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TWI722246B - 用於半導體晶圓檢查之缺陷標記 - Google Patents

用於半導體晶圓檢查之缺陷標記 Download PDF

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TWI722246B
TWI722246B TW106133040A TW106133040A TWI722246B TW I722246 B TWI722246 B TW I722246B TW 106133040 A TW106133040 A TW 106133040A TW 106133040 A TW106133040 A TW 106133040A TW I722246 B TWI722246 B TW I722246B
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大衛 碩爾特
史蒂芬 藍居
魏俊偉
丹尼爾 卡普
查理士 阿姆斯丹
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美商克萊譚克公司
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Abstract

本文中闡述用於準確地定位先前由一檢查系統偵測到之掩埋缺陷之方法及系統。在一晶圓之表面上由一檢查系統偵測到之一掩埋缺陷附近做出一實體標記。另外，該檢查系統在至少兩個維度上準確地量測該所偵測缺陷與該實體標記之間的距離。將該晶圓、該標記之標稱位置之一指示以及該偵測缺陷與標記之間的該距離之一指示傳送至一材料移除工具。該材料移除工具(例如，一聚焦離子束(FIB)機械加工工具)自該晶圓之該表面該掩埋缺陷上方移除材料直至使該掩埋缺陷對一基於電子束之量測系統可見為止。隨後，採用該基於電子束之量測系統來進一步分析該缺陷。

Description

用於半導體晶圓檢查之缺陷標記
所闡述實施例係關於用於表面檢查之系統，且更特定而言係關於導體晶圓檢查模態。
通常藉由施加於一基板或晶圓之一系列處理步驟製作諸如邏輯裝置及記憶體裝置等半導體裝置。半導體裝置之各種特徵及多個結構層級係藉由此等處理步驟而形成。舉例而言，微影及其他方法係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一種半導體製作程序。半導體製作程序之額外實例包含但不限於化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。可在一單個半導體晶圓上製作多個半導體裝置，且然後將其分離成個別半導體裝置。 在一半導體製造程序期間的各個步驟處使用檢驗程序來偵測晶圓上之缺陷以促成較高良率。隨著設計規則及程序窗的大小方面持續縮小，在維持高生產量之同時需要檢查系統捕獲一更廣範圍之實體缺陷。另外，記憶體架構及邏輯架構自二維浮閘架構轉變至全三維幾何形狀。在某些實例中，薄膜堆疊及經蝕刻結構係極深的(例如，三微米深且更深)。對掩埋於此等結構內之缺陷的量測對於達成所要效能等級及裝置良率而言係至關重要的，但此等量測已證明對於傳統量測系統及技術而言頗具挑戰性。 在某些實例中，採用電子測試來偵測掩埋缺陷。然而，多個裝置層必須在執行電子測試之前被製作。因此，缺陷無法早在生產循環中被偵測出來。因此，執行電子測試過於昂貴，特別係在生產程序之研究及開發以及量產階段，在該等階段中對缺陷之快速評估係至關重要的。 在某些其他實例中，將晶圓進行還原處理(de-process)以發現掩埋缺陷。晶圓還原處理通過移除若干層來破壞晶圓以揭示使用傳統光學或電子束檢查偵測到之所關注缺陷(DOI)。此方法極其慢，在每一層處皆需要替代程序流程，且替代程序可產生會干擾DOI偵測之缺陷。另外，某些層上之某些DOI無法輕易地藉由晶圓還原處理而揭示出來。 在某些其他實例中，可基於X射線量測技術而偵測掩埋缺陷。舉例而言，可採用一X射線繞射量測系統或一同調X射線成像系統來偵測掩埋缺陷。基於X射線之量測技術具有非破壞性優勢，但生產量相當低。 在某些其他實例中，直接採用電子束檢查(EBI)來偵測掩埋缺陷。然而，EBI偵測在大致1微米之一深度外之缺陷之能力係極其有限的。在諸多實例中，EBI限於遠小於1微米(例如，小於五十奈米)之深度。此限制係由於在發生樣本失真或破壞之前電子劑量的實際極限。因此，EBI作為用於厚三維結構之一缺陷偵測工具其有效性係有限的。 某些傳統光學檢查技術 已被證明能有效地偵測掩埋於相對厚層中之缺陷。在一項實例中，在不同焦深處採用共焦光學檢查。共焦成像自焦平面上方及焦平面下方之結構清除假性光學信號或滋擾光學信號。美國專利公開案第2014/0300890號中詳細地闡述了共焦光學檢查技術，該專利公開案以其全文引用方式併入本文中。在另一實例中，採用一旋轉照射束來偵測相對厚層中之掩埋缺陷。美國專利公開案第2014/0268117號中詳細地闡述了利用一旋轉照射束之光學檢查，該專利公開案以其全文引用方式併入本文中。在另一實例中，採用不同照射波長範圍來偵測掩埋缺陷，如美國專利第9,075,027中所詳細闡述，該美國專利以其全文引用方式併入本文中。在又一實例中，採用多個離散光譜帶來偵測掩埋缺陷，如美國專利第8,912,495號中所詳細闡述，該專利以其全文引用方式併入本文中。 儘管傳統光學檢查技術已被證明可用於偵測厚層中之可能缺陷，但量測結果通常不足以將該等缺陷識別為一所關注缺陷且不足以以一高可信度對該等缺陷進行分類。 在某些實例中，在不驗證之情況下接受光學量測結果。然而，基於未經驗證之光學量測結果而做出程序決策有引入程序誤差之風險，該等誤差會導致時間及資源浪費。 在某些實例中，一光學檢查工具記錄在一晶圓上偵測到之缺陷之位置。隨後，將晶圓連同所記錄位置一起傳送至一聚焦離子束(FIB)機械加工工具。FIB工具切削掉晶圓材料層以揭示潛在所關注缺陷(DOI)。隨後，藉由傳統光學或電子束檢查技術(例如，掃描電子顯微術)檢查潛在DOI。 遺憾地，一FIB工具之材料移除速率係極其低的。另外，FIB工具以大致1微米之一準確度定位以光學方式偵測到之缺陷之能力係有限的。由於此不確定性，在識別實際缺陷位置之前需要大量時間來切削掉材料。通常，若可完全找到缺陷，則對一個缺陷之FIB處理需要大致一小時。 期望改良對掩埋於垂直半導體裝置(諸如3D記憶體、VNAND記憶體或其他垂直結構)中之所關注缺陷之偵測。
