专利名称：利用非线性光学现象的激光扫描晶片检查的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检查物品表面的方法和设备。在制造具有亚微米特征的高密度半导体器件过程中，本发明可具体应用于该过程中半导体晶片的检查，以及半导体器件制造所用标线片的检查。
背景技术：
目前与超大规模集成相关的高密度和性能要求是亚微米特征，晶体管增多和电路速度增大以及可靠性提高。这种要求需要形成具有高精度和均匀性的器件特征，在器件仍然处于半导体晶片的形式时，这种要求需要仔细的过程监测，包括反复和详细地检查半导体器件。
普通制造过程中的监测技术采用“检查和观察”处理过程，其中利用高速，相对低分辨率的工具对晶片表面进行初步扫描；例如，这种工具可以包括激光器和光电转换器，如CCD(电荷耦合器件)。然后，利用统计方法产生指出晶片上可疑位置的缺陷图，这些位置上很可能存在缺陷。通常，利用缺陷图，在实施重新检测过程之后，明确地指出存在缺陷，再对各个缺陷位置实施更仔细的观察过程，例如，利用扫描电子显微镜(SEM)产生相对高分辨率的图像。然后，对缺陷图像进行分析以确定缺陷的性质(例如，不良图形，颗粒或划痕)。
目前的激光检查技术通常利用激光对被检查晶片进行扫描，并检测该晶片表面上结构和缺陷对入射光的散射或衍射。换句话说，入射波长光的散射或衍射产生的信息，它称之为“线性光学现象”，用于确定晶片表面上是否存在缺陷。线性光学现象主要是受晶片上材料几何形状和折射率的影响，因此，它通常产生与表面特征的尺寸和形状相关的信息。把来自被检查现场的信息与晶片上相同现场或参照现场上观察到的线性光学现象进行比较，若这两个位置不展现相同的光学现象，则确定被检查现场上可能存在缺陷。
普通的激光检查技术有几个缺点。这些技术不收集直接与表面特征或缺陷的材料成分有关的信息，这些信息指出存在多余的外来物质。此外，这些技术通常不可靠地检测散射有限光量的微小缺陷，因为微小缺陷散射的光可以消失在晶片表面上相邻于缺陷的特征所散射的光，例如，图形。因此，或许根本不可能检测微小缺陷，它与缺陷在晶片表面上的位置有关。普通激光检查技术的有限准确性和范围导致产量下降和生产成本提高。
通过观察非线性光学效应，非线性光学效应在广义上定义为从晶片照射区域射出的辐射包含不同于入射辐射的波长，根据晶片表面的激光检查晶片表面得到其他的信息，特别是与化学成分和材料之间界面有关的信息。有潜在用途的非线性光学现象包括光致发光(也称之为“荧光”)，喇曼散射和倍频效应。然而，虽然荧光显微镜和扫描喇曼显微镜已经商品化，例如，在缺陷观察阶段用于研究生物样本和污染物，但这种系统不适用于高效率检查半导体晶片。这种该系统设计成扫描整个晶片，而不是成像孤立的小区域，其扫描速度与自动晶片检查系统所要求的速度不相容。此外，这种系统没有必要的晶片处理系统，缺陷检查电子元件和算法。
我们需要一种制造过程中检查半导体晶片的方法和设备，提供与材料成分和表面特征材料界面和缺陷有关的信息。这些需要随着半导体器件中表面特征密度，模尺寸和层数目的增多而变得更加重要，从而要求缺陷数目大大下降以达到可接受的产量水平。
发明内容
本发明的优点是一种用于光学检查半导体晶片的方法和设备，可以得到与化学成分和材料之间界面有关的信息以及同时得到表面形态和特征尺寸信息，从而可以实现快速，可靠和综合的缺陷检测。
本发明的附加优点和其他特征部分地是在说明书中描述，在研究以下的描述之后，这些优点和特征对于本领域普通专业人员是显而易见的，或者，可以通过本发明的实践加以理解。根据所附权利要求书中具体指出的，可以实现和获得本发明的优点。
按照本发明，利用检查物品表面的设备，可以部分地实现以上和其他的优点，该设备包括光源，利用入射波长的光束辐照物品的部分表面；第一检测器，用于从该部分表面接收入射波长的光并产生第一信号；第二检测器，用于从该部分表面接收波长不同于入射波长的光并产生第二信号；和处理器，配置成基于第一信号和第二信号确定该部分表面上是否存在缺陷。
