TWI743223B - 光學檢查系統、光學檢查設備、及光學檢查方法 - Google Patents

光學檢查系統、光學檢查設備、及光學檢查方法 Download PDF

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Abstract

本文中描述用於基於三維影像之半導體晶圓上之所關注缺陷(DOI)之改良偵測與分類的方法及系統。厚分層結構之體積的三維成像以高處理量實現在三個維度中之精確缺陷偵測及缺陷位置的估計。在數個不同晶圓深度處獲取一系列影像。自該系列影像產生一厚半導體結構之一三維影像。基於該厚半導體結構之該三維影像之一分析來對缺陷進行識別及分類。在一些實例中，藉由等高線圖或橫截面圖來視覺化三維影像堆疊以識別一特性缺陷回應。在一些實例中，以演算法方式處理該三維影像以對缺陷進行識別及分類。在另一態樣中，基於該三維影像，在三個維度中估計一缺陷之位置。

Description

光學檢查系統、光學檢查設備、及光學檢查方法
所描述實施例係關於用於樣品檢查之系統，且更特定言之係關於半導體晶圓檢查模態。
通常藉由應用至一基板或晶圓之一處理步驟序列製造半導體裝置(諸如邏輯及記憶體裝置)。藉由此等處理步驟形成半導體裝置之各種特徵及多個結構層級。例如，微影術尤其係涉及在一半導體晶圓上產生一圖案之一個半導體製程。半導體製程之額外實例包含(但不限於)化學機械拋光、蝕刻、沈積及離子植入。多個半導體裝置可經製造在一單一半導體晶圓上且接著分離為個別半導體裝置。
在一半導體製程期間的各種步驟使用檢查程序以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在大小上繼續縮小，需要檢查系統擷取更廣泛範圍之實體缺陷同時維持高處理量。
諸如未經圖案化晶圓檢查系統及經圖案化晶圓檢查系統之檢查系統針對非所要缺陷照明及檢查一晶圓。隨著半導體設計規則繼續演進，必須偵測之最小缺陷大小繼續在大小上縮小。
另外，記憶體架構自二維浮動閘極架構轉變至全三維幾何形狀。在 一些實例中，膜堆疊及蝕刻結構非常深(例如，深度高達六微米或更多)。此高縱橫比結構產生針對經圖案化晶圓檢查之挑戰。量測埋藏於此等結構內之缺陷之能力對於達成所要效能位準及裝置良率係關鍵的。
傳統光學檢查技術係基於平面二維光學檢查。此等技術足夠快以捕捉薄層(例如，小於一微米厚)之所關注缺陷(DOI)，但對於埋藏於相對厚層中之缺陷之偵測不太有效。另外，由光學檢查偵測之DOI通常由SEM檢視來驗證。SEM檢視對於埋藏缺陷通常不可行。
在一個實例中，在不同層深度處採用共焦光學檢查。共焦成像消除來自焦平面上方及下方之結構之虛假或妨害光學信號。然而，由焦平面內之結構及焦平面上方及下方之結構之相互作用引起之重要信號資訊亦損失。此信號資訊損失可抑制精確量測缺陷深度及消除具有一強信雜比(SNR)之所非要光學信號之能力。在美國專利公開案第2014/0300890號中進一步詳細描述共焦光學檢查技術，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
在另一實例中，採用一旋轉照明光束來改良埋藏缺陷之偵測。然而，藉由分離光學強度限制量測弱缺陷之能力，藉此限制敏感性。另外，所得影像係複雜的且難以解釋入射及收集光場上之晶圓結構之效應。在美國專利公開案第2014/0268117號中進一步詳細描述利用一旋轉照明光束之光學檢查，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
在一些實例中，採用電子測試來偵測埋藏缺陷。然而，必須在執行電子測試之前製造所有裝置層。因此，無法在生產循環早期偵測缺陷，從而導致損失時間及費用。因此，在生產程序中之所有步驟(包含研究及開發、生產量產及高容量製造)期間對所有批次執行電子測試係極其昂貴 的。不幸地，對於3D NAND程序中之一些層，電子測試一直係唯一解決方案。
在一些其他實例中，晶圓經去層(de-process)以揭露埋藏缺陷。晶圓去層藉由移除層而破壞晶圓以顯露可使用傳統光學檢查偵測且使用傳統SEM檢視驗證之所關注缺陷(DOI)。此方法需要各層處之交替程序流程，且交替程序可產生干擾DOI偵測之缺陷。另外，藉由晶圓去層無法容易地顯露一些層上之一些DOI。
在一些其他實例中，採用電子束檢查(EBI)來偵測埋藏缺陷。EBI在處理量及晶圓覆蓋上受到限制且僅可對3D NAND程序中之一些層執行。對於大部分3D NAND層，電子無法穿透上覆層以達到DOI。因此，EBI作為三維結構之一缺陷偵測工具在其有效性上受到限制。
在半導體工業內使用各種檢查系統來偵測一半導體倍縮光罩或晶圓上之缺陷。期望應用於垂直半導體裝置(諸如3D記憶體、VNAND記憶體或其他垂直結構)之晶圓及倍縮光罩檢查系統之改良。
本文中描述用於基於三維影像對半導體晶圓上之關注缺陷(DOI)之改良偵測及分類之方法及系統。較厚分層結構之體積之三維成像以高處理量實現在三個維度中之缺陷位置之精確缺陷偵測及估計。傳統地，由可接受晶圓變動(例如，妨害及雜訊)引起之信號通常限制DOI之偵測。然而，三維成像擷取該晶圓內之信號傳播，且因此甚至能夠針對相對厚樣本(例如，具有厚於三微米之一分層結構之3D NAND晶圓)區分DOI與妨害及雜訊。在一些實例中，基於三維成像之較厚樣本之光學檢查區分駐留於一個層上之所關注缺陷與源自其他層之妨害及雜訊。
在一個態樣中，自在兩個橫向維度(例如，平行於晶圓表面)及一深度維度(例如，法向於該晶圓表面)中量測之一體積產生一較厚半導體結構之一三維影像。在一檢查實例中，針對檢查系統之焦平面內之數個不同晶圓位置獲取一系列影像。在一些實例中，在資料收集之後使用對準目標對準對應於不同焦點偏移處之相同橫向位置之影像。出於此專利文件之目的，焦點偏移係樣品之一表面與該檢查系統之該焦平面之間的相對距離。
在另一態樣中，基於一厚半導體結構之一三維影像之一分析對缺陷進行識別及分類。在一些實例中，將該等所偵測缺陷分離為所關注缺陷之一群組及妨害或雜訊缺陷之一群組。
在一些實施例中，使用3D視覺化技術標繪一三維影像堆疊。由選擇所關注缺陷之一操作者讀取所得演現。在一些實例中，標繪離焦(through focus)橫截面以依據焦點偏移視覺化一特性缺陷回應。
在一些實施例中，以演算法方式處理一三維影像以對所關注缺陷識別及分類。
在另一態樣中，基於一厚半導體結構之三維影像之一分析判定一所關注缺陷之三維位置。在許多暗場量測應用中，繞射級經抑制且在z方向上之實際缺陷位置與相關聯於峰值信號之焦點偏移線性相關。在許多明場量測應用中，在z方向上之實際缺陷位置亦與相關聯於該峰值信號之該焦點偏移線性相關。在其他實例中，藉由比較一缺陷之三維影像與一或多個模擬三維影像來判定該實際缺陷位置。在一些其他實例中，產生一量測庫，其匹配經量測資料與由一可信參考量測系統量測之缺陷深度(例如，晶圓表面下方之距離)。一旦產生該庫，基於庫匹配來估計相關聯於後續量測之缺陷位置。