本文中闡述用於準確地定位先前由一光學檢查系統或X射線檢查系統偵測到之掩埋缺陷之方法及系統。在一項態樣中，在由一檢查系統偵測到之一掩埋缺陷附近的一晶圓表面上做一實體標記。亦採用該檢查系統在至少兩個維度上準確地量測所偵測缺陷與實體標記之間的距離。 將該晶圓、該標記之標稱位置之一指示以及該偵測缺陷與標記之間的該距離之一指示傳送至包含一材料移除工具及一基於電子束之量測系統之另一晶圓處理系統。該基於電子束之量測系統不能直接偵測或驗證掩埋於相對厚半導體結構中之缺陷。但該系統能夠準確地定位晶圓之表面上之實體標記。在準確地定位實體標記之後，基於電子束之系統能夠基於自檢查系統接收的所偵測缺陷與實體標記之間的距離而準確地定位掩埋缺陷。該材料移除工具(例如，一聚焦離子束(FIB)機械加工工具)自該晶圓之該表面該掩埋缺陷上方移除材料直至使該掩埋缺陷對一基於電子束之量測系統可見為止。隨後，採用該基於電子束之量測系統來進一步分析該缺陷。 在由檢查工具發現之缺陷之位置附近形成一實體標記。通常，可以諸多不同方式形成實體標記。在某些實施例中，實體標記係藉由一脈衝雷射形成。雷射之波長、功率及脈衝持續時間經選擇以在晶圓表面上形成一小標記。在某些實例中，雷射能量被晶圓之頂部層吸收以在表面處形成一標記。在某些其他實例中，雷射能量被下伏層或基板吸收。在此等實例中，會在表面處產生一凸塊或其他材料干擾物。 在某些實施例中，實體標記係由藉由機械接觸在晶圓之表面上形成標記之一機械探針(例如，手寫筆、壓頭、原子力顯微鏡(AFM)探針等)形成。 在某些實施例中，實體標記係由經組態以利用電子來轟擊晶圓以產生熱量之一電子束源形成。在某些實例中，電子束分解(disassociate)存在於電子束附近區域中之真空室中之有機材料。電子束將經分解材料輸送至晶圓之表面，該等經分解材料黏附至表面，從而留下一標記。在其他實施例中，束聚焦於晶圓表面下方且所產生之熱量致使一凸塊形成於晶圓之表面上。 通常，一標記之實體形狀及大小有助於快速獲取影像且有助於基於影像而相對於一掩埋缺陷準確地定位標記。標記經定位成足夠靠近一相關聯掩埋缺陷，使得標記及掩埋缺陷兩者皆在結合材料移除工具被利用之檢查系統及成像系統之視域內。較佳地，標記之形狀係對稱的。 儘管，可使一單個標記與一特定掩埋缺陷相關聯，但可較佳地在每一掩埋缺陷附近形成一個以上標記。在某些實施例中，兩個或兩個以上標記與一掩埋缺陷相關聯。以此方式，可在兩個維度上相對於標記而準確地定位一掩埋缺陷。在某些實施例中，在一掩埋缺陷周圍定位三個或三個以上標記，使得在每一標記處具有一頂點之一虛多邊形封圍掩埋缺陷。 在一較佳實施例中，標記工具與一共同晶圓處理系統中之檢查工具整合在一起，使得藉由同一晶圓處理系統相對於標記而發現、標記且定位一掩埋缺陷。 前述內容係一發明內容且因此必須含有細節之簡化、概述及省略；因此，熟習此項技術者將瞭解，發明內容僅具說明性且絕不具限制性。在本文中所陳述之非限制性實施方式中，本文中所闡述之裝置及/或程序之其他態樣、發明性特徵及優點將變得顯而易見。
相關申請案之交叉參考 本專利申請案依據35 U.S.C. §119主張於2016年9月27日提出申請之標題為「Defect Marking for Semiconductor Wafer Inspection」之序列號為62/400,182之美國臨時專利申請案之優先權，該申請案之標的物以其全文引用方式併入本文中。 現在將詳細參考背景技術實例及本發明之某些實施例，附圖中圖解說明本發明之實例。 本文中闡述用於準確地定位先前藉由一光學或X射線檢查系統偵測到之掩埋缺陷之方法及系統。 在一項態樣中，在一晶圓表面上由一檢查系統偵測到之一掩埋缺陷附近做出一實體標記。另外，採用該檢查系統來準確地量測所偵測缺陷與實體標記之間在至少兩個維度上之距離。將晶圓、標記之標稱位置之一指示及所偵測缺陷與標記之間的距離之一指示傳送至一缺陷驗證工具。在某些實施例中，缺陷驗證工具係一基於X射線之量測系統。在某些實施例中，缺陷驗證工具係一基於電子束之量測系統。在此等實施例中之某些實施例中，一材料移除工具(例如，一聚焦離子束(FIB)機械加工工具)自晶圓表面掩埋缺陷上方移除材料直至使掩埋缺陷可見為止。 在一項實施例中，一FIB工具發現一掩埋缺陷，使該缺陷對一基於電子束之量測系統可見。隨後，採用基於電子束之量測系統來進一步分析且驗證缺陷。一基於電子束之量測系統不能直接偵測或驗證掩埋於相對厚之半導體結構中之缺陷。在某些實例中，掩埋於一結構之表面下方至少五十奈米處之缺陷對一基於電子束之量測系統不可見。在某些實例中，掩埋於一結構之表面下方至少三微米處之缺陷對一基於電子束之量測系統不可見。但系統能夠準確地定位位於晶圓表面上之一實體標記。在準確地定位實體標記之後，基於電子束之系統能夠基於所偵測缺陷與自檢查系統接收之實體標記之間的距離而準確地定位掩埋缺陷。以此方式，基於電子束之系統能夠在不能「看見」缺陷之情況下準確地定位缺陷。此極大地加速了材料移除程序及缺陷驗證。 藉由準確地標記藉由檢查發現之掩埋缺陷之位置，將後續材料移除及基於電子束而對掩埋缺陷之量測簡單化，從而節省大量時間。此在以下各項之檢查特別重要：其中層堆疊係3 um厚或更厚之3D NAND結構及其他垂直記憶體架構與邏輯架構(諸如電阻式RAM、交叉點、Fin-FET、環繞閘極)以及奈米線電晶體結構。此等缺陷原本對基於電子束之量測工具(諸如電子束檢查(EBI)工具、電子束查核(EBR)工具、併入掃描電子顯微術(SEM)之工具等)不可見。 圖1係一缺陷定位系統150之一項實施例之一經簡化示意圖，缺陷定位系統150經組態以執行對掩埋於半導體結構中之所關注缺陷(DOI)之偵測、標記及定位。缺陷定位系統150包含一檢查工具100、一標記工具120、一材料移除工具141及一缺陷驗證工具142。在某些實施例中，缺陷驗證工具係一基於電子束之分析工具。在某些其他實施例中，缺陷驗證工具係一基於X射線之分析工具。在此等實施例中，用以使掩埋缺陷對基於X射線之分析工具可見之一材料移除工具可係不必要的。因此，一材料移除工具係選用的。 在圖1中所繪示之實施例中，缺陷定位系統150包含一晶圓處理系統160，晶圓處理系統160包含檢查工具100及標記工具120。缺陷定位系統150亦包含一晶圓處理系統170，晶圓處理系統170包含材料移除工具141及電子束分析工具142。然而，通常，檢查工具100、標記工具120、材料移除工具141及電子束分析工具142可被整合至一單個晶圓處理工具中或個別地分離成不同晶圓處理系統或者呈任何組合形式。 晶圓處理系統160包含一晶圓定位系統114，晶圓定位系統114用以分別相對於檢查工具100及標記工具120而準確地定位晶圓103以供檢查及標記。運算系統130協調檢查及標記程序(例如，經由信號126及129等)，且執行分析、資料處置及傳達任務。類似地，晶圓處理系統170包含一晶圓定位系統147，晶圓定位系統147用以分別相對於材料移除工具141及電子束分析工具142而準確地定位晶圓103以供材料移除以及缺陷定位及查核。運算系統143協調材料移除及查核程序，執行分析且執行資料處置及傳達任務。 在一項態樣中，藉由檢查工具100執行對晶圓103之一檢查以發現掩埋缺陷。在某些實施例中，檢查工具100係一光學檢查系統。然而，在某些其他實施例中，檢查工具100係一X射線檢查系統或係光學與基於X射線之組合式檢查系統。 圖2係一光學檢查系統之一項實施例之一經簡化示意圖，該光學檢查系統經組態以對半導體晶圓執行所關注缺陷(DOI)偵測。為簡單起見，以省略系統之某些光學組件。舉例而言，亦可包含摺疊鏡、偏光器、束形成光學器件、額外光源、額外聚光器及偵測器。所有此等變化皆在本文中所闡述之本發明之範疇內。本文中所闡述之檢查系統可用於檢查經圖案化晶圓及倍縮光罩。 如圖2中所圖解說明，由一或多個照射源101所產生之一法向入射束104照射晶圓103。