[发明专利]用于半导体晶片检验的三维成像

权利要求书

1.一种系统，其包括：

光学子系统，其包括：

照明子系统，其将一定量的照明光提供到经安置于衬底上的垂直堆叠结构，所述照明子系统包括照明源、照明孔径子系统及照明偏光子系统；

集光子系统，其响应于由所述照明子系统提供的所述一定量的照明光而收集来自所述垂直堆叠结构的光，所述集光子系统包括集光孔径子系统，其中所述光学子系统在经定位于所述垂直堆叠结构的多个不同深度处的多个焦平面中的每一者处产生聚焦光学图像；

检测器，其经配置以检测在所述多个不同深度中的每一者处收集的所述光，且产生指示在所述多个不同深度中的每一者处收集的光量的多个输出信号；及

计算系统，其经配置以：

接收所述多个输出信号；

将控制命令传递到所述照明源、所述照明孔径子系统、所述集光孔径子系统及所述照明偏光子系统中的任一者，以导致以下任一者以实现性能目标：所述照明源改变所述照明光的光谱范围；所述照明孔径改变提供到所述衬底的所述照明光的形状；所述照明偏光子系统改变提供到所述衬底的照明光的偏光；及所述集光孔径子系统改变所述检测器处的经收集光的形状；其中所述性能目标是：最小化三维图像中的所述垂直堆叠结构的响应；增强所述三维图像中的缺陷信号；最小化所述三维图像中的晶片噪声或一或多个妨害信号；区分所述三维图像中的所述缺陷信号与晶片噪声或所述一或多个妨害信号；改进从所述三维图像估计的所述缺陷的经估计物理位置的精确性；或其任何组合；及

基于所述多个输出信号来产生由所述垂直堆叠结构的所述多个不同深度跨越的经检验体积的三维图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算系统经进一步配置以：

基于所述三维图像来确定所述经检验体积内的缺陷的存在；及

基于所述三维图像，将所述缺陷分类为所关注缺陷。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述计算系统经进一步配置以：

确定所述缺陷在所述垂直堆叠结构的所述经检验体积内的三个维度中的位置。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述缺陷的所述确定及分类涉及产生所述三维图像的二维横截面及确定在所述二维横截面中可见的经测量信号是否超过经预先确定阈值。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述缺陷的所述位置的所述确定涉及产生所述三维图像的二维横截面，且其中所述缺陷的所述位置是基于与在所述二维横截面中可见的经测量信号的值相关联的深度。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述经检验体积的所述三维图像的所述产生涉及基于在各自与不同深度相关联的两个横向维度中的多个图像中的每一者中可见的一或多个对准标记来对准所述多个图像。

7.根据权利要求2所述的系统，其中所述计算系统经进一步配置以：

对所述经检验体积的所述三维图像进行滤波以生成经滤波三维图像，其中所述经检验体积内的所述缺陷的所述确定及分类是基于所述经滤波三维图像。

8.根据权利要求2所述的系统，其中所述缺陷的所述确定及分类涉及所述三维图像的基于模型的分析或所述三维图像的基于库的分析。

9.根据权利要求3所述的系统，其中所述缺陷的所述位置的所述确定涉及所述三维图像的基于模型的分析或所述三维图像的基于库的分析。

10.根据权利要求2所述的系统，其中所述缺陷的所述分类涉及三维滤波器、集群算法及深度学习算法中的任一者。

11.根据权利要求1所述的系统，所述集光子系统进一步包括傅里叶滤波器子系统及集光偏光子系统，其中所述计算系统经进一步配置以将控制命令传递到所述傅里叶滤波器子系统及所述集光偏光子系统中的任一者，以导致以下任一者以实现所述性能目标：所述傅里叶滤波器子系统改变所述经收集光的空间频率内容；及所述集光偏光子系统选择所述检测器处的经收集光的偏光。