在一進一步態樣中，在缺陷分析之前過濾該三維影像以改良SNR。在一些實例中，計算系統使用一3D數位濾波器或其他合適數值技術分析經組裝三維影像以偵測由缺陷引起之獨有三維結構。此有效增大缺陷之SNR且能夠更有效分離所關注缺陷與雜訊或妨害效應。
在另一進一步態樣中，調諧照明孔徑、收集孔徑或兩者以最小化標稱結構之回應且增強缺陷信號之回應。
在一進一步態樣中，在多個不同孔徑設定下收集三維量測資料，且基於相關聯於各資料集之三維影像之一組合分析對缺陷進行識別及分類。
在另一進一步態樣中，基於缺陷深度或基於一晶圓結構之三維影像判定之其他參數對缺陷進行分類。
前文係發明內容且因此必要地含有細節之簡化、一般化及省略；因此，熟習此項技術者將瞭解發明內容僅係闡釋性的且絕不限制。將在本文中闡述之非限制性詳細描述中變得明白本文中描述之裝置及/或程序之其他態樣、發明特徵及優點。
100:光學檢查系統
101:照明源
102:照明功率衰減器
103:晶圓
104:法線入射光束
105:光束分離器
106:傅立葉濾波器
107:成像透鏡
108:晶圓卡盤
109:物鏡
110:旋轉載台
111:光束
112:平移載台
113:運動控制器
114:晶圓定位系統
115:偵測器陣列
116:集光光學器件
117:集光光學器件
118:集光光學器件
119:入射點
120:偵測器陣列
121:z平移載台
122A至122F:命令信號
123:座標系統
124:照明孔徑
125:偵測器陣列
126:命令
130:計算系統
131:處理器
132:電腦可讀記憶體
133:匯流排
134:記憶體
150:標繪圖
151:標繪圖
152:三維等高線圖
153:標繪圖
160:3D NAND結構
161:標繪圖
162:標繪圖
163:標繪圖
164:標繪圖
165:標繪圖
166:標繪圖
167:標繪圖
168:標繪圖
170:標繪圖
175:標繪圖
180:照明偏光元件/照明偏光光學器件
181:集光偏光元件
182:多晶矽結構
183:氮化矽層
184:氮化矽缺陷
185:氮化矽缺陷
186:基板
200:方法
201:方塊
202:方塊
203:方塊
204:方塊
圖1係經組態以基於三維影像執行半導體晶圓上之所關注缺陷(DOI)之偵測及分類之一光學檢查系統100之一項實施例之一簡化示意圖。
圖2描繪繪示在-0.5微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測三維影像之一橫截面視圖之一標繪圖150。
圖3描繪亦繪示在-0.5微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之經量測三維影像之另一橫截面視圖之一標繪圖151。
圖4透過一三維結構之一經檢查體積描繪一經量測信號之一三維等高線圖152。
圖5描繪針對焦點偏移值之一範圍在一固定橫向位置處之一經量測信號之一標繪圖153。
圖6描繪在晶圓生產程序之氮化矽移除步驟之一3D NAND結構160之一圖解。
圖7A描繪由在零焦點偏移處執行之一二維光學檢查導致之一缺陷圖之一圖解。
圖7B描繪來自圖7A中繪示之二維光學檢查之在不同深度處偵測之數個缺陷之一圖解。
圖8A描繪由在一微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查導致之一缺陷圖之一圖解。
圖8B描繪來自圖8A中繪示之二維光學檢查之在不同深度處偵測之數個缺陷之一圖解。
圖9A描繪由在兩微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查導致之一缺陷圖之一圖解。
圖9B描繪來自圖9A中繪示之二維光學檢查之在不同深度處偵測之數個缺陷之一圖解。
圖10A描繪由在三微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查導致之一缺陷圖之一圖解。
圖10B描繪來自圖10A中繪示之二維光學檢查之在不同深度處偵測之數個缺陷之一圖解。
圖11繪示繪示在零微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測三維影像之一橫截面視圖(y=0)之一標繪圖170。
圖12描繪繪示在三微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測 三維影像之一橫截面視圖(y=0)之一標繪圖175。
圖13描繪可用於基於厚結構之3-D影像偵測缺陷之一例示性方法200之一流程圖。
相關申請案之交叉參考
本專利申請案根據35 U.S.C.§119規定主張在2016年10月7日申請之美國臨時專利申請案第62/405,435號之優先權，該案標的物之全部內容係以引用的方式併入本文中。
現將詳細參考本發明之背景實例及一些實施例，其等之實例在隨附圖式中加以繪示。
本文中描述用於基於三維影像之半導體晶圓上之所關注缺陷(DOI)之改良偵測及分類之方法及系統。厚分層結構之體積之三維成像以高處理量實現在三個維度中之精確缺陷偵測及缺陷位置之估計。傳統地，由可接受晶圓變動(例如，妨害及雜訊)引起之信號通常限制DOI之偵測。然而，三維成像擷取該晶圓內之信號傳播，且因此甚至能夠針對相對厚樣本(例如，具有厚於三微米之一分層結構之3D NAND晶圓)區分DOI與妨害及雜訊。在一些實例中，基於三維成像之厚樣本之光學檢查區分駐留於一個層上之所關注缺陷與源自其他層之妨害及雜訊。
圖1係經組態以基於三維影像執行半導體晶圓上之所關注缺陷(DOI)之偵測及分類之一光學檢查系統100之一項實施例之一簡化示意圖。光學檢查系統100包含一照明子系統、一集光子系統、一或多個偵測器及一計算系統。照明子系統包含一照明源101及自照明源至晶圓之照明光學路徑中之所有光學元件。集光子系統包含自樣品至各偵測器之集光光學路徑中 之所有光學元件。為了簡化，已省略系統之一些光學組件。藉由實例，亦可包含摺疊鏡、偏光器、光束形成光學器件、額外光源、額外集光器及偵測器。所有此等變動皆在本文中描述之本發明之範疇內。本文中描述之檢查系統可用於檢查經圖案化及未經圖案化之晶圓及倍縮光罩。
如在圖1中繪示，由一法線入射光束104(其由一或多個照明源101產生)照明一晶圓103。替代性地，照明子系統可經組態以依一傾斜入射角將光束引導至樣品。在一些實施例中，系統100可經組態以將多個光束(諸如一傾斜入射光束及一法線入射光束)引導至樣品。實質上可同時或循序地將多個光束引導至樣品。