本发明的另一方面是一种用于检查物品表面的方法，该方法包括利用入射波长的光束辐照物品的部分表面；在第一检测器中从该部分表面接收入射波长的光以产生第一信号；在第二检测器中从该部分表面接收波长不同于入射波长的光以产生第二信号；和基于第一信号和第二信号确定该部分表面上是否存在缺陷。
根据以下的详细描述，本发明的附加优点对于本领域专业人员是显而易见的，其中借助于实施本发明最佳模式的说明，仅仅展示和描述本发明的优选实施例。容易理解，在不偏离本发明的条件下，本发明可以有其他和不同的实施例，且在各个方面的细节可以作改动。因此，这些附图和描述应当看成是说明性的，而不是限制性的。
参照附图，其中有相同附图标记的元件代表相同的元件，且其中图1表示按照本发明一个实施例的检查设备。
图2表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图3表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图4表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图5表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图6表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图7表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
图8表示按照本发明另一个实施例的检查设备。
具体实施例方式
用于检测半导体晶片中缺陷的普通光学检查工具仅仅处理线性光学现象，这种光学现象主要产生与特征和缺陷有关的表面形态信息。然而，普通的检查工具不能立即发现和结合与化学成分和材料界面有关的信息到其缺陷检查和分类技术中，因为这种检查工具不能处理非线性光学现象。因此，普通的光学检查工具不能检测某些类型的缺陷，也不能以目前超大规模集成过程所要求的速度和精度对缺陷进行分类。本发明提出并解决来源于普通光学检查技术的这些问题。
按照本发明的方法，利用入射波长的光束，如普通的扫描激光，辐照半导体器件的部分表面。然后，从辐照表面部分射出的光被衍射光栅，棱镜或滤光片分割成入射波长的光和一个或多个预定的非入射波长光。把入射波长的光发送到检测器，例如，普通的光电倍增管(PMT)，该检测器把检测的线性光学现象(例如，表面形态)转换成电信号。同样地，把分割的非入射波长(或多个波长)光发送到分离的检测器，例如，PMT，该检测器把检测的非线性光学现象(例如，荧光，喇曼散射和/或倍频效应)转换成代表化学成分和材料界面的电信号(或多个电信号)。把来自每个检测器的信号发送到处理器，该处理器基于从线性和非线性光学现象收集的信息产生缺陷图，例如，通过比较来自晶片上被检查现场的数据和理论上等同现场的对应数据。因为本发明不但基于晶片表面特征的形态和尺寸，如同普通光学检查工具一样，而且还基于化学成分和材料之间界面，利用线性和非线性光学现象检测缺陷，因此，缺陷的检测可以有更高的准确性和缺陷的分类有更高的精度。此外，由于线性和非线性光学数据是同时被收集的，本发明不会增加检查时间。
在实现本发明中所利用的熟知非线性光学现象可以包括荧光，喇曼散射，和倍频效应，但不限于这些现象。荧光，也称之为光致发光，它的发生是在利用激光辐照材料时激励该材料中的电子且被激励的电子弛豫回到它的基态而发射光子，荧光可以被PMT检测。PL的波长随不同的材料而变化。例如，标准半导体器件技术中可以找到的许多材料，如块状硅，铝，铜，钨，和二氧化硅，并不展现PL或产生非常弱的PL辐射。另一方面，在这些材料界面处产生的某些化合物或纳米结构，例如，金属氧化物，掺金属玻璃，和二氧化硅中的硅纳米颗粒，可以产生相对大量的PL，特别是在紫外(UV)光的激励下。光刻胶中用于晶片掩模的某些有机化合物也发射很强的PL。
