[发明专利]基于线阵布里渊显微的晶圆和芯片缺陷检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于线阵布里渊显微的晶圆和芯片缺陷检测系统及方法，属于光学精密测量领域和晶圆检测领域。系统中布里渊散射探测模块、明场探测模块和信号处理与反馈模块相连，信号处理与反馈模块与位移模块相连；信号处理与反馈模块和成像与分析模块相连，将单次线束测量数据传输至成像与分析模块；位移模块与样品相连；布里渊散射探测模块、明场探测模块与样品相连，实现对样品信息的采集。本发明通过布里渊散射探测模块能对晶圆和非透明的芯片等样品的机械性质进行线扫描共聚焦测量，大大提高布里渊散射探测的速度；明场线阵探测和布里渊散射线阵探测的结合，可同时获取晶圆和芯片样品的几何缺陷和机械应力缺陷，拓宽缺陷检测参量。

技术领域

本发明属于光学精密测量领域和晶圆检测领域，主要涉及一种基于线阵布里渊显微的晶圆和芯片缺陷检测系统及方法。

背景技术

晶圆和芯片的缺陷检测是芯片制造加工的关键环节，随着芯片制造工艺的发展，不仅要求对其表面划痕、颗粒、凹槽等缺陷进行记录，还逐渐要求对其机械性质、化学成分、晶格结构缺陷等进行测量。

传统的晶圆缺陷检测方法是基于明场照明或暗场光致激发照明进行晶圆表面或亚表面缺陷的检测，如公开号为CN112505064A和CN114441440A的中国发明专利文献公开了一种分面区域晶圆缺陷检测方法，实现了明场线阵和暗场面阵的同步快速检测，但检测范围局限于几何缺陷。

布里渊散射显微成像作为一种新兴的显微方法，能检测晶圆和芯片的机械性质和应力分布，从而了解其更多性能和缺陷信息。如公开号为CN113916891A的中国发明专利文献公开了一种兼顾明场共焦探测和暗场共焦布里渊探测的显微系统，通过光纤产生环形照明光束与互补孔径遮挡探测，从而有效分离样品表面反射信号与亚表面散射信号，进而实现对样品缺陷和机械性质的三维检测。但是该方法只能对样品进行点扫描探测，成像速度受限。论文scientific reports 6:35398提出了一种线扫描布里渊显微镜，入射物镜聚焦激光入射到样品内形成线束，采集物镜与入射物镜成90度夹角进行线束采集，再通过虚空成像相位阵列解调得到高分辨率的二维布里渊图像，采集时间比点扫描布里渊显微镜缩短2个数量级。但是该方法是透射式结构，只能测量透明样品，无法对浑浊样品和不透明样品进行探测。

而现有技术中并没有一种能够实现布里渊显微的线阵探测，并能够与明场线阵探测结合实现对晶圆和非透明的芯片进行缺陷检测的系统。本发明公开的一种基于线阵布里渊显微的晶圆和芯片缺陷检测系统及方法，在利用明场共聚焦显微测量快速获取晶圆和芯片表面几何缺陷的同时，可通过布里渊显微测量对样品表面机械性质进行检测，兼具几何缺陷和机械应力缺陷一体化检测功能；该技术利用线阵共聚焦实现明场和布里渊显微的探测，提高成像速度，有效填补上述需求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有缺陷检测技术无法对样品的几何缺陷和机械声学性质进行同步快速线阵式检测的问题，并提供一种明场探测和布里渊探测兼顾的线阵式缺陷检测系统，该系统具有检测速度快、能同时检测样品几何缺陷和机械声学性质的优点。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种基于线阵布里渊显微的晶圆和芯片缺陷检测系统，包括布里渊散射探测模块、明场探测模块、位移模块、信号处理与反馈模块和成像与分析模块；

所述样品置于位移模块上，信号处理与反馈模块能通过位移模块控制样品的移动；所述布里渊散射探测模块用于探测样品表面的布里渊光谱信息，进而获得其机械应力缺陷分布信息，明场探测模块用于探测样品表面的明场光强信息，进而获得其几何缺陷分布信息；所述信号处理与反馈模块分别与布里渊散射探测模块和明场探测模块相连，用于接收采集到的探测信号并将其处理为单次线束测量数据；所述成像与分析模块和信号处理与反馈模块相连，用于接收、储存和成像处理所述单次线束测量数据，同时能将结果反馈给所述信号处理与反馈模块。

作为优选，所述样品为晶圆或芯片。