藉由實例，照明源101可包含一寬頻雷射維持電漿光源、一雷射、一超連續雷射、一二極體雷射、一氦氖雷射、一氬雷射、一固態雷射、一二極體泵浦固態(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。在一些實施例中，照明子系統亦可包含可限制引導至樣品之光之波長之一或多個光譜濾波器。一或多個光譜濾波器可為帶通濾波器及/或邊緣濾波器及/或陷波濾波器。可將在任何合適波長範圍內之照明提供至樣品。在一些實例中，照明光包含在自260奈米至950奈米之範圍內之波長。在一些實例中，照明光包含大於950奈米(例如，延伸至2,500奈米)之波長以擷取高縱橫比結構中之缺陷。在一些實施例中，照明子系統亦可包含控制引導至樣品之光之偏光之一或多個偏光光學器件。
由照明源101產生之光束104經引導至一光束分離器105。光束分離器105將光束引導至物鏡109。物鏡109將光束111聚焦至晶圓103上入射點119處。入射點119係藉由將自照明源101發射之光投射至晶圓103之表面 上而界定(即，塑形及定大小)。檢查系統100包含照明孔徑124。如在圖1中描繪，計算系統130將命令信號122C傳遞至照明孔徑124。作為回應，照明孔徑124調整提供至晶圓103之表面上之照明方向及光束形狀。在一項實施例中，照明孔徑124係提供由自計算系統130傳遞之命令信號122C控制之可變孔徑形狀之一總成。一般言之，可由計算系統130控制光束111及點119，計算系統130將控制信號傳遞至照明源101、照明孔徑124或兩者。如在圖1中描繪，計算系統130將命令信號122A傳遞至照明源101。作為回應，照明源101調整照明光束111之(若干)光譜範圍。一般言之，入射於晶圓103上之光束111可不同於由照明源101以一或多個方式發射之光，包含偏光、強度、大小及形狀等。
在圖1中描繪之實施例中，檢查系統100包含可選擇照明偏光元件180。在一個實例中，計算系統130將命令信號122E傳遞至照明偏光元件180。作為回應，照明偏光元件180調整提供至晶圓103之表面上之照明光之偏光。
系統100包含集光光學器件116、117及118以收集由晶圓103散射及/或反射之光且將該光分別聚焦至偵測器陣列115、120及125上。偵測器115、120及125之輸出經傳遞至計算系統130以用於處理信號且判定缺陷之存在及其位置。
集光光學器件116至118之任一者可為一透鏡、一複合透鏡或此項技術中已知的任何適當透鏡。替代性地，集光光學器件116至118之任一者可為一反射或部分反射光學組件，諸如一鏡。另外，儘管在圖1中繪示特定收集角，但應理解，集光光學器件可依任何適當收集角來配置。收集角可取決於(例如)入射角及/或樣品之表面構形特性而變化。
偵測器115、120及125之各者一般用以將反射及散射光轉換為一電信號，且因此可實質上包含此項技術中已知的任何光電偵測器。然而，可基於偵測器之所要效能特性、待檢查樣品之類型及照明之組態來選擇一特定偵測器用於本發明之一或多項實施例內。例如，若可用於檢查之光量相對低，則一效率增強偵測器(諸如一時間延遲積分(TDI)相機)可增大信雜比及系統之處理量。然而，取決於可用於檢查之光量及所執行檢查之類型，可使用其他偵測器(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))。在本發明之至少一項實施例中，一光電倍增管係用於偵測自一樣品散射之光。各偵測器可包含僅一個感測區域或可能若干感測區域(例如，一偵測器陣列或多陽極PMT)。
系統100可使用各種成像模式，諸如明場及暗場模式。例如，在一項實施例中，偵測器125產生一明場影像。如在圖1中繪示，藉由物鏡109收集依一窄角自晶圓103之表面散射的一些光量。此光返回穿過物鏡109且照射在光束分離器105上。光束分離器105將光之一部分傳輸至集光光學器件118，集光光學器件118繼而將光聚焦至偵測器125上。以此方式，由偵測器陣列125產生一明場影像。集光光學器件118包含將由物鏡109收集之反射光成像至偵測器陣列125上之成像透鏡107。一孔徑或傅立葉(Fourier)濾波器106被放置於物鏡109的後焦平面處。可藉由使用不同照明孔徑124、收集孔徑、傅立葉濾波器106或其組合來實施各種成像模式(諸如明場、暗場及相位對比)。可基於DOI信號及三維影像來判定成像模式之組態(諸如照明方向或成像收集立體角)。美國專利第7,295,303及7,130,039號(其等係以引用的方式併入本文中)進一步詳細描述此等成像模式。在另一實例中，偵測器115及120藉由使依較大視場角收集之散射光 成像來產生暗場影像。美國專利第6,208,411號(其係以引用的方式併入本文中)進一步詳細描述此等成像模式。
在圖1中描繪之實施例中，檢查系統100包含可選擇集光偏光元件181。在一個實例中，計算系統130將命令信號122F傳遞至集光偏光元件181。作為回應，集光偏光元件181調整提供至偵測器125之表面上之經收集光之偏光。
系統100亦包含處理由偵測器115、120及125之任一者偵測之反射及/或散射信號所需之各種電子組件(未展示)。例如，系統100可包含自偵測器115、120及125之任一者接收輸出信號且將該等輸出信號放大一預定量之放大器電路及將經放大信號轉換為適合於處理器131內使用之一數位格式之一類比轉數位轉換器(ADC)。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。替代性地，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中介電子組件間接耦合至ADC。
在圖1中繪示之實施例中，晶圓定位系統114基於自計算系統130接收之命令126使晶圓103在光束111下方移動。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經組態以在法向於晶圓103之表面之一方向(例如，座標系統123之z方向)上移動晶圓103。平移載台112及旋轉載台110經組態以在平行於晶圓103之表面之一方向(例如，座標系統123之x及y方向)上移動晶圓103。在一些其他實施例中，藉由多個平移載台之經協調運動在平面內方向(例如，x及y方向)上移動晶圓103。
晶圓103經支撐在晶圓卡盤108上。在一些實施例中，晶圓103經定位 使得其幾何中心與旋轉載台110之旋轉軸近似對準。以此方式，旋轉載台110使晶圓103在一可接受容限內以一指定角速度ω圍繞其幾何中心自旋。另外，平移載台112使晶圓103以一規定速度VT在近似垂直於旋轉載台110之旋轉軸之一方向上平移。運動控制器113協調藉由旋轉載台110之晶圓103之自旋及藉由平移載台112之晶圓103之平移以在檢查系統100內達成晶圓103之一所要平面內掃描運動。另外，運動控制器113協調藉由平移載台121之晶圓103之移動以在檢查系統100內達成晶圓103之一所要平面外掃描運動。