在利用PL实现本发明中，若被检查晶片表面上的激光扫描现场在可接受本底和阈值之上展现PL，而对应的参照现场没有产生PL，则可以推断，不应当出现的材料出现在被检查的晶片上。或者，若被检查现场在不同于预期的波长上展现PL，则可以推断，被检查的现场上存在缺陷。一般地说，用户可以利用一个或多个检测器以监测一个或多个光谱带，它与环境，材料和经历的过程有关。如在以下更详细地讨论的，若需要检测几个PL波长，则可以设置一个检测器以检测所有的波长；然而，最好是，利用多个检测器分别监测几个波长。
由于进入材料的光子与该材料中其他基本激励之间的相互作用，例如，材料中分子的振动激励，发生喇曼散射的非线性光学现象，从而导致“声子”的发射。因为电子和荷电粒子都耦合到材料的分子中，在光子与声子之间发生这些相互作用。喇曼散射是电场振动的光子与原子在特定频率下振动的声子之间相互作用的结果。在喇曼散射中，从材料中射出的“斯托克斯位移”光子(即，散射光)能量等于进入该材料中光子的能量，该能量小于被激励声子的能量；换句话说，进入光子的能量转换成声子的振动。这种现象称之为波长的“喇曼位移”，并产生非常尖锐的光谱线。
大多数固体和液体产生喇曼谱线，但这些谱线的强度通常是极其微弱的。然而，若激励区相邻于展现谐振的金属，该谐振的波长接近于激励和/或发射光的波长，则喇曼散射被大大地增强了。因此，喇曼散射现象可用于检查半导体器件中的金属结构和检查外来物质。例如，若晶片中形成的部分金属触点丢失，或晶片被金属玷污，则通过观察喇曼散射可以检测到这些缺陷。
若进入材料的两个光子同时激励一个电子，则发生倍频效应(SHG)。被激励的电子立刻发生弛豫，发射两倍于单个光子能量的光子。例如，2个1eV的光子进入到材料中，则发射1个2eV的光子；即，发射的光子有不同于入射光子的波长。SHG不发生在通常用于半导体制造的体材料中，例如，块状硅和二氧化硅，这是由于它们有晶体对称性。然而，结构和界面破坏了阻碍SHG的晶体对称性。所以，SHG可用于描述硅层的掺杂电平和各层间界面的特征。在本发明的方法中，利用有无SHG确定是否存在缺陷，例如，若界面消失，则预期的SHG也就消失。
图1表示按照本发明一个实施例的检查设备，该设备包括普通的激光源100，利用入射波长的激光束100a辐照晶片W，并在晶片W的表面上扫描该激光束。激光束100a是连续波(CW)或锁模(即，短脉冲)激光，并可以是若干个波长之一，它取决于被利用的光学现象和被检查材料的最佳激励能量，如以下所描述的。激光源100利用熟知的快速扫描激光光斑技术，其中激光束100a被物镜系统110会聚成一个光斑以辐照小部分晶片W。利用熟知的技术，激光束100a的光斑在晶片W表面上沿x方向扫描成一条直线。然后，沿y方向移动晶片W，扫描成另一条直线。
激光束100a照射到晶片W上，而来自晶片W的散射光100b按照常规的方式被光纤管120和准直透镜130引向衍射光栅140，例如，美国Jobin-Yvon公司制造的光栅，衍射光栅140把散射光100b分割成入射波长的散射光100c和波长不同于入射波长的散射光100d，100e。或者，棱镜(未画出)可以代替分割散射光100b的衍射光栅140。分割的入射波长散射光100c按照常规的方式被衍射光栅140转送到检测器150a，其间通过透镜160a。同样地，波长不同于入射波长的分割散射光100d，100e被转送到检测器150b，150c，其间通过透镜160b，160c。透镜130和160a，130和160b，130和160c所起的作用是一对转送透镜，可以保证检测器150a-c上的稳定光斑和衍射光栅140上的准直光束。检测器150a-c是标准的PMT，例如，日本Hamamatsu(滨松)公司制造。PMT的工作原理是基本相同的，它与滤光片或光栅结合使用以确定被检测光的波长。此外，由于入射波长的杂散光可以足够强，它妨碍准确收集其他波长的散射光100d，100e，最好是，在检测器150a，150b之前放置阻挡滤光片(未画出)。