另一選擇係，照射子系統可經組態而以一傾斜入射角將光束引導至試樣。在某些實施例中，系統100可經組態以將多個光束引導至試樣，諸如一傾斜入射光束及一法向入射光束。可實質上同時地或循序地將多個光束引導至試樣。 照射源101可包含(舉例而言)一寬頻雷射維持之電漿光源、一雷射、一中超雷射、一個二極體雷射、一氦氖雷射、一氬雷射、一固態雷射、一個二極體泵激固態(DPSS)雷射、一氙弧燈、一氣體放電燈、一LED陣列及一白熾燈。光源可經組態以發射近單色光或寬頻光。在某些實施例中，照射子系統亦可包含一或多個光譜濾光器，該(等)光譜濾光器可限制引導至試樣之光之波長。該一或多個光譜濾光器可係帶通濾光器及/或邊緣濾光器及/或陷波濾光器。照射可在任何適合之波長範圍內被提供至試樣。在某些實例中，照射光包含介於自260奈米至900奈米範圍之波長。在某些實例中，照射光包含大於900奈米(例如，延伸至2,500奈米)之波長以捕獲高縱橫比結構中之缺陷。 將由照射源101產生之束104引導至一分束器105。分束器105將該束引導至物鏡109。物鏡109將束111聚焦至晶圓103上之入射點119處。入射點119係由自照射源101發射至晶圓103之表面上之光之投射定義(亦即，經塑形及定大小)。通常，入射於晶圓103上之束111可在一或多個方面上不同於由照射源101發射之光，包含偏振、強度、大小及形狀等。 系統100包含聚光光學器件116及118，116及118聚集由晶圓103散射及/或反射之光且將彼光分別聚焦至偵測器陣列115及125上。將偵測器115及125之各別輸出128及127傳達至運算系統130以供處理且判定缺陷之存在及缺陷之位置。在一例中，圖1中所示之信號126包括輸出信號127、128或其組合。 聚光光學器件116及118中之任何者可係一透鏡、一複合透鏡或此項技術中已知之任何適當透鏡。另一選擇係，聚光光學器件116及118中之任何者可係一反射或部分反射光學組件，諸如一鏡。另外，儘管圖2中圖解說明了特定聚光角度，但應理解可以任何適當聚光角度配置聚光光學器件。聚光角度可取決於(舉例而言)入射角及/或試樣之形貌特性而變化。 偵測器115及125中之每一者通常用於將經散射光轉換成一電信號，且因此，可實質上包含此項技術中已知之任何光偵測器。然而，可基於所要的偵測器效能特性、待檢查試樣之類型及照射組態而選擇用於本發明之一或多項實施例內之一特定偵測器。舉例而言，若可用於檢查之光量相對低，則一效率提高偵測器(諸如一時間延遲積分(TDI)相機)可增大信雜比及系統之通量。然而，可取決於可用於檢查之光量及被執行之檢查類型而使用其他偵測器，諸如電荷耦合裝置(CCD)相機、光電二極體、光電管及光電倍增管(PMT)。每一偵測器可包含僅一個感測區域或可能包含數個感測區域(例如，一偵測器陣列、一離散PMT偵測器陣列、一多陽極PMT等)。 系統100可使用各種成像模式，諸如亮視場模式及暗視場模式。舉例而言，在一項實施例中，偵測器125產生一亮視場影像。如圖2中所圖解說明，物鏡109聚集以一窄角度自晶圓103之表面散射之某些量之光。此光返回通過物鏡109且照於分束器105上。分束器105將光之一部分透射至聚光光學器件118，聚光光學器件118繼而將光聚焦至偵測器125上。以此方式，偵測器陣列125產生一亮視場影像。聚光光學器件118包含成像透鏡107，該成像透鏡將由物鏡109聚集之經反射光成像至偵測器陣列140上。一孔徑或傅裡葉(Fourier)濾光器106放置於物鏡109之後焦平面處。可使用不同孔徑或傅裡葉濾波器來實施各種成像模式(諸如亮視場、暗視場及相位對比)。美國專利第7,295,303號及第7,130,039號詳細地闡述了此等成像模式，該等美國專利以引用方式併入本文中。在另一實例中，偵測器115藉由對以較大場角度聚集之經散射光進行成像而形成暗視場影像。美國專利第6,208,411號詳細地闡述了此等成像模式，該美國專利以引用方式併入本文中。 系統100亦包含用於處理偵測器115及125中之任何者所偵測到之經反射及/或經散射信號所需之各種電子組件(未展示)。舉例而言，系統100可包含：放大器電路，其用以自偵測器115及125中之任何者接收輸出信號且用以將彼等輸出信號放大達一預定量；及一類比轉數位轉換器(ADC)，其用以將該經放大信號轉換成適合於在處理器131內使用之一數位格式。在一項實施例中，處理器可藉由一傳輸媒體直接耦合至一ADC。另一選擇係，處理器可自耦合至ADC之其他電子組件接收信號。以此方式，處理器可藉由一傳輸媒體及任何介入電子組件而間接耦合至ADC。 在圖1中所圖解說明之實施例中，晶圓定位系統114基於自運算系統130接收之命令信號135而將晶圓103移動於束111下。晶圓定位系統114包含一晶圓卡盤108、運動控制器113、一旋轉載台110、平移載台112及z平移載台121。Z平移載台121經組態以沿法向於晶圓103之表面之一方向(例如，座標系統123的z方向)移動晶圓103。平移載台112及旋轉載台110經組態以沿平行於晶圓103之表面之一方向(例如，座標系統123的x及y方向)移動晶圓103。在某些其他實施例中，透過多個平移載台之協調運動而沿平面內方向(例如，x及y方向)移動晶圓103。 晶圓103被支撐於晶圓卡盤108上。在某些實施例中，晶圓103經定位成其幾何中心與旋轉載台110之旋轉軸大致對準。以此方式，旋轉載台110在一規定角速度ω下在一可接受容限內使晶圓103繞其幾何中心轉動。另外，平移載台112在一規定速度VT 下沿大致垂直於旋轉載台110之旋轉軸之一方向平移晶圓103。運動控制器113透過旋轉載台110協調晶圓103之轉動且透過平移載台112協調晶圓103之平移以達成晶圓103在檢查系統100內之一所要平面內掃描運動。另外，運動控制器113透過平移載台121協調晶圓103之移動以達成晶圓103在檢查系統100內之一所要平面外掃描運動。 在若干種不同模式中，可相對於檢查系統100之光學子系統而定位晶圓103。在一檢查模式中，沿橫向方向(例如，x方向及y方向)在不同z位置處重複地掃描晶圓103。在某些實例中，在十個或更多個不同焦深下透過至少三微米厚之一分層結構掃描晶圓103。在一缺陷查核模式中，沿x方向及y方向將晶圓103定位於一固定位置中，而沿z方向進行掃描。以此方式，在受量測結構內之一深度範圍內在晶圓103之一固定橫向位置處基於量測資料而產生影像。缺陷查核模式通常用於執行更詳細之缺陷調查(例如，較高影像解析度、較高焦深解析度或兩者)。 在某些實施例中，系統100可包含一偏轉器(未展示)。在一項實施例中，偏轉器可係一聲光偏轉器(AOD)。在其他實施例中，該偏轉器可包含一機械掃描總成、一電子掃描儀、一旋轉鏡、一基於多邊形之掃描儀、一諧振掃描儀、一壓電掃描儀、一檢流計鏡或一檢流計。偏轉器使光束在試樣上方進行掃描。在某些實施例中，偏轉器可使光束在一大致恆定掃描速度下在試樣上方進行掃描。 如圖2中所繪示，檢查系統100包含控制遞送至晶圓103之照射功率之一照射功率衰減器102。在某些其他實施例中，照射功率密度衰減器係一束塑形元件，其重定照射點119之大小以減小遞送至晶圓103之照射功率密度。