晶圓103可在數個不同模式中相對於檢查系統100之光學子系統而定位。在一檢查模式中，在各不同z位置處在橫向方向(例如，x方向及y方向)上重複掃描晶圓103。在一些實例中，在對應於穿過一分層結構之兩個或兩個以上深度(例如，晶圓表面下方之距離)之兩個或兩個以上不同z位置處掃描晶圓103。在一缺陷檢視模式中，晶圓103經定位於x方向及y方向上之一固定位置中，同時在z方向上掃描。以此方式，基於在經量測結構內之一深度範圍內之晶圓103之一固定橫向位置處之量測資料產生三維影像。通常採用缺陷檢視模式來執行缺陷之更多詳細調查(例如，較高影像解析度、較高焦深解析度或兩者)。
在一些實施例中，晶圓經移動至相對於檢查系統之焦平面之數個不同z位置以使晶圓堆疊之不同深度成像。在一些其他實施例中，檢查系統之焦平面之位置經光學調整至相對於晶圓之數個不同z位置以使晶圓堆疊之不同深度成像。在各z位置處收集之影像經彙總以形成在兩個橫向維度(例如，平行於晶圓表面)及數個不同深度(即，不同z位置)中量測之一厚半導體結構之一三維體積影像。
一般言之，包含照明子系統及集光子系統兩者之光學子系統在定位於一經量測結構(例如，一垂直堆疊結構)之複數個不同深度處之複數個焦平面之各者處產生一聚焦光學影像。藉由在z方向上移動焦平面之光學調整、z方向上之樣品定位或兩者達成光學子系統之焦平面在各不同深度處之對準。一或多個偵測器偵測在複數個不同深度之各者處收集之光且產生指示在複數個不同深度之各者處收集之光量之複數個輸出信號。
在一些實施例中，系統100可包含一偏轉器(未展示)。在一項實施例中，偏轉器可為一聲光偏轉器(AOD)。在其他實施例中，偏轉器可包含一機械掃描總成、一電子掃描器、一旋轉鏡、一基於多邊形之掃描器、一諧振掃描器、一壓電掃描器、一振鏡或一電流計。偏轉器使光束掃描遍及樣品。在一些實施例中，偏轉器可以一近似恆定掃描速度使光束掃描遍及樣品。
如在圖1中描繪，檢查系統100包含控制遞送至晶圓103之照明功率之一照明功率衰減器102。在一些其他實施例中，照明功率密度衰減器係調整照明點119之大小以減小遞送至晶圓103之照明功率密度之一光束成形元件。在一些其他實施例中，採用照明功率減小與光束定大小之一組合以減小遞送至晶圓103之照明功率密度。如在圖1中描繪，計算系統130將一控制信號傳遞至照明功率衰減器102以基於由偵測器115、120及125之任一者偵測之三維影像控制照明功率。一般言之，照明功率衰減器102係選用的。因此，在一些其他實施例中，檢查系統100不包含照明功率衰減器102。
在一個態樣中，自在兩個橫向維度(例如，平行於晶圓表面)及一深度維度(例如，法向於晶圓表面)中量測之一體積產生一厚半導體結構之一三 維影像。在圖1中描繪之實施例中，計算系統130將來自量測通道之一或多者(例如，來自偵測器115、120及125之一或多者)之輸出配置成對應於經量測體積之一體積資料集。圖2描繪繪示在-0.5微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測三維影像之一橫截面視圖(y=0)之一標繪圖150。圖3描繪亦繪示在-0.5微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之經量測三維影像之另一橫截面視圖(x=0)之一標繪圖151。
在一缺陷檢視實例中，針對檢查系統之焦平面內之數個不同晶圓位置，在相同(x,y)位置處獲取一系列影像。在此實例中，計算系統130藉由組裝在各不同焦點偏移處獲取之該系列二維影像之一堆疊而產生經量測體積之一三維影像。在一些實例中，收集一組預定義焦點偏移之一系列影像，同時使照明強度及其他系統參數保持不變。焦點偏移係樣品之最大反射表面與檢查系統之焦平面之間的相對距離。一般言之，待掃描之參數不限於焦點偏移。在其他實例中，感測器軸向位置、光譜帶、照明方向等可經掃描以形成一三維缺陷影像。在一些實施例中，由計算系統130產生具有三個以上維度之一缺陷影像。在一個實例中，針對一給定(x,y)位置掃描焦點偏移及照明方向兩者。在一個實例中，計算系統130藉由將以各不同焦點偏移及各不同照明角獲取之該系列二維影像組裝成一四階張量而產生經量測積體之一四維影像。
在一檢查實例中，針對檢查系統之焦平面內之數個不同晶圓位置，在各種(x,y)位置處獲取一系列影像。必須最小化不同焦點偏移之間的影像未對準。在一些實例中，此藉由在針對不同深度量測精確定位晶圓載台之情況下收集資料而達成。然而，此方法可顯著減小處理量。在一些其他實例中，在資料收集之後使用對準目標對準在不同焦點偏移處對應於相同橫 向位置之影像。
在另一態樣中，基於一厚半導體結構之一三維影像之一分析對缺陷進行識別及分類。在一些實例中，將所偵測缺陷分離為所關注缺陷之一群組及妨害或雜訊缺陷之一群組。
在一些實施例中，使用3D視覺化技術標繪一三維影像堆疊。由選擇所關注缺陷之一操作者讀取所得演現。在一項實施例中，檢查系統100包含可用於接受來自一操作者之輸入之周邊裝置(例如，鍵盤、滑鼠、觸控螢幕等)及向操作者顯示輸出之周邊裝置(例如，顯示監視器)。可由處理器131使用來自一操作者之輸入命令以標記缺陷。可在一顯示監視器上以圖形方式向一操作者呈現一經檢查體積之三維影像。例如，圖4透過可呈現給一操作者以供分析之一經檢查體積來描繪一經量測信號之一三維等高線圖152。
在一些實例中，由計算系統130標繪離焦橫截面以依據焦點偏移視覺化一特性缺陷回應。例如，圖2及圖3分別描繪經量測信號之一三維影像之x及y橫截面。
一般言之，可為視覺化目的由計算系統130標繪在三個維度中量測之任何參數。例如，經量測信號、雜訊及信雜比(SNR)皆可依據焦點偏移來標繪。
在一些實施例中，以演算法方式處理一三維影像以對所關注缺陷進行識別及分類。在一些實例中，處理器131經組態以對來自一三維影像之缺陷進行偵測及分類。處理器可包含此項技術中已知的任何適當處理器。另外，處理器可經組態以使用此項技術中已知的任何適當缺陷偵測及分類演算法或方法。例如，處理器可使用一晶粒對資料庫比較、一三維濾波 器、一叢集演算法(諸如一主成分分析或光譜叢集)、一臨限演算法、一深度學習演算法或任何其他合適演算法以對樣品上之缺陷進行偵測及分類。
在另一態樣中，基於一厚半導體結構之三維影像之一分析判定一所關注缺陷之三維位置。以此方式，量測一晶圓內之一缺陷之實際位置(例如，缺陷之{x,y,z}座標)。實際缺陷位置可用於隨後定位缺陷以供進一步分析(例如，藉由一聚焦離子束系統、EBI系統等之分析)。