每个检测器150a-c产生响应于接收光的电信号。这些电信号发送到处理器170，例如，电子计算机，通过比较来自检测器150a-c的电信号与理论上相同参照现场收集的信号，例如，晶片W表面上另一个现场，处理器170按照常规的方式确定在晶片W的扫描部分是否存在缺陷。例如，若检测器收集到发射的信号高于阈值，该信号波长不同于被检查现场的入射波长，而从参照现场收集的对应信号等于或小于阈值，则可以确定存在缺陷。还可以利用熟知的统计方法以产生缺陷图，该缺陷图指出晶片上存在高缺陷可能性的可疑位置。处理器170的处理结果显示在监测器180上。
在本发明的另一个实施例中，缺陷检测和自动分类是基于它们的光学发射性质。在这个实施例中，若来自检测器的信号高于阈值，该检测器收集发射的特定波长不同于检查现场的入射波长，则确定存在缺陷，它指出存在特定的多余外来物质。然后，处理器170对该缺陷进行自动分类，从而免除采用观察工具对缺陷进行分类，可以减少检查时间。例如，本发明可以在其他都清洁的晶片表面上立刻识别出光刻胶颗粒，因此，在不需要附加的检查条件下指出缺陷源。
本发明的另一个优点是，通过分析多层中的信号，能够鉴别不同层中的光信号和缺陷，因此，若去掉来自下层的信号及相关的噪声，则可以分析上层的缺陷，反之亦然。例如，荧光信号主要来自光刻胶，并不是来自光刻胶之下的基底，而光刻胶之下各层的线性散射可以占支配地位，从而掩盖来自光刻胶的线性信号。因此，通过分析它的荧光信号，本发明可以容易地“看到”和分析光刻胶。
虽然图1中画出用于收集入射波长散射光的一个检测器150a和用于收集两个光谱带上波长不同于入射波长的两个检测器150b，150c，但本发明不限制于三个检测器。例如，在不同的收集角度上可以提供多个检测器，用于收集入射波长的散射光和收集波长不同于入射波长的散射光，它取决于被收集的波长数目。在典型的高效率晶片检查系统中，利用以下方法可以优化非线性光谱信道1)通过综合相对大的光谱范围，限制光谱信道的数目而使弱的非线性光信号最大；2)限制光谱信道数目而使数据处理开销最小，这对于每个附加的数据信道通常是很重要的；和3)提供足够数目的光谱信道以解决所需的不同缺陷源数目。
图1的设备可以采用目前普通激光扫描晶片检查工具中的许多元件，例如，型号“Compass”检查工具，美国加州Santa Clara应用材料公司制造，它包括激光源100，透镜110，130，160a-c，检测器150a-c，处理器170和监测器180，以及把收集的光100b分割成所需波长的衍射光栅140。当然，本领域专业人员应当知道，必须具有足够数量的检测器150b，150c，并调整到检测所需的非入射波长，而必须对处理器170进行编程以处理来自检测器150b，150c的信号，这些信号对应于非线性光学现象，以及产生包含结果的缺陷图。
图1的设备特别适合于检测PL和喇曼散射。一般地说，CW或锁模深紫外(DUV)激光源对于激励PL是理想的，而较长波长光对于某些材料是最佳的。喇曼横截面随激光频率的三次方增大，因此，DUV源也适合于检测喇曼散射。然而，如以上所讨论的，在预期近谐振的等离子体激元以增强喇曼发射的情况下，要求等离子体激元谐振附近的波长利用这种现象。此外，金属的体等离子体激元可以在可见光到紫外光的范围内，而微小金属颗粒的等离子体激元是在较低频率下(即，近红外到可见光谱的范围内)。
激光源100的快速扫描激光光斑技术适合于检测非线性光学现象，例如，喇曼散射，SHG和荧光，其时间标度的衰减小于扫描器的像素抽样时间，即，激光束100a在晶片W任何部分上的停留时间(通常约为10纳秒)。它必须用于检测SHG，因为二次谐波信号的强度取决于入射光强度的平方。因此，快速扫描激光光斑技术中提供的紧密会聚光束产生最佳的结果。
在图2所示本发明的另一个实施例中，提供一种与图1中设备基本相同的检查设备，不同的是，利用接连的普通分色镜210，220代替衍射光栅140，用于把散射光束100b分割成散射光束100c-e并转送它们到检测器150a-c。可以从美国的Omega光学公司购得合适的分色镜。分色镜210允许入射波长的散射光传输通过并到达检测器150a，而反射波长不同于入射波长的光到分色镜220，分色镜220把非入射波长的光分割成预定的光谱带100d-e，并转送它们到检测器150b-c。或者，可以利用普通的带通滤光片代替或与分色镜210，220一起把散射光100b分割成几个所需的光谱带。