在某些其他實施例中，照射功率減小與束定大小之一組合用於減小遞送至晶圓103之照射功率密度。如圖2中所繪示，運算系統130將一控制信號122傳達至照射功率衰減器102以基於由偵測器115及125中之任何者偵測到之影像而控制照射功率。通常，照射功率衰減器102係選用的。 在某些實例中，一厚半導體結構之一個三維影像係依據沿兩個橫向維度(例如，平行於晶圓表面)及一深度維度(例如，法向於晶圓表面)量測之一體積而產生。在圖2中所繪示之實施例中，運算系統130將來自量測通道中之一或多者(例如，來自偵測器115及125中之一或多者)之輸出配置成對應於所量測體積之一體積資料集合。 在另一態樣中，基於對自晶圓103偵測到之光之一分析而識別缺陷。在某些實施例中，影像被描繪且所得呈現由選擇所關注缺陷之一操作者讀取。在一項實施例中，檢查系統100包含用於自一操作者(例如，鍵盤、滑鼠、觸控螢幕等)接受輸入且將輸出顯示給操作者(例如，顯示監視器)之周邊裝置。來自一操作者之輸入命令可由處理器131用於標明缺陷。一經檢查體積之影像可在一顯示監視器上以圖形方式呈現給一操作者。 在某些實施例中，處理器131以演算法方式處理偵測器所產生之信號以識別並分類所關注缺陷。處理器可包含此項技術中已知之任何適合處理器。另外，處理器可經組態以使用此項技術中已知之任何適合缺陷偵測及分類演算法或方法。舉例而言，處理器可使用一晶粒-資料庫比較、一個三維濾光器、一叢集演算法(諸如，主分量分析或譜叢集)、一臨限值設定演算法、一深度學習演算法或用以偵測並分類試樣上之缺陷之任何其他適合演算法。 在另一態樣中，基於對厚半導體結構(包含缺陷)之一或多個影像之一分析而判定一所關注缺陷之標稱位置。以此方式量測相對於晶圓之一或多個參考特徵之一缺陷之位置(例如，缺陷相對於一基準或位於晶圓上之其他參考幾何形狀之座標)。 在某些實例中，基於一或多個缺陷影像內之峰值缺陷信號而判定標稱缺陷位置。在其他實例中，標稱缺陷位置係藉由比較受檢查半導體結構之一或多個所量測影像與一或多個參考影像而判定。 標稱缺陷位置可用於定位缺陷以供稍後進行進一步分析(例如，藉由一聚焦離子束系統、EBI系統、基於X射線之系統等進行之分析)。然而，通常，此需要將晶圓及標稱位置座標傳送至另一分析與材料移除工具(若必要)。由晶圓轉移引入之定位誤差、標稱位置座標之平移誤差等通常導致大約一微米之定位誤差。此使準確地定位實際缺陷位置以供後續處理變得困難。 在另一態樣中，在由檢查工具(例如，檢查工具100)發現之缺陷之位置附近形成一實體標記。如圖1中所繪示，晶圓處理系統160包含一標記工具120，標記工具120經組態以實體地標記在缺陷位置附近晶圓之表面。表面上之標記對通常用於半導體製作裝備中之成像系統可見。以此方式，可在另一晶圓處理系統(諸如晶圓處理系統170)中容易地定位與掩埋缺陷相關聯之標記。 通常，可以諸多不同方式形成實體標記。在某些實施例中，標記工具120包含一脈衝雷射。雷射之波長、功率及脈衝持續時間經選擇以在晶圓表面上形成一小標記。在某些實例中，具有256奈米、355奈米或532奈米之波長之脈衝雷射可用於有效地標記一晶圓之表面。在某些實例中，雷射能量被晶圓之頂部層吸收以在表面處形成一標記。在某些其他實例中，雷射能量被下伏層或基板吸收。在此等實例中，在表面處產生一凸塊或其他材料干擾物。圖3繪示藉由一脈衝雷射形成於一晶圓之表面上之一圓形標記190A之一掃描電子顯微鏡(SEM)影像190。該標記之直徑係大致750奈米。圖4繪示由一寬頻亮視場成像系統(諸如，圖2中所繪示之檢查工具100)形成之標記190A之一影像191。如圖3及圖4中所繪示，一經清晰界定之標記形成於晶圓之表面處，且此標記對習用的基於電子束之成像系統及一寬頻亮視場成像系統(諸如，圖2中所繪示之檢查工具100)可見。 在某些實施例中，標記工具120包含藉由機械接觸在晶圓之表面上形成一標記之一機械探針(例如，手寫筆、壓頭、原子力顯微鏡(AFM)探針等)。圖5繪示由一尖端為金剛石之隅角立方體壓頭形成之一標記192A之一SEM影像192。標記在最大橫向跨度上係大致700奈米。如影像192中所繪示，一經清晰界定之三角形標記形成於晶圓之表面上。圖6繪示由一寬頻亮視場成像系統(諸如，圖2中所繪示之檢查工具100)形成之標記192A之一影像193。如圖5及圖6中所繪示，一經清晰界定之標記形成於晶圓之表面處，且此標記對習用的基於電子束之成像系統及一寬頻亮視場成像系統(諸如圖2中所繪示之檢查工具100)可見。在某些其他實施例中，可採用一機械壓頭來形成大致1微米之一標記。通常，標記較佳地包含線條或形狀(諸如一「x」形狀或一「+」形狀)，使得可重複地量測標記之位置。 在某些實施例中，標記工具120包含經組態以利用電子來轟擊晶圓之表面以產生熱量之一電子束源。在某些實例中，電子束可分解存在於電子束附近區域中之真空室中之有機材料。電子束將經分解材料輸送至晶圓之表面，該等經分解材料黏附至表面，從而留下一標記。在其他實施例中，束聚焦於晶圓表面下方且所產生之熱量致使一凸塊形成於晶圓之表面上。 在一較佳實施例中，標記工具120與一常見晶圓處理系統160 (共用式晶圓定位系統及運算系統)中之檢查工具100係整合在一起的。整合標記工具與檢查工具係有利的，此乃因在不將晶圓轉移至另一系統之情況下使用同一晶圓處理系統來發現掩埋缺陷、標記晶圓且精確地估計標記與掩埋缺陷之間的距離。否則，必須將晶圓轉移至另一系統以供標記，且然後必須將晶圓轉移回至檢查系統以重新量測掩埋缺陷及標記以判定兩者之間的距離，或者標記系統必須包含適合於判定掩埋缺陷、標記之位置及掩埋缺陷與標記之間的距離的另一檢查系統。 然而，通常，標記工具120可與另一晶圓處理系統(諸如晶圓處理系統170)、一獨立晶圓標記系統或另一系統整合在一起。在其中標記工具120與晶圓處理系統170整合在一起之一實施例中，較佳地可利用與電子束分析工具142相關聯之電子束來在晶圓上形成標記。在其中標記工具120與晶圓處理系統170整合在一起之另一實施例中，較佳地可利用材料移除工具141來在晶圓上形成標記。在一項實例中，材料移除工具141採用一聚焦離子束來有效地標記一掩埋缺陷附近之晶圓表面。在另一實例中，使用聚焦離子束來在晶圓表面上沈積少量金屬(例如，鉑)以有效地標記一掩埋缺陷附近之晶圓表面。在某些實施例中，系統170包含標記工具120及適合於判定掩埋缺陷、標記之位置及兩者之間的距離之一檢查系統。然而，此方法可引入非期望之額外成本及複雜性。 通常，一標記之實體形狀及大小應有助於快速獲取影像且有助於基於影像而相對於一掩埋缺陷準確地定位標記。舉例而言，一標記應經定位成足夠靠近一相關聯掩埋缺陷，使得標記及掩埋缺陷兩者皆在與材料移除工具141結合利用之檢查系統及成像系統之視域內。在一項實例中，一掃描電子顯微鏡(SEM)與材料移除工具141搭配利用。在某些實施例中，與一特定掩埋缺陷相關聯之一或多個標記位於一掩埋缺陷五微米內。舉例而言，可採用形成大致1微米之一標記之一機械壓頭來標記缺陷。此一大標記應位於距掩埋缺陷幾微米(例如，四個微米)遠處以避免干擾掩埋缺陷。在某些實施例中，一或多個標記位於掩埋缺陷之2微米內。在某些實施例中，一或多個標記位於掩埋缺陷之1微米內。