在一些實例中，使用相關聯於3D影像內之峰值缺陷信號之x位置、y位置及焦點偏移來評估晶圓結構(例如，3D NAND晶圓堆疊)內之實際缺陷位置。
在許多暗場量測應用中，繞射級經抑制且在z方向(例如，深度)上之實際缺陷位置與相關聯於峰值信號之焦點偏移線性相關。對於非相干BF照明之許多情況，在z方向上之缺陷位置與相關聯於峰值信號之焦點偏移線性相關。在此等實例中，計算系統130判定相關聯於峰值之焦點偏移且藉由將焦點偏移乘以一比例因數而判定缺陷深度。例如，圖5描繪針對焦點偏移值之一範圍內在零橫向位置(即，{x,y}={0,0})處之經量測信號之一標繪圖153。如在圖5中描繪，信號在-0.44微米之一焦點偏移值下達到一最大值。計算系統130識別此最大值且藉由將焦點偏移乘以一比例因數而判定實際缺陷深度。
在其他實例中，藉由比較一缺陷之三維影像與一或多個模擬三維影像來判定實際缺陷位置。在一個實例中，計算系統130執行一嚴密耦合波分析(RCWA)以模擬經量測缺陷回應。可遞迴地執行此分析以最小化經量測回應與經模擬回應之間的誤差且識別及定位缺陷。
在一些其他實例中，產生一量測庫，其匹配經量測資料與由一可信 參考量測系統量測之缺陷深度(例如，晶圓表面下方之距離)。在一個實例中，可信參考量測系統係在一考量樣品之聚焦離子束蝕刻之後執行之一缺陷檢視。一旦產生庫，基於庫匹配來估計相關聯於後續量測之缺陷位置。
在一進一步態樣中，在缺陷分析之前對三維影像進行濾波以改良SNR。在一些實例中，計算系統使用一3D數位濾波器或其他合適數值技術分析經組裝三維影像以偵測由缺陷引起之獨有三維結構。此有效增大缺陷之SNR且能夠更有效分離所關注缺陷與雜訊或妨害效應。
在另一進一步態樣中，照明孔徑、收集孔徑、光譜帶、傅立葉濾波器、偏光光學器件或其等之任何組合經調諧以達成一或多個效能目標。例示性效能目標包含但不限於：最小化三維影像中之標稱結構之回應；增強三維影像中之缺陷信號之回應；最小化三維影像中之晶圓雜訊或妨害信號之回應；區分三維影像中之缺陷之回應與晶圓雜訊或妨害信號之回應；改良來自三維影像之缺陷之經估計實體位置之精確性；其等之任何組合。
在一些實例中，標稱結構係週期性的，因此繞射級在傅立葉域中係可見的。在此等實例中，選擇一孔徑來抑制繞射級。此在基於3-D影像資料集內之回應峰值識別缺陷時尤其重要。在其中執行基於模型之缺陷偵測(例如，明場量測)之實例中，抑制標稱結構回應較不關鍵，因為模型擷取此回應。
在一些實施例中，檢查系統100包含可選擇照明孔徑元件、可選擇集光孔徑元件(未展示)、可選擇傅立葉濾波器元件106、可選擇照明偏光元件180、可選擇集光偏光元件181，及具有一可選擇光譜帶之一照明源101。計算系統130將命令信號122A傳遞至照明源101以調整照明光之光譜輸出，將命令信號122B傳遞至衰減器102以調整光束功率，傳遞命令信 號122C以調整照明孔徑124之大小及形狀，傳遞命令信號122D以調整收集光束路徑中之傅立葉濾波器組件106，將命令信號122E傳遞至照明偏光光學器件180以調整照明光之偏光，將命令信號122F傳遞至收集光束路徑中之集光偏光光學器件181且將命令信號(未展示)傳遞至集光孔徑以調整集光孔徑之大小及形狀。計算系統130產生及傳遞命令信號122A至122F，使得達成前述效能目標之一或多者。
在一些實例中，調諧照明孔徑、集光孔徑或兩者以增強缺陷信號之回應，且最小化對晶圓雜訊或妨害之回應。在其他實例中，調諧孔徑以產生缺陷、妨害或雜訊之所要三維影像。
在一進一步態樣中，以多個不同孔徑設定收集三維量測資料，且基於相關聯於各資料集之三維影像之一組合分析來對缺陷進行識別及分類。
在另一進一步態樣中，基於缺陷深度或基於一晶圓結構之三維影像所判定之其他參數來分類缺陷。
圖6描繪在晶圓生產程序之氮化矽(例如，SiN或Si3N4)移除步驟之一3D NAND結構160之一簡化圖解。圖6經描述僅用於圖解目的。一經製造3D NAND結構包含額外特徵及元件。在一個實例中，一經製造3D NAND結構包含許多額外層，且一些所描繪結構(例如，結構182)包含額外材料。圍繞氧化物核心之多晶矽結構182在多層3D NAND結構中垂直(例如，法向於基板186之表面)延伸。氧化矽層180藉由隨後蝕除之氮化矽層(未展示)而彼此隔開。在圖6中，針對圖解目的而未蝕除氮化矽層183。程序中之下一步驟係在氧化矽層之間的空間中生長鎢。然而，如在圖6中繪示，不完整蝕刻已留下氮化矽缺陷184及185。電子裝置在缺陷184及185之情況下將不運行。因此，在製程中儘可能早地量測此缺陷以防止相關聯 於註定發生故障之一裝置之進一步處理的時間及資源損失係重要的。
如在圖6中描繪，許多DOI發生在3D NAND結構之不同深度處。此外，分離在晶圓之表面附近發生之缺陷與在結構之底部附近發生之缺陷係具挑戰性的。圖7A、圖8A、圖9A及圖10A分別描繪標繪圖161、163、165及167。標繪圖161、163、165及167繪示在不同焦點偏移處執行之四個光學檢查。標繪圖161描繪在零焦點偏移處執行之一二維光學檢查。標繪圖163描繪在一微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查。標繪圖165描繪在兩微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查。標繪圖167描繪在三微米之一焦點偏移處執行之一二維光學檢查。在標繪圖161、163、165及167中描繪之各點表示一潛在缺陷。
圖7B、圖8B、圖9B及圖10B分別描繪標繪圖162、164、166及168。標繪圖162、164、166及168分別描繪在圖7A、圖8A、圖9A及圖10A中描繪之二維量測之各者之晶圓表面下方之不同深度下偵測之缺陷數目。隨著焦平面更深入移動至晶圓中，缺陷數目減少。
另外，當焦平面靠近晶圓之表面(即，焦點偏移等於零微米)時，更靠近表面偵測更多缺陷，且當焦平面移動深入至晶圓中(即，焦點偏移等於三微米)時，在更深位置處偵測到更多缺陷(例如，向下至五微米深)。
又，圖9B繪示甚至在三微米之一焦點偏移處檢查時，除更深入至結構中(向下至五微米之缺陷深度)偵測到之缺陷以外，亦偵測到晶圓之表面(零微米之缺陷深度)處之一缺陷群體。
