本發(fā)明涉及半導體檢測，尤其涉及一種基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術：

1、半導體器件在制造以及使用過程中，其性能往往受到內部微小缺陷的影響。為保證產品質量，需要對這些微小缺陷進行精確檢測。emmi(又叫做pem，photon?emissionmicroscope，光發(fā)射顯微鏡，微光顯微鏡)是半導體缺陷檢測的常用技術，該技術通過捕獲器件工作時的微弱光信號(主要是熱激發(fā)的電子-空穴對的復合發(fā)光)來定位缺陷位置。

2、然而，現(xiàn)有的emmi技術普遍采用面陣相機進行圖像采集，較難實現(xiàn)高靈敏度的光信號檢測，進而噪聲信號可能會掩蓋有用的光信號，導致圖像質量下降，從而不易檢測出半導體器件的微小缺陷。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述情況，本發(fā)明提供一種基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)及其檢測方法，以解決現(xiàn)有emmi技術成像質量較差、不易檢測出半導體器件的微小缺陷的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是提供一種基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其包括：用于承載樣品的樣品臺；用于產生激光并照射所述樣品產生反射光的光源；用于接收并傳輸所述激光至所述樣品的光傳輸模塊，設于所述光源與所述樣品臺之間；用于對所述樣品供電并激發(fā)所述樣品產生發(fā)射光的功率源，所述功率源與所述樣品連接；用于接收所述反射光和所述發(fā)射光并轉換為電信號的單點探測器，所述反射光和所述發(fā)射光均通過所述光傳輸模塊反向傳輸至所述單點探測器；用于將所述電信號處理為圖像的計算系統(tǒng)，所述計算系統(tǒng)與所述單點探測器連接。

3、較佳地，所述光傳輸模塊包括用于通過所述激光并反射所述反射光及所述發(fā)射光的分束器、用于接收所述激光并進行掃描的掃描單元、以及接收掃描光并傳輸至所述樣品的物鏡，所述掃描單元包括一對可改變所述激光方向的x軸振鏡和y軸振鏡。

4、較佳地，所述光傳輸模塊還包括設置于掃描單元和所述物鏡之間的雙遠心中繼系統(tǒng)，所述雙遠心中繼系統(tǒng)包括用于接收所述掃描光并聚焦的掃描透鏡、用于接收聚焦光并傳輸至所述物鏡的套筒透鏡。

5、較佳地，所述光傳輸模塊還包括用于改變光傳輸方向的反射鏡，所述反射鏡設于所述雙遠心中繼系統(tǒng)與所述物鏡之間、所述分束器與所述單點探測器之間。雙遠心中繼系統(tǒng)可對掃描光進行場曲矯正、畸變補償以及準直等，優(yōu)化成像效果。

6、較佳地，還包括設于所述單點探測器與所述光傳輸模塊之間的空間濾波系統(tǒng)，所述空間濾波系統(tǒng)包括兩透鏡以及設置在兩透鏡間的空間小孔結構。

7、較佳地，所述單點探測器為單光子探測器、雪崩光電探測器或平衡光電探測。

8、本發(fā)明提供一種采用基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：

9、打開光源產生激光，所述激光通過光傳輸模塊傳輸至所述樣品，樣品被所述激光照射并產生反射光，所述反射光再通過所述光傳輸模塊反向傳輸至單點探測器，所述單點探測器接收所述反射光并轉換為第一電信號，計算系統(tǒng)處理所述第一電信號形成模式圖；

10、根據(jù)所述模式圖確定所述樣品檢測位置并調整所述樣品位置；

11、關閉光源，打開功率源，所述功率源對所述樣品供電并激發(fā)所述樣品產生發(fā)射光，所述發(fā)射光通過所述光傳輸模塊反向傳輸至所述單點探測器，所述單點探測器接收所述發(fā)射光并轉換為第二電信號，所述計算系統(tǒng)處理所述第二電信號形成掃描發(fā)射光子圖；

12、所述計算系統(tǒng)將所述模式圖與所述掃描發(fā)射光子圖進行圖像疊加處理，以得到所述樣品的形貌及缺陷位置。

13、本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的一種基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)及其檢測方法，通過功率源對樣品進行電激發(fā)產生發(fā)射信號，利用單點探測器進行探測，并配合精確控制的掃描單元，對樣品進行逐點掃描，記錄發(fā)射的光信號強度，實現(xiàn)了對發(fā)射光的高靈敏度信號檢測，提高了信噪比，從而提高了成像質量。同時設置空間濾波系統(tǒng)，實現(xiàn)結合共聚焦技術，可進一步抑制背景噪聲，增強光信號的清晰度。本發(fā)明將模式圖和掃描電子成像圖相結合，可建立整個被測表面的二維以及三維發(fā)光分布圖，從而實現(xiàn)對缺陷位置的精確定位。

技術特征：

1.一種基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳輸模塊包括用于通過所述激光并反射所述反射光及所述發(fā)射光的分束器、用于接收所述激光并進行掃描的掃描單元、以及接收掃描光并傳輸至所述樣品的物鏡，所述掃描單元包括一對可改變所述激光方向的x軸振鏡和y軸振鏡。

3.如權利要求2所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳輸模塊還包括設置于掃描單元和所述物鏡之間的雙遠心中繼系統(tǒng)，所述雙遠心中繼系統(tǒng)包括用于接收所述掃描光并聚焦的掃描透鏡、用于接收聚焦光并傳輸至所述物鏡的套筒透鏡。

4.如權利要求2所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳輸模塊還包括用于改變光傳輸方向的反射鏡，所述反射鏡設于所述雙遠心中繼系統(tǒng)與所述物鏡之間、所述分束器與所述單點探測器之間。

5.如權利要求1所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括設于所述單點探測器與所述光傳輸模塊之間的空間濾波系統(tǒng)，所述空間濾波系統(tǒng)包括兩透鏡以及設置在兩透鏡間的空間小孔結構。

6.如權利要求1所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述單點探測器為單光子探測器、雪崩光電探測器或平衡光電探測。

7.一種如權利要求1所述的基于掃描的emmi檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于掃描的EMMI檢測系統(tǒng)及其檢測方法，檢測系統(tǒng)包括：用于承載樣品的樣品臺；用于產生激光并照射樣品產生反射光的光源；用于接收并傳輸激光至樣品的光傳輸模塊，設于光源與樣品臺之間；用于對樣品供電并激發(fā)樣品產生發(fā)射光的功率源，功率源與樣品連接；用于接收反射光和發(fā)射光并轉換為電信號的單點探測器，反射光和發(fā)射光均通過光傳輸模塊反向傳輸至單點探測器；用于將電信號處理為圖像的計算系統(tǒng)，計算系統(tǒng)與單點探測器連接。本發(fā)明提升了光信號檢測靈敏度，加強信噪比，使半導體缺陷檢測更為靈敏、準確和穩(wěn)定。

技術研發(fā)人員：林豪彬,沈金輝,趙元孝
受保護的技術使用者：合肥鎖相光學科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9