舉例而言，可採用形成大致100奈米之一標記之一FIB工具來標記缺陷。此一小標記可位於距掩埋缺陷大致1微米遠或更近處以避免干擾掩埋缺陷。 較佳地，標記之形狀係對稱的(例如，一「x」形狀、一「+」形狀等)。可比檢查工具100之光學點擴散函數(PSF)之大小更準確地量測對稱標記與缺陷信號的相對位置。在一基於光學之典型檢查系統中，PSF係大致0.5微米至0.75微米。在某些其他實例中，一基於光學之檢查系統之PSF可0.3微米小或1.0微米大，具體情形取決於所採用之波長及孔徑。在某些實例中，若標記小於大致1微米但不小於檢查工具100之PSF，則可以小於100奈米之一準確度來量測對稱標記與缺陷信號的相對位置。在某些實例中，可以小於20奈米之一準確度來量測對稱標記與缺陷信號的相對位置。 儘管可使一單個標記與一特定掩埋缺陷相關聯，但可較佳地在每一掩埋缺陷附近形成一個以上標記。在某些實施例中，使兩個或兩個以上標記與一掩埋缺陷相關聯。在某些實施例中，在一掩埋缺陷周圍定位三個或三個以上標記，使得在每一標記處具有一頂點之一虛多邊形封圍掩埋缺陷。圖7A繪示由一機械壓頭形成之四個標記195至198之一圖解說明。在此實例中，四個標記位於一掩埋缺陷199周圍而呈一方框形狀圖案之，其中缺陷199大致居於方框形狀圖案之中心。 在另一態樣中，檢查系統100重新量測經標記晶圓以偵測掩埋缺陷及相關聯標記兩者。影像經分析以判定掩埋缺陷及相關聯標記之位置且估計該兩者在至少兩個維度上之距離。不必將缺陷或標記之絕對座標判定達到高準確度。換言之，不必相對於晶圓基準或其他參考幾何形狀而準確地定位缺陷及相關聯標記。僅需以足以使載於晶圓處理系統170 (例如，材料移除工具141、缺陷驗證工具142或另一檢查系統)上之一檢查系統能夠迅速定位標記之準確度來相對於晶圓基準或其他參考幾何形狀定位缺陷及相關聯標記。所需要準確度大約幾微米非幾奈米。然而，應以高準確度(例如，小於100奈米之量測準確度)估計掩埋缺陷與相關聯標記之間的距離。以此方式，一旦發現相關聯標記(其係可見的)，便可以極高準確度定位掩埋缺陷(其係不可見的)。 在某些實施例中，材料移除工具120係以20奈米寬之切片移除材料之一聚焦離子束(FIB)機械加工工具。若相對位置準確度較差(例如，1微米)，則可需要五十個切片來發現掩埋缺陷。然而，若相對位置準確度良好(例如，100奈米)，則可僅需要五個切片來發現掩埋缺陷。以此方式，會極大地改良對藉由光學檢查發現之掩埋缺陷之電子束分析之通量。 圖7A利用對一機械壓頭所形成之四個標記195至198之一圖解說明繪示一影像194。另外，圖7A繪示檢查系統100所估計之一掩埋缺陷之位置199。可以若干種不同方式將每一標記定位於影像194內。在某些實施例中，一標記被手動地定位於一基於影像之座標框架內。在此等實施例中，每一標記之一經縮放影像被呈現給一操作者，該操作者手動選擇與標記之位置相關聯之一像素。在一項實例中，一操作者可將一標定位在影像上方且標定操作者認為最靠近標記或某些其他可以視覺識別之特徵之一形心之一位置。 在某些實施例中，掩埋缺陷及相關聯標記基於座標框架而被自動地定位於一影像內。在某些實例中，所量測點擴散函數中之每一者與一基函數(例如，高斯(Gaussian)函數)擬合。經擬合函數之形心或峰值用於準確地判定掩埋缺陷及影像圖框中之相關聯標記之位置。 在掩埋缺陷及相關聯標記被準確地定位於一影像內之後，在至少兩個維度(亦即，平行於影像平面之至少兩個維度)上計算掩埋缺陷與相關聯標記中之每一者之間的距離。舉例而言，如圖7A中所繪示，距離X1 表示標記195之形心與掩埋缺陷199之形心在x方向上之距離，且距離ΔY1 表示標記195之形心與掩埋缺陷199之形心在方向上之距離。類似地，距離ΔX2 及ΔY2 分別表示標記196之形心與掩埋缺陷199之形心在x方向及y方向上之距離。距離ΔX3 及ΔY3 分別表示標記197之形心與掩埋缺陷199之形心在x方向及y方向上之距離。距離ΔX4 及ΔY4 分別表示標記198之形心與掩埋缺陷199之形心在x方向及y方向上之距離。 在另一態樣中，將晶圓、每一掩埋缺陷與相關聯標記之間的距離及標記之標稱位置傳送至包含一材料移除工具之一晶圓處理系統。晶圓處理工具使用標記之標稱位置來定位晶圓上之標記。在定位標記之後，晶圓處理工具使用一掩埋缺陷與相關聯標記之間的距離來準確地定位掩埋缺陷。在另一態樣中，材料移除工具在掩埋缺陷上方移除足夠晶圓材料以使一基於電子束之成像系統能夠量測掩埋缺陷。 如圖1中所繪示，晶圓103被轉移至晶圓處理系統170。另外，將指示每一掩埋缺陷與相關聯標記之間的距離及標記之標稱位置的信號148自晶圓處理工具160被傳達至晶圓處理工具170。在某些實例中，信號148作為一KLA結果文件(KLARF文件)之一部分被傳達。 運算系統143將控制命令146傳達至晶圓定位系統147以定位晶圓103，使得與一特定掩埋缺陷相關聯之標記在一成像系統(諸如，晶圓處理系統170之一電子束成像系統)之視域內。在此實例中，控制命令146係至少部分地基於自晶圓處理系統160接收之標記之標稱位置。在某些實例中，電子束分析工具142係用於定位晶圓103上之標記之成像系統。在某些其他實例中，採用與晶圓處理系統170整合在一起之另一成像系統來定位晶圓103上之標記。 圖7B繪示圖7A中所繪示之標記195至198之一影像171。影像171係(舉例而言)由晶圓處理系統170之一成像系統收集。注意，成像系統能夠對實體標記進行成像但不可對掩埋缺陷進行成像。如關於圖7A所闡述，可以若干種不同方式將每一標記定位於影像174內。在某些實施例中，一標記被手動地定位於一基於影像之座標框架內。在此等實施例中，每一標記之一經縮放影像被呈現給手動地選擇與標記之位置相關聯之一像素之一操作者。在一項實例中，一操作者可將一標定位在影像上方且標定操作者認為最靠近標記或某些其他可以視覺識別之特徵之一形心之一位置。 在某些實施例中，標記被自動地定位於一基於影像之座標框架內。在某些實例中，所量測點擴散函數中之每一者與一基函數(例如，高斯函數)擬合。經擬合函數之形心或峰值用於準確地判定標記在影像圖框中之位置。 在定位標記之後，運算系統143將控制命令149傳達至晶圓定位系統147以定位晶圓103，使得掩埋缺陷位於材料移除工具141下方。在此實例中，控制命令149係至少部分地基於自晶圓處理系統160接收的掩埋缺陷與相關聯標記之間的偏移距離。在標記被準確地定位於影像171內之後，基於先前所計算的每一標記與掩埋缺陷之間的相對偏移距離(例如，{ΔX1 , ΔY1 }、{ΔX2 , ΔY2 }、{ΔX3 , ΔY3 }、{ΔX4 , ΔY4 })而估計掩埋缺陷之位置。掩埋缺陷之所估計X及Y座標位置之可被計算為每一標記之X及Y座標與相對偏移距離的函數，如藉由方程式(1)所圖解說明，其中i係與一特定掩埋缺陷相關聯之標記之數目。
Figure 02_image001
