用于偏光晶片检验的方法及设备技术

本发明专利技术揭示用于检验半导体样本的方法及设备。此系统包括用于产生且引导入射光束朝向晶片的表面上的缺陷的照明光学器件子系统。所述照明光学器件子系统包含：光源，其用于产生所述入射光束；及一或多个偏光组件，其用于调整入射光束的电场分量的比率及/或相位差异。所述系统进一步包含用于响应于所述入射光束从所述缺陷及/或表面收集散射光的集光光学器件子系统，且所述集光光学器件子系统在光瞳平面处包括可调整光圈，随后接着用于调整所述收集的散射光的电场分量的相位差异的可旋转波板，随后接着可旋转检偏镜。所述系统还包含控制器，其经配置以用于：(i)选择所述入射光束的偏光；(ii)获得缺陷散射映射；(iii)获得表面散射映射；且(iv)基于所述缺陷及表面散射映射的分析而确定所述一或多个偏光组件、光圈掩模及可旋转

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于偏光晶片检验的方法及设备相关申请案的交叉参考本申请案主张2016年3月28日申请的第62/314,362号美国临时专利申请案的优先权，所述美国专利申请案出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及晶片检验系统的领域。更特定来说，本专利技术涉及缺陷检测。
技术介绍
一般来说，半导体制造产业涉及使用分层且图案化于衬底上的半导体材料(例如硅)制作集成电路的高度复杂的技术。由于大规模电路集成且半导体装置尺寸不断减小，制作的装置对缺陷越来越敏感。即，引起装置中故障的缺陷变得越来越小。所述装置在运输到终端用户或客户之前一般需要是无故障的。在半导体产业内使用各种检验系统以检测半导体晶片上的缺陷。然而，持续需要改进的半导体晶片检验系统及技术。
技术实现思路
下文呈现本专利技术的简化的
技术实现思路
以提供对本专利技术的特定实施例的基础理解。此
技术实现思路
不是本专利技术的详尽概述且其不识别本专利技术的主要/关键元素或划定本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文揭示的一些概念作为后文呈现的更详细描述的前奏。在一个实施例中，揭示一种用于检验半导体样本的检验系统。此系统包括用于产生且引导入射光束朝向晶片的表面上的缺陷的照明光学器件子系统。所述照明光学器件子系统包含：光源，其用于产生所述入射光束；及一或多个偏光组件，其用于调整入射光束的电场分量的两个基向量之间的比率及/或相位差异。所述系统进一步包含用于响应于所述入射光束从所述缺陷及/或表面收集散射光的集光光学器件子系统，且所述集光光学器件子系统在光瞳平面处包括可调整光圈，随后接着用于调整所述收集的散射光的电场分量的相位差异的可旋转波板，随后接着可旋转检偏镜。所述系统还包含控制器，其经配置以用于：(i)选择所述入射光束的偏光；(ii)获得缺陷散射映射；(iii)获得表面散射映射；且(iv))基于所述缺陷及散射映射的分析而确定所述一或多个偏光组件、光圈掩模及可旋转波板及检偏镜的配置以最大化缺陷信噪比。在特定实施方案中，在所述集光光学器件子系统的波板的四个或四个以上角度处获得所述缺陷及表面散射映射，且通过以下实现确定配置：(i)针对光瞳平面处的每一光瞳位置，基于所述获得的缺陷散射映射确定缺陷斯托克斯(Stokes)参数；(ii)针对光瞳平面处的每一光瞳位置，基于获得的表面散射映射确定表面斯托克斯参数；(iii)基于所述确定的缺陷及表面斯托克斯参数产生偏光正交映射；且(iv)比较所述偏光正交映射中的相对偏光正交值与所述缺陷散射映射中的相对强度分布值以确定配置。在一个方面中，所述照明子系统的所述一或多个偏光组件包含用于控制所述入射光束的偏光角度的可旋转1/2波板及用于控制所述入射光束的圆形或椭圆偏光的可旋转1/4波板。在另一方面中，所述照明子系统的所述一或多个偏光组件进一步包括另一1/2波板及用于控制所述入射光束的功率且增加动态范围的线性偏光器。在又另一方面中，所述1/4波板定位于所述线性偏光器之前。在另一实施例中，所述集光光学器件子系统进一步包含用于单独获得所述缺陷及表面散射映射的可调整视场光阑。在另一实例中，所述集光光学器件子系统进一步包含传感器及用于将光瞳图像中继到所述传感器的一或多个中继透镜。