图1和图2中所示本发明的实施例是在“暗视场”中分割散射光100b；即，沿着非镜面反射的方向。在图3所示本发明另一个实施例的设备中，散射光的分割是在“明视场”中完成的；换句话说，散射光100b被用于照射晶片W的相同物镜310所收集。非线性光谱带100c，100d被分色镜320，330和透镜340a-c分割，并被转送到检测器350a-b。或者，可以利用图1和图2实施例中描述的衍射光栅，棱镜或带通滤光片代替分色镜320和330，用于分割和转送非线性光谱带。
图3的明视场检测方案具有以下的优点，利用非线性辐射的相对大收集孔径，它取决于物镜610的配置。例如，在宽光谱应用中，最佳物镜610是基于全反射光路。然而，在仅有喇曼散射的情况下，这种物镜并不是特别有利的。
虽然图3中明视场配置合适于检测喇曼散射和PL，它对于收集SHG是高效率的，因为SHG是相干过程，其中“上变频”光(即，高能量发射光子)跟随入射光的路径。由于大部分入射光通常是从晶片W镜面反射回到物镜310，SHG主要也是由物镜310收集。
现在参照图4描述本发明另一个实施例的检查设备。本发明的这个实施例利用熟知的扫描激光光线技术，其中激光源400产生的激光束400a被引导通过柱面透镜410，柱面透镜410把激光束400a会聚成辐照晶片W表面的直线400b。利用箭头所示的方向移动晶片W，一次完成一行扫描。因此，扫描操作仅需要沿一个方向进行，而不是沿两个方向进行，如同图1-3中设备的光斑扫描技术(例如，通过移动晶片W，扫描操作仅沿y方向进行，而不沿x方向进行)。
来自晶片W的散射光400c在暗视场中被凹面衍射光栅420分割成入射波长的光400d和波长不同于入射波长的光400e和400f，例如，利用美国Jobin-Yvon公司制造的型号为533 00 030的衍射光栅。凹面衍射光栅420可以免除透镜或反射镜的需要。然而，可以利用具有辅助光路的平面衍射光栅代替凹面衍射光栅420。分割的散射光400d-f被转送到直线检测器阵列400a-c，典型的是半导体检测器，它包括电荷耦合器件(CCD)，例如，日本滨松公司制造的型号为S3903直线检测器阵列。对于每个被检测的光谱带，散射激光光线400c成像到一个直线检测器阵列，为的是保存空间分辨率。
与图1-3中设备的飞点式激光光斑技术的像素抽样时间比较，由于激光不进行横向扫描，图4中设备的扫描激光光线技术增大像素抽样时间约2-3个数量级。所以，扫描激光光线技术用于检测有较长衰减时间的非线性光学现象，其衰减时间大于飞点式激光光斑技术的像素抽样时间，例如，磷光。与飞点式激光光斑技术比较，另一个优点是要求较简单的扫描机构。此外，由于减小了晶片上的激光强度，在高瞬时辐射诱发的检查中，扫描激光光线技术可以避免对晶片的可能损伤。然而，由于晶片上的激光强度很低，扫描激光光线技术不适合于检测SHG以及与入射强度成超线性比例的其他光学现象。
图5表示本发明的另一个实施例，其中提供的检查设备与图4中扫描激光光线暗视场设备基本相同，不同的是，接连的普通分色镜510和520代替凹面衍射光栅420，该分色镜用于把散射光束400c分割成散射光束500a-c并转送它们到直线检测器阵列540a-c。可以从美国的Omega光学公司购得合适的分色镜。透镜530把散射光线400c成像到直线检测器阵列540a-c。分色镜510允许入射波长的散射光传输通过并到达检测器阵列540a，而反射波长不同于入射波长的光到达分色镜520，分色镜520把非入射波长的光分割成预定的光谱带500b-c并转送它们到检测器阵列540b-c。
图6表示按照本发明利用扫描激光光线技术与明视场配置结合的设备。激光源400产生的激光束400a被引导通过柱面透镜610，柱面透镜610把激光束400a会聚成辐照晶片W表面的直线400b。与图4和图5中的实施例相同，扫描操作是一次完成一行。散射光400c被棱镜610收集，而非线性光谱带600a，600b被凹面衍射光栅620分割，并被转送到直线检测器阵列630a，630b。或者，可以利用图5实施例中描述的分色镜或带通滤光片代替衍射光栅620，用于分割和转送非线性光谱带。