(1) 注意，掩埋缺陷之所估計位置可隨標記而變化。舉例而言，如藉由圖7B中之小圓圈所繪示，與每一標記相關聯之掩埋缺陷之所估計位置稍有不同。為了到達掩埋缺陷之一單個所估計位置，可計算所估計缺陷座標之一平均值(例如，所有i之平均{XDefecti , YDefecti })。前述座標方案係以非限制性實例方式提供。通常，用以估計標記與一掩埋缺陷之間的偏移距離及用以基於標記之位置及相關聯偏移距離而估計一掩埋缺陷之位置的諸多不同方案預期在本專利文件之範疇內。 另外，運算系統143將控制命令144傳達至材料移除工具141，控制命令144致使材料移除工具141在掩埋缺陷上方移除足夠晶圓材料以使電子束分析工具142能夠量測掩埋缺陷。 在另一態樣中，在位於掩埋缺陷上方之晶圓材料已被移除之後，一缺陷驗證工具量測掩埋缺陷。如圖1中所繪示，電子束分析工具142檢查掩埋缺陷(其現在對基於電子束之工具可見)且將量測資料145傳達至運算系統143以供儲存、進一步分析等。 如圖1中所繪示，所發現缺陷係由與同一晶圓處理系統中之材料移除工具整合在一起之一基於電子束之分析工具量測。然而，通常，基於電子束之分析工具可係獨立工具或被整合於另一晶圓處理系統中。 圖9圖解說明用於準確地定位先前由一檢查系統偵測之掩埋缺陷之一例示性方法200之一流程圖。在某些非限制性實例中，參考圖1所闡述之缺陷定位系統150經組態以實施方法200。然而，通常，方法200之實施並不限於本文中所闡述之具體實施例。 在方塊201中，在一缺陷附近之一或多個位置處實體地標記一晶圓之一表面，該缺陷掩埋於在晶圓上製作之一垂直堆疊式半導體結構中。 在方塊202中，將大量照射光聚焦至安置於晶圓上之垂直堆疊式半導體結構上。 在方塊203中，聚集回應於所聚焦照射光而來自垂直堆疊式結構之光。 在方塊204中，偵測所聚集光且產生指示該大量所聚集光之一或多個輸出信號。 在方塊205中，基於一或多個輸出信號而判定掩埋缺陷之一位置。 在方塊206中，基於一或多個輸出信號而判定一或多個實體標記之位置。 在方塊207中，在平行於晶圓之表面之至少兩個維度上判定掩埋缺陷之位置與一或多個實體標記之位置之間的一距離。 通常，缺陷定位系統150可包含用於自一操作者(例如，鍵盤、滑鼠、觸控螢幕等)接受輸入且將輸出顯示給操作者(例如，顯示監視器)之周邊裝置。來自一操作者之輸入命令可由運算系統130及143用於定位缺陷。所得缺陷位置可在一顯示監視器上以圖形方式呈現給一操作者。 如圖2中所繪示，檢查工具100包含一處理器131及大量電腦可讀記憶體132。處理器131與記憶體132可經由匯流排133通信。記憶體132包含儲存大量程式碼之大量記憶體134，該程式碼在由處理器131執行時致使處理器131執行本文中所闡述之缺陷偵測及定位功能性。類似地，運算系統143包含一處理器及大量電腦可讀記憶體。處理器與記憶體可經由一匯流排通信。記憶體包含儲存大量程式碼之大量記憶體，該程式碼在由處理器執行時致使處理器執行本文中所闡述之缺陷偵測及定位功能性。 通常，本文中所闡述之標記及定位技術可應用於在半導體裝置製造之研究與開發、生產初期及大批量生產階段期間，且可適用於任何基於影像之量測技術。具體而言，此等技術可適用於光學及X射線檢查模態。在某些實例中，本文中所闡述之缺陷偵測及定位技術係使用由KLA-Tencor公司製造之基於寬頻電漿之檢查工具(諸如29xx系列工具、39xx系列工具或3D1系列工具)中之任何者實施。在某些實例中，本文中所闡述之缺陷偵測及定位技術係使用由KLA-Tencor公司製造之基於雷射掃描之檢查工具中之任何者實施，(諸如Puma 9xxx系列工具)。如本文中所闡述，標記工具可與檢查工具整合在一起或實施於一單獨模組上。 不論製作程序之特定類型如何，需要在一多個層堆疊之所有層級中且在特定程序中儘可能早地偵測缺陷。特定檢查實施例較佳地包含對一堆疊進行徹底的缺陷偵測，包含堆疊表面及貫穿一堆疊之各個深度。舉例而言，特定實施例允許在深達約三微米之深度處發現缺陷。在另一實施例中，可在約8微米大之堆疊深度處偵測到缺陷。受檢查之一垂直ONON或OPOP堆疊之厚度僅受照射光之穿透深度限制。透射穿過一種氧化物-氮化物-氧化物-氮化物(ONON)或氧化物-多晶矽-氧化物-多晶矽(OPOP)堆疊不太受在較長波長發生之吸收限制。因此，較長照射波長可用於有效地檢查極深結構。 本文中所闡述之標記及定位技術可適用於複雜垂直堆疊式結構，包含但不限於3D負AND (NAND)閘記憶體裝置。儘管檢查系統及技術在本文中被闡述為適用於特定類型之垂直NAND (VNAND)記憶體結構，但應理解本發明之實施例可適用於任何適合3D或垂直半導體結構，諸如使用兆位元單元陣列電晶體(TCAT)、垂直堆疊式陣列電晶體(VSAT)、位元成本可擴縮技術(BiCST)、管狀BiCS技術(P-BiCS)等形成之NAND或NOR記憶體裝置。垂直方向通常係垂直於基板表面之一方向。另外，儘管闡述了用於此3D結構之特定製作步驟、程序及材料，但可在致使多個層形成於一基板上之製作流程中之任何點處應用檢查實施例，且此等層可包含材料之任何數目及類型。 圖8繪示晶圓生產程序之氮化矽(例如，SiN或Si3N4)移除步驟處之一3D NAND結構160。多晶矽結構181及氮化鈦結構182在多層3D NAND結構中垂直地(例如，法向於基板186之表面)延伸。氧化矽層180藉由氮化矽層183彼此間隔開，隨後氮化矽層183被蝕刻掉。程序中之下一步驟係氧化矽層之間的空間中生長鎢。然而，如圖8中所圖解說明，不完全蝕刻已留下氮化矽缺陷184及185。電子裝置將因缺陷184及185而無法運作。因此，在製作程序中儘可能早地量測此缺陷以防止與註定會出現故障之一裝置之進一步處理相關聯之時間及資源損失係重要的。 本文中針對可用於檢查一試樣之一檢查系統或工具闡述了各種實施例。本文中，術語「試樣」用於指代一晶圓、一倍縮光罩或可受檢查以得到此項技術中已知之缺陷、特徵或其他資訊(例如，大量渾濁度或膜性質)之任何其他樣本。 如本文中所使用，術語「晶圓」通常係指由一半導體材料或非半導體材料形成之基板。實例包含但不限於單晶矽、砷化鎵及磷化銦。通常可在半導體製作設施中發現及/處理此等基板。在某些情形中，一晶圓可僅包含基板(亦即，裸晶圓)。另一選擇係，一晶圓可包含形成於一基板上之一或多個不同材料層。形成於一晶圓上之一或多個層可係「經圖案化的」或「未圖案化的」。舉例而言，一晶圓可包含具有可重複圖案特徵之複數個晶粒。 一「倍縮光罩」可係處於一倍縮光罩製作程序之任何階段處之一光罩，或者係可或可不釋放以供在一半導體製作設施中使用之一完成倍縮光罩。一倍縮光罩或一「遮罩」通常被定義為上面形成有經組態成一圖案之實質上不透明區之一實質上透明基板。基板可包含(舉例而言)諸如石英等一玻璃材料。一倍縮光罩可在一微影程序之一曝光步驟期間安置於一抗蝕劑覆蓋之晶圓上方，使得該倍縮光罩上之圖案可轉印至該抗蝕劑。 在一或多項例示性實施例中，可以硬體、軟體、韌體或其任何組合實施所描述功能。若以軟體執行，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼儲存於一電腦可讀媒體上或經由一電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體兩者，該等通信媒體包含促進電腦程式自一個位置傳送至另一位置之任何媒體。一儲存媒體可係可由一個一般用途電腦或特殊用途電腦存取之任何可用媒體。