圖11描繪繪示在零微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測三維影像之一橫截面視圖(y=0)之一標繪圖170。然而，在表面(零微米之焦點偏移)處偵測之一缺陷之光學信號在更深入至晶圓中(在三微米之焦點 偏移附近)亦可見。相反地，圖12描繪繪示在三微米之一焦點偏移附近之一峰值信號之一經量測三維影像之一橫截面視圖(y=0)之一標繪圖175。然而，在深入至結構中三微米處偵測之一缺陷之光學信號在結構之表面附近亦可見。因此，分佈遍及晶圓之體積之許多缺陷之存在干擾在光學檢查表面附近時選擇在底部附近偵測之缺陷且反之亦然。然而，在一些實例中，藉由基於深度將缺陷過濾進或過濾出經檢查體積之三維影像而對缺陷分類。以此方式，三維成像實現較厚多層結構之改良缺陷分類。
一般言之，計算系統130經組態以使用自各偵測器獲得之電信號對缺陷進行偵測及分類且估計缺陷深度。計算系統130可包含此項技術中已知的(若干)任何適當處理器。另外，計算系統130可經組態以使用此項技術中已知的任何適當缺陷偵測演算法或方法。例如，計算系統130可使用一晶粒對資料庫比較或一臨限演算法來偵測樣品上之缺陷。
另外，檢查系統100可包含可用於接受來自一操作者之輸入之周邊裝置(例如，鍵盤、滑鼠、觸控螢幕等)及向操作者顯示輸出之周邊裝置(例如，顯示監視器)。可由計算系統130使用來自一操作者之輸入命令以調整用於控制照明功率之臨限值。可在一顯示監視器上以圖形方式向一操作者呈現所得功率位準。
檢查系統100包含一處理器131及電腦可讀記憶體132之一量。處理器131及記憶體132可經由匯流排133通信。記憶體132包含記憶體134之一量，其儲存一程式碼之一量，當由處理器131執行程式碼時導致處理器131執行本文中描述之缺陷偵測、分類及深度估計功能性。
圖13描繪用於基於厚結構之3-D影像偵測缺陷之一例示性方法200之一流程圖。在一些非限制性實例中，參考圖1描述之檢查系統100經組態 以實施方法200。然而，一般言之，方法200之實施方案不受限於本文中描述之特定實施例。
在方塊201中，將一定量之照明光提供至安置於一基板上之一垂直堆疊結構。
在方塊202中，回應於該一定量之照明光自垂直堆疊結構收集光。提供該一定量之照明光且回應於該一定量之照明光而收集光之光學子系統在定位於垂直堆疊結構之複數個不同深度處之複數個焦平面之各者處產生一聚焦光學影像。
在方塊203中，由一偵測器偵測複數個不同深度之各者處之經收集光量。
在方塊204中，基於複數個不同深度之各者處之經偵測收集光量產生由複數個不同深度處之複數個焦平面所跨越之垂直堆疊結構之經檢查體積之一三維影像。
一般言之，本文中描述之三維成像技術可在半導體裝置之製造之研究及開發、生產量產及高產量生產階段期間應用且可應用於任何光學基於影像之量測技術。另外，此等技術可應用於光學及x射線檢查模態。
無關於製程之特定類型，需要在一多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。某些檢查實施例較佳地包含貫穿一堆疊(包含堆疊表面)且貫穿一堆疊之各種深度偵測缺陷。例如，某些實施例允許在至多約三微米之深度處發現缺陷。在另一實施例中，可在大至約八微米之堆疊深度處偵測缺陷。僅藉由照明光之穿透深度限制一經檢查垂直ONON或OPOP堆疊之厚度。穿過氧化物-氮化物-氧化物-氮化物(ONON)或氧化物-多晶矽-氧化物-多晶矽(OPOP)堆疊之透射較少受限於在較長波 長之吸收。因此，可採用較長照明波長以有效檢查十分深結構。
本文中描述之三維成像技術可應用於複雜垂直堆疊結構，包含但不限於3D負AND(NAND)閘極記憶體裝置。儘管檢查系統及技術在本文中描述為應用於特定類型之垂直NAND(VNAND)記憶體結構，但應理解，本發明之實施例可應用於任何合適3D或垂直半導體結構，諸如使用兆位元單元陣列電晶體(TCAT)、垂直堆疊陣列電晶體(VSAT)、位元成本可擴縮技術(BiCST)、管形BiCS技術(P-BiCS)等形成之NAND或NOR記憶體裝置。垂直方向大體上係垂直於基板表面之一方向。另外，儘管特定製造步驟、程序及材料經描述用於形成此等3D結構，但檢查實施例可應用在製造流程中之任何點以導致在一基板上形成多個層，且此等層可包含任何數目及類型之材料。
在本文中針對可用於檢查一樣品之一檢查系統或工具描述各種實施例。本文中使用之術語「樣品」係指此項技術中已知的一晶圓、一倍縮光罩或可針對缺陷、特徵或其他資訊進行檢查(例如，一定量之霧及膜性質)之任何其他樣品。
如本文中使用，術語「晶圓」一般係指由一半導體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。通常可在半導體製造設施中發現及/或處理此等基板。在一些情況中，一晶圓可僅包含基板(即，裸晶圓)。替代性地，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「經圖案化」或「未經圖案化」。例如，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」可為在一倍縮光罩製程之任何階段之一倍縮光罩，或可或可不被釋放以在一半導體製造設施中使用之一成品倍縮光罩。一倍 縮光罩或一「遮罩」大體上被定義為其上形成有實質上不透明區域且組態為一圖案之一實質上透明基板。基板可包含(例如)一玻璃材料，諸如石英。一倍縮光罩可在一微影程序之一曝光步驟期間安置於一覆蓋光阻劑之晶圓上方，使得倍縮光罩上之圖案可轉印至光阻劑。
在一或多項例示性實施例中，所描述功能可在硬體、軟體、韌體或其任何組合中實施。若在軟體中實施，則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存在電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體傳輸。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成一電腦程式自一個位置傳送至另一位置之任何媒體。一儲存媒體可為可藉由一通用或專用電腦存取之任何可用媒體。藉由實例且非限制性，此等電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或可用於以指令或資料結構之形式攜載或儲存所要程式碼構件且可藉由一通用或專用電腦或一通用或專用處理器存取之任何其他媒體。又，任何連接可被適當地稱為一電腦可讀媒體。例如，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(諸如紅外線、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(諸如紅外線、無線電及微波)包含於媒體之定義中。如本文中使用，磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟通常磁性地重現資料，而光碟使用雷射光學地重現資料。上文之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。