类似于以上讨论的图3中实施例，图6设备的明视场检测方案具有利用非线性辐射的相对大收集孔径的优点，它取决于物镜610的配置。因此，在宽光谱应用中，最佳物镜610是基于全反射光路，而这种全反射光路对于仅有喇曼散射的情况不是有利的。
在图7和图8所示的本发明另一些实施例中，图1-3实施例中飞点式激光光斑配置是与凹面衍射光栅和直线检测器阵列相结合。现在参照图7，提供上述的普通激光源700，利用入射波长的激光束700a辐照晶片W，并在晶片W表面上进行扫描。物镜710把激光束700a会聚成一个光斑。来自暗视场中晶片W的散射光700b入射到图4实施例中描述的凹面衍射光栅，该凹面衍射光栅把散射光700b分割成入射波长的散射光700c和波长不同于入射波长的散射光700d和700e，以及把散射光700c转送到直线检测器阵列730a，而把散射光700d和700e转送到直线检测器阵列730b和730c。
图8表示按照本发明类似于图7的检查设备，不同的是，散射光是在明视场中被收集的。激光源700利用激光束700a通过物镜810辐照晶片W。散射光700b通过物镜810被收集，并转送到普通的分色镜820，分色镜820反射入射波长的散射光700c到达凹面衍射光栅830，凹面衍射光栅830再把散射光700c分割成所需的光谱带700d，700e，并转送它们到直线检测器阵列840a，840b。
图7和图8中检查设备具有的优点是，它可以检测有长衰减时间的非线性光学现象，若采用图1-3实施例中所示PMT和飞点式激光光斑的结合，则可以造成空间分辨率的损失。在图7和图8的设备中，激光源700产生的激光光斑快速地扫描，形成的扫描光线成像到光电检测器阵列730a-c，840a-b上，而不是成像到PMT上。由于每个阵列中的每个检测器在每次一行光斑扫描到晶片W上时仅接收一次光，因此扫描光线集成的时间标度是足够的长，允许光在成像另一条扫描光线之前衰减，从而保证高的空间分辨率。
本发明可应用于制造各种类型的半导体器件，特别是高密度的半导体器件，其设计的刻线约在0.18μ以下。
利用普通的材料，方法和设备可以实现本发明。因此，此处不再详细描述这种材料，方法和设备。在以上的说明中，详细地描述诸如具体材料，结构，化学制品，过程等等的多个具体细节，为的是充分地理解本发明。然而，应当认识到，实现本发明不必凭借以上描述的具体细节。在其他的情况下，已经详细地描述熟知的处理结构，为的是使本发明变得更加清晰。
在本说明书中仅仅展示和描述本发明的优选实施例以及少量实用例子。应当理解，在不偏离此处描述本发明概念的范围内，本发明可以利用各种其他的组合和环境，并可以作出各种变化和改动。
权利要求
1.一种用于检查物品表面的设备，该设备包括光源，利用入射波长的光束辐照物品的部分表面；第一检测器，用于从该部分表面接收入射波长的光并产生第一信号；第二检测器，用于从该部分表面接收波长不同于入射波长的光并产生第二信号；处理器，配置成基于第一信号和第二信号确定该部分表面上是否存在缺陷。
2.按照权利要求1的设备，其中光源是用于产生入射波长激光的激光器。
3.按照权利要求2的设备，其中激光器提供连续波激光或锁模激光。
4.按照权利要求2的设备，包括扫描器，用于物品表面上从这部分表面扫描激光到另一部分表面。
5.按照权利要求4的设备，其中扫描器用于把激光会聚成一个光斑并在物品表面上快速扫描该光斑。
6.按照权利要求4的设备，其中扫描器用于把激光会聚成一条直线。
7.按照权利要求6的设备，其中第一检测器和第二检测器包括含有半导体检测器的直线检测器阵列。
8.按照权利要求1的设备，其中第二检测器用于检测该部分表面上的荧光。
9.按照权利要求1的设备，其中第二检测器用于检测该部分表面上的喇曼散射。
10.按照权利要求1的设备，其中第二检测器用于检测倍频效应。
