度的检验技术。
技术介绍
通常，半导体制造产业涉及用于使用分层并图案化到衬底(例如硅)上的半导体材料制作集成电路的极复杂技术。集成电路通常是由多个主光罩制成。主光罩的产生及此类主光罩的后续光学检验已变为半导体生产中的标准步骤。半导体装置(例如逻辑及存储器装置)的制作通常包含使用极多个半导体制造工艺利用多个主光罩处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。多个半导体装置可以某种布置制作在单个半导体晶片上且接着分离成个别半导体装置。如果主光罩或晶片上存在缺陷，那么所得半导体装置可能无法正确运作。在裸片对裸片(die-to-die)检验中，比较测试裸片的图像与参考裸片的图像，且分析差异以检测缺陷。常规地，针对晶片的单个目标找到最佳聚焦，且接着在整个晶片中使用此最佳聚焦。然而，测试及参考裸片的最佳聚焦归因于多种因素而随着晶片位置的不同而改变使得并非在最佳聚焦设置下检验晶片上的不同位置。裸片对裸片检验可由此收集跨晶片且不在最佳聚焦下的图像，这导致引入噪声到检验结果中使得缺陷更加难以检测。
技术实现思路
下文展示本专利技术的简化
技术实现思路
以提供对本专利技术的某些实施例的基本理解。此
技术实现思路
并非本专利技术的广泛概述且其并不标示本专利技术的关键/重要元素或界定本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式展示本文中揭示的一些概念作为随后展示的更详细描述的绪论。在一个实施例中，揭示一种用于检测半导体样本中的缺陷的方法。使用检验工具以在多个聚焦设置下从所述样本的多个xy位置中的每一者收集强度数据集合。依据聚焦设置针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取具有多个系数的多项式方程式。以对应系数图像平面表示用于所述多个xy位置的所述系数的值集合中的每一者。接着，分析系数图像平面的目标集合及系数图像平面的参考集合以检测所述样本上的缺陷。在特定实施方案中，在所述多个聚焦设置下从一或多个扫描带的下一集合之前的一或多个扫描带的第一集合收集强度数据，且从其中收集所述强度数据的所述第一及下一扫描带中的所述扫描带的数目经选择小于用于影响实际聚焦位置的热膨胀时间。在进一步方面中，从所述检验工具收集实时xy及z编码器位置数据。在针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取所述多项式方程式之前，可基于所述经收集实时xy位置数据将来自每一聚焦设置的所述经收集强度数据对准。在进一步方面中，在对强度数据执行所述对准操作之前在所述多个聚焦设置下从xy位置的每一对扫描带收集此强度数据。在另一实施例中，所述方法包含(i)在所述聚焦设置中的第一者下从所述扫描带中的第一者收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到编码器缓冲区中的记录、(ii)当所述检验工具的载台回转以设置用于在所述第一聚焦设置下从所述扫描带中的第二者收集强度数据时，将所述xy编码器位置数据从所述编码器缓冲区复制到系统存储器中用于存取以在所述对准操作中使用且接着在从所述第二扫描带收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到所述编码器缓冲区中的记录、(iii)当所述检验工具的载台回转以设置用于在从所述第二扫描带收集强度数据之后在所述聚焦设置中的第二者下从所述第一扫描带收集强度数据时，将所述xy编码器位置数据从所述编码器缓冲区复制到系统存储器中用于存取以在所述对准操作中使用且接着在所述第二聚焦设置下从所述第一扫描带收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到所述编码器缓冲区中的记录，及(iv)在所述聚焦设置中的每一者下对后续多对扫描带重复起始记录及复制的所述操作。在另一实施方案中，通过以下项执行所述分析操作：(1)通过从所述参考集合中的每一者减去所述目标集合中的每一者计算多个不同系数图像平面，所述不同系数图像平面具有每一系数的多个不同系数值，及(2)分析所述不同系数图像平面以检测缺陷。在进一步方面中，通过将来自所述不同系数图像平面的每一xy位置处的所述不同系数值的图像点标绘为具有用于每一系数的轴的散点图且将此类散点图的图像点集群为受关注的缺陷图像点、扰乱图像点或背景图像点的集群来分析所述不同系数图像平面。在又进一步方面中，通过将来自所述不同系数图像平面的每一xy位置的所述不同系数值的图像点投影到单位球面上且将此类经投影图像点集群为受关注的缺陷图像点、扰乱图像点或背景图像点的集群来分析所述不同系数图像平面。在又另一实例中，所述方法包含(i)由收集自每一聚焦平面处的目标及参考的强度数据集合产生多个不同图像、(ii)组合所述不同图像以形成跨焦点的融合图像，及(iii)分析所述融合图像以进行缺陷检测。在进一步方面中，所述方法包含(i)将具有类似值的所述系数分组在一起以形成多个不同段，其中每一段对应于实际装置结构的不同部分，及(ii)基于何种类型的实际装置对应于所述不同段以不同的严密性分析所述不同段以检测缺陷。在另一实施方案中，所述方法包含依据强度数据集合的第二目标集合及强度数据集合的第二参考集合中的每一xy位置的聚焦设置变化分析强度变化之间的差。在另一方面中，所述聚焦设置由多对聚焦设置构成，其中每一对聚焦设置分开一定步长值，所述步长值是在所述检验系统的聚焦深度的分数内。在替代实施例中，本专利技术涉及一种检验系统，所述检验系统包含：照明光学器件模块，其用于产生入射光束并引导所述入射光束朝向多个聚焦设置下的半导体样本；及收集光学器件模块，其用于响应于所述入射光束在多个聚焦设置下从所述样本的多个xy位置中的每一者收集强度数据集合。所述系统进一步包含经配置以执行上文列出的方法操作中的一或多者的控制器。下文参考图式进一步描述本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1A是根据本专利技术的一个实施例的体积检验途径的图表表示。图1B展示根据本专利技术的某些实施例的用于提取独特的电磁(EM)3D体积(VM)参数的过程的图表表示。图2是根据本专利技术的一个实施例的说明体积检验过程的流程图。图3A是根据本专利技术的特定实施方案的用于促进3D强度数据结构的构造的晶片扫描过程的图表表示。图3B展示用于图3A的晶片的多个扫描带(Swath_1、Swath_2…Swath_n)。