儘管為指導目的在上文描述某些特定實施例，然本專利文件之教示具有一般適用性且不限於上文描述之特定實施例。在一個實例中，一偵測 器可包含一光纖陣列。在一個實例中，檢查系統100可包含一個以上光源(未展示)。光源可不同地或相同地組態。例如，光源可經組態以產生可在相同或不同時間以相同或不同入射角在相同或不同照明區域處引導至一晶圓之具有不同特性之光。光源可根據本文中描述之實施例之任一者組態。另外，光源之一者可根據本文中描述之實施例之任一者組態且另一光源可為此項技術中已知的任何其他光源。在一些實施例中，一檢查系統可同時在一個以上照明區域內照明晶圓。多個照明區域可在空間上重疊。多個照明區域可在空間上相異。在一些實施例中，一檢查系統可在不同時間在一個以上照明區域內照明晶圓。不同照明區域可在時間上重疊(即，在某一時間週期內同時被照明)。不同照明區可在時間上相異。一般言之，照明區域之數目可為任意的且各照明區可具有相等或不同大小、定向及入射角。在又另一實例中，檢查系統100可為具有獨立於晶圓103之任何運動掃描之一或多個照明區域之一掃描點系統。在一些實施例中，使一照明區域沿著一掃描線按一重複圖案掃描。掃描線可與晶圓103之掃描運動對準或可不與晶圓103之掃描運動對準。儘管如本文中呈現，晶圓定位系統114藉由經協調旋轉及平移移動而產生晶圓103之運動，然在又另一實例中，晶圓定位系統114可藉由協調兩個平移移動而產生晶圓103之運動。例如，晶圓定位系統114可沿著兩個正交線性軸產生運動(例如，X-Y運動)。在此等實施例中，掃描間距可定義為沿著任一運動軸之相鄰平移掃描之間的一距離。
因此，在不脫離如在發明申請專利範圍中闡述之本發明之範疇的情況下可實踐所描述實施例之各種特徵之各種修改、調適及組合。
100:光學檢查系統
101:照明源
102:照明功率衰減器
103:晶圓
104:法線入射光束
105:光束分離器
106:傅立葉濾波器
107:成像透鏡
108:晶圓卡盤
109:物鏡
110:旋轉載台
111:光束
112:平移載台
113:運動控制器
114:晶圓定位系統
115:偵測器陣列
116:集光光學器件
117:集光光學器件
118:集光光學器件
119:入射點
120:偵測器陣列
121:z平移載台
122A至122F:命令信號
123:座標系統
124:照明孔徑
125:偵測器陣列
126:命令
130:計算系統
131:處理器
132:電腦可讀記憶體
133:匯流排
134:記憶體
180:照明偏光元件/照明偏光光學器件
181:集光偏光元件

Claims (27)

  1. 一種光學檢查系統，其包括：一光學子系統，其包括：一照明子系統，其將一定量之照明光提供至經安置於一基板上之一垂直堆疊結構，該照明子系統包括一照明源、一照明孔徑子系統及一照明偏光子系統；一集光子系統，其回應於由該照明子系統提供之該一定量之照明光而收集來自該垂直堆疊結構之光，該集光子系統包括一集光孔徑子系統，其中該光學子系統在經定位於該垂直堆疊結構之複數個不同深度處之複數個焦平面之各者處產生一聚焦光學影像；一偵測器，其經組態以偵測在該複數個不同深度之各者處收集之該光，且產生指示在該複數個不同深度之各者處收集之光量的複數個輸出信號；及一計算系統，其經組態以：接收該複數個輸出信號；將控制命令傳遞至該照明源、該照明孔徑子系統、該集光孔徑子系統、及該照明偏光子系統之任一者，以導致以下任一者以達成一效能目標：該照明源改變該照明光之一光譜範圍；該照明孔徑改變提供至該基板之該照明光之一形狀；該照明偏光子系統改變提供至該基板之照明光之一偏光；及該集光孔徑子系統改變該偵測器處之一經收集光之一形狀，其中該效能目標係：最小化該三維影像中之該垂直堆疊結構之一回應；增強該三維影像中之一缺陷信號；最小 化該三維影像中之晶圓雜訊或一或多個妨害信號；區分該三維影像中之該缺陷信號與晶圓雜訊或該一或多個妨害信號；改良自該三維影像估計之該缺陷之一經估計實體位置之一精確性；或其等之任何組合；基於該複數個輸出信號來產生由該垂直堆疊結構之該複數個不同深度跨越之一經檢查體積之一三維影像；基於該三維影像來判定該經檢查體積內之一缺陷之存在；及基於該三維影像，將該缺陷分類為一所關注缺陷，其中該缺陷之該判定及分類涉及產生該三維影像之一二維橫截面及判定在該二維橫截面中可見之一經量測信號是否超過一預定臨限值。
  2. 如請求項1之光學檢查系統，其中該計算系統經進一步組態以：判定該缺陷在該垂直堆疊結構之該經檢查體積內之三個維度中之一位置。
  3. 如請求項2之光學檢查系統，其中該缺陷之該位置之該判定涉及產生該三維影像之一二維橫截面，且其中該缺陷之該位置係基於相關聯於在該二維橫截面中可見之該經量測信號之一值之一深度。
  4. 如請求項1之光學檢查系統，其中該經檢查體積之該三維影像之該產生涉及基於在各相關聯於不同深度之在兩個橫向維度中之複數個影像之各者中可見的一或多個對準標記來對準該複數個影像。
  5. 如請求項1之光學檢查系統，其中該計算系統經進一步組態以：對該經檢查體積之該三維影像進行濾波，其中該經檢查體積內之該缺陷之該判定及分類係基於該經濾波三維影像。
  6. 如請求項1之光學檢查系統，其中該缺陷之該判定及分類涉及該三維影像之一基於模型之分析或該三維影像之一基於庫之分析。
  7. 如請求項2之光學檢查系統，其中該缺陷之該位置之該判定涉及該三維影像之一基於模型之分析或該三維影像之一基於庫之分析。
  8. 如請求項1之光學檢查系統，其中該缺陷之該分類涉及一三維濾波器、一叢集演算法及一深度學習演算法中之任一者。
  9. 如請求項1之光學檢查系統，該集光子系統進一步包括一傅立葉濾波器子系統及一集光偏光子系統，其中該計算系統經進一步組態以將控制命令傳遞至該傅立葉濾波器子系統及該集光偏光子系統中之任一者，以導致以下任一者以達成該效能目標：該傅立葉濾波器子系統改變該經收集光之一空間頻率內容及該集光偏光子系統選擇該偵測器處之經收集光之一偏光。
  10. 如請求項1之光學檢查系統，其中該照明子系統經進一步組態以依複數個入射角、複數個照明波長或兩者來提供該一定量之照明光，其中該集光子系統經進一步組態以依該複數個入射角、該複數個照明波長或兩者來 收集來自該垂直堆疊結構之光，其中該偵測器經進一步組態以偵測依該複數個入射角之各者、該複數個照明波長之各者或兩者所收集之光，且產生指示依該複數個入射角之各者、該複數個照明波長之各者或兩者收集之該光量的複數個輸出信號，且該計算系統經進一步組態以基於該複數個輸出信號來產生具有三個以上維度之該經檢查體積之一影像。