舉例而言但不具限制性，此等電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存裝置、磁碟儲存裝置或其他磁性儲存裝置或任何其他媒體，該等其他媒體可用於以指令或資料結構之形式攜載或儲存所要程式碼且可一個一般用途電腦或特殊用途電腦或者一個一般用途處理器或特殊用途處理器存取。此外，任何連接皆可適當地被稱為一電腦可讀媒體。舉例而言，若使用一同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)或無線技術(例如紅外線、無線電及微波)自一網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL或無線技術(例如紅外線、無線電及微波)包含在媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及碟片包含：光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光碟，其中磁碟通常以磁性方式再現資料，而碟片藉助雷射以光學方式再現資料。上文之組合亦應包含於電腦可讀取媒體之範疇內。 儘管上文出於指導性目的而闡述了特定具體實施例，但本專利文件之教示具有一般適用性且不限於上文所闡述之具體實施例。在一項實例中，一偵測器可包含一光線陣列。在一項實例中，檢查系統100可包含一個以上光源(未展示)。光源可經組態成不同或相同。舉例而言，光源可經組態以形成具有不同特性之光，該光可在相同或不同時間處以相同或不同入射角被引導至一晶圓之相同或不同照射面積處。光源可根據本文中所闡述之實施例中之任一者而被組態。另外，光源中之一者可根據本文中所闡述之實施例中之任一者而被組態，且另一光源可係此項技術中已知之任何其他光源。在某些實施例中，一檢查系統可同時在一個以上照射面積上方照射晶圓。多個照射面積可在空間上重疊。多個照射面積可在空間上相異。在某些實施例中，一檢查系統可在不同時間處在一個以上照射面積上方照射晶圓。不同照射面積可在時間上重疊(亦即，在某些時間週期內被同時照射)。不同照射面積可在時間上相異。通常，照射面積之數目可係任意的，且每一照射面積可具有相等或不同大小、定向及入射角。在又一實例中，檢查系統100可係可獨立於晶圓103之任何運動進行掃描之一或多個照射面積之一掃描點系統。在某些實施例中，可使一照射面積以一重複圖案沿著一掃描線進行掃描。掃描線可或可不與晶圓103之掃描運動對準。儘管如本文中呈現，晶圓定位系統114藉由協調旋轉及平移移動形成晶圓103之運動，在又一實例中，晶圓定位系統114可藉由協調兩個平移移動形成晶圓103之運動。舉例而言，晶圓定位系統114可形成沿著兩個正交線性軸之運動(例如，X-Y運動)。在此等實施例中，掃描間距可被定義為沿著任一運動軸之毗鄰平移掃描之間的一距離。 因此，可在不背離如申請專利範圍中所陳述之本發明之範疇之情況下實踐對所闡述實施例之各種特徵之各種修改、改動及組合。
100‧‧‧檢查工具/系統/檢查系統101‧‧‧照射源102‧‧‧照射功率衰減器103‧‧‧晶圓104‧‧‧法向入射束/束105‧‧‧分束器106‧‧‧孔徑或傅裡葉濾光器107‧‧‧成像透鏡108‧‧‧晶圓卡盤109‧‧‧物鏡110‧‧‧旋轉載台111‧‧‧束112‧‧‧平移載台113‧‧‧運動控制器114‧‧‧晶圓定位系統115‧‧‧偵測器陣列/偵測器116‧‧‧聚光光學器件118‧‧‧聚光光學器件119‧‧‧入射點/照射點120‧‧‧標記工具/材料移除工具121‧‧‧z平移載台/平移載台122‧‧‧控制信號123‧‧‧座標系統125‧‧‧偵測器陣列/偵測器127‧‧‧輸出信號128‧‧‧輸出信號129‧‧‧信號130‧‧‧運算系統131‧‧‧處理器132‧‧‧電腦可讀記憶體/記憶體133‧‧‧匯流排134‧‧‧記憶體135‧‧‧命令信號141‧‧‧材料移除工具142‧‧‧缺陷驗證工具/電子束分析工具143‧‧‧運算系統144‧‧‧控制命令145‧‧‧量測資料146‧‧‧控制命令147‧‧‧晶圓定位系統148‧‧‧信號149‧‧‧控制命令150‧‧‧缺陷定位系統160‧‧‧三維NAND結構/晶圓處理系統/晶圓處理工具170‧‧‧晶圓處理系統/系統/晶圓處理工具171‧‧‧影像180‧‧‧氧化矽層181‧‧‧多晶矽結構182‧‧‧氮化鈦結構183‧‧‧氮化矽層184‧‧‧氮化矽缺陷/缺陷185‧‧‧氮化矽缺陷/缺陷186‧‧‧基板190‧‧‧掃描電子顯微鏡影像190A‧‧‧標記/圓形標記191‧‧‧影像192‧‧‧掃描電子顯微鏡影像/影像192A‧‧‧標記193‧‧‧影像194‧‧‧影像195‧‧‧例示性標記/標記196‧‧‧例示性標記/標記197‧‧‧例示性標記/標記198‧‧‧例示性標記/標記199‧‧‧掩埋缺陷/缺陷/位置 VT‧‧‧規定速度 ΔX1‧‧‧相對偏移距離 ΔX2‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔX3‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔX4‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔY1‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔY2‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔY3‧‧‧距離/相對偏移距離 ΔY4‧‧‧距離/相對偏移距離
圖1係一缺陷定位系統150之一項實施例之一經簡化示意圖，缺陷定位系統150經組態以執行掩埋於半導體結構中之所關注缺陷(DOI)之偵測、標記及定位。 圖2係一光學檢查系統之一項實施例之一經簡化示意圖，該光學檢查系統經組態以執行所關注缺陷(DOI)之偵測及DOI與半導體晶圓之表面上之相關聯實體標記之間的距離之量測。 圖3繪示由一脈衝雷射形成於一晶圓表面上之一標記190A之一掃描電子顯微鏡(SEM)影像190。 圖4繪示標記190A之一影像191。影像191係由一寬頻亮視場成像系統(諸如圖2中所繪示之檢查工具100)產生。 圖5繪示由一尖端為金剛石之隅角立方體壓頭形成之一標記192A之一SEM影像192。 圖6繪示標記192A之一影像193。影像193係一寬頻亮視場成像系統(諸如圖2中所繪示之檢查工具100)產生。 圖7A繪示四個例示性標記195至198之一影像194。 圖7B 繪示圖7A中所繪示之標記195至198之一影像171。 圖8繪示對在晶圓生產程序之氮化矽移除步驟處之一3D NAND結構160之一圖解說明。 圖9圖解說明用於如本文中所闡述地標記且定位缺陷之一例示性方法200之一流程圖。
100‧‧‧檢查工具/系統/檢查系統
103‧‧‧晶圓
114‧‧‧晶圓定位系統
120‧‧‧標記工具/材料移除工具
130‧‧‧運算系統
135‧‧‧命令信號
141‧‧‧材料移除工具
142‧‧‧缺陷驗證工具/電子束分析工具
143‧‧‧運算系統
144‧‧‧控制命令
145‧‧‧量測資料