图3C是根据本专利技术的一个实施例的说明对准程序的流程图。图3D是根据本专利技术的一个实施例的3D图像构造及体积(VM)参数提取的图表表示。图4是根据本专利技术的一个实施例的由实例不同VM图像构造的3D散点图。图5A说明根据本专利技术的一个实施例的VM不同图像像素到单位球面上的3D投影。图5B展示根据本专利技术的一个实施例的DOI像素及背景/扰动像素分离的经投影单位球面的实例。图6展示根据本专利技术的另一实施例的基于经提取VM参数的区域分段的实例。图7是其中可实施本专利技术的技术的实例检验系统的图表表示。图8提供根据某些实施例的检验设备的图表表示。具体实施方式在以下描述中，阐述许多特定细节以提供对本专利技术的透彻理解。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测半导体样本上的缺陷的方法，所述方法包括：使用检验工具以在多个聚焦设置下从所述样本的多个xy位置中的每一者收集强度数据集合；依据聚焦设置针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取具有多个系数的多项式方程式；以对应系数图像平面表示用于所述多个xy位置的所述系数的值集合中的每一者；及分析系数图像平面的目标集合及系数图像平面的参考集合以检测所述样本上的缺陷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.21 US 62/105,979;2016.01.19 US 15/001,1581.一种用于检测半导体样本上的缺陷的方法，所述方法包括：使用检验工具以在多个聚焦设置下从所述样本的多个xy位置中的每一者收集强度数据集合；依据聚焦设置针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取具有多个系数的多项式方程式；以对应系数图像平面表示用于所述多个xy位置的所述系数的值集合中的每一者；及分析系数图像平面的目标集合及系数图像平面的参考集合以检测所述样本上的缺陷。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述多个聚焦设置下从一或多个扫描带的下一集合之前的一或多个扫描带的第一集合收集强度数据，其中从其中收集所述强度数据的所述第一及下一扫描带中的所述扫描带的数目经选择为小于用于影响实际聚焦位置的热膨胀时间。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个扫描带包括第一及第二扫描带。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：从所述检验工具收集实时xy及z编码器位置数据；及在针对所述xy位置的经收集强度数据集合中的每一者提取所述多项式方程式之前，基于所述经收集实时xy位置数据将来自每一聚焦设置的所述经收集强度数据对准。5.根据权利要求4所述的方法，其中在执行所述对准操作之前在所述多个聚焦设置下从xy位置的所述第一及第二扫描带收集强度数据。6.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在所述聚焦设置中的第一者下从所述扫描带中的第一者收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到编码器缓冲区中的记录，当所述检验工具的载台回转以设置用于在所述第一聚焦设置下从所述扫描带中的第二者收集强度数据时，将所述xy编码器位置数据从所述编码器缓冲区复制到系统存储器中用于存取以在所述对准操作中使用且接着在从所述第二扫描带收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到所述编码器缓冲区中的记录；当所述检验工具的载台回转以设置用于在从所述第二扫描带收集强度数据之后在所述聚焦设置中的第二者下从所述第一扫描带收集强度数据时，将所述xy编码器位置数据从所述编码器缓冲区复制到系统存储器中用于存取以在所述对准操作中使用且接着在所述第二聚焦设置下从所述第一扫描带收集强度数据之前起始xy编码器位置数据到所述编码器缓冲区中的记录；及在所述聚焦设置中的每一者下对后续多对扫描带重复起始记录及复制的所述操作。7.根据权利要求1所述的方法，其中通过以下项执行分析：通过从所述参考集合中的每一者减去所述目标集合中的每一者计算多个不同系数图像平面，所述不同系数图像平面具有每一系数的多个不同系数值；及分析所述不同系数图像平面以检测缺陷。8.根据权利要求7所述的方法，其中通过将来自所述不同系数图像平面的每一xy位置处的所述不同系数值的图像点标绘成具有用于每一系数的轴的散点图以及将此类散点图的图像点集群为受关注的缺陷图像点、扰乱图像点或背景图像点的集群来分析所述不同系数图像平面。9.根据权利要求7所述的方法，其中通过将来自所述不同系数图像平面的每一xy位置的所述不同系数值的图像点投影到单位球面上且将此类经投影图像点集群为受关注的缺陷图像点、扰乱图像点或背景图像点的集群来分析所述不同系数图像平面。10.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：由收集自每一聚焦平面处的目标及参考的强度数据集合产生多个不同图像；组合所述不同图像以形成跨焦点的融合图像；及分析所述融合图像以用于缺陷检测。11.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：将具有类似值的所述系数分组在一起以形成多个不同段，其中每一段对应于实际装置结构的不同部分；基于何种类型的实际装置对应于所述不同段而以不同的严密性分析所述不同段以检测缺陷。12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括依据强度数据集合的第二目标集合及强度数据集合的第二参考集合中的每一xy位置的聚焦设置变化分析强度变化之间的差。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚焦设置由多对聚焦设置构成，其中每一对聚焦设置分开一步长值，所述步长值是在所述检...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·H·陈，K·韦尔斯，M·胡贝尔，S·吴，
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