在另一实施方案中，所述照明光学器件子系统包含打开到全尺寸的光圈，且通过在数学意义上迭代地应用光圈掩模、1/4波板及检偏镜的不同设置以最大化缺陷信噪比而实现确定配置。在另一方面中，确定所述光圈掩模的配置以阻挡光瞳的除具有最大化的偏光正交及缺陷散射强度的区域外的区域。在替代实施例中，所述照明光学器件子系统的所述一或多个偏光组件包括线性偏光器，且所述集光光学器件子系统的所述可旋转波板是可旋转1/4波板。在另一实施例中，所述线性偏光器及所述可旋转1/4波板各自定位于共轭平面处。在又另一实施例中，光源时宽带光源，且所述照明光学器件子系统经布置以引导所述入射光束通过物镜到晶片的表面上。在另一实施例中，本专利技术涉及一种检验半导体样本的方法。所述方法包含：(i)在检验系统的照明光学器件子系统中，产生且引导处于所选择偏光状态的入射光束朝向晶片的表面上的缺陷，其中所述检验系统的所述照明光学器件子系统包含：光源，其用于产生所述入射光束；及一或多个偏光组件，其用于调整入射光束的电场分量的比率及/或相位差异；(ii)在检验系统的集光光学器件子系统中响应于所述入射光束从所述缺陷及/或表面收集散射光，其中所述检验系统的所述集光光学器件子系统在光瞳平面处包括可调整光圈，随后接着用于调整所述收集的散射光的电场分量的相位差异的可旋转波板，随后接着可旋转检偏镜；(iii)基于所述收集的散射光获得缺陷散射映射；(iv)基于所述收集的散射光获得表面散射映射；且(v)基于所述缺陷及表面散射映射的分析确定所述一或多个偏光组件、光圈掩模及可旋转波板及检偏镜的配置以最大化缺陷信噪比。以下参考图进一步描述本专利技术的这些及其它方面。附图说明图1A是随缺陷尺寸及不同缺陷材料变化的在S及P照明下的总积分散射(TIS)的图表。图1B是随照明偏光角度变化的正规化TIS的图表。图2是展示各种参数是如何根据入射线性偏光角度变化且所述参数是如何可聚集在一起影响缺陷SNR及照明偏光角度的选择的图表。图3A描绘针对P偏光照明的80nmSiO2颗粒缺陷的偏光向量的对准。图3B描绘针对P偏光照明的硅晶片衬底的偏光向量的对准。图3C描绘针对S偏光照明的80nmSiO2颗粒缺陷的偏光向量的对准。图3D描绘针对S偏光照明的硅晶片衬底的偏光向量的对准。图4说明基于粗糙晶种Cu晶片上的80nmSiO2颗粒缺陷的一组数字模拟的结果。图5展示散射于光滑裸Si晶片上的20nmSiO2颗粒缺陷的模拟结果。图6是根据本专利技术的一个实施例的检验系统的图解表示。图7展示根据本专利技术的特定实施例的检验设备的一个可能实施方案的详细示意图。图8是根据本专利技术的一个实施例的入射偏光方向的调整的图解表示。图9A展示多个不同地设定大小的视场光阑配置。图9B展示多个不同地设定大小的光圈掩模配置。图10是根据本专利技术的特定实施方案的说明优化过程的流程图。图11是根据本专利技术的替代实施例的说明优化过程的流程图。图12是根据本专利技术的替代实施例的检验系统的图解表示。图13表示根据本专利技术的特定应用的用于沉积于W膜晶片上的48.5nmSiO2颗粒的一个可能的逐步优化。图14是五种成像模式下的沉积于五个不同晶片上的SiO2颗粒的SN值的条形图。图15表示根据一个实例实施方案的使用具有不同线性入射偏光的两个循序扫描的改进。图16说明在具有未偏光最优集光掩模的常规S偏光照明及具有优化的波板、检偏镜及集光掩模的最优线性偏光照明下取得的突部缺陷的图像。图17说明其中1/4波板及线性检偏镜循序定位于两个共轭视场平面处的集光路径中的检验设备的替代实施例。图18说明利用宽带源的检验系统的替代实施例。具体实施方式在以下描述中，陈述数个特定细节以提供对本专利技术的全面理解。可在无一些或全部这些特定细节的情况下实践本专利技术。在其它例子中，未详细描述已知组件或过程操作以免不必要地使本专利技术模糊不清。尽管将结合这些特定实施例描述本专利技术，但将理解不希望将本专利技术限制于这些实施例。本文描述经配置以用于检验半导体结构的特定检验系统实施例。也可使用本专利技术的检验设备检验或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检验半导体样本的检验系统，其包括：照明光学器件子系统，其用于产生且引导入射光束朝向晶片的表面上的缺陷，其中所述照明光学器件子系统包含：光源，其用于产生所述入射光束；及一或多个偏光组件，其用于调整所述入射光束的电场分量的比率及/或相位差异；集光光学器件子系统，其用于响应于所述入射光束从所述缺陷及/或表面收集散射光，其中所述集光光学器件子系统在所述光瞳平面处包括可调整光圈，随后接着用于调整所述收集的散射光的电场分量的相位差异的可旋转波板，随后接着可旋转检偏镜；及控制器，其经配置以用于执行以下操作：选择所述入射光束的偏光；获得缺陷散射映射；获得表面散射映射；且基于所述缺陷及表面散射映射的分析而确定所述一或多个偏光组件、光圈掩模及可旋转波板及检偏镜的配置以最大化缺陷信噪比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 US 62/314,362;2017.03.24 US 15/468,6081.一种用于检验半导体样本的检验系统，其包括：照明光学器件子系统，其用于产生且引导入射光束朝向晶片的表面上的缺陷，其中所述照明光学器件子系统包含：光源，其用于产生所述入射光束；及一或多个偏光组件，其用于调整所述入射光束的电场分量的比率及/或相位差异；集光光学器件子系统，其用于响应于所述入射光束从所述缺陷及/或表面收集散射光，其中所述集光光学器件子系统在所述光瞳平面处包括可调整光圈，随后接着用于调整所述收集的散射光的电场分量的相位差异的可旋转波板，随后接着可旋转检偏镜；及控制器，其经配置以用于执行以下操作：选择所述入射光束的偏光；获得缺陷散射映射；获得表面散射映射；且基于所述缺陷及表面散射映射的分析而确定所述一或多个偏光组件、光圈掩模及可旋转波板及检偏镜的配置以最大化缺陷信噪比。2.根据权利要求1所述的系统，其中在所述集光光学器件子系统的所述波板的四个或四个以上角度处获得所述缺陷及表面映射，且其中通过以下实现确定配置：针对所述光瞳平面处的每一光瞳位置，基于所述获得的缺陷散射映射确定缺陷斯托克斯(Stokes)参数，针对所述光瞳平面处的每一光瞳位置，基于所述获得的表面散射映射确定表面斯托克斯参数，基于所述确定的缺陷及表面斯托克斯参数产生偏光正交映射，且比较所述偏光正交映射中的相对偏光正交值与所述缺陷散射映射中的相对强度分布值以确定所述配置。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明子系统的所述一或多个偏光组件包含用于控制所述入射光束的偏光角度的可旋转1/2波板及用于控制入射光束的电场分量的所述相位差异的可旋转1/4波板。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述照明子系统的所述一或多个偏光组件进一步包括另一1/2波板及用于控制所述入射光束的功率且增加动态范围的线性偏光器。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述1/4波板定位于所述线性偏光器之前。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述集光光学器件子系统进一步包含用于单独获得所述缺陷及表面散射映射的可调整视场光阑。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述集光光学器件子系统进一步包含传感器及用于将光瞳图像中继到所述传感器的一或多个中继透镜。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明光学器件子系统包含打开到全尺寸的光圈，且通过在数学意义上迭代地应用所述光圈掩模、1/4波板及检偏镜的不同设置以最大化所述缺陷信噪比而实现确定配置。9.根据权利要求1所述的系统，其中确定所述光圈掩模的配置以阻挡所述光瞳的除具有最大化的偏光正交及缺陷散射强度的区域外的区域。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明光学器件子系统的所述一或多个偏光组件包括线性偏光器，且其中所述集光光学器件子系统的所述可旋转波板是可旋转1/4波板。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晟，国衡·赵，
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