146‧‧‧控制命令
147‧‧‧晶圓定位系統
148‧‧‧信號
149‧‧‧控制命令
150‧‧‧缺陷定位系統
160‧‧‧三維NAND結構/晶圓處理系統/晶圓處理工具
170‧‧‧晶圓處理系統/系統/晶圓處理工具

Claims (21)

  1. 一種缺陷定位系統，其包括：一標記工具，其經組態以在一缺陷附近之一或多個位置處實體地標記一晶圓之一表面，該缺陷掩埋於在該晶圓上製作之一垂直堆疊式半導體結構中；及一光學檢查工具，其包括：一照射源，其經組態以產生大量照射光；一照射子系統，其經組態以將該大量照射光聚焦於安置於一晶圓上之一垂直堆疊式半導體結構處；一聚光子系統，其經組態以聚集回應於該所聚焦照射光而來自該垂直堆疊式結構之光；一偵測器，其經組態以偵測該所聚集光且形成指示該大量所聚集光之一或多個輸出信號；及一運算系統，其經組態以：接收該一或多個輸出信號；基於該一或多個輸出信號而判定該掩埋缺陷之一位置；基於該一或多個輸出信號而判定該一或多個實體標記之該等位置；且在平行於該晶圓之該表面之至少兩個維度上判定該掩埋缺陷之該位置與該等一或多個實體標記之該等位置之間的一距離。
  2. 如請求項1之缺陷定位系統，其進一步包括：一材料移除工具，其經組態以自該晶圓之該表面移除材料；及一運算系統，其經組態以：接收該一或多個實體標記之該等位置以及該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的該距離的一指示；且將致使該材料移除工具在該掩埋缺陷之該位置處自該晶圓移除材料之一命令信號傳達至該材料移除工具；及一缺陷驗證工具，其經組態以在移除該材料之後對該掩埋缺陷進行成像。
  3. 如請求項2之缺陷定位系統，其中該材料移除工具係一聚焦離子束機械加工工具。
  4. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該標記工具及該光學檢查工具被整合至一單個晶圓處理工具中。
  5. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該標記工具包含一雷射、一機械刻劃器及一電子束中之任一者。
  6. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該晶圓之該表面係在該掩埋缺陷附近之兩個或兩個以上位置處被實體地標記。
  7. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該一或多個實體標記中之每一者位 於該掩埋缺陷之該位置之五微米內。
  8. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的該距離係以小於100奈米之一精度被判定。
  9. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該掩埋缺陷位於該晶圓之該表面下方至少五十奈米處。
  10. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該垂直堆疊式半導體結構係一個三維NAND記憶體裝置。
  11. 如請求項1之缺陷定位系統，其中該光學檢查系統之該照射源係一寬頻雷射維持之電漿光源。
  12. 一種方法，其包括：在一缺陷附近之一或多個位置處以一標記工具實體地標記該晶圓之一表面，該缺陷掩埋於在一晶圓上製作之一垂直堆疊式半導體結構中；將由一光學檢查工具之一照射源產生之大量照射光聚焦至安置於該晶圓上之該垂直堆疊式半導體結構上；以該光學檢查工具之一聚光子系統聚集回應於該所聚焦照射光而來自該垂直堆疊式結構之光；以該光學檢查工具之一偵測器偵測該所聚集光且產生指示該大量所聚集光之一或多個輸出信號； 基於該一或多個輸出信號而判定該掩埋缺陷之一位置；基於該一或多個輸出信號而判定該一或多個實體標記之該等位置；及在平行於該晶圓之該表面之至少兩個維度上判定該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的一距離，其中藉由一運算系統執行該掩埋缺陷之該位置之該判定、該一或多個實體標記之該等位置之該判定及該距離之該判定。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括：至少部分地基於該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的該距離而在該掩埋缺陷之該位置處自該晶圓之該表面移除材料。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括：在移除該材料之後利用一缺陷驗證工具來對該掩埋缺陷進行成像。
  15. 如請求項12之方法，其中對該晶圓之該表面之該標記涉及一雷射、一機械刻劃器及一電子束中之任一者。
  16. 如請求項12之方法，其中在該掩埋缺陷附近之兩個或兩個以上位置處實體地標記該晶圓之該表面。
  17. 如請求項12之方法，其中該一或多個實體標記中之每一者位於該掩 埋缺陷之該位置之五微米內。
  18. 如請求項12之方法，其中以小於100奈米之一精度判定該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的該距離。
  19. 如請求項12之方法，其中該垂直堆疊式半導體結構係至少三微米厚，且該掩埋缺陷位於該晶圓之該表面下方至少五十奈米處。
  20. 一種缺陷定位系統，其包括：一標記工具，其經組態以在一缺陷附近之一或多個位置處實體地標記一晶圓之一表面，該缺陷掩埋於在該晶圓上製作之一垂直堆疊式半導體結構中；及一光學檢查工具，其包括：一照射源，其經組態以產生大量照射光；一照射子系統，其經組態以將該大量照射光聚焦於安置於一晶圓上之一垂直堆疊式半導體結構處；一聚光子系統，其經組態以聚集回應於該所聚焦照射光而來自該垂直堆疊式結構之光；一偵測器，其經組態以偵測該所聚集光且形成指示該大量所聚集光之一或多個輸出信號；及一運算系統，其包括：一或多個處理器；及一非暫時性電腦可讀媒體，其儲存在由該一或多個處理器 執行時致使該缺陷定位系統進行以下操作之指令：接收該一或多個輸出信號；基於該一或多個輸出信號而判定該掩埋缺陷之一位置；基於該一或多個輸出信號而判定該一或多個實體標記之該等位置；且在平行於該晶圓之該表面之至少兩個維度上判定該掩埋缺陷之該位置與該等一或多個實體標記之該等位置之間的一距離。
  21. 如請求項20之缺陷定位系統，其進一步包括：一材料移除工具，其經組態以自該晶圓之該表面移除材料，該非暫時性電腦可讀媒體進一步儲存在由該一或多個處理器執行時致使該缺陷定位系統進行以下操作之指令：接收該一或多個實體標記之該等位置以及該掩埋缺陷之該位置與該一或多個實體標記之該等位置之間的該距離的一指示；及將致使該材料移除工具在該掩埋缺陷之該位置處自該晶圓移除材料之一命令信號傳達至該材料移除工具；及一缺陷驗證工具，其經組態以在移除該材料之後對該掩埋缺陷進行成像。
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