  11. 如請求項1之光學檢查系統，其中該垂直堆疊結構係一三維NAND記憶體裝置。
  12. 如請求項1之光學檢查系統，其中該照明子系統之一照明源係一寬頻雷射維持電漿光源。
  13. 如請求項1之光學檢查系統，其中該照明光包含在260奈米與950奈米之間的波長。
  14. 如請求項1之光學檢查系統，進一步包括：一晶圓定位系統，其經組態以在一掃描運動中，於平行於該基板之一實質上平坦表面之兩個維度中，在法向於該實質上平坦表面之一方向上的複數個不同位置處掃描該基板，該晶圓定位系統經進一步組態以將該基板之一位置固定在平行於該實質上平坦表面之該兩個維度中，且在法向於該實質上平坦表面之該方向上移動該基板。
  15. 一種光學檢查方法，其包括： 將一定量之照明光提供至經安置於一基板上之一垂直堆疊結構，由一照明源產生該一定量之照明光；回應於該一定量之照明光而收集來自該垂直堆疊結構之光，其中該一定量之照明光之該提供及回應於該一定量之照明光之該光收集在經定位於該垂直堆疊結構之複數個不同深度處之複數個焦平面的各者處產生一聚焦光學影像；將控制命令傳遞至一照明源、一照明孔徑子系統、一集光孔徑子系統、及一照明偏光子系統中之任一者，以導致以下任一者以達成一效能目標：該照明源改變該照明光之一光譜範圍；該照明孔徑改變提供至該基板之該照明光之一形狀；該照明偏光子系統改變提供至該基板之照明光之一偏光；及該集光孔徑子系統改變該偵測器處之一經收集光之一形狀，其中該效能目標係：最小化該三維影像中之該垂直堆疊結構之一回應；增強該三維影像中之一缺陷信號；最小化該三維影像中之晶圓雜訊或一或多個妨害信號；區分該三維影像中之該缺陷信號與晶圓雜訊或該一或多個妨害信號；改良自該三維影像估計之該缺陷之一經估計實體位置之一精確性；或其等之任何組合；偵測在該複數個不同深度之各者處收集至一偵測器上的光量；基於該複數個不同深度之各者處之該所偵測收集光量來產生由該垂直堆疊結構之該複數個不同深度處之該複數個焦平面跨越之一經檢查體積之一三維影像；基於該三維影像來判定該經檢查體積內之一缺陷之存在；及基於該三維影像，將該缺陷分類為一所關注缺陷，其中該缺陷之該判定及分類涉及產生該三維影像之一二維橫截面，及判定在該二維橫截面 中可見之一經量測信號是否超過一預定臨限值。
  16. 如請求項15之光學檢查方法，進一步包括：判定該缺陷在該垂直堆疊結構之該經檢查體積內之三個維度中之一位置。
  17. 如請求項16之光學檢查方法，其中該缺陷之該位置之該判定涉及產生該三維影像之一二維橫截面，且其中該缺陷之該位置係基於相關聯於在該二維橫截面中可見之一經量測信號之一值之一深度。
  18. 如請求項15之光學檢查方法，其中該經檢查體積之該三維影像之該產生涉及基於在各相關聯於不同深度之兩個橫向維度中之複數個影像之各者中可見的一或多個對準標記來對準該複數個影像。
  19. 如請求項15之光學檢查方法，進一步包括：對該經檢查體積之該三維影像濾波，其中該經檢查體積內之該缺陷之該判定及分類係基於該經濾波三維影像。
  20. 如請求項15之光學檢查方法，其中該缺陷之該判定及分類涉及該三維影像之一基於模型之分析或該三維影像之一基於庫之分析。
  21. 如請求項16之光學檢查方法，其中在該垂直堆疊結構之該經檢查體積內之三個維度中之該缺陷之該位置之該判定涉及該三維影像之一基於模 型之分析或該三維影像之一基於庫之分析。
  22. 如請求項15之光學檢查方法，其中該缺陷之該分類涉及一三維濾波器、一叢集演算法，及一深度學習演算法中之任一者。
  23. 如請求項15之光學檢查方法，進一步包括：將控制命令傳遞至一傅立葉濾波器子系統及一集光偏光子系統中之任一者，以導致以下任一者以達成該效能目標：該傅立葉濾波器子系統改變該經收集光之一空間頻率內容及該集光偏光子系統選擇該偵測器處之經收集光之該偏光。
  24. 如請求項15之光學檢查方法，其中該照明子系統經進一步組態以依複數個入射角、複數個照明波長或兩者來提供該一定量之照明光，其中該集光子系統經進一步組態以依該複數個入射角、該複數個照明波長或兩者來收集來自該垂直堆疊結構之光，其中該偵測器經進一步組態以偵測依該複數個入射角之各者、該複數個照明波長之各者或兩者收集之光，且產生指示依該複數個入射角之各者、該複數個照明波長之各者或兩者收集之該光量的複數個輸出信號，且進一步包括基於該複數個輸出信號來判定具有三個以上維度之該經檢查體積之一影像。
  25. 如請求項15之光學檢查方法，其中該垂直堆疊結構係一三維NAND記憶體裝置。
  26. 一種光學檢查設備，其包括：一光學子系統，其包括：一照明子系統，其將一定量之照明光提供至經安置於一基板上之一垂直堆疊結構，該照明子系統包括一照明源、一照明孔徑子系統及一照明偏光子系統；一集光子系統，其回應於由該照明子系統提供之該一定量之照明光而收集來自該垂直堆疊結構之光，該集光子系統包括一集光孔徑子系統，其中該光學子系統在經定位於該垂直堆疊結構之複數個不同深度處之複數個焦平面的各者處產生一聚焦光學影像；一偵測器，其經組態以偵測在該複數個不同深度之各者處收集之該光，且產生指示在該複數個不同深度之各者處收集之該光量的複數個輸出信號；及一計算系統，其包括：一或多個處理器；及一非暫時性電腦可讀媒體，其儲存指令，當由該一或多個處理器執行該等指令時導致該設備：接收該複數個輸出信號；將控制命令傳遞至該照明源、該照明孔徑子系統、該集光孔徑子系統、及該照明偏光子系統中之任一者，以導致以下任一者以達成一效能目標：該照明源改變該照明光之一光譜範圍；該照明孔徑改變提供至該基板之該照明光之一形狀；該照明偏光子系統改變提供至該基板之照明光之一偏光；及該集光孔徑子系統改變該偵測器處之一經收集光之一形狀，其中該效能目標係：最小化該三維影像中 之該垂直堆疊結構之一回應；增強該三維影像中之一缺陷信號；最小化該三維影像中之晶圓雜訊或一或多個妨害信號；區分該三維影像中之該缺陷信號與晶圓雜訊或該一或多個妨害信號；改良自該三維影像估計之該缺陷之一經估計實體位置之一精確性；或其等之任何組合；基於該複數個輸出信號來產生由該垂直堆疊結構之該複數個不同深度處之該複數個焦平面跨越之一經檢查體積之一三維影像；基於該三維影像來判定該經檢查體積內之一缺陷之存在；及基於該三維影像，將該缺陷分類為一所關注缺陷，其中該缺陷之該判定及分類涉及產生該三維影像之一二維橫截面及判定在該二維橫截面中可見之一經量測信號是否超過一預定臨限值。
  27. 如請求項26之光學檢查設備，該非暫時性電腦可讀媒體進一步儲存指令，當由該一或多個處理器執行該等指令時導致該設備：判定該缺陷在該垂直堆疊結構之該經檢查體積內之三個維度中之一位置。
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