11.按照权利要求1的设备，其中第一检测器和第二检测器包括光电倍增管。
12.按照权利要求1的设备，包括放置在物品表面与第一检测器和第二检测器之间的分割器，用于分割来自该部分表面的入射波长光和其他波长光，并把该光引导到第一检测器和第二检测器。
13.按照权利要求12的设备，其中分割器包括衍射光栅。
14.按照权利要求12的设备，其中分割器包括柱面透镜。
15.按照权利要求12的设备，其中分割器包括带通滤光片。
16.按照权利要求12的设备，其中分割器包括聚焦透镜。
17.按照权利要求12的设备，其中分割器包括多个分色镜。
18.按照权利要求12的设备，还包括光源与物品表面之间的物镜。
19.按照权利要求18的设备，其中物镜用于把该部分表面的光传输到分割器。
20.按照权利要求5的设备，其中处理器配置成产生物品表面的缺陷图。
21.一种用于检查物品表面的设备，该设备包括光源，利用入射波长的光束辐照物品的部分表面；多个第一检测器，用于从该部分表面接收入射波长的光并产生第一信号；多个第二检测器，用于从该部分表面接收波长不同于入射波长的光并产生第二信号；处理器，配置成基于第一信号和第二信号确定该部分表面上是否存在缺陷。
22.一种用于检查物品表面的方法，该方法包括利用入射波长的光束辐照物品的部分表面；在第一检测器中从该部分表面接收入射波长的光以产生第一信号；在第二检测器中从该部分表面接收波长不同于入射波长的光以产生第二信号；和基于第一信号和第二信号确定该部分表面上是否存在缺陷。
23.按照权利要求22的方法，包括在物品表面上从这部分表面扫描光束到另一部分表面。
24.按照权利要求23的方法，包括把光束会聚成一个光斑，并在物品表面上快速扫描该光斑。
25.按照权利要求23的方法，包括把光束会聚成一条直线。
26.按照权利要求22的方法，包括利用第二检测器检测来自该部分表面的荧光。
27.按照权利要求22的方法，包括利用第二检测器检测来自该部分表面的喇曼散射。
28.按照权利要求22的方法，包括利用第二检测器检测来自该部分表面的倍频效应。
29.按照权利要求22的方法，包括分割来自该部分表面的入射波长光和其他波长光，并把该光引导到第一检测器和第二检测器。
30.按照权利要求23的方法，还包括利用入射波长的光束辐照对应于该物品部分表面的部分参照表面；在第一检测器中从该部分参照表面接收入射波长的光以产生第三信号；和在第二检测器中从该部分参照表面接收波长不同于入射波长的光以产生第四信号；其中确定步骤包括再基于第三信号和第四信号确定是否存在缺陷。
31.按照权利要求30的方法，包括基于第一信号，第二信号，第三信号和第四信号，产生该物品表面的缺陷图。
32.按照权利要求30的方法，其中确定步骤包括若第二信号高于阈值而第四信号低于阈值，则确定存在缺陷。
33.按照权利要求22的方法，其中确定步骤包括若第二信号是预定值，该预定值对应于非入射波长的特定波长，则确定存在缺陷。
34.按照权利要求33的方法，包括若第二信号是预定值，则把缺陷分类成预定的类别。
全文摘要
提供一种利用线性和非线性光学现象以检测缺陷的光学检查设备和方法。实施例包括利用光束，例如，入射波长的扫描激光，辐照物品的部分表面，例如，半导体器件。利用衍射光栅，棱镜或滤光片，使辐照表面部分射出的光被分割成入射波长的光和一个或多个预定的非入射波长的光。入射波长和非入射波长的光发送到分开的检测器，例如，光电倍增管(PMT)，这些检测器分别把检测的线性光学现象(例如，代表表面形态)转换成电信号和把检测的非线性光学现象，例如，荧光，喇曼散射和/或倍频效应，转换成代表化学成分和材料界面的电信号。来自每个检测器的信号发送到处理器，该处理器基于从线性和非线性光学现象收集的信息产生缺陷图。
文档编号H01L21/66GK1496478SQ02806381
公开日2004年5月12日 申请日期2002年2月13日 优先权日2001年2月14日
发明者戴尼欧·I·索米, 西尔维乌·赖茵霍恩, 吉拉德·阿尔莫奇, 阿尔莫奇, 乌 赖茵霍恩, 戴尼欧 I 索米 